(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ方向の位置を検出するシート状のＸＹ方向位置検出用電極体と、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と重なるように配置され、Ｚ方向の位置を検出するシート状のＺ方向位置検出用電極体とを具備し、前記ＸＹ方向位置検出用電極体は、ＸＹ方向の位置を検出するための一対の導電膜を備え、前記Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向の位置を検出するための導電膜を備えた静電容量式３次元センサであって、
前記ＸＹ方向位置検出用電極体における前記Ｚ方向位置検出用電極体側の面に設けられた複数のドットスペーサと、前記複数のドットスペーサを前記Ｚ方向位置検出用電極体に接着するスペーサ接着層とを備え、
前記複数のドットスペーサは、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と前記スペーサ接着層との間に空隙が形成された状態で、前記スペーサ接着層の内部に一部が埋没して接着しており、
前記Ｚ方向位置検出用電極体が、前記スペーサ接着層側に弾性変形層を備え、
前記複数のドットスペーサの先端が前記弾性変形層の表面に接している、静電容量式３次元センサ。
【請求項２】
前記弾性変形層が、厚さを１ｃｍとした際のショアＡ硬度が８５以下の材料からなり、
前記ドットスペーサが、弾性変形不能な材料により形成されている、請求項１に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項３】
ＸＹ方向の位置を検出するシート状のＸＹ方向位置検出用電極体と、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と重なるように配置され、Ｚ方向の位置を検出するシート状のＺ方向位置検出用電極体とを具備し、前記ＸＹ方向位置検出用電極体は、ＸＹ方向の位置を検出するための一対の導電膜を備え、前記Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向の位置を検出するための導電膜を備えた静電容量式３次元センサであって、
前記Ｚ方向位置検出用電極体における前記ＸＹ方向位置検出用電極体側の面に設けられた複数のドットスペーサと、前記複数のドットスペーサを前記ＸＹ方向位置検出用電極体に接着するスペーサ接着層とを備え、
前記複数のドットスペーサは、前記Ｚ方向位置検出用電極体と前記スペーサ接着層との間に空隙が形成された状態で、前記スペーサ接着層の内部に一部が埋没して接着しており、
前記ＸＹ方向位置検出用電極体が、前記スペーサ接着層側に弾性変形層を備え、
前記複数のドットスペーサの先端が前記弾性変形層の表面に接している、静電容量式３次元センサ。
【請求項４】
前記弾性変形層が、厚さを１ｃｍとした際のショアＡ硬度が８５以下の材料からなり、
前記ドットスペーサが、弾性変形不能な材料により形成されている、請求項３に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項５】
前記スペーサ接着層が、ホットメルト系接着剤又は活性エネルギー線硬化性樹脂から形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項６】
前記ドットスペーサの各々の高さが３０〜１５０μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項７】
前記複数のドットスペーサの前記先端が平坦面である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量式３次元センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元の位置を検出する静電容量式３次元センサに関する。
本出願は、２０１４年４月１６日に日本に出願された特願２０１４−０８４９４０号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、モニタに表示されたポインタを移動させる手段としてタッチパッドを備えることがあり、このタッチパッドとしては、静電容量式センサを用いることがある。
従来、タッチパッドとして使用される静電容量式センサは、２次元方向（Ｘ方向及びＹ方向）の静電容量の変化を検出するものであったが、近年では、３次元方向の（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）の静電容量の変化を検出するものも検討されている（特許文献１）。
３次元方向の静電容量を変化させる静電容量式３次元センサとしては、表側に配置された、ＸＹ方向の位置を検出するシート状のＸＹ方向位置検出用電極体と、Ｚ方向の位置を検出するシート状のＺ方向位置検出用電極体と、これらの間に複数設けられた弾性変形可能なドットスペーサとを備えるものが知られている（特許文献２）。前記ドットスペーサは、その先端が、スペーサ接着層に接触した状態で接着されて固定されている。
特許文献２に記載の静電容量式３次元センサでは、使用者の指やスタイラスペンがＸＹ方向位置検出用電極体を押圧した際に、ドットスペーサが弾性変形し、ＸＹ方向位置検出用電極体とＺ方向位置検出用電極体との距離が縮まる。その際に変化する静電容量を検出することにより、Ｚ方向の変位を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第３６８１７７１号公報
【特許文献２】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、特許文献２に記載の静電容量式３次元センサにおいては、ＸＹ方向位置検出用電極体を押圧した際の、Ｚ方向の位置検出結果にばらつきが生じやすく、Ｚ方向の位置検出精度が低かった。
本発明は、Ｚ方向の位置検出精度を向上させた静電容量式３次元センサ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】
【０００５】
本発明者らは、特許文献２に記載の静電容量式３次元センサにおいて、Ｚ方向位置検出精度が低くなる理由について調べた。その結果、特許文献２に記載の静電容量式３次元センサでは、スペーサ接着層に対するドットスペーサの接着強度が低く、ＸＹ方向位置検出用電極を押圧した際に、一部のドットスペーサがスペーサ接着層から剥離する場合があることが明らかとなった。この際、ドットスペーサは一定には剥離しないため、押圧深さが同一であっても、ＸＹ方向位置検出用電極体とＺ方向位置検出用電極体との間の静電容量値が同じにはならず、Ｚ方向位置検出結果にばらつきが生じやすくなることが明らかとなった。また、接着強度が低いことにより、押圧前から、一部のドットスペーサがスペーサ接着層から剥離していることがあり、非押圧時の初期値の静電容量もばらつく場合があることが明らかとなった。本発明者等は、上記の知見を基に、ドットスペーサがスペーサ接着層から剥離しにくくなる手法について検討し、以下の静電容量式３次元センサを発明した。【０００６】
本発明の第１の発明の静電容量式３次元センサは、ＸＹ方向の位置を検出するシート状のＸＹ方向位置検出用電極体と、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と重なるように配置され、Ｚ方向の位置を検出するシート状のＺ方向位置検出用電極体とを具備し、前記ＸＹ方向位置検出用電極体は、ＸＹ方向の位置を検出するための一対の導電膜を備え、前記Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向の位置を検出するための導電膜を備えた静電容量式３次元センサであって、前記ＸＹ方向位置検出用電極体における前記Ｚ方向位置検出用電極体側の面に設けられた複数のドットスペーサと、前記複数のドットスペーサをＺ方向位置検出用電極体に接着するスペーサ接着層とを備え、前記複数のドットスペーサは、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と前記スペーサ接着層との間に空隙が形成された状態で、前記スペーサ接着層の内部に一部が埋没して接着している、静電容量式３次元センサである。
本発明の第１の発明の静電容量式３次元センサは、上記構成において、前記Ｚ方向位置検出用電極体が、スペーサ接着層側に、厚さを１ｃｍとした際のショアＡ硬度が８５以下の材料からなる弾性変形層を備え、前記ドットスペーサが、弾性変形不能な材料により形成されていることが好ましい。
本発明の第２の発明の静電容量式３次元センサは、ＸＹ方向の位置を検出するシート状のＸＹ方向位置検出用電極体と、前記ＸＹ方向位置検出用電極体と重なるように配置され、Ｚ方向の位置を検出するシート状のＺ方向位置検出用電極体とを具備し、前記ＸＹ方向位置検出用電極体は、ＸＹ方向の位置を検出するための一対の導電膜を備え、前記Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向の位置を検出するための導電膜を備えた静電容量式３次元センサであって、前記Ｚ方向位置検出用電極体における前記ＸＹ方向位置検出用電極体側の面に設けられた複数のドットスペーサと、前記複数のドットスペーサをＸＹ方向位置検出用電極体に接着するスペーサ接着層とを備え、前記複数のドットスペーサは、前記Ｚ位置検出用電極体と前記スペーサ接着層との間に空隙が形成された状態で、前記スペーサ接着層の内部に一部が埋没して接着している。
本発明の第２の発明の静電容量式３次元センサは、上記構成において、前記ＸＹ方向位置検出用電極体が、スペーサ接着層側に、厚さを１ｃｍとした際のショアＡ硬度が８５以下の材料からなる弾性変形層を備え、前記ドットスペーサが、弾性変形不能な材料により形成されていることが好ましい。
本発明の第１及び第２の発明の静電容量式３次元センサは、上記構成において、前記スペーサ接着層は、ホットメルト系接着剤又は活性エネルギー線硬化性樹脂から形成されていることが好ましい。
本発明の第１及び第２の発明の静電容量式３次元センサは、上記構成において、前記ドットスペーサの各々の高さは３０〜１５０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の静電容量式３次元センサは、Ｚ方向の位置検出精度が高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の静電容量式３次元センサの第１実施形態を示す部分断面図である。
【図２】第１実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体を示す平面図である。
【図３】第１実施形態で使用されるＸＹ方向位置検出用電極体を構成する一方の電極シートを示す平面図である。
【図４】第１実施形態で使用されるＸＹ方向位置検出用電極体を構成する他方の電極シートを示す平面図である。
【図５】本発明の静電容量式３次元センサの第２実施形態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の静電容量式３次元センサの第３実施形態を示す部分断面図である。
【図７】本発明の静電容量式３次元センサの第４実施形態を示す部分断面図である。
【図８】本発明の静電容量式３次元センサの第５実施形態を示す部分断面図である。
【図９】本発明の静電容量式３次元センサの第６実施形態を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
本発明の静電容量式３次元センサ（以下、「３次元センサ」と略す。）の第１実施形態について説明する。
図１に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ１は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態では、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０とが空隙を介して互いに重なるように配置され、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に、スペーサ接着層４０及びドットスペーサ５０が形成されている。スペーサ接着層４０はＺ方向位置検出用電極体２０の表側に設けられ、ドットスペーサ５０はＸＹ方向位置検出用電極体６０の裏側に設けられている。また、スペーサ接着層４０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に空隙が形成された状態で、ドットスペーサ５０は、スペーサ接着層４０に一部が埋没して接着しており、図１に示す例においては、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０に接している。
【００１０】
本実施形態の３次元センサ１では、指又はスタイラスペンを接触させる入力領域が、平面視で矩形状にされている（図示略）。本明細書では、入力領域の長手方向をＸ方向、入力領域の短手方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向をＺ方向として説明する。
また、本発明の３次元センサ１においては、保護層９０に指又はスタイラスペンが接触する。本実施形態においては、保護層９０側を「表側」又は「前面側」という。また、本実施形態においては、支持板１０側を「裏側」又は「裏面側」という。
【００１１】
（支持板）
支持板１０は、Ｚ方向位置検出用電極体２０が貼合されて支持され、Ｚ方向位置検出用電極体２０の撓みを防ぐ板である。具体的には、支持板１０は、厚さが１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上の板であり、また、その上限は１０ｍｍ程度である。支持板１０の材質に特に制限はなく、例えば、金属、樹脂、セラミックス、ガラスのいずれであってもよい。
【００１２】
（Ｚ方向位置検出用電極体）
Ｚ方向位置検出用電極体２０は、Ｚ方向の位置を検出する際に使用される電極体であって、支持板１０の表側の面１０ａに設けられている。
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体２０は、基材シート２１と、基材シート２１の表側の面２１ａ（第１面２１ａ）に形成された所定のパターン状の導電膜２２と、導電膜２２を被覆する絶縁膜２３とを有する電極シートである。また、本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体２０は、絶縁膜２３の表面、すなわちスペーサ接着層４０側に、弾性変形層３０を備えている。
本発明において、「導電」とは、電気抵抗値が１ＭΩ未満であることを意味し、「絶縁」とは、電気抵抗値が１ＭΩ以上、好ましくは１０ＭΩ以上のことを意味する。
【００１３】
基材シート２１としては、例えば、プラスチックフィルム、ガラス板等を使用することができる。
プラスチックフィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、トリアセチルセルロース、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂等を使用することができる。基材シート２１としては、上記の樹脂の中でも、耐熱性及び寸法安定性が高く、低コストであることから、ポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネートが好ましい。
基材シート２１の厚さは２５〜７５μｍであることが好ましい。基材シート２１の厚さが前記下限値以上であれば、加工時に折れにくく、前記上限値以下であれば、３次元センサ１を容易に薄型化できる。
【００１４】
導電膜２２としては、例えば、導電性ペーストにより形成された膜、導電性高分子を含む膜、金属ナノワイヤーを含む膜、カーボンを含む膜、金属蒸着法によって形成された金属蒸着膜等が挙げられる。
導電性ペーストとしては、例えば、銀ペースト、銅ペースト、金ペースト等が挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン等が挙げられる。
金属ナノワイヤーとしては、例えば、銀ナノワイヤー、金ナノワイヤー等が挙げられる。
カーボンとしては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。
金属蒸着膜を形成する金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、金等を使用することができる。金属蒸着膜としては、上記の金属の中でも、電気抵抗が低く、低コストであることから、銅が好ましい。
金属蒸着法は、薄い金属膜を容易に形成できる方法である。このような金属蒸着法としては、特に制限されず、例えば、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、などが挙げられる。金属蒸着膜を形成する方法としては、上記方法の中でも、成膜スピードが速く、低コストであることから、真空蒸着法が好ましい。
【００１５】
導電膜２２の表面には、例えば、プラズマ処理、紫外線照射処理、コロナ処理、エキシマ光処理等の各種表面処理が施されてもよい。導電膜２２に、上記の表面処理が施されていると、絶縁膜２３との密着性が向上し、接触抵抗が低くなる。
【００１６】
導電膜２２の厚さは、導電性ペーストにより形成された膜の場合には、１〜２５μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。
導電膜２２の厚さは、導電性高分子を含む膜の場合には、０．１〜５．０μｍであることが好ましく、０．１〜２．０μｍであることがより好ましい。
導電膜２２の厚さは、金属ナノワイヤーを含む膜の場合には、２０〜１０００ｎｍであることが好ましく、５０〜３００ｎｍであることがより好ましい。
導電膜２２の厚さは、カーボンを含む膜の場合には、０．０１〜２５μｍであることが好ましく、０．１〜１５μｍであることがより好ましい。
導電膜２２の厚さは、金属蒸着膜の場合には、０．０１〜１．０μｍであることが好ましく、０．０５〜０．３μｍであることがより好ましい。
導電膜２２の厚さが前記下限値未満であると、ピンホールが形成して断線するおそれがあり、前記上限値を超えると、薄型化が困難になる。
なお、導電膜２２の厚さを測定する方法としては、その厚さのレンジによって異なるが、例えば、μｍオーダーの膜厚の場合はマイクロメーターやレーザー変位計測によって測定することができ、また、μｍオーダーよりも薄い膜厚の場合には、走査型電子顕微鏡を用いた断面観察によって測定することができる。
【００１７】
本実施形態における導電膜２２のパターンは、例えば、図２に示すように、Ｘ方向に沿って形成された、一定の幅で帯状とされたＸ方向電極部２２ａを複数有するパターンである。
Ｘ方向電極部２２ａの幅は０．１〜２ｍｍであることが好ましく、０．２〜１ｍｍであることがより好ましい。Ｘ方向電極部２２ａの幅が前記下限値以上であれば、断線を防止でき、前記上限値以下であれば、位置検出精度を向上させることができる。
隣接するＸ方向電極部２２ａ，２２ａ同士の間隔、即ち、Ｘ方向電極部２２ａ，２２ａの幅方向の端部同士の間隔は１〜５ｍｍであることが好ましく、１．５〜３ｍｍであることがより好ましい。隣接するＸ方向電極部２２ａ，２２ａ同士の間隔が、前記上限値以下であれば、３次元センサ１の位置検出精度を向上させることができる。しかし、隣接するＸ方向電極部２２ａ，２２ａ同士の間隔を前記下限値未満にすることは、配線数が増加することから好ましくない。
【００１８】
絶縁膜２３は絶縁性樹脂の膜である。絶縁膜２３によって弾性変形層３０の密着性を向上させることができ、また、導電膜２２の劣化（酸化、腐食）を防止することができる。
絶縁性樹脂としては、例えば、熱硬化型樹脂、可視光線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂が使用されるが、硬化時の熱収縮が小さい点では、紫外線硬化型樹脂が好ましい。このような紫外線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリルアクリレート、及びシリコーンアクリレート等を例示することができる。
絶縁膜２３は、絶縁性を確保できる範囲で、薄いことが好ましい。絶縁膜２３の形成にスクリーン印刷を適用した場合には、ピンホール形成防止の点から、厚さを５μｍ以上とすることが好ましい。絶縁膜２３の形成にインクジェット印刷を適用した場合には、ピンホール形成防止の点から、厚さを０．５μｍ以上とすることが好ましい。
【００１９】
また、Ｚ方向位置検出用電極体２０は、引き回し配線２４と、外部接続用端子２５とを有する（図２参照）。
引き回し配線２４は、各Ｘ方向電極部２２ａと外部接続用端子２５とを接続するための配線である。
引き回し配線２４の幅は２０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。引き回し配線２４の幅が前記下限値以上であれば、引き回し配線の断線を防止でき、前記上限値以下であれば、引き回し配線２４に使用する材料を削減できるため、低コスト化できる。
隣接する引き回し配線２４，２４同士の間隔は２０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。隣接する引き回し配線２４，２４同士の間隔が、前記上限値以下であれば、３次元センサ１を容易に小型化できる。しかし、隣接する引き回し配線２４，２４同士の間隔を前記下限値未満にすることは、製造上、困難である。
外部接続用端子２５は、外部の回路に接続するための端子であり、導電材料からなる。
本実施形態における外部接続用端子２５は、矩形状の導電部となっている。
【００２０】
弾性変形層３０は、その表面が押圧された際に弾性変形可能な層であり、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の層である。ただし、軟らかすぎると、弾性変形後の回復が遅くなるため、弾性変形層３０のショアＡ硬度は３０以上であることが好ましい。ここで、弾性変形層３０のショアＡ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定される方法で測定することができる。
弾性変形層３０の具体例としては、例えば、ポリウレタン層、シリコーン層、ゴム層、エラストマー層、発泡材料層等が挙げられる。弾性変形層３０としては、上記材料の中でも、充分な弾性を有し、低コストである点では、ポリウレタン層が好ましい。
また、弾性変形層３０を形成する材料は、熱硬化性でもよいし、熱可塑性でもよい。
【００２１】
弾性変形層３０の厚さは、押圧時のＸＹ方向位置検出用電極体６０のＺ方向変位量に応じて決められる。Ｚ方向変位量が１０μｍの場合には、弾性変形層３０の厚さは２０〜２００μｍであることが好ましく、２０〜１００μｍであることがより好ましい。弾性変形層３０の厚さが前記下限値以上であれば、保護層９０を押圧した際にＸＹ方向位置検出用電極体６０を充分に変形させることができ、前記上限値以下であれば、弾性変形層３０を容易に形成できる。
【００２２】
（スペーサ接着層）
本実施形態におけるスペーサ接着層４０は、ドットスペーサ５０をＺ方向位置検出用電極体２０に接着する層である。本実施形態では、スペーサ接着層４０は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の弾性変形層３０の表面に形成されている。
スペーサ接着層４０としては、具体的には、例えば、ホットメルト系接着剤層、活性エネルギー線硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂）から形成された接着剤層等が挙げられる。なお、スペーサ接着層４０が、ホットメルト系接着剤層及び活性エネルギー線硬化性樹脂から形成された接着剤層以外の接着剤層であっても構わないが、スペーサ接着層４０は、ホットメルト系接着剤層及び活性エネルギー線硬化性樹脂から形成された接着剤層であることが好ましい。
ホットメルト系接着剤層及び活性エネルギー線硬化性樹脂から形成された接着剤層は流動性が低い。そのため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間において空気／誘電体の比率を均一化でき、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間の静電容量のばらつきをより小さくできる。
スペーサ接着層４０の流動性が高いと、ドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０に向って押された際に、ドットスペーサ５０の、スペーサ接着層４０に埋没していない部分がスペーサ接着層４０に接触し、そのまま接着してしまうことがある。この場合、押圧終了後にＸＹ方向位置検出用電極体６０が元の位置に戻ることが阻害される。しかし、スペーサ接着層４０がホットメルト系接着剤層又は活性エネルギー線硬化性樹脂から形成された接着剤層であると、スペーサ接着層４０は硬くなっている。そのため、ドットスペーサ５０の、スペーサ接着層４０に埋没していない部分がスペーサ接着層４０に接着することが防止される。したがって、押圧終了後に、ＸＹ方向位置検出用電極体６０が容易に元の位置に戻る。
【００２３】
スペーサ接着層４０の厚さは５μｍ以上であることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。スペーサ接着層４０の厚さが前記下限値以上であれば、ドットスペーサ５０を充分な強度で接着できる。スペーサ接着層４０の厚さが前記上限値を超えると、隣接するドットスペーサ５０，５０の間にスペーサ接着層４０が入り込んで、弾性変形層３０の機能を減じるおそれがある。
【００２４】
（ドットスペーサ）
ドットスペーサ５０は、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に複数設けられている。本実施形態におけるドットスペーサ５０は半球のドット状で、その一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没し、弾性変形層３０の表面に接している。この状態で、ドットスペーサ５０は、スペーサ接着層４０に接着している。また、上述したように、図１に示す例では、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０に接している。
本実施形態では、ドットスペーサ５０によって、スペーサ接着層４０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に空隙を形成している。その空隙により、保護層９０を押圧したときには、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を変形させることができ、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との距離を縮めることができる。
【００２５】
ドットスペーサ５０の形状に特に制限はなく、例えば、平面視で矩形状、菱形状、六角形状、円形状、楕円形状等が挙げられる。ドットスペーサ５０の形状は、上記形状の中でも、スペーサ接着層４０に対する接着力を容易に高くできる点では、矩形状が好ましい。
【００２６】
本実施形態におけるドットスペーサ５０は、弾性変形不能であり、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５を超える硬度を有する材料から形成することができる。ドットスペーサ５０は、ショアＡでは硬度測定不能で、ショアＤで硬度の測定が可能になるものが好ましい。具体的には、ドットスペーサ５０の材料としては、例えば、活性エネルギー線硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂）の硬化物、熱硬化性樹脂の硬化物、熱可塑性樹脂の硬化物等が挙げられる。上記材料の中でも、ドットスペーサ５０の高さを容易に確保でき、硬化時に溶剤の揮発がない点では、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化物が好ましい。
【００２７】
ドットスペーサ５０の高さ（Ｚ方向の長さ）は３０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。ドットスペーサ５０の高さが前記下限値以上であれば、押圧時にＸＹ方向位置検出用電極体６０がより撓みやすくなって充分な変位量を確保できる。一方、ドットスペーサ５０の高さは１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。ドットスペーサ５０の高さが前記上限値以下であれば、容易にドットスペーサ５０を形成できる。即ち、ドットスペーサ５０の高さは、３０〜１５０μｍであることが好ましく、５０〜１００μｍであることがより好ましい。
ドットスペーサ５０のスペーサ接着層４０に対する埋没深さは、３〜６７％であることが好ましい。ドットスペーサ５０のスペーサ接着層４０に対する埋没深さが、ドットスペーサ５０のＺ方向の長さの３％以上であれば、より接着強度を高くできる。ドットスペーサ５０のスペーサ接着層４０に対する埋没深さが、６７％以下であれば、スペーサ接着層４０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に充分な空隙を形成できる。
【００２８】
ドットスペーサ５０は規則的に配置され、例えば、６０度千鳥状、角千鳥状、並列状、格子状に配列される。
隣接するドットスペーサ５０，５０の間隔は、ドットスペーサ５０，５０の幅方向端部間の間隔で０．３ｍｍ以下であることが好ましい。隣接するドットスペーサ５０，５０の間隔が０．３ｍｍ以下であれば、ＸＹ方向位置検出用電極体６０がスペーサ接着層４０に接着することを防止できる。
【００２９】
（ＸＹ方向位置検出用電極体）
ＸＹ方向位置検出用電極体６０は、Ｘ方向及びＹ方向の位置を検出する際に使用される電極体であって、３次元センサ１においてドットスペーサ５０よりも表側に設けられている。本実施形態で使用されるＸＹ方向位置検出用電極体６０は、一対の電極シート７０，８０が積層された積層シートである。これら一対の電極シート７０，８０は、接着層によって接着されている。
【００３０】
電極シート７０は、基材シート７１と、基材シート７１の表側の面７１ａ（第１面７１ａ）に形成されたパターン状の導電膜７２と、導電膜７２を被覆する絶縁膜７３とを有する。
基材シート７１としては、基材シート２１と同様のものを使用することができる。ただし、基材シート７１は、必ずしも、基材シート２１と同一のものとする必要はない。
導電膜７２としては、導電膜２２と同様のものを使用することができる。ただし、導電膜７２は、必ずしも、導電膜２２と同一のものとする必要はない。
絶縁膜７３としては、絶縁膜２３と同様のものを使用することができる。ただし、絶縁膜７３は、必ずしも、絶縁膜２３と同一のものとする必要はない。
【００３１】
本実施形態における導電膜７２のパターンは、図３に示すように、Ｙ方向に沿って形成された帯状のＹ方向電極部７２ａを複数有するパターンである。
Ｙ方向電極部７２ａの幅、すなわちＸ方向での長さは２〜７ｍｍであることが好ましく、３〜５ｍｍであることがより好ましい。Ｙ方向電極部７２ａの幅が前記下限値以上であれば、断線を防止でき、前記上限値以下であれば、位置検出精度を向上させることができる。
隣接するＹ方向電極部７２ａ，７２ａ同士の間隔、すなわち、Ｙ方向電極部７２ａ，７２ａの幅方向端部間の間隔は０．０５〜２ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることがより好ましい。隣接するＹ方向電極部７２ａ，７２ａ同士の間隔が、前記上限値以下であれば、３次元センサ１を容易に小型化できる。しかし、隣接するＹ方向電極部７２ａ，７２ａ同士の間隔を前記下限値未満にすることは、配線数が増加することから好ましくない。
【００３２】
電極シート７０は、引き回し配線７４と、外部接続用端子７５とを有する（図３参照）。引き回し配線７４は、各Ｙ方向電極部７２ａと外部接続用端子７５とを接続するための配線である。引き回し配線７４の好ましい幅や間隔は、上記の引き回し配線２４と同様である。
引き回し配線７４及び外部接続用端子７５の形成方法としては、例えば、基材シート７１の表側の面に導電性ペーストをスクリーン印刷した後、加熱して硬化させる方法が挙げられる。
【００３３】
本実施形態における電極シート８０は、電極シート７０の表側の面７０ａに、接着層６１によって貼合されている。また、本実施形態における電極シート８０は、基材シート８１と、基材シート８１の表側の面８１ａ（第１面８１ａ）に形成されたパターン状の導電膜８２と、導電膜８２を被覆する絶縁膜８３とを有する。
基材シート８１としては、基材シート２１と同様のものを使用することができる。ただし、基材シート８１は、必ずしも、基材シート２１と同一のものとする必要はない。
導電膜８２としては、導電膜２２と同様のものを使用することができる。ただし、導電膜８２は、必ずしも、導電膜２２と同一のものとする必要はない。
絶縁膜８３としては、絶縁膜２３と同様のものを使用することができる。ただし、絶縁膜８３は、必ずしも、絶縁膜２３と同一のものとする必要はない。
【００３４】
本実施形態における導電膜８２のパターンは、導電膜２２のパターンと同一であり、図４に示すように、Ｘ方向に沿って形成された帯状のＸ方向電極部８２ａを複数有するパターンである。
本発明において、導電膜８２のパターンは、必ずしも、導電膜２２のパターンと同一である必要はない。同一でない場合、導電膜８２の幅は０．０５〜２．０ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．０５〜１．０ｍｍであることがより好ましい。
【００３５】
電極シート８０は、引き回し配線８４と、外部接続用端子８５とを有する（図４参照）。引き回し配線８４は、各Ｘ方向電極部８２ａと外部接続用端子８５とを接続するための配線である。引き回し配線８４の好ましい幅や間隔は、上記の引き回し配線２４と同様である。
引き回し配線８４及び外部接続用端子８５の形成方法としては、例えば、基材シート８１の表側の面に導電性ペーストをスクリーン印刷した後、加熱して硬化させる方法が挙げられる。
なお、３次元センサ１において、外部接続用端子２５，７５，８５は、互いに平面視方向における位置をずらすことにより、重なり合わないように配置されている。
【００３６】
（保護層）
保護層９０は、ＸＹ方向位置検出用電極体６０の表側の面６０ａに形成され、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を保護する層である。本実施形態では、保護層９０は、両面粘着テープ９１によって、ＸＹ方向位置検出用電極体６０に貼合されている。
保護層９０は、例えば、絶縁性樹脂や絶縁性弾性ガラスからなる。絶縁性樹脂としては、絶縁性の熱可塑性樹脂、絶縁性の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂が使用される。また、保護層９０は、必要に応じて加飾されても構わない。
保護層９０の厚さは２５〜１０００μｍであることが好ましい。保護層９０の厚さが前記下限値以上であれば、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を充分に保護でき、前記上限値以下であれば、押圧時に保護層９０を容易に撓ませることができる。
【００３７】
（製造方法）
上記の３次元センサ１の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程とスペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
【００３８】
［Ｚ方向位置検出用電極体作製工程］
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程は、基材シート２１の第１面２１ａに、Ｘ方向電極部２２ａと、引き回し配線２４と、外部接続用端子２５とを形成し、これらの上に絶縁膜２３を形成し、さらに、弾性変形層３０を形成して、Ｚ方向位置検出用電極体２０を得る工程である。
Ｘ方向電極部２２ａ（パターン状の導電膜２２）の形成方法としては、例えば、基材シート２１の表側の面２１ａ（第１面２１ａ）の少なくとも一部に、パターンのない導電膜を形成した後、その導電膜を所定のパターンとなるようにエッチングする方法が挙げられる。
この際のエッチング方法としては、例えば、ケミカルエッチング法（ウェットエッチング法）やレーザーエッチング、アルゴンプラズマや酸素プラズマを利用したプラズマエッチング、イオンビームエッチング等のドライエッチング法が適用できる。これらの方法の中でも、Ｘ方向電極部２２ａを微細に形成できる点からレーザーエッチングが好ましい。
引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法としては、例えば、基材シート２１の第１面２１ａに導電性ペーストをスクリーン印刷した後、加熱して硬化させる方法が挙げられる。
絶縁膜２３の形成方法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の各種印刷方法を適用することができる。
絶縁膜２３を形成した後には、Ｚ方向位置検出用電極体２０を所定の形状にするために周縁をトリミングしてもよい。
本実施形態における弾性変形層の形成では、Ｚ方向位置検出用電極体２０の表面の全面に弾性変形層３０を形成する。
具体的には、Ｚ方向位置検出用電極体２０を構成する絶縁膜２３の露出面の全面に弾性変形層３０を形成する。弾性変形層３０の形成方法としては、特に制限されず、例えば、各種印刷法、各種塗工法を適用することができる。
【００３９】
［ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程］
ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程は、電極シート７０と電極シート８０とを作製した後、これら電極シート７０，８０を貼合する工程である。
電極シート７０は、基材シート７１の第１面７１ａにＹ方向電極部７２ａと引き回し配線７４と外部接続用端子７５とを形成し、これらの上に絶縁膜７３を形成することにより得る。
電極シート８０は、基材シート８１の第１面８１ａにＸ方向電極部８２ａと引き回し配線８４と外部接続用端子８５とを形成し、これらの上に絶縁膜８３を形成することにより得る。
Ｙ方向電極部７２ａ及びＸ方向電極部８２ａの形成方法は、Ｚ方向位置検出用電極体２０のＸ方向電極部２２ａの形成方法と同様である。
引き回し配線７４，８４及び外部接続用端子７５，８５の形成方法は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法と同様である。
絶縁膜７３，８３を形成した後には、電極シート７０，８０を所定の形状にするために周縁をトリミングしてもよい。
電極シート７０と電極シート８０の貼合では、電極シート７０の表面と電極シート８０の裏面とを貼合する。具体的には、電極シート７０の絶縁膜７３と電極シート８０の基材シート８１とを貼合する。
電極シート７０と電極シート８０の貼合方法としては、例えば、粘着剤、接着剤、又は両面粘着テープからなる接着層６１を用いて貼合する方法が挙げられる。これらの貼合の際には、加圧してもよいし、その加圧の際には加熱してもよい。
【００４０】
［スペーサ形成工程］
本実施形態におけるスペーサ形成工程は、ＸＹ方向位置検出用電極体６０の裏面にドットスペーサ５０を形成する工程である。
具体的に、スペーサ形成工程では、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を構成する電極シート７０の基材シート７１の露出面にドットスペーサ５０を形成する。ドットスペーサ５０の形成方法としては、特に制限されず、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、インプリント等を適用することができる。
具体的に、ドットスペーサ５０を活性エネルギー線硬化性樹脂のスクリーン印刷により形成する場合には、例えば、基材シートの露出面に、活性エネルギー線硬化性樹脂を含むインクをスクリーン印刷し、次いで、活性エネルギー線を照射し、硬化させてドットスペーサ５０を形成する方法を適用できる。
【００４１】
［スペーサ接着層形成工程］
本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の弾性変形層３０の表面全体にスペーサ接着層４０を形成する工程である。
具体的に、スペーサ接着層４０をホットメルト系接着剤で構成する場合には、スペーサ接着層形成工程では、溶融させたホットメルト系接着剤を弾性変形層３０の表面全体に塗工し、冷却して、スペーサ接着層４０を形成する。
一方、スペーサ接着層４０を活性エネルギー線硬化性樹脂で構成する場合には、スペーサ接着層形成工程では、活性エネルギー線硬化性樹脂を含む液を弾性変形層３０の表面全体に塗工する。そして、活性エネルギー線の照射により、塗工した活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させて、スペーサ接着層４０を形成する。塗工した活性エネルギー線硬化性樹脂は、圧着工程前に硬化してもよいし、圧着工程においてドットスペーサ５０を圧着させた後に硬化してもよい。圧着工程においてドットスペーサ５０を圧着させた後に活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化すれば、ドットスペーサ５０をスペーサ接着層４０の内部に容易に埋没させることができる。
【００４２】
［圧着工程］
本実施形態における圧着工程は、ドットスペーサ５０が設けられたＸＹ方向位置検出用電極体６０と、スペーサ接着層４０が設けられたＺ方向位置検出用電極体２０とを圧着して接着積層体を形成すると共に、ドットスペーサ５０の少なくとも一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる工程である。
具体的に、圧着工程では、スペーサ接着層４０とドットスペーサ５０とを押し当て、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させて圧着する。その際、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の表面に接するように、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる。これにより、ＸＹ方向位置検出用電極体６０とスペーサ接着層４０との間に空隙を形成する。
圧着の際には、ドットスペーサ５０の埋没を容易にするために、加熱してスペーサ接着層４０を溶融させてもよいし、スペーサ接着層４０を溶剤により溶解させてもよい。上述したように、スペーサ接着層４０を活性エネルギー線硬化性樹脂で構成する場合には、ドットスペーサ５０をスペーサ接着層４０に埋没させる前には、活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させず、埋没させた後に硬化することが好ましい。この際、圧着圧力をコントロールすることで、ドットスペーサ５０のスペーサ接着層４０への埋没深さを適宜設定し、ＸＹ方向位置検出用電極体６０とスペーサ接着層４０との間の空隙の大きさを所望の範囲に調整することも可能である。
また、圧着の前には、スペーサ接着層４０及びドットスペーサ５０を表面処理して接着性を向上させてもよい。
【００４３】
［保護層貼合工程］
保護層貼合工程は、上記接着積層体に保護層を貼合する工程である。
具体的に、保護層貼合工程では、上記接着積層体を構成するＸＹ方向位置検出用電極体６０の絶縁膜８３に保護層９０を、両面粘着テープ９１を用いて貼合する。あるいは、両面粘着テープ９１に代えて、絶縁膜８３上に接着剤層を設けることも可能である。
【００４４】
［支持板貼合工程］
支持板貼合工程は、上記接着積層体に支持板を貼合する工程である。
具体的に、支持板貼合工程では、上記接着積層体を構成するＺ方向位置検出用電極体２０の基材シート２１に、両面粘着テープ１１を用いて、支持板１０を貼合する。これにより、３次元センサ１を得る。
【００４５】
（使用方法）
上記３次元センサ１を、ノート型パーソナルコンピュータの静電容量式タッチパッドとして用いた使用例について説明する。
パーソナルコンピュータの使用者は、モニタに表示されたポインタのＸ方向の位置及びＹ方向の位置を移動させるために、保護層９０の表面に沿って指を動かす。その際、３次元センサ１では、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を利用し、入力領域における指のＸ方向の位置及びＹ方向の位置を検出する。具体的には、導電膜７２，８２を利用し、Ｘ方向における静電容量の変化、Ｙ方向における静電容量の変化を検出することによって、Ｘ方向及びＹ方向の指の位置を求める。
また、使用者は、ポインタのＸ方向の位置及びＹ方向の位置を、目的の処理を実行するための選択領域に移動させた後、指で３次元センサ１の入力領域内を押圧して決定する。
このとき、ＸＹ方向位置検出用電極体６０及び保護層９０は撓み、その撓みによってドットスペーサ５０が弾性変形層３０を押圧して変形させる。そのため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０の電極シート７０との距離が短くなる。その際の、導電膜２２と導電膜７２との間の静電容量の変化、すなわちＺ方向の静電容量の変化を検出し、その静電容量の変化から押圧量を求める。そして、その押圧量に応じた処理を実行する。
【００４６】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ１では、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、接着強度が高く、保護層９０の非押圧時及び押圧時のいずれにおいてもドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくい。そのため、非押圧時においては、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との静電容量値を、全体的に所定の値にすることができる。一方、押圧時においては、同じ押圧深さであれば、静電容量値を同じ値にすることができる。これにより、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
また、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の表面に接するため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔がドットスペーサ５０の高さとなる。したがって、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔を容易に一定化させることができる。そのため、非押圧時において、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間の静電容量値のばらつきはより小さくなる。これにより、本実施形態の３次元センサ１は、Ｘ方向の位置検出精度がより高くなる。
また、本実施形態の３次元センサ１では、弾性変形層３０を備えるため、ドットスペーサ５０が弾性を有する必要はなく、ドットスペーサ５０の材質及び形成方法の自由度が大きくなり、例えば、印刷によってもドットスペーサ５０を形成でき、金型成形が不要になる。したがって、３次元センサ１を低コストで得ることが可能になる。
また、スペーサの形成に金型成形を適用した場合には、スペーサをシート状にするため、３次元センサを製造する際の部品が多くなるが、本実施形態では、スペーサのシートは不要であり、部品点数を少なくできる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
本発明の３次元センサの第２実施形態について以下に説明する。
図５に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ２は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態は、スペーサ接着層４０が、ドットスペーサ５０に対応する位置でパターン状に形成されている点以外は、第１実施形態と同様の構成である。
スペーサ接着層４０のパターンとしては、ドットスペーサ５０に対応する位置にスペーサ接着層４０が形成されていれば特に制限されず、例えば、ドット状、格子状等が挙げられる。
【００４８】
（製造方法）
上記の３次元センサ２の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程と、スペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
ただし、本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、第１実施形態におけるスペーサ接着層形成工程とは異なり、その他の工程については、第１実施形態と同様である。
以下に、本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程について、詳しく説明する。
【００４９】
［スペーサ接着層形成工程］
本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、弾性変形層３０の表面の一部に、スペーサ接着層４０をパターン状に形成する工程である。弾性変形層３０の表面において、スペーサ接着層４０を形成する位置は、ドットスペーサ５０と対応する位置である。
スペーサ接着層４０の形成方法は、その形成位置を、弾性変形層３０の表面全体から、弾性変形層３０の表面の一部に変更する点以外は、第１実施形態におけるスペーサ接着層４０の形成方法と同様である。
【００５０】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ２においても、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、接着強度が高く、非押圧時及び押圧時においてドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくくなっている。したがって、第１実施形態にて説明したように、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
また、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の表面に接するため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔を容易に一定化させることができる。そのため、３次元センサ２のＺ方向位置検出精度をより向上させることができる。
本実施形態の３次元センサ２では、スペーサ接着層４０がパターン状に複数形成されているため、隣接するスペーサ接着層４０，４０の間に空間が形成される。これにより、ドットスペーサ５０によって弾性変形層３０が押圧されたときには、弾性変形層３０の変形によって押し出された部分を、その空間に逃がすことができる。したがって、スペーサ接着層４０が弾性変形層３０の変形を阻害することを防止でき、その結果、３次元センサ２の操作性を向上させることができる。
また、スペーサ接着層４０がパターン状に複数形成されていることで、スペーサ接着層４０の弾性が高い場合でも、変形後に復元性を阻害することなく、元の形状に容易に戻る。
【００５１】
＜第３実施形態＞
本発明の３次元センサの第３実施形態について説明する。
図６に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ３は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態は、弾性変形層３０を備えるのがＺ方向位置検出用電極体２０ではなくＸＹ方向位置検出用電極体６０である点と、スペーサ接着層４０及びドットスペーサ５０の配置が異なり、Ｚ方向位置検出用電極体２０とスペーサ接着層４０との間に空隙が形成されている点以外は第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態では、Ｚ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３にドットスペーサ５０が設けられ、ＸＹ方向位置検出用電極体６０の基材シート７１の裏側に弾性変形層３０が形成され、弾性変形層３０の裏側にスペーサ接着層４０が形成されている。
本実施形態におけるドットスペーサ５０の向きは、第１実施形態と反対であるが、ドットスペーサ５０が、スペーサ接着層４０の内部に一部が埋没して接着される点は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
本実施形態の３次元センサ３では、指で３次元センサ３の入力領域内を押圧したとき、ＸＹ方向位置検出用電極体６０及び保護層９０が撓み、その撓みによって弾性変形層３０がドットスペーサ５０に向って押し付けられる。これにより、ドットスペーサ５０が弾性変形層３０を押圧して変形させる。そのため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０の電極シート７０との距離が短くなる。その際の、導電膜２２と導電膜７２との間の静電容量の変化、すなわちＺ方向の静電容量の変化を検出し、その静電容量の変化から押圧量を求める。
【００５３】
（製造方法）
上記の３次元センサ３の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程とスペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
ただし、本実施形態におけるスペーサ形成工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程は、第１実施形態におけるスペーサ形成工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程とは異なり、その他の工程については、第１実施形態と同様である。
【００５４】
［Ｚ方向位置検出用電極体作製工程］
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程は、基材シート２１の第１面２１ａにＸ方向電極部２２ａと引き回し配線２４と外部接続用端子２５とを形成し、これらの上に絶縁膜２３を形成して、Ｚ方向位置検出用電極体２０を得る工程である。
Ｘ方向電極部２２ａ、絶縁膜２３、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法は、第１実施形態におけるＸ方向電極部２２ａ、絶縁膜２３、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法と同様である。
【００５５】
［ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程］
ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程は、電極シート７０と電極シート８０とを作製した後、これら電極シート７０，８０を貼合し、さらに電極シート７０の裏側の全面に弾性変形層３０を形成する工程である。
本実施形態における電極シート７０，８０の形成方法は、第１実施形態における電極シート７０，８０の形成方法と同様である。
本実施形態における弾性変形層の形成では、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を構成する電極シート７０の基材シート７１の裏面の全面に弾性変形層３０を形成する。弾性変形層３０の形成方法は第１実施形態における弾性変形層３０の形成方法と同様である。
【００５６】
［スペーサ形成工程］
本実施形態におけるスペーサ形成工程は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の表面にドットスペーサ５０を形成する工程である。
具体的に、スペーサ形成工程では、Ｚ方向位置検出用電極体２０を構成する絶縁膜２３の露出面にドットスペーサ５０をドット状に形成する。ドットスペーサ５０の形成方法は、第１実施形態におけるドットスペーサ５０の形成方法と同様である。
【００５７】
［スペーサ接着層形成工程］
本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、ＸＹ方向位置検出用電極体６０に備えられる弾性変形層３０の裏面全体に、スペーサ接着層４０を形成する工程である。
スペーサ接着層４０の形成方法は、スペーサ接着層４０の形成位置を、弾性変形層３０の表面側から裏面側に変更する点以外は、第１実施形態におけるスペーサ接着層４０の形成方法と同様である。
【００５８】
［圧着工程］
圧着工程は、スペーサ接着層４０が設けられたＸＹ方向位置検出用電極体６０と、ドットスペーサ５０が設けられたＺ方向位置検出用電極体２０とを圧着して接着積層体を形成すると共に、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる工程である。
具体的に、圧着工程では、スペーサ接着層４０とドットスペーサ５０とを押し当て、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させて圧着する。その際、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の裏面に接するように、ドットスペーサ５０をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる。
【００５９】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ３も、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、接着強度が高く、非押圧時及び押圧時においてドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくくなる。したがって、第１実施形態にて説明したように、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
また、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の裏面に接するため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔を容易に一定化させることができる。そのため、３次元センサ３のＺ方向位置検出精度をより向上させることができる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
本発明の３次元センサの第４実施形態について説明する。
図７に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ４は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態は、弾性変形層を備えず、スペーサ接着層４０がＺ方向位置検出用電極体２０に直接接着する以外は第１実施形態と同様である。
本実施形態におけるドットスペーサ５０は、弾性変形可能な材料から構成され、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の材料から形成されていることが好ましい。弾性変形可能な材料としては、第１実施形態における弾性変形層を構成する材料と同様の物を使用することができる。
本実施形態においても、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着するが、ドットスペーサ５０の先端はＸ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の表面に接している。ドットスペーサ５０の先端がＸ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の表面に接することで、導電膜２２の傷付きを防止できる。
【００６１】
（製造方法）
上記の３次元センサ４の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程と、スペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
本実施形態では、弾性変形層を有さないため、本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程は、第１実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程とは異なり、その他の工程については、第１実施形態と同様である。
【００６２】
［Ｚ方向位置検出用電極体作製工程］
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程は、基材シート２１の第１面２１ａに、Ｘ方向電極部２２ａと、引き回し配線２４と、外部接続用端子２５とを形成し、これらの上に絶縁膜２３を形成して、Ｚ方向位置検出用電極体２０を得る工程である。
Ｘ方向電極部２２ａ、絶縁膜２３、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法は、第１実施形態におけるＸ方向電極部２２ａ、絶縁膜２３、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法と同様である。
【００６３】
［スペーサ接着層形成工程］
本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の表面の全面にスペーサ接着層４０を形成する工程である。
具体的に、スペーサ接着層４０をホットメルト系接着剤で構成する場合には、スペーサ接着層形成工程では、溶融させたホットメルト系接着剤を絶縁膜２３の表面の全面に塗工し、冷却して、スペーサ接着層４０を形成する。
スペーサ接着層４０を活性エネルギー線硬化性樹脂で構成する場合には、スペーサ接着層形成工程では、粘着剤の溶液又は接着剤の溶液を絶縁膜２３の表面の全面に塗工し、活性エネルギー線の照射により硬化させて、スペーサ接着層４０を形成する。
【００６４】
［圧着工程］
本実施形態における圧着工程は、ドットスペーサ５０が設けられたＸＹ方向位置検出用電極体６０と、スペーサ接着層４０が設けられたＺ方向位置検出用電極体２０とを圧着して接着積層体を形成すると共に、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる工程である。
具体的に、圧着工程では、スペーサ接着層４０とドットスペーサ５０とを押し当て、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させて圧着する。その際、ドットスペーサ５０の先端が絶縁膜２３の表面に接するように、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる。
【００６５】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ４も、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、接着強度が高く、非押圧時及び押圧時においてドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくくなっている。したがって、第１実施形態にて説明したように、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
また、ドットスペーサ５０の先端が絶縁膜２３の表面に接するため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔を容易に一定化させることができる。そのため、３次元センサ４のＺ方向位置検出精度をより向上させることができる。
【００６６】
＜第５実施形態＞
本発明の３次元センサの第５実施形態について説明する。
図８に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ５は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態は、スペーサ接着層４０がＺ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の代わりに形成され、弾性変形層が省略されている点以外は第１実施形態と同様である。
本実施形態におけるドットスペーサ５０は、弾性変形可能な材料から構成され、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の材料から形成されていることが好ましい。弾性変形可能な材料としては、第１実施形態における弾性変形層を構成する材料と同様の物を使用することができる。
【００６７】
（製造方法）
上記の３次元センサ５の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程とスペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程は、第１実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程、スペーサ接着層形成工程及び圧着工程とは異なり、その他の工程については、第１実施形態と同様である。
【００６８】
［Ｚ方向位置検出用電極体作製工程］
本実施形態におけるＺ方向位置検出用電極体作製工程は、基材シート２１の第１面２１ａに、Ｘ方向電極部２２ａと、引き回し配線２４と、外部接続用端子２５とを形成して、Ｚ方向位置検出用電極体２０を得る工程である。
Ｘ方向電極部２２ａの形成方法、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法は、第１実施形態におけるＸ方向電極部２２ａの形成方法、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の形成方法と同様である。
【００６９】
［スペーサ接着層形成工程］
本実施形態におけるスペーサ接着層形成工程は、Ｚ方向位置検出用電極体２０の露出面の上にスペーサ接着層４０を形成する工程である。
具体的に、スペーサ接着層形成工程では、Ｚ方向位置検出用電極体２０の基材シート２１、Ｘ方向電極部２２ａ、引き回し配線２４及び外部接続用端子２５の全面にスペーサ接着層４０を形成する。本実施形態におけるスペーサ接着層４０の形成方法は、第１実施形態におけるスペーサ接着層４０の形成方法と同様である。
【００７０】
［圧着工程］
本実施形態における圧着工程は、ドットスペーサ５０が設けられたＸＹ方向位置検出用電極体６０と、スペーサ接着層４０が設けられたＺ方向位置検出用電極体２０とを圧着して接着積層体を形成すると共に、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる工程である。その際、ドットスペーサ５０の先端が導電膜２２の表面に接せず、スペーサ接着層４０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間に空隙が形成されるように、ドットスペーサ５０の一部をスペーサ接着層４０の内部に埋没させる。
【００７１】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ５も、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、非押圧時及び押圧時においてドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくくなっている。したがって、第１実施形態にて説明したように、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
本実施形態の３次元センサ５は、簡素化された構成である。
【００７２】
＜第６実施形態＞
本発明の３次元センサの第６実施形態について説明する。
図９に、本実施形態の３次元センサを示す。本実施形態の３次元センサ６は、支持板１０と、Ｚ方向位置検出用電極体２０と、スペーサ接着層４０と、ドットスペーサ５０と、ＸＹ方向位置検出用電極体６０と、保護層９０とを備える。
本実施形態は、ドットスペーサ５０が、先端面が平坦面とされた円錐台状に形成されている点以外は、第１実施形態と同様である。
【００７３】
（製造方法）
上記の３次元センサ６の製造方法としては、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程と、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程と、スペーサ形成工程と、スペーサ接着層形成工程と、圧着工程と、保護層貼合工程と、支持板貼合工程とを有する方法が挙げられる。
ただし、本実施形態におけるスペーサ形成工程は、第１実施形態におけるスペーサ形成工程とは異なり、その他の工程は、第１実施形態と同様である。
【００７４】
［スペーサ形成工程］
本実施形態におけるスペーサ形成工程は、ＸＹ方向位置検出用電極体６０の裏面に、ＵＶ（紫外光）を用いたインプリント法により、ドットスペーサ５０を形成する工程とされる点で、第１実施形態におけるスペーサ形成工程とは異なる。
すなわち、本実施形態のスペーサ形成工程では、ＸＹ方向位置検出用電極体６０を構成する電極シート７０の基材シート７１の露出面に、ＵＶインプリント法によってドットスペーサ５０を形成する。
【００７５】
より具体的には、例えば、まず、基材シートの露出面に、活性エネルギー線硬化性樹脂を含むインクをスクリーン印刷する。
次いで、図示略のガラス素材からなるモールド金型と基材シートとで活性エネルギー線硬化性樹脂を挟み込むことにより、モールド金型に形成されたドットパターンを活性エネルギー線硬化性樹脂に転写しながらプレスする。
そして、モールド金型側からＵＶ（紫外線）を照射することにより、活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させてドットスペーサ５０を形成する。
ここで、通常の方法で、ＵＶインプリント法によってドットスペーサを形成しようとすると、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程において基材シート上に形成した導電膜のパターンにより、ＵＶ光が遮光されるという問題がある。これに対し、本実施形態においては、モールド金型としてガラス素材のものを適用することで、モールド金型の外部から活性エネルギー線硬化性樹脂に向けてＵＶ光を照射することが可能となる。
【００７６】
（作用効果）
本実施形態の３次元センサ６においても、ドットスペーサ５０の一部がスペーサ接着層４０の内部に埋没して接着しているため、接着強度が高く、非押圧時及び押圧時においてドットスペーサ５０がスペーサ接着層４０から剥離しにくくなっている。したがって、第１実施形態にて説明したように、Ｚ方向の位置検出精度を向上させることができる。
また、ドットスペーサ５０の先端が弾性変形層３０の表面に接するため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔を容易に一定化させることができる。そのため、３次元センサ２のＺ方向位置検出精度をより向上させることができる。
また、本実施形態の３次元センサ６では、ドットスペーサ５０が円錐台状（柱状）とされており、平坦面である先端が弾性変形層３０の表面に面接触する。これにより、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間隔をより確実に一定化させることができるので、３次元センサ６のＺ方向位置検出精度をさらに向上させることができる。
【００７７】
さらに、本実施形態では、ドットスペーサ５０の形成方法としてＵＶインプリント法を適用することで、ドットスペーサ５０のドット形状を高精度で形成することができる。これにより、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間を一定間隔に調整するのが容易になる。また、モールド金型を用いることで、図９に示すように、表面側に導電膜７２が形成された基材シート７１の裏面側に、容易に、ドットスペーサ５０のドット形状を高精度で形成することができる。また、モールド金型を用いてドットスペーサ５０を形成する際、スペーサをシート上に形成した場合には、ドットスペーサを形成するための基材シートを新たに追加する必要が無いなので、製造工程や製造コストを増大させることなく、高精度のドット形状でドットスペーサを形成することが可能となる。
また、ＵＶインプリント法を適用することで、図９に例示するように、ドットスペーサ５０の先端を平坦面（フラット面）として形成することができる。これにより、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体６０との間を一定間隔に調整するのが容易になる。また、ドットスペーサ５０と弾性変形層３０との間の接着面積が増大するので、接着力が向上する。
さらに、ＵＶインプリント法を適用することで、ドットスペーサ５０のドット形状を、精度の高い印刷方法によって自由な形状に加工することができる。これにより、ドットスペーサを、平面視で円形状のような形状のみならず、例えば、平面視で四角形状等の各種形状として、高精度で容易に形成することができるので、ドットスペーサ５０と弾性変形層３０との間の接着力をより向上させることが可能となる。
また、ドットスペーサ５０の形状を、図１に示すような断面視で半球状のみならず、例えば、図９に示すような円錐形状等の柱状の形状として、高精度で容易に形成することができるので、上記同様、ドットスペーサ５０と弾性変形層３０との間の接着力をより向上させることが可能となる。
【００７８】
＜その他の実施形態＞
なお、本発明の３次元センサは、上記実施形態に限定されない。
例えば、Ｘ方向電極部及びＹ方向電極部は、幅が一定である必要はなく、例えば、幅が周期的に変化しても構わないし、幅が太い部分と、それよりも細い部分とが交互に配置されても構わない。
本発明の３次元センサは、支持板に、Ｚ方向位置検出用電極体、スペーサ接着層及びドットスペーサ、ＸＹ方向位置検出用電極体の順で形成されている必要はなく、例えば、支持板に、ＸＹ方向位置検出用電極体、スペーサ接着層及びドットスペーサ、Ｚ方向位置検出用電極体の順に形成されてもよい。
また、ＸＹ方向位置検出用電極体のＸ方向電極部とＹ方向電極部の位置関係に制限はなく、どちらが表側に配置されても構わない。
また、本発明の３次元センサは、支持板及び保護層を備えていなくても構わない。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３，４，５，６  ３次元センサ
１０  支持板
１１  両面粘着テープ
２０  Ｚ方向位置検出用電極体
２１  基材シート
２２  導電膜
２２ａ  Ｘ方向導電部
２３  絶縁膜
２４  引き回し配線
２５  外部接続用端子
３０  弾性変形層
４０  スペーサ接着層
５０  ドットスペーサ
６０  ＸＹ方向位置検出用電極体
６１  接着層
７０  電極シート
７１  基材シート
７２  導電膜
７２ａ  Ｙ方向電極部
７３  絶縁膜
７４  引き回し配線
７５  外部接続用端子
８０  電極シート
８１  基材シート
８２  導電膜
８２ａ  Ｘ方向電極部
８３  絶縁膜
８４  引き回し配線
８５  外部接続用端子
９０  保護層
９１  両面粘着テープ
【図１】
0006489710.tif 000002
【図２】
0006489710.tif 000003
【図３】
0006489710.tif 000004
【図４】
0006489710.tif 000005
【図５】
0006489710.tif 000006
【図６】
0006489710.tif 000007
【図７】
0006489710.tif 000008
【図８】
0006489710.tif 000009
【図９】
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