TWI710940B - 輸入裝置 - Google Patents

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TWI710940B
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樋口真一
塚本幸治
山井知行
武田明紘
志賀貞一
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Abstract

本發明提供一種輸入裝置，其於操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，不論接觸面積之大小，均可正確地檢測絕對位置資訊。 於操作面之法線方向上，複數個第3電極行配置於較複數個第2電極行更靠近操作面之位置，沿法線方向觀察時，第2電極行具有自對應之第3電極行超出而可看見之部分，將因操作體之操作引起之複數個第1電極行與複數個第3電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC1，將複數個第1電極行與複數個第2電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC2，基於變化量ΔC1與變化量ΔC2之比例ΔC1/ΔC2，算出操作體相對於操作面之上述法線方向之位置。

Description

輸入裝置
本發明係關於一種操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，可正確地檢測其之位置資訊的輸入裝置。
專利文獻1所記載之靜電電容型輸入裝置中，位於兩端之電極部設定於檢測電極部，且於該等之內側設定有接地電極部，再者，中央之複數個電極部設定於驅動檢測部。藉由兩端之檢測電極部之輸出差可求得手指之座標位置，藉由輸出和可求得垂直距離。當手指之垂直距離短於第1臨限值時，以使檢測電極部之間隔變短之方式進行切換，當手指進一步接近時，設定觸控檢測模式。
專利文獻2所記載之靜電電容式三維感測器具備：片狀之第1電極體，其具有圖案狀之導電膜；片狀之第2電極體，其具備圖案狀之導電膜；及易變形體，其配置於第1電極體與第2電極體之間。易變性體具備彈性層用基材片材、及設置於彈性層用基材片材之一面之彈性層。由於被施加手指之按壓力時，易變形體壓縮變形，故第1電極體與第2電極體之距離變短，藉由檢測由此引起之靜電電容之變化，可求得按壓量。
專利文獻3之器件具備：檢測面；至少1個電容感測器，其具備測定電極；導電材料之保護器，其接近於測定電極而配置；及電子機構，其用以處理自電容感測器發出之信號。該構成中，可基於電容感測器之測定值，檢測物體靠近時之與物體之距離、物體與檢測面間之物體接觸、及物體所致之下陷。
專利文獻4所記載之靜電電容耦合方式觸控面板具備：第1透明基板、與其對向之第2透明基板及設置於第1透明基板上，且檢測位置座標之複數個座標電極。於第2透明基板，與上述複數個座標電極絕緣地設有浮動電極，於複數個座標電極與浮動電極間，具備氣體層及間隔厚度控制突起圖案。藉此，以樹脂製之筆或絕緣物觸控時，因觸控載荷，浮動電極被按壓，浮動電極與座標電極接近，因此，其等間之靜電電容變化，由此，可檢測觸控之位置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-166921號公報 [專利文獻2]日本專利特開2016-091149號公報 [專利文獻3]日本專利特開2018-005932號公報 [專利文獻4]日本專利特開2013-140635號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，專利文獻1～4所記載之靜電電容式輸入裝置中，雖可檢測手指等操作體相對於操作面之位置，但例如於手指之情形時，形狀或大小因操作者而異，再者，藉由接觸壓力等對操作面之接觸面積不同。因此，即使手指欲於相同位置接觸，亦因接觸面積之大小導致檢測出之靜電電容不同，故於專利文獻1～3之高度位置之檢測中，有無法獲得相同檢測結果之問題。因此，即使可檢測相對之面內位置，亦難以進行除去接觸面積之影響之絕對高度位置檢測。又，至於專利文獻4之輸入裝置，原本便無法進行高度位置檢測。
因此，本發明之目的在於提供一種輸入裝置，其於操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，不論接觸面積之大小，均可正確地檢測相對於操作面之法線方向之絕對位置資訊。 [解決問題之技術手段]
為解決上述問題，本發明之輸入裝置之特徵在於，其係具備進行操作體之操作之操作面者，上述操作面具有第1方向、及與第1方向交叉之第2方向，該輸入裝置具備：複數個第1電極行，其等各自沿第1方向延伸，且互相空出間隔配置；複數個第2電極行，其等各自沿第2方向延伸，且互相空出間隔配置；及複數個第3電極行，其等各自沿第2方向延伸，且互相空出間隔配置；於操作面之法線方向上，複數個第3電極行配置於較複數個第2電極行更靠近操作面之位置，沿法線方向觀察時，第2電極行具有自對應之第3電極行超出而可看見之部分；將複數個第1電極行設定為驅動電極時，將複數個第2電極行及複數個第3電極行分別設定為接收電極，將複數個第1電極行設定為接收電極時，將複數個第2電極行及複數個第3電極行分別設定為驅動電極；將因操作體之操作引起之複數個第1電極行與複數個第3電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC1，將複數個第1電極行與複數個第2電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC2，基於變化量ΔC1與變化量ΔC2之比例ΔC1/ΔC2，算出操作體相對於操作面之上述法線方向之位置。
藉此，提供一種輸入裝置，其於操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，不論接觸面積(或對操作面之投影面積)之大小，均可正確地檢測操作面之法線方向上之絕對位置資訊，且檢測精度較高，可防止誤動作或不動作。對操作面之接觸亦包含使操作面移位或變形之按壓操作，於按壓操作之情形時，亦可不論該按壓面積之大小，均可以高精度檢測操作面之法線方向上之絕對位置資訊。 以下之說明中，接觸面積包含使操作體接近時之對操作面之投影面積，或進行按壓操作時之按壓面積。
本發明之輸入裝置中，較佳為上述比例ΔC1/ΔC2採取操作體相對於操作面之距離愈小則愈小的值。 以比例ΔC1/ΔC2相對於操作面與操作體間之距離，大致成比例之方式設定，藉此，可抑制對操作面之接觸面積大小之影響，而精度良好地檢測操作面之法線方向上之位置資訊。
本發明之輸入裝置中，較佳為於法線方向上，複數個第2電極行配置於較複數個第3電極行更靠近複數個第1電極行之位置。 藉此，可提高操作體相對於操作面之法線方向上之高度位置之檢測感度。
本發明之輸入裝置中，較佳為複數個第2電極行與複數個第3電極行在第1方向之配置間距彼此相同。 藉此，可確保上述比例ΔC1/ΔC2相對於操作面與操作體間之距離之大致比例關係，可實現抑制對操作面之接觸面積大小之影響之高精度的操作面之法線方向上之位置資訊檢測。
本發明之輸入裝置中，較佳為於第1方向上，第2電極行之重心與第3電極行之重心一致。 藉此，沿法線方向觀察時，可觀察到第2電極行及第3電極行之兩者，而於該等電極行之各者與操作體間確實地進行靜電電容之耦合。因此，由於就第2電極行及第3電極行之各者，產生靜電電容之變化量ΔC1、ΔC2，故能實現不僅可基於比例ΔC1/ΔC2進行高精度之操作面之法線方向上之位置檢測，亦可抑制產生誤檢測或不檢測的可靠性較高之輸入裝置。
本發明之輸入裝置中，較佳為於法線方向上，於較複數個第3電極行更靠近操作面側，形成有彈性變形層。 藉此，能實現進行按壓操作時之操作體與第3電極行之距離細微變化，且可檢測該變化量之構成。又，將彈性變形層配置於表面之情形係於彈性變形層耗盡時可容易地更換。
本發明之輸入裝置中，較佳為於法線方向上，於複數個第3電極行與複數個第2電極行之間形成有彈性變形層。 藉此，可實現第2電極行與第3電極行之距離可變之構成，可檢測因按壓操作引起之距離之變化量。
本發明之輸入裝置中，較佳為對操作面進行操作體之按壓操作時，就操作體，算出其於法線方向上距離操作面之高度位置、及操作面之面方向上之位置。 藉此，可提供能檢測按壓位置之輸入裝置。
本發明之輸入裝置中，較佳為就自操作面離開之操作體，算出其於法線方向上之距離操作面之高度位置、及於操作面上對應之位置。 藉此，不僅與操作面接觸進行之操作，亦可於未與操作面接觸之狀態下進行操作體之動作檢測，或按壓操作時之檢測。
本發明之輸入裝置中，較佳為基於複數個第1電極行與第2電極行間之靜電電容，檢測操作面之面內位置。 藉此，可同時進行操作面內方向之位置檢測、及與操作面之距離檢測，故亦可對未與操作面接觸之狀態、接觸操作操作面之狀態及進行按壓操作之狀態之任一狀態，進行三維位置檢測。 [發明之效果]
根據本發明，操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，不論接觸面積之大小，均可正確地檢測相對於操作面之法線方向上之絕對位置資訊。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態之輸入裝置詳細地進行說明。以下之實施形態中，對應用於具備形成於平面基材之靜電電容式感測器部之觸控面板之情形進行說明，但本發明之輸入裝置不限於此，亦可應用於例如具備曲面型靜電電容式感測器部之輸入裝置，或車輛之儀錶板等配置於駕駛座周邊之裝置等。
＜第1實施形態＞ 圖1係顯示第1實施形態之靜電電容式輸入裝置10之靜電電容式感測器部20及第3電極行L31～L36之構成的俯視圖。圖1中進而顯示將第3電極行L31～L36重疊配置於靜電電容式感測器部20上之配置關係。另，圖1中，省略彈性保護層31、3個黏著層32a～32c及基材20a、面板本體33以及對第3電極行L31～L36之配線的圖示。圖2係圖1之Ⅱ部分之放大圖。圖3係顯示靜電電容式輸入裝置10之構成之剖視圖，且係於圖1之Ⅲ-Ⅲ'線之位置切斷，並自箭頭方向觀察之剖視圖。圖4係第1實施形態之靜電電容式輸入裝置10之功能方塊圖。圖5(a)係顯示操作體相對於第3電極行L31～L36之上表面之高度(橫軸)與靜電電容之變化量(縱軸)之關係的圖表，(b)係顯示操作體相對於第3電極行L31～L36之上表面之高度(橫軸)與靜電電容之變化量之比例(縱軸)之關係的圖表。
圖1～圖3中，顯示X-Y-Z座標作為基準座標。Z1-Z2方向係靜電電容式輸入裝置10之厚度方向(上下方向)，XY平面係與Z1-Z2方向垂直之平面。X1-X2方向及Y1-Y2方向以於XY平面內互相成直角之方向交叉。以下之說明中，將沿Z1-Z2方向自Z1側觀察Z2側之狀態稱為俯視，將俯視時之形狀記述為俯視形狀。俯視為沿彈性保護層31之上表面31a(操作面)之法線方向觀察之狀態。作為操作面之彈性保護層31之上表面31a於其面內具有作為第1方向之Y1-Y2方向、及作為第2方向之X1-X2方向。以下之說明中，對將Z1-Z2方向設為上下方向而配置裝置之情形進行說明，但該輸入裝置亦可以除此以外之姿勢使用。
如圖3所示，靜電電容式輸入裝置10構成為具有檢測輸入位置資訊之靜電電容式感測器部20、面板本體33、形成於基材20a上之第3電極行L31～L36及彈性保護層31。面板本體33、基材20a、第3電極行L31～L36及彈性保護層31自靜電電容式感測器部20側朝輸入操作側(圖3之Z1方向)依序配置。彈性保護層31與第3電極行L31～L36經由第1黏著層32a貼合，基材20a及面板本體33經由第2黏著層32b貼合，再者，面板本體33及靜電電容式感測器部20經由第3黏著層32c貼合。
作為3層黏著層32a、32b、32c，使用例如光學接著劑(OCA，Optically Clear Adhesive)，或藉由IML(In-mold Lamination，模內層壓)或IMD(In-mold Decoration，模內裝飾)形成。
靜電電容式感測器部20具備：(1)基材20b；及(2)形成於基材20b上之第1電極行L11～L15、第2電極行L21～L26、電橋部24、連接部25、配線26及端子部27。
(彈性保護層31) 彈性保護層31(彈性變形層)形成為呈如俯視下覆蓋靜電電容式感測器部20之矩形狀，且上表面31a成為靜電電容式輸入裝置10之操作面。該操作面中，進行利用操作者之手指或手等操作體之操作。彈性保護層31(彈性變形層)配置於較第1電極行L11～L15及第2電極行L21～L26更靠操作面側，且較第3電極行L31～L36更靠操作面側。
作為操作體，有操作者之手指或手、靜電電容式輸入裝置對應之指示筆或觸控筆等。將輸入裝置應用於車輛之情形時，例如可於操作車輛之方向盤設置輸入裝置，此時之操作體為握持方向盤之駕駛者之手，可藉由輸入裝置，檢測駕駛者於哪個位置以哪種程度之強度握持方向盤。又，將輸入裝置設置於車輛座位之座面或背靠部之情形時，操作體為就座者之背、腰及腳，可檢測就座者之就座穩定性等身體狀態。
彈性保護層31以於操作體之操作中被施加上下方向之力時可彈性變形之非導電性材料構成。作為此種材料，列舉例如矽酮橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸橡膠、氟橡膠。彈性保護層31之彈性、厚度、光透過性、顏色及其他之性質可根據靜電電容式輸入裝置10之規格而適當選擇。
亦可根據靜電電容式輸入裝置10之規格，於彈性保護層31之背面(圖1之Z2方向之面)，設置有色且不透明之加飾層。該加飾層以俯視下與配置於靜電電容式感測器部20之輸入區域15外側之非輸入區域16重疊之方式，藉由印刷等設置。
(面板本體33) 面板本體33呈俯視下如覆蓋靜電電容式感測器部20般之矩形狀。面板本體33以非導電性且具有硬性之材料構成。作為此種材料，列舉例如聚碳酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂及其他之丙烯酸樹脂、玻璃。面板本體33之厚度如以下所述，以第2電極行L21～L26與第3電極行L31～L36於上下方向空出特定間隔之方式設定。又，面板本體33之光透過性、顏色及其他性質可根據靜電電容式輸入裝置10之規格而適當選擇。
(第1電極行及第2電極行) 如圖1所示，於靜電電容式感測器部20之輸入區域15，排列有複數個第1電極21及複數個第2電極22。 靜電電容式感測器部20構成為具有基材20b、形成於基材20b之基材面(Z1側之上表面)上之複數個第1電極21、複數個第2電極22及複數條配線26。第1電極21及第2電極22係形成於輸入區域15之具有於XY平面擴展之平面的墊片狀電極。
第1電極21於Y1-Y2方向(第1方向)設置間隔地配置有複數個，於Y1-Y2方向相鄰之第1電極21彼此藉由細幅之連接部25互相連接，構成第1電極行。如圖2所示，5條第1電極行L11、L12、L13、L14、L15於X1-X2方向(第2方向)上互相空出間隔而排列。
第2電極22於X1-X2方向(第2方向)設置間隔地配置有複數個，於X1-X2方向相鄰之第2電極22彼此藉由細幅之電橋部24互相連接，構成第2電極行。圖1及圖2所示之構成中，6條第2電極行L21、L22、L23、L24、L25、L26於Y1-Y2方向(第1方向)上互相空出間隔而排列。
如圖1及圖2所示，複數個第1電極行L11～L15與複數個第2電極行L21～L26以互相交叉之方式配置。如圖3所示，於連接部25與電橋部24交叉之部分，以覆蓋連接部25之方式設有交叉部絕緣層35，跨越連接部25及交叉部絕緣層35形成電橋部24。第1電極21彼此藉由連接部25連接，以於X1-X2方向上隔著連接部25之方式配置之第2電極22彼此藉由電橋部24連接。如此，第1電極21與第2電極22以互相絕緣之狀態形成。
如圖1所示，於基材20b之非輸入區域16，形成有分別連接於第1電極21及第2電極22之複數條配線26。該等複數條配線26於基材20b之非輸入區域16牽拉，且連接於用以與外部電路連接之端子部27。
基材20b使用薄膜狀非導電性樹脂材料形成，使用例如聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂、環狀聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂等透光性樹脂材料。第1電極21、第2電極22及連接部25使用ITO(Indium Tin Oxide，銦錫氧化物)、SnO2 、ZnO等透光性導電材料形成，藉由濺鍍或蒸鍍等薄膜法形成。又，電橋部24使用Cu、Ag、Au等金屬材料或CuNi、AgPd等合金、ITO等導電性氧化物材料形成。可對配線26及端子部27，使用Cu、Ag、Au等金屬材料或ITO等導電性氧化物材料。
(第3電極行) 如圖1所示，於靜電電容式輸入裝置10之輸入區域15，排列有6條第3電極行L31、L32、L33、L34、L35、L36。第3電極行L31～L36形成於基材20a上(圖3)。
第3電極行L31～L36分別形成為沿X1-X2方向(第2方向)延伸之同一寬度之線狀。圖1所示之構成中，6條第3電極行L31～L36於Y1-Y2方向(第1方向)上互相空出間隔而排列。
第3電極行L31～L36以俯視下分別與第2電極行L21～L26重疊之方式配置，再者，關於將構成各第2電極行之複數個第2電極22互相連接之電橋部24，亦以俯視下重疊之方式配置。
再者，第3電極行L31～L36如下配置：於Y1-Y2方向上，以與第2電極行L21～L26相同之配置間距配置，且俯視下相對於各自對應之第2電極行，重心於Y1-Y2方向上一致。
如圖1及圖2所示，第3電極行L31～L36各者在Y1-Y2方向上之寬度與電橋部24大致相同。因此，俯視下第2電極行之各第2電極22具有自對應之第3電極行超出之而可看見部分。藉由將超出量確保為特定量以上，可防止上下方向上，第3電極行介隔於第2電極行與操作體間，妨礙靜電電容變化，因此，可確實進行第2電極行之檢測。
如圖3所示，於上下方向上，第3電極行L31～L36隔著面板本體33、第2黏著層32b、基材20a配置於與靜電電容式感測器部20間，且配置於較包含第2電極行之20更靠彈性保護層31之上表面31a側。
設有第3電極行L31～L36之基材20a與靜電電容式感測器部20之基材20b同樣，使用薄膜狀之非導電性樹脂材料形成。第3電極行L31～L36與第1電極21、第2電極22及連接部25同樣，使用ITO、SnO2 、ZnO等透光性導電材料形成。
雖未圖示，但於基材20a之非輸入區域16，形成有連接於第3電極行L31～L36各者之複數條配線，該等複數條配線於非輸入區域16牽拉，且連接於用以與外部電路連接之端子部(未圖示)。
(靜電電容之變化) 將5條第1電極行L11～L15設定於驅動電極時，將6條第2電極行L21～L26及6條第3電極行L31～L36分別設定於接收電極，將5條第1電極行L11～L15設定於接收電極時，將6條第2電極行L21～L26及6條第3電極行L31～L36分別設定於驅動電極。該等任一構成中，均於第1電極行L11～L15之各者與第2電極行L21～L26之各者間形成靜電電容，該靜電電容與藉由操作體對操作面靠近或遠離，而形成於操作體與接收電極間之靜電電容耦合，藉此，靜電電容產生變化，基於XY平面內產生靜電電容變化之位置，檢測操作面內之操作體之位置。
如圖4所示，第1電極行L11～L15、第2電極行L21～L26及第3電極行L31～L36連接於多工器41，於多工器41連接有驅動電路42及檢測電路43。於多工器41、驅動電路42及檢測電路43，連接有控制該等之處理之控制部44(控制電路)。
多工器41遵循來自控制部44之指示信號，將驅動電路42連接於第1電極行L11～L15、第2電極行L21～L26及第3電極行L31～L36中之設定於驅動電極之電極行，將檢測電路43連接於設定於接收電極之電極行。將檢測電路43之檢測結果保存於控制部44具備之記憶部，控制部44中，基於檢測結果執行靜電電容之比例及其他之運算。
例如，若自驅動電路42對作為驅動電極之第1電極行L11～L15依序施加電壓，則於矩形波之上升及下降之時序，於作為接收電極之第2電極行L21～L26及第3電極行L31～L36之各者流通電流，並將該檢測電流賦予至檢測電路43。檢測電路43中，將檢測電流轉換成電壓且加以積分、放大，進而進行A/D轉換，並作為檢測結果輸出至控制部44。
操作者進行輸入操作時，使手指或手等操作體接觸或靠近彈性保護層31之上表面31a(操作面)之輸入區域15之情形時，第2電極行L21～L26中之與操作體近位之電極行中，形成於第2電極22與操作體間之靜電電容會與相鄰之第2電極22與第1電極21間之靜電電容耦合。因此，於操作體接觸或靠近之第2電極22中檢測之靜電電容值產生變化。如後述，基於該變化量ΔC2，檢測操作面之法線方向上之位置(高度位置)。
對於第3電極行L31～L36亦為，使手指或手等操作體接觸或靠近彈性保護層31之上表面31a(操作面)之輸入區域15之情形時，形成於近位第3電極行與操作體間之靜電電容會與相對於第3電極行L31～L36中之與操作體近位之電極行(近位第3電極行)俯視下交叉之第1電極行L11～L15之任一者與近位第3電極行間的靜電電容耦合。因此，近位第3電極行(操作體接觸或靠近之第3電極行L31～L36之任一者)中檢測之靜電電容值產生變化。如後述，基於該變化量ΔC1，檢測操作面之法線方向上之位置(高度位置)。
此處，如圖3所示，第2電極行L21～L26與第3電極行L31～L36介隔包含非導電性材料之基材20a、第2黏著層32b、面板本體33及第3黏著層32c上下配置。換言之，於上下方向上，第2電極行L21～L26與第3電極行L31～L36介隔非導電性材料空出特定間隔地配置。該特定間隔(第2電極行與第3電極行之間隔)設定為大於第1電極行L11～L15與第2電極行L21～L26之上下方向之間隔，且設為第1電極行L11～L15與第2電極行L21～L26之間隔的特定倍。
此種構成中，將因操作體之操作引起之第1電極行L11～L15與第3電極行L31～L36間之靜電電容之變化量設為ΔC1，將第1電極行L11～L15與第2電極行L21～L26間之靜電電容之變化量設為ΔC2時，如圖5(a)所示，相對於操作體至第3電極行L31～L36之上表面(Height Based on the top electrode，基於頂部電極之高度)之距離(圖5(a)之橫軸(單位(mm))，2個變化量ΔC1、ΔC2根據第2電極行L21～L26與第3電極行L31～L36之上下方向之間隔等而顯示出不同之變化。此處，圖5(a)中，以白色圓形之虛線表示變化量ΔC1，以黑色圓形之實線表示變化量ΔC2。
再者，若相對於操作體至第3電極行之上表面之距離，描繪2個變化量ΔC1、ΔC2之比例ΔC1/ΔC2，則如圖5(b)所示成為直線狀關係，操作體相對於操作面之距離愈小則上述比例愈小。因此，可基於該直線，正確地檢測(算出)Z1-Z2方向(相對於操作面之法線方向)上之距離操作面之高度位置及操作面內之位置。尤其，藉由使用該比例ΔC1/ΔC2，可排除操作面之面方向上之操作體之面積大小之影響，可精度良好地檢測距離操作面之高度位置，及操作面面內對應之位置(面內位置)之絕對值。
此處，圖5(a)、(b)所示者係將各層之尺寸如下設定之構成之模擬結果。厚度為Z1-Z2方向之尺寸。 彈性保護層31：厚度1.0mm 第1黏著層32a：厚度0.1 mm 第3電極行L31～L36：Y1-Y2方向之寬度0.20 mm、厚度20 nm 基材20a：厚度0.05 mm 第2黏著層32b：厚度0.1 mm 面板本體33：厚度3.00 mm 第3黏著層32c：厚度0.175 mm(最大) 第1電極行L11～L15：對角線長度6.20 mm(X1-X2方向及Y1-Y2方向之長度)、厚度20 nm 第2電極行L21～L26：對角線長度6.20 mm(X1-X2方向及Y1-Y2方向之長度)、厚度20 nm 基材20b：厚度0.05 mm
以下，對變化例進行說明。 上述實施形態中，第2電極行L21～L26配置於與第1電極行L11～L15同層，且電橋部24以跨越第1電極行L11～L15之上側之方式配置，再者，上下方向(操作面之法線方向)上，配置於較第3電極行L31～L36更靠近第1電極行L11～L15之位置。相對於此，只要可於上下方向上，將第2電極行L21～L26配置於較第3電極行L31～L36更靠近第1電極行L11～L15之位置，則亦可構成為於上下方向上，將第2電極行L21～L26配置於第1電極行L11～L15之上側或下側。
又，只要於第1電極行L11～L15各自延伸之方向(Y1-Y2方向(第1方向))上，互相對應之第2電極行與第3電極行之重心一致，且俯視下，使第2電極行較第3電極行超出特定量以上而可看見，則第2電極行及第3電極行之俯視形狀不限於上述實施形態之形狀。例如，亦可使用如圖6所示之俯視形狀之第3電極行L131～L136來代替上述實施形態之第3電極行L31～L36。此處，圖6係顯示將變化例1之第3電極行L131～L136應用於上述第1實施形態之靜電電容式感測器部20之例的俯視圖。圖6中，為明確與電橋部24之位置關係，僅以虛線顯示第3電極行L131～L136中之L132。
圖6所示之第3電極行L131～L136中，複數個第3電極123a沿X1-X2方向互相空出間隔配置，且藉由沿X1-X2方向延伸之細幅之連結部123b而互相連結。第3電極123a俯視下為與第2電極22相似之形狀，且以重心與對應之第2電極22一致之方式配置。再者，第3電極123a俯視下呈如使對應之第2電極22超出特定量以上而可看見之較小形狀。又，連結部123b具有如俯視下與電橋部24重疊之與電橋部24大致相同之寬度。
作為於第1電極行L11～L15各自延伸之方向(Y1-Y2方向(第1方向))上，互相對應之第2電極行及第3電極行之重心一致之構成，如圖7所示，亦可為使第3電極行相對於對應之第2電極行於X1-X2方向上偏移。此處，圖7係顯示將變化例2之第3電極行L231～L236應用於上述第1實施形態之靜電電容式感測器部20之例的俯視圖。圖7中，為明確與電橋部24之位置關係，僅以虛線顯示第3電極行L231～L236中之第3電極行L232。
圖7所示之第3電極行L231～L236中，複數個第3電極223a沿X1-X2方向互相空出間隔配置，且藉由沿X1-X2方向延伸之細幅之連結部223b互相連接。第3電極223a俯視下為與第2電極22相同之形狀，且配置於X1-X2方向上相鄰之2個第2電極2中間之位置。連結部223b具有如俯視下與電橋部24重疊之與電橋部24大致相同之寬度。根據該構成，雖第3電極223a與第2電極22為相同面積，但可將俯視下第2電極22超出而可看見之量確保為特定量以上。因此，由於在第2電極行與第3電極行之兩者中，可擴大接收電極，可更正確地檢測靜電電容變化，故與上述第1實施形態同樣，可基於靜電電容之變化量，精度良好地檢測操作面之法線方向上之高度位置之絕對值，又，亦可基於靜電電容之變化產生之位置，精度良好地檢測操作面內之位置。
＜第2實施形態＞ 圖8係顯示第2實施形態之靜電電容式輸入裝置310之構成之剖視圖。第2實施形態之靜電電容式輸入裝置310除設有彈性層331及保護層336來代替第1實施形態之彈性保護層31外，均具備與第1實施形態相同之構成。對與第1實施形態同樣之構成，標註相同符號進行說明。圖8係與圖3對應之位置之剖視圖。圖9(a)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度(橫軸)與靜電電容之變化量(縱軸)之關係的圖表，(b)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度(橫軸)與靜電電容之變化量之比例(縱軸)關係的圖表。第2實施形態中，亦與第1實施形態同樣，於第1電極行L11～L15之各者與第2電極行L21～L26之各者間形成有靜電電容，該靜電電容藉由以操作體對操作面靠近或遠離，形成於操作體與接收電極間之靜電電容耦合，而於靜電電容產生變化，且基於該變化量檢測操作面之法線方向上之高度位置，基於產生變化之位置進行操作面內(XY平面內)之位置檢測。
如圖8所示，第2實施形態之靜電電容式輸入裝置310中，自面板本體33上朝上側依序配置形成彈性層331(彈性變形層)、設置於基材320a上之第3電極行L332及保護層336。雖未圖示，但第2實施形態中，具備6條與第1實施形態之第3電極行L31～L36同樣構成之於X1-X2方向延伸之第3電極行，圖8所示之第3電極行L332與第1實施形態之第3電極行L32對應。
保護層336與第3電極行L332經由第1黏著層332a貼合，基材320a與彈性層331經由第2黏著層332b貼合，再者，彈性層331與面板本體33經由第3黏著層332c貼合。靜電電容式感測器部20及面板本體33係與第1實施形態同樣之構成，且經由第3黏著層32c貼合。彈性層331配置於第3電極行L332、第1電極行L11～L15及第2電極行L21～L26之間。
彈性層331、基材320a及3層黏著層332a～332c以與第1實施形態之彈性保護層31、基材20a及3層黏著層32a～32c分別相同之材料構成。彈性層331之厚度根據靜電電容式輸入裝置310中設想之按壓力而設定。
保護層336以非導電性且具有硬性之材料構成，使用例如聚碳酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂及其他之丙烯酸樹脂、玻璃。
此處，各層之尺寸如下設定。 保護層336：厚度0.5mm 第1黏著層332a：厚度0.1 mm 第3電極行：Y1-Y2方向之寬度0.20 mm、厚度20 nm 基材320a：厚度0.05 mm 第2黏著層332b：厚度0.1 mm 彈性層331：厚度2.5 mm 第3黏著層332C：厚度0.1 mm 面板本體33：厚度3.00 mm 第3黏著層32c：厚度0.175 mm(最大) 第1電極行L11～L15：對角線長度6.20 mm(X1-X2方向及Y1-Y2方向之長度)、厚度20 nm 第2電極行L21～L26：對角線長度6.20 mm(X1-X2方向及Y1-Y2方向之長度)、厚度20 nm 基材20b：厚度0.05 mm
藉由此種構成，若對作為操作面之保護層336之上表面336a賦予下方向之按壓力，則彈性層331以向下方向收縮之方式彈性變形。藉此，如圖9(a)、(b)所示，操作體到達至較按壓操作前之位置更低之橫軸之負區域。
如圖9(a)所示，相對於操作體至第3電極行之上表面(Height Based on the top electrode)之距離(圖9(a)之橫軸(單位(mm))，靜電電容之變化量ΔC1、ΔC2顯示出不同之變化。再者，ΔC1與ΔC2之比例ΔC1/ΔC2如圖9(b)所示，於橫軸之負區域與正區域之各者成為直線狀關係。因此，操作體相對於操作面之距離愈小，上述比例愈小，該傾向於負區域中亦同樣。此處，圖9(a)中，以白色圓形之虛線顯示變化量ΔC1，以黑色圓形之實線表示變化量ΔC2。
因此，於操作體與操作面未接觸之狀態、接觸之狀態、及操作面缺少按壓力之狀態之任一狀態下，均可基於上述直線，正確地檢測Z1-Z2方向(相對於操作面之法線方向)上之距離操作面之高度位置(相對於操作面之法線方向上之位置)。且，藉由使用該比例ΔC1/ΔC2，可排除操作面之面方向上之操作體之面積大小之影響，可精度良好地算出距離操作面之高度位置(相對於操作面之法線方向上之位置)的絕對值。又，可與靜電電容式感測器部20之操作面之面內對應之位置(面內位置)一起，精度良好地算出三維座標相對於操作面之絕對位置。 已一面參照上述實施形態一面對本發明進行說明，但本發明並非限定於上述實施形態者，於改良之目的或本發明之思想範圍內可進行改良或變更。 [產業上之可利用性]
如上所述，本發明之輸入裝置於操作者使手指等操作體接近或接觸操作面時，不論接觸面積之大小，均可正確地檢測相對於操作面之法線方向上之絕對位置資訊之方面有用。
10:靜電電容式輸入裝置 15:輸入區域 16:非輸入區域 20:靜電電容式感測器部 20a:基材 20b:基材 21:第1電極 22:第2電極 24:電橋部 25:連接部 26:配線 27:端子部 31:彈性保護層 31a:上表面(操作面) 32a:黏著層 32b:黏著層 32c:黏著層 33:面板本體 35:交叉部絕緣層 41:多工器 42:驅動電路 43:檢測電路 44:控制部 123a:第3電極 123b:連結部 223a:第3電極 223b:連結部 310:靜電電容式輸入裝置 320a:基材 331:彈性層 332a:黏著層 332b:黏著層 332c:黏著層 336:保護層 336a:上表面(操作面) Ⅱ:部分 Ⅲ-Ⅲ':線 L11～L15:第1電極行 L21～L26:第2電極行 L31～L36:第3電極行 L131～L136:第3電極行 L231～Ｌ236:第3電極行 L332:第3電極行 X1:方向 X2:方向 Y1:方向 Y2:方向 Z1:方向 Z2:方向 ΔC1:變化量 ΔC2:變化量
圖1係顯示第1實施形態之靜電電容式輸入裝置之靜電電容式感測器部與複數個第3電極行之構成的俯視圖。 圖2係圖1之Ⅱ部分之放大圖。 圖3係顯示第1實施形態之靜電電容式輸入裝置之構成之剖視圖，且係於圖1之Ⅲ-Ⅲ'線之位置切斷，並自箭頭方向觀察之剖視圖。 圖4係第1實施形態之靜電電容式輸入裝置之功能方塊圖。 圖5(a)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度與靜電電容之變化量之關係的圖表，(b)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度與靜電電容之變化量之比例關係的圖表。 圖6係顯示將變化例1之第3電極行應用於第1實施形態之靜電電容式感測器部之例的俯視圖。 圖7係顯示將變化例2之第3電極行應用於第1實施形態之靜電電容式感測器部之例的俯視圖。 圖8係顯示第2實施形態之靜電電容式輸入裝置之構成之剖視圖。 圖9(a)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度與靜電電容之變化量之關係的圖表，(b)係顯示操作體相對於第3電極行之上表面之高度與靜電電容之變化量之比例關係的圖表。
15:輸入區域
16:非輸入區域
20:靜電電容式感測器部
20b:基材
21:第1電極
22:第2電極
24:電橋部
25:連接部
26:配線
27:端子部
Ⅱ:部分
Ⅲ-Ⅲ':線
L21~L26:第2電極行
L31~L36:第3電極行
X1:方向
X2:方向
Y1:方向
Y2:方向

Claims (10)

  1. 一種輸入裝置，其特徵在於其係具備進行操作體之操作之操作面者， 上述操作面具有第1方向、及與上述第1方向交叉之第2方向，且上述輸入裝置具備： 複數個第1電極行，其等各自沿上述第1方向延伸，且互相空出間隔配置； 複數個第2電極行，其等各自沿上述第2方向延伸，且互相空出間隔配置；及 複數個第3電極行，其等各自沿上述第2方向延伸，且互相空出間隔配置， 於上述操作面之法線方向上，上述複數個第3電極行配置於較上述複數個第2電極行更靠近上述操作面之位置， 沿上述法線方向觀察時，上述第2電極行具有自對應之上述第3電極行超出而可看見之部分， 將上述複數個第1電極行設定為驅動電極時，將上述複數個第2電極行及上述複數個第3電極行分別設定為接收電極，將上述複數個第1電極行設定為接收電極時，將上述複數個第2電極行及上述複數個第3電極行分別設定為驅動電極， 將因上述操作體之操作引起之上述複數個第1電極行與上述複數個第3電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC1，將上述複數個第1電極行與上述複數個第2電極行間之靜電電容之變化量設為ΔC2，基於上述變化量ΔC1與上述變化量ΔC2之比例ΔC1/ΔC2，算出上述操作體相對於上述操作面之上述法線方向之位置。
  2. 如請求項1之輸入裝置，其中上述比例ΔC1/ΔC2採取上述操作體相對於上述操作面之距離愈小則愈小的值。
  3. 如請求項1或2之輸入裝置，其中於上述法線方向上，上述複數個第2電極行配置於較上述複數個第3電極行更靠近上述複數個第1電極行之位置。
  4. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述複數個第2電極行與上述複數個第3電極行在上述第1方向上之配置間距彼此相同。
  5. 如請求項1或2之輸入裝置，其中於上述第1方向上，上述第2電極行之重心與上述第3電極行之重心一致。
  6. 如請求項1或2之輸入裝置，其中於上述法線方向上，於較上述複數個第3電極行更靠上述操作面側，形成有彈性變形層。
  7. 如請求項1或2之輸入裝置，其中於上述法線方向上，於上述複數個第3電極行與上述複數個第2電極行之間形成有彈性變形層。
  8. 如請求項1或2之輸入裝置，其中對上述操作面進行上述操作體之按壓操作時，就上述操作體，算出其於上述法線方向上距離上述操作面之高度位置、及上述操作面之面方向上之位置。
  9. 如請求項1或2之輸入裝置，其中就自上述操作面離開之上述操作體，算出其於上述法線方向上距離上述操作面之高度位置、及於上述操作面上對應之位置。
  10. 如請求項1或2之輸入裝置，其中基於上述複數個第1電極行與上述第2電極行間之靜電電容，檢測上述操作面之面內位置。
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