JP6781564B2

JP6781564B2 - 感圧スイッチ

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Publication number: JP6781564B2
Application number: JP2016067402A
Authority: JP
Inventors: 康介松島; 泰之立川
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP2017183037A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる感圧機能を備えた感圧スイッチに関するものである。

互いに絶縁された一対の電極を対向配置し、互いの電極に延びる櫛歯状の電極を備える感圧スイッチが知られている（特許文献１）。

特許３９８０３００号公報、図１

しかしながら、従来の櫛歯状電極では、荷重が印加されたときに接点中心の櫛歯状電極が導通し、その後、接点中心の櫛歯状電極の隣に併設された他の櫛歯状電極が導通したときに急激に抵抗値が低下するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、荷重の印加が増加されたときに、急激に抵抗値が大きく低下することを抑制することである。

［１］本発明に係る感圧スイッチは、可撓性を有する第１絶縁性基材に第１電極が形成された第１電極基材と、第２絶縁性基材に第２電極が形成されており、前記第２電極が前記第１電極と対向するように配置された第２電極基材と、前記第１電極基材と前記第２電極基材との間に挟まれるとともに、前記第１電極と前記第２電極とが対向する領域に開口部が形成されたスペーサと、を具備し、前記第１電極又は前記第２電極は、互いに絶縁された一対の対向電極を備え、前記一対の対向電極は対をなす他の対向電極側へ延在する複数の分岐部をそれぞれ有し、前記一対の対向電極は、前記開口部から露出する前記第１電極基材又は前記第２電極基材の領域において、前記第１電極と前記第２電極を接触させる押圧力が最初に印加される中央領域に配置される第１分岐部と、前記中央領域以外に配置される第２分岐部とを有し、前記第２分岐部の幅は、前記第１分岐部の幅よりも狭いことを特徴とする。

この感圧スイッチは、中央領域において第１電極と第２電極とが最初に接触することで一対の対向電極が導通して抵抗値が減少し、さらに押圧力を高めることで中央領域以外において第１電極と第２電極との接触領域が増え抵抗値がさらに減少することで、押圧力に応じた抵抗値を発現させることができる。そしてこの感圧スイッチによれば、一対の対向電極は、スペーサの開口部から露出する第１電極基材又は第２電極基材の領域において、第１電極と第２電極を接触させる押圧力が最初に印加される中央領域に配置される第１分岐部と、前記中央領域以外に配置される第２分岐部とを有し、第２分岐部の幅は、第１分岐部の幅よりも狭いため、中央領域に配置される第１分岐部の抵抗値よりも中央領域以外に配置される第２分岐部の抵抗値が大きくなる。そのため、押圧力を高めて中央領域から中央領域以外で第１電極と第２電極との接触領域を増やしたとしても、中央領域以外での接触後に急激に抵抗値が大きく低下することがない。その結果、荷重の印加が増加されたときに、急激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。

［２］本実施形態の感圧スイッチにおいて、前記第１絶縁性基材のスペーサとは反対側の面には、平面視において前記開口部よりも外側で前記第１絶縁性基材に接続される足部と、前記足部に連結され前記第１絶縁性基材に接触及び離隔し、前記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ている。

本発明によれば、荷重の印加が増加されたときに、急激に抵抗値が大きく低下することを抑制する感圧スイッチを提供できる。

本発明に係る実施形態の感圧スイッチの断面図である。図１に示す感圧スイッチの平面図であり、第２電極を示す図である。図２に示す第２電極の一部を拡大した拡大図である。本発明に係る実施形態の感圧スイッチの荷重と抵抗値の関係を示すグラフである。

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感圧スイッチの断面図である。図２は、図１に示す実施形態の感圧スイッチの平面図であり、上部の構成を透過して第２電極の態様を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の感圧スイッチ１０は、第１絶縁性基材１上に第１電極２が形成された第１電極基材３と第２絶縁性基材４上に第２電極５が形成された第２電極基材６とは、その間にスペーサ７を介在させた状態で積層されている。つまり、第２電極５が形成された第２絶縁性基材４の主面を上にして第２電極基材６が最下層として配置され、その上にスペーサ７が積層される。そのスペーサ７の上に、第１電極２が形成された第１絶縁性基材１の主面を下にして第１電極基材３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２と第２電極５は、スペーサ７の開口部８を介して対向している。第１電極２は、第１絶縁性基材１の他方主面（第１電極２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７の開口部８が形成する空間内を上下（図中）に移動し、第２電極５に接触又は離隔する。

また、本実施形態の感圧スイッチ１０は、第１絶縁性基材１のスペーサ７側と反対側の面（他方主面）に感圧スイッチ１０の入切操作時に押圧されるラバードーム１１を備える。

本実施形態の第１絶縁性基材１及び第２絶縁性基材４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１及び第２絶縁性基材４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）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）などを用いることができる。なお、第２絶縁性基材４は、可撓性を有さない絶縁性フィルムであってもよい。この場合、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。

第１電極基材３と第２電極基材６との間には、開口部８が形成されたスペーサ７が配置されている。スペーサ７は、接着層１２，１３を介して第１電極基材３と第２電極基材６とに接着される。スペーサ７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）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）などの絶縁性材料を用いることができる。

以下、図１及び図２に基づいて、本実施形態の第１電極２、第２電極５、及び、ラバードーム１１の具体的な態様について説明する。

本実施形態において、第１電極２はスペーサ７の開口部８の円形状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２は一つの電極である。他方、本実施形態の第２電極５は、互いに絶縁された一対の対向電極１４，１５を有する。対向電極１４，１５は、いわゆる櫛歯状電極であり図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。

第１電極２は、円形状に形成される第１金属電極１６と、第１金属電極１６を覆い第１金属電極１６よりも大径の円形状のカーボン電極１７とを有している。第１電極２は、平面視すると、一方の対向電極１４と他方の対向電極１５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２が、一方の対向電極１４と他方の対向電極１５の両方に接触し、第１電極２を介して、一方の対向電極１４から他方の対向電極１５へ電流が流れる。

第１金属電極１６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１６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１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、インクジェット法などの手法を用いることができる。

カーボン電極１７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１７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１６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、インクジェット法などの手法を用いることができる。

第２電極５は、上述した通り一対の対向電極１４，１５を有する。対向電極１４，１５は、それぞれ所定方向に延びる矩形状の第２金属電極１８，１９を有し、第２金属電極１８と第２金属電極１９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１８，１９は、平面視すると、開口部８内に収まるように形成されており、一部が第１電極２と重なるように配置されている。また、第２金属電極１８，１９は、それぞれ外側に延びる外部引出配線２１と接続されている。

一対をなす一方の対向電極１４は、第２金属電極１８を覆うとともに複数に分岐し他方の対向電極１５側へ延在する分岐電極２２を有し、一対をなす他方の対向電極１５も、第２金属電極１９を覆うとともに複数に分岐し一方の対向電極１４側へ延在する分岐電極２３を有する。すなわち、一方の対向電極１４の分岐電極２２は第２金属電極１８を覆うように形成される基部２４と、この基部２４から他方の対向電極１５側へ延在する複数の分岐部２５（本発明における対向電極の分岐部に相当する）とを有している。また、他方の対向電極１５の分岐電極２３も、第２金属電極１９を覆うように形成される基部２６と、この基部２６から一方の対向電極１４側へ延在する分岐部２７（本発明における対向電極の分岐部に相当する）とを有している。そして、一方の分岐電極２２の分岐部２５は、他方の分岐電極２３の分岐部２７同士の間に入り込むように延在しており、他方の分岐電極２３の分岐部２７は、一方の分岐電極２２の分岐部２５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１４の分岐電極２２の分岐部２５と、他方の対向電極１５の分岐電極２３の分岐部２７とは、所定の間隔を保ちつつ交互に略平行に配列されており、対向電極１４，１５は互いに絶縁されている。分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７は、平面視すると第１電極２に重なるように配置されている。

分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７は、それぞれが矩形状をなし同一の長さを有している。また、分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７は、開口部８から露出する第２電極基材６の領域において、第１電極２と第２電極５を接触させる押圧力が最初に印加される中央領域２８に配置される第１分岐部３１と、中央領域以外に配置される第２分岐部３２とを有している。そして、この第１分岐部３１と第２分岐部３２との幅が異なる。すなわち第２分岐部３２の幅が第１分岐部３１の幅よりも狭い。このため、第２分岐部３２の抵抗値は第１分岐部３１の抵抗値よりも大きくなる。ここで、中央領域２８は、第１電極２と第２電極５を接触させるオン操作、すなわち第２電極の一対の対向電極１４，１５が第１電極２を介して最初に導通させるための押圧力が最初に印加される領域で、本実施形態では円形状の開口部８の中央に位置する。

続いて図３を参照して第２電極について詳細に説明する。図３は、図２に示す第２電極の一部を拡大して示す拡大図である。図３に示すように、第２電極の各分岐電極２２，２３にはそれぞれ同一の長さの４本ずつの分岐部２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄが延在しており、略平行に配列されている。そして、中央領域２８に配置され対向する２本の分岐部（第１分岐部３１）２５ｃ，２７ｃの幅Ｗ_ｃ１，Ｗ_ｃ２は同一であり、分岐部の中で最も広い幅で形成されている。この第１分岐部から外側になるに従い分岐部の幅が狭くなるように形成されている。すなわち、中央領域２８以外に配置される複数の分岐部（第２分岐部３２）においても外側に配置される分岐部の方が幅が狭くなるように形成されている。

具体的には図３において、一方の分岐電極２２では、分岐部２５ｃに対向する分岐部２７ｃを挟んで外側（図２中上方）に配列される分岐部２５ｂの幅Ｗ_ｂ１は、分岐部２５ｃの幅Ｗ_ｃ１よりも狭く、さらに外側（図２中上方）に配列される分岐部２５ａの幅Ｗ_ａ１は、内側に配列される分岐部２５ｂの幅Ｗ_ｂ１よりも狭い。また、分岐部２５ｃに対向する分岐部２７ｃとは反対側の外側（図２中下方）に配列される分岐部２５ｄの幅Ｗ_ｄ１は、分岐部２５ｃの幅Ｗ_ｃ１よりも狭い。さらに分岐部２５ｄの幅Ｗ_ｄ１は、分岐部２５ａの幅Ｗ_ａ１と２５ｂの幅Ｗ_ｂ１の間の幅となるように調整されている。また、他方の分岐電極２３では、分岐部２７ｃに対向する分岐部２５ｃを挟んで外側（図２中下方）に配列される分岐部２７ｂの幅Ｗ_ｂ２は、分岐部２７ｃの幅Ｗ_ｃ２よりも狭く、さらに外側（図２中下方）に配列される分岐部２７ａの幅Ｗ_ａ２は、内側に配列される分岐部２７ｂの幅Ｗ_ｂ２よりも狭い。また、分岐部２７ｃに対向する分岐部２５ｃとは反対側の外側（図２中上方）に配列される分岐部２７ｄの幅Ｗ_ｄ２は、分岐部２７ｃの幅Ｗ_ｃ２よりも狭い。さらに分岐部２７ｄの幅Ｗ_ｄ２は、分岐部２７ａの幅Ｗ_ａ２と２７ｂの幅Ｗ_ｂ２の間の幅となるように調整されている。なお、分岐部２５ａの幅Ｗ_ａ１及び分岐部２７ａの幅Ｗ_ａ２、分岐部２５ｂの幅Ｗ_ｂ１及び分岐部２７ｂの幅Ｗ_ｂ２、分岐部２５ｄの幅Ｗ_ｄ１及び分岐部２７ｄの幅Ｗ_ｄ２がそれぞれ同じ幅となるように形成されている。すなわち、分岐部２５ｃ，２７ｃから外側になるにしたがい隣合う分岐部の幅が狭くなるように形成されている。

さらに、本実施形態では、分岐部２５ｃ，２７ｃから外側になるにしたがい隣合う分岐部の間の距離（以下、ピッチ）が小さくなるように調整されている。具体的には、分岐部２７ｃと分岐部２５ｂのピッチＰ_１１よりも分岐部２５ｂと分岐部２７ｄのピッチＰ_１２の方が小さい。さらにピッチＰ_１２よりも分岐部２７ｄと分岐部２５ａのピッチＰ_１３の方が小さい。また、分岐部２５ｃと分岐部２７ｂのピッチＰ_２１よりも分岐部２７ｂと分岐部２５ｄのピッチＰ_２２の方が小さい。さらにピッチＰ_２２よりも分岐部２５ｄと分岐部２７ａのピッチＰ_２３の方が小さい。なお、ピッチＰ_１１及びＰ_２１、ピッチＰ_１２及びＰ_２２、ピッチＰ_１３及びＰ_２３がそれぞれ同ピッチとなるように形成されている。
なお、分岐部間のピッチは、出力特性に応じて適宜選択することができる。分岐部間のピッチを全て同じとしても良く、第２分岐部に属する分岐部間のピッチを同じとし第１分岐部と第２分岐部間のピッチのみ他より大きくしても良い。また、分岐部２５ｃ，２７ｃ間のピッチＰ_０も出力特性に応じて適宜選択される。
但し、分岐部間のピッチは、図３に示す本実施形態のように、Ｐ_１１＝Ｐ_２１＞Ｐ_１２＝Ｐ_２２＞Ｐ_１３＝Ｐ_２３＞Ｐ_０となるように調整することが好ましい。このように調整することでより抵抗値の急激な低下を抑制、即ちなだらかな抵抗変化としつつ、接触初期での抵抗値から最大荷重での抵抗値の変化量を大きくすることができる。特にＰ_０を最も小さくすることで、抵抗値が低下し始める初期荷重をより小さくすることができるため好ましい。

第２金属電極１８，１９は、第１金属電極１６と同様の材料を用いることができる。また、第２金属電極１８，１９の形成方法としても、第１金属電極１６と同様の形成方法を用いることができる。

分岐電極２２，２３は、カーボン電極１７よりも抵抗値を高くする限り、カーボン電極１７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２２，２３は、カーボン電極１７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１７と異なる樹脂を用いることでも、カーボン電極１７よりも抵抗値を高くとすることができる。分岐電極２２，２３の形成方法としても、第１金属電極１６と同様の形成方法を用いることができる。

第１金属電極１６及び第２金属電極１８，１９の抵抗値としては、カーボン電極１７や分岐電極２２，２３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。

カーボン電極１７の抵抗値としては、分岐電極２２，２３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１７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２２，２３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。

分岐電極２２，２３の抵抗値としては、カーボン電極１７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２２，２３の硬度としては、特に制限されるものではないが、カーボン電極１７の硬度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。分岐電極２２，２３は、分岐部２５，２７においては下層に第２金属電極１８，１９が設けられておらず、分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７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２２，２３の硬度をカーボン電極１７の硬度よりも高くすることで、分岐電極２２，２３がカーボン電極１７よりも硬くなり、分岐電極２２，２３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２２，２３の耐久性を向上させることができ、感圧スイッチ１０の耐久性も向上する。

特に限定されないが、二つの対向電極１４，１５は、開口部８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。上述の通り図２に示す対向電極１４，１５は、点対称となっている。対向電極１４，１５を開口部８の中央に対して点対称に配置することにより、感圧スイッチ１０の押圧時において二つの対向電極１４，１５に略等しい荷重を印加することができ、二つの対向電極１４，１５と第１電極２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１４，１５のそれぞれと第１電極２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、感圧スイッチ１０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２２，２３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５が対向電極１４，１５を有する例を説明するが、対向電極は、第１電極２が有していてもよい。

図１に戻り、ラバードーム１１は、第１絶縁性基材１の他方主面であって平面視すると開口部８の外側で、第１絶縁性基材１と接続される足部３６と、足部３６に連結され平面視すると開口部８の中央に対向して配置された押圧子３７とを備える。このラバードーム１１を開口部８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１１を介して開口部８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１１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）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）など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１１の押圧子３７は、第１絶縁性基材１から離隔するにつれて第１絶縁性基材１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１側が凸となる円錐形状となっている。

感圧スイッチ１０の入切操作の際にはラバードーム１１が押圧される。押圧されたラバードーム１１の押圧子３７は、第１電極２を第２電極５に押し付ける。第１電極２のカーボン電極１７は、第２電極５の互いに絶縁された二つの対向電極１４，１５のうち、分岐電極２２，２３とそれぞれ接触する。

以下、本実施形態の感圧スイッチ１０の動作及び作用を説明する。
ラバードーム１１に荷重が印加される前においては、第１電極２と第２電極５（対向電極１４，１５）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１１に荷重が印加されると、ラバードーム１１の押圧子３７が第１絶縁性基材１に接触し、第１電極２がスペーサ７の開口部８が形成する空間を下側（第２電極基材６側）に移動する。第１電極２は、開口部８から露出した第２電極基材６の領域における中央の領域である中央領域２８で最初に接触する。すなわち、第１電極２は、中央領域２８に配置される第２電極５の対向電極１４，１５の分岐電極２２，２３の分岐部２５ｃ，２７ｃ（すなわち第１分岐部３１）と接触する。この接触により、絶縁されていた第１電極２が対向電極１４，１５と短絡し、外部引出配線２１を介して、入力信号が取得される。ラバードーム１１の押圧子３７が開口部８の中央に荷重を印加することにより、開口部８の中央を基準に配置された対向電極１４，１５と第１電極２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。

ラバードーム１１に印加される荷重が増加すると、ラバードーム１１の押圧子３７と第１絶縁性基材１との接触面積が増え、第１電極２は、第２電極５の対向電極１４，１５の分岐電極２２，２３の分岐部２５ｂ，２７ｂ（すなわち中央領域以外に配置された分岐部である第２分岐部３２の一部）と接触する。これにより接触領域が増加することで出力される抵抗値が低下する。さらにラバードーム１１に印加される荷重がさらに増加すると、第１電極２は、第２電極５の対向電極１４，１５の分岐電極２２，２３の分岐部２５ｄ，２７ｄ、続いて分岐部２５ａ，２７ａと接触する（すなわち第２分岐部３２の複数の分岐部と接触する）。これにより接触領域がさらに増加することでさらに出力される抵抗値が低下する。

続いて、ラバードーム１１に印加される荷重がさらに増加すると、ラバードーム１１の押圧子３７と第１絶縁性基材１との接触面積がさらに増え、さらに第２金属電極１８，１９を覆う部分の分岐電極２２，２３とカーボン電極１７が接触する。これにより、出力される抵抗値が最低となり飽和抵抗値となる。

以上のとおり、本実施形態の感圧スイッチ１０によれば、一対の対向電極１４，１５は、スペーサ７の開口部８から露出する第２電極基材６の領域において、第１電極２と第２電極５を接触させる押圧力が最初に印加される中央領域２８に配置される第１分岐部３１（分岐部２５ｃ，２７ｃ）と、中央領域以外に配置される第２分岐部３２（分岐部２５ａ，２５ｂ，２５ｄ，２７ａ，２７ｂ，２７ｄ）とを有しており、第２分岐部３２の幅（Ｗ_ａ１，Ｗ_ｂ１，Ｗ_ｄ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ｂ２，Ｗ_ｄ２）が、第１分岐部３１の幅（Ｗ_ｃ１，Ｗ_ｃ２）よりも狭いため、中央領域２８に配置される第１分岐部３１の抵抗値よりも中央領域以外に配置される第２分岐部３２の抵抗値が大きくなる。そして、このような感圧スイッチ１０を押圧すると、中央領域２８で第１電極２が、第２電極５の対向電極１４，１５の分岐電極２２，２３の分岐部２５ｃ，２７ｃと接触して短絡した後に、さらに押圧力を高めて第１電極２が中央領域以外で第２電極５との接触領域を増やして分岐部２５ｂ，２７ｂと接触すると、分岐部２５ｂ，２７ｂの抵抗値が分岐部２５ｃ，２７ｃの抵抗値よりも高いため、分岐部の抵抗値が同じ（即ち、分岐部の幅が同じ）場合に比べて接触後に抵抗値が大きく低下することがない。その結果、荷重の印加が増加されたときに、急激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。

また、本実施形態の感圧スイッチ１０において、第１絶縁性基材１のスペーサ７側とは反対側の面には、平面視において開口部８よりも外側で第１絶縁性基材１に接続される足部３６と、足部３６に連結され第１絶縁性基材１に接触及び離隔し、開口部８の中心を押圧可能な押圧子３７とを有するラバードーム１１が設けられている。この場合、スペーサ７の開口部８の中心から偏心して荷重が加わっても、ラバードーム１１の押圧子３７は開口部８の中心を押圧するので、開口部８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。

また、本実施形態の感圧スイッチ１０において、押圧子３７は、第１絶縁性基材１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、感圧スイッチ１０に荷重が印加され始めたときは、押圧子３７と第１絶縁性基材１との接触面積が小さく、カーボン電極１７と分岐電極２２，２３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１７と分岐電極２２，２３との接触面積が少ない接触し始めにおいて、より急激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。また、感圧スイッチ１０に加わる荷重が増えていくと、押圧子３７と第１絶縁性基材１との接触面積が徐々に増え、カーボン電極１７と分岐電極２２，２３との接触面積も徐々に増えるので、分岐電極２２，２３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。

また、本実施形態の感圧スイッチ１０において、押圧子３７は、第１絶縁性基材１側が凸となる円錐形状となっている。この場合、感圧スイッチ１０に加わる荷重が増えていくと、押圧子３７と第１絶縁性基材１の接触面積が中心から円状に徐々に増え、カーボン電極１７と分岐電極２２，２３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。

また、本実施形態の感圧スイッチ１０において、対向電極１４，１５の第２金属電極１８，１９は、平面視においてスペーサ７の開口部８内に収まるように配置されている。つまり、スペーサ７の開口部８の内側に第２金属電極１８，１９及び分岐電極２２，２３の両方を配置する。このように、第２金属電極１８，１９をスペーサ７の開口部８内に配置することにより、感圧スイッチ１０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１８，１９を覆う部分の分岐電極２２，２３とカーボン電極１７が接触し、電流が分岐電極２２，２３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、感圧スイッチ１０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。

＜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。

実施例１の感圧スイッチとして、図１〜３に示す本実施形態に係る感圧スイッチ１０を作成した。
具体的には、まず、第１絶縁性基材１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１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２の第１金属電極１６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。

次いで、第１金属電極１６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１７を形成した。カーボン電極１７の抵抗値は、２００（Ω/sq）であり、鉛筆硬度は、Ｈであった。

次に、第１電極２の第１金属電極１６と同等の条件により、第２絶縁性基材４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１８，１９を形成した。対向配置された第２金属電極１８，１９の距離（最短距離）を２．４［ｍｍ］とした。また、第２金属電極１８，１９には感圧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２１を形成した。

次いで、カーボン電極１７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１８，１９を覆う厚さ１０［μｍ］の分岐電極２２，２３を形成した。分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７のそれぞれ長さを２［ｍｍ］とした。また、分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７の幅については、中央領域２８に配置される２本の分岐部２５ｃ，２７ｃの幅Ｗ_ｃ１，Ｗ_ｃ２をそれぞれ０．２［ｍｍ］とし、中央領域２８以外に配置される６本の分岐部２５ａ，２５ｂ，２５ｄ，２７ａ，２７ｂ，２７ｄの幅は、分岐部２５ａ，２７ａの幅Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２をそれぞれ０．０２［ｍｍ］とし、分岐部２５ｂ，２７ｂの幅Ｗ_ｂ１，Ｗ_ｂ２をそれぞれ０．０５［ｍｍ］とし、分岐部２５ｄ，２７ｄの幅Ｗ_ｄ１，Ｗ_ｄ２をそれぞれ０．０３［ｍｍ］とした。また、分岐電極２２，２３の分岐部２５，２７の先端から対向する分岐電極の基部までの距離は等しく０．４［ｍｍ］とし、分岐部間のピッチについては、ピッチＰ_０を０．１［ｍｍ］、ピッチＰ_１１，Ｐ_２１を０．２［ｍｍ］、ピッチＰ_１２，Ｐ_２２を０．０５［ｍｍ］、ピッチＰ_１３，Ｐ_２３を０．０３［ｍｍ］、とした。分岐電極２２，２３の抵抗値は、５（ｋΩ/sq）であり、鉛筆硬度は、５Ｈであった。

次に、スペーサ７として、直径４［ｍｍ］の開口部８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８の中央が第２電極５の対向電極１４，１５を絶縁する分割領域に対応するように第２絶縁性基材４に張り付けた。なお、厚さ１００［μｍ］のスペーサ７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２と第２電極５が開口部８において対向するように、第１絶縁性基材１をスペーサ７に張り付けて、感圧スイッチ１０を作製した。

＜比較例１＞
比較例１では、第２電極５の構成を各分岐部の幅を全て０．２［ｍｍ］と同一とし、各分岐部間のピッチも全て０．２［ｍｍ］と同一とした以外は、実施例１と同等の条件により感圧スイッチを作製した。

以上に説明した構成の実施例１の感圧スイッチ及び比較例１の感圧スイッチについて、以下の荷重と抵抗値の測定試験を行った。

具体的には、感圧スイッチの第１電極２と第２電極５を圧力検出装置に接続し、第１絶縁性基材１のスペーサ７側とは反対側の面に、第１絶縁性基材１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の感圧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。

実施例１及び比較例１の測定結果を図４に示す。

図４に示す結果によると、荷重が１．０[Ｎ]における実施例１の抵抗値は約６７[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３．０[Ｎ]のとき約１５[ｋΩ]であった。

一方、荷重が１．０[Ｎ]における比較例１の感圧スイッチの抵抗値は約６５[ｋΩ]であった。その後、荷重が１．６７[Ｎ]から１．７２[Ｎ]にかけて抵抗値が５０[ｋΩ]から３０[ｋΩ]へ大きく減少した。その後は荷重の増加に伴い力直線的に減少し、荷重が３．０[Ｎ]のときの抵抗値は約１２[ｋΩ]以下となった。

このように、比較例１の感圧スイッチでは、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の感圧スイッチでは、荷重を増加しても徐々にしか抵抗値が低下しなかった。

以上のように、実施例１の感圧スイッチは、従来の構造の比較例１の感圧スイッチに比べて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。

１…第１絶縁性基材
２…第１電極
３…第１電極基材
４…第２絶縁性基材
５…第２電極
６…第２電極基材
７…スペーサ
８…開口部
１０…感圧スイッチ
１１…ラバードーム
１２，１３…接着層
１４，１５…対向電極
１６…第１金属電極
１７…カーボン電極
１８，１９…第２金属電極
２１…外部引出配線
２２，２３…分岐電極
２４，２６…基部
２５，２７，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…分岐部
２８…中央領域
３１…第１分岐部
３２…第２分岐部
３６…足部
３７…押圧子

Claims

可撓性を有する第１絶縁性基材に第１電極が形成された第１電極基材と、
第２絶縁性基材に第２電極が形成されており、前記第２電極が前記第１電極と対向するように配置された第２電極基材と、
前記第１電極基材と前記第２電極基材との間に挟まれるとともに、前記第１電極と前記第２電極とが対向する領域に開口部が形成されたスペーサと、を具備し、
前記第１電極又は前記第２電極は、互いに絶縁された一対の対向電極を備え、前記一対の対向電極は対をなす他の対向電極側へ延在する複数の分岐部をそれぞれ有し、
前記一対の対向電極の、一方の対向電極の前記分岐部と、他方の対向電極の前記分岐部とは、所定の間隔を保ちつつ交互に略平行に配列されており、
前記一対の対向電極は、前記開口部から露出する前記第１電極基材又は前記第２電極基材の領域において、前記第１電極と前記第２電極を接触させる押圧力が最初に印加される中央領域に配置される第１分岐部と、前記中央領域以外に配置される第２分岐部とを有し、
前記第２分岐部の幅は、前記第１分岐部の幅よりも狭く、
前記第１分岐部の幅は、前記複数の分岐部の幅の中で最も広く、
前記第１分岐部から外側になるにしたがい前記分岐部の幅が狭くなることを特徴とする感圧スイッチ。
前記一対の対向電極は、前記第２分岐部よりも前記中央領域から外側に配置される第３分岐部を有し、
前記第１分岐部から外側になるにしたがい前記分岐部の間の距離が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の感圧スイッチ。
前記第１絶縁性基材のスペーサとは反対側の面には、平面視において前記開口部よりも外側で前記第１絶縁性基材に接続される足部と、前記足部に連結され前記第１絶縁性基材に接触及び離隔し、前記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ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の感圧スイッチ。