(57)【要約】【課題】各種ノイズ等による影響を受けずにセンタからの指示方向を正確に検出することのできる静電容量式タッチセンサを提供する。【解決手段】静電容量式センサ１００は、略中央に配設された略円形のセンタ距離検出電極１２１と、センタ距離検出電極１２１を囲繞して配設された略扇形の４つの方向検出電極１２２〜１２５とを有しており、センタ距離検出電極の出力がしきい値未満の場合に方向検出電極の出力を行い、センタ距離検出電極の出力がしきい値以上の場合には方向検出電極の出力を行わないように制御される。【選択図】図１
2013058113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量を検出する検出電極群により構成され、
入力のセンタからの距離を検出するセンタ距離検出部と、
入力の方向を検出する方向検出部と、
を備えたことを特徴とする、静電容量式センサ。
【請求項２】
前記センタ距離検出部は、少なくとも１つのセンタ距離検出電極を有し、
前記方向検出部は、少なくとも２つの方向検出電極を有することを特徴とする、請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記センタ距離検出電極は、前記検出電極群の略中央に配設され、
前記方向検出電極は、前記センタ距離検出電極を囲繞して配設されたことを特徴とする、請求項２に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記方向検出電極は、前記検出電極群の略中央に配設され、
前記センタ距離検出電極は、前記方向検出電極を囲繞して配設されたことを特徴とする、請求項２に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記センタ距離検出部は、少なくとも２つのセンタ距離検出電極を有し、前記少なくとも２つのセンタ距離検出電極の一部又は全部の信号を差動させて出力を得ることを特徴とする、請求項２乃至４の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記方向検出部は、前記方向検出電極の一部又は全部の信号を差動させて出力を得ることを特徴とする、請求項２乃至５の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項７】
前記方向検出電極は、その形状の一部が櫛歯状に形成された櫛歯状部を有し、隣接する他の方向検出電極と前記櫛歯状部が互いに咬合するように配設されたことを特徴とする、請求項２乃至６の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項８】
前記検出電極群の検出電極の接続を並列接続と独立接続とに時分割で切り替えて前記センタ距離検出部と前記方向検出部とをそれぞれ構成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項９】
前記センタ距離検出部の出力を利用して前記方向検出部の出力を制御することを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１０】
前記センタ距離検出部の出力が既定のしきい値未満の場合に前記方向検出部の出力を行い、前記センタ距離検出部の出力が前記しきい値以上の場合には前記方向検出部の出力を行わないことを特徴とする、請求項９に記載の静電容量式センサ。
【請求項１１】
前記センタ距離検出部の出力を用いてオフセット調整を行うことを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１２】
前記センタ距離検出部の出力を用いて前記方向検出部の電源管理を行うことを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１３】
前記検出電極群の上部にカバー層が配設されてなる、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１４】
前記カバー層は、表面に触覚のみでセンタを認識可能なセンタ認識手段を有する、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１５】
前記センタ認識手段は、前記カバー層表面に設けられた凹凸、段差、溝、表面加工又は表面材質によりセンタを認識可能にするものである、請求項１４に記載の静電容量式センサ。
【請求項１６】
前記検出電極群の下部にグランド電極が配設されてなる、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１７】
前記グランド電極は、メッシュ構造を有する、請求項１６に記載の静電容量式センサ。
【請求項１８】
前記検出電極群は、起歪体上に固定され、力が加わると前記グランド電極に対して変位することにより力センサとして機能するように構成したことを特徴とする、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項１９】
ドームスイッチを更に有する、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電容量式センサに関する。詳しくは、携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ等の入力部等として有用な静電容量式タッチセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式のタッチセンサは、検出電極を指で触れることによる容量の変化を検出し、複数の電極の容量変化から重心を計算することで、指の位置を把握することができ、近年、携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ等の入力部等として注目されている。
【０００３】
従来の静電容量式のタッチセンサ（例えば、特許文献１参照）で十字方向検出を行う場合、図１４に示すように少なくとも４つの検出電極が必要である。かかるタッチセンサでは、例えばマウスやアナログジョイスティック機能のような３６０度全方向ベクトル入力を行う場合、ゼロ点（正方向と負方向の中間）を正しく出力することが重要となる。しかし、図１４に示すような従来の静電容量式タッチセンサでは、径方向の位置情報は、周縁部に比べて中心付近では指が各検出電極を触れる面積が?なく、正負電極に同程度に?ない面積分触れることで相殺されて、ゼロ付近の出力が得られるため、信号の成分と比べてノイズの成分の割合が大きくなってしまうという問題があった。また、中心付近を触った時、個人に依存して指の形や大きさが異なるため、ゼロの出力を調整することが困難であるという問題もあった。
【０００４】
一方、従来の静電容量式のタッチセンサでは、４つの検出電極で構成した場合は方向検出の分解能が十分に得られないという問題があった。即ち、例えば、図１５でユーザの指をＡからＣに移動していった場合、ＡからＢまではＹ＋出力は一定値（極大値）を示し、Ｃ付近で急激にＹ＋出力が減衰してＸ＋出力が立ち上がるため、角度方向の分解能が極めて悪いものであった。これに対して、角度方向の分解能を上げるためには、角度方向・径方向ともに電極を分割して増やす必要があり、回路や信号処理が複雑になり、製造コストも上昇するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、各種ノイズ等による影響を受けずにゼロ点を正確に出力することのできる静電容量式センサを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、簡単な構成かつ低コストで方向検出の分解能の高い静電容量式センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
（１）すなわち、本発明は、静電容量を検出する検出電極群により構成され、入力のセンタからの距離を検出するセンタ距離検出部と、入力の方向を検出する方向検出部と、を備えたことを特徴とする、静電容量式センサである。
【００１０】
（２）本発明はまた、前記センタ距離検出部は、少なくとも１つのセンタ距離検出電極を有し、前記方向検出部は、少なくとも２つの方向検出電極を有することを特徴とする、（１）に記載の静電容量式センサである。
【００１１】
（３）本発明はまた、前記センタ距離検出電極は、前記検出電極群の略中央に配設され、前記方向検出電極は、前記センタ距離検出電極を囲繞して配設されたことを特徴とする、（２）に記載の静電容量式センサである。
【００１２】
（４）本発明はまた、前記方向検出電極は、前記検出電極群の略中央に配設され、前記センタ距離検出電極は、前記方向検出電極を囲繞して配設されたことを特徴とする、（２）に記載の静電容量式センサである。
【００１３】
（５）本発明はまた、前記センタ距離検出部は、少なくとも２つのセンタ距離検出電極を有し、前記少なくとも２つのセンタ距離検出電極の一部又は全部の信号を差動させて出力を得ることを特徴とする、（２）乃至（４）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００１４】
（６）本発明はまた、前記方向検出部は、前記方向検出電極の一部又は全部の信号を差動させて出力を得ることを特徴とする、（２）乃至（５）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００１５】
（７）本発明はまた、前記方向検出電極は、その形状の一部が櫛歯状に形成された櫛歯状部を有し、隣接する他の方向検出電極と前記櫛歯状部が互いに咬合するように配設されたことを特徴とする、（２）乃至（６）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００１６】
（８）本発明はまた、前記検出電極群の検出電極の接続を並列接続と独立接続とに時分割で切り替えて前記センタ距離検出部と前記方向検出部とをそれぞれ構成するようにしたことを特徴とする（１）に記載の静電容量式センサである。
【００１７】
（９）本発明はまた、前記センタ距離検出部の出力を利用して前記方向検出部の出力を制御することを特徴とする、（１）乃至（８）何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００１８】
（１０）本発明はまた、前記センタ距離検出部の出力が既定のしきい値未満の場合に前記方向検出部の出力を行い、前記センタ距離検出部の出力が前記しきい値以上の場合には前記方向検出部の出力を行わないことを特徴とする、（９）に記載の静電容量式センサである。
【００１９】
（１１）本発明はまた、前記センタ距離検出部の出力を用いてオフセット調整を行うことを特徴とする、（１）乃至（１０）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２０】
（１２）本発明はまた、前記センタ距離検出部の出力を用いて前記方向検出部の電源管理を行うことを特徴とする、（１）乃至（１１）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２１】
（１３）本発明はまた、前記検出電極群の上部にカバー層が配設されてなる、（１）乃至（１２）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２２】
（１４）本発明はまた、前記カバー層は、表面に触覚のみでセンタを認識可能なセンタ認識手段を有する、（１）乃至（１３）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２３】
（１５）本発明はまた、前記センタ認識手段は、前記カバー層表面に設けられた凹凸、段差、溝、表面加工又は表面材質によりセンタを認識可能にするものである、（１４）に記載の静電容量式センサである。
【００２４】
（１６）本発明はまた、前記検出電極群の下部にグランド電極が配設されてなる、（１）乃至（１５）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２５】
（１７）本発明はまた、前記グランド電極は、メッシュ構造を有する、（１６）に記載の静電容量式センサである。
【００２６】
（１８）本発明はまた、前記検出電極群は、起歪体上に固定され、力が加わると前記グランド電極に対して変位することにより力センサとして機能するように構成したことを特徴とする、（１）乃至（１７）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【００２７】
（１９）本発明はまた、ドームスイッチを更に有する、（１）乃至（１８）の何れか１つに記載の静電容量式センサである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の静電容量式センサは、センタ距離検出電極と方向検出電極とを備え、センタ距離検出電極の出力を利用して方向検出電極の出力を制御するので、ユーザの指の大小や各種ノイズによる影響を受けずに正確にゼロ点を出力することができ、センタからのユーザの指示方向を正確に検出することができる。
【００２９】
また、方向検出電極の形状及び配列を特定のものとすることにより、方向検出電極の数を増やさなくても高分解能を実現することができ、簡易な検出回路で安価に提供できかつ低消費電力の高分解能静電容量式センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量式センサ１００の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）はその検出電極群１２０の構成を示す概略平面図である。
【図２】静電容量式センサ１００の動作原理を説明するための概念図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る静電容量式センサ８００の検出電極群８２０の構成を示す概略平面図である。
【図４】容量式センサ８００の出力方式の一例を示す図である。
【図５】容量式センサ８００の出力方式の他の一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る静電容量式センサ８７０の検出電極群８８０の構成及び動作を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る静電容量式センサ２００の検出電極群２２０の構成を示す概略平面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る静電容量式センサ９００の検出電極群９２０の構成を示す概略平面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る静電容量式センサ３００の検出電極群３２０の構成及び動作を示す図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態に係る静電容量式センサ４００の構成を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第８の実施形態に係る静電容量式センサ５００の構成を示す概略断面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る静電容量式センサ６００の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）はその検出電極群６２０の構成を示す概略平面図である。
【図１３】本発明の第１０の実施形態に係る静電容量式センサ７００の検出電極群７２０の構成及び動作を示す図である。
【図１４】従来の静電容量式タッチセンサの検出電極群２０の構成を示す概略平面図である。
【図１５】従来の静電容量式タッチセンサの検出電極群２０の動作原理を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量式センサ１００の構成を示す概略断面図であり、図１（ｂ）はその検出電極群１２０の構成を示す概略平面図である。
【００３３】
静電容量式センサ１００は、携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ等の入力部に利用される静電容量式のタッチセンサであり、図１（ａ）に示すように、基板１１０と、基板１１０上に配設された検出電極群１２０と、基板１１０の上面を被覆して設けられたカバー層１３０とを備えている。
【００３４】
検出電極群１２０は、図１（ｂ）に示すように、それらの略中央に配設された略円形のセンタ距離検出電極１２１と、センタ距離検出電極１２１を囲繞して配設された略扇形の４つの方向検出電極１２２〜１２５とから構成されており、これらの各検出電極はそれぞれ独立して静電容量変化を取り出すことができるようになっている。
【００３５】
図２は、静電容量式センサ１００の動作原理を説明するための概念図である。静電容量式センサ１００では、ユーザの指等がカバー層１３０の表面に接触すると、当該接触部分の直下にある検出電極の静電容量値が増大する。図２は、ユーザが指をＸ−方向検出電極上からＸ＋方向検出電極上まで（図中の左から右に向かって）移動させていった場合のＸ−、Ｘ＋方向検出電極及びセンタ距離検出電極（ＴＤ）の出力の変化を示している。図２において、初めユーザの指の接触部分の殆どがＸ−方向検出電極上にある状態では、Ｘ−出力が極大値をとりＴＤ出力は殆どゼロである。ユーザの指の接触部分が次第にＸ−方向検出電極上からセンタ距離検出電極上に移動するに従って（図中の（ａ））、Ｘ−出力が減少しＴＤ出力が増加する。ユーザの指の接触部分の殆どがセンタ距離検出電極上にある状態では（図中の（ｂ））、Ｘ−出力がゼロに近づきＴＤ出力が極大値になる。やがてユーザの指の接触部分がセンタ距離検出電極上からＸ＋方向検出電極上に移動するに従って（図中の（ｃ））、ＴＤ出力が減少してＸ＋出力が増加し、ユーザの指の接触部分の殆どがＸ＋方向検出電極上にある状態なると、ＴＤ出力が殆どゼロとなりＸ＋出力が極大値になる。従って、本実施形態に係る静電容量式センサでは、ＴＤ出力を利用して各方向出力の制御を行うことができ、例えばしきい値を設ける等してＴＤ出力を監視して、ＴＤ出力が当該しきい値以上の場合はユーザはセンタを指示しているものとみなして各方向検出電極の出力を行わず、ＴＤ出力が当該しきい値未満ではユーザは方向を指示しているものとみなして各方向検出電極の出力を行うように構成することにより、ユーザの指の大小や各種ノイズによる影響を受けずにセンタからユーザの指が離れる方向を正確に検出することができるものである。
【００３６】
なお、センタ距離検出電極の出力を利用して、ユーザの指が触れていない場合のセンタ距離検出電極の出力を用いて静電容量式センサ１００のオフセット調整（ゼロ点調整）を行うようにしてもよいし、センタ距離検出電極の出力によりユーザの指が触れていないことを検出した場合、方向検出電極の電源をオフにする等の電源管理を行うようにしてもよい。
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量式センサ８００の検出電極群８２０の構成を示す概略平面図である。図３に示すように、静電容量式センサ８００では、検出電極群８２０は、略中央に配設された略矩形のセンタ距離検出電極８２１と、センタ距離検出電極８２１を挿み込んで直線状に配設された２つの略矩形の方向検出電極８２２及び８２３とから構成されている。
【００３８】
このように、本発明の静電容量式センサは、方向検出部を４つの方向検出電極で構成する以外に、２つの方向検出電極で構成してもよく、係る構成により、スライダ等の１次元方向のアナログ距離入力を行うことができる。同様にして、方向検出部を３つ又は５つ以上の方向検出電極で構成できることはいうまでもない。
【００３９】
また、センタ距離検出電極の形状は、略円形以外に略矩形、略菱形、略多角形、略半円形、略扇形、略楕円形、略半楕円形等とすることができ、同様に方向検出電極の形状も、略扇形以外に略矩形、略菱形、略多角形、略円形、略半円形、略楕円形、略半楕円形等とすることができる。
【００４０】
図４及び図５は、静電容量式センサ８００の出力方式の一例を示す図である。図４に示すように、本発明の静電容量式センサは、センタ距離検出電極及び方向検出電極の個々の検出電極にそれぞれシングルエンドのＣＶ変換アンプを接続して、個々の電極の容量を検出するように構成してもよい。ＣＶ変換アンプは、検出電極の数だけ接続しても構わないし、スイッチで入力信号線を切り替えることにより複数の検出電極でＣＶ変換アンプを共有するように構成しても構わない。
【００４１】
一方、このように個々の検出電極の出力をシングルエンドで変換する場合、ペアとなる電極対の両方が同時に変化する場合に対応できない。例えば、負極電極と正極電極の両方を同時に触ることで両方の容量が増加した場合や、温度の影響で両方の電極の寄生容量が変化した場合、電気的なノイズが両方の電極に加わった場合等に、それぞれ出力が変化してしまう。そこで、ペアとなる両方の電極に影響がある、いわゆるコモンモードの影響を取り除くために、ペアとなる信号を差動信号として扱い、ソフトウェアで、Ｘ＋信号をディジタル信号化したＤＸ＋から、Ｘ−信号をディジタル信号化したＤＸ−を引くことで、差動信号ペアをシングルエンド信号に変換するように構成してもよい。また、図５に示すように、差動入力ＣＶ変換アンプを用いることで、電気的に差動信号をシングルエンド信号に変換することもできる。コモンモードの変動の影響が大きいと、シングルエンド入力のアンプを用いていると出力が振り切ってしまったり、そうでなくても使用できる電圧範囲が狭くなってしまったりすることがあるが、差動入力回路を用いるとそうした影響を受けることがない。また、図５のように、方向検出電極を差動にすることで、小さな面積でも指で触れている方向を誤認識しにくくなり、センタ距離検出電極に対して方向検出電極の面積を極端に小さくすることができる。
【００４２】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る静電容量式センサ８７０の検出電極群８８０の構成及び動作を示す図である。図６（ａ）に示すように、静電容量式センサ８７０の検出電極群８８０は、センタ距離検出電極８８１の周縁に４つの方向検出電極８８２〜８８５を配してなり、このうち方向検出電極８８２と８８３及び８８４と８８５は、それぞれ差動電極対として構成されている。係る構成とすることにより、図６（ｂ）に示すように、２次元方向のアナログ距離入力を行うことができる。即ち、Ｘ方向電極の出力とＹ方向電極の出力から、角度情報Θ＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）を取り出し、センタ距離検出電極から中心からの距離情報を取り出すことで、指が触れている位置を極座標で取得することができる。方向検出電極は、差動にすることで小さな面積でも、指で触れている方向を大きく誤認識することがなく、小面積でセンタからの指の位置を検出するセンサを実現することができる。
【００４３】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る静電容量式センサ２００の検出電極群２２０の構成を示す概略平面図である。図７に示すように、静電容量式センサ２００は、検出電極群２２０にセンタ距離検出電極２２１（ＴＤ＋）と静電容量値のバランスのとれた別の差動センタ距離検出電極２２１ａ又は２２１ｃ（ＴＤ−）を方向検出電極２２２〜２２５と離れた場所（図７（ａ））や方向検出電極１２２〜１２５の周縁部（図７（ｂ））等に設け、ＴＤ＋電極とＴＤ−電極を差動させて静電容量値を検出するように構成してもよい。これにより、温度変化等の外乱の影響を受けにくい静電容量式センサとすることができる。
【００４４】
図８は、本発明の第５の実施形態に係る静電容量式センサ９００の検出電極群９２０の構成を示す概略平面図である。図８に示すように、静電容量式センサ９００では、検出電極群９２０は、略中央に配設された４つの略扇形の方向検出電極９２２〜９２５と、方向検出電極９２２〜９２５を囲繞してその周縁に配設された１つの略円環状のセンタ距離検出電極９２１とから構成されている。このように、本発明の静電容量式センサでは、センタ距離検出電極は、指に対する電極の大きさに依存して、センタからの指の距離がわかる形状であれば検出電極群の略中心に配設されている必要はない。なお、方向検出電極９２２〜９２５のそれぞれの間隙に、センタ距離検出電極９２１をくさび状に延設した尖突部９２１ａを設けることにより、センタ距離検出電極９２１の分解能を向上させることができる。
【００４５】
図９は、本発明の第６の実施形態に係る静電容量式センサ３００の検出電極群３２０の構成及び動作を示す図である。図９（ａ）に示すように、静電容量式センサ３００では、方向検出電極３２２〜３２５は、その形状の一部が櫛歯状に形成されており、隣接する他の方向検出電極と当該櫛歯状部が互いに咬合するように配設されて構成されている。これにより、図９（ｂ）に示すように、例えば、静電容量式センサ３００上でユーザが指をＡからＣへ移動する場合、Ｙ＋方向検出電極とＸ＋方向検出電極との境界部が櫛歯状に咬合しているので、当該境界部が直線状である場合に比べて、Ｘ＋出力は早くから（Ｂ近辺から）立ち上がる一方で、Ｙ＋出力は遅くまで（Ｃ近辺まで）持続することとなり、当該境界部が直線状である場合に比べて、ＢＣ間の方向検出分解能が向上する。従って、方向検出電極の数を増やさなくても高分解能を実現することができ、簡易な検出回路で安価に提供できかつ低消費電力の高分解能静電容量式センサとすることができる。
【００４６】
図１０は、本発明の第７の実施形態に係る静電容量式センサ４００の構成を示す概略断面図である。図１０に示すように、静電容量式センサ４００では、カバー層４３０の略中央部（センタ距離検出電極４２１上部の位置）に凹部４３１が設けられており、これにより手で触っただけで触覚によりセンタを認識することができるようになっている。同様の効果は、段差４３２によっても実現できる。このようなセンタ認識手段としては、カバー層表面に設けられた凹凸や段差以外に、溝、表面加工、表面材質等によってセンタを認識可能にするものであってもよい。
【００４７】
また、静電容量式センサ４００は、検出電極群４２０の下部にＧＮＤ電極４４０を備えており、これにより指やその他の検出電極群４２０の上部から来る外乱ノイズを低減させることができる。ＧＮＤ電極４４０は、ＧＮＤ以外にも所定のＤＣ電位の電極で構成されてもよく、また、その構造は必ずしも板状体ばかりでなくメッシュ構造等であってもよい。
【００４８】
図１１は、本発明の第８の実施形態に係る静電容量式センサ５００の構成を示す概略断面図である。図１１に示すように、静電容量式センサ５００では、検出電極群５２０をラバー、エラストマー、プラスチックや金属の薄板等の可撓性素材からなる起歪体５５０上に設け、力が加わると基板５１０上に設けたＧＮＤ電極５４０に対して変位することにより力センサとして機能するように構成してもよい。即ち、キートップ５３０に力が加えられると、検出電極群５２０が変位してＧＮＤ電極５４０との距離が変化することにより静電容量が変化するので、キートップ５３０に加えられた力を静電容量変化量として検出することができる。これにより、静電容量式センサ５００を、簡易な構成によりタッチセンサと力センサを組み合わせた入力センサとすることができる。
【００４９】
図１２（ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る静電容量式センサ６００の構成を示す概略断面図であり、図１２（ｂ）はその検出電極群６２０の構成を示す概略平面図である。図１２に示すように、静電容量式センサ６００では、前記第５の実施形態に係る静電容量式センサ５００の構成に加えて、基板５１０上にドームスイッチ６６０を設け、起歪体６５０に設けた押し子６５１によりドームスイッチ６６０を押下可能に構成したものである。これにより、タッチセンサ及び力センサに加え、メカニカルキースイッチの機能をも付与することができる。
【００５０】
図１３は、本発明の第１０の実施形態に係る静電容量式センサ７００の検出電極群７２０の構成及び動作を示す図である。図１３に示すように、静電容量式センサ７００の検出電極群７２０は、４つの検出電極７２２〜７２５だけで構成されており、センタ距離検出電極を有していない。そして、この検出電極群７２０の４つの検出電極の接続を、図１３（ａ）に示す独立接続と、図１３（ｂ）に示す並列接続とに時分割で切り替えるように構成されている。これにより、検出電極群７２０の４つの検出電極は、独立接続の場合はそれぞれ独立して方向検出電極として動作し、並列接続の場合は１つのセンタ距離検出電極として動作する。従って、静電容量式センサ７００は、センタ距離検出電極を備えていなくてもセンタ検出を行うことができ、センタ検出の出力を利用して各方向検出電極の制御をおこなうことができるものである。
【００５１】
尚、本発明の静電容量式センサは、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上述したように、本発明の静電容量式センサは、センタ距離検出電極と方向検出電極とを備え、センタ距離検出電極の出力を利用して方向検出電極の出力を制御して、各種ノイズ等による影響を受けずに正確にゼロ点を出力することができるので、携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ等の入力部用タッチセンサ等として利用した場合極めて有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、８７０、９００・・・静電容量式センサ
１１０、４１０、５１０、６１０・・・基板
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、８８０、９２０・・・検出電極群
１２１、２２１ａ〜２２１ｃ、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１、８２１、８８１、９２１・・・センタ距離検出電極
１２２〜１２５、２２２〜２２５、３２２〜３２５、４２２〜４２５、５２２〜５２５、６２２〜６２５、７２２〜７２５、８２２、８２３、８８２〜８８５、９２２〜９２５・・・向検出電極
１３０、４３０・・・カバー層
５３０、６３０・・・キートップ
４４０、５４０、６４０・・・ＧＮＤ電極
５５０、６５０・・・起歪体
６５１・・・押し子
６６０・・・ドームスイッチ
【図２】
2013058113.tif 000003
【図３】
2013058113.tif 000004
【図４】
2013058113.tif 000005
【図５】
2013058113.tif 000006
【図６】
2013058113.tif 000007
【図７】
2013058113.tif 000008
【図８】
2013058113.tif 000009
【図１４】
2013058113.tif 000010
【図１】
2013058113.tif 000011
【図９】
2013058113.tif 000012
【図１０】
2013058113.tif 000013
【図１１】
2013058113.tif 000014
【図１２】
2013058113.tif 000015
【図１３】
2013058113.tif 000016
【図１５】
2013058113.tif 000017