静电电容式输入装置的制作方法

本发明涉及静电电容式输入装置，该静电电容式输入装置在操作者使手指等接近或接触表面面板时，能够检测其位置信息，并且能够检测对表面面板施加了按压力、以及按压力的大小。

背景技术：

作为对作为操作体的操作者的手指、手接触或接近的位置进行检测的静电电容式输入装置，有在基材上设置有沿x方向配置的多个电极和沿y方向配置的多个电极的装置。在该装置中，沿x方向配置的多个电极(以下，称作电极组a)相互导通连接，并且沿y方向配置的多个电极(以下，称作电极组b)相互导通连接，电极组a与电极组b以隔着绝缘层而被绝缘的状态交叉。在这种结构中，例如，当将电极组a设为驱动电极，将电极组b设为检测电极时，在电极组a的电极与电极组b的电极之间形成静电电容，当操作体接触或接近检测电极时，电极组a的电极与电极组b的电极之间的静电电容同在各电极与操作体之间形成的静电电容耦合，因此能够根据该静电电容的变化来求出操作体的位置信息。

另外，在专利文献1所记载的输入装置中，在基材的上下表面分别形成有导电膜，在上侧的导电膜设置有呈矩阵状排列的多个电极部，在下侧的导电膜设置有以与在上侧的导电膜设置的多个电极部对应的方式排列的多个电极部。在下侧的导电膜设置的多个电极部相互导通连接，并且下侧的导电膜构成接地元件，作为使来自下侧的导电膜的下方等的辐射噪声的影响对传感部带来的影响变小的屏蔽层而发挥功能。在该输入装置中，当操作体接触或接近上侧的导电膜上的任一个电极部时，在该电极部与接地元件之间形成的静电电容发生变化，因此能够根据该静电电容的变化求出操作体的位置信息。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-140130号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

近年来，对于静电电容式输入装置，除了检测操作体接近或接触表面面板的位置的功能以外，还要求具备检测操作者是否对表面面板施加了按压力的功能。

对此，可以考虑如下方法：在基材上沿x方向和y方向分别排列有电极组的以往的静电电容式输入装置中，基于根据对表面面板施加的力的大小而变化的、电极的接触面积的变化来推测静电电容的变化，由此检测是否施加了按压力。但是，与电极接触的接触面积也会根据操作体的姿态的不同、例如使手指立起的情况和使手指平躺的情况的不同而发生变化，因此基于检测的可靠性、信赖性的观点，不优选使用这种方法。

另一方面，在专利文献1所记载的输入装置中，由于对表面面板施加的力而使上下的导电膜相互接近，因此也可以考虑能够根据上侧的导电膜上的电极部与接地元件之间的静电电容的变化来检测是否施加了按压力。

然而，在专利文献1的输入装置中，上下的导电膜的间隔非常薄，因此电极部与接地元件之间的静电电容大。因此，即使操作体接近或接触表面面板，相对于初始的静电电容的变化的比例也小，因此存在难以进行操作体的位置检测、特别是操作体以不接触的方式接近时的位置检测的问题。对此，当增大上下的导电膜的间隔时，即使导电膜的间隔发生变化，静电电容的变化也小，因此难以与操作体的位置检测相区别地来检测按压力。

因此，本发明的目的在于提供一种能够准确地检测接近或接触表面面板的操作体的位置信息、并且能够可靠地检测是否对表面面板施加了按压力以及按压力的大小的静电电容式输入装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的静电电容式输入装置的特征在于，第一基材与第二基材以接近自如的方式对置地设置，该静电电容式输入装置具有形成于第一基材的多个第一电极、以及形成于第二基材且与多个第一电极分别对置的多个第二电极，由相互对置的第一电极和第二电极构成对置电极对，该静电电容式输入装置设置有切换部，该切换部将各个第一电极和各个第二电极切换至驱动部和检测部，通过切换部来切换第一检测状态和第二检测状态，在第一检测状态下，检测相互对置的第一电极与第二电极之间的距离的变化，在第二检测状态下，根据来自对置电极对的检测输出来检测操作体接近或接触的坐标。

像这样，能够提供如下的静电电容式输入装置，该静电电容式输入装置设置有多个由相互对置的两个电极构成的对置电极对，通过切换检测是否对电极施加了按压力或按压力的大小的第一检测状态、以及检测操作体的接近或接触的位置的第二检测状态，从而不会增厚第一基材与第二基材之间的间隔，在任一检测状态下均能够进行灵敏度高、精度高的检测。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第一检测状态下，多个第一电极与多个第二电极中的一方被切换至驱动部，另一方被切换至检测部，在第二检测状态下，构成对置电极对的第一电极和第二电极被切换至驱动部或检测部。

由此，能够提供同时实现第一检测状态下的检测精度和第二检测状态下的检测精度的静电电容式输入装置。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第一检测状态下，在全部对置电极对中同时地使第一电极与第二电极中的一方被切换至驱动部，且使另一方被切换至检测部。

由此，能够可靠地检测是否施加了按压力或按压力的大小。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第一检测状态下，对于各个对置电极对，第一电极与第二电极中的一方被切换至驱动部，另一方被切换至检测部。

由此，与对全部对置电极对同时施加驱动电压的情况相比，能够抑制消耗电力。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第二检测状态下，任一对置电极对的第一电极和第二电极均被切换至驱动部，除此以外的对置电极对的第一电极和第二电极均被切换至检测部，根据被切换至驱动部的第一电极以及第二电极、与被切换至检测部的第一电极以及第二电极之间的互电容的变化来检测坐标。

将电极对作为单位而与驱动部或检测部连接，因此能够进行灵敏度更高、精度更高的检测。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第二检测状态下，依次切换第一电极和第二电极均被切换至驱动部的对置电极对。

由此，能够对在第一以及第二基材上设置有电极的全部区域进行检测。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，在第二检测状态下，在任一对置电极对中，第一电极和第二电极均被切换至驱动部和检测部，根据由检测部检测到的自电容的变化来检测坐标。

由此，无需如基于互电容的检测那样在与连接于驱动部的对置电极对不同的对置电极对中进行检测，另外无需依次切换对置电极对，因此能够容易地进行检测。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，形成对置电极对的第一电极和第二电极各自的对置面具有相互相同的平面形状。

由此，能够在与电极对应的整个区域检测操作体的接近、接触及按压、以及按压力的大小，因此能够迅速并且可靠地进行检测。

优选在本发明的静电电容式输入装置中，第一基材与第二基材隔着弹性构件而对置。

由此，能够使不存在操作体的操作时的静电电容恒定，从而能够进行稳定的检测处理。

发明效果

根据本发明，可提供能够检测操作体相对于表面面板的接近或接触、并且能够检测是否对表面面板施加了按压力以及按压力的大小的静电电容式输入装置。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的静电电容式输入装置的电极配置的图。

图2的(a)是示出图1所示的静电电容式输入装置的传感部的结构的剖视图，(b)是示出变形例所涉及的静电电容式输入装置的传感部的结构的剖视图。

图3是图1所示的静电电容式输入装置的功能框图。

图4是示出变形例所涉及的静电电容式输入装置的第一电极的配置例的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的静电电容式输入装置进行详细说明。本实施方式所涉及的静电电容式输入装置为透光型且能够用于便携式电话、其他的便携式信息终端、家电产品、车载用电子设备等，但本发明的静电电容式输入装置不限于透光型，也可以构成为非透光型。

图1是示出本实施方式所涉及的静电电容式输入装置10的电极配置的图。图2的(a)是示出静电电容式输入装置10的传感部10a的结构的剖视图，图2的(b)是示出变形例所涉及的静电电容式输入装置的传感部30a的结构的剖视图。图3是静电电容式输入装置10的功能框图。在此，在图1中，省略第一基材15a、光学粘接构件16、以及第二基材15b的图示。图2是在图1的a-a线处从箭头方向观察时的剖视图。在各图中示出x-y-z坐标。z方向是上下方向，xy平面是与z方向垂直的平面。

在以下的说明中，操作体是指操作静电电容式输入装置10的操作者的手指、手或手写笔(stylus)。

如图1和图3所示，本实施方式所涉及的静电电容式输入装置10具备传感部10a和运算部20。

如图1和图3所示，传感部10a由四个对置电极对11、12、13、14构成。上述对置电极对11、12、13、14分别由在上下方向(z方向)上相互对置的第一电极和第二电极构成。具体而言，对置电极对11由上侧的第一电极11a和下侧的第二电极11b构成，对置电极对12由上侧的第一电极12a和下侧的第二电极12b构成，对置电极对13由上侧的第一电极13a和下侧的第二电极13b构成，对置电极对14由上侧的第一电极14a和下侧的第二电极14b构成。

需要说明的是，在本实施方式中，将对置电极对的数量设为四个，但能够根据静电电容式输入装置的大小、检测精度等而设定为不同的数量。

如图2的(a)所示，第一电极11a、12a、13a、14a以在俯视观察时成为两行两列的矩阵状的方式，使用ito(indiumtinoxide)、sno2、zno等透明导电性材料，利用溅射、蒸镀等薄膜法而形成在作为表面面板的第一基材15a的上表面151上。另外，第二电极11b、12b、13b、14b以与第一电极11a、12a、13a、14a分别对置的方式形成于第二基材15b的下表面152，与第一电极11a、12a、13a、14a同样地，使用ito、sno2、zno等透明导电性材料，利用溅射、蒸镀等薄膜法而形成。

需要说明的是，第一电极11a、12a、13a、14a与第二电极11b、12b、13b、14b也可以由不透明的导电性材料、例如金属层、银膏、导电性纳米线构成。

如图1所示，第一电极11a、12a、13a、14a与第二电极11b、12b、13b、14b从上侧观察时的平面形状为正方形，其面积相同。并且，对置电极对11、12、13、14各自的相互对置的第一电极与第二电极在第一基材15a和第二基材15b上的位置以及朝向分别被调整为从上下方向观察时完全重叠。

四个第一电极11a、12a、13a、14a的平面形状优选相互相同，对于四个第二电极11b、12b、13b、14b也优选具有相互相同的平面形状，但只要成为对置电极对的第一电极和第二电极以规定以上的对置面积对置，则平面形状也可以互不相同，为面积不同的相似形状。在此，规定以上的对置面积是指，能够检测成为对置电极对的第一电极与第二电极的距离、并且能够根据来自各对置电极对的检测输出来可靠地检测操作体接近或接触的坐标那样的面积，不优选检测输出过小、或者与成为对置电极对的电极之间的电容耦合相比而不成为对置电极对的电极之间的电容耦合过大那样的面积。

并且，成为对置电极对的第一电极与第二电极优选在第一基材15a以及第二基材15b的平面方向、即包含xy平面的方向上在包含第一电极的平面形状的中心的范围内对置。

如图1和图2的(a)所示，第一基材15a与第二基材15b具有大致相同的平面面积，且配置为隔着作为弹性构件的非导电性的光学粘接构件(oca)16而相互上下地对置。第一基材15a与第二基材15b由于光学粘接构件16的弹性而相互接近自如。在此，第一基材15a具有在操作者的手指、手仅接触的情况下不变形，但因被手指、手按压而挠曲的程度的弹性，由塑料等构成。第二基材15b由具有硬性的材料、例如塑料、玻璃构成，固定于应用静电电容式输入装置10的设备、例如液晶面板。

当对第一基材15a上的任一个第一电极施加向下、即朝向第二基材15b侧的按压力时，第一基材15a挠曲并且光学粘接构件16压缩，由此第一基材15a接近第二基材15b。相对于此，当解除对第一基材15a施加的按压力时，第一基材15a与光学粘接构件16恢复至初始的状态，第一基材15a与第二基材15b的间隔恢复至按压前的大小。

如图1或图3所示，第一电极11a、12a、13a、14a通过配线18a、18c、18e、18g而与运算部20的多路调制器21分别连接。上述配线18a、18c、18e、18g由ito、银膏、导电性纳米线等分别形成于第一基材15a的上表面151。

另外，第二电极11b、12b、13b、14b通过配线18b、18d、18f、18h而与运算部20的多路调制器21分别连接。这些配线18b、18d、18f、18h由ito、银膏、导电性纳米线等分别形成于第二基材15b的下表面152。

如图3所示，运算部20具备多路调制器21、作为驱动部的驱动电路22、作为检测部的检测电路23、以及控制部24。多路调制器21与控制部24构成切换部。

多路调制器21根据来自控制部24的指示信号，将第一电极11a、12a、13a、14a和第二电极11b、12b、13b、14b分别切换至驱动电路22和检测电路23。由此，静电电容式输入装置10能够切换为第一检测状态与第二检测状态的任一方。在此，第一检测状态与第二检测状态的切换的顺序、时间间隔等根据静电电容式输入装置10的规格等而预先设定，并保存于控制部24所具备的存储部。另外，以下叙述的与检测状态的切换相关的数据也保存于控制部24所具备的存储部。

每当经过分配给各个检测状态的时间时，根据控制部24的控制，多路调制器21执行第一检测状态与第二检测状态的切换。根据来自控制部24所内置的时钟部的输出信号来确认时间的经过。

相对于此，也可以为，在各个检测状态中，在由操作者进行预先设定的规定操作之前维持其状态，在进行了该规定操作后切换检测状态。因此，也可以为，只要不进行所述规定操作，便维持目前的检测状态。由此，能够进行高效的检测处理。

另外，也可以为，对于一方的检测状态，在进行规定的操作之前维持其状态，对于另一方的检测状态，与操作无关地在经过规定时间后进行切换。

在向第一检测状态切换时，根据控制部24的控制，通过多路调制器21，使第一电极11a、12a、13a、14a与驱动电路22连接，使第二电极11b、12b、13b、14b与检测电路23连接。在第一检测状态下，对于全部作为驱动电极的第一电极11a、12a、13a、14a同时施加一定周期的矩形波的驱动电压。由此，在作为检测电极的第二电极11b、12b、13b、14b中，在施加于驱动电极的矩形波的上升沿和下降沿的时刻流通有电流。在此，当对任一对置电极对施加向下的按压力时电流量发生变化，因此能够通过在第二电极11b、12b、13b、14b中分别检测到的电流的变化，利用控制部24来检测构成对置电极对的第一电极与第二电极之间的距离的变化。控制部24根据距离的变化量，来辨别是否由操作体对第一电极施加了按压力。更具体而言，控制部24在距离的变化量大于预先设定的数值(阈值)的情况下辨别为施加了按压力。另外，能够检测按压力变化的大小。对于该按压力的大小的检测，与上述阈值的定义无关，能够将按压力本身作为模拟值而进行检测。

在向第二检测状态切换时，根据控制部24的控制，通过多路调制器21，使构成四个对置电极对11、12、13、14中的一个对置电极的第一电极和第二电极均与驱动电路22连接，并使构成除此以外的对置电极对的多个第一电极和多个第二电极全部与检测电路23连接。例如，使构成对置电极对11的第一电极11a和第二电极11b与驱动电路22连接，使构成对置电极对12、13、14的第一电极12a、13a、14a以及第二电极12b、13b、14b与检测电路23连接。在第二检测状态下，对与驱动电路22连接的作为驱动电极的第一电极与第二电极同时施加一定周期的矩形波的驱动电压。由此，在与检测电路23连接的作为检测电极的第一电极以及第二电极中，在施加于驱动电极的矩形波的上升沿和下降沿的时刻流通有电流。在此，操作体接近或接触任一方的检测电极时电流量发生变化，因此能够检测驱动电极与检测电极之间的静电电容(互电容)的变化，根据各检测电极的电流变化，能够检测操作体接近或接触在第一基材15a的上表面151上配置的多个第一电极12a、13a、14a的坐标。

在此，在第二检测状态下，当每隔规定时间切换被施加驱动电压的对置电极对时，对于配置有第一电极11a、12a、13a、14a的整个区域，能够检测操作体接近或接触的坐标。

由于以上述那样构成，因此根据上述实施方式，起到如下的效果。

(1)设置有由相互对置的第一电极和第二电极构成的四个对置电极对11、12、13、14，通过切换检测是否对第一电极施加按压力或按压力的大小的第一检测状态、以及检测操作体接近或接触的位置的第二检测状态，从而不会增厚第一基材15a与第二基材15b的间隔，在任一检测状态下均能够进行灵敏度高、精度高的检测。

(2)在第二检测状态下，将对置电极对作为单位而与驱动部或检测部连接并检测互电容，因此与将电极作为单位而进行检测的情况相比，能够进行精度更高的检测。

(3)将形成对置电极对的第一电极与第二电极的对置面设为相互相同的平面形状，因此能够在与电极对应的整个区域检测操作体的接近、接触、以及按压，从而能够迅速并且可靠地进行检测。

(4)隔着作为弹性构件的光学粘接构件16而使第一基材15a与第二基材15b对置，因此能够使不存在操作体的操作时的静电电容恒定，从而能够进行稳定的检测。

以下，对变形例进行说明。

(a)在上述实施方式中，在第一基材15a与第二基材15b之间配置有光学粘接构件16，但被第一基材15a与第二基材15b夹持的非导电性的弹性构件不限于此，例如，可以将在常温下呈现出橡胶弹性的高分子物质(弹性体)形成为具有与第一基材15a以及第二基材15b相同的平面面积的板状并配置在第一基材15a与第二基材15b之间。

并且，也可以如图2的(b)所示的变形例1所涉及的静电电容式输入装置的传感部30a那样，将具有相同的高度且由相同的材料构成的半球状的多个弹性部36以一定间隔配置在第一基材15a与第二基材15b之间。在该结构中，在多个弹性部36之间形成有空间37，由于弹性部36的弹性，第一基材15a与第二基材15b在上下方向上接近自如，并且由于存在有空间37，从而能够充分地确保弹性部36的变形量，并且，变形的弹性部36不会从被第一基材15a与第二基材15b夹持的区域突出。

(b)在上述的实施方式中，在第一检测状态下，对全部第一电极11a、12a、13a、14a同时施加驱动电压，但也可以代替该方式，对一个第一电极、或一部分第一电极的组(例如两个第一电极)施加驱动电压，并且每隔规定时间切换施加驱动电压的第一电极或第一电极的组。此时，成为检测电极的第二电极为与施加有驱动电压的第一电极构成对置电极对的电极。通过像这样驱动、检测，能够抑制消耗电力。

(c)在上述的实施方式中，在第二检测状态下，对构成四个对置电极对11、12、13、14中的一个对置电极对的第一电极与第二电极这双方同时施加驱动电压，将构成除此以外的对置电极对的多个第一电极和多个第二电极用作检测电极而检测互电容，但也可以代替该方式而检测自电容。在检测自电容的情况下，对于四个对置电极对11、12、13、14中的一个以上的对置电极对，驱动电路22以及检测电路23与构成对置电极对的第一电极与第二电极这双方连接。与驱动电路22连接的电极具有寄生电容，从驱动电路22积蓄电荷。人的手、手指是导电体，因此根据操作体与电极的距离而使寄生电容发生变化，当操作体接近电极时，从电极向检测电路23输出的信号的电平增高，随着操作体远离电极而输出信号的电平降低。在检测自电容的情况下，能够在连接驱动电路22以及检测电路23的对置电极对中进行驱动和检测这双方，因此无需如基于互电容的检测那样在与连接于驱动部的对置电极对不同的对置电极对中进行检测，并且无需依次切换对置电极对，因此能够容易地进行检测。

(d)在上述的实施方式中，通过相互独立的八根配线18a～18h而使第一电极11a、12a、13a、14a和第二电极11b、12b、13b、14b与多路调制器21分别连接，但也可以代替该方式，使一部分多个第一电极彼此相互连接，并且使与上述多个第一电极分别对置的多个第二电极彼此相互连接。例如，如图4所示，使沿y方向排列的第一电极彼此连接，并且使沿x方向排列的第一电极彼此连接。在此，图4是示出变形例所涉及的静电电容式输入装置的第一电极的配置例的俯视图，是示出在第一基材15a的上表面151上形成的第一电极41～46、61～66以及与它们连接的配线的图。

在图4所示的例子中，沿y方向排列的三个菱形的第一电极41、42、43通过配线51、52依次连接，并且三个菱形的第一电极44、45、46通过配线53、54依次连接。另外，沿x方向排列的三个菱形的第一电极61、62、63通过配线71、72依次连接，并且三个菱形的第一电极64、65、66通过配线73、74依次连接。配线51、52与配线71、73以相互绝缘的方式交叉，配线53、54与配线72、74以相互绝缘的方式交叉。如图4所示，这样相互连接的电极组与运算部20分别连接，根据检测状态而分别切换至驱动电路22和检测电路23。

在此，虽然在图4中未图示，但以与各个第一电极对置的方式在第二基材15b上配置有多个第二电极。第二电极也与第一电极同样地具有沿x方向排列并通过配线连接的多个电极和沿y方向排列并通过配线连接的多个电极。在此，交叉的配线也相互绝缘。

在第一检测状态下，全部第一电极与驱动电路连接，全部第二电极与检测电路连接。或者，沿y方向排列的第一电极的列的任一方、或沿x方向排列的第一电极的列的任一方与驱动电路连接，与所述第一电极的列对置的第二电极的列与检测电路连接。

在第二检测状态下，例如使第一电极61、62、63和与其对置的第二电极同时与驱动电路连接，接下来，使第一电极64、65、66和与其对置的第二电极同时与驱动电路连接。而且，使第一电极41、42、43和与其对置的第二电极同时与检测电路连接，接下来，使第一电极44、45、46和与其对置的第二电极同时与检测电路连接。

通过像这样连接电极，从而即使电极数量增加，也不会使配线复杂化而增加配线面积，另外能够抑制驱动和检测的处理负担的增大。需要说明的是，在图4中，示出了三行三列的配置例，但配置数量不限于此。

参照上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，能够出于改进的目的或在本发明的思想的范围内进行改进或变更。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明所涉及的静电电容式输入装置在能够同时实现接近或接触的操作体的位置信息的检测、是否对表面面板实施了按压力的检测的方面是有用的。

附图标记说明

10静电电容式输入装置；

10a传感部；

11、12、13、14对置电极对；

11a、12a、13a、14a第一电极；

11b、12b、13b、14b第二电极；

15a第一基材(表面面板)；

15b第二基材；

16光学粘接构件(弹性构件)；

18a、18b、18c、18d、18e、18f、18g、18h配线；

20运算部；

21多路调制器(切换部)；

22驱动电路(驱动部)；

23检测电路(检测部)；

24控制部(切换部)；

30a传感部；

36弹性部；

37空间；

41、42、43、44、45、46第一电极；

28、51、52、53、54配线；

61、62、63、64、65、66第一电极；

71、72、73、74配线；

151上表面；

152下表面。