DE112016003753T5

DE112016003753T5 - Kapazitive Eingabevorrichtung

Info

Publication number: DE112016003753T5
Application number: DE112016003753.8T
Authority: DE
Inventors: Junji Hashida
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2018-05-03
Also published as: WO2017029860A1; JPWO2017029860A1; US10649594B2; CN107735757B; KR20180015235A; KR102139424B1; CN107735757A; US20180095562A1; JP6431610B2

Abstract

[Zielsetzung] Schaffung einer kapazitiven Eingabevorrichtung, die einen sich an eine obere Tafel annähernden oder mit dieser in Berührung tretenden Betätigungskörper detektieren kann und die ferner eine auf die obere Tafel aufgebrachte Drückkraft detektieren kann und die Größe der Drückkraft feststellen kann.[Lösung] Ein erstes und ein zweites Substrat sind einander flächig gegenüberliegend angeordnet und können sich aneinander annähern. Eine Mehrzahl von ersten Elektroden ist auf dem ersten Substrat gebildet. Eine Mehrzahl von zweiten Elektroden ist auf dem zweiten Substrat gebildet und der Mehrzahl der jeweiligen ersten Elektroden flächig gegenüberliegend angeordnet. Ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar ist durch eine jeweilige erste Elektrode sowie eine der ersten Elektrode flächig gegenüberliegende, entsprechende von den zweiten Elektroden gebildet. Eine Schalteinheit veranlasst, dass die jeweiligen ersten Elektroden und die jeweiligen zweiten Elektroden mit einer Ansteuereinheit oder einer Detektionseinheit verbunden werden, und schaltet um zwischen einem ersten Detektionszustand, in dem eine Änderung in einer Distanz zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und einer entsprechenden der zweiten Elektroden, die der ersten Elektrode flächig gegenüberliegt, detektiert wird, und einem zweiten Detektionszustand, in dem Koordinaten einer Position, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die ein Betätigungskörper berührt, in Abhängigkeit von Detektionsausgangssignalen von den einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren bestimmt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Eingabevorrichtung, die positionsmäßige Information eines Fingers oder dergleichen detektieren kann, wenn eine Bedienungsperson den Finger oder dergleichen in die Nähe einer oberen Tafel bringt oder diese mit dem Finger oder dergleichen berührt, und die ferner eine auf die obere Tafel aufgebrachte Drückkraft detektieren kann und die Größe der Drückkraft bestimmen kann.
Einschlägiger Stand der Technik
Beispiele für eine kapazitive Eingabevorrichtung zum Detektieren einer Position, die ein Betätigungskörper, wie z.B. ein Finger oder eine Hand einer Bedienungsperson, berührt oder an die sich der Betätigungskörper annähert, beinhalten eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl von in X-Richtung angeordneten Elektroden sowie eine Mehrzahl von in Y-Richtung angeordneten Elektroden auf einem Substrat aufweist. Bei dieser Vorrichtung sind die mehreren in der X-Richtung angeordneten Elektroden (wobei diese im Folgenden als Elektrodengruppe A bezeichnet werden) elektrisch miteinander verbunden, und die mehreren in Y-Richtung angeordneten Elektroden (wobei diese im Folgenden als Elektrodengruppe B bezeichnet werden) sind ebenfalls elektrisch miteinander verbunden. Die Elektrodengruppe A und die Elektrodengruppe B, die über eine Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sind, kreuzen einander. Wenn bei einer derartigen Konfiguration beispielsweise die Elektrodengruppe A dazu ausgebildet ist, als Ansteuerelektroden zu wirken, und die Elektrodengruppe B dazu ausgebildet ist, als Detektionselektroden zu wirken, wird zwischen einer Elektrode in der Elektrodengruppe A und einer Elektrode in der Elektrodengruppe B eine Kapazität gebildet. Wenn sich ein Betätigungskörper an eine Detektionselektrode annähert oder diese berührt, entsteht eine Kopplung zwischen der Kapazität, die zwischen einer Elektrode in der Elektrodengruppe A und einer Elektrode in der Elektrodengruppe B gebildet wird, sowie einer Kapazität, die zwischen der jeweiligen Elektrode und dem Betätigungskörper gebildet wird, wobei positionsmäßige Information hinsichtlich des Betätigungskörpers in Übereinstimmung mit der Änderung in der gekoppelten Impedanz ermittelt wird.
Bei einer Eingabevorrichtung gemäß Patentdokument 1 sind leitfähige Schichten auf einer jeweiligen oberen und unteren Oberfläche eines Substrats gebildet. Mehrere in einer Matrix angeordnete Elektroden sind auf der oberen leitfähigen Schicht angeordnet, und mehrere Elektroden, die den mehreren auf der oberen leitfähigen Schicht angeordneten Elektroden entsprechend angeordnet sind, sind auf der unteren leitfähigen Schicht vorgesehen. Die mehreren Elektroden, die auf der unteren leitfähigen Schicht angeordnet sind, sind elektrisch miteinander verbunden. Ferner bildet die untere leitfähige Schicht die Erdung bzw. Masse und wirkt als Abschirmungsschicht, die den Einfluss von Strahlungsrauschen beispielsweise von unterhalb der unteren leitfähigen Schicht auf eine Erfassungseinheit reduziert. Wenn bei dieser Eingabevorrichtung ein Betätigungskörper sich an eine beliebige der Elektroden auf der oberen leitfähigen Schicht annähert oder diese berührt, ändert sich die Kapazität, die zwischen den Elektroden, denen sich der Betätigungskörper nähert oder die dieser berührt, und Masse gebildet wird, und positionsmäßige Information über den Betätigungskörper kann in Übereinstimmung mit der Änderung in der Kapazität ermittelt werden.
Liste des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-140130
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Heutzutage ist es erforderlich, dass eine kapazitive Eingabevorrichtung eine Funktion, die detektiert, ob eine Bedienungsperson eine Drückkraft auf eine obere Tafel ausübt, zusätzlich zu einer Funktion beinhaltet, die eine Position auf der oberen Tafel detektiert, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die von diesem berührt wird.
In Anbetracht des Vorstehenden kann eine existierende kapazitive Eingabevorrichtung, die in jeweiligen X- und Y-Richtungen angeordnete Elektrodengruppen auf einem Substrat aufweist, ein Verfahren zum Detektieren verwenden, ob eine Drückkraft ausgeübt wird, indem eine Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von einer Änderung in einem Kontaktbereich einer Elektrode abgeleitet wird, die in Abhängigkeit von der Größe der auf die obere Tafel aufgebrachten Kraft variiert. Eine Änderung in der Haltung des Betätigungskörpers, z.B. eines Fingers in einer aufrechten Position oder einer liegenden Position, verursacht jedoch eine Veränderung des Kontaktbereichs einer Elektrode. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines derartigen Verfahrens vom Standpunkt der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Detektion nicht wünschenswert.
Andererseits gilt die Eingabevorrichtung gemäß Patentliteratur 1 als geeignet für die Detektion, ob eine Drückkraft auf die obere Tafel aufgebracht wird, in Abhängigkeit von einer Änderung in der Kapazität zwischen den Elektroden auf der oberen leitfähigen Schicht und Masse. Der Grund hierfür besteht darin, dass sich die obere und die untere leitfähige Schicht als Folge der auf die obere Tafel ausgeübten Drückkraft näher zueinander hin bewegen.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß Patentliteratur 1 sind jedoch die obere und die untere leitfähige Schicht mit einer sehr geringen Beabstandung zwischen einander angeordnet, wobei dies zu einer hohen Kapazität zwischen den Elektroden und Masse führt. Wenn sich ein Betätigungskörper an die obere Tafel annähert oder diese berührt, ist somit der Änderungsbetrag in der Kapazität relativ zu dem Anfangswert gering, und es ist schwierig, die Position des Betätigungskörpers zu detektieren, insbesondere wenn sich der Betätigungskörper an die obere Tafel annähert ohne diese zu berühren, wobei dies ein Problem darstellt. Wenn dagegen die Beabstandung zwischen der oberen und der unteren leitfähigen Schicht vergrößert wird, wird die Änderung in der Kapazität geringer, wenn sich der Abstand zwischen den leitfähigen Schichten ändert. Somit ist eine Detektion der Drückkraft separat von der Positionsdetektion des Betätigungskörpers schwierig.
Die vorliegende Erfindung schafft eine kapazitive Eingabevorrichtung, die Positionsinformation eines Betätigungskörpers exakt detektieren kann, wenn sich der Betätigungskörper an eine obere Tafel annähert oder diese berührt, und die ferner eine auf die obere Tafel aufgebrachte Drückkraft mit Sicherheit detektieren kann sowie die Größe der Drückkraft bestimmen kann.
Lösung des Problems
In Anbetracht des Vorstehenden beinhaltet eine kapazitive Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander flächig gegenüberliegend angeordnet sind und sich aneinander annähern können; eine Mehrzahl von ersten Elektroden, die auf dem ersten Substrat gebildet sind; eine Mehrzahl von zweiten Elektroden, die auf dem zweiten Substrat gebildet sind und der Mehrzahl der jeweiligen ersten Elektroden flächig gegenüberliegen; einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare, die jeweils durch eine entsprechende von den ersten Elektroden und eine entsprechende von den zweiten Elektroden gebildet sind, die der entsprechenden ersten Elektrode flächig gegenüberliegt; und eine Schalteinheit, die die jeweiligen ersten Elektroden und die jeweiligen zweiten Elektroden mit einer Ansteuereinheit oder einer Detektionseinheit verbindet. Die Schalteinheit schaltet um zwischen einem ersten Detektionszustand, in dem eine Änderung in einer Distanz zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und einer entsprechenden der zweiten Elektroden, die der ersten Elektrode flächig gegenüberliegt, detektiert wird, und einem zweiten Detektionszustand, in dem Koordinaten einer Position, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die ein Betätigungskörper berührt, in Abhängigkeit von Detektionsausgangssignalen von den einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren bestimmt werden.
Auf diese Weise kann die kapazitive Eingabevorrichtung, die eine sensitive und akkurate Detektion in jedem der Detektionszustände ermöglicht, ohne Vergrößerung der Beabstandung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat gebildet werden, indem die Mehrzahl der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare vorgesehen wird, die jeweils durch zwei einander flächig gegenüberliegende Elektroden gebildet sind, und indem zwischen dem ersten Detektionszustand, in dem festgestellt wird, ob eine Drückkraft auf eine Elektrode ausgeübt wird, oder in dem die Größe der Drückkraft bestimmt wird, und dem zweiten Detektionszustand umgeschaltet wird, in dem eine Position detektiert wird, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die von diesem berührt wird.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem ersten Detektionszustand entweder die Mehrzahl von ersten Elektroden oder die Mehrzahl von zweiten Elektroden mit der Ansteuereinheit verbunden wird und dass die nicht mit der Ansteuereinheit verbundene Mehrzahl der ersten Elektroden oder Mehrzahl der zweiten Elektroden mit der Detektionseinheit verbunden wird, und dass in dem zweiten Detektionszustand die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die die jeweiligen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden, mit der Ansteuereinheit oder der Detektionseinheit verbunden werden.
Dadurch ist es möglich, eine kapazitive Eingabevorrichtung bereitzustellen, die sowohl Detektionsgenauigkeit in dem ersten Detektionszustand als auch Detektionsgenauigkeit in dem zweiten Detektionszustand erzielt.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem ersten Detektionszustand gleichzeitig für alle der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare entweder die ersten Elektroden oder die zweiten Elektroden mit der Ansteuereinheit verbunden werden und die nicht mit der Ansteuereinheit verbundenen ersten Elektroden oder zweiten Elektroden mit der Detektionseinheit verbunden werden.
Auf diese Weise kann mit Sicherheit festgestellt werden, ob eine Drückkraft aufgebracht wird, oder es kann die Größe der Drückkraft mit Sicherheit festgestellt werden.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem ersten Detektionszustand individuell für jedes der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare entweder die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mit der Ansteuereinheit verbunden wird und die nicht mit der Ansteuereinheit verbundene erste Elektrode oder zweite Elektrode mit der Detektionseinheit verbunden wird.
Auf diese Weise kann der Stromverbrauch im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem eine Ansteuerspannung gleichzeitig an allen der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare anliegt.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem zweiten Detektionszustand sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode eines beliebigen der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Ansteuereinheit verbunden wird, dass sowohl die ersten Elektroden als auch die zweiten Elektroden der anderen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Detektionseinheit verbunden werden und dass die Koordinaten in Abhängigkeit von einer Änderung in der gegenseitigen Kapazität zwischen der mit der Ansteuereinheit verbundenen ersten Elektrode und zweiten Elektrode sowie den mit der Detektionseinheit verbundenen ersten Elektroden und zweiten Elektroden bestimmt werden.
Da ein Elektrodenpaar als Einheit mit der Ansteuereinheit oder der Detektionseinheit verbunden wird, wird eine äußerst sensitive und exakte Detektion ermöglicht.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem zweiten Detektionszustand das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar, bei dem sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode mit der Ansteuereinheit verbunden werden, der Reihe nach unter den einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren gewechselt wird.
Auf diese Weise wird eine Detektion über die gesamte Fläche ermöglicht, auf der die Elektroden auf dem erstem Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet sind.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in dem zweiten Detektionszustand sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode von einem beliebigen der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Ansteuereinheit und der Detektionseinheit verbunden werden und dass die Koordinaten in Abhängigkeit von einer Änderung in der von der Detektionseinheit detektierten Eigenkapazität festgestellt werden.
Die Detektion kann somit vereinfacht werden, da im Gegensatz zu der Detektion unter Nutzung der gegenseitigen Kapazität keine Detektion unter Verwendung eines anderen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaares als dem mit der Ansteuereinheit verbundenen, einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaar ausgeführt werden muss und die einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare nicht nacheinander umgeschaltet bzw. gewechselt werden müssen.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die einander flächig gegenüberliegenden Oberflächen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, die ein jeweiliges der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden, die gleiche planare Formgebung aufweisen.
Auf diese Weise ist eine schnelle und sichere Detektion möglich, da unter Verwendung der den Elektroden entsprechenden, gesamten Fläche ein sich an die Elektroden annähernder, mit diesen in Berührung tretender oder diese mit Druck beaufschlagender Betätigungskörper detektiert werden kann und die Größe der Drückkraft festgestellt werden kann.
Bei der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das erste Substrat und das zweite Substrat einander flächig gegenüberliegen, wobei ein elastisches Element sandwichartig zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Auf diese Weise kann eine Kapazität konstant gehalten werden, wenn keine Betätigung durch den Betätigungskörper ausgeführt wird, so dass sich eine stabile Detektionsverarbeitung ergibt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine kapazitive Eingabevorrichtung geschaffen werden, die einen Betätigungskörper detektieren kann, der sich an eine obere Tafel annähert oder mit dieser in Berührung tritt, und die ferner eine auf die obere Tafel ausgeübte Drückkraft sowie die Größe der Drückkraft detektieren kann.
Figurenliste

[1] 1 zeigt eine Elektrodenanordnung einer kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2(A) zeigt eine Schnittdarstellung einer Konstruktion einer Erfassungseinheit der kapazitiven Eingabevorrichtung der 1; und 2(B) zeigt eine Schnittdarstellung einer Konstruktion einer Erfassungseinheit der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer Modifizierung.
[3] 3 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der kapazitiven Eingabevorrichtung der 1.
[4] 4 zeigt eine Draufsicht auf eine exemplarische Anordnung von ersten Elektroden der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer Modifizierung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine kapazitive Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Bei einer kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine Vorrichtung vom lichtdurchlässigen Typ, die für ein Mobiltelefon, ein tragbares Informations-Terminal, ein elektrisches Haushaltsgerät oder ein in einem Fahrzeug angebrachtes elektronisches Gerät verwendet werden kann. Die kapazitive Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Vorrichtung vom lichtdurchlässigen Typ beschränkt und kann auch durch eine nicht lichtdurchlässige Vorrichtung gebildet sein.
1 veranschaulicht eine Elektrodenanordnung einer kapazitiven Eingabevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2(A) zeigt eine Schnittdarstellung einer Konstruktion einer Erfassungseinheit 10a der kapazitiven Eingabevorrichtung 10. 2(B) zeigt eine Schnittdarstellung einer Konstruktion einer Erfassungseinheit 30a der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer Modifizierung. 3 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der kapazitiven Eingabevorrichtung 10. In 1 sind ein erstes Substrat 15a, ein optisch klares bzw. durchsichtiges Haftelement 16 und ein zweites Substrat 15b nicht gezeigt. Die 2 beinhaltet Schnittdarstellungen entlang einer Linie A-A und bei Betrachtung in der Pfeilrichtung in 1. Die Koordinaten X, Y, Z sind in jeder Figur dargestellt. Dabei handelt es sich bei der Z-Richtung um die vertikale Richtung, und bei der XY-Ebene handelt es sich um eine Ebene rechtwinklig zu der Z-Richtung.
In der nachfolgenden Beschreibung bezieht sich ein Betätigungskörper auf einen Finger oder eine Hand einer Bedienungsperson, die die kapazitive Eingabevorrichtung 10 betätigt, oder auf einen Stift.
Wie in 1 und 3 dargestellt, beinhaltet die kapazitive Eingabevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Erfassungseinheit 10a und eine Recheneinheit 20.
Wie in 1 und 3 dargestellt, beinhaltet die Erfassungseinheit 10a vier einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14. Die einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14 weisen jeweils eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die einander in der vertikalen Richtung (Z-Richtung) flächig gegenüberliegen. Im Spezielleren beinhaltet das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar 11 eine erste Elektrode 11a, bei der sich um eine obere Elektrode handelt, und eine zweite Elektrode 11b, bei der es sich um eine untere Elektrode handelt; das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar 12 beinhaltet eine erste Elektrode 12a, bei der sich um eine obere Elektrode handelt, und eine zweite Elektrode 12b, bei der sich um eine untere Elektrode handelt; das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar 13 beinhaltet eine erste Elektrode 13a, bei der es sich um eine obere Elektrode handelt, und eine zweite Elektrode 13b, bei der sich um eine untere Elektrode handelt; und das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar 14 beinhaltet eine erste Elektrode 14a, bei der sich um eine obere Elektrode handelt, und eine zweite Elektrode 14b, bei der sich um eine untere Elektrode handelt.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform vier einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare verwendet werden, kann die Anzahl der Paare in Abhängigkeit von der Größe, der Detektionsgenauigkeit oder anderen Faktoren der kapazitiven Eingabevorrichtung geändert werden.
Wie in 2(A) dargestellt, sind die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a auf einer oberen Oberfläche 151 des ersten Substrats 15a, bei dem es sich um eine obere Tafel handelt, gebildet sowie in der Draufsicht in einer Matrix von 2 mal 2 angeordnet. Die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a sind unter Verwendung eines transparenten leitfähigen Materials, wie z.B. ITO (Indiumzinnoxid), SnO₂ oder ZnO, unter Einsatz eines Dünnschichtverfahrens, wie z.B. Sputtern oder Abscheidung, gebildet. Die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b sind auf einer unteren Oberfläche 152 des zweiten Substrats 15b derart gebildet, dass sie den ersten Elektroden 11a, 12a, 13a bzw. 14a flächig gegenüberliegen, und zwar unter Verwendung eines transparenten leitfähigen Materials, wie z.B. ITO, SnO₂ oder ZnO, unter Einsatz eines Dünnschichtverfahrens, wie z.B. Sputtern oder Abscheidung, in ähnlicher Weise wie bei den ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a.
Die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a und die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b können unter Verwendung eines opaken leitfähigen Materials, wie z.B. einer Metallschicht, einer Silberpaste oder eines leitfähigen Nanodrahts, gebildet werden.
Wie in 1 dargestellt, weisen die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a sowie die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b bei Betrachtung von oben jeweils eine quadratische planare Formgebung mit gleicher Fläche auf. Ferner sind auf dem ersten Substrat 15a und auf dem zweiten Substrat 15b die Positionen und Orientierungen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, die sich im jedem der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14 flächig gegenüberliegen, derart vorgegeben bzw. eingestellt, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode einander in der vertikalen Richtung vollständig überlappen.
Die vier ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a weisen vorzugsweise die gleiche planare Formgebung auf, und die vier zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b weisen vorzugsweise ebenfalls die gleiche planare Formgebung auf. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar bilden, können unterschiedliche planare Formgebungen oder ähnliche planare Formgebungen mit unterschiedlichen Größen aufweisen, solange die erste Elektrode und die zweite Elektrode einander mit einer Überlappungsfläche flächig gegenüberliegen, die größer als oder gleich einer vorbestimmten Fläche ist. Bei der Überlappungsfläche, die größer als oder gleich einer vorbestimmten Fläche ist, handelt es sich um eine Fläche, die die Feststellung der Distanz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, die das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar bilden, ermöglicht und die die Feststellung der Koordinaten einer Position, an die sich der Betätigungskörper annähert oder mit der der Betätigungskörper in Berührung tritt, in Abhängigkeit von einem Detektionsausgangssignal von einem jeweiligen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaar ermöglicht. Dabei ist weder eine Fläche, die einen zu geringen Detektionsausgang hervorbringt, noch eine Fläche bevorzugt, die eine zu große kapazitive Kopplung zwischen einer Elektrode und einer weiteren Elektrode, die kein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar mit der Elektrode bildet, im Vergleich zu einer kapazitiven Kopplung zwischen der Elektrode und einer weiteren Elektrode hervorbringt, die ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar mit der Elektrode bildet.
Ferner sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar bilden, vorzugsweise derart einander flächig gegenüberliegend angeordnet, dass die Überlappungsfläche das Zentrum der planaren Formgebung der ersten Elektrode in den Ebenenrichtungen des ersten Substrats 15a und des zweiten Substrats 15b beinhaltet, d.h. den Richtungen, die die XY-Ebene bilden.
Wie in 1 und 2(A) dargestellt, weisen das erste Substrat 15a und das zweite Substrat 15b im Wesentlichen die gleiche planare Fläche auf, wobei sie in der vertikalen Richtung einander flächig gegenüberliegend angeordnet sind und dabei das nicht leitfähige Element 16 aus optisch klarem Haftmittel (OCA), bei dem es sich um ein elastisches Element handelt, sandwichartig dazwischen angeordnet ist. Die Elastizität des optisch klaren Haftelements 16 gestattet dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b, sich in Richtung aufeinander zu zu bewegen. Das erste Substrat 15a, das z.B. aus Kunststoff hergestellt ist, besitzt eine ausreichende Elastizität, um ein Biegen zu ermöglichen, wenn es mit einem Finger oder einer Hand einer Bedienungsperson mit Druck beaufschlagt wird, sowie eine Verformung durch einen bloßen Kontakt des Fingers oder der Hand zu unterdrücken. Das zweite Substrat 15b ist aus einem Material mit Härte gebildet, wie z.B. Kunststoff oder Glas, und ist an einer Vorrichtung, wie z.B. einem Flüssigkristall-Anzeigefeld, befestigt, für die die kapazitive Eingabevorrichtung 10 verwendet wird.
Wenn eine Drückkraft auf eine beliebige der ersten Elektroden auf dem ersten Substrat 15a in einer nach unten gehenden Richtung aufgebracht wird, d.h. in Richtung auf das zweite Substrat 15b, wird das erste Substrat 15a gebogen, und das optisch klare Haftelement 16 wird zusammengedrückt. Das erste Substrat 15a nähert sich dann dem zweiten Substrat 15b. Sobald jedoch die auf das erste Substrat 15a aufgebrachte Drückkraft aufgehoben wird, kehren das erste Substrat 15a und das optisch klare Haftelement 16 in den Ausgangszustand zurück, und die Beabstandung zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b kehrt auf die gleiche Größe wie vor dem Aufbringen der Drückkraft zurück.
Wie in 1 oder 3 dargestellt, sind die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a mit einem Multiplexer 21 der Recheneinheit 20 über Verdrahtungsleitungen 18a, 18c, 18e bzw. 18g verbunden. Die Verdrahtungsleitungen 18a, 18c, 18e und 18g sind auf der oberen Oberfläche 151 des ersten Substrats 15a z.B. unter Verwendung von ITO, Silberpaste oder leitfähigem Nanodraht gebildet.
Die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b sind mit dem Multiplexer 21 der Recheneinheit 20 über Verdrahtungsleitungen 18b, 18d, 18f bzw. 18h verbunden. Die Verdrahtungsleitungen 18b, 18d, 18f und 18h sind auf der unteren Oberfläche 152 des zweiten Substrats 15b z.B. unter Verwendung von ITO, Silberpaste oder leitfähigem Nanodraht gebildet.
Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Recheneinheit 20 den Multiplexer 21, eine Ansteuerschaltung 22 als Ansteuereinheit, eine Detektionsschaltung 23 als Detektionseinheit sowie eine Steuereinheit 24. Der Multiplexer 21 und die Steuereinheit 24 bilden eine Schalteinheit.
Der Multiplexer 21 verbindet jede der ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a sowie jede der zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b in Abhängigkeit von einem Befehlssignal von der Steuereinheit 24 mit der Ansteuerschaltung 22 oder der Detektionsschaltung 23. Dadurch wird die kapazitive Eingabevorrichtung 10 entweder in einen ersten Detektionszustand oder einen zweiten Detektionszustand geschaltet. Die Reihenfolge des Umschaltens zwischen dem ersten Detektionszustand und dem zweiten Detektionszustand sowie die Zeitintervalle zwischen den Schaltvorgängen werden z.B. vorab in Abhängigkeit von einer Spezifikation und dergleichen der kapazitiven Eingabevorrichtung 10 bestimmt sowie in einer Speichereinheit gespeichert, die in der Steuereinheit 24 enthalten ist. Daten, die mit dem Umschaltvorgang zwischen den nachfolgend noch beschriebenen Detektionszuständen in Beziehung stehen, werden ebenfalls in der in der Steuereinheit 24 enthaltenen Speichereinheit gespeichert.
Der Multiplexer 21 führt in Abhängigkeit von dem von der Steuereinheit 24 ausgeführten Steuervorgang das Umschalten zwischen dem ersten Detektionszustand und dem zweiten Detektionszustand nach dem Verstreichen einer Zeit aus, die dem aktuellen Detektionszustand zugeordnet ist. Ein Verstreichen der Zeit wird in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal von einer in der Steuereinheit 24 enthaltenen Uhreinheit bestätigt.
Alternativ können die jeweiligen Detektionszustände aufrechterhalten werden, bis ein vorbestimmter Vorgang durch eine Bedienungsperson ausgeführt wird, und ein Umschalten auf den anderen Detektionszustand kann ausgeführt werden, wenn der vorbestimmte Betätigungsvorgang ausgeführt wird. Der aktuelle Detektionszustand kann somit aufrecht erhalten bleiben, wenn der vorbestimmte Betätigungsvorgang nicht ausgeführt wird. Auf diese Weise wird eine effektive Detektionsverarbeitung ermöglicht.
Außerdem kann einer der Detektionszustände aufrechterhalten bleiben, bis der vorbestimmte Betätigungsvorgang ausgeführt wird, während der andere Detektionszustand nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit unabhängig davon umgeschaltet werden kann, ob der Betätigungsvorgang ausgeführt wird.
Wenn die kapazitive Eingabevorrichtung 10 in Abhängigkeit von dem von der Steuereinheit 24 ausgeführten Steuervorgang in den ersten Detektionszustand geschaltet wird, verbindet der Multiplexer 21 die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a mit der Ansteuerschaltung 22 und verbindet die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b mit der Detektionsschaltung 23. In dem ersten Detektionszustand wird eine Rechteckwellen-Ansteuerspannung mit feststehender Periode gleichzeitig an alle der ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a angelegt, die als Ansteuerelektroden wirken. Dies hat zur Folge, dass Strom in den zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b, die als Detektionselektroden wirken, zu Zeiten eines Anstiegs und eines Abfalls des an die Ansteuerelektroden angelegten Rechteckwellen-Signals fließt. Da eine nach unten gehende Drückkraft, die auf ein beliebiges der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare ausgeübt wird, eine Änderung in der Strommenge verursacht, ermöglicht eine von den jeweiligen zweiten Elektroden 11bb, 12b, 13b und 14b detektierte Stromänderung, dass von der Steuereinheit 24 eine Änderung in der Distanz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode detektiert wird, die ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar bilden. Die Steuereinheit 24 stellt in Abhängigkeit von dem Änderungsbetrag in der Distanz fest, ob eine Drückkraft auf eine beliebige der ersten Elektroden durch einen Betätigungskörper ausgeübt wird. Im Spezielleren wird dann, wenn der Änderungsbetrag in der Distanz einen vorbestimmten Wert (einen Schwellenwert) übersteigt, von der Steuereinheit 24 festgestellt, dass eine Drückkraft aufgebracht wird. Die Größe der Drückkraft-Änderung kann ebenfalls festgestellt werden. Die Größe der Drückkraft kann als analoger Wert unabhängig von der vorstehend beschriebenen Schwellenwertdefinition festgestellt werden.
Wenn die kapazitive Eingabevorrichtung 10 in Abhängigkeit von dem von der Steuereinheit 24 ausgeführten Steuervorgang in den zweiten Detektionszustand geschaltet wird, verbindet der Multiplexer 21 sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode, die eines der vier einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14 bilden, mit der Ansteuerschaltung 22, und er verbindet alle der mehreren ersten Elektroden sowie alle der mehreren zweiten Elektroden, die die anderen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden, mit der Detektionseinheit 23. Beispielsweise werden die erste Elektrode 11a und die zweite Elektrode 11a, die das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar 11 bilden, mit der Ansteuerschaltung 22 verbunden, und die ersten Elektroden 12a, 13a und 14a und die zweiten Elektroden 12b, 13b und 14b, die die einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 12, 13 bzw. 14 bilden, werden mit der Detektionsschaltung 23 verbunden. In dem zweiten Direktionszustand wird eine Rechteckwellen-Ansteuerspannung mit feststehender Periode gleichzeitig an die erste Elektrode und die zweite Elektrode angelegt, die mit der Ansteuerschaltung 22 verbunden sind und als Ansteuerelektroden wirken. Dies verursacht das Fließen von Strom in den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden, die mit der Detektionsschaltung 23 verbunden sind und als Detektionselektroden wirken, zu Zeitpunkten eines Anstiegs und eines Abfalls des an die Ansteuerelektroden angelegten Rechteckwellensignals. Da der sich an eine beliebige der Detektionselektroden annähernde oder mit dieser in Berührung tretende Betätigungskörper eine Änderung in der Strommenge hervorruft, können Änderungen in der Kapazität (gegenseitige Kapazität) zwischen den Ansteuerelektroden und den Detektionselektroden detektiert werden. Als Ergebnis hiervon können die Koordinaten einer Position, an die sich der Betätigungskörper annähert oder die der Betätigungskörper berührt, in Bezug auf die Mehrzahl von ersten Elektroden 12a, 13a und 14a, die auf der oberen Oberfläche 151 des ersten Substrats 15a angeordnet sind, in Abhängigkeit von der Stromänderung in jeder der Detektionselektroden festgestellt werden.
In dem zweiten Detektionszustand können dann, wenn das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar, an dem die Ansteuerspannung anliegt, in vorbestimmten Intervallen gewechselt wird, die Koordinaten der Position, an die sich der Betätigungskörper annähert oder die dieser berührt, über den gesamten Flächenbereich festgestellt werden, in dem die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a angeordnet sind.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete Ausführungsform hat folgende Wirkungen.

(1) Es sind die vier einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, bei denen jeweils die erste Elektrode und die zweite Elektrode einander flächig gegenüberliegend angeordnet sind. Ein Umschalten zwischen dem ersten Detektionszustand, in dem festgestellt wird, ob eine Drückkraft auf die ersten Elektroden aufgebracht wird, oder in dem die Größe der Drückkraft festgestellt wird, und dem zweiten Detektionszustand, in dem eine Position, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die von diesem berührt wird, detektiert wird, ermöglicht eine sensitive und exakte Detektion in jedem der Detektionszustände ohne Vergrößerung des Abstands zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b.
(2) In dem zweiten Detektionszustand wird ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar als Einheit mit der Ansteuereinheit oder der Detektionseinheit verbunden, und es wird die gegenseitige Kapazität detektiert. Als Ergebnis hiervon ist eine exaktere Detektion im Vergleich zu einem Fall möglich, in dem die Detektion unter Verwendung einer als Einheit dienenden Elektrode ausgeführt wird.
(3) Die einander flächig gegenüberliegenden Oberflächen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, die ein einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar bilden, weisen die gleiche planare Formgebung auf. Dadurch kann ein Betätigungskörper, der sich an die Elektroden annähert, diese berührt oder mit Druck beaufschlagt, in dem gesamten den Elektroden entsprechenden Flächenbereich detektiert werden, so dass eine rasche und sichere Detektion erzielt wird.
(4) Das erste Substrat 15a und das zweite Substrat 15b sind einander flächig gegenüberliegend angeordnet, wobei das optisch klare Haftelement 16, bei dem es sich um ein elastisches Element handelt, sandwichartig dazwischen angeordnet ist. Dies ermöglicht, dass eine Kapazität konstant gehalten werden kann, wenn keine Betätigung durch den Betätigungskörper ausgeführt wird, so dass sich eine stabile Detektion ergibt.

Im Folgenden werden Modifikationen beschrieben.
(A) Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das optisch klare Haftelement 16 zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b angeordnet. Ein nicht-leitfähiges elastisches Element, das sandwichartig zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b angeordnet ist, ist nicht darauf beschränkt, und es kann z.B. ein polymeres Material (Elastomer), das bei normaler Temperatur eine gummiartige Elastizität aufweist, in Form einer Platte ausgebildet werden, die die gleiche planare Fläche wie das erste Substrat 15a und das zweite Substrat 15b aufweist und zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b angeordnet ist.
Ferner kann eine Mehrzahl von halbkugelförmigen elastischen Elementen 36, die die gleiche Höhe aufweisen und aus dem gleichen Material gebildet sind, in regelmäßigen Intervallen sowie sandwichartig zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b angeordnet sein, wie dies durch die Erfassungseinheit 30a der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer ersten Modifizierung dargestellt ist, die in 2(B) gezeigt ist. Bei dieser Konfiguration ist ein Raum 37 zwischen der Mehrzahl von elastischen Elementen 36 gebildet, und die Elastizität der elastischen Elemente 36 ermöglicht dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b eine Annäherung aneinander in der vertikalen Richtung. Außerdem ermöglicht der Raum 37 eine Verformung der elastischen Elemente 36 in einem ausreichenden Ausmaß und kann ferner verhindern, dass die verformten elastischen Elemente 36 von der zwischen dem ersten Substrat 15a und dem zweiten Substrat 15b sandwichartig angeordneten Region hervorstehen.
(B) Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem ersten Detektionszustand die Ansteuerspannung gleichzeitig an alle der ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a angelegt. Alternativ hierzu kann die Ansteuerspannung an eine der ersten Elektroden oder an ein Set von ersten Elektroden unter den ersten Elektroden (z.B. zwei der ersten Elektroden) angelegt werden, und die eine erste Elektrode oder das Set der ersten Elektroden, an die die Ansteuerspannung angelegt wird, kann in vorbestimmten Intervallen gewechselt werden. In diesem Fall handelt es sich bei der einen oder den mehreren zweiten Elektroden, die als Detektionselektroden wirken, um eine oder mehrere Elektroden, die ein oder mehrere einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare mit der einen oder den mehreren ersten Elektroden bilden, an die die Ansteuerspannung angelegt wird. Eine Ansteuerung und Detektion in dieser Weise kann den Stromverbrauch vermindern.
(C) Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem zweiten Detektionszustand die Ansteuerspannung gleichzeitig sowohl an die erste Elektrode als auch an die zweite Elektrode angelegt, die eines der vier einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare 11, 12, 13 und 14 bilden, und die gegenseitige Kapazität wird detektiert, indem als Detektionselektroden die Mehrzahl der ersten Elektroden und der zweiten Elektroden verwendet wird, die die anderen bzw. übrigen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden. Alternativ hierzu kann die Eigenkapazität detektiert werden. In dem Fall, in dem die Eigenkapazität detektiert wird, werden sowohl die ersten Elektroden als auch die zweiten Elektroden, die einen oder mehrere einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare unter den vier einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren 11, 12, 13 und 14 bilden, mit der Ansteuerschaltung 22 und der Detektionsschaltung 23 verbunden. Die mit der Ansteuerschaltung 22 verbundenen Elektroden weisen eine Streukapazität auf und werden von der Ansteuerschaltung 23 geladen. Da eine menschliche Hand und ein Finger leitfähig sind, ändert sich die Streukapazität in Abhängigkeit von den Distanzen zwischen dem Betätigungskörper und den Elektroden. Wenn sich der Betätigungskörper den Elektroden nähert, werden die Signalpegel, die von den Elektroden an die Detektionsschaltung 23 abgegeben werden, größer, während die Pegel der Ausgangssignale geringer werden, wenn sich der Betätigungskörper von den Elektroden weg bewegt. In dem Fall, in dem die Eigenkapazität detektiert wird, können sowohl die Ansteuerung als auch die Detektion unter Verwendung von einem oder mehreren einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren ausgeführt werden, die mit der Ansteuerschaltung 22 und der Detektionsschaltung 23 verbunden sind. Hierdurch kann die Detektion vereinfacht werden, da im Gegensatz zu der Detektion unter Verwendung der gegenseitigen Kapazität keine Notwendigkeit besteht, eine Detektion unter Verwendung eines anderen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaares als dem mit der Ansteuereinheit verbundenen, einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaar auszuführen, und die einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare müssen nicht nacheinander gewechselt bzw. umgeschaltet werden.
(D) Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die ersten Elektroden 11a, 12a, 13a und 14a sowie die zweiten Elektroden 11b, 12b, 13b und 14b mit dem Multiplexer 21 unter Verwendung von acht voneinander unabhängigen Verdrahtungsleitungen 18a bis 18h verbunden. Alternativ hierzu kann eine Mehrzahl von ersten Elektroden innerhalb der ersten Elektroden miteinander verbunden sein, und eine Mehrzahl von zweiten Elektroden, die jeweils einer entsprechenden von der Mehrzahl von miteinander verbundenen ersten Elektroden flächig gegenüberliegen, können miteinander verbunden sein. Wie z.B. in 4 dargestellt, können die in der Y-Richtung ausgerichteten ersten Elektroden miteinander verbunden sein und die in der X-Richtung ausgerichteten ersten Elektroden miteinander verbunden sein. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine exemplarische Anordnung von ersten Elektroden der kapazitiven Eingabevorrichtung gemäß einer Modifizierung und veranschaulicht die ersten Elektroden 41 bis 46 sowie 61 bis 66, die auf der oberen Oberfläche 151 des ersten Substrats 15a gebildet sind, sowie die mit diesen Elektroden verbundenen Verdrahtungsleitungen.
Bei dem in 4 dargestellten Beispiel sind die drei rhombenförmigen ersten Elektroden 41, 42 und 43, die in der Y-Richtung ausgerichtet sind, unter Verwendung der Verdrahtungsleitungen 51 und 52 in Reihe miteinander verbunden, und die drei rhombenförmigen ersten Elektroden 44, 45 und 46 sind unter Verwendung der Verdrahtungsleitungen 53 und 54 in Reihe miteinander verbunden. Außerdem sind die drei rhombenförmigen ersten Elektroden 61, 62 und 63, die in der X-Richtung ausgerichtet sind, unter Verwendung der Verdrahtungsleitungen 71 und 72 in Reihe miteinander verbunden, und die drei rhombenförmigen ersten Elektroden 64, 65 und 66 sind unter Verwendung der Verdrahtungsleitungen 73 und 74 in Reihe miteinander verbunden. Die Verdrahtungsleitungen 51 und 52 schneiden die Verdrahtungsleitungen 71 und 73 und sind von den Verdrahtungsleitungen 71 bzw. 73 isoliert. Die Verdrahtungsleitungen 53 und 54 schneiden die Verdrahtungsleitungen 72 und 74 und sind von den Verdrahtungsleitungen 72 bzw. 74 isoliert. Jede der Elektrodengruppen, die in dieser Weise miteinander verbunden sind, ist mit der Recheneinheit 20 verbunden, wie dies in 4 dargestellt ist, und wird in Abhängigkeit von den Detektionszuständen mit der Ansteuerschaltung 22 oder der Detektionsschaltung 23 verbunden.
Es ist zwar in 4 nicht dargestellt, jedoch ist eine Mehrzahl von zweiten Elektroden auf dem zweiten Substrat 15b den jeweiligen ersten Elektroden flächig gegenüberliegend angeordnet. Wie im Fall der ersten Elektroden beinhaltet auch die Mehrzahl von zweiten Elektroden eine Mehrzahl von Elektroden, die in der X-Richtung ausgerichtet sind und durch Verdrahtungsleitungen verbunden sind, sowie eine Mehrzahl von Elektroden, die in der Y-Richtung ausgerichtet sind und durch Verdrahtungsleitungen verbunden sind. Außerdem sind auch hierbei einander schneidende Verdrahtungsleitungen voneinander isoliert.
In dem ersten Detektionszustand sind alle der ersten Elektroden mit der Ansteuerschaltung verbunden, und alle der zweiten Elektroden sind mit der Detektionsschaltung verbunden. Alternativ hierzu sind beliebige der Reihen der in der Y-Richtung ausgerichteten ersten Elektroden oder beliebige der Reihen der in der X-Richtung ausgerichteten ersten Elektroden mit der Ansteuerschaltung verbunden, und eine oder mehrere Reihen der zweiten Elektroden, die der oder den Reihen der mit der Ansteuerschaltung verbundenen ersten Elektroden flächig gegenüberliegen, sind mit der Detektionsschaltung verbunden.
In dem zweiten Detektionszustand werden z.B. die ersten Elektroden 61, 62 und 63 sowie die den ersten Elektroden 61, 62 und 63 flächig gegenüberliegenden zweiten Elektroden gleichzeitig mit der Ansteuerschaltung verbunden, und als nächstes werden die ersten Elektroden 64, 65 und 66 und die den ersten Elektroden 64, 65 und 66 flächig gegenüberliegenden zweiten Elektroden gleichzeitig mit der Ansteuerschaltung verbunden. Dann werden die ersten Elektroden 41, 42 und 43 sowie die den ersten Elektroden 41, 42 und 43 flächig gegenüberliegenden zweiten Elektroden gleichzeitig mit der Detektionsschaltung verbunden, und als nächstes werden die ersten Elektroden 44, 45 und 46 sowie die den ersten Elektroden 44, 45 und 46 flächig gegenüberliegenden zweiten Elektroden gleichzeitig mit der Detektionsschaltung verbunden.
Durch Verschalten der Elektroden in dieser Weise können eine komplexe Verdrahtung sowie ein daraus resultierender Anstieg in der Verdrahtungsfläche vermieden werden, und ein Anstieg bei der Verarbeitungsbelastung bei der Ansteuerung und der Detektion kann selbst im Fall einer großen Anzahl von Elektroden unterdrückt werden. Obwohl in 4 eine exemplarische Anordnung in einer Gruppierung von 3 mal 3 dargestellt ist, sind die Anzahl der Reihen und Spalten der Anordnung nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die vorstehend geschilderte Ausführungsform beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verbesserungen oder Änderungen können im Umfang der vorliegenden Erfindung oder zum Zweck von Verbesserungen vorgenommen werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, ist die kapazitive Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass sie sowohl die Detektion von Positionsinformation eines Betätigungskörpers, der sich der oberen Tafel nähert oder mit dieser in Berührung tritt, als auch die Detektion einer auf die obere Tafel ausgeübten Drückkraft erzielen kann.
Bezugszeichenliste

10: kapazitive Eingabevorrichtung
10a: Erfassungseinheit
11, 12, 13, 14: einander flächig gegenüberliegendes Elektrodenpaar
11a, 12a, 13a, 14a: erste Elektrode
11b, 12b, 13b, 14b: zweite Elektrode
15a: erstes Substrat (obere Tafel)
15b: zweites Substrat
16: optisch klares Haftelement (elastisches Element)
18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h: Verdrahtungsleitung
20: Recheneinheit
21: Multiplexer (Schalteinheit)
22: Ansteuerschaltung (Ansteuereinheit)
23: Detektionsschaltung (Detektionseinheit)
24: Steuereinheit (Schalteinheit)
30a: Erfassungseinheit
36: elastisches Element
37: Raum
41, 42, 43, 44, 45, 46: erste Elektrode
51, 52, 53, 54: Verdrahtungsleitung
61, 62, 63, 64, 65, 66: erste Elektrode
71, 72, 73, 74: Verdrahtungsleitung
151: obere Oberfläche
152: untere Oberfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008140130 [0004]

Claims

Kapazitive Eingabevorrichtung, aufweisend: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander flächig gegenüberliegend angeordnet sind und sich aneinander annähern können; eine Mehrzahl von ersten Elektroden, die auf dem ersten Substrat gebildet sind; eine Mehrzahl von zweiten Elektroden, die auf dem zweiten Substrat gebildet sind und der Mehrzahl der jeweiligen ersten Elektroden flächig gegenüberliegend angeordnet sind; einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaare, die jeweils von einer entsprechenden der ersten Elektrode und einer entsprechenden der zweiten Elektroden gebildet sind, die der entsprechenden einen der ersten Elektroden flächig gegenüberliegt; und eine Schalteinheit, die die jeweiligen ersten Elektroden und die jeweiligen zweiten Elektroden mit einer Ansteuereinheit oder einer Detektionseinheit verbindet, wobei die Schalteinheit umschaltet zwischen einem ersten Detektionszustand, in dem eine Änderung in einer Distanz zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und einer entsprechenden der zweiten Elektroden, die der ersten Elektrode flächig gegenüberliegt, detektiert wird, und einem zweiten Detektionszustand, in dem Koordinaten einer Position, an die sich ein Betätigungskörper annähert oder die ein Betätigungskörper berührt, in Abhängigkeit von Detektionsausgangssignalen von den einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren bestimmt werden.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Detektionszustand entweder die Mehrzahl von ersten Elektroden oder die Mehrzahl von zweiten Elektroden mit der Ansteuereinheit verbunden wird und die nicht mit der Ansteuereinheit verbundene Mehrzahl der ersten Elektroden oder Mehrzahl der zweiten Elektroden mit der Detektionseinheit verbunden wird, und wobei in dem zweiten Detektionszustand die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die die jeweiligen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden, mit der Ansteuereinheit oder der Detektionseinheit verbunden werden.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei in dem ersten Detektionszustand gleichzeitig für alle der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare entweder die ersten Elektroden oder die zweiten Elektroden mit der Ansteuereinheit verbunden werden und die nicht mit der Ansteuereinheit verbundenen ersten Elektroden oder zweiten Elektroden mit der Detektionseinheit verbunden werden.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei in dem ersten Detektionszustand individuell für jedes der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare entweder die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mit der Ansteuereinheit verbunden wird und die nicht mehr Ansteuereinheit verbundene erste Elektrode oder zweite Elektrode mit der Detektionseinheit verbunden wird.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 4, wobei in dem zweiten Detektionszustand sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode eines beliebigen der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Ansteuereinheit verbunden wird und sowohl die ersten Elektroden als auch die zweiten Elektroden der anderen einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Detektionseinheit verbunden werden, und wobei die Koordinaten in Abhängigkeit von einer Änderung in der gegenseitigen Kapazität zwischen der mit der Ansteuereinheit verbundenen ersten Elektrode und zweiten Elektrode sowie den mit der Detektionseinheit verbundenen ersten Elektroden und zweiten Elektroden bestimmt werden.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach Anspruch 5, wobei in dem zweiten Detektionszustand das einander flächig gegenüberliegende Elektrodenpaar, bei dem sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode mit der Ansteuereinheit verbunden werden, der Reihe nach unter den einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaaren gewechselt wird.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 4, wobei in dem zweiten Detektionszustand sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode von einem beliebigen der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare mit der Ansteuereinheit und der Detektionseinheit verbunden werden und die Koordinaten in Abhängigkeit von einer Änderung in der von der Detektionseinheit detektierten Eigenkapazität bestimmt werden.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 7, wobei einander flächig gegenüberliegende Oberflächen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, die ein jeweiliges der einander flächig gegenüberliegenden Elektrodenpaare bilden, die gleiche planare Formgebung aufweisen.
Kapazitive Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat einander flächig gegenüberliegen, wobei ein elastisches Element sandwichartig zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.