WO2016129024A1 - センサ、入力装置、キーボードおよび電子機器 - Google Patents

センサ、入力装置、キーボードおよび電子機器 Download PDF

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WO2016129024A1
WO2016129024A1 PCT/JP2015/006362 JP2015006362W WO2016129024A1 WO 2016129024 A1 WO2016129024 A1 WO 2016129024A1 JP 2015006362 W JP2015006362 W JP 2015006362W WO 2016129024 A1 WO2016129024 A1 WO 2016129024A1
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WO
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sensor
layer
electrode
sensitivity
sensor unit
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PCT/JP2015/006362
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English (en)
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明 蛭子井
川口 裕人
智子 勝原
水野 裕
泰三 西村
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ソニー株式会社
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/0202Constructional details or processes of manufacture of the input device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • HELECTRICITY
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    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/9618Touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • HELECTRICITY
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    • H03K2217/9651Switches controlled by moving an element forming part of the switch the moving element acting on a force, e.g. pressure sensitive element

Definitions

  • This technology relates to pressure-sensitive sensors, input devices, keyboards, and electronic equipment.
  • pressure-sensitive sensors capable of electrostatically detecting input operations have been widely used in various electronic devices such as mobile PCs (Personal Computers) and tablet PCs.
  • a pressure-sensitive sensor an electrode substrate is provided between a first conductor layer and a second conductor layer, the first conductor layer and the electrode substrate are separated by a plurality of first structures, and the electrode substrate and the second conductor layer are separated from each other.
  • a structure in which the conductor layers are separated by a plurality of second structures has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the purpose of the present technology is to provide a sensor, an input device, a keyboard, and an electronic device that can reduce variations in operating load.
  • the first technique includes a conductor layer, a sensor layer including a sensor unit, and a separation layer that separates the conductor layer and the sensor layer, and the sensor units are alternately arranged.
  • the sensor is configured by the first electrode element and the second electrode element, and the sensitivity of the end of the sensor unit is higher than the sensitivity of the central part of the sensor unit.
  • the second technique includes a conductor layer, a sensor layer including a sensor portion, and a separation layer that separates the conductor layer and the sensor layer, and the sensor portion includes first electrode elements and second electrodes arranged alternately.
  • the input device is composed of electrode elements, and the sensitivity of the end of the sensor unit is higher than the sensitivity of the central part of the sensor unit.
  • the third technique includes a conductor layer, a sensor layer including a sensor unit, a separation layer separating the conductor layer and the sensor layer, and a key provided corresponding to the sensor unit, and the sensor units are alternately arranged.
  • the first electrode element and the second electrode element are arranged, and the sensitivity of the end portion of the sensor unit is a keyboard higher than the sensitivity of the central portion of the sensor unit.
  • the fourth technique includes a sensor and an electronic device main body.
  • the sensor includes a conductor layer, a sensor layer including the sensor unit, and a separation layer that separates the conductor layer and the sensor layer.
  • the first electrode element and the second electrode element arranged in the sensor unit are electronic devices in which the sensitivity at the end of the sensor unit is higher than the sensitivity at the center of the sensor unit.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a sensor.
  • FIG. 1B is a graph showing an example of a change in capacitance with respect to an operation load.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the electronic device according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a sensor according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of a part of the sensor shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a modified example of the pressing body.
  • FIG. 4A is a plan view showing an example of the configuration of the first electrode.
  • FIG. 4A is a plan view showing an example of the configuration of the first electrode.
  • FIG. 4B is a plan view showing an example of the configuration of the second electrode.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration and arrangement of the sensor unit.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a sensor layer.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating an example of the sensitivity distribution in the sensor region.
  • FIG. 7A is a plan view illustrating Configuration Example 1 of the sensor unit.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a configuration example 1 of the sensor layer.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a configuration example 2 of the sensor layer.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a configuration example 2 of the sensor layer.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a configuration example 2 of the sensor layer.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view illustrating a configuration example 3 of the sensor layer.
  • FIG. 8D is a cross-sectional view illustrating Configuration Example 3 of the sensor layer.
  • FIG. 9A is a plan view showing a configuration example 4 of the sensor section.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating a configuration example 4 of the sensor layer.
  • FIG. 10A is a plan view illustrating Configuration Example 3 of the sensor unit.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view illustrating a configuration example 3 of the sensor layer.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view for explaining an example of the operation of the sensor when a gesture input operation is performed.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view for explaining an example of the operation of the sensor when a gesture input operation is performed.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view for explaining an example of the operation of the sensor when a key input operation is performed.
  • FIG. 11C is a graph illustrating an example of a change in capacitance with respect to an operation load.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of the operation of the controller IC.
  • FIG. 13 is a plan view illustrating an example of a configuration of a sensor unit included in a sensor according to Modification 1 of the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a sensor according to Modification 2 of the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 15A is a plan view showing an example of the configuration of the first electrode.
  • FIG. 15B is a plan view showing an example of the configuration of the second electrode.
  • FIG. 16 is a plan view illustrating an example of the configuration and arrangement of the sensor unit.
  • FIG. 17A is a plan view illustrating an example of a configuration of a sensor unit.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the sensor layer.
  • FIG. 18A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 18B is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the first and second electrode elements with respect to the sensor region illustrated in FIG. 18A.
  • FIG. 19A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 19A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 19B is a schematic view showing an example of the arrangement of the first and second electrode elements with respect to the sensor region shown in FIG. 19A.
  • FIG. 20 is a plan view illustrating an example of the configuration of the sensor unit.
  • FIG. 21A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 21B is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the first and second electrode elements with respect to the sensor region illustrated in FIG. 21A.
  • FIG. 22A is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a sensor layer.
  • FIG. 22B is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in the sensor region.
  • FIG. 23A is a plan view illustrating an example of a configuration of a sensor unit.
  • FIG. 23B is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor layer.
  • FIG. 24A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 24B is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the first and second electrode elements with respect to the sensor region shown in FIG. 24A.
  • FIG. 25A is a plan view illustrating an example of a configuration of a sensor unit.
  • FIG. 25B is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the sensor layer.
  • FIG. 26A is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a sensor layer.
  • FIG. 26B is a schematic diagram illustrating an example of the sensitivity distribution in the sensor region.
  • FIG. 27A is a plan view showing Configuration Example 1 of the sensor unit.
  • FIG. 27B is a cross-sectional view illustrating Configuration Example 1 of the sensor layer.
  • FIG. 28A is a plan view showing a configuration example 2 of the sensor section.
  • FIG. 28B is a cross-sectional view illustrating Configuration Example 2 of the sensor layer.
  • FIG. 29A is a schematic diagram illustrating an example of a sensitivity distribution in a sensor region.
  • FIG. 29B is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the first and second electrode elements with respect to the sensor region shown in FIG. 29A.
  • FIG. 30A is a plan view illustrating an example of a configuration of a sensor unit.
  • FIG. 30B is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the sensor layer.
  • FIG. 31A is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a sensor according to a seventh embodiment of the present technology.
  • FIG. 31B is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a sensor according to a modified example of the seventh embodiment of the present technology.
  • FIG. 32A is a graph showing a change in capacitance when the key of the sensor of Reference Example 1 is pressed with a pseudo finger.
  • FIG. 32B is a graph showing a change in capacitance when the key of the sensor of Reference Example 1 is pressed with a pseudo nail.
  • FIG. 33A is a plan view showing the appearance of the operation surface of the sensor used as a stress simulation model of Test Examples 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4.
  • FIG. 33B is a cross-sectional view showing a configuration of a sensor used as a stress simulation model of Test Examples 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4.
  • FIG. 34A is a cross-sectional view showing a configuration of a sensor used as an electric field simulation model of Test Examples 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4.
  • FIG. 34B is a plan view showing a configuration of a sensor unit used as a model for electric field simulation in Test Examples 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4.
  • FIG. 35A is a graph showing the simulation results of Test Examples 1-1 to 1-4.
  • FIG. 35B is a graph showing the simulation results of Test Examples 2-1 to 2-4.
  • 35C is a graph showing the simulation results of Test Examples 3-1 to 3-4.
  • FIG. 36A is a graph showing a change in capacitance when the REF electrode layer is pushed through.
  • FIG. 36B is a graph showing a ratio of capacitance change at the end of pressing the REF electrode layer to capacitance change at the start of pressing the REF electrode layer.
  • first and second electrode elements are alternately arranged as viewed from the thickness direction of the sensor layer, their arrangement form is not particularly limited. That is, both the first and second electrode elements may be arranged on the same plane, or the first and second electrode elements may be arranged on different planes.
  • the end portion of the sensor unit means, for example, a peripheral end portion or both end portions of the sensor unit.
  • the sensitivity distribution of the sensor unit is a one-dimensional sensitivity distribution in which the sensitivity increases from the central part of the sensor unit toward both ends, or the sensitivity increases from the central part of the sensor unit toward the peripheral end.
  • a two-dimensional sensitivity distribution is preferable.
  • the first and second electrode elements are preferably arranged in a comb shape, a concentric shape, or a spiral shape.
  • concentric shapes include concentric polygonal shapes, concentric circular shapes, and concentric elliptical shapes, but are not limited thereto.
  • spiral include, but are not limited to, a spiral polygon, a spiral circle, and a spiral ellipse.
  • the separation layer is preferably a structure layer including a structure provided corresponding to the sensor unit. It is preferable that the structure layer includes a concavo-convex layer having a convex portion, and the above-described structure is constituted by the convex portion. From the viewpoint of improving the click feeling, the structural layer includes a concavo-convex layer having a convex portion and a pressing body provided on the top of the convex portion, and the above structural body is formed by these convex portion and the pressing body. Is preferably configured.
  • examples of the electronic device include a mobile phone such as a personal computer and a smartphone, a tablet computer, a television, a camera, a portable game device, a car navigation system, and a wearable device, but are not limited thereto. Absent.
  • FIG. 7 As a pressure-sensitive sensor that can perform two types of input operations on the same operation surface, specifically, a key input operation and a gesture input operation, and that is thin and can generate a click feeling, FIG. The one having the configuration shown in FIG.
  • the sensor 720 includes a reference electrode layer (hereinafter referred to as “REF electrode layer”) 721, a sensor layer 722, an intermediate layer 723, a structural layer 724 including a plurality of structures 731, a REF electrode layer 725, and a plurality of layers.
  • the sensor layer 722 includes a sensor portion 722s immediately below the key 726a.
  • the sensor unit 722s is composed of a plurality of first and second electrode elements 742a and 743a that are alternately arranged in the in-plane direction of the sensor layer 722.
  • first and second electrode elements 742a and 743a form a capacitive coupling.
  • a key input operation is detected as follows.
  • the REF electrode layer 725 is deformed so as to approach the sensor layer 722 (that is, the sensor portion 722s). Due to this deformation, the capacitance between the adjacent first and second electrode elements 742a and 743a changes.
  • a controller IC Integrated Circuit detects changes in the overall capacitance of the plurality of first and second electrode elements 742a and 743a included immediately below the key 726a, and the detection result is used for determining the key input operation. The presence / absence of a key input operation is detected by comparing with a threshold value.
  • the operation load may vary depending on the position where the key 726a is pressed and the difference in the pressed object. For example, when the center portion of the key 726a is pressed and when the end portion of the key 726a is pressed, the deformation of the REF electrode layer 725 is different, and thus the operation load may vary. In addition, when the key 726a is pressed with the belly of the finger (the inner part of the fingertip) and when the key 726a is pressed with the toe, the deformation of the REF electrode layer 725 is different, so that the operation load may vary. is there. Note that FIG. 1B shows the variation in operating load that occurs when the end of the key 726a is pressed with the belly of the finger and when the end of the key 726a is pressed with the toe.
  • the present inventors have intensively studied to reduce the above-described variation in the operation weight.
  • the present inventors have intensively studied to reduce the above-described variation in the operation weight.
  • the sensor which has such sensitivity distribution, a keyboard provided with the same, and an electronic device are demonstrated.
  • the electronic device 10 includes a keyboard 11, a host 12 that is a main body of the electronic device 10, and a display device 13.
  • a configuration in which the keyboard 11 is provided in the electronic device 10 and the two are integrated is shown, but a configuration in which the keyboard 11 is provided as a peripheral device outside the electronic device 10 is illustrated. It may be adopted.
  • a configuration in which the display device 13 is provided in the electronic device 10 and the two are integrated is shown, but a configuration in which the display device 13 is provided as a peripheral device outside the electronic device 10 is adopted. May be.
  • Examples of the electronic device 10 include a personal computer, but are not limited thereto.
  • the keyboard 11 is an example of an input device, and includes a sensor 20 and a controller IC (Integrated Circuit) 14.
  • the sensor 20 can perform both the key input operation 20a and the gesture input operation 20b.
  • the sensor 20 detects a change in capacitance according to the input operation, and outputs an electrical signal corresponding to the change to the controller IC 14.
  • the controller IC 14 Based on the electrical signal supplied from the sensor 20, the controller IC 14 outputs information corresponding to the operation performed on the sensor 20 to the host 12. For example, information on the pressed key (for example, a scan code), coordinate information, and the like are output.
  • the host 12 executes various processes based on information supplied from the keyboard 11. For example, processing such as display of character information on the display device 13 and movement of a cursor displayed on the display device 13 is executed.
  • the display device 13 displays a video (screen) based on a video signal, a control signal, or the like supplied from the host 12.
  • Examples of the display device 13 include a liquid crystal display, an electroluminescence (EL) display, a CRT (Cathode Ray Tube) display, and a plasma display panel (PDP), but are not limited thereto. is not.
  • the sensor 20 includes a REF electrode layer 21 as a first conductor layer, a sensor layer 22, an intermediate layer (spacer layer) 23, a structure layer 24 including a plurality of structures 31, and a second conductor layer.
  • a REF electrode layer 25 and a key top layer 26 are provided.
  • the sensor 20 has a flexible operation surface. Below, the main surface which becomes the operation surface side among both main surfaces of the sensor 20 and its component (component member) is called the surface (first surface), and the main surface on the opposite side is the back surface (second surface). There are times when it is said.
  • the sensor 20 detects the input operation by electrostatically detecting a change in the distance between the REF electrode layer 25 and the sensor layer 22 due to the input operation on the key top layer 26.
  • the input operation is a key input operation on the key top layer 26 or a gesture operation on the key top layer 26.
  • a REF electrode layer 25 is provided on the surface side of the sensor layer 22 at a predetermined interval from the surface.
  • the REF electrode layer 21 is provided on the back side of the sensor layer 22 adjacent to the back side.
  • an intermediate layer 23 and a structural layer 24 are provided in this order from the sensor layer 22 toward the REF electrode layer 25.
  • the plurality of structures 31 included in the structure layer 24 separate the intermediate layer 23 and the REF electrode layer 25 and provide a predetermined space.
  • a conductive layer or a conductive substrate can be used as the REF electrode layer 21, a conductive layer or a conductive substrate.
  • An electroconductive base material is provided with a base material and the conductive layer provided in the surface, for example.
  • the substrate has, for example, a film shape or a plate shape.
  • the film includes a sheet.
  • the conductive layer only needs to have electrical conductivity.
  • an inorganic conductive layer containing an inorganic conductive material, an organic conductive layer containing an organic conductive material, both an inorganic conductive material and an organic conductive material can be used.
  • An organic-inorganic conductive layer can be used.
  • the inorganic conductive material examples include metals and metal oxides.
  • the metal is defined to include a semi-metal.
  • the metal include aluminum, copper, silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin, cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium, osmium, manganese, molybdenum, tungsten, niobium, tantel, titanium, bismuth, antimony,
  • a metal such as lead, or an alloy thereof may be used, but is not limited thereto.
  • organic conductive materials include carbon materials and conductive polymers.
  • the carbon material include, but are not limited to, carbon black, carbon fiber, fullerene, graphene, carbon nanotube, carbon microcoil, and nanohorn.
  • the conductive polymer for example, substituted or unsubstituted polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and one or two (co) polymers selected from these can be used, but are not limited thereto. is not.
  • the REF electrode layer 21 for example, a metal plate containing a metal material such as an Al alloy or an Mg alloy, a conductor plate such as a carbon fiber reinforced plastic, an insulating layer containing a plastic material, a plating film, vapor deposition, etc. A laminate in which a conductive layer such as a film, a sputtering film, or a metal foil is formed can be used.
  • the REF electrode layer 21 is connected to a ground potential, for example.
  • the shape of the REF electrode layer 21 examples include a flat plate shape, but are not limited thereto.
  • the REF electrode layer 21 may have a step portion.
  • one or a plurality of openings may be provided in the REF electrode layer 21.
  • the REF electrode layer 21 may have a mesh configuration.
  • the REF electrode layer 25 has flexibility. For this reason, the REF electrode layer 25 can be deformed according to the pressing of the operation surface.
  • the REF electrode layer 25 is, for example, a flexible conductive layer or conductive film.
  • An electroconductive film is provided with the film which is a base material, and the electroconductive layer provided in the surface, for example.
  • the material of the conductive layer the same material as the conductive layer of the REF electrode layer 21 described above can be exemplified.
  • the conductive film include stainless steel (Stainless Used Steel: SUS) film, carbon-printed film, ITO (Indium Tin Tin Oxide) film, and metal deposited film on which a metal such as Cu is deposited. Can do.
  • SUS Stainless Used Steel
  • ITO Indium Tin Tin Oxide
  • the REF electrode layer 25 is connected to a ground potential, for example.
  • the sensor layer 22 is provided between the REF electrode layer 21 and the REF electrode layer 25 and can electrostatically detect a change in the distance from the REF electrode layer 25 on the operation surface side.
  • the sensor layer 22 includes a plurality of sensor units 22 s, and the plurality of sensor units 22 s detects a capacitance that changes according to the distance from the REF electrode layer 25.
  • the sensitivity at both ends of the sensor unit 22s is higher than the sensitivity at the center of the sensor unit 22s.
  • the sensitivity of the sensor part 22s is preferably gradually increased from the center part of the sensor part 22s toward both ends.
  • the plurality of sensor units 22 s are two-dimensionally arranged in the in-plane direction of the sensor layer 22 corresponding to the key arrangement of the sensor 20.
  • the sensor unit 22s is composed of a plurality of first and second electrode elements 42a and 43a arranged alternately.
  • the sensor layer 22 is a capacitance type sensor layer, and includes a base material 41, a plurality of first electrodes, a plurality of second electrodes, and an insulating layer 44.
  • the plurality of first and second electrodes are disposed on the surface of the base material 41.
  • Each of the first and second electrodes includes the plurality of first and second electrode elements 42a and 43a described above. Details of the configuration of the first and second electrodes will be described later.
  • the thickness of the sensor layer 22 is the same regardless of the position, and the thickness, arrangement interval, and width of the plurality of first and second electrode elements 42a, 43a. Shows an example in which all are the same. As will be described later, the configuration of the sensor layer 22 is not limited to this example, and it is possible to adopt a configuration in which they change.
  • the sensor unit 22s has, for example, approximately the same size as the key area Rk or larger than the key area Rk. From the viewpoint of improving the sensitivity at both ends of the key 26a, the sensor portion 22s is larger than the key 26a, and when viewed from a direction perpendicular to the surface of the sensor 20, the periphery of the sensor portion 22s is more than the periphery of the key region Rk. It is preferable to arrange on the outside.
  • the key area Rk means a range where the key 26a of the key top layer 26 is formed.
  • a polymer resin film or a glass substrate can be used as the base material 41.
  • the polymer resin film material include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic resin (PMMA) polyimide (PI), triacetyl cellulose (TAC), polyester, polyamide ( PA), aramid, polyethylene (PE), polyacrylate, polyether sulfone, polysulfone, polypropylene (PP), diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, epoxy resin, urea resin, urethane resin, melamine resin, cyclic olefin polymer (COP) And norbornene-based thermoplastic resins.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • acrylic resin PMMA
  • PI polyimide
  • TAC triacetyl cellulose
  • PA polyamide
  • PA polyamide
  • PA polyamide
  • aramid polyethylene
  • the thickness of the base material 41 is preferably 100 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less. By setting the thickness of the base material 41 within this range, an initial capacity sufficient for the controller IC 14 to drive can be obtained.
  • the relative dielectric constant of the substrate 41 is preferably 2 or more and 5 or less. By setting the relative dielectric constant of the base material 41 within this range, a general resin material can be used as the material of the base material 41.
  • the insulating layer 44 is provided on the surface of the base material 41 so as to cover the plurality of first and second electrodes.
  • a material of the insulating layer 44 for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, an insulating resist, a metal compound, or the like can be used.
  • polyacrylates, PVA (polyvinyl alcohol), PS (polystyrene), polyimide, polyester, epoxy, polyvinyl phenol, polyvinyl resin material such as an alcohol, SiO 2, SiNx, SiON, Al 2 O 3, Ta 2 Metal compounds such as O 5 , Y 2 O 3, HfO 2 , HfAlO, ZrO 2 , and TiO 2 can be used.
  • the thickness of the insulating layer 44 is preferably 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less.
  • the insulating layer 44 can be manufactured by a screen printing method, so that the insulating layer 44 can be manufactured at low cost.
  • sufficient insulation between the first and second electrodes can be ensured.
  • the dielectric constant of the insulating layer 44 is preferably 2 or more and 5 or less. By setting the relative dielectric constant of the insulating layer 44 within this range, a general resin material can be used as the material of the insulating layer 44.
  • the first electrode 42 includes a plurality of first unit electrode bodies 42U and a plurality of first connection portions 42c.
  • one of the axes orthogonal to each other in the surface of the substrate 51 is referred to as an X axis, and the other axis is referred to as a Y axis.
  • An axis perpendicular to both the X axis and the Y axis is referred to as a Z axis.
  • the plurality of first unit electrode bodies 42U are arranged at a constant interval in the X-axis direction, and the first unit electrode bodies 42U adjacent in the X-axis direction are electrically connected by the first connection portion 42c. ing.
  • the first unit electrode body 42U has a comb-teeth shape as a whole. Specifically, the first unit electrode body 42U includes a plurality of first electrode elements 42a and a coupling portion 42b. The plurality of first electrode elements 42a are extended in the Y-axis direction. Adjacent first electrode elements 42a are separated from each other by a certain distance. One ends of the plurality of first electrode elements 42a are coupled to a coupling portion 42b extending in the X-axis direction.
  • the second electrode 43 includes a plurality of second unit electrode bodies 43U and a plurality of second connection portions 43c.
  • the plurality of second unit electrode bodies 43U are arranged so that the second unit electrode bodies 43U adjacent to each other in the Y-axis direction are displaced in the X-axis direction at a constant interval in the Y-axis direction. Yes. Further, the second unit electrode bodies 43U adjacent in the Y-axis direction are electrically connected by the second connecting portion 43c.
  • the second unit electrode body 43U has a comb-like shape as a whole. Specifically, the second unit electrode body 43U includes a plurality of second electrode elements 43a and a coupling portion 43b. The plurality of second electrode elements 43a extend in the Y-axis direction. The adjacent second electrode elements 43a are separated from each other by a certain distance. One ends of the plurality of second electrode elements 43a are coupled to a coupling portion 43b extending in the X-axis direction.
  • Examples of the material of the first and second electrodes 42 and 43 include the same materials as those of the conductive layers of the REF electrode layers 21 and 25.
  • a method for manufacturing the first and second electrodes 42 and 43 for example, a screen printing method or a photolithography method can be used.
  • a method for forming a thin film to be patterned by photolithography for example, a physical vapor deposition (PVD) method such as vapor deposition or sputtering can be used.
  • PVD physical vapor deposition
  • the plurality of sensor units 22 s are two-dimensionally arranged on the base material 41.
  • Each sensor unit 22s is composed of a pair of first and second unit electrode bodies 42U and 43U.
  • the plurality of first electrode elements 42a included in the first unit electrode body 42U and the plurality of second electrode elements 43a included in the second unit electrode body 43U are alternately arranged in the X-axis direction. Yes.
  • the first and second electrode elements 42a and 43a are separated from each other for a predetermined period.
  • the first connection part 42c is provided so as to straddle the second connection part 43c.
  • the first connection portion 42c has a jumper wiring portion 42d, and the jumper wiring portion 42d is disposed so as to straddle the second connection portion 43c.
  • An insulating layer is provided between the jumper wiring portion 42d and the second connection portion 43c.
  • FIG. 6A shows an example in which five capacitors Cp are arranged for one sensor region Rs. Actually, capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 42a and 43a, and a capacitor Cp is formed.
  • FIGS. 6A and 6B for ease of illustration and explanation. In the example, it is assumed that capacitive coupling occurs only between the first and second electrode elements 42a and 43a forming two adjacent pairs, and the capacitor Cp is formed. In the following description, the illustration of the capacitor Cp and the like may be simplified.
  • the REF electrode layer 25 When the key 26a of the key top layer 26 is pressed, the REF electrode layer 25 is deformed, and the distance between the REF electrode layer 25 and the first and second electrode elements 42a and 43a, that is, the distance between the REF electrode layer 25 and the capacitor Cp. Changes. In accordance with this change, the capacitance of the first and second electrode elements 42a and 43a that are capacitively coupled, that is, the capacitance C of the capacitor Cp changes.
  • the sensor 20 has a one-dimensional sensitivity distribution in which the sensitivity changes from the central part of the sensor part 22s toward both ends. Specifically, it has the following sensitivity distribution. That is, the sensitivity of the capacitor Cp arranged at both ends of the sensor unit 22s is higher than the sensitivity of the capacitor Cp arranged at the center of the sensor unit 22s. In this case, the sensitivity of the capacitor Cp is preferably gradually increased from the central part of the sensor part 22s toward both ends. Since it has such a structure, the sensitivity of the both ends of sensor part 22s is high compared with the sensitivity of the center part of sensor part 22s as mentioned above.
  • the sensitivity of the capacitor Cp means the sensitivity of the capacitor Cp with respect to the operation load.
  • a capacitor Cp having a large change in capacitance even with a small operation load can be referred to as a highly sensitive capacitor Cp
  • a capacitor Cp having a small change in capacitance even under a large operation load can be referred to as a low sensitivity capacitor Cp.
  • the rectangular sensor region Rs is equally divided into stripes by a plurality of rectangular unit regions RU, and each divided unit region RU has a capacitance C. It can be considered that Cp is arranged.
  • FIG. 4B shows an example in which the rectangular sensor region Rs is equally divided into stripes by five rectangular unit regions RU, and a capacitor Cp is arranged in each unit region. Numerical values 1 to 3 attached to the unit region RU indicate the sensitivity of the capacitor Cp arranged in each unit region RU. The larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • the plurality of first electrode elements 42a included in the first unit electrode body 42U and the plurality of second electrode elements 43a included in the second unit electrode body 43U are alternately and parallel to each other. Is arranged.
  • the widths Wx 1 and Wx 2 of the first and second electrode elements 42a and 43a are the same, and the first and second electrode elements 42a and 43a are separated by a certain gap width Sx.
  • the gap width Sy 1 between the first electrode element and the coupling portion and the gap width Sy 2 between the second electrode element and the coupling portion are constant from the central portion to both ends of the sensor portion 22s.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 22s is the center portion (center in the X-axis direction) of the sensor portion 22s. Part) is thicker than the thickness t of the first and second electrode elements 42a, 43a. In this case, the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 22s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction).
  • the thickness t of the first and second electrode elements 42a, 43a is preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. When the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a is within this range, the first and second electrode elements 42a and 43a can be produced by screen printing, so the first and second electrodes The elements 42a and 43a can be manufactured at low cost.
  • the total thickness of the first and second electrodes 42 and 43 is usually equal to the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a.
  • the widths Wx 1 and Wx 2 of the first and second electrode elements 42a and 43a and the gap width Sx between them are preferably in the range of 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the widths Wx 1 and Wx 2 and the gap width Sx are set to 100 ⁇ m or more, the first and second electrode elements 42a and 43a can be manufactured by the screen printing method. Therefore, the first and second electrode elements 42a and 43a are produced. Can be manufactured at low cost. Further, when the thickness is 250 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, an inexpensive silver paste material can be used in screen printing, so that it can be manufactured at lower cost.
  • the widths Wx 1 and Wx 2 and the gap width Sx are set to 1000 ⁇ m or less, a sufficient initial capacity for the controller IC 14 to drive can be obtained.
  • the thickness D of the sensor layer 22 at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 22s is the sensor layer at the center portion (center portion in the X-axis direction) of the sensor portion 22s. It is thicker than the thickness of 22.
  • the thickness D of the sensor layer 22 is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 22s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction).
  • At least one of the front surface and the back surface of the sensor layer 22 has, for example, an inclined surface or step that increases from the center portion of the sensor portion 22s toward both ends.
  • FIG. 8A shows a configuration in which the thickness D of the sensor layer 22 is changed as described above by changing the thickness d 1 of the insulating layer 44.
  • FIG. 8B shows a configuration in which the thickness D of the sensor layer 22 is changed as described above by changing the thickness d 2 of the base material 41.
  • the dielectric constant of the sensor layer 22 at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 22s is the sensor layer at the center portion (center portion in the X-axis direction) of the sensor portion 22s.
  • the dielectric constant is larger than 22.
  • the dielectric constant of the sensor layer 22 changes so as to increase discontinuously or continuously from the center toward both ends (both ends in the X-axis direction).
  • the dielectric constant of the sensor layer 22 is the dielectric constant of all layers constituting the sensor layer 22 or all of the sensor layers 22. It means the dielectric constant of at least one of the layers.
  • FIG. 8C shows a configuration in which the dielectric constant of the sensor layer 22 is changed as described above by changing the dielectric constant ⁇ 1 of the insulating layer 44.
  • FIG. 8D shows a configuration in which the dielectric constant of the sensor layer 22 is changed as described above by changing the dielectric constant ⁇ 2 of the base material 41.
  • At least one of the following production methods (A) to (D) can be used.
  • At least one of insulating layer 44 and base material 41 contains an antifoaming agent, and both ends of sensor portion 22s
  • Method for Producing Method of Concentration of Defoamer to Sensor Layer 22 in which Content of Defoamer in Sensor Layer 22 in Part is More than Content of Bubbles in Sensor Layer 22 in Center Part of Sensor Part 22s (C ):
  • the base material 41 contains fine particles having a dielectric constant smaller or larger than that of the base material of the base material 41, so that the dielectric constant of the base material 41 at both ends of the sensor portion 22s is at the center of the sensor portion 22s.
  • Insulating layer 44 contains fine particles having a dielectric constant smaller or larger than the base material of insulating layer 44
  • an ultraviolet curable resin is used as at least one material of the insulating layer 44 and the base material 41
  • at least one of the following manufacturing methods (E) to (H) can be used.
  • the ultraviolet irradiation time in the portion corresponding to both ends of the sensor portion 22s is made longer than the ultraviolet irradiation time in the portion corresponding to the central portion of the sensor portion 22s.
  • 44 and the base material 41 are further provided, and a step of post-baking at least one of the insulating layer 44 and the base material 41 is further provided.
  • Method of post-baking portions corresponding to both ends of sensor part 22s Production method (H): At least one of insulating layer 44 and base material 41 is made of an ultraviolet curable resin containing an initiator, and both ends of sensor part 22s A method for providing the sensor layer 22 with a concentration distribution of an initiator in which the content of the initiator in the sensor layer 22 is greater than the content of the initiator in the sensor layer 22 in the central portion of the sensor portion 22s.
  • thermosetting resin as at least one material of the insulating layer 44 and the base material 41
  • production method (I) When producing at least one of the insulating layer 44 and the base material 41 by curing the thermosetting resin by heating, the heating temperature in the part corresponding to both ends of the sensor part 22s is set to Method of making the temperature higher than the heating temperature in the portion corresponding to the central portion
  • the arrangement interval dx between the first and second electrode elements 42a and 43a that are capacitively coupled at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 22s is equal to the sensor portion 22s. It is narrower than the arrangement interval dx between the first and second electrode elements 42a and 43a that are capacitively coupled in the central portion (central portion in the X-axis direction). In this case, it is preferable that the arrangement interval dx between the first and second electrode elements 42a and 43a is gradually narrowed from the central portion of the sensor portion 22s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction). .
  • the structural layer 24 is an example of a separation layer that separates the sensor layer 22 and the REF electrode layer 25, and is provided between the REF electrode layer 25 and the intermediate layer 23.
  • the plurality of structures 31 included in the structure layer 24 separate the REF electrode layer 25 and the intermediate layer 23 from each other, thereby providing a predetermined space.
  • the structural layer 24 includes an embossed layer (uneven layer) 30 having a concavo-convex shape, and a plurality of pressing bodies 33 provided respectively on the top portions 32 a of the plurality of convex portions 32 included in the embossed layer 30. It is comprised by.
  • the structure 31 is provided corresponding to the sensor part 22s. That is, the structure 31 is provided on the sensor unit 22s.
  • the structure 31 includes a convex portion 32 and a pressing body 33 provided on the top portion 32 a of the convex portion 32.
  • the back surface side of the convex portion 32 is recessed, and the inside of the convex portion 32 is hollow.
  • a flat portion 34 is provided between the convex portions 32, and the flat portion 34 is provided on the intermediate layer 23.
  • the structure layer 24 is fixed on the intermediate layer 23 by the flat portion 34 being bonded onto the intermediate layer 23 via an adhesive layer 23c described later.
  • the convex portion 32 is a reaction force structure in which the reaction force changes nonlinearly with respect to the pushing amount (with respect to the operation load).
  • the convex portion 32 includes a top portion 32a and a buckling portion 32b.
  • As the shape of the convex portion 32 a truncated cone shape or a quadrangular pyramid shape is preferable. By having such a shape, the height of the convex part 32 can be suppressed compared with the case where the shape of the convex part 32 is a dome shape.
  • the shape of the convex part 32 is not limited to this, A shape other than this can also be used.
  • the pressing body 33 is, for example, a double-sided adhesive film, and includes a resin layer 33a and adhesive layers 33b and 33c provided on both sides of the resin layer as shown in FIG. 3B.
  • the pressing body 33 is bonded to the surface of the top portion 32a of the convex portion 32 through the adhesive layer 33b, and is bonded to the back surface of the REF electrode layer 25 through the adhesive layer 33c.
  • the top portion 32a of the embossed layer 30 may be deformed into a convex shape, and the shape portion 32c may be provided.
  • the resin layer 33a and the adhesive layer 33c are not necessary, and the pressing body 33 can be configured by only the shape portion 32c and the adhesive layer 33b.
  • the embossed layer 30 may have a vent as necessary.
  • an embossing film is preferably used.
  • a polymer resin material can be used as the material of the film.
  • the polymer resin material include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic resin (PMMA) polyimide (PI), triacetyl cellulose (TAC), polyester, polyamide (PA).
  • PE polyethylene
  • PP polyacrylate
  • PP polyether sulfone
  • PP polypropylene
  • diacetyl cellulose polyvinyl chloride
  • epoxy resin epoxy resin
  • urea resin urethane resin
  • melamine resin cyclic olefin polymer (COP)
  • norbornene Based thermoplastic resins Aramid, polyethylene (PE), polyacrylate, polyether sulfone, polysulfone, polypropylene (PP), diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, epoxy resin, urea resin, urethane resin, melamine resin, cyclic olefin polymer (COP), norbornene Based thermoplastic resins.
  • PE polyethylene
  • PP polyacrylate
  • PP polypropylene
  • diacetyl cellulose polyvinyl chloride
  • epoxy resin urea resin
  • urethane resin melamine resin
  • COP cyclic olefin polymer
  • the intermediate layer 23 includes a main body layer 23b of the intermediate layer 23 and an adhesive layer 23c provided on the surface of the main body layer 23b.
  • the intermediate layer 23 has a plurality of hole portions 23a.
  • the hole 23a is a through-hole penetrating from the front surface of the intermediate layer 23 to the back surface, for example.
  • the hole 23a is provided at a position corresponding to the sensor portion 22s. Further, the hole 23 a is located immediately below the structure 31. Thereby, when key input operation is performed, the top part 31a of the structure 31 can be reversed and can enter into the hole part 23a.
  • the intermediate layer 23 is formed by, for example, screen printing or a molded film.
  • the intermediate layer 23 and the embossed layer 30 are bonded together via an adhesive layer 23c.
  • the controller IC 14 determines whether a gesture or a key input operation has been performed on the operation surface of the sensor 20 based on an electric signal supplied from the sensor 20 in accordance with a change in capacitance, and the determination Information corresponding to the result is output to the host 12. Specifically, the controller IC 14 has two threshold values A and B, and makes the above determination based on these threshold values A and B. For example, if it is determined that a gesture input operation has been performed, coordinate information is output to the host 12. On the other hand, if it is determined that a key input operation has been performed, information relating to a key such as a scan code is output to the host 12.
  • the change in capacitance with respect to the operation load is as shown by the curve (a). That is, the change in capacitance increases gradually according to an increase in the operation load due to pressing, then increases sharply, and then becomes substantially constant.
  • the controller IC 14 stores two threshold values, a threshold value A and a threshold value B that is larger than the threshold value A.
  • the threshold A is set, for example, within a capacity change range RA in which the curve (a) first increases gently with respect to an increase in operating load.
  • the threshold value B is, for example, a capacity change range in which the curve (a) increases steeply with an increase in operating load and the curve (b) increases gently with an increase in operating load. It is set in the R B.
  • the controller IC 14 determines whether or not the capacitance change exceeds the threshold A based on the electric signal corresponding to the capacitance change supplied from the sensor 20, so that the gesture operation can be performed on the operation surface. It can be determined whether or not it is performed.
  • the controller IC 14 determines whether or not the capacitance exceeds the threshold value B based on an electrical signal that is supplied from the sensor 20 in accordance with the change in capacitance, and inputs a key to the operation surface. It can be determined whether or not an operation is being performed.
  • step S ⁇ b> 4 the controller IC 14 determines whether or not the capacitance change of the entire sensor unit 22 s is greater than or equal to the threshold A based on the electrical signal corresponding to the capacitance change supplied from the sensor 20. Judging. If it is determined in step S4 that the change in capacitance is greater than or equal to the threshold A, in step S5, the controller IC 14 operates according to the gesture determination algorithm. Thereby, gesture input is performed. On the other hand, if it is determined in step S4 that the capacitance change is not greater than or equal to the threshold value A, the process returns to step S1.
  • the sensitivity of the capacitor Cp at both ends of the sensor unit 22s is higher than the sensitivity of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 22s. For this reason, the sensitivity of the both ends of sensor part 22s is high compared with the sensitivity of the center part of sensor part 22s. Therefore, it is possible to reduce the variation of the operation load when the center portion and both end portions of the key 26a are pressed. In addition, it is possible to reduce the variation in the operation load due to the difference in the pressing object that presses the key 26a.
  • the capacitance change (inclination) with respect to the load when a load is applied to the end of the key 26a with a nail or the like. Can be increased (see slope (2) in FIG. 11C). Further, it is possible to increase the load at which the capacitance change is saturated when a load is applied to the end of the key 26a with a nail or the like (see range (3) in FIG. 11C). Similarly, the capacitance change that saturates can be increased (see range (1) in FIG. 11C).
  • the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the first and second electrode elements and the coupling portion at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 22Ms are the central portion of the sensor portion 22Ms.
  • the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the first and second electrode elements and the coupling portion (in the central portion in the X-axis direction) may be narrower. In this case, it is preferable that the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the first and second electrode elements and the coupling portion are gradually narrowed from the central portion of the sensor portion 22Ms toward both ends.
  • the lengths of the first and second electrode elements 42a and 43a at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 22Ms are the first in the center portion (center portion in the X-axis direction) of the sensor portion 22Ms.
  • the second electrode elements 42a and 43a may be longer than the second electrode elements 42a and 43a. In this case, it is preferable that the lengths of the first and second electrode elements 42a and 43a are gradually increased from the central portion of the sensor portion 22Ms toward both ends.
  • the configuration in the first modification can be combined with at least one of the first to fourth configuration examples in the first embodiment described above.
  • the sensor 20 ⁇ / b> M according to the second modification of the first embodiment is not provided between the structural layer 24 and the key top layer 26 but between the intermediate layer 23 and the structural layer 24. 25 is different from the sensor 20 according to the first embodiment.
  • the gap between the sensor layer 22 and the REF electrode layer 25 may be regulated in a process. Necessary.
  • the sensor 20M according to the second modification of the first embodiment since the REF electrode layer 25 only needs to be pasted on the intermediate layer 23, the gap regulation as described above is unnecessary, and the sensor 20M The manufacturing process becomes easy.
  • Second Embodiment> In the first embodiment, the case has been described in which the sensor has a one-dimensional sensitivity distribution from the center portion of the sensor portion toward both ends. On the other hand, 2nd Embodiment demonstrates the case where a sensor has a two-dimensional sensitivity distribution toward the peripheral edge part from the center part of a sensor part.
  • the first electrode 142 includes a first unit electrode body 142U configured by a first electrode element 142a having a concentric rectangular shape.
  • the second electrode 143 includes a second unit electrode body 143U configured by a second electrode element 143a having a concentric rectangular shape. Note that in the second embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the rectangular first electrode element 142a has a missing portion 142c that is partially missing.
  • the adjacent second electrode elements 143a are connected by the second connection portion 143b via the missing portion 142c.
  • the rectangular second electrode element 143a has a missing part 143c in which a part thereof is missing.
  • the adjacent first electrode elements 142a are connected by the first connecting portion 142b via the missing portion 143c.
  • the rectangular sensor region Rs is equally divided into a plurality of rectangular unit regions RU in a lattice shape, and each of the divided unit regions RU includes a unit as shown in FIG. 18B. It can be considered that a part of the pair of first and second electrode elements 142a and 143a to be capacitively coupled is disposed. By considering in this way, it can be considered that the capacitor Cp having the capacitance C is arranged in each unit region RU. That is, it can be considered that a plurality of capacitors Cp are two-dimensionally arranged in a matrix in the rectangular sensor region Rs.
  • the number of divisions by the unit area RU is, for example, 9 or more and 210 or less.
  • capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 142a and 143a, and the capacitor Cp is formed.
  • FIGS. 18A and 18B the illustration and explanation are easy. In the example, it is assumed that capacitive coupling occurs only between the first and second electrode elements 142a and 143a forming two adjacent pairs, and the capacitor Cp is formed.
  • FIG. 18A shows an example in which the rectangular sensor region Rs is equally divided into a lattice shape by 25 rectangular unit regions RU, and a capacitor Cp is arranged in each unit region.
  • Numerical values 1 to 3 attached to the unit region RU indicate the sensitivity of the capacitor Cp arranged in each unit region RU. The larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • the centers of the sensor unit 122 s and the key region Rk may be shifted from each other when viewed from the direction perpendicular to the surface of the sensor 120.
  • the sensor region Rs has a two-dimensional sensitivity distribution in which the sensitivity changes from the central part of the sensor part 122s toward both ends. Specifically, it has the following sensitivity distribution. That is, the sensitivity of the capacitor Cp at the peripheral end of the sensor unit 122s is higher than the sensitivity of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 122s. In this case, it is preferable that the sensitivity of the capacitor Cp is gradually increased from the center portion of the sensor portion 122s toward the peripheral end portion. Since it has such a structure, the sensitivity of the peripheral part of the sensor part 122s is higher than the sensitivity of the center part of the sensor part 122s. The sensitivity of the sensor unit 122s is preferably gradually increased from the central part of the sensor unit 122s toward the peripheral end.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a at the peripheral end portion of the sensor portion 122s is thicker than the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a at the center portion of the sensor portion 122s. Yes. In this case, the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a is preferably gradually increased from the central portion to the peripheral end portion in the sensor portion 122s.
  • FIG. 17B the sensor layer 122 of Configuration Example 1 is shown.
  • the thickness D of the sensor layer 122 at the peripheral end portion of the sensor portion 122s is thicker than the thickness of the sensor layer 122 at the center portion of the sensor portion 122s.
  • the thickness D of the sensor layer 122 is preferably gradually increased from the center portion of the sensor portion 122s toward the peripheral end portion.
  • At least one of the front surface and the back surface of the sensor layer 122 has, for example, an inclined surface or step that increases from the center portion of the sensor portion 122s toward the peripheral end portion. Since the thickness of at least one of the insulating layer 44 and the base material 41 is increased from the central portion of the sensor portion 122s toward the peripheral end portion, the thickness D of the sensor layer 122 is changed as described above.
  • the dielectric constant of the sensor layer 122 at the peripheral end portion of the sensor portion 122s is larger than the dielectric constant of the sensor layer 122 at the center portion of the sensor portion 122s. In this case, it is preferable that the dielectric constant of the sensor layer 122 gradually increases from the central part of the sensor part 122s toward the peripheral end part.
  • the arrangement interval d between the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled at the peripheral end portion of the sensor part 122s is the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled at the center part of the sensor part 122s. It is narrower than the arrangement interval d. In this case, it is preferable that the arrangement interval d between the first and second electrode elements 142a and 143a is gradually narrowed from the central portion to the peripheral end portion of the sensor portion 122s.
  • the sensitivity of the capacitor Cp at the peripheral end of the sensor unit 122s is higher than the sensitivity of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 122s. For this reason, the sensitivity of the peripheral end portion of the sensor portion 122s is higher than the sensitivity of the central portion of the sensor portion 122s. Therefore, it is possible to reduce the variation of the operation load when the center portion and the peripheral end portion of the key 26a are pressed. In addition, it is possible to reduce the variation in the operation load due to the difference in the pressing object that presses the key 26a.
  • FIG. 19A shows an example in which the rectangular sensor region Rs is equally divided in a lattice shape by 50 rectangular unit regions RU, and a capacitor Cp is arranged in each unit region.
  • Numerical values 1 to 5 attached to the unit regions RU indicate the sensitivity of the capacitors Cp arranged in each unit region RU. The larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • the centers of the sensor part 122s and the key area Rk are coincident when viewed from the direction perpendicular to the surface of the sensor 120.
  • the sensitivity of the capacitor Cp arranged at the corner of the rectangular sensor region Rs is the highest, and the corner of the sensor portion 122s, that is, the corner of the key region Rk is the sensor portion 122s. It has the highest sensitivity.
  • a part of a pair of first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled is arranged in each divided unit region RU.
  • the sensor part 122s is larger than the key 26a, and when they are viewed from a direction perpendicular to the surface of the sensor 20, the outer periphery of the sensor part 122s is preferably arranged outside the key region Rk. This is because the sensitivity at the peripheral end of the key 26a can be improved.
  • Configuration examples 1 to 5 of the sensor layer 122 for obtaining the above sensitivity distribution will be sequentially described. It is also possible to employ a combination of two or more of the configuration examples 1 to 5 described below.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a at the corner of the sensor portion 122s is the thickest among the sensor portions 122s.
  • the thickness D of the sensor layer 122 at the corner of the sensor portion 122s is the thickest among the sensor portions 122s. Specifically, the thickness of at least one of the insulating layer 44 and the base material 41 at the corner portion of the sensor portion 122s is the largest among the sensor portions 122s.
  • the first and second electrode elements 142a and 143a may have a concentric shape.
  • the first and second electrode elements 142a and 143a having such shapes are suitable for use in the sensor 120 having the circular key region Rk and the sensor region Rs as shown in FIGS. 21A and 21B. .
  • the density of the capacitor Cp at both ends of the sensor region 22Rs is higher than the density of the capacitor Cp at the center of the sensor region 22Rs. In this case, it is preferable that the density of the capacitor Cp is gradually increased from the central portion in the sensor region 22Rs toward both end portions.
  • the capacitance C of each capacitor Cp included in the sensor region 22Rs is set to be the same. Actually, capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 42a and 43a, and the capacitor Cp is formed. However, in FIGS. 22A and 22B, the illustration and explanation are easy. In the example, it is assumed that capacitive coupling occurs only between the first and second electrode elements 42a and 43a forming two adjacent pairs, and the capacitor Cp is formed.
  • the rectangular sensor region Rs is equally divided into a plurality of rectangular unit regions RU in a streak manner, and a unit to which a numerical value is assigned among the plurality of divided unit regions RU. It can be considered that the capacitor Cp is arranged in the region RU.
  • the numerical value given to the unit region RU indicates the high sensitivity of each unit region RU, and the larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • FIG. 22B shows an example in which all the sensitivity of the unit region RU in which the capacitor Cp is arranged is “1”.
  • the capacitor Cp is composed of a pair of first and second electrode elements 42a and 43a that are capacitively coupled.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 222s is higher than the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a in the central portion of the sensor portion 222s.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 222s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction).
  • the arrangement interval dx between the first and second electrode elements 42a and 43a that are capacitively coupled is set to be the same from the center portion to both ends of the sensor portion 222s.
  • the arrangement interval d refers to the distance between the center lines of the first and second electrode elements 42a and 43a.
  • the density of the capacitor Cp at both ends of the sensor unit 222s is the center of the sensor unit 222s. It is higher than the density of the capacitor Cp. For this reason, the sensitivity of the both ends of the sensor part 222s is higher than the sensitivity of the center part of the sensor part 222s. Therefore, it is possible to reduce the variation of the operation load when the center portion and both end portions of the key 26a are pressed. In addition, it is possible to reduce the variation in the operation load due to the difference in the pressing object that presses the key 26a.
  • the rectangular sensor region Rs is equally divided into a lattice shape by a plurality of rectangular unit regions RU, and a unit to which a numerical value is assigned among the plurality of divided unit regions RU. It can be considered that the capacitor Cp is arranged in the region RU.
  • the numerical value given to the unit region RU indicates the high sensitivity of each unit region RU, and the larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • FIG. 24A shows an example in which the sensitivity of the unit region RU in which the capacitor Cp is arranged is all “1”.
  • FIG. 24A shows an example in which the sensitivity of the unit region RU in which the capacitor Cp is arranged is all “1”.
  • the capacitor Cp is configured by a part of a pair of first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled.
  • capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 142a and 143a, and the capacitor Cp is formed.
  • FIGS. 24A and 24B the illustration and explanation are easy. In the example, it is assumed that capacitive coupling occurs only between the first and second electrode elements 142a and 143a forming two adjacent pairs, and the capacitor Cp is formed.
  • the density of the capacitor Cp at the peripheral end of the sensor region 22Rs is higher than the density of the capacitor Cp at the center of the sensor region 22Rs.
  • the density of the capacitor Cp is preferably gradually increased from the central portion of the sensor region 22Rs toward the peripheral end portion.
  • the capacitance C of each capacitor Cp included in the sensor region 22Rs is set to be the same.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a at the peripheral end of the sensor part 322s is the first and second electrode elements 142a at the center of the sensor part 322s.
  • 143a is higher than the electrode density.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 322s toward the peripheral end portion.
  • the arrangement interval d between the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled is set to be the same from the center portion to the peripheral end portion of the sensor portion 322s.
  • the density of the capacitor Cp (that is, the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled) at the peripheral end of the sensor unit 322s is the center of the sensor unit 322s. This is higher than the density of the capacitor Cp in the portion. For this reason, the sensitivity of the peripheral end portion of the sensor portion 322s is higher than the sensitivity of the central portion of the sensor portion 322s. Therefore, it is possible to reduce the variation of the operation load when the center portion and both end portions of the key 26a are pressed. In addition, it is possible to reduce the variation in the operation load due to the difference in the pressing object that presses the key 26a.
  • the sensitivity and density of the capacitor Cp at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor unit 422s are respectively compared with the sensitivity and density of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 422s. It is high. In this case, it is preferable that the sensitivity and density of the capacitor Cp gradually increase from the central portion of the sensor portion 422s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction). Actually, capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 42a and 43a, and the capacitor Cp is formed. However, in FIGS. 26A and 26B, the illustration and explanation are easy.
  • the numerical values 1 to 3 given to the unit regions RU indicate the high sensitivity of each unit region RU, and the larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 422s is thicker than the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a at the center of the sensor portion 422s.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor unit 422s is the same as the first and second electrode elements 42a and 42a at the center of the sensor unit 422s. It is higher than the electrode density of 43a.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 42a and 43a is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 422s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction).
  • the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a is preferably gradually increased from the central portion of the sensor portion 422s toward both end portions (both end portions in the X-axis direction).
  • the configuration example 1 the example in which the above sensitivity distribution is obtained by the change in the thickness t and the electrode density of the first and second electrode elements 42a and 43a has been described.
  • the configuration for obtaining the above sensitivity distribution is described.
  • the combination is not limited to this.
  • (a) the thickness t of the first and second electrode elements 42a, 43a, (b) the thickness D of the sensor layer 422, (c) the dielectric constant of the sensor layer 422, and (d) the first, capacitively coupled The sensitivity distribution described above may be obtained by combining at least one change in the arrangement interval dx between the second electrode elements 42a and 43a and the change in electrode density.
  • the details of the configurations (a) to (d) described above are described as configuration examples 1 to 4 of the sensor layer 22 in the first embodiment, respectively.
  • the gap width Sx between the first and second electrode elements 42a and 43a at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 422s is equal to the center portion (X It is narrower than the gap width Sx of the first and second electrode elements 42a, 43a in the central portion in the axial direction. In this case, it is preferable that the gap width Sx between the first and second electrode elements 42a and 43a is gradually narrowed from the center portion of the sensor portion 422s toward the outer peripheral portion.
  • the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the first and second electrode elements and the coupling portion at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 422s are the first and second gap portions Sy 1 and Sy 2 at the central portion of the sensor portion 422s.
  • the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the two electrode elements and the coupling portion may be narrower. In this case, it is preferable that the gap widths Sy 1 and Sy 2 between the first and second electrode elements and the coupling portion are gradually narrowed from the central portion of the sensor portion 422s toward both ends.
  • the lengths of the first and second electrode elements 42a and 43a at both end portions (both end portions in the X-axis direction) of the sensor portion 422s are the first in the central portion (center portion in the X-axis direction) of the sensor portion 422s.
  • the second electrode elements 42a and 43a may be longer than the second electrode elements 42a and 43a. In this case, it is preferable that the lengths of the first and second electrode elements 42a and 43a are gradually increased from the central portion of the sensor portion 422s toward both ends.
  • the gap width Sx between the first and second electrode elements 42a and 43a is constant, and the first at both ends (both ends in the X-axis direction) of the sensor portion 422s.
  • the second electrode elements 42a, the width Wx 1, Wx 2 43a is, first at the central portion of the sensor portion 422s (the central portion of the X-axis direction), the second electrode elements 42a, 43a width Wx 1, Wx of It is narrower than 2 .
  • first, a second electrode element 42a, a gap width Sx between 43a constant, and, first, second electrode elements 42a, 43a width Wx 1, Wx 2 is the center of the sensor portion 422s of It is preferable that the width gradually decreases from the portion toward both ends (both ends in the X-axis direction).
  • the sensitivity and density of the capacitor Cp at both ends of the sensor unit 422s are higher than the sensitivity and density of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 422s. For this reason, the sensitivity and density at both ends of the sensor unit 422s are higher than the sensitivity and density at the center of the sensor unit 22s. Therefore, it is possible to reduce the variation in the operation weight compared to the sensor 20 according to the first embodiment.
  • the absolute capacitance change when a load is applied to the end of the key 26a with a nail or the like. Can be increased (see range (1) in FIG. 11C).
  • the change in capacitance (inclination) with respect to the load can be increased (see inclination (2) in FIG. 11C).
  • the load at which the capacitance change is saturated when a load is applied to the end of the key 26a with a nail or the like can be increased (see range (3) in FIG. 11C).
  • the sensitivity and density of the capacitor Cp at the peripheral end of the sensor unit 522s are higher than the sensitivity and density of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 522s, respectively.
  • the sensitivity and density of the capacitor Cp gradually increase from the central portion of the sensor portion 522s toward the peripheral end portion.
  • the numerical values 1 to 5 given to the unit regions RU indicate the sensitivity of each unit region RU, and the larger the numerical value, the higher the sensitivity.
  • capacitive coupling occurs between all the first and second electrode elements 142a and 143a, and the capacitor Cp is formed.
  • FIGS. 29A and 29B for ease of illustration and explanation. In the example, it is assumed that capacitive coupling occurs only between the first and second electrode elements 142a and 143a forming two adjacent pairs, and the capacitor Cp is formed.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a at the peripheral end of the sensor portion 522s is the center of the sensor portion 522s. This is thicker than the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a in the portion.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a at the peripheral end portion of the sensor portion 522s is higher than the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a at the center portion of the sensor portion 522s. It has become.
  • the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a is gradually increased from the center portion in the sensor portion 522s toward the peripheral end portion.
  • the electrode density of the first and second electrode elements 142a and 143a is preferably gradually increased from the central part of the sensor part 522s toward the terminal part.
  • the configuration example 1 the example in which the above sensitivity distribution is obtained by the thickness t of the first and second electrode elements 142a and 143a and the change in the electrode density has been described.
  • the configuration for obtaining the above sensitivity distribution has been described.
  • the combination is not limited to this.
  • the sensitivity distribution described above may be obtained by combining at least one change in the arrangement interval d between the second electrode elements 142a and 143a and the change in electrode density.
  • the details of the configurations (a) to (d) described above are described as configuration examples 1 to 4 of the sensor layer 122 in the second embodiment.
  • the gap width S between the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled at the peripheral end portion of the sensor portion 522s is the first and second electrode elements 142a and 143a that are capacitively coupled at the center portion of the sensor portion 522s. It is narrower than the gap width S between them. In this case, it is preferable that the gap width S between the first and second electrode elements 142a and 143a is gradually narrowed from the center portion of the sensor portion 522s toward the peripheral end portion.
  • the gap width S between the first and second electrode elements 142a and 143a is constant, and the widths W 1 and W 2 of the first and second electrode elements 142a and 143a at the peripheral end of the sensor part 522s are
  • the widths W 1 and W 2 of the first and second electrode elements 142a and 143a at the center of the sensor portion 522s are narrower.
  • the gap width S between the first and second electrode elements 142a and 143a is constant, and the widths W 1 and W 2 of the first and second electrode elements 142a and 143a are equal to those of the sensor unit 522s. It is preferable that the width gradually decreases from the central portion toward the peripheral end portion.
  • the sensitivity and density of the capacitor Cp at the peripheral end of the sensor unit 522s are higher than the sensitivity and density of the capacitor Cp at the center of the sensor unit 422s. For this reason, the sensitivity and density of the peripheral end portion of the sensor unit 522s are higher than the sensitivity and density of the central portion of the sensor unit 22s. Therefore, it is possible to reduce the variation in the operation weight compared to the sensor 20 according to the second embodiment.
  • a sensor 620 according to the seventh embodiment includes a REF electrode layer 21 as a first conductor layer, a structural layer 630 as a first structural layer, a sensor layer 22, and a second layer.
  • the sensor 620 electrostatically detects a change in the distance between the REF electrode layer 25 and the sensor layer 22 due to an input operation on the surface and a change in the distance between the REF electrode layer 21 and the sensor layer 22.
  • the input operation is detected.
  • the input operation is not limited to a conscious press (push) operation on the surface, and may be a contact (touch) operation. That is, since the sensor 620 can detect even a minute pressing force (for example, about several tens of g) applied by a general touch operation, the touch operation similar to a normal touch sensor can be performed. Has been.
  • the REF electrode layer 25 is provided on one main surface side of the sensor layer 22, and the REF electrode layer 21 is provided on the other main surface side.
  • a structural layer 640 is provided between the sensor layer 22 and the REF electrode layer 25.
  • a structural layer 630 is provided between the sensor layer 22 and the REF electrode layer 21.
  • the insulating layer 44 of the sensor layer 22 is made of an adhesive, and the structural layer 640 and the sensor layer 22 are bonded together via the insulating layer 44.
  • the structural layer 640 includes a base 641, a plurality of structures 642, and a frame (peripheral structure) 643.
  • the frame body 643 is provided on the peripheral edge portion of the base material 641.
  • the plurality of structures 642 are provided inside the frame body 643 and at positions corresponding to the keys 26a.
  • the plurality of structural bodies 642 and the frame body 643 are provided between the REF electrode layer 25 and the sensor layer 22, and are separated from the REF electrode layer 25 and the sensor layer 22.
  • the plurality of structures 642 are two-dimensionally arranged on one main surface (XY plane) of the base material 641 at a predetermined interval, and a space portion 644 is provided between the structures 642. Note that the base material 641 may be omitted, and the plurality of structures 642 and the frame 643 may be provided directly on the sensor layer 22.
  • the base material 641 is, for example, a flexible sheet.
  • a material of the base material 641 it is preferable to use a material having insulating properties and flexibility. Examples of such materials include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic resin (PMMA) polyimide (PI), triacetyl cellulose (TAC), polyester, polyamide (PA).
  • the thickness of the substrate 641 is, for example, several ⁇ m to several 100 ⁇ m, but is not limited to this range.
  • the structure body 642 includes a structure portion 642a and a joint portion 642b.
  • the structure portion 642a includes, for example, a cone shape, a column shape (for example, a columnar shape or a polygonal column shape), a needle shape, a partial shape of a sphere (for example, a hemispherical shape), and a partial shape of an ellipsoid (for example, a semi-elliptical shape ), Polygonal shapes, and the like, but are not limited to these shapes, and other shapes may be adopted.
  • the joint portion 642b is provided on the structure portion 642a, and the structure portion 642a and the REF electrode layer 25 are bonded to each other through the joint portion 642b.
  • the structure of the structure 642 is not limited to the structure in which the structure portion 521a and the joint portion 642b are separated as described above, and the structure portion 642a and the joint portion 642b are integrally formed in advance. You may make it employ
  • as a material of the structure portion 642a for example, a material capable of realizing both functions of the structure portion 521a and the joint portion 642b is selected.
  • the frame body 643 includes a structure portion 643a and a joint portion 643b.
  • the structure portion 643a is continuously formed so as to surround the periphery of one main surface of the base material 641.
  • the width of the frame body 643 is not particularly limited as long as the strength of the structural layer 640 and the entire sensor 620 can be sufficiently secured.
  • the thickness (height) of the structure body 642 and the frame body 643 is substantially the same, for example, several ⁇ m to several 100 ⁇ m.
  • the joint portion 643b is provided on the structure portion 643a, and the structure portion 643a and the REF electrode layer 25 are bonded to each other through the joint portion 643b.
  • the structure of the structure portion 643a is not limited to the structure in which the structure portion 643a and the joint portion 643b are separated as described above, and the structure portion 643a and the joint portion 643b are integrally formed in advance. You may make it employ
  • a resin material having insulating properties is used as the material of the structure portions 642a and 643a.
  • a resin material having insulating properties is used as such a resin material.
  • a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin can be used.
  • an adhesive resin material or the like is used as a material of the joining parts 642b and 643b.
  • the structure layer 630 includes a plurality of structures 631 and a frame (peripheral structure) 632.
  • the plurality of structural bodies 631 and the frame body 632 are provided between the sensor layer 22 and the REF electrode layer 21, and are separated from the sensor layer 22 and the REF electrode layer 21.
  • the plurality of structures 631 are two-dimensionally arranged at a predetermined interval on one main surface of the sensor layer 22 or the REF electrode layer 21, and a space portion 633 is provided between the structures 631.
  • a space portion 633 is also provided between the structure body 631 and the frame body 632.
  • the structure 631 is disposed between adjacent structures 642 when the sensor 620 is viewed from a direction perpendicular to the operation surface (Z-axis direction).
  • the frame body 632 is continuously formed so as to surround the periphery of one main surface of the sensor layer 22 or the REF electrode layer 21.
  • the width of the frame body 632 is not particularly limited as long as the strength of the entire structural layer 630 and the sensor 620 can be sufficiently secured.
  • the width of the frame body 632 is configured to be substantially the same as that of the frame body 643.
  • the structure 631 is, for example, a cone, a column (for example, a cylinder or a polygonal column), a needle, a part of a sphere (for example, a hemisphere), or a part of an ellipse (for example, a semi-ellipsoid). ), Polygonal shapes, and the like, but are not limited to these shapes, and other shapes may be adopted.
  • the material of the structure 631 and the frame 632 for example, a resin material having adhesiveness and insulating properties is used.
  • the structure 631 and the frame 632 function as a joint that joins between the sensor layer 22 and the REF electrode layer 21 in addition to the function as a separation part that separates the sensor layer 22 and the REF electrode layer 21 from each other. Also serves.
  • the thickness of the structure 631 and the frame 632 is, for example, several ⁇ m to several hundred ⁇ m, but is not limited to this range. Note that the thickness of the structure 631 is preferably smaller than the thickness of the structure 642. This is because the sensor layer 22 can be deformed until it bottoms on the REF electrode layer 21 to obtain a large capacitance change amount.
  • the sensor 620M according to the modification of the seventh embodiment of the present technology includes the display 650 on the REF electrode layer 25 instead of the key top layer 26, in the seventh embodiment. This is different from the sensor 620 according to FIG.
  • the display 650 is bonded to the REF electrode layer 25 through an adhesive layer 651.
  • symbol is attached
  • the display 650 is, for example, a display including a glass substrate, a film display, or a flexible display.
  • a display 650 for example, electronic paper, an organic EL (electroluminescence) display, an inorganic EL display, a liquid crystal display, and the like can be used, but the display 650 is not limited thereto.
  • the adhesive layer 651 is made of, for example, an insulating adhesive or adhesive tape.
  • the adhesive for example, one or more selected from the group consisting of an acrylic adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive, and the like can be used. [Reference examples, test examples]
  • the threshold (capacitance change) for determining the key input operation is ⁇ 6.6%, and based on this threshold, the operation load required for the key input operation at each of the central portion and the corner portion of the key is calculated. Asked. Next, using the obtained operation load, the variation in the operation load when the load was applied to the center portion and the corner portion of the key with a pseudo finger was obtained. The results are shown in Table 1.
  • the variation in the operating load when the center and corners of the key of the manufactured sensor were pressed with a pseudo nail was determined as follows. First, a load was applied to the center and corners (peripheral ends) of the key with a pseudo nail simulating a toe, and the change in capacitance with respect to the load was determined. The result is shown in FIG. 32B. As the pseudo nail, an elongated rod-like body having a sharp tip was used, and the curvature radius R of the tip was set to 1.5 mm. Next, in the same manner as the variation in the operational load due to the pseudo finger, the variation in the operational load when the load was applied to the center portion and the corner portion of the key with the pseudo nail was determined. The results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows the evaluation results of the variation in operating load of the sensor of Reference Example 1.
  • FIG. 33A shows the appearance of the operation surface of the sensor used as a model for stress simulation.
  • FIG. 33B shows the configuration of a sensor used as a model for stress simulation.
  • Table 2 shows the stress simulation setting conditions.
  • FIG. 34A shows the configuration of a sensor used as a model for electric field simulation in Test Example 1-1.
  • FIG. 34B shows the configuration of the sensor unit of the sensor used as a model for the electric field simulation of Test Example 1-1.
  • Table 3 shows the setting conditions for the electric field simulation.
  • the first and second electrode elements were arranged as follows.
  • the gap width between the first and second electrode elements capacitively coupled from the center portion to the peripheral end portion of the sensor portion was set to a constant value (0.225 mm). That is, the first and second electrode elements are arranged so that the density of the capacitor becomes constant from the center portion of the sensor portion toward the peripheral end portion.
  • Test Example 1-2 In the same manner as in Test Example 1-1, except that the position where the load is applied by the pseudo finger is changed to the key peripheral end, the change in capacitance when the operation load is applied to the key peripheral end by the pseudo finger is obtained. It was. The result is shown in FIG. 35A.
  • Test Example 1-3 In the same manner as in Test Example 1-1 except that the operation element was changed to a pseudo nail, the change in capacitance when an operation load was applied to the center of the key with the pseudo nail was obtained. The result is shown in FIG. 35A.
  • the pseudo nail is assumed to be a manipulator having a hemispherical shape with a radius of curvature R at the tip of 1.5 mm and a Young's modulus of 70 GPa.
  • Test Example 1-4 Except for changing the operation element to a pseudo nail, the change in capacitance when an operation load was applied to the key peripheral edge by the pseudo nail was obtained in the same manner as in Test Example 1-2. The result is shown in FIG. 35A.
  • Test Examples 2-1 to 2-4 Except for the arrangement of the first and second electrode elements as follows, the operation load is applied to the center or peripheral edge of the key by the pseudo finger or the pseudo nail in the same manner as in Test Examples 1-1 to 1-4. The change in capacitance when added was determined. First and second electrode elements in Test Examples 1-1 to 1-4 so that the density of the first and second electrode elements capacitively coupled increases from the center to the peripheral edge of the sensor unit. A part of was omitted. That is, the first and second electrode elements are arranged so that the density of the capacitor increases from the central portion of the sensor portion toward the peripheral end portion.
  • the operation load is applied to the center or peripheral edge of the key by the pseudo finger or the pseudo nail in the same manner as in Test Examples 1-1 to 1-4.
  • the change in capacitance when added was determined.
  • the first and second electrode gaps are narrower than the gap width between the first and second electrode elements in the central portion of the sensor unit at the circumferential end of the sensor unit.
  • Two electrode elements were placed. That is, the first and second electrode elements are arranged so that the density and sensitivity of the capacitor at the peripheral end of the sensor unit are higher than the density and sensitivity of the capacitor at the center of the sensor unit.
  • the gap width between the first and second electrode elements was changed so as to narrow in three steps of 0.575 mm, 0.375 mm, and 0.275 mm from the center portion of the sensor portion toward the peripheral end portion. .
  • Table 4 shows the simulation results of Test Examples 1-1 to 1-4.
  • Table 5 shows the simulation results of Test Examples 2-1 to 2-4.
  • Table 6 shows the simulation results of Test Examples 3-1 to 3-4.
  • Table 7 shows the variation in operating load of Test Examples 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, and 3-1 to 3-4.
  • the variation in operation load is greater than when the capacitor arrangement interval is constant from the center of the sensor unit to the peripheral end. Can be reduced.
  • the capacitor arrangement interval is narrowed from the center of the sensor unit toward the peripheral end, and the sensitivity of the capacitor is increased, the capacitor arrangement interval is reduced from the center of the sensor unit toward the peripheral end. Compared with the case, the variation of the operation load can be reduced.
  • the REF electrode layer was the same as the electric field simulation of Test Example 1-1 except that the relative dielectric constant of the insulating layer was changed to 2 and 5, or the thickness of the insulating layer was changed to 0.02 mm and 0.08 mm.
  • the change of the electrostatic capacity with respect to the displacement of the REF electrode layer was calculated when the value of the REF approached parallel to the sensor layer.
  • the change in capacitance when the REF electrode layer was pushed through was determined. The result is shown in FIG. 36A.
  • the ratio of the capacitance change at the end of pushing the REF electrode layer to the capacitance change at the beginning of pushing the REF electrode layer was determined. The result is shown in FIG. 36B.
  • Capacitance change when the REF electrode layer is pushed means a value obtained by subtracting “capacity at the position where the REF electrode layer bottoms out” from “capacity at the initial position of the REF electrode layer”.
  • “Capacitance change at the beginning of pressing the REF electrode layer” means a value obtained by subtracting “capacity at the position where the REF electrode layer is pressed by 100 ⁇ m from the initial position” from “capacity at the initial position of the REF electrode layer”.
  • Capacitance change at the end of pressing the REF electrode layer means that “the capacitance at the position where the REF electrode layer is pushed in a predetermined amount” is further pushed in by 100 ⁇ m from the position where the REF electrode layer is pushed in a predetermined amount. It means a value obtained by subtracting the “capacity at the position where the layer bottoms out”.
  • the REF electrode layer was the same as the electric field simulation of Test Example 1-1 except that the relative dielectric constant of the substrate was changed to 2 and 5, or the thickness of the substrate was changed to 0.1 mm and 0.188 mm.
  • the change of the electrostatic capacity with respect to the displacement of the REF electrode layer was calculated when the value of the REF approached parallel to the sensor layer.
  • the change in capacitance when the REF electrode layer was pushed through was determined. The result is shown in FIG. 36A.
  • the ratio of the capacitance change at the end of pushing the REF electrode layer to the capacitance change at the beginning of pushing the REF electrode layer was determined. The result is shown in FIG. 36B.
  • the thickness of the first and second electrode elements is 0.05 mm, 0.02 mm, the width of the first and second electrode elements is 0.25 mm, 0.5 mm, or the gap between the first and second electrode elements Except for changing the width to 0.25 mm and 0.5 mm, in the same manner as in the electric field simulation of Test Example 1-1, the displacement of the REF electrode layer when the REF electrode layer approaches parallel to the sensor layer The change in capacitance was determined. Next, using this result, the change in capacitance when the REF electrode layer was pushed through was determined. The result is shown in FIG. 36A. Further, the ratio of the capacitance change at the end of pushing the REF electrode layer to the capacitance change at the beginning of pushing the REF electrode layer was determined. The result is shown in FIG. 36B.
  • the capacitance change can be changed by changing the gap width between the electrode elements.
  • the change in the width of the first and second electrode elements or the gap width between the first and second electrode elements has a particularly large influence on the capacitance change.
  • the dielectric constant of the insulating layer, the thickness of the insulating layer, the dielectric constant of the base material, the thickness of the base material, the thickness of the first and second electrode elements, the width of the first and second electrode elements, or Sensitivity distribution can be imparted to the sensor unit by changing at least one of the gap widths between the first and second electrode elements.
  • the present technology is not limited to the first to seventh embodiments described above, and is based on the technical idea of the present technology. Various variations based on this are possible.
  • the configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, and the like given in the first to seventh embodiments are merely examples, and different configurations, methods, steps, shapes, materials are necessary as necessary. Also, numerical values may be used.
  • the case where the sensor includes a single-layer structure layer has been described as an example, but the sensor may include two or more multilayer structure layers.
  • a sensor in which a plurality of first and second electrodes are provided on the same surface of a base material has been described as an example.
  • the configuration of the sensor is not limited to this example.
  • the plurality of first and second electrodes may be provided alternately as viewed from the direction perpendicular to the surface of the sensor, and may not be provided on the same surface as described above. Therefore, it is also possible to employ a configuration in which a plurality of first and second electrodes are provided on different surfaces and are shifted in the thickness direction of the sensor layer.
  • the example in which the REF electrode layer is provided on both sides of the sensor layer has been described, but the REF electrode layer provided on the back side of the sensor layer may be omitted.
  • a REF electrode layer is provided for an input device or an electronic device provided with the sensor, and the sensor is disposed on the REF electrode layer.
  • the present technology can also be applied to a pressure-sensitive touch panel. In this case, the coordinate accuracy of the touch panel can be improved.
  • the sensitivity distribution may be adjusted by processing of the controller IC.
  • the sensitivity distribution may be adjusted by both the physical configuration of the sensor layer and the processing of the controller IC.
  • the present technology can also employ the following configurations.
  • the gap width between the first electrode element and the second electrode element at the end of the sensor part is the gap width between the first electrode element and the second electrode element at the center part of the sensor part.
  • the widths of the first electrode element and the second electrode element at the end of the sensor part are narrower than the widths of the first electrode element and the second electrode element at the center part of the sensor part ( The sensor according to 1) or (2).
  • the thickness of the edge part of the said sensor part is a sensor in any one of (1) to (3) thicker than the thickness of the center part of the said sensor part.
  • the thicknesses of the first electrode element and the second electrode element at the end of the sensor part are thicker than the thicknesses of the first electrode element and the second electrode element at the center part of the sensor part ( The sensor according to any one of 1) to (4).
  • the dielectric constant in the edge part of the said sensor part is a sensor in any one of (1) to (5) larger than the dielectric constant in the center part of the said sensor part.
  • the density of the first electrode element and the second electrode element at the end of the sensor part is higher than the density of the first electrode element and the second electrode element at the center part of the sensor part ( The sensor according to any one of 1) to (7).
  • the lengths of the first electrode element and the second electrode element at the end of the sensor part are longer than the lengths of the first electrode element and the second electrode element at the center part of the sensor part.
  • the sensor according to (10). (12) The sensor according to any one of (1) to (11), wherein the sensitivity of the sensor unit gradually increases from a central portion of the sensor unit toward an end of the sensor unit. (13) The sensor according to any one of (1) to (12), wherein a corner portion of the sensor unit has the highest sensitivity in the sensor unit.
  • the separation layer includes a structure provided corresponding to the sensor unit.
  • the spacing layer includes a concavo-convex layer having a convex portion,
  • the said structure is a sensor as described in (14) comprised by the said convex-shaped part.
  • the spacing layer includes a concavo-convex layer having a convex portion, and a pressing body provided on the top of the convex portion,
  • the said structure is a sensor as described in (14) comprised by the said convex-shaped part and the said press body.
  • a sensor With an electronic device body, The sensor A conductor layer; A sensor layer including a sensor unit; A separation layer separating the conductor layer and the sensor layer, The sensor unit is composed of first electrode elements and second electrode elements arranged alternately, The sensitivity of the end of the sensor unit is higher than that of the central part of the sensor unit.

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Abstract

 センサは、導体層と、複数のセンサ部を含むセンサ層と、導体層およびセンサ層を離間する離間層とを備え、センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、センサ部の外周部の感度は、センサ部の中央部の感度に比して高い。

Description

センサ、入力装置、キーボードおよび電子機器
 本技術は、感圧式のセンサ、入力装置、キーボードおよび電子機器に関する。
 近年、入力操作を静電的に検出することが可能な感圧式のセンサは、モバイルPC(Personal Computer)やタブレットPCなどの様々な電子機器に広く用いられている。感圧式のセンサとして、第1の導体層および第2の導体層の間に電極基板を設け、第1の導体層および電極基板を複数の第1の構造体により離間し、電極基板および第2の導体層を複数の第2の構造体により離間したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2014/141584号
 感圧式のセンサでは、動作荷重にばらつきが生じる虞がある。このため、動作荷重のばらつきの低減が望まれる。
 本技術の目的は、動作荷重のばらつきを低減できるセンサ、入力装置、キーボードおよび電子機器を提供することにある。
 上述の課題を解決するために、第1の技術は、導体層と、センサ部を含むセンサ層と、導体層およびセンサ層を離間する離間層とを備え、センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、センサ部の端部の感度は、センサ部の中央部の感度に比して高いセンサである。
 第2の技術は、導体層と、センサ部を含むセンサ層と、導体層およびセンサ層を離間する離間層とを備え、センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、センサ部の端部の感度は、センサ部の中央部の感度に比して高い入力装置である。
 第3の技術は、導体層と、センサ部を含むセンサ層と、導体層およびセンサ層を離間する離間層とセンサ部に対応して設けられたキーとを備え、センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、センサ部の端部の感度は、センサ部の中央部の感度に比して高いキーボードである。
 第4の技術は、センサと、電子機器本体とを備え、センサは、導体層と、センサ部を含むセンサ層と、導体層およびセンサ層を離間する離間層とを備え、センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、センサ部の端部の感度は、センサ部の中央部の感度に比して高い電子機器である。
 以上説明したように、本技術によれば、動作荷重のばらつきを低減できる。
図1Aは、センサの構成の一例を示す断面図である。図1Bは、操作荷重に対する静電容量変化の一例を示すグラフである。 図2は、本技術の第1の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。 図3Aは、本技術の第1の実施形態に係るセンサの構成の一例を示す断面図である。図3Bは、図3Aに示したセンサの一部を拡大して表す断面図である。図3Cは、押圧体の変形例を示す断面図である。 図4Aは、第1の電極の構成の一例を示す平面図である。図4Bは、第2の電極の構成の一例を示す平面図である。 図5は、センサ部の構成および配置の一例を示す平面図である。 図6Aは、センサ層の構成の一例を示す概略図である。図6Bは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。 図7Aは、センサ部の構成例1を示す平面図である。図7Bは、センサ層の構成例1を示す断面図である。 図8Aは、センサ層の構成例2を示す断面図である。図8Bは、センサ層の構成例2を示す断面図である。図8Cは、センサ層の構成例3を示す断面図である。図8Dは、センサ層の構成例3を示す断面図である。 図9Aは、センサ部の構成例4を示す平面図である。図9Bは、センサ層の構成例4を示す断面図である。 図10Aは、センサ部の構成例3を示す平面図である。図10Bは、センサ層の構成例3を示す断面図である。 図11Aは、ジェスチャー入力操作したときのセンサの動作の一例を説明するための断面図である。図11Bは、キー入力操作したときのセンサの動作の一例を説明するための断面図である。図11Cは、操作荷重に対する静電容量変化の一例を示すグラフである。 図12は、コントローラICの動作の一例について説明するためのフローチャートである。 図13は、本技術の第1の実施形態の変形例1に係るセンサに含まれるセンサ部の構成の一例を示す平面図である。 図14は、本技術の第1の実施形態の変形例2に係るセンサの構成の一例を示す断面図である。 図15Aは、第1の電極の構成の一例を示す平面図である。図15Bは、第2の電極の構成の一例を示す平面図である。 図16は、センサ部の構成および配置の一例を示す平面図である。 図17Aは、センサ部の構成の一例を示す平面図である。図17Bは、センサ層の構成の一例を示す断面図である。 図18Aは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。図18Bは、図18Aに示したセンサ領域に対する第1、第2の電極要素の配置の一例を示す概略図である。 図19Aは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。図19Bは、図19Aに示したセンサ領域に対する第1、第2の電極要素の配置の一例を示す概略図である。 図20は、センサ部の構成の一例を示す平面図である。 図21Aは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。図21Bは、図21Aに示したセンサ領域に対する第1、第2の電極要素の配置の一例を示す概略図である。 図22Aは、センサ層の構成の一例を示す概略図である。図22Bは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。 図23Aは、センサ部の構成の一例を示す平面図である。図23Bは、センサ層の構成の一例を示す断面図である。 図24Aは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。図24Bは、図24Aに示したセンサ領域に対する第1、第2の電極要素の配置の一例を示す概略図である。 図25Aは、センサ部の構成の一例を示す平面図である。図25Bは、センサ層の構成の一例を示す断面図である。 図26Aは、センサ層の構成の一例を示す概略図である。図26Bは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。 図27Aは、センサ部の構成例1を示す平面図である。図27Bは、センサ層の構成例1を示す断面図である。 図28Aは、センサ部の構成例2を示す平面図である。図28Bは、センサ層の構成例2を示す断面図である。 図29Aは、センサ領域の感度分布の一例を示す概略図である。図29Bは、図29Aに示したセンサ領域に対する第1、第2の電極要素の配置の一例を示す概略図である。 図30Aは、センサ部の構成の一例を示す平面図である。図30Bは、センサ層の構成の一例を示す断面図である。 図31Aは、本技術の第7の実施形態に係るセンサの構成の一例を示す断面図である。図31Bは、本技術の第7の実施形態の変形例に係るセンサの構成の一例を示す断面図である。 図32Aは、参考例1のセンサのキーを擬似指で押したときの静電容量変化を示すグラフである。図32Bは、参考例1のセンサのキーを擬似爪で押したときの静電容量変化を示すグラフである。 図33Aは、試験例1-1~1-4、2-1~2-4、3-1~3-4の応力シミュレーションのモデルとして用いたセンサの操作面の外観を示す平面図である。図33Bは、試験例1-1~1-4、2-1~2-4、3-1~3-4の応力シミュレーションのモデルとして用いたセンサの構成を示す断面図である。 図34Aは、試験例1-1~1-4、2-1~2-4、3-1~3-4の電界シミュレーションのモデルとして用いたセンサの構成を示す断面図である。図34Bは、試験例1-1~1-4、2-1~2-4、3-1~3-4の電界シミュレーションのモデルとして用いたセンサ部の構成を示す平面図である。 図35Aは、試験例1-1~1-4のシミュレーション結果を示すグラフである。図35Bは、試験例2-1~2-4のシミュレーション結果を示すグラフである。図35Cは、試験例3-1~3-4のシミュレーション結果を示すグラフである。 図36Aは、REF電極層を押し切ったときの静電容量変化を示すグラフである。図36Bは、REF電極層の押し始めの静電容量変化に対するREF電極層の押し終わりの静電容量変化の比率を示すグラフである。
 本技術において、第1、第2の電極要素はセンサ層の厚さ方向から見て交互に配置されてさえいれば、それらの配置形態は特に限定されるものではない。すなわち、第1、第2の電極要素が共に同一面に配置されていてもよいし、第1、第2の電極要素がそれぞれ異なる面に配置されていてもよい。本技術において、センサ部の端部とは、例えばセンサ部の周端部または両端部を意味する。
 本技術において、センサ部の感度分布は、センサ部の中央部から両端部に向かって感度が高くなる1次元的な感度分布、またはセンサ部の中央部から周端部に向かって感度が高くなる2次元的な感度分布であることが好ましい。
 本技術において、第1、第2の電極要素は、櫛歯状、同心状または螺旋状に配置されていることが好ましい。同心状としては、例えば、同心の多角形状、同心の円形状、同心の楕円状が挙げられるが、これに限定されるものではない。螺旋状としては、例えば、螺旋の多角形状、螺旋の円形状、螺旋の楕円状が挙げられるが、これに限定されるものではない。
 本技術において、離間層は、センサ部に対応して設けられた構造体を含む構造層であることが好ましい。構造層は、凸状部を有する凹凸層を備え、この凸状部により上記構造体が構成されていることが好ましい。構造層は、クリック感の向上の観点からすると、凸状部を有する凹凸層と、凸状部の頂部に設けられた押圧体とを備え、これらの凸状部と押圧体とにより上記構造体が構成されていることが好ましい。
 本技術において、電子機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど携帯電話、タブレット型コンピュータ、テレビ、カメラ、携帯ゲーム機器、カーナビゲーションシステム、ウェアラブル機器などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
 本技術の実施形態について、以下の順序で説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
  概要
1 第1の実施形態(センサ部のコンデンサの感度を調整した例)
 1.1 電子機器の構成
 1.2 センサの構成
 1.3 センサの動作
 1.4 キー入力操作に対する静電容量の変化
 1.5 コントローラICの動作
 1.6 効果
 1.7 変形例
2 第2の実施形態(センサ部のコンデンサの感度を調整した例)
 2.1 センサの構成
 2.2 効果
 2.3 変形例
3.第3の実施形態(センサ部のコンデンサの配置を調整した例)
 3.1 センサの構成
 3.2 効果
4 第4の実施形態(センサ部のコンデンサの配置を調整した例)
 4.1 センサの構成
 4.2 効果
5 第5の実施形態(センサ部のコンデンサの配置および感度を調整した例)
 5.1 センサの構成
 5.2 効果
 5.3 変形例
6 第6の実施形態(センサ部のコンデンサの配置および感度を調整した例)
 6.1 センサの構成
 6.2 効果
7 第7の実施形態(他の構成を有するセンサの例)
 7.1 センサの構成
 7.2 センサの動作
 7.3 効果
 7.4 変形例
<概要>
 本発明者らは、同一の操作面において二種類の入力操作、具体的にはキー入力操作とジェスチャー入力操作を行うことができ、かつ薄型でクリック感を発生できる感圧式のセンサとして、図1Aに示す構成を有するものを検討している。このセンサ720は、リファレンス電極層(以下「REF電極層」という。)721と、センサ層722と、中間層723と、複数の構造体731を含む構造層724と、REF電極層725と、複数のキー726aを含むキートップ層726とを備える。センサ層722は、キー726aの直下にセンサ部722sを含んでいる。このセンサ部722sは、センサ層722の面内方向に交互に配置された複数の第1、第2の電極要素742a、743aにより構成されている。隣り合う第1、第2の電極要素742a、743a間に電圧が印加されると、それらの第1、第2の電極要素742a、743a同士は容量結合を形成する。
 上述した構成を有する感圧式のセンサ720では、以下のようにしてキー入力操作が検出される。キー726aを押圧すると、REF電極層725がセンサ層722(すなわちセンサ部722s)に接近するように変形する。この変形により、隣り合う第1、第2の電極要素742a、743a間の静電容量が変化する。コントローラIC(Integrated Circuit)が、キー726aの直下に含まれた複数の第1、第2の電極要素742a、743aの全体の静電容量の変化を検出し、検出結果をキー入力操作判別用の閾値と比較することで、キー入力操作の有無を検出する。
 しかしながら、このセンサ720では、図1Bに示すように、キー726aを押す位置および押圧物の違いにより、動作荷重にばらつきが生じることがある。例えば、キー726aの中央部を押圧した場合と、キー726aの端部を押圧した場合とでは、REF電極層725の変形が異なるため、動作荷重にばらつきが生じることがある。また、キー726aを指の腹(指先の内側の部分)で押圧した場合と、キー726aを爪先で押圧した場合にも、REF電極層725の変形が異なるため、動作荷重にばらつきが生じることがある。なお、図1Bでは、キー726aの端部を指の腹で押圧した場合と、キー726aの端部を爪先で押圧した場合とで生じる動作荷重のばらつきが示されている。
 そこで、本発明者らは、上述の動作加重のばらつきを低減すべく鋭意検討を重ねた。その結果、センサ部の両端部または周端部の感度をセンサ部の中央部の感度に比して高くすることで、キー726aを押す位置および押圧物の違いによる動作荷重のばらつきを低減できることを見出した。以下では、このような感度分布を有するセンサ、それを備えるキーボードおよび電子機器について説明する。
<1 第1の実施形態>
[1.1 電子機器の構成]
 図2に示すように、電子機器10は、キーボード11と、電子機器10の本体であるホスト12と、表示装置13とを備える。なお、図2では、キーボード11が電子機器10内に設けられ、両者が一体となっている構成が示されているが、キーボード11が電子機器10の外部に周辺機器として設けられている構成を採用してもよい。また、表示装置13が電子機器10内に設けられ、両者が一体となっている構成が示されているが、表示装置13が電子機器10の外部に周辺機器として設けられている構成を採用してもよい。電子機器10としては、例えばパーソナルコンピュータが挙げられるが、これに限定されるものではない。
(キーボード)
 キーボード11は、入力装置の一例であり、センサ20と、コントローラIC(Integrated Circuit)14とを備える。センサ20は、キー入力操作20aとジェスチャー入力操作20bの両操作を行うことが可能なものである。センサ20は、入力操作に応じた静電容量の変化を検出し、それに応じた電気信号をコントローラIC14に出力する。コントローラIC14は、センサ20から供給される電気信号に基づき、センサ20に対してなされた操作に対応した情報をホスト12に出力する。例えば、押圧したキーに関する情報(例えばスキャンコード)、座標情報などを出力する。
(ホスト)
 ホスト12は、キーボード11から供給される情報に基づき、各種の処理を実効する。例えば、表示装置13に対する文字情報の表示や、表示装置13に表示されたカーソルの移動などの処理を実効する。
(表示装置)
 表示装置13は、ホスト12から供給される映像信号や制御信号などに基づき、映像(画面)を表示する。表示装置13としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
[1.2 センサの構成]
 以下、図3A、図3Bを参照して、センサ20の構成の一例について説明する。センサ20は、第1の導体層としてのREF電極層21と、センサ層22と、中間層(スペーサ層)23と、複数の構造体31を含む構造層24と、第2の導体層としてのREF電極層25と、キートップ層26とを備える。センサ20は、柔軟性を有する操作面を有している。以下では、センサ20およびその構成要素(構成部材)の両主面のうち、操作面側となる主面を表面(第1の面)といい、それとは反対側の主面を裏面(第2の面)ということがある。
 センサ20は、キートップ層26に対する入力操作によるREF電極層25とセンサ層22との間の距離の変化を静電的に検出することで、当該入力操作を検出する。当該入力操作は、キートップ層26に対するキー入力操作、またはキートップ層26上でのジェスチャー操作である。
 センサ層22の表面側には、その表面から所定間隔を隔ててREF電極層25が設けられている。一方、センサ層22の裏面側には、その裏面に隣接してREF電極層21が設けられている。このようにREF電極層21、25をセンサ層22の両面側に設けることにより、センサ20内に外部ノイズ(外部電場)が入り込むのを防ぐことができる。
 センサ層22とREF電極層25との間に、センサ層22からREF電極層25の方向に向かって中間層23、構造層24がこの順序で設けられている。構造層24に含まれた複数の構造体31により、中間層23とREF電極層25との間が離間され、所定のスペースが設けられている。
(REF電極層)
 REF電極層21は、センサ20の裏面を構成し、センサ20の厚さ方向にREF電極層25と対向して配置されている。REF電極層21は、例えば、センサ層22およびREF電極層25などよりも高い曲げ剛性を有し、センサ20の支持プレートとして機能する。
 REF電極層21としては、導電層または導電性基材を用いることができる。導電性基材は、例えば、基材と、その表面に設けられた導電層とを備える。基材は、例えば、フィルム状または板状を有する。ここで、フィルムには、シートも含まれるものとする。導電層は、電気的導電性を有するものであればよく、例えば、無機系導電材料を含む無機導電層、有機系導電材料を含む有機導電層、無機系導電材料および有機系導電材料の両方を含む有機-無機導電層などを用いることができる。
 無機系導電材料としては、例えば、金属、金属酸化物などが挙げられる。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。金属としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンテル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛などの金属、またはこれらの合金などが挙げられるが、これに限定されるものではない。金属酸化物としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛-酸化錫系、酸化インジウム-酸化錫系、酸化亜鉛-酸化インジウム-酸化マグネシウム系などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
 有機系導電材料としては、例えば、炭素材料、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、ナノホーンなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。導電性ポリマーとしては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
 REF電極層21としては、具体的に例えば、Al合金またはMg合金などの金属材料を含む金属板、カーボン繊維強化型プラスチックなどの導体板、プラスチック材料などを含む絶縁体層上にメッキ膜、蒸着膜、スパッタリング膜または金属箔などの導電層を形成した積層体を用いることができる。REF電極層21は、例えばグランド電位に接続される。
 REF電極層21の形状としては、例えば、平坦な板状が挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、REF電極層21が段差部を有していてもよい。また、REF電極層21に1または複数の開口が設けられていてもよい。さらには、REF電極層21がメッシュ状の構成を有していてもよい。
 REF電極層25は、可撓性を有している。このため、REF電極層25は、操作面の押圧に応じて変形可能である。REF電極層25は、例えば、可撓性を有する導電層または導電性フィルムである。導電性フィルムは、例えば、基材であるフィルムと、その表面に設けられた導電層とを備える。導電層の材料としては、上述のREF電極層21の導電層と同様のものを例示することができる。
 導電性フィルムとしては、具体的に例えば、ステンレス鋼(Stainless Used Steel:SUS)フィルム、カーボンを印刷したフィルム、ITO(Indium Tin Oxide)フィルム、Cuなどの金属を蒸着した金属蒸着フィルムなどを用いることができる。REF電極層25は、例えばグランド電位に接続される。
(センサ層)
 センサ層22は、REF電極層21とREF電極層25との間に設けられ、操作面側となるREF電極層25との距離の変化を静電的に検出することが可能である。具体的には、センサ層22は、複数のセンサ部22sを含み、この複数のセンサ部22sが、REF電極層25との距離に応じて変化する静電容量を検出する。センサ部22sの両端部の感度は、センサ部22sの中央部の感度に比して高い。センサ部22sの感度は、センサ部22sの中央部から両端部に向けて徐々に高くなっていることが好ましい。複数のセンサ部22sは、センサ20のキー配列に対応してセンサ層22の面内方向に2次元配列されている。センサ部22sは、交互に配置された複数の第1、第2の電極要素42a、43aにより構成されている。
 センサ層22は、静電容量式のセンサ層であり、基材41と、複数の第1の電極と、複数の第2の電極と、絶縁層44とを備える。複数の第1、第2の電極は、基材41の表面に配置されている。第1、第2の電極がそれぞれ、上述の複数の第1、第2の電極要素42a、43aを含んでいる。なお、第1、第2の電極の構成の詳細については後述する。
 図3A、図3Bでは、図示を容易にするために、センサ層22の厚みが位置によらず同一であり、かつ複数の第1、第2の電極要素42a、43aの厚み、配置間隔および幅がすべて同一である例を示している。後述するように、センサ層22の構成はこの例に限定されるものではなく、それらが変化する構成を採用することも可能である。
 センサ部22sは、例えば、キー領域Rkとほぼ同一の大きさを有しているか、またはキー領域Rkより大きい。キー26aの両端部の感度を向上する観点からすると、センサ部22sはキー26aより大きく、センサ20の表面に垂直な方向から見た場合に、センサ部22sの周縁がキー領域Rkの周縁よりも外側に配置されていることが好ましい。ここで、キー領域Rkは、キートップ層26のキー26aが形成されている範囲を意味する。
 基材41としては、例えば、高分子樹脂フィルムまたはガラス基板を用いることができる。高分子樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂(PMMA)ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、ノルボルネン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。
 基材41の厚みは、100μm以上250μm以下であることが好ましい。基材41の厚みをこの範囲にすることで、コントローラIC14が駆動するために十分な初期容量を得ることができる。基材41の比誘電率は、2以上5以下であることが好ましい。基材41の比誘電率をこの範囲にすることで、基材41の材料として一般的な樹脂材料を用いることができる。
 絶縁層44は、複数の第1、第2の電極を覆うように基材41の表面に設けられている。絶縁層44の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、絶縁レジスト、金属化合物などを用いることができる。具体的には例えば、ポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコールなどの樹脂材料、SiO2、SiNx、SiON、Al23、Ta25、Y2O3、HfO2、HfAlO、ZrO2、TiO2などの金属化合物を用いることができる。
 絶縁層44の厚みは、20μm以上80μm以下であることが好ましい。絶縁層44をこの厚み範囲にすると、スクリーン印刷法により絶縁層44を作製することができるので、絶縁層44を低コストで作製できる。また、第1、第2の電極の絶縁性を十分に確保することができる。絶縁層44の比誘電率は、2以上5以下であることが好ましい。絶縁層44の比誘電率をこの範囲にすることで、絶縁層44の材料として一般的な樹脂材料を用いることができる。
(第1、第2の電極)
 図4Aに示すように、第1の電極42は、複数の第1の単位電極体42Uと、複数の第1の接続部42cとを備える。なお、本明細書において、基材51の表面内において互いに直交する軸のうち一方の軸をX軸といい、他方の軸をY軸という。また、X軸およびY軸の両方に垂直な軸をZ軸という。複数の第1の単位電極体42Uは、X軸方向に一定の間隔で配置され、X軸方向に隣接する第1の単位電極体42U同士は、第1の接続部42cにより電気的に接続されている。
 第1の単位電極体42Uは、全体として櫛歯状を有している。具体的には、第1の単位電極体42Uは、複数の第1の電極要素42aと、結合部42bとを備える。複数の第1の電極要素42aは、Y軸方向に延設されている。隣り合う第1の電極要素42aの間は、一定間隔離されている。複数の第1の電極要素42aの一端は、X軸方向に延在された結合部42bに結合されている。
 図4Bに示すように、第2の電極43は、複数の第2の単位電極体43Uと、複数の第2の接続部43cとを備える。複数の第2の単位電極体43Uは、Y軸方向に一定の間隔で、かつY軸方向に隣接する第2の単位電極体43U同士が一定の間隔でX軸方向にずれるように配置されている。また、Y軸方向に隣接する第2の単位電極体43U同士は、第2の接続部43cにより電気的に接続されている。
 第2の単位電極体43Uは、全体として櫛歯状を有している。具体的には、第2の単位電極体43Uは、複数の第2の電極要素43aと、結合部43bとを備える。複数の第2の電極要素43aは、Y軸方向に延設されている。隣り合う第2の電極要素43aの間は、一定間隔離されている。複数の第2の電極要素43aの一端は、X軸方向に延在された結合部43bに結合されている。
 第1、第2の電極42、43の材料としては、REF電極層21、25の導電層の材料と同様の材料を例示することができる。第1、第2の電極42、43の作製方法としては、例えば、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィー法を用いることができる。フォトリソグラフィー法によりパターニングする薄膜の成膜方法としては、例えば、蒸着法、スパッタリングなどの物理蒸着(physical vapor deposition:PVD)法を用いることができる。
 図5に示すように、複数のセンサ部22sは、基材41上に2次元配列されている。各センサ部22sは、一組の第1、第2の単位電極体42U、43Uにより構成されている。第1の単位電極体42Uが有する複数の第1の電極要素42aと、第2の単位電極体43Uが有する複数の第2の電極要素43aとは、X軸方向に向かって交互に配列されている。第1、第2の電極要素42a、43aの間は、所定の間隔離されている。
 第1の接続部42cは、第2の接続部43cを跨ぐように設けられている。具体的には、第1の接続部42cは、ジャンパー配線部42dを有し、このジャンパー配線部42dが第2の接続部43cを跨ぐように配置されている。ジャンパー配線部42dと第2の接続部43cとの間には絶縁層が設けられている。
(感度分布)
 第1、第2の電極42、43間に電圧を印加すると、図6Aに示すように、基材41の面内方向に隣接する第1、第2の電極要素42a、43aは容量結合する。容量結合する第1、第2の電極要素42a、43aはそれぞれ、静電容量Cを有するコンデンサCpを構成しているとみなすことができる。図6Aでは、一つのセンサ領域Rsに対して、5個のコンデンサCpが配置された例が示されている。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素42a、43a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図6A、図6Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素42a、43a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。なお、以下の説明においても同様にコンデンサCpなどの図示を簡略化して示す場合がある。
 キートップ層26のキー26aを押圧すると、REF電極層25が変形し、REF電極層25と第1、第2の電極要素42a、43aとの距離、すなわちREF電極層25とコンデンサCpとの距離が変化する。この変化に応じて、容量結合する第1、第2の電極要素42a、43aの静電容量、すなわちコンデンサCpの静電容量Cが変化する。
 センサ20は、センサ部22sの中央部から両端部に向けて感度が変化する1次元的な感度分布を有している。具体的には、以下のような感度分布を有している。すなわち、センサ部22sの両端部に配置されたコンデンサCpの感度は、センサ部22sの中央部に配置されたコンデンサCpの感度に比して高くなっている。この場合、コンデンサCpの感度は、センサ部22sの中央部から両端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。このような構成を有するため、上述のようにセンサ部22sの両端部の感度は、センサ部22sの中央部の感度に比して高くなっている。ここで、コンデンサCpの感度とは、操作荷重に対するコンデンサCpの感度を意味する。すなわち、小さい操作荷重でも静電容量の変化が大きいコンデンサCpを、高感度のコンデンサCpといい、大きい操作荷重でも静電容量の変化が小さいコンデンサCpを、低感度のコンデンサCpということができる。
 図6Bに示すように、矩形状のセンサ領域Rsは、矩形状の複数の単位領域RUでストライプ状に等分割されているとともに、分割された各単位領域RUには静電容量Cを有するコンデンサCpが配置されているとみなすことができる。なお、図4Bは、矩形状のセンサ領域Rsが矩形状の5個の単位領域RUでストライプ状に等分割され、各単位領域にコンデンサCpが配置された例を示している。単位領域RUに付した数値1~3は、各単位領域RUに配置されたコンデンサCpの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。
(感度分布を有するセンサ層の構成例)
 以下、上述の感度分布を得るためのセンサ層22の構成例1~4について順次説明する。なお、以下に説明する構成例1~4のうちの2以上の構成例を組み合わせて採用することも可能である。
(構成例1)
 図7Aに示すように、第1の単位電極体42Uが有する複数の第1の電極要素42aと、第2の単位電極体43Uが有する複数の第2の電極要素43aとは、交互にかつ平行に配列されている。第1、第2の電極要素42a、43aの幅Wx1、Wx2は同一であり、第1、第2の電極要素42a、43aの間は一定の隙間幅Sx離されている。また、第1の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、および第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy2は、センサ部22sの中央部から両端部にわたって一定である。ここで、第1の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1は、第1の電極要素42aの先端と結合部43bの間の隙間幅を意味する。また、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy2は、第2の電極要素43aの先端と結合部42bの間の隙間幅を意味する。
 図7Bに示すように、センサ部22sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtは、センサ部22sの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtよりも厚くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtは、センサ部22sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向けて徐々に厚くなっていることが好ましい。
 第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtは、5μm以上20μm以下であることが好ましい。第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtをこの範囲にすると、スクリーン印刷法により第1、第2の電極要素42a、43aを作製することができるので、第1、第2の電極要素42a、43aを低コストで作製できる。なお、第1、第2の電極42、43全体の厚みは通常、上述の第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtと等しい。
 第1、第2の電極要素42a、43aの幅Wx1、Wx2およびそれらの間の隙間幅Sxは、100μm以上1000μm以下の範囲であることが好ましい。幅Wx1、Wx2および隙間幅Sxを100μm以上にすると、スクリーン印刷法により第1、第2の電極要素42a、43aを作製することができるので、第1、第2の電極要素42a、43aを低コストで作製できる。さらに250μm以上1000μm以下にすると、スクリーン印刷において安価な銀ペースト材料を使用できるため、より低コストで作製できる。一方、幅Wx1、Wx2および隙間幅Sxを1000μm以下にすると、コントローラIC14が駆動するために十分な初期容量を得ることができる。
(構成例2)
 図8A、図8Bに示すように、センサ部22sの両端部(X軸方向の両端部)におけるセンサ層22の厚みDは、センサ部22sの中央部(X軸方向の中央部)におけるセンサ層22の厚みよりも厚くなっている。この場合、センサ層22の厚みDは、センサ部22sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向けて徐々に厚くなっていることが好ましい。センサ層22の表面および裏面の少なくとも一方が、例えば、センサ部22sの中央部から両端部に向けて高くなる傾斜面またはステップを有している。
 図8Aでは、絶縁層44の厚みd1の変化により、上述のようにセンサ層22の厚みDを変化させた構成が示されている。図8Bでは、基材41の厚みd2の変化により、上述のようにセンサ層22の厚みDを変化させた構成が示されている。
(構成例3)
 図8C、図8Dに示すように、センサ部22sの両端部(X軸方向の両端部)におけるセンサ層22の誘電率は、センサ部22sの中央部(X軸方向の中央部)におけるセンサ層22の誘電率よりも大きくなっている。この場合、センサ層22の誘電率は、センサ部22sの中央部から両端部に向けて徐々に高くなっていることが好ましい。例えば、センサ層22の誘電率がその中央から両端部(X軸方向の両端部)に向けて不連続的または連続的に高くなるように変化する。センサ層22が図8C、図8Dに示すように積層構造を有する場合には、センサ層22の誘電率とは、センサ層22を構成する全層の誘電率、またはセンサ層22を構成する全層のうちの少なくとも一層の誘電率を意味する。
 図8Cでは、絶縁層44の誘電率ε1の変化により、上述のようにセンサ層22の誘電率を変化させた構成が示されている。図8Dでは、基材41の誘電率ε2の変化により、上述のようにセンサ層22の誘電率を変化させた構成が示されている。
 上述のような誘電率の分布を有するセンサ層22の作製方法としては、例えば、以下の作製方法(A)~(D)の少なくとも一つを用いることができる。
作製方法(A):絶縁層44および基材41の少なくとも一方に気泡を含有させて、センサ部22sの両端部におけるセンサ層22の気泡の含有量がセンサ部22sの中央部におけるセンサ層22の気泡の含有量よりも少なくなる気泡の濃度分布をセンサ層22に付与する方法
作製方法(B):絶縁層44および基材41の少なくとも一方に消泡剤を含有させて、センサ部22sの両端部におけるセンサ層22の消泡剤の含有量がセンサ部22sの中央部におけるセンサ層22の気泡の含有量よりも多くなる消泡剤の濃度分布をセンサ層22に付与する方法
作製方法(C):基材41に当該基材41の母材より誘電率が小さいまたは大きい微粒子を含有させて、センサ部22sの両端部における基材41の誘電率がセンサ部22sの中央部における基材41の誘電率よりも大きくなる誘電率の分布を基材41に付与する方法
作製方法(D):絶縁層44に当該絶縁層44の母材より誘電率が小さいまたは大きい微粒子を含有させて、センサ部22sの両端部における絶縁層44の誘電率がセンサ部22sの中央部における絶縁層44の誘電率よりも大きくなる誘電率の分布を絶縁層44に付与する方法
 また、絶縁層44および基材41の少なくとも一方の材料として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、以下の作製方法(E)~(H)の少なくとも一つを用いることも可能である。
 作製方法(E):紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化することにより絶縁層44および基材41の少なくとも一方を作製する際に、センサ部22sの両端部に相当する部分における紫外線の照射強度をセンサ部22sの中央部に相当する部分における紫外線の照射強度よりも強くする方法
 作製方法(F):紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化することにより絶縁層44および基材41の少なくとも一方を作製する際に、センサ部22sの両端部に相当する部分における紫外線の照射時間をセンサ部22sの中央部に相当する部分における紫外線の照射時間よりも長くする方法
 作製方法(G):絶縁層44および基材41の作製後、絶縁層44および基材41の少なくとも一方にポストベークを施す工程をさらに設け、その工程の際にセンサ部22sの両端部に相当する部分をポストベークする方法
 作製方法(H):絶縁層44および基材41の少なくとも一方を開始剤を含む紫外線硬化樹脂により作製するとともに、センサ部22sの両端部におけるセンサ層22の開始剤の含有量がセンサ部22sの中央部におけるセンサ層22の開始剤の含有量よりも多くなる開始剤の濃度分布をセンサ層22に付与する方法
 また、絶縁層44および基材41の少なくとも一方の材料として熱硬化樹脂を用いる場合には、以下の作製方法(I)および(J)の少なくとも一つを用いることも可能である。
 作製方法(I):加熱により熱硬化樹脂を硬化することにより絶縁層44および基材41の少なくとも一方を作製する際に、センサ部22sの両端部に相当する部分における加熱温度をセンサ部22sの中央部に相当する部分における加熱温度よりも高くする方法
 作製方法(J):加熱により熱硬化樹脂を硬化することにより絶縁層44および基材41の少なくとも一方を作製する際に、センサ部22sの両端部に相当する部分における加熱時間をセンサ部22sの中央部に相当する部分における加熱時間よりも長くする方法
(構成例4)
 図9A、図9Bに示すように、センサ部22sの両端部(X軸方向の両端部)における容量結合する第1、第2の電極要素42a、43a間の配置間隔dxが、センサ部22sの中央部(X軸方向の中央部)における容量結合する第1、第2の電極要素42a、43a間の配置間隔dxよりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43a間の配置間隔dxが、センサ部22sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。
(構造層)
 構造層24は、センサ層22およびREF電極層25を離間する離間層の一例であって、REF電極層25と中間層23との間に設けられている。構造層24に含まれる複数の構造体31によりREF電極層25と中間層23との間が離間され、所定のスペースが設けられる。構造層24は、図3Bに示すように、凹凸形状を有するエンボス層(凹凸層)30と、エンボス層30が有する複数の凸状部32の頂部32aにそれぞれ設けられた複数の押圧体33とにより構成されている。
 構造体31は、センサ部22sに対応して設けられている。すなわち、構造体31は、センサ部22s上に設けられている。構造体31は、凸状部32と、その凸状部32の頂部32aに設けられた押圧体33とにより構成されている。凸状部32の裏面側は窪んでおり、凸状部32の内部は中空状となっている。凸状部32間には平坦部34が設けられ、この平坦部34が中間層23上に設けられる。平坦部34が、後述する粘着層23cを介して中間層23上に貼り合わされることにより、構造層24が中間層23上に固定されている。
 凸状部32は、押し込み量に対して(操作荷重に対して)反力が非線形変化する反力構造体である。凸状部32は、頂部32aと、座屈部32bとを備えている。凸状部32の形状としては、円錐台形または四角錐台形が好ましい。このような形状を有することで、凸状部32の形状がドーム形である場合に比べて、凸状部32の高さを抑えることができる。なお、凸状部32の形状は、これに限定されるものではなく、これ以外の形状を用いることもできる。
 押圧体33は、例えば、両面粘着フィルムであり、図3Bに示すように、樹脂層33aと、この樹脂層の両面にそれぞれ設けられた粘着層33b、33cとを備える。押圧体33は、粘着層33bを介して凸状部32の頂部32aの表面に貼り合わされ、粘着層33cを介してREF電極層25の裏面に貼り合わされている。図3Cに示すように、エンボス層30の頂部32aが凸状に変形されて、形状部32cが設けられていてもよい。この場合、樹脂層33aおよび粘着層33cは不要になり、形状部32cと粘着層33bのみで押圧体33を構成することができる。
 エンボス層30は、必要に応じて通気孔を有していてもよい。エンボス層30としては、エンボスフィルムを用いることが好ましい。このフィルムの材料としては、例えば、例えば、高分子樹脂材料を用いることができる。高分子樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂(PMMA)ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、ノルボルネン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。
(中間層)
 中間層23は、図3Bに示すように、中間層23の本体層23bと、この本体層23bの表面に設けられた粘着層23cとを備える。また、中間層23は、複数の孔部23aを有している。孔部23aは、例えば、中間層23の表面から裏面に貫通する貫通孔である。孔部23aは、センサ部22sに対応する位置に設けられている。また、孔部23aは、構造体31の直下に位置している。これにより、キー入力操作を行った場合に、構造体31の頂部31aが反転して、孔部23aに入り込むことができる。中間層23は、例えば、スクリーン印刷や成型フィルムなどにより形成される。中間層23とエンボス層30は、粘着層23cを介して貼り合わされている。
(キートップ層)
 キートップ層26は、可撓性を有している。このため、キートップ層26は、操作面の押圧に応じてREF電極層25と共に変形可能である。キートップ層26としては、例えば、樹脂フィルム、柔軟性を有する金属板などを用いることができる。キートップ層26の表面には、複数のキー26aが配列されている。キー26aは、押圧部の一例であって、センサ部22sに対応して設けられている。キー26aには、文字、記号、機能などが印字されている。このキー26aを押したり離したりすることにより、コントローラIC14からホスト12に対してスキャンコートなどの情報が出力される。
 キー26aの下には、構造体31、孔部23aおよびセンサ部22sが設けられている。すなわち、センサ20をその表面に垂直な方向からみると、キー26a、構造体31、孔部23aおよびセンサ部22sが重なるようにして設けられている。
(コントローラIC)
 コントローラIC14は、センサ20から供給される、静電容量の変化に応じた電気信号に基づき、センサ20の操作面に対してジェスチャーおよびキー入力操作のいずれかが行われたかを判断し、その判断結果に応じた情報をホスト12に出力する。具体的には、コントローラIC14は、2つの閾値A、Bを有し、これらの閾値A、Bに基づき上記判断を行う。例えば、ジェスチャー入力操作が行われたと判断した場合には、座標情報をホスト12に出力する。一方、キー入力操作が行われたと判断した場合には、スキャンコードなどのキーに関する情報をホスト12に出力する。
[1.3 センサの動作]
 以下、図11A、図11Bを参照して、ジェスチャーおよびキー入力操作時におけるセンサ20の動作の一例について説明する。
(ジェスチャー入力操作)
 図11Aに示すように、センサ20の表面(操作面)に対してジェスチャー入力操作を行うと、構造体31の形状が僅かに変形して、初期位置から下方に距離D1変位する。これにより、センサ層22とREF電極層25との距離が僅かにD1変位し、静電容量が僅かに変化する。センサ層22内のセンサ部22sにて、この静電容量変化が検出されて、電気信号としてコントローラIC14に出力される。ここで、静電容量変化は、1つのセンサ部22s全体の静電容量変化を意味する。
(キー入力操作)
 図11Bに示すように、センサ20のキー26aを押圧してキー入力操作を行うと、構造体31が反転して、初期位置から距離D2変位する。これにより、センサ層22とREF電極層25との距離が大きくD2変位し、静電容量が大きく変化する。センサ層22内のセンサ部22sにて、この静電容量変化が検出されて、電気信号としてコントローラIC14に出力される。
[1.4 キー入力操作に対する静電容量の変化]
 以下、図11Cを参照して、キー入力操作時におけるセンサ120の静電容量変化の一例について説明する。
 上述の構成を有するセンサ20では、キー26aの中央部が押圧された場合には、操作荷重に対する静電容量変化は、曲線(a)に示すようになる。すなわち、静電容量変化は、押圧による操作荷重の増加に応じて、なだらかに増加した後、急峻に増加し、その後ほぼ一定となる。
 一方、キー26aの両端部(X軸方向の両端部)を押圧した場合には、操作荷重に対する静電容量変化は、曲線(b)に示すようになる。すなわち、静電容量変化は、押圧による操作荷重の増加に応じて、なだらかに増加した後、ほぼ一定となる。
 コントローラIC14は、閾値Aとこれよりも大きい閾値Bとの2つの閾値を記憶している。閾値Aは、例えば、操作荷重の増加に対して曲線(a)が最初になだらかに増加する容量変化範囲RA内に設定される。一方、閾値Bは、例えば、操作荷重の増加の増加に対して曲線(a)が急峻に増加し、かつ、操作荷重の増加の増加に対して曲線(b)がなだらかに増加する容量変化範囲RB内に設定される。コントローラIC14は、センサ20から供給される、静電容量変化に応じた電気信号に基づき、静電容量変化が閾値Aを超えているか否かを判断することで、操作面に対してジェスチャー操作が行われているか否かを判断できる。また、コントローラIC14は、センサ20から供給される、静電容量変化に応じた電気信号に基づき、静電容量が閾値Bを超えているか否かを判断することで、操作面に対してキー入力操作が行われているか否かを判断できる。
[1.5 コントローラICの動作]
 以下、図12を参照して、コントローラIC14の動作の一例について説明する。
 まず、ステップS1において、ユーザによりキーボード11の操作面に対して入力操作が行われると、ステップS2において、コントローラIC14は、センサ20から供給される、静電容量変化に応じた電気信号に基づき、1つのセンサ部22s全体の静電容量変化が閾値B以上であるか否かを判断する。ステップS2にて静電容量変化が閾値B以上であると判断された場合には、ステップS3において、コントローラIC14は、スキャンコードなどのキーに関する情報をホスト12に出力する。これにより、キー入力が行われる。一方、ステップS2にて静電容量変化が閾値B以上でないと判断された場合には、処理はステップS4に移行する。
 次に、ステップS4において、コントローラIC14は、センサ20から供給される、静電容量変化に応じた電気信号に基づき、1つのセンサ部22s全体の静電容量変化が閾値A以上であるか否かを判断する。ステップS4にて静電容量変化が閾値A以上であると判断された場合には、ステップS5において、コントローラIC14は、ジェスチャー判定アルゴリズムに従い動作する。これにより、ジェスチャー入力が行われる。一方、ステップS4にて静電容量変化が閾値A以上でないと判断された場合には、処理はステップS1に戻る。
[1.6 効果]
 第1の実施形態に係るセンサ20では、センサ部22sの両端部にけるコンデンサCpの感度は、センサ部22sの中央部にけるコンデンサCpの感度よりも高くなっている。このため、センサ部22sの両端部の感度は、センサ部22sの中央部の感度に比して高くなっている。したがって、キー26aの中央部と両端部を押したときの動作加重のばらつきを低減することができる。また、キー26aを押す押圧物の違いによる動作荷重のばらつきを低減できる。
 第1の実施形態に係るセンサ20では、上述のようにコンデンサCpの感度を変えているため、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、荷重に対する静電容量変化(傾き)を大きくすることができる(図11Cの傾き(2)参照)。また、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、静電容量変化が飽和する荷重を大きくすることができる(図11Cの範囲(3)参照)。また同様に飽和する容量変化も大きくすることができる(図11Cの範囲(1)参照)。
[1.7 変形例]
(変形例1)
 図13に示すように、センサ部22Msの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2が、センサ部22Msの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2よりも狭くなるようにしてもよい。この場合、第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2が、センサ部22Msの中央部から両端部に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。すなわち、センサ部22Msの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの長さが、センサ部22Msの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素42a、43aより長くなっているようにしてもよい。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの長さが、センサ部22Msの中央部から両端部に向けて徐々に長くなっていることが好ましい。
 このような構成を採用することで、センサ部22Msに対してX軸方向およびY軸方向の2方向に感度分布の変化を付与することができる。なお、変形例1における構成は、上述の第1の実施形態にける構成例1~4の少なくとも一つと組み合わせることも可能である。
(変形例2)
 図14に示すように、第1の実施形態の変形例2に係るセンサ20Mは、構造層24とキートップ層26との間ではなく、中間層23と構造層24との間にREF電極層25を備える点において、第1の実施形態に係るセンサ20とは異なっている。
 第1の実施形態に係るセンサ20では、センサ層22とREF電極層25との距離を一定にするために、センサ層22とREF電極層25との間のギャップをプロセス的に規制することが必要となる。これに対して、第1の実施形態の変形例2に係るセンサ20Mでは、REF電極層25を中間層23上に貼るだけでよいので、上述のようなギャップ規制は不要であり、センサ20Mの作製プロセスが容易となる。
<2 第2の実施形態>
 第1の実施形態では、センサが、センサ部の中央部から両端部に向けて1次元的な感度分布を有する場合について説明した。これに対して、第2の実施形態では、センサが、センサ部の中央部から周端部に向けて2次元的な感度分布を有する場合について説明する。
[2.1 センサの構成]
(第1、第2の電極)
 第1の電極142は、図15Aに示すように、同心の矩形状を有する第1の電極要素142aにより構成された第1の単位電極体142Uを備える。第2の電極143は、図15Bに示すように、同心の矩形状を有する第2の電極要素143aにより構成された第2の単位電極体143Uを備える。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
 図16に示すように、センサ部122sは、基材41上に2次元配列されている。各センサ部122sは、一組の第1、第2の単位電極体142U、143Uにより構成されている。第1の単位電極体142Uが有する複数の第1の電極要素142aと、第2の単位電極体143Uが有する複数の第2の電極要素143aとは、図17A、図17Bに示すように、センサ部122sの中心から外周に向かって交互に配列されている。
 矩形状の第1の電極要素142aは、その一部が欠落した欠落部142cを有している。この欠落部142cを介して、隣接する第2の電極要素143a間が第2の接続部143bにより接続されている。同様に、矩形状の第2の電極要素143aは、その一部が欠落した欠落部143cを有している。この欠落部143cを介して、隣接する第1の電極要素142a間が第1の接続部142bにより接続されている。
(感度分布)
 矩形状のセンサ領域Rsは、図18Aに示すように、矩形状の複数の単位領域RUで格子状に等分割されているとともに、分割された各単位領域RUには、図18Bに示すように、容量結合する一組の第1、第2の電極要素142a、143aの一部が配置されているとみなすことができる。このようにみなすことで、各単位領域RUに静電容量Cを有するコンデンサCpが配置されているとみなすことができる。すなわち、矩形状のセンサ領域Rsに、複数のコンデンサCpがマトリックス状に2次元配列されているとみなすことができる。単位領域RUによる分割数は、例えば9以上210以下である。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素142a、143a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図18A、図18Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素142a、143a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。
 なお、図18Aは、矩形状のセンサ領域Rsが矩形状の25個の単位領域RUで格子状に等分割され、各単位領域にコンデンサCpが配置された例を示している。単位領域RUに付した数値1~3は、各単位領域RUに配置されたコンデンサCpの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。図18Bに示すように、センサ部122sとキー領域Rkの中心は、それらをセンサ120の表面に垂直な方向からみて、ずれて配置されていてもよい。
 センサ領域Rsは、センサ部122sの中央部から両端部に向けて感度が変化する2次元的な感度分布を有している。具体的には、以下のような感度分布を有している。すなわち、センサ部122sの周端部におけるコンデンサCpの感度は、センサ部122sの中央部におけるコンデンサCpの感度に比して高くなっている。この場合、コンデンサCpの感度は、センサ部122sの中央部から周端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。このような構成を有するため、センサ部122sの周端部の感度は、センサ部122sの中央部の感度に比して高くなっている。センサ部122sの感度は、センサ部122sの中央部から周端部に向けて徐々に高くなっていることが好ましい。
(感度分布を有するセンサ層の構成例)
 以下、上述の感度分布を得るためのセンサ層122の構成例1~4について順次説明する。なお、以下に説明する構成例1~4のうちの2以上の構成例を組み合わせて採用することも可能である。
(構成例1)
 センサ部122sの周端部における第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtは、センサ部122sの中央部における第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtよりも厚くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtは、センサ部122s内の中央部から周端部に向けて徐々に厚くなっていることが好ましい。図17Bでは、この構成例1のセンサ層122が示されている。
(構成例2)
 センサ部122sの周端部におけるセンサ層122の厚みDは、センサ部122sの中央部におけるセンサ層122の厚みよりも厚くなっている。この場合、センサ層122の厚みDは、センサ部122sの中央部から周端部に向けて徐々に厚くなっていることが好ましい。センサ層122の表面および裏面の少なくとも一方が、例えば、センサ部122sの中央部から周端部に向けて高くなる傾斜面またはステップを有している。絶縁層44および基材41の少なくとも一方の厚みがセンサ部122sの中央部から周端部に向けて厚くなっていることにより、センサ層122の厚みDが上述のように変化している。
(構成例3)
 センサ部122sの周端部におけるセンサ層122の誘電率は、センサ部122sの中央部におけるセンサ層122の誘電率よりも大きくなっている。この場合、センサ層122の誘電率は、センサ部122sの中央部から周端部に向かって徐々に大きくなっていることが好ましい。
(構成例4)
 センサ部122sの周端部における容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の配置間隔dが、センサ部122sの中央部における容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の配置間隔dよりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143a間の配置間隔dが、センサ部122sの中央部から周端部に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。
[2.2 効果]
 第2の実施形態に係るセンサ120では、センサ部122sの周端部にけるコンデンサCpの感度は、センサ部122sの中央部にけるコンデンサCpの感度よりも高くなっている。このため、センサ部122sの周端部の感度は、センサ部122sの中央部の感度に比して高くなっている。したがって、キー26aの中央部と周端部を押したときの動作加重のばらつきを低減することができる。また、キー26aを押す押圧物の違いによる動作荷重のばらつきを低減できる。
[2.3 変形例]
(変形例1)
 図19Aは、矩形状のセンサ領域Rsが矩形状の50個の単位領域RUで格子状に等分割され、各単位領域にコンデンサCpが配置された例を示している。単位領域RUに付した数値1~5は、各単位領域RUに配置されたコンデンサCpの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。センサ部122sとキー領域Rkの中心は、それらをセンサ120の表面に垂直な方向からみて、一致している。
 図19Aに示すように、矩形状のセンサ領域Rsの角部に配置されたコンデンサCpの感度が最も高くなっており、センサ部122sの角部、すなわちキー領域Rkの角部が、センサ部122s内において最も高い感度を有している。分割された各単位領域RUには、図19Bに示すように、容量結合する一組の第1、第2の電極要素142a、143aの一部が配置されている。センサ部122sはキー26aより大きく、それらをセンサ20の表面に垂直な方向から見た場合に、センサ部122sの外周がキー領域Rkの外側に配置されていることが好ましい。キー26aの周端部の感度を向上することができるからである。
 上述の感度分布を得るためのセンサ層122の構成例1~5について順次説明する。なお、以下に説明する構成例1~5のうちの2以上の構成例を組み合わせて採用することも可能である。
(構成例1)
 センサ部122sの角部における第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtが、センサ部122sのうちで最も厚くなっている。
(構成例2)
 センサ部122sの角部におけるセンサ層122の厚みDが、センサ部122sのうちで最も厚くなっている。具体的には、センサ部122sの角部における絶縁層44および基材41のうちの少なくとも一方の厚みが、センサ部122sのうちで最も厚くなっている。
(構成例3)
 センサ部122sの角部におけるセンサ層22の誘電率が、センサ部122sのうちで最も大きくなっている。
(構成例4)
 センサ部122sの角部における容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sが、センサ部122sのうちで最も狭くなっている。
(構成例5)
 センサ部122sの角部における第1、第2の電極要素142a、143aの幅W1、W2が、センサ部122sのうちで最も狭くなっている。
(変形例2)
 図20に示すように、第1、第2の電極要素142a、143aが同心円状を有していてもよい。このような形状の第1、第2の電極要素142a、143aは、図21A、図21Bに示すように、円形状のキー領域Rkおよびセンサ領域Rsを有するセンサ120に用いて好適なものである。
<3 第3の実施形態>
 第1の実施形態では、コンデンサの感度を調整することにより、センサ部の両端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明した。これに対して、第3の実施形態では、コンデンサの配置を調整することにより、センサ部の両端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明する。
[3.1 センサの構成]
 図22Aに示すように、センサ領域22Rsの両端部におけるコンデンサCpの密度は、センサ領域22Rsの中央部におけるコンデンサCpの密度よりも高くなっている。この場合、コンデンサCpの密度は、センサ領域22Rs内の中央部から両端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。センサ領域22Rsに含まれる各コンデンサCpの静電容量Cは、同一に設定されている。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素42a、43a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図22A、図22Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素42a、43a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。
 図22Bに示すように、矩形状のセンサ領域Rsは、矩形状の複数の単位領域RUでストライ状に等分割されているとともに、分割された複数の単位領域RUのうち数値が付された単位領域RUには、コンデンサCpが配置されているとみなすことができる。単位領域RUに付した数値は各単位領域RUの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。図22Bでは、コンデンサCpが配置された単位領域RUの感度がすべて“1”である例が示されている。ここで、コンデンサCpは、上述したように、容量結合する一組の第1、第2の電極要素42a、43aにより構成されている。
 図23A、図23Bに示すように、第3の実施形態に係るセンサ220では、センサ部222sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度は、センサ部222sの中央部における第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度よりも高くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度は、センサ部222sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。容量結合する第1、第2の電極要素42a、43a間の配置間隔dxは、センサ部222sの中央部から両端部にわたって同一に設定されている。ここで、配置間隔dとは、第1、第2の電極要素42a、43aの中心線間の距離のことをいう。
[3.2 効果]
 第3の実施形態に係るセンサ220では、センサ部222sの両端部におけるコンデンサCpの密度(すなわち容量結合する第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度)が、センサ部222sの中央部におけるコンデンサCpの密度よりも高くなっている。このため、センサ部222sの両端部の感度が、センサ部222sの中央部の感度に比して高くなっている。したがって、キー26aの中央部と両端部を押したときの動作加重のばらつきを低減することができる。また、キー26aを押す押圧物の違いによる動作荷重のばらつきを低減できる。
 第3の実施形態に係るセンサ220では、上述のようにコンデンサCpの密度を変えているため、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、絶対的な静電容量変化を大きくすることができる(図11Cの範囲(1)参照)。
<4 第4の実施形態>
 第2の実施形態では、コンデンサの感度を変更することにより、センサ部の周端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明した。これに対して、第4の実施形態では、コンデンサの配置により、センサ部の周端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明する。
[4.1 センサの構成]
 図24Aに示すように、矩形状のセンサ領域Rsは、矩形状の複数の単位領域RUで格子状に等分割されているとともに、分割された複数の単位領域RUのうち数値が付された単位領域RUには、コンデンサCpが配置されているとみなすことができる。単位領域RUに付した数値は各単位領域RUの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。図24Aでは、コンデンサCpが配置された単位領域RUの感度がすべて“1”である例が示されている。ここで、コンデンサCpは、図24Bに示すように、容量結合する一組の第1、第2の電極要素142a、143aの一部により構成されている。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素142a、143a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図24A、図24Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素142a、143a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。
 図24A、図24Bに示すように、センサ領域22Rsの周端部におけるコンデンサCpの密度は、センサ領域22Rsの中央部におけるコンデンサCpの密度よりも高くなっている。この場合、コンデンサCpの密度は、センサ領域22Rsの中央部から周端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。センサ領域22Rsに含まれる各コンデンサCpの静電容量Cは、同一に設定されている。
 図25A、図25Bに示すように、センサ部322sの周端部における第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度は、センサ部322sの中央部における第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度よりも高くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度は、センサ部322sの中央部から周端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の配置間隔dは、センサ部322sの中央部から周端部にわたって同一に設定されている。
[4.2 効果]
 第4の実施形態に係るセンサ320では、センサ部322sの周端部におけるコンデンサCpの密度(すなわち容量結合する第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度)が、センサ部322sの中央部におけるコンデンサCpの密度よりも高くなっている。このため、センサ部322sの周端部の感度が、センサ部322sの中央部の感度に比して高くなっている。したがって、キー26aの中央部と両端部を押したときの動作加重のばらつきを低減することができる。また、キー26aを押す押圧物の違いによる動作荷重のばらつきを低減できる。
<5 第5の実施形態>
 第5の実施形態では、コンデンサの配置および感度の両方を調整することにより、センサ部の両端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明する。
[5.1 センサの構成]
 図26A、図26Bに示すように、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)におけるコンデンサCpの感度および密度はそれぞれ、センサ部422sの中央部におけるコンデンサCpの感度および密度に比して高くなっている。この場合、コンデンサCpの感度および密度はそれぞれ、センサ部422sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素42a、43a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図26A、図26Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素42a、43a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。また、上述したように、単位領域RUに付した数値1~3は各単位領域RUの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。
 以下、上述の感度分布を得るためのセンサ層422の構成例について説明する。なお、以下に説明する構成例のうちの2以上の構成例を組み合わせて採用することも可能である。
(構成例1)
 図27A、図27Bに示すように、第5の実施形態に係るセンサ420では、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtは、センサ部422sの中央部における第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtよりも厚くなっている。また、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度は、センサ部422sの中央部における第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度よりも高くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtは、センサ部422sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向かって徐々に厚くなっていることが好ましい。また、第1、第2の電極要素42a、43aの電極密度は、センサ部422sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。
 この構成例1では、第1、第2の電極要素42a、43aの厚みtと電極密度との変化により、上述の感度分布を得る例について説明したが、上述の感度分布を得るための構成の組み合わせはこれに限定されるものではない。例えば、(a)第1、第2の電極要素42a、43aの厚みt、(b)センサ層422の厚みD、(c)センサ層422の誘電率、および(d)容量結合する第1、第2の電極要素42a、43a間の配置間隔dxのうちの少なくとも1つの変化と、電極密度の変化とを組み合わせて、上述の感度分布を得るようにしてもよい。なお、上述の(a)~(d)の構成の詳細はそれぞれ、第1の実施形態においてセンサ層22の構成例1~4として説明されている。
(構成例2)
 図28A、図28Bに示すように、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの隙間幅Sxが、センサ部422sの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素42a、43aの隙間幅Sxよりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの隙間幅Sxが、センサ部422sの中央部から外周部に向かって徐々に狭くなっていることが好ましい。また、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2が、センサ部422sの中央部における第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2よりも狭くなっているようにしてもよい。この場合、第1、第2の電極要素-結合部間の隙間幅Sy1、Sy2が、センサ部422sの中央部から両端部に向かって徐々に狭くなっていることが好ましい。すなわち、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの長さが、センサ部422sの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素42a、43aより長くなっているようにしてもよい。この場合、第1、第2の電極要素42a、43aの長さが、センサ部422sの中央部から両端部に向けて徐々に長くなっていることが好ましい。
(構成例3)
 図10A、図10Bに示すように、第1、第2の電極要素42a、43a間の隙間幅Sxが一定であり、かつ、センサ部422sの両端部(X軸方向の両端部)における第1、第2の電極要素42a、43aの幅Wx1、Wx2が、センサ部422sの中央部(X軸方向の中央部)における第1、第2の電極要素42a、43aの幅Wx1、Wx2よりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素42a、43a間の隙間幅Sxが一定であり、かつ、第1、第2の電極要素42a、43aの幅Wx1、Wx2がセンサ部422sの中央部から両端部(X軸方向の両端部)に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。
[5.2 効果]
 第5の実施形態に係るセンサ420では、センサ部422sの両端部にけるコンデンサCpの感度および密度は、センサ部422sの中央部にけるコンデンサCpの感度および密度よりも高くなっている。このため、センサ部422sの両端部の感度および密度は、センサ部22sの中央部の感度および密度に比して高くなっている。したがって、第1の実施形態に係るセンサ20よりも、動作加重のばらつきを低減することができる。
 第5の実施形態に係るセンサ420では、上述のようにコンデンサCpの感度および密度を変えているため、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、絶対的な静電容量変化を大きくすることができる(図11Cの範囲(1)参照)。また、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、荷重に対する静電容量変化(傾き)を大きくすることができる(図11Cの傾き(2)参照)。更に、爪などでキー26aの端部に荷重を加えたときの、静電容量変化が飽和する荷重を大きくすることができる(図11Cの範囲(3)参照)。
<6 第6の実施形態>
 第6の実施形態では、コンデンサの配置および感度の両方を調整することにより、センサ部の周端部の感度を中央部の感度に比して高くする例について説明する。
[6.1 センサの構成]
 図29A、図29Bに示すように、センサ部522sの周端部におけるコンデンサCpの感度および密度はそれぞれ、センサ部522sの中央部におけるコンデンサCpの感度および密度に比して高くなっている。この場合、コンデンサCpの感度および密度はそれぞれ、センサ部522sの中央部から周端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。なお、上述したように、単位領域RUに付した数値1~5は各単位領域RUの感度の高さを示し、数値が大きいほど感度が高いことを示している。なお、実際にはすべての第1、第2の電極要素142a、143a間において容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているが、図29A、図29Bでは、図示および説明を容易とするために、隣接する2つのペアとなる第1、第2の電極要素142a、143a間においてのみ容量結合が生じ、コンデンサCpが形成されているとみなした例が示されている。
 以下、上述の感度分布を得るためのセンサ層522の構成例について説明する。なお、以下に説明する構成例のうちの2以上の構成例を組み合わせて採用することも可能である。
(構成例1)
 図30A、図30Bに示すように、第6の実施形態に係るセンサ520では、センサ部522sの周端部における第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtは、センサ部522sの中央部における第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtよりも厚くなっている。また、センサ部522sの周端部における第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度は、センサ部522sの中央部における第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度よりも高くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtは、センサ部522s内の中央部から周端部に向かって徐々に厚くなっていることが好ましい。また、第1、第2の電極要素142a、143aの電極密度は、センサ部522sの中央部から終端部に向かって徐々に高くなっていることが好ましい。
 この構成例1では、第1、第2の電極要素142a、143aの厚みtと電極密度の変化とにより、上述の感度分布を得る例について説明したが、上述の感度分布を得るための構成の組み合わせはこれに限定されるものではない。例えば、(a)第1、第2の電極要素142a、143aの厚みt、(b)センサ層522の厚みD、(c)センサ層522の誘電率、および(d)容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の配置間隔dのうちの少なくとも1つの変化と、電極密度の変化とを組み合わせて、上述の感度分布を得るようにしてもよい。なお、上述の(a)~(d)の構成の詳細はそれぞれ、第2の実施形態においてセンサ層122の構成例1~4として説明されている。
(構成例2)
 センサ部522sの周端部における容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sが、センサ部522sの中央部における容量結合する第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sよりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sが、センサ部522sの中央部から周端部に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。
(構成例3)
 第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sが一定であり、かつ、センサ部522sの周端部における第1、第2の電極要素142a、143aの幅W1、W2が、センサ部522sの中央部における第1、第2の電極要素142a、143aの幅W1、W2よりも狭くなっている。この場合、第1、第2の電極要素142a、143a間の隙間幅Sが一定であり、かつ、第1、第2の電極要素142a、143aの幅W1、W2が、センサ部522sの中央部から周端部に向けて徐々に狭くなっていることが好ましい。
[6.2 効果]
 第6の実施形態に係るセンサ520では、センサ部522sの周端部にけるコンデンサCpの感度および密度は、センサ部422sの中央部にけるコンデンサCpの感度および密度よりも高くなっている。このため、センサ部522sの周端部の感度および密度は、センサ部22sの中央部の感度および密度に比して高くなっている。したがって、第2の実施形態に係るセンサ20よりも、動作加重のばらつきを低減することができる。
<7 第7の実施形態>
[7.1 センサの構成]
 図31Aに示すように、第7の実施形態に係るセンサ620は、第1の導体層としてのREF電極層21と、第1の構造層としての構造層630と、センサ層22と、第2の構造層としての構造層640と、第2の導体層としてのREF電極層25と、キートップ層26とを備える。なお、第7の実施形態において、第1の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
 センサ620は、表面に対する入力操作によるREF電極層25およびセンサ層22の間の距離の変化と、REF電極層21およびセンサ層22の間の距離の変化とを静電的に検出することで、当該入力操作を検出する。当該入力操作は、表面に対する意識的な押圧(プッシュ)操作に限られず、接触(タッチ)操作であってもよい。すなわち、センサ620は、一般的なタッチ操作により付加される微小な押圧力(例えば約数十g程度)であっても検出可能であるため、通常のタッチセンサと同様のタッチ操作が可能に構成されている。
 センサ層22の一方の主面の側にREF電極層25が設けられ、他方の主面の側にREF電極層21が設けられている。センサ層22とREF電極層25との間に構造層640が設けられている。センサ層22とREF電極層21との間に構造層630が設けられている。センサ層22の絶縁層44は粘着剤により構成されており、絶縁層44を介して構造層640とセンサ層22とが貼り合わされている。
(構造層)
 構造層640は、基材641と、複数の構造体642と、枠体(周縁構造体)643とを備える。枠体643は、基材641の周縁部に設けられている。複数の構造体642は、枠体643の内側で、かつキー26aに対応する位置に設けられている。複数の構造体642および枠体643は、REF電極層25とセンサ層22との間に設けられ、REF電極層25とセンサ層22との間を離間する。複数の構造体642は、基材641の一主面(XY面)に2次元的に所定間隔で配列され、各構造体642間には空間部644が設けられている。なお、基材641を省略して、複数の構造体642および枠体643がセンサ層22上に直接設けられるようにしてもよい。
 基材641は、例えば、可撓性を有するシートである。基材641の材料としては、絶縁性および可撓性を有する材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂(PMMA)ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、ノルボルネン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。基材641の厚みは、例えば数μm~数100μmであるが、この範囲に限定されるものではない。
 構造体642は、構造部642aと、接合部642bとを備える。構造部642aは、例えば、錐体状、柱状(例えば円柱状、多角柱状)、針状、球体の一部の形状(例えば半球体状)、楕円体の一部の形状(例えば半楕円体状)、多角形状などが挙げられるが、これらの形状に限定されるものではなく、他の形状を採用するようにしてもよい。
 接合部642bは構造部642a上に設けられ、この接合部642bを介して構造部642aとREF電極層25とが接着される。なお、構造体642の構成は、上述のように構造部521aと接合部642bとが別体となった構成に限定されるものではなく、構造部642aと接合部642bとが予め一体成形された構成を採用するようにしてもよい。この場合、構造部642aの材料としては、例えば、構造部521aと接合部642bとの両機能を実現可能な材料が選択される。
 枠体643は、構造部643aと、接合部643bとを備える。構造部643aは、基材641の一主面の周囲を取り囲むように連続的に形成されている。枠体643の幅は、構造層640およびセンサ620全体の強度を十分に確保できれば、特に限定されるものではない。構造体642および枠体643の厚み(高さ)は、略同一であり、例えば数μm~数100μmである。
 接合部643bは構造部643a上に設けられ、この接合部643bを介して構造部643aとREF電極層25とが接着される。なお、構造部643aの構成は、上述のように構造部643aと接合部643bとが別体となった構成に限定されるものではなく、構造部643aと接合部643bとが予め一体成形された構成を採用するようにしてもよい。この場合、枠体643の材料としては、例えば、構造部643aと接合部643bとの両機能を実現可能な材料が選択される。
 構造部642a、643aの材料としては、例えば、絶縁性を有する樹脂材料が用いられる。このような樹脂材料としては、紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂を用いることができる。接合部642b、643bの材料としては、例えば、粘着性の樹脂材料などが用いられる。
 構造層630は、複数の構造体631と、枠体(周縁構造体)632とを備える。複数の構造体631および枠体632は、センサ層22とREF電極層21との間に設けられ、センサ層22とREF電極層21との間を離間する。複数の構造体631は、センサ層22またはREF電極層21の一主面に所定間隔で2次元的に配列され、各構造体631間には空間部633が設けられている。構造体631と枠体632との間にも空間部633が設けられている。構造体631は、操作面に対して垂直な方向(Z軸方向)からセンサ620を見ると、隣り合う構造体642間に配置されている。
 枠体632は、センサ層22またはREF電極層21の一主面の周囲を取り囲むように連続的に形成される。枠体632の幅は、構造層630およびセンサ620全体の強度を十分に確保できれば特に限られず、例えば枠体643と略同一の幅で構成される。
 構造体631は、例えば、錐体状、柱状(例えば円柱状、多角柱状)、針状、球体の一部の形状(例えば半球体状)、楕円体の一部の形状(例えば半楕円体状)、多角形状などが挙げられるが、これらの形状に限定されるものではなく、他の形状を採用するようにしてもよい。
 構造体631および枠体632の材料としては、例えば、粘着性および絶縁性を有する樹脂材料が用いられる。構造体631および枠体632は、センサ層22とREF電極層21との間を離間する離間部としての機能に加えて、センサ層22とREF電極層21との間を接合する接合部の機能も兼ねている。
 構造体631および枠体632の厚みは、例えば数μm~数100μmであるが、この範囲に限定されるものではない。なお、構造体631の厚みは、構造体642の厚みよりも小さいことが好ましい。センサ層22をREF電極層21に底付きさせるまで変形させ、大きな静電容量変化量を得ることができるからである。
[7.2 センサの動作]
 以下、図31Aを参照して、ジェスチャーおよびキー入力操作時におけるセンサ620の動作の一例について説明する。
(ジェスチャー入力操作)
 センサ620の表面(操作面)に対してジェスチャー入力操作を行うと、キー26aの直下の構造体642が最も力を受け、構造体642自身が僅かに弾性変形するとともに、下方へ僅かに変位する。その変位により構造体642直下のセンサ部22sが僅かに下方へと変位する。これにより、空間部633を介してセンサ部22sとREF電極層21とが僅かに近接する。すなわち、センサ部22sとREF電極層25との距離が若干変化し、かつセンサ部22sとREF電極層21との距離が僅かに変化することで、静電容量が変化する。
(キー入力操作)
 センサ620のキー26aを押圧してキー入力操作を行うと、キー26aの直下の構造体642が最も力を受け、構造体642自身が弾性変形するとともに、下方へ変位する。その変位により構造体642直下のセンサ部22sが下方へと変位する。これにより、空間部633を介してセンサ部22sとREF電極層21とが近接または接触する。すなわち、センサ部22sとREF電極層25との距離が若干変化し、かつセンサ部22sとREF電極層21との距離が大きく変化することで、静電容量が変化する。
[7.3 効果]
 第7の実施形態に係るセンサ620では、センサ部22sおよびREF電極層21と、センサ部22sおよびREF電極層25との両方の距離がセンサ620の押圧によって可変するため、センサ部22sにおける静電容量の変化量をより大きくすることができる。これにより、入力操作の検出感度をより高めることが可能となる。
[7.4 変形例]
 図31Bに示すように、本技術の第7の実施形態の変形例に係るセンサ620Mは、REF電極層25上に、キートップ層26に代えてディスプレイ650を備える点において、第7の実施形態に係るセンサ620とは異なっている。ディスプレイ650は、接着層651を介してREF電極層25に貼り合わされている。なお、第7の実施形態の変形例において、第7の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
(ディスプレイ)
 ディスプレイ650は、例えば、ガラス基板を含むディスプレイ、フィルムディスプレイ、フレキシブルディスプレイである。ディスプレイ650としては、例えば、電子ペーパー、有機EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイ、無機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。
(接着層)
 接着層651は、例えば、絶縁性を有する接着剤または粘着テープにより構成される。接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤およびウレタン系接着剤などからなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。
[参考例、試験例]
 以下、参考例および試験例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの参考例および試験例のみに限定されるものではない。
 参考例および試験例について以下の順序で説明する。
i 実際に作製したセンサの評価
ii シミュレーションによるセンサの検討(1)
iii シミュレーションによるセンサの検討(2)
<i 実際に作製したセンサの評価>
(参考例1)
 図1Aに示した構成を有するセンサを作製した。なお、第1、第2の電極要素としては、櫛歯状の形状のものを用いた。
(擬似指でキーの中央部および角部を押したときの動作荷重のばらつき)
 作製したセンサのキー中央部および角部を擬似指で押したときの動作荷重のばらつきを、以下のようにして求めた。まず、指の腹を模した擬似指でキーの中央部および角部(周端部)にそれぞれ荷重を加え、荷重に対する静電容量変化を求めた。その結果を図32Aに示す。擬似指としては先端が平坦な円柱状の棒状体を用い、その先端の直径φを6mmに設定した。次に、キー入力操作を判別するための閾値(静電容量変化)として-6.6%を想定し、この閾値に基づき、キーの中央部および角部それぞれにおいてキー入力操作に要する動作荷重を求めた。次に、求めた動作荷重を用いて、擬似指でキーの中央部および角部に荷重を加えたときの動作荷重のばらつきを求めた。その結果を表1に示す。
(擬似爪でキーの中央部および角部を押したときの動作荷重のばらつき)
 作製したセンサのキー中央部および角部を擬似爪で押したときの動作荷重のばらつきを、以下のようにして求めた。まず、爪先を模した擬似爪でキーの中央部および角部(周端部)にそれぞれ荷重を加え、荷重に対する静電容量変化を求めた。その結果を図32Bに示す。擬似爪としては先端が尖った細長い棒状体を用い、その先端の曲率半径Rを1.5mmに設定した。次に、擬似指による動作荷重のばらつきを求めたのと同様にして、擬似爪でキーの中央部および角部に荷重を加えたときの動作荷重のばらつきを求めた。その結果を表1に示す。
 表1は、参考例1のセンサの動作荷重のばらつきの評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記評価結果から以下のことがわかる。
 擬似爪でキーの周端部に荷重を加えた場合には、擬似指でキーの周端部に荷重を加えた場合に比べて、絶対的な静電容量変化が小さい(図32A、図32Bの範囲(1)参照)。
 擬似爪でキーの周端部に荷重を加えた場合には、擬似指でキーの周端部に荷重を加えた場合に比べて、荷重に対する静電容量変化(傾き)が小さい(図32A、図32Bの傾き(2)参照)。
 擬似爪でキーの周端部に荷重を加えた場合には、擬似指でキーの周端部に荷重を加えた場合に比べて、静電容量変化が飽和する荷重が小さい(図32A、図32Bの範囲(3)参照)。
<ii シミュレーションによるセンサの検討(1)>
(試験例1-1)
 まず、応力シミュレーション(有限要素法)により、操作子としての擬似指によりキー中央部に荷重を加えたときのREF電極層の変位分布を求めた。
 図33Aに、応力シミュレーションのモデルとして用いたセンサの操作面の外観を示す。図33Bに、応力シミュレーションのモデルとして用いたセンサの構成を示す。表2に、応力シュミュレーションの設定条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 次に、電界シミュレーション(有限要素法)により、REF電極層がセンサ層に対して平行に近づいたときのREF電極層の変位に対する静電容量の変化を求めた。図34Aは、試験例1-1の電界シミュレーションのモデルとして用いたセンサの構成を示す。図34Bは、試験例1-1の電界シミュレーションのモデルとして用いたセンサのセンサ部の構成を示す。
 表3は、電界シミュレーションの設定条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 第1、第2の電極要素を以下のように配置した。センサ部の中央部から周端部にわたって、容量結合する第1、第2の電極要素間の隙間幅を一定値(0.225mm)とした。すなわち、センサ部の中央部から周端部に向かって、コンデンサの密度が一定となるように、第1、第2の電極要素を配置した。
 次に、上述の応力シミュレーションおよび電界シミュレーションの結果を総合して、擬似指によりキー中央部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。その結果を図35Aに示す。
(試験例1-2)
 擬似指により荷重を加える位置をキー周端部に変更すること以外は試験例1-1と同様にして、擬似指によりキー周端部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。その結果を図35Aに示す。
(試験例1-3)
 操作子を擬似爪に変更すること以外は試験例1-1と同様にして、擬似爪によりキー中央部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。その結果を図35Aに示す。なお、疑似爪としては、先端の曲率半径Rが1.5mmの半球状であり、ヤング率が70GPaである操作子を想定した。
(試験例1-4)
 操作子を擬似爪に変更すること以外は試験例1-2と同様にして、擬似爪によりキー周端部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。その結果を図35Aに示す。
(試験例2-1~2-4)
 第1、第2の電極要素を以下のように配置する以外のことは試験例1-1~1-4と同様にして、擬似指または擬似爪によりキー中央部または周端部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。センサ部の中央部から周端部に向かって、容量結合する第1、第2の電極要素の密度が高くなるように、試験例1-1~1-4における第1、第2の電極要素の一部を省略した。すなわち、センサ部の中央部から周端部に向かって、コンデンサの密度が高くなるように、第1、第2の電極要素を配置した。
(試験例3-1~3-4)
 第1、第2の電極要素を以下のように配置する以外のことは試験例1-1~1-4と同様にして、擬似指または擬似爪によりキー中央部または周端部に操作荷重を加えたときの静電容量の変化を求めた。センサ部の周端部において第1、第2の電極要素間の隙間幅が、センサ部の中央部における第1、第2の電極要素間の隙間幅よりも狭くなるように、第1、第2の電極要素を配置した。すなわち、センサ部の周端部におけるコンデンサの密度および感度がセンサ部の中央部におけるコンデンサの密度および感度よりも高くなるように、第1、第2の電極要素を配置した。なお、第1、第2の電極要素間の隙間幅は、センサ部の中央部から周端部に向かって0.575mm、0.375mm、0.275mmの3段階で狭くなるように変化させた。
 表4は、試験例1-1~1-4のシミュレーション結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表5は、試験例2-1~2-4のシミュレーション結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表6は、試験例3-1~3-4のシミュレーション結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表7は、試験例1-1~1-4、2-1~2-4、3-1~3-4の動作荷重のばらつきを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 上記シミュレーションの結果から以下のことがわかる。
 センサ部の中央部から周端部に向かってコンデンサの配置間隔を狭くした場合には、センサ部の中央部から周端部にわたってコンデンサの配置間隔を一定値とした場合に比べて動作加重のバラツキを低減できる。
 センサ部の中央部から周端部に向かってコンデンサの配置間隔を狭くするとともに、コンデンサの感度を高くした場合には、センサ部の中央部から周端部に向かってコンデンサの配置間隔を狭くした場合に比べて動作加重のバラツキを低減できる。
 センサ部の中央部から周端部に向かってコンデンサの配置間隔を狭くした場合には、センサ部の中央部から周端部にわたってコンデンサの配置間隔を一定値とした場合に比べて以下の利点が得られる。すなわち、(a)疑似爪でキーの周端部に操作荷重を加えたときの絶対的な静電容量変化を大きくすることができる(図35A、図35Bの範囲(1)参照)。
 センサ部の中央部から周端部に向かってコンデンサの配置間隔を狭くし、かつコンデンサの感度を高くした場合には、センサ部の中央部から周端部にわたってコンデンサの配置間隔を一定値とした場合に比べて以下の利点が得られる。すなわち、(a)疑似爪でキーの周端部に操作荷重を加えた場合における絶対的な静電容量変化を大きくできる(図35A、図35Cの範囲(1)参照)。(b)疑似爪でキーの周端部に操作荷重を加えた場合における荷重に対する静電容量変化(傾き)を大きくできる(図35A、図35Cの範囲(2)参照)。(c)疑似爪でキーの周端部に操作荷重を加えた場合における静電容量変化が飽和する荷重を大きくできる(図35A、図35Cの範囲(3)参照)。
<iii シミュレーションによるセンサの検討(2)>
(試験例4-1~4-4)
 絶縁層の比誘電率を2および5に変更した、または絶縁層の厚みを0.02mm、0.08mmに変更した以外のことは試験例1-1の電界シミュレーションと同様にして、REF電極層がセンサ層に対して平行に近づいたときのREF電極層の変位に対する静電容量の変化を求めた。次に、この結果を用いて、REF電極層を押し切ったときの静電容量変化を求めた。その結果を図36Aに示す。また、REF電極層の押し始めの静電容量変化に対するREF電極層の押し終わりの静電容量変化の比率を求めた。その結果を図36Bに示す。
 なお、「REF電極層を押し切ったときの静電容量変化」とは、「REF電極層の初期位置の容量」から「REF電極層が底突きした位置の容量」を差し引いた値を意味する。また、「REF電極層の押し始めの静電容量変化」とは、「REF電極層の初期位置の容量」から「REF電極層を初期位置から100μm押し込んだ位置の容量」を差し引いた値を意味し、「REF電極層の押し終わりの静電容量変化」とは、「REF電極層を所定量押し込んだ位置の容量」から「REF電極層を所定量押し込んだ位置から更に100μm押し込んで、REF電極層が底突きした位置の容量」を差し引いた値を意味する。
(試験例5-1~5-4)
 基材の比誘電率を2および5に変更した、または基材の厚みを0.1mm、0.188mmに変更した以外のことは試験例1-1の電界シミュレーションと同様にして、REF電極層がセンサ層に対して平行に近づいたときのREF電極層の変位に対する静電容量の変化を求めた。次に、この結果を用いて、REF電極層を押し切ったときの静電容量変化を求めた。その結果を図36Aに示す。また、REF電極層の押し始めの静電容量変化に対するREF電極層の押し終わりの静電容量変化の比率を求めた。その結果を図36Bに示す。
(試験例6-1~6-6)
 第1、第2の電極要素の厚みを0.05mm、0.02mm、第1、第2の電極要素の幅を0.25mm、0.5mm、または第1、第2の電極要素間の隙間幅を0.25mm、0.5mmに変更した以外のことは試験例1-1の電界シミュレーションと同様にして、REF電極層がセンサ層に対して平行に近づいたときのREF電極層の変位に対する静電容量の変化を求めた。次に、この結果を用いて、REF電極層を押し切ったときの静電容量変化を求めた。その結果を図36Aに示す。また、REF電極層の押し始めの静電容量変化に対するREF電極層の押し終わりの静電容量変化の比率を求めた。その結果を図36Bに示す。
 上記シミュレーションの結果から以下のことがわかる。
 絶縁層の誘電率、絶縁層の厚み、基材の誘電率、基材の厚み、第1、第2の電極要素の厚み、第1、第2の電極要素の幅、または第1、第2の電極要素間の隙間幅を変更することで、静電容量変化を変更できる。特に、第1、第2の電極要素の幅または第1、第2の電極要素間の隙間幅の変更が、静電容量変化に与える影響が特に大きい。
 したがって、センサ部内において絶縁層の誘電率、絶縁層の厚み、基材の誘電率、基材の厚み、第1、第2の電極要素の厚み、第1、第2の電極要素の幅、または第1、第2の電極要素間の隙間幅のうちの少なくとも一種を変更することで、センサ部に感度分布を付与することができる。
 以上、本技術の第1~第7の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の第1~第7の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
 例えば、上述の第1~第7の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
 また、上述の第1~第7の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
 第1~第7の実施形態では、センサが単層構造の構造層を備える場合を例として説明したが、センサが2層以上の多層構造の構造層を備えるようにしてもよい。
 第1~第7の実施形態では、1つのキーの直下に1つの構造体が設けられた場合を例として説明したが、1つのキーの直下に2つ以上の構造体が設けられていてもよい。
 第1~第7の実施形態では、複数の第1、第2の電極が基材の同一面に設けられたセンサを例として説明したが、センサの構成はこの例に限定されるものではない。複数の第1、第2の電極は、センサの表面に対して垂直な方向から見て交互に設けられていればよく、上述のように同一面に設けられていなくともよい。したがって、複数の第1、第2の電極がそれぞれ異なる面に設けられ、センサ層の厚み方向にずれて設けられている構成を採用することも可能である。
 第1~第7の実施形態では、REF電極層がセンサ層の両側に設けられている例について説明したが、センサ層の裏面側に設けられるREF電極層を省略するようにしてもよい。この場合、センサが設けられる入力装置、または電子機器に対してREF電極層を設け、このREF電極層上にセンサを配置することが好ましい。
 第1~第7の実施形態では、キーボードに対して本技術を適用した例について説明したが、本技術は感圧式のタッチパネルに対しても適用可能である。この場合、タッチパネルの座標精度を向上できる。
 第1~第7の実施形態では、複数のキーを有するセンサに対して本技術を適用した例について説明したが、本技術は単数のキーを有するセンサに対しても適用可能である。
 第1~第7の実施形態では、センサ層の物理的な構成により感度分布を調整する例について説明したが、コントローラICの処理により感度分布を調整するようにしてもよい。また、センサ層の物理的な構成とコントローラICの処理との両方により感度分布を調整するようにしてもよい。
 また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
 導体層と、
 センサ部を含むセンサ層と、
 上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
 を備え、
 上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
 上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高いセンサ。
(2)
 上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素間の隙間幅は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素間の隙間幅よりも狭い(1)に記載のセンサ。
(3)
 上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の幅は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の幅よりも狭い(1)または(2)に記載のセンサ。
(4)
 上記センサ部の端部の厚みは、上記センサ部の中央部の厚みより厚い(1)から(3)のいずれかに記載のセンサ。
(5)
 上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の厚みは、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の厚みよりも厚い(1)から(4)のいずれかに記載のセンサ。
(6)
 上記センサ部の端部における誘電率は、上記センサ部の中央部における誘電率よりも大きい(1)から(5)のいずれかに記載のセンサ。
(7)
 上記センサ部の周縁は、押圧部の周縁よりも外側に位置している(1)から(6)のいずれかに記載のセンサ。
(8)
 上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の密度は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の密度よりも高い(1)から(7)のいずれかに記載のセンサ。
(9)
 上記第1の電極要素および上記第2の電極要素は、同心状または螺旋状を有する(1)から(8)のいずれかに記載のセンサ。
(10)
 上記第1の電極要素および上記第2の電極要素は、櫛歯状を有する(1)から(8)のいずれかに記載のセンサ。
(11)
 上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の長さは、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の長さよりも長い(10)に記載のセンサ。
(12)
 上記センサ部の感度は、上記センサ部の中央部から上記センサ部の端部に向かって徐々に高くなる(1)から(11)のいずれかに記載のセンサ。
(13)
 上記センサ部の角部は、上記センサ部内において最も高い感度を有している(1)から(12)のいずれかに記載のセンサ。
(14)
 上記離間層は、上記センサ部に対応して設けられた構造体を含んでいる(1)から(13)のいずれかに記載のセンサ。
(15)
 上記離間層は、凸状部を有する凹凸層を備え、
 上記構造体は、上記凸状部により構成されている(14)に記載のセンサ。
(16)
 上記離間層は、凸状部を有する凹凸層と、上記凸状部の頂部に設けられた押圧体とを備え、
 上記構造体は、上記凸状部と上記押圧体とにより構成されている(14)に記載のセンサ。
(17)
 上記凹凸層は、エンボスフィルムである(15)または(16)に記載のセンサ。
(18)
 導体層と、
 センサ部を含むセンサ層と、
 上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
 を備え、
 上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
 上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高い入力装置。
(19)
 導体層と、
 センサ部を含むセンサ層と、
 上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
 上記センサ部に対応して設けられたキーと
 を備え、
 上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
 上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高いキーボード。
(20)
 センサと、
 電子機器本体と
 を備え、
 上記センサは、
 導体層と、
 センサ部を含むセンサ層と、
 上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
 を備え、
 上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
 上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高い電子機器。
 10  電子機器
 11  入力装置
 12  ホスト
 13  表示装置
 14  コントローラIC
 20  センサ
 21、25  リファレンス電極層
 22  センサ層
 22s  センサ部
 23  中間層
 24  構造層
 26  キートップ層
 30  エンボス層
 31  構造体
 32  凸状部
 33  押圧体
 41  基材
 42  第1の電極
 42a  第1の電極要素
 43  第2の電極
 43a  第2の電極要素
 44  絶縁層

Claims (20)

  1.  導体層と、
     センサ部を含むセンサ層と、
     上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
     を備え、
     上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
     上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高いセンサ。
  2.  上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素間の隙間幅は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素間の隙間幅よりも狭い請求項1に記載のセンサ。
  3.  上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の幅は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の幅よりも狭い請求項1に記載のセンサ。
  4.  上記センサ部の端部の厚みは、上記センサ部の中央部の厚みより厚い請求項1に記載のセンサ。
  5.  上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の厚みは、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の厚みよりも厚い請求項1に記載のセンサ。
  6.  上記センサ部の端部における誘電率は、上記センサ部の中央部における誘電率よりも大きい請求項1に記載のセンサ。
  7.  上記センサ部の周縁は、押圧部の周縁よりも外側に位置している請求項1に記載のセンサ。
  8.  上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の密度は、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の密度よりも高い請求項1に記載のセンサ。
  9.  上記第1の電極要素および上記第2の電極要素は、同心状または螺旋状を有する請求項1に記載のセンサ。
  10.  上記第1の電極要素および上記第2の電極要素は、櫛歯状を有する請求項1に記載のセンサ。
  11.  上記センサ部の端部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の長さは、上記センサ部の中央部における上記第1の電極要素および上記第2の電極要素の長さよりも長い請求項10に記載のセンサ。
  12.  上記センサ部の感度は、上記センサ部の中央部から上記センサ部の端部に向かって徐々に高くなる請求項1に記載のセンサ。
  13.  上記センサ部の角部は、上記センサ部内において最も高い感度を有している請求項1に記載のセンサ。
  14.  上記離間層は、上記センサ部に対応して設けられた構造体を含んでいる請求項1に記載のセンサ。
  15.  上記離間層は、凸状部を有する凹凸層を備え、
     上記構造体は、上記凸状部により構成されている請求項14に記載のセンサ。
  16.  上記離間層は、凸状部を有する凹凸層と、上記凸状部の頂部に設けられた押圧体とを備え、
     上記構造体は、上記凸状部と上記押圧体とにより構成されている請求項14に記載のセンサ。
  17.  上記凹凸層は、エンボスフィルムである請求項15に記載のセンサ。
  18.  導体層と、
     センサ部を含むセンサ層と、
     上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
     を備え、
     上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
     上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高い入力装置。
  19.  導体層と、
     センサ部を含むセンサ層と、
     上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
     上記センサ部に対応して設けられたキーと
     を備え、
     上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
     上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高いキーボード。
  20.  センサと、
     電子機器本体と
     を備え、
     上記センサは、
     導体層と、
     センサ部を含むセンサ層と、
     上記導体層および上記センサ層を離間する離間層と
     を備え、
     上記センサ部は、交互に配置された第1の電極要素および第2の電極要素により構成され、
     上記センサ部の端部の感度は、上記センサ部の中央部の感度に比して高い電子機器。
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