JP6456756B2 - switch - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器等に用いられる感圧機能を備えたスイッチに関するものである。 The present invention relates to a switch having a pressure-sensitive function used for electronic equipment and the like.
スイッチを構成する一対の電極の一方が、互いに絶縁され対向配置された一対の対向電極を有し、それぞれの対向電極はもう一方の対向電極側に延びる櫛歯形状であり、一方の電極上、又は、他方の電極上に感圧導電体を設けたスイッチが知られている（特許文献１）。 One of the pair of electrodes constituting the switch has a pair of counter electrodes that are insulated from and opposed to each other, and each counter electrode has a comb-tooth shape extending toward the other counter electrode, Or the switch which provided the pressure sensitive conductor on the other electrode is known (patent document 1).
しかしながら、従来の櫛歯形状の対向電極を用いたスイッチでは、櫛歯部分の抵抗が、感圧導電体の抵抗よりも低いために、荷重が印加され感圧導電体を介して互いの櫛歯形状の対向電極が導通したとき、抵抗値の低下が大きいという問題がある。 However, in the conventional switch using the comb-shaped counter electrode, since the resistance of the comb-tooth portion is lower than the resistance of the pressure-sensitive conductor, a load is applied and each comb-tooth is interposed via the pressure-sensitive conductor. There is a problem that when the counter electrode having a shape is conducted, the resistance value is greatly reduced.
本発明が解決しようとする課題は、荷重の印加が開始されたときに、抵抗値が大きく低下することを抑制することである。 The problem to be solved by the present invention is to prevent the resistance value from greatly decreasing when the application of a load is started.
［１］本発明に係るスイッチは、第１電極を備えた可撓性有する第１絶縁性基材と、第１絶縁基材上に配置され第１電極に対応する領域に開口部が形成されたスペーサと、開口部を介して第１電極と対向する第２電極を備えるとともに第１絶縁性基材とスペーサを挟んで対向するように配置された第２絶縁性基材と、を具備し、第１電極は、金属を含有する第１金属電極と、第１金属電極上に形成されカーボンを含有するカーボン電極とを有し、第２電極は、互いに絶縁された一対の対向電極を有し、一対の対向電極をなす一方の対向電極と他方の対向電極はそれぞれ、金属を含有し互いに対向する第２金属電極と、カーボンを含有し第２金属電極を覆うとともに複数に分岐し別の対向電極側へ延在する分岐電極と、を有し、分岐電極の抵抗値は、カーボン電極の抵抗値よりも高いことを特徴とするを特徴とする。 [1] A switch according to the present invention has a flexible first insulating base material provided with a first electrode, and an opening formed in a region corresponding to the first electrode disposed on the first insulating base material. A spacer, a second electrode facing the first electrode through the opening, and a first insulating substrate and a second insulating substrate arranged to face each other with the spacer interposed therebetween. The first electrode has a first metal electrode containing metal and a carbon electrode containing carbon formed on the first metal electrode, and the second electrode has a pair of counter electrodes insulated from each other. The one counter electrode and the other counter electrode forming a pair of counter electrodes each include a second metal electrode containing a metal and facing each other, a carbon containing and covering the second metal electrode, and a plurality of branches. Branch electrode extending to the counter electrode side, and the resistance of the branch electrode It is characterized being higher than the resistance value of the carbon electrode.
このスイッチによれば、分岐電極の抵抗値は、カーボン電極の抵抗値よりも高いため、荷重の印加が開始されたときに抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。具体的には、スイッチに荷重が印加され始めると、カーボン電極と一方の対向電極及び他方の対向電極の分岐電極とが接触し始め、一方の対向電極の一部の分岐電極からカーボン電極を介して他方の対向電極の一部の分岐電極に電流が流れる。この時、分岐電極の抵抗値の方が、カーボン電極の抵抗値よりも高いので、カーボン電極と分岐電極の接触面積が少ない接触し始めにおいて、電流は抵抗値の高い分岐電極を通る距離が長いため、抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。そして、荷重が大きくなり接触面積が大きくなって、カーボン電極が複数の分岐電極、即ち接触し始めに比べて多くの本数の分岐電極に接触しても、分岐電極の抵抗値の方が、カーボン電極の抵抗値よりも高いため、抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。 According to this switch, since the resistance value of the branch electrode is higher than the resistance value of the carbon electrode, it is possible to suppress the resistance value from greatly decreasing when the application of a load is started. Specifically, when a load starts to be applied to the switch, the carbon electrode begins to come into contact with one of the counter electrodes and the branch electrode of the other counter electrode, and a part of the branch electrode of one counter electrode passes through the carbon electrode. Thus, a current flows through a part of the other counter electrode. At this time, since the resistance value of the branch electrode is higher than the resistance value of the carbon electrode, the current has a longer distance through the branch electrode having a higher resistance value when the contact area between the carbon electrode and the branch electrode is small. Therefore, it can suppress that resistance value falls large. Even if the load increases and the contact area increases, even if the carbon electrode contacts a plurality of branch electrodes, that is, a larger number of branch electrodes than the beginning of contact, the resistance value of the branch electrode is greater than that of the carbon. Since it is higher than the resistance value of an electrode, it can suppress that a resistance value falls large.
［２］上記発明において、分岐電極の硬度は、カーボン電極の硬度よりも高いことが好ましい。分岐電極は分岐部分においては下層に第２金属電極が設けられておらず、分岐電極の分岐部分が剥離したり亀裂が入ったりすると、出力特性に大きく影響がでてしまう。しかしながら分岐電極の硬度をカーボン電極の硬度よりも高くすることで、分岐電極がカーボン電極よりも硬くなり、分岐電極の一部が剥離したり亀裂が入ったりすることを防止できる。このため、分岐電極の耐久性を向上させることができ、スイッチの耐久性が向上する。 [2] In the above invention, the hardness of the branch electrode is preferably higher than the hardness of the carbon electrode. In the branch electrode, the second metal electrode is not provided in the lower layer in the branch portion, and if the branch portion of the branch electrode is peeled off or cracked, the output characteristics are greatly affected. However, by making the hardness of the branch electrode higher than the hardness of the carbon electrode, it is possible to prevent the branch electrode from becoming harder than the carbon electrode, and part of the branch electrode from peeling off or cracking. For this reason, durability of a branch electrode can be improved and durability of a switch improves.
［３］上記発明において、第１絶縁性基材のスペーサ側とは反対側の面には、平面視において開口部よりも外側で第１絶縁性基材に接続される足部と、足部に連結され第１絶縁性基材に接触及び離隔し開口部の中心を押圧可能な押圧子とを有するラバードームが設けられることが好ましい。この場合、スペーサの開口の中心から偏心して荷重が加わっても、ラバードームの押圧子は開口部の中心を押圧するので、開口部の中心に荷重を伝えることができる。これにより、中心に荷重が加わった場合とほぼ同様の出力特性が得られる。 [3] In the above invention, on the surface of the first insulating substrate opposite to the spacer side, a foot connected to the first insulating substrate outside the opening in a plan view, and a foot It is preferable that a rubber dome having a pressing member connected to and spaced apart from the first insulating substrate and capable of pressing the center of the opening is provided. In this case, even if a load is applied eccentrically from the center of the opening of the spacer, the pressing member of the rubber dome presses the center of the opening, so that the load can be transmitted to the center of the opening. Thereby, almost the same output characteristics as when a load is applied to the center can be obtained.
［４］上記発明において、押圧子は、第１絶縁性基材から離隔するにつれて第１絶縁性基材の面方向に沿った断面積が大きくなることが好ましい。この場合、スイッチに荷重が印加され始めたときは、押圧子と第１絶縁性基材との接触面積が小さく、カーボン電極と分岐電極との接触面積も小さくすることができるため、カーボン電極と分岐電極との接触面積が少ない接触し始めにおいて、より抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。また、スイッチに加わる荷重が増えていくと、押圧子と第１絶縁性基材との接触面積が徐々に増え、カーボン電極と分岐電極との接触面積も徐々に増えるので、分岐電極の抵抗値が高くても、荷重の増加に伴い抵抗値を適切に下げることが可能となる。 [4] In the above invention, it is preferable that a cross-sectional area of the presser along the surface direction of the first insulating base material increases as the pressing element is separated from the first insulating base material. In this case, when a load starts to be applied to the switch, the contact area between the presser and the first insulating substrate is small, and the contact area between the carbon electrode and the branch electrode can be reduced. It is possible to suppress the resistance value from greatly decreasing at the start of contact with a small contact area with the branch electrode. Further, as the load applied to the switch increases, the contact area between the presser and the first insulating substrate gradually increases, and the contact area between the carbon electrode and the branch electrode also gradually increases. Even if the resistance is high, the resistance value can be appropriately lowered as the load increases.
［５］上記発明において、押圧子は、第１絶縁性基材側が凸となる円錐形状であることが好ましい。この場合、スイッチに加わる荷重が増えていくと、押圧子と第１絶縁性基材の接触面積が中心から円状に徐々に増え、カーボン電極と分岐電極の接触面積も中心から円状に徐々に増えるため、荷重の増加に伴い抵抗値をより適切に下げることが可能となる。 [5] In the above invention, it is preferable that the pressing element has a conical shape in which the first insulating substrate side is convex. In this case, as the load applied to the switch increases, the contact area between the presser and the first insulating substrate gradually increases in a circular shape from the center, and the contact area between the carbon electrode and the branch electrode gradually increases from the center in a circular shape. Therefore, the resistance value can be lowered more appropriately as the load increases.
［６］上記発明において、第２金属電極は、平面視すると開口部内に収まるように配置されていることが好ましい。この場合、スイッチ１へ印加される荷重が飽和量に近づいた押切点付近で、第２金属電極を覆う部分の分岐電極とカーボン電極が接触し、電流が分岐電極を流れる距離を最小にすることができる。これにより、抵抗値を大きく下げることができるため、スイッチ１へ印加される荷重が飽和量に近づいた押切点付近においても、抵抗値の変化を大きくすることができる。
[6] In the above invention, the second metal electrode is preferably arranged so as to be within the opening when viewed in plan. In this case, in the vicinity of the pressing point where the load applied to the
なお、本発明において、「硬度」とは、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｋ５６００）で定められた鉛筆硬度を言うものとする。 In the present invention, “hardness” refers to the pencil hardness defined by the JIS method (JIS K5600).
本発明によれば、荷重の印加が開始されたときに、抵抗値が大きく低下することを抑制するスイッチを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when application of a load is started, the switch which suppresses that a resistance value falls large can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態におけるスイッチの断面図である。図２は、図１に示す実施形態のスイッチの平面図であり、上部の構成を透過して対向電極の態様を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a switch according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view of the switch according to the embodiment shown in FIG. 1, and shows a configuration of the counter electrode through the upper configuration.
図１に示すように、第１絶縁性基材１１と第２絶縁性基材１２とは、その間にスペーサ１６を介在させた状態で積層されている。つまり、第２電極１４が形成された主面を上にして第２絶縁性基材１２が最下層として配置され、その上にスペーサ１６が積層される。そのスペーサ１６の上に、第１電極１３が形成された主面を下にして第１絶縁性基材１１が最上層として積層される。この積層状態において、第１電極１３と第２電極１４は、スペーサ１６の開口部１７を介して対向している。第１電極１３は、第１絶縁性基材１１の他方主面（第１電極１３が形成されていない主面）から受けた押圧力に応じて、スペーサ１６の開口部１７が形成する空間内を上下（図中）に移動し、第２電極１４に接触又は離隔する。
As shown in FIG. 1, the 1st
また、本実施形態のスイッチ１は、第１絶縁性基材１１のスペーサ１６側と反対側の面（他方主面）にスイッチ１の入切操作時に押圧されるラバードーム１８を備える。
In addition, the
本実施形態の第１絶縁性基材１１及び第２絶縁性基材１２は、可撓性を有する絶縁性フィルムである。第１絶縁性基材１１及び第２絶縁性基材１２の材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等を用いることができる。
The 1st
第１絶縁性基材１１と第２絶縁性基材１２との間には、開口部１７が形成されたスペーサ１６が配置されている。スペーサ１６は、接着層１６Ａ，１６Ｂを介して第１絶縁性基材１１と第２絶縁性基材１２と接着される。スペーサ１６の材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等の絶縁性材料を用いることができる。
Between the first
以下、図１及び図２に基づいて、本実施形態の第１電極１３、第２電極１４、及び、ラバードーム１８の具体的な態様について説明する。
Hereinafter, based on FIG.1 and FIG.2, the specific aspect of the
本実施形態において、第１電極１３はスペーサ１６の開口部１７の開口領域に応じた大きさの電極として構成される。本実施形態の第１電極１３は一つの電極である。他方、本実施形態の第２電極１４は、互いに絶縁された対向電極１４１，１４２を有する。対向電極１４１，１４２は、いわゆる櫛歯電極であり図２に示すように同図の紙面において左右又は上下の対向する位置に一対で配置される。
In the present embodiment, the
第１電極１３は、円形状に形成される第１金属電極１３Ａと、第１金属電極１３Ａを覆い第１金属電極１３Ａよりも大径の円形状のカーボン電極１３Ｂを有している。第１電極１３は、平面視すると、一方の対向電極１４１と他方の対向電極１４２の両方ともに重なるように配置される。これにより、荷重が印加されると、第１電極１３が、一方の対向電極１４１と他方の対向電極１４２の両方に接触し、第１電極１３を介して、一方の対向電極１４１から他方の対向電極１４２へ電流が流れる。
The
第１金属電極１３Ａは、相対的に低抵抗とするために金属を含有していればよいが、必要に応じて他の材料を含有していてもよい。例えば、金属粒子と樹脂とを含有して形成されている。この場合、金属としては、例えば銀、銅、金などが挙げられ、金属粒子の形状は、球状、鱗片状などが挙げられる。また、樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。第１金属電極１３Ａの形成方法としては、上記金属粒子及び上記樹脂に溶剤を加えたペーストを第１絶縁性基材１１上に、印刷し、それを硬化することにより形成される。なお、印刷手法は、特に限定されず、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、インクジェット法等などの手法を用いることができる。
13 A of 1st metal electrodes should just contain the metal in order to make it relatively low resistance, but may contain other materials as needed. For example, it is formed containing metal particles and a resin. In this case, examples of the metal include silver, copper, and gold, and examples of the shape of the metal particles include a spherical shape and a scale shape. Examples of the resin include a polyester resin, an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, and a phenol resin. The
カーボン電極１３Ｂは、カーボンを含有していればよいが、必要に応じて他の材料を含有していてもよい。例えば、カーボンと樹脂とを含有して形成されている。樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。カーボン電極１３Ｂの形成方法としては、カーボン及び上記樹脂に溶剤を加えたペーストを第１金属電極１３Ａを覆うように、印刷し、それを硬化することにより形成される。なお、印刷手法は、特に限定されず、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、インクジェット法等などの手法を用いることができる。
The
第２電極１４は、上述した通り対向電極１４１，１４２を有する。対向電極１４１，１４２は、所定方向に延びる矩形状の第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを有し、第２金属電極１４１Ａと第２金属電極１４２Ａとは、対向する位置（即ち略平行に延びて）に配置される。第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａは、平面視すると、開口部１７内に収まっており、一部が第１電極１３と重なるように配置されている。また、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａは、それぞれ外側に延びる外部引出配線１５と接続されている。
The
一対をなす一方の対向電極１４１は、第２金属電極１４１Ａを覆うとともに複数に分岐し他方の対向電極１４２側へ延在する分岐電極１４１Ｂを有し、一対をなす他方の対向電極１４２も、第２金属電極１４２Ａを覆うとともに複数に分岐し一方の対向電極１４１側へ延在する分岐電極１４２Ｂを有する。一方の対向電極１４１の分岐電極１４１Ｂの分岐部分は、他方の対向電極１４２の分岐電極１４２Ｂの分岐部分同士の間に入り込むように延在しており、他方の対向電極１４２の分岐電極１４２Ｂの分岐部分は、一方の対向電極１４１の分岐電極１４１Ｂの分岐部分同士の間に入り込むように延在している。すなわち、一方の対向電極１４１の分岐電極１４１Ｂの分岐部分と、他方の対向電極１４２の分岐電極１４２Ｂの分岐部分とは、所定の間隔を保ちつつ交互に平行に配列されており、対向電極１４１，１４２は互いに絶縁されている。分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの分岐部分は、平面視すると第１電極１３に重なるように配置されている。また、それぞれの分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂのそれぞれの分岐部分は、それぞれが矩形状をなし同一の幅及び同一の長さを有している。またこの分岐部分は、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂのうち第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを覆う部分の幅に比べて狭い幅となっている。
One pair of
第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａは、第１金属電極１３Ａと同様の材料を用いることができる。また、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａの形成方法としても、第１金属電極１３Ａと同様の形成方法を用いることができる。
The
分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂは、カーボン電極１３Ｂよりも抵抗値を高くする限り、カーボン電極１３Ｂと同様の材料を用いることができる。具体的には、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂは、カーボン電極１３Ｂよりもカーボンの含有量を少なくすることで抵抗値を調整することができる。また、カーボン電極１３Ｂと異なる樹脂を用いることでも、カーボン電極１３Ｂよりも抵抗値を高くとすることができる。分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの形成方法としても、第１金属電極１３Ａと同様の形成方法を用いることができる。
The
第１金属電極１３Ａ及び第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａの抵抗値としては、カーボン電極１３Ｂや分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂよりも抵抗が低ければよく、特に制限されるものではないが、シート抵抗は０．０１〜１（Ω/sq）であることが好ましい。
The resistance values of the
カーボン電極１３Ｂの抵抗値としては、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂよりも抵抗が低ければよく、特に制限されるものではないが、シート抵抗は１０〜５００（Ω/sq）であることが好ましい。また、カーボン電極１３Ｂの硬度としては、特に制限されるものではないが、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂよりも低いことが好ましく、鉛筆硬度としては、Ｈ〜３Ｈであることが好ましい。
The resistance value of the
分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値としては、カーボン電極１３Ｂの抵抗値よりも高ければよく、特に制限されるものではないが、シート抵抗は１〜３０（ｋΩ/sq）であることが好ましい。また、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの硬度としては、特に制限されるものではないが、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂよりも高いことが好ましく、鉛筆硬度としては、４Ｈ〜６Ｈであることが好ましい。
The resistance value of the
特に限定されないが、二つの対向電極１４１，１４２は、開口部１７の中央を対称中心として点対称に配置されることが好ましい。図２に示す対向電極１４１、１４２は、点対称となっている。対向電極１４１，１４２を開口部１７の中央に対して点対称に配置することにより、スイッチ１の押圧時において二つの対向電極１４１，１４２に略等しい荷重を印加することができ、二つの対向電極１４１，１４２と第１電極１３との接触面を略等しく広げることができる。二つの対向電極１４１，１４２のそれぞれと第１電極１３との接触面を等しくすることにより、荷重に対する抵抗値を制御しやすくなり、スイッチ１の動作性能を安定させることができる。特に、上述した分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂにおける抵抗値の制御を正確に実行できる。なお、本実施形態では、第２電極１４が対向電極１４１，１４２を有する例を説明するが、対向電極は、第１電極１３が有していてもよい。
Although not particularly limited, the two
ラバードーム１８は、第１絶縁性基材１１の他方主面であって平面視すると開口部１７の外側で、第１絶縁性基材１１と接続される足部１８Ａと、足部１８Ａに連結され平面視すると開口部１７の中央に対向して配置された押圧子１８Ｂとを備える。このラバードーム１８を開口部１７の中央に対向するように配置することにより、ラバードーム１８を介して開口部１７の中央に荷重を印加させることができる。このラバードーム１８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等の絶縁性材料のシートにエンボス工程などの一般的な凸部形成工程を施して得ることができる。また、本実施形態におけるラバードーム１８の押圧子１８Ｂは、第１絶縁性基材１１から離隔するにつれて第１絶縁性基材１１の面方向に沿った断面積が大きくなっており、第１絶縁性基材１１側が凸となる円錐形状となっている。
The
スイッチ１の入切操作の際にはラバードーム１８が押圧される。押圧されたラバードーム１８の押圧子１８Ｂは、第１電極１３を第２電極１４に押し付ける。第１電極１３のカーボン電極１３Ｂは、第２電極１４の互いに絶縁された二つの対向電極１４１，１４２のうち、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとそれぞれ接触する。
When the
以下、本実施形態のスイッチ１の動作及び作用を説明する。
ラバードーム１８に荷重が印加される前においては、第１電極１３と第２電極１４（対向電極１４１，１４２）は絶縁されており、入力信号は取得されない。ラバードーム１８に荷重が印加されると、ラバードーム１８の押圧子１８Ｂが第１絶縁性基材１１に接触し、第１電極１３がスペーサ１６の開口部１７が形成する空間を下側（第２絶縁性基材１２側）に移動する。第１電極１３は、第２電極１４の対向電極１４１，１４２の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの中央領域と接触する。この接触により、絶縁されていた第１電極１３が対向電極１４１、１４２と短絡し、外部引出配線１５を介して、入力信号が取得される。ラバードーム１８の押圧子１８Ｂが開口部１７の中央に荷重を印加することにより、開口部１７の中央を基準に配置された対向電極１４１，１４２と第１電極１３とが、同時に、かつそれぞれの接触面積が同じになるように接触する。
Hereinafter, the operation and action of the
Before the load is applied to the
ラバードーム１８に印加される荷重が増加すると、ラバードーム１８の押圧子１８Ｂと第１絶縁性基材１１との接触面積が増え、第１電極１３は、第２電極１４の対向電極１４１，１４２の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの複数の分岐部分と接触する（即ち接触し始めに比べて多くの本数の分岐電極と接触する）。
When the load applied to the
続いて、ラバードーム１８に印加される荷重がさらに増加すると、ラバードーム１８の押圧子１８Ｂと第１絶縁性基材１１との接触面積がさらに増え、さらに第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを覆う部分の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとカーボン電極１３Ｂが接触する。
Subsequently, when the load applied to the
以上のとおり、本実施形態のスイッチ１は、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値が、カーボン電極１３Ｂの抵抗値よりも高いため、荷重の印加が開始されたときに抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。具体的には、スイッチ１に荷重が印加され始めると、カーボン電極１３Ｂと一方の対向電極１４１及び他方の対向電極１４２の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとが接触し始め、一方の対向電極１４１の一部の分岐電極１４１Ｂからカーボン電極１３Ｂを介して他方の対向電極１４２の一部の分岐電極１４２Ｂに電流が流れる。この時、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値の方が、カーボン電極１３Ｂの抵抗値よりも高いので、カーボン電極１３Ｂと分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの接触面積が少ない接触し始めにおいて、電流は抵抗値の高い分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂを通る距離が長いため、抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。そして、荷重が大きくなり接触面積が大きくなって、カーボン電極１３Ｂが分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの複数の分岐電極、即ち接触し始めに比べて多くの本数の分岐電極に接触しても、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値の方が、カーボン電極１３Ｂの抵抗値よりも高いため、抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。
As described above, the
また、本実施形態のスイッチ１において、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの硬度は、カーボン電極１３Ｂの硬度よりも高い。分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂは、分岐部分においては下層に第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａが設けられておらず、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの分岐部分が剥離したり亀裂が入ったりすると、出力特性に大きく影響がでてしまう。しかしながら分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの硬度をカーボン電極１３Ｂの硬度よりも高くすることで、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂがカーボン電極１３Ｂよりも硬くなり、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの一部が剥離したり亀裂が入ったりすることを防止できる。このため、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの耐久性を向上させることができ、スイッチ１の耐久性も向上する。
Moreover, in the
また、本実施形態のスイッチ１において、第１絶縁性基材１１のスペーサ１６側とは反対側の面には、平面視において開口部１７よりも外側で第１絶縁性基材１１に接続される足部１８Ａと、足部１８Ａに連結され第１絶縁性基材１１に接触及び離隔し、開口部１７の中心を押圧可能な押圧子１８Ｂとを有するラバードームが設けられている。この場合、スペーサ１６の開口部１７の中心から偏心して荷重が加わっても、ラバードーム１８の押圧子１８Ｂは開口部１７の中心を押圧するので、開口部１７の中心に荷重を伝えることができる。これにより、中心に荷重が加わった場合とほぼ同様の出力特性が得られる。
In the
また、本実施形態のスイッチ１において、押圧子１８Ｂは、第１絶縁性基材１１から離隔するにつれて第１絶縁性基材の面方向に沿った断面積が大きくなっている。この場合、スイッチ１に荷重が印加され始めたときは、押圧子１８Ｂと第１絶縁性基材１１との接触面積が小さく、カーボン電極１３Ｂと分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとの接触面積も小さくすることができるため、カーボン電極１３Ｂと分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとの接触面積が少ない接触し始めにおいて、より抵抗値が大きく低下することを抑制することができる。また、スイッチ１に加わる荷重が増えていくと、押圧子１８Ｂと第１絶縁性基材１１との接触面積が徐々に増え、カーボン電極１３Ｂと分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとの接触面積も徐々に増えるので、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値が高くても、荷重の増加に伴い抵抗値を適切に下げることが可能となる。
Further, in the
また、本実施形態のスイッチ１において、押圧子１８Ｂは、第１絶縁性基材１１側が凸となる円錐形状となっている。この場合、スイッチ１に加わる荷重が増えていくと、押圧子１８Ｂと第１絶縁性基材１１の接触面積が中心から円状に徐々に増え、カーボン電極１３Ｂと分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとの接触面積も中心から円状に徐々に増えるため、荷重の増加に伴い抵抗値をより適切に下げることが可能となる。
Moreover, in the
また、本実施形態のスイッチ１において、対向電極１４１，１４２の第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａは、平面視においてスペーサ１６の開口部１７内に収まるように配置されている。つまり、スペーサ１６の開口部１７の内側に第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａ及び分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの両方を配置する。このように、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａをスペーサ１６の開口部１７内に配置することにより、スイッチ１へ印加される荷重が飽和量に近づいた押切点付近で、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを覆う部分の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂとカーボン電極１３Ｂが接触し、電流が分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂ流れる距離を最小にすることができる。これにより、抵抗値を大きく下げることができるため、スイッチ１へ印加される荷重が飽和量に近づいた押切点付近においても、抵抗値の変化を大きくすることができる。
In the
＜実施例１＞
以下に、本発明をさらに具体化した実施例１について説明する。本願発明の効果を確認するため、比較例１を準備した。
<Example 1>
The first embodiment that further embodies the present invention will be described below. In order to confirm the effect of the present invention, Comparative Example 1 was prepared.
実施例１のスイッチとして、図１、２に示す本実施形態に係るスイッチ１を作成した。
具体的には、まず、第１絶縁性基材１１として厚さ７５［μｍ］のポリエチレンテレフタレートシートを準備した。第１絶縁性基材１１の一方主面に、スクリーン印刷法を用いて銀ペースト（ＦＡ−３５３ 藤倉化成（株）製）を印刷し、温度１５０℃で３０分熱乾燥して硬化させることにより、第１電極１３の第１金属電極１３Ａとして厚さ１０［μｍ］、直径３．５［ｍｍ］の円形状の銀膜層（電極層）を形成した。
As a switch of Example 1, a
Specifically, first, a polyethylene terephthalate sheet having a thickness of 75 [μm] was prepared as the first insulating
次いで、第１金属電極１３Ａを覆うように、カーボンペーストを用いてスクリーン印刷を行い、温度１５０℃で６０分熱乾燥して硬化させることにより、厚さ１０［μｍ］、直径３．８［ｍｍ］の円形状のカーボン電極１３Ｂを形成した。カーボン電極１３Ｂの抵抗値は、２００（Ω/sq）であり、鉛筆硬度は、Ｈであった。
Next, screen printing is performed using a carbon paste so as to cover the
次に、第１電極１３の第１金属電極１３Ａと同等の条件により、第２絶縁性基材１２の一方主面に、それぞれ厚さ１０［μｍ］、長さが２［ｍｍ］、幅が０．２［ｍｍ］の互いに対向して配置された第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを形成した。対向配置された第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａの距離（最短距離）を２．４［ｍｍ］とした。また、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａにはスイッチの入切信号を外部へ送出するための外部引出配線１５を形成した。
Next, under the same conditions as the
次いで、カーボン電極１３Ｂに用いたカーボンペーストとは異なるカーボンペーストを用いて、、第２金属電極１４１Ａ，１４２Ａを覆う厚さ１０［μｍ］の分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂを形成した。分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの分岐部分のそれぞれ長さを２［ｍｍ］、幅を０．２［ｍｍ］とした。また、分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの分岐部分のピッチを等しく０．４［ｍｍ］とし、隣り合う分岐部分の間の距離（最短距離）を０．２［ｍｍ］とした。分岐電極１４１Ｂ，１４２Ｂの抵抗値は、５（ｋΩ/sq）であり、鉛筆硬度は、５Ｈであった。
Next, the carbon paste different from the carbon paste used for the
次に、スペーサ１６として、直径４［ｍｍ］の開口部１７が設けられた、厚さ１００［μｍ］の両面粘着シート（ＴＬ−４１０Ｓ−０２ リンテック社製）を、開口部１７の中央が第２電極１４の対向電極１４１，１４２を絶縁する分割領域に対応するように第２絶縁性基材１２に張り付けた。なお、厚さ１００［μｍ］のスペーサ１６は、厚さ５０［μｍ］ポリエチレンテレフタレートシートと、その両主面に形成された厚さ２５［μｍ］の接着層から形成されている。そして、第１電極１３と第２電極１４が開口部１７において対向するように、第１絶縁性基材１１をスペーサ１６に張り付けて、スイッチ１を作製した。
Next, a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet (TL-410S-02 manufactured by Lintec Corporation) having a thickness of 4 [mm] provided with an
＜比較例１＞
比較例１では、第２電極１４の構成を実施例１の第１電極１３と同様の構成とし、第１電極１３及び第２電極１４のそれぞれに外部引出配線１５を接続した以外は、実施例１と同等の条件によりスイッチを作製した。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the configuration of the
以上に説明した構成の実施例１のスイッチ及び比較例１のスイッチについて、以下の荷重と抵抗値の測定試験を行った。 The following load and resistance measurement tests were performed on the switch of Example 1 and the switch of Comparative Example 1 configured as described above.
具体的には、スイッチの第１電極１３と第２電極１４を圧力検出装置に接続し、第１絶縁性基材１１のスペーサ１６側とは反対側の面に、第１絶縁性基材１１側が凸となる最大太さφ３ｍｍの円錐形状の押圧子を有するポリエチレンテレフタレート製のアクチュエーターを設け、５[ｍｍ]／[ｍｉｎ]のアクチュエーター速度で０[Ｎ]〜５[Ｎ]の荷重範囲において抵抗値の関係を測定した。比較例１のスイッチについても、実施例１と同等の条件で、上述した荷重と抵抗値の測定試験を行った。
Specifically, the
実施例１及び比較例１の測定結果を図３に示す。 The measurement results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG.
図３に示す結果によると、荷重が１．０[Ｎ]における実施例１のスイッチの抵抗値は約５０[ｋΩ]であった。その後、荷重の増加に伴い抵抗値は略直線的に減少し、荷重が２[Ｎ]のとき２０[ｋΩ]であり、荷重が４[Ｎ]のとき２．５[ｋΩ]であった。 According to the results shown in FIG. 3, the resistance value of the switch of Example 1 at a load of 1.0 [N] was about 50 [kΩ]. Thereafter, as the load increased, the resistance value decreased substantially linearly, being 20 [kΩ] when the load was 2 [N], and 2.5 [kΩ] when the load was 4 [N].
一方、荷重が１．０[Ｎ]における比較例１のスイッチの抵抗値は約３０[ｋΩ]であった。その後、荷重が１．５ [Ｎ]において、抵抗値は１[ｋΩ]以下となった。 On the other hand, the resistance value of the switch of Comparative Example 1 at a load of 1.0 [N] was about 30 [kΩ]. Thereafter, at a load of 1.5 [N], the resistance value was 1 [kΩ] or less.
このように、比較例１のスイッチでは、荷重が増加してすぐに、抵抗値が大幅に低下するが、実施例１のスイッチでは、荷重を増加しても徐々にしか抵抗値が低下しなかった。 As described above, in the switch of Comparative Example 1, the resistance value greatly decreases immediately after the load increases. However, in the switch of Example 1, the resistance value decreases only gradually even when the load is increased. It was.
以上のように、実施例１のスイッチは、従来の構造の比較例１のスイッチに比べて感度が高く、荷重に対する抵抗値の変化も一定であり直線的（連続的）な関係を示すことが確認された。また、スイッチとして利用できる荷重範囲（ダイナミックレンジ）が広いことが確認された。 As described above, the switch of Example 1 has higher sensitivity than the switch of Comparative Example 1 having a conventional structure, and the change in the resistance value with respect to the load is constant, indicating a linear (continuous) relationship. confirmed. It was also confirmed that the load range (dynamic range) that can be used as a switch is wide.
１…スイッチ
１１…第１絶縁性基材
１２…第２絶縁性基材
１３…第１電極
１３Ａ…第１金属電極
１３Ｂ…カーボン電極
１４…第２電極
１４１，１４２…対向電極
１４１Ａ，１４２Ａ…第２金属電極
１４１Ｂ，１４２Ｂ…分岐電極
１５…外部引出配線
１６…スペーサ
１６Ａ，１６Ｂ…接着層
１７…開口部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記絶縁性基材上に配置され前記第１電極に対応する領域に開口部が形成されたスペーサと、
前記開口部を介して前記第１電極と対向する第２電極を備えるとともに前記第１絶縁性基材と前記スペーサを挟んで対向するように配置された第２絶縁性基材と、を具備し、
前記第１電極は、金属を含有する第１金属電極と、前記第１金属電極上に形成されカーボンを含有するカーボン電極とを有し、
前記第２電極は、互いに絶縁された一対の対向電極を有し、
前記一対の対向電極をなす一方の対向電極と他方の対向電極はそれぞれ、金属を含有し互いに対向する第２金属電極と、カーボンを含有し第２金属電極を覆うとともに複数に分岐し別の対向電極側へ延在する分岐電極と、を有し、
前記分岐電極のシート抵抗は、前記カーボン電極のシート抵抗よりも高いことを特徴とするスイッチ。 A flexible first insulating substrate with a first electrode;
A spacer disposed on the insulating substrate and having an opening formed in a region corresponding to the first electrode;
A second electrode having a second electrode facing the first electrode through the opening, and a second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate with the spacer interposed therebetween. ,
The first electrode includes a first metal electrode containing a metal, and a carbon electrode formed on the first metal electrode and containing carbon.
The second electrode has a pair of counter electrodes insulated from each other,
The one counter electrode and the other counter electrode forming the pair of counter electrodes each include a second metal electrode containing a metal and facing each other, a carbon containing and covering the second metal electrode, and branching into a plurality of different counter electrodes. A branch electrode extending to the electrode side,
The switch characterized in that the sheet resistance of the branch electrode is higher than the sheet resistance of the carbon electrode.
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