传感器装置、输入装置和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够静电式地检测输入操作的传感器装置、输入装置和电子设备。
【背景技术】
[0002]作为电子设备的传感器装置，举例而言，已知存在一种构造，其包括电容元件并且能够检测操作元件相对于输入操作表面的按压力和操作位置(例如，参见专利文件I)。
[0003]专利文件1:日本待审专利申请N0.2011-170659
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题
[0005]近年来，已通过利用手指移动的手势操作来执行具有高自由度的输入方法。此外，如果能够以高精度稳定地检测操作表面上的按压力，则预期可以实现更加多样性的输入操作。
[0006]考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种能够高精度地检测操作位置和按压力的传感器装置、输入装置和电子设备。
[0007]解决问题的手段
[0008]为了实现上述目的，根据本发明一实施方式，提供了一种传感器装置，所述传感器装置包括第一导电层、第二导电层、电极基板、第一支撑体和第二支撑体。
[0009]所述第一导电层形成为可变形的片状。
[0010]所述第二导电层设置成与第一导电层相对。
[0011]所述电极基板包括多条第一电极线和多条第二电极线，多条第二电极线被置成与多条第一电极线相对并与多条第一电极线交叉，电极基板可变形地设置在第一导电层与第二导电层之间，并且电极基板能够静电式地检测距第一导电层和第二导电层每一个的距离变化。
[0012]所述第一支撑体包括多个第一构造体和第一空间部，所述多个第一构造体将第一导电层与电极基板连接，所述第一空间部形成在多个第一构造体之间。
[0013]所述第二支撑体包括多个第二构造体和第二空间部，所述多个第二构造体每一个设置在彼此相邻的多个第一构造体之间并将第二导电层与电极基板连接，所述第二空间部形成在多个第二构造体之间。
[0014]根据所述传感器装置，当从第一导电层上方按压传感器装置时，第一导电层和第二导电层的每一个与电极基板之间的相对距离发生变化。基于该距离变化，能够静电式地检测诸如按压之类的输入操作。因此，能够增加针对输入操作的电容变化量，并能够提高检测灵敏度。这使得在进行接触操作时，所述传感器装置不仅可以检测有意识的按压操作，而且可以检测微小的按压力，因而所述传感器装置也能够用作触摸传感器。
[0015]此外，由于所述传感器装置不具有其中操作元件与电极基板的每条电极线直接电容耦合的构造，而是经由第一导电层执行输入操作，因此即使在使用戴手套的手指或诸如尖头触控笔之类的操作元件的情形下，也能够以高精度检测输入操作。
[0016]电极基板可进一步包括多个检测部，所述多个检测部的每一个形成在多条第一电极线和多条第二电极线的每个交叉区域中，并且所述多个检测部的每一个根据距第一导电层和第二导电层每一个的相对距离其电容可变。
[0017]这允许在所谓的互电容系统中对输入操作的检测，在所述互电容系统中，检测是基于第一电极线与第二电极线之间的电容变化量而执行的。因此，在多点触摸操作中对两个以上位置的同时检测易于执行。
[0018]所述多个检测部可形成为与多个第一构造体相对。
[0019]这样，在第一构造体通过从第一导电层上方的输入操作而位移到第二导电层一侧的情形中，与所述第一构造体相对的检测部也被相应地位移到第二导电层一侧。因此，检测部与第二导电层之间的相对距离能够很容易地改变，能够提高检测灵敏度。
[0020]可选择地，所述多个检测部可形成为与多个第二构造体相对。
[0021]由于上述构造，第二构造体和检测部每一个与第一空间部相对。这使得第一导电层与检测部之间的相对距离经由第一空间部很容易地改变，能够提高检测灵敏度。
[0022]第一支撑体可包括第一框架，所述第一框架将第一导电层与电极基板连接并沿着电极基板的外周边缘设置，第二支撑体可包括第二框架，所述第二框架将第二导电层与电极基板连接并设置成与第一框架相对。
[0023]第一框架和第二框架加固了整个传感器装置的外周部，从而提高了所述传感器装置的强度，并且能够提高处理性能。
[0024]此外，第二导电层可包括台阶部。
[0025]这能够增强第二导电层的刚性和整个传感器装置的强度。
[0026]此外，在根据本发明一个实施方式的传感器装置中，所述第二构造体不限于设置在彼此相邻的第一构造体之间。例如，第一构造体与第二构造体可被设置成彼此相对。
[0027]这样，其中第一构造体与第二构造体设置成彼此相对(重叠)的区域难以变形，因而成为具有低检测灵敏度的区域。这使得传感器装置中的检测灵敏度得到控制，提高了装置构造的自由度。
[0028]此外，所述电极基板不限于静电式地检测距第一导电层和第二导电层的每一个的距离变化的构造。例如，可静电式地检测距由导电体制成的操作元件和第二导电层的每一个的距离变化。
[0029]此外，所述第一支撑体不限于包括第一空间部的构造。多个第一构造体之间的间隙可由弹性材料等填充。
[0030]可选择地，所述第二支撑体不限于包括第二空间部的构造。多个第二构造体之间的间隙可由弹性材料等填充。
[0031]此外，多条第一电极线的每一条可包括多个第一单位电极体，所述多个第一单位电极体的每一个包括多个第一子电极，多条第二电极线的每一条可包括多个第二单位电极体，所述多个第二单位电极体的每一个包括多个第二子电极并与多个第一单位电极体相对，电极基板可包括基底材料、设置在基底材料上的多条第一电极线和多条第二电极线、以及多个检测部，在多个检测部中，第一单位电极体的每一个的多个第一子电极与第二单位电极体的每一个的多个第二子电极在电极基板的面内方向上彼此相对。
[0032]这样，第一电极线和第二电极线在电极基板的面内方向上彼此相对以电容耦合。这使得电极基板更薄并实现了整个传感器装置的尺寸减小。此外，由于多个第一子电极和第二子电极形成检测部，因此能够增加检测部的电容耦合的量，能够提高传感器装置的检测灵敏度。
[0033]根据本发明一实施方式，提供了一种输入装置，所述输入装置包括操作部件、第一导电层(导电层)、电极基板、第一支撑体和第二支撑体。
[0034]所述操作部件是可变形的片状并包括第一表面和第二表面，所述第一表面接收用户的操作，所述第二表面位于第一表面的相反侧上。
[0035]第一导电层设置成与第二表面相对。
[0036]电极基板包括多条第一电极线和多条第二电极线，多条第二电极线设置成与多条第一电极线相对并与多条第一电极线交叉，电极基板可变形地设置在操作部件与导电层之间并且能够静电式地检测距第一导电层的距离变化。
[0037]第一支撑体包括多个第一构造体和第一空间部，所述多个第一构造体将操作部件与电极基板连接，所述第一空间部形成在多个第一构造体之间。
[0038]第二支撑体包括多个第二构造体和第二空间部，所述多个第二构造体每一个设置在彼此相邻的第一构造体之间并将导电层与电极基板连接，所述第二空间部形成在多个第二构造体之间。
[0039]根据所述输入装置，当从操作部件上方压按压输入装置时，操作部件和导电层的每一个与电极基板之间的相对距离发生变化。基于该距离变化，能够静电式地检测诸如按压之类的输入操作。因此，能够增加基于输入操作的电容变化量，能够提高检测灵敏度。这使得在进行接触操作时，所述输入装置不仅可以检测有意识的按压操作，而且可以检测微小的按压力，因而所述输入装置可用作包括触摸传感器在内的输入装置。
[0040]所述操作部件可进一步包括形成在第二表面上的第二导电层。
[0041]所述检测基板能够静电式地检测距第一导电层和第二导电层的每一个的距离变化。
[0042]这使得经由金属膜进行输入操作，而不是通过其中操作元件与电极基板的每条电极线直接电容耦合的构造进行输入操作，因此即使在使用戴手套的手指或诸如尖头触控笔之类的操作元件的情形中，也能够以高精度检测输入操作。
[0043]此外，所述操作元件可包括显示单元。
[0044]如上所述，所述输入装置不具有其中操作元件与电极基板的每条电极线直接电容耦合的构造，因此即使在将包括导电材料的显示单元设置在电极基板与操作元件之间的情形中，也能够以高精度检测输入操作。换句话说，能够提供其中传感器装置设置在显示单元背面这样的构造，能够抑制显示单元的显示质量的劣化。
[0045]所述操作部件可包括多个按键区域。
[0046]这使得所述输入装置可用作键盘装置。
[0047]此外，所述电极基板可进一步包括多个检测部，所述多个检测部的每一个形成在多条第一电极线与多条第二电极线的每个交叉区域中，并且所述多个检测部的每一个根据距导电层的相对距离其电容可变。
[0048]此外，所述输入装置可进一步包括控制单元，所述控制单元电与电极基板电连接并且能够基于多个检测部的输出而产生与针对多个按键区域的每一个的输入操作有关的信息。
[0049]这使得所述输入装置通过所述控制单元执行与其上进行了输入操作的按键区域对应的控制。
[0050]所述多个第一构造体可沿着多个按键区域之间的边界设置。
[0051]这能够提供一种其中按键区域与第一空间部相对的构造。因此，在按键区域中的输入操作能够容易地改变操作部件与电极基板之间的距离，能够提高输入操作的检测灵敏度。
[0052]此外，所述多条第一电极线是平板形电极并且相对于所述多条第二电极线而言设置得更靠近所述操作部件侧，多条第二电极线的每一条可包括多个电极组。
[0053]这样，第一电极线接地，以起电磁屏蔽的作用。因此，在没有金属膜等形成于操作部件上这样的构造的情况下，可以抑制电磁波从例如电极基板的外侧侵入，可以提高检测灵敏度的可靠性。
[0054]此外，在根据本发明一个实施方式的输入装置中，所述第二构造体不限于设置在彼此相邻的第一构造体之间。例如，第一构造体和第二构造体可设置成在输入装置的厚度方向上彼此相对。
[0055]此外，所述电极基板不限于静电式地检测距第一导电层和第二导电层的每一个的距离变化的构造。例如，可静电式地检测距由导电体制成的操作元件和第二导电层的每一个的距离变化。
[0056]此外，所述第一支撑体不限于包括第一空间部的构造。多个第一构造体之间的间隙可由弹性材料等填充。可选择地，所述第二支撑体不限于包括第二空间部的构造。多个第二构造体之间的间隙可由弹性材料等填充。
[0057]根据本发明一实施方式，提供了一种输入装置，所述输入装置包括操作部件、背板、电极基板、第一支撑体和第二支撑体。
[0058]所述操作部件是可变形的片状并且包括第一表面、第二表面和导电层，所述第一表面接收用户的操作，所述第二表面位于第一表面的相反侧上，所述导电层形成在第二表面上。
[0059]所述背板设置成与第二表面相对。
[0060]所述电极基板包括多条第一电极线和多条第二电极线，并且所述电极基板可变形地设置在操作部件与背板之间，所述多条第二电极线设置成与多条第一电极线相对并与多条第一电极线交叉。
[0061]所述第一支撑体包括多个第一构造体，所述多个第一构造体将操作部件与电极基板连接。
[0062]所述第二支撑体包括多个第二构造体，所述多个第二构造体将背板与电极基板连接。
[0063]此外，所述多条第二电极线可以是平板形电极并且可以相对于所述多条第一电极线而言设置得更靠近背板侧，所述多条第一电极线的每一条可包括多个电极组。
[0064]这样，所述第二电极线接地，以起电磁屏蔽的作用。因此，如果背板不是导电体，则可以抑制电磁波从例如电极基板的外侧侵入，可以提高检测灵敏度的可靠性。
[0065]根据本发明一实施方式，提供了一种电子设备，所述电子设备包括操作部件、导电层、电极基板、第一支撑体、第二支撑体和控制器。
[0066]所述操作部件是可变形的片状并且包括第一表面和第二表面，所述第一表面接收用户的操作，所述第二表面位于第一表面的相反侧上。
[0067]所述导电层设置成与第二表面相对。
[0068]所述电极基板包括多条第一电极线和多条第二电极线，所述多条第二电极线被设置成与多条第一电极线相对并与多条第一电极线交叉，所述电极基板可变形地设置在操作部件与导电层之间并且能够静电式地检测距导电层的距离变化。
[0069]所述第一支撑体包括多个第一构造体和第一空间部，所述多个第一构造体将操作部件与电极基板连接，所述第一空间部形成在多个第一构造体之间。
[0070]所述第二支撑体包括多个第二构造体和第二空间部，所述多个第二构造体每一个设置在彼此相邻的第一构造体之间并将导电层与电极基板连接，所述第二空间部形成在多个第二构造体之间。
[0071]所述控制器包括控制单元，所述控制单元与电极基板电连接并且能够基于电极基板的输出而产生与针对多个操作部件的每一个的输入操作有关的信息。
[0072]本发明的效果
[0073]如上所述，根据本发明，可高精度地检测操作位置和按压力。
【附图说明】
[0074]图1是根据本发明第一实施方式的输入装置的示意性剖面图；
[0075]图2是输入装置的分解透视图；
[0076]图3是输入装置的主要部分的示意性剖面图；
[0077]图4是使用所述输入装置的电子设备的框图；
[0078]图5是显示输入装置的导电层的构造示例的示意性剖面图；
[0079]图6是描述将导电层和输入装置的金属膜连接至地电位的方法的示意图；
[0080]图7是描述将导电层和根据变形例的金属膜连接至地电位的方法的示意图；
[0081]图8是描述输入装置的检测部的构造的示意性剖面图；
[0082]图9是显示形成输入装置的第一支撑体的方法的示例的示意性剖面图；
[0083]图10是显示形成输入装置的第二支撑体的方法的示例的示意性剖面图；
[0084]图11是显示形成第一支撑体或第二支撑体的方法的变形例的示意性剖面图；
[0085]图12是显示输入装置的第一和第二构造体以及第一和第二电极线的布置示例的示意性平面图；
[0086]图13是显示导电层的开口、第一和第二构造体、以及第一和第二电极线的布置示例的示意性平面图；
[0087]图14是显示当利用操作元件将输入装置的第一表面上的一个点沿Z轴方向向下按压时，施加至第一和第二构造体的力的状态的示意性剖面图；
[0088]图15是主要部分的示意性剖面图，显示了当第一构造体上方的第一表面的一个点通过操作元件而接收操作时输入装置的状态，并显示了此时从检测部输出的输出信号的一个示例；
[0089]图16是主要部分的示意性剖面图，显示了当第一表面通过操作元件而接收操作时输入装置的状态，并显示了此时从检测部输出的输出信号的一个示例，其中A显示了操作元件为触控笔(stylus)的情形，B显示了操作元件为手指的情形；
[0090]图17是显示将输入装置安装到电子设备上的示例的示意性剖面图；
[0091]图18是显示图1中所示的输入装置的变形例I的其中部分形成粘结层的构造的示意性剖面图；
[0092]图19是示意性地显示图18中所示的柔性显示器(显示单元)被贴合至附图中所示的金属膜的整个表面的状态的视图，所述整个表面包括外周部分；
[0093]图20是显示图1中所示的输入装置的变形例I的另一构造的示意性剖面图，显示了粘结层以预定的平面图案形成的一个示例；
[0094]图21是显示图20中所示的粘结层的平面图案的示例的示意图；
[0095]图22是显示图1中所示的输入装置的变形例2的第一和第二电极线的构造示例的示意性平面图，其中A表示第一电极线，B表示第二电极线；
[0096]图23是显示图22中所示的第一和第二电极线的单位电极体的形状示例的示意图；
[0097]图24是显示图1中所示的输入装置的变形例3的第一和第二构造体以及第一和第二电极线的布置示例的示意性平面图；
[0098]图25是主要部分的示意性剖面图，显示了当图24的输入装置的第一表面通过操作元件而接收操作时输入装置的状态；
[0099]图26是显示图1中所示的输入装置的变形例4的构造的示意性剖面图；
[0100]图27是主要部分的示意性剖面图，显示了图1中所示的输入装置的变形例5的构造示例2 ；
[0101]图28是主要部分的示意性剖面图，显示了图1中所示的输入装置的变形例5的构造示例3 ；
[0102]图29是主要部分的示意性剖面图，显示了图1中所示的输入装置的变形例5的构造示例4 ；
[0103]图30是主要部分的示意性剖面图，显示了图1中所示的输入装置的变形例5的构造示例5 ；
[0104]图31是根据本发明第二实施方式的输入装置的示意性剖面图；
[0105]图32是显示输入装置的操作部件的构造示例的示意性剖面图；
[0106]图33是显示图31中所示的输入装置的变形例的构造的放大剖面图；
[0107]图34是显示图33中所示的输入装置的第一和第二构造体的布置示例的平面图，其中A显示了第一构造体，B显示了第二构造体；
[0108]图35是显示图33中所示的输入装置的多个第一和第二电极线的构造示例的平面图，其中A显示了第一电极线，B显示了第二电极线；
[0109]图36是显示图34中所示的第一和第二构造体的布置示例的放大平面图；
[0110]图37是显示其中整合有根据本发明第三实施方式的输入装置的电子设备的示意性剖面图；
[0111]图38是显示根据本发明第四实施方式的输入装置的构造的视图，其中A是示意性剖面图，B是显示A的主要部分的放大剖面图；
[0112]图39是显示图38中所示的输入装置的第一和第二电极线的构造示例的示意性平面图，其中A显示了第一电极线，B显示了第二电极线；
[0113]图40中，A是显示图38中所示的输入装置的第一和第二电极线的阵列的平面图，B是当从A的A-A方向看时的剖面图；
[0114]图41是描述图38中所示的检测部的构造的示意性剖面图；
[0115]图42是根据本发明第五实施方式的构造示例的输入装置的示意性剖面图；
[0116]图43是显示图42中所示的输入装置的第一和第二构造体以及第一和第二电极线的布置示例的示意性平面图；
[0117]图44是根据本发明第五实施方式的另一构造示例的输入装置的示意性剖面图；
[0118]图45是显示图44中所示的输入装置的第一和第二构造体以及第一和第二电极线的布置示例的示意性平面图；
[0119]图46是显示图42中所示的输入装置的变形例的第一和第二电极线的构造示例的示意性平面图，其中A显示了第一电极线，B显示了第二电极线；
[0120]图47是显示图44中所示的输入装置的变形例的第一和第二电极线的构造示例的示意性平面图，其中A显示了第一电极线，B显示了第二电极线；
[0121]图48是显示根据本发明第六实施方式的变形例的输入装置的构造的视图，其中A是透视图，B是当从A的B-B方向看时的剖面图；
[0122]图49是显示图48中所示的输入装置的变形例的构造的透视图。
【具体实施方式】
[0123]下文中，将参照附图来描述本发明的实施方式。
[0124]〈第一实施方式〉
[0125]图1是根据本发明第一实施方式的输入装置100的示意性剖面图。图2是输入装置100的分解透视图。图3是输入装置100的主要部分的示意性剖面图。图4是使用输入装置100的电子设备70的框图。下文中，将描述该实施方式的输入装置100的构造。应当注意的是，在附图中，X轴和Y轴表示彼此正交的方向(输入装置100的面内方向)，Z轴表示与X轴和Y轴正交的方向(输入装置100的厚度方向或垂直方向)。
[0126][输入装置]
[0127]输入装置100包括接收用户的操作的柔性显示器(显示单元)11和检测用户的操作的传感器装置I。输入装置100例如形成作为柔性触摸面板显示器并被整合到稍后将描述的电子设备70中。传感器装置I和柔性显示器11每个都具有在垂直于Z轴的方向上延伸的平板形状。
[0128]柔性显不器11包括第一表面110和位于第一表面110的相反侧上的第二表面120。在输入装置10中，柔性显示器11具有作为输入操作单元的功能和作为显示单元的功能。换句话说，柔性显示器11使第一表面110起输入操作表面和显示表面的作用并且从在Z轴方向向上的第一表面110显示对应于用户操作的图像。在第一表面110上，显示对应于键盘、GUI (图形用户界面)等的图像。针对柔性显示器11执行操作的操作元件的示例包括图16B中所示的手指f和图16A中所示的触控笔S。
[0129]柔性显示器11的具体构造没有特别限制。举例而言，作为柔性显示器11，能够采用所谓的电子纸、有机EL(电致发光)面板、无机EL面板、液晶面板等。此外，柔性显示器11的厚度也没有特别限制，例如为大约0.1mm至Imm0
[0130]传感器装置I包括金属膜(第一导电层或第二导电层)12、导电层(第二导电层或第一导电层)50、电极基板20、第一支撑体30和第二支撑体40。传感器装置I设置在柔性显不器11的第二表面120 —侧上。
[0131]金属