(57)【要約】【課題】検出目標物の位置を確実に検出することを目的とする。【解決手段】タッチ電極は、縦方向電極パターンをなす１つのセンサ電極１６Ｘと、そのセンサ電極１６Ｘの右斜め上に位置し、横方向電極パターンをなす１つのセンサ電極１６Ｙを１つの電極組として、各電極組に対して電極配置板１４を挟んで対向して配置されている。タッチ電極にユーザの指が接近または接触すると、そのタッチ電極の静電容量が変化し、さらには、そのタッチ電極に対向する電極組の静電容量が変化する。これによって、その電極組に対応する縦方向電極パターンの静電容量と、その電極組に対応する横方向電極パターンの静電容量が変化する。検出部２０は、縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４のうち、静電容量が変化したものを検出し、さらに、横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４のうち、静電容量が変化したものを検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向にそれぞれが延伸し、延伸方向を揃えて配置された複数の第１方向電極パターンと、
前記第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれが延伸し、延伸方向を揃えて配置された複数の第２方向電極パターンと、
前記複数の第１方向電極パターンおよび前記複数の第２方向電極パターンが配置される電極配置板と、
前記第１方向電極パターンと前記第２方向電極パターンとが交差する各領域に対向して、前記電極配置板を挟んで配置され、検出対象物の接近または接触に伴って静電容量が変化するタッチ電極と、
前記複数の第１方向電極パターンおよび前記複数の第２方向電極パターンのうち、前記タッチ電極の静電容量の変化に応じて静電容量が変化した電極パターンを検出する検出部と、
を備えることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用タッチセンサにおいて、
各第１方向電極パターンは、前記第１の方向に配列され電気的に接続された複数の第１センサ電極を備え、
各第２方向電極パターンは、前記複数の第１センサ電極の隙間に前記第２の方向に配列され、電気的に接続された複数の第２センサ電極を備え、
前記タッチ電極は、近接する第１センサ電極および第２センサ電極を１つの電極組とし、各電極組に対して前記電極配置板を挟んで対向して配置されていることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載用タッチセンサに関し、特に、電極の静電容量の変化を検出するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、パワーウィンドウ、ウインカ、ルームライト、オーディオ装置等のアクセサリ機器が搭載される。アクセサリ機器の操作は、多くの場合、車室のコンソールに設けられた操作パネルによって行われる。従来、アクセサリ機器の操作パネルには、押しボタン式のスイッチや、回転つまみ式のロータリスイッチ、回転つまみ式のボリューム等が用いられていた。
【０００３】
近年、車室内の居心地を向上させるため、操作パネルには様々な工夫が凝らされている。例えば、乗員がパネルをなぞったり、軽く触れたりするだけでアクセサリ機器の操作が行われるスイッチが広く用いられている。特許文献１には、このようなスイッチとして、複数のセンサ電極が設けられ、各センサ電極の静電容量の変化に基づいてアクセサリ機器を操作するスイッチが記載されている。特許文献１に記載のスイッチでは、車室のインストルメントパネルに、乗員が触れる領域が設けられている。この領域の裏側には、センサ電極が固定されたフレキシブル基板が設けられている。各センサ電極は、フレキシブル基板に設けられた配線を介してアクセサリ機器の制御コントローラに接続されている。
【０００４】
特許文献２には、静電容量の変化を検出するタッチセンサが記載されている。このタッチセンサでは、電極パターンが縦方向および横方向にマトリクス状に形成されている。縦方向に伸びる複数の電極パターンのうち静電容量が変化したもの、および横方向に伸びる複数の電極パターンのうち静電容量が変化したものを検出することで、人体、ペン、指示棒等の検出目標物が触れた位置が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４３４７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されているようなタッチセンサでは、縦方向に伸びる電極パターンの静電容量の変化と、横方向に伸びる電極パターンの静電容量の変化の両者が検出されることで、検出目標物が触れた位置が検出される。しかし、検出目標物のタッチセンサへの触れ方によっては、縦方向および横方向のうち一方についての静電容量の変化が不十分となり、検出目標物の位置の検出が困難となる場合がある。
【０００７】
本発明は、検出目標物の位置を確実に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の方向にそれぞれが延伸し、延伸方向を揃えて配置された複数の第１方向電極パターンと、前記第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれが延伸し、延伸方向を揃えて配置された複数の第２方向電極パターンと、前記複数の第１方向電極パターンおよび前記複数の第２方向電極パターンが配置される電極配置板と、前記第１方向電極パターンと前記第２方向電極パターンとが交差する各領域に対向して、前記電極配置板を挟んで配置され、検出対象物の接近または接触に伴って静電容量が変化するタッチ電極と、  前記複数の第１方向電極パターンおよび前記複数の第２方向電極パターンのうち、前記タッチ電極の静電容量の変化に応じて静電容量が変化した電極パターンを検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る車両搭載用タッチセンサは、望ましくは、各第１方向電極パターンは、前記第１の方向に配列され電気的に接続された複数の第１センサ電極を備え、各第２方向電極パターンは、前記複数の第１センサ電極の隙間に前記第２の方向に配列され、電気的に接続された複数の第２センサ電極を備え、前記タッチ電極は、近接する第１センサ電極および第２センサ電極を１つの電極組とし、各電極組に対して前記電極配置板を挟んで対向して配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出目標物の位置を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タッチセンサにおけるパネルユニットの断面図である。
【図２】タッチセンサの構成を模式的に示す図である。
【図３】タッチ電極の配置位置を示す図である。
【図４】センサパネルをタッチ電極の側から見た図である。
【図５】横方向電極パターンの延伸方向に対し縦方向電極パターンの延伸方向を斜めとした構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、本発明の実施形態に係るタッチセンサにおけるパネルユニットの断面図が示されている。パネルユニットは、車室のフロントパネル、天井等に設けられたコンソールに取り付けられ、ユーザの指が接近したこと、または、接触したことを検知する部材を備える。
【００１３】
パネルユニットは、センサパネル１０および表示板１２を備える。センサパネル１０は、電極配置板１４、電極配置板１４の一方の面に配置された複数のセンサ電極１６、および、電極配置板１４の他方の面に配置された複数のタッチ電極１８を備える。電極配置板１４は、プラスチック樹脂等の絶縁体で形成され、センサ電極１６およびタッチ電極１８は、導電性の材料で形成されている。電極配置板１４、センサ電極１６、およびタッチ電極１８は透明な材料で形成され、タッチ電極１８の側から表示板１２が見通せるようになっている。
【００１４】
表示板１２は、センサパネル１０と板面を対向させて配置され、センサパネル１０側の板面には、タッチセンサの位置を示す図形または文字が描かれている。この図形または文字は、センサパネル１０のタッチ電極１８の側からユーザによって視認される。
【００１５】
なお、センサパネル１０のタッチ電極１８側には、プラスチック樹脂等で形成されたコーティング層が設けられてもよい。また、パネルユニットは、電極配置板１４、センサ電極１６、およびタッチ電極１８を不透明な材料で形成し、表示板１２が設けられない構成としてもよい。この場合、電極配置板１４またはタッチ電極１８に、タッチセンサの位置を示す図形または文字が描かれたものとしてもよい。また、ここでは、電極配置板１４、センサ電極１６、およびタッチ電極１８を平坦な形状としているが、例えば、車室側に膨らんだ曲面形状としてもよい。
【００１６】
図２には、本発明の実施形態に係るタッチセンサの構成が模式的に示されている。タッチセンサは、センサパネル１０、センサパネル１０におけるユーザの指の位置を検出する検出部２０、および、アクセサリ機器を制御する機器制御部２２を備える。センサパネル１０に対しては、図２の右方向をｘ軸の正方向とし、上方向をｙ軸の正方向としたｘｙ座標が定義されている。
【００１７】
電極配置板１４には、縦方向に延伸し、横方向に並べられた縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４、および、横方向に延伸し、縦方向に並べられた横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４が配置されている。図２においては、網模様が施された電極パターンが横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４として示されている。
【００１８】
縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４のそれぞれは、ｙ軸方向に配列された４つのセンサ電極１６Ｘを備えている。この４つのセンサ電極１６Ｘは電気的に直列接続されている。４つのセンサ電極１６Ｘが配置される位置は、ｙ座標値がｙ１、ｙ２、ｙ３、およびｙ４となる位置である。ここで、ｙ座標値ｙ１〜ｙ４は、横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４に対し、それぞれ一行下の行のｙ座標値である。
【００１９】
横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４のそれぞれは、ｘ軸方向に配列された４つのセンサ電極１６Ｙを備えている。この４つのセンサ電極１６Ｙは、センサ電極１６Ｘの隙間に配置され、電気的に直列接続されている。４つのセンサ電極１６Ｙが配置される位置は、ｘ座標値がｘ１、ｘ２、ｘ３、およびｘ４となる位置である。ここで、ｘ座標値ｘ１〜ｘ４は、縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４に対し、それぞれ一列右の列のｘ座標値である。横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４は、ｙ軸方向に並べて配置されている。
【００２０】
各縦方向電極パターンの最も下に位置するセンサ電極１６Ｘは、検出部２０に接続されている。同様に、各横方向電極パターンの最も右側に位置するセンサ電極１６Ｙは、検出部２０に接続されている。
【００２１】
タッチ電極１８の構成について図３を参照して説明する。タッチ電極１８は、縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４、および横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４が配置される電極配置板１４の板面とは反対側の板面に配置されている。
【００２２】
タッチ電極１８は、縦方向電極パターンと、横方向電極パターンとが交差する各領域に対向して、電極配置板１４を挟んで配置されている。図３に示される例では、１つのセンサ電極１６Ｘと、そのセンサ電極１６Ｘの右斜め上に位置する１つのセンサ電極１６Ｙを１つの電極組として、各電極組に対して電極配置板１４を挟んで対向して配置されている。図４には、図３に示されているセンサパネル１０を、反対側の板面から見た図が示されている。タッチ電極１８およびそれに対向する電極組には、ｘ座標値としてｘ１〜ｘ４のいずれかの値を有し、ｙ座標値としてｙ１〜ｙ４のいずれかの値を有する座標値（ｘ，ｙ）が割り当てられる。
【００２３】
次に、タッチセンサの動作について図２および図３を参照して説明する。複数設けられているタッチ電極１８のいずれかにユーザの指が接近または接触すると、そのタッチ電極１８の静電容量が変化し、さらには、そのタッチ電極１８に対向する電極組の静電容量が変化する。これによって、その電極組をなすセンサ電極１６Ｘが属する縦方向電極パターンの静電容量と、その電極組をなすセンサ電極１６Ｙが属する横方向電極パターンの静電容量が変化する。
【００２４】
検出部２０は、例えば、各縦方向電極パターンおよび各横方向電極パターンにおける静電容量を検出するアナログ回路、および、静電容量が変化したタッチ電極１８の座標値を求めるディジタル回路を備える。
【００２５】
検出部２０は、縦方向電極パターンＸ１〜Ｘ４のうち、静電容量が変化したものを検出し、さらに、横方向電極パターンＹ１〜Ｙ４のうち、静電容量が変化したものを検出する。検出部２０は、この検出結果に基づいて、１組の縦方向電極パターンおよび横方向電極パターンの静電容量の変化をもたらしたタッチ電極１８を、その座標値によって特定する。そして、静電容量が変化したタッチ電極１８の座標値を機器制御部２２に出力する。機器制御部２２は、検出部２０から出力された座標値に応じて、アクセサリ機器を制御する。
【００２６】
例えば、アクセサリ機器がエアコンディショナである場合には、機器制御部２２は、検出部２０から出力された座標値に応じて送風レベル、温度等を制御する。また、アクセサリ機器がオーディオ装置である場合には、検出部２０から出力された座標値に応じて音量、音質等を制御する。さらに、センサパネル１０上におけるユーザの指の動きに応じたアクセサリ機器の制御が行われてもよい。例えば、指がセンサパネル１０上で円形を描くように動かされた場合には、検出部２０から機器制御部２２に出力される座標値が指の動きに応じて変化する。機器制御部２２は、座標値の変化が示す指の回転方向に応じて、エアコンディショナの温度調整や、オーディオ機器の音量調整を行うこととしてもよい。
【００２７】
このようなセンサパネル１０の構成によれば、複数設けられているタッチ電極１８のいずれかにユーザの指が接近または接触すると、そのタッチ電極１８の静電容量が変化し、さらには、そのタッチ電極１８に対向する電極組の静電容量が変化する。これによって、その電極組をなすセンサ電極１６Ｘが属する縦方向電極パターンの静電容量と、その電極組をなすセンサ電極１６Ｙが属する横方向電極パターンの静電容量が変化する。したがって、タッチ電極１８への指の接近または接触によって、１つの縦方向電極パターンおよび１つの横方向電極パターンの両者に対して静電容量の変化がもたらされる。これによって、センサパネル１０における指の位置の検出が確実に行われる。
【００２８】
また、タッチ電極１８は、静電容量を介して検出部２０に接続される。そのため、タッチ電極１８に発生する静電気から、検出部２０を構成する回路が保護される。
【００２９】
なお、ここでは、センサパネル１０にユーザの指を接近または接触させる例について説明した。本発明に係るタッチセンサは、人体、ペン、指示棒等のその他の検出対象物によって操作が行われてもよい。
【００３０】
また、上記では、タッチセンサが、縦方向電極パターンおよび横方向電極パターンを、それぞれ４つ備え、縦方向電極パターンおよび横方向電極パターンのそれぞれが、センサ電極を４つ備える構成について取り上げた。しかしながら、縦方向電極パターンおよび横方向電極パターンの数、および、縦方向電極パターンおよび横方向電極パターンのそれぞれが備えるセンサ電極の数は任意である。
【００３１】
さらに、上記では、縦方向電極パターンの延伸方向と、横方向電極パターンの延伸方向を垂直とした例について説明した。このような構成の他、図５に示されるように、ｘ軸およびｙ軸が斜めに交わるｘｙ座標系を定義し、縦方向電極パターンの延伸方向を横方向電極パターンの延伸方向に対して斜めとした構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  センサパネル、１２  表示板、１４  電極配置板、１６，１６Ｘ，１６Ｙ  センサ電極、１８  タッチ電極、２０  検出部、２２  機器制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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