静電容量式入力装置
【課題】 特に位置検出精度の向上とともに薄型化、部品点数の削減を可能とした静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 本発明は、フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極と距離を開けて対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置１において、前記フィルム基材１の前記センサ部とは反対側の回路部２１側には、前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１がパターン形成されていることを特徴とするものである。リファレンスキャパシタ部は、検出電極１２に導通する第１導体層３４と、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向する第２導体層３５を有して構成される。
【解決手段】 本発明は、フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極と距離を開けて対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置１において、前記フィルム基材１の前記センサ部とは反対側の回路部２１側には、前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１がパターン形成されていることを特徴とするものである。リファレンスキャパシタ部は、検出電極１２に導通する第１導体層３４と、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向する第２導体層３５を有して構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電極と検出電極間の静電容量の変化によって指等の接近を検出する静電容量式入力装置に係り、特に回路部側にリファレンスキャパシタ部を有する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式入力装置は、以下の特許文献に記載されているように、基材及び電極パターンを備えるセンサ部と、センサ部の電極パターンと導通接続される回路部とを有して構成される。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２ではセンサ部と回路部とを別体で設けているが特許文献３のようにセンサ部と回路部とを共通のフィルム基材上に設けた構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５４６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７１３１１号公報
【特許文献３】ＵＳ ＲＥ４０，８６７Ｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、センサ部を構成する電極パターンをフィルム基材に形成した構成では、環境変化に伴うフィルム基材や絶縁層の誘電率の変化により、電極パターン間の静電容量が環境によりばらついてしまい、その結果、位置検出精度が低下する問題があった。
【０００６】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に位置検出精度の向上とともに薄型化、部品点数の削減を可能とした静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極とセンサ側絶縁層を介して対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置において、
前記フィルム基材の前記センサ部とは反対側の回路部側には、回路側絶縁層を介して対向する第１導体層と第２導体層とがパターン形成されてなるリファレンスキャパシタ部が設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層間に前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
このようにリファレンスキャパシタ部を構成する第１導体層と第２導体層を夫々パターン形成することで、リファレンスキャパシタ部とセンサ部の双方に、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができる。すなわちセンサ部の電極間の静電容量は、環境変化に伴うフィルム基材や絶縁層の誘電率変化により変動するが、同じように、リファレンスキャパシタ部の基準静電容量も変動させることができるため、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても検出誤差を小さくでき優れた位置検出精度を得ることが可能になる。
【０００９】
またリファレンスキャパシタ部をコンデンサチップとする構成では、リファレンスキャパシタ部にセンサ部と同様の、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができないため、位置検出精度の向上を適切に図ることができない。
【００１０】
本発明では、リファレンスキャパシタ部をパターン形成することで、コンデンサチップを設ける構成に比べて、位置検出精度を適切に向上させることができるとともに部品点数の削減及び薄型化を促進することが可能になる。
【００１１】
本発明では、前記第１導体層は、前記フィルム基材を貫通して前記検出電極と導通していることが、検出回路を簡素化でき、また簡単な構造でリファレンスキャパシタ部を形成できて好ましい。
【００１２】
また本発明では、前記第１導体層と前記第２導体層は、前記基準静電容量に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記回路部には、前記フィルム基材から離れる方向に向けてグランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、前記第１導体層は前記グランド層と同じ工程で形成され、前記第２導体層は前記回路配線層と同じ工程で形成されることが好ましい。これによりリファレンスキャパシタ部の形成を容易化でき製造コストの低減を図ることが出来る。
【００１４】
また本発明では、前記回路側絶縁層は、前記センサ側絶縁層と同じ層構成で形成されることが好ましい。センサ部とリファレンスキャパシタ部とで、絶縁層に対する誘電率依存性を同じにでき、より効果的に位置検出精度の向上を図ることが可能になる。
【００１５】
また本発明では、前記センサ部に、互いに絶縁されて直交する向きに形成された第１の駆動電極および第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極に距離を開けて対向する前記検出電極とが設けられており、前記リファレンスキャパシタ部は、前記第１の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第１リファレンスキャパシタ部と、前記第２の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第２リファレンスキャパシタ部とを有することが好ましい。
【００１６】
また本発明では、前記リファレンスキャパシタ部には、前記基準静電容量に対する微調整用コンデンサチップが設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、リファレンスキャパシタ部をパターン形成することで、リファレンスキャパシタ部とセンサ部の双方に、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができ、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても優れた位置検出精度を得ることが可能になる。またリファレンスキャパシタ部をチップコンデンサで構成する形態に比べて、位置検出精度の向上とともに部品点数の削減及び薄型化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における静電容量式入力装置の平面図、
【図２】本実施形態における静電容量式入力装置の裏面図、
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図５】第１実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、
【図６】（ａ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、（ｂ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の斜視図、
【図７】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図８】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図９】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図１０】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施形態における静電容量式入力装置１の平面図、図２は静電容量式入力装置１の裏面図、図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図４は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図５は、第１実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、図６（ａ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、図６（ｂ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の斜視図、である。ただし図５，図６では、静電容量式入力装置１の裏面側（回路部側）を上側に向けて図示した。
【００２０】
図３，図４の断面図に示すように、静電容量式入力装置１は、表側２と裏側３を有している。図１は静電容量式入力装置１を表側２から見た状態を示しており、図２は静電容量式入力装置１を裏側３から見た状態を示している。
【００２１】
図１に示すように、表側２にはそのほぼ全域にＸ駆動電極（第１の駆動電極）１３およびＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２が設けられている。なお図１には一つのＸ駆動電極に対して符号１３を付した。また図１では、Ｙ駆動電極及び検出電極を一部だけ図示し、また一つのＹ駆動電極及び一つの検出電極に対して符号１１，１２を付した。
各電極１１，１２、１３は印刷にてパターン形成されている。
【００２２】
図３，図４に示すように、静電容量式入力装置１は樹脂フィルム、樹脂シートからなる可撓性のフィルム基材１０を有する。フィルム基材１０を構成する合成樹脂は、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）である。
【００２３】
フィルム基材１０の表側２はセンサ部２０を構成し、フィルム基材１０の表面１０ａに、直接にまたは絶縁層を介して、図１に示す複数のＹ駆動電極１１と複数の検出電極１２とが形成されている。
【００２４】
またＹ駆動電極１１と検出電極１２の表面にセンサ側絶縁層１４が設けられ、Ｘ駆動電極１３はセンサ側絶縁層１４上に形成されている。このＸ駆動電極１３の表面は図示しない表面絶縁層で覆われている。
【００２５】
図１に示すように、それぞれのＹ駆動電極１１はＸ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１１ａを有している。複数のＹ駆動電極１１は、電極本体部１１ａがＹ１−Ｙ２方向に一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。検出電極１２は、Ｘ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１２ａを有しており、複数の検出電極１２は、電極本体部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａは、Ｙ１−Ｙ２方向に交互に配列しており、電極本体部１１ａと電極本体部１２ａは互いに平行である。
【００２６】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ１−Ｙ２方向に直線的に延びており、Ｘ１−Ｘ２方向に一定の間隔を空けて互いに平行に形成されている。
【００２７】
図１に示すように、Ｙ駆動電極１１は、枝電極部１１ｂを有している。枝電極部１１ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて複数本形成されており、それぞれが電極本体部１１ａと導通して電極本体部１１ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。検出電極１２も枝電極部１２ｂを有している。枝電極部１２ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向へ間隔を空けて複数本設けられている。それぞれの枝電極部１２ｂは、電極本体部１２ａと導通し、電極本体部１２ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａの上方を交差するように通過している。また、検出電極１２に枝電極部１２ｂが設けられていることで、検出電極１２の電極本体部１１ａとＸ駆動電極１３との交差部分において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００２９】
図１に示す実施の形態では、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていないが、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていてもよい。
【００３０】
Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａが互いに平行に対向しているとともに、Ｙ駆動電極１１の枝電極部１１ｂと検出電極１２の一対の枝電極部１２ｂとが、Ｘ１−Ｘ２方向にて対向するように配置されている。前記枝電極部１１ｂと枝電極部１２ｂが設けられていることで、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３１】
図２に示すように、フィルム基材１０の裏側３は回路部２１を構成し、フィルム基材１０の裏面１０ｂには、図３，図４に示すように、導電性材料で形成されたグランド層（シールド層）１７が形成されている。グランド層１７は、操作面のほぼ全域を裏側から覆うように形成されている。
【００３２】
図３，図４に示すように、グランド層１７の裏面は回路側絶縁層１８で覆われている。この回路側絶縁層１８の裏面１８ａに図２，図３，図４に示すように、回路配線層１９が形成されている。なお図２には一部の回路配線層１９のみを図示した。
【００３３】
図２に示すように、回路配線層１９は、Ｙ配線層１９ａと検出配線層１９ｂおよびＸ配線層１９ｃを有している。
【００３４】
図１に示すように、操作面の縁部に沿って、スルーホール２４，２５が形成されている。なお図１，図２には、各一つのスルーホールにのみ符号２４，２５を付した。図３，図４に示すように、スルーホール２４，２５は、フィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層３６，３７が充填されている。そして、それぞれのスルーホール２４内の導電層３６を介して複数本のＹ駆動電極１１とＹ配線層１９ａとが個別に導通している。同様に、それぞれのスルーホール２５内の導電層３７を介して複数本のＸ駆動電極１３とＸ配線層１９ｃとが個別に導通している。
【００３５】
また検出電極１２に対するスルーホール２６は図２に示すように一つであり、このスルーホール２６もフィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層が充填されている。そして、検出電極１２は一本に纏められて、スルーホール２６を介して検出電極１２と導通した一本の検出配線層１９ｂが回路部２１側に形成されている。
【００３６】
図２に示すように、回路部２１には回路側絶縁層１８の裏面１８ａに、電子素子としてＩＣパッケージ２７が実装されており、各回路配線層１９がＩＣパッケージ２７内の回路に導通している。ＩＣパッケージ２７内には、駆動回路や検出回路が含まれている。またＩＣパッケージ２７から回路配線層１９が延出してコネクタ部２９に接続されている。
【００３７】
また図３，図４に示すように回路配線層１９は、配線絶縁層２８で覆われている。ただし実装ランド部（図示せず）の部分に配線絶縁層２８は形成されておらず、実装ランド部は露出した状態となっている。
【００３８】
本実施形態では各層の材質を特に限定するものではないが、印刷形成可能とされ、例えば、各電極１１，１２，１３、回路配線層１９、さらには後述するリファレンスキャパシタ部を構成する導体層は、銀を含む導電層、カーボンを含む導電層、あるいはこれらの層の積層構造等で形成される。また、絶縁層１４，１８，２８は例えばレジストで形成される。
【００３９】
ＩＣパッケージ２７内の駆動回路によって、Ｙ配線層１９ａを介してＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられる。このパルス状の電圧は複数のＹ駆動電極１１に順番に与えられる。また、駆動回路によって、Ｘ配線層１９ｃを介してＸ駆動電極１３にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられ、このときもパルス状の電圧が複数のＸ駆動電極１３に順番に与えられる。ただし、Ｙ駆動電極１１とＸ駆動電極１３には、異なる時間に電圧が与えられる。
【００４０】
それぞれのＹ駆動電極１１と検出電極１２との間には静電容量が形成されている。いずれかのＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が印加されると、電圧の立ち上がりに同期して、電圧が与えられたＹ駆動電極１１に隣接する検出電極１２に瞬間的な電流が流れる。ほぼ接地電位の人の指（操作体）がセンサ部２０の操作面に触れて、指がいずれかのＹ駆動電極１１に接近すると、指とＹ駆動電極１１との間に静電容量が形成され且つ指と検出電極１２との間に静電容量が形成されるために、指が接近しているＹ駆動電極１１と検出電極１２との間の静電容量が変化する。検出電極１２に流れる電流量は前記静電容量の変動に応じて変化するため、指の近くに位置するＹ駆動電極１１に電圧が与えられたときに検出電極１２に流れる電流量と、指が接近していないＹ駆動電極１１に電圧を与えたときに検出電極１２に流れる電流量との間に変化が生じる。
【００４１】
本実施形態では、回路部２１に二つのリファレンスキャパシタ部３０，３１が形成されている。各リファレンスキャパシタ部３０，３１には基準静電容量が設定されている。
【００４２】
ここでリファレンスキャパシタ部３０，３１の構成について説明する。図５（図２に示す回路部２１側を上面側に図示した）に示すように、フィルム基材１０にスルーホール３２が形成され、スルーホール３２内に充填された導電層３３と検出電極１２とが導通している。
【００４３】
図５に示すように、回路部２１側では、グランド層１７と同じ形成面（フィルム基材１０の裏面１０ｂ）に第１導体層３４が印刷でパターン形成されている。図５に示すように検出電極１２と第１導体層３４は導電層３３を介して導通している。
【００４４】
さらに図５に示すように、回路配線層１９と同じ形成面（回路側絶縁層１８の裏面１８ａ）に第２導体層３５が形成されている。第２導体層３５は、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向し、第１導体層３４と第２導体層３５との間に基準静電容量Ｃ１を形成している。図２に示すように第２導体層３５は印刷でパターン形成されており、ＩＣパッケージ２７に回路配線層１９を介して接続される。なお第２導体層３５と回路配線層１９とを一体に形成することができる。
【００４５】
例えば図２に示す符号３０がＸ駆動電極１３と検出電極１２間の静電容量に対する基準静電容量Ｃ１を備えた第１リファレンスキャパシタ部３０であり、符号３１が、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２間の静電容量に対する基準静電容量Ｃ１を備えた第２リファレンスキャパシタ部３１である。
【００４６】
上記したように、各Ｙ駆動電極１１に対して次々にパルス状の電圧を与え、検出電極１２に流れる電流量を検出する。更に、第２リファレンスキャパシタ部３１の第２導体層３５に対してパルス状の電圧を与える。すると、第２リファレンスキャパシタ部３１の基準静電容量Ｃ１に基づいて検出電極１２および検出配線層１９ｂにより基準電流値が検出される。
【００４７】
ＩＣパッケージ２７の検出回路では、この基準電流値と、各Ｙ駆動電極１１と検出電極１２間の静電容量に基づく電流値を対比する。操作面に指を触れていないと、各Ｙ駆動電極に電圧を与えて得られた各電流値と、基準電流値との差が所定範囲内に収められ、指が接近していないと判断できる。一方、指が操作面上に接近すると、指に近いＹ駆動電極１１に電圧を印加したときに得られる電流値は、指が接近していないときの電流値に比べて変化するので、各Ｙ駆動電極１１に電圧を印加したときに得られた各電流値が基準電流値に対してどの程度変化しているかによって、指が接近している箇所のＹ座標上の位置を推定することができる。同様に、各Ｘ駆動電極１３と第１リファレンスキャパシタ部３０の第２導体層３５に次々にパルス状の電圧を与え、検出電極１２に流れる電流量を検出する。そして各Ｘ駆動電極１３に電圧を印加したときに得られた各電流値が基準電流値に対してどの程度変化しているかによって、指が接近している箇所のＸ座標上の位置を推定することができる。
【００４８】
また本実施形態の基準静電容量を有するリファレンスキャパシタ部を備えた静電容量式入力装置によれば、例えば、操作面全体を手で触った状態をも検出することが可能である。
【００４９】
本実施形態の静電容量式入力装置１の特徴的部分は、回路部２１側に、回路側絶縁層１８を介して対向する第１導体層３４と第２導体層３５とをパターン形成して基準静電容量を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１を設けた点にある。
【００５０】
これにより、フィルム基材１０の裏側３に設けたリファレンスキャパシタ部３０，３１とフィルム基材１０の表側２に設けたセンサ部２０の双方に、フィルム基材１０や各絶縁層１４、１８に対する誘電率依存性を持たせることができる。上記したようにフィルム基材１０はＰＥＴフィルム等であり環境変化によって誘電率が変化しやすい。また各絶縁層１４，１８もレジスト等で形成され環境変化によって誘電率が変化しやすい。このためセンサ部２０のパターン形成された電極間の静電容量は、環境変化に伴うフィルム基材１０や各絶縁層１４，１８の誘電率変化により変動しやすいが、本実施形態ではリファレンスキャパシタ部３０，３１をパターン形成することで、リファレンスキャパシタ部３０，３１の基準静電容量をセンサ部２０側と同様に、フィルム基材１０や各絶縁層１４，１８の誘電率変化に基づいて変動させることができるため、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても検出誤差を小さくでき優れた位置検出精度を得ることが可能になる。
【００５１】
また基準静電容量を有するリファレンスキャパシタ部をコンデンサチップとする構成では、リファレンスキャパシタ部にセンサ部と同様の、フィルム基材１０や各絶縁層１４，１８に対する誘電率依存性を持たせることができないため、位置検出精度の向上を適切に図ることができない。
【００５２】
本実施形態では、リファレンスキャパシタ部３０，３１をパターン形成することで、コンデンサチップを設ける構成に比べて、位置検出精度を適切に向上させることができるとともに、部品点数の削減及び薄型化を促進することが可能になる。また本実施形態では、フィルム基材１０の表側２及び裏側３の双方にて各導電層を印刷形成でき、リファレンスキャパシタ部３０，３１の形成も第１導体層３４をグランド層１７と同じ工程で印刷形成でき、第２導体層３５を回路配線層１９と同じ工程で印刷形成できる。よってリファレンスキャパシタ部３０，３１の形成のために製造工程が増えることがなく、リファレンスキャパシタ部としてコンデンサチップを設ける構成に比べて製造コストの低減を図ることが可能である。
【００５３】
本実施形態では、図５に示したように、リファレンスキャパシタ部３０，３１を、フィルム基材１０のスルーホール３２内の導電層３３を介して検出電極１２と導通する第１導体層３４と、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向する第２導体層３５とを有して構成しているため、センサ部２０側から回路部２１側のＩＣパッケージ２７に向う配線パターン（電気回路）を簡易化でき、また簡単な構造でリファレンスキャパシタ部３０，３１を形成できる。
【００５４】
また、本実施形態では、図２，図５に示すように、第１導体層３４及び第２導体層３５を、基準静電容量Ｃ１に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成することが好適である。簡単な構成で所望の基準静電容量Ｃ１を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１を形成できる。
【００５５】
また本実施形態ではセンサ部２０側に設けられるセンサ側絶縁層１４と、回路部２１側に設けられる回路側絶縁層１８とを同じ層構成で形成することが好ましい。ここで「同じ層構成」とは同じ材質で、さらにほぼ同じ厚みであることを意味する。これにより、センサ部２０とリファレンスキャパシタ部３０，３１とで絶縁層に対する誘電率依存性を同じにでき、より効果的に位置検出精度の向上を図ることができる。
【００５６】
図６は、リファレンスキャパシタ部４０の第２実施形態を示すものである。図６（ａ）（ｂ）に示すように、リファレンスキャパシタ部４０は、第１導体層４１と第２導体層４２とを有し、第１導体層４１は、検出電極１２と導電層３３を介して導通している。導電層３３はフィルム基材１０に形成されたスルーホール３２内に形成されている。
【００５７】
図６（ａ）に示すように第１導体層４１と第２導体層４２とは回路側絶縁層１８を介して対向しており、第１導体層４１と第２導体層４２間に基準静電容量Ｃ２が形成されている。
【００５８】
さらに図６に示すリファレンスキャパシタ部４０は、回路側絶縁層１８にスルーホール４３が形成され、スルーホール４３内を導電層４４が埋めている。そして第１導体層４１と第３導体層４５とが導電層４４を介して導通している。
【００５９】
図６（ｂ）に示すように、第２導体層４２は第３導体層４５と平面視にて対向する位置まで延出しており、第２導体層４２と第３導体層４５との間に基準静電容量Ｃ２に対する微調整用のコンデンサチップ４６が設けられている。なお、基準静電容量Ｃ２に対して微調整用コンデンサチップ４６の静電容量は十分に小さく例えば基準静電容量Ｃ２に対して１／１０程度である。
【００６０】
微調整用コンデンサチップ４６は、リファレンスキャパシタ部４０を構成する第１導体層４１及び第２導体層４２を印刷した際、基準静電容量Ｃ２がばらつく等の不具合発生時に微調整できるように取り付けたものであるが、微調整用コンデンサチップ４６の取り付けの有無は任意に決定することが出来る。
【００６１】
本実施形態における静電容量式入力装置１はノートパソコン等に搭載されるポインティングデバイスとして用いることができ、例えば図７のように静電容量式入力装置１の裏側の回路部２１には、二つのコネクタ部５０，５１が取り付けられている。そして一方のコネクタ部５０にはフレキシブルフラットケーブル５３が接続され、他方のコネクタ部５１にはスイッチ部５４，５４と金属プレートを備えるフレキシブルプリント基板５２が接続されている。
【００６２】
また図８に示すように本実施形態の静電容量式入力装置１を構成するフィルム基材を延在させて図７に示したフレキシブルフラットケーブル５３を一体にすることも可能である。これにより図８では図７に比べてコネクタ部５０を少なくでき部品点数を減らすことが可能になる。
【００６３】
さらには図９に示すように、フィルム基材をフレキシブルフラットケーブル５３用として延在させるとともにフレキシブルプリント基板５２用としても延在させて図７に示したフレキシブルプリント基板５２も一体的に形成することができ、これにより図７で示したコネクタ部５０，５１の双方を削除できる。
また図１０では、さらにフィルム基材を延長させてホールＩＣ５５を取り付けている。
【符号の説明】
【００６４】
１ 静電容量式入力装置
２ 表側
３ 裏側
１０ フィルム基材
１１ Ｙ駆動電極
１２ 検出電極
１３ Ｘ駆動電極
１４ センサ側絶縁層
１７ グランド層
１８ 回路側絶縁層
１９ 回路配線層
２０ センサ部
２１ 回路部
２４、２５、２６、３２、４３ スルーホール
２７ ＩＣパッケージ
３０、３１、４０ リファレンスキャパシタ部
３４、４１ 第１導体層
３５、４２ 第２導体層
４５ 第３導体層
４６ 微調整用コンデンサチップ
２９、５０、５１ コネクタ部
５２ フレキシブルプリント基板
５３ フレキシブルフラットケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電極と検出電極間の静電容量の変化によって指等の接近を検出する静電容量式入力装置に係り、特に回路部側にリファレンスキャパシタ部を有する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式入力装置は、以下の特許文献に記載されているように、基材及び電極パターンを備えるセンサ部と、センサ部の電極パターンと導通接続される回路部とを有して構成される。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２ではセンサ部と回路部とを別体で設けているが特許文献３のようにセンサ部と回路部とを共通のフィルム基材上に設けた構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５４６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７１３１１号公報
【特許文献３】ＵＳ ＲＥ４０，８６７Ｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、センサ部を構成する電極パターンをフィルム基材に形成した構成では、環境変化に伴うフィルム基材や絶縁層の誘電率の変化により、電極パターン間の静電容量が環境によりばらついてしまい、その結果、位置検出精度が低下する問題があった。
【０００６】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に位置検出精度の向上とともに薄型化、部品点数の削減を可能とした静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極とセンサ側絶縁層を介して対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置において、
前記フィルム基材の前記センサ部とは反対側の回路部側には、回路側絶縁層を介して対向する第１導体層と第２導体層とがパターン形成されてなるリファレンスキャパシタ部が設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層間に前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
このようにリファレンスキャパシタ部を構成する第１導体層と第２導体層を夫々パターン形成することで、リファレンスキャパシタ部とセンサ部の双方に、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができる。すなわちセンサ部の電極間の静電容量は、環境変化に伴うフィルム基材や絶縁層の誘電率変化により変動するが、同じように、リファレンスキャパシタ部の基準静電容量も変動させることができるため、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても検出誤差を小さくでき優れた位置検出精度を得ることが可能になる。
【０００９】
またリファレンスキャパシタ部をコンデンサチップとする構成では、リファレンスキャパシタ部にセンサ部と同様の、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができないため、位置検出精度の向上を適切に図ることができない。
【００１０】
本発明では、リファレンスキャパシタ部をパターン形成することで、コンデンサチップを設ける構成に比べて、位置検出精度を適切に向上させることができるとともに部品点数の削減及び薄型化を促進することが可能になる。
【００１１】
本発明では、前記第１導体層は、前記フィルム基材を貫通して前記検出電極と導通していることが、検出回路を簡素化でき、また簡単な構造でリファレンスキャパシタ部を形成できて好ましい。
【００１２】
また本発明では、前記第１導体層と前記第２導体層は、前記基準静電容量に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記回路部には、前記フィルム基材から離れる方向に向けてグランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、前記第１導体層は前記グランド層と同じ工程で形成され、前記第２導体層は前記回路配線層と同じ工程で形成されることが好ましい。これによりリファレンスキャパシタ部の形成を容易化でき製造コストの低減を図ることが出来る。
【００１４】
また本発明では、前記回路側絶縁層は、前記センサ側絶縁層と同じ層構成で形成されることが好ましい。センサ部とリファレンスキャパシタ部とで、絶縁層に対する誘電率依存性を同じにでき、より効果的に位置検出精度の向上を図ることが可能になる。
【００１５】
また本発明では、前記センサ部に、互いに絶縁されて直交する向きに形成された第１の駆動電極および第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極に距離を開けて対向する前記検出電極とが設けられており、前記リファレンスキャパシタ部は、前記第１の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第１リファレンスキャパシタ部と、前記第２の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第２リファレンスキャパシタ部とを有することが好ましい。
【００１６】
また本発明では、前記リファレンスキャパシタ部には、前記基準静電容量に対する微調整用コンデンサチップが設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、リファレンスキャパシタ部をパターン形成することで、リファレンスキャパシタ部とセンサ部の双方に、フィルム基材や絶縁層に対する誘電率依存性を持たせることができ、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても優れた位置検出精度を得ることが可能になる。またリファレンスキャパシタ部をチップコンデンサで構成する形態に比べて、位置検出精度の向上とともに部品点数の削減及び薄型化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における静電容量式入力装置の平面図、
【図２】本実施形態における静電容量式入力装置の裏面図、
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図５】第１実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、
【図６】（ａ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、（ｂ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の斜視図、
【図７】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図８】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図９】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図、
【図１０】本実施形態における静電容量式入力装置を用いたポインティングデバイスの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施形態における静電容量式入力装置１の平面図、図２は静電容量式入力装置１の裏面図、図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図４は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図５は、第１実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、図６（ａ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の部分拡大縦断面図、図６（ｂ）は、第２実施形態におけるリファレンスキャパシタ部の斜視図、である。ただし図５，図６では、静電容量式入力装置１の裏面側（回路部側）を上側に向けて図示した。
【００２０】
図３，図４の断面図に示すように、静電容量式入力装置１は、表側２と裏側３を有している。図１は静電容量式入力装置１を表側２から見た状態を示しており、図２は静電容量式入力装置１を裏側３から見た状態を示している。
【００２１】
図１に示すように、表側２にはそのほぼ全域にＸ駆動電極（第１の駆動電極）１３およびＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２が設けられている。なお図１には一つのＸ駆動電極に対して符号１３を付した。また図１では、Ｙ駆動電極及び検出電極を一部だけ図示し、また一つのＹ駆動電極及び一つの検出電極に対して符号１１，１２を付した。
各電極１１，１２、１３は印刷にてパターン形成されている。
【００２２】
図３，図４に示すように、静電容量式入力装置１は樹脂フィルム、樹脂シートからなる可撓性のフィルム基材１０を有する。フィルム基材１０を構成する合成樹脂は、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）である。
【００２３】
フィルム基材１０の表側２はセンサ部２０を構成し、フィルム基材１０の表面１０ａに、直接にまたは絶縁層を介して、図１に示す複数のＹ駆動電極１１と複数の検出電極１２とが形成されている。
【００２４】
またＹ駆動電極１１と検出電極１２の表面にセンサ側絶縁層１４が設けられ、Ｘ駆動電極１３はセンサ側絶縁層１４上に形成されている。このＸ駆動電極１３の表面は図示しない表面絶縁層で覆われている。
【００２５】
図１に示すように、それぞれのＹ駆動電極１１はＸ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１１ａを有している。複数のＹ駆動電極１１は、電極本体部１１ａがＹ１−Ｙ２方向に一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。検出電極１２は、Ｘ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１２ａを有しており、複数の検出電極１２は、電極本体部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａは、Ｙ１−Ｙ２方向に交互に配列しており、電極本体部１１ａと電極本体部１２ａは互いに平行である。
【００２６】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ１−Ｙ２方向に直線的に延びており、Ｘ１−Ｘ２方向に一定の間隔を空けて互いに平行に形成されている。
【００２７】
図１に示すように、Ｙ駆動電極１１は、枝電極部１１ｂを有している。枝電極部１１ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて複数本形成されており、それぞれが電極本体部１１ａと導通して電極本体部１１ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。検出電極１２も枝電極部１２ｂを有している。枝電極部１２ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向へ間隔を空けて複数本設けられている。それぞれの枝電極部１２ｂは、電極本体部１２ａと導通し、電極本体部１２ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａの上方を交差するように通過している。また、検出電極１２に枝電極部１２ｂが設けられていることで、検出電極１２の電極本体部１１ａとＸ駆動電極１３との交差部分において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００２９】
図１に示す実施の形態では、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていないが、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていてもよい。
【００３０】
Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａが互いに平行に対向しているとともに、Ｙ駆動電極１１の枝電極部１１ｂと検出電極１２の一対の枝電極部１２ｂとが、Ｘ１−Ｘ２方向にて対向するように配置されている。前記枝電極部１１ｂと枝電極部１２ｂが設けられていることで、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３１】
図２に示すように、フィルム基材１０の裏側３は回路部２１を構成し、フィルム基材１０の裏面１０ｂには、図３，図４に示すように、導電性材料で形成されたグランド層（シールド層）１７が形成されている。グランド層１７は、操作面のほぼ全域を裏側から覆うように形成されている。
【００３２】
図３，図４に示すように、グランド層１７の裏面は回路側絶縁層１８で覆われている。この回路側絶縁層１８の裏面１８ａに図２，図３，図４に示すように、回路配線層１９が形成されている。なお図２には一部の回路配線層１９のみを図示した。
【００３３】
図２に示すように、回路配線層１９は、Ｙ配線層１９ａと検出配線層１９ｂおよびＸ配線層１９ｃを有している。
【００３４】
図１に示すように、操作面の縁部に沿って、スルーホール２４，２５が形成されている。なお図１，図２には、各一つのスルーホールにのみ符号２４，２５を付した。図３，図４に示すように、スルーホール２４，２５は、フィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層３６，３７が充填されている。そして、それぞれのスルーホール２４内の導電層３６を介して複数本のＹ駆動電極１１とＹ配線層１９ａとが個別に導通している。同様に、それぞれのスルーホール２５内の導電層３７を介して複数本のＸ駆動電極１３とＸ配線層１９ｃとが個別に導通している。
【００３５】
また検出電極１２に対するスルーホール２６は図２に示すように一つであり、このスルーホール２６もフィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層が充填されている。そして、検出電極１２は一本に纏められて、スルーホール２６を介して検出電極１２と導通した一本の検出配線層１９ｂが回路部２１側に形成されている。
【００３６】
図２に示すように、回路部２１には回路側絶縁層１８の裏面１８ａに、電子素子としてＩＣパッケージ２７が実装されており、各回路配線層１９がＩＣパッケージ２７内の回路に導通している。ＩＣパッケージ２７内には、駆動回路や検出回路が含まれている。またＩＣパッケージ２７から回路配線層１９が延出してコネクタ部２９に接続されている。
【００３７】
また図３，図４に示すように回路配線層１９は、配線絶縁層２８で覆われている。ただし実装ランド部（図示せず）の部分に配線絶縁層２８は形成されておらず、実装ランド部は露出した状態となっている。
【００３８】
本実施形態では各層の材質を特に限定するものではないが、印刷形成可能とされ、例えば、各電極１１，１２，１３、回路配線層１９、さらには後述するリファレンスキャパシタ部を構成する導体層は、銀を含む導電層、カーボンを含む導電層、あるいはこれらの層の積層構造等で形成される。また、絶縁層１４，１８，２８は例えばレジストで形成される。
【００３９】
ＩＣパッケージ２７内の駆動回路によって、Ｙ配線層１９ａを介してＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられる。このパルス状の電圧は複数のＹ駆動電極１１に順番に与えられる。また、駆動回路によって、Ｘ配線層１９ｃを介してＸ駆動電極１３にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられ、このときもパルス状の電圧が複数のＸ駆動電極１３に順番に与えられる。ただし、Ｙ駆動電極１１とＸ駆動電極１３には、異なる時間に電圧が与えられる。
【００４０】
それぞれのＹ駆動電極１１と検出電極１２との間には静電容量が形成されている。いずれかのＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が印加されると、電圧の立ち上がりに同期して、電圧が与えられたＹ駆動電極１１に隣接する検出電極１２に瞬間的な電流が流れる。ほぼ接地電位の人の指（操作体）がセンサ部２０の操作面に触れて、指がいずれかのＹ駆動電極１１に接近すると、指とＹ駆動電極１１との間に静電容量が形成され且つ指と検出電極１２との間に静電容量が形成されるために、指が接近しているＹ駆動電極１１と検出電極１２との間の静電容量が変化する。検出電極１２に流れる電流量は前記静電容量の変動に応じて変化するため、指の近くに位置するＹ駆動電極１１に電圧が与えられたときに検出電極１２に流れる電流量と、指が接近していないＹ駆動電極１１に電圧を与えたときに検出電極１２に流れる電流量との間に変化が生じる。
【００４１】
本実施形態では、回路部２１に二つのリファレンスキャパシタ部３０，３１が形成されている。各リファレンスキャパシタ部３０，３１には基準静電容量が設定されている。
【００４２】
ここでリファレンスキャパシタ部３０，３１の構成について説明する。図５（図２に示す回路部２１側を上面側に図示した）に示すように、フィルム基材１０にスルーホール３２が形成され、スルーホール３２内に充填された導電層３３と検出電極１２とが導通している。
【００４３】
図５に示すように、回路部２１側では、グランド層１７と同じ形成面（フィルム基材１０の裏面１０ｂ）に第１導体層３４が印刷でパターン形成されている。図５に示すように検出電極１２と第１導体層３４は導電層３３を介して導通している。
【００４４】
さらに図５に示すように、回路配線層１９と同じ形成面（回路側絶縁層１８の裏面１８ａ）に第２導体層３５が形成されている。第２導体層３５は、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向し、第１導体層３４と第２導体層３５との間に基準静電容量Ｃ１を形成している。図２に示すように第２導体層３５は印刷でパターン形成されており、ＩＣパッケージ２７に回路配線層１９を介して接続される。なお第２導体層３５と回路配線層１９とを一体に形成することができる。
【００４５】
例えば図２に示す符号３０がＸ駆動電極１３と検出電極１２間の静電容量に対する基準静電容量Ｃ１を備えた第１リファレンスキャパシタ部３０であり、符号３１が、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２間の静電容量に対する基準静電容量Ｃ１を備えた第２リファレンスキャパシタ部３１である。
【００４６】
上記したように、各Ｙ駆動電極１１に対して次々にパルス状の電圧を与え、検出電極１２に流れる電流量を検出する。更に、第２リファレンスキャパシタ部３１の第２導体層３５に対してパルス状の電圧を与える。すると、第２リファレンスキャパシタ部３１の基準静電容量Ｃ１に基づいて検出電極１２および検出配線層１９ｂにより基準電流値が検出される。
【００４７】
ＩＣパッケージ２７の検出回路では、この基準電流値と、各Ｙ駆動電極１１と検出電極１２間の静電容量に基づく電流値を対比する。操作面に指を触れていないと、各Ｙ駆動電極に電圧を与えて得られた各電流値と、基準電流値との差が所定範囲内に収められ、指が接近していないと判断できる。一方、指が操作面上に接近すると、指に近いＹ駆動電極１１に電圧を印加したときに得られる電流値は、指が接近していないときの電流値に比べて変化するので、各Ｙ駆動電極１１に電圧を印加したときに得られた各電流値が基準電流値に対してどの程度変化しているかによって、指が接近している箇所のＹ座標上の位置を推定することができる。同様に、各Ｘ駆動電極１３と第１リファレンスキャパシタ部３０の第２導体層３５に次々にパルス状の電圧を与え、検出電極１２に流れる電流量を検出する。そして各Ｘ駆動電極１３に電圧を印加したときに得られた各電流値が基準電流値に対してどの程度変化しているかによって、指が接近している箇所のＸ座標上の位置を推定することができる。
【００４８】
また本実施形態の基準静電容量を有するリファレンスキャパシタ部を備えた静電容量式入力装置によれば、例えば、操作面全体を手で触った状態をも検出することが可能である。
【００４９】
本実施形態の静電容量式入力装置１の特徴的部分は、回路部２１側に、回路側絶縁層１８を介して対向する第１導体層３４と第２導体層３５とをパターン形成して基準静電容量を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１を設けた点にある。
【００５０】
これにより、フィルム基材１０の裏側３に設けたリファレンスキャパシタ部３０，３１とフィルム基材１０の表側２に設けたセンサ部２０の双方に、フィルム基材１０や各絶縁層１４、１８に対する誘電率依存性を持たせることができる。上記したようにフィルム基材１０はＰＥＴフィルム等であり環境変化によって誘電率が変化しやすい。また各絶縁層１４，１８もレジスト等で形成され環境変化によって誘電率が変化しやすい。このためセンサ部２０のパターン形成された電極間の静電容量は、環境変化に伴うフィルム基材１０や各絶縁層１４，１８の誘電率変化により変動しやすいが、本実施形態ではリファレンスキャパシタ部３０，３１をパターン形成することで、リファレンスキャパシタ部３０，３１の基準静電容量をセンサ部２０側と同様に、フィルム基材１０や各絶縁層１４，１８の誘電率変化に基づいて変動させることができるため、電極間の静電容量の温湿度ドリフトによっても検出誤差を小さくでき優れた位置検出精度を得ることが可能になる。
【００５１】
また基準静電容量を有するリファレンスキャパシタ部をコンデンサチップとする構成では、リファレンスキャパシタ部にセンサ部と同様の、フィルム基材１０や各絶縁層１４，１８に対する誘電率依存性を持たせることができないため、位置検出精度の向上を適切に図ることができない。
【００５２】
本実施形態では、リファレンスキャパシタ部３０，３１をパターン形成することで、コンデンサチップを設ける構成に比べて、位置検出精度を適切に向上させることができるとともに、部品点数の削減及び薄型化を促進することが可能になる。また本実施形態では、フィルム基材１０の表側２及び裏側３の双方にて各導電層を印刷形成でき、リファレンスキャパシタ部３０，３１の形成も第１導体層３４をグランド層１７と同じ工程で印刷形成でき、第２導体層３５を回路配線層１９と同じ工程で印刷形成できる。よってリファレンスキャパシタ部３０，３１の形成のために製造工程が増えることがなく、リファレンスキャパシタ部としてコンデンサチップを設ける構成に比べて製造コストの低減を図ることが可能である。
【００５３】
本実施形態では、図５に示したように、リファレンスキャパシタ部３０，３１を、フィルム基材１０のスルーホール３２内の導電層３３を介して検出電極１２と導通する第１導体層３４と、第１導体層３４と回路側絶縁層１８を介して対向する第２導体層３５とを有して構成しているため、センサ部２０側から回路部２１側のＩＣパッケージ２７に向う配線パターン（電気回路）を簡易化でき、また簡単な構造でリファレンスキャパシタ部３０，３１を形成できる。
【００５４】
また、本実施形態では、図２，図５に示すように、第１導体層３４及び第２導体層３５を、基準静電容量Ｃ１に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成することが好適である。簡単な構成で所望の基準静電容量Ｃ１を備えるリファレンスキャパシタ部３０，３１を形成できる。
【００５５】
また本実施形態ではセンサ部２０側に設けられるセンサ側絶縁層１４と、回路部２１側に設けられる回路側絶縁層１８とを同じ層構成で形成することが好ましい。ここで「同じ層構成」とは同じ材質で、さらにほぼ同じ厚みであることを意味する。これにより、センサ部２０とリファレンスキャパシタ部３０，３１とで絶縁層に対する誘電率依存性を同じにでき、より効果的に位置検出精度の向上を図ることができる。
【００５６】
図６は、リファレンスキャパシタ部４０の第２実施形態を示すものである。図６（ａ）（ｂ）に示すように、リファレンスキャパシタ部４０は、第１導体層４１と第２導体層４２とを有し、第１導体層４１は、検出電極１２と導電層３３を介して導通している。導電層３３はフィルム基材１０に形成されたスルーホール３２内に形成されている。
【００５７】
図６（ａ）に示すように第１導体層４１と第２導体層４２とは回路側絶縁層１８を介して対向しており、第１導体層４１と第２導体層４２間に基準静電容量Ｃ２が形成されている。
【００５８】
さらに図６に示すリファレンスキャパシタ部４０は、回路側絶縁層１８にスルーホール４３が形成され、スルーホール４３内を導電層４４が埋めている。そして第１導体層４１と第３導体層４５とが導電層４４を介して導通している。
【００５９】
図６（ｂ）に示すように、第２導体層４２は第３導体層４５と平面視にて対向する位置まで延出しており、第２導体層４２と第３導体層４５との間に基準静電容量Ｃ２に対する微調整用のコンデンサチップ４６が設けられている。なお、基準静電容量Ｃ２に対して微調整用コンデンサチップ４６の静電容量は十分に小さく例えば基準静電容量Ｃ２に対して１／１０程度である。
【００６０】
微調整用コンデンサチップ４６は、リファレンスキャパシタ部４０を構成する第１導体層４１及び第２導体層４２を印刷した際、基準静電容量Ｃ２がばらつく等の不具合発生時に微調整できるように取り付けたものであるが、微調整用コンデンサチップ４６の取り付けの有無は任意に決定することが出来る。
【００６１】
本実施形態における静電容量式入力装置１はノートパソコン等に搭載されるポインティングデバイスとして用いることができ、例えば図７のように静電容量式入力装置１の裏側の回路部２１には、二つのコネクタ部５０，５１が取り付けられている。そして一方のコネクタ部５０にはフレキシブルフラットケーブル５３が接続され、他方のコネクタ部５１にはスイッチ部５４，５４と金属プレートを備えるフレキシブルプリント基板５２が接続されている。
【００６２】
また図８に示すように本実施形態の静電容量式入力装置１を構成するフィルム基材を延在させて図７に示したフレキシブルフラットケーブル５３を一体にすることも可能である。これにより図８では図７に比べてコネクタ部５０を少なくでき部品点数を減らすことが可能になる。
【００６３】
さらには図９に示すように、フィルム基材をフレキシブルフラットケーブル５３用として延在させるとともにフレキシブルプリント基板５２用としても延在させて図７に示したフレキシブルプリント基板５２も一体的に形成することができ、これにより図７で示したコネクタ部５０，５１の双方を削除できる。
また図１０では、さらにフィルム基材を延長させてホールＩＣ５５を取り付けている。
【符号の説明】
【００６４】
１ 静電容量式入力装置
２ 表側
３ 裏側
１０ フィルム基材
１１ Ｙ駆動電極
１２ 検出電極
１３ Ｘ駆動電極
１４ センサ側絶縁層
１７ グランド層
１８ 回路側絶縁層
１９ 回路配線層
２０ センサ部
２１ 回路部
２４、２５、２６、３２、４３ スルーホール
２７ ＩＣパッケージ
３０、３１、４０ リファレンスキャパシタ部
３４、４１ 第１導体層
３５、４２ 第２導体層
４５ 第３導体層
４６ 微調整用コンデンサチップ
２９、５０、５１ コネクタ部
５２ フレキシブルプリント基板
５３ フレキシブルフラットケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極とセンサ側絶縁層を介して対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置において、
前記フィルム基材の前記センサ部とは反対側の回路部側には、回路側絶縁層を介して対向する第１導体層と第２導体層とがパターン形成されてなるリファレンスキャパシタ部が設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層間に前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量が形成されていることを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項２】
前記第１導体層は、前記フィルム基材を貫通して前記検出電極と導通している請求項１記載の静電容量式入力装置。
【請求項３】
前記第１導体層と前記第２導体層は、前記基準静電容量に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成されている請求項１又は２に記載の静電容量式入力装置。
【請求項４】
前記回路部には、前記フィルム基材から離れる方向に向けてグランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、前記第１導体層は前記グランド層と同じ工程で形成され、前記第２導体層は前記回路配線層と同じ工程で形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項５】
前記回路側絶縁層は、前記センサ側絶縁層と同じ層構成で形成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項６】
前記センサ部に、互いに絶縁されて直交する向きに形成された第１の駆動電極および第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極に距離を開けて対向する前記検出電極とが設けられており、前記リファレンスキャパシタ部は、前記第１の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第１リファレンスキャパシタ部と、前記第２の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第２リファレンスキャパシタ部とを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項７】
前記リファレンスキャパシタ部には、前記基準静電容量に対する微調整用コンデンサチップが設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項１】
フィルム基材と、前記フィルム基材のセンサ部側にパターン形成された駆動電極と、前記駆動電極とセンサ側絶縁層を介して対向し前記駆動電極との間の静電容量を検出するパターン形成された検出電極と、を有する静電容量式入力装置において、
前記フィルム基材の前記センサ部とは反対側の回路部側には、回路側絶縁層を介して対向する第１導体層と第２導体層とがパターン形成されてなるリファレンスキャパシタ部が設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層間に前記駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量が形成されていることを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項２】
前記第１導体層は、前記フィルム基材を貫通して前記検出電極と導通している請求項１記載の静電容量式入力装置。
【請求項３】
前記第１導体層と前記第２導体層は、前記基準静電容量に応じて、所定の長さ寸法にて直線状に延出形成されている請求項１又は２に記載の静電容量式入力装置。
【請求項４】
前記回路部には、前記フィルム基材から離れる方向に向けてグランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、前記第１導体層は前記グランド層と同じ工程で形成され、前記第２導体層は前記回路配線層と同じ工程で形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項５】
前記回路側絶縁層は、前記センサ側絶縁層と同じ層構成で形成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項６】
前記センサ部に、互いに絶縁されて直交する向きに形成された第１の駆動電極および第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極に距離を開けて対向する前記検出電極とが設けられており、前記リファレンスキャパシタ部は、前記第１の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第１リファレンスキャパシタ部と、前記第２の駆動電極と前記検出電極間の静電容量に対する基準静電容量を備える第２リファレンスキャパシタ部とを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項７】
前記リファレンスキャパシタ部には、前記基準静電容量に対する微調整用コンデンサチップが設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９０２１７（Ｐ２０１２−１９０２１７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５５４（Ｐ２０１１−５２５５４）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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