传感器、输入装置和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及能够静电地检测输入操作的传感器、输入装置和电子设备。
【背景技术】
[0002]作为用于电子设备的传感器，已知例如包括能够检测操作物相对于输入操作表面的操作位置和按压力的电容元件的配置(例如，参考专利文献1)。
[0003]引文列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:JP 2011-170659A
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]为了改进传感器的可操作性，近年来已经要求各种特性的改进，且它们中的一个是操作的检测精度的改进。
[0008]因此，本发明的目的是提供能够改进检测精度的传感器、输入装置和电子设备。
[0009]技术方案
[0010]为了解决以上描述的问题，根据第一技术，提供了一种传感器，包括:导体层；具有检测区域和在检测区域中二维地布置的多个检测单元的检测层；和分隔导体层和检测层的多个结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0011]根据第二技术，提供了一种传感器，包括:第一导体层；第二导体层；在第一导体层和第二导体层之间设置的检测层，该检测层具有检测区域并包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元；分隔第一导体层和检测层的多个第一结构体；和分隔检测层和第二导体层的多个第二结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0012]根据第三技术，提供了一种输入装置，包括:操作单元；在操作单元的表面上或者操作单元的内部设置的导体层；具有检测区域并包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元的检测层；和分隔导体层和检测层的多个结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0013]根据第四技术，提供了一种输入装置，包括:操作单元；在操作单元的表面上或者操作单元的内部设置的第一导体层；第二导体层；在第一导体层和第二导体层之间设置的检测层，该检测层具有检测区域并包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元；分隔第一导体层和检测层的多个第一结构体；和分隔检测层和第二导体层的多个第二结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0014]根据第五技术，提供了一种电子设备，包括:操作单元；在操作单元的表面上或者操作单元的内部设置的导体层；具有检测区域并包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元的检测层；和分隔导体层和检测层的多个结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0015]根据第六技术，提供了一种电子设备，包括:操作单元；在操作单元的表面上或者操作单元的内部设置的第一导体层；第二导体层；在第一导体层和第二导体层之间设置的检测层，该检测层具有检测区域并包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元；分隔第一导体层和检测层的多个第一结构体；和分隔检测层和第二导体层的多个第二结构体。在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上。
[0016]技术效果
[0017]如上所述，根据本发明，可以改进传感器的检测精度。
【附图说明】
[0018]图1是图示根据本发明第一实施例的输入装置的示例性配置的截面图。
[0019]图2是图示图1的放大部分的截面图。
[0020]图3是图示根据本发明第一实施例的输入装置的示例性配置的分解透视图。
[0021]图4A是图示X电极元件的示例性配置的平面图。
[0022]图4B是图示Y电极元件的示例性配置的平面图。
[0023]图5A是图示X电极的示例性配置的平面图。
[0024]图5B是图示Y电极的示例性配置的平面图。
[0025]图6A到图6P是图示单元电极体的示例性形状的示意图。
[0026]图7是图示检测单元的示例性配置的平面图。
[0027]图8是图示在传感器中移位位置的平面图。
[0028]图9A是图示检测单元的示例性配置的截面图。
[0029]图9B是图示检测区域的中间部分中结构体的示例性布置位置的平面图。
[0030]图10是图示整个检测区域中结构体的示例性布置位置的平面图。
[0031]图11是图示当在Z轴方向上(向下)通过使用操作物按压输入装置的输入操作表面时施加到结构体的力的状态的截面图。
[0032]图12示出了通过使用操作物按压结构体之上的位置而获得的输入装置的状态和在那种情况下每一检测单元的静电电容的变化量之间的关系。
[0033]图13示出了通过使用操作物按压间隔部分之上的位置而获得的输入装置的状态和在那种情况下每一检测单元的静电电容的变化量之间的关系。
[0034]图14是示出了根据本发明第一实施例的输入装置的电路的示例性配置的框图。
[0035]图15A和图15B图示根据本发明第一实施例的输入装置的检测原理。
[0036]图16A是图示根据本发明第一实施例的修改1的输入装置的第一示例性配置的截面图。
[0037]图16B是图示根据本发明第一实施例的修改1的输入装置的第二示例性配置的截面图。
[0038]图17是图示根据本发明第一实施例的修改2的输入装置的示例性配置的截面图。
[0039]图18是图示结构体以及X和Y电极的布置的实例的平面图。
[0040]图19是图示根据本发明第一实施例的修改3的输入装置的示例性配置的截面图。
[0041]图20A是图示根据本发明第一实施例的修改4的输入装置中电极层的示例性配置的平面图。
[0042]图20B是图示如图20A所示的X和Y电极的示例性配置的平面图。
[0043]图21是图示根据本发明第一实施例的修改5的输入装置的第一示例性配置的截面图。
[0044]图22A是图示根据本发明第二实施例的修改5的输入装置的第二示例性配置的截面图。
[0045]图22B是图示根据本发明第一实施例的修改5的输入装置的第三示例性配置的截面图。
[0046]图23是图示根据本发明第一实施例的修改5的输入装置的第四示例性配置的截面图。
[0047]图24A是图示根据本发明第二实施例的输入装置的示例性配置的截面图。
[0048]图24B是图示图24A的放大部分的截面图。
[0049]图25A是图示X电极的示例性配置的平面图。
[0050]图25B是图示Y电极的示例性配置的平面图。
[0051]图26A是图示X电极和Y电极的布置实例的平面图。
[0052]图26B是沿着图25A的线A_A截取的截面图。
[0053]图27A是图示根据本发明第二实施例的修改的输入装置的第一示例性配置的截面图。
[0054]图27B是图示根据本发明第二实施例的修改的输入装置的第二示例性配置的截面图。
[0055]图28A是图示X电极的第一示例性配置的平面图。
[0056]图28B是图示Y电极的第一示例性配置的平面图。
[0057]图29A是图示X电极的第二示例性配置的平面图。
[0058]图29B是图示Y电极的第二示例性配置的平面图。
[0059]图30A是图示根据本发明第三实施例的输入装置的第一示例性配置的截面图。
[0060]图30B是图示根据本发明第三实施例的输入装置的第二示例性配置的截面图。
[0061]图31A是图示根据本发明第三实施例的修改1的输入装置的第一示例性配置的截面图。
[0062]图31B是图示根据本发明第三实施例的修改1的输入装置的第二示例性配置的截面图。
[0063]图32A是图示根据本发明第三实施例的修改2的输入装置中X和Y电极的第一示例性配置的平面图。
[0064]图32B是图示根据本发明第三实施例的修改2的输入装置中X和Y电极的第二示例性配置的平面图。
[0065]图33是图示根据本发明第四实施例的输入装置的X电极和Y电极的示例性配置的截面图。
[0066]图34是根据本发明第五实施例的输入装置的示例性配置的截面图。
[0067]图35是图示如图34所示的输入装置的电极层的示例性配置的平面图。
[0068]图36A是图示根据本发明第六实施例的输入装置的示例性外观的透视图。
[0069]图36B是图示如图36A所示的输入装置的电极层的示例性配置的透视图。
[0070]图36C是图示根据本发明第六实施例的修改的输入装置的示例性配置的透视图。
[0071]图37A是图示根据第七实施例的输入装置的示例性外观的平面图。
[0072]图37B是图示如图37A所示的输入装置的电极层的示例性配置的透视图。
[0073]图38是图示根据本发明第八实施例的输入装置的示例性配置的截面图。
[0074]图39A是图示根据本发明第八实施例的输入装置的操作部件的示例性配置的截面图。
[0075]图39B是图示操作部件的修改的截面图。
[0076]图40A是图示根据本发明第九实施例的第一示例性电子设备的透视图。
[0077]图40B是图示根据本发明第九实施例的第二示例性电子设备的透视图。
[0078]图41A是图不根据本发明第九实施例的第三不例性电子设备的透视图。
[0079]图41B是图示根据本发明第九实施例的第四示例性电子设备的透视图。
[0080]图42A是图示根据测试实例的模拟的条件的截面图。
[0081]图42B是图示根据测试实例的模拟的条件的平面图。
[0082]图43示出了根据测试实例的模拟的结果。
[0083]图44示出了根据测试实例的模拟的结果。
【具体实施方式】
[0084]在本发明中，优选地根据传感器和输入装置所适配的目标的形状来选择传感器和输入装置的形状。形状的实例包括平面形状、曲面板形状、圆柱形形状和球形壳体形状，但是形状不限于以上实例。
[0085]在本发明中，优选地根据检测区域所适配的目标的形状来选择检测区域的形状。形状的实例包括矩形形状、圆形形状、椭圆形形状、圆柱形形状、多边形形状和不定形形状，但是形状不限于以上实例。
[0086]在本发明中，多个结构体仅需要具有可以在检测区域中维持导体层和检测层之间的距离的配置，且不限制该配置。考虑检测灵敏度等多个结构体优选地分散在检测区域中。
[0087]在本发明中，优选地进一步包括在检测区域的外围设置并分隔导体层和检测层的外围结构体。该外围结构体仅需要具有可以在检测区域的外围中维持导体层和检测层之间的距离的配置，且不限制该配置。配置的实例包括沿着检测区域的外围连续地设置外围结构体的配置以及沿着检测区域的外围间断地设置外围结构体的配置。配置为沿着检测区域的外围连续地设置的外围结构体的实例包括框体(frame body)和壁体(wall body)。
[0088]在本发明中，当检测区域具有比如矩形形状、圆形形状、椭圆形形状、多边形形状或者不定形形状之类的形状且检测区域的所有侧面由外围结构体围绕时，检测单元的移位方向优选地是检测区域的从外围到中心的方向。
[0089]在本发明中，优选地提供在检测区域中设置的多个结构体和在检测区域的外围中设置的外围结构体。在该情况下，在多个结构体当中，优选地至少在检测区域的外围侧上设置的结构体设置在沿检测区域的外围朝到内侧的方向、自结构体的布置的基准位置移位的位置上。在本发明中，当检测区域具有比如矩形形状、圆形形状、椭圆形形状、多边形形状或者不定形形状之类的形状且检测区域的所有侧面由外围结构体围绕时，结构体的移位方向优选地是检测区域的从外围到中心的方向。
[0090]在本发明中，检测层具有的检测区域的数目不限于一个且检测层可以具有多个检测区域。在该情况下，优选地在多个检测区域中的每一个检查区域的外围中设置外围结构体。
[0091]本发明的发明人已经努力地研究，且作为结果，本发明人发现一种新的传感器，包括:导体层；检测区域；包括在检测区域中二维地布置的多个检测单元的检测层；和分隔导体层和检测层的多个结构体。在该传感器中，通过施加负载到输入操作表面以使导体层和检测层的至少一个变形并改变导体层和检测层之间的距离来执行输入操作。但是，根据本发明的发明人的知识，导体层和检测层在传感器中在检测区域的外围或者其附近固定，且因此，当负载位置接近于输入操作表面的外围(周边)时，加重位置的位置和变形峰值的位置移位且变形峰值的位置趋向于接近于中间。当在输入操作表面侧上设置玻璃衬底(例如，包括玻璃衬底的显示器)时这种趋势是显著的。当如上所述变形峰值在位置上移位时，输入操作的检测精度降低。
[0092]考虑到此，本发明的发明人已经努力地研究以抑制上面描述的这种变形峰值的位置上移位的发生。结果，本发明的发明人发现，在多个检测单元中，至少在检测区域的外围侧上设置的检测单元设置在沿检测区域的外围朝向内侧的方向、自二维布置的基准位置移位的位置上，且控制单元中各个检测单元的设置位置设置为二维布置的基准位置(等距间隔的虚拟布置位置)。
[0093]将参考附图以以下次序描述本发明的实施例。注意到，在示出以下实施例的所有附图中，由相同的附图标记表示相同或者相应的部分。
[0094]1第一实施例(在不同表面上设置X和Y电极的输入装置的实例)
[0095]2第二实施例(在相同表面上设置X和Y电极的输入装置的实例)
[0096]3第三实施例(组合不同种类的X和Y电极(单元电极体)的输入装置的实例)
[0097]4第四实施例(在检测区域的从中心到外围的方向上增大检测单元的尺寸的输入装置的实例)
[0098]5第五实施例(具有多个检测区域的输入装置的实例)
[0099]6第六实施例(具有圆柱形形状的输入装置的实例)
[0100]5第六实施例(具有不定形形状的输入装置的实例)
[0101]7第七实施例(包括柔性薄片的输入装置的实例)
[0102]8第八实施例(电子设备的实例)
[0103]〈1第一实施例〉
[0104][1.1输入装置的配置]
[0105]图1是图示根据本发明第一实施例的输入装置100的示例性配置的截面图。图2是图示图1的放大部分的截面图。图3是图示根据本发明第一实施例的输入装置100的示例性配置的分解透视图。输入装置100包括接受用户操作的柔性显示器(显示单元)2和检测用户操作的传感器1。输入装置100例如配置为触摸板显示器且嵌入到以下将要描述的电子设备中。注意到，在本发明中，X轴和Y轴是在传感器1的主表面上彼此正交的轴，且Z轴是与X轴和Y轴正交的轴(平行于传感器1的厚度方向的轴)。传感器1和显示器2具有在垂直于Z轴的方向上延伸的平面形状。
[0106]显不器2包括第一表面2m和与第一表面2m相对的第二表面2n。传感器1布置在显示器2的第二表面2n侧上。传感器1和显示器2可以经由粘合层17彼此粘合。显示器2具有作为输入装置100中的输入操作单元的功能和作为显示单元的功能两者。也就是，显示器2使得第一表面2m能够用作输入操作表面和显示表面，并从第一表面2m向着在Z轴方向上从其以上的地方显示与用户操作对应的图像。例如，与键盘或者图形用户界面(GUI)对应的图像显示在第一表面2m上。执行相对于显示器2的操作的操作物例如包括手指或者指不笔。
[0107](显示器)
[0108]显示器2例如是包括玻璃衬底的显示器、薄膜显示器或者柔性显示器。当包括玻璃衬底的显示器用作显示器2时，根据此实施例的效果特别显著。不特别限制显示器2的特定配置。作为显示器2，例如可以使用电子纸、有机电致发光(EL)显示器、无机EL显示器或者液晶显示器，但是显示器不限于以上实例。显示器2的厚度落入例如从0.1毫米到1毫米的范围内，但是厚度不限于此范围。显示器2的杨氏模量落入例如从70GPa或更大到250GPa或更小的范围内，但是杨氏模量不限于此范围。
[0109](操作部件)
[0110]显示器2配置为输入装置100的操作部件3的一部分。操作部件3包括包含第一表面2m和第二表面2n的显示器2和金属层11的层叠结构。也就是，操作部件3包括接受用户操作的第