(57)【要約】【課題】電極の端部でも検出精度に優れた静電入力装置を提供する。【解決手段】タッチした状態で一方向へスライド操作し、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次減少する第１検出電極１０と、第１検出電極１０に対向してスライド方向に並行して設けられ、スライド操作により第１検出電極１０と同時にタッチ操作され、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次増加する第２検出電極２０と、第１検出電極１０のタッチ面積が最大側において第１検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第３検出電極である第１見張り電極３０、及び、第２検出電極のタッチ面積が最大側において第２検出電極２０と同時にタッチ操作可能な独立した第４検出電極である第２見張り電極４０と、第１見張り電極３０又は第２見張り電極４０のタッチ検出時において、第１検出電極１０又は第２検出電極２０の検出値を補正処理する制御部２００と、を有して構成する。【選択図】図１
2017027286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチした状態で一方向へスライド操作し、前記一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次減少する第１検出電極と、
前記第１検出電極に対向してスライド方向に並行して設けられ、前記スライド操作により前記第１検出電極と同時にタッチ操作され、前記一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次増加する第２検出電極と、
前記第１検出電極のタッチ面積が最大側において前記第１検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第３検出電極、及び、前記第２検出電極のタッチ面積が最大側において前記第２検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第４検出電極と、
前記第３検出電極又は前記第４検出電極のタッチ検出時において、前記第１検出電極又は前記第２検出電極の検出値を補正処理する制御部と、
を有することを特徴とする静電入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１検出電極又は前記第２検出電極の静電容量値を、前記第３検出電極又は前記第４検出電極がタッチ操作された時点の静電容量値として一定値に設定し、これに基づいてタッチ操作の位置検出の処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の静電入力装置。
【請求項３】
前記第１検出電極と前記第２検出電極は、同時にタッチ操作された場合の各タッチ面積の合計が一定となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指等の可動体をタッチした状態で一方向に移動させたときに、一方の対向電極は、可動体の移動量に応じて可動体との対向面積を減少させる形状に形成され、かつ、他方の対向電極は、可動体の移動量に応じて可動体との対向面積を増加させる形状に形成されている静電入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。  
【０００３】
上記の対向電極で形成されるタッチセンサは、帯状に延びる電極の一方の対角部と他方の対角部との間に所定の幅寸法からなるギャップを対角線状に形成することにより、略直角三角形状の第１の対向電極と、同じく略直角三角形状の第２の対向電極とに分割形成したものである。第１の対向電極と第２の対向電極とはギャップを介して対向しており、互いに絶縁された状態にある。この実施の形態では、タッチセンサの長手方向の寸法が、タッチセンサの電極の左縁部と電極の右縁部との間の長さと同じ寸法に設定されている。
【０００４】
上記のようなタッチセンサを有する静電入力装置によれば、指等の可動体は常に第１及び第２の対向電極と対向してこの間に各々静電容量が形成されるようになるため、実際の可動体の移動量は少ないにもかかわらず、実質的にはより広い範囲にわたって可動体の位置を高い精度で検出できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３３３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の静電入力装置は、第１の対向電極と第２の対向電極のそれぞれの端部に指等がタッチした場合には、各電極と指との接触面積が減少することにより、検出される静電容量値が減少してしまう。これにより、指位置の検出精度が低下し、指位置の移動方向と検出指位置の移動方向が逆になり、指のスライド方向と逆の方向の出力がされてしまう場合があるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、電極の端部でも検出精度に優れた静電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】
【０００８】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、タッチした状態で一方向へスライド操作し、前記一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次減少する第１検出電極と、前記第１検出電極に対向して前記スライド方向に並行して設けられ、前記スライド操作により前記第１検出電極と同時にタッチ操作され、前記一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次増加する第２検出電極と、前記第１検出電極のタッチ面積が最大側において前記第１検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第３検出電極、及び、前記第２検出電極のタッチ面積が最大側において前記第２検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第４検出電極と、前記第３検出電極又は前記第４検出電極のタッチ検出時において、前記第１検出電極又は前記第２検出電極の検出値を補正処理する制御部と、を有することを特徴とする静電入力装置を提供する。
【０００９】
［２］前記制御部は、前記第１検出電極又は前記第２検出電極の静電容量値を、前記第３検出電極又は前記第４検出電極がタッチ操作された時点の静電容量値として一定値に設定し、これに基づいてタッチ操作の位置検出の処理を実行することを特徴とする上記［１］に記載の静電入力装置であってもよい。
【００１０】
［３］また、前前記第１検出電極と前記第２検出電極は、同時にタッチ操作された場合の各タッチ面積の合計が一定となるように設定されていることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の静電入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態によれば、電極の端部でも検出精度に優れた静電入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電入力装置全体の概略構成図であり、図１（ｂ）は、静電入力装置の等価回路を示す回路図である。
【図２】図２（ａ）は、検出センサ部の上平面を示す上平面図であり、図２（ｂ）は、正面図であり、図２（ｃ）は、指で検出センサ部をタッチ操作（スライド操作）している場合の位置関係を示す座標を示す図であり、図２（ｄ）は、第１検出電極と第１見張り電極を同時にタッチしている状態を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、指位置ｘと電極の静電容量の関係を示す図であり、図３（ｂ）は、指位置ｘと検出指位置ｘ’との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る静電入力装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の実施の形態に係る静電入力装置）
本発明の実施の形態に係る静電入力装置１は、タッチした状態で一方向へスライド操作し、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次減少する第１検出電極１０と、第１検出電極１０に対向してスライド方向に並行して設けられ、スライド操作により第１検出電極１０と同時にタッチ操作され、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次増加する第２検出電極２０と、第１検出電極１０のタッチ面積が最大側において第１検出電極と同時にタッチ操作可能な独立した第３検出電極である第１見張り電極３０、及び、第２検出電極のタッチ面積が最大側において第２検出電極２０と同時にタッチ操作可能な独立した第４検出電極である第２見張り電極４０と、第１見張り電極３０又は第２見張り電極４０のタッチ検出時において、第１検出電極１０又は第２検出電極２０の検出値を補正処理する制御部２００と、を有して構成されている。
【００１４】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電入力装置全体の概略構成図であり、図１（ｂ）は、静電入力装置の等価回路を示す回路図である。また、図２（ａ）は、検出センサ部の上平面を示す上平面図であり、図２（ｂ）は、正面図であり、図２（ｃ）は、指で検出センサ部をタッチ操作（スライド操作）している場合の位置関係を示す座標を示す図であり、図２（ｄ）は、第１検出電極と第１見張り電極を同時にタッチしている状態を示す平面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、静電入力装置１は、樹脂パネル５０上に第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び、第２見張り電極４０が配置された検出センサ部１００と、各電極への電荷チャージ等を行なう駆動部２１０、静電容量の検出を行なう検出部２２０、及び、検出値の補正処理を行なう補正部２３０等を有する制御部２００から概略構成されている。
【００１６】
（検出センサ部１００）
検出センサ部１００は、所定の誘電率を有する樹脂で板状に形成された樹脂パネル５０上に、第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び、第２見張り電極４０が配置されている。第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び、第２見張り電極４０は、それぞれ、樹脂パネル５０の裏面５２に銅箔等の導電層が形成されており、樹脂パネル５０を介して指等との間に所定の静電容量値をとるコンデンサを形成する。例えば、操作者の指と電極との間の距離（樹脂パネル５０の厚さ）をｄ、対向面積をＳとすると、静電容量Ｃは、Ｃ＝ε０εｒ・Ｓ／ｄとなる。ここで、真空の誘電率：ε０、樹脂パネル５０の比誘電率：εｒである。樹脂パネル５０は、誘電体であり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂で形成され、このＰＣの場合は、比誘電率εｒが約３である。
【００１７】
図１（ｂ）で示す静電入力装置の等価回路のように、第１検出電極１０、及び、第２検出電極２０は、タッチする位置により静電容量値が変化する可変容量のコンデンサである。また、第１見張り電極３０、及び、第２見張り電極４０は並列に接続されて共通化された状態で制御部２００に接続されている。
【００１８】
ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１検出電極１０、及び、第２検出電極２０は、樹脂パネル５０の裏面５２に銅箔等により層状に電極をして形成されている。図２（ｂ）に示すように、指３００等で樹脂パネル５０のタッチ面５１をタッチすると、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０と、樹脂パネル５０、指３００とでコンデンサを形成する。なお、タッチ面５１上のタッチ位置は、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０に対応する位置であって、指３００は静電容量が十分大きいグランドＧＮＤとして機能する。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、第１検出電極１０は、例えば、直角三角形の形状に形成されている。すなわち、長辺１０ａ、短辺１０ｂ、及び斜辺１０ｃから構成された直角三角形である。なお、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次減少（又は漸次増加）する二等辺三角形等でもよい。
【００２０】
一方、第２検出電極２０は、図２（ａ）に示すように、第１検出電極１０と合同形状の直角三角形に形成され、斜辺２０ｃが斜辺１０ｃと一定間隔で対向する向きに配置されている。第１検出電極１０と同様に、長辺２０ａ、短辺２０ｂ、及び斜辺２０ｃから構成された直角三角形である。なお、一方向へのスライド操作によりタッチ面積が漸次増加（又は漸次減少）する二等辺三角形等でもよい。
【００２１】
図２（ａ）からわかるように、第１検出電極１０と第２検出電極２０は、互いに逆向きに配置されているので、第１検出電極１０と第２検出電極２０が同時にタッチ操作された場合の各タッチ面積の合計は略一定となるように設定されていることになる。
【００２２】
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、指３００がｘ位置で第１検出電極１０及び第２検出電極２０にタッチした場合の、ぞれぞれの静電容量値をＣＬ、ＣＲとすると、ＣＬとＣＲの合計は略一定となる。このように設定することにより、検出指位置の計算処理が容易になり好ましい。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように、第１検出電極１０の短辺１０ｂ位置を左端ｘ＝０とし、第２検出電極２０の短辺２０ｂ位置を右端ｘ＝Ｌとする。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１見張り電極３０、及び、第２見張り電極４０は、樹脂パネル５０の裏面５２に銅箔等により層状に電極をして形成されている。図２（ｂ）に示すように、指３００等で樹脂パネル５０のタッチ面５１をタッチすると、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０と、樹脂パネル５０、指３００とでコンデンサを形成する。この静電容量値をＣＳとする。なお、タッチ面５１上のタッチ位置は、第１見張り電極３０、又は第２見張り電極４０に対応する位置であって、指３００は静電容量が十分大きいグランドＧＮＤとして機能する。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、第１見張り電極３０は、矩形状に形成され、第１検出電極１０の短辺１０ｂと所定の間隔を有して配置されている。この所定の間隔は、図２（ｄ）に示すように、第１検出電極１０と第１見張り電極３０が同時にタッチ可能な程度の距離に設定されている。第２見張り電極４０も同様に、矩形状に形成され、第２検出電極２０の短辺２０ｂと所定の間隔を有して配置されている。この所定の間隔は、第２検出電極２０と第２見張り電極４０が同時にタッチ可能な距離に設定されている。
【００２６】
（制御部２００）
制御部２００は、各電極への電荷チャージ等を行なう駆動部２１０、静電容量の検出を行なう検出部２２０、及び、検出値の補正処理を行なう補正部２３０等を有して構成されている。
【００２７】
駆動部２１０は、所定のクロック周波数で第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び第２見張り電極４０へそれぞれ電荷をチャージする。
【００２８】
検出部２２０は、タッチ状態により静電容量値が変化した第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び第２見張り電極４０の容量値ＣＬ、ＣＲ、ＣＳを検出する。これらの容量値ＣＬ、ＣＲ、ＣＳは、第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び第２見張り電極４０から制御部２００へ入力される入力信号をカウンタにより量子化したカウンタ値とし、これに基づいて検出容量値をして算出することができる。
【００２９】
補正部２３０は、第１見張り電極３０、又は第２見張り電極４０へのタッチ検出と、第１見張り電極３０、又は第２見張り電極４０へタッチされた場合に、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０の容量値ＣＬ、ＣＲを補正処理する。また、この補正値Ｃ’Ｌ、Ｃ’Ｒに基づいて、検出指位置を算出する。
【００３０】
なお、制御部２００は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ、記憶部として半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭ等を備える。ＲＯＭには、例えば、ＣＰＵ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、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。記憶部には、例えば、第１見張り電極３０、又は第２見張り電極４０へのタッチ判断を行なう閾値ＣＴＨ、タッチ判断された時点の第１検出電極１０、又は第２検出電極２０の容量値（ガード値）ＣＧ等を記憶する。
【００３１】
（静電入力装置１の動作）
図３（ａ）は、指位置ｘと電極の静電容量の関係を示す図であり、図３（ｂ）は、指位置ｘと検出指位置ｘ’との関係を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）において、図２（ａ）で示した第１検出電極１０の短辺部１０ａをスライド開始位置Ｐ１とし、第２検出電極２０の短辺部２０ａをスライド終了位置Ｐ２として、全領域における第１検出電極１０の容量値ＣＬ、第２検出電極２０の容量値ＣＲ、第１見張り電極３０及び第２見張り電極４０の容量値ＣＳを示す。なお、スライドは、第１検出電極１０、第２検出電極２０をタッチした状態で一方向へスライド操作するなぞり操作であって、どの位置からスライド操作してもよく、また、どちらの方向にスライド操作してもよい。
【００３３】
図３（ａ）において、点Ｐ１から点Ｐ３までは、指が第１検出電極１０及び第２検出電極２０にタッチしていると共に、第１見張り電極３０にもタッチしている領域Ａである。また、点Ｐ２から点Ｐ４までは、指が第２検出電極２０及び第１検出電極１０にタッチしていると共に、第２見張り電極４０にもタッチしている領域Ｂである。この領域Ａ及び領域Ｂでは、第１見張り電極３０及び第２見張り電極４０の容量値ＣＳは、タッチ閾値ＣＴＨ以上の値をとる。
【００３４】
一方、領域Ｄでは、指が第１検出電極１０及び第２検出電極２０にのみタッチし、第１見張り電極３０又は第２検出電極２０にはタッチしていない。したがって、第１見張り電極３０及び第２見張り電極４０の容量値ＣＳは、タッチ閾値ＣＴＨ以下の値をとる。
【００３５】
第１検出電極１０の容量値ＣＬは、領域Ｄにおいて、図示したスライド方向に沿って、静電容量値が直線的に減少する。すなわち、点Ｐ３における容量値（ガード値）ＣＧから直線的に減少する。また、点Ｐ３から点Ｐ１までの領域Ａでは、図２（ｄ）で示したように、指３００が第１検出電極１０から離れていくため、破線で示すように、ある点Ｐ５を極大値として点Ｐ１側で静電容量値が減少する。
【００３６】
同様に、第２検出電極２０の容量値ＣＲは、領域Ｄにおいて、図示したスライド方向に沿って、静電容量値が直線的に増加する。すなわち、点Ｐ４における容量値（ガード値）ＣＧに向かって直線的に増加する。また、点Ｐ４から点Ｐ２までの領域Ｂでは、指３００が第２検出電極２０から離れていくため、破線で示すように、ある点Ｐ６を極大値として点Ｐ２側で静電容量値が減少する。
【００３７】
上記示した第１検出電極１０の容量値ＣＬ、第２検出電極２０の容量値ＣＲは、補正しない場合の値である。
【００３８】
図３（ｂ）で示す指位置ｘと検出指位置ｘ’との関係図において、上記示した第１検出電極１０、第２検出電極２０の補正なしの容量検出値に基づいて検出指位置ｘ’を算出すると、補正前の検出指位置ｘ’は、破線で図示するように、点Ｐ５に対応する極小点を有する曲線Ｓとなる。すなわち、指位置の移動方向と検出指位置の移動方向が逆になり、指のスライド方向と逆の方向の出力がされてしまう。
【００３９】
点Ｐ６側も同様に、補正前の検出指位置ｘ’は、破線で図示するように、点Ｐ６に対応する極大点を有する曲線Ｓとなる。すなわち、指位置の移動方向と検出指位置の移動方向が逆になり、指のスライド方向と逆の方向の出力がされてしまう。
【００４０】
指位置ｘと検出指位置ｘ’との関係は、図３（ｂ）において破線で示す理想直線が好ましい。よって、指位置ｘと検出指位置ｘ’との関係を、次に示すフローチャートに従って、点Ｐ５に対応する極小点、点Ｐ６に対応する極大点を有しない補正後の曲線Ｓ’となるように制御部２００の補正部２３０により補正処理を行なう。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態に係る静電入力装置の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
制御部２００は、検出部２２０において、スライド操作による第１検出電極１０、第２検出電極２０、第１見張り電極３０、及び第２見張り電極４０の容量値ＣＬ、ＣＲ、ＣＳを検出する（Ｓｔｅｐ１）。
【００４３】
次に、第１見張り電極３０又は第２見張り電極４０の容量値ＣＳが、タッチ判断のための閾値ＣＴＨ以上になったかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ２）。容量値ＣＳ≧閾値ＣＴＨの場合（Ｙｅｓ）はＳｔｅｐ３へ進み、容量値ＣＳ＜閾値ＣＴＨの場合（Ｎｏ）はＳｔｅｐ６へ進む。
【００４４】
制御部２００は、ガード値ＣＧを記憶する（Ｓｔｅｐ３）。すなわち、第１見張り電極３０、又は第２見張り電極４０へのタッチ判断がされた時点の第１検出電極１０、又は第２検出電極２０の容量値（ガード値）ＣＧを記憶する。
【００４５】
次に、制御部２００は補正部２３０において、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０の容量値ＣＬ、ＣＲの大きい方の値（大値）をガード値ＣＧとして一定値に設定する（Ｓｔｅｐ４）。
【００４６】
制御部２００は補正部２３０において、ガード値ＣＧに基づいて、補正後の検出指位置ｘ’を算出する（Ｓｔｅｐ５）。すなわち、容量値ＣＬを大値としてガード値ＣＧを設定した場合は、領域Ａにおいて、
検出指位置ｘ’＝ＣＲ・Ｌ／（ＣＧ＋ＣＲ）により補正された検出指位置を算出する。
また、容量値ＣＲを大値としてガード値ＣＧを設定した場合は、領域Ｂにおいて、
検出指位置ｘ’＝ＣＧ・Ｌ／（ＣＬ＋ＣＧ）により補正された検出指位置を算出する。
【００４７】
容量値ＣＳ＜閾値ＣＴＨの場合は、Ｓｔｅｐ６において、
検出指位置ｘ’＝ＣＲ・Ｌ／（ＣＬ＋ＣＲ）により検出指位置を算出する（Ｓｔｅｐ６）。
【００４８】
上記のＳｔｅｐ２〜５、６は、繰り返して実行され、検出センサ部１００の検出指位置を算出することができる。また、この検出指位置に基づいて、スライド操作の方向、速度等を算出することができる。
【００４９】
（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、次のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る静電入力装置は、第１検出電極１０、第２検出電極２０の端部に、第１検出電極１０の短辺１０ｂ、第２検出電極２０の短辺２０ｂと所定の間隔を有して第１見張り電極３０、第２見張り電極４０が配置されている。第１検出電極１０と第１見張り電極３０、第２検出電極２０と第２見張り電極４０は同時にタッチ可能に設定されている。これにより、第１検出電極１０、第２検出電極２０の端部をタッチしているかどうかの判断が可能となり、検出値の補正処理等が可能になる。
（２）第１見張り電極３０又は第２見張り電極４０がタッチされた状態では、第１検出電極１０、又は第２検出電極２０の容量値ＣＬ、ＣＲの大きい方の値（大値）をガード値ＣＧとして一定値に設定する。このガード値ＣＧを使用して検出指位置ｘ’を補正することにより、理想直線に近い検出特性を得ることが可能になる。これにより、指位置の移動方向と検出指位置の移動方向が逆になったり、指のスライド方向と逆の方向の出力がされてしまう等の問題点が改善される効果を有する。
（３）上記のことから、第１検出電極１０、第２検出電極２０の各端部でも検出精度に優れた静電入力装置を提供することができる。
【００５０】
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およびその変形例は、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、変更等を行うことができる。また、これら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、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、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】
【００５１】
１…静電入力装置
１０…第１検出電極
２０…第２検出電極
３０…第１見張り電極
４０…第２見張り電極
５０…樹脂パネル
５１…タッチ面
５２…裏面
１００…検出センサ部
２００…制御部
２１０…駆動部
２２０…検出部
２３０…補正部
３００…指
ＣＧ…ガード値
ＣＬ…静電容量値
ＣＲ…静電容量値
ＣＳ…静電容量値
ＣＴＨ…タッチ閾値
【図１】
2017027286.tif 000003
【図２】
2017027286.tif 000004
【図３】
2017027286.tif 000005
【図４】
2017027286.tif 000006