WO2020129567A1 - 感圧センサ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な公差保証を実現することができる感圧センサ等の技術を提供すること。 【解決手段】本技術に係る感圧センサは、センサ部と、クリアランス層と、押し込み層とを具備する。前記センサ部は、センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有する。前記クリアランス層は、前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向する。前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる。

Description

感圧センサ及び電子機器

　本技術は、圧力を検出する感圧センサ等の技術に関する。

　例えば、下記特許文献１には、静電容量方式の感圧センサが記載されている。このセンサは、パルス電極及びセンス電極を含むセンサ電極部と、センサ電極部を両側から挟み込む２つのリファレンス電極層と、センサ電極部及びリファレンス電極層の間に配置された変形層とを備えている。

　このセンサのセンシング面に対して圧力が加わると、変形層が変形してセンサ電極部とリファレンス電極層とが近づく。このとき、センサ電極部のパルス電極及びセンス電極の間に形成された電気力線の一部がリファレンス電極層に流れることで、静電容量が変化する。この静電容量の変化に基づいて、感圧センサに加えられた圧力が検出される。

　また、特許文献１に記載の技術では、例えば、外装体やフレームなどの寸法のばらつき（公差）を吸収する等の目的で、センサのセンシング面と外装体の内面との間に、発泡樹脂などにより構成されたさらに別の変形層が配置されている。

国際公開第２０１８／１５１２６８号

　特許文献１に記載の技術では、様々な部品公差やセンサ実装時のバラつき等の公差保証が不十分となる場合がある。

　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、良好な公差保証を実現することができる感圧センサ等の技術を提供することにある。

　本技術に係る感圧センサは、センサ部と、クリアランス層と、押し込み層とを具備する。
　前記センサ部は、センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有する。
　前記クリアランス層は、前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向する。
　前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる。

　これにより、良好な公差保証を実現することができる。

　上記感圧センサにおいて、前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在された第１のパターニング構造を有していてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第１の柱部を含んでいてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１の変形層は、センサ電極層及び第１のリファレンス電極層の間に介在された第２のパターニング構造を有していてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第２のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第２の柱部を含んでいてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１の変形層は、前記複数の第２の柱部が存在しない中空部を含み、前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記中空部に対応する位置に配置されていてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記センサ電極層は、センシング部を含み、前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記センシング部に対応する位置に配置されていてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記クリアランス層は、発泡樹脂を含んでいてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記押し込み層は、前記クリアランス層を構成する材料よりも硬い材料により構成されていてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記センサ部は、前記第１のリファレンス電極層との間で前記センサ電極層を挟み込む位置に配置される第２のリファレンス電極層をさらに有していてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記センサ部は、センサ電極層及び前記第２のリファレンス電極層の間に介在された第２の変形層をさらに有していてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１の変形層及び前記第２の変形層は、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なっていてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、一方がパターニング構造を有していてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記パターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の柱部を含んでいてもよい。

　上記感圧センサにおいて、前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、他方が発泡樹脂を含んでいてもよい。

　本技術に係る電子機器は、外装体と、外装体を介した外力を検出する感圧センサとを備える。
　前記感圧センサは、センサ部と、クリアランス層と、押し込み層とを有する。
　前記センサ部は、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有する。
　前記クリアランス層は、前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向する。
　前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる。

本技術の一実施形態に係るスマートフォンを示す斜視図である。 図１に示すＡ－Ａ'間の模式的な断面図である。 スマートフォンに実装される第１の感圧センサを示す図である。 スマートフォンに実装される第２の感圧センサを示す図である。 スマートフォンの電気的な構成を示すブロック図である。 第１の感圧センサを示す模式的な平面図である。 図６に示すＢ－Ｂ'間の断面図であり、第１の感圧センサを示す模式的な側面図である。 第１の感圧センサにおけるフレキシブルプリント基板の配線図である。 公差保証を説明するための図であり、スマートフォンにおけるＸＺ平面での間の断面図である。 変位に対するセンサ出力値における理想値を示す図である。 変位に対するセンサ出力値の傾きにおける理想値を示す図である。 比較例に係る感圧センサを示す模式的な側面図である。 比較例に係る感圧センサに外力が加えられたときの様子を示す図である。 比較例に係る感圧センサにおける、変位に対するセンサ出力値の波形を示す図である。 比較例に係る感圧センサにおける、変位に対するセンサ出力値の傾きの波形を示す図である。 第１実施形態に係る感圧センサに対して外力が加えられたときの様子を示す図である。 第１実施形態に係る感圧センサにおける、変位に対するセンサ出力値の傾きの波形を示す図である。 各種実施例及び各種比較例を示す図である。 感圧センサによって検出された圧力がどのような処理に使用されるかについての使用例を示す図である。 感圧センサによって検出された圧力がどのような処理に使用されるかについての使用例を示す図である。 第２実施形態に係る感圧センサを示す模式的な側面図である。 比較例に係る感圧センサを示す図である。 比較例に係る他の感圧センサを示す図である。 図２２における比較例に係る感圧センサにおける、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。 図２３に示す比較例に係る感圧センサにおける、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。 第２実施形態に係る感圧センサにおける、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。 第２実施形態における各種実施例及び各種比較例を示す図である。 第３実施形態に係る感圧センサを示す模式的な側面図である。

　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

　≪第１実施形態≫
　＜スマートフォンの全体構成及び各部の構成＞
　図１は、本技術の一実施形態に係るスマートフォン１００を示す斜視図である。本明細書の説明においては、感圧センサ２０を含む電子機器の一例としてスマートフォン１００を例に挙げて説明する。

　図１に示すように、本実施形態に係るスマートフォン１００は、筐体１０（外装体）と、筐体１０の正面に設けられた表示部１３とを備えている。

　筐体１０は、ユーザが片手で保持できる程度の大きさとされている。この筐体１０は、厚さ方向（Ｚ軸方向）に薄く、幅方向（Ｘ軸方向）に短く、長さ方向（Ｙ軸方向）に長い板状の形状を有している。

　筐体１０は、筐体１０の正面において、幅方向（Ｘ軸方向）の両側の側面と繋がる角部（稜）が、丸みを持って形成されている。この丸みを持って形成された部分を以降ではラウンド部９と呼ぶ。

　筐体１０の正面には、表示部１３が設けられており、筐体１０の正面において表示部１３よりも上側の位置には、受話口８が設けられている。また、筐体１０の正面において表示部１３よりも下側の位置には、押しボタン式の操作部１８が設けられている。なお、図示は省略しているが、筐体１０には、通話口や、コネクタ等も設けられている。

　筐体１０は、例えば、ステンレス鋼などの各種の金属や、ポリカーボネード等の各種の樹脂などにより構成される（筐体１０において表示部１３に対応しない部分）。

　表示部１３は、長さ方向（Ｙ軸方向）で筐体１０の正面の一部を残す位置まで広がっており、また、幅方向（Ｘ軸方向）でラウンド部９に達する位置まで広がっている。

　図２は、図１に示すＡ－Ａ'間の模式的な断面図である。また、図３は、スマートフォン１００に実装される第１の感圧センサ２０ａを示す図であり、図４は、スマートフォン１００に実装される第２の感圧センサ２０ｂを示す図である。

　図２に示すように、スマートフォン１００は、筐体１０の正面において、厚さ方向（Ｚ軸方向）で下方（筐体１０の内側）から順番に、フレーム６、第１の感圧センサ２０ａ、表示部１３、近接センサ１９、及びカバー部材７を備えている。また、スマートフォン１００は、筐体１０における幅方向（Ｘ軸方向）の両側の側面部において、第２の感圧センサ２０ｂを備えている。

　なお、本明細書中の説明において、２つの感圧センサ２０を区別しない場合には、単に「感圧センサ２０」と呼び、これらの２つの感圧センサ２０を特に区別する場合に「第１の感圧センサ２０ａ」、「第２の感圧センサ２０ｂ」と呼ぶ。

　フレーム６、第１の感圧センサ２０ａ、表示部１３、近接センサ１９、及びカバー部材７は、それぞれ、層状に構成されており、下方からこの順番に厚さ方向（積層方向：Ｚ軸方向）に積層されて配置されている。

　フレーム６、第１の感圧センサ２０ａ、表示部１３、近接センサ１９、及びカバー部材７は、それぞれ、正面側から見て矩形の形状を有しており、それぞれ、同様の面積を有している（第１の感圧センサ２０ａの平面視の形状は、図３参照）。また、フレーム６、第１の感圧センサ２０ａ、表示部１３、近接センサ１９、及びカバー部材７は、幅方向の両端部側が丸みを持って形成されている。つまり、これらの各部材は、幅方向において、ラウンド部９に達する位置まで広がっている。

　フレーム６は、第１の感圧センサ２０ａを下方から支持する。フレーム６は、例えば、ステンレス鋼などの各種の金属や、ポリカーボネード等の各種の樹脂などにより構成される。なお、筐体１０内部において、フレーム６よりもさらに内側には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等が実装された各種の配線基板等が配置されている。

　第１の感圧センサ２０ａは、筐体１０の正面において、厚さ方向（Ｚ軸方向）でフレーム６及び表示部１３に挟み込まれる位置に配置されている。この第１の感圧センサ２０ａは、ユーザによりカバー部材７（外装体）の表面に対して外力が加えられたときに、カバー部材７、近接センサ１９、及び表示部１３を介して加えられる圧力を検出する。この第１の感圧センサ２０ａの構成については、図６～図８等を参照して、後に詳述する。

　表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイや、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等により構成される。

　近接センサ１９は、表示部１３に対するユーザの指やスタイラスペン等の近接やその位置を検出する。近接センサ１９としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式のセンサが用いられるが、近接センサ１９は、どのような方式のセンサが用いられてもよい。

　例えば、近接センサ１９は、ユーザの指がカバー部材７に接触したときに、指が接触したことや、接触した位置を検出する。一方で、第１の感圧センサ２０ａは、カバー部材７に接触した指がさらに押し込まれたときに、その圧力を検出する。

　カバー部材７は、筐体１０の正面における表示部１３上において、筐体１０の一部を構成する部材である。このカバー部材７は、例えば、ガラス材料等により構成されており、表示部１３からの光を透過させることが可能とされている。また、このカバー部材７は、外部の衝撃から近接センサ１９や表示部１３等を保護することが可能とされている。

　第２の感圧センサ２０ｂは、筐体１０において、右側の側面部と、左側の側面部とにそれぞれ設けられている。なお、第２の感圧センサ２０ｂは、左側の側面部及び右側の側面部のうちいずれか一方にのみ設けられていてもよい。

　第２の感圧センサ２０ｂは、長さ方向（Ｙ軸方向）に長い形状を有しており、筐体１０の幅方向（Ｘ軸方向）における側面部の長さと同等か、又は、幅方向の側面部よりも少し短い程度の長さとされている（図４参照）。

　筐体１０の幅方向において右側の側面部を構成する側壁部材３及び左側の側面部を構成する側壁部材３には、それぞれ長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って第２の感圧センサ２０ｂを収容するための溝４が形成されている。側壁部材３は、溝４によって形成される互いに平行な２つの壁面３ａ、３ｂを有している。

　第２の感圧センサ２０ｂは、溝４によって形成される２つの壁面３ａ、３ｂに挟み込まれるようにして、溝４の内部に収容されている。この第２の感圧センサ２０ｂは、ユーザにより側壁部材３（外装体）の表面に対して外力が加えられたときに、側壁部材３を介して加えられる圧力を検出する。

　図５は、スマートフォン１００の電気的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、スマートフォン１００は、制御部１１、記憶部１２、表示部１３、通信部１４、アンテナ１５、スピーカ１６、マイクロフォン１７、操作部１８、近接センサ１９、第１の感圧センサ２０ａ及び第２の感圧センサ２０ｂを備えている。

　制御部１１は、例えば、ＣＰＵ等により構成される。制御部１１は、記憶部１２に記憶された各種のプログラムに基づき種々の演算を実行し、スマートフォン１００の各部を統括的に制御する。

　記憶部１２は、制御部１１の作業領域として用いられる揮発性のメモリと、制御部１１の処理に必要な各種のプログラムが記憶される不揮発性のメモリとを含む。上記各種のプログラムは、光ディスク、半導体メモリ等の可搬性の記録媒体から読み取られてもよいし、ネットワーク上のサーバ装置からダウンロードされてもよい。

　表示部１３は、制御部１１の制御に応じて各種の画像を表示させる。通信部１４は、アンテナ１５により送受信される電波の周波数変換や、変調及び復調等の処理を実行する。アンテナ１５は、通話用の電波や、電子メール、Ｗｅｂデータ等のパケット通信用の電波を送受信する。

　スピーカ１６は、デジタル／アナログ変換機や増幅器等を含む。スピーカ１６は、制御部１１から入力された通話用の音声データに対してデジタル／アナログ変換処理及び増幅処理を実行し、受話口８を介して音声を出力する。

　マイクロフォン１７は、アナログ／デジタル変換機等を有する。マイクロフォン１７は、ユーザから通話口を介して入力されたアナログ音声データをデジタル音声データへ変換して制御部１１へ出力する。制御部１１へ出力されたデジタル音声データは、符号化された後、通信部１４及びアンテナ１５を介して送信される。

　押しボタン式の操作部１８は、ユーザからの操作を検出して、制御部１１へと出力する。近接センサ１９は、ユーザの指等の近接やその位置を検出し、制御部１１へと出力する。また、第１の感圧センサ２０ａ及び第２の感圧センサ２０ｂは、ユーザの指等の外部からの圧力又は押圧位置を検出し、制御部１１へと出力する。

　＜感圧センサ＞
　［第１の感圧センサ］
　次に、感圧センサ２０の構成の一例について、具体例を挙げて詳細に説明する。図６は、第１の感圧センサ２０ａを示す模式的な平面図である。なお、図６では、第１の感圧センサ２０ａにおけるクリアランス層２１を省略して図示している。図７は、図６に示すＢ－Ｂ'間の断面図であり、第１の感圧センサ２０ａを示す模式的な側面図である。

　図６及び図７に示すように、第１の感圧センサ２０ａは、積層方向（Ｚ軸方向）において、上方（外側）から順番に、クリアランス層２１と、押し込み層２３と、センサ部２６とを備えている。

　センサ部２６は、積層方向（Ｚ軸方向）において、上方（外側）から順番に、第１の電極フィルム層３５と、変形層３７（第１の変形層３７）と、センサ電極層２７と、固定層４５と、第２の電極フィルム層３６とを備えている。

　第２の電極フィルム層３６の下面（第２のフィルム層３６ｂの下面）には、接着層５６が設けられており、第２の電極フィルム層３６は、この接着層５６によりフレーム６の上面に接着されている。一方、クリアランス層２１の上面は、表示部１３の下面に接触あるいは接着されている。

　なお、第１の感圧センサ２０ａの向きは、上下逆であってもよい。この場合、第２の電極フィルム層３６が、表示部１３の下面側に配置され、クリアランス層２１が、フレーム６の上面側に配置される。

　（センサ電極層）
　センサ電極層２７は、フレキシブルプリント基板２８（Flexible Printed Circuits）の一部により構成されている。センサ電極層２７は、可撓性を有しており、基材３０と、基材３０に設けられたセンシング部２９とを有している。基材３０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネード、アクリル樹脂等の高分子樹脂により構成される。センシング部は、例えば、銅薄膜、銀ペースト膜、銀薄膜等の各種の金属膜により構成される。

　センサ電極層２７は、厚さが、例えば、３０μｍ～１５０μｍ程度とされる。なお、本明細書中において示される寸法などの具体的な数値については、単なる一例に過ぎず、適宜変更することができる。

　図８は、第１の感圧センサ２０ａにおけるフレキシブルプリント基板２８（Flexible Printed Circuits）（以下、ＦＰＣ基板２８）の配線図である。ＦＰＣ基板２８は、主要部となる平面視で矩形のセンサ電極層２７と、センサ電極層２７から延設された接続部３１と、接続部３１の先端側に配置された接続端子部３２とを有している。

　接続部３１は、幅方向（Ｘ軸方向）の中央近傍の位置から、長さ方向（Ｙ軸方向）に沿ってセンサ電極層２７から延設されている。接続端子部３２は、制御部１１等が実装された基板に対して電気的に接続される。

　センシング部２９は、静電容量式のセンサであり、正方形状の第１のセンシング部２９ａと、長方形状の第２のセンシング部２９ｂとを含む。第１のセンシング部２９ａは、センサ電極層２７において、幅方向（Ｘ軸方向）における両端側を除いた位置において、幅方向（Ｘ軸方向）及び長さ方向（Ｙ軸方向）で、所定の間隔を開けて規則的に配列されている。本実施形態においては、第１のセンシング部２９ａの数は、８行×４列で合計３２個とされている。

　第２のセンシング部２９ｂは、第１のセンシング部２９ａよりも幅が狭くかつ長さが長い長方形とされている。第２のセンシング部２９ｂは、センサ電極層２７において、幅方向（Ｘ軸方向）における両端側の位置、つまり、ラウンド部９に対応する位置において、長さ方向に沿って所定の間隔を開けて規則的に配列されている。本実施形態においては、第２のセンシング部２９ｂの数は、８行×２列で合計１６個とされている。

　センシング部２９における全体の数は、８行×６列で合計４８個とされている（６列のうち中央４列が第１のセンシング部２９ａ、６列のうち両端の２列が第２のセンシング部２９ｂ）。なお、本実施形態において説明する各部材における具体的な数は、単なる一例に過ぎず、適宜変更することができる。

　各センシング部２９は、それぞれ、例えば、図示しない櫛歯状のパルス電極と、櫛歯状のセンス電極とを含む。櫛歯状のパルス電極と、櫛歯状のセンス電極とは、櫛歯が互いに向かいように配置されており、また、一方の櫛歯の間に他方の櫛歯が入り込むように配置されている。なお、センシング部２９の方式については、特に限定されず、どのような方式が用いられてもよい。

　また、各センシング部２９に対しては、それぞれ、センシング電極用の第１の配線３３ａと、パルス電極用の第２の配線３３ｂとの２本の配線が接続されている。センシング電極用の第１の配線３３ａは、各列毎に共通の配線とされており、一方で、パルス電極用の第２の配線３３ｂは、それぞれ、各行毎に共通の配線とされている。

　センシング電極用の第１の配線３３ａは、各列におけるセンシング部２９に沿うように長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って形成されている。この第２の配線３３ｂは、厚さ方向（積層方向：Ｚ軸方向）においてセンシング部２９と同じ高さ位置に配置されている。

　パルス電極用の第２の配線３３ｂは、センシング部２９からスルーホール３４ａ（図８右側の拡大図を参照）を介して基材３０の裏面側に引き回されている。この第２の配線３３ｂは、基材３０の裏面において各行におけるセンシング部２９に沿うように幅方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されている。そして、この第２の配線３３ｂは、センサ電極層２７において幅方向中央に設けられたスルーホール３４ｂを介して、センシング部２９と同じ高さ位置に戻された後、長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って接続部３１まで繋がるように形成されている。

　なお、このＦＰＣ基板２８では、第１の配線３３ａ及び第２の配線３３ｂを配置する高さを異ならせることによって、第１の配線３３ａ及び第２の配線３３ｂが接触しないように構成されている。

　（電極フィルム層）
　図６及び図７の説明に戻る。第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）及び第２の電極フィルム層３６（第２のリファレンス電極層３６ａ）は、積層方向（Ｚ軸方向）で、センサ電極層２７を挟み込む位置に配置されている。

　第１の電極フィルム層３５は、可撓性を有しており、第１のフィルム層３５ｂと、第１のフィルム層３５ｂの一方の面側に設けられた第１のリファレンス電極層３５ａとを有している。第２の電極フィルム層３６も、同様に、可撓性を有しており、第２のフィルム層３６ｂと、第２のフィルム層３６ｂの一方の面側に設けられた第２のリファレンス電極層３６ａとを備えている。第１のリファレンス電極層３５ａ及び第２のリファレンス電極層３６ａは、いわゆる接地電極であり、グランド電位とされている。

　第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６は、センサ電極層２７と同様の面積（ＸＹ方向）を有している。また、第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６は、厚さが、例えば、１０μｍ～１００μｍ程度とされる。また、第１のリファレンス電極層３５ａ及び第２のリファレンス電極層３６ａは、厚さが０．０５μｍ～０．５μｍ程度とされる。

　第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６とは基本的に同様の構成であるが、積層方向における上下の向きが異なっている。つまり、第１の電極フィルム層３５では、第１のリファレンス電極層３５ａがセンサ電極層２７側に向くように、第１のリファレンス電極層３５ａが第１のフィルム層３５ｂよりも下側に配置されている。一方、第２の電極フィルム層３６では、第２のリファレンス電極層３６ａがセンサ電極層２７側に向くように、第２のリファレンス電極層３６ａが第２のフィルム層３６ｂよりも上側に配置されている。

　第１のフィルム層３５ｂ、第２のフィルム層３６ｂの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネード、アクリル樹脂等の高分子樹脂が用いられる。また、第１のリファレンス電極層３５ａ、第２のリファレンス電極層３６ａの材料としては、例えば、無機系導電材料や、有機系導電材料、無機系導電材量及び有機系導電材料の両方を含む導電材料等が用いられる。

　無機系導電材料としては、例えば、アルミニウム、銅、銀などの金属や、ステンレス鋼などの合金、酸化亜鉛、酸化インジウムなどの金属酸化物などが挙げられる。また、有機系導電材料としては、カーボンブラック、炭素繊維などの炭素材料や、置換又は無置換のポリアニリン、ポリピロール等の導電性ポリマーなどが挙げられる。なお、材料としては、導電性を有する材料であればどのような材料が用いられてもよい。

　第１のリファレンス電極層３５ａ、第２のリファレンス電極層３６ａは、例えば、蒸着や、スパッタリング、接着、塗布等の方法によって、第１のフィルム層３５ｂ、第２のフィルム層３６ｂ上に形成される。なお、第１のフィルム層３５ｂ、第２のフィルム層３６ｂは、省略することもでき、この場合、第１のリファレンス電極層３５ａ、第２のリファレンス電極層３６ａは、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属薄板や、導電繊維、導電不織布などにより構成される。

　（固定層）
　固定層４５は、センサ電極層２７と、第２の電極フィルム層３６（第２のリファレンス電極層３６ａ）との間に介在されている。固定層４５は、センサ電極層２７と同様の面積（ＸＹ方向）を有しており、また、固定層４５は、厚さが、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とされる。

　固定層４５は、センサ電極層２７と、第２のリファレンス電極層３６ａとの間の積層方向（Ｚ軸方向）での距離（ギャップ）を調整するために設けられている。この固定層４５は、ユーザにより外力が加えられたときに、外力による変形層３７の変形に比べてほとんど変形しない。

　固定層４５は、絶縁層を有する接着剤又は両面接着テープにより構成される。接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、あるいは、これらの２以上の組合せから成る接着剤等が挙げられる。

　（変形層）
　変形層３７は、センサ電極層２７と、第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）との間に介在されている。変形層３７は、センサ電極層２７と同様の面積（ＸＹ方向）を有しており、また、変形層３７は、厚さが、例えば、３０μｍ～３００μｍ程度とされる。

　変形層３７は、ユーザによる外力に応じて弾性変形可能に構成されている。ユーザにより外力が加えられたとき、外力に応じて第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極）が押し込み層２３によってセンサ電極層２７側に押しこまれる。第１の電極フィルム層３５が押し込み層２３によって押し込まれると、変形層３７が弾性変形し、これにより、第１のリファレンス電極層３５ａ（グランド電位）がセンサ電極層２７におけるセンシング部２９に近づく。このとき、センシング部２９において、パルス電極と、センス電極間の静電容量が変化するので、第１の感圧センサ２０ａは、この静電容量の変化を圧力値として検出することができる。

　変形層３７は、第２のパターンニング構造と、第２のパターンニング構造が存在しない中空部３９と有している。本実施形態では、第２のパターニング構造は、各層に水平な方向（ＸＹ方向）に配列された複数の第２の柱部３８によって構成されており、また、中空部３９は、第２の柱部３８が存在しない箇所とされている。第２のパターニング構造は、行列状、ストライプ状、メッシュ状、放射状、幾何学様状、螺旋状など、様々な構造を採用することができる。なお、変形層３７は、典型的には、弾性変形可能であればよく、必ずしも中空部３９を有するパターニング構造を有していなくてもよい。

　変形層３７における複数の第２の柱部３８は、積層方向（Ｚ軸方向）で、センサ電極層２７におけるセンシング部２９に対応しない位置（押し込み層２３における中空部２５に対応する位置）に配置されている。逆に、センサ電極層２７におけるセンシング部２９は、変形層３７における第２の柱部３８が存在しない位置、つまり、変形層３７における中空部３９に対応する位置に配置されている。

　第２の柱部３８は、幅方向（Ｘ軸方向）及び長さ方向（Ｙ軸方向）に短い柱状の複数の第１の支柱３８ａを含む。また、第２の柱部３８は、幅方向（Ｘ軸方向）に長く、長さ方向（Ｙ軸方向）に短い柱状の複数の第２の支柱３８ｂを含む。なお、本実施形態では、第２の柱部３８の形状が略四角柱形状とされているが、この形状は、円柱形状や、四角柱以外の多角柱形状などとされてもよく、第２の柱部３８の形状については特に限定されない。

　第１の支柱３８ａは、長さ方向（Ｙ軸方向）において、センサ電極層２７におけるセンシング部２９が形成された位置であり、かつ、幅方向（Ｘ軸方向）においてセンシング部２９が配置されていない位置に対応する位置に配置されている。一方、第２の支柱３８ｂは、長さ方向（Ｙ軸方向）において、センサ電極層２７におけるセンシング部２９が形成されていない位置に対応する位置に配置されている。なお、第１の支柱３８ａ及び第２の支柱３８ｂは、長さ方向において、交互に配置される。

　第１の支柱３８ａは、幅方向（Ｘ軸方向）及び長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔を開けて規則的に配列されている。第１の支柱３８ａは、センシング部２９が８行で形成されている関係で、同じ８行で配列されている。１行に含まれる第１の支柱３８ａの数は、センサ電極層２７におけるセンシング部２９が６列で形成されている関係で、６－１で５つとされている。なお、第１の支柱３８ａの数は、８行×５列で合計で４０個とされている。

　第２の支柱３８ｂは、長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔を開けて規則的に配置されている。第２の支柱３８ｂは、センシング部２９が８行で形成されている関係で、８＋１により９行で配列されている。第２の支柱３８ｂは、幅方向（Ｘ軸方向）に長く形成されているので、１行に含まれる第２の支柱３８ｂの数は、１つとされている。なお、第２の支柱３８ｂの数は、９行×１列で合計で９個とされている。

　第２の柱部３８は、例えば、絶縁層を有する接着剤又は両面接着テープにより構成される。接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、あるいは、これらの２以上の組合せから成る接着剤等が挙げられる。

　（クリアランス層）
　クリアランス層２１は、センサ部２６の外部で第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）に対向するように配置される。このクリアランス層２１は、接着層２２を介して押し込み層２３上に積層されている。

　クリアランス層２１は、センサ電極層２７と同様の面積（ＸＹ方向）を有しており、また、クリアランス層２１は、厚さが、例えば、２００μｍ～８００μｍ程度とされる。なお、クリアランス層２１は、押し込み層２３における第１の柱部２４の上側にのみ設けられていてもよい（この場合、クリアランス層２１も柱状にある）。

　クリアランス層２１は、弾性変形可能に構成されており、公差保証が可能とされている。クリアランス層２１は、スマートフォン１００の組み立て時にフレーム６の上面及び表示部１３の下面の間に挟まれることによって弾性変形により潰れる。これにより、クリアランス層２１は、公差（例えば、フレーム６の上面及び表示部１３の間の距離のばらつき）を保証する。なお、公差保証についての詳細は、後に詳述する。また、このクリアランス層２１は、ユーザにより外力が加えられたときに、外力に応じて弾性変形しつつ、押し込み層２３を第１の電極フィルム層３５側（第１の電極リファレンス層）に押し込む。

　クリアランス層２１に用いられる材料としては、発泡樹脂、絶縁性エラストマ、（薄い）金属バネ等が挙げられる。発泡樹脂は、いわゆるスポンジであり、発泡樹脂としては、例えば、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレン、発泡ポリオレフィン、スポンジゴム、あるいは、これらのうち少なくとも２つ以上の組合せが挙げられる。絶縁性エラストマとしては、例えば、シリコン系エラストマ、アクリル系エラストマ、ウレタン系エラストマ、スチレン系エラストマ、あるいはこれらの２つ以上の組合せが挙げられる。

　（押し込み層）
　押し込み層２３は、センサ部２６の外部に配置されており、第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）及びクリアランス層２１の間に介在されている。押し込み層２３は、センサ電極層２７と同様の面積（ＸＹ方向）を有しており、また、押し込み層２３は、厚さが、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度とされる。

　この押し込み層２３は、ユーザにより外力が加えられたとき、外力に応じて第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込で変形層３７を変形させる。

　押し込み層２３は、第１のパターンニング構造と、第１のパターンニング構造が存在しない中空部２５と有している。本実施形態では、第１のパターニング構造は、各層に水平な方向（ＸＹ方向）に配列された複数の第１の柱部２４によって構成されており、また、中空部２５は、第１の柱部２４が存在しない箇所とされている。なお、第１のパターニング構造は、行列状、ストライプ状、メッシュ状、放射状、幾何学様状、螺旋状など、様々な構造を採用することができる。なお、押し込み層２３は、必ずしも中空部２５を有するパターニング構造を有していなくてもよい。

　押し込み層２３における複数の第１の柱部２４は、積層方向（Ｚ軸方向）で、センサ電極層２７におけるセンシング部２９に対応する位置に配置されている。また、押し込み層２３における第１の柱部２４は、積層方向で、変形層３７における第２の柱部３８が存在しない位置、つまり、変形層３７における中空部３９に対応する位置に配置されている。

　第１の柱部２４は、略正四角柱形状の複数の第１のバンプ２４ａを含む。また、第１の柱部２４は、幅方向（Ｘ軸方向）に短く、長さ方向（Ｙ軸方向）に長い、略四角柱形状の複数の第２のバンプ２４ｂを含む。なお、本実施形態では、第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）の形状が四角柱形状とされているが、この形状は、円柱形状や、四角柱以外の多角柱形状などとされてもよく、第２の柱部３８の形状については特に限定されない。

　押し込み層２３における第１のバンプ２４ａは、積層方向（Ｚ軸方向）で、センサ電極層２７における第１のセンシング部２９ａに対応する位置に設けられている（図６における右側の拡大図参照）。また、押し込み層２３における第２のバンプ２４ｂは、積層方向（Ｚ軸方向）で、センサ電極層２７における第２のセンシング部２９ｂに対応する位置に設けられている（図６における右側の拡大図参照）。

　また、押し込み層２３の第１のバンプ２４ａにおける平面視での形状（正方形）は、センサ電極層２７における第１のセンシング部２９ａの平面視での形状と略同じとされている。また、押し込み層２３の第２のバンプ２４ｂにおける平面視での形状（長方形）は、センサ電極層２７における第２のセンシング部２９ｂの平面視での形状と略同じとされている（第２のバンプ２４ｂが第２のセンシング部２９ｂよりも少し短いが）。なお、各層における貼合ばらつきによる感度ばらつきの観点から、典型的には、第２のバンプ２４ｂは、第２のセンシング部２９ｂよりも貼りずれのサイズ分大きくされるか、あるいは、小さくされる。

　第１のバンプ２４ａは、押し込み層２３において、幅方向（Ｘ軸方向）における両端側を除いた位置において、幅方向及び長さ方向で、所定の間隔を開けて規則的に配列されている。本実施形態においては、第１のバンプ２４ａの数は、８行×４列で合計３２個とされている。

　第２のバンプ２４ｂは、平面視で、第１のバンプ２４ａよりも幅が狭くかつ長さが長い長方形とされている。第２のバンプ２４ｂは、押し込み層２３において、幅方向（Ｘ軸方向）における両端側の位置、つまり、ラウンド部９に対応する位置において、長さ方向に沿って所定の間隔を開けて規則的に配列されている。本実施形態においては、第２のバンプ２４ｂの数は、８行×２列で合計１６個とされている。

　第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）の全体の数は、８行×６列で合計４８個とされている（６列のうち中央４列が第１のバンプ２４ａ、６列のうち両端の２列が第２のバンプ２４ｂ）。

　第１の柱部２４は、例えば、絶縁層を有する接着剤又は両面接着テープにより構成される。接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、あるいは、これらの２以上の組合せから成る接着剤等が挙げられる。なお、押し込み層２３を構成する材料は、典型的には、クリアランス層２１に用いられる材料よりも硬い材料が用いられる。

　［第２の感圧センサ］
　第２の感圧センサ２０ｂは、第１の感圧センサ２０ａと基本的に同様の構成である。つまり、第２の感圧センサ２０ｂも、第１の感圧センサ２０ａと同様に、積層方向（Ｘ軸方向）において、外側から順番に、クリアランス層２１と、押し込み層２３と、センサ部２６とを備えている。センサ部２６は、外側から順番に、第１の電極フィルム層３５と、変形層３７と、センサ電極層２７と、固定層４５と、第２の電極フィルム層３６とを備えている。

　第２の感圧センサ２０ｂが第１の感圧センサ２０ａと異なるのは、感圧センサ２０が挟み込まれる対象が違う点、感圧センサ２０の向きが異なる点、感圧センサ２０の形状が異なる点等であり、それ以外は、共通している。

　具体的には、第１の感圧センサ２０ａがフレーム６の上面及び表示部１３の下面に挟み込まれる位置に配置されているのに対して、第２の感圧センサ２０ｂは、筐体１０における側壁部材３に形成された２つの壁面３ａ、３ｂに挟み込まれる位置に配置されている。

　また、第１の感圧センサ２０ａは、筐体１０における厚さ方向（Ｚ軸方向）が積層方向とされているのに対して、第１の感圧センサ２０ａは、筐体１０における幅方向（Ｘ軸方向）が積層方向とされている。

　ここで、図３には、第１の感圧センサ２０ａが記載されており、一方、図４には、第２の感圧センサ２０ｂが記載されている。図３及び図４の比較から理解されるように、第２の感圧センサ２０ｂの幅（Ｚ軸方向）は、第１の感圧センサ２０ａの幅（Ｘ軸方向）よりも小さい。このため、第２の感圧センサ２０ｂでは、センサ電極層２７におけるセンシング部２９、変形層３７における第２の柱部３８（支柱）、押し込み層２３における第１の柱部２４（バンプ）等は、例えば、１列で配列される。また、第２の感圧センサ２０ｂでは、第１の感圧センサ２０ａとは異なり、ラウンド部９が存在しない。

　＜公差保証＞
　本実施形態においては、良好な公差保証を実現することを目的の一つとしている。この公差保証の考え方について、具体的に説明する。

　図９は、公差保証を説明するための図であり、スマートフォン１００におけるＸＺ平面での間の断面図である。図９に示す例では、フレーム６の上面において、一部に凸部５が出来てしまいっている様子が示されている。なお、図９においては、凸部５を見やすく表示するために、凸部５を実際よりも大きく表示している。

　図９に示すように、感圧センサ２０を挟み込む２つの面（ここでの例では、フレーム６の上面及び表示部１３の下面）は、完全な平面ではなく、凹凸等の公差（ばらつき）が存在する。また、仮に感圧センサ２０を挟み込む２つの面が凹凸のない完全な平面であったとしても、このような２つの面は、加工誤差等が原因で完全な平行とはならず、２つの面の間の距離に公差（ばらつき）が存在する。特に、ラウンド部９においては、このような公差が発生しやすい。

　さらに、別々の電子機器（例えば、同一機種の別々のスマートフォン、機種違いの別々のスマートフォン、並びに、スマートフォン及びタブレットＰＣ等）にそれぞれ感圧センサ２０が共通で実装される場合を想定する。この場合、それぞれの電子機器で、感圧センサ２０を挟み込む２つの面の距離に公差（ばらつき）が存在する。

　このような公差を保証するために、本実施形態においては、クリアランス層２１が設けられている。つまり、感圧センサ２０の実装時において、クリアランス層２１が凹凸などに応じて優先的に潰れて公差を吸収し、これにより、公差保証が行われる。

　一方、感圧センサ２０に対して単純にクリアランス層２１を設けただけでは、公差保証が不十分となる場合がある。このため、本実施形態においては、感圧センサ２０においてクリアランス層２１とは分離して押し込み層２３が設けられている。

　［理想的なセンサ出力値］
　次に、理想的なセンサ出力値について説明しつつ、最低検出感度、動作荷重、公差保証幅等について説明する。図１０は、変位に対するセンサ出力値における理想値を示す図であり、図１１は、変位に対するセンサ出力値の傾きにおける理想値を示す図である。なお、図１０及び図１１に示されている波形は、感圧センサがスマートフォン１００に実装されていない状態でのセンサ出力値を示している。

　図１０に示すように、センサ出力値（静電容量の変化量に相当）は、外力に応じて筐体１０が変形したときの変位に対して線形となることが理想である。この場合、図１１に示すように、センサ出力値の傾きは、外力に応じて筐体１０が変形したときの変位に対して一定となる。

　図１０及び図１１に示す例では、変位が０～２００μｍの範囲において、変位１μｍ当たりセンサ出力値が３０ずつ変化している。なお、変位が２００μｍ以上の範囲では、センサ出力値は、上限に達して０となっている。

　（最低検出感度）
　まず、最低検出感度について説明する。最低検出感度とは、制御部１１（例えば、静電ＩＣ：integrated circuit）において検出すべき筐体１０の変位における最低限の値であり、任意に設定される値である。例えば、筐体１０が少なくとも２．５μｍ変形したときに、制御部１１にこの変形を検出させたい場合、最低検出感度が２．５μｍに設定される。一例として例えば、筐体１０が２．５μｍ変形したときに、筐体１０が２．５μｍ変形したことをトリガーとして制御部１１に処理を実行させたいような場合、最低検出感度が２．５μｍに設定される。あるいは、少し余裕を持って最低検出感度が２．５μｍ未満に設定される。

　最低検出感度が２．５μｍである場合、筐体１０が２．５μｍ変形したときに、制御部１１がこの変形を検出可能でなければならない。従って、筐体１０が２．５μｍ変形したときのセンサ出力値の変化は、制御部１１が検出可能な最低限度のセンサ出力値以上である必要がある。

　ここでの例では、制御部１１が検出可能な最低限度のセンサ出力値が２０であるとする。つまり、制御部１１は、センサ出力値が２０以上変化すればこれを検出することができるが、センサ出力値の変化が２０未満である場合には、これを検出することができない。

　この条件で、最低検出感度２．５μｍを実現するためには、筐体１０が２．５μｍ変形したときに、センサ出力値の変化が２０以上である必要がある。この場合、筐体１０の変形（変位）１μｍ当たりでは、必要なセンサ出力値の変化は８となる。これが、図１１における点線により示されている（最低検出感度２．５μｍ）。

　図１１において、センサ出力値の傾きの値（縦軸）が、点線よりも上側に位置していれば、最低検出感度２．５μｍを実現することができる。つまり、変位０～２００μｍでは、変位１μｍ当たり３０のセンサ出力値が出ており、変位１μｍ当たり８よりも十分に大きいので、最低検出感度２．５μｍを十分に実現することができる。

　（動作荷重）
　つぎに、動作荷重について説明する。動作荷重とは、アプリケーションを動作させるため（ある閾値をトリガーとして制御部に処理を行わせるため）に必要な荷重であり、筐体の変形量は、この動作荷重に比例する。例えば、図１１におけるセンサ出力値の傾きが１μｍあたり３０のスマートフォン１００と、１μｍあたり６０のスマートフォン１００とが存在し、アプリケーションを動作させるための閾値が３０に設定されている場合を想定する。この場合、前者のスマーフォン１００については、１μｍの変形で、後者のスマートフォン１００については、０．５μｍの変位でアプリケーションが動作することになる。筐体の変形量は、動作荷重に比例するため、結果として、前者のスマートフォン１００は、後者のスマートフォン１００に対して２倍の動作荷重が必要となる。つまり、動作荷重の値は、図１１におけるセンサ出力値の傾きの値（縦軸）に反比例する値となる。

　ここで、筐体１０を変形されるのに必要な外力（荷重）が、変位に拘らず一定であると仮定する。この場合、図１０、図１１に示す理想的な感圧センサ２０では、変位０～２００μｍの範囲において、ユーザがセンサ出力値を例えば３０変化させるためには、どの変位においても同じ外力で筐体１０を１μｍ押し込めばよい。つまり、理想的な感圧センサ２０の場合、ユーザが感じる動作荷重は、変位０～２００μｍの範囲であればどの変位においても同じである。

　動作荷重が、変位ごとにあまり異なるとユーザが違和感を覚えてしまう。例えば、変位１００μｍのポイントでの動作荷重に対して、変位１５０μｍのポイントでの動作荷重が４倍となる場合、同じセンサ出力値の変化を得るためには、ユーザは動作荷重について４倍の差を感じることになる。

　このため、動作荷重の最大値Ｍａｘと、動作荷重の最小値Ｍｉｎの比が定義される。ここで、"動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２"とする。つまり、動作荷重の最大値Ｍａｘは、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対して、２倍以内の値とされる。なお、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２の式における「２」の値は、ユーザが動作荷重に違和感を覚えない範囲で任意に設定することができる（例えば、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦１．５、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２．５等）。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎは、図１１におけるセンサ出力値の傾きの値（縦軸）のうち、最大値に対応する値である（動作荷重は、センサ出力値の傾きの値に対して反比例するため）。また、動作荷重の最大値Ｍａｘは、センサ出力値の傾きの値（縦軸）のうち、最大値に対して１／２となる値に対応する値である。なお、図１１では、変位０μｍ～２００μｍの範囲において、変位とセンサ出力値との関係が線形であるため、Ｍａｘ／Ｍｉｎ＝１となる。この場合、変位０μｍ～２００μｍの範囲であれば、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２を満たすことになる。

　（公差保証幅）
　次に、公差保証幅について説明する。公差保証幅とは、公差を保証することが可能な変位における幅（領域）である。この公差保証幅は、動作荷重の最大値Ｍａｘと、動作荷重の最小値Ｍｉｎとの比に基づき定義され、ここでの例では、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２を満たす変位における幅とされる。

　図１１に示す例では、変位０μｍ～２００μｍの範囲（矢印参照）であれば、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２を満たすので、変位０μｍ～２００μｍが公差保証幅となる。公差保証幅は、広い方が良く、公差保証幅は、例えば、１２５μｍ以上などとされる。なお、この公差保証幅の値については、任意に設定することができる。

　なお、動作荷重におけるＭａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件（「２」の値）と、公差保証幅の条件とはトレードオフの関係にある。つまり、動作荷重におけるＭａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件が厳しくされて、例えば、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦１．５とされた場合、公差保証幅の条件が１２５μｍよりも緩和されて、例えば、１００μｍなどとされる。逆に、動作荷重におけるＭａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件が緩和されて、例えば、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２．５とされた場合、公差保証幅の条件が１２５μｍよりも厳しくされて、例えば、１５０μｍなどとされる。

　なお、ここでの説明では、最低検出感度２．５μｍの条件を最低限満たすという条件の中で、動作荷重におけるＭａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件を固定したときの公差保証幅の条件がどの程度になるかという観点で説明がされている。

　［比較例］
　次に、比較例に係る感圧センサ５１について説明する。図１２は、比較例に係る感圧センサ５１を示す模式的な側面図である。比較例に係る感圧センサ５１は、本技術の第１実施形態に係る感圧センサ２０とは異なり、押し込み層２３が設けられていない。その他の点については、第１実施形態に係る感圧センサ２０と同じである。

　図１３は、比較例に係る感圧センサ５１に外力が加えられたときの様子を示す図である。図１４は、比較例に係る感圧センサ５１における、変位に対するセンサ出力値の波形を示す図である。図１５は、比較例に係る感圧センサ５１における、変位に対するセンサ出力値の傾きの波形を示す図である。

　なお、図１４及び図１５に示されている波形は、比較例に係る感圧センサ５１がまだスマートフォン１００等の電子機器に実装されていない状態での波形を示している。また、図１４及び図１５では、比較のために理想的なセンサ出力値についても示されている。

　図１４に示すように、比較例に係る感圧センサ５１では、変位に対するセンサ出力値が線形になっていない。また、図１５に示すように、比較例に係る感圧センサ５１では、変位に対するセンサ出力値の傾きが一定となっておらず、ピークを持った山型の形状となっている。

　センサ出力値の傾きの波形について具体的に説明する。まず、比較例に係る感圧センサ５１に対して外力が加えられると、クリアランス層２１が外力を吸収して潰れつつ、クリアランス層２１が徐々に第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込み始める。これにより静電容量が変化し、センサ出力値の傾きは、変位３０μｍ辺りから徐々に上昇し始める。

　その後も、外力が加えられ続けると、クリアランス層２１が第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込み続ける。このとき、センサ出力値の傾きは急激に上昇し、そして、センサ出力値の傾きは、変位１２５μｍ辺りで最大値を取る。その後、センサ出力値の傾きは、急激に減少した後、１８０μｍ辺りから一定となり変位３６０μｍ辺りで略０となる。

　図１５に示すように、比較例では、最低検出感度２．５μｍを満たすのは、変位５０μｍ～１９０μｍの範囲である。また、動作荷重について、動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２を満たすのは、変位１１２μｍ～１５２μｍの範囲である（矢印参照）。従って、比較例では、公差保証幅は、４０μｍ（＝１５２－１１２）である。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値（９０／μｍ）となる変位１２５μｍのポイントである。また、動作荷重の最大値Ｍａｘに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値の１／２（４５／μｍ）となる変位１１２μｍのポイント及び変位１５２μｍのポイントである。

　ここで、例えば、比較例に係る感圧センサ５１が、積層方向で１２５μｍ潰れた状態でスマートフォン１００に実装されたとする。変位１２５μｍのポイントは、センサ出力値の傾きが最大値となるポイントであり、ユーザが筐体１０を１μｍ押し込むとセンサ出力値が９０変化する。また、比較例に係る感圧センサ５１が、積層方向で１１２μｍ潰れた状態で別のスマートフォン１００に実装されたとする。変位１１２μｍのポイントは、センサ出力値の傾きが最大値の１／２となるポイントであり、ユーザが筐体１０を１μｍ押し込むとセンサ出力値が４５変化する。

　仮に、センサ出力値が９０変化したことをトリガーとして制御部１１によって処理が行われるとする。この場合、一方のスマートフォン１００では、ユーザが筐体１０を１μｍ押し込めば制御部１１による処理が実行されるが、他方のスマートフォン１００では、ユーザは、筐体１０を２μｍ押し込まなければ制御部１１による処理が実行されない。つまり、センサ出力値の傾きの値が２倍違うと、ユーザが感じる動作荷重が２倍となることになる。

　上述のように比較例では、公差保証幅は、４０μｍであり、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件で１２５μｍ以上の条件を満たしていない。比較例のように第１の電極フィルム層３５上に直接的にクリアランス層２１が積層されている場合、公差保証幅を広げることが難しいといった問題がある。特に、変形層３７が中空部３９を含むパターニング構造により構成される場合、公差保証幅を広げることがさらに難しいといった問題がある。つまり、比較例では、様々な部品公差や感圧センサ実装時のバラつき等の公差保証とセンサ感度がトレードオフとなり公差保証が不十分となる場合がある。また、感圧の強さを多段階に切り分ける事、設定した力のバラつきを抑える事など実用面にも問題が生じ、感圧センサを搭載した電子機器の性能が低下する場合がある。

　なお、本発明者らは、比較例のような感圧センサ５１をどのような構造とすれば公差保証幅が広げることができるかについて試行錯誤を行った。その結果、本実施形態のように、クリアランス層２１と第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）との間に押し込み層２３を介在させることで、公差保証幅を広げることができるとの実験結果が得られている。

　［第１実施形態における公差保証幅］
　次に、本技術の第１実施形態に係る感圧センサ２０の公差保証幅等について説明する。図１６は、第１実施形態に係る感圧センサ２０に対して外力が加えられたときの様子を示す図である。図１７は、第１実施形態に係る感圧センサ２０における、変位に対するセンサ出力値の傾きの波形を示す図である。なお、図１７に示されているセンサ出力値の傾きの波形は、感圧センサ２０がまだスマートフォン１００等の電子機器に実装されていない状態でのセンサ出力値を示している。

　図１３及び図１６を参照して、比較例に係る感圧センサ５１に対して外力が加えられたときの動作と、本実施形態に係る感圧センサ２０に対して外力が加えられたときの動作とを比較する。

　図１３に示すように、比較例に係る感圧センサ５１では、外力が加えられたとき、クリアランス層２１が第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を変形層３７側に押し込んで変形層３７を変形させている。つまり、比較例では、クリアランス層２１は、公差保証を行う役割と、外力が加えられたときに第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を押し込む役割との２つの役割を担っている。

　一方、図１６に示すように、本実施形態に係る感圧センサ２０では、外力が加えられたとき、クリアランス層２１ではなく、押し込み層２３が第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を変形層３７側に押し込んで変形層３７を変形させている。つまり、第１実施形態では、クリアランス層２１が、公差保証を行う役割を担っており、一方で、押し込み層２３が、外力が加えられたときに第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を押し込む役割を担っている。つまり、第１実施形態における感圧センサ２０では、２つの役割がクリアランス層２１及び押し込み層２３にそれぞれ分担されている。

　このように、２つの役割がクリアランス層２１及び押し込み層２３にそれぞれ分担されているため、図１７に示すように、本実施形態では、公差保証幅（矢印参照）を広げることができる。

　具体的には、図１７に示すように、本実施形態に係る感圧センサ２０では、変位に対するセンサ出力値の傾きは、ピークを持った山型の形状となっているものの、比較例（図１５参照）と比べて一定に近くなっている。つまり、本実施形態に係る感圧センサ２０では、どの変位においても同じセンサ出力値の変化が得られる理想（図１１参照）に近づいている。なお、本実施形態に係る感圧センサ２０において、（傾きではない）センサ出力値の波形については、図示は省略しているが、図１７から、センサ出力値の波形も理想（図１０参照）に近づいていること、つまり、線形に近づいていることが分かる。

　センサ出力値の傾きの波形について具体的に説明すると、まず、本実施形態に係る感圧センサ２０に対して外力が加えられると、クリアランス層２１が外力を吸収して潰れつつ、押し込み層２３が第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込む。これにより、静電容量が変化し、センサ出力値の傾きが徐々に上昇し始める。

　その後も、外力が加えられ続けると、クリアランス層２１が外力を吸収して潰れつつ、押し込み層２３が第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込み続ける。このとき、センサ出力値の傾きは、緩やかに上昇し、そして、センサ出力値の傾きは、変位３１０μｍ辺りで最大値を取る。その後、センサ出力値の傾きは、緩やかに減少した後、変位４８０μｍ辺りで略０となる。

　つまり、本実施形態では、（クリアランス層２１から分離された）押し込み層２３が、外力による変位に応じてほぼ一定の間隔で第１の電極フィルム層３５をセンサ電極側に押し込むため、センサ出力値の傾きの波形が理想に近くなる。

　図１７に示すように、本実施形態では、最低検出感度２．５μｍを満たすのは、変位７０μｍ～４７０μｍの範囲である。また、動作荷重について、動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２を満たすのは、変位１６０μｍ～４５０μｍの範囲である（矢印参照）。従って、比較例では、公差保証幅は、２９０μｍ（＝４５０－１６０）である。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値（２０／μｍ）となる変位３１０μｍのポイントである。また、動作荷重の最大値Ｍａｘに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値の１／２（１０／μｍ）となる変位１６０μｍのポイント及び変位４５０μｍのポイントである。

　以上のように、本実施形態では、公差保証幅は、２９０μｍであり、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件で１２５μｍ以上の条件を十分に満たしている。

　＜各種実施例及び各種比較例＞
　次に、各種実施例及び各種比較例について説明する。図１８は、各種実施例及び各種比較例を示す図である。

　第１実施例では、クリアランス層２１の材料として、ロジャースノイアック社（登録商標）におけるＰＯＲＯＮ「ＳＳ－２４Ｐ」が用いられた。この「ＳＳ－２４Ｐ」は、スポンジ材で構成されている。「ＳＳ－２４Ｐ」は、厚さが３００μｍのものが用いられた。

　また、第１実施例では、押し込み層２３における第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）の材料としては、日栄化工株式会社（登録商標）の「ＮｅｏＦｉｘ」が用いられた。このＮｅｏＦｉｘは、ベースフィルムが粘着層で挟み込まれて構成された両面テープである。ＮｅｏＦｉｘは、厚さが２００μｍのものが用いられた。

　第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６の材料としては、タツタ電線株式会社（登録商標）の「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」が用いられた。このＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃは、ベースフィルム（第１のフィルム層３５ｂ、第２のフィルム層３６ｂ）上に銅や銀の金属薄膜（第１のリファレンス電極層３５ａ、第２のリファレンス電極層３６ａ）が積層されて構成されている。「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」は、厚さが６７μｍのものが用いられた。

　変形層３７における第２の柱部３８（第１の支柱３８ａ及び第２の支柱３８ｂ）の材料としては、押し込み層２３と同様に、日栄化工株式会社（登録商標）の「ＮｅｏＦｉｘ」が用いられた。ＮｅｏＦｉｘは、厚さが２００μｍのものが用いられた。

　この第１実施例では、５μｍ変形時の感度（ＳＮＲ：Signal Noise Ratio）が１３であった。また、この第１実施例では、公差保証幅が２７０μｍであった。

　第２実施例では、第１実施例と比べて、クリアランス層２１の厚さが３００μｍから５００μｍに変更されている。その他の点は、第１実施例と同じである。この第２実施例では、５μｍ変形時の感度が２０であり、公差保証幅が１５０μｍであった。

　第３実施例では、第１実施例と比べて、押し込み層２３の厚さが２００μｍから１００μｍに変更されている。その他の点は、第１実施例と同じである。この第３実施例では、５μｍ変形時の感度が３０であり、公差保証幅が１４０μｍであった。

　第４実施例では、第１実施例と比べて、変形層３７の厚さが２００μｍから１００μｍに変更されている。その他の点は、第１実施例と同じである。この第４実施例では、５μｍ変形時の感度が４０であり、公差保証幅が１４０μｍであった。

　第５実施例では、第１実施例と比べて、電極フィルム層３５、３６の材料が「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」から中井工業株式会社（登録商標）の「メタライト」に変更されている。このメタライトは、ベースフィルム（第１のフィルム層３５ｂ、第２のフィルム層３６ｂ）上にアルミニウムの金属薄膜（第１のリファレンス電極層３５ａ、第２のリファレンス電極層３６ａ）が積層されて構成されている。メタライトは、厚さが５０μｍのものが用いられた。その他の点は、第１実施例と同じである。この第５実施例では、５μｍ変形時の感度が２０であり、公差保証幅が２３０μｍであった。

　第６実施例では、第１実施例と比べて、クリアランス層２１の厚さが３００μｍから５００μｍに変更されている。また、第６実施例では、第１実施例と比べて、電極フィルム層の材料が「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」から「メタライト」に変更されている。このメタライトは、厚さが５０μｍのものが用いられた。その他の点は、第１実施例と同じである。この第６実施例では、５μｍ変形時の感度が１０であり、公差保証幅が２９０μｍであった。なお、図１７に示すセンサ出力値の傾きの波形は、この第６実施例における感圧センサ２０のセンサ出力値の傾きを示している。

　第１比較例では、第１実施例と比べて、押し込み層２３が省略されている。その他の点は、第１実施例と同じである。この第１比較例では、５μｍ変形時の感度が６０であり、公差保証幅が１００μｍであった。

　第２比較例では、第１実施例と比べて、クリアランス層２１が省略されている。その他の点は、第１実施例と同じである。この第１比較例では、５μｍ変形時の感度が６０であり、公差保証幅が９０μｍであった。

　＜感圧センサ２０によって検出された圧力の使用例＞
　次に、感圧センサ２０によって検出された圧力がスマートフォン１００においてどのような処理に使用するかについての使用例について説明する。図１９及び図２０は、感圧センサ２０によって検出された圧力がどのような処理に使用されるかについての使用例を示す図である。なお、図１９及び図２０では、筐体１０の側面に配置された第２の感圧センサ２０ｂによる圧力の使用例が示されている。

　図１９を参照して、まず、制御部１１は、画面上の右端において、長手方向に沿って一定の間隔で複数のアイコン２を表示させるように表示部１３の表示を制御する。ユーザが、筐体１０の右側の側面を親指で上下方向にフリック操作すると、第２の感圧センサ２０ｂによって検出された圧力によって、制御部１１によりこのフリック操作が検出される。

　制御部１１は、フリック操作を検出すると、フリック操作された方向（上方向又は下方向）にアイコン２が移動するように表示部１３における表示を制御する。例えば、制御部１１は、上方向へのフリック操作を検出した場合、それぞれのアイコン２を上側に移動させ、最も上側に位置するアイコン２が画面外に消え、画面の下側において新たなアイコン２が画面外から現れるように表示を制御する。また、制御部１１は、下方向へのフリック操作を検出した場合、それぞれのアイコン２を下側に移動させ、最も下側に位置するアイコン２が画面外に消え、画面の上側において新たなアイコン２が画面外から現れるように表示を制御する。

　次に、図２０を参照して、ユーザが、筐体１０の右側の側面を親指でプッシュ操作すると、第２の感圧センサ２０ｂによって検出された圧力によって、制御部１１によりこのプッシュ操作が検出される。制御部１１は、プッシュ操作を検出すると、プッシュ操作された位置に表示されているアイコン２に対応するアプリケーションを起動させる処理を実行する。

　これにより、ユーザは、筐体１０の右側の側面に対して、フリック操作及びプッシュ操作を行うことによって、任意のアプリケーションを簡単に選択することができる。

　次に、筐体１０の正面側に設けられた第１の感圧センサ２０ａによって検出された圧力の使用例について説明する。この場合、ユーザが画面をプッシュ操作すると、第１の感圧センサ２０ａによって検出された圧力によって、制御部１１によりこのプッシュ操作が検出される。制御部１１は、プッシュ操作を検出すると、その位置にメニューが表示されるように表示部１３の表示を制御する。

　ユーザが画面をさらに強くプッシュ操作すると第１の感圧センサ２０ａによって検出された圧力によって、制御部１１によりこの強めのプッシュ操作が検出される。この場合、制御部１１は、メニュー内における項目に対応するアプリケーションを起動させる。

　ここで説明した圧力の使用例は、単なる一例に過ぎず、各種の用途に用いることができる。例えば、圧力は、電源のＯＮ／ＯＦＦや、ボリューム操作、カメラ起動、ユーザによる筐体１０の持ち方検出等に用いることができるが、これらに限られない。なお、本技術に係る各実施形態では、公差保証幅が広いので、圧力を多段階に切り分けて（例えば、プッシュ操作、強めのプッシュ操作等）、圧力毎に様々な処理を実行させることも容易である。

　＜作用等＞
　以上説明したように、本実施形態に係る感圧センサ２０は、押し込み層２３が、第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）と、クリアランス層２１の間に介在されている。そして、押し込み層２３が、外力に応じて第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に押し込で変形層３７を変形させる。

　このような構成により、クリアランス層２１に対して、公差保証を行う役割を担わせ、一方で、押し込み層２３に対して、外力が加えられたときに第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を押し込んで変形層３７を変形させる役割を担わせることができる。

　これにより、本実施形態では、（クリアランス層２１から分離された）押し込み層２３が、外力による変位に応じてほぼ一定の間隔で第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極側に押し込むことができる。これにより、センサ出力値の波形を理想（線形）に近づけることができ、さらに、センサ出力値の傾きの波形を理想（線形）に近づけることができる。結果として、本実施形態では、公差保証幅を広げることができ、様々な原因の公差を適切に保証することができる。

　また、本実施形態では、押し込み層２３が、層に水平な方向に配列された複数の第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）を含む第１のパターニング構造により構成されている。これにより、クリアランス層２１を介した外力を第１の柱部２４に集中させることができ、従って、押し込み層２３により、第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側に適切に押し込むことができる。

　また、本実施形態では、変形層３７が、層に水平な方向に配列された複数の第２の柱部３８（第１の支柱３８ａ及び第２の支柱３８ｂ）を含む第２のパターニング構造により構成されている。これにより、押し込み層２３による押し込みに対して適切に変形層３７を変形させることができる。

　さらに、本実施形態では、押し込み層２３における第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）が、層に垂直な積層方向において、変形層３７における中空部３９に対応する位置に配置される。これにより、押し込み層２３により、第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）をセンサ電極層２７側にさらに適切に押し込むことができる。

　さらに、本実施形態では、押し込み層２３における第１の柱部２４（第１のバンプ２４ａ及び第２のバンプ２４ｂ）が、層に垂直な積層方向において、センサ電極層２７におけるセンシング部２９に対応する位置に配置される。これにより、感圧センサ２０の感度を向上させることができる。

　さらに、クリアランス層２１が発泡樹脂を含むことで、クリアランス層２１により適切に公差保証を行うことができる。さらに、本実施形態では、押し込み層２３が、クリアランス層２１を構成する材料よりも硬い材料により構成されるので、クリアランス層２１に対して、公差保証を行う役割を適切に担わせ、一方で、押し込み層２３に対して、外力が加えられたときに第１の電極フィルム層３５（第１のリファレンス電極層３５ａ）を押し込む役割を適切に担わせることができる。

　≪第２実施形態≫
　＜感圧センサ＞
　次に、本技術の第２実施形態について説明する。図２１は、第２実施形態に係る感圧センサ５２を示す模式的な側面図である。

　第２実施形態に係る感圧センサ５２では、第１実施形態に係る感圧センサ２０において設けられていたクリアランス層２１及び押し込み層２３が設けられていない。また、第２実施形態に係る感圧センサ２０では、第１実施形態に係る感圧センサ２０における固定層４５が、変形層４６とされている。

　第２実施形態の説明では、便宜的に、第１の電極フィルム層３５側（第１のリファレンス電極層３５ａ側）の変形層を第１の変形層３７（第１実施形態では、単に変形層３７と呼んでいた）と呼ぶ。また、第２の電極フィルム層３６側（第２のリファレンス電極層３６ａ側）の変形層を第２の変形層４６とよぶ。

　図２１に示すように、感圧センサ５２は、積層方向（Ｚ軸方向）において、上方（外側）から順番に、第１の電極フィルム層３５と、第１の変形層３７と、センサ電極層２７と、第２の変形層４６と、第２の電極フィルム層３６とを備えている。この感圧センサ５２は、例えば、感圧センサ５２を挟み込む２つの面（例えば、フレーム６の上面及び表示部１３の下面等）に対して接着層（例えば、両面接着テープ）を介して接着される。

　センサ電極層２７、第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６については、上述の第１実施形態と同様である。

　第１の変形層３７は、センサ電極層２７と、第１の電極フィルム層３５との間に介在されている。また、第２の変形層４６は、センサ電極層２７と、第２の電極フィルム層３６との間に介在されている。

　この第１の変形層３７と第２の変形層４６とは、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なっている。図２１に示す例では、構造及び材料の両方が異なっている場合の一例が示されている。

　具体的には、図２１に示す例では、第１の変形層３７は、中空部を含むパターニング構造を有している。パターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第２の柱部３８（第１の支柱３８ａ及び第２の支柱３８ｂ）を含む。

　第２の柱部３８の材料としては、上述のように、例えば、絶縁層を有する接着剤又は両面接着テープ等が用いられる。この第１の変形層３７の厚さは、感度向上の観点から、典型的には、５００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下などとされる。

　一方、第２の変形層４６は、パターニング構造ではなく、センサ電極層２７と、第２の電極フィルム層３６との間を埋め尽くす埋め尽くし構造により形成されている。この第２の変形層４６は、接着層４７、４８を介して、センサ電極層２７の下面及び第２の電極フィルム層３６の上面に接着されている。第２の変形層４６の材料としては、発泡樹脂、絶縁性エラストマ、（薄い）金属バネ等が挙げられる（上述のクリアランス層２１と同じ材料）。この第２の変形層４６の厚さは、感度向上の観点から、典型的には、５００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下などとされる。

　ここでの説明では、第１の変形層３７及び第２の変形層４６において、構造及び材料の両方が異なる場合について説明したが、典型的には、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なっていればよい。

　つまり、材料が同一であっても、第１の変形層３７及び第２の変形層４６の構造が異なっていればよい。例えば、第１の変形層３７及び第２の変形層４６の構造が異なる例としては、一方がパターニング構造とされ他方が埋め尽くし構造とされる例（図２１）や、一方がパターニング構造とされ、他方が違うパターニング構造される例などが挙げられる。

　なお、パターニング構造としては、上述のように、行列状、ストライプ状、メッシュ状、放射状、幾何学様状、螺旋状等が挙げられる。なお、第１の変形層３７及び第２の変形層４６の構造は、異なっていればよく、典型的には、どのような構造であっても構わない。

　また、構造が同一であっても、第１の変形層３７及び第２の変形層４６の材料が異なっていればよい。例えば、両者が同じ埋め尽くし構造の場合、一方の材料として発泡樹脂が用いられ、他方の材料として絶縁性エラストマが選択される例などが挙げられる。また、両者が同じパターニング構造である場合、一方の材料として両面接着テープが用いられ、他方の材料としてこの両面接着テープとは異なる接着剤が用いられる例などが挙げられる。なお、材料は、異なっていればよく、典型的には、どのような材料が用いられても構わない。

　また、第１の変形層３７又は第２の変形層４６のうち少なくとも一方が、構造又は材料が異なる２層以上により構成されていてもよい。この場合、全体での変形層の数は、３層以上となる。

　＜比較例との比較＞
　次に、比較例について説明する。図２２は、比較例に係る感圧センサ５３を示す図である。図２３は、比較例に係る他の感圧センサ５４を示す図である。

　図２２における比較例に係る感圧センサ５３は、図２１に示す第２実施形態に係る感圧センサ５２と比べて、第２の変形層４６が固定層４５に変更されている。その他の点については、図２１に示す例と同じである。

　また、図２３における比較例に係る感圧センサ５４は、図２１に示す第２実施形態に係る感圧センサ５２と比べて、第２の変形層４６が固定層４５に変更されており、また、第１の変形層３７が発泡樹脂による埋め尽くし構造に変更されている。その他の点については、図２１に示す例と同じである。

　図２４は、図２２における比較例に係る感圧センサ５３における、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。図２２に示す比較例の場合、最低検出感度２．５μｍを満たすのは、変位１６０μｍ～２８０μｍの範囲である。また、動作荷重について、動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２を満たすのは、変位１９１μｍ～２５９μｍの範囲である（矢印参照）。従って、この比較例では、公差保証幅は、６８μｍ（＝１９１－２５９）である。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値（２５．９／μｍ）となる変位２２５μｍのポイントである。また、動作荷重の最大値Ｍａｘに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値の１／２（１２．４５／μｍ）となる変位１９１μｍのポイント及び変位２５９μｍのポイントである。

　図２５は、図２３に示す比較例に係る感圧センサ５４における、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。図２３に示す比較例の場合、最低検出感度２．５μｍを満たすのは、変位１５０μｍ～２９５μｍの範囲である。また、動作荷重について、動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２を満たすのは、変位１７５μｍ～２７５μｍの範囲である（矢印参照）。従って、この比較例では、公差保証幅は、１００μｍ（＝２７５－１７５）である。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値（２４．７／μｍ）となる変位２４５μｍのポイントである。また、動作荷重の最大値Ｍａｘに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値の１／２（１２．３５／μｍ）となる変位１７５μｍのポイント及び変位２７５μｍのポイントである。

　次に、図２１に示す第２実施形態に係る感圧センサ５１におけるセンサ出力値の傾きの波形について説明する。図２６は、図２１に示す感圧センサ５１における、変位に対する、センサ出力値の傾きの波形を示す図である。

　図２１に示す実施形態の場合、最低検出感度２．５μｍを満たすのは、変位６０μｍ～３８０μｍの範囲である。また、動作荷重について、動作荷重の最大値Ｍａｘ／動作荷重の最小値Ｍｉｎ≦２を満たすのは、変位８０μｍ～３３０μｍの範囲である（矢印参照）。従って、この実施形態では、公差保証幅は、２５０μｍ（＝３３０－２５０）である。

　なお、動作荷重の最小値Ｍｉｎに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値（２２／μｍ）となる変位２２５μｍのポイントである。また、動作荷重の最大値Ｍａｘに対応する変位は、センサ出力値の傾きが最大値の１／２（１１／μｍ）となる変位８０μｍのポイント及び変位３３０μｍのポイントである。

　この図２６に示す波形は、図２４に示す波形と、図２５に示す波形との合成のような波形となっている。これは、図２１に示す実施形態の場合、公差保証について、第１の変形層３７が、図２２に示す比較例における変形層３７（例えば、両面接着テープのパターニング構造）の役割を担い、第２の変形層４６が図２３に示す比較例における変形層３７（例えば、発泡樹脂）の役割を担うためである。

　つまり、第２実施形態では、センサ出力値の傾きが最大値となるポイント（変位）の位置が異なる２つの変形層３７、４６を用いることによって、公差保証幅を広げている。なお、２つの変形層３７、４６について、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なっていれば、これらの変形層３７、４６は、基本的に、センサ出力値の傾きが最大値となるポイント（変位）の位置が異なることになる。

　図２６に示すように、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、変位に対するセンサ出力の傾きは、ピークを持った山型の形状となっているものの、比較例（図２４、図２５参照）と比べて一定に近くなっている。つまり、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、どの変位においても同じセンサ出力値の変化が得られる理想（図１１参照）に近づいている。なお、第２実施形態において、（傾きではない）センサ出力値の波形については、図示は省略しているが、図２６から、センサ出力値の波形も理想（図１０参照）に近づいていること、つまり、線形に近づいていることが分かる。

　また、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、公差保証幅が広く、ここでの例では、公差保証幅は、２５０μｍであり、Ｍａｘ／Ｍｉｎ≦２の条件で１２５μｍ以上の条件を十分に満たしている。

　＜各種実施例及び各種比較例＞
　次に、第２実施形態における各種実施例及び各種比較例について説明する。図２７は、第２実施形態における各種実施例及び各種比較例を示す図である。

　第７実施例では、第１の電極フィルム層３５及び第２の電極フィルム層３６の材料として、タツタ電線株式会社（登録商標）の「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」が用いられた。「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」は、厚さが６７μｍのものが用いられた。

　また、第７実施例では、第１の変形層３７が第２の柱部３８を含むパターニング構造により構成され、第２の柱部３８の材料として、日栄化工株式会社（登録商標）の「ＮｅｏＦｉｘ」が用いられた。ＮｅｏＦｉｘは、厚さが１００μｍのものが用いられた。

　また、第７実施例では、第２の変形層４６が埋め尽くし構造により構成され、第２の変形層４６の材料としてロジャースノイアック社（登録商標）におけるＰＯＲＯＮ「ＳＳ－２４Ｐ」が用いられた。この「ＳＳ－２４Ｐ」は、厚さが３００μｍのものが用いられた。

　第７実施例では、５μｍ変形時の感度が１５であり、公差保証幅が２７０μｍであった。

　第８実施例では、第７実施例と比べて、第２の変形層４６の厚さが３００μｍから５００μｍに変更されている。その他の点は、第７実施例と同じである。この第８実施例では、５μｍ変形時の感度が１０であり、公差保証幅が２５０μｍであった。なお、図２６に示す波形は、この第８実施例に対応している。

　第９実施例では、第７実施例と比べて、第１の変形層３７の厚さが１００μｍから２００μｍに変更されている。その他の点は、第７実施例と同じである。この第９実施例では、５μｍ変形時の感度が１０であり、公差保証幅が２００μｍであった。

　第３比較例では、第７実施例と比べて、第２の変形層４６がなく、固定層４５とされている。この固定層４５は、厚さ１００μｍのＮｅｏＦｉｘで埋め尽くされて構成されている。その他の点は、第７実施例と同じである。この第３比較例では、５μｍ変形時の感度が１５であり、公差保証幅が１００μｍであった。

　第４比較例では、第７実施例と比べて、第２の変形層４６がなく、固定層４５とされている。この固定層４５は、厚さ１００μｍのＮｅｏＦｉｘで埋め尽くされて構成されている。また、第４比較例では、第７実施例と比べて、第１の変形層３７がパターニング構造ではなく、「ＳＦ－ＰＣ５９００－Ｃ」による埋め尽くし構造とされている。また、第４比較例では、第７実施例と比べて、第１の変形層３７の厚さが、１００μｍから３００μｍに変更されている。その他の点は、第７実施例と同じである。この第４比較例では、５μｍ変形時の感度が１５であり、公差保証幅が１２０μｍであった。

　＜作用等＞
　以上説明したように、第２実施形態に係る感圧センサ５２では、第１の変形層３７及び第２の変形層４６において、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なっている。これにより、第２実施形態では、センサ出力値の傾きが最大値となるポイント（変位）の位置が異なる２つの変形層３７、４６が用いられることになる。そして、センサ出力値の傾きの波形は、２つの変形層３７、４６それぞれの波形の合成のような波形となる。

　これにより、センサ出力値の波形を理想（線形）に近づけることができ、センサ出力値の傾きの波形を理想（線形）に近づけることができる。結果として、本実施形態では、公差保証幅を広げることができ、様々な原因の公差を適切に保証することができる。

　さらに、第１の変形層３７及び前記第２の変形層４６のうち、一方がパターニング構造により構成され、他方が発泡樹脂により構成されることで、さらに適切に公差保証幅を広げることができる。

　≪第３実施形態≫
　次に、本技術の第３実施形態について説明する。図２８は、第３実施形態に係る感圧センサ５５を示す模式的な側面図である。

　第３実施形態に係る感圧センサ５５は、第１実施形態に係る感圧センサ２０と比べると、固定層４５が第２の変形層４６に変更されている点で第１実施形態と異なっている。また、第３実施形態に係る感圧センサ５５は、第２実施形態に係る感圧センサ５２と比べると、クリアランス層２１及び押し込み層２３が付加されている点で、第２実施形態と異なっている。なお、その他の点については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、詳細については省略する。

　この第３実施形態に係る感圧センサ２０は、押し込み層２３によって公差保証幅を広げ、かつ、構造又は材料が異なる第１の変形層３７及び第２の変形層４６によって公差保証幅を広げることができるので、２つの効果でさらに公差保証幅を広げることができる。

　この第３実施形態では、上述の第１実施形態において説明された事項及び第２実施形態で説明された事項の全てを適用することができる。

　≪各種変形例≫
　以上の説明では、感圧センサ２０を含む電子機器の一例として、スマートフォン１００を例に挙げて説明した。一方、電子機器は、スマートフォン１００に限られない。電子機器の他の例としては、例えば、タブレットＰＣ（ＰＣ：personal computer）、携帯ゲーム機、携帯音楽プレイヤー、ウェアラブル装置、バーチャルリアリティ装置等が挙げられる。なお、感圧センサ２０は、圧力を検出する目的であれば、どのような種類の電子機器にも適用可能である。

　また、一見して電子機器に含まれないような物であっても、感圧センサ２０が（内部に）実装されることで電子工学を利用した機器として認められるので、このような物であっても電子機器と見做される。例えば、家具や建築部材等は一見して電子機器には含まれないが、感圧センサ２０が（内部に）実装されることで電子工学を利用した機器として認められるので、感圧センサ２０を含む家具や建築部材などは電子機器と見做される（つまり、感圧センサ２０を含む物であれば、どのような物であっても電子機器と見做される）。

　本技術は、以下の構成をとることもできる。
（１）センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有するセンサ部と
　前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向するクリアランス層と、
　前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる押し込み層と
　を具備する感圧センサ。
（２）　上記（１）に記載の感圧センサであって、
　前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在された第１のパターニング構造を有する
　感圧センサ。
（３）　上記（２）に記載の感圧センサであって、
　前記第１のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第１の柱部を含む
　感圧センサ。
（４）　上記（３）に記載の感圧センサであって、
　前記第１の変形層は、センサ電極層及び第１のリファレンス電極層の間に介在された第２のパターニング構造を有する
（５）　上記（４）に記載の感圧センサであって、
　前記第２のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第２の柱部を含む
　感圧センサ。
（６）　上記（５）に記載の感圧センサであって、
　前記第１の変形層は、前記複数の第２の柱部が存在しない中空部を含み、
　前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記中空部に対応する位置に配置される
　感圧センサ。
（７）　上記（３）～（６）のうちいずれか１つに記載の感圧センサであって、
　前記センサ電極層は、センシング部を含み、
　前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記センシング部に対応する位置に配置される
　感圧センサ。
（８）　上記（１）～（７）のうちいずれか１つに記載の感圧センサであって、
　前記クリアランス層は、発泡樹脂を含む
　感圧センサ。
（９）　上記（１）～（８）のうちいずれか１つに記載の感圧センサであって、
　前記押し込み層は、前記クリアランス層を構成する材料よりも硬い材料により構成される
　感圧センサ。
（１０）　上記（１）～（９）のうちいずれか１つに記載の感圧センサであって、
　前記センサ部は、前記第１のリファレンス電極層との間で前記センサ電極層を挟み込む位置に配置される第２のリファレンス電極層をさらに有する
　感圧センサ。
（１１）　上記（１０）に記載の感圧センサであって、
　前記センサ部は、センサ電極層及び前記第２のリファレンス電極層の間に介在された第２の変形層をさらに有する
　感圧センサ。
（１２）　上記（１１）に記載の感圧センサであって、
　前記第１の変形層及び前記第２の変形層は、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なる
　感圧センサ。
（１３）　上記（１２）に記載の感圧センサであって、
　前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、一方がパターニング構造を有する
　感圧センサ。
（１４）　上記（１３）に記載の感圧センサであって、
　前記パターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の柱部を含む
　感圧センサ。
（１５）　上記（１３）又は（１４）に記載の感圧センサであって、
　前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、他方が発泡樹脂を含む
　感圧センサ。
（１６）　外装体と、外装体を介した外力を検出する感圧センサとを備えた電子機器であって、
　前記感圧センサは、
　センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有するセンサ部と、
　前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向するクリアランス層と、
　前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる押し込み層とを有する
　電子機器。

　１０…筐体
　２０（２０ａ、２０ｂ）、５２、５５…感圧センサ
　２１…クリアランス層
　２３…押し込み層
　２６…センサ部
　２７…センサ電極層
　３５…第１の電極フィルム層
　３６…第２の電極フィルム層
　３７…変形層（第１の変形層）
　４６…第２の変形層
　１００…スマートフォン

Claims (16)

1. 　センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有するセンサ部と
   　前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向するクリアランス層と、
   　前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる押し込み層と
   　を具備する感圧センサ。
2. 　請求項１に記載の感圧センサであって、
   　前記押し込み層は、前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在された第１のパターニング構造を有する
   　感圧センサ。
3. 　請求項２に記載の感圧センサであって、
   　前記第１のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第１の柱部を含む
   　感圧センサ。
4. 　請求項３に記載の感圧センサであって、
   　前記第１の変形層は、センサ電極層及び第１のリファレンス電極層の間に介在された第２のパターニング構造を有する
5. 　請求項４に記載の感圧センサであって、
   　前記第２のパターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の第２の柱部を含む
   　感圧センサ。
6. 　請求項５に記載の感圧センサであって、
   　前記第１の変形層は、前記複数の第２の柱部が存在しない中空部を含み、
   　前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記中空部に対応する位置に配置される
   　感圧センサ。
7. 　請求項３に記載の感圧センサであって、
   　前記センサ電極層は、センシング部を含み、
   　前記複数の第１の柱部は、層に垂直な積層方向において、前記センシング部に対応する位置に配置される
   　感圧センサ。
8. 　請求項１に記載の感圧センサであって、
   　前記クリアランス層は、発泡樹脂を含む
   　感圧センサ。
9. 　請求項１に記載の感圧センサであって、
   　前記押し込み層は、前記クリアランス層を構成する材料よりも硬い材料により構成される
   　感圧センサ。
10. 　請求項１に記載の感圧センサであって、
    　前記センサ部は、前記第１のリファレンス電極層との間で前記センサ電極層を挟み込む位置に配置される第２のリファレンス電極層をさらに有する
    　感圧センサ。
11. 　請求項１０に記載の感圧センサであって、
    　前記センサ部は、センサ電極層及び前記第２のリファレンス電極層の間に介在された第２の変形層をさらに有する
    　感圧センサ。
12. 　請求項１１に記載の感圧センサであって、
    　前記第１の変形層及び前記第２の変形層は、構造又は材料のうち少なくとも一方が異なる
    　感圧センサ。
13. 　請求項１２に記載の感圧センサであって、
    　前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、一方がパターニング構造を有する
    　感圧センサ。
14. 　請求項１３に記載の感圧センサであって、
    　前記パターニング構造は、層に水平な方向に配列された複数の柱部を含む
    　感圧センサ。
15. 　請求項１３に記載の感圧センサであって、
    　前記第１の変形層及び前記第２の変形層のうち、他方が発泡樹脂を含む
    　感圧センサ。
16. 　外装体と、外装体を介した外力を検出する感圧センサとを備えた電子機器であって、
    　前記感圧センサは、
    　センサ電極層と、第１のリファレンス電極層と、前記センサ電極層及び前記第１のリファレンス電極層の間に介在された第１の変形層とを有するセンサ部と、
    　前記センサ部の外部で前記第１のリファレンス電極層に対向するクリアランス層と、
    　前記第１のリファレンス電極層及び前記クリアランス層の間に介在され、外力に応じて前記第１のリファレンス電極層を前記センサ電極層側に押し込で第１の変形層を変形させる押し込み層とを有する
    　電子機器。

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