(57)【要約】センサは、静電容量式のセンシング部を含むセンサ電極層と、センサ電極層の第１の面に対向して設けられた第１のリファレンス電極層と、第１のリファレンス電極層とセンサ電極層との間に設けられ、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された第１の弾性層とを備える。第１のリファレンス電極層および第１の弾性層の少なくとも一方は、第１の弾性層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、センシング部の静電容量を変化させる第１のプローブ部を含む。【選択図】図３
2020080127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量式のセンシング部を含むセンサ電極層と、
前記センサ電極層の第１の面に対向して設けられた第１のリファレンス電極層と、
前記第１のリファレンス電極層と前記センサ電極層との間に設けられ、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された第１の弾性層と
を備え、
前記第１のリファレンス電極層および前記第１の弾性層の少なくとも一方は、前記第１の弾性層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、前記センシング部の静電容量を変化させる第１のプローブ部を含むセンサ。
【請求項２】
前記第１のリファレンス電極層は、前記第１の面に対向する凸部または凹部を有し、
前記第１のプローブ部は、前記凸部または前記凹部である請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記センシング部は、前記凸部または前記凹部の周辺部に対向する部分に設けられている請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１の弾性層は、第１の誘電率を有する第１の部分と、前記第１の誘電率とは異なる第２の誘電率を有する第２の部分とを面内方向に有し、
前記第１のプローブ部は、前記第２の部分である請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１の部分は、前記センシング部に対向する請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１のプローブ部および前記センシング部が螺旋状を有する請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ電極層が、前記センシング部を複数含み、
複数の前記センシング部が、前記第１のプローブ部に対向する、前記センサ電極層の対向部を囲むように設けられている請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサ電極層が、前記センシング部を複数含み、
前記第１のリファレンス電極層および前記第１の弾性層の少なくとも一方は、前記第１のプローブ部を複数含み、
複数の前記センシング部が、複数の前記第１のプローブ部それぞれに対向する、前記センサ電極層の各対向部を囲むように設けられている請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
複数の前記センシング部の静電容量の変化に基づき、面内方向に加えられたせん断力の方向および大きさを算出する演算部をさらに備える請求項７に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第１のリファレンス電極層が、伸縮性を有する請求項１に記載のセンサ。
【請求項１１】
面内方向における前記第１の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい請求項１に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記センサ電極層の第２の面に対向して設けられた第２のリファレンス電極層と、
前記第２のリファレンス電極層と前記センサ電極層との間に設けられたギャップ層と
をさらに備える請求項１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記ギャップ層は、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された弾性層であり、
前記第２のリファレンス電極層および前記ギャップ層の少なくとも一方は、前記ギャップ層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、前記センシング部の静電容量を変化させる第２のプローブ部を含む請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサ電極層は、伸縮性を有する請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記第２のリファレンス電極層の両面のうち、前記センサ電極層側とは逆側の面に設けられた第２の弾性層をさらに備え、
厚み方向における前記第２の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１６】
圧力を検出する第１のセンサと、
前記第１のセンサ上に設けられ、せん断力を検出する第２のセンサと
を備え、
前記第２のセンサは、請求項１に記載の前記センサである積層型センサ。
【請求項１７】
前記第１のセンサは、第３の弾性層を備え、
厚み方向における前記第３の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい請求項１６に記載の積層型センサ。
【請求項１８】
請求項１に記載の前記センサを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ、積層型センサおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、せん断力を検出可能なセンサが望まれている。特許文献１には、せん断力により２つの電極間の有効電極面積が変わることを静電的に検出する方式の触覚センサが記載されている。また、この触覚センサでは、接触対象物から入力された荷重を、圧縮力とせん断力に簡単に分解可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２２０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、近年では、せん断力を検出可能なセンサが望まれている。【０００５】
本開示の目的は、せん断力を検出可能なセンサ、積層型センサおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、第１の開示は、
静電容量式のセンシング部を含むセンサ電極層と、
センサ電極層の第１の面に対向して設けられた第１のリファレンス電極層と、
第１のリファレンス電極層とセンサ電極層との間に設けられ、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された第１の弾性層と
を備え、
第１のリファレンス電極層および第１の弾性層の少なくとも一方は、第１の弾性層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、センシング部の静電容量を変化させる第１のプローブ部を含むセンサである。【０００７】
第２の開示は、
圧力を検出する第１のセンサと、
第１のセンサ上に設けられ、せん断力を検出する第２のセンサと
を備え、
第２のセンサは、第１の開示のセンサである積層型センサである。【０００８】
第３の開示は、第１の開示のセンサを備える電子機器である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、せん断力を検出することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果またはそれらと異質な効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の第１の実施形態に係る電子機器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、センサの外観を示す平面図である。
【図３】図３Ａは、図２のIIIＡ−IIIＡ線に沿った断面図である。図３Ｂは、面内方向にせん断力が加えられたときのセンサの状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図３Ａの一部を拡大して表す断面図である。
【図５】図５は、電極基材の構成を示す斜視図である。
【図６】図６Ａは、センサ電極層の構成を示す平面図である。図６Ｂは、面内方向にせん断力が加えられたときのセンシング部と凸部の位置関係の一例を示す平面図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅはそれぞれ、センサの製造方法を説明するための工程図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂはそれぞれ、電極基材の変形例を示す断面図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂはそれぞれ、電極基材の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、電極基材の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１Ａは、センサ電極層の変形例を示す平面図である。図１１Ｂは、面内方向にせん断力が加えられたときのセンシング部と凸部の位置関係の一例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、弾性層の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１３は、センサの変形例を示す断面図である。
【図１４】図１４Ａは、センサの変形例を示す断面図である。図１４Ｂは、面内方向にせん断力が加えられたときのセンサの状態を示す断面図である。
【図１５】図１５Ａは、変形例に係るセンサの構成を示す平面図である。図１５Ｂは、図１５ＡのＸＶＢ−ＸＶＢ線に沿った断面図である。
【図１６】図１６は、本開示の第２の実施形態に係る電子機器の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、積層型センサの構成を示す断面図である。
【図１８】図１８は、積層型センサを適用したロボットハンドの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態について以下の順序で説明する。
１  第１の実施形態（センサおよびそれを備える電子機器の例）
２  第２の実施形態（センサおよびそれを備える電子機器の例）
【００１２】
＜１  第１の実施形態＞
［電子機器の構成］
図１は、本開示の第１の実施形態に係る電子機器１０の構成を示す。電子機器１０は、センサモジュール１１と、電子機器１０の本体であるホスト機器１２とを備える。電子機器１０は、筐体等の外装体を備え、この外装体の表面の面内方向に加えられるせん断力分布をセンサモジュール１１により検出し、検出結果に応じて動作する。
【００１３】
（センサモジュール）
センサモジュール１１は、センサ２０と、制御部および演算部としてのコントローラＩＣ１３とを備える。センサ２０は、電子機器１０の外装体の表面に設けられ、外装体の表面の面内方向に加えられるせん断力分布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ＩＣ１３に出力する。コントローラＩＣ１３は、センサ２０を制御し、センサ２０から供給される出力信号に基づき、センサ２０に加わるせん断力分布を検出し、ホスト機器１２に出力する。センサ２０が設けられる外装体の表面形状は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００１４】
［センサの構成］
図２は、センサ２０の外観を示す。センサ２０は、せん断力分布を検出可能な静電容量式のせん断力センサであり、フィルム状を有している。なお、本開示においては、フィルムには、シートも含まれるものと定義する。センサ２０は、フィルム状を有しているため、平面のみならず、曲面にも適用可能である。
【００１５】
センサ２０の周縁の一部からフィルム状の接続部２０Ａが延設されている。接続部２０Ａの先端には、ホスト機器１２の回路基板（図示せず）と接続するための複数の接続端子２０Ｂが設けられている。回路基板には、コントローラＩＣ１３が設けられている。なお、コントローラＩＣ１３が接続部２０Ａ上に設けられていてもよい。
【００１６】
図３Ａは、図２のIIIＡ−IIIＡ線に沿ったセンサの断面を示す。図４は、図３Ａの一部を拡大して表す。センサ２０は、複数の静電容量式のセンシング部２０ＳＥを含むセンサ電極層２１と、電極基材２２、２３と、弾性層２４と、ギャップ層２５と、接着層２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂとを備える。センサ２０の電極基材２３側の面は、電子機器１０が有する筐体等の外装体に接着層（図示せず）を介して貼り合わされる。なお、図３Ａ中に示した曲線Ｌは、電気力線を表している。
【００１７】
センサ電極層２１と電極基材２２とは、センサ電極層２１と電極基材２２との主面同士が対向するように配置されている。弾性層２４は、センサ電極層２１と電極基材２２との主面間に設けられている。センサ電極層２１と弾性層２４とは接着層２６Ａにより貼り合わされ、電極基材２２と弾性層２４とは接着層２６Ｂにより貼り合わされている。なお、接着層２６Ａ、２６Ｂは必用に応じて備えられるものであり、例えば弾性層２４が接着性を有している場合にはなくてもよい。
【００１８】
センサ電極層２１と電極基材２３とは、センサ電極層２１と電極基材２３との主面同士が対向するように配置されている。ギャップ層２５は、センサ電極層２１と電極基材２３との主面間に設けられている。センサ電極層２１とギャップ層２５とは接着層２７Ａにより貼り合わされ、電極基材２３とギャップ層２５とは接着層２７Ｂにより貼り合わされている。なお、接着層２７Ａ、２７Ｂは必用に応じて備えられるものであり、例えばギャップ層２５が接着性を有していている場合にはなくてもよい。
【００１９】
（電極基材）
図５は、電極基材２２の構成を示す。電極基材２２は、センサ電極層２１の第１の面に対向する面に円柱状を有する複数の凸部２２Ｃを有している。凸部２２Ｃは、せん断力による弾性層２４の弾性変形に応じて面内方向に変位し、センシング部２０ＳＥの静電容量を変化させるプローブ部の一例である。４つのセンシング部２０ＳＥが、凸部２２Ｃの周辺部に対向する部分に設けられている。凸部２２Ｃは、センサエレメント２０ＥＭの中央に対向する位置に設けられている。
【００２０】
電極基材２２は、伸縮性を有する電極フィルム（すなわちストレッチャブル電極フィルム）である。電極基材２２が伸縮性を有し、かつ、複数のセンサエレメント２０ＥＭがセンサ２０の面内に分布していることで、せん断力分布を検出することが可能となる。なお、電極基材２２がリジッドであると、センサ２０の面内の一部にせん断力がかかった場合に、面内全体の凸部２２Ｃが面内方向に変位してしまうため、せん断力分布を検出することが困難となる。
【００２１】
電極基材２２は、伸縮性を有する基材２２Ａと、基材２２Ａの一方の主面に設けられリファレンス電極層（以下「ＲＥＦ電極層」という。）２２Ｂとを備える。電極基材２２は、ＲＥＦ電極層２２Ｂがセンサ電極層２１の第１の面に対向するようにして、センサ電極層２１の第１の面側に配置されている。
【００２２】
基材２２Ａは、エラストマを含むフィルムである。エラストマは、例えば、シリコーン系エラストマ、アクリル系エラストマ、ウレタン系エラストマおよびスチレン系エラストマ等のうちの少なくとも１種である。なお、本開示においては、エラストマには、ゴムも含まれるものと定義する。
【００２３】
基材２２Ａは、センサ電極層２１の第１の面に対向する面に複数の凸部２２Ｄを有している。ＲＥＦ電極層２２Ｂは、複数の凸部２２Ｄに倣うようにして基材２２Ａ上に設けられている。凸部２２Ｃは、凸部２２Ｄと、凸部２２Ｄを覆うＲＥＦ電極層２２Ｂとにより構成されている。
【００２４】
電極基材２３は、可撓性を有する電極フィルムである。電極基材２３が、伸縮性を有する電極フィルム（すなわちストレッチャブル電極フィルム）であってもよい。電極基材２３は、可撓性を有する基材２３Ａと、基材２３Ａの一方の主面に設けられ、可撓性を有するＲＥＦ電極層２３Ｂとを備える。電極基材２３は、ＲＥＦ電極層２３Ｂがセンサ電極層２１の第２の面に対向するようにして、センサ電極層２１の第２の面側に配置されている。
【００２５】
基材２３Ａは、高分子樹脂を含むフィルムである。高分子樹脂としては、上述の基材２１Ａと同様の高分子樹脂を例示することができる。高分子樹脂としては、例えば、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエステル、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、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）またはノルボルネン系熱可塑性樹脂等が挙げられるが、これらの高分子樹脂に限定されるものではない。基材２３Ａは、伸縮性を有していてもよい。この場合、基材２３Ａとしては、例えば、エラストマを含むフィルムが用いられる。
【００２６】
ＲＥＦ電極層２２Ｂ、２３Ｂは、いわゆる接地電極であり、グランド電位となっている。ＲＥＦ電極層２２Ｂ、２３Ｂの形状としては、例えば、薄膜状、箔状またはメッシュ状等が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。ＲＥＦ電極層２２Ｂは、伸縮性を有していてもよい。また、ＲＥＦ電極層２２Ｂも、伸縮性を有していてもよい。
【００２７】
ＲＥＦ電極層２２Ｂ、２３Ｂは、電気的導電性を有するものであればよく、例えば、無機系導電材料を含む無機導電層、有機系導電材料を含む有機導電層、または無機系導電材料および有機系導電材料の両方を含む有機−無機導電層等である。無機系導電材料および有機系導電材料は、粒子であってもよい。ＲＥＦ電極層２２Ｂ、２３Ｂは、導電布であってもよい。
【００２８】
無機系導電材料としては、例えば、金属または金属酸化物等が挙げられる。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。金属としては、例えば、アルミニウム、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、タンテル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛等の金属、またはこれらの金属を２種以上含む合金等が挙げられるが、これらの金属に限定されるものではない。合金の具体例としては、ステンレス鋼が挙げられるが、これに限定されるものではない。金属酸化物としては、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、または酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウム系等が挙げられるが、これらの金属酸化物に限定されるものではない。
【００２９】
有機系導電材料としては、例えば、炭素材料、または導電性ポリマー等が挙げられる。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、またはナノホーン等が挙げられるが、これらの炭素材料に限定されるものではない。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、またはポリチオフェン等を用いることができるが、これらの導電性ポリマーに限定されるものではない。
【００３０】
電極基材２２、２３がセンサ電極層２１の両主面側に設けられていることで、外部ノイズ（外部電場）がセンサ２０の両主面側からセンサ電極層２１内に入り込むことを抑制することができる。したがって、外部ノイズによるセンサ２０の検出精度の低下または誤検出を抑制することができる。
【００３１】
（センサ電極層）
センサ電極層２１は、図４に示すように、可撓性を有するフィルム状の基材２１Ａと、基材２１Ａの一方の主面に設けられ、四角形状を有する複数のセンシング部２０ＳＥと、これらのセンシング部２０ＳＥが設けられた基材２１Ａの一方の主面を覆う保護層２１Ｂとを備える。センサ電極層２１は、伸縮性を有していてもよい。センサ電極層２１は、複数の凸部２２Ｃそれぞれに対向する複数の対向部を有し、４つのセンシング部２０ＳＥが、各対向部を囲むように設けられている。
【００３２】
複数のセンシング部２０ＳＥは、図２に示すように、マトリックス状に２次元配列されている。より具体的には、四角形状を有する複数のセンサエレメント２０ＥＭがセンサ２０の面内方向に充填配列されている。センサエレメント２０ＥＭの各頂部（各角部）には、センシング部２０ＳＥの中心が位置している。センサ２０は、各センサエレメント２０ＥＭにおいて、せん断力を検出可能に構成されている。
【００３３】
基材２１Ａは、高分子樹脂を含み、可撓性を有する。高分子樹脂としては、上述の基材２３Ａと同様の高分子樹脂を例示することができる。
【００３４】
図６Ａは、センシング部２０ＳＥの構成を示す。センシング部２０ＳＥは、センサ２０の厚み方向におけるセンシング部２０ＳＥと凸部２２Ｃとの重なりの面積に対応した静電容量の変化を検出する。センシング部２０ＳＥは、パルス電極（第１の電極）２１Ｃおよびセンス電極（第２の電極）２１Ｄを備える。パルス電極２１Ｃとセンス電極２１Ｄは、容量結合を形成可能に構成されている。より具体的には、パルス電極２１Ｃおよびセンス電極２１Ｄは、櫛歯状を有し、互いの櫛歯状の部分を噛み合わせるようにして配置されている。センシング部２０ＳＥでは、パルス電極２１Ｃとセンス電極２１Ｄの間の漏れ電界を用いてせん断力（静電容量）が検出される。
【００３５】
パルス電極２１Ｃは、線状を有する複数のサブ電極２１Ｃ1を備える。センス電極（第２の電極）２１Ｄは、線状を有する複数のサブ電極２１Ｄ1を備える。複数のサブ電極２１Ｃ1、２１Ｄ1は、一定の間隔離して交互に設けられている。隣接するサブ電極２１Ｃ1、２１Ｄ1は、容量結合を形成可能に構成されている。パルス電極２１Ｃ、センス電極２１Ｄそれぞれから配線（図示せず）が引き出され、基材２１Ａの周縁部に引き回れされたのち、接続部２０Ａを通って接続端子２０Ｂに接続されている。
【００３６】
保護層２１Ｂは、センシング部２０ＳＥを保護するためのものである。保護層２１Ｂは、例えばカバーレイフィルム等の絶縁フィルムまたは絶縁レジスト材料である。なお、センサ２０が、保護層２１Ｂを備えず、センシング部２０ＳＥが設けられた基材２１Ａの一方の面上に、接着層２６Ａが直接設けられていてもよい。
【００３７】
センサ電極層２１と接続部２０Ａとは１つのフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）により一体的に構成されていることが好ましい。このようにセンサ電極層２１と接続部２０Ａとを一体的に構成することで、センサ２０の部品点数を減らすことができる。また、センサ２０と回路基板（図示せず）との接続の衝撃耐久性を向上することができる。
【００３８】
（弾性層）
弾性層２４は、絶縁性を有すると共に、センサ２０の面内方向に加えられたせん断力により弾性変形可能に構成されている。センサ２０の面内方向における弾性層２４の弾性率により、センサ２０の感度を調整することができる。弾性層２４が、必要に応じて支持体上に設けられていてもよい。支持体の材料としては、例えばエラストマ等を用いることができる。
【００３９】
センサ２０の面内方向における弾性層２４の弾性率は、センサ２０の厚み方向における弾性層２４の弾性率に比べて小さいことが好ましい。これにより、センサ２０の厚み方向に圧力が加えられた場合に、弾性層２４がセンサ２０の厚み方向に潰れることを抑制することができる。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。よって、センサ２０のせん断力分布の検出精度を向上することができる。
【００４０】
弾性層２４は、例えば、発泡樹脂、エラストマ、ゲル、織布、不織布およびメッシュ構造体のうちの少なくとも１種を含む。弾性層２４は、弾性層２４がセンサ２０の厚み方向に潰れることを抑制する観点からすると、エラストマおよびゲルのうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。発泡樹脂は、いわゆるスポンジであり、例えば、発泡ポリウレタン（ポリウレタンフォーム）、発泡ポリエチレン（ポリエチレンフォーム）、発泡ポリオレフィン（ポリオレフィンフォーム）、発泡アクリル（アクリルフォーム）およびスポンジゴム等のうちの少なくとも１種である。エラストマは、例えば、シリコーン系エラストマ、アクリル系エラストマ、ウレタン系エラストマおよびスチレン系エラストマ等のうちの少なくとも１種である。
【００４１】
また、弾性層２４としては、ゲルと、ゲル中に埋められた、織物、不織布およびメッシュ構造の少なくとも１種とを備えるものも好ましい。このような構成を有する弾性層２４では、センサ２０の厚み方向に圧力が加えられた場合には、織物、不織布およびメッシュ構造の少なくとも１種により弾性層２４の潰れが抑制されるのに対して、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられた場合には、弾性層２４の変形が容易である。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。
【００４２】
また、弾性層２４としては、ゲルと、ゲル中に埋められた、柱状粒子および繊維状粒子の少なくとも１種の粒子とを備え、粒子の長軸が変形層の厚み方向を向くように粒子が垂直配向されたものも好ましい。このような構成を有する弾性層２４では、センサ２０の厚み方向に圧力が加えられた場合には、上記粒子により弾性層２４の潰れが抑制されるのに対して、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられた場合には、上記粒子が傾くため弾性層２４の変形が容易である。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。上記粒子の配向方法としては、例えば静電植毛または磁場配向等を用いることができる。なお、上記粒子の配向方法として磁場配向を用いる場合には、上記粒子としては磁性粒子が用いられる。
【００４３】
（ギャップ層）
ギャップ層２５は、絶縁性を有すると共に、電極基材２３とセンサ電極層２１との間を離間するものであり、ギャップ層２５の厚みによりセンサ２０の初期の静電容量が調整される。センサ２０の面内方向におけるギャップ層２５の弾性率は、センサ２０の面内方向における弾性層２４の弾性率よりも大きいことが好ましい。これにより、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられた場合に、センサ２０の面内方向に弾性層２４が弾性変形する前に、センサ２０の面内方向にギャップ層２５が弾性変形することを抑制することができる。したがって、せん断力の検出感度の低下を抑制することができる。
【００４４】
ギャップ層２５は、接着性を有していてもよいし、接着性を有していなくてもよい。ギャップ層２５が接着性を有する場合には、ギャップ層２５により、電極基材２３とセンサ電極層２１とが貼り合わされる。接着性を有するギャップ層２５は、例えば、単層の接着層、または基材の両面に接着層が設けられた積層体（例えば両面接着フィルム）により構成される。
【００４５】
上記の接着層に含まれる接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤およびウレタン系接着剤のうちの少なくとも１種を用いることができる。なお、本開示においては、粘着（pressure sensitive adhesion）は接着（adhesion）の一種と定義する。この定義に従えば、粘着層は接着層の一種と見なされる。
【００４６】
（接着層）
接着層２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂは、例えば、絶縁性を有する接着剤または両面接着フィルムにより構成される。接着剤としては、上述のギャップ層２５の接着剤と同様のものを例示できる。
【００４７】
［センサの動作］
以下、上述の構成を有するセンサ２０のせん断力分布の検出動作の一例について説明する。センサ２０の面内方向にせん断力が加えられると、図３Ｂに示すように、センサ２０の面内方向に弾性層２４が弾性変形し、センサ２０の面内方向における電極基材２２とセンサ電極層２１の相対位置がずれる。これにより、凸部２２Ｃが、図６Ｂに示すように、センシング部２０ＳＥ上に移動し、センシング部２０ＳＥの静電容量が変化する。コントローラＩＣ１３は、この静電容量の変化に基づき、センサ２０に加えられた剪断力の方向および大きさを算出し、ホスト機器１２に出力する。
【００４８】
図６Ａに示すように、センサ電極層２１には、凸部２２Ｃに対向する対向部分を中心として４方向にセンシング部２０ＳＥが配置されている。したがって、コントローラＩＣ１３が、これらの４方向に配置されたそれぞれのセンシング部２０ＳＥの静電容量の変化を検出することで、センサ２０に加えられた剪断力の方向および大きさを算出することができる。
【００４９】
［センサの製造方法］
図７Ａ〜図７Ｅを参照して、上述の構成を有するセンサ２０の製造方法について説明する。まず、一方の面に複数の凸部２２Ｄが設けられた基材２２Ａを作製する。次に、図７Ａに示すように、基材２２Ａの一方の面に凸部２２Ｄに倣うようにしてＲＥＦ電極層２２Ｂを形成する。これにより、一方の面に凸部２２Ｃを有する電極基材２２が得られる。
【００５０】
ＲＥＦ電極層２２Ｂの形成方法としては、ドライプロセスおよびウエットプロセスのいずれの方法であってもよい。ドライプロセスとしては、例えば、スパッタリング法または蒸着法等を用いることができるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。ウエットプロセスとしては、メッキ法または塗布法等を用いることができるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。塗布法としては、例えば、ストレッチャブル導電性インクを基材２２Ａの一方の面に塗布する方法が挙げられる。
【００５１】
次に、図７Ｂに示すように、ＲＥＦ電極層２２Ｂ上に、液状の樹脂材料を塗布し、硬化させることにより、弾性層２４を形成する。なお、弾性層２４の形成方法はこれに限定されるものではなく、電極基材２２の一方の面の凹凸を反転した凹凸を弾性層２４の一方の面に予め形成しており、電極基材２２と弾性層２４の凹凸同士を嵌め合わせるようにして、電極基材２２と弾性層２４とを貼り合わせるようにしてもよい。
【００５２】
次に、基材２１Ａの一方の面上に金属層を形成したのち、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより金属層をパターニングする。これにより、図７Ｃに示すように、基材２１Ａの一方の面にパルス電極２１Ｃおよびセンス電極２１Ｄが形成される。次に、図７Ｄに示すように、基材２１Ａの一方の面を保護層２１Ｂにより覆う。これにより、センサ電極層２１が得られる。
【００５３】
次に、図７Ｅに示すように、センサ電極層２１の一方の面に、弾性層２４が一方の面に形成された電極基材２２を貼り合わせる。次に、センサ電極層の他方の面にギャップ層２５を介して、予め作製しておいた電極基材２３を貼り合わせる。これにより、図３Ａに示すセンサ２０が得られる。
【００５４】
［効果］
第１の実施形態に係るセンサ２０は、複数の静電容量式のセンシング部２０ＳＥを含むセンサ電極層２１と、センサ電極層２１の第１の面に対向して設けられた電極基材２２と、電極基材２２とセンサ電極層２１との間に設けられ、センサ２０の面内方向に加わるせん断力により弾性変形可能に構成された弾性層２４と、センサ電極層２１の第２の面に対向して設けられた電極基材２３と、電極基材２３とセンサ電極層２１との間に設けられたギャップ層２５とを備える。また、電極基材２２は、センサ電極層２１の第１の面に対向する複数の凸部２２Ｃを有し、センサ電極層２１には、凸部２２Ｃに対向する対向部分を中心として４方向にセンシング部２０ＳＥが配置されている。上記構成を有するセンサ２０では、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられると、弾性層２４が弾性変形し、センサ２０の面内方向における電極基材２２とセンサ電極層２１の相対位置がずれる。これにより、凸部２２Ｃは、センサ２０の面内方向に変位し、センシング部２０ＳＥの静電容量を変化させる。コントローラＩＣ１３は、この静電容量の変化に基づき、せん断力分布（具体的には、各センサエレメント２０ＥＭにおける剪断力の方向および大きさ）を算出することができる。
【００５５】
［変形例］
（電極基材の変形例）
基材２２Ａは無くてもよい。すなわち、センサ２０が、電極基材２２に代えてＲＥＦ電極層２２Ｂを備えるようにしてもよい。この場合、ＲＥＦ電極層２２Ｂは、一方の面に複数の凸部２２Ｃを備える。このような構成を有するＲＥＦ電極層２２Ｂとしては、例えば、伸縮性を有する導電性フィルムと、導電性フィルムの一方の面に貼り付けられた複数の導電ディスクとを備えるものが挙げられる。伸縮性を有する導電フィルムとしては、例えば、導電糸で編んだ編み物、または導電微粒子を含むエラストマフィルム等を用いることができる。導電ディスクは、例えば、導電性微粒子および樹脂材料を含む。樹脂材料としては、エラストマを用いてもよい。複数の導電ディスクは、例えば、導電性接着材により導電フィルムの一方の面に貼り合わされる。
【００５６】
同様に、基材２３Ａも無くてもよい。すなわち、センサ２０が、電極基材２３に代えてＲＥＦ電極層２３Ｂを備えるようにしてもよい。この場合、ＲＥＦ電極層２３Ｂは、電子機器１０が有する筐体等の外装体であってもよい。
【００５７】
第１の実施形態では、凸部２２Ｃが円柱状を有する場合について説明したが、凸部２２Ｃの形状は、センサ電極層２１の第１の面に向けて突出した形状であればよく、特に限定されるものではない。例えば、凸部２２Ｃは、図８Ａに示すように、円錐台状等の錐台状であってもよい。また、図８Ｂに示すように、電極基材２２の一方の面が、センシング部２０ＳＥに対向する部分で凹状となると共に、センシング部２０ＳＥの周辺部に対向する部分で凸状となる波面であってもよい。また、図９Ａに示すように、電極基材２２の一方の面を凹状にへこませ、他方の面を凸状に盛り上げられることにより、凸部２２Ｃが構成されていてもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、電極基材２２が、センサ電極層２１の第１の面に対向する面に複数の凸部２２Ｃを備える場合について説明したが、複数の凸部２２Ｃに代えて、図９Ｂに示すように、複数の凹部２２Ｅを備えるようにしてもよい。
【００５９】
第１の実施形態では、基材２２Ａの一方の全体にＲＥＦ電極層２２Ｂが設けられた構成について説明したが、ＲＥＦ電極層２２Ｂが、図１０に示すように、ミアンダ状等の所定のパターン形状を有していてもよい。
【００６０】
第１の実施形態では、電極基材２２が伸縮性を有する場合について説明したが、電極基材２２が伸縮性を有していなくてもよい。この場合、センサ２０はせん断力を検出することは可能であるが、面内の一部にせん断力がかかった場合に面内全体の凸部２２Ｃが変位してしまうため、せん断力分布を検出することは困難となる。
【００６１】
（センサ電極層の変形例）
第１の実施形態では、センシング部２０ＳＥが、四角形状を有する場合について説明したが、図１１Ａに示すように、円弧状を有していてもよい。この場合、円弧状を有する複数のセンシング部２０ＳＥは、凸部２２Ｃに対向する部分を中心とした円上に配置される。
【００６２】
上述の構成を有するセンサ２０でも、プローブ部としての凸部２２Ｃが、図１１Ｂに示すように、面内方向に移動することで、センシング部２０ＳＥの静電容量が変化する。また、センシング部２０ＳＥは、四角形状および円弧状に限定されるものではなく、円形状、楕円形状または四角形状以外の多角形状等であってもよい。
【００６３】
第１の実施形態では、センサ電極層２１が、センシング部２０ＳＥに対向する対向部を有し、この対向部の周囲に４つのセンシング部２０ＳＥが設けられた場合について説明したが、対向部の周囲に１つ、２つ、３つ、または５つ以上のセンシング部２０ＳＥが設けられていてもよい。例えば、２つのセンシング部２０ＳＥが対向部を挟むように配置されていることで、直線方向のせん断力を検出することができる。
【００６４】
（弾性層の変形例）
第１の実施形態では、プローブ部が、電極基材２２に設けられた凸部２２Ｃである場合について説明したが、プローブ部が、以下のように弾性層２４に設けられていてもよい。すなわち、弾性層２４が、図１２に示すように、第１の誘電率を有する第１の部分２４Ａと、第１の誘電率とは異なる第２の誘電率を有する第２の部分２４Ｂとを面内方向に有し、第１の部分２４Ａは、センシング部２０ＳＥに対向して設けられていてもよい。この場合、第２の部分２４Ｂが、プローブ部となる。第１の部分２４Ａおよび第２の部分２４Ｂの一方が、中空であってもよい。第１の誘電率が第２の誘電率に比べて高くしてもよいし、第１の誘電率が第２の誘電率に比べて低くてもよい。
【００６５】
なお、センサ２０が、電極基材２２と弾性層２４との両方にプローブ部を備えるようにしてもよい。すなわち、センサ２０が、複数の凸部２２Ｃを一方の面に有する電極基材２２と、第１の部分２４Ａおよび第２の部分２４Ｂを有する弾性層２４との両方を備えるようにしてもよい。この場合、凸部２２Ｃに対向する第２の部分２４Ｂの誘電率は、隣接する凸部２２Ｃ間の凹部に対向する第１の部分２４Ａの誘電率に比して高いことが好ましい。センサ２０にせん断力が加えられたときのセンシング部２０ＳＥの静電容量の変化を大きくすることができるので、センサ２０の感度を向上することができるからである。また、センサ２０が、ギャップ層２５に代えて、第１の部分２４Ａおよび第２の部分２４Ｂを有する弾性層２４を備えるようにしてもよい。
【００６６】
（センサの変形例）
図１３に示すように、センサ２０が、電極基材２３側となる裏面に弾性層２８をさらに備えるようにしてもよい。センサ２０の厚み方向における弾性層２８の弾性率は、センサ２０の厚み方向における弾性層２４の弾性率に比べて小さい。これにより、センサ２０の厚み方向に圧力が加えられた場合に、弾性層２４が潰れる前に弾性層２８が潰れるため、弾性層２４の潰れが抑制される。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。よって、センサ２０のせん断力分布の検出精度を向上することができる。弾性層２８は、例えば、発泡樹脂、エラストマ、織布および不織布のうちの少なくとも１種を含む。発泡樹脂およびエラストマとしては、弾性層２４と同様のものを例示することができる。
【００６７】
ギャップ層２５がセンサ２０の厚み方向に加わる圧力により弾性変形可能に構成された弾性層である場合には、センサ２０の厚み方向における弾性層２８の弾性率は、センサ２０の厚み方向における弾性層２４およびギャップ層２５の弾性率に比べて小さいことが好ましい。これにより、センサ２０の厚み方向に圧力が加えられた場合に、弾性層２４およびギャップ層２５が潰れる前に弾性層２８が潰れるため、弾性層２４およびギャップ層２５の潰れが抑制される。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。よって、センサ２０のせん断力分布の検出精度を向上することができる。
【００６８】
センサ２０の面内方向における弾性層２８の弾性率は、センサ２０の面内方向における弾性層２４の弾性率に比べて大きいことが好ましい。これにより、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられた場合に、センサ２０の面内方向に弾性層２４が弾性変形する前に、センサ２０の面内方向に弾性層２８が弾性変形することを抑制することができる。したがって、せん断力の検出感度の低下を抑制することができる。
【００６９】
図１４Ａに示すように、電極基材２３がセンサ電極層２１の第１の面に対向する複数の凸部２３Ｃを有するようにしてもよい。この場合、複数の凸部２３Ｃはそれぞれ、複数の凸部２２Ｃと対向する位置に設けられる。また、ギャップ層２５としては、第１の実施形態における弾性層２４と同様のものが用いられる。さらに、センサ電極層２１は、伸縮性を有している。
【００７０】
上述の構成を有するセンサ２０では、センサ２０の面内方向にせん断力が加えられると、図１４Ｂに示すように、センサ２０の面内方向に弾性層２４およびギャップ層２５が弾性変形する。これにより、センサ２０の面内方向における電極基材２２とセンサ電極層２１の相対位置がずれると共に、センサ２０の面内方向における電極基材２３とセンサ電極層２１の相対位置がずれる。したがって、凸部２２Ｃがセンシング部２０ＳＥ上に移動すると共に、凸部２３Ｃがセンシング部２０ＳＥ下に移動する。この移動により、センシング部２０ＳＥの静電容量が変化する。コントローラＩＣ１３は、この静電容量の変化に基づき、センサ２０に加えられた剪断力の方向および大きさを算出し、ホスト機器１２に出力する。
【００７１】
上述の構成を有するセンサ２０では、センシング部２０ＳＥの静電容量の変化が大きくなるため、センサ２０の感度を向上することができる。なお、電極基材２３が複数の凸部２３Ｃを有する代わりに、ギャップ層２５として第１の実施形態の変形例における弾性層２４が備えられてもよいし、電極基材２３が複数の凸部２３Ｃを有すると共に、ギャップ層２５として第１の実施形態の変形例における弾性層２４が備えられてもよい。また、電極基材２３が、複数の凸部２３Ｃに代えて複数の凹部を有するようにしてもよい。
【００７２】
第１の実施形態では、センサ２０が、ギャップ層２５および電極基材２３を備える場合について説明したが、ギャップ層２５および電極基材２３は必要に応じて備えられるものであってなくてもよい。但し、センサ２０がギャップ層２５および電極基材２３を備えない場合には、センサ２０が設けられる筐体等の外装体が、ギャップ層２５および電極基材２３を備えることが好ましい。電極基材２３は、電子機器１０が有する筐体等の外装体であってもよい。
【００７３】
第１の実施形態では、センサ２０が複数のセンサエレメント２０ＥＭを有する場合について説明したが、センサ２０が１つのセンサエレメント２０ＥＭを有するようにしてもよい。
【００７４】
図１５Ａは、変形例に係るセンサ３０の構成を示す。図１５Ｂは、図１５ＡのＸＶＢ−ＸＶＢ線に沿った断面を示す。センサ３０は、螺旋状を有するセンシング部３０ＳＥを有するセンサ電極層３１と、螺旋状を有する凸部３２Ｃを有する電極基材３２とを備える点において、第１の実施形態に係るセンサ２０と異なっている。螺旋状の凸部３２Ｃは、螺旋状のセンシング部３０ＳＥの隙間の部分に対向して設けられていてもよいし、螺旋状のセンシング部３０ＳＥに対向するように設けられていてもよい。なお、センサ３０において、第１の実施形態に係るセンサ２０と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。上述の構成を有するセンサ３０では、方向によらずせん断力を検出することができる。
【００７５】
（電子機器の例）
本開示は、筐体等の外装体を有する種々の電子機器に適用可能である。例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン等の携帯電話、テレビ、リモートコントローラ、カメラ、ゲーム機器、ナビゲーションシステム、電子書籍、電子辞書、携帯音楽プレイヤー、キーボード、スマートウオッチやヘッドマウンドディスプレイ等のウェアラブル端末、ラジオ、ステレオ、医療機器またはロボット等に適用可能である。
【００７６】
（電子機器以外の例）
本開示は電子機器に限定されるものではなく、電子機器以外の様々なものにも適用可能である。例えば、電動工具、冷蔵庫、エアコン、温水器、電子レンジ、食器洗浄器、洗濯機、乾燥機、照明機器または玩具等の電気機器に適用可能である。更に、住宅をはじめとする建築物、建築部材、乗り物、テーブルや机等の家具、製造装置または分析機器等にも適用可能である。建築部材としては、例えば、敷石、壁材、フロアータイルまたは床板等が挙げられる。乗り物としては、例えば、車両（例えば自動車、オートバイ等）、船舶、潜水艦、鉄道車両、航空機、宇宙船、エレベータまたは遊具等が挙げられる。
【００７７】
＜２  第２の実施形態＞
図１６は、本開示の第２の実施形態に係る電子機器１１０の構成を示す。電子機器１１０は、センサモジュール１１１と、電子機器１１０の本体であるホスト機器１１２とを備える。電子機器１１０は、筐体等の外装体を備え、この外装体の表面の面内方向に加えられるせん断力分布およびこの外装体の表面に対して垂直方向に加えられる圧力分布をセンサモジュール１１により検出し、検出結果に応じて動作する。
【００７８】
（センサモジュール）
センサモジュール１１１は、積層型センサ１１３と、第１の制御部としての第１のコントローラＩＣ１１４と、第２の制御部としての第２のコントローラＩＣ１１５とを備える。積層型センサ１１３は、せん断力分布と圧力分布との両方を検出可能なものであり、圧力分布を検出する第１のセンサ１２０と、せん断力分布を検出する第２のセンサ１３０とを備え、電子機器１０の外装体の表面に設けられる。
【００７９】
第１のセンサ１２０は、外装体の表面に対して垂直方向に加えられる圧力分布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第１のコントローラＩＣ１１４に出力する。第１のコントローラＩＣ１１４は、第１のセンサ１２０を制御し、第１のセンサ１２０から供給される出力信号に基づき、第１のセンサ１２０に加わる圧力分布を検出し、ホスト機器１１２に出力する。
【００８０】
第２のセンサ１３０は、外装体の表面の面内方向に加えられるせん断力分布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第２のコントローラＩＣ１１５に出力する。第２のコントローラＩＣ１１５は、第２のセンサ１３０を制御し、第２のセンサ１３０から供給される出力信号に基づき、第２のセンサ１３０に加わるせん断力分布を検出し、ホスト機器１１２に出力する。
【００８１】
（積層型センサ）
図１７は、本開示の第２の実施形態に係る積層型センサ１１３の構成を示す。積層型センサ１１３は、上述したように、第１のセンサ１２０と第２のセンサ１３０とを備え、第２のセンサ１３０は、第１のセンサ１２０上に設けられている。積層型センサ１１３の第１のセンサ１２０側の面は、接着層（図示せず）を介して電子機器１１０の外装体に貼り合わされる。第２のセンサ１３０は、第１の実施形態に係るセンサ２０と同様であるので、ここでは第１のセンサ１２０の構成についてのみ説明する。
【００８２】
第１のセンサ１２０は、静電容量式のセンサ電極層１２１と、電極基材１２２と、弾性層１２３と、ギャップ層１２４とを備える。センサ電極層１２１と電極基材２３とは、センサ電極層１２１と電極基材２３との主面同士が対向するように配置されている。弾性層１２３は、センサ電極層１２１と電極基材２３との主面間に設けられている。センサ電極層１２１と電極基材１２２とは、センサ電極層１２１と電極基材１２２との主面同士が対向するように配置されている。ギャップ層１２４は、センサ電極層１２１と電極基材１２２との主面間に設けられている。
【００８３】
センサ電極層１２１、電極基材１２２、ギャップ層１２４はそれぞれ、第２のセンサ１３０におけるセンサ電極層２１、電極基材２３、ギャップ層２５と同様である。積層型センサ１１３の厚み方向における弾性層１２３の弾性率は、積層型センサ１１３の厚み方向における弾性層２４の弾性率に比べて小さい。これにより、積層型センサ１１３の厚み方向に圧力が加えられた場合に、弾性層２４が潰れる前に弾性層１２３が潰れるため、弾性層２４の潰れが抑制される。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。よって、積層型センサ１１３のせん断力分布の検出精度を向上することができる。弾性層２８は、例えば、発泡樹脂、エラストマ、織布および不織布のうちの少なくとも１種を含む。発泡樹脂およびエラストマとしては、弾性層２４と同様のものを例示することができる。
【００８４】
ギャップ層２５が積層型センサ１１３の厚み方向に加わる圧力により弾性変形可能に構成された弾性層である場合には、積層型センサ１１３の厚み方向における弾性層１２３の弾性率は、積層型センサ１１３の厚み方向における弾性層２４およびギャップ層２５の弾性率に比べて小さいことが好ましい。これにより、積層型センサ１１３の厚み方向に圧力が加えられた場合に、弾性層２４およびギャップ層２５が潰れる前に弾性層１２３が潰れるため、弾性層２４およびギャップ層２５の潰れが抑制される。したがって、せん断力と圧力との分離性を高めることができる。よって、積層型センサ１１３の圧力分布およびせん断力分布の検出精度を向上することができる。
【００８５】
積層型センサ１１３の面内方向における弾性層１２３の弾性率は、センサ２０の面内方向における弾性層２４の弾性率に比べて大きいことが好ましい。これにより、積層型センサ１１３の面内方向にせん断力が加えられた場合に、積層型センサ１１３の面内方向に弾性層２４が弾性変形する前に、積層型センサ１１３の面内方向に弾性層１２３が弾性変形することを抑制することができる。したがって、せん断力の検出感度の低下を抑制することができる。
【００８６】
［効果］
第２の実施形態に係る積層型センサ１１３は、第１のセンサ１２０と、第１のセンサ１２０上に設けられ第２のセンサ１３０とを備えるので、せん断力分布と圧力分布との両方を検出することができる。
【００８７】
積層型センサ１１３は、圧力分布およびせん断力分布の両方を検出することができるため、例えばロボットハンドの指先等に使用して、物体を把持しながら動かすような作業をロボットハンドに実行させることができるようになる。
【００８８】
積層型センサ１１３はせん断分布を検出できるため、積層型センサ１１３をロボットハンドに適用した場合には、せん断力分布の検出結果をフィードバックしながら、複雑な作業をロボットハンドに行わせることができる。
【００８９】
積層型センサ１１３は、自然な動作で入力できるユーザインターフェイスデバイスとしても使用することが可能である。例えば、決められたボタンでなくても好きな部位で人間の自然な動きを検出して電子機器等をコントロールすることができる。
【００９０】
［変形例］
第２の実施形態では、第１のセンサ１２０、第２のセンサ１３０それぞれに対して、第１のコントローラＩＣ１１４、第２のコントローラＩＣ１１５がそれぞれ設けられている場合について説明したが、第１のセンサ１２０および第２のセンサ１３０に対して１つのコントローラが設けられ、この１つのコントローラＩＣにより第１のセンサ１２０および第２のセンサ１３０が制御されるようにしてもよい。この場合、コントローラＩＣが、第１のセンサ１２０の出力値を用いて、第２のセンサ１３０の出力値を補正するようにしてもよい。
【００９１】
第２の実施形態では、第１のセンサ１２０が、第２のセンサ１３０と同様の相互容量方式のセンサである場合について説明したが、第１のセンサ１２０は相互容量方式以外の圧力センサであってもよい。但し、システムを簡略化する観点からすると、第２の実施形態のように、第１のセンサ１２０および第２のセンサ１３０の両方が互容量方式のセンサであることが好ましい。
【００９２】
第２の実施形態では、せん断力センサである第２のセンサ１３０を、圧力センサである第１のセンサ１２０と組み合わせる例について説明したが、第２のセンサ１３０と、温度センサまたは加速度センサ等とを組み合わせて、人工皮膚を形成してもよい。また、積層型センサ１１３と、温度センサまたは加速度センサ等とを組み合わせて、人工皮膚を形成してもよい。
【００９３】
積層型センサ１１３をロボットハンドに適用してもよい。図１８は、積層型センサ１１３を適用したロボットハンド１４０の構成を示す。ロボットハンド１４０を構成する掌には、センサ１１３−１および１１３−２が設けられており、ロボットハンド１４０を構成する親指の指掌面における第１関節より上にはセンサ１１３−３、第１関節と第２関節の間にはセンサ１１３−４が、それぞれ設けられており、人指し指の指掌面における第１関節より上にはセンサ１１３−５、第１関節と第２関節の間にはセンサ１１３−６、第２関節と第３関節の間にはセンサ１１３−７が、それぞれ設けられている。
【００９４】
さらに、中指の指掌面における第１関節より上にはセンサ１１３−８、第１関節と第２関節の間にはセンサ１１３−９、第２関節と第３関節の間にはセンサ１１３−１０が、それぞれ設けられており、薬指の指掌面における第１関節より上にはセンサ１１３−１１、第１関節と第２関節の間にはセンサ１１３−１２、第２関節と第３関節の間にはセンサ１１３−１３が、それぞれ設けられており、小指の指掌面における第１関節より上にはセンサ１１３−１４、第１関節と第２関節の間にはセンサ１１３−１５、第２関節と第３関節の間にはセンサ１１３−１６が、それぞれ設けられている。センサ１１３−１〜１１３−１６としては、第２の実施形態に係るセンサ１１３が用いられる。
【００９５】
以上、本開示の第１、第２の実施形態およびその変形例について具体的に説明したが、本開示は、上述の第１、第２の実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９６】
上述の第１、第２の実施形態およびその変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。
【００９７】
上述の第１、第２の実施形態および変形例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００９８】
また、本開示は以下の構成を採用することもできる。
（１）
静電容量式のセンシング部を含むセンサ電極層と、
前記センサ電極層の第１の面に対向して設けられた第１のリファレンス電極層と、
前記第１のリファレンス電極層と前記センサ電極層との間に設けられ、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された第１の弾性層と
を備え、
前記第１のリファレンス電極層および前記第１の弾性層の少なくとも一方は、前記第１の弾性層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、前記センシング部の静電容量を変化させる第１のプローブ部を含むセンサ。
（２）
前記第１のリファレンス電極層は、前記第１の面に対向する凸部または凹部を有し、
前記第１のプローブ部は、前記凸部または前記凹部である（１）に記載のセンサ。
（３）
前記センシング部は、前記凸部または前記凹部の周辺部に対向する部分に設けられている（２）に記載のセンサ。
（４）
前記第１の弾性層は、第１の誘電率を有する第１の部分と、前記第１の誘電率とは異なる第２の誘電率を有する第２の部分とを面内方向に有し、
前記第１のプローブ部は、前記第２の部分である（１）から（３）のいずれかに記載のセンサ。
（５）
前記第１の部分は、前記センシング部に対向する（４）に記載のセンサ。
（６）
前記第１のプローブ部および前記センシング部が螺旋状を有する（１）から（５）のいずれかに記載のセンサ。
（７）
前記センサ電極層が、前記センシング部を複数含み、
複数の前記センシング部が、前記第１のプローブ部に対向する、前記センサ電極層の対向部を囲むように設けられている（１）から（５）のいずれかに記載のセンサ。
（８）
前記センサ電極層が、前記センシング部を複数含み、
前記第１のリファレンス電極層および前記第１の弾性層の少なくとも一方は、前記第１のプローブ部を複数含み、
複数の前記センシング部が、複数の前記第１のプローブ部それぞれに対向する、前記センサ電極層の各対向部を囲むように設けられている（１）から（５）のいずれかに記載のセンサ。
（９）
複数の前記センシング部の静電容量の変化に基づき、面内方向に加えられたせん断力の方向および大きさを算出する演算部をさらに備える（７）または（８）のいずれかに記載のセンサ。
（１０）
前記第１のリファレンス電極層が、伸縮性を有する（１）から（９）のいずれかに記載のセンサ。
（１１）
面内方向における前記第１の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい（１）から（１０）のいずれかに記載のセンサ。
（１２）
前記センサ電極層の第２の面に対向して設けられた第２のリファレンス電極層と、
前記第２のリファレンス電極層と前記センサ電極層との間に設けられたギャップ層と
をさらに備える（１）から（１１）のいずれかに記載のセンサ。
（１３）
前記ギャップ層は、面内方向に加えられるせん断力により弾性変形可能に構成された弾性層であり、
前記第２のリファレンス電極層および前記ギャップ層の少なくとも一方は、前記ギャップ層の弾性変形に応じて面内方向に変位し、前記センシング部の静電容量を変化させる第２のプローブ部を含む（１２）に記載のセンサ。
（１４）
前記センサ電極層は、伸縮性を有する（１３）に記載のセンサ。
（１５）
前記第２のリファレンス電極層の両面のうち、前記センサ電極層側とは逆側の面に設けられた第２の弾性層をさらに備え、
厚み方向における前記第２の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい（１２）から（１４）のいずれかに記載のセンサ。
（１６）
圧力を検出する第１のセンサと、
前記第１のセンサ上に設けられ、せん断力を検出する第２のセンサと
を備え、
前記第２のセンサは、（１）から（１５）のいずれかに記載の前記センサである積層型センサ。
（１７）
前記第１のセンサは、第３の弾性層を備え、
厚み方向における前記第３の弾性層の弾性率は、厚み方向における前記第１の弾性層の弾性率に比べて小さい（１６）に記載の積層型センサ。
（１８）
（１）から（１７）のいずれかに記載の前記センサを備える電子機器。
【符号の説明】
【００９９】
１０、１１０    電子機器
１１、１１１    センサモジュール
１２    ホスト機器
１３    コントローラＩＣ（演算部）
２０    センサ
２０Ａ    接続部
２０Ｂ    接続端子
２０ＥＭ    センサエレメント
２０ＳＥ    センシング部
２１、１２１    センサ電極層
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ    基材
２１Ｂ    保護層
２１Ｃ    パルス電極（第１の電極）
２１Ｄ    センス電極（第２の電極）
２１Ｃ1、２１Ｄ1    サブ電極を
２２、２３、１２２    電極基材
２２Ｂ    リファレンス電極層（第１のリファレンス電極）
２３Ｂ    リファレンス電極層（第２のリファレンス電極）
２２Ｃ、２２Ｄ    凸部
２２Ｅ    凹部
２４    弾性層（第１の弾性層）
２５、１２４    ギャップ層
２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ    接着層
２８    弾性層（第２の弾性層）
１１３    積層型センサ
１１４    第１のコントローラＩＣ
１１５    第２のコントローラＩＣ
１２０    第１のセンサ
１２３    弾性層（第３の弾性層）
１３０    第２のセンサ
１４０    ロボットハンド
Ｌ    電気力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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