JP6431610B2 - 静電容量式入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作者が表面パネルに指などを接近又は接触させたときに、その位置情報を検出するとともに、表面パネルに対して押圧力がかかったこと、及び、押圧力の大きさを検出することができる静電容量式入力装置に関する。

操作体としての操作者の指や手が接触又は接近した位置を検出する静電容量式入力装置として、基材上において、Ｘ方向に沿って配置した複数の電極とＹ方向に沿って配置した複数の電極を設けた装置がある。この装置においては、Ｘ方向に沿って配置した複数の電極（以下、電極群Ａと呼ぶ）が互いに導通接続されるとともに、Ｙ方向に沿って配置した複数の電極（以下、電極群Ｂと呼ぶ）が互いに導通接続されており、電極群Ａと電極群Ｂとは絶縁層を介して絶縁された状態で交差している。このような構成において、例えば、電極群Ａを駆動電極とし、電極群Ｂを検出電極とすると、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極との間で静電容量が形成され、操作体が検出電極に接触又は接近すると、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極との間の静電容量と、各電極と操作体との間に形成される静電容量が結合されるため、この静電容量の変化に基づいて操作体の位置情報が求められる。

また、特許文献１に記載の入力装置においては、基材の上下面に導電膜がそれぞれ形成され、上側の導電膜にはマトリックス状に配列された複数の電極部が設けられ、下側の導電膜には、上側の導電膜に設けられた複数の電極部に対応するように配列された複数の電極部が設けられている。下側の導電膜に設けられた複数の電極部は互いに導通接続されており、さらに、下側の導電膜はグランドを構成しており、下側の導電膜の下方などからの輻射ノイズの影響がセンサー部に与える影響を小さくするシールド層として機能する。この入力装置においては、操作体が上側の導電膜上のいずれかの電極部に接触又は接近すると、その電極部とグランドとの間に形成された静電容量が変化するため、この静電容量の変化に基づいて操作体の位置情報を求めることができる。

特開２００８−１４０１３０号公報

近年、静電容量式入力装置には、表面パネルに対して操作体が接近又は接触した位置を検出する機能に加えて、表面パネルに操作者が押圧力をかけたかどうかを検出する機能が備えられていることが求められつつある。
これに対して、基材上においてＸ方向とＹ方向に沿って電極群をそれぞれ配列させた従来の静電容量式入力装置においては、表面パネルに加えられた力の大きさによって変化する、電極の接触面積の変化に基づいて静電容量の変化を推測し、これによって押圧力がかかったかどうかを検出する方法が考えられる。しかし、電極への接触面積は、操作体の姿勢の違い、例えば、指を立てている場合と寝かせている場合の違いによっても変化してしまうことから、検出の確実性や信頼性の観点からはこのような方法を用いることは好ましくない。

一方、特許文献１に記載の入力装置においては、表面パネルに加えられた力によって上下の導電膜が互いに接近するため、上側の導電膜上の電極部とグランドとの間の静電容量の変化に基づいて押圧力がかかったどうかを検出することが可能であるとも考えられる。
しかしながら、特許文献１の入力装置では、上下の導電膜の間隔が非常に薄くなっているため、電極部とグランドとの間の静電容量が大きくなる。そのため、操作体が表面パネルに接近又は接触しても、もとの静電容量に対する変化の割合が小さくなってしまうことから、操作体の位置検出、特に操作体が接触せずに接近したときの位置検出が難しくなるという問題があった。これに対して、上下の導電膜の間隔を大きくすると、導電膜の間隔が変化しても静電容量の変化が小さいことから、操作体の位置検出と区別して押圧力を検出することは困難であった。

そこで本発明は、表面パネルに接近又は接触した操作体の位置情報を正確に検出できるとともに、表面パネルに対して押圧力がかかったこと、及び、押圧力の大きさを確実に検出することのできる静電容量式入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の静電容量式入力装置は、第１基材と第２基材が接近自在に対向して設けられており、
前記第１基材に形成された複数の第１電極と、
前記第２基材に形成され、前記複数の第１電極のそれぞれに対向する複数の第２電極とを有し、
互いに対向する、前記第１電極と前記第２電極とで対向電極対が構成されて、
それぞれの第１電極とそれぞれの第２電極を駆動部と検出部とに接続する切り替え部が設けられており、
前記切り替え部によって、互いに対向する前記第１電極と前記第２電極との距離の変化を検出する第１の検出状態と、操作体が接近又は接触した座標を検出する第２の検出状態と、に切り替えられ、
前記第１の検出状態では、前記第１電極と前記第２電極の一方が前記駆動部に接続されて、他方が前記検出部に接続され、
前記第２の検出状態では、いずれかの対向電極対を構成する前記第１電極と前記第２電極の双方が前記駆動部に接続され、他の対向電極対を構成する前記第１電極と前記第２電極の双方が前記検出部に接続されて、前記駆動部に接続された前記第１電極及び前記第２電極と、前記検出部に接続された前記第１電極及び前記第２電極との間の相互容量の変化で座標が検出されることを特徴としている。
このように、互いに対向する２つの電極で構成される対向電極対を複数設け、電極に押圧力がかかったかどうか、又は、押圧力の大きさを検出する第１の検出状態と、操作体の接近又は接触した位置を検出する第２の検出状態とを切り替えることにより、第１基材と第２基材の間隔を厚くすることなく、いずれの検出状態においても感度が高く、精度の高い検出を行うことができる静電容量式入力装置を提供することが可能となる。
本発明は、電極対を単位として駆動部又は検出部に接続したため、より感度が高く、精度の高い検出を行うことができる。

本発明は、第１の検出状態における検出精度と第２の検出状態における検出精度を両立させた静電容量式入力装置を提供することができる。

本発明の静電容量式入力装置において、第１の検出状態では、すべての対向電極対において同時に、第１電極と第２電極の一方が駆動部に切り替えられ、他方が検出部に切り替えられることが好ましい。
これにより、押圧力がかかったかどうか、又は、押圧力の大きさについて確実に検出することができる。

本発明の静電容量式入力装置において、第１の検出状態では、対向電極対ごとに、第１電極と第２電極の一方が駆動部に切り替えられ、他方が検出部に切り替えられることが好ましい。
これにより、すべての対向電極対に同時に駆動電圧を印加する場合に比べて消費電力を抑えることが可能となる。

本発明の静電容量式入力装置において、第２の検出状態では、第１電極と第２電極が共に駆動部に切り替えられる対向電極対が順次切り替えられることが好ましい。
これにより、第１及び第２基材上で電極を設けたすべての領域について検出を行うことが可能となる。

本発明の静電容量式入力装置において、第２の検出状態では、いずれかの対向電極対において、第１電極と第２電極が共に駆動部と検出部に切り替えられて、検出部で検出された自己容量の変化で座標が検出されることが好ましい。
これにより、相互容量による検出のように、駆動部に接続された対向電極対とは異なる対向電極対で検出を行う必要がなく、また、対向電極対を順次切り替える必要がないため、簡便に検出を行うことができる。

本発明の静電容量式入力装置において、対向電極対を形成する第１電極と第２電極は、それぞれの対向面が互いに同一の平面形状を有することが好ましい。
これにより、電極に対応する領域全体で、操作体の接近、接触、及び押圧、並びに押圧の大きさを検出することができるため、迅速かつ確実に検出を行うことができる。

本発明の静電容量式入力装置において、第１基材と第２基材は、弾性部材を介して対向していることが好ましい。
これにより、操作体による操作がないときの静電容量を一定にすることができ、安定した検出処理を行うことができる。

本発明によると、表面パネルに対する操作体の接近又は接触を検出できるとともに、表面パネルに対して押圧力がかかったこと、及び、押圧力の大きさを検出することのできる静電容量式入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る静電容量式入力装置の電極配置を示す図である。 （Ａ）は、図１に示す静電容量式入力装置のセンサー部の構成を示す断面図、（Ｂ）は変形例に係る静電容量式入力装置のセンサー部の構成を示す断面図である。 図１に示す静電容量式入力装置の機能ブロック図である。 変形例に係る静電容量式入力装置の第１電極の配置例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る静電容量式入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態に係る静電容量式入力装置は、光透過型であって携帯電話やその他の携帯用情報端末、家電製品、車載用電子機器などに使用できるが、本発明の静電容量式入力装置は、光透過型に限られず、光非透過型として構成することもできる。
図１は本実施形態に係る静電容量式入力装置１０の電極配置を示す図である。図２（Ａ）は、静電容量式入力装置１０のセンサー部１０ａの構成を示す断面図、図２（Ｂ）は変形例に係る静電容量式入力装置のセンサー部３０ａの構成を示す断面図である。図３は、静電容量式入力装置１０の機能ブロック図である。ここで、図１においては、第１基材１５ａ、光学接着部材１６、及び、第２基材１５ｂの図示を省略している。図２は、図１のＡ−Ａ線において矢印方向から見た断面図である。各図においてはＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｚ方向は上下方向であり、ＸＹ平面はＺ方向に垂直な平面である。
以下の説明において、操作体とは、静電容量式入力装置１０を操作する操作者の指や手又はスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）である。

図１と図３に示すように、本実施形態に係る静電容量式入力装置１０は、センサー部１０ａと演算部２０とを備える。
図１と図３に示すように、センサー部１０ａは４つの対向電極対１１、１２、１３、１４からなる。これらの対向電極対１１、１２、１３、１４は、上下方向（Ｚ方向）において互いに対向する第１電極と第２電極でそれぞれ構成されている。具体的には、対向電極対１１は上側の第１電極１１ａと下側の第２電極１１ｂで構成され、対向電極対１２は上側の第１電極１２ａと下側の第２電極１２ｂで構成され、対向電極対１３は上側の第１電極１３ａと下側の第２電極１３ｂで構成され、対向電極対１４は上側の第１電極１４ａと下側の第２電極１４ｂで構成されている。
なお、本実施形態では、対向電極対の数を４つとしたが、静電容量式入力装置の大きさ、検出精度等に応じて異なる数に設定することができる。

図２（Ａ）に示すように、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、表面パネルとしての第１基材１５ａの上面１５１上に、平面視において２行２列のマトリックス状となるように、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電性材料を用いて、スパッタリングや蒸着等の薄膜法によって形成されている。また、第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは、第２基材１５ｂの下面１５２において、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａとそれぞれ対向するように形成されており、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと同様に、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電性材料を用いて、スパッタリングや蒸着等の薄膜法によって形成されている。
なお、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは、不透明な導電性材料、例えば金属層、銀ペースト、導電性ナノワイヤで構成してもよい。

第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは、図１に示すように、上側から見た平面形状が正方形をなしており、その面積は同一とされている。さらに、対向電極対１１、１２、１３、１４のそれぞれにおいて、互いに対向する第１電極と第２電極は、上下方向から見て完全に重なるように、第１基材１５ａと第２基材１５ｂにおける位置及び向きがそれぞれ調整されている。

４つの第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの平面形状は互いに同一であることが好ましく、４つの第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂについても互いに同一の平面形状を有することが好ましいが、対向電極対となる第１電極と第２電極は、所定以上の対向面積で対向していれば、平面形状は互いに同一でなくてもよく、面積の異なる相似形であってもよい。ここで、所定以上の対向面積とは、対向電極対となる第１電極と第２電極との距離を検出することができ、かつ、各対向電極対からの検出出力によって操作体が接近又は接触した座標を確実に検出することができるような面積であり、検出出力が小さすぎたり、対向電極対をなしている電極との間の容量結合よりも、対向電極対をなしていない電極との間の容量結合が大きくなりすぎるような面積は好ましくない。
さらに、対向電極対となる第１電極と第２電極は、第１基材１５ａ及び第２基材１５ｂの平面方向、すなわちＸＹ平面を含む方向において、第１電極の平面形状の中心を含む範囲で対向していることが好ましい。

図１と図２（Ａ）に示すように、第１基材１５ａと第２基材１５ｂは、略同一の平面積を有しており、弾性部材としての、非導電性の光学接着部材（ＯＣＡ）１６を介して互いに上下に対向するように配置されている。第１基材１５ａと第２基材１５ｂは、光学接着部材１６の弾性によって互いに接近自在とされている。ここで、第１基材１５ａは、操作
者の指や手が触れただけでは変形しないが、指や手で押すことによって撓む程度の弾性を有し、プラスチック等で構成される。第２基材１５ｂは、硬性を有する材料、例えばプラスチックやガラスで構成され、静電容量式入力装置１０が適用されるデバイス、例えば液晶パネルに固定される。
第１基材１５ａ上のいずれかの第１電極に対して、下向き、すなわち第２基材１５ｂ側への押圧力を加えると、第１基材１５ａが撓むとともに光学接着部材１６が圧縮され、これによって第１基材１５ａは第２基材１５ｂに接近する。これに対して、第１基材１５ａに加えていた押圧力を解除すると第１基材１５ａと光学接着部材１６はもとの状態に回復して、第１基材１５ａと第２基材１５ｂの間隔は押す前の大きさにもどる。

図１又は図３に示すように、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、配線１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、１８ｇによって演算部２０のマルチプレクサ２１にそれぞれ接続されている。これらの配線１８ａ、１８ｃ、１８ｅ、１８ｇは、第１基材１５ａの上面１５１に、ＩＴＯ、銀ペースト、導電性ナノワイヤ等によってそれぞれ形成されている。

また、第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは、配線１８ｂ、１８ｄ、１８ｆ、１８ｈによって演算部２０のマルチプレクサ２１にそれぞれ接続されている。これらの配線１８ｂ、１８ｄ、１８ｆ、１８ｈは、第２基材１５ｂの下面１５２に、ＩＴＯ、銀ペースト、導電性ナノワイヤ等によってそれぞれ形成されている。

図３に示すように、演算部２０は、マルチプレクサ２１と、駆動部としての駆動回路２２と、検出部としての検出回路２３と、制御部２４とを備える。マルチプレクサ２１と制御部２４は切り替え部を構成する。

マルチプレクサ２１は、制御部２４からの指示信号にしたがって、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂを、駆動回路２２と検出回路２３とにそれぞれ切り替える。これによって、静電容量式入力装置１０は、第１の検出状態と第２の検出状態のいずれか一方に切り替えられる。ここで、第１の検出状態と第２の検出状態の切り替えの順序や時間間隔等は、静電容量式入力装置１０の仕様等に基づいてあらかじめ定められ、制御部２４が備える記憶部に保存されている。また、以下に述べる、検出状態の切り替えに関連するデータも制御部２４が備える記憶部に保存される。

第１の検出状態と第２の検出状態の切り替えは、それぞれの検出状態に割り当てられた時間が経過するごとに、制御部２４の制御に基づいてマルチプレクサ２１が実行する。時間の経過の確認は、制御部２４が内蔵する時計部からの出力信号にしたがって行う。
これに対して、それぞれの検出状態において、操作者によって、あらかじめ定めた所定操作が行われるまではその状態を維持し、その所定操作が行われたところで検出状態を切り替えるようにしてもよい。したがって、前記所定操作が行われない限り、現在の検出状態を維持し続けてもよい。これにより効率的な検出処理が可能となる。
また、一方の検出状態については、所定の操作が行われるまでその状態を維持し、他方の検出状態については、操作にかかわらずに所定時間が経過したところで切り替えを行うようにしてもよい。

第１の検出状態への切り替えにおいては、制御部２４の制御に基づいて、マルチプレクサ２１によって、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａが駆動回路２２に接続され、第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂが検出回路２３に接続される。第１の検出状態では、駆動電極としての第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａのすべてに対して、一定周期の矩形波の駆動電圧が同時に印加される。これにより、検出電極としての第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂでは、駆動電極に印加された矩形波の立ち上がりと立ち下がりのタイミングで電流が流れる。ここで、いずれかの対向電極対に下向きの押圧力がかかると電流量が変化するため、第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂのそれぞれにおいて検出した電流の変化によって、対向電極対を構成する、第１電極と第２電極との距離の変化を制御部２４で検出することができる。制御部２４は、距離の変化量に基づいて、第１電極に対して操作体によって押圧力がかかったかどうかを判別する。より具体的には、制御部２４は、予め定めた数値（閾値）よりも距離の変化量が大きくなった場合に押圧力がかかったものと判別する。また、押圧力が変化した大きさを検出することが可能である。この押圧力の大きさの検出は、上記閾値の定義にかかわらず、押圧力そのものをアナログ値として検出することができる。

第２の検出状態への切り替えにおいては、制御部２４の制御に基づいて、マルチプレクサ２１によって、４つの対向電極対１１、１２、１３、１４のうちの１つの対向電極対を構成する、第１電極と第２電極が共に駆動回路２２に接続され、これ以外の対向電極対を構成する、複数の第１電極と複数の第２電極がすべて検出回路２３に接続される。例えば、対向電極対１１を構成する、第１電極１１ａと第２電極１１ｂが駆動回路２２に接続され、対向電極対１２、１３、１４を構成する第１電極１２ａ、１３ａ、１４ａ及び第２電極１２ｂ、１３ｂ、１４ｂが検出回路２３に接続される。第２の検出状態では、駆動回路２２に接続された駆動電極としての第１電極と第２電極に対して、一定周期の矩形波の駆動電圧が同時に印加される。これにより、検出回路２３に接続された検出電極としての第１電極及び第２電極では、駆動電極に印加された矩形波の立ち上がりと立ち下がりのタイミングで電流が流れる。ここで、いずれかの検出電極に対して操作体が接近又は接触すると電流量が変化するため、駆動電極と検出電極との間の静電容量（相互容量）の変化を検出することができ、各検出電極における電流変化に基づいて、第１基材１５ａの上面１５１上に配置された複数の第１電極１２ａ、１３ａ、１４ａに対して操作体が接近又は接触した座標を検出することができる。
ここで、第２の検出状態において、駆動電圧が印加される対向電極対を、所定時間ごとに切り替えると、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを配置したすべての領域について、操作体が接近又は接触した座標を検出することができる。

以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）互いに対向する、第１電極と第２電極で構成される４つの対向電極対１１、１２、１３、１４を設け、第１電極に押圧力がかかったかどうか、又は押圧力の大きさを検出する第１の検出状態と、操作体の接近又は接触した位置を検出する第２の検出状態とを切り替えることにより、第１基材１５ａと第２基材１５ｂの間隔を厚くすることなく、いずれの検出状態においても感度が高く、精度の高い検出を行うことができる。

（２）第２の検出状態では、対向電極対を単位として駆動部又は検出部に接続して相互容量を検出しているため、電極を単位として検出する場合と比べて、より精度の高い検出を行うことができる。

（３）対向電極対を形成する第１電極と第２電極の対向面を互いに同一の平面形状としているため、操作体の接近、接触、及び押圧を電極に対応する領域全体で検出することができることから、迅速かつ確実に検出を行うことができる。

（４）弾性部材としての光学接着部材１６を介して第１基材１５ａと第２基材１５ｂを対向させているため、操作体による操作がないときの静電容量を一定にすることができ、安定した検出を行うことができる。

以下に変形例について説明する。
（Ａ）上記実施形態では、第１基材１５ａと第２基材１５ｂの間に光学接着部材１６を配置させていたが、第１基材１５ａと第２基材１５ｂに挟まれる、非導電性の弾性部材はこれに限られず、例えば、常温でゴム弾性を示す高分子物質（エラストマー）を、第１基材１５ａ及び第２基材１５ｂと同一の平面積を有する板状として第１基材１５ａと第２基材１５ｂの間に配置してもよい。
さらに、図２（Ｂ）に示す変形例１に係る静電容量式入力装置のセンサー部３０ａのように、同一の高さを有し、同一の材料からなる半球状の複数の弾性部３６を、第１基材１５ａと第２基材１５ｂの間に一定間隔で配置してもよい。この構成においては、複数の弾性部３６の間に空間３７が形成され、弾性部３６の弾性によって、第１基材１５ａと第２基材１５ｂが上下方向に接近自在となるとともに、空間３７があることによって、弾性部３６の変形量を十分に確保でき、かつ、変形した弾性部３６が第１基材１５ａと第２基材１５ｂで挟まれた領域から突出することがない。

（Ｂ）上述の実施形態では、第１の検出状態において、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａのすべてに対して駆動電圧を同時に印加していたが、これに代えて、１つの第１電極、又は、一部の第１電極の組（例えば２個の第１の電極）に対して駆動電圧を印加し、かつ、所定時間ごとに、駆動電圧を印加する第１電極又は第１電極の組を切り替えるようにしてもよい。このとき、検出電極となる第２電極は、駆動電圧が印加された第１電極と対向電極対を構成する電極とする。このように駆動・検出することによって、消費電力を抑えることができる。

（Ｃ）上述の実施形態では、第２の検出状態において、４つの対向電極対１１、１２、１３、１４のうちの１つの対向電極対を構成する、第１電極と第２電極の両方に対して同時に駆動電圧を印加し、それ以外の対向極対を構成する、複数の第１電極と複数の第２電極を検出電極として用いて相互容量を検出していたが、これに代えて自己容量を検出することとしてもよい。自己容量を検出する場合は、４つの対向電極対１１、１２、１３、１４のうちの１つ以上の対向電極対について、対向電極対を構成する、第１電極と第２電極の両方に駆動回路２２及び検出回路２３が接続される。駆動回路２２が接続された電極は浮遊容量を有しており、駆動回路２２から電荷が蓄えられる。人の手や指は導電体であるため、操作体と電極との距離によって浮遊容量に変化が生じ、操作体が電極に接近すると、電極から検出回路２３へ出力される信号のレベルが高くなり、操作体が電極から遠ざかるにしたがって出力信号のレベルが低下する。自己容量を検出する場合、駆動回路２２及び検出回路２３を接続した対向電極対で駆動と検出の両方が行えるため、相互容量による検出のように、駆動部に接続された対向電極対とは異なる対向電極対で検出を行う必要がなく、また、対向電極対を順次切り替える必要がないため、簡便に検出を行うことができる。

（Ｄ）上述の実施形態においては、第１電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと第２電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂを、互いに独立した８本の配線１８ａ〜１８ｈによってマルチプレクサ２１にそれぞれ接続させていたが、これに代えて、一部の複数の第１電極同士を互いに接続させ、かつ、これらの複数の第１電極にそれぞれ対向する複数の第２電極同士を互いに接続させる構成も可能である。例えば、図４に示すように、Ｙ方向に並ぶ第１電極同士を接続させ、かつ、Ｘ方向に並ぶ第１電極同士を接続させてもよい。ここで、図４は、変形例に係る静電容量式入力装置の第１電極の配置例を示す平面図であり、第１基材１５ａの上面１５１上に形成された第１電極４１〜４６、６１〜６６及びこれらに接続された配線を示す図である。

図４に示す例では、Ｙ方向に並ぶ３つの菱形状の第１電極４１、４２、４３が配線５１、５２によって順に接続されるとともに、３つの菱形状の第１電極４４、４５、４６が配線５３、５４によって順に接続されている。また、Ｘ方向に並ぶ３つの菱形状の第１電極６１、６２、６３が配線７１、７２によって順に接続されるとともに、３つの菱形状の第
１電極６４、６５、６６が配線７３、７４によって順に接続されている。配線５１、５２と配線７１、７３は互いに絶縁されて交差しており、配線５３、５４と配線７２、７４は互い絶縁されて交差している。このように互いに接続された電極群は、図４に示すように演算部２０にそれぞれ接続されており、検出状態に応じて駆動回路２２と検出回路２３にそれぞれ切り替えられる。
ここで、図４には図示しないが、それぞれの第１電極に対向するように、第２基材１５ｂ上に複数の第２電極が配置されている。第２電極も第１電極と同様に、Ｘ方向に並んで配線で接続された複数の電極とＹ方向に並んで配線で接続された複数の電極とを有している。ここでも交差する配線は互いに絶縁されている。
第１の検出状態では、全ての第１電極が駆動回路に接続され、全ての第２電極が検出回路に接続される。あるいは、Ｙ方向に並ぶ第１電極の列のいずれか、またはＸ方向に並ぶ第１電極の列のいずれかが駆動回路に接続され、前記第１電極の列に対向する第２電極の列が検出回路に接続される。
第２の検出状態では、例えば第１電極６１、６２、６３とこれに対向する第２電極が同時に駆動回路に接続され、次に、第１電極６４、６５、６６とこれに対向する第２電極が同時に駆動回路に接続される。そして、第１電極４１、４２、４３とこれに対向する第２電極が同時に検出回路に接続され、次に、第１電極４４、４５、４６とこれに対向する第２電極が同時に検出回路に接続される。
このように電極を接続することにより、電極数が増えても、配線を複雑化させて配線面積を増やすことがなく、また、駆動と検出の処理負担の増大を抑えることができる。なお、図４では、３行３列の配置例を示したが配置数はこれに限定されない。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。

以上のように、本発明に係る静電容量式入力装置は、接近又は接触した操作体の位置情報の検出と、表面パネルに対して押圧力がかかったことの検出とを両立できる点で有用である。

１０ 静電容量式入力装置
１０ａ センサー部
１１、１２、１３、１４ 対向電極対
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ 第１電極
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ 第２電極
１５ａ 第１基材（表面パネル）
１５ｂ 第２基材
１６ 光学接着部材（弾性部材）
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ 配線
２０ 演算部
２１ マルチプレクサ（切り替え部）
２２ 駆動回路（駆動部）
２３ 検出回路（検出部）
２４ 制御部（切り替え部）
３０ａ センサー部
３６ 弾性部
３７ 空間
４１、４２、４３、４４、４５、４６ 第１電極
５１、５２、５３、５４ 配線
６１、６２、６３、６４、６５、６６ 第１電極
７１、７２、７３、７４ 配線
１５１ 上面
１５２ 下面

Claims (7)

1. 第１基材と第２基材が接近自在に対向して設けられており、
   前記第１基材に形成された複数の第１電極と、
   前記第２基材に形成され、前記複数の第１電極のそれぞれに対向する複数の第２電極とを有し、
   互いに対向する、前記第１電極と前記第２電極とで対向電極対が構成されて、
   それぞれの第１電極とそれぞれの第２電極を駆動部と検出部とに接続する切り替え部が設けられており、
   前記切り替え部によって、互いに対向する前記第１電極と前記第２電極との距離の変化を検出する第１の検出状態と、操作体が接近又は接触した座標を検出する第２の検出状態と、に切り替えられ、
   前記第１の検出状態では、前記第１電極と前記第２電極の一方が前記駆動部に接続されて、他方が前記検出部に接続され、
   前記第２の検出状態では、いずれかの対向電極対を構成する前記第１電極と前記第２電極の双方が前記駆動部に接続され、他の対向電極対を構成する前記第１電極と前記第２電極の双方が前記検出部に接続されて、前記駆動部に接続された前記第１電極及び前記第２電極と、前記検出部に接続された前記第１電極及び前記第２電極との間の相互容量の変化で座標が検出されることを特徴とする静電容量式入力装置。
2. 前記第２の検出状態では、前記第１電極と前記第２電極の双方が前記駆動部に接続される前記対向電極対が順次切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式入力装置。
3. 第１基材と第２基材が接近自在に対向して設けられており、
   前記第１基材に形成された複数の第１電極と、
   前記第２基材に形成され、前記複数の第１電極のそれぞれに対向する複数の第２電極とを有し、
   互いに対向する、前記第１電極と前記第２電極とで対向電極対が構成されて、
   それぞれの第１電極とそれぞれの第２電極を駆動部と検出部とに接続する切り替え部が設けられており、
   前記切り替え部によって、互いに対向する前記第１電極と前記第２電極との距離の変化を検出する第１の検出状態と、操作体が接近又は接触した座標を検出する第２の検出状態と、に切り替えられ、
   前記第１の検出状態では、前記第１電極と前記第２電極の一方が前記駆動部に接続されて、他方が前記検出部に接続され、
   前記第２の検出状態では、前記対向電極対において、前記第１電極と前記第２電極の双方の電極を駆動および検出に使用して、自己容量の変化が検出されることを特徴とする静電容量式入力装置。
4. 前記第１の検出状態では、すべての前記対向電極対において、前記第１電極と前記第２電極の一方が前記駆動部に接続され、他方が前記検出部に接続されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
5. 前記第１の検出状態では、１組の前記対向電極対ごとにまたは一部の複数組の前記対向電極対ごとに、前記第１電極と前記第２電極の一方が前記駆動部に接続され、他方が前記検出部に接続されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
6. 前記対向電極対を形成する前記第１電極と前記第２電極は、それぞれの対向面が互いに同一の平面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
7. 前記第１基材と前記第２基材は、弾性部材を介して対向していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。

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