(57)【要約】【課題】コストを抑制することができるタッチセンサ装置を提供する。【解決手段】タッチセンサ装置１は、折返形状を有すると共に自身より大きい第１の抵抗値を有する抵抗２５が電気的に接続され、検出対象との間に形成された静電容量を検出する第１の電極２と、第１の基部電極部３０、及び第１の基部電極部３０と電気的に接続されて第１の基部電極部３０よりも抵抗値が高く、第１の電極２の間に配置された複数の第１の櫛歯電極部３１を有し、検出対象の第２の方向の位置を検出する第２の電極３と、第２の基部電極部４０、及び第２の基部電極部４０と電気的に接続されて第２の基部電極部４０よりも抵抗値が低く、第１の電極２の間に配置された複数の第２の櫛歯電極部４１を有し、検出対象の第１の方向の位置を検出する第３の電極４と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１
2019211838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
折返形状を有すると共に自身より大きい第１の抵抗値を有する抵抗が電気的に接続され、検出対象との間に形成された静電容量を検出する第１の電極と、
第１の方向に伸びる第１の基部電極部、及び前記第１の基部電極部と電気的に接続されて前記第１の基部電極部よりも抵抗値が高く、前記第１の方向と交差した第２の方向に延びて前記第１の電極の間に配置された複数の第１の櫛歯電極部を有し、前記検出対象の前記第２の方向の位置を検出する第２の電極と、
前記第１の基部電極部と対向して前記第１の方向に伸びる第２の基部電極部、及び前記第２の基部電極部と電気的に接続されて前記第２の基部電極部よりも抵抗値が低く、前記第２の方向に伸びて前記第１の電極の間に配置された複数の第２の櫛歯電極部を有し、前記検出対象の前記第１の方向の位置を検出する第３の電極と、
を備えたタッチセンサ装置。
【請求項２】
前記第１の電極、前記第１の基部電極部、前記第１の櫛歯電極部、前記第２の基部電極部及び前記第２の櫛歯電極部は、一端がオープン状態とされる、
請求項１に記載のタッチセンサ装置。
【請求項３】
前記第１の電極、前記第１の櫛歯電極部及び前記第２の櫛歯電極部が共に同じ長さとなるように規定された領域の長さは、前記領域外の長さよりも長い、
請求項１又は２に記載のタッチセンサ装置。
【請求項４】
前記第１の電極が出力した第１の電圧信号に基づいて前記静電容量を算出し、前記第２の電極が出力した第２の電圧信号、前記第２の電圧信号の時定数、及び前記静電容量に基づいて第２の抵抗値を算出し、前記第３の電極が出力した第３の電圧信号、前記第２の電圧信号の時定数、及び前記静電容量に基づいて第３の抵抗値を算出し、前記第２の抵抗値から前記第２の方向の位置を算出すると共に前記第３の抵抗値から前記第１の方向の位置を算出する算出部を備えた、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタッチセンサ装置。
【請求項５】
前記領域の上方は、前記検出対象が接触する操作面である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタッチセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、平面上の２軸方向のうち、一方の軸方向に直交して複数並ぶ電極によって形成される第１電極部、及び他方の軸方向に直交して複数並ぶ電極によって形成される第２電極部が重ねられた２層電極部を備えたタッチパネル装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このタッチパネル装置は、２軸方向の操作位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来のタッチパネル装置は、第１電極部と第２電極部が重ねられて２層になるので、コストが掛かる問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、コストを抑制することができるタッチセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、折返形状を有すると共に自身より大きい第１の抵抗値を有する抵抗が電気的に接続され、検出対象との間に形成された静電容量を検出する第１の電極と、第１の方向に伸びる第１の基部電極部、及び第１の基部電極部と電気的に接続されて第１の基部電極部よりも抵抗値が高く、第１の方向と交差した第２の方向に延びて第１の電極の間に配置された複数の第１の櫛歯電極部を有し、検出対象の第２の方向の位置を検出する第２の電極と、第１の基部電極部と対向して第１の方向に伸びる第２の基部電極部、及び第２の基部電極部と電気的に接続されて第２の基部電極部よりも抵抗値が低く、第２の方向に伸びて第１の電極の間に配置された複数の第２の櫛歯電極部を有し、検出対象の第１の方向の位置を検出する第３の電極と、を備えたタッチセンサ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の第１の電極〜第３の電極の一例を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチセンサ装置を横手方向で切断した断面図の一例である。
【図３】図３は、電圧測定部の一例について説明するための概略図である。
【図４】図４は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の第１の電極〜第３の電極が出力する電圧信号の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るタッチセンサ装置は、折返形状を有すると共に自身より大きい第１の抵抗値を有する抵抗が電気的に接続され、検出対象との間に形成された静電容量を検出する第１の電極と、第１の方向に伸びる第１の基部電極部、及び第１の基部電極部と電気的に接続されて第１の基部電極部よりも抵抗値が高く、第１の方向と交差した第２の方向に延びて第１の電極の間に配置された複数の第１の櫛歯電極部を有し、検出対象の第２の方向の位置を検出する第２の電極と、第１の基部電極部と対向して第１の方向に伸びる第２の基部電極部、及び第２の基部電極部と電気的に接続されて第２の基部電極部よりも抵抗値が低く、第２の方向に伸びて第１の電極の間に配置された複数の第２の櫛歯電極部を有し、検出対象の第１の方向の位置を検出する第３の電極と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
このタッチセンサ装置は、第１の方向及び第２の方向の位置を検出すると共に、第１の電極、第２の電極及び第３の電極が重ならないように形成されている。つまりタッチセンサ装置は、第１の電極〜第３の電極を同じ電極層に形成することができる。従ってタッチセンサ装置は、二次元的な位置を検出するために複数の電極層を備える場合と比べて、電極層が単層であり、コストを抑制することができる。
【００１２】
[実施の形態]
（タッチセンサ装置１の概要）
図１は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の第１の電極〜第３の電極の一例を示す概略図である。図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチセンサ装置を横手方向で切断した断面図の一例である。図３は、電圧測定部の一例について説明するための概略図である。図４は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の第１の電極〜第３の電極が出力する電圧信号の一例を示すグラフである。図４は、横軸が時間ｔ、縦軸が電圧Ｖである。また図４は、時定数τ１＜時定数τ２＜時定数τ３の場合の一例のグラフであるが時定数の大小関係や数値などはこれに限定されない。
【００１３】
なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
【００１４】
タッチセンサ装置１は、例えば、図１〜図２（ｂ）に示すように、操作面１４０に設定されたＸＹ座標系の位置（タッチ位置）を検出するように構成されている。このタッチセンサ装置１は、例えば、タッチ位置に応じて車両に搭載された電子機器の操作を可能とする。本実施の形態の検出対象は、例えば、操作者の操作指９である。
【００１５】
タッチセンサ装置１は、例えば、図１〜図３に示すように、折返形状を有すると共に自身より大きい抵抗値Ｒ０１を有する抵抗５０ａが電気的に接続され、検出対象との間に形成された静電容量Ｃ１を検出する第１の電極２を備えている。
【００１６】
またタッチセンサ装置１は、例えば、図１に示すように、第１の方向（Ｙ軸方向）に伸びる第１の基部電極部３０、及び第１の基部電極部３０と電気的に接続されて第１の基部電極部３０よりも抵抗値が高く、第１の方向（Ｙ軸方向）と交差した第２の方向（Ｘ軸方向）に延びて第１の電極２の間に配置された複数の第１の櫛歯電極部３１を有し、検出対象の第２の方向（Ｘ軸方向）の位置を検出する第２の電極を備えている。
【００１７】
さらにタッチセンサ装置１は、例えば、図１に示すように、第１の基部電極部３０と対向して第１の方向（Ｙ軸方向）に伸びる第２の基部電極部４０、及び第２の基部電極部４０と電気的に接続されて第２の基部電極部４０よりも抵抗値が低く、第２の方向（Ｘ軸方向）に伸びて第１の電極２の間に配置された複数の第２の櫛歯電極部４１を有し、検出対象の第１の方向（Ｙ軸方向）の位置を検出する第３の電極を備えている。
【００１８】
第１の電極２、第１の基部電極部３０、第１の櫛歯電極部３１、第２の基部電極部４０及び第２の櫛歯電極部４１は、例えば、図１及び図２に示すように、一端がオープン状態とされる。つまり第１の電極２、第１の基部電極部３０、第１の櫛歯電極部３１、第２の基部電極部４０及び第２の櫛歯電極部４１の一端は、どこにも電気的に接続されていない。また他端は、例えば、図１に示すように、電圧測定部５に電気的に接続されている。
【００１９】
タッチセンサ装置１は、例えば、図１に示すように、第１の電極２が出力した第１の電圧信号Ｓ１に基づいて静電容量Ｃ１を算出し、第２の電極３が出力した第２の電圧信号Ｓ２、第２の電圧信号Ｓ２の時定数τ２、及び静電容量Ｃ１に基づいて第２の抵抗値（抵抗値Ｒ２）を算出し、第３の電極４が出力した第３の電圧信号Ｓ３、第３の電圧信号Ｓ３の時定数τ３、及び静電容量Ｃ１に基づいて第３の抵抗値（抵抗値Ｒ３）を算出し、第２の抵抗値から第２の方向の位置を算出すると共に第３の抵抗値（抵抗値Ｒ３）から第１の方向の位置を算出する算出部としての制御部６を備えて概略構成されている。
【００２０】
またタッチセンサ装置１は、一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基板１０と、電極層１２と、パネル１４と、ベゼル１６と、を備えて概略構成されている。基板１０は、例えば、フレキシブル基板である。電極層１２は、例えば、基板１０上に形成され、第１の電極２〜第３の電極４が形成された層である。パネル１４は、例えば、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いて板形状に形成され、電極層１２の上に配置されている。ベゼル１６は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン）などの樹脂材料を用いてパネル１４上に設けられ、開口１６０を有している。この開口１６０は、パネル１４が露出し、その露出した面が操作面１４０となっている。
【００２１】
ここで第１の電極２、第１の櫛歯電極部３１及び第２の櫛歯電極部４１が共に同じ長さとなるように規定された領域（電極均一領域１００）の長さＬ３は、例えば、図１に示すように、領域外の長さ（Ｌ１及びＬ２）よりも長くなるようにされている。
【００２２】
この電極均一領域１００は、第１の電極２、第１の櫛歯電極部３１及び第２の櫛歯電極部４１の長さが等しい領域である。従って電極均一領域１００の上方は、検出対象が接触する操作面１４０である。ベゼル１６は、この電極均一領域１００以外の領域にタッチ操作がなされないように設けられている。よってベゼル１６の開口１６０内には、電極均一領域１００が位置している。なお開口１６０は、縁がテーパー形状を有している。
【００２３】
本実施の形態の第１の電極２〜第３の電極４は、一例として、その電極幅ａが等しくされている。この電極幅ａは、タッチ操作に伴う操作面１４０との接触面積９０と比べて十分小さい。また上述の電極均一領域１００外の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）は、電極の幅をａとした場合、ほぼ４ａである。従って電極均一領域１００は、Ｌ３＋４ａ≒Ｌ３が成り立つＸ軸方向の長さを有している。
【００２４】
（第１の電極２〜第３の電極４の構成）
第１の電極２は、例えば、図１に示すように、折返形状を有し、同じ長さの電極が等間隔で並ぶ電極均一領域１００に属する複数の直線部２０と、複数の直線部２０の端部を交互に繋ぐ複数の折返部２１と、を備えて概略構成されている。
【００２５】
第１の電極２は、例えば、図２（ｂ）に示すように、銅、銀などの導電性材料を用いて、基板１０上に形成されている。第１の電極２〜第３の電極４は、例えば、塗布法やリソグラフィ法などによって薄膜として形成されている。第１の電極２の直線部２０及び折返部２１は、幅や膜厚が同一である。
【００２６】
直線部２０は、等間隔に並び、隣接する直線部２０の間には、第２の電極３の第１の櫛歯電極部３１と、第３の電極４の第２の櫛歯電極部４１と、が交互に配置されている。また折返部２１は、直線部２０の端部を交互に接続するように形成されている。
【００２７】
第１の電極２は、上述のように、第１の測定部５１の抵抗５０ａと接続されている。この抵抗５０ａは、第１の電極２の全体の抵抗値よりも大きい抵抗値を有している。つまり以下の式（１）が近似的に成り立つ。
Ｒ０１＋Ｒ１≒Ｒ０１・・・（１）
なおＲ０１は、抵抗５０ａの抵抗値である。Ｒ１は、第１の電極２の抵抗値である。
【００２８】
ここで操作面１４０に対してタッチ操作がなされた場合、第１の電極２は、例えば、図３（ａ）に示すように、抵抗５０ａが接続された端部２２からタッチ位置の下方のタッチ端部２３までが回路の一部となる。第１の電極２は、Ｒ１＜＜Ｒ０１であるので、タッチ位置に寄らず、その合成抵抗値が近似的にＲ０１となる。
【００２９】
第２の電極３は、例えば、第１の基部電極部３０と、第１の基部電極部３０と直交して等間隔に並んで配置された複数の第１の櫛歯電極部３１と、を備えて概略構成されている。この第２の電極３は、例えば、図３に示すように、第２の測定部５２の抵抗値Ｒ０２の抵抗５０ｂと電気的に接続されている。
【００３０】
この第１の基部電極部３０は、上述のように、第１の櫛歯電極部３１と比べて抵抗値（Ｒ２０）が低い。従って第１の基部電極部３０は、例えば、銅、銀などの導電性材料を用いて、第１の櫛歯電極部３１よりも抵抗値が低くなるように形成されている。
【００３１】
第２の電極３には、６本の第１の櫛歯電極部３１を有している。そして１本の第１の櫛歯電極部３１は、第１の基部電極部３０よりも抵抗値が高い。第１の櫛歯電極部３１は、銅、銀、カーボンなどの導電性材料を用いて、第１の基部電極部３０よりも抵抗値が高くなるように構成されている。
【００３２】
なお第１の櫛歯電極部３１は、第１の基部電極部３０よりも抵抗値が高くなるように、異なる導電性材料から形成されたり、膜厚や幅などが調整されたりして抵抗値が高くなるようにされる。
【００３３】
第２の電極３は、例えば、図３に示すように、下から２本目の第１の櫛歯電極部３１上にタッチ操作がなされた場合、抵抗５０ｂが接続された第１の基部電極部３０の端部３２から２本目の第１の櫛歯電極部３１のタッチ端部３３までが回路の一部となる。第２の電極３は、Ｒ０２、Ｒ２０＜＜Ｒ２１であるので、近似的に以下の式（２）が成り立つ。
Ｒ２＝Ｒ０２＋Ｒ２０＋Ｒ２１≒Ｒ２１・・・（２）
【００３４】
なお抵抗値Ｒ２は、第２の電極３の抵抗値である。また抵抗値Ｒ２０は、タッチを検出した第１の櫛歯電極部３１までの長さに比例した抵抗値である。さらに抵抗値Ｒ２１は、第１の基部電極部３０と接続される接続端部３４からタッチを検出したタッチ位置の下方のタッチ端部３３までの長さに比例した抵抗値である。
【００３５】
第３の電極４は、例えば、第２の基部電極部４０と、第２の基部電極部４０と直交して等間隔に並んで配置された複数の第２の櫛歯電極部４１と、を備えて概略構成されている。この第３の電極４は、例えば、図３に示すように、第３の測定部５３の抵抗値Ｒ０３の抵抗５０ｃと電気的に接続されている。
【００３６】
この第２の基部電極部４０は、上述のように、第２の櫛歯電極部４１と比べて抵抗値（Ｒ３０）が高い。従って第２の櫛歯電極部４１は、例えば、銅、銀などの導電性材料を用いて、第２の基部電極部４０よりも抵抗値が低くなるように形成されている。
【００３７】
第３の電極４には、第２の電極３と同様に、６本の第２の櫛歯電極部４１を有している。また第２の基部電極部４０は、銅、銀、カーボンなどの導電性材料を用いて、第２の櫛歯電極部４１よりも抵抗値が高くなるように構成されている。
【００３８】
なお第２の基部電極部４０は、第２の櫛歯電極部４１よりも抵抗値が高くなるように、異なる導電性材料から形成されたり、膜厚や幅などが調整されたりして抵抗値が高くなるようにされる。
【００３９】
第３の電極４は、例えば、図３に示すように、下から２本目の第２の櫛歯電極部４１上にタッチ操作がなされた場合、抵抗５０ｃが接続された第２の基部電極部４０の端部４２から２本目の第２の櫛歯電極部４１のタッチ端部４３までが回路の一部となる。第３の電極４は、Ｒ０３、Ｒ３１＜＜Ｒ３０であるので、近似的に以下の式（３）が成り立つ。
Ｒ３＝Ｒ０３＋Ｒ３０＋Ｒ３１≒Ｒ３０・・・（３）
【００４０】
なお抵抗値Ｒ３は、第３の電極４の抵抗値である。また抵抗値Ｒ３０は、タッチを検出した第２の櫛歯電極部４１までの長さに比例した抵抗値である。さらに抵抗値Ｒ３１は、第２の基部電極部４０と接続される接続端部４４からタッチを検出したタッチ位置の下方のタッチ端部４３までの長さに比例した抵抗値である。
【００４１】
（電圧測定部５の構成）
電圧測定部５は、第１の電極２〜第３の電極４と電気的に接続されている。そして電圧測定部５は、基準電圧Ｖ０により各電極を同時に充電すると共に同時に放電を行うように概略構成されている。
【００４２】
電圧測定部５は、一例として、図３に示すように、第１の測定部５１〜第３の測定部５３を備えて概略構成されている。
【００４３】
・第１の測定部５１について
第１の測定部５１は、例えば、図３に示すように、スイッチＳＷ１１を備えている。そして第１の測定部５１の端子５１ａは、第１の電極２の端部２２に接続されると共に、抵抗５０ａ及び電圧測定端子ＶＳＷ１１に接続されている。
【００４４】
スイッチＳＷ１１の端子ａ１２は、基準電圧Ｖ０が印可されている。またスイッチＳＷ１１の端子ａ１３は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチＳＷ１１の端子ａ１１は、例えば、端子ａ１２又は端子ａ１３のいずれかの端子と接続されるアナログスイッチである。また端子ａ１１と電圧測定端子ＶＳＷ１１の間には、抵抗５０ａが接続されている。スイッチＳＷ１１は、例えば、制御部６の制御信号Ｓ４に基づいて切替制御がなされる。
【００４５】
第１の測定部５１は、スイッチＳＷ１１の端子ａ１１と端子ａ１２を接続して第１の電極２を充電すると共に、電圧測定端子ＶＳＷ１１を介して電圧を測定する。この測定された電圧は、例えば、図４に示す第１の電圧信号Ｓ１として制御部６に出力される。
【００４６】
第１の測定部５１は、スイッチＳＷ１１の端子ａ１１と端子ａ１３を接続して第１の電極２に溜まった電荷を放電する。第１の測定部５１は、充電と放電を周期的に行う。
【００４７】
・第２の測定部５２について
第２の測定部５２は、例えば、図３に示すように、スイッチＳＷ２１を備えている。そして第２の測定部５２の端子５２ａは、第２の電極３の端部３２に接続されると共に、抵抗５０ｂ及び電圧測定端子ＶＳＷ２１に接続されている。
【００４８】
スイッチＳＷ２１の端子ａ２２は、基準電圧Ｖ０が印可されている。またスイッチＳＷ２１の端子ａ２３は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチＳＷ２１の端子ａ２１は、例えば、端子ａ２２又は端子ａ２３のいずれかの端子と接続されるアナログスイッチである。また端子ａ２１と電圧測定端子ＶＳＷ２１の間には、抵抗５０ｂが接続されている。スイッチＳＷ２１は、例えば、制御部６の制御信号Ｓ４に基づいて切替制御がなされる。
【００４９】
第２の測定部５２は、スイッチＳＷ２１の端子ａ２１と端子ａ２２を接続して第２の電極３を充電すると共に、電圧測定端子ＶＳＷ２１を介して電圧を測定する。この測定された電圧は、例えば、図４に示す第２の電圧信号Ｓ２として制御部６に出力される。
【００５０】
第２の測定部５２は、スイッチＳＷ２１の端子ａ２１と端子ａ２３を接続して第２の電極３に溜まった電荷を放電する。第２の測定部５２は、充電と放電を周期的に行う。
【００５１】
・第３の測定部５３について
第３の測定部５３は、例えば、図３に示すように、スイッチＳＷ３１を備えている。そして第３の測定部５３の端子５３ａは、第３の電極４の端部４２に接続されると共に、抵抗５０ｃ及び電圧測定端子ＶＳＷ３１に接続されている。
【００５２】
スイッチＳＷ３１の端子ａ３２は、基準電圧Ｖ０が印可されている。またスイッチＳＷ３１の端子ａ３３は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチＳＷ３１の端子ａ３１は、例えば、端子ａ３２又は端子ａ３３のいずれかの端子と接続されるアナログスイッチである。また端子ａ３１と電圧測定端子ＶＳＷ３１の間には、抵抗５０ｃが接続されている。スイッチＳＷ３１は、例えば、制御部６の制御信号Ｓ４に基づいて切替制御がなされる。
【００５３】
第３の測定部５３は、スイッチＳＷ３１の端子ａ３１と端子ａ３２を接続して第３の電極４を充電すると共に、電圧測定端子ＶＳＷ３１を介して電圧を測定する。この測定された電圧は、例えば、図４に示す第３の電圧信号Ｓ３として制御部６に出力される。
【００５４】
第３の測定部５３は、スイッチＳＷ３１の端子ａ３１と端子ａ３３を接続して第３の電極４に溜まった電荷を放電する。第３の測定部５３は、充電と放電を周期的に行う。
【００５５】
（制御部６の構成）
制御部６は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部６が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部６は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて時間の計測などを行う。
【００５６】
・ＸＹ座標の算出について
制御部６は、電圧測定部５を介して取得した第１の電圧信号Ｓ１の過渡特性、つまり電圧が上昇する速度に基づいて操作指９との間に形成された静電容量Ｃ１を算出する。具体的には、制御部６は、例えば、図４に示すように、第１の電圧信号Ｓ１の電圧が０．６３Ｖ０となる時間を計測する。この時間は、時定数τ１である。
【００５７】
時定数τ、静電容量Ｃ及び抵抗値Ｒは、以下の式（４）の関係が知られている。
τ＝ＣＲ・・・（４）
【００５８】
第１の電極２は、上述のように、タッチ位置に関わらず、抵抗値がＲ０１である。従って静電容量Ｃ１は、以下の式（５）より求められる。
Ｃ１＝τ１／Ｒ０１・・・（５）
なお第１の電極２から操作面１４０までの距離、パネル１４の誘電率は、既知であるので、例えば、図２（ａ）に示すように接触面積９０を求めることができる。
【００５９】
また制御部６は、電圧測定部５を介して取得した第２の電圧信号Ｓ２の過渡特性、つまり電圧が上昇する速度に基づいて抵抗値Ｒ２を算出すると共に、算出した抵抗値Ｒ２に基づいてタッチ位置のＸ座標を算出する。
【００６０】
電極均一領域１００において操作指９に対して各電極のパターンが十分小さい場合、一例として、第１の電極２、第１の櫛歯電極部３１及び第２の櫛歯電極部４１のパターンからＣ２≒Ｃ３≒０．５×Ｃ１が近似的に成り立つ。この静電容量Ｃ２及び静電容量Ｃ３は、例えば、図３に示すように、第２の電極３及び第３の電極４と操作指９との間に形成されるコンデンサの容量である。なお操作指９に対する各電極のパターンによっては、静電容量Ｃ１〜静電容量Ｃ３の関係は、異なるものとなる。
【００６１】
また制御部６は、第２の電圧信号Ｓ２の電圧が０．６３Ｖ０となる時間から時定数τ２を求める。ここで抵抗値は、上述の式（４）を変形することで以下の式（６）より求められる。
Ｒ＝τ／Ｃ・・・（６）
従って第２の電極３の抵抗値Ｒ２は、以下の式（７）より求められる。
Ｒ２＝τ２／Ｃ２＝τ２／（０．５×Ｃ１）・・・（７）
【００６２】
この抵抗値Ｒ２は、上述のように、第１の櫛歯電極部３１の長さに比例する。従ってタッチ位置のＸ座標は、以下の式（８）を用いて求めることができる。
Ｘ＝ｄ１×（Ｒ２／Ｒａ）・・・（８）
なお長さｄ１は、第１の櫛歯電極部３１の全長である。抵抗値Ｒａは、１本の第１の櫛歯電極部３１の総抵抗値である。
【００６３】
ここで第１の櫛歯電極部３１は、例えば、図１〜図２（ｂ）に示すように、第１の基部電極部３０側の一部がベゼル１６によって隠されている。そして操作面１４０と電極均一領域１００とは、一致することが好ましい。従ってＸＹ座標系が操作面１４０に応じて設定された場合、Ｘ座標及びＹ座標は、ベゼル１６に隠れている部分の電極の長さ分補正する必要がある。この補正は、例えば、図３に示すように、式（８）によって求められたＸ座標から隠れている分のＸ０を減算して新たにＸ座標として行われる。以下では、このように補正された後の座標をＸ座標及びＹ座標と記載する。
【００６４】
さらに制御部６は、電圧測定部５を介して取得した第３の電圧信号Ｓ３の過渡特性、つまり電圧が上昇する速度に基づいて抵抗値Ｒ３を算出すると共に、算出した抵抗値Ｒ３に基づいてタッチ位置のＹ座標を算出する。
【００６５】
制御部６は、第３の電圧信号Ｓ３の電圧が０．６３Ｖ０となる時間から時定数τ３を求める。第３の電極４の抵抗値Ｒ３は、式（６）を用いて以下の式（９）より求められる。
Ｒ３＝τ３／Ｃ３＝τ３／（０．５×Ｃ１）・・・（９）
【００６６】
この抵抗値Ｒ３は、上述のように、第２の基部電極部４０の長さに比例する。従ってタッチ位置のＹ座標は、以下の式（１０）を用いて求めることができる。
Ｙ＝ｄ２×（Ｒ３／Ｒｂ）・・・（１０）
なお長さｄ２は、第２の基部電極部４０の全長である。抵抗値Ｒｂは、第２の基部電極部４０の総抵抗値である。
【００６７】
なおＹ座標は、例えば、図２（ａ）に示すように、タッチ位置を検出する第２の櫛歯電極部４１の位置に依存した値を取る。つまりタッチセンサ装置１は、第２の櫛歯電極部４１が６本であるので、１本目を原点とした場合、ｙ１〜ｙ５の座標値を取る。
【００６８】
制御部６は、算出したＸＹ座標の情報である位置情報Ｓ５を生成して接続された電子機器に出力する。
【００６９】
以下に本実施の形態のタッチセンサ装置１の動作について説明する。
【００７０】
（動作）
まず制御部６は、制御信号Ｓ４を出力して第１の測定部５１〜第３の測定部５３のＳＷ１１〜ＳＷ３１を制御し、第１の電極２〜第３の電極４に溜まった電荷をＧＮＤに流して初期化する。この初期化は、第１の電極２〜第３の電極４で同時に行われる。
【００７１】
次に制御部６は、制御信号Ｓ４を出力して第１の測定部５１〜第３の測定部５３のＳＷ１１〜ＳＷ３１を制御し、抵抗Ｒ０１〜抵抗Ｒ０３を介して第１の電極２〜第３の電極４を充電する。この充電は、第１の電極２〜第３の電極４で同時に行われる。この際、電圧測定部５は、同時に測定した第１の電圧信号Ｓ１〜第３の電圧信号Ｓ３を制御部６に出力する。
【００７２】
制御部６は、第１の電圧信号Ｓ１の時定数τ１に基づいて静電容量Ｃ１を算出する。制御部６は、第２の電圧信号Ｓ２及び第２の電圧信号Ｓ３に基づいて時定数τ２及び時定数τ３を得る。
【００７３】
そして制御部６は、静電容量Ｃ１〜静電容量Ｃ３、時定数τ２及び時定数τ３などに基づいてＸ座標及びＹ座標を算出し、位置情報Ｓ５として電子機器に出力する。
【００７４】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチセンサ装置１は、コストを抑制することができる。具体的には、タッチセンサ装置１は、ＸＹ座標系の二次元的なタッチ位置を検出すると共に、第１の電極２〜第３の電極４が重ならないように１つの電極層１２に形成されている。従ってタッチセンサ装置１は、二次元的なタッチ位置を検出するために複数の電極層により構成される場合と比べて、コストを抑制することができる。
【００７５】
タッチセンサ装置１は、同じ平面に第１の電極２〜第３の電極４が形成されるので、複数の電極層を重ねる際の位置ずれによる検出精度の低下がなく、タッチ位置の検出精度が良い。
【００７６】
タッチセンサ装置１は、第１の電極２〜第３の電極４によってタッチ位置と操作指９の接触面積９０を検出することができる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、この実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、この実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…タッチセンサ装置、２…第１の電極、３…第２の電極、４…第３の電極、５…電圧測定部、６…制御部、９…操作指、１０…基板、１２…電極層、１４…パネル、１６…ベゼル、２０…直線部、２１…折返部、２２…端部、２３…タッチ端部、２５…抵抗、３０…第１の基部電極部、３１…第１の櫛歯電極部、３２…端部、３３…タッチ端部、３４…接続端部、４０…第２の基部電極部、４１…第２の櫛歯電極部、４２…端部、４３…タッチ端部、４４…接続端部、５０ａ〜５０ｃ…抵抗、５１…第１の測定部、５１ａ…端子、５２…第２の測定部、５２ａ…端子、５３…第３の測定部、５３ａ…端子、９０…接触面積、１００…電極均一領域、１４０…操作面、１６０…開口
【図１】
2019211838.tif 000003
【図２】
2019211838.tif 000004
【図３】
2019211838.tif 000005
【図４】
2019211838.tif 000006