(57)【要約】【課題】抵抗値の測定レンジを大きく取れる感圧素子を提供する。【解決手段】本開示の感圧素子は、弾性変形可能な筐体と、筐体の内部空間に封入される導電性の流動体と、筐体の内部空間に設けられた複数の電極と、を備える。本開示の感圧素子は、筐体に押圧力が加わると、弾性変形することによって電極間の電流経路の断面積が変化する。本開示の感圧素子では、流動体で形成される電極間の電流通路の断面積を変化させることによって、抵抗値の測定レンジを広く取ることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な筐体と、
前記筐体の内部空間に封入される導電性の流動体と、
前記筐体の内部空間に設けられた複数の電極と、
を備え、
前記筐体に押圧力が加わると、弾性変形することによって前記電極間の電流経路の断面積が変化する、感圧素子。
【請求項２】
前記筐体は、
基部と、
前記基部から離れて対向する弾性変形可能な押圧基材と、
前記基部と前記押圧基材との間に設けられ、前記基部と前記押圧基材と協働して前記内部空間を画定する枠状の支持部と、
を備える、請求項１に記載の感圧素子。
【請求項３】
前記流動体は、液体またはゲルである、請求項２に記載の感圧素子。
【請求項４】
前記基部と、前記押圧基材と、前記支持部とは、絶縁材料で作られる、請求項２または３に記載の感圧素子。
【請求項５】
前記押圧基材に、前記押圧基材に対する押圧によって前記電極間に移動し、前記電極間の電流経路の断面積を減少させる可動壁をさらに備える、請求項２〜４のいずれか一項に記載の感圧素子。
【請求項６】
前記可動壁は、絶縁材料で作られる、請求項５に記載の感圧素子。
【請求項７】
前記可動壁の一部は、前記電極間に設けられる、請求項５または６に記載の感圧素子。
【請求項８】
前記内部空間内に、前記基部に設けられた固定壁をさらに備える、請求項２〜７のいずれか一項に記載の感圧素子。
【請求項９】
前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極は、前記基部に設けられる、請求項２〜８のいずれか一項に記載の感圧素子。
【請求項１０】
前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極は、前記支持部に設けられる、請求項２〜９のいずれか一項に記載の感圧素子。
【請求項１１】
前記可動壁は、前記基部と前記押圧基材との対向方向に見た場合に、前記基部上に設けられた少なくとも１つの電極を囲うように形成されている、請求項５に記載の感圧素子。
【請求項１２】
前記可動壁は、前記基部と前記押圧基材との対向方向に見た場合に、枠状に形成されている、請求項１１に記載の感圧素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の感圧素子と、
前記感圧素子の前記電極と配線を介して接続され、前記電極間の電気抵抗を検出する検出部と、
を備えた、感圧装置。
【請求項１４】
前記検出部は、前記電極間の電気抵抗の変化量に基づいて、押圧された位置および押圧力の大きさの少なくとも一方を検知する、請求項１３に記載の感圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、感圧素子、およびこの感圧素子を備えた感圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の感圧装置として、ゴム弾性材の変形に応じた電気抵抗の変化を検出することによって押圧の付加を検出する変形センサシステムが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１５は、従来の感圧装置の構成図である。図１５に示す感圧装置は、センサ本体１１２と、電極１１３ａ〜１１３ｈと、検出部１２２と、を備える。センサ本体１１２は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するゴム弾性材からなり、押圧を受け得る力受面１１２ａを有する。センサ本体１１２に用いられているゴム弾性材は、無変形時に電気抵抗が最も小さくなり、変形時に電気抵抗が大きくなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０２０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、ゴム弾性材を使用しているため、押圧による変形量が小さく、抵抗値の測定レンジが狭いという課題がある。
【０００６】
したがって、本開示は、前記従来の課題を解決するものであり、押圧による変形量を大きくし、抵抗値の測定レンジの広い感圧素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様である感圧素子は、
弾性変形可能な筐体と、
前記筐体の内部空間に封入される導電性の流動体と、
前記筐体の内部空間に設けられた複数の電極と、
を備え、
前記筐体に押圧力が加わると、弾性変形することによって前記電極間の電流経路の断面積が変化する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の感圧素子によれば、押圧による変形量を大きくし、抵抗値の測定レンジを広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示に係る実施の形態１の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。
【図２】本開示に係る実施の形態１の感圧素子の概略断面図である。
【図３】本開示に係る実施の形態１の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図。
【図４】本開示に係る実施の形態１の感圧素子１０において抵抗値と電極間の電流経路の断面積との関係を示す図である。
【図５】本開示に係る実施の形態２の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。
【図６】本開示に係る実施の形態２の感圧素子の概略構成図である。
【図７】本開示に係る実施の形態２の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【図８】本開示に係る実施の形態１の感圧素子と実施の形態２の感圧素子との抵抗値の変動の比較を示した図である。
【図９】本開示に係る実施の形態３の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。
【図１０】本開示に係る実施の形態３の感圧素子の概略構成図である。
【図１１】本開示に係る実施の形態３の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【図１２】本開示に係る実施の形態４の感圧装置の概略構成図である。
【図１３】本開示に係る実施の形態４の感圧装置の概略構成図である。
【図１４】本開示に係る実施の形態４の感圧装置の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【図１５】従来の感圧素子を備えた変形センサシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の第１の態様に係る感圧素子は、
弾性変形可能な筐体と、
前記筐体の内部空間に封入される導電性の流動体と、
前記筐体の内部空間に設けられた複数の電極と、
を備え、
前記筐体に押圧力が加わると、弾性変形することによって前記電極間の電流経路の断面積が変化する。
【００１１】
このような構成により、筐体を押圧することによって流動体が変形するため、流動体で形成される電極間の電流経路の断面積を変化させることができる。流動体は、ゴム弾性部材よりも変形量が大きいため、本開示の感圧素子では、ゴム弾性材を備えた感圧素子よりも電極間の抵抗値を増大させることができる。そのため、本開示の感圧素子では、抵抗値の測定レンジを広く取ることが可能となる。
【００１２】
本開示の第２の態様に係る感圧素子においては、前記第１の態様における前記筐体は、
基部と、
前記基部から離れて対向する弾性変形可能な押圧基材と、
前記基部と前記押圧基材との間に設けられ、前記基部と前記押圧基材と協働して前記内部空間を画定する枠状の支持部と、
を備える。
【００１３】
このような構成により、押圧基材が押圧されると、流動体が大きく変形するため、電極間の電流経路の断面積を小さくすることができる。その結果、電極間の抵抗値を増大させることができるため、抵抗値の測定レンジを広く取ることが可能となる。
【００１４】
本開示の第３の態様に係る感圧素子においては、前記第２の態様における前記流動体は、液体またはゲルである。
【００１５】
このような構成により、押圧基材を押圧した場合に、流動体の変形量を大きくすることができる。その結果、抵抗の測定レンジを大きく取ることができる。
【００１６】
本開示の第４の態様に係る感圧素子においては、前記第２又は３の態様における前記基部と、前記押圧基材と、前記支持部とは、絶縁材料で作られる。
【００１７】
このような構成により、電極間を流れる電流が基部と、押圧基材と、支持部と、に漏れることがなく、電極間の抵抗値を正確に検出することができる。
【００１８】
本開示の第５の態様に係る感圧素子においては、前記第２〜４のいずれかの態様における前記押圧基材に、前記押圧基材に対する押圧によって前記電極間に移動し、前記電極間の電流経路の断面積を減少させる可動壁をさらに備える。
【００１９】
このような構成により、さらに電極間の電流経路の断面積を減少させることができる。その結果、抵抗値の測定レンジをさらに広く取ることができる。
【００２０】
本開示の第６の態様に係る感圧素子においては、前記第５の態様における前記可動壁は、絶縁材料で作られる。
【００２１】
このような構成により、電極が導通することを、可動壁を介して、抑制できる。
【００２２】
本開示の第７の態様に係る感圧素子においては、前記第５又は６の態様における前記可動壁の一部は、電極間に設けられる。
【００２３】
このような構成により、押圧基材の押圧時に、可動壁が電極間の電流経路の断面積を確実に減少させることができる。
【００２４】
本開示の第８の態様に係る感圧素子においては、前記第２〜７のいずれかの態様における前記内部空間に、前記基部に設けられた固定壁をさらに備える。
【００２５】
このような構成により、押圧基材の押圧時に、電極間の電流経路の断面積を確実に減少させることができる。
【００２６】
本開示の第９の態様に係る感圧素子においては、前記第２〜８のいずれかの態様における前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極は、前記基部に設けられる。
【００２７】
このような構成により、電極を安定して設けることができる。
【００２８】
本開示の第１０の態様に係る感圧素子においては、前記第２〜９のいずれかの態様における前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極は、前記支持部に設けられる。
【００２９】
このような構成により、電極を安定して設けることができる。
【００３０】
本開示の第１１の態様に係る感圧素子においては、前記第５の態様における前記可動壁は、前記基部と前記押圧基材との対向方向に見た場合に、前記基部上に設けられた少なくとも１つの電極を囲うように形成されている。
【００３１】
このような構成により、電極間の電流経路の断面積をより簡単に減少させることができる。
【００３２】
本開示の第１２の態様に係る感圧素子においては、前記第１１の態様における前記可動壁は、前記基部と前記押圧基材との対向方向に見た場合に、枠状に形成されている。
【００３３】
このような構成により、押圧基材の押圧時に、電極の周囲を囲うことができる。そのため、電極間の電流経路の断面積をより簡単に減少させることができる。
【００３４】
本開示の第１３の態様に係る感圧装置においては、前記第１〜１２のいずれかの態様における前記感圧素子と、
前記感圧素子と配線を介して接続され、前記電極間の電気抵抗を検出する検出部と、
を備える。
【００３５】
このような構成により、抵抗値の測定レンジを広く取ることができる。また、感圧装置の耐久性を向上させることができる。
【００３６】
本開示の第１４の態様に係る感圧装置においては、前記第１３の態様における前記検出部は、前記電極間の電気抵抗の変化量に基づいて、押圧された位置および押圧力の大きさの少なくとも一方を検知する。
【００３７】
このような構成により、押圧基材上において押圧された位置又は大きさを検知することができる。
【００３８】
（本開示に係る一形態を得るに至った経緯）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した、ゴム弾性材からなる感圧素子に関し、鋭意研究したところ、ゴム弾性材の変形量が小さいことから、抵抗値の測定レンジが小さいという課題を新たに見出した。
【００３９】
ゴム弾性材からなる感圧素子では、押圧による変形量が小さく、押圧した際に、電極間の電流経路の断面積を小さくすることが困難である。このため、ゴム弾性材からなる感圧素子では、電極間の抵抗値の増加量が小さく、抵抗の測定レンジを大きく取ることができない。
【００４０】
そこで、本発明者らは、これらの課題を解決すべく、導電性の流動体を備えた感圧素子の構成を見出し、本開示に至った。以下、実施の形態を挙げ、本開示についてより詳細に説明する。
【００４１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
（実施の形態１）
本開示に係る実施の形態１の感圧素子について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
［全体構成］
図１は、本開示に係る実施の形態１の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。図２は、本開示に係る実施の形態１の感圧素子の概略断面図である。図３は、本開示に係る実施の形態１の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【００４４】
図１及び図２に示すように、実施の形態１の感圧素子１０は、弾性変形可能な筐体１９と、筐体１９の内部空間１３に封入される導電性の流動体１５と、筐体１９の内部空間１３に設けられた複数の電極１６と、を備える。実施の形態１の感圧素子１０は、筐体１９に押圧力が加わると、弾性変形することによって流動体１５が変形し、電極１６間の電流経路の断面積が変化する。
【００４５】
実施の形態１の感圧素子１０の構成を具体的に説明する。
図２に示すように、筐体１９は、基部１１と、基部１１から間隔を空けて対向する押圧基材１２と、基部１１と押圧基材１２との間に設けられた枠状の支持部１４と、を備える。枠状の支持部１４は、基部１１と押圧基材１２と協働して、内部空間１３を形成している。内部空間１３には、流動体１５が封入されている。この流動体１５の封入された内部空間１３には、２つの電極１６が対向するように支持部１４に設けられている。
【００４６】
次に、実施の形態１の感圧素子１０の各構成部品について説明する。
【００４７】
＜基部＞
基部１１は、板状の部材で構成されている。基部１１は、例えば、ガラス等の絶縁材料から作られている。図３に示すように、基部１１は、押圧基材１２が押圧を受けても変形しない程度の剛性を有する。例えば、押圧基材１２が押圧されて変形した場合、基部１１は、流動体１５を介して押圧力を受ける。押圧力を受けた場合において、基部１１は、押圧方向に沿って歪曲しないものである。基部１１の厚さは、例えば、感圧素子１０の耐久性及び薄型化を考慮して、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。なお、基部１１の厚さは、例示として示したものであり、この寸法に限定されない。
【００４８】
＜押圧基材＞
押圧基材１２は、弾性変形可能なフィルム状の部材で構成されている。押圧基材１２は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）等の絶縁材料から作られている。図２及び図３に示すように、押圧基材１２は、押圧力を受けると押圧方向に沿って凸状に変形し（図３に示す状態）、外圧を受けなくなると元の形状（図２の状態）に戻るものである。押圧基材１２の厚さは、例えば、５０〜１００μｍである。なお、押圧基材１２の厚さは、例示として示したものであり、この寸法に限定されない。
【００４９】
＜支持部＞
支持部１４は、枠状の部材で構成されている。支持部１４は、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂等の絶縁材料から作られる。支持部１４は、基部１１の周縁上に設けられ、基部１１と押圧基材１２と協働して、流動体１５を封入する内部空間１３を画定している。例えば、内部空間１３は、流動体１５が漏れないように密閉された空間であってもよい。
【００５０】
＜流動体＞
流動体１５は、基部１１と押圧基材１２と支持部１４とで形成される内部空間１３に封入される。流動体１５は、導電性を有しており、２つの電極１６間の電流経路を形成している。流動体１５は、例えば、導電性液体又は導電性ゲルである。導電性液体として、例えば、導電率５μＳ／ｃｍ〜１００ｍＳ／ｃｍの液体を用いることができる。また、導電性液体は、例えば、１−Ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅなどのイオン液体、又はリチウム塩若しくはアンモニウム塩などの電解質水溶液であってもよい。導電性ゲルは、例えば、これらの溶液をゲル化した導電性高分子ゲルといったゲル状の物質であってもよい。流動体１５は、これらの導電性液体又は導電性ゲルに限定されず、押圧による変形量が大きく、かつ導電性を有するものであればよい。
【００５１】
＜電極＞
電極１６は、図１及び図２に示すように、流動体１５が封入された内部空間１３において、２つの電極１６が対向するように支持部１４に設けられている。２つの電極１６は、流動体１５を介して電気的に接続される位置にあればよい。また、押圧基材１２が押圧されたとき、押圧基材１２及び流動体１５の変形した部分（押圧部）が２つの電極間に位置するように、２つの電極１６が対向していればよい。電極１６は、例えば、銀、カーボン、銅箔などの導電性材料から作られている。なお、電極１６は、支持部１４に設けることに限定されない。例えば、２つの電極１６は、基部１１上に設けてもよい。また、電極１６は、２つに限られず、少なくとも２つ以上有していればよい。
【００５２】
次に、実施の形態１の感圧素子１０を備えた感圧装置について説明する。
【００５３】
図１に示すように、実施の形態１の感圧素子１０を備えた感圧装置では、感圧素子１と、感圧素子１０の電極１６と配線２１を介して接続される検出部２２と、を備える。
【００５４】
以下、検出部２２について具体的に説明する。
＜検出部＞
検出部２２は、２つの電極間の電気抵抗の変化を検出する。例えば、検出部２２は、電極間に一定の電圧を印加した場合に、２つの電極間の電流経路を流れる電流を検出する。この場合、検出部２２は、押圧基材１２が押圧力を受けていない状態（無負荷状態）にて最大電流を検出する。一方、押圧基材１２が押圧力を受けている状態（負荷状態）においては、押圧力を受けて変形した部位の電気抵抗が大きくなるため、無負荷状態で検出された電流より小さい電流を検出する。このように、検出部２２は、一定の電圧を印加した場合の電流値の変化を検出することによって、２つの電極間の抵抗値の変化を測定している。なお、検出部２２における抵抗値の検出は、電流の検出によって行うものに限られるものではない。例えば、検出部２２は、電極間に一定の電流を流し、電圧の変化を検出することによって、抵抗値の変化を検出してもよい。
【００５５】
［動作］
実施の形態１の感圧素子１０の動作について説明する。
まず、実施の形態１の感圧素子１０において、押圧基材１２が押圧力を受けていない状態（無負荷状態）について説明する。図２に示すように、押圧力を受けていない状態（無負荷状態）では、２つの電極間の電流経路（図２中の黒矢印Ａ１）の断面積が最大となる。この場合、２つの電極間の電気抵抗は、最小となる。
【００５６】
次に、実施の形態１の感圧素子１０において、押圧基材１２が押圧力を受けている状態（負荷状態）について説明する。図３に示すように、押圧基材１２が押圧力を受けている状態では、押圧基材１２が押圧方向に沿って（基部１１に向かって）凸状に変形する。押圧基材１２の凸状の変形に応じて、流動体１５が凹状に変形する。その結果、押圧基材１２及び流動体１５が変形した部分（押圧部）において、２つの電極間の電流経路（図３中の黒矢印Ａ２）の断面積が、無負荷状態に比べて小さくなる。このとき、押圧基材１２が受ける押圧力が大きいほど、流動体１５の変形量が増大する。流動体１５の変形量が増大すると、２つの電極間の電流経路の断面積が小さくなる。その結果、２つの電極間の抵抗値が大きくなる。
【００５７】
［効果］
実施の形態１の感圧素子１０の効果について説明する。
図４は、本開示に係る実施の形態１の感圧素子１０において抵抗値と電極間の電流経路の断面積との関係を示す図である。図４において、縦軸は、抵抗値を示し、横軸は、２つの電極間の電流経路の断面積を示す。なお、図４に示す結果は、流動体１５が封入される内部空間１３の寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍであって、流動体１５に抵抗率０．１Ω・ｍの導電性液体を用いた場合の計算結果の例である。なお、図４における横軸の断面積は、押圧力の大きさに反比例する。したがって、押圧力が大きいほど、断面積は小さくなる。
【００５８】
図４に示すように、２つの電極間の電流経路の断面積が最大の１０ｍｍ２の場合（無負荷状態の場合）、２つの電極間の抵抗値は、約１００Ωで最小となる。一方、押圧基材１２が押圧力を受けて、２つの電極間の電流経路の断面積が小さくなると、抵抗値が増大する。特に、断面積が２ｍｍ２以下の領域（押圧力が大きい領域）では、他の領域と比べて、抵抗値が顕著に大きくなっている。例えば、図４に示すように、断面積が０．２５ｍｍ２付近では、抵抗値は約３ｋΩとなっている。このように、実施の形態１の感圧素子１０では、図４に示すように、抵抗値の測定レンジを約１００Ω〜約３ｋΩと広く取ることができる。なお、上記の２つの電極間の電流経路の断面積の数値及び抵抗値の測定レンジの数値は、説明を容易にするため例示として挙げたものであって、これらの数値に限定されるものではない。
【００５９】
以上のように、実施の形態１の感圧素子１０では、導電性の流動体１５を用いた構成を有している。流動体１５は、ゴム弾性材よりも変形しやすいため、同じ押圧力を受けた場合に、押圧による変形量が大きくなる。そのため、実施の形態１の感圧素子１０では、押圧による流動体１５の変形によって、２つの電極間の電流経路の断面積の減少量が、ゴム弾性材から成る感圧素子に比べて、大きくなる。その結果、実施の形態１の感圧素子１０は、抵抗値の測定レンジを大きく取ることができる。
【００６０】
実施の形態１の感圧素子１０を備えた感圧装置では、電極間の抵抗値の変化を検出部２２によって検出し、機器の様々な機能の操作を行うことができる。
【００６１】
なお、実施の形態１の感圧素子１０では、筐体１９において押圧基材１２のみが押圧されて弾性変形する構成について説明したが、これに限られない。例えば、基部１１又は支持部１４が弾性変形する筐体１９であってもよい。このような構成によって、任意の方向から押圧することによって、電極間の電流経路の断面積を減少させることができる。その結果、感圧素子１０の抵抗値の測定レンジを大きく取ることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本開示に係る実施の形態２の感圧素子について図面を参照しながら説明する。実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
図５は、本開示に係る実施の形態２の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。図６は、本開示に係る実施の形態２の感圧素子の概略断面図である。図７は、本開示に係る実施の形態２の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【００６４】
実施の形態２において、実施の形態１と異なるところは、内部空間１３に可動壁１７が設けられている点である。
【００６５】
実施の形態２の感圧素子１０ａにおける可動壁１７について説明する。
＜可動壁＞
図５及び図６に示すように、可動壁１７は、押圧基材１２に設けられている。可動壁１７は、押圧基材１２に対して押圧力が加わると、対向する２つの電極１６との間に位置するように移動する。実施の形態２における可動壁１７は、特に限定されるものではないが、直方体の形状を有している。可動壁１７は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性材料で作られている。
【００６６】
［動作］
実施の形態２の感圧素子１０ａの動作について説明する。
まず、実施の形態２の感圧素子１０ａにおいて、押圧力を受けていない状態（無負荷状態）について説明する。図６に示すように、押圧力を受けていない状態（無負荷状態）においては、２つの電極１６の間に可動壁１７の一部が位置する。そのため、２つの電極間の電流経路（図６中の黒矢印Ａ３）の断面積が、実施の形態１のときと比べて小さくなっている。
【００６７】
次に、実施の形態２の感圧素子１０ａにおいて、押圧力を受けている状態（負荷状態）について説明する。図７に示すように、押圧力を受けている状態（負荷状態）では、押圧基材１２が押圧方向に沿って（基部１１に向かって）凸状に変形する。このとき、押圧基材１２に設けられた可動壁１７が基部１１に向かって移動し、２つの電極間の電流経路（図７中の黒矢印Ａ４）の断面積をさらに減少させる。実施の形態２では、実施の形態１と比べて、２つの電極間の電流経路の断面積をさらに減少させることができるため、電極間の抵抗値をさらに増大させることができる。また、実施の形態２では、押圧力を大きくしていくと、可動壁１７が基部１１に接触する。そのため、２つの電極間の電流経路の断面積を限りなく０に近づけることができる。その結果、実施の形態２の感圧素子１０ａは、実施の形態１と比べて、さらに電極間の抵抗値を大きくすることができる。
【００６８】
［効果］
実施の形態２の感圧素子１０ａの効果について説明する。
図８は、本開示に係る実施の形態１の感圧素子と実施の形態２の感圧素子との抵抗値の変動の比較を示す図である。図８において、縦軸は、抵抗値を示し、横軸は、２つの電極間の電流経路の断面積を示す。なお、図８に示す結果は、流動体１５が封入される内部空間１３の寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍであって、流動体１５に抵抗率０．１Ω・ｍの導電性液体を用いた場合の計算結果の例である。また、可動壁１７の寸法は、１０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍとした。
【００６９】
図８に示すように、実施の形態１の感圧素子１０は、約１００Ω〜３ｋΩ程度の抵抗値の測定レンジを有している。一方、実施の形態２の感圧素子１０ａは、約１２０Ω〜１５ｋΩ程度の抵抗値の測定レンジを有している。実施の形態２の感圧素子１０ａでは、可動壁１７によって、２つの電極間の電流経路の断面積を限りなく０ｍｍ２に近づけることができる。したがって、実施の形態２では、２つの電極間の電流経路の断面積を略０ｍｍ２にした場合、約１５ｋΩの抵抗値を検出することができる。なお、上記の抵抗値の測定レンジは、説明を容易にするため例示として挙げたものであって、これらの数値に限定されるものではない。
【００７０】
したがって、図８に示すように、実施の形態２の感圧素子１０ａでは、実施の形態１と比べて、抵抗値の測定レンジを広くすることができる。
【００７１】
以上のように、実施の形態２の感圧素子１０ａでは、内部空間１３に可動壁１７を設けた構成を有している。このような構成によって、実施の形態２の感圧素子１０ａでは、実施の形態１と比べて、２つの電極間の電流経路の断面積をさらに減少させることができる。その結果、実施の形態２の感圧素子１０ａは、抵抗値の測定レンジをさらに広く取ることができる。
【００７２】
また、実施の形態２では、２つの電極間の電流経路の断面積を限りなく０に近づけることができる。そのため、実施の形態２の感圧素子１０ａでは、例えば、押圧による導電／絶縁（ＯＮ／ＯＦＦ）のスイッチング動作をすることが可能である。
【００７３】
なお、実施の形態２では、可動壁１７を１つだけ備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、３つの電極１６を有する場合、それぞれの電極間に可動壁１７を設けてもよい。
【００７４】
なお、実施の形態２においては、押圧基材１２に設けられた可動壁１７について説明したが、これに限定されない。例えば、基部１１に固定された固定壁を設けてもよい。あるいは、実施の形態２では、可動壁１７と固定壁の両方を設けてもよい。
【００７５】
また、複数の電極１６のうち少なくとも１つの電極は、可動壁１７又は固定壁に設けられてもよい。
【００７６】
（実施の形態３）
本開示に係る実施の形態３の感圧素子について図面を参照しながら説明する。実施の形態３において、実施の形態１〜２と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
図９は、本開示に係る実施の形態３の感圧素子を備えた感圧装置の概略構成図である。図１０は、本開示に係る実施の形態３の感圧素子の概略断面図である。図１１は、本開示に係る実施の形態３の感圧素子の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【００７８】
実施の形態３において、実施の形態２と異なるところは、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、可動壁１７ａが枠状に形成されている点である。
【００７９】
実施の形態３の感圧素子１０ｂの構成について説明する。
図９及び図１０に示すように、実施の形態３の感圧素子１０ｂは、３つの電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、枠状の可動壁１７ａと、を備える。
【００８０】
図９及び図１０に示すように、電極１６ａ、１６ｃは、支持部１４に設けられ、電極１６ｂは、基部１１上に設けられている。枠状の可動壁１７ａは、押圧基材１２に設けられている。枠状とは、内部が切り抜かれて周囲の枠だけが残った形状を意味する。実施の形態３では、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、可動壁１７ａは、略ロの字型に形成されている。また、枠状の可動壁１７ａは、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、電極１６ｂが枠内の空間１８に収まるように設けられている。このように、可動壁１７ａは、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、電極１６ｂの周囲を囲うように形成されている。
【００８１】
［動作］
実施の形態３の感圧素子１０ｂの動作について説明する。
実施の形態３の感圧素子１０ｂにおいて、押圧力を受けていない状態（無負荷状態）については、実施の形態２と同様である。
【００８２】
実施の形態３の感圧素子１０ｂにおいて、押圧力を受けている状態（負荷状態）について説明する。図１１に示すように、押圧力を受けている状態（負荷状態）では、押圧基材１２が押圧方向に沿って（基部１１に向かって）凸状に変形する。押圧基材１２が変形すると、押圧基材１２に配置された枠状の可動壁１７ａが基部１１に向かって移動する。このとき、基部１１上に設けられた電極１６ｂが枠状の可動壁１７ａの枠内の空間１８に位置する。即ち、押圧基材１２の押圧時には、電極１６ｂの周囲に可動壁１７ａが配置された状態となる。
【００８３】
このような動作によって、実施の形態３の感圧素子１０ｂは、２つの電極１６ａ、１６ｂとの間の電流経路（図１１中の黒矢印Ａ６）の断面積を減少させている。また、実施の形態３の感圧素子１０ｂは、可動壁１７ａの底部を基部１１に接触させることができる。即ち、実施の形態３の感圧素子１０ｂは、２つの電極１６ａ、１６ｂとの間の電流経路の断面積を限りなく０に近づけることもできる。その結果、実施の形態３では、２つの電極１６ａ、１６ｂとの間の電気抵抗をさらに大きくすることができる。なお、２つの電極１６ａ、１６ｂとの間の電気抵抗について説明したが、２つの電極１６ｂ、１６ｃとの間の電気抵抗も同様に大きくすることができる。
【００８４】
［効果］
実施の形態３の感圧素子１０ｂの効果について説明する。
実施の形態３の感圧素子１０ｂは、可動壁１７ａが枠状に形成された構成を有している。このような構成によって、可動壁１７ａが基部１１上に設けられた電極１６ｂの周囲を囲うことができる。そのため、実施の形態３の感圧素子１０ｂは、実施の形態２と比べて、２つの電極１６ａ、１６ｂとの間の電流経路の断面積を容易に減少させることができる。また、実施の形態３の感圧素子１０ｂでは、押圧による導電／絶縁のスイッチング動作をより簡単に行うことができる。
【００８５】
なお、実施の形態３において、枠状の可動壁１７ａは、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、略ロの字型に形成されているが、これに限定されない。例えば、可動壁１７ａは、基部１１と押圧基材１２との対向方向に見た場合に、円形又は多角形の形状であってもよい。また、可動壁１７ａの枠内の空間１８は、電極１６ｂが収まる大きさであればよい。例えば、可動壁１７ａの枠内の空間１８は、内部を部分的に切り抜いて凹状に形成されていてもよい。即ち、可動壁１７ａは、有底の枠状に形成されてもよい。
【００８６】
また、実施の形態３において、電極１６の数は、３つに限定されず、２つ以上有していればよい。
【００８７】
（実施の形態４）
本開示に係る実施の形態４の感圧装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１〜３と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１２は、本開示に係る実施の形態４の感圧装置の概略構成図である。図１３は、本開示に係る実施の形態４の感圧装置の概略断面図である。図１４は、本開示に係る実施の形態４の感圧装置の押圧時における状態を示した概略断面図である。
【００８９】
実施の形態４の感圧装置２０は、実施の形態３の感圧素子１０ｂをタッチパネル構造にしている。タッチパネル構造とは、基部１１上に複数の電極１６を設け、複数の電極１６に対向する領域に空間１８を設けた格子状の可動壁１７ｂを配置した構造である。
【００９０】
実施の形態４の感圧装置２０の構成について説明する。
図１２及び図１３に示すように、実施の形態４の感圧装置２０は、複数の電極１６と、格子状の可動壁１７ｂと、を備える。具体的には、実施の形態４の感圧装置２０では、複数の電極１６が基部１１上にマトリックス状（縦３列×横３行）に設けられている。可動壁１７ｂは、押圧基材１２に設けられている。可動壁１７ｂは、格子状に形成されている。格子状とは、所定の領域に複数の空間１８が形成された形状を意味する。所定の領域とは、複数の電極１６のそれぞれに対向する領域である。例えば、複数の空間１８は、複数の電極１６に対向するように、マトリックス状（縦３列×横３行）に可動壁１７ｂに設けられている。
【００９１】
［動作］
実施の形態４の感圧装置２０の動作について説明する。
図１３に示すように、白矢印の方向に押圧基材１２を押圧した場合を説明する。図１３に示す白矢印の方向に押圧基材１２が押圧されると、押圧された部分（可動壁１７ｂｂと可動壁１７ｂｃとの間の部分であって、可動壁１７ｂｂに近い部分）において、可動壁１７ｂｂ、１７ｂｃが基部１１に向かって移動する。この場合、電極１６ａと電極１６ｂとの間の電流経路の断面積と、電極１６ｂと電極１６ｃとの間の電流経路の断面積と、が小さくなる。このとき、押圧された部分に近い可動壁１７ｂｂは、可動壁１７ｂｃと比べて、移動量が大きくなっている。即ち、電極１６ａと電極１６ｂとの間の電流経路の断面積は、電極１６ｂと電極１６ｃとの間の電流経路の断面積よりも減少量が大きくなっている。このように、実施の形態４の感圧装置２０では、押圧される位置、大きさによって、それぞれの隣り合う電極間の電流経路の断面積の減少量が異なる。このため、それぞれの隣り合う電極間の電流経路の抵抗値が変化する。実施の形態４では、検出部２２が、それぞれの隣り合う電極間の抵抗値を検出することによって、各電極間の抵抗値の変化量を測定することができる。検出部２２は、この抵抗値の変化量から、押圧基材１２上において押圧された位置又は大きさを検知することができる。
【００９２】
［効果］
実施の形態４の感圧装置２０の効果について説明する。
実施の形態４の感圧装置２０は、複数の電極１６に対向する領域に空間１８を設けた格子状の可動壁１７ｂを備える。実施の形態４の感圧装置２０では、押圧基材１２の押圧される位置、大きさによって、それぞれの電極１６の周囲に配置される可動壁１７ｂの移動量が異なる。即ち、それぞれの隣り合う電極間の電流経路の断面積の減少量が異なる。そのため、実施の形態４の感圧装置２０は、それぞれの電極間の抵抗値の変化を検出することによって、押圧された位置、大きさを検知することができる。
【００９３】
なお、電極１６の数及び位置、可動壁１７ｂの形状などについては、実施の形態４に示したものに限定されない。例えば、電極の位置及び可動壁１７ｂの形状は、千鳥状等であってもよい。
【００９４】
なお、本開示は、上記実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、電極１６又は可動壁１７などの数、位置は、適宜変更してもよい。
【００９５】
また、本開示の感圧素子の構成要素である基部１１、押圧基材１２、支持部１４、可動壁１７は、透明な材料で作られていてもよい。これらの構成要素が、透明な材料で作られることによって、例えば、タッチパネルなどの感圧装置において、ユーザーの視認性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本開示の感圧素子は、抵抗の測定レンジを広く取ることができる。したがって、本開示の感圧素子は、感圧スイッチ、タッチパネル、又は圧力センサなどの感圧装置に有効に活用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０  感圧素子
１１  基部
１２  押圧基材
１３  支持部
１４  内部空間
１５  流動体
１６  電極
１７  可動壁
１８  空間
１９  筐体
２０  感圧装置
２１  配線
２２  検出部
【図１】
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【図２】
2015187558.tif 000004
【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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