CN113167663B

CN113167663B - 压力传感器及电子设备

Info

Publication number: CN113167663B
Application number: CN201980078540.2A
Authority: CN
Inventors: 胜原智子; 塚本圭; 水野裕; 西村泰三
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: DE112019006091T5; JPWO2020116445A1; US20220049997A1; CN113167663A; JP7396296B2; WO2020116445A1

Abstract

一种压力传感器，所述压力传感器包括：电容传感器电极层，所述电容传感器电极层包括多个感测部；第一参考电极层，所述第一参考电极层面对所述传感器电极层的第一表面；第二参考电极层，所述第二参考电极层面对所述传感器电极层的第二表面；弹性层，所述弹性层设置在所述第一参考电极层与所述传感器电极层之间；和间隙层，所述间隙层设置在所述第二参考电极层与所述传感器电极层之间。在该压力传感器中，所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有狭缝。

Description

压力传感器及电子设备

技术领域

本公开内容涉及压力传感器及电子设备。

背景技术

近年，需要贴附于曲面并且能够检测施加到该曲面的压力的膜状压力传感器。例如，专利文件1公开一种可变电阻压力传感器，其中基体膜具有带状构造以便应对曲面，并且在覆盖膜中形成狭缝来减小将通过弯曲而产生的张力。

引用列表

专利文件

专利文件1：WO 2012/165082 A

发明内容

本发明要解决的问题

当将膜状压力传感器贴合到曲面时，容易产生褶皱。特别是当压力传感器被贴合到具有不均匀曲率的曲面时容易出现褶皱。因为以此方式在压力传感器中出现褶皱，故形成了不均匀的灵敏度、死区及类似情况。

本公开内容的目的是提供一种当贴合到曲面时能够减少褶皱的发生的压力传感器及一种电子设备。

技术方案

为了解决上述问题，第一公开内容是一种压力传感器，所述压力传感器包括：

传感器电极层，所述传感器电极层是电容式的且具有多个感测部；

第一参考电极层，所述第一参考电极层面对所述传感器电极层的第一表面；

第二参考电极层，所述第二参考电极层面对所述传感器电极层的第二表面；

弹性层，所述弹性层设置在所述第一参考电极层与所述传感器电极层之间；和

间隙层，所述间隙层设置在所述第二参考电极层与所述传感器电极层之间，

其中，所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有狭缝。

第二公开内容是一种压力传感器，所述压力传感器包括：

其中，所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有主干部和从所述主干部以分枝状延伸的多个分支部。

第三公开内容是一种压力传感器，所述压力传感器包括：

传感器电极层，所述传感器电极层具有多个感测部；

第四公开内容是一种电子设备，所述电子设备包括：

具有曲面的外部构件；和

所述第一公开内容、所述第二公开内容或所述第三公开内容所述的压力传感器，所述压力传感器被贴合于所述曲面。

发明效果

根据本公开内容，可在贴合到曲面时减少褶皱的发生。应注意，本技术的效果不必限制于本文描述的效果，而是可包括本公开内容中描述的任何效果或者与本公开内容描述的效果不同的任何效果。

附图说明

图1是示出根据本公开内容的第一实施方式的电子设备的构造的方块图。

图2是示出在平面状态中的传感器的平面图。

图3是贴合到具有不均匀曲率的曲面的传感器的透视图。

图4是示出传感器的构造的截面图。

图5是示出传感器电极层的形状的平面图。

图6是示出感测部的构造的放大平面图。

图7是示出电极基材的形状的平面图。

图8是电极基材的变形例的平面图。

图9A是示出根据本公开内容第二实施方式的传感器的构造的透视图。图9B是沿图9A中限定的IXB-IXB线截取的截面图。

图10是示出传感器电极层的形状的平面图。

图11是示出电极基材的形状的平面图。

图12是示出模具的构造的透视图。

图13A和13B分别是用于解释传感器安装方法的透视图。

图14是示出根据第一变形例的传感器电极层的形状的平面图。

图15是示出根据第二变形例的传感器电极层的形状的平面图。

图16是示出根据第二变形例的传感器电极层的形状的平面图。

图17A是示出根据第三变形例的传感器的构造的截面图。图17B是示出图17A中示出的传感器电极层的构造的平面图。

图18是示出粘附体的形状的侧视图。

图19是示出负载灵敏度曲线的图表。

图20是示出400gf灵敏度分布的估计结果的图表。

图21A、21B和21C是分别示出粘附体的形状的透视图。

图22A和22B是分别示出粘附体的形状的透视图。

具体实施方式

将以以下顺序描述本公开内容的实施方式。

1第一实施方式(传感器和包括该传感器的电子设备的示例)

2第二实施方式(传感器的示例)

<1第一实施方式>

[电子设备的构造]

图1示出根据本公开内容第一实施方式的电子设备10的构造。电子设备10包括传感器模块11和主机装置12，主机装置12是电子设备10的主要装置。电子设备10具有外部构件，诸如具有曲面的壳体，所述曲面具有不均匀的曲率。电子设备10利用传感器模块11检测该曲面上的压力，并根据检测结果进行操作。

(传感器模块)

传感器模块11包括传感器20和作为控制单元的控制器IC 13。传感器20检测响应于施加到电子设备10的曲面的压力的电容变化，并将对应于该变化的输出信号输出到控制器IC 13。控制器IC 13控制传感器20，基于从传感器20提供的输出信号检测施加到传感器20的按压力，并将检测值输出到主机装置12。

[传感器的构造]

图2示出平面状态中的传感器20。图3示出贴附到具有不均匀曲率的曲面10S的传感器20。传感器20是所谓的电容压力传感器，并且是梯形膜的形式。应注意，在本公开内容中，膜被定义为包括片材。传感器20优选被应用到曲面(诸如例如椭圆形表面、自由形式表面、单片双曲面、可调整表面)或具有不均匀曲率的球形表面。

膜状连接部20A从传感器20的***边缘的部分延伸。在连接部20A的尖端提供多个连接端子20B以用于连接到主机装置12的电路板(未示出)。控制器IC 13设置在电路板上。

传感器20具有多个感测部20SE。多个感测部20SE用于基于电容的改变检测施加到曲面10S的压力。多个感测部20SE布置在矩阵中。感测部20SE例如具有方形形状。然而，感测部20SE的形状不限于任何特定形状，并且除了圆形形状、椭圆形形状或方形形状外，可以是多边形形状或类似形状。

整个传感器20优选整合为一个部件。构成传感器20的各个层的狭缝部分、狭缝间距和类似者被改变，以便给以传感器20整体感。此外，可提高安装的简易性和抵抗剥落和类似情况的耐久性。

图4示出传感器20的截面图。传感器20包括电容传感器电极层21、电极基材22和23、弹性层24、间隙层25及粘合层26A、26B、27A和27B。传感器20的在电极基材23侧的表面经由粘合层(未示出)贴合到曲面10S。

传感器电极层21和电极基材22被设置成使得传感器电极层21和电极基材22的主表面彼此面对。弹性层24设置在传感器电极层21和电极基材22的主表面之间。传感器电极层21和弹性层24通过粘合层26A彼此贴合，且电极基材22和弹性层24通过粘合层26B彼此贴合。应注意，粘合层26A和26B是根据需要而提供的，且例如在弹性层24具有粘性的情况下可不提供粘合层26A和26B。

传感器电极层21和电极基材23被设置成使得传感器电极层21和电极基材23的主表面彼此面对。间隙层25设置在传感器电极层21和电极基材23的主表面之间。传感器电极层21和间隙层25通过粘合层27A彼此贴合，且电极基材23和间隙层25通过粘合层27B彼此贴合。应注意，粘合层27A和27B是根据需要而提供的，且例如在间隙层25具有粘性的情况下可不提供粘合层27A和27B。

(传感器电极层)

图5示出传感器电极层21的形状。传感器电极层21具有沿一个方向延伸的多个狭缝21L，并且整体具有梳状形状。特定地，传感器电极层21具有主干部21M和从主干部21M以分枝状延伸的多个分支部21N。狭缝21L形成在相邻分支部21N之间。优选在每个狭缝21L的端部21L_A处形成R部分，以防止电极基材22撕裂。狭缝21L形成在多行感测部20SE之间。

如图4所示，传感器电极层21具有柔性膜状基材21A、提供在基材21A的一个主表面上的多个感测部20SE、和保护层21B，保护层21B覆盖其上提供这些感测部20SE的基材21A的该一个主表面。传感器电极层21可具有弹性。

基材21A包含聚合物树脂，并且具有柔性。该聚合物树脂例如可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯萘酸酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸树脂(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰纤维素(TAC)、聚酯、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、双乙酰纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂、脲醛树脂、聚氨基甲酸酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、循环烯烃聚合物(COP)、诺伯恩烯热塑性树脂或类似材料。然而，基材21A中包含的聚合物树脂不限于这些聚合物树脂。

图6示出感测部20SE的构造。感测部20SE检测对应于感测部20SE与电极基材22之间的距离的电容。感测部20SE包括脉冲电极(第一电极)21C和感测电极(第二电极)21D。脉冲电极21C和感测电极21D被设计成能够形成电容耦合。更特定地，脉冲电极21C和感测电极21D各自具有梳状形状且被设计成相互啮合。

脉冲电极21C包括多个子电极21C₁，每个子电极21C₁具有线性形状。感测电极(第二电极)21D包括多个子电极21D₁，每个子电极21D₁具有线性形状。多个子电极21C₁和21D₁以恒定间隔交替设置。相邻子电极21C₁和21D₁被设计成能够形成电容耦合。

由于感测部20SE使用脉冲电极21C和感测电极21D之间的漏电场来检测压力(电容)，因此压力灵敏度随着脉冲电极21C与感测电极21D之间的距离改变而变化，从而导致可靠性降低。因此，为了防止可靠性降低，传感器电极层21的基材21A优选包括几乎不具有弹性的材料。

配线21E从脉冲电极21C拉出，延伸到主干部21M，然后通过连接部20A连接到连接端子20B。配线21F从感测电极21D拉出，延伸到主干部21M，然后通过连接部20A连接到连接端子20B。

保护层21B用于保护感测部20SE。保护层例如是诸如覆盖膜的绝缘膜，或是绝缘电阻材料。应注意，传感器20可不包括保护层21B，并且粘合层26A可直接设置在其上设置感测部20SE的基材21A的一个主表面上。

传感器电极层21和连接部20A优选与一个柔性印刷电路板(以下称为“FPC”)一体形成。由于传感器电极层21和连接部20A以此方式一体形成，因此传感器20的部件的数量可减少。还可提高传感器20与电路板(未示出)之间的连接抵抗冲击的耐久性。

(电极基材)

电极基材22和23是柔性电极膜。如图7所示，电极基材22具有多个狭缝22L。电极基材22具有彼此面对的两个侧部(两个端部)，并且多个狭缝22L从彼此面对的两个侧部向内延伸。更特定地，例如，多个狭缝22L从两个侧部线性延伸到电极基材22的中心线L附近。优选在每个狭缝22L的端部22L_A处形成R部分，以防止电极基材22撕裂。由于电极基材23具有类似于电极基材22的形状，因此本文不对电极基材23的形状进行说明。

电极基材22的狭缝22L的延伸方向优选不同于传感器电极层21的狭缝21L的延伸方向。例如，电极基材22的狭缝22L的延伸方向可正交于传感器电极层21的狭缝21L的延伸方向。而且，电极基材23的狭缝(未示出)的延伸方向优选不同于传感器电极层21的狭缝21L的延伸方向。例如，电极基材22的狭缝22L的延伸方向可正交于传感器电极层21的狭缝21L的延伸方向。

为了减小多个感测部20SE中的灵敏度变化，电极基材22的狭缝22L和电极基材23的狭缝优选设置成在传感器20的厚度方向上不与任何感测部20SE重叠。电极基材22和23可具有弹性。然而，优选选择即使电极基材22和23被拉伸时电阻仍不超过10Ω的材料。优选根据电极基材22和23的弹性程度来形成多个狭缝22L。电极基材23可以是金属壳体。

电极基材22包括柔性基材22A和提供在基材22A的一个主表面上的参考电极层(以下称为“REF电极层”)22B。电极基材22设置在传感器电极层21的一个主表面侧上，使得REF电极层22B面对传感器电极层21的该一个主表面。电极基材23包括柔性基材23A和提供在基材23A的一个主表面上的REF电极层23B。电极基材23设置在传感器电极层21的另一主表面侧上，使得REF电极层23B面对传感器电极层21的该另一主表面。

基材22A和23A各自具有膜状形状。基材22A和23A的材料例如可以是与基材21A的材料类似的聚合物树脂。基材22A和23A可具有弹性。在该情况中，基材22A和23A的材料可以是泡沫树脂、绝缘弹性体或类似材料。

REF电极层22B和23B是所谓的接地电极并且具有接地电位。REF电极层22B和23B的形状例如可以是薄膜状形状、箔状形状、网状形状或类似形状，但不限于这些形状。

REF电极层22B和23B仅需具有导电性，且例如可以是包含无机导电材料的无机导电层、包含有机导电材料的有机导电层、包含无机导电材料和有机导电材料的有机-无机导电层、或类似材料。无机导电材料和有机导电材料可以是颗粒。REF电极层22B和23B可以是导电布。REF电极层22B和23B可具有弹性。

无机导电材料的示例包括金属和金属氧化物。这里，金属被定义为包括半金属。金属的示例包括诸如铝、铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑和铅的金属以及包含这些金属中的两种或更多种的合金及类似材料。然而，无机导电材料不限于这些金属。合金的特定示例包括不锈钢，但无机导电材料不限于此。金属氧化物的示例包括氧化铟锡(ITO)、氧化锌、氧化铟、添加锑的氧化锡、添加氟的氧化锡、添加铝的氧化锌、添加镓的氧化锌、添加硅的氧化锌、氧化锌-氧化锡、氧化铟-氧化锡、和氧化锌-氧化铟-氧化镁。然而，无机导电材料不限于这些金属氧化物。

有机导电材料的示例包括碳素材料和导电聚合物。碳素材料的示例包括炭黑、碳纤维、富勒烯、石墨烯、碳纳米管、碳微线圈和纳米角。然而，有机导电材料不限于这些碳素材料。导电聚合物的示例包括取代或未取代聚苯胺、多吡咯和聚噻吩。然而，有机导电材料不限于这些导电聚合物。

REF电极层22B和23B可以是通过干式处理或湿式处理生产的薄膜。干式处理例如可以是溅射技术、气相沉积技术或类似技术，但干式处理不特别限于这些技术。

由于电极基材22和23被提供在传感器电极层21的两个主表面侧上，因此可防止任何外部噪声(任何外部电场)穿过传感器20的两个主表面进入传感器电极层21。因此，可防止因外部噪声导致检测准确度降低或传感器20出现错误检测。

(弹性层)

弹性层24被设计成可通过施加到传感器20位于电极基材22侧的表面的压力而弹性变形。由于弹性层24***在传感器电极层21与电极基材22之间，因此可调节传感器20的灵敏度和动态范围。

弹性层24可具有包括狭缝24L或类似者且在平面中分开的构造，或者可具有不包括狭缝24L或类似者且在平面中不分开的构造。可根据需要将弹性层24设置在支撑构件上。支撑构件的材料例如可以是绝缘弹性体或类似材料。

弹性层24包含泡沫树脂、绝缘弹性体或类似者。泡沫树脂是所谓的海绵状物，且例如是以下材料的至少一种：泡沫聚氨酯(聚氨酯泡沫)、泡沫聚乙烯(聚乙烯泡沫)、泡沫聚烯烃(聚烯烃泡沫)、泡沫丙烯酸(丙烯酸泡沫)、海绵状橡胶及类似物。绝缘弹性体例如是以下弹性体的至少一种：硅酮基弹性体、丙烯酸基弹性体、聚氨酯基弹性体、苯乙烯基弹性体及类似物。

(间隙层)

间隙层25具有绝缘性质，并且将电极基材23和传感器电极层21彼此分开。间隙层25的厚度调节传感器20的初始电容。间隙层25可通过施加到位于电极基材22侧的传感器20的表面的压力而弹性变形或不弹性变形。在将间隙层25设计成可弹性变形的情况中，间隙层25可包含泡沫树脂、绝缘弹性体或类似物。间隙层25可具有包含狭缝25L或类似者且在平面中分开的构造，或者可具有不包含狭缝25L或类似者且在平面中不分开的构造。

间隙层25可具有粘性或可不具有粘性。在间隙层25具有粘性的情况中，电极基材23和传感器电极层21通过间隙层25彼此贴合。粘性间隙层25例如由单层粘合层形成，或由具有提供在间隙层的基材的两表面上的粘合层的堆叠结构(诸如双面粘性膜)形成。

在上述粘合层中包含的粘合剂可以是例如以下粘合剂的至少一种：丙烯酸粘合剂、硅酮粘合剂和聚氨酯粘合剂。应注意，在本公开内容中，压敏粘合剂被定义为一种类型的粘合剂。根据此定义，粘合层被视为一种类型的粘合层。

(粘合层)

粘合层26A、26B、27A和27B例如由绝缘粘合剂或双面粘合剂膜形成。粘合剂可例如类似于上述间隙层25的粘合剂。

[传感器贴合方法]

用于贴合具有上述构造的传感器20的方法的示例包括：在平坦表面上将传感器20的所有层彼此贴合，然后将传感器20贴合到曲面10S的方法；将构成传感器20的各个层逐层贴合到曲面10S的方法；和以两次或更多次贴合构成传感器20的层的方法。为了减少用于制造包括传感器20的电子设备10所需的成本和时间，优选减少将进行的贴合的次数。然而，在一次贴合传感器20的所有层的情况中，较高的张力被施加到上膜。结果，弹性层24可能会破裂，并且灵敏度可能降低。因此，为了避免传感器20的灵敏度降低，优选以弹性层24与电极基材22之间的界面为分隔平面来以至少两次贴合传感器20。

用于将传感器20贴合到曲面10S的方法的示例包括使用适于曲面10S的滚筒的贴合方法，和使用包括橡胶片的气袋、膜片或类似物的贴合方法。特别地，使用用于装饰技术的转印片的真空贴合方法是优选的。

应注意，在贴合时，传感器20被贴合到曲面10S，使得例如传感器电极层21的多个狭缝21L沿曲面10S的纵向方向延伸，并且电极基材22的多个狭缝22L和电极基材23的多个狭缝(未示出)沿曲面10S的周向方向延伸。

[效果]

在根据第一实施方式的传感器20中，传感器电极层21、电极基材22和电极基材23具有狭缝。结果，当将传感器20贴附到具有不均匀曲率的曲面10S时，可防止形成褶皱。因此，传感器20可被适当地贴附到可具有平坦表面以外的各种形状中的任何形状的壳体，而无需被壳体的设计限制，同时防止形成褶皱。

在如专利文件1中公开的压力传感器中，在传感器被用在诸如电子设备的物体的曲面上的情况中，带状传感器需被逐个贴合到曲面。因此，在该情况下难以将传感器安装到曲面上。另一方面，根据第一实施方式的传感器20被整合为一个结构，从而能够促进将传感器20安装到曲面上。另外，由于可减少边缘部分，因此可减少剥落、来自端面的劣化及类似情况。

由于传感器20的各个层中的狭缝的位置和取向不同，因此不会通过触摸容易地识别狭缝位置。因此，可改进传感器20的质地。特别地，在诸如壳体的外部构件被制得较软以便增大压力灵敏度的情况中，传感器20的质地的改进变得显著。

[变形例]

(弹性层的变形例)

弹性层24可以是多孔层。多孔层优选是纤维层。纤维层例如是非编织布或编织布。在纤维层中包含的纤维可以是纳米纤维或比纳米纤维较厚的纤维。然而，为了提高传感器20的灵敏度，纳米纤维是优选的。纤维可包含聚合物树脂或可包含无机材料。然而，为了提高传感器20的灵敏度，纤维优选包含聚合物树脂。

多孔层可具有以纤维状结构形成的三维结构(诸如非编织布的不规则网络结构)，并且可具有多个空间(精细孔)。由于多孔层包括三维结构，因此可产生具有高孔隙率的结构，并且易于薄化。

纤维状结构是相对于纤维尺寸(直径)具有足够长度的纤维状物质。例如，多种纤维状结构被集合并随机交叠，以形成多孔层。可以随机缠卷一种纤维状结构以形成多孔层。或者，可同时存在用一种纤维状结构形成的多孔层和用多种纤维状结构形成的多孔层。

纤维状结构例如线性延伸。例如，纤维状结构可具有任何形状，并且可在中部卷曲或弯曲。或者，纤维状结构可在中部分枝。

纤维状结构的最小纤维直径优选不大于500nm，或更优选不大于300nm。平均纤维直径例如优选不小于0.1μm且不大于10μm，但可在上述范围之外。随着平均纤维直径做得越小，精细孔的孔径变得越大。例如，可通过使用扫描电子显微镜或类似者进行微观观察来测量平均纤维直径。纤维状结构可具有任何合适的平均长度。例如，通过相分离法、相转化法、静电(电场)纺丝法、熔融纺丝法、湿式纺丝法、干式纺丝法、凝胶纺丝法、溶胶凝胶法、喷涂法或类似方法形成纤维状结构。通过该方法，可容易地且稳定地形成相对于纤维直径具有足够长度的纤维状结构。

纤维状结构包括聚合物材料和/或无机材料。特别地，纤维状结构优选用纳米纤维形成。这里，纳米纤维是具有不小于1nm且不大于1000nm的纤维直径和比纤维直径大至少100倍的长度的纤维状物质。当这种纳米纤维被用作纤维状结构时，孔隙率可被制得更高，并且使薄化称为可能。用纳米纤维形成的纤维状结构优选通过静电纺丝法形成。通过静电纺丝法，可容易地且稳定地形成具有较小纤维直径的纤维状结构。

(粘合层的变形例)

粘合层26A和26B可具有导电性。在该情况中，可进一步提高传感器20的灵敏度。除了粘合剂以外，导电粘合层26A和26B进一步包含导电材料。例如，导电材料是导电填料和/或导电聚合物。例如，导电填料包含以下材料的至少一种：碳填料、金属填料、金属氧化物填料和涂覆金属的填料。这里，金属被定义为包括半金属。应注意，粘合层27A和27B可具有导电性。

(电极基材的变形例)

可不包括基材22A。也就是说，传感器20可包括REF电极层22B来替代电极基材22。同样地，可不包括基材23A。也就是说，传感器20可包括REF电极层23B来替代电极基材23。

如图8所示，电极基材22包括主干部22M和从主干部22M以分枝状延伸的多个分支部22N。在相邻分支部22N之间提供具有预定宽度的空间(间隙)。电极基材23的形状可类似于上述电极基材22的形状。

(电子设备的示例)

本公开内容可被应用到各种电子设备，这些电子设备的每一个包括诸如具有曲面的壳体的外部构件。特别地，本公开内容较佳地应用于包括外部构件的电子设备，所述外部构件诸如具有包含不均匀曲率的曲面的壳体。例如，本公开内容可被应用到个人计算机、诸如智能手机的移动电话、电视接收器、遥控器、相机、游戏装置、导航***、电子书、电子词典、便携式音乐播放器、键盘、可穿戴终端、收音机、立体声***、医疗装置、机器人及类似物。可穿戴终端的示例包括智能手表、头戴显示器、腕带、指环、眼镜、鞋及衣服。

(除电子设备以外的示例)

本公开内容不限于电子设备，而是可应用于除电子设备以外的各种设备。特别地，本公开内容较佳地应用于包括外部构件的设备，该外部构件诸如具有包含不均匀曲率的曲面的壳体。例如，本公开内容可应用于诸如电动工具、冰箱、空调、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、烘干机、照明装置和玩具之类的设备。此外，本公开内容可应用于诸如住宅的建筑结构、建筑构件、运输工具、诸如桌子和凳子的夹具、制造设备、分析设备及类似物。建筑构件的示例包括铺路石、墙壁材料、地板砖和底板。运输工具的示例包括车辆(诸如汽车和摩托车)、船、潜艇、铁轨车、飞机、航天飞船、电梯和操场设备。

<2第二实施方式>

[传感器的构造]

图9A示出根据本公开内容第二实施方式的传感器120的构造。传感器120具有管状形状，并且膜状连接部120A从传感器120的一端延伸。传感器120具有弹性，并且贴附到具有圆柱面110S的粘附体110，如图13B所示。在连接部120A的尖端提供多个连接端子120B，以用于连接到粘附体110的主体。连接端子120B连接到在圆柱面110S的凹部111中提供的连接端子(未示出)。粘附体110例如是诸如机器人的电子设备的一部分。此外，粘附体110不必是电子设备，而是可以是自行车的手把、网球拍或类似物。

图9B是沿图9A中限定的IXB-IXB线截取的截面图。传感器120包括管状传感器主体120C、提供在传感器主体120C的外周表面上的弹性体层126和提供在传感器主体120M的内周表面上的弹性体层127。这里说明了传感器120包括弹性体层126和127两者的情况，但传感器120可仅包括弹性体层126和127中的一个。应注意，在第二实施方式中，与第一实施方式的部件相似的部件由与第一实施方式中使用的附图标记相同的附图标记标示，并且本文不对它们重复说明。

(传感器主体)

传感器主体120C是被卷成管状形状的矩形膜并且具有弹性。传感器主体120C包括多个传感器单元20SE。传感器主体120C与第一实施方式的传感器20的不同之处在于具有矩形形状。更特定地，传感器主体120C具有其中电极基材123、弹性层125、传感器电极层121、弹性层124和电极基材122沿从内周朝向外周的方向以此顺序堆叠的构造。根据需要在这些层之间提供粘合层。电极基材123、弹性层125、传感器电极层121、弹性层124和电极基材122的每一者都具有矩形形状。

(传感器电极层)

图10示出传感器电极层121的形状。传感器电极层121包括提供有多个狭缝21L₁的梳状第一区域R₁和提供有多个狭缝21L₂的梳状第二区域R₂。第一区域中的多个狭缝21L₁和第二区域中的多个狭缝21L₂的取向(切口的取向)彼此相反。更特定地，多个狭缝21L₁从传感器电极层121的一端线性延伸到另一端附近。而且，多个狭缝21L₂从传感器电极层121的该另一端线性延伸到该一端附近。多个狭缝21L₁和多个狭缝21L₂的延伸方向与管状传感器120的高度方向一致。

传感器电极层121可具有弹性。然而，传感器电极层121优选不具有弹性或几乎没有弹性。由于传感器电极层121不具有弹性或几乎没有弹性，因此脉冲电极21C与感测电极21D之间的距离的改变减小，从而可减小压力灵敏度的改变。因此，可防止可靠度的降低。

(电极基材)

图11示出电极基材122的形状。电极基材122包括提供有多个狭缝122L₁的梳状第一区域R_A和提供有多个狭缝122L₂的梳状第二区域R_B。狭缝122L₁和122L₂分别相似于传感器电极层121的狭缝21L₁和21L₂。然而，电极基材122的狭缝122L₁和122L₂可在形状和/或延伸方向上不同于传感器电极层121的狭缝21L₁和21L₂。

由于电极基材123具有与电极基材122的形状相似的形状，因此在此不对电极基材123的形状进行说明。然而，电极基材122和电极基材123的形状可彼此不同。电极基材122和123各自包括基材和设置在基材的一个主表面上的REF电极层。基材和REF电极层分别类似于第一实施方式的基材22A和REF电极层22B。替代多个狭缝122L₁和122L₂，电极基材122和123可具有弹性。电极基材122和123以及多个狭缝122L₁和122L₂可具有弹性。电极基材122的多个狭缝122L₁和122L₂可在传感器120的厚度方向上与传感器电极层121的狭缝21L₁和21L₂重叠。

(弹性层)

除了形状以外，弹性层124和125与第一实施方式的弹性层24相似。

(弹性体层)

弹性体层126和127各自具有管状形状，且传感器主体120C设置在弹性体层126和127之间。弹性体层126和127具有弹性。弹性体层126和127例如包括硅酮树脂、聚氨酯、丁腈橡胶或类似物。

[传感器制造方法]

如下所述制造具有上述构造的传感器120。首先，围绕杆状轴卷绕传感器主体120C以例如形成管状形状。然后制备图12所示的具有圆柱形空间131的模具130。然后将管状传感器主体20C放到模具130的空间131中。将熔融树脂材料倒入空间131中，并使树脂材料固化。在此之后，从模具130的空间131取出制造的传感器20。

[传感器贴附方法]

现参照图13A和13B，描述用于贴附具有上述构造的传感器120的方法。首先，如图13A所示，在管状传感器120伸展及展宽的同时将管状传感器120***到粘附体110的圆柱面110S，使得传感器120被贴附到粘附体110的圆柱面110S。在此阶段，在圆柱面110S中形成的凹部111未被传感器120覆盖。然后将传感器120的连接端子120B连接到设置在凹部111中的连接端子。之后，在传感器120再次被推动、伸展及展宽的同时将传感器120进一步***到粘附体110的圆柱面110S，以便覆盖凹部111，如图13B所示。在此阶段，将连接部120A回折并容纳在传感器120的内侧表面与粘附体110的圆柱面110S之间。应注意，可在圆柱面110S中形成用于容纳连接部120A的凹部(未示出)。

[效果]

如上所述，在根据第二实施方式的传感器120中，传感器电极层121、电极基材122和电极基材123各自具有多个狭缝，并且狭缝的延伸方向与管状传感器120的高度方向一致。在这种布置下，传感器电极层121₁可与弹性体126和127及类似者一起在管状传感器120的圆周方向上拉伸。因此，管状传感器120可伸展以便展宽其通孔，并***到粘附体110的圆柱面110S。因此，传感器120可容易地贴附到粘附体110。

此外，在具有管状形状和弹性的情况下，根据第二实施方式的传感器120可容易地贴附到粘附体110以及从粘附体110取下。例如，传感器120可容易地贴附到自行车的手把、网球拍或类似物。

另外，在矩形膜状传感器围绕圆柱面110S卷绕的情况中，在圆柱面110S上总是出现一边缘，并且发生诸如传感器从该边缘脱离的问题。另一方面，根据第二实施方式的传感器120具有无缝形状。因此，圆柱面110S上不存在边缘，从而不会像矩形膜状传感器一样具有诸如传感器从边缘脱离的问题。

另外，传感器120在伸展及展宽的同时被贴附到粘附体110的圆柱面110S。因此，即使圆柱面110S具有较小的不规则体或柔和的曲率，也能使传感器120符合这些形状。

[变形例]

(第一变形例)

图14示出根据第一变形例的传感器电极层121₁的形状。传感器电极层121₁具有曲折的形状，并且相邻狭缝21L₁和21L₂的取向(凹口的取向)彼此相反。在该情况中，传感器电极层121₁也能够与弹性体层126和127及类似者一起在管状传感器120的圆周方向上拉伸。应注意，与上述传感器电极层121₁一样，电极基材122和123的每一者都可具有曲折的形状。

(第二变形例)

图15示出根据第二变形例的传感器电极层121₂的形状。传感器电极层121₂包括以条带方式布置的多个线性传感器单元121V以及将相邻传感器单元121V彼此连接的多个曲折的配线单元121W。传感器电极层121₂提供在传感器120中，使得线性传感器单元121V的纵向方向和管状传感器120的高度方向彼此一致。在每个传感器单元121V中提供布置在一行中的多个感测部20SE，并且从相应感测部20SE引出的配线(未示出)经由曲折的配线单元121W及连接部120A而连接到连接端子120B。

图15示出其中两个相邻传感器单元121V通过一个曲折的配线单元121W连接的示例。然而，如图16所示，两个相邻传感器单元121V可通过多个曲折的配线单元121W连接。在该情况中，可在相邻传感器单元121V之间设置与提供在传感器单元121V中的感测部20SE相同数量的曲折配线单元121W，并且相邻传感器单元121V的相应感测部20SE可通过曲折的配线单元121W连接。应注意，与上述传感器电极层121₂一样，电极基材122和123的每一者可具有条带形状。在该情况中，条带状传感器单元121V被设置成在传感器120的厚度方向上与条带状电极基材122和123重叠。

(第三变形例)

图17A示出根据第三变形例的传感器120₃的构造。图17B示出在图17A中示出的传感器电极层121₃的构造。传感器120₃与第二实施方式的传感器120的不同之处在于提供传感器电极层121₃来替代传感器电极层121。

传感器电极层121₃包括：以矩阵布置且具有感测部20SE的多个传感器单元121A；多个曲折的配线单元121B，其连接在传感器120₃的高度方向上彼此相邻的传感器单元121A；和曲折的配线单元121C，其连接在传感器120₃的圆周方向上彼此相邻的传感器单元121A。每个传感器单元121A包括基材121A₁、设置在基材121A₁上的感测部20SE和覆盖基材121A₁的提供有感测部20SE的一个主表面的保护层121A₂。每个曲折的配线单元121B包括基材121B₁、设置在基材121B₁上的配线121B₂和覆盖基材121B₁的提供有配线121B₂的一个主表面的保护层121B₃。每个曲折的配线单元121C具有与曲折的配线单元121B相似的构造。

在具有上述构造的传感器120₃中，传感器电极层121₃可与弹性体层126和127及类似者一起在管状传感器120的圆周方向和高度方向上拉伸。因此，传感器120₃可被贴附到具有各种形状的粘附体。应注意，电极基材122和123的每一者可具有与上述传感器单元121A相似的形状。在该情况中，传感器单元121A被设置成在传感器120₃的厚度方向上与电极基材122和123重叠。

实施例

在以下描述中，将通过实施例对本公开内容进行具体说明。然而，本公开内容不只限于这些实施例。

[实施例1]

首先，堆叠以下列出的相应部件以形成具有图2至图4中所示的构造的梯形膜状传感器20。应注意，在该构造中未使用基材22A和23A。

REF电极层22B：导电布

弹性层24：不具有基材的海绵片

传感器电极层21：FPC(每个感测部20SE的尺寸：约3mm×6mm)

间隙层25：不具有基材的海绵片

REF电极层23B：导电布

[负载灵敏度曲线的测量]

首先，制备三个实施例1的传感器20，并将每个传感器20贴合至具有如图18所示的二次曲面的ABS树脂粘附体，以制备三个曲面样品。应注意，二次曲面是其中指定如图18所示的三个位置P1至P3的曲面。接下来，将20至500gf的负载以1mm的间隔施加到每个传感器20的中心线L(见图2)，测量十个感测部20SE的输出值，并将所测量值中的最大值定义为增量。结果显示于表1和图19中。应注意，将用R5-mm硅酮橡胶形成的人造手指用作为用于施加负载的击键子。

另外，制备实施例1的一个传感器20并将该传感器20贴附到平板，以制备一个平面样品。然后进行与上述测量类似的测量。结果示于表1和图19中。

[400gf灵敏度分布]

首先，以类似于上述负载灵敏度曲线测量的方式制备三个曲面样品。接着，沿圆周方向DA(见图2和图3)以五度的间隔测量400gf的负载，将所测量值中的最大值定义为增量。在沿轴向DB(见图2和图3)以6mm的间隔移位的同时执行该测量，并测量所有70个感测部20SE的输出值。结果示于表2和图20中。应注意，与上述负载灵敏度曲线测量一样，将用R5-mm硅酮橡胶形成的人造手指用作为用于施加负载的击键子。

另外，制备了实施例1的一个传感器20并将该传感器20贴附到平板，以制备一个平面样品。然后进行与上述测量类似的测量。结果示于表2和图20中。

表1示出负载灵敏度曲线测量的结果。

[表1]

表2示出400gf灵敏度分布的测量结果。

[表2]

从表1和图19中所示的评估结果能够看到，每个曲面样品比平面样品具有较高的灵敏度。另外，从表2和图20中所示的评估结果能够看到，曲面样品的灵敏度变化小于等于平面样品的灵敏度变化。

[实施例2至6]

首先，制备如图21A至21C、22A和22B所示的各自具有高斯曲率曲面的ABS树脂粘附体。接着，使用小型多功能真空/压缩空气成形机(KFS，由阿萨诺实验室有限公司制造)，来将以下列出的各层顺序地贴合到每个制备的粘附体的曲面。以此方式，制备了具有图2和图4所示的构造的梯形膜状传感器20。应注意，每次贴合相应层时，都视觉观察贴合的相应层的表面，从而检查是否存在褶皱。结果示于表3中。

电极基材22：具有通过气相沉积形成的Cu层的弹性体膜

弹性层24：不具有基材的海绵片

传感器电极层21：FPC(每个感测部20SE的尺寸：约3mm×6mm)

间隙层25：不具有基材的海绵片

电极基材23：具有通过气相沉积形成的Al层的PET膜

[实施例7至11]

首先，预先在平面上堆叠各个层，以形成具有图2和图4中所示的构造的传感器20。应注意，各个层的构造与上述实施例2至6的构造相似。然后制备如图21A至21C、22A和22B所示的各自具有高斯曲率曲面的ABS树脂粘附体。接着，使用小型多功能真空/压缩空气成形机(KFS，由阿萨诺实验室有限公司制造)，来将传感器20贴合到各个制备的粘附体的曲面。在贴合之后，对传感器20的表面进行视觉观察，以便检查是否存在褶皱。结果示于表4中。

表3示出实施例2至6的传感器的评估结果。

[表3]

表4示出实施例7至11的传感器的评估结果。

[表4]

从表3和表4可看出以下内容。也就是，当电极基材22、传感器电极层21和电极基材23各具有多个狭缝时，可防止在将各个层顺序地贴合到粘附体以形成传感器20的情况中以及在预先堆叠各个层以形成接着被贴合到粘附体的传感器20的情况中形成褶皱。

尽管至此已经特定描述了本公开内容的第一和第二实施方式及其变形例，但本公开内容不限于上述第一和第二实施方式及其变形例，可基于本公开内容的技术构思对其做出各种改变。

例如，在上述第一和第二实施方式及其变形例中提到的构造、方法、处理、形状、材料、数值及类似物仅是示例，并且可根据需要使用与以上描述不同的构造、方法、处理、形状、材料、数值及类似物。

此外，可在不背离本公开内容的范围的情况下适当结合在上述第一和第二实施方式及其变形例中提到的构造、方法、处理、形状、材料、数值及类似物。

在第一和第二实施方式中描述的上述情况中，本公开内容被应用于电容传感器。然而，本公开内容不限于电容式传感器，而是还可应用于可变电阻或压电传感器或类似者。

本公开内容还可采用下述构造。

(1)

一种压力传感器，包括：

其中所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有狭缝。

(2)

根据(1)所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

主干部；和

多个分支部，所述多个分支部从所述主干部以分枝状延伸，并且

所述狭缝设置在相邻的分支部之间。

(3)

根据(1)或(2)所述的压力传感器，其中

所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有彼此面对的两个端部，并且

所述狭缝从彼此面对的所述两个端部向内延伸。

(4)

根据(1)至(3)的任一项所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层的所述狭缝和所述第一参考电极层的所述狭缝的延伸方向彼此不同，并且

所述传感器电极层的所述狭缝和所述第二参考电极层的所述狭缝的延伸方向彼此不同。

(5)

根据(1)至(4)的任一项所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

具有多个第一子电极的第一电极；和

具有多个第二子电极的第二电极，并且

所述感测部由以一定间距交替布置的所述第一子电极和所述第二子电极组成。

(6)

根据(1)至(4)的任一项所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

具有第一梳状形状的第一电极；和

具有第二梳状形状的第二电极，并且

所述感测部由被布置成使所述第一梳状形状和所述第二梳状形状互相啮合的所述第一电极和所述第二电极组成。

(7)

根据(1)至(6)的任一项所述的压力传感器，进一步包括管状弹性体层，所述管状弹性体层覆盖传感器主体，所述传感器主体包括所述传感器电极层、所述第一参考电极层、所述第二参考电极层、所述弹性层和所述间隙层。

(8)

根据(1)至(8)的任一项所述的压力传感器，其中所述弹性层包含泡沫树脂或弹性体。

(9)

一种压力传感器，包括：

(10)

一种压力传感器，包括：

传感器电极层，所述传感器电极层具有多个感测部；

(11)

一种电子设备，包括：

具有曲面的外部构件；和

根据(1)至(10)的任一项所述的压力传感器，所述压力传感器被贴合于所述曲面。

(12)

根据(11)所述的电子设备，其中所述曲面是具有不均匀曲率的曲面。

符号说明

10 电子设备

10S 曲面

11 传感器模块

12 主机装置

13 控制器IC

20 传感器

20A、120A 连接部

20B、120B 连接端子

20SE 感测部

21、121 传感器电极层

21A 基材

21B 保护层

21C 脉冲电极(第一电极)

21D 感测电极(第二电极)

21C₁、21D₁ 子电极

21E、21F 配线

21M、22M 主干部

21N、22N 分支部

22、23、122、123 电极基材

22A、23A 基材

22B、23B 参考电极层

24、124、125 弹性层

25 间隙层

26A、26B、27A、27B 粘合层

126、127 弹性体层

21L、22L、24L、25L 狭缝

110 粘附体

111 凹部

110S 圆柱面

120B 传感器主体

131 模具

132 空间

Claims

1.一种压力传感器，包括：

其中所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有狭缝，所述传感器电极层的狭缝和所述第一参考电极层的狭缝的延伸方向不同，并且所述传感器电极层的狭缝和所述第二参考电极层的狭缝的延伸方向不同。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

主干部；和

所述狭缝设置在相邻的所述分支部之间。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其中

所述狭缝从彼此面对的所述两个端部向内延伸。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层的狭缝的延伸方向正交于所述第一参考电极层的狭缝的延伸方向，并且

所述传感器电极层的狭缝的延伸方向正交于所述第二参考电极层的狭缝的延伸方向。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

具有多个第一子电极的第一电极；和

具有多个第二子电极的第二电极，并且

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其中

所述传感器电极层包括：

具有第一梳状形状的第一电极；和

具有第二梳状形状的第二电极，并且

7.根据权利要求1所述的压力传感器，进一步包括管状弹性体层，所述管状弹性体层覆盖传感器主体，所述传感器主体包括所述传感器电极层、所述第一参考电极层、所述第二参考电极层、所述弹性层和所述间隙层。

8.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述弹性层包含泡沫树脂。

9.据权利要求1所述的压力传感器，其中所述弹性层包含弹性体。

10.一种压力传感器，包括：

其中，所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有主干部和从所述主干部以分枝状延伸的多个分支部，并且

11.一种压力传感器，包括：

传感器电极层，所述传感器电极层具有多个感测部；

其中，所述传感器电极层、所述第一参考电极层和所述第二参考电极层具有狭缝，所述传感器电极层的狭缝和所述第一参考电极层的狭缝的延伸方向不同，并且所述传感器电极层的狭缝和所述第二参考电极层的狭缝的延伸方向不同。

12.一种电子设备，包括：

具有曲面的外部构件；和

根据权利要求1所述的压力传感器，所述压力传感器被贴合于所述曲面。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述曲面是具有不均匀曲率的曲面。