DE112021003821T5

DE112021003821T5 - Erfassungseinrichtung für elektrostatische kapazitäten, und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112021003821T5
Application number: DE112021003821.4T
Authority: DE
Inventors: Satoru Takizawa; Takeshi Masaki; Takashi Sasaki; Hiroaki Takahashi; Kazuhito Oshita
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2023-04-27
Also published as: WO2022014158A1; JP7399294B2; US20230122321A1; CN115836373A; JPWO2022014158A1

Abstract

Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität beinhaltet ein erstes Substrat; eine Erfassungselektrode, die auf einer Frontseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist, um eine Nähe eines Bedienkörpers zu einer Bedienfläche zu erfassen; einen Streukapazität-Kopplungsleiter, der in einer Rückseitenflächen-Richtung des ersten Substrats vorgesehen ist; eine erste periphere Elektrode, die auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist, um die Erfassungselektrode zu umgeben, und eine Mehrzahl von lateralen Elektroden, die nebeneinander vorgesehen sind, um die Erfassungselektrode zu umgeben, wobei sich die Mehrzahl lateraler Elektroden entlang einer Dickenrichtung des ersten Substrats erstreckt und mit jeweils der ersten peripheren Elektrode und dem Streukapazität-Kopplungsleiter verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazitäten und ein Herstellungsverfahren.
[Hintergrund]
Üblicherweise ist eine Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazitäten bekannt, die eine Nähe/Annäherung eines Bedienkörpers an ein Bedienfeld basierend auf einer Änderung in der elektrostatischen Kapazität an einer Erfassungselektrode erfasst, die auf dem Bedienfeld vorgesehen ist. In einer solchen Erfassungseinrichtung ist eine Technik bekannt, bei der eine Abschirmelektrode auf die Rückseite der Erfassungselektrode überlagert ist.
Das untenstehende Patentdokument 1 offenbart zum Beispiel ein Elektrodensystem, das eine Erfassungselektrode, einen ringförmigen Abschirmelektrodenfilm, der die Erfassungselektrode umgibt, und einen Abschirmelektrodenfilm, der unter der Erfassungselektrode angeordnet ist, beinhaltet, und offenbart eine Technik zur elektrischen Verbindung des ringförmigen Abschirmelektrodenfilms mit dem Abschirmelektrodenfilm durch ein Via.
[Stand der Technik Dokumente]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnr. 2010-286314
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Von der Erfindung zu lösendes Problem]
Bei der konventionellen Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität sind die Erfassungselektrode und eine externe Masse in der Nähe der elektrostatischen Erfassungseinrichtung kapazitiv gekoppelt, und aufgrund dessen wird eine große Änderung der Eigenkapazität der Erfassungselektrode verursacht, selbst wenn sich beispielsweise eine Person einer Seitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität nähert, so dass die Möglichkeit besteht, fälschlicherweise zu erfassen, dass sich der Bedienkörper nahe an dem Bedienfeld bzw. der Bedienfläche befindet.
[Mittel zur Lösung des Problems]
Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß einer Ausführungsform ist versehen mit einem ersten Substrat; einer Erfassungselektrode, die auf einer Frontseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist, um die Nähe eines Bedienkörpers zu einer Bedienfläche zu erfassen; einem Streukapazitäten-Kopplungsleiter, der in einer Rückseitenrichtung des ersten Substrats vorgesehen ist; eine erste periphere Elektrode, die auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist, um die Erfassungselektrode zu umgeben; und eine Mehrzahl von lateralen Elektroden, die nebeneinander vorgesehen sind, um die Erfassungselektrode zu umgeben, sich entlang einer Dickenrichtung des ersten Substrats erstrecken und mit jeweils der ersten peripheren Elektrode und dem Streukapazitäten-Kopplungsleiter verbunden sind.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der Ausführungsform kann eine kompakte Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität, die in der Lage ist, eine falsche Erfassung zu verhindern, leicht vorgesehen werden.
Figurenliste

[1] zeigt eine Draufsicht einer Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß einer Ausführungsform.
[2] zeigt eine A-A Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der Ausführungsform.
[3] zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von jeder leitfähigen Schicht abbildet, die in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der Ausführungsform.
[4] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch eine Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß eines Vergleichsbeispiels
[5] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch eine Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß des Vergleichsbeispiels.
[6] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß des Vergleichsbeispiels.
[7] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der Ausführungsform.
[8] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der Ausführungsform.
[9] zeigt eine schematische Darstellung einer kapazitiven Kopplung durch die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der Ausführungsform.
[10] zeigt einen Graphen, der eine Änderung in einem elektrostatischen Kapazitätswert darstellt.
[11] zeigt eine Draufsicht einer Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß einer ersten Variante.
[12] zeigt eine B-B Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der ersten Variante.
[13] zeigt eine Draufsicht einer Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß einer zweiten Variante.
[14] zeigt eine C-C Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der zweiten Variante.
[15] zeigt eine Draufsicht einer Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß einer dritten Variante.
[16] zeigt eine D-D Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität gemäß der dritten Variante.

[Mode for Carrying out Invention]
Eine Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 1 dargestellt, ist die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 eine Einrichtung, die insgesamt die Form eines dünnen rechteckigen Parallelepipeds aufweist. Eine Frontseitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 beinhaltet ein Bedienfeld bzw. eine Bedienfläche 100A. Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 kann eine Annäherung der Hand einer bedienenden Person an die Bedienfläche 100A entsprechend einer Änderung der elektrostatischen Kapazität erfassen.
Zum Beispiel wird die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 an einer vorbestimmten Position (z. B. Türgriff, Mittelkonsole etc.) eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Autos, installiert und dazu verwendet, Betätigungen der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs (z. B. Türschloss, Audioanlage, Klimaanlage etc.) in Abhängigkeit davon zu steuern, wie nahe sich die Hand der bedienenden Person befindet. Allerdings ist die Anwendung der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 nicht darauf beschränkt, und die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 kann für jede Anwendung verwendet werden.
2 ist eine A-A Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration jeder der leitfähigen Schichten L1-L4 zeigt, die in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform vorgesehen sind.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 ein zweites Substrat 112-2, ein zweites Substrat 112-1 und ein erstes Substrat 111 in der Reihenfolge von der Bedienfläche 100A aus. Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 weist eine so genannte Multilayer-Substratstruktur auf, in der diese mehreren Substrate 112-2, 112-1 und 111 übereinander angeordnet sind. Jedes der Substrate 112-2, 112-1 und 111 ist ein Element wie eine flache Platte und weist in der Draufsicht eine rechteckige Form auf. Zum Beispiel wird für jedes der Substrate 112-2, 112-1 und 111 eine Leiterplatte (PWB) verwendet.
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 eine erste leitfähige Schicht L1, eine zweite leitfähige Schicht L2, eine dritte leitfähige Schicht L3 und eine vierte leitfähige Schicht L4 in der Reihenfolge von der Betriebsfläche 100A aus. Die erste leitfähige Schicht L1 ist auf der Frontseitenfläche (d. h. der Betriebsfläche 100A) des zweiten Substrats 112-2 ausgebildet. Die zweite leitfähige Schicht L2 ist zwischen dem zweiten Substrat 112-2 und dem zweiten Substrat 112-1 ausgebildet. Die dritte leitfähige Schicht L3 ist zwischen dem zweiten Substrat 112-1 und dem ersten Substrat 111 ausgebildet. Die vierte leitfähige Schicht L4 ist auf der Rückseitenfläche des ersten Substrats 111 ausgebildet. Jede der leitfähigen Schichten L1-L4 ist eine dünne leitfähige Schicht. Zum Beispiel ist jede der leitfähigen Schichten L1-L4 aus einer der verschiedenen Arten von leitfähigen Schichten (z. B. einer Kupferschicht) ausgebildet.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist in einem zentralen Abschnitt der dritten leitfähigen Schicht L3 eine Erfassungselektrode 121 vorgesehen, die in der Draufsicht eine rechteckige Form aufweist (eine rechteckige Form, die kleiner ist als die rechteckige Form jedes der Substrate 112-2, 112-1 und 111). Die Erfassungselektrode 121 erfasst die Nähe eines Bedienkörpers zur Bedienfläche 100A. Insbesondere erfasst die Erfassungselektrode 121 die Nähe eines Bedienkörpers zur Bedienfläche 100A entsprechend einer Änderung eines Stroms, der durch die Erfassungselektrode 121 fließt. Wie in 2 dargestellt, ist die Erfassungselektrode 121 mit einem Steuerkreis 140 verbunden. Der Steuerkreis 140 steuert die Erfassungselektrode 121 an und kann die Nähe des Fingers einer bedienenden Person zur Bedienfläche 100A erfassen, indem er eine Änderung des durch die Erfassungselektrode 121 fließenden Stroms misst.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist in der vierten leitfähigen Schicht L4 ein Streukapazität-Kopplungsleiter 122 vorgesehen. Der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 weist eine Form (d. h. eine rechteckige Form) auf, die in der Draufsicht die gesamte Rückseitenfläche des zweiten Substrats 112-2 abdeckt. Wie in 2 dargestellt, ist der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 mit dem Steuerkreis 140 verbunden. Über den Steuerkreis 140 ist an den Streukapazität-Kopplungsleiter 122 ein Ansteuersignal angelegt, das eine Wellenform aufweist, die mit einem Ansteuersignal synchronisiert ist, das an die Erfassungselektrode 121 angelegt ist. Als Ergebnis weist der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 dasselbe elektrische Potenzial wie die Erfassungselektrode 121 auf und ist kapazitiv mit einer externen Masse 10 (siehe 2) gekoppelt, die sich in der Nähe der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 befindet, so dass eine kapazitive Kopplung zwischen der externen Masse 10 und der Erfassungselektrode 121 verhindert werden kann. In diesem Beispiel legt das Steuergerät 140 die Ansteuersignale sowohl an die Erfassungselektrode 121 als auch an den Streukapazität-Kopplungsleiter 122 an, muss aber nicht unbedingt das Ansteuersignal an die Erfassungselektrode 121 anlegen. Das heißt, da die Erfassungselektrode 121 und der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 kapazitiv gekoppelt sind, kann ein Signal, das eine mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 synchronisierte Wellenform aufweist, als Ergebnis des Ansteuersignals, das an den Streukapazität-Kopplungsleiter 122 angelegt wird, auch an die somit kapazitiv gekoppelte Erfassungselektrode 121 angelegt werden.
Wie in 2 und 3 dargestellt, sind die erste leitfähige Schicht L1, die zweite leitfähige Schicht L2 und die dritte leitfähige Schicht L3 mit einer zweiten peripheren Elektrode 124-2, einer zweiten peripheren Elektrode 124-1 und einer ersten peripheren Elektrode 123 versehen, von denen jede eine rechteckige Rahmenform aufweist, die die Erfassungselektrode 121 in der Draufsicht umgibt.
Wie in 1-3 dargestellt, ist die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 130 versehen, die nebeneinander um die Erfassungselektrode 121 angeordnet sind, um diese zu umgeben. Die Durchgangslöcher 130, in denen Leiterfilme (zum Beispiel Kupferfilme) an ihren Innenwandflächen ausgebildet sind, sind Beispiele für eine „laterale Elektrode". Wie in 2 dargestellt, ist jedes der Durchgangslöcher 130 vorgesehen, um die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 von der Frontseitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 (d. h. der Bedienfläche 100A) bis zur Unterseitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 zu durchdringen. Wie in 2 dargestellt, ist jedes der Durchgangslöcher 130 physikalisch und elektrisch mit jeder der zweiten peripheren Elektrode 124-2, der zweiten peripheren Elektrode 124-1 und der ersten peripheren Elektrode 123 sowie mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 verbunden. Folglich liegen in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform jedes der mehreren Durchgangslöcher 130 und jede der zweiten peripheren Elektrode 124-2, der zweiten peripheren Elektrode 124-1 und der ersten peripheren Elektrode 123 zusammen mit dem Streukapazitäts-Kopplungsleiter 122 auf demselben elektrischen Potenzial wie das der Erfassungselektrode 121; und sind infolgedessen kapazitiv mit der externen Masse 10 gekoppelt, die sich in der Nähe der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 befindet, so dass eine kapazitive Kopplung zwischen der externen Masse 10 und der Erfassungselektrode 121 verhindert werden kann. Zum Beispiel beträgt der Innendurchmesser jedes der Durchgangslöcher 0,6 mm und jeder Installationsabstand der Durchgangslöcher beträgt 1,0 mm.
In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform stehen die lateralen Elektroden um die Erfassungselektrode 121 herum in Richtung der Erfassungsfläche vor. Als Ergebnis kann eine Änderung der elektrostatischen Kapazität an der Erfassungselektrode 121 relativ gering gehalten werden, für einen Fall, in dem die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist. Umgekehrt wird in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform für einen Fall, in dem sich der Finger der bedienenden Person der Bedienfläche 100A nähert, eine Änderung der elektrostatischen Kapazität an der Erfassungselektrode 121 nicht nennenswert durch die mehreren Durchgangslöcher 130 beeinflusst, sondern nur durch die kapazitive Kopplung mit dem Finger der bedienenden Person verursacht, was zum Ergebnis hat, dass eine Änderung der elektrostatischen Kapazität an der Erfassungselektrode 121 relativ groß gemacht werden kann. Deshalb ist es möglich, zwischen dem Fall, mit Wasser bedeckt zu sein, und dem Fall, dass sich der Finger der bedienenden Person nähert, zu unterscheiden.
Die Beschreibung erfolgt nun im Detail anhand eines Vergleichsbeispiels. 4-6 zeigen schematisch die kapazitive Kopplung in einer Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 20 eines Vergleichsbeispiels. 7-9 zeigt schematisch die kapazitive Kopplung in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform. 10 ist ein Diagramm, das die Änderung eines elektrostatischen Kapazitätswerts darstellt.
Wie in den 4-6 dargestellt, beinhaltet die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 20 im Vergleichsbeispiel eine Erfassungselektrode 21 und einen Streukapazität-Kopplungsleiter 22. Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 20 im Vergleichsbeispiel unterscheidet sich von der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform dadurch, dass die Erfassungselektrode 21 in einer Erfassungsfläche 20A vorgesehen ist und dass die Durchgangslöcher 130, die zweite periphere Elektrode 124-2, die zweite periphere Elektrode 124-1 und die erste periphere Elektrode 123 nicht vorhanden sind.
In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 20 des Vergleichsbeispiels, wie in 4 dargestellt, koppelt die Erfassungselektrode 21 im Ausgangszustand ohne Fingernähe und ohne dass die Erfassungsfläche mit Wasser bedeckt ist, in einer Schnittansicht in einem Bereich von 180 Grad kapazitiv mit einer nahegelegenen externen Masse 10. Wie in 5 dargestellt, ändert sich der Wert der elektrostatischen Kapazität stark, wenn Wasser W an der Erfassungsfläche 20A haftet, weil das Wasser W, das ein Dielektrikum ist, zwischen der Erfassungselektrode 21 und der äußeren Masse 10 interveniert. Wie in 6 dargestellt, ändert sich der Wert der elektrostatischen Kapazität stark, wenn sich ein Finger nähert, weil der Mensch als Masse gesehen werden kann. Deshalb ist es in der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 20 des Vergleichsbeispiels, wie in 10 durch die Darstellung von Dreiecken veranschaulicht, schwierig, zwischen dem Fall, in dem das Wasser W auf der Erfassungsfläche 20A klebt, und dem Fall, in dem sich der Finger nähert, zu unterscheiden, weil die Änderungsbeträge des elektrostatischen Kapazitätswerts fast dieselben sind.
Im Gegensatz dazu ist gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 der Ausführungsform die Erfassungselektrode 121 von der Bedienfläche 100A entfernt und befindet sich in der Nähe des Streukapazität-Kopplungsleiters 122, und zusätzlich sind die zweite periphere Elektrode 124-2, die zweite periphere Elektrode 124-1, die erste periphere Elektrode 123 und die Durchgangslöcher 130 vorgesehen. Als Ergebnis sind die lateralen Elektroden, die in Richtung der Bedienfläche 100A vorstehen, um die Erfassungselektrode 121 herum angeordnet. In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100, wie sie in 7 dargestellt ist, koppelt die Erfassungselektrode 121 in einem Anfangszustand ohne eine Fingernähe und ohne dass die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist, durch einen Winkelbereich, der kleiner als 180 Grad ist (z. B. in einem Bereich von 100 Grad), kapazitiv an die äußere Masse 10, die sich in der Nähe befindet. Deshalb ist der von der Erfassungselektrode 121 erfasste elektrostatische Kapazitätswert kleiner als der des Vergleichsbeispiels. Wenn Wasser W auf der Bedienfläche 100A haftet, wie in 8 dargestellt, ändert sich der elektrostatische Kapazitätswert, weil das Wasser W, das ein Dielektrikum ist, zwischen der Erfassungselektrode 121 und der externen Masse 10 interveniert. Allerdings, da diese Änderung in dem elektrostatischen Kapazitätswert eine Änderung des elektrostatischen Kapazitätswerts in der kapazitiven Kopplung mit der äußeren Masse 10 durch den Winkelbereich enger als 180 Grad ist, ist der Betrag der Änderung des elektrostatischen Kapazitätswerts, der von der Erfassungselektrode 121 erfasst wird, kleiner als der des Vergleichsbeispiels. Wenn sich ein Finger nähert, wie in 9 dargestellt, ist der von der Erfassungselektrode 121 erfasste elektrostatische Kapazitätswert wie im Vergleichsbeispiel groß, weil die Erfassungselektrode 121 und der Finger fast unabhängig von einem Vorhandensein oder einem Fehlen der lateralen Elektroden kapazitiv gekoppelt sind. Deshalb ist es möglich, wie in 10 durch die Darstellung von Quadraten veranschaulicht, gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 der Ausführungsform zwischen dem Fall, in dem das Wasser W auf der Erfassungsfläche 20A klebt, und dem Fall, in dem sich der Finger nähert, zu unterscheiden, weil die Beträge der Änderungen des elektrostatischen Kapazitätswertes unterschiedlich sind.
In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform, in einem Fall, in dem eine Ansteuerspannung an den Streukapazität-Kopplungsleiter 122 angelegt ist, um ein elektrisches Potential der kapazitiv gekoppelten Erfassungselektrode zu ändern, ist es möglich, einen elektrostatischen Kapazitätswert zwischen der Erfassungselektrode 121 und dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 , elektrostatische Kapazitätswerte zwischen der Erfassungselektrode 121 und den Durchgangslöchern 130, einen elektrostatischen Kapazitätswert zwischen der Erfassungselektrode 121 und der zweiten peripheren Elektrode 124-2, einen elektrostatischen Kapazitätswert zwischen der Erfassungselektrode 121 und der zweiten peripheren Elektrode 124-1 und einen elektrostatischen Kapazitätswert zwischen der Erfassungselektrode 121 und der ersten peripheren Elektrode 123 zu erhöhen. In diesem Fall, da diese elektrostatischen Kapazitäten parallele Verbindungsbeziehungen mit der kapazitiven Kopplung zwischen der Erfassungselektrode 121 und dem Wasser W oder einem Finger aufweisen, ist es möglich, eine Änderung des elektrostatischen Kapazitätswertes zu reduzieren, die durch die Annäherung des Wassers W oder des Fingers verursacht wird.
Insbesondere ist es gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 der Ausführungsform möglich, eine funktionale Erweiterung des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 in Bezug auf die Peripherie der Erfassungselektrode 121 relativ einfach zu implementieren, indem die Mehrzahl von Durchgangslöchern 130 ausgebildet ist. Deshalb kann, gemäß der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 der Ausführungsform, eine kompakte Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 vorgesehen sein, die in der Lage ist, fehlerhafte Erfassungen zu vermeiden, die sonst aufgrund von Wasser auf der Bedienfläche 100A auftreten würden.
Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform beinhaltet zumindest: einen Erfassungselektroden-Formungsschritt zum Ausbilden der Erfassungselektrode 121 auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats 111; einen Streukapazität-Kopplungsleiter-Formungsschritt zum Ausbilden des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 auf der Rückseitenfläche des ersten Substrats 111; einen erste-periphere-Elektrode-Formungsschritt zum Ausbilden der ersten peripheren Elektrode 123 auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats 111; und einen laterale-Elektrode-Formungsschritt zum Ausbilden der Mehrzahl von Durchgangslöchern 130 nebeneinander, um die Erfassungselektrode 121 zu umgeben.
(Erste Variante)
Als nächstes wird mit Bezug auf 11 und 12 eine erste Variante der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 11 ist eine Draufsicht auf die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 gemäß der ersten Variante. 12 ist eine B-B Querschnittansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 gemäß der ersten Variante.
Wie in 11 und 12 dargestellt, unterscheidet sich die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 gemäß der ersten Variante von der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform dadurch, dass auf der Bedienfläche 100A (d. h. auf der ersten leitfähigen Schicht L1) mehrere (in dem in den 11 und 12 dargestellten Beispiel vier) Bedienflächenelektroden 132 vorgesehen sind.
Die mehreren Bedienflächenelektroden 132 sind streifenförmige Elektroden, die sich linear in der Y-Achsenrichtung erstrecken. Wie in 11 dargestellt, ist jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 an jedem ihrer Enden mit der zweiten peripheren Elektrode 124-2 physikalisch und elektrisch verbunden. Deshalb ist jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 über die zweite periphere Elektrode 124-2 und die mehreren Durchgangslöcher 130 elektrisch mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 verbunden. Somit fungiert jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 als eine Verlängerung des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 und liegt zusammen mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 auf demselben elektrischen Potenzial wie das der Erfassungselektrode 121.
Gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 der ersten Variante kann der Bereich, durch den die Erfassungselektrode in der Nähe der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 kapazitiv mit dem Boden koppelt, weiter verschmälert werden als dies bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, so dass eine Änderung der elektrostatischen Kapazität weiter verkleinert werden kann, wenn die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist. Deshalb kann gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 der ersten Variante eine fehlerhafte Erfassung, die andernfalls aufgrund der Bedeckung der Bedienfläche 100A mit Wasser auftreten würde, ferner wirksam vermieden werden.
Die Anzahl der Bedienflächenelektroden 132 kann drei oder weniger, aber auch fünf oder mehr betragen. Die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 kann mit einer Mehrzahl von Bedienflächenelektroden 132 ausgestattet sein, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken. Zusätzlich kann die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-2 sowohl eine Mehrzahl von Bedienflächenelektroden 132 , die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, als auch eine Mehrzahl von Bedienflächenelektroden 132 beinhalten, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken (d.h. eine Mehrzahl von Bedienflächenelektroden 132, die sich überkreuzen).
(Zweite Variante)
Als nächstes wird mit Bezug auf 13 und 14 eine zweite Variante der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 13 ist eine Draufsicht auf die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 gemäß der zweiten Variante. 14 ist eine C-C Querschnittsansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 gemäß der zweiten Variante.
Wie in 13 und 14 dargestellt, unterscheidet sich die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 gemäß der zweiten Variante von der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform dadurch, dass in einem Bereich, der die Erfassungselektrode 121 in der Draufsicht überlappt, eine Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern 134 vorgesehen ist.
Jedes der mehreren zweiten Durchgangslöcher 134 ist vorgesehen, um die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 von der Frontseitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 (d. h. der Bedienfläche 100A und der ersten leitfähigen Schicht L1) zur Unterseitenfläche der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 (d. h. der vierten leitfähigen Schicht L4) zu durchdringen. Wie in 2 dargestellt, ist jedes der mehreren zweiten Durchgangslöcher 134 physisch und elektrisch mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 verbunden. Somit fungiert jede der Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern 134 als eine Verlängerung des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 und hat zusammen mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 dasselbe elektrische Potenzial wie das der Erfassungselektrode 121. Jedes der mehreren zweiten Durchgangslöcher 134 durchdringt die Erfassungselektrode 121, ohne mit dieser elektrisch verbunden zu sein.
Gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 der zweiten Variante kann der Bereich, durch den die Erfassungselektrode kapazitiv mit dem Masse in der Nähe der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 koppelt, weiter verschmälert werden als das bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, und deshalb kann eine Änderung in der elektrostatischen Kapazität, die verursacht wird, wenn die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist, weiter verkleinert werden. Deshalb kann gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-3 der zweiten Variante eine fehlerhafte Erfassung, die andernfalls auftreten würde, wenn die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist, ferner wirksam vermieden werden.
(Dritte Variante)
Als Nächstes wird mit Bezug auf 15 und 16 eine dritte Variante der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 15 ist eine Draufsicht auf die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 gemäß der dritten Variante. 16 ist eine D-D Querschnittansicht der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 gemäß der dritten Variante.
Wie in 15 und 16 dargestellt, unterscheidet sich die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 gemäß der dritten Variante von der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 gemäß der Ausführungsform dadurch, dass die Bedienfläche 100A (d.h. die erste leitfähige Schicht L1) mit mehreren (in dem in 15 und 16 dargestellten Beispiel drei) Bedienflächenelektroden 132 wie in der ersten Variante beschrieben, versehen ist und jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 mit mehreren zweiten Durchgangslöchern 134 wie in der zweiten Variante beschrieben, verbunden ist.
In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 gemäß der dritten Variante sind jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 und jede der mehreren zweiten Durchgangslöcher 134 elektrisch mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 verbunden. Gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 der dritten Variante fungieren somit jede der mehreren Bedienflächenelektroden 132 und jede der mehreren zweiten Durchgangslöcher 134 als Verlängerungen des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 und weisen zusammen mit dem Streukapazität-Kopplungsleiter 122 dieselben elektrischen Potenziale auf wie das der Erfassungselektrode 121.
In der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 gemäß der dritten Variante kann der Bereich, durch den die Erfassungselektrode in der Nähe der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 kapazitiv mit der Masse koppelt, weiter verschmälert werden als in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und deshalb kann eine Änderung der elektrostatischen Kapazität, die verursacht wird, wenn die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist, weiter verkleinert werden. Deshalb kann gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 der dritten Variante eine fehlerhafte Erfassung, die andernfalls auftreten würde, wenn die Bedienfläche 100A mit Wasser bedeckt ist, ferner wirksam vermieden werden.
Gemäß der Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100-4 der dritten Variante kann die zweite leitfähige Schicht L2 mit Bedienflächenelektroden 132 versehen sein, die mit den zweiten Durchgangslöchern 134 auf dieselbe Weise verbunden sind wie die erste leitfähige Schicht L1.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben ausführlich beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen oder Änderungen im Rahmen der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Zum Beispiel können, in der Ausführungsform, die Durchgangslöcher 130 als Beispiele für eine laterale Elektrode verwendet werden, aber Beispiele für eine laterale Elektrode sind nicht darauf beschränkt; zum Beispiel kann eine laterale Elektrode die Form einer Platte oder eines Stabes haben, der das Substrat durchdringt, oder eine laterale Elektrode kann auf einer Innenwandfläche einer halbzylindrischen Rille (d. h. einer Rille, die man erhält, wenn das Durchgangsloch halbiert wird) ausgebildet sein, die auf der lateralen Oberfläche des Substrats gebildet ist. Alternativ kann die laterale Elektrode zum Beispiel eine wandähnliche Form aufweisen, die so angeordnet ist, dass sie die elektrostatische Erfassungselektrode umgibt.
Zusätzlich, zum Beispiel, in der Ausführungsform, während die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 die vier leitfähigen Schichten L1-L4 beinhaltet, ist die Anzahl der leitfähigen Schichten nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität drei oder weniger leitfähige Schichten beinhalten, oder sie kann fünf oder mehr leitfähige Schichten beinhalten.
Zusätzlich, zum Beispiel, in der Ausführungsform, beinhaltet die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität 100 die zwei zweiten Substrate 112-1 und 112-2, aber die Anzahl der zweiten Substrate ist nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität ein zweites Substrat beinhalten oder kann drei oder mehr zweite Substrate beinhalten.
Zusätzlich ist der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 in der Ausführungsform zum Beispiel auf der Rückseitenfläche des ersten Substrats 111 vorgesehen, aber die Position des Streukapazität-Kopplungsleiters 122 ist nicht darauf beschränkt; und zum Beispiel kann die Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität ein drittes Substrat an einer Position in Rückseitenrichtung des ersten Substrats 111 beinhalten, und der Streukapazität-Kopplungsleiter 122 kann auf der Frontseitenfläche des dritten Substrats oder auf der Rückseitenfläche des dritten Substrats vorgesehen sein.
Die vorliegende internationale Anmeldung beansprucht eine Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-122236 , die am 16. Juli 2020 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Bezugszeichenliste

100, 100-2, 100-3, 100-4: Erfassungseinrichtung für elektrostatische Kapazität
100A: Bedienfeld
111: erstes Substrat
112-1, 112-2: zweite Substrate
121: Erfassungselektrode
122: Streukapazität-Kopplungsleiter
123: erste Peripherie-Elektrode
124-1, 124-2: zweite Peripherie-Elektrode
130: Durchgangsloch
132: Bedienfeld-Elektrode
134: zweites Durchgangsloch
140: Steuerkreis
L1: erste leitfähige Schicht
L2: zweite leitfähige Schicht
L3: dritte leitfähige Schicht
L4: vierte leitfähige Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010286314 [0004]
JP 2020122236 [0045]

Claims

Erfassungseinrichtung, umfassend: ein erstes Substrat; eine Erfassungselektrode, die an einer Fronseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Nähe eines Bedienkörpers zu einer Bedienfläche zu erfassen; einen Streukapazität-Kopplungsleiter, der in einer Rückseitenflächen-Richtung des ersten Substrats vorgesehen ist; eine erste periphere Elektrode, die auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist und die Erfassungselektrode umgibt; und eine Mehrzahl lateraler Elektroden, die nebeneinander angeordnet sind, um die Erfassungselektrode zu umgeben, sich entlang einer Dickenrichtung des ersten Substrats erstrecken, und sowohl mit der ersten peripheren Elektrode als auch dem Streukapazität-Kopplungsleiter verbunden sind.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei: die lateralen Elektroden Durchgangslöcher sind.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei jeder der Einbauabstände der Durchgangslöcher kürzer ist als eine Länge von jedem der Durchgangslöcher.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, ferner umfassend ein oder mehrere zweite Substrate, die in Bezug auf die Frontseitenfläche des ersten Substrats überlagert sind, wobei jedes von dem einen oder mehreren zweiten Substraten eine zweite Peripherie-Elektrode aufweist, die vorgesehen ist, die Erfassungselektrode in einer Draufsicht zu umgeben, und jedes von der Mehrzahl von Durchgangslöchern ferner mit der zweiten Peripherie-Elektrode von jedem von dem einen oder mehreren zweiten Substraten verbunden ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Streukapazität-Kopplungsleiter auf der Rückseitenfläche des ersten Substrats vorgesehen ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, ferner umfassend ein oder mehrere dritte Substrate, die in Bezug auf die Rückseitenfläche des ersten Substrats überlagert sind, wobei der Streukapazität-Kopplungsleiter an irgendeinem der einen oder mehreren dritten Substrate vorgesehen ist.
Herstellungsverfahren, umfassend: einen Erfassungselektroden-Formungsschritt zum Ausbilden einer Erfassungselektrode auf einer Frontseiten-Oberfläche eines ersten Substrates, wobei die Erfassungselektrode dazu eingerichtet ist, eine Nähe eines Bedienkörpers zu einem Bedienfeld zu erfassen; einen Streukapazität-Kopplungsleiter-Formungsschritt zum Ausbilden eines Streukapazität-Kopplungsleiters in einer Rückseiten-Oberflächen-Richtung des ersten Substrats; einen erste-periphere-Elektrode-Formungsschritt zum Ausbilden einer ersten peripheren Elektrode auf der Frontseitenfläche des ersten Substrats, um die Erfassungselektrode zu umgeben; und einen laterale-Elektrode-Formungsschritt zum Ausbilden einer Mehrzahl von lateralen Elektroden nebeneinander, um die Erfassungselektrode zu umgeben, wobei sich die Mehrzahl von lateralen Elektroden entlang einer Dickenrichtung des ersten Substrats erstreckt und jeweils mit der ersten peripheren Elektrode sowie dem Streukapazität-Kopplungsleiter verbunden ist.