JP6288073B2 - センサ装置、入力装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本技術は、入力操作を静電的に検出することが可能なセンサ装置、入力装置および電子機器に関する。
電子機器用のセンサ装置として、例えば容量素子を備え、入力操作面に対する操作子の操作位置と押圧力とを検出することが可能な構成を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−170659号公報
近年、センサ装置の操作性を向上するために、種々の特性向上が望まれているが、そのうちの1つとして操作感度の向上がある。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、操作感度を向上することができるセンサ装置、入力装置および電子機器を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の技術は、
第1の導体層と、
第2の導体層と、
電極基板と、
上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
を備え、
上記第1の導体層および上記電極基板可撓性を有し、
上記電極基板は、上記第1の導体層および上記第2の導体層各々との距離の変化を静電的に検出することが可能であり、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置である。
第1の技術のセンサ装置によれば、第1の導体層上から押圧した際に第1の導体層と電極基板との間の相対距離が変化し、その距離の変化に基づいて押圧などの入力操作を静電的に検出することが可能となる。また、第1の電極および第2の電極の少なくとも一方が複数のサブ電極を含んでいるので、押圧などの入力操作前後における静電容量の差を増大させることができる。したがって、操作感度を向上することができる。
また、第1の技術のセンサ装置は、第1の導体層に対向して設けられた第2の導体層と、電極基板および第2の導体層を離間する複数の第2の構造体とをさらに備え、電極基板は、可撓性を有している
これにより、第1の導体層上から押圧した際に第1および第2の導体層各々と電極基板との間の相対距離がそれぞれ変化し、その距離の変化に基づいて押圧などの入力操作を静電的に検出することが可能となる。したがって、入力操作に対する静電容量の変化量を大きくすることができ、検出感度を高めることが可能となる。また、これにより、意識的な押圧操作のみならず接触操作時の微小な押圧力も検出可能となり、タッチセンサとしても使用することが可能となる。
また、第1の技術のセンサ装置は、操作子と電極基板の各電極とが直接容量結合する構成ではなく、第1の導体層を介して入力操作を行うため、手袋を装着した指や先の細いスタイラスなどの操作子を用いた場合であっても、精度よく入力操作を検出することが可能となる。
電極基板は、複数の第1の電極と複数の第2の電極との交差領域に各々形成され、第1および第2の導体層各々との相対距離に応じて容量が可変の複数の検出部を含んでいてもよい。
これにより、第1および第2の電極間の静電容量変化量に基づいて検出を行う、いわゆる相互キャパシタンス方式で入力操作の検出が可能となる。したがって、マルチタッチ操作における2点以上の同時検出も容易となる。
第2の技術は、
導体層を含む、操作部材と、
電極基板と、
操作部材および電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
第1の導体層および電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
第1の電極および第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる入力装置である。
第2の技術の入力装置によれば、操作部材上から押圧した際に操作部材と電極基板との間の相対距離が変化し、その距離の変化に基づいて押圧などの入力操作を静電的に検出することが可能となる。また、第1の電極および第2の電極の少なくとも一方が複数のサブ電極を含んでいるので、押圧などの入力操作前後における静電容量の差を増大させることができる。したがって、操作感度を向上することができる。
また、第2の技術の入力装置は、操作部材に対向して設けられた導体層と、電極基板および導体層を離間する複数の第2の構造体とをさらに備え、電極基板は、可撓性を有していることが好ましい。
これにより、操作部材上から押圧した際に操作部材および導体層各々と電極基板との間の相対距離がそれぞれ変化し、その距離の変化に基づいて押圧などの入力操作を静電的に検出することが可能となる。したがって、入力操作に基づく静電容量の変化量を大きくすることができ、検出感度を高めることが可能となる。これにより、入力装置は、意識的な押圧操作のみならず、接触操作時の微小な押圧力も検出可能となり、タッチセンサを備えた入力装置としても使用することが可能となる。
操作部材は、金属膜を含み、
検出基板は、金属膜と導体層との距離の変化をそれぞれ静電的に検出するようにしてもよい。
これにより、操作子と電極基板の各電極とが直接容量結合する構成ではなく、金属膜を介して入力操作を行うため、手袋を装着した指や先の細いスタイラスなどの操作子を用いた場合でも、精度よく入力操作を検出することが可能となる。
さらに、操作部材は、表示部を含んでもよい。
上述の通り入力装置は、操作子との電極基板の各電極とが直接容量結合する構成ではないため、電極基板と操作子との間に導体材料を含む表示部が配置された場合であっても、精度よく入力操作を検出することができる。すなわち、表示部の裏面にセンサ装置を配置した構成とすることができ、表示部の表示品質の劣化を抑制することができる。
操作部材は、複数のキー領域を含んでもよい。
これにより、入力装置をキーボード装置として適用することができる。
また、電極基板は、複数の第1の電極と複数の第2の電極との交差領域に各々形成され、導体層との相対距離に応じて容量が可変の複数の検出部をさらに有してもよい。
さらに、電極基板に電気的に接続され、複数の検出部の静電容量の変化に基づいて複数のキー領域各々に応じた信号を生成することが可能な制御部をさらに具備してもよい。
これにより、入力装置は、制御部により、入力操作が行われたキー領域に対応する制御を行うことができる。
複数の第2の構造体各々は、複数のキー領域間の境界に沿って配置されてもよい。
これにより、各キー領域が空間部と対向する構成とすることができる。したがって、キー領域内への入力操作により、操作部材と電極基板との間の距離を容易に変化させることができ、当該入力操作の検出感度を高めることができる。
第3の技術は、
第1の導体層と、
第2の導体層と、
電極基板と、
第1の導体層および電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
電極基板および第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
を備え、
第1の導体層および電極基板は可撓性を有し、
第2の導体層は、段差部を有し、
電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
第1の電極および第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置である。
第4の技術は、
第1の導体層と、
第2の導体層と、
電極基板と、
第1の導体層および電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
電極基板および第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
を備え、
第1の導体層および電極基板は可撓性を有し、
第2の導体層は、複数の開口を有しており、
開口は、第2の構造体と対向しない領域、またはグループを構成する第2の構造体のいずれのものとも対向しない領域に配置されており、
電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
第1の電極および第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置である。
第5の技術は、
第1の導体層と、
第2の導体層と、
電極基板と、
第1の導体層および電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
電極基板および第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
を備え、
第1の導体層および電極基板は可撓性を有し、
電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
電極基板は、複数の第1の電極と複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含み、
第1の電極および第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含み、
第2の導体層は、複数の開口を有しており、
開口は、検出部と対向しない領域に配置されているセンサ装置である。
以上のように、本技術によれば、操作感度を向上することができる。
図1は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の一構成例を示す概略断面図である。 図2は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の一構成例を示す分解斜視図である。 図3は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の要部の一構成例を示す概略断面図である。 図4は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置を用いた電子機器の一構成例を示すブロック図である。 図5Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置に係る導体層の構成例を示す概略断面図である。図5Bは、導体層の変形例を示す概略断面図である。図5Cは、導体層の変形例を示す概略断面図である。図5Dは、導体層の変形例を示す概略断面図である。図5Eは、導体層の変形例を示す概略断面図である。 図6Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置に係る検出部の構成を説明するための模式的な断面図である。図6Bは、検出部の変形例の構成を説明するための模式的な断面図である。 図7Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置に係る第1の支持体の形成方法の一例を示す概略断面図である。図7Bは、第1の支持体の形成方法の一例を示す概略断面図である。図7Cは、第1の支持体の形成方法の一例を示す概略断面図である。 図8は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置に係る第2の支持体の形成方法の一例を示す概略断面図である。 図9Aは、第1または第2の支持体の形成方法の変形例を示す概略断面図である。図9Bは、第1または第2の支持体の形成方法の変形例を示す概略断面図である。 図10Aは、第1および第2の電極線の配置例を示す概略図である。図10Bは、第1および第2の電極線の一構成例を示す概略図である。図10Cは、単位検出領域を説明するための概略図である。 図11Aは、第1および第2の構造体と、第1の電極線(Y電極)および第2の電極線(X電極)との配置例を示す模式的な平面図である。図11Bは、第1および第2の構造体と、第1の電極線(Y電極)および第2の電極線(X電極)との他の配置例を示す模式的な平面図である。 図12は、操作子により入力装置の第1の面の点をZ軸方向下方へ押圧した際に、第1および第2の構造体へ付加される力の様子を示す概略断面図である。 図13A、図13Bは、第1および第2の電極をサブ電極により構成することで得られる利点を説明するための図である。 図14A、図14Bは、第1および第2の電極をサブ電極により構成することで得られる利点を説明するための図である。 図15は、第1の面の第1の構造体上の点が操作子による操作を受けたときの入力装置の態様を示す模式的な要部断面図と、そのときの各検出部の容量変化量の一例を示す図である。 図16は、第1の面の第1の空間部上の点が操作子による操作を受けたときの入力装置の態様を示す模式的な要部断面図と、そのときの各検出部の容量変化量の一例を示す図である。 図17は、第1の面がスタイラスによる操作を受けたときの入力装置の態様を示す模式的な要部断面図と、そのときの各検出部の容量変化量の一例を示す図である。 図18は、第1の面が指による操作を受けたときの入力装置の態様を示す模式的な要部断面図と、そのときの各検出部の容量変化量の一例を示す図である。 図19Aは、理想的な容量変化率分布を示す図である。図19Bは、実際の容量変化率分布を示す図である。 図20Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の電子機器への実装例を示す概略断面図である。図20Bは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の電子機器への実装例の第1の変形例を示す概略断面図である。図20Cは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の電子機器への実装例の第2の変形例を示す概略断面図である。 図21Aは、第1の電極線の変形例を示す平面図である。図21Bは、第2の電極線の変形例を示す平面図である。 図22(A)〜図22(P)は、単位電極体の形状例を示す模式図である。 図23は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の変形例を示す概略断面図である。 図24は、本技術の第2の実施形態に係る入力装置の一構成例を示す概略断面図である。 図25A、図25Bは、分裂した2つのピークが容量変化率分布に発生する原因について説明するための概略断面図である。 図26A、図26Bは、単位検出領域内に第1の構造体を2個以上含むことで、座標計算の精度を改善できる理由について説明するための概略断面図である。 図27Aは、対称配置の第1の例を示す平面図である。図27Bは、対称配置の第2の例を示す平面図である。 図28Aは、対称配置の第3の例を示す平面図である。図28Bは、対称配置の第4の例を示す平面図である。 図29Aは、対称配置の第5の例を示す平面図である。図29Bは、対称配置の第6の例を示す平面図である。 図30は、本技術の第5の実施形態に係る入力装置の一構成例を示す概略断面図である。 図31Aは、本技術の第5の実施形態に係る入力装置に係る操作部材の一構成例を示す概略断面図である。図31Bは、操作部材の変形例を示す概略断面図である。 図32は、本技術の第6の実施形態に係る入力装置が組み込まれた電子機器の一構成例を示す概略断面図である。 図33A、図33Bは、試験例1−1〜1−7におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。 図34Aは、試験例1−1−1〜1−1−7のシミュレーションの結果を示す図である。図34Bは、試験例1−2−1〜1−2−7のシミュレーションの結果を示す図である。 図35Aは、試験例1−3−1〜1−3−6のシミュレーションの結果を示す図である。図35Bは、試験例1−4−1〜1−4−6のシミュレーションの結果を示す図である。 図36A、図36Bは、試験例1−5−1〜1−5−4におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。 図37Aは、試験例1−5−1〜1−5−4のシミュレーションの結果を示す図である。図37Bは、試験例1−6−1〜1−6−4のシミュレーションの結果を示す図である。 図38Aは、試験例2−1におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。図38Bは、試験例2−1におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。 図39Aは、試験例2−1におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。図39Bは、試験例2−2におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。 図40Aは、試験例2−1のシミュレーションの結果を示す図である。図40Bは、試験例2−1〜2−5のシミュレーションの結果を示す図である。 図41は、図40Bの一部を拡大して表した図である。 図42は、試験例2−1〜2−5のシミュレーションの結果を示す図である。 図43は、試験例3−1〜3−5のシミュレーションの結果を示す図である。 図44A、図44Bは、単位検出領域内に第1の構造体を2個以上含むことで、座標計算の精度を改善できる理由について説明するための概略断面図である。 図45Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の変形例を示す概略断面図である。図45Bは、第1の面が指による操作を受けたときの入力装置の態様を示す模式的な要部断面図である。 図46Aは、第1および第2の構造体と、第1の電極線(Y電極)および第2の電極線(X電極)との配置例を示す模式的な平面図である。図46Bは、第1および第2の構造体と、第1の電極線(Y電極)および第2の電極線(X電極)との他の配置例を示す模式的な平面図である。 図47Aは、入力装置の面内方向における複数の開口の配置位置の第1の例を示す平面図である。図47Bは、入力装置の面内方向における複数の開口の配置位置の第2の例を示す平面図である。 図48は、単位検出領域の各頂部および各頂部の近傍に複数の第2の構造体を配置した例を示す平面図である。 図49Aは、入力装置のグランド接続の第1の例を示す概略図である。図49Bは、入力装置のグランド接続の第2の例を示す概略図である。 図50は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置の変形例を示す概略断面図である。 図51Aは、円筒状を有する入力装置の形状例を示す斜視図である。図51Bは、図51AのA−A線に沿った断面図である。 図52Aは、曲面状を有する入力装置の形状例を示す斜視図である。図52Bは、図51AのA−A線に沿った断面図である。 図53Aは、本技術の第2の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す断面図である。図53Bは、図53Aの一部を拡大して表す断面図である。 図54Aは、Y電極の構成の一例を示す平面図である。図54Bは、X電極の構成の一例を示す平面図である。 図55Aは、X電極およびY電極の配列の一例を示す平面図である。図55Bは、図55AのA−A線に沿った断面図である。 図56Aは、本技術の第2の実施形態の変形例に係る入力装置の構成の第1の例を示す断面図である。図56Bは、本技術の第2の実施形態の変形例に係る入力装置の構成の第2の例を示す断面図である。 図57Aは、Y電極の構成の第1の例を示す平面図である。図57Bは、X電極の構成の第1の例を示す平面図である。 図58Aは、Y電極の構成の第2の一例を示す平面図である。図58Bは、X電極の構成の第2の例を示す平面図である。 図59Aは、本技術の第3の実施形態に係る入力装置の構成の第1の例を示す断面図である。図59Bは、本技術の第3の実施形態に係る入力装置の構成の第2の例を示す断面図である。 図60Aは、本技術の第3の実施形態の変形例1に係る入力装置の構成の第1の例を示す断面図である。図60Bは、本技術の第3の実施形態の変形例1に係る入力装置の構成の第2の例を示す断面図である。 図61Aは、本技術の第3の実施形態の変形例2に係る入力装置におけるX、Y電極の構成の第1の例を示す平面図である。図61Bは、本技術の第3の実施形態の変形例2に係る入力装置におけるX、Y電極の構成の第2の例を示す平面図である。 図62Aは、第1の電極線(Y電極)の配置例を示す平面図である。図62Bは、第2の電極線(X電極)の配置例を示す平面図である。 図63Aは、第1の構造体の配置例を示す平面図である。図63Bは、第2の構造体の配置例を示す平面図である。 図64は、第1および第2の電極線と第1および第2の構造体との配置関係を示す平面図である。 図65は、第1および第2の構造体の配置例を示す平面図である。
本技術において、センサ装置および入力装置は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タッチパネルディスプレイ、タブレット型コンピュータ、携帯電話(例えばスマートフォン)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、オーディオ機器(例えばポータブルオーディオプレイヤー)、ゲーム機器などの電子機器に適用して好適なものである。
本技術において、導体層は、電気的導電性を有する導電層であればよく、例えば、無機系導電材料を含む無機導電層、有機系導電材料を含む有機導電層、無機系導電性材料および有機系導電材料の両方を含む有機−無機導電層などを用いることが好ましい。
無機系導電材料としては、例えば、金属、金属酸化物などが挙げられる。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。金属としては、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンテル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛などの金属、またはこれらの合金などが挙げられるが、これに限定されるものではない。金属酸化物としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウム−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウム系などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
有機系導電材料としては、例えば、炭素材料、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、ナノホーンなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。導電性ポリマーとしては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(入力装置の例)
2.第2の実施形態(入力装置の例)
3.第3の実施形態(入力装置の例)
4.第4の実施形態(入力装置の例)
5.第5の実施形態(入力装置の例)
6.第6の実施形態(電子機器の例)
<1 第1の実施形態>
図1は本技術の第1の実施形態に係る入力装置100の一構成例を示す概略断面図、図2は入力装置100の一構成例を示す分解斜視図、図3は入力装置100の要部の一構成例を示す概略断面図、図4は入力装置100を用いた電子機器70の一構成例を示すブロック図である。以下、本実施形態の入力装置100の構成について説明する。なお、図中のX軸およびY軸は相互に直交する方向(入力装置100の面内方向)を示し、Z軸はX軸およびY軸に直交する方向(入力装置100の厚み方向または上下方向)を示している。
[入力装置]
入力装置100は、ユーザによる操作を受け付けるフレキシブルディスプレイ(表示部)11と、ユーザの操作を検出するセンサ装置1とを有する。入力装置100は、例えばフレキシブルなタッチパネルディスプレイとして構成され、後述する電子機器70に組み込まれる。センサ装置1およびフレキシブルディスプレイ11は、Z軸に垂直な方向に延びる平板状である。
フレキシブルディスプレイ11は、第1の面110と、第1の面110の反対側の第2の面120とを有する。フレキシブルディスプレイ11は、入力装置100における入力操作部としての機能と、表示部としての機能とを兼ね備える。すなわち、フレキシブルディスプレイ11は、第1の面110を入力操作面および表示面として機能させ、第1の面110からユーザによる操作に応じた画像をZ軸方向上方に向けて表示する。第1の面110には、例えばキーボードに対応する画像や、GUI(Graphical User Interface)などが表示される。フレキシブルディスプレイ11に対する操作を行う操作子としては、例えば、図18に示す指fや、図17に示すスタイラスsが挙げられる。
フレキシブルディスプレイ11の具体的な構成は特に限定されない。例えば、フレキシブルディスプレイ11として、いわゆる電子ペーパー、有機EL(エレクトロルミネセンス)パネル、無機ELパネル、液晶パネルなどを採用することができる。また、フレキシブルディスプレイ11の厚みも特に限定されず、例えば0.1mm〜1mmである。
センサ装置1は、金属膜(第1の導体層(導電層))12と、導体層(第2の導体層(導電層))50と、電極基板20と、第1の支持体30と、第2の支持体40を有する。センサ装置1は、フレキシブルディスプレイ11の第2の面120側に配置されている。
金属膜12は、可撓性を有し、例えば、変形可能なシート状に構成される。導体層50は、金属膜12に対向して配置される。電極基板20は、可撓性を有し、複数の第1の電極線210と、複数の第1の電極線210に対向して配置されるとともに、複数の第1の電極線210と交差する複数の第2の電極線220とを有している。電極基板20は、複数の第1の電極線210と交差する複数の第2の電極線220とを有している。電極基板20は、金属膜12と導体層50との間に変形可能に配置され、金属膜12および導体層50各々との距離の変化を静電的に検出することが可能である。第1の支持体30は、例えば、金属膜12と電極基板20との間を接続する複数の第1の構造体310と、複数の第1の構造体310の間に形成された第1の空間部330とを有する。複数の第1の構造体310により金属膜12と電極基板20との間が離間される。第2の支持体40は、例えば、隣り合う複数の第1の構造体310間にそれぞれ配置され導体層50と電極基板20との間を接続する複数の第2の構造体410と、複数の第2の構造体410の間に形成された第2の空間部430とを有する。複数の第2の構造体410により導体層50と電極基板20との間が離間される。第1の空間部330および第2の空間部430に液体やゲルなどの媒質が充填されていてもよい。また、空気以外の気体が充填されていてもよい。
本実施形態に係るセンサ装置1(入力装置100)は、フレキシブルディスプレイ11の第1の面110上での入力操作による金属膜12および電極基板20と、導体層50および電極基板20との間の距離の変化を静電的に検出することで、当該入力操作を検出する。当該入力操作は、第1の面110上を意識的な押圧(プッシュ)操作に限られず、接触(タッチ)操作であってもよい。すなわち、入力装置100は、後述するように、一般的なタッチ操作により付加される微小な押圧力(例えば約数十g程度)であっても検出可能であるため、通常のタッチセンサと同様のタッチ操作が可能に構成される。
入力装置100は、制御部60を有し、当該制御部60は、演算部61および信号生成部62を含む。演算部61は、検出部20sの静電容量の変化に基づいて、ユーザによる操作を検出する。信号生成部62は、演算部61による検出結果に基づいて操作信号を生成する。
図4に示す電子機器70は、入力装置100の信号生成部62の生成する操作信号に基づいた処理を行うコントローラ710を有する。コントローラ710によって処理された操作信号は、例えば画像信号として、フレキシブルディスプレイ11に出力される。フレキシブルディスプレイ11は、フレキシブル配線基板113(図2参照)を介してコントローラ710に搭載された駆動回路に接続される。上記駆動回路は、配線基板113に搭載されていてもよい。
フレキシブルディスプレイ11は、本実施形態において、入力装置100の操作部材10の一部として構成される。すなわち、入力装置100は、操作部材10と、電極基板20と、第1の支持体30と、第2の支持体40と、導体層50とを有する。以下、これらの各要素について説明する。
(操作部材)
操作部材10は、第1の面110と第2の面120とを含むフレキシブルディスプレイ11と、金属膜12との積層構造を有する。すなわち、操作部材10は、ユーザによる操作を受け付ける第1の面110と、金属膜12が形成され第1の面110の反対側の第2の面120とを有し、変形可能なシート状に構成される。金属膜12は、導体層50に対向する第2の面120の側に設けられている。
金属膜12は、フレキシブルディスプレイ11の変形に倣って変形可能なシート状に構成され、例えばCu(銅)、Al(アルミニウム)、ステンレス鋼(SUS)等の金属箔、あるいはメッシュ材で構成される。また、シート状の基材上に形成された導電体の蒸着膜やスパッタ膜等で構成されてもよく、導電ペースト等の塗膜であってもよい。なお、金属膜12は、導電層として機能すればよく、ITO(酸化インジウム錫)等の酸化物導電体やカーボンナノチューブ等の有機導電体でも良い。金属膜12の厚みは特に限定されず、例えば数10nm〜数10μmである。金属膜12は、例えばグランド電位に接続される。これにより、金属膜12は、電子機器70に実装された際に電磁シールド層としての機能を発揮する。すなわち、例えばフレキシブルディスプレイ11からの電磁波の侵入や電子機器70に実装される他の電子部品などからの電磁波の侵入、および入力装置100からの電磁波の漏洩を抑制し、電子機器70としての動作の安定性に寄与することができる。また、このような電磁シールド層としての機能を強化するために、金属膜12は複数層となっていてもよい。
金属膜12は、例えば図3に示すように、金属箔が形成された粘着性の樹脂膜などの接着層13をフレキシブルディスプレイ11に貼り付けることで形成される。あるいは、フレキシブルディスプレイ11に直接形成された蒸着膜やスパッタ膜などで構成されてもよく、フレキシブルディスプレイ11の表面に印刷された導電ペーストなどの塗膜であってもよい。また、金属膜12のフレキシブルディスプレイ11と反対側の面に非導電性の膜が形成されていても良い。非導電性の膜としては、例えば、耐傷性ハードコート層や耐腐食性の酸化防止膜等を形成することができる。
(導体層)
導体層50は、入力装置100の最下部を構成し、金属膜12とZ軸方向に対向して配置される。導体層50は、例えば入力装置100の支持プレートとしても機能し、例えば操作部材10および電極基板20よりも高い曲げ剛性を有するように構成される。導体層50は、例えばAl合金、Mg(マグネシウム)合金その他の金属材料を含む金属板またはカーボン繊維強化型プラスチックなどの導体板で構成されてもよい。あるいは導体層50は、プラスチック材料などの絶縁体層上にメッキ膜や蒸着膜、スパッタリング膜、金属箔などの導体膜が形成された積層構造を有してもよい。また、導体層50の厚みは特に限定されず、例えば約0.3mm程度である。
図5A〜図5Eは、導体層50の構成例を示す概略断面図である。導体層50は、図5Aに示すような平坦な板状に構成される例に限られず、図5B、図5C、図5Eに示す段差部51を有していてもよい。あるいは導体層50は、メッシュ状に構成されていてもよい。
例えば図5Bに示す導体層50Bは、周縁部がZ軸方向上方に向かって折り曲げられることで形成された段差部51Bを有し、図5C、図5Eに示す導体層50C、50Eは、いずれも中央部に形成され下方に陥没した段差部51C、51Eを有する。このような段差部51によって、導体層50のZ軸方向に関する曲げ剛性を高めることができる。
また、図5D、図5Eに示す導体層50D、50Eには、1または複数の開口50hが設けられている。このように導体層50に開口50hを設けることにより、剛性を維持しつつ放熱性を高めることができ、入力装置100の不具合を抑制し、信頼性を高めることが可能となる。また、上述のように導体層50に開口50hを設けることにより、導体層50の体積が減り、入力装置100の重さを軽くすることができる。さらに、上述のように導体層50に開口50hを設けることにより、第2の空間部430の体積が変形によって変化する際に空気が流れ易くなり、電極基板20の応答時間が短縮する。ここで、応答時間とは、操作部材10への加重が変化してから実際にセンサ装置1の容量が変化するまでの時間のことを指す。
開口50hの形状としては、三角形や四角形などの多角形状、円形状、楕円形状、長円形状、不定形状およびスリット状などが挙げられ、これらの形状を単独または2以上組み合わせて用いてもよい。導体層50に複数の開口50hを設ける場合には、複数の開口50hは規則的または不規則的パターンで配列され、センサ感度の均一性の観点からすると、規則的パターンが好ましい。その配列は、1次元的配列および2次元的配列のいずれであってもよい。また、導体層50に複数の開口50hを設ける場合には、複数の開口50hを設けた導体層50が全体としてメッシュ状やストライプ状を有していてもよいし、複数の開口50hが全体として幾何学模様を構成していてもよい。
導体層50に開口50hを設ける場合、開口50hは、第2の構造体410またはグループを構成する第2の構造体410のいずれのものとも対向しない位置または領域に設けられていることが好ましい。すなわち、開口50hと第2の構造体410とが、Z軸方向(すなわち、入力装置100の厚さ方向)に重ならないように、面内(XY面内)方向にずらして設けられていることが好ましい。第2の構造体410で電極基板20と導体層50を安定して接続するためである。
また、導体層50における開口50hの位置は、後述する複数の電極群21wと複数の電極群22wの交差領域(検出部20s)と対向しない位置であることが好ましい。すなわち、開口50hと検出部20sとが、Z軸方向(すなわち、入力装置100の厚さ方向)に重ならないように、面内(XY面内)方向にずらして設けられていることが好ましい。検出部20sに対向する位置に導体層50の開口50hが配置されている場合には、検出部20sに対向する位置に導体層50の開口50hが配置されていない場合に比して、検出部20sの初期容量や容量変化率が変化してしまい、入力装置100内でのセンサ感度が不均一になるためである。
開口50hの配置位置は、各々の単位検出領域20rにおいて全て同一位置であることが好ましい。ただし、入力装置100の最外周及び最外周近傍の単位検出領域20rは除くものとする。前述のように入力装置100内においてセンサ感度が不均一になるのを防止するためである。なお、単位検出領域20rの詳細については後述する。センサ感度が不均一になることを防止する観点からすると、開口50hは、検出部(交差領域)20sの中心に対して対称に配置されていることが好ましい。より具体的には、開口50hは、第1および第2の電極線210、220それぞれの中心線に対して線対称に配置されていることが好ましい。
図47A、図47Bは、入力装置100の面内(XY面内)方向における複数の開口50hの配置位置の例を示す平面図である。図47Aでは、開口50hを長円形状とした例が示され、図47Bでは、開口50hを円形状とした例が示されている。複数の開口50hは、Z軸方向(すなわち、入力装置100の厚さ方向)から見て、単位検出領域20rの外周(周)上に配置されると共に、第2の構造体410および検出部20sのいずれともZ軸方向に重ならないように、開口50hと第2の構造体410および検出部20sとを面内(XY面内)方向にずらして設けた例が示されている。
導体層50は、例えばグランド電位に接続される。これにより、導体層50は、電子機器70に実装された際の電磁シールド層としての機能を発揮する。すなわち、例えば電子機器70に実装される他の電子部品などからの電磁波の侵入および入力装置100からの電磁波の漏洩を抑制し、電子機器70としての動作の安定性に寄与することができる。
電磁シールド層としての機能を強化するために、特にフレキシブルディスプレイ11からの電磁波の侵入を防止するために、金属膜12および導体層50のグランド電位接続方法は以下のようになっていることが好ましい。
図49Aに示すように、金属膜12と導体層50とを制御部60のグランドのみに接続するのではなく、コントローラ710のグランドにも接続することが好ましい。フレキシブルディスプレイ11はコントローラ710に接続されており、ノイズ元に直接接続することで金属膜12のシールド効果を高めることができる。さらに、金属膜12と導体層50を多くの接点で結合させると効果が高い。
また、図49Bに示すように、導体層50のグランド接続は制御部60とし、複数の金属膜12を配置し、それらの金属膜12のうちフレキシブルディスプレイ11の最も近くに設けられた金属膜12をコントローラ710に接続してもよい。さらに、それらの金属膜12のうち電極基板20の最も近くに設けられた金属膜12のグランド接続を制御部60とコントローラ710の両方に接続してもよい。なお、図57Bでは、2つの金属膜12が設けられた例が示されている。
(接着層)
フレキシブルディスプレイ11と金属膜12との間に、接着層13が設けられていてもよい。接着層13は、例えば、絶縁性を有する接着剤または粘着テープにより構成される。接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤およびウレタン系接着剤などからなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。本技術において、粘着(pressure sensitive adhesion)は接着(adhesion)の一種と定義する。この定義に従えば、粘着層は接着層の一種と見なされる。
接着層13によりフレキシブルディスプレイ11と金属膜12との全面が接着されていてもよい。この場合、フレキシブルディスプレイ11と金属膜12と面内全面で強固な接着と均一な感度が得られる。
また、接着層13によりフレキシブルディスプレイ11と金属膜12との外周部だけが接着されていてもよく、両者が第1の枠体320の上方の部分でのみ接着されていることが特に好ましい。第1の枠体320の部分は第1の構造体310の部分より接着力が強く、フレキシブルディスプレイ11に上方に引きはがすような力が加わった場合に、第1の構造体310の部分の破壊や金属膜12と第1の構造体310との剥がれ、電極基板20と第1の構造体310の剥がれを抑制することができる。
また、接着層13によりフレキシブルディスプレイ11の表示エリア(有効エリア)のみが接着されていてもよい。フレキシブルディスプレイ11の外周部に配線やFPCやドライバなどが付属している場合に、フレキシブルディスプレイ11にダメージを与えることを防ぐことができ、かつ、フレキシブルディスプレイ11の外周部の段差を接着することで周辺のセンサの感度に異常が発生することを防ぐことができる。フレキシブルディスプレイ11の外周部の段差が大きい場合や、反りが大きい場合は、表示エリア(有効エリア)よりも内側のみで接合するようにしてもよい。
また、接着層13としては、例えば、フレキシブルディスプレイ11と金属膜12との間にほぼ均一な厚さで連続的に設けられた接着層、またはフレキシブルディスプレイ11および金属膜12の面内方向に所定のパターンを有する接着層を用いることができる。その接着層13のパターンは、所定の接着パターンが1方向に繰り返される一次元パターン、および所定の接着パターンが2方向に繰り返される二次元パターンのいずれであってもよい。具体的なパターン形状としては、例えば、柱状、ストライプ状、格子状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。接着層13が上述のようにパターンを有することで、フレキシブルディスプレイ11の貼り合せ時において、接着層13に気泡が混入することを抑制し、歩留まりを向上させることができる。接着層13が上述のようにパターンを有する場合、接着層13の厚さは、金属膜12の厚さよりも薄いことが好ましい。さらに、接着層13は、第1の構造体310よりも高精細であることが好ましい。すなわち、接着層13のパターンの大きさは、第1の構造体310の大きさに対して小さいことが好ましい。この場合、接着層13のパターンの大きさは、第1の構造体310の大きさの10分の1以下であることが好ましい。接着層13を第1の構造体310よりも高精細にすることで、接着層13のパターンと第1の構造体310のパターンとが干渉し、感度に不均一さが発生したり、感度に周期性が発生したりすることを抑制することができる。なお、接着層13が存在せず、金属膜12の上にフレキシブルディスプレイ11が乗せられているだけでも良い。
(電極基板)
電極基板20は、第1の電極線210を有する第1の配線基板21と、第2の電極線220を有する第2の配線基板22との積層体で構成される。
第1の配線基板21は、第1の基材211(図2参照)と、複数の第1の電極線(Y電極)210とを有する。第1の基材211は、例えばフレキシブル性を有するシート材で構成され、具体的にはPET、PEN、PC、PMMA、ポリイミドなどの電気絶縁性のプラスチックシート(フィルム)などで構成される。第1の基材211の厚みは特に限定されず、例えば数10μm〜数100μmである。
複数の第1の電極線210は、第1の基材211の一方の面に一体的に設けられている。複数の第1の電極線210は、X軸方向に沿って所定の間隔をおいて配列され、かつY軸方向に沿ってほぼ直線的に形成されている。第1の電極線210各々は、第1の基材211の縁部などに引き出され、それぞれ異なる端子に接続される。また、第1の電極線210各々は、これらの端子を介して制御部60に電気的に接続される。
なお、複数の第1の電極線210各々は、X軸方向に沿って配列された複数の電極群21w(図10B参照)で構成されている。また、各々の電極群21wを構成する複数の電極線は、共通の端子に接続されてもよいし、異なる2以上の端子に分けて接続されてもよい。
一方、第2の配線基板22は、第2の基材221(図2参照)と、複数の第2の電極線(X電極)220とを有する。第2の基材221は、第1の基材211と同様に例えばフレキシブル性を有するシート材で構成され、具体的にはPET、PEN、PC、PMMA、ポリイミドなどの電気絶縁性のプラスチックシート(フィルム)などで構成される。第2の基材221の厚みは特に限定されず、例えば数10μm〜数100μmである。第2の配線基板22は、第1の配線基板21に対向して配置される。
複数の第2の電極線220は、複数の第1の電極線210と同様に構成される。すなわち、複数の第2の電極線220は、Y軸方向に沿って所定の間隔をおいて配列され、かつX軸方向に沿ってほぼ直線的に形成されている。また、複数の第2の電極線220各々は、Y軸方向に沿って配列された複数の電極群22w(図10B参照)で構成されている。
第2の電極線220各々は、第2の基材221の縁部などに引き出され、それぞれ異なる端子に接続される。各々の電極群22wを構成する複数の電極線は、共通の端子に接続されてもよいし、異なる2以上の端子に分けて接続されてもよい。また、第2の電極線210各々は、これらの端子を介して制御部60に電気的に接続される。
第1および第2の電極線210、220は、導電ペーストなどをスクリーン印刷やグラビアオフセット印刷、インクジェット印刷などの印刷法で形成されてもよいし、金属箔あるいは金属層のフォトリソグラフィ技術を用いたパターニング法で形成されてもよい。また、第1および第2の基材211、221がいずれもフレキシブル性を有するシートで構成されることで、電極基板20全体としてフレキシブル性を有する構成とすることができる。
図3に示すように電極基板20は、第1の配線基板21と第2の配線基板22とを相互に接合する接着層23を有する。接着層23は、電気絶縁性を有し、例えば、接着剤の硬化物、粘着テープなどの粘着材料などで構成される。
電極基板20は、第1の電極線210と第2の電極線220との交差領域に各々形成され、金属膜(第1の導体層)12と、導体層(第2の導体層)50各々との相対距離に応じて容量が可変の複数の検出部20sを有する。複数の第1の構造体310が各検出部20sに対応付けられたグループを構成していてもよい。また、複数の第2の構造体410が各検出部20sに対応付けられたグループを構成していてもよい。これらの各グループを構成する複数の第1および第2の構造体310、410は、検出部20(交差領域)sの中心に対して対称に配置されていてもよい。より具体的には、第1および第2の電極線210、220それぞれの中心線に対して線対称に配置されていてもよい。
図6Aは、検出部20sの構成を説明するための模式的な断面図である。検出部20sは、第1の電極線210と、第1の電極線210と対向する第2の電極線220と、第1および第2の電極線210、220の間に設けられた誘電層とを有する相互キャパシタンス方式の容量素子で構成される。なお、図6A、図6Bでは、各第1および第2の電極線210、220がそれぞれ単一の電極線で構成されているとして説明する。
図6Aは、第1の電極線210(210xi、210xi+1、210xi+2)と第2の電極線220(220y)とがZ軸方向に相互に対向して配置される例を示す。図6Aに示す例では、第1の配線基板21および第2の配線基板22が接着層23により相互に接合されており、第1の配線基板21の第1の基材211と接着層23とが上記誘電層を構成する。この場合は、第1の電極線210xi、210xi+1、210xi+2各々と第2の電極線220yとが容量結合する交差領域にそれぞれ検出部20si、20si+1、20si+2が形成され、これらの静電容量Ci、Ci+1、Ci+2が、金属膜12および導体層50各々と第1の電極線210xi、210xi+1、210xi+2、第2の電極線220yとの容量結合に応じて変化するように構成される。なお、検出部20sの初期容量は、例えば、第1および第2の電極線210、220間の対向面積、第1および第2の電極線210、220間の対向距離、接着層23の誘電率によって設定される。
また、図6Bは、検出部20sの構成の変形例を示し、第1の電極線210D(210Dxi、210Dxi+1、210Dxi+2)と第2の電極線220D(220Dyi、220Dyi+1、220Dyi+2)とが第1の基材211D上の同一面内に配置され、XY平面内で容量結合している例を示す。この場合には、例えば第1の基材211Dが検出部20Ds(20Dsi、20Dsi+1、20Dsi+2)の誘電層を構成する。このような配置であっても、検出部20Dsi、20Dsi+1、20Dsi+2の静電容量Cai、Cai+1、Cai+2が金属膜12および導体層50各々と第1および第2の電極線210Dx、220Dyとの容量結合に応じて可変に構成される。また、上記構成では第2の基材および接着層が不要となり、入力装置100の薄型化に貢献できる。
本実施形態において、複数の検出部20s各々は、第1の構造体310、または第1の構造体310が構成するグループとZ軸方向に対向して配置されていてもよい。あるいは、第2の構造体410、または第2の構造体410が構成するグループとZ軸方向に対向して配置されていてもよい。また、本実施形態では、第1の配線基板21が第2の配線基板22よりも上層となるように積層されるが、これに限られず第2の配線基板22を第1の配線基板21よりも上層となるように積層されてもよい。
(制御部)
制御部60は、電極基板20に電気的に接続される。より詳細には、制御部60は、複数の第1および第2の電極線210、220各々に端子を介してそれぞれ接続される。制御部60は、複数の検出部20sの出力に基づいて第1の面110に対する入力操作に関する情報(信号)を生成することが可能な信号処理回路を構成する。制御部60は、所定の周期で複数の検出部20s各々をスキャンしながら各検出部20sの容量変化量を取得し、その容量変化量に基づいて入力操作に関する情報(信号)を生成する。
制御部60は、典型的には、CPU/MPU、メモリなどを有するコンピュータで構成される。制御部60は、単一のチップ部品で構成されてもよいし、複数の回路部品で構成されてもよい。制御部60は、入力装置100に搭載されてもよいし、入力装置100が組み込まれる電子機器70に搭載されてもよい。前者の場合には、例えば、電極基板20に接続されるフレキシブル配線基板上に実装される。後者の場合には、電子機器70を制御するコントローラ710と一体的に構成されてもよい。
制御部60は、上述のように演算部61と、信号生成部62とを有し、不図示の記憶部に格納されたプログラムに従って各種機能を実行する。演算部61は、電極基板20の第1および第2の電極線210、220各々から出力される電気的な信号(入力信号)に基づいて第1の面110上のXY座標系における操作位置を算出し、信号生成部62は、その結果に基づいて操作信号を生成する。これにより、フレキシブルディスプレイ11に対し、第1の面110上での入力操作に基づく画像を表示させることができる。
図3、図4に示す演算部61は、第1の面110上における操作子による操作位置のXY座標を、固有のXY座標が割り当てられた各検出部20sからの出力に基づいて算出する。具体的には、演算部61は、各Y電極210、X電極220から得られる静電容量の変化量に基づいて、各Y電極210、X電極220の交差領域に形成される各検出部20sにおける静電容量の変化量を算出する。この各検出部20sの静電容量の変化量の比率などにより、操作子による操作位置のXY座標を算出することが可能となる。
また、演算部61は、第1の面110が操作を受けているか否かを判定することができる。具体的には、例えば、検出部20s全体の静電容量の変化量や検出部20s各々の静電容量の変化量などが所定の閾値以上である場合に、第1の面110が操作を受けていると判定することができる。また、当該閾値を2以上設けることにより、例えばタッチ操作と(意識的な)プッシュ操作とを区別して判定することが可能となる。さらに、検出部20sの静電容量の変化量に基づいて押圧力を算出することも可能である。
演算部61は、これらの算出結果を信号生成部62に出力することができる。
信号生成部62は、演算部61の算出結果に基づいて、所定の操作信号を生成する。当該操作信号は、例えばフレキシブルディスプレイ11に出力する表示画像を生成するための画像制御信号や、フレキシブルディスプレイ11上の操作位置に表示されたキーボード画像のキーに対応する操作信号、あるいはGUI(Graphical User Interface)に対応する操作に関する操作信号などであってもよい。
ここで、入力装置100は、第1の面110上での操作により金属膜12および導体層50各々と電極基板20(検出部20s)との距離の変化を生じさせる構成として、第1および第2の支持体30、40を有する。以下、第1および第2の支持体30、40について説明する。
(第1および第2の支持体の基本構成)
第1の支持体30は、操作部材10と電極基板20との間に配置される。第1の支持体30は、複数の第1の構造体310と、第1の枠体320と、第1の空間部330とを有する。本実施形態において第1の支持体30は、接着層35を介して電極基板20の上に接合されている(図3参照)。接着層35は、接着剤であっても良いし、粘着テープなどの粘着材料で構成されてもよい。
図3に示すように本実施形態に係る第1の支持体30は、基材31と、基材31の表面(上面)に設けられた構造層32と、構造層32上の所定位置に形成された複数の接合部341の積層構造を有する。基材31は、PET、PEN、PCなどの電気絶縁性のプラスチックシートで構成される。基材31の厚みは特に限定されず、例えば数μm〜数100μmである。
構造層32は、UV樹脂などの電気絶縁性の樹脂材料で構成され、基材31の上に複数の第1の凸部321と、第2の凸部322と、凹部323とを形成する。第1の凸部321各々は、例えばZ軸方向に突出する円柱状、角柱状、錐台形状などの形状を有し、基材31の上に所定間隔で配列される。第2の凸部322は、基材31の周囲を取り囲むように所定の幅で形成される。
また、構造層32は、第1の面110上での入力操作により電極基板20を変形させることが可能な程度の、比較的高い剛性を有する材料で構成されるが、入力操作時に操作部材10とともに変形可能な弾性材料で構成されてもよい。すなわち、構造層32の弾性率は特に限定されず、目的とする操作感や検出感度が得られる範囲で適宜選択可能である。
凹部323は、第1および第2の凸部321、322の間に形成された平坦面で構成される。すなわち、凹部323上の空間領域は、第1の空間部330を構成する。また、凹部323上には、粘着性の低いUV樹脂などで形成された接着防止層342が形成されていてもよい(図3において図示せず)。接着防止層342の形状は特に限られず、島状に形成されてもよいし、凹部323上に平坦膜で形成されてもよい。
さらに第1および第2の凸部321、322各々の上には、粘着性の樹脂材料などで構成された接合部341が形成される。すなわち、第1の構造体310各々は、第1の凸部321とその上に形成された接合部341との積層体で構成され、第1の枠体320各々は、第2の凸部322とその上に形成された接合部341との積層体で構成される。これにより、第1の構造体310および第1の枠体320の厚み(高さ)は、略同一に構成され、本実施形態において例えば数μm〜数100μmである。なお、接着防止層342の高さは、第1の構造体310および第1の枠体320の高さよりも低ければ特に限定されず、例えば第1および第2の凸部321、322よりも低くなるように形成される。
複数の第1の構造体310は、例えば、検出部20sまたは単位検出領域20r各々の配置に対応して配置される。本実施形態において、複数の第1の構造体310は、例えば複数の検出部20sまたは単位検出領域20rとZ軸方向に対向して配置される。
一方、第1の枠体320は、電極基板20の周縁に沿って第1の支持体30の周囲を取り囲むように形成される。第1の枠体320の短手方向の長さ、すなわち幅は、第1の支持体30および入力装置100全体の強度を十分に確保できれば特に限られない。
一方、第2の支持体40は、電極基板20と導体層50との間に配置される。第2の支持体40は、複数の第2の構造体410と、第2の枠体420と、第2の空間部430とを有する。
図3に示すように本実施形態に係る第2の支持体40は、導体層50上に直接形成された第2の構造体410および第2の枠体420を有する。第2の構造体410および第2の枠体420は、例えば粘着性を有する絶縁性の樹脂材料で構成され、導体層50と電極基板20との間を接合する接合部の機能も兼ねる。第2の構造体410および第2の枠体420の厚みは特に限定されないが、例えば数μm〜数100μmである。なお、第2の構造体410の厚みは第1の構造体310の厚みよりも小さいことがこのましい。後述の図15のように、電極基板20を導体層50に底付きさせるまで変形させ、大きな容量変化量を得るためである。
第2の構造体410は、隣り合う第1の構造体310間にそれぞれ配置される。すなわち第2の構造体410は、検出部20s各々の配置に対応して配置されており、本実施形態において、隣り合う検出部20s間にそれぞれ配置されている。一方、第2の枠体420は、導体層50の周縁に沿って第2の支持体40の周囲を取り囲むように形成される。第2の枠体420の幅は、第2の支持体40及び入力装置100全体の強度を十分に確保できれば特に限られず、例えば第1の枠体320と略同一の幅で構成される。
また、第2の構造体410は、第1の構造体310を構成する構造層32と同様に弾性率は特に限定されない。すなわち、目的とする操作感や検出感度が得られる範囲で適宜選択可能であり、入力操作時に電極基板20とともに変形可能な弾性材料で構成されてもよい。
また、第2の空間部430は、第2の構造体410の間に形成され、第2の構造体410及び第2の枠体420の周囲の空間領域を構成する。本実施形態において、第2の空間部430は、Z軸方向から見たときに各検出部20s及び各第1の構造体310を収容する。
以上のような構成の第1および第2の支持体30、40は、以下のように形成される。
(第1および第2の支持体の形成方法)
図7A、図7B、図7Cは、第1の支持体30の形成方法の一例を示す概略断面図である。まず、基材31aの上にUV樹脂を配置し、当該樹脂に所定のパターンを形成する。これにより、図7Aに示すように、複数の第1および第2の凸部321a、322aおよび凹部323aを有する構造層32aを形成する。上記UV樹脂としては、固形のシート材料を用いても、液状のUV硬化性材料を用いてもよい。また、パターン形成方法は特に限定されず、例えば所定の凹凸形状のパターンが形成されたロール状の金型によりUV樹脂に金型の凹凸形状のパターンを転写するとともに、基材31a側からUV照射を行ってUV樹脂を硬化させる方法を適用することができる。また、UV樹脂を用いた成型以外でも、例えば、一般的な熱成形(例えばプレス成形や射出成形)によって形成しても、ディスペンサなどによる樹脂材料の吐出によって形成してもよい。
次に、図7Bに示すように、凹部323aに、例えばスクリーン印刷法により接着性の低いUV樹脂などを所定パターンで塗布し、接着防止層342aを形成する。これにより、例えば構造層32aを形成する樹脂材料が接着性の高いものであった場合に、第1の支持体30上に配置される金属膜12と凹部323との接着を防止することができる。なお、接着防止層342aは、構造層32aを形成する樹脂材料の接着性が低いものである場合には、形成しなくてもよい。
さらに図7Cに示すように、凸部321a上に、例えばスクリーン印刷法により接着性の高いUV樹脂などで構成された接合部341aを形成する。接合部341aにより、第1の支持体30と金属膜12との間が接合される。上記形成方法により、所望の形状を有する第1の構造体310および第1の枠体320を形成することが可能となる。
一方、図8は、第2の支持体40の形成方法の一例を示す概略断面図である。図8では、導体層50b上に直接、例えばスクリーン印刷法により接着性の高いUV樹脂などを所定パターンで塗布し、第2の構造体410bおよび第2の枠体420bを形成する。これにより、工程数を大幅に削減し、生産性を高めることが可能となる。
以上の形成方法は一例であり、例えば第1の支持体30を図8に示す方法で形成してもよいし、第2の支持体40を図7で示す方法で形成してもよい。また、第1および第2の支持体30、40は、以下の図9に示す方法で形成することもできる。
図9A、図9Bは、第1および第2の支持体30、40の形成方法の変形例を示す概略断面図である。なお、図9においては、第1の支持体30に対応した符号を付して説明する。図9Aでは、基材31cなどの上に、例えばスクリーン印刷法によりUV樹脂などを所定パターンで塗布し、第1の凸部311cおよび第2の凸部312cを形成する。さらに第1の凸部311cおよび第2の凸部312c上に、例えばスクリーン印刷法により接着性の高いUV樹脂などで構成された接合部341cを形成する。これにより、第1の凸部311cおよび接合部341cで構成された第1の構造体310(第2の構造体410)と、第2の凸部312cおよび接合部341cで構成された第1の枠体320(または第2の枠体420)とを形成することができる。
(第1および第2の電極線)
図10Aは、第1および第2の電極線210、220の配置例を示す概略図である。第1の電極線210は、Y軸方向に延在され、ストライプ状に設けられたY電極である。第2の電極線220は、X軸方向に延在され、ストライプ状に設けられたX電極である。第1の電極線210と第2の電極線220とは、互いに直交するように配置されている。
図10Bは、第1および第2の電極線210、220の一構成例を示す概略図である。第1の電極線210は、複数の第1のサブ電極(第1の電極要素)21zの群からなる電極群21wにより構成されている。第1のサブ電極21zは、例えばY軸方向に延在された線状の導電部材である。第2の電極線220は、複数の第2のサブ電極(第2の電極要素)22zの群からなる電極群22wにより構成されている。第2のサブ電極22zは、例えばX軸方向に延在された線状の導電部材である。なお、第1および第2の電極線210、220の構成はこれに限定されるものではなく、第1および第2の電極線210、220の一方をサブ電極により構成してもよい。このような構成を採用する場合、複数の第1の電極線210が複数の第2の電極線220と金属膜12との間に設けられ、第1および第2の電極線210、220のうち第1の電極線210が、複数のサブ電極21zを含んでいる構成を採用してもよい。
図10Cは、単位検出領域20rを説明するための概略図である。第1および第2の電極線210、220の各交差部に対応して、複数の単位検出領域20rが設けられている。この単位検出領域20rには、第1および第2の電極線210、220の交差部に設けられた検出部20sが含まれている。複数の単位検出領域20rは、例えば、X軸方向(第1の方向)およびY軸方向(第2の方向)に2次元的に充填配列されている。単位検出領域20rは、例えば、X軸方向に延在された一組の辺と、Y軸方向に延在された一組の辺とにより構成される正方形状または長方形状を有している。単位検出領域20rが正方形状または長方形状を有する場合、複数の単位検出領域20rの充填配列は、格子状(マトリックス状)の充填配列である。
複数の第2の構造体410は、例えば、隣接する単位検出領域20r間に配置されている。すなわち、複数の第2の構造体410は、例えば、単位検出領域20rの外周(周)上に配置されている。また、複数の第2の構造体410は、例えば、単位検出領域20rの中心に対して対称に配置されている。
単位検出領域20rが正方形状または長方形状を有する場合、第2の構造体410の配置位置としては、単位検出領域20rを形成する各辺の中点、単位検出領域20rの各頂部(角部)、単位検出領域20rの各頂部(角部)の近傍などが挙げられ、これらの配置位置を2以上組み合わせてもよい。図10Cでは、単位検出領域20rの各頂部(角部)に第2の構造体410が配置された例が示されている。
入力操作の検出感度を向上する観点からすると、第2の構造体410の配置位置としては、好ましくは単位検出領域20rを形成する各辺の中点および単位検出領域20rの各頂部(角部)の両方の位置、より好ましくは単位検出領域20rを形成する各辺の中点の位置、さらに好ましくは単位検出領域20rの各頂部(角部)の位置が挙げられる。第2の構造体410と電極基板20および導体層50の表面との接着力を向上する観点からすると、第2の構造体410の配置位置としては、単位検出領域20rの各頂部(角部)と各頂部(角部)の近傍との組み合わせが好ましい。なお、第2の構造体410の配置位置は、上述の配置例に限定されるものではなく、上記配置例以外の単位検出領域20rの外周(周)上に第2の構造体410を配置するようにしてもよい。
図48は、単位検出領域20rの各頂部(角部)および各頂部(角部)の近傍に複数の第2の構造体410を配置した例を示す平面図である。複数の第2の構造体410は、位置αを交点とした十字状に配置されている。ここで、位置αは、隣接する4つの単位検出領域20rの各頂点が接する位置である。十字状に配置される複数の第2の構造体410の配置間隔(X軸方向およびY軸方向の配置間隔)は、例えば等間隔に選ばれる。
(第1および第2の構造体の配置例)
図11A、図11Bは、第1および第2の構造体310、410と、第1の電極線(Y電極)210および第2の電極線(X電極)220との配置例を示す模式的な平面図である。図11A、図11Bでは、各Y電極210、各X電極220がそれぞれ電極群21w、22wを有している例を示す。また各検出部20sは、上述のようにY電極210、X電極220の交差領域に形成されるため、図11A、図11Bにおいては例えば6つの検出部20sが配置されている。なお、図11A、図11Bに示す黒丸は、第1の構造体310を示し、白丸は、第2の構造体410を示す。
検出部20sの形成領域は、Z軸方向(すなわち、入力装置100の厚さ方向)から見て、第1の電極線(Y電極)210と第1の電極線(X電極)220とが重なり合う領域である。具体的には、X軸方向における検出部20sの形成領域は、第1の電極線(Y電極)210の幅方向の一端を構成する第1のサブ電極21zの外側端面から、他端を構成する第1のサブ電極21zの外側端面までの範囲である。一方、Y軸方向における検出部20sの形成領域は、第2の電極線(X電極)220の幅方向の一端を構成する第2のサブ電極22zの外側端面から、他端を構成する第2のサブ電極22zの外側端面までの範囲である。ここで、第1のサブ電極21zの外側端面とは、第1のサブ電極21zのx軸方向の両端面のうち、検出部20sの中心から遠い側の端面を意味する。一方、第2のサブ電極22zの外側端面とは、第2のサブ電極22zのy軸方向の両端面のうち、検出部20sの中心から遠い側の端面を意味する。
Y電極210、X電極220の交差部に対応して、単位検出領域(単位センサ領域)20rが設けられている。この単位検出領域20r内に検出部20sが設けられている。単位検出領域20rの外周上には、複数の第2の構造体410が配置されている。単位検出領域20rとは、Y電極210、X電極220の交差部に対応するように、入力装置100の主面を等分割して得られる領域をいう。典型的には、単位検出領域20rは、以下の(A)または(B)のように定義される。
(A)Y電極210、X電極220の交差部に対応して設けられた複数の第2の構造体410により規定される領域
ここで、第2の構造体410により規定されるのは、単位検出領域20rの各辺(例えば各辺の中点)および/または各頂部(角部)の位置である。
(B)Y電極210の中心線とX電極220の中心線の各交点を原点Oとした場合に、下記の2つの式を満たす領域
−Lx/2≦X<+Lx/2
−Ly/2≦Y<+Ly/2
(但し、式中、Lx:Y電極210の中心間隔、Ly:X電極220の中心間隔である。)
図11Aは、第1の構造体310と第2の構造体410との数が略同一となる例を示す。すなわち第1の構造体310は、検出部20sの略中心上に配置されている。第1の構造体310のX軸方向およびY軸方向のピッチは、検出部20sのX軸方向およびY軸方向のピッチと同一であり、P1である。また第2の構造体410は、第1の構造体310と同一のピッチP1で、X軸およびY軸方向各々と約45°をなす斜め方向に隣り合う第1の構造体310および検出部20sの間に等間隔で配置されている。
また、図11Bは、第1の構造体310と第2の構造体410の数が異なる例を示す。すなわち第1の構造体310は、図11Aに示す例と同様に、検出部20sの略中心上にピッチP1で配置されている。一方第2の構造体410は、図11Aとは配置および数が異なり、第1の構造体310のピッチP1の1/2倍のピッチP2で配置されており、Z軸方向から見た場合に、第1の構造体310および検出部20sの周囲を第2の構造体410が取り囲むように配置されている。第2の構造体410の数を第1の構造体310の数よりも多く配置することにより、入力装置100全体の強度を高めることができる。
また、第1および第2の構造体310、410の数および配置(ピッチ)を調整することで、目的とする操作感や検出感度が得られるように、押圧力に対する金属膜12および導体層50各々と検出部20sとの距離の変化量を調整することができる。
以上のように、本実施形態に係る第1および第2の支持体30、40は、(1)第1および第2の構造体310、410と第1および第2の空間部330、430とを有する、(2)Z軸方向から見て第1の構造体310と第2の構造体410とが重複しておらず、第1の構造体310が第2の空間部430上に配置される、という特徴を有する。したがって、以下に示すように、操作時の数十g程度の微小な押圧力によっても金属膜12および導体層50を変形させることが可能となる。
(第1および第2の支持体の動作)
図12は、操作子hにより第1の面110上の点PをZ軸方向下方へ押圧した際の、第1および第2の構造体310、410へ付加される力の様子を示す概略断面図である。図中の白抜き矢印は、Z軸方向下方(以下、単に「下方」とする)への力の大きさを模式的に示している。図12においては、金属膜12および電極基板20等の撓み、第1および第2の構造体310、410の弾性変形等の態様は示していない。なお以下の説明において、ユーザが押圧を意識しないタッチ操作を行った場合でも、実際には微小な押圧力が付加されることから、これらの入力操作を一括して「押圧」として説明する。
例えば第1の空間部330i上の点Pが力Fで下方へ押圧された場合、点Pの直下の金属膜12が下方へ撓む。それに伴い、第1の空間部330iに隣接する第1の構造体310i、310i+1が力F1を受け、Z軸方向に弾性変形して厚みがわずかに減少する。また、金属膜12の撓みにより、第1の構造体310i、310i+1に隣接する第1の構造体310i-1、310i+2も、F1より小さい力F2を受ける。さらに力F1、F2により、電極基板20にも力が加えられ、第1の構造体310i、310i+1直下の領域を中心に下方へ撓む。これにより第1の構造体310i、310i+1の間に配置された第2の構造体410iが力F3を受け、Z軸方向に弾性変形して厚みがわずかに減少する。また第1の構造体310i-1、310iの間に配置された第2の構造体410i-1、および第1の構造体310i+1、310i+2の間に配置された第2の構造体410i+1もそれぞれF3より小さいF4を受ける。
このように、第1および第2の構造体310、410により厚み方向に力を伝達することができ、電極基板20を容易に変形させることができる。また、金属膜12および電極基板20が撓み、面内方向(X軸方向およびY軸方向に平行な方向)に押圧力の影響が及ぶことにより、操作子hの直下の領域のみならず、その近傍の第1および第2の構造体310、410にも力を及ぼすことができる。
また上記特徴(1)に関して、第1および第2の空間部330、430により金属膜12および電極基板20を容易に変形させることができる。さらに柱体等で構成された第1および第2の構造体310、410により、操作子hの押圧力に対して電極基板20へ高い圧力を及ぼすことができ、電極基板20を効率的に撓ませることができる。
さらに上記特徴(2)に関して、第1および第2の構造体310、410がZ軸方向から見て重複して配置されていないため、第1の構造体310がその下の第2の空間部430を介して電極基板20を導体層50に向けて容易に撓ませることができる。
(サブ電極の利点)
以下、第1および第2の電極線210、220を第1および第2のサブ電極21z、22zにより構成することで得られる利点について説明する。
図13A、図13Bは、第1および第2の電極線210、220を第1および第2のサブ電極21z、22zにより構成した入力装置の構成を模式的に示している。図14A、図14Bは、第1および第2の電極線210、220を単一構成の平板状の第1および第2の電極21y、22yにより構成した入力装置の構成を模式的に示している。図13A、図14Aは、金属膜12を押圧していない状態を示し、図13B、図14Bは、金属膜12を押圧した状態を示している。なお、図13A、図13B、図14A、図14Bでは、実線Laおよび破線Lbは電極線を示しており、実線Laおよび破線Lbのうち破線Lbが第1および第2のサブ電極21z、22z、または第1および第2の電極21y、22yが導体層50に近づいたことによる容量変化分に相当する。また、図13A、図13B、図14A、図14Bでは、説明を容易にするために、入力装置100の部材の図示を一部省略している。
相互容量型(容量減少型)では、第1および第2の電極線210、220の端部から漏れている電界を金属膜(GND)12および導体層(GND)50が吸い取る量で、容量変化が決まる。つまり、第1および第2の電極線210、220が有する端部が多い方が、容量変化が大きくなる。
第1および第2の電極線210、220を第1および第2のサブ電極21z、22zで構成すると、第1および第2の電極線210、220の端部が多くなるので、容量変化が大きくなる。一方、第1および第2の電極線210、220を単一構成の平板状の第1および第2のサブ電極21z、22zで構成すると、第1および第2の電極線210、220の端部が少なく、第1および第2の電極線210、220間の結合が強すぎて、容量変化が小さい。
以下、具体的な操作時における検出部20sの静電容量の変化量の一例を示す。
(検出部の出力例)
図15、図16は、第1の面110が操作子hによる操作を受けたときの入力装置100の態様を示す模式的な要部断面図と、そのときの各検出部20sの容量変化量の一例を示す図である。図15、図16におけるX軸に沿って示す棒グラフは、各検出部20sにおける静電容量の基準値からの変化量を模式的に示している。また、図15は、操作子hが単位検出領域20rの中心、つまり第1の構造体310(310i+1)上を押圧した際の態様を示し、図16は、操作子hが単位検出領域20rと隣り合う単位検出領域20rとの中間、つまり第1の空間部330(330i+1)上を押圧した際の態様を示す。
図15では、操作位置の直下の第1の構造体310i+1が最も力を受け、第1の構造体310i+1自身が弾性変形するとともに、下方へ変位する。その変位により第1の構造体310i+1直下の検出部20si+1が下方へと変位する。これにより、第2の空間部430i+1を介して検出部20si+1と導体層50とが近接または接触する。すなわち、検出部20si+1は、金属膜12との距離が若干変化し、かつ導体層50との距離が大きく変化することで、静電容量の変化量Ci+1を得る。一方で、金属膜12の撓みの影響により、第1の構造体310i、310i+2もわずかに下方へと変位し、検出部20si、20si+2における静電容量の変化量は、それぞれCi、Ci+2となる。
図15に示す例において、Ci+1が最も大きく、CiとCi+2とは略同一で、かつCi+1よりも小さい。すなわち、図15に示すように、静電容量の変化量Ci、Ci+1、Ci+2は、Ci+1を頂点とする山形の分布を示す。この場合に演算部61は、Ci、Ci+1、Ci+2の比率に基づいて重心などを算出し、操作位置として検出部20si+1上のXY座標を算出することができる。
一方、図16では、金属膜12の撓みにより操作位置近傍の第1の構造体310i+1、310i+2がわずかに弾性変形するとともに、下方へと変位する。その変位により、電極基板20が撓み、第1の構造体310i+1、310i+2直下の検出部20si+1、20si+1が下方へと変位する。これにより第2の空間部430i+1、430i+2を介して検出部20si+1、20si+2と導体層50とが近接または接触する。すなわち、検出部20si+1、20si+2は、金属膜12との距離がわずかに変化し、かつ導体層50との距離が比較的大きく変化することで、それぞれ静電容量の変化量Ci+1、Ci+2を得る。
図16に示す例において、Ci+1とCi+2とは略同一である。これにより、演算部61は、操作位置として検出部20si+1、20si+2の間のXY座標を算出することができる。
このように、本実施形態によれば、検出部20sおよび金属膜12と、検出部20sおよび導体層50との厚みの双方が押圧力によって可変であることから、検出部20sにおける静電容量の変化量をより大きくすることができる。これにより、入力操作の検出感度を高めることが可能となる。
また、フレキシブルディスプレイ11上の操作位置が第1の構造体310上、第1の空間部330上のいずれの点であっても、操作位置のXY座標を算出することが可能となる。すなわち、金属膜12が面内方向に押圧力の影響を波及させることにより、操作位置直下の検出部20sのみならず、Z軸方向から見て操作位置の近傍の検出部20sにおいても静電容量変化を生じさせることができる。これにより、第1の面110内における検出精度のバラつきを抑制し、第1の面110全面において高い検出精度を維持することができる。
ここで、操作子としてよく用いられるものとして、指やスタイラスが挙げられる。両者の特徴としては、指の方がスタイラスよりも大きな接触面積を有するため、同じ荷重(押圧力)を負荷した場合、指の方が押圧力に対する圧力(以下、操作圧力とする)が小さくなる。一方で、スタイラスはその接触面積が小さく、例えば一般的な相互容量方式の静電容量センサでは、センサ素子との容量結合量が小さく、検出感度が低いという問題がある。本実施形態によれば、これらのいずれの操作子を用いた場合でも、高い精度で入力操作を検出することができる。以下、図17、図18を用いて説明する。
図17、図18は、第1の面110がスタイラス又は指により操作を受けたときの入力装置100の態様を示す模式的な要部断面図と、そのとき検出部20sから出力される出力信号の一例を示す図であり、図17は操作子がスタイラスsの場合、図18は操作子が指fの場合を示す。また図17、図18におけるX軸に沿って示す棒グラフは、図15、図16と同様に、各検出部20sにおける静電容量の基準値からの変化量を模式的に示している。
図17に示すように、スタイラスsは、金属膜12を変形させるとともに、操作位置直下の第1の構造体310i+1に対し押圧力を及ぼす。ここでスタイラスsは、接触面積が小さいため、金属膜12および第1の構造体310i+1に対し大きな操作圧力を及ぼすことができる。このため、金属膜12を大きく変形させることができ、結果として、検出部20si+1の静電容量の変化量Ci+1に示されるように、大きな静電容量変化を生じさせることが可能となる。これにより、検出部20si、20si+1、20si+2各々の静電容量の変化量Ci、Ci+1、Ci+2は、Ci+1を頂点とする山形の分布となる。
このように本実施形態に係る入力装置100は、操作圧力の面内分布に基づいて静電容量の変化量を検出することができる。これは、入力装置100が、操作子との直接の容量結合による静電容量の変化量を検出するものではなく、変形可能な金属膜12および電極基板20を介して静電容量の変化量を検出することによる。したがって、接触面積の小さいスタイラスsのような操作子であっても、精度よく操作位置および押圧力を検出することができる。
一方、図18に示すように、指fは接触面積が大きいため、操作圧力が小さくなるが、スタイラスsよりも広範囲の金属膜12を直接変形させることができる。これにより、第1の構造体310i、310i+1、310i+2をそれぞれ下方へ変位させ、検出部20si、20si+1、20si+2各々の静電容量の変化量Ci、Ci+1、Ci+2を生じさせることができる。Ci、Ci+1、Ci+2は、図17に係るCi、Ci+1、Ci+2と比較してゆるやかな山形の分布となる。
本実施形態に係る入力装置100は、上述のように金属膜12および導体層50各々と検出部20sとの間の双方の容量結合に基づく静電容量の変化量を検出であるため、指fのような大きな接触面積の操作子であっても、十分な静電容量の変化を生じさせることができる。また、操作が行われたか否かの判定においては、例えば静電容量の変化が生じた検出部20si、20si+1、20si+2全ての静電容量の変化量を合計した値を用いることで、たとえ操作圧力が小さい場合であっても、第1の面110全体の押圧力に基づいて精度よく接触を判定することができる。さらに、第1の面110内の操作圧力分布に基づいて静電容量が変化するため、これらの変化量の比率等に基づいて、ユーザの直感に即した操作位置を算出することができる。
さらに、一般的な静電容量センサの場合には、操作子とX、Y電極との容量結合を利用して操作位置等を検出する。すなわち、操作子とX、Y電極との間に導電体が配置される場合には、当該導電体とX、Y電極との容量結合により、入力操作の検出が難しかった。また、操作子とX、Y電極との間の厚みが大きい構成では、これらの間の容量結合量が小さくなり、検出感度が減少するという問題もあった。これらの事情から、ディスプレイの表示面上にセンサ装置を配置する必要があり、ディスプレイの表示品質の劣化が問題となっていた。
そこで、本実施形態に係る入力装置100(センサ装置1)は、金属膜12、導体層50各々とX、Y電極220、210との容量結合を利用するため、操作子とセンサ装置との間に導電体が配置されていた場合であっても検出感度に対する影響はない。また、操作子の押圧力により金属膜12が変形可能であればよく、操作子とX、Y電極との間の厚みの制限も少ない。したがってフレキシブルディスプレイ11の裏面にセンサ装置1を配置した場合であっても、操作位置および押圧力を精度よく検出することができ、フレキシブルディスプレイ11の表示特性の劣化を抑制することができる。
さらに、操作子とX、Y電極との間に存在する絶縁体(誘電体)の厚みの制限も少ないことから、例えばユーザが絶縁体である手袋等を装着して操作した場合であっても、検出感度が低下することがない。したがって、ユーザの利便性の向上に寄与することができる。
(座標計算のずれの発生およびその原因)
図19Aは、理想的な容量変化率分布を示す図である。図19Aにおいて、Ci、Ci+1はそれぞれ、単位検出領域20ri、20ri+1(検出部20si、20si+1)の中心位置を示している。また、Li、Li+1はそれぞれ、X軸方向に対する単位検出領域20ri、20ri+1(検出部20si、20si+1)の容量変化率分布を示している。
図19Aの矢印bに示すように、入力装置100の第1の面110に加わる荷重を中心位置Ciから中心位置Ci+1まで移動させた場合には、以下のような傾向を示すのが理想的である。すなわち、検出部20siの容量変化率は、矢印aiに示すように単調に減少するのに対して、検出部20si+1の容量変化率は、矢印ai+1に示すように単調に増加する傾向を示すのが理想的である。
しかし、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっていない場合には、容量変化率分布が、図19Aに示した理想的な分布とはならず、図19Bに示した分布のようになる傾向がある。すなわち、単位検出領域20ri、20ri+1の中心位置Ci、Ci+1に容量変化率分布のピークが1つ現れるのではなく、その中心位置Ci、Ci+1を中心としてピークが2つに分裂して現れる傾向がある。このように分裂した2つのピーク間の領域Ri、Ri+1は座標計算のずれを招く原因となる。
まず、図44A、図44Bを参照して、上述の2つのピークの発生の原因について以下に説明する。図44Aに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、金属膜12と電極基板20とは略同様な形状に変形する。これにより、押圧後も、金属膜12と電極基板20との距離は略一定に保持される。一方、図44Bに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1、20ri+2の間の近傍の位置P2を操作子hにより押圧すると、この押圧位置P2の近傍の金属膜12のみが大きく変形する。これにより、押圧後には、押圧位置P2の近傍における金属膜12と電極基板20との距離のみが大きく変化する。その結果、容量変化率分布には、上述のように、検出部20siの中心位置Ciの両側にピークが1つずつ発生する(図19B参照)。
次に、図25A、図25Bを参照して、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっている構成を採用することにより、2つのピークの発生の発生を抑制できる理由について説明する。図25Aに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、金属膜12と電極基板20とは略同様な形状に変形する。これにより、押圧後も、金属膜12と電極基板20との距離は略一定に保持される。一方、図25Bに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1、20ri+2の間の近傍の位置P2を操作子hにより押圧すると、この押圧位置P2の近傍の金属膜12のみが大きく変形する。しかし、押圧位置P2の近傍の金属膜12が変形した位置では、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとの交点の数密度が、単位検出領域20r(検出部20s)の中心に比して小さいもしくは0となっている。これにより、押圧後にも、押圧位置P2の近傍における金属膜12と電極基板20との距離が大きく変化しても容量変化には現れにくい。したがって、座標計算のずれを抑制する観点からすると、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっている構成を採用することが好ましい。このように局所的な距離の大きな変化があっても、その部分を容量に関して不感にすることで、単位検出領域20rの中心から単調に減少する理想的な容量変化率分布が得られる(図19A参照)。
第1および第2のサブ電極21z、22zの電極交点(以下「サブ電極交点」と適宜称する。)の密度が、第1および第2の電極線210、220の交差領域の周辺部(検出部20sの周辺部)に比して中央部において高いことが好ましい。これにより、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。
サブ電極交点の密度は、第2の構造体410と対向する位置または領域に比べて、第1の構造体310、または第1の構造体310のグループに対向する位置もしくは領域において高いことが好ましい。これにより、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。ここで、「第1の構造体310のグループに対向する位置または領域」とは、「グループを構成している複数の第1の構造体310を各頂点とする多角形の周(外周)が対向する位置または領域」を意味する。この多角形の形状としては、例えば、正方形、長方形などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
サブ電極交点は、第2の構造体410に対向する位置または領域には設けられていないことが好ましい。これにより、サブ電極交点を第2の構造体410に対向する位置または領域に設けた場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。
サブ電極交点は、第1の構造体310、または第1の構造体310のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられていることが好ましい。
サブ電極交点を単位検出領域20rの幅Lx、Lyの1/3以内の範囲に設けることで、容量変化率分布に2つのピークが発生することを略完全に抑制することができる。
[荷重感度の向上]
本実施形態に係る入力装置100では、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっていることで、荷重感度を向上することができる。
ここで、図44A、図25A、図26Aを参照して、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっていることで、荷重感度を向上できる理由について説明する。
図44Aでは、単位検出領域20r内に第1の構造体310を1個含み、サブ電極交点の密度が単位検出領域20r内で略一定になっている、入力装置100の例が示されている。この例に示した入力装置100では、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、図44Aに示すように、第1の構造体310の直下の電極基板20のみが導体層50に向けて局所的に変形する。このとき、第1の構造体310の直下のサブ電極交点の容量変化は非常に大きいが、単位検出領域20rの周辺部のサブ電極交点の容量変化は小さい。よって、1つの検出部20s全体での容量変化率を考えた場合には、その検出部20s内のサブ電極交点すべてで平均化され、容量変化率としては小さくなってしまう。
なお、容量変化率は、以下の式により算出した。
(容量変化率)[%]=[(初期容量C0)−(変化後容量C1)]/(初期容量C0
上記式中、「初期容量C0」および「変化後容量C1」は、具体的には以下の内容を示す。
初期容量C0:操作部材の表面に加重を加えていない状態における入力装置の静電容量
変化後容量C1:操作部材の表面に加重を加えた後の入力装置の静電容量
一方、図25Aでは、単位検出領域20r内に第1の構造体310を1個含み、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっている、入力装置100の例が示されている。この例に示した入力装置100では、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、図25Aに示すように、第1の構造体310の直下の電極基板20のみが導体層50に向けて局所的に変形する。このとき、第1の構造体310の直下のサブ電極交点の容量変化は非常に大きく、第1の構造体310の直下の位置にサブ電極交点が密集しているため、1つの検出部20s全体での容量変化率を考えた場合には、サブ電極交点の密度が単位検出領域20r内で略一定になっている場合と比べて、容量変化率としては大きくなる。その結果、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P2を操作子hにより押圧したときの容量変化量が増加する。
サブ電極交点の密度を、第1および第2電極の交差領域の周辺部に比して中央部において高くすると、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。ここで、感度(荷重感度)とは、荷重「0gf」近傍での容量変化率分布の曲線の傾きを意味する。
サブ電極交点を第2の構造体に対向する位置には設けないことで、さらに最大容量変化率および感度を向上することができる
サブ電極交点は第2の構造体に対向する位置に設けないことで、さらに最大容量変化率および感度を向上することができる
サブ電極交点を単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以内の範囲に設けることで、最大容量変化率および感度をさらに向上することができる。
さらに、図26Aでは、単位検出領域20r内に第1の構造体310を2個以上含み、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、複数の第1の構造体のグループに対向する領域、または該領域の内側に集まっている、入力装置100の例が示されている。この例に示した入力装置100では、図26Aに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P2を操作子hにより押圧すると、図26Aに示すように、単位検出領域20ri+1の中心近傍の第1の構造体310に囲まれた広範囲の電極基板20が導体層50に向けて変形する。このとき、単位検出領域20ri+1の中心近傍の第1の構造体310に囲まれたより広範囲の容量変化は非常に大きく、この範囲内にサブ電極交点が密集しているため、1つの検出部20s全体での容量変化率を考えた場合には、サブ電極交点の密度が単位検出領域20r内で略一定になっている場合と比べて、容量変化率としては大きくなる。その結果、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P2を操作子hにより押圧したときの容量変化量が増加する。さらに、図25Aの場合に対して、より広範囲の電極基板20が変形しているため、サブ電極交点の密度が大きい領域を広範囲に取れるため、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zの本数を増やすことができる。結果として、容量変化率を高くしつつ初期容量C0を大きくでき、S/Nが向上する。
[電子機器(裏面不感)]
図20A、図20B、図20Cは、本実施形態に係る入力装置100の電子機器70への実装例を示す図である。図20Aに係る電子機器70aは、入力装置100が配置される開口部721aを含む筐体720aを有する。また、開口部721aには支持部722aが形成され、粘着テープ等の接合部723aを介して導体層50の周縁部を支持する。また導体層50と支持部722aとの接合方法は上記に限定されず、例えばネジ等で固定してもよい。
また本実施形態に係る入力装置100は、周縁に沿って第1および第2の枠体320、420が形成されているため、実装時にも安定した強度を維持することができる。
図20Bに係る電子機器70bも、電子機器70aと略同一の構成を有し、開口部721aおよび支持部722aを含む筐体720bを有する。異なる点としては、導体層50の裏面を支持する少なくとも1つの補助支持部724bを有する点である。補助支持部724bは、例えば、導体層50の裏面から検出部20sの周辺部で、もしくは導体層50の裏面から第1の構造体310に対向した位置で入力装置100を支持している。この構成により、より安定的に入力装置100を支持することができる。補助支持部724bは、導体層50と粘着テープ等で接合してもよいし、接合しなくてもよい。
図20Cに係る電子機器70bも、電子機器70bと略同一の構成を有し、開口部721aおよび支持部722aを含む筐体720bを有する。異なる点としては、導体層50の裏面を支持する補助支持部724bが第2の構造体410の下に配置されている点である。補助支持部724bは、導体層50と粘着テープ等で接合してもよいし、接合しなくてもよい。入力装置100は補助支持部724bから荷重を受け、その荷重は主に直上の第2の構造体410へと伝わり、その第2の構造体410は電極基板を変形させる。しかし、第1のサブ電極21zと第2のサブ電極22zとが、単位検出領域20rの中央部付近に集まっていることで、第2の構造体410により変形する部分のサブ電極交点の密度は小さくなっており、容量変化量は小さくなる。比較として、図20Bのように補助支持部724bが単位検出領域20ri+1の中心近傍に存在する場合は、導体層50が補助支持部724bから荷重を受けて変形し、その変形は単位検出領域20rの中央部付近のサブ電極交点にて検出される。よって、導体層50の裏面を支持する補助支持部724bが第2の構造体410の下に配置されている構成により、より安定的に入力装置100を支持することができる。
[効果]
本実施形態に係る入力装置100は、上述のように金属膜12および導体層50各々と検出部20sとの間の双方の容量結合に基づく静電容量の変化量を検出であるため、指fのような大きな接触面積の操作子であっても、十分な静電容量の変化を生じさせることができる。また、操作が行われたか否かの判定においては、例えば静電容量の変化が生じた検出部20si、20si+1、20si+2全ての静電容量の変化量を合計した値を用いることで、たとえ操作圧力が小さい場合であっても、第1の面110全体の押圧力に基づいて精度よく接触を判定することができる。さらに、第1の面110内の操作圧力分布に基づいて静電容量が変化するため、これらの変化量の比率などに基づいて、ユーザの直感に即した操作位置を算出することができる。
第1の電極線210および第2の電極線220の少なくとも一方が複数のサブ電極を含んでいるので、初期容量および容量変化率を増大させることができる。このように初期容量を増大させることで、入力装置100のSN比(Signal-to-Noise Ratio)を向上することができる。また、このように容量変化率を増大させることで、入力装置の操作感度を向上することができる。
さらに、一般的な静電容量センサの場合には、操作子とX、Y電極との容量結合を利用して操作位置などを検出する。すなわち、操作子とX、Y電極との間に導電体が配置される場合には、当該導電体とX、Y電極との容量結合により、入力操作の検出が難しかった。また、操作子とX、Y電極との間の厚みが大きい構成では、これらの間の容量結合量が小さくなり、検出感度が減少するという問題もあった。これらの事情から、ディスプレイの表示面上にセンサ装置を配置する必要があり、ディスプレイの表示品質の劣化が問題となっていた。
そこで、本実施形態に係る入力装置100(センサ装置1)は、金属膜12、導体層50各々とX、Y電極210、220との容量結合を利用するため、操作子とセンサ装置との間に導電体が配置されていた場合であっても検出感度に対する影響はない。また、操作子の押圧力により金属膜12が変形可能であればよく、操作子とX、Y電極との間の厚みの制限も少ない。したがってフレキシブルディスプレイ11の裏面にセンサ装置1を配置した場合であっても、操作位置および押圧力を精度よく検出することができ、フレキシブルディスプレイ11の表示特性の劣化を抑制することができる。
さらに、操作子とX、Y電極との間に存在する絶縁体(誘電体)の厚みの制限も少ないことから、例えばユーザが絶縁体である手袋などを装着して操作した場合であっても、検出感度が低下することがない。したがって、ユーザの利便性の向上に寄与することができる。
(変形例1)
上述の第1の実施形態では、第1および第2の電極線210、220を直線状の複数の電極群21w、22wで構成する例について説明したが(図10B参照)、第1および第2の電極線210、220の構成はこの例に限定されるものではない。
図21Aは、第1の電極線210の変形例を示す平面図である。第1の電極線210は、複数の単位電極体210mと、複数の単位電極体210m同士を連結する複数の連結部210nとを備える。単位電極体210mは、複数のサブ電極(電極要素)の群からなる電極群により構成され、それらのサブ電極は規則的または不規則的なパターンを有している。図37Aに示す例では、単位電極体210mは、中心部から放射状に伸びる複数本の直線的な電極パターンの集合体で構成される。連結部210nは、Y軸方向に延在されており、隣り合う単位電極体210m同士を連結する。
図21Bは、第2の電極線220の変形例を示す平面図である。第2の電極線220は、複数の単位電極体220mと、複数の単位電極体220m同士を連結する複数の連結部220nとを備える。単位電極体220mは、複数のサブ電極(電極要素)の群からなる電極群により構成され、それらのサブ電極は規則的または不規則的なパターンを有している。図37Bに示す例では、単位電極体220mは、中心部から放射状に伸びる複数本の直線的な電極パターンの集合体で構成される。連結部220nは、X軸方向に延在されており、隣り合う単位電極体220m同士を連結する。
Z軸方向から見て、単位電極体210mと単位電極体220mとが重なるように、第1および第2の電極線210、220は交差して配置される。
図22(A)〜図22(P)は、単位電極体210m、220mの形状例を示す模式図である。なお、図22(A)〜図22(P)は、第1および第2の電極線210、220の交差部における形状を示しており、それ以外の部分の形状は特に限定されるものではなく、例えば直線状としてもよい。また、第1および第2の電極線210、220の単位電極体210m、220mの形状の組み合わせは、図10(B)または図22(A)〜図22(P)のうち同一種の2組でもよいし、異種の2組でもよい。
図22(A)は、図21A、図21Bの単位電極体210m、220mに相当する。図22(B)は、図21(A)の例に示した放射状の線電極のうちの一本が他の線電極よりも太く形成される例を示す。これにより、太い線電極上の静電容量変化量を他の線電極上よりも高めることができる。さらに図22(C)、図22(D)は、略中心に環状の線状電極が配置され、そこから放射状に線電極が形成されている例を示す。これにより、中心部における線状電極の集中を抑制し、感度低下領域の発生を防止することができる。
図22(E)〜図22(H)は、いずれも環状または矩形環状に形成された複数の線状電極を組み合わせて集合体を形成した例を示す。これにより、電極の密度を調整することが可能となり、かつ、感度低下領域の形成を抑制することが可能となる。また、図22(I)〜図22(L)は、いずれもX軸方向またはY軸方向に配列した複数の線状電極を組み合わせて集合体を形成した例を示す。当該線状電極の形状、長さおよびピッチなどを調整することで、所望の電極密度とすることが可能となる。さらに図22(M)〜図22(P)は、線電極がX軸方向またはY軸方向に非対称に配置された例である。
(変形例2)
図23は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置100の変形例を示す概略断面図である。この入力装置100は、電極基板20と導体層50との間に複数の第2の支持体40が設けられておらず、電極基板20と導体層50とが隣接して設けられている。これ以外の点では、上述の第1の実施形態と同様である。図23では、第1の構造体310は、検出部20sの中央に配置されているが、隣り合う検出部20sの間に配置されていても良い。
(変形例3)
図50は、本技術の第1の実施形態に係る入力装置100の変形例を示す概略断面図である。この入力装置100は、電極基板20と金属膜12との間に複数の第1の支持体30が設けられておらず、電極基板20と金属膜12とが隣接して設けられている。これ以外の点では、上述の第1の実施形態と同様である。図50では、第2の構造体410は、隣り合う検出部20sの間に配置されているが、検出部20sの中央に配置されていても良い。
(変形例4)
第1の実施形態における第1および第2の構造体310、410の互いの層間の配置位置(金属膜12と電極基板20との間の配置位置、および導体層50と電極基板20との間の配置位置)を入れ替えてもよい。以下に、このような入れ替えをした構成を有する入力装置100について説明をする。
図45Aは、本技術の第1の実施形態に係る入力装置100の変形例を示す概略断面図である。第1の構造体310aは、第1の実施形態における第2の構造体410を金属膜12と電極基板20との間に設けたものであり、それ以外の点(すなわち面内方向の配置位置、構成、材料および形成方法などの点)では、第1の実施形態における第2の構造体410と同様である。第2の構造体410aは、第1の実施形態における第1の構造体310を導体層50と電極基板20との間に設けたものであり、それ以外の点(すなわち面内方向の配置位置、構成、材料および形成方法などの点)では、第1の実施形態における第1の構造体310と同様である。このような構成を有する入力装置100では、検出部20sは、第2の構造体410a、または第2の構造体410が構成するグループとZ軸方向に対向して配置されていてもよい。
図45Bは、第1の面110が指fによる操作を受けたときの入力装置100の態様を示す模式的な要部断面図である。図45Bでは、操作位置の直下の操作部材10(金属膜12)が最も力を受け、その直下部分およびその近傍の操作部材10(金属膜12)が電極基板20に向けて変形し、電極基板20に対して近接または接触する。また、その操作部材10の変形により、第1の構造体310ai、310ai+1を介して電極基板20のうち単位検出領域20ri、20ri+1間および単位検出領域20ri+1、20ri+2間に対応する部分に力が加わり、その部分が導体層50に向けて変形し、導体層50に対して近接する。
サブ電極交点の密度は、第1の構造体310と対向する位置または領域に比べて、第2の構造体410、または第2の構造体410のグループに対向する位置もしくは領域において高いことが好ましい。これにより、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。ここで、「第2の構造体410のグループに対向する位置または領域」とは、「グループを構成している複数の第2の構造体410を各頂点とする多角形の周(外周)が対向する位置または領域」を意味する。この多角形の形状としては、例えば、正方形、長方形などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
サブ電極交点は、第1の構造体310に対向する位置または領域には設けられていないことが好ましい。これにより、サブ電極交点を第1の構造体310に対向する位置または領域に設けた場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。
サブ電極交点は、第2の構造体410、または第2の構造体410のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられていることが好ましい。
(変形例5)
第1の実施形態では、入力装置100が平板状を有する場合を例として説明したが、入力装置100の形状はこれに限定されるものではない。例えば、入力装置100が、筒状、曲面状、帯状、不定形状などを有していてもよい。曲面状としては、例えば、円弧状、楕円弧状、放物線状などの断面を有する曲面が挙げられる。また、入力装置100の全体は、剛性を有していてもよいし、フレキシブル性を有していてもよい。入力装置100の全体がフレキシブル性を有する場合、入力装置100がウエアラブルな装置であってもよい。
図51Aは、円筒状を有する入力装置100の形状例を示す斜視図である。図51Bは、図51AのA−A線に沿った断面図である。なお、図51Bでは、入力装置100の層構成の理解を容易にするために、入力装置100の厚さを図51Aに比して厚くして示している。入力装置100の外周面側にフレキシブルディスプレイ11が設けられ、内周面側に導体層50が設けられている。したがって、入力装置100の外周面側が入力操作面および表示面として機能する。入力装置100を円柱状などの支持体100jまたは手首などの人体に勘合して使用するようにしてもよい。また、帯状の入力装置100を円柱状などの支持体100jまたは手首などの人体に巻き付けて使用するようにしてもよい。
図52Aは、曲面状を有する入力装置100の形状例を示す斜視図である。図52Bは、図52AのA−A線に沿った断面図である。なお、図52Bでは、入力装置100の層構成の理解を容易にするために、入力装置100の厚さを図52Aに比して厚くして示している。図52Bでは、凸状の曲面側にフレキシブルディスプレイ11を設け、凹状の曲面側に導体層50を設けることで、凸状の曲面側が入力操作面および表示面として機能する例が示されている。なお、この例とは反対に、凹状の曲面側にフレキシブルディスプレイ11を設け、凸状の曲面側に導体層50を設けることで、凹状の曲面側が入力操作面および表示面として機能するようにしてもよい。入力装置100を凸状の曲面を有する支持体100kまたは手首などの人体に勘合して使用するようにしてもよい。また、帯状の入力装置100を凸状の曲面を有する支持体100kまたは手首などの人体に倣うように載せて使用するようにしてもよい。
<2 第2の実施形態>
図24は、本技術の第2の実施形態に係る入力装置の一構成例を示す概略断面図である。第2の実施形態に係る入力装置100Cは、単位検出領域20r内に第1の構造体310を2個以上含んでいる点において、第1の実施形態に係る入力装置100とは異なっている。
ここでは、単位検出領域20rの外周上に第1の構造体310が配置されている場合には、その外周を境にして着目する単位検出領域20rの内側に存在する1個の第1の構造体310の一部分を、第1の構造体310の個数としてカウントするものと定義する。具体的には例えば、単位検出領域20rを構成する辺上に2分割されるようにして、第1の構造体310が配置されている場合には、この第1の構造体310の個数は「1/2」と定義する。また、正方形状または長方形状の単位検出領域20rの頂部(角部)に第1の構造体310が配置されている場合には、この第1の構造体310の個数は「1/4」と定義する。
このように入力装置100が単位検出領域内に第1の構造体を2個以上含んでいることで、容量変化率分布に2つのピークが発生(図19B参照)することを抑制し、座標計算の精度を改善できる。
まず、図44A、図44Bを参照して、上述の2つのピークの発生の原因について以下に説明する。図44Aに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、金属膜12と電極基板20とは略同様な形状に変形する。これにより、押圧後も、金属膜12と電極基板20との距離は略一定に保持される。一方、図44Bに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1、20ri+2の間の近傍の位置P2を操作子hにより押圧すると、この押圧位置P2の近傍の金属膜12のみが大きく変形する。これにより、押圧後には、押圧位置P2の近傍における金属膜12と電極基板20との距離のみが大きく変化する。その結果、容量変化率分布には、上述のように、検出部20siの中心位置Ciの両側にピークが1つずつ発生する(図19B参照)。
次に、図26A、図26Bを参照して、単位検出領域20r内に複数の第1の構造体310を2個以上含むことにより、2つのピークの発生の発生を抑制できる理由について説明する。図26Aに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1の中心に対応する位置P1を操作子hにより押圧すると、金属膜12と電極基板20とは略同様な形状に変形する。これにより、押圧後も、金属膜12と電極基板20との距離は略一定に保持される。一方、図26Bに示すように、第1の面110のうち、単位検出領域20ri+1、20ri+2の間の近傍の位置P2を操作子hにより押圧すると、この押圧位置P2の近傍の金属膜12がわずかに下方に向けて変形するに留まる。これにより、押圧後にも、押圧位置P2の近傍における金属膜12と電極基板20との距離のみが大きく変化することが抑制される。これは、単位検出領域20ri+1、20ri+2内に2個以上の第1の構造体310i+1が配置されている影響で、押圧位置P2の近傍の金属膜12の変形が抑制されるためである。このように局所的な距離の大きな変化が抑制される結果、単位検出領域20rの中心から単調に減少する理想的な容量変化率分布が得られる(図19A参照)。
(第1および第2の構造体の配置例)
図46A、図46Bは、第1および第2の構造体310、410と、第1の電極線(Y電極)210および第2の電極線(X電極)220との配置例を示す模式的な平面図である。単位検出領域20r内には、第1の構造体310が2個以上含まれている。これにより、入力装置100の座標計算の精度を向上することができる。また、入力装置100の加重感度を向上することができる。
本開示において、「第1の構造体310が含まれる」とは、第1の構造体310の全体が含まれる場合ばかりではなく、第1の構造体310の一部が含まれる場合をも意味する。例えば、単位検出領域20rの外周(周)上に第1の構造体310が配置されている場合には、この外周上に配置されている第1の構造体310のうち、その外周を境にして着目する単位検出領域20rの内側に存在する1個の第1の構造体310の一部分を、第1の構造体310の個数としてカウントするものと定義する。なお、「第1の構造体310を含む」も、上記と同様の意味で用いられる。
単位検出領域20rの外周Crと、検出部(交差部)20sの外周Csと、単位検出領域20rに含まれる第1の構造体310の配置位置との位置関係としては、例えば、以下に示す位置関係(a)、(b)が挙げられ、容量変化率などの特性を向上する観点からすると、位置関係(b)が好ましい。但し、これらの位置関係は、入力装置100をZ軸方向(すなわち第1の面110に垂直な方向)から見たときの位置関係を意味している。
(a)検出部20sの外周Csが単位検出領域20rの外周Crの内側にあり、かつ、第1の構造体310が検出部20sの外周Csの内側に配置されている(図46A参照)。
(b)検出部20sの外周Csが単位検出領域20rの外周Crの内側にあり、かつ、第1の構造体310が検出部20sの外周Csと単位検出領域20rの外周Crとの間に配置されている(図46B参照)。
第1および第2の構造体310、410は、単位検出領域20rの中心に対して対称(単位検出領域20rの中心を通り単位検出領域20rの2つの配列方向と平行な線に対してそれぞれ線対称)に配置されていることが好ましい。ただし、最外周または、最外周近傍の検出部20sにおける単位検出領域20r内の複数の第1の構造体310、複数の第2の構造体410、複数の第1の電極要素21z、複数の第2の電極要素22zなどの構成は単位検出領域20rの中心に対して非対称であってもよい。
以下、図27A〜図29Bを参照して、単位検出領域20rの中心に対して複数の第1および第2の構造体310、410を対称配置した例について説明する。
(第1の配置例)
図27Aは、対称配置の第1の例を示す平面図である。第1の例は、単位検出領域20r内に合計で2個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。
第2の構造体410は、X軸方向の辺の長さLxとY軸方向の辺の長さLyとが等しい正方形状の単位格子(正方格子)Ucの各頂点(各格子点)の位置に配置されている。すなわち、第2の構造体410は、X軸方向に長さLxの配置ピッチ(周期)で配列され、Y軸方向には長さLy(=Lx)の配置ピッチ(周期)で配列されている。ここで、単位格子Ucは、第1の構造体310および第2の構造体の410の配置を説明するために仮想的に設定したものである。
単位格子Ucの領域は、単位検出領域20rに一致する。また、単位検出領域20rの中心位置は、Y電極210およびX電極220の交差部の中心位置と一致する。ここでは、単位格子Ucが正方格子である場合を例として説明するが、単位格子Ucはこの例に限定されるものではなく、例えば、斜方格子、菱形格子、矩形格子、二等辺三角格子、長方格子、六角格子または正三角格子などを用いてもよい。
単位格子Ucは、各頂点に配置された第2の構造体410の(1/4)個を含んでいる。そして、単位格子Ucの領域は単位検出領域20rと一致するから、1つの単位検出領域20r内には、合計で1個(=(1/4)[個]×4)の第2の構造体410が含まれている。
第1の構造体310は、単位格子Ucの各辺の中点に配列されている。単位格子Ucの対角線方向における第1の構造体310間の距離(配置ピッチ)は(1/2)×√(Lx2+Ly2)である。ここで、√(Lx2+Ly2)は、(Lx2+Ly2)の平方根を意味する。
単位格子Ucは、各辺の中点に配列された第1の構造体310の(1/2)個を含んでいる。そして、単位格子Ucの領域は単位検出領域20rと一致するから、1つの単位検出領域20r内には、合計で2個(=(1/2)[個]×4)の第1の構造体310が含まれている。
(第2の配置例)
図27Bは、対称配置の第2の例を示す平面図である。第2の例は、単位検出領域20r内に合計で3個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。第2の例は、単位格子Ucの中心に1個の第1の構造体310がさらに配置されている点において、第1の例と異なっている。
単位格子Ucは、各辺の中点に配列された第1の構造体310の(1/2)個を含んでいるとともに、中心に配列された1個の第1の構造体310を含んでいる。そして、単位格子Ucの領域は単位検出領域20rと一致するから、1つの単位検出領域20r内には、合計で3個(=(1/2)[個]×4+1[個])の第1の構造体310が含まれている。
(第3の配置例)
図28Aは、対称配置の第3の例を示す平面図である。第3の例は、単位検出領域20r内に合計で4個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。第2の構造体410の配置は、上述の対称配置の第1の例と同様であるので、説明を省略する。
単位格子Ucの中心位置から各頂点との間の位置に、第1の構造体310が1個ずつ配置されている。ここで、単位格子Ucの中心位置から各頂点との間の位置は、例えば単位格子Ucの中心位置から各頂点との中点である。X軸方向における第1の構造体310間の距離(配置ピッチ)は、Lx/2であり、Y軸方向における第1の構造体310間の距離(配置ピッチ)は、Ly/2である。
(第4の配置例)
図28Bは、対称配置の第4の例を示す平面図である。第4の例は、単位検出領域20r内に合計で4個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。第4の例は、単位格子Ucの各頂点(各格子点)の位置にそれぞれ第1の構造体310がさらに配列されている点において、第2の例と異なっている。
単位格子Ucは、各頂点に配置された第1の構造体310の(1/4)個と、各辺の中点に配列された第1の構造体310の(1/2)個とを含んでいるとともに、中心に配列された1個の第1の構造体310を含んでいる。そして、単位格子Ucの領域は単位検出領域20rと一致するから、1つの単位検出領域20r内には、合計で4個(=(1/4)[個]×4+(1/2)[個]×4+1[個])の第1の構造体310が含まれている。
(第5の配置例)
図29Aは、対称配置の第5の例を示す平面図である。第5の例は、単位検出領域20r内に合計で4個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。第2の構造体410の配置は、上述の対称配置の第1の例と同様であるので、説明を省略する。
単位格子Ucの中心位置から各辺の中点との間の位置に、第1の構造体310が1個ずつ配置されている。ここで、単位格子Ucの中心位置から各辺の中点との間の位置は、例えば単位格子Ucの中心位置から各辺の中点との間の中点である。X軸方向における第1の構造体310間の距離(配置ピッチ)は、Lx/2であり、Y軸方向における第1の構造体310間の距離(配置ピッチ)は、Ly/2である。
(第6の配置例)
図29Bは、対称配置の第6の例を示す平面図である。第6の例は、単位検出領域20r内に合計で5個の第1の構造体310と、単位検出領域20r内に合計で1個の第2の構造体410とを含む対称配置の例である。第6の例は、単位格子Ucの中心に1個の第1の構造体310がさらに配置されている点において、第3の例と異なっている。
第1および第2の構造体310、410の数および配置(ピッチ)を調整することで、目的とする操作感や検出感度が得られるように、押圧力に対する金属膜12および導体層50各々と検出部20sとの距離の変化量を調整することができる。操作部材10の変形は、隣接する第1の構造体310間の距離の2乗で小さくなる。単位検出領域20r内に4個の第1の構造体310が配置されていれば、操作部材10の変形は1/4となる。
<3.第3の実施形態>
図53Aは、本技術の第3の実施形態に係る入力装置100の構成の一例を示す断面図である。図53Bは、図53Aの一部を拡大して表す断面図である。第3の実施形態は、電極基板20が配線基板20gを含む点において、第1の実施形態とは異なっている。配線基板20gは、基材211gと、この基材211gの同一の主面に設けられた複数の第1の電極線(Y電極)210sおよび複数の第2の電極線(X電極)220sとを備えている。
ここで、図54A、図54Bを参照して、第1の電極線210sおよび第2の電極線220sの構成の一例について説明する。図54Aに示すように、第1の電極線210sは、電極線部210pと、複数の単位電極体210mと、複数の接続部210zとを備える。電極線部210pは、Y軸方向に延在されている。複数の単位電極体210mは、Y軸方向に一定の間隔で配置されている。電極線部210pと単位電極体210mとは所定間隔離して配置されており、両者の間は接続部210zにより接続されている。なお、接続部210zを省略して、電極線部210pに単位電極体210mが直接設けられた構成を採用するようにしてもよい。
単位電極体210mは、全体として櫛歯状を有している。具体的には、単位電極体210mは、複数のサブ電極210wと、結合部210vとを備える。複数のサブ電極210wは、Y軸方向に延在されている。隣り合うサブ電極210wの間は、所定の間隔離されている。複数のサブ電極210wの一端は、X軸方向に延在された結合部210vに接続されている。
図54Bに示すように、第2の電極線220sは、電極線部220pと、複数の単位電極体220mと、複数の接続部220zとを備える。電極線部220pは、X軸方向に延在されている。複数の単位電極体220mは、X軸方向に一定の間隔で配置されている。電極線部220pと単位電極体220mとは所定間隔離して配置されており、両者の間は接続部220zにより接続されている。
単位電極体220mは、全体として櫛歯状を有している。具体的には、単位電極体220mは、複数のサブ電極220wと、結合部220vとを備える。複数のサブ電極220wは、Y軸方向に延在されている。隣り合うサブ電極220wの間は、所定の間隔離されている。複数のサブ電極220wの一端は、X軸方向に延在された結合部220vに接続されている。
図55Aに示すように、櫛歯状の単位電極体210m、220mとは、それらの櫛歯部分に相当するサブ電極210w、220wをかみ合わせるようにして、対向配置されている。単位電極体210mの複数のサブ電極210wと、単位電極体220mの複数のサブ電極220wとは、X軸方向に向かって交互に配列されている。サブ電極210w、220wの間は、所定の間隔離されている。
図55Bに示すように、第2の電極線220sの電極線部220p上には絶縁層210rが設けられている。そして、この絶縁層210rを跨ぐようにしてジャンパ配線210qが設けられている。このジャンパ配線210qにより電極線部210pが連結されている。
(変形例)
上述の第3の実施形態では、電極基板20と導体層50との間に第2の支持体40が設けられた例について説明したが(図53A、図53B参照)、図56Aに示すように、第2の支持体40を省略して、電極基板20と導体層50とが隣接するようにしてもよい。図56Aでは、第1の構造体310は、検出部20sの中央に配置されているが、隣り合う検出部20sの中間に配置されていても良い。
また、上述の第3の実施形態では、金属膜12と電極基板20との間に第1の支持体30が設けられた例について説明したが(図53A、図53B参照)、図56Bに示すように、第1の支持体30を省略して、金属膜12と電極基板20とが隣接するようにしてもよい。図56Bでは、第2の構造体410は、隣り合う検出部20sの中間に配置されているが、検出部20sの中央に配置されていても良い。
<4.第4の実施形態>
本技術の第4の実施形態に係る入力装置100では、第1の電極線210および第2の電極線220のうちの一方の単位電極体がサブ電極により構成されるのに対して、他方の単位電極体が平板状の電極により構成される。第4の実施形態は、これ以外の点においては第1の実施形態の変形例1と同様である。
(第1の構成例)
図57Aに示すように、第1の電極線210の単位電極体210mは、複数のサブ電極210wにより構成されている。一方、図57Bに示すように、第2の電極線220の単位電極体220mは、平板状の電極により構成されている。
第1および第2の電極線210、220の構成として第1の構成例を採用する場合、図59Aに示すように、第2の支持体40を介して第2の電極線220と対向する導体層50(図1参照)を省略する、もしくは導体層50に代えて、高分子樹脂層50aを採用するようにしてもよい。このように導体層50を省略することができるのは、第2の電極線220に含まれる平板状の電極(単位電極体220m)が外部ノイズ(外部電場)のシールド効果を有するためである。また逆に、導体層50と複合して使用することで、強固なシールド効果を与えることもでき、外部ノイズに対して安定な検出部20sとすることもできる。
(第2の構成例)
図58Aに示すように、第1の電極線210の単位電極体210mは、平板状の電極により構成されている。一方、図58Bに示すように、第2の電極線220の単位電極体220mは、複数のサブ電極220wにより構成されている。
第1および第2の電極線210、220の構成として第2の構成例を採用する場合、図59Bに示すように、第1の支持体30を介して第1の電極線210と対向する金属膜12(図1参照)を省略するようにしてもよい。このように金属膜12を省略することができるのは、第1の電極線210に含まれる平板状の電極(単位電極体210m)が外部ノイズ(外部電場)のシールド効果を有するためである。また逆に、金属膜12と複合して使用することで、強固なシールド効果を与えることもでき、外部ノイズに対して安定な検出部20sとすることもできる。
なお、第1、第2の電極線210、220の構成はこれに限定されるものではなく、第1の電極線210の単位電極体210m、および第2の電極線220の単位電極体42mの両方を平板状の電極により構成するようにしてもよい。
(変形例1)
上述の第1の構成例では、電極基板20と導体層50との間に第2の支持体40が設けられた例について説明したが(図59A参照)、図60Aに示すように、第2の支持体40を省略して、電極基板20と導体層50とが隣接するようにしてもよい。
また、上述の第2の構成例では、フレキシブルディスプレイ11と電極基板20との間に第1の支持体30が設けられた例について説明したが(図59B参照)、図60Bに示すように、第1の支持体30を省略して、フレキシブルディスプレイ11と電極基板20とが隣接するようにしてもよい。
(変形例2)
上述の第4の実施形態において、第1の電極線210および第2の電極線220のうちの一方が複数のサブ電極により構成されるのに対して、他方が1つの平板状の電極により構成されるようにしてもよい。
(第1の構成例)
図61Aに示すように、第1の電極線210は、複数のサブ電極210wにより構成されているのに対して、第2の電極線220は、平板状の電極により構成されている。第1および第2の電極線210、220の構成としてこのような構成を採用する場合、第4の実施形態の第1の構成例と同様に、第2の支持体40を介して第2の電極線220と対向する導体層50(図1参照)を省略する、もしくは導体層50に代えて、高分子樹脂層50aを採用するようにしてもよい。
(第2の構成例)
図61Bに示すように、第1の電極線210は、平板状の電極により構成されているのに対して、第2の電極線220は、複数のサブ電極220wにより構成されている。第1および第2の電極線210、220の構成としてこのような構成を採用する場合、第4の実施形態の第2の構成例と同様に、第1の支持体30を介して第1の電極線210と対向する金属膜12(図1参照)を省略するようにしてもよい。
なお、第1および第2の電極線210、220の構成はこれに限定されるものではなく、第1および第2の電極線210、220の両方を平板状の1つの電極により構成するようにしてもよい。
<5 第5の実施形態>
図30は、本技術の第5の実施形態に係る入力装置100Aの一構成例を示す概略断面図である。本実施形態に係る入力装置100Aの操作部材10A以外の構成は、第1の実施形態と同様であり、適宜その説明を省略する。図30は、第1の実施形態に係る図1に対応する図である。
(全体構成)
本実施形態に係る入力装置100Aは、フレキシブルディスプレイに替えてフレキシブルシート11Aと、第1の実施形態と同様のセンサ装置1を有する。フレキシブルシート11Aには、後述するように複数のキー領域111Aが配置されており、入力装置100Aは、全体としてキーボード装置として用いられる。
(入力装置)
フレキシブルシート11Aは、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)、PI(ポリイミド)などのフレキシブル性を有する絶縁性のプラスチックシートで構成される。フレキシブルシート11Aの厚みは特に限定されず、例えば0.1mm〜1mmである。
なお、フレキシブルシート11Aは単層構造に限定されず、2層以上のシートが積層された構成でもよい。この場合には、上記プラスチックシートに加え、例えば基材としてPET、PEN、PMMA、PC、PIなどのフレキシブル性を有する絶縁性のプラスチックシートが積層されていてもよい。
フレキシブルシート11Aは、操作面としての第1の面110Aと、第1の面110Aの裏面の第2の面120Aとを有する。第1の面110Aには、複数のキー領域111Aが配列されている。一方で、第2の面120Aには金属膜12が積層されていてもよい。
フレキシブルシート11Aおよび金属膜12は、樹脂シートの表面にあらかじめ金属箔が貼り付けられた複合シートなどで構成されてもよいし、第2の面120A面に形成された蒸着膜やスパッタ膜などで構成されてもよい。あるいは第2の面120Aに印刷された導電ペーストなどの塗膜であってもよい。
各キー領域111Aは、ユーザによって押圧操作されるキートップに相当し、キーの種類に応じた形状、大きさを有する。各キー領域111Aには、適宜のキー表示が施されていてもよく、当該キー表示は、キーの種類を表示するものであってもよいし、個々のキーの位置(輪郭)を表示するものであってもよいし、これら両方を表示するものであってもよい。表示には、適宜の印刷手法、例えば、スクリーン印刷やフレキソ印刷、グラビア印刷などが採用可能である。
第1の面110Aは、キー領域111Aの周囲に溝部112Aが形成された形態を有する。キー領域111Aに相当する凹凸面の形成には、プレス成形やエッチング、レーザ加工などの適宜の加工技術が採用可能である。あるいは、射出成形などの成形技術によって凹凸面を有するフレキシブルシート11Aが形成されてもよい。
また、フレキシブルシート11Aの構成は上述の例に限られない。例えば、図31A、図31Bは、フレキシブルシート11Aの変形例を模式的に示す図である。図31Aに示すフレキシブルシート11Aaは、第1の面110Aが平坦面で構成される例を示す。この場合は、不図示の各キー領域は印刷などにより記載してもよいし、キー領域を有さず、タッチセンサとして用いてもよい。また、図31Bに示すフレキシブルシート11Abでは、フレキシブルシート11Aをプレス成形することなどによって形成され、各キー領域111Abが独立して上下方向(シート厚み方向)へ変形可能に構成される。
さらにフレキシブルシート11Aは、金属などの導電性を有する材料で構成されてもよい。これにより、金属膜12が不要となり、操作部材10Aを薄型化することができる。この場合、フレキシブルシート11Aは、金属膜12としての機能をも有し、例えばグランド電位に接続される。
第1の電極線210は、図10Bのように、複数の第1の電極要素21zの群からなる電極群21wにより構成されていてもよい。第1の電極要素21zは、例えばY軸方向に延在された線状の導電部材である。第2の電極線220は、図10Bのように、複数の第2の電極要素22zの群からなる電極群22wにより構成されていてもよい。第2の電極要素22zは、例えばX軸方向に延在された線状の導電部材である。フレキシブルシート11Aに金属膜12がない場合は、複数の第1の電極線210は、単一の電極要素により構成されていてもよい(すなわち複数の第1の電極要素21zの群で構成されていいない太い1本の電極であってもよい)。フレキシブルシート11Aの外(外界)からの電気的なノイズを遮蔽するためである。
本実施形態において、ユーザがキー入力操作を行う際には、キー領域111Aの中央部を押圧する。そこで、第1および第2の構造体310、410と検出部20sとを、以下のように配置することができる。
(配置例1)
例えば図30に示すように、第1の支持体30の第1の構造体310は、溝部112Aの下方に配置されてもよい。この場合に検出部20sは、Z軸方向から見て第1の構造体310と重複した位置に配置され、第2の構造体310は、隣り合う第1の構造体310間に配置される。
配置例1では、図16で説明したように、キー入力操作時に第1の空間部330上が押圧されることで、金属膜12と検出部20sとが近接する。さらに操作位置直下の第1の空間部330に隣接する第1の構造体310が下方へと変位し、電極基板20を撓ませることで、第2の構造体410もわずかに弾性変形する。したがって、金属膜12および導体層50の各々と検出部20sとが近接し、検出部20sの静電容量変化を得ることができる。
また、第1の構造体310の形状は、図11A、図11Bで示したような円柱体などに限定されず、例えば溝部112Aに沿って壁状に配置されていてもよい。この場合に各第1の構造体310は、複数のキー領域111A間の境界に沿って配置されることとなる。
(配置例2)
また、第2の構造体410が、溝部112Aの下方に配置されてもよい。この場合に第1の構造体310は、隣り合う第2の構造体410間に配置され、例えば検出部20sは、Z軸方向から見て第1の構造体310と重複した位置に配置される。
配置例2では、キー入力操作時に第1の構造体310上の位置が押圧される。これによっても、図15で説明したように、金属膜12および導体層50の各々と検出部20sとが近接し、検出部20sの静電容量変化を得ることができる。
なお、検出部20sの配置は上記に限定されず、例えば第2の構造体410と重複して配置されていてもよい。
図62Aは、第1の電極線(Y電極)210の配置例を示す平面図である。第1の電極線210は、複数の単位電極体210mと、複数の単位電極体210m同士を連結する複数の連結部210nとを備える。単位電極体210mは、複数のサブ電極(電極要素)210wの群からなる電極群により構成されている。複数のサブ電極210wは、キーレイアウトに対応した規則的または不規則的なパターンを有している。図62Aでは、複数のサブ電極210wが、キーレイアウトに対応した不規則的なパターンを有している例が示されている。この例では、具体的には、複数のサブ電極210wは、Y軸方向に延在された線状の導電部材であり、それらの導電部材が、ストライプ状に配列されている。
図62Bは、第2の電極線(X電極)220の配置例を示す平面図である。第2の電極線(X電極)220は、X軸方向に延在された、ほぼ一定の幅を有する細長い矩形状電極である。その矩形状電極は、複数のサブ電極(電極要素)220wの群からなる電極群により構成されている。サブ電極220wは、例えばX軸方向に延在された線状の導電部材である。
なお、図62Bに示すように、複数の第2の電極線(X電極)220のうち一部が、複数の単位電極体220mと、複数の単位電極体220m同士を連結する複数の連結部220nとを備えるものであってもよい。
ここでは、第1の電極線(Y電極)210が金属膜12の側(上側)に設けられ、第2の電極線(X電極)220が導体層50の側(下側)に設けられる例について説明したが、第2の電極線220が金属膜12の側(上側)に設けられ、第1の電極線210が導体層50の側に設けられていてもよい。
図63Aは、第1の構造体310の配置例を示す平面図である。図63Bは、第2の構造体410の配置例を示す平面図である。複数の第1および第2の構造体310、410は、キーレイアウトに対応した所定パターンで2次元配列されている。第1の構造体310は、配置位置に応じて大きさや形状などが異なっていてもよい。第2の構造体410も同様に、配置位置に応じて大きさや形状などが異なっていてもよい。
図64は、第1および第2の電極線210、220と第1および第2の構造体310、410との配置関係を示す平面図である。第1の電極線(Y電極)210の複数の単位電極体210mが、Z軸方向から見て、矩形状の第2の電極線(X電極)220に重なるように設けられている。
以下、図65を参照して、第1および第2の構造体310、410の配置例について詳しく説明する。キーボード装置の場合には、スタイラスなどの操作子による描画とは異なり、キー領域111Aを押したときの金属膜12および電極基板20の変形が、隣接するキー領域111Aに伝播しないことが好ましい。
X軸方向(左右方向)におけるキー領域111A間の部分(すなわち溝部112A)では、第1および第2の構造体s4、u10、第1および第2の構造体s8、u9がそれぞれ、Z軸方向から見て重なるように設けられていることが好ましい。第1および第2の構造体s4、u10、第1および第2の構造体s8、u9が重なる箇所では感度が下がり、X軸方向(左右方向)における変形の伝播が低下するからである。
Y軸方向(上限方向)におけるキー領域111A間の部分でも、Z軸方向から見て、第1の構造体が第2の構造体s2、s6上に重なるように設けられていてもよい。この場合、Y軸方向(上限方向)における変形の伝播も低下する。
X軸方向とY軸方向との間の方向(斜め方向)のキー領域111A間の部分でも、Z軸方向から見て、第1の構造体が第2の構造体s1、s3、s5、s7上に重なるように設けられていてもよい。この場合、X軸方向とY軸方向との間の方向(斜め方向)における変形の伝播も低下する。
単位検出領域20r内に複数の第1の構造体u5〜u8が設けられていることが好ましい。これにより、電極基板20のうち単位検出領域20rに対応する部分を複数の第1の構造体u5〜u8により変形させるため、キー領域111Aを押圧したときの感度が向上する。したがって、キー領域111Aを指で押圧した場合と爪で押圧した場合との感度差が小さくなる。
サブ電極210w、220wの交点が、単位検出領域20rの中央部付近に集まり、かつ、第1の構造体u5〜u8で規定される領域の内側に存在していることが好ましい。荷重感度を向上できるからである。
キーボード装置の場合には、キー領域111Aの中央を押圧した場合と、キー領域111Aの端部を押圧した場合との感度差が小さいことが好ましい。単位検出領域20rの周辺部に第1の構造体u1〜u4、u9、u10および第2の構造体s1〜s8が配置されていると、単位検出領域20rの中央部の変形量が大きく、感度が高くなる傾向がある。この場合、単位検出領域20rの中央部に第2の構造体s9を配置することとで、単位検出領域20rの中央部の感度を相対的に減少させ、キー領域111Aの中央とキー領域111Aの端部との感度差を小さくすることが好ましい。さらに、キー領域111Aの端部でも十分な感度が得られるように、サブ電極210w、220wの交点が、キー領域111Aの外側まで存在していることが好ましい。
単位検出領域20rの周辺部に設けられる第1の構造体u1〜u4、u9、u10および第2の構造体s1〜s8は、単位検出領域20rの中央部に設けられる第1の構造体u4〜u7および第2の構造体s9に比べて大きいことが好ましい。金属膜12と電極基板20との間、および導体層50と電極基板20との間の接着力を向上できるからである。
各キー領域111A(単位検出領域20r)は隔離されずに、各キー領域111A間を抵抗なく空気が十分に移動できることが好ましい。各キー領域111Aにおいて入力装置100Aの内圧が上昇し、感度の低下や、戻り遅延の発生などを抑制できるからである。
制御部60は、上述のように演算部61と、信号生成部62とを有し、電極基板20に電気的に接続される。また、本実施形態において、制御部60は、複数の検出部20sの出力に基づいて複数のキー領域111A各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能に構成される。すなわち、演算部61は、電極基板20の第1および第2の電極線210、220各々から出力される電気的な信号(入力信号)に基づいて第1の面110上のXY座標系における操作位置を算出し、当該操作位置に割り当てられたキー領域111Aを決定する。信号生成部62は、その押圧が検出されたキー領域111Aに対応する操作信号を生成する。
入力装置100Aは、ノート型のパーソナルコンピュータや、携帯電話などの電子機器に組み込まれることで、上述のようにキーボード装置として適用することができる。また、入力装置100Aは、不図示の通信部を有することで、有線または無線によりパーソナルコンピュータなどの他の電子機器と電気的に接続され、当該電子機器を制御するための入力操作が可能に構成されてもよい。
さらに入力装置100Aは、第1の実施形態で説明したように、ポインティングデバイスとしても用いることができる。すなわち、各検出部20sの出力に対し2以上の閾値が設定され、演算部61がタッチ操作とプッシュ操作とを判定することにより、ポインティングデバイスとキーボードとを兼ねた入力装置とすることが可能である。
<6 第6の実施形態>
図32は、本技術の第6の実施形態に係る入力装置100Bが組み込まれた電子機器70Bの一構成例を示す概略断面図である。本実施形態に係る入力装置100Bの操作部材10B以外の構成は、第1の実施形態と同様であり、適宜その説明を省略する。
本実施形態に係る入力装置100Bは、電子機器70Bの筐体720Bの一部が操作部材10Bの一部を構成する。すなわち、入力装置100Bは、筐体720Bの一部を構成する操作領域721Bと、第1の実施形態と同様のセンサ装置1とを有する。電子機器70Bとしては、例えばタッチセンサを搭載したパーソナルコンピュータなどが適用可能である。
操作部材10Bは、第1の面110Bと第2の面120Bとを含み変形可能な操作領域721Bと、金属膜12との積層構造を有する。すなわち、第1の面110Bは筐体720Bの一表面であり、第2の面120Bは当該一表面の裏面(内面)である。
操作領域721Bは、例えば筐体720Bの他の領域と同一の材料、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金などの導体材料やプラスチック材料で構成されてもよく、この場合は、ユーザのタッチ操作またはプッシュ操作時に変形可能な厚みで構成される。あるいは操作領域721Bは、筐体720Bの他の領域と異なる材料で構成されてもよく、この場合は、当該他の領域よりも剛性の小さい材料を採用することが可能である。
また、第2の面120Bには、粘着性の樹脂膜などの接着層13に形成された金属箔などの金属膜12が形成される。なお、操作領域721Bが導体材料で構成される場合には、金属膜12が不要となり、操作部材10Bを薄型化することができる。この場合、操作領域721Bは、金属膜12としての機能をも有し、例えばグランド電位に接続される。
以上のように、本実施形態に係る入力装置100Bは、導体材料などの筐体720Bの一部を利用して構成することが可能である。これは、上述のように、入力装置100Bが操作子とX、Y電極との容量結合を利用して入力操作を検出するものではなく、操作子により押圧された金属膜12とそれに対向する導体層50各々と、検出部20sとの容量結合を利用するものであることによる。したがって入力装置100Bによれば、電子機器70Bの部品点数を低減し、より生産性を高めることが可能である。
また、本実施形態に係る入力装置100Bは、上述の第1の実施形態と同様のセンサ装置1を有することから、微小な押圧力であっても操作位置および押圧力を精度よく検出することができる。したがって本実施形態によれば、操作領域721Bの材料についての制限も少なく、検出感度の高い入力装置100Bを提供することができる。
以下、試験例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの試験例のみに限定されるものではない。
以下のシミュレーションは、応力解析及び静電解解析を有限要素法を用いて行った。具体的なプログラムとしては、ムラタソフトウエア社製、商品名:FEMTETを用いた。
表1は、試験例1−1−1〜1−1−7、試験例1−3−1〜1−3−6の第1および第2の電極の構成を示す。
Figure 0006288073
表2は、試験例1−5−1〜1−5−4の第1および第2の電極の構成を示す。
Figure 0006288073
表3は、試験例2−1〜2−5の検出部の構成を示す。なお、表3中のサブ電極の幅Wx、Wy、サブ電極の間隔dx、dy、および電極幅Ex、Eyの対応箇所は、図10A、図10Bおよび図38Bに示した通りである。サブ電極の間隔dx、dyは、サブ電極の中心間隔(中心線間隔)である。
Figure 0006288073
表3中にける「○」印は、検出部1〜5が交点の構成1〜5をそれぞれ満たしている場合を示しているのに対して、「×」印は、検出部1〜5が交点の構成1〜5をそれぞれ満たしていない場合を示している。
本技術の実施例について以下の順序で説明する。
1 サブ電極により構成された電極
1.1 サブ電極により構成された第1の電極と、サブ電極により構成された第2の電極との組合せ
1.2 サブ電極により構成された第1の電極と、単一構成の第2の電極との組合せ
2 サブ電極交点の密度
3 サブ電極により構成された電極と、構造体の配置位置との組合せ
<1 サブ電極により構成された電極>
<1.1 サブ電極により構成された第1の電極と、サブ電極により構成された第2の電極との組合せ>
まず、サブ電極により構成された第1の電極と、サブ電極により構成された第2の電極とを組合せた入力装置の特性について、シミュレーションにより検討した。
(試験例1−1−1〜1−1−7)
図33A、図33Bは、試験例1−1〜1−7におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。まず、図33Aに示すように、入力装置を構成する第1の導体層、第1の構造体、電極基板、第2の構造体、および第2の導体層を設定した。また、図33Bおよび表1に示すように、電極基板に含まれる第1および第2の電極を第1および第2のサブ電極により形成するとともに、それらを3×3のメッシュ状に交差させた構成に設定した。
次に、上述の条件に設定した入力装置の静電容量(以下「初期容量」という。)C0を求めた。その結果を図34Aに示す。
(試験例1−2−1〜1−2−7)
第1の導体層と電極基板との距離(第1の空間の幅)を40μm、および第2の導体層と電極基板との距離(第2の空間の幅)を2μmに変更すること以外は、上述の試験例1−1−1〜1−1−7と同様にして容量(以下「変化後容量」と適宜称する。)C1を求めた。
次に、以下の式により容量変化率を求めた。その結果を図34Bに示す。なお、図34Bにおいて、縦軸の容量変化率は、サブ電極の交点一つ当たりの静容量変化率である。
(容量変化率)[%]=[(初期容量C0)−(変化後容量C1)]/(初期容量C0
(シミュレーションの結果)
図34Aは、試験例1−1−1〜1−1−7のシミュレーションの結果を示す図である。図34Bは、試験例1−2−1〜1−2−7のシミュレーションの結果を示す図である。なお、図34Aにおいて、縦軸の初期容量は、サブ電極交点一つ当たりの初期容量である。
図34A、図34Bから以下のことがわかる。
第1および第2の電極を第1および第2のサブ電極により構成し、それらを交点にてメッシュ状に交差させることで、初期容量および容量変化率を増大できることがわかる。
第1および第2のサブ電極の間隔が0.1mmである場合は、間隔が第1のサブ電極の幅、第2のサブ電極の幅と等しい、つまりは、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成を意味している。なお、本明細書では、第1および第2のサブ電極の間隔とは、第1および第2のサブ電極の中心間距離を意味する。
第1および第2のサブ電極の間隔が0.2mm以上である場合には、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成した場合に比して、初期容量および容量変化率を大きく向上できる。特に、第1および第2のサブ電極の間隔が0.3mm以上である場合には、初期容量および容量変化率の向上の度合いが大きい。このように初期容量を増大させることで、入力装置のSN比(Signal-to-Noise Ratio)を向上することができる。また、このように容量変化率を増大させることで、入力装置の感度を向上することができる。
図34A、図34Bに示した結果からは、単純に第1および第2のサブ電極の間隔が広い方が入力装置の特性としては好ましいように見える。これは、図34Aおよび図34Bに示した結果は、サブ電極交点一つ当たりの初期容量であるためである。実際には、第1および第2のサブ電極の間隔が広くなると、単位検出領域当たりの第1および第2のサブ電極の個数が減少してしまうため、第1および第2のサブ電極の間隔は広ければ広い方が良いわけではない。
第1および第2のサブ電極の個数が減少すると、単位検出領域当たりの初期容量は、第1および第2のサブ電極の間隔の2乗で小さくなり、単位検出領域当たりの容量変化率は変わらないという関係がある。仮に単位検出領域を6mm×6mmの正方形状とした場合には、第1および第2のサブ電極の間隔(図34A、図34Bの横軸)と、単位検出領域当たりのサブ電極の交点個数とは、表1に示した関係を有する。
単位検出領域当たりの初期容量(=(交点一つ当たりの初期容量)×(交点個数))および容量変化率を考慮すると、第1および第2のサブ電極の間隔は、0.2mm以上0.4mm以下の範囲内であることが好ましく、0.3mm程度が最も好ましい。
(試験例1−3−1〜1−3−6)
第1および第2のサブ電極の幅を0.2mmに変更する以外は試験例1−1−2〜1−1−7と同様にして、入力装置の初期容量C0を求めた。その結果を図35Aに示す。
(試験例1−4−1〜1−4−6)
第1および第2のサブ電極の幅を0.2mmに変更する以外は試験例1−2−2〜1−2−7と同様にして、入力装置の容量変化率を求めた。その結果を図35Bに示す。
(シミュレーションの結果)
図35Aは、試験例1−3−1〜1−3−6のシミュレーションの結果を示す図である。図35Bは、試験例1−4−1〜1−4−6のシミュレーションの結果を示す図である。なお、図35Aにおいて、縦軸の初期容量は、サブ電極交点一つ当たりの初期容量である。また、図35Bにおいて、縦軸の容量変化率は、サブ電極交点一つ当たりの容量変化率である。
図35A、図35Bから以下のことがわかる。
第1および第2の電極を第1および第2のサブ電極により構成し、それらを交点にてメッシュ状に交差させることで、初期容量および容量変化率を増大できることがわかる。
第1および第2のサブ電極の間隔が0.2mmである場合は、間隔が第1のサブ電極の幅、第2のサブ電極の幅と等しい、つまりは、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成したことを意味している。
第1および第2のサブ電極の間隔が0.3mm以上である場合には、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成した場合に比して、初期容量および容量変化率を大きく向上できる。特に、第1および第2のサブ電極の間隔が0.4mm以上である場合には、初期容量および容量変化率の向上の度合いが大きい。
上述の結果を総合すると、以下のことがわかる。すなわち、第1および第2のサブ電極の幅が0.1mmである場合には、第1および第2のサブ電極の間隔は0.3mm以上であることが好ましい。また、第1および第2のサブ電極の幅が0.2mmである場合には、サブ電極の間隔は0.4mm以上であることが好ましい。これらの結果を考量すると、
第1および第2のサブ電極間の空間の幅(=(第1または第2のサブ電極の間隔)−(第1または第2のサブ電極の幅))は、0.2mm以上であることが好ましい。
<1.2 サブ電極により構成された第1の電極と、単一構成の第2の電極との組合せ>
次に、サブ電極により構成された第1の電極と、単一構成の第2の電極とを組合せた入力装置の特性について、シミュレーションにより検討した。
(試験例1−5−1〜1−5−4)
図36A、図36Bは、試験例1−5−1〜1−5−4におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。まず、図36Aに示すように、入力装置を構成する第1の導体層、第1の構造体、電極基板、および第2の導体層を設定した。また、図36Bおよび表2に示すように、電極基板に含まれる第1の電極を第1のサブ電極により形成し、第2の電極を単一構成の平板状電極とする構成に設定した。
次に、上述の条件に設定した入力装置の初期容量C0を求めた。その結果を図37Aに示す。
(試験例1−6−1〜1−6−4)
第1の導体層と電極基板との距離(第1の空間の幅)を6μmに変更すること以外は、上述の試験例1−5−1〜1−5−4と同様にして変化後容量C1を求めた。
次に、試験例1−1−1〜1−1−7と同様にして、容量変化率を求めた。その結果を図37Bに示す。
(シミュレーションの結果)
図37Aは、試験例1−5−1〜1−5−4のシミュレーションの結果を示す図である。図37Bは、試験例1−6−1〜1−6−4のシミュレーションの結果を示す図である。なお、図37Aにおいて、縦軸の初期容量は、サブ電極交点一つ当たりの静電容量である。また、図37Bにおいて、縦軸の容量変化率は、サブ電極交点一つ当たりの容量変化率である。
図37A、図37Bから以下のことがわかる。
第1の電極を第1のサブ電極により構成し、第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成した場合にも、初期容量および容量変化率を増大できることがわかる。
第1および第2のサブ電極の間隔が0.1mmである場合は、間隔が第1のサブ電極の幅、第2のサブ電極の幅と等しい、つまりは、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成したことを意味している。
第1のサブ電極の間隔が0.2mm以上である場合には、第1および第2の電極を単一構成の平板状の電極により構成した場合に比して、初期容量および容量変化率を大きく向上できる。特に、サブ電極の間隔が0.3mm以上である場合には、初期容量および容量変化率の向上の度合いが大きい。
<2 サブ電極交点の密度>
次に、サブ電極交点の密度を種々変更して、入力装置の特性についてシミュレーションにより検討した。
(試験例2−1)
図38A、図38B、図39Aは、試験例2−1におけるシミュレーションの条件を示す概略図である。図38Aに示すように、入力装置を構成する操作部材、第1の構造体、電極基板、第2の構造体、および導体層の各数値を設定した。電極基板に含まれる検出部の構成としては、図38Bおよび表3に示した検出部1の構成を用いた。第1の構造体および第2の構造体を、図39Aに示すように配置した。
上述の条件に設定した入力装置について、以下の(1)から(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図40A、図40B、図41、図42に示す。
(1)操作部材の表面のうち、単位検出領域の中心に対応する位置に加重を加えたときの操作部材および電極基板の変形位置(図38A:XZ断面内の変形位置)
操作部材の表面のうち、隣接する単位検出領域の間に対応する位置に加重を加えたときの操作部材および電極基板の変形位置(図38A:XZ断面内の変形位置)
(2)加重位置に対する検出部20s1、20s2、20s3の容量変化率分布の変化
(3)操作部材の表面のうち、単位検出領域の中心に対応する位置に加重を加えたときの、容量変化率(最大容量変化率)の荷重依存性
なお、容量変化率は、以下の式により算出した。
(容量変化率)[%]=[(初期容量C0)−(変化後容量C1)]/(初期容量C0
上記式中、「初期容量C0」および「変化後容量C1」は、具体的には以下の内容を示す。
初期容量C0:操作部材の表面に加重を加えていない状態における入力装置の静電容量
変化後容量C1:操作部材の表面に加重を加えた後の入力装置の静電容量
(試験例2−2)
電極基板に含まれる検出部の構成として、図38Bおよび表3に示した検出部2の構成を用いた。これ以外のことは試験例2−1と同様にして、上述の(2)および(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図40B、図41、図42に示す。
(試験例2−3)
電極基板に含まれる検出部の構成として、図38Bおよび表3に示した検出部3の構成を用いた。これ以外のことは試験例2−1と同様にして、上述の(2)および(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図40B、図41、図42に示す。
(試験例2−4)
電極基板に含まれる検出部の構成として、図38Bおよび表3に示した検出部4の構成を用いた。これ以外のことは試験例2−1と同様にして、上述の(2)および(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図40B、図41、図42に示す。
(試験例2−5)
電極基板に含まれる検出部の構成として、図38Bおよび表3に示した検出部5の構成を用いた。これ以外のことは試験例2−1と同様にして、上述の(2)および(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図40B、図41、図42に示す。
なお、試験例2−1〜2−5におけるサブ電極交点の具体的構成は、以下の通りである。
試験例2−1(表3:交点の構成1):サブ電極交点の密度は、第1および第2電極の交差領域の位置に依存せず一定である。
試験例2−2(表3:交点の構成2):サブ電極交点の密度は、第1および第2電極の交差領域の周辺部に比して中央部において高い。
試験例2−3(表3:交点の構成3):サブ電極交点は第2の構造体に対向する位置には存在しない。すなわち、サブ電極交点の密度は、第2の構造体に対向する位置において「0」である。具体的には、第1および第2の電極の幅Ex、Eyがそれぞれ単位領域のサイズLx、Lyの2/3以内の領域にのみ存在する。
試験例2−4(表3:交点の構成4):サブ電極交点は第2の構造体に対向する位置には存在しない。すなわち、サブ電極交点の密度は、第2の構造体に対向する位置において「0」である。具体的には、第1および第2の電極の幅Ex、Eyがそれぞれ単位領域のサイズLx、Lyの2/3以内の領域にのみ存在する。
試験例2−5(表3:交点の構成5):サブ電極交点(すなわち第1および第2の電極の幅Ex、Ey)が、単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以下の範囲にのみ存在する。
(シミュレーションの結果)
図40Aは、試験例2−1のシミュレーションの結果を示す図である。図41A中、符号L11を付した曲線は、単位検出領域の中心に加重を加えたときの操作部材の変形位置を示し、符号L12を付した曲線は、隣接する単位検出領域間に加重を加えたときの操作部材の変形位置を示している。図41A中、符号L21を付した曲線は、単位検出領域の中心に加重を加えたときの電極基板の変形位置を示し、符号L22を付した曲線は、隣接する単位検出領域間に加重を加えたときの電極基板の変形位置を示している。
図41B、図43は、試験例2−1〜2−5のシミュレーションの結果を示す図である。図42は、図41Bの一部を拡大して表した図である。図42、図43中、符号L1、L2、L3、L4、L5を付した曲線はそれぞれ、試験例2−1、2−2、2−3、2−4、2−5のシミュレーション結果を示す。
図41Aから以下のことがわかる。
単位検出領域内に1個の第1の構造体が配置されている場合には、単位検出領域の中心に荷重が加わると、電極基板のうち単位検出領域の中心に対応する部分のみが局所的に下方に向かって変形する。
単位検出領域内に1個の第1の構造体が配置されている場合には、隣接する単位検出領域間に荷重が加わると、その荷重を加えた箇所の操作部材が局所的に大きく変形する。
図41B、図42、図43から以下のことがわかる。
試験例2−1(曲線L1参照):サブ電極交点の密度を一定にすると、容量変化率分布に2つのピークが発生する。
試験例2−2(曲線L2参照):サブ電極交点の密度を、第1および第2電極の交差領域の周辺部に比して中央部において高くすると、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。また、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。ここで、感度(荷重感度)とは、荷重「0gf」近傍での容量変化率分布の曲線の傾きを意味する。
試験例2−3(曲線L3参照):サブ電極交点を第2の構造体に対向する位置には設けないことで、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。また、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる
試験例2−4(曲線L4参照):サブ電極交点は第2の構造体に対向する位置に設けないことで、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、容量変化率分布に発生する2つのピークの大きさを低減することができる。また、サブ電極交点の密度一定の場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる
試験例2−5(曲線L5参照):サブ電極交点を単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以内の範囲に設けることで、容量変化率分布に2つのピークが発生することを略完全に抑制することができる。また、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。
なお、容量変化率分布に2つのピークが発生することを抑制である効果の度合いは、試験例2−1、2−2、2−3、2−4、2−5の順番で大きくなる。
また、最大容量変化率および感度を向上できる効果の度合いも同様に、試験例2−1、2−2、2−3、2−4、2−5の順番で大きくなる。
<3 サブ電極により構成された電極と、構造体の配置位置との組合せ>
次に、サブ電極により構成された電極と、構造体の配置位置との関係を種々変更して、入力装置の特性についてシミュレーションにより検討した。
(試験例3−1〜3−5)
第1の構造体および第2の構造体を、図39Bに示すように配置した。これ以外のことは試験例2−1〜2−5と同様にして、上述の(3)の解析をシミュレーションにより行った。その結果を図43に示す。
なお、試験例3−1〜3−5におけるサブ電極交点の具体的構成は、以下の通りである。
試験例3−1:サブ電極交点の密度は、第1および第2電極の交差領域の位置に依存せず一定である。
試験例3−2:サブ電極交点の密度は、第1および第2電極の交差領域の周辺部に比して中央部において高い。具体的には、第1の構造体に対向する位置付近のサブ電極交点の密度は、第2の構造体に対向する位置付近のサブ電極交点の密度よりも高い。
試験例3−3:サブ電極交点は、第2の構造体に対向する位置には存在しない。具体的には、サブ電極交点は、単位検出領域の幅Lx、Lyの2/3以内に存在する。すなわち、第1および第2の電極の幅Ex、Eyそれぞれが単位検出領域の幅Lx、Lyの2/3以下である。
試験例3−4:サブ電極交点は、複数の第1の構造体のグループに対向する領域、または該領域の内側に集まっている。
試験例3−5:サブ電極交点は、単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以下に存在する。すなわち、第1および第2の電極の幅Ex、Eyそれぞれが単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以下である。
(シミュレーションの結果)
図43は、試験例3−1〜3−5のシミュレーションの結果を示す図である。図43中、符号L1、L2、L3、L4、L5を付した曲線はそれぞれ、試験例3−1、3−2、3−3、3−4、3−5のシミュレーション結果を示す。
図43から以下のことがわかる。
試験例3−2(曲線L2参照):サブ電極交点の密度を第1および第2電極の交差領域の周辺部に比して中央部において高くすることで、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。
試験例3−3(曲線L3参照):サブ電極交点を第2の構造体に対向する位置には設けないことで、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。
試験例3−5(曲線L4参照):サブ電極交点を複数の第1の構造体のグループに対向する領域、または該領域の内側に集めることで、最大容量変化率および感度を向上することができる。
試験例3−4(曲線L5参照):サブ電極交点を単位検出領域の幅Lx、Lyの1/3以下に設けることで、サブ電極交点の密度を一定にした場合に比して、最大容量変化率および感度を向上することができる。
なお、最大容量変化率および感度を向上できる度合いは、試験例3−1、3−2、3−3、3−4、3−5の順番で大きくなる。また、図42と図43を比較すると、単位検出領域内に1個の第1の構造体が配置されている場合に比べて、単位検出領域20r内に第1の構造体310が2個以上含まれている場合は、最大容量変化率および感度が高いことが分かる。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、入力装置が、金属膜を有さず、操作子と導体層各々とX、Y電極との容量結合による検出部の静電容量変化を検出するようにしてもよい。この場合には、操作部材として、絶縁材料で構成されたフレキシブルシート(第2の実施形態参照)を用いることができる。このような構成によっても、第1および第2の支持体が操作子と導体層各々と検出部との距離を変化させ、操作位置および押圧力の検出精度の高い入力装置とすることができる。
以上の実施形態では、検出部が相互キャパシタンス方式の容量素子を構成すると説明したが、自己キャパシタンス方式の容量素子を構成してもよい。この場合は、金属膜および導体層各々と検出部に含まれる電極層との静電容量の変化量に基づいて、入力操作を検出することができる。
また、入力装置は、平板状の構成に限定されず、例えば第1の面が曲面となるように電子機器に組み込まれてもよい。すなわち、本技術のセンサ装置は、全体としてフレキシブルな構成であるため、自由度の高い実装方法が可能となる。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
可撓性を有する第1の導体層と、
電極基板と、
上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
(2)
上記第1の導体層に対向して設けられた第2の導体層と、
上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
をさらに備え、
上記電極基板は、可撓性を有している(1)に記載のセンサ装置。
(3)
上記第1の電極および上記第2の電極の両方が、複数のサブ電極を含み、
上記第1の電極および上記第2の電極に含まれる複数のサブ電極は、上記第1の電極と上記第2の電極との交差部においてメッシュ状に交差している(1)から(2)のいずれかに記載のセンサ装置。
(4)
上記電極基板は、上記第1の導体層および上記第2の導体層各々との距離の変化を静電的に検出することが可能である(2)に記載のセンサ装置。
(5)
上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含んでいる(1)から(4)のいずれかに記載のセンサ装置。
(6)
上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
上記検出部は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている(5)に記載のセンサ装置。
(7)
上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
上記検出部は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている(5)に記載のセンサ装置。
(8)
上記第1の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第1の枠体と、
上記第2の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第2の枠体とをさらに備える(2)に記載のセンサ装置。
(9)
上記第2の導体層は、段差部を有する(2)に記載のセンサ装置。
(10)
上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
上記開口は、上記第2の構造体と対向しない領域、またはグループを構成する上記第2の構造体のいずれのものとも対向しない領域に配置されている(2)に記載のセンサ装置。
(11)
上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
上記開口は、上記検出部と対向しない領域に配置されている(5)に記載のセンサ装置。
(12)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記検出部の周辺部に比べて中心部において高い(5)に記載のセンサ装置。
(13)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第2の構造体と対向する領域に比べて、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域において高い(6)に記載のセンサ装置。
(14)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第1の構造体と対向する領域に比べて、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域において高い(7)に記載のセンサ装置。
(15)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体に対向する領域には設けられていない(13)に記載のセンサ装置。
(16)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体に対向する領域には設けられていない(14)に記載のセンサ装置。
(17)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている(13)に記載のセンサ装置。
(18)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている(14)に記載のセンサ装置。
(19)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記検出部の周辺部で支持されている(12)に記載のセンサ装置。
(20)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第2の構造体に対向した位置で支持されている(13)に記載のセンサ装置。
(21)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第1の構造体に対向した位置で支持されている(14)に記載のセンサ装置。
(22)
上記複数の第1の電極は、上記複数の第2の電極と上記第1の導体層との間に設けられ、
上記第1の電極および上記第2の電極のうち上記第1の電極が、複数のサブ電極を含んでいる(1)から(21)のいずれかに記載のセンサ装置。
(23)
可撓性を有する操作部材と、
電極基板と、
上記操作部材および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる入力装置。
(24)
上記操作部材は、上記電極基板に対して対向する面に設けられた金属膜を含んでいる(23)に記載の入力装置。
(25)
上記操作部材は、表示部を含んでいる(23)に記載の入力装置。
(26)
上記操作部材は、複数のキー領域を含んでいる(23)に記載の入力装置。
(27)
上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含んでいる(26)に記載の入力装置。
(28)
上記複数の検出部の静電容量の変化に基づいて、上記複数のキー領域各々に対する入力操作に応じた信号を生成する制御部をさらに備える(27)に記載の入力装置。
(29)
上記複数の第2の構造体は、上記複数のキー領域間の境界に沿って設けられている(26)に記載の入力装置。
(30)
可撓性を有する操作部材と、
電極基板と、
上記操作部材および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
上記電極基板の静電容量の変化に基づいて、上記操作部材に対する入力操作に応じた信号を生成する制御部と
を備え、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる電子機器。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
第1の導体層と、
電極基板と、
上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
上記第1の導体層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
(2)
第2の導体層と、
上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
をさらに備え、
上記電極基板は、可撓性を有している(1)に記載のセンサ装置。
(3)
上記第1の電極および上記第2の電極の両方が、複数のサブ電極を含み、
上記第1の電極および上記第2の電極に含まれる複数のサブ電極は、上記第1の電極と上記第2の電極との交差部においてメッシュ状に交差している(1)または(2)に記載のセンサ装置。
(4)
上記電極基板は、上記第1の導体層および上記第2の導体層各々との距離の変化を静電的に検出することが可能である(2)に記載のセンサ装置。
(5)
上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含んでいる(1)から(4)のいずれかに記載のセンサ装置。
(6)
上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
上記検出部は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている(5)に記載のセンサ装置。
(7)
上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
上記検出部は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている(5)に記載のセンサ装置。
(8)
上記第1の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第1の枠体と、
上記第2の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第2の枠体とをさらに備える(2)に記載のセンサ装置。
(9)
上記第2の導体層は、段差部を有する(2)に記載のセンサ装置。
(10)
上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
上記開口は、上記第2の構造体と対向しない領域、またはグループを構成する上記第2の構造体のいずれのものとも対向しない領域に配置されている(2)に記載のセンサ装置。
(11)
上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
上記開口は、上記検出部と対向しない領域に配置されている(5)に記載のセンサ装置。
(12)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記検出部の周辺部に比べて中心部において高い(5)に記載のセンサ装置。
(13)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第2の構造体と対向する領域に比べて、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域において高い(6)に記載のセンサ装置。
(14)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第1の構造体と対向する領域に比べて、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域において高い(7)に記載のセンサ装置。
(15)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体に対向する領域には設けられていない(13)に記載のセンサ装置。
(16)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体に対向する領域には設けられていない(14)に記載のセンサ装置。
(17)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている(13)に記載のセンサ装置。
(18)
上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている(14)に記載のセンサ装置。
(19)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記検出部の周辺部で支持されている(12)に記載のセンサ装置。
(20)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第2の構造体に対向した位置で支持されている(13)に記載のセンサ装置。
(21)
上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第1の構造体に対向した位置で支持されている(14)に記載のセンサ装置。
(22)
上記複数の第1の電極は、上記複数の第2の電極と上記第1の導体層との間に設けられ、
上記第1の電極および上記第2の電極のうち上記第1の電極が、複数のサブ電極を含んでいる(1)に記載のセンサ装置。
(23)
導体層を含む、操作部材と、
電極基板と、
上記操作部材および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
上記第1の導体層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる入力装置。
(24)
上記操作部材は、表示部を含んでいる(23)に記載の入力装置。
(25)
上記操作部材は、複数のキー領域を含んでいる(23)または(24)に記載の入力装置。
(26)
上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含んでいる(25)に記載の入力装置。
(27)
上記複数の検出部の静電容量の変化に基づいて、上記複数のキー領域各々に対する入力操作に応じた信号を生成する制御部をさらに備える(26)に記載の入力装置。
(28)
上記複数の第2の構造体は、上記複数のキー領域間の境界に沿って設けられている(25)に記載の入力装置。
(29)
導体層を含む、操作部材と、
電極基板と、
上記操作部材および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
上記電極基板の静電容量の変化に基づいて、上記操作部材に対する入力操作に応じた信号を生成する制御部と
を備え、
上記第1の導体層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる電子機器。
(30)
可撓性を有する第1の導体層と、
電極基板と、
上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
を備え、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
(31)
第1の層と、
第2の層と、
上記第1の層および上記第2の層の間に設けられた電極基板と、
上記第1の層および上記電極基板の間、および上記第2の層および上記電極基板の間の少なくとも一方を離間する複数の構造体と、
を備え、
上記第1の層および上記第2の層のうち少なくとも一方が、導体層を含み、
上記第1の層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
(32)
操作部材を含む第1の層と、
第2の層と、
上記第1の層および上記第2の層の間に設けられた電極基板と、
上記第1の層および上記電極基板の間、および上記第2の層および上記電極基板の間の少なくとも一方を離間する複数の構造体と、
を備え、
上記第1の層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる入力装置。
(33)
操作部材を含む第1の層と、
第2の層と、
上記第1の層および上記第2の層の間に設けられた電極基板と、
上記第1の層および上記電極基板の間、および上記第2の層および上記電極基板の間の少なくとも一方を離間する複数の構造体と、
上記電極基板の静電容量の変化に基づいて、上記操作部材に対する入力操作に応じた信号を生成する制御部と
を備え、
上記第1の層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいる電子機器。
(34)
第1の層と、
第2の層と、
上記第1の層および上記第2の層の間に設けられた電極基板と、
上記第1の層および上記電極基板の間、および上記第2の層および上記電極基板の間の少なくとも一方を離間する複数の構造体と、
を備え、
上記第1の層および上記第2の層のうち少なくとも一方が、導体層を含み、
上記第1の層および上記電極基板の少なくとも一方は可撓性を有し、
上記電極基板は、複数の第1の単位電極体を有する複数の第1の電極と、複数の第2の単位電極体を有する複数の第2の電極とを含み、
上記第1の単位電極体および上記第2の単位電極体の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
(35)
上記第1の電極体および上記第2の電極体の組により検出部が構成されている(34)に記載のセンサ装置。
(36)
上記第1の電極体および上記第2の電極体は、対向して配置されている(34)に記載のセンサ装置。
(37)
上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極とは、交差している(34)から(36)のいずれかに記載のセンサ装置。
(38)
上記第1の単位電極体は、複数の第1のサブ電極を含み、
上記第2の単位電極体は、複数の第2のサブ電極を含み、
上記複数の第1のサブ電極および上記複数の第2のサブ電極は、同一平面に交互に配置されている(34)または(35)に記載のセンサ装置。
1…センサ装置
100、100A、100B、100C…入力装置
10、10A、10B…操作部材
11…フレキシブルディスプレイ(表示部)
12…金属膜(第1の導体層)
20…電極基板
20s…検出部
20r…単位検出領域
210…第1の電極線
220…第2の電極線
30…第1の支持体
310…第1の構造体
320…第1の枠体
330…第1の空間部
40…第2の支持体
410…第2の構造体
420…第2の枠体
430…第2の空間部
50…導体層(第2の導体層)
51…段差部
60…制御部
70、70B…電子機器
710…コントローラ

Claims (22)

  1. 第1の導体層と、
    第2の導体層と、
    電極基板と、
    上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
    上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
    を備え、
    上記第1の導体層および上記電極基板可撓性を有し、
    上記電極基板は、上記第1の導体層および上記第2の導体層各々との距離の変化を静電的に検出することが可能であり、
    上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
    上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
  2. 第1の導体層と、
    第2の導体層と、
    電極基板と、
    上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
    上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
    を備え、
    上記第1の導体層および上記電極基板可撓性を有し、
    上記第2の導体層は、段差部を有し、
    上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
    上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
  3. 第1の導体層と、
    第2の導体層と、
    電極基板と、
    上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
    上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
    を備え、
    上記第1の導体層および上記電極基板可撓性を有し、
    上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
    上記開口は、上記第2の構造体と対向しない領域、またはグループを構成する上記第2の構造体のいずれのものとも対向しない領域に配置されており、
    上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
    上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含んでいるセンサ装置。
  4. 第1の導体層と、
    第2の導体層と、
    電極基板と、
    上記第1の導体層および上記電極基板を離間する複数の第1の構造体と、
    上記電極基板および上記第2の導体層を離間する複数の第2の構造体と
    を備え、
    上記第1の導体層および上記電極基板可撓性を有し、
    上記電極基板は、複数の第1の電極と、該複数の第1の電極と交差する複数の第2の電極とを含み、
    上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含み、
    上記第1の電極および上記第2の電極の少なくとも一方は、複数のサブ電極を含み、
    上記第2の導体層は、複数の開口を有しており、
    上記開口は、上記検出部と対向しない領域に配置されているセンサ装置。
  5. 上記第1の電極および上記第2の電極の両方が、複数のサブ電極を含み、
    上記第1の電極および上記第2の電極に含まれる複数のサブ電極は、上記第1の電極と上記第2の電極との交差部においてメッシュ状に交差している請求項1から4のいずれかに記載のセンサ装置。
  6. 上記電極基板は、上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との交差部に各々形成された複数の検出部を含んでいる請求項に記載のセンサ装置。
  7. 上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
    上記検出部は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている請求項に記載のセンサ装置。
  8. 上記複数の第1の電極と上記複数の第2の電極との各交差部に対応して、単位領域が設けられ、
    上記検出部は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループと対向して設けられ、上記単位領域に含まれている請求項に記載のセンサ装置。
  9. 上記第1の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第1の枠体と、
    上記第2の導体層と上記電極基板との間に、上記電極基板の周縁に沿って設けられた第2の枠体とをさらに備える請求項1から8のいずれかに記載のセンサ装置。
  10. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記検出部の周辺部に比べて中心部において高い請求項に記載のセンサ装置。
  11. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第2の構造体と対向する領域に比べて、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域において高い請求項に記載のセンサ装置。
  12. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点の密度は、上記第1の構造体と対向する領域に比べて、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域において高い請求項に記載のセンサ装置。
  13. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体に対向する領域には設けられていない請求項11に記載のセンサ装置。
  14. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体に対向する領域には設けられていない請求項12に記載のセンサ装置。
  15. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第1の構造体、または上記第1の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている請求項11に記載のセンサ装置。
  16. 上記複数のサブ電極の交差により構成される交点は、上記第2の構造体、または上記第2の構造体のグループに対向する領域、もしくは該領域の内側に設けられている請求項12に記載のセンサ装置。
  17. 上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記検出部の周辺部で支持されている請求項10に記載のセンサ装置。
  18. 上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第2の構造体に対向した位置で支持されている請求項11に記載のセンサ装置。
  19. 上記センサ装置は、上記第2の導体層の裏面から上記第1の構造体に対向した位置で支持されている請求項12に記載のセンサ装置。
  20. 上記複数の第1の電極は、上記複数の第2の電極と上記第1の導体層との間に設けられ、
    上記第1の電極および上記第2の電極のうち上記第1の電極が、複数のサブ電極を含んでいる請求項1から4のいずれかに記載のセンサ装置。
  21. 請求項1から20のいずれかに記載のセンサ装置を備える入力装置。
  22. 請求項1から20のいずれかに記載のセンサ装置を備える電子機器。
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