DE112016003934T5

DE112016003934T5 - Eingabevorrichtung

Info

Publication number: DE112016003934T5
Application number: DE112016003934.4T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Mogi; Isao Asano
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CN107710124A; KR20180015722A; KR102067913B1; US20180074620A1; WO2017038172A1; JPWO2017038172A1; US10474301B2; JP6417049B2; CN107710124B

Abstract

Hinsichtlich einer Eingabevorrichtung, die sowohl eine Position als auch eine Last detektieren kann, wird als Eingabevorrichtung, die dünn ausgebildet ist und die Wasserdichtheit und Staubdichtheit verbessern kann, eine Eingabevorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Positionsdetektionsbereich, der auf einem Basismaterial vorgesehen ist, wobei der Positionsdetektionsbereich eine Mehrzahl von Detektionselektroden aufweist; und einen Lastdetektionsdraht, der innerhalb der Mehrzahl von Detektionselektroden in dem Positionsdetektionsbereich vorgesehen ist, wobei sich der elektrische Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts in druckabhängiger Weise ändert. Bei der Eingabevorrichtung kann die Mehrzahl von Detektionselektroden erste Elektroden und zweite Elektroden aufweisen, die sich beide in einander kreuzenden Richtungen erstrecken, wobei die erste Elektrode einen Überbrückungsverdrahtungsbereich aufweisen kann, der an einer Kreuzungsposition zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist, und wobei der Lastdetektionsdraht derart vorgesehen sein kann, dass er den Überbrückungsverdrahtungsbereich kreuzt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Eingabevorrichtung und betrifft im Spezielleren eine Eingabevorrichtung, bei der eine Mehrzahl von Detektionselektroden vorhanden ist, die zum Detektieren einer Position auf einem Basismaterial verwendet werden.
Einschlägiger Stand der Technik
Bei verschiedenen Arten von Informationsverarbeitungsgeräten ist eine lichtdurchlässige Eingabevorrichtung vor einem farbigen Flüssigkristall-Anzeigefeld angeordnet. Eine derartige Eingabevorrichtung wird als Tastfeld bzw. Touchpanel bezeichnet. Bei einem Touchpanel wird eine Kapazität zwischen Elektroden gebildet. Die Koordinaten der in der Nähe befindlichen Position eines Fingers einer Person werden anhand einer Änderung in der Bewegung von Ladungen bestimmt, die dann erzeugt wird, wenn sich der Finger dem Touchpanel nähert. Zum Detektieren dieser Änderung in der Bewegung von Ladungen wird ein kapazitiver Sensor verwendet.
In der Patentliteratur 1 wird eine Konstruktion beschrieben, bei der Überbrückungsdrähte an Kreuzungsbereichen von einer Mehrzahl von einander kreuzenden Drähten vorgesehen sind. Bei dieser Konstruktion ist an dem Kreuzungsbereich der Mehrzahl von Drähten ein Überbrückungsdraht durch eine Isolierschicht hindurch ausgebildet, um eine Isolierung innerhalb der Mehrzahl von einander kreuzenden Drähten zu gewährleisten.
Die Patentliteratur 2 beschreibt ein Kraftabbildungs-Berührungsfeld, bei dem ein Kraftmesssystem als Teil einer Berührungsfeld-Eingabevorrichtung vorhanden ist. Dieses Kraftabbildungs-Berührungsfeld beinhaltet einen ersten Satz und einen zweiten Satz von leitfähigen Bahnen bzw. Leiterbahnen, die durch eine Federmembran getrennt sind. Bei Aufbringen einer Kraft auf das Kraftabbildungs-Berührungsfeld wird die Federmembran verformt, wobei die beiden Sätze von Leiterbahnen näher zueinander bewegt werden. Dies verursacht eine Änderung in der gegenseitigen Kapazität. Diese Änderung wird zum Erzeugen eines Bildes verwendet, das das Ausmaß oder die Intensität der aufgebrachten Kraft anzeigt.
Liste des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-191847
Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-272898

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer Konstruktion, bei der eine Einrichtung zum Detektieren eines Kontaktdrucks in einer Eingabevorrichtung vorgesehen ist, wie z.B. ein Berührungssensor, ist ein Bewegungsraum vorhanden, der zum Ändern eines Abstands zwischen zwei Elementen in Abhängigkeit von dem Druck verwendet wird. Aufgrund der Dicke eines Bewegungsraums wie diesem wird es schwierig, eine reduzierte Dicke zu erzielen. Weiterhin tritt das Problem auf, dass die Wasserdichtheit und die Staubdichtheit beeinträchtigt werden.
Bei einer Eingabevorrichtung, die sowohl eine Position als auch eine Last detektieren kann, besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Eingabevorrichtung, die dünn ist und bei der die Wasserdichtheit und die Staubdichtheit verbessert werden können.
Lösung des Problems
Zur Lösung des vorstehend geschilderten Problems zeichnet sich eine Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass sie Folgendes aufweist: einen Positionsdetektionsbereich, der auf einem Basismaterial vorgesehen ist, wobei der Positionsdetektionsbereich eine Mehrzahl von Detektionselektroden aufweist; und einen Lastdetektionsdraht, der innerhalb der Mehrzahl von Detektionselektroden in dem Positionsdetektionsbereich vorgesehen ist, wobei sich der elektrische Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts in druckabhängiger Weise ändert. Da gemäß dieser Konstruktion der Lastdetektionsdraht, dessen elektrischer Widerstandswert sich in druckabhängiger Weise ändert, innerhalb der Mehrzahl von Detektionselektroden in dem Positionsdetetektionsbereich vorgesehen ist, wird es möglich, eine Last in Übereinstimmung mit einer Änderung in dem elektrischen Widerstandswert, die von dem auf den Lastdetektionsdraht ausgeübten Druck abhängig ist, zu detektieren, und zwar ohne Bereitstellung eines Bewegungsraums für die Druckdetektion.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Lastdetektionsdraht derart vorgesehen sein, dass er sich in einer vorbestimmten Richtung in dem Positionsdetektionsbereich erstreckt. Da sich der elektrische Widerstandswert in druckabhängiger Weise ändert, wird die Genauigkeit bei der Lastdetektion um so mehr verbessert, je mehr sich der Lastdetektionsdraht in der vorbestimmten Richtung des Positionsdetetektionsbereichs erstreckt und je länger die Länge ist.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Lastdetektionsdrähten in einem vorbestimmten Intervall vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Lastdetektion in einem großen Bereich in dem Gebiet des Positionsdetetektionsbereichs ausgeführt werden.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Detektionselektroden erste Elektroden und zweite Elektroden aufweisen, die sich beide in einander kreuzenden Richtungen erstrecken. Die erste Elektrode kann einen Überbrückungsverdrahtungsbereich aufweisen, der an einer Kreuzungsposition zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist. Der Lastdetektionsdraht kann derart vorgesehen sein, dass er den Überbrückungsdraht kreuzt. Auf diese Weise erfolgt eine intensive Druckbeaufschlagung durch die Erhebung des Überbrückungsdrahts an der Kreuzungsposition zwischen dem Lastdetektionsdraht und dem Überbrückungsdraht. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts gesteigert werden.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem Material des Lastdetektionsdrahts um das gleiche wie das Material des Überbrückungsdrahts handeln. Dadurch wird der Herstellungsprozess des Lastdetektionsdrahts vereinfacht.
Die Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen inselförmigen Isolierbereich aufweisen, der zwischen dem Lastdetektionsdraht und dem Überbrückungsdraht vorgesehen ist. Eine intensive Druckbeaufschlagung durch die Erhebung des Überbrückungsdrahts und den inselförmigen Isolierbereich erfolgt somit an der Kreuzungsposition zwischen dem Lastdetektionsdraht und dem Überbrückungsdraht. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts gesteigert werden.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Lastdetektionsdraht einen ersten Verdrahtungsbereich und einen zweiten Verdrahtungsbereich aufweisen. Bei Betrachtung von oberhalb des Basismaterials können ein Teil des Überbrückungsdrahts, ein Teil des inselförmigen Isolierbereichs und ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs einander an der Position des Überbrückungsdrahts überlappen. An anderen Positionen als dem Überbrückungsdraht können ein Teil des ersten Verdrahtungsbereichs und ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs einander überlappen. Somit erfolgt eine intensive Druckbeaufschlagung für den Lastdetektionsdraht an der Erhebung des Überbrückungsdrahts sowie in dem Bereich, in dem der erste Verdrahtungsbereich und der zweite Verdrahtungsbereich einander überlappen. Hierdurch kann selbst bei sehr geringer Last die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts gesteigert werden.
Bei der Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf dem Basismaterial zumindest ein Teil des Lastdetektionsdrahts in der gleichen Schicht vorgesehen sein wie die Mehrzahl von Detektionselektroden. Selbst wenn der Lastdetektionsdraht in dem Positionsdetetektionsbereich vorgesehen ist, kann die Eingabevorrichtung somit ohne Vergrößerung der Anzahl von Schichten in der Schichtstruktur ausgebildet werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung muss bei einer Eingabevorrichtung, die sowohl eine Position als auch eine Last detektieren kann, kein Bewegungsraum vorgesehen werden, der zum Detektieren einer Last genutzt wird, wobei ferner die Dicke der Eingabevorrichtung reduziert werden kann und die Wasserdichtheit sowie Staubdichtheit derselben verbessert werden können.
Figurenliste

[1] 1(a) und 1(b) zeigen Draufsichten unter Darstellung eines kapazitiver Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform.
[2] 2(a) und 2(b) zeigen Schnittdarstellungen eines Teils des kapazitiven Sensors.
[3] 3 zeigt eine Draufsicht unter Darstellung eines kapazitiven Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform.
[4] 4(a) und 4(b) zeigen Schnittdarstellungen eines Teils des kapazitiven Sensors.
[5] 5(a) und 5(b) zeigen Darstellungen zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform.
[6] 6(a) und 6(b) zeigen Darstellungen zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei werden in der nachfolgenden Beschreibung gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung von Elementen, die einmal beschrieben worden sind, in geeigneter Weise verzichtet wird.
(Erste Ausführungsform)
Die 1(a) und 1(b) zeigen Draufsichten zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform. In 1(a) ist eine Gesamtansicht des kapazitiven Sensors 1 dargestellt. In 1(b) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 1(a) dargestellt. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem kapazitiven Sensor 1 um ein Beispiel einer Eingabevorrichtung.
Wie in 1(a) dargestellt, weist der kapazitive Sensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erste Elektroden 11 und zweite Elektroden 12 auf, die in einem Positionsdetektionsbereich S eines Basismaterials 10 vorgesehen sind. Bei der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 handelt es sich jeweils um eine Detektionselektrode, die eine Position detektiert, an der ein Finger einen Kontakt (eine Annäherung) in dem Positionsdetektionsbereich S ausgeführt hat.
Die erste Elektrode 11 erstreckt sich in der X-Richtung entlang der vorderen Oberfläche des Basismaterials 10, und die zweite Elektrode 12 erstreckt sich in der Y-Richtung, die zu der X-Richtung orthogonal ist, entlang der vorderen Oberfläche des Basismaterials 10. Die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 sind voneinander isoliert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mehrzahl von ersten Elektroden 11 in der Y-Richtung mit einer vorbestimmten Mittenbeabstandung angeordnet, und eine Mehrzahl von zweiten Elektroden 12 ist in der X-Richtung mit einer vorbestimmten Mittenbeabstandung angeordnet.
Die erste Elektrode 11 weist eine Mehrzahl von ersten inselförmigen Elektrodenbereichen 111 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Mehrzahl der ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 eine Formgebung ähnlich einem Rhombus, wobei diese in X-Richtung angeordnet sind. Ferner weist die zweite Elektrode 12 eine Mehrzahl von zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 auf. Die Mehrzahl der zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 hat ebenfalls die Formgebung ähnlich einem Rhombus, wobei diese in der Y-Richtung angeordnet sind.
Ein Leitungsdraht 11a, der von dem Positionsdetektionsbereich S nach außen geführt ist, ist mit jeder der Mehrzahl von ersten Elektroden 11 verbunden. Ein Leitungsdraht 12a, der von dem Positionsdetektionsbereich S nach außen geführt ist, ist ferner mit jeder der Mehrzahl der zweiten Elektroden 12 verbunden. Bei dem kapazitiven Sensor 1 wird eine Änderung bei einem in dem jeweiligen Leitungsdraht 11a und 12a fließenden Strom mittels einer nicht dargestellten Detektionsschaltung detektiert. Wenn z.B. ein Finger in einem Zustand, in dem ein vorbestimmtes Potential an der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 anliegt, nahe an den Positionsdetektionsbereich S heran gebracht wird, kommt es zu einer Änderung in der Kapazität zwischen der jeweiligen ersten Elektrode 11 und zweiten Elektrode 12 und dem Finger. Durch Detektieren eines durch diese Kapazitätsänderung verursachten Potentialabfalls werden Koordinaten X und Y in dem Positionsdetektionsbereich S, in dem sich der Finger angenähert hat, festgestellt.
Wie in 1(b) gezeigt, schneiden bzw. kreuzen sich die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 an einer Kopplungsposition von zwei benachbarten ersten inselförmigen Elektrodenbereichen 111 sowie an einer Kopplungsposition von zwei benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121. Ein Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 ist an diesem Kreuzungsbereich unter Zwischenanordnung eines inselförmigen Isolierbereichs 30 vorgesehen, so dass die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 an dem Kreuzungsbereich nicht miteinander in Kontakt gelangen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 derart ausgebildet, dass er sich über einen Abstand zwischen zwei benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 hinweg erstreckt. Der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 ist zwischen den zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 gebildet, die in der Y-Richtung angeordnet sind. Auf diese Weise gelangt eine Mehrzahl von zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 in einen elektrisch kontinuierlichen Zustand. Der inselförmige Isolierbereich 30 ist zwischen dem Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 und der ersten Elektrode 11 vorgesehen und dient zum Isolieren der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 voneinander an dem Kreuzungsbereich.
Ein Lastdetektionsdraht 13 ist zwischen einer Mehrzahl von ersten inselförmigen Elektrodenbereichen 111 und einer Mehrzahl von zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 in dem Positionsdetektionsbereich S angeordnet. Bei dem Lastdetektionsdraht 13 handelt es sich um einen Draht, dessen elektrischer Widerstandswert sich druckabhängig ändert. Der Lastdetektionsdraht 13 ist entlang von Abständen zwischen den ersten inselförmigen Elektrodenbereichen 111 und den zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 in Zickzack-Weise gebildet und erstreckt sich insgesamt z.B. in X-Richtung.
Die 2(a) und 2(b) zeigen Schnittdarstellungen eines Teils des kapazitiven Sensors. In 2(a) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie Y1-Y1 in 1(b) dargestellt. In 2(b) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie X1-X1 in 1(b) dargestellt.
Die ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 der ersten Elektroden 11 und die zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 der zweiten Elektroden 12 sind auf einer Oberfläche 10a des Basismaterials 10 angeordnet. Ferner ist der Lastdetektionsdraht 13 zwischen den ersten Elektroden 11 und den zweiten Elektroden 12 auf der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 angeordnet. Der Lastdetektionsdraht 13 ist auf der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 vorgesehen, d.h. in in der gleichen Lage bzw. Schicht wie die ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 der ersten Elektroden 11 und die zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 der zweiten Elektroden 12. Somit wird selbst bei Vorsehen des Lastdetektionsdrahts 13 eine Zunahme in der Anzahl von Schichten unterdrückt.
Der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 ist zwischen benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 unter Zwischenanordnung des inselförmigen Isolierbereichs 30 vorgesehen. Ein elastisches Zwischenlagenelement 40 ist auf der ersten Elektrode 11, der zweiten Elektrode 12 und dem Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 vorhanden. Ein Schutzelement 50 ist auf dem elastischen Zwischenlagenelement 40 angeordnet. Eine optisch transparente Haftschicht, die ein optisch klares Haftmaterial verwendet, wird z.B. als elastisches Zwischenlagenelement 40 genutzt. Das elastische Zwischenlagenelement 40 beinhaltet eine elastische Kraft, die einen angemessenen Druck auf den Lastdetektionsdraht 13 überträgt, wenn eine Drückkraft von oberhalb des Schutzelements 50 aufgebracht wird.
Bei dem derart ausgebildeten kapazitiven Sensor 1 wird der elektrische Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 mittels einer nicht dargestellten Detektionsschaltung detektiert. D.h., wenn ein vorbestimmter Druck in einem Zustand aufgebracht wird, in dem sich ein Finger mit der Oberseite des Schutzelements 50 in Kontakt befindet, wird der Druck zu dem Lastdetektionsdraht 13 übertragen, und der elektrische Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 ändert sich in Abhängigkeit von dem Druck, mit dem der Lastdetektionsdraht 13 beaufschlagt wird. Durch Detektieren einer Änderung in diesem elektrischen Widerstandswert mittels der nicht dargestellten Detektionsschaltung kann der auf den Lastdetektionsdraht 13 aufgebrachte Druck ermittelt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Koordinaten X und Y in dem Positionsdetektionsbereich S, in dem sich ein Finger angenähert hat, in Abhängigkeit von einer Änderung in der Kapazität zwischen der jeweiligen ersten Elektrode 11 und zweiten Elektrode 12 und dem Finger ermittelt. Außerdem kann der Druck, wenn der Finger den Positionsdetektionsbereich S mit Druck beaufschlagt hat, durch eine Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 detektiert werden. Somit können die Position (die Koordinaten X und Y) bei der Berührung durch den Finger sowie die Drückkraft in einander entsprechender Weise mittelt werden.
Bei dem Lastdetektionsdraht 13 wie diesem ändert sich der elektrische Widerstandswert in Abhängigkeit von dem Druck, so dass eine Last in Abhängigkeit von einer Änderung bei dem elektrischen Widerstandswert detektiert werden kann, der von dem auf den Lastdetektionsdraht 13 aufgebrachten Druck abhängig ist, ohne dass ein Bewegungsraum zur Druckerfassung vorhanden ist.
Hierbei kann eine Mehrzahl von Lastdetektionsdrähten 13 z.B. in der Y-Richtung in vorbestimmten Intervallen vorgesehen sein. Dies ermöglicht die Ausführung einer Lastdetektion in einem großen Gebiet in dem Positionsdetektionsbereich S. In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Lastdetektionsdrähten 13 in einer vorbestimmten Richtung (z.B. der X-Richtung) in einem vorbestimmten Intervall vorhanden ist, kann durch Berechnung ermittelt werden, an welcher Stelle in der Y-Richtung der höchste Druck aufgebracht wurde, und zwar aufgrund des Gleichgewichts unter den Änderungen bei dem elektrischen Widerstandswert von jedem Lastdetektionsdraht 13. Wenn z.B. eine Änderung in dem elektrischen Widerstandswert in jedem von zwei benachbarten Lastdetektionsdrähten 13 auftritt, kann die Position einer Druckspitze zwischen den beiden Lastdetektionsdrähten 13 durch proportionales Aufteilen eines Betrags ermittelt werden, um den sich die beiden elektrischen Widerstandswerte geändert haben.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Lastdetektionsdraht 13 an einer Stelle vorgesehen, an der er den Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 kreuzt. Wenn ein Druck durch einen Finger von oberhalb des Schutzelements 50 aufgebracht wird, erfolgt somit eine intensive Druckbeaufschlagung über die Erhebung des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20 für den Lastdetektionsdraht 13. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 gesteigert werden.
(Herstellungsverfahren des kapazitiven Sensors)
Bei der Herstellung des kapazitiven Sensors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung werden als erstes die ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 der ersten Elektrode 11, die zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 der zweiten Elektrode 12 sowie der Lastdetektionsdraht 13 auf der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 gebildet.
Für das Basismaterial 10 wird ein z.B. ein Glas-, ein Acrylharz- oder ein Harz-Flächenkörper verwendet. Die erste Elektrode 11, die zweite Elektrode 12 und der Lastdetektionsdraht 13 werden jeweils durch ein photolithographisches Verfahren und Ätzen oder durch Siebdruck gebildet. Wenn sie z.B. durch ein photolithographisches Verfahren und Ätzen gebildet werden, wird z.B. eine ITO- (Indiumzinnoxid-) Schicht auf dem Basismaterial 10 durch Sputtern gebildet, und auf der ITO-Schicht wird ein Resist gebildet. Nach dem Strukturieren des Resist durch Belichtung und Entwicklung wird die ITO-Schicht geätzt. Anschließend wird das Resist entfernt. Auf diese Weise werden die erste Elektrode 11, die zweite Elektrode 12 und der Lastdetektionsdraht 13 gebildet, die aus der auf dem Basismaterial 10 strukturierten ITO-Schicht bestehen.
Als nächstes wird der inselförmige Isolierbereich 30 an einer Kreuzungsstelle zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 gebildet. Der inselförmige Isolierbereich 30 wird durch Siebdruck oder ein Trockenfilm-Resist oder ein Flüssig-Resist gebildet. Wenn der inselförmige Isolierbereich 30 durch Siebdruck gebildet werden soll, wird ein isolierendes Material (optisches Material) mit hoher Lichtdurchlässigkeit beispielsweise durch Siebdrucken aufgebracht, wobei anschließend eine Wärmebehandlung ausgeführt wird. Wenn der inselförmige Isolierbereich 30 aus einem Trockenfilm-Resist gebildet werden soll, wird z.B. ein Lichtdurchlässigkeit aufweisendes Trockenfilm-Resist aufgetragen, wonach eine Belichtung und Entwicklung ausgeführt werden. Wenn der inselförmige Isolierbereich 30 aus einem Flüssig-Resist gebildet werden soll, wird z.B. ein Lichtdurchlässigkeit aufweisendes Flüssig-Resist aufgebracht, wonach eine Belichtung und Entwicklung ausgeführt werden.
Als nächstes wird der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 derart gebildet, dass er sich über die Oberseite des inselförmigen Isolierbereichs 30 erstreckt.
Der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 wird durch ein photolithographisches Verfahren und Ätzen oder durch Siebdruck gebildet. Wenn der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 durch ein photolithographisches Verfahren und Ätzen gebildet werden soll, wird ein Laminatkörper bzw. Schichtkörper aus einer ITO-Schicht, einer Metallschicht und einer ITO-Schicht durch Sputtern gebildet, wobei auf dem Schichtkörper ein Resist gebildet wird. Nach der Strukturierung des Resist durch Belichtung und Entwicklung wird der Schichtkörper geätzt. Danach wird das Resist entfernt. Auf diese Weise ist der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 gebildet, der sich über die Oberseite des inselförmigen Isolierbereichs 30 erstreckt und dessen beide Enden elektrisch kontinuierlich mit zwei benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 ausgebildet sind.
Wenn der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 durch Siebdruck gebildet werden soll, wird ein leitfähiger Film mit Silber-Nanodrähten z.B. durch Siebdrucken auf den inselförmigen Isolierbereich 30 aufgebracht. Anschließend wird der leitfähige Film mit Silber-Nanodrähten einer Wärmebehandlung unterzogen und gewalzt. Hierbei kann eine Blitzlampen-Wärmebehandlung ausgeführt werden. Auf diese Weise wird der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 gebildet.
Als nächstes wird das elastische Zwischenlagenelement 40 auf der gesamten Oberfläche mittels eines optisch klaren Klebstoffs aufgebracht. Das Schutzelement 50 wird auf dieses elastische Zwischenlagenelement 40 aufgebracht. Damit ist der kapazitive Sensor 1 fertiggestellt.
In dem vorstehenden Beispiel ist der Lastdetektionsdraht 13 in demselben Prozess und aus demselben Material wie die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 gebildet worden. Jedoch kann der Lastdetektionsdraht 13 auch in einem anderen Prozess sowie aus einem anderen Material als die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 gebildet werden. Das Material des Lastdetektionsdrahts 13 kann in diesem Fall das gleiche sein wie das Material des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20. Das Herstellungsverfahren des Lastdetektionsdrahts 13 ist somit vereinfacht.
(Zweite Ausführungsform)
3 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs dargestellt, der zu dem Bereich A in 1(a) äquivalent ist.
Bei dem kapazitiven Sensor 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind ein Kopplungsbereich 112 der ersten Elektrode 11 und der Lastdetektionsdraht 13 auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 an einem Kreuzungsbereich zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 vorgesehen.
Der Kopplungsbereich 112 ist zwischen zwei benachbarten ersten inselförmigen Elektrodenbereichen 111 der ersten Elektrode 11 angeordnet. Der Kopplungsbereich 112 ist derart vorgesehen, dass er die einander gegenüberliegenden Ecken der beiden benachbarten ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 miteinander koppelt. Ferner ist ein Überbrückungsbereich 122 zwischen zwei benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereichen 121 der zweiten Elektrode 12 vorgesehen. Der Überbrückungsbereich 122 ist auf dem Basismaterial 10 gebildet und derart angeordnet, dass er die unteren Oberflächen der einander gegenüberliegenden Ecken der beiden benachbarten zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 miteinander koppelt.
An dem Kreuzungsbereich zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 ist der Kopplungsbereich 112 derart vorgesehen, dass er den Überbrückungsbereich 122 unter Zwischenanordnung des inselförmigen Isolierbereichs 30 kreuzt. Ferner ist an dem Kreuzungsbereich zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 der Lastdetektionsdraht 13 derart vorgesehen, dass er den Überbrückungsbereich 122 über den inselförmigen Isolierbereich 30 hinweg bzw. unter Zwischenanordnung desselben kreuzt.
Die 4(a) und 4(b) zeigen Schnittdarstellungen eines Teils des kapazitiven Sensors. In 4(a) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie Y2-Y2 in 3 dargestellt. In 4(b) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie X2-X2 in 3 dargestellt.
Die ersten inselförmigen Elektrodenbereiche 111 der ersten Elektrode 11 und die zweiten inselförmigen Elektrodenbereiche 121 der zweiten Elektrode 12 sind auf der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 angeordnet. An dem Kreuzungsbereich zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 schneiden der Kopplungsbereich 112 der ersten Elektrode 11 und der Überbrückungsbereich 122 der zweiten Elektrode 12 einander unter Zwischenanordnung des inselförmigen Isolierbereichs 30, wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind.
Der inselförmigen Isolierbereich 30 ist derart vorgesehen, dass er die Oberseite des Überbrückungsbereichs 122 der zweiten Elektrode 12 bedeckt, und der Kopplungsbereich 112 der ersten Elektrode 11 und der Lastdetektionsdraht 13 sind derart angeordnet, dass sie sich über die Oberseite des inselförmigen Isolierbereichs 30 erstrecken. Ferner ist ein Ende (Ecke) des zweiten inselförmigen Elektrodenbereichs 121 oben auf einem Ende des Überbrückungsbereichs 122 angeordnet, das von dem inselförmigen Isolierbereich 30 freiliegt, und ist mit diesem verbunden. Da an der Position des inselförmigen Isolierbereichs 30 der Lastdetektionsdraht 13 auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 angeordnet ist, der in Bezug auf die Oberfläche 10a des Basismaterials 10 hervorsteht, erfolgt bei Aufbringen von Druck mittels eines Fingers von oberhalb des Schutzelements 50 eine intensive Druckbeaufschlagung für den Lastdetektionsdraht 13 aufgrund der Erhebung des inselförmigen Isolierbereichs 30. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 gesteigert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die 5(a) und 5(b) zeigen Darstellungen zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform. In 5(a) ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs gezeigt, der zu dem Bereich A in 1(a) äquivalent ist. In 5(b) ist eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A in 5(a) gezeigt.
Bei dem kapazitiven Sensor 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Lastdetektionsdraht 13 an der Position des inselförmigen Isolierbereichs 30 geteilt. Der Lastdetektionsdraht 13 weist erste Verdrahtungsbereiche 131 und einen zweiten Verdrahtungsbereich 132 auf.
Der zweite Verdrahtungsbereich 132 ist unter dem inselförmigen Isolierbereich 30 angeordnet. Der zweite Verdrahtungsbereich 132 ist zwischen den geteilten ersten Verdrahtungsbereichen 131 vorgesehen. Die beiden Enden des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 überlappen ein jeweiliges Ende der geteilten ersten Verdrahtungsbereiche 131. Außerdem ist der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 derart vorgesehen, dass er sich unter Zwischenanordnung des inselförmigen Isolierbereichs 30 über dem zweiten Verdrahtungsbereich 132 erstreckt.
D.h., bei Betrachtung von oberhalb des Basismaterials 10 besitzt der kapazitive Sensor 1C einen Bereich, in dem sich ein Teil des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20, ein Teil des inselförmigen Isolierbereichs 30 sowie ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 an der Position des Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 gegenseitig überlappen. An anderen Positionen als dem Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 besitzt der kapazitive Sensor 1C Bereiche, an denen sich ein Teil des ersten Verdrahtungsbereichs 131 und ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 gegenseitig überlappen. Dabei ist der Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 an der Position der Vertiefung des inselförmigen Isolierbereichs 30 (der Position, an der sich der erste Verdrahtungsbereich 131 und der zweite Verdrahtungsbereich 132 nicht gegenseitig überlappen) vorgesehen. Somit kann die Dicke der Laminatschichten an einer Position vermindert werden, an der die Überlappung des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20 vorhanden ist.
Gemäß einer derartigen Konstruktion erfolgt eine intensive Druckbeaufschlagung für den Lastdetektionsdraht 13 an der Erhebung des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20 sowie denjenigen Bereichen, an denen sich der erste Verdrahtungsbereich 131 und der zweite Verdrahtungsbereich 132 gegenseitig überlappen. D.h., an der Position des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20 wird eine von oberhalb des Schutzelements 50 aufgebrachte Drückkraft aufgrund der Überlappung eines Teils des Überbrückungsverdrahtungsbereichs 20 und eines Teils des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 in intensiver Weise auf den Lastdetektionsdraht 13 ausgeübt. Ferner wird an anderen Bereichen als dem Überbrückungsverdrahtungsbereich 20 auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 die Drückkraft aufgrund der Überlappung eines Teils des inselförmigen Isolierbereichs 30, eines Teils des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 sowie eines Teils des ersten Verdrahtungsbereichs 131 in intensiver Weise auf den Lastdetektionsdraht 13 aufgebracht. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 gesteigert werden.
(Vierte Ausführungsform)
Die 6(a) und 6(b) zeigen Darstellungen zur Erläuterung eines kapazitiven Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform. In 6(a) ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs dargestellt, der zu dem Bereich A in 1(a) äquivalent ist. In 6(b) ist eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B in 6(a) gezeigt.
Bei dem kapazitiven Sensor 1D der vorliegenden Ausführungsform ist der Lastdetektionsdraht 13 geteilt. Der Lastdetektionsdraht 13 weist erste Verdrahtungsbereiche 131 und einen zweiten Verdrahtungsbereich 132 auf.
An einem Kreuzungsbereich zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 sind der Überbrückungsbereich 122 der zweiten Elektrode 12 und der Kopplungsbereich 112 der ersten Elektrode 11 derart vorgesehen, dass sie sich unter Zwischenanordnung des inselförmigen Isolierbereichs 30 kreuzen. Der inselförmige Isolierbereich 30 ist derart vorgesehen, dass er die Oberseite des Überbrückungsbereichs 122 der zweiten Elektrode 12 bedeckt, die auf der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 angeordnet ist. Der zweite inselförmige Elektrodenbereich 121 ist oben auf einem von dem inselförmigen Isolierbereich 30 freiliegenden Ende des Überbrückungsbereichs 122 angeordnet sowie mit diesem verbunden. Der Kopplungsbereich 112 der ersten Elektrode 11 ist derart vorgesehen, dass er sich über dem inselförmigen Isolierbereich 30 erstreckt. Der erste Verdrahtungsbereich 131 des Lastdetektionsdrahts 13 ist derart vorgesehen, dass er sich von der Oberfläche 10a des Basismaterials 10 oben auf ein Ende des inselförmigen Isolierbereichs 30 erstreckt. Der zweite Verdrahtungsbereich 132 des Lastdetektionsdrahts 13 ist auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 angeordnet, wobei ein Ende des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 ein Ende des ersten Verdrahtungsbereichs 131 überlappt, das auf dem inselförmigen Isolierbereich 30 angeordnet ist.
D.h., bei Betrachtung von oberhalb des Basismaterials 10 besitzt der kapazitive Sensor 1D einen Bereich, in dem sich ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs 132, ein Teil des inselförmigen Isolierbereichs 30 und ein Teil des Überbrückungsbereichs 122 an der Position des inselförmigen Isolierbereichs 30 gegenseitig überlappen. An anderen Positionen als dem inselförmigen Isolierbereich 30 weist der kapazitive Sensor 1D Bereiche auf, an denen sich ein Teil des ersten Verdrahtungsbereichs 131 und einen Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 gegenseitig überlappen.
Gemäß einer Konstruktion wie dieser erfolgt eine intensive Druckbeaufschlagung für den Lastdetektionsdraht 13 an der Erhebung des inselförmigen Isolierbereichs 30 sowie an den Bereichen, an denen der erste Verdrahtungsbereich 132 und der zweite Verdrahtungsbereich 132 einander überlappen. D.h., an der Position des inselförmigen Isolierbereichs 30 wird eine von oberhalb des Schutzelements 50 aufgebrachte Drückkraft aufgrund der Überlappung eines Teils des inselförmigen Isolierbereichs 30 und eines Teils des zweiten Verdrahtungsbereichs 132 in intensiver Weise auf den Lastdetektionsdraht 13 ausgeübt. Selbst wenn die Last sehr gering ist, kann somit die Änderung in dem elektrischen Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts 13 gesteigert werden.
Wie vorstehend gemäß den Ausführungsformen beschrieben, braucht bei den kapazitiven Sensoren 1, 1B, 1C und 1D, die sowohl eine Position als auch eine Last detektieren können, kein zum Detektieren einer Last verwendeter Bewegungsraum vorgesehen zu werden, wobei die Dicke reduziert werden kann und die Wasserdichtheit und Staubdichtheit verbessert werden können.
Vorstehend sind zwar Ausführungsformen beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst z.B. auch Ausführungsformen, die durch das Hinzufügen oder das Weglassen von Bestandteilen zu bzw. von einer jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die Ausführung von Auslegungsänderungen an einer jeweiligen Ausführungsform oder durch eine geeignete Kombination von Merkmalen in einer jeweiligen Ausführungsform geschaffen werden, solange die erzielten Ausführungsformen sich im beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung befinden; dabei können die Hinzufügungen, Weglassungen, Auslegungsänderungen oder Kombinationen von einem Durchschnittsfachmann vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1, 1B, 1C, 1D: kapazitiver Sensor
10: Basismaterial
10a: Oberfläche
11: erste Elektrode
11a: Leitungsdraht
12: zweite Elektrode
12a: Leitungsdraht
13: Lastdetektionsdraht
20: Überbrückungsverdrahtungsbereich
30: inselförmiger Isolierbereich
40: elastisches Zwischenlagenelement
50: Schutzelement
111: erster inselförmiger Elektrodenbereich
112: Kopplungsbereich
121: zweiter inselförmiger Elektrodenbereich
122: Überbrückungsbereich
131: erster Verdrahtungsbereich
132: zweiter Verdrahtungsbereich
S: Positionsdetektionsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011191847 [0004]
JP 2007272898 [0004]

Claims

Eingabevorrichtung, aufweisend: einen Positionsdetektionsbereich, der auf einem Basismaterial vorgesehen ist, wobei der Positionsdetektionsbereich eine Mehrzahl von Detektionselektroden aufweist; und einen Lastdetektionsdraht, der zwischen der Mehrzahl von Detektionselektroden in dem Positionsdetektionsbereich vorgesehen ist, wobei sich ein elektrischer Widerstandswert des Lastdetektionsdrahts in druckabhängiger Weise ändert.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lastdetektionsdraht derart vorgesehen ist, dass er sich in einer vorbestimmten Richtung in dem Positionsdetektionsbereich erstreckt.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Lastdetektionsdrähten in einem vorbestimmten Intervall vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl von Detektionselektroden eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, die sich beide in einander kreuzenden Richtungen erstrecken; wobei die erste Elektrode einen Überbrückungsverdrahtungsbereich aufweist, der an einer Kreuzungsposition zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist; und wobei der Lastdetektionsdraht derart vorgesehen ist, dass er den Überbrückungsverdrahtungsbereich kreuzt.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Material des Lastdetektionsdrahts das gleiche ist wie ein Material des Überbrückungsverdrahtungsbereichs.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, die ferner einen inselförmigen Isolierbereich aufweist, der zwischen dem Lastdetektionsdraht und dem Überbrückungsverdrahtungsbereich vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Lastdetektionsdraht einen ersten Verdrahtungsbereich und einen zweiten Verdrahtungsbereich aufweist; und wobei bei Betrachtung von oberhalb des Basismaterials ein Teil des Überbrückungsverdrahtungsbereichs, ein Teil des inselförmigen Isolierbereichs und ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs einander an einer Position des Überbrückungsverdrahtungsbereichs überlappen und an anderen Positionen als dem Überbrückungsverdrahtungsbereich ein Teil des ersten Verdrahtungsbereichs und ein Teil des zweiten Verdrahtungsbereichs einander überlappen.
Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf dem Basismaterial zumindest ein Teil des Lastdetektionsdrahts in der gleichen Schicht wie die Mehrzahl von Detektionselektroden vorgesehen ist.