CN1487400A

CN1487400A - 复合功能装置、其制造方法、触觉信息系统及信息输入装置

Info

Publication number: CN1487400A
Application number: CNA031549993A
Authority: CN
Inventors: 金子典夫; 小楠誠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: CN1270225C; US20040037016A1

Abstract

提供一种复合功能装置、其制造方法、触觉信息系统及信息输入装置，针对温度及压力等各种触觉信息，在各种凹凸图形、纸等的表面状态、信息机器的输入器件等的不同领域的宽广用途中可以在便宜而不损坏器件的情况下使比较接近人具有的触觉的信息处理成为可能。为此，采用可以对温度及压力任何一个都可以回应的强介电质或热电体，利用同一个触觉信息元件可同时温度、压力多个信息。另外，不仅检出信息，通过将强介电质或热电体做成悬臂梁或双支撑梁的中空结构，可以通过从外部电源经过上述电极通入电力，将检出的上述触觉信息的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。

Description

复合功能装置、其制造方法、触觉信息系统及信息输入装置

(本申请要求以下三份在先的日本专利申请为优先权：1)No.2002-245299，发明名称为“A Complex Functional Device and aTactile Information System”，申请日2002年8月26日，2)No.2002-261533，发明名称为“A Complex Functional Apparatus and aMethod Thereof”，申请日2002年9月6日，3)No.2002-314743，发明名称为“An Information Input Apparatus”，申请日2002年10月29日，此处援引它们的整个内容作为参考。)

技术领域

本发明涉及同时或分别检出温度及压力的复合功能装置及其制造方法，特别是涉及在以各种打印机及复印机、LBP等的记录媒体判别或个人计算机、PDA、便携式电话机为代表的信息机器的触摸屏，或食品用机器人、医疗用机器人、各种产业用机器人或各种安全系统中，可以对凹凸、摩擦、压力及温度这些触觉信息的每一个单独或对其组合进行检测的复合功能装置及其制造方法。

背景技术

所谓与触觉相关联的器件，多数是将压力信息变换为电信号，作为其代表性的器件是利用压敏导电弹性体等的检测电容及检出电阻变化的器件。比如，在特开平5-81977号公报中提出一种在压敏导电弹性体的一方设置电极，而在另一方配置具有接触用凸部的接触子，利用在该触子上施加压力时，压敏导电弹性体的电阻改变的触觉传感器。

另外，在特开平5-215625号公报(对应于USP5225959)中提出一种利用电容器原理，在电极间配置弹性体，可检出弹性体在压力作用下的变形引起的电容变化的触觉传感器。在特开平9-203671号公报中提出一种利用压电体检出温度及3轴方向的压力的触觉传感器。

另外，在特开平5-216568号公报中记述了一种可以同时处理温度和压力的触觉输入输出装置。这是将压力传感器、压力执行器及温度传感器做成为针状形状，将其一组制成一个元件进行高密度排列而用作计算机的接口(界面)。

不过，特开平5-81977号公报及特开平5-215625号公报中的触觉传感器可以检测一维方向上的压力，但不能检出三维方向上的压力，另外，特开平9-203671号公报可以检出温度及三维方向上的压力，但不能将检出的信号及预先选择的压力信息表现出来。另外，根据特开平9-203671号公报的发明，由于为了检出温度和压力使用不同的材料，在器件的制造中就必须将检出温度和压力用的不同材料在同一衬底上形成，也就存在制造过程变得复杂的问题。

另外，在特开平5-216568号公报中，是可以同时处理压力和温度信息，但由于使用针状物，耐久性和可靠性方面也有问题。就是说，3种针状传感器和执行器的任何一个是，与人的触觉的分辨率，比如，指端，大概300μm，相比都要小的器件，一个针状物是极细的。因此，其机械强度很低。所以，虽然可以检出来自外部的信息，但是由于即使是在材料方面想出办法，机械强度也很小，破损的危险性很高。特别是，为了传送有关人有无位移及其大小的信号(传送在用手指等按压针状的物质的前端部的状态下手指有无位移及其大小)，必须施加很大电压，器件本身在本身的力的作用下发生机械破损的问题一直存在。此外，过去还存在任何一个器件发生破损，作为触觉器件的功能也就丧失了的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其特征在于提供一种针对温度及压力等各种触觉信息，在各种凹凸图形、纸等的表面状态、信息机器的输入器件等的不同领域的宽广用途中可以在便宜而不损坏器件的情况下使比较接近人具有的触觉的信息处理成为可能的复合功能器件及触觉信息系统。

另外，本发明的特征在于，即使是一个检出元件破损，也可以在确保其他元件的功能的同时，简化制造过程。

本发明的复合功能装置，具备与多种触觉信息相对应的各个触觉信息部的触觉信息元件，上述各个触觉信息部，包含检出对应的上述触觉信息的第一功能和再现检出的上述触觉信息的一部分或全部的第二功能。

在本发明的复合功能装置的一种实施方式中，上述各个触觉信息部，分别具有多个电极对，上述第一功能，是经过上述电极对得到上述触觉信息的检出信号，上述第二功能，通过从外部电源经过上述电极通入电力，将检出的上述触觉信息的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。

此外，本发明的复合功能装置的特征在于，通过将金属氧化物分割为多个部分并利用设置在各个部分上的电极，检出不同的多个信息。

另外，本发明的复合功能装置的制造方法，其特征在于：将金属氧化物层分割为多个部分，利用在各部分上设置的电极，检出不同的多个信息，且独立向衬底供给构成金属氧化物层的金属原料和氧原料而形成金属氧化物层。

另外，本发明的信息输入输出装置，该装置根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有：用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示单元；在利用上述菜单提示单元提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得单元；以及根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别单元。

本发明的其他特点和优点可从参考下面的附图的描述而了解，附图中同样或类似的部件赋予同样的标号。

附图说明

包含在说明书中并构成其一部分的附图，示出本发明的具体实施方式，并且与说明书一起用来对本发明的原理予以说明。

图1为示出本发明的实施方式1的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的概略剖面图。

图2为示出本发明的实施方式2的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的第二例的概略剖面图。

图3为示出本发明的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的概略平面图。

图4为示出将触觉信息元件进行一维排列构成线传感器的样子的概略平面图。

图5为示出将触觉信息元件进行一维排列构成二维传感器的样子的概略平面图。

图6为示出本发明的复合功能装置的测定资料的模式图。

图7为沿图6的A-A’的剖面图。

图8为示出采用本发明的复合功能装置的压力检出例的特性图。

图9为示出包含本发明的复合功能装置的触觉信息系统的一构成例的框图。

图10A至10H为示出本发明的复合功能装置的制作步骤的概略剖面图。

图11A至11I为示出本发明的复合功能装置的制作步骤的概略剖面图。

图12为示出本发明的实施方式3的复合功能装置的构成的示图。

图13为示出检出元件以二维方式排列构成的复合功能传感器部的示图。

图14A及14B为示出本发明的实施方式4的复合功能装置的构成的示图。

图15为示出本发明的实施方式5的复合功能装置的构成的示图。

图16为示出用来验证本发明的一实施方式的复合功能装置的特性的基片图形的平面图。

图17为示出用来验证本发明的一实施方式的复合功能装置的特性的基片图形的剖面图。

图18为示出用来验证本发明的实施方式的复合功能装置的压力检测部(压力检测元件)的特性的示图。

图19A至19G为示出本发明的实施方式的复合功能装置的制作方法的流程图。

图20为示出温度及压力信息的检出处理的流程图。

图21为示出在生成本发明的实施方式的金属氧化膜时使用的原料气体的活化原理的示图。

图22为本发明的信息输入输出装置的实施方式1的构成模式表示图。

图23为用来说明信息输入输出装置的功能构成的示图。

图24为示出构成机器显示兼输入部的触觉显示元件的配置例的示图。

图25为本发明的信息输入输出装置的实施方式2的构成模式表示图。

图26为用来说明本发明的信息输入输出装置的实施方式3的功能的功能构成图。

图27为示出可以利用计算机实现信息输入输出装置的功能的计算机系统的构成例的框图。

具体实施方式

首先，对复合功能装置予以说明，之后对其组成的信息输入输出装置予以说明。

<复合功能装置>

A.实施方式

(1)实施方式1

下面利用图1对本实施方式予以说明。

在图1中示出的触觉信息元件中，5是衬底，为硅、玻璃、金属、塑料等材料。4是弹性体，为硅、玻璃、金属、塑料等材料。4和5或2和4也可以使用同一材料。3是金属氧化物，只要是强介电质或热电体，无论是何种组成均可。1、2是电极，为方便起见，1称为上电极，2称为下电极。在图1中，左端部的触觉信息部、中央部的触觉信息部和右端部的触觉信息部分别检出垂直方向的压力、水平方向的压力及温度，并且具有再现这些触觉信息的功能。

在将金属氧化物材料作为锆钛酸铅(以下称其为PZT)这样的强介电质的场合举例时，如果以通常的薄膜技术将PZT用来制作c轴取向膜的话，利用在由电极1、2夹持的左端部处的PZT具有的压电特性d₃₃，藉助电极1、2可检测在垂直方向上施加于PZT的压力。另外，在中央部分。通过利用PZT的压电特性d₃₁、d₁₅、d₂₄等，藉助埋入PZT中的电极对可能检测在水平方向上施加的压力。在右端部，通过利用PZT具有的热电性，可以依靠在电极1、2之间发生的电压检测温度。

在图1中，金属氧化物3及下电极2分开成为3个，但也可以只有一部分分离。另外，在弹性体4使用金属等导电材料时，在下电极2和弹性体4之间，也可以设置绝缘体是自不待言的。另外，弹性体、衬底、金属氧化物、电极的厚度及面积，可以根据用途选择适宜的大小。比如，某一物体以0.4至1.0kg/cm²的压力接触本发明的复合功能器件，在要测定室温至±30°左右的温度时，电极和金属氧化物的叠层体整个的厚度，一般为大约0.001至3.0mm。

另外，从图1左部的悬臂梁部的固定端到前端的长度，在压力检测时没有限制，在再现压力信息时，上下方向上的位移量在10μm以上时容易被人们感觉到。为了得到这一位移，在将PZT用作金属氧化物时，大概从固定端到前端的长度可以为大约100μm。

下面，图10A-H示出本实施方式的复合功能器件的制作方法。其中，利用在上电极1上具有2μm厚度的热氧化膜(氧化硅)的硅片。将该氧化膜(在图10A-H中省略)用作弹性体。首先，作为下电极是以PF溅射法形成Pt/Ti(Pt：500nm、Ti：8nm厚)，之后作为金属氧化物(Pb、La)(Zr、Ti)O₃(以下略作PLZT)以RF溅射法形成(图10A、B)。

在本实施方式中，控制组成，成为Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％，膜厚为4μm。利用抗蚀剂(比如AZ4620等)，可藉助氢氟酸和硝酸的混合水溶液进行如图10C的图形化。对PLZT的刻蚀的深度，为500μm。在利用氧等离子除去抗蚀剂之后，形成上电极(图10D)。上电极采用与下电极同样的材料，膜厚也相同。

之后，以电极和金属氧化物为准进行图形化(图10E、图10F)。图形化条件为电极利用Ar等离子体进行干式刻蚀，PLZT利用氢氟酸和硝酸的混合水溶液进行湿式刻蚀。此时在除去使用的抗蚀剂之后，对硅衬底进行刻蚀(图10H)。此时的掩模是利用LPCVD形成的氮化硅薄膜，在利用抗蚀剂(比如AZ4620等)图形化之后，以CF₄等离子体进行刻蚀。其后，以氢氧化钾水溶液除去硅衬底，涂覆抗蚀剂，将作为悬臂梁部分的电极通过干式刻蚀去掉。

在上述制作方法中，上下电极的材料相同，膜厚相同，但本发明不限于此。上下电极即使是使用不同的材料也没有任何问题。作为电极，除了金属也可以采用，比如，导电氧化物及导电聚合物等等。就悬臂梁而言，必需下电极和弹性体的叠层体的合计膜厚或杨氏模量与上电极不同，或是下电极或弹性体和上电极的面积不同，但弹性体和下电极的材料相同不相同都可以。

作为金属氧化物，只要是强介电质或热电体，使用什么都可以。比如，PZT、PLZT、钛酸钡、铌酸锂、钽酸锂、钛酸铋及在这些之中添加金属元素的材料，以及这些的混晶物(比如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃、0.7Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃、0.7Pb(Co_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr、Ti)O₃等。

此触觉信息元件8，如图4或图5所示，通过一维或二维排列，可以构成同时检出温度和压力，即与人的五感中，比如，触觉相当的信息(触觉信息)的一维或二维的复合功能器件。

具体言之，如图9的触觉信息系统的构成例所示，在将触觉信息元件8排列为m×n(m≥0、n≥0并且m和n不同时为0)时，由这些触觉信息元件8组成的复合功能器件20触及一个物体时，各个触觉信息元件8的输出由地址控制器21将信号发送到输入控制电路22，在经过放大、噪声处理等等必要的信息处理之后，在存储器/运算处理电路23中进行所要求的信息处理。来自经过信息处理的各元件的输出，保存于存储器中，根据需要，可以利用通信电路24，比如，经过因特网发送到计算机等等。另一方面，在取出已经保存于存储器中的信息或利用通信电路24经过因特网等等发送保存于存储器中的信息时，利用输出控制电路25经过地址控制器21将信号给予复合功能器件20。如果触觉信息也电子化保存于存储器中，则视频信息和文字信息可以同样处理。就是说，因为在最近引起注目的五感通信中可以处理触觉信息，是有益的。

由此，由于压力检出部分，作为压电元件，发生机械变位，通过接触器件的表面，可以感觉保存信息。此时，温度检出部分，通过在上下电极间施加电压，可以用作压力信息的显示部。

于是，比如，在二维排列的多个触觉信息元件8之中的某一部分9上有某个物体接触，之后，该物体按照箭头所示的各种方向移动时，从地址控制器21将各触觉信息元件8的输出由输入控制电路顺序读入，就可以检出移动方向和温度压力信息。触觉信息元件8的排列间隔，可以根据用途决定，比如，在检出人的指纹等等之时，大概可以是50μm左右。另外，作为PDA等信息终端机器的触摸屏使用时，可以只取出压力信息，元件间隔在0.1至10mm左右就可以了。触觉信息元件8的数目，可根据目的而定，没有什么限制。

在显示压力时，通过在左端部的电极1和2之间由输出控制电路经地址控制器在所要求的触觉信息元件8上施加电压，使电极/金属氧化物/电极的叠层体发生上下变形，改变电压的施加方法，可以将压力信息以振动或声音表现。在水平方向的压力的场合，利用一对电极1和电极2，也可以将上下方向的位移或振动以声音表现。另外，在表现压力信息的场合，比如，也可以将使这种机械位移加大的机构，和该复合功能器件进行组合。

关于温度检测，有测定温度的绝对值的场合和测定温度的相对变化的场合，在图1中，原则上，示出的是测定相对温度的场合的元件剖面结构的原理。就是说，利用热电体的温度检出，是为了检出相对温度。在测定绝对温度的场合，在检出部周围设置作为标准的热敏电阻和热电偶等温度传感器，或是在测定时预先将标准值输入到运算处理电路也可以。另外，温度的再现，利用检出水平方向的压力的部分。在压力检测中，是利用一对的上电极1，在温度再现时是在上电极和下电极上施加脉冲电压而产生热。如金属氧化物是不会破坏绝缘的施加电压，则对施加电压没有限制。

(2)实施方式2

图2为示出本发明的复合功能元件的剖面结构的原理图。在本实施方式中，金属氧化物3夹着电极2装配在弹性体4上。此弹性体，可与电极的材料相同，也可以不同。不论弹性体的材料如何，下电极的弹性体的叠层体的厚度与面积和上电极不同，或是其杨氏模量不同，藉助外部电源使悬臂梁在上下方向上变形也可以。

图2的触觉信息元件的平面结构示于图3。

在此图3中，6表示在相互交差90°的悬臂梁上装配的电极/金属氧化物/电极的4个叠层体构成一个元件，但只要是能够将装配在各悬臂梁上的电极/金属氧化物/电极/弹性体的叠层体发出的电信号进行处理变换为必需维数的空间信息所必需的数目即可，并不一定相当于4个，即也可以是将3个悬臂梁在对象上配置3次，即相互成120°对向配置，或是2个悬臂梁在2个对象上配置2次。在图3中，悬臂梁的中央部设置于中空部，反之也可以将悬臂梁从中央以放射状配置是自不待言的。

另外，图中7是由电极/金属氧化物/电极构成的叠层体，用来检出温度。在此图中，是设置于一个位置，但不限定于一个位置。也可以在检出温度的部分配置未图示的与红外线相对应的光学系统将来自外部的红外线高效率地聚光。此外，在检出相对温度变化时，将来自在多个悬臂梁上形成的电极/金属氧化物/电极的输出进行比较的话，7也可省略。另外，在图2中描述的是悬臂梁相对衬底是水平设置，但如果利用衬底、弹性体、电极及金属氧化物的界面应力相对衬底向上侧弯曲设置也没有问题。

对于电极/金属氧化物/电极/弹性体的叠层体的各层的厚度没有特别的限制，一般最好是电极/叠层体＝约0.5以下。在检测小压力或在以大振幅位移的场合，在中空结构部上伸出的梁越长越好，当也可以根据用途由必需的机械强度、信号检出灵敏度、必需位移量等等确定。在使用PZT作为金属氧化物的材料时，可以使机械位移量为大约10μm以下，PZT的膜厚大概为3μm-3mm左右，悬臂梁的长度为100μm-1mm左右。另外，在悬臂梁的前端，装配一个棒状的物体用来感知机械变位也可以，并且也可以添加应用这一原理的机械位移的放大功能是自不待言的。

检测温度信息的触觉信息部，在图2中是在弹性体4的上部形成，但在高速测定或进行反复测定的场合，也可以将衬底做成为中空结构以减小检出部分的热容量。

下面对本实施方式的复合功能器件的制作方法予以说明。图11A-I示出制作流程。

首先，在衬底Si上形成弹性体。弹性体是氧化硅，利用RF溅射法形成(图11A)。作为下电极是利用RF溅射法对Pt/Ti减小溅射形成的薄膜，Ti的厚度为6nm，而Pt的厚度为300nm。

之后，形成金属氧化物材料。作为形成方法可以采用通常的薄膜形成方法中的任何一种，如真空蒸镀法、各种溅射法、MO-CVD法、溶胶凝胶法、离子束蒸镀法、气体喷射法等等，此处是使用溶胶凝胶法形成0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃。此时，由于一次涂覆是形成大约100nm的膜厚，需要反复进行涂覆、干燥最后得到4μm的膜厚之后，在氧气氛围中在650°下进行5小时的热处理而成为金属氧化物材料(图11C)。上电极，采用Pt/Ti，Ti为5nm，Pt为200nm，均用溅射法形成。利用酚醛清漆系的正抗蚀剂图形化，对Pt利用氩等离子，对Ti利用SF₆等离子进行干式刻蚀(图11E)。

之后，以氢氟酸和硝酸的混合水溶液对金属氧化物0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃进行刻蚀(图11F)。在低压CVD中形成氮化硅作为掩模，采用AZ1500等的抗蚀剂在CF₄等离子体中进行掩模图形化之后，以氢氧化钾水溶液对衬底Si进行各向异性刻蚀(图11H)。最后，利用氢氟酸和硝酸的混合水溶液对弹性体的氧化硅进行刻蚀形成中空结构(图11I)。

这样制作的图2的触觉信息元件，可通过一维排列或二维排列使用，可用来以一维或二维方式检出/再现与触觉相关联的压力温度信息。温度压力信号的检出，如图9所示，是从地址控制器21经过进行信号放大和降噪的输入控制电路22并在存储器/运算处理电路23中进行必需的信号处理之后进行保存。信号的再现，是将保存于存储器中的信号由输出控制电路25经过地址控制器21驱动复合功能器件20进行。图3的6可根据来自输出控制电路25的电压分别独立地进行上下变位，由此可以再现垂直/水平方向上的压力信息。另外，再现的信息并不需要接触感受，比如，控制来自输出控制电路25的输出的频率也可以再现声音。

本实施方式的复合功能器件，并不一定要配置成为平面形状，配置成为曲面形状当然也是可以的。另外，如果在这一复合功能器件中使用的材料对于可见光的透明度高时，也可以和液晶显示那样的影像显示器叠置就可以重复显示影像和触觉信息。比如，衬底、弹性体是由光敏玻璃制作，上下电极都是由ITO等透明材料制作的话，金属氧化物3是通常的强介电质时，可成为整体的透射率可达约50％以上的器件。在图2所示的结构中，由于在悬臂梁部分以外是中空部分，可以更鲜明地看到影像显示器的影像。

在对以上的复合功能器件以纸、布、皮、塑料、金属或这些的加工品等等的物体进行按压或摩擦的话，就可以调查接触物体的表面状态。当然，也可以用作各种信息处理装置的触摸屏及手写输入装置或指纹传感器及红外传感器。另外，在温度检出部分，与物体不接触时，也可用作对其周围的温度进行计测的温度计。另外，只将温度检出部分用作一维或二维的温度传感器时，也可测定接触物体的温度分布。

根据实施方式1或2的复合功能装置，具有在同时检出温度及压力等各种视觉信息的同时再现这些信息的功能，因此，可以在各种凹凸图形、纸张等的表面状态、信息机器的输入器件等不同领域中的广泛应用中进行更接近人所具有的触觉的信息处理。

(3)实施方式3

首先，利用图12对本发明的实施方式3的复合功能装置的构成予以说明。图12为示出本发明的实施方式3的复合功能装置的概略构成的示图。

100是衬底，为硅、玻璃、金属、塑料等材料。不过，在金属、半导体等导电性材料的场合，在与衬底100相接的电极130、150及金属氧化物材料120之间最好设置绝缘体。另外，在此图中，电极130、150彼此是分离的，但电极对中的任何一方共用也是可以的。

另外，虽然有B部分，但在图12中没有描述，在电极130、150图形化时，在这部分即使是有电极材料残留也没什么问题。不过，在B部分残留的电极材料和电极140必须电分离。120是强介电质或显示热电性的金属氧化物材料。在本发明中，没必要对金属氧化物材料进行限制，是强介电质或显示热电性的材料就可以，代表性的材料为钛酸钡、钛酸铋、铌酸锂、钽酸锂、钛酸锆酸铅、钛酸锆酸镧铅及在这些之中添加金属元素的材料，以及这些的混晶物(比如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃、0.7 Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃、0.7Pb(Co_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr、Ti)O₃等。

上述金属氧化物材料的厚度和大小，可根据用途任意设定。比如，在预定装载于移动用信息机器的场合，在物体以0.4至1.0kg/cm左右的压力接触，并且测定室温±20°左右的温度时，金属氧化物材料的厚度可以是0.1μm至1.0mm左右。3、4、5分别是用来测定金属氧化物材料2的厚度方向的压力、水平方向上的压力及温度的电极。此电极材料，是导电材料，可由衬底110、金属氧化物材料120形成，并且只要具有实用的粘合强度的就可以。

在图12中，金属氧化物材料是以钛酸锆酸镧铅(以下称其为PLZT)这样的强介电质的场合为例，电极130和金属氧化物材料PLZ120叠层的部分(以下称其为部分A)，可利用PLZT120具有的压电特性d₃₃，检测施加于在PLZT120的垂直方向上的压力。另外，在电极140中夹持PLZT120的部分(以下称其为部分B)利用PLZT120的压电特性性d₃₁、d₁₅、d₂₄等可检测在PLZT120的膜的面内方向上施加的压力。电极150和PLZT120叠层部分(以下称其为部分C)，与部分A的结构一样，这一部分，利用PLZT120具有的热电性可检测温度。在此部分C中，为了以高灵敏度检测温度，在这一部分中也可在电极150上形成温度吸收体，并且也可以设定用来之检出推定波长的波长滤波器。

下面利用图19的一部分(图19A之E或F)对本实施方式的复合功能装置的制造方法予以说明。衬底使用具有2μm厚度的绝缘体的热氧化膜(氧化硅)的硅片。(在图19A-G中，没有将硅和氧化硅分开描述)首先，作为下电极330是以RF溅射法形成Pt/Ti(Pt：500nm、Ti：8nm厚)(图19A)，之后作为金属氧化物(Pb、La)(Zr、Ti)O₃(以下略作PLZT120)是以RF溅射法形成的(图19B)。在本实施方式中，控制组成为Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％，膜厚为4μm。之后，利用抗蚀剂(比如AZ4620等)，可藉助氢氟酸和硝酸的混合水溶液进行如图19C的图形化。对PLZT120的刻蚀的深度，为500μm。在利用氧等离子除去抗蚀剂之后，形成上电极340(图19D)。上电极340采用与下电极330同样的材料，膜厚也相同。之后，对上电极340进行进行图形化，在除去抗蚀剂之后，就可以制造出如图12所示的本实施方式的复合功能装置的110元件(图19E)。另外，通过对上电极340、PLZT120(金属氧化膜)及下电极330依次进行图形化，就可以得到图19复合功能器件所示的结构是自不待言的。

另外，在图12中，下电极是分离结构，为了使结构与其相同，可以添加对利用图19A的制造工序形成的下电极进行图形化的工序。

一般，在强介电质的场合，压电特性随结晶方位而变化，其差异可达数倍。这一点，意味着由于强介电质的结晶取向性，在垂直方向上和水平方向上压力的检测灵敏度不同。为了能够检出纸张及布等等的表面的微妙的凹凸感觉，最好是垂直、水平方向上的灵敏度相同，不过在检出比较大的凹凸或指纹等等时垂直方向上的检出灵敏度更为重要的时候很多。所以，根据用途这一灵敏度差别不成问题，但在本发明中，也可以将金属氧化物材料制造成在垂直方向上和水平方向上的压电特性是均匀的。

此时，图19B所示的制造工序按照以下的方式进行。使构成金属氧化物的金属(比如，在PLZT120的场合，Pb、La、Zr、Ti四种金属元素)从独立的蒸发源蒸发。比如，如是RF溅射法，就将供给包含各构成金属的靶材(比如，金属、金属氧化物、有机金属化合物及卤化金属等)和氧、臭氧、氧化氮等包含氧元素的物质的供氧源设置于同一成膜装置内，使其独立动作。

成膜，是使包含氧元素的物质(氧成分)和包含金属元素的物质(金属成分)交互到达衬底，而使由金属-氧组成的结晶面和由氧组成的结晶面交换在衬底上堆积。在PLZT的场合，Pb、La、Zi、Ti四种金属的组成比控制为所要求的值(比如，Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％)。对于控制方法没有限制。比如，在靶材和衬底之间设置狭缝和闸板，通过这一狭缝的宽度藉助闸板的启闭可以使组分在由氧组成的面上交互堆积。这样，通过使金属氧化物成膜，在PLZT120的场合，就可以相对衬底垂直生长210结晶面。这对应于强介电质的极化方向相对衬底倾斜45°，由此不管是垂直水平哪一个方向来的压力，都可以示出几乎相同的压电特性。

这种成膜方法，不限定于RF溅射法，如是MOCVD法，各原料气体可以独立供给。一般，在MOCVD法的场合，因为在原料中使用有机金属化合物，金属成分和有机成分分离是一个课题。因此，在本实施方式中，在将各原料气体注入成膜容器时，将原料气体离子化，通过加热而分解、并且经过这样处理的原料气体的金属成分根据需要可由电极加速，使到达衬底上的金属成分活化。

通过这种离子化、加热、加速引起的活化，到达衬底的物质具有的金属成分主要是带正电荷的。其结果，由于分解产生的有机物成分混入的很少，并且，由于利用活化条件(比如，加速电压)控制动能的金属成分，具有结晶生长所必需的适宜的能量，得到的金属氧化物材料成膜温度也变低，并且也可以控制结晶性和取向性。另外，对于氧也通过加热、离子化及等离子化使其活化，得到的金属氧化物的成膜温度可低温化，可以控制结晶性/取向性。

将这样制造的元件进行单独、一维、二维或三维排列，就可检出温度、压力等所谓的触觉信息。此处，对图13所示的二维排列的场合予以描述。另外，160相当于图12的A的部位，170相当于图12B的部位，而180相当于图12的C的部位。

二维排列的多个元件200的某一部分210上有某个物体接触，之后，该物体按照箭头所示的各种方向移动时，通过顺序读取各个元件的输出，就可以检出接触面积、移动方向和温度压力信息。就是说，如图20所示，从各个元件以m×n方式排列的复合功能装置的输出(步骤S91)，经地址控制器(步骤S92)，在输入控制电路中进行放大及噪声处理等处理之后(步骤S93)，在存储器/运算处理电路进行压缩等必需的信号处理并保存(步骤S94)。保存的数据，再由未图示的计算机等进行各种处理，可以利用因特网等通信手段及软盘等等存储媒体传送到其他计算机。

在图13中，元件的尺寸190，可根据用途确定。比如，在通过压力检出人的指纹时，检出压力的部分的宽度大概为50μm左右就可以了。另外，在调查接触材料的表面状态时，元件的尺寸190可以是0.1μm至10mm左右。

(4)实施方式4

图14为示出本发明的实施方式4的复合功能装置剖面结构的原理图。在本实施方式中，金属氧化物120，经电极装配在弹性体220上。此弹性体，可与电极130、140、150或衬底110的材料相同，也可以不同。在弹性体220与电极130、150的材料相同时，对向电极中的任何一个电极(130、150)做厚都可以。在和衬底110材料相同时，只要除掉在形成中空结构时必需的厚度即可。此弹性体，在改善各部分的机械强度的同时，对于垂直方向上的压力，具有作为振动板的作用可改善检出灵敏度的功能，在温度检出部分，具有作为防止热量蓄积的散热板的作用的功能。只要是适合这一用途的材料，弹性体没有是绝缘体、半导体、单晶、多晶、非晶质等的限制，对有机材料和无机材料也没有限制。

在图14A中，检测温度及压力的部分全都是装配于中空结构的弹性体上，但不一定必须将全部的部分做成为中空结构，可在任意部分中形成中空结构。比如，如图14B所示，水平方向的压力检测部分B，在考虑机械强度的场合，也可以不做成中空结构。根据用途可任意选择。

检测垂直方向上的压力的部分的电极(两侧电极的厚度之和)和金属氧化物叠层体整体的厚度和弹性体的厚度之比，一般最好是电极/叠层体大约＝0.5以上。两侧的电极的厚度不需要相等。由于在检测小压力时中空结构一方在相同压力下位移量变为0大，检出灵敏度可提高。检出温度的部分，因为元件内易于蓄积热量，作为中空结构使检出部分的热容量变小而可以进行高速测定。

图19A至G示出实施形态3的复合功能装置的制造方法。实施方式4的复合功能装置的制造方法，到图19E为止与上述方法基本相同，此处图19B的金属氧化物120是利用MOCVD方法制造。在图21中示出本实施方式中使用的原料气体的活化的原理。

290是真空容器，在未图示的真空排气装置中保持内部为减压状态。330是衬底托盘，可根据需要有未图示的电路进行转动、加热。260是构成金属氧化物2的金属原材料容器。270是从260流出的原料气体流经的管道。原料气体的活化，按照以下方式进行。280是加热器，具有使流经270的原料气体进行热分解的作用。此280，不仅是加热器，比如，也可以是等离子体源或离子化源，此时，在加速电极300和原料气体管道270的前端部之间设置等离子体源和离子化源。300是加速电极，相对衬底为正电位。320是电源。

在图21中，原料容器260只示出一种，通常，该容器根据金属成分设置多个。由于在这种场合，为了对各个金属成分进行最优活化，加速电压最好是可以独立控制，衬底托盘做成地电位。当然，全部做成逆电位也可以是自不待言的。各个金属成分，最好是单独成分，但金属氧化物2，构成金属很多这种情况并不少见。此时，考虑到结晶构造，位于同一结晶位置的成分和原料气体的热分解温度类似的成分等等也可以混合。

原料气体，通常，采用双二叔戊酰甲烷(bisdipivaloyl-methanate)铅、4-叔丁氧基锆、四异丙氧基钛、镧的茂基络合物等等有机金属化合物，其它的材料也可以是自不待言的。将这样的原料利用氩气等载体从未图示的容器中导入260而进入真空容器内。此时，比如，利用加热器280，将原料气体热分解，在将分解生成的包含金属的化学种类利用加速电压300进行加速。由此，经热分解生成的包含金属的带有正电荷的化学种类被赋予动能而可以到达衬底。

在本实施方式中，Pb、Zr、Ti、La金属成分全部置入独立的原料容器260内，对加速电极300的加速电压，加热器280的加热温度都可以独立控制。加速电压通常为0-10kV左右，加热器280的加热温度通常为100-1000℃。另外，氧源由氧气泵将氧气导入到图21的270，利用加热器280加热到500℃，也可以使用臭氧、氮化氧等等。成膜，比如，氧源连续地、Pb、La、Zi、Ti原料气体周期地由未图示的电磁阀导入到真空容器中。此时，通过金属成分的导入时间控制金属氧化物的组成，就可以在装配于衬底托盘310上的衬底上形成具有结晶氧面与金属-氧面交互叠置的结构金属氧化物材料。这一结构，在PLZT120的场合，(111)结晶面相当于是与衬底平行生长的结晶面。

图19E以下的工序，是在将在图19E的工序中使用的抗蚀剂剥离，在将用来使金属氧化物120图形化的抗蚀剂涂敷以后，利用干式刻蚀顺序对上电极340、金属氧化物120及下电极330图形化(图19F)。图形化条件为上电极340及下电极330利用Ar等离子体进行干式刻蚀，PLZT120利用氢氟酸和硝酸的混合水溶液进行湿式刻蚀。

此时在除去使用的抗蚀剂之后，对硅衬底100进行刻蚀(图19G)。作为此时的掩模是利用LPCVD形成的氮化硅薄膜，在利用抗蚀剂(AZ1500)图形化之后，以CF₄等离子体进行刻蚀。其后，以氢氧化钾水溶液除去硅衬底。利用掩模图形，器件的结构可以选择图14A或图14B中的任何一个。这样一来，以制作的元件为例，如图13所示，通过排列成为m×n矩阵，就制成本实施方式的复合功能装置。在器件表面上，为改善对磨损等的耐久性，也可以形成保护膜。

利用以上的复合功能装置，如图20所示，由地址控制器、输入控制电路、存储器/运算处理电路构成测定系统。在此状态下，在对复合功能装置以纸、布、皮、塑料、金属或这些的加工品等等的物体进行按压或摩擦的话，就可以调查接触物体的表面状态。当然，也可以用作触摸屏及手写输入装置。另外，在温度检出部分，与物体不接触时，也可用作对其周围的温度进行计测的温度计。另外，只将温度检出部分用作二维的温度传感器时，也可测定接触物体的温度分布。

(5)实施方式5

230是用来显示影像信息的显示器件。该器件，使用以显示银盐照相及广告画为首的各种静止像、CRT、有机EL、无机EL、各种液晶器件等动画显示的器件任何一种都可以。另外，剖面形状不一定必须采用图15示出的平面形状，也可以具有半球状等曲面形状。

240是检出温度压力信息的复合功能传感器部。240的剖面结构可以是图12或图14所示的以及这些变形结构的任何一种都可以。比如，在230的影像显示器是彩色液晶显示器的场合，代表性的1个像素尺寸为330μm×330μm。衬底100是玻璃等透明材料，电极是ITO及ZnO等的透明电极，金属氧化物是PZT及钛酸钡等透明的强介电质、热电体。

复合功能传感器部，叠置于影像显示器的影像显示面之上，影像显示面，根据利用复合功能传感器部检出的信息进行影像显示。

电极，利用溅射法等通常的薄膜形成方法制造，将其图形化为所要求的图形。比如，将金属氧化物分割为3部分，按照13的1一个像素的大小，进行三分割，将温度、压力检测部分的尺寸作为各部分的110μm×330μm。各部分，可检测垂直方向上及水平方向上的压力及温度。当然，根据用途，温度压力的检测部分，当然也可以分割为除此之外的尺寸。

利用这种结构，比如，利用温度检测部分，当有人接近时可检测其体温，使影像显示器的开关接入，通过使与显示于影像显示器上的物体相同的物体接触压力检测部分，可以检测该物体的表面信息。

B.具体例

下面对上述各实施方式的具体例予以说明。另外，对实施方式4及实施方式5是对于将金属氧化物2分割为3部分的场合进行说明的，但是，比如，当然也可以分割为2或4部分。另外，对于器件制造方法，不限定于以下说明的手段，根据构成器件的材料进行选择即可。

(1)具体例1

在示于图1的触觉信息元件中，4、5是同一材料，都是单晶硅，其中将切割出的100面的硅片通过各向异性刻蚀加工出如图所示的剖面形状。3是金属氧化物，采用(Pb、La)(Zr、Ti)O₃(以下略作PLZT)。在本发明中，调整组成为Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％。1、2是电极，都是钛/铂的叠层电极。

触觉信息元件的制作步骤，如图10所示，首先在硅(100)单晶5上利用热氧化形成氧化硅，作为弹性体。之后，连续以溅射法制作钛20nm、铂100nm作为电极2。在此电极上，以溅射法制作5μm厚度的PLZT。通过干式刻蚀使PLZT和电极2图形化，再在检测水平方向压力的部分上形成深度为1μm的沟槽。如图1所示，利用通常的光刻技术形成电极1。最后，从背面通过各向异性刻蚀，对衬底5进行刻蚀形成中空结构，利用未图示的布线与未图示的外部电路相连接而做成元件。

为了确认此复合功能器件的功能，将300个触觉信息元件按照图4进行一维排列形成线传感器。此处，3个部分的尺寸，以制作的宽度50μm、长度300μm作成的一维排列的复合功能器件的传感器部分的宽度为45mm。

对此传感器部分，利用对图6所示的硅片进行刻蚀，形成宽度a＝300μm，高度4μm，间隔b＝1mm，θ＝45°的直线条状模式(A-A’的剖面图如图7所示)的器件以压力0.5kg/cm²的压力接触。此时，在使图6的B点(模式的边缘部)与配置于该传感器部分的左端的触觉信息元件的垂直方向的压力检测部一致的情况下使传感器部分以50μm/秒的速度沿着图6的箭头方向移动。信号的读取，利用图9的输入控制电路22进行。此时，从配置于左端的触觉信息元件的垂直方向上的压力检测部分的输出的变化如图8所示，确认可以得到与条状模式与触觉信息元件接触的面积成比例的输出。

此外，从触觉信息元件发出的输出，相应于传感器部分的移动，顺序地，从传感器部分的左端到右端变化。之后，利用图9的输出控制电路25，一边在悬臂梁部分上施加电压，一边以手指触摸传感器，可以感觉到上下的振动，并且，了在从触觉信息元件的左端移动到右端时可以确认上下振动，可以再现从各个元件的输出的时间变化。

(2)具体例2

图2示出触觉信息元件的剖面结构原理图，而图11A-I示出制作步骤。

在此图2中，衬底5是光敏玻璃，弹性体4和5采用同样材料。1、2是电极，2是Cr/Ti/Pt，夹着金属氧化物3的电极1由Ti/Pt构成。这些电极，每个都是利用PF溅射法形成的。在本例中，金属氧化物是0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3O₃-0.3PbTiO₃，以溶胶凝胶法形成。4的厚度为5μm，金属氧化物3的厚度为6μm。衬底5及弹性体4的图形化采用通常的湿式刻蚀，而电极1、2及金属氧化物3的图形化采用通常的干式刻蚀。装配电极1/金属氧化物3/电极2的悬臂梁部分的长度为300μm，宽度为80μm。此悬臂梁为4个互相成90°配置。

为了研究此触觉信息元件的性能，将元件纵横各100个配列形成二维传感器。另外，从距离二维传感器的表面0.1mm设置聚合物保护膜将整个传感器覆盖。电1、2，如图9所示，利用未图示的布线，经地址控制器21与输入制电路、存储器/运算处理电路、通信电路相连接。

使市售的复印纸FB75(FoxRiverBond制)和Xx90(Xerox制)以0.8kg/m₂左右的压力接触本例的复合功能器件5秒钟。之后，使其在图5的X方向上以0.5s/m在10秒间移动。此时，测定从检测通过5秒间的接触在垂直方向上的压力的部分的输出，在FB75的场合，输出的变动最大为32.2％。

与此相对，从检出水平方向上的压力的部分的输出为输出变动的最大相对变动幅度为为约25％。另一方面，观察到的Xx90的输出的相对变动幅度，在垂直方向上为约15％，水平方向上的压力为10％的变动。另外，观察到从温度检出部分输出的由于在X方向上的移动引起的温度上升估计为FB75最大为3.5℃温升。在Xx90的场合最大为1.2℃的温升。利用激光显微镜对此复印纸的表面进行观察的结果是FB75大概有9.3μm的凹凸，可观察到数10～100μm的起伏，而Xx90的凹凸为约8.9μm，间距为大约数十微米以下。这一点，与本例的复合功能器件的测定结果一致，FB75的表面，与Xx90相比，显示出整个用纸的凹凸大。

根据在垂直方向上接触5秒时的各个触觉信息元件的检出电压，从外部电源对在悬臂梁上形成的叠层体施加从输出控制电路发出的电压，使悬臂梁向上方向弯曲。在此状态下，以手指在传感器表面描绘时，在FB75上整体的凹凸感强，Xx90比较平坦。这一间隔与以手指夹着两者相搓时的凹凸间隔类似。

(3)具体例3

图12示出本发明的实施方式3的1元件的剖面结构原理图。在此图中，110是硅片(衬底)，此处使用的是其切割出的100面的硅片。120是金属氧化物，采用(Pb、La)(Zr、Ti)O₃。在本实施方式中，调整组成为Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％。

关于制造方法，在图19A至E中示出。首先对硅片表面利用热氧化形成氧化硅薄膜之后以溅射法制作钛15nm、铂150nm作为叠层电极。之后，利用通常的半导体加工技术进行图形化，使得只留下电极130、150的一部分。

之后，利用MOVCD法形成3μm的PLZT薄膜。各金属成分的原料气体，采用双二叔戊酰甲烷(bisdipivaloyl-methanate)铅、4-叔丁氧基锆、四异丙氧基钛、镧的茂基络合物。图21的原料容器准备4个，分别个别装填上述有机金属。

对于Ti、Zr成分，采用在300℃加热的加热器作为280。对于Pb、La成分，280设定为400℃。加速电压，对于Pb、La成分，为2kV，对于Zr、Ti成分，为3kV。通过控制导入到260内的氩气的流量对金属组成进行控制。设衬底温度为600℃，在每分钟转10转的同时，形成金属氧化膜(PLZT膜)120。这样生成的金属氧化膜(PLZT膜)120，利用X线衍射显微镜确认了结晶面是与衬底垂直生长(111取向膜)的。另一方面，在对全部金属成分都不施加加速电压的场合，001结晶面相对衬底垂直取向(001取向膜)。

之后，对形成111取向膜的电极140的部分，利用氟硝酸进行湿式刻蚀，刻蚀深度为2.5μm。其后，利用RF溅射法全面形成由上述钛和铂构成的上电极，通过对上电极图形化，使各个电极130、140、150分离。于是，将各个电极130、140、150，如图9所示，利用未图示的布线，与地址控制器、输入控制电路换和存储器/运算处理电路相连接而做成本实施方式的复合功能装置。在元件的整个表面上形成绝缘性的保护膜也没什么关系是自不待言的。另外，在本实施方式中，3个部分的尺寸，宽度为50μm、长度为300μm，将这一元件300个进行一维排列。所以，作成的复合功能器件的传感器部分的宽度为45mm。

对此传感器部分，利用对图16、图17所示的硅片进行刻蚀，形成宽度a＝300μm，高度5μm，间隔b＝1mm，θ＝45°的直线图案的器件以压力0.9kg/cm²的压力接触。此时，在使图16的B点(模式的边缘部)与配置于本实施方式的复合功能装置的左端的元件的垂直方向的压力检测部一致的情况下使传感器部分以50μm/秒的速度沿着图16的箭头方向移动。此时，从配置于左端的垂直方向上的压力检测部分(压力检出元件)的输出的变化如图18所示，确认可以得到与直线模式与检出垂直方向上的压力的部分的接触的面积成比例的输出。另一方面，从水平方向上的压力检出部分的输出电压为垂直方向的压力检出部分的约80％，其相对输出示出与图18相同的倾向。另外，即使是按压硅片的压力小到0.1kg/cm²，垂直和水平方向上都可以检出信号。

为比较起见，对于001取向膜也利用与111取向膜一样的方法做成器件，进行同样的实验。垂直方向、水平方向的相对输出与图18的相同，但水平方向的输出电压为垂直方向的输出电压的1/3，当按压硅片的压力小于0.3kg/cm²时，不能检出水平方向的压力。

如上所述，已经确认，与PLZT的取向性无关，利用本实施方式的复合功能装置，可以检出垂直、水平方向的压力，并且通过对取向性进行控制，可以对压力的检出界限进行修正。

(4)具体例4

图14示出本发明的实施方式4的复合功能装置的剖面结构原理图。在此图中，衬底110是光敏玻璃，220是光敏玻璃，此处与衬底110采用同样材料。130、140、150是电极，与220接触的部分是Cr/Ti/Pt，中间夹着金属氧化物120的反对侧由Ti/Pt构成。这些电极的每一个都是利用PF溅射法形成的。

另外，金属氧化物是0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃，以溶胶凝胶法形成。220的厚度为5μm，金属氧化物120的厚度为5μm。衬底110及弹性体220的图形化采用通常的湿式刻蚀，而电极及金属氧化物的图形化采用通常的干式刻蚀。一个元件的尺寸为宽度180μm，长度500μm，将其按照图14进行三分割，A部分检出垂直方向的压力，B部分检出水平方向的压力，C部分则是检出温度的部分。将这一元件排列成为纵横各200个，整个以聚合物保护膜覆盖。电极130、140、150以未图示的布线形成如图20所示的结构而制成本实施方式的复合功能装置。

使市售的复印纸FB75(FoxRiverBond制)和Xx90(Xerox制)以0.8kg/m₂左右的压力接触本实施方式的复合功能装置，之后，使其在图13的X方向上以0.5s/m在10秒间移动。在FB75的场合，来自检测在垂直方向上的压力的部分的相对输出最大为15.8％。与此相对，来自检出水平方向上的压力的部分的输出的最大相对变动幅度为约30％。

另一方面，观察到的Xx90的输出的相对变动幅度，为约8.95％。所以，在图13的Y方向上移动的场合，未检出两者的差异。另外，观察到从温度检出部分输出的由于在X方向上的移动引起的温度上升估计为FB75最大为2.5℃温升。在Xx90的场合最大为1.4℃的温升。利用激光显微镜对该复印纸的表面进行观察的结果是FB75大概有9.3μm的凹凸，可观察到数10～100μm的起伏，而Xx90的凹凸为约8.9μm，起伏的幅度为大约数十微米以下。这一点，与本例的复合功能器件的测定结果一致，FB75的表面，与Xx90相比，显示出整个用纸的凹凸大。

(5)具体例5

图15示出本发明的实施方式5的复合功能装置的剖面结构图。230是用来显示影像信息的显示器件，240是可以同时检出温度压力信息的复合功能传感器部，此部分的一个元件的剖面结构原理图示于图14。230是利用液晶或有机EL等的有机材料的影像显示器件，只要是可以显示通常的CRT等的影像信息显示器哪一种都可以，叠层的也可以。形状也不一定必须是图15所示的矩形剖面形状，叠层也可以。在本实施方式中，为显示影像信息采用的是1个像素尺寸为330μm×330μm的彩色液晶显示器。画面的大小为12英寸。

在图14中，110光敏玻璃，120采用金属氧化物(Pb、La)(Zr、Ti)O₃。在本实施方式中，调整组成成为Pb/La＝95/5原子％，Zr/Ti＝30/70原子％。220是与110相同的光敏玻璃。另外，电极材料130、140、150任何一种都是采用在氧化锌中添加3％的镓的材料，利用RF溅射法形成的150nm厚。

之后，将上述金属氧化物120，在利用电子束蒸镀独立地将各金属成分蒸发的同时，将经过离子束处理的氧气同时吹向衬底110而成膜。金属成分的组成控制可通过改变电子束的照射时间进行。膜厚为10μm。其后，利用离子铣削(刻蚀)对金属氧化物及下电极进行图形化使其大小成为100μm×300μm。

此外，在检出水平方向上的压力的部分上，利用离子铣削形成深度为5μm的沟槽。此沟槽在图14中是在宽度方向上形成的，但在长度方向上形成也可以。在本实施方式中，在宽度方向上从金属氧化物的边缘起15μm的位置处形成2个沟槽，沟槽的大小为10μm×230μm。之后，利用PF溅射法将以镓掺杂的氧化锌薄膜作为上电极全面形成，通过对上电极、金属氧化物120及下电极顺序进行图形化，可分别形成检出垂直方向的压力、水平方向的压力以及温度的部分。

最后，利用湿式刻蚀将温度压力检测部分的衬底110的里侧去除而形成中空结构。此时，由于光敏玻璃的1部作为弹性体使用，电极130、150不会裸露。示于图14的用来检出压力温度的传感器部及处理来自传感器的信号的未图示的IC电路，利用与电极130、140、150同样的添加镓的氧化锌布线，在影像显示器的影像显示部不重合的部分连接。另外，在图15中，彩色液晶显示器13和检测温度压力的复合功能传感器部240以粘合剂粘合使各元件重叠。

这样制造的本实施方式的温度压力检测部分200，在利用画笔描绘作画画线时，通过对各部分的检出信号进行处理，可以根据加于臂上的压力和动作，检出笔压和线宽以及笔的移动方向。由于笔压强的部分，因摩擦而生热量大，通过对垂直方向上的压力温度的组合检出，可以检出更微妙的笔压变化。于是，也可以将这一信息在显示器230上显示。

利用以上说明的本发明的实施方式的复合功能装置可以同时检出温度和压力。由此，可以提供应用于各种凹凸模式、纸张等的表面状态、信息机器的输入器件等等不同领域的广泛用途的复合功能装置。

另外，本发明的实施方式的复合功能装置，是利用可以对温度及压力任何一个都可以回应的强介电质或热电体，通过将其分割为多个部分，可以在各个部分中处理必需的信息的装置。此外，通过将用来检出温度压力的检出元件在同一层上构成，与将各个检出元件以别的检出材料检出的场合相比，器件的制造过程可以大幅度地简化。

此外，通过控制强介电质或热电体的结晶取向性制造器件，就可以消除对来自不同方向的压力的灵敏度的偏差的问题。另外，由于强介电质或热电体，一般对可见光接近透明，所以可以对温度压力这一点触觉信息和影像信息重合处理。

另外，在上述说明中，本实施方式的复合功能装置是针对可以检出对象物体的温度及压力的情况进行说明的，但利用强介电质或热电体的特性可以检出对象物体的加速度及角速度等等，是自不待言的。

此外，根据本实施方式，因为是将金属氧化物分割为多个部分，通过在各个部分上设置电极可以检出不同的多个信息的结构，所以即使是一个检出元件破损也可以确保其他的检出元件的功能，同时由于各个检出元件群是利用同一材料构成的，可使制造过程简化。

<具备复合功能装置的信息输入输出装置>

下面对利用迄今说明的复合功能装置的信息输入输出装置予以详细说明。就是将上述的复合功能装置作为指纹检出器组装到信息输入输出装置的场合。

近年来，随着通信网络社会的发展，通信网络及与其连接的信息处理装置的融合日益进展。比如，对使用信息处理装置的用户的个人鉴别等的安全功能的必要性日益增大。

作为进行这种个人鉴别的方式，存在有种种的鉴别方式，但特别引人注目的是利用指纹等的触觉信息的鉴别。根据这种触觉信息(生物体信息)的鉴别，具有的特征是不可能发生由他人代替冒充鉴别、或将钥匙或IC卡等记录识别个人的信息的记录媒体等物理媒体丢失的可能性。

在利用指纹进行个人鉴别中，读取指纹内的方式，比如在“Thermal Type Fingerprint Sensor Having Arrayed HeaterElements”(传感器、微细机器和应用系统会议报告摘要集)中所示出的，有从利用光学系统对手指进行摄影得到的图像认识的方式、利用传感器对来自手指的热及力等物理量进行计测的方式并根据这些测定量的分布认识指纹的方式等等。

另外，比如，如在日本专利第3258632号公报中记述的，鉴别指纹并将鉴别结果应用于安全功能的技术是公知的。在上述技术中，在结构上在电子机器的电源开关或动作开关上设置指纹读取部，在电子机器接通电源时或启动时进行指纹读取，将根据指纹信息的生体鉴别和电子机器的启动动作正确的进行关联已经成功。

于是，藉助上述指纹读取部的指纹鉴别的结果，在判别操作电子机器的用户不是事前登录的合法用户的场合，为了排除该不法用户对电子机器的使用，电子机器可以抑制本身的启动。

这样，抑制电子机器的启动本身，与单独备有基于生体信息的鉴别机器并根据该鉴别机器的鉴别结果限制上述电子机器的功能的场合相比较，可以认为安全性得到提高。

另外，作为鉴别指纹并将其应用于安全功能的其他例子，比如，在特开2000-293253号公报中提出一种读取利用坐标指示手段指示的指纹读取坐标上的指纹，根据上述读取的指纹与事前登录的指纹信息进行比对的结果，控制电子机器的技术。

在此特开2000-293253号公报中示出的电子机器中，在对指示指纹读取的坐标和从指纹鉴别结果得到的信息，单独或复合使用的同时，就可以判断用户(操作者)是否合法而控制自己的动作。

就是说，在由指纹读取的指示坐标认识用户对电子机器的意图(用户对电子机器的操作指示)的同时，由指纹鉴别确定用户，而将与上述确定的用户相关的信息和上述认识的用户的意图联系起来的电子机器的动作予以控制。

作为这种鉴别方法的具体例子，比如，在定型的捺印栏中指示指纹读取坐标的场合，有捺下与得到的鉴别结果的用户相对应的承认印的方法。

另外，利用指纹信息等鉴别个人的结果的应用例，不只限于安全相关技术。比如，这种个人鉴别，在将鉴别结果与个人的趣味倾向的信息相关联，判断向用户个人提供的服务信息的种类及内容等等之中也可以得到应用。

不过，在上述日本专利第3258632号公报中示出的具备指纹鉴别功能的电子机器(在电子机器的电源开关或动作开关上设置指纹读取部进行个人鉴别管理的电子机器)中，存在下面说明的问题。

就是说，在上述现有的具备指纹鉴别功能的电子机器中。由于优先考虑安全性，在电子机器的电源开关或动作开关上设置指纹读取部。其结果，就有了对于用户可能操作的使用的开关类，都必须设置上述指纹读取部不可的问题。

另外，在向用户提供不以安全检查为目的的通常的服务的场合，电子机器的电源必须经常地接通或启动。因此，比如，在多个用户共同使用上述电子机器的场合，用户必须到设置开关的特定的场所去进行指纹鉴别不可。所以，利用电子机器的用户的操作性不良，存在将烦杂的操作强加于用户的问题。

另外，在上述特开2000-293253号公报中记述的那种利用指纹读取坐标读取指纹，根据将其与事前登录的指纹信息进行比对的结果进行动作控制的现有的电子机器中，存在下面说明的问题。

就是说，因为上述现有的电子机器，是由显示单元、指纹读取坐标指示单元以及指纹读取单元等构成的，在用户将手指接触电子机器上的指纹读取坐标时，用户的多个手指的接触位置坐标，只能利用电子机器示出的视觉信息向用户提示。

另外，在用户的手指与电子机器接触时的用户的意图(用户对电子机器的操作指示)以及有关用户鉴别的结果，只限于电子机器正常动作的场合，对用户进行提示。

因此，用户，不能直接确认自己对电子机器的操作是否可靠地执行了，只能以电子机器侧的动作正常结束与否作为判断基准，间接确认自己的操作确实传送到电子机器。

这样，情况是，一直到可以确认从电子机器侧发出的某种动作结束信息或动作继续信息可以判断电子机器已经完全结束用户的目的动作或动作未完成而按照原样结束为止，用户不了解自己的操作指示是否确实传送给电子机器。

于是，在本信息输入输出装置中，意欲解决这样的问题。可以解决此种问题的实施方式如下所述。

<信息输入输出装置的实施方式>

下面参照附图对信息输入输出装置的实施方式予以说明。

(1)实施方式1

(信息输入输出机器100的构成)

图22为用来说明实施方式1的信息输入输出机器400的构成的示图，410是机器显示兼输入部、420是可能选择的伪按钮、430是用来显示上述伪按钮420的内容的显示部位、440是提供声音信息的扬声器。

其中，机器显示兼输入部410，是用来在检出用户指纹的同时，将机器侧是否认识用户进行的操作的信息向用户提供的部分。构成机器显示兼输入部410的触觉信息元件的配置例示于图24。

如图24所示，510是触觉信息输出部、520、530、540是触觉信息输入部。机器显示兼输入部410，将输出部(触觉信息输出部510)和输入部(触觉信息输入部520～540)组合成为一个单元，将此单元配置成为矩阵状而构成的。

另外，如图24所示，在触觉信息输出部510及触觉信息输入部520～540中分别包含的触觉元件，不一定要一样大小。只要能确保为检出用户指纹所必需的分辨率，可根据触觉信息输出部510及触觉信息输入部520～540的功能，分别以适当的大小构成。

特别是，在将检出指纹进行用户鉴别的输入部位的触觉显示元件(触觉信息输入部520～540)的间距与输出部位的触觉显示元件(触觉信息输出部510)的间距相比较时，即使是触觉信息的输出部位的间距大于输入部位的间距，可以充分达到其功能的场合也很多。

其原因在于，输入部位的间距，为了防止指纹的误检，必需充分地小。与此相对，输出部位，因为是用来提示确认用户的操作是否确实传送到机器侧的信息的，只要确保信息提示所必需的间距即可。

返回图22的说明。伪按钮420，是由信息输入输出机器400向用户进行提示的选择按钮，对信息输入输出机器400，传送用户的操作意图。

显示部430，是在用户按下伪按钮420的场合，将信息输入输出机器400执行的动作内容简洁表示于各个伪按钮420上。

扬声器440，是用来向用户提供音响信息(操作指导等的信息)的音响机器。

下面利用图23示出的功能构成框图对信息输入输出机器400的功能予以说明。

中央处理部450主管信息输入输出机器400的整体动作的控制。中央处理部450，如果从指纹鉴别部470供给用户的鉴别信息和从输入信息控制部490供给用户的意图信息，就控制声音处理部500向用户提供指导信息等。另外，中央处理部450，将用户鉴别结果等输出到触觉信息显示控制部460。

触觉信息显示控制部460，通过动作控制使从中央处理部450输出用户鉴别结果等在上述图22中示出的信息输入输出机器400上显示。

指纹鉴别部470，判定从输入信息控制部490输出的用户的指纹是否与已经登录的指纹一致。

指纹数据登录部480，为了使指纹鉴别部470可以进行指纹判定对正规的用户的指纹进行登录并记录。

输入信息控制部490，将从信息输入输出机器400得到的用户指纹以及用户的意图(用户对机器的操作指示)输出到指纹鉴别部470、中央处理部450以及触觉信息显示控制部460。

信息输入输出机器400，是由上述图23中示出的触觉信息输出部510及触觉信息输入部520～540组成的触觉元件。

声音处理部500，是用来进行从扬声器440输出规定的指导信息的处理。另外，信息输入输出机器400，用来进行将是否认识用户的操作的结果经扬声器440用声音传达的处理。

(信息输入输出机器400的动作)

下面对在用户向对象机器指示所要求的操作时的信息输入输出机器400的动作予以说明。

首先，用户按照信息输入输出机器400的扬声器440发出的操作指导从对象机器上显示的菜单一览中选择菜单项目。

之后，用户对应于自己选择的菜单项目，利用触觉认识再次在信息输入输出机器400上显示的伪按钮420的显示部430，按下目标伪按钮420。另外，在显示部430上显示伪按钮420的内容。通过这一用户的动作，信息输入输出机器400在认识用户的意图的同时，进行用户鉴别。

关于机器显示兼输入部还要详述。画面是显示应该进行的操作的内容的显示屏。伪按钮420的结构，是通过接触了解是按钮的伪按钮(不是真正的按钮开关)，并且还有接触该按钮的表面而了解的显示部430。

在图22中，因为在伪按钮420上有3个圆圈(○)，是第三个按钮，或是“3”的内容也作为触觉信息进行显示。利用这三个圆圈，显示的内容与伪按钮420的内容对应。

如上所述，本实施方式的信息输入输出机器400，是由图23示出的功能框图构成的，如鉴别处理开始，首先，在和用户之间，从中央处理部450向各个构成部输出用来进行信息(动作指示信息及指纹信息等等)收发所必需的指示命令。

此处，信息输入输出机器400，在仅仅执行与用户的信息输入输出功能的简单构成的场合，在中央处理部450中，除了上述功能之外，还设置和信息输入输出机器400外部的装置等的连接接口的功能。

在本实施方式中，通过中央处理部450的动作控制，声音处理部500实施其功能，经扬声器440以声音向用户提供操作的目的及步骤、以及菜单一览中的选择分支(菜单项目)。

另外，对用户也没有必要一定要提供利用声音处理部500及信息输入输出机器400的声音信息的操作指导，也可以采用这样的结构，即用户根据后述的触觉信息或视觉信息中的至少一个的信息进行对对象机器的操作。

如上所述，考虑到由扬声器440提供的机器操作的目的，用户判断适宜的选择分支。另一方面，在对象机器侧，利用触觉信息显示控制部460控制的触觉信息输入输出部410，使伪按钮420及显示部430成为凹凸状态表示机器操作的目的。

其次，用户，通过以手指触摸显示于机器显示兼输入部400上的伪按钮420上的显示部430的凹凸部分，在通过触觉认识伪按钮420的同时按下要选择的伪按钮420。

用户通过按下与所希望的机器操作相对应的伪按钮420，用户的意图作为操作指示传送到对象机器。中央处理部450，根据上述指示，在确认用户的意图的同时，根据从按下伪按钮420的手指可以检出的用户的指纹同时进行用户鉴别。

下面示出利用信息输入输出机器400的用户意图的确认以及用户鉴别的具体步骤。

输入信息控制部490，根据从图23所示的配置成为矩阵状的触觉信息输入部520～540得到的输入信息，进行对用户信息(对机器的操作指示信息及指纹信息)的分析的动作控制，

首先，输入信息控制部490，在从输入接触信息的触觉显示元件的位置检出选择操作的同时，从输入接触信息的触觉显示元件的分步认识用户的指纹信息。

此处，输入信息控制部490，为了进行用户选择的检出，比如，可以判断触觉信息输入部520～540的触觉显示元件的输入信号集中的位置是否是用户按下的位置。另外，为了认识用户的指纹信息，也可以，比如，分析触觉显示元件的输入信号的分布状态判断指纹形状。

输入信息控制部490，将认识到用户手指接触的伪按钮420的位置信息发送到中央处理部450和触觉信息显示控制部460。此时，在中央处理部450中，在使对象机器执行的动作的切分上使用上述信息。另外，在触觉信息显示控制部460中，将用户按下的选择分支(伪按钮420)作为触觉信息显示于对象机器侧，并将认识到了已进行的操作这一点传达给用户。就是说，原本作为伪按钮420，如果有按钮，一接触即可了解，显示出与周围不同的触觉信息(凸状感、阻力(肌触)有异、存在刺激(电刺激等等))。

具体言之，比如，在用户按下以凸状态示出的伪按钮420时，输入信息控制部490使上述伪按钮420变换为凹状态。利用这种凹凸状态的变化引起的触觉信息的变化，用户可以确认自己的操作指示已经为对象机器认识到。

另外，输入信息控制部490，将认识到的指纹信息发送到指纹鉴别部470。在指纹鉴别部470中，参照登录到指纹数据登录部480的数据，确定进行上述操作的用户，并将该结果发送到中央处理部450。

中央处理部450，如果供给用户选择的伪按钮420的位置(接触位置)以及指纹鉴别部470进行的用户个人的鉴别结果的话，就根据用户对所希望的对象机器进行的操作及用户的个人信息，决定对象机器的动作。就是说，根据用户鉴别结果，如果判断上述用户是已经登录的正当用户，中央处理部450就进行控制使该对象机器进行用户选择的按钮的内容的动作。

根据本实施方式，如果用户从为了使对象机器动作而提供的菜单一览中选择任意的菜单项目，因为同时进行判断上述用户对于对象机器是否是正当用户的用户鉴别，所以根据上述一次选择可以同时取得用户的意图和对用户的识别(确定)，就可以大幅度提高用户操作对象机器时的操作性。

另外，因为操作对象机器的目的及步骤以及选择分支的菜单一览等也可以利用声音信息和触觉信息向用户提供，在用户通过手指接触多个菜单项目可以认识信息内容的状态下提示触觉信息，参考上述声音信息及触觉信息，可以操作对象机器，用户也不一定要依赖视觉信息，可以通过本来具有的自然感觉认识操作按钮。

(2)实施方式2

下面参照图25对本信息输入输出装置的实施方式2予以说明。

图25示出的550，是不同于上述图22示出的伪按钮420的提示触觉信息的伪操作按钮。另外，440是扬声器。

另外，由于本实施方式的信息输入输出机器的功能与图23示出的实施方式1的信息输入输出机器400的功能基本相同，其详细说明省略。

另外，利用声音向用户说明机器操作的目的及步骤以及选择分支，向用户提示可授受触觉信息的伪按钮这一点与上述实施方式1相同。

比较本实施方式和实施方式1的不同点是触觉信息显示控制部460对伪按钮的提示不是利用凹凸形状，而是利用其他触觉信息向用户提示。比如，触觉信息显示控制部460，经过伪按钮550对用户的手指给予电刺激或给予温度差的触觉信息进行提示。

其结果，用户可以利用基于凹凸形状这种物理形状变化以外的触觉的变化的触觉刺激，认识区域(伪按钮550的位置)的不同。

另外，中央处理部450，在以触觉信息向用户侧提供对象机器是否认识到用户的操作之时，对于赋予电刺激或热刺激等的触觉刺激的伪按钮550，在用户按下按钮之后也可不给予上述电刺激及热刺激等触觉刺激。

所以，根据本实施方式，用户利用带有上述这种触觉刺激的伪按钮550，可以对对象机器进行适宜的操作指示。

另外，因为可以将对象机器对于用户的操作指示是否已经正确认识，即对象机器是否认识到用户的意图的结果，以及从指纹信息判断的用户的鉴别结果反馈个用户，所以用户和对象机器的信息传达迅速而简易。因此，即使是利用伪操作按钮的菜单选择，用户也不会不知所措而可以进行操作，可以大幅度地提高用户的操作性。

(3)实施方式3

下面对本信息输入输出装置的实施方式3予以说明。

在本实施方式中，当用户为了使对象机器进行所希望的动作，从菜单一览之中选择菜单项目时，与实施方式1或实施方式2中示出的触觉信息一起，同时向用户提示视觉信息。

图26为示出本实施方式的信息输入输出机器400’的功能构成图。在图26中，450是中央处理部，460是触觉信息显示控制部，470是指纹鉴别部，480是指纹数据登录部，490是输入信息控制部，410是触觉信息显示元件，560是视觉信息显示元件560，而570是视觉信息显示控制部。

本实施方式的信息输入输出机器400’的构成与实施方式1中的构成基本相同，但在本实施方式中，在触觉信息显示元件410群的背后配置有向用户提供视觉信息用的视觉信息显示元件560。另外，在本实施方式中，备有视觉信息显示控制部570。

另外，在以透明材料构成触觉信息显示元件410群时，用户可以认识利用设置于触觉信息显示元件410背后的视觉信息显示元件560显示的文字信息及图像信息引起的信息(用户的意图和用户鉴别结果)。

另外，本实施方式，并行使用触觉信息和视觉信息，可向用户提供适宜的信息。不过，如上所述，视觉信息显示元件560不限于设置于触觉信息显示元件410的背后。

比如，也可以采用如下的结构，即将触觉信息显示元件410设置于视觉信息显示元件560的背后，用户在从视觉信息显示元件560取得视觉信息的同时，可以从触觉信息显示元件410取得触觉信息(由于凹凸等的形状变化引起的刺激、电刺激、或热刺激等)。

另外，在本实施方式中，是将操作目的等作成文字信息显示于操作机器上进行说明，图26不包含在图22及图23中说明的声音处理部500及扬声器440，也可以具备而利用声音对用户进行说明。

此时，为了对用户利用声音进行操作指导，比如，在结构中要包含具有与在实施方式1中说明的一样的功能的声音处理部500及扬声器440。此时的声音处理部500、扬声器440以及中央处理部450等的动作与实施方式1中说明的低阻相同。

根据本实施方式，对于用户，在使用对象机器时提示的操作菜单一览可与触觉信息和声音信息一起提供视觉信息。因此，用户直接操作的选择分支的伪按钮的位置和内容也可以文字信息和图像信息表示。用户对作为操作屏的机器显示兼输入部(触觉信息显示元件)410的构成容易认识。

另外，在向用户提示对象机器对于用户对对象机器的操作指示(按下伪按钮420)是否已经被对象机器侧正确地认识的结果及根据指纹信息的用户的识别结果时，通过同时并用触觉信息和视觉信息，可以更确实有效地进行。

这样，在本实施方式中，可以实现能够通过同时并用历来的视觉信息，可以更有效地进行信息提示，可以向用户提供丰富的信息。

另外，通过有效利用触觉信息，可以很自然地给用户提供不会感到不舒服的操作感觉。

另外，本信息输入输出装置，将记录实现实施方式1～3的主机及终端的功能的软件程序的记录媒体供给系统或装置，该系统或装置的计算机(或CPU及MPU)通过将存放于记录媒体中的程序代码读出并执行而完成，这是自不待言的。

此时，从记录媒体读出的程序代码本身可实现本实施方式的功能，记录该程序代码的记录媒体及程序代码构成本发明。

作为用来供给程序代码的记录媒体，可以使用ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡等等。

另外，通过执行计算机读出的程序代码，不仅可实现实施方式1～3的信息输入输出装置的功能，而且根据该程序代码的指示，在计算机系统上运行的OS等可进行实际处理的一部分或全部，根据该处理实现本实施方式的功能的场合也包含之内是自不待言的。

图27示出上述计算机系统650。

上述计算机系统650，如上述图27所示，包括：CPU651、ROM652、RAM532、键盘(KB)659的键盘控制器(KBC)655、用作显示部的CRT显示器(CRT)660的CRT控制器(CRTC)656、硬盘(HD)661及软盘(FD)662的磁盘控制器(DKC)657、用来与网络670相连接的网络接口控制器(NIC)665，上述装置通过系统总线654互连成可互相通信。

CPU651，通过执行ROM652或HD661中记录的软件或由FD662供给的软件可统一控制与系统总线654相连接的各个构成部。

就是说，CPU651进行控制，可通过按着规定的处理顺序的处理程序从ROM652或HD661或FD662中读出并执行，而实现上述本

实施方式的动作。

RAM653具有用作CPU651的主存或工作区的功能。

从KBC655、KB659及未图示的定点装置等控制指示的输入。

CRTC356控制CRT660的显示。

DKC657，控制对记录启动程序、各种应用程序、编辑文件、用户文件、网络管理程序、以及本实施方式的规定的处理程序等的HD661及FD662的访问。

NIC658，用来在网络670上的装置或系统之间进行双向数据交换。

从以上说明可以理解，本信息输入输出装置，装载有上述的复合功能装置，通过用户手指的接触得到的信息，可以确实地执行上述用户鉴别，是操作性优良的装置。

更具体言之，为了确实地执行电子机器用户鉴别，用户每次操作电子机器时都确定该用户。

另外，此处，可向用户提示伴随多彩的触觉信息的菜单一览，在用户接触上述提示的菜单一览的任意的菜单项目时，执行用户鉴别也是特征。

此外，利用本信息输入输出装置，为了进行用户操作性良好的信息输入输出，在用户以手指接触从电子机器的菜单一览中选择菜单项目时，对用户给予触觉感受的刺激，根据此触觉刺激还可以把握可选菜单项目的位置。

另外，利用本信息输入装置，用户可以确认电子计算机对用户的操作指示的内容是否正确地认识到。

此外，利用本信息输入装置，可以给予用户在用户利用伪按钮对电子机器进行实际操作时的假想感觉。

如上所述，因为根据本信息输入输出装置，在一览提示用于操作对象机器的多个菜单项目的同时，在用户以手指接触任意的菜单项目时，可取用户的指纹信息，进行用户鉴别，所以可以在用户每次意欲操作对象机器时都可以确定该用户是何人而进行可靠的用户鉴别。另外，在可以防止错误识别第三者的同时，可以不需要口令等的输入，不会使用户感到厌烦，可大幅度地提高用户操作对象机器时的操作性。

本发明不限于上述实施方式，在本发明的精神和范围内可以有各种改变和变形。因此，为了让公众了解本发明的保护范围，提出了下面的权利要求。

Claims

1.一种复合功能装置，其特征在于具备与多种触觉信息相对应的各个触觉信息部的触觉信息元件，

上述各个触觉信息部，包含：

检出对应的上述触觉信息的第一功能，和

再现检出的上述触觉信息的一部分或全部的第二功能。

2.如权利要求1所述的复合功能装置，其特征在于：上述各个触觉信息部，分别具有多个电极对，

上述第一功能，是经过上述电极对得到上述触觉信息的检出信号，

上述第二功能，通过从外部电源经过上述电极通入电力，将检出的上述触觉信息的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。

3.如权利要求2所述的复合功能装置，其特征在于：上述电极对中间夹着金属氧化物形成，

利用上述金属氧化物检测上述检出信号。

4.如权利要求3所述的复合功能装置，其特征在于上述金属氧化物是强介电质或热电体。

5.如权利要求1所述的复合功能装置，其特征在于上述各触觉信息是温度和压力。

6.如权利要求5所述的复合功能装置，其特征在于至少上述各触觉信息为压力的上述触觉信息部是在悬臂梁的弹性体上形成的。

7.如权利要求5所述的复合功能装置，其特征在于上述各触觉信息为压力的上述触觉信息部，检出施加的压力的频率和振幅，并且藉助外部电源以相应于上述检出信号或预先设定的压力信息频率及振幅进行机械位移。

8.如权利要求5所述的复合功能装置，其特征在于上述触觉信息元件是在悬臂梁形状的弹性体上形成的具有电极和金属氧化物和电极结构的多个叠层体组成的。

9.如权利要求5所述的复合功能装置，其特征在于上述触觉信息元件是在悬臂梁形状的弹性体上形成的具有电极和金属氧化物和电极结构的多个叠层体、以及在上述弹性体周围配置的其他的上述叠层体组成的。

10.如权利要求8所述的复合功能装置，其特征在于：利用上述叠层体的输出检出上述触觉信息，并且通过从外部电源向上述叠层体通入电力，将上述检出信号的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。

11.如权利要求8所述的复合功能装置，其特征在于悬臂梁形状的多个上述弹性体是以旋转的关系配置的。

12.如权利要求1所述的复合功能装置，其特征在于多个上述触觉信息元件排列成为一维形状或二维形状。

13.一种触觉信息系统，包括：

复合功能装置；

输入来自上述各触觉信息元件的信号的输入控制电路；

存储上述信号，对其实施信息处理的运算处理电路；以及

从上述运算处理电路抽取上述信号输出到上述复合功能装置的输出控制电路；

上述复合功能装置包括具有与多种触觉信息相对应的各个触觉信息部的触觉信息元件，上述各触觉信息部包含检出对应的上述触觉信息的第一功能，和再现检出的上述触觉信息的一部分或全部的第二功能。

14.如权利要求13所述的触觉信息系统，其特征在于包含和外部之间进行上述信号的收发的通信电路。

15.一种复合功能装置，其特征在于具有：衬底、设置于该衬底上的金属氧化物层、和电极，上述金属氧化物层分割为多个部分，利用设置于各部分的电极检出不同的多个信息。

16.如权利要求15所述的复合功能装置，其特征在于将上述分割为多个的金属氧化物层作为一个元件，并将此元件以一维或二维形状排列。

17.如权利要求15所述的复合功能装置，其特征在于上述金属氧化物层是强介电质或热电体，检出的信息是压力、温度、加速度及角加速度中的任何一个。

18.如权利要求17所述的复合功能装置，其特征在于由构成上述强介电质或热电体的金属-氧所构成的结晶面和只由氧构成的结晶面交互叠置，或是由多个金属及氧构成的结晶面交互叠置。

19.如权利要求15所述的复合功能装置，其特征在于上述分割为多个的金属氧化物层的各至少一部分是在装配于中空结构中的弹性体之上形成的。

20.如权利要求19所述的复合功能装置，其特征在于进行温度检出的部分是中空结构。

21.一种复合功能装置，其特征在于具有衬底、设置于该衬底上的金属氧化物层、和电极，上述金属氧化物层分割为多个部分，由各部分的电极配置构成检出不同的多个信息的检出装置，上述检出装置是叠置于显示影像信息的显示装置之上。

22.如权利要求21所述的复合功能装置，其特征在于上述金属氧化物层的各部分的至少一部分是在装配于中空结构中的弹性体之上形成的。

23.如权利要求22所述的复合功能装置，其特征在于至少检测压力的上述部分是装配在装配于中空结构中的弹性体之上。

24.如权利要求21所述的复合功能装置，其特征在于检出温度、压力的上述各部分的上述电极是透明电极。

25.一种复合功能装置的制造方法，其特征在于：将金属氧化物层分割为多个部分，利用在各部分上设置的电极，检出不同的多个信息，且独立向衬底供给构成金属氧化物层的金属原料和氧原料而形成金属氧化物层。

26.如权利要求25所述的复合功能装置的制造方法，其特征在于从独立的供给装置供给构成上述金属氧化物层的金属及氧，由金属及氧构成的结晶面及由氧构成的结晶面交互叠置。

27.如权利要求26所述的复合功能装置的制造方法，其特征在于从独立的供给装置供给的金属成分原料是从金属、金属氧化物、有机金属化合物及卤化金属中选择的材料，氧原料气体是从氧、臭氧及氧化氮中选择的材料。

28.如权利要求27所述的复合功能装置的制造方法，其特征在于在金属原料气体供给装置上装配有加热装置、离子化装置、等离子体化装置以及用来加速带电物质的加速电极中的至少一种，在利用这些装置将原料气体分解和/或加速的同时进行供给。

29.如权利要求27所述的复合功能装置的制造方法，其特征在于在氧原料气体供给装置上装配有加热装置、离子化装置以及等离子体发生装置中的至少一种，在利用这些装置将原料气体活化的同时进行供给。

30.一种信息输入输出装置，该装置根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有：

用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示单元；

在利用上述菜单提示单元提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得单元；以及

根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别单元。

31.如权利要求30所述的信息输入输出装置，其特征在于在利用上述菜单提示单元提示的菜单项目的位置，具有用来通过上述用户的手指接触将信息内容作为可以认识的状态的触觉信息进行输出的触觉信息输出单元。

32.一种信息输入输出装置，该装置是一种对用户输出规定的触觉信息，输入对上述输出的触觉信息进行的用户反应的信息输入输出装置，其特征在于具有：

通过上述用户对用于操作对象机器的多个菜单项目进行手指接触而将信息内容作为可以认识的状态的触觉信息进行提示的触觉信息输出单元；

在利用上述触觉信息输出单元输出的多个菜单项目中，根据上述用户接触的菜单项目的位置取得上述用户的指纹的上述触觉信息输入单元；以及

根据利用上述触觉信息输入单元取得的用户的指纹取得上述用户意图的同时，进行上述用户的鉴别的用户信息处理单元。

33.如权利要求32所述的信息输入输出装置，其特征在于具有：在关于利用上述用户信息处理单元取得的用户的意图是否被对象机器所认识的信息或上述用户信息处理单元得到的用户的鉴别结果信息之中，至少某一个信息通过用户以手指接触将上述信息的内容在可认识状态下使上述用户了解的认识结果输出单元。

34.如权利要求31所述的信息输入输出装置，其特征在于由上述触觉信息输出单元输出的触觉信息，是在上述多个菜单项目的各个位置中，在凹凸形状、电气或热量之中，至少利用某一个物理量使上述用户知觉的信息。

35.如权利要求30所述的信息输入输出装置，其特征在于上述用户的鉴别，是在上述用户的手指产生的按压力或热量之中，至少根据从某一个物理量的分布检出的上述用户的指纹信息进行的。

36.如权利要求31所述的信息输入输出装置，其特征在于具有在视觉上显示确定的图像信息的图像显示单元，将利用上述图像显示单元显示的图像信息和由上述触觉信息输出单元输出的触觉信息这两者向上述用户提示。

37.一种信息输入输出方法，该方法根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有：

用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示工序；

在上述菜单提示工序中在提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得工序；以及

根据在上述触觉信息取得工序中取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别工序。

38.一种信息输入输出方法，该方法是在对用户输出规定的触觉信息的同时，输入对上述输出的触觉信息进行的用户反应的信息输入输出装置中的信息输入输出方法，其特征在于具有：

通过上述用户对用于操作对象机器的多个菜单项目进行手指接触而将信息内容作为可以认识的状态的触觉信息进行提示的触觉信息输出工序；

在利用上述触觉信息输出步骤输出的多个菜单项目中，根据上述用户接触的菜单项目的位置取得上述用户的指纹的上述触觉信息输入工序；以及

根据利用上述触觉信息输入工序取得的用户的指纹取得上述用户的意图，并进行上述用户的鉴别的用户信息处理工序。

39.一种计算机程序，该程序用来执行根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制的信息输入输出方法，其特征在于具有：

在利用上述菜单提示工序提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得工序；以及

根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别工序。

40.一种计算机程序，该程序用来执行在对用户输出规定的触觉信息的同时，输入对上述输出的触觉信息进行的用户反应的信息输入输出装置中的信息输入输出方法，其特征在于具有：

在利用上述触觉信息输出单元输出的多个菜单项目中，根据上述用户接触的菜单项目的位置取得上述用户的指纹的上述触觉信息输入工序；以及

根据利用上述触觉信息输入工序取得的用户的指纹取得上述用户意图，并进行上述用户的鉴别的用户信息处理工序。

41.一种计算机可读记录媒体，其特征在于记录了权利要求39中所述的程序。

42.一种信息输入输出装置，该装置根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有：

根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别单元；

上述触觉信息取得单元，具有与多种触觉信息相对应的各触觉信息部的触觉信息元件，上述各触觉信息部包含检出对应的上述触觉信息的第一功能，和再现检出的上述触觉信息的一部分或全部的第二功能。

43.一种信息输入输出装置，该装置根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有：

上述触觉信息取得单元，具有衬底、设置于该衬底上的金属氧化物层、和电极，上述金属氧化物层分割为多个部分，利用设置于各部分的电极检出不同的多个信息。