TWI450167B - 電容感測器及資訊輸入裝置 - Google Patents

Description

電容感測器及資訊輸入裝置

本揭示內容係關於一種電容感測器及一種資訊輸入裝置，其能夠根據電容之變化偵測一手指之一接觸或接近位置。

近些年來，已廣泛使用根據電容之變化偵測一手指之位置並控制螢幕顯示及裝置操作之電子裝置。此類電容感測器通常藉由偵測配置在一平坦平面中之複數個電極之電容之變化而決定一手指在一平坦平面中之接觸或接近位置。

舉例而言，日本專利特許公開申請案第59-119630號(第3頁，圖5)(下文稱作專利文件1)揭示一種觸控開關裝置，其具有一電極結構，該電極結構具有藉由沿一對角線將一矩形劃分為兩部分而形成之兩個三角形觸控電極，該等觸控電極係配置在一單軸方向上使得其斜邊彼此相對，其間具有一小間隙。根據此一電極結構，由於與觸控電極之各者重疊之一手指之一區域取決於手指之一單軸位置而改變，故可根據觸控電極之電容之變化速率識別手指之一接觸位置。此外，日本專利特許公開申請案第59-121484號(第3頁，圖5)(下文稱作專利文件2)揭示一種座標輸入裝置，其包含在一雙軸方向上以預定間隔配置為一個4×4矩陣以根據觸控電極之電容之變化速率識別一手指之一雙軸接觸位置之複數個矩形觸控電極。

但是在專利文件1所揭示之電極結構中，若觸控電極沿著單軸方向漸寬，則觸控電極之斜邊各形成一平緩角度，其減小一手指之接觸位置之偵測解析度。在專利文件2所揭示之電極結構中，信號線係連接至觸控電極並經佈線穿過電極之間之間隙。信號線係像觸控電極一樣電容耦合至手指且因此需使信號線變薄以抑制偵測精度因信號線之電容耦合而降低。但是，使信號線變薄增大信號線之電阻，其劣化觸控電極對電容變化之靈敏度。

鑑於此等情況，需提供一種電容感測器及一種資訊輸入裝置，其能夠提高雙軸位置偵測之精度及防止由一偵測區域內存在配接線所導致之靈敏度降低。

根據本揭示內容之一實施例，提供一種電容感測器，其包含一第一電極、一第二電極、一第三電極及一支撐本體。

第一電極包含一第一區域，該第一區域相對於平行於一第一方向之一寬度方向在與正交於第一方向之一第二方向平行之高度上漸大；一第二區域，其相對於寬度方向在高度上漸小；及一第三區域，其導致第一區域與第二區域彼此相對。

第二電極係在第二方向上與第一區域相對且相對於第一方向在與第二方向平行之高度上漸小。

第三電極係在第二方向上與第二區域相對且相對於第一方向在與第二方向平行之高度上漸大。

支撐本體以包含第一電極、第二電極及第三電極之複數個電極群組係經由第三區域彼此連接之此一狀態支撐該複數個電極群組，並沿著第二方向配置複數個電極群組。

包含第一電極至第三電極之電極群組之第一電極(第一區域)與第二電極之面積比及第一電極(第二區域)與第三電極之面積比相對於第一方向逐漸變化。因此，可藉由偵測電極之電容之變化速率(電容之變化量)在電極群組上識別一偵測目標之位置。

在上述電容感測器中，由於電極群組之各者在第一方向上被劃分為三個部分，故可根據偵測目標在第一方向上之位置變化增大電極之電容之變化速率。此提高在第一方向上對偵測目標之位置偵測之精度。

此外，由於在第二方向上將電極群組配置在支撐本體上，故可根據電極群組之電容之變化速率高精度地偵測偵測目標在第二方向上之位置變化。

此外，當構成電極群組之所有第二電極及第三電極在第一方向上引導朝向一偵測區域之一外部時，可免除對連接至此等電極以在偵測區域內佈線之配接線之需要。此防止由偵測區域內之配接線之存在而導致之偵測靈敏度之降低。

第一區域可具有與第二電極相對之一第一斜邊。

第二區域可具有與第三電極相對之一第二斜邊。

此可在第一區域與第二電極之間形成一直邊界及在第二區域與第三電極之間形成一直邊界。因此，可提供偵測目標相對於第一方向之位置與電極之間之電容比之間之預定比例關係以藉此導致穩定的偵測靈敏度。

第一區域及第二區域之各者可在與第三區域之一連接部件上具有高度之一最大值。

因此，可形成相對於一中心部分對稱之一形狀之第一電極並防止第一區域邊與第二區域邊之間之偵測靈敏度改變的發生。

可使第一電極變寬以沿著第一方向覆蓋一偵測目標之一偵測區域。

第二電極及第三電極之各者可具有與第三區域相對之一第一末端及相對於第一方向引導朝向偵測區域之外部之一第二末端。

此使得配接線可連接至此等電極而無需在偵測區域內佈線。因此，可防止由偵測區域內存在配接線所導致之偵測靈敏度降低。

第三區域可導致第一區域與第二區域以第一區域與第二區域係彼此連接之此一狀態彼此相對。

因此，將電極群組之第一電極彼此連接使得組態一個一體式第一電極。當偵測到此第一電極之一計數值時，可決定一偵測目標是否接近或接觸一偵測區域。

支撐本體可以複數個電極群組係經由第三區域彼此連接為複數個電極群組單元之此一狀態支撐複數個電極群組，並可沿著第二方向配置該複數個電極群組單元。

使用此組態，當偵測到複數個電極群組單元之第一電極之計數值時，可決定偵測單元接近或接觸偵測區域之哪個電極群組單元邊。

第三區域可包含一第一連接部件，該第一連接部件將複數個電極群組之一第一區域連接至另一第一區域；及一第二連接部件，其以第二連接部件係遠離第一連接部件之此一狀態與第一連接部件相對並將複數個電極群組之一第二區域連接至另一第二區域。

因此，當偵測到彼此連接之電極群組之第一區域之計數值及彼此連接之電極群組之第二區域之計數值時，可決定偵測目標接近或接觸偵測區域之第一區域邊與第二區域邊之哪一者。

支撐本體可以複數個電極群組係經由第三區域彼此連接為複數個電極群組單元之此一狀態支撐複數個電極群組並可沿著第二方向配置複數個電極群組單元。

使用此組態，當偵測到複數個電極群組單元之彼此連接之電極群組之第一區域之計數值及彼此連接之電極群組之第二區域之計數值時，可決定偵測目標接近或接觸偵測區域之哪個電極群組單元邊及此外偵測區域之右半區域與左半區域之哪一者。

根據本揭示內容之一實施例，提供一種資訊輸入裝置，其包含一第一電極、一第二電極、一第三電極、一支撐本體、一信號產生區段及一控制區段。

第一電極包含一第一區域，該第一區域相對於平行於一第一方向之一寬度方向在與正交於第一方向之一第二方向平行之高度上漸大；一第二區域，其相對於寬度方向在高度上減小；及一第三區域，其將第一區域與第二區域連接。

第二電極係在第二方向上與第一區域相對且相對於第一方向在與第二方向平行之高度上漸小。

第三電極係在第二方向上與第二區域相對且相對於第一方向在與第二方向平行之高度上漸大。

支撐本體以各包含第一電極、第二電極及第三電極之複數個電極群組係經由第三區域彼此連接之此一狀態支撐該複數個電極群組，並沿著第二方向配置複數個電極群組。

信號產生區段產生信號電壓以振盪第一電極至第三電極。

控制區段基於複數個電極群組之電容之變化產生含有有關一偵測目標相對於第一方向及第二方向之位置之資訊之一控制信號。

因此，當偵測到第一電極之一計數值時，可決定偵測目標是否接近或接觸偵測區域。僅第一電極被震盪直至基於電容之變化偵測到偵測目標之接近，且當偵測到偵測目標之接近時掃描第一電極、第二電極及第三電極。此與在偵測到偵測目標之接近前亦掃描第一電極、第二電極及第三電極之情況相比減少待驅動之電極。

資訊輸入裝置可進一步包含與支撐本體相對且包含一影像之一顯示表面之一顯示元件。

控制信號可包含用於控制待在顯示表面上顯示之一影像之一信號。

複數個電極群組及支撐本體可各由一半透明材料形成。

根據本揭示內容之實施例，可提高雙軸位置偵測之精度及防止由偵測區域內存在配接線所導致之靈敏度降低。

根據下文對如隨附圖式所圖解說明之本揭示內容之最佳模式實施例的詳細描述，本揭示內容之此等及其他目標、特徵及優點將變得更加顯而易見。

下文將參考圖式描述本揭示內容之實施例。

<第一實施例>

[資訊輸入裝置]

圖1係根據本揭示內容之一實施例之包含一電容感測器之一資訊輸入裝置之一組態之一分解示意透視圖。

本實施例之一資訊輸入裝置5包含一電容感測器1、一顯示元件17、一驅動區段18及一控制區段19。資訊輸入裝置5構成一電子裝置(諸如一攜帶式資訊終端或一靜態資訊顯示裝置)。應注意在圖式中未展示用於容置電容感測器1、顯示元件17及類似物之一外殼。

[電容感測器]

圖2係電容感測器1之一組態之一示意平面圖。

電容感測器1包含一偵測區域SA，該偵測區域SA具有一寬度W及一高度H。電容感測器1係放置在顯示元件17之一操作螢幕17a上且係組態為用於根據電容之變化在偵測區域SA內偵測一偵測目標(例如使用者之手指)之接近或接觸之一感測器面板。應注意在圖1及圖2中，X軸表示平行於操作螢幕17a之一橫邊之一軸，Y軸表示平行於操作螢幕17a之一縱邊之一軸，且Z軸表示垂直於操作螢幕17a之一軸。

如圖2所示，電容感測器1具有複數個電極群組10₁ 、10₂ 、10₃ 、10₄ 、...、10_N 及用於支撐此等電極群組之一支撐本體14。電極群組係沿著Y軸方向(第二方向)以一恆定間距配置在支撐本體14之一表面上。在圖2中，沿著+Y方向依序賦予電極群組元件符號10₁ 、10₂ 、10₃ 、10₄ 、...、10_N 。該等電極群組之組態相同且因此在本文中被統稱為「電極群組10」，個別描述電極群組之情況除外。

如圖2所示，電極群組10包含一第一電極100、一第二電極200及一第三電極300。

圖3係一電極群組之一放大平面圖。

第一電極100具有平行於X軸方向(第一方向)之一底邊。使底邊之長度幾乎與偵測區域SA之寬度W相同。即第一電極100係寬至沿著X軸方向覆蓋偵測區域SA之寬度。第一電極100包含一第一區域120、一第二區域130及一第三區域110。

第一區域120相對於平行於+X方向之一寬度方向在平行於+Y方向(高度方向)之高度上漸大。具體言之，第一區域120係由一大致等腰三角形形成，該大致等腰三角形具有兩個斜邊121及122，形成一底邊123作為與第三區域110之一連接部件(下文將描述)上之第一區域120之高度之一最大值。

第二區域130相對於平行於+X方向之寬度方向在平行於+Y方向(高度方向)之高度上漸小。具體言之，第二區域130係由一大致等腰三角形形成，該大致等腰三角形具有兩個斜邊131及132，形成一底邊133作為與第三區域110之一連接部件(下文將描述)上之第二區域130之高度之一最大值。應注意雖然為便於理解圖3展示表示底邊123及133之虛線，但是如圖2或類似圖中所示此等線在實際第一電極100中並不存在。

第三區域110將第一區域120與第二區域130連接。具體言之，第三區域110包含一區域連接部件111及一電極群組連接部件112。區域連接部件111導致第一區域120與第二區域130係以彼此相對之第一區域120及第二區域130係彼此連接之此一狀態而彼此相對。電極群組連接部件112係在Y方向上與區域連接部件111相連且具有與區域連接部件111之寬度相等之一寬度。電極群組連接部件112在Y軸方向上將鄰近電極群組10及10之區域連接部件111及111彼此連接。

第二電極200係在Y軸方向上與第一區域120相對，且經形成以相對於+X方向(寬度方向)在平行於+Y方向(高度方向)之高度上漸小。具體言之，第二電極200係在X軸方向上與第三區域110之電極群組連接部件112相對且在Y軸方向上與兩個鄰近電極群組10及10之第一區域120及120相對。更具體言之，第二電極200係由一等腰梯形形成，該等腰梯形具有：一上邊201，該上邊201平行於與第三區域110之電極群組連接部件112相對之Y軸；一下邊202，其係與上邊201相對；一直斜邊203，其係與第一區域120之斜邊121相對；及一斜邊204，其係與鄰近電極群組10之第一區域120之斜邊122相對。

第一區域120之斜邊121及第二電極200之斜邊203相對於X軸形成相同傾斜角度。兩個斜邊121與203之間具有一恆定間隙。第一區域120之斜邊122與第二電極200之斜邊204相對於X軸形成相同傾斜角度。兩個斜邊122與204之間具有一恆定間隙。第三區域110之電極群組連接部件112及第二電極200之上邊201係平行於Y軸。電極群組連接部件112與上邊201之間具有一恆定間隙。未特別限制間隙之大小，前提係間隙提供第一電極100與第二電極200之間之電隔離。

第三電極300係在Y軸方向上與第二區域130相對，且經形成以相對於+X方向(寬度方向)在平行於+Y方向(高度方向)之高度上漸大。具體言之，第三電極300係在X軸方向上與第三區域110之電極群組連接部件112相對且在Y軸方向上兩個鄰近電極群組10及10之第二區域130及130相對。更具體言之，第三電極300係由一等腰梯形形成，該等腰梯形具有一上邊301，該上邊301平行於與第三區域110之電極群組連接部件112相對之Y軸；一下邊302，其係與上邊301相對；一直斜邊303，其係與第二區域130之斜邊131相對；及一斜邊304，其係與鄰近電極群組10之第二區域130之斜邊131相對。

第二區域130之斜邊131及第三電極300之斜邊303相對於X軸形成相同傾斜角度。兩個斜邊131與303之間具有一恆定間隙。第二區域130之斜邊132與第三電極300之斜邊304相對於X軸形成相同傾斜角度。兩個斜邊132與304之間具有一恆定間隙。第三區域110之電極群組連接部件112及第三電極300之上邊301係平行於Y軸。電極群組連接部件112與上邊301之間具有一恆定間隙。未特別限制間隙之大小，前提係間隙提供第一電極100與第三電極300之間之電隔離。

第二電極200與第三電極300係在X軸方向上彼此相對，同時在其間夾置第一電極100之第三區域110，且相對於穿過第一電極100之中心部分之平行於Y軸方向之一直線對稱。

應注意雖然如圖2所示在Y軸方向上位於兩個末端上之第一電極100及100之形狀與其他第一電極100不同，但是其等之功能及類似方面與其他第一電極100相同。

根據本實施例，第一電極100之第一區域120與第二電極200其間具有直斜邊作為一邊界部分，且第一電極100之第二區域130與第三電極300其間具有直斜邊作為一邊界部分。此利用偵測目標相對於X軸方向之位置與電極之間之電容比之間的預定比例關係提供穩定的偵測靈敏度。

此外，由於第一電極係大致形成為相對於作為對稱軸之第三區域110之中心部分對稱之一形狀，故可防止第一區域120之一邊與第二電極200之一邊之間以及第二區域130之一邊與第三電極之一邊之間發生偵測靈敏度之改變。

支撐本體14係與顯示元件17之一影像顯示表面(操作螢幕17a)相對。支撐本體14以電極群組10係經由第三區域110彼此連接之此一狀態支撐因此組態之複數個電極群組10，以在Y軸方向上保持電極群組10配置為具有預定間距。應注意在下文描述中，經由第三區域110彼此連接、藉由支撐本體14支撐之複數個電極群組10亦稱作「電極群組單元20」。支撐本體14係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)或類似物之一撓性、電隔離塑膠膜形成。應注意支撐本體14或可使用一剛性材料(諸如玻璃及陶瓷)。

電極群組10(第一電極至第三電極100至300)及支撐本體14係各由半透明材料形成。舉例而言，電極群組10係由一透明導電氧化物(諸如銦錫氧化物(ITO)、SnO及ZnO)形成。支撐本體14係由PET、PEN或類似物之一透明樹脂膜形成。因此，可透過電容感測器1從外部看見顯示在操作螢幕17a上之一影像。

未特別限制電極群組10之形成方法。舉例而言，可使用薄膜形成方法(諸如氣相沈積、濺鍍及CVD)在支撐本體14上形成構成電極群組10之一導電膜。在此情況中，在一基板上形成導電膜後，可將導電膜圖案化為一預定形狀。或者，在用一光阻遮罩在基板之一表面上形成導電膜後，可將一多餘導電膜連同光阻遮罩從基板上一起移除(剝離)。此外，亦可使用一印刷方法(諸如電鍍或網版印刷)在基板上形成一電極圖案。

電極群組10進一步包含用於將第一電極至第三電極100至200連接至驅動區段18之信號線(配接線)。在本實施例中，一信號線100s係在Y軸方向上連接至第一電極100之一末端，且信號線200s及300s係分別連接至引導朝向偵測區域SA之外部之第二電極200及第三電極300之底邊202及302。

信號線100s至300s係在支撐本體14上之偵測區域SA之外部之一區域中佈線且係經由外部連接終端(諸如未展示之連接器)連接至驅動區段18。

信號線100s至300s可由第一電極100、第二電極200及第三電極300之組成材料形成。在此情況中，信號線100s至300s可與第一電極100、第二電極200及第三電極300同時形成。同時，信號線100s至300s可由非半透明導電材料(舉例而言，鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)或類似物之金屬線)形成。在此情況中，一配接線層可由一低電阻率材料製成，其允許以高靈敏度偵測第一電極100、第二電極200及第三電極300之電容之變化。此外，由於信號線100s至300s係定位在偵測區域SA之外部，故可防止信號線100s至300s損及影像可見度，前提係偵測區域SA之外部在操作螢幕17a之一有效像素區域外。

電極群組10之寬度係設定為偵測區域SA之寬度W。電極群組10之寬度(X軸方向上之尺寸)可相同於、大於或小於偵測區域SA之寬度W。重點在於電極群組10經形成以具有使電極群組10覆蓋偵測區域SA之完整寬度之電極群組10之一大小。

同時，電極群組10之高度h(Y軸方向上的尺寸)係根據偵察區域SA之一高度H、一偵測目標之一大小、Y軸方向上之一偵測解析度或類似參數適當地設定。在本實施例中，假定使用者之手指為偵測目標，且(舉例而言)考慮與操作表面接觸之手指之一部分之大小，將第一電極100之第一區域120之底邊123、第一電極100之第二區域130之底邊133、第二電極200之下邊202及第三電極300之下邊302設定為5 mm至10 mm。類似地，未特別限制沿著Y軸方向之電極群組10之行數。根據偵測區域SA之高度、偵測目標之大小、Y軸方向上之偵測解析度或類似參數適當地設定行數。

此外，相對於+X方向使第一電極100之高度與第二電極200及第三電極300之高度之總和恆定。此使得整個電極群組之高度恆定，以藉此可取決於偵測目標相對於X軸方向之位置抑制偵測靈敏度之改變發生。

此外，如圖1所示，電容感測器1包含用於覆蓋電極群組10之所有行之一保護層15。保護層15係由PET、PEN或類似物之一半透明樹脂膜、一塑膠板、一玻璃片或類似物形成。此外，保護層15之一最外層表面構成將由使用者觸控及操作之一操作表面。

根據本實施例，當第二電極200及第三電極300之兩者相對於X軸方向引導朝向偵測區域SA之外部時，可免除對分別連接至第二電極200及第三電極300以在偵測區域SA內佈線之信號線200s及300s之需要。此防止由偵測區域SA內存在配接線所導致之偵測靈敏度降低。

[驅動區段]

驅動電極群組10之驅動區段18包含一信號產生電路，該信號產生電路係用於產生待供應至電極100至300之信號電壓；及一算術電路，其係用於計算電極100至300之電容及電容之變化。未特別限制信號電壓，前提係信號能夠振盪電極100至300。舉例而言，信號可為具有一預定頻率之脈衝信號、高頻率信號、交流信號或直流信號。未特別限制算術電路，前提係算術電路能夠偵測振盪電極之電容或電容之變化量。本實施例之算術電路將電容之變化量轉換為整數值(計數值)並將整數值(計數值)輸出至控制區段19。

在本實施例中，採用所謂自電容方法偵測電極100至300之電容及電容變化。自電容方法亦稱作單電極方法，其僅使用一電極用於感測。用於感測之電極具有相對於一接地電位之一浮動電容。當一接地偵測目標(諸如人體(手指))靠近時，電極之浮動電容增大。算術電路藉由偵測此電容增大計算手指之接近及位置座標。

未特別限制電極100至300之振盪之量級，即電極100至300之掃描方法。電極100至300可在寬度方向(+X方向)上或在相反方向(-X方向)上依序振盪。此外，可(舉例而言，在Y軸方向上)同時或循序振盪電極之所有行。

此外，不可在任何時候振盪所有電極100至300但是可省略預定電極而振盪。舉例而言，可僅振盪所有行之第一電極100(或預定省略後之該等行之一些)直至偵測到偵測目標(諸如使用者之手指)之接近，且隨後隨著偵測目標之不斷接近可增加待振盪之電極之數量。此外，可在操作螢幕17a之顯示模式中選擇待振盪之電極。舉例而言，若需要手指之輸入操作之影像密集地位於螢幕之左側上，則僅可掃描第二電極200，且相比之下，若該等影像密集地位於螢幕之右側上，則僅可掃描第三電極300。此與掃描所有電極之情況相比可減少待驅動之電極。

[控制區段]

控制區段19根據來自驅動區段18之輸出產生用於控制顯示在顯示元件17之操作螢幕17a上之一影像之控制信號，並輸出控制信號至顯示元件17。控制區段19通常包含一電腦，該電腦識別偵測區域SA中之手指之一操作位置、一操作方向及類似參數，並根據此等偵測結果執行預定影像控制操作。舉例而言，控制區段19根據使用者之意圖執行螢幕控制操作，諸如對應於操作位置改變螢幕上之影像及沿著操作方向移動一影像。

控制區段19可產生用於控制資訊輸入裝置5之其他功能之其他控制信號。舉例而言，控制區段19可取決於操作螢幕17a上之操作位置使各種功能得以執行，諸如電話呼叫、線路切換、詞典查詢、文字資訊輸入及玩遊戲。

控制區段19不一定由與驅動區段18分開之一電路形成，但可包含與驅動區段18整合之一電路。舉例而言，控制區段19及驅動區段18可藉由一單個半導體晶片(IC晶片)組態。

[資訊輸入裝置之操作之實例]

接下來，將描述電容感測器1之操作之一實例。本文中，將說明結合電容感測器1之使用偵測手指之一輸入操作位置(XY座標)之一方法。應注意，如上所述，控制區段19決定輸入操作位置。

(Y軸方向上之偵測)

接下來，將說明結合電容感測器1之使用偵測手指之一輸入操作位置(XY座標)之一方法。應注意，如上所述，控制區段19決定輸入操作位置。

首先，將描述相對於Y軸方向在操作螢幕17a上偵測一操作位置之一方法。針對相對於Y軸方向偵測一操作位置，參考第二電極200之電容之變化或第三電極300之電容之變化。具體言之，在相對於Y軸方向偵測操作位置時，偵測複數個第二電極200之電容之變化及複數個第三電極300之電容之變化並基於其變化程度相對於Y方向決定手指之接觸位置。

在藉由自電容方法偵測電容時，電容(浮動電容)隨手指之不斷接近而變大。因此，可指定手指接近或接觸在複數個第二電極200及複數個第三電極300中被偵測到具有最大電容變化量之一電極正上方之一位置。另外，在從兩個鄰近第二電極200及200或兩個鄰近第三電極300及300中偵測到幾乎相等之最大電容變化量之情況中，可指定手指接近或接觸兩個鄰近電極正上方之一位置。另外，在從兩個鄰近第二電極200及200或兩個鄰近第三電極300及300中偵測到最大電容變化量及第二大電容變化量之情況中，可指定手指接近或接觸從兩個鄰近電極正上方之一位置偏向一電極之一位置。

此外，藉由設定計數值之合適臨限值，可決定手指相對於電容感測器1之接近距離。具體言之，當針對計數值設定一第一臨限值(觸控臨限值)且計數值超過臨限值時，決定一手指是否在操作螢幕17a上執行觸控操作。此外，可設定小於第一臨限值之一第二臨限值。此使在觸控操作前決定手指之接近成為可能，其允許以非接觸方式偵測手指之輸入操作。

根據本實施例，第二電極200及第三電極300係沿著Y軸方向配置。因此，可根據第二電極200及第三電極300之電容之變化速率以高精度偵測偵測目標在Y軸方向上之位置變化。

(X軸方向上之偵測)

接下來，將描述相對於X軸方向在操作螢幕17a上偵測一操作位置之一方法。針對相對於X軸方向偵測一操作位置，參考第一電極100之電容之變化及第二電極200之電容之變化或第三電極300之電容之變化。具體言之，在X軸方向上偵測時，偵測第一電極100之電容之變化、複數個第二電極200之電容之變化及複數個第三電極300之電容之變化並從其變化程度中相對於X方向決定手指之接觸位置。

圖4係描述相對於X軸方向偵測操作位置之方法之圖式。

如圖所示，在一手指接觸操作螢幕17a上之在X軸方向上相等(位於相同距離A上)但在Y軸方向上不同之複數個位置B、C及D之情況中，第一電極100之電容之變化量(計數變化量)原則上相等。在此，假定第一電極100之計數變化量為ΔC1，複數個第二電極200之計數變化量為ΔC2，且複數個第三電極300之計數變化量為ΔC3，在操作位置係位於第二電極200邊上之情況中可根據ΔC2/(ΔC1+ΔC2)×常數之表達式在操作螢幕17a上相對於X軸方向決定一操作位置。另外，在操作位置係位於第三電極300邊上之情況中可根據ΔC3/(ΔC1+ΔC3)×常數之表達式決定操作位置。

根據本實施例，電極群組10之第一電極100之第一區域120與第二電極200之面積比及第一電極100之第二區域130與第三電極300之面積比相對於X軸方向逐漸變化。因此，可藉由偵測電極100至300之電容之變化速率(或電容之變化量)識別偵測目標在電極群組10上之位置。

此外，由於電極群組10之各者在X軸方向上被劃分為三者，故可根據偵測目標沿著X軸方向之位置變化增大電極100至300之電容之變化速率。此提高沿著X軸方向偵測偵測目標之位置之精度。

[資訊輸入裝置之操作之實例]

接下來，將描述電容感測器1之操作之一實例。

首先，藉由控制區段19控制驅動區段18之信號產生電路以產生一信號電壓並供應信號電壓至第一電極100並振盪第一電極100。當驅動區段18之算術電路偵測到第一電極100之電容之變化時，算術電路將第一電極100之電容之變化量轉換為整數值(計數值)，並輸出整數值(計數值)至控制區段19。當接收到來自算術電路之輸出時，控制區段19指定偵測目標接近或接觸操作螢幕17a、除第一電極100以外亦供應信號電壓至第二電極200及第三電極300、並振盪第一電極100、第二電極200及第三電極300。

當驅動區段18之算術電路偵測到第一電極100、第二電極200及第三電極300之電容之變化時，驅動區段18之算術電路將第一電極100、第二電極200及第三電極300之電容之變化量轉換為整數值(計數值)並輸出整數值(計數值)至控制區段19。當接收到來自算術電路之輸出時，控制區段19決定偵測目標在操作螢幕17a上之接近或接觸位置(XY座標)。

根據本操作實例，僅振盪第一電極10直至基於電容之變化偵測到偵測目標之接近，且當偵測到偵測目標之接近時掃描第一電極100、第二電極200及第三電極300。

此與在偵測到偵測目標之接近前亦掃描第一電極100、第二電極200及第三電極300之情況相比使減少待驅動之電極成為可能。

<第二實施例>

在第一實施例中，已描述與第一電極100整合且連接至一信號線100s之電容感測器1。在下列實施例中，將描述包含一第一電極之一電容感測器，該第一電極具有與第一實施例之組態不同之一組態。

下文將省略或簡化與第一實施例相同之組態、功能及類似方面之描述，且主要描述不同點。在本實施例中，藉由相應元件符號(有關第一電極之400系列、電極群組40、電極群組單元50)表示與第一實施例之電容感測器1之區段具有相同組態之電容感測器之區段並省略重複描述。

圖5係根據本揭示內容之一第二實施例之一電容感測器之一示意平面圖。

電容感測器2之支撐本體14以複數個電極群組10係經由第三區域110彼此連接、複數個(舉例而言，兩個)電極群組單元20係沿著Y軸方向配置之此一狀態支撐複數個第一實施例之電極群組10為電極群組單元20。複數個電極群組單元20係電絕緣。信號線100s係分別連接至複數個電極群組單元20之第一電極100。

使用此組態，當偵測到複數個(舉例而言，兩個)電極群組單元20之第一電極100之計數值時，可決定偵測目標接近或接觸偵測區域SA之上半區域與下半區域之哪一者。

<第三實施例>

圖6係根據本揭示內容之一第三實施例之一電容感測器之一示意平面圖。

電容感測器3之電極群組40之各者包含一第一電極400、及與第一實施例相同之一第二電極200及一第三電極300。第一電極400之一第三區域410為導致一第一區域420與一第二區域430以第一區域420與第二區域430係彼此遠離之此一狀態彼此相對之一區域且包含彼此遠離之一第一連接部件411與一第二連接部件412之一區域。第三區域410之第一連接部件411及第二連接部件412具有第一實施例之第一電極100之第三區域110係在X軸方向上相對於X軸方向上之中心部分分開之此一形狀。第一連接部件411在Y軸方向上將複數個電極群組40之第一區域420彼此連接。第二連接部件412在Y軸方向上將複數個電極群組40之第二區域430彼此連接。信號線411s及412s係連接至第一電極400之第一連接部件411及第二連接部件412在Y軸方向上之一末端。

使用此組態，當偵測到複數個電極群組40之第一區域420藉由第一連接部件411而連接之一部分之一計數值及複數個電極群組40之第二區域430藉由第二連接部件412而連接之一部分之一計數值時，可決定偵測目標接近或接觸偵測區域SA之右半區域與左半區域之哪一者。

<第四實施例>

圖7係根據本揭示內容之一第四實施例之一電容感測器之一示意平面圖。

電容感測器4之支撐本體14以複數個電極群組40係經由第三區域410之第一連接部件411及第二連接部件412彼此連接為電極群組單元50之此一狀態支撐第三實施例之複數個電極群組40，並沿著Y軸方向配置複數個(舉例而言，兩個)電極群組單元50。複數個電極群組單元50係電絕緣。信號線411s或412s係連接至複數個電極群組單元50之各者之第一電極400之第一連接部件411及第二連接部件412在Y軸方向上之一末端。

使用此組態，當偵測到複數個(舉例而言，兩個)電極群組單元50之複數個電極群組40之第一區域420藉由第一連接部件411而連接之部分之計數值及複數個電極群組40之第二區域430藉由第二連接部件412而連接之部分之計數值時，可決定偵測目標接近或接觸偵測區域SA之右上半區域、左上半區域、右下半區域及左下半區域之哪一者。

雖然上文描述本揭示內容之實施例，但是本揭示內容並不限於此等實施例。可基於本揭示內容之技術理念以各種方式修飾實施例。

舉例而言，在上述實施例之各者中，電容感測器係設置在操作螢幕上。或者，電容感測器可單獨安裝在電子裝置之外殼內，如具有一觸控墊或類似物。在此情況中，電容感測器不一定需為半透明且因此感測器之電極可由非半透明材料(諸如金屬)形成。

在上述實施例中，構成電極群組之電極之間之邊界部分係由直斜邊形成。此外，邊界部分可組態為Z字形式，藉此電極之高度逐漸改變。或者，可使邊界部分傾斜為彎曲形式。在此情況中，在寬度方向上感測器之偵測解析度在其中心部分上比在其邊部分上高。

此外，在上述實施例之各者中，第一電極係經組態以在寬度方向上在其中心部分上具有一最大高度或在寬度方向上在其兩個末端上具有一最大高度。或者，最大高度可取決於根據裝置之規格所要求之偵測解析度適當地變化。

本揭示內容含有與2010年6月30日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2010-148816中所揭示之標的相關之標的，該優先權專利申請案之全文以引用之方式併入本文中。

熟習此項技術者應瞭解各種修飾、組合、子組合及變更可取決於設計需求及其他因素而發生，前提係其等在隨附申請專利範圍或其等效物之範圍內。

1．．．電容感測器

2．．．電容感測器

3．．．電容感測器

4．．．電容感測器

5．．．資訊輸入裝置

10．．．電極群組

14．．．支撐本體

15．．．保護層

17．．．顯示元件

17a．．．操作螢幕

18．．．驅動區段

19．．．控制區段

20．．．電極群組單元

40．．．電極群組

50．．．電極群組單元

100．．．第一電極

100s．．．信號線

10₁ 、10₂ 、10₃ 、10₄ 、...、10_N ．．．電極群組

110．．．第三區域

111．．．區域連接部件

112．．．電極群組連接部件

120．．．第一區域

121．．．第一區域120之斜邊

122．．．第一區域120之斜邊

123．．．第一區域120之底邊

130．．．第二區域

131．．．第二區域130之斜邊

132．．．第二區域130之斜邊

133．．．第二區域130之底邊

200．．．第二電極

200s．．．信號線

201．．．上邊

202．．．下邊

203．．．直斜邊

204．．．斜邊

300．．．第三電極

300s．．．信號線

301．．．上邊

302．．．下邊

303．．．直斜邊

304．．．斜邊

400．．．第一電極

410．．．第三區域

411．．．第一連接部件

411s．．．信號線

412．．．第二連接部件

412s．．．信號線

420．．．第一區域

430．．．第二區域

A．．．位置

B．．．位置

C．．．位置

D．．．位置

H．．．高度

SA．．．偵測區域

W．．．寬度

X．．．X軸

Y．．．Y軸

Z．．．Z軸

圖1係根據本揭示內容之一第一實施例之包含一電容感測器之一資訊輸入裝置之一組態之一分解示意透視圖；

圖2係電容感測器之一示意平面圖；

圖3係一電極群組之一放大平面圖；

圖4係用於描述相對於X軸方向偵測一操作位置之一方法之圖式；

圖5係根據本揭示內容之一第二實施例之一電容感測器之一示意平面圖；

圖6係根據本揭示內容之一第三實施例之一電容感測器之一示意平面圖；及

圖7係根據本揭示內容之一第四實施例之一第四感測器之一示意平面圖。

1．．．電容感測器

5．．．資訊輸入裝置

10．．．電極群組

15．．．保護層

17．．．顯示元件

17a．．．操作螢幕

18．．．驅動區段

19．．．控制區段

SA．．．偵測區域

X．．．X軸

Y．．．Y軸

Z．．．Z軸

Claims (11)

1. 一種電容感測器，其包括：一第一電極，其包含：一第一區域，其相對於平行於一第一方向之一寬度方向在與正交於該第一方向之一第二方向平行之高度上漸大，一第二區域，其相對於該寬度方向在高度上漸小，及一第三區域，其導致該第一區域與該第二區域彼此相對；一第二電極，其係在該第二方向上與該第一區域相對且相對於該第一方向在與該第二方向平行之高度上漸小；一第三電極，其係在該第二方向上與該第二區域相對且相對於該第一方向在與該第二方向平行之高度上漸大；及一支撐本體，其係經組態成以各包含該第一電極、該第二電極及該第三電極之複數個電極群組係經由該第三區域彼此連接之此一狀態而支撐該複數個電極群組，並沿著該第二方向配置該複數個電極群組。
2. 如請求項1之電容感測器，其中：該第一區域具有與該第二電極相對之一第一斜邊，及該第二區域具有與該第三電極相對之一第二斜邊。
3. 如請求項2之電容感測器，其中：該第一區域及該第二區域之各者在與該第三區域之一連接部件上具有該高度之一最大值。
4. 如請求項3之電容感測器，其中：使該第一電極變寬以沿著該第一方向覆蓋一偵測目標之一偵測區域，及該第二電極及該第三電極之各者具有與該第三區域相對之一第一末端及相對於該第一方向引導朝向該偵測區域之外部之一第二末端。
5. 如請求項4之電容感測器，其中：該第三區域導致該第一區域與該第二區域以該第一區域與該第二區域係彼此連接之此一狀態而彼此相對。
6. 如請求項5之電容感測器，其中：該支撐本體以該複數個電極群組係經由該第三區域彼此連接為複數個電極群組單元之此一狀態而支撐該複數個電極群組，並沿著該第二方向配置該複數個電極群組單元。
7. 如請求項4之電容感測器，其中：該第三區域包含：一第一連接部件，其將該複數個電極群組之一第一區域連接至另一第一區域；及一第二連接部件，其以該第二連接部件係遠離該第一連接部件之此一狀態而與該第一連接部件相對，並將該複數個電極群組之一第二區域連接至另一第二區域。
8. 如請求項7之電容感測器，其中：該支撐本體以該複數個電極群組係經由該第三區域彼此連接為複數個電極群組單元之此一狀態而支撐該複數個電極群組，並沿著該第二方向配置該複數個電極群組單元。
9. 一種資訊輸入裝置，其包括：一第一電極，其包含：一第一區域，其相對於平行於一第一方向之一寬度方向在與正交於該第一方向之一第二方向平行之高度上漸大；一第二區域，其相對於該寬度方向在高度上漸小；及一第三區域，其將該第一區域與該第二區域連接；一第二電極，其係在該第二方向上與該第一區域相對且相對於該第一方向在與該第二方向平行之高度上漸小；一第三電極，其係在該第二方向上與該第二區域相對且相對於該第一方向在與該第二方向平行之高度上漸大；一支撐本體，其係經組態成以各包含該第一電極、該第二電極及該第三電極之複數個電極群組係經由該第三區域彼此連接之此一狀態而支撐該複數個電極群組，並沿著該第二方向配置該複數個電極群組；一信號產生區段，其係經組態以產生信號電壓以振盪該第一電極至該第三電極；及一控制區段，其係經組態以基於該複數個電極群組之電容之一變化而產生含有有關一偵測目標相對於該第一方向及該第二方向之位置之資訊之一控制信號。
10. 如請求項9之資訊輸入裝置，其進一步包括：一顯示元件，其係與該支撐本體相對且具有一影像之一顯示表面，其中：該控制信號包含用於控制待在該顯示表面上顯示之一影像之一信號。
11. 如請求項10之資訊輸入裝置，其中：該複數個電極群組及該支撐本體各由一半透明材料形成。