TWI467451B - 感測器裝置及資訊處理裝置 - Google Patents

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TWI467451B
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Yutaka Wada
Naohiro Takahashi
Takashi Itaya
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Sony Corp
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Description

感測器裝置及資訊處理裝置
本發明係關於一種包含用於偵測一操作壓力之一壓敏感測器之感測器裝置及資訊處理裝置。
作為用於偵測一手指或一筆在一顯示器上之一接觸位置之位置感測器之一者之一觸控面板安裝在各種裝置上作為用於一電腦之一輸入介面。作為用於該觸控面板之一輸入方法，建議多種方法，諸如一電阻薄膜類型、一電容類型、一光學類型、一超聲波類型及一電磁感應類型。舉例而言，電阻薄膜類型觸控面板由於其之低成本而廣泛用在許多媒體至小型電子裝置(諸如一蜂巢式電話及一數位相機)中。然而，近些年來，具有一手勢功能及一多觸碰功能之電容類型觸控面板變成用於此等電子裝置之一主流輸入介面。
因為電容類型觸控面板係基於藉由偵測偵測電極之電容改變來指定一手指之一鄰接或一接觸位置之一原理，所以不僅偵測一手指之一接觸位置之準確性高，而且因為不存在該等偵測電極之接觸亦存在以下優點：偵測一手指移動之準確性高且耐久性高。另一方面，因為偵測電極之間之一距離固定，所以該電容類型觸控面板無法能夠偵測一按壓力。在此方面，建議組合一觸控面板與具有一壓敏功能之一感測器之多種感測器裝置。
舉例而言，日本專利申請公開案第2000-347807號揭示一種輸入器件，其包含：一移動電極，其固定至一平坦輸入板之一下表面；一固定電極，其對置於該移動電極；及一彈性固持構件，其內插在該移動電極與該固定電極之間。該輸入器件藉由測量該移動電極與該固定電極之間之一電容而反算至該平坦輸入板之一按壓力。此外，日本專利申請公開案第11-212725號揭示一種輸入器件，其藉由設置在一觸控面板之四個角處之複數個壓電元件來偵測由該等壓電元件輸入至該觸控面板之一按壓力。
然而，在具有一壓敏功能之相關技術之一輸入裝置中，一面板之一周圍部分與中心部分之間之一按壓力之一偵測靈敏度(信號強度)中已存在很大改變，特定言之，此使得難以增強該面板之該中心部分處之偵測靈敏度。此外，甚至當增加一總電極間電容用於增強該面板之該中心部分處之偵測靈敏度時，仍難以消除整個面板之偵測靈敏度之改變。此外，藉由增加總電容，恐怕會超過偵測電容改變之一控制IC之一處理極限。
鑒於如上文描述之情況，存在對於一種可獲得穩定偵測特性(不考慮一處理位置)之感測器裝置及資訊處理裝置之需要。
根據本發明之一實施例，提供有一種包含一感測器面板、一外殼及一壓敏感測器之感測器裝置。
該感測器面板包含一輸入操作表面且經組態以偵測與該輸入操作面板接觸之一偵測目標之位置座標。
該壓敏感測器包含固定在該感測器面板側之一第一電極、固定在該外殼側之一第二電極及設置在該感測器面板與該外殼之間且相對於該外殼彈性支撐該感測器面板之一彈性構件，在該第一電極與該第二電極之間包含形成具有一第一電容之一第一區域及形成具有大於該第一電容之一第二電容之一第二區域，且該壓敏感測器經組態以偵測輸入至該輸入操作表面之一按壓力作為該第一電極與該第二電極之間之電容改變。
在該感測器裝置中，該壓敏感測器包含由該第一電容形成之該第一區域及由大於該第一電容之該第二電容形成之該第二區域。因此，基於輸入至該輸入操作表面之一按壓力所偵測的該第一電極與該第二電極之間之電容改變在該第一區域與該第二區域之間不同且該第二區域中之電容改變大於該第一區域中之電容改變。因此，藉由每次將該第二區域設定在該面板之一沈降量大之一位置處(舉例而言，一按壓力之一偵測靈敏度低之一區域)，可結構化一感測器裝置，利用該感測器裝置可獲得穩定偵測特性，而不考慮一處理位置。
該輸入操作表面可具有一多邊形形狀，該多邊形形狀具有至少一對對置側邊。在此情況中，該壓敏感測器可沿該感測器面板之側邊環狀形成且包含至少該對對置側邊之一者之一中心部分處之該第二區域及夾著該第二區域之該等側邊之每一者之兩端處之該第一區域。
利用此結構，可能結構化一感測器裝置，利用該感測器裝置可獲得穩定偵測特性，而不考慮關於該多邊形輸入操作表面之一處理位置。
可藉由調整該第一電極與該第二電極之間之一對置面積、對置距離及類似物來任意設定該第一電容及該第二電容。因此，對於該第一區域及該第二區域，藉由區分該第一電極與該第二電極之間之對置面積或對置距離，可在第一電容與該第二電容之間提供一任意電容差。舉例而言，該第一電極與該第二電極面向彼此，具有設定在該第一區域中間之一第一對置面積且具有設定在該第二區域中間大於該第一對置面積之一第二對置面積。或者，該第一電極與該第二電極面向彼此，具有設定在該第一區域中間之一第一對置距離及設定在該第二區域中間大於該第一對置距離之一第二對置距離。
該感測器面板之結構並不受特定限制，只要其可偵測該輸入操作表面上之一操作之位置座標，且舉例而言，使用一電容類型感測器面板。可替代使用多種其他類型感測器面板，諸如一電阻薄膜類型、一光學類型、一超聲波類型及一電磁感應類型。
根據本發明之一實施例，提供有一種包含一感測器面板、一外殼、一壓敏感測器及一顯示面板之資訊處理裝置。
該感測器面板包含一輸入操作表面且經組態以偵測與該輸入操作表面接觸之一偵測目標之位置座標。
該壓敏感測器包含固定在該感測器面板側之一第一電極、固定在該外殼側之一第二電極及設置在該感測器面板與該外殼之間且相對於該外殼彈性支撐該感測器面板之一彈性構件，在該第一電極與該第二電極之間包含形成具有一第一電容之一第一區域及形成具有大於該第一電容之一第二電容之一第二區域，且該壓敏感測器經組態以偵測輸入至該輸入操作表面之一按壓力作為該第一電極與該第二電極之間之電容改變。
該顯示面板設置在該感測器面板之一背側上且容納在該外殼中。
在該資訊處理裝置中，該壓敏感測器包含由該第一電容形成之該第一區域及由大於該第一電容之該第二電容形成之該第二區域。因此，基於輸入至該輸入操作表面之一按壓力所偵測的該第一電極與該第二電極之間之電容改變在該第一區域與該第二區域之間不同且該第二區域中之電容改變大於該第一區域中之電容改變。因此，藉由將該第二區域設定在一區域(舉例而言，一按壓力之一偵測靈敏度低之一區域)處，可結構化一資訊處理裝置，利用該資訊處理裝置可獲得穩定偵測特性，而不考慮一處理位置。
根據本發明之該等實施例，可提供一種可利用其獲得穩定偵測特性(不考慮一處理位置)之感測器裝置及資訊處理裝置。
根據本發明之最佳模式實施例(如隨附圖式中繪示)之以下詳細描述將瞭解本發明之此等及其他目標、特徵件及優點。
下文中，將參考圖式描述本發明之實施例。
<第一實施例>
圖1係展示根據本發明之一實施例包含一感測器裝置之一資訊處理裝置之一示意橫截面圖。在圖1中，x軸、y軸及z軸方向代表彼此正交之三軸方向。下文中，將描述該資訊處理裝置之一整體結構。
(資訊處理裝置)
此實施例之該資訊處理裝置100包含一感測器面板10、一外殼20、一壓敏感測器30、一顯示面板40及一控制器50。
該外殼20構成該資訊處理裝置100之一外殼。該資訊處理裝置之實例包含手持資訊處理裝置，諸如一蜂巢式電話、一可攜式資訊終端機、一可攜式遊戲機及一遙控器(但並不限於此)。該資訊處理裝置亦可係一靜態資訊處理裝置。
舉例而言，該外殼20由一緊密塑膠或由一金屬板製成之一壓製產品構成。該外殼20可具有一區塊結構。該外殼20含有一空間部分21用於容納該感測器面板10、該壓敏感測器30、該顯示面板40、該控制器50及類似物。
舉例而言，該顯示面板40係矩形且設置在該外殼20中具有面向側面之一長側邊。顯示器件(諸如一LCD(液晶顯示器)面板及一有機EL(電致發光)面板)用於該顯示面板40，且該顯示面板40經由該感測器面板10外部顯示一影像。該顯示面板40固定於該外殼20之該空間部分21之一底面。或者，如在圖2中展示之一資訊處理裝置101中，該顯示面板40可固定於該感測器面板10之一背面(圖1及圖2中之下表面)。該感測器面板10之一前表面(圖1及圖2中之上表面)形成為一輸入操作表面10a，且一使用者操作該資訊處理裝置100(或資訊處理裝置101)同時視覺檢查顯示在該輸入操作表面10a上之該顯示面板40之影像。
該控制器50電連接至該感測器面板10、該壓敏感測器30、該顯示面板40及類似物。該控制器50基於來自該感測器面板10及該壓敏感測器30之一偵測信號而偵測一偵測目標(例如使用者之手指)及一按壓操作之一操作位置而且驅動該感測器面板10及該壓敏感測器30。該控制器50由一電腦構成且由(舉例而言)一單一IC組件或一安裝有組件的本體(其中各種電子組件安裝在一配接線基板上)構成。該控制器50可結構化為控制該資訊處理裝置100之一整體操作之一控制電路之一部分。
該資訊處理裝置100包含該感測器面板10及該壓敏感測器30，該壓敏感測器30偵測相對於該感測器面板10之一按壓量。該控制器50基於來自該感測器面板10及該壓敏感測器30之該等偵測信號而產生與相對於該輸入操作表面10a之一按壓操作有關之一控制信號。使用用於控制顯示在該顯示面板40上之一影像之信號、用於控制該資訊處理裝置100之各種功能(呼叫功能、通信功能、各種應用程式之驅動等等)之信號及類似物，作為該控制信號。
該感測器面板10及該壓敏感測器30構成一感測器裝置，該感測器裝置偵測相對於該資訊處理裝置100之一使用者之一輸入操作。該感測器裝置可包含該控制器50。下文中，將描述該感測器裝置之細節。
[感測器裝置]
(感測器面板)
該感測器面板10具有由一感測器薄片11及一頂板12構成之一多層結構。該感測器面板10具有一矩形形狀且設置在該外殼20中具有(舉例而言)面向側面之一長側邊。應注意，該感測器面板10之一平坦形狀並不限於一矩形且可係其他多邊形形狀，諸如一正方形。
在此實施例中，該感測器薄片11由一電容類型觸控感測器(觸控面板)構成。藉由附接具有矩形形狀之兩個透明電極基板(第一電極基板及第二電極基板)形成該感測器薄片11。或者，該感測器薄片11可由一單一電極基板構成。在此情況中，用於偵測x及y方向之透明電極圖案形成在一共同透明基板之每一表面上。
舉例而言，該第一電極基板包含由PET(聚對苯二甲酸乙二酯)形成之一透明塑膠薄膜及形成在該透明塑膠薄膜上之一第一配接線圖案。該第一配接線圖案包含以常規間隔配置在y軸方向上且在x軸方向上延伸之複數個透明電極圖案及一周邊電路圖案。舉例而言，該第二電極基板包含由PET形成之一透明塑膠薄膜及形成在該透明塑膠薄膜上之一第二配接線圖案。該第二配接線圖案包含以常規間隔配置在x軸方向上且在y軸方向上延伸之複數個透明電極圖案及一周邊電路圖案。
該頂板12由具有一矩形形狀之一透明塑膠板、玻璃板或類似物構成且層積在該感測器薄片11之一前表面上。該頂板12形成具有與該感測器薄片11幾乎相同的大小且賦予足夠剛性至該感測器面板10同時保護該感測器薄片11。該頂板12之一前表面形成為該感測器面板10之該輸入操作表面10a。
該感測器面板10靜電偵測一操作體(例如，使用者之手指或輸入筆)作為靠近或接觸該輸入操作表面10a之一偵測目標且輸出一偵測信號至該控制器50。換言之，該感測器面板10具有偵測該輸入操作表面10a上之該操作體之xy座標之一功能。
應注意，該感測器面板10可由該感測器薄片單獨構成。在此情況中，該感測器薄片之該等電極基板由具有一相對高剛性之一透明材料(諸如玻璃)形成，且該輸入操作表面形成在該感測器薄片之該前表面上。
(壓敏感測器)
該壓敏感測器30設置在該感測器面板10與該外殼20之間。圖3係展示該壓敏感測器30之一基礎結構之一分解透視圖。該壓敏感測器30包含一第一電極31、一第二電極32及一彈性構件33。
該第一電極31固定在該感測器面板10側，且該第二電極32固定在該外殼20側。該彈性構件33設置在該感測器面板10與該外殼20之間且相對於該外殼20彈性支撐該感測器面板10。
在此實施例中，該第一電極31及該第二電極32分別設置在該彈性構件33之上表面及下表面，同時彼此對置且該第一電極31與該第二電極32之間內插該彈性構件33。該第一電極31以一矩形形狀連續環狀形成且包含具有一第一線寬之一第一配接線區域31t及具有大於該第一線寬之一第二線寬之一第二配接線區域31w。該第二電極32亦以一矩形形狀連續環狀形成且包含具有該第一線寬之一第一配接線區域32t及具有大於該第一線寬之該第二線寬之一第二配接線區域32w。應注意，稍後將描述該等第一配接線區域31t、32t及該等第二配接線區域31w及32w之細節。
該第一電極31及該第二電極32連接至該控制器50，且藉由該控制器50計算該第一電極31與該第二電極32之間之一電容。或者，該第一電極31及該第二電極32之任一者可連接至該控制器50，使得藉由將該第一電極31及該第二電極32之另一者連接至一恆定電位(例如，接地)來計算該第一電極31與該第二電極32之間之一電容。
該壓敏感測器30沿該輸入操作表面10a之側邊環狀形成。在此實施例中，該第一電極31與該第二電極32及該彈性構件33沿該輸入操作表面10a(感測器面板10)周圍環狀形成。在圖中展示之實例中，該輸入操作表面10a係矩形，且該彈性構件33沿該輸入操作表面10a之側邊以具有一恆定寬度及厚度之一矩形形狀環狀形成。
舉例而言，該彈性構件33由具有少量殘餘應變及一高恢復率(恢復速度)之一材料形成。舉例而言，可使用矽橡膠或聚氨酯橡膠，作為此類型材料。期望該彈性構件33具有0.001至2兆帕之一楊氏模數(Young's modulus)及具有400毫秒或更少之一返回時間之一回應速度。若楊氏模數降落在0.001兆帕以下，則恐怕甚至當該操作體僅直接或間接觸摸該輸入操作表面時仍將錯誤偵測一按壓操作。若楊氏模數超過2兆帕，則恐怕會降低可操作性，因為一大處理力變得必要。
若該返回時間慢於400毫秒，則花費時間偵測藉由一輸入操作體之一按壓操作，結果變成偵測進行一快速輸入操作之一時間處之一按壓，降低可操作性，且變得難以偵測連續操作(諸如一雙擊)。此外，期望該彈性構件33除了楊氏模數及該回應速度之外亦具有一壓縮殘餘應變，壓縮殘餘應變最大為約5%之初始應變。
若該壓縮殘餘應變大於5%，則該壓敏感測器30之靈敏度降低，伴隨該彈性構件33由於長期使用之劣化。因此，藉由將該壓縮殘餘應變最大值設定至大約5%，可獲得一壓敏感測器30，甚至在長期使用期間仍可充分維持壓敏感測器30之靈敏度，且可阻止操作特性惡化。
此處，基於符合JIS(日本工業標準)K6254之一實驗方法測量楊氏模數。基於符合JIS K6401之一實驗方法(壓縮殘餘應變係50%之實驗方法)測量該壓縮殘餘應變。此外，舉例而言，該彈性構件33之厚度取決於該感測器面板10之大小可設定至大約0.1毫米至5毫米。舉例而言，若該觸控面板係5英寸或更小，則可使用具有大約0.1毫米至5毫米之一厚度之該彈性構件33，若該觸控面板係5英寸或更大，則可使用具有大約0.5毫米至5毫米之一厚度之該彈性構件33。舉例而言，該彈性構件33僅需要移位大約10%，且舉例而言，當使用具有0.5毫米之一厚度之該彈性構件33時，該彈性構件33僅需要移位大約50微米。
在此實施例中，自INOAC公司得到之「PORON」(註冊商標)用作為該彈性構件33。明確言之，使用「PORON」(註冊商標)、SS10P、SS24P、MS40P或類似物。
在此實施例中，該彈性構件33以對應於該感測器面板10之周圍組態之一框形狀(環狀)形成。藉由環狀形成該彈性構件33，阻止一外界物質進入該感測器面板10與該外殼20之間之一間隙或該感測器面板10與該顯示面板40之間之一間隙變得可能。因為可藉由該彈性構件33如此獲得密封功能，所以可增強該資訊處理裝置100之可靠性。
該彈性構件33經由黏結層固定於該第一電極31(其固定於該感測器面板10)及該第二電極32(其固定於該外殼20)。該黏結層可係一黏結劑、一雙面黏結薄片或類似物。或者，該第一電極31及該第二電極32可直接形成在該彈性構件33上，且該彈性構件33之上表面及下表面可經由該第一電極31及該第二電極32接合至該感測器面板10及該外殼20。
此外，可在該感測器薄片11之該等電極基板之一者上形成設置在該感測器面板10側之該第一電極31，如圖4中展示。圖4係該資訊處理裝置之一主要部分之一橫截面圖，該圖展示在該感測器薄片11之上層側電極基板上形成該壓敏感測器30之該第一電極31之一實例。
在圖4中，該感測器薄片11包含在一上層側上之一第一電極基板111、在一下層側上之一第二電極基板112及使該等電極基板111及112彼此接合之一黏結層113。該第一電極基板111以與該頂板12幾乎相同的大小形成且經由一黏結層13接合至該頂板12。該第二電極基板112具有小於該第一電極基板111的面積，且其中圍繞該第二電極基板112形成設置有該壓敏感測器30之一環形區域。在該第一電極基板111及該第二電極基板112面向彼此之內表面側上，形成由一導電材料(諸如ITO(氧化銦錫)及銀(Ag))形成之配接線圖案。舉例而言，該第一電極31形成在該第一電極基板111之該內表面側上且同時形成為形成該第一電極基板111之該配接線圖案。該第二電極32形成在該外殼20內部之底部周圍且由與上文描述的導電材料相同的導電材料形成。該彈性構件33之上表面側經由一黏結層34接合至該第一電極31及該第一電極基板111，且該彈性構件33之下表面側經由一黏結層35接合至該第二電極32及該外殼20。
當一按壓力在z軸方向上作用在該輸入操作表面10a上時，該彈性構件33壓縮變形，且該等電極31與32之間之一距離基於變形量而改變。該壓敏感測器30偵測該按壓力作為該等電極31與32之間之電容改變。換言之，藉由偵測該彈性構件33變形之前及之後該等電極31與32之間之電容改變，判斷輸入至該輸入操作表面10a之z軸方向上之一按壓力或按壓量。因此，當在該輸入操作表面10a上進行一使用者操作時，可同時偵測該感測器面板10之一操作位置之面內xy座標及該操作位置處之該按壓力，結果取決於按壓操作位置而不同之資訊輸入操作變得可能。
在將該壓敏感測器30設置在該感測器面板10之周圍部分處之該感測器裝置中，取決於該輸入操作表面10a之面內位置，傾向於造成該壓敏感測器30之偵測特性之改變。此一問題改變對於取決於該操作位置之一按壓操作之一偵測靈敏度，其變成降低可操作性之一原因。
在下文描述中，一面板內之壓敏特性將描述為使用圖5展示之一壓敏感測器P之一比較實例。
該壓敏感測器P包含：一矩形彈性構件R，其包含短側邊L1與L3及長側邊L2與L4；及面向彼此之第一電極E1與第二電極E2，第一電極E1與第二電極E2之間內插有該彈性構件R。該彈性構件R之寬度係1.4毫米，且楊氏模數係0.14兆帕。該第一電極E1及該第二電極E2沿整個周邊形成有均勻寬度(0.21毫米)及厚度。該壓敏感測器P放置在具有90毫米之一長側邊、54毫米之一短側邊及1.1毫米之一厚度之一玻璃面板下方，且賦予對應於50 g之一電容改變之一力至該面板之一中心部分。圖6展示此時該面板之平面內該壓敏感測器P之一電容改變之分佈。
在圖6中，D1至D4係指示預定電容改變量之電容改變區域，且D1係0.15至0.20皮法，D2係0.20至0.25皮法，D3係0.25至0.30皮法，且D4係0.30至0.35皮法，且D5係0.35至0.40皮法。x1至x3及y1至y3代表該面板之平面內之xy座標，且(x2,y2)在此情況中對應於該面板之該中心部分。如圖6中展示，該第一電極E1與該第二電極E2之間之電容改變量朝向該面板之該中心部分趨向於變得更小，且對於一按壓操作之一偵測靈敏度在該中心部分處趨向於比該面板之周圍部分處變得更小。
對於一按壓操作之偵測靈敏度亦取決於該彈性構件之寬度、對其進行一輸入操作之該面板之厚度及類似物而改變。圖7展示該彈性構件R之寬度係1.7毫米時之面內偵測靈敏度分佈。
在圖7中，D0代表0.10至0.15皮法之一電容改變區域。另一方面，圖8展示該面板之厚度係0.55毫米時之面內偵測靈敏度分佈。
如圖7中展示，因為當該彈性構件R之寬度增加時，該面板之沈降量降低，所以抑制面內偵測靈敏度之改變。然而，因為在該面板之該中心部分處之電容改變量變得小於圖6之實驗結果，所以不能增強該面板之該中心部分處之偵測靈敏度。另一方面，如圖8中展示，因為當該面板之厚度減小時，該面板自身之剛性變得較低，所以出現該面板自身之偏轉之一影響。因此，具有一小電容改變量之區域(D1)變得大於圖6之實驗結果，結果不能增強該偵測靈敏度。
此外，作為增強對於一按壓操作之一偵測靈敏度之一方法，存在一種增加該壓敏感測器P之一電容改變量之方法。當該電容改變量由ΔC代表時，建立ΔC=□S/Δd(□：介電常數，S：電極對置面積，Δd=彈性構件之壓縮變形量)之關係。基於此關係，當□及Δd固定時，可藉由增加該電極對置面積S來增加ΔC。雖然為增加該電極對置面積S需要增加該等電極E1及E2之線寬，但在此情況中不僅該電容改變量而且該電極E1與該電極E2之間之電容亦增加。圖9展示該等電極E1及E2之線寬及0.21毫米之一線寬用作為一標準時一電容比率與一電容改變比率之間之一關係。一般而言，為一觸控面板控制IC之一電容設定一上限，且當該電容變得較低時，一S/N(信雜比)變得較高。因此，期望增加電容改變量而不增加電容。
接下來，圖10展示將對應於一重量250克之一力施加至該面板之該中心部分時在該等電極E1及E2之徑向方向上該等側邊L1至L4之一沈降量。從圖10中可看出在該等側邊之中心部分處沈降量大於該等側邊之端部處沈降量，且特定言之，該等中心部分處之該等長側邊L2及L4之沈降量係最大的。因此，藉由增加具有一大沈降量(Δd)之一部分之該電極對置面積(S)，可增加該面板之該中心部分處之電容改變量，結果可獲得穩定偵測特性，而不考慮一按壓位置。
在此方面，在此實施例中之該壓敏感測器30中，該第一電極31及該第二電極32包含形成有該第一線寬之該等第一配接線區域31t及32t及形成有大於該第一線寬之該第二線寬之該等第二配接線區域31w及32w，如圖3中展示。該等第二配接線區域31w及32w形成在該感測器面板10(壓敏感測器30)之該等側邊之中心部分處同時橫跨該彈性構件33彼此對置。該等第一配接線區域31t及32t形成在該等側邊之該等第二配接線區域31w及32w之間同時橫跨該彈性構件33彼此對置。
在此實施例中，藉由部分區分該第一電極31及該第二電極32之配接線寬度，具有該第一電容之該第一區域(C1)及具有大於該第一電容之該第二電容之該第二區域(C2)形成在該第一電極31與該第二電極32之間。該第一區域對應於相對於該等第一配接線區域31t及32t之一對置面積，且該第二區域對應於相對於該等第二配接線區域31w及32w之一對置面積。舉例而言，該等第一配接線區域31t及32t之線寬由Wt代表，且該等第二配接線區域31w及32w之線寬由Ww(Wt<Ww)代表，如圖11中展示。該等第一配接線區域31t及32t之一形成區域對應於該第一區域C1，且該等第二配接線區域31w及32w之一形成區域對應於該第二區域C2。
在上文描述的結構中，基於相對於該輸入操作表面10a之一按壓力之一輸入偵測的該第一電極31與該第二電極32之間之電容改變在該第一區域與該第二區域之間不同，且在該第二區域中之電容改變大於在該第一區域中之電容改變。因此，舉例而言，藉由將該第二區域設定在具有一按壓力之一低偵測靈敏度之一區域中，可獲得穩定偵測特性，而不考慮一按壓位置。
特定言之，此實施例之該壓敏感測器30包含在每一側邊之中心部分處之該第二區域及夾著該第二區域之每一側邊之兩端上之該第一區域。因此，可獲得穩定偵測特性，而不考慮相對於該多邊形輸入操作表面10a之一按壓位置。
圖12展示圖11中展示之該壓敏感測器30設置在該面板(長側邊90毫米、短側邊54毫米及厚度1.1毫米)下方時該面板之平面內之一按壓偵測靈敏度分佈。此處，Wt係0.15毫米，Ww係0.45毫米，該等第二配接線區域31w及32w之長度在該等長側邊上係50毫米且在該等短側邊上係10毫米，且該彈性構件33之寬度係1.7毫米。如圖12中展示，根據此實施例，相比於圖6至圖8之情況，可能增強該面板之中心部分處之一偵測靈敏度且改良橫跨整個面板表面之按壓偵測特性。
該等第二配接線區域31w及32w不需要形成在該感測器面板10之每一側邊上且僅需要形成在至少一對對置側邊(例如，長側邊)上，如圖13中展示。此外，該等第一配接線區域31t及32t與該等第二配接線區域31w及32w之線寬、形成區域及類似物並不特定受限制且基於該感測器面板之大小、一需要電容改變量、其之一面內分佈及類似物適當設定其等。
利用由Wt代表之該等第一配接線31t及32t之線寬及由Ww代表之該等第二配接線31w及32w之線寬，藉由將該線寬比率(Ww/Wt)設定為1.4或更大，相比於該線寬比率係1之情況，電容改變量可增加10%或更多，如圖14中展示。圖14係展示該線寬比率(Ww/Wt)與該等配接線區域之一電容改變量比率之間之一關係之一圖，該圖展示對應於該壓敏感測器之該等長側邊之2/3長度之一區域構成該第二配接線區域之一實例。可看出當Ww/Wt=4.5時，該電容改變量增加50%，且靈敏度明顯得到改良。
根據此實施例，藉由調整該等配接線區域之長度及線寬，該第一電極31與該第二電極32之間之電容可形成與Ww/Wt係1時之總電容具有相同大小。在此情況中，增強對於一按壓操作之一偵測靈敏度而不增加該壓敏感測器之總電容變得可能。
此外，根據此實施例，因為該感測器薄片11由一電容類型觸控面板構成，所以可藉由與處理該壓敏感測器30之偵測信號之一電路相同的控制電路來結構化該控制器50。明確言之，該控制器50藉由供應一信號電壓(脈衝、RF等等)至該感測器薄片11之該等電極基板111及112而偵測至該輸入操作表面10a之該操作體之一接觸或鄰接。同時，藉由分時供應該信號電壓至該感測器薄片11之該等電極及該壓敏感測器30，可利用一單一控制電路來偵測該操作體之xy位置座標及一按壓力(按壓量)。
該感測器薄片11之偵測方法可係一所謂相互方法或自身方法。在該相互方法中，藉由偵測該等電極基板111與112之間之一相交區域中之一電容或電容之一改變而指定該操作體之xy座標。另一方面，在該自身方法中，藉由偵測該操作體與該等電極基板111及112之間之一電容或電容之一改變而指定該操作體之xy座標。
<第二實施例>
圖15係根據本發明之一第二實施例之一資訊處理裝置(感測器裝置)之一平面圖。圖16係沿圖15之線A-A截取之一橫截面圖。下文中，將主要描述與該第一實施例之結構不同的結構。而且，由相同符號指代與上文實施例之結構相同的結構，且將省略或簡化其等之描述。
在此實施例之一資訊處理裝置200中，與該第一實施例中一樣，包含該第一區域及該第二區域之該壓敏感測器30設置在該感測器面板10與該外殼20之間。該第一區域形成在包含該矩形感測器面板10之四個角落及其之周圍之區域中，且該第二區域形成在該感測器面板10之該等側邊之中心部分處。一凸塊部分20b形成在對應於該第二區域之該外殼20之一底部周邊部分20a處。
該凸塊部分20b具有藉由升高接合至該外殼20之該底部周邊部分20a之該壓敏感測器30之每一側邊之中心部分而局部使該第二電極32接近該第一電極31側之一功能。因此，藉由部分區分該第一電極31及該第二電極32之對置距離，形成具有該第一電容之該第一區域C1及具有大於該第一電容之該第二電容之該第二區域C2。在此實施例中，該第一電極31及該第二電極32在該第一區域C1中以一第一對置距離面向彼此且在該第二區域C2中以小於該第一對置距離之一第二對置距離面向彼此。
如在該第一實施例中，可能增強對於該感測器面板10之每一側邊之中心部分處之一按壓操作之一偵測靈敏度，增強該感測器面板10之平面之中心部分處之一偵測靈敏度，且改良該第二實施例中橫跨整個面板表面之按壓偵測特性。
該凸塊部分20b不需要與該外殼20整體形成且可由不同於該外殼20之一構件構成。該凸塊部分20b之高度、長度及寬度並不特定受限制且可基於該感測器面板10之形狀及大小與一期望靈敏度分佈適當予以設定。
<第三實施例>
圖17係根據本發明之一第三實施例之一壓敏感測器之一平面圖。下文中，將主要描述與該第一實施例之結構不同的結構。而且，由相同符號指代與上文實施例之結構相同的結構，且將省略或簡化其等之描述。
此實施例之一壓敏感測器301包含：一環形彈性構件330，其具有一矩形形狀；一第一電極310，其設置在該彈性構件330之一上表面上；及一第二電極320，其設置在該彈性構件330之一下表面上。該第一電極310及該第二電極320在整個周邊形成有均勻寬度及厚度且面向彼此，該第一電極310與該第二電極320之間內插有該彈性構件330。另一方面，該彈性構件330在整個周邊形成有一均勻厚度，且凹口331形成在一對長側邊之內環側中心部分上。
該彈性構件330之該等長側邊之該內環側中心部分之寬度Rt小於其他區域之寬度Rw。因此，較容易進行厚度方向上之一壓縮變形。因此，在由該壓敏感測器301偵測一按壓力時，在該彈性構件330之該等長側邊之中心部分處該第一電極310與該第二電極320之間之對置距離變得比其他部分處較短。因此，偵測比其他部分處較大之電容改變變得可能。在此實施例之該壓敏感測器301中，在壓縮變形時，不形成該等凹口331之區域對應於具有該第一電容之該第一區域C1，且形成該等凹口331之區域對應於具有大於該第一電容之該第二電容之該第二區域C2。
在此實施例中，可能增強對於該感測器面板之每一側邊之中心部分處之一按壓操作之一偵測靈敏度，增強該感測器面板之平面之中心部分處之一偵測靈敏度，且改良如該第一實施例中橫跨整個面板表面之按壓偵測特性。
應注意，該等凹口331並不限於該等凹口331僅形成在該彈性構件330之該等長側邊上之實例且可形成在包含該等短側邊之所有側邊上。此外，該等凹口331並不限於該等凹口331形成在該等側邊之內環側上之實例且可形成在該等側邊之外環側或內環與外環側兩者上。
在此之前，已描述本發明之實施例。然而，本發明並不限於此且可基於本發明之技術理念經各種修改。
舉例而言，雖然上文實施例已描述感測器裝置應用於資訊處理裝置之實例，但本發明並不限於此，且該感測器裝置可應用於用於在一螢幕上移動一指標(滑鼠)之一輸入裝置。在此情況中，該壓敏感測器可用作為偵測一點擊操作之一感測器。在此情況中，該感測器面板不需要總是由一透明材料形成。
此外，雖然在此實施例中環狀形成該壓敏感測器之該彈性構件，但舉例而言，該彈性構件可由獨立配置在該感測器面板之四個角落處之複數個構件構成。該第一電極31及該第二電極32亦並不限於環形形狀且可僅配置在面向彼此之一對對置側邊(例如，長側邊)上，舉例而言，如圖18A及圖18B中展示。
形成該第一區域C1之該等第一配接線區域31t及32t可僅形成在該第一電極31及該第二電極32之任一者上。因此，該等電極之定位變得簡單，且該等電極之間之一對置面積可穩定牢固。此外，形成該第二區域C2之該等第二配接線區域31w及32w並不限於一寬部分線性連續之形狀且(舉例而言)可採取交替形成該寬部分及一窄部分之一形式。
此外，在上文實施例中，已藉由區分該第一電極與該第二電極之對置面積及距離來形成該第一區域及該第二區域。然而，替代地，可藉由區分用於每一區域之該等電極之間之一介電常數來形成該第一區域及該第二區域。
藉由該壓敏感測器偵測一按壓操作之方法可係一所謂相互方法或一自身方法。在該相互方法中，如圖19A中展示，一電容器由中間內插有該彈性構件33之彼此對置之該第一電極31及該第二電極32構成，且偵測該等電極之間之電容改變。在該自身方法中，如圖19B中展示，該第一電極31及該第二電極32之一者(例如，第一電極31)用作為一接地電位，以偵測由一電極靠近另一電極造成的電容改變。在任一方法中，為減輕外部雜訊之影響，一接地電極(屏蔽電極)37可設置在該第一電極31及該第二電極32之一外環側上。
此外，在該相互方法中，如圖19C中展示，該第二電極可由兩個電極32a及32b構成，且該第一電極31可設置在該等電極32a與32b之間。在此情況中，該第一電極31用作為一接地電位，且偵測該第一電極31至該等電極32a及32b之靠近作為該等電極32a與32b之間之電容改變。
本發明含有與2010年9月17日在日本專利局申請的日本優先專利申請案JP 2010-209273中揭示的主旨相關之主旨，該案之全文內容以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解取決於設計要求及其他因素可發生各種修改、組合、子組合及變更，只要其等在隨附申請專利範圍或其等之等效物之範圍內。
10．．．感測器面板
10a．．．輸入操作表面
11．．．感測器薄片
12．．．頂板
20．．．外殼
20a．．．底部周邊部分
20b．．．凸塊部分
21．．．空間部分
30．．．壓敏感測器
31．．．第一電極
31t．．．第一配接線區域
31w．．．第二配接線區域
32．．．第二電極
32t．．．第一配接線區域
32w．．．第二配接線區域
33．．．彈性構件
34．．．黏結層
35．．．黏結層
37．．．接地電極
40．．．顯示面板
50．．．控制器
100．．．資訊處理裝置
101．．．資訊處理裝置
111．．．第一電極基板
112．．．第二電極基板
113．．．黏結層
200．．．資訊處理裝置
301．．．壓敏感測器
310．．．第一電極
320．．．第二電極
330．．．環形彈性構件
331．．．凹口
C1．．．第一區域
C2．．．第二區域
E1．．．第一電極
E2．．．第二電極
L1．．．短側邊
L2．．．長側邊
L3．．．短側邊
L4．．．長側邊
P．．．壓敏感測器
R．．．矩形彈性構件
Rt．．．寬度
Rw．．．寬度
圖1係展示根據本發明之一實施例之一資訊處理裝置之一示意橫截面圖；
圖2係展示資訊處理裝置之另一結構實例之一示意橫截面圖；
圖3係展示根據本發明之實施例之一壓敏感測器之一結構之一分解透視圖；
圖4係資訊處理裝置之一主要部分之一橫截面圖，該圖展示壓敏感測器之一結構實例；
圖5係根據一比較實例之壓敏感測器之一平面圖；
圖6係用於說明根據比較實例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示一面內靈敏度分佈；
圖7係用於說明根據比較實例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示面內靈敏度分佈；
圖8係用於說明根據比較實例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示面內靈敏度分佈；
圖9係用於說明根據比較實例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示一電極之一線寬與一電容之間之一關係；
圖10係用於說明根據比較實例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示一彈性構件之側邊與其之變形量之間之一關係；
圖11係展示根據本發明之第一實施例之壓敏感測器之一結構之一平面圖；
圖12係用於說明根據本發明之第一實施例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示面內靈敏度分佈；
圖13係展示根據本發明之第一實施例之壓敏感測器之另一結構實例之一平面圖；
圖14係用於說明根據本發明之第一實施例之壓敏感測器之偵測特性之一圖，該圖展示一線寬比率與電極之電容改變之間之一關係；
圖15係根據本發明之一第二實施例之一感測器裝置之一平面圖；
圖16係沿圖15之線A-A截取之一橫截面圖；
圖17係根據本發明之一第三實施例之一壓敏感測器之一平面圖；
圖18A及圖18B係展示本發明之實施例之修改實例之壓敏感測器之平面圖；及
圖19A至圖19C係展示本發明之實施例之結構之修改實例之感測器裝置之一主要部分之橫截面圖。
30．．．壓敏感測器
31．．．第一電極
31t．．．第一配接線區域
31w．．．第二配接線區域
32．．．第二電極
32t．．．第一配接線區域
32w．．．第二配接線區域
33．．．彈性構件

Claims (8)

  1. 一種感測器裝置，其包括：一感測器面板，其包含一輸入操作表面且經組態以偵測與該輸入操作表面接觸之一偵測目標之位置座標；一外殼；及一壓敏感測器，其包含(a)固定在一感測器面板側之一第一電極、(b)固定在一外殼側之一第二電極及(c)在該感測器面板與該外殼之間之一彈性構件，該彈性構件相對於該外殼而彈性支撐該感測器面板，該壓敏感測器經組態以偵測輸入至該輸入操作表面之一按壓力作為該第一電極與該第二電極之間之電容改變，其中，該壓敏感測器具有在該第一電極與該第二電極之間之第一及第二區域，該第一區域具有一第一電容且該第二區域具有一第二電容，該第二電容大於該第一電容，該第一及第二區域沿該感測器面板之一周圍區域定位，且該第二區域沿該壓敏感測器之一中心軸定位。
  2. 如請求項1之感測器裝置，其中：該輸入操作表面具有包含至少一對對置(opposite)側邊之一多邊形形狀，且該壓敏感測器沿該感測器面板之側邊而環狀形成且包含至少該對對置側邊之每一者之一中心部分處之該第二區域及在該等對置側邊之每一者之兩端處之該第一區 域，該第一區域夾著(sandwiching)該第二區域。
  3. 如請求項2之感測器裝置，其中該第一電極及該第二電極面向彼此，具有設定在該第一區域中間之一第一對置面積且具有設定在該第二區域中間大於該第一對置面積之一第二對置面積。
  4. 如請求項2之感測器裝置，其中該第一電極及該第二電極面向彼此，具有設定在該第一區域中間之一第一對置距離且具有設定在該第二區域中間短於該第一對置距離之一第二對置距離。
  5. 如請求項1之感測器裝置，其中該感測器面板係一電容類型感測器面板，其靜電偵測進行一輸入操作之一位置。
  6. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括：一控制器，其電連接至該感測器面板及該壓敏感測器，該控制器經組態以基於該感測器面板之一輸出及該壓敏感測器之一輸出而產生與對於施加至該輸入操作表面之一按壓操作有關之一控制信號。
  7. 一種資訊處理裝置，其包括：一感測器面板，其包含一輸入操作表面且經組態以偵測與該輸入操作表面接觸之一偵測目標之位置座標；一外殼；一壓敏感測器，其包含(a)固定在一感測器面板側之一第一電極、(b)固定在一外殼側之一第二電極及(c)在該感測器面板與該外殼之間之一彈性構件，該彈性構件相對 於該外殼而彈性支撐該感測器面板，該壓敏感測器經組態以偵測輸入至該輸入操作表面之一按壓力作為該第一電極與該第二電極之間之電容改變，其中，該壓敏感測器具有在該第一電極與該第二電極之間之第一及第二區域，該第一區域具有一第一電容且該第二區域具有一第二電容，該第二電容大於該第一電容，該第一及第二區域沿該感測器面板之一周圍區域定位，該第二區域沿該壓敏感測器之一中心軸定位，及一顯示面板設置在該感測器面板之一背側上且容納在該外殼中。
  8. 如請求項7之資訊處理裝置，其中：該輸入操作表面具有包含至少一對對置側邊之一多邊形形狀，且該壓敏感測器沿該感測器面板之側邊而環狀形成且包含至少該對對置側邊之每一者之一中心部分處之該第二區域及在該等對置側邊之每一者之兩端處之該第一區域，該第一區域夾著該第二區域。
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