TWI840013B - 輸入裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種能夠藉由簡易之構成來檢測出檢測對象物之接近、接觸以及按壓的輸入裝置。 [解決手段]輸入裝置，係包含有：第1電極；和彈性介電質，係被設置在前述第1電極之背面側處；和第2電極，係在自身與前述第1電極之間包夾有前述彈性介電質地而被作設置；和檢測部，係基於前述第1電極之輸出，來檢測出相對於前述第1電極之檢測對象物的接近、接觸以及按壓；和第3電極，係鄰接於前述第2電極地而被作設置。

Description

輸入裝置

本揭示，係有關於輸入裝置。

從先前技術起，便存在有一種觸控面板，其係具備有：觸碰感測器基板，係被形成有檢測出由指示體所致的觸碰位置之感測器電極，並且在平面觀察時呈矩形狀；和罩蓋面板，係被固定在前述觸碰感測器基板處之其中一面上，並藉由前述指示體而被作按壓；和第1電極，係被形成於前述罩蓋面板處之與藉由前述指示體而被作按壓的面相反側之面的顯示區域外；和第2電極，係被形成於前述觸碰感測器基板處之前述其中一面之顯示區域外。

在平面觀察時，前述第1電極與前述第2電極之至少一部分係重疊，前述第2電極，係被形成於前述觸碰感測器基板之至少1個的角隅(corner)部處，並且被與前述感測器電極作電性分離，將當在前述罩蓋面板處之藉由前述指示體而被作按壓的面被作了按壓時之前述第1電極與前述第2電極之間之距離的變化，作為前述第1電極與前述第2電極之間之靜電電容之變化而測定出來，藉由此，來檢測出藉由前述指示體而經由前述罩蓋面板來使前述觸碰感測器基板被作了按壓時之壓力，該觸控面板，係更進而具備有被形成於前述罩蓋面板處之前述第1電極之外周側處的接地電極(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2021-125158號公報

[發明所欲解決之問題]

先前技術之觸控面板，由於係分別存在有用以檢測出觸碰位置之感測器電極和用以檢測出按壓之第1電極以及第2電極，因此，零件數量係為多，構成係並非為簡易。

因此，本發明係以提供一種能夠藉由簡易之構成來檢測出檢測對象物之接近、接觸以及按壓的輸入裝置一事作為目的。 [用以解決問題之手段]

本揭示之實施形態之輸入裝置，係包含有：第1電極；和彈性介電質，係被設置在前述第1電極之背面側處；和第2電極，係在自身與前述第1電極之間包夾有前述彈性介電質地而被作設置；和檢測部，係基於前述第1電極之輸出，來檢測出對於位置在前述第1電極之表面側處的操作面之檢測對象物的接近、接觸以及按壓；和第3電極，係鄰接於前述第2電極地而被作設置。 [發明的效果]

可提供一種能夠藉由簡易之構成來檢測出檢測對象物之接近、接觸以及按壓的輸入裝置。

以下，針對適用有本揭示之輸入裝置的實施形態作說明。

＜實施形態＞ 第1圖，係為對於實施形態之輸入裝置100的平面構成作展示之圖。第2圖，係為對於第1圖之A-A箭頭方向觀察剖面作展示之圖。以下，係定義出XYZ座標系來進行說明。與X軸相平行之方向(X方向)、與Y軸相平行之方向(Y方向)、與Z軸相平行之方向(Z方向)，係相互正交。又，以下，為了方便說明，係會有將-Z方向側稱作下側或者是下，並將+Z方向側稱作上側或者是上的情況，但是，此係並非為代表普遍性的上下關係者。又，係將平面觀察稱作XY面觀察。又，以下，係會有為了使構成成為易於理解而將各部之長度、粗細、厚度等作誇張展示的情況。

＜輸入裝置100之構成＞ 輸入裝置100，係包含有頂面板101、基板102、彈性介電質103、基板104、第1電極110、第2電極120、第3電極130、檢測部140、驅動部141以及MCU(micro controller unit)150。檢測部140以及MCU150，係與利用者之指尖FT一同地而展示於第2圖中。

利用者，係藉由以指尖FT來碰觸(接觸)頂面板101之操作面(上面)，來對於輸入裝置100而進行操作輸入。指尖FT，係為檢測對象物之其中一例。輸入裝置100，係亦能夠藉由指尖FT以外來進行操作，但是，以下係作為以指尖FT來進行操作者而作說明。

輸入裝置100，係檢測出利用者之指尖FT的對於頂面板101之操作面之接近、接觸以及按壓，並將代表操作輸入之內容的資料對於被與輸入裝置100作連接的操作對象裝置作輸出。輸入裝置100，係可為對於操作對象裝置進行遠端操作者，亦可為被一體性地設置在操作對象裝置處者。又，輸入裝置100，係可為可攜式，亦可被固定性地設置在牆面等處。

頂面板101，作為其中一例，係為透明之玻璃製或樹脂製，當從上面而被作了按壓時，係能夠撓折，並且在平面觀察時為矩形狀的板狀構件，其之上面，係為讓利用者以指尖FT來進行接觸並進行操作輸入之操作面。利用者，係亦可從下方來對於頂面板101之上面作按壓。

第1電極110，係被配置在被設置於頂面板101之下面側處的基板102之上面處。第1電極110之上面側(上方)，係為面向頂面板101之表面側，第1電極110之下面側(下方)，係為與表面側相反之背面側。因此，身為頂面板101之上面的操作面，係位置在第1電極110之表面側處。第1電極110，例如係藉由ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)等之透明電極而被構成。

第1電極110，作為其中一例，在平面觀察時係為矩形狀，於此，係針對為正方形之形態來進行說明。第1電極110之面積，係與第2電極120之面積相等，在平面觀察時，係以會使第1電極110之外緣的全體與第2電極120之外緣一致的方式而被作配置。

第1電極110，係經由配線而被與檢測部140作連接。第1電極110，係為了基於第1電極110之絕對本身電容來檢測出指尖FT之接近或接觸，而被作設置。第1電極110之絕對本身電容，係為在第2圖中所示之第1電極110與指尖FT之間之靜電電容Ct。又，第1電極110，係為了基於自身與第2電極120之間之互電容來檢測出由指尖FT所致之按壓，而被作設置。互電容，係為在第2圖中所示之第1電極110與第2電極120之間之靜電電容Cp。

基板102，係為保持第1電極110之透明基板，並與頂面板101相同的，只要當從上面而被作了按壓時能夠作撓折即可。基板102，作為其中一例，係可為透明之聚醯亞胺製之基板。

彈性介電質103，係被設置在基板102之下方(背面側)處。基板102，由於係被設置在第1電極110之下方(背面側)處，因此，彈性介電質103，係於在彼此間包夾有基板102的狀態下，而被設置在第1電極110之下方(背面側)處。於此，係亦可並不在彈性介電質103之上設置基板102地，而在彈性介電質103之上面處直接配置第1電極110。亦即是，所謂「彈性介電質103為被設置在第1電極110之下方(背面側)處」一事，係包含有「於在彼此間包夾有基板102的狀態下，而被間接性地設置在第1電極110之下方(背面側)處」的情況以及「於在彼此間並未包夾有基板102的狀態下，而被直接性地設置在第1電極110之下方(背面側)處」的情況之雙方。又，係視為亦包含有「在第1電極110與彈性介電質103之間，被設置有用以替代基板102之絕緣層等的情況」或者是「在第1電極110與彈性介電質103之間，除了基板102以外亦更進而被設置有絕緣層等的之構造物的情況」者。

彈性介電質103，係為透明且能夠作彈性變形之介電質，例如係藉由胺基甲酸酯樹脂所構成。彈性介電質103，係被設置在當平面觀察時會與頂面板101、第1電極110以及基板102相重疊之位置處，其之Z方向之厚度係為均一。由於彈性介電質103係能夠作彈性變形，因此，若是利用者藉由指尖FT來朝向下方而按壓頂面板101之操作面之中的檢測電極111之正上方之部分，則彈性介電質103係撓折並收縮，藉由此，第1電極110以及基板102係朝向下方而作些許的位移。

第2電極120，係被設置在被配置於彈性介電質103之下方處的基板104之上面處。亦即是，第2電極120，係在自身與第1電極110之間包夾有基板102以及彈性介電質103地而被作設置。第2電極120，作為其中一例，在平面觀察時係為矩形狀。於此，係針對第2電極120在平面觀察時係為正方形之形態來進行說明。如同上述一般，由於係亦可並不在彈性介電質103之上設置基板102地，而在彈性介電質103之上面處直接設置第1電極110，因此，第2電極120，係只要在自身與第1電極110之間包夾著彈性介電質103地而被作設置即可。

第2電極120以及第1電極110，係彼此具有相似形狀之電極形狀，其之中心位置彼此在平面觀察時為一致。又，第2電極120之面積係與第1電極110之面積相等。因此，第2電極120之外緣，係以會與第1電極110之外緣一致的方式而被作配置。

第2電極120，係為了基於自身與第1電極110之間之互電容來檢測出由指尖FT所致之頂面板101的朝向下方之按壓，而被作設置。第2電極120，作為其中一例，係藉由如同ITO膜一般之透明的導電材料而被構成。

第3電極130，係以當平面觀察時會包圍第2電極120之周圍的方式，而被設置在基板104之上面處。換言之，第3電極130，係與第2電極120相鄰接地而被作設置。第3電極130，在平面觀察時係為矩形環狀。第3電極130，係以會使中心位置在平面觀察時為與第2電極120以及第1電極110之中心位置一致的方式而被作配置。

第3電極130，係為了「在檢測出指尖FT之對於頂面板101之操作面的接近以及接觸時，將輸入裝置100之周圍之從接地(接地電位之構造物)而來的浮游電容作遮蔽，並且在檢測出由指尖FT所致之按壓時，使第1電極110與第2電極120之間之互電容安定化」，而被作設置。第3電極130，作為其中一例，係藉由如同ITO膜一般之透明的導電材料而被構成。詳細內容雖係於後再述，但是，第3電極130，係為了藉由將電場從第2電極120來拉至第3電極130處而減低從第2電極120起而至指尖FT之電場的繞入，而被作設置。因此，所謂「第3電極130為鄰接於第2電極120地而被作設置」一事，係指以能夠將從第2電極120起而至指尖FT之電場的繞入藉由使其逃逸至第3電極130側處一事而作減少的程度，來將第3電極130在第2電極120之鄰旁處靠近第2電極120地而作配置。

另外，於此，雖係針對「第3電極130在平面觀察時為矩形環狀，並在平面觀察時包圍第2電極120之周圍」的形態來作說明，但是，第3電極130係並不被限定於矩形環狀，又，係亦可並非為環狀。例如，當第2電極120為矩形的情況時，第3電極130，係亦可為沿著第2電極120之四邊而被作設置之4個的電極等。於此情況，第3電極130，當平面觀察時雖並未包圍第2電極120之周圍的全體，但是係成為鄰接於第2電極120地而被作設置。

基板104，係為保持第2電極120以及第3電極130之透明基板。基板104，作為其中一例，係與基板102相同的，亦可為透明之聚醯亞胺製之基板，但是，係亦可為就算是頂面板101之操作面被作按壓也幾乎不會撓折之透明的玻璃製或樹脂製之基板。

另外，於此，係想定為「在輸入裝置100之下方處係被配置有液晶或有機EL(Electroluminescence)等之顯示器面板」，而針對頂面板101、第1電極110、基板102、彈性介電質103、第2電極120、第3電極130以及基板104為透明的形態來進行說明。然而，例如在像是並未被配置有顯示器面板之類的情況時，此些係亦可並非為透明。於此情況，頂面板101、第1電極110、第2電極120以及第3電極130，係亦可並非為透明而只要為具有導電性之材質即可，而亦可為金屬板等。

檢測部140，係被與第1電極110作連接，並且被與MCU150作連接。又，驅動部141，係被與第2電極120以及第3電極130作連接，並且被與MCU150作連接。檢測部140，係基於第1電極110之輸出，來檢測出利用者之指尖FT的對於頂面板101之操作面之接近、接觸以及按壓。此時，驅動部141，係對於第2電極120以及第3電極130而施加驅動用之電壓。更具體而言，檢測部140，係基於第1電極110之絕對本身電容而檢測出指尖FT之對於操作面的接近或接觸，並且基於第1電極110與第2電極120之間之互電容而檢測出由指尖FT所致之操作面之按壓。此種檢測部140，作為其中一例，係可藉由IC(積體電路，integrated circuit)來實現。

檢測部140，係將第1電極110之絕對本身電容(類比值)以及第1電極110與第2電極120之間之互電容(類比值)轉換為數位值，並將代表數位值之靜電電容的檢測資料對於MCU150作輸出。另外，「檢測部140對於第1電極110而施加電壓」一事與「驅動部141對於第2電極120以及第3電極130而驅動電壓」一事，係被分時性地進行。關於其詳細內容，係於後再述。

MCU150，係基於從檢測部140所被輸入的檢測資料，來判定操作輸入之內容，並將代表所判定出之操作輸入之內容的資料對於被與輸入裝置100作連接的操作對象裝置作輸出。MCU150，在判定指尖FT之對於操作面之接近或者是接觸之有無時，係基於從檢測部140所被輸入的代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料，來進行判定，在判定指尖FT之對於操作面之按壓之有無時，係基於從檢測部140所被輸入的代表第1電極110與第2電極120之間之互電容之檢測資料，來進行判定。

又，MCU150，在檢測部140檢測出第1電極110之絕對本身電容與第1電極110以及第2電極120之間之互電容時，係對於檢測部140以及驅動部141之針對第1電極110、第2電極120以及第3電極130所分時性地施加之電壓作控制。

＜對於各電極所施加之電壓＞ 第3圖，係為對於被施加於各電極處之電壓作展示之圖。在第3圖中，係對於「在得到代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料時與得到代表第1電極110以及第2電極120之間之互電容之檢測資料時，對於第1電極110、第2電極120以及第3電極130所施加之電壓」作展示。在第3圖中所示之電壓，係藉由使MCU150對於檢測部140以及驅動部141作控制，而被施加於第1電極110、第2電極120以及第3電極130處。檢測部140係對於第1電極110而施加電壓，驅動部141係對於第2電極120以及第3電極130而施加電壓。

在得到代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料時，對於第1電極110、第2電極120以及第3電極130，係均施加具有相同之頻率、振幅以及相位的正弦波狀之電壓(交流電壓)。

本身電容雖係能夠僅藉由第1電極110而檢測出來，但是，若是僅有第1電極110，則係也會檢測出輸入裝置100之外部之接地的浮游電容，靜電電容係會變大。其結果，係成為難以將檢測感度提高。因此，輸入裝置100，係為了檢測出第1電極110之絕對本身電容，而藉由亦對於第2電極120以及第3電極130施加具有相同之波形之交流電壓，來藉由第2電極120以及第3電極130而遮蔽從外部之接地而來之浮游電容。

由於係並不存在有第1電極110和第2電極120以及第3電極130之間之電位差，因此，係能夠將第1電極110之相對於接地的靜電電容縮小，輸入裝置100，係能夠使在第1電極110處之絕對本身電容之檢測感度提高。藉由設為此種構成，係成為亦能夠檢測出「指尖FT雖然並未與操作面相接觸但是係非常接近操作面」的近接狀態。如此這般，在檢測出絕對本身電容時，第2電極120與第3電極130係作為主動遮罩而被作利用。

又，輸入裝置100，在得到代表第1電極110以及第2電極120之間之互電容之檢測資料時，於第2電極120處，係施加交流電壓(特定之交流電壓)，第1電極110以及第3電極130係保持為一定電位。施加於第2電極120處之交流電壓，作為其中一例，係為與為了得到代表絕對本身電容之檢測資料所對於第1電極110、第2電極120以及第3電極130施加之交流電壓相同。

由於係對於第2電極120施加交流電壓並且將第1電極110保持為一定電位而檢測出電荷之移動(電流)，因此，第2電極120係成為送訊側(Tx)，第1電極110係成為收訊側(Rx)。

若是將第1電極110以及第3電極130固定為一定電位，並對於第2電極120施加交流電壓，則由於在第1電極110與第2電極120之間係產生電位差，因此，輸入裝置100，係能夠測定出由第1電極110與第2電極120之間之互電容所導致的電荷之移動(電流)。另外，由於第1電極110以及第3電極130之電位係只要為一定即可，因此係亦可被施加有任意之直流電壓。

＜比較用之輸入裝置10之模擬結果＞ 第4A圖，係為對於比較用之輸入裝置10的模擬模型之剖面構成作展示之圖。第4B圖，係為對於在比較用之輸入裝置10處的電場分布之模擬結果作展示之圖。第5A圖、第5B圖以及第5C圖，係為對於在比較用之輸入裝置10處的靜電電容之特性作展示之圖。於此，在針對實施形態之輸入裝置100之模擬結果進行說明之前，先針對比較用之輸入裝置10之模擬結果與問題點作說明。

關於指尖FT之Z方向之位置，Z=0mm係為指尖FT與操作面作接觸之位置。Z為正值一事，係代表指尖FT從操作面起而朝向上方離開，Z為負值一事，係代表指尖FT從下方而按壓操作面。

如同在第4A圖中所示一般，比較用之輸入裝置10，係具有從實施形態之輸入裝置100而將第3電極130作了去除之構成。又，在第4A圖中，於基板104之下側處係展示有接地板11。接地板11，例如係為輸入裝置10所被作設置的電路基板等之接地層等。

於此，由於係在對於第2電極120施加交流電壓並且將第1電極110保持為接地電位的狀態下而對於電場分布進行計算，因此，對於第2電極120係附加Tx(送訊側)之符號，對於第1電極110係附加Rx(收訊側)之符號。此種電壓之施加方式，係相當於在實施形態之輸入裝置100中為了得到代表第1電極110以及第2電極120之間之互電容之檢測資料時的電壓之施加方式。

在第4B圖中，係將在第4A圖中以虛線之四角所包圍之部分中的電場分布以箭頭來作標示。沿著從Tx起而朝向指尖FT之大的箭頭A，係發生有多數之從第2電極120(Tx)起超過第1電極110(Rx)地而朝向指尖FT之電場，可以得知，朝向指尖FT之電場的繞入量係為多。在第4A圖中，係亦展示有與第4B圖之箭頭A相同的箭頭A。此係因為，由於指尖FT之電位係為接地電位，因此，係產生有從第2電極120(Tx)起而朝向指尖FT之電場的繞入之故。

第5A圖，係對於當指尖FT之位置為Z≧0的情況時之相對於指尖FT之Z方向之位置的靜電電容之變化之模擬結果作展示。虛線之特性，係代表「代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料」之特性，實線之特性，係代表「代表第1電極110與第2電極120之間之互電容之檢測資料」之特性。

第5B圖，係對於當指尖FT之位置為Z＜0的情況時之相對於操作面所被作按壓之力(N)的靜電電容之變化之模擬結果。虛線之特性，係代表「代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料」之特性，實線之特性，係代表「代表第1電極110與第2電極120之間之互電容之檢測資料」之特性。在第5B圖中之按壓力為0(N)之位置，係對應於在第5A圖中之Z=0mm之位置。

第5C圖，係針對「相對於指尖FT之Z方向之位置的靜電電容(第1電極110與第2電極120之間之互電容)之變化的模擬結果」作展示。在第5C圖中，指尖FT之Z方向之位置，係從正的值(Z=+20mm)起而一直涵蓋至負的值(Z=約-1mm)。在第5C圖中之Z≧0之區間之特性，係與在第5A圖中之實線之特性相同。在第5C圖中之Z＜0之區間之特性，係為將在第5B圖中之實線之特性的橫軸轉換為Z方向之位置來作了展示者。

比較用之輸入裝置10，係與輸入裝置100相同的，在判定指尖FT之對於操作面之接近或者是接觸之有無時，係基於從檢測部140所被輸入的代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料，來進行判定，在判定指尖FT之對於操作面之按壓之有無時，係基於從檢測部140所被輸入的代表第1電極110與第2電極120之間之互電容之檢測資料，來進行判定。

因此，比較用之輸入裝置10，在從並未被進行有任何之由指尖FT所致之操作的狀態起而判定接近或者是接觸之有無時，係成為基於第5A圖之虛線之特性來判定接近或者是接觸之有無。當指尖FT對於操作面而作接近時，由於靜電電容係如同從左側起朝向右側地來沿著第5A圖之特性前進的方式而改變，因此，比較用之輸入裝置10，例如，係只要在靜電電容之計數值成為了接近判定用之臨限值TH1時，判定指尖FT之接近，並當靜電電容之計數值成為了接觸判定用之臨限值TH2時，判定指尖FT之接觸即可。作為其中一例，接近判定用之臨限值TH1係為500，接觸判定用之臨限值TH2係為1300。另外，接觸判定用之臨限值TH2，由於係起因於手指而存在有靜電電容值之參差，因此，為了確實地進行接觸判定，係不得不些許地設定為較低之值。故而，在第5A圖之例中所展示之接觸判定用之臨限值TH2，係被設定為較在Z=0mm之位置處所得到的計數值(約4100)而更低之值，並成為在指尖FT與操作面作接觸之Z=0mm之位置而更些許前方的Z=約1mm處，而判定為接觸。

又，當在判定了接近以及接觸之有無之後，而判定按壓之有無時，係成為基於在第5B圖中所示之實線之特性來判定按壓之有無。以被判定為指尖FT為正與操作面作接觸時的互電容值作為基準，隨著按壓力之增大，靜電電容係會相對於基準值而增大，因此，係可因應於所測定到的靜電電容值與基準值之間之差分，來算出按壓力，亦可設定用以判定按壓之臨限值(例如，1000)，並判定出被作了按壓一事。

另外，如同在第5A圖中之實線之特性(第1電極110與第2電極120之間之互電容)所示一般，在Z=約1mm之位置處，絕對本身電容之計數值係到達接觸判定用之臨限值TH2(1300)，並被判定為指尖FT為正與操作面作接觸，此時，互電容之計數值係為約-250。然而，在Z=0mm之位置處的互電容之計數值，係一直降低至約-300。又，在第5B圖中所示之實線之特性(第1電極110與第2電極120之間之互電容)中，當按壓力為0N時，計數值係為約-300，互電容會成為與在第5A圖中之Z=約1mm之位置處的互電容之計數值(約-250)相同之值時，係為約0.4N時。故而，在按壓力為0N~約0.4N之範圍中，所被測定到的互電容之計數值係會低於基準值，而無法進行按壓力之算出，並成為不感帶。

由於係存在有此種不感帶，因此，當從被作了按壓的狀態起而指尖FT之按壓力有所降低時，例如在像是指尖FT反覆進行按壓與接近一般的情況時，比較用之輸入裝置10，就算是想要使用在第5A圖以及第5B圖中所示之實線之特性來基於靜電電容之計數值而判定操作狀態，也會成為難以對於按壓與接近作區別。

關於此事，若是使用第5C圖來另外說明，則當從被作了按壓之狀態起而指尖FT之按壓力有所降低時，例如在像是指尖FT反覆進行按壓與接近一般的情況時，就算是比較用之輸入裝置10想要使用在第5C圖中所示之特性來基於靜電電容值而判定操作狀態，也會成為難以對於按壓與接近作區別。此係因為，如同將第5C圖之特性之Z=0mm的附近以虛線之圓來作包圍一般地，在Z=0mm之附近，靜電電容值係成為有所下陷之特性，此區間係會出現如同不感帶一般的行為之故。可以推測到，此種在Z=0mm之附近的靜電電容值之下陷，係起因於朝向指尖FT之電場之繞入所導致者。亦即是，若是在第2電極120與手指之間而發生有電場之繞入，則所被檢測出之靜電電容(互電容)，在Z=0mm之附近係會較不存在有手指之狀態而更為減少，並進而起因於進行按壓一事而轉變為增加。故而，係並無法如同上述一般地來對於按壓作判定，而產生有不感帶。

實施形態之輸入裝置100，係對於上述一般之問題點作解決，而在使用第1電極110與第2電極120之間之互電容來對於操作狀態作判定時，特別是在Z=0mm之附近而成為能夠容易且正確地對於操作狀態作判定。

＜實施形態之輸入裝置100之模擬結果＞ 第6A圖，係為對於實施形態之輸入裝置100的模擬模型之剖面構成作展示之圖。第6B圖，係為對於在輸入裝置100處的電場分布之模擬結果作展示之圖。第6C圖，係為對於在輸入裝置100處的靜電電容之特性作展示之圖。第6C圖，係展示有與針對比較用之輸入裝置10的第5C圖之特性相當之特性。

第6B圖，係對於在「為了得到代表第1電極110以及第2電極120之間之互電容之檢測資料，而對於第2電極120施加交流電壓，並將第1電極110以及第3電極130保持為接地電位」的狀態下之電場分布作展示。在第6B圖中所示之電場分布，係為在第6A圖中以虛線之四角所包圍之部分中的電場分布。

如同在第6B圖中所示一般，起因於從第2電極120(Tx)起如同以箭頭B所示一般地而朝向第3電極130(GND)之電場一事，相較於第4B圖，從第2電極120(Tx)起而朝向指尖FT之電場係有所減少。

又，如同在第6C圖中所示一般，相對於指尖FT之Z方向之位置的靜電電容(第1電極110與第2電極120之間之互電容)之變化的模擬結果，在Z=0mm之附近的靜電電容值之下陷(不感帶)係被消除，在指尖FT從Z=0mm起而離開的方向上，係能夠得到有略一定之值。若是從正側來對於Z座標作觀察，則係能夠得到「直到Z=0mm為止，靜電電容之計數值係為略一定，在Z=0mm處，靜電電容值係急遽地增大」之特性。

如此這般，可以推測到，在Z=0之附近的特性被改善一事，係由於「在第2電極120之周圍處設置第3電極130，並在檢測出互電容時，將第3電極130保持為接地電位，藉由此，如同在第6B圖中所示一般地，係產生有從第2電極120起而繞入至第3電極130之電場成分，而使從第2電極120起而繞入至指尖FT處之電場成分被作了降低」之故。

一般而言，電場，係有著在電極之端部(邊緣)處而變得最強之傾向。為了有效地產生從第2電極120起而繞入至第3電極130處之電場成分，係只要如同下述一般地來構成即可。如同在第1圖以及第2圖中所示一般，第1電極110之邊緣的位置與第2電極120之邊緣的位置，在平面觀察時係極為接近。因此，為了有效地產生從第2電極120起而繞入至第3電極130處之電場成分，係只要使「第1電極110以及第2電極120之邊緣之位置」與「第3電極130之矩形環之內側之邊緣之位置」在平面觀察時而設為相互靠近即可。

＜效果＞ 如同上述一般，輸入裝置100，係包含有：第1電極110；和第2電極120，係在自身與第1電極110之間包夾有彈性介電質103地而被作設置；和第3電極130，係鄰接於第2電極120地而被作設置；和檢測部140，係基於第1電極110之輸出，來檢測出對於位置在第1電極110之表面側處的操作面之指尖FT的接近、接觸以及按壓。因此，係能夠藉由包含有第1電極110、第2電極120以及第3電極130之簡易的構成，來基於第1電極110之輸出而檢測出指尖FT的接近、接觸以及按壓。

故而，係可提供一種能夠藉由簡易之構成來檢測出指尖FT之接近、接觸以及按壓的輸入裝置100。

又，第3電極130，在藉由檢測部140來檢測出指尖FT之按壓時，由於係被保持為一定電位，因此，藉由使從第2電極120起而對於指尖FT之電場的繞入逃逸至第3電極130處，係能夠減低從第2電極120起而至指尖FT之電場的繞入。其結果，如同在第6C圖中所示一般，相對於指尖FT之Z方向之位置的靜電電容(第1電極110與第2電極120之間之互電容)之變化的特性，係使在Z=0mm之附近的靜電電容之計數值之下陷被消除。因此，係可提供一種能夠在Z=0mm之附近而正確地判定操作狀態之輸入裝置100。

又，檢測部140，係基於第1電極110之絕對本身電容而檢測出指尖FT之接近或接觸，並且基於第1電極110與第2電極120之間之互電容而檢測出由指尖FT所致之按壓。因此，係可提供一種能夠利用第1電極110之輸出來檢測出對於操作面之指尖FT之接近或接觸以及對於操作面之按壓並且構成亦為簡易的輸入裝置100。

又，第1電極110、第2電極120以及第3電極130，當藉由檢測部140而使指尖FT之接近或接觸被檢測出來時，係均被施加有同一頻率、同一相位之交流電壓。因此，係能夠使第2電極120以及第3電極130作為主動遮罩而起作用，而能夠藉由第2電極120以及第3電極130來遮蔽從外部之接地而來之浮游電容。又，由於係並不存在有第1電極110和第2電極120以及第3電極130之間之電位差，因此，係能夠將第1電極110之相對於接地的靜電電容縮小，而能夠使在第1電極110處之絕對本身電容之檢測感度提高。進而，係成為亦能夠檢測出接近狀態。

又，第1電極110以及第3電極130，當藉由檢測部140而使指尖FT之按壓被檢測出來時，係被保持為一定電位，第2電極120，當藉由檢測部140而使指尖FT之按壓被檢測出來時，係被施加有特定之交流電壓。因此，係能夠在第1電極110與第2電極120處而使電位差產生，而能夠測定出第1電極110與第2電極120之間之互電容。又，係能夠基於互電容而檢測出按壓量。

又，第3電極130，由於係以包圍第2電極120之周圍的方式而被作設置，因此，係能夠使第2電極120以及第3電極130作為主動遮罩而起作用，在遮蔽從接地而來之浮游電容時，係能夠得到更大的遮蔽效果，而能夠使在第1電極110處之絕對本身電容的檢測感度提升。

又，第1電極110以及第2電極120，由於係彼此具有相似形狀之電極形狀，並且其之中心位置彼此在平面觀察時為一致，因此，在平面觀察時係成為對稱性之配置，在平面觀察時之起因於方向所導致的偏移係為少，而可提供一種能夠以高精確度來判定操作狀態的輸入裝置100。

＜第1變形例＞ 第7圖，係為對於實施形態之第1變形例之輸入裝置100A的剖面構成作展示之圖。在第7圖中，係將檢測部140以及MCU150省略。輸入裝置100A，相對於在第2圖中所示之輸入裝置100，係具有在頂面板101與彈性介電質103之間而追加有「在平面觀察時為被設置於第1電極110之周圍處的遮蔽電極160」之構成。遮蔽電極160，例如，係亦可如同第3電極130一般地而為矩形環狀，亦可為沿著第1電極110之四邊而被作設置之4個的電極。

在遮蔽電極160處，係只要施加與第3電極130相同之電壓即可。亦即是，在得到代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料時，係只要對於遮蔽電極160，而施加與對於第1電極110、第2電極120以及第3電極130所施加之交流電壓相同之交流電壓即可。又，在得到代表第1電極110與第2電極120之間之互電容之檢測資料時，係只要將遮蔽電極160保持為與第3電極130相同之一定電位即可。藉由設為此種構成，在得到代表第1電極110之絕對本身電容之檢測資料時，係能夠更有效地遮蔽從外部之接地而來之浮游電容，而能夠使第1電極110之檢測感度更進一步上升。

＜第2變形例＞ 第8圖，係為對於實施形態之第2變形例之輸入裝置100C作展示之平面圖。輸入裝置100C，係具有將在第1圖中所示之輸入裝置100朝向X方向而作了更長的拉伸之構成。因此，頂面板101、彈性介電質103、基板104、使用有電阻性之電極材料之第1電極110、第2電極120以及第3電極130，係被朝向X方向而作拉伸。

此種輸入裝置100C，係可作為滑件(slider)來作利用。藉由改變指尖FT之X方向位置，由於對於第1電極110之連接端而言的電阻值係改變，因此檢測部140所檢測出的電荷量係會改變。因此，藉由在第1電極110之兩端處設置檢測部140並求取出其之電荷量之比率，係能夠檢測出指尖FT之X方向上的位置。

＜第3變形例＞ 第9圖，係為對於實施形態之第3變形例之輸入裝置100D的平面構成作展示之圖。第10圖，係為對於第9圖之A-A箭頭方向觀察剖面作展示之圖。

第3變形例之輸入裝置100D，係為將在第1圖以及第2圖中所示之輸入裝置100的第1電極110之面積設為較第2電極120之面積而更大者。

第1電極110，作為其中一例，在平面觀察時係為矩形狀，於此，係為正方形。第1電極110之面積，係較第2電極120之面積而更大，在平面觀察時，係以會使第1電極110之外緣的全體位置在較第2電極120之外緣而更外側處的方式而被作配置。因此，在平面觀察時，第2電極120之外緣，係被第1電極110之外緣所內包。

又，第1電極110之面積，係較第2電極120之面積而更大，在平面觀察時，第1電極110之外緣的全體係被配置在較第2電極120之外緣而更外側處。例如，係亦可構成為：第1電極110與第2電極120，係彼此具有相似形狀之電極形狀，其之中心位置彼此在平面觀察時為一致。

在本變形例中，當檢測出第1電極110與第2電極120之間之互電容時，不僅是藉由將第3電極130保持為一定電位來將從第2電極120起所朝向手指之電場的繞入減少，並且，藉由將接近手指之側的第1電極110之面積增大而設為將第2電極120完全地作覆蓋的形態，係能夠更進一步使第2電極120與手指之間之電場的繞入減少。故而，係並不存在有第1電極110與第2電極120之間之靜電電容之減少，而並不會產生不感帶，因此，檢測部140係能夠確實地檢測出按壓。如此這般，當第1電極110之面積為較第2電極120之面積而更大的情況時，相較於面積為相等的情況，係能夠對於電場之對於手指的繞入更進一步作抑制。

故而，係可提供一種能夠藉由簡易之構成來以更高之精確度而檢測出指尖FT之接近、接觸以及按壓的輸入裝置100。

以上，雖係針對本揭示之例示性的實施形態之輸入裝置作了說明，但是，本揭示係並不被具體性地作了揭示的實施形態所限定，在不脫離申請專利範圍的前提下，係可作各種之變形或變更。

101:頂面板 102:基板 103:彈性介電質 104:基板 110:第1電極 120:第2電極 130:第3電極 140:檢測部 150:MCU

[第1圖]係為對於實施形態之輸入裝置100的平面構成作展示之圖。 [第2圖]係為對於第1圖之A-A箭頭方向觀察剖面作展示之圖。 [第3圖]係為對於被施加於各電極處之電壓作展示之圖。 [第4A圖]係為對於比較用之輸入裝置10的模擬模型之剖面構成作展示之圖。 [第4B圖]係為對於在比較用之輸入裝置10處的電場分布之模擬結果作展示之圖。 [第5A圖]係為對於在比較用之輸入裝置10處的靜電電容之特性作展示之圖。 [第5B圖]係為對於在比較用之輸入裝置10處的靜電電容之特性作展示之圖。 [第5C圖]係為對於在比較用之輸入裝置10處的靜電電容之特性作展示之圖。 [第6A圖]係為對於實施形態之輸入裝置100的模擬模型之剖面構成作展示之圖。 [第6B圖]係為對於在輸入裝置100處的電場分布之模擬結果作展示之圖。 [第6C圖]係為對於在輸入裝置100處的靜電電容之特性作展示之圖。 [第7圖]係為對於實施形態之第1變形例之輸入裝置100A的剖面構造作展示之圖。 [第8圖]係為對於實施形態之第2變形例之輸入裝置100C作展示之平面圖。 [第9圖]係為對於實施形態之第3變形例之輸入裝置100D的平面構成作展示之圖。 [第10圖]係為對於第9圖之A-A箭頭方向觀察剖面作展示之圖。

101:頂面板

102:基板

103:彈性介電質

104:基板

110:第1電極

120:第2電極

130:第3電極

140:檢測部

141:驅動部

150:MCU

FT:指尖

Ct:靜電電容

Cp:靜電電容

Claims (7)

1. 一種輸入裝置，係包含有：第1電極；和彈性介電質，係被設置在前述第1電極之背面側處；和第2電極，係在自身與前述第1電極之間包夾有前述彈性介電質地而被作設置；和檢測部，係基於前述第1電極之輸出，來檢測出對於位置在前述第1電極之表面側處的操作面之檢測對象物的接近、接觸以及按壓；和第3電極，係鄰接於前述第2電極地而被作設置，前述第3電極，當藉由前述檢測部而使前述檢測對象物之按壓被檢測出來時，係被保持為一定電位。
2. 如請求項1所記載之輸入裝置，其中，前述檢測部，係基於前述第1電極之絕對本身電容而檢測出前述檢測對象物之接近或接觸，並且基於前述第1電極與前述第2電極之間之互電容而檢測出由前述檢測對象物所致之按壓。
3. 如請求項2所記載之輸入裝置，其中，前述第1電極、前述第2電極以及前述第3電極，當藉由前述檢測部而使前述檢測對象物之接近或接觸被檢測出來時，係均被施加有同一頻率、同一相位之交流電壓。
4. 如請求項2或3所記載之輸入裝置，其中， 前述第1電極以及前述第3電極，當藉由前述檢測部而使前述檢測對象物之按壓被檢測出來時，係被保持為一定電位，前述第2電極，當藉由前述檢測部而使前述檢測對象物之按壓被檢測出來時，係被施加有特定之交流電壓。
5. 如請求項1~3中之任一項所記載之輸入裝置，其中，前述第3電極，係以包圍前述第2電極之周圍的方式而被作設置。
6. 如請求項1~3中之任一項所記載之輸入裝置，其中，前述第1電極之面積係較前述第2電極之面積而更大，在平面觀察時，前述第1電極之外緣的全部，係被配置在較前述第2電極之外緣而更外側處。
7. 如請求項6所記載之輸入裝置，其中，前述第1電極以及前述第2電極，係彼此具有相似形狀之電極形狀，其之中心位置彼此在平面觀察時為相互一致。

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