(57)【要約】【課題】操作面に対する操作が導体によって行われたのか絶縁体によって行われたのかを判別できるとともに、操作面が押圧されたのか、又は操作面に対する導体の接触面積が増加したのかを判別可能な感圧タッチセンサの提供を目的とする。【解決手段】操作面１０ａに対する導体の近接、接触及び押圧を検知する感圧タッチセンサであって、操作面１０ａ側から順に、少なくとも、第一基板１０と、第一導電層１１と、第二導電層２１と、第二基板２０とが積層され、前記第一導電層と前記第二導電層とは離間しており、前記第一導電層及び前記第二導電層はそれぞれ独立に、自己容量方式の検出電極である、感圧タッチセンサ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面に対する導体の近接、接触及び押圧を検知する感圧タッチセンサであって、
前記操作面側から順に、少なくとも、第一基板と、第一導電層と、第二導電層と、第二基板とが積層され、前記第一導電層と前記第二導電層とは離間しており、
前記第一導電層及び前記第二導電層はそれぞれ独立に、自己容量方式の検出電極である、感圧タッチセンサ。
【請求項２】
前記操作面に対する導体の近接又は接触があった場合の、前記第一導電層の静電容量の変化量が、前記第二導電層の静電容量の変化量よりも大きい、請求項１に記載の感圧タッチセンサ。
【請求項３】
前記操作面に対する導体の近接又は接触があった場合における、前記第一導電層の静電容量の変化量が、
前記操作面に対する絶縁体の近接又は接触があった場合における、前記第一導電層の静電容量の変化量よりも大きい、請求項１又は２に記載の感圧タッチセンサ。
【請求項４】
前記操作面に対する導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が一定距離に縮まった場合における、前記第二導電層の静電容量の変化量が、
前記操作面に対する絶縁体の押圧によって前記離間距離が一定距離に縮まった場合における、前記第二導電層の静電容量の変化量よりも大きい、請求項１〜３の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
【請求項５】
前記導体の近接又は接触があると、前記第一導電層の静電容量が変化し、前記第二導電層の静電容量は実質的に変化せず、
前記導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が縮まると、前記第二導電層の静電容量が変化する、請求項１〜４の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
【請求項６】
前記第一導電層と前記第二導電層の間に弾性体からなる弾性層を備え、
前記弾性層は、前記押圧の無い状態で前記第一導電層と前記第二導電層の離間距離を維持し、前記押圧によって前記離間距離が縮まる際に圧縮変形される、請求項１〜５の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量の変化を自己容量方式で検出する感圧タッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自己容量方式の感圧タッチセンサにおいて、操作面に近い側の検出電極と、操作面から遠い側のＧＮＤ電極との２つの電極が積層されたものが知られている（例えば特許文献１）。通常、これら２つの電極間には弾性層が備えられており、操作面に対する押圧の程度に応じて、２つの電極間の離間距離が変化し、この変化に応じて生じる検出電極の静電容量の変化を自己容量方式で検出する。また、操作面を押圧せずに、近接する又は軽く触れた場合にも操作面に近い側の検出電極の静電容量の変化が起きるので、操作面のタッチされた箇所のＸＹ座標を特定することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１３２７３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の感圧タッチセンサでは、押圧によって静電容量が変化したのか、又は操作面に対する指の接触面積が増えたことによって静電容量が変化したのか、を判別することが難しいという問題がある。
この問題に対しては、２つの電極の上下関係を反対にして、操作面に近い側にＧＮＤ電極を配置し、操作面から遠い側に検出電極を配置する積層構造を採用することによって、押圧によってＧＮＤ電極と検出電極の離間距離が短縮した場合にのみ静電容量の変化が生じるようにできる。
しかし、上記の積層構造では、操作面に対する近接又は接触程度のフェザータッチでは操作面から遠い検出電極の静電容量が変わらないので、操作面のどの箇所で操作が行われたかを特定したり、操作面を押圧した物が導体であるか、絶縁体であるかを判別したりすることができない。導体と絶縁体の判別は、指と、その他の物との判別に有用である。
【０００５】
本発明は、操作面に対する操作が導体によって行われたのか絶縁体によって行われたのかを判別できるとともに、操作面が押圧されたのか、又は操作面に対する導体の接触面積が増加したのかを判別可能な感圧タッチセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］  操作面に対する導体の近接、接触及び押圧を検知する感圧タッチセンサであって、前記操作面側から順に、少なくとも、第一基板と、第一導電層と、第二導電層と、第二基板とが積層され、前記第一導電層と前記第二導電層とは離間しており、前記第一導電層及び前記第二導電層はそれぞれ独立に、自己容量方式の検出電極である、感圧タッチセンサ。
［２］  前記操作面に対する導体の近接又は接触があった場合の、前記第一導電層の静電容量の変化量が、前記第二導電層の静電容量の変化量よりも大きい、［１］に記載の感圧タッチセンサ。
［３］  前記操作面に対する導体の近接又は接触があった場合における、前記第一導電層の静電容量の変化量が、前記操作面に対する絶縁体の近接又は接触があった場合における、前記第一導電層の静電容量の変化量よりも大きい、［１］又は［２］に記載の感圧タッチセンサ。
［４］  前記操作面に対する導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が一定距離に縮まった場合における、前記第二導電層の静電容量の変化量が、前記操作面に対する絶縁体の押圧によって前記離間距離が一定距離に縮まった場合における、前記第二導電層の静電容量の変化量よりも大きい、［１］〜［３］の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
［５］  前記導体の近接又は接触があると、前記第一導電層の静電容量が変化し、前記第二導電層の静電容量は実質的に変化せず、前記導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が縮まると、前記第二導電層の静電容量が変化する、［１］〜［４］の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
［６］  前記第一導電層と前記第二導電層の間に弾性体からなる弾性層を備え、前記弾性層は、前記押圧の無い状態で前記第一導電層と前記第二導電層の離間距離を維持し、前記押圧によって前記離間距離が縮まる際に圧縮変形される、［１］〜［５］の何れか一項に記載の感圧タッチセンサ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の感圧タッチセンサは、操作面に対する操作が導体によって行われたのか絶縁体によって行われたのかを判別できるとともに、操作面が押圧されたのか、又は操作面に対する導体の接触面積が増加したのかを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態の高さ方向に沿う、非押圧時の断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態の部分分解斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態の高さ方向に沿う、押圧時の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線で弾性層３０の第一部分３１及び第二部分３３をＸＹ平面で切断した上面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の変形例における、弾性層３０の第一部分３１及び第二部分３３をＸＹ平面で切断した上面図である。
【図６】本発明の第二実施形態の高さ方向に沿う、非押圧時の断面図である。
【図７】図６のＩＸ−ＩＸ線で弾性層３０の第一部分３１及び第二部分３３をＸＹ平面で切断した上面図である。
【図８】本発明の第二実施形態の変形例の高さ方向に沿う、非押圧時の断面図である。
【図９】本発明の部材の一例であるセンサシートＳの上面図である。
【図１０】図９のＶＩＩ−ＶＩＩ線でセンサシートＳをＸＺ平面で切断した断面図である。
【図１１】本発明の部材の別の一例であるセンサシートＰの上面図である。
【図１２】比較例１の感圧タッチセンサについて、導体と絶縁体の何れかで押圧した場合の静電容量の変化をモニターした結果である。
【図１３】比較例２の感圧タッチセンサについて、導体と絶縁体の何れかで押圧した場合の静電容量の変化をモニターした結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、次の用語の意味は明細書全体にわたって適用される。
「操作面」は、操作する者が触れて押圧する面を意味する。
「平面視」は、感圧タッチセンサの操作面を見下ろす方向で見ることを意味する。
「高さ」は、感圧タッチセンサの積層方向に沿う長さを意味する。
数値範囲を表す「〜」は、その下限値以上、上限値以下を意味する。
【００１０】
本発明の第一態様は、操作面に対する導体の近接、接触及び押圧を検知する感圧タッチセンサであって、前記操作面側から順に、少なくとも、第一基板と、第一導電層と、第二導電層と、第二基板とが積層され、前記第一導電層と前記第二導電層とは離間しており、前記第一導電層及び前記第二導電層はそれぞれ独立に、自己容量方式の検出電極である、感圧タッチセンサである。
【００１１】
本発明の第一実施形態の感圧タッチセンサ１を図１の断面図に示す。感圧タッチセンサ１は、第一導電層１１が裏面に形成された第一基板１０と、第二導電層２１が表面（おもて面）に形成された第二基板２０と、第一基板１０と第二基板２０の間に挟まれた弾性層３０とを備えている。さらに第一基板１０と弾性層３０の間に第一樹脂層４１及び第一接着層４３を備え、第二基板２０と弾性層３０の間に第二樹脂層４２及び第二接着層４４を備えている。
【００１２】
弾性層３０は、操作面１０ａに対する押圧の無い状態で第一基板１０と第二基板２０の離間距離Ｌ、すなわち第一導電層１１及び第二導電層２１の離間距離Ｌを維持し、前記押圧によって離間距離Ｌが縮まる際に圧縮変形される第一部分３１を有する。また、前記押圧の無い状態では第一基板１０と第二基板２０の間に空隙３２を形成し、前記押圧によって離間距離Ｌが所定に縮まった際に空隙３２が無くなり、更に離間距離Ｌが前記所定を超えて縮まることを抑制する第二部分３３を有する。
平面視で第一部分３１と第二部分３３は互いに重ならず、互いに離間して位置する。
【００１３】
操作面１０ａの平面視の形状は特に限定されず、用途に応じて適宜設計され、例えば、正方形、矩形、円形、楕円形、その他の多角形等の形状が挙げられる。
操作面１０ａサイズは、特に限定されず、例えば、縦×横＝１ｃｍ〜１０ｃｍ×１ｃｍ〜１０ｃｍが挙げられる。
【００１４】
図２は、図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分分解斜視図である。図２において、弾性体からなる弾性層３０は４つの部分に分けて描かれているが、実際には、弾性層３０の各部分は単一の弾性体となるように一体化されている。４つの部分は、それぞれ、第一樹脂層４１の第二基板２０側の表面を覆う第一被覆層３０ａと、第二樹脂層４２の第一基板１０側の表面を覆う第二被覆層３０ｂと、アレイ状に配列された複数の円柱状の第一部分３１と、平面視で第二樹脂層４２の外周を囲むように土手を形成している第二部分３３とである。
【００１５】
第一被覆層３０ａと第二被覆層３０ｂの間で、第一部分３１及び第二部分３３以外の領域は空間になっている。その空間のうち、第二部分３３とその真上の第一被覆層３０ａの間の空間を空隙３２と呼ぶ。
【００１６】
弾性層３０の高さ方向、すなわち第二基板２０から第一基板１０の方向（Ｚ軸に沿う方向）に見て、第二部分３３の高さは第一部分３１の高さよりも低い。第一部分３１の高さと第二部分３３の高さの差分が、第一基板１０と第二基板２０の離間距離Ｌに関する非押圧時と押圧時の変化量の許容値である。この差分（許容値）が前述の所定である。
【００１７】
図３は、図１と同様に感圧タッチセンサ１のＸＺ面を切り出した断面図である。矢印が指す方向へ操作面１０ａに押圧力が加わると、第一部分３１が圧縮変形し、第一基板１０と第二基板２０の離間距離Ｌが短くなる。通常の使用においては、押圧力の検知精度を高める観点から、第一被覆層３０ａと第二部分３３の間の空隙３２が無くならない範囲で、つまり第一被覆層３０ａが第二部分３３の上面に接触しない範囲で使用されることが好ましい。しかし、図３に示すように、矢印が指す方向の押圧力が過度であり、空隙３２が無くなると、土手形状の第二部分３３が第一被覆層３０ａの更なる押し込みに対抗し、第一基板１０と第二基板２０の離間距離Ｌが更に縮まることを抑制する。この結果、第一部分３１が極度に圧縮されて第一部分３１に圧縮永久歪が蓄積されることを低減する。
【００１８】
以下、各層の詳細について順に説明する。
［カバー層、加飾層］
感圧タッチセンサ１の操作面は第一基板１０の表面である。第一基板１０の表面にはカバー層や加飾層が設けられていてもよく、カバー層又は加飾層が操作面であってもよい。
カバー層は第一基板１０の表面側を覆う部材である。カバー層は、光源からの光線を平面方向に導くライトガイド層を兼ねる層であってもよい。
加飾層は装飾、文字、図形、記号、絵柄、これらの組み合わせ、あるいはこれらと色彩との組み合わせによる任意の装飾が施された層である。加飾層は、例えば、カバー層に印刷を施すことにより形成できる。
【００１９】
カバー層の材料としては、例えば、樹脂、ガラス板等が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。これらの樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
カバー層の厚さは、例えば、０．０１ｍｍ〜２ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ〜１ｍｍがより好ましい。カバー層の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、充分な剛性が得られやすい。カバー層の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、感圧タッチセンサ１が過度に厚くなることを抑制しやすく、良好な検知精度が得られやすい。
【００２１】
［第一基板１０、第二基板２０］
第一基板１０及び第二基板２０としては、それぞれ独立に、例えば、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フィルム基板等が挙げられる。丈夫で高剛性とする観点ではプリント基板が好ましく、柔軟で高感度とする観点ではフレキシブルプリント基板、フィルム基板が好ましい。
【００２２】
第一基板１０及び第二基板２０の厚さは、それぞれ独立に、例えば０．０５ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。基板の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、充分な剛性が得られやすい。基板の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、感圧タッチセンサ１が過度に厚くなることを抑制しやすく、感度を高めやすい。
充分な剛性が得られやすい観点から、カバー層と第一基板１０の厚さの合計が１ｍｍ以上であることが好ましい。
剛性を付与するために、第二基板２０の第一基板１０と反対側の面に別の支持部材を設けてもよい。
【００２３】
第一基板１０及び第二基板２０の平面視形状は矩形状には限定されず、操作面１０ａの形状やサイズに応じて適宜設定すればよい。第一基板１０と第二基板２０の平面視形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２４】
［第一導電層１１、第二導電層２１］
第一導電層１１及び第二導電層２１は、それぞれ独立に静電容量の変化を検知する、自己容量方式の検知電極を構成する。各導電層が設けられる領域は、例えば、第一基板１０の裏面、第二基板２０の表面における、基板の周縁部を除く矩形状の領域である。
【００２５】
感圧タッチセンサ１の平面視において、第一導電層１１の外縁で囲む範囲内に、第二導電層２１が全て含まれていることが好ましい。この構成であれば、平面視で第一導電層１１が第二導電層２１を遮蔽しているので、操作面１０ａに導体が接した際に、第二導電層２１が第一導電層１１に先んじて、その導体の接触を検知することを防止できる。
上記の構成にすることが容易である観点から、第一導電層１１の平面視の面積Ａは、第二導電層２１の平面視の面積Ｂよりも大きいことが好ましい。
第一導電層１１及び第二導電層２１の平面視形状は、ベタ電極層であることが好ましい。一方、第一導電層１１がパターン電極層であると、操作面１０ａのＸＹ座標面のどの位置に対して操作が行われたかを特定することができる。この特定方法は、従来の感圧タッチセンサと同様の方法が採用される。
【００２６】
各導電層の導電性材料としては、それぞれ独立に、例えば、銅、銀、金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、導電性ポリマー、カーボンナノチューブ、カーボンペースト等が挙げられる。ＩＴＯは透明な導電層を形成するうえで有利である。また、金属の極細の配線（ナノワイヤ）からなる導電層も透明性が高い。
【００２７】
第一導電層１１及び第二導電層２１が構成する各検知電極には、各検知電極における静電容量を独立に処理する集積回路（不図示）が接続されている。各検知電極に接続される集積回路の数は特に限定されず、各検知電極の静電容量を独立に処理するのに足りる数の集積回路が備えられていればよい。例えば、各検知電極に対して集積回路が１つずつ備えられていてもよいし、２つの検知電極に対して１つの集積回路が備えられていてもよい。
【００２８】
［第一接着層４３、第二接着層４４］
第一接着層４３は、第一導電層１１が形成された第一基板１０の裏面と第一樹脂層４１とを密着させ、互いを固定する層である。第一接着層４３は、第一基板１０と第一樹脂層４１の密着面の一部のみに設けられていてもよいし、密着面の全部（全面）に設けられていてもよい。第一基板１０の押圧を弾性層３０に対して均一に加える観点から、前記密着面の全体に第一接着層４３が設けられていることが好ましい。
【００２９】
第二接着層４４は、第二導電層２１が形成された第二基板２０の表面と第二樹脂層４２とを密着させ、互いを固定する層である。第二接着層４４は、第二基板２０と第二樹脂層４２の密着面の一部のみに設けられていてもよいし、密着面の全部（全面）に設けられていてもよい。第一基板１０及び弾性層３０からの押圧を均一に受け止める観点から、前記密着面の全体に第二接着層４４が設けられていることが好ましい。
【００３０】
各接着層の材料として、それぞれ独立に、例えば、公知の硬化型接着剤（接着前は液状の接着剤）又は粘着剤（接着前はゲル状の感圧性接着剤）が挙げられる。また、各接着層は、基材層の両面に接着剤又は粘着剤が配置された基材型接着層であってもよい。基材型接着層としては、例えば公知の両面テープが挙げられる。
前記接着剤、粘着剤としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。前記硬化型接着剤は硬化時に揮発する溶剤を含む溶剤型であってもよいし、ホットメルト型であってもよい。
【００３１】
第一接着層４３及び第二接着層４４の厚みとしては、それぞれ独立に、例えば１μｍ〜７５μｍが挙げられる。前記硬化型接着剤を用いた接着層の厚みは、１μｍ〜２０μｍが好ましい。前記粘着剤を用いた接着層の厚みは、１０μｍ〜７５μｍが好ましい。
【００３２】
［第一樹脂層４１、第二樹脂層４２］
第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２は、それぞれ弾性層３０の第一被覆層３０ａの表面と第二被覆層３０ｂの裏面とに接着されている。これらは不図示の接着剤層によって接着されていてもよいし、公知の表面処理又は加熱処理によって直に接着されていてもよい。第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２の表面（接着面）には、接着力を向上させる目的で、物理的又は化学的な公知の表面処理が施されていてもよい。
【００３３】
第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２は、操作面１０ａに加えられた押圧力が弾性層３０に均一に伝達されるために、弾性層３０に対する平滑な表面を有する。仮に、第一樹脂層４１又は第二樹脂層４２が存在しないと、第一基板１０又は第二基板２０の弾性層３０に面する側に設けられた第一導電層１１又は第二導電層２１のパターンの凹凸が弾性層３０に対する押圧を不均一にすることがある。本実施形態では第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２が備えられているので、第一導電層１１及び第二導電層２１の凹凸が弾性層３０の押圧の不均一さに影響することが防止されている。また、逆に、第一導電層１１及び第二導電層２１が、局所的に弾性層３０の第一部分３１からの応力を受けて損傷することが防止されている。
【００３４】
第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２の樹脂材料は絶縁性であり、それぞれ独立に、例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＰＶＣ、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ウレタン等が挙げられる。これらの樹脂は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されていてもよい。
【００３５】
第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２の厚みとしては、それぞれ独立に、例えば、１０μｍ〜２００μｍが挙げられる。前述の樹脂材料を用いる場合、その厚みは、１０μｍ〜２００μｍが好ましく、２５μｍ〜１５０μｍがより好ましく、２５μｍ〜１００μｍがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、弾性層３０に対する押圧力を面方向に均一化することが容易である。上記範囲の上限値以下であると、操作面１０ａに対する入力の検知精度を高めることができる。
【００３６】
［弾性層３０］
弾性層３０は、例えば、第一被覆層３０ａを構成する弾性フィルムと、第一部分３１、第二部分３３及び第二被覆層３０ｂを構成する弾性基材シートとによって形成されている。弾性フィルムは、第一部分３１の天面に接着され、弾性基材シートと一体化される。
弾性フィルムの弾性材料と、弾性基材シートの弾性材料は、同じあってもよいし、異なっていてもよい。第一部分３１と第二部分３３の構成材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
弾性層３０のうち、弾性体からなる弾性材料によって構成されている必要があるのは、圧縮変形する第一部分３１のみであり、第二部分３３、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂは、弾性材料によって形成されていてもよいし、非弾性の硬質材料によって形成されていても構わない。硬質材料としては、例えば、エラストマー以外の樹脂、ガラス、金属、セラミックス、木材等が挙げられる。
【００３８】
弾性層３０がＺ方向に押圧されると、第一部分３１がＺ方向に圧縮されて変形する。この圧縮変形の程度が適当であり、押し心地が良好である観点から、前記弾性材料としては、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム等の熱硬化性エラストマー；ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系又はフッ素系等の熱可塑性エラストマー；或いはそれらの複合物等などが挙げられる。これらの中でも、繰り返しの押圧に対する寸法変化が小さい、即ち圧縮永久歪が小さい、シリコーンゴムが好ましい。前記弾性材料は、内部に気泡を含む発泡材料でもよいし、実質的な気泡を含まない非発泡材料でもよい。
【００３９】
前記弾性材料の厚み（高さ）を１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度は８５以下であることが好ましい。上記ショアＡ硬度が８５以下であれば、押圧された際に容易に弾性変形することができる。ただし、過度に軟らかいと、弾性変形後の回復が遅くなるため、上記のショアＡ硬度は１０以上であることが好ましい。
【００４０】
第一被覆層３０ａの厚さは、５μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。第一被覆層３０ａの厚さが前記範囲の下限値以上であれば、第一部分３１との接合強度を強くすることができる。第一被覆層３０ａの厚さが前記範囲の上限値以下であれば、操作面１０ａを押圧していない状態における第一導電層１１と第二導電層２１との距離を近づけやすく、押圧力の検知精度をより高くすることができる。
第二被覆層３０ｂの厚さの好ましい範囲は、第一被覆層３０ａの厚さの好ましい範囲と同じである。第一被覆層３０ａの厚さと第二被覆層３０ｂの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００４１】
第一部分３１の形状は、特に限定されず、例えば、円柱状、円錐台状、角柱状等の柱状が挙げられる。なかでも、耐久性に優れる点から、円柱状、円錐台状が好ましい。複数の第一部分３１の形状は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４２】
単一の第一部分３１のＸＹ方向の断面積は特に限定されず、例えば、柱状の断面積として、０．００５ｍｍ２〜４ｍｍ２が挙げられ、０．０２ｍｍ２〜０．８ｍｍ２が好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、押圧力が加わった際に高さ方向に圧縮変形することが容易になり、第一部分３１が圧縮せずに屈曲することを防止できる。上記範囲の上限値以下であると、指で押す程度の適度な押圧力で容易に圧縮変形させることができる。
ここで、柱状の断面積は、柱状の１／２の高さの位置で高さ方向に直交する断面をいう。柱状の断面積は、光学顕微鏡測定機等の公知の微細構造観察手段により測定できる。
【００４３】
弾性層３０が有する全ての第一部分３１の合計の断面積は、弾性材料の物性と設定する押し心地に応じて適宜設定され、第一被覆層３０ａ又は第二被覆層３０ｂの面積を１００％としたとき、前記合計の断面積は、例えば、０．１〜３０％が好ましく、０．５〜２０％がより好ましく、１〜１０％がさらに好ましい。
上記範囲であると、指で押す程度の適度な押圧力で容易に圧縮変形させることができる。
具体的には、例えば、前記合計の断面積を１〜１００ｍｍ２とすることができる。
【００４４】
第一部分３１の高さは特に限定されず、例えば、１μｍ〜３０００μｍが好ましく、５０μｍ〜２０００μｍがより好ましく、２００μｍ〜１０００μｍがより好ましく、３００μｍ〜１０００μｍがさらに好ましい。第一部分３１の高さが前記範囲の上限値以下であれば、操作面１０ａを押圧していない状態における第一導電層１１と第二導電層２１との距離を近づけやすく、押圧力の検知精度をより高くすることができる。また、操作面１０ａを押圧した際に操作面がへこむ感覚が抑制されやすく、通常のタッチパネルのように硬い面に触れているのと同じ感覚で操作しやすくなる。
ここで、第一部分３１の高さには、第一被覆層３０ａの厚さ及び第二被覆層３０ｂの厚さは含まれない。第一部分３１の高さは、光学顕微鏡測定機等の公知の微細構造観察手段により測定できる。
【００４５】
第一部分３１は第一被覆層３０ａと第二被覆層３０ｂに接続し、弾性層３０の厚み（Ｚ方向の長さ）を支える部材である。弾性層３０の厚みが部位によらず同じであれば、複数の第一部分３１の高さは実質的に同じである。
【００４６】
複数の第一部分３１の配置パターンは、特に限定されず、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂのＸ方向及びＹ方向に整列したパターン、千鳥状に配列したパターン等が挙げられる。図４に、図１のＩＶ−ＩＶ線で感圧タッチセンサ１を切断した平面図を示す。本実施形態では、Ｘ方向に４個、Ｙ方向に５個、合計２０個の第一部分３１が整列している。
【００４７】
弾性層３０が有する第一部分の個数は、複数でもよいし、１個でもよい。本実施形態の変形例として、図５に示すように、平面視で第二被覆層３０ｂの中央領域に形成された平面視矩形の第一部分３１を１個のみ備えた形態が挙げられる。この形態の場合、第一部分３１の弾性材料は内部に気泡を含む発泡材料であることが好ましい。
【００４８】
第一部分３１の個数は、例えば、１〜１０００個が好ましく、３〜１００個がより好ましく、４〜５０個がさらに好ましい。前記個数が前記範囲の下限値以上であれば、操作面１０ａを指で押す程度の適度な押圧力で弾性層３０を圧縮変形させることができる。前記個数が前記範囲の上限値以下であれば、指で押す程度の押圧力の検出精度を向上させることができる。
【００４９】
隣接する第一部分３１同士のピッチは、特に限定されず、０．１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜３ｍｍがより好ましい。前記ピッチが前記範囲の下限値以上であれば、操作面１０ａを指で押す程度の適度な押圧力で弾性層３０を圧縮変形させることができる。前記ピッチが前記範囲の上限値以下であれば、指で押す程度の押圧力の検出精度を向上させることができる。
【００５０】
弾性層３０が有する第二部分の個数は特に限定されず、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。
【００５１】
第二部分３３の高さは、第一部分３１の高さに応じて相対的に薄くなるように設定される。第一部分３１の高さを１００％として、第二部分３３の高さは、８０％以下が好ましい。操作面１０ａの押し込みの程度を大きく設定する場合には、例えば、５０％以下でもよく、３０％以下でもよい。
第一部分３１の圧縮永久歪を低減する観点から、第二部分３３の高さは、前記１００％に対して１０％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、３０％以上がさらに好ましく、５０％以上が特に好ましい。第一部分３１の圧縮に関する性質（圧縮特性）の線形性が良好な圧縮初期の領域を利用する観点から、第二部分３３の高さは、前記１００％に対して３０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。第二部分３３の高さが高い程、第一部分３１の圧縮初期の領域を利用して前記の離間距離Ｌを制御することができる。
したがって、第二部分３３の高さは、前記１００％に対して、例えば１０〜８０％の範囲、２０〜７０％の範囲、３０〜６０％の範囲、１０〜５０％の範囲、２０〜５０％の範囲、３０〜５０％の範囲等に設定することができる。
具体例として、第一部分３１の高さが２００μｍ超である場合、比較的高い場合に該当するので、第二部分３３の高さは第一部分３１の高さ（１００％）に対して、例えば８０％であれば、押し込みの可動範囲（許容範囲）は４０μｍ超になる。４０μｍ超の可動範囲があれば充分に押し込みが可能である。
ここで、第二部分３３の高さには、第二被覆層３０ｂの厚さは含まれない。第二部分３３の高さは、光学顕微鏡測定機等の公知の微細構造観察手段により測定できる。
【００５２】
弾性層３０が有する全ての第二部分３３の天面（第一基板１０側に露出する表面）の合計の面積の合計は、第一部分３１の過度な押し込みを抑制できるように適宜調整される。第一被覆層３０ａ又は第二被覆層３０ｂの面積を１００％としたとき、前記合計の面積は、例えば、１〜７０％が好ましく、６〜６０％がより好ましく、８〜５０％がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、操作面１０ａが過度に押し込まれた場合に、第一被覆層３０ａに接触した第二部分３３の天面が、押圧力に対して対抗し、それ以上の押し込みを容易に抑制することができる。
上記範囲の上限値以下であると、弾性層３０の弾性力を決定する主体である第一部分３１の設置領域を充分に確保することができる。さらに、上記範囲の上限値以下であると、第一被覆層３０ａと第二部分３３の接触面積が過度に大きくなり、その接触面において第一被覆層３０ａと第二部分３３とが互いに吸着することを防止できる。第一被覆層３０ａ及び第二部分３３を構成する材料がタック性を呈する場合、上記の吸着を防止することは、押圧の繰り返し操作を円滑に行う観点から重要である。
具体的には、例えば、前記合計の断面積を０．１〜１０ｍｍ２とすることができる。
【００５３】
弾性層３０において、全ての第一部分３１の前記断面の合計面積Ｓ１に対する、全ての第二部分３３の天面の合計面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）は、０．１以上が好ましく、１以上がより好ましい。Ｓ２／Ｓ１の比の上限値の目安は、例えば、１０程度が挙げられる。
上記範囲の下限値以上であると、操作面１０ａが過度に押し込まれた場合に、第一被覆層３０ａに接触した第二部分３３の天面が、押圧力に対して充分に対抗し、それ以上の押し込みを容易に抑制することができる。
上記範囲の上限値以下であると、弾性層３０の弾性力を決定する主体である第一部分３１の設置領域を充分に確保することができる。
弾性層３０において、前記合計面積Ｓ２＞前記合計面積Ｓ１の関係であることが好ましい。この関係であると、過度な押し込みに対して充分に対抗することができ、第一部分３１の圧縮永久歪を低減することがより容易になる。
【００５４】
本実施形態では、第二部分３３が第二被覆層３０ｂの第一基板１０側の面に形成されている場合を説明した。本発明の感圧タッチセンサが有する第二部分３３は第一被覆層３０ａの第二基板２０側の面に形成されていてもよい。
【００５５】
本実施形態では、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂの両方がある場合を説明した。感圧タッチセンサ１の弾性層３０において、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂの両方が無くても構わない。しかし、第一部分３１及び第二部分３３を一体的に構成して、これらの相対的な位置関係を保持することが容易である観点から、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂの何れか一方があることが好ましく、両方が有ることがより好ましい。
例えば、第一被覆層３０ａが無い場合、第二被覆層３０ｂに一体化された第一部分３１の天面が第一樹脂層４１の裏面に接着されていてもよい。また、第二被覆層３０ｂが無い場合、第一被覆層３０ａに一体化された第一部分３１の底面が第二樹脂層４２の表面に接着され、第二部分３３は第一被覆層３０ａに一体化されていてもよい。また、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂの両方が無い場合、第一部分３１の天面及び底面はそれぞれ第一樹脂層４１の裏面及び第二樹脂層４２の表面に接着され、第二部分３３の底面は第一樹脂層４１の裏面又は第二樹脂層４２の表面に接着されていてもよい。
【００５６】
次に、本発明の第二実施形態の感圧タッチセンサ２を説明する。
図６は感圧タッチセンサ２のＸＺ平面に沿う断面図であり、図７は、図６のＩＸ−ＩＸ線で弾性層３０の第一部分３１及び第二部分３３をＸＹ平面で切断した上面図である。感圧タッチセンサ２の弾性層３０以外の構成は、第一実施形態と同じであり、共通する部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００５７】
感圧タッチセンサ２では、弾性層３０の平面視において、複数の円形状の第一部分３１は第二部分３３の外側にあり、単一の正方形状の第二部分３３は複数の第一部分３１に囲まれている。第二部分３３の設置領域は、図示するように平面視で第二被覆層３０ｂの中央領域である。複数の円柱状の第一部分３１は、第二被覆層３０ｂの外縁に沿って、第二被覆層３０ｂの外周領域でほぼ等間隔に配置されている。
【００５８】
本実施形態のように、平面視で弾性層３０の中央領域に、第一部分３１よりも高さの低い第二部分３３が配置されていることによって、中央領域における積層方向（厚み方向）への光の透過性が優れる。したがって、図８に示すように、第二基板２０側の光源から第一基板１０へ向けて光を照射すると、感圧タッチセンサ２の中央領域を光が容易に透過して、被押圧面１０ａの中央領域を内部から均一に照らすことができる。
【００５９】
図８に示す感圧タッチセンサ２では、第一基板１０の被押圧面１０ａに加飾層５０が設けられており、第二基板２０の裏面に第二基板２０を支持する支持板５１が設けられ、支持板５１の第二基板２０の反対側に光源５２とその基材５３が設置されている。光源５２は例えばＬＥＤであり、基材５３は例えば光源５２に電流を供給する電源基板であり、支持板５１は例えば透明なアクリル基板であり、加飾層５０は例えば照光用に文字抜きされた樹脂フィルムである。図８に示す感圧タッチセンサ２の各層は透明材料によって構成されているので、光源５２から出射された光は、各層の中央領域を透過して、加飾層５０の表面から出射することができる。
【００６０】
本発明の感圧タッチセンサには、第二実施形態で説明したように、第二基板を支持する支持板、光源、光源用の基材等の任意の部材が備えられていてもよい。
【００６１】
＜操作面に対する近接又は接触の検知＞
［導体の場合］
感圧タッチセンサ１の操作面１０ａに導体が近接又は接触すると、第一導電層１１の方が第二導電層２１よりも導体に対して近いので、第一導電層１１の静電容量の変化量が、第二導電層２１の静電容量の変化量よりも大きい。この際、第二導電層２１が操作面１０ａから適当な距離で離間していれば、第二導電層２１の静電容量は殆ど変化しない。
【００６２】
非押圧時における操作面１０ａから第一導電層１１までの距離は、例えば、０.１ｍｍ〜１０ｍｍがこの好ましく、０.２〜５ｍｍがより好ましく、０.５ｍｍ〜３ｍｍがさらに好ましい。上記範囲であると、操作面１０ａに導体が近接又は接触したときに生じる第一導電層１１の静電容量の変化を大きくすることができる。
【００６３】
非押圧時における操作面１０ａから第二導電層２１までの距離は、例えば、０.２ｍｍ〜１０ｍｍがこの好ましく、０.５ｍｍ〜８ｍｍがより好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍがさらに好ましい。上記範囲であると、操作面１０ａに導体が近接又は接触したときには、第二導電層２１の静電容量の変化を小さく抑え、操作面１０ａが押圧された場合には第一導電層１１との距離を充分に縮めて、第二導電層２１の静電容量の変化を大きくすることができる。
【００６４】
［絶縁体の場合］
感圧タッチセンサ１の操作面１０ａに絶縁体が近接又は接触しても、第一導電層１１及び第二導電層２１の静電容量は殆ど変化しない。
【００６５】
［導体と絶縁体の判別］
操作面１０ａに対する導体の近接又は接触があった場合における、第一導電層１１の静電容量の変化量は、操作面１０ａに対する絶縁体の近接又は接触があった場合における、第一導電層１１の静電容量の変化量よりも大きい。
以上から、感圧タッチセンサ１の第一導電層１１の静電容量が変化し、第二導電層２１の静電容量が第一導電層１１の静電容量の変化よりも小さく、例えば第二導電層２１の静電容量が実質的に変化しなければ、操作面１０ａに導体が近接又は接触したと判定できる。
一方、絶縁体が操作面１０ａに近接又は接触しても検知電極の静電容量は実質的に変化しないので、その近接又は接触を検知しない。
【００６６】
＜操作面に対する押圧の検知＞
［導体の場合］
感圧タッチセンサ１の操作面１０ａを導体が押圧するときは、まず、上述の接触が起こり、第一導電層１１の静電容量が大きく変化する。次いで、押圧によって、互いに対向する第一導電層１１と第二導電層２１の間の離間距離が短縮する。この距離の変化に応じて、第一導電層１１及び第二導電層２１の静電容量がそれぞれ変化する。この際、操作面１０ａを押圧する導体と第二導電層２１との距離が近づくので、導体の接近による静電容量の変化が第二導電層２１に上積みされる。
さらに、導体の接触から押圧に移行する際に、導体と操作面１０ａとの近接又は接触の面積が増加する場合には、この面積の増加による静電容量の変化が、第一導電層１１の静電容量の変化に上積みされる。導体が、指や軟質の導電性エラストマーである場合に、このような増加が起こり得る。
【００６７】
［絶縁体の場合］
感圧タッチセンサ１の操作面１０ａを絶縁体が押圧するときは、上述の通り、前段階の接触による第一導電層１１の静電容量の変化は起こらない。押圧によって、互いに対向する第一導電層１１と第二導電層２１の間の離間距離が短縮する。この離間距離の変化に応じて、第一導電層１１及び第二導電層２１の静電容量がそれぞれ変化する。この際、操作面１０ａを押圧する絶縁体と第二導電層２１との距離は近づくが、絶縁体の接近による第二導電層２１の静電容量の変化は起こらない。
【００６８】
［導体と絶縁体の判別］
操作面１０ａに対する導体の押圧によって前記離間距離が一定距離（例えば、前記所定距離）に縮まった場合における、第二導電層２１の静電容量の変化量は、操作面１０ａに対する絶縁体の押圧によって前記離間距離が一定距離に縮まった場合における、第二導電層２１の静電容量の変化量よりも大きい。導体によって押圧した場合の第二導電層２１の静電容量の変化には、導体の接近による上積みが含まれるからである。
以上から、導体及び絶縁体によって押圧された場合の第二導電層２１の静電容量の変化を予め調べてそれぞれ検量線を作成しておき、絶縁体によって到達し得ない変化量があった場合に、導体による押圧であると判定することができる。
また、押圧以前の接触による第一導電層１１の静電容量の変化を検知し、次いで第二導電層２１の静電容量の変化が起きた場合には、導体による押圧であると判定することもできる。
さらに、押圧以前の接触による第一導電層１１の静電容量の変化が無く、第一導電層１１及び第二導電層２１の静電容量の変化がほぼ同等である場合に、絶縁体による押圧であると判定することができる。
【００６９】
以上説明したように、本発明の感圧タッチセンサの操作面に、前記導体の近接又は接触があると、少なくとも前記第一導電層の静電容量が変化し、前記導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が縮まると、少なくとも前記第二導電層の静電容量が変化する。前記導体による近接又は接触と、押圧とを容易に区別する観点から、前記導体の近接又は接触があると、前記第一導電層の静電容量が変化し、前記第二導電層の静電容量は実質的に変化せず、前記導体の押圧によって前記操作面と前記第二導電層との離間距離が縮まると、前記第二導電層の静電容量が変化することが好ましい。
【００７０】
本発明の感圧タッチセンサについて、操作面に対する「近接」とは、導体又は絶縁体が操作面に対して接触せず、且つ、導体又は絶縁体が操作面から少なくとも５ｍｍ以内の範囲に近づいた場合を意味する。
本発明の感圧タッチセンサについて、操作面に対する「接触」とは、導体又は絶縁体が操作面に対して接触し、且つ、導体又は絶縁体が操作面を押し込む程度が、「押圧」の場合と比べて０〜０．１倍である場合を意味し、例えば、非接触時の操作面を基準として、接触時の操作面の凹み又は操作面と第二導電層との離間距離の短縮が１０μｍ以下であることが好ましい。
本発明の感圧タッチセンサについて、操作面に対する「押圧」とは、導体又は絶縁体が操作面に対して接触し、且つ、導体又は絶縁体が操作面を押し込む程度が、「接触」の場合と比べて１０倍超である場合を意味し、例えば、非接触時の操作面を基準として、押圧時の操作面の凹み又は操作面と第二導電層との離間距離の短縮が１０μｍ超であることが好ましい。
【００７１】
本発明の感圧タッチセンサの操作面に対して近接、接触又は押圧する導体の電気伝導率は、１０−６Ｓ／ｍ以上が好ましく、１０−２Ｓ／ｍ以上がより好ましい。この電気伝導率の上限値の目安としては、例えば１０８Ｓ／ｍが挙げられる。
上記範囲であると、本発明の感圧タッチセンサを導体として容易に操作することができる。
【００７２】
本発明の感圧タッチセンサの操作面に対して近接、接触又は押圧する絶縁体の電気伝導率は、１０−６Ｓ／ｍ未満が好ましい。
上記範囲であると、本発明の感圧タッチセンサを絶縁体として容易に操作することができる。
【００７３】
＜感圧タッチセンサの製造方法＞
本発明の感圧タッチセンサは、従来の静電容量式の感圧タッチセンサの製造方法と同様の常法によって製造することができる。
第一導電層１１の形成方法としては、例えば、第一基板１０となる基板等に対して、導電性ペーストを印刷した後に加熱して硬化させる方法、金属粒子を含むインクを印刷する方法、金属箔又は金属蒸着膜を形成する方法が挙げられる。第一導電層１１には、エッチング等の公知方法によってパターンや配線を形成することができる。
第二導電層２１も第一導電層１１と同様に形成することができる。
【００７４】
図９及び図１０に示す様な、平面視でＴ字状のセンサシートＳを用いることもできる。センサシートＳは、正方形に近しい広い矩形領域ｓ１と細長い矩形領域ｓ２とからなる第二基板２０を備える。広い矩形領域ｓ１の中央部には、広い矩形領域ｓ１と相似形で導電性ポリマーからなる第二導電層２１が形成されている。細長い矩形領域ｓ２には、その長手方向に沿って中央部を横断するように銀ペーストからなる細長い配線２２が形成されており、配線２２の第一端部は第二導電層２１に接続され、配線の第二端部はカーボンからなる端子２３に接続されている。この端子２３を除く、第二導電層２１、配線２２及び第二基板２０の表面には、粘着剤からなる接着層（不図示）を介して、ＰＥＴシートからなる第二樹脂層４２が被覆している。
【００７５】
このようなセンサシートは、自己容量方式の検出電極として市販されているので、本発明の部材として市販品を用いることもできる。なお、上記の端子２３は、静電容量を入力信号として処理する集積回路（不図示）に接続可能とされている。
例えば、２つのセンサシートＳを準備して、各々を第一基板１０、第二基板２０としてそれぞれ用い、これらの導電層の間に弾性層３０を挟み、各センサシートＳの配線が形成された細長い矩形領域ｓ２を平面視で左右に１つずつ突出するように配置して積層する製造方法が挙げられる。
【００７６】
図１１に示す様なセンサシートＰを本発明の部材として用いることもできる。センサシートＰは、２つの正方形領域ｒ１，ｒ２を合わせた広い矩形領域ｐ１と、広い矩形領域の１つの短辺から突出した細長い矩形領域ｐ２とからなる基板６０を備える。広い矩形領域ｐ１が有する各正方形領域ｒ１，ｒ２の中央部には導電層６１，６３が各々形成され、各導電層６１，６３から１つずつ引き出された配線６２，６４が細長い矩形領域ｓ２に引き回されている。各配線６２，６４の端部には端子６５，６７が各々形成されている。これらの端子６５，６７を除く、各導電層６１，６３、各配線６２，６４及び基板６０の表面には、粘着剤からなる接着層（不図示）を介して、ＰＥＴシートからなる樹脂層６６が被覆している。
【００７７】
本発明の感圧タッチセンサを製造する際には、センサシートＰの２つの導電層６１，６３を互いに向き合わせるように、広い矩形領域ｐ１を点線で示す折り目Ｖで折り返し、その間に弾性層３０を挟んで積層する製造方法が挙げられる。このように折り返した基板６０のうち、一部は第一基板１０及び第一導電層１１として機能し、他部は第二基板２０及び第二導電層２１として機能する。基板６０の折り返しによって積層する方法は、第一基板１０、第二基板２０の位置合わせが容易である。
【００７８】
弾性層３０は、例えば次の方法で製造することができる。まず、第二樹脂層４２の表面に金型を用いたプレス成形により第一部分３１及び第二部分３３を有する第二被覆層３０ｂを一体的に形成する。又は、第二樹脂層４２の表面に第二被覆層３０ｂを形成した後、第二被覆層３０ｂの表面に別途形成した第一部分３１及び第二部分３３を配置して、接着剤や表面処理等の公知方法により接着する。
また、第一樹脂層４１の裏面に第一被覆層３０ａを形成する。
次いで、第一被覆層３０ａと第二被覆層３０ｂとを向い合せて、第一被覆層３０ａの向かい合う面と、第二被覆層３０ｂ上の第一部分３１の天面とを密着させ、公知方法により接着する。これにより第一樹脂層４１及び第二樹脂層４２に挟持された弾性層３０を形成することができる。
或いは、第一樹脂層４１の表面に第一部分３１及び第二部分３３をそれぞれ所望の位置で接着し、第二樹脂層４２を第一樹脂層４１に向い合せ、第一部分３１を挟んで接着する方法によって、第一被覆層３０ａ及び第二被覆層３０ｂを有しない弾性層３０を形成することができる。
【００７９】
カバー層と第一基板１０の接着、第一基板１０と第一樹脂層４１の接着、及び第二樹脂層４２と第二基板２０の接着は、例えば、接着剤や両面テープ等により行うことができる。
以上のように各層を積層することによって本発明の感圧タッチセンサを製造することができる。
【００８０】
以上説明したように、本発明の感圧タッチセンサにおいては、２つの自己容量方式の検出電極が平面視で重なるように積層されている。これにより、導体の操作面に対する近接及び接触を検知することができ、さらに導体による押圧と絶縁体による押圧とを区別することができる。
【実施例】
【００８１】
［実施例１］
サイプレス・セミコンダクタ社製の市販の静電容量検出基板（商品名：ＣＹ８ＣＫＩＴ−０４２ ＢＬＥ）を用いて、図１に示す構成の感圧タッチセンサ１を作製した。第一基板１０の操作面１０ａに、図示しないポリカーボネート板（厚さ２ｍｍ）のカバー層を接着して、以下の試験に用いた。
【００８２】
先端部が導体（φ９ｍｍ）のスタイラスペンＡと、先端部が絶縁体（φ９ｍｍ）のスタイラスペンＢを使用した。スタイラスペンＡの導体はＧＮＤに接続して使用した。無操作（０ｇ）の場合と、５ｇの荷重で操作面をフェザータッチした場合と、５０５ｇの荷重で操作面を押圧した場合について、静電容量に基づく第一電極（第一導電層１１）及び第二電極（第二導電層２１）の出力値をそれぞれ測定した。各場合の各電極における所定時間当たりの出力値の平均値を求めた。各平均値からノイズを除去した数値を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2019114208.tif 000003
【００８４】
実施例１の感圧タッチセンサによれば、導体によるフェザータッチ、導体による押圧、絶縁体によるフェザータッチ、及び絶縁体による押圧の４種類の操作を各電極における出力データから判別することができる。
まず、第二電極の出力よりも第一電極の出力が格段に大きければ、導体による操作であることが分かる。逆に、第一電極の出力と第二電極の出力が同等であれば、絶縁体による操作であることが分かる。つまり、第一電極と第二電極の出力の差から、導体及び絶縁体のうちいずれの操作であるのかを判定できる。
次いで、第二電極の出力値によって、押圧の程度が分かる。導体による押圧の方が、絶縁体による押圧よりも底上げされている。この点を考慮して、導体による押圧の検量線、絶縁体による押圧の検量線をそれぞれ予め準備しておき、第二電極の出力値から導体または絶縁体による押圧の程度を推定することができる。
【００８５】
［比較例１］
操作面側に近い第一電極が市販の静電容量検出基板に備えられた検出電極であり、操作面側から遠い第二電極がＧＮＤ電極である点以外は、実施例１と同様の構成を有する感圧タッチセンサを作製した。
導体である指と、先端部が絶縁体のスタイラスペンＢとを用いて、無操作（０ｇ）の場合と、３０ｇの荷重で操作面を押圧した場合と、１３０ｇの荷重で操作面を押圧した場合について、静電容量に基づく第一電極の出力値をモニターした。その結果を図１２に示す。
指で押圧した場合とスタイラスペンＢで押圧した場合の両方において、荷重の大きさに応じて出力が高くなった。
ここで、指で押圧した場合の出力データを見て、シグナルが４０００を超えた段階に達したときに、指による押圧の荷重が増したのか、指の接触面積が広くなっただけなのかを区別することができない。
一方、本発明の感圧タッチセンサによれば、上記を区別することができる。なぜならば、表１の結果から理解されるように、指（導体）による押圧が増した場合には、第一電極だけでなく第二電極のシグナル値も高くなるからである。もしも指の接触面積が広くなっただけであるならば、第一電極と第二電極の離間距離は変化しないので、第一電極のシグナルが高くなり、第二電極のシグナルは殆ど変化しない。
【００８６】
［比較例２］
操作面側に近い第一電極がＧＮＤ電極であり、操作面側から遠い第二電極が市販の静電容量検出基板に備えられた検出電極である点以外は、実施例１と同様の構成を有する感圧タッチセンサを作製した。
導体である指と、先端部が絶縁体のスタイラスペンＢとを用いて、無操作（０ｇ）の場合と、３０ｇの荷重で操作面を押圧した場合と、１３０ｇの荷重で操作面を押圧した場合について、静電容量に基づく第二電極の出力値をモニターした。その結果を図１３に示す。
指で押圧した場合とスタイラスペンＢで押圧した場合の両方において、荷重の大きさに応じて出力が高くなった。
ここで、指で押圧した場合の出力データと、スタイラスペンＢで押圧した出力データは階段の高さが同じである。したがって、これらの出力データを見て、どちらが指による押圧の出力データであり、どちらがスタイラスペンＢによる押圧の出力データであるのかを判別することができない。
一方、本発明の感圧タッチセンサによれば、上記を区別することができる。なぜならば、表１の結果から理解されるように、指による押圧の場合には、第一電極のシグナルが第二電極のシグナルよりも格段に高出力となり、絶縁体による押圧の場合には第一電極と第二電極のシグナルは殆ど同等となるからである。
【符号の説明】
【００８７】
１，２，３…感圧タッチセンサ、１０…第一基板、１０ａ…操作面、１１…第一導電層、２０…第二基板、２１…第二導電層、３０…弾性層、３０ａ…第一被覆層、３０ｂ…第二被覆層、３１…第一部分、３２…空隙、３３…第二部分、４１…第一樹脂層、４２…第二樹脂層、４３…第一接着層、４４…第二接着層、Ｓ…センサシート、Ｐ…センサシート、５０…加飾層、５１…支持板、５２…光源、５３…基材、６０…基板、６１…導電層、６２…配線、６３…導電層、６４…配線、６５…端子、６６…樹脂層、６７…端子、Ｖ…折り目
【図１】
2019114208.tif 000004
【図２】
2019114208.tif 000005
【図３】
2019114208.tif 000006
【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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