静電タッチスイッチ装置用電極及び静電タッチスイッチ装置

本発明は、静電タッチスイッチ装置用電極及び静電タッチスイッチ装置に関する。

従来の技術として、基板の表面に配置され、被検物の接近を検出する複数の検出部と、基板の表面に配置され、一端が複数の検出部のそれぞれに接続され、他端が信号処理回路に接続された複数の配線ラインと、を有し、配線ラインの近傍には、基板の予め定められた領域において、他の検出部の配線ラインが予め定められた間隔で配置されているタッチセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチセンサは、被検物が配線ラインに接近すると、近傍の他の配線ラインにも接近することとなり、複数の検出部で被検物の接近を検出する。 従って、信号処理回路は、複数の検出部で被検物の接近が検出された際には、被検物が検出部に接近したのではなく、配線ラインに接近したと判定すると共に、なされた操作が正しい操作ではないと判定することが可能となり、誤操作を防止することができる。

しかし、従来のタッチセンサは、配線ラインになされた操作を正しい操作ではないと判定することはできるが、接近した被検物を複数の検出部で検出しないように検出部同士を離す必要があり、さらに複数の検出部に跨がるような操作を検出させる用途には使用できない問題がある。

従って、本発明の目的は、配線が集められた配線群になされた意図せぬ操作を検出する誤検出を抑制すると共に、複数の電極に跨がるような操作の検出を可能とする静電タッチスイッチ装置用電極及び静電タッチスイッチ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、基体に設けられ、検出対象物との間に形成された静電容量に基づいて検出対象物を検出する複数の電極と、基体に設けられ、複数の電極ごとに電気的に接続された複数の配線と、基体に設けられ、検出対象物を検出する電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループの配線を隣接させて形成された複数の配線群と、を備えた静電タッチスイッチ装置用電極を提供する。

本発明によれば、配線が集められた配線群になされた意図せぬ操作を検出する誤検出を抑制すると共に、複数の電極に跨がるような操作の検出を可能とすることができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極の概略図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。

図２（ａ）は、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極が用いられた静電タッチスイッチ装置の概略図であり、（ｂ）は、電極の配置の概略図であり、（ｃ）は、静電タッチスイッチ装置のブロック図である。

図３は、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置の動作を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極は、基体に設けられ、検出対象物との間に形成された静電容量に基づいて検出対象物を検出する複数の電極と、基体に設けられ、複数の電極ごとに電気的に接続された複数の配線と、基体に設けられ、検出対象物を検出する電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループの配線を隣接させて形成された複数の配線群と、を備えて概略構成されている。

この静電タッチスイッチ装置用電極は、配線が集められた配線群になされた意図せぬ操作を検出する誤検出を抑制すると共に、複数の電極に跨がるような操作の検出を可能とすることができる。 具体的には、静電タッチスイッチ装置用電極は、検出対象物を検出した電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループの配線を隣接させて配線群が形成されている。 従って静電タッチスイッチ装置用電極は、配線群に意図せぬ操作がなされた場合、グループに属する隣り合わない電極が操作を検出するため、隣り合う電極による検出とは区別することが容易であるので、電気的に接続された判定部に容易に誤検出を判定させることができる。 また静電タッチスイッチ装置用電極は、判定に用いられるグループが隣り合わない電極により構成されるので、隣り合う電極に跨がる操作を検出することができる。

[実施の形態]
（静電タッチスイッチ装置用電極１の構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極の概略図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。 なお、実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

図１（ａ）に示す静電タッチスイッチ装置用電極１は、後述する静電容量式の静電タッチスイッチ装置の電極として用いられるものである。 静電容量式の静電タッチスイッチ装置とは、検出対象物と電極との間に生じる静電容量の変化を監視することにより、電極に対する検出対象物の接近を検出するセンサ装置である。

また本実施の形態では、この静電タッチスイッチ装置は、一例として、車両に搭載される後述する空調装置の設定温度の調整、及び温度調整された空気の風量の調整等を指示するために用いられるものとする。 なお本実施の形態では、検出対象物は指であるものとするが、これに限定されず、導電性を有するペン等であっても良い。 また、以下において、タッチ操作とは、電極上方の後述する操作面に接触する操作であり、なぞり操作とは、操作面をなぞるような操作であるものとする。

静電タッチスイッチ装置用電極１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基体１０に設けられ、指３との間に形成された静電容量に基づいて指３を検出する複数の電極（第１の電極１１〜第９の電極１９）と、基体１０に設けられ、複数の電極ごとに電気的に接続された複数の配線（第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａ）と、基体１０に設けられ、指３を検出する電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループの配線を隣接させて形成された複数の配線群（第１の配線群２１〜第３の配線群２３）と、を備えて概略構成されている。 なお、電極、配線及び配線群の数は、上記に限定されず、用途に応じて設定される。

上述の指３を検出した電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループとは、例えば、図１（ａ）に示す第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃである。 後述するように、指３が第２の電極１２に接近する場合、指３を検出することが可能な領域である後述する検出領域３０は、第１の電極１１〜第３の電極１３を含んでいる。 従って、この第１の電極１１〜第３の電極１３は、指３を検出するが、第１の電極１１〜第３の電極１３は、それぞれが異なるグループに属している。 指３が、例えば、後述する第１の配線群２１に接近した場合、第１の配線群２１は、第１の電極１１、第４の電極１４及び第７の電極１７の配線が集められたものであり、第１の電極１１〜第３の電極１３が指３を検出した場合とは容易に区別可能である。

静電タッチスイッチ装置用電極１は、図１（ｂ）に示すように、基体１０上に設けられた第１の電極層２１０と、第１の電極層２１０上に設けられた第１の絶縁フィルム２４と、第１の絶縁フィルム２４上に設けられた第２の電極層２２０と、第２の電極層２２０上に設けられた第２の絶縁フィルム２５と、第２の絶縁フィルム２５上に設けられた第３の電極層２３０と、第３の電極層２３０上に設けられた第３の絶縁フィルム２６と、第３の絶縁フィルム２６上に設けられた加飾層２７と、を備えて概略構成されている。 なお、第１の絶縁フィルム２４〜第３の絶縁フィルム２６は、接着剤等を用いて積層されても良い。

基体１０は、一例として、ポリイミド等のフィルム状の樹脂を用いて形成されたフレキシブル基板である。 基体１０の厚みは、一例として、１００μｍである。

第１の電極１１〜第９の電極１９は、図１（ａ）に示すように、等間隔で一列に並べられており、それぞれが矩形状を有している。 また第１の電極１１、第４の電極１４及び第７の電極１７は、第１のグループ１ａを構成している。 また第２の電極１２、第５の電極１５及び第８の電極１８は、第２のグループ１ｂを構成している。 さらに第３の電極１３、第６の電極１６及び第９の電極１９は、第３のグループ１ｃを構成している。

この第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃは、指３が検出される領域である検出領域３０に含まれる電極が同じグループとならないように、言い換えるなら、当該電極の数に応じてグループが設定される。 つまりグループは、例えば、タッチ操作がなされた場合、グループ内の全電極が検出されることがない組み合わせとされる。 グループに属する配線は、配線群として集められ、他のグループの配線群とは、検出領域３０よりも大きい距離、離されて配置される。 この検出領域３０は、例えば、検出対象物の大きさによっても変わるが、検出感度によっても大きさが変わるものである。 本実施の形態における検出領域３０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、操作面２７０に対する指３の接触面積と同等か、それより直径が数ｍｍ大きい領域としている。

また電極は、例えば、静電タッチスイッチ装置用電極１に必要な分解能に応じて幅やピッチ等が設定される。 図１（ａ）に示す静電タッチスイッチ装置用電極１の分解能よりも高い分解能が必要であれば、電極の幅を小さくしてより多くの電極が配置される。 その際、検出領域３０に含まれる電極の数が増えるので、当該電極の数と同数のグループが設けられると共に、グループに応じて配線群が形成される。

第１の電極１１には、第１の配線１１ａが電気的に接続されている。 第２の電極１２には、第２の配線１２ａが電気的に接続されている。 第３の電極１３には、第３の配線１３ａが電気的に接続されている。 第４の電極１４には、第４の配線１４ａが電気的に接続されている。 第５の電極１５には、第５の配線１５ａが電気的に接続されている。 第６の電極１６には、第６の配線１６ａが電気的に接続されている。 第７の電極１７には、第７の配線１７ａが電気的に接続されている。 第８の電極１８には、第８の配線１８ａが電気的に接続されている。 第９の電極１９には、第９の配線１９ａが電気的に接続されている。

この第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａは、一例として、図１（ａ）の紙面の右側に配置されているが、これに限定されず、用途に応じて変更される。 例えば、第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａは、電極を挟むように左右に配置されても良い。

第１の電極１１〜第９の電極１９、及び第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａは、一例として、導電性を有する金属を含有したポリアセチレン及びポリチオフェン等の導電性高分子を用いて形成されている。 この導電性を有する金属は、一例として、銀である。 この第１の電極１１〜第９の電極１９、及び第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａの厚みは、一例として、５μｍである。

第１のグループ１ａに属する電極と電気的に接続する第１の配線１１ａ、第４の配線１４ａ及び第７の配線１７ａは、図１（ａ）に示すように、隣接するように配置されている。 従って、以下では、この隣接して配置された配線を第１の配線群２１と記載する。 つまり、第１の配線群２１は、第１のグループ１ａの電極の配線を集めたものである。

また、第２のグループ１ｂに属する電極と電気的に接続する第２の配線１２ａ、第５の配線１５ａ及び第８の配線１８ａは、図１（ａ）に示すように、隣接するように配置されている。 従って、以下では、この隣接して配置された配線を第２の配線群２２と記載する。 つまり、第２の配線群２２は、第２のグループ１ｂの電極の配線を集めたものである。

さらに、第３のグループ１ｃに属する電極と電気的に接続する第３の配線１３ａ、第６の配線１６ａ及び第９の配線１９ａは、図１（ａ）に示すように、隣接するように配置されている。 従って、以下では、この隣接して配置された配線を第３の配線群２３と記載する。 つまり、第３の配線群２３は、第３のグループ１ｃの電極の配線を集めたものである。

図１（ａ）に示すように、この第１の配線群２１、第２の配線群２２及び第３の配線群２３は、お互いに離れて配置されている。 第１の配線群２１は、図１（ａ）に示すように、第２の配線群２２と後述する距離Ｌ _１離れて配置されている。 また第２の配線群２２は、第３の配線群２３と後述する距離Ｌ _２離れて配置されている。

第１の配線群２１〜第３の配線群２３は、配線群ごとに異なる層に形成されている。 具体的には、第１の配線群２１は、図１（ｂ）に示すように、第１の電極層２１０に形成されている。 また第２の配線群２２は、図１（ｂ）に示すように、第２の電極層２２０に形成されている。 さらに第３の配線群２３は、図１（ｂ）に示すように、第３の電極層２３０に形成されている。

第１の絶縁フィルム２４、第２の絶縁フィルム２５及び第３の絶縁フィルム２６は、絶縁性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド等の樹脂フィルムを用いて構成されている。 この第１の絶縁フィルム２４〜第３の絶縁フィルム２６の厚みは、一例として、２５μｍである。

加飾層２７は、一例として、印刷により意匠が形成された印刷シートである加飾フィルムを金型にインサートして樹脂を射出することで印刷シートと樹脂とを一体とするシートインサート成形により形成される。 この加飾層２７の厚みは、一例として、２００μｍである。

（電極の配置について）
第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃは、例えば、操作者の指３が加飾層２７の表面である操作面２７０に接触した場合、この指３を検出することが可能な領域である検出領域３０に基づいて設定される。 配線群は、例えば、指３によるタッチ操作を検出する複数の電極のうち、いずれか１つの電極の配線を含むように構成されている。 なお、検出領域３０は、一例として、図１（ａ）に示すように、直径ｒの円として模式化されている。

具体的には、検出領域３０は、一例として、図１（ａ）に示すように、直径ｒが、並べられた３つの電極の幅よりも小さいので、指３が最大で３つの電極により検出される。 例えば、操作者が第３の電極１３に対してタッチ操作を行った場合、第３の電極１３に隣接する第２の電極１２及び第４の電極１４によっても検出される。

ここで、配線が、例えば、電極が並ぶ順番と同じように並んで配置されている場合、配線が配置されている領域に誤って指が接近すると、電極と同じ順番に並んだ複数の配線により指が検出され、複数の電極の上方でなされた操作との判別が困難となって誤検出がなされる可能性がある。

しかし、この静電タッチスイッチ装置用電極１は、図１（ａ）に示すように、３つの電極の幅が、指３の検出領域３０よりも大きくなるように構成されている。 つまり、配線群は、一列に並べられた電極において、隣接する電極の配線をまとめて配線群とするのではなく、検出領域３０に基づいて配線群が設定されるので、検出領域３０内には、同じ配線群に属する電極が含まれないように構成されている。 配線群は、例えば、このように構成されることで、指３の移動に伴って検出領域３０が移動しても、同じ配線群に属する電極が含まれないように構成されている。

従って、静電タッチスイッチ装置用電極１は、３つの電極のそれぞれが異なるグループ、言い換えるなら、配線群に含まれることで、誤って配線群に指が接近したとしても、配線群に属するグループ化された隣接しない電極が検出することとなり、意図した操作ではないと容易に判定させることが可能となる。

また、第１の配線群２１と第２の配線群２２との距離Ｌ _１ 、及び第２の配線群２２と第３の配線群２３との距離Ｌ _２は、図１（ａ）に示すように、検出領域３０の直径ｒよりも長く設定されることが好ましい。 この設定により、検出領域３０が２つの配線群を含むことはないので、操作が配線群になされた場合、一つの配線群に属する電極が操作を検出するので、電極になされた操作なのか、配線群に誤ってなされた操作なのかを容易に判別させることが可能となる。

続いて、以下では、静電タッチスイッチ装置用電極１を用いた静電タッチスイッチ装置４について説明する。

（静電タッチスイッチ装置４の構成）
図２（ａ）は、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極が用いられた静電タッチスイッチ装置の概略図であり、（ｂ）は、電極の配置の概略図であり、（ｃ）は、静電タッチスイッチ装置のブロック図である。

静電タッチスイッチ装置４は、一例として、図２（ａ）に示すように、車両に搭載された空調装置５の設定温度の調整、及び温度調整された空気の風量の調整等を指示することができるように構成されている。

静電タッチスイッチ装置４は、一例として、操作者が、図２（ｂ）の紙面上側、つまり第１の電極１１〜第３の電極１３に対してタッチ操作を行った場合、設定対象の値を上昇させるタッチスイッチとして機能させることが可能である。 また静電タッチスイッチ装置４は、一例として、操作者が、図２（ｂ）の紙面下側、つまり第７の電極１７〜第９の電極１９に対してタッチ操作を行った場合、設定対象の値を下降させるタッチスイッチとして機能させることが可能である。 なお、静電タッチスイッチ装置４は、一例として、操作者が、図２（ｂ）の紙面の上から下に向かって操作面２７０をなぞる、なぞり操作を行うと、なぞった距離に応じて設定対象の値を予め定められた量、下降させ、下から上に向かってなぞり操作を行うと、なぞった距離に応じて設定対象の値を予め定められた量、上昇させることが可能である。

静電タッチスイッチ装置４は、図２（ａ）の紙面において、空調装置５の表示部５０の右側に配置されている。 この表示部５０は、例えば、図２（ａ）に示すように、設定温度表示領域５１と、風量表示領域５２と、吹出口表示領域５３と、を表示するように構成されている。

設定温度表示領域５１は、例えば、空調装置５の現在の設定温度が表示される領域である。 風量表示領域５２は、例えば、空調装置５の現在の風量が表示される領域である。 吹出口表示領域５３は、例えば、車両のいずれの吹出口から温度調整された空気が吹出しているのかが表示される領域である。

また静電タッチスイッチ装置４は、図２（ｃ）に示すように、第１の配線１１ａ〜第９の配線１９ａと電気的に接続され、グループに属する全ての電極が指３を検出した場合、指３の検出を無効と判定する判定部４５を備えている。 この判定部４５は、しきい値４５０を備えている。

具体的には、判定部４５は、第１の電極１１〜第９の電極１９から取得する第１の静電容量〜第９の静電容量としきい値４５０とを比較し、しきい値４５０より大きい静電容量を出力する電極に操作がなされたと判定するように構成されている。 また判定部４５は、判定された電極の全てが、第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃのうちの一つのグループに含まれている場合、指３の検出を無効とするように構成されている。 つまり、判定部４５は、一例として、第３の電極１３、第６の電極１６及び第９の電極１９において、指３が検出された場合、これらの電極が第３のグループ１ｃに属しているので、第３の配線群２３に指３が接近したと判定し、この検出を無効とする。

第１の電極１１〜第９の電極１９は、図２（ｂ）の紙面において、上から下に順番に並べられている。 本実施の形態では、検出領域３０の直径ｒは、一例として、２０ｍｍであるとしている。 これは、一例として、日本人の平均的な指よりもやや太い設定となっている。 電極の幅ｗ、電極間の距離ｄ、及び電極間のピッチｐは、この検出領域３０に基づいて設定される。 一例として、電極の幅ｗは５．５ｍｍ、電極間の距離ｄは２ｍｍ、及び電極間のピッチｐは７．５ｍｍと設定される。 従って、３つの電極間の幅は、２０．５ｍｍとなり、検出領域３０の直径ｒよりも大きく設定されている。

以下では、実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置４の動作について、図３のフローチャートに従って説明する。

（動作）
まず、静電タッチスイッチ装置４の判定部４５は、第１の電極１１〜第９の電極１９から第１の静電容量〜第９の静電容量を取得する（Ｓ１）。

判定部４５は、取得した第１の静電容量〜第９の静電容量としきい値４５０とを比較して操作がなされたか否かを判定する。 ステップ２において、判定部４５は、操作を検出した電極があると判定すると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、さらに操作を検出した電極が配線群に含まれたものであるか否かを判定する。

具体的には、判定部４５は、例えば、操作を検出した全ての電極が、第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃのいずれかのグループに含まれるか否かを判定する。

判定部４５は、例えば、操作を検出した電極が、第１の電極１１〜第３の電極１３であった場合、第１の電極１１〜第３の電極１３の全てが含まれるグループは、第１のグループ１ａ〜第３のグループ１ｃにはないので、配線群を構成する電極が操作を検出していないと判定する（Ｓ３：Ｎｏ）。

判定部４５は、操作を検出した電極に基づいて操作情報を生成して出力する（Ｓ４）。 この操作情報とは、設定対象の値を上げ下げするための情報であり、空調装置５に出力される。

ここで、ステップ２において、判定部４５は、操作を検出した電極がないと判定すると（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップ１に進んで改めて静電容量を取得する。

ここで、ステップ３において、判定部４５は、配線群を構成する電極が操作を検出した場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、意図せぬ操作が検出されたとして取得した静電容量を破棄する（Ｓ５）。 つまり、判定部４５は、操作の検出をキャンセルする。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る静電タッチスイッチ装置用電極１は、配線が集められた配線群になされた意図せぬ操作を検出する誤検出を抑制すると共に、複数の電極に跨がるような操作の検出を可能とすることができる。

具体的には、静電タッチスイッチ装置用電極１は、指３を検出した電極のそれぞれが同じグループに属さないように定められたグループの配線を隣接させて第１の配線群２１〜第３の配線群２３が形成されている。 従って静電タッチスイッチ装置用電極１は、第１の配線群２１〜第３の配線群２３のいずれかに意図せぬ操作がなされた場合、グループに属する隣り合わない電極が操作を検出するため、隣り合う電極による検出とは区別することが容易であるので、電気的に接続された判定部４５に容易に誤検出を判定させることができる。 また静電タッチスイッチ装置用電極１は、判定に用いられるグループが隣り合わない電極により構成されるので、隣り合う電極に跨がる、なぞり操作等を検出することができる。

静電タッチスイッチ装置用電極１は、検出領域３０に複数の電極が含まれないように電極間の距離を大きくするものと比べて、検出領域３０に含まれる電極の数だけ電極のグループを作成して配線群を形成すれば良いので、電極を小さくしたり、電極間を短くしたりすることが可能となり、小型化することが容易である。

また静電タッチスイッチ装置４は、判定部４５が、指３を検出した複数の電極の全てを備えるグループが有るか否かによって誤検出を判定するので、処理が簡単であり、高度な処理を必要とする場合と比べて、コストを低減することができる。

静電タッチスイッチ装置４は、静電タッチスイッチ装置用電極１を備えているので、小型化が容易である。

上述の実施の形態の変形例として、配線群は、電極を挟んで配置されても良い。 例えば、検出領域３０に含まれる電極が２つである場合、グループは２つとなるので、第１のグループの第１の配線群と、第２のグループの第２の配線群とが、電極を挟むように配置される。 この変形例では、配線群が上記のような配置とされるので、グループごとに電極層を形成せずに、一つの電極層に第１のグループ及び第２のグループを形成することができ、静電タッチスイッチ装置用電極１を薄型にすることができる。

また他の変形例として、グループは、隣接しない電極によって構成されても良い。 この構成により、グループの配線群が、操作を検出すると、電極の並びが順番でないので、判定部４５は、容易に配線群が検出した操作であると判定し、操作の検出をキャンセルすることができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、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。

１…静電タッチスイッチ装置用電極１ａ〜１ｃ…第１のグループ〜第３のグループ３…指４…静電タッチスイッチ装置５…空調装置１０…基体１１〜１９…第１の電極〜第９の電極１１ａ〜１９ａ…第１の配線〜第９の配線２１〜２３…第１の配線群〜第３の配線群２４〜２６…第１の絶縁フィルム〜第３の絶縁フィルム２７…加飾層３０…検出領域４５…判定部５０…表示部５１…設定温度表示領域５２…風量表示領域５３…吹出口表示領域２１０〜２３０…第１の電極層〜第３の電極層２７０…操作面４５０…しきい値