(57)【要約】  使用する部品を極力少ない構成とすることで入力装置の低コストに有効であり、薄型化を図った静電容量変化検出型入力装置の提供を目的とする。また更に、容易に実装が可能な構成にすることで、電子機器への組込みの自由度向上を図った。  固定電極を形成した薄厚樹脂フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、固定電極は静電容量検出部と接続部とを有し、可動電極は前記静電容量検出部に対向配置されるとともに押圧により変形する変移部と、固定電極の接続部に接続した固定部とを有し、前記可動電極の変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出することを特徴とする。
2010026845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極を形成した薄厚樹脂フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、
固定電極は静電容量検出部と接続部とを有し、
可動電極は前記静電容量検出部に対向配置されるとともに押圧により変形する変移部と、固定電極の接続部に接続した固定部とを有し、
前記可動電極の変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記静電容量検出部は、当該静電容量検出部の中心に対して同心円状に配置した押圧強度検出用の静電容量検出電極を有することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記静電容量検出部は、当該静電容量検出部の中心に対して、周廻り方向に複数に分割した、Ｘ軸及びＹ軸方向の押圧方向検出用の静電容量検出電極を有することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項４】
前記可動電極の変移部は、静電容量検出電極に向けて突出した突起形状部を有し、当該突起形状部は静電容量検出部の中心に対して同心リング形状又は、周廻り方向に複数に分割した半球状あるいは円錐状の突起形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記可動電極は、中心固定部と、当該中心固定部の周囲に変移部を有し、当該変移部に形成した複数の突起形状部の突起先端部と対向する静電容量検出電極との距離が外周側に向けて順次大きくなっていることを特徴とする請求項４記載の入力装置。
【請求項６】
薄厚樹脂フィルム基板は、可動電極を配置した面とは反対側の裏面に静電容量電極を形成してあり、変移部が変形した場合でも当該静電容量検出電極に電気的短絡をしないように、薄厚樹脂フィルム基板自身が絶縁層として機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
薄厚樹脂フィルム基板は、可動電極を配置していない側に接着層を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
薄厚樹脂フィルム基板は、可動電極を配置していない側に設けた接着層が基材付き両面テープであり、その基材が絶縁層として機能することを特徴とする請求項７に記載の入力装置。
【請求項９】
薄厚樹脂フィルム基板は、可動電極を配置していない側に設けた接着層が基材の二層ある両面テープであり、その一方の基材が導電材料であることを特徴とする請求項８に記載の入力装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の入力装置において、任意の位置に孔を設けることで、実装する電子機器基板上にある部品の機能を妨げないことを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に組み込まれて使用される入力装置に係り、入力装置上の任意の位置を押下したときに、その押し方向又は押し強度あるいはその両方を、静電容量の変化により検出する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器などに組込まれる入力装置としては、２軸または３軸操作入力が可能な静電容量型フォースセンサがある（例えば、特許文献１参照）。
このようなセンサは、所定の固定電極群を設けたガラスエポキシ等の基材からなるプリント基板と、それらと対向するように離間して配置した導電ゴムからなる可動電極と、プリント基板と可動電極とを固定する金属または樹脂のケースからなる。【０００３】
固定電極群は、センサ中心に対して同心円状に扇型の電極が４個形成されており、Ｘ軸上にある２個の電極をＸ方向入力検出用として、Ｙ軸上にある２個の電極をＹ方向入力検出用として、更には、それら４個の電極に対して内周側または外周側に、１個のＺ軸方向入力検出用電極からなる。
これらにより、可動電極上の任意の位置を押したときに変化する静電容量を検出することができる。【０００４】
しかしながら、前記静電容量型フォースセンサは、構成に必要な部品点数からコストが高くなってしまう。
また、使用される部品材料の物理的な厚さの限界から、センサ総厚を薄くすることが難しく、薄型の電子機器への利用が困難とされている。
更には、センサ自身が占有する２次元的面積が大きく、周辺に必要なスイッチなどの別部品へ干渉してしまうなどの理由から、組込みの自由度が低くなり、電子機器への普及が進んでいない。【０００５】
また、複数個の扇状電極を同心円状に配置し、その上を指などでなぞったときに発生する静電容量の変化を検出する入力デバイスがある（例えば、特許文献２参照）。
このデバイスは、検出部上を円状に指でなぞると、指が時計回りまたは反時計回りになぞったことを認識することができ、携帯音楽機器のヴォリューム操作やスクロール操作に応用されている。【０００６】
ところが、前記入力デバイスでは、その検出原理から、スクロール操作などの簡単な２次元的な入力に限られてしまい、押下強度の検出は不可能である。【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３８６２３号公報
【特許文献２】特表２００７−５０３０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、使用する部品を極力少ない構成とすることで入力装置の低コスト化に有効であり、薄型化を図った静電容量変化検出型入力装置の提供を目的とする。
また更に、容易に実装が可能な構成にすることで、電子機器への組込みの自由度向上を図った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、入力装置において、使用する主な部品を、固定電極が形成してある薄厚樹脂フィルム基板と導電性材料からなる可動電極のみで構成することにより、安価であると同時に、極めて薄い静電容量検出型入力装置を実現した点に特徴がある。
より具体的に説明すると本発明に係る入力装置は、固定電極を形成した薄厚樹脂フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、固定電極は静電容量検出部と接続部とを有し、可動電極は前記静電容量検出部に対向配置されるとともに押圧により変形する変移部と、固定電極の接続部に接続した固定部とを有し、前記可動電極の変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出することを特徴とする。【００１０】
ここで、前記静電容量検出部は、当該静電容量検出部の中心に対して同心円状に配置した押圧強度検出用の静電容量検出電極を有すると、押圧強度に応じて静電容量検出部における可動電極と固定電極の重なり面積が変化し、入出力信号の可変が可能になり、アナログ入出力センサとしての機能も付与することができる。
本発明にて押圧強度検出用の電極は同心円状に複数に分割して形成してもよい。
複数に分割すると強度検出分解能が向上する。【００１１】
また、前記静電容量検出部は、当該静電容量検出部の中心に対して、周廻り方向に複数に分割した、Ｘ軸及びＹ軸方向の押圧方向検出用の静電容量検出電極を有するようにすると、例えば入力ボタンの縦横の押し方向により、２方向の入出力機能を付与することができる。
なおここでＸ軸及びＹ軸方向の押圧方向検出としたのは、例えばＸ軸とそれに直交するＹ軸方向のように二方向成分のベクトル合成として方向検出が可能であることを意味する。
従って、周廻り方向の分割数を増すと、それだけ分割能が向上する。
請求項２に係る発明と請求項３に係る発明はそれぞれ単独で採用してもよいが、両方を組み合せて採用すると、押圧強度検出と押圧方向検出とを組み合せた入力装置となる。【００１２】
本発明において、前記可動電極の変移部は、静電容量検出電極に向けて突出した突起形状部を有し、当該突起形状部は静電容量検出部の中心に対して同心リング形状又は、周廻り方向に複数に分割した半球状あるいは円錐状の突起形状であるようにしてもよく、さらには、前記可動電極は、中心固定部と、当該中心固定部の周囲に変移部を有し、当該変移部に形成した複数の突起形状部の突起先端部と対向する静電容量検出電極との距離が外周側に向けて順次大きくなっているようにしてもよい。
このようにすると、入力装置の操作感と静電容量検出感度を最適化することができる。【００１３】
また、入力装置の裏面に薄い接着層を設けることによって、実装される電子機器基板に対して、簡単な方法での実装を実現する。更に、接着層として両面テープを使用し、その両面テープの一部に導電性基材を使用することで、実装される電子機器基板からの電気的ノイズを遮蔽することも可能になる。【００１４】
また、実装する電子機器基板上に既載のスイッチなどの機能を妨げずに押し方向と押し強度を検出する入力機能を付加するために、入力装置の任意の位置に孔を設けることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による入力装置は、静電容量型の分野において抜本的に薄くできるばかりでなく、それと同時に材料ならびに製造コストを低減することが可能になる。
また、入力装置の裏面に薄い接着層を設けることによって、実装する電子機器に対して既存の製造プロセスを妨げることなく、付加的に組込むことが可能であるため、組込みのための煩雑な手続きが不要となり、製品全体のコストダウンの一助となりうる。
更には、入力装置の任意の位置に孔を設けることによって、実装する電子機器基板上の機能部品の機能を妨げずに、押し方向と押し強度を検出する入力機能を付加することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による入力装置の第１実施例を表す断面図である。
【図２】本発明による入力装置の第１実施例を表す展開図である。
【図３】本発明による入力装置の第１実施例における静電容量と静電容量検出部の対応図である。
【図４】本発明による入力装置の第１実施例における動作例の断面図である。
【図５】本発明による入力装置の第１実施例における動作例の断面図である。
【図６】本発明による入力装置の第１実施例における可動電極の形状例の斜視図である。
【図７】本発明による入力装置において、ステンレス製可動電極を使用した場合の第１実施例の断面図である。
【図８】本発明による入力装置の第１実施例おいて採用される検出回路図である。
【図９】本発明による入力装置の第２実施例を表す断面図である。
【図１０】本発明による入力装置の第２実施例を表す展開図である。
【図１１】本発明による入力装置の第２実施例における静電容量と静電容量検出部の対応図である。
【図１２】本発明による入力装置の第２実施例における動作例の断面図である。
【図１３】本発明による入力装置の第２実施例における可動電極の形状例の斜視図である。
【図１４】本発明による入力装置の第２実施例おいて採用される検出回路図である。
【図１５】本発明による入力装置の第３実施例を表す平面図である。
【図１６】本発明による入力装置の第３実施例を表す断面図である。
【図１７】本発明による入力装置の第４実施例を表す断面図である。
【図１８】本発明による入力装置の第４実施例における実装例の断面図である。
【図１９】本発明による入力装置の第４実施例における実装例の断面図である。
【図２０】本発明による入力装置の第５実施例を表す斜視図である。
【図２１】本発明による入力装置の第５実施例を表す断面図である。
【図２２】１軸アナログ入力装置の構成例を示す。
【図２３】押し方向入力装置の例を示す。
【図２４】実施例６の入植装置構成例を示す。
【符号の説明】
【００１７】
１００，１００ｂ，２００，３００，４００，５００  入力装置
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  可動電極
１１，１１ａ，１１ｂ  可動電極中心固定部
１２，１２ａ，１２ｂ  可動電極変移部
１２１−１，１２１−２，１２１−２ａ，１２２−１〜１２２−４，１２２ａ−１〜１２２ａ−４  静電容量検出用突起部
１３，１３ａ，１３ｂ  可動電極外周固定部
２，２ａ  固定電極
２１，２１ａ，２１ｂ  静電容量検出部
２１１，２１２−１〜２１２−４，２１３−１〜２１３−８，２１４−１〜２１４−３  静電容量検出電極
２２，２２ａ，２２ｂ  引き出し配線部
２３，２３ａ，２３ｂ  接続部
３，３ａ，３ｂ  薄厚樹脂フィルム基板
３１，３１ａ  薄厚樹脂フィルム基材
４，４ａ  円板
５  樹脂テープ
６  電子機器基板
７  絶縁性両面テープ
７ａ  両面テープ
７１  絶縁性基材
７２  絶縁性粘着材
８  コネクタ
９  導電性基材を含む両面テープ
９１  絶縁性粘着材
９２  絶縁性基材
９３，９５  粘着材
９４  導電性基材
１０  機能部品を実装した電子機器基板
１０１  機能部品
Ｃａ１，Ｃｂ１〜Ｃｂ４，Ｃｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３  静電容量
Ｖａ１，Ｖｂ１〜Ｖｂ４，Ｖｃ１〜Ｖｃ８，Ｖｄ１〜Ｖｄ３  静電容量検出部電圧
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る入力装置の好適な実施形態を、以下の実施例に、図面を参照して詳細に説明する。【００１９】
本発明の入力装置において、薄厚樹脂フィルム基板に対して可動電極を固定している側を表面とし、可動電極が固定されていない側を裏面とする。
【実施例１】
【００２０】
図１乃至図２は、本発明の第１実施例になる入力装置１００を示す。入力装置１００は、導電材料からなる可動電極１ならびに固定電極２を形成した薄厚樹脂フィルム基板３からなる。【００２１】
図１乃至図２に示す可動電極１は、導電ラバーを使用した場合の形状を示している。
可動電極１は、中心固定部１１と、変移部１２と、外周固定部１３からなる。
中心固定部１１と外周固定部１３は、硬化時にも厚みをほぼ伴わない接着剤にて、薄厚樹脂フィルム基板３に接着固定される。
外周固定部１３の一部が、薄厚樹脂フィルム基板３上に形成された固定電極２の一部である接続部２３と接触する。
可動電極１と接続部２３とが確実に電気的短絡をするためには、接続部２３上に接着剤が付着していないようにしなくてはならない。
変移部１２は、静電容量検出用突起部１２１−１と静電容量検出用突起部１２１−２からなり、可動電極１上の任意の位置を押下した際に変形しやすい構造になっている。
静電容量検出用突起部１２１−１は、静電容量検出電極２１１に対向するように配置されており、静電容量検出用突起部１２１−２は、静電容量検出電極２１２−１〜２１２−４に対向するように配置されている。
以上のような構成の可動電極１は、最も厚い中心固定部１１においても、０．３ｍｍから１ｍｍ程度の厚さで作製が可能である。【００２２】
固定電極２は、薄厚樹脂フィルム基材３１上にスクリーン印刷法にて形成した銀電極群である。
固定電極２は、静電容量検出部２１と、引き出し配線部２２と、可動電極１と電気的に短絡させるための接続部２３からなる。
静電容量検出部２１は、同心円状に複数形成される。
最内径に配置してあるリング状の静電容量検出電極２１１にて押し強度を検出する。
電極２１１の外周には、周廻り方向に所定の間隔で静電容量検出電極２１２−１〜２１２−４を分割して配置されており、Ｘ軸、Ｙ軸方向及びそれらのベクトル合成として押し方向を検出する。
これら電極２１２−１〜２１２−４は、引き出し配線部２２の各電極にそれぞれ短絡される。
引き出し配線部２２は、この入力装置を実装する基板と電気的接続するためのものである。
接続部２３は、薄厚樹脂フィルム基材３１に開けた孔の中に導電材料を埋め込むことなどにより、引き出し配線部２２と短絡させる。
また、固定電極２の電極材料としては、スパッタリング法などにより成膜した銅またはアルミ薄膜をパターニングしたものを利用しても良い。【００２３】
薄厚樹脂フィルム基材３１は、可動電極１と静電容量検出部２１との絶縁層としての機能と、基材としての機能を両立している。
薄厚樹脂フィルム基材３１は、入力装置１００の検出感度向上のためには極力薄いことが望まれるが、それと同時に、薄厚フィルム基板３を極力平坦に保たせるための強度も必要とされる。
このため、薄厚樹脂フィルム基材３１の厚さは２５ミクロンから１００ミクロン程度が適当である。
薄厚樹脂フィルム基材３１の材料には、ポリイミドまたはポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）などを使用する。【００２４】
以上に説明した可動電極１ならびに固定電極２を形成した薄厚樹脂フィルム基板３からなる入力装置１００は、その総厚の最小値が０．３２５ｍｍ程度と、非常に薄く作製することが可能である。【００２５】
図３に、静電容量検出部２１と接続部２３のみを示す。
この静電容量検出部２１の電極２１１と突起部１２１−１とによって、静電容量Ｃａ１が形成される。
また、電極２１２−１〜２１２−４と突起部１２１−２とによって、それぞれ静電容量Ｃｂ１〜Ｃｂ４が形成される。【００２６】
以上のような構成による本発明の入力装置１００の作用について説明する。
図４は、入力装置を押していない状態を示している。
入力装置１００上には、樹脂製の円板４を接着固定している。
円板４の外径は、変移部１２をより効率良く変移させるために、可動電極１の外周固定部１３の内径よりやや小さくする。
なお、この円板４は、入力装置１００が実装される電子機器のボタンを模したものである。【００２７】
円板４上の任意の位置を押すと、図５のように、力Ｆの強度に応じて可動電極１が変形する。
可動電極１の変移部１２は押しつぶされることによって、静電容量検出部２１の各電極との距離と、薄厚樹脂フィルム基材３１を最小電極間距離とした重なり面積の双方が変化し、静電容量Ｃａ１，Ｃｂ１〜Ｃｂ４の各静電容量が変化する。
ここで、Ｃｂ１〜Ｃｂ４は押し方向検出のための静電容量であり、Ｃａ１は押し強度検出のための静電容量であるため、それぞれの各静電容量変化から、押し方向と押し強度の出力信号が得られる。【００２８】
また、突起部１２１−１と１２１−２は、薄厚樹脂フィルム基板３に対して突起型形状をしているため、押下時にもクッションとしての役割も果たし、柔らかいストローク感が得られる。【００２９】
より柔らかいストローク感を得ると同時に、より大きな静電容量変化を得たい場合には、図６に示す突起部１２１−２ａのように、変移部１２を細かく分割した可動電極１ａのような構造にしても良い。【００３０】
また、可動電極に使用する導電材料として薄厚ステンレス板を使用する場合には、図７のように、可動電極１ｂのような構造が適当である。
ここで使用する薄厚ステンレス板の板厚は、操作感の柔らかさと耐久性を両立させるために、５０ミクロンから１５０ミクロン程度が適当である。【００３１】
図８に示すような回路を構成し、静電容量Ｃａ１，Ｃｂ１〜Ｃｂ４に対して周期的に変化する電圧を加えると、各々の静電容量に応じてＶａ１，Ｖｂ１〜Ｖｂ４が得られる。
ここで、無荷重の場合であれば、Ｖｂ１からＶｂ４は同じ値となる。
入力装置の上に固定してある円板４の任意の位置を押すと、印加する押し方向と押し強度に応じてＣａ１，Ｃｂ１〜Ｃｂ４の各静電容量が変化するが、これに伴い、無荷重の状態に対してそれぞれ電圧の変化量ｄＶａ１，ｄＶｂ１〜ｄＶｂ４が得られる。
得られた電圧の変化量ｄＶａ１，ｄＶｂ１〜ｄＶｂ４は、中央演算処理装置（以下ＣＰＵ）にて信号処理され、入力装置１００に印加された押し方向と押し強度は、電子機器に出力される。
【実施例２】
【００３２】
図９乃至図１０は、本発明の第２実施例になる入力装置２００を示す。図中において、図１乃至図２に示す構成部分と対応する部分には同じ符号を付す。【００３３】
入力装置２００においては、固定電極２ａの静電容量検出部２１ａは、表面、即ち可動電極１ｃ側に形成されており、同心円状に複数形成されている。
引き出し配線部２２ａは、入力装置１００と同様に、入力装置２００の裏面に形成されている。
静電容量検出部２１ａの各電極と引き出し配線部２２ａの各配線とは、薄厚樹脂フィルム基材３１に開けられた孔を通じて、各々接続される。
静電容量検出部２１ａにおいて、最内径寄りには、周方向に所定の間隔で配置された押し方向検出用電極２１３−１〜２１３−８がある。
押し方向検出用電極２１３−１〜２１３−８の外周には、径方向に所定の間隔で配置した、押し強度検出用電極２１４−１〜２１４−３が形成されている。【００３４】
入力装置２００においては、押し方向検出電極は８個であり、入力装置１００の４個に対して２倍の電極数にすることにより、押し方向の角度分解能が向上する。
また、押し強度検出用電極が３個あり、入力装置１００の１個に対して３倍の電極数にすることにより、押し強度の分解能が向上する。【００３５】
静電容量検出部２１ａ上には、可動電極１ｃとの絶縁層として、基材と接着層からなる樹脂テープ５が固着されている。
樹脂テープ５に使用される基材材料は、ポリイミドまたはＰＥＴであり、その厚さは２５ミクロンから５０ミクロン程度が適当である。【００３６】
導電性ラバーからなる可動電極１ｃは、中心固定部１１ａと外周固定部１３ａを、硬化時にも厚みをほぼ伴わない接着剤にて、薄厚樹脂フィルム基板３ａに接着固定される。
変移部１２ａは、図９に示すように、突起部１２２−１〜１２２−４で構成されており、中心部から外周に向けて、即ち突起部１２２−１から突起部１２２−４に向けて、その突起の先端から薄厚樹脂フィルム基板３ａへの距離が大きくなるように形成されている。
突起部を同一面内に複数形成すると、構造体が硬くなり、入力装置の使用時に操作感が硬くなってしまうが、このような変移部１２ａの各突起部を、外周に向けて徐々に薄厚樹脂フィルム基板３ａから離れる構造にすることにより、柔らかい操作感を得ると同時に、より大きい静電容量変化を得ることができる。【００３７】
図１１に、静電容量検出部２１ａと接続部２３ａのみを示す。
電極２１３−１〜２１３−８と突起部１２２−１とによって、静電容量Ｃｃ１〜Ｃｃ８が形成される。
また、電極２１４−１〜２１４−３と突起部１２２−２〜１２２−４とによって、それぞれ静電容量Ｃｄ１〜Ｃｄ３が形成される。【００３８】
外周固定部１３ａの内径よりやや小さい円板４ａを接着固定し、円板４ａ上の任意の位置を押すと、図１２のように、力Ｆの強度に応じて可動電極１ｃが変形する。
可動電極１ｃの変移部１２ａは押しつぶされることによって、静電容量検出部２１ａの各電極との距離と重なり面積が変化し、Ｃｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３の各静電容量が変化する。
ここで、Ｃｃ１〜Ｃｃ８は押し方向検出のための静電容量であり、Ｃｄ１〜Ｃｄ３は押し強度検出のための静電容量であるため、それぞれの各静電容量変化から、押し方向と押し強度の出力信号が得られる。【００３９】
変移部１２ａの各突起部は、初期状態において、薄厚樹脂フィルム基板３ａから離れているため、薄厚樹脂フィルム基板３ａに接触するまで柔らかく変移し、Ｃｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３の各静電容量は主に電極間距離に律則されて変化する。
また、変移部１２ａの各突起部が薄厚樹脂フィルム基板３ａに接触した後は、Ｃｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３の各静電容量は主に樹脂テープ５を最小電極間距離とした電極重なり面積に律則されて変化する。
入力装置２００においては、初期状態の変移部１２ａと薄厚樹脂フィルム基板３ａへの距離は、求める検出感度と使用時の操作感から最適化することが可能である。【００４０】
また、図１３の可動電極１ｄのように、突起部１２２ａ−１〜１２２ａ−４ように細かく分割した形状にすると、薄厚樹脂フィルム基板３ａと接触した後に、より柔らかい操作感が得られる。【００４１】
図１４に示すような回路を構成し、静電容量Ｃｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３に対して周期的に変化する電圧を加えると、各々の静電容量に応じてＶｃ１〜Ｖｃ８，Ｖｄ１〜Ｖｄ３が得られる。
ここで、無荷重の場合であれはＶｃ１からＶｃ８は同じ値となる。
入力装置２００の上に固定してある円板４ａの任意の位置を押すと、印加する押し方向と押し強度に応じてＣｃ１〜Ｃｃ８，Ｃｄ１〜Ｃｄ３の各静電容量が変化するが、これに伴い、無荷重の状態に対してそれぞれ電圧の変化量ｄＶｃ１〜ｄＶｃ８，ｄＶｄ１〜ｄＶｄ３が得られる。
得られた電圧の変化量ｄＶｃ１〜ｄＶｃ８，ｄＶｄ１〜ｄＶｄ３は、ＣＰＵにて信号処理され、入力装置２００に印加された押し方向と押し強度は、電子機器に出力される。
【実施例３】
【００４２】
図１５乃至図１６は、本発明の第３実施例になる入力装置３００を示す。図中において、図１乃至図２に示す構成部分と対応する部分には同じ符号を付す。【００４３】
入力装置３００は、入力装置１００の裏面、即ち入力装置１００を実装する電子機器の基板６の側に、絶縁性両面テープ７を固定したものである。
図１６に示すように、実装する電子機器の基板６上のコネクタ８によって入力装置３００を接続すれば、はんだ付けなどの高温プロセスを通す必要がなくなり、容易かつ安価に、基板６への実装が可能になる。【００４４】
入力装置３００に使用される絶縁性両面テープ７は、図１６に示すように、絶縁性基材７１と絶縁性粘着材７２からなる。
絶縁性両面テープ７は、押下操作時にも入力装置３００が基板６に対してずれないようにするために、極力薄いほうが望ましく、その厚さは５０ミクロンから２００ミクロンが適当である。
また、絶縁性基材７１は、入力装置３００に対して過大な荷重が掛けられた場合でも、静電容量検出部２１の各電極と基板６上の配線または電極とが電気的短絡しないような絶縁層としての機能が要求される。
このため、絶縁性基材７１の厚さは、２５ミクロン以上が適当である。絶縁性基材７１の材料は、ＰＥＴフィルムなど電子機器応用材料として実績のあるものが望ましい。絶縁性粘着材７２には、より強い固定を得るために、熱可塑性の材料を使用しても良い。【００４５】
絶縁性両面テープ７を貼り付ける領域は、図１５に示すように、接続部２３の外径より広い範囲であることが適当である。【００４６】
なお、この実施例３は、入力装置２００に対して適用しても、同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００４７】
図１７、図１８、図１９は、本発明の第４実施例になる入力装置４００を示す。図中において、図１乃至図２に示す構成部分と対応する部分には同じ符号を付す。【００４８】
入力装置４００は、入力装置１００の裏面、即ち入力装置１００を実装する電子機器の基板６の側に、導電性基材を含む両面テープ９を固定したものである。
これにより、基板６への実装時に、はんだ付けなどの高温プロセスが不要になるばかりでなく、両面テープ９に含まれる導電性基材９４の効果により、基板６上の配線群からの電気的ノイズも遮蔽することができる。【００４９】
両面テープ９は、入力装置１００側から順に、絶縁性粘着材９１、絶縁性基材９２、粘着材９３、導電性基材９４、粘着材９５からなる。
粘着材９３または粘着材９５の少なくとも１方は、導電性基材９４を接地電位に接続するために、導電性粘着材である必要がある。【００５０】
粘着材９３を導電性粘着材にする場合には、図１８のように、入力装置１００の接地電極に接続する。
このとき、粘着材９５は、絶縁性または導電性のどちらの粘着材を使用しても良い。【００５１】
粘着材９５として導電性粘着材を使用する場合には、図１９のように、基板６上の接地電位にある電極と接続する。
このとき、粘着材９３は、絶縁性または導電性のどちらの粘着材を使用しても良い。【００５２】
なお、この実施例４は、入力装置２００に対して適用しても、同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００５３】
図２０乃至図２１は、本発明の第５実施例になる入力装置５００を示す。
入力装置５００は、導電材料からなる可動電極１ｅならびに固定電極を形成した薄厚樹脂フィルム基板３ｂからなり、静電容量検出機能を妨げない任意の位置に任意の大きさの孔５０乃至孔５１を設けてある。
これにより、入力装置５００を実装する電子機器に対して、その基板１０上の任意の位置にメンブレンスイッチなどの機能部品１０１が既に実装されている場合においても、機能部品１０１の機能を損なわずに、入力装置５００の機能を容易に付加することが可能である。【００５４】
可動電極１ｅの中心固定部１１ｂと外周固定部１３ｂは、硬化時にも厚みをほぼ伴わない接着剤にて、薄厚樹脂フィルム基板３ｂに接着固定される。
薄厚樹脂フィルム基板３ｂについては、中心部に孔５０と同じ径の孔を設けており、また、可動電極１ｅと干渉し合わない位置に孔５１が設けてある。
静電容量検出部２１ｂの各電極は、孔５０と孔５１を避けるように配置すると共に、可動電極１ｅの各突起部１２ｂと対向するように形成されている。【００５５】
薄厚樹脂フィルム基板３ｂに使用される薄厚樹脂フィルム基材３１ａの厚さは２５ミクロンから１００ミクロン程度が適当である。
薄厚樹脂フィルム基材３１ａの材料には、ポリイミドまたはＰＥＴなどを使用する。【００５６】
入力装置５００は、基板１０への実装を容易にするために、入力装置３００乃至入力装置４００のように、静電容量検出部２１ｂの面、即ち入力装置５００を実装する電子機器の基板１０の側に両面テープ７ａを固定している。
両面テープ７ａとしては、前記絶縁性両面テープ７を使用してもよいし、前記導電性基材を含む両面テープ９を使用しても良い。また両面テープ７ａには、薄厚樹脂フィルム基板３ｂの孔５０及び孔５１と同じ位置に同じ径の孔を設けてあり、機能部品１０１の動作を妨げないようにしている。
【実施例６】
【００５７】
図２２に１軸入力装置の構成例を示す。
実施例１〜５は、押し方向と押し強度の両方を検出する構成を中心に説明したが、本発明の最もシンプルな構成例について以下説明する。
薄厚樹脂フィルム基材３１の裏面に押圧強度（押し強度）を検出するための静電容量検出電極２１を形成し、表面に接続部２３を形成してある。
これに対応して、薄厚樹脂フィルム基材３１を絶縁層として利用すべく、この薄厚樹脂フィルム基材３１の表面に導電ラバーからなる可動電極１を配置した。
可動電極１は静電容量検出電極２１の中心に対して外周側に向けて徐々に離間した円錐突起形状の変移部１２と、接続部（ＧＮＤ）に接続する固定部１３を有する。
これにより、図２２（ｂ）に示すように指先等で押圧力ｆにて押圧すると、図２２（ｂ）固定電極の平面図を示すように可動電極側の変移部と静電容量検出電極２１との重なり面積が押圧によって変化し、１軸アナログ入力装置として利用できる。【００５８】
また、図２３に示すように薄厚樹脂フィルム基材３１の裏面に押し方向を検出するための静電容量検出電極をＸ軸方向の２１Ｘ１，２１Ｘ２とＹ軸方向の２１Ｙ１，２１Ｙ２と相互に直方向する方向に配置し、薄厚樹脂フィルム基材３１の表面に固定電極と対向するようにＸ軸方向変移部１２Ｘ１，１２Ｘ２とＹ軸方向変移部１２Ｙ１，１２Ｙ２を配置すると最もシンプルな押し方向入力装置となる。
なお、可動電極１の上にはドーナツ状の操作ボタン４を配置してある。
【実施例７】
【００５９】
図２４に中心部に中心固定部１１を設け、その周囲に同心、リング形状の突起形状部からなる一つの変位部１２を形成した可動電極にて、押し方向と押し強度を検出できるようにした入力装置の構成例を示す。
図２４（ａ）は導電ラバーからなる可動電極の横断面図を示し、図２４（ｂ）に可動電極１に対向配置した固定電極の平面図を示す。
可動電極１の中心固定部１１が静電容量検出部の中心に対応していて、中心から同心円状に略歯車形状のＺ１電極と、電極Ｚ１の外周部に設けた放射状電極間に交互に入り込むように配置したＸ軸方向電極Ｘ１，Ｘ２とＹ軸方向電極Ｙ１，Ｙ２とを有する。
なお、図中Ｘ１ａ，Ｘ２ａ，Ｙ１ａ，Ｙ２ａは配線パターン例を示す。
このような構成にすると、感度を下げることなく、静電容量部の面積を小さく抑えた薄型の押し方向及び押し強度入力装置となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、押し方向と押し強度の一方又は両方入力を要求され、更に、薄さを要求される電子機器に対して適用できる入力装置である。
【図１】
2010026845.tif 000003
【図２】
2010026845.tif 000004
【図３】
2010026845.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月9日(2010.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極として静電容量検出電極と接続部とを形成した薄厚樹脂フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、
可動電極は、薄厚樹脂フィルム基板の静電容量検出電極を形成した面とは反対側の面であって当該静電容量検出電極に対向配置されるとともに、押圧により変形する変移部と、固定電極の接続部に接続した固定部とを有し、
前記可動電極の変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出するものであって、当該変移部が変形した場合でも当該静電容量検出電極に電気的短絡をしないように、当該薄厚樹脂フィルム基板自身が絶縁層として機能することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記可動電極は、中心固定部と、当該中心固定部の周囲に変移部を有し、前記変移部は静電容量検出電極に向けて突出した複数の突起形状部を有し、当該複数の突起形状部の突起先端部と対向する静電容量検出電極との距離が外周側に向けて順次大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、前記静電容量検出部は、当該静電容量検出部の中心に対して、周廻り方向に複数に分割した、Ｘ軸及びＹ軸方向の押圧方向検出用の静電容量検出電極を有するようにすると、例えば入力ボタンの縦横の押し方向により、２方向の入出力機能を付与することができる。
なおここでＸ軸及びＹ軸方向の押圧方向検出としたのは、例えばＸ軸とそれに直交するＹ軸方向のように二方向成分のベクトル合成として方向検出が可能であることを意味する。
従って、周廻り方向の分割数を増すと、それだけ分割能が向上する。
また、押圧強度検出と押圧方向検出とを組み合せた入力装置としてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月4日(2010.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極として静電容量検出電極と接続部とを形成した絶縁性の薄厚フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、
前記可動電極は、前記薄厚フィルム基板の静電容量検出電極を形成した面とは反対側の面であって当該静電容量検出電極に対向配置されるとともに、当該静電容量検出電極に向けた押圧により変形する変移部と、前記固定電極の前記接続部に接続した固定部とを有し、
前記変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出するものであって、当該変移部が変形した場合でも当該静電容量検出電極に電気的短絡をしないように、当該薄厚フィルム基板自身が絶縁層として機能することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記可動電極は、中心固定部と、当該中心固定部の周囲に変移部を有し、前記変移部は静電容量検出電極に向けて突出した複数の突起形状部を有し、当該複数の突起形状部の突起先端部と対向する静電容量検出電極との距離が外周側に向けて順次大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、入力装置において、使用する主な部品を、固定電極が形成してある薄厚フィルム基板と導電性材料からなる可動電極のみで構成することにより、安価であると同時に、極めて薄い静電容量検出型入力装置を実現した点に特徴がある。
より具体的に説明すると本発明に係る入力装置は、固定電極として静電容量検出電極と接続部とを形成した絶縁性の薄厚フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、前記可動電極は、前記薄厚フィルム基板の静電容量検出電極を形成した面とは反対側の面であって当該静電容量検出電極に対向配置されるとともに、当該静電容量検出電極に向けた押圧により変形する変移部と、前記固定電極の前記接続部に接続した固定部とを有し、
前記変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出するものであって、当該変移部が変形した場合でも当該静電容量検出電極に電気的短絡をしないように、当該薄厚フィルム基板自身が絶縁層として機能することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の入力装置において、薄厚フィルム基板（必要に応じて薄厚樹脂フィルム基板と称する。）に対して可動電極を固定している側を表面とし、可動電極が固定されていない側を裏面とする。
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月8日(2010.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極として静電容量検出電極と接続部とを形成した絶縁性の薄厚フィルム基板と、導電性材料からなる可動電極を備え、
前記可動電極は、前記薄厚フィルム基板の静電容量検出電極を形成した面とは反対側の面であって当該静電容量検出電極に対向配置されるとともに、当該静電容量検出電極に向けた押圧により変形する変移部と、前記固定電極の前記接続部に接続した固定部とを有し、
前記変移部を押圧することにより変化する静電容量変化量を検出するものであって、当該変移部が変形した場合でも当該静電容量検出電極に電気的短絡をしないように、当該薄厚フィルム基板自身が絶縁層として機能することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記可動電極は、中心固定部と、当該中心固定部の周囲に前記変移部を有し、前記変移部は静電容量検出電極に向けて突出した複数の突起形状部を有し、当該複数の突起形状部の突起先端部と対向する静電容量検出電極との距離が外周側に向けて順次大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【国際調査報告】
2010026845.tif 000027
2010026845.tif 000028