CN109923388A - 压敏元件以及转向装置 - Google Patents

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CN109923388A CN201780069429.8A CN201780069429A CN109923388A CN 109923388 A CN109923388 A CN 109923388A CN 201780069429 A CN201780069429 A CN 201780069429A CN 109923388 A CN109923388 A CN 109923388A
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小掠哲义
增田忍
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Abstract

提供一种按压力的测量范围较宽并且构造比较简易的压敏元件。压敏元件(100A)具备被赋予按压力的压敏部(1A)和检测按压力的检测器(2A),具有以下的结构。即,压敏部(1A)具有:具有弹性的第1导电部件(11)、第2导电部件(12)和电介质(13)。电介质(13)被配置于第1导电部件(11)与第2导电部件(12)之间,并且至少局部覆盖第1导电部件(11)或者第2导电部件(12)的表面。检测器(2A)基于第1导电部件(11)与第2导电部件(12)之间的静电电容的变化,检测按压力。

Description

压敏元件以及转向装置
技术领域
本公开涉及压敏元件以及转向装置。
背景技术
压敏元件在工业设备、机器人以及车辆等的领域,在人所接触的部分,被安装为检测按压力(接触压)的压敏传感器,从而被广泛利用。近年来,基于计算机的控制技术的发展以及外观性的提高,以及人型的机器人以及汽车的内装品等的多彩使用自由曲面的电子设备的开发正在进行。与此结合,需要在各自由曲面安装高性能的压敏元件。例如,专利文献1~3公开了这些背景技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2011-102457号公报
专利文献2:JP特开2015-114308号公报
专利文献3:JP特开2014-190712号公报
发明内容
本申请发明人经过认真研究发现,被用作为静电电容式的压敏传感器的压敏元件在按压力的测量范围(动态范围)以及构造的简单化这方面存在改善点。
详细地,在专利文献1的技术中,利用基于导电线间的距离的变化的静电电容的变化,检测按压力,因此按压力的测量范围较窄成为问题。
在专利文献2的技术中,由于需要通过具有曲柄状的弯曲构造的连接部来连接检测元件间,因此需要压敏元件的构造的简单化。
在专利文献3的技术中,负载传感器部具备在弹性体制的基材以及该基材的表侧以及背侧分别配置的表侧电极以及背侧电极,基于按压所导致的电极间距离的变化来检测按压力。因此,按压力的测量范围较窄成为问题。
本公开鉴于该情况而作出。即,本公开的目的在于,提供一种按压力的测量范围较宽并且构造比较的简易的压敏元件。
本公开的一方式所涉及的压敏元件是具备被赋予按压力的压敏部和检测按压力的检测器的压敏元件。压敏部具有:具有弹性的第1导电部件、第2导电部件、电介质层。电介质层被配置于第1导电部件与第2导电部件之间,并且至少局部覆盖第1导电部件或者第2导电部件的表面。检测器基于第1导电部件与第2导电部件之间的静电电容的变化,检测按压力。
根据本公开,可得到按压力的测量范围较宽并且构造比较简易的压敏元件。
附图说明
图1A是示意性地表示本公开的第1实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图1B是示意性地表示向图1A的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
图1C是示意性地表示图1A的压敏元件中的第2导电部件的俯视形状的一个例子以及对该第2导电部件的位置偏移进行限制的约束部件的一个例子的图,是从第2导电部件侧观察基材以及第2导电部件时的概略图。
图1D是示意性地表示本公开的第1实施方式的变形例所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图1E是示意性地表示向图1D的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
图2是示意性地表示本公开的第2实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图3是示意性地表示本公开的第3实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图4是示意性地表示本公开的第4实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图5是示意性地表示本公开的第5实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图6A是示意性地表示本公开的第6实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图6B是示意性地表示图6A的压敏元件中的第1导电部件以及第2导电部件的形态的、第1导电部件以及第2导电部件的概略图。
图7是示意性地表示本公开的第7实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图8是示意性地表示本公开的第8实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图9A是示意性地表示本公开的第9实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图9B是示意性地表示向图9A的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
图10A是示意性地表示本公开的第10实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
图10B是示意性地表示向图10A的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
图10C是示意性地表示本公开的第10实施方式所涉及的另一压敏元件的结构的剖视图。
图10D是示意性地表示本公开的第10实施方式所涉及的另一压敏元件的结构的剖视图。
图11A是示意性地表示本公开的第11实施方式所涉及的压敏元件的一个例子中的第1导电部件和在表面具有的第2导电部件的放大剖视图。
图11B是示意性地表示本公开的第11实施方式所涉及的压敏元件的另一个例子中的第1导电部件和在表面具有电介质的第2导电部件的放大剖视图。
图12是示意性地表示能够应用本公开的压敏元件的、第12实施方式所涉及的转向装置(方向盘)的一个例子的概略图。
图13A是示意性地表示应用了本公开的压敏元件的、第12实施方式所涉及的转向装置(方向盘)的一个例子的剖视图。
图13B是图13A所示的转向装置的局部区域R所涉及的放大剖视图。
具体实施方式
使用附图,对本公开所涉及的压敏元件以及该压敏元件的用途的详细进行说明。
[压敏元件]
本公开的压敏元件是具有电容(capacitance)的元件,具有蓄电器功能或者电容器功能。在该压敏元件中,通过按压力的施加而带来电容变化,根据该电容变化来检测按压力。因此,本公开的压敏元件也被称为“静电电容型压敏传感器元件”、“电容性压力检测传感器元件”或者“压敏开关元件”等。
以下,参照附图来对本公开所涉及的压敏元件进行说明。请注意附图所示的各种要素仅仅是为了本公开的理解而模式地表示的,尺寸比以及外观等会与实物不同。另外,本说明书中直接或者间接地使用的“上下方向”相当于图中的上下方向所对应的方向。此外,只要没有特别记载,相同的符号或者记号表示相同的部件或者相同的意思内容。以下所述的(第1实施方式)~(第11实施方式)及其变形例是压敏元件所涉及的实施方式以及变形例。
(第1实施方式)
图1A中示意性地表示本实施方式的压敏元件100A的结构。即,图1A是示意性地表示第1实施方式所涉及的压敏元件100A的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100A具备被赋予按压力的压敏部1A和检测按压力的检测器2A。
(1a)压敏部1A
压敏部1A具有第1导电部件11、第2导电部件12以及电介质13。电介质13在图1A中覆盖第2导电部件12的表面,但覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的任意一个的表面即可。
图1B是示意性地表示向图1A的压敏元件100A的压敏部1A赋予按压力时的压敏部1A的结构的剖视图。
在本实施方式的压敏元件100A中,如图1B所示,若向压敏部1A赋予按压力F,则第1导电部件11以及第2导电部件12之中,未被电介质13覆盖导电部件(图1A以及图1B中为第1导电部件11)与电介质13的接触区域的面积(以下,可能简称为“接触区域的面积”)基于第1导电部件11所具有的弹性而增大。其结果,第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容C〔pF〕变化。静电电容C〔pF〕以及向压敏部赋予的按压力F〔N〕分别如以下的(式1)以及(式2)所示,因此可通过检测器2A来检测按压力F。在本实施方式中,如上所述,基于接触区域的面积的变化来检测按压力F。
【式1】
【式2】
F=E·eS ···(式2)
另外,在(式1)以及(式2)中,ε〔pF/m〕是电介质的介电常数,S〔m2〕是未覆盖电介质的导电部件与电介质的接触面积,d〔m〕是电介质的厚度,E〔Pa〕是第1导电部件的杨氏模量,e是第1导电部件的变形。
在现有的压敏元件中,根据电极间距离的变化来取得静电电容C的变化,检测按压力F。另一方面,在本实施方式的压敏元件中,基于接触区域的面积的变化来取得静电电容C的变化,检测按压力F。在静电电容C的变化中,基于接触区域的面积的变化的贡献大于基于电极间距离的变化的贡献。特别地,在按压力F的大小较小的情况下,通过按压力F的施加,电极间距离几乎没有变化,因此基于电极间距离的变化的静电电容C的变化非常小。另一方面,即使按压力F的大小较小,通过按压力F的施加,接触区域的面积变化,因此基于接触区域的面积的变化的静电电容C的变化较大。这是由于静电电容C与接触区域的面积成正比,但与电极间距离成反比(C∝S,C∝1/d)。因此,本实施方式的压敏元件相比于现有的压敏元件,按压力F的测量范围较宽。
也可以从第1导电部件11以及第2导电部件12之中的任意的导电部件侧向本实施方式的压敏元件中的压敏部1A赋予按压力,但通常从第1导电部件11侧赋予按压力。图1B表示从第1导电部件11侧赋予按压力,通过其反作用,力也从后述的基材14侧发挥作用。
第1导电部件11具有弹性特性以及导电特性,作为所谓的电极而发挥作用。所谓弹性特性,是指通过外力而局部变形,若去掉力量则返回到原来的形状的特性。另外,外力是对压敏元件施加的通常的按压力,其大小例如约为0.1N/cm2以上且约100N/cm2以下。具体而言,第1导电部件11具有通过向压敏部的按压力而第1导电部件11与电介质13的接触区域的面积扩大的弹性特性即可。详细地,第1导电部件11也可以具有低于电介质13的弹性率,以使得在按压时比电介质13更加变形。从按压力的测量范围的进一步扩大以及压敏灵敏度的提高的观点出发,优选第1导电部件11的弹性率例如为约104Pa以上且约108Pa以下,例如若进行一个示例则约为106Pa。第1导电部件11的弹性率在上述范围内越大,按压力的测量范围越宽。第1导电部件11的弹性率在上述范围内越小,压敏灵敏度越提高。若压敏灵敏度提高,例如即使是以往难以检测的微小的按压力也能够检测。伴随于此,能够高精度地检测按压力的赋予开始。关于导电特性,第1导电部件11的电阻率也可以在所希望的频带内比电容的阻抗充分小。该电阻率能够通过变更后述的导电性填料与树脂材料(橡胶材料)的相对比例来进行调整。
第1导电部件11相当于弹性电极部件,也可被称为伸缩性部件。第1导电部件11只要具有上述的弹性特性和导电特性这双方的性质,就可以由任何材质构成。例如,第1导电部件11可以由包含树脂材料(特别是橡胶材料)以及分散于该树脂材料内的导电性填料的导电性树脂构成。从按压力的测量范围的进一步扩大的观点出发而优选的第1导电部件11由包含橡胶材料以及分散于该橡胶材料内的导电性填料的导电性橡胶构成。通过第1导电部件11由导电性橡胶构成,压敏部1A能够有效地检测按压力。此外,通过第1导电部件11由导电性橡胶构成,压敏部1A具有按压时的按压感。作为树脂材料,例如可以是从包含苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(例如,聚二甲基聚硅氧烷(Polydimethylpolysiloxane,简略为PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及尿烷系树脂等的群中选择的至少1种树脂材料。作为橡胶材料,例如可以是从包含硅酮橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、氯醇橡胶、尿烷橡胶等的群中选择的至少1种橡胶材料。导电性填料可以构成为包含从包含Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In2O3(氧化铟(III))以及SnO2(氧化锡(IV))的群中选择的至少1种材料。此外,也可以取代导电性填料或者在其基础上,使用导电层。具体而言,也可以是在包含上述树脂材料(特别是橡胶材料)的树脂构造体(特别是橡胶构造材料)的表面通过导电性油墨的涂敷等而设置导电层而成的第1导电部件。
只要通过来自外部的按压力,第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容变化,第1导电部件11的厚度就并不被特别限定,通常为100μm以上且10cm以下,优选为500μm以上且1cm以下,例如若进行一个示例则更加优选为1mm。
第1导电部件11通常具有片状或者板状,只要在第2导电部件12的对应位置(例如图1A那样为第2导电部件12的正上)配置第1导电部件11的至少一部分,也可以具有任何形状,例如也可以具有长条形状(例如,线状)。
从按压力的测量时的噪声防止的观点出发,优选第1导电部件11与检测器的接地(地线,0V)连接。
第1导电部件11能够通过以下的方法来得到。例如,首先,对所希望的树脂材料(橡胶材料)的溶液或者原料溶液含有导电性填料来得到复合材料。接下来,将复合材料在剥离用基材上涂敷以及干燥,根据希望来使其固化(交联)后,从剥离用基材剥离,得到第1导电部件。
第1导电部件11也能够通过以下的另外方法来得到。例如,首先,将所希望的树脂材料(橡胶材料)的溶液或者原料溶液在剥离用基材上涂敷以及干燥,根据希望来使其固化(交联)。接下来,在得到的树脂层(橡胶层)的表面涂敷包含导电性填料的油墨来形成导电层之后,从剥离用基材剥离,得到第1导电部件。
第2导电部件12与第1导电部件11接近配置。即,第2导电部件12被配置为隔着电介质13而间接地与第1导电部件11接触。第2导电部件12也可以被配置为隔着电介质13和空气层而间接地与第1导电部件11接触。
第2导电部件12至少具有导电特性,作为所谓的电极而发挥作用。第2导电部件12通常具有挠性,也可以具有弹性特性。所谓挠性,是指即使由于外力导致作为整体而弯曲变形,若去掉力量则返回到原来的形状的特性。另外,这里所谓外力,是指对压敏元件施加的通常的按压力,其大小例如为约0.10N/cm2以上且约100N/cm2以下。第2导电部件12在具有挠性的情况下,例如具有超过约108Pa、特别是超过108Pa且1012Pa以下的弹性率,例如若进行一个示例则具有约1.2×1011Pa的弹性率。关于导电特性,第2导电部件12在所希望的频带内具有比电容的阻抗充分小的电阻率即可。
第2导电部件12只要至少具有导电特性,就可以包含任意的材质。第2导电部件12在具有挠性的情况下,例如可以包含金属体,也可以包含玻璃体以及在其表面形成的导电层或者分散于其中的导电性填料。此外,第2导电部件12可以由树脂体以及在其表面形成的导电层或者分散于该树脂体内的导电性填料构成。金属体是包含金属的电极部件,即第2导电部件12可以实际包含金属。金属体例如构成为包含从包含Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、Ni-Cr合金(镍铬)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In2O3(氧化铟(III))以及SnO2(氧化锡(IV))的群中选择的至少1种金属。玻璃体只要具有氧化硅的网眼状构造就不被特别限定,例如,可以构成为包含从包含石英玻璃、碱石灰玻璃、硼硅酸玻璃、铅玻璃等的群中选择的至少1种玻璃材料。树脂体可以构成为包含从包含苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(例如,聚二甲基聚硅氧烷(PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及尿烷系树脂等的群中选择的至少1种树脂材料。玻璃体以及树脂体的导电层也可以是使从与可构成金属体的金属相同的金属的群中选择的至少1种金属蒸镀而成的层,或者也可以是通过导电性油墨的涂敷等而形成的层。玻璃体以及树脂体的导电性填料可以构成为包含从与可构成金属体的金属相同的金属的群中选择的至少1种金属。第2导电部件12在具有弹性特性的情况下,也可以由与第1导电部件11相同的导电性橡胶构成。
第2导电部件12通常是具有长条形状(例如,线状)的长条部件。在第2导电部件12是长条部件并且由金属体构成时,该第2导电部件12相当于金属线或者金属丝(例如,铜线),从按压力的测量范围的进一步扩大以及压敏灵敏度的提高的观点出发优选。在第2导电部件12是长条部件时,该长条部件从向压敏元件的曲面的安装性的提高的观点出发,优选在没有向该长条部件的张力的施加的情况下而被配置。例如,长条部件如图1C所示,优选沿着一定的主方向x而被波状地配置。
图1C是示意性地表示图1A的压敏元件100A中的第2导电部件12的俯视形状(长条形状以及波状)的一个例子的图,是从第2导电部件侧观察后述的基材以及第2导电部件时的概略图。所谓俯视形状,是指从上面观察时的形状,例如,也包含从相对于该压敏部所具有的片状的垂直方向(例如,图1A中,上方向)观察图1A的压敏部时的透视形状。
第2导电部件12也可以是压敏元件的加热器要素。在第2导电部件12是加热器要素时,具有该第2导电部件12的压敏元件也作为加热器而发挥作用。详细地,在将该压敏元件设置于转向装置(例如,方向盘)表面的情况下,能够进行保温以使得握着转向装置的手不冷。作为加热器要素,举例镍铬线。
第2导电部件12的剖面形状只要通过按压力的赋予而接触区域的面积扩大就并不被特别限定,例如,也可以是图1A所示的圆形,或者也可以是椭圆形状或三角形状等。
第2导电部件12的剖面尺寸只要能够测量第2导电部件12与第1导电部件11之间的静电电容就不被特别限定,通常是1μm以上且10mm以下,从按压力的测量范围的进一步扩大以及压敏灵敏度的提高的观点出发,优选为100μm以上且1mm以下,例如若进行一个示例,更加优选为300μm。若减小第2导电部件12的剖面尺寸,则接触区域的面积的变化变大,压敏灵敏度提高。若增大长条部件的剖面尺寸,则按压力的测量范围进一步变宽。第2导电部件12的剖面尺寸是剖面形状中的最大尺寸。详细地,在假定第2导电部件12具有直线状时,第2导电部件12的剖面尺寸是相对于长条方向的垂直剖面中的最大尺寸(例如,直径)。
在第2导电部件12特别是长条部件时,通常被使用多个。此时,通过利用检测器来检测该多个第2导电部件12的各个与第1导电部件11的电容变化,能够进行图案化。所谓图案化,是指与按压力一起地,也检测按压位置。即使分割第1导电部件11也能够进行图案化。
在作为第2导电部件12,使用多个长条部件时,相邻的该长条部件间的距离(间距)p(图1C)通常为1mm以上且30mm以下,从转向装置用途的观点出发优选为2mm以上且10mm以下,例如若进行一个示例,更加优选为5mm。在作为第2导电部件12,将多个长条部件波状地配置使用时,波状的波长λ(图1C)通常为1mm以上且40mm以下,从转向装置用途的观点出发优选为2mm以上且20mm以下,例如若进行一个示例,更加优选为10mm。此外,波状的振幅a(图1C)通常为1mm以上且20mm以下,从转向装置用途的观点出发优选为2mm以上且10mm以下,例如若进行一个示例,更加优选为5mm。
电介质13在图1A中,完全覆盖第2导电部件12的表面整体,但电介质13的覆盖区域只要电介质13至少局部覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的表面,就并不被特别限定。所谓电介质13至少局部覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的表面,是指电介质13覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的任意一个的表面中的至少第1导电部件11与第2导电部件12之间的部分的状态。换言之,电介质13只要存在于第1导电部件11与第2导电部件12之间,覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的表面中的至少一部分即可。关于电介质13,所谓“覆盖”,是指相对于第1导电部件11或者第2导电部件12的任意一个的表面皮膜状地紧贴并且一体化。
电介质13从压敏元件构造的进一步简单化的观点出发,优选完全覆盖第1导电部件11或者第2导电部件12的一个的表面整体。从压敏元件构造的进一步简单化以及压敏元件材料的入手容易性的观点出发,优选电介质13完全覆盖第2导电部件12的表面整体。在电介质13完全覆盖第2导电部件12的表面整体的情况下,电介质13构成第2导电部件12的绝缘皮膜,电介质13以及第2导电部件12通常被一体化。被一体化的电介质13以及第2导电部件12也可以相当于绝缘涂层金属线,例如也可以是漆包线、单线。若使用绝缘涂层金属线,则仅将其配置于第1导电部件11与基材14之间,在没有蚀刻等光刻工序的情况下,能够构成压敏元件,因此能够进一步充分地达成压敏元件构造的简单化,并且制造成本廉价。
电介质13只要至少具有作为“电介质”的性质,就可以包含任何材质。例如,电介质13可以构成为包含树脂材料、陶瓷材料料以及/或者金属氧化物材料等。虽仅仅是示例,但电介质13也可以包含从包含聚丙烯树脂、聚酯树脂(例如,聚对苯二甲酸乙二酯树脂)、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等的群中选择的至少1种树脂材料。此外,电介质13也可以包含从包含Al2O3以及Ta2O5等的群中选择的至少1种金属氧化物材料。电介质13通常包含在所希望的频带具有比电容的阻抗高的电阻值的材料。
电介质13通常具有刚性特性。所谓刚性特性,是指针对基于外力的变形抵抗的特性。另外,这里所谓外力,是指针对压敏元件施加的通常的按压力,其大小例如为约0.1N/cm2以上且约100N/cm2以下。电介质13通常不由于上述的通常的按压力而变形。电介质13也可以具有比第1导电部件11高的弹性率,以使得在向压敏部的按压力的赋予时不比第1导电部件11更加变形。例如,在第1导电部件11的弹性率为约104Pa以上并且约108Pa以下的情况下,电介质13也可以具有高于其的弹性率。
只要由于来自外部的按压力,第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容变化,电介质13的厚度就不被特别限定,通常为20nm以上且2mm以下,从转向装置用途的观点出发优选为20nm以上且1mm以下,例如若进行一个示例,则更加优选为10μm。
在电介质13包含树脂材料的情况下,能够通过涂敷树脂材料溶液并使其干燥的涂敷法、以及在树脂材料溶液中进行电沉积的电沉积法等来形成。
在电介质13包含金属氧化物材料的情况下,能够通过阳极氧化法等来形成。
压敏部1A也可以在第2导电部件12中的第1导电部件11侧的相反侧还具有基材14。基材14只要不阻碍第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容的变化,也可以包含任何材料。从向压敏元件的曲面的安装性的提高的观点出发,优选基材14是具有伸缩性的伸缩性部件。伸缩性部件例如也可以由所述第1导电部件11的说明中所述的相同的橡胶材料(特别是导电性橡胶)构成,若进行一个示例,则包含硅酮橡胶。
基材14的厚度并不被特别限定,例如可以是与上述的第1导电部件11的厚度相同的范围内。
压敏部1A也可以还具有对该压敏部中的第2导电部件12的位置偏移进行限制的约束部件15(参照图1C)。约束部件15并不是必须将第2导电部件12固定于压敏部中的规定的位置,只要具有第2导电部件12被保持于规定的位置的程度的约束力即可。通过压敏部具有约束部件,能够防止第2导电部件12的位置偏移,作为结果,能够可靠地检测规定位置处的按压力。此外,在将压敏元件安装于曲面时,容易缓和形变等,能够防止破损。
约束部件15在图1C中,将第2导电部件12约束于基材14,但只要能够将第2导电部件12约束与第1导电部件11或者墓材14的至少一个即可。即,约束部件15也可以将第2导电部件12约束于第1导电部件11或者基材14的一个,或者约束于这两个。所谓约束部件15将第2导电部件12约束于上述两个,是指在使第2导电部件12配置于第1导电部件11与基材14之间的状态下,将第1导电部件11、第2导电部件12以及基材14一体化。
作为约束部件15的具体例,例如举例线状部件、分区、粘合剂等。优选约束部件15是线状部件。若约束部件15是线状部件,则能够防止第2导电部件12的位置偏移,并且能够实现压敏元件构造的进一步简单化,此外,向压敏元件的曲面的安装性提高。
线状部件如图1C所示,只要是可将第2导电部件12缝接于第1导电部件11或者基材14的程度上细长并且具有柔软性的部件就不被特别限定,也可以具有导电性或者非导电性的任意特性。线状部件将第2导电部件12缝接于第1导电部件11或者基材14的至少一个即可。即,线状部件也可以将第2导电部件12缝接于第1导电部件11或者基材14的一个,或者也可以缝接于这两个。所谓线状部件将第2导电部件12缝接于上述两个,是指通过使第2导电部件12配置于第1导电部件11与基材14之间的状态下进行缝接,从而将第1导电部件11、第2导电部件12以及基材14一体化。
作为线状部件的具体例,例如也可以将天然或者合成的纤维细长地拉伸并捻合,也可以是渔线或者金属丝。线状部件例如图1C所示,可以在规则的位置缝接第2导电部件12,也可以在任意的随机位置缝接第2导电部件12。
基于线状部件的第2导电部件12向第1导电部件11或者基材14的缝接也可以通过并缝(串缝)来实现,也可以通过使用了上线以及下线的缝纫机来实现。在基于线状部件的第2导电部件12的缝接由缝纫机实现的情况下,该线状部件由上线以及下线构成,上线与下线接合。在将第2导电部件12缝接于第1导电部件11或者基材14的一个的情况下,上线与下线的接合部定位于第1导电部件11或者基材14中。在将第2导电部件12缝接于第1导电部件11以及基材14这两个的情况下,上线与下线的接合部定位于第1导电部件11与基材14之间。
分区是通过在第1导电部件11与基材14之间与厚度方向大致平行地立设,来将这些之间分隔并形成划分的部件。通过分区,将第2导电部件12保持于规定的划分内。分区例如也可以由所述第1导电部件11的说明中所述的相同的树脂材料(特别是橡胶材料(即弹性体材料))构成,若进行一个示例,则包含硅酮橡胶。分区在俯视形状下,也可以形成为点状,或者也可以连续地形成为线状。分区也可以作为后述的隔离物而发挥功能。
压敏部1A也可以在第1导电部件11与基材14之间,还具有用于确保这些的间隙的隔离物。通过压敏部1A具有隔离物,第1导电部件11在按压力的去除后,迅速返回到原来的形状,按压力的检测速度以及响应速度提高。隔离物在俯视形状下,可以形成为点状,或者也可以连续地形成为线状。隔离物例如也可以由所述第1导电部件11的说明中所述的相同的树脂材料(特别是橡胶材料(即弹性体材料))构成,若进行一个示例,则包含硅酮橡胶。
(1b)检测器2A
检测器2A是基于第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容的变化来检测按压力的电路。检测器2A分别经由端子T11以及T12来电连接于从第1导电部件11引出的布线以及从第2导电部件12引出的布线。检测器2A可以是控制电路以及集成电路等。从基于噪声的影响的减少的按压力检测的稳定化的观点出发,优选第1导电部件11电连接于检测器2A的接地(地线)。即优选从第1导电部件11引出的布线所电连接的检测器2A的端子T11被进一步连接于接地(地线)。
在第2导电部件12以多个被使用的情况下,检测器2A具有用于与分别从该多个第2导电部件12引出的布线电连接的多个端子。
(1c)基于压敏元件100A的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100A中,在不使电介质13变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的端子T11与端子T12之间的静电电容的变化,可测量按压力。接触区域的面积的变化在特别小的按压力下,比现有的压敏元件中的电极间距离的变化大,因此在本实施方式中,通过简易的构造,能够测量宽范围的按压力。
(变形例)
图1D中示意性地表示本实施方式的变形例所涉及的压敏元件100A的结构。该压敏祖元件的结构是,取代第2导电部件12被电介质13覆盖,电介质13形成于第1导电部件11的主面中的第2导电部件12所对应的一部分的结构。其他部分与图1A所示的压敏元件100A相同。
图1E是示意性地表示向图1D的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。在本变形例的压敏元件100A中,如图1E所示,若向压敏部1A赋予按压力F,则电介质13与第2导电部件12的接触面积增大。其结果,第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容C〔pF〕变化。由于静电电容C〔pF〕以及向压敏部赋予的按压力F〔N〕分别由上述的(式1)以及(式2)表示,因此可通过检测器2A来检测按压力F。
另外,电介质13在向压敏部1A赋予按压力F的情况下,需要不与第2导电部件12相接。若不这样,则不能测量第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容C。为此,例如图1D所示的压敏元件100D的情况下,最好将电介质13的、沿着与第1导电部件11的主面平行的方向的长度设为L,将导电部件的半径设为r时,满足(式3)。
【式3】
L≥2πr···(式3)
另外,这里,π是圆周率。
(第2实施方式)
图2中示意性地表示本实施方式的压敏元件100B的结构。即,图2是示意性地表示第2实施方式所涉及的压敏元件100B的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100B具备被赋予按压力的压敏部1B和检测按压力的检测器2B。
(2a)压敏部1B
压敏部1B是第1导电部件与第2导电部件交替层叠的结构的一实施方式,除以下的事项(1B-1)、(1B-2)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1B-1)
压敏部1B具有两个从两侧夹着第2导电部件12的第1导电部件。压敏部1B的两个第1导电部件在图2中,由11a以及11b表示,分别独立,可以从与压敏部1A的第1导电部件11相同的范围内选择。优选第1导电部件11a以及11b由导电性橡胶构成,此外,优选具有片状形状。这里导电性橡胶可以与说明为压敏部1A中的第1导电部件11的结构材料的导电性橡胶相同。
(1B-2)
第2导电部件12具有覆盖表面的电介质13。优选电介质13完全覆盖第2导电部件12的表面整体。第2导电部件12优选以多个而被使用,优选该多个第2导电部件12分别具有完全覆盖表面整体的电介质13。
(2b)检测器2B
检测器2B除以下的事项(2B-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2B-1)
检测器2B分别经由端子T11a、T11b以及T12而电连接于从第1导电部件11a以及11b引出的布线以及从第2导电部件12引出的布线。例如,两个第1导电部件11a以及11b经由检测器2B而相互电连接。从基于噪声的影响的减少的按压力检测的稳定化的观点出发,优选第1导电部件11a以及11b连接于检测器2B的接地(地线)。即优选从第1导电部件11a以及11b引出的布线所电连接的检测器2B的端子T11a以及T11b进一步连接于接地(地线)。
在图2中,检测器2B在多个第2导电部件12之中,仅具有一个用于与从一个第2导电部件12引出的布线电连接的端子T12。但是,检测器2B通常具有用于与分别从多个第2导电部件12引出的布线电连接的多个端子T12。即,全部第2导电部件12分别经由布线以及端子而与检测器2B连接。
(2c)基于压敏元件100B的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100B中,通过测量各种组合的端子间的静电电容的变化,能够测量按压力。
例如,通过测量从包含端子T11a与端子T11b之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化、以及端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化的群中选择的一个以上的变化,能够测量按压力。
从压敏灵敏度的提高的观点出发,优选通过测量从上述群中选择的2个以上的变化,优选为端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化以及端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100B中,作为第1导电部件11a以及第1导电部件11b,通过使用弹性率(杨氏模量)不同的部件,能够进一步扩大按压力的测量范围。例如,在第1导电部件11a的弹性率较低、第1导电部件11b的弹性率较高的情况下,由于第1导电部件11a先变形并压缩压缩后第1导电部件11b变形,因此按压力的测量范围进一步扩大。
在本实施方式的压敏元件100B中,也通过在不使电介质13变形的情况下,测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,从而测量按压力,因此能够通过比较简易的构造,测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100B中,由于使用2个第1导电部件11a以及第1导电部件11b,因此噪声的影响较少,能够稳定地检测按压力。
在本实施方式的压敏元件100B中,通过将干扰噪声较大的电极设为接地(0V电位),从而该压敏元件的噪声耐性进一步变强。所谓干扰噪声较大的电极,通常是加压方向的上游侧的电极,但特别是在该加压方向的上游侧的电极的上部存在导体的情况下,是加压方向的下游侧的电极。即,作为干扰噪声较大的电极,例如举例在加压方向的上游侧的电极的上部不存在导体的情况下的该上游侧的电极、以及在加压方向的上游侧的电极的上部存在导体的情况下的加压方向的下游侧的电极。
例如,在仅测量端子T11a与端子T11b之间的静电电容的变化的情况、仅测量端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化的情况、以及测量端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化以及端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11a设为接地(0V电位)。
此外,例如在仅测量端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11b设为接地(0V电位)。
由此,在按压力的测量时可防止噪声。
另外,这里,对上述说明中所述的加压方向的上游侧以及下游侧的意思进行说明。例如,考虑处于压敏元件的表面的规定的位置的电极被人手按压的情况。在该情况下,通过该电极而向压敏元件的内部传递按压力。将该按压力传递的方向称为加压方向。即,所谓加压方向的上游侧,是指该电极侧,所谓加压方向的下游侧,是指压敏元件的内部侧。
此外,对在加压方向的上游侧的电极的上部存在导体的情况下,加压方向的下游侧的电极的干扰噪声大于上游侧的电极的理由进行说明。
通常,在处于加压方向的上游侧的电极中,由于人手所具有的寄生电容,干扰噪声变大。但是,在加压方向的上游侧的电极的上部存在导体的情况下,通过将该导体接地,能够将加压方向的上游侧的电极设为0V,能够抵消人手所具有的寄生电容所导致的干扰噪声。因此,在该情况下,加压方向的下游侧的电极的干扰噪声变大。
(第3实施方式)
图3中示意性地表示本实施方式的压敏元件100C的结构。即,图3是示意性地表示第3实施方式所涉及的压敏元件100C的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100C具备被赋予按压力的压敏部1C和检测按压力的检测器2C。
(3a)压敏部1C
压敏部1C是第1导电部件与第2导电部件交替层叠的结构的一实施方式,除以下的事项(1C-1)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1C-1)
压敏部1C具有从两侧夹着第1导电部件11的第2导电部件。处于第1导电部件11的两侧的第2导电部件在图3中,由12a以及12b表示,分别独立,可以从与压敏部1A的第2导电部件12相同的范围内选择。优选第2导电部件12a以及第2导电部件12b均具有完全覆盖表面整体的电介质13a以及13b。电介质13a以及13b分别独立,可以从与压敏部1A的电介质13相同的范围内选择。
(3b)检测器2C
检测器2C除以下的事项(2C-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2C-1)
检测器2C分别经由端子T11、端子T12a以及端子T12b而电连接于从第1导电部件11引出的布线以及从第2导电部件12a以及第2导电部件12b引出的布线。从基于噪声的影响的减少的按压力检测的稳定化的观点出发,优选第2导电部件12a连接于检测器2C的接地(地线)。即优选从第2导电部件12a引出的布线所电连接的检测器2C的端子T12a进一步连接于地线。
在图3中,记载为检测器2C在第1导电部件11的两侧的各自的多个第2导电部件12a或者多个第2导电部件12b之中,仅具有一个用于与从一个第2导电部件12a或者一个第2导电部件12b引出的布线电连接的端子(端子T12a或者端子T12b)。但是,检测器2C通常具有用于与从第1导电部件11的两侧的各自的多个第2导电部件12a或者多个第2导电部件12b分别引出的布线电连接的多个端子(端子T12a或者端子T12b)。即,第1导电部件11的两侧的各自的全部第2导电部件12a或者全部第2导电部件12b分别经由布线以及端子而与检测器2C连接。
(3c)基于压敏元件100C的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100C中,通过测量各种组合的端子间的静电电容的变化,能够测量按压力。
例如,通过测量从包含端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化、端子T12a与端子T11之间的静电电容的变化、以及端子T11与端子T12b之间的静电电容的变化的群中选择的一个以上的变化,能够测量按压力。
从压敏灵敏度的提高的观点出发,优选通过测量从上述群中选择的2个以上的变化,优选为端子T12a与端子T11之间的静电电容的变化以及端子T11与端子T12b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在对各种组合的端子间的静电电容的变化进行测量时,在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,通过使第2导电部件12a的主方向与第2导电部件12b的主方向交叉,也能够进行按压力以及按压位置的检测。在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,包含仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化的情况、以及测量包含端子T12a或者端子T12b的一个的端子间的静电电容的变化以及包含另一个的端子间的静电电容的变化的情况。
从布线的引出容易性的观点出发,优选通过仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100C中,也能够在不使电介质13a以及电介质13b变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100C中,也与压敏元件100B中同样地,通过将干扰噪声较大的电极设为接地(0V电位),从而该压敏元件的噪声耐性变强。
例如,在仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化的情况、仅测量端子T12a与端子T11之间的静电电容的变化的情况、以及测量端子T12a与端子T11之间的静电电容的变化以及端子T11与端子T12b之间的静电电容的变化的情况下,将第2导电部件12a设为接地(0V电位)。
此外,例如在仅测量端子T11与端子T12b之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11设为接地(0V电位)。
由此,在按压力的测量时可防止噪声。
此外,通过由0V电位夹着压敏元件的对置部位,从而对外噪声变强。即,将第2导电部件12a以及第2导电部件12b设为0V电位。由此,在按压力的测量时可防止噪声。
在本实施方式的压敏元件100C中,在图3中,也可以在第2导电部件12a的进一步上侧以及/或者第2导电部件12b的进一步下侧配置与压敏元件100A的基材14相同的基材。
(第4实施方式)
图4中示意性地表示本实施方式的压敏元件100D的结构。图4是示意性地表示第4实施方式所涉及的压敏元件100D的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100D具备被赋予按压力的压敏部1D和检测按压力的检测器2D。
(4a)压敏部1D
压敏部1D是第1导电部件与第2导电部件交替层叠的结构的一实施方式,除以下的事项(1D-1)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1D-1)
压敏部1D将压敏部1A中的第1导电部件11以及第2导电部件12反复层叠。在图4中,上位以及下位的第1导电部件分别由11a以及11b表示,分别独立,可以从与压敏部1A的第1导电部件11相同的范围内选择。上位以及下位的第2导电部件分别由12a以及12b表示,分别独立,可以从与压敏部1A的第2导电部件12相同的范围内选择。优选第2导电部件12a以及12b均具有完全覆盖表面整体的电介质13a以及13b。电介质13a以及13b分别独立,可以从与压敏部1A的电介质13相同的范围内选择。
(4b)检测器2D
检测器2D除以下的事项(2D-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2D-1)
检测器2D分别经由端子T11a、端子T11b、端子T12a以及端子T12b而电连接于从第1导电部件11a以及第1导电部件11b引出的布线以及从第2导电部件12a以及12b引出的布线。从基于噪声的影响的减少的按压力检测的稳定化的观点出发,优选第1导电部件11a连接于检测器2D的地线。即优选从第1导电部件11a引出的布线所电连接的检测器2D的端子T11a进一步连接于地线。
在图4中,检测器2D在第1导电部件11b的两侧的各自的多个第2导电部件12a或者多个第2导电部件12b之中,仅具有一个用于与从一个第2导电部件12a或者一个第2导电部件12b引出的布线电连接的端子(端子T12a或者端子T12b)。但是,检测器2D通常具有用于与从第1导电部件11b的两侧的各自的多个第2导电部件12a或者多个第2导电部件12b分别引出的布线电连接的多个端子T12a或者多个第2导电部件T12b。即,第1导电部件11b的两侧的各自的全部第2导电部件12a或者全部第2导电部件12b分别经由布线以及端子而与检测器2D连接。
(4c)基于压敏元件100D的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100D中,通过测量各种组合的端子间的静电电容的变化,能够测量按压力。
例如,通过测量从包含端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T12b之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化、端子T12a与端子T11b之间的静电电容的变化、以及端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化的群中选择的一个以上的变化,能够测量按压力。
从压敏灵敏度的提高的观点出发,优选通过测量从上述群中选择的2个以上的变化、优选为端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化以及端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100D中,由于带来接触区域的面积的进一步的增加,因此压敏灵敏度进一步提高。此外,通过在各个端子间进行测量,也可检测其差分,因此能够更加详细地进行电容变化的测量。
在本实施方式中,在测量各种组合的端子间的静电电容的变化时,在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,通过使第2导电部件12a的主方向与第2导电部件12b的主方向交叉,能够进行按压力以及按压位置的检测。在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,包含仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化的情况、以及测量包含端子T12a或者端子T12b的一个的端子间的静电电容的变化以及包含另一个的端子间的静电电容的变化的情况。
从布线的引出容易性的观点出发,优选通过仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100D中,也能够在不使电介质13a以及13b变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100D中,也与压敏元件100B中同样地,通过将干扰噪声较大的电极设为0V电位,从而该压敏元件的噪声耐性变强。
例如,在仅测量端子T11a与端子T11b之间的静电电容的变化的情况、仅测量端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化的情况、测量端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化以及端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11a设为接地(0V电位)。在这些情况下,通过第2导电性部件12b也设为接地(0V电位),从而该压敏元件的噪声耐性进一步变强。
此外,例如,在仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化的情况、以及仅测量端子T12a与端子T11b之间的静电电容的变化的情况下,将第2导电部件12b设为0V电位。由此,在按压力的测量时可防止噪声。
此外,通过由接地(0V电位)夹着压敏元件的对置部位,从而对外噪声变强。即,将第1导电部件11a以及第2导电部件12b设为0V电位。由此,噪声变强。
在本实施方式的压敏元件100D中,在图4中,也可以在第2导电部件12b的进一步下侧配置与压敏元件100A的基材14相同的基材。
(第5实施方式)
图5中示意性地表示本实施方式的压敏元件100E的结构。即,图5是示意性地表示第5实施方式所涉及的压敏元件100E的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100E具备被赋予按压力的压敏部1E和检测按压力的检测器2E。
(5a)压敏部1E
压敏部1E是第1导电部件与第2导电部件交替层叠的结构的一实施方式,除以下的事项(1E-1)以外,与第4实施方式的压敏部1D相同。
(1E-1)
压敏部1E在图5中,在第2导电部件12b的进一步下侧还具有第1导电部件11c。第1导电部件11c可以从与压敏部1A的第1导电部件11相同的范围内选择。
(5b)检测器2E
检测器2E除以下的事项(2E-1)以外,与第4实施方式的检测器2D相同。
(2E-1)
检测器2E还具有端子T11c,经由端子T11c而与从第1导电部件11c引出的布线电连接。
(5c)基于压敏元件100E的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100E中,通过测量各种组合的端子间的静电电容的变化,能够测量按压力。
例如,通过测量从包含端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T11c之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化、端子T12a与端子T11b之间的静电电容的变化、端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化、以及端子T12b与端子T11c之间的静电电容的变化的群中选择的一个以上的变化,能够测量按压力。
从压敏灵敏度的提高的观点出发,优选通过测量从上述群中选择的2个以上的变化、优选为端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化以及端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化,来测量按压力。
在本实施方式中,也在测量各种组合的端子间的静电电容的变化时,能够进行按压力以及按压位置的检测。例如,在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,通过使第2导电部件12a的主方向与第2导电部件12b的主方向交叉,也能够进行按压力以及按压位置的检测。另外,在使用端子T12a以及端子T12b来测量静电电容的变化的情况下,包含仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化的情况、以及测量包含端子T12a或者端子T12b的一个的端子间的静电电容的变化以及包含另一个的端子间的静电电容的变化的情况。
从布线的引出容易性的观点出发,优选通过仅测量端子T12a与端子T12b之间的静电电容的变化,从而测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100E中,在不使电介质13a以及13b变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,可测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100E中,也与压敏元件100B中同样地,通过将干扰噪声较大的电极设为接地(0V电位),从而该压敏元件的噪声耐性变强。
例如,在仅测量端子T11a与端子T11c之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11a设为接地(0V电位)。
此外,例如,在仅测量端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化的情况、以及测量端子T11a与端子T12a之间的静电电容的变化以及端子T11b与端子T12b之间的静电电容的变化的情况下,将第1导电部件11a设为0V电位。在这些情况下,通过第1导电部件11c也设为接地(0V电位),从而该压敏元件的噪声耐性进一步变强。
此外,通过由0V电位夹着压敏元件100E的对置部位,从而对外噪声变强。即,将第1导电部件11a以及11c设为接地(0V电位)。由此,在按压力的测量时可防止噪声。
(第6实施方式)
图6A以及图6B中示意性地表示本实施方式的压敏元件100F的结构。即,图6A是示意性地表示第6实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。图6B是示意性地表示图6A的压敏元件中的第1导电部件11和具有电介质13c的第2导电部件12c的概略图。本实施方式的压敏元件100F具备被赋予按压力的压敏部1F和检测按压力的检测器2F。
(6a)压敏部1F
压敏部1F除以下的事项(1F-1)、(1F-2)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1F-1)
使用形状不同的第2导电部件12c。详细地,第2导电部件12c也可以具有图6B所示的网形状(网孔形状),或者也可以具有织物形状。例如,构成网形状以及编织物形状的线材的剖面尺寸也可以是与压敏部1A中具有长条形状的第2导电部件12的剖面尺寸相同的范围内。网形状以及编织物形状的网眼尺寸并不被特别限定,通常是0.07mm以上且12mm以下,从转向装置用途的观点出发优选为1mm以上且12mm以下,例如若进行一个示例,则更加优选为2mm。网眼尺寸是指俯视形状下的空间部的最大尺寸。
第2导电部件12c除形状不同以外,与压敏部1A的第2导电部件12相同,例如,第2导电部件12c的结构材料从与压敏部1A的第2导电部件12的结构材料相同的范围内选择即可。
(1F-2)
电介质13c覆盖这样的第2导电部件12c的表面。电介质13c如图6A以及图6B所示,优选完全覆盖第2导电部件12c的表面整体。电介质13c的覆盖区域只要电介质13c至少局部覆盖第2导电部件12c的表面就并不被特别限定。所谓电介质13c至少局部覆盖第2导电部件12c的表面,是指电介质13c覆盖第2导电部件12c的表面的、至少第1导电部件11与第2导电部件12c之间的部分的状态。
(6b)检测器2F
检测器2F除以下的事项(2F-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2F-1)
检测器2F分别经由端子T11以及T12c而电连接于从第1导电部件11引出的布线以及从第2导电部件12c引出的布线。
(6c)基于压敏元件100F的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100F中,通过测量端子T11与端子T12c之间的静电电容的变化,能够测量按压力。本实施方式的压敏元件100F由于第2导电部件12c具有网形状或者编织物形状,因此作为具有开关功能的压敏元件有用。
在本实施方式的压敏元件100F中,也在不使电介质13c变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式中,第2导电部件具有网形状或者织物形状,第2导电部件的操作变得容易,因此制造效率提高。
(第7实施方式)
图7中示意性地表示本实施方式的压敏元件100G的结构。即,图7是示意性地表示第7实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100G具备被赋予按压力的压敏部1G和检测按压力的检测器2G。
(7a)压敏部1G
压敏部1G除以下的事项(1G-1)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1G-1)
第2导电部件12d由导电性橡胶构成。这里,导电性橡胶也可以与说明为压敏部1A中的第1导电部件11的结构材料的导电性橡胶相同。第2导电部件12d具有弹性特性以及导电特性,作为所谓的电极而发挥功能。具体而言,第2导电部件12d具有通过向压敏部的按压力,与第1导电部件11一起弹性变形,第1导电部件11与电介质13的接触区域的面积扩大的弹性特性即可。更加详细地,压敏部1G的第1导电部件11也可以具有与压敏部1A中的第1导电部件11相同的范围内的弹性率。第2导电部件12d也可以具有与压敏部1A中的第1导电部件11相同的范围内的弹性率。关于导电特性,第2导电部件12d的电阻率也可以在所希望的频带内比电容的阻抗充分小。该电阻率能通过变更所述导电性填料与橡胶材料的相对比例来调整。
(7b)检测器2G
检测器2G除以下的事项(2G-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2G-1)
检测器2G分别经由端子T11以及端子T12d而电连接于从第1导电部件11引出的布线以及从第2导电部件12d引出的布线。
(7c)基于压敏元件100G的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100G中,通过测量端子T11与端子T12d之间的静电电容的变化,能够测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100G中,伴随着第2导电部件12d的变形,电介质13作为整体而变形,但电介质13的厚度不变。因此,在本实施方式的压敏元件100G中,也通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,从而测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
(第8实施方式)
图8中示意性地表示本实施方式的压敏元件100H的结构。即,图8是示意性地表示第8实施方式所涉及的压敏元件100H的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100H具备被赋予按压力的压敏部1H和检测按压力的检测器2H。
(8a)压敏部1H
压敏部1H除以下的事项(1H-1)、(1H-2)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1H-1)
第2导电部件12e由导电性橡胶构成。第2导电部件12e除也可以在表面不具有电介质13,或者也可以具有以外,与第7实施方式中的第2导电部件12d相同。
(1H-2)
第1导电部件11在表面具有电介质13d。电介质13d除形成区域是第1导电部件11的表面以外,与压敏部1A中的电介质13相同。例如,电介质13d的结构材料也可以从与压敏部1A中的电介质13的结构材料相同的范围内选择。此外,例如,电介质13d的厚度也可以从与压敏部1A中的电介质13的厚度相同的范围内选择。
(8b)检测器2H
检测器2H除以下的事项(2H-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2H-1)
检测器2H分别经由端子T11以及T12e而电连接于从第1导电部件11引出的布线以及从第2导电部件12e引出的布线。
(8c)基于压敏元件100H的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100H中,通过测量端子T11与端子T12e之间的静电电容的变化,能够测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100H中,也在不使电介质13d变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
(第9实施方式)
图9A中示意性地表示本实施方式的压敏元件100J的结构。即,图9A是示意性地表示第9实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100J具备被赋予按压力的压敏部1J和检测按压力的检测器2J。
(9a)压敏部1J
压敏部1J除以下的事项(1J-1)、(1J-2)以外,与第1实施方式的压敏部1A相同。
(1J-1)
压敏部1J具有剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件。在图9A中,表示剖面尺寸不同的2种第2导电部件12f以及第2导电部件12g。剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件除剖面尺寸相互不同以外,与压敏部1A中的第2导电部件12相同。剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件的剖面尺寸也可以从与压敏部1A中的第2导电部件12的剖面尺寸相同的范围内选择。优选剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件(图9A中为12f以及12g)分别具有完全覆盖表面整体的电介质(图9A中为13f以及13g)。剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件(图9A中为12f以及12g)所具有的电介质(图9A中为13f以及13g)可以从与压敏部1A中的电介质13相同的范围内选择。
(1J-2)
压敏部1J具有两个从两侧夹着第2导电部件12f以及12g的第1导电部件。压敏部1J的两个第1导电部件在图9A中由11a以及11b表示,分别独立,可以从与压敏部1A的第1导电部件11相同的范围内选择。优选第1导电部件11a以及11b由导电性橡胶构成,此外优选具有片状形状。这里,导电性橡胶也可以与说明为压敏部1A中的第1导电部件11的结构材料的导电性橡胶相同。
(9b)检测器2J
检测器2J除以下的事项(2J-1)以外,与第1实施方式的检测器2A相同。
(2J-1)
检测器2J分别经由端子T11a、端子T11b以及端子T12而电连接于从第1导电部件11a以及11b引出的布线以及从第2导电部件12f引出的布线。例如,两个第1导电部件11a以及11b经由检测器2J而相互电连接。从基于噪声的影响的减少的按压力检测的稳定化的观点出发,优选第1导电部件11a以及11b连接于检测器2J的地线。即优选从第1导电部件11a以及11b引出的布线所电连接的检测器2J的端子T11a以及T11b进一步连接于地线。
在图9A中,检测器2J在剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件(12f以及12g)之中,仅具有一个用于与从一个第2导电部件引出的布线电连接的端子T12。但是,检测器2J通常具有用于与从该第2导电部件(12f以及12g)的各个引出的布线电连接的多个端子T12。即,全部第2导电部件(12f以及12g)分别经由布线以及端子而与检测器2J连接。
(9c)基于压敏元件100J的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100J中,通过测量各种组合的端子间的静电电容的变化,能够测量按压力。
例如,通过测量从包含端子T11a与端子T11b之间的静电电容的变化、端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化、以及端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化的群中选择的一个以上的变化,能够测量按压力。
从压敏灵敏度的提高的观点出发,优选通过测量从上述群中选择的2个以上的变化、优选为端子T11a与端子T12之间的静电电容的变化以及端子T12与端子T11b之间的静电电容的变化,从而测量按压力。
在本实施方式的压敏元件100J中,也在不使电介质变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的上述端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
图9B是示意性地表示向图9A的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
在本实施方式的压敏元件100J中,由于使用剖面尺寸不同的2种以上的第2导电部件,因此能够实现压敏灵敏度的提高,并且能够进一步扩大按压力的测量范围。这根据通过按压力的赋予而在压敏部1J成为图9B的状态后,也可有效地带来接触区域的面积的变化能够明了。图9B表示按压力被从第1导电部件11a侧赋予,通过其反作用,从第1导电部件11b侧也作用力。
(第10实施方式)
图10A中示意性地表示本实施方式的压敏元件100K的结构。本实施方式的压敏元件100K具备被赋予按压力的压敏部1K和检测按压力的检测器2K。图10A是示意性地表示第10实施方式所涉及的压敏元件的结构的剖视图。
(10a)压敏部1K
压敏部1K除以下的事项(1K-1)以外,与第2实施方式的压敏部1B相同。
(1K-1)
压敏部1K具有对该压敏部中的第2导电部件12的位置偏移进行限制的约束部件。约束部件由上线151以及下线152构成,在使第2导电部件12配置于第1导电部件11a与第1导电部件11b之间的状态下,将第1导电部件11a以及11b以及第2导电部件12一体化。上线与下线的接合部在图10A中,定位于第1导电部件11a与第1导电部件11b之间,但也可以定位于第1导电部件11a中,或者也可以定位于第1导电部件11b中。
(10b)检测器2K
检测器2K与第2实施方式的检测器2B相同。
(10c)基于压敏元件100K的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100K中,也在不使电介质变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
图10B是示意性地表示向图10A的压敏元件的压敏部赋予按压力时的压敏部的结构的剖视图。
在本实施方式的压敏元件100K中,如图10B所示,即使向压敏部1K赋予按压力,通过上线151以及下线152,也限制压敏部1K中的第2导电部件12的位置偏移,第2导电部件12通过适度的约束力而被保持于规定的位置。因此,能够在规定位置可靠地检测按压力。此外,在将压敏元件安装于曲面时,容易缓和形变等,能够防止破损。图10B表示从第1导电部件11a侧赋予按压力,通过其反作用,从第1导电部件11b侧也作用力。
(第1变形例)
图10C中示意性地表示本实施方式的第1变形例所涉及的压敏元件100L的结构。即,图10C是示意性地表示压敏元件100L的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100L具备被赋予按压力的压敏部1L和检测按压力的检测器2L。
(10d)压敏部1L
压敏部1L除以下的事项(1L-1)以外,与第10实施方式的压敏部1K相同。
(1L-1)
压敏部1L具有对该压敏部中的第2导电部件12的位置偏移进行限制的约束部件。约束部件由上线151以及下线152构成,在使第2导电部件12配置于第1导电部件11a与第1导电部件11b之间的状态下,将第1导电部件11a以及11b以及第2导电部件12一体化。上线151经由设置于第1导电部件11a的贯通孔150和设置于第1导电部件11b的贯通孔150,在第1导电部件11b的外面侧与下线152接合。通过该结构,在第1导电部件11b形成贯通孔150,使用上线151和下线152来进行缝合时,向第1导电部件11a以及第1导电部件11b施加的机械性负载较小,贯通孔150也较小。因此,压敏部1L的针对弯曲的机械性耐久性优良。
(10e)检测器2L
检测器2L与第2实施方式的检测器2B相同。
(10f)基于压敏元件100L的按压力的测量
在本变形例的压敏元件100L中,也在不使电介质变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100L中,如图10C所示,即使向压敏部1L赋予按压力,通过上线151以及下线152,也可限制压敏部1L中的第2导电部件12的位置偏移,第2导电部件12通过适度的约束力而被保持于规定的位置。因此,能够在规定位置可靠地检测按压力。此外,在将压敏元件安装于曲面时,容易缓和形变等,能够防止破损。
(第2变形例)
图10D中示意性地表示本实施方式的第2变形例所涉及的压敏元件100M的结构。即,图10D是示意性地表示压敏元件100M的结构的剖视图。本实施方式的压敏元件100M具备被赋予按压力的压敏部1M和检测按压力的检测器2M。
(10g)压敏部1M
压敏部1M除以下的事项(1M-1)以外,与第10实施方式的压敏部1L相同。
(1M-1)
压敏部1M具有对该压敏部中的第2导电部件12的位置偏移进行限制的约束部件。约束部件由上线151和下线153、154构成。第2导电部件12通过下线153而被卡止于第1导电部件11b。第1导电部件11a与第1导电部件11b通过上线151和下线154而缝合。上线151经由设置于第1导电部件11a的贯通孔150和设置于第1导电部件11b的贯通孔150,在第1导电部件11b的外面侧与下线154接合。将第2导电部件12卡止于第1导电部件11b的下线153独立于上线151以及下线154。由此,相对于第1导电部件11b,能够预先定位第2导电部件12,在使用上线151来进行缝合时,能够抑制第2导电部件12的位置偏移。由此,在使用上线151来进行缝合时,能够抑制损伤第2导电部件12以及电介质13,压敏部1M的制造成品率以及质量提高。
(10h)检测器2M
检测器2M与第2实施方式的检测器2B相同。
(10i)基于压敏元件100M的按压力的测量
在本实施方式的压敏元件100M中,在不使电介质变形的情况下,通过测量基于接触区域的面积的变化的端子间的静电电容的变化,来测量按压力,因此通过比较简易的构造,能够测量较宽范围的按压力。
在本实施方式的压敏元件100M中,如图10D所示,即使向压敏部1M赋予按压力,通过上线151以及下线152,也可限制压敏部1K中的第2导电部件12的位置偏移,第2导电部件12通过适度的约束力而被保持于规定的位置。因此,在规定位置能够可靠地检测按压力。此外,在将压敏元件安装于曲面时,容易缓和形变等,能够防止破损。
(第11实施方式)
本实施方式包含在所述第1~第10实施方式中,在第1导电部件(11、11a、11b、11c)面向第2导电部件(12、12a、12b)的一侧具有多个突起部的方式。在本实施方式中,第2导电部件通常具有覆盖其表面的电介质13。第2导电部件所具有的电介质优选完全覆盖第2导电部件的表面整体。
通过第1导电部件如图11A以及图11B所示,在面向第2导电部件的一侧具有多个突起部20,从而压敏灵敏度提高。详细地,在向压敏部赋予按压力时,第1导电部件与电介质的接触区域的面积的变化变大,压敏灵敏度提高。若压敏灵敏度提高,例如,即使是以往难以检测的微小的按压力,也能够检测。伴随于此,能够高精度地检测按压力的赋予开始。
图11A是示意性地表示本公开的第11实施方式所涉及的压敏元件的一个例子中的第1导电部件和在表面具有电介质13的第2导电部件的放大剖视图。在图11A中,第1导电部件在单面具有多个突起部20。这样的第1导电部件能够对应于以下的第1导电部件。
图1A、图6A以及图7中的第1导电部件11。
图2、图9A以及图10A中的第1导电部件11a以及11b。
图4中的第1导电部件11a。
图5中的第1导电部件11a以及11c。
图9A以及图10A中的第1导电部件11a以及11b。
图11B是示意性地表示本公开的第11实施方式所涉及的压敏元件的另一个例子中的第1导电部件和在表面具有电介质13的第2导电部件的放大剖视图。在图11B中,第1导电部件在两面具有多个突起部20。这样的第1导电部件能够对应于以下的第1导电部件。
图3中的第1导电部件11。
图4以及图5中的第1导电部件11b。
在本实施方式中,第1导电部件11(11a~11c)除具有突起部20以外,与所述的实施方式的第1导电部件相同。在本实施方式中,第2导电部件12(12a~12g)、电介质13(13a~13g)以及其他的结构与所述实施方式中相同。
突起部20通常由与第1导电部件相同的材料构成,优选由导电性橡胶构成。突起部20通常具有与第1导电部件相同的弹性特性以及导电特性。突起部20例如图11A以及图11B所示,具有从第1导电部件11的基底部分110向第2导电部件12以及电介质13的配置侧突出的形态。换言之,第1导电部件11具有在第2导电部件12以及电介质13的配置侧的面局部隆起以及下沉的凹凸形态。第1导电部件11的突起部20的个数通常是至少一个。突起部20被设置2个以上,因此,第1导电部件11也可以具有多个突起部20。由于设置有多个突起部20的方式,导致第1导电部件11作为其面整体而具有凹凸形态,该凹凸形态中的凸部相当于突起部20。第1导电部件11的基底部分110是不具有突起部的部分。
第1导电部件11的突起部20也可以具有锥形形状。具体而言,第1导电部件11的突起部20也可以具有其宽度尺寸向突端逐渐减少的锥形形状(参照图11A以及图11B)。如图11A以及图11B所示,例如突起部20作为整体也可以具有圆锥台、四角锥台等锥台形态。
突起部20的高度尺寸只要通过来自外部的按压力导致第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容变化,就可以是任何尺寸。此外,多个突起部20也可以有序地排列。多个突起部20的间距尺寸也只要由于来自外部的按压力导致第1导电部件11与第2导电部件12之间的静电电容变化,就并不特别限制。在第1导电部件11具有突起部20的情况下,第1导电部件11以包含突起部20的概念而使用。即,突起部20构成第1导电部件11的一部分。因此,所述第1导电部件11的厚度也包含突起部20的高度尺寸。
突起部20通常在具有片状形状的第1导电部件11的表面形成多个。该多个突起部20的弹性率也可以根据该片状形状的形成位置而局部变化。由此,也能够测量微小的加重,压敏灵敏度提高。
在一个突起部20中,也可以使弹性率在高度方向局部变化。由此,能够进行灵敏度的线性的设计,压敏元件具有更加高灵敏度并且线性。这里,所谓线性,是指按压力的值与静电电容的测量值处于正比关系。若压敏元件具有线性,则能够更加高精度地求取按压力的值。
突起部20在第1实施方式中说明的第1导电部件11的制造方法中,能够通过进行以下的处理而形成。即,在涂敷树脂材料(橡胶材料)的溶液或者原料溶液或复合材料之后进行的干燥或者固化时,对具有所希望的凹凸图案的模具进行按压处理。由此,形成具有突起部20的第1导电部件11。根据所使用的模具的凹凸图案的形状,多个柱状突起能够具有各种形状(例如,圆柱形状、圆锥形状、圆锥台形状、四角锥台形状、半球形状或者格子形状等形状)。
具有突起部20的第1导电部件11能够使用纳米压印技术而得到。所谓纳米压印技术,是指将具有凹凸图案的模具按压于被转印材料的树脂体,将以纳米级形成于模具的图案转印于树脂体的技术。该技术能够形成比光刻技术更微小的图案并且圆锥等具有倾斜的立体。在纳米压印技术中,使用具备预先规定的所希望的凹凸图案的模具,能够容易地控制第1导电部件11的整体的形状以及突起部高度等。同样地,在纳米压印技术中,突起部的形状控制也变得容易。通过突起部的形状控制,能够特别减缓压敏元件中突起部20与电介质13的接触面积的变化(按压时的接触面积的变化)。换句话说,能够针对按压时的电容变化进行控制,能够实现可高精度地检测按压力的压敏元件。
[本公开的压敏元件的用途]
本公开的压敏元件能够适当地利用为各种管理系统以及各种电子设备中的传感器元件。
作为管理系统,例如举例:短缺管理系统(购物筐、物流管理、冰箱相关品)、车管理系统(座位表、转向装置、控制台周围的开关(能够模拟输入))、指导管理系统(鞋、衣服)、安全管理系统(接触部全部)、看护/育儿管理系统(功能性寝具相关品)等。车管理系统是能够非特意地掌握运转状态,读取驾驶员的状态(昏昏欲睡/心理状态等)并进行反馈的系统。指导管理系统是能够读取人体的重心、负载分布等并随时向舒适状态引导的系统。在安全管理系统中,例如,在人通过时,能够同时读取体重、步幅、通过速度以及鞋底图案等,通过与数据比较,能够确定人物。
作为电子设备,例如举例:车载设备(汽车导航/系统、声学设备等)、家电设备(电热水壶、IH烹调加热器等)、智能电话、电子纸、电子书阅读器等。通过将本公开的压敏元件应用于上述的各种管理系统以及各种电子设备,能够利用为实现了到此为止以上的用户便利性的触摸传感器元件(压敏片、操作面板以及操作开关等)。
(第12实施方式)
例如,在第12实施方式中详细地说明将本公开的压敏元件应用于移动体的转向装置的情况。作为移动体,例如举例汽车、船舶、飞行机等。作为转向装置,例如举例图12所示的方向盘。在图12中,以200来表示方向盘的握持部。在该情况下,压敏元件优选被设置于人们用手对握持部200进行握持时人们的手指所被配置的地方。此时,压敏元件优选考虑压敏元件的表里方向而被设置,以使得从第1导电部件向第2导电部件的方向赋予按压力。压敏元件的压敏部通常在第1导电部件11以及第2导电部件12的位置关系中,被配置为第1导电部件11在外侧取向,第2导电部件12在内侧取向。
详细地,图13A以及图13B中表示作为本公开的压敏元件,将第2实施方式的压敏元件100B应用于汽车的方向盘的实施方式。压敏元件100B的压敏部1B如图13A以及图13B所示,被安装于方向盘的握持部200的外周曲面。此时,压敏部1B在第1导电部件11a以及第2导电部件12的相对的位置关系中,被配置为第1导电部件11a在外侧取向,第2导电部件12在内侧取向。更详细地,压敏部1B被安装为第1导电部件11b的外表面与握持部200的外周曲面接触。
安装方法只要能够实现压敏部向握持部的固定就并不被特别限定,例如,粘合剂有用。在图13A以及图13B中,可看到在第1导电部件11b的外表面与握持部200的外周曲面之间产生间隙,但在该间隙通常填充粘合剂。
在压敏元件的检测器2B(未图示)中,优选第1导电部件11a所电连接的端子T11a与移动体的主体的地线连接。
产业上的可利用性
本公开的压敏元件能够适当地利用为上述的各种管理系统以及各种电子设备中的传感器元件。通过将本公开的压敏元件应用于上述的各种管理系统以及各种电子设备,能够利用为实现了到此为止以上的用户便利性的触摸传感器元件(压敏片、操作面板以及操作开关等)。
-符号说明-
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J、1K、1L、1M 压敏部
2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2J、2K、2L、2M 检测器
11、11a~11c 第1导电部件
12、12a~12g 第2导电部件
13、13a~13g 电介质
14 基材
15 约束部件
20 突起部
100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100J、100K、100L、100M 压敏元件
150 贯通孔
151 上线
152、153、154 下线
200 握持部
F 按压力
R 局部区域。

Claims (20)

1.一种压敏元件,具备被赋予按压力的压敏部和检测所述按压力的检测器,
所述压敏部具有:
具有弹性的第1导电部件;
第2导电部件;和
电介质,被配置于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间,并且至少局部覆盖所述第1导电部件或者所述第2导电部件的表面,
所述检测器基于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间的静电电容的变化,检测所述按压力。
2.根据权利要求1所述的压敏元件,其中,
若向所述压敏部赋予所述按压力,则所述第1导电部件或者所述第2导电部件与所述电介质的接触区域的面积基于所述第1导电部件所具有的所述弹性而扩大,所述静电电容变化。
3.根据权利要求1或者2所述的压敏元件,其中,
所述电介质具有刚性。
4.根据权利要求1~3的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述压敏元件还具有对所述压敏部中的所述第2导电部件的位置偏移进行限制的约束部件。
5.根据权利要求4所述的压敏元件,其中,
所述约束部件是线状部件。
6.根据权利要求5所述的压敏元件,其中,
所述线状部件由上线以及下线构成。
7.根据权利要求1~6的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第1导电部件包含片状的导电性橡胶。
8.根据权利要求1~7的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第1导电部件在面向所述第2导电部件的一侧具有多个突起部。
9.根据权利要求1~8的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件是长条部件。
10.根据权利要求1~9的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件是挠性长条部件。
11.根据权利要求1~10的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件包含剖面尺寸不同的两种以上的长条部件。
12.根据权利要求1~11的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件是金属线或者金属丝。
13.根据权利要求1~8的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件是网形状或者织物状的金属。
14.根据权利要求1~13的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件是所述压敏元件的加热器要素。
15.根据权利要求1~11的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述第2导电部件具有弹性。
16.根据权利要求1~15的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述电介质构成所述第2导电部件的绝缘皮膜,
所述电介质以及所述第2导电部件构成绝缘涂层金属线。
17.根据权利要求1~16的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述电介质具有20nm~2mm的厚度。
18.根据权利要求1~17的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述压敏部具有两个从两侧夹着所述第2导电部件的所述第1导电部件,
所述第2导电部件具有覆盖表面的所述电介质,
所述两个第1导电部件被相互电连接。
19.根据权利要求1~17的任意一项所述的压敏元件,其中,
所述压敏部具有所述第1导电部件与所述第2导电部件交替层叠的结构。
20.一种转向装置,被设置于移动体,
所述转向装置具有:
握持部;和
被设置于所述握持部的表面部的权利要求1~19的任意一项所述的压敏元件。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110962910A (zh) * 2019-12-12 2020-04-07 上海擎感智能科技有限公司 一种监测方向盘及汽车
CN114502936A (zh) * 2019-10-15 2022-05-13 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
CN114616447A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
CN114502936B (zh) * 2019-10-15 2024-04-26 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3575182B1 (de) * 2018-05-31 2021-04-07 Volkswagen AG Beheizbarer berührungssensor und lenkrad aufweisend einen derartigen berührungssensor
JP7099908B2 (ja) * 2018-08-30 2022-07-12 トヨタ自動車株式会社 センサシステム、ロボットハンド、センサシステムの較正方法、およびプログラム
JP7281630B2 (ja) * 2018-10-18 2023-05-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 感圧素子および電子機器
US10807628B2 (en) * 2018-11-16 2020-10-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Steering apparatus
JPWO2020153029A1 (ja) 2019-01-24 2021-12-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 感圧素子
JP7245995B2 (ja) * 2019-11-14 2023-03-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 検出回路および荷重検出装置
CN115003997A (zh) * 2020-01-27 2022-09-02 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
US11740143B2 (en) * 2020-05-28 2023-08-29 Nano And Advanced Materials Institute Limited Flexible pressure sensor array and method for fabricating the same
WO2022091495A1 (ja) * 2020-10-28 2022-05-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 荷重センサ
JPWO2022091496A1 (zh) * 2020-10-28 2022-05-05
WO2022123976A1 (ja) * 2020-12-07 2022-06-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 荷重センサ
WO2022176588A1 (ja) * 2021-02-17 2022-08-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 荷重センサ
WO2023100525A1 (ja) * 2021-12-03 2023-06-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 荷重センサ
WO2023248797A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 荷重検出装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2443208A (en) * 2006-10-27 2008-04-30 Studio 1 Ventures Ltd Textile pressure sensor
JP2009526228A (ja) * 2006-02-10 2009-07-16 ミリケン・アンド・カンパニー 印刷された容量センサ
JP2010203809A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Fujikura Ltd 感圧シートおよびこれを用いた感圧センサ
JP2013529803A (ja) * 2010-06-11 2013-07-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 力測定を用いるタッチ位置センサ
JP2013178185A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 布状圧力センサーヒーター
JP2014235134A (ja) * 2013-06-04 2014-12-15 日本写真印刷株式会社 圧電センサおよび圧力検出装置
JP2016031269A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 住江織物株式会社 体圧分布測定装置
JP2016183956A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 感圧センサ
JP2016193668A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社フジクラ 把持検出装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001256850A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Hitachi Hometec Ltd 床マットセンサ
US6782759B2 (en) * 2001-07-09 2004-08-31 Nartron Corporation Anti-entrapment system
JP5668966B2 (ja) 2009-10-15 2015-02-12 株式会社槌屋 導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置
JP5167409B2 (ja) * 2010-01-27 2013-03-21 東海ゴム工業株式会社 体位体圧制御装置
JP6165481B2 (ja) 2013-03-26 2017-07-19 住友理工株式会社 把持状態検出センサ
JP2015045623A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 バンドー化学株式会社 静電容量型センサシート及び静電容量型センサ
JP5519068B1 (ja) 2013-12-16 2014-06-11 株式会社トライフォース・マネジメント 触覚センサ
CN107209279A (zh) * 2014-12-03 2017-09-26 不列颠哥伦比亚大学 具有离子导电材料的柔性透明传感器
JP6643647B2 (ja) 2015-03-19 2020-02-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 感圧素子
CN105183257B (zh) * 2015-09-17 2017-02-22 京东方科技集团股份有限公司 触摸屏及其压力触控检测方法
CN105892752B (zh) * 2016-04-21 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置及显示面板制作方法、力度感应方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009526228A (ja) * 2006-02-10 2009-07-16 ミリケン・アンド・カンパニー 印刷された容量センサ
GB2443208A (en) * 2006-10-27 2008-04-30 Studio 1 Ventures Ltd Textile pressure sensor
JP2010203809A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Fujikura Ltd 感圧シートおよびこれを用いた感圧センサ
JP2013529803A (ja) * 2010-06-11 2013-07-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 力測定を用いるタッチ位置センサ
JP2013178185A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 布状圧力センサーヒーター
JP2014235134A (ja) * 2013-06-04 2014-12-15 日本写真印刷株式会社 圧電センサおよび圧力検出装置
JP2016031269A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 住江織物株式会社 体圧分布測定装置
JP2016183956A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 感圧センサ
JP2016193668A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社フジクラ 把持検出装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114502936A (zh) * 2019-10-15 2022-05-13 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
CN114502936B (zh) * 2019-10-15 2024-04-26 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
CN114616447A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 松下知识产权经营株式会社 载荷传感器
CN110962910A (zh) * 2019-12-12 2020-04-07 上海擎感智能科技有限公司 一种监测方向盘及汽车
CN110962910B (zh) * 2019-12-12 2021-10-26 上海擎感智能科技有限公司 一种监测方向盘及汽车

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