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检测传感器以及输入装置
申请号	CN201480051335.4	申请日	2014-09-18	公开(公告)号	CN105556439A	公开(公告)日	2016-05-04
申请人	株式会社村田制作所;			发明人	河村秀树;
摘要	本发明的检测传感器具备：在平面方向上隔开距离地设置于具有挠性的基板 (11)的表面的位置检测用的电极 (20～24)；设置于基板(11)的表面、并覆盖电极(20～24)的绝缘体膜(14)；设置于基板(11)的背面的按压力检测用的电极(31、32)；以及与电极(31、32)隔开间隙地对置设置的按压力检测用的电极(41)。由此，能够可靠地接收用户的输入操作而精度良好地检测按压位置，并且也能够检测按压力。
权利要求	1.一种检测传感器，其特征在于，具备：第一基板，其具有挠性，并具有对置的第一面与第二面；多个位置检测用电极，所述多个位置检测用电极在平面方向上隔开距离地设置于所述第一面；绝缘膜，其设置于所述第一面，并覆盖所述多个位置检测用电极；按压力检测用第一电极，其设置于所述第二面；以及按压力检测用第二电极，其与所述按压力检测用第一电极对置地设置。 2.根据权利要求1所述的检测传感器，其特征在于，具备第二基板，该第二基板与所述第二面对置，并与所述第一基板隔开距离地设置，所述按压力检测用第二电极设置于所述第二基板的成为所述第一基板侧的面。 3.根据权利要求1或者2所述的检测传感器，其特征在于，所述多个位置检测用电极具有：第一位置检测用电极；以及多个第二位置检测用电极，所述多个第二位置检测用电极设置为将所述第一位置检测用电极的周围包围，所述第一位置检测用电极或者所述第二位置检测用电极中的一方接地连接，另一方与电压源连接。 4.一种输入装置，其特征在于，具备：权利要求1～3中任一项所述的检测传感器；以及输入与所述检测传感器的检测结果对应的信号的单元。
说明书全文	检测传感器以及输入装置技术领域 [0001] 本发明涉及检测输入位置以及按压力的检测传感器以及触摸式输入装置。背景技术 [0002] 专利文献1中，作为电子装置的输入装置而公开了一种静电电容式输入装置，在对置的电极的一方被按压时，利用在电极间产生的静电电容变化的情况，来检测按压位置以及按压力。专利文献1所记载的输入装置中，对置的电极的一方设置于基板，另一方设置于由橡胶等弹性材料形成的位移部。输入操作时，在用户按压了位移部的情况下，电极间的距离变窄，电极间产生的静电电容增加。而且，输入装置根据该静电电容的变化(增加)来检测按压位置以及按压力。 [0003] 专利文献1：日本特开2006-178742号公报 [0004] 在专利文献1所记载的输入装置中，在对位移部施加的按压力较小的情况下，位移部未充分地位移而电极间的距离并未变窄，从而电极间的静电电容几乎没有变化。因此，专利文献1所记载的输入装置存在如下问题：若用户在输入操作时未以足够的力来按压位移部，则得不到用于检测按压力所需的足够的静电电容的变化量，从而不只是按压力甚至连按压位置也无法检测。发明内容 [0005] 因此，本发明的目的在于提供能够可靠地接收用户的输入操作而精度良好地检测输入位置、并且也能够检测按压力的检测传感器以及输入装置。 [0006] 本发明的特征在于，具备：第一基板，其具有挠性，并具有对置的第一面与第二面；多个位置检测用电极，多个位置检测用电极在平面方向上隔开距离地设置于上述第一面；绝缘膜，其设置于上述第一面，并覆盖上述多个位置检测用电极；按压力检测用第一电极，其设置于上述第二面；以及按压力检测用第二电极，其与上述按压力检测用第一电极对置地设置。 [0007] 在该结构中，能够分别独立地检测针对第一基板的输入位置以及按压力。若用户的手指触摸绝缘膜，则在手指与位置检测用电极之间产生静电电容，根据该静电电容的变化能够检测按压位置。另外，若用户按压第一基板，则按压力检测用第一电极与按压力检测用第二电极的距离缩短，从而在电极间产生的静电电容变化(增加)。能够根据该静电电容的变化来检测按压力。因此，即使没有用户施加的按压力，只要用户的手指触摸绝缘膜，就能够精度良好地检测输入位置，因而本发明所涉及的检测传感器能够可靠地接收用户的输入操作而精度良好地检测输入位置，并且在有按压的情况下还能够检测其按压力。 [0008] 本发明优选构成为：具备第二基板，该第二基板与上述第二面对置，并与上述第一基板隔开距离地设置，上述按压力检测用第二电极设置于上述第二基板的成为上述第一基板侧的面。 [0009] 在该结构中，由于能够在第二基板形成电路图案，所以能够将检测输入位置以及按压力的控制IC设置于第一基板或者第二基板的任一个。 [0010] 上述多个位置检测用电极优选构成为，具有：第一位置检测用电极；以及多个第二位置检测用电极，多个第二位置检测用电极设置为将上述第一位置检测用电极的周围包围，上述第一位置检测用电极或者上述第二位置检测用电极中的一方接地连接，另一方与电压源连接。 [0011] 在该结构中，若用户的手指触摸绝缘膜，则在手指与第一位置检测用电极之间、以及手指与第二位置检测用电极之间分别形成静电电容。因此，在接触时形成的静电电容的变化较大，易于检测静电电容的变化，从而能够精度良好地检测输入位置。 [0012] 根据本发明，能够可靠地接收用户的输入操作而精度良好地检测输入位置，并且也能够检测按压力。附图说明 [0013] 图1是实施方式1所涉及的输入装置的俯视图。 [0014] 图2是图1的II-II线的剖视图。 [0015] 图3是表示按压力检测用的电极的基板的俯视图。 [0016] 图4是用于说明对基板的输入位置进行检测的检测方法的图。 [0017] 图5是图4的V-V线的剖视图。 [0018] 图6是用于说明对朝基板施加的按压力进行检测的检测方法的图。 [0019] 图7是实施方式2所涉及的输入装置的剖视图。具体实施方式 [0020] 以下，对本发明所涉及的检测传感器进行说明。以下将要说明的各实施方式作为具备检测传感器的输入装置而进行说明。 [0021] (实施方式1) [0022] 图1是实施方式1所涉及的输入装置的俯视图。图2是图1的II-II线剖视图。输入装置1作为接收例如手机、便携式音乐播放器、电子设备的控制器等的操作的装置而被使用。用户通过经由输入装置1进行操作，从而例如在手机的情况下能够使文字输入时的光标移动，另外在控制器的情况下能够调整音量的大小(变更频道)。 [0023] 输入装置1具备矩形的印刷电路基板(以下，称为基板)11、12。基板11相当于本发明所涉及的第一基板，基板12相当于本发明所涉及的第二基板。基板12在供输入装置1搭载的装置、例如手机等的主基板安装。在基板12设置有隔离物13A、13B，基板11支承于隔离物13A、13B，以便隔开距离地与基板12对置。此外，虽在图2中仅表示了两个隔离物13A、13B，但隔离物设置于矩形的基板11、12的四个角部。 [0024] 在输入装置1被搭载于手机等的情况下，基板11形成为作为接收用户的操作的面的表面从手机壳体露出。用户通过按压基板11，来向输入装置1输入操作。在基板12设置有对用户的按压进行检测的控制IC10。具体而言，控制IC10对用户与基板11接触的位置(以下，称为输入位置)和按压基板11时的基板11的压入量(以下，称为按压力)进行检测。 [0025] 在基板11的表面，且在大致中央设置有圆形的电极20，并且，以该电极20为中心地设置有圆弧状的电极21～24以便从电极20的四周进行包围。各电极20～24在平面方向上隔开距离地设置。虽然电极20与电极21～24的平面彼此不对置，但由于是接近配置，因此在电极20与电极21～24之间产生微小的静电电容。在基板11的表面形成有保护层或者薄膜等绝缘体膜14以便覆盖各电极20～24。 [0026] 电极20与输入装置1的基准电位连接。电极21～24与检测用电压施加端子或者检测电压输出端子连接。另外，在用户的手指接触了基板11的表面的情况下，由于手指在低频率时作为导体振动，因此经由形成于基板11的表面的绝缘体膜14而在手指与电极20～24之间形成静电电容。更具体而言，由利用电极20和手指夹持有绝缘体膜14的结构构成的静电电容、与由利用电极21～24的任一个和手指夹持有绝缘体膜14的结构构成的静电电容成为串联连接的结构。在用户按压了基板11的表面的情况下，在控制IC10检测其输入位置时使用该静电电容。因此，绝缘体膜14优选为100μm以下的厚度，以便形成于手指与电极20～24之间的静电电容不会变小。在后文中将会对输入位置的检测方法进行详细叙述。 [0027] 在基板11的背面形成有按压力检测用的电极31、32。图3是示出按压力检测用的电极31、32的基板11的俯视图。电极31呈圆形，形成为俯视时与设置于基板11的表面的基板20的中心点相同。电极32呈覆盖电极31的圆环形，形成为中心点与电极31相同。另外，电极32具有与电极21～24合在一起而形成的圆形相同的直径。 [0028] 电极31与输入装置1的基准电位连接。电极32与检测用电压施加端子或者检测电压输出端子连接。而且，在电极31、32与电极41之间形成静电电容。具体而言，形成于电极31、41之间的静电电容和形成于电极32、41之间的静电电容成为串联连接的结构。在用户按压了基板11的表面的情况下，在控制IC10检测其按压力时使用该静电电容。 [0029] 另外，在基板12的表面形成与电极31、32对置的电极41。而且，在电极41、31之间以及电极32、41之间也分别形成静电电容。基板11具有挠性，若由用户的手指等按压基板11的表面，则基板11向基板12侧挠曲。若基板11挠曲，则电极31、32与电极41的距离变窄，从而形成于电极间的静电电容变化(增加)。控制IC10通过检测该静电电容的变化，来检测朝基板11施加的按压力。 [0030] 此外，也可以在基板11、12之间，以不阻碍基板11的挠曲的范围地设置弹性体。这种情况下，弹性体优选为比介电常数大于1的材料。通过增大静电电容，控制IC10易于精度更加良好地检测朝基板11施加的按压力。 [0031] 以下，具体地对用户按压了基板11的情况下控制IC10所进行的输入位置检测以及按压力检测进行说明。 [0032] 图4是用于说明对基板11的输入位置进行检测的检测方法的图。图5是图4的V-V线的剖视图。 [0033] 在图4中，将电极25的中心点作为原点0，将通过电极22、24的直线作为X轴，将通过电极21、23的直线作为Y轴。另外，在X轴中，将电极24方向作为正方向，在Y轴中，将电极21方向作为正方向。控制IC10通过检测电极21～24中的哪一个被输入来检测输入位置。例如，在电极21被输入的情况下，控制IC10检测到输入位置为X轴的正方向。在图4中，虚线圆圈部分作为用户的输入。 [0034] 如上所述，在电极20与电极21～24之间形成静电电容。例如，如图5所示，在电极20与电极21之间形成静电电容Cy1，在电极20与电极23之间形成静电电容Cy2。在基板11未被输入的情况下，静电电容Cy1、Cy2的静电电容比(电压比)不变化。 [0035] 若用户的手指101接触作为基板11的表面的绝缘体膜14，则如图5所示，在用户的手指101与电极21之间形成静电电容C1，并在用户的手指101与电极20之间形成静电电容C2。因此，在电极20与电极21之间，静电电容增大形成静电电容C1、C2的大小，从而电极20、21间的静电电容与电极20、23间的静电电容的比(静电电容比)变化。即，控制IC10计算静电电容的差量，在电极20、21间的静电电容较大的情况下，认为用户输入了电极21，从而检测到在Y轴方向上正侧被输入。 [0036] 此外，控制IC10分离地执行X轴方向的位置检测与Y轴方向的位置检测。例如，以时间分割来切换与控制IC10的连接。由此，能够分离而准确地进行各方向的检测。 [0037] 对于X轴也相同，若按压图4的虚线圆圈部分，则在用户的手指101与电极22之间形成静电电容，从而电极20与电极22、24之间的静电电容比变化。即，电极20、22间的静电电容变得比电极20、24间的静电电容大。根据该结果，控制IC10检测为电极22被用户输入，从而检测为在X轴方向上负侧被输入。 [0038] 控制IC10将检测到的输入位置向输入装置1的外部输出。而且，在搭载输入装置1的装置、例如手机中，进行使光标向与所输入的方向相同的方向移动等的操作。 [0039] 这样，若用户的手指101接触基板11的表面，则在手指101与电极20～24之间形成静电电容，因而，在基板11未挠曲的程度上，即使没有按压力，控制IC10也能够检测接触位置。因此，输入装置1能够可靠地接收用户的操作。 [0040] 图6是用于说明对朝基板11施加的按压力进行检测的检测方法的图。图6的上部表示按压基板11前的状态，图6的下部表示按压基板11后的状态。 [0041] 如上所述，在对置的电极31、32与电极41之间形成有静电电容。在按压基板11前，将电极31、32与电极41的距离作为L1。若用户按压基板11，则由手指101按压的基板11的部分向基板12侧挠曲。将此时的电极32、41的距离作为L2。这样，L1＞L2，在用户按压基板11的情况下，形成于电极31、32与电极41之间的静电电容增加。控制IC10检测到该静电电容的变化，并根据其变化量来计算用户的按压力。 [0042] 控制IC10将检测到的按压力向输入装置1的外部输出。而且，在搭载输入装置1的装置、例如电视的控制器的情况下，根据按压力来进行持续提高(持续降低)音量等操作。 [0043] 此外，根据按压位置，而基板11的位移量不同。例如，在以相同的力按压了基板11的中央的情况与按压了隔离物13A、13B附近的情况下，基板11的挠曲量不同。因此，按压时的静电电容的变化也不同。因此，控制IC10也可以使用预先存储的修正值，并根据按压位置来修正检测到的按压力。 [0044] 如以上已说明，本实施方式所涉及的输入装置1能够对由用户朝基板11施加的输入位置以及按压力进行检测。另外，由于即使未以足够的力按压基板11，只要用户的手指接触了基板11的表面，输入装置1就能够检测其输入位置，因此能够可靠地接收用户的操作。 [0045] 此外，在本实施方式中，虽然设置有电极41的基板12作为印刷电路基板，但也可以是未形成布线图案等的基材。在这种情况下，控制IC10等也可以设置于基板11。 [0046] (实施方式2) [0047] 图7是实施方式2所涉及的输入装置的剖视图。本实施方式所涉及的输入装置2与实施方式1的构造相同，但在检测按压力的电极41设置于搭载输入装置2的装置、例如手机等的主基板15这一点上与实施方式1不同。这种情况下，也可以从手机等的电压源对各电极施加电压VDD，并且控制手机的控制IC检测基板11的输入位置以及按压力。 [0048] 这样，本实施方式所涉及的输入装置2与实施方式1相同，能够检测由用户施加的向基板11的输入位置以及按压力。另外，由于即使不以充分的力按压基板11，只要用户的手指接触基板11的表面，输入装置2就能够检测其输入位置，因此能够可靠地接收由用户施加的操作。 [0049] 此外，在上述的实施方式1、2中，电极31、32也可以为一个电极。这种情况下，将一个电极或者电极41的一方接地连接，并对另一方施加电压VDD。另外，在实施方式1、2中，将电极20接地连接，并对电极21～24施加电压VDD，但也可以将电极21～24接地连接，并对电极20施加电压VDD。并且，检测输入位置的电极的数量并不局限于4个电极21～24，也可以为2个、3个、或者5个以上。例如，通过在电极20的周围设置8个电极，能够以原点为基准而检测更加细微的输入位置。 [0050] 附图标记说明： [0051] 1、2…输入装置；10…控制IC；11…基板(第一基板)；12…基板(第二基板)；13A、13B…隔离物；14…绝缘体膜(绝缘膜)；15…主基板；20～24…电极(位置检测用电极)；31…电极(按压力检测用第一电极、第一位置检测用电极)；32…电极(按压力检测用第一电极、第二位置检测用电极)；41…电极(按压力检测用第二电极)；101…手指；C1、C2…静电电容； Cy1、Cy2…静电电容。

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