JPWO2018034159A1 - センサ、入力装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
変形可能であり互いに対向するように配置される第1導電層および第2導電層と、
第1導電層と第2導電層との間に配置され、複数のセンシング部を含む容量形成部と
を有し、
第1導電層および第2導電層のうち少なくとも一方の導電層が、所定の導電層分割パターンにより複数の導電部に分割されている
センサである。
本技術は、上述したセンサを有する電子機器でもよい。
<1.一実施形態>
<2.変形例>
以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
[1.1 電子機器の外観例]
図1は、本技術の一実施形態に係る電子機器(電子機器1)の外観例を示す。電子機器1は、例えば、人体に着脱自在とされる時計型のいわゆるウエアラブル機器である。電子機器1は、例えば、腕に装着されるバンド部11と、数字や文字、図柄等を表示する表示装置12と、操作ボタン13とを備えている。バンド部11には、複数の孔部11aと、内周面(電子機器1の装着時に腕に接触する側の面)側に形成される突起11bとが形成されている。
図2は、電子機器1の構成例を示すブロック図である。図2に示すように、電子機器1は、上述した表示装置12の他に、駆動制御部としてのコントローラIC15を含むセンサ20と、ホスト機器16とを備えている。センサ20がコントローラIC15を備えるようにしてもよい。
センサ20は、押圧と曲げとの両方を検出可能なものである。センサ20は、押圧に応じた静電容量の変化を検出し、それに応じた出力信号をコントローラIC15に出力する。また、センサ20は、曲げに応じた抵抗値の変化(抵抗変化)を検出し、それに応じた出力信号をコントローラIC15に出力する。
ホスト機器16は、コントローラIC15から供給される情報に基づき、各種の処理を実行する。例えば、表示装置12に対する文字情報や画像情報などの表示、表示装置12に表示されたカーソルの移動、画面のスクロールなどの処理を実行する。
表示装置12は、例えばフレキシブルな表示装置であり、ホスト機器16から供給される映像信号や制御信号などに基づき、映像(画面)を表示する。表示装置12としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、電子ペーパーなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
図3は、センサ20の構成例を模式的に示した図である。センサ20は、概略、積層体100と、積層体100の一方の主面に設けられた第1導電層200と、積層体100の他方の主面に設けられた第2導電層300とを有している。
第1導電層200を構成する第1導電部201は、透明導電層である。第1導電部201の材料としては、例えば、電気的導電性を有する金属酸化物材料、金属材料、炭素材料および導電性ポリマーなどからなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。金属酸化物材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウム−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウム系などが挙げられる。金属材料としては、例えば、金属ナノ粒子、金属ワイヤーなどを用いることができる。それらの具体的材料としては、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛などの金属、またはこれらの合金などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルおよびナノホーンなどが挙げられる。導電性ポリマーとしては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができる。
積層体100は、第2導電部301上に設けられた変形層22と、変形層22上に設けられた容量結合型の容量形成部30と、容量形成部30上に設けられた変形層25とを有している。
変形層22は、第2導電部301と容量形成部30との間を所定間隔で離間する。変形層22は、操作面20SAの押圧操作により弾性変形可能に構成されている。変形層22は、弾性体により構成された弾性層である。弾性体としては、例えば、ゴム、発泡ゴム、エラストマーなどの柔軟性を有するものが好ましい。変形層22は、フィルム状または板状を有している。以上、変形層22の一例について説明したが、変形層25についても同様である。
容量形成部30は、操作面20SAに対するタッチ操作および押圧操作を検出可能なものである。容量形成部30は、複数のセンシング部30Aを含んでいる。センシング部30Aは、タッチ操作および押圧操作による静電容量の変化を検出し、コントローラIC15に出力する。
基材31は、可撓性を有している。基材31は、例えば、フィルム状または板状を有する。基材31の材料としては、無機材料および有機材料のいずれも用いることができ、有機材料を用いることが好ましい。有機材料としては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)などが挙げられる。
以下、図6〜図8を参照して、送信電極32および受信電極33の構成について説明する。なお、図7Aは、図6における切断線VIA−VIAで切断した場合の断面を示しており、図8Aは、図6における切断線VIIA−VIIAで切断した場合の断面を示している。
コントローラIC15は、複数のセンシング部30Aの各々における静電容量の変化に基づいて圧力分布を検出する機能(以下、第2機能と適宜称する)を有している。静電容量の変化から押圧による圧力の大きさ(押圧力)を検出してもよい。コントローラIC15は、圧力分布を示す情報若しくは圧力分布から得られる情報(例えば、押圧の有無や押圧箇所)を示す情報をホスト機器16に出力する。
図15は、第1機能であるセンサ20の曲げを検出する機能および第2機能であるセンサ20に対する押圧(圧力)の分布を検出する機能における処理の流れを示すフローチャートである。本例では、第1機能と第2機能とをモードとして切替可能に構成されている。
始めに、曲げ検出モードにおける処理について説明する。ステップST11では、コントローラIC15が第1導電部201および第2導電部301の各導電部の抵抗値を計測する。そして処理がステップST12に進む。
次に、曲げ検出モードにおける処理について説明する。ステップST21では、全てのセンシング部30Aの静電容量の値(静電容量値)をスキャンする処理が行われる。そして、処理がステップST22に進む。
次に、補正処理の具体例について図16および図17を参照して説明する。図16Aは、センサ20の一例を示している。なお、本例では説明の理解を容易とするために、センサ20が全体として湾曲したフレキシブルな形状を有するものとして説明する。図16Aでは、外力による曲げが発生しておらず、また、押圧もなされていない初期状態のセンサ20が示されている。なお、図16および図17では、第1導電部201の中心ラインが行(Row)に対応する実線R1、R2、R3、R4により、また、第2導電部301の中心ラインが列(Column)に対応する実線C1、C2、C3、C4により簡略化されて示されている。
以上、一実施形態に係るセンサ20が適用される電子機器1について説明した。上述した説明における処理に加え、センサ20が適用される電子機器1に応じた処理を追加することも可能である。
本技術の一実施形態に係るセンサによれば、上述した説明における効果の他、例えば、以下のような効果も得られる。
伸び率が大きい材質(例えば、スポンジなど)の保持体に対して導電層を形成する場合、面状に繋がった導電層では曲げによる欠陥が発生しやすい。それに対して、導電層を分割することで保持体が大きく変形をした場合でも応力の集中が少なくなり、導電層における欠陥の発生を抑制することができる。
また、導電層の分割を行う際、分割された導電部間の距離をスリット距離と定義すると、スリット距離の大きさを変化させることにより、磁界の透過率を変化させることができる。例えば、センサを電子機器に実装する際、通信用などのアンテナ磁界に対する影響をスリット距離の大きさを変化させることによりコントロールすることが可能となる。
また、センサが変形した場合、導電層が分割されておらず面状に連結している場合、構造的に内の空気が逃げる流路が無く、センサの変形後の戻り遅れ等につながっていた。本技術では各導電部間にスリットが形成されているので、センサが大きな変形を起こす際の空気の流路を確保し、センサ特性の悪化を避けることができる。
センサの実装面が曲面の状態であっても平坦な状態であっても押圧操作を検出できるので、一実施形態のような時計型の電子機器の場合には、電子機器を腕に巻いている状態でも平坦な机に載置した状態でも電子機器に対する操作を行うことが可能となる。
センサは、曲げだけでなく圧力分布を検出できるので、一実施形態のような時計型の電子機器の場合には、電子機器と腕との密着状態を推定することもできる。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、複数の変形例について説明する。
図20は、変形例1におけるセンサの断面を示す図である。一実施形態では、センサ20がバンド部11に設けられている構成について説明したが、表示装置12の裏面側にセンサ20が設けられてもよい。このように、センサ20が設けられる位置は、適宜、変更することができる。
図21は、変形例2におけるセンサの断面を示す図である。変形例2におけるセンサでは、第1導電部201が導電性の基材52aに形成され、第2導電部301が導電性の基材52bに形成されている。また、第1導電層200と積層体100との間には空隙55aが形成されており、この空隙55aに変形可能な弾性体である複数の第1柱状体58aが設けられている。また、第2導電層300と積層体100との間には空隙55bが形成されており、この空隙55bに変形可能な弾性体である複数の第2柱状体58bが設けられている。すなわち、変形例2のセンサにおける変形層は、複数の柱状体を有している。操作面20SAに応じて、第1、第2柱状体58a、58bが変形する。このように、第1、第2柱状体58a、58bを有するセンサの構成でもよい。変形層が、第1柱状体58aおよび第2柱状体58bの一方を有する構成でもよい。
図22および図23は、変形例3を説明するための図である。図22に示すように、例えば微小な孔を有する発泡体60に、印刷等により第1導電部201が形成されていてもよい。
第1導電部201および第2導電部301の形状は、ストライプ状に限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。図24は、変形例4における例えば第1導電部201およびセンシング部30Aの配置例を示す図である。図24では、第1導電部201E、201F、201Gが示されている。第1導電部201E、201Fは、同心状に配置されており、全体としては略矩形の枠状であってその一部が連結されておらず端部が対向した形状を有している。導電部201Gは、第1導電部201E、201Fの中心付近に配置された矩形の形状である。
図25は、変形例5を説明するための図である。図25に示すように、上述した一実施形態における容量形成部30の周囲には、容量形成部30に対する外部ノイズの影響を避ける目的でグランドレベルとされているシールド電極70が設けられる場合がある。シールド電極70は、例えば、対向する辺部71aおよび辺部71bと、辺部71aと辺部71bとを連結する辺部71cとを有している。辺部71a、71bが曲げにより抵抗値が変化する部材である。
上述した一実施形態では、全ての第1導電部および全ての第2導電部の抵抗値の変化を検出するようにしたが、一部の第1導電部および一部の第2導電部の抵抗値の変化を検出するようにしてもよい。これにより、処理に伴う演算量を減らすことができる。一部の第1導電部は、例えば、両端に位置する第1導電部でもよいし、所定間隔毎に配置された第1導電部でもよい。第2導電部についても同様である。
(1)
変形可能であり互いに対向するように配置される第1導電層および第2導電層と、
前記第1導電層と第2導電層との間に配置され、複数のセンシング部を含む容量形成部と
を有し、
前記第1導電層および第2導電層のうち少なくとも一方の導電層が、所定の導電層分割パターンにより複数の導電部に分割されている
センサ。
(2)
前記第1導電層が第1導電層分割パターンにより複数の第1導電部に分割され、前記第2導電層が第2導電層分割パターンにより複数の第2導電部に分割されている
(1)に記載のセンサ。
(3)
前記第1導電部と前記第2導電部とが対向する交差部に前記センシング部が配置されている
(2)に記載のセンサ。
(4)
前記第1導電層分割パターンによる分割方向と前記第2導電層分割パターンによる分割方向とが略直交する
(2)または(3)に記載のセンサ。
(5)
前記第1導電層分割パターンは、前記第1導電層をストライプ状に分割するパターンであり、前記第2導電層分割パターンは、前記第2導電層をストライプ状に分割するパターンである
(4)に記載のセンサ。
(6)
前記複数の第1導電部および前記複数の第2導電部が接続される駆動制御部をさらに有する
(2)乃至(5)のいずれかに記載のセンサ。
(7)
前記駆動制御部は、前記第1導電部および前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出する第1機能と、前記複数のセンシング部の各々における静電容量の変化に基づいて圧力分布を検出する第2機能とを有する
(6)に記載のセンサ。
(8)
前記駆動制御部は、全ての前記第1導電部および全ての前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出するように構成されている
(7)に記載のセンサ。
(9)
前記駆動制御部は、一部の前記第1導電部および一部の前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出するように構成されている
(7)に記載のセンサ。
(10)
前記駆動制御部は、前記第1機能と前記第2機能とをモードとして切替可能に構成されている
(7)乃至(9)のいずれかに記載のセンサ。
(11)
前記駆動制御部は、前記第1機能のみを実行可能な待機状態から、前記第2機能を実行可能な動作状態に遷移可能に構成されている
(7)乃至(10)のいずれかに記載のセンサ。
(12)
前記駆動制御部は、前記抵抗値の変化が閾値を超えた場合に前記待機状態から前記動作状態に遷移するように構成される
(11)に記載のセンサ。
(13)
前記駆動制御部は、前記曲げの検出結果に基づいて、前記圧力分布の検出結果を補正するように構成される
(7)乃至(12)のいずれかに記載のセンサ。
(14)
前記第1導電層と前記容量形成部との間および前記第2導電層と前記容量形成部との間の少なくとも一方に変形層が設けられている
(1)乃至(13)のいずれかに記載のセンサ。
(15)
前記変形層は、発泡体により構成されている
(14)に記載のセンサ。
(16)
前記変形層は、複数の柱状体を有している
(14)に記載のセンサ。
(17)
(1)乃至(16)のいずれかに記載のセンサを有する入力装置。
(18)
(1)乃至(16)のいずれかに記載のセンサを有する電子機器。
(19)
ディスプレイ部をさらに有し、
前記ディスプレイ部の裏面に前記センサが配される
(18)に記載の電子機器。
(20)
人体に着脱自在なように構成される
(18)または(19)に記載の電子機器。
15・・・コントローラIC
30A・・・センシング部
40・・・交差部
58A・・・第1柱状体
58B・・・第2柱状体
60・・・発泡体
200・・・第1導電層
201・・・第1導電部
300・・・第2導電層
301・・・第2導電部
Claims (20)
- 変形可能であり互いに対向するように配置される第1導電層および第2導電層と、
前記第1導電層と第2導電層との間に配置され、複数のセンシング部を含む容量形成部と
を有し、
前記第1導電層および第2導電層のうち少なくとも一方の導電層が、所定の導電層分割パターンにより複数の導電部に分割されている
センサ。 - 前記第1導電層が第1導電層分割パターンにより複数の第1導電部に分割され、前記第2導電層が第2導電層分割パターンにより複数の第2導電部に分割されている
請求項1に記載のセンサ。 - 前記第1導電部と前記第2導電部とが対向する交差部に前記センシング部が配置されている
請求項2に記載のセンサ。 - 前記第1導電層分割パターンによる分割方向と前記第2導電層分割パターンによる分割方向とが略直交する
請求項2に記載のセンサ。 - 前記第1導電層分割パターンは、前記第1導電層をストライプ状に分割するパターンであり、前記第2導電層分割パターンは、前記第2導電層をストライプ状に分割するパターンである
請求項4に記載のセンサ。 - 前記複数の第1導電部および前記複数の第2導電部が接続される駆動制御部をさらに有する
請求項2に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、前記第1導電部および前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出する第1機能と、前記複数のセンシング部の各々における静電容量の変化に基づいて圧力分布を検出する第2機能とを有する
請求項6に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、全ての前記第1導電部および全ての前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出するように構成されている
請求項7に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、一部の前記第1導電部および一部の前記第2導電部における抵抗値の変化に基づいて曲げを検出するように構成されている
請求項7に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、前記第1機能と前記第2機能とをモードとして切替可能に構成されている
請求項7に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、前記第1機能のみを実行可能な待機状態から、前記第2機能を実行可能な動作状態に遷移可能に構成されている
請求項7に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、前記抵抗値の変化が閾値を超えた場合に前記待機状態から前記動作状態に遷移するように構成される
請求項11に記載のセンサ。 - 前記駆動制御部は、前記曲げの検出結果に基づいて、前記圧力分布の検出結果を補正するように構成される
請求項7に記載のセンサ。 - 前記第1導電層と前記容量形成部との間および前記第2導電層と前記容量形成部との間の少なくとも一方に変形層が設けられている
請求項1に記載のセンサ。 - 前記変形層は、発泡体により構成されている
請求項14に記載のセンサ。 - 前記変形層は、複数の柱状体を有している
請求項14に記載のセンサ。 - 請求項1に記載のセンサを有する入力装置。
- 請求項1に記載のセンサを有する電子機器。
- ディスプレイ部をさらに有し、
前記ディスプレイ部の裏面に前記センサが配される
請求項18に記載の電子機器。 - 人体に着脱自在なように構成される
請求項18に記載の電子機器。
Applications Claiming Priority (3)
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