(57)【要約】【課題】指の接触を検出する領域を近接させて設定しても誤動作が発生しにくくすること。【解決手段】本発明に係る静電容量型タッチキー装置１０は、内部にＧＮＤ層１７を含む基板１８と、基板１８の一方の面に配置され、ＧＮＤ層１７と対向することにより平板コンデンサＣを形成する複数のキーパッド１１と、複数のキーパッド１１のそれぞれが形成する平板コンデンサに生じる静電容量の変化を検出するセンサ１２と、複数のキーパッド１１の境界に設けられ、導電性を有する隔離構造（ＧＮＤパターン１４ａ等）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に導体を含む基板と、
前記基板の一方の面に配置され、前記導体と対向することにより平板コンデンサを形成する複数のパッドと、
前記複数のパッドのそれぞれが形成する前記平板コンデンサに生じる静電容量の変化を検出するセンサと、
前記複数のパッドの境界に設けられ、導電性を有する隔離構造と
を備えることを特徴とする静電容量型タッチキー装置。
【請求項２】
前記隔離構造は、前記基板の前記複数のパッドが設けられた面において前記複数のパッドの境界に沿って形成されたグランドパターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の静電容量型タッチキー装置。
【請求項３】
前記隔離構造は、前記グランドパターンの上に設けられ、少なくとも表面が導電性を有する立体形状の構造物をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の静電容量型タッチキー装置。
【請求項４】
前記隔離構造は、前記基板の前記複数のパッドが設けられた面と前記基板の内部に含まれる導体との間に形成された他のグランドパターンをさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の静電容量型タッチキー装置。
【請求項５】
前記隔離構造は、前記グランドパターンと前記他のグランドパターンとを導通させるビアホールをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の静電容量型タッチキー装置。
【請求項６】
前記グランドパターンは薄膜であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の静電容量型タッチキー装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の静電容量型タッチキー装置を操作部として備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型タッチキー装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の領域ごとに形成された平行板コンデンサに生じる静電容量の変化を検出することによって、指がどの領域に接触したかを判定する静電容量型タッチキー装置が知られている（例えば、特許文献１）。かかる静電容量型タッチキー装置は、予め領域を設定することなく指の接触位置を検出することができるタイプの静電容量型タッチセンサよりも安価に製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４１３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、静電容量型タッチキー装置は、指の接触を判定する領域同士を近接させると、ある領域に接近する指の静電気が、その領域に近接する他の領域の平行板コンデンサにも影響を与え、誤動作が生じるおそれがある。このため、従来の静電容量型タッチキー装置では、指の接触を判定する領域同士を近接させて設定することが困難だった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指の接触を検出する領域を近接させて設定しても誤動作が発生しにくい静電容量型タッチキー装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る静電容量型タッチキー装置は、内部に導体を含む基板と、前記基板の一方の面に配置され、前記導体と対向することにより平板コンデンサを形成する複数のパッドと、前記複数のパッドのそれぞれが形成する前記平板コンデンサに生じる静電容量の変化を検出するセンサと、前記複数のパッドの境界に設けられ、導電性を有する隔離構造とを備える。
【０００７】
ここで、前記隔離構造は、前記基板の前記複数のパッドが設けられた面において前記複数のパッドの境界に沿って形成されたグランドパターンを含むことが好ましい。
【０００８】
また、前記隔離構造は、前記グランドパターンの上に設けられ、少なくとも表面が導電性を有する立体形状の構造物をさらに含むことが好ましい。
【０００９】
また、前記隔離構造は、前記基板の前記複数のパッドが設けられた面と前記基板の内部に含まれる導体との間に形成された他のグランドパターンをさらに含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記隔離構造は、前記グランドパターンと前記他のグランドパターンとを導通させるビアホールをさらに含むことが好ましい。
【００１１】
また、前記グランドパターンは薄膜であることが好ましい。
【００１２】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記の静電容量型タッチキー装置のいずれかを操作部として備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る静電容量型タッチキー装置および電子機器は、指の接触を検出する領域を近接させて設定しても誤動作が発生しにくいという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、携帯電話端末の外観を示す正面図である。
【図２】図２は、携帯電話端末のＡ−Ａ’断面の概略図である。
【図３】図３は、静電容量型タッチキー装置の正面図である。
【図４】図４は、静電容量型タッチキー装置のＢ−Ｂ’断面の概略図である。
【図５】図５は、静電容量型タッチキー装置のＣ−Ｃ’断面の概略図である。
【図６】図６は、静電容量型タッチキー装置の変形例の断面の概略図である。
【図７】図７は、静電容量型タッチキー装置の作成工程の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。また、以下の説明では、本発明に係る静電容量型タッチキー装置を備える電子機器の一例として携帯電話端末について説明するが、本発明に係る静電容量型タッチキー装置は、携帯電話端末以外にも、例えば、ＰＨＳ（Personal  Handy-phone  System）、パソコン、携帯情報端末、ゲーム機、家電製品等の各種電子機器に用いることができる。
【００１６】
（実施形態）
まず、図１を参照しながら、本発明に係る静電容量型タッチキー装置を備える電子機器の一実施形態である携帯電話端末１の外観について説明する。図１は、携帯電話端末１の外観を示す正面図である。図１に示すように、携帯電話端末１は、筐体１Ｃが複数の筐体で構成される。具体的には、筐体１Ｃは、第１筐体１ＣＡと第２筐体１ＣＢとで開閉可能に構成される。すなわち、携帯電話端末１は、折り畳み式の筐体を有する。
【００１７】
なお、携帯電話端末１の筐体は、このような構造に限定されるものではない。例えば、携帯電話端末１の筐体は、両方の筐体を重ね合わせた状態から一方の筐体と他方の筐体とを互いにスライドできるようにしたスライド式の筐体であってもよい。また、重ね合わせ方向に沿う軸線を中心に、一方の筐体を回転させるようにした回転式や、２軸ヒンジを介して両方の筐体を連結したものでもよい。また、一つの筐体のみからなる構成されるストレート式の筐体であってもよい。
【００１８】
第１筐体１ＣＡおよび第２筐体１ＣＢは、連結部であるヒンジ機構８で連結される。ヒンジ機構８で第１筐体１ＣＡと第２筐体１ＣＢとを連結することにより、第１筐体１ＣＡおよび第２筐体１ＣＢは、ヒンジ機構８を中心として、相対的に回動できる。
【００１９】
第１筐体１ＣＡには、各種の画面やメニューを表示する表示手段である表示部２と、通話時に音声を出力する出力手段であるレシーバ１６とが設けられる。第２筐体１ＣＢには、通話相手の電話番号等を入力するための操作キー１３Ａが複数設けられ、また、表示部２に表示されるメニューの選択等を実行するための方向および決定キー１３Ｂが設けられる。操作キー１３Ａと、方向および決定キー１３Ｂとは、携帯電話端末１の操作部１３を構成する。また、第２筐体１ＣＢには、携帯電話端末１の通話時に音声を受け取る音声取得手段であるマイク１５が設けられる。
【００２０】
次に、図２を参照しながら、携帯電話端末１の内部の構成について説明する。図２は、携帯電話端末１のＡ−Ａ’断面の概略図である。図２に示すように、携帯電話端末１は、第２筐体１ＣＢ内に、静電容量型タッチキー装置１０と、主制御部２２と、充電池２４とを備える。
【００２１】
主制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置とＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置とを備え、これらのハードウェア資源を用いてコンピュータプログラムを実行することにより、各種制御を実現する。充電池２４は、携帯電話端末１の各部に電力を供給する。
【００２２】
静電容量型タッチキー装置１０は、操作キー１３Ａに対する利用者の操作を検出し、検出結果を主制御部２２に通知する。静電容量型タッチキー装置１０は、操作キー１３Ａのキー毎に区分された複数の領域を有し、静電容量型タッチキー装置１０内に形成される平行板コンデンサに生じる静電容量の変化を領域ごとに検出することにより、指がどのキーに接触したかを判定する。
【００２３】
次に、図３から図５を参照しながら、静電容量型タッチキー装置１０の構成についてさらに詳しく説明する。図３は、静電容量型タッチキー装置１０の正面図である。図４は、静電容量型タッチキー装置１０のＢ−Ｂ’断面の概略図である。図５は、静電容量型タッチキー装置１０のＣ−Ｃ’断面の概略図である。
【００２４】
静電容量型タッチキー装置１０は、層１８ａ〜層１８ｆからなる基板１８の一方の面にキーパッド１１を備え、他方の面にセンサ１２を備える。キーパッド１１は、操作キー１３Ａのキー毎に設けられる。本実施形態においては、操作キー１３Ａの各キーは、樹脂等の透明な素材からなり、対応するキーパッド１１上にプリントや貼付等によって付加された「１」、「＃」等の文字やシンボルが外部から視認可能になっている。なお、操作キー１３Ａの各キーを不透明な素材で形成し、操作キー１３Ａの各キーの表面に文字やシンボルを付加することとしてもよい。
【００２５】
キーパッド１１は、導体の薄膜であり、例えば、銅薄膜や銀ペーストからなる。キーパッド１１は、それぞれ、静電容量型タッチキー装置１０の内部に設けられたＧＮＤ（グランド）層１７と対向することにより平板コンデンサＣを形成する。ＧＮＤ層１７は、平面状の導体であり、例えば、銅薄膜からなる。それぞれのキーパッド１１が形成する平板コンデンサＣに生じる静電容量は、人間の指等の静電気を帯びたものが対応する操作キー１３Ａのキーに接近または接触することによって増大する。
【００２６】
センサ１２は、それぞれのキーパッド１１と電極１１ａによって接続され、キーパッド１１ごとに形成される平板コンデンサＣに生じる静電容量の変化を検出する。そして、センサ１２は、いずれかのキーパッド１１が形成する平板コンデンサＣの静電容量が所定の閾値よりも大きくなった場合に、そのキーパッド１１に対応するキーが押下されたことを示す信号を主制御部２２へ送信する。
【００２７】
ここで、携帯電話端末１のように比較的小型の電子機器の場合、操作キー１３Ａが狭い範囲に配置されるため、キーパッド１１が形成する平板コンデンサＣは互いに近接する。このため、従来の携帯電話端末では、「１」のキーに接触した指の静電気が、隣接する「２」のキーに対応する平板コンデンサに影響を与え、誤操作が発生するおそれがあった。このような誤操作を防止するため、従来は、キーパッド１１とＧＮＤ層１７との距離を調整する対処が行われてきたが、利用者の操作性を低下させないようにキー操作の検出感度を確保しつつ、誤操作を防止することは困難であった。
【００２８】
この問題を解決するため、静電容量型タッチキー装置１０は、キーパッド１１の境界に導体からなる隔離構造を備える。この隔離構造は、指が有する静電気が、指が接近または接触したキーに対応する平板コンデンサ以外の平板コンデンサに与える影響を低減する。
【００２９】
具体的には、静電容量型タッチキー装置１０は、隔離構造として、まず、基板１８の表面にＧＮＤ（グランド）パターン１４ａを備える。ＧＮＤパターン１４ａは、導体の薄膜であり、例えば、銅薄膜や銀ペーストからなる。ＧＮＤパターン１４ａは、キーパッド１１と同一面に、キーパッド１１の境界に沿って格子状に形成される。このように、基板１８の表面にＧＮＤパターン１４ａを設けることにより、指の静電気が基板１８の表面を伝って隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減することができる。
【００３０】
なお、ＧＮＤパターン１４ａは、キーパッド１１と同一平面に位置するため、ＧＮＤパターン１４ａの側面（基板１８の表面と垂直な面）は、それぞれのキーパッド１１の側面（基板１８の表面と垂直な面）と対向して複数の平板コンデンサを形成する。しかしながら、上記の通り、ＧＮＤパターン１４ａおよびキーパッド１１は薄膜であり、対向する面積が狭いため、これらの平板コンデンサに生じる静電容量は、センサ１２の検出結果にほとんど影響を与えることはない。
【００３１】
静電容量型タッチキー装置１０は、隔離構造として、さらに、基板１８の内部に、ＧＮＤパターン１４ｂおよび１４ｃと、ＧＮＤフレーム１９と、ビアホール２０とを備える。
【００３２】
ＧＮＤパターン１４ｂおよび１４ｃは、導体の薄膜であり、例えば、銅薄膜からなる。ＧＮＤパターン１４ｂおよび１４ｃは、ＧＮＤパターン１４ａと同様の形状を有し、基板１８のキーパッド１１側の表面とＧＮＤ層１７が設けられている層との間の層に形成される。このように、基板１８の内部にＧＮＤパターン１４ｂおよび１４ｃを設けることにより、指の静電気が基板１８の内部を伝って隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減することができる。なお、基板１８の内部に設けるＧＮＤパターンの数は２つ以外であってもよい。
【００３３】
ビアホール２０は、導体からなり、ＧＮＤパターン１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを導通させ、これらを電気的に接続する。ＧＮＤパターン１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを電機的に接続させることにより、指の静電気が基板１８の表面や内部を伝って隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減する効果を向上させることができる。なお、図６に示すように、ビアホール２０を多数設けることにより、指の静電気が隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減する効果をビアホール２０自体にもたせることができる。
【００３４】
ＧＮＤフレーム１９は、導電性を有する立体的な構造物であり、ＧＮＤパターン１４ａ上に設けられる。ＧＮＤフレーム１９は、図２に示すように、携帯電話端末１の筐体と接して、キーパッド１１と携帯電話端末１の筐体との間の空間をキーパッド１１ごとに隔離するように構成されていることが好ましい。このように、ＧＮＤパターン１４ａ上にＧＮＤフレーム１９を設けることにより、指の静電気が基板１８と筐体との間の空間を伝って隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減することができる。なお、ＧＮＤフレーム１９は、全体が銅等の導体であってもよいし、樹脂等の表面に銅等の導体をメッキしたものであってもよい。また、ＧＮＤフレーム１９は、ＧＮＤパターン１４ａと一体に形成されていてもよい。
【００３５】
上述してきたように、キーパッド１１の境界に導体からなる隔離構造を設けることにより、指の静電気が隣接する領域の平板コンデンサに与える影響を低減され、誤操作が発生することを抑止することができる。また、キーパッド１１とＧＮＤ層１７との距離を厳密に調整しなくてもよくなるため、設計工数が減少するとともに、設計の自由度が向上する。
【００３６】
次に、図３等に示した静電容量型タッチキー装置１０の製造方法について説明する。図７は、静電容量型タッチキー装置１０の作成工程の一例を示すフロー図である。まず、ステップＳ１１として、層１８ｄ、１０ｅおよび１０ｆからなる絶縁層が形成される。絶縁層は、例えば、一般的な多層フレキシブルプリント基板や多層リジッド基板を作製するための素材や行程を用いて形成される。
【００３７】
続いて、ステップＳ１２として、絶縁層上にＧＮＤ層１７が形成される。そして、ステップＳ１３として、ＧＮＤ層１７上に層１８ｃからなる絶縁層が形成され、ステップＳ１４として、絶縁層上にＧＮＤパターン１４ｃが形成される。さらに、ステップＳ１５として、ＧＮＤパターン１４ｃ上に層１８ｂからなる絶縁層が形成され、ステップＳ１６として、絶縁層上にＧＮＤパターン１４ｂが形成される。ＧＮＤ層１７、ＧＮＤパターン１４ｂおよび１４ｃは、例えば、一般的な多層フレキシブルプリント基板や多層リジッド基板において層内の回路パターンを作製するための素材や行程を用いて形成される。
【００３８】
続いて、ステップＳ１７として、ＧＮＤパターン１４ｂ上に層１８ｃからなる絶縁層が形成され、ステップＳ１８として、絶縁層上にＧＮＤパターン１４ａが形成され、また、ステップＳ１９として、絶縁層上にキーパッド１１が実装される。ＧＮＤパターン１４ａおよびキーパッド１１は、例えば、一般的な多層フレキシブルプリント基板や多層リジッド基板の表面に回路パターンを作製するための素材や行程を用いて形成される。
【００３９】
続いて、ステップＳ２０として、ＧＮＤパターン１４ａ〜１４ｃがビアホール２０で導通される。そして、最後にステップＳ２１として、基板１８の裏面にセンサ１２が実装される。なお、図７に示す作成工程は一例であり、物理的に不能でない限り、工程の順序を入れ替えてもよいし、複数の工程を同時に実行してもよい。
【００４０】
（他の実施形態）
上述した携帯電話端末１および静電容量型タッチキー装置１０の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更することができる。例えば、上記の実施形態では、隔離構造として、ＧＮＤパターン１４ａ〜１４ｃ、ＧＮＤフレーム１９およびビアホール２０を備える例を示したが、このうちのいずれかを省略してもよい。
【００４１】
また、上記の実施形態では、操作キー１３Ａのキーごとに領域を区分し、どのキーに指が触れたかを静電容量型タッチキー装置１０が検出することとしたが、区分する領域をさらに細分化することとしてもよい。領域を細分化することにより、指が触れた位置を静電容量型タッチキー装置１０によってより詳細に判定することが可能になる。
【００４２】
また、静電容量型タッチキー装置１０を、透明な樹脂や透明電極を用いて作製してもよい。このようにすることにより、静電容量型タッチキー装置１０の下に表示パネルを配置して、静電容量型タッチキー装置１０を用いたタッチパネルを実現することができる。
【００４３】
また、メッキを施す等して、静電容量型タッチキー装置１０を収容する筐体の内面に導電性をもたせ、ＧＮＤフレーム１９が筐体の内面と接するように構成してもよい。このようにすることにより、接地効果が高まり、人体がもつ過剰な静電気を除去することが可能になる。
【符号の説明】
【００４４】
１  携帯電話端末
２  表示部
８  ヒンジ機構
１０  静電容量型タッチキー装置
１１  キーパッド
１１ａ  電極
１２  センサ
１３  操作部
１３Ａ  操作キー
１３Ｂ  方向および決定キー
１４ａ〜１４ｃ  ＧＮＤパターン
１５  マイク
１６  レシーバ
１７  ＧＮＤ層
１８  基板
１９  ＧＮＤフレーム
２０  ビアホール
２２  主制御部
２４  充電池
【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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【図６】
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【図７】
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