(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に間隔を空けて配設されており且つ指の接近に応じて該指との間の静電容量が各々変化する複数のセンサ電極を備えるタッチパネル入力装置において、
前記センサ電極上にセットされる非電導部材を備えており、
前記非電導部材は、少なくとも複数のセンサ電極の中央部に当接する部分である複数の第１のブロックと、
この第１のブロックの間の部分である複数の第２のブロックとを有しており、
前記第２のブロックにはスリットが設けられており、
このスリットに内在しており且つ前記非電導部材よりも比誘電率が低い空気により、前記第１のブロックの間にエアギャップが形成されている
ことを特徴とするタッチパネル入力装置。
【請求項２】
基板上に間隔を空けて配設されており且つ指の接近に応じて該指との間の静電容量が各々変化する複数のセンサ電極を備えるタッチパネル入力装置において、
少なくとも複数のセンサ電極の中央部に各々当接する複数の非電導部材を備えており、
前記非電導部材の間に内在しており且つ該非電導部材よりも比誘電率が低い空気により、前記非電導部材の間にエアギャップが形成されている
ことを特徴とするタッチパネル入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のタッチパネル入力装置において、
非電導部材は操作パネル又は筐体であることを特徴とするタッチパネル入力装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のタッチパネル入力装置において、
非電導部材上にセットされる操作パネル又は筐体を更に備えており、
非電導部材は操作パネル又は筐体と前記センサ電極との間に設けられるスペーサであることを特徴とするタッチパネル入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器の操作入力用の入力装置等として用いられるタッチパネル入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のタッチパネル入力装置は、指の接近に応じて、静電容量が変化する複数のセンサ電極を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６５２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記センサ電極の感度を十分に得るためには、当該センサ電極の面積をできるだけ大きくすることが好ましい。
【０００５】
しかしながら、前記センサ電極の配置領域が小さい場合、各センサ電極の面積を大きくすると、前記センサ電極の間のピッチ間隔が狭くなる。前記センサ電極の間のピッチ間隔が狭くなると、指の接近に応じて、当該指の接近を検出すべきセンサ電極の静電容量が変化するだけでなく、当該センサ電極の隣のセンサ電極の静電容量が変化する場合がある。即ち、所望のセンサ電極の隣のセンサ電極の静電容量の変化に基いて誤入力が起きる可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、所望のセンサ電極の隣のセンサ電極の静電容量の変化に基づく誤入力の発生を抑制することができるタッチパネル入力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】
上記課題を解決するために、本発明のタッチパネル入力装置は、基板上に間隔を空けて配設されており且つ指の接近に応じて該指との間の静電容量が各々変化する複数のセンサ電極を備えるタッチパネル入力装置であって、前記センサ電極上にセットされる非電導部材とを備えており、前記非電導部材は、少なくとも複数のセンサ電極の中央部に当接する部分である複数の第１のブロックと、この第１のブロックの間の部分である複数の第２のブロックとを有しており、前記第２のブロックにはスリットが設けられており、このスリットに内在しており且つ前記非電導部材よりも比誘電率が低い空気により、前記第１のブロックの間にエアギャップが形成されている。
【０００８】
このようなタッチパネル入力装置荷よる場合、第２のブロックに設けられたスリットにより、第１のブロックの間にエアギャップが形成される。このエアギャップの比誘電率は、非電導部材よりも小さい。このため、指が第１のブロックに接近すると、当該第１のブロックに当接するセンサ電極の静電容量が大きく変化する。その一方で、前記センサ電極の隣のセンサ電極の静電容量は、当該隣のセンサ電極と指との間に前記エアギャップが存在するため、その変化が小さくなる。このため、静電容量の所定以上の変化のみを検知するようにすれば、隣のセンサ電極の静電容量の変化に基づく誤入力の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明の別のタッチパネル入力装置は、基板上に間隔を空けて配設されており且つ指の接近に応じて該指との間の静電容量が各々変化する複数のセンサ電極を備えるタッチパネル入力装置であって、少なくとも複数のセンサ電極の中央部に各々当接する複数の非電導部材を備えており、前記非電導部材の間に内在しており且つ該非電導部材よりも比誘電率が低い空気により、前記非電導部材の間にエアギャップが形成されている。
【００１０】
このようなタッチパネル入力装置による場合、複数のセンサ電極上に複数の非電導部材がセットされると、当該非電導部材の間にエアギャップが形成される。このエアギャップの比誘電率は、非電導部材よりも小さい。このため、指が非電導部材に接近すると、当該非電導部材に当接するセンサ電極の静電容量が大きく変化する。その一方で、前記センサ電極の隣のセンサ電極の静電容量は、当該隣のセンサ電極と指との間に前記エアギャップが存在するため、その変化が小さくなる。よって、静電容量の所定以上の変化のみを検知するようにすれば、隣のセンサ電極の静電容量の変化に基づく誤入力の発生を抑制することができる。
【００１４】
非電導部材は操作パネル又は筐体とすることができる。
【００１５】
前記タッチパネル入力装置が、非電導部材上にセットされる操作パネル又は筐体を更に備えている場合、非電導部材は操作パネル又は筐体と前記センサ電極との間に設けられるスペーサとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係るタッチパネル入力装置について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るタッチパネル入力装置の概略的分解平面図、図２は同入力装置の概略的断面図、図３は同入力装置の設計変更例を示す概略的断面図、図４は同入力装置の別の設計変更例を示す概略的断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すタッチパネル入力装置は、基板１００と、この基板１００上にマトリックス状間隔を空けて配設されており且つ指の接近に応じて静電容量が各々変化する９個のセンサ電極２００と、このセンサ電極２００上にセットされる非電導性を有するスペーサ３００と、このスペーサ３００上にセットされる操作パネル４００とを備えている。以下、各部を詳しく説明する。
【００１８】
基板１００としてはリジット基板又はフレキシブル基板を用いる。
【００１９】
スペーサ３００は、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)樹脂、ＡＢＳ樹脂樹脂等で構成される板状の樹脂成形品である。この樹脂の比誘電率は３〜４である。
【００２０】
このスペーサ３００は、９個のセンサ電極２００の中央部に各々当接する部位である略矩形状の９つの第１のブロック３１０と、この第１のブロック３１０の間の部位である略矩形状の１２つの第２のブロック３２０とを有する。
【００２１】
各第２のブロック３２０には、第１のブロック３１０の端部に沿って延びる長孔状のスリット３２１が設けられている。このスリット３２１により第１のブロック３１０の間にエアギャップが形成される。このエアギャップの空気の比誘電率は１である。
【００２２】
操作パネル４００は、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)樹脂、ＡＢＳ樹脂樹脂等で構成される板状の樹脂成形品である。この樹脂の比誘電率も３〜４である。
【００２３】
この操作パネル４００の上面の中心部には、略長方形状の第１の操作突起４１０が設けられている。操作パネル４００の第１の操作突起４１０の周囲には、略三角形状の４つの第２の操作突起４２０と、略円形状の４つの第３の操作突起４３０とが交互に設けられている。第１、第２、第３の操作突起４１０、４２０、４３０は、各センサ電極２００の上方に位置するように配置されている。
【００２４】
各センサ電極２００は、基板１００上に実装される銅箔あって、操作パネル４００の第１の操作突起４１０、第２の操作突起４２０又は第３の操作突起４３０が指でタッチされる（即ち、指が接近する）と、前記指との間の静電容量が変化するようになっている。
【００２５】
このセンサ電極２００は、基板１００上に設けられる図示しない信号処理回路に接続される。同回路により、指とセンサ電極２００との間の静電容量の変化量を各々測定し、所定以上の静電容量の変化があった場合、操作パネル４００の第１、第２、第３の操作突起４１０、４２０、４３０に指がタッチされたと検知するようになっている。
【００２６】
各センサ電極２００の静電容量は次の数式から求められる。
【００２７】
【数１】
0004554651.tif 000002
【００２８】
例えば、図２に示すように、操作パネル４００の第１の操作突起４１０が指でタッチされると、指と第１の操作突起４１０の下方に位置するセンサ電極２００（即ち、図示中央のセンサ電極２００）は、指と対向する面積（Ｓ）が大きく、指との距離（Ｄ）が近く且つ指との間の第１の操作突起４１０及びその下方の第１のブロック３２０の誘電率（ε）が３〜４であるため、指と中央のセンサ電極２００との間の静電容量が大きく変化する。これに対し、前記センサ電極２００の両隣のセンサ電極２００（即ち、図示両端のセンサ電極２００）は、指と対向する面積（Ｓ）が小さく、指との距離が遠く且つ指との間の前記エアギャップの誘電率（ε）が１であるため、指と両隣のセンサ電極２００との間の静電容量の変化が小さくなる。
【００２９】
この点、従来のタッチパネル入力装置による場合、複数のセンサ電極上に板状の操作パネルが存在していることから、前記操作パネルの指がタッチされた部位の下方に位置するセンサ電極と、その両隣のセンサ電極とは、指と対向する面積（Ｓ）及び指との距離（Ｄ）が異なるものの、指との間に存在する前記操作パネルの誘電率（ε）が同じになる。このため、センサ電極のピッチ間隔が狭くなると、前記センサ電極と指との間の静電容量の変化と同程度に、両隣のセンサ電極と指との間の静電容量が変化し、隣のセンサ電極の静電容量の変化に基づく誤入力の原因となっていた。
【００３０】
これに対して、本タッチパネル入力装置による場合、センサ電極２００のピッチ間隔が狭くなったとしても、操作パネル４００の操作突起の下方のセンサ電極２００の隣のセンサ電極２００の静電容量の変化が、前記エアギャップにより、抑制される。このため、前記信号処理回路により、前記操作突起の下方のセンサ電極２００の静電容量の大きな変化が測定され、センサ電極２００上の操作突起がタッチされたと検知される一方、隣のセンサ電極２００の静電容量の小さな変化が測定されても、隣のセンサ電極２００上の操作突起がタッチされたと検知されない。このため、隣のセンサ電極２００の静電容量の変化に基づく誤入力の発生を防止することができる。
【００３１】
なお、上記実施例では、第２のブロック３２０にスリット３２１を設けてエアギャップを形成し、このエアギャップの空気の誘電体が第１のブロックの誘電率よりも低くなっているとしたが、これに限定されるものではない。即ち、第２のブロックは、第１のブロックの誘電率よりも低い素材で構成する限り任意に設計変更可能である。
【００３２】
また、第２のブロックを第１のブロックの誘電率よりも低い素材で構成するのに代えて、第２のブロックに導電部材（例えば、銅、鉄、ステンレス等の金属）を埋設（具体的には、インサート成型）し、当該金属をグランド接続するようにしても良い。この場合、指との間の静電容量の変化が隣のセンサ電極２００に影響しないようにシールドすることができるため、前記エアギャップと同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、前記エアギャップは、第１のブロック３１０間の第２のブロック３２０にスリット３２１を設けることにより形成されるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、非電導部材である複数のスペーサ３００’を複数のセンサ電極２００の中央部上に各々セットし、当該スペーサ３００’の間にエアギャップを形成するようにしても良い。
【００３４】
上記実施例では、前記非電導部材はスペーサ３００であるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、操作パネル４００’の下面に第１、第２のブロックを設け、第２のブロックにスリットを形成するようにしても良い。また、操作パネルがタッチパネル入力装置の筐体と一体化されている場合、当該筐体に第１、第２のブロックを設け、第２のブロックにスリットを形成するようにしても良い。これらの場合であっても、スリットを設ける代わりに、前述のように、第２のブロックを誘電率が第１のブロックよりも低い素材で構成することができる。勿論、図３に示すスペーサ３００’の代わりに前記操作パネル又は筐体を用いるようにしても良いが、センサ電極上にセットされる部分をテープ等で前記操作パネル本体又は筐体本体に取り付ける必要がある。なお、前記非電導部材として、操作パネルや筐体を用いる場合、スペーサ３００は不要になる。
【００３５】
操作パネル４００、４００’については、第１、第２、第３の操作突起４１０、４２０、４３０が設けられているとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記操作パネルの操作面をフラット面とすることも可能である。操作パネルを筐体と一体化する場合も同様である。
【００３６】
第１のブロック３１０は、少なくともセンサ電極２００の中央部に当接していれば良いが、センサ電極２００の全面に当接するものを排除するものではない。なお、ここでいうセンサ電極２００の中央部とは、センサ電極２００の面上の周縁部を除く部分のことを言う。
【００３７】
スリット３２１は、スペーサ、操作パネル又は筐体の成型時にもうけるようにしても良いし、成型後にスリット加工するようにしても良い。この点は、前記スリットを操作パネル又は筐体に設ける場合も同様である。
【００３８】
また、センサ電極２００については、指の接近に応じて静電容量が各々変化するものである限り任意に選択設定することが可能である。例えば、指の接近により、一対のセンサ電極の間の静電容量が変化するものであっても良い。この場合、前記非電導部材の第１のブロック又は前記非電導部材を一対のセンサ電極に各々当接させ、第２のブロック又は前記非電導部材の間のエアギャップを第１のブロックの間（即ち、一対の電極の周囲の上方又は下方位置）に配置するようにすれば良い。
【００３９】
センサ電極２００としては、上述した銅箔に限定されるものでない。例えば、操作パネルの面上に設けられる透明電極等とすることもできる。この場合も、前記透明電極に当接する部分を前記第１のブロックとし、第１のブロックの間の部分を前記第２のブロックとすれば良い。前記第２のブロックに前記スリットを設けるか、前記第２のブロックを第１のブロックより誘電率が低い素材とするかは任意に選択することが可能である。前述のように、操作パネルを透明電極に当接する複数のパーツに分割し、その間にエアギャップを形成する一方、前記パーツをテープ等で接続するようにしても構わない。なお、センサ電極として透明電極を設ける場合、基板１００は不要になる。
【００４０】
センサ電極２００の配列については、平面状に間隔を空けて並べられていれば良い。例えば、センサ電極２００を一列に並べることも可能である。
【００４１】
なお、本発明に係るタッチパネル入力装置は、携帯通信端末のタッチパネル、カーナビゲーション用のタッチパネル、現金自動預け払い機用のタッチパネル、音楽携帯プレーヤ用のタッチパネル等に適応可能である。また、各部材の材質、個数、形状等については、上記実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るタッチパネル入力装置の概略的分解平面図である。
【図２】同入力装置の概略的断面図である。
【図３】同入力装置の設計変更例を示す概略的断面図である。
【図４】同入力装置の別の設計変更例を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  基板
２００  センサ電極
３００  スペーサ（非電導部材）
３１０  第１のブロック
３２０  第２のブロック
３２１  スリット
４００  操作パネル
【図１】
0004554651.tif 000003
【図２】
0004554651.tif 000004
【図３】
0004554651.tif 000005
【図４】
0004554651.tif 000006