(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン状の導電膜を有するシート状の第１電極体と、パターン状の導電膜を備えるシート状の第２電極体と、前記第１電極体及び前記第２電極体の間に配置された易変形体とを具備する静電容量式３次元センサであって、
前記易変形体は、弾性層用基材シートと、該弾性層用基材シートの一方の面に設けられた、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の弾性層とを備え、前記弾性層用基材シートが前記第１電極体側に配置されていると共に前記弾性層が前記第２電極体側に配置され、
前記第１電極体と前記易変形体の弾性層用基材シートとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着されている、静電容量式３次元センサ。
【請求項２】
前記第１電極体は、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であり、該Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向電極用基材シートと該Ｚ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有する電極シートであり、
前記第２電極体は、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であり、該ＸＹ方向位置検出用電極体は、Ｘ方向用電極シート及びＹ方向用電極シートを備え、Ｘ方向用電極シートは、Ｘ方向電極用基材シートと該Ｘ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有し、Ｙ方向用電極シートは、Ｙ方向電極用基材シートと該Ｙ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有し、Ｘ方向用電極シートの導電膜のパターンが、Ｘ方向に沿って形成されたＸ方向電極部を複数有するパターンであり、Ｙ方向用電極シートの導電膜のパターンが、Ｙ方向に沿って形成されたＹ方向電極部を複数有するパターンである、請求項１に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項３】
前記ＸＹ方向位置検出用電極体におけるＸ方向用電極シートとＹ方向用電極シートとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着されている、請求項２に記載の静電容量式３次元センサ。
【請求項４】
パターン状の導電膜を形成してシート状の第１電極体を作製する第１電極体作製工程と、
パターン状の導電膜を形成してシート状の第２電極体を作製する第２電極体作製工程と、
弾性層用基材シートの一方の面に、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の弾性層を形成して易変形体を作製する易変形体作製工程と、
前記第１電極体と前記易変形体とを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接合すると共に、前記第２電極体と前記易変形体とを接合する接合工程とを有し、
前記接合工程では、前記易変形体の弾性層用基材シートを前記第１電極体側に配置すると共に前記易変形体の弾性層を前記第２電極体側に配置する、静電容量式３次元センサの製造方法。
【請求項５】
前記第１電極体作製工程では、Ｚ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｘ方向又はＹ方向に沿って形成された電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成して、Ｚ方向の位置を検出するためのシート状のＺ方向位置検出用電極体を作製し、
前記第２電極体作製工程では、Ｘ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｘ方向に沿って形成されたＸ方向電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成してＸ方向用電極シートを作製するＸ方向用電極シート作製工程と、Ｙ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｙ方向に沿って形成されたＹ方向電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成してＹ方向用電極シートを作製するＹ方向用電極シート作製工程と、前記Ｘ方向用電極シートと前記Ｙ方向用電極シートとを貼合して、ＸＹ方向の位置を検出するためのシート状のＸＹ方向位置検出用電極体を形成するＸＹ方向位置検出用電極体形成工程とを有する、請求項４に記載の静電容量式３次元センサの製造方法。
【請求項６】
前記ＸＹ方向位置検出用電極体形成工程では、前記Ｘ方向用電極シートと前記Ｙ方向用電極シートとを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着して貼合する、請求項５に記載の静電容量式３次元センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式３次元センサ及びその製造方法に関する。
【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、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易変形可能なドット状のスペーサとを備えるものが知られている（特許文献２）。
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、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】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】
通常、Ｚ方向位置検出用電極体とスペーサとは、作業が簡便になることから、両面粘着テープで貼り合せていた。しかし、両面粘着テープでＺ方向位置検出用電極体とスペーサとを貼り付けた静電容量式３次元センサは、感度及び検出精度が低くなることがあった。
本発明は、感度及び検出精度に優れた静電容量式３次元センサ及びその製造方法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、両面粘着テープでＺ方向位置検出用電極体とスペーサとを貼り付けた場合には、両面粘着テープが厚く、Ｚ方向位置検出用電極体とＸＹ方向位置検出用電極体との間隔が広くなるため、押圧時の感度が低下することを見出した。また、両面粘着テープは吸湿しやすく、両面粘着テープの吸湿の程度によって誘電率が変化し、静電容量式３次元センサを押圧したときの静電容量値が湿度によって変わることを見出した。通常の環境では湿度は一定ではないから、従来の静電容量式３次元センサでは、検出精度が低くなっていた。
そこで、本発明者らは、両面粘着テープを使用せずにＺ方向位置検出用電極体とスペーサとを貼り合せる方法について検討して、以下の静電容量式３次元センサ及びその製造方法を発明した。
本発明は、以下の態様を含む。
【０００６】
［１］パターン状の導電膜を有するシート状の第１電極体と、パターン状の導電膜を備えるシート状の第２電極体と、前記第１電極体及び前記第２電極体の間に配置された易変形体とを具備する静電容量式３次元センサであって、前記易変形体は、弾性層用基材シートと、該弾性層用基材シートの一方の面に設けられた、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の弾性層とを備え、前記弾性層用基材シートが前記第１電極体側に配置されていると共に前記弾性層が前記第２電極体側に配置され、前記第１電極体と前記易変形体の弾性層用基材シートとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着されている、静電容量式３次元センサ。
［２］前記第１電極体は、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であり、該Ｚ方向位置検出用電極体は、Ｚ方向電極用基材シートと該Ｚ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有する電極シートであり、前記第２電極体は、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であり、該ＸＹ方向位置検出用電極体は、Ｘ方向用電極シート及びＹ方向用電極シートを備え、Ｘ方向用電極シートは、Ｘ方向電極用基材シートと該Ｘ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有し、Ｙ方向用電極シートは、Ｙ方向電極用基材シートと該Ｙ方向電極用基材シートの一方の面に設けられたパターン状の導電膜とを有し、Ｘ方向用電極シートの導電膜のパターンが、Ｘ方向に沿って形成されたＸ方向電極部を複数有するパターンであり、Ｙ方向用電極シートの導電膜のパターンが、Ｙ方向に沿って形成されたＹ方向電極部を複数有するパターンである、［１］に記載の静電容量式３次元センサ。
［３］前記ＸＹ方向位置検出用電極体におけるＸ方向用電極シートとＹ方向用電極シートとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着されている、［２］に記載の静電容量式３次元センサ。
【０００７】
［４］パターン状の導電膜を形成してシート状の第１電極体を作製する第１電極体作製工程と、パターン状の導電膜を形成してシート状の第２電極体を作製する第２電極体作製工程と、弾性層用基材シートの一方の面に、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の弾性層を形成して易変形体を作製する易変形体作製工程と、前記第１電極体と前記易変形体とを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接合すると共に、前記第２電極体と前記易変形体とを接合する接合工程とを有し、前記接合工程では、前記易変形体の弾性層用基材シートを前記第１電極体側に配置すると共に前記易変形体の弾性層を前記第２電極体側に配置する、静電容量式３次元センサの製造方法。
［５］前記第１電極体作製工程では、Ｚ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｘ方向又はＹ方向に沿って形成された電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成して、Ｚ方向の位置を検出するためのシート状のＺ方向位置検出用電極体を作製し、前記第２電極体作製工程では、Ｘ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｘ方向に沿って形成されたＸ方向電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成してＸ方向用電極シートを作製するＸ方向用電極シート作製工程と、Ｙ方向電極用基材シートの一方の面に、Ｙ方向に沿って形成されたＹ方向電極部を複数有するパターン状の導電膜を形成してＹ方向用電極シートを作製するＹ方向用電極シート作製工程と、前記Ｘ方向用電極シートと前記Ｙ方向用電極シートとを貼合して、ＸＹ方向の位置を検出するためのシート状のＸＹ方向位置検出用電極体を形成するＸＹ方向位置検出用電極体形成工程とを有する、［４］に記載の静電容量式３次元センサの製造方法。
［６］前記ＸＹ方向位置検出用電極体形成工程では、前記Ｘ方向用電極シートと前記Ｙ方向用電極シートとを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層によって接着して貼合する、［５］に記載の静電容量式３次元センサの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の静電容量式３次元センサは、感度及び検出精度に優れている。
本発明の静電容量式３次元センサの製造方法によれば、感度及び検出精度に優れた静電容量式３次元センサを容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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第１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第２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】実施例１の静電容量式３次元センサにおける耐熱性試験の結果を示すグラフである。
【図８】比較例１の静電容量式３次元センサにおける耐熱性試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜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と易変形体３０とＸＹ方向位置検出用電極体４０と保護層５０とを備える。
また、本実施形態の３次元センサ１では、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とが、接着剤層６０によって貼り合わされている。
さらに、本実施形態の３次元センサ１では、ＸＹ方向位置検出用電極体４０がＸ方向用電極シート４０ａ及びＹ方向用電極シート４０ｂを有し、Ｘ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとが接着剤層４０ｃによって貼り合わされている。
【００１１】
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矩形状にされている。本明細書では、入力領域の短手方向をＸ方向、入力領域の長手方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向をＺ方向とする。
また、本発明の３次元センサにおいては、保護層５０に指又はスタイラスペンが接触し、保護層５０側を「表側」又は「前面側」という。また、支持板１０側を「裏側」又は「裏面側」という。
【００１２】
（支持板）
支持板１０は、両面粘着テープ１１を介してＺ方向位置検出用電極体２０が貼合され、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、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。
【００１３】
（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、Ｚ方向電極用基材シート２１と、Ｚ方向電極用基材シート２１の表側の面２１ａ（第１面２１ａ）に形成されたパターン状の導電膜２２と、Ｚ方向電極用基材シート２１及び導電膜２２を被覆する絶縁膜２３とを有する電極シートである。
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以上のことである。
【００１４】
Ｚ方向電極用基材シート２１としては、プラスチックフィルム、ガラス板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、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。これらの中でも、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。
Ｚ方向電極用基材シート２１の厚さは２５〜７５μｍであることが好ましい。Ｚ方向電極用基材シート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。
【００１５】
導電膜２２は、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、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、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、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、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、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。これらの中でも、電気抵抗が低く、低コストであることから、銅が好ましい。
金属蒸着法では、薄い金属膜を容易に形成できる。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。これらの中でも、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。
【００１６】
導電膜２２の表面には、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。
【００１７】
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。
【００１８】
本実施形態における導電膜２２のパターンは、図２に示すように、Ｙ方向に沿って形成された幅一定の帯状のＹ方向電極部２２ａを複数有するパターンである。
Ｙ方向電極部２２ａの幅は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。Ｙ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Ｙ方向電極部２２ａ，２２ａ同士の間隔（ピッチ）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Ｙ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Ｙ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困難である。
【００１９】
絶縁膜２３は絶縁性樹脂の膜である。絶縁膜２３によって易変形体３０と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、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。
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。
【００２０】
また、Ｚ方向位置検出用電極体２０は、引き回し配線２４ａと、外部接続用端子２４ｂとを有する（図２参照）。
引き回し配線２４ａは、各Ｙ方向電極部２２ａと外部接続用端子２４ｂとを接続するための配線である。
引き回し配線２４ａ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２４ａの幅が前記下限値以上であれば、引き回し配線２４ａ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２４ａ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２４ａ，２４ａ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２４ａ，２４ａ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２４ａ，２４ａ同士の間隔を前記下限値未満にすることは困難である。
外部接続用端子２４ｂ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２４ｂは、矩形状の導電部となっている。
【００２１】
（易変形体）
易変形体３０は、厚さを１ｃｍとして測定した際のショアＡ硬度が８５以下の弾性層を備える。ショアＡ硬度が８５以下であることにより、弾性層は、その表面が押圧された際に弾性変形可能となる。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、弾性層のショアＡ硬度は３０以上であることが好ましい。
本実施形態における易変形体３０は、弾性層用基材シート３１と、弾性層用基材シート３１の一方の面に設けられた弾性層としてのスペーサシート３２とを備える。本実施形態では、弾性層用基材シート３１がＺ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３側に配置され、スペーサシート３２がＸ方向用電極シート４０ａのＹ方向電極用基材シート４５側に配置されている。
【００２２】
弾性層用基材シート３１としては、Ｚ方向電極用基材シート２１と同様のものを使用することができる。ただし、Ｚ方向電極用基材シート２１と同一のものとする必要はない。
【００２３】
スペーサシート３２は、弾性材料からなるシートであって、一方の面に円柱状の弾性スペーサ３２ａが多数設けられたものである。弾性スペーサ３２ａは、その天面がＸ方向電極用基材シート４１に密着するように設けられている。
３次元センサ１がスペーサシート３２を備えることによって、保護層５０を押圧していないときには、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体４０とを容易に一定間隔にできる。保護層５０を押圧したときには、スペーサシート３２、特に弾性スペーサ３２ａを圧縮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４０との距離を容易に縮めることができる。
スペーサシート３２を構成する弾性材料としては、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あるいは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、ブタジエン系あるいはフッ素系等の熱可塑性エラストマー；あるいはそれらの複合物等などが挙げられる。本発明では、押圧力と押圧力に応じた電極間距離との関係が一貫して変わらないことが重要であるため、ゴム状弾性体は繰り返しの押圧に対する寸法変化が比較的小さい、すなわち、圧縮永久歪が比較的小さいシリコーンゴムが好適である。
【００２４】
弾性スペーサ３２ａの高さは３０〜１５０μｍであることが好ましく、３０〜１００μｍであることがより好ましい。弾性スペーサ３２ａ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４０がより撓みやすくなって充分な変位量を確保でき、前記上限値以下であれば、容易に形成できる。
弾性スペーサ３２ａはスペーサシート３２の一方の面に規則的に配置され、例えば、６０度千鳥状、角千鳥状、並列状、格子状に配列される。
隣接する弾性スペーサ３２ａ，３２ａのピッチは、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１．０ｍｍであることがより好ましい。隣接する弾性スペーサ３２ａ，３２ａのピッチが前記下限値以上であれば、保護層５０を押圧したときにＸＹ方向位置検出用電極体４０をより容易に撓ませることができる。しかし、隣接する弾性スペーサ３２ａ，３２ａのピッチが、前記上限値を超えると、弾性スペーサ３２ａのスペーサとしての機能が低下し、保護層５０を押圧したときにＸＹ方向位置検出用電極体４０が撓みすぎることがある。
【００２５】
（接着剤層）
接着剤層６０は、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とを接着する厚さ２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の層である。接着剤層６０の厚さが２５μｍを超えると、Ｚ方向位置検出の感度及び検出精度が低下することがある。
接着剤層６０の厚さは、充分な接着力を確保する点では、１μｍ以上であればよく、３μｍ以上であることが好ましい。
接着剤層６０を構成する接着剤としては、ホットメルト接着剤、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤等の各種接着剤が使用される。接着剤層６０は両面粘着テープではない。
【００２６】
ホットメルト接着剤としては、ポリエステル系ホットメルト接着剤、ポリウレタン系ホットメルト接着剤、ポリアミド系ホットメルト接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系ホットメルト接着剤、ポリオレフィン系ホットメルト接着剤等が挙げられる。これらのうち、低温での接着が可能で、しかも接着力に優れることから、ポリエステル系ホットメルト接着剤、ポリウレタン系ホットメルト接着剤が好ましく、ポリエステル系ホットメルト接着剤がより好ましい。
また、ホットメルト接着剤は、軟化点が１３０℃以下のものが好ましい。ホットメルト接着剤の軟化点が１３０℃以下であれば、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０との接着温度を１３０℃以下とすることができる。Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０との接着温度を１３０℃以下とすれば、加熱した際の基材シート２１，３１，４１の変形又は反りを防ぐことができる。
熱硬化性接着剤としては、エポキシ系熱硬化性接着剤、アクリル系熱硬化性接着剤、シリコーン系熱硬化性接着剤等が挙げられる。
光硬化性接着剤としては、アクリル系光硬化性接着剤、エポキシ系光硬化性接着剤等が挙げられる。
【００２７】
（ＸＹ方向位置検出用電極体）
ＸＹ方向位置検出用電極体４０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、易変形体３０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４０は、一対の電極シート（Ｘ方向用電極シート４０ａ、Ｙ方向用電極シート４０ｂ）が積層された積層シートである。
【００２８】
Ｘ方向用電極シート４０ａは、Ｘ方向電極用基材シート４１と、Ｘ方向電極用基材シート４１の表側の面４１ａ（第１面４１ａ）に形成されたパターン状の導電膜４２と、導電膜４２を被覆する絶縁膜４３とを有する。
Ｘ方向電極用基材シート４１としては、Ｚ方向電極用基材シート２１と同様のものを使用することができる。ただし、Ｚ方向電極用基材シート２１と同一のものとする必要はない。
導電膜４２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２２と同一のものとする必要はない。
絶縁膜４３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２３と同一のものとする必要はない。
【００２９】
本実施形態における導電膜４２のパターンは、図３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４２ａを複数有するパターンである。
Ｘ方向電極部４２ａの幅は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。Ｘ方向電極部４２ａ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４２ａ，４２ａ同士の間隔は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Ｘ方向電極部４２ａ，４２ａ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Ｘ方向電極部４２ａ，４２ａ同士の間隔を前記下限値未満にすることは困難である。
【００３０】
Ｘ方向用電極シート４０ａは、引き回し配線４４ａと、外部接続用端子４４ｂとを有する（図３参照）。引き回し配線４４ａは、各Ｘ方向電極部４２ａと外部接続用端子４４ｂとを接続するための配線である。引き回し配線４４ａの好ましい幅や間隔は、上記の引き回し配線２４ａと同様である。
引き回し配線４４ａ及び外部接続用端子４４ｂの形成方法としては、Ｘ方向電極用基材シート４１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。
【００３１】
本実施形態におけるＹ方向用電極シート４０ｂは、Ｘ方向用電極シート４０ａの表側の面４０ｅに、接着剤層４０ｃによって貼合されている。また、本実施形態におけるＹ方向用電極シート４０ｂは、Ｙ方向電極用基材シート４５と、Ｙ方向電極用基材シート４５の表側の面４５ａ（第１面４５ａ）に形成されたパターン状の導電膜４６と、導電膜４６を被覆する絶縁膜４７とを有する。
Ｙ方向電極用基材シート４５としては、Ｚ方向電極用基材シート２１と同様のものを使用することができる。ただし、Ｚ方向電極用基材シート２１と同一のものとする必要はない。
導電膜４６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２２と同一のものとする必要はない。
絶縁膜４７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２３と同一のものとする必要はない。
【００３２】
本実施形態における導電膜４６のパターンは、導電膜２２のパターンと同様に、図４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４６ａを複数有するパターンである。
導電膜４６のパターンは、導電膜２２のパターンと同一である必要はなく、例えば、幅が異なってもよい。導電膜４６のパターンが導電膜２２のパターンと同一でない場合、導電膜２２，４６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。
【００３３】
Ｙ方向用電極シート４０ｂは、引き回し配線４８ａと、外部接続用端子４８ｂとを有する（図４参照）。引き回し配線４８ａは、各Ｙ方向電極部４６ａと外部接続用端子４８ｂとを接続するための配線である。引き回し配線４８ａの好ましい幅や間隔は、上記の引き回し配線２４ａと同様である。
引き回し配線４８ａ及び外部接続用端子４８ｂの形成方法としては、Ｙ方向電極用基材シート４５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、外部接続用端子２４ｂ，４４ｂ，４８ｂは、互いに重ならないように配置されている。
【００３４】
本実施形態における接着剤層４０ｃは、接着剤層６０と同様である。ただし、接着剤層６０と同一の接着剤で構成される必要はない。また、接着剤層４０ｃの厚さは、Ｘ方向位置検出及びＹ方向位置検出の感度及び検出精度が高くなることから、２５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。一方、接着力を確保する点では、接着剤層４０ｃの厚さは１μｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
（保護層）
保護層５０は、ＸＹ方向位置検出用電極体４０の表側の面４０ｆに形成され、ＸＹ方向位置検出用電極体４０を保護する層である。本実施形態では、保護層５０は、両面粘着テープ５１によって、ＸＹ方向位置検出用電極体４０に貼合されている。
保護層５０は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。保護層５０は、必要に応じて加飾されても構わない。
保護層５０の厚さは２５〜１０００μｍであることが好ましい。保護層５０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４０を充分に保護でき、前記上限値以下であれば、押圧時に容易に撓ませることができる。
【００３６】
（製造方法）
上記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（第１電極体作製工程）とＸＹ方向位置検出用電極体作製工程（第２電極体作製工程）と易変形体作製工程と接合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。
【００３７】
［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、Ｚ方向電極用基材シート２１の第１面２１ａにＹ方向電極部２２ａと引き回し配線２４ａと外部接続用端子２４ｂ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。
Ｙ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、Ｚ方向電極用基材シート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。
エッチング方法としては、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。これらの中でも、Ｙ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２４ａ及び外部接続用端子２４ｂの形成方法としては、Ｚ方向電極用基材シート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、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。
【００３８】
［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、Ｘ方向用電極シート作製工程とＹ方向用電極シート作製工程とＸＹ方向位置検出用電極体形成工程とを有する。
本実施形態におけるＸ方向用電極シート作製工程では、Ｘ方向電極用基材シート４１の第１面４１ａにＸ方向電極部４２ａと引き回し配線４４ａと外部接続用端子４４ｂとを形成し、これらの上に絶縁膜４３を形成することにより、Ｘ方向用電極シート４０ａを得る。
本実施形態におけるＹ方向用電極シート作製工程では、Ｙ方向電極用基材シート４５の第１面４５ａにＹ方向電極部４６ａと引き回し配線４８ａと外部接続用端子４８ｂとを形成し、これらの上に絶縁膜４７を形成することにより、Ｙ方向用電極シート４０ｂを得る。
Ｘ方向電極部４２ａ及びＹ方向電極部４６ａの形成方法は、Ｚ方向位置検出用電極体２０のＹ方向電極部２２ａの形成方法と同様である。
引き回し配線４４ａ，４８ａ及び外部接続用端子４４ｂ，４８ｂ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２４ａ及び外部接続用端子２４ｂの形成方法と同様である。
絶縁膜４３，４７を形成した後には、Ｘ方向用電極シート４０ａ及びＹ方向用電極シート４０ｂ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ＸＹ方向位置検出用電極体形成工程では、Ｘ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層４０ｃによって貼合する。本実施形態では、具体的には、Ｘ方向用電極シート４０ａの絶縁膜４３とＹ方向用電極シート４０ｂのＹ方向電極用基材シート４５とを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層４０ｃによって貼合する。
例えば、接着剤がホットメルト接着剤である場合には、Ｘ方向用電極シート４０ａの絶縁膜４３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、乾燥させて接着剤層４０ｃを形成する。次いで、接着剤層４０ｃにＹ方向用電極シート４０ｂのＹ方向電極用基材シート４５を重ねて接着する。接着の際には、Ｘ方向用電極シート４０ａと接着剤層４０ｃとＹ方向用電極シート４０ｂとを加熱圧着する。
また、予め、ホットメルト接着剤のフィルムを作製しておき、そのホットメルト接着剤フィルムを、Ｘ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとの間に挟み、加熱圧着してもよい。
接着剤が熱硬化性接着剤である場合には、Ｘ方向用電極シート４０ａの絶縁膜４３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、必要に応じて乾燥させて未硬化接着剤層を形成する。次いで、未硬化接着剤層にＹ方向用電極シート４０ｂのＹ方向電極用基材シート４５を重ねる。次いで、Ｘ方向用電極シート４０ａと接着剤層４０ｃとＹ方向用電極シート４０ｂとを加熱し、接着剤を硬化させ、接着剤層４０ｃを形成させて接着する。
接着剤が光硬化性接着剤である場合には、Ｘ方向用電極シート４０ａの絶縁膜４３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、必要に応じて乾燥させて未硬化接着剤層を形成する。次いで、未硬化接着剤層にＹ方向用電極シート４０ｂのＹ方向電極用基材シート４５を重ねる。次いで、Ｘ方向用電極シート４０ａ又はＹ方向用電極シート４０ｂを通して未硬化接着剤層に紫外線又は電子線を照射し、接着剤を硬化させ、接着剤層４０ｃを形成させて接着する。
【００３９】
［易変形体作製工程］
本実施形態における易変形体作製工程は、弾性層としてのスペーサシート３２を成形により作製するスペーサシート作製工程と、該スペーサシート３２を弾性層用基材シート３１に貼合する貼合工程とを有する。
スペーサシート作製工程では、金型を使用し、弾性材料を成形して、シートの一方の面に円柱状の弾性スペーサ３２ａを多数設けたスペーサシート３２を作製する。弾性材料の成形方法としては、プレス成形法、射出成形法等を適用することができる。
貼合工程では、スペーサシート３２と弾性層用基材シート３１とを、接着剤を用いて接着してもよいし、熱溶着してもよい。また、金型内に弾性層用基材シート３１を予め配置させておき、弾性材料を成形してスペーサシート３２を形成すると同時に、そのスペーサシート３２を弾性層用基材シート３１に貼合してもよい。
【００４０】
［接合工程］
本実施形態における接合工程は、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とを接着剤層６０によって接合すると共に、ＸＹ方向位置検出用電極体４０と易変形体３０とを接合して接着積層体を形成する工程である。
【００４１】
Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とを接合する接着剤がホットメルト接着剤である場合には、Ｚ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、乾燥させて接着剤層６０を形成する。次いで、接着剤層６０に易変形体３０の弾性層用基材シート３１を重ねて接着する。接着の際には、易変形体３０と接着剤層６０とＺ方向位置検出用電極体２０とを加熱圧着する。
また、予め、ホットメルト接着剤のフィルムを作製しておき、そのホットメルト接着剤フィルムを、易変形体３０とＺ方向位置検出用電極体２０との間に挟み、加熱圧着してもよい。
Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とを接合する接着剤が熱硬化性接着剤である場合には、Ｚ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、必要に応じて乾燥させて未硬化接着剤層を形成する。次いで、未硬化接着剤層に易変形体３０の弾性層用基材シート３１を重ねる。次いで、易変形体３０と接着剤層６０とＺ方向位置検出用電極体２０とを加熱し、接着剤を硬化させて接着する。
Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とを接合する接着剤が光硬化性接着剤である場合には、Ｚ方向位置検出用電極体２０の絶縁膜２３の露出面に、接着剤を含む接着剤含有液を印刷又は塗工し、必要に応じて乾燥させて未硬化接着剤層を形成する。次いで、未硬化接着剤層に易変形体３０の弾性層用基材シート３１を重ねる。次いで、Ｚ方向位置検出用電極体２０又は易変形体３０を通して未硬化接着剤層に紫外線又は電子線を照射し、接着剤を硬化させて接着する。
いずれの接着剤を用いた場合においても、薄い層を容易に形成できることから、接着剤含有液を印刷することが好ましい。
【００４２】
本実施形態におけるＸＹ方向位置検出用電極体４０と易変形体３０との接合では、ＸＹ方向位置検出用電極体４０のＸ方向電極用基材シート４１と易変形体３０のスペーサシート３２とを接合する。より具体的には、Ｘ方向電極用基材シート４１と、スペーサシート３２の弾性スペーサ３２ａの天面３２ｂとを接合する。
ＸＹ方向位置検出用電極体４０と易変形体３０との接合方法としては特に制限されず、接着剤を用いて接合してもよいし、熱溶着して接合してもよい。また、通常、易変形体３０のスペーサシート３２を構成する弾性材料は粘着性を有しているため、その粘着性を利用して、ＸＹ方向位置検出用電極体４０と易変形体３０とを接合してもよい。その場合、スペーサシート３２の露出面に、プラズマ処理等の表面処理を予め施して、粘着性を向上させることが好ましい。
【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４０の絶縁膜４７に保護層５０を、両面粘着テープ５１を用いて貼合する。
【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Ｚ方向電極用基材シート２１に支持板１０を、両面粘着テープ１１を用いて貼合する。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５０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４０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４２，４６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４０及び保護層５０は撓み、その撓みによってスペーサシート３２の弾性スペーサ３２ａが圧縮変形する。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４０のＸ方向用電極シート４０ａとの距離が短くなる。その際の、導電膜２２と導電膜４２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、上述したように、厚さ２５μｍ以下の接着剤層６０によって、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とが接着されている。接着剤層６０は薄いため、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体４０との間隔を狭くできる。したがって、保護層５０が押圧されたときに、ＸＹ方向位置検出用電極体４０がＺ方向位置検出用電極体２０に近づいたことを確実に検知できるため、３次元センサ１は感度が高い。
また、接着剤層６０の厚さが２５μｍ以下であることにより、接着剤層６０における吸湿量が少なくなるため、３次元センサ１の周囲の湿度が変動しても、接着剤層６０の誘電率は変動しにくい。そのため、保護層５０を押圧したときの静電容量値が湿度に応じて変動することを抑制できるため、３次元センサ１の検出精度は高い。
また、接着剤層６０を用いたＺ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０との接着は、両面粘着テープを用いたＺ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０との接着よりも、製造工程数を少なくできる。両面粘着テープには薄型のものも市販されているが、特殊品で価格が高い。しかし、薄い接着剤層６０は安価であるから、接着剤層６０によってＺ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とが接着された３次元センサ１は低コストである。
また、接着剤層４０ｃ及び接着剤層６０の厚さが２５μｍ以下であることにより、３次元センサ１を容易に薄型化できる。
さらに、本実施形態では、ＸＹ方向位置検出用電極体４０におけるＸ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとの接着も、厚さ２５μｍ以下の接着剤層４０ｃを用いているため、３次元センサ１の感度及び検出精度がより高くなっている。
【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と易変形体３０とＸＹ方向位置検出用電極体４０と保護層５０とを備える。本実施形態の３次元センサ２では、第１実施形態と同様に、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０とが、接着剤層６０によって貼り合わされている。
ただし、本実施形態の３次元センサ２では、ＸＹ方向位置検出用電極体４０におけるＸ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとが両面粘着テープ４０ｄによって貼り合わされている。
本実施形態における支持板１０、Ｚ方向位置検出用電極体２０、易変形体３０、ＸＹ方向位置検出用電極体４０、保護層５０及び接着剤層６０は、第１実施形態における支持板１０、Ｚ方向位置検出用電極体２０、易変形体３０、ＸＹ方向位置検出用電極体４０、保護層５０及び接着剤層６０と同様である。
【００４８】
本実施形態の３次元センサ２は、第１実施形態と同様に、Ｚ方向位置検出用電極体作製工程（第１電極体作製工程）とＸＹ方向位置検出用電極体作製工程（第２電極体作製工程）と易変形体作製工程と接合工程と保護層貼合工程と支持板貼合工程とを有する製造方法により製造される。
ただし、本実施形態では、ＸＹ方向位置検出用電極体作製工程において、Ｘ方向用電極シート４０ａとＹ方向用電極シート４０ｂとを、厚さ２５μｍ以下の接着剤層ではなく、両面粘着テープ４０ｄによって貼合する。その点以外は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態においても、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体４０とが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層６０によって接着されている。そのため、第１実施形態と同様に、保護層５０が押圧されたときに、ＸＹ方向位置検出用電極体４０がＺ方向位置検出用電極体２０に近づいたことを確実に検知できるため、３次元センサ２は感度が高い。
また、Ｚ方向位置検出用電極体２０とＸＹ方向位置検出用電極体４０とが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層６０によって接着されているため、３次元センサ２の周囲の湿度が変動しても、保護層５０を押圧したときの静電容量値が湿度に応じて変動することを抑制できる。したがって、３次元センサ２の検出精度は高い。
【００５０】
＜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と第１電極体２０と易変形体３０と第２電極体４０ａと保護層５０とを備える。
本実施形態の３次元センサ３では、第１電極体２０と易変形体３０とが、接着剤層６０によって貼り合わされている。
本実施形態における支持板１０、第１電極体２０、易変形体３０、保護層５０及び接着剤層６０は、第１実施形態における支持板１０、Ｚ方向位置検出用電極体２０、易変形体３０、Ｘ方向用電極シート４０ａ、保護層５０及び接着剤層６０と同様である。すなわち、本実施形態の３次元センサ３は、Ｙ方向用電極シート４０ｂ及び接着剤層４０ｃが省略され、両面粘着テープ５１を用いて保護層５０がＸ方向用電極シート４０ａに貼り合わされた以外は第１実施形態の３次元センサ１と同様のものである。
本実施形態の３次元センサ３は、ＸＹ方向の位置検出はできないが、電気回路のスイッチとして使用することができる。
【００５１】
本実施形態の３次元センサ３は、第１実施形態と同様に、第１電極体作製工程と第２電極体作製工程と易変形体作製工程と接合工程と保護層貼合工程と支持板貼合工程とを有する製造方法により製造される。
本実施形態における第１電極体作製工程は、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と同様である。
本実施形態における第２電極体作製工程は、第１実施形態におけるＸ方向用電極シート作製工程と同様である。
本実施形態における接合工程は、第１電極体２０と易変形体３０とを接着剤層によって接合すると共に、第２電極体４０ａと易変形体３０とを接合する工程である。接着剤層６０による第１電極体２０と易変形体３０とを接合する方法は、Ｚ方向位置検出用電極体２０を第１電極体２０に置き換えた以外は、Ｚ方向位置検出用電極体２０と易変形体３０との接合方法と同様である。第２電極体４０ａと易変形体３０との接合では、第２電極体４０ａのＸ方向電極用基材シート４１と易変形体３０のスペーサシート３２とを接合する。より具体的には、Ｘ方向電極用基材シート４１と、スペーサシート３２の弾性スペーサ３２ａの天面３２ｂとを接合する。第２電極体４０ａと易変形体３０とを接合する方法は、ＸＹ方向位置検出用電極体４０を第２電極体４０ａに置き換えた以外は、ＸＹ方向位置検出用電極体４０と易変形体３０との接合方法と同様である。
本実施形態における保護層貼合工程は、第２電極体４０ａ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、第２電極体４０ａの絶縁膜４３に保護層５０を、両面粘着テープ５１を用いて貼合する。
【００５２】
本実施形態においては、第１電極体２０と第２電極体４０ａとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層６０によって接着されている。そのため、保護層５０が押圧されたときに、第２電極体４０ａが第１電極体２０に近づいたことを確実に検知できるため、３次元センサ３は感度が高い。
また、第１電極体２０と第２電極体４０ａとが、厚さ２５μｍ以下の接着剤層６０によって接着されているため、３次元センサ３の周囲の湿度が変動しても、保護層５０を押圧したときの静電容量値が湿度に応じて変動することを抑制できる。したがって、３次元センサ３の検出精度は高い。
【００５３】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、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。
また、ＸＹ方向位置検出用電極体においては、Ｘ方向電極部を有するＸ方向用電極シートが保護層側に配置され、Ｙ方向電極部を有するＹ方向用電極シートが易変形体側に配置されても構わない。その場合には、Ｙ方向用電極シートのＹ方向電極用基材シートに易変形体が接する。
本発明において、弾性スペーサの形状に特に制限はなく、例えば、三角柱状、四角柱状、六角柱状等であっても構わない。
また、本発明の３次元センサは、易変形体が、弾性層がスペーサシートでなくてもよく、例えば、発泡層であってもよい。発泡層を形成する材料としては、ポリウレタン、ゴム等が挙げられる。
また、本発明において、保護層及び支持板は任意の構成であり、３次元センサは、保護層及び支持板のいずれか一方が省略されたものでも構わない。
【実施例】
【００５４】
（製造例１）
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、「ＰＥＴフィルム」という。）の一方の面に、真空蒸着法により厚さ０．１５μｍの銅蒸着膜からなる導電膜を形成させた後、その導電膜を、図２に示すパターンが形成されるようにケミカルエッチングしてＹ方向電極部を形成した。その際、Ｙ方向電極部の幅を０．６ｍｍ、長さを６５ｍｍ、ピッチを２．１ｍｍとした。
次いで、ＰＥＴフィルム及び導電膜を覆うように、紫外線硬化性アクリル系樹脂を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して未硬化樹脂層を形成した後、未硬化樹脂層に紫外線を照射して厚さ２０μｍの絶縁膜を形成させた。これにより、Ｚ方向位置検出用電極体を得た。
【００５５】
（製造例２）
厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムの一方の面に、真空蒸着法により厚さ０．１５μｍの銅蒸着膜からなる導電膜を形成させた後、その導電膜を、図３に示すパターンが形成されるようにケミカルエッチングしてＸ方向電極部を形成した。その際、Ｘ方向電極部の幅を０．２ｍｍ、長さを６５ｍｍ、ピッチを２．１ｍｍとした。
次いで、ＰＥＴフィルム及び導電膜を覆うように、紫外線硬化性アクリル系樹脂を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して未硬化樹脂層を形成した後、未硬化樹脂層に紫外線を照射して厚さ２０μｍの絶縁膜を形成させた。これにより、Ｘ方向用電極シートを得た。
【００５６】
（製造例３）
厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムの一方の面に、真空蒸着法により厚さ０．１５μｍの銅蒸着膜からなる導電膜を形成させた後、その導電膜を、図４に示すパターンが形成されるようにケミカルエッチングしてＹ方向電極部を形成した。その際、Ｙ方向電極部の幅を０．１ｍｍ、長さを６５ｍｍ、ピッチを２．１ｍｍとした。
次いで、ＰＥＴフィルム及び導電膜を覆うように、紫外線硬化性アクリル系樹脂を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して未硬化樹脂層を形成した後、未硬化樹脂層に紫外線を照射して厚さ２０μｍの絶縁膜を形成させた。これにより、Ｙ方向用電極シートを得た。
【００５７】
（製造例４）
厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムを、円柱状の弾性スペーサが一方の面に多数設けられたスペーサシートを作製可能な射出成形用金型の内部に配置させ、熱硬化性の液状シリコーンを射出成形した。これにより、シリコーンを成形及び硬化してスペーサシートを形成すると同時に、そのスペーサシートをＰＥＴフィルムに貼合して、易変形体を得た。
【００５８】
（実施例１）
製造例１で得たＺ方向位置検出用電極体の絶縁膜の露出面に、ポリエステル系ホットメルト接着剤をスクリーン印刷し、加熱乾燥して、厚さ１０μｍの接着剤層を形成した。
製造例３で得たＹ方向用電極シートのＰＥＴフィルムの露出面に、ポリエステル系ホットメルト接着剤をスクリーン印刷し、加熱乾燥して、厚さ１０μｍの接着剤層を形成した。
Ｙ方向用電極シートに設けた接着剤層に、製造例２で得たＸ方向用電極シートの絶縁膜を接触させ、温度１２０℃、圧力０．４ＭＰａで熱ラミネートすることにより、ＸＹ方向位置検出用電極体を作製した。
Ｚ方向位置検出用電極体に設けた接着剤層に、製造例４で得た易変形体の基材シートを接触させ、温度１２０℃、圧力０．４ＭＰａで熱ラミネートした。
その後、易変形体のスペーサシートの露出面をプラズマ処理し、スペーサシートの弾性スペーサの天面と、ＸＹ方向位置検出用電極体を構成するＸ方向用電極シートの基材シートとを貼り合せた。これにより、３次元センサを得た。
【００５９】
（比較例１）
製造例３で得たＹ方向用電極シートと製造例２で得たＸ方向用電極シートとを、両面粘着テープ（スリーエム社製４６７ＭＰ、厚さ５０μｍ）を用いて接着して、ＸＹ方向位置検出用電極体を作製した。その際、Ｙ方向用電極シートを構成する基材シートとＸ方向用電極シートを構成する絶縁膜とに両面粘着テープを密着させた。
製造例１で得たＺ方向位置検出用電極体と製造例４で得た易変形体とを、両面粘着テープ（スリーエム社製４６７ＭＰ、厚さ５０μｍ）を用いて接着した。その際、Ｚ方向位置検出用電極体を構成する絶縁膜と易変形体を構成する基材シートとに両面粘着テープを密着させた。
その後、易変形体のスペーサシートの露出面をプラズマ処理し、スペーサシートの弾性スペーサの天面と、ＸＹ方向位置検出用電極体を構成するＸ方向用電極シートの基材シートとを貼り合せた。これにより、３次元センサを得た。
【００６０】
＜評価＞
各例で得た３次元センサにおいて、高温高湿環境放置前後での静電容量値及び静電容量変化率、接着強度を以下の方法により測定し、耐熱性を以下の方法により評価した。
【００６１】
（高温高湿環境放置前後での静電容量値及び静電容量変化率）
高温高湿環境に放置する前に、３次元センサの△Ｃ１（荷重付加後の静電容量値−荷重付加前の静電容量値）を、静電容量検出用ＩＣを使用して測定した。ここで、静電容量値は、Ｚ方向位置検出用電極体の導電膜とＸ方向用電極シートの導電膜との静電容量である。また、荷重としては、直径１０ｍｍの先端を備える１０００ｇの分銅を使用し、荷重付加箇所は３次元センサの表面の各コーナーの近傍及び中央の５か所とした。荷重付加前の静電容量値は、荷重を付加する位置での静電容量値であり、荷重付加後の静電容量値は、荷重を付加した位置での静電容量値である。
３次元センサを、温度６５℃、相対湿度９５％の高温高湿環境下に１６８時間放置した。その後、高温高湿環境下に放置する前と同様に、３次元センサの△Ｃ２を測定した。
そして、｛（△Ｃ２−△Ｃ１）／△Ｃ１｝×１００の式より、高温高湿環境放置前後での静電容量変化率を求めた。△Ｃ１、△Ｃ２及び静電容量変化率を表１に示す。
前記静電容量変化率が小さい程、耐湿性に優れることを意味する。また、△Ｃ１及び△Ｃ２の値が大きい程、３次元センサの感度が高いことを意味する。
【００６２】
【表１】
0006257088.tif 000002
【００６３】
実施例１の３次元センサは、高温高湿環境放置前後での静電容量変化率が小さく、耐湿性が高いため、検出精度に優れていた。また、実施例１の３次元センサは、静電容量値が大きく、感度も高かった。
比較例１の３次元センサは、高温高湿環境放置前後での静電容量変化率が大きく、耐湿性が低いため、検出精度が低かった。また、比較例１の３次元センサは、静電容量値が小さく、感度が低かった。
【００６４】
（接着強度）
３次元センサのＺ方向位置検出用電極体と易変形体との間の接着剤層又は両面粘着テープにて剥離が生じるように、引張試験機のチャックに３次元センサを取り付けた。次いで、２３℃、引張速度１０ｍｍ／分の条件で９０°剥離試験をおこない、接着強度を測定した。
また、３次元センサを、温度６５℃、相対湿度９５％の高温高湿環境下に１６８時間放置した後に、上記と同様に、接着強度を測定した。
また、３次元センサを、温度−４０℃の低温環境下に１６８時間放置した後に、上記と同様に、接着強度を測定した。
接着強度の測定結果を表２に示す。３次元センサにおいては、この接着強度が１０Ｎ／７０ｍｍ以上であれば、実用性を有する。
【００６５】
【表２】
0006257088.tif 000003
【００６６】
実施例１の３次元センサは、高温高湿環境放置後の接着強度及び低温環境放置後の接着強度においても、１０Ｎ／７０ｍｍ以上であり、実用可能な接着強度を有していた。
【００６７】
（耐熱性）
高温環境に放置する前に、３次元センサの△Ｃ（荷重付加後の静電容量値−荷重付加前の静電容量値）を、静電容量検出用ＩＣを使用して測定した。ここで、静電容量値は、Ｚ方向位置検出用電極体の導電膜とＸ方向用電極シートの導電膜との静電容量である。また、荷重としては、直径１０ｍｍの先端を備える７５０ｇの分銅を使用し、荷重付加箇所は３次元センサの表面の中央とした。荷重付加前の静電容量値は、荷重を付加する位置での静電容量値であり、荷重付加後の静電容量値は、荷重を付加した位置での静電容量値である。
７５０ｇの分銅を載せた状態で、３次元センサを、表面温度６５℃のホットプレート上に置き、適宜、静電容量を測定して、△Ｃを測定した。加熱開始から約２秒後に、３次元センサから分銅を取り除き、その状態で、△Ｃを測定した。実施例１の３次元センサの△Ｃの変化を図７に、比較例１の３次元センサにおける△Ｃの変化を図８に示す。
また、対象試験として、３次元センサを加熱せずに、７５０ｇの分銅を載せた状態で、３次元センサにおける△Ｃを約２秒間測定し、その後、３次元センサから分銅を取り除き、△Ｃを測定した。
【００６８】
ホットメルト接着剤は熱により溶融するため、高温時の３次元センサの動作に懸念があったが、図７に示すように、実施例１の３次元センサにおける高温時の△Ｃの変化と非加熱時の△Ｃの変化は同様であり、また、両面粘着テープを用いた比較例１の３次元センサにおける△Ｃの変化と同様であった。したがって、ホットメルト接着剤を用いてＺ方向位置検出用電極体と易変形体とを接着した場合でも、実用可能な耐熱性を有することが分かった。
【符号の説明】
【００６９】
１，２，３  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（第１電極体）
２１  Ｚ方向電極用基材シート
２２  導電膜
２２ａ  Ｘ方向電極部
２３  絶縁膜
２４ａ  引き回し配線
２４ｂ  外部接続用端子
３０  易変形体
３１  弾性層用基材シート
３２  スペーサシート
３２ａ  弾性スペーサ
４０  ＸＹ方向位置検出用電極体（第２電極体）
４０ａ  Ｘ方向用電極シート
４０ｂ  Ｙ方向用電極シート
４０ｃ  接着剤層
４１  Ｘ方向電極用基材シート
４２  導電膜
４２ａ  Ｘ方向電極部
４３  絶縁膜
４４ａ  引き回し配線
４４ｂ  外部接続用端子
４５  Ｙ方向電極用基材シート
４６  導電膜
４６ａ  Ｙ方向電極部
４７  絶縁膜
４８ａ  引き回し配線
４８ｂ  外部接続用端子
５０  保護層
５１  両面粘着テープ
【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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