傳感器、輸入裝置和電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及能夠靜電地檢測輸入操作的傳感器、輸入裝置和電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于電子設(shè)備的傳感器，已知例如包括能夠檢測操作物相對于輸入操作表面的操作位置和按壓力的電容元件的配置(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
[0003]引文列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:JP 2011-170659A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]為了改進(jìn)傳感器的可操作性，近年來已經(jīng)要求各種特性的改進(jìn)，且它們中的一個是操作的檢測精度的改進(jìn)。
[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供能夠改進(jìn)檢測精度的傳感器、輸入裝置和電子設(shè)備。
[0009]技術(shù)方案
[0010]為了解決以上描述的問題，根據(jù)第一技術(shù)，提供了一種傳感器，包括:導(dǎo)體層；具有檢測區(qū)域和在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元的檢測層；和分隔導(dǎo)體層和檢測層的多個結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0011]根據(jù)第二技術(shù)，提供了一種傳感器，包括:第一導(dǎo)體層；第二導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層之間設(shè)置的檢測層，該檢測層具有檢測區(qū)域并包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元；分隔第一導(dǎo)體層和檢測層的多個第一結(jié)構(gòu)體；和分隔檢測層和第二導(dǎo)體層的多個第二結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0012]根據(jù)第三技術(shù)，提供了一種輸入裝置，包括:操作單元；在操作單元的表面上或者操作單元的內(nèi)部設(shè)置的導(dǎo)體層；具有檢測區(qū)域并包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元的檢測層；和分隔導(dǎo)體層和檢測層的多個結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0013]根據(jù)第四技術(shù)，提供了一種輸入裝置，包括:操作單元；在操作單元的表面上或者操作單元的內(nèi)部設(shè)置的第一導(dǎo)體層；第二導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層之間設(shè)置的檢測層，該檢測層具有檢測區(qū)域并包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元；分隔第一導(dǎo)體層和檢測層的多個第一結(jié)構(gòu)體；和分隔檢測層和第二導(dǎo)體層的多個第二結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0014]根據(jù)第五技術(shù)，提供了一種電子設(shè)備，包括:操作單元；在操作單元的表面上或者操作單元的內(nèi)部設(shè)置的導(dǎo)體層；具有檢測區(qū)域并包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元的檢測層；和分隔導(dǎo)體層和檢測層的多個結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0015]根據(jù)第六技術(shù)，提供了一種電子設(shè)備，包括:操作單元；在操作單元的表面上或者操作單元的內(nèi)部設(shè)置的第一導(dǎo)體層；第二導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層之間設(shè)置的檢測層，該檢測層具有檢測區(qū)域并包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元；分隔第一導(dǎo)體層和檢測層的多個第一結(jié)構(gòu)體；和分隔檢測層和第二導(dǎo)體層的多個第二結(jié)構(gòu)體。在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。
[0016]技術(shù)效果
[0017]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以改進(jìn)傳感器的檢測精度。
【附圖說明】
[0018]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0019]圖2是圖示圖1的放大部分的截面圖。
[0020]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置的示例性配置的分解透視圖。
[0021]圖4A是圖示X電極元件的示例性配置的平面圖。
[0022]圖4B是圖示Y電極元件的示例性配置的平面圖。
[0023]圖5A是圖示X電極的示例性配置的平面圖。
[0024]圖5B是圖示Y電極的示例性配置的平面圖。
[0025]圖6A到圖6P是圖示單元電極體的示例性形狀的示意圖。
[0026]圖7是圖示檢測單元的示例性配置的平面圖。
[0027]圖8是圖示在傳感器中移位位置的平面圖。
[0028]圖9A是圖示檢測單元的示例性配置的截面圖。
[0029]圖9B是圖示檢測區(qū)域的中間部分中結(jié)構(gòu)體的示例性布置位置的平面圖。
[0030]圖10是圖示整個檢測區(qū)域中結(jié)構(gòu)體的示例性布置位置的平面圖。
[0031]圖11是圖示當(dāng)在Z軸方向上(向下)通過使用操作物按壓輸入裝置的輸入操作表面時施加到結(jié)構(gòu)體的力的狀態(tài)的截面圖。
[0032]圖12示出了通過使用操作物按壓結(jié)構(gòu)體之上的位置而獲得的輸入裝置的狀態(tài)和在那種情況下每一檢測單元的靜電電容的變化量之間的關(guān)系。
[0033]圖13示出了通過使用操作物按壓間隔部分之上的位置而獲得的輸入裝置的狀態(tài)和在那種情況下每一檢測單元的靜電電容的變化量之間的關(guān)系。
[0034]圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置的電路的示例性配置的框圖。
[0035]圖15A和圖15B圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置的檢測原理。
[0036]圖16A是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改1的輸入裝置的第一示例性配置的截面圖。
[0037]圖16B是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改1的輸入裝置的第二示例性配置的截面圖。
[0038]圖17是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改2的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0039]圖18是圖示結(jié)構(gòu)體以及X和Y電極的布置的實(shí)例的平面圖。
[0040]圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改3的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0041]圖20A是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改4的輸入裝置中電極層的示例性配置的平面圖。
[0042]圖20B是圖示如圖20A所示的X和Y電極的示例性配置的平面圖。
[0043]圖21是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改5的輸入裝置的第一示例性配置的截面圖。
[0044]圖22A是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的修改5的輸入裝置的第二示例性配置的截面圖。
[0045]圖22B是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改5的輸入裝置的第三示例性配置的截面圖。
[0046]圖23是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修改5的輸入裝置的第四示例性配置的截面圖。
[0047]圖24A是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0048]圖24B是圖示圖24A的放大部分的截面圖。
[0049]圖25A是圖示X電極的示例性配置的平面圖。
[0050]圖25B是圖示Y電極的示例性配置的平面圖。
[0051]圖26A是圖示X電極和Y電極的布置實(shí)例的平面圖。
[0052]圖26B是沿著圖25A的線A_A截取的截面圖。
[0053]圖27A是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的修改的輸入裝置的第一示例性配置的截面圖。
[0054]圖27B是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的修改的輸入裝置的第二示例性配置的截面圖。
[0055]圖28A是圖示X電極的第一示例性配置的平面圖。
[0056]圖28B是圖示Y電極的第一示例性配置的平面圖。
[0057]圖29A是圖示X電極的第二示例性配置的平面圖。
[0058]圖29B是圖示Y電極的第二示例性配置的平面圖。
[0059]圖30A是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輸入裝置的第一示例性配置的截面圖。
[0060]圖30B是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輸入裝置的第二示例性配置的截面圖。
[0061]圖31A是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的修改1的輸入裝置的第一示例性配置的截面圖。
[0062]圖31B是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的修改1的輸入裝置的第二示例性配置的截面圖。
[0063]圖32A是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的修改2的輸入裝置中X和Y電極的第一示例性配置的平面圖。
[0064]圖32B是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的修改2的輸入裝置中X和Y電極的第二示例性配置的平面圖。
[0065]圖33是圖示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的輸入裝置的X電極和Y電極的示例性配置的截面圖。
[0066]圖34是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0067]圖35是圖示如圖34所示的輸入裝置的電極層的示例性配置的平面圖。
[0068]圖36A是圖示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的輸入裝置的示例性外觀的透視圖。
[0069]圖36B是圖示如圖36A所示的輸入裝置的電極層的示例性配置的透視圖。
[0070]圖36C是圖示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的修改的輸入裝置的示例性配置的透視圖。
[0071]圖37A是圖示根據(jù)第七實(shí)施例的輸入裝置的示例性外觀的平面圖。
[0072]圖37B是圖示如圖37A所示的輸入裝置的電極層的示例性配置的透視圖。
[0073]圖38是圖示根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的輸入裝置的示例性配置的截面圖。
[0074]圖39A是圖示根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的輸入裝置的操作部件的示例性配置的截面圖。
[0075]圖39B是圖示操作部件的修改的截面圖。
[0076]圖40A是圖示根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的第一示例性電子設(shè)備的透視圖。
[0077]圖40B是圖示根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的第二示例性電子設(shè)備的透視圖。
[0078]圖41A是圖不根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的第三不例性電子設(shè)備的透視圖。
[0079]圖41B是圖示根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的第四示例性電子設(shè)備的透視圖。
[0080]圖42A是圖示根據(jù)測試實(shí)例的模擬的條件的截面圖。
[0081]圖42B是圖示根據(jù)測試實(shí)例的模擬的條件的平面圖。
[0082]圖43示出了根據(jù)測試實(shí)例的模擬的結(jié)果。
[0083]圖44示出了根據(jù)測試實(shí)例的模擬的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0084]在本發(fā)明中，優(yōu)選地根據(jù)傳感器和輸入裝置所適配的目標(biāo)的形狀來選擇傳感器和輸入裝置的形狀。形狀的實(shí)例包括平面形狀、曲面板形狀、圓柱形形狀和球形殼體形狀，但是形狀不限于以上實(shí)例。
[0085]在本發(fā)明中，優(yōu)選地根據(jù)檢測區(qū)域所適配的目標(biāo)的形狀來選擇檢測區(qū)域的形狀。形狀的實(shí)例包括矩形形狀、圓形形狀、橢圓形形狀、圓柱形形狀、多邊形形狀和不定形形狀，但是形狀不限于以上實(shí)例。
[0086]在本發(fā)明中，多個結(jié)構(gòu)體僅需要具有可以在檢測區(qū)域中維持導(dǎo)體層和檢測層之間的距離的配置，且不限制該配置?？紤]檢測靈敏度等多個結(jié)構(gòu)體優(yōu)選地分散在檢測區(qū)域中。
[0087]在本發(fā)明中，優(yōu)選地進(jìn)一步包括在檢測區(qū)域的外圍設(shè)置并分隔導(dǎo)體層和檢測層的外圍結(jié)構(gòu)體。該外圍結(jié)構(gòu)體僅需要具有可以在檢測區(qū)域的外圍中維持導(dǎo)體層和檢測層之間的距離的配置，且不限制該配置。配置的實(shí)例包括沿著檢測區(qū)域的外圍連續(xù)地設(shè)置外圍結(jié)構(gòu)體的配置以及沿著檢測區(qū)域的外圍間斷地設(shè)置外圍結(jié)構(gòu)體的配置。配置為沿著檢測區(qū)域的外圍連續(xù)地設(shè)置的外圍結(jié)構(gòu)體的實(shí)例包括框體(frame body)和壁體(wall body)。
[0088]在本發(fā)明中，當(dāng)檢測區(qū)域具有比如矩形形狀、圓形形狀、橢圓形形狀、多邊形形狀或者不定形形狀之類的形狀且檢測區(qū)域的所有側(cè)面由外圍結(jié)構(gòu)體圍繞時，檢測單元的移位方向優(yōu)選地是檢測區(qū)域的從外圍到中心的方向。
[0089]在本發(fā)明中，優(yōu)選地提供在檢測區(qū)域中設(shè)置的多個結(jié)構(gòu)體和在檢測區(qū)域的外圍中設(shè)置的外圍結(jié)構(gòu)體。在該情況下，在多個結(jié)構(gòu)體當(dāng)中，優(yōu)選地至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的結(jié)構(gòu)體設(shè)置在沿檢測區(qū)域的外圍朝到內(nèi)側(cè)的方向、自結(jié)構(gòu)體的布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上。在本發(fā)明中，當(dāng)檢測區(qū)域具有比如矩形形狀、圓形形狀、橢圓形形狀、多邊形形狀或者不定形形狀之類的形狀且檢測區(qū)域的所有側(cè)面由外圍結(jié)構(gòu)體圍繞時，結(jié)構(gòu)體的移位方向優(yōu)選地是檢測區(qū)域的從外圍到中心的方向。
[0090]在本發(fā)明中，檢測層具有的檢測區(qū)域的數(shù)目不限于一個且檢測層可以具有多個檢測區(qū)域。在該情況下，優(yōu)選地在多個檢測區(qū)域中的每一個檢查區(qū)域的外圍中設(shè)置外圍結(jié)構(gòu)體。
[0091]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)努力地研究，且作為結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種新的傳感器，包括:導(dǎo)體層；檢測區(qū)域；包括在檢測區(qū)域中二維地布置的多個檢測單元的檢測層；和分隔導(dǎo)體層和檢測層的多個結(jié)構(gòu)體。在該傳感器中，通過施加負(fù)載到輸入操作表面以使導(dǎo)體層和檢測層的至少一個變形并改變導(dǎo)體層和檢測層之間的距離來執(zhí)行輸入操作。但是，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的知識，導(dǎo)體層和檢測層在傳感器中在檢測區(qū)域的外圍或者其附近固定，且因此，當(dāng)負(fù)載位置接近于輸入操作表面的外圍(周邊)時，加重位置的位置和變形峰值的位置移位且變形峰值的位置趨向于接近于中間。當(dāng)在輸入操作表面?zhèn)壬显O(shè)置玻璃襯底(例如，包括玻璃襯底的顯示器)時這種趨勢是顯著的。當(dāng)如上所述變形峰值在位置上移位時，輸入操作的檢測精度降低。
[0092]考慮到此，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)努力地研究以抑制上面描述的這種變形峰值的位置上移位的發(fā)生。結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在多個檢測單元中，至少在檢測區(qū)域的外圍側(cè)上設(shè)置的檢測單元設(shè)置在沿檢測區(qū)域的外圍朝向內(nèi)側(cè)的方向、自二維布置的基準(zhǔn)位置移位的位置上，且控制單元中各個檢測單元的設(shè)置位置設(shè)置為二維布置的基準(zhǔn)位置(等距間隔的虛擬布置位置)。
[0093]將參考附圖以以下次序描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意到，在示出以下實(shí)施例的所有附圖中，由相同的附圖標(biāo)記表示相同或者相應(yīng)的部分。
[0094]1第一實(shí)施例(在不同表面上設(shè)置X和Y電極的輸入裝置的實(shí)例)
[0095]2第二實(shí)施例(在相同表面上設(shè)置X和Y電極的輸入裝置的實(shí)例)
[0096]3第三實(shí)施例(組合不同種類的X和Y電極(單元電極體)的輸入裝置的實(shí)例)
[0097]4第四實(shí)施例(在檢測區(qū)域的從中心到外圍的方向上增大檢測單元的尺寸的輸入裝置的實(shí)例)
[0098]5第五實(shí)施例(具有多個檢測區(qū)域的輸入裝置的實(shí)例)
[0099]6第六實(shí)施例(具有圓柱形形狀的輸入裝置的實(shí)例)
[0100]5第六實(shí)施例(具有不定形形狀的輸入裝置的實(shí)例)
[0101]7第七實(shí)施例(包括柔性薄片的輸入裝置的實(shí)例)
[0102]8第八實(shí)施例(電子設(shè)備的實(shí)例)
[0103]〈1第一實(shí)施例〉
[0104][1.1輸入裝置的配置]
[0105]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置100的示例性配置的截面圖。圖2是圖示圖1的放大部分的截面圖。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輸入裝置100的示例性配置的分解透視圖。輸入裝置100包括接受用戶操作的柔性顯示器(顯示單元)2和檢測用戶操作的傳感器1。輸入裝置100例如配置為觸摸板顯示器且嵌入到以下將要描述的電子設(shè)備中。注意到，在本發(fā)明中，X軸和Y軸是在傳感器1的主表面上彼此正交的軸，且Z軸是與X軸和Y軸正交的軸(平行于傳感器1的厚度方向的軸)。傳感器1和顯示器2具有在垂直于Z軸的方向上延伸的平面形狀。
[0106]顯不器2包括第一表面2m和與第一表面2m相對的第二表面2n。傳感器1布置在顯示器2的第二表面2n側(cè)上。傳感器1和顯示器2可以經(jīng)由粘合層17彼此粘合。顯示器2具有作為輸入裝置100中的輸入操作單元的功能和作為顯示單元的功能兩者。也就是，顯示器2使得第一表面2m能夠用作輸入操作表面和顯示表面，并從第一表面2m向著在Z軸方向上從其以上的地方顯示與用戶操作對應(yīng)的圖像。例如，與鍵盤或者圖形用戶界面(GUI)對應(yīng)的圖像顯示在第一表面2m上。執(zhí)行相對于顯示器2的操作的操作物例如包括手指或者指不筆。
[0107](顯示器)
[0108]顯示器2例如是包括玻璃襯底的顯示器、薄膜顯示器或者柔性顯示器。當(dāng)包括玻璃襯底的顯示器用作顯示器2時，根據(jù)此實(shí)施例的效果特別顯著。不特別限制顯示器2的特定配置。作為顯示器2，例如可以使用電子紙、有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示器、無機(jī)EL顯示器或者液晶顯示器，但是顯示器不限于以上實(shí)例。顯示器2的厚度落入例如從0.1毫米到1毫米的范圍內(nèi)，但是厚度不限于此范圍。顯示器2的楊氏模量落入例如從70GPa或更大到250GPa或更小的范圍內(nèi)，但是楊氏模量不限于此范圍。
[0109](操作部件)
[0110]顯示器2配置為輸入裝置100的操作部件3的一部分。操作部件3包括包含第一表面2m和第二表面2n的顯示器2和金屬層11的層疊結(jié)構(gòu)。也就是，操作部件3包括接受用戶操作的第