复合功能装置、其制造方法、触觉信息系统及信息输入装置制造方法及图纸

提供一种复合功能装置、其制造方法、触觉信息系统及信息输入装置，针对温度及压力等各种触觉信息，在各种凹凸图形、纸等的表面状态、信息机器的输入器件等的不同领域的宽广用途中可以在便宜而不损坏器件的情况下使比较接近人具有的触觉的信息处理成为可能。为此，采用可以对温度及压力任何一个都可以回应的强介电质或热电体，利用同一个触觉信息元件可同时温度、压力多个信息。另外，不仅检出信息，通过将强介电质或热电体做成悬臂梁或双支撑梁的中空结构，可以通过从外部电源经过上述电极通入电力，将检出的上述触觉信息的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及同时或分别检出温度及压力的复合功能装置及其制造方法，特别是涉及在以各种打印机及复印机、LBP等的记录媒体判别或个人计算机、PDA、便携式电话机为代表的信息机器的触摸屏，或食品用机器人、医疗用机器人、各种产业用机器人或各种安全系统中，可以对凹凸、摩擦、压力及温度这些触觉信息的每一个单独或对其组合进行检测的复合功能装置及其制造方法。
技术介绍
所谓与触觉相关联的器件，多数是将压力信息变换为电信号，作为其代表性的器件是利用压敏导电弹性体等的检测电容及检出电阻变化的器件。比如，在特开平5-81977号公报中提出一种在压敏导电弹性体的一方设置电极，而在另一方配置具有接触用凸部的接触子，利用在该触子上施加压力时，压敏导电弹性体的电阻改变的触觉传感器。另外，在特开平5-215625号公报(对应于USP5225959)中提出一种利用电容器原理，在电极间配置弹性体，可检出弹性体在压力作用下的变形引起的电容变化的触觉传感器。在特开平9-203671号公报中提出一种利用压电体检出温度及3轴方向的压力的触觉传感器。另外，在特开平5-216568号公报中记述了一种可以同时处理温度和压力的触觉输入输出装置。这是将压力传感器、压力执行器及温度传感器做成为针状形状，将其一组制成一个元件进行高密度排列而用作计算机的接口(界面)。不过，特开平5-81977号公报及特开平5-215625号公报中的触觉传感器可以检测一维方向上的压力，但不能检出三维方向上的压力，另外，特开平9-203671号公报可以检出温度及三维方向上的压力，但不能将检出的信号及预先选择的压力信息表现出来。另外，根据特开平9-203671号公报的专利技术，由于为了检出温度和压力使用不同的材料，在器件的制造中就必须将检出温度和压力用的不同材料在同一衬底上形成，也就存在制造过程变得复杂的问题。另外，在特开平5-216568号公报中，是可以同时处理压力和温度信息，但由于使用针状物，耐久性和可靠性方面也有问题。就是说，3种针状传感器和执行器的任何一个是，与人的触觉的分辨率，比如，指端，大概300μm，相比都要小的器件，一个针状物是极细的。因此，其机械强度很低。所以，虽然可以检出来自外部的信息，但是由于即使是在材料方面想出办法，机械强度也很小，破损的危险性很高。特别是，为了传送有关人有无位移及其大小的信号(传送在用手指等按压针状的物质的前端部的状态下手指有无位移及其大小)，必须施加很大电压，器件本身在本身的力的作用下发生机械破损的问题一直存在。此外，过去还存在任何一个器件发生破损，作为触觉器件的功能也就丧失了的问题。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于上述问题而完成的，其特征在于提供一种针对温度及压力等各种触觉信息，在各种凹凸图形、纸等的表面状态、信息机器的输入器件等的不同领域的宽广用途中可以在便宜而不损坏器件的情况下使比较接近人具有的触觉的信息处理成为可能的复合功能器件及触觉信息系统。另外，本专利技术的特征在于，即使是一个检出元件破损，也可以在确保其他元件的功能的同时，简化制造过程。本专利技术的复合功能装置，具备与多种触觉信息相对应的各个触觉信息部的触觉信息元件，上述各个触觉信息部，包含检出对应的上述触觉信息的第一功能和再现检出的上述触觉信息的一部分或全部的第二功能。在本专利技术的复合功能装置的一种实施方式中，上述各个触觉信息部，分别具有多个电极对，上述第一功能，是经过上述电极对得到上述触觉信息的检出信号，上述第二功能，通过从外部电源经过上述电极通入电力，将检出的上述触觉信息的一部分或全部变换为与上述检出信号相同的物理量或不同的物理量而再现。此外，本专利技术的复合功能装置的特征在于，通过将金属氧化物分割为多个部分并利用设置在各个部分上的电极，检出不同的多个信息。另外，本专利技术的复合功能装置的制造方法，其特征在于将金属氧化物层分割为多个部分，利用在各部分上设置的电极，检出不同的多个信息，且独立向衬底供给构成金属氧化物层的金属原料和氧原料而形成金属氧化物层。另外，本专利技术的信息输入输出装置，该装置根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制，其特征在于具有用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示单元；在利用上述菜单提示单元提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得单元；以及根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别单元。本专利技术的其他特点和优点可从参考下面的附图的描述而了解，附图中同样或类似的部件赋予同样的标号。附图说明包含在说明书中并构成其一部分的附图，示出本专利技术的具体实施方式，并且与说明书一起用来对本专利技术的原理予以说明。图1为示出本专利技术的实施方式1的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的概略剖面图。图2为示出本专利技术的实施方式2的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的第二例的概略剖面图。图3为示出本专利技术的复合功能装置(器件)中的触觉信息元件的概略平面图。图4为示出将触觉信息元件进行一维排列构成线传感器的样子的概略平面图。图5为示出将触觉信息元件进行一维排列构成二维传感器的样子的概略平面图。图6为示出本专利技术的复合功能装置的测定资料的模式图。图7为沿图6的A-A’的剖面图。图8为示出采用本专利技术的复合功能装置的压力检出例的特性图。图9为示出包含本专利技术的复合功能装置的触觉信息系统的一构成例的框图。图10A至10H为示出本专利技术的复合功能装置的制作步骤的概略剖面图。图11A至11I为示出本专利技术的复合功能装置的制作步骤的概略剖面图。图12为示出本专利技术的实施方式3的复合功能装置的构成的示图。图13为示出检出元件以二维方式排列构成的复合功能传感器部的示图。图14A及14B为示出本专利技术的实施方式4的复合功能装置的构成的示图。图15为示出本专利技术的实施方式5的复合功能装置的构成的示图。图16为示出用来验证本专利技术的一实施方式的复合功能装置的特性的基片图形的平面图。图17为示出用来验证本专利技术的一实施方式的复合功能装置的特性的基片图形的剖面图。图18为示出用来验证本专利技术的实施方式的复合功能装置的压力检测部(压力检测元件)的特性的示图。图19A至19G为示出本专利技术的实施方式的复合功能装置的制作方法的流程图。图20为示出温度及压力信息的检出处理的流程图。图21为示出在生成本专利技术的实施方式的金属氧化膜时使用的原料气体的活化原理的示图。图22为本专利技术的信息输入输出装置的实施方式1的构成模式表示图。图23为用来说明信息输入输出装置的功能构成的示图。图24为示出构成机器显示兼输入部的触觉显示元件的配置例的示图。图25为本专利技术的信息输入输出装置的实施方式2的构成模式表示图。图26为用来说明本专利技术的信息输入输出装置的实施方式3的功能的功能构成图。图27为示出可以利用计算机实现信息输入输出装置的功能的计算机系统的构成例的框图。具体实施例方式首先，对复合功能装置予以说明，之后对其组成的信息输入输出装置予以说明。<复合功能装置> A.实施方式(1)实施方式1下面利用图1对本实施方式予以说明。在图1中示出的触觉信息元件中，5是衬底，为硅、玻璃、金属、塑料等材料。4是弹性体，为硅、玻璃、金属、塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机程序，该程序用来执行根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制的信息输入输出方法，其特征在于具有：用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示工序；在利用上述菜单提示工序提示的多个 菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得工序；以及根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用户鉴别工序。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-26 245299/2002;JP 2002-9-6 261533/2002;J1.一种计算机程序，该程序用来执行根据有关操作对象机器的用户的用户鉴别结果对上述对象机器进行控制的信息输入输出方法，其特征在于具有用来对操作上述对象机器的多个菜单项目进行一览提示的菜单提示工序；在利用上述菜单提示工序提示的多个菜单项目之中，根据上述用户以手指接触的菜单项目的位置取得上述用户的触觉信息的触觉信息取得工序；以及根据利用上述触觉信息取得单元取得的触觉信息元进行上述用户的鉴别的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子典夫，小楠誠，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]