專利名稱：傳感器裝置和信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括用于檢測操作壓力的壓敏傳感器的傳感器裝置和信息處理裝置。
背景技術(shù)：
作為用于檢測手指或筆在顯示器上的接觸位置的位置傳感器之一的觸摸面板被安裝在各種裝置上以作為電腦的輸入界面。作為上述觸摸面板的輸入方法，提出了諸如電阻膜式、電容式、光學(xué)式、超聲波式和電磁感應(yīng)式等各種方法。例如，電阻膜式觸摸面板由于它的低成本而被廣泛用于例如手機和數(shù)碼相機等許多中小型電子裝置中。然而，近年來，具有手勢功能(gesture function)和多點觸摸功能(multi-touch function)的電容式觸摸面板正在成為這些電子裝置的主流輸入界面。由于電容式觸摸面板是基于通過對檢測用電極的電容變化進行檢測來確定手指的接近位置或者接觸位置的原理，所以不僅對手指的接觸位置的檢測精確度高，而且還具有下面的優(yōu)點對手指運動的檢測精確度高，并且由于不與檢測用電極接觸，所以耐久性高。另一方面，由于檢測用電極之間的距離是固定的，因而電容式觸摸面板無法檢測按壓力?？紤]到這一點，提出了將觸摸面板與具有壓敏功能的傳感器結(jié)合起來的各種傳感器裝置。例如，日本專利申請公報特開第2000-347807號公開了一種輸入裝置，其包含固定于平面型輸入板的下表面上的移動電極、與該移動電極相對的固定電極以及設(shè)置在上述移動電極與上述固定電極之間的彈性保持部件。該輸入裝置通過測量移動電極與固定電極間的電容來逆算出平面型輸入板受到的按壓力。另外，日本專利申請公報特開平成第 11-212725號公開了一種輸入裝置，其利用設(shè)置在觸摸面板的四個角處的多個壓電元件，通過這些壓電元件來檢測輸入給觸摸面板的按壓力。然而，在相關(guān)技術(shù)的具有壓敏功能的輸入裝置中，面板的周緣部處的按壓力的檢測靈敏度(信號強度)與面板的中心部處的按壓力的檢測靈敏度(信號強度)之間存在著巨大的差異，這使得難以提高尤其是在面板的中心部處的檢測靈敏度。此外，即使當為了提高面板的中心部處的檢測靈敏度而增大電極間的總電容時，仍然難以消除整個面板的檢測靈敏度的差異。此外，存在著這樣的擔憂當增大總電容時，會超出用于檢測電容變化的控制IC的處理極限。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，目前需要的是不管按壓位置如何都能獲得穩(wěn)定的檢測特性的傳感器裝置和信息處理裝置。本發(fā)明的一個實施例提供了一種傳感器裝置，其包括傳感器面板、殼體和壓敏傳感器。所述傳感器面板包括輸入操作面，并且所述傳感器面板被配置成對與所述輸入操作面接觸的檢測對象的位置坐標進行檢測。所述壓敏傳感器包括固定于所述傳感器面板側(cè)的第一電極、固定于所述殼體側(cè)的第二電極、以及設(shè)置在所述傳感器面板與所述殼體之間的彈性部件，所述彈性部件將所述傳感器面板相對于所述殼體彈性地支撐著，所述壓敏傳感器在所述第一電極與所述第二電極之間包括具有第一電容的第一區(qū)域和具有大于所述第一電容的第二電容的第二區(qū)域，并且所述壓敏傳感器被配置成將輸入到所述輸入操作面的按壓力作為所述第一電極與所述第二電極間的電容的變化而檢測出來。在上述傳感器裝置中，由于所述壓敏傳感器包括由所述第一電容形成的所述第一區(qū)域和由大于所述第一電容的所述第二電容形成的所述第二區(qū)域，因此，基于輸入到所述輸入操作面上的按壓力而檢測到的所述第一電極與所述第二電極間的電容變化對于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域這二者而言是不同的，并且所述第二區(qū)域中的電容變化大于所述第一區(qū)域中的電容變化。所以，例如通過將所述第二區(qū)域設(shè)定在面板的沉降量大的位置 (此時是指按壓力的檢測靈敏度低的區(qū)域)處，能夠構(gòu)造出無論按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性的傳感器裝置。所述輸入操作面可以具有包含至少一對相對邊的多邊形形狀。在此情況下，所述壓敏傳感器可以沿著所述傳感器面板的各邊呈環(huán)狀地形成，并且所述壓敏傳感器包括位于所述至少一對相對邊的每一邊的中心部處的所述第二區(qū)域和位于每一邊的夾著所述第二區(qū)域的兩個端部處的所述第一區(qū)域。利用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠構(gòu)造出無論相對于所述多邊形輸入操作面的按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性的傳感器裝置。能夠通過調(diào)整所述第一電極與所述第二電極之間的對置面積或?qū)χ镁嚯x等來任意地設(shè)定所述第一電容和所述第二電容。因此，對于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域而言，通過使所述第一電極與所述第二電極之間的對置面積或?qū)χ镁嚯x有所區(qū)別，能夠在所述第一電容與所述第二電容之間設(shè)置任意的電容差。例如，所述第一電極與所述第二電極相互面對，并且在所述第一區(qū)域中所述第一電極和所述第二電極具有第一對置面積，而在所述第二區(qū)域中所述第一電極和所述第二電極具有大于所述第一對置面積的第二對置面積。可替代地，所述第一電極與所述第二電極相互面對，并且在所述第一區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有第一對置距離，而在所述第二區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有短于所述第一對置距離的第二對置距離。所述傳感器面板的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制，只要所述傳感器面板能夠檢測在所述輸入操作面上進行的操作的位置坐標即可，并且例如可以使用電容式傳感器面板。替代地，可以使用諸如電阻膜式、光學(xué)式、超聲波式和電磁感應(yīng)式等各種其他類型的傳感器面板。本發(fā)明的另一實施例提供了一種信息處理裝置，其包括傳感器面板、殼體、壓敏傳感器和顯示面板。所述傳感器面板包括輸入操作面，并且所述傳感器面板被配置成對與所述輸入操作面接觸的檢測對象的位置坐標進行檢測。所述壓敏傳感器包括固定于所述傳感器面板側(cè)的第一電極、固定于所述殼體側(cè)的第二電極、以及設(shè)置在所述傳感器面板與所述殼體之間的彈性部件，所述彈性部件相對于所述殼體彈性支撐著所述傳感器面板，所述壓敏傳感器在所述第一電極與所述第二電極之間包括具有第一電容的第一區(qū)域和具有大于所述第一電容的第二電容的第二區(qū)域，并且所述壓敏傳感器被配置成將輸入到所述輸入操作面的按壓力作為所述第一電極與所述第二電極間的電容的變化而檢測出來。所述顯示面板設(shè)置在所述傳感器面板的背側(cè)并且容納在所述殼體中。在上述信息處理裝置中，由于所述壓敏傳感器包括由所述第一電容形成的所述第一區(qū)域和由大于所述第一電容的所述第二電容形成的所述第二區(qū)域，因此，基于輸入到所述輸入操作面上的按壓力而檢測到的所述第一電極與所述第二電極間的電容變化對于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域這二者來說是不同的，并且所述第二區(qū)域中的電容變化大于所述第一區(qū)域中的電容變化。因此，例如通過將所述第二區(qū)域設(shè)定在按壓力檢測靈敏度低的區(qū)域處，可以構(gòu)造出無論按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性的信息處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以提供無論按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性的傳感器裝置和信息處理裝置。根據(jù)下面對如附圖中所示的本發(fā)明最佳實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。


圖1是示出了本發(fā)明實施例的信息處理裝置的示意性截面圖。圖2是示出了信息處理裝置的另一結(jié)構(gòu)示例的示意性截面圖。圖3是示出了本發(fā)明實施例的壓敏傳感器的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖4是信息處理裝置的主要部分的截面圖，本圖示出了壓敏傳感器的結(jié)構(gòu)示例。圖5是比較例的壓敏傳感器的平面圖。圖6是用于說明比較例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了平面內(nèi)靈敏度分布。圖7是用于說明比較例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了平面內(nèi)靈敏度分布。圖8是用于說明比較例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了平面內(nèi)靈敏度分布。圖9是用于說明比較例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了電極的線寬與電容之間的關(guān)系。圖10是用于說明比較例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了彈性部件的各邊與它們的變形量之間的關(guān)系。圖11是示出了本發(fā)明第一實施例的壓敏傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖12是用于說明本發(fā)明第一實施例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了平面內(nèi)靈敏度分布。圖13是示出了本發(fā)明第一實施例的壓敏傳感器的另一結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖14是用于說明本發(fā)明第一實施例的壓敏傳感器的檢測特性的圖，本圖示出了電極的線寬比(line width ratio)與電容變化之間的關(guān)系。圖15是本發(fā)明第二實施例的傳感器裝置的平面圖。圖16是沿著圖15的線A-A得到的截面圖。
圖17是本發(fā)明第三實施例的壓敏傳感器的平面圖。圖18A和圖18B是示出了本發(fā)明實施例的變形例的壓敏傳感器的平面圖。圖19A至圖19C是示出了傳感器裝置的主要部分的截面圖，這些示了本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)的變形例。
具體實施例方式下面，將參照

本發(fā)明的實施例。第一實施例圖1是示出了本發(fā)明實施例的包括傳感器裝置的信息處理裝置的示意性截面圖。 在圖1中，χ軸方向、y軸方向和ζ軸方向代表彼此正交的三軸方向。下面，將對信息處理裝置的總體結(jié)構(gòu)進行說明。信息處理裝置本實施例的信息處理裝置100包括傳感器面板10、殼體20、壓敏傳感器30、顯示面板40和控制器50。殼體20構(gòu)成了信息處理裝置100的殼體。該信息處理裝置的示例有(但不限于) 例如手機、便攜式信息終端、便攜式游戲機和遠程控制器等手持式信息處理裝置。該信息處理裝置還可以是固定式信息處理裝置。殼體20例如是由塑料壓制品或者用金屬板制成的沖壓制品構(gòu)成的。殼體20可以具有塊狀結(jié)構(gòu)。殼體20包括用于容納傳感器面板10、壓敏傳感器30、顯示面板40和控制器50等的空間部21。顯示面板40是矩形的并且例如以長邊面對著橫向方向的方式設(shè)置在殼體20中。 顯示面板40使用的是例如液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板或者有機電致發(fā)光(Electro-Luminescence，EL)面板等顯示器件，并且顯示面板40通過傳感器面板10向外部顯示出圖像。顯示面板40固定于殼體20的空間部21的底面上。可替代地，像圖2所示的信息處理裝置101中那樣，顯示面板40可以固定于傳感器面板10的背面(圖1和圖2 中的下表面)上。傳感器面板10的正面(圖1和圖2中的上表面)被形成得作為輸入操作面10a，并且當用戶對顯示面板40的顯示于輸入操作面IOa上的圖像進行視覺上的檢查時，該用戶對信息處理裝置100(或者信息處理裝置101)進行操作?？刂破?0與傳感器面板10、壓敏傳感器30及顯示面板40等電連接?？刂破?0 在對傳感器面板10和壓敏傳感器30進行驅(qū)動的同時，基于來自傳感器面板10和壓敏傳感器30的檢測信號對檢測對象(例如用戶的手指)的操作位置和按壓操作進行檢測。控制器50包含電腦，并且包含例如單個IC組件或者在布線基板上安裝有各種電子組件的組件安裝體。控制器50可以被配置作為對信息處理裝置100的總體操作進行控制的控制電路的一部分。信息處理裝置100包括傳感器面板10和對相對于傳感器面板10的按壓量進行檢測的壓敏傳感器30?？刂破?0基于來自傳感器面板10和壓敏傳感器30的檢測信號產(chǎn)生與相對于輸入操作面IOa的按壓操作有關(guān)的控制信號。作為上述控制信號，使用的是用于對顯示在顯示面板40上的圖像進行控制的信號、用于對信息處理裝置100的各種功能(呼叫功能、通信功能和各種應(yīng)用程序的起動等)進行控制的信號等。
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傳感器面板10和壓敏傳感器30構(gòu)成了用于檢測用戶對信息處理裝置100的輸入操作的傳感器裝置。該傳感器裝置可以包括控制器50。下面，將說明該傳感器裝置的細節(jié)。傳感器裝置傳感器面板傳感器面板10具有由傳感器片11和頂板12構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。傳感器面板10具有矩形形狀并且例如以長邊面對著橫向方向的方式設(shè)置在殼體20中。應(yīng)當注意的是，傳感器面板10的平面形狀不限于矩形并且可以是例如正方形等其他多邊形。在本實施例中傳感器片11是由電容式觸摸傳感器(觸摸面板)構(gòu)成的。傳感器片11是通過將兩個具有矩形形狀的透明電極基板(第一電極基板和第二電極基板)貼合起來而形成的。可替代地，傳感器片11可以由單個電極基板構(gòu)成。在此情況下，在該共用的透明基板的各個表面上形成有用于檢測X位置和y位置的透明電極圖形。第一電極基板包括由例如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene ter印hthalate， PET)形成的透明塑料膜以及形成在該透明塑料膜上的第一布線圖形。第一布線圖形包括周邊電路圖形和在y軸方向上以規(guī)則間隔布置著并沿χ軸方向延伸的多個透明電極圖形。第二電極基板包括由例如PET形成的透明塑料膜以及形成在該透明塑料膜上的第二布線圖形。第二布線圖形包括周邊電路圖形和在χ軸方向上以規(guī)則間隔布置著并沿y軸方向延伸的多個透明電極圖形。頂板12由具有矩形形狀的透明塑料板或玻璃板等構(gòu)成，并且被疊置在傳感器片 11的正面上。頂板12被形成為具有幾乎與傳感器片11相同的尺寸，并且頂板12在保護傳感器片11的同時賦予傳感器面板10足夠的剛性。頂板12的正面被形成為傳感器面板10 的輸入操作面10a。傳感器面板10對作為與輸入操作面IOa接近或與輸入操作面IOa接觸的檢測對象的操作者(例如，用戶的手指或者輸入筆)進行靜電檢測，并且將檢測信號輸出至控制器 50。換言之，傳感器面板10具有對輸入操作面IOa上的操作者的xy坐標進行檢測的功能。應(yīng)當注意的是，傳感器面板10可以由傳感器片單獨構(gòu)成。在此情況下，該傳感器片的電極基板是由諸如玻璃等具有相對較高剛性的透明材料形成的，并且輸入操作面形成在該傳感器片的正面上。壓敏傳感器壓敏傳感器30設(shè)置在傳感器面板10與殼體20之間。圖3是示出了壓敏傳感器 30的基本結(jié)構(gòu)的分解立體圖。壓敏傳感器30包括第一電極31、第二電極32和彈性部件 33。第一電極31固定于傳感器面板10側(cè)，而第二電極32固定于殼體20側(cè)。彈性部件33設(shè)置在傳感器面板10與殼體20之間并且將傳感器面板10相對于殼體20彈性地支撐著。在本實施例中，第一電極31和第二電極32以相互面對的方式分別設(shè)置在彈性部件33的上表面和下表面處，且彈性部件33設(shè)置在第一電極31與第二電極32之間。第一電極31是以矩形形狀呈環(huán)狀連續(xù)形成的，并且第一電極31包括具有第一線寬的第一布線區(qū)域31t和具有大于第一線寬的第二線寬的第二布線區(qū)域31w。第二電極32也是以矩形形狀呈環(huán)狀連續(xù)形成的，并且第二電極32包括具有第一線寬的第一布線區(qū)域32t和具有大于
7第一線寬的第二線寬的第二布線區(qū)域32w。應(yīng)當注意的是，稍后將對第一布線區(qū)域31t、第一布線區(qū)域32t、第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域32w的細節(jié)進行說明。第一電極31和第二電極32連接至控制器50，并且通過控制器50計算出第一電極31與第二電極32間的電容?？商娲?，可以將第一電極31和第二電極32中的任一者連接至控制器50，所以通過將第一電極31和第二電極32中的另一者連接至恒定電位(例如，接地)來計算出第一電極31與第二電極32間的電容。壓敏傳感器30是沿著輸入操作面IOa的各邊呈環(huán)狀形成的。在本實施例中，第一電極31和第二電極32以及彈性部件33是沿著輸入操作面IOa (傳感器面板10)的周緣呈環(huán)狀形成的。在附圖所示的示例中，輸入操作面IOa是矩形的，并且彈性部件33是沿著輸入操作面IOa的各邊以具有恒定寬度及厚度的矩形形狀呈環(huán)狀形成的。彈性部件33例如是由具有較少的殘余應(yīng)變和高的恢復(fù)率(恢復(fù)速度)的材料形成的。例如可以使用硅橡膠(silicone rubber)或聚氨酯橡膠作為這種類型的材料。優(yōu)選的是，彈性部件33具有0. OOlMPa 2MPa的楊氏模量(Young' s modulus)以及復(fù)位時間為400ms以下的響應(yīng)速度。如果楊氏模量降低至低于0. OOlMPa，則存在著這樣的擔心即使當操作者僅僅是直接或間接地觸摸到輸入操作面時，也會誤檢測出按壓操作。如果楊氏模量超過2MPa，則存在這樣的擔心由于必須要用很大的按壓力，從而使可操作性降低。如果復(fù)位時間慢于400ms，就要耗費時間來檢測輸入操作者的按壓操作，這樣在進行快速輸入操作時就難以對按壓進行檢測，可操作性降低，并且變得難以檢測例如雙擊等連續(xù)操作。此外，除了期望彈性部件33具有上述楊氏模量和響應(yīng)速度以外，還期望彈性部件33所具有的壓縮殘余應(yīng)變最大約為初始應(yīng)變的5%。如果壓縮殘余應(yīng)變大于5%，則隨著由于長期使用而導(dǎo)致的彈性部件33的劣化， 壓敏傳感器30的靈敏度降低。因此，通過將壓縮殘余應(yīng)變設(shè)置成最大為約5 %，可以獲得即使在長期使用中也能夠充分保持靈敏度的壓敏傳感器30，并且能夠防止操作特性變差。這里，楊氏模量是基于符合日本工業(yè)標準(Japanese Industrial Standards, JIS)K6254的試驗方法進行測量的。壓縮殘余應(yīng)變是基于符合JIS K6401的試驗方法(其中壓縮殘余應(yīng)變?yōu)?0%的試驗法)進行測量的。此外，依賴于傳感器面板10的尺寸可以將彈性部件33的厚度設(shè)定為例如大約0. Imm 5mm。例如，如果觸摸面板為5英寸以下，則可以使用厚度為約0. Imm 5mm的彈性部件33 ；如果觸摸面板為5英寸以上，則可以使用厚度為約0. 5mm 5mm的彈性部件33。彈性部件33僅需要移位例如約10%，并且例如當使用厚度為0. 5mm的彈性部件33時，彈性部件33僅需要移位約50 μ m。在本實施例中，將可以從井上株式會社(IN0AC CORPORATION)購得的“P0R0N”(注冊商標)作為彈性部件33。具體地，使用“P0R0N” (注冊商標)SS 10P, SS24P, SS32P或 MS40P 等。在本實施例中，彈性部件33 (呈環(huán)狀地)被形成為與傳感器面板10的周緣結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的框架形狀。通過呈環(huán)狀地形成彈性部件33，能夠防止外部的異物進入傳感器面板10 與殼體20之間的空隙或者傳感器面板10與顯示面板40之間的空隙。由于通過彈性部件 33能夠得到密封功能，因此能夠提高信息處理裝置100的可靠性。彈性部件33利用粘合層而被固定至固定于傳感器面板10上的第一電極31及固定于殼體20上的第二電極32。該粘合層可以是粘合劑或者雙面粘合片等?？商娲?，第一電極31和第二電極32可以直接形成在彈性部件33上，并且可以通過第一電極31和第二電極32將彈性部件33的上表面和下表面分別接合至傳感器面板10和殼體20。此外，如圖4所示，設(shè)置在傳感器面板10側(cè)的第一電極31可以形成在傳感器片11 的一個電極基板上。圖4是信息處理裝置的主要部分的截面圖，該圖示出了其中將壓敏傳感器30的第一電極31形成在傳感器片11的上層側(cè)電極基板上的示例。在圖4中，傳感器片11包括位于上層側(cè)的第一電極基板111、位于下層側(cè)的第二電極基板112以及將第一電極基板111和第二電極基板112彼此接合起來的粘合層113。第一電極基板111被形成為與頂板12的尺寸幾乎相同，并且通過粘合層13接合至頂板12。 第二電極基板112的面積小于第一電極基板111的面積，并且設(shè)置有壓敏傳感器30的環(huán)狀區(qū)域是圍繞著第二電極基板112而形成的。在相互面對的第一電極基板111和第二電極基板112的內(nèi)表面?zhèn)?，形成有由例如銦錫氧化物(ITO)、銀(Ag)等導(dǎo)電材料形成的布線圖形。 第一電極31形成在第一電極基板111的內(nèi)表面?zhèn)?，并且例如是與形成第一電極基板111用的布線圖形同時形成的。第二電極32形成在殼體20內(nèi)側(cè)的底部周緣處，并且由與上述導(dǎo)電材料相同的導(dǎo)電材料形成。彈性部件33的上表面?zhèn)韧ㄟ^粘合層34接合至第一電極31和第一電極基板111，彈性部件33的下表面?zhèn)韧ㄟ^粘合層35接合至第二電極32和殼體20。當沿ζ軸方向?qū)磯毫ψ饔糜谳斎氩僮髅鍵Oa上時，彈性部件33被壓縮變形，并且第一電極31與第二電極32之間的距離根據(jù)該變形量而發(fā)生變化。壓敏傳感器30將上述按壓力作為第一電極31與第二電極32間的電容的變化而檢測出來。換言之，通過檢測在彈性部件33變形之前和變形之后的第一電極31與第二電極32間的電容的變化，來判定沿ζ軸方向輸入至輸入操作面IOa上的按壓力或按壓量。因此，當用戶在輸入操作面IOa 上進行操作的同時，能夠檢測出傳感器面板10上的操作位置的平面內(nèi)xy坐標和該操作位置處的按壓力，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)隨著按壓操作位置的變化而不同的信息輸入操作。在將壓敏傳感器30設(shè)于傳感器面板10周緣部處的傳感器裝置中，易于引起如下差異，即隨著輸入操作面IOa的平面內(nèi)位置的不同，壓敏傳感器30的檢測特性出現(xiàn)差異。 該問題使得按壓操作檢測靈敏度隨著操作位置的不同而變化，從而導(dǎo)致可操作性的降低。在下面的說明中，作為比較例，將使用圖5所示的壓敏傳感器P對面板內(nèi)的壓敏特性進行說明。壓敏傳感器P包括矩形彈性部件R以及相互面對且夾著彈性部件R的第一電極El 和第二電極E2，彈性部件R包括短邊Ll和L3以及長邊L2和L4，彈性部件R的寬度為1. 4mm, 楊氏模量為0. HMPa0第一電極El和第二電極E2沿著整個周緣以均勻的寬度(0.21mm)和厚度形成。壓敏傳感器P被放置在長邊為90mm、短邊為54mm、厚度為1. Imm的玻璃面板下方，并且向該面板的中心部施加與重量250g相當?shù)牧?。圖6示出了此時壓敏傳感器P的電容變化在該面板平面內(nèi)的分布。在圖6中，Dl至D4是示出了預(yù)定電容變化量的電容變化區(qū)域，并且Dl為0. 15pF 0. 20pF, D2 為 0. 20pF 0. 25pF, D3 為 0. 25pF 0. 30pF, D4 為 0. 30pF 0. 35pF, D5 為 0. 35pF 0. 40pF。xl至x3和yl至y3代表面板平面內(nèi)的xy坐標，在此情況下(x2，y2)對應(yīng)于面板的中心部。如圖6所示，第一電極El與第二電極E2間的電容變化量趨向于朝著面板的中心部越來越小，并且在面板中心部處的按壓操作檢測靈敏度趨向于比在面板周緣部處的按壓操作檢測靈敏度小。
按壓操作檢測靈敏度還根據(jù)彈性部件R的寬度、要被進行輸入操作的面板的厚度等而發(fā)生變化。圖7示出了當彈性部件R的寬度為1. 7mm時的平面內(nèi)檢測靈敏度分布。在圖7中，DO代表0. IOpF 0. 15pF的電容變化區(qū)域。另一方面，圖8示出了當面板的厚度為0. 55mm時的平面內(nèi)檢測靈敏度分布。如圖7所示，因為面板的沉降量隨著彈性部件R寬度的增大而減小，所以抑制了平面內(nèi)檢測靈敏度的差異。然而，由于面板的中心部處的電容變化量變得小于圖6的試驗結(jié)果，因此不能提高面板的中心部處的檢測靈敏度。另一方面，如圖8所示，因為面板自身的剛性隨著面板厚度的減小而變低，所以出現(xiàn)了面板自身的撓曲的影響。所以，具有小的電容變化量的區(qū)域(Dl)變得大于圖6的試驗結(jié)果，從而不能提高檢測靈敏度。此外，作為提高按壓操作檢測靈敏度的方法，有一種增大壓敏傳感器P的電容變化量的方法。當由AC代表電容變化量時，建立了這樣的關(guān)系式AC= eS/Ad(e 介電常數(shù)；S:電極對置面積；Ad=彈性部件的壓縮變形量)?；谶@樣的關(guān)系式，當ε和Ad 固定時，通過增大電極對置面積S就能夠增大AC。盡管為了增大電極對置面積S需要增大第一電極El的線寬和第二電極Ε2的線寬，但在此情況下不僅會增大電容變化量還會增大第一電極El與第二電極Ε2間的電容。圖9示出了當使用第一電極El及第二電極Ε2的線寬以及0. 21mm的線寬作為基準時的電容比及電容變化比。一般情況下，對于觸摸面板控制IC的電容設(shè)定有上限，并且信噪比(signal-noise ratio, S/N)隨著電容的降低而升高。 因此，期望在不增大電容的前提下增大電容變化量。接著，圖10示出了當向面板的中心部施加與重量250g相當?shù)牧r，邊Ll至邊L4 在第一電極El及第二電極E2的縱長方向上的沉降量。從圖10中可以看出，各邊的中心部處的沉降量大于該邊的端部處的沉降量，尤其長邊L2和長邊L4在中心部處的沉降量是最大的。因此，通過增大具有大的沉降量(△(!)的部分的電極對置面積(S)，能夠增大面板中心部處的電容變化量，因此無論按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性。關(guān)于這一點，在本實施例的壓敏傳感器30中，如圖3所示，第一電極31包括具有第一線寬的第一布線區(qū)域31t和具有大于第一線寬的第二線寬的第二布線區(qū)域31w，第二電極32包括具有第一線寬的第一布線區(qū)域32t和具有大于第一線寬的第二線寬的第二布線區(qū)域32w。第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域32w形成在傳感器面板10 (壓敏傳感器30) 的各邊的中心部處，第二布線區(qū)域31w與第二布線區(qū)域32w相互面對且在它們中間夾持著彈性部件33。第一布線區(qū)域31t形成在各邊的第二布線區(qū)域31w之間，而第一布線區(qū)域32t 形成在各邊的第二布線區(qū)域32w之間，第一布線區(qū)域31t與第一布線區(qū)域32t相互面對且在它們中間夾持著彈性部件33。在本實施例中，通過使第一電極31的布線寬度及第二電極32的布線寬度在局部上不同，在第一電極31與第二電極32之間形成了具有第一電容的第一區(qū)域(Cl)和具有大于第一電容的第二電容的第二區(qū)域(C2)。上述第一區(qū)域相當于第一布線區(qū)域31t與第一布線區(qū)域32t的對置區(qū)域，而上述第二區(qū)域相當于第二布線區(qū)域31w與第二布線區(qū)域32w的對置區(qū)域。例如，如圖11所示，第一布線區(qū)域31t的線寬和第一布線區(qū)域32t的線寬由Wt 來表示，第二布線區(qū)域3Iw的線寬和第二布線區(qū)域32w的線寬由■ (Wt < Ww)來表示。第一布線區(qū)域31t及第一布線區(qū)域32t的形成區(qū)域相當于第一區(qū)域Cl，并且第二布線區(qū)域31w 及第二布線區(qū)域32w的形成區(qū)域相當于第二區(qū)域C2。
在上述結(jié)構(gòu)中，基于向輸入操作面IOa輸入的按壓力而檢測到的第一電極31與第二電極32間的電容變化對于第一區(qū)域和第二區(qū)域這二者而言是不同的，并且在第二區(qū)域中的電容變化大于在第一區(qū)域中的電容變化。因此，例如通過將上述第二區(qū)域設(shè)置在按壓力的檢測靈敏度低的區(qū)域中，無論按壓位置如何都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性。特別地，本實施例的壓敏傳感器30包括位于各邊的中心部處的第二區(qū)域和位于各邊的夾著上述第二區(qū)域的兩個端部處的第一區(qū)域。因此，無論相對于多邊形輸入操作面 IOa的按壓位置如何，都能夠獲得穩(wěn)定的檢測特性。圖12示出了當在面板(長邊為90mm、短邊為54mm、厚度為1. Imm)下方設(shè)置有如圖11所示的壓敏傳感器30時該面板平面內(nèi)的按壓檢測靈敏度分布。這里，Wt為0. 15mm, Ww為0. 45mm,第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域32w在長邊上的長度分別為50mm而在短邊上的長度分別為10mm，并且彈性部件33的寬度為1.7mm。如圖12所示，根據(jù)本實施例， 相比于圖6至圖8的情況，能夠提高面板中心部處的檢測靈敏度并且能夠提高整個面板表面上的按壓檢測特性。不必要在傳感器面板10的每一邊上都形成有第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域 32w，而是如圖13所示只需要在至少一對相對邊(例如，長邊)上形成有第二布線區(qū)域31w 和第二布線區(qū)域32w即可。此外，第一布線區(qū)域31t和第一布線區(qū)域32t以及第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域32w的線寬、形成區(qū)域等都沒有特別的限制，而是根據(jù)傳感器面板的尺寸、所需的電容變化量及其平面內(nèi)分布等適當?shù)剡M行設(shè)定。在用Wt來表示第一布線區(qū)域31t和第一布線區(qū)域32t的線寬并且用■來表示第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域32w的線寬的情況下，通過將線寬比(Ww/Wt)設(shè)定為1.4 以上，則如圖14所示，與線寬比為1的情況相比，能夠?qū)㈦娙葑兓吭龃?0%以上。圖14 示出了線寬比(Ww/Wt)與布線區(qū)域的電容變化量比之間的關(guān)系，該圖示出了與壓敏傳感器的長邊的2/3長度相對應(yīng)的區(qū)域構(gòu)成第二布線區(qū)域的示例?？梢钥闯?，當ffw/Wt = 4. 5時， 電容變化量增大了 50%，并且靈敏度顯著提高。根據(jù)本實施例，通過調(diào)節(jié)布線區(qū)域的長度和線寬，第一電極31與第二電極32間的電容能夠被形成得與Ww/Wt為1時的總電容大小相同。在此情況下，能夠在不增大壓敏傳感器的總電容的前提下提高按壓操作檢測靈敏度。此外，根據(jù)本實施例，由于傳感器片11是由電容式觸摸面板構(gòu)成的，所以可由與對壓敏傳感器30的檢測信號進行處理的電路為同一個電路的控制電路構(gòu)成控制器50。具體地，控制器50通過將信號電壓(脈沖、RF等)提供給傳感器片11的第一電極基板111和第二電極基板112來檢測操作者對輸入操作面IOa的接觸或者接近。此時，通過向傳感器片11的電極和壓敏傳感器30的電極以分時的方式(time-divisionally)提供上述信號電壓，利用單個控制電路就能夠檢測操作者的xy位置坐標和按壓力(按壓量)。傳感器片11的檢測方法可以是所謂的交互方法或自檢方法。在交互方法中，通過對第一電極基板111與第二電極基板112間的相交區(qū)域中的電容或電容變化進行檢測來確定操作者的xy坐標。另一方面，在自檢方法中，通過對操作者與第一電極基板111、第二電極基板112間的電容或電容變化進行檢測來確定操作者的xy坐標。第二實施例圖15是本發(fā)明第二實施例的信息處理裝置(傳感器裝置)的平面圖。圖16是沿著圖15的線A-A得到的截面圖。在下文中，將主要說明與第一實施例的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。 此外，將用相同的符號表示與上述實施例的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，并且省略或簡化對這些結(jié)構(gòu)的說明。在本實施例的信息處理裝置200中，與第一實施例中相同的是，包括有第一區(qū)域和第二區(qū)域的壓敏傳感器30被設(shè)置在傳感器面板10與殼體20之間。上述第一區(qū)域形成在包括矩形傳感器面板10的四個角及其周邊的區(qū)域中，并且上述第二區(qū)域形成在傳感器面板10的各邊的中心部處。與上述第二區(qū)域?qū)?yīng)地在殼體20的底部周緣部20a處形成有凸起部20b。凸起部20b具有這樣的功能通過將與殼體20的底部周緣部20a相接合的壓敏傳感器30的各邊的中心部抬高而使得第二電極32在此局部處靠近第一電極31側(cè)。這樣，通過使第一電極31與第二電極32的對置距離在局部上不同，形成了具有第一電容的第一區(qū)域Cl和具有大于第一電容的第二電容的第二區(qū)域C2。在本實施例中，第一電極31和第二電極32在第一區(qū)域Cl中以第一對置距離相互面對著，而在第二區(qū)域C2中以小于第一對置距離的第二對置距離相互面對著。與第一實施例中相同的是，在第二實施例中能夠提高在傳感器面板10的各邊中心部處的按壓操作檢測靈敏度，提高在傳感器面板10平面的中心部處的檢測靈敏度，并且改善整個面板表面上的按壓檢測特性。凸起部20b不必要與殼體20 —體形成，而是可以由與殼體20不同的部件構(gòu)成。凸起部20b的高度、長度和寬度沒有特別限制，并且可以基于傳感器面板10的形狀和尺寸以及所需的靈敏度分布適當?shù)剡M行設(shè)定。第三實施例圖17是本發(fā)明第三實施例的壓敏傳感器的平面圖。在下文中，將主要說明與第一實施例的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。此外，將使用相同的符號表示與上述各實施例的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，并且將省略或簡化對這些結(jié)構(gòu)的說明。本實施例的壓敏傳感器301包括具有矩形形狀的環(huán)狀彈性部件330、設(shè)置在彈性部件330的上表面上的第一電極310和設(shè)置在彈性部件330的下表面上的第二電極320。 第一電極310和第二電極320被形成為在整個周緣上具有均勻的寬度和厚度，第一電極310 和第二電極320相互面對且在它們之間夾著彈性部件330。另一方面，彈性部件330被形成為在整個周緣上具有均勻的厚度，并且在一對長邊的內(nèi)周側(cè)中心部處形成有凹槽331。彈性部件330的長邊的內(nèi)周側(cè)中心部的寬度Rt小于其他區(qū)域的寬度Rw。因此，更容易在厚度方向上發(fā)生壓縮變形。這樣，當通過壓敏傳感器301來檢測按壓力時，第一電極 310與第二電極320之間的在彈性部件330的長邊中心部處的對置距離變得比在其他部分處的對置距離短。因此，可能檢測到比在其他部分處的電容變化大的電容變化。在本實施例的壓敏傳感器301中，沒有形成凹槽331的區(qū)域相當于具有第一電容的第一區(qū)域Cl，而形成有凹槽331的區(qū)域相當于在壓縮變形時具有比第一電容大的第二電容的第二區(qū)域C2。在本實施例中，與第一實施例中相同的是，能夠提高傳感器面板的各邊中心部處的按壓操作檢測靈敏度，提高傳感器面板平面的中心部處的檢測靈敏度，并且改善整個面板表面上的按壓檢測特性。應(yīng)當注意的是，凹槽331不限于僅在彈性部件330的長邊上形成有凹槽331的示
12例，凹槽331也可以形成在包括短邊的所有邊上。此外，凹槽331不限于在各邊的內(nèi)周側(cè)形成有凹槽331的示例，凹槽331也可以形成在各邊的外周側(cè)，或者形成在各邊的內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)。至此，已經(jīng)說明了本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明不限于這些實施例，并且基于本發(fā)明的技術(shù)思想可以進行各種變形。例如，盡管上述各實施例已經(jīng)說明了上述傳感器裝置適用于信息處理裝置的示例，但是本發(fā)明不限于此，并且上述傳感器裝置可適用于使指針在屏幕上移動的輸入裝置 (鼠標)。在此情況下，可以將壓敏傳感器用作對點擊操作進行檢測的傳感器。在此情況下， 傳感器面板不總是需要由透明材料形成。此外，盡管在本實施例中壓敏傳感器的彈性部件被形成為環(huán)狀，但上述彈性部件例如可以由獨立布置在傳感器面板四個角處的多個部件構(gòu)成。第一電極31和第二電極32 也不限于環(huán)狀，例如可以如圖18A和圖18B中所示將第一電極31和第二電極32僅布置在相互面對的一對相對邊(例如，長邊)上。形成第一區(qū)域Cl用的第一布線區(qū)域31t和第一布線區(qū)域32t可以僅形成在第一電極31和第二電極32中的任一者上。因此，兩個電極的位置布置變得簡化，并且能夠穩(wěn)定地確保電極間的對置面積。此外，形成第二區(qū)域C2用的第二布線區(qū)域31w和第二布線區(qū)域 32w不限于讓較寬部分呈線性連續(xù)而得到的形狀，例如也可以采用交替形成有較寬部分和較窄部分的形式。另外，在上面各實施例中，第一區(qū)域和第二區(qū)域是通過使第一電極與第二電極的對置面積及對置距離不同而形成的。然而，作為替代，可以通過使各個區(qū)域的電極間的介電常數(shù)不同來形成第一區(qū)域和第二區(qū)域。通過壓敏傳感器對按壓操作進行檢測的方法可以是交互方法或自檢方法。在交互方法中，如圖19A所示，由相互面對且夾著彈性部件33的第一電極31和第二電極32構(gòu)成了電容器，并且對這兩個電極間的電容的變化進行檢測。在自檢方法中，如圖19B所示，第一電極31和第二電極32中的一者(例如，第一電極31)被用作接地電位，從而檢測由于這一個電極向另一個電極靠近而引起的電容變化。在上述任一個方法中，為了減輕外部噪聲的影響，可以在第一電極31、第二電極32的外周側(cè)上設(shè)置有接地電極(屏蔽電極)37。此外，在交互方法中，如圖19C所示，第二電極可以由電極3 和電極32b這兩個電極構(gòu)成，并且第一電極31可以設(shè)置在電極32a與電極32b之間。在此情況下，第一電極 31被用作接地電位，并且將第一電極31向電極32a、電極32b的靠近作為電極32a與電極 32b間的電容的變化而檢測出來。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，依據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合以及改變。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置，其包括傳感器面板，所述傳感器面板包括輸入操作面，并且所述傳感器面板被配置成對與所述輸入操作面接觸的檢測對象的位置坐標進行檢測；殼體；以及壓敏傳感器，所述壓敏傳感器包括固定于所述傳感器面板側(cè)的第一電極、固定于所述殼體側(cè)的第二電極、以及設(shè)置在所述傳感器面板與所述殼體之間的彈性部件，所述彈性部件將所述傳感器面板相對于所述殼體彈性地支撐著，所述壓敏傳感器在所述第一電極與所述第二電極之間包括具有第一電容的第一區(qū)域和具有大于所述第一電容的第二電容的第二區(qū)域，并且所述壓敏傳感器被配置成將輸入到所述輸入操作面的按壓力作為所述第一電極與所述第二電極間的電容的變化而檢測出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述輸入操作面具有包含至少一對相對邊的多邊形形狀，并且所述壓敏傳感器沿著所述傳感器面板的各邊呈環(huán)狀地形成，且所述壓敏傳感器包括位于所述至少一對相對邊的每一邊的中心部處的所述第二區(qū)域和位于每一邊的夾著所述第二區(qū)域的兩個端部處的所述第一區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，其中，所述第一電極與所述第二電極相互面對， 并且在所述第一區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有第一對置面積，而在所述第二區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有大于所述第一對置面積的第二對置面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，其中，所述第一電極與所述第二電極相互面對， 并且在所述第一區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有第一對置距離，而在所述第二區(qū)域中所述第一電極與所述第二電極具有短于所述第一對置距離的第二對置距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述傳感器面板是對輸入操作的操作位置進行靜電檢測的電容式傳感器面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的傳感器裝置，還包括控制器，所述控制器與所述傳感器面板及所述壓敏傳感器電連接，并且所述控制器被配置成基于所述傳感器面板的輸出和所述壓敏傳感器的輸出產(chǎn)生與對所述輸入操作面的按壓操作相關(guān)的控制信號。
7.一種信息處理裝置，其包括如權(quán)利要求1至6任一項所述的傳感器裝置；以及顯示面板，所述顯示面板設(shè)置在所述傳感器面板的背側(cè)并且容納在所述殼體中。
全文摘要
本發(fā)明公開了傳感器裝置和信息處理裝置。所述傳感器裝置包括傳感器面板，所述傳感器面板包括輸入操作面，并且被配置成對與所述輸入操作面接觸的檢測對象的位置坐標進行檢測；殼體；以及壓敏傳感器，所述壓敏傳感器包括固定于所述傳感器面板側(cè)的第一電極、固定于所述殼體側(cè)的第二電極、以及設(shè)置在所述傳感器面板與所述殼體之間的彈性部件，所述彈性部件將所述傳感器面板相對于所述殼體彈性地支撐著，所述壓敏傳感器在所述第一電極與所述第二電極之間包括具有第一電容的第一區(qū)域和具有大于所述第一電容的第二電容的第二區(qū)域，且所述壓敏傳感器被配置成將輸入到所述輸入操作面的按壓力作為所述第一電極與所述第二電極間的電容的變化而檢測出來。
文檔編號G06F3/044GK102446043SQ20111026552
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者和田豐, 板谷大, 高橋直廣 申請人:索尼公司