(57)【要約】【課題】  簡単な構成で且つ確実に操作者の指の位置（座標入力機能）とこの指によるスイッチ入力（押圧操作検出機能）の双方を検出することが可能な静電容量式の座標入力装置を提供する。【解決手段】  絶縁層１２を介して互いに直交する第１の導電線１４と第２の導電線１５の各交差部分に貫通孔１２ａを形成して対向し合うようにした。操作者が押圧操作を行なうと、第２の導電線１５が前記貫通孔１２ａに入り込んで第１の導電線１４に接続される（短絡する）ため、操作者が行った操作面１０Ａ上の操作位置を容易に検出することが可能となる。また操作面１０Ａ上を移動するときの座標位置は、第１の導電線１４と第２の導電線１５の間に形成される静電容量の変化を検知することにより、検出することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する方向に沿って所定の配列ピッチで並設された複数の第１の導電線と、第２の方向に延びるとともに前記第２の方向と直交する方向に沿って所定の配列ピッチで並設された複数の第２の導電線と、前記複数の第１の導電線と前記複数の第２の導電線との間に設けられた絶縁層とを有する静電容量式の検出装置であって、
前記絶縁層には、平面的に見たときに前記第１の導電線と前記第２の導電線とが交差する交差部分に、貫通孔が対向して形成されていることを特徴とする静電容量式の座標入力装置。
【請求項２】
前記第１の導電線が第１のシートの上面に形成されており、前記第２の導電線が第２のシートの下面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の静電容量式の座標入力装置。
【請求項３】
前記絶縁層が、前記第１のシート又は第２のシートに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の静電容量式の座標入力装置。
【請求項４】
前記第１のシートと前記第２のシートが一枚のシートを折り返すことにより形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の静電容量式の座標入力装置。
【請求項５】
前記第１の導電線と前記第２の導電線とが、前記絶縁層を間に挟んだ状態で互いに直交し合うこと特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の静電容量式の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者の指の座標位置と押圧操作の双方の検出が可能な静電容量式の座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式の座標入力装置としては、例えば以下に示す特許文献１、２などが存在している。
【０００３】
特許文献１に示す座標入力装置は、マトリックス状に配置された複数のＸ電極とＹ電極を備えた表示シートの表面に、操作者の指を近づけて移動させると、指と各Ｘ電極、および指と各Ｙ電極との間に形成される各静電容量が前記指の移動に応じて変化することを利用したものである。すなわち、指とＸ電極及びＹ電極との間に形成される各静電容量を電圧値としてそれぞれ検出するものである。そして、このようにして検出された各電圧値の時系列的な変化を所定のソフトウェアなどを用いて解析することにより前記指の移動方向を検出することが可能になる。
【０００４】
また特許文献２に記載の入力装置は、上記の座標入力装置（位置検出手段）とスイッチ入力手段とを備えた構成である。この入力装置では、操作者が座標入力装置の表面シート上に形成された表示部を押圧すると、その下部に設けられた前記スイッチ入力手段を構成する反転部材が反転して接点部材に接触する構成であり、これにより操作者による前記押圧操作を検出することができるというものである。
【０００５】
またその他の技術としては、例えば操作者に操作面上でタップ動作を行なわせるとともに、このとき得た時間的なデータ情報からソフトウェアを用いて押圧操作の有無を検出するというものも存在する。
【特許文献１】特開平８−１３７６０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１、２（特に特許文献２）に記載された入力装置では、指の座標位置を検出する位置検出手段と押圧操作を検出するスイッチ入力手段とが別部材で形成されている。このため、部品点数の増大し、製造コストを低下させ難いという問題がある。
さらには、構造が複雑化しやすく、薄型にしにくいなどの問題も有している。
【０００７】
また操作者が行なうタップ動作をソフトウェアを用いて解析して押圧操作の有無を検出するものでは、前記タップ動作のタイミングに時間的なずれがあると検出率が低くなるため誤動作しやすく、特に操作に不慣れなユーザーに操作性が悪いという印象を与え易くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、簡単な構成で且つ確実に操作者の指の位置（座標入力機能）とこの指によるスイッチ入力（押圧操作検出機能）の双方を検出することが可能な静電容量式の座標入力装置を提供することを目的としている。
【０００９】
また本発明は、部品点数および製造工程を少なくすることに適した薄型化の静電容量式の座標入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する方向に沿って所定の配列ピッチで並設された複数の第１の導電線と、第２の方向に延びるとともに前記第２の方向と直交する方向に沿って所定の配列ピッチで並設された複数の第２の導電線と、前記複数の第１の導電線と前記複数の第２の導電線との間に設けられた絶縁層とを有する静電容量式の検出装置であって、
前記絶縁層には、平面的に見たときに前記第１の導電線と前記第２の導電線とが交差する交差部分に、貫通孔が対向して形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の静電容量式の座標入力装置では、絶縁層を介して互いに直交する第１の導電線と第２の導電線の各交差部分に貫通孔を形成して対向し合うようにしたため、操作者が行った押圧操作（例えば、決定ボタンの操作）を簡単且つ確実に検出することができる。
【００１２】
上記において、前記第１の導電線が第１のシートの上面に形成されており、前記第２の導電線が第２のシートの下面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また前記絶縁層が、前記第１のシート又は第２のシートに設けられていることを特徴とする。
【００１４】
さらには、前記第１のシートと前記第２のシートが一枚のシートを折り返すことにより形成されていることを特徴とする。
【００１５】
上記手段では、前記第１の導電線と第２の導電線を一枚のシートに形成することができるため、部分点数が少なく、また製造工程も少なくすることができる。
【００１６】
また前記第１の導電線と前記第２の導電線とが、前記絶縁層を間に挟んだ状態で互いに直交し合うこと特徴とする。
上記手段では、平面座標上の位置における位置検出を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の静電容量式の座標入力装置では、操作者の指の位置情報の検出と、押圧操作を簡単な構成で且つ確実に検出することができる。
【００１８】
また本発明は、座標入力装置の部品点数を少なくすることができるともに、その製造工程も容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態としての静電容量式の座標入力装置を示す斜視図、図２は静電容量式の座標入力装置の内部構成の詳細を拡大して示す斜視図、図３は座標入力装置の一部を拡大して示す部分断面図である。なお、図２では第１のシートおよび絶縁層を実線で示し、第２のシートを一点鎖線で示している。
【００２０】
本発明の静電容量式の座標入力装置１０の完成形は、図１に示すような薄型シート状であり、例えば図示しない携帯電話機の操作部などとして利用されるものである。
【００２１】
図１に示すように、前記座標入力装置１０のＺ１側には操作面１０Ａが設けられており、操作者は前記操作面１０Ａ上に置いた指を図示Ｘ方向またはＹ方向に移動させることにより、あるいは前記操作面１０Ａ上の所定の位置で図示Ｚ２方向に押下（押圧操作）することにより、所定の入力操作を行うことが可能とされるものである。
【００２２】
座標入力装置１０は、主として下層（Ｚ２）側に設けられた第１のシート１１、上層（Ｚ２）側に設けられた第２のシート１３およびとこれらの間に設けられた絶縁層１２からなる３層構造であり、前記第２のシート１３のＺ１側の上面が前記操作面１０Ａとされている。
【００２３】
図２および図３に示すように、前記第１のシート１１の表面（Ｚ１側の面）には、Ｘ方向（第１の方向）に延びるとともに、このＸ方向と直交するＹ方向に沿って所定の配列ピッチＰ１で平行に並ぶ複数の第１の導電線１４が並設されている。また第２のシート１３の下面（Ｚ２側の面）には、Ｙ方向（第２の方向）に延びるとともにこのＹ方向と直交するＸ方向に沿って所定の配列ピッチＰ２で平行に並ぶ複数の第２の導電線１５が並設されている。
【００２４】
そして、前記絶縁層１２は前記第１のシート１１と第２のシート１３との間に設けられている。前記絶縁層１２は、例えば前記第１のシート１１の表面にレジスト液を塗布し、硬化後のレジスト膜が前記複数の第１の導電線１４を覆い隠すことにより形成することができる。前記絶縁層１２の膜厚寸法は、数十〜数百μｍ程度と薄く形成されている。
【００２５】
図２に示すように、前記絶縁層１２の表面には複数の貫通孔１２ａが形成されている。すなわち、前記第１のシート１１の上に前記第２のシート１３を積層させたときに前記複数の第１の導電線１４と前記複数の第２の導電線１５とが対向し合う各位置（交差部分に相当）αには、前記絶縁層１２の一部を欠損させることによって形成した複数の貫通孔１２ａが設けられている。
【００２６】
このとき、前記絶縁層１２の各貫通孔１２ａの一方の端部（Ｚ１側の端部）にはいずれかの第１の導電線１４が配置され、他方の端部（Ｚ２側の端部）にはいずれかの前記第２の導電線１５が配置されている。
【００２７】
前記貫通孔１２ａは、例えばフォトレジストを用いて形成した前記絶縁層１２上に所定形状の開口を有するマスクを載せた状態で露光し、且つ現像することにより形成することが可能である。
【００２８】
なお、前記操作面１０ａの表面で、且つ前記複数の貫通孔１２ａとＺ方向に対向する位置には、例えば「０」、「１」、「２」、「ＣＬＲ」、「ＰＷＲ／ＨＬＤ」、・・・、「＃」、「＊」など各種の文字や記号からなるマーク部１０ａが印字又は刻印等されており、各マーク部を押下（押圧操作）することにより前記文字等に対応するデータ情報を前記座標入力装置１０を介して携帯電話機の本体に入力することができるようになっている。
【００２９】
図４は静電容量式の座標入力装置の検出駆動手段の構成を示すブロック図である。
図４に示すように、本実施の携帯に示す上記静電容量式の座標入力装置１０を駆動するための検出駆動手段２０は、主としてホストコンピュータ（以下、「ホスト」と称する。）２１、前記座標入力装置１０からの出力情報を得て座標を算出するための専用のＬＳＩ（ＡＳＩＣ（Application  Specific  Circuit）ともいう。）からなる算出手段２２、切替え用のスイッチ手段２３で構成されている。
【００３０】
前記スイッチ手段２３の入力部には複数の入力端子が設けられており、各入力端子には前記座標入力装置１０の複数の第１の導電線１４および第２の導電線１５が接続されている。また前記スイッチ手段２３の出力部は前記算出手段２２の入力部に接続されている。
【００３１】
前記スイッチ手段２３はいわゆるマルチプレクサである。前記ホスト２１からの切り替え信号が、前記スイッチ手段２３に与えられると、内部に設けられたスイッチ機構が動作し、前記算出手段２２の入力部とスイッチ手段２３の入力部に接続された回路とが所定の時間間隔で順次切り替えられて接続される。このため、前記算出手段２２の入力部と個々の第１の導電線１４および第２の導電線１５の間が所定の周期で接続されるようになっている。
【００３２】
前記第１の導電線１４と前記第２の導電線１５との間は、例えば一方がグランド電位（０ｖ）、他方が５ｖのように、所定の電位差が生ずるように設定される。このため、前記算出手段２２は前記スイッチ手段２３の切替え動作により、すべての第１の導電線１４と前記第２の導電線１５の電位差を検知することが可能とされている。
【００３３】
ホスト２１は、前記切り替え信号を所定の時間間隔で前記スイッチ手段２３に与えることにより、前記算出手段２２を介して前記複数の第１の導電線１４と複数の第２の導電線１５との間のすべての組合せに対応する電位差を所定の周期で監視している。
【００３４】
このとき、操作者が前記座標入力装置１０の操作面１０Ａに指を軽く触れると、この指の近傍に位置する前記第１の導電線１４および前記第２の導電線１５の静電容量が変化することに応じて前記電位差に変化が生じる。このため、この電位差の変化を前記算出手段２２が検出して算出することにより、操作面１０Ａ上における指の位置を検出することが可能である。
【００３５】
また操作面１０Ａに置かれた指を前記操作面１０Ａに沿って任意の方向、（操作面１０Ａ上のＸＹ座標系におけるＸ方向および／またはＹ方向）に移動させると、前記指の移動にしたがって対応する前記第１の導電線１４および前記第２の導電線１５の電位差が連続的に変化させられる。このため、このような前記第１の導電線１４および前記第２の導電線１５の各電位差の時間的な変化の状況を、前記算出手段２２で算出することにより、操作面１０Ａ上における指の移動位置、移動方向又は移動速度などの座標情報を検知することが可能である（座標検出機能）。
【００３６】
次に、操作者は操作面１０Ａ上の任意のマーク部１０ａの位置で指を押下すると、図３に示すように対応する前記第１の導電線１４が、前記第１のシート１１とともに図示Ｚ２方向に凸状に撓み変形させられる。前記絶縁部１２の膜厚寸法は薄いため、指を軽く押下すだけで、前記第１の導電線１４とこれに対応する第２の導電線１５とを前記貫通孔１２ａを介して接触させることができる。このとき、５ｖ側の前記第２の導電線１５がグランド側の第１の導電線１４に短絡して共に同電位（０ｖ）に設定されるため、前記算出手段２２を介して前記ホスト２１は操作者による押圧操作（スイッチ操作）が行われたことを検出することができる。しかも、複数の第１の導電線１４と複数の第２の導電線１５の組合せから、操作面１０Ａ上のどの位置で操作されたかの位置情報を確実且つ容易に検出することが可能である（押圧操作検出機能）。
【００３７】
あるいは前記検出駆動手段２０は、前記押圧操作が行われる直前および直後においては座標情報検出動作を連続的に行っている。このため、前記押圧操作が行われたことを検出したときの時間情報から、前記押圧操作の直前および直後の操作位置を求めることにより、前記押圧操作が操作面１０Ａ上のどの位置で行われたかの位置情報を検出するようにしてもよい。
【００３８】
そして、このようにして求めた位置情報から操作者が行った押圧操作に対応するマーク部１０ａの位置を特定し、ホスト２１はこれに対するデータ情報を生成して前記携帯電話機の本体に入力することにより、前記携帯電話機本体では前記押圧操作に応じた情報を液晶表示装置などに表示することが可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第２の実施の形態として示す静電容量式の座標入力装置の組立て前の状態を示す展開斜視図、図６は組立て工程の一部として図５の座標入力装置が折り返された後の状態を示す斜視図である。
【００４０】
図５に示す座標入力装置３０は、例えば可撓性および絶縁性を有する１枚のシート３１で形成されている。前記シート３１は、図示Ｙ１側に設けられた第１の領域（第１のシート）３１Ａと図示Ｙ２側に設けられた第２の領域（第２のシート）３１Ｂの２つの領域に分けられている。前記第１の領域３１Ａの表面（Ｚ１側の面）には、Ｙ方向（第１の方向）に延びるとともにこのＹ方向と直交するＸ方向に沿って所定の配列ピッチＰ２で平行に並ぶ複数の第１の導電線３４が並設されている。同様に、前記第２の領域３１Ｂの表面（Ｚ１側の面）には、Ｘ方向（第２の方向）に延びるとともにこのＸ方向と直交するＹ方向に沿って所定の配列ピッチＰ１で平行に並ぶ複数の第２の導電線３５が並設されている。この実施の形態では、６本の第１の導電線３４が設けられ、８本の第２の導電線３５が設けられている。
【００４１】
前記第１の領域３１Ａの表面には、前記複数の第１の導電線３４を多い隠す絶縁層３２が設けられている。この絶縁層３２は、上記第１の実施の形態に示すものと同じフォトレジスト膜などで形成されており、この絶縁層３２には上記同様の貫通孔３２ａがマトリックス状に形成されている。各貫通孔３２ａは、前記第１の導電線３４と対向する位置に、Ｘ方向の配列ピッチをＰ２、Ｙ方向の配列ピッチをＰ１として形成されている。このため、図示Ｚ１側からシート３１を見ると、前記貫通孔３２ａを介して各第１の導電線３４を部分的に覗けるようになっている。
【００４２】
図５および図６に示すように、前記シート３１は、図示Ｙ方向の中間部分（前記第１の領域３１Ａと前記第２の領域３１Ｂとの中間）の仮想折曲線Ｑ−Ｑにおいて折り曲げられる。このとき、前記第１の領域３１Ａと前記第２の領域３１Ｂとが対向する領域には前記絶縁層３２が設けられた状態で接着剤などを用いて固定される。
【００４３】
前記第１の領域３１Ａと前記第２の領域３１Ｂとは所定の手段を用いて位置決めされた状態でＺ方向に重ねられている。このため、前記シート３１を平面的に見た場合、すなわち図示Ｚ１側からＺ２方向にシート３１を見た場合又は図示Ｚ２側からＺ１方向にシート３１を見た場合においては、前記６本の第１の導電線３４と前記８本の第２の導電線３５とが、６×８＝４８箇所の交差部分を形成する構成である。
【００４４】
そして、前記４８箇所の交差部分においては、各貫通孔３２ａの一方の端部（Ｚ２側）には前記第１の導電線３４が配置され、他方の端部（Ｚ１側）には前記第２の導電線３４が配置されている。
【００４５】
なお、第２の実施の形態では、図５において例えば前記第２の領域３１ＢのＺ２側の面が操作面３０Ａを形成している。そして、この操作面３０Ａの表面で、且つ前記複数の貫通孔３２ａとＺ方向に対向する位置にマーク部３０ａが設けられる。
【００４６】
組立て後の座標入力装置３０は、前記第１の実施の形態に示す座標入力装置１０とほぼ同じ構成である。このため上記同様の検出駆動手段２０を用いることにより、座標位置検出および押圧操作の検出が可能である。
【００４７】
ただし、第２に実施の形態では、一枚のシート３１を折り返すことにより、座標入力装置３０を製造することができるため、２枚のシート（第１のシート１４と第２のシート１５）を用いる第１の実施の形態に比較して部品点数を少なくすることができる。また前記第１の導電線３４および第２の導電線３５は前記シート３１の同一面上（図５ではＺ１側の面上）に形成することができるため、一度の工程で同時に形成することが可能となる。このため、第１の実施の形態のように２枚のシートを用いる場合に比較して、その製造工程を容易とすることができる。
【００４８】
上記各実施の形態では、絶縁層が一方のシート（第１のシート）側に設けられた構成を示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、前記絶縁層は、前記第２のシート上において前記第２の導電線１５を覆うように形成されているものであってもよい。
【００４９】
また上記各実施の形態では、平面的に見たときに、第１の導電線と第２の導電線が絶縁層を挟んで互いに９０°の角度で直交するように配置（マトリックス状に配置）されたものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、その他の角度で交差するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての静電容量式の座標入力装置を示す斜視図、
【図２】静電容量式の座標入力装置の内部構成の詳細を拡大して示す斜視図、
【図３】座標入力装置の一部を拡大して示す部分断面図、
【図４】静電容量式の座標入力装置の検出駆動手段の構成を示すブロック図、
【図５】本発明の第２の実施の形態として示す静電容量式の座標入力装置の組み立て前の状態を示す展開斜視図、
【図６】組み立て工程の一部として図５の座標入力装置が折り返された後の状態を示す斜視図、
【符号の説明】
【００５１】
１０  座標入力装置
１０Ａ  操作面
１０ａ  マーク部
１１  第１のシート
１２  絶縁層
１２ａ  貫通孔
１３  第２のシート
１４  第１の導電線
１５  第２の導電線
２０  検出駆動手段
２１  ホスト（コンピュータ）
２２  算出手段
２３  スイッチ手段
３０  座標入力装置
３０Ａ  操作面
３０ａ  マーク部
３１  シート
３１Ａ  第１の領域（第１のシート）
３１Ｂ  第２の領域（第２のシート）
３２  絶縁層
３２ａ  貫通孔
Ｐ１，Ｐ２  配列ピッチ
【図１】
2006343795.tif 000003
【図２】
2006343795.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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