JP6600584B2

JP6600584B2 - 静電容量型入力装置

Info

Publication number: JP6600584B2
Application number: JP2016047997A
Authority: JP
Inventors: 章司山崎
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP2017162749A

Description

本発明は、各種の家電製品、携帯機器、自動車の車載装置等に利用される静電容量型入力装置に関するものである。

従来における静電容量型入力装置には、自己容量方式や相互容量方式の入力装置があるが、これら以外にも、操作性の向上や誤操作防止に資する自己容量方式のパッシブスイッチがある。

係る自己容量方式のパッシブスイッチは、図示しないが、検出用の複数の電極を並べ備えた自己容量方式の静電容量センサシートと、この静電容量センサシートの電極に取り付けられる操作用の弾性クリック体とを備え、弾性クリック体に指を接触させた場合には、静電容量センサシートにより反応を確認し、弾性クリック体を指で押圧操作して電極と弾性クリック体との接触面積を拡大させた場合には、弾性クリック体の押圧操作を電極と指との間の静電容量の変化で検出し、所定の操作を確定させるよう機能する。

このようなパッシブスイッチは、操作のタッチ感覚を得ることができるものの、電極と指との距離が大きく長いと、静電容量が小さくなるので、弾性クリック体が押圧操作されたときと、弾性クリック体が押圧操作されていないときの静電容量の変化量も小さく、静電容量の変化量の検出が困難になることがある。すなわち、弾性クリック体が押圧操作されたことを検出するためには、弾性クリック体を厚くして電極と指との距離を所定の距離以上にすることができず、パッシブスイッチの製品形状に制約（寸法）が生じることとなる。

上記に鑑み、従来においては、図示しない誘電体製の表面シート上に印刷形成されて指により押圧操作される入力キーと、この入力キーに間隔をおいて対向する絶縁性の基板と、この基板の表面に印刷される第１の電極と、入力キーの裏面に印刷されて第１の電極に間隔をおいて対向する第２の電極と、第１の電極の静電容量の変化を検出する静電容量検出判定手段とを備えた静電容量型入力装置が提案され、第２の電極により、指と電極との距離の制約を緩和するようにしている（特許文献１参照）。

特許第４４３８６４８号公報

しかしながら、特許文献１の場合、「指と第２の電極間の静電容量」と「第１、第２の電極間の静電容量」の合成容量を検出するので、指と第２の電極との距離、第１、第２の電極間の距離に制約が生じることとなる。すなわち、特許文献１の場合、指との静電容量が必須になるという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、装置の形や寸法に制約が生じるのを防ぎ、操作体から電極までの距離と入力動作との関係の重要度を抑制することのできる静電容量型入力装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
基材、電極の送信電極と受信電極、弾性クリック体、及び可動導電体に光透過性が付与され、少なくとも基材と弾性クリック体とに光源からの光線が照射されることを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
基材の内部に電極の送信電極と受信電極とが設けられ、これら送信電極と受信電極とが交差状態に配列されて基材の表裏方向に非接触であり、送信電極と受信電極とがそれぞれ略線条に形成されるとともに、これら送信電極と受信電極との交差部付近に弾性クリック体の可動導電体が対向することを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、基材に設けられる電極と、この電極に導電性の操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極と、弾性クリック体に対向し、操作体との間に静電容量を形成可能な対向電極とに分割され、送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体は、操作体に押圧操作される操作ブロックを備え、この操作ブロックの周囲から基材に取り付けられる屈曲可能なスカート片が広げながら伸ばされ、操作ブロックの裏面に、基材に空隙を介して対向する突部が形成されるとともに、この突部には、電極の送信電極と受信電極とに対向する可動導電体が設けられており、スカート片が電極の対向電極に対向することを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
可動導電体は、対向する複数枚の絶縁フィルムと、この複数枚の絶縁フィルム中に介在される導電材とから積層形成され、複数枚の絶縁フィルムのいずれかが弾性クリック体の対向部に取り付けられることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における基材には、少なくとも積層構造の絶縁フィルムやプリント基板、ガラス基板等が含まれる。電極は、単数複数を特に問うものではなく、必要に応じ、基材に内蔵したり、基材の表面に露出状態に設けることができる。この電極の送信電極と受信電極とは、Ｘ方向、Ｙ方向、あるいはＺ方向に非接触で隣接していることが好ましい。また、操作体としては、専用の筆記具や操作棒、指等があげられる。この操作体には、必要に応じ、導電性あるいは絶縁性を付与することができる。

弾性クリック体は、基材に固定されていても良いし、そうでなくても良い。この弾性クリック体の対向部は、電極の送信電極と受信電極の全てに対向していても良いし、部分的に対向していても良い。さらに、静電容量型入力装置には、電極の送信電極に駆動信号を加えたり、電極の送信電極と受信電極との間の電界やその変化を検出する検出判定手段を含むことができる。この静電容量型入力装置は、相互容量方式が主ではあるが、自己容量方式を組み合わせることができる。

本発明によれば、電極の送信電極と受信電極との間に容量結合による電界が形成された後、弾性クリック体が操作体により操作された場合には、弾性クリック体の可動導電体の位置が変化して送信電極と受信電極までの距離が短くなり、受信電極が受信する電界が増加するので、増加した電界により、弾性クリック体が操作されたと判定することができる。電界の増加に操作体との容量変化を要しないので、操作体から電極までの距離と入力動作との関係を希薄化することができる。

本発明によれば、弾性クリック体を電極の送信電極と受信電極とに対向させ、この弾性クリック体の対向部に、電界増加用の可動導電体を設けるので、静電容量型入力装置の形や寸法に制約が生じるのを防ぐことができ、しかも、操作体から電極までの距離と入力動
作との関係の重要度を低く抑制することができるという効果がある。また、基材や弾性クリック体等を発光させ、操作者の注意を視覚的に喚起することができるので、静電容量型入力装置の操作性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、弾性クリック体を電極の送信電極と受信電極とに対向させ、この弾性クリック体の対向部に、電界増加用の可動導電体を設けるので、静電容量型入力装置の形や寸法に制約が生じるのを防ぐことができ、しかも、操作体から電極までの距離と入力動作との関係の重要度を低く抑制することができるという効果がある。また、基材に電極の送信電極と受信電極とを内蔵するので、これらの材料の選択により、基材、送信電極、及び受信電極に光透過性を容易に付与することができる。また、基材に送信電極と受信電極とを内蔵した場合、例え弾性クリック体から基材の表面に塵埃等の異物が落下しても、基材中の送信電極と受信電極とが悪影響を蒙ることがないので、接点障害等の弊害を招くことが少ない。また、自己容量方式で電極をマトリクスに配列した場合、２点以上を同時に操作すると、いわゆるゴースト現象が発生するが、本発明によれば、ゴースト現象の発生を有効に防ぐことができるので、マルチタッチを実現することが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、弾性クリック体を電極の送信電極と受信電極とに対向させ、この弾性クリック体の対向部に、電界増加用の可動導電体を設けるので、静電容量型入力装置の形や寸法に制約が生じるのを防ぐことができ、しかも、操作体から電極までの距離と入力動作との関係の重要度を低く抑制することができるという効果がある。また、基材に取り付けられた弾性クリック体を押圧操作すると、弾性クリック体のスカート片が屈曲し、基材に弾性クリック体が接近あるいは接触するので、良好なクリック感が期待できる。また、相互容量方式と自己容量方式とを組み合わせた静電容量型入力装置とし、弾性クリック体に操作体が接触した場合にも、弾性クリック体が操作されたと判定することができるので、静電容量型入力装置やこの装置を搭載する機器の機能拡大が期待できる。

請求項４記載の発明によれば、弾性クリック体を電極の送信電極と受信電極とに対向させ、この弾性クリック体の対向部に、電界増加用の可動導電体を設けるので、静電容量型入力装置の形や寸法に制約が生じるのを防ぐことができ、しかも、操作体から電極までの距離と入力動作との関係の重要度を低く抑制することができるという効果がある。また、弾性クリック体の材質の関係上、弾性クリック体の対向部に導電性ポリマー等を塗布して可動導電体を設けることが困難な場合にも、弾性クリック体の対向部に絶縁フィルムを取り付けるだけで、可動導電体を簡単、かつ容易に設けることが可能になる。さらに、複数枚の絶縁フィルム中に導電材が介在され、外部から遮蔽・保護されるので、導電材の腐食や劣化を防ぐことが可能になる。

本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態における電極を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態における電界をサンプリングしたグラフである。一般的な相互容量方式の静電容量型入力装置を模式的に示す説明図である。図４の静電容量型入力装置の電界をサンプリングしたグラフである。本発明に係る静電容量型入力装置の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第３の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第４の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第４の実施形態を模式的に示す平面説明図である。図９のＸ−Ｘ線断面説明図である。図９のＹ−Ｙ線断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第５の実施形態を模式的に示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における静電容量型入力装置は、図１や図２に示すように、薄い基材１に内蔵される電極１０と、この電極１０の送信電極１１と受信電極１３とに操作体３０の操作で接近する弾性クリック体２０と、電極１０の送信電極１１と受信電極１３間の電界ＥＦを検出する検出判定手段４０とを備えた相互容量方式の入力装置であり、弾性クリック体２０を送信電極１１と受信電極１３とに対向させ、この弾性クリック体２０に、電界ＥＦ増加用の可動導電体２５を設けるようにしている。

基材１は、例えば複数枚の絶縁フィルム２が絶縁性の両面粘着材３を介し積層粘着されることで形成され、平面矩形、略凸字形、略Ｌ字形等に形成される。各絶縁フィルム２としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂系、ガラス繊維含浸のエポキシ樹脂、アクリル系の薄いフィルム等があげられる。本実施形態においては、寸法安定性や光透過性に優れるポリエチレンテレフタレート製のフィルム等が使用される。

複数枚（例えば二枚）の絶縁フィルム２中には、電極１０の送信電極１１と受信電極１３とが介在され、これら送信電極１１と受信電極１３とが非接触で横方向に接近する。また、両面粘着材３は、特に限定されるものではないが、例えばアクリル系の薄い両面粘着シート等が採用される。この両面粘着材３は、必要に応じ、光透過性の粘着剤や接着剤に置換される。

電極１０は、検出判定手段４０の駆動バッファ４１から駆動パルスが加えられることにより、電界ＥＦを発生させる送信電極１１と、この送信電極１１が発生させた電界ＥＦを受信する受信電極１３とに二分割され、これら送信電極１１と受信電極１３とが電界ＥＦの円滑な形成に資するよう、それぞれ薄い平面略櫛形に形成されており、送信電極１１と受信電極１３の複数の櫛歯１２・１４がそれぞれ非接触で噛合して隣接する。

送信電極１１と受信電極１３とは、光透過性を有する導電性ポリマー（例えば、信越ポリマー株式会社製：製品名セプルジーダ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ピードット・ピーエスエス）、ＩＴＯ、銀ナノワイヤ等により、基材１の絶縁フィルム２にそれぞれスクリーン印刷法等で薄膜に形成され、共に検出判定手段４０に細い導電ライン１５を介して接続される。

各送信電極１１は、図２に示すように、例えば開口部が狭い略Ｕ字に変形した平面略櫛形に形成され、内底部から開口部に向けて複数の櫛歯１２が並んで突出しており、各櫛歯１２がノイズの悪影響を受けないよう、細長い平面矩形に形成される。これに対し、各受信電極１３は、ノイズ耐性強化の観点から、送信電極１１に隙間を介して包囲される平面略櫛形に形成され、送信電極１１の複数の櫛歯１２間に僅かな隙間を介して噛合する複数の櫛歯１４が並設されており、各櫛歯１４がノイズを受信しないよう、送信電極１１の櫛歯１２よりも細い平面矩形に形成される。

弾性クリック体２０は、絶縁性のエラストマーにより弾性変形可能に成形され、電極１０の送信電極１１と受信電極１３とに基材１を介し上方から対向する。この弾性クリック体２０のエラストマーとしては、特に制約されるものではないが、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ等があげられる。これらの中では、光透過性、温度特性、環境特性、電気特性、圧縮特性に優れるシリコーンゴムが最適である。

弾性クリック体２０は、指等の操作体３０に押圧操作される平面円形の操作ブロック２１を備え、この操作ブロック２１の周面下部から屈曲可能な中空円錐台形のスカート片２２が徐々に広がりながら伸長されており、このスカート片２２の端部からフランジ２３が張り出して基材１の表面に強固に位置決め接着される。

操作ブロック２１は、電極１０や操作体３０の大きさ以上の大きさとされ、表面には、加飾された操作パネル片が必要に応じて装着される。この操作ブロック２１の裏面中央部には、基材１の表面に僅かな空隙（空気層）を介し接離可能に対向する円柱形の突部２４が形成され、この突部２４の平坦な端面に、送信電極１１と受信電極１３に基材１を介して対向する導電性の可動導電体２５が平面円形に形成される。

可動導電体２５は、例えば光透過性を有する複数枚（例えば二枚）の絶縁フィルム２６と、この複数枚の絶縁フィルム２６中に介在される導電材２７とから積層され、平面円形に形成される。複数枚の絶縁フィルム２６は、基材１と同様のフィルムが使用され、一枚が弾性クリック体２０の突部端面に接着される。また、導電材２７は、絶縁フィルム２６にカーボン粒子、導電性ポリマー、導電性シリコーンゴム、銀ナノワイヤ、金属、金属メッシュ等が塗布、印刷、あるいは設けられることで形成される。このような可動導電体２５は、電極１０の送信電極１１からの電界ＥＦを隣接する受信電極１３に中継したり、受信電極１３で受信する電界ＥＦを増加させるよう機能する。

なお、可動導電体２５は、カーボン粒子や金属粒子等を配合した導電性シリコーンゴム、金属板、金属箔、又はこれらを貴金属でメッキした導電性の部材でも良く、構成の簡素化に資するよう、操作ブロック２１の突部２４の平坦な端面に直接接着されて良い。また、操作体３０は、指が主ではあるが、何らこれに限定されるものではない。例えば、操作体３０が絶縁性の樹脂操作棒等でも良く、導電体を封止する必要が無い。

検出判定手段４０は、例えばマイクロコントローラ等からなり、ＲＡＭに所定の履歴等が記憶されるとともに、ＲＯＭに所定のプログラムが記憶され、この所定のプログラムが制御コントローラにより、必要に応じて書き換えられる。マイクロコントローラとしては、限定されるものではないが、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏブロック等を内蔵し、デジタル回路とアナログ回路とをＩＣ内で別々に設計可能なコントローラ等が使用される。

このような検出判定手段４０は、ＣＰＵがＲＡＭ領域を作業領域としてＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能を実現する。具体的には、駆動バッファ４１から送信電極１１に駆動パルスを出力する機能、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦやその変化を検出値に変換して検出する機能、この検出した検出値を予め設定された閾値と比較する機能、比較した検出値が閾値を越える場合には、弾性クリック体２０が操作されたと判定する機能、比較した検出値が閾値以下の場合には、弾性クリック体２０が操作されていないと判定する機能等を実現する。閾値は、電界ＥＦの増加前後の数値や実験結果等を考慮して設定される。

次に、一般的な相互容量方式の静電容量型入力装置について説明する。この静電容量型入力装置は、図４に示すように、操作体３０に操作される誘電パネル５０と、この誘電パネル５０の裏面に並べて設けられる電極１０と、この電極１０を形成する送信電極１１と受信電極１３とに接続されてこれらの間の電界ＥＦを検出する検出判定手段４０とを備え、本実施形態の弾性クリック体２０が存在しない構成である。

係る構成で電極１０の送信電極１１に検出判定手段４０の駆動バッファ４１から駆動パルスが加えられ、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、誘電パネル５０の電極１０近傍の表面を操作体３０が接触操作すると、送信電極１１と受信電極１３間の電界ＥＦの一部がＧＮＤの延長である操作体３０に吸収されるので、電界ＥＦが減少し、この減少した電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。この際の電界ＥＦを検出値に変換してサンプリングしたグラフが図５であり、同図の丸印が減少した電界ＥＦを示す。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出した検出値を予め設定された閾値と比較し、比較した検出値が閾値以下の場合には、操作体３０が接触操作されたと判定する。これに対し、比較した検出値が閾値を越える場合には、操作体３０が接触操作されなかったと判定する。

上記を踏まえ、本実施形態における静電容量型入力装置の使用方法について説明する。先ず、電極１０の送信電極１１に検出判定手段４０の駆動バッファ４１から駆動パルスが加えられ、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０に指等の操作体３０が接触していない場合には、弾性クリック体２０の電界ＥＦを中継するＧＮＤの延長ではない可動導電体２５の位置が上下方向に変化しないので、電界ＥＦが増減せず、この増減しない電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を予め設定された閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が閾値以下となるので、弾性クリック体２０が操作されていないと判定する。
次いで、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０に指等の操作体３０が触れた場合には、弾性クリック体２０の電界ＥＦを中継する非接地の可動導電体２５の位置がやはり上下方向に変化しないので、電界ＥＦが増減せず、この増減しない電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を予め設定された閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が上記と同様に閾値以下となるので、弾性クリック体２０が操作されていないと判定する。

次いで、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０が操作体３０により下方に押圧操作され、変形した場合には、弾性クリック体２０の電界ＥＦを中継する非接地の可動導電体２５の位置が下方向に変化し、可動導電体２５が送信電極１１と受信電極１３とに接近するので、受信電極１３で受信する電界ＥＦが増加し、検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。この際の電界ＥＦを検出値に変換してサンプリングしたグラフが図３であり、同図の丸印が増加した電界ＥＦである。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を予め設定された閾値と比較するが、この場合、検出値が閾値を越えるので、弾性クリック体２０が操作されたと判定することとなる。

上記構成によれば、弾性クリック体２０の上下動、換言すれば、可動導電体２５の上下動に操作体３０の押圧操作を要するものの、電界ＥＦの増加には操作体３０の操作を特に要しないので、操作体３０から電極１０までの距離と入力動作との関係を無関係にすることができる。したがって、装置の形や寸法に制約が生じるのを有効に防止することができ、弾性クリック体２０の設計の自由度を向上させることができる。また、電極１０と操作体３０との距離や送信電極１１と受信電極１３間の距離に制約が生じるのを防ぐことができる。

また、相互容量方式の静電容量型入力装置を採用するので、例え基材１の表面に液体等が付着しても電界ＥＦが殆ど変化せず、悪影響を受けることがなく、液体等が付着するような利用環境でも使用することが可能になる。さらに、少ない端子数でも多数の電極１０を形成することができ、有効な遮蔽措置をとることができるので、高いＳＮ比が得られ、寄生容量の問題をも解決することが可能になる。

次に、図６は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、基材１を可撓性の絶縁フィルム２とするのではなく、硬質のプリント基板４とし、この基材１の表面に電極１０の送信電極１１と受信電極１３とを配列し、これら送信電極１１と受信電極１３とを樹脂等のコーティング材１６によりコーティングして被覆保護するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、送信電極１１と受信電極１３とが外部から被覆保護されているので、例え弾性クリック体２０の対向部等から基材１の表面に塵埃等の異物が落下しても、送信電極１１や受信電極１３が悪影響を蒙ることがなく、接点障害等を防止することができるのは明らかである。また、基材１、送信電極１１、及び受信電極１３の構成を変更し、これら１・１１・１３の構成の多様化を図ることができるのは明らかである。

次に、図７は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、基材１、電極１０の送信電極１１と受信電極１３、弾性クリック体２０、及び可動導電体２５に光透過性をそれぞれ付与し、基材１の裏面側下方から表面方向にＬＥＤ等からなる光源６０からの光線を照射するようにしている。

この場合、基材１には、例えば透明のフィルムや両面粘着シート等が使用され、電極１０の送信電極１１と受信電極１３とには、光透過性の導電性ポリマー等が使用される。また、弾性クリック体２０には、透明のウレタンゴムやシリコーンゴム等が用いられ、可動導電体２５には、透明フィルムや光透過性の導電性ポリマー等が用いられる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、静電容量型入力装置の弾性クリック体２０を発光させ、操作者の注意を視覚的に喚起することができるので、操作性の向上が大いに期待できる。

次に、図８〜図１１は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、基材１内に複数の電極１０をマトリクスに配列し、この複数の電極１０の送信電極１１Ａと受信電極１３Ａとを交差する平面略格子形に配設するようにしている。

基材１は、例えば厚さの異なる複数枚の絶縁フィルム２と両面粘着材３とが積層粘着されることで形成され、下方の絶縁フィルム２と中央の絶縁フィルム２との間に複数の電極１０の送信電極１１Ａが両面粘着材３を介し挟んで粘着されており、中央の絶縁フィルム２と上方の絶縁フィルム２との間に複数の電極１０の受信電極１３Ａが両面粘着材３を介し挟んで粘着される。

各電極１０の送信電極１１Ａは、略線条（帯形含む）に形成されて基材１の下方側に位置し、基材１のＸ方向又はＹ方向に指向する。これに対し、各電極１０の受信電極１３Ａは、略線条（帯形含む）に形成されて基材１の上方側に位置し、基材１のＹ方向又はＸ方向に指向する。これら送信電極１１Ａと受信電極１３Ａとは、必要に応じ、異なる幅や同じ幅に形成される。

送信電極１１Ａと受信電極１３Ａとは、絶縁フィルム２や両面粘着材３の介在により、基材１の表裏方向に非接触で直交して電界ＥＦ発生用の交差部を形成し、この電界ＥＦを発生させる交差部付近に弾性クリック体２０の可動導電体２５が絶縁フィルム２を介し上方から対向する。送信電極１１Ａと受信電極１３Ａとは、必要に応じ、異なる幅や同じ幅に形成される。

弾性クリック体２０は、基本的には上記実施形態と同様の構成であるが、スカート片２２の端部のフランジ２３が隣接する弾性クリック体２０のフランジ２３と一体化される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、自己容量方式で電極１０をマトリクスに配列した場合、２点以上を同時に押圧操作すると、いわゆるゴースト現象が発生するが、本実施形態においては、ゴースト現象の発生を有効に防ぐことができ、マルチタッチが可能となる。

次に、図１２は本発明の第５の実施形態を示すもので、この場合には、電極１０を、駆動パルスが加えられることにより、電界ＥＦを発生させる平面略櫛形の送信電極１１と、この送信電極１１が発生させた電界ＥＦを受信する平面略櫛形の受信電極１３と、弾性クリック体２０のスカート片２２のフランジ２３に対向し、導電性を有する操作体３０との間に静電容量を形成可能な対向電極１７とに三分割し、この対向電極１７が形成する静電容量の変化を検出判定手段４０に検出させるようにしている。

電極１０の対向電極１７は、基材１の絶縁フィルム２にスクリーン印刷等されることにより、送信電極１１と受信電極１３とを包囲する平坦な薄膜の平面リング形に形成され、弾性クリック体２０のフランジ２３と接着剤や粘着剤等を介し位置決め接着されるとともに、検出判定手段４０に導電ライン１５を介して接続される。対向電極１７の材料としては、金、銀、銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、真鍮、これらの積層部材や合金、導電ペースト、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーがあげられるが、送信電極１１と受信電極１３と同様の材料でも良い。

検出判定手段４０は、ＣＰＵがＲＡＭ領域を作業領域としてＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能、具体的には、静電容量の変化を検出値に変換して検出する機能、この検出した対向電極１７の検出値を予め設定された対向電極用閾値と比較する機能、比較した対向電極１７の検出値が対向電極用閾値を越える場合には、電界ＥＦの検出値に拘わらず、弾性クリック体２０と操作体３０とが接触状態にあると判定する機能、比較した対向電極１７の検出値が対向電極用閾値以下の場合には、弾性クリック体２０と操作体３０とが非接触状態にあると判定する機能等を実現する。対向電極用閾値は、弾性クリック体２０と操作体３０とが接触した場合の静電容量値や実験結果等を考慮して設定される。

上記において、電極１０の送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０に操作体３０が接触していない場合には、弾性クリック体２０の可動導電体２５の位置が変化しないので、電界ＥＦが増減せず、増減しない電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。また、弾性クリック体２０に操作体３０が接触していない場合、操作体３０と対向電極１７との間に静電容量が形成されるものの、非常に小さな値の静電容量のみが形成され、この非常に小さな値の静電容量が検出判定手段４０に対向電極１７を介して検出される。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が閾値以下となる。また、電界ＥＦ検出の際、非常に小さな値の静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した対向電極１７の検出値を予め設定された対向電極用閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が対向電極用閾値以下となる。

検出判定手段４０は、比較の結果、電界ＥＦの検出値が閾値以下で、かつ静電容量の検出値が対向電極用閾値以下なので、弾性クリック体２０に操作体３０が接触せず、弾性クリック体２０が操作されていないと判定する。

次いで、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０に操作体３０が触れた場合には、弾性クリック体２０の可動導電体２５の位置が変化しないので、電界ＥＦが増減せず、この増減しない電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。また、弾性クリック体２０に操作体３０が触れた場合、操作体３０と対向電極１７との間に上記値よりも大きい所定の値の静電容量が形成され、この所定の値の静電容量が検出判定手段４０に対向電極１７を介して検出される。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が閾値以下となる。また、電界ＥＦ検出の際、所定の値の静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した対向電極１７の検出値を対向電極用閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が対向電極用閾値を越えることとなる。

検出判定手段４０は、比較の結果、電界ＥＦの検出値が閾値以下ではあるが、静電容量の検出値が対向電極用閾値を越えるので、電界ＥＦの検出値に拘わらず、弾性クリック体２０に操作体３０が接触し、弾性クリック体２０が操作されたと判定する。

次いで、送信電極１１と受信電極１３との間に電界ＥＦが形成された後、弾性クリック体２０が操作体３０により下方に押圧操作され、変形した場合には、弾性クリック体２０の可動導電体２５の位置が下方向に変化し、可動導電体２５が送信電極１１と受信電極１３とに接近するので、受信電極１３が受信する電界ＥＦが増加し、この増加した電界ＥＦが検出判定手段４０に受信電極１３を介して検出される。また、弾性クリック体２０が操作体３０に押圧操作された場合、操作体３０と対向電極１７との間に所定の値の静電容量が形成され、この所定の値の静電容量が検出判定手段４０に対向電極１７を介して検出される。

検出判定手段４０は、送信電極１１と受信電極１３との間の電界ＥＦを検出値に変換して検出し、この検出値を閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が閾値を越えることとなる。また、電界ＥＦ検出の際、所定の値の静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した対向電極１７の検出値を対向電極用閾値と比較するが、この場合、比較した検出値が対向電極用閾値を越えることとなる。

検出判定手段４０は、比較の結果、電界ＥＦの検出値が閾値を越え、かつ静電容量の検出値が対向電極用閾値を越えるので、弾性クリック体２０が押圧操作されたと判定する。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、相互容量方式と自己容量方式とを組み合わせた静電容量型入力装置としたので、弾性クリック体２０を操作体３０により押圧操作した場合だけではなく、弾性クリック体２０に操作体３０が接触した場合にも、弾性クリック体２０が操作されたと判定することができ、静電容量型入力装置の機能拡大が大いに期待できる。

なお、上記実施形態における電極１０は、例えば１×４、１×６、２×５、３×３、５０×１００等のマトリクスに配列しても良い。また、上記実施形態では電極１０の送信電極１１と受信電極１３とを平面略櫛形に形成し、これら送信電極１１と受信電極１３の櫛歯１２・１４を噛合させたが、何らこれに限定されるものではなく、送信電極１１と受信電極１３とをそれぞれ平面円形、矩形、多角形等に形成して非接触で隣接させても良い。また、送信電極１１を平面円形に形成し、受信電極１３を平面リング形に形成して送信電極１１を非接触で包囲させても良い。逆に、受信電極１３を平面円形に形成し、送信電極１１を平面リング形に形成して受信電極１３を非接触で包囲させても良い。

また、送信電極１１と受信電極１３のいずれか一方を平面略櫛形に形成し、他方を一方の櫛歯に隙間を介して遊嵌する形に形成することもできる。また、弾性クリック体２０やその操作ブロック２１は、平面矩形や多角形、楕円形等に形成することもできる。また、可動導電体２５の絶縁フィルム２６を省略し、導電材２７を露出させることもできる。さらに、複数の送信電極１１Ａと受信電極１３Ａとを平面略網目形等に交差させて配設しても良い。

本発明に係る静電容量型入力装置は、例えば電気電子、映像機器、家電製品、コンピュータ機器、ゲーム機器、自動車、情報通信機器、複写機等の製造分野で使用される。

１基材
１０電極
１１送信電極
１１Ａ送信電極
１２櫛歯
１３受信電極
１３Ａ受信電極
１４櫛歯
１６コーティング材
１７対向電極
２０弾性クリック体
２１操作ブロック
２２スカート片
２３フランジ
２４突部（対向部）
２５可動導電体
２６絶縁フィルム
２７導電材
３０操作体
４０検出判定手段
４１駆動バッファ
６０光源
ＥＦ電界

Claims

基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
基材、電極の送信電極と受信電極、弾性クリック体、及び可動導電体に光透過性が付与され、少なくとも基材と弾性クリック体とに光源からの光線が照射されることを特徴とする静電容量型入力装置。
基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
基材の内部に電極の送信電極と受信電極とが設けられ、これら送信電極と受信電極とが交差状態に配列されて基材の表裏方向に非接触であり、送信電極と受信電極とがそれぞれ略線条に形成されるとともに、これら送信電極と受信電極との交差部付近に弾性クリック体の可動導電体が対向することを特徴とする静電容量型入力装置。
基材に設けられる電極と、この電極に導電性の操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極と、弾性クリック体に対向し、操作体との間に静電容量を形成可能な対向電極とに分割され、送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体は、操作体に押圧操作される操作ブロックを備え、この操作ブロックの周囲から基材に取り付けられる屈曲可能なスカート片が広げながら伸ばされ、操作ブロックの裏面に、基材に空隙を介して対向する突部が形成されるとともに、この突部には、電極の送信電極と受信電極とに対向する可動導電体が設けられており、スカート片が電極の対向電極に対向することを特徴とする静電容量型入力装置。
基材に設けられる電極と、この電極に操作体の操作で接近する弾性クリック体とを含み、
電極が、少なくとも駆動信号が加えられることにより、電界を発生させる送信電極と、この送信電極が発生させた電界を受信する受信電極とに分割され、これら送信電極と受信電極とが非接触とされており、
弾性クリック体が電極の送信電極と受信電極とに対向し、この弾性クリック体の対向部に、電極の送信電極と受信電極とに接近して受信電極が受信する電界を増加させる可動導電体が設けられており、
可動導電体は、対向する複数枚の絶縁フィルムと、この複数枚の絶縁フィルム中に介在される導電材とから積層形成され、複数枚の絶縁フィルムのいずれかが弾性クリック体の対向部に取り付けられることを特徴とする静電容量型入力装置。