CN108885149B

CN108885149B - 压力检测装置

Info

Publication number: CN108885149B
Application number: CN201680082741.6A
Authority: CN
Inventors: 渡津裕次; 柴田洋介
Original assignee: Nissha Co Ltd
Current assignee: Nissha Co Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: WO2017149884A1; JP6280579B2; TW201738540A; TWI707127B; KR102519243B1; CN108885149A; JP2017156126A; US10760982B2; KR20180118129A; US20180356299A1

Abstract

本发明提供一种压力检测装置，其能够针对输入面高精度地一起检测垂直方向的应力和剪切应力。第一电极图案(Ty)和第二电极图案(Tx)在多个第三电极(Rx)中的在Y方向上相邻的第三电极(Rx)彼此之间延伸，从而在俯视图中仅与相邻的第三电极(Rx)的各自的一部分重叠。微型控制器(25)能够检测在上述部分产生的静电容量。在施加压力而使第二绝缘体(13)变形时，微型控制器(25)基于通过在俯视图中彼此重叠的第三电极(Rx)与第一电极(Ty)或第二电极(Tx)的重叠面积变化而得到的静电容量变化，计算剪切力。

Description

压力检测装置

技术领域

本发明涉及一种压力检测装置，特别是涉及一种针对输入面能够一起检测垂直方向的应力和剪切应力的压力检测装置。

背景技术

近年来，正在对能够检测压力的面内分布的传感片进行开发和产品化。例如，已知有在身体的下方铺设而测量体压分布的装置、能够检测压力的触摸板。但是，这些全部是对仅作用于片材面的法线方向(Z方向)的应力的面内分布进行检测的装置。

另一方面，作为不仅能够检测Z方向的应力，还能够检测剪切方向(X，Y方向)的应力的装置，有三分力负载传感器等。但是，为了检测面内分布，必须大量铺满地配置三分力负载传感器，因此难以实现装置的实用化。

在引用文献1中，公开了一种通过介电体配置多个矩形的第一电极和多个第二电极从而能够测量剪切力的触觉传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-115282号公报

在引用文献1的触觉传感器中，矩形的第一电极130和第二电极140分别以铺满上部基板110和下部基板120的方式配置。但是，由于条件是上部基板110能够弹性变形，因此在基板110形成多个第一电极130，进而将布线延伸至控制电路，实际在技术上比较困难。

发明内容

本发明的课题在于，在压力检测装置中，针对输入面高精度地一起检测垂直方向的应力和剪切应力。

以下，作为解决课题的手段，对多个方式进行说明。这些方式可以根据需要任意组合。

本发明的一观点所涉及的压力检测装置，具有支撑基板、刚性比支撑基板低且若压力作用则发生弹性变形的第二绝缘体、第一绝缘体。压力检测装置具有多个第三电极、多个第一带状电极、多个第二带状电极、静电容量测量电路和压力检测电路。

支撑基板、第二绝缘体和第一绝缘体从与输入压力的一侧相反的一侧依次排列并层叠。

多个第三电极以在第二绝缘体与支撑基板之间全面铺满方式设置。

多个第一带状电极在第一绝缘体的与第二绝缘体相反的一侧沿第一方向延伸设置。多个第一带状电极在多个第三电极中的在与第一方向交叉的方向上邻接的第三电极彼此之间延伸，从而在俯视图中仅与邻接的第三电极的各自的一部分重叠。

多个第二带状电极在第一绝缘体与第二绝缘体之间沿与第一方向交叉的第二方向延伸设置。多个第二带状电极在多个第三电极中的在与第二方向交叉的方向上邻接的第三电极彼此之间延伸，从而在俯视图中仅与邻接的第三电极的各自的一部分重叠。

静电容量测量电路能够检测在第三电极与在俯视图中与该第三电极重叠的第一带状电极之间产生的静电容量。静电容量测量电路能够检测在第三电极与在俯视图中与该第三电极重叠的第二带状电极之间产生的静电容量。

在施加压力而使第二绝缘体变形时，由于在俯视图中相互重叠的第三电极与第一带状电极的重叠面积和/或在俯视图中相互重叠的第三电极与第二带状电极的重叠面积发生变化，从而压力计算电路基于由静电容量测量电路得到的静电容量变化来计算剪切力。

在该装置中，各第一带状电极在俯视图中与在第二方向邻接排列的多对第三电极重叠，从而构成多个交点。另外，各第二带状电极在俯视图中与在第一方向上相邻排列的多对第三电极重叠，从而构成多个交点。

在该装置中，例如若向第二方向的剪切力作用于第一绝缘体，则在第一带状电极中剪切力作用的部分中，第一带状电极与邻接的一对第三电极的各交点(第一带状电极与所对应的一对第三电极在俯视图中重叠的部分)的面积发生变化。由此，该第一带状电极与一侧的第三电极之间的静电容量增加，该第一带状电极与另一侧的第三电极之间的静电容量减少。然后，静电容量测量电路检测出该部分的静电容量变化，进而压力计算电路基于该静电容量变化计算剪切力。

压力检测装置还具备多个开关元件、多个读出线、多个控制线以及开关控制部。

多个开关元件一对一地连接于多个第三电极。

各读出线与多个开关元件中的在第一方向或第二方向上排列的多个开关元件连接。各读出线在该多个开关元件的排列方向上延伸，并与静电容量测量电路连接。

多个控制线在与排列方向交叉的方向上延伸，并与在该方向上排列的多个开关元件连接。

开关控制部通过多个控制线进行多个开关元件的接通/断开控制。

在该装置中，在开关控制部通过一根控制线使多个开关元件接通的状态下，静电容量测量电路依次检测多个读出线，由此检测第一带状电极或第二带状电极与第三电极的交点的静电容量变化。

在该装置中，由于读出线通过多个开关元件与多个第三电极连接，因此能够减少读出线的数量。其结果，在配置有多个第三电极的结构中，能够没有问题地配置读出线。

第二绝缘体的弹性模量也可以是0.001～10MPa。在该装置中，由于第二绝缘体十分柔软，因此若压力作用，则第一带状电极和第二带状电极能够容易地向接近第三电极的方向以及平面方向位移。

第一绝缘体也可以比第二绝缘体薄。在该装置中，由于第一带状电极与第二带状电极的距离设定得较短，因此当第一带状电极和第二带状电极相对于第三电极位移时，第一带状电极相对于第三电极位移的量和第二带状电极相对于第三电极位移的量不会产生大的差距。其结果，能够维持较高的静电容量测量精度。

发明效果

在本发明所涉及的压力检测装置中，能够针对输入面高精度地一起检测垂直方向的力和剪切力。

附图说明

图1是触摸板装置的模块构成图。

图2是第一电极图案的俯视图。

图3是第二电极图案的俯视图。

图4是第三电极图案的俯视图。

图5是表示电极图案的重叠状态的俯视图。

图6是表示剪切力作用时的电极图案的重叠状态的变化的俯视图。

图7是表示剪切力作用时的电极图案的重叠状态的变化的俯视图。

图8是用于表示互电容、剪切应力、法线方向的应力的关系的示意性截面图。

图9是用于表示互电容、剪切应力、法线方向的应力的关系的示意性截面图。

图10是用于表示互电容、剪切应力、法线方向的应力的关系的示意性截面图。

图11是用于表示互电容、剪切应力、法线方向的应力的关系的示意性截面图。

图12是表示第三电极图案的有源矩阵的示意图。

图13是压力测量的控制流程图。

图14是第一电极图案与第三电极图案之间的静电容量测量控制的流程图。

图15是第二电极图案与第三电极图案之间的静电容量测量控制的流程图。

符号说明

1 触摸板装置

3 传感器部

5 控制电路

11 支撑基板

13 第二绝缘体

15 第一绝缘体

25 微型控制器

27 信号发生电路

33 放大电路

35 栅极驱动电路

Rx 第三电极图案

Ta 第四电极图案

Tx 第二电极图案

Ty 第一电极图案

具体实施方式

1.第一实施方式

(1)触摸板装置的整体结构

利用图1，对触摸板装置1(压力检测装置的一例)的整体结构进行说明。图1是触摸板装置的模块构成图。

触摸板装置1具有传感器部3(触摸板)和控制电路5。

传感器部3具有检测压力作用的位置的功能和检测压力的功能。

控制电路5控制传感器部3，并且基于来自传感器部3的检测信号进行各种测量。

另外，触摸板装置1具有PC7。PC7例如是个人电脑。通过PC7，能够向控制电路5输入各种数据和指示，进而能够在监视器画面上显示来自控制电路5的信息。例如，作为后述的测量结果的互电容的数据显示在PC7的监视器上。

(2)传感器部的结构

传感器部3具有支撑基板11、第二绝缘体13和第一绝缘体15，这些从与压力输入侧相反的一侧依次排列并层叠。具体而言，第二绝缘体13设置于支撑基板11的上表面。第一绝缘体15设置于第二绝缘体13的上表面。

支撑基板11例如是环氧玻璃基板，厚度为1.6mm。另外，支撑基板11 的材料并无特别限定。

第二绝缘体13是力作用时能够弹性变形的部件。第二绝缘体13的弹性模量优选在0.001～10MPa的范围，更优选在0.001～0.01MPa的范围。第二绝缘体13例如是聚氨酯凝胶片材，厚度为1mm。聚氨酯凝胶片材硬度为0，即使是轻负荷，也会充分变形，因此优选。进而，由于聚氨酯凝胶片材具有粘合性，因此不另外准备粘合剂等，就能够将支撑基板11和第一绝缘体15 粘接。另外，第二绝缘体13的材料没有特别限定。

第二绝缘体13的厚度优选在10μm～10000μm的范围，更优选在100 μm～2000μm的范围。

第一绝缘体15是用于使第一电极图案Ty与第二电极图案Tx相互绝缘且在层叠方向上以规定的距离配置的层。

第一绝缘体15例如是氨酯膜，厚度为0.07mm。

第一绝缘体15的弹性模量优选在1MPa～4000MPa的范围，更优选在 1MPa～10MPa的范围。

另外，第一绝缘体15的材料没有特别限定。

第一绝缘体15的厚度优选在1μm～1000μm的范围，更优选在10μ m～100μm的范围。

第一电极图案Ty和第二电极图案Tx分别包括多个长条状或带状的第二电极Tx和第一电极Ty。

第一电极图案Ty设置于第一绝缘体15的上表面，即设置在第一绝缘体 15的与第二绝缘体13相反的一侧。如图2所示，第一电极图案Ty在图的Y 方向上排列，在X方向(第一方向的一例)上延伸。第一电极图案Ty具有在X方向上延伸的多个第一电极Ty(1)、Ty(2)、Ty(3)….Ty(l-2)、 Ty(l-1)、Ty(l)。图2是第一电极图案的俯视图。

第二电极图案Tx设置于第一绝缘体15的下表面，即设置在第一绝缘体 15与第二绝缘体13之间。如图3所示，第二电极图案Tx在图的X方向上排列，在Y方向(第二方向的一例)上延伸。第二电极图案Tx具有在Y方向上延伸的多个第二电极Tx(1)、Tx(2)、Tx(3)….Tx(m-2)、Tx(m-1)、 Tx(m)。图3是第二电极图案的俯视图。

根据上述结构，第二电极图案Tx在与第一电极图案Ty之间保持绝缘性并且与第一电极图案Ty交叉(在本实施方式中正交)配置。第一电极图案 Ty和第二电极图案Tx通过引导线引导至连接端子(图中未示出)。

第三电极图案Rx(以在第二绝缘体与支撑基板之间全面铺满的方式设置的多个电极的一例)设置在第二绝缘体13与支撑基板11之间。如图4所示，第三电极图案Rx包括整体铺满配置的多个岛状的第三电极Rx。图4是第三电极图案的俯视图。

第三电极图案Rx构成第三电极Rx(1，1)～Rx(n，0)的矩阵。在本实施方式中，各个第三电极Rx的形状为正方形。如下所述，第一电极Ty和第二电极Tx以覆盖相邻的第三电极Rx的间隙的方式配置。即，第一电极 Ty和第二电极Tx的宽度比第三电极Rx彼此的间隙大。第三电极Rx的形状也可以是其他形状。

作为第一电极图案Ty、第二电极图案Tx以及第三电极图案Rx的材料，优选显示几mΩ到几百Ω的表面电阻值(导电性)，例如可以由氧化铟、氧化锡、氧化铟锡(ITO)、锡锑酸等金属氧化物、金、银、铜、铂、钯、铝、铑等金属等成膜。作为由这些材料构成的第一电极图案Ty和第二电极图案 Tx的形成方法，具有溅射法、真空蒸镀法、离子镀法等PVD法、或通过CVD法、涂布法等形成透明导电膜后通过蚀刻进行图案化的方法、印刷法等。

在上述结构中，在第二电极图案Tx与第三电极图案Rx之间，夹置有作为能够根据来自输入面的应力而变形的弹性体的第二绝缘体13。因此，根据来自输入面的应力，第二电极图案Tx和第一电极图案Ty能够相对于第三电极图案Rx位移。

另外，第二电极Tx、第一电极Ty、第一绝缘体15也需要一定程度的柔软。这是因为，当层叠PET膜等刚性高的膜时，其刚性会妨碍第二绝缘体 13的弹性变形。

传感器部3具有保护层17。保护层17的上表面为手指触摸的输入面。保护层17是用于保护上述电极图案的层，具有防止手指与电极图案导通、或者防止电极图案的损伤的功能。保护层17例如是氨基甲酸酯膜，厚度为 0.05mm。另外，保护层17是任意的部件，可以省略。

在保护层17的下表面设置有第四电极图案Ta。第四电极图案Ta是全面覆盖第一电极图案Ty、第二电极图案Tx和第三电极图案Rx那样的图案。第四电极图案Ta也是任意的部件。另外，第四电极图案Ta只要能够覆盖第三电极图案Rx即可，因此也可以在与第一电极图案Ty相同的平面上在第一电极图案Ty之间形成。

保护层17和第一绝缘体15通过作为绝缘层的PSA19而相互固定。

第一绝缘体15比第二绝缘体13薄。第一绝缘体15的厚度优选在第二绝缘体13的厚度的20％以下的范围，更优选在10％以下的范围。例如，在第二绝缘体13的厚度为1mm的情况下，第一绝缘体15的厚度为0.07mm。在该装置中，通过第二绝缘体13设定得较薄，第一电极图案Ty与第二电极图案Tx的距离设定得较短。因此，在第一电极图案Ty和第二电极图案Tx相对于第三电极Rx位移时，第一电极图案Ty相对于第三电极Rx位移的量与第二电极图案Tx相对于第三电极Rx位移的量不会产生大的差距。

(3)剪切应力的检测原理

利用图5～图7，对输入面在剪切方向上受到应力的情况的电极位置的变化和其检测原理的说明进行定性说明。图5是表示电极图案的重叠状态的俯视图。图6和图7是表示剪切力作用时的电极图案的重叠状态的变化的俯视图。

多个第一电极Ty在多个第三电极Rx中的在Y方向上邻接的第三电极 Rx彼此之间延伸，从而在俯视图中仅与邻接的第三电极Rx的各自的一部分重叠。

多个第二电极Tx在多个第三电极Rx中的在X方向上邻接的第三电极 Rx彼此之间延伸，从而在俯视图中仅与邻接的第三电极Rx的各自的一部分重叠。

如上所述，各第一电极Ty在俯视图中与在Y方向上邻接排列的多对第三电极Rx重叠，从而构成多个交点。另外，各第二电极Tx在俯视图中与在 X方向上邻接排列的多对第三电极Rx重叠，从而构成多个交点。

利用图5，研究第三电极图案Rx中的第三电极Rx(a-1，b+1)～第三电极Rx(a+1，b-1)(a，b为任意的自然数)、与它们有重叠的第二电极Tx (d)、第二电极Tx(d+1)、第一电极Ty(c)、第一电极Ty(c+1)。图 5表示没有应力的状态的第一电极Ty、第二电极Tx、第三电极Rx的重叠。各第二电极Tx和第一电极Ty与第三电极Rx有重叠且具有与其面积大致成比例的互电容。

下面对施加了阴影的四个重叠A～D进行讨论。

重叠A：Rx(a-1，b)/Tx(d)之间

重叠B：Rx(a，b)/Tx(d)之间

重叠C：Rx(a，b+1)/Ty(c)之间

重叠D：Rx(a，b)/Ty(c)之间

进而，重叠A～D中的互电容用如下述的符号表达表示。

重叠A的互电容：C[Rx(a-1，b)/Tx(d)]

重叠B的互电容：C[Rx(a，b)/Tx(d)]

重叠C的互电容：C[Rx(a，b+1)/Ty(c)]

重叠D的互电容：C[Rx(a，b)/Ty(c)]

如图6所示，在输入面受到+X方向的应力的情况下，第二电极Tx和第一电极Ty相对于第三电极Rx向+X方向移动，与此相应地重叠面积发生变化。具体而言，重叠B的互电容C[Rx(a，b)/Tx(d)]增大，重叠A的互电容C[Rx(a-1，b)/Tx(d)]减少。另一方面，重叠C的互电容C[Rx(a， b+1)/Ty(c)]和重叠D的互电容C[Rx(a，b)/Ty(c)]不变。

如图7所示，在输入面受到+Y方向的应力的情况下，第二电极Tx和第一电极Ty相对于第三电极Rx向+Y方向移动，与此相应地重叠面积发生变化。具体而言，重叠C的互电容C[Rx(a，b+1)/Ty(c)]增大，重叠D的互电容C[Rx(a，b)/Ty(c)]减少。

据上，通过测量上述四个重叠A～D的静电容量，能够检测X方向和Y 方向的移动，由此能够检测剪切应力。

(4)互电容、剪切应力、法线方向应力的关系

接着，对第二电极Tx以及第一电极Ty与第三电极Rx的互电容与剪切应力、进而与法线方向(Z方向)的应力的关系进行定量分析。由于考虑X 方向，因此在图8～图11中将第二电极Tx(d)和第三电极Rx(a-1，b)以及第三电极Rx(a，b)的位置关系表示为截面图。图8～图11是用于表示互电容、剪切应力、法线方向的应力的关系的示意性截面图。

另外，关于Y方向的应力，同样能够使用重叠D的互电容C[Rx(a，b) /Ty(c)]和重叠C的互电容C[Rx(a，b+1)/Ty(c)]进行检测，因此在此省略。

图8表示未施加应力的状况。将该状况下的第二电极Tx(d)和第三电极Rx(a-1，b)或第三电极Rx(a，b)的平面的法线方向的距离设为z₀，此时的各互电容如以下式1表示。

[式1]

在此，K1和K2分别是由第二绝缘体13的介电常数、厚度、各电极图案的大小、X方向、Y方向的位置等决定的比例常数。

如图9所示，在向-Z方向按压的情况下，根据压力的强度，第二电极 Tx(d)接近第三电极Rx(a-1，b)和第三电极Rx(a，b)。即，距离从z₀变为z₀-Δz。在这种情况下，重叠B的互电容C[Rx(a，b)/Tx(d)]z和重叠A的互电容C[Rx(a-1，b)/Tx(d)]z根据Δz，如以下式2变化。

[式2]

当使式1与式2联立时，Δz如以下式3表示。

[式3]

在弹性体的变形为弹性区域的情况下，Δz与应力成比例，因此根据式3，能够通过容量的变化而检测-Z方向的应力。

接着，如图10所示，考虑在+X方向上产生了按压(剪切应力)的情况。在该情况下，第二电极Tx根据压力的强度而移动。在这种情况下，重叠B 的互电容C[Rx(a，b)/Tx(d)]x和重叠A的互电容C[Rx(a-1，b)/Tx(d)]x 根据Δx如以下式4变化。

[式4]

在此，Kp是与图5所示的斜线部分的长度成比例的值。根据式1和式4，Δx如以下式5表示。

[式5]

在第二绝缘体13的变形为弹性区域的情况下，Δx与应力成比例，因此根据式5，能够通过容量的变化检测+X方向的应力。

最后，如图11所示，考虑+X方向的按压和-Z方向的按压同时作用的情况。在这种情况下，考虑到第二电极Tx(d)向Z方向移动Δz，进而向X 方向移动Δx。C[Rx(a，b)/Tx(d)]zx和C[Rx(a-1，b)/Tx(d)]zx能够将式4的z₀置换为z-Δz来计算，因此如以下式6表示。

[式6]

根据式6和式1得到以下式7。

[式7]

据上，Δz与下述式8成比例。

[式8]

另外，据上，Δx与下述式9成比例。

[式9]

如上所述，由于第一电极Ty和第二电极Tx以相对于第三电极Rx在俯视图中形成多个交点的方式配置，因此通过测量交点的互电容，能够检测手指的接触位置及其压力。即，当手指接近第一电极Ty和第二电极Tx时，接近接触位置的交点的互电容发生变化，若通过进一步按压使第二绝缘体13 发生变形，则第一电极Ty和第二电极Tx接近第三电极图案Rx，从而其交点的互电容发生变化。

例如，当向Y方向的剪切力作用于某一点时，在第一电极Ty中剪切力作用的部分，第一电极Ty与邻接的一对第三电极Rx的各交点(在俯视图中第一电极Ty与所对应的一对第三电极Rx重叠的部分)的面积发生变化。由此，该第一电极Ty与一侧的第三电极Rx之间的静电容量增加，该第一电极 Ty与另一侧的第三电极Rx之间的静电容量减少。

(6)触摸板装置的控制结构

利用图1对触摸板装置1的控制结构进行说明。

控制电路5具有微型控制器25。微型控制器25是具有CPU、RAM、ROM 等的计算机。

控制电路5具有信号发生电路27。信号发生电路27与第一电极图案Ty 或第二电极图案Tx和微型控制器25连接。信号发生电路27能够对第一电极图案Ty或第二电极图案Tx施加电压脉冲。

控制电路5具有ADC(模拟-数字转换器)29。ADC29可输入数字信号地与微型控制器25连接。

控制电路5具有放大电路33。放大电路33与第三电极图案Rx和ADC29 连接。放大电路33对来自第三电极图案Rx的模拟信号进行增幅并发送到 ADC29。

微型控制器25能够检测第一电极图案Ty以及第二电极图案Tx与第三电极Rx的重叠部分(交点)的互电容。即，微型控制器25具有作为静电容量测量电路的功能。具体而言，微型控制器25能够检测在第三电极Rx与在俯视图中与该第三电极Rx重叠的第一电极Ty之间产生的静电容量。微型控制器25能够检测在第三电极Rx与在俯视图中与该第三电极Rx重叠的第二电极图案Tx之间产生的静电容量。

更具体而言，微型控制器25通过信号发生电路27，将第一电极图案Ty 或第二电极图案Tx作为发送电极依次施加电压脉冲，将多个第三电极Rx作为接受电极而测量接收强度，检测各电极交点的互电容的变化。

控制电路5具有栅极驱动电路35。栅极驱动电路35是通过多个控制线 (后述)进行多个开关元件(后述)的接通/断开控制的开关控制部。栅极驱动电路35与微型控制器25连接。微型控制器25控制静电容量的检测时机和栅极驱动电路35的切换时机。

微型控制器25基于各交点的互电容的变化计算压力作用位置。即，微型控制器25具有压力作用位置计算电路的功能。压力作用位置的计算技术是公知的，因此省略说明。

微型控制器25基于各交点的互电容的变化计算压力。即，微型控制器 25具有压力计算电路的功能。

在该装置中，例如，当手指按压保护层17时，微型控制器25向第二电极Tx或第一电极Ty输送信号，将第三电极Rx接收的信号作为通过放大电路33增幅的信号而通过ADC29接收，微型控制器25能够测量第二电极Tx 或第一电极Ty与第三电极Rx的互电容。然后，微型控制器25计算压力作用位置，进而计算压力(相对于输入面的法线方向的应力和剪切应力)。

利用图12对根据开关元件21的有源矩阵的第三电极Rx的切换电路进行说明。图12是表示第三电极图案的有源矩阵的示意图。在图12中，作为例子，表示在3×3＝9元素的第三电极Rx分别安装有开关元件的方式。另外，实际上也可以使10×15＝150等元件的数量更多，但为了简化说明，使用图 13进行说明。在本实施方式中，开关元件21设置在支撑基板11的第二面。第三电极Rx与开关元件21通过设置在贯通孔中的连接线23连接。另外，开关元件也可以设置在与第三电极Rx相同侧的面。开关元件21例如是FET 等晶体管、光耦合器等。但是，开关元件21的种类没有特别限定。

开关元件21在各列上通过控制线53a～53c与栅极驱动电路35连接。多个控制线53a～53c在与排列方向交叉的方向上延伸，并与在该方向上排列的多个开关元件21连接。

根据上述结构，第三电极Rx在有源矩阵内经由开关元件21与放大电路 33(图12)的输入连接。具体而言，开关元件21的一端与各第三电极Rx 连接，另一端每行通过读出线51a～51c与放大电路33连接。换言之，多个读出线51a～51c与多个开关元件21中的在一个方向上排列的多个开关元件21 连接。另外，读出线51a～51c在该多个开关元件21的排列方向上延伸，与放大电路33连接。

栅极驱动电路35(开关控制部的一例)用于通过开关元件21选择性地将各第三电极Rx与控制电路5连接的方法，使用通过所谓的有源矩阵进行的检测。栅极驱动电路35根据来自微型控制器25的指令，通过多个控制线 53a～53c切换开关元件21的接通/断开。

栅极驱动电路35仅将任意列的开关元件21接通，能够将该列的第三电极Rx分别与放大电路33连接。在图12中，表示栅极驱动电路35将与第三电极Rx(3，1)～Rx(3，3)连接的开关元件21接通的状态。此时，只有第三电极Rx(3，1)～Rx(3，3)分别与放大电路33连接，除此之外的第三电极Rx由于开关元件21断开，因此不与放大电路33连接。

在上述结构中，在栅极驱动电路35通过一条控制线使多个开关元件21 接通的状态下，微型控制器25依次检测多个读出线51a～51c，从而检测第一电极图案Ty或第二电极图案Tx与第三电极图案Rx的交点的静电容量变化。即，由于读出线51a～51c经由多个开关元件21与多个第三电极Rx连接，因此能够减少读出线的数量。其结果，在配置有多个第三电极Rx的结构中，能够没有问题地配置读出线。

作为比较例，在不采用上述结构，将第三电极Rx全部分别引绕至放大电路的情况(以后，记载为“全引绕”)下，引绕线过多，认为实际上不可能。至少在第三电极是4×4以上的矩阵的情况下，与“全引绕”的情况相比，由于本实施方式的有源矩阵中向控制电路的引绕线的数量为一半以下，因此更有效。

(7)利用压力作用位置和压力的检测控制

利用图13，对由微型控制器25进行的触摸板装置1的触摸检测控制动作进行说明。图13是压力测量的控制流程图。

首先，微型控制器25基于来自放大电路33的电平信号，判断有无触摸输入(步骤S1)。

若判断为触摸了(步骤S1中为是)，则微型控制器25测量第一电极图案Ty与第三电极图案Rx的交点的静电容量(步骤S2)。

微型控制器25测量第二电极图案Tx与第三电极图案Rx的交点的静电容量(步骤S3)。

各交点的静电容量的值保存在微型控制器25的存储器中。

步骤S2和步骤S3的顺序并不限于上述实施例。

接着，微型控制器25分别决定触摸的压力作用位置和压力(步骤S4)。

利用图14对步骤S2的各交点的静电容量的测量控制进行说明。图14 是第一电极图案与第三电极图案之间的静电容量测量控制的流程图。

首先，微型控制器25向第一电极图案Ty供给驱动电压(步骤S11)。

接着，栅极驱动电路35使开关元件21的一列接通(步骤S12)。

微型控制器25从读出线依次读取来自第三电极Rx的信号(步骤S13)。

将读出的值保存在存储器中(步骤S14)。

接着，判定是否进行了全部列的测量(步骤S15)。若有未测量的列(步骤S15中为否)，则程序返回步骤S12。若在所有列的交点测量互电容(步骤S15中为是)，则程序结束

利用图15对步骤S3的各交点的容量值测量控制进行说明。图15是第二电极图案与第三电极图案之间的静电容量测量控制的流程图。

首先，微型控制器25向第一电极图案Ty供给驱动电压(步骤S16)。

接着，栅极驱动电路35将开关元件21的一列接通(步骤S17)。

微型控制器25从读出线依次读取来自第三电极Rx的信号(步骤S18)。

将读出的值保存在存储器中(步骤S19)。

接着，判定是否进行了全部列的测量(步骤S20)。若有未测量的列(步骤S20中为否)，则程序返回步骤S17。若在所有列的交点测量互电容(步骤S20中为是)，则程序结束。

以上的结果，能够检测施加于片状弹性体的X、Y、Z方向的所有应力的面内分布。作为上述装置的应用例，在用多个手指触摸的情况下，能够检测各手指的XYZ方向的力。若作为PC的触摸板那样的输入设备而应用，则也能够检测类似旋转方向的应力，因此能够检测“夹住”或“表面扭转”等新的动作。另外，也能够成为操作3D图像的新的输入设备。

作为该传感器的应用例，具有测量体压分布的装置。例如，为了进行步行或行走测量，希望测量施加在脚底上的压力分布情况下等的剪切力的测量。另外，若铺在床上，则能够测量施加在睡觉的人的身体整体的剪切力的分布，因此有助于床铺偏移的研究、预防等。

2.其他实施方式

以上，对本发明的一个或多个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种变更。特别是，本说明书中书写的多个实施方式以及变形例可以根据需要任意组合。

各层的层叠顺序和其他层的有无并不限定于上述实施方式。

各层的材料和厚度并不限定于上述实施方式。

控制结构并不限定于上述实施方式。

控制流程图并不限于上述实施方式。具体而言，多个步骤的顺序以及有无没有特别限定。特别是，前后所说明的步骤可以全部同时或者一部分同时进行。

也可以在第四电极图案Ta与第三电极图案Rx之间测量静电容量。

也可以通过测量第四电极图案的Ta的静电容量，而能够测量弱的压力。

产业上的可利用性

本发明能够广泛应用于压力检测装置。

Claims

1.一种压力检测装置，其特征在于，具备：

从与输入压力的一侧相反的一侧依次排列层叠的支撑基板、刚性比所述支撑基板低且压力作用时发生弹性变形的第二绝缘体以及第一绝缘体；

多个电极，所述多个电极以在所述第二绝缘体与所述支撑基板之间全面铺满的方式设置；

多个第一带状电极，所述多个第一带状电极在所述第一绝缘体的与所述第二绝缘体相反的一侧沿第一方向延伸设置，并且在所述多个电极中的在与所述第一方向交叉的方向邻接的电极彼此之间延伸，从而在俯视方向中仅与所述邻接的电极的各自的一部分重叠；

多个第二带状电极，所述多个第二带状电极在所述第一绝缘体与所述第二绝缘体之间沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸设置，并且在所述多个电极中的在与所述第二方向交叉的方向邻接的电极彼此之间延伸，从而在俯视方向中仅与所述邻接的电极的各自的一部分重叠；

静电容量测量电路，所述静电容量测量电路能够检测在所述电极与在俯视方向中与该电极重叠的第一带状电极之间产生的静电容量，并且能够检测在所述电极与在俯视方向中与该电极重叠的第二带状电极之间产生的静电容量；以及

压力计算电路，在施加压力而使所述第二绝缘体变形时，由于在俯视方向中电极与第一带状电极的相互重叠的重叠面积和/或在俯视方向中电极与第二带状电极的相互重叠的重叠面积发生变化，从而所述压力计算电路基于由所述静电容量测量电路得到的静电容量测量结果来计算剪切力。

2.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，还具备：

多个开关元件，所述多个开关元件一对一地连接于所述多个电极；

多个读出线，所述多个读出线与所述多个开关元件中的在所述第一方向或所述第二方向上排列的多个开关元件连接，在该多个开关元件的排列方向延伸并与所述静电容量测量电路连接；

多个控制线，所述多个控制线在与所述排列方向交叉的方向延伸，并与在该方向排列的多个开关元件连接；以及

开关控制部，所述开关控制部通过所述多个控制线进行所述多个开关元件的接通或者断开控制。

3.根据权利要求1或2所述的压力检测装置，其特征在于，

所述第二绝缘体的弹性模量是0.001～10MPa。

4.根据权利要求1或2所述的压力检测装置，其特征在于，

所述第一绝缘体比所述第二绝缘体薄。

5.根据权利要求3所述的压力检测装置，其特征在于，

所述第一绝缘体比所述第二绝缘体薄。