JP2016118545A - 感圧素子 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造であるもののリニアリティ特性が比較的高い感圧素子を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る感圧素子は、弾性を有する少なくとも１つの突起部を含む第１電極、前記少なくとも１つの突起部を挟んで前記第１電極と対向する第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１誘電体と第２誘電体とを含む誘電体を備え、前記第１誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の最頂部分と前記第２電極との双方に接し、かつそれらの間に位置し、前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部を除く前記第１電極と前記第１誘電体との間に位置する。【選択図】図１

Description

本開示は、感圧素子に関する。より詳細には、本開示は、各種電子機器に用いることができる感圧素子に関する。

近年、スマートフォンおよびカーナビゲーション・システム等の各種電子機器の高機能化および多様化が急速に図られている。これに伴って、電子機器の構成要素となる感圧素子も確実な操作性が求められている。感圧素子は、導電性弾性体などを素材としており、外部からの荷重印加に伴って検知が行われるセンサである。それゆえ、かかる感圧素子は、各種電気機器において“センサ素子”として利用できる。

特表平０１−９２６３２号公報 特開２０１４−１４２１９３号公報

本願発明者らは、鋭意検討の末、感圧素子については更なる改善点があることを今回見出した。具体的には、静電容量式の感圧センサとして用いられる感圧素子は、そのリニアリティの制御の点で更なる改善点があることを見出した。感圧素子では、荷重による弾性電極の変形に伴って弾性電極と誘電体層との接触部分の面積が拡大し、容量変化が発生することになり、それよって荷重検出が行われる。感圧素子の容量は“接触部分”の拡大のみに依存して増加するものの、弾性電極の変形に必要な荷重は変形量および接触面積の２つパラメータの上昇に伴って増加する。従って、容量変化は低荷重領域では大きいものの高荷重領域では小さくなり、リニアリティの制御には複雑な感圧素子構造（例えば山形の弾性電極を更に複雑化した形状など）が必要とされる。

本開示は、簡易な構造であるものの比較的高いリニアリティ特性を呈する感圧素子を提供する。

本開示の一態様に係る感圧素子は、弾性を有する少なくとも１つの突起部を含む第１電極、前記少なくとも１つの突起部を挟んで前記第１電極と対向する第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１誘電体と第２誘電体とを含む誘電体を備え、前記第１誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の最頂部分と前記第２電極との双方に接し、かつそれらの間に位置し、前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部を除く前記第１電極と前記第１誘電体との間に位置する。

本開示に従えば、簡易な構造であるものの、比較的高いリニアリティ特性を呈する感圧素子が得られる。より具体的には、特性の異なる２種類の静電容量に基づいて感圧素子の容量が構成されており、それによって、本開示の感圧素子は構造が比較的に簡易であるものの高いリニアリティ特性を呈することができる。つまり、本開示に従えば、複雑な素子構造にせずとも、低荷重領域および高荷重領域の双方におけるリニアリティが好適に制御された感圧素子を実現できる。

図１は、本開示の感圧素子の構成を模式的に示した断面図である。 図２Ａは、感圧素子に荷重が加えられる前の状態を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図２Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の経時変化を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図２Ｃは、感圧素子に荷重が加えられた際の経時変化を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図３は、「弾性を有する突起部と第１誘電体との接触領域」および「弾性を有する突起部と第１誘電体との非接触領域」をそれぞれ説明するための感圧素子断面である。 図４Ａは、感圧素子の第１コンデンサを模式的に示した断面図である。 図４Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の第１コンデンサの状態を模式的に示した断面図である。 図４Ｃは、感圧素子にさらに大きい荷重が加えられた際の第１コンデンサの状態を模式的に示した断面図である。 図４Ｄは、押圧時の第１コンデンサの容量変化特性を説明するための模式図である。 図５Ａは、感圧素子の第２コンデンサを模式的に示した断面図である。 図５Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の第２コンデンサの状態を模式的に示した断面図である。 図５Ｃは、感圧素子にさらに大きい荷重が加えられた際の第２コンデンサの状態を模式的に示した断面図である。 図５Ｄは、押圧時の第２コンデンサの容量変化特性を説明するための模式図である。 図６Ａは、感圧素子における第１コンデンサの領域および第２コンデンサの領域を示す断面図である。 図６Ｂは、押圧時の感圧素子容量の容量変化特性を示す模式図である。 図７は、第１コンデンサおよび第２コンデンサのそれぞれの構成要素を説明するための感圧素子断面である。 図８は、第１コンデンサおよび第２コンデンサのそれぞれの誘電体領域を説明するための感圧素子断面である。 図９Ａは、感圧素子に荷重が加えられる前の状態を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図９Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の経時変化を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図９Ｃは、感圧素子に荷重が加えられた際の経時変化を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図９Ｄは、感圧素子に荷重が加えられた際の経時変化を模式的に示した感圧素子の断面図である。 図１０は、支持基材、押圧基材およびスペーサを更に有して成る感圧素子の構成を模式的に示した断面図である。 図１１Ａは、実施形態２に係る感圧素子を説明するための断面図である。 図１１Ｂは、実施形態２に係る感圧素子を説明するための断面図である。 図１２Ａは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１２Ｂは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１２Ｃは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１２Ｄは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１２Ｅは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１２Ｆは、本開示の感圧素子の製造方法における工程を示した模式的断面図である。 図１３Ａは、半球面形態の弾性を有する突起部を備えた感圧素子の態様を説明するための模式的断面図である。 図１３Ｂは、半球面形態の弾性を有する突起部を備えた感圧素子の態様を説明するための模式的断面図である。 図１３Ｃは、半球面形態の弾性を有する突起部を備えた感圧素子の態様を説明するための模式的断面図である。 図１３Ｄは、半球面形態の弾性を有する突起部を備えた感圧素子の態様を説明するための模式的断面図である。

本開示の一態様の概要は以下の通りである。
（項目１）本開示の一態様に係る感圧素子は、弾性を有する少なくとも１つの突起部を含む第１電極、前記少なくとも１つの突起部を挟んで前記第１電極と対向する第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１誘電体と第２誘電体とを含む誘電体を備え、前記第１誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の最頂部分と前記第２電極との双方に接し、かつそれらの間に位置し、前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部を除く前記第１電極と前記第１誘電体との間に位置する。
（項目２）上記項目１に記載の感圧素子において、
前記感圧素子の容量が、第１容量および第２容量を含み、
前記第１容量が、前記少なくとも１つの突起部と前記第１誘電体とが接触している領域を含む第１コンデンサにおける静電容量であり、
前記第２容量が、前記第１誘電体と前記第２誘電体とが接触している領域を含む第２コンデンサにおける静電容量であってもよい。
（項目３）上記項目２に記載の感圧素子において、
前記感圧素子の容量特性が、前記第１容量および前記第２容量の各々の容量特性よりも高いリニアリティを有していてもよい。
（項目４）上記項目２または３に記載の感圧素子において、
前記第１コンデンサが、前記少なくとも１つの突起部と、該少なくとも１つの突起部と対向する位置に存在する前記第２電極の第１電極部分と、該少なくとも１つの突起部と該第１電極部分との間に位置する前記第１誘電体の第１誘電体部分とから構成され、
前記第２コンデンサが、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない部分と、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない前記部分と対向する位置に存在する前記第２電極の第２電極部分と、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない前記部分と該第２電極部分との間に位置する前記第１誘電体の第２誘電体部分および前記第２誘電体とから構成されていてもよい。
（項目５）上記項目１から４のいずれかに記載の感圧素子において、
前記少なくとも１つの突起部は、その幅が前記第２電極に向かって漸次減じられたテーパ形状を有していてもよい。
（項目６）上記項目１から５のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の弾性変形に伴って変形してもよい。
（項目７）上記項目１から６のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第２電極が、前記第１電極に対向する第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、
前記第２主面に荷重が加えられてもよい。
（項目８）上記項目７に記載の感圧素子において、
前記第２主面に荷重が加えられると、前記少なくとも１つの突起部の変形に伴って、前記少なくとも１つの突起部と前記第１誘電体との接触する領域の面積が増加してもよい。
（項目９）上記項目７または８に記載の感圧素子において、
前記第２主面に荷重が加えられると、前記第２誘電体が変形することにより前記第２誘電体の厚みが減少してもよい。
（項目１０）上記項目１から９のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第１誘電体が、弾性特性を呈してもよい。
（項目１１）上記項目７に記載の感圧素子において、
前記第２主面に荷重が加えられると、前記少なくとも１つの突起部および前記第１誘電体の双方が変形してもよい。
（項目１２）上記項目１から１１のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第１誘電体が前記少なくとも１つの突起部よりも高い弾性率を有していてもよい。
（項目１３）上記項目１から１２のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第１電極、前記第２電極、前記第１誘電体および前記第２誘電体のうち少なくとも１つが光透過性を有していてもよい。
（項目１４）上記項目７から９のいずれかに記載の感圧素子において、
支持基材および押圧基材を更に備え、
前記第１電極が、前記第２電極に対向する第３主面と、前記第３主面と反対側の第４主面とを有し、
前記支持基材が前記第１電極の前記第４主面と接しており、
前記押圧基材が前記第２電極の前記第２主面と接していてもよい。
（項目１５）上記項目１から１４のいずれかに記載の感圧素子において、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置されたスペーサを更に備えていてもよい。

（実施形態１）
以下にて、本開示の一態様に係る感圧素子について図面を参照しながら説明する。図面に示す各種の要素は、本開示の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比および外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。尚、本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”は、図中における上下方向に対応した方向に相当する。

図１に、本開示の感圧素子１００の構成を模式的に示す。本開示の感圧素子１００は、第１電極１０、第２電極２０および誘電体３０を有して成る。

第１電極１０は、少なくとも１つの弾性を有する突起部１５を備えている。第２電極２０は、第１電極１０と対向配置されている。第２電極２０は、層形態を有していてもよい。より具体的には、第２電極２０は、弾性を有する突起部１５を間に挟み込むように第１電極１０と対向配置されている。誘電体３０は、全体として、第１電極１０と第２電極２０との間に設けられている。

本開示に係る感圧素子１００の誘電体３０は、第１誘電体３１および第２誘電体３２と２つの誘電体部から構成されている。図１に示されるように、第１誘電体３１と第２誘電体３２とは互いに隣接して設けられている（即ち、第１誘電体３１と第２誘電体３２とが互いに重なり合うように互いに接した状態で設けられている）。特に、第１電極１０と第２電極２０とが互いに対向する方向（即ち、図面中の“上下方向”）において相互に隣接するように又は重なるように第１誘電体３１と第２誘電体３２とが設けられている。第１誘電体３１は、第１電極１０の弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第２電極２０との双方に接し、それらの間に位置付けられている。即ち、弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第２電極２０とによって挟まれるように第１誘電体３１が設けられている。一方、第２誘電体３２は、弾性を有する突起部１５に起因して形成された第１電極１０の凹部分に位置付けられている。つまり、第２誘電体３２は、互いに隣接する弾性を有する突起部１５の間の領域に位置付けられている。換言すれば、図示されるように「弾性を有する突起部が設けられていない第１電極１０の突起非設置部１７の上面」と「弾性を有する突起部１５の側面」とが成す間隙部に第２誘電体３２が位置付けられている。

本開示の感圧素子は、容量（キャパシタンス）を有する素子であって、コンデンサ機能またはキャパシタ機能を有している。かかる感圧素子では、荷重印加によって容量変化がもたらされ、その容量変化から荷重が検出される。例えば、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように感圧素子に荷重が加えられると、弾性を有する突起部１５の変形に起因して容量変化がもたらされ、その容量変化から荷重が検出される。従って、本開示の感圧素子は“静電容量型感圧センサ素子”、“容量性圧力検出センサ素子”または“感圧スイッチ素子”などと称され得る。

本開示の感圧素子は、その容量が特性の異なる２種類の容量に基づいて構成され、比較的高いリニアリティ特性を呈する特徴を有している。つまり、感圧素子の静電容量は、第１容量および第２容量と異なるサブ静電容量同士が合わせられることによって成っている。換言すれば、本開示の感圧素子では、第１容量および第２容量のそれぞれを検知して、センシングするようになっている。

より具体的には、第１容量は、図３に示すように弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触領域を含む第１コンデンサにおける静電容量である。つまり、図示するように、弾性を有する突起部１５の最頂部分（例えば最頂面）と第１誘電体３１の主面との接触面を有する第１コンデンサにおける容量が第１容量に相当する。一方、第２容量は、弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１とが接触しない領域を含む第２コンデンサにおける静電容量である。つまり、図示するように、弾性を有する突起部１５の最頂部分（例えば最頂面）と第１誘電体３１の主面との接触面を有していない第２コンデンサにおける容量が第２容量に相当する。第２容量は、図３に示すように、第２誘電体３２と第１誘電体３１との接触領域を含む第２コンデンサにおける静電容量であるといえる。

「第１容量」および「第２容量」について詳述する。図４Ａは、感圧素子の第１コンデンサを模式的に示した断面図、図４Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の第１コンデンサの状態を模式的に示した断面図、図４Ｃは、感圧素子にさらに大きい荷重が加えられた際の第１コンデンサの状態を模式的に示した断面図、図４Ｄは、押圧時の第１コンデンサの容量変化特性を説明するための模式図である。ここで、第１コンデンサの容量Ｃ〔ｐＦ〕および感圧素子に加えられる荷重Ｆ〔Ｎ〕は、それぞれ以下の式で表される。

ここで、ε〔ｐＦ／ｍ〕は誘電体の誘電率、Ｓ〔ｍ^２〕は弾性を有する突起部と第１誘電体との接触面積、ｄ〔ｍ〕は第１誘電体の厚さ、Ｅ〔Ｐａ〕はヤング率、ｅはひずみである。

本開示において第１容量の特性は、“容量に対して荷重のほうが増加しやすい特性”となっている。換言すれば、図４Ｄに示されるように、第１コンデンサにおいては、加えられる荷重が大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が小さくなってくる。容量Ｃは、面積Ｓ（弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触面積）の可変パラメータに依存するところ、荷重Ｆは、面積Ｓとひずみｅ（弾性を有する突起部１５の変形量）と２つの可変パラメータに依存する。よって、第１コンデンサは、感圧素子に荷重が加えた際に“容量に対して荷重のほうが増加しやすい特性”を有し得、それゆえ、加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が小さくなる傾向を有している。尚、「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が小さくなる傾向」とは、図４Ｄのグラフに示されるように、低荷重領域では容量Ｃの増加率が相対的に高いものの、高荷重領域では容量Ｃの増加率が相対的に低くなる傾向を指している。

図５Ａは、感圧素子の第２コンデンサを模式的に示した断面図、図５Ｂは、感圧素子に荷重が加えられた際の第２コンデンサの状態を模式的に示した断面図、図５Ｃは、感圧素子にさらに大きい荷重が加えられた際の第２コンデンサの状態を模式的に示した断面図、図５Ｄは、押圧時の第２コンデンサの容量変化特性を説明するための模式図である。ここで、第２コンデンサの容量Ｃ〔ｐＦ〕は、以下の式で表される。

ここで、ε〔ｐＦ／ｍ〕は誘電体の誘電率、Ｓ〔ｍ^２〕は電極と誘電体との接触面積、ｄ〔ｍ〕は誘電体の厚さである。

一方、本開示において第２容量は、図５Ｄに示されるように、加えられる荷重が大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が大きくなる傾向を有している。第２コンデンサの容量Ｃは、誘電体の厚みｄ（特に第２誘電体３２の厚み）の可変パラメータに対して反比例する関係を有し、その影響が大きく、それゆえ、加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が大きくなる傾向となっている。「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が大きくなる傾向」とは、図５Ｄのグラフに示されるように、低荷重領域では容量Ｃの増加率が相対的に低いものの、高荷重領域では容量Ｃの増加率が相対的に高くなる傾向を指している。

図６Ａは、感圧素子における第１コンデンサの領域および第２コンデンサの領域を示す断面図であり、図６Ｂは、押圧時の感圧素子容量の容量変化特性を示す模式図である。本開示の感圧素子の容量は、このように容量特性の異なる「第１容量」および「第２容量」に基づいており、それゆえ、図６Ｂに示すように高いリニアリティ特性を呈することができる。具体的には、「第１容量」と「第２容量」との割合が調整されることにより低荷重領域および高荷重領域での感度が調整され、感圧素子の高いリニアリティ特性が実現される。より具体的には、「第１コンデンサにおける荷重と第１容量との相関関係特性」と「第２コンデンサにおける荷重と第２容量との相関関係特性」との割合が適宜調整され合わせられることによって、低荷重領域および高荷重領域での感度が好適に調整され、感圧素子として高いリニアリティ特性が実現される。例えば「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が小さくなる第１コンデンサの特性」が「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が大きくなる第２コンデンサの特性」よりも相対的に大きい場合、「第１容量」の割合を「第２容量」に対して相対的に小さくする、逆にいえば、「第２容量」の割合を「第１容量」に対して相対的に大きくすることによって、感圧素子の高いリニアリティ特性を一般に実現することができる。同様にして、例えば「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が小さくなる第１コンデンサの特性」が「加えられる荷重Ｆが大きくなるにつれて、容量Ｃの増加率が大きくなる第２コンデンサの特性」よりも相対的に小さい場合、「第１容量」の割合を「第２容量」に対して相対的に大きくする、逆にいえば、「第２容量」の割合を「第１容量」に対して相対的に小さくすることによって、感圧素子の高いリニアリティ特性を一般に実現することができる。

ちなみに、第１コンデンサの特性（即ち、荷重と第１容量との相関関係特性）が第２コンデンサの特性（即ち、荷重と第２容量との相関関係特性）よりも上回るように「第１容量」と「第２容量」との割合が調整されると、低荷重領域では大きい感度、高荷重領域では小さい感度を呈する感圧センサ素子を実現することもできる。同様にして、第２コンデンサの特性（即ち、荷重と第２容量との相関関係特性）が第１コンデンサの特性（即ち、荷重と第１容量との相関関係特性）よりも上回るように「第１容量」と「第２容量」との割合が調整されると、低荷重領域では小さい感度、高荷重領域では大きい感度を呈する感圧センサ素子を実現することもできる。

感圧素子の容量特性（即ち、荷重と静電容量との相関関係特性）について高いリニアリティが実現される場合、特に図６Ｂに示すグラフ図から分かるように、かかる感圧素子の容量特性は、第１コンデンサの静電容量特性（即ち、荷重と第１容量との相関関係特性）および第２コンデンサの静電容量特性（即ち、荷重と第２容量との相関関係特性）の各々よりも高いリニアリティを有している。つまり、感圧素子に荷重が加えた際の荷重と容量との相関関係について、感圧素子は、第１コンデンサおよび第２コンデンサのそれぞれ単独よりも高いリニアリティ特性を全体として有している。

「第１コンデンサ」および「第２コンデンサ」について詳述する。第１コンデンサは、弾性を有する突起部１５の領域を含むように構成されている。換言すれば、第１コンデンサは、弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第１誘電体３１の主面との接触面を有するコンデンサ部に相当する。より具体的には、図７に示すように、第１コンデンサは、「第１電極１０の弾性を有する突起部１５」と、「弾性を有する突起部１５と対向する位置に存在する第２電極２０の第１電極部分（２０Ａ）」と、「弾性を有する突起部１５と第１電極部分（２０Ａ）との間に位置付けられた第１誘電体３１の第１誘電体部分（３１Ａ）」とから構成されている。一方、第２コンデンサは、弾性を有する突起部１５の領域を含まない構成を有している。換言すれば、第２コンデンサは、弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１とが接触していない領域に相当する非接触領域を含むように構成されており、即ち、弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第１誘電体３１の主面との接触面を有していないコンデンサ部である。より具体的には、図７に示すように、第２コンデンサは、「弾性を有する突起部が設けられていない第１電極の突起非設置部１７」と、「突起非設置部１７と対向する位置に存在する第２電極２０の第２電極部分（２０Ｂ）」と、「突起非設置部１７と第２電極部分（２０Ｂ）との間に位置付けられた、第１誘電体３１の第２誘電体部分（３１Ｂ）および第２誘電体３２」とから構成されている。

図８には、第１コンデンサおよび第２コンデンサのそれぞれの誘電体領域が模式的に示されている。図示される態様から分かるように、第１コンデンサでは、第１電極の弾性を有する突起部１５と、第２電極２０の第１電極部分（２０Ａ）と、最頂部分１５’と第１電極部分（２０Ａ）との間の誘電体領域とから構成される素子領域に電荷が蓄えられるのに対して、第２コンデンサでは、第１電極の突起非設置部１７と、第２電極２０の第２電極部分（２０Ｂ）と、それらの間の誘電体領域とから構成される素子領域に電荷が蓄えられることになる。

本開示の感圧素子は、このような構成の異なる２種類の「第１コンデンサ」および「第２コンデンサ」から成り、それゆえ、荷重印加時における静電容量の変化特性が全体として高いリニアリティを呈し得る。

以下では、本開示の感圧素子の各種の構成要素を詳述していく。即ち、本開示の感圧素子を構成する「第１電極１０」、「第２電極２０」および「誘電体３０」ならびにその他の付加的要素につき説明していく。

第１電極１０は、少なくとも１つの弾性を有する突起部１５を備えた電極部材である。特に弾性を有する突起部１５は、弾性特性（即ち、「外力によって変形し、除力すると元の形状へと戻る特性」）を有し、それゆえ、第１電極１０は、弾性電極部材に相当し得る。第１電極１０は、「弾性特性（特に「弾性を有する突起部１５における弾性特性）」と「導電特性」との双方の性質を有していれば、いずれの材質から成るものであってよい。例えば、第１電極１０は、樹脂構造体、およびその樹脂構造体内に分散した導電性フィラーから構成されたものであってよい。樹脂構造体は、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（例えば、ポリジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ））、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂およびウレタン系樹脂等から成る群から選択される少なくとも１種の樹脂材料を含んで成るものであってよい。一方、導電性フィラーは、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｃ（カーボン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｉｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム（III））およびＳｎＯ
_２（酸化スズ（IV））から成る群から選択される少なくとも１種の材料を含んで成るものであってよい。また、尚、導電性フィラーに代えて又はそれに加えて、導電層を用いてもよい。具体的には、樹脂構造体の表面に導電性インクの塗布などによって導電層が設けられて成る第１電極１０であってもよい。

弾性を有する突起部１５は、図示するように（例えば図１に示すように）、第１電極１０のベース部分から第２電極２０に向かって突出する形態を有している。換言すれば、第１電極部材１０は、そのベース部分から第２電極２０の設置方向に向かって局所的に隆起した凹凸形態を有している。第１電極１０の弾性を有する突起部１５の個数は、少なくとも１つである。弾性を有する突起部１５が２つ以上設けられており、それゆえ、第１電極１０は複数の弾性を有する突起部１５を有していてもよい。複数の弾性を有する突起部１５が設けられている態様に起因して、第１電極１０が全体として凹凸形態を有することになり、その凹凸形態における凸部が弾性を有する突起部１５に相当する。

第１電極１０の弾性率、特に、弾性を有する突起部１５の弾性率は、感圧素子に対して加えられる通常の押圧力（例えば約１Ｎ〜１０Ｎの押圧力）によって弾性を有する突起部１５が徐々に変形することになるように、約１０^４〜１０^８Ｐａであってもよい。かかる弾性率は導電性フィラーと樹脂構造体の樹脂成分との相対的割合を変更することによって調整できる。また、第１電極１０の抵抗率は、所望の周波数帯域において容量のインピーダンスよりも十分に小さくてもよい。かかる抵抗率もまた導電性フィラーと樹脂構造体の樹脂成分との相対的割合を変更することによって調整できる。

第１電極の弾性を有する突起部１５はテーパ形状を有していてもよい。具体的には、第１電極の弾性を有する突起部１５は、その幅寸法が第２電極に向かって漸次減じられたテーパ形状を有していてもよい（図１参照）。図１に示すように、例えば弾性を有する突起部１５は、全体として円錐台、四角錐台などの錐台形態を有していてもよい。このように弾性を有する突起部１５がテーパ形状を有することによって、弾性を有する突起部１５が好適に弾性変形することになり、それゆえ、弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触領域の増加が好適にもたらされることになる。

弾性を有する突起部１５の高さ寸法は、弾性変形に資するものであれば、いずれの寸法であってよい。つまり、弾性を有する突起部の最頂部分側からの押圧によって、弾性を有する突起部１５が弾性変形するのであれば、いずれの高さ寸法であってもよい。また、複数の弾性を有する突起部１５は規則正しく配列されていてもよい。複数の弾性を有する突起部１５のピッチ寸法もまた、弾性を有する突起部の弾性変形に資すると共に、隣接する弾性を有する突起部間に凹部（即ち、第２誘電体３２のための領域）が好適にもたらされるものであれば、特に制限はない。

第２電極２０は、第１電極１０と対向配置される電極部材である。第２電極２０は層形態を有していてもよい。かかる第２電極２０は、「導電特性」の性質を少なくとも有するのであれば、いずれの材質から成るものであってよい。例えば、第２電極２０の材質は、常套的な感圧素子・センサ素子などの電極層の材質と同様であってよい。第２電極２０は、第１電極１０よりも高い弾性率を有していてもよく、例えば１０^８Ｐａ以上の弾性率を有している。つまり、第２電極２０は、非弾性特性を呈してもよく、それゆえ、第２電極２０は非弾性電極部材と称すことができる。

第１誘電体３１は、第１電極１０の弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第２電極２０との双方に接し、それらの間に位置付けられている。即ち、弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’（例えば最頂面）と第２電極２０とによって挟まれるように第１誘電体３１は設けられている。第１誘電体３１は層形態を有していてもよい。

第１誘電体３１は、少なくとも「誘電体」としての性質を有していれば、いずれの材質から成るものであってよい。例えば、第１誘電体３１は、樹脂材、セラミック材および／または酸化金属材などを含んで成るものであってよい。あくまでも例示にすぎないが、第１誘電体３１は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフテレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、Ａｌ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５などから成る群から選択される少なくとも１種の材料を含んで成るものであってよい。

第１誘電体３１は、剛性特性を有するものであってよく、あるいは、弾性特性（即ち、「外力によって変形し、除力すると元の形状へと戻る特性」）を有するものであってもよい。第１誘電体３１が弾性特性を有する場合、第１誘電体３１は弾性誘電体／弾性誘電体層と称することができる。第１誘電体３１が“弾性誘電体”／“弾性誘電体層”となることによって、感圧素子が押圧された際、第１電極１０の弾性を有する突起部１５の弾性変形と共に、第１誘電体３１の弾性変形がもたらされる。また、そのように、第１誘電体３１および第１電極１０（特に弾性を有する突起部１５）の双方が変形することによって、第２誘電体３２は、その厚みをより多く減じるように変形する（実施形態２を参照のこと）。

尚、第１誘電体３１は、押圧時にて第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）よりも変形しないように、第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）よりも高い弾性率を有していてもよい。例えば、第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）の弾性率が約１０^４Ｐａ〜１０^８Ｐａである場合、それよりも高い弾性率を第１誘電体３１が有していてもよい。同様にして、第１誘電体３１は、押圧時に第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）よりも変形しないように、第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）の変形量よりも薄膜であってもよい。第１誘電体３１は、所望の周波数帯域において、容量のインピーダンスよりも高い抵抗値を有する材料を含んでいてもよい。第１誘電体３１の誘電率及び膜厚に関していえば、変形前における第２誘電体３２よりも単位面積当たりの容量が大きくなるように、第１誘電体３１の材料選択・膜厚調整がなされてもよい。

第２誘電体３２は、弾性を有する突起部１５に起因して形成された第１電極１０の凹部分に位置付けられている。つまり、第２誘電体３２は、互いに隣接する弾性を有する突起部１５の間の領域に位置付けられている。換言すれば、図１に示されるように、「弾性を有する突起部が設けられていない第１電極１０の突起非設置部１７の上面」と「弾性を有する突起部１５の側面」とが成す間隙部に第２誘電体３２が位置付けられている。図示される形態から分かるように、第２誘電体３２の上面は、弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’（即ち、弾性を有する突起部１５の最頂面）と面一になっていてもよい。

第２誘電体３２は、誘電体から成るものであり、第１電極１０（特にその弾性を有する突起部１５）および／または第１誘電体３１の弾性変形を阻害するものでなければ、いずれの誘電体から成るものであってよい。例えば、第２誘電体３２が空気部であってよい。かかる場合、感圧素子が押圧された際に、第１電極１０の弾性を有する突起部１５および／または第１誘電体３１の好適な変形がもたらされ、それによって、第２誘電体３２が、その厚みを効果的に減じるように変形できる。

本開示に係る感圧素子の好適な態様では、対向配置された第１電極および第２電極において、第２電極の外面側が感圧素子の押圧側となっている。図１に示すように、感圧素子１００の「Ａ側」（図中の上側）および「Ｂ側」（図中の下側）と互いに対向する側部でいえば、「Ａ側」が押圧側となる。かかる態様において本開示の感圧素子は、第２電極の外面側からその内面側に向かって押圧される、即ち、感圧素子１００の「Ａ側」からＢ側へと向かって押圧されることになる。そのように押圧されると、図９Ｂから図９Ｄに示すように弾性を有する突起部１５はその高さ寸法を減じつつも幅寸法を徐々に大きくして変形することになり、弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触領域が増加すると共に、第２誘電体３２は、その厚みを減じるように変形する。

押圧側から感圧素子に荷重が加えられると、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように弾性を有する突起部１５の変形に伴って第１電極１０の弾性を有する突起部１５（特にその最頂部分）と第１誘電体３１との接触領域の面積が増加するが、これは、第１コンデンサにおいて容量変化がもたされることを意味している。つまり、第１コンデンサの静電容量特性（即ち、荷重と第１容量との相関関係特性）が発現される。一方、押圧側から感圧素子に荷重が加えられると、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、第２誘電体３２の厚み寸法が減少するように第２誘電体３２が変形するが、これは、第２コンデンサにて容量変化がもたされることを意味している。つまり、第２コンデンサの静電容量特性（即ち、荷重と第２容量との相関関係特性）が発現される。本開示の感圧素子では、第１コンデンサの静電容量特性と第２コンデンサの静電容量特性とを組み合わせており、それによって、容量変化特性（荷重印加時の容量変化特性）につきリニアリティの向上した感圧素子を実現している。

容量変化の検出は、自己容量方式または相互容量方式のいずれを採用してもよい。あるいは、別法にてその他の既知の方式を容量変化の検出のために採用してもよい。すなわち、感圧素子の用途等に応じて適当な方式を適宜採用すればよい。また、感圧素子の静電容量変化からの荷重の導出方法も、既知のいずれかの手法を採用すればよい。

感圧素子は制御装置と共に使用され得る。かかる制御装置は、例えば、感圧素子における静電容量変化もしくは導出した荷重分布を記憶するか、あるいは、外部のＰＣ等の機器へと出力する機能を有してもよい。このような制御装置は、感圧素子とは別体に設けられるものであってよく、それゆえ、例えば感圧素子が外部のＰＣ等の演算処理装置によって制御されるものであってもよい。

本開示の好適な態様では、図１０に示すように、支持基材５０および押圧基材６０を更に有して成る。図示するように、第１電極１０と第２電極２０と誘電体３０とから構成される構造体の両側に支持基材５０および押圧基材６０が設けられる。

支持基材５０は、図１０に示すように、第１電極１０の外側主面と接するように設けられている。支持基材５０は、「第１電極１０と第２電極２０と誘電体３０とから構成される構造体」を少なくとも支持するのに供する部材である。支持基材５０は可撓性を有していてもよい。かかる支持基材５０は、樹脂基板であってよい。従って、支持基材５０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートおよびポリイミドなどから成る群から選択される少なくとも１種の樹脂成分を含んで成る。

押圧基材６０は、図１０に示すように、第２電極２０の外側主面と接するように押圧基材が設けられている。押圧基材６０は、「第１電極１０と第２電極２０と誘電体３０とから構成される構造体」において押圧に直接的に付される部材である。押圧基材６０は可撓性を有していてもよい。かかる押圧基材６０は、樹脂基板であってよい。従って、押圧基材６０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートおよびポリイミドなどから成る群から選択される少なくとも１種の樹脂成分を含んで成る。

本開示の感圧素子は、スペーサを更に有して成るものであってもよい。具体的には、図１０に示すように、対向配置された第１電極１０と第２電極２０との間にスペーサ７０が設けられてよい。図示するように、第１電極１０と第２電極２０との周縁領域にスペーサ７０が設けられてよい。スペーサ７０が設けられることによって、第１電極１０と第２電極２０との対向配置が好適にもたらされると共に、押圧時にて「弾性を有する突起部１５の弾性変形」ならびに「厚み減少を伴う第２誘電体３２の変形・およびその変形回復」などが好適にもたらされることになる。スペーサは、例えば、絶縁性樹脂材（ポリエステル樹脂および／またはエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂材）を含んで成るものであってよい。別法にて、第１電極１０の弾性を有する突起部１５をそのままスペーサとして利用してもよい。

本開示の感圧素子は、種々の実施態様で実現することができる。以下それについて説明する。

（実施形態２）
かかる実施態様では、第１誘電体３１は、図１１に示すように押圧時にて局所的に弾性変形する。

具体的には、図１１（ａ）および（ｂ）に示されるように、押圧側から感圧素子に荷重が加えられた際に弾性を有する突起部１５の少なくとも一部が第１誘電体３１に食い込むように第１誘電体３１が変形すると共に、弾性を有する突起部も変形する。かかる場合、以下の事項に起因して特に高荷重領域における検出容量が増加するといった有利な効果が奏され得る。
（１）押圧に際して生じる弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触面積増加について“食い込みの分”だけ付加的に増加する。即ち、図１１（ｂ）において“Ｓ１”および“Ｓ２”の接触面が付加的にもたらされる
（２）“食い込み”に起因して第２誘電体３２の厚みがより大きく減少する。即ち、弾性を有する突起部１５が食い込んだ分（図１１（ｂ）の“ｄ１”）だけ、厚みが付加的に減少する。
（３）“食い込み”に起因して第１誘電体３１の厚みが減少する。即ち、“食い込み”に起因して弾性を有する突起部１５の最頂部分１５’と第２電極２０との離隔距離（図１１（ｂ）の“ｄ２”）が減じられる。

かかる実施態様では、高荷重時における検出容量が増加するので、その点に鑑みて、感圧素子の高いリニアリティ特性を好適に実現することができる。つまり、高荷重時における検出容量の増加が反映された「第１容量」と「第２容量」との割合を適宜調整することによって（即ち、「第１コンデンサにおける荷重と第１容量との相関関係特性」と「第２コンデンサにおける荷重と第２容量との相関関係特性」との割合を適宜調整することによって）、リニアリティ特性の高い感圧素子を好適に実現できる。

尚、図１１に示す態様から分かるように、押圧時において第１誘電体３１が弾性を有する突起部１５に起因して局所的に弾性変形することは、押圧時にて弾性を有する突起部１５への負荷がより減じられることを意味している。よって、かかる実施形態に従えば、繰り返し使用される感圧素子において弾性を有する突起部１５の寿命が長くなるといった効果も奏され得る。

（透明感圧素子の実施態様）
かかる実施態様は、感圧素子が透明な素子となっている態様である。かかる実施態様によれば、第１電極１０、第２電極２０、第１誘電体３１および第２誘電体３２の少なくとも１つが光透過性を有している。つまり、感圧素子の構成要素の少なくとも１つが可視光領域において透明となっている。

感圧素子の構成要素の全てが透明要素となっていてもよく、それゆえ、第１電極１０、第２電極２０、第１誘電体３１および第２誘電体３２の全てが光透過性を有していてもよい。更に、支持基材５０および押圧基材６０も光透過性を有していてもよい。

本開示の感圧素子１の上記の構成要素は、透明性を担保するため例えば以下の材料的特徴を有している。まず、支持基材５０および押圧基材６０は、ポリエチレンテレフタレートおよび／またはポリカーボネート等の透明樹脂材料を含んでいてもよい。

第１電極１０が樹脂構造体およびその中に分散した導電性フィラーから構成される場合、樹脂構造体がシリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂およびロタキサン系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種の高い透明性の樹脂材から成っていてもよい。導電性フィラーは、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯおよび／またはＳｎＯ_２等から成るナノ粒子の形態を有するものであってもよく、あるいは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕおよび／またはＣなどから成る直径数十ｎｍのナノワイヤーの形態を有するものであってもよい。このような、樹脂構造体と導電性フィラーとから構成されることによって第１電極１０の透明性を好適に確保することができる。尚、第１電極１０では導電性フィラーを用いず、樹脂構造体の表面にＩｎ_２Ｏ_３のような透明な導電性インクを塗布して透明導電層が設けられてもよい。更には、樹脂構造体の表面に幅数百ｎｍのラインでＡｇまたはＣｕ等から構成される数十μｍ程度の導電性格子パターン等を設けてもよい。

第２電極２０は、透明電極層の形態を有していてもよい。例えば、第２電極２０はＩｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯおよび／またはＳｎＯ_２等から成る透明電極材料を含んでいてもよい。

第１誘電体３１は、透明誘電体層の形態を有していてもよい。例えば、第１誘電体３１は、ポリエチレンテレフテレート樹脂および／またはポリイミド樹脂などの透明誘電体材料を含んでいてもよい。

第２誘電体３２は、空気層の形態を有していてもよい。このように空気層の形態を有する第２誘電体３２は、好適に光透過性を呈し得る。

（マトリックス型の複数センサの実施態様）
かかる実施態様は、センサ素子として複数の感圧素子をマトリックス型に構成した態様である。

かかる実施態様に従えば、静電容量検出部における静電容量の変化に基づいて、複数の感圧素子を備えたセンサデバイスの検出面内において荷重印加位置を特定できる。具体的には、検出面に沿って配列される複数の第２電極と、第２電極に対向して設けられる第１電極と、第２電極および第１電極の対からなる複数の静電容量検出部が設けられている。かかる実施態様において、第１電極は、所定方向にて隣接するもの同士が電気的に接続されていてよい。第２電極同士および／または第１電極同士が電気的に接続されていてもよい。

［感圧素子の製造方法］
次に、本開示の感圧素子の製造方法について説明する。図１２Ａ〜１２Ｆにはある１つの好適な態様に従った感圧素子の製造方法の概略工程を模式的に示している。

〈支持基材の準備工程〉
まず、図１２Ａに示されるように、支持基材５０を準備する。支持基材５０としては、可撓性を有する基板を用いてよい。例えば、支持基材５０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートおよび／またはポリイミド等を含んで成るプラスチック基板であってよい。

〈第１電極の形成工程〉
次いで、支持基材５０上に「液状のポリマー樹脂原料に対して導電性フィラーを含有させて成る複合材料」を塗布する。例えば、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂および／またはロタキサン系樹脂等の液状のポリマー樹脂原料に対して導電性フィラーを複合させて成る複合材料を支持基材５０上に塗布する。導電性フィラーの材質は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３およびＳｎＯ_２等から成る群から選択されるものであってよい。

次いで、凹凸パターンを有したモールドを用い、支持基材５０上の複合材料層に対して押付け処理を施し、複合材料層を硬化させる。これにより、弾性を有する突起部１５を有する第１電極１０が形成される（図１２Ｂ参照）。具体的には、モールドの凹凸パターンを複合材料層に転写することによって、複数のピラー状突起（即ち、弾性を有する突起部１５）が形成される。尚、使用されるモールドの凹凸パターンの形状に応じて、複数のピラー状突起は、種々の形状（例えば、円柱形状、円錐形状、円錐台形状、四角錐台形状、半球形状または格子形状などの形状）を有し得る。

導電性フィラーを含有させて成る複合材料を用いず、第１電極１０を形成することもできる。例えば、液状のポリマー樹脂原料を塗布することで得られた樹脂原料層に対して、凹凸パターンを転写して樹脂構造体を形成した後、かかる樹脂構造体の表面に導電性フィラーを含んだインクを塗布して導電層を形成してもよい。

このような第１電極１０の形成方法は、ナノインプリント技術を用いたものである。ナノインプリント技術とは、凹凸パターンを有したモールドを被転写材料の樹脂体に押し付け、ナノオーダーでモールドに形成されたパターンを樹脂体に転写する技術である。かかる技術は、リソグラフィ技術と比べて微細なパターンかつ円錐等の傾斜を有した立体を好適に形成することができる。ナノインプリント技術では、予め規定した所望の凹凸パターンを備えたモールドを用い、第１電極１０の全体的形状および突起部高さなどを容易に制御することができる。同様にして、ナノインプリント技術では、突起部の形状制御も容易となる。突起部の形状制御によって、感圧素子において弾性を有する突起部１５と第１誘電体層３１との接触面積の変化（押圧時の接触面積の変化）を特に緩やかにすることができる。つまり、押圧時の容量変化につき好適な制御が可能となり、押圧力が精度良く検知される感圧素子を実現できる。

当然のことながら、ナノインプリント技術以外にフォトリソエッチングおよび現像・剥離技術を利用することによって第１電極１０の形成を行ってもよい。フォトリソエッチングの場合では、エッチング液の濃度または流量を制御することにより、所望の突起部高さ・突起部形状を形成できる。

〈スペーサの形成工程〉
次いで、図１２Ｃに示すように、スペーサ７０を形成する。図示されるように、支持基材５０および第１電極１０の複合体の周縁部にスペーサ７０を形成してもよい。スペーサ自体は、ポリエステル樹脂および／またはエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂原料から形成してよい。別法にて、第１電極１０の弾性を有する突起部１５をスペーサとして代用してもよい。

〈第２電極の形成工程〉
次いで、図１２Ｄに示すように、押圧基材６０に対して複数の第２電極２０を形成する。より具体的には、押圧基材６０として用いられる「樹脂材から成る可撓性のプラスチック基板」に対して、複数の第２電極２０を互いに離隔した形態で設ける。押圧基材６０に用いられる樹脂材としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートおよび／またはポリイミド等を挙げることができる。

第２電極２０の形成方法は特に制限はない。例えば「液状のポリマー樹脂原料に対して導電性フィラーを含有させた複合材料」を押圧基材６０上にパターン印刷し、硬化に付すことで第２電極２０を形成できる。ポリマー樹脂原料は、例えば、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂および／またはロタキサン系樹脂等であってよい。一方、導電性フィラーは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、およびＳｎＯ_２等から成る群から選択されるものであってよい。別法にて、無電解めっき又はゾルゲル法を利用して第２電極２０を形成してもよい。

〈第１誘電体の形成工程〉
次いで、図１２Ｅに示すように、第１誘電体３１を形成する。具体的には、第２電極２０上に第１誘電体３１する。例えば、樹脂原料を第２電極２０上に塗布することを通じて第１誘電体３１を形成できる。第１誘電体３１の樹脂原料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフテレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂およびＡｌ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５等から成る群から選択されるものを挙げることができる。

〈押圧側部材の載置工程〉
次いで、押圧側部材を「支持基材および第１電極の複合体」に対して載置させる。具体的には、図１２Ｆに示すように、「第２電極２０と第１誘電体３１とを備えた押圧基材６０」を、スペーサ７０を介して、「支持基材５０および第１電極１０の複合体」に載置させる。特に、第１誘電体３１と第１電極１０とが直接的に対向するように載置を行う。これにより、第１誘電体３１と第１電極１０との間に形成される空隙部が第２誘電体３２を成すことになる。

上記工程を経ることによって、最終的には、図１２Ｆに示すような感圧素子１００を得ることができる。

以上、本開示の実施形態について説明してきたが、本開示はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。

例えば、上述の実施形態では、弾性を有する突起部１５が錐台形態（円錐台、四角錐台などの形態）を有することを前提としていたが、本開示は必ずしもこれに限定されない。本開示の感圧素子では、図１３Ａに示すように、弾性を有する突起部１５が半球面形態を有するものであってもよい。つまり、弾性を有する突起部１５の断面輪郭（厚み方向に沿って素子を切り取った際の断面輪郭）の少なくとも一部が、曲線形態を有していてよい。このような形態であっても、図１３Ｂから図１３Ｄに示すように、感圧素子の押圧時において弾性を有する突起部１５が変形して弾性を有する突起部１５と第１誘電体３１との接触領域が増加すると共に、第２誘電体３２が、その厚みを減じるように変形できる。

最後に、本開示に関した本願発明者のある意図について付言しておく。本開示は、弾性誘電体（即ち、「弾性特性を有する第１誘電体」）を用いることによって、可変形誘電体（即ち、「第２誘電体」）の容量変化をより有効に利用し、低荷重及び高荷重のリニアリティを制御する思想を有している。可変形誘電体の容量は誘電体の厚みに反比例し、低荷重では容量変化が小さいが高荷重では大きくなる。それゆえ、接触面積（即ち、「第１電極の弾性を有する突起部と第１誘電体との接触面積」）の変化に伴った容量変化とは反対の性質を有している。本開示では、かかる可変形誘電体を積極的に利用することで低荷重及び高荷重のリニアリティを制御することができる。

高荷重では“接触面積”が大きく圧力は分散し弾性電極（即ち、「第１電極の弾性を有する突起部」）が変形しにくいため、可変形誘電体の厚みの変化量も小さく高荷重での容量増加が小さくなりやすい。そこで、弾性誘電体（即ち、「弾性特性を有する第１誘電体」）を用いることによって、押圧時において押しつぶされた山型凸部（即ち「弾性を有する突起部」）を変形させながら弾性誘電体がそれを覆うことになり、弾性電極と弾性誘電体との接触面積（即ち、「第１電極の弾性を有する突起部と第１誘電体との接触面積」）が大きくなる、可変形誘電体の厚みが減少する、弾性誘電体の厚みが減少する等といった現象がもたらされ、それにより、高荷重領域においても高い容量変化率を実現できる。

尚、本開示において、感圧素子の高いリニアリティ特性は、２種類の静電容量を検知してセンシングすることによってもたらされ得る。具体的には、第１電極の突起部分（弾性を有する突起部）と第２電極間で生じる静電容量と、変形可能な誘電体（即ち、第２誘電体）の配置された部分で生じる静電容量の総和の静電容量を検知して、センシングすることによって、感圧素子として高いリニアリティ特性が得られる。

本開示の感圧素子は各種電子機器のセンサ素子として好適に利用できる。特に、簡易的な構造であるものの低荷重領域および高荷重領域の双方におけるリニアリティが好適に制御されるので、シート状であって変位量がマイクロメートルオーダーの感圧センサを実現できる。

より具体的にいえば、本開示の感圧素子は、車載機器（カーナビゲーション・システム、音響機器など）、スマートフォン、電子ペーパーなどの種々の電子機器に適用され、これまで以上にユーザーの利便性が図られたタッチセンサ素子として利用できる。

１０ 第１電極
１５ 第１電極の弾性を有する突起部
１５’ 弾性を有する突起部の最頂部分
１７ 第１電極の突起非設置部
２０ 第２電極
２０Ａ 第２電極の第１電極部分
２０Ｂ 第２電極の第２電極部分
３０ 誘電体
３１ 第１誘電体
３１Ａ 第１誘電体の第１誘電体部分
３１Ｂ 第１誘電体の第２誘電体部分
３２ 第２誘電体
５０ 支持基材
６０ 押圧基材
７０ スペーサ
１００ 感圧素子

Claims (15)

1. 弾性を有する少なくとも１つの突起部を含む第１電極、
   前記少なくとも１つの突起部を挟んで前記第１電極と対向する第２電極、および
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１誘電体と第２誘電体とを含む誘電体
   を備え、
   前記第１誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の最頂部分と前記第２電極との双方に接し、かつそれらの間に位置し、
   前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部を除く前記第１電極と前記第１誘電体との間に位置する、感圧素子。
2. 前記感圧素子の容量が、第１容量および第２容量を含み、
   前記第１容量が、前記少なくとも１つの突起部と前記第１誘電体とが接触している領域を含む第１コンデンサにおける静電容量であり、
   前記第２容量が、前記第１誘電体と前記第２誘電体とが接触している領域を含む第２コンデンサにおける静電容量である、請求項１に記載の感圧素子。
3. 前記感圧素子の容量特性が、前記第１容量および前記第２容量の各々の容量特性よりも高いリニアリティを有している、請求項２に記載の感圧素子。
4. 前記第１コンデンサが、前記少なくとも１つの突起部と、該少なくとも１つの突起部と対向する位置に存在する前記第２電極の第１電極部分と、該少なくとも１つの突起部と該第１電極部分との間に位置する前記第１誘電体の第１誘電体部分とから構成され、
   前記第２コンデンサが、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない部分と、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない前記部分と対向する位置に存在する前記第２電極の第２電極部分と、前記第１電極のうち前記少なくとも１つの突起部が設けられていない前記部分と該第２電極部分との間に位置する前記第１誘電体の第２誘電体部分および前記第２誘電体とから構成されている、請求項２または３に記載の感圧素子。
5. 前記少なくとも１つの突起部は、その幅が前記第２電極に向かって漸次減じられたテーパ形状を有する、請求項１から４のいずれかに記載の感圧素子。
6. 前記第２誘電体が、前記少なくとも１つの突起部の弾性変形に伴って変形する、請求項１から５のいずれかに記載の感圧素子。
7. 前記第２電極が、前記第１電極に対向する第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、
   前記第２主面に荷重が加えられる、請求項１から６のいずれかに記載の感圧素子。
8. 前記第２主面に荷重が加えられると、前記少なくとも１つの突起部の変形に伴って、前記少なくとも１つの突起部と前記第１誘電体との接触する領域の面積が増加する、請求項７に記載の感圧素子。
9. 前記第２主面に荷重が加えられると、前記第２誘電体が変形することにより前記第２誘電体の厚みが減少する、請求項７または８に記載の感圧素子。
10. 前記第１誘電体が、弾性特性を呈する、請求項１から９のいずれかに記載の感圧素子。
11. 前記第２主面に荷重が加えられると、前記少なくとも１つの突起部および前記第１誘電体の双方が変形する、請求項７に記載の感圧素子。
12. 前記第１誘電体が前記少なくとも１つの突起部よりも高い弾性率を有する、請求項１から１１のいずれかに記載の感圧素子。
13. 前記第１電極、前記第２電極、前記第１誘電体および前記第２誘電体のうち少なくとも１つが光透過性を有する、請求項１から１２のいずれかに記載の感圧素子。
14. 支持基材および押圧基材を更に備え、
    前記第１電極が、前記第２電極に対向する第３主面と、前記第３主面と反対側の第４主面とを有し、
    前記支持基材が前記第１電極の前記第４主面と接しており、
    前記押圧基材が前記第２電極の前記第２主面と接している、請求項７から９のいずれかに記載の感圧素子。
15. 前記第１電極と前記第２電極との間に配置されたスペーサを更に備える、請求項１から１４のいずれかに記載の感圧素子。

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