DE60122386T2 - Elektrischer kapazitätssensor - Google Patents

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    • H01H25/041—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kapazitätssensoren, insbesondere Kapazitätssensoren, die geeigneterweise zur Eingabe von Operationen in multidimensionalen Richtungen und auch als Vorrichtungen mit Schaltfunktion verwendbar sind.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein Kapazitätssensor wird im Allgemeinen als Vorrichtung zum Umwandeln der Intensität und Richtung einer Kraft, die durch einen Anwender angewandt wird, in ein elektrisches Signal verwendet. Zum Beispiel wird als Eingabevorrichtung für ein Spielgerät eine Vorrichtung verwendet, die als ein Kapazitätskraftsensor (sogenannter Joystick) zum Eingeben von Operationen in multidimensionalen Richtungen eingebaut ist.
  • Beim Verwenden des Kapazitätssensors kann eine Operationsmenge mit einem vorbestimmten dynamischen Bereich als die Intensität einer Kraft eingegeben werden, die von einem Anwender angewandt wird. Ein derartiger Sensor kann in Form eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Kraftsensors verwendet werden, der dazu in der Lage ist, jede direktionale Komponente zu erkennen, die von der angewandten Kraft unterteilt ist. Insbesondere hat ein Kapazitätssensor, in dem ein Kapazitätselement aus zwei Elektroden besteht und eine Kraft auf der Basis einer Veränderung des Kapazitätswertes auf Grund einer Veränderung des Intervalls der Elektroden erkannt wird, den Vorteil, daß eine Kostenverminderung versucht werden kann, indem die Konstruktion vereinfacht wird. Aus diesem Grund wurden Sensoren dieser Art auf unterschiedlichen Gebieten in der Praxis verwendet.
  • Die Japanische Patentanmeldung Nr. 7 (1995) – 200164 offenbart beispielsweise einen Kapazitätssensor wie in 30 dargestellt. Der Kapazitätssensor 510 besteht aus einem Substrat 520, einem elastischen Gummistück 350, das auf dem Substrat vorgesehen ist, einer Elektrode 540, die auf der unteren Fläche des elastischen Gummistücks 350 vorgesehen ist, den Elektroden 500 bis 504 (siehe 31), die auf der oberen Fläche des Substrats 520 vorgesehen sind, einer Stützplatte 560 zum Stützen und Befestigen des elastischen Gummistücks 530 an dem Substrat 520, sowie einer elektronischen Vorrichtung 580, die auf der unteren Fläche des Substrats 520 vorgesehen ist. Wie in 31 dargestellt, setzen sich die Elektroden 500 bis 504 aus den Elektroden 501 und 502 zusammen, die in Bezug auf die Y-Achse symmetrisch angeordnet sind, die Elektroden 503 und 504 sind in Bezug auf die X-Achse symmetrisch angeordnet, und eine Ringelektrode ist außerhalb derselben angeordnet. Ein äußerer peripherer Abschnitt der Elektrode 540 steht mit der Elektrode 500 in Kontakt, die geerdet ist, so daß die Elektrode 540 durch die Elektrode 500 ebenfalls geerdet ist.
  • Sobald ein Anwender das elastische Gummistück 530 drückt, wird die Elektrode 540 gemäß der Eindrückkraft verformt, um die entsprechenden Abstände zwischen ihr und den vier Elektroden 501 bis 504 zu verändern. Die Kapazitätswerte der entsprechenden Kapazitätselemente, die zwischen den vier Elektroden 501 bis 504 und der Elektrode 540 ausgebildet sind, verändern sich dem entsprechend. Daher kann durch Erkennen der Veränderungen der Kapazitätswerte die Intensität und die Richtung der Kraft, die durch den Anwender angewandt wird, erkannt werden.
  • Obwohl jedoch der Kapazitätssensor 510, dargestellt in 30 und 31 zum Gebrauch als eine Vorrichtung (Kraftsensor) zum Erkennen der Kraftintensität geeignet ist, wenn der Anwender das elastische Gummistück 530 drückt, ist er nicht zum Gebrauch als Vorrichtung mit einer Schaltfunktion zum Schalten zwischen zwei verschiedenen Zuständen (z.B. ON- und OFF-Status) geeignet. Aus diesem Grund ist im Fall der Einfügung des Kapazitätssensoren 510 in ein Gerät als Vorrichtung mit Schaltfunktion in jede Richtung der Kapazitätssensor 510 in seiner Originalform nur schwer zu verwenden, und es besteht ein Bedarf an einer separaten Schaltfunktion, die jeder Richtung entspricht.
  • Das Dokument JP 11 132872 A offenbart einen Kapazitätssensor, bei dem die Kapazität sogar durch einen kurzen Operationsteil vollständig verändert wird und bei dem ein besetzter Bereich vermindert werden kann. Dadurch weist die Erfassungsvorrichtung Elektroden, die auf einem Substrat ausgebildet sind, eine elastisch verformbare, kuppelförmige Metallplatte, die an dem Substrat befestigt ist, so daß sie die Elektroden vollständig bedecken kann, und eine Taste oder einen Knüppel zur Operation auf, die bzw. der auf der kuppelförmigen Metallplatte angebracht ist. Dann wird die Kapazität zwischen den Elektroden und der kuppelförmigen Metallplatte gemäß der Größe und Richtung der Kraft verändert, die auf die Taste durch die Operation angewandt wird.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kapazitätssensor bereitzustellen, der sowohl als Vorrichtung zum Erkennen der Intensität einer Kraft in jede Richtung als auch als Vorrichtung mit Schaltfunktion dient.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein Substrat zur Bestimmung einer XY-Ebene in einem definierten dreidimensionalen XYZ-Koordinatensystem aufweist, ein erfassendes Teil, das gegenüber dem Substrat angeordnet ist, ein leitendes Teil, das zwischen dem Substrat und dem erfassenden Teil angeordnet ist, wobei das leitende Teil in der Richtung einer Z-Achse verschiebbar ist, wenn das erfassende Teil in der Richtung einer Z-Achse verschoben wird, daß eine Referenzelektrode auf dem Substrat ausgebildet und elektrisch mit dem leitenden Teil verbunden ist, wobei die Referenzelektrode geerdet oder auf einem festen Potential gehalten wird, eine erste Elektrode auf dem Substrat ausgebildet ist, eine zweite Elektrode auf dem Substrat ausgebildet ist, um ein erste Kapazitätselement mit dem leitenden Teil zu bilden; und daß eine dritte Elektrode in einem Abstand von der ersten Elektrode derart angeordnet ist, daß die dritte Elektrode mit der ersten Elektrode in Kontakt gebracht werden kann, wenn das leitende Teil verschoben wird, und dadurch, daß er in der Lage ist, wenigstens eine Verschiebung des erfassenden Teils auf der Basis einer Erfassung unter Verwendung einer Signaleingabe in die zweite Elektrode, eine Änderung des Kapazitätswertes des ersten Kapazitätselements, die durch die Änderung des Abstandes zwischen dem leitenden Teil und der zweiten Elektrode bewirkt wird, und eine Beurteilung, ob die erste und die dritte Elektrode miteinander in Kontakt stehen oder nicht, zu erkennen.
  • Durch diese Konstruktion, da die Verschiebung des erfassenden Teils durch die Erfassung einer Veränderung des Kapazitätswertes des ersten Kapazitätselements erkannt werden kann, die durch die Veränderung des Abstands zwischen dem leitenden Teil und der zweiten Elektrode herbeigeführt wird, kann die Intensität der Kraft, die von außen auf das erfassende Teil angewandt wird, erkannt werden. Zudem kann, da erkannt werden kann, ob die erste und die dritte Elektrode miteinander in Kontakt stehen oder nicht, dies als eine Schaltfunktion verwendet werden. Daher kann der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung als eine Vorrichtung verwendet werden, die eine Funktion zur Ausgabe der Verschiebung des erfassenden Teils (die Intensität einer von außen angewandten Kraft auf das erfassende Teil) als ein Signal (ein analoges Signal) aufweist und/oder als Vorrichtung mit einer Schaltfunktion. Aus diesem Grund weist der Kapazitätssensor eine Funktion als komplexe Vorrichtung auf, die als beider der oben genannten Vorrichtungen verwendet werden kann, und kein Bedarf zur Neuaufmachung besteht, um beide Anwendungen zu erfüllen.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann die dritte Elektrode mit der Referenzelektrode in Kontakt stehen. Dadurch braucht die Verdrahtung der dritten Elektrode nicht separat bereitgestellt werden.
  • Der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann die dritte Elektrode umfassen, die mit einem Klickgefühl elastisch verformt wird, sobald das leitende Teil verschoben wird.
  • Damit die dritte Elektrode mit einem Klickgefühl elastisch verformt werden kann, das mit der ersten Elektrode in Kontakt tritt, besteht die dritte Elektrode aus einem Teil, dessen Verschiebungsgeschwindigkeit in Richtung der ersten Elektrode (vorzugsweise schnell) erhöht wird, wenn eine äußere Kraft, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, darauf angewandt wird, d.h. ein Teil, dessen Verschiebungsgeschwindigkeit in Richtung der ersten Elektrode im Fall einer von außen angewandten Kraft, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, größer ist, als im Fall einer von außen angewandten Kraft, die geringer als der vorbestimmte Wert ist (die Verschiebungsgeschwindigkeit kann in diesem Fall Null betragen).
  • Durch diese Konstruktion und in dem Fall, daß der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung mit einer Schaltfunktion verwendet wird, wird die dritte Elektrode, wenn eine Operation auf das erfassende Teil angewandt wird, entsprechend der Operationsrichtung mit einem Klickgefühl elastisch verformt, um mit der ersten Elektrode in Kontakt zu treten. Aus diesem Grund kann der Anwender die Operation mit dem Klickgefühl durchführen und so die Durchführung der Operation auf sanfte Weise erfassen. Insbesondere in dem Fall, wenn die dritte Elektrode eine kuppelartige Form aufweist und die erste Elektrode in der dritten Elektrode angeordnet ist, wenn die Kraft, die durch das leitende Teil hindurch angewandt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Abschnitt der kuppelförmigen dritten Elektrode nahe an ihrer Spitze schnell in einen konkaven Zustand verformt, um mit der ersten Elektrode in Kontakt zu treten. Dies kann dem Anwender ein unterschiedliches Klickgefühl vermitteln.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann ein zweites Kapazitätselement zwischen der Referenzelektrode und dem leitenden Teil ausgebildet sein. Durch diese Konstruktion und da das leitende Teil ohne Direktkontakt elektrisch an die Referenzelektrode gekoppelt ist, die geerdet ist oder durch eine Kapazitätskupplung auf einem festen Potential gehalten wird, wird die Widerstandsspannung verbessert, die kennzeichnend für den Sensor ist, und der Sensor kann durch den Strom eines Funkenstroms nur schwerlich gebrochen werden. Zudem kann ein schlechter Verbindungszustand oder dergleichen verhindert werden. Aus diesem Grund kann ein sehr zuverlässiger Kapazitätssensor erhalten werden. Daneben und sogar im Fall des Anordnens einer Isolierschicht zwischen der Referenzelektrode und dem leitenden Teil ist dies, da kein Bedarf an dem teilweisen Einschneiden der Isolierschicht besteht, um die Referenzelektrode mit dem leitenden Teil in Kontakt zu bringen, dies auch beim Aufbau und der Montage vorteilhaft.
  • Der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise mehrere Elektrodengruppen, die sich jeweils aus einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erster Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweiter Elektrode und einer dritten Elektrode als dritter Elektrode zusammensetzen. Dadurch können die entsprechenden Elektrodengruppen zum Erkennen von Kräften in unterschiedlichen Richtungen verwendet werden und eine multidimensionale Krafterkennung durchgeführt werden. Ferner können diese als Vorrichtungen mit Schaltfunktionen entsprechend der unterschiedlichen Richtungen verwendet werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung sind zwei Elektrodengruppen vorgesehen, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erster Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweiter Elektrode und einer dritten Elektrode als dritter Elektrode gebildet werden können, und Signale, die zueinander phasenverschoben sind, jeweils in einen Schaltschaltkreis, der eine der Elektrodengruppen umfaßt, und einen Schaltschaltkreis, der die andere der Elektrodengruppen umfaßt, eingegeben werden. Dadurch kann die Verschiebung des erfassenden Teils unabhängig davon erkannt werden, ob der Schaltschaltkreis der einen der Elektrodengruppen bzw. der Schaltschaltkreis, der die anderen Elektrodengruppen umfaßt, die gleiche Zeitkonstante aufweisen oder nicht.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung sind zwei Elektrodengruppen vorgesehen, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode als dritte Elektrode gebildet werden können, wobei ein CR-Schaltschaltkreis, der eine der Elektrodengruppen umfaßt, eine andere Zeitkonstante aufweisen kann als ein CR-Schaltschaltkreis, der die andere Elektrodengruppe umfaßt. Aus diesem Grund und da eine große Phasenverschiebung zwischen den Signalen bei dem Durchlaufen des Schaltschaltkreises erhalten werden kann, kann die Genauigkeit der Erfassung der Verschiebung durch das erfassende Teil verbessert werden. Daneben kann der Bereich, der dazu in der Lage ist, die Verschiebung des erfassenden Teils zu erkennen, erweitert werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung können zwei Elektrodengruppen vorgesehen sein, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode als dritte Elektrode gebildet werden können, und Ausgabesignale als Ergebnis von Signalen, die entsprechend in einen Schaltschaltkreis eingegeben werden, der eine der Elektrodengruppen umfaßt, und einen Schaltschaltkreis, der die andere der Elektrodengruppen umfaßt, von einem Signalverarbeitungsschaltschaltkreis erkannt werden, der ein Logikelement zur Durchführung entweder einer exklusiven ODER-Operation, einer ODER-Operation, einer UND-Operation oder einer NICHT-Operation verwendet. Dadurch können die Ausgabesignale präzise erfaßt werden. Ferner kann die Erfassungsgenauigkeit bei Bedarf gesteuert werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung ist das erfassende Teil vorzugsweise unterteilt, so daß es den entsprechenden Gruppen der Referenzelektrode, der ersten Elektrode, der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode entspricht. Durch diese Konstruktion und da eine externe Kraft einer Operationsrichtung entspricht und eine externe Kraft einem Schalter entspricht, werden diese deutlich voneinander getrennt, wodurch die Interferenz zwischen ihnen entlastet und Fehlfunktionen vermindert werden können.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann die zweite Elektrode ein Paar vierter Elektroden umfassen, die in Bezug auf die Y-Achse symmetrisch angeordnet sind, sowie ein Paar fünfter Elektroden, die symmetrisch in Bezug auf die X-Achse angeordnet sind. Dadurch können die direktionalen der X- und der Y-Achsenkomponenten einer Kraft, die von außen durch das erfassende Teil empfangen wird, getrennt erfaßt werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung wurde das erfassende Teil vorzugsweise unterteilt, so daß es den vierten Elektroden und den fünften Elektroden entspricht. Durch diese Konstruktion und weil die direktionalen Komponenten der X-Achse bzw. der Y-Achse einer von außen angewandten Kraft deutlich voneinander abgetrennt werden, können die Interferenz zwischen den Komponenten in den verschiedenen Richtungen entlastet und die Fehlfunktionen vermindert werden.
  • Der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann ferner eine sechste Elektrode umfassen, die auf dem Substrat ausgebildet ist, und eine siebente Elektrode, die in einem Abstand von der sechsten Elektrode ausgebildet ist, so daß die siebente Elektrode elastisch verformt werden kann, um mit der sechsten Elektrode in Kontakt zu treten, wenn das leitende Teil verschoben wird. Durch diese Konstruktion kann zusätzlich zu den oben beschriebenen erreichten Effekten ferner, da die sechste und siebente Elektrode, die durch eine Operation des erfassenden Teils miteinander in Kontakt gebracht werden können, dieser ein Schalter hinzugefügt werden, der z.B. eine Bestimmungsoperation für eine Eingabe durchführen kann.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung wurde das erfassende Teil vorzugsweise unterteilt, so daß es der zweiten Elektrode und der sechsten Elektrode entspricht. Durch diese Konstruktion und da eine externe Kraft, die einer Operationsrichtung entspricht, und eine externe Kraft, die einer Bestimmungsoperation entspricht, die deutlich voneinander getrennt werden, kann die Interferenz zwischen diesen Kräften entlastet und Fehlfunktionen vermindert werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung ist das erfassende Teil vorzugsweise mit einem Isolierteil bedeckt. Durch diese Konstruktion und im Fall, daß das erfassende Teil aus Metall hergestellt ist, kann die Oberfläche des erfassenden Teils vor der Aussetzung mit Luft geschützt und die Oxidierung verhindert werden.
  • Der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Lichtquelle umfassen, die auf dem Substrat ausgebildet ist, sowie ein folienartiges Teil mit einem transparenten und einem nicht transparenten Bereich. In diesem Fall kann das erfassende Teil transparent sein. Durch diese Konstruktion und weil das Licht, das aus der Lichtquelle ausgestrahlt wird, durch das dem transparenten Abschnitt entsprechende Teil in einer vorbestimmten auf dem folienartigen Teil gebildeten Form durchläuft und dann das erfassende Teil erreicht, wobei das erfassende Teil von außen betrachtet wird, kann nur das Teil in der vorbestimmten Form des transparenten Abschnitts beleuchtet werden. Daher kann die Position und die Operationsrichtungen des erfassenden Teils leichter begriffen werden. Insbesondere und selbst wenn eine Vorrichtung mit dem Kapazitätssensor an einem dunklen Ort verwendet wird, kann eine angemessene Operation auf das erfassende Teil angewandt werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung ist das genannte leitende Teil vorzugsweise transparent. Durch diese Konstruktion und weil das Licht aus der Lichtquelle leicht in das erfassende Teil eingeführt werden kann, wenn das erfassende Teil von außen betrachtet wird, kann das Teil mit der vorbestimmten Form des transparenten Bereichs, das auf dem folienartigen Teil ausgebildet ist, mit einer ausreichenden Helligkeit beleuchtet werden.
  • Der Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung kann ferner ein farbiges Teil mit Transparenz umfassen, das zwischen der Lichtquelle und dem erfassenden Teil angeordnet ist. Dadurch kann die Farbe des Lichts, das nur den Teil der vorbestimmten Form des transparenten Abschnitts beleuchtet, wenn das erfassende Teil betrachtet wird, geändert werden.
  • Bei dem Kapazitätssensor der vorliegenden Erfindung ist das erfassende Teil vorzugsweise mit einem transparenten Isolierteil bedeckt. Durch diese Konstruktion und im Fall, daß das erfassende Teil aus Metall hergestellt ist, kann die Oberfläche des erfassenden Teils vor der Aussetzung mit Luft geschützt und die Oxidierung verhindert werden. Ferner und da ein Licht aus der Lichtquelle durch das isolierende Teil und dann nach außen geführt wird, wenn das erfassende Teil von außen betrachtet wird, kann nur der Teil der vorbestimmten Form des transparenten Bereichs beleuchtet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Teilansicht eines Kapazitätssensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 1;
  • 3 ist eine Ansicht, die eine Elektrodenanordnung darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 1 ausgebildet ist;
  • 4 ist ein Schaltbild entsprechend der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 1;
  • 5 ist ein erklärendes Schaubild zum Erklären eines Verfahrens zum Ableiten eines Ausgabesignals aus einer zyklischen Signaleingabe in den Kapazitätssensor aus 1;
  • 6 stellt Schaltbilder von Signalverarbeitungsschaltschaltkreisen des Kapazitätssensors aus 1 dar;
  • 7 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente von dem Kapazitätssensor aus 1;
  • 8 ist eine grafische Darstellung der Wellenform eines zyklischen Signals an jeder Endeinrichtung bzw. an jedem Knotenpunkt des Signalverarbeitungsschaltschaltkreises aus 7;
  • 9 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltschaltkreises umfassend einen Schaltschaltkreis zum Umwandeln eines Ausgabesignals in eine analoge Spannung bezüglich einer direktionalen X-Achsenkomponente des Kapazitätssensors aus 1;
  • 10 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente gemäß der ersten Abänderung des Kapazitätssensors aus 1;
  • 11 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente gemäß der zweiten Abänderung des Kapazitätssensors aus 1;
  • 12 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente gemäß der dritten Abänderung des Kapazitätssensors aus 1;
  • 13 ist eine schematische Teilansicht eines Kapazitätssensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ist eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 13;
  • 15 ist eine Ansicht, die eine Elektrodenanordnung darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 13 ausgebildet ist;
  • 16 ist eine Draufsicht auf ein Druckteil des Kapazitätssensors aus 13;
  • 17 ist ein Schaltbild entsprechend der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 13;
  • 18 ist ein erklärendes Schaubild zum Erklären eines Verfahrens zum Ableiten eines Ausgabesignals von einer zyklischen Signaleingabe in den Kapazitätssensor aus 13;
  • 19 sind Ansichten, die die Verschiebung der Elektroden darstellen, die jeweils aus einem stützenden Teil und einer Folie oder einer bedruckten Folie ausgebildet sind;
  • 20 ist eine Ansicht, die eine Verschiebungselektrode aus Gewebe darstellt;
  • 21 ist eine Ansicht, die eine Elektrode aus Textilverbundstoff darstellt;
  • 22 zeigt eine Ansicht, die eine Verschiebungselektrode aus Folie darstellt;
  • 23 sind Ansichten, die Konstruktionen darstellen, die jeweils eine Verschiebungselektrode mit einem elastischen Körper aufweisen;
  • 24 ist eine schematische Teilansicht eines Kapazitätssensors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 25 ist eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 24;
  • 26 ist eine Ansicht, die eine Elektrodenanordnung darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 24 ausgebildet ist;
  • 27 ist eine Draufsicht auf ein Druckteil des Kapazitätssensors aus 24;
  • 28 ist ein Schaltbild entsprechend der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 24;
  • 29 ist ein erklärendes Schaubild zum Erklären eines Verfahrens zum Ableiten eines Ausgabesignals von einer zyklischen Signaleingabe in den Kapazitätssensor aus 24;
  • 30 ist eine schematische Teilansicht eines herkömmlichen Kapazitätssensors; und
  • 31 ist eine Ansicht, die eine Elektrodenanordnung darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 30 ausgebildet ist.
  • BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Teilansicht eines Kapazitätssensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 1. 3 ist eine Ansicht, die eine Elektrodenanordnung darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 1 ausgebildet ist.
  • Der Kapazitätssensor 10 umfaßt ein Substrat 20, ein Operation erfassendes Teil 30, auf das eine Kraft von außen angewandt wird, indem es von einer Person o.ä. bedient wird, eine Verschiebungselektrode 40, Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, die auf dem Substrat 20 ausgebildet sind, bewegliche Schaltelektroden E21 bis E24 (in 1 sind nur E21 und E22 dargestellt), die jeweils kuppelförmig ausgebildet sind, feste Schaltelektroden E11 bis E14 (in 1 sind nur E11 und E12 dargestellt), die innerhalb der beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 angeordnet sind, eine bewegliche Tastenelektrode E25, die kuppelförmig ausgebildet ist, eine feste Tastenelektrode E15, die innerhalb der bewegliche Tastenelektrode E25 ausgebildet ist, Referenzelektroden (eine gemeinsame Elektrode) E31 bis E35, eine Isolierschicht 50, die in engem Kontakt mit einigen Elektroden ausgebildet ist, um die Oberfläche des Substrats 20 teilweise zu bedecken, ein stützendes Teil 60 zum Stützen und Befestigen des erfassenden Teils 30 und der Verschiebungselektrode 40 auf dem Substrat 20, sowie eine Gehäuseabdeckung 70, die derart angeordnet ist, daß sie die Umfangsabschnitte des stützenden Teils 60 und des erfassenden Teils 30 bedeckt.
  • Zu Erklärungszwecken ist ein XYZ-Koordinatensystem, wie dargestellt, definiert, und die Anordnung der oben genannten Komponenten wird in Bezug auf dieses Koordinatensystem erklärt. Mit anderen Worten ist in 1 der Ursprung O auf dem Substrat 20 im Mittelpunkt der festen Tastenelektrode E15 angeordnet, die X-Achse ist derart angeordnet, daß sie horizontal von links nach rechts verläuft, die Z-Achse ist derart angeordnet, daß sie senkrecht nach oben verläuft und die Y-Achse ist derart angeordnet, daß sie orthogonal zu 1 nach hinten verläuft. Daher befindet sich die Oberfläche von Substrat 20 auf der XY-Ebene und die Z-Achse verläuft durch die jeweiligen Mittelpunkte der festen Tastenelektrode E15 auf dem Substrat 20, des erfassenden Teils 30 und der Verschiebungselektrode 40.
  • Das Substrat 20 kann eine herkömmliche Leiterplatte für einen elektronischen Schaltkreis sein. In dieser Ausführungsform wird eine Epoxi-Glasplatte verwendet. Anderenfalls kann ein Foliensubstrat, wie z.B. Polyimidfolie, als Substrat 20 verwendet werden. Ein derartiges Foliensubstrat kann jedoch zu flexibel sein, so daß es vorzugsweise auf einer ausreichend steifen Stützplatte angeordnet ist.
  • Das erfassende Teil 30 besteht aus einer runden zentralen Taste 31 deren Mittelpunkt im Ursprung liegt, sowie aus einer ringförmigen Seitentaste 32, die außerhalb der zentralen Taste 31 angeordnet ist. Der Durchmesser der zentralen Taste 31 ist im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser der Referenzelektrode E35. Die Seitentaste 32 besteht aus einem oberen Stufenabschnitt mit kleinem Durchmesser 32a, der als Kraft empfangender Abschnitt dient, sowie aus einem unteren Stufenabschnitt 32b, der an der unteren Seite des oberen Stufenabschnitts 32a ausgebildet ist. Der Durchmesser des oberen Stufenabschnitts 32a ist im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Schaltkreis, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 bestimmt wird, während der Durchmesser des unteren Stufenabschnitts 32b größer ist als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 bestimmt wird. Die zentrale Taste 31 und die Seitentaste 31 sind vorzugsweise als separate Körper ausgebildet, obwohl sie als einteiliger Körper ausgebildet sein können.
  • Die zentrale Taste 31 ist mit der Oberfläche des stützenden Teils 60 verbunden, so daß sie der beweglichen Tastenelektrode E25, der festen Tastenelektrode E15 und der Referenzelektrode E35 gegenüberliegt. Die Seitentaste 31 wird durch ihren unteren Stufenabschnitt 32b gestoppt, der an einen Stopper 70a, der Teil des Gehäuses 70 ist, angrenzt. Die Seitentaste 32 wird dadurch auf der Oberfläche des stützenden Glieds 60 angeordnet und kann nicht gelöst werden. Die Seitentaste 32 kann mit der Oberfläche von dem stützenden Teil 60 verbunden sein.
  • An der Oberfläche des oberen Stufenabschnitts 32a des Seitenknopfes 32, wie in 2 dargestellt, sind Anzeiger entsprechend der unterschiedlichen Operationsrichtungen (Bewegungsrichtungen eines Cursors) vorgesehen, so daß diese einer positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtung entsprechen, d.h. den Kapazitätselementelektroden E1 bis E4.
  • Das stützende Teil 30 ist ein scheibenförmiges Teil mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 bestimmt wird. Das stützende Teil 60 ist aus einem elastischen Silikonkautschuk hergestellt. Auf der unteren Seite des stützenden Teils 60 ist eine Aussparung 60a ausgebildet, die nach unten hin geöffnet ist und einen größeren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 bestimmt wird. Das stützende Element 60 ist derart angeordnet, daß das Teil auf der unteren Fläche des stützenden Teils 60, das nicht die Aussparung 60a darstellt, mit dem Substrat 20 in Kontakt steht.
  • Die Verschiebungselektrode 40 ist aus einem leitenden Silikonkautschuk hergestellt. Die Verschiebungselektrode 40 ist scheibenförmig mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser des Schaltkreises ist, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 bestimmt wird. Die Verschiebungselektrode 40 ist an der unteren Fläche des stützenden Teils 60 in der Aussparung 60a befestigt. Auf der unteren Fläche der Verschiebungselektrode 40 ist ein Vorsprung 41 an der Position gegenüber der festen Tastenelektrode E15 ausgebildet, und vier Vorsprünge 42 sind an den Positionen gegenüber den jeweiligen festen Schaltelektroden E11 bis E14 ausgebildet.
  • Für die Verschiebungselektrode 40 kann zum Beispiel, anstelle von Silikonkautschuk auch eine leitfähige Tinte, ein leitfähiges thermoplastisches Harz (PPT oder Elastomer), ein leitfähiger Kunststoff oder eine metallische, aufgedampfte Folie verwendet werden. Daneben kann die Verschiebungselektrode 40 möglicherweise keine Vorsprünge 41 und 42 aufweisen.
  • Wie in 3 dargestellt, sind auf dem Substrat 20 eine runde, feste Tastenelektrode E15 mit Mittelpunkt im Ursprung O, eine ringförmige Referenzelektrode E35, die außerhalb der festen Tastenelektrode E15 angeordnet ist, ventilatorförmige Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, die außerhalb der Referenzelektrode E35 angeordnet sind und schaltkreisförmige Löcher H1 bis H4 an den jeweiligen im Wesentlichen zentral befindlichen Abschnitten aufweisen, ringförmige Referenzelektroden E31 bis E34, die innerhalb der entsprechenden Löcher H1 bis H4 angeordnet sind und jeweils einen kleineren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Löcher H1 bis H4, sowie feste Schaltelektroden E11 bis E14 ausgebildet, die innerhalb der entsprechenden Referenzelektroden E31 bis E34 ausgebildet sind.
  • Die Kapazitätselementelektroden E1 und E2 sind paarweise in einem Abstand voneinander entlang der X-Achse angeordnet und symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse. Die Kapazitätselementelektroden E3 und E4 sind auch paarweise in einem Abstand voneinander entlang der Y-Achse angeordnet und symmetrisch in Bezug auf die X-Achse. In dieser Ausführungsform ist die Kapazitätselementelektrode E1 derart angeordnet, daß sie der positiven X-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E2 derart angeordnet ist, daß sie der negativen X-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer äußeren Kraft der direktionalen X-Achsenkomponente verwendet. Die Kapazitätselementelektrode E3 ist ferner derart angeordnet, daß sie der positiven Y-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E4 derart angeordnet ist, daß sie der negativen Y-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer äußeren Kraft der direktionalen Y-Achsenkomponente verwendet.
  • Die Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, die festen Schaltelektroden E11 bis E14, die feste Tastenelektrode E15 und die Referenzelektroden E31 bis E35 sind über Löcher oder dergleichen mit den Endeinrichtungen T1 bis T4, T11 bis T14, T15 und T31 bis T35 verbunden (siehe 4). Sie sind mit einem externen elektronischen Schaltkreis mit diesen Endeinrichtungen verbunden. In dieser Ausführungsform sind die Referenzendeinrichtungen E31 bis E35 über die Endeinrichtungen T31 bis T35 geerdet.
  • Die kuppelförmigen und beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 sind derart angeordnet, daß sie mit den entsprechenden Referenzelektroden E31 bis E34 in Kontakt stehen und von den entsprechenden festen Schaltelektroden E11 bis E14 über die festen Schaltelektroden E11 bis E14 beabstandet sind. Aus diesem Grund weisen die Schaltelektroden E21 bis E24 einen jeweils größeren Durchmesser auf, als der Durchmesser der Löcher H1 bis H4. Auch ist eine kuppelförmige, bewegliche Tastenelektrode E25 angeordnet, die in Kontakt mit den Referenzelektroden E35 steht und von der festen Tastenelektrode E15 durch die feste Tastenelektrode E15 beabstandet ist. Aus diesem Grund weist die bewegliche Tastenelektrode E25 einen größeren Durchmesser auf, als der Innendurchmesser der Referenzelektrode E35.
  • Die Isolierschicht 50 ist derart ausgebildet, daß sie in engem Kontakt mit den fünf Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 auf dem Substrat 20, mit Teilen der Referenzelektroden E31 bis E35 und mit den beweglichen Schaltelektroden E21 bis E25 steht, und den entsprechenden Teil der Oberfläche des Substrats 20 bedeckt. Aus diesem Grund werden die Abschnitte der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, der Referenzelektroden E31 bis E35 und der beweglichen Schaltelektroden E21 bis E25, die aus Kupfer oder dergleichen hergestellt sind, mit der Isolierschicht 50 bedeckt, so daß sie niemals der Luft ausgesetzt werden. Aus diesem Grund hat die Isolierschicht 50 die Funktion, diese vor Oxidation zu schützen. Eine weitere Maßnahme zur Vorbeugung der Oxidation, wie zum Beispiel die Ausbildung von Goldblech, kann auf die Oberflächen der Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, die Referenzelektroden E31 bis E35 und die beweglichen Schaltelektroden E21 bis E25 angewandt werden. Da die Isolierschicht 50 gebildet wird, treten die Kapazitätselementelektroden E1 bis E4, die Referenzelektroden E31 bis E35 und die beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 nie in den direkten Kontakt mit der Verschiebungselektrode 40.
  • Als nächstes wird der Betrieb des Kapazitätssensors 10 gemäß dieser Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 4 zeigt ein Schaltbild, das der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 1 entspricht. Eine Schaltkreiskonstruktion, die der Konstruktion des Kapazitätssensors 10 entspricht, wird in Bezug auf 4 beschrieben. Die Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 und die Referenzelektroden E31 bis E35, die auf dem Substrat 20 ausgebildet sind, sind der Verschiebungselektrode 40 gegenüber angeordnet. Die Kapazitätselemente C1 bis C4 und C31 bis C35 sind zwischen der verformbaren Verschiebungselektrode 40 und die entsprechenden festen Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 und Referenzelektroden E31 bis E35 sind als gemeinsame Elektrode ausgebildet. Die Kapazitätselemente C1 bis C4 und C31 bis C35 sind bewegliche Kapazitätselemente, deren Kapazitätswerte sich auf Grund der Verformung der Verschiebungselektrode 40 verändern.
  • Die Kapazitätswerte der Kapazitätselemente C1 bis C4 können unabhängig voneinander gemessen werden, da die Kapazitätswerte zwischen den Verschiebungselektroden 40 und den Endeinrichtungen T1 bis T4 mit den entsprechenden Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 verbunden sind. Die Referenzelektroden E31 bis E35 sind über die jeweiligen Endeinrichtungen T31 bis T35 geerdet. Die Verschiebungselektrode 40 als gemeinsame Elektrode der Kapazitätselemente C1 bis C4 wird durch die Kapazitätselemente C31 bis C35 und die Endeinrichtungen T31 bis T35 als geerdet angesehen. Das heißt, daß die Kapazitätselemente C31 bis C35 kapazitive Kontakte zwischen der Verschiebungselektrode 40 und den Endeinrichtungen T31 bis T35 eingehen.
  • Die bewegliche Schaltelektrode E21 bis E24, die mit den Referenzelektroden E31 bis E34 entsprechend der positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtung verbunden ist, kann wahlweise die Position in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E11 bis E14 einnehmen, oder eine Position, die nicht in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E11 bis E14 steht. Daher weisen die beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 Schalterfunktionen S1 bis S4 auf, um die Referenzelektroden E31 bis E34 mit den Endeinrichtungen T11 bis T14 zu verbinden und erstere von letzteren zu trennen. Ferner kann die bewegliche Schaltelektrode E25, die mit der Referenzelektrode E35 verbunden ist, wahlweise die Position, die in Kontakt mit der festen Schaltelektrode E15 steht, und eine Position, die nicht in Kontakt mit der festen Schaltelektrode E15 steht, einnehmen, unabhängig von den Schaltern S1 bis S4, die den vier Richtungen in die positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtungen entsprechen und sie hat auf Grund dessen eine Schaltfunktion S5 zum Verbinden der Referenzelektrode 35 mit der Endeinrichtung T15 bzw. zum Trennen der ersteren von der letzteren. Schaltsignale, die den Stati der Schalter S1 bis S5 entsprechen, werden jeweils in die entsprechenden Endeinrichtungen T11 bis T15 ausgegeben.
  • Im Folgenden wird die Funktion des Kapazitätssensors 10 in dem Fall beschrieben, wenn er als Vorrichtung (Kraftsensor) zum Erfassen der Kraftintensität verwendet wird, die auf ein erfassendes Teil 30 angewandt wird.
  • Zuerst wird in Bezug auf eine Zeichnung ein Ableitverfahren eines Ausgabesignals beschrieben, das die Intensität und Richtung einer externen Kraft auf das erfassende Teil 30 angibt, und von einer Veränderung des Kapazitätswertes jedes einzelnen Kapazitätselements C1 bis C4. 5 zeigt ein erklärendes Schaubild zur Erklärung eines Verfahrens zum Ableiten eines Ausgabesignals von einer zyklischen Signaleingabe in einen Kapazitätssensor, wie in 1 dargestellt. 5 zeigt nur den für die Erklärung des Verfahrens zur Ableitung eines Ausgabesignals notwendigen Abschnitt. Die Ausgabesignale Vx und Vy zeigen die Intensität und Richtung der direktionalen X-Achsenkomponente und der direktionalen Y-Achsenkomponente einer jeweils von außen angewandten Kraft an.
  • Zum Ableiten der Ausgabesignale Vx und Vy wird ein zyklisches Signal, wie z.B. ein Uhrensignal, in jede Endeinrichtung T1 bis T4 eingegeben. In Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, werden zwei Kapazitätselemente C1 und C31 hintereinander geschaltet. Des Weiteren werden zwei Kapazitätselemente C2 und C32 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, hintereinander geschaltet, zwei Kapazitätselemente C3 und C33 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T3 eingegeben wird, hintereinander geschaltet und zwei Kapazitätselemente C4 und C34 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T4 eingegeben wird, hintereinander geschaltet.
  • Wenn das erfassende Teil 30 eine externe Kraft empfängt und in einen Zustand verformt wird, in dem die zyklischen Signale in die Endeinrichtungen T1 bis T4 eingegeben werden, verformt sich die Verschiebungselektrode entsprechend in die Z- Achsen-Richtung. Die Abstände der Elektroden von den Kapazitätselementen C1 bis C4 verändern sich daraufhin und die Kapazitätswerte der jeweiligen Kapazitätselemente C1 bis C4 verändern sich entsprechend. Als Ergebnis finden Phasenverschiebungen der zyklischen Signale statt, die in die Endeinrichtungen T1 bis T4 eingegeben werden. Wenn die Phasenverschiebungen, die in den zyklischen Signalen auftreten, verwendet werden, können die Ausgabesignale Vx und Vy erhalten werden, welche die Verformung des erfassenden Teils 30 anzeigen, d.h. die Intensität und die Richtung in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung der externen Kraft, die von dem erfassenden Teil 30 aufrecht erhalten worden ist.
  • Insbesondere werden zyklische Signale in die Endeinrichtungen T1 bis T4 eingegeben, wobei ein zyklisches Signal A in die Endeinrichtungen T1 und T3 eingegeben wird, und ein weiteres zyklisches Signal B den gleichen Schaltkreis wie das zyklische Signal A aufweist, sowie eine andere Phase aufweist als das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtungen T2 und T4 eingegeben wird. In diesem Fall treten, wenn das erfassende Teil 30 eine externe Kraft empfängt und die Kapazitätswerte der entsprechenden Kapazitätselemente C1 bis C4 sich verändern, verschiedene Mengen an Phasenverschiebungen in dem zyklischen Signal A bzw. B auf, die in die Endeinrichtungen T1 bis T4 eingegeben werden.
  • Wenn die externe Kraft eine positive X-Achsenkomponente umfaßt, verändert sich der Kapazitätswert des Kapazitätselements C1 und verursacht eine Phasenverschiebung im zyklischen Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird. Wenn die externe Kraft eine negative X-Achsenkomponente umfaßt, verändert sich der Kapazitätswert des Kapazitätselements C2 und verursacht eine Phasenverschiebung im zyklischen Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird. Die jeweilige Veränderungsmenge des Kapazitätswertes der Kapazitätselemente C1 und C2 entsprechen der Intensität der jeweiligen positiven bzw. negativen X-Achsenkomponente der externen Kraft. Die Phasenverschiebungen im zyklischen Signal A bzw. B, die durch die Endeinrichtungen T1 und T2 eingegeben werden, werden von einem exklusiven ODER-Schaltkreis zum Ableiten eines Ausgabesignals Vx gelesen. Die Signatur dieses Ausgabesignals Vx zeigt an, ob die direktionale X- Achsenkomponente der externen Kraft positiv oder negativ ist, und der absolute Wert des Ausgabesignals Vx zeigt die Intensität der direktionalen X-Achsenkomponente an.
  • Wenn die externe Kraft eine positive Y-Achsenkomponente umfaßt, verändert sich der Kapazitätswert des Kapazitätselements C3 und verursacht eine Phasenverschiebung im zyklischen Signal A, das in die Endeinrichtung T3 eingegeben wird. Wenn die äußere Kraft eine negative Y-Achsenkomponente umfaßt, verändert sich der Kapazitätswert des Kapazitätselements C4 und verursacht eine Phasenverschiebung im zyklischen Signal B, das in die Endeinrichtung T4 eingegeben wird. Die Mengen der Veränderungen des Kapazitätswertes der Kapazitätselemente C3 bzw. C4 entsprechen der Intensität der jeweiligen positiven bzw. negativen Y-Achsenkomponenten der externen Kraft. Die Phasenverschiebungen im zyklischen Signal A bzw. B, die durch die Endeinrichtungen T3 und T4 eingegeben werden, werden von einem exklusiven ODER-Schaltkreis zum Ableiten eines Ausgabesignals Vy gelesen. Die Signatur dieses Ausgabesignals Vy zeigt an, ob die direktionale Y-Achsenkomponente der externen Kraft positiv oder negativ ist, und der absolute Wert des Ausgabesignals Vy zeigt die Intensität der direktionalen Y-Achsenkomponente an.
  • Bei einer äußeren Kraft mit direktionalen X- bzw. Y-Achsenkomponenten umfaßt die äußere Kraft beide, sowohl die positive als auch die negative X-Achsenkomponente bzw. beide, sowohl die positive als auch die negative Y-Achsenkomponente. Im Folgenden wird ein Fall einer X-Richtung mit Hilfe eines Beispiels beschrieben. Wenn die Intensität der positiven und negativen X-Achsenkomponenten jeweils gleich sind, ist der Wert des Ausgabesignals Vx im Wesentlichen das gleiche wie in dem Fall, wenn die externe Kraft keine direktionale X-Achsenkomponente umfaßt (dies wird später im Einzelnen beschrieben). Wenn andererseits die Intensität der positiven und negativen X-Achsenkomponenten voneinander unterschiedlich sind, sind die Phasenverschiebungsmengen in den zyklischen Signalen A und B, die in die Endeinrichtungen T1 und T2 eingegeben werden, ebenfalls unterschiedlich zueinander. In diesem Fall, wie oben beschrieben, wird ein Ausgangssignal Vx durch Lesen der Phasenverschiebungen mit dem exklusiven ODER-Schaltkreis abgeleitet.
  • Das gleiche gilt in dem Fall, wenn ein Ausgabesignal Vy in Bezug auf die Y-Achse abgeleitet wird.
  • Im Folgenden werden die Signalverarbeitungsschaltkreise zum Ableiten von Ausgabesignalen Vx und Vy aus den zyklischen Signalen A und B, die in die Endeinrichtungen T1 bis T4 eingegeben werden, mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 6 zeigt Schaltbilder von Signalverarbeitungsschaltkreisendes Kapazitätssensors aus 1. In 6 werden jedoch nur die zur Erklärung der Signalverarbeitungsschaltkreise notwendigen Abschnitte dargestellt.
  • In den Signalverarbeitungsschaltkreisen aus 6 werden zyklische Signale mit einer vorbestimmten Frequenz in die Endeinrichtungen T1 bis T4 von einem nicht dargestellten AC-Signaloszillator eingegeben. Widerstandselemente R1 bis R4 werden mit den jeweiligen Endeinrichtungen T1 bis T4 verbunden. EX-ODER-Elemente 81 und 82 sind als Logikelemente in exklusiven ODER-Schaltkreisen mit den Ausgabeendeinrichtungen der Widerstandselemente R1 und R2 bzw. mit den Ausgabeendeinrichtungen der Widerstandselemente R3 und R4 verbunden. Die Ausgabeendeinrichtungen der EX-ODER-Elemente 81 und 82 sind jeweils mit den Endeinrichtungen T51 und T52 verbunden. Die Ausgabeendeinrichtungen der Widerstandselemente R1 bis R4 sind mit den Kapazitätselementen C1 bis C4 verbunden, die jeweils zwischen den Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 und der Verschiebungselektrode 40 ausgebildet sind. Die Verschiebungselektrode 40 als eine Elektrode der entsprechenden Kapazitätselemente C1 und C2 ist durch das Kapazitätselement C31, das zwischen der Verschiebungselektrode 40 und der Referenzelektrode E31 ausgebildet ist, geerdet. Die Verschiebungselektrode 40 als eine Elektrode der entsprechenden Kapazitätselemente C3 und C4 ist durch das Kapazitätselement C33, das zwischen der Verschiebungselektrode 40 und der Referenzelektrode E33 ausgebildet ist, ebenfalls geerdet. Jedes der Kapazitätselemente C31 bis C35, das zwischen der Verschiebungselektrode 40 und den Referenzelektroden E31 bis E35 ausgebildet ist, weist gleichfalls eine Funktion zum Erden der Verschiebungselektrode 40 auf.
  • Im Folgenden wird ein Ableitungsverfahren eines Ausgabesignals Vx für eine direktionale X-Achsenkomponente mit Hilfe eines Beispiels in Bezug auf 7 beschrieben. Von der Beschreibung eines Ableitverfahrens eines Ausgabesignals Vy für eine direktionale Y-Achsenkomponente wird abgesehen, da es der unten aufgeführten Beschreibung sehr ähnlich ist. 7 zeigt ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltkreises (Teil von 6) für eine direktionale X-Achsenkomponente des Kapazitätssensors aus 1. In diesem Signalverarbeitungsschaltkreis bilden das Kapazitätselement C1 und das Widerstandselement R1 einen CR-Verzögerungsschaltkreis und das Kapazitätselement C2 und das Widerstandselement R2 einen weiteren CR-Verzögerungsschaltkreis. Die zyklischen Signale (rechteckige Wellensignale), die in die Endeinrichtungen T1 und T2 eingegeben werden, erleiden auf Grund des entsprechenden CR-Verzögerungsschaltkreis vorbestimmte Verzögerungen, bevor sie sich mit dem EX-ODER-Element 81 vereinen.
  • Wenn jedes Signal eine ausreichende Antriebsfähigkeit aufweist und nicht in die Endeinrichtungen T1 und T2 eingegeben werden kann, werden vorzugsweise Umkehrelemente zwischen der Endeinrichtung T1 und dem Widerstandselement R1 und zwischen der Endeinrichtung T2 und dem Widerstandselement R2 eingeführt. Solche Umkehrelemente dienen zum Herstellen einer ausreichenden Antriebsenergie, um den CR-Verzögerungsschaltkreis anzutreiben, logisch handelt es sich um unbedeutende Elemente. Wenn das gleiche Element für die Umkehrelemente verwendet wird, können Signale aus unterschiedlichen Pfaden unter den gleichen Bedingungen verglichen werden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Schaltkreises aus 7 in Bezug auf 8 beschrieben. 8 zeigt ein Schaubild, das die Wellenform eines zyklischen Signals an jeder Endeinrichtung oder an jedem Knoten des Signalverarbeitungsschaltkreises, wie in 7 dargestellt, darstellt.
  • Bei dem Signalverarbeitungsschaltkreis aus 7 erleiden die zyklischen Signale, die in die Endeinrichtungen T1 und T2 eingegeben werden, vorbestimmte Verzögerungen, weil sie die CR-Verzögerungsschaltkreise durchlaufen und dann in das EX-ODER-Element 81 gelangen. Insbesondere wird ein zyklisches Signal f(Φ) (welches dem vorgenannten zyklischen Signal A entspricht und auf das im Folgenden Bezug genommen wird als Signal A) in die Endeinrichtung T1 eingegeben, während ein zyklisches Signal f(Φ + θ) (welches dem vorgenannten zyklischen Signal B entspricht und auf das im Folgenden Bezug genommen wird als Signal B) mit dem gleichen Zyklus wie das zyklische Signal f(Φ) und mit einer um θ unterschiedlichen Phase in die Endeinrichtung T2 eingegeben. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, wobei das Austastverhältnis D0 des zyklischen Signals A 50% beträgt und die Phase des zyklischen Signals B von der Phase des zyklischen Signals A um ¼ des Zyklus des zyklischen Signals A fortgeschritten ist.
  • Die zyklischen Signale A und B sind beim Eingeben in die Endeinrichtungen T1 und T2 phasenverschoben und werden derart erzeugt, daß eine zyklische Signalausgabe aus einem AC-Signaloszillator in zwei Pfade und ein nicht dargestellter CR-Verzögerungsschaltkreis geteilt wird, die in einem der Pfade vorgesehen ist, so daß die Phasenverzögerung des zyklischen Signals bereits den CR-Verzögerungsschaltkreis durchlaufen hat. Ein anderes Verfahren zum Herstellen der Phasen von zyklischen Signalen ist nicht auf ein Verfahren mit einem derartigen CR-Verzögerungsschaltkreis beschränkt und kann jedes andere Verfahren sein. Daneben ist es auch möglich, daß die phasenunterschiedlichen zyklischen Signale A und B durch Verwenden von zwei AC-Signaloszillatoren erzeugt werden und jeweils in die Endeinrichtungen T1 bzw. T2 eingegeben werden.
  • 8 zeigt in (a) und (b) die Wellenformen der zyklischen Signale A und B, die jeweils in die Endeinrichtungen T1 bzw. T2 eingegeben werden. Wenn eine externe Kraft auf das erfassende Teil 30 (keine Operation wird ausgeführt) angewandt wird, treten die zyklischen Signale A bzw. B, die in die Endeinrichtungen T1 bzw. T2 eingegeben werden, leicht verzögert in das EX-ODER-Element 81 ein. Daher werden die Signale mit der gleichen Wellenform als zyklische Signale in die Endeinrichtungen T1 bzw. T2 des EX-ODER-Elements 81 eingegeben, das eine exklusive logische ODER-Operation auf den Signalen ausführt und das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgibt. Das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem Austastverhältnis D1, wie in (c) in 8 dargestellt.
  • Wenn im Folgenden nur eine Operation in die positive X-Achsenrichtung auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, wird das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, verzögert, da es den Verzögerungsschaltkreis, der aus Kapazitätselement C1 und Widerstandselement R1 gebildet wird, durchläuft und dann einen Knoten X1 erreicht. 8 zeigt in (d) einen Potentialwechsel am Knoten X1 des Signalverarbeitungsschaltkreises aus 7, wenn das zyklische Signal A in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird.
  • Im Fall, daß ein zyklisches Signal, worin Signale „Hi" und „Lo" wiederholt werden, in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, werden die folgenden Potentialveränderungen an dem Knoten X1 wiederholt. Das heißt, wie in (d) in 8 dargestellt, daß, wenn ein Signal „Hi" startet, das Kapazitätselement C1, das den CR-Verzögerungsschaltkreis zusammensetzt, nach und nach aufgeladen wird und damit das Potential am Knoten X1 nach und nach ansteigt, und daß, wenn ein Signal „Lo" startet, das Kapazitätselement C1, das den CR-Verzögerungsschaltkreis zusammensetzt, sich nach und nach entlädt und damit das Potential am Knoten X1 nach und nach entladen wird.
  • Genau genommen wird die Wellenform des Potentials am Knoten X1 in eine rechteckige Welle (Pulswellenform) umgewandelt, indem sie durch einen Komparator (nicht dargestellt) mit einer vorbestimmten Schwelle durchläuft. Dieser Komparator gibt en Signal „Hi" aus, wenn das Eingabesignal höher als die festgelegte Schwelle ist und ein Signal „Lo", wenn das Eingabesignal niedriger als die festgelegte Schwelle ist. In dem Fall, daß das EX-ODER-Element 81 ein logisches CMOS-Element ist, ist die Stromversorgungsspannung VCC und die Schwellenspannung des Komparators ist vorzugsweise auf ungefähr VCC/2 festgesetzt. Auf diese Weise wird die Wellenform des Potentials durch das Durchlaufen des Komparators an dem Knoten X1 in eine rechteckige Welle mit einem Austastverhältnis D2 umgewandelt, wie in (e) in 8 dargestellt.
  • Zu diesem Zeitpunkt und da das zyklische Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, leicht verzögert ist, ist die Wellenform des zyklischen Signals, das einen Knoten X2 erreicht hat, die gleiche wie die Wellenform des zyklischen Signals B (das Wellenformsignal, das in 8 in (b) dargestellt ist).
  • Daher werden die Signale mit den gleichen Wellenformen wie die zyklischen Signale an den Knoten X1 und X2 (die Wellenformensignale, die in 8 in (b) und (e) dargestellt sind) in das EX-ODER-Element 81 eingegeben, eine logische exklusive ODER-Operation wird auf diesen Signalen ausgeführt und das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben. Das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem Austastverhältnis D3, wie in (f) in 8 dargestellt.
  • Wenn der positive X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 weiter hinuntergedrückt wird, nimmt der Abstand zwischen der Verschiebungselektrode 40 und der Kapazitätselementelektrode E1 ab, und der Kapazitätswert des Kapazitätselements C1 dem entsprechend zu. Dies erhöht die Phasenverschiebung (Verzögerungsmenge) in dem zyklischen Signal A, das den Verzögerungsschaltkreis durchlaufen hat, und dem entsprechend nimmt das Austastverhältnis D3 des Ausgabesignals Vx, das von der Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, zu.
  • Dann und wenn nur eine Operation in die negative X-Achsenrichtung auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, wird das zyklische Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, verzögert, indem es den Verzögerungsschaltkreis durchläuft, der sich aus dem Kapazitätselement C2 und dem Widerstandselement R2 zusammensetzt, woraufhin es den Knoten X2 erreicht. 8 zeigt in (g) eine Potentialveränderung am Knoten X2 des Signalverarbeitungsschaltkreises aus 7, wenn das zyklische Signal B in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird.
  • Im Fall, daß ein zyklisches Signal, worin Signale „Hi" und „Lo" wiederholt werden, in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, werden die folgenden Potentialveränderungen an Knoten X2 wiederholt. Das heißt, wie in (g) aus 8 dargestellt, daß, wenn ein Signal „Hi" startet, das Kapazitätselement C2, das den CR-Verzögerungsschaltkreis zusammensetzt, nach und nach aufgeladen wird und damit das Potential am Knoten X2 nach und nach ansteigt, und daß, wenn ein Signal „Lo" startet, das Kapazitätselement C2, das den CR-Verzögerungsschaltkreis zusammensetzt, sich nach und nach entlädt und damit das Potential am Knoten X1 nach und nach entladen wird.
  • Genau genommen wird die Wellenform des Potentials am Knoten X2 in eine rechteckige Welle (Pulswellenform) umgewandelt, wenn sie einen Komparator (nicht dargestellt) mit einer vorbestimmten Schwelle durchläuft. Dieser Komparator gibt ein Signal „Hi" aus, wenn das Eingabesignal höher als die festgelegte Schwelle ist und ein Signal „Lo", wenn das Eingabesignal niedriger als die festgelegte Schwelle ist. In dem Fall, daß das EX-ODER-Element 81 ein logisches CMOS-Element ist, ist die Stromversorgungsspannung VCC, und die Schwellenspannung des Komparators ist vorzugsweise ungefähr VCC/2. Auf diese Weise wird die Wellenform des Potentials durch das Durchlaufen des Komparators an dem Knoten X2 in eine rechteckige Welle mit einem Austastverhältnis D4 umgewandelt, wie in (h) in 8 dargestellt.
  • Zu diesem Zeitpunkt und da das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, leicht verzögert ist, ist die Wellenform des zyklischen Signals, das einen Knoten X1 erreicht hat, die gleiche wie die des zyklischen Signals A (das Wellenformsignal, das in 8 in (a) dargestellt ist).
  • Daher werden die Signale mit den gleichen Wellenformen wie die zyklischen Signale an den Knoten X1 und X2 (die Wellenformsignale, die in 8 in (a) und (h) dargestellt sind) in das EX-ODER-Element 81 eingegeben, eine logische exklusive ODER-Operation wird auf diesen Signalen ausgeführt und das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben. Das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem Austastverhältnis D5, wie in (i) in 8 dargestellt.
  • Wenn der negative X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 weiter hinuntergedrückt wird, nimmt der Abstand zwischen der Verschiebungselektrode 40 und der Kapazitätselementelektrode E2 ab, und dem entsprechend nimmt der Kapazitätswert des Kapazitätselements C2 zu. Dies erhöht die Phasenverschiebung (Verzögerungsmenge) in dem zyklischen Signal B, das den Verzögerungsschaltkreis durchlaufen hat, und dem entsprechend nimmt das Austastverhältnis D5 des Ausgabesignals Vx, das von der Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, ab. Auf diese Weise ist das Austastverhältnis D5 (siehe (i) in 8) des Ausgabesignals Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn nur eine Operation in die negative X- Achsenrichtung auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, kleiner als das Austastverhältnis D2 (siehe (e) in 8) des Ausgabesignals Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn nur eine Operation in die positive X-Achsenrichtung auf das erfassende Teil 30 angewandt wird.
  • Wenn die Operationen in die positive und negative X-Achsenrichtung gleichzeitig auf das erfassende Teil 30 angewandt werden, durchlaufen die zyklischen Signale A und B, die in die Endeinrichtungen T1 bzw. T2 eingegeben werden, durch den Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C1 und dem Widerstandselement R1 bzw. durch den Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C2 und dem Widerstandselement R2 zusammensetzt, und erreichen dann die Knoten X1 bzw. X2. Daher verändert sich das Potential an den Knoten X1 und X2 in diesem Fall, wie in (d) und (g) in 8 dargestellt.
  • Dann werden die Signale (Wellenformsignale, die in (e) und (h) in 8 dargestellt sind), in denen die Potentialveränderungen an den Knoten X1 und X2 (Wellenformen, die in (d) und (g) in 8 dargestellt sind) mit einer vorbestimmten Schwelle digitalisiert worden sind, in das EX-ODER-Element 81 eingegeben und eine logische, exklusive ODER-Operation auf den Signalen ausgeführt und das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben. Das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem Austastverhältnis D6, wie in (j) in 8 dargestellt.
  • Auf diese Weise ist das Austastverhältnis D6 (siehe (j) in 8) des Ausgabesignals Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn die Operationen in die positive und negative X-Achsenrichtung gleichzeitig auf das erfassende Teil 30 angewandt werden, im Wesentlichen das gleiche wie das Austastverhältnis D1 (siehe (c) in 8) des Ausgabesignals Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn keine Operation auf das erfassende Teil 30 angewandt wird. Die Signale sind jedoch phasenunterschiedlich zueinander.
  • Das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, kann nach dem Umwandeln in eine Analogspannung Vx' verwendet werden. 9 ist ein Schaltbild eines Signalverarbeitungsschaltkreises umfassend einen Schaltkreis zum Umwandeln eines Ausgabesignals in eine Analogspannung bezüglich einer direktionalen X-Achsenkomponente des Kapazitätssensors aus 1.
  • Wie in 9 dargestellt, durchläuft das Ausgabesignal Vx, das in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, einen Tiefpaßfilter, der sich aus einem Widerstandselement R70 und einem Kapazitätselement C70 zusammensetzt, der geglättet und dann in die Endeinrichtung 70 als Analogspannung Vx' ausgegeben werden muß. Der Wert dieser Analogspannung Vx' verändert sich in Proportion zu dem Austastverhältnis des Ausgabesignals Vx. Daher nimmt, wenn das Austastverhältnis des Ausgabesignals Vx zunimmt, der Wert der Analogspannung Vx' ebenfalls zu. Und umgekehrt nimmt, wenn das Austastverhältnis des Ausgabesignals Vx abnimmt, der Wert der Analogspannung Vx' ebenfalls ab. Wenn das Austastverhältnis des Ausgabesignals Vx sich nur geringfügig verändert, verändert sich der Wert der Analogspannung Vx' ebenfalls nur geringfügig.
  • Im Folgenden wird die Operation des Kapazitätssensors 10 beschrieben, wenn dieser als Vorrichtung mit Schaltfunktion (eine Ausgabevorrichtung mit Schaltsignal) verwendet wird. Hier wird nur die Operation beschrieben, bei de rein Teil des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das einer positiven X-Achsenrichtung entspricht. Da die Operation, wenn ein Teil des erfassenden Teils 30, das einer negativen X-Achsenrichtung, einer positiven Y-Achsenrichtung oder einer negativen Y-Achsenrichtung entspricht, heruntergedrückt wird, der Operation gleicht, wenn ein Teil heruntergedrückt wird, das einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, wird von der Beschreibung abgesehen.
  • Solange keine Operation auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, sind die bewegliche Schaltelektrode E21 und die feste Schaltelektrode E11 voneinander beabstandet. Daher befindet sich der Schalter S1 im AUS-Status und ein Schaltsignal, das einen AUS-Status anzeigt, wird über die Endeinrichtung T11 ausgegeben. Wenn ein Teil des erfassenden Teils 30, das einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, gedrückt wird, wird der Vorsprung 42, der auf der Verschiebungselektrode 40 ausgebildet ist und einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, nach unten verschoben. Eine Abwärtskraft wird dann von dem Vorsprung 42 über die Isolierschicht 50 auf einen zentralen Abschnitt der beweglichen Schaltelektrode E21 angewandt. Wenn die Kraft geringer als der vorgegebene Wert ist, verformt sich die bewegliche Schaltelektrode E21 nur geringfügig. Wenn die Kraft jedoch den vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Abschnitt der beweglichen Schaltelektrode E21 nahe an der Oberseite schnell elastisch verformt und gelangt in einen konkaven Zustand, um mit der festen Schaltelektrode E11 in Kontakt zu treten. Der Schalter S1 wird auf diese Weise auf EIN geschaltet und übermittelt dem Anwender ein deutliches Klickgefühl. Zu diesem Zeitpunkt wird das Schaltsignal durch die Endeinrichtung T11 von dem Signal, das einen AUS-Status anzeigt, zu einem Signal verändert, das einen EIN-Status anzeigt.
  • Auf diese Weise können von dem Anwender, der Abschnitte des erfassenden Teils 30, das einer positiven X-Achsenrichtung, einer negativen X-Achsenrichtung, einer positiven Y-Achsenrichtung bzw. einer negativen Y-Achsenrichtung entspricht, vier unabhängige Schaltsignale ausgegeben werden, die jeweils den jeweiligen Richtungen entsprechen.
  • In jedem der oben genannten Fälle, bei dem der Kapazitätssensor 10 als Vorrichtung zum Erfassen der Intensität einer Kraft auf das erfassende Teil 30 verwendet wird und die Vorrichtung eine Schaltfunktion aufweist, kann durch das Herunterdrücken einer zentralen Taste 31, die den Schalter S5 betätigt, der sich aus der beweglichen Tastenelektrode E25 und der festen Tastenelektrode E15 zusammensetzt, ein unabhängiges Schaltsignal in die Endeinrichtung T15 ausgegeben werden. Daher kann er als Bestimmungsoperationsschalter verwendet werden.
  • Es ist ferner ein Fall denkbar, in dem der Kapazitätssensor 10 sowohl als Vorrichtung zum Erfassen der Intensität einer Kraft auf das erfassende Teil 30, als auch als Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet wird. In diesem Fall ist der Abstand, wenn ein Abschnitt des erfassenden Teils 30, das einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, heruntergedrückt wird (durch die Kraft eines Ausmaßes, bei dem die bewegliche Schaltelektrode E21 und die feste Schaltelektrode E11 voneinander beabstandet bleiben) im AUS-Status des Schalters S1 derart, daß sich der Abstand zwischen einem positiven X-Achsenabschnitt der Verschiebungselektrode 40 und der Kapazitätselementselektrode E1 verändert, um den Kapazitätswert des Kapazitätselements C1 zu ändern. Aus dieser Veränderung des Kapazitätswertes kann die Intensität der Kraft, die auf das erfassende Teil 30 in positiver X-Achsenrichtung angewandt wurde, erfaßt werden. Wenn die Kraft einen vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Abschnitt der beweglichen Schaltelektrode E21 nahe an der Oberseite schnell elastisch verformt und gelangt in einen konkaven Zustand, um mit der festen Schaltelektrode E11 in Kontakt zu treten. Der Schalter S1 geht dabei in den EIN-Status. Nachdem das erfassende Teil 30 erfolgreich verformt worden ist, wird die Verschiebungselektrode 40 verformt und hält den EIN-Status des Schalters S1 aufrecht, wodurch sich der Abstand zwischen einem positiven X-Achsenabschnitt der Verschiebungselektrode 40 und der Kapazitätselementelektrode E1 verändert, um den Kapazitätswert des Kapazitätselements C1 zu verändern. Aus dieser Veränderung in dem Kapazitätswert wird die Intensität der Kraft, die auf das erfassende Teil 30 in der positiven X-Achsenrichtung angewandt wird, erkannt.
  • Wie oben beschrieben, kann in dem Kapazitätssensor 10 aus dieser Ausführungsform, da die Verschiebung der Seitentaste 32 des erfassenden Teils 30 erfaßt werden kann, indem die Veränderungen in dem Kapazitätswert der Kapazitätselemente C1 bis C4 erkannt werden, die durch die Veränderungen der Abstände zwischen der Verschiebungselektrode 40 und den Kapazitätselementelektroden E1 bis E4 verursacht werden, die Intensität einer Kraft, die von außen auf die Seitentaste 32 des erfassenden Teils 30 angewandt wird, erkannt werden. Daneben kann dies, da erfaßt werden kann, ob die festen Schaltelektroden E11 bis E14 in Kontakt mit den beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 stehen oder nicht, als eine Schaltfunktion verwendet werden. Daher kann der Kapazitätssensor 10 als eine Vorrichtung verwendet werden, die eine Funktion zur Ausgabe der Verschiebung der Seitentaste 32 des erfassenden Teils 30 als Signal (ein Analogsignal) und/oder als Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet werden. Dadurch weist der Kapazitätssensor 10 eine Funktion als komplexe Vorrichtung auf, die als beide der oben genannten Vorrichtungen verwendet werden kann, wobei kein Bedarf zur Neugestaltung besteht, um beide Anwendungen zu erfüllen.
  • Im Fall, daß er als eine Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet wird, wenn eine Operation auf die Seitentaste 32 des erfassenden Teils 30 angewandt wird, werden die kuppelförmigen, beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 entsprechend der Operationsrichtung elastisch verformt und zeigen durch ein Klickgefühl an, daß sie mit den festen Schaltelektroden E11 bis E14 in Kontakt stehen. Aus diesem Grund kann der Anwender die Operation mit dem Klickgefühl durchführen und so sensitiv die Durchführung der Operation ergreifen. Daneben und weil die beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 und die bewegliche Tastenelektrode E25 derart angeordnet sind, daß sie mit den Referenzelektroden E31 bis E35 in Kontakt treten können, muß eine separate Verdrahtung für die beweglichen Schaltelektroden E21 bis E24 und die bewegliche Tastenelektrode E25 vorgesehen werden.
  • Mehrere Kapazitätselektroden E1 bis E4 sind ausgebildet, wobei Komponenten in den X-Achsenrichtungen bzw. Y-Achsenrichtungen einer externen Kraft, die von der Seitentaste 32 des erfassenden Teils 30 empfangen wird, unabhängig voneinander erkannt werden können. Da phasenunterschiedliche Signale an die Kapazitätselementelektroden paarweise bereitgestellt werden (E1 und E2, und E3 und E4), kann die Phasenverschiebung, die den Schaltkreis durchläuft, lang gemacht werden. Ferner und weil ein Signalverarbeitungsschaltkreis mit einem Logikelement verwendet wird, kann das Signal präzise erkannt werden. Daneben sind mehrere bewegliche Schaltelektroden E21 bis E24 und mehrere feste Schaltelektroden E11 bis E14 ausgebildet, um den X-Achsenrichtungen und Y-Achsenrichtungen zu entsprechen, welche als Schalter, die den jeweiligen Richtungen entsprechen, verwenden werden können.
  • Da die Verschiebungselektrode 40, ohne in direktem Kontakt zu stehen, elektrisch mit den Referenzelektroden E31 bis E35 gekoppelt ist, die durch kapazitive Kupplungen über die Kapazitätselemente C31 bis C35 geerdet sind (wobei jede die Funktion eines Kondensators aufweist), wird die Widerstandsspannung, die den Kapazitätssensor 10 kennzeichnet, verbessert und der Sensor kaum durch den Flow eines Funkenstroms gebrochen. Zudem kann ein schlechter Zustand des Kontaktes oder dergleichen verhindert werden. Aus diesem Grund wird ein sehr zuverlässiger Kapazitätssensor erhalten. Daneben und obwohl die Isolierschicht 50 zwischen den Referenzelektroden E31 bis E35 und der Verschiebungselektrode 40 angeordnet ist, ist dies, weil kein Bedarf zum teilweisen Einschneiden der Isolierschicht 50 besteht, um die Referenzelektroden E31 bis E35 mit der Verschiebungselektrode 40 in Kontakt zu bringen, auch beim Zusammen- und Aufbau vorteilhaft.
  • Zusätzlich kann eine Eingabevorrichtung, die mit einem Bestimmungsoperationsschalter (die zentrale Taste 31) vorgesehen ist, hergestellt werden, und ein unterschiedliches Operationsgefühl nach einer Bestimmungsoperation erlangt werden, um eine fehlerhafte Operation zu verhindern. Daneben und weil das erfassende Teil 30 in die zentrale Taste 31 und die Seitentaste 32 unterteilt ist, können eine externe Kraft, die auf die Seitentaste 32 angewandt wird, um einer Operationsrichtung zu entsprechen und eine externe Kraft, die auf die zentrale Taste 31 angewandt wird, um einer Bestimmungsoperation zu entsprechen, deutlich voneinander getrennt sein, damit eine Interferenz zwischen den beiden Kräften entlastet und Fehloperationen vermindert werden können. Der Kapazitätssensor dieser Ausführung wird geeigneterweise als Eingabevorrichtung für einen persönlichen Computer, ein tragbares Telefon, Spiele oder dergleichen verwendet.
  • Im Folgenden wird die erste Abänderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 10 zeigt ein Schaltdiagramm eines Signalverarbeitungsschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente in dem Kapazitätssensor gemäß der ersten Abänderung. Das unterschiedliche Merkmal des Signalverarbeitungsschaltkreises aus 10 im Vergleich zum Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1 ist, daß ein ODER-Element als Logikelement anstelle des EX-ODER-Elements verwendet wird. Die weitere Konstruktion ist die gleiche wie bei dem Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1, so daß von der Beschreibung abgesehen wird, indem die gleichen Bezüge verwendet werden.
  • In 10 durchläuft, wenn ein positiver X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C1 und dem Widerstandselement R1 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X1. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X1 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (e) in 8 dargestellt. Ferner durchläuft, wenn ein negativer X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C2 und dem Widerstandselement R2 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X2. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X2 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (h) in 8 dargestellt.
  • Daher werden, wie in 7, Signale mit den gleichen Wellenformen wie die zyklischen Signale an den Knoten X1 und X2 in ein ODER-Element 83 eingegeben und eine ODER-Operation wird auf diesen Signalen ausgeführt, wobei das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird. Die Signalausgabe in die Endeinrichtung T51 ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem vorbestimmten Austastverhältnis.
  • Die Veränderung in dem Austastverhältnis zwischen dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn ein ODER-Element 83 verwendet wird, und dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn keine Operation auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, kann geringer sein als das Signal des rechteckigen Wellensignals, das in die Endeinrichtung T51 ausgeben wird, wenn ein EX-ODER-Element verwendet wird. Dem zufolge ist es denkbar, daß die Sensibilität des Kapazitätssensors verringert wird.
  • Aus diesem Grund wird die Abänderung vorzugsweise zur Steuerung der Sensibilität des Kapazitätssensors (in diesem Beispiel zur Verringerung der Sensibilität) durch die Konstruktion des Signalverarbeitungsschaltkreises angewandt, im Fall, daß jede Komponente des Kapazitätssensors aus einem Material hergestellt ist, das eine sehr gute Sensibilität übermittelt.
  • Im Folgenden wird die zweite Abänderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 11 zeigt ein Schaltdiagramm eines Signalverarbeitungsschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente in dem Kapazitätssensor gemäß der zweiten Abänderung. Das unterschiedliche Merkmal des Signalverarbeitungsschaltkreises aus 11 im Vergleich mit dem Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1 ist, daß ein UND-Element als Logikelement anstelle des EX-ODER-Elements verwendet wird. Die weitere Konstruktion ist die gleiche wie bei dem Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1, so daß von der Beschreibung abgesehen wird, indem die gleichen Bezüge verwendet werden.
  • In 11 durchläuft, wenn ein positiver X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C1 und dem Widerstandselement R1 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X1. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X1 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (e) in 8 dargestellt. Ferner durchläuft, wenn ein negativer X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C2 und dem Widerstandselement R2 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X2. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X2 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (h) in 8 dargestellt.
  • Daher werden, wie in 7, Signale mit den gleichen Wellenformen wie die zyklischen Signale an den Knoten X1 und X2 in ein UND-Element 84 eingegeben und eine UND-Operation wird auf diesen Signalen ausgeführt, wobei das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird. Die Signalausgabe in die Endeinrichtung T51 ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem vorbestimmten Austastverhältnis.
  • Die Veränderung in dem Austastverhältnis zwischen dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn eine UND-Element 84 verwendet wird, und dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn keine Operation auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, kann geringer sein als das Signal des rechteckigen Wellensignals, das in Endeinrichtung T51 ausgeben wird, wenn ein EX-ODER-Element verwendet wird. Dem zufolge ist es denkbar, daß die Sensibilität des Kapazitätssensors verringert wird.
  • Aus diesem Grund wird die Abänderung vorzugsweise zur Steuerung der Sensibilität des Kapazitätssensors (in diesem Beispiel zur Verringerung der Sensibilität) durch die Konstruktion des Signalverarbeitungsschaltkreises angewandt, im Fall, daß jede Komponente des Kapazitätssensors aus einem Material hergestellt ist, das eine sehr gute Sensibilität übermittelt, wenn diese als Kapazitätssensor verwendet wird.
  • Im Folgenden wird die dritte Abänderung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 12 zeigt ein Schaltdiagramm eines Signalverarbeitungsschaltkreises für eine direktionale X-Achsenkomponente in dem Kapazitätssensor gemäß der dritten Abänderung. Das unterschiedliche Merkmal Signalverarbeitungsschaltkreises aus 12 im Vergleich zu dem Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1 ist, daß ein NUND-Element als Logikelement anstelle des EX-ODER-Elements verwendet wird. Die weitere Konstruktion ist die gleiche, wie bei dem Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1, so daß von der Beschreibung abgesehen wird, indem die gleichen Bezüge verwendet werden.
  • In 12 durchläuft, wenn ein positiver X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal A, das in die Endeinrichtung T1 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C1 und dem Widerstandselement R1 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X1. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X1 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (e) in 8 dargestellt. Ferner durchläuft, wenn ein negativer X-Achsenabschnitt des erfassenden Teils 30 gedrückt wird, das zyklische Signal B, das in die Endeinrichtung T2 eingegeben wird, den CR-Verzögerungsschaltkreis, der sich aus dem Kapazitätselement C2 und dem Widerstandselement R2 zusammensetzt, und erreicht den Knoten X2. Zu diesem Zeitpunkt weist das zyklische Signal an dem Knoten X2 eine vorbestimmte Verzögerung auf, wie in (h) in 8 dargestellt.
  • Daher werden, wie in 7, Signale mit den gleichen Wellenformen wie die zyklischen Signale an den Knoten X1 und X2 in ein NUND-Element 85 eingegeben und eine UND-Operation und danach eine NICHT-Operation auf diesen Signalen ausgeführt, wobei das Ergebnis in die Endeinrichtung T51 ausgegeben wird. Die Signalausgabe in die Endeinrichtung T51 ist ein rechteckiges Wellensignal mit einem vorbestimmten Austastverhältnis.
  • Die Veränderung in dem Austastverhältnis zwischen dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn ein NUND-Element 85 verwendet wird, und dem rechteckigen Wellensignal, das in Endeinrichtung T51 ausgegeben wird, wenn keine Operation auf das erfassende Teil 30 angewandt wird, kann geringer sein als das Signal des rechteckigen Wellensignals, das in Endeinrichtung T51 ausgeben wird, wenn ein EX-ODER-Element verwendet wird. Dem zufolge ist es denkbar, daß die Sensibilität des Kapazitätssensors verringert wird.
  • Aus diesem Grund wird die Abänderung vorzugsweise zur Steuerung der Sensibilität des Kapazitätssensors (in diesem Beispiel zur Verringerung der Sensibilität) durch die Konstruktion des Signalverarbeitungsschaltkreises angewandt, im Fall, daß jede Komponente des Kapazitätssensors aus einem Material hergestellt ist, das eine sehr gute Sensibilität übermittelt, wenn dieses als Kapazitätssensor verwendet wird.
  • Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 13 zeigt eine schematische Teilseitenansicht eines Kapazitätssensors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 zeigt eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 13. 15 zeigt eine Sicht, die eine Anordnung von Elektroden darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 13 ausgebildet sind. 16 ist eine Draufsicht auf ein Druckteil des Kapazitätssensors aus 13.
  • Der Kapazitätssensor 110 umfaßt ein Substrat 120, ein Operation erfassendes Teil 130, auf das eine Kraft von außen angewandt wird, indem es von einer Person o.ä. bedient wird, eine Verschiebungselektrode 140, Kapazitätselementelektroden E101 bis E104, die auf dem Substrat 120 ausgebildet sind, bewegliche Schaltelektroden E121 bis E124 (in 13 sind nur E121 und E122 dargestellt), die jeweils kuppelförmig ausgebildet sind, feste Schaltelektroden E111 bis E114, Referenzelektroden (eine gemeinsame Elektrode) E131 bis E134, eine Harzfolie 50, die in engem Kontakt mit einigen Elektroden ausgebildet ist, um die Oberfläche des Substrats 120 teilweise zu bedecken, ein stützendes Teil 160 zum Stützen und Befestigen des erfassenden Teils 130 und des stützenden Teils 160, eine Lichtdiode 120, die in dem stützenden Teil 160 ausgebildet ist, sowie eine Gehäuseabdeckung 170, die derart angeordnet ist, daß sie die Umfangsabschnitte des stützenden Teils 160 bedeckt.
  • Zu Erklärungszwecken ist ein XYZ-Koordinatensystem, wie dargestellt, definiert worden, die Anordnung der oben genannten Komponenten wird in Bezug auf das Koordinatensystem erklärt. Das heißt, daß der Ursprung 0 auf dem Substrat 120 in der zentralen Position der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 (in 13 die zentrale Position der Kapazitätselementelektroden E101 und E102) eingestellt ist, die X-Achse ist derart angeordnet, daß sie horizontal von links nach rechts verläuft, die Z-Achse ist derart angeordnet, daß sie senkrecht nach oben verläuft und die Y-Achse ist derart angeordnet, daß sie orthogonal zu 13 nach hinten verläuft. Daher befindet sich die Oberfläche von Substrat 120 auf der XY-Ebene und die Z-Achse verläuft durch die jeweiligen zentralen Positionen der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 auf dem Substrat 120 und durch die entsprechenden Mittelpunkte des erfassenden Teils 130, des Druckteils 180, des farbigen Druckteils 190 und der Verschiebungselektrode 140.
  • Das Substrat 120 kann eine herkömmliche Leiterplatte für einen elektronischen Schaltkreis sein, wie das Substrat 20. In dieser Ausführungsform wird eine Epoxi-Glasplatte verwendet. Anderenfalls kann ein Foliensubstrat, wie z.B. Polyimidfolie, als Substrat 120 verwendet werden. Ein derartiges Foliensubstrat kann jedoch zu flexibel sein, so daß es vorzugsweise auf einer ausreichend steifen Stützplatte angeordnet ist.
  • Das erfassende Teil 130 setzt sich aus einem oberen Stufenabschnitt 131 mit kleinem Durchmesser als Kraft empfangender Abschnitt und einem unteren Stufenabschnitt 132 mit einem großen Durchmesser zusammen, das auf der Unterseite des oberen Stufenabschnitts 131 ausgebildet ist. Das gesamte erfassende Teil 130 ist aus Polycarbonat, Acryl oder dergleichen hergestellt und weist eine scheibenförmige Transparenz auf. Der Durchmesser des oberen Stufenabschnitts 131 ist im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 bestimmt wird, während der Durchmesser des unteren Stufenabschnitts 132 größer ist als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 bestimmt wird. Um die Funktionsfähigkeit zu steigern, kann eine Harzkappe auf das erfassende Teil 130 aufgebracht werden.
  • Das stützende Teil 160 ist ein scheibenförmiger, elastisch transparenter Silikonkautschuk mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 bestimmt wird. Als Material zum Herstellen des stützenden Teils 160 kann, anstelle von Silikonkautschuk, ein Styrolkautschuk, ein Nitrilkautschuk, ein thermoplastisches Harz, wie ein Polyester-basiertes Harz oder ein Polyimid-basiertes Harz oder ähnliches, verwendet werden.
  • Auf der unteren Seite des stützenden Teils 160 ist eine Aussparung 160a ausgebildet, die nach unten hin geöffnet ist und einen größeren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 bestimmt wird, sowie eine Aussparung 160c. Die untere Fläche des stützenden Teils 160, die nicht die Aussparungen 160a bis 160c darstellt, stehen mit dem Substrat 120 in Kontakt. Auf der Unterseite des stützenden Teils 160 und innerhalb der Aussparung 160a ist ein Vorsprung 160b konzentrisch mit der Aussparung 160a ausgebildet. Die Lichtdiode 200 ist auf dem Substrat 120 an einer Position ausgebildet, die der Aussparung 160c des stützenden Teils 160 entspricht.
  • Die Verschiebungselektrode 140 ist aus einem leitenden, transparenten (eine Transparenz aufweisend) Silikonkautschuk hergestellt. Es handelt sich hierbei um ein scheibenförmiges, beschichtetes Teil mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser des Schaltkreises ist, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 bestimmt wird, und mit dem Vorsprung 160b auf der Unterseite des stützenden Teils 160 verbunden ist. Die Verschiebungselektrode 140 kann, anstelle aus Silikonkautschuk, aus Urethan, einem Ethylen-Propylen-Kautschuk oder einer Beschichtung oder einem beschichteten Teil hergestellt sein, in der bzw. dem metallische Partikel, Fasern oder dergleichen, wie z.B. Iridiumoxid oder Zinnoxid dispersiert und zu einem transparenten Harz gemischt worden sind. Da die Verschiebungselektrode 140 planar (um versenkbar zu sein) auf der Unterfläche des stützenden Teils 160 ausgebildet ist, kann diese ebenfalls durch Aufbringen einer transparenten leitfähigen Tinte durch Siebdruck hergestellt sein.
  • Wie in 15 dargestellt, sind auf dem Substrat 120 Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 ausgebildet, die jeweils eine Ventilatorform aufweisen, deren Mittelpunkt im Ursprung liegt, und runde Löcher H101 bis H104 in ihren jeweiligen im Wesentlichen zentralen Abschnitten aufweisen, ringförmige Referenzelektroden E131 bis 134, die in den entsprechenden Löchern 101 bis 104 angeordnet sind und jeweils einen kleineren Durchmesser als den Durchmesser der Löcher 101 bis 104 aufweisen, und feste Schaltelektroden E111 bis E114, die in den entsprechenden Referenzelektroden E131 bis 134 angeordnet sind. Die Kapazitätselementelektroden E101 und E102 sind paarweise in einem Abstand voneinander entlang der X-Achse und symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse angeordnet. Die Kapazitätselementelektroden E103 und E104 sind ebenfalls paarweise in einem Abstand voneinander entlang der Y-Achse und symmetrisch in Bezug auf die X-Achse angeordnet.
  • In dieser Ausführungsform ist die Kapazitätselementelektrode E101 derart angeordnet, daß sie der positiven X-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E102 derart angeordnet ist, daß sie der negativen X-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer externen Kraft der direktionalen X-Achsen-Komponente verwendet. Die Kapazitätselementelektrode E103 ist ebenfalls derart angeordnet, daß sie der positiven Y-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E104 derart angeordnet ist, daß sie der negativen Y-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer externen Kraft der direktionalen Y-Achsen-Komponente verwendet.
  • Die Kapazitätselementelektroden E101 bis E104, die festen Schaltelektroden E111 bis E114 und die Referenzelektroden E131 bis E134 sind mit den Endeinrichtungen T101 bis T104, T111 bis T114 und T131 bis T134 jeweils durch Bohrungen oder dergleichen verbunden (siehe 16). Sie sind mit einem externen elektronischen Schaltkreis durch die Endeinrichtungen miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform sind die Referenzendeinrichtungen E131 bis E134 über die Endeinrichtungen T131 bis T134 geerdet.
  • Die kuppelförmigen und beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124 sind derart angeordnet, daß sie mit den entsprechenden Referenzelektroden E131 bis E134 in Kontakt stehen und von den entsprechenden festen Schaltelektroden E111 bis E114 über die festen Schaltelektroden E111 bis E114 beabstandet sind. Daher wird jedes Schaltteil 130 durch Schweißen, Kleben oder Aufdruck befestigt.
  • Das Druckteil 180 ist ein nicht transparentes Teil, in dem pfeilförmige Bohrungen 180a zum Anzeigen der entsprechenden Operationsrichtungen (Bewegungsrichtungen des Cursors) derart ausgebildet werden, daß sie den positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtungen entsprechen, d.h. den festen Schaltelektroden E111 bis E114, wie in 18 dargestellt. In dieser Ausführungsform werden die Bohrungen 180a an Positionen ausgebildet, die den jeweiligen beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124, den entsprechenden festen Schaltelektroden E111 bis E114 und den entsprechenden Referenzelektroden E131 bis E134 entsprechen. Die Formen der Bohrungen 180a, die auf dem Druckteil 180 ausgebildet sind, können je nach Bedarf entsprechend verändert werden, z.B. als Zahlen, Buchstaben, Symbole oder dergleichen.
  • Das Druckteil 180 läßt Licht durch den Abschnitt jeder Bohrung 180a strömen und verhindert, daß Licht durch einen anderen Abschnitt als die Bohrungen 180a strömt. Daher strömt das aus der Lichtdiode 200 ausgegebene Licht, die in dem stützenden Teil 160 angeordnet ist, in Richtung oberer Abschnitt des erfassenden Teils 130 durch das stützende Teil 160, das farbige Druckteil 190, die Bohrungen 180a des Druckteils 180 und das erfassende Teil 130, in dieser Reihenfolge. Wenn daher das erfassende Teil 130 von oben aus betrachtet wird, zeigen die Pfeile (die Abschnitte der Bohrungen 180a, die in dem Druckteil 180 ausgebildet sind) die Operationsrichtungen an, die von dem Licht beleuchtet sind, das von der Lichtdiode 200 ausgestrahlt wird. Dadurch können die Position und die Operationsrichtungen des erfassenden Teils 130 leicht erkannt werden. Insbesondere und selbst wenn eine Vorrichtung mit dem Kapazitätssensor 110 an einem dunklen Ort verwendet wird, kann eine angemessene Operation auf das erfassende Teil 130 angewandt werden.
  • Das farbige Druckteil 190 ist ein transparentes Teil, dessen gesamte Fläche in einer vorbestimmten Farbe gefärbt worden ist. Durch das Anordnen des farbigen Druckteils 190 unter dem Druckteil 180, wenn das erfassende Teil 130 von oben betrachtet wird, können die Pfeile, die die Operationsrichtungen anzeigen, in der Farbe gesehen werden, in der das farbige Druckteil 190 gefärbt wurde. Das farbige Druckteil 190 kann nur an den Abschnitten gefärbt sein, die den Bohrungen 180a des Druckteils 180 entsprechen. Daneben kann es in mehreren Farben gefärbt sein. Ferner kann das farbige Druckteil 190 über dem Druckteil 180 angeordnet sein oder gar nicht vorgesehen sein.
  • Da die Verschiebungselektrode 140 und die Harzfolie 150 das Licht aus der Lichtdiode 200 übermitteln und zerstreuen, kann das Licht über das gesamte erfassende Teil 130 verteilt werden, so daß die Abschnitte mit den Bohrungen 180a, die auf dem Druckteil 180 ausgebildet sind, effektiv beleuchtet werden können. Dadurch kann eine Verringerung des Stromverbrauchs der Lichtdiode 200 erreicht werden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Kapazitätssensors 110, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, gemäß dieser Ausführungsform in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 17 ist ein Schaltdiagramm, daß der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 13 entspricht.
  • Zuerst wird eine Schaltkonstruktion der Konstruktion des Kapazitätssensors 110 in Bezug auf 17 beschrieben. Die Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 und die Referenzelektroden E131 bis E134, die auf dem Substrat 120 ausgebildet sind, sind gegenüber der Verschiebungselektrode 140 angeordnet. Die Kapazitätselemente C101 bis C104 und C131 bis C134 sind zwischen der verformbaren Verschiebungselektrode 140 als eine gemeinsame Elektrode und den entsprechenden festen Kapazitätselementselektroden E101 bis E104 und Referenzelektroden E131 bis E134 ausgebildet. Die Kapazitätselemente C101 bis C104 und C131 bis C134 sind variable Kapazitätselemente, deren Kapazitätswerte sich auf Grund der Verformung der Verschiebungselektrode 40 verändern.
  • Die Kapazitätswerte der Kapazitätselemente C101 bis C104 können unabhängig voneinander gemessen werden, da die Kapazitätswerte zwischen den Verschiebungselektroden 140 und den Endeinrichtungen T101 bis T104 mit den entsprechenden Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 verbunden sind. Die Referenzelektroden E131 bis E135 sind über die jeweiligen Endeinrichtungen T131 bis T135 geerdet. Die Verschiebungselektrode 140 als gemeinsame Elektrode der Kapazitätselemente C101 bis C104 wird durch die Kapazitätselemente C131 bis C134 und die Endeinrichtungen T131 bis T135 als geerdet erachtet. Das heißt, daß die Kapazitätselemente C131 bis C134 kapazitive Kontakte zwischen der Verschiebungselektrode 140 und den Endeinrichtungen T131 bis T135 eingehen.
  • Die beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124, die mit den Referenzelektroden E131 bis E134 entsprechend der positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtung verbunden sind, können wahlweise die Position in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E111 bis E114 einnehmen, oder eine Position, die nicht in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E111 bis E114 steht. Daher weisen die beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124 Schaltfunktionen S101 bis S104 auf, um die Referenzelektroden E131 bis E134 mit den Endeinrichtungen T111 bis T114 zu verbinden und erstere von letzteren zu trennen. Schaltsignale, die den Stati der Schalter S101 bis S105 entsprechen, werden jeweils in die entsprechenden Endeinrichtungen T111 bis T114 ausgegeben.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Kapazitätssensors 110 in dem Fall beschrieben, daß er als Vorrichtung (Kraftsensor) zum Erfassen der Kraftintensität verwendet wird, die auf das erfassende Teil 130 angewandt wird.
  • Zuerst wird in Bezug auf eine Zeichnung ein Ableitverfahren eines Ausgabesignals, das die Intensität und Richtung einer externen Kraft auf das erfassende Teil 130 angibt, aus einer Veränderung des Kapazitätswertes jedes einzelnen Kapazitätselements C101 bis C104 beschrieben. 18 zeigt ein erklärendes Schaubild zur Erklärung eines Ableitverfahrens eines Ausgabesignals von einer zyklischen Signaleingabe an einen Kapazitätssensor, wie in 13 dargestellt. 18 zeigt nur den für die Erklärung des Ableitverfahrens eines Ausgabesignals notwendigen Abschnitt. Die Ausgabesignale Vx und Vy zeigen die Intensität und Richtung der direktionalen X-Achsenkomponente und der direktionalen Y-Achsenkomponente einer jeweils von außen angewandten Kraft an.
  • Zum Ableiten der Ausgabesignale Vx und Vy wird ein zyklisches Signal, wie z.B. ein Uhrensignal, immer zunächst in die jeweiligen Endeinrichtungen T101 bis T104 eingegeben. In Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T101 eingegeben wird, werden zwei Kapazitätselemente C101 und C131 hintereinander geschaltet. Des Weiteren werden zwei Kapazitätselemente C102 und C132 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T102 eingegeben wird, hintereinander geschaltet, zwei Kapazitätselemente C103 und C133 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T103 eingegeben wird, hintereinander geschaltet und zwei Kapazitätselemente C104 und C134 in Bezug auf das zyklische Signal, das in die Endeinrichtung T104 eingegeben wird, hintereinander geschaltet.
  • Wenn das erfassende Teil 130 eine externe Kraft empfängt und in einen Zustand verformt wird, in dem die zyklischen Signale in die Endeinrichtungen T101 bis T104 eingegeben werden, verformt sich die Verschiebungselektrode 140 entsprechend in die Z-Achsenrichtung. Die Abstände der Elektroden von den Kapazitätselementen C101 bis C104 verändern sich daraufhin und die Kapazitätswerte der jeweiligen Kapazitätselemente C101 bis C104 verändern sich ebenfalls. Als Ergebnis finden Phasenverschiebungen der zyklischen Signale statt, die in die Endeinrichtungen T101 bis T104 eingegeben werden. Wenn die Phasenverschiebungen, die in den zyklischen Signalen auftreten, verwendet werden, können die Ausgabesignale Vx und Vy erhalten werden, welche die Verformung des erfassenden Teils 130 anzeigen, d.h. die Intensität und die Richtung in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung der externen Kraft, die von dem erfassenden Teil 130 erhalten worden ist. Von der detaillierten Beschreibung des Ableitverfahrens wird abgesehen, weil sie der Beschreibung, die in Bezug auf den Signalverarbeitungsschaltkreis des Kapazitätssensors aus 1 gemacht wird, entspricht.
  • Im Folgenden wird die Operation des Kapazitätssensors 110 beschrieben, wenn dieser als Vorrichtung mit Schaltfunktion (eine Ausgabevorrichtung mit Schaltsignal) verwendet wird. Hier wird nur die Operation beschrieben, bei der ein Abschnitt des erfassenden Teils 130 heruntergedrückt wird, der einer positiven X-Achsenrichtung entspricht. Da die Operation, wenn ein Teil des erfassenden Teils 130, das einer negativen X-Achsenrichtung, einer positiven Y-Achsenrichtung oder einer negativen Y-Achsenrichtung entspricht, heruntergedrückt wird der Operation gleicht, die stattfindet, wenn ein Abschnitt heruntergedrückt wird, der einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, wird von der Beschreibung der Operation in den einzelnen Fällen abgesehen.
  • So lange keine Operation auf das erfassende Teil 130 angewandt wird, sind die bewegliche Schaltelektrode E121 und die feste Schaltelektrode E111 voneinander beabstandet. Daher befindet sich der Schalter S101 im AUS-Status und ein Schaltsignal, das einen AUS-Status anzeigt, wird in die Endeinrichtung T111 ausgegeben. Wenn ein Abschnitt des erfassenden Teils 130, der einer positiven X-Achsenrichtung entspricht, heruntergedrückt wird, wird ein positiver X-Achsenabschnitt der Verschiebungselektrode 140 nach unten verschoben. Eine Abwärtskraft wird dann von der Verschiebungselektrode 140 über die Harzfolie 150 auf einen zentralen Abschnitt der beweglichen Schaltelektrode E121 angewandt.
  • Wenn die Kraft geringer als der vorgegebene Wert ist, verformt sich die bewegliche Schaltelektrode E121 nur geringfügig. Wenn die Kraft jedoch den vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Abschnitt der beweglichen Schaltelektrode E121 nahe an der Oberseite schnell elastisch verformt und gelangt in einen konkaven Zustand, um mit der festen Schaltelektrode E111 in Kontakt zu treten. Der Schalter S1 schaltet dabei in den EIN-Status. Zu diesem Zeitpunkt wird das Schaltsignal durch die Endeinrichtung T111 von dem Signal, das einen AUS-Status anzeigt, zu einem Signal verändert, das einen EIN-Status anzeigt. Der Anwender erhält ein unterschiedliches Klickgefühl.
  • Auf diese Weise können von dem Anwender, der Abschnitte des erfassenden Teils 130, das einer positiven X-Achsenrichtung, einer negativen X-Achsenrichtung, einer positiven Y-Achsenrichtung bzw. einer negativen Y-Achsenrichtung entspricht, vier unabhängige Schaltsignale ausgeben werden, die den entsprechenden Richtungen entsprechen.
  • Im Folgenden wird eine weitere Konstruktion der Verschiebungselektrode 140, die in dieser Ausführungsform verwendet werden kann, in Bezug auf Zeichnungen beschrieben. 19 zeigt Ansichten, die die Verschiebungselektroden darstellen, die jeweils aus einem stützenden Teil und einer Folie oder einer bedruckten Folie ausgebildet sind. 20 ist eine Ansicht, die eine Verschiebungselektrode aus Gewebe darstellt. 21 ist eine Ansicht, die eine Elektrode aus Textilverbundstoff darstellt. 22 zeigt eine Ansicht, die eine Verschiebungselektrode aus Folie darstellt. 23 sind Ansichten, die Konstruktionen darstellen, die jeweils eine Verschiebungselektrode mit einem elastischen Körper aufweisen.
  • Wie in den 19(a) und 19(b) dargestellt kann als Verschiebungselektrode 140 als Konstruktion verwendbar ist, auf der eine Folie 401, wie z.B. eine ITO-Folie (zinkhaltiges Indiumoxid), eine dünne metallische Folie oder dergleichen, die eine Transparenz und Leitfähigkeit aufweist, auf der gesamten Fläche des stützenden Teils 400 ausgebildet ist, das aus Harz (Kunststoff), wie Polyethylen-Terephthalat (PET) mit Transparenz hergestellt ist, verwendet werden. Eine derartige Folie 401 kann in einem Maschenmuster, wie in 19(c) dargestellt, ausgebildet sein bzw. in einem porösen Muster, wie in 19(d) dargestellt. Die Maschengröße im Fall eines Maschenmusters, oder die Größe, Form und Anordnung der Löcher (die Abschnitte, auf denen die Folie 401 nicht ausgebildet ist) kann im Fall eines porösen Musters entsprechend variiert werden.
  • Wie ferner in den 19(a) und 19(b) dargestellt, kann als Verschiebungselektrode 140 eine Konstruktion verwendet werden, auf der eine bedruckte Folie 402 durch Aufbringen einer leitfähigen Tinte, einer leitfähigen Farbe oder dergleichen auf der gesamten Fläche des transparenten stützenden Teils 400 ausgebildet ist. Die Maschengröße im Fall eines Maschenmusters, oder die Größe, Form und Anordnung der Löcher (die Abschnitte, auf denen die bedruckte Folie 402 nicht ausgebildet ist) kann im Fall eines porösen Musters entsprechend variiert werden. Eine leitfähige Tinte oder Farbe ohne Transparenz kann verwendet werden. Daneben und anstelle die Verschiebungselektrode 140 mit der unteren Fläche des stützenden Teils 160 zu verbinden, kann die bedruckte Folie 402 direkt auf der unteren Fläche des stützenden Teils 160 aufgebracht werden.
  • Wie in 20 dargestellt, kann ein Gewebe 403 aus leitfähigen Fasern als Verschiebungselektrode 140 verwendet werden. Als leitfähige Fasern zum Herstellen des Gewebes 403 können metallische Fasern aus z.B. Edelstahl oder Kupfer, Kohlenfasern, leitfähig beschichtete Fasern, die in nicht leitfähige Fasern eingewebt sind, oder dergleichen verwendet werden.
  • Wie ferner in 21 dargestellt, kann ein Textilverbundstoff (ohne Fasern) 404 aus leitfähigen Fasern als Verschiebungselektrode 140 verwendet werden. Als leitfähige Fasern zum Herstellen des Textilverbundstoffs 404 können metallische Fasern aus z.B. Edelstahl oder Kupfer, Kohlenfasern, leitfähig beschichtete Fasern, die in nicht leitfähige Fasern eingewebt sind, oder dergleichen verwendet werden.
  • Dadurch kann eine Gewebe 403 oder ein Textilverbundstoff 404 eine Flächenleitfähigkeit aufweisen, da die leitfähigen Fasern miteinander in Kontakt stehen, selbst wenn diese mit einer geringen Faserdichte ausgebildet sind. Daneben kann eine Konstruktion, bei der leitfähige Fasern mit nicht leitfähigen elastischen Körpern gemischt werden, gleichfalls als Verschiebungselektrode 140 verwendet werden. In diesem Fall müssen die leitfähigen Fasern jedoch mit einer hohen Dichte gemischt werden und eine ausreichende Transparenz bereitgestellt werden.
  • Ferner, wie in 22 dargestellt, kann eine Folie (Blatt) 405 aus einem nicht transparenten Material mit Löchern als Verschiebungselektrode 140 verwendet werden. Als Material zum Herstellen der Folie 405 kann ein Metall, ein leitfähiger Kunststoff, ein leitfähiger Kautschuk oder ein leitfähiges thermoplastisches Elastomer oder dergleichen verwendet werden. Die Größe und Form der einzelnen Löcher kann je nach Bedarf variieren. Die Anordnung der Löcher kann regelmäßig oder unregelmäßig sein. Wenn das Verhältnis (Belegung) des Lochbereichs des gesamten Folienbereichs 405 erhöht wird, verbessert sich die Transparenz der Folie 405 (die Durchlässigkeit von Licht wird erhöht), so daß Licht, das aus der Lichtdiode 200 ausgestrahlt wird, die in dem stützenden Teil 160 ausgebildet ist, leichter in das erfassende Teil 130 einströmen werden kann. Dennoch kann der gegenüberliegende Bereich der Kapazitätselementelektroden E101 bis E105 abnehmen und der Kapazitätswert der einzelnen Kapazitätselemente C101 bis C105 reduziert werden. Wenn die Größe und Anordnung der Löcher bestimmt wird, sollte daher die oben genannte Tatsache in Betracht gezogen werden.
  • Obwohl die Verschiebungselektrode 140 allein verwendet werden kann, wie oben beschrieben, (das stützende Teil 400, auf dem die Folie 401 oder die bedruckte Folie 402, das Gewebe 403, der Textilverbundstoff 404 bzw. die Folie (Blatt) 405 ausgebildet sind), kann sie ferner mit einem transparenten elastischen Körper 145 verwendet werden. Eine derartige Erweiterung der Verschiebungselektrode 140 mit dem transparenten elastischen Körper 145 hat die Auswirkung, daß die Handhabung und der Einbau der Verschiebungselektrode 140 einfach werden. Da die komplizierte Konstruktion als Konstruktion verwendbar ist, in der die Verschiebungselektrode 140 in einen elastischen Körper 145, wie in 23(a) dargestellt, eingewickelt ist, kann eine Konstruktion verwendet werden, in der die Verschiebungselektrode 140 zwischen zwei elastischen Körpern 145, wie in 23(b) dargestellt, angeordnet ist oder eine Konstruktion, in der die Verschiebungselektrode 140 mit einem elastischen Körper 145, wie in 23(c) dargestellt, verbunden ist.
  • Als Material zum Herstellen des elastischen Körpers 145 ist eine transparente Kautschukverbindung wie Silikonkautschuk, EPD (Ethylen-Propylen-Kautschuk), NR (Naturkautschuk), BR (Butadien-Kautschuk), SBR (Styren-Butadien-Kautschuk), NBR (Nitrilkautschuk), IIR (Butylkautschuk), CR (Chloroplen-Kautschuk), CSM (Chlor-Schwefel-Polyethylen), ACM (Acrylkautschuk) oder ANM (Acryl-Kautschuk) verwendbar, ein transparentes thermoplastisches Elastomer, basierend auf z.B. Styren, Olefin, Urethan, Polyester, Polyamid, Polydien, Fluorin, oder dergleichen.
  • Als Verfahren zur Erweiterung der Verschiebungselektrode 140 mit einem elastischen Körper 145 ist ein Verfahren verwendbar, in dem die Verschiebungselektrode 140 mit einem flüssigen Material des elastischen Körpers 145 beschichtet wird und dann kreuzverbunden wird (durch Anwenden von Hitze); ein Verfahren, in dem die Verschiebungselektrode 140 in das flüssige Material des elastischen Körpers 145 zur Beschichtung eingetaucht wird, getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu entfernen usw., und dann kreuzverbunden wird; ein Verfahren, in dem die Verschiebungselektrode 140 auf den blattförmigen elastischen Körper 145 aufgebracht wird und dann zum Verbinden kreuzverbunden wird; ein Verfahren, in dem die Verschiebungselektrode 140 in eine Form gelegt wird, der elastische Körper 145 danach auf der Verschiebungselektrode 140 angeordnet wird und diese dann kreuzverbunden oder dergleichen werden. In dem vorgenannten Verfahren, in dem eine Form verwendet wird, kann die Verschiebungselektrode 140 leicht zu einer dreidimensionalen Form verarbeitet werden, z.B. indem diese einen Vorsprung auf einer Fläche der Verschiebungselektrode bildet. Wie oben beschrieben, kann in dem Kapazitätssensor 110 aus dieser Ausführungsform, da die Verschiebung des erfassenden Teils 130 erfaßt werden kann, indem die Veränderungen in dem Kapazitätswert der Kapazitätselemente C101 bis C104 erkannt werden, die durch die Veränderungen der Abstände zwischen der Verschiebungselektrode 140 und den Kapazitätselementelektroden E101 bis E104 verursacht werden, die Intensität einer Kraft, die von außen auf die Seitentaste 32 des erfassenden Teils 130 angewandt wird, erkannt werden. Daneben kann dies, da erfaßt werden kann, ob die festen Schaltelektroden E111 bis E114 in Kontakt mit den beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124 stehen oder nicht, als eine Schaltfunktion verwendet werden. Daher kann der Kapazitätssensor 110 als eine Vorrichtung verwendet werden, die eine Funktion zur Ausgabe der Verschiebung des erfassenden Teils 130 als Signal (ein Analogsignal) und/oder als Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet werden. Dadurch weist der Kapazitätssensor 110 eine Funktion als komplexe Vorrichtung auf, die als beider der oben genannten Vorrichtungen verwendet werden kann, wobei kein Bedarf zur Neuaufmachung besteht, um beide Anwendungen zu erfüllen.
  • Im Fall, daß er als eine Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet wird, wenn eine Operation auf das erfassende Teils 130 angewandt wird, werden die kuppelförmigen beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124 entsprechend der Operationsrichtung elastisch verformt und zeigen durch ein Klickgefühl an, daß sie mit den festen Schaltelektroden E111 bis E114 in Kontakt stehen. Aus diesem Grund kann der Anwender den Vorgang mit dem Klickgefühl durchführen und so sensitiv die Durchführung der Operation ausführen. Daneben und weil die beweglichen Schaltelektroden E121 bis E124 so angeordnet sind, daß sie mit den Referenzelektroden E131 bis E134 in Kontakt treten können, brauchen keine separaten Verdrahtungen der beweglichen Elektroden E121 bis E124 bereitgestellt werden.
  • Ferner können mehrere Kapazitätselektroden E101 bis E104 ausgebildet werden, und Komponenten in den X-Achsenrichtungen bzw. Y-Achsenrichtungen einer externen Kraft, die von dem erfassenden Teil 130 empfangen wird, unabhängig voneinander erkannt werden. Da phasenunterschiedliche Signale an die Kapazitätselementelektroden paarweise geliefert werden (E101 und E102, und E103 und E104), kann die Phasenverschiebung, die den Schaltkreis durchläuft, lang gemacht werden. Ferner und weil ein Signalverarbeitungsschaltkreis mit einem Logikelement verwendet wird, kann das Signal präzise erkannt werden. Daneben sind mehrere bewegliche Schaltelektroden E121 bis E124 und mehrere feste Schaltelektroden E111 bis E114 ausgebildet, um den X-Achsenrichtungen und Y-Achsenrichtungen zu entsprechen, die als Schalter, die den jeweiligen Richtungen entsprechen, verwendet werden können. Der Kapazitätssensor dieser Ausführung wird geeigneterweise als Eingabevorrichtung für einen persönlichen Computer, ein tragbares Telefon, Spiel oder dergleichen verwendet.
  • Da die Verschiebungselektrode 140, ohne in direktem Kontakt zu sein, elektrisch mit den Referenzelektroden E131 bis E134 gekoppelt ist, die durch kapazitive Kupplungen über die Kapazitätselemente C131 bis C134 geerdet sind (wobei jedes Element die Funktion eines Kondensators aufweist), wird die Widerstandsspannung, die den Kapazitätssensor 110 kennzeichnet, verbessert und der Sensor durch den Fluß eines Funkenstroms kaum gebrochen. Zudem kann eine schlechter Verbindungszustand oder dergleichen verhindert werden. Aus diesem Grund kann ein sehr zuverlässiger Kapazitätssensor erhalten werden. Daneben und obwohl die Harzfolie 150 zwischen den Referenzelektroden E131 bis E134 und der Verschiebungselektrode 140 angeordnet ist, ist dies, weil kein Bedarf zum teilweisen Einschneiden der Harzfolie 150 besteht, um die Referenzelektroden E131 bis E134 mit der Verschiebungselektrode 140 in Kontakt zu bringen, auch beim Zusammen- und Aufbau vorteilhaft.
  • Daneben und da das Licht, das von der Lichtdiode 200, die das Licht aussendet, nur durch die Bohrungen 180a strömt, die auf dem Druckteil 180 ausgebildet sind, und das erfassende Teil 130 erreicht, wenn das erfassende Teil 130 von außen betrachtet wird, können nur die Bohrungen 180a beleuchtet werden. Aus dieser Position und den Betriebsrichtungen des erfassenden Teils 130 kann daher leichter zugegriffen werden. Insbesondere und selbst wenn eine Vorrichtung mit dem Kapazitätssensor 110 an einem dunklen Ort verwendet wird, kann ein angemessener Betrieb auf das erfassende Teil angewandt werden. Ferner kann, wenn das erfassende Teil 130 von außen betrachtet wird, die Farbe des Lichts, das die Bohrungen 180a durchleuchtet, variieren.
  • Im Folgenden wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben.
  • 24 zeigt eine schematische Teilansicht eines Kapazitätssensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 25 zeigt eine Draufsicht auf ein erfassendes Teil des Kapazitätssensors aus 24. 26 zeigt eine Sicht, die eine Anordnung von Elektroden darstellt, die auf einem Substrat des Kapazitätssensors aus 24 ausgebildet sind. 27 ist eine Draufsicht auf ein Druckteil des Kapazitätssensors aus 24.
  • Der Kapazitätssensor 210 umfaßt ein Substrat 220, ein erfassendes Teil 230 umfassend eine zentrale Taste 231 und eine Seitentaste 232, auf die jeweils durch eine Person oder dergleichen eine Kraft von außen angewandt wird, eine Verschiebungselektrode 240, Kapazitätselementelektroden E201 bis E205, die auf dem Substrat 220 ausgebildet sind, bewegliche Schaltelektroden E221 bis E224 (24 zeigt nur E221 und E222), die jeweils ein kuppelförmige Form aufweisen, Referenzelektroden (eine gemeinsame Elektrode) E231 bis E235, eine Harzfolie 250, die in engem Kontakt mit einigen der Elektroden ausgebildet ist, um die Oberfläche des Substrats 220 teilweise zu bedecken, ein stützendes Teil 260 zum Stützen und Befestigen des erfassenden Teils 260 und der zentralen Taste 231, ein bedrucktes Teil 290, das zwischen der Seitentaste 232 und der bedruckten Folie 280 ausgebildet ist, zwei Lichtdioden 300, die in dem stützenden Teil 260 angeordnet sind und ein Gehäuse 270, das derart angeordnet ist, daß es die Umfangsabschnitte des unterstützenden Teils 260 und des erfassenden Teils 230 bedeckt.
  • Zu Erklärungszwecken wurde ein XYZ-Koordinatensystem definiert, wie dargestellt, und die Anordnung der oben genannten Komponenten wird in Bezug auf das Koordinatensystem erklärt. Mit anderen Worten ist in 24 der Ursprung 0 auf dem Substrat 220 im Mittelpunkt der Kapazitätselementelektrode E205 angeordnet, die X-Achse ist derart angeordnet, daß sie horizontal von links nach rechts verläuft, die Z-Achse ist derart angeordnet, daß sie senkrecht nach oben verläuft und die Y-Achse ist derart angeordnet, daß sie orthogonal zu 24 nach hinten verläuft. Daher befindet sich die Oberfläche von Substrat 220 auf der XY-Ebene und die Z-Achse verläuft durch die jeweiligen Mittelpunkte der Kapazitätselementelektrode E205 auf dem Substrat 220, des erfassenden Teils 230 und der Verschiebungselektrode 240.
  • Das Substrat 220 kann eine allgemeine Leiterplatte für einen elektronischen Schaltkreis sein, wie das Substrat 20. In dieser Ausführungsform wird eine Epoxi-Glasplatte verwendet. Anderenfalls kann ein Foliensubstrat, wie z.B. Polyimidfolie, als Substrat 220 verwendet werden. Ein derartiges Foliensubstrat kann jedoch zu flexibel sein, so daß es vorzugsweise auf einer ausreichend steifen Stützplatte angeordnet ist.
  • Das erfassende Teil 230 besteht aus einer runden zentralen Taste 231 deren Zentrum im Ursprung liegt, sowie aus einer ringförmigen Seitentaste 232, die außerhalb der zentralen Taste 231 angeordnet ist. Entweder die zentrale Taste 231 oder die Seitentaste 232 sind aus einem transparenten Teil hergestellt. Auf diese Weise und weil die zentrale Taste 231 und die Seitentaste 232 aus separaten Teilen hergestellt sind, beeinträchtigen sich die Operationen auf den entsprechenden Teilen (eine Operation in Z-Achsenrichtung und Operationen in X- bzw. Y-Achsenrichtung) kaum. Der Durchmesser der zentralen Taste 231 ist im Wesentlichen deckungsgleich mit dem äußeren Durchmesser der Referenzelektrode E235. Die Seitentaste 232 besteht aus einem oberen Stufenabschnitt mit kleinem Durchmesser 232a, der als Kraft empfangender Abschnitt dient, sowie aus einem unteren Stufenabschnitt 232b, der an der unteren Seite des oberen Stufenabschnitts 232a ausgebildet ist. Der Durchmesser des oberen Stufenabschnitts 232a ist kleiner als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 bestimmt wird, während der Durchmesser des unteren Stufenabschnitts 232b im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Schaltkreisdurchmesser ist, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 bestimmt wird.
  • Die zentrale Taste 231 ist einteilig mit der bedruckten Folie 280 ausgebildet und mit der Oberfläche des stützenden Teils 2860 derart verbunden, daß sie der Kapazitätselementelektrode E205 und der Referenzelektrode E235 gegenüber liegt. Wie in 25 dargestellt, ist ein "+"- Symbol auf die Oberfläche der zentralen Taste 231 gedruckt. Die Form, die auf die Oberfläche der zentralen Taste 231 gedruckt ist, kann je nach Bedarf zum Anzeigen der Funktion verändert werden, z.B. in eine Zahl, einen Buchstaben, ein Symbol. Die Seitentaste 232 wird durch ihren unteren Stufenabschnitt 232b gestoppt, der an einen Stopper 270a, der Teil des Gehäuses 270 ist, angrenzt. Die Seitentaste 232 wird dadurch an der Oberfläche des stützenden Glieds 260 angeordnet und kann nicht gelöst werden. Die Seitentaste 232 kann mit der Oberfläche von dem stützenden Teil 260 verbunden sein.
  • Das stützende Teil 260 ist ein scheibenförmiger, elastisch transparenter Silikonkautschuk mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 bestimmt wird. Als Material zum Herstellen des stützenden Teils 260 kann, anstelle von Silikonkautschuk, ein Styrolkautschuk, ein Nitrilkautschuk, ein thermoplastisches Harz, wie ein Polyester-basiertes Harz oder ein Polyimid-basiertes Harz oder ähnliches, verwendet werden.
  • Auf der unteren Seite des stützenden Teils 260 ist eine Aussparung 260a ausgebildet, die nach unten hin geöffnet ist und einen größeren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser des Schaltkreises, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 bestimmt wird, sowie zwei Aussparungen 260b. Die untere Fläche des stützenden Teils 260, außer der Aussparungen 260a und 260b ist in Kontakt mit dem Substrat 220 angeordnet. die Lichtdioden 300 sind auf dem Substrat 220 an Positionen angeordnet, die jeweils den zwei Aussparungen 260b des stützenden Teils 160 entsprechen.
  • Die Verschiebungselektrode 240 ist aus einem leitenden und transparenten Silikonkautschuk hergestellt. Es handelt sich dabei um ein scheibenförmiges Teil mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser des Schaltkreises ist, der durch das Verbinden der äußeren Umfangskurven der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 gebildet wird, und wird mit der unteren Fläche des stützenden Teils 160 durch die Aussparung 260a verbunden.
  • Wie in 26 dargestellt, sind auf dem Substrat 220 eine runde Kapazitätselementelektrode E205 mit Mittelpunkt im Ursprung 0, eine ringförmige Referenzelektrode E235, die außerhalb der Kapazitätselementelektrode E205 angeordnet ist, ventilatorförmige Kapazitätselementelektroden E201 bis E204, die außerhalb der Referenzelektrode E235 angeordnet sind und schaltkreisförmige Löcher H201 bis H204 an den jeweiligen im Wesentlichen zentral befindlichen Abschnitten aufweisen, ringförmige Referenzelektroden E231 bis E234, die innerhalb der entsprechenden Löcher H201 bis H204 angeordnet sind und jeweils einen kleineren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Löcher H201 bis H204, sowie feste Schaltelektroden E211 bis E214 ausgebildet, die innerhalb der entsprechenden Referenzelektroden E231 bis E234 ausgebildet sind.
  • Die Kapazitätselementelektroden E201 und E202 sind paarweise in einem Abstand voneinander entlang der X-Achse angeordnet und symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse. Die Kapazitätselementelektroden E203 und E204 sind ebenfalls paarweise in einem Abstand voneinander entlang der Y-Achse angeordnet und symmetrisch in Bezug auf die X-Achse. In dieser Ausführungsform ist die Kapazitätselementelektrode E201 derart angeordnet, daß sie der positiven X-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E202 derart angeordnet ist, daß sie der negativen X-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer externen Kraft der direktionalen X-Achsen-Komponente verwendet. Die Kapazitätselementelektrode E203 ist ferner derart angeordnet, daß sie der positiven Y-Achsenrichtung entspricht, wobei die Kapazitätselementelektrode E204 derart angeordnet ist, daß sie der negativen Y-Achsenrichtung entspricht. Daher werden diese zum Erkennen einer externen Kraft der direktionalen Y-Achsenkomponente verwendet. Das heißt, daß jede der Kapazitätselementelektroden E201 bis E204 zum Erkennen einer Kraft durch Drücken der Elektrode verwendet wird. Die Kapazitätselementelektrode E205 ist über dem Ursprung, wie oben beschrieben, angeordnet und wird zum Erkennen der direktionalen Z-Achsenkomponente einer äußeren Kraft verwendet.
  • Die Kapazitätselementelektroden E201 bis E204, die festen Schaltelektroden E211 bis E214 und die Referenzelektroden E231 bis E235 sind mit den Endeinrichtungen T201 bis T204, T211 bis T214 und T231 bis T235 durch Bohrungen oder dergleichen jeweils miteinander verbunden (siehe 28). Sie sind mit einem externen elektronischen Schaltkreis durch die Endeinrichtungen verbunden. In dieser Ausführungsform sind die Referenzendeinrichtungen E231 bis E235 über die Endeinrichtungen T231 bis T235 geerdet.
  • Die kuppelförmigen und beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 sind derart angeordnet, daß sie mit den entsprechenden Referenzelektroden E231 bis E234 in Kontakt stehen und von den entsprechenden festen Schaltelektroden E211 bis E214 über die festen Schaltelektroden E211 bis E214 beabstandet sind. Daher ist der Durchmesser der Schaltelektroden E221 bis E224 größer als der Innendurchmesser der entsprechenden Referenzelektroden E231 bis E234.
  • Die Harzfolie 250 ist ein Isolierteil, daß mit einem Klebstoff fest verbunden ist, so daß sie in engem Kontakt mit den Kapazitätselementelektroden E201 bis E205 auf dem Substrat 220, Teilen der Referenzelektroden E231 bis E234, der Referenzelektrode E235 und den beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 steht, sowie die entsprechenden Abschnitte der Oberfläche des Substrats 220 bedeckt. Aus diesem Grund werden die Abschnitte der Kapazitätselementelektroden E201 bis E205, der Referenzelektroden E231 bis E235 und der beweglichen Schaltelektroden E221 bis E225, die aus Kupfer oder dergleichen hergestellt sind, mit der Isolierschicht 250 bedeckt, so daß sie niemals der Luft ausgesetzt werden. Daher weist die Harzfolie 250 eine Funktion auf, die verhindert, daß diese oxidieren, sowie eine Funktion zum Befestigen der beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 an den Referenzelektroden E231 bis E234.
  • Eine weitere Maßnahme zur Vorbeugung der Oxidation, wie zum Beispiel die Ausbildung von Goldblech, kann auf die Oberflächen der Kapazitätselementelektroden E201 bis E205, die Referenzelektroden E231 bis E235 und die beweglichen Schaltelektroden E221 bis E225 angewandt werden. Da die Isolierschicht 250 gebildet wird, treten die Kapazitätselementelektroden E201 bis E205, die Referenzelektroden E231 bis E235 und die beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 nie in den direkten Kontakt mit der Verschiebungselektrode 240.
  • Auf der Oberfläche des stützenden Teils 260 sind eine bedruckte Folie 280, die derart angeordnet ist, daß sie im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des stützenden Teils 260 bedeckt, und ein scheibenförmiges bedrucktes Teil 290, das den gleichen Außendurchmesser wie die Seitentaste 232 aufweist, konzentrisch zueinander angeordnet. Die bedruckte Folie 280 ist ein farbloses, transparentes Teil mit Transparenz und einer Isoliereigenschaft. Wie oben beschrieben, ist die bedruckte Folie 280 einteilig mit der zentralen Taste 231 ausgebildet. In dieser Ausführungsform und da die bedruckte Folie 260 eine Isoliereigenschaft aufweist und derart ausgebildet ist, daß sie die zentrale Taste 231 bedeckt, kann, im Fall, daß die zentrale Taste 231 aus Metall hergestellt ist, die Oberfläche der zentralen Taste 231 vor dem Aussetzen mit Luft und vor dem Oxidieren geschützt werden.
  • Die bedruckte Folie 280 kann aus einem nicht transparenten Teil ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Licht, das von den Lichtdioden 300 ausgestrahlt wird, jedoch nicht in Richtung oberer Abschnitt der zentralen Taste 231 strömen. Die gesamte bedruckte Folie 280 kann leicht gefärbt sein. Daneben kann, anstelle des Merkmals, das ein Buchstabe oder dergleichen auf die Oberfläche der zentralen Taste 231 gedruckt ist und die bedruckte Folie 280 derart ausgebildet ist, daß sie die zentrale Taste 231 abdeckt, ein Buchstabe oder dergleichen auf die bedruckte Folie 280 an einer Position gedruckt werden, die der zentralen Taste 231 entspricht, wobei die bedruckte Folie 280 zwischen der zentralen Taste und dem stützenden Teil 260 angeordnet werden kann.
  • Wie in 27 dargestellt, ist das bedruckte Teil 290 ein transparentes Teil auf der Oberfläche, auf die Anzeiger zum Anzeigen der entsprechenden Operationsrichtungen gedruckt sind (Bewegungsrichtungen des Cursors), so daß diese den positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtungen entsprechen, d.h. den festen Schaltelektroden E211 bis E214. Die Formen, die auf die Oberfläche des bedruckten Teils 290 gedruckt sind, können je nach Bedarf verändert werden, z.B. in Zahlen, Buchstaben oder Symbole, um die unterschiedlichen Funktionen anzuzeigen. Das gesamte bedruckte Teil 290 kann leicht gefärbt sein. Daneben kann das bedruckte Teil 290 über der Seitentaste 232 angeordnet sein.
  • Da die bedruckte Folie 280 und das bedruckte Teil 290 wie oben beschrieben angeordnet sind, wird das Licht, das von den Lichtdioden 300 ausgestrahlt wird, die in dem stützenden Teil 260 angeordnet sind, durch die Umfangsteile gesendet oder reflektiert und durchläuft den Abschnitt der zentralen Taste 231 und das bedruckte Teil 290, mit Ausnahme der Stellen, an denen die Symbole gedruckt sind, durch das stützende Teil 260, die bedruckte Folie 280, das bedruckte Teil 290 und das erfassende Teil 230 und nach oben in das erfassende Teil 230. Daher kann, wenn die zentrale Taste 231 von oben betrachtet wird, das "+"-Symbol, das auf die Oberfläche der zentralen Taste gedruckt ist, sicher erkannt werden. Auch können beim Betrachten der Seitentaste 232 die Anzeiger, die auf das bedruckte Teil 290 zum Anzeigen der jeweiligen Operationsrichtungen gedruckt sind, sicher erkannt werden. Aus dieser Position und Operationsrichtung des erfassenden Teils 230 kann dadurch leicht zugegriffen werden. Insbesondere und selbst wenn eine Vorrichtung mit dem Kapazitätssensor 210 an einem dunklen Ort verwendet wird, kann eine angemessene Operation auf das erfassende Teil 230 angewandt werden. Daneben weist dieser einen schmückenden Effekt auf.
  • Jedes Symbol, das auf die zentrale Taste 231 und das bedruckte Teil 290 gedruckt ist, kann in einer vorbestimmten Farbe gefärbt sein. Daneben kann nur der Abschnitt der zentralen Taste 231 oder das bedruckte Teil 290 an den Stellen, an denen keine Symbole gedruckt sind, in schwarz oder einer anderen vorbestimmten Farbe gefärbt sein. In dieser Ausführungsform ist das Positionsverhältnis zwischen der zentralen Taste 231 und der bedruckten Folie 280 umgekehrt zu dem Positionsverhältnis zwischen der Seitentaste 232 und dem bedruckten Teil 290. Das bedeutet, daß die bedruckte Folie 280 über der zentralen Taste 231 angeordnet ist, während das bedruckte Teil 290 unter der Seitentaste 232 angeordnet ist.
  • Dies macht einen Unterschied bei der Ansicht zwischen den Buchstaben oder dergleichen, wenn die zentrale Taste 231 und die Seitentaste 232 von oben betrachtet werden. Das bedeutet, daß Buchstaben, die der Seitentaste 232 entsprechen, tiefer aussehen, als Buchstaben der zentralen Taste 231. Zu beachten ist hierbei, daß das Positionsverhältnis zwischen der zentralen Taste 231 und der bedruckten Folie 280 nicht immer umgekehrt zu dem Positionsverhältnis zwischen der Seitentaste 232 und dem bedruckten Teil 290 ist.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Kapazitätssensors 210 gemäß dieser Ausführungsform, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, in Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 28 ist ein Schaltdiagramm, daß der Konstruktion des Kapazitätssensors aus 24 entspricht.
  • Eine Schaltkonstruktion der Konstruktion des Kapazitätssensors 210 wird in Bezug auf 28 beschrieben. Die Kapazitätselementelektroden E201 bis E205 und die Referenzelektroden E231 bis E234, die auf dem Substrat 220 ausgebildet sind, befinden sich gegenüber der Verschiebungselektrode 240. Die Kapazitätselemente C201 bis C205 und C231 bis C235 sind zwischen der verformbaren Verschiebungselektrode 240 als eine gemeinsame Elektrode und den entsprechenden festen Kapazitätselementselektroden E201 bis E205 und Referenzelektroden E231 bis E235 ausgebildet. Die Kapazitätselemente C201 bis C205 und C231 bis C235 sind variable Kapazitätselemente, deren Kapazitätswerte sich auf Grund der Verformung der Verschiebungselektrode 240 verändern.
  • Die Kapazitätswerte der Kapazitätselemente C201 bis C205 können unabhängig voneinander gemessen werden, da die Kapazitätswerte zwischen den Verschiebungselektroden 240 und den Endeinrichtungen T201 bis T205 mit den entsprechenden Kapazitätselementelektroden E201 bis E205 verbunden sind. Die Referenzelektroden E231 bis E235 sind über die jeweiligen Endeinrichtungen T231 bis T235 geerdet. Die Verschiebungselektrode 240 als gemeinsame Elektrode der Kapazitätselemente C201 bis C205 wird durch die Kapazitätselemente C231 bis C235 und die Endeinrichtungen T231 bis T235 als geerdet betrachtet. Das heißt, daß die Kapazitätselemente C231 bis C235 kapazitive Kontakte zwischen der Verschiebungselektrode 240 und den Endeinrichtungen T231 bis T235 eingehen.
  • Die bewegliche Schaltelektrode E221 bis E224, die mit den Referenzelektroden E231 bis E234 entsprechend der positiven bzw. negativen Richtung der X- bzw. Y-Achse verbunden ist, kann wahlweise die Position in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E211 bis E214 einnehmen, oder eine Position, die nicht in Kontakt mit den festen Schaltelektroden E211 bis E214 steht. Daher weisen die beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 Schalterfunktionen S201 bis S204 auf, um die Referenzelektroden E231 bis E234 mit den Endeinrichtungen T211 bis T214 zu verbinden und erstere von letzteren zu trennen. Schaltsignale, die den Stati der Schalter S201 bis S205 entsprechen, werden jeweils in die entsprechenden Endeinrichtungen T211 bis T214 ausgegeben.
  • Im Folgenden wird die Operation des Kapazitätssensors 210 im Fall beschrieben, daß er als Vorrichtung (Kraftsensor) zum Erfassen der Intensität einer Kraft verwendet wird, die auf ein erfassendes Teil 230 angewandt wird und die Operation eines Kapazitätssensors 10 als Vorrichtung mit Schaltfunktion (Schaltsignal-Ausgabevorrichtung). 29 zeigt ein erklärendes Schaubild zur Erklärung eines Ableitverfahrens eines Ausgabesignals von einer zyklischen Signaleingabe zu einem Kapazitätssensor, wie in 24 dargestellt. 29 zeigt nur den für die Erklärung des Ableitverfahrens eines Ausgabesignals notwendigen Abschnitt.
  • Der unterschiedliche Punkt der Operation des Kapazitätssensors 210 von dem Kapazitätssensor 10 aus 1 ist der, daß, während die zentrale Taste 31 des Kapazitätssensors 10 als Bestimmungsoperationsschalter verwendet wird, die zentrale Taste 231 des Kapazitätssensors 210 zum Erkennen der Intensität einer Kraft in Z-Achsenrichtung verwendet wird. Die weitere Operation ist die gleiche, wie in Bezug auf den Kapazitätssensor 10 aus 1 beschrieben, daher wird von der Beschreibung derselben abgesehen.
  • Ein Verfahren zum Ableiten eines Ausgabesignals, das die Intensität einer externen Kraft auf die zentrale Taste 231 anzeigt, die aus der Veränderung des Kapazitätswerts des Kapazitätselements C205 resultiert, wird in Bezug auf 29 beschrieben. Das Ausgabesignal Vz zeigt die Intensität und Richtung der direktionalen Z-Achsenkomponente einer äußeren Kraft an. Ein Kapazitätselement C206 ist auf der unteren Fläche des Substrats 220 ausgebildet, so daß es einen durchgehend festen Kapazitätswert aufrechterhält. Eine Elektrode, die das Kapazitätselement C206 zusammensetzt, ist mit der Endeinrichtung T206 verbunden und die andere Elektrode wird geerdet. Das Kapazitätselement C206 wird mit dem Kapazitätselement C205 zum Ableiten des Ausgabesignals Vz der direktionalen Z-Achsenkomponente einer äußeren Kraft verwendet. Das Kapazitätselement C206 kann durch Verwenden einer Eingabekapazität eines Schaltmusters, eines IC oder dergleichen zusammengesetzt werden.
  • Zum Ableiten der Ausgabesignale Vz wird ein zyklisches Signal, wie z.B. ein Uhrensignal, immer in jede Endeinrichtung T205 bis T206 eingegeben. Wenn die zentrale Taste 231 eine externe Kraft in einer Z-Achsenrichtung empfängt und sich verformt, verformt sich die Verschiebungselektrode 240 entsprechend. Der Abstand zwischen den Elektroden, die das Kapazitätselement C205 zusammensetzen, verändert sich und der Kapazitätswert des Kapazitätselements C205 verändert sich. Dies führt zu der Phasenverschiebung zwischen den zyklischen Signalen, die in die Endeinrichtungen T205 bis T206 eingegeben werden. Durch das Verwenden des Phasenunterschieds, der auf diese Weise in den zyklischen Signalen auftritt, kann das Ausgabesignal Vz, das die Intensität und Richtung einer externen Kraft in eine Z-Achsenrichtung, die von der zentralen Taste 231 empfangen wird, erreicht werden.
  • Dies bedeutet ausdrücklich, daß, wenn zyklische Signale in die Endeinrichtungen T205 und T206 eingegeben werden, ein zyklisches Signal A in die Endeinrichtung T205 und ein anderes zyklisches Signal B und phasenunterschiedlich von dem zyklischen Signal A in die Endeinrichtung T206 eingegeben wird. In diesem Fall empfängt die zentrale Taste 231 eine externe Kraft in Z-Achsenrichtung und der Kapazitätswert des Kapazitätselements C205 verändert sich, wobei eine Phasenverschiebung im zyklischen Signal A, das in die Endeinrichtung T205 eingegeben wird, auftritt. Da der Kapazitätswert des Kapazitätselements C206 sich nicht ändert, tritt keine Phasenverschiebung im zyklischen Signal B auf, das in die Endeinrichtung T206 eingegeben wird. Aus diesem Grund tritt die Phasenverschiebung nur in dem zyklischen Signal A auf, das in die Endeinrichtung T205 eingegeben wird. Die Phasenverschiebung im zyklischen Signal A wird von dem exklusiven ODER-Schaltkreis oder dergleichen gelesen, um ein Ausgabesignal Vz abzuleiten. Die Signatur dieses Ausgabesignals Vz zeigt an, ob die direktionale Z-Achsenkomponente der äußeren Kraft positiv oder negativ ist, und der absolute Wert zeigt die Intensität der direktionalen Z-Achsenkomponente an.
  • Im Übrigen kann, wie in der zweiten Ausführungsform, das stützende Teil 400, auf dem die Folie 401 oder die bedruckte Folie 402, das Gewebe 403 oder der Textilverbundstoff 404, oder die Folie (Blatt) 405 ausgebildet ist, als Verschiebungselektrode 240 verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben kann in dem Kapazitätssensor 210 aus dieser Ausführungsform, da die Verschiebung des erfassenden Teils 230 erfaßt werden kann, indem die Veränderungen in dem Kapazitätswert der Kapazitätselemente C201 bis C205 erkannt werden, die durch die Veränderungen der Abstände zwischen der Verschiebungselektrode 240 und den Kapazitätselementelektroden E201 bis E205 verursacht werden, die Intensität einer Kraft, die von außen auf die Seitentaste 32 des erfassenden Teils 230 angewandt wird, erkannt werden. Daneben kann dies, da erfaßt werden kann, ob die festen Schaltelektroden E211 bis E214 in Kontakt mit den beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 stehen oder nicht, als eine Schaltfunktion verwendet werden. Daher kann der Kapazitätssensor 210 als eine Vorrichtung verwendet werden, die eine Funktion zur Ausgabe der Verschiebung des erfassenden Teils 230 als Signal (ein Analogsignal) und/oder als Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet werden. Dadurch weist der Kapazitätssensor 210 eine Funktion als komplexe Vorrichtung auf, die als beide der oben genannten Vorrichtungen verwendet werden kann, wobei kein Bedarf zur Neuaufmachung besteht, um beide Anwendungen zu erfüllen.
  • Daneben können in dem Fall, daß er als eine Vorrichtung mit Schaltfunktion verwendet wird, wenn eine Operation auf das erfassende Teil 230 angewandt wird, die kuppelförmigen, beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 entsprechend der Operationsrichtung elastisch verformt werden und durch ein Klickgefühl anzeigen, daß sie mit den festen Schaltelektroden E211 bis E214 in Kontakt stehen. Aus diesem Grund kann der Anwender den Vorgang mit dem Klickgefühl durchführen und so sensitiv die Durchführung der Operation ausführen. Daneben und weil die beweglichen Schaltelektroden E221 bis E224 so angeordnet sind, daß sie mit den Referenzelektroden E231 bis E234 in Kontakt treten können, brauchen keine separaten Verdrahtungen der beweglichen Elektroden E221 bis E224 bereitgestellt werden.
  • Daneben können mehrere Kapazitätselektroden E201 bis E205 ausgebildet werden, und Komponenten in den X-Achsenrichtungen bzw. Y-Achsenrichtungen bzw. Z-Achsenrichtungen einer externen Kraft, die von dem erfassenden Teil 230 empfangen wird, unabhängig voneinander erkannt werden. Da phasenunterschiedliche Signale an die Kapazitätselementelektroden paarweise geliefert werden (E201 und E202, und E203 und E204), kann die Phasenverschiebung, die den Schaltkreis durchläuft, lang gemacht werden. Ferner und weil ein Signalverarbeitungsschaltkreis mit einem logischen Element verwendet wird, kann das Signal präzise erkannt werden. Daneben sind mehrere bewegliche Schaltelektroden E221 bis E224 und mehrere feste Schaltelektroden E211 bis E214 ausgebildet, um den X-Achsenrichtungen und Y-Achsenrichtungen zu entsprechen, die von ihnen als Schalter, die den jeweiligen Richtungen entsprechen, verwendet werden können.
  • Der Kapazitätssensor dieser Ausführung wird geeigneterweise als Eingabevorrichtung für einen persönlichen Computer, ein tragbares Telefon, Spiele oder dergleichen verwendet. Insbesondere in einem tragbaren Telefon ist es sehr wirksam, wenn die Schaltfunktion zum Durchführen verschiedener Einstellungen und Signale zum Erkennen einer X- bzw. Y-Richtung verwendet werden kann, die bei der Navigation, einem Spiel oder dergleichen verwendet wird.
  • Da die Verschiebungselektrode 240 ferner, ohne in direktem Kontakt zu stehen, elektrisch mit den Referenzelektroden E231 bis E235 gekoppelt ist, die durch kapazitive Kupplungen über die Kapazitätselemente C231 bis C234 geerdet sind (wobei jedes Element die Funktion eines Kondensators aufweist), wird die Widerstandsspannung, die den Kapazitätssensor 210 kennzeichnet, verbessert und der Sensor durch den Fluß eines Funkenstroms kaum gebrochen. Zudem kann ein schlechter Verbindungszustand oder dergleichen verhindert werden. Aus diesem Grund kann ein sehr zuverlässiger Kapazitätssensor erhalten werden. Daneben und obwohl die Harzfolie 250 zwischen den Referenzelektroden E231 bis E234 und der Verschiebungselektrode 240 angeordnet ist, ist dies, weil kein Bedarf zum teilweisen Einschneiden der Harzfolie 250 besteht, um die Referenzelektroden E231 bis E234 mit der Verschiebungselektrode 240 in Kontakt zu bringen, auch beim Zusammen- und Aufbau vorteilhaft.
  • Daneben und da das Licht aus den Lichtdioden 300 nur durch die Abschnitte der zentralen Taste 231 und das bedruckte Teil 290, mit Ausnahme der Stellen, an denen Symbole gedruckt sind, strömt, erreicht das Licht das erfassende Teil 230, wenn das erfassende Teil 230 von außen betrachtet wird und die Symbole, die auf die zentrale Taste 231 und das bedruckte Teil 290 gedruckt sind, können sicher erkannt werden. Auf diese Position und die Betriebsrichtungen des erfassenden Teils 130 kann daher leichter zugegriffen werden. Insbesondere und selbst wenn eine Vorrichtung mit dem Kapazitätssensor 210 an einem dunklen Ort verwendet wird, kann eine angemessene Operation auf das erfassende Teil angewandt werden.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung niemals auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Veränderungen in der Gestaltung können innerhalb des Schutzbereichs, der von den Ansprüchen definiert wird, vorgenommen werden. Zum Beispiel können in den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei die festen Schaltelektroden in den entsprechenden Kapazitätselementelektroden ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Die festen Schaltelektroden können derart ausgebildet sein, daß sie zu den entsprechenden Kapazitätselementelektroden benachbart sind.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei sind die beweglichen Schaltelektroden derart angeordnet, daß sie mit den entsprechenden Referenzelektroden in Kontakt gebracht werden können. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Jede Anordnung der beweglichen Schaltelektroden kann verwendet werden, solange diese mit den entsprechenden festen Schaltelektroden durch Verformung der Verschiebungselektrode in Kontakt gebracht werden können. In einem solchen Fall muß jedoch die Verdrahtung der einzelnen Schaltelektroden separat bereitgestellt werden.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ist die Verschiebungselektrode elektrisch mit den Referenzelektroden verbunden, die jeweils durch das Kapazitätselement geerdet sind, das zwischen der Verschiebungselektrode und der Referenzelektrode ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Die Konstruktion kann zum Beispiel angewandt werden, wobei die Isolier- bzw. Harzfolie derart ausgebildet sind, daß sie nur mit den Kapazitätselementelektroden auf dem Substrat in einen engen Kontakt treten und die Oberfläche des Substrats bedecken, aber nicht die Referenzelektroden und die beweglichen Schaltelektroden bedecken. In diesem Fall kann die Verschiebungselektrode elektrisch mit den Referenzelektroden verbunden sein, die jeweils geerdet werden, indem sie in einen direkten Kontakt mit den entsprechenden beweglichen Schaltelektroden gebracht werden. Das heißt, daß jede Konstruktion angewandt werden kann, solange die Verschiebungselektrode elektrisch mit den Referenzelektroden verbunden ist.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ist jede bewegliche Schaltelektrode kuppelförmig. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Jede bewegliche Elektrode kann eine beliebige Form aufweisen, solange sie in Kontakt mit den entsprechenden festen Schaltelektroden durch Verformung der Verschiebungselektrode gebracht werden kann.
  • In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform weist das bedruckte Teil eine Konstruktion auf, in der die Löcher (transparenten Abschnitte) in einem nicht transparenten Teil ausgebildet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Das bedruckte Teil kann eine Konstruktion aufweisen, bei der die transparenten Bereiche als Fenster oder dergleichen, jeweils aus einem transparenten Teil hergestellt sind, in dem nicht transparente Teile ausgebildet sind. Ferner kann das bedruckte Teil eine Konstruktion aufweisen, in der ein oder mehrere nicht transparente Bereiche ohne Transparenz auf oder in einem transparenten Teil ausgebildet sind.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ist das erfassende Teil einteilig mit den Kapazitätselementelektroden und Referenzelektroden, beweglichen Schaltelektroden und festen Schaltelektroden ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Das erfassende Teil kann derart unterteilt sein, daß es den entsprechenden Kapazitätselementelektroden und den entsprechenden Referenzelektroden, entsprechenden beweglichen Schaltelektroden und den entsprechenden festen Schaltelektroden entspricht.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ist die Isolier- bzw. Harzfolie derart ausgebildet, daß sie in engem Kontakt mit einigen Elektroden auf dem Substrat steht und die Oberfläche des Substrats bedeckt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Eine derartige Isolier- bzw. Harzfolie braucht nicht ausgebildet sein.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen zwei und drei ist die Verschiebungselektrode transparent. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Die Verschiebungselektrode braucht nicht immer transparent sein. Im Fall des Verwendens einer nicht transparenten Verschiebungselektrode strömt ein Teil des Lichts aus den Lichtdioden durch das Innere des transparenten stützenden Teils (das stützende Teil dient als Lichteinführplatte) und wird dadurch in das erfassende Teil eingeführt. Im Fall des Verwendens eines dicken stützenden Teils und eines erfassenden Teils von großen Bereichen, ist die Verschiebungselektrode jedoch vorzugsweise transparent. Im Übrigen und selbst wenn die Verschiebungselektrode transparent ist, ist diese nicht immer transparent in Bezug auf alle ihre Flächen (alle Richtungen). Es genügt, wenn die Verschiebungselektrode orthogonal zu der Verschiebungselektrode transparent ist (entlang der Z-Achse in den Zeichnungen).
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen zwei bis drei wird eine Lichtdiode als Lichtquelle verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Jede andere Lichtquelle kann verwendet werden. Daneben sind die Konstruktionen, in denen eine Lichtquelle in dem stützenden Teil angeordnet ist, beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Die Lichtquelle kann an jeder Position angeordnet sein, die der Lichtquelle das Senden eines Lichts zu dem erfassenden Teil gestattet.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ist das erfassende Teil einteilig mit den Kapazitätselementelektroden, die den X- bzw. Y-Achsenrichtungen entsprechen, ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Das erfassende Teil kann derart unterteilt sein, daß es den entsprechenden Kapazitätselementelektroden, die den X- und Y-Achsenrichtungen entsprechen, entspricht.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei sind die Kapazitätselementelektroden entsprechend den vier Richtungen der positiven bzw. negativen X- bzw. Y-Achsenrichtung ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Eine oder mehr Kapazitätselementelektroden können derart ausgebildet sein, daß sie nur die notwendigen direktionalen Komponenten für jede Anwendung erkennen können.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung ist auf jede Vorrichtung anwendbar, welche die Intensität einer Kraft in eine entsprechende Richtung und einer Vorrichtung mit Schaltfunktion erfaßt. Die vorliegende Erfindung eignet sich als Kapazitätssensor, der als Eingabevorrichtung für einen persönlichen Computer, ein tragbares Telefon, Spiel oder dergleichen verwendet werden kann.

Claims (22)

  1. Kapazitätssensor (10; 110; 210), mit: – einem Substrat (20; 120; 220) zur Bestimmung einer XY-Ebene in einem definierten dreidimensionalen XYZ-Koordinatensystem; – einem erfassenden Teil (30; 130; 230), welches dem Substrat gegenüberliegt; einem leitenden Teil (40; 140; 240), das zwischen dem Substrat und dem erfassenden Element angeordnet ist, wobei das leitende Teil in der Richtung einer Z-Achse verschiebbar ist, wenn das erfassende Teil in der Richtung einer Z-Achse verschoben wird; dadurch gekennzeichnet, daß – eine Referenzelektrode (E31–E35; E131–E134; E231–E235) auf dem Substrat (20; 120; 220) ausgebildet und elektrisch mit dem leitenden Teil (40; 140; 240) verbunden ist, wobei die Referenzelektrode geerdet oder auf einem festen Potential gehalten ist; – eine erste Elektrode (E11–E14; E111–E114; E211–E214) auf dem Substrat (20; 120; 220) ausgebildet ist; – eine zweite Elektrode (E1–E4; E101–E104; E201–E204) auf dem Substrat (20; 120; 220) ausgebildet ist, um ein erstes Kapazitätselement (C1–C4; C101–C104; C201–C205) mit dem leitenden Teil (40; 140; 240) zu bilden; und – eine dritte Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) in einem Abstand von der ersten Elektrode (E11–E14; E111–114; E211–E214) derart angeordnet ist, daß die dritte Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) mit der ersten Elektrode (E11–E14; E111–114; E211–E214) in Kontakt gebracht werden kann, wenn das leitende Teil (40; 140; 240) verschoben wird, und dadurch – er in der Lage ist, wenigstens eines der folgenden zu erkennen: eine Verschiebung des erfassenden Teils (30; 130; 230) auf der Basis einer Erfassung unter Verwendung einer Signaleingabe in die zweite Elektrode (E1–E4; E101–E104; E201–E204), eine Änderung des Kapazitätswertes des ersten Kapazitätselementes (C1–C4; C101–C104; C201–C205), die durch eine Änderung des Abstandes zwischen dem leitenden Teil (40; 140; 240) und der zweiten Elektrode (E1–E4; E101–E104; E201–E204) bewirkt wird, und eine Beurteilung, ob die erste und die dritte Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) miteinander in Kontakt stehen oder nicht.
  2. Kapazitätssensor (10; 110; 210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) mit der Referenzelektrode (E31–E35; E131–E134; E231–E235) in Kontakt steht.
  3. Kapazitätssensor (10; 110; 210) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) mit einem Klickgefühl elastisch verformt wird, wenn das leitende Teil (40; 140; 240) verschoben wird.
  4. Kapazitätssensor (10; 110; 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Referenzelektrode (E31–E35; E131–E134; E231–E235) und dem leitenden Teil (40; 140; 240) ein zweites Kapazitätselement (C31–C35; C131–C134; C231–C235) ausgebildet ist.
  5. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Elektrodengruppen vorgesehen ist, die jeweils von einer Referenzelektrode (E31–E35; E131–E134; E231–E235) als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode (E11–E14; E111–114; E211–E214) als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode (E1–E4; E101–E104; E201–E204) als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode (E21–E24; E121–E124; E221–E224) als dritte Elektrode gebildet werden.
  6. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektrodengruppen vorgesehen sind, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode als dritte Elektrode gebildet werden, und Signale, die zueinander phasenverschoben sind, jeweils in einen Kreis, der eine der Elektrodengruppen umfaßt, und einen Kreis, der die andere der Elektrodengruppen umfaßt, eingegeben werden.
  7. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektrodengruppen vorgesehen sind, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode als dritte Elektrode gebildet werden, und sich ein Kathodenstrahlkreis mit der einen von den Elektrodengruppen in der Zeitkonstante von einem Kathodenstrahlkreis mit der anderen von den Elektrodengruppen unterscheidet.
  8. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektrodengruppen vorgesehen sind, die jeweils von einer Referenzelektrode als Referenzelektrode, einer ersten Elektrode als erste Elektrode, einer zweiten Elektrode als zweite Elektrode und einer dritten Elektrode als dritte Elektrode gebildet werden, und Ausgangssignale auf Grund von Signalen, die jeweils in einen Kreis mit der einen von den Elektrodengruppen und einen Kreis mit der anderen von den Elektrodengruppen eingegeben werden, von einem Signalverarbeitungskreis mit einem Logikelement (81; 82; 83; 84; 85) erfaßt werden.
  9. Kapazitätssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Logikelement (81, 82) eine exklusive ODER-Operation ausführt.
  10. Kapazitätssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Logikelement (83) eine ODER-Operation ausführt.
  11. Kapazitätssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Logikelement (84) eine UND-Operation ausführt.
  12. Kapazitätssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Logikelement (85) eine UND-Operation und eine NICHT-Operation ausführt.
  13. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassende Teil derart geteilt ist, daß es den jeweiligen Gruppen der Referenzelektrode, der ersten Elektrode und der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode entspricht.
  14. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode ein Paar von vierten Elektroden (E15), die in Bezug auf die Y-Achse symmetrisch angeordnet sind, und ein Paar von fünften Elektroden (E25) umfaßt, die in Bezug auf die X-Achse symmetrisch angeordnet sind.
  15. Kapazitätssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassende Element derart aufgeteilt ist, daß es den vierten Elektroden (E15) und den fünften Elektroden (E25) entspricht.
  16. Kapazitätssensor nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner umfaßt: – eine auf dem Substrat ausgebildete sechste Elektrode (E205); und – eine siebente Elektrode (E235), die derart in einem Abstand von der sechsten Elektrode (E205) angeordnet ist, daß die siebente Elektrode (E235) leicht elastisch verformt werden kann, um mit der sechsten Elektrode (E205) in Kontakt gebracht zu werden, wenn das leitende Element (40; 140; 240) verschoben wird.
  17. Kapazitätssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassende Element derart geteilt ist, daß es der zweiten Elektrode und der sechsten Elektrode entspricht.
  18. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassende Teil mit einem isolierenden Teil (250) bedeckt ist.
  19. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner umfaßt: – eine auf dem Substrat angeordnete Lichtquelle; und – ein dünnes Teil (40) mit einem transparenten Bereich und einem nicht transparenten Bereich, und – wobei das erfassende Teil transparent ist.
  20. Kapazitätssensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Teil transparent ist.
  21. Kapazitätssensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner ein farbiges Teil mit Transparenz umfaßt, das zwischen der Lichtquelle und dem erfassenden Teil angeordnet ist.
  22. Kapazitätssensor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassende Teil mit einer transparenten Isolationsschicht bedeckt ist.
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