(57)【要約】【課題】  特に、従来に比べて位置検出精度を向上させることが可能な静電容量型入力装置を提供することを目的としている。【解決手段】  本発明の静電容量型入力装置（タッチパネル）１は、端部２ａ，２ｂに配線層４，５が接続されて駆動電圧ｖｄｄが印加される駆動電極２と、前記駆動電極２と平面方向に間隔を空けて配置された検出電極３と、を有し、操作体の近接に伴う容量結合に基づく前記検出電極３からの出力により、前記操作体の位置を検出可能としており、前記駆動電極２の前記端部２ａ，２ｂには、前記端部での印加電圧を検出するための補正電極１０，１１が接続されていることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に配線層が接続されて駆動電圧が印加される駆動電極と、前記駆動電極と平面方向に間隔を空けて配置された検出電極と、を有し、操作体の近接に伴う容量結合に基づく前記検出電極からの出力により、前記操作体の位置を検出可能としており、
前記駆動電極の前記端部には、前記端部での印加電圧を検出するための補正電極が接続されていることを特徴とする静電容量型入力装置。
【請求項２】
複数の前記駆動電極と複数の前記検出電極とが夫々、交互に間隔を空けて設けられており、少なくとも最も前記配線層の配線長さが長い前記駆動電極に対して前記補正電極が接続されている請求項１記載の静電容量型入力装置。
【請求項３】
前記補正電極は前記駆動電極の両側の前記端部に夫々、接続されている請求項１又は２に記載の静電容量型入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器やその他の電子機器に搭載されて、指などの操作体を操作パネルに接触させて操作する静電容量型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献には、複数の電極が間隔を空けて複数本、並設されており、指などの操作体の操作座標位置を、前記電極の両端線からの信号比率に基づいて検出するという静電容量型入力装置の発明が開示されている（例えば特許文献１の［００３７］欄、［００３８］欄等参照）。また特許文献３には駆動電極の間に検出電極が配置された構造の入力装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５３１２０１号公報
【特許文献２】特開２００５−５１２１９８号公報
【特許文献３】ＵＳ  ７，８０８，２５５  Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の静電容量型入力装置の構造では、配線抵抗による電圧の降下もしくは上昇のために、検出位置ずれが生じる問題があった。
【０００５】
また操作画面のデザイン制約や外形上の制約、また製造プロセスにおける制約等により、配線抵抗の影響を抑制すべく配線層の幅を太くしたり、厚みを厚くすることができない場合があった。
【０００６】
また配線層は印刷等によるプロセス上のばらつきにより配線抵抗にばらつきが生じやすく、また温度によっても配線抵抗が変動するため、安定した位置検出精度を得ることができない問題があった。
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、従来に比べて位置検出精度を向上させることが可能な静電容量型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】
【０００８】
本発明における静電容量型入力装置は、端部に配線層が接続されて駆動電圧が印加される駆動電極と、前記駆動電極と平面方向に間隔を空けて配置された検出電極と、を有し、操作体の近接に伴う容量結合に基づく前記検出電極からの出力により、前記操作体の位置を検出可能としており、
前記駆動電極の前記端部には、前記端部での印加電圧を検出するための補正電極が接続されていることを特徴とするものである。補正電極により駆動電極の端部の印加電圧（端部印加電圧）を検出し、前記端部印加電圧を位置検出の際のパラメータとして用いて、配線抵抗による電圧降下分あるいは電圧上昇分を補正することで、従来に比べて位置検出精度を向上させることが可能になる。
【０００９】
本発明では、複数の前記駆動電極と複数の前記検出電極とが夫々、交互に間隔を空けて設けられており、少なくとも最も前記配線層の配線長さが長い前記駆動電極に対して前記補正電極が接続されていることが好ましい。これにより配線抵抗の高い配線層が接続された駆動電極に対して適切に補正でき、効果的に位置検出精度を向上させることが可能になる。
【００１０】
また本発明では、前記補正電極は前記駆動電極の両側の前記端部に夫々、接続されていることが好ましい。これにより高精度な位置検出精度を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の静電容量型入力装置によれば、補正電極により駆動電極の端部の印加電圧（端部印加電圧）を検出し、前記端部印加電圧を位置検出の際のパラメータとして用いて、配線抵抗による電圧降下分あるいは電圧上昇分を補正することで、従来に比べて位置検出精度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態における静電容量型入力装置（タッチパネル）の一部を平面的に示した模式図であり、検出原理及び補正方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、指Ｆの操作位置と出力Ｖ１，Ｖ2との関係を示すグラフを模式的に示したものである。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態の静電容量型入力装置（タッチパッド）の表示画面全体を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分断面図である。
【図４】図４は、他の実施形態の静電容量型入力装置（タッチパッド）を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態における静電容量型入力装置（タッチパネル）の一部を平面的に示した模式図であり、検出原理及び補正方法を説明するための説明図である。
【００１４】
本実施形態の静電容量型入力装置（タッチパネル）１では、駆動電極２と、検出電極３とが平面視にて所定の間隔を空けて並設されている。図１に示すように駆動電極２はＸ１−Ｘ２方向の幅寸法よりもＹ１−Ｙ２方向に長く延出した帯状で形成されている。駆動電極２と検出電極３とはＸ１−Ｘ２方向に所定の間隔を空けて並設されている。図１では、検出電極３のＸ１−Ｘ２方向の幅寸法が駆動電極２よりも小さく形成されているが、これは一例であって、駆動電極２及び検出電極３の形態を限定するものでない。
【００１５】
駆動電極２及び検出電極３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料をスパッタや蒸着して成膜されたものであり、図１に示す形状となるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成されている。あるいは各電極２，３を印刷にてパターン形成することもできる。
【００１６】
なお本実施形態における「透明」とは可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更にヘイズ値が６以下であることが好適である。
【００１７】
図１に示すように駆動電極２のＹ１側端部２ａ及びＹ２側端部２ｂに夫々、配線層４，５が電気的に接続されている。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、配線層４は入力部７に接続され、配線層５は接地部８に接続されており、駆動電極２に所定の駆動電圧ｖｄｄが印加されている。
【００１９】
今、指（操作体）Ｆが操作面（図示せず）上の位置Ｐ１に当接して各電極２，３に近接したとする。このとき各電極２，３と指Ｆとの間で容量結合が生じて、検出電極３から出力（電圧）Ｖ1を得ることができる。
【００２０】
図２は、Ｙ１−Ｙ２方向における指Ｆの位置Ｐと出力Ｖ1，Ｖ2との関係を示すグラフを模式的に示したものである。
【００２１】
図２に示すように検出電極３から得られる出力Ｖ1は、指Ｆの位置ＰがＹ１−Ｙ２方向に変化することで変動する。
【００２２】
続いて、指Ｆが図１（ａ）と同じ位置Ｐ１にあるときの間に、図１（ｂ）に示すように、入力部７の接続を駆動電極２のＹ２側端部２ｂ側に、接地部８の接続を駆動電極２のＹ１側端部２ａ側に切換えて図１（ａ）と同様に、検出電極３から出力Ｖ2を得る。図２に示すようにＹ１−Ｙ２方向への指Ｆの位置Ｐに対する出力Ｖ2の変動は、出力Ｖ1と逆方向への傾きを示している。
【００２３】
ここで図２に示すように出力Ｖ1と出力Ｖ2とを加算した最大出力値（Ｖ1＋Ｖ2）は、指Ｆの操作面上での当接状態等、検出条件が全く同一であると仮定すれば、指Ｆの位置ＰをＹ１−Ｙ２方向に平行に移動させたときに、どの位置であっても（位置Ｐ１以外であっても）同じ値になる。換言すれば、前記検出条件が変れば、最大出力値（Ｖ1＋Ｖ2）も変化することになる。
【００２４】
図１に示す配線層４，５は、操作画面の縁にある加飾領域下に設けられるため、透明である必要がない。例えば配線層４，５は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ等の金属材料を有して形成され、例えばＡｇペーストを印刷して形成される。
【００２５】
本実施形態では図１に示すように、駆動電極２のＹ１側端部２ａ及びＹ２側端部２ｂに夫々、補正電極１０，１１が接続されている。そして、Ｙ１側端部２ａの位置での電圧、及びＹ２側端部２ｂの位置での電圧を夫々、測定している。例えば、図１（ａ）に示す駆動電圧ｖｄｄの印加タイミングにより、補正電極１０，１１によりＹ１側端部２ａの端部印加電圧ＶHと、Ｙ２側端部２ｂの端部印加電圧ＶLとを測定している。端部印加電圧ＶHは端部印加電圧ＶLよりも高い電圧値を示す。
【００２６】
上記した出力Ｖ1，Ｖ2、端部印加電圧ＶH，ＶL、及び駆動電圧ｖｄｄにより、指Ｆの位置Ｐを以下の数式１により求めることができる。
【数式１】
【００２７】
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【００２８】
上記数式１は、配線抵抗Ｒ1，Ｒ2を除外するために端部印加電圧ＶH，ＶLをパラメータに用いて、補正した出力Ｖ1を最大出力値（Ｖ1＋Ｖ2）で割ったものである。
【００２９】
従来では、駆動電極２の端部２ａ，２ｂの端部印加電圧を位置検出の際に考慮していなかった。このように、従来では、図１に示す配線抵抗Ｒ1，Ｒ2による電圧降下分あるいは電圧上昇分を補正することなく位置検出を行っていたため、正確な位置検出を行うことができなかった。
【００３０】
これに対して本実施形態では、補正電極１０，１１により駆動電極２の端部２ａ，２ｂの印加電圧（端部印加電圧ＶH，ＶL）を検出し、前記端部印加電圧ＶH，ＶLを、位置検出の際のパラメータとして用いることで、配線層４，５の配線抵抗Ｒ1，Ｒ2による電圧降下分あるいは電圧上昇分を補正でき、従来に比べて位置検出精度を向上させることができる。すなわち配線層４，５の配線抵抗Ｒ1，Ｒ2自体を小さくしなくても、位置検出ずれを効果的に小さくでき、よって狭額縁化や薄型化に適切に対応可能になる。また温度変化等により配線抵抗Ｒ1，Ｒ2にばらつきがあっても、位置検出精度のばらつきを抑えることができ、安定した位置検出精度を得ることが出来る。
【００３１】
本実施形態では、図示しない制御部（ＩＣ）に、出力Ｖ1，Ｖ2、端部印加電圧ＶH，ＶL、及び駆動電圧ｖｄｄが入力され、上記数式１により、指Ｆの位置Ｐが検出される。
【００３２】
補正電極１０，１１が操作画面内に位置する場合は、駆動電極２及び検出電極３と同様にＩＴＯ等の透明電極で形成される。一方、補正電極１０，１１が加飾領域と重なる場合には、配線層４，５と同様に透明である必要がなく配線層４，５と同様の材質で形成できる。
【００３３】
なお、補正電極１０，１１が抵抗を持っていても、電圧測定では、ハイインピーダンスで入力するＡ／Ｄコンバータを使用するか、あるいはオペアンプなどで一旦、インピーダンス変換する。このため、電圧降下なく端部印加電圧ＶH，ＶLを測定することができる。
【００３４】
図３（ａ）は、本実施形態の静電容量型入力装置（タッチパッド）１の表示画面全体を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分断面図である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、駆動電極２及び検出電極３はＹ１−Ｙ２方向に沿って延出する帯状で形成され、各駆動電極２及び各検出電極３は、Ｘ１−Ｘ２方向に所定の間隔を空けて並設される。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、各駆動電極２及び各検出電極３は、同一の透明基材１５上に形成される。透明基材１５はＰＥＴフィルム等である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、最もＸ２寄りに形成された駆動電極２のＹ１側端部２ａ及びＹ２側端部２ｂに補正電極１０，１１が接続されている。補正電極１０，１１は、透明基材１５上に形成されている。
【００３８】
また図３（ａ）に示すように各駆動電極２は配線層４，５を介して並列回路にて接続されている。
【００３９】
電源回路１７は、図１（ａ）（ｂ）で説明した入力部７と接地部８とが各駆動電極２のＹ１側端部２ａとＹ２側端部２ｂとの間で切換可能とされている。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、駆動電極２、検出電極３、補正電極１０，１１及び配線層４，５の上方には光学透明粘着層（ＯＣＡ）１８を介してガラスやプラスチック等の透明な操作パネル１９が設けられている。図３（ｂ）に示すように、操作パネル１９の裏面には、操作画面１９ａの周囲に額縁状の加飾層２１が設けられている。配線層４，５は加飾層２１下に位置している。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように操作パネル１９の表面１９ａが指Ｆ等による操作面である。
電源回路１７から各駆動電極２に対してパルス駆動電圧が印加されている。電源回路１７は、入力側とグランド側とが所定時間間隔で切り換え可能とされている。図３（ｂ）に示すように、操作画面１９ａ上に指Ｆを当接させたとき、Ｙ１−Ｙ２方向における指Ｆの位置Ｐは、上記した数式１で求めることができる。またＸ１−Ｘ２方向の位置Ｐについては、図３（ａ）に示す各検出電極３からの出力値に基づいて検出することが可能である。これにより指ＦのＸ方向及びＹ方向の座標位置を検出することができる。
【００４２】
図３と異なって各駆動電極２の端部から別々に配線層４，５を引き出すこともできるが、図３のように各駆動電極２を並列に接続することで、配線層４，５を少なく出来、狭額縁化を促進できる。
【００４３】
また本実施形態では、全ての駆動電極２に対して補正電極１０，１１を接続することもできるが、補正電極１０，１１の設置を限定する場合には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、少なくとも配線層４，５が最も長くなる、最もＸ２側に設けられた駆動電極２に補正電極１０，１１を接続することが好適である。
【００４４】
これにより配線抵抗が高い配線層４，５が接続された駆動電極２に対して適切に補正を行うことができ、効果的に位置検出精度を向上させることができる。また最もＸ２側の駆動電極２に対して計測された端部印加電圧ＶH，ＶLを基準にして、他の駆動電圧２に対する端部印加電圧ＶH，ＶLを距離等から換算して求めることができる。
【００４５】
また図４の別の実施形態に示すように、Ｙ２側端部２ｂに接続された配線層２３の長さが短い等により配線抵抗Ｒ３が小さくて位置検出の際の前記配線抵抗Ｒ３の影響が小さく、一方、Ｙ１側端部２ａに接続された配線層２４の配線抵抗Ｒ４を位置検出の際に無視できないほどであれば、駆動電極２のＹ１側端部２ａにのみ補正電極１０を接続することもできる。逆に配線抵抗Ｒ３が無視できないほど大きく、配線抵抗Ｒ４が小さい場合には図４と異なって、駆動電極２のＹ２側端部２ｂにのみ補正電極１０を接続する構成もある。
【００４６】
補正電極による端部印加電圧の補正タイミングを限定するものでない。例えば電源を立ち上げたときにのみ補正してもよいし、一定時間ごとに補正してもよい。
【００４７】
本実施形態における静電容量型入力装置（タッチパネル）１は、携帯電話、携帯用の情報処理装置、携帯用の記憶装置、携帯用のゲーム装置などに適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｆ  指
Ｐ１  （指の）位置
Ｒ1〜Ｒ4  配線抵抗
Ｖ1，Ｖ2  出力
ＶＨ，ＶL  端部印加電圧
１  静電容量型入力装置
２  駆動電極
２ａ  Ｙ１側端部
２ｂ  Ｙ２側端部
３  検出電極
４、５、２３、２４  配線層
７  入力部
８  接地部
１０、１１  補正電極
１５  透明基材
１７  電源回路
１９  操作パネル
１９ａ  操作画面
２１  加飾層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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