传感器、输入装置和电子设备

文档序号:1367165 发布日期:2020-08-11 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 传感器、输入装置和电子设备 (Sensor, input device, and electronic apparatus ) 是由 小林健 蛭子井明 坂仓義晃 胜原智子 长谷川隼人 宫胁真奈美 于 2018-12-28 设计创作,主要内容包括:一种传感器,包括电容式传感器电极层、参考电极层和设置在传感器电极层和参考电极层之间的弹性层。弹性层的厚度为100μm以下,并且弹性层的单位面积重量小于3mg/cm&lt;Sup&gt;2&lt;/Sup&gt;。(A sensor includes a capacitive sensor electrode layer, a reference electrode layer, and an elastic layer disposed between the sensor electrode layer and the reference electrode layer. The elastic layer has a thickness of 100 μm or less and a weight per unit area of less than 3mg/cm 2 。)

传感器、输入装置和电子设备

技术领域

本公开涉及一种传感器、输入装置和电子设备。

背景技术

近年来,提出了一种能够检测壳体表面的压力的电子设备。例如,作为这种电子设备之一,专利文献1提出了包括在壳体的内侧面上的膜状传感器的设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:PCT国际公开小册子WO2016/143241

发明内容

发明所要解决的技术问题

由于电子设备的壳体通常具有高刚性,因此需要具有高灵敏度的传感器。

本公开内容的目的在于提供一种具有良好灵敏度的传感器、包含有该传感器的输入装置和电子设备。

解决技术问题的手段

为了解决上述问题,第一公开是一种传感器,该传感器包括电容式传感器电极层、参考电极层以及设置在传感器电极层和参考电极层之间的弹性层。弹性层的厚度为100μm以下,并且弹性层的单位面积重量小于3mg/cm2

第二公开是一种输入装置,该输入装置包括外部主体、根据第一公开的传感器以及用于支撑传感器使得该传感器与外部主体相对的支撑件。

第三公开是一种电子设备,所述电子设备包括外部主体、根据第一公开的传感器以及用于支撑传感器使得该传感器与外部主体相对的支撑件。

发明效果

根据本公开内容,可以获得具有良好灵敏度的传感器。需要注意的是,这里描述的效果不一定是限制性的,并且可以是本公开内容中描述的任何效果,也可以是不同于这些效果的效果。

附图说明

图1A是示出根据本公开实施方式的电子设备的外观的平面图。图1B是沿着图1的A的IB-IB线截取的剖视图。

图2是示出根据本发明实施方式的电子设备的构造的分解透视图。

图3A是描绘传感器的形状的透视图。图3B是描绘传感器的布置形式的透视图。

图4是描绘传感器的构造的剖视图。

图5是描绘柔性印刷板的构造的平面图。

图6是描绘感测部的构造的平面图。

图7是示出根据本公开实施方式的电子设备的电路结构的框图。

图8是示出根据本公开实施方式的电子设备的区域的示意图。

图9是示出在唤醒操作时电子设备的操作的流程图。

图10是示出在滑动操作时电子设备的操作的流程图。

图11是示出在相机应用的自动启动操作时电子设备的操作的流程图。

图12是示出在检测到右手/左手时电子设备的操作的流程图。

图13是描绘当用户用左手握住电子设备时输出值(Δ值)的分布的示例的示意图。

图14是描述弹性层的修改的分解透视图。

图15是描绘弹性层的修改的剖视图。

图16是描绘弹性层的修改的透视图。

图17是描绘工作示例1-2到1-4和比较示例1-1和1-2的传感器的评估结果的图。

图18的A部分是描绘工作示例1-1至1-4和4-1至4-4以及比较示例4-2和4-3的传感器的评估结果的图。图18的B部分是描绘工作示例1-1至1-4和4-1至4-4以及比较示例4-1至4-15的评估结果的图。

具体实施方式

以下顺序描述本公开内容的实施方式。

电子设备的构造

电子设备的电路结构

电子设备的操作区域

传感器的操作

电子设备的操作

效果

修改

[电子设备的构造]

在下文中,参考图lA、图1B和图2描述根据本公开实施方式的电子设备10。电子设备10通常被称为智能手机,包括作为外部主体的壳体11、具有传感面(第一面)20S和与传感面相对的背面(第二面)的两个传感器20、框架12、布置在框架12中的板13和设置在框架12上的前面板14。框架12用作支撑传感器20的支撑件,使得壳体11的内侧面11SR和11SL以及感测面20S彼此相对。

电子设备10能够通过用手指等按压电子设备10的侧面10SR和10SL来执行(1)唤醒操作、(2)滑动操作、(3)相机应用的自动启动操作、(4)右手/左手的检测功能等。

输入装置包括壳体11、传感器20和框架12。输入装置还可根据需要包括有板13。

(壳体)

壳体11包括矩形板形式的底部11M(构成电子设备10的背面),和设置在底部11M的相对长边侧上的侧壁部11R和11L。侧壁部11R和11L被构造成当它们被压向感测面20S时通过弹性层28按压感测面20S。在内侧面11SR的端部附近设置有突起11a。突起11a被构造成与设置在框架12的支撑面12SR上的凹部12a啮合。此外,内侧面11SL和支撑面12SL分别具有与内侧面11SR和支撑面12SR相似的构造。

壳体11包括例如金属、聚合物树脂或木材。作为金属,例如,作为单一物质的铝、钛、锌、镍、镁、铜、铁等以及包括上述金属中的两种或更多种的合金是适用的。作为这种合金的一个具体例子,不锈钢(不锈钢:SUS)、铝合金、镁合金、钛合金等是适用的。作为聚合物树脂,例如,丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物合成树脂(ABS树脂)、聚碳酸酯(PC)树脂、PC-ABS合金树脂等是适用的。

(框架)

框架12容纳在侧壁部11R和11L之间。如果从垂直于底部11M的方向俯视框架12,则框架12具有略小于底部11M的矩形环形。框架12具有分别与侧壁部11R和11L的内侧面11SR和11S相对的支撑面12SR和12SL。传感器20被支撑在支撑面12SR上,使得侧壁部11R的内侧面11SR和感测面20S彼此相对。类似地,另一个传感器20被支撑在支撑面12SL上,使得侧壁部11L的内侧面11SL和感测面20S彼此相对。

(板)

板13是电子设备10的主板,并且包括控制器IC(集成电路)(以下简称为“IC”)13a和主CPU(中央处理单元)(以下简称为“CPU”)13b。IC 13a是控制两个传感器20以检测施加到相应感测面20S的压力的控制部分。CPU 13b是用于控制整个电子设备10的控制部分。例如,CPU 13b基于从IC 13a提供给CPU 13b的信号来执行各种处理。

(前面板)

前面板14包括显示装置14a,并且电容式触摸面板设置在显示装置14a的表面上。显示装置14a基于从CPU 13b提供的视频信号等显示屏幕图像。作为显示装置14a,例如,液晶显示器、电致发光(电致发光:EL)显示器等是适用的。然而,它们不是限制性的。

(传感器)

传感器20通常被称为压敏传感器,并且具有如图3A所示的细长矩形膜的形式。注意,在本公开内容中限定了膜还包括片材。连接部41被设置成从传感器20的长边的中间延伸。更具体地,如图5所示,传感器20包括具有细长矩形膜形式的传感器电极层30,并且连接部41从传感器电极层30的长边的中间延伸。传感器电极层30和连接部41由单个柔性印刷电路(柔性印刷电路,下文中称为FPC)40整体构造。

如图3B所示,传感器20在侧壁部11R侧的背面通过粘合层27粘贴到框架12的支撑面12SR。此外,如果向FPC 40施加力,则产生噪声,因此,连接部41优选通过粘合层29粘贴到框架12。此外,与上述侧壁部11R的传感器20类似,传感器20在侧壁部11L侧的背面被粘贴到支撑面12SL。

如图4所示,传感器20包括电容式传感器电极层30,传感器电极层30包括多个感测部30SE、电极基板21和22、弹性层23、间隙层24和粘合层25至27。应当注意,在本说明书中,传感器20的纵向被称为±X轴方向,宽度(横向)被称为±Y轴方向,垂直于纵向和横向的方向(即,垂直于感测面20S的方向)被称为±Z轴方向。

电极基板21和传感器电极层30被布置成使得电极基板21的主表面和传感器电极层30彼此相对。弹性层23设置在电极基板21的主表面和传感器电极层30之间。弹性层23和电极基板21通过粘合层25彼此粘合,并且弹性层23和传感器电极层30通过粘合层26彼此粘合。应当注意,在弹性层23由粘性材料制成的情况下,不需要设置粘合层25和26。

电极基板22和传感器电极层30被布置成使得电极基板22的主表面和传感器电极层30彼此相对。间隙层24设置在电极基板22的主表面和传感器电极层30之间。电极基板22和传感器电极层30通过间隙层24彼此粘贴。

(传感器电极)

传感器电极层30具有细长矩形的形状,并且是如上所述的FPC 40的一部分。通过以这种方式将传感器电极层30形成为FPC 40的一部分,可以减少部件的数量。此外,可以提高传感器20和板13之间的连接的耐冲击性。如图5所示,FPC 40包括传感器电极层30和从传感器电极层30的长边的中间延伸的连接部41。

如图6所示,传感器电极层30包括具有柔性的基板31、多个脉冲电极32、多个感测电极33和设置在基板31的一个主表面上的一个接地电极34a,以及设置在基板31的另一个主表面上的一个接地电极34b。每个感测部30SE包括脉冲电极32和感测电极33。如果从Z轴方向俯视多个感测部30SE,则多个感测部30SE在X轴方向上以等距离一维布置,从而形成一条线。每个感测部SE检测对应于感测部SE和电极基板21之间的距离的电容。

连接部41包括设置在基板31的一个主表面上的布线32a和33a以及连接端子42。每条布线32a将脉冲电极32和接地电极34a或34b电连接到设置在连接部41的一端的连接端子42。每条布线33a将感测电极33和设置在连接部41的一端的连接端子42彼此电连接。连接端子42电连接到板13。

FPC 40还可以在基板31的一个主表面上包含有绝缘层(未示出),诸如覆盖脉冲电极32、感测电极33、接地电极34a以及布线32a和33a的覆盖层膜。

基板31包含聚合物树脂并且具有柔性。作为聚合物树脂,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸树脂(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰纤维素(TAC)、聚酯、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂、脲树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、环烯烃聚合物(COP)、降冰片烯基热塑性树脂等是适用的。然而,这些聚合物树脂不是限制性的。

分别作为第一和第二电极的脉冲和感测电极32和33被构造成形成电容耦合。更具体地,脉冲和感测电极32和33具有梳齿形状,并且被布置成使得其梳齿彼此啮合。感测部30SE包括脉冲电极32和感测电极33,它们被布置成彼此啮合。

布线32a从脉冲电极32引出,沿着基板31的一个主表面的外围部分铺设,并通过连接部41连接到连接端子42。感测电极33的布线33a从感测电极33引出,沿着基板31的一个主表面的外围部分布置,并通过连接部41连接到连接端子42。

(电极基板)

电极基板21和22是具有柔性的电极膜。电极基板21构成传感器20的感测面20S,并且电极基板22构成传感器20的背面。

电极基板21包括具有柔性的基板21a和设置在基板21a的一个主表面上的参考电极层(以下称为“REF电极层”)21b。电极基板21布置在传感器电极层30的一个主表面侧,使得REF电极层21b与传感器电极层30的一个主表面相对。电极基板22包括具有柔性的基板22a和设置在基板22a的一个主表面上的REF电极层22b。电极基板22布置在传感器电极层30的另一个主表面侧,使得其REF电极层22b与传感器电极层30的另一个主表面相对。

基板21a和22a具有膜状形状。作为用于电极基板21和22的材料,可以例举出类似于上述基板31的聚合物树脂。REF电极层21b和22b通常被称为接地电极,并且具有接地电势。作为REF电极层21b和22b的形状,例如,薄膜形状、箔形状、网格形状等是适用的。然而,形状不是限制性的。

如果REF电极层21b和22b具有导电性就足够了,并且可以使用例如包含无机导电材料的无机导电层、包含有机导电材料的有机导体层、包含无机导电材料和有机导电材料的有机-无机导体层等来构造REF电极层21b和22b等。无机导电材料和有机导电材料可以具有颗粒的形式。

作为无机导电材料,例如,金属、金属氧化物等是适用的。这里,金属被定义为包括半金属。作为金属,例如,诸如铝、铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑和铅的金属以及包括两种或更多种金属的合金是适用的。然而,它们不是限制性的。作为金属氧化物,例如,氧化铟锡(ITO)、氧化锌、氧化铟、掺杂锑的氧化铜、氟化氧化锌、掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌、掺杂硅的氧化锌、氧化锌-氧化锡、氧化铟-氧化锡和氧化锌-氧化铟-氧化镁是适用的。然而,所提到的金属氧化物不是限制性的。

作为有机导电材料,例如,碳材料、导电聚合物等是适用的。作为碳材料,例如炭黑、碳纤维、富勒烯、石墨烯、碳纳米管、碳微线圈、纳米角等是适用的。然而,提到的碳材料不是限制性的。作为导电聚合物,例如,取代或未取代的聚胺、聚吡咯、聚噻吩或由选自它们中的一种或两种组成的(共)聚合物是适用的。然而,所提到的导电聚合物不是限制性的。

REF电极层21b和22b可以是通过干法工艺和湿法工艺中的任何一种生产的薄膜。作为干法工艺,例如,溅射法、蒸发法等是适用的。然而,它们不是限制性的。

因为电极基板21和22设置在传感器电极层30的相对主表面侧,所以可以防止外部噪声(外部电场)从传感器20的相对主表面侧进入传感器电极层30。因此,可以抑制外部噪声导致的传感器20的检测精度的降低或错误检测。

(弹性层)

弹性层23被构造为通过施加到感测面20S的压力而弹性变形。由于弹性层23夹在传感器电极层30和电极基板21之间,所以可以调节传感器20的灵敏度和动态范围。弹性层23的厚度为100μm以下,此外,弹性层23的单位面积重量小于3mg/cm2。这使得能够获得良好的灵敏度。

从提高传感器20的灵敏度的观点来看,弹性层23的厚度的上限值优选为75μm以下,更优选为50μm以下,甚至更优选为40μm以下,并且特别优选为25μm以下。

尽管弹性层23的厚度的下限值没有特别限制,但是优选为1μm或更大,更优选为3μm或更大,并且甚至更优选为5μm或更大。如果弹性层23的厚度小于1μm,则传感器20的灵敏度非常高,从而可以抑制电子设备10由于侧壁部11R或11L的意外按压而发生故障。

弹性层23的厚度可以通过以下方式计算。首先,传感器20通过FIB(聚焦离子束)方法等加工以产生横截面,并且使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope:SEM)捕获横截面图像(以下称为“横截面SEM图像”)。然后,在横截面SEM照片中从弹性层23内随机选择一个点,并在该点测量弹性层23的厚度。

从提高传感器20的灵敏度的观点来看,弹性层23的单位面积重量的上限值优选为2.5mg/cm2以下,更优选为1.5mg/cm2以下,甚至更优选为1.0mg/cm2以下,并且具体优选为0.5mg/cm2以下。

尽管对弹性层23的单位面积重量的下限值没有具体限制,但优选为0.1mg/cm2或更高,更优选为0.3mg/cm2或更高,甚至更优选为0.5mg/cm2或更低。如果弹性层23的厚度小于0.1mg/cm2,则传感器20的灵敏度过高,以至于可以抑制电子设备10由于侧壁部11R或11L的意外按压而到导致的误操作。

弹性层23的单位面积重量以下列方式计算。首先,在通过从传感器20剥离电极基板21或通过类似操作而使弹性层23的表面暴露之后,在这种状态下测量传感器20的质量M1。然后,在通过将弹性层23溶解在溶剂中或以类似方式从传感器20移除弹性层23之后,在这种状态下测量传感器20的质量M2。最后,弹性层23的单位面积重量通过以下表达式计算:

弹性层23的每单位面积重量[mg/cm2]=(质量M1-质量M2)/(弹性层23的面积S)

弹性层23包括多孔层。优选地,多孔层是纤维层。纤维层例如是无纺布或织布。虽然包含在纤维层中的纤维可以是纳米纤维或者可以是比纳米纤维厚的纤维,但是从提高传感器20的灵敏度的角度来看,优选地,纤维是纳米纤维。虽然纤维可以包含聚合物树脂或者可以包括无机材料,但是从提高传感器20的灵敏度的角度来看,优选地,纤维包含聚合物树脂。

多孔层可以是包括由纤维结构形成的三维结构(类似于无纺布的不规则网络结构)并且其中具有多个间隙(孔)的层。在多孔层包括三维结构的情况下,可以产生具有高孔隙率的结构,此外,有利于变薄。

纤维结构是相对于纤维直径(直径)具有足够长度的纤维物质。例如,多个纤维结构随机聚集和重叠以构成多孔层。否则,单个纤维结构可以被随机缠绕形成多孔层。或者,由单个纤维结构形成的多孔层和由多个纤维结构形成的另一个多孔层可以以混合方式存在。

纤维结构例如线性延伸。纤维结构的形状可以是任何形状,并且可以是例如卷曲的或中间弯曲的。否则,纤维结构可以是中间分支的。

纤维结构的最小纤维直径优选为500nm以下,更优选为300nm以下。虽然平均纤维直径优选地例如等于或大于0.1μm但等于或小于10μm,但是它可能超出范围。随着平均纤维直径的减小,孔的孔径增大。平均纤维直径可以通过使用例如扫描电子显微镜的显微镜观察来测量。纤维结构可以具有任何平均长度。纤维结构例如通过相分离法、相转化法、静电(电场)纺织法、熔融纺织法、湿法纺织法、干法纺织法、凝胶纺织法、溶胶-凝胶法或喷涂法形成。通过使用上述任何一种方法,可以容易且稳定地形成相对于纤维直径具有足够长度的纤维结构。

纤维结构优选由聚合物材料和无机材料中的至少一种形成,并且特别优选由纳米纤维形成。这里,纳米纤维是具有纤维直径等于或大于1nm但等于或小于1000nm并且具有长度等于或大于纤维直径的100倍的纤维物质。通过使用这种纳米纤维作为纤维结构,孔隙率变高并且变薄成为可能。由纳米纤维形成的纤维结构优选通过静电纺织方法形成。通过使用静电纺织方法,可以容易且稳定地形成具有小纤维直径的纤维结构。

(间隙层)

间隙层24将电极基板22和传感器电极层30彼此分开,并且传感器20的初始电容由间隙层24的厚度来调节。间隙层24可以被构造为经由施加到感测面20S的压力而弹性变形,或者可以不被构造为弹性变形。

间隙层24包含具有绝缘性质的粘合剂,并且还具有作为粘合层的功能。间隙层24包括例如单层的粘合层或在基板的相对面上具有粘合层的层压材料(例如,双面粘合膜)。

作为包含在粘合层中的粘合剂,例如,可以使用丙烯酸粘合剂、硅酮基粘合剂或聚氨酯基粘合剂中的至少一种。应当注意,在本公开内容中,粘性(压敏粘合)定义为是一种粘合(粘合)。根据这个定义,粘性层被认为是一种粘合层。

(粘合层)

粘合层25至27包括例如具有绝缘性质的粘合剂或双面粘合膜。作为粘合剂,可以举例类似于上述间隙层24的粘合剂。

[电子设备的电路结构]

如图7所示,电子设备10包括两个传感器20、CPU 13b、IC 13a、GPS部分51、无线通信部分52、声音处理部分53、麦克风54、扬声器55、NFC通信部分56、电源部分57、存储部分58、振动器59、显示设备14a、运动传感器60和照相机61。

GPS部分51是位置测量部分,其从称为GPS(全球定位系统)的系统的卫星接收无线电波,以执行当前位置的位置测量。无线通信部分52根据例如Bluetooth(蓝牙)(注册商标)的标准执行与另一终端的近场无线通信。NFC通信部分56根据NFC(近场通信)的标准执行与相邻读取器/写入器的无线通信。由GPS部分51、无线通信部分52和NFC通信部分56获得的数据被提供给CPU13b。

麦克风54和扬声器55连接到声音处理部分53,并且声音处理部分53通过无线通信部分52执行用于与通过无线通信连接的一方进行通信的处理。此外,声音处理部分53还可以执行声音输入操作的处理。

电源部分57向设置在电子设备10中的CPU 13b、显示装置14a等供电。电源部分57包括诸如锂离子二次电池的二次电池、用于控制二次电池的充电/放电的充电/放电控制电路等。应当注意,尽管未在图7中示出,但是电子设备10具有用于对二次电池充电的端子。

存储部分58是RAM(随机存取存储器)等,并且存储OS(操作系统)、应用程序、运动图像、图像、音乐、文档等的各种数据。

振动器59是用于使电子设备10振动的构件。例如,电子设备10通过驱动振动器59并振动电子设备10来发出来电、接收电子邮件等的通知。

显示装置14a基于从CPU 13b提供的视频信号等显示各种屏幕图像。此外,显示装置14a将根据显示装置14a的显示面的触摸操作的信号提供给CPU 13b。

运动传感器60检测握持电子设备10的用户的运动。作为运动传感器60,使用加速度传感器、陀螺仪传感器、电子罗盘、气压传感器等。

照相机61包括透镜组和诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)成像元件的成像元件,并且在CPU 13b的控制下捕获静止图像、运动图像等的图像。捕获的静止图像、运动图像等被存储在存储部分58中。

传感器20根据施加到感测面20S的压力检测电容,并根据该电容向IC 13a输出输出信号。

IC 13a具有存储在其中的用于控制传感器20的固件,并且检测传感器20具有的每个感测部30SE的电容的变化(压力),并且根据检测结果向CPU 13b输出信号。

CPU 13b基于从IC 13a提供的信号执行各种处理。此外,CPU 13b处理从GPS部分51、无线通信部分52、NFC通信部分56、运动传感器60等提供的数据。

[电子设备的操作区域]

如图8所示,传感器20通过连接部41连接到IC 13a。IC 13a和CPU 13b通过诸如I2C总线的总线43相互连接。尽管在图8中示出了传感器20包括16个感测部30SE的构造,但是感测部30SE的数量不限于此,并且可以根据传感器20的期望特性来适当地设置。此外,尽管传感器20被描绘为使得感测面20S平行于XZ平面延伸,以便于理解传感器20的构造,但是实际上感测面20S保持平行于XY平面。

(音量调节区域)

电子设备10在侧面10SL上具有用于调节音量的音量调节区域11VR。通过沿着音量调节区域11VR在上方向(第一方向)上滑动地移动手指,能够增大音量,并且通过沿着音量调节区域11VR在下方向(第二方向)上滑动地移动手指,能够减小音量。这里,假设上方向表示+X轴方向,下方向表示-X方向。应当注意,音量调节区域11VR是滑动操作区域的示例。

应当注意,图8中描绘的音量调节区域11VR的位置是示例,并且音量调节区域11VR的位置不限于此。此外,虽然在图8中,电子设备10被构造为使得音量调节区域11VR仅设置在侧面10SL上,但是音量调节区域11VR可以另外设置在侧面10SR和10SL两者上。

音量调节区域11VR具有两个或更多个感测部30SE。IC 13a基于从音量调节区域11VR的感测部30SE提供的信号来确定是否已经在上方向或下方向上执行了滑动操作。在确定已经在上方向或下方向上执行了滑动操作的情况下,IC 13a向CPU 13b提供用于通知已经在上方向或下方向上执行了滑动操作的信号。

(相机保持区域)

电子设备10在每个侧面10SR和10SL的相对端具有相机保持区域11CR。如果用户用手指握住四个相机保持区域11CR,则相机应用程序自动启动。每个相机保持区域11CR具有至少一个感测部30SE。

IC 13a基于从每个相机保持区域11CR的感测部30SE提供的信号,确定用户是否用手指保持相机保持区域11CR。在确定四个相机保持区域11CR由手指保持的情况下,IC 13a向CPU 13b提供用于请求启动相机应用的信号。

(快门操作区域)

电子设备10在侧面10SL的上方向的一端部具有快门操作区域11SHR。应当注意,尽管图8描绘了快门操作区域11SHR和四个相机保持区域11CR中的一个是相同区域的情况,但是它们也可以是彼此不同的区域。

IC 13a基于从快门操作区域11SHR所具有的感测部30SE提供的信号来确定快门操作区域11SHR是否用手指按压。在确定快门操作区域11SHR用手指保持的情况下,IC 13a向CPU 13b提供用于请求快门操作(即,图像的获取操作)的信号。

[传感器的操作]

现在,描述根据本公开内容的一个实施方式的传感器20的操作。如果IC 13a在脉冲电极32和感测电极33之间施加电压,则在脉冲电极32和感测电极33之间形成电场线(电容耦合)。

如果传感器20的感测面20S被按压,则弹性层23弹性变形,于是电极基板21朝向传感器电极层30偏转。因此,电极基板21和传感器电极层30变得更近,并且脉冲电极32和感测电极33之间的部分电场线流向电极基板21和22,从而改变感测部30SE的电容。基于电容的变化,IC 13a检测施加到传感器20的一个主表面的压力,并将检测结果输出到CPU 13b。

应当注意,在间隙层24被构造为经由施加到感测面20S的压力而弹性变形的情况下,传感器20以以下方式操作。特别地,如果传感器20的感测面20S被按压,则弹性层23弹性变形,使得电极基板21朝向传感器电极层30偏转,并且使传感器电极层30朝向电极基板22偏转。因此,电极基板21和传感器电极层30越来越近,并且传感器电极层30和电极基板22越来越近,于是脉冲电极32和感测电极33之间的部分电场线流向电极基板21和22,从而改变感测部30SE的电容。

[电子设备的操作]

现在,依次描述电子设备10在(1)唤醒操作、(2)滑动操作、(3)相机应用的自动启动操作和(4)右手/左手检测时的操作。

(1)唤醒操作

响应于电子设备10的用户对处于睡眠模式的电子设备10的抓握,唤醒操作使CPU13b从睡眠模式返回以驱动显示装置14a。作为唤醒操作的特定示例,其中用户拿起放置在桌子上的处于睡眠模式的电子设备10并抓握电子设备10以使得显示装置14a的屏幕图像被显示的示例是适用的。

下面,参考图9描述唤醒操作时电子设备10的操作。这里,假设在步骤S11之前,CPU13b处于睡眠模式,并且例如在一帧中执行图9所示的处理。要注意的是,该帧表示当对与IC13a连接的传感器20执行扫描操作并且通过信号处理获得压力分布(电容分布)时的一系列处理或一段处理,此后,基于所得到的压力分布(在某些情况下,与过去多个帧之间的按时间顺序的压力分布变化一起),并且,根据情况需要,用户的输入操作内容被输出到上部控制部分(这里是CPU 13b)。通常,在预先确定的每个固定时间段之后IC 13a重复该帧处理,以解释用户的输入操作,并将解释的结果输出到CPU 13b。

首先,在步骤S11中,IC 13a检测每个感测部30SE的输出值(Δ值)。然后,在步骤S12中,IC 13a确定所有感测部30SE的输出值的总和是否等于或大于阈值。

在步骤S12中确定所有感测部30SE的输出值的总和等于或大于阈值的情况下,在步骤S13中,IC 13a向CPU 13b输出唤醒中断信号。唤醒中断信号是用于使CPU 13b执行唤醒功能的信号,并且当从IC 13a向CPU 13b提供唤醒中断信号时,CPU 13b从睡眠模式唤醒并返回到普通启动状态。另一方面,在步骤S12中确定所有感测部30SE的输出值的总和不等于或不大于阈值的情况下,处理结束。

(2)滑动操作

滑动操作是当用户用手指在上或下的方向上滑动地移动设置在侧面10SL上的音量调节区域11VR时,用于调节电子设备10的音量的操作。

下面,参考图10描述滑动操作时电子设备10的操作。这里,滑动操作是例如在显示主屏幕图像的状态下能够执行的操作,并且假设例如在一帧内执行图10中描绘的处理。

首先,在步骤S21中,IC 13a检测每个感测部30SE的输出值(Δ值)。然后,在步骤S22中,IC 13a确定音量调节区域11VR中包括的所有感测部30SE的输出值的总和是否等于或大于阈值。

在步骤S22中确定音量调节区域11VR中包括的所有感测部30SE的输出值的总和等于或大于阈值的情况下,在步骤S23中,IC 13a计算滑动移动的手指的重心坐标XG(以下称为“滑块坐标XG”)。具体地,包括在音量调节区域11VR中的感测部30SE(多个连续的感测部30SE)的输出值的重心值使用下面给出的表达式来计算。另一方面,在步骤S22中确定包括在音量调节区域11VR中的所有感测部30SE的输出值的总和不等于或不大于阈值的情况下,处理结束。

[数学1]

(其中,mi:音量调节区域11VR中的第i感测部30SE的输出值(Δ值),并且xi:音量调节区域11VR中的第i感测部30SE所处的位置)

注意,假设感测部30SE的编号在侧面10SL的纵向方向上(即,朝向+X轴方向)从一端到另一端增加。此外,坐标xi的原点是音量调节区域11VR在感测部30SE的纵向方向上(即,在+X轴方向上)的中间位置。

然后,在步骤S24中,IC 13a计算在前一帧中计算的滑块坐标XG和在当前帧中计算的滑块坐标XG之间的差值ΔXG(=(在当前帧中计算的滑块坐标XG)-(在前一帧中计算的滑块坐标XG))。然后,在步骤S25中,IC 13a确定滑块坐标XG之间的差值是否等于或大于阈值+ΔA。

在步骤S24中确定滑块坐标XG之间的差值等于或大于阈值+ΔA的情况下,在步骤S26中,IC 13a向CPU 13b输出滑块操作检测中断信号。

另一方面,在步骤S24中确定滑块坐标XG之间的差值不等于或大于阈值+ΔA的情况下,IC 13a在步骤S27中确定滑块坐标XG之间的差值是否等于或小于阈值-ΔA。

在步骤S27中确定滑块坐标XG之间的差值等于或小于阈值-ΔA的情况下,在步骤S28中,IC 13a向CPU 13b输出滑块操作检测中断信号。另一方面,在步骤S27中确定滑块坐标XG之间的差值不等于或不小于阈值-ΔA的情况下,处理结束。

这里,滑块操作检测中断信号是用于通知CPU 13b检测到滑动操作和滑动操作的方向的信号,并且如果滑块操作检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU 13b根据滑动操作的方向调整音量。特别地,在滑动操作的方向是向上的方向的情况下(即,在滑块坐标XG之间的差值等于或大于阈值ΔA的情况下),CPU 13b控制音量调节,使得音量增加。另一方面,在滑动操作的方向是向下方向的情况下(即,在滑块坐标XG之间的差值等于或小于阈值-ΔA的情况下),CPU 13b控制音量调节,使得音量减小。

(3)相机应用的自动启动操作

相机应用的自动启动操作是用于响应于用户的手指对设置在侧面10SR和10SL上的四个相机保持区域11CR的保持而自动启动相机应用的操作。

下面,参考图11,描述在相机应用的自动启动操作时电子设备10的操作。这里,假设相机应用的自动启动操作是例如在显示主屏幕图像的状态下能够执行的操作,并且例如在一帧内执行图11所示的处理。

首先,在步骤S31,IC 13a检测每个感测部30SE的输出值(Δ值)。此时,虽然可以检测传感器20的所有感测部30SE的输出值,但是,也可以仅检测包括在四个相机保持区域11CR中的感测部30SE的输出值。

然后,在步骤S32中,IC 13a确定是否从CPU 13b提供了用于通知相机模式的信号(以下称为“相机模式通知信号”)。在步骤S32中确定没有从CPU 13b提供相机模式通知的情况下,IC 13a在步骤S33中确定包括在四个相机保持区域11CR中的感测部30SE的输出的总值是否等于或大于阈值。

在步骤S33中确定四个相机保持区域11CR的输出的总值等于或大于阈值的情况下,在步骤S34中,IC 13a向CPU 13b输出相机保持操作检测中断信号。相机保持操作检测中断信号是用于通知CPU 13b相机应用启动的信号,并且如果相机保持操作检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU 13b启动相机应用。另一方面,在确定四个相机保持区域11CR的输出的总值不等于或不大于阈值的情况下,处理结束。

在步骤S32中确定从CPU 13b提供了相机模式通知信号的情况下,IC 13a在步骤S35中确定快门操作区域11SHR中包括的感测部30SE的输出的总值是否等于或大于阈值。应当注意,在快门操作区域11SHR中包括的感测部30SE的数量仅为一个的情况下,IC 13a确定该感测部30SE的输出是否等于或大于阈值。

在步骤S35中确定包括在快门操作区域11SHR中的感测部30SE的输出的总值等于或大于阈值的情况下,在步骤S36中,IC 13a向CPU 13b输出快门操作检测中断信号。快门操作检测中断信号是用于请求CPU 13b进行快门操作(即,图像获取操作)的信号,并且如果快门操作检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU 13b获取图像并将图像存储到存储部分58中。另一方面,在步骤S35中确定包括在快门操作区域11SHR中的感测部30SE的输出的总值不等于或不大于阈值的情况下,处理结束。

应当注意,电子设备10可以被构造为使得也可以通过快门操作区域11SHR来执行焦点调节。例如,如果快门操作区域11SHR被半按下,则可以执行焦点调节。特别地,在IC13a确定感测部30SE的输出的总值等于或大于第一阈值但低于第二阈值的情况下,IC 13a向CPU 13b输出焦点调节检测中断信号。焦点调节检测中断信号是用于请求CPU 13b对相机61进行焦点调节的信号,并且如果焦点调节检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU13b调节相机61的焦点。在IC 13a检测到总值等于或大于第二阈值的情况下,它向CPU 13b输出快门操作检测中断信号。

(4)右手/左手检测功能

右手/左手的检测功能是IC 13a确定用户用右手和左手中的哪一个握持电子设备10并响应于握持电子设备10的手自动改变屏幕图像显示(例如,应用显示、操作显示等)的功能。特别地,在确定用户用右手握持电子设备10的情况下,显示右手的屏幕图像,但是在确定用户用左手握持电子设备10的情况下,显示左手的屏幕图像。

例如,在应用显示的情况下,IC 13a以以下方式自动改变屏幕图像显示。特别地,在IC 13a确定用户用右手握持电子设备10的情况下,菜单项被排列在右手的拇指可以容易地触及的范围内,或者菜单被显示为从屏幕中心位置相对于右手的拇指放置的侧面10SR移位。另一方面,在IC 13a确定用左手握持电子设备10的情况下,菜单项在左手的拇指可以容易地触及的范围内对齐,或者菜单被显示为从屏幕中心的位置相对于左手的拇指放置的侧面10SL移位。

下面,参照图12描述通过右手/左手检测功能的电子设备10的操作。这里,假设右手/左手检测功能是可以在显示主屏幕图像、菜单屏幕图像等的状态下执行的操作,并且例如针对一帧执行图12中描绘的处理。

首先,在步骤S41,IC 13a检测每个感测部30SE的输出值(Δ值)。然后,在步骤S42中,基于在步骤S41中检测到的感测部30SE的输出值,IC 13a确定用户用右手和左手中的哪一个握持电子设备10。具体而言,IC 13a根据从所有感测部30SE输出的输出值(Δ值)的分布与预先存储在IC 13a的存储器中的右手和左手的分布之间的相关性来确定用户的握持手。图13描绘了当用户用左手握住电子设备10时输出值(Δ值)的分布的示例。

在步骤S42中确定用户用右手握持电子设备10的情况下,在步骤S43中,IC 13a向CPU 13b输出右手握持检测中断信号。右手握持检测中断信号是用于请求CPU 13b显示用于右手握持的屏幕图像的信号,并且如果右手握持检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU 13b显示用于右手握持的屏幕图像(例如,应用显示、操作菜单显示等)。

另一方面,在步骤S42中确定用户用左手握持电子设备10的情况下,在步骤S44中,IC 13a向CPU 13b输出左手握持检测中断信号。左手握持检测中断信号是用于请求CPU 13b显示用于左手握持的屏幕图像的信号,并且如果左手握持检测中断信号从IC 13a提供给CPU 13b,则CPU 13b显示用于左手握持的屏幕图像(例如,应用显示、操作菜单显示等)。

[效果]

在根据一个实施方式的电子设备10中,传感器20包括电容传感器电极层30、电极基板21和设置在电极基板21和传感器电极层30之间的弹性层23。弹性层23的厚度为100μm以下,此外,弹性层23的单位面积重量小于3mg/cm2。因此,由于弹性层23很薄,并且弹性层23通过挤压侧壁部11R和11L而容易变形,所以可以获得良好的灵敏度。

[修改]

(粘合层的修改)

粘合层25可以具有导电性。在这种情况下,可以进一步提高传感器20的灵敏度。在粘合层25具有导电性的情况下,弹性层23的厚度优选为50μm以下,更优选为25μm以下,甚至更优选为10μm以下。这是因为,在弹性层23的厚度为50μm以下的情况下,传感器20的灵敏度提高的效果显著显现。

在粘合层25具有导电性的情况下,弹性层23的厚度可以不必是100μm以下,并且弹性层23的单位面积重量可以不小于3mg/cm2。即使采用这种构造,也可以获得灵敏度提高的效果。然而,从提高传感器20的灵敏度的观点来看,优选的是组合采用具有导电性的粘合层25和厚度100μm以下并且单位面积重量小于3mg/cm2的弹性层23。

具有导电性的粘合层25包括粘合剂和导电材料。导电材料例如是导电填料或导电聚合物中的至少一种。作为导电填料的形状,例如,球形、椭圆形、针形、板形、刻度形、管状、线形、棒状(杆形)、纤维形和不规则形状是适用的。然而,所提到的形状不是限制性的。应当注意,相同形状的导电填料可以单独使用,或者两种或更多种不同形状的导电填料可以组合使用。

导电填料包括例如碳基填料、金属基填料、金属氧化物基填料和金属涂覆过滤器中的至少一种类型。这里,金属被定义为包括半金属。

碳基填料包括例如炭黑(例如酮黑或乙炔黑)、多孔碳、碳纤维(例如聚丙烯腈基或沥青基碳纤维)、碳纳米纤维、富勒烯、石墨烯、气相生长碳纤维(VGCF)、碳纳米管(例如单壁碳纳米管(SWCNT)或多壁碳纳米管(MWCNT))、碳微线圈和碳纳米角中的至少一种的类型。

基于金属填料包括例如铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑和铅中的至少一种。

基于金属氧化物的填料包括,例如,氧化铟锡(ITO)、氧化锌、氧化铟、掺杂锑的氧化铜、氟化氧化锌、掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌、掺杂硅的氧化锌、氧化锌-氧化锡、氧化铟-氧化锡和氧化锌-氧化铟-氧化镁。

金属涂覆填料是涂覆有金属的基础填料。基础填料包括例如云母、玻璃珠、玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、氧化锌和氧化钛中的至少一种。覆盖基础填料的金属包括例如Ni和Al的至少一种类型。

导电聚合物包括例如聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)、聚苯胺、聚乙炔和聚吡咯中的至少一种。

从传感器20的灵敏度提高的观点来看,粘合层25的表面电阻优选为100Ω/cm2以下,更优选为50Ω/cm2以下,甚至更优选为20Ω/cm2以下。粘合层25的表面电阻以下文描述的工作示例中的“粘合层的导电性的评估”中描述的方式来确定。

(弹性层的修改1)

如图14所示,弹性层23可以具有沿厚度方向延伸穿过其中的间隔部23a。在这种情况下,即使弹性层23不是多孔层,也可以提高传感器20的灵敏度。空间部23a优选具有形状图案。空间部23a可以在传感器20的面内方向上以规则图案或者以随机图案提供。作为空间部23a具有的特定图案形状,例如条纹形状、网格形状、径向形状、几何图案形状、曲折形状、同心形状、螺旋形状、蜘蛛网形状、树形形状、鱼骨形状、环形形状、网格形状、不规则形状等是适用的。然而,形状不是限制性的。空间部23a优选地设置在对应于感测部30SE的位置(特别是感测部30SE上的位置)。这是因为,当侧壁部11R或11L被按压时,由于电极基板21的感测部30SE的对应部分易于朝向传感器电极层30变形,所以传感器20的灵敏度提高。

弹性层23包括例如粘合剂、泡沫树脂和弹性体中的至少一种类型。在聚合物树脂包括粘合剂、泡沫树脂和弹性体中的至少一种材料的情况下,弹性层23可以进一步包括作为基板的膜,使得在膜上提供至少一种材料。更具体地,例如,弹性层23可以被构造成使得粘合层、泡沫树脂层和弹性体层中的至少一层提供在膜上。

粘合剂包括例如丙烯酸基粘合剂、硅酮基粘合剂和聚氨酯基粘合剂中的至少一种类型。泡沫树脂通常被称为海绵,并且包括例如泡沫聚氨酯、泡沫聚乙烯、泡沫聚烯烃和海绵橡胶中的至少一种。绝缘弹性体包括例如硅基弹性体、丙烯酸基弹性体、聚氨酯基弹性体和苯乙烯基弹性体中的至少一种类型。

从传感器20的灵敏度提高的观点来看,弹性层23的面积占有率优选为70%以下,更优选为50%以下,甚至更优选为25%以下,并且特别优选为10%以下。这里,“弹性层23的面积占有率”表示弹性层23的面积S2与感测面20S的面积S1的比率((S2/S1)×100)。

(弹性层的修改2)

弹性层23可以包含比重为1.34以下的聚合物树脂。在这种情况下,即使弹性层23不是多孔层,也可以提高传感器20的灵敏度。从传感器20的灵敏度提高的观点来看,聚合物树脂的比重优选为1.3以下,更优选为1.2以下,甚至更优选为1.1以下。作为比重为1.34以下的聚合物树脂,例如,包含聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯中的至少一种的聚合物树脂是适用的。然而,所提到的树脂不是限制性的。尽管对聚合物树脂的比重的下限值没有具体限制,但是例如它是0.8或更大。

聚合物树脂的比重通过以下方式获得。首先,以与上述弹性层23的厚度的测量方法类似的方式获得弹性层23的厚度T。然后,以与上述弹性层23的单位面积重量的测量方法类似的方式计算弹性层23的质量M(=质量M1-质量M2)。然后,根据下面给出的表达式计算包含在弹性层23中的聚合物树脂的密度。

聚合物树脂的密度[g/cm3]=(弹性层23的质量M)/((弹性层23的厚度T)×(弹性层23的面积S))

最后,根据下面给出的表达式计算包含在弹性层23中的聚合物树脂的比重。

聚合物树脂的比重=(聚合物树脂的密度)/(4℃时的水密度)

在弹性层23包含比重为1.34以下的聚合物树脂的情况下,弹性层23具有在厚度方向上延伸穿过其中的空间部23a,如结合上述“弹性层的修改2”所述。

(弹性层的修改3)

弹性层23可以在弹性层23的与REF电极层21b相对的面上包含导电材料。在这种情况下,可以进一步提高传感器20的灵敏度。弹性层23中的导电材料的密度分布优选从REF电极层21b朝向传感器电极层30减小。密度分布可以是逐渐倾斜的,也可以是阶梯变化的。

在弹性层23以上述方式包含导电材料的情况下,弹性层23的厚度可以不必是100μm以下,并且弹性层23的单位面积重量可以不小于3mg/cm2。即使采用这种配置,也可以获得灵敏度提高的效果。然而,从传感器20的灵敏度提高的观点来看,优选采用包含导电材料并且厚度为100μm以下并且单位面积重量小于3mg/cm2的弹性层23。

(弹性层的修改4)

如图15所示,电子设备10可以进一步包括设置在感测面20S和内侧面11SR之间的弹性层28。弹性层28可以被连续地提供,使得它填充传感面20S的全部或几乎全部,或者可以具有预定的形状图案,如图16所示。形状图案可以是规则图案或者可以是随机图案。作为形状图案的具体示例,例如,条纹形状、网格形状、径向形状、几何图案形状、曲折形状、同心形状、螺旋形状、蜘蛛网形状、树形形状、鱼骨形状、环形形状、网格形状、不规则形状等都是适用的。然而,所提到的形状不是限制性的。在弹性层28具有形状图案的情况下,优选地,形状图案设置在对应于感测部30SE的位置(具体地,在感测部30SE上的位置)。因此,当侧壁部11R或11L被按压时,形状图案用作推动感测面20S的推动器(pusher),因此,压力集中在电极基板21到感测部30SE的相应部分上。因此,可以提高传感器20的灵敏度。

优选地,弹性层23和28满足以下表达式(1)至(3)中的至少一个关系。

弹性层28的弹性模量≤弹性层23的弹性模量...(1)

弹性层28的厚度≥弹性层23的厚度...(2)

弹性层28的面积占有率≤弹性层23的面积占有率...(3)

这里,弹性层23的面积占有率表示弹性层23的面积SB与感测面20S的面积SA的比率[%](=(SB/SA)×100)。同时,弹性层28的面积占有率表示弹性层28的面积SC与感测面20S的面积SA的比率[%](=(SC/SA)×100)。

由于上述弹性层28设置在感测面20S和内侧面11SR之间,因此在壳体11和框架12等的尺寸存在偏差(公差)的情况下,弹性层28代替弹性层23弹性变形和收缩。因此,可以吸收壳体11和框架12等的尺寸偏差(公差)。因此,可以提高负载灵敏度的动态范围。

应当注意,类似于在感测面20S和内侧面11SR之间,弹性层28设置在感测面20S和内侧面11SL之间。

弹性层28可以设置在传感器20的背面和框架12的支撑面12SR和12SL之间,而不是设置在感测面20S和内侧面11SR和11SL之间。否则,弹性层28可以设置在感测面20S和内侧面11SR和11SL之间以及传感器20的背面和框架12的支撑面12SR和12SL之间。

弹性层28可以设置在传感器20的背面和框架12的支撑面12SR和12SL之间,而不是设置在感测面20S和内侧面11SR和11SL之间。否则,弹性层28可以设置在感测面20S和内侧面11SR和11SL之间以及传感器20的背面和框架12的支撑面12SR和12SL之间。

(电极基板的修改)

不需要提供基板21a。换句话说,传感器20可以包括代替电极基板21的REF电极层21b。类似地,也不需要提供基板22a。换句话说,传感器20可以包括代替电极基板22的REF电极层22b。

(传感器的修改1)

尽管上文描述的实施方式针对传感器20包括电极基板22的构造,但是传感器20可以不包括电极基板22。然而,为了抑制外部噪声(外部电场)从传感器20的背面进入内部,也就是说,为了抑制由外部噪声引起的传感器20的检测精度的降低或错误检测,优选地,传感器20包括电极基板22。

(传感器的修改2)

传感器20可以包括自电容(self-capacitance)型的传感器电极层来代替互电容型的传感器电极层30。在这种情况下,传感器电极层包括基板和设置在基板上的薄膜形式的电极层。

(传感器的修改3)

尽管上述实施方式被构造为使得电子设备10包括分别位于侧壁部11R和11L的内侧面11SR和11SL上的传感器20,但是传感器20也可以设置在壳体11的底部11M的内侧面上,使得IC 13a检测底部11M上的按压。可选地,传感器20可以设置在前面板14的内侧面上,使得IC 13a检测前面板14上的按压。

(感测部的修改1)

尽管上述实施方式被构造为使得多个感测部30SE被一维地布置以在X轴方向上形成一条线,但是多个感测部30SE也可以被二维地布置以形成两列或更多列等。

(感测部的修改2)

尽管上述实施方式被配置为使得传感器20包括多个感测部30SE,但是传感器20也可以包括单个感测部30SE。

(电子设备的修改1)

电子设备10可以包括作为滑动操作区域的放大/缩小操作区域,其中相机61的放大和缩小操作可以通过滑动操作来实现。在这种情况下,如果IC 13a响应于用于放大/缩小操作区域的滑动操作来控制相机61的放大和缩小就足够了。

(电子设备的修改2)

电子设备10可以包括作为滑动操作区域的屏幕图像操作区域,用于通过在侧面10SR和10SL上的滑动操作来执行屏幕图像显示的操作,例如屏幕图像滚动或指针移动。在这种情况下,如果IC 13a响应于屏幕图像操作区域中的滑动操作来控制屏幕图像滚动或指针移动的屏幕图像显示就足够了。应当注意,音量调节区域VR、放大/缩小操作区域和屏幕图像操作区域可以是相同的区域或者可以是彼此不同的区域。

(智能手机以外的电子设备示例)

尽管以上描述的实施方式是以电子设备是智能手机的情况为例来描述的,但是本公开内容不限于此,并且可以应用于具有诸如壳体的外部主体的各种电子设备。例如,本公开内容可以应用于个人计算机、除智能手机之外的便携式电话机、电视机、遥控器、照相机、游戏机、导航系统、电子书、电子词典、便携式音乐播放器、诸如智能手表或头戴式显示器的可佩戴终端、收音机、立体声设备、医疗设备和机器人。

(电子设备以外的示例)

本公开内容不限于电子设备,并且可以应用于除电子设备之外的各种事物。例如,本公开内容还可以应用于电子设备,例如电动工具、冰箱、空调、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、烘干机、照明设备和玩具。此外,本公开内容还可以应用于包括房屋的建筑物、建筑部件、车辆、家具如桌子或书桌、制造设备、分析仪器等。作为建筑部件,例如,铺路石、墙壁材料、地砖和地板是适用的。作为载具,例如,车辆(例如,汽车和摩托车)、轮船、潜水艇、有轨车、飞机、宇宙飞船、电梯和游乐场设备是适用的。

工作示例

尽管在下文中,结合工作示例详细描述了本公开内容,但是本公开内容不限于单独的工作示例。应当注意,在以下工作示例中,对应于上述实施方式的部分由相同的附图标记表示。

<改变弹性层材料的工作示例,比较示例>

[工作示例1-1至1-4]

通过堆叠下面指定的构件,产生具有图4所示构造的细长矩形膜形状的传感器20。

电极基板21:电极基板21上沉积有铝的聚酯膜(由中井实业有限公司(NakaiIndustrial Co.,Ltd.)制造,产品名称:METALITE(注册商标)(50μm厚))

粘合层25:双面粘合膜(由日荣新化株式会社(NEION Film Coatings Corp.),产品名称:Neo Fix 10(10μm厚))

弹性层23:表1所示的纳米纤维层(1)至(4)(10至100μm厚,单位面积重量为0.2至2.5mg/cm2)

粘合层26:双面粘合膜(日荣新化株式会社生产,产品名称:Neo Fix 10(10μm厚))

传感器电极层30:FPC

间隙层24:双面粘合膜(由日荣新化株式会社生产,产品名称:Neo Fix 100(100μm厚))

电极基板22:电极基板22上沉积有铝的聚酯膜(由中井实业有限公司制造,产品名称:METALITE(注册商标)(50μm厚))

应当注意,用作弹性层23的纳米纤维层(1)至(4)通过以下方式制造。首先,制备聚氨酯(由Miractran,E660MNAT)作为组成材料。然后,将13克聚氨酯溶解在84克N,N’-二甲基甲酰胺中,然后用珠磨机混合7克溶液。由此,获得用于形成纳米纤维的纺织溶液。然后,使用该纺织溶液进行纺织。具体而言,将纺织溶液放入注射器中,并在沉积有铝的PET基板上进行纺织。通过这些步骤,在沉积有铝的PET基板上形成纳米纤维层。使用静电纺织设备(由MECC公司,NANON)进行纺织。

[工作示例1-5]

除了使用压缩至25μm厚度的工作示例1-2的纳米纤维层作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1类似地制造。

[工作示例1-6]

除了使用压缩至25μm厚度的工作示例1-1的纳米纤维层作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1类似地制造。

[工作示例1-7至1-9]

除了使用表1中所示的无纺布(由Hirose造纸有限公司,产品名称:05TH-8,05TH-5,05TH-15S)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1类似地制造。

[比较示例1-1至1-3]

除了使用表1中描述的泡沫膜(聚氨酯泡沫膜)(由Inoac公司制造,产品名称:PureCell S020、PureCell S010、PORON EXT)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地制造。

[灵敏度评估]

以下列方式评估每个传感器20的灵敏度。具体地,首先向感测面20S施加负载,并且测量当感测面20S在传感器20的厚度方向上变形5μm时的Δ值(传感器20的输出值)。应当注意,施加负载的位置是感测面20S的感测部30SE上的位置。然后,基于测量结果,根据以下标准评估传感器20的灵敏度。

灵敏度好:传感面20S变形5μm时的Δ值大于5

灵敏度不好:传感面20S变形5μm时的Δ值等于或小于5

应当注意,在上述评估中将感测面20S的变形量确定为5μm的原因如下所述。特别地,这是因为,在通用电子设备10(例如,智能手机或平板电脑)的壳体11被有意按压用于预定操作的对象的情况下,壳体11通常变形至少大约5μm。

此外,在上述评估中使用Δ值“5”作为边界值来评估灵敏度是否良好的原因如下。特别地,这是因为,如果当感测面20S变形5微米时的Δ值是5以下,则Δ值变成与噪声相同的水平,并且可能变得不可能检测传感器20的感测面20S上的按压(即,按压电子设备10的壳体11)。

表1示出了工作示例1-1至1-9和比较示例1-1至1-3的弹性层23的构造和评估结果。

从表1和图17中可以看出以下内容。

通过将弹性层23的膜厚度设置为23-100μm以下,并将单位面积重量设置为小于3mg/cm2,可以使感测面20S变形5微米时的Δ值高于5。

在纳米纤维层或无纺布用作弹性层23的情况下,可以获得上述弹性层23的膜厚度和单位面积重量。另一方面,在泡沫膜用作弹性层23的情况下,难以获得上述弹性层23的膜厚度和单位面积重量。

要注意的是,同样在泡沫膜被用作弹性层23的情况下,如果泡沫膜的厚度被制成更薄,则认为能够使单位面积重量小于3mg/cm2。然而,由于制造原因,难以形成厚度小于100μm的泡沫膜。

<弹性层的面积占有率改变的工作示例和比较示例>

[工作示例2-1至2-4]

除了使用表2中描述的条状双面粘合膜(日荣新化株式会社的Neo Fix 30,形状加工成条状)作为弹性层23之外,传感器20的制造与工作示例1-1中类似。应当注意,双面粘合膜被布置成使得空间部23a设置在感测部30SE上。

[比较示例2-1]

除了使用表2中描述的细长矩形双面粘合膜(日荣新化株式会社的Neo Fix 30)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地制造。

[灵敏度评估]

类似于工作示例1-1的灵敏度评估方法,评估传感器20的灵敏度。

表2示出了工作示例2-1至2-4和比较示例2-1的弹性层23的构造和评估结果。

从表2可以看出以下几点。特别地,同样在双面粘合膜用作弹性层23的情况下,通过将双面粘合膜的面积占有率设定为70%以下,可以使单位面积重量低于3mg/cm2。因此,可以获得良好的灵敏度。

<弹性层比重发生变化的工作示例和比较示例>

[工作示例3-1至3-3、比较示例3-1]

除了使用表3中所示的条状膜(聚合物树脂层)作为弹性层23之外,传感器20的制造与工作示例1-1类似。应当注意,双面粘合膜被布置成使得空间部23a设置在感测部30SE处。

[灵敏度评估]

传感器20的灵敏度的评估类似于工作示例1-1的灵敏度的评估方法。

表3示出了工作示例3-1至3-3和比较示例3-1的弹性层23的构造和评估结果。

从表3可以看出以下几点。在面积占有率为70%的膜用作弹性层23的情况下,通过将弹性层23中包括的聚合物树脂的比重设定为1.34以下,可以使单位面积重量低于3mg/cm2。因此,可以获得良好的灵敏度。

<弹性层材料发生变化的工作示例和比较示例>

[工作示例4-1,比较示例4-1和4-2]

除了使用表4中描述的无纺布(KB SEIREN有限公司,UHF-60,UHF-30,UHF-25)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地制造。

[工作示例4-2和4-3]

除了使用表4中描述的条状双面粘合膜(日荣新化株式会社的Neo Fix 30,形状加工成条状)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地获得。应当注意,双面粘合膜被布置成使得空间部23a设置在感测部30SE上。

[比较示例4-3和4-4]

除了使用表4中描述的细长矩形双面粘合膜(日荣新化株式会社的Neo Fix 100,30)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地制造。

[比较示例4-5至4-16]

除了使用表4中描述的泡沫膜(由Inoac公司制造,产品名称:PureCell,Poron)作为弹性层23之外,传感器20与工作示例1-1中类似地获得。

[位移率评估]

每个传感器20的位移率以下列方式评估。具体地,首先将50kPa的负载施加到感测面20S,并且测量感测面20S在传感器20的厚度方向上的位移量ΔZ。应当注意,施加负载的位置是感测面20S的感测部30SE处的位置。然后,根据以下表达式计算弹性层23的位移率。

位移率(%)=(ΔZ/T)×100

其中T是在施加载荷之前的状态下弹性层23的厚度。

要注意的是,施加到传感面20S的负载为50kPa的原因如下。具体而言,原因在于,在为了预定操作的目的而有意按压通用电子设备10(例如,智能手机或平板电脑)的壳体11的情况下,至少大约50kPa的负载正常地施加到壳体11。

表4示出了工作示例4-1至4-3和比较示例4-1至4-16的弹性层23的构造和评估结果。

从图18A可以认识到,由于如果每单位面积的重量为4mg/cm2或更大,则存在位移率变得非常低的趋势,因此可能变得难以检测到壳体11被有意按压用于预定操作的对象。

从图18B中可以看出以下内容。在使用泡沫膜的情况下,即使调整厚度,也难以使单位面积重量小于3mg/cm2。应当注意,如上所述,由于制造原因,难以形成厚度小于100μm的泡沫膜。另一方面,在使用无纺布或纳米纤维层的情况下,能够通过调节厚度使单位面积重量小于3mg/cm2。此外,甚至在使用粘合膜的情况下,通过调节厚度和面积占有率,单位面积的重量也可以小于3mg/cm2

<在电极基板和弹性层之间提供导电粘性层的工作示例>

[工作示例5-1至5-4]

除了使用表5中描述的导电粘合膜(由日本拓自达电线株式会社(TatsutaElectic Wire Cable)制造,产品名称:SF-CA55)作为粘合层25外,制造具有与工作示例1-1至1-4类似的构造的传感器20。

[工作示例5-5至5-7]

除了使用表5中描述的导电粘合膜(由日本拓自达电线株式会社制造,产品名称:SF-PC5600-C、SF-PC5900-C、SF-PC4300)作为粘合层25外,制造具有与工作示例1-3相似的构造的传感器20。

[工作示例5-8]

除了使用表5中描述的导电粘合剂膜(由KB SEIREN株式会社制造,产品名称:M305CS)作为粘合层25外,制造具有与工作示例1-1至1-4类似的构造的传感器20。

[粘合层导电性的评估]

工作示例1-1至1-4和5-1至5-8中使用的粘合层(粘性层)25的导电性按以下方式评估。首先,将粘合层(粘性层)25调整到1cm宽、10cm长的尺寸,将电测量仪器(由东洋株式会社Si-1260,1296制造)的正电极和负电极与粘合层25的长边(相对的短边)的相对端接触,然后用电测量仪器测量1000Hz的电阻。然后,通过将测量值除以测量面积(10cm2)来计算每1cm2的表面电阻。

[灵敏度评估]

类似于工作示例1-1中的灵敏度评估方法,评估传感器20的灵敏度。

表5示出了工作示例1-1至1-4和5-1至5-8的弹性层23和粘合层25的构造和评估结果。

从工作示例1-1至1-4和5-1至5-4的评估结果可以认识到,通过使用具有导电性的材料作为粘合层25,可以提高灵敏度。此外,可以认识到,随着弹性层23的厚度增加,灵敏度提高的效果的表现变得更加明显。

从工作示例5-3和5-5至5-8(其中具有导电性的粘合层25的厚度不同的样本)的评估结果可以认识到,传感器20的灵敏度不依赖于具有导电性的粘合层25的厚度。

虽然以上具体描述了本公开的实施方式、修改和工作示例,但是本公开不限于上述实施方式和工作示例,并且基于本公开的技术思想的各种修改是可能的。

例如,以上描述的实施方式、修改和工作示例中指定的构造、方法、步骤、形状、材料、数值等仅仅是示例,并且根据场合需求可以使用不同于以上描述的构造、方法、步骤、形状、材料、数值等。

此外,在不脱离本公开的主题的情况下,上述实施方式、修改和工作示例的构造、方法、步骤、形状、材料、数值等可以彼此组合。

本公开也能够采用下面描述的构造。

(1)一种传感器,包括:

电容式传感器电极层;

参考电极层;和

弹性层,该弹性层设置在所述传感器电极层和所述参考电极层之间,

其中

所述弹性层的厚度为100μm以下,并且

所述弹性层的单位面积重量小于3mg/cm2

(2)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层包含多孔层。

(3)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层包含纤维层。

(4)根据(3)所述的传感器,其中所述纤维层是无纺布或织布。

(5)根据(3)所述的传感器,其中所述纤维层包含纳米纤维。

(6)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层具有空间部。

(7)根据(6)所述的传感器,其中所述空间部具有形状图案。

(8)根据(6)所述的传感器,其中所述传感器电极层包含感测部,该感测部检测其与所述参考电极层的距离相对应的电容,并且所述空间部设置在对应于所述感测部的位置。

(9)根据(6)所述的传感器,其中所述弹性层的面积占有率为70%以下。

(10)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层包含比重为1.34以下的高分子树脂。

(11)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层的厚度为50μm以下。

(12)根据(1)所述的传感器,进一步包括:粘合层,该粘合层设置在所述弹性层和所述参考电极层之间,并且所述粘合层具有导电性。

(13)根据(12)所述的传感器,其中所述粘合层的表面电阻为100Ω/cm2以下。

(14)根据(12)所述的传感器,其中所述粘合层包含导电填料及导电高分子中的至少一种。

(15)根据(1)所述的传感器,其中所述弹性层在面对所述参考电极层的一侧上包含导电材料。

(16)一种输入装置,包括:

外部主体;

根据(1)所述的传感器;和

支撑件,该支撑件用于支撑所述传感器以使所述传感器面向所述外部主体。

(17)一种电子设备,包括:

外部主体;

根据(1)所述的传感器;和

支撑件,该支撑件用于支撑所述传感器以使所述传感器面向所述外部主体。

(18)根据(17)所述的电子设备,其中所述外部主体是壳体,并且所述支撑件支撑所述传感器以使所述传感器面向所述壳体的内侧面。

附图标记

10 电子设备

11 壳体

11M 底部

11R、11L 侧壁部

11SR、11SL 内侧面

11VR 音量调节区域

11CR 相机保持区域

11SHR 快门操作区域

12 框架

12SR、12SL 支撑面

13 板

13a 控制器IC

13b CPU

14 前面板

14a 显示装置

20 传感器

20S 感测面

21、22 电极基板

21a、22a 基板

21b、22b 参考电极层

23、28 弹性层

24 间隙层

25至27 粘合层

30 传感器电极层

30SE 感测部

31 基板

32 脉冲电极(第一电极)

33 脉冲电极(第二电极)

32a、33a 布线

34a、34b 接地电极

40 柔性印刷板

41 连接部

42 连接端子

43 总线

51 GPS部分

52 无线通信部分

53 声音处理部分

54 麦克风

55 扬声器

56 NFC通信部分

57 电源部分

58 存储部分

59 振动器

60 运动传感器

61 照相机

49页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:负载传感器及负载传感器一体式多轴执行器

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类