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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-12
(45)【発行日】2023-06-20
(54)【発明の名称】圧力検出装置
(51)【国際特許分類】
G01L 5/00 20060101AFI20230613BHJP
G01L 5/165 20200101ALI20230613BHJP
【ＦＩ】
G01L5/00 101Z
G01L5/165
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019234185
(22)【出願日】2019-12-25
(65)【公開番号】P2021103115
(43)【公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-09-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000231361
【氏名又は名称】ＮＩＳＳＨＡ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】渡津 裕次
【審査官】大森 努
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１５６１２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００３－５０８７７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１８４１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７２２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２００２１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２２３９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４２１５３６３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ５／００，５／１６－５／１７３，１／１４，１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層された、支持基板と、前記支持基板より剛性が低く圧力が作用すると弾性変形する第２絶縁体と、第１絶縁体と、前記第２絶縁体と前記支持基板との間に碁盤目状に敷き詰められるように設けられた複数の電極と、
前記第１絶縁体の前記第２絶縁体と反対側において第１方向に延びて設けられた、前記複数の電極のうち前記第１方向と交差する方向に隣接する電極同士の間に延びることで前記隣接する電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている複数の第１帯状電極と、
前記第１絶縁体と前記第２絶縁体との間において前記第１方向に交差する第２方向に延びて設けられた、前記複数の電極のうち前記第２方向と交差する方向に隣接する電極同士の間に延びることで前記隣接する電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている複数の第２帯状電極と、
前記電極と当該電極に平面視で重なっている第１帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能であり、前記電極と当該電極に平面視で重なっている第２帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能な静電容量測定回路と、
圧力が加えられて前記第２絶縁体が変形するときに、平面視で互いに重なっている電極と第１帯状電極との重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている電極と第２帯状電極との重なり面積が変化することで前記静電容量測定回路によって得られた静電容量測定結果に基づいて、せん断力を算出する、圧力算出回路と、
前記支持基板の前記第２絶縁体と反対側に設けられ、前記複数の電極のうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の引き回し配線と、
を備えた圧力検出装置。
【請求項2】
前記複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が前記支持基板の貫通穴を介して接続されている請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項3】
前記複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて前記支持基板の貫通穴を介して接続されている請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項4】
圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層された、支持基板と、前記支持基板より剛性が低く圧力が作用すると弾性変形する第２絶縁体と、第１絶縁体と、前記第２絶縁体と前記支持基板との間に碁盤目状に敷き詰められるように設けられた複数の電極と、
前記第１絶縁体の前記第２絶縁体と反対側において第１方向に延びて設けられた、前記複数の電極のうち前記第１方向と交差する方向に隣接する電極同士の間に延びることで前記隣接する電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている複数の第１帯状電極と、
前記第１絶縁体と前記第２絶縁体との間において前記第１方向に交差する第２方向に延びて設けられた、前記複数の電極のうち前記第２方向と交差する方向に隣接する電極同士の間に延びることで前記隣接する電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている複数の第２帯状電極と、
前記電極と当該電極に平面視で重なっている第１帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能であり、前記電極と当該電極に平面視で重なっている第２帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能な静電容量測定回路と、
圧力が加えられて前記第２絶縁体が変形するときに、平面視で互いに重なっている電極と第１帯状電極との重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている電極と第２帯状電極との重なり面積が変化することで前記静電容量測定回路によって得られた静電容量測定結果に基づいて、せん断力を算出する、圧力算出回路と、
前記支持基板の前記第２絶縁体側に設けられ、絶縁膜によって被覆されるとともに、当該絶縁膜の前記第２絶縁体側に位置する前記複数の電極のうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の引き回し配線と、
を備えた圧力検出装置。
【請求項5】
前記複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が前記絶縁膜の貫通穴を介して接続されている請求項４に記載の圧力検出装置。
【請求項6】
前記複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて前記絶縁膜の貫通穴を介して接続されている請求項４に記載の圧力検出装置。
【請求項7】
前記複数の第１帯状電極のうち隣接しない２以上の第１帯状電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の第１帯状電極用引き回し配線を、さらに備えた請求項１～６に記載の圧力検出装置。
【請求項8】
前記複数の第２帯状電極のうち隣接しない２以上の第２帯状電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の第２帯状電極用引き回し配線を、さらに備えた請求項１～７に記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧力検出装置、特に、入力面に対して垂直方向の応力と共にせん断応力を検出可能な圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、圧力の面内分布が検出できるセンサシートが開発及び製品化されている。例えば、体の下に敷いて体圧分布を測定するものや、圧力を検出できるタッチパッドが知られている。しかし、これらは全て、シート面に作用する法線方向（Ｚ方向）のみの応力の面内分布を検出するものである。
一方、Ｚ方向の応力だけでなくせん断方向（Ｘ，Ｙ方向）の応力も検出できるものとして、３分力ロードセルなどがある。しかし、面内分布を検出するためには、３分力ロードセルを大量に敷き詰めて配置する必要があるので、装置の実用化は困難であった。
一方、Ｚ方向の応力だけでなくせん断方向（Ｘ，Ｙ方向）の応力も検出できるものとして、３分力ロードセルなどがある。しかし、面内分布を検出するためには、３分力ロードセルを大量に敷き詰めて配置する必要があるので、装置の実用化は困難であった。
【0003】
そこで、これらの問題を解決するものとして、本出願人は、特許文献１において下記のような圧力検出装置をすでに提案している。
【0004】
特許文献１の圧力検出装置１０１は、図２１に示すように、支持基板１１と、支持基板１１より剛性が低く圧力が作用すると弾性変形する第２絶縁体１３と、第１絶縁体１５を有している。また、当該圧力検出装置１０１は、複数の第３電極Ｒｘと、複数の第１帯状電極Ｔｙと、複数の第２帯状電極Ｔｘと、静電容量測定回路と、圧力検出回路と、を有している。
支持基板１１と、第２絶縁体１３と、第１絶縁体１５は、圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。
複数の第３電極Ｒｘは、第２絶縁体１３と支持基板１１との間に全面的に敷き詰められるように設けられている。
支持基板１１と、第２絶縁体１３と、第１絶縁体１５は、圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。
複数の第３電極Ｒｘは、第２絶縁体１３と支持基板１１との間に全面的に敷き詰められるように設けられている。
【0005】
複数の第１帯状電極Ｔｙは、第１絶縁体１５の第２絶縁体１３と反対側において第１方向としてＸ方向に延びて設けられている。複数の第１帯状電極Ｔｙは、複数の第３電極のうち第１方向と交差する方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２帯状電極Ｔｘは、第１絶縁体１５と第２絶縁体１３との間において第１方向に交差する第２方向としてＹ方向に延びて設けられている。複数の第２帯状電極Ｔｘは、複数の第３電極Ｒｘのうち第２方向と交差する方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２帯状電極Ｔｘは、第１絶縁体１５と第２絶縁体１３との間において第１方向に交差する第２方向としてＹ方向に延びて設けられている。複数の第２帯状電極Ｔｘは、複数の第３電極Ｒｘのうち第２方向と交差する方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
【0006】
静電容量測定回路は、第３電極Ｒｘと当該第３電極Ｒｘに平面視で重なっている第１帯状電極Ｔｙとの間で発生する静電容量を検出可能である。静電容量測定回路は、第３電極Ｒｘと当該第３電極Ｒｘに平面視で重なっている第２帯状電極Ｔｘとの間で発生する静電容量を検出可能である。
圧力算出回路は、圧力が加えられて第２絶縁体１３が変形するときに、平面視で互いに重なっている第３電極Ｒｘと第１帯状電極Ｔｙとの重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている第３電極Ｒｘと第２帯状電極Ｔｘとの重なり面積が変化することで静電容量測定回路によって得られた静電容量変化に基づいて、せん断力を算出する。
圧力算出回路は、圧力が加えられて第２絶縁体１３が変形するときに、平面視で互いに重なっている第３電極Ｒｘと第１帯状電極Ｔｙとの重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている第３電極Ｒｘと第２帯状電極Ｔｘとの重なり面積が変化することで静電容量測定回路によって得られた静電容量変化に基づいて、せん断力を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１７－１５６１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、特許文献１の圧力検出装置１０１において、センサ部１０３の第３電極Ｒｘをすべて個別に制御回路１０５に引き回す場合（以後、「全引き回し」と表記する）は、引き回し配線が多くなりすぎて、現実的には不可能であると考えられる。
【0009】
そこで、特許文献１には、第３電極Ｒｘにそれぞれスイッチング素子２１を取り付けてアクティブマトリックスとすることが開示されている。
スイッチング素子２１は、支持基板１１の第３電極Ｒｘとは反対側の面に設けられている（図２１参照）。第３電極Ｒｘとスイッチング素子２１は、貫通穴に設けられた接続線２３によって接続されている。
また、スイッチング素子２１は、各列に制御線５３ａ～５３ｃによってゲート駆動回路３５に接続されている。複数の制御線５３ａ～５３ｃは、並び方向と交差する方向に延びており、当該方向に並んだ複数のスイッチング素子２１に接続されている（図２２参照）。
スイッチング素子２１は、支持基板１１の第３電極Ｒｘとは反対側の面に設けられている（図２１参照）。第３電極Ｒｘとスイッチング素子２１は、貫通穴に設けられた接続線２３によって接続されている。
また、スイッチング素子２１は、各列に制御線５３ａ～５３ｃによってゲート駆動回路３５に接続されている。複数の制御線５３ａ～５３ｃは、並び方向と交差する方向に延びており、当該方向に並んだ複数のスイッチング素子２１に接続されている（図２２参照）。
【0010】
そして、第３電極Ｒｘは、アクティブマトリックス内で、スイッチング素子２１を介して、アンプ回路３３（図２２参照）の入力に接続されている。具体的には、スイッチング素子２１の一端は各第３電極Ｒｘに接続されており、他端は各行ごとに読み出し線５１ａ～５１ｃよってアンプ回路３３に接続されている。言い換えると、複数の読み出し線５１ａ～５１ｃは、複数のスイッチング素子２１のうち一方向に並んだ複数のスイッチング素子２１に接続されている。また、読み出し線５１ａ～５１ｃは、当該複数のスイッチング素子２１の並び方向に延びて、アンプ回路３３に接続されている。
【0011】
上記構成では、ゲート駆動回路３５が１本の制御線によって複数のスイッチング素子２１をＯＮにした状態において、マイクロコントローラ２５が複数の読み出し線５１ａ～５１ｃを順番に検出することで、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘと第３電極パターンＲｘとの交点の静電容量変化を検出する。つまり、読み出し線５１ａ～５１ｃが複数のスイッチング素子２１を介して複数の第３電極Ｒｘに接続されているので、読み出し線の数を減らすことができる。
少なくとも、第３電極Ｒｘが４×４以上のマトリックスの場合は、「全引き回し」より、第３電極Ｒｘのそれぞれにスイッチング素子２１を取り付けたアクティブマトリックスの方が、制御回路１０５への引き回し配線の本数が半分以下になる。
少なくとも、第３電極Ｒｘが４×４以上のマトリックスの場合は、「全引き回し」より、第３電極Ｒｘのそれぞれにスイッチング素子２１を取り付けたアクティブマトリックスの方が、制御回路１０５への引き回し配線の本数が半分以下になる。
【0012】
しかしながら、このスイッチング素子２１を付けたアクティブマトリックスも、スイッチング素子２１をＯＦＦにしたときの出力端子間に存在する静電容量（Ｃｏｆｆ）の問題があり、現実的ではなかった。すなわち、Ｃｏｆｆは、第３電極Ｒｘと第１帯状電極Ｔｙとの重なり又は第３電極Ｒｘと第２帯状電極Ｔｘとの重なりで発生する測定すべき静電容量よりも十分に小さくする必要がある。何故ならば、Ｃｏｆｆが大きいと、ＯＦＦにしているスイッチング素子２１と繋がれている第３電極Ｒｘからの信号まで拾ってしまうからである。しかしながら、現状、市販されているリレーでは、そのような設計は無理であった。
また、スイッチング素子２１を設けるスペースの問題で、やはり現実的ではなかった。すなわち、第３電極Ｒｘの大きさは数ｍｍ角であるので、これらの第３電極Ｒｘ１つにつき１個のスイッチング素子２１を取り付けることは難しい。しかも、装置全体の厚みが厚くなってしまう。
また、スイッチング素子２１を設けるスペースの問題で、やはり現実的ではなかった。すなわち、第３電極Ｒｘの大きさは数ｍｍ角であるので、これらの第３電極Ｒｘ１つにつき１個のスイッチング素子２１を取り付けることは難しい。しかも、装置全体の厚みが厚くなってしまう。
【0013】
本発明の課題は、スイッチング素子を用いないで、引き回し配線の本数を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【0015】
本発明の一見地に係る圧力検出装置は、支持基板と、支持基板より剛性が低く圧力が作用すると弾性変形する第２絶縁体と、第１絶縁体を有している。圧力検出装置は、複数の第３電極と、複数の第１帯状電極と、複数の第２帯状電極と、静電容量測定回路と、圧力検出回路と、複数の引き回し配線と、を有している。
支持基板と、第２絶縁体と、第１絶縁体は、圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。
複数の第３電極は、第２絶縁体と支持基板との間に碁盤目状に敷き詰められるように設けられている。複数の引き回し配線は、支持基板の第２絶縁体と反対側に設けられ、複数の電極のうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が静電容量測定回路に接続されている。
支持基板と、第２絶縁体と、第１絶縁体は、圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。
複数の第３電極は、第２絶縁体と支持基板との間に碁盤目状に敷き詰められるように設けられている。複数の引き回し配線は、支持基板の第２絶縁体と反対側に設けられ、複数の電極のうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が静電容量測定回路に接続されている。
【0016】
複数の第１帯状電極は、第１絶縁体の第２絶縁体と反対側において第１方向に延びて設けられている。複数の第１帯状電極は、複数の第３電極のうち第１方向と交差する方向に隣接する第３電極同士の間に延びることで、隣接する第３電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２帯状電極は、第１絶縁体と第２絶縁体との間において第１方向に交差する第２方向に延びて設けられている。複数の第２帯状電極は、複数の第３電極のうち第２方向と交差する方向に隣接する第３電極同士の間に延びることで、隣接する第３電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２帯状電極は、第１絶縁体と第２絶縁体との間において第１方向に交差する第２方向に延びて設けられている。複数の第２帯状電極は、複数の第３電極のうち第２方向と交差する方向に隣接する第３電極同士の間に延びることで、隣接する第３電極のそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
【0017】
静電容量測定回路は、第３電極と当該第３電極に平面視で重なっている第１帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能である。静電容量測定回路は、第３電極と当該第３電極に平面視で重なっている第２帯状電極との間で発生する静電容量を検出可能である。
圧力算出回路は、圧力が加えられて第２絶縁体が変形するときに、平面視で互いに重なっている第３電極と第１帯状電極との重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている第３電極と第２帯状電極との重なり面積が変化することで静電容量測定回路によって得られた静電容量変化に基づいて、せん断力を算出する。
圧力算出回路は、圧力が加えられて第２絶縁体が変形するときに、平面視で互いに重なっている第３電極と第１帯状電極との重なり面積及び／又は平面視で互いに重なっている第３電極と第２帯状電極との重なり面積が変化することで静電容量測定回路によって得られた静電容量変化に基づいて、せん断力を算出する。
【0018】
この装置では、各第１帯状電極は、第２方向に隣接して並んだ複数対の第３電極に対して平面視で重なることで、多数の交点を構成している。また、各第２帯状電極は、第１方向に隣接して並んだ複数対の第３電極に対して平面視で重なることで、多数の交点を構成している。
この装置では、例えば第２方向へのせん断力が第１絶縁体に作用すると、第１帯状電極においてせん断力が作用した部分では、第１帯状電極と隣接する一対の第３電極との各交点（第１帯状電極が対応する一対の第３電極に対して平面視で重なった部分）の面積が変化させられる。これにより、当該第１帯状電極と一方の第３電極との間の静電容量が増加し、当該第１帯状電極と他方の第３電極との間の静電容量が減少する。そして、静電容量測定回路が当該部分の静電容量変化を検出して、さらに圧力算出回路が当該静電容量変化に基づいてせん断力を算出する。
この装置では、例えば第２方向へのせん断力が第１絶縁体に作用すると、第１帯状電極においてせん断力が作用した部分では、第１帯状電極と隣接する一対の第３電極との各交点（第１帯状電極が対応する一対の第３電極に対して平面視で重なった部分）の面積が変化させられる。これにより、当該第１帯状電極と一方の第３電極との間の静電容量が増加し、当該第１帯状電極と他方の第３電極との間の静電容量が減少する。そして、静電容量測定回路が当該部分の静電容量変化を検出して、さらに圧力算出回路が当該静電容量変化に基づいてせん断力を算出する。
【0019】
このような装置において、本発明は、複数の引き回し配線は、複数の第３電極のうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されているので、引き回し配線の本数を減らすことができる。
なお、複数の電極と複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が支持基板の貫通穴を介して接続させることができる。また、複数の電極と複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて支持基板の貫通穴を介して接続されていてもよい。
なお、複数の電極と複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が支持基板の貫通穴を介して接続させることができる。また、複数の電極と複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて支持基板の貫通穴を介して接続されていてもよい。
【0020】
また、複数の引き回し配線は、支持基板の第２絶縁体側に設けられ、絶縁膜によって被覆されるとともに、当該絶縁膜の第２絶縁体側に複数の電極が位置するようにしてもよい。
この場合、複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が絶縁膜の貫通穴を介して接続させることができる。また、複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて絶縁膜の貫通穴を介して接続されていてもよい。
この場合、複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、全ての電極が絶縁膜の貫通穴を介して接続させることができる。また、複数の電極と前記複数の引き回し配線との接続は、碁盤目状に敷き詰められている電極のうち周縁の電極を除いて絶縁膜の貫通穴を介して接続されていてもよい。
【0021】
さらに、複数の第１帯状電極のうち隣接しない２以上の第１帯状電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の第１帯状電極用引き回し配線を、さらに備えていてもよい。また、複数の第２帯状電極のうち隣接しない２以上の第２帯状電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が前記静電容量測定回路に接続された複数の第２帯状電極用引き回し配線を、さらに備えていてもよい。これらにより、引き回し配線の本数をさらに減らすことができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る圧力検出装置では、スイッチング素子を用いないで、引き回し配線の本数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】タッチパッド装置のブロック構成図。
【図2】第１電極パターンの平面図。
【図3】第２電極パターンの平面図。
【図4】第３電極パターンの平面図。
【図5】電極パターンの重なり状態を示す平面図。
【図6】せん断力が作用したときの電極パターンの重なり状態の変化を示す平面図。
【図7】せん断力が作用したときの電極パターンの重なり状態の変化を示す平面図。
【図8】相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図。
【図9】相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図。
【図10】相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図。
【図11】相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図。
【図12】第３電極と引き回し配線との接続構造を示す模式図。
【図13】接続構造１における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表。
【図14】第３電極パターンの別の例を示す模式図。
【図15】接続構造２における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表。
【図16】接続構造３における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表。
【図17】接続構造４における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表。
【図18】接続構造４における引き回し配線毎の短絡する第１電極の組合せ、第２電極の組合せを示す表。
【図19】圧力測定の制御フローチャート。
【図20】タッチパッド装置の別の例を示す図。
【図21】従来技術のタッチパッド装置のブロック構成図。
【図22】従来技術における第３電極パターンのアクティブマトリックスを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
【0025】
タッチパッド装置１は、センサ部３（タッチパッド）と、制御回路５とを有している。
センサ部３は、圧力が作用した位置を検出する機能と、圧力を検出する機能とを有している。
制御回路５は、センサ部３を制御すると共に，センサ部３からの検出信号に基づいて各種測定を行う。
なお、タッチパッド装置１は、ＰＣ７を有している。ＰＣ７は、例えば、パーソナルコンピュータである。ＰＣ７によって、制御回路５に各種データ及び指示を入力することができ、さらに制御回路５からの情報をモニター画面に表示できる。例えば、後述する測定結果である相互容量のデータはＰＣ７のモニターに表示される。
センサ部３は、圧力が作用した位置を検出する機能と、圧力を検出する機能とを有している。
制御回路５は、センサ部３を制御すると共に，センサ部３からの検出信号に基づいて各種測定を行う。
なお、タッチパッド装置１は、ＰＣ７を有している。ＰＣ７は、例えば、パーソナルコンピュータである。ＰＣ７によって、制御回路５に各種データ及び指示を入力することができ、さらに制御回路５からの情報をモニター画面に表示できる。例えば、後述する測定結果である相互容量のデータはＰＣ７のモニターに表示される。
【0026】
（２）センサ部の基本構造
センサ部３は、支持基板１１と、第２絶縁体１３と、第１絶縁体１５とを有しており、これらは圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。具体的には、第２絶縁体１３は、支持基板１１の上面に設けられている。第１絶縁体１５は、第２絶縁体１３の上面に設けられている。
支持基板１１は、例えば、ガラスエポキシ基板であり、厚みは１．６ｍｍである。なお、支持基板１１の材料は特に限定されない。
センサ部３は、支持基板１１と、第２絶縁体１３と、第１絶縁体１５とを有しており、これらは圧力が入力される側と反対側から順番に並んで積層されている。具体的には、第２絶縁体１３は、支持基板１１の上面に設けられている。第１絶縁体１５は、第２絶縁体１３の上面に設けられている。
支持基板１１は、例えば、ガラスエポキシ基板であり、厚みは１．６ｍｍである。なお、支持基板１１の材料は特に限定されない。
【0027】
第２絶縁体１３は、力が作用すると弾性変形可能な部材である。第２絶縁体１３の弾性率は、０．００１～１０ＭＰａの範囲にあることが好ましく、０．００１～０．０１ＭＰａの範囲にあることがさらに好ましい。第２絶縁体１３は、例えば、ポリウレタンゲルシートあり、厚みは１ｍｍである。ポリウレタンゲルシートは、硬度０であり、軽い荷重でも十分変形するものが好ましい。さらに、ポリウレタンゲルシートは、粘着性があるので、別に粘着剤などを用意することなく、支持基板１１と第１絶縁体１５を接着できる。なお、第２絶縁体１３の材料は特に限定されない。
第２絶縁体１３の厚みは、１０μｍ～１００００μｍの範囲にあることが好ましく、１００μｍ～２０００μｍの範囲にあることがさらに好ましい。
第２絶縁体１３の厚みは、１０μｍ～１００００μｍの範囲にあることが好ましく、１００μｍ～２０００μｍの範囲にあることがさらに好ましい。
【0028】
第１絶縁体１５は、第１電極パターンＴｙと第２電極パターンＴｘとを互いに絶縁しつつかつ積層方向に所定の距離に配置するための層である。
第１絶縁体１５は、例えば、ウレタンフィルムであり、厚みは０．０７ｍｍである。
第１絶縁体１５の弾性率は、１ＭＰａ～４０００ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１ＭＰａ～１０ＭＰａの範囲にあることがさらに好ましい。
なお、第１絶縁体１５の材料は特に限定されない。
第１絶縁体１５の厚みは、１μｍ～１０００μｍの範囲にあることが好ましく、１０μｍ～１００μｍの範囲にあることがさらに好ましい。
第１絶縁体１５は、例えば、ウレタンフィルムであり、厚みは０．０７ｍｍである。
第１絶縁体１５の弾性率は、１ＭＰａ～４０００ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１ＭＰａ～１０ＭＰａの範囲にあることがさらに好ましい。
なお、第１絶縁体１５の材料は特に限定されない。
第１絶縁体１５の厚みは、１μｍ～１０００μｍの範囲にあることが好ましく、１０μｍ～１００μｍの範囲にあることがさらに好ましい。
【0029】
第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘは、それぞれ複数の短冊状又は帯状の第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙからなる。
第１電極パターンＴｙは、第１絶縁体１５の上面に、すなわち第１絶縁体１５の第２絶縁体１３と反対側に設けられる。第１電極パターンＴｙは、図２に示すように、図のＹ方向に並んでおり、Ｘ方向（第１方向の一例）に延びている。第１電極パターンＴｙは、Ｘ方向に延びる複数の第１電極Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）、、、、、Ｔｙ（ｌ－２）、Ｔｙ（ｌ－１）、Ｔｙ（ｌ）を有している。図２は、第１電極パターンの平面図である。
第１電極パターンＴｙは、第１絶縁体１５の上面に、すなわち第１絶縁体１５の第２絶縁体１３と反対側に設けられる。第１電極パターンＴｙは、図２に示すように、図のＹ方向に並んでおり、Ｘ方向（第１方向の一例）に延びている。第１電極パターンＴｙは、Ｘ方向に延びる複数の第１電極Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）、、、、、Ｔｙ（ｌ－２）、Ｔｙ（ｌ－１）、Ｔｙ（ｌ）を有している。図２は、第１電極パターンの平面図である。
【0030】
第２電極パターンＴｘは、第１絶縁体１５の下面に、すなわち第１絶縁体１５と第２絶縁体１３との間に設けられる。第２電極パターンＴｘは、図３に示すように、図のＸ方向に並んでおり、Ｙ方向（第２方向の一例）に延びている。第２電極パターンＴｘは、Ｙ方向に延びる複数の第２電極Ｔｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、、、、Ｔｘ（ｍ－２）、Ｔｘ（ｍ－１）、Ｔｘ（ｍ）を有している。図３は、第２電極パターンの平面図である。
上記の構成により、第２電極パターンＴｘは、第１電極パターンＴｙとの間で絶縁性を保ち且つ第１電極パターンＴｙと交差（この実施形態では、直交）して配置される。第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘは、引き出し配線によって接続端子（図示せず）に至るまで引き出される。
上記の構成により、第２電極パターンＴｘは、第１電極パターンＴｙとの間で絶縁性を保ち且つ第１電極パターンＴｙと交差（この実施形態では、直交）して配置される。第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘは、引き出し配線によって接続端子（図示せず）に至るまで引き出される。
【0031】
第３電極パターンＲｘ（第２絶縁体と支持基板との間に碁盤目状に敷き詰められるように設けられた複数の電極の一例）は、第２絶縁体１３と支持基板１１との間に設けられる。第３電極パターンＲｘは、図４に示すように、全体に敷き詰められて配置された多数の島状の第３電極Ｒｘからなる。図４は、第３電極パターンの平面図である。
【0032】
第３電極パターンＲｘは、第３電極Ｒｘ（１，１）～Ｒｘ（ｎ，ｏ）のマトリックスを構成している。この実施形態では、個々の第３電極Ｒｘの形状は正方形である。後述するように、隣り合う第３電極Ｒｘの隙間を覆うように、第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘが配置されている。つまり、第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘの幅は、第３電極Ｒｘ同士の隙間より大きい。第３電極Ｒｘの形状は、その他の形状であってもよい。
【0033】
第１電極パターンＴｙ、第２電極パターンＴｘ及び第３電極パターンＲｘの材料としては、数ｍΩから数百Ωの表面抵抗値（導電性）を示すことが好ましく、例えば、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫アンチモン酸等の金属酸化物や、金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウム、ロジウム等の金属などで成膜することができる。これらの材料からなる第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘの形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、あるいはＣＶＤ法、塗工法等で透明導電膜を形成した後にエッチングによりパターニングする方法や、印刷法等がある。
上記の構造では、第２電極パターンＴｘと第３電極パターンＲｘの間には、入力面からの応力に応じて変形可能な弾性体としての第２絶縁体１３が介在している。よって、入力面からの応力によって、第２電極パターンＴｘ及び第１電極パターンＴｙが第３電極パターンＲｘに対して変位できる。
なお、第２電極Ｔｘ、第１電極Ｔｙ、第１絶縁体１５も、ある程度の柔らかが必要である。ＰＥＴフィルムなど剛性が高いものが積層されていると、その剛性によって第２絶縁体１３の弾性変形を妨げてしまうためである。
上記の構造では、第２電極パターンＴｘと第３電極パターンＲｘの間には、入力面からの応力に応じて変形可能な弾性体としての第２絶縁体１３が介在している。よって、入力面からの応力によって、第２電極パターンＴｘ及び第１電極パターンＴｙが第３電極パターンＲｘに対して変位できる。
なお、第２電極Ｔｘ、第１電極Ｔｙ、第１絶縁体１５も、ある程度の柔らかが必要である。ＰＥＴフィルムなど剛性が高いものが積層されていると、その剛性によって第２絶縁体１３の弾性変形を妨げてしまうためである。
【0034】
センサ部３は、保護層１７を有している。保護層１７の上面が、指がタッチする入力面になっている。保護層１７は、前述した電極パターンを保護するための層であり、指と電極パターンが導通するのを防止したり、電極パターンの損傷を防止したりする機能を有している。保護層１７は、例えば、ウレタンフィルムであり、厚みは０．０５ｍｍである。なお、保護層１７は任意の部材であり、省略可能である。
【0035】
保護層１７の下面には、第４電極パターンＴａが設けられている。第４電極パターンＴａは、第１電極パターンＴｙと、第２電極パターンＴｘと、第３電極パターンＲｘを全て覆うようなベタパターンである。第４電極パターンＴａも任意の部材である。また、第４電極パターンＴａは、第３電極パターンＲｘを覆うことができればよいので、第１電極パターンＴｙと同一平面上で第１電極パターンＴｙの間に形成されていてもよい。第４電極パターンＴａは、一定電位に保持されており、外部からの電気的なノイズをシャットアウトする。
保護層１７と第１絶縁体１５は、絶縁層としてのＰＳＡ１９によって互いに固定されている。
保護層１７と第１絶縁体１５は、絶縁層としてのＰＳＡ１９によって互いに固定されている。
【0036】
第１絶縁体１５は第２絶縁体１３より薄い。第１絶縁体１５の厚みは第２絶縁体１３の厚みの２０％以下の範囲にあることが好ましく、１０％以下の範囲にあることがさらに好ましい。例えば、第２絶縁体１３の厚みが１ｍｍである場合に、第１絶縁体１５の厚みが０．０７ｍｍである。この装置では、第２絶縁体１３が薄く設定されることで、第１電極パターンＴｙと第２電極パターンＴｘとの距離が短く設定されている。したがって、第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘが第３電極Ｒｘに対して変位するときに、第１電極パターンＴｙが第３電極Ｒｘに対して変位する量と第２電極パターンＴｘが第３電極Ｒｘに対して変位する量とに大きな差が生じない。
【0037】
（３）せん断応力の検出原理
図５～図７を用いて、入力面をせん断方向に応力が受けた場合の電極位置の変化と、その検出原理の説明を定性的に説明する。図５は、電極パターンの重なり状態を示す平面図である。図６及び図７は、せん断力が作用したときの電極パターンの重なり状態の変化を示す平面図である。
図５～図７を用いて、入力面をせん断方向に応力が受けた場合の電極位置の変化と、その検出原理の説明を定性的に説明する。図５は、電極パターンの重なり状態を示す平面図である。図６及び図７は、せん断力が作用したときの電極パターンの重なり状態の変化を示す平面図である。
【0038】
複数の第１電極Ｔｙは、複数の第３電極ＲｘのうちＹ方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２電極Ｔｘは、複数の第３電極ＲｘのうちＸ方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
複数の第２電極Ｔｘは、複数の第３電極ＲｘのうちＸ方向に隣接する第３電極Ｒｘ同士の間に延びることで、隣接する第３電極Ｒｘのそれぞれの一部にのみ平面視で重なっている。
【0039】
以上に述べたように、各第１電極Ｔｙは、Ｙ方向に隣接して並んだ複数対の第３電極Ｒｘに対して平面視で重なることで、多数の交点を構成している。また、各第２電極Ｔｘは、Ｘ方向に隣接して並んだ複数対の第３電極Ｒｘに対して平面視で重なることで、多数の交点を構成している。
【0040】
図５を用いて、第３電極パターンＲｘのうち第３電極Ｒｘ（ａ－１，ｂ＋１）～第３電極Ｒｘ（ａ＋１，ｂ－１）（ａ，ｂは任意の自然数）と、それらと重なりを持つ第２電極Ｔｘ（ｄ）、第２電極Ｔｘ（ｄ＋１）、第１電極Ｔｙ（ｃ）、第１電極Ｔｙ（ｃ＋１）について考える。図５は、応力が無い状態の第１電極Ｔｙ、第２電極Ｔｘ、第３電極Ｒｘの重なりを示している。各第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙは、第３電極Ｒｘと重なりを有し、その面積にほぼ比例した相互容量を有する。
【0041】
以後、ハッチングが施された４つの重なりＡ～Ｄについて検討する。
重なりＡ：Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）間
重なりＢ：Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）間
重なりＣ：Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）間
重なりＤ：Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）間
重なりＡ：Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）間
重なりＢ：Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）間
重なりＣ：Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）間
重なりＤ：Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）間
【0042】
さらに、重なりＡ～Ｄにおける相互容量は、下記のような符号表現で表すことにする。
重なりＡの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］
重なりＢの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］
重なりＣの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］
重なりＤの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］
重なりＡの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］
重なりＢの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］
重なりＣの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］
重なりＤの相互容量：Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］
【0043】
図６に示すように、入力面に＋Ｘ方向の応力を受けた場合、第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙは第３電極Ｒｘに対して＋Ｘ方向に移動し、それに応じて重なり面積が変化する。具体的には、重なりＢの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］は増大し、重なりＡの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］は減少する。一方、重なりＣの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］と重なりＤの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］は変化しない。
図７に示すように、入力面に＋Ｙ方向の応力を受けた場合は、第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙは第３電極Ｒｘに対して＋Ｙ方向に移動し、それに応じて重なり面積が変化する。具体的には、重なりＣの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］は増大し、重なりＤの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］は減少する。
図７に示すように、入力面に＋Ｙ方向の応力を受けた場合は、第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙは第３電極Ｒｘに対して＋Ｙ方向に移動し、それに応じて重なり面積が変化する。具体的には、重なりＣの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］は増大し、重なりＤの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］は減少する。
【0044】
以上より、上記４つの重なりＡ～Ｄの静電容量を測定することで、Ｘ方向とＹ方向の移動を検出でき、それによりせん断応力が検出できる。
【0045】
（４）相互容量、せん断応力、法線方向応力の関係
次に、第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙと第３電極Ｒｘとの相互容量と、せん断応力、さらには法線方向（Ｚ方向）の応力との関係を、定量的に解析する。Ｘ方向について考えるため、図８～図１１に、第２電極Ｔｘ（ｄ）と第３電極Ｒｘ（ａ－１，ｂ）及び第３電極Ｒｘ（ａ，ｂ）の位置関係を断面図として示す。図８～図１１は、相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図である。
なお、Ｙ方向の応力については重なりＤの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］と重なりＣの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］を使って同様に検出できるので、ここでは省略する。
次に、第２電極Ｔｘ及び第１電極Ｔｙと第３電極Ｒｘとの相互容量と、せん断応力、さらには法線方向（Ｚ方向）の応力との関係を、定量的に解析する。Ｘ方向について考えるため、図８～図１１に、第２電極Ｔｘ（ｄ）と第３電極Ｒｘ（ａ－１，ｂ）及び第３電極Ｒｘ（ａ，ｂ）の位置関係を断面図として示す。図８～図１１は、相互容量、せん断応力、法線方向の応力の関係を示すための模式的断面図である。
なお、Ｙ方向の応力については重なりＤの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｙ（ｃ）］と重なりＣの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ＋１）／Ｔｙ（ｃ）］を使って同様に検出できるので、ここでは省略する。
【0046】
図８は、応力が印加されていない状況を示している。この状況での、第２電極Ｔｘ（ｄ）と第３電極Ｒｘ（ａ－１）又は第３電極Ｒｘ（ａ，ｂ）の平面の法線方向の距離をｚ０とし、この時の各相互容量は以下の数式１のように表せる。
【数1】
【0047】
ここで、Ｋ１とＫ２はそれぞれ、第２絶縁体１３の誘電率や厚み、各電極パターンの大きさやＸ方向、Ｙ方向の位置などによって決まる比例定数である。
図９に示すように、－Ｚ方向に押圧した場合、圧力の強さに応じて第２電極Ｔｘ（ｄ）は第３電極Ｒｘ（ａ－１，ｂ）と第３電極Ｒｘ（ａ，ｂ）に近づく。つまり、距離がｚ０からｚ０－Δｚになる。この場合、重なりＢの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚと重なりＡの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚは、Δｚに応じて、以下の数式２のように変化する。
図９に示すように、－Ｚ方向に押圧した場合、圧力の強さに応じて第２電極Ｔｘ（ｄ）は第３電極Ｒｘ（ａ－１，ｂ）と第３電極Ｒｘ（ａ，ｂ）に近づく。つまり、距離がｚ０からｚ０－Δｚになる。この場合、重なりＢの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚと重なりＡの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚは、Δｚに応じて、以下の数式２のように変化する。
【数2】
【0048】
数式１と数式２を連立させると、Δｚは以下の数式３のように表される。
【数3】
【0049】
弾性体の変形が弾性領域である場合、Δｚは応力に比例するので、数式３によって、容量の変化によって－Ｚ方向の応力を検出できる。
【0050】
次に、図１０に示すように、＋Ｘ方向に押圧（せん断応力）が発生した場合を考える。その場合、第２電極Ｔｘは圧力の強さに応じて移動する。この場合、重なりＢの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｘと重なりＡの相互容量Ｃ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｘは、Δｘに応じて以下の数式４のように変化する。
【数4】
【0051】
【0052】
第２絶縁体１３の変形が弾性領域である場合、Δｘは応力に比例するので、数式５によって、容量の変化によって＋Ｘ方向の応力を検出できる。
【0053】
最後に、図１１に示すように、＋Ｘ方向の押圧と－Ｚ方向の押圧が同時に作用した場合を考える。この場合、第２電極Ｔｘ（ｄ）はＺ方向へΔｚ移動し、さらにＸ方向へΔｘ移動すると考える。Ｃ［Ｒｘ（ａ，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚｘとＣ［Ｒｘ（ａ－１，ｂ）／Ｔｘ（ｄ）］ｚｘは、数式４のＺ０をＺ－Δｚに置き換えて計算できるので、以下の数式６のように表せる。
【数6】
【0054】
数式６と数式１から、以下の数式７が得られる。
【数7】
【0055】
以上より、Δｚは、下記の数式８に比例する。
【数8】
【0056】
また、以上より、Δｘは、下記の数式９に比例する。
【数9】
【0057】
以上に述べたように第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘが第３電極Ｒｘに対して平面視において多数の交点を形作るように配置されているので、交点の相互容量を測定することによって、指の接触位置とその圧力が検出できる。つまり、指が第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘに近づくと、接触位置に近い交点の相互容量が変化し、さらに押圧によって、第２絶縁体１３が変形すれば第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘが第３電極パターンＲｘに近づくことでその交点の相互容量が変化する。
例えば、Ｙ方向へのせん断力がある点に作用すると、第１電極Ｔｙにおいてせん断力が作用した部分では、第１電極Ｔｙと隣接する一対の第３電極Ｒｘとの各交点（第１電極Ｔｙが対応する一対の第３電極Ｒｘに対して平面視で重なった部分）の面積が変化させられる。これにより、当該第１電極Ｔｙと一方の第３電極Ｒｘとの間の静電容量が増加し、当該第１電極Ｔｙと他方の第３電極Ｒｘとの間の静電容量が減少する。
例えば、Ｙ方向へのせん断力がある点に作用すると、第１電極Ｔｙにおいてせん断力が作用した部分では、第１電極Ｔｙと隣接する一対の第３電極Ｒｘとの各交点（第１電極Ｔｙが対応する一対の第３電極Ｒｘに対して平面視で重なった部分）の面積が変化させられる。これにより、当該第１電極Ｔｙと一方の第３電極Ｒｘとの間の静電容量が増加し、当該第１電極Ｔｙと他方の第３電極Ｒｘとの間の静電容量が減少する。
【0058】
（６）引き回し配線の接続構造
引き回し配線８０は、支持基板１１の第２絶縁体１３と反対側に設けられている。引き回し配線８０は、複数の第３電極Ｒｘのうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が静電容量測定回路に接続されている。第３電極Ｒｘと引き回し配線８０は、図１に示すように、支持基板１１の貫通穴８１に設けられた接続線によって接続されている。
引き回し配線８０は、例えば、銀や銅などの金属ペーストを材料として用いたものであり、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法や、インクジェット印刷などによって任意のパターンに形成される。
引き回し配線８０は、支持基板１１の第２絶縁体１３と反対側に設けられている。引き回し配線８０は、複数の第３電極Ｒｘのうち同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない２以上の電極に短絡させ、複数対一で接続されており、一端が静電容量測定回路に接続されている。第３電極Ｒｘと引き回し配線８０は、図１に示すように、支持基板１１の貫通穴８１に設けられた接続線によって接続されている。
引き回し配線８０は、例えば、銀や銅などの金属ペーストを材料として用いたものであり、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法や、インクジェット印刷などによって任意のパターンに形成される。
【0059】
【0060】
〔接続構造１〕
例えば、図１２は、第３電極パターンの引き回し配線との接続構造を示す模式図である。図１２に示す例では、第３電極パターンは、４×４＝１６個の第３電極Ｒｘからなる。図中、各第３電極Ｒｘには、左上から０、１、２、、、、、、１４、１５と番号を付与している。これらの第３電極Ｒｘは、図示しない支持基板１１の貫通穴８１を介して、引き回し配線８０に接続されている。
なお、本接続構造では、第３電極Ｒｘとの間で相互容量を測定する第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘのエレメントは、Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）及びＴｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）の各々３本ずつとなる。図１２中では、図面が見にくくなるため第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘを描かず、その形成位置と個々の番号だけを示している。
例えば、図１２は、第３電極パターンの引き回し配線との接続構造を示す模式図である。図１２に示す例では、第３電極パターンは、４×４＝１６個の第３電極Ｒｘからなる。図中、各第３電極Ｒｘには、左上から０、１、２、、、、、、１４、１５と番号を付与している。これらの第３電極Ｒｘは、図示しない支持基板１１の貫通穴８１を介して、引き回し配線８０に接続されている。
なお、本接続構造では、第３電極Ｒｘとの間で相互容量を測定する第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘのエレメントは、Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）及びＴｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）の各々３本ずつとなる。図１２中では、図面が見にくくなるため第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘを描かず、その形成位置と個々の番号だけを示している。
【0061】
図１２に示す例では、各引き回し配線８０は、引き回す途中で、同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを２個ずつ短絡させている。したがって、引き回し配線８０の本数は８本である。
これら８本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ６、Ｌ７の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１３に示した。図１３は、接続構造１における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表である。
これら８本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ６、Ｌ７の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１３に示した。図１３は、接続構造１における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表である。
【0062】
上記のように、接続構造１の引き回し配線８０の本数は、１６個の第３電極Ｒｘに対して半分の８本で済んでいる。したがって、スイッチング素子を用いないで、引き回し配線の本数を十分に減らすことができる。
【0063】
〔接続構造２〕
また、図１４は、第３電極パターンの別の例を示す模式図である。図１４に示す例では、第３電極パターンは、１２×１２＝１４４個の第３電極Ｒｘからなる。図中、各第３電極Ｒｘには、左上から０、１、２、、、、、、１４０、１４３と番号を付与している。これらの第３電極Ｒｘは、接続構造１と同様に、図示しない支持基板１１の貫通穴８１を介して、引き回し配線８０に接続されている。
なお、本接続構造では、第３電極Ｒｘとの間で相互容量を測定する第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘのエレメントは、Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）、、、、、Ｔｙ（１１）及びＴｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、、、、、Ｔｘ（１１）の各々１１本ずつとなる。図１４中では、図面が見にくくなるため第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘを描かず、その形成位置と個々の番号だけを示している。
また、図１４は、第３電極パターンの別の例を示す模式図である。図１４に示す例では、第３電極パターンは、１２×１２＝１４４個の第３電極Ｒｘからなる。図中、各第３電極Ｒｘには、左上から０、１、２、、、、、、１４０、１４３と番号を付与している。これらの第３電極Ｒｘは、接続構造１と同様に、図示しない支持基板１１の貫通穴８１を介して、引き回し配線８０に接続されている。
なお、本接続構造では、第３電極Ｒｘとの間で相互容量を測定する第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘのエレメントは、Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（３）、、、、、Ｔｙ（１１）及びＴｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、、、、、Ｔｘ（１１）の各々１１本ずつとなる。図１４中では、図面が見にくくなるため第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘを描かず、その形成位置と個々の番号だけを示している。
【0064】
接続構造２では、図示しない各引き回し配線８０は、引き回す途中で、同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを６個ずつ短絡させている。したがって、引き回し配線８０の本数は２４本である。なお、引き回し配線８０の具体例の図示は、非常に見にくくなるため、ここでは省略する。
これら２４本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ２２、Ｌ２３の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１５に示した。図１５は、接続構造２における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表である。
これら２４本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ２２、Ｌ２３の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１５に示した。図１５は、接続構造２における引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せを示す表である。
【0065】
上記のように、接続構造２の引き回し配線８０の本数は、１４４個の第３電極Ｒｘに対し６分の１の２４本で済んでいる。したがって、スイッチング素子を用いないで、引き回し配線の本数を十分に減らすことができる。
【0066】
〔接続構造３〕
接続構造３は、接続構造２と同じ第３電極パターンについて、接続構造２と同様に同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを６個ずつ短絡させているが、引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せが接続構造２と異なる（図１６参照）。
接続構造３は、接続構造２と同じ第３電極パターンについて、接続構造２と同様に同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを６個ずつ短絡させているが、引き回し配線毎の短絡する第３電極の組合せが接続構造２と異なる（図１６参照）。
【0067】
〔接続構造４〕
接続構造４は、接続構造２と同じ第３電極パターンについて、接続構造１と同様に、引き回し配線８０が同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを２個ずつ短絡させている。したがって、引き回し配線８０の本数は７２本である。
これら７２本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ７０、Ｌ７１の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１７に示した。
接続構造４は、接続構造２と同じ第３電極パターンについて、接続構造１と同様に、引き回し配線８０が同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でない第３電極Ｒｘを２個ずつ短絡させている。したがって、引き回し配線８０の本数は７２本である。
これら７２本の引き回し配線８０に、それぞれＬ０、Ｌ１、、、、、Ｌ７０、Ｌ７１の番号を付与し、それぞれがどの第３電極Ｒｘと接続されるかの一例を、図１７に示した。
【0068】
また、本接続構造では、第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘ用の各引き回し配線は、引き回す途中で、隣接しない第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘを２又は３個ずつ短絡させている。その結果、第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘ用の各引き回し配線の本数は４本である。
４本の第１帯状電極用引き回し配線にそれぞれＬｙ０、Ｌｙ１、Ｌｙ３、Ｌｙ４の番号を付与し、それぞれがどの第１電極Ｔｙと接続されるかの一例を、図１８（ａ）に示した。また、４本の第２帯状電極用引き回し配線にそれぞれＬｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ３、Ｌｘ４の番号を付与し、それぞれがどの第２電極Ｔｘと接続されるかの一例も、図１８（ｂ）に示した。
４本の第１帯状電極用引き回し配線にそれぞれＬｙ０、Ｌｙ１、Ｌｙ３、Ｌｙ４の番号を付与し、それぞれがどの第１電極Ｔｙと接続されるかの一例を、図１８（ａ）に示した。また、４本の第２帯状電極用引き回し配線にそれぞれＬｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ３、Ｌｘ４の番号を付与し、それぞれがどの第２電極Ｔｘと接続されるかの一例も、図１８（ｂ）に示した。
【0069】
上記のように、接続構造４の引き回し配線の本数は、第３電極Ｒｘ用のみならず、第１電極Ｔｙ及び第２電極Ｔｘ用でも減らすことができる。
【0070】
（７）タッチパッド装置の制御構成
図１を用いて、タッチパッド装置１の制御構成を説明する。
制御回路５は、マイクロコントローラ２５を有している。マイクロコントローラ２５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するコンピュータである。
図１を用いて、タッチパッド装置１の制御構成を説明する。
制御回路５は、マイクロコントローラ２５を有している。マイクロコントローラ２５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するコンピュータである。
【0071】
制御回路５は、信号発生回路２７を有している。信号発生回路２７は、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘと、マイクロコントローラ２５に接続されている。信号発生回路２７は、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘに電圧パルスを印加可能である。
制御回路５は、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）２９を有している。ＡＤＣ２９はマイクロコントローラ２５にデジタル信号を入力可能に接続されている。
制御回路５は、アンプ回路３３を有している。アンプ回路３３は、第３電極パターンＲｘ及びＡＤＣ２９に接続されている。アンプ回路３３は、第３電極パターンＲｘからのアナログ信号を増幅してＡＤＣ２９に送信する。
制御回路５は、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）２９を有している。ＡＤＣ２９はマイクロコントローラ２５にデジタル信号を入力可能に接続されている。
制御回路５は、アンプ回路３３を有している。アンプ回路３３は、第３電極パターンＲｘ及びＡＤＣ２９に接続されている。アンプ回路３３は、第３電極パターンＲｘからのアナログ信号を増幅してＡＤＣ２９に送信する。
【0072】
マイクロコントローラ２５は、第１電極パターンＴｙ及び第２電極パターンＴｘと第３電極Ｒｘとの重なり部分（交点）の相互容量を検出可能である。つまり、マイクロコントローラ２５が静電容量測定回路としての機能を有している。具体的には、マイクロコントローラ２５は、第３電極Ｒｘと当該第３電極Ｒｘに平面視で重なっている第１電極Ｔｙとの間で発生する静電容量を検出可能である。マイクロコントローラ２５は、第３電極Ｒｘと当該第３電極Ｒｘに平面視で重なっている第２電極パターンＴｘとの間で発生する静電容量を検出可能である。
さらに具体的には、マイクロコントローラ２５は、信号発生回路２７を介して、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘを送信電極として電圧パルスを順次印加し、複数の第３電極Ｒｘを受信電極として受信強度を測定することにすることで、各電極交点における相互容量の変化を検出する。
さらに具体的には、マイクロコントローラ２５は、信号発生回路２７を介して、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘを送信電極として電圧パルスを順次印加し、複数の第３電極Ｒｘを受信電極として受信強度を測定することにすることで、各電極交点における相互容量の変化を検出する。
【0073】
マイクロコントローラ２５は、各交点における相互容量の変化に基づいて、圧力作用位置を算出する。つまり、マイクロコントローラ２５は、圧力作用位置算出回路の機能を有している。圧力作用位置の算出技術は公知であるので、説明を省略する。
【0074】
マイクロコントローラ２５は各交点における相互容量の変化に基づいて、圧力を算出する。つまり、マイクロコントローラ２５は、圧力算出回路の機能を有している。
この装置では、例えば指が保護層１７を押すと、マイクロコントローラ２５が第２電極Ｔｘ又は第１電極Ｔｙに信号を送り、第３電極Ｒｘが受ける信号をアンプ回路３３によって増幅された信号としてＡＤＣ２９を介して受け取ることで、マイクロコントローラ２５が、第２電極Ｔｘ又は第１電極Ｔｙと第３電極Ｒｘとの相互容量を測定できる。そして、マイクロコントローラ２５が圧力作用位置を算出し、さらに圧力（入力面に対する法線方向の応力及びせん断応力）を算出する。
この装置では、例えば指が保護層１７を押すと、マイクロコントローラ２５が第２電極Ｔｘ又は第１電極Ｔｙに信号を送り、第３電極Ｒｘが受ける信号をアンプ回路３３によって増幅された信号としてＡＤＣ２９を介して受け取ることで、マイクロコントローラ２５が、第２電極Ｔｘ又は第１電極Ｔｙと第３電極Ｒｘとの相互容量を測定できる。そして、マイクロコントローラ２５が圧力作用位置を算出し、さらに圧力（入力面に対する法線方向の応力及びせん断応力）を算出する。
【0075】
（８）圧力作用位置及び圧力の検出制御
図１９を用いて、マイクロコントローラ２５によるタッチパッド装置１のタッチ検出制御動作を説明する。図１９は、圧力測定の制御フローチャートである。
最初に、マイクロコントローラ２５は、アンプ回路３３からのレベル信号に基づいて、タッチ入力の有無を判断する（ステップＳ１）。
図１９を用いて、マイクロコントローラ２５によるタッチパッド装置１のタッチ検出制御動作を説明する。図１９は、圧力測定の制御フローチャートである。
最初に、マイクロコントローラ２５は、アンプ回路３３からのレベル信号に基づいて、タッチ入力の有無を判断する（ステップＳ１）。
【0076】
タッチされたと判断されれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、マイクロコントローラ２５が、第１電極パターンＴｙと第３電極パターンＲｘとの交点の静電容量を測定する（ステップＳ２）。
マイクロコントローラ２５が、第２電極パターンＴｘと第３電極パターンＲｘとの交点の静電容量を測定する（ステップＳ３）。
各交点の静電容量の値は、マイクロコントローラ２５のメモリに保存される。
マイクロコントローラ２５が、第２電極パターンＴｘと第３電極パターンＲｘとの交点の静電容量を測定する（ステップＳ３）。
各交点の静電容量の値は、マイクロコントローラ２５のメモリに保存される。
【0077】
ステップＳ２とステップＳ３の順序は前記実施例に限定されない。
次にマイクロコントローラ２５は、タッチの圧力作用位置及び圧力をそれぞれ決定する（ステップＳ４）。
次にマイクロコントローラ２５は、タッチの圧力作用位置及び圧力をそれぞれ決定する（ステップＳ４）。
【0078】
なお、ステップＳ２及びステップＳ３の各交点の静電容量の測定においては、マイクロコントローラ２５は、引回し配線８０から順番に第３電極Ｒｘからの信号を読み取る。
このとき、各々の引回し配線８０において短絡させた第３電極Ｒｘ同士は、同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でないので、静電容量値を、全ての第１電極Ｔｙ、第２電極Ｔｘ及び第３電極Ｒｘの組み合わせについて別々に測定することができる。
このとき、各々の引回し配線８０において短絡させた第３電極Ｒｘ同士は、同じ行及び隣接する行でなく、かつ、同じ列及び隣接する列でないので、静電容量値を、全ての第１電極Ｔｙ、第２電極Ｔｘ及び第３電極Ｒｘの組み合わせについて別々に測定することができる。
【0079】
以上の結果、シート状弾性体に加わるＸ，Ｙ，Ｚ方向の応力全ての面内分布が検出できるようになる。上記装置の応用例として、複数の指で触った場合に、各指のＸＹＺ方向の力が検出できている。ＰＣのタッチパッドのような入力デバイスとして応用すれば、疑似的に回転方向の応力も検出できるので、“つまむ”や、“表面を捩じる”などの新しいジェスチャーを検出できるようになる。また、３Ｄ画像を操作する新しい入力デバイスにもなり得る。
【0080】
このセンサの応用例としては、体圧分布を測定するものがある。例えば、歩行又は走行計測のため、足裏に掛かる圧力分布を測定する場合など、せん断力の測定が望まれている。また、ベッドに敷けば、寝ている人に加わる体全体のせん断力の分布が測定できるので、床ずれの研究や予防などに役立つ。
【0081】
２．他の実施形態
以上、本発明の一又は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
以上、本発明の一又は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
【0082】
例えば、上記実施形態では、信号発生回路２７が第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘと接続され、アンプ回路３３が第３電極パターンＲｘに接続されているが、これに限定されない。すなわち、信号発生回路２７が第３電極パターンＲｘと接続され、アンプ回路３３が第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘに接続されていてもよい。
【0083】
また、上記実施形態では、複数の引き回し配線８０を支持基板１１の第２絶縁体１３とは反対側に設けたが、これに限定されない。例えば、図２０に示すように、複数の引き回し配線８０は、支持基板１１の第２絶縁体１３側に設けられ、絶縁膜９０によって被覆されるとともに、当該絶縁膜９０の第２絶縁体１３側に複数の第３電極Ｒｘが位置するようにしてもよい。
この場合、複数の第３電極Ｒｘと前記複数の引き回し配線８０との接続は、全ての第３電極Ｒｘが絶縁膜９０の貫通穴８１を介して接続させることができる。また、複数の第３電極Ｒｘと前記複数の引き回し配線８０との接続は、碁盤目状に敷き詰められている第３電極Ｒｘのうち周縁の電極を除いて絶縁膜９０の貫通穴８１を介して接続されていてもよい。
この場合、複数の第３電極Ｒｘと前記複数の引き回し配線８０との接続は、全ての第３電極Ｒｘが絶縁膜９０の貫通穴８１を介して接続させることができる。また、複数の第３電極Ｒｘと前記複数の引き回し配線８０との接続は、碁盤目状に敷き詰められている第３電極Ｒｘのうち周縁の電極を除いて絶縁膜９０の貫通穴８１を介して接続されていてもよい。
【0084】
絶縁膜９０としては、メタアクリル酸エステル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ポリシロキサン樹脂などの熱硬化型樹脂、メラミンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メタアクリルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂などのアクリレート樹脂、ポリビニールアルコール樹脂などの光硬化型樹脂などからなるものがある。絶縁膜９０は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法を用いて。貫通穴８１などを有する任意のパターンに形成する。また、貫通穴８１はフォトプロセスにて形成してもよい。
【0085】
各層の積層順序及び他の層の有無は、前記実施形態に限定されない。
【0086】
各層の材料及び厚みは、前記実施形態に限定されない。
【0087】
制御構成は前記実施形態に限定されない。
制御フローチャートは前記実施形態に限定されない。具体的には、複数のステップの順序及び有無は特に限定されない。特に、前後して説明されたステップは、全て同時に又は一部同時に行われてもよい。
制御フローチャートは前記実施形態に限定されない。具体的には、複数のステップの順序及び有無は特に限定されない。特に、前後して説明されたステップは、全て同時に又は一部同時に行われてもよい。
【0088】
第４電極パターンＴａと第３電極パターンＲｘとの間で静電容量を測定してもよい。
第４電極パターンのＴａの静電容量を測定することで、弱い圧力を測定できるようにしてもよい。
第４電極パターンのＴａの静電容量を測定することで、弱い圧力を測定できるようにしてもよい。
【0089】
支持基板１１は、２層構成の絶縁体からなり、これら絶縁体の中間層としてＧＮＤ電極パターンが設けられていてもよい。
ＧＮＤ電極パターンは、第３電極パターンＲｘを除いて全て覆うような開口パターンである。ＧＮＤ電極パターンも任意の部材である。また、ＧＮＤ電極パターンは、一定電位に保持されており、引回し配線８０と、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘとの間に、不要な静電容量を持たないように、第３電極Ｒｘ間の隙間をガードしている。
ＧＮＤ電極パターンは、第３電極パターンＲｘを除いて全て覆うような開口パターンである。ＧＮＤ電極パターンも任意の部材である。また、ＧＮＤ電極パターンは、一定電位に保持されており、引回し配線８０と、第１電極パターンＴｙ又は第２電極パターンＴｘとの間に、不要な静電容量を持たないように、第３電極Ｒｘ間の隙間をガードしている。
【0090】
また、第１電極パターンＴｙのエレメントうち最も外側となる第１電極（図２におけるＴｙ（１）およびＴｙ（ｌ））のさらに外側に、図２に図示しないＸ方向（第１方向の一例）に延びる電極ＴｙＧＮＤ（第３帯状電極の一例）が各々設けられていてもよい。電極ＴｙＧＮＤは、第３電極パターンＲｘの碁盤目の外縁においてそれぞれの一部にのみ平面視で重なっており、一定電位に保持されている。
第１電極Ｔｙが存在する部分と存在しない部分とでは、この装置の積層体の硬さに差が生じる。すなわち、電極の密度によって変形のしやすさが異なるので、面内で感度が異なる。Ｙ方向に並ぶ第１電極Ｔｙが、第３電極Ｒｘ同士の隙間だけでなく、Ｙ方向で最も外側の第３電極Ｒｘにおける隙間とは反対辺にダミー電極として重複させることによって、硬い部分が感圧領域全体においてＹ方向で均等に配置される。したがって、電極の密度が面内で等しいので、面内での感圧感度を等しくでき、測定値の補正が不要である。
第１電極Ｔｙが存在する部分と存在しない部分とでは、この装置の積層体の硬さに差が生じる。すなわち、電極の密度によって変形のしやすさが異なるので、面内で感度が異なる。Ｙ方向に並ぶ第１電極Ｔｙが、第３電極Ｒｘ同士の隙間だけでなく、Ｙ方向で最も外側の第３電極Ｒｘにおける隙間とは反対辺にダミー電極として重複させることによって、硬い部分が感圧領域全体においてＹ方向で均等に配置される。したがって、電極の密度が面内で等しいので、面内での感圧感度を等しくでき、測定値の補正が不要である。
【0091】
同様の目的で、第２電極パターンＴｘのエレメントのうち最も外側となる第２電極（図３におけるＴｘ（１）およびＴｘ（ｍ））のさらに外側に、図３に図示しないＹ方向（第２方向の一例）に延びる電極ＴｘＧＮＤ（第４帯状電極の一例）が各々設けられていてもよい。電極ＴｘＧＮＤは、第３電極パターンＲｘの碁盤目の外縁においてそれぞれの一部にのみ平面視で重なっており、一定電位に保持されている。
【産業上の利用可能性】
【0092】
本発明は、圧力検出装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【0093】
１，１０１ ：タッチパッド装置
３，１０３ ：センサ部
５，１０５ ：制御回路
１１ ：支持基板
１３ ：第２絶縁体
１５ ：第１絶縁体
２５ ：マイクロコントローラ
２７ ：信号発生回路
３３ ：アンプ回路
３５ ：ゲート駆動回路
８０ ：引き回し配線
８１ ：貫通穴
９０ ：絶縁膜
Ｒｘ ：第３電極パターン
Ｔａ ：第４電極パターン
Ｔｘ ：第２電極パターン
Ｔｙ ：第１電極パターン
３，１０３ ：センサ部
５，１０５ ：制御回路
１１ ：支持基板
１３ ：第２絶縁体
１５ ：第１絶縁体
２５ ：マイクロコントローラ
２７ ：信号発生回路
３３ ：アンプ回路
３５ ：ゲート駆動回路
８０ ：引き回し配線
８１ ：貫通穴
９０ ：絶縁膜
Ｒｘ ：第３電極パターン
Ｔａ ：第４電極パターン
Ｔｘ ：第２電極パターン
Ｔｙ ：第１電極パターン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】