專(zhuān)利名稱(chēng)：傳感設(shè)備和顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)(例如)由用戶(hù)進(jìn)行的按壓操作的傳感設(shè)備，并涉及包括該傳感設(shè)備的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以移動(dòng)電話(huà)為代表的便攜式信息處理設(shè)備越來(lái)越具有多功能性，并提出了設(shè)置至外殼的顯示單元用作用戶(hù)界面的結(jié)構(gòu)。例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2009-134473 號(hào)披露了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括用于檢測(cè)顯示單元上輸入操作位置的觸摸面板， 以及用于檢測(cè)作為電極間電阻變化的輸入操作力的按壓檢測(cè)傳感器。此外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.HeilO-198503公開(kāi)了用于檢測(cè)作為電極間電阻變化的對(duì)觸摸表面的按壓的壓力檢測(cè)觸摸墊(force detecting touch pad)。通常，用來(lái)檢測(cè)由于按壓導(dǎo)致的電容變化的傳感器采用這樣的技術(shù)，S卩，改變電極之間的電容而同時(shí)利用電極之間的距離根據(jù)按壓而變化的結(jié)構(gòu)。因?yàn)殡娙菖c電極之間的距離成反比地變化，在電極之間的距離通過(guò)按壓而減小2%的情況下，例如，電極之間的電容約增加2%。另一方面，在電容傳感器(capacitive sensor)自身的電容值由于驅(qū)動(dòng)器電路、檢測(cè)速度等的限制而很難增加的情況下，盡管取決于檢測(cè)電路的系統(tǒng)，但傳感器電容在很多情況下被限制為約幾個(gè)PF到幾十pF。因此，在電極之間的距離的變化極其小(例如， 約2% )的情況下，電極之間的電容變化也極其小，因此確保檢測(cè)靈敏性是極其困難的。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在用來(lái)檢測(cè)由于按壓導(dǎo)致的電容變化的傳感器中，在過(guò)去的檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)電容(其很大程度上依賴(lài)于電極間的距離)的限制下，很難獲得良好的由于按壓而導(dǎo)致的電容變化?？紤]到上述情形，期望提供一種即使電極之間的距離變化極小也能夠獲得良好的電容變化的傳感設(shè)備，以及包括該傳感設(shè)備的顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供了包括第一部件、第二部件和檢測(cè)機(jī)構(gòu)的傳感設(shè)備。第二部件能相對(duì)第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括彈性部件、支撐體和電極對(duì)。彈性部件設(shè)置在第一部件和第二部件之間。支撐體設(shè)置在第一部件和彈性部件之間并在第一部件和彈性部件之間形成空氣層， 該空氣層具有由彈性部件的彈性形變而改變的厚度。電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于電極對(duì)的組合電容的變化來(lái)輸出與第一方向上第二部件的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。在傳感設(shè)備中，隨著第二部件相對(duì)于第一部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彈性部件發(fā)生彈性形變，從而形成在第一部件和彈性部件之間的空氣層的厚度改變。另一方面，電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層的厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容?？諝鈱雍穸鹊淖兓瘜?duì)應(yīng)于電極對(duì)之間的電介質(zhì)(空氣層、彈性部件或空氣層和彈性部件組合)的介電常數(shù)的變化(比介電常數(shù))，且電容分量包括電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化。因此，檢測(cè)機(jī)構(gòu)將電極對(duì)間形成的電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化輸出作為與第二部件相對(duì)第一部件運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。根據(jù)上述傳感設(shè)備，即使在第一和第二部件的位置變化極小的情況下，也可產(chǎn)生大的電容變化，結(jié)果， 能夠確保良好的檢測(cè)靈敏度。第一部件可以包括形成為面向空氣層的介電層，且電極對(duì)可包括第一電極部和第二電極部。第一電極部和第二電極部設(shè)置在介電層上以面向空氣層并在與第一方向正交的方向上彼此相對(duì)。在這種情況下，電極對(duì)形成在插入有空氣層的第一電極部和第二電極部之間的第一電容和在插入有介電層的第一電極部和第二電極部之間的第二電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于第一電容和第二電容的組合電容的變化來(lái)輸出檢測(cè)信號(hào)。傳感設(shè)備可進(jìn)一步包括連接到接地電位的第三電極部。第三電極部設(shè)置在第二部件上以在第一方向上與電極對(duì)相對(duì)。在上述結(jié)構(gòu)中，第三電極部用作防護(hù)電極。因此，可以抑制由導(dǎo)體接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)而導(dǎo)致的電極對(duì)的電容變化，且可以提高通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)輸出檢測(cè)信號(hào)的精度。除了上述實(shí)例，可以以如下方式構(gòu)造電極對(duì)。具體地，第一電極部設(shè)置在第一部件上以面向空氣層。第二電極部設(shè)置在第二部件上以在第一方向上與第一電極部相對(duì)。在這種情況下，電極對(duì)形成空氣層和彈性部件的界面與第一電極部之間的第一電容以及所述界面和第二電極部之間的第二電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于第一電容和第二電容的組合電容的變化來(lái)輸出檢測(cè)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式，提供了傳感設(shè)備，其包括第一部件、第二部件和檢測(cè)機(jī)構(gòu)。第二部件能相對(duì)于第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括彈性部件，介電部件和電極對(duì)。彈性部件設(shè)置在第一部件和第二部件之間。介電部件鄰近彈性部件設(shè)置。介電部件通過(guò)彈性部件的彈性形變來(lái)改變空氣層的厚度，所述空氣層由第一部件在第一方向上與介電部件相對(duì)而形成。電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于電極對(duì)的組合電容的變化來(lái)輸出與第二部件在第一方向上運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。在傳感設(shè)備中，隨著第二部件相對(duì)第一部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彈性部件發(fā)生彈性形變， 從而形成在第一部件和介電部件之間的空氣層的厚度改變。另一方面，電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層厚度的變化而改變的電容分量的多個(gè)電容。空氣層厚度的變化對(duì)應(yīng)于電極對(duì)插入的電介質(zhì)(空氣層、介電部件、或空氣層和介電部件組合)的介電常數(shù)(比介電常數(shù))的變化，且電容分量包括電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化。因此，檢測(cè)機(jī)構(gòu)將形成在電極對(duì)之間的電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化輸出作為與第二部件相對(duì)第一部件的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。因此， 根據(jù)傳感設(shè)備，即使在第一和第二部件的位置變化極小的情況下，仍可以產(chǎn)生大的電容變化，結(jié)果，可以確保良好的檢測(cè)靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種顯示設(shè)備，其包括第一部件、第二部件、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和顯示裝置。第一部件具有透光特性。第二部件能相對(duì)于第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)。
檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括彈性部件、支撐體和電極對(duì)。彈性部件設(shè)置在第一部件和第二部件之間。支撐體設(shè)置在第一部件和彈性部件之間，并在第一部件和彈性部件之間形成空氣層， 該空氣層具有由彈性部件的彈性形變而改變的厚度。電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層厚度的變化而改變的電容分量的多個(gè)電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于電極對(duì)的組合電容變化來(lái)輸出與第二部件在第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。顯示設(shè)備容納在第二部件中并具有與第一部件相對(duì)的顯示表面。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式，提供了顯示設(shè)備，其包括第一部件、第二部件、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和顯示設(shè)備。第一部件具有透光性。第二部件能相對(duì)于第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括彈性部件、介電部件和電極對(duì)。彈性部件設(shè)置在第一部件和第二部件之間。介電部件鄰近彈性部件設(shè)置。介電部件通過(guò)彈性部件的彈性形變來(lái)改變空氣層的厚度，空氣層由介電部件在第一方向上與第一部件相對(duì)而形成。電極對(duì)形成包括根據(jù)空氣層的厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容。檢測(cè)機(jī)構(gòu)根據(jù)電極對(duì)的組合電容變化來(lái)輸出與第二部件在第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。顯示設(shè)備容納在第二部件中并具有與第一部件相對(duì)的顯示表面。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，即使在電極間距離變化極小的情況下，仍可以產(chǎn)生大的電容變化。因此，可確保良好的檢測(cè)靈敏度。考慮如附圖所示的最佳實(shí)施方式的如下的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其他目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的傳感設(shè)備的示意性截面圖；圖2是示出圖1所示的傳感設(shè)備的主要部件的基本結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3A是用來(lái)說(shuō)明圖1中傳感設(shè)備的動(dòng)作(action)的主要部件的截面圖，而圖是構(gòu)成傳感設(shè)備的電極對(duì)的等效電路圖；圖4A是用來(lái)說(shuō)明圖1中傳感設(shè)備的動(dòng)作的主要部件的截面圖，而圖4B是構(gòu)成傳感設(shè)備的電極對(duì)的等效電路圖；圖5是說(shuō)明用于典型的互電容系統(tǒng)的電容檢測(cè)方法的示圖；圖6是示出圖1的傳感設(shè)備的操作狀態(tài)的示意截面圖；圖7A和圖7B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的傳感設(shè)備的主要部件的示意性截面；圖8A是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的傳感設(shè)備的動(dòng)作的主要部件的截面圖，而圖8B是構(gòu)成傳感設(shè)備的電極對(duì)的等效電路圖；圖9A是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的傳感設(shè)備的動(dòng)作的主要部件的截面圖，而圖9B是構(gòu)成傳感設(shè)備的電極對(duì)的等效電路圖；圖10是說(shuō)明用于典型自電容系統(tǒng)的電容檢測(cè)方法的示圖；圖IlA 圖IlC是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的傳感設(shè)備的示意性截面圖；圖12A和圖12B是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的傳感設(shè)備的示意性截面圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的顯示設(shè)備的示意性截面圖14是示出圖13中所示的顯示設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；圖15A是示出圖1中所示傳感設(shè)備結(jié)構(gòu)的變形實(shí)例的示意性平面圖，而圖15B是其截面圖；圖16A是示出顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的變形實(shí)例的示意性平面圖，而圖16B是其截面圖；圖17是示出顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)變形實(shí)例的示意性平面圖；以及圖18是示出顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)變形實(shí)例的示意性平面圖。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式?！吹谝粚?shí)施方式〉[傳感設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的傳感設(shè)備的示意性截面圖。該實(shí)施方式的傳感設(shè)備1被構(gòu)造為檢測(cè)由用戶(hù)進(jìn)行的按壓輸入操作的壓力檢測(cè)傳感器(press detection sensor) 0這里，在圖1中，Z-軸方向表示相對(duì)傳感設(shè)備1的按壓輸入方向，X-軸和Y-軸方向表示垂直于Z-軸方向且彼此正交的雙軸方向。傳感設(shè)備1包括殼體10 (第一部件)、輸入部件11 (第二部件)、檢測(cè)對(duì)輸入部件 11的按壓操作的檢測(cè)機(jī)構(gòu)12以及驅(qū)動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的控制單元13。輸入部件11具有用于接收由用戶(hù)進(jìn)行的按壓操作的輸入操作表面11a，并被安裝至殼體10，其輸入操作表面Ila面向外部(圖11中向上)。在輸入操作表面Ila上可形成用于提示用戶(hù)進(jìn)行按壓操作的合適的字符、數(shù)字等。用于按壓輸入部件11的操作者的實(shí)例包括人體的一部分和輔助工具，如用戶(hù)的手指和記錄筆(stylus pen)。輸入部件11由圓形或多邊形板狀部件形成。板狀部件可以是單層板部件或板狀部件的層壓體。輸入部件11可由具有透光性的材料或無(wú)透光性的材料形成。此外，上述板狀部件可以是諸如觸摸板的傳感器面板。輸入部件11可由觸摸面板形成，結(jié)果，除了 Z-軸方向的按壓檢測(cè)之外，還可以檢測(cè)在XY平面中的按壓位置的坐標(biāo)。殼體10例如由具有電絕緣特性的塑性材料形成。殼體10包括環(huán)形第一壁體部分 101和第二壁體部分102。第一壁體部分101在Z-軸方向上突出，以包圍輸入部件11的周?chē)?。第二壁體部分102垂直于Z軸方向從第一壁體部分101向殼體10的內(nèi)部突出。[檢測(cè)機(jī)構(gòu)]檢測(cè)機(jī)構(gòu)12設(shè)置在殼體10和輸入部件11之間，并檢測(cè)輸入部件11相對(duì)殼體10 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量。檢測(cè)機(jī)構(gòu)12以靜電方式檢測(cè)輸入部件11相對(duì)殼體10的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并將與輸入部件11在Z-軸方向的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)輸出到控制單元13?？刂茊卧?3包括驅(qū)動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的驅(qū)動(dòng)器電路和基于從檢測(cè)機(jī)構(gòu)12輸出的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量的計(jì)算電路。檢測(cè)機(jī)構(gòu)12包括彈性部件120。彈性部件120以環(huán)狀沿輸入部件11的周?chē)纬桑?并設(shè)置在輸入部件11的外圍部分和殼體10的第二壁體部分102之間。輸入部件11由彈性部件120彈性支撐。圖2是示意性地示出檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的基本結(jié)構(gòu)的主要部分的截面圖。第一粘結(jié)層(adhesion layer) 121、彈性部件120、第二粘結(jié)層122、介電層124以及第三粘結(jié)層123層設(shè)在輸入部件11的外圍部分和殼體10的第二壁體部分102之間。粘結(jié)層121 123均由壓敏帶、粘合劑涂層等形成。第一粘結(jié)層121將輸入部件11和彈性部件120彼此粘接，而第二粘結(jié)層122將彈性部件120和介電層IM彼此粘接。此外，第三粘結(jié)層123將介電層 124和殼體10的第二壁體部分102彼此粘接。如圖2所示，第一粘結(jié)層121、介電層IM和第三粘結(jié)層123被形成為寬度等于或大于彈性部件120的寬度(W1)，而第二粘結(jié)層122被形成為寬度(W2)小于寬度W1。因此，寬度為A(W1-W2)的間隙G在彈性部件120和介電層124之間的彈性部件120的內(nèi)周側(cè) (inner circumference side)上形成。間隙G是空氣層，且其厚度(Z-軸方向尺寸)由第二粘結(jié)層122的厚度(D2 = D-D1)確定。這里，“D”表示第一粘結(jié)層121、第二粘結(jié)層122 以及彈性部件120的疊層厚度，而“D1”表示第一粘結(jié)層121和彈性部件120的疊層厚度。在上面的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在Z-軸方向上向殼體10按壓輸入部件11時(shí)，彈性部件120 在Z-軸方向上被壓縮而變形。此時(shí)，面向間隙G的彈性部件120的下部表面區(qū)域發(fā)生彈性形變從而填充間隙G，因此根據(jù)壓力大小，間隙G(M)的厚度減小或消失。檢測(cè)機(jī)構(gòu)12包括以靜電方式檢測(cè)間隙G厚度變化的電極對(duì)125(圖1)。圖3A是示意性示出電極對(duì)125的結(jié)構(gòu)實(shí)例的主要部件的截面圖。為便于理解描述，圖3A中沒(méi)有考慮構(gòu)成檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的各部件之間的厚度關(guān)系，且省略了第一粘結(jié)層121 和第三粘結(jié)層123的示圖(對(duì)于圖4A、圖7A 圖7B、圖8A、圖9A以及圖IlA 圖IlC同樣如此)。在該實(shí)施方式中，電極對(duì)125包括第一電極部12 和第二電極部125b，它們?cè)O(shè)置在介電層124上以面向間隙G中的空氣層。第一電極部12 和第二電極部12b以預(yù)定間隔彼此相對(duì)，且第一電極部12 比第二電極部12 更靠?jī)?nèi)地設(shè)置在彈性部件120的內(nèi)周側(cè)上。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，電極對(duì)125形成以間隙G間隔的第一電極部12 和第二電極部12 之間的第一電容Cl，并形成以介電層124間隔的第一電極部12 和第二電極部124b之間的電容C2。圖;3B是圖3A中所示的電極對(duì)125的等效電路。電極對(duì)125的電容對(duì)應(yīng)于形成第一電容Cl的電容器和形成第二電容C2的電容器的組合電容。第一電容Cl和第二電容C2 由下面的表達(dá)式所定義。Cl = ε rl · ε 0 · S/d · · · .(1)C2 = ε r2 · ε 0 · S/d · · · .(2)這里ε rl和ε r2均表示電介質(zhì)的比介電常數(shù)(specific dielectric constant)，ε 0表示真空介電常數(shù)，S表示電極之間的對(duì)向面積，而d表示電極之間的對(duì)向距離。在圖3A所示的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，形成第一電容Cl的電介質(zhì)是間隙G中的空氣 (ε rl ^ 1)，形成第二電容C2的電介質(zhì)是構(gòu)成介電層124的介電材料(ε r2 > 1)。在第一電極部12 和第二電極部12 之間，第一電容Cl和第二電容C2具有相同的對(duì)向面積 ⑶和對(duì)向距離(d)。形成第一電容Cl的電容器和形成第二電容C2的電容器以并聯(lián)關(guān)系彼此連接，因此通過(guò)下面的表達(dá)式計(jì)算電極對(duì)125的組合電容。C = C1+C2 · · · · (3)
圖4A是檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的截面圖，其示意性地示出了壓力F在Z-軸方向上施加到輸入部件11的狀態(tài)。圖4B是圖4A中所示的電極對(duì)125的等效電路。當(dāng)將輸入部件11按壓到殼體10中時(shí)，彈性部件120被壓縮而變形，從而部分彈性部件120進(jìn)入間隙G。彈性部件 120進(jìn)入間隙G的進(jìn)入量基本與彈性部件120的形變量，即，輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量成比例。 圖4A示出了由于彈性部件120的進(jìn)入導(dǎo)致間隙G消失從而空氣層厚度為0的狀態(tài)。在這種情況下，因?yàn)閺椥圆考?20的比介電常數(shù)(> 1)比介于第一電極部12 和第二電極部 12 之間的空氣的比介電常數(shù)( 1)大，所以第一電容Cl增加到電容Cl’。另一方面，由于第一電極部12 和第二電極部12 之間的比介電常數(shù)沒(méi)有波動(dòng)，所以第二電容C2沒(méi)有變化。如上所述，當(dāng)按壓輸入部件11時(shí)，電極對(duì)125的組合電容C增加了對(duì)應(yīng)于(C1’-C1) 的量?？赏ㄟ^(guò)彈性部件120的彈性模量、間隙G的面積和高度(厚度)、電極對(duì)125的結(jié)構(gòu)等調(diào)節(jié)伴隨輸入部件11的運(yùn)動(dòng)的電極對(duì)125的組合電容C的改變量。例如，考慮到形成電極對(duì)125必須的面積，可以適當(dāng)?shù)卮_定間隙G的寬度(A)?？紤]到間隙G的寬度㈧和用作彈性部件120的支撐體的第二粘結(jié)層122的寬度_來(lái)確定彈性部件120的寬度(Wl)。 寬度W2是確定支撐輸入部件11必須的強(qiáng)度和由于按壓導(dǎo)致的彈性部件120的形變量的設(shè)計(jì)參數(shù)。并不特別限制彈性部件120的構(gòu)成材料。例如，可以使用橡膠彈性體、有機(jī)樹(shù)脂泡沫(如聚亞氨酯泡沫)等。彈性部件120的彈性模量必須低于第二粘結(jié)層122的彈性模量， 但并不限制其上限和下限。第二粘結(jié)層122的厚度限定了傳感設(shè)備1的初始狀態(tài)下的間隙G的厚度(D2)，因此在考慮電極對(duì)125的組合電容(C)的改變狀態(tài)(由對(duì)輸入部件11的按壓操作導(dǎo)致)的同時(shí)，確定了第二粘結(jié)層122的厚度?？紤]到形成電極對(duì)125的容易性、與第二粘結(jié)層122的粘接性等，來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇介電層1 的組成材料。介電層1 例如由樹(shù)脂膜(如PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜) 形成。介電層124的厚度不受特別限制，是考慮到傳感設(shè)備1或檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的總厚度等來(lái)確定的。并不限制介電層124的介電常數(shù)，但期望介電層124的介電常數(shù)較小。因此，能夠增加電極對(duì)125的組合電容的變化率。構(gòu)成電極對(duì)125的第一電極部12 和第二電極部12 由形成在介電層IM上的導(dǎo)電層形成。第一和第二電極部12 和12 可以是鋁或銅的金屬箔，或?qū)щ姖{料。第一和第二電極部12 和12 電連接到控制單元13，且確定其間的配置間隔或輸入電壓，從而實(shí)現(xiàn)其間的容性耦合。為了將第一和第二電極部12 和12 和控制單元13電連接，可以使用形成在介電層1 上的布線(xiàn)層，或可使用獨(dú)立于介電層1 而提供的布線(xiàn)板。[控制單元]控制單元13包括生成輸入到電極對(duì)125的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路以及處理從電極對(duì)125輸出的檢測(cè)信號(hào)的計(jì)算電路。在該實(shí)施方式中，第一和第二電極部12 和12 之間的電容由被稱(chēng)為互電容系統(tǒng)(mutual capacitance system)的檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)。如圖5所示，互電容系統(tǒng)(也稱(chēng)為雙極電極系統(tǒng))包括兩個(gè)容性耦合的電極Ell 和E12，且其耦合電容的變化被檢測(cè)。通常，當(dāng)接地物體接近容性耦合區(qū)時(shí)，電容減小。其中檢測(cè)電容減小量以計(jì)算手指等的坐標(biāo)位置的系統(tǒng)的觸摸面板被投入實(shí)際應(yīng)用。
在該實(shí)施方式中，作為一對(duì)的第一和第二電極部12 和12 之一連接到驅(qū)動(dòng)器電路，而另一個(gè)連接到計(jì)算電路。對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使用預(yù)定頻率的脈沖信號(hào)，但不限于此。 可以使用包括高頻的AC信號(hào)或DC信號(hào)。通過(guò)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第一和第二電極部12 和 125b靜電耦合并形成第一和第二電容Cl和C2。采用互電容系統(tǒng)作為檢測(cè)方式的該實(shí)施方式的控制單元13檢測(cè)電極對(duì)125的電容(其根據(jù)當(dāng)對(duì)輸入部件11進(jìn)行按壓操作時(shí)彈性部件120的形變量而變化)變化。隨著彈性部件120變得更靠近電極對(duì)125，間隙G的厚度減少的更多，電極間的耦合區(qū)域的介電常數(shù)變得更接近于彈性部件120的介電常數(shù)。因此，第一電容Cl增加，計(jì)算電路根據(jù)第一電容Cl的改變量計(jì)算輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量?？刂茊卧?13根據(jù)輸入部件11的計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量生成控制信號(hào)。將控制信號(hào)提供給通過(guò)接收傳感設(shè)備 1的輸出而進(jìn)行操作的器件。[傳感設(shè)備的操作]在上面結(jié)構(gòu)的傳感設(shè)備1中，當(dāng)如圖6所示按壓輸入部件11的中心時(shí)，彈性部件 120在其整個(gè)圓周上受到基本一致的壓縮形變，因此間隙G的厚度改變。檢測(cè)機(jī)構(gòu)12的電極對(duì)125輸出基于間隙G的厚度變化的電容變化作為檢測(cè)信號(hào)?？刂茊卧?3基于檢測(cè)信號(hào)判斷輸入部件11的按壓操作并生成預(yù)定的控制信號(hào)。在該實(shí)施方式的傳感設(shè)備1中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)12輸出形成在電極對(duì)125之間的電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化，來(lái)作為與輸入部件11相對(duì)殼體10的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。因此，與基于電極間的距離檢測(cè)電容變化的系統(tǒng)相比，可增加電容變化率。因此，根據(jù)該實(shí)施方式的傳感設(shè)備1，即使在輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量極小的情況下，仍可產(chǎn)生大的電容變化，結(jié)果，可以確保良好的檢測(cè)靈敏度。例如，假定彈性部件120的厚度為0. 5mm，彈性部件120的比介電常數(shù)為3，第二粘結(jié)層122的厚度為0. 05mm，且介電層124的比介電常數(shù)為3，來(lái)估計(jì)進(jìn)行按壓操作之前和之后電極對(duì)125的電容變化率。如表達(dá)式(3)表示，電極對(duì)125的組合電容是間隙G側(cè)上的第一電容Cl和介電層 124層側(cè)上的第二電容C2的和?；旧希?yàn)殡娙軨l和C2之間的差異在于介電常數(shù)的差異，電容C2是電容Cl的3倍。具體地，可得到下面的表達(dá)式。C = C1+C2 = C1+3XC1 = 4C1 · · · · (4)由于輸入部件11的按壓，彈性部件120向間隙G中突出。當(dāng)空氣層消失時(shí)，間隙G 側(cè)上的介電層的介電常數(shù)從1變到3，且因此電容Cl的值變?yōu)?倍大。由于介電層IM側(cè)上的電容C2不變，按壓操作后的電極對(duì)125的組合電容如下。C，= 3XC1+C2 = 3XC1+3XC1 = 6C1 · · · · (5)換句話(huà)說(shuō)，根據(jù)該實(shí)施方式，由于對(duì)輸入部件11進(jìn)行的按壓操作，電極對(duì)125的組合電容從4C1變到6C1，電容變化率變?yōu)?0% (1. 5倍大)。因?yàn)榈诙辰Y(jié)層122的厚度對(duì)應(yīng)于彈性部件120厚度的10%，在基于電極間的距離來(lái)檢測(cè)電容變化的系統(tǒng)中電容變化率保持為10%。另一方面，根據(jù)該實(shí)施方式，可獲得基本5倍的電容變化。自然，根據(jù)彈性部件120和介電層124的比介電常數(shù)以及間隙G的厚度，按壓操作前后電極對(duì)125的電容變化率的估計(jì)結(jié)果會(huì)不同。如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式，即使在由于按壓而導(dǎo)致的輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量極小的情況下，仍可以根據(jù)電極對(duì)125的大的電容變化來(lái)可靠地檢測(cè)按壓操作。進(jìn)一步，因?yàn)殡姌O對(duì)125的電容根據(jù)輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量連續(xù)地改變，所以可精確地檢測(cè)輸入部件11相對(duì)殼體10的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量。<第二實(shí)施方式>圖7A和7B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的傳感設(shè)備的主要部件的截面圖。應(yīng)該注意的是，在圖中，與上述第一實(shí)施方式中對(duì)應(yīng)的部件由同樣的參考標(biāo)號(hào)表示， 并省略其詳細(xì)描述。圖7A中所示的傳感設(shè)備2A包括設(shè)置在輸入部件11的外圍部分和彈性部件120 之間的第一防護(hù)電極(shield electrode) 131(第三電極部)。第一防護(hù)電極131連接到接地電位并在Z-軸方向上與電極對(duì)125相對(duì)，電極對(duì)125面向間隙G且形成在介電層IM 上。第一防護(hù)電極131由鋁或銅的金屬箔形成，其連接到輸入部件11的外圍部分或彈性部件120的上表面。在具有上述結(jié)構(gòu)的傳感設(shè)備2A中，第一防護(hù)電極131具有抑制由于用戶(hù)手指或手接近輸入部件11而導(dǎo)致的電極對(duì)125的電容變化的功能。因此，可以高精度檢測(cè)在輸入部件11上進(jìn)行的按壓操作，并可確保具有高可靠性的按壓檢測(cè)功能。此外，在傳感設(shè)備2A中，任何電極部可連接到控制單元13的計(jì)算電路。然而，在計(jì)算電路連接到位于內(nèi)圓周側(cè)上的第一電極部12 的情況下，可防止手指或手接近殼體 10時(shí)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)入計(jì)算電路。另一方面，除了第一防護(hù)電極131之外，圖7B中所示的傳感設(shè)備2B還包括第二防護(hù)電極132。第二防護(hù)電極132連接到接地電位并設(shè)置在粘結(jié)層122(支撐體)和介電層 IM之間。第二防護(hù)電極132由鋁或銅的金屬箔形成，其連接到粘結(jié)層122的下表面或介電層124的上表面。在具有上述結(jié)構(gòu)的傳感設(shè)備2B中，第二防護(hù)電極132設(shè)置在介電層IM上，從而第二防護(hù)電極132和電極對(duì)125位于同一平面上，因此具有抑制由于手指或手接近殼體10 而導(dǎo)致的電極對(duì)125的電容變化的功能。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以高精度檢測(cè)在輸入部件11上進(jìn)行的按壓操作，并可確保高可靠性的按壓檢測(cè)功能。應(yīng)該注意的是，在圖7B所示的傳感設(shè)備2B中形成了第一防護(hù)電極131和第二防護(hù)電極132，但根據(jù)需要可省略第一防護(hù)電極131。此外，在傳感設(shè)備2B中，第一電極部12 和第二電極部12 的任何一個(gè)可連接到控制單元13的計(jì)算電路?！吹谌龑?shí)施方式〉圖8A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的傳感設(shè)備的主要部分的截面圖。應(yīng)該注意的是，在圖中，與上述第一實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的部件由同樣的參考標(biāo)號(hào)表示并省略其詳細(xì)的描述。該實(shí)施方式的傳感設(shè)備3包括具有電極對(duì)225的檢測(cè)機(jī)構(gòu)22，該電極對(duì)在輸入部件11和殼體10之間形成多個(gè)電容。電極對(duì)225包括第一電極部22 和第二電極部22恥。 第一電極部22 設(shè)置在介電層IM上，從而面向間隙G中的空氣層。第二電極部22 設(shè)置在輸入部件11和彈性部件120之間。第一電極部22 和第二電極部22 在Z-軸方向上彼此相對(duì)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，電極對(duì)225在間隙G(空氣層)和彈性部件120的界面P和第一電極部22 之間形成第一電容Cl，在界面P和第二電極部22 之間形成第二電容C2。圖8B是圖8A中所示的電極對(duì)225的等效電路圖。電極對(duì)225的電容對(duì)應(yīng)于形成第一電容Cl的電容器和形成第二電容C2的電容器的組合電容。形成第一電容Cl的電容器和形成第二電容C2的電容器彼此串聯(lián)，因此電極對(duì)225的組合電容由下式計(jì)算。(1/C) = (1/C1) + (1/C2)具體地，C=(C1XC2)/(C1+C2) · · · · (6)圖9A是示意性地示出在Z-軸方向上將壓力F施加到輸入部件11的狀態(tài)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)22的截面圖。圖9B是圖9A中所示的電極對(duì)225的等效電路圖。當(dāng)將輸入部件11按壓到殼體10中時(shí)，彈性部件120被壓縮而變形，部分彈性部件120進(jìn)入間隙G。彈性部件 120進(jìn)入間隙G的進(jìn)入量基本與彈性部件120的形變量，即，輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量成比例。 圖9A示出間隙G由于彈性部件120進(jìn)入而消失且空氣層的厚度為0的狀態(tài)。在這種情況下，因?yàn)楸冉殡姵?shù)(> 1)比空氣的比介電常數(shù)( 1)大的彈性部件120介于第一電極部22 和第二電極部22 之間，所以第一電容Cl增加到電容Cl’。另一方面，通過(guò)減小彈性部件120的厚度使第二電容C2增加到電容C2’。如上所述，當(dāng)按壓輸入部件11時(shí)，電極對(duì)225的組合電容通過(guò)電容Cl和C2的增加而增加。構(gòu)成電極對(duì)225的第一和第二電極部22 和22 可以是鋁或銅的金屬箔，或?qū)щ姖{料。第一和第二電極部22 和22 電連接到控制單元23，確定其間的配置間隔或輸入電壓，從而實(shí)現(xiàn)其間的容性耦合?？刂茊卧?3包括生成輸入到電極對(duì)225的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路，以及處理從電極對(duì)225輸出的檢測(cè)信號(hào)的計(jì)算電路。在該實(shí)施方式中，第一和第二電極部22 和22 之間的電容通過(guò)被稱(chēng)為自電容系統(tǒng)(self capacitance system)的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)。自電容系統(tǒng)(也稱(chēng)為單極電極系統(tǒng))使用一個(gè)用于感測(cè)的電極。如圖10所示，用于感測(cè)的電極E21相對(duì)接地電位具有寄生電容。當(dāng)接地物體接近電極E21時(shí)，電極E21的寄生電容增加。其中電容增加被檢測(cè)以計(jì)算手指等的坐標(biāo)位置的系統(tǒng)的觸摸面板被投入實(shí)際應(yīng)用。在該實(shí)施方式中，第一和第二電極部22 和22 電極對(duì)的第一電極部22 連接到控制單元23作為感測(cè)電極(sensing electrode) 0對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使用預(yù)定頻率的脈沖信號(hào)，但不限于此?？梢允褂镁哂懈哳l率的AC信號(hào)或DC信號(hào)。通過(guò)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第一和第二電極部22 和22 靜電耦合并形成上述第一和第二電容Cl和C2。采用自電容系統(tǒng)作為檢測(cè)方式的該實(shí)施方式的控制單元23檢測(cè)電極對(duì)225的電容(其在對(duì)輸入部件11進(jìn)行按壓操作時(shí)根據(jù)彈性部件120的形變量而變化)變化。隨著彈性部件120更靠近第一電極部22 ，間隙G的厚度減小更多，第一電極部22 和界面P之間的距離縮短。然后，通過(guò)進(jìn)一步的按壓操作，已經(jīng)進(jìn)入間隙G的彈性部件120在輸入部件11和介電層1 之間經(jīng)受壓縮變形，結(jié)果，第二電極部22 和界面P之間的距離縮短。因此，第一電容Cl和第二電容C2分別增加，計(jì)算電路基于第一電容Cl和第二電容C2的變化量來(lái)計(jì)算輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量?？刂茊卧?3基于計(jì)算的輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量生成控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)被施加到通過(guò)接收傳感設(shè)備3的輸出而操作的器件。在該實(shí)施方式的傳感設(shè)備3中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)22輸出電極對(duì)225之間形成的電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化，作為與輸入部件11相對(duì)殼體10的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。因此，與基于電極之間的距離來(lái)檢測(cè)電容變化的系統(tǒng)相比，電容變化率可增加。因此，根據(jù)該實(shí)施方式的傳感設(shè)備3，即使在輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量極小的情況下，也可產(chǎn)生大的電容變化，結(jié)果，可確保良好的檢測(cè)靈敏度。例如，假定電極之間的對(duì)向面積是10mm2，介于電極之間的彈性體的厚度是0. 5mm, 且其介電常數(shù)為3，當(dāng)真空介電常數(shù)設(shè)定為8. 85 X 10_12 [F/m]時(shí)，電極之間的電容CO計(jì)算為 CO = 0. 53124pF。在這種情況下，當(dāng)彈性體被壓縮且厚度變形10%時(shí)，此時(shí)電極之間的電容 Co，計(jì)算為CO，= 0. 59027pF，獲得的電容變化量(CO，-CO)為0. 05903pF。換句話(huà)說(shuō)，在基于電極之間的距離變化的已知電容檢測(cè)系統(tǒng)中，上面的實(shí)例中的電容變化率增加約10 %。另一方面，在該實(shí)施方式的傳感設(shè)備3中，假定第一和第二電極部22 和22 之間的對(duì)向面積是10mm2，彈性部件120的厚度為0. 5mm，介電常數(shù)為3，且間隙G的厚度是 0. 05mm,則當(dāng)沒(méi)有進(jìn)行按壓操作時(shí)，電極對(duì)225的組合電容計(jì)算為C = O. 408646pF。則假定通過(guò)按壓操作彈性部件120向間隙G中突出，此時(shí)電容計(jì)算為C’ = 0. 48^45pF。此時(shí)獲得的電容變化量(C’ -C)為0. 0743pF，其超過(guò)初始電容約18%。比較上述實(shí)例，在兩種情況下，按壓方向上彈性體的形變量都為0.5mm。然而，根據(jù)該實(shí)施方式可以獲得兩倍于已知系統(tǒng)的電容變化率。如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式，即使在由于按壓而導(dǎo)致的輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量極小的情況下，仍可以基于電極對(duì)225的大的電容變化來(lái)可靠地檢測(cè)按壓操作。此外，因?yàn)殡姌O對(duì)225的電容根據(jù)輸入部件11的運(yùn)動(dòng)量連續(xù)地改變，所以可精確地檢測(cè)輸入部件11相對(duì)殼體10的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量?！吹谒膶?shí)施方式〉圖IlA 圖IlC是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的傳感設(shè)備的主要部件的截面圖。應(yīng)該注意的是，在圖中，與上述第三實(shí)施方式中對(duì)應(yīng)的構(gòu)件由同樣的參考標(biāo)號(hào)表示，并省略其詳細(xì)描述。圖IlA中所示的傳感設(shè)備4A包括構(gòu)成電極對(duì)225的第一和第二電極部22 和 22 ，且第二電極部22 連接到接地電位。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，第二電極部22 具有抑制由于用戶(hù)手指或手接近輸入部件11而導(dǎo)致的電極對(duì)225的電容變化的功能。因此，可以高度精確檢測(cè)對(duì)輸入部件11進(jìn)行的按壓操作，并可以確保具有高可靠性的按壓檢測(cè)功能。圖IlB中所示的傳感設(shè)備4B進(jìn)一步包括第一防護(hù)電極231。第一防護(hù)電極231連接到接地電位并設(shè)置在粘結(jié)層122(支撐體)和介電層IM之間。第一防護(hù)電極231由鋁或銅的金屬箔形成，其附接到粘結(jié)層122的下表面或介電層124的上表面。在具有上述結(jié)構(gòu)的傳感設(shè)備4B中，第一防護(hù)電極231設(shè)置在介電層IM上，從而第一防護(hù)電極231和第一電極部22 位于在同一平面上，因此具有抑制由于手指或手接近殼體10而導(dǎo)致的電極對(duì)225電容變化的功能。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以以高精確度來(lái)檢測(cè)對(duì)輸入部件11進(jìn)行的按壓操作，并可以確保具有高可靠性的按壓檢測(cè)功能。圖IlC中所示的傳感設(shè)備4C進(jìn)一步包括第二防護(hù)電極232。第二防護(hù)電極232 連接到接地電位，并鄰近第一電極部22 形成在介電層IM上。第二防護(hù)電極232形成在比第一電極部22 更靠?jī)?nèi)的內(nèi)圓周側(cè)上，且因此具有抑制從殼體10內(nèi)部進(jìn)入第一電極部 225a的電磁噪聲的功能。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可更精確地檢測(cè)對(duì)輸入部件11進(jìn)行的按壓操作。〈第五實(shí)施方式〉圖12A和12B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的傳感設(shè)備的主要部分的截面圖。應(yīng)該注意的是，在圖中，與上述第一和第二實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的構(gòu)件由同樣的參考標(biāo)號(hào)表示，并省略其詳細(xì)的描述。圖12A中所示的傳感設(shè)備5A包括檢測(cè)機(jī)構(gòu)32A，該檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括彈性部件320和介電部件326。彈性部件320彈性支撐輸入部件11。介電部件3 鄰近彈性部件320設(shè)置。彈性部件320設(shè)置在輸入部件11和殼體10上的介電層IM之間。彈性部件320 經(jīng)粘結(jié)層121粘接到輸入部件11的外圍部分，該粘結(jié)層121的寬度大于彈性部件320的寬度。此外，彈性部件320經(jīng)粘結(jié)層122粘接到介電層124，該粘結(jié)層122具有與彈性部件320 相同的寬度。介電部件3 具有與彈性部件320相同的厚度。介電部件3 經(jīng)粘結(jié)層121粘接到輸入部件11。此外，介電部件3 的下表面經(jīng)厚度等于粘結(jié)層122的間隙G與介電層IM 相對(duì)。介電部件3 通過(guò)彈性部件320的彈性形變改變間隙G的厚度。并不特別限制介電部件326的構(gòu)成成分，可使用樹(shù)脂、橡膠、陶瓷材料等。在介電層IM上，形成由第一和第二電極部12 和12 構(gòu)成的電極對(duì)125，以經(jīng)由間隙G與介電部件326的下表面相對(duì)。電極對(duì)125形成包括根據(jù)間隙G厚度而變化的電容分量的多個(gè)電容(該多個(gè)電容對(duì)應(yīng)于圖3A和;3B中所示的電容Cl和C2)，并基于電容的組合電容變化而輸出與輸入部件11在Z-軸方向的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。圖12B所示的傳感設(shè)備5B在檢測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)上不同于傳感設(shè)備5A。換句話(huà)說(shuō)，傳感設(shè)備5B的檢測(cè)機(jī)構(gòu)32B包括由第一電極部22 和第二電極部22 構(gòu)成的電極對(duì)225。 第一電極部22 設(shè)置在介電層IM上以面向間隙G。第二電極部22 設(shè)置在輸入部件11 和介電部件3 之間。電極對(duì)225形成包括根據(jù)間隙G厚度而改變的電容分量的多個(gè)電容 (該多個(gè)電容對(duì)應(yīng)于圖8中所示的電容Cl和C2)，并基于電容的組合電容變化而輸出與輸入部件11在Z-軸方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。在傳感設(shè)備5A和5B中，隨著輸入部件11相對(duì)殼體10的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彈性部件320 發(fā)生彈性形變并因此改變間隙G的厚度。另一方面，每個(gè)電極對(duì)125和225形成包括根據(jù)間隙G的厚度變化而變化的電容分量的多個(gè)電容。間隙G的厚度變化對(duì)應(yīng)于介于電極對(duì)125 或225之間的電介質(zhì)(空氣層、介電部件326、或空氣層和介電部件326的組合)的介電常數(shù)的變化，該電容分量包括具有該介電常數(shù)的電介質(zhì)的變化。因此，檢測(cè)機(jī)構(gòu)32A和32B分別輸出在電極對(duì)125和225之間形成的電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化，作為與輸入部件11相對(duì)殼體10的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。因此，根據(jù)該實(shí)施方式的傳感設(shè)備5A和5B，可獲得與上述第一實(shí)施方式和第三實(shí)施方式相同的操作效果。此外，根據(jù)該實(shí)施方式，因?yàn)檫M(jìn)行按壓操作時(shí)彈性部件進(jìn)入間隙G并不涉及電容變化，所以可以減小將要形成電極對(duì)125或電極部22 的面積。例如，在圖12A的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，假定第一和第二電極部12 和12 的電極寬度是50 μ m,電極間隔是50 μ m，電極部12 到介電層124的內(nèi)周部(inner peripheral portion)的距離為50 μ m，電極部12 到粘結(jié)層122的距離是50 μ m,間隙G的寬度(對(duì)應(yīng)于圖2的尺寸A)可設(shè)定為 200 μ m (50 μ m X 2+50 μ m+50 μ m)?！吹诹鶎?shí)施方式〉隨后，示出本發(fā)明第六實(shí)施方式。圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的顯示設(shè)備的示意性截面圖，圖14是示出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面圖。該實(shí)施方式的顯示設(shè)備51包括傳感部32、控制部33和顯示器34。傳感部32具有與第一實(shí)施方式中所述的傳感設(shè)備1相同的結(jié)構(gòu)，用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行按壓操作的輸入部件31由觸摸面板構(gòu)成。觸摸面板31包括多個(gè)在X方向和Y方向上平行的透明電極以及支撐這些透明電極的透明基底部件，并生成對(duì)應(yīng)于用戶(hù)在XY平面內(nèi)的按壓操作位置的檢測(cè)信號(hào)。觸摸面板 31由控制部33驅(qū)動(dòng)，并將檢測(cè)信號(hào)輸出到控制部33?？刂撇?3基于檢測(cè)信號(hào)確定輸入位置坐標(biāo)。顯示器34容納在殼體10中。顯示器34由諸如液晶顯示設(shè)備或有機(jī)電致發(fā)光設(shè)備的顯示設(shè)備構(gòu)成，并在觸摸面板31的內(nèi)表面?zhèn)壬?圖13中下表面?zhèn)?整體粘接到觸摸面板31。顯示器34在觸摸面板31的輸入操作表面上顯示由預(yù)定操作切換的圖像或由用戶(hù)選擇的圖像(圖標(biāo))。顯示器34的顯示圖像由控制部33控制。如圖14所示，顯示器34 設(shè)置在傳感部32的環(huán)狀彈性部件120內(nèi)。傳感部32包括檢測(cè)由用戶(hù)在觸摸面板31上進(jìn)行的按壓操作的檢測(cè)機(jī)構(gòu)12，并將其檢測(cè)信號(hào)輸出到控制部33?？刂撇?3驅(qū)動(dòng)傳感部32并基于來(lái)自傳感部32的檢測(cè)信號(hào)控制顯示器34的顯示圖像或生成預(yù)定的控制信號(hào)。傳感部32的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與上述第一實(shí)施方式的相同，從而省略其描述。在如上述構(gòu)造的該實(shí)施方式的顯示設(shè)備51中，可以檢測(cè)用戶(hù)操作位置的坐標(biāo)和在觸摸面板31上進(jìn)行的按壓。此外，可以以高靈敏度檢測(cè)按壓操作而無(wú)須在檢測(cè)按壓時(shí)使接觸面板31具有大的運(yùn)動(dòng)量。至此，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于此，并基于本發(fā)明的技術(shù)思想可以做出各種變形。例如，在上面的實(shí)施方式中，構(gòu)成傳感設(shè)備的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的電極對(duì)被形成為沿著環(huán)狀彈性部件120的環(huán)形形狀，但本發(fā)明不限于此。如圖15A和15B所示，可以沿著彈性部件 120的圓周劃分電極對(duì)。圖15A和15B是傳感設(shè)備的示意性平面圖和示意性截面圖，該傳感設(shè)備示出了其中檢測(cè)機(jī)構(gòu)12被分成多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)部12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G和12H的實(shí)例。對(duì)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)部分12A 12H來(lái)說(shuō)，電極對(duì)是獨(dú)立形成的。根據(jù)該傳感設(shè)備，可基于其他的值或各檢測(cè)機(jī)構(gòu)部12A 12H的檢測(cè)信號(hào)的平均值來(lái)檢測(cè)按壓操作。此外，由于各檢測(cè)機(jī)構(gòu)部12A 12H根據(jù)對(duì)輸入部件11的按壓位置而輸出不同檢測(cè)信號(hào)，所以除了按壓之外，還可以檢測(cè)按壓位置。此外，在上面的實(shí)施方式中，構(gòu)成傳感設(shè)備的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的彈性部件120和介電層 124均被形成為環(huán)狀。但如圖16A和16B所示，彈性部件120和介電層IM可形成為片狀。 在這種情況下，形成在彈性部件120和介電層IM之間的間隙G形成在環(huán)狀粘結(jié)層122(支撐體)的內(nèi)圓周側(cè)上，并設(shè)置檢測(cè)電容的電極對(duì)以面向間隙G。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，檢測(cè)了基于彈性部件120進(jìn)入間隙G的電容變化，結(jié)果，可檢測(cè)在輸入部件11上進(jìn)行的按壓操作。此外，在圖16A和16B所示的傳感設(shè)備中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)可設(shè)置在輸入部件11的按壓操作區(qū)域中，結(jié)果，可以提高電極對(duì)配置的自由度。此外，在傳感設(shè)備應(yīng)用到顯示設(shè)備的情況下，如圖16B所示，顯示器34可設(shè)置在輸入部件(或觸摸面板)11和彈性部件120之間。此外，如圖17所示，可以在支撐片狀彈性部件120的粘結(jié)層122(支撐體)中形成預(yù)定形狀的圖案，并因此任意設(shè)置間隙G的形狀。在這種情況下，檢測(cè)電容變化的電極對(duì)設(shè)置在間隙G形成的區(qū)域上，從而形成檢測(cè)輸入部件的按壓操作的檢測(cè)機(jī)構(gòu)12J。間隙G被形成為任意形狀，結(jié)果，可以提高電極對(duì)配置的自由度，且檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以選擇性地形成在必須進(jìn)行按壓操作的區(qū)域中。類(lèi)似地，圖18示出了這樣的實(shí)例，其中，在支撐片狀彈性部件120的粘結(jié)層 122 (支撐體)中形成多個(gè)間隙G，且檢測(cè)機(jī)構(gòu)部12K、12L、12M、12N、12P、12Q、12R和12S設(shè)置于此。在該實(shí)例的情況下，由于檢測(cè)機(jī)構(gòu)部在輸入操作區(qū)域中獨(dú)立地形成，所以除了按壓操作，還可以檢測(cè)按壓位置。此外，在上面的第六實(shí)施方式中，已經(jīng)作為實(shí)例描述了其中使用圖1中所示的傳感設(shè)備1作為傳感部32的顯示設(shè)備51，但傳感部32的結(jié)構(gòu)并不限于上面的實(shí)例?？梢允褂玫诙降谖鍖?shí)施方式中所述的傳感設(shè)備。此外，在上面的實(shí)施方式中，已經(jīng)作為實(shí)例描述了檢測(cè)由用戶(hù)在輸入部件上進(jìn)行的按壓操作的傳感設(shè)備，但本發(fā)明并不限于此。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到檢測(cè)外部壓力(如大氣壓或水壓)的傳感設(shè)備。本申請(qǐng)包含涉及于2010年3月19日在日本專(zhuān)利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)JP 2010-063642的主題，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以做出不同變形、組合、子組合和修改，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等同替換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傳感設(shè)備，包括 第一部件；第二部件，能相對(duì)于所述第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)； 以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在所述第一部件和第二部件之間的彈性部件、設(shè)置在所述第一部件和所述彈性部件之間并在所述第一部件和所述彈性部件之間形成空氣層的支撐體以及形成包括根據(jù)所述空氣層的厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容的電極對(duì)，所述空氣層具有通過(guò)所述彈性部件的彈性形變而改變的厚度，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)被配置為基于所述電極對(duì)的組合電容的變化來(lái)輸出與所述第二部件在所述第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感設(shè)備，其中所述第一部件包括面向所述空氣層形成的介電層，所述電極對(duì)包括第一電極部和第二電極部，所述第一電極部和所述第二電極部設(shè)置在所述介電層上以面向所述空氣層，并在與所述第一方向正交的方向上彼此相對(duì)，以及所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于插入有所述空氣層的所述第一電極部與所述第二電極部之間的第一電容和插入有所述介電層的所述第一電極部與所述第二電極部之間的第二電容的組合電容的變化來(lái)輸出所述檢測(cè)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感設(shè)備，進(jìn)一步包括第三電極部，連接到接地電位并設(shè)置在所述第二部件上，從而在所述第一方向上與所述電極對(duì)相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感設(shè)備，其中所述電極對(duì)包括第一電極部，設(shè)置在所述第一部件上以面向所述空氣層， 以及第二電極部，設(shè)置在所述第二部件上以在所述第一方向上與所述第一電極部相對(duì)，并且所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)，基于所述空氣層和所述彈性部件的界面與所述第一電極部之間的第一電容和所述界面與所述第二電極部之間的第二電容的組合電容的變化來(lái)輸出所述檢測(cè)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感設(shè)備，其中所述支撐體是將所述彈性部件粘接至所述第一部件的壓敏層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感設(shè)備，進(jìn)一步包括計(jì)算部件，被配置為電連接到所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)，并基于所述檢測(cè)信號(hào)計(jì)算所述第二部件在所述第一方向上的運(yùn)動(dòng)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感設(shè)備，其中所述第二部件是檢測(cè)操作者在與所述第一方向正交的平面上的位置的觸摸面板，以及所述第一部件是容納所述觸摸面板的殼體。
8.—種傳感設(shè)備，包括 第一部件；第二部件，能相對(duì)于所述第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)； 以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在所述第一部件和所述第二部件之間的彈性部件、鄰近所述彈性部件設(shè)置并通過(guò)所述彈性部件的彈性形變來(lái)改變空氣層的厚度的介電部件以及形成包括根據(jù)所述空氣層的厚度的變化而改變的電容分量的多個(gè)電容的電極對(duì)，所述空氣層由所述介電部件在所述第一方向上與所述第一部件相對(duì)而形成，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)被配置為基于所述電極對(duì)的組合電容的變化而輸出與所述第二部件在所述第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。
9.一種顯示設(shè)備，包括第一部件，具有透光特性；第二部件，能相對(duì)于第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)；檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在所述第一部件和所述第二部件之間的彈性部件、設(shè)置在所述第一部件和所述彈性部件之間并在所述第一部件和所述彈性部件之間形成空氣層的支撐體以及形成包括根據(jù)所述空氣層的厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容的電極對(duì)，所述空氣層具有由所述彈性部件的彈性形變而改變的厚度，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)被配置為基于所述電極對(duì)的組合電容的變化來(lái)輸出與所述第二部件在第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)；以及顯示裝置，容納在所述第二部件中并具有與所述第一部件相對(duì)的顯示表面。
10.一種顯示設(shè)備，包括第一部件，具有透光特性；第二部件，能相對(duì)于所述第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)；檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在所述第一部件和所述第二部件之間的彈性部件、鄰近所述彈性部件設(shè)置并通過(guò)所述彈性部件的彈性形變來(lái)改變空氣層的厚度的介電部件以及形成包括根據(jù)所述空氣層的厚度的變化而改變的電容分量的多個(gè)電容的電極對(duì)，所述空氣層由所述介電部件在所述第一方向上與所述第一元件相對(duì)而形成，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)被配置為基于所述電極對(duì)的組合電容的變化而輸出與所述第二部件在第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)； 以及顯示器件，容納在所述第二部件中并具有與所述第一部件相對(duì)的顯示表面。
全文摘要
本發(fā)明披露了傳感設(shè)備和顯示設(shè)備。一種傳感設(shè)備，包括第一部件、第二部件和檢測(cè)機(jī)構(gòu)。第二部件能相對(duì)于第一部件在第一方向上相對(duì)地移動(dòng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在第一部件和第二部件之間的彈性部件，設(shè)置在第一部件和彈性部件之間并在第一部件和彈性部件之間形成空氣層的支撐體以及形成包括根據(jù)空氣層的厚度變化而改變的電容分量的多個(gè)電容的電極對(duì)，該空氣層具有由彈性部件的彈性形變而改變的厚度。該檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于電極對(duì)的組合電容的變化來(lái)輸出與第二部件在第一方向上的運(yùn)動(dòng)量相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102193699SQ20111005994
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者和田豐, 川口裕人 申請(qǐng)人:索尼公司