CN111201582B

CN111201582B - 输入装置

Info

Publication number: CN111201582B
Application number: CN201880065934.XA
Authority: CN
Inventors: 寒川井伸一
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: US11366553B2; JP7028886B2; JPWO2019092953A1; US20200264716A1; CN111201582A; WO2019092953A1; DE212018000330U1

Abstract

一实施方式所涉及的输入装置(100)具备：第一传感器电极(4)，其设置于基板(3)上；第二传感器电极(6)，其与所述第一传感器电极(4)对置地配置，并与所述第一传感器电极(4)电容耦合；以及检测电路(5)，其根据所述第一传感器电极(4)的静电电容，来检测操作体向所述第二传感器电极(6)的接近。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种输入装置。

背景技术

以往，已知一种具备自身电容式接触传感器的输入装置。自身电容式接触传感器具备用于检测操作体的接近的传感器电极，利用传感器电极的静电电容的变化来检测操作体向传感器电极的接近。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-96369号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述以往的输入装置具备接触传感器和对接触传感器进行收纳的壳体，并配置接触传感器以使得在接触传感器的基板上设置的传感器电极与壳体上的感应区域对置。因此，存在如下课题：对输入装置要求的感应区域越大，则传感器电极越大，导致接触传感器的基板的大型化、基板上的布局的制限。

本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，使自身电容式接触传感器的传感器电极小型化。

用于解决课题的手段

一实施方式所涉及的输入装置具备：第一传感器电极，其设置于基板上；第二传感器电极，其与所述第一传感器电极对置地配置，并与所述第一传感器电极电容耦合；以及检测电路，其根据所述第一传感器电极的静电电容，来检测操作体向所述第二传感器电极的接近。

发明效果

根据本发明的各实施方式，能够使自身电容式接触传感器的传感器电极小型化。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的输入装置的一例的立体图。

图2是图1的输入装置的A-A线剖视图。

图3是表示检测电路的功能结构的一例的图。

图4是表示输入装置的动作的一例的流程图。

图5是表示输入装置的变形例的剖视图。

图6是表示第二实施方式所涉及的输入装置的一例的立体图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的各实施方式。此外，关于各实施方式所涉及的说明书以及附图的记载，对于具有实质上相同的功能结构的结构要素，赋予相同的符号，由此省略重叠的说明。

<第一实施方式>

参照图1～图5，说明第一实施方式所涉及的输入装置100。本实施方式所涉及的输入装置100是用于供用户通过使操作体接近来输入所期望的信息的输入装置，具备对操作体的接近进行检测的自身电容式接触传感器。操作体是用户为了输入信息而利用的导电性物体。操作体例如是手指，但并不限于此。

首先，说明输入装置100的硬件结构。图1是表示本实施方式所涉及的输入装置100的一例的立体图。图2是图1的输入装置100的A-A线剖视图。

如图1以及图2所示，输入装置100具备：壳体1、支承体2、基板3、第一传感器电极4A～4D、检测电路5、以及第二传感器电极6A～6D。基板3、第一传感器电极4A～4D、以及检测电路5构成了接触传感器7。此外，在图1的示例中，为了使其他结构容易观察，省略了支承体2。

以下，以图1以及图2为基准来说明输入装置100中的上下，然而输入装置100中的上下并不限于此。此外，在不区分第一传感器电极4A～4D的情况下，称为第一传感器电极4。同样地，在不区分第二传感器电极6A～6D的情况下，称为第二传感器电极6。

壳体1是输入装置100的外包装，收纳支承体2、基板3、第一传感器电极4、以及检测电路5。在图1以及图2的示例中，壳体1具有长方体形状，并被分割成构成壳体1的底板的下壳体11、和构成壳体1的侧板以及顶板的上壳体12。壳体1是通过嵌合、粘接、压接、焊接等方法将下壳体11以及上壳体12一体化而形成的。此外，壳体1的形状以及分割方法并不限于上述示例。

支承体2是以使基板3与壳体1的顶板对置的方式进行支承的任意的部件或部分(例如，与壳体1一体地形成的部分)。在图2的示例中，支承体2设置于壳体1的底板的上表面，然而还可以设置于壳体1的侧板或顶板。此外，在图2的示例中，支承体2具有长方体形状，然而能够设计成能够支承基板3的任意形状。

基板3是刚性基板、柔性基板等印刷基板，连同第一传感器电极4以及检测电路5一起构成了接触传感器7。基板3被支承体2支承，以便与壳体1的顶板对置。尽管省略了图示，然而在基板3的上表面以及下表面形成有将第一传感器电极4以及检测电路5连接的布线图案。此外，在图1以及图2的示例中，基板3的俯视观察下的形状是矩形，然而并不限于此。

第一传感器电极4是为了检测操作体向第二传感器电极6的接近而在基板3的上表面设置的传感器电极，通过金属箔(铜箔等)、金属板、或镀层而形成。第一传感器电极4经由在基板3设置的布线图案与检测电路5电连接。此外，第一传感器电极4被配置成与对应的第二传感器电极6对置。换言之，基板3被支承体2支承，以使对应的第一传感器电极4以及第二传感器电极6对置。此外，在图1以及图2的示例中，第一传感器电极4A与第二传感器电极6A对应，第一传感器电极4B与第二传感器电极6B对应，第一传感器电极4C与第二传感器电极6C对应，且第一传感器电极4D与第二传感器电极6D对应。此外，图1以及图2的示例中，第一传感器电极4的俯视观察下的形状是矩形，然而并不限于此。此外，输入装置100具备一个以上的第一传感器电极4即可。

检测电路5是根据第一传感器电极4的静电电容C，来检测操作体向第二传感器电极6的接近的电路。检测电路5例如是一个或多个IC(Integrated Circuit，集成电路)，然而并不限于此。关于检测电路5，后文详述。

第二传感器电极6是与检测操作体的接近的感应区域对应的传感器电极，设置于壳体1的内表面(顶板的下表面)，通过金属箔(铜箔等)、金属板或者镀层而形成。第二传感器电极6并未与第一传感器电极4连接，也未与接地连接，离开第一传感器电极4地配置以便与对应的第一传感器电极4对置。

通过将第二传感器电极6配置成这样，对应的第一传感器电极4与第二传感器电极6发生电容耦合。该结果，若操作体向第二传感器电极6接近，则操作体接近了的第二传感器电极6所对应的第一传感器电极4的静电电容C发生变化。因此，检测电路5能够根据静电电容C来检测操作体向第二传感器电极6的接近。例如，在操作体接近了第二传感器电极6A的情况下，与第二传感器电极6A对应的第一传感器电极4A的静电电容Ca发生变化，因此，检测电路5能够根据静电电容Ca，来检测操作体向第二传感器电极6A的接近。

第二传感器电极6如图1以及图2的示例那样，优选形成得比第一传感器电极4大。由此，能够不会使第一传感器电极4大型化地，使输入装置100的感应区域大型化。

此外，在图1以及图2的示例中，第二传感器电极6的俯视观察下的形状是矩形，然而并不限于此。此外，输入装置100具备一个以上的第二传感器电极6即可。此外，对置的第一传感器电极4与第二传感器电极6之间的距离L按照对输入装置100要求的灵敏度、接触传感器7的灵敏度来设计即可。对于距离L，优选地，对输入装置100要求的灵敏度越高，则设计得越小。此外，对于距离L，接触传感器7的灵敏度越高，则能够设计得越大。

接下来，说明检测电路5的功能结构。图3是表示检测电路5的功能结构的一例的图。如图3所示，检测电路5具备测量部51和判定部52。

测量部51经由在基板3设置的布线图案与各第一传感器电极4电连接，测量各第一传感器电极4的静电电容C。静电电容C的测量方法能够任意地选择。测量部51例如使用公知的测量CR充放电时间的电路、将充电的电荷转送给已知的电容器的电路、测定阻抗的电路、构成振荡电路来测量振荡频率的电路等而构成。测量部51所测量出的静电电容C被输入给判定部52。

判定部52根据从测量部51输入的静电电容C，判定操作体是否接近了第二传感器电极6的任意一个、或者每一个均未接近。判定部52可以通过硬件来实现，也可以通过软件来实现。在后者的情况下，判定部52通过具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)和RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)的微型计算机而构成，并通过由CPU执行程序来实现。关于基于判定部52的判定方法，后文描述。

接下来，说明输入装置100的动作。图4是表示输入装置100的动作的一例的流程图。

首先，测量部51分别测量各第一传感器电极4的静电电容C(步骤S101)。由此，测量了第一传感器电极4A～4D的静电电容Ca～Cd。测量部51将通过测量而得的静电电容C输入给判定部52。

接下来，判定部52根据从测量部51输入的静电电容C，算出变化量c(步骤S102)。由此，算出了第一传感器电极4A～4D的静电电容Ca～Cd的变化量ca～cd。变化量c是静电电容C的基准值与通过测量部51测量出的静电电容C之间的差。静电电容C的基准值可以按每个第一传感器电极4而不同，也可以相同。此外，静电电容C的基准值可以预先设定，也可以根据静电电容C的履历数据来更新。

接下来，判定部52判定在算出的变化量c中是否存在阈值cth以上的变化量c(步骤S103)。阈值cth是为了检测操作体的接触而预先设定的变化量c的阈值。阈值cth可以按每个第一传感器电极4而不同，也可以是共用的。

在阈值cth以上的变化量c不存在的情况下(步骤S103的“否”)，即变化量ca～cd不足每一个阈值cth的情况下，判定部52判定为操作体并未接近每一个第二传感器电极(步骤S104)。

另一方面，在阈值cth以上的变化量c存在的情况下(步骤S103的“否”)，判定部52判定为操作体接近了其变化量c为阈值cth以上的第一传感器电极4所对应的第二传感器电极6(步骤S105)。在阈值cth以上的变化量c存在多个的情况下，例如，判定部52判定为操作体接近了在阈值cth以上的变化量c中其变化量c与阈值cth的差为最大的第一传感器电极4所对应的第二传感器电极6即可。此外，例如，判定部52还可以判定为操作体接近了变化量c为阈值cth以上的多个第一传感器电极4所分别对应的多个第二传感器电极6。

在步骤S104或步骤S105完结之后，判定部52输出判定结果(步骤S106)。判定部52所输出的判定结果与基于检测电路5的操作体的接近的检测结果相当，被输入给在检测电路5的后级连接的信号处理装置等。

输入装置100通过按每个给定时间执行以上的动作，来检测操作体对第二传感器电极6的接近。

如以上说明的那样，根据本实施方式，通过增大第二传感器电极6，能够不会使第一传感器电极4大型化地，使输入装置100的感应区域大型化。换言之，能够使为了实现所期望的感应区域而需要的第一传感器电极4小型化。由此，能够使接触传感器7的基板3小型化，并使基板3上的布局的自由度提高。

此外，在通过将基板3经由支承体2而配置在下壳体11的给定位置，并将第二传感器电极6配置在上壳体12的给定位置，来将下壳体11和上壳体12进行组装的情况下，能够配置基板3以使对应的第一传感器电极4以及第二传感器电极6隔开给定距离地对置。由此，能够使输入装置100的组装性提高。

这里，图5是表示本实施方式所涉及的输入装置100的变形例的剖视图。在图5的示例中，第二传感器电极6设置于壳体1的外表面(顶板的上表面)。通过这样的结构，能够将在输入装置100的外表面设置的加饰镀层(通过镀层形成的装饰)用作第二传感器电极6。此外，操作体能够与第二传感器电极6接触。若操作体与第二传感器电极6接触，则第二传感器电极6成为固定的接地电位，因此，检测电路5能够稳定地检测操作体的接近(接触)。此外，在如车载制品那样加饰镀层与接地连接的情况下，即使操作体与加饰镀层接触，加饰镀层的静电电容也不会变化，因此，无法将加饰镀层用作第二传感器电极6。在这样的情况下，通过在加饰镀层与接地之间连接二极管，能够将加饰镀层用作第二传感器电极6。

此外，在图4中说明了，通过将变化量c以及阈值cth进行比较来判定操作体的接近的方法，然而基于判定部52的操作体的接近的判定方法并不限于此。例如，判定部52还可以通过将静电电容C与其阈值进行比较来判定操作体的接近，还可以根据静电电容C、变化量c的经时的图案来判定操作体的接近。判定部52能够采用基于静电电容C的任意的判定方法。

<第二实施方式>

参照图6来说明第二实施方式所涉及的输入装置100。图6是表示本实施方式所涉及的输入装置100的一例的立体图。图6中，为了使其他结构易于观察，省略了支承体2。如图6所示，本实施方式所涉及的输入装置100还具备第三传感器电极8A～8D。本实施方式所涉及的输入装置100的除了第三传感器电极8A～8D之外的结构以及动作与第一实施方式是相同的。以下，在不区分第三传感器电极8A～8D的情况下，称为第三传感器电极8。

第三传感器电极8是与检测操作体的接近的感应区域对应的传感器电极，设置于壳体1中的与第二传感器电极6相同的面，通过金属箔(铜箔等)、金属板或者镀层而形成。第三传感器电极8与第二传感器电极6同样地并未与第一传感器电极4连接。另一方面，第三传感器电极8通过由金属箔(铜箔等)、金属板或者镀层而形成的布线与对应的第二传感器电极6电连接。此外，在图6的示例中，第三传感器电极8A与第二传感器电极6A对应，第三传感器电极8B与第二传感器电极6B对应，第三传感器电极8C与第二传感器电极6C对应，且第三传感器电极8D与第二传感器电极6D对应。此外，在图6的示例中，第三传感器电极8的俯视观察下的形状是矩形，然而并不限于此。此外，输入装置100具备一个以上的第三传感器电极8即可。

通过这样的结构，第三传感器电极8与和第一传感器电极4电容耦合的第二传感器电极6电连接。该结果，若操作体接近第三传感器电极8，则操作体所接近的第三传感器电极8所对应的第一传感器电极4的静电电容C经由第二传感器电极6而发生变化。因此，检测电路5能够根据第一传感器电极4的静电电容C来检测操作体向第三传感器电极8的接近。例如，在操作体接近了第三传感器电极8A的情况下，与第三传感器电极8A对应的第一传感器电极4A的静电电容Ca经由第二传感器电极6A而发生变化，因此，检测电路5能够根据静电电容Ca，来检测操作体向第三传感器电极8A的接近。

第三传感器电极8优选地如图6的示例那样形成得比第一传感器电极4大。由此，能够不使第一传感器电极4大型化地，增大输入装置100的感应区域。

此外，第三传感器电极8优选地如图6的示例那样形成得比第二传感器电极6大。由此，能够使第三传感器电极8(感应区域)的布局的自由度提高。

此外，第二传感器电极6优选地如图6的示例那样互相邻近地配置。由此，在操作体向第二传感器电极6接近了的情况下，各静电电容C大致相同地发生变化，因此，能够容易地区分操作体向第二传感器电极6的接近、和操作体向第三传感器电极8的接近。例如，判定部52在阈值cth以上的变化量c仅存在一个的情况下，判定为操作体接近了其变化量c为阈值cth以上的第一传感器电极4所对应的第三传感器电极8；在阈值cth以上的变化量c存在多个的情况下，判定为操作体接近了第二传感器电极6即可。此外，例如，判定部52在阈值cth以上的变化量c存在一个或两个的情况下，判定为操作体接近了其变化量c与阈值cth的差为最大的第一传感器电极4所对应的第三传感器电极8；在阈值cth以上的变化量c存在三个以上的情况下，还可以判定为操作体接近了第二传感器电极6。作为结果，能够抑制将操作体向第二传感器电极6的接近检测为操作体向第三传感器电极8的接近的误检测。

如以上说明的，根据本实施方式，能够将第三传感器电极8配置在能够经由布线与第二传感器电极6连接的任意位置。由此，能够使输入装置100的感应区域的布局的自由度提高。

此外，本发明并不限定于上述实施方式中列举的结构等、与其他要素的组合等这里示出的结构。关于这些方面，在不脱离本发明的主旨的范围内是能够变更的，并能够根据其应用方式来适当地决定。

此外，本国际申请主张基于于2017年11月10日提出申请的日本国专利申请第2017-217673号的优先权，并将该申请的全部内容引用于本国际申请。

符号说明

1：壳体

2：支承体

3：基板

4：第一传感器电极

5：检测电路

6：第二传感器电极

7：接触传感器

8：第三传感器电极

11：下壳体

12：上壳体

100：输入装置。

Claims

1.一种输入装置，其中，

具备：

第一传感器电极，其设置于基板上；

第二传感器电极，其未与所述第一传感器电极连接、也未与接地连接，离开所述第一传感器电极地配置，以使得与对应的所述第一传感器电极对置，由此与所述第一传感器电极电容耦合；以及

检测电路，其经由设置在所述基板的布线图案与所述第一传感器电极电连接，基于所述第一传感器电极的静电电容，来检测操作体向所述第二传感器电极的接近。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，

所述第二传感器电极大于所述第一传感器电极。

3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述第二传感器电极设置于对所述基板进行收纳的壳体。

4.根据权利要求3所述的输入装置，其中，

所述第二传感器电极设置于所述壳体的内表面。

5.根据权利要求3所述的输入装置，其中，

所述第二传感器电极设置于所述壳体的外表面。

6.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述第二传感器电极通过镀覆而形成。

7.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述检测电路在所述第一传感器电极的静电电容的变化量为阈值以上的情况下，判定为所述操作体接近了与该第一传感器电极对置地配置的所述第二传感器电极。

8.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述输入装置还具备：第三传感器电极，其与所述第二传感器电极电连接。

9.根据权利要求8所述的输入装置，其中，

所述第三传感器电极大于所述第一传感器电极。

10.根据权利要求8所述的输入装置，其中，

所述第三传感器电极大于所述第二传感器电极。

11.根据权利要求7所述的输入装置，其中，

多个所述第二传感器电极邻近地配置。

12.根据权利要求8所述的输入装置，其中，

所述检测电路在所述第一传感器电极的静电电容的变化量为阈值以上的情况下，判定为所述操作体接近了和与该第一传感器电极对置地配置的所述第二传感器电极电连接的所述第三传感器电极。