(57)【要約】【課題】タッチセンサの感度向上および回路基板の製作容易化を図る。【解決手段】指などの操作物体が表面側から近接されるパネル基板１０の裏面に導電パターンとして、複数の検出パターン１４を直接形成する。複数の検出用パターン１４における、操作物体の表面側からの近接による静電容量変化を独立して検出することで、操作物体がパネル基板１０に近接した位置を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指などの操作物体が表面側から近接されるパネル基板と、
このパネル基板の裏面に導電パターンとして直接形成され、それぞれが独立して静電容量の変化を検出するための複数の検出用パターンと、
を有し、
前記複数の検出用パターンにおける、前記操作物体の表面側からの近接による静電容量変化を独立して検出することで、操作物体が前記パネル基板に近接した位置を検出することを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
前記パネル基板の裏面側には、前記複数の検出用パターンを外部と接続するコネクタが設けられ、このコネクタと前記複数の検出パターンとを接続する導電パターンは、互いに交差しないことを特徴とするタッチセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のタッチセンサにおいて、
さらに、
前記検出用パターン駆動用の駆動回路を有する基板を有し、
前記基板と前記複数の検出用パターンが、前記コネクタを介し接続されることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項４】
請求項２または３に記載のタッチセンサにおいて、
前記複数の検出用パターンの周辺にグランドパターンが形成され、このグランドパターンも、前記コネクタを介し外部に接続されることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のタッチセンサにおいて、
前記パネル基板の表面には、前記複数の検出パターンに対応する位置に表示マークが配置されることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のタッチセンサにおいて、
前記パネル基板は、タッチセンサの外装部材であるキャビネットを構成することを特徴とするタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
指などが近づいたことで静電容量が変化することを検出する静電容量タイプのタッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種信号の入力手段としてタッチセンサが広く普及している。このタッチセンサには、各種のタイプがあるが、指が近づいたことによる静電容量の変化を検出する静電容量タイプのものが主流になりつつある。
【０００３】
ここで、タッチセンサを使ったタッチスイッチは、回路基板上に検出パターンを形成するのが最も一般的である。回路基板上は、ＩＣやその他周辺部品の実装に適しており、同一基板上に検出パターンを形成することにより、集積性と取扱い易さの向上を図っている。
【０００４】
このようなタッチセンサでは、検出パターンを形成した筺体（キャビネットと呼ぶ）の直下に、回路基板を配置し、キャビネット上にデザインされたスイッチパターンを指で触れることにより、検出パターンにおける静電容量が変化を検出する。
【０００５】
なお、この静電容量タイプのタッチセンサには、静電容量に直流電圧を印加するタイプのものもあるが、交流タイプのものも提案されている（特許文献１）。このような交流タイプのタッチセンサは直流タイプのものより感度が高いというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８２２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、従来のタッチセンサでは、キャビネットと別に設けられた回路基板上に検出パターンを形成する。このため、回路基板のサイズが大きくなりこれがコストアップの原因となり、またタッチセンサの配置変更などの設計変更が回路基板全体の設計変更になってしまうという問題があった。さらに、キャビネットと回路基板の間隙が広がるにつれての感度低下や、平板状の回路基板上に検出パターンを形成し間隙を一定にさせるためキャビネットも平板状にせざるを得なくなりデザイン上の制約が大きかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、指などの操作物体が表面側から近接されるパネル基板と、このパネル基板の裏面に導電パターンとして直接形成され、それぞれが独立して静電容量の変化を検出するための複数の検出用パターンと、を有し、前記複数の検出用パターンにおける、前記操作物体の表面側からの近接またはタッチによる静電容量変化を独立して検出することで、操作物体が前記パネル基板に近接した位置または接触を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、前記パネル基板の裏面側には、前記複数の検出用パターンを外部と接続するコネクタが設けられ、このコネクタと前記複数の検出パターンとを接続する導電パターンは、互いに交差しないことが好適である。
【００１０】
さらに、前記検出用パターン駆動用の駆動回路を有する基板を有し、前記基板と前記複数の検出用パターンが、前記コネクタを介し接続されることが好適である。
【００１１】
また、前記複数の検出用パターンの周辺にグランドパターンが形成され、このグランドパターンも、前記コネクタを介し外部に接続されることが好適である。
【００１２】
また、前記パネル基板の表面には、前記複数の検出パターンに対応する位置に表示マークが配置されることが好適である。
【００１３】
また、前記パネル基板は、タッチセンサの外装部材であるキャビネットを構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パネル基板の裏面側に静電容量の変化を検出するための検出パターンを形成した。このため、検出感度を向上できると共に、回路基板を独立して設けることができ、回路基板の製作の自由度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】キャビネットの裏面側を見た斜視図である。
【図２】キャビネット表面を示す図である。
【図３】キャビネット裏面を示す図である。
【図４】回路基板を示す図である。
【図５】コネクタへの配線パターンの接続を示す図である。
【図６】多層の配線を示す図である。
【図７】金属シャーシを用いた場合のキャビネット表面を示す図である。
【図８】グランドパターンを追加したキャビネット裏面を示す図である。
【図９】グランドパターンを追加したキャビネット裏面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
本実施形態は、スイッチパターンを指でタッチまたは近接することを外部に出力するタッチスイッチであり、この例ではパッドパターンを指でタッチまたは近接することにより位置を外部に出力するタッチパネルである。この例では、キャビネット１０がタッチセンサの外装部材（ケーシング）となっている。
【００１８】
図１は、パネル基板を構成するキャビネット１０を裏面側から見た図である。このキャビネットの表面にスイッチのパターンが印刷など適当な手段で表示される。
【００１９】
キャビネット１０は裏面側および手前側の側面が開放された筐体状である。手前側の側面と底面からなるベース基板に対し、キャビネット１０を被せて固定することでタッチスイッチが形成される。ベース基板表面上には、ＩＣや周辺装置が実装された回路基板が装着され、側面からは外部とのインタフェースを介し接続ケーブルなどが取り付けられる。
【００２０】
図２には、キャビネット１０の表面が示してある。このように、ユーザが指でタッチすべき位置にスイッチパターン１２が形成されている。スイッチパターンは印刷など任意の手段で形成される。キャビネット１０はアクリル剤などの樹脂（誘電体）で構成することが好適である。なお、スイッチパターン１２へのタッチは、必ずしも指ではなく、同等の静電容量変化を与えることができるペンなどでもよく、近接するだけでもよい。
【００２１】
図３には、キャビネット１０の裏面が示してある。このように、検出パターン１４がスイッチパターン１２に対応した位置にそれぞれ設けられている。検出パターン１４は、導電性塗料を用いてキャビネット１０の裏面上に形成されたものであり、各検出パターン１４は、周辺パターンであるＣドライブ１４ａと個別パターンであるチャネル１４ｂとからなっている。Ｃドライブ１４ａは、Ｃドライブ１４ａの接続用の配線パターン１６によって共通接続されており、コネクタ２０にまで引き回されている。一方、チャネル１４ｂは、チャネル１４ｂ用の配線パターン１８によって、それぞれ別々にコネクタ２０にまで引き回されている。
【００２２】
なお、検出パターン１４は、導電性塗料の他、導電性樹脂、メタルなどを使って形成するのが望ましい。
【００２３】
従って、コネクタ２０は、Ｃドライブ１４ａに配線パターン１６を介し接続される１つの端子と、各チャネル１４ｂに、それぞれ別の配線パターン１８を介し接続されるチャネル１４ｂの個数分の端子を有している。
【００２４】
コネクタ２０は、フレキシブル配線などを介し、図４に示すような回路基板２２に接続される。回路基板２２には、コネクタ２４が設けられており、このコネクタ２４がフレキシブル配線などを介しコネクタ２０に接続される。この回路基板２２には、各検出パターン１４のチャネル１４ｂ、Ｃドライブ１４ａ間に所定の交流電流を印加するとともに、この各検出パターン１４における静電容量の変化を検出するためのＩＣなどを含む周辺回路２６が配置されている。すなわち、特許文献１に示すように、スイッチパターン１２に指などが近づくことによって、チャネル１４ｂ、Ｃドライブ１４ａ間の静電容量が変化し、これが回路基板２２上の周辺回路２６によって検出され、周辺回路２６によって指などによるスイッチパターン１２へのタッチが検出される。
【００２５】
ここで、図３に示すように、各チャネル１４ｂやＣドライブ１４ａへの引き回し配線パターン１６，１８は、互いに重ならない（クロスしない）ように配線してある。従って、導電塗料によって形成されるこれら導電パターン（検出パターン１４、配線パターン１６，１８）は、キャビネット１０の裏面に直接パターニングすることができる。
【００２６】
ここで、図３におけるコネクタ２０は、予めキャビネット１０の裏面に接着しておき、その上から導電性塗料を塗布して配線パターン１６，１８を形成することで接続できる。すなわち、図５に示すように、配線パターン１６（１８）の端部をコネクタ２０の端子部２０ａに重ねることで接続することができる。なお、導電パターンを形成した後に絶縁保護塗料を塗布して絶縁層２８を形成し、導電パターン間のアイソレーションを確保しリークやマイグレーションを防ぐことが好適である。
【００２７】
一方、配線をクロスする場合（クロスラインを形成する場合）は、図６に示すように導電パターンを多層にすればよい。すなわち、導電性塗料で第１層の配線３０−１を形成した後に、第１層の絶縁保護塗料を塗布して絶縁層３２−１を形成し、さらにその上から導電性塗料で第２層の配線３０−２を形成し、その上に第２層（最上層）の絶縁保護塗料を塗布して絶縁層３２−２を形成するなどして積層構成にすればよい。
【００２８】
なお、上記導電パターンは、導電性塗料を使う以外にも導電性樹脂及びメタルなどでもよい。
【００２９】
また、図７には、キャビネット１０全体が金属シャーシの場合を示してある。この場合、始めにキャビネット１０の裏面に絶縁性保護塗料を塗布して絶縁層を形成しておく。そして、絶縁層を形成した後に、キャビネット１０のスイッチパターン１２の部分をくりぬく、これによってスイッチパターン１２の部分については、金属が除去されており、絶縁層の裏面に導電パターンを形成することで上述の場合と同様のタッチセンサを形成することができる。
【００３０】
さらに、図７に示すように、スイッチパターンの周回のみをくり抜いてスイッチパターン３４を形成し、キャビネット１０とは絶縁された状態金属にすることも好適である。これによって、導電スイッチパターン３４全体として同一電位になり、検出パターン１４による静電容量変化を検出し感度も上昇することができる。
【００３１】
ここで、導電性塗料は、かなりの低抵抗のものが出回っており、上述のような導電パターンを導電性塗料で形成しても、上述のような検出パターン１４による静電容量変化の検出は十分可能である。
【００３２】
タッチセンサのセットにおいて、キャビネット１０は、必ず必要となるものであり、キャビネット１０裏面に検出パターン１４を形成することにより、回路基板に検出パターン１４などを設けることが不要となり、回路基板を小さなものとでき、回路基板について大幅なコストダウンが可能となる。
【００３３】
また、キャビネット１０に直接検出パターン１４をパターンニングするため、従来のように板状回路基板のデザイン制約を受けることなく、キャビネット１０の表面を曲面とするなど自由にデザインできるようになる。
【００３４】
さらに、キャビネット１０の裏面に検出パターン１４を形成することにより、キャビネット１０の厚みだけが指がタッチする場所と検出パターン１４との間隙となり、空気層もなくなるため感度を損なうことが極力抑えられる。特に、キャビネット１０をアクリル材などの誘電体とすれば、静電容量を十分大きなものとして、検出感度を向上することができる。
【００３５】
このように、空気層がなく、これによって感度低下を損なうことがないため、検出パターン１４を小型にすることも可能であり、低ゲインのアンプを使用することができ、ノイズ耐性もアップする。
【００３６】
さらに、キャビネット１０の裏面の導電パターンの周辺に導電性塗料によりグランドパターン３６を形成することが好適である。
【００３７】
例えば、図８に示すように、検出パターン１４の周辺に取り囲むようにグランドパターン３６を形成する。これによって、外部からの飛び込んでくるノイズに対する耐性を向上することができ、また検出パターン１４側からの電波の放出も抑制することができる。なお、グランドパターン３６についてもコネクタ２０を介し、外部のグランドと接続する。
【００３８】
図９は、さらに配線パターン１６，１８間のスペースに、グランドパターン３８を配置したものであり、これによって、上述したノイズ耐性などをさらにアップすることが可能となる。なお、この場合、個別のグランドパターン３８について、コネクタ２０を介し、別々に引き出して外部のグランドと接続する。
【００３９】
本実施形態では、検出パターン１４の配置位置を変更したが、検出自体は従来の場合と特に異なるものではなく、タッチセンサの周辺回路などは変更する必要はなく、回路ＩＣ等は従来のものと変更する必要はない。
【００４０】
また、本実施形態は、スイッチの形状を示すスイッチパターン１２をキャビネット１０の表面に表示し、これを指でタッチするタッチスイッチであるが、検出パターン１４を小さくするあるいはマトリックス状に配置すれば、タッチ位置の検出も行える。従って、キャビネット１０に位置が固定されたスイッチパターン１２の表示をするのではなく、タッチ位置を検出し、これを画面表示と対応させて処理を決定したりするタッチパネルとしても利用することができる。
【００４１】
これまでの説明は、キャビネット裏面に検出パターンを施したものであるが、表面側に検出パターンを施し絶縁膜などで覆うことで、タッチ検出を可能にすることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  キャビネット、１２  スイッチパターン、１４  検出パターン、１４ａ  Ｃドライブ、１４ｂ  チャネル、１６，１８  配線パターン、２０  コネクタ、２０ａ  端子部、２２  回路基板、２４  コネクタ、２６  周辺回路、２８，３２−１，３２−２  絶縁層、３０−１，３０−２  配線、３４  導電スイッチパターン、３６，３８  グランドパターン。
【図１】
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【図２】
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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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【図３】
2013205989.tif 000009
【図８】
2013205989.tif 000010
【図９】
2013205989.tif 000011