电容式传感器及信息输入装置的制作方法

专利名称：电容式传感器及信息输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够根据电容变化检测手指接触或接近位置的电容式传感器以及信息输入装置。
背景技术：
近年来，根据电容变化检测手指的位置并控制屏幕显示和装置操作的电子装置已经被广泛使用。这种电容式传感器通常通过检测排列在平面上的多个电极的电容变化来确定平面上的手指接触或接近的位置。例如，日本专利申请公开第59-119630号(第3页，图5)(以下称为专利文件1) 公开了一种触摸开关装置(touch switch apparatus)，具有将矩形沿其一条对角线分成两部分而形成两个三角形触摸电极的电极结构，该触摸电极沿单轴方向排列使其斜边相对而置，其间有微小的间隙。根据这样的电极结构，由于手指与每个触摸电极的重叠区域取决于手指的单轴位置，因此能够根据触摸电极的电容变化率来确定手指的接触位置。此外，日本专利申请公开第59-121484号(第3页，图5)(以下称为专利文件2)公开了一种坐标输入装置，具有以4X4矩阵按预定间隔沿双轴方向排列而成的多个矩形触摸电极，以根据触摸电极的电容变化率确定手指的双轴接触位置。

发明内容
然而，在专利文件1公开的电极结构中，如果触摸电极沿单轴方向的较宽，则每个触摸电极的斜边就会形成一个缓角，这就降低了对手指接触位置的检测分辨率。在专利文件2公开的电极结构中，信号线连接至触摸电极并穿过电极间的间隙布线。信号线像触摸电极那样容性耦合至手指，因此需要将信号线制造得很细以抑制由于信号线的容性耦合而导致的检测精度的下降。然而，将信号线制造得很细会增大信号线中的电阻，这就降低了触摸电极的电容变化灵敏度。鉴于这种情况，期望提供能够提高双轴位置检测的精度并防止由于检测区域中存在线路而导致灵敏度降低的电容式传感器和信息输入装置。在实施方式中，导电膜包括电极组，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极。至少一个电极包含沿着该电极的宽度方向在高度上增大和减小的部分。在实施方式中， 每个电极包含沿着电极的宽度方向在高度上逐渐增大或减小的部分。在实施方式中，第一电极的高度、第二电极的高度和第三电极的高度之和沿着电极的宽度方向至少基本上是恒定的。在实施方式中，第一电极和第二电极的形状相对于电极组的中心线至少基本上彼此镜面对称。在实施方式中，第一电极和第二电极的形状至少基本上是三角形。在实施方式中，第三电极的形状至少基本上是三角形。在实施方式中，导电膜进一步包括排列成阵列的多个电极组。在实施方式中，第一电极具有与第二电极和第三电极中的至少一个相对的斜边。在实施方式中，第一电极具有至少基本上是等腰三角形的第一电极形状，第二电极具有至少基本上是直角三角形的第二电极形状，第三电极具有至少基本上是直角三角形的第三电极形状，其中，第二电极的位置至少基本上与第三电极镜面对称。在实施方式中，第一电极包括与第二电极相对的第一斜边，以及与第三电极相对的第二斜边。在另一实施方式中，电容式传感器包括至少一个位于感应区内的电极组，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极。电容式传感器还包括驱动部，该驱动部被配置为测量第一电极、第二电极和第三电极的电容，并被配置为基于所测量的电容确定至少一个物体的位置信息。在该实施方式中，至少一个电极包含沿着感应区的宽度方向在高度上增大和减小的部分。在实施方式中，电极组的宽度至少基本上与感应区的宽基本上相同。在实施方式中，每个电极包含沿着电极的宽度方向在高度上逐渐增大或减小的部分。在实施方式中，第一电极的高度、第二电极的高度和第三电极高之和在沿着电极的宽度方向上至少基本上是恒定的。在实施方式中，第一电极具有与第二电极和第三电极中的至少一个相对的斜边。在实施方式中，第一电极具有至少基本上是等腰三角形的第一电极形状，第二电极具有至少基本上是直角三角形的第二电极形状，第三电极具有至少基本上是直角三角形的第三电极形状，其中，第二电极的位置至少基本上与第三电极镜面对称。在实施方式中，第一电极包括与第二电极相对的第一斜边，以及与第三电极相对的第二斜边。在实施方式中， 第一电极在宽度方向上在其中心部分处具有最大高度。在实施方式中，第一电极在宽度方向上在其中心部分处具有最小高度。在实施方式中，导电膜进一步包括位于感应区内并排列成阵列的多个电极组。在另一实施方式中，信息输入装置包括电容式传感器，该电容式传感器包括至少一个位于感应区内的电极组，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极。信息输入装置还包括驱动部，该驱动部被配置为测量第一电极、第二电极和第三电极的电容，并被配置为基于所测量的电容确定至少一个目标的位置信息。信息输入装置进一步包括被配置为处理从驱动部输出的位置信息的控制部。在该实施方式中，至少一个电极包含沿着感应区的宽度方向在高度上增大和减小的部分。在实施方式中，驱动部包括用于生成提供至电极的信号电压的信号生成电路，以及用于计算电极电容和电容变化的运算电路。在实施方式中，控制部被配置为根据从驱动部输出的位置信息生成用来控制显示在显示元件操作屏上的图像的控制信号，并将该控制信号输出至显示元件。在实施方式中，电容式传感器包括至少一个位于感应区内并包含多个电极的电极组。至少一个电极至少基本上延伸穿过感应区的感应区宽度。电容式传感器还包括驱动部， 该驱动部被配置为测量电极的电容，并同时确定在感应区宽度方向上排列的多个目标的位
直fe息。在另一实施方式中，电容式传感器包括至少一个被配置为单层膜并位于感应区内的电极组。该电极组包括多个电极，其中电极组基本上与感应区宽度相同，且电极组长度小于感应区长度。该电容式传感器还包括驱动部，该驱动部被配置为测量电极的电容，并同时确定在感应区宽度方向上排列的多个目标的位置信息。这里描述了另外的特征和优点，并且它们在以下的详细描述和附图中将是显而易见的。


图1是实施方式的信息输入装置的示意性分解透视图；图2是第一实施方式的电容式传感器的示意性平面图；图3是电容式传感器中的电极组构造的平面图；图4A和图4B是用来说明电容式传感器的操作的示图；图5是用来说明电容式传感器的操作的示图；图6A 图6C是用来说明电容式传感器的操作的示图；图7是用来说明电容式传感器的操作的示图；图8是比较实例的电极结构平面图；图9是实施方式的实验实例的平面图；图10示出了用于实验实例中的算术表达式；图IlA和图IlB是示出了实验实例的结果的示图；图12是第二实施方式中的电容式传感器的示意性平面图；图13是第三实施方式中的电容式传感器的示意性平面图；图14是说明第二实施方式的变形实例的示图；图15是说明第一实施方式的变形实例的示图；图16是说明第三实施方式的变形实例的示图；图17是说明第一实施方式的变形实例的示图；图18是说明第三实施方式的变形实例的示图。
具体实施例方式以下将参照附图对实施方式进行描述。<第一实施方式>[信息输入装置]图1是实施方式的包含电容式传感器的信息输入装置的构造的示意性分解透视图。本实施方式中的信息输入装置100具有电容式传感器1、显示元件17、驱动部18及控制部19。该信息输入装置100构成了诸如便携式信息终端或固定的信息显示装置的电子装置。在图中，未示出容纳电容式传感器1、显示元件17等的外壳。[电容式传感器]图2是电容式传感器1的构造的示意性平面图。电容式传感器1具有宽度为W、高度为H的检测区SA。电容式传感器1置于显示元件17的操作屏17a上，并被构造作为用来根据电容变化检测检测区SA内检测目标(例如用户的手指)的接近或接触的感应面板 (sensor panel)。在图1和2中，X轴表示与操作屏17a的横向边平行的坐标轴，Y轴表示与操作屏17a的纵向边平行的坐标轴，Z轴表示与操作屏17a垂直的坐标轴。如图2所示，电容式传感器1具有多个电极组IO1UO2UO3UOp…IOn以及用来支撑这些电极组的支撑体14。该电极组在支撑体14的表面上沿Y轴方向等距排列。在图2 中，沿+Y方向(第二方向)给出电极组的参考标号依次为IO1UO2UO3UOp -UOno电极组在构造上相同，因此这里统称为“电极组10”，对电极组进行单独描述的情况除外。如图2所示，构造电极组10使得宽度为W、高度为h的矩形被划分为三部分第一电极11、第二电极12和第三电极13。图3是一个电极组10的放大的平面图。第一电极11具有与X轴方向平行的底边11a。使底边Ila的长度(w)差不多等于检测区SA的宽度W。S卩，第一电极11的宽度能够沿X轴方向覆盖检测区SA的宽度。第一电极11具有相对于平行于+X方向的宽度方向在平行于+Y轴方向的高度上逐渐增大的第一区111和相对于+X方向在高度上逐渐减小的第二区112。在该实施方式中，第一电极11由具有两条斜边lib和Ilc的近似等腰三角形构成，其高度的最大值在其宽度方向的中心部分处。第二电极12在Y轴方向上与第一区111相对，并且相对于+X方向(宽度方向)在平行于+Y方向(高度方向)的高度上逐渐变小。在该实施方式中，第二电极12由近似直角三角形构成，该直角三角形具有与第一电极11的底边Ila平行且宽度差不多是底边Ila 的一半的底边12a，与第一电极11的斜边lib相对的斜边12b以及与前述两条边相邻的邻边12c。第一电极11的斜边lib和第二电极12的斜边12b相对于X轴形成了相同的倾角。 两条斜边lib和12b之间有恒定的间隙。对于该间隙的尺寸没有特别的限制，只要该间隙提供了第一区111和第二电极12之间的电隔离。第三电极13在Y轴方向上与第二区112相对，并相对于+X方向(宽度方向)在平行于+Y方向(高度方向)的高度上逐渐增大。在该实施方式中，第三电极13由近似直角三角形构成，该直角三角形具有与第一电极11的底边Ila平行且宽度差不多是底边Ila 的一半的底边13a，与第一电极11的斜边Ilc相对的斜边13b以及与前述两条边相邻的邻边13c。第一电极11的斜边Ilc和第三电极13的斜边13b相对于X轴形成了相同的倾角。 两条斜边Ilc和1 之间有恒定的间隙。对于该间隙的尺寸没有特别的限制，只要该间隙提供第二区112和第三电极13之间的电隔离。第二电极12与第三电极13在X轴方向上相对而置(其间有间隙)，且关于穿过第一电极11中心部分平行于Y轴方向的直线对称。支撑体14与显示元件17的图像显示面(操作屏17a)相对。支撑体14支撑如上所述构造的电极组10以保持电极组10在Y轴方向上按预定间距排列。该支撑体14由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)等弹性电绝缘塑料膜构成。可选地，支撑体14可以使用诸如玻璃和陶瓷的刚性材料。电极组10 (第一电极11至第三电极1 和支撑体14均由透明材料构成。例如， 电极组10由诸如氧化铟锡(ITO)、SnO和SiO的透明导电氧化物形成。支撑体14由PET、 PEN等透明树脂膜形成。因此可以从外部通过电容式传感器1看到显示在操作屏17a上的图像。对于电极组10的形成方法没有特别的限制。例如，可以利用诸如气相沉积(vapor deposition)、溅射和CVD的薄膜成形法在支撑体14上形成构成电极组10的导电膜。在这种情况下，在基板上形成导电膜后，可以以预定的形状来图案化该导电膜。可选地，在具有抗蚀剂掩膜的基板表面形成导电膜后，可以从基板上将多余的导电膜与抗蚀剂掩膜一起去除。此外，可以利用诸如电镀和丝网印刷的印刷法在基板上形成电极图案。
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电极组10进一步具有用来将第一电极11至第三电极13连接至驱动部18的信号线(配线)。在该实施方式中，如图3所示，信号线lis连接至第一电极11宽度方向上的一端，而信号线1 和13s分别连接至第二电极12和第三电极13的朝向检测区SA外部的边 12c 和边 13c。信号线lis 13s在支撑体14上检测区SA的外部区域布线，并经由诸如连接器 (未示出)的外部连接端与驱动部18连接。此外，信号线lis 13s对每个电极组10来说是单独形成的，并被共同连接至驱动部18。信号线1 Is 13s可以由电极组10的组成材料形成。在这种情况下，信号线1 Is 13s可以与电极组10同时形成。同时，信号线lis 13s也可以由不透明的导电材料形成， 例如铝(Al)、银(Ag)、铜(Cu)等金属线。在这种情况下，配线层可以由低电阻率材料制成， 这使得能够以高灵敏度检测电极组10的电容变化。另外，由于信号线lis 13s位于检测区SA的外部，所以只要检测区SA的外部是在操作屏17a的有效像素区之外，就能够防止信号线lis 13s削弱图像的可视性。将电极组10的宽度w设置为SA的宽度W。电极组10的宽度w可以等于、大于或小于检测区SA的宽度W。关键是，一个电极组10覆盖检测区SA的整个宽度，且相对于检测区SA的宽度方向并不平行排列两个或以上电极组10。同时，根据检测区SA的高度、检测目标的大小、Y轴方向上的检测分辨率等来适当设置电极组10的高度h。在本实施方式中，例如，假设用户的手指为检测目标，考虑到手指与操作面接触的部分的尺寸，将高度h设为5mm 10mm。类似地，对于在Y轴方向上电极组 10的列数没有特别的限制。根据检测区SA的高度、检测目标的大小、Y轴上的检测分辨率等来适当设置列数。此外，如图3所示，第一电极11与第二电极12和第三电极13的高度之和相对于 +X方向是恒定的。这使得整个电极组的高度恒定，从而能够防止检测灵敏度根据检测目标相对于X轴方向的位置而发生变化。另外，如图1所示，电容式传感器1具有用来覆盖电极组10的所有列的保护层15。 该保护层15由PET、PEN等的透明树脂膜、塑料板、玻璃板等形成。此外，保护层15的最外层表面构成了用户进行触摸和操作的操作表面。[驱动部]用于驱动电极组10的驱动部18包括用来生成提供至电极11 13的信号电压的信号生成电路，以及用来计算电极11 13的电容及电容变化的运算电路(arithmetic circuit)。对信号电压没有特别的限制，只要信号能够使电极11 13振荡。例如，该信号可以是具有预定频率的脉冲信号、高频信号、交流电信号或直流电信号。对运算电路没有特别的限制，只要该运算电路能够检测振荡电极的电容或电容的变化量。该实施方式的运算电路将电容的变化量转换为整数值(计数值)，并将其输出至控制部19。在该实施方式中，采用固有电容法来检测电极11 13的电容及电容变化。固有电容法也称为仅使用一个电极进行感测的单电极法。用于感测的电极相对于接地电位具有浮置电容。当诸如人体(手指)的接地检测目标靠近时，电极的浮置电容增加。该运算电路通过检测电容的增加来计算手指的接近和位置坐标。对于电极11 13的振荡顺序，即电极11 13的扫描方法，并没有特别的限制。电极11 13可以沿宽度方向(+X方向)或相反的方向(-X方向)依次受到振荡。此外， 所有列的电极组可以瞬时或连续地受到振荡(例如沿Y轴方向)。另外，所有列的电极组10的电极11 13可以在任何时候都不受振荡，但在省略预定电极时受到振荡。例如，在检测到检测目标(诸如用户的手指)之前所有列(或明确省略预定电极的一些列)中只有第一电极11受到振荡，而后随着检测目标越来越接近，其他电极也受到振荡。此外，可以以操作屏17a的显示模式来选择将受到振荡的电极。例如， 如果需要通过手指进行输入操作的图像密集地位于屏幕的左侧，所有列中只有第二电极12 能够被扫描，反之，如果图像密集地位于屏幕的右侧，所有列中只有第三电极13能够被扫描。与所有电极都被扫描的情况相比，这样就能够节省受到驱动的电极。[控制部]控制部19根据从驱动部18的输出生成用来控制显示在显示元件17的操作屏17a 上的图像的控制信号，并将其输出至显示元件17。控制部19通常包含用来确定检测区SA 中手指的操作位置、操作方向等的计算机，并根据这些检测结果执行预定的图像控制操作。 例如，控制部19根据用户的意图执行屏幕控制操作，诸如相应于操作位置改变屏幕上的图像并沿操作方向移动图像。控制部19也能够生成用于控制信息输入装置100其他功能的其他控制信号。例如，根据操作屏17a上的操作位置，控制部19能够允许执行各种功能，诸如电话呼叫、线路切换、字典搜索、文本信息输入以及游戏。控制部19没有必要由与驱动部18分离的电路形成，它可以包含一个与驱动部18 集成的电路。例如，控制部19和驱动部18可以由单个半导体芯片构成(IC芯片)。[信息输入装置的操作实例]以下将对电容式传感器1的操作实例进行描述。在这里，将对使用电容式传感器 1检测手指的输入操作位置(XY坐标)的方法进行说明。如上所述，控制部19确定输入操作的位置。(Y轴方向上的检测)在电容式传感器1中，每个电极组10构成一个检测组。因此，通过根据组成电极组10的第一电极11至第三电极13的电容变化或电容之和检测检测目标的接近或接触来确定Y轴方向上的操作位置。在该实施方式中，对于Y轴方向上的检测，对于所有列的每个电极组10，检测了所有电极11 13的电容之和(计数总量)，并根据电容之和的大小，利用例如下列等式⑴ 确定手指相对于Y轴方向上的接触位置Count (Yn) = (Cn+C12+C13)…(1)在等式⑴中，“Cn”表示第一电极11的电容(或电容变化量)的计数值，“C12” 表示第二电极12的电容(或电容变化量)的计数值，“C13”表示第三电极13的电容(或电容变化量)的计数值。此外，“YN”表示Y轴方向上排列的电极组10的列数(IO1UO2UO3, 104、…)，“Count αΝ)”表示所有列的电极组10的电极11 13的电容(或电容变化量) 计数值的总和。图4Α示出了从所有列的电极组IOaO1UO2UO3UOp…)输出的计数值图案的实例。在使用固有电容法进行的电容检测中，电容(浮置电容)随着手指的逐渐接近而变大。因此，在该实例中，第三列电极组输出最高的电容计数值，从而能够确定手指相对于Y轴方向接近或接触电极组IO3正上方的位置。通过为计数值设置一个适当的阈值，就能够确定手指相对于电容式传感器1的接近距离。具体地，当为计数值设置了第一阈值(触摸阈值)且计数值超过了该阈值时，就能够确定手指是否在操作屏17a上进行了触摸操作。此外，可以设置小于第一阈值的第二阈值。这就能够确定在触摸操作之前手指的接近，这允许检测手指的以非接触方式的输入操作。在图4B所示的计数值图案的实例中，第三列电极组103和第七列电极组107输出了最高的电容计数值。该实例表示使用了两个手指(例如，拇指和食指)的输入操作。(X轴方向上的检测)以下将描述用来检测相对于X轴方向在操作屏17a上的操作位置的方法。为了检测相对于X轴方向的操作位置，参考第一电极11的电容(C11)变化、第二电极12的电容 (C12)变化和第三电极13的电容(C13)变化。例如，如图5所示，当手指F沿+X方向以恒定的速度在任意列电极组10的正上方移动时，电极11 13电容的变化如图6所示。图6A示出了第一电极11的电容(计数值) 随时间的变化，图6B示出了第二电极12的电容(计数值)随时间的变化，图6C示出了第三电极13的电容(计数值)随时间的变化。假设手指F从图5中双点划线所示位置沿宽度方向朝电极组10的中心部分移动。 第一电极11具有相对于+X方向高度逐渐变大的第一区111，而第二电极12的高度相对于 +X方向逐渐减小。因此，随着手指F在+X方向上移动，手指F和第一电极11 (第一区111) 之间的重叠区域逐渐变大，而手指F和第二电极12之间的重叠区域逐渐减小。由于电容值基本和与手指F的重叠区域的尺寸成比例，所以第一电极11的电容在宽度方向上逐渐变大，并在电极组10的中心部分达到最大值，如图6A所示。相反，第二电极12的电容在宽度方向上逐渐减小，并在电极组10的中心部分达到最小值，如图6B所示。同时，第三电极13 与手指F不重叠，所以电容没有发生变化。类似地，假设手指F在宽度方向上从电极组10的中心部分移动到图5中实线所示位置。第一电极11具有相对于+X方向高度逐渐减小的第二区112，而第三电极13的高度相对于+X方向逐渐变大。因此，随着手指F在+X方向上移动，手指F和第一电极11 (第二区11 之间的重叠区域逐渐减小，而手指F和第二电极13之间的重叠区域逐渐变大。结果，第一电极11的电容如图6A所示逐渐减小，而第三电极13的电容如图6C所示逐渐变大。 同时，第二电极12与手指F不重叠，因此电容没有发生变化。根据该实施方式，由于电极组10相对于宽度方向在高度上是恒定的，所以不论手指F在何操作位置，都能够保持手指F相对于X轴方向的检测灵敏度恒定。此外，由于第一电极形成为等腰三角形的形状，而第二电极12和第三电极13对称排列，从而能够消除第一区111和第二区112之间的检测灵敏度的差异。因此，能够在X轴方向上以高精度检测手指F的操作位置。此外，根据该实施方式，第一电极11和第二电极12分别具有作为它们之间的边界部分的平行的斜边lib和12b，第一电极11和第三电极13分别具有作为它们之间的边界部分的平行的斜边Ilc和13b。这就能通过检测目标相对于宽度方向的位置与电极间的电容
10比率之间的预定的比例关系来提供稳定的检测灵敏度。如上所述，通过比较第一电极11、第二电极12和第三电极13的电容的大小，可以确定手指F相对于X轴方向的检测位置。[1]如果“C12”大于触摸阈值而“C13”小于触摸阈值，就能够确定手指F位于第二电极12—侧。在这种情况下，可以通过计算“C12-Cn”来确定手指F的X坐标。相反，如果 "C12”小于触摸阈值而"C13”大于触摸阈值，就能够确定手指F位于第三电极13—侧。在这种情况下，可以通过计算“C13-Cn”来确定手指F的X坐标。[2]如果"C12”和"C13”都小于触摸阈值而“Cn+C12”或“Cn+C13”大于触摸阈值， 就能够确定手指F位于接近第一电极11中间部分的位置。在这种情况下，可以通过计算 "C12-C13"来确定手指F的X坐标。[3]如果"C12”和“C13”都大于触摸阈值，就能够确定输入操作在两个点上进行第二电极12 —侧和第三电极13 —侧。在这种情况下，如图7所示，位于第二电极12 —侧的手指Fl的X坐标和位于第三电极13—侧的手指F2的X坐标可以用以下方式来确定。首先，利用下列等式( 来计算手指Fl和F2之间的距离Xd:Xd = Σ C12+ Σ C13- Σ C11... (2)其中，Σ C11是指所有列的电极组10的第一电极11的电容之和。类似地，Σ C12是指所有列的电极组10的第二电极12的电容之和，而Σ C13是指所有列的电极组10的第三电极13的电容之和。通过进行这种计算，可以以高精度检测手指Fl和F2之间相对于X轴方向的距离，即便手指Fl和F2位于多个相邻的电极组10之间。其次，根据“C12”的值确定手指Fl的近似X坐标，根据“C13”的值确定手指F2的近似X坐标，然后将这些X坐标值和Xd值进行平均，从而确定手指Fl和F2的X坐标。作为 "C12”和"C13”的值，可以分别使用从所有列的电极组10的超过触摸阈值的电极组中选择的第二电极12和第三电极13的电容值。以上述方式，确定了输入操作位置的X坐标和Y坐标。对X坐标和Y坐标的确定顺序没有特别限制，因此可以先确定X坐标或先确定Y坐标。可选地，根据[3]中的检测方法，可以并行确定X坐标和Y坐标。如上所述，在该实施方式的电容式传感器1中，电极组10在检测区SA的宽度方向上被划分为三个部分，这使得能够根据检测目标沿宽度方向的位置变化来增加所有电极的电容变化率。与采用例如图8所示的电极结构的情况相比，这提高了检测目标沿宽度方向的位置检测精度。图8示出了电极组190的构造，该电极组190具有宽度为wl的矩形沿对角线被划分为两部分的结构。在这样的电极结构中，由于两个电极191和192之间的分界线相对于宽度方向稍微倾斜，所以，与该实施方式中的被分成三部分的电极组10的情况相比，根据操作位置相对于宽度方向的变化的电容的变化率较低。随着宽度wl的增加，这个问题将变得更加明显。同时，与图8的电极结构相比，本实施方式能够抑制由于宽度增加而导致的位置检测灵敏度的降低。此外，如上所述，该实施方式允许同时检测两个操作位置，而用图8 的电极结构就无法实现。此外，根据该实施方式，电极组10沿检测区SA的高度方向排列。因此，可以根据电极组10的电容变化率在高度方向上以高精度检测检测目标的位置变化。
另外，在该实施方式中，形成连接至电极的信号线lis 13s，使得组成所有列的电极组10的电极相对于宽度方向朝向检测区的外部。这消除了在检测区SA内对信号线 lis 13s进行布线的必要，从而可以防止由于检测区SA内存在信号线而导致的检测灵敏度或检测精度的降低。[实验实例]对具有图9所示尺寸和部件的电容式传感器的试样测量试样传感器中的电极电容的检测灵敏度的特性。实验中所用的三个电极组样本均具有平行于X轴方向的76mm的宽度和平行于Y轴的6mm的高度。三个样本在Y轴方向上排列，其间有微小的间隙。为了方便起见，在所有列的电极组的电极图案中，中心的电极图案以参考标号Cl C3表示，左侧的电极图案以参考标号Ll L3表示，右侧的电极图案以参考标号Rl R3表示。单独的电极图案被连接至固有电容驱动IC。其次，其一端直径为8mm的虚拟手指(pseudo finger)(金属棒)连接至接地电位。 该虚拟手指平行于X轴方向和Y轴方向使其一端在传感器的多个部分上方移动。然后，当虚拟手指到达预定位置时，测量所有电极图案的电容变化的计数量。利用图10所示的算术表达式对所得的计数变化量进行质心计算。在图10中，Xl表示第一列的电极图案Cl、Ll 和Rl的质心的X坐标，X2表示第二列的电极图案C2、L2和R2的质心的X坐标，X3表示第三列的电极图案C3、L3和R3的质心的X坐标。而后，将计算得出的坐标值(理论值)与虚拟手指的实际接触位置进行比较。图IlA和IlB示出了比较结果。图IlA描述了相对于X轴方向的测量结果，图IlB描述了相对于Y轴方向的测量结果。在各图中，右侧的注释示出了虚拟手指的位置图IlA示出了 Y坐标值，而图IlB示出了 X坐标值。如图IlA和IlB所示，可以在一定的精度范围内相对于其实际接触位置计算出虚拟手指的接触位置。实际上可以通过对该计算进行多次校正来提高计算精度。尽管在该实验中采用图10的算术表达式来计算接触位置的坐标，但也可以采用其他的算术表达式。<第二实施方式>图12是第二实施方式中的电容式传感器的示意性平面图。该实施方式的电容式传感器包括三分结构(第一电极21、第二电极22和第三电极23)的电极组20，电极组20 排列在Y轴方向上。图12未示出用来支撑电极组20的支撑体。在该实施方式中，第一电极21具有相对于平行于+X方向的宽度方向在平行于Y 轴方向的高度方向上逐渐增大的第一区211和相对于+X方向在高度上逐渐减小的第二区 212。第二电极22与第一区211在Y轴方向上相对，并且相对于+X方向在高度上逐渐减小。 第三电极23与第二区212在Y轴方向上相对，与第二电极22在X轴方向上相对，并且相对于+X方向在高度方向上逐渐变大。此外，第二电极22和第三电极23对称排列，第一电极 21在宽度方向上在其中心部分具有最小高度值。在这样构造的实施方式中，用来根据电极21 23的电容计算输入位置的方法与第一实施方式中的不同，但提供了与第一实施方式相同的效果。〈第三实施方式〉图13是第三实施方式中的电容式传感器的示意性平面图。该实施方式的电容式传感器包括三分(被分成三部分)(第一电极31、第二电极32和第三电极33)电极组30，电极组30在Y轴方向上排列。图13未示出用来支撑电极组30的支撑体。在该实施方式中，第一电极31具有相对于平行于+X方向的宽度方向在平行于Y 轴方向的高度上逐渐变大的第一区311，以及相对于+X方向在高度上逐渐减小的第二区 312。第二电极32与第一区311在Y轴方向上相对，并相对于+X方向在高度上逐渐减小。 第三电极33与第二区312在Y轴方向上相对，与第二电极32在X轴方向上相对，且相对于 +X方向在高度上逐渐变大。此外，第二电极32和第三电极33对称排列，第一电极31在宽度方向上在其中心部分具有最大的高度值。另外，在该实施方式中，第二电极32相对于Y轴方向被分开从而夹置第一区311， 第三电极33相对于Y轴方向被分开从而夹置第二区312。即使在这样构造的实施方式中，也能获得与第一实施方式相同的效果。特别地，根据该实施方式，即使电极组30在高度上相当大，也可以抑制相对于X轴方向和Y轴方向检测分辨率的降低。在上述各实施方式中，电容式传感器设置在操作屏上。可选地，电容式传感器可以单独地安装在具有触摸板的电子装置的外壳中。在这种情况下，电容式传感器没有必要是透明的，因此传感器的电极可以由诸如金属的不透明材料构成。在上述实施方式中，组成电极组的电极之间的边界部分由直的斜边构成。另外，该边界部分也可以被构造成电极高度逐步变化的Z字形。可选地，该边界部分也可以以曲线形式倾斜。在这种情况下，传感器在宽度方向上其中心部分的检测分辨率高于其侧面部分。此外，在上述各实施方式中，第一电极被构造为在宽度方向上在其中心部分或在宽度方向上在其两端具有最大高度。可选地，可以根据由装置的规格所要求的检测分辨率适当地改变最大高度。另外，组成电容式传感器所有列的电极组的第一至第三电极的形状并不限于上述实例，且第一至第三电极可以在高度方向上以反转的状态排列。可选地，如图14和15所示， 可以在高度方向上以反转状态和非反转状态交替排列电极部。图14所示的电极组40等同于第二实施方式的电极组(参照图12)，而图15所示电极组50等同于第一实施方式中的电极组(参照图2)。在图16所示电极组60中，第一电极61在Y轴方向上被划分为两部分，从而夹置第二电极62和第三电极63。在该实例中，第一电极的夹置第二电极62的部分等同于第一区，第一电极的夹置第三电极63的部分等同于第二区。即使在这样的构造中，也可以获得与第三实施方式相同的效果。在图17所示电极组70中，第一电极71被划分为与第二电极72相对的第一区711 和与第三电极73相对的第二区712。即使在这样的构造中，也可以获得与上述实施方式相同的效果。在图18所示的电极组80中，第一电极81在Y轴方向上被划分为两部分，第二电极 82和第三电极83也被划分为两部分。第一电极81和第二电极82在Y轴方向上彼此相对从而互相夹置，类似地，第一电极81和第三电极83在Y轴方向上彼此相对从而互相夹置。 即使在本实例中，第一电极的夹置第二电极82的部分等同于第一区，第一电极的夹置第三电极83的部分等同于第二区。即使在这样的构造中，也能获得与第三实施方式中相同的效^ ο
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应当理解的是，对这里所描述的实施方式的各种修改和变形对本领域的技术人员来说是显而易见的。在没有背离本发明主题的精神和范围内，以及在没有减小其预期优点的情况下，可以进行这些修改和变形。因此，这些修改和变形旨在包含在所附权利要求中。
权利要求
1.一种导电膜，包括 电极组，所述电极组包括 第一电极，第二电极，以及第三电极，其中，至少一个电极包含沿着该电极的宽度方向在高度上增大和减小的部分。
2.根据权利要求1所述的导电膜，其中，每个电极包含沿着这些电极的宽度方向在高度上逐渐增大或减小的部分。
3.根据权利要求1所述的导电膜，其中，所述第一电极的高度、所述第二电极的高度和所述第三电极的高度之和沿着这些电极的宽度方向至少基本上是恒定的。
4.根据权利要求1所述的导电膜，其中，所述第一电极和所述第二电极的形状至少基本上关于所述电极组的中心线彼此镜面对称。
5.根据权利要求3所述的导电膜，其中，所述第一电极和所述第二电极的形状至少基本上为三角形。
6.根据权利要求5所述的导电膜，其中，所述第三电极的形状至少基本上为三角形。
7.根据权利要求1所述的导电膜，进一步包括排列成阵列的多个所述电极组。
8.根据权利要求1所述的导电膜，其中，所述第一电极具有与所述第二电极和所述第三电极中的至少一个相对的斜边。
9.根据权利要求1所述的导电膜，其中，所述第一电极具有至少基本上为等腰三角形的第一电极形状，所述第二电极具有至少基本上为直角三角形的第二电极形状，所述第三电极具有至少基本上为直角三角形的第三电极形状，并且其中，所述第二电极的位置至少基本上与所述第三电极镜面对称。
10.根据权利要求9所述的导电膜，其中，所述第一电极包括与所述第二电极相对的第一斜边以及与所述第三电极相对的第二斜边。
11.一种电容式传感器，包括位于感应区内的至少一个电极组，所述电极组包括 第一电极， 第二电极，和第三电极；以及驱动部，被配置为测量所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的电容，并被配置为基于所测量的电容确定至少一个对象的位置信息，其中，至少一个电极包含沿着所述感应区的宽度方向在高度上增大和减小的部分。
12.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述电极组的宽度至少基本上与所述感应区的宽度相同。
13.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，每个电极包含沿着这些电极的宽度方向在高度上逐渐增大或减小的部分。
14.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述第一电极的高度、所述第二电极的高度和所述第三电极的高度之和沿着这些电极的宽度方向至少基本上是恒定的。
15.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述第一电极具有与所述第二电极和所述第三电极中的至少一个相对的斜边。
16.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述第一电极具有至少基本上为等腰三角形的第一电极形状，所述第二电极具有至少基本上为直角三角形的第二电极形状， 所述第三电极具有至少基本上为直角三角形的第三电极形状，并且其中，所述第二电极的位置至少基本上与所述第三电极镜面对称。
17.根据权利要求16所述的电容式传感器，其中，所述第一电极包括与所述第二电极相对的第一斜边以及与所述第三电极相对的第二斜边。
18.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述第一电极在所述宽度方向上在其中心部分处具有最大高度。
19.根据权利要求11所述的电容式传感器，其中，所述第一电极在所述宽度方向上在其中心部分处具有最小高度。
20.根据权利要求11所述的电容式传感器，进一步包括位于所述感应区内并排列成阵列的多个所述电极组。
21.一种信息输入装置，包括电容式传感器，包括位于感应区内的至少一个电极组，所述电极组包括 第一电极， 第二电极，和第三电极；驱动部，被配置为测量所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的电容，并被配置为基于所测量的电容确定至少一个对象的位置信息；以及控制部，被配置为处理从所述驱动部输出的位置信息，其中，至少一个电极包含沿着所述感应区的宽度方向在高度上增大和减小的部分。
22.根据权利要求21所述的信息输入装置，其中，所述驱动部包括用来生成提供至这些电极的信号电压的信号生成电路以及用来计算这些电极的电容及电容变化的运算电路。
23.根据权利要求21所述的信息输入装置，其中，所述控制部被配置为根据从所述驱动部输出的所述位置信息生成用来控制显示在显示元件的操作屏上的图像的控制信号，并将所述控制信号输出至所述显示元件。
24.一种电容式传感器，包括至少一个电极组，位于感应区内并包括多个电极，至少一个所述电极至少基本上延伸所述感应区的感应区宽度；以及驱动部，被配置为测量所述电极的电容并同时确定沿着所述感应区的宽度方向排列的多个对象的位置信息。
25.一种电容式传感器，包括至少一个电极组，被配置为单层并位于感应区内，所述电极组包括多个电极， 具有与感应区宽度基本上相同的电极组宽度，并且具有小于感应区长度的电极组长度；以及驱动部，被配置为测量所述电极的电容并同时确定在所述感应区的宽度方向上排列的多个对象的位置信息。
全文摘要
本发明披露了电容式传感器及信息输入装置。提供了一种电容式传感器，该电容式传感器包括至少一个位于感应区内的电极组。该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极。该电容式传感器还包括驱动部，该驱动部被配置为测量第一电极、第二电极和第三电极的电容，并被配置为基于所测量的电容确定至少一个目标的位置信息。至少一个电极包含沿着感应区的宽度方向在高度上增大和减小的部分。
文档编号G06F3/044GK102243555SQ20111011737
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月13日
发明者北村亮太, 川口裕人, 板古大 申请人:索尼公司