センサシート、検出回路およびタッチパネル装置
【課題】容易に製造することができるセンサシート、検出回路、およびタッチパネル装置を提供すること。
【解決手段】入力体１００が近接したことと近接した入力体１００の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシート２であって、基板６と、基板６の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、入力体１００が近接したときに入力体１００との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極７と、前記３つ以上の検出電極７に電気的に接続されているとともに検出回路に電気的に接続される配線８と、を備える。
【解決手段】入力体１００が近接したことと近接した入力体１００の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシート２であって、基板６と、基板６の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、入力体１００が近接したときに入力体１００との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極７と、前記３つ以上の検出電極７に電気的に接続されているとともに検出回路に電気的に接続される配線８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサシート、検出回路およびタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に対して入力をするための入力装置として、スタイラスペンや使用者の指など（以下、これらを「入力体」と称する。）を接触させるためのパネル面を有し、このパネル面に入力体が接触した際に入力体の位置を検出して入力体の座標情報として電子機器へ出力するタッチパネル装置が知られている。
また、近年、複数の位置に同時に入力体が接触したときに入力体が接触した位置をそれぞれ検出するマルチタッチ式のセンサシートを備えたタッチパネル装置が普及している。
【０００３】
このようなタッチパネル装置の例として、特許文献１には、マルチタッチ式のタッチセンサと、このタッチセンサを駆動するコントローラとが記載されている。特許文献１に記載されたタッチセンサは、タッチセンサの厚さ方向に積層された２層式検出電極構造を有し、その一方の層には駆動ラインが設けられ、他の層には感知ラインが設けられている。特許文献１に記載されたタッチセンサでは、異なる層にそれぞれ設けられた駆動ラインと感知ラインとをタッチパッドの厚さ方向から見たときに交差する位置に、駆動ラインと感知ラインとによってキャパシタが構成される。駆動ラインと感知ラインとの間のキャパシタにおける静電容量の変化をコントローラが検出することによって、入力体がタッチパネルへ接触したことをコントローラが認識できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５３５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、駆動ラインと感知ラインとがそれぞれ別の層に形成された２層構造であるので、駆動ラインを有する層と感知ラインを有する層とをそれぞれ別の工程で形成する必要があり、タッチパネル装置を製造する工程が複雑であった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、容易に製造することができるセンサシート、検出回路、およびタッチパネル装置を提供することである。
【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、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のセンサシートは、入力体が近接したことと近接した前記入力体の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシートであって、基板と、前記基板の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、前記入力体が近接したときに前記入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極と、前記３つ以上の検出電極に電気的に接続されているとともに前記検出回路に電気的に接続される配線と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記３つ以上の検出電極は、三角格子状に配置されていることが好ましい。
また、前記検出電極は４つ以上設けられ、正方格子状に配置されていてもよい。
【０００９】
本発明の検出回路は、基板の面上に予め座標が定められて配置されるとともに入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極が形成されたセンサシートに接続されるタッチパネル装置用の検出回路であって、前記３つ以上の検出電極に対して電気的に接続され、前記３つ以上の検出電極のそれぞれと前記入力体との間における静電容量の変化量を検出する検出部と、前記検出部に対して電気的に接続され、前記３つ以上の検出電極に対する静電容量の変化量の閾値が設定されており、前記３つ以上の検出電極のうち前記閾値を超える前記変化量が検出された検出電極であって互いに隣り合う検出電極を１つの検出電極群として、前記３つ以上の検出電極を１つ以上の前記検出電極群に群分けする群分け部と、前記群分け部において群分けされた前記検出電極群のそれぞれに対して、それぞれの前記検出電極群毎に前記変化量が大きい順に３つ以上の検出電極を抽出し、抽出された検出電極における前記変化量と前記座標とに基づいて、前記基板の面上における前記入力体の座標を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のタッチパネル装置は、本発明の検出回路と、前記検出回路に接続された本発明のセンサシートとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセンサシートおよびタッチパネル装置によれば、検出電極および配線が基板の一方の面にのみ設けられているので、容易に製造することができる。
また、本発明の検出回路によれば、検出電極を群分けして入力体の位置をそれぞれの群に対して算出するので、複数の位置に同時に複数の入力体を近接させた場合に複数の入力体のそれぞれの位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同タッチパネル装置におけるパネル部の構成を示す正面図である。
【図３】図２のＡ１−Ａ１線における断面図である。
【図４】図３のＢ１−Ｂ１線における断面図で、同パネル部におけるセンサシートの構成を示す図である。
【図５】同タッチパネル装置における検出回路の構成を説明するためのフローチャートである。
【図６】同タッチパネル装置を備えるコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】同タッチパネル装置の作用を説明するための説明図である。
【図８】本実施形態のタッチパネル装置の変形例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態のセンサシート２、検出回路３、およびタッチパネル装置１について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態のタッチパネル装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、タッチパネル装置１におけるパネル部４の構成を示す正面図である。また、図３は、図２のＡ１−Ａ１線における断面図である。また、図４は、図３のＢ１−Ｂ１線における断面図で、パネル部４におけるセンサシート２の構成を示す図である。また、図５は、タッチパネル装置１における検出回路３の構成を説明するためのフローチャートである。また、図６は、タッチパネル装置１を備えるコンピュータシステム２０の構成を示すブロック図である。また、図７は、タッチパネル装置１の作用を説明するための説明図である。
【００１４】
本実施形態のタッチパネル装置１は、入力体１００（図３参照）が近接したことと、近接した入力体１００の位置とをそれぞれ検出し、入力体１００による入力操作を受け付けるものである。なお、タッチパネル装置１における入力体１００としては、たとえば人の指を挙げることができる。なお、入力体１００は人の指に限れられるものではない。入力体１００としては、スタイラスペンやその他の導体を適宜採用することができる。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のタッチパネル装置１は、パネル部４と、パネル部４に対して電気的に接続された検出回路３とを備える。
図２および図３に示すように、パネル部４は、センサシート２と、センサシート２に積層された保護層５とを備える。以下では、センサシート２がある側を下とし、保護層５がある側を上として説明を行う。
センサシート２は、基板６と、検出電極７と、配線８とを備える。
【００１６】
図３および図４に示すように、基板６は、樹脂によって形成された薄板状の絶縁基板である。本実施形態では、基板６はポリエチレンテレフタレートからなり、光透過性を有する。基板６には、配線８を引き出すための引き出し部９が形成されており、引き出し部９において検出回路３に接続できるようになっている。
引き出し部９は、基板６の四隅のそれぞれに設けられている。これにより、後述する配線８の長さのばらつきを軽減し、配線８の長さが異なることによる信号の遅延や、配線８の長さが長くなることによるノイズの混入などを軽減することができる。本実施形態では、引き出し部９の先端は、ＺＩＦソケット（Zero Insertion Force socket）に接続できるように形成されており、検出回路３に対して着脱可能に接続できるようになっている。
【００１７】
検出電極７は、基板６の厚さ方向における一方の面上に互いに離間して３つ以上配置されている。本実施形態では、検出電極７は、基板６の厚さ方向において保護層５側に向けられた面上にのみに形成されている。複数の検出電極７のそれぞれの形状は、基板６の厚さ方向から見たときの輪郭形状が円形となっている。検出電極７は少なくとも３つ以上配置されており、本実施形態では６７個の検出電極７が基板６上に設けられている。なお、検出電極７の数は、３つ以上であれば、パネル部４の大きさに応じて適宜増減することができる。本実施形態では、複数の検出電極７は基板６の面上において三角格子状に配置されており、検出電極７は、検出電極７のそれぞれの中心Ｏ１が、互いに隣接する３つの検出電極７において正三角形の頂点をなすように配置されている。
【００１８】
また、本実施形態の検出電極７は、光透過性を有する。光透過性を有する検出電極７の材質としては、たとえば透明導電性樹脂材料を採用することができる。具体的には、検出電極７の材料としては、信越ポリマー製SEPLEGYDA（登録商標）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などを採用することができる。
【００１９】
配線８は、検出電極７のそれぞれに一端が接続されており、基板６の面に沿っていずれかの引き出し部９へ向かって延びている。さらに、配線８は、基板６の引き出し部９において等間隔に整列して配置されている。本実施形態では、配線８の材質は検出電極７の材質と同じであり、配線８は光透過性を有する。
配線８は、線幅が狭い方がノイズの影響を受け難いため好ましい。たとえば、検出電極７の直径が１０ｍｍである場合には、配線８の線幅は７８μｍ以下であり、検出電極７の直径が５ｍｍである場合には配線８の線幅は３９μｍ以下であることが好ましい。これにより、検出電極７のみに入力体１００を近接させた場合に対する配線８のみに入力体１００を近接させた場合のＳ／Ｎ比は１００以上となり、検出回路３においてノイズが無視できる程度の感度を得ることができる。
【００２０】
図２および図３に示すように、保護層５は、光透過性の樹脂やガラスなどの誘電材料によって板状に形成されたものであり、外力がセンサシート２に伝わったり水分がセンサシート２に進入することからセンサシート２を保護するためのものである。本実施形態では、保護層５は、センサシート２の上面を覆ってセンサシート２に固定された樹脂からなる被覆層５ａと、被覆層５ａの上に積層されるガラス板５ｂとを備える。保護層５はセンサシート２の上に積層されており、保護層５の上面は、入力体１００である指を接触させることができるようになっている。保護層５には、保護層５の厚さ方向から見たときに検出電極７の全体を囲う矩形形状の貫通孔１０ａが形成された枠体１０が固定されている。枠体１０は、遮光性を有する樹脂材料によって形成されている。
【００２１】
このような構成により、パネル部４は、貫通孔１０ａの内側領域において、基板６、検出電極７、配線８、保護層５を介して光を透過させることができるようになっている。このため、パネル部４をたとえば液晶表示装置２１の液晶パネル２１ａに重ねて組み付けたときに、液晶パネル２１ａが発する光はセンサシート２における基板６、検出電極７および配線８を透過し、さらに保護層５を透過してユーザーによって視認できるようになっている。
【００２２】
次に、検出回路３の構成について、検出回路３によって行われる処理とともに説明する。
図４に示すように、検出回路３は、センサシート２における引き出し部９に接続されておいる。また、図１に示すように、検出回路３は、検出部１１と、群分け部１２と、位置算出部１３と、出力部１４と、を備える。
【００２３】
検出部１１は、センサシート２と検出回路３とが接続されたときには、センサシート２に形成された各検出電極７に対して配線８を介して電気的に接続されるようになっている。検出部１１には、それぞれの検出電極７に対して検出動作を行うための時間幅と、複数の検出電極７に対して検出動作を行う順序とが定められている。これにより、検出部１１は、予め定められた時間幅をもって複数の検出電極７に対して順次検出動作を行い、複数の検出電極７のそれぞれから静電容量の変化量の信号を受信することができる（図５に示すステップＳ１）。
【００２４】
また、検出部１１は、すべての検出電極７に対する検出動作が一巡したら、複数の検出電極７における静電容量の変化量の信号を、検出した順序どおりに群分け部１２へ出力するようになっている。検出部１１は、検出電極７のそれぞれにおける指（入力体１００）との間の静電容量の変化を繰り返し検出し、検出電極７における静電容量の変化量の信号を群分け部１２へ繰り返し出力するようになっている。
【００２５】
群分け部１２は、検出部１１に対して電気的に接続されており、群分け部１２によって出力された静電容量の変化量が入力されるようになっている。また、群分け部１２は、複数の検出電極７のそれぞれにおける静電容量が一定以上上回って変化した場合に検出電極７から入力されたと判定するための閾値が設定されている。
【００２６】
本実施形態において群分け部１２に設定された閾値は、パネル部４の上面における一箇所に入力体１００を接触させたときに少なくとも３つの検出電極７において入力されたと判定されるようにその値が定められている。検出部１１から群分け部１２へ出力された信号が閾値を超えている場合には、その検出電極７に対して入力があったものと群分け部１２が判定するようになっている。なお、検出電極７における静電容量の変化量が閾値を下回っている場合には、入力がなかったものと群分け部１２が判定するようになっている。
【００２７】
さらに、群分け部１２には、複数の検出電極７のそれぞれにおける互いの位置関係が記憶されている。すなわち、群分け部１２には、基板６の面上における複数の検出電極７の座標がそれぞれ記憶されている。本実施形態では、複数の検出電極７に対応する座標は、パネル部４の厚さ方向から見て貫通孔１０ａの内側領域に重なる矩形領域における長辺と短辺とに沿って延びる互いに直交する２軸線による直交座標系に基づいて定められている。この直交座標系における原点はパネル部４の面方向における適宜に位置に定めることができる。たとえば、本実施形態では、原点は、すべての検出電極７を囲む矩形領域における一角に定められている。また、複数の検出電極７の座標としては、基板６の厚さ方向から見て円形の輪郭形状を有する複数の検出電極７におけるそれぞれの中心位置の座標が採用されている。以下では、上記矩形領域における長辺方向をＸ軸方向、短辺方向をＹ軸方向として説明する。
【００２８】
また、群分け部１２は、群分け部１２に記憶されている検出電極７の座標と、検出部１１から入力された信号とに基づいて、複数の検出電極７のうち閾値以上の変化量が検出された検出電極７であって互いに隣り合う検出電極７を抽出するようになっている。さらに、群分け部１２は、閾値以上の変化量が検出された検出電極７によって１つ以上の検出群Ｇ（図７参照）を設定し（図５に示すステップＳ２）、検出群Ｇのそれぞれに含まれる検出電極７の座標とそれらの検出電極７における静電容量の変化量を電磁的な情報として記憶するようになっている。
【００２９】
図７に示すように、本実施形態において、１つの検出群Ｇが設定されたときにこの検出群Ｇに含まれる検出電極７の数は３つ以上である。また、静電容量の変化量が閾値を超える検出電極７であっても、隣接する検出電極７において静電容量の変化量が閾値を超える検出電極７が１つもない場合には、１つの検出電極７のみによる検出群Ｇは設定されない。これにより、１つの検出電極７にのみ静電容量の変化が生じるような狭い範囲における静電容量の変動は入力として判定されないため、検出電極７に伝わるノイズによって誤検出が発生することを軽減することができる。また、互いに隣接する２つの検出電極７のみでは検出群Ｇは設定されない。
【００３０】
群分け部１２において記憶される検出群Ｇの上記情報は、群分け部１２において群分けされた検出群Ｇのすべてであってもよいし、例えば１０群以下、あるいは５群以下などに限定されていてもよい。これは、タッチパネル装置１において想定される同時入力（例えば両手の１０指や、いずれか２、３本の指による操作などで同時にパネル部４の上面に触れること）の数量に合わせて適宜増減して定めることができる。
【００３１】
群分け部１２において記憶される検出群Ｇの数が少ないと複数の入力体１００が検出電極７に近接して行われる同時入力を受付可能な数量が少ない反面、検出回路３全体および検出回路３から出力される後述する座標情報Ｍを処理する電子回路における処理が軽くなる。逆に、群分け部１２において記憶される検出群Ｇが多いと、検出回路３における処理は重くなる反面、同時入力を受け付け可能な数量が増える。なお、群分け部１２において記憶できる検出群Ｇの数量は、検出回路３の製造後に別に設定変更することができるようになっていてもよい。
【００３２】
群分け部１２に記憶された検出群Ｇの情報は一定間隔で更新される。たとえば、群分け部１２においては、すべての検出電極７に対する静電容量の変化量が検出部１１によって入力されるたびに、入力された新たな変化量に基づいて検出群Ｇの情報を更新するようになっている。
【００３３】
図１に示すように、位置算出部１３は、群分け部１２に対して電気的に接続されており、群分け部１２において記憶された検出群Ｇの情報を参照できるようになっている。また、位置算出部１３は、群分け部１２において群分けされた検出群Ｇのそれぞれに対して、それぞれの検出群Ｇ毎に変化量が大きい順に３つの検出電極７を順位付けする（図５に示すステップＳ３）。さらに、位置算出部１３は、順位付けされた上位３つの検出電極７における座標と静電容量の変化量とをそれぞれ記憶するようになっている。これにより、位置算出部１３において抽出されて記憶された検出群Ｇあたり３つの検出電極７が演算対象検出電極Ｔ（図７参照）として設定されるようになっている（図５に示すステップＳ４）。
【００３４】
さらに、位置算出部１３は、演算対象検出電極Ｔにおける静電容量の変化量と演算対象検出電極Ｔの座標とに基づいて、基板６上における入力体１００の座標を算出するようになっている（図５に示すステップＳ５）。また、本実施形態では、位置算出部１３は、入力体１００による入力の大きさも算出するようになっている。
位置算出部１３は、入力体１００の座標および入力体１００による入力の大きさを算出したら、その座標と入力の大きさとをそれぞれ出力部１４へ出力するようになっている。
【００３５】
位置算出部１３における座標の算出は次のように行われる。以下では、１つの検出群Ｇにおける入力体１００の座標の算出について説明する。複数の検出群Ｇに対する算出は、１つの検出群Ｇに対する算出と同様の算出方法を順次適用することによって行われる。
【００３６】
まず、１つの検出群Ｇにおける演算対象検出電極Ｔについて、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７の座標を参照する。以下、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７の座標をそれぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）とし、それぞれの検出電極７において検出部１１に対して入力された静電容量の変化量の信号における検出値がそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３であったとする。このとき、位置算出部１３は、演算対象検出電極Ｔにおける上記座標のそれぞれが代入された以下の式１、式２からなる演算式に上記検出値を代入することによって入力体１００の座標を算出する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
上記式１におけるＸｉは、上記直交座標系における入力体１００のＸ座標を示し、上記式２におけるＹｉは、上記直交座標系における入力体１００のＹ座標を示している。また、上記式３におけるＺｉは、入力体１００による入力の大きさが位置算出部１３によって算出された値を示している。また、Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉにおけるｉは正の整数であり、複数の検出群Ｇが設定された場合において検出群Ｇごとに異なる値が割り当てられる。
上記式１および式２によって、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７におけるＸ座標とＹ座標とがそれぞれ静電容量の変化量によって重み付けされた加重平均値が入力体のＸ座標およびＹ座標となる。
また、上記式３によって、演算対象検出電極Ｔにおける検出値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の和が入力体１００による入力の大きさとなる。
【００３９】
位置算出部１３において入力体１００のＸ座標とＹ座標とがそれぞれ算出されたら、位置算出部１３は、このＸ座標およびＹ座標、および入力体１００による入力の大きさを、入力体１００の座標および入力の大きさとして出力部１４へ出力する。
本実施形態では、位置算出部１３は、一定時間ごとに入力体１００の座標および入力の大きさを繰り返し算出して、算出された座標および入力の大きさをそれぞれ出力部１４へ出力するようになっている。
【００４０】
出力部１４は、位置算出部１３に対して電気的に接続されており、位置算出部１３から出力された入力体１００の座標と入力の大きさが入力されるようになっている。出力部１４は、たとえば検出回路３に接続される図示しない他の電子回路に対して電気的に接続できるようになっており、位置算出部１３において算出された座標と入力の大きさを、座標情報Ｍ（図６参照）として他の電子回路に対して出力するようになっている（図５に示すステップＳ６）。
【００４１】
以上に説明した構成のタッチパネル装置１の作用について、センサシート２および検出回路３の作用を中心に説明する。
本実施形態では、タッチパネル装置１の作用を説明するための一構成例として、図６に示すように、タッチパネル装置１が取り付けられた液晶表示装置２１と、液晶表示装置２１に接続され、液晶表示装置２１に映像を表示する機能を有するコンピュータ本体２２とを有するコンピュータシステム２０の動作を示す。
【００４２】
タッチパネル装置１の使用時には、ユーザは、液晶パネル２１ａに表示された映像を、タッチパネル装置１のパネル部４を介して視認することができる。ここで、例えば液晶パネル２１ａに表示された映像に基づいて液晶パネル２１ａの表示面の一部を指し示す操作を行う場合、ユーザは、パネル部４の上面４ａのうち液晶パネル２１ａにおいて指し示す映像と重なる位置に入力体１００を接触させる。ユーザが入力体１００を液晶パネル２１ａの表示面に接触させる過程において、入力体１００はタッチパネル装置１のセンサシート２に近接する。たとえば、図２におよび図７に示すように、ユーザは、パネル部４の上面における位置Ａ、位置Ｂに入力体１００を接触させる。
【００４３】
これにより、センサシート２において入力体１００が近接した位置にある検出電極７とその入力体１００との間にはキャパシタが形成される。すると、入力体１００が近接する前と比較して、入力体１００が近接した検出電極７においては静電容量が増加する。また、入力体１００と検出電極７との間の距離に応じて、入力体１００に最も近い位置にある検出電極７における静電容量が最も大きく、入力体１００からの距離が遠くなるに従って検出電極７における静電容量は小さくなる。このため、入力体１００が接触した位置Ａ、位置Ｂのそれぞれにおいて検出電極７の静電容量は検出電極７ごとに異なる。
【００４４】
センサシート２の検出電極７において静電容量が変化すると、その変化量は検出回路３の検出部１１（図１参照）によって検出される。さらに、入力体１００が近接した検出電極７のうち閾値以上静電容量が変化した検出電極７（図７に示す検出電極７Ａ−１ないし７Ａ−５および検出電極７Ｂ−１ないし７Ｂ−６）が検出群Ｇとして群分け部１２に記憶される。
【００４５】
たとえば、センサシート２において離間した２つの位置Ａ、位置Ｂにそれぞれ入力体１００を近接させた場合には、図７に示すように２つの検出群Ｇが群分け部１２によって抽出され、それぞれが別の検出群Ｇとして群分け部１２に記憶される。また、たとえば入力体１００をそろえて隣接する２つの位置に入力体１００を近接させた場合には、１つの検出群Ｇが群分け部１２によって抽出されて記憶される。このように、本実施形態では、静電容量の変化量が閾値以上である検出電極７のまとまりが、静電容量の変化量が閾値未満である検出電極７を間に挟んだ状態であるときに、複数の検出群Ｇとして抽出される。
【００４６】
群分け部１２によって検出群Ｇが記憶されたら、位置算出部１３によって、検出群Ｇのそれぞれにおける入力体１００の位置が上述の式１、式２に基づいて算出され、また、入力体１００による入力の大きさが上記式３に基づいて算出され、出力部１４へ出力される。
【００４７】
出力部１４は、図６に示すように液晶表示装置２１に接続されたコンピュータ本体２２に対して座標情報Ｍを出力する。出力部１４から出力された座標情報Ｍは、コンピュータ本体２２において出力部１４と電気的に接続された図示しない電子回路へ入力され、コンピュータ本体２２において、例えばパネル部４が重ねられた液晶パネル２１ａにおけるクリック操作や、液晶パネル２１ａの面に沿ってカーソルを移動させる操作、あるいは各種アプリケーションに対する命令操作などとして受け付けられる。
【００４８】
以上に説明したように、本実施形態のセンサシート２によれば、基板６の厚さ方向における一方にのみ検出電極７が配置されているので、基板６の両面に検出電極７を形成するよりも構造を単純にすることができ、容易にセンサシート２を製造することができる。
【００４９】
また、検出電極７が三角格子状に配置されているので、基板６の面上における検出電極７の密度を高めることができ、入力体１００の位置を検出する精度を高めることができる。
【００５０】
また、本発明の検出回路３によれば、群分け部１２が検出電極７を検出群Ｇに群分けし、入力体１００である指の座標をそれぞれの検出群Ｇに対して位置算出部１３が算出するので、複数の位置に同時に複数の入力体１００を近接させることによる同時入力において複数の入力体１００のそれぞれの位置を検出することができる。
【００５１】
このように、本実施形態のセンサシート２と検出回路３とを備えることによって、タッチパネル装置１をより容易に製造することができる。
【００５２】
（変形例）
次に、本実施形態のセンサシート２の変形例であるセンサシート１５の構成について説明する。図８は、本変形例のセンサシート１５の構成を説明するための模式図である。
本変形例におけるセンサシート１５は、検出電極７の配置が上述の実施形態と異なっている。本変形例における検出電極７は、基板６の一方の面上に正方格子状に配列されている。具体的には、図８に示すように、検出電極７は、対角線がＸ軸およびＹ軸に対して平行とされた正方格子状に配列されている。
【００５３】
このような構成のセンサシート１５に接続される検出回路１６（図１参照）は、群分け部１２に代えて群分け部１７が設けられている。群分け部１７において設定する検出群Ｇには４つ以上の検出電極７が含まれ、群分け部１７によって、検出群Ｇのそれぞれにおいて静電容量の変化量を示す信号の検出値が最も高いものから順に４つの検出電極７が選択されるようになっている。たとえば、図８に示すように、位置Ｃに入力体１００を近接させた場合には、位置Ｃに対する距離が短い順に４つの検出電極７Ｃ−１、７Ｃ−２、７Ｃ−３、７Ｃ−４が選択される。
【００５４】
さらに、位置算出部１３においては処理内容が上述の実施形態と異なり、群分け部１７によって選択された４つの検出電極７の座標が上述の実施形態と同様に静電容量の検出値によって加重平均されて入力体１００の座標が算出される。
【００５５】
本変形例の構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、上述の実施形態において３つの検出電極７から入力体１００の座標を算出する場合と比較して、本変形例では演算対象検出電極Ｔとなる検出電極７の数が１つ多いので、検出電極７に外部から伝わるノイズの影響を軽減することができ、入力体１００の位置を検出する精度をさらに高めることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、検出電極７を厚さ方向から見たときの輪郭形状は円形に限られるものではない。例えば、検出電極７における輪郭形状は、３角形、４角形、６角形などとしてもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態および変形例においては、基板６の面のうち保護層５に近い側の面に検出電極７を配置する例を示したが、保護層５から遠い側の面に検出電極７が配置されてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では検出電極７における静電容量の変化量が閾値と等しい場合にはその検出電極７を検出群Ｇに含むように設定されているが、検出電極７における静電容量の変化量が閾値と等しい場合にはその検出電極７を検出群Ｇに含まないものとして設定しても構わない。
【００５９】
また、検出回路３の位置算出部１３における演算式において、演算対象検出電極ＴのそれぞれのＸ座標およびＹ座標のそれぞれに対して、センサシートの構成や検出回路における処理内容に応じて別途定める係数をかけたり、センサシートの構成や検出回路における処理内容に応じて別途乗数を定めて演算対象検出電極ＴのそれぞれのＸ座標およびＹ座標を変換してもよい。これにより、タッチパネル装置における検出感度のチューニングを容易にすることができる。
【００６０】
また、基板６の材質としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アセテート樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などのプラスチックシートを使用することができる。また、基板６の表面あるいは裏面には模様や形状による装飾が付加されていてもよい。また、基板６の材料としては、必要に応じて色付きの材料や偏光特性を有するものを採用することもできる。
【００６１】
また、基板６と検出回路３との接続は引き出し部９におけるＺＩＦソケットに限られるものではない。例えば、検出回路３において検出部１１に信号を入力するための端子が接触するためのランドが基板６に形成されていたり、検出回路３と基板６とを導電ゴムによるゴムコネクタを介して接続するためのランドが基板６に形成されていてもよい。
【００６２】
また、検出電極７および配線８の材質としては、金属箔あるいは金属粒子を含んだインク、金属細線を含んだインク、カーボンを含んだインク、導電性高分子を含んだインクなどの導電インクを用いることができる。導電インクの選定は、抵抗値、光透過性、成型時の伸びに基づいて適宜選定することができる。
【００６３】
また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ タッチパネル装置
２、１５ センサシート
３ 検出回路
４ パネル部
５ 保護層
６ 基板
７ 検出電極
８ 配線
９ 引き出し部
Ｇ 検出群
Ｔ 演算対象検出電極
１０ 枠体
１０ａ 貫通孔
１１ 検出部
１２ 群分け部
１３ 位置算出部
１４ 出力部
２０ コンピュータシステム
２１ 液晶表示装置
２２ コンピュータ本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサシート、検出回路およびタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に対して入力をするための入力装置として、スタイラスペンや使用者の指など（以下、これらを「入力体」と称する。）を接触させるためのパネル面を有し、このパネル面に入力体が接触した際に入力体の位置を検出して入力体の座標情報として電子機器へ出力するタッチパネル装置が知られている。
また、近年、複数の位置に同時に入力体が接触したときに入力体が接触した位置をそれぞれ検出するマルチタッチ式のセンサシートを備えたタッチパネル装置が普及している。
【０００３】
このようなタッチパネル装置の例として、特許文献１には、マルチタッチ式のタッチセンサと、このタッチセンサを駆動するコントローラとが記載されている。特許文献１に記載されたタッチセンサは、タッチセンサの厚さ方向に積層された２層式検出電極構造を有し、その一方の層には駆動ラインが設けられ、他の層には感知ラインが設けられている。特許文献１に記載されたタッチセンサでは、異なる層にそれぞれ設けられた駆動ラインと感知ラインとをタッチパッドの厚さ方向から見たときに交差する位置に、駆動ラインと感知ラインとによってキャパシタが構成される。駆動ラインと感知ラインとの間のキャパシタにおける静電容量の変化をコントローラが検出することによって、入力体がタッチパネルへ接触したことをコントローラが認識できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５３５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、駆動ラインと感知ラインとがそれぞれ別の層に形成された２層構造であるので、駆動ラインを有する層と感知ラインを有する層とをそれぞれ別の工程で形成する必要があり、タッチパネル装置を製造する工程が複雑であった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、容易に製造することができるセンサシート、検出回路、およびタッチパネル装置を提供することである。
【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、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のセンサシートは、入力体が近接したことと近接した前記入力体の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシートであって、基板と、前記基板の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、前記入力体が近接したときに前記入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極と、前記３つ以上の検出電極に電気的に接続されているとともに前記検出回路に電気的に接続される配線と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記３つ以上の検出電極は、三角格子状に配置されていることが好ましい。
また、前記検出電極は４つ以上設けられ、正方格子状に配置されていてもよい。
【０００９】
本発明の検出回路は、基板の面上に予め座標が定められて配置されるとともに入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極が形成されたセンサシートに接続されるタッチパネル装置用の検出回路であって、前記３つ以上の検出電極に対して電気的に接続され、前記３つ以上の検出電極のそれぞれと前記入力体との間における静電容量の変化量を検出する検出部と、前記検出部に対して電気的に接続され、前記３つ以上の検出電極に対する静電容量の変化量の閾値が設定されており、前記３つ以上の検出電極のうち前記閾値を超える前記変化量が検出された検出電極であって互いに隣り合う検出電極を１つの検出電極群として、前記３つ以上の検出電極を１つ以上の前記検出電極群に群分けする群分け部と、前記群分け部において群分けされた前記検出電極群のそれぞれに対して、それぞれの前記検出電極群毎に前記変化量が大きい順に３つ以上の検出電極を抽出し、抽出された検出電極における前記変化量と前記座標とに基づいて、前記基板の面上における前記入力体の座標を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のタッチパネル装置は、本発明の検出回路と、前記検出回路に接続された本発明のセンサシートとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセンサシートおよびタッチパネル装置によれば、検出電極および配線が基板の一方の面にのみ設けられているので、容易に製造することができる。
また、本発明の検出回路によれば、検出電極を群分けして入力体の位置をそれぞれの群に対して算出するので、複数の位置に同時に複数の入力体を近接させた場合に複数の入力体のそれぞれの位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同タッチパネル装置におけるパネル部の構成を示す正面図である。
【図３】図２のＡ１−Ａ１線における断面図である。
【図４】図３のＢ１−Ｂ１線における断面図で、同パネル部におけるセンサシートの構成を示す図である。
【図５】同タッチパネル装置における検出回路の構成を説明するためのフローチャートである。
【図６】同タッチパネル装置を備えるコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】同タッチパネル装置の作用を説明するための説明図である。
【図８】本実施形態のタッチパネル装置の変形例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態のセンサシート２、検出回路３、およびタッチパネル装置１について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態のタッチパネル装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、タッチパネル装置１におけるパネル部４の構成を示す正面図である。また、図３は、図２のＡ１−Ａ１線における断面図である。また、図４は、図３のＢ１−Ｂ１線における断面図で、パネル部４におけるセンサシート２の構成を示す図である。また、図５は、タッチパネル装置１における検出回路３の構成を説明するためのフローチャートである。また、図６は、タッチパネル装置１を備えるコンピュータシステム２０の構成を示すブロック図である。また、図７は、タッチパネル装置１の作用を説明するための説明図である。
【００１４】
本実施形態のタッチパネル装置１は、入力体１００（図３参照）が近接したことと、近接した入力体１００の位置とをそれぞれ検出し、入力体１００による入力操作を受け付けるものである。なお、タッチパネル装置１における入力体１００としては、たとえば人の指を挙げることができる。なお、入力体１００は人の指に限れられるものではない。入力体１００としては、スタイラスペンやその他の導体を適宜採用することができる。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のタッチパネル装置１は、パネル部４と、パネル部４に対して電気的に接続された検出回路３とを備える。
図２および図３に示すように、パネル部４は、センサシート２と、センサシート２に積層された保護層５とを備える。以下では、センサシート２がある側を下とし、保護層５がある側を上として説明を行う。
センサシート２は、基板６と、検出電極７と、配線８とを備える。
【００１６】
図３および図４に示すように、基板６は、樹脂によって形成された薄板状の絶縁基板である。本実施形態では、基板６はポリエチレンテレフタレートからなり、光透過性を有する。基板６には、配線８を引き出すための引き出し部９が形成されており、引き出し部９において検出回路３に接続できるようになっている。
引き出し部９は、基板６の四隅のそれぞれに設けられている。これにより、後述する配線８の長さのばらつきを軽減し、配線８の長さが異なることによる信号の遅延や、配線８の長さが長くなることによるノイズの混入などを軽減することができる。本実施形態では、引き出し部９の先端は、ＺＩＦソケット（Zero Insertion Force socket）に接続できるように形成されており、検出回路３に対して着脱可能に接続できるようになっている。
【００１７】
検出電極７は、基板６の厚さ方向における一方の面上に互いに離間して３つ以上配置されている。本実施形態では、検出電極７は、基板６の厚さ方向において保護層５側に向けられた面上にのみに形成されている。複数の検出電極７のそれぞれの形状は、基板６の厚さ方向から見たときの輪郭形状が円形となっている。検出電極７は少なくとも３つ以上配置されており、本実施形態では６７個の検出電極７が基板６上に設けられている。なお、検出電極７の数は、３つ以上であれば、パネル部４の大きさに応じて適宜増減することができる。本実施形態では、複数の検出電極７は基板６の面上において三角格子状に配置されており、検出電極７は、検出電極７のそれぞれの中心Ｏ１が、互いに隣接する３つの検出電極７において正三角形の頂点をなすように配置されている。
【００１８】
また、本実施形態の検出電極７は、光透過性を有する。光透過性を有する検出電極７の材質としては、たとえば透明導電性樹脂材料を採用することができる。具体的には、検出電極７の材料としては、信越ポリマー製SEPLEGYDA（登録商標）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などを採用することができる。
【００１９】
配線８は、検出電極７のそれぞれに一端が接続されており、基板６の面に沿っていずれかの引き出し部９へ向かって延びている。さらに、配線８は、基板６の引き出し部９において等間隔に整列して配置されている。本実施形態では、配線８の材質は検出電極７の材質と同じであり、配線８は光透過性を有する。
配線８は、線幅が狭い方がノイズの影響を受け難いため好ましい。たとえば、検出電極７の直径が１０ｍｍである場合には、配線８の線幅は７８μｍ以下であり、検出電極７の直径が５ｍｍである場合には配線８の線幅は３９μｍ以下であることが好ましい。これにより、検出電極７のみに入力体１００を近接させた場合に対する配線８のみに入力体１００を近接させた場合のＳ／Ｎ比は１００以上となり、検出回路３においてノイズが無視できる程度の感度を得ることができる。
【００２０】
図２および図３に示すように、保護層５は、光透過性の樹脂やガラスなどの誘電材料によって板状に形成されたものであり、外力がセンサシート２に伝わったり水分がセンサシート２に進入することからセンサシート２を保護するためのものである。本実施形態では、保護層５は、センサシート２の上面を覆ってセンサシート２に固定された樹脂からなる被覆層５ａと、被覆層５ａの上に積層されるガラス板５ｂとを備える。保護層５はセンサシート２の上に積層されており、保護層５の上面は、入力体１００である指を接触させることができるようになっている。保護層５には、保護層５の厚さ方向から見たときに検出電極７の全体を囲う矩形形状の貫通孔１０ａが形成された枠体１０が固定されている。枠体１０は、遮光性を有する樹脂材料によって形成されている。
【００２１】
このような構成により、パネル部４は、貫通孔１０ａの内側領域において、基板６、検出電極７、配線８、保護層５を介して光を透過させることができるようになっている。このため、パネル部４をたとえば液晶表示装置２１の液晶パネル２１ａに重ねて組み付けたときに、液晶パネル２１ａが発する光はセンサシート２における基板６、検出電極７および配線８を透過し、さらに保護層５を透過してユーザーによって視認できるようになっている。
【００２２】
次に、検出回路３の構成について、検出回路３によって行われる処理とともに説明する。
図４に示すように、検出回路３は、センサシート２における引き出し部９に接続されておいる。また、図１に示すように、検出回路３は、検出部１１と、群分け部１２と、位置算出部１３と、出力部１４と、を備える。
【００２３】
検出部１１は、センサシート２と検出回路３とが接続されたときには、センサシート２に形成された各検出電極７に対して配線８を介して電気的に接続されるようになっている。検出部１１には、それぞれの検出電極７に対して検出動作を行うための時間幅と、複数の検出電極７に対して検出動作を行う順序とが定められている。これにより、検出部１１は、予め定められた時間幅をもって複数の検出電極７に対して順次検出動作を行い、複数の検出電極７のそれぞれから静電容量の変化量の信号を受信することができる（図５に示すステップＳ１）。
【００２４】
また、検出部１１は、すべての検出電極７に対する検出動作が一巡したら、複数の検出電極７における静電容量の変化量の信号を、検出した順序どおりに群分け部１２へ出力するようになっている。検出部１１は、検出電極７のそれぞれにおける指（入力体１００）との間の静電容量の変化を繰り返し検出し、検出電極７における静電容量の変化量の信号を群分け部１２へ繰り返し出力するようになっている。
【００２５】
群分け部１２は、検出部１１に対して電気的に接続されており、群分け部１２によって出力された静電容量の変化量が入力されるようになっている。また、群分け部１２は、複数の検出電極７のそれぞれにおける静電容量が一定以上上回って変化した場合に検出電極７から入力されたと判定するための閾値が設定されている。
【００２６】
本実施形態において群分け部１２に設定された閾値は、パネル部４の上面における一箇所に入力体１００を接触させたときに少なくとも３つの検出電極７において入力されたと判定されるようにその値が定められている。検出部１１から群分け部１２へ出力された信号が閾値を超えている場合には、その検出電極７に対して入力があったものと群分け部１２が判定するようになっている。なお、検出電極７における静電容量の変化量が閾値を下回っている場合には、入力がなかったものと群分け部１２が判定するようになっている。
【００２７】
さらに、群分け部１２には、複数の検出電極７のそれぞれにおける互いの位置関係が記憶されている。すなわち、群分け部１２には、基板６の面上における複数の検出電極７の座標がそれぞれ記憶されている。本実施形態では、複数の検出電極７に対応する座標は、パネル部４の厚さ方向から見て貫通孔１０ａの内側領域に重なる矩形領域における長辺と短辺とに沿って延びる互いに直交する２軸線による直交座標系に基づいて定められている。この直交座標系における原点はパネル部４の面方向における適宜に位置に定めることができる。たとえば、本実施形態では、原点は、すべての検出電極７を囲む矩形領域における一角に定められている。また、複数の検出電極７の座標としては、基板６の厚さ方向から見て円形の輪郭形状を有する複数の検出電極７におけるそれぞれの中心位置の座標が採用されている。以下では、上記矩形領域における長辺方向をＸ軸方向、短辺方向をＹ軸方向として説明する。
【００２８】
また、群分け部１２は、群分け部１２に記憶されている検出電極７の座標と、検出部１１から入力された信号とに基づいて、複数の検出電極７のうち閾値以上の変化量が検出された検出電極７であって互いに隣り合う検出電極７を抽出するようになっている。さらに、群分け部１２は、閾値以上の変化量が検出された検出電極７によって１つ以上の検出群Ｇ（図７参照）を設定し（図５に示すステップＳ２）、検出群Ｇのそれぞれに含まれる検出電極７の座標とそれらの検出電極７における静電容量の変化量を電磁的な情報として記憶するようになっている。
【００２９】
図７に示すように、本実施形態において、１つの検出群Ｇが設定されたときにこの検出群Ｇに含まれる検出電極７の数は３つ以上である。また、静電容量の変化量が閾値を超える検出電極７であっても、隣接する検出電極７において静電容量の変化量が閾値を超える検出電極７が１つもない場合には、１つの検出電極７のみによる検出群Ｇは設定されない。これにより、１つの検出電極７にのみ静電容量の変化が生じるような狭い範囲における静電容量の変動は入力として判定されないため、検出電極７に伝わるノイズによって誤検出が発生することを軽減することができる。また、互いに隣接する２つの検出電極７のみでは検出群Ｇは設定されない。
【００３０】
群分け部１２において記憶される検出群Ｇの上記情報は、群分け部１２において群分けされた検出群Ｇのすべてであってもよいし、例えば１０群以下、あるいは５群以下などに限定されていてもよい。これは、タッチパネル装置１において想定される同時入力（例えば両手の１０指や、いずれか２、３本の指による操作などで同時にパネル部４の上面に触れること）の数量に合わせて適宜増減して定めることができる。
【００３１】
群分け部１２において記憶される検出群Ｇの数が少ないと複数の入力体１００が検出電極７に近接して行われる同時入力を受付可能な数量が少ない反面、検出回路３全体および検出回路３から出力される後述する座標情報Ｍを処理する電子回路における処理が軽くなる。逆に、群分け部１２において記憶される検出群Ｇが多いと、検出回路３における処理は重くなる反面、同時入力を受け付け可能な数量が増える。なお、群分け部１２において記憶できる検出群Ｇの数量は、検出回路３の製造後に別に設定変更することができるようになっていてもよい。
【００３２】
群分け部１２に記憶された検出群Ｇの情報は一定間隔で更新される。たとえば、群分け部１２においては、すべての検出電極７に対する静電容量の変化量が検出部１１によって入力されるたびに、入力された新たな変化量に基づいて検出群Ｇの情報を更新するようになっている。
【００３３】
図１に示すように、位置算出部１３は、群分け部１２に対して電気的に接続されており、群分け部１２において記憶された検出群Ｇの情報を参照できるようになっている。また、位置算出部１３は、群分け部１２において群分けされた検出群Ｇのそれぞれに対して、それぞれの検出群Ｇ毎に変化量が大きい順に３つの検出電極７を順位付けする（図５に示すステップＳ３）。さらに、位置算出部１３は、順位付けされた上位３つの検出電極７における座標と静電容量の変化量とをそれぞれ記憶するようになっている。これにより、位置算出部１３において抽出されて記憶された検出群Ｇあたり３つの検出電極７が演算対象検出電極Ｔ（図７参照）として設定されるようになっている（図５に示すステップＳ４）。
【００３４】
さらに、位置算出部１３は、演算対象検出電極Ｔにおける静電容量の変化量と演算対象検出電極Ｔの座標とに基づいて、基板６上における入力体１００の座標を算出するようになっている（図５に示すステップＳ５）。また、本実施形態では、位置算出部１３は、入力体１００による入力の大きさも算出するようになっている。
位置算出部１３は、入力体１００の座標および入力体１００による入力の大きさを算出したら、その座標と入力の大きさとをそれぞれ出力部１４へ出力するようになっている。
【００３５】
位置算出部１３における座標の算出は次のように行われる。以下では、１つの検出群Ｇにおける入力体１００の座標の算出について説明する。複数の検出群Ｇに対する算出は、１つの検出群Ｇに対する算出と同様の算出方法を順次適用することによって行われる。
【００３６】
まず、１つの検出群Ｇにおける演算対象検出電極Ｔについて、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７の座標を参照する。以下、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７の座標をそれぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）とし、それぞれの検出電極７において検出部１１に対して入力された静電容量の変化量の信号における検出値がそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３であったとする。このとき、位置算出部１３は、演算対象検出電極Ｔにおける上記座標のそれぞれが代入された以下の式１、式２からなる演算式に上記検出値を代入することによって入力体１００の座標を算出する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
上記式１におけるＸｉは、上記直交座標系における入力体１００のＸ座標を示し、上記式２におけるＹｉは、上記直交座標系における入力体１００のＹ座標を示している。また、上記式３におけるＺｉは、入力体１００による入力の大きさが位置算出部１３によって算出された値を示している。また、Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉにおけるｉは正の整数であり、複数の検出群Ｇが設定された場合において検出群Ｇごとに異なる値が割り当てられる。
上記式１および式２によって、演算対象検出電極Ｔに含まれる３つの検出電極７におけるＸ座標とＹ座標とがそれぞれ静電容量の変化量によって重み付けされた加重平均値が入力体のＸ座標およびＹ座標となる。
また、上記式３によって、演算対象検出電極Ｔにおける検出値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の和が入力体１００による入力の大きさとなる。
【００３９】
位置算出部１３において入力体１００のＸ座標とＹ座標とがそれぞれ算出されたら、位置算出部１３は、このＸ座標およびＹ座標、および入力体１００による入力の大きさを、入力体１００の座標および入力の大きさとして出力部１４へ出力する。
本実施形態では、位置算出部１３は、一定時間ごとに入力体１００の座標および入力の大きさを繰り返し算出して、算出された座標および入力の大きさをそれぞれ出力部１４へ出力するようになっている。
【００４０】
出力部１４は、位置算出部１３に対して電気的に接続されており、位置算出部１３から出力された入力体１００の座標と入力の大きさが入力されるようになっている。出力部１４は、たとえば検出回路３に接続される図示しない他の電子回路に対して電気的に接続できるようになっており、位置算出部１３において算出された座標と入力の大きさを、座標情報Ｍ（図６参照）として他の電子回路に対して出力するようになっている（図５に示すステップＳ６）。
【００４１】
以上に説明した構成のタッチパネル装置１の作用について、センサシート２および検出回路３の作用を中心に説明する。
本実施形態では、タッチパネル装置１の作用を説明するための一構成例として、図６に示すように、タッチパネル装置１が取り付けられた液晶表示装置２１と、液晶表示装置２１に接続され、液晶表示装置２１に映像を表示する機能を有するコンピュータ本体２２とを有するコンピュータシステム２０の動作を示す。
【００４２】
タッチパネル装置１の使用時には、ユーザは、液晶パネル２１ａに表示された映像を、タッチパネル装置１のパネル部４を介して視認することができる。ここで、例えば液晶パネル２１ａに表示された映像に基づいて液晶パネル２１ａの表示面の一部を指し示す操作を行う場合、ユーザは、パネル部４の上面４ａのうち液晶パネル２１ａにおいて指し示す映像と重なる位置に入力体１００を接触させる。ユーザが入力体１００を液晶パネル２１ａの表示面に接触させる過程において、入力体１００はタッチパネル装置１のセンサシート２に近接する。たとえば、図２におよび図７に示すように、ユーザは、パネル部４の上面における位置Ａ、位置Ｂに入力体１００を接触させる。
【００４３】
これにより、センサシート２において入力体１００が近接した位置にある検出電極７とその入力体１００との間にはキャパシタが形成される。すると、入力体１００が近接する前と比較して、入力体１００が近接した検出電極７においては静電容量が増加する。また、入力体１００と検出電極７との間の距離に応じて、入力体１００に最も近い位置にある検出電極７における静電容量が最も大きく、入力体１００からの距離が遠くなるに従って検出電極７における静電容量は小さくなる。このため、入力体１００が接触した位置Ａ、位置Ｂのそれぞれにおいて検出電極７の静電容量は検出電極７ごとに異なる。
【００４４】
センサシート２の検出電極７において静電容量が変化すると、その変化量は検出回路３の検出部１１（図１参照）によって検出される。さらに、入力体１００が近接した検出電極７のうち閾値以上静電容量が変化した検出電極７（図７に示す検出電極７Ａ−１ないし７Ａ−５および検出電極７Ｂ−１ないし７Ｂ−６）が検出群Ｇとして群分け部１２に記憶される。
【００４５】
たとえば、センサシート２において離間した２つの位置Ａ、位置Ｂにそれぞれ入力体１００を近接させた場合には、図７に示すように２つの検出群Ｇが群分け部１２によって抽出され、それぞれが別の検出群Ｇとして群分け部１２に記憶される。また、たとえば入力体１００をそろえて隣接する２つの位置に入力体１００を近接させた場合には、１つの検出群Ｇが群分け部１２によって抽出されて記憶される。このように、本実施形態では、静電容量の変化量が閾値以上である検出電極７のまとまりが、静電容量の変化量が閾値未満である検出電極７を間に挟んだ状態であるときに、複数の検出群Ｇとして抽出される。
【００４６】
群分け部１２によって検出群Ｇが記憶されたら、位置算出部１３によって、検出群Ｇのそれぞれにおける入力体１００の位置が上述の式１、式２に基づいて算出され、また、入力体１００による入力の大きさが上記式３に基づいて算出され、出力部１４へ出力される。
【００４７】
出力部１４は、図６に示すように液晶表示装置２１に接続されたコンピュータ本体２２に対して座標情報Ｍを出力する。出力部１４から出力された座標情報Ｍは、コンピュータ本体２２において出力部１４と電気的に接続された図示しない電子回路へ入力され、コンピュータ本体２２において、例えばパネル部４が重ねられた液晶パネル２１ａにおけるクリック操作や、液晶パネル２１ａの面に沿ってカーソルを移動させる操作、あるいは各種アプリケーションに対する命令操作などとして受け付けられる。
【００４８】
以上に説明したように、本実施形態のセンサシート２によれば、基板６の厚さ方向における一方にのみ検出電極７が配置されているので、基板６の両面に検出電極７を形成するよりも構造を単純にすることができ、容易にセンサシート２を製造することができる。
【００４９】
また、検出電極７が三角格子状に配置されているので、基板６の面上における検出電極７の密度を高めることができ、入力体１００の位置を検出する精度を高めることができる。
【００５０】
また、本発明の検出回路３によれば、群分け部１２が検出電極７を検出群Ｇに群分けし、入力体１００である指の座標をそれぞれの検出群Ｇに対して位置算出部１３が算出するので、複数の位置に同時に複数の入力体１００を近接させることによる同時入力において複数の入力体１００のそれぞれの位置を検出することができる。
【００５１】
このように、本実施形態のセンサシート２と検出回路３とを備えることによって、タッチパネル装置１をより容易に製造することができる。
【００５２】
（変形例）
次に、本実施形態のセンサシート２の変形例であるセンサシート１５の構成について説明する。図８は、本変形例のセンサシート１５の構成を説明するための模式図である。
本変形例におけるセンサシート１５は、検出電極７の配置が上述の実施形態と異なっている。本変形例における検出電極７は、基板６の一方の面上に正方格子状に配列されている。具体的には、図８に示すように、検出電極７は、対角線がＸ軸およびＹ軸に対して平行とされた正方格子状に配列されている。
【００５３】
このような構成のセンサシート１５に接続される検出回路１６（図１参照）は、群分け部１２に代えて群分け部１７が設けられている。群分け部１７において設定する検出群Ｇには４つ以上の検出電極７が含まれ、群分け部１７によって、検出群Ｇのそれぞれにおいて静電容量の変化量を示す信号の検出値が最も高いものから順に４つの検出電極７が選択されるようになっている。たとえば、図８に示すように、位置Ｃに入力体１００を近接させた場合には、位置Ｃに対する距離が短い順に４つの検出電極７Ｃ−１、７Ｃ−２、７Ｃ−３、７Ｃ−４が選択される。
【００５４】
さらに、位置算出部１３においては処理内容が上述の実施形態と異なり、群分け部１７によって選択された４つの検出電極７の座標が上述の実施形態と同様に静電容量の検出値によって加重平均されて入力体１００の座標が算出される。
【００５５】
本変形例の構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、上述の実施形態において３つの検出電極７から入力体１００の座標を算出する場合と比較して、本変形例では演算対象検出電極Ｔとなる検出電極７の数が１つ多いので、検出電極７に外部から伝わるノイズの影響を軽減することができ、入力体１００の位置を検出する精度をさらに高めることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、検出電極７を厚さ方向から見たときの輪郭形状は円形に限られるものではない。例えば、検出電極７における輪郭形状は、３角形、４角形、６角形などとしてもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態および変形例においては、基板６の面のうち保護層５に近い側の面に検出電極７を配置する例を示したが、保護層５から遠い側の面に検出電極７が配置されてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では検出電極７における静電容量の変化量が閾値と等しい場合にはその検出電極７を検出群Ｇに含むように設定されているが、検出電極７における静電容量の変化量が閾値と等しい場合にはその検出電極７を検出群Ｇに含まないものとして設定しても構わない。
【００５９】
また、検出回路３の位置算出部１３における演算式において、演算対象検出電極ＴのそれぞれのＸ座標およびＹ座標のそれぞれに対して、センサシートの構成や検出回路における処理内容に応じて別途定める係数をかけたり、センサシートの構成や検出回路における処理内容に応じて別途乗数を定めて演算対象検出電極ＴのそれぞれのＸ座標およびＹ座標を変換してもよい。これにより、タッチパネル装置における検出感度のチューニングを容易にすることができる。
【００６０】
また、基板６の材質としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アセテート樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などのプラスチックシートを使用することができる。また、基板６の表面あるいは裏面には模様や形状による装飾が付加されていてもよい。また、基板６の材料としては、必要に応じて色付きの材料や偏光特性を有するものを採用することもできる。
【００６１】
また、基板６と検出回路３との接続は引き出し部９におけるＺＩＦソケットに限られるものではない。例えば、検出回路３において検出部１１に信号を入力するための端子が接触するためのランドが基板６に形成されていたり、検出回路３と基板６とを導電ゴムによるゴムコネクタを介して接続するためのランドが基板６に形成されていてもよい。
【００６２】
また、検出電極７および配線８の材質としては、金属箔あるいは金属粒子を含んだインク、金属細線を含んだインク、カーボンを含んだインク、導電性高分子を含んだインクなどの導電インクを用いることができる。導電インクの選定は、抵抗値、光透過性、成型時の伸びに基づいて適宜選定することができる。
【００６３】
また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ タッチパネル装置
２、１５ センサシート
３ 検出回路
４ パネル部
５ 保護層
６ 基板
７ 検出電極
８ 配線
９ 引き出し部
Ｇ 検出群
Ｔ 演算対象検出電極
１０ 枠体
１０ａ 貫通孔
１１ 検出部
１２ 群分け部
１３ 位置算出部
１４ 出力部
２０ コンピュータシステム
２１ 液晶表示装置
２２ コンピュータ本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力体が近接したことと近接した前記入力体の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシートであって、
基板と、
前記基板の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、前記入力体が近接したときに前記入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極と、
前記３つ以上の検出電極に電気的に接続されているとともに前記検出回路に電気的に接続される配線と、
を備えることを特徴とするセンサシート。
【請求項２】
前記３つ以上の検出電極は、三角格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサシート。
【請求項３】
前記検出電極は４つ以上設けられ、正方格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサシート。
【請求項４】
基板の面上に予め座標が定められて配置されるとともに入力体との間の静電容量が変化する複数の検出電極が形成されたセンサシートに接続されるタッチパネル装置用の検出回路であって、
前記複数の検出電極に対して電気的に接続され、前記複数の検出電極のそれぞれと前記入力体との間における静電容量の変化量を検出する検出部と、
前記検出部に対して電気的に接続され、前記複数の検出電極に対する静電容量の変化量の閾値が設定されており、前記複数の検出電極のうち前記閾値を超える前記変化量が検出された検出電極であって互いに隣り合う検出電極を１つの検出電極群として、前記複数の検出電極を１つ以上の前記検出電極群に群分けする群分け部と、
前記群分け部において群分けされた前記検出電極群のそれぞれに対して、それぞれの前記検出電極群毎に前記変化量が大きい順に３つ以上の検出電極を抽出し、抽出された検出電極における前記変化量と前記座標とに基づいて、前記基板の面上における前記入力体の座標を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする検出回路。
【請求項５】
請求項４に記載の検出回路と、
前記検出回路に接続された請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサシートと、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項１】
入力体が近接したことと近接した前記入力体の位置とを検出する検出回路に接続されるタッチパネル装置用のセンサシートであって、
基板と、
前記基板の厚さ方向における一方のみの面上に互いに離間して配置され、前記入力体が近接したときに前記入力体との間の静電容量が変化する３つ以上の検出電極と、
前記３つ以上の検出電極に電気的に接続されているとともに前記検出回路に電気的に接続される配線と、
を備えることを特徴とするセンサシート。
【請求項２】
前記３つ以上の検出電極は、三角格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサシート。
【請求項３】
前記検出電極は４つ以上設けられ、正方格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサシート。
【請求項４】
基板の面上に予め座標が定められて配置されるとともに入力体との間の静電容量が変化する複数の検出電極が形成されたセンサシートに接続されるタッチパネル装置用の検出回路であって、
前記複数の検出電極に対して電気的に接続され、前記複数の検出電極のそれぞれと前記入力体との間における静電容量の変化量を検出する検出部と、
前記検出部に対して電気的に接続され、前記複数の検出電極に対する静電容量の変化量の閾値が設定されており、前記複数の検出電極のうち前記閾値を超える前記変化量が検出された検出電極であって互いに隣り合う検出電極を１つの検出電極群として、前記複数の検出電極を１つ以上の前記検出電極群に群分けする群分け部と、
前記群分け部において群分けされた前記検出電極群のそれぞれに対して、それぞれの前記検出電極群毎に前記変化量が大きい順に３つ以上の検出電極を抽出し、抽出された検出電極における前記変化量と前記座標とに基づいて、前記基板の面上における前記入力体の座標を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする検出回路。
【請求項５】
請求項４に記載の検出回路と、
前記検出回路に接続された請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサシートと、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４３０４９（Ｐ２０１１−２４３０４９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５４５６（Ｐ２０１０−１１５４５６）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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