JP2018063802A - 静電容量式タッチスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ電極のタッチ操作に対する反応を早める。【解決手段】静電容量式タッチスイッチ装置は、タッチ電極と、タッチ操作に応じたタッチ電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するとともに、静電容量信号と閾値との比較を行うことによって、タッチの有無を示すタッチ検出信号を生成して出力するタッチ検出回路と、閾値を指定するための閾値指定信号をタッチ検出回路に供給する閾値指定回路と、を備える。閾値指定回路は、タッチ検出信号がタッチ無しを示す第１レベルからタッチ有りを示す第２レベルに変化すると、これに応じて閾値を増大させるように閾値指定信号をタッチ検出回路に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機のコントローラ等に搭載される静電容量式タッチスイッチ装置に関するものである。

特許文献１には、静電容量式のタッチスイッチ装置が開示されている。このタッチスイッチ装置は、操作者がタッチ操作することにより静電容量が変化するタッチ検出電極（タッチ電極）と、タッチ検出電極に交流電圧を印加してタッチ操作に基づく静電容量の変化を検出する検出部とを備える。タッチ検出電極は、回路基板に銅箔で円形にパターン形成されている。検出部は、静電容量の変化を検出することによりタッチ操作の有無を検出する。

特開２０１２−７９６６１号公報

従来技術では、タッチ電極は、円形や正方形等の上下左右がほぼ対称な形状のものが使用されている。図１１は、従来技術における正方形のタッチ電極６０１のタッチ電極に触れていた指が離れていく時の感度変化を例示する図である。本明細書において、「感度」とは、操作者の指の動作に対するタッチ電極のレスポンスの強さを意味している。「タッチ電極のレスポンスの強さ」とは、タッチ電極の静電容量を示す信号の電圧値を意味する。オフ閾値ＴＨｏｆｆは、タッチ電極にタッチ操作が行われていないと判定される上限値である。図１１に示すように、操作者の指がタッチ電極６０１の中央をタッチした後にタッチ電極６０１から離れていく際、タッチ電極６０１の感度が急激に降下し、指とタッチ電極の距離Ｄ１以降には、タッチ電極６０１にタッチ操作が行われていないと判定される。

一方、図１２は、長方形のタッチ電極６０２の感度変化を例示する図である。操作者の指がタッチ電極６０２から離れていく際、タッチ電極６０２の感度は、図１１に比べて緩やかに降下する。このため、指とタッチ電極の距離Ｄ１（図１１）よりも大きい距離Ｄ２直前まで、タッチ電極６０２にタッチ操作が行われていると判定されてしまう。従って、タッチ電極が長方形の場合、操作者は指がタッチ電極から離れていく際に、反応が鈍いという不快感を覚えてしまう。すなわち、操作者の指がタッチ電極から離れてから一定の間はタッチ状態と検出されてしまうので、操作者自身が持つ動作イメージ（タッチ停止）と、実際にタッチ電極が実施している動作（タッチ継続）、との違いが認識できるレベルに到達してしまう。長方形のタッチ電極の他、長手方向に延びた他の形状のタッチ電極や、不規則な形状のタッチ電極においても、この現象が見られる可能性が高い。

しかしながら、実際にタッチ電極を製品化する際、例えば空気調和機のコントローラの形に合わせるために、長手方向に延びた形状のタッチ電極や不規則な形状のタッチ電極が望ましい場合がある。そこで、それらの形状のタッチ電極を用いる静電容量式タッチスイッチ装置において、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際の反応（レスポンス）を早める技術が望まれている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、静電容量式タッチスイッチ装置が提供される。この静電容量式タッチスイッチ装置は、タッチ電極と、タッチ操作に応じた前記タッチ電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するとともに、前記静電容量信号と閾値との比較を行うことによって、タッチの有無を示すタッチ検出信号を生成して出力するタッチ検出回路と、前記閾値を指定するための閾値指定信号を前記タッチ検出回路に供給する閾値指定回路と、を備え、前記閾値指定回路は、前記タッチ検出信号がタッチ無しを示す第１レベルからタッチ有りを示す第２レベルに変化すると、これに応じて前記閾値を増大させるように前記閾値指定信号を前記タッチ検出回路に供給する。

この形態の静電容量式タッチスイッチ装置によれば、タッチ検出信号がタッチ無しを示す第１レベルからタッチ有りを示す第２レベルに変化することに応じて閾値が増大されるので、タッチ操作において、非タッチ状態からタッチ状態に移行する際のタッチ電極の反応の早さを変化させることなく、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際のタッチ電極の反応を早めることができる。

（２）上記形態の静電容量式タッチスイッチ装置において、前記閾値指定回路は、基準電圧を分圧して前記閾値指定信号を生成する分圧回路と、前記タッチ検出信号に応じて前記分圧回路の分圧比を変更することによって前記閾値指定信号の電圧を変更する切替回路と、を含むものとしてもよい。この形態の静電容量式タッチスイッチ装置によれば、比較的簡単な回路により閾値を増大させることが可能である。

（３）上記形態の静電容量式タッチスイッチ装置において、前記閾値は、オン閾値と、前記オン閾値よりも低いオフ閾値とを含み、前記タッチ検出回路は、前記静電容量信号の電圧が上昇して前記オン閾値を上回ったときに、タッチ有りと判定し、その後、前記静電容量信号の電圧が下降して前記オフ閾値を下回ったときに、タッチ無しと判定するものとしてもよい。この形態の静電容量式タッチスイッチ装置によれば、タッチ有りと判定されるオン閾値とタッチ無しと判定されるオフ閾値が異なるので、タッチ操作の際にチャタリングを起こすことを抑制できる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、静電容量式タッチスイッチ装置の製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置のシステム構成を示す説明図。 タッチパネルの平面図。 タッチ操作中の各信号の時間変化を例示する図。 第２実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置のシステム構成を示す説明図。 第３実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置のシステム構成を示す説明図。 第３実施形態におけるタッチ操作中の各信号の時間変化を例示する図。 第４実施形態におけるタッチパネルの平面図。 タッチ電極のスリット部を拡大した図。 幅の異なるスリット部を備えるタッチ電極の静電容量の時間変化を例示する図。 第５実施形態におけるタッチパネルの平面図。 従来のタッチ電極の感度変化を例示する図。 従来の他のタッチ電極の感度変化を例示する図。

・第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置９００のシステム構成を示す説明図である。静電容量式タッチスイッチ装置９００は、例えば空気調和機のコントローラに使用される。静電容量式タッチスイッチ装置９００は、タッチ電極１１０と、タッチ検出回路２１０と、閾値指定回路３１０と、マイクロコンピュータ（以降、「マイコン」と略称する）４００とを備える。

タッチ検出回路２１０は、静電容量信号生成回路２１１と、閾値設定回路２１２と、タッチ検出信号生成回路２１３とを含んでいる。静電容量信号生成回路２１１は、タッチ電極１１０と接続され、タッチ操作に応じたタッチ電極１１０の静電容量を示す静電容量信号Ｓｃを生成する。閾値設定回路２１２は、タッチ検出回路２１０の閾値ＴＨを設定する。閾値ＴＨは、例えば式（１）で表すことができる。
ＴＨ＝ＴＨ０×α …（１）
ここで、ＴＨ０は予め定められた固定値であり、αは閾値係数である。

タッチ検出信号生成回路２１３は、静電容量信号生成回路２１１が生成した静電容量信号Ｓｃを閾値ＴＨと比較することによって、タッチの有無を示すタッチ検出信号Ｓｏｕｔを生成してマイコン４００に出力する。これについての詳細は後述する。

閾値指定回路３１０は、タッチ検出回路２１０と接続されており、タッチ検出回路２１０の閾値ＴＨを指定するため閾値指定信号Ｖｉｎをタッチ検出回路２１０に供給する。閾値指定回路３１０は、抵抗３１，３２，３３を含む分圧回路３１１と、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor: FET）３４（以降、「ＦＥＴ３４」と呼ぶ）を含む切替回路３１２とを有する。分圧回路３１１の抵抗３１，３２は、接地電位を有する接地電極と基準電圧Ｖｒｅｆを出力する電源端子との間に直列に接続されている。２つの抵抗３１，３２の間の接続端子と基準電圧Ｖｒｅｆの電源端子との間には、更に、抵抗３３とＦＥＴ３４とが直列に接続されている。また、ＦＥＴ３４のゲート端子には、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが入力されている。

分圧回路３１１は、基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗３１，３２，３３で分圧して閾値指定信号Ｖｉｎを生成し、タッチ検出回路２１０の閾値設定回路２１２に入力する。切替回路３１２は、タッチ検出回路２１０のタッチ検出信号生成回路２１３から出力されるタッチ検出信号Ｓｏｕｔに応じて、分圧回路３１１の分圧比を変更することによって閾値指定信号Ｖｉｎの電圧を変更する。具体的には、タッチ検出信号Ｓｏｕｔに応じて、ＦＥＴ３４がスイッチオンの状態とスイッチオフの状態の間で切り替えられることによって、分圧回路３１１による基準電圧Ｖｒｅｆの分圧比を変更する。またこれについての詳細は後述する。

マイコン４００は、中央処理装置と、主記憶装置とを備える。マイコン４００は、タッチ検出回路２１０のタッチ検出信号生成回路２１３から入力されるタッチの有無を示すタッチ検出信号Ｓｏｕｔに基づいて、操作者によるタッチ電極１１０へのタッチ操作の有無を判定する。

図２は、第１実施形態におけるタッチパネル１００の平面図である。図２において、Ｘ方向とＹ方向は互いに垂直である。タッチパネル１００は、タッチ電極１１０，１２０と、基板１６０と、ディスプレイ１７０とを備える。

タッチ電極１１０，１２０は、銅箔やカーボン、導電ゴム等の導体によって形成されており、長手方向と短手方向とを有する平面台形の形状を有する。本明細書では、「長手方向」は、Ｘ方向と平行な方向であり、「短手方向」は、長手方向と垂直な方向（Ｙ方向と平行な方向）である。以降は、「Ｘ方向」を「長手方向Ｘ」と呼び、「Ｙ方向」を「短手方向Ｙ」と呼ぶときもある。一対のタッチ電極１１０，１２０は、基板１６０にＹ方向に沿って上下対称に設けられており、同一構造を有する。タッチ電極１２０には、タッチ電極１１０と同様な図１に示すタッチ検出回路と閾値指定回路とが接続され、タッチ電極１２０へのタッチ操作によって生じるタッチ検出信号が同一のマイコン４００（図１）に入力される。

タッチ電極１１０，１２０の上には、空気調和機の設定温度の上昇と下降いずれであるかを示す調温マーク１４１，１４２が描かれている。温度調節の際、操作者は、調温マーク１４１,１４２の領域を含むタッチ電極１１０，１２０の全域のうちの任意の位置をタッチすることによって、設定温度を変更可能である。ディスプレイ１７０は、液晶ディスプレイ等の視覚表示装置であり、設定温度を表示する。

図３は、操作者が図２に示すタッチパネル１００のタッチ電極１１０にタッチ操作を行う際に、静電容量信号Ｓｃ、タッチ検出信号Ｓｏｕｔ、閾値指定信号Ｖｉｎ、閾値係数α、閾値ＴＨの時間変化を例示する図である。閾値ＴＨは、オン閾値ＴＨｏｎと、オン閾値ＴＨｏｎよりも低いオフ閾値ＴＨｏｆｆとを含んでいる。静電容量信号Ｓｃの電圧が上昇してがオン閾値ＴＨｏｎを上回ればタッチ有りと判定され、その後、静電容量信号Ｓｃの電圧が下降してオフ閾値ＴＨｏｆｆを下回ればタッチ無しと判定される。図３では、一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１、及び、それぞれが第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１よりも高い他の一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２が描かれている。

時刻Ｔ０〜Ｔ１の間、操作者の指がタッチ電極１１０に接近すると、タッチ電極１１０の静電容量が増加し、静電容量信号Ｓｃの電圧が上昇する。このとき、静電容量信号Ｓｃの電圧値が第１オン閾値ＴＨｏｎ１を下回るため、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ無しを示す第１レベルＬを出力する。

このとき、図１に示す閾値指定回路３１０のＦＥＴ３４はスイッチオフの状態である。タッチ検出回路２１０の閾値設定回路２１２（図１）に入力される閾値指定信号Ｖｉｎの電圧Ｖｉｎ１は式（２）で表すことができる。
Ｖｉｎ１＝（Ｒ１×Ｖｒｅｆ）／（Ｒ１＋Ｒ２） …（２）
ここで、Ｒ１は抵抗３１（図１）の抵抗値であり、Ｒ２は抵抗３２（図１）の抵抗値であり、Ｖｒｅｆは基準電圧である。

また、このときに閾値設定回路２１２によって設定された第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１は、例えば式（３）、式（４）で与えられる。
ＴＨｏｎ１＝ＴＨｏｎ０×α１ …（３）
ＴＨｏｆｆ１＝ＴＨｏｆｆ０×α１ …（４）
ここで、ＴＨｏｎ０，ＴＨｏｆｆ０はそれぞれ予め定められたオン固定値、オフ固定値であり、α１は閾値係数である。

なお、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧と閾値係数αの関係は、例えば式（５）で与えられる。
α＝ｋ×Ｖｉｎ＋α０ …（５）
ここで、ｋ，α０は予め定められた定数である。α０はゼロに設定されてもよい。

時刻Ｔ１直後では、静電容量信号Ｓｃの電圧値が第１オン閾値ＴＨｏｎ１を上回り、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが第１レベルＬからタッチ有りを示す第２レベルＨに変化する。この変化に応じて、図１に示すＦＥＴ３４がスイッチオフの状態からスイッチオンの状態に切り替わる。このとき、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧Ｖｉｎ２は式（６）で表すことができる。
Ｖｉｎ２＝（Ｒ１×Ｖｒｅｆ）／｛Ｒ１＋［（Ｒ２×Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）］｝ …（６）
ここで、Ｒ３は抵抗３３の抵抗値である。

式（６）と式（２）から分かるように、時刻Ｔ１直後は、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧が電圧Ｖｉｎ１から電圧Ｖｉｎ２に増大する。従って、式（５）により、閾値係数αも閾値係数α１から閾値係数α２に増大する。このとき、閾値設定回路２１２によって設定された第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２は式（７）、式（８）で与えられる。
ＴＨｏｎ２＝ＴＨｏｎ０×α２ …（７）
ＴＨｏｆｆ２＝ＴＨｏｆｆ０×α２ …（８）
式（７）、式（８）から分かるように、時刻Ｔ１直後は、一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１が一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大する。

時刻Ｔ０から時刻Ｔ１直後までの上述各信号の変化から分かるように、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ無しを示す第１レベルＬからタッチ有りを示す第２レベルＨに変化すると、これに応じてタッチ検出回路２１０の一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１を他の一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大させるように、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧が電圧Ｖｉｎ１から電圧Ｖｉｎ２に増大されてタッチ検出回路２１０に供給される。

なお、図３の例では、第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２が第１オン閾値ＴＨｏｎ１よりも高い値を有しているので、時刻Ｔ１直後にチャタリングを起こす場合も考えられる。本願の発明者の実験によれば、図１に示す回路構成を採用した場合には、ＦＥＴ３４のスイッチング速度がそれほど速くないので、このようなチャタリングは発生しなかった。但し、チャタリングを更に確実に防止するためには、第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２が第１オン閾値ＴＨｏｎ１よりも低くなるように閾値の変更を行うことが好ましい。

時刻Ｔ１〜Ｔ２の間には、操作者の指がタッチ電極１１０から離れていくと、タッチ電極１１０の静電容量が減少し、静電容量信号Ｓｃの電圧が緩やかに下降する。時刻Ｔ２直後では、静電容量信号Ｓｃの電圧値が第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２を下回り、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが第２レベルＨからタッチ無しを示す第１レベルＬに変化する。この変化に応じて、図１に示すＦＥＴ３４がスイッチオンの状態からスイッチオフの状態に切り替わり、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧が電圧Ｖｉｎ２から電圧Ｖｉｎ１に戻り、第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２が元の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１に戻る。

ここで、仮に元の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１を増大させないまま時刻Ｔ２を経過すると、操作者の指が離れていくにつれ静電容量信号Ｓｃが緩やかに降下するため、時刻Ｔ３までタッチ有りと判定されてしまう。この結果、操作者は時刻Ｔ２〜Ｔ３の間にタッチ電極１１０の反応が鈍いという不快感を覚えてしまう。

以上説明したように、第１実施形態では、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ無しを示す第１レベルＬからタッチ有りを示す第２レベルＨに変化すると、これに応じてタッチ検出回路２１０の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１が他の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大されるので、タッチ操作において、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際のタッチ電極１１０の反応を早めることができる。

なお、一対のオン閾値ＴＨｏｎとオフ閾値ＴＨｏｆｆを設定する代わりに、一つの閾値ＴＨを設定してもよい。この場合、静電容量信号Ｓｃが閾値ＴＨを上回ればタッチ有りと判定され、静電容量信号Ｓｃが閾値ＴＨを下回ればタッチ無しと判定される。但し、一対のオン閾値ＴＨｏｎとオフ閾値ＴＨｏｆｆを設定すれば、タッチ時にチャタリングが発生することを抑制できるので、一対のオン閾値ＴＨｏｎとオフ閾値ＴＨｏｆｆを設定することが好ましい。

・第２実施形態：
図４は、第２実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置９００ａのシステム構成を示す説明図である。図１に示す第１実施形態との違いは、閾値指定回路３１０ａの構成のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。図示の便宜上、タッチ検出回路２１０を簡略化した。

閾値指定回路３１０ａは、抵抗３５，３６，３７を含む分圧回路３１１ａと、デマルチプレクサ３８（以降、「セレクタ３８」と呼ぶ）を含む切替回路３１２ａとを有する。３つの抵抗３５，３６，３７は、接地電位を有する接地電極と、基準電圧Ｖｒｅｆの電源端子との間に直列に接続されている。セレクタ３８の３つの端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、切替対象となる２つの入力端子Ｐ１，Ｐ２は、３つの抵抗３５，３６，３７の直列接続の中の２つの接続点にそれぞれ接続されている。また、セレクタ３８の出力端子Ｐ３は、タッチ検出回路２１０の閾値指定信号Ｖｉｎの入力端子に接続されている。なお、セレクタ３８の制御入力端子には、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが入力されている。

分圧回路３１１ａは、基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗３５，３６，３７で分圧して閾値指定信号Ｖｉｎを生成し、タッチ検出回路２１０に入力する。切替回路３１２ａは、タッチ検出回路２１０から出力されるタッチ検出信号Ｓｏｕｔに応じて、分圧回路３１１ａの分圧比を変更することによって閾値指定信号Ｖｉｎの電圧を変更する。具体的には、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ無しを示す第１レベルＬのとき、セレクタ３８が第１入力端子Ｐ１を選択する。このときの閾値指定信号Ｖｉｎの電圧Ｖｉｎ１ａは式（９）で与えられる。
Ｖｉｎ１ａ＝（Ｒ５×Ｖｒｅｆ）／（Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７） …（９）
ここで、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７はそれぞれ抵抗３５，３６，３７の抵抗値であり、Ｖｒｅｆは基準電圧である。

一方、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ有りを示す第２レベルＨのとき、セレクタ３８が第２入力端子Ｐ２を選択する。このときの閾値指定信号Ｖｉｎの電圧Ｖｉｎ２ａは式（１０）で与えられる。
Ｖｉｎ２ａ＝［（Ｒ５＋Ｒ６）×Ｖｒｅｆ］／（Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７） …（１０）

式（９），式（１０）から分かるように、タッチ後の電圧Ｖｉｎ２ａはタッチ前の電圧Ｖｉｎ１ａよりも大きい。すなわち、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが第１レベルＬから第２レベルＨに変化すると、閾値指定信号Ｖｉｎの電圧が電圧Ｖｉｎ１ａから電圧Ｖｉｎ２ａに増大する。これに応じて、第１実施形態と同様に、タッチ検出回路２１０の一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１が他の一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大される。従って、第１実施形態と同様に、タッチ操作において、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際のタッチ電極１１０の反応を早めることができる。

・第３実施形態：
図５は、第３実施形態における静電容量式タッチスイッチ装置９００ｂのシステム構成を示す説明図である。図１に示す第１実施形態との違いは、マイコン４００ｂを閾値指定回路として機能させる点のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。図示の便宜上、タッチ検出回路２１０を簡略化した。マイコン４００ｂは、タッチ検出回路２１０から出力されるタッチ検出信号Ｓｏｕｔに応じて、異なる閾値係数α１，α２を閾値指定信号αとしてタッチ検出回路２１０に供給する。

図６は、操作者が第３実施形態におけるタッチパネル１００のタッチ電極１１０（図２と同様）にタッチ操作を行う際に、静電容量信号Ｓｃ、タッチ検出信号Ｓｏｕｔ、閾値係数α、閾値ＴＨの時間変化を例示する図であり、第１実施形態の図３に対応した図である。時刻Ｔ０〜Ｔ１の間、タッチ検出回路２１０（図５）からタッチ検出信号Ｓｏｕｔ、すなわち、タッチ無しを示す第１レベルＬがマイコン４００ｂ（図５）に入力される。このとき、マイコン４００ｂは、閾値指定信号αとして閾値係数α１をタッチ検出回路２１０に入力する。従って、閾値ＴＨは、第１実施形態の式（３）、式（４）に示す第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１と同様である。

時刻Ｔ１直後では、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが第１レベルＬからタッチ有りを示す第２レベルＨに変化する。この変化に応じて、マイコン４００ｂは、閾値指定信号αとして閾値係数α１よりも大きい閾値係数α２をタッチ検出回路２１０に入力する。この結果、第１実施形態の式（７）、式（８）に従って、一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１が、他の一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大される。

時刻Ｔ２直後では、タッチ検出信号Ｓｏｕｔが第２レベルＨからタッチ無しを示す第１レベルＬに変化する。これに応じて、マイコン４００ｂが閾値指定信号αとして元の閾値係数α１をタッチ検出回路２１０に入力する。従って、第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２が元の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１に戻る。

第３実施形態においても、タッチ検出信号Ｓｏｕｔがタッチ無しを示す第１レベルＬからタッチ有りを示す第２レベルＨに変化すると、これに応じてタッチ検出回路２１０の一対の第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１が他の一対の第２オン閾値ＴＨｏｎ２と第２オフ閾値ＴＨｏｆｆ２に増大されるので、タッチ操作において、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際のタッチ電極１１０の反応を早めることができる。

・第４実施形態：
図７は、第４実施形態におけるタッチパネル１００ｄの平面図であり、図２に対応した図である。図２に示す第１実施形態との違いは、タッチ電極１１０ｄ，１２０ｄの構造のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。なお、タッチ電極１１０ｄ，１２０ｄ以外の回路構成としては、第２実施形態や第３実施形態の構成を採用してもよい。

タッチ電極１１０ｄには、長手方向Ｘに沿った２つの位置に、短手方向Ｙと平行な方向に延びるスリット部１１１，１１２が設けられている。スリット部１１１，１１２は、タッチ電極１１０ｄを３つの小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分割している。小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２は、スリット部１１１によって部分的に分離されているとともに互いに接続されており、小タッチ領域Ｓ２，Ｓ３は、スリット部１１２によって部分的に分離されているとともに互いに接続されている。なお、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の境界は、スリット部１１１，１１２をそのまま延長して小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３同士を完全に分離した状態を想定して定めることができる。従って、例えば、２つの小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２の間には、どちらの小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２にも属さずスリット部１１１と同じ幅を有する接続領域ＣＡが存在する。なお、タッチ電極１２０ｄの構造もタッチ電極１１０ｄと同様である。

タッチ電極１１０ｄの小タッチ領域Ｓ１は、外接矩形の長手方向Ｘに沿った長さＬｅと短手方向Ｙに沿った幅Ｗの比Ｌｅ／Ｗの値が約１の台形形状を有する。小タッチ領域Ｓ２は略正方形であり、その外接矩形の長手方向Ｘに沿った長さＬｅが小タッチ領域Ｓ１の外接矩形の長さＬｅと同一の大きさであり、短手方向Ｙに沿った幅Ｗが小タッチ領域Ｓ１の外接矩形の幅Ｗと同一幅である。小タッチ領域Ｓ３は、小タッチ領域Ｓ１と同一形状である。このように、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３それぞれの外接矩形の長手方向Ｘに沿った長さＬｅと短手方向Ｙに沿った幅Ｗの比Ｌｅ／Ｗの値が約１である。なお、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の寸法を規定する外接矩形は、それぞれの外接矩形の四辺が各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３それぞれに接し、タッチ電極１１０ｄの長手方向Ｘに平行な辺と、短手方向Ｙに平行な辺とを有する最小の矩形として定義する。

各スリット部１１１，１１２それぞれの中には、ガード電極１３１，１３２がそれぞれ配置されている。ガード電極１３１，１３２は、タッチ電極１１０ｄとは絶縁されている。なお、各ガード電極１３１，１３２はそれぞれ、基板１６０に設けられたグラウンドパターン（図示せず）又は接地電極に接続されていることが好ましい。こうすれば、タッチ時にタッチ電極１１０ｄに発生する電気的変化によって各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が互いに影響を及ぼすことが緩和される。このため、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を電気的に確実に分離できるので、スリット部１１１，１１２の長手方向Ｘに沿った幅を小さく形成することができ、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の面積を増大できる。この結果、操作者の指がタッチ電極１１０に接触した際のタッチ電極の反応を早めることができる。

また、各スリット部１１１，１１２は、タッチ電極１１０ｄの短手方向Ｙに沿って測ったスリット部１１１，１１２のサイズが、タッチ電極１１０ｄの短手方向Ｙの幅Ｗの８０％以上１００％未満に設定されていることが好ましい。換言すれば、タッチ電極１１０ｄの短手方向Ｙに沿って測った接続領域ＣＡのサイズが、タッチ電極１１０ｄの短手方向Ｙの幅Ｗの２０％未満に設定されていることが好ましい。ガード電極１３１，１３２も同様である。

図８は、図７に示すタッチ電極１１０ｄのスリット部１１１を拡大した図である。スリット部１１１は、Ｘ方向に沿った幅Ｒを有する。ガード電極１３１は、Ｘ方向に沿った幅Ｍを有する。また、図８には省略したが、タッチ電極１１０ｄのスリット部１１２（図７）も同様にＸ方向に沿った幅Ｒを有し、ガード電極１３２（図７）も同様にＸ方向に沿った幅Ｍを有する。

図９は、ガード電極１３１，１３２の幅Ｍ（図８）を一定値（１ｍｍ）にし、タッチ電極１１０ｄのスリット部１１１，１１２の幅Ｒ（図８）を１．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲で変更した場合に、タッチパネル１００ｄ（図７）へタッチ操作を行う際のタッチ電極１１０ｄの静電容量信号Ｓｃの時間変化を例示する図である。グラフＧ０は、図２に示す第１実施形態のスリット部が設けられていないタッチ電極１１０の静電容量信号Ｓｃの時間変化を示している。グラフＧ１は、図７に示す第４実施形態の幅Ｒが２．５ｍｍのスリット部１１１，１１２が設けられたタッチ電極１１０ｄの静電容量信号Ｓｃの時間変化を示している。グラフＧ２〜Ｇ４は、スリット部１１１，１１２の幅Ｒが異なる実験例である。グラフＧ０〜Ｇ４は、操作者の指がタッチパネル１００（１００ｄ）に接近すると上昇し、タッチパネル１００（１００ｄ）に停滞すると水平移動し、タッチパネル１００（１００ｄ）から離れると下降する。

グラフＧ１〜Ｇ４において、指が離れていく際のタッチ電極１１０ｄの静電容量信号Ｓｃの減少がいずれもグラフＧ０が示す第１実施形態よりも急激である。このため、スリット部が設けられていないタッチ電極１１０と比べて、スリット部１１１，１１２が設けられたタッチ電極１１０ｄへタッチ操作を行う操作者は、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際に反応が鈍いという不快感を覚えにくい。この点から分かるように、タッチ電極１１０ｄがスリット部１１１，１１２とガード電極１３１，１３２によって小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分割されていれば、タッチ操作において、タッチ状態から非タッチ状態に移行する際のタッチ電極１１０ｄの反応を更に早めることができる。

なお、タッチ電極１１０ｄのスリット部１１１，１１２の幅Ｒが２．５ｍｍ（グラフＧ１）の場合は、幅Ｒが他の値の場合と比べて、指が離れていく際のタッチ電極１１０の静電容量信号Ｓｃの減少がより急激であるので、操作者はタッチ状態から非タッチ状態に移行する際に反応が鈍いという不快感を更に覚えにくい。また、スリット部１１１，１１２の幅Ｒが２．５ｍｍ（グラフＧ１）の場合は、幅Ｒが５．０ｍｍ（グラフＧ３），７．５ｍｍ（グラフＧ４）の場合と比べて、非タッチ状態とタッチ状態のタッチ電極１１０ｄの静電容量信号Ｓｃの変化量がより多いので、図３に示す第１オン閾値ＴＨｏｎ１と第１オフ閾値ＴＨｏｆｆ１の範囲を広く設定できる。従って、タッチ電極１１０のスリット部１１１，１１２の幅Ｒを２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

・第５実施形態：
図１０は、第５実施形態におけるタッチパネル１００ｅの平面図であり、図７に対応したものである。図７に示す第４実施形態との違いは、タッチ電極１１０ｅのスリット部１１１，１１２が延びる方向であり、他の構成は第４実施形態と同様である。タッチ電極１１０ｅは、スリット部１１１，１１２が長手方向Ｘと角度θ（４５°＜θ＜９０°）を形成している。図７及び図１０から理解できるように、スリット部１１１，１１２は、タッチ電極１１０ｄ（１１０ｅ）の長手方向Ｘよりも短手方向Ｙに近い方向に延びる形状を有することが好ましい。ここで、「長手方向Ｘよりも短手方向Ｙに近い方向に延びる」とは、スリット部１１１，１１２が長手方向Ｘとなす角度θが４５°＜θ≦９０°を満足することを意味する。

図１０において、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の外接矩形の長手方向Ｘに沿った長さＬｅと短手方向Ｙに沿った幅Ｗの比Ｌｅ／Ｗの値は約１．３である。図７及び図１０から理解できるように、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の寸法の比Ｌｅ／Ｗの値は、０．７以上１．３以下の範囲に設定されることが好ましい。こうすれば、各小タッチ領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がより正方形に近い形状になるので、操作者に反応が鈍いという不快感を覚えさせることを更に抑制できる。なお、図１０に示すスリット部１１１，１１２の場合にも、タッチ電極１１０ｅの短手方向Ｙに沿って測ったスリット部１１１，１１２のサイズが、タッチ電極１１０ｅの短手方向Ｙの幅Ｗの８０％以上１００％未満に設定されていることが好ましい。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

３１，３２，３３，３５，３６，３７…抵抗
３４…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
３８…デマルチプレクサ（セレクタ）
１００，１００ｄ，１００ｅ…タッチパネル
１１０，１１０ｄ，１１０ｅ…タッチ電極
１１１，１１２…スリット部
１２０，１２０ｄ，１２０ｅ…タッチ電極
１３１，１３２…ガード電極
１４１，１４２…調温マーク
１６０…基板
１７０…ディスプレイ
２１０…タッチ検出回路
２１１…静電容量信号生成回路
２１２…閾値設定回路
２１３…タッチ検出信号生成回路
３１０，３１０ａ…閾値指定回路
３１１，３１１ａ…分圧回路
３１２，３１２ａ…切替回路
４００，４００ｂ…マイクロコンピュータ（マイコン）
６０１，６０２…タッチ電極
９００，９００ａ、９００ｂ…静電容量式タッチスイッチ装置

Claims (3)

1. 静電容量式タッチスイッチ装置であって、
   タッチ電極と、
   タッチ操作に応じた前記タッチ電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するとともに、前記静電容量信号と閾値との比較を行うことによって、タッチの有無を示すタッチ検出信号を生成して出力するタッチ検出回路と、
   前記閾値を指定するための閾値指定信号を前記タッチ検出回路に供給する閾値指定回路と、
   を備え、
   前記閾値指定回路は、前記タッチ検出信号がタッチ無しを示す第１レベルからタッチ有りを示す第２レベルに変化すると、これに応じて前記閾値を増大させるように前記閾値指定信号を前記タッチ検出回路に供給する、
   静電容量式タッチスイッチ装置。
2. 請求項１に記載の静電容量式タッチスイッチ装置において、
   前記閾値指定回路は、基準電圧を分圧して前記閾値指定信号を生成する分圧回路と、前記タッチ検出信号に応じて前記分圧回路の分圧比を変更することによって前記閾値指定信号の電圧を変更する切替回路と、を含む、
   静電容量式タッチスイッチ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の静電容量式タッチスイッチ装置において、
   前記閾値は、オン閾値と、前記オン閾値よりも低いオフ閾値とを含み、
   前記タッチ検出回路は、前記静電容量信号の電圧が上昇して前記オン閾値を上回ったときに、タッチ有りと判定し、その後、前記静電容量信号の電圧が下降して前記オフ閾値を下回ったときに、タッチ無しと判定する、
   静電容量式タッチスイッチ装置。

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