CN103455221A

CN103455221A - 静电电容检测装置

Info

Publication number: CN103455221A
Application number: CN2013101749592A
Authority: CN
Inventors: 清水智巨; 泽田武士
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: JP5718282B2; CN103455221B; US20130321003A1; US9140738B2; JP2013250706A

Abstract

本发明提供不进行电极面积的缩小、屏蔽面积的扩大，就兼得检测灵敏度的维持和EMI对策的静电电容检测装置。静电电容检测装置构成为具有：以规定的厚度t形成的基板亦即基膜（20）；以规定的图案形成于基膜的表面（20a）的电极层（100）、该电极层由用于静电电容检测而触摸的电极（101）（101A、101B、101C、101D）和从该电极（101）引出的布线（121）构成；以与电极层的规定图案对应的屏蔽图案形成在基膜的背面（20b）的屏蔽层（200），屏蔽层的屏蔽图案形成在从基膜（20）的厚度t方向观察时不与电极（101）重复的电极的周围、以及不与布线（121）重复的布线的周围，并且形成于布线的布线间。

Description

静电电容检测装置

技术领域

本发明涉及静电电容检测装置，尤其涉及静电电容检测基板的屏蔽构造具有特征的静电电容检测装置。

背景技术

作为现有技术，已知有在基板上形成静电电容检测用的电极层，并且作为EMI对策形成有屏蔽层的静电电容检测装置（例如参照专利文献1）。该静电电容检测装置是具有形成了电极图案的电极基板的触摸传感器，且在与电极基板的电极图案同一面上的外周区域形成有由透明导电膜构成的屏蔽层，在该屏蔽层的上层形成有与电极图案电连接的输出布线等。

根据该静电电容检测装置，由于在输出布线和电极基板之间形成有由透明导电膜构成的屏蔽层，所以即便手指等接触或靠近形成有多个输出布线的输出布线部亦即屏蔽区域，在该部分，手指等的静电电容和输出布线的静电电容的耦合也被屏蔽层屏蔽。因此，在手指等触摸、或靠近的部分，容量变化引起的噪声不会传递至输出布线等，尽管在传感器部没有输入，也会像有输入一样不进行检测，因而能够防止误动作的产生。另外，不产生容量变化所引起的噪声，能够容易地设定输入检测的阈值，因而能够进行准确的输入检测。

专利文献1：日本特开2009－169720号公报

但是，根据现有的静电电容检测装置，检测灵敏度因电极层和屏蔽层之间的寄生电容的增加而降低，另外，若通过缩小电极面积来进行EMI对策，则存在操作性因操作区域缩小而降低的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供不进行电极面积的缩小、屏蔽面积的扩大，就兼得检测灵敏度的维持和EMI对策的静电电容检测装置。

［1］本发明为了实现上述目的，提供如下静电电容检测装置，其特征在于，具有：以规定的厚度形成的基板；以规定的图案形成在上述基板的表面的电极层，该电极层由用于静电电容检测而触摸的电极和从上述电极引出的布线构成；以与上述电极层的上述规定的图案对应的屏蔽图案形成在上述基板的背面的屏蔽层；上述屏蔽层的上述屏蔽图案形成在从上述基板的上述厚度方向观察时不与上述电极重复的上述电极的周围、以及不与上述布线重复的上述布线的周围，并且形成在上述布线的布线间。

［2］也可以是根据上述［1］所记载的静电电容检测装置，其特征在于，形成在上述布线的布线间的屏蔽层的局部在从上述基板的上述厚度方向观察时与上述电极重复。

［3］另外，也可以是根据上述［2］所记载的静电电容检测装置，其特征在于，包括形成在上述布线的布线间的屏蔽层在内的上述屏蔽层全部以电连接的方式形成。

［4］另外，也可以是上述［1］至［3］中任意一项所记载的静电电容检测装置，其特征在于，上述屏蔽层由网状结构形成。

根据本发明，能够提供不进行电极面积的缩小、屏蔽面积的扩大，就兼得检测灵敏度的维持和EMI对策的静电电容检测装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的静电电容检测装置的立体图。

图2是从图1所示的A方向观察本发明的实施方式的静电电容检测装置的基膜的表面的俯视图。

图3是本发明的实施方式，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置的基膜的背面的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜的表面的电极层和基膜的背面的屏蔽层的从基膜的厚度方向观察时的重复关系。

图4A是比较例1，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置的基膜的背面的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜的表面的电极层和基膜的背面的屏蔽层的从基膜的厚度方向观察时的重复关系。

图4B是比较例2，且是从图1所示的A方向透视观察了静电电容检测装置的基膜的背面的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜的表面的电极层和基膜的背面的屏蔽层的从基膜的厚度方向观察时的重复关系。

图4C是比较例3，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置的基膜的背面的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜的表面的电极层和基膜的背面的屏蔽层的从基膜的厚度方向观察时的重复关系。

图4D是比较例4，且是从图1所示的A方向观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的表面20a的俯视图。

图5是表示本发明的实施方式的静电电容检测装置和比较例的、电极和电极寄生电容的关系的寄生电容测定结果的曲线图。

图6是表示本发明的实施方式的静电电容检测装置和比较例的无线电噪声评价的结果的表。

符号说明

10…传感器片；11…传感器区域；12…连接器区域；20…基膜；20a…表面；20b…背面；100…电极层；101（101A、101B、101C、101D）…电极；121（121A、121B、121C、121D）…布线；125…引出部；126…传感器直线部；127…连接器布线部；200…屏蔽层；210（210a、210b、210c、210d）…周围；211…部分；221a…周围；222a、222b、222c、222d…连接部；250…连接器；300…屏蔽层；300a、300b、300c、300d…周围；320…周围；400…屏蔽层；400a、400b、400c、400d…周围；421a、421b、421c、421d、421e…周围；500…屏蔽层；500a、500b、500c、500d…周围；521a、521e…外侧；600…屏蔽层；600a、600b、600c、600d…周围；621a、621e…外侧。

具体实施方式

[本发明的实施方式]

（静电电容检测装置的构成）

图1是本发明的实施方式的静电电容检测装置的立体图。静电电容检测装置一般由触摸检测电极部及其控制部构成，但本发明的实施方式的静电电容检测装置相当于上述的触摸检测电极部。上述的控制部对触摸检测电极部施加规定的电压，通过触摸操作检测电压的降低，上述的控制部现已作为各种技术而被公知。因此，后述的本发明的实施方式的静电电容检测装置亦即传感器片10是静电电容检测装置的主要构成部分，其作为静电电容检测装置而发挥功能。

本发明的实施方式的静电电容检测装置亦即传感器片10具有：以规定的厚度t形成的基板亦即基膜20；电极层100，其以规定的图案形成在基膜20的表面20a，该规定的图案由用于静电电容检测而进行触摸的电极101（101A、101B、101C、101D）和从该电极101引出的布线121构成；以及、屏蔽层200，其以与电极层100的规定的图案对应的屏蔽图案形成在基膜20的背面20b，屏蔽层200的屏蔽图案构成为，形成在从基膜20的厚度t方向进行观察时不与电极101重复的电极101的周围以及不与布线121重复的布线121的周围，并且形成在布线121的布线间。

（传感器片10）

传感器片10是利用导体箔等在膜片状的绝缘体亦即以厚度t（一般厚度从12μm至50μm左右）形成的基膜20上形成有电极101、布线121以及屏蔽层200的柔性印刷电路基板FPC（Flexible printedcircuits）。从电极101引出的布线121在和电极101相反侧与连接器250电连接。该传感器片10通过连接器250与控制部连接，能够根据用于静电电容检测的电压施加、电压等的变化进行静电电容的检测，该传感器片10作为静电电容检测装置而发挥功能。

（电极层100）

图2是从图1所示的A方向观察本发明的实施方式的传感器片10的基膜20的表面20a的俯视图。利用导体箔等在传感器片10的基膜20的表面20a上形成有电极101（101A、101B、101C、101D），从各电极101A、101B、101C、101D引出布线121A、121B、121C、121D。

在本实施方式中虽然将电极101设为4个，但电极个数并不局限于此。

布线121由从各电极101A、101B、101C、101D引出至连接器250的布线121A、121B、121C、121D构成。该布线121由从电极101A、101B、101C、101D斜向引出的引出部125、在传感器区域11直线布线的传感器直线部126、以及在连接器区域12布线的连接器布线部127构成。

（屏蔽层200）

图3是本发明的实施方式，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的背面20b的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜20的表面20a的电极层100和基膜20的背面20b的屏蔽层200的从基膜20的厚度t方向观察时的重复关系。

屏蔽层200形成在基膜20的背面20b，其以与电极层100的图案对应的屏蔽图案形成。即，屏蔽层200的屏蔽图案形成在从基膜20的厚度t方向进行观察时不与电极101重复的电极101的周围、以及不与布线121重复的布线121的周围。并且，形成在布线121的布线间。

如图3所示，屏蔽层200以网状在从基膜20的厚度t方向观察时不与电极101重复的电极101的周围210a、210b、210c、210d形成为框状的屏蔽图案。因而，至少与电极101的区域对应的部分211不形成屏蔽层，以使得在从基膜20的厚度t方向观察时不与电极101重复。此外，屏蔽层也可以不是网状，而形成为全填充图案。

另外，屏蔽层200以线状形成在从基膜20的厚度t方向观察时不与布线121重复的布线121的周围。即，为图3所示的线状的周围221a、221b、221c、221d、221e。

另外，如图3所示，为了分别将形成在线状的周围221a、221b、221c、221d、221e的屏蔽层电连接，且还与形成在框状的周围210a、210b、210c、210d的屏蔽层电连接，以线状形成有连接部222a、222b、222c、222d。连接部222a连接210b、221a和221b、222b。连接部222b连接222a、221b和221c、222c。连接部222c连接222b、221c和221d、222d。连接部222d连接222c、221d和221e、210c。

此外，连接部222a、222b、222c、222d在从基膜20的厚度t方向观察时，在图2所示的B1、B2、B3、B4区域中分别与布线121A、121B、121C、121D局部重复。

如上述那样电极层100以及屏蔽层200分别形成于基膜20的表面20a和背面20b，所以在基膜20的厚度t方向分离。另外，对于电极层100和屏蔽层200，以除了连接部222a、222b、222c、222d的一部分以外，在从基膜20的厚度t方向观察时不重复的方式进行图案形成。即，能够使与电极层100的重复成为最小限，能够将电极101以及布线121（电极层100）的周围全部屏蔽。由此，能够减少寄生电容，并且实现有效的EMI对策。

（比较例1）

图4A是比较例1，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的背面20b的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜20的表面20a的电极层100和基膜20的背面20b的屏蔽层300的从基膜20的厚度t方向观察时的重复关系。在比较例1中，屏蔽层300与本发明的实施方式不同，但电极层100等其他部分相同，故仅对屏蔽层的屏蔽图案进行说明。

（比较例1的屏蔽层300）

屏蔽层300形成在基膜20的背面20b。如图4A所示，屏蔽层300形成为除了与电极101的区域对应的部分211以外，覆盖电极101的周围300a、300b、300c、300d和布线121，且遍及布线121的周围320。

（比较例2）

图4B是比较例2，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的背面20b的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易把握图1所示的基膜20的表面20a的电极层100和基膜20的背面20b的屏蔽层400的从基膜20的厚度t方向观察时的重复关系。在比较例2中，屏蔽层400与本发明的实施方式不同，但电极层100等其他部分相同，故仅对屏蔽层的屏蔽图案进行说明。

（比较例2的屏蔽层400）

屏蔽层400形成在基膜20的背面20b。如图4B所示，屏蔽层400除去与电极101的区域对应的部分211以外，形成在电极101的周围400a、400b、400c、400d以及布线121（121A、121B、121C、121D）之间和周围421a、421b、421c、421d、421e。

（比较例3）

图4C是比较例3，且是从图1所示的A方向透视观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的背面20b的俯视图。通过图示为这样的透视俯视图，能够容易地把握图1所示的基膜20的表面20a的电极层100和基膜20的背面20b的屏蔽层500的从基膜20的厚度t方向观察时的重复关系。在比较例3中，屏蔽层500与本发明的实施方式不同，但电极层100等其他部分相同，故仅对屏蔽层的屏蔽图案进行说明。

（比较例3的屏蔽层500）

屏蔽层500形成在基膜20的背面20b。如图4C所示，屏蔽层500除了与电极101的区域对应的部分211以外，形成在电极101的周围500a、500b、500c、500d以及布线121A、121D的外侧521a、521e。

（比较例4）

图4D是比较例4，且是从图1所示的A方向观察静电电容检测装置（传感器片10）的基膜20的表面20a的俯视图。在比较例4中，屏蔽层600形成在基膜20的表面20a，但电极层100等其他部分相同，故仅对屏蔽层的屏蔽图案进行说明。

（比较例4的屏蔽层600）

屏蔽层600形成在基膜20的表面20a。如图4D所示，屏蔽层600除了与电极101的区域对应的部分211以外，形成在电极101的周围600a、600b、600c、600d以及布线121A、121D的外侧621a、621e。另外，在布线121和布线间的部分未形成屏蔽图案。因此，屏蔽层600没有与电极层100重复的部分，其形成在与电极层100相同的基膜20的表面20a。

（本发明的实施方式的静电电容检测装置的动作）

作为本发明的实施方式的静电电容检测装置的传感器片10按以下方式动作，作为静电电容检测装置而发挥功能。

成为经由连接器250从控制部向电极101（101A、101B、101C、101D）施加了规定频率（例如为3kHz）的电压的状态。因手指等触摸或者靠近电极101而使施加的电压电平降低。通过测定该信号的电压电平的降低，并与规定的基准电压进行比较，从而能够检测出对电极的触摸或者靠近。该使用例是一个例子，也能够利用其他使用方法来检测对电极的触摸或者靠近。

另外，屏蔽层200经由连接器250与控制部的接地电平连接。由此，电极101的周围、布线121的局部被屏蔽。由此，能够降低来自外部的电磁噪声，能够降低向外部的辐射电平。

（本发明的实施方式和比较例1～4的比较）

图5是表示本发明的实施方式的静电电容检测装置和比较例的、电极和电极寄生电容的关系的寄生电容测定结果的曲线图。横轴采用电极图案长度，纵轴设为将电极寄生电容的设计目标值标准化为1的电极寄生电容。

针对EL10～EL18的9种电极图案长度，画出了本发明的实施方式、以及比较例1～4的标准化后的电极寄生电容的测定值。其中，EL10～EL18越向右，电极图案长度越长。

根据图5，在本发明的实施方式以及比较例1～4中，电极寄生电容随着电极图案长度的增加而增加。在全部的电极图案长度中低于电极寄生电容的设计目标值C（pF）的是本发明的实施方式和比较例4。

图6是表示本发明的实施方式的静电电容检测装置和比较例的无线电噪声评价的结果的表。是针对本发明的实施方式以及比较例1～4，且针对平均（AVE）值和峰（PEAK）值测定各测定项目（SWART、LW、AM、SW），并将本发明的实施方式的测定项目SWART的最大PEAK值标准化为1的表。该测定例如是测定对电极101施加4v、3kHz的电压时辐射的无线电噪声。

由图6可知，无线电噪声性能按照比较例1、比较例2、本发明的实施方式、比较例3、比较例4的顺序提高。

根据图5所示的电极寄生电容的评价结果，可知本发明的实施方式和比较例4将设计目标值C（pF）清除，另外，根据图6所示的无线电噪声性能的评价，可知与比较例4相比，本发明的实施方式更为优异。即，若通过2个评价方法综合评价本发明的实施方式和4个比较例的相反的特性，则评价是本发明的实施方式最好。

（本发明的实施方式的效果）

根据本发明的实施方式，具有以下效果。

（1）本发明的实施方式的传感器片10的屏蔽层200的屏蔽图案形成在从基膜20的厚度t方向观察时不与电极101重复的电极101的周围以及不与布线121重复的布线121的周围。并且，形成在布线121的布线间。由此，能够使与电极层100的重复为最小限，能够将电极101以及布线121（电极层100）的周围全部屏蔽。因而，能够减少寄生电容，并且能够实现有效的EMI对策。

（2）根据本发明的实施方式和比较例1～4的电极寄生电容的评价，如图5所示，电极寄生电容按照比较例1、比较例2、比较例3、本发明的实施方式、比较例4的顺序变大。另一方面，根据图6，无线电噪声性能按照比较例1、比较例2、本发明的实施方式、比较例3、比较例4的顺序提高。即，基于屏蔽层的效果处于以电极寄生电容和无线电噪声性能进行权衡的关系。因此，通过本发明的实施方式，能够不改变电极的尺寸而实现符合检测灵敏度和辐射电平的EMI对策。

（3）由上述可知，无需为了维持检测灵敏度而缩小电极面积来使电极寄生电容减少。另外，无需为了EMI对策而扩大屏蔽面积。

因此，通过本发明的实施方式，能够兼得检测灵敏度的维持和EMI对策。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式只不过是一个例子，不对要求保护的范围所涉及的发明进行限定。能够以其他各种实施方式来实施这些新的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更等。另外，在这些实施方式以及变形例中说明的特征的组合的全部并非是用于解决发明的课题的手段所必须的。并且，这些实施方式以及变形例包含在发明的范围以及主旨内，并且，包含在要求保护的范围所记载的发明和与其等同的范围内。

Claims

1.一种静电电容检测装置，其特征在于，

具有：

基板，其以规定的厚度形成；

电极层，其以规定的图案形成在所述基板的表面，该规定的图案由用于静电电容检测而触摸的电极和从所述电极引出的布线构成；以及

屏蔽层，其以与所述电极层的所述规定的图案对应的屏蔽图案形成在所述基板的背面，

所述屏蔽层的所述屏蔽图案形成在从所述基板的所述厚度的方向观察时不与所述电极重复的所述电极的周围、以及不与所述布线重复的所述布线的周围，并且形成在所述布线的布线间。

2.根据权利要求1所述的静电电容检测装置，其特征在于，

形成在所述布线的布线间的屏蔽层的局部在从所述基板的所述厚度方向观察时与所述电极重复。

3.根据权利要求2所述的静电电容检测装置，其特征在于，

包括形成在所述布线的布线间的屏蔽层在内的所述屏蔽层全部以电连接的方式形成。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的静电电容检测装置，其特征在于，

所述屏蔽层由网状结构形成。