特表 2022-533344 静電容量タッチおよび圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-22

(54)【発明の名称】静電容量タッチおよび圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20220714BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20220714BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20220714BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 422

G06F3/044 126

G06F3/044 140

G06F3/041 512

G01B7/00 101C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2021568006

(86)(22)【出願日】2020-05-05

(85)【翻訳文提出日】2022-01-12

(86)【国際出願番号】 FI2020050299

(87)【国際公開番号】W WO2020229726

(87)【国際公開日】2020-11-19

(31)【優先権主張番号】19397514.1

(32)【優先日】2019-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519012677

【氏名又は名称】フォルシオット オイ

【氏名又は名称原語表記】ＦＯＲＣＩＯＴ ＯＹ

【住所又は居所原語表記】Ｈｅｒｍｉａｎｋａｔｕ １２ Ｅ，Ｔａｍｐｅｒｅ Ｆｉｎｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】リイマッタ，トニ

(72)【発明者】

【氏名】ラーデスマキ，セッポ

(72)【発明者】

【氏名】アルム，マリア

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA49

2F063HA01

(57)【要約】

本発明は、圧力と、タッチおよび近傍での存在の少なくとも一方とを検出する方法である。本方法では、電気透過性導電性層（４１０）と、第１電極（３０１）を含む電極層（３００）と、電気透過性導電性層（４１０）と電極層（３００）との間に配置された第１絶縁層（２１０）とを含む容量性層状センサ構造（１１０）であって、容量性層状センサ構造（１１０）は、圧縮可能であり、電極層（３００）と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を含むか、またはさらに含む、容量性層状センサ構造（１１０）が使用される。この方法は、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて第１電極（３０１）の第１容量を示す第１の値（ｖ１）を測定することと、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて第１電極（３０１）の第２容量を示す第２の値（ｖ２）を測定することと、第１の値（ｖ１）が最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ第２閾値（ｔｈ_ｔ）に少なくとも等しいこと、および第２の値（ｖ２）が第１閾値（ｔｈｆ）よりも大きいと判定することとを含む。容量性層状センサ構造（１１０）と、前記方法を実行するように構成された電子装置（１２０）とを含む装置（１００）。コンピュータ（５２０）上で実行されると、コンピュータ（５２０）に前記方法を実行させるように構成されたコンピュータプログラム。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力、ならびにタッチおよび付近の存在の少なくとも１つを容量的に検出するための装置（１００）であって、
容量性層状センサ構造（１１０）を含み、
容量性層状センサ構造（１１０）は、
電気透過性導電性層（４１０）と、
第１電極（３０１）を含む電極層（３００）と、
電気透過性導電性層（４１０）と電極層（３００）との間に配置された第１絶縁層（２１０）とを含み、
容量性層状センサ構造は、
圧縮可能であり、電極層（３００）と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を含み、またはさらに含み、
装置（１００）は、
第１電極（３０１）に電気的に結合された電子装置（１２０）を含み、
電子装置（１２０）は、
第１の時間（ｔ１）において、第１電極（３０１）の第１静電容量を示す第１の値（ｖ１）を測定し、
第２の時間（ｔ２）において、第１電極（３０１）の第２静電容量を示す第２の値（ｖ２）を測定し、
第１の値（ｖ１）が、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ、少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しいことを判断し、
第２の値（ｖ２）が第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きいと判断するように
構成されてなることを特徴とする装置（１００）。

【請求項2】

電気透過性導電性層（４１０）が、
［Ａ］導電性領域（４１２）と、［Ｂ］１または複数の非導電性領域（４１４）とを含み、
非導電性領域（４１４）の少なくとも１つは、第１電極（３０１）と重なり、かつ
非導電性領域（４１４）のうち、第１電極（３０１）と重なる１または複数の部分の断面積（Ａ_４１４，_３０１）が、０．０１ｍｍ^２～１００ｍｍ^２であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

電気透過性導電性層（４１０）が、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる導電性領域（４１２）と、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる１または複数の非導電性領域（４１４）とを含み、
導電性領域（４１２）の、第１電極（３０１）と重なる部分の断面積（Ａ_{４１２，３０１}）が、第１電極（３０１）の断面積（Ａ_３０１）の少なくとも５％であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

導電性領域（４１２）は、１または複数の非導電性領域（４１４）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項２または３に記載の装置。

【請求項5】

第１絶縁層（２１０）は、圧縮性を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項6】

容量性層状センサ構造（１１０）は、第２絶縁層（２２０）を含み、
電極層（３００）は、第１絶縁層（２１０）と第２絶縁層（２２０）との間に配置され、
一実施形態において、
第２絶縁層（２２０）は、圧縮可能であることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項7】

容量性層状センサ構造（１１０）は、第１導電性層（４００）を含み、
第２絶縁層（２２０）は、電極層（３００）と第１導電性層（４００）との間に配置され、
好ましくは、
第２絶縁層（２２０）は、圧縮可能であり、
好ましくは、
電子装置（１２０）は、第１導電性層（４００）に電気的に結合されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置（１００）。

【請求項8】

電子装置（１２０）は、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）を送信するように構成され、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）は、
第１の値（ｖ１）が、第２閾値（ｔｈ_ｔ）と第１閾値（ｔｈ_ｆ）との間にあること、および
第２の値（ｖ２）が第１閾値（ｔｈ_ｆ）を超えていること、を示し、
好ましくは、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）は、第２の値（ｖ２）も示す、ことを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項9】

容量性層状センサ構造（１１０）および電子装置（１２０）は、組み合わせて、
少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されるか、または、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に、第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが配置され、第１絶縁層（２１０）を圧縮しないように第１電極（３０１）と重なる位置（Ｌ）で、容量性層状センサ構造（１１０）の表面に接触するとき、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な、第１電極（３０１）の静電容量を示す値は、最大でも第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ、少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しくなるように、構成され、
第１絶縁層および第２絶縁層（２１０，２２０）の少なくとも一方は、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な第１電極（３０１）の静電容量を示す値が、第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きくなるように、前記物体（６００）によって圧縮可能であることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項10】

容量性層状センサ構造（１１０）および電子装置（１２０）が、組み合わせて、
少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されていないとき、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な、第１電極（３０１）の静電容量を示す値が、第２閾値（ｔｈ_ｔ）よりも小さいことを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の装置。

【請求項11】

［Ａ］
電子装置（１２０）が、電気透過性導電性層（４１０）に電気的に結合され、および／または
［Ｂ］
電極層（３００）が、第２電極（３０２）と、第２電極（３０２）に取り付けられた第２ワイヤ（３５２）とを含む、
ことを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の装置。

【請求項12】

第３絶縁層（２３０）を含み、
第３絶縁層（２３０）が、電気透過性導電性層（４１０）が第３絶縁層（２３０）と第１絶縁層（２１０）との間に配置されるように配置されていることを特徴とする、請求項１～１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

圧力と、タッチおよび近傍での存在の少なくとも一方とを検出する方法であって、
容量性層状センサ構造（１１０）を利用可能に配置することを含み、
容量性層状センサ構造（１１０）は、
電気透過性導電性層（４１０）と、
第１電極（３０１）を含む電極層（３００）と、
電気透過性導電性層（４１０）と電極層（３００）との間に配置された第１絶縁層（２１０）とを備え、
容量性積層センサ構造（１１０）は、
圧縮可能であり、電極層（３００）と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を備え、またはさらに備え、
該方法は、
容量性層状センサ構造（１１０）を用いて、第１電極（３０１）の第１静電容量を示す第１の値（ｖ１）を測定することと、
容量性層状センサ構造（１１０）を用いて、第１電極（３０１）の第２静電容量を示す第２の値（ｖ２）を測定することと、
第１の値（ｖ１）が、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しいこと、および
第２の値（ｖ２）が、第１閾値（ｔｈ_ｆ）より大きいこと、を判定することとを含む、ことを特徴とする方法。

【請求項14】

少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されるか、または、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に、第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが配置され、第１絶縁層（２１０）を圧縮しないように第１電極（３０１）と重なる位置（Ｌ）で、容量性層状センサ構造（１１０）の表面に接触するとき、第１の値（ｖ１）が、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて測定され、
第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に配置されるように、第１絶縁層（２１０）および第１電極（３０１）近傍の第２絶縁層（２２０）を圧縮するとき、第２の値（ｖ２）が、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて測定される、ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

コンピュータ（５２０）上で実行されると、コンピュータ（５２０）に、
第１閾値（ｔｈ_ｆ）を示す情報を受信し、
容量性層状センサ構造（１１０）によって測定された第１の静電容量および第２の静電容量を示す入力信号（Ｓ_ｉｎ）を受信し、
入力信号（Ｓ_ｉｎ）から第１の静電容量を示す第１の値（ｖ１）および第２の静電容量を示す第２の値（ｖ２）を決定し、
第１の値（ｖ１）が、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しいと判断し、
第２の値（ｖ２）が、第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きいと判断し、
出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）を生成する、
ように構成されるコンピュータプログラムであって、
出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）は、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しい第１の値（ｖ１）と、第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きい第２の値（ｖ２）を示している、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチおよび圧力を感知するためのセンサに関する。本発明は、触覚センサに関する。本発明は、圧力センサに関する。本発明は、タッチおよび圧力を感知するための静電容量センサに関する。本発明は、タッチおよび圧力を静電容量的に測定する方法に関する。本発明は、タッチと圧力の測定に関連して使用されるコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

多くのユーザインターフェースでは、圧力のないタッチと圧力とを別々に感知する必要がある。たとえば、ユーザが表面上で指を動かしてもよく、表面へのタッチによって指の位置が示される。このようなタッチは、実質的には表面を押すことなく行われる。さらに、選択を行うために、ユーザは、たとえば、指で表面を押してよい。これは、表面上に圧力がかかっていることを意味する。さらに、測定された信号からは、タッチだけと押圧の発生とが分離できることが望ましい。より好ましくは、加えられた圧力は、少なくともある程度の精度で測定可能でなければならない。すなわち、圧力を加えるか加えないかの二者択一よりも優れた精度が求められる。圧力を測定するための容量性センサは、たとえば、本件出願人の国際公開第２０１８／０１１４６４号から知られている。

【0003】

タッチと圧力の両方を測定するセンサは複雑で、高価なものが多い。実際には、このようなセンサの複雑さは、それを広範に応用することの妨げとなっている。

【0004】

これらの理由から、本出願の目的は、タッチと圧力との両方を感知するための単純なセンサ装置を提示することである。より具体的には、第１の時間では実質的に圧力を加えずにタッチを感知し、第２の時間では圧力の印加を感知するための単純なセンサ装置を提示することである。センサ配列の動作原理は静電容量方式である。

【発明の概要】

【0005】

本発明の要旨は、第１電極を含む電極層と、電気を通す導電性層とを含む容量性層状センサ構造を用いることである。タッチおよび圧力は、周囲に対する第１電極の静電容量から判断することができる。電気透過性導電性層の第１の目的は、特に層の透過性に関連して、電気透過性導電性層に電界を通し、電気透過性導電性層の第１の側に位置する第１電極によって、電気透過性導電性層の反対側の第２の側に位置する物体を静電的に感知することである。電気透過性導電性層の第２の目的は、特に当該層の導電性に関連して、電極と電気透過性導電性層自体の間に静電容量を形成することである。容量性層状センサ構造は、そのような測定に使用することができる。たとえば、第１電極の静電容量を測定してタッチ（または近傍における存在）を示し、第１電極の別の静電容量を測定して圧力を示すように、電子機器を構成することが可能である。

【0006】

その目的のためのあまり複雑ではないセンサ装置が、本願の独立請求項１に示されている。そのセンサ装置は、請求項１に詳述されているように、容量性層状センサ構造を含む。さらに、そのような容量性層状センサ構造は、方法の独立請求項１３または出願時の本願明細書に詳述されているように、タッチと圧力との両方を測定するために使用することができる。さらに、この方法は、コンピュータ上でコンピュータプログラムを実行することにより、コンピュータ上で実行することができる。このようなコンピュータプログラムは、本願の請求項１６に詳述されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1a】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図1b】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図1c】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図1d】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図2a】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図2b】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図2c】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図3】図３ａおよび図３ｂは、２つのセンサの電極構成を平面図において示している。

【図4a1】静電容量層状センサ構造によってタッチをどのように感知するかを側面図において示している。

【図4a2】静電容量層状センサ構造によってタッチをどのように感知するかを側面図において示している。

【図4b1】静電容量式層状センサ構造によって、圧力をどのように検知するかを側面図において示している。

【図4b2】静電容量式層状センサ構造によって、圧力をどのように検知するかを側面図において示している。

【図4c1】静電容量層状センサ構造によって、タッチおよび圧力がないことをどのように検知するかを側面図において示している。

【図4c2】静電容量層状センサ構造によって、タッチおよび圧力がないことをどのように検知するかを側面図において示している。

【図4d1】適切な第１閾値がどのように選択されるかを側面図において示している。

【図4d2】適切な第１閾値がどのように選択されるかを側面図において示している。

【図5a】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図5b】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図6】タッチおよび圧力を静電容量方式で検出する仕組みを側面図において示している。

【図7a】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図7b】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図7c】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図7d】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図7e】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図7f】容量性層状センサ構造の電気透過性導電性層を平面図において示している。

【図8a】物体がセンサ構造に触れていなくても、静電容量層状センサ構造によって物体が観察可能である状況を示している。

【図8b】静電容量層状センサ構造によって物体が観測できない状況を示している。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図中、方向Ｓｚは、容量性層状センサ構造の厚さの方向を示す。方向Ｓｘ，Ｓｙは，互いに直交し，Ｓｚにも直交する。

【0009】

図１ａは、第１の時間にタッチを、第２の時間に圧力を静電容量方式で検出するための装置１００を側面図において示している。装置１００は、容量性層状センサ構造１１０（図１ａの左側）と、電子装置１２０（図１ａの右側）とを含む。電子装置１２０は、容量性層状センサ構造１１０を用いて、第１の時間にタッチを、第２の時間に圧力を容量的に検出するように構成されている。

【0010】

容量性層状センサ構造１１０は、第１電極３０１と、第１電極３０１に取り付けられた第１ワイヤ３５１とを含む電極層３００を含む。タッチおよび圧力を測定するために、第１電極３０１の静電容量が測定される。第１電極３０１の静電容量は、周囲、たとえば、少なくとも電気透過性導電性層４１０に対して測定される。第１ワイヤ３５１は、第１電極を測定用電子機器、たとえば、電子装置１２０に接続する。電極層３００は、第１電極３０１および第１ワイヤ３５１が印刷された基板３９０（図１ａ、図１ｂ、図２ａ、および図２ｂ参照）を含んでよい。これに代えて、第１電極３０１は、第１絶縁層２１０（図１ｃにおけるように）または第２絶縁層２２０（図２ｃ参照）の上に、（たとえば印刷によって）配置されてよい。このように、第１電極３０１および第１ワイヤ３５１が電極層３００を構成してもよく、あるいは、電極およびワイヤが電極層３００を構成してもよく、あるいは、電極層３００がさらに基板を構成してもよい。また、図１ａおよび図２ａに示すように、電極層３００は、第２電極３０２を含んでよい。電極層３００が第２電極３０２を含む場合、第２電極は、第１電極３０１から距離を隔てて配置される。一例として、第２電極３０２は、第１電極３０１から少なくとも０．５ｍｍ離れて配置されてよい。

【0011】

図３ａに示すように、電極層３００は、たとえば、２５個の電極を含んでよい。図３ｂに示すように、電極層は、たとえば、１６個の電極を含んでよい。わかりやすくするために、図３ａおよび図３ｂでは、電極層３００より上の層を示していない。電極層３００の目的は、容量性層状センサ構造１１０の電極を提供することである。図３ａおよび図３ｂの電極上に示された円は、ワイヤが導電性接着剤によって電極に接続されている場合、ワイヤの位置の例を示している。別の方法として、配線を電極と同じ基板上に直接配置（たとえば印刷）してもよい。

【0012】

図１ａ～図１ｃを参照すると、容量性層状センサ構造１１０は、第１絶縁層２１０を含む。第１絶縁層２１０は、容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向Ｓｚにおいて、電極層３００と電気透過性導電性層４１０との間に配置される。

【0013】

容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向Ｓｚについて、Ｓｚは、平面的な容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向を指してよい。構造１１０は、好ましくは、変形可能である。したがって、使用時には、構造１１０は平面的でなくてもよい。しかし、非平面的なセンサ構造１１０は、平面的な形状に変形可能であってよい。非平面的な構造では、構造の厚さの方向Ｓｚは、観察点に依存する。さらに、平面構造の厚さという用語は、平面構造の直交する３つの寸法のうち最小のものを指す。

【0014】

第１絶縁層２１０の第１の目的は、第１電極３０１と電気透過性導電性層４１０との間に静電容量を形成するために、電極（１または複数）３０１，３０２を電気透過性導電性層４１０から電気的に絶縁することである。また、容量性層状センサ構造１１０は、容量性層状センサ構造１１０の厚さ方向において、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０との間に電極層３００が配置されるように配置された第２絶縁層２２０を含んでよい。第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０を組み合わせて使用する第２の目的は、圧縮可能な層として（または圧縮可能な複数の層として）、すなわち圧力の印加によって変形する層として作用することである。たとえば上述の先行技術公報から知られているように、第１電極３０１と別の導体（たとえば層４００，４１０）との間の距離の変化は、その間の静電容量を変化させる。この機能のためには、絶縁層２１０，２２０の一方のみが圧縮可能であれば十分であるが、両方が圧縮可能であってよい。したがって、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方は圧縮可能である。言い換えれば、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方は、容量性層状センサ構造１１０によって検出されるべきそのような圧力によって圧縮され、変形するように構成されている。

【0015】

このように、一実施形態において、第１絶縁層２１０は圧縮可能である。別のまたは同じ実施形態において、容量性層状センサ構造１１０は、圧縮可能な第２絶縁層２２０を含む。一実施形態において、第１絶縁層２１０は圧縮可能ではなく、容量性層状センサ構造１１０が、圧縮可能な第２絶縁層２２０を含む。一実施形態において、第１絶縁層２１０は圧縮可能であり、容量性層状センサ構造１１０は、圧縮可能な第２絶縁層２２０を含む。一実施形態において、第１絶縁層２１０は圧縮可能であり、容量性層状センサ構造１１０は、圧縮可能ではない第２絶縁層２２０を含む。一実施形態において、センサ構造１１０は、第２絶縁層２２０を含まない。圧縮可能な（すなわち変形可能な）絶縁層は、電極層３００と導電性層との間に配置される。第１絶縁層は、層３００と層４１０との間に配置され、第２絶縁層２２０が存在する場合は、層３００と層４００との間に配置される。このようにして、容量性層状センサ構造は、圧縮可能であって且つ電極層３００と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を含む。導電性層（４１０，４００）は、電気的に透過性であってよい。

【0016】

また、図１ｄに示すように、電気透過性導電性層４１０の導電部を基板２１２に印刷してもよい。その場合、厚さ方向Ｓｚにおいて、電気透過性導電性層４１０と電極層３００との間に基板２１２が配置されてもよい。ただし、基板２１２を用いる場合は、電気透過性導電性層４１０を覆うようにして、すなわち、図１ｂの第３絶縁層２３０として用いてよい。

【0017】

図１ａおよび図１ｂにおけるように、電極層３００が基板３９０を含む場合、第１電極３０１は、基板３９０と第１絶縁層２１０との間に、厚さ方向Ｓｚ（図示せず）に配置されてよい。

【0018】

容量性層状センサ構造１１０は、電気透過性導電性層４１０を含む。電気透過性導電性層４１０の第１の目的は、電気透過性導電性層４１０の第１の側に位置する第１電極３０１によって、電気透過性導電性層４１０の第２の、反対側に位置する物体（たとえば６００、図３ａ参照）を容量的に感知するように、電気透過性導電性層４１０に電界を通すことである。電気透過性導電性層４１０の第２の目的は、特に層４１０の導電性に関連して、電極と電気透過性導電性層自体との間に静電容量を形成することである。

【0019】

電気透過性導電性層４１０は、層４１０がない状況と比較して、第１電極の静電容量を増加させるが、タッチイベントが発生させることができる静電容量の量を減少させる。このように、電気透過性導電性層４１０の目的は、タッチイベントが生成する静電容量を減らすことである。電気透過性導電性層４１０がなければ、タッチは小さな圧力よりも大きな信号を発生させる可能性があることが注目されている。タッチおよび圧力は、指または手全体で行われることがあり、それが観測される信号の大きさに影響を与えることを記載する。したがって、指による圧力は、電気透過性導電性層４１０がなければ、手全体でのタッチと同様の信号を意味する可能性がある。したがって、タッチおよび圧力を確実に区別する目的で、電気透過性導電性層４１０が適用される。特に、層４１０の導電性により、タッチ時に発生する信号レベルを低減することができる。

【0020】

さらに、層４１０の電気透過性がなければ、導電性のみの層ではタッチの効果が低下し、タッチが全く測定できないほどになることが見いだされている。層４１０の電気透過性は、タッチが第１電極３０１の静電容量に影響を与えるという効果がある。このように、電気透過性および導電性を有する層の目的が、タッチを測定する際の第１電極の静電容量を低減することであるとしても、その目的は、静電容量を測定可能なレベルまでしか低減しないこと、すなわち、タッチによる静電容量への影響を完全に除去しないことである。

【0021】

図４ａ１、図４ｂ１、および図４ｄ１を参照すると、物体６００と第１電極３０１との間に、第１絶縁層２１０の一部と、電気透過性導電性層４１０の一部とが配置されているような場合には、物体６００による圧力およびタッチが感知される。このことは、図４ａ２、図４ｂ２、および図４ｄ２においても同様である。

【0022】

図１ａから図１ｃ、および図２ａ～図２ｃを参照すると、タッチおよび圧力を静電容量方式で検出するための装置１００は、電子装置１２０をさらに含む。電子装置１２０は、第１電極３０１の静電容量を測定するために、第１電極３０１に電気的に結合される。電子装置１２０は、第１ワイヤ３５１を介して第１電極３０１に結合される。第１ワイヤ３５１は、電子装置１２０の一部と見なしてもよいし、容量性層状センサ構造１１０の一部と見なしてもよい。このような場合、電子装置１２０の第１ワイヤ３５１は、第１電極３０１に電気的に結合される。

【0023】

図２ａ～図２ｃを参照すると、一実施形態において、容量性層状センサ構造１１０は、第２絶縁層２２０を含む。このような実施形態において、電極層３００は、容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向Ｓｚにおいて、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０との間に配置される。上に示したように、このような実施形態において、絶縁層２１０，２２０の少なくとも一方が圧縮可能である。図２ａ～図２ｃに示されていなくても、第２絶縁層を含む実施形態においても、図１ｄに関連して上述したように、電気透過性導電性層４１０は、基板２１２上に作られてもよく、基板２１２を含んでもよい。

【0024】

第２絶縁層２２０の目的は、電極３０１，３０２を環境から電気的に絶縁することである。使用中に電極に電気的に接触すると、センサ装置１００の誤動作の原因となる可能性がある。さらに、センサ構造が第１導電性層４００を含む場合、第２絶縁層２２０の目的は、電極３０１，３０２を第１導電性層４００から絶縁することであり、これにより、第１電極３０１と第１導電性層４００との間に静電容量を形成することである。上述したように、第２絶縁層２２０の目的は、圧縮可能な層として、または圧縮可能な層の１つとして、すなわち、圧力の印加によって変形する層として作用することである。

【0025】

これらの機能によって示されるように、図に示されていなくても、容量性層状センサ構造１１０は、第１導電性層４００を含んでいなくても、第２絶縁層２２０を含んでよい。

【0026】

図１ｂおよび図２ｂを参照すると、一実施形態において、容量性層状センサ構造１１０は、第３絶縁層２３０を含む。このような場合、電気透過性導電性層４１０は、第３絶縁層２３０と第１絶縁層２１０との間に配置される。第３絶縁層２３０の目的は、電気透過性導電性層４１０を、タッチまたは圧力が感知される物体６００から絶縁することである。これにより、装置１００の感度が向上する。図１ｂに示すように、容量性層状センサ構造１１０は、第２絶縁層２２０を含んでいなくても、第３絶縁層２３０を含んでよい。また、図２ａに示すように、容量性層状センサ構造１１０は、第３絶縁層２３０を含まなくても、第２絶縁層２２０を含んでよい。上で示したように、第３絶縁層２３０は、層４１０の導電性部分の基板２１２であってよい。また、基板２１２を全く使用しない場合は、層４１０の他方の面に配置してもよい（図１ｄ参照）。その場合、図１ｄに示されていなくても、第３絶縁層２３０が適用されてもよい。また、層４１０の導電部は、第１絶縁層２１０上に直接印刷してもよい。このように、電気透過性導電性層４１０と第１電極層３００との間の層２１０（または層２１０、２１２、３９０）は、複数の材料、たとえば異なる材料の層を含んでよい。材料の少なくとも１つは誘電性（すなわち電気抵抗性）であり、好ましくは全ての材料が誘電性である。

【0027】

異なる層は、それ自体知られているように接着剤で互いに貼り付けられてもよい。しかし、わかりやすくするために、図においては接着剤を示していない。

【0028】

一実施形態において、電子装置１２０は、電気透過性導電性層４１０に対する第１電極３０１の静電容量を測定するために、電気透過性導電性層４１０に電気的に結合される。共通電位、たとえば接地電位は、少なくとも層４１０に対する第１電極３０１の静電容量を測定する際に、電気透過性導電性層４１０に伝導されてもよい。ただし、電子装置１２０は、電気透過性導電性層４１０に電気的に結合されていなくてもよい。電子装置１２０が電気透過性導電性層４１０に電気的に結合されていない場合、第１電極３０１と圧力を測定するための第１導電性層４００（図２ａ～図２ｃ参照）との間に、変形の度合いに依存する静電容量を形成することができる。

【0029】

図４ａ１および図４ａ２を参照すると、電子装置１２０は、第１の時間ｔ１で、第１電極３０１の第１静電容量を示す第１の値ｖ１を測定するように構成される。さらに、電子装置１２０は、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しいことを決定するように構成される。上述および図４ａ１および図４ａ２に示されるように、（ｉ）物体６００のタッチのみ、または（ｉｉ）タッチを示すものとして分類可能なような小さな圧力（圧力は物体６００によって生成される）、または（ｉｉｉ）第１電極３０１の近傍における物体６００の存在が、測定される場合、第１電極３０１から測定可能な信号の値ｖ１はかなり小さく、すなわち最大でも第１閾値ｔｈ_ｆに等しい。これは、圧力（またはより高い圧力）を測定すると、信号の値が大きくなることと対照的である。したがって、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しいことは、物体が層状センサ構造１１０を押していない（全くない、または強くない）ことを示している（すなわち、触れている）。値は、第１電極の静電容量がアナログ信号として送られる場合には、電圧または電流の値であってよい。代替案として、値は、静電容量のデジタル値であってよい。

【0030】

しかし、物体６００のタッチ、またはタッチを示すと分類できるような小さな圧力（物体６００が発生する圧力）、または第１電極３０１の近傍における物体６００の存在が、測定されているので、何も測定できない場合に比べて、信号がある程度高くなる。特に、そのような場合には、第１電極３０１から測定可能な値ｖ１は、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しい。第２閾値は、タッチ限界と呼ぶことができる。このようなタッチ限界（すなわち、第２閾値）は、タッチ（図４ａ１または４ａ２のような）と物体６００の不存在（図４ｃ１または４ｃ２）とを区別するために使用することができる。第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔに少なくとも等しいことは、物体が存在する（すなわち、タッチする）ことを示す。上述のように、「タッチ」という用語は、したがって、以下の３つの場合を指し得る。
・物体６００の、圧力がかけられることのない、層状センサ構造１１０への接触、または
・触れたことを示すような小さな圧力（その圧力は物体６００によって発生する）、または
・物体６００と層状センサ構造１１０との間の物理的接触のない、第１電極３０１の近傍における物体６００の存在。

【0031】

第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しく、かつ、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しいことを判定することは、第１の時間ｔ１に行われてもよいし、判定が後に、たとえば、コンピュータで行われてもよい。しかし、好ましくは、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しく、かつ、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しいことを決定することは、図４ａ１および図４ａ２に示されるように、物体６００が容量性層状センサ構造１１０に触れている（または、軽度に押している）ときに行われる。

【0032】

図４ｂ１および図４ｂ２を参照すると、電子装置１２０は、第２の時間ｔ２で、第１電極３０１の第１静電容量を示す第２の値ｖ２を測定するように構成される。さらに、電子装置１２０は、第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定するように構成される。上に示したように、そのような大きな値は、第１電極３０１と重なる位置Ｌにおいて、センサ構造１１０の表面で圧力（おそらくかなりの高圧）が印加されていることを示す。

【0033】

第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定することは、第２の時間ｔ２に行われてもよく、または決定は、たとえばコンピュータにおいて後で行われてもよい。しかしながら、好ましくは、第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定することは、図４ｂ１および図４ｂ２に示されるように、物体６００が容量性層状センサ構造１１０を押しているときに行われる。

【0034】

このようにして、第１の値ｖ１はタッチ（または近傍にいること、または軽い圧力）を示し、第２の値ｖ２は圧力（たとえば、より高い圧力）の印加を示す。

【0035】

図２ａ～図２ｃならびに図４ａ２、図４ｂ２、図４ｃ２、および図４ｄ２を参照すると、好ましくは、容量性層状センサ構造１１０は、第１導電性層４００を含む。このような場合、第２絶縁層２２０は、第１導電性層４００と電極層３００との間に配置され、電極層３００を第１導電性層４００から絶縁する。第１導電性層４００の目的は、第１電極３０１で測定可能な外乱を低減することである。タッチおよび圧力の両方の判定には、合理的に正確な結果が必要であるので、外乱の低減、つまり第１導電性層４００の存在が好ましい。

【0036】

一般に、タッチは容量性層状センサ構造１１０の反対側から感知されないので、第１導電性層４００は電気的透過性である必要はない。しかし、少なくとも両側からタッチが感知されるべき場合には、第１導電性層４００も電気的透過性にすることができる。タッチが他方の側から感知されなくても、第１導電性層４００は、製造上の理由のために、電気的透過性であってよい。

【0037】

容量性層状センサ構造１１０が第１導電性層４００を含む場合、電子装置１２０は、第１導電性層４００に対する第１電極３０１の静電容量を測定するために、第１導電性層４００にも電気的に結合されてよい。上に示したように、第１導電性層４００に対する第１電極３０１の静電容量を特に測定すると、精度が向上する。また、少なくとも層４００，４１０に対する第１電極３０１の静電容量を測定する際には、第１導電性層４００と電気透過性導電性層４１０との両方に共通電位、たとえば接地電位を導通させてもよい。

【0038】

容量性層状センサ構造１１０が第１導電性層４００を含む場合、電子装置１２０は、第１導電性層４００に結合されてもよいが、結合されなくてもよい。結合された場合、第１電極３０１と第１導電性層４００との間の静電容量が形成されてもよい。結合されていない場合、第１導電性層４００は、主に外乱を低減するためのシールドとして機能する。

【0039】

電子装置１２０は、出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信するように構成されてもよい。一実施形態において、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、以下を示す。
・第１の値ｖ１は第１閾値ｔｈ_ｆに最大で等しいことと、
・第１の値ｖ１は、第２閾値ｔｈ_ｔと少なくとも等しいこと、および
・第２の値ｖ２は第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいこと。

【0040】

多くのアプリケーションでは、圧力が印加されているという情報だけでなく、第１電極３０１に印加された圧力の値についても情報を持つことが実現可能な場合がある。したがって、一実施形態において、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、第２の値ｖ２を示している。

【0041】

上述のように、容量性層状センサ構造１１０を使用して、タッチおよび圧力の両方を測定することができる。上記のように容量性層状センサ構造１１０を使用する場合、タッチおよび圧力を検出するための方法が実行される。このようなタッチおよび圧力を検出する方法は、上で詳細を説明した容量性層状センサ構造１１０を利用可能に配置することを含む。

【0042】

図４ａ１および図４ａ２を参照すると、一実施形態において、本方法は、少なくとも第１の時間ｔ１において、少なくとも１ｃｍ^３の体積および少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が、第１電極３０１の近傍に配置されているか、または、第１絶縁層２１０の一部および電気透過性導電性層４１０の一部が物体６００と第１電極３０１との間に配置されるように、第１電極３０１と重なるような位置Ｌで容量性層状センサ構造１１０の表面に触れているときに、第１絶縁層２１０に圧力が加えられていないか、または、せいぜい第１絶縁層に軽い圧力が加えられているときに、容量性層状センサ構造１１０を用いて、第１絶縁層２１０の第１静電容量を示す第１の値ｖ１を測定することを含む。これは、上述し、図４ａ２に示すように、第１の時間ｔ１で行われてもよい。本実施形態は、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しく、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しいことを決定することをさらに含む。

【0043】

物体６００のサイズは、上で詳述したように、典型的なユーザの小指程度に対応するものである。物体６００の誘電率は、指の一部の誘電率に相当する。

【0044】

本方法の一実施形態は、少なくとも第２の時間ｔ２において、物体６００が、第１絶縁層２１０の一部および電気透過性導電性層４１０の一部が物体６００と第１電極３０１との間に配置されるように、第１電極３０１と重なるような位置で、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方を圧縮しているときに、容量性層状センサ構造１１０を用いて、第１電極３０１の第１静電容量を示す第２の値ｖ２を測定することを含む。これは、上述し、図４ｂ１および図４ｂ２に示すように、第２の時間ｔ２で行われてもよい。本実施形態は、第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定することをさらに含む。以下に詳述するように、いくつかの小さな圧力がタッチとして分類されることがある。したがって、ある他の時点（図示せず）で、物体６００が第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方を軽度に圧迫していてもよく、その結果、静電容量は第１閾値ｔｈ_ｆよりも小さいままであってよい。

【0045】

この方法は、装置１００に反映されてもよい。特に、装置１００の一実施形態において、容量性層状センサ構造１１０および電子装置１２０は、組み合わせて、以下のように構成されている。
［Ａ］少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が、第１電極３０１の近傍に配置されているか、または、物体６００と第１電極３０１との間に第１絶縁層２１０の一部および電気透過性導電性層４１０の一部が配置されるように、第１電極３０１と重なるような位置Ｌで容量性層状構造の表面に接している場合、そして、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０のいずれも圧縮されていないときに、電子装置１２０によって容量性層状センサ構造１１０から測定可能な第１電極３０１の静電容量を示す値ｖ１は、最大で第１閾値ｔｈ_ｆと等しく、かつ、最小で第２閾値ｔｈ_ｔと等しい。さらに、
［Ｂ］電子装置１２０によって容量性層状センサ構造１１０から測定可能な第１電極３０１の静電容量を示す値が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きくなるように、第１絶縁層２１０の一部および電気透過性導電性層４１０の一部が物体６００と第１電極３０１との間に配置されるように、第１電極と重なるような位置Ｌにおいて、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方は、物体６００によって圧縮される。また、すべての圧縮が第１閾値ｔｈ_ｆを超える静電容量を意味する必要はないが、少なくとも十分に高い圧縮は第１閾値を超える結果となることを記載する。

【0046】

上述の特徴［Ａ］および［Ｂ］に関して、当然ながら、装置１００は必ずしもこれらの値を常に測定するわけではない。しかし、図４ａ２および図４ｂ２に示された状況において、静電容量を示す値が電子装置１２０によって測定されるとすれば、その大きさは上述のようになる。

【0047】

物体６００の特性の例については、本方法に関連して後述する。

【0048】

上述したように、図４ａ２および図４ｂ２に示すように、タッチ（押圧ではなく）は、信号の適度に小さい値から判断することができる。さらに、図４ａ２および図４ｃ２を参照すると、タッチ（タッチと押圧との両方がないこととは異なる）は、信号の適度に大きな値から判断することができる。適度に大きい値とは、たとえば、典型的なノイズよりも大きい値である。通常、測定結果にはノイズが含まれる。静電容量方式の測定では、測定環境の乱れに敏感であるので、これは特に顕著である。

【0049】

図４ｃ１および図４ｃ２を参照すると、典型的には、そのような物体６００があるかどうかを判断するために、物体６００が容量性層状センサ構造１１０に触れていない、または圧縮されていない場合にも測定が行われる。したがって、本方法の一実施形態は、少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が第１電極３０１の近傍に配置されていないときに、第１電極３０１の第３の静電容量の第３の値ｖ３を測定することを含む。本方法は、第３の値ｖ３が第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいことを判定することをさらに含む。

【0050】

用語「近傍」の意味は、ユーザのニーズに依存し得る。いくつかの測定では、たとえば、物体６００が電極に対して１５ｃｍよりも近づかない場合に、接触の欠如が決定されてもよい。しかし、他のいくつかの測定では、たとえば、物体６００が電極に対して１ｃｍよりも近づかない場合に、接触していないと判断してもよい。第２閾値ｔｈ_ｔの値は、近傍の意味を定義するために使用することができる。物体６００と第１電極３０１との間の距離が、第１電極３０１の１次元のサイズ（たとえば、長さまたは幅）よりも小さい場合に、結果として得られる信号が少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔと等しくなるように、第２閾値ｔｈ_ｔを定義することが有用である場合がある。一例として、少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が第１電極３０１の近傍に配置されていない場合、容量性層状センサ構造１１０の表面のうち第１電極３０１と重なるような部分に、少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が３ｃｍ（またはニーズに応じて上述した別の距離）よりも近くに配置されていない場合である。ここで、重なるという用語は、容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向Ｓｚにおいて、重なる部分が互いに重なっていることを意味する。これに対応して、定義上、少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が第１電極３０１の近傍に配置されるのは、少なくとも１ｃｍ^３の体積を有し、少なくとも１０の誘電率を有する物体６００が、容量性層状センサ構造１１０の表面のうち第１電極３０１と重なるような部分（すなわち位置Ｌ）から最大で３ｃｍ（または必要に応じて上述の別の距離）離れて配置される場合である。

【0051】

装置１００の実施形態において、容量性層状センサ構造１１０および電子装置１２０は、組み合わせて、対応する態様で機能するように構成されている。この態様は、物体６００について上述したものであり、物体６００の前述の特性は、上述の容量性センサ構造にも適用可能である。

【0052】

これに対応して、装置１００の実施形態において、電子装置１２０は、第３の時間ｔ３で、第１電極３０１の第３の静電容量を示す第３の値ｖ３を測定し、第３の値ｔ３が第２閾値ｔｈ_ｔを下回ることを決定するように構成される。このようにして、第３の値ｖ３は、タッチおよび圧力の印加の両方がないことを示している。このことは、図４ｃ１および図４ｃ２、ならびに図８ａおよび図８ｂにも示されている。

【0053】

図４ａ１～図４ｄ２ならびに図８ａおよび図８ｂに示す状況をまとめると、以下のようになる。
・（ｉ）物体６００によって位置Ｌに圧力が加えられているとき（上記および図４ａ１、図４ｂ１、図４ａ２、図４ｂ２参照）、信号の値は、第２閾値ｔｈ_ｔよりも大きく、第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きくてもよい。
・（ｉｉ）物体６００によって圧力が加えられていない場合（図４ｃ１、図４ｃ２、図８ａ、図８ｂ参照）、信号の値は、最大でも第１閾値ｔｈ_ｆと等しく、第２閾値ｔｈ_ｔより大きくてよい。

【0054】

状況（ｉ）をさらに明確にするために、以下のことが記載される。
・（ｉ，ａ）位置Ｌで物体６００によって大きな圧力が加えられた場合（上記および図４ａ１、図４ｂ１、図４ａ２、図４ｂ２を参照）、信号の値は第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きく、また
・（ｉ，ｂ）場所Ｌで物体６００によって小さな、しかし正の、ゼロではない圧力が加えられたとしても（上記および図４ａ１、図４ｂ１、図４ａ２、図４ｂ２を参照）、信号の値は第１閾値ｔｈ_ｆより小さくてもよい。

【0055】

このようにして、第１閾値ｔｈｆの実際の値を使用して、圧力を決定するために必要な圧力を微調整してもよい。点（ｉ，ｂ）を参照すると、アプリケーションによっては、非常に小さい（しかし、ゼロよりも大きい）圧力が、圧力ではなくタッチを示すことが実現可能である場合がある。しかしながら、上記の点（ｉ，ａ）を参照すると、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方は、点（ｉ，ａ）に示されるように構造１１０が圧縮されると、電子装置１２０によって容量性層状センサ構造１１０から測定可能な第１電極３０１の静電容量を示す値が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きくなるように、物体６００によって圧縮可能である。第１電極３０１の静電容量を示す値が第１閾値ｔｈ_ｆを超えるためには、第１閾値ｔｈ_ｆの値に応じて、相応の大きな力が必要となる場合がある。

【0056】

状況（ｉｉ）をさらに明確にするために、以下のことが記載される。
・（ｉｉ，ａ）物体６００によって圧力が加えられていないが（図４ｃ１、図４ｃ２、図８ａ、図８ｂ参照）、物体６００が位置Ｌで容量性層状構造に触れているか、またはその近傍にいる場合、信号の値は、最大で第１閾値ｔｈｆに等しく、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しい、そして
・（ｉｉ，ｂ）物体６００が第１電極から離れている（すなわち、触れてもいないし、近傍にもいない；図４ｃ１、図４ｃ２、図８ａ、図８ｂ参照）場合、信号の値は、第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さい。

【0057】

このようにして、第２閾値ｔｈ_ｔの実際の値を用いて、タッチの判定に必要な距離を微調整することが可能である。アプリケーションによっては、非常に小さな距離のみがタッチを示すと考えられる場合もあるが、アプリケーションによっては、近傍に存在することがタッチを示す場合もある。

【0058】

図８ａおよび図８ｂを参照すると、信号が第２閾値ｔｈ_ｔを下回る場合、少なくとも２つの選択肢がある。まず、図８ａに示すように、第１電極の静電容量を示す第４の値ｖ４は、これは第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいが、検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも大きくてもよい。この場合、信号は、物体６００が第１電極３０１から検出可能な距離内にあることを示しているが、しかし、第１電極３０１の近傍にあるわけではない。第二に、図８ｂに示すように、第１電極３０１の静電容量を示す第５の値ｖ５は、これは第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいが、検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも小さくてもよい。この場合、信号は、第１電極３０１から検出可能な距離内に何もないことを示している。検出限界ｔｈ_ｄｅｔは、以下に詳述するように、測定内のノイズレベルに関連する。

【0059】

このように、上で示した状況（ｉｉ，ｂ）をさらに明確にするために、以下が記載される。
・（ｉｉ，ｂ，１）物体６００が第１電極３０１から適度に離れているだけで、しかし、触れてもいないし、近傍にもいない場合、図８ａを参照すると、信号の値ｖ４は決定可能、すなわち、ノイズと区別可能であり、したがって、検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも大きくてもよい。
・（ｉｉ，ｂ，２）物体６００が第１電極３０１から非常に離れている場合、図８ｂを参照すると、信号の値ｖ５はノイズと区別できず、したがって検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも小さい。

【0060】

したがって、一実施形態において、電子装置１２０は、
・第４の時間ｔ４において、第１電極３０１の第４静電容量を示す第４の値ｖ４を測定し、
・第４の値ｖ４が、検出限界ｔ_ｄｅｔよりも大きく、かつ、第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいと判定する、
ように構成される。

【0061】

本方法の対応する実施形態は
・第４の時間ｔ４において、第１電極３０１の第４静電容量を示す第４の値ｖ４を測定することと、
・前記第４の値ｖ４が、検出限界ｔ_ｄｅｔよりも大きく、かつ、第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいと判定することと、
を含む。

【0062】

さらに、一実施形態において、電子装置１２０は、
・第５の時間ｔ５において、第１電極３０１の第５静電容量を示す第５の値ｖ５を測定し、
第５の値ｖ５が検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも小さいことを決定する、
ように構成される。

【0063】

本方法の対応する実施形態は、
・第５の時間ｔ５において、第１電極３０１の第５静電容量を示す第５の値ｖ５を測定することと、
・第５の値ｖ５が検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも小さいことを決定することと、
を含む。

【0064】

上で示したように、適切な電気透過性導電性層４１０と適切な第１閾値ｔｈ_ｆとを組み合わせて使用することで、タッチを押圧と区別することができる。第１閾値ｔｈ_ｆが大きすぎると、圧力の値に関する情報が失われる。また、第１閾値ｔｈ_ｆが小さすぎると、押していなくても一部のタッチが、圧力の印加を示すものとして誤って判断される可能性がある。しかし、これらの状況は、センサ装置１００の用途に依存する。典型的な使用方法は、ユーザが指でセンサ装置１００を操作するユーザインタフェースである。このような用途における圧力は、典型的には、数百グラム／平方センチメートル（すなわち、数十ｋＰａ）である。したがって、実施形態において、センサ装置１００は、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方が、第１絶縁層２１０の一部および電気透過性導電性層４１０の一部が物体６００と第１電極３０１との間に配置されるような１０ｋＰａの圧力で、少なくとも１ｃｍ^３の体積および少なくとも１０の誘電率を有する物体６００によって圧縮されたとき、電子装置１２０によって容量性層状センサ構造１１０から測定可能な、第１電極３０１の静電容量を示す値は、使用値ｖ_ｕｓｅに等しいように構成される。このような使用値ｖ_ｕｓｅは、図４ｄ１および図４ｄ２に示されている。この値は、圧力が容量性層状センサ構造１１０に印加され、その値が電子装置１２０によって測定可能である場合の、静電容量を示す典型的な値に対応する。意味のある圧力データが測定可能であるためには、一実施形態において、第１閾値ｔｈ_ｆは、使用値ｖ_ｕｓｅの最大９５％である。より好ましくは、第１閾値ｔｈ_ｆは、使用値ｖ_ｕｓｅの最大７５％、たとえば使用値ｖ_ｕｓｅの最大５０％である。

【0065】

上で示したように、適切な電気透過性導電性層４１０と適切な第２閾値ｔｈ_ｔとを組み合わせて使用することで、タッチを、タッチおよび押圧のない状態と区別することができる。第２閾値ｔｈ_ｔが大きすぎると、タッチのいくつかの形態が必ずしも識別されない。また、第１閾値ｔｈ_ｆが小さすぎると、タッチの誤った表示が測定される可能性がある。

【0066】

さらに、通常、測定値にはノイズが含まれる。そのため、第１センサ３０１の近傍に物体６００が存在しない場合でも、そこから測定される信号は一定ではない。したがって、このような場合に測定される信号は、平均値（＜ｖ＞）と偏差（ｓｔｄ_ｖ）とを有する。意味のない測定を行わないために、検出限界値ｔ_ｄｅｔは、平均値に偏差を加えた値（すなわち、ｔ_ｄｅｔ＝＜ｖ＞＋ｓｔｄ_ｖ）、または平均値に２つの偏差を加えた値（すなわち、ｔ_ｄｅｔ＝＜ｖ＞＋２×ｓｔｄ_ｖ）に設定してもよい。このように、検出限界値ｔ_ｄｅｔよりも小さい信号値はすべて無意味と考えてよい。

【0067】

完全を期するために述べるが、検出限界ｔｈ_ｄｅｔは最大でも第２閾値ｔｈ_ｔと等しいことが知られている。典型的には、検出限界ｔｈ_ｄｅｔは、第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さい。さらに、第２閾値ｔｈ_ｔは、第１閾値ｔｈｆよりも小さい。好ましくは、第２閾値ｔｈ_ｔは、少なくともノイズレベルｓｔｄ_ｖ（詳細は上述）だけ第１閾値ｔｈ_ｆよりも小さく、すなわち、好ましくは、ｔｈ_ｔ＜ｔｈ_ｆ－ｓｔｄ_ｖである。第１閾値ｔｈ_ｆは、圧縮可能な層（２１０および／または２２０）がある程度圧縮されている状況に対応してよい。第１閾値ｔｈ_ｆは、圧縮可能な層（２１０および／または２２０）が完全に圧縮されている状況に対応してよい。そのような極端なケースでは、圧力の存在は、圧縮可能な層（２１０および／または２２０）が完全に圧縮されたときにのみ判断され、他の圧縮はタッチとして分類されることになる。

【0068】

第２閾値（すなわちタッチリミット）ｔｈ_ｔについては、物体６００とその近傍について上述したことが適用される。

【0069】

図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図５ａおよび図５ｂを参照すると、装置１００の一実施形態において、電子装置１２０は、出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信するように構成されており、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、［ｉ］第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔと第１閾値ｔｈ_ｆとの間にあること、および［ｉｉ］第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆを超えていること、を示している。好ましくは、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、第２の値ｖ２自体を示すものでもある。これらの図に示すように、センサ装置１００の複数の実装が可能である。

【0070】

図１ａ、図２ａ、および図５ａに示すように、電子装置１２０は、タッチおよび圧力を静電容量方式で検出するための装置１００の不可欠な部分であってよい。電子装置１２０は、上に示したように測定を実行し、第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔと第１閾値ｔｈ_ｆとの間にあること、および第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆを超えていることを示す出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信してもよい。また、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、必要に応じて使用してよい。図１ａおよび図２ａに示されるように、回路基板５００、たとえばフレキシブル回路基板５００が、第１電極３０１に電気的に結合されてもよい。さらに、回路基板５００に取り付けられたマイクロチップ５１０は、上で示したように、第１電極の静電容量を測定するように構成されてもよい。図１ａおよび図２ａを参照すると、マイクロチップ５１０は、上で示したように、出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信するように構成されてもよい。図５ａを参照すると、マイクロチップ５１０および別のチップ５２０（以下、コンピュータ５２０と呼ぶ）は、回路基板に取り付けられてもよく、コンピュータ５２０は、上で示されたように、出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信するように構成されてもよい。さらに、マイクロチップ５１０は、たとえばワイヤを介してコンピュータ５２０に信号Ｓ_ｉｎを送信してもよい。信号Ｓ_ｉｎは、第１の値ｖ１および第２の値ｖ２を示してよい。

【0071】

ただし、これらの値と第１閾値ｔｈ_ｆとの比較は、マイクロチップ５１０で行う必要はなく、コンピュータ５２０で行ってもよい。また、これらの信号値と第２閾値ｔｈ_ｔとの比較は、マイクロチップ５１０で行う必要はなく、コンピュータ５２０で行ってもよい。しかし、好ましくは、信号値と第２閾値ｔｈ_ｔとの比較は、マイクロチップ５１０で行われる。したがって、信号Ｓ_ｉｎは、物体６００の不存在を示すものである必要はない。マイクロチップ５１０が、第２閾値ｖ２を下回る第３の値ｖ３も決定するように構成されていても（図４ｃ２参照）、マイクロチップ５１０は、そのようなデータを電子装置１２０の第２部分（たとえば、コンピュータ５２０）に送信する必要はない。たとえば、マイクロチップ５１０は、第１電極３０１から測定される信号が少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しい場合にのみ、信号Ｓ_ｉｎを送信してもよい。

【0072】

図５ｂに示すように、電子装置１２０は、別々の部分を含んでよい。たとえば、電子装置１２０の第１部分は、第１電極３０１に電気的に結合された回路基板５００、たとえばフレキシブル回路基板５００と、回路基板５００に取り付けられたマイクロチップ５１０とを含んでよい。ただし、マイクロチップ５１０は、第１電極３０１の静電容量の値ｖ１，ｖ２（および任意にｖ３，ｖ４，ｖ５）を決定するだけで、電子装置１２０の第２部分に信号Ｓ_ｉｎを送信するように構成されてよい。信号Ｓ_ｉｎは、値ｖ１およびｖ２を示している。次に、コンピュータ５２０などの電子装置１２０の第２部分は、信号Ｓ_ｉｎを受信し、信号Ｓ_ｉｎが、上に示した原理に従って、タッチおよび圧力をどのように示しているかを決定してもよい。第２部分（たとえばコンピュータ５２０）は、たとえば、信号Ｓ_ｉｎから値ｖ１およびｖ２を決定し、（ａ）値ｖ１が最大で第１閾値に等しく、少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しいことを決定し、（ｂ）第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定してもよい。なお、信号Ｓ_ｉｎは、図５ａのように有線でコンピュータ５２０に送信してもよいし、図５ｂのように無線で送信してもよい。

【0073】

電子装置１２０の第２部分（たとえば、コンピュータ５２０）が使用される場合、コンピュータプログラムがコンピュータ５２０上で実行されてもよい。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、（ａ）第１閾値ｔｈ_ｆを示す情報を受信させ、（ｂ）第２閾値ｔｈ_ｔを示す情報を受信させ、（ｃ）容量性層状センサ構造１１０によって測定された第１静電容量および第２静電容量を示す信号Ｓ_ｉｎを受信させる、ように構成される。コンピュータプログラムは、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、信号Ｓ_ｉｎから、第１静電容量を示す第１の値ｖ１および第２静電容量を示す第２の値ｖ２を決定させることと、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しいことを決定することと、第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを決定することと、出力信号Ｓ_ｏｕｔを生成することと、をさらに含む。出力信号Ｓ_ｏｕｔは、第１の値ｖ１が最大で第１閾値ｔｈ_ｆに等しく、第２の値ｖ２が第１閾値ｔｈ_ｆよりも大きいことを示している。装置１００とは異なり、コンピュータ５２０は、そのような情報が、上で詳述したように信号Ｓ_ｉｎに考慮されている可能性があるので、第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔに少なくとも等しいことを決定する必要はない。当然ながら、コンピュータプログラムは、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔと少なくとも等しいことを決定させるように構成されてもよい。さらに、出力信号Ｓ_ｏｕｔは、第１の値ｖ１が第２閾値ｔｈ_ｔと少なくとも等しいことを示してよい。

【0074】

上で示したように、電子装置１２０は、出力信号Ｓ_ｏｕｔを送信するように構成されてもよく、その際、出力信号Ｓ_ｏｕｔも第２の値ｖ２を示すものである。これに対応して、コンピュータプログラムは、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、出力信号Ｓ_ｏｕｔが第２の値ｖ２も示すような出力信号Ｓ_ｏｕｔを生成させるように構成されてもよい。

【0075】

上に示したように、電子装置１２０、たとえばマイクロチップ５１０とコンピュータ５２０とを組み合わせて、第２閾値ｔｈ_ｔ（図４ｃ２参照）を下回る第３の値ｖ３も決定するように構成されてもよい。さらに、マイクロチップ５１０は、そのようなデータを、電子装置１２０の第２部分（たとえばコンピュータ５２０）に送信してもよい。電子装置１２０、たとえばマイクロチップ５１０とコンピュータ５２０とを組み合わせて、第２閾値ｔｈ_ｔを下回り、検出限界ｔｈ_ｄｅｔを超える第４の値ｖ４も決定するように構成されてもよい。（図８Ａ参照）。）電子装置１２０、たとえばマイクロチップ５１０とコンピュータ５２０を組み合わせて、検出限界ｔｈ_ｄｅｔを下回る第５の値ｖ５も決定するように構成してもよい。（図８ｂ参照）。

【0076】

したがって、コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、容量性層状センサ構造１１０によって測定された第３の静電容量も示す、そのような信号Ｓ_ｉｎを受信させるように構成される。さらに、コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、信号Ｓ_ｉｎから、第３の静電容量を示す第３の値ｖ３を決定させ、第１の値ｖ１が少なくとも第２閾値ｔｈ_ｔに等しいことを決定させ、第３の値ｖ３が第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さいことを決定させるように構成される。

【0077】

コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、検出限界ｔｈ_ｄｅｔを示す情報を受信させ、容量性層状センサ構造１１０によって測定された第４の静電容量も示すような信号Ｓ_ｉｎを受信させるように構成される。さらに、コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、信号Ｓ_ｉｎから、第４の静電容量を示す第４の値ｖ４を決定させ、第４の値ｖ４が第２閾値ｔｈ_ｔよりも小さく、検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも大きいことを決定させるように構成される。

【0078】

コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、検出限界ｔｈ_ｄｅｔを示す情報を受信させ、容量性層状センサ構造１１０によって測定された第５の静電容量も示すような信号Ｓ_ｉｎを受信させるように構成される。さらに、コンピュータプログラムの実施形態は、コンピュータ５２０上で実行されると、コンピュータ５２０に、信号Ｓ_ｉｎから、第５の静電容量を示す第５の値ｖ５を決定させ；第５の値ｖ５が検出限界ｔｈ_ｄｅｔよりも小さいことを決定させるように構成される。

【0079】

図７ａ～図７ｅを参照すると、一実施形態において、電気透過性導電性層４１０は、導電性領域４１２と非導電性領域４１４とを含む。図７ｂに示すように、電気透過性導電性層４１０は、導電性領域４１２の一部によって互いに分離された複数の非導電性領域４１４（たとえば、開口部または穴）を含んでよい。同様に、電気透過性導電性層４１０は、非導電性領域４１４の一部（図示せず）によって互いに分離された複数の導電性領域４１２を含んでよい。図７ｅを参照すると、電気透過性導電性層４１０の導電性領域４１２は、蛇行した線であってもよく、これにより、電気透過性導電性層４１０は、１つだけの導電性領域４１２と、１つだけの非導電性領域４１４とを含んでよい。

【0080】

図７ａ～図７ｄを参照すると、好ましい実施形態において、導電性エリア４１２は、非導電性エリア４１４または非導電性エリア４１４を限定する。言い換えれば、その実施形態において、導電性エリア４１２は、非導電性エリア４１４または非導電性エリア４１４を横方向に取り囲んでいる。したがって、非導電性エリア４１４または非導電性エリア４１４は、導電性エリア４１２に対する１または複数の開口部を形成する。好ましい実施形態において、非導電性領域４１４の断面積Ａ_４１４は、０．０１ｍｍ^２～１００ｍｍ^２である。ここで、単位のｍｍ^２は、平方ミリメートルを意味する。複数の非導電性領域がある場合、好ましくは、少なくとも１つの非導電性領域４１４の断面積Ａ_４１４は、０．０１ｍｍ^２～１００ｍｍ^２である。ここで、断面積Ａ_４１４は、非導電性領域４１４の断面の面積であり、断面は、容量性層状構造１１０の厚さの方向Ｓｚに対する法線を有する平面上に定義される。前述の面積は、電気透過性導電性層４１０を介した第１電極３０１によるユーザの指によるタッチを判定するのに十分な大きさであることが分かっている。また、前記面積は、第１電極３０１の静電容量の乱れを十分に低減するために、十分に小さいことが判明している。特に、第１電極３０１と非導電性領域４１４との重なり部分の総面積については、前述の面積が適切であることが分かった。図７ｅおよび図７ｆを参照すると、導電性領域４１２は、開口部を限定する必要はない。

【0081】

好ましくは、非導電性領域４１４（またはそのような領域４１４の少なくとも１つ）は、第１電極３０１の位置に配置される。より具体的には、好ましくは、非導電性領域４１４または非導電性領域４１４の少なくとも１つは、第１電極３０１と重なっている。上記のように、本明細書において、重なるという用語は、容量性層状センサ構造１１０の厚さの方向Ｓｚにおいて、重なる部分が互いに重なっていることを意味する。

【0082】

図７ａおよび図７ｂを参照すると、導電性領域４１２および１または複数の非導電性領域４１４は、たとえば、最初に均一な導電性層４１２を形成し、次に導電性材料を除去して１または複数の非導電性領域４１４を形成することによって製造されてもよい。より好ましくは、導電性領域４１２は、１または複数の非導電性領域４１４にはインクまたはペーストが印刷されないような方法で、導電性インクまたはペーストを使用して、非導電性基板２１２（図１ｄ）上に印刷されてもよい。たとえば、導電性ポリマーベースの材料が、１または複数の導電性領域４１２の材料として機能してもよい。そのような導電性ポリマーベースの材料は、典型的には、導電性粒子を含む。そのような導電性粒子は、何らかの金属（たとえば、銅、アルミニウム、銀、金）または炭素（グラフェンおよびカーボンナノチューブを含むが、これらに限定されない）の粒子であってよい。さらに、導電性ポリマーベースの材料には、ポリアニリン、ポリビニル（たとえば、ポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸）などがあり、これらを１または複数の導電性領域４１２の材料として使用してもよい。

【0083】

図７ｃを参照すると、導電性領域４１２は、互いに交差する導電性ライン、フィラメント、またはヤーンで形成されてもよく、それによって非導電性領域４１４は、導電性ライン、フィラメント、またはヤーンの間に配置される。図７ｄを参照すると、電気透過性導電性層４１０は、導電性のヤーンで作られた織布層（すなわち、ファブリック）であってよい。このような導電性ファブリックは、導電性領域としてのヤーンと、ヤーンの間にある非導電性領域とを含む。

【0084】

非導電性領域４１４は、小さなスケールで観察可能である。たとえば、導電性の低いポリマーベースの層が、電気透過性導電性層４１０として機能してもよい。そのような貧導性ポリマーベース材料は、典型的には、合理的に少量の導電性粒子を含む。そのような導電性粒子は、何らかの金属（たとえば、銅、アルミニウム、銀、金）または炭素（グラフェンおよびカーボンナノチューブを含むが、これらに限定されない）の粒子であってよい。また、ポリアニリン、ポリビニル、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの（合理的な）導電性ポリマーは、その導電性に応じて、マイクロスケールで非導電性領域を含むことがある。粒子の量は導電性と相関しており、粒子の量が粒子の透過閾値を超えた程度では、導電性は低くても、材料は導電性を持つ。このように、大きなスケールでは、粒子が透過するので、材料は導電性のように見えるが、小さなスケールでは、材料は互いに電気的に接続されていない領域、すなわち非導電性の領域を含んでいる。この非導電性領域では、粒子は浸透しない。しかし、他の導電性粒子と接続されていない導電性粒子は、電気透過性導電性層４１０の電気透過性を妨げる可能性がある。したがって、好ましい実施形態において、非導電性領域４１４は、導電性材料の粒子を含んでいない。

【0085】

好ましくは、非導電性領域４１４の面積と導電性領域４１２の面積との比が適切な範囲にあることである。このように、一実施形態において、電気透過性導電性層４１０は、導電性領域４１２と、少なくとも１つの非導電性領域４１４とを含む。導電性エリア４１２は、上に示したように、１または複数の非導電性エリア４１４を限定してもよい。この適切な範囲は、好ましくは、少なくとも第１電極３０１の近傍に適用される。

【0086】

この目的のために、一実施形態において、導電性領域４１２の少なくとも一部は、第１電極３０１と重なっている。導電性領域４１２のうち、第１電極３０１と重なる部分の断面積は、図７ａおよび図７ｂにおいて、Ａ_{４１２，３０１}で示されている。さらに、少なくとも１つの非導電性領域４１４の少なくとも一部は、第１電極３０１と重なっている。１または複数の非導電性領域４１４のうち、第１電極３０１と重なる部分の断面積は、図７ａおよび図７ｂにおいてＡ_{４１４，３０１}で示されている。ここで、断面積Ａ_{４１２，３０１}およびＡ_{４１４，３０１}は、第１電極３０１と重なる導電性領域４１２および非導電性領域４１４のそれぞれの断面の面積であり、断面は、容量性層状構造１１０の厚さの方向Ｓｚに対して法線を有する平面上で定義されるものとする。

【0087】

好ましくは、導電領域４１２のうち第１電極３０１と重なる部分の断面積Ａ_{４１２，３０１}は、第１電極の断面積Ａ_３０１の少なくとも５％であることが望ましい。導電性領域４１２のうち第１電極３０１と重なる部分の断面積Ａ_{４１２，３０１}の上限については、導電性領域４１２が前記限定内の大きさを有する１つの開口部のみを含んでよく、一方で第１電極３０１はそれなりに大きくてもよい。したがって、上限は、少なくとも約１００％であってよい。これに対応して、好ましくは、１または複数の非導電性領域４１４のうち、第１電極３０１と重なる部分の断面積Ａ_{４１４，３０１}は、第１電極３０１の断面積Ａ_３０１の最大９５％であってよい。

【0088】

さらに、好ましくは、非導電性領域４１４のうち第１電極３０１と重なる部分の断面積Ａ_{４１４，３０１}は、０．０１ｍｍ^２～１００ｍｍ^２の範囲である。このサイズ範囲は、特に、ユーザの指のタッチおよび圧力を判定するアプリケーションに適していることが分かっている。

【0089】

第２電極３０２が存在する場合、好ましくは、１または複数の導電性領域４１２および１または複数の非導電性領域は、第２電極３０２と、変更すべきところは変更して同様の方法で重なる。

【0090】

一実施形態において、電気透過性導電性層４１０は、非導電性領域４１４または非導電性領域４１４を限定する（たとえば取り囲む）導電性領域４１２を備え、導電性領域の断面積Ａ_４１２が、導電性領域４１２および導電性領域４１２によって限定された（たとえば取り囲まれた）非導電性領域４１４または非導電性領域４１４の合計断面積Ａ_４１２＋Ａ_４１４の５％～９５％であるようにする。

【0091】

好ましくは、電極層３００は、第２電極３０２と、第２電極３０２に取り付けられた第２ワイヤ３５２とを含む。これにより、静電容量測定の空間精度が向上するという効果がある。好ましくは、第１ワイヤ３５１は、第１電極３０１のみを電子装置１２０に接続し、第２ワイヤ３５２は、第２電極３０２のみを電子装置１２０に接続する。これにより、第１電極３０１および第２電極３０２の静電容量を多重化せずに測定することができ、測定の時間的精度が向上するという効果がある。このように、一実施形態において、電子装置１２０は、１つの時間に第１電極３０１の全領域の静電容量を測定するように構成されている。これに対応して、一実施形態において、電子装置１２０は、後続の時間で第１電極３０１の部分の静電容量を測定するように構成されていない。しかし、測定原理は、第１ワイヤ３５１が第１電極３０１および第２電極３０２の両方を電子装置１２０に接続し、静電容量が測定される電極（３０１，３０２）が多重化によって決定されるような層状センサ構造１１０にも適用することができる。多重化を利用するために、電気透過性導電性層４１０および第１導電性層４００の少なくとも一方を、第１電極３０１および第２電極３０２の少なくとも一方と少なくとも部分的に重なる領域に分割し、層（４１０，４００）の領域を互いに電気的に接続しないようにしてもよい。

【0092】

上記および図１ｂおよび図２ｂで示したように、一実施形態において、容量性層状センサ構造１１０は、第３絶縁層２３０を含む。第３絶縁層２３０は、容量性層状センサ構造１１０の厚さ方向Ｓｚにおいて、第３絶縁層２３０と第１絶縁層２１０との間に、電気透過性導電性層４１０が配置されるように配置される。第３絶縁層２３０の主な目的は、電気透過性導電性層４１０を物体６００から絶縁することである。これにより、測定の感度が向上する。第３絶縁層２３０の第２の目的は、装飾層として機能することである。なお、容量性層状センサ構造１１０は、第２絶縁層２２０を含んでいなくても、第３絶縁層２３０を含んでよい。

【0093】

図６を参照すると、容量性層状センサ構造１１０は、第４絶縁層２４０および第２電極層３００ｂをさらに含んでよい。容量性層状センサ構造１１０は、たとえば図１ｂの第３絶縁層を含んでいなくても、第４絶縁層２４０を含んでよい。このような実施形態において、第４絶縁層２４０は、第１導電性層４００と第２電極層３００ｂとの間に配置されている。第４絶縁層２４０が圧縮可能であり、第２電極層３００ｂの電極が第１電極層３００の電極と重なっている場合には、第２電極層３００ｂの電極の静電容量は、タッチのみの影響を受けにくい。したがって、このような構造を用いれば、たとえば図１ｂまたは図２ｂの構造よりも正確に圧力を測定することができる。しかし、図６の容量性層状センサ構造１１０は、図１ｂまたは図２ｂの構造よりも複雑であり、それによって、製造コストが高くなる。

【0094】

層状容量性センサ構造１１０の層の材料および厚さについては、好ましくは、層状容量性センサ構造１１０が可撓性を有するように材料および厚さが選択される。より好ましくは、材料および厚さは、層状容量性センサ構造１１０が可撓性を有し伸縮可能、すなわち適合可能であるように選択されることが好ましい。

【0095】

可撓性という用語については、平面状の可撓性材料は、２０℃の温度で材料を壊すことなく曲率半径１０ｍｍ（またはそれ以下）に曲げることができる。さらに、その後、２０℃の温度で、材料を壊すことなく、平面状に戻すことができる。伸縮性という用語については、伸縮性のある材料は、可逆的に少なくとも１０％伸びることができる。特に、伸縮性材料の層は、層の厚さ方向に垂直な方向に、可逆的に少なくとも１０％伸張させることができる。伸長の可逆性は自発的なものであり、すなわち弾性的である。このように、平面状の適合性のある材料は、上記のように可撓性を有し、平面状の適合性のある材料の平面の方向に伸張可能である。平面適合可能材料は、材料に大きな塑性（すなわち不可逆）変形を導入することなく、２０℃の温度で１０ｃｍ（またはそれ以下）の半径を有する半球の表面を適合させるように配置することができる。

【0096】

圧縮可能という用語については、圧縮可能な材料は、可逆的に少なくとも１０％圧縮することができる。特に、圧縮可能な材料の層は、その層の厚さ方向に可逆的に少なくとも１０％圧縮することができる。圧縮の可逆性は自発的なものであり、すなわち弾性である。さらに、圧縮可能な層のヤング率は、１ＧＰａ未満であってよい。

【0097】

絶縁層２１０、２２０、２３０に適した材料については、絶縁層の目的は電気的に絶縁することである。したがって、第１絶縁層２１０の材料および第２絶縁層２２０の材料（存在する場合）の抵抗率は、２３℃の温度で少なくとも１０Ωｍであってよい。これは、存在する場合には、第３絶縁層２３０にも適用される。典型的には、第１絶縁層２１０の材料および第２絶縁層２２０の材料（存在する場合）の抵抗率は、２３℃の温度で少なくとも１００Ωｍである。

【0098】

上に示したように、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の少なくとも一方は圧縮可能であるが、第２絶縁層２２０は溶液中に存在しなくてもよい。圧縮可能という用語の意味については、上述したとおりである。圧縮可能な層に適した材料は、材料群Ａの材料を含み、材料群Ａは、ポリウレタン（熱可塑性ポリウレタンなど）、ポリエチレン、ポリ（エチレン－酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－ブタジエン－スチレン、スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シロキサンポリマー（シリコーンなど）、熱可塑性エラストマーゲルから成る。さらに、適度な変形を持たせるために、一実施形態において、圧縮可能な層（２１０および／または２２０）の厚さは、少なくとも０．０５ｍｍ、好ましくはたとえば、少なくとも０．５ｍｍなどの、少なくとも０．３ｍｍである。圧縮可能な層（２１０および／または２２０）の厚さは、０．０５ｍｍ～５ｍｍ、たとえば０．３ｍｍ～４ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ～２ｍｍであることが好ましい。圧縮層の圧縮時のヤング率は、０．０１ＭＰａ～１５ＭＰａ、たとえば０．１ＭＰａ～５ＭＰａであることが好ましい。なお、引張時のヤング率は、圧縮時のヤング率と異なってよい。さらに、圧縮可能な層の材料は、好ましくは少なくとも１０％の降伏ひずみを有する。これにより、使用時に材料を十分に圧縮することができる。

【0099】

好ましくは、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０は、前述の意味で可撓性を有する。さらに、好ましくは、第１絶縁層２１０のヤング率は最大で１０ＧＰａ、たとえば最大で５．０ＧＰａである。さらに好ましくは、第２絶縁層２２０のヤング率は、最大で１０ＧＰａ、たとえば最大で５．０ＧＰａである。

【0100】

第１絶縁層２１０または第２絶縁層２２０は、可撓性絶縁体としてのみ作用してもよい。可撓性層に適した材料には、材料群Ｂからの材料が含まれ、材料群Ｂは、織物、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエーテルエーテルケトンから成る。また、可撓性層に適した材料には、上記で定義した材料群Ａの材料も含まれる。ただし、第１絶縁層２１０または第２絶縁層２２０は、可撓性を有していなくてもよい。そのような場合、好適な材料は、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂をさらに含む。たとえば、ＦＲ－４ガラスのエポキシ、およびフェノール樹脂を含浸させた綿紙などが挙げられる。特に、センサ構造１１０が可撓性を有する必要がなく、第１絶縁層２１０が圧縮可能である場合、第２絶縁層２２０は、硬質および／または剛性であってよい。

【0101】

圧縮可能な層として機能しない絶縁層の厚さは、上述のように、たとえば最大５ｍｍであってよい。しかし、圧縮可能な層として作用しない絶縁層の厚さは、たとえば、１ｍｍ未満、たとえば、０．５ｍｍ未満、たとえば、５０μｍ～１ｍｍ、または５０μｍ～０．５ｍｍであってよい。

【0102】

第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０の厚さおよび材料について述べてきたことは、第３絶縁層２３０にも適用される。第３絶縁層２３０は、圧縮可能でなくてもよい。

【0103】

電極層３００としては、好ましくはまた、電極層は可撓性を有する。より好ましくは、可撓性を有し、伸縮自在である。

【0104】

一実施形態において、第１電極３０１は、破断することなく少なくとも５％伸張可能であるような材料で作られている。好ましくは、第２電極３０２は、破断することなく少なくとも５％伸張可能であるような材料で作られている。このような材料は、たとえば、インクまたはペーストであってよい。一実施形態において、第１電極３０１は、フレークまたはナノ粒子などの導電性粒子を含み、これらは、導電性を有するように互いに付着されている。一実施形態において、第１電極３０１は、炭素（グラフェンおよびカーボンナノチューブを含むが、これらに限定されない）、銅、銀、および金のうちの少なくとも１種などの、導電性粒子を含む。一実施形態において、第１電極３０１は、炭素を含む導電性粒子を含む。一実施形態において、第１電極３０１は、ポリアニリン、ポリビニル（たとえばポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル）、およびＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわちポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸）のうちの少なくとも１種のような、導電性ポリマー系材料を含む。第１電極３０１の材料について述べてきたことは、一実施形態において、第２電極３０２を含むすべての電極に適用される。第１電極３０１の材料について述べてきたことは、一実施形態において、第１ワイヤ３５１に適用される。第１電極３０１の材料について述べたことは、一実施形態において、第２ワイヤ３５２に適用される。

【0105】

第１電極３０１は、第１絶縁層２１０または第２絶縁層２２０上に（たとえば、印刷によって）配置されてもよい（図１ｃおよび２ｃ参照）。代替案として、第１電極３０１は、基板３９０上に（たとえば印刷によって）配置されてもよい（図１ａおよび２ａ参照）。絶縁層２１０，２２０の材料について述べてきたことは、基板３９０にも当てはまる。

【0106】

第１導電性層４００については、第１導電性層４００は、均一な導電性であってもよく、たとえば、導電性インクまたはペーストを用いて均一な表面に均一な量を使用して作られている。代替として、第１導電性層４００は、導電性ヤーンのメッシュであってもよく、たとえば、導電性のインクまたはペーストまたはフィラメントを用いて作られる。また、第１導電性層４００が蛇行した導電性線を含んでいれば足りる場合もある。また、第１導電性層４００が複数の別個の導電ラインを含んでもよい。一実施形態において、第１導電性層４００の少なくとも一部は、導電性インクから作られている。一実施形態において、第１導電性層４００は、導電性ファブリックを含む。一実施形態において、第１導電性層４００は、導電性ポリマーを含む。好ましくは、第１導電性層４００は、均一に導電性である。導電性という用語に関して、導電性材料は、２３℃の温度および０％の内部弾性ひずみで測定された最大１０Ωｍの抵抗率を有し、すなわち、圧縮または張力がない状態、すなわち静止状態である。

【0107】

第１導電性層４００の材料について述べてきたことは、電気透過性導電性層４１０の材料、特に電気透過性導電性層４１０の１または複数の導電性領域４１２にも当てはまる。しかしながら、少なくとも１つの非導電性領域４１４は、その導電性がそうでなければ均一で高いものとなる場合には、少なくとも電気透過性導電性層４１０に配置されてもよい。

【0108】

さらに、好ましくは、［Ａ］２３℃の温度（静止状態）における第１導電性層４００の導電率は、２３℃の温度（静止状態）における電気透過性導電性層４１０の導電率よりも高く、および／または、［Ｂ］第１導電性層４００のうち、電気透過性導電性層４１０の部分よりも大きな部分が導電性材料で覆われている。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a-3b】

【図4a1】

【図4a2】

【図4b1】

【図4b2】

【図4c1】

【図4c2】

【図4d1】

【図4d2】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】

【図7f】

【図8a】

【図8b】

【手続補正書】

【提出日】2021-02-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力、ならびにタッチおよび付近の存在の少なくとも１つを容量的に検出するための装置（１００）であって、
容量性層状センサ構造（１１０）を含み、
容量性層状センサ構造（１１０）は、
第１電極（３０１）を含む電極層（３００）と、
電気透過性導電性層（４１０）であって、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる導電性領域（４１２）と、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる１または複数の非導電性領域（４１４）とを含む、電気透過性導電性層（４１０）と、
電気透過性導電性層（４１０）と電極層（３００）との間に配置された第１絶縁層（２１０）とを含み、
導電性領域（４１２）の、第１電極（３０１）と重なる部分の断面積（Ａ _{４１２，３０１} ）が、第１電極（３０１）の断面積（Ａ _３０１ ）の少なくとも５％であり、
容量性層状センサ構造は、
圧縮可能であり、電極層（３００）と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を含み、またはさらに含み、
装置（１００）は、
第１電極（３０１）に電気的に結合された電子装置（１２０）を含み、
電子装置（１２０）は、
第１の時間（ｔ１）において、少なくとも電気透過性導電性層（４１０）に対する第１電極（３０１）の第１静電容量を示す第１の値（ｖ１）を測定し、
第２の時間（ｔ２）において、少なくとも電気透過性導電性層（４１０）に対する第１電極（３０１）の第２静電容量を示す第２の値（ｖ２）を測定し、
第１の値（ｖ１）が、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ、少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しいことを判断し、
第２の値（ｖ２）が第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きいと判断するように
構成されてなることを特徴とする装置（１００）。

【請求項2】

非導電性領域（４１４）のうち、第１電極（３０１）と重なる１または複数の部分の断面積（Ａ_４１４，_３０１）が、０．０１ｍｍ^２～１００ｍｍ^２であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

導電性領域（４１２）は、１または複数の非導電性領域（４１４）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

第１絶縁層（２１０）は、圧縮性を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項5】

容量性層状センサ構造（１１０）は、第２絶縁層（２２０）を含み、
電極層（３００）は、第１絶縁層（２１０）と第２絶縁層（２２０）との間に配置され、
一実施形態において、
第２絶縁層（２２０）は、圧縮可能であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項6】

容量性層状センサ構造（１１０）は、第１導電性層（４００）を含み、
第２絶縁層（２２０）は、電極層（３００）と第１導電性層（４００）との間に配置され、
好ましくは、
第２絶縁層（２２０）は、圧縮可能であり、
好ましくは、
電子装置（１２０）は、第１導電性層（４００）に電気的に結合されていることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１００）。

【請求項7】

電子装置（１２０）は、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）を送信するように構成され、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）は、
第１の値（ｖ１）が、第２閾値（ｔｈ_ｔ）と第１閾値（ｔｈ_ｆ）との間にあること、および
第２の値（ｖ２）が第１閾値（ｔｈ_ｆ）を超えていること、を示し、
好ましくは、出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）は、第２の値（ｖ２）も示す、ことを特徴とする、請求項１～６のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項8】

容量性層状センサ構造（１１０）および電子装置（１２０）は、組み合わせて、
少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されるか、または、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に、第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが配置され、第１絶縁層（２１０）を圧縮しないように第１電極（３０１）と重なる位置（Ｌ）で、容量性層状センサ構造（１１０）の表面に接触するとき、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な、第１電極（３０１）の静電容量を示す値は、最大でも第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ、少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しくなるように、構成され、
第１絶縁層および第２絶縁層（２１０，２２０）の少なくとも一方は、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な第１電極（３０１）の静電容量を示す値が、第１閾値（ｔｈ_ｆ）よりも大きくなるように、前記物体（６００）によって圧縮可能であることを特徴とする、請求項５～７のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項9】

容量性層状センサ構造（１１０）および電子装置（１２０）は、組み合わせて、
少なくとも１ｃｍ ^３ の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されるか、または、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に、第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが配置され、第１絶縁層（２１０）を圧縮しないように第１電極（３０１）と重なる位置（Ｌ）で、容量性層状センサ構造（１１０）の表面に接触するとき、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な、第１電極（３０１）の静電容量を示す値は、最大でも第１閾値（ｔｈ _ｆ ）に等しく、かつ、少なくとも第２閾値（ｔｈ _ｔ ）に等しくなるように、構成され、
第１絶縁層（２１０）は、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な第１電極（３０１）の静電容量を示す値が、第１閾値（ｔｈ _ｆ ）よりも大きくなるように、前記物体（６００）によって圧縮可能であることを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の装置（１００）。

【請求項10】

容量性層状センサ構造（１１０）および電子装置（１２０）が、組み合わせて、
少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されていないとき、電子装置（１２０）によって容量性層状センサ構造（１１０）から測定可能な、第１電極（３０１）の静電容量を示す値が、第２閾値（ｔｈ_ｔ）よりも小さいことを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の装置。

【請求項11】

［Ａ］
電子装置（１２０）が、電気透過性導電性層（４１０）に電気的に結合され、および／または
［Ｂ］
電極層（３００）が、第２電極（３０２）と、第２電極（３０２）に取り付けられた第２ワイヤ（３５２）とを含む、
ことを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の装置。

【請求項12】

第３絶縁層（２３０）を含み、
第３絶縁層（２３０）が、電気透過性導電性層（４１０）が第３絶縁層（２３０）と第１絶縁層（２１０）との間に配置されるように配置されていることを特徴とする、請求項１～１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

圧力と、タッチおよび近傍での存在の少なくとも一方とを検出する方法であって、
容量性層状センサ構造（１１０）を利用可能に配置することを含み、
容量性層状センサ構造（１１０）は、
電気透過性導電性層（４１０）であって、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる導電性領域（４１２）と、
少なくとも一部が第１電極（３０１）と重なる１または複数の非導電性領域（４１４）とを含む、電気透過性導電性層（４１０）と、
第１電極（３０１）を含む電極層（３００）と、
電気透過性導電性層（４１０）と電極層（３００）との間に配置された第１絶縁層（２１０）とを備え、
導電性領域（４１２）の、第１電極（３０１）と重なる部分の断面積（Ａ _{４１２，３０１} ）が、第１電極（３０１）の断面積（Ａ _３０１ ）の少なくとも５％であり、
容量性積層センサ構造（１１０）は、
圧縮可能であり、電極層（３００）と導電性層（４１０，４００）との間に配置された絶縁層（２１０，２２０）を備え、またはさらに備え、
該方法は、
容量性層状センサ構造（１１０）を用いて、少なくとも電気透過性導電性層（４１０）に対する第１電極（３０１）の第１静電容量を示す第１の値（ｖ１）を測定することと、
容量性層状センサ構造（１１０）を用いて、少なくとも電気透過性導電性層（４１０）に対する第１電極（３０１）の第２静電容量を示す第２の値（ｖ２）を測定することと、
第１の値（ｖ１）が、最大で第１閾値（ｔｈ_ｆ）に等しく、かつ少なくとも第２閾値（ｔｈ_ｔ）に等しいこと、および
第２の値（ｖ２）が、第１閾値（ｔｈ_ｆ）より大きいこと、を判定することとを含む、ことを特徴とする方法。

【請求項14】

少なくとも１ｃｍ^３の体積と少なくとも１０の誘電率とを有する物体（６００）が、第１電極（３０１）の近傍に配置されるか、または、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に、第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが配置され、第１絶縁層（２１０）を圧縮しないように第１電極（３０１）と重なる位置（Ｌ）で、容量性層状センサ構造（１１０）の表面に接触するとき、第１の値（ｖ１）が、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて測定され、
第１絶縁層（２１０）の一部と電気透過性導電性層（４１０）の一部とが、物体（６００）と第１電極（３０１）との間に配置されるように、第１絶縁層（２１０）および第１電極（３０１）近傍の第２絶縁層（２２０）を圧縮するとき、第２の値（ｖ２）が、容量性層状センサ構造（１１０）を用いて測定される、ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【国際調査報告】