JP2018036229A - 感圧素子 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できる感圧素子を提供すること。
【解決手段】第１の電極１と誘電体２とが積層されて構成された細線１０と、該細線が平面状に組み合わされて構成された単位構造１１０と、複数の該単位構造が平面状に配置されて構成された面状素子２１０と、該面状素子の前記誘電体の側に第１の面３２０を対向させて設けられた導電性部材３２を含む第２の電極部材３と、を備え、前記第１の電極１と前記第２の電極部材３との間に外部から押圧力が加えられることによって、これらの電極間の静電容量が変化する感圧素子。
【選択図】図１

Description

本発明は感圧素子に関する。

従来から、感圧素子としては、感圧性とともに、伸張性、曲面装着性またはフレキシブル性等の特性を備えた素子が求められている。このような感圧素子においては、複数のセンサー部（素子部）と当該複数のセンサー部を電気的に接続する複数の配線部（接続部）とを有する感圧素子において、様々な構成を付与する技術が知られている（特許文献１〜３）。

具体的には、特許文献１においては、複数の開口部を形成することにより、全体形状を網目状として、伸張可能にする技術が提案されている。

特許文献２においては、接続部をクランク状とすることにより、両端に接続された素子部の相互位置関係を、３次元の自由度をもって変化させる技術が提案されている。

特許文献３においては、配線部を、センサー部（中心部）の周方向に湾曲させた形状とすることにより、感圧素子を伸縮自在とする技術が提案されている。

特開２００６−９０９８３号公報 特許第５５１９０６８号 特開２０１６−２７６２７号公報

本発明の発明者等は、従来の上記感圧素子では、センサー部と配線部とが区別され、配線部がセンサー機能を有さないため、押圧位置により押圧感度のバラツキが比較的大きくなることを見い出した。詳しくは、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、同じ面積の領域５００を押圧するときであっても、図１７Ａに示すように１つのセンサー部５０１を押圧する場合と、図１７Ｂに示すように４つのセンサー部５０１を押圧する場合とで、押圧感度に比較的大きな差が生じた。図１７Ａおよび１７Ｂは、従来の感圧素子におけるセンサー部および配線部の配置を示す模式的配置図の一例である。

そこで、押圧感度を安定化させるために、センサー部の寸法および間隔をかなり微細化することが考えられるが、微細化技術は煩雑であった。

本発明は、簡便な構成で、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できる感圧素子を提供することを目的とする。

本発明はまた、簡便な構成で、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できるとともに、伸縮も可能な感圧素子を提供することを目的とする。

本発明は、
第１の電極と誘電体とが積層されて構成された細線と、
該細線が平面状に組み合わされて構成された単位構造と、
複数の該単位構造が平面状に配置されて構成された面状素子と、
該面状素子の前記誘電体の側に第１の面を対向させて設けられた導電性部材を含む第２の電極部材と、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極部材との間に外部から押圧力が加えられることによって、これらの電極間の静電容量が変化する感圧素子に関する。

本発明の感圧素子は、簡便な構成で、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できる。

本発明の第１実施態様に係る感圧素子の模式的断面図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の面状素子の形状（細線の配置）の一例を示す模式的上面透視図である。 図２Ａの面状素子を構成する単位構造（右卍形状）を示す模式図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の面状素子の形状（細線の配置）の別の一例を示す模式的上面透視図である。 図３Ａの面状素子を構成する単位構造（渦巻き形状）を示す模式図である。 単位構造が有する形状の具体例を示す模式図である。 単位構造が有する形状の具体例を示す模式図である。 単位構造が有する形状の具体例を示す模式図である。 単位構造が有する形状の具体例を示す模式図である。 面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の一例である。 面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の別の一例である。 面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の別の一例である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子における第１コンデンサ部分の押圧時の容量変化特性を示す模式図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子における第２コンデンサ部分の押圧時の容量変化特性を示す模式図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子全体における押圧時の容量変化特性を示す模式図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子の別の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子のさらに別の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子のさらに別の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第１実施態様に係る感圧素子のさらに別の一例の別の一例における押圧時の導電性部材近傍の挙動を示す一部拡大図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施態様に係る感圧素子の製造方法における工程を示す模式的断面図である。 従来の感圧素子におけるセンサー部および配線部の配置を示す模式的配置図の一例である。 従来の感圧素子におけるセンサー部および配線部の配置を示す模式的配置図の一例である。

［感圧素子］
本発明の感圧素子は、センサー部に細線形状を持たせるとともに、配線部にセンサー機能を持たせたものである。

以下、本発明の感圧素子について、幾つかの実施態様により、図面を用いて詳しく説明するが、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。尚、本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”、“左右方向”および“表裏方向”はそれぞれ、図面紙上における、上下方向、左右方向および表裏方向に対応した方向に相当する。また特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。

＜第１実施態様＞
本実施態様に係る感圧素子は、図１に示すように、第１の電極１および誘電体２（以下、第１の誘電体２という）が積層されて構成された細線１０（以下、第１の細線１０という）からなる面状素子２１０（以下、第１の面状素子２１０という）および第２の電極部材３を備えている。このような感圧素子においては、第１の電極１と第２の電極部材３との間に外部から押圧力が加えられることによって、これらの電極間の静電容量が変化するため、その容量変化から押圧力を検知することができる。図１は本発明の第１実施態様に係る感圧素子の模式的断面図である。

面状素子２１０は詳しくは、例えば図２Ａおよび図３Ａに示すように、第１の細線１０が平面状に組み合わされて構成された単位構造１１０（以下、第１の単位構造１１０という）が複数で平面状に配置されて構成された素子である。本実施態様の感圧素子においては、面状素子２１０が上記のような構成を有するため、図２Ａおよび図３Ａに示すような面状素子２１０の上面平面視において、第１の電極１を含む第１の細線１０は一様分布するように形成される。その結果、不感部分を設けることなく感圧面を構成することができるため、本実施態様の感圧素子は、簡便な構成を有しながらも、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できる。第１の細線１０は面状素子２１０の領域内で一様分布するように形成されればよい。面状素子２１０の領域とは、感圧素子の感圧部（感圧領域）を構成する全ての第１の単位構造１１０について、直線により規定されるそれらの一群の外周縁における内側領域（図２Ａおよび図３Ａにおいて破線Ｅで示される領域）という意味であり、例えば、図２Ａにおいて当該一群の輪郭を構成する第１の細線１０の外周縁の内側領域のことである。感圧素子の感圧部は感圧が要求される領域である。図２Ａおよび図３Ａにおいていずれの面状素子２１０も９個の第１の単位構造１１０からなっているが、面状素子２１０を構成する第１の単位構造１１０の数は特に限定されるものではなく、面状素子２１０が感圧部を網羅および占有できる数であればよい。上面平面視とは、上面から見たときの平面図という意味であり、例えば、図１の感圧素子を、符号５で表される後述の第２のベース部材側（図１中、上方向）から見たときの透視図も包含する。図２Ａは本発明の第１実施態様に係る感圧素子の面状素子の形状（細線の配置）の一例を示す模式的上面透視図である。図３Ａは本発明の第１実施態様に係る感圧素子の面状素子の形状（細線の配置）の別の一例を示す模式的上面透視図である。

第１の細線１０が一様分布するように形成されるとは、具体的には、図２Ａおよび図３Ａに示すような面状素子２１０の領域内の細線部および非細線部について、細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）が５０％〜０％、好ましくは３０％〜０％である、という意味である。細線部とは、面状素子２１０において第１の細線１０が形成されている部分（領域）のことであり、例えば、図２Ａおよび図３Ａにおける破線Ｅの領域内の黒色部分を指す。非細線部とは、面状素子２１０において第１の細線１０が形成されていない部分（領域）のことであり、例えば、図２Ａおよび図３Ａにおける破線Ｅの領域内の白色部分を指す。

細線部の面積割合とは、細線部と非細線部との合計面積に対する細線部の面積の割合（％）のことである。細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）は以下の方法により測定することができる。まず、面状素子の領域内において任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形領域のうち、細線部の面積割合が最も高い領域と、最も低い領域とを決定し、これらの領域における細線部の面積割合（％）を測定する。細線部の面積割合が最も高い領域における細線部の面積割合（％）をＲ_Ｈ、細線部の面積割合が最も低い領域における細線部の面積割合（％）をＲ_Ｌとする。次いで、面状素子における細線部の全体面積を測定し、面状素子全体の面積（面状素子全体における細線部と非細線部との合計面積）で割った値を平均値Ｒ_Ａとする。これらの値から、以下の式に基づいて細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）を求める。

ｖ＝｛（Ｒ_Ｈ−Ｒ_Ｌ）／Ｒ_Ａ｝×１００

細線部の面積割合の平均値は通常、３０〜７０％であり、好ましくは（４０〜６０％である。細線部の面積割合の平均値は、上記細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）の測定方法における平均値（Ｒ_Ａ（％））のことである。

細線部の面積割合およびその平均値は、細線部の幅（太さ）を調整することにより、制御することができる。
細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）は、面状素子２１０を構成する単位構造１１０の形状（細線の配置）を選択することにより、制御することができる。

面状素子２１０を構成する単位構造１１０は、第１の細線１０が面状素子２１０の輪郭内で一様分布するように形成される限り、あらゆる形状を有していてもよい。単位構造の形状とは、単位構造の上面平面視において細線の配置により現れる形のことである。

単位構造１１０は通常、直線形状を有する細線および曲線形状を有する細線からなる群から選択される１または複数の細線から構成される。細線の形状は、上面平面視において細線が示す形状のことである。

単位構造１１０における第１の細線１０の配置は、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点から、対称形状を有することが好ましい。対称形状とは点対称形状および線対称形状を包含する形状のことであり、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点から点対称形状が好ましい。点対称形状とは、単位構造における特定の点を中心に１８０°回転させたとき、元の図形と一致する図形のことである。特定の点は通常、単位構造において細線部および非細線部を包含する領域（例えば、図２Ａおよび図３Ａにおける符号１１０で示される破線内の斜線領域）の中心点である。線対称形状とは、特定の直線を軸として図形を反転させると自らと重なり合う図形のことである。特定の直線は通常、単位構造において細線部および非細線部を包含する領域を均等に２分する中央線である。

点対称形状の一例として、図２Ａにおいて面状素子２１０を構成する単位構造１１０は図２Ｂに示す卍形状（右卍形状）を有しているが、左卍形状を有していてもよいし、またはそれらの類似形状を有していてもよい。また図３Ａにおいて面状素子２１０を構成する単位構造１１０は図３Ｂに示す渦巻き形状（右渦巻き形状）を有しているが、左渦巻き形状を有していてもよいし、またはそれらの類似形状を有していてもよい。なお、図２Ｂに示す卍形状を有する単位構造１１０は直線形状を有する複数の第１の細線のみから構成されている。図３Ｂに示す渦巻き形状を有する単位構造１１０は曲線形状を有する複数の第１の細線のみから構成されている。単位構造の形状とは、単位構造において細線の配置により現れる形のことである。図２Ｂは図２Ａの面状素子を構成する単位構造（右卍形状）を示す模式図である。図３Ｂは図３Ａの面状素子を構成する単位構造（右渦巻き形状）を示す模式図である。

単位構造１１０の対称形状（特に点対称形状）の具体例として、図２Ｂに示す卍形状および図３Ｂに示す渦巻き形状以外に、例えば、図４〜図７に示す「卍形状の類似形状」が挙げられる。図４〜図７は単位構造が有する形状の具体例を示す模式図である。

細線１０（細線部）の幅寸法は、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り特に限定されず、通常は５０〜１０００）μｍ、好ましくは１００〜５００μｍであり、例えば１つ例示すると３５０μｍがより好ましい。細線の幅寸法は一定であっても、または局所的に変化してもよいが、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点から、一定であることが好ましい。

１つの単位構造１１０内において、当該単位構造１１０を構成する複数の第１の細線１０は通常、例えば図２Ｂ、図３Ｂおよび図４〜図７に示すように、相互に連設されている。「連設」とは、複数の細線が単に電気的に接続されていることを意味するものではなく、複数の細線が後述する所定の積層構造を有したまま互いに連なって設けられていることを意味する。連設された複数の細線は電気的にも構造的にも連続して形成されている。従って、１つの単位構造１１０内においては、当該単位構造１１０を構成する複数の第１の細線１０は所定の断面構造を有しながら、少なくとも一部で電気的にも物理的にも連続して形成されている。

図２Ａおよび図３Ａにおいては、全ての隣接する単位構造間で、当該隣接する単位構造の第１の細線１０は連設されており、すなわち当該隣接する単位構造の第１の細線は所定の断面構造を有しながら連続して形成されている。このように全ての隣接する単位構造１１０の第１の細線１０が連設されている場合、通常は、例えば図８に示すように、１つの端子２５０が、当該面状素子２１０から引き出されたいずれか１つの引き出し配線に電気的に接続される。図８は面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の一例である。

第１の細線１０は、全ての隣接する単位構造間で連設されなければならないというわけではない。例えば端子の数等の回路構成に応じて、面状素子２１０（詳しくは第１の面状素子２１０を構成する第１の単位構造１１０）を、複数のセグメントに分割し、隣接するセグメント間で第１の細線を非連設としてもよい。すなわち隣接する単位構造間であっても、異なるセグメントに属する単位構造間では、第１の細線は連設されていなくてもよい。このとき、同じセグメントに属する隣接する単位構造間においては、当該隣接する単位構造の第１の細線１０は連設されており、すなわち当該隣接する単位構造の第１の細線は所定の断面構造を有しながら連続して形成されている。セグメントとは、端子の数に応じて分割される、複数の単位構造の一群のことであり、通常は１つのセグメントから１つの引き出し配線が引き出され、当該１つの配線に１つの端子が接続される。非連設とは物理的に不連続または電気的に非接続という意味である。

具体的には、例えば図９に示すように、ｘ軸方向で３つの端子２５０を利用する場合、面状素子２１０はｘ軸方向で３つのセグメント２６０に分割され、各セグメントの細線１０から引き出された引き出し配線が各端子２５０に電気的に接続される。このとき、各セグメント２６０内においては、ｙ軸方向で隣接する単位構造間で第１の細線１０は連設されている。これによりｘ軸方向の押圧位置を検知できる。図９は面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の別の一例である。

また例えば図１０に示すように、ｙ軸方向で３つの端子２５０を利用する場合、面状素子２１０はｙ軸方向で３つのセグメント２６０に分割され、各セグメントの細線１０から引き出された引き出し配線が各端子２５０に電気的に接続される。このとき、各セグメント２６０内においては、ｘ軸方向で隣接する単位構造間で第１の細線１０は連設されている。これによりｙ軸方向の押圧位置を検知できる。図１０は面状素子と端子との関係を示す模式図（回路構成図）の別の一例である。

隣接する単位構造間で第１の細線１０が連設されるとき、隣接する単位構造１１０の第１の細線１０は、連設用細線を介して、電気的に連設されていてもよい。例えば図２Ａ、図９および図１０において、連設用細線の一例を、破線内の斜線で示される領域３００の黒色部分で示す。これらの図において、１つの連設用細線は３本の直線形状の細線からなっている。連設用細線は、直線形状を有する細線および曲線形状を有する細線ならびにこれらの複合線からなる群から選択される１または複数の細線から構成されてよいが、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点からは、直線形状を有する複数の細線のみから構成されることが好ましい。連設用細線は、各単位構造を構成する第１の細線１０と同様の断面構造を有する。図３Ａに示すように、隣接する単位構造１１０の第１の細線１０は、連設用細線を介することなく、直接的かつ電気的に連設されていてもよい。

第１の細線１０は第１の電極１と第１の誘電体２とが積層されたものである。すなわち、第１の電極１の上に第１の誘電体２が積層されて第１の細線１０が形成される。

第１の電極１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１の電極１は、導電層、樹脂構造体、または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。導電層は、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。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。導電性フィラーは、導電層を構成し得る材料として例示した同様の上記材料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の電極１はまた、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電極であってもよい。第１の電極１の材質は、例えば１０^８Ｐａ以上の弾性率を有している。「導電特性」について、第１の電極１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い抵抗率を有していればよい。

第１の電極１の厚みは、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り特に限定されず、通常は１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍであり、例えば１つ例示すると３０μｍがより好ましい。

第１の誘電体２は通常、第１の電極１の上のみに形成される。第１の誘電体２は層形態を有していてもよい。

第１の誘電体２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の誘電体２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の誘電体２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の誘電体２は、剛性特性を有するものであってよく、あるいは、弾性特性を有するものであってもよい。本明細書中、剛性特性とは、外力による変形に対して抵抗する特性をいう。弾性特性とは、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いう。

第１の誘電体２は、押圧時にて導電性部材３２（特に突起部３２１）よりも変形しないように、導電性部材３２（特に突起部３２１）よりも高い弾性率を有していてもよい。例えば、導電性部材３２（特に突起部３２１）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の誘電体２が有していてもよい。同様にして、第１の誘電体２は、押圧時に導電性部材３２（特に突起部３２１）よりも変形しないように、導電性部材３２（特に突起部３２１）の変形量よりも薄膜であってもよい。第１の誘電体２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の誘電体２の厚みは、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り特に限定されず、通常は０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜２０μｍであり、例えば１つ例示すると７．５μｍがより好ましい。

第２の電極部材３は導電性部材３２を含み、当該導電性部材３２は面状素子２１０の第１の誘電体２の側に第１の面３２０を対向させて設けられている。導電性部材３２は、第１の面３２０に複数の突起部３２１を有してもよい。突起部３２１は、例えば図１に示すように、導電性部材３２のベース部分から第１の電極１に向かって突出する形態を有している。換言すれば、導電性部材３２は、そのベース部分から第１の電極１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。導電性部材３２の突起部３２１の個数は通常、少なくとも１つである。突起部３２１が２つ以上設けられており、それゆえ、導電性部材３２は複数の突起部３２１を有していてもよい。複数の突起部３２１が設けられている態様に起因して、導電性部材３２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突起部３２１に相当する。

導電性部材３２の突起部３２１はテーパ形状を有していてもよい。具体的には、導電性部材３２の突起部３２１は、その幅寸法が第１の電極１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、例えば突起部３２１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。

突起部３２１の高さ寸法は、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り、いずれの寸法であってよい。また、複数の突起部３２１は規則正しく配列されていてもよい。複数の突起部３２１のピッチ寸法もまた、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り、特に制限はない。

導電性部材３２（特にベース部分）の厚みは、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り特に限定されず、通常は１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍであり、例えば１つ例示すると１５０μｍがより好ましい。

導電性部材３２は、図１において、第１の細線１０と同等の幅で形成されているが、これに限定されるものではなく、通常は第１の細線１０よりも広い領域で形成されていてもよい。詳しくは、例えば、感圧素子の上面平面視において、感圧素子の全面にわたって、導電性部材３２が形成されていてもよい。このとき導電性部材３２と第１のベース部材４とが直接的に接触する部分が生じてもよい。

導電性部材３２（特に突起部３２１）は、弾性特性を有するものであってよく、あるいは、剛性特性を有するものであってもよい。感圧素子の伸縮性の観点から、導電性部材３２（特に突起部３２１）は弾性特性を有することが好ましい。

導電性部材３２（特に突起部３２１）が弾性特性を有する場合、当該導電性部材３２（特に突起部３２１）は弾性電極部材に相当し、伸縮性部材とも称されうる。弾性型導電性部材３２は、「弾性特性（特に「突起部３２１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、弾性型導電性部材３２（特に突起部３２１）は、樹脂材料（特にゴム材料）およびその樹脂材料内に分散した導電性フィラーからなる導電性樹脂から構成されたものであってよい。好ましい弾性型導電性部材３２（特に突起部３２１）は、ゴム材料およびそのゴム材料内に分散した導電性フィラーからなる導電性ゴムから構成される。弾性型導電性部材３２が導電性ゴムから構成されることにより、押圧力を効果的に検出でき、また押圧時の押圧感を演出できる。樹脂材料としては、例えば、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種の樹脂材料であってよい。ゴム材料としては、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等から成る群から選択される少なくとも１種のゴム材料であってよい。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（特にゴム構造材）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導電性部材３２であってもよい。導電性部材３２が突起部３２１を有する場合、導電性部材３２は突起部３２１を包含する概念で用いるものとする。

弾性型導電性部材３２の弾性率、特に、弾性を有する突起部３２１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、突起部３２１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材料（ゴム材料）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、導電性部材３２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材料（ゴム材料）との相対的割合を変更することによって調整できる。

弾性を有する突起部３２１がテーパ形状を有することによって、突起部３２１が好適に弾性変形することになり、それゆえ、突起部３２１と第１の誘電体２との接触領域の増加が好適にもたらされることになる。

導電性部材３２（特に突起部３２１）が剛性特性を有する場合、当該導電性部材３２（特に突起部３２１）は剛性電極部材に相当し得る。剛性型導電性部材３２は、「剛性特性（特に「突起部３２１における剛性特性）」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。剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）は、例えば、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）によっても変形しないような、約１０^８Ｐａ超、特に１０^８Ｐａ超１０^１１Ｐａ以下の弾性率、例えば１つ例示すると約５×１０^８Ｐａの弾性率、を有していればよい。「導電特性」について、導電性部材３２（特に突起部３２１）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い抵抗率を有していればよい。

剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）は、例えば、金属体から構成されたものであってもよいし、ガラス体およびその表面に形成された導電層および／またはその中に分散された導電性フィラーから構成されたものであってもよいし、または樹脂体およびその表面に形成された導電層および／またはその樹脂体内に分散された導電性フィラーから構成されたものであってよい。金属体は、金属からなる電極部材であり、すなわち導電性部材３２（特に突起部３２１）は実質的に金属からなるものでよい。金属体は、例えば、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種の金属を含んで成る。ガラス体は、酸化ケイ素の網目状構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等から成る群から選択される少なくとも１種のガラス材料を含んで成るものであってよい。樹脂体は、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。ガラス体および樹脂体の導電層は、金属体を構成し得る金属と同様の金属の群から選択される少なくとも１種の金属を蒸着させてなる層であってもよいし、または導電性インクの塗布などによって形成されてなる層であってもよい。ガラス体および樹脂体の導電性フィラーは、金属体を構成し得る金属と同様の金属の群から選択される少なくとも１種の金属を含んで成るものであってよい。

例えば、剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）が金属体から構成される場合、またはガラス体および導電層および／または導電性フィラーから構成される場合、その弾性率は通常、上記範囲内である。また例えば、剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）が樹脂体および導電層および／または導電性フィラーから構成される場合、その弾性率は、樹脂体を構成する樹脂材料の重合度および化学構造の設計、当該樹脂材料と導電性フィラーの相対的割合を変更することによって調整できる。

また例えば、剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）が金属体から構成される場合、またはガラス体または樹脂体および導電層から構成される場合、その抵抗率は通常、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い抵抗率を有している。また例えば、剛性型導電性部材３２（特に突起部３２１）がガラス体または樹脂体および導電性フィラーから構成される場合、その抵抗率は、ガラス体を構成するガラス材料または樹脂体を構成する樹脂材料と導電性フィラー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の細線１０は通常、第１の誘電体２が積層された側と反対側の第１の電極１の面に、支持層７（以下、第１の支持層７という）を有するが、必ずしも有さなければならないというわけではない。第１の細線１０が第１の支持層７を有することにより、押圧位置による押圧感度のバラツキを十分に低減しつつ、第１の電極１に加わる応力を軽減でき、信頼性を向上できる。本実施態様の感圧素子は、当該感圧素子の上面平面視における全範囲にわたって、第１の支持層７を有することを妨げるものではないが、伸縮性の観点から、第１の細線１０の直下のみに第１の支持層７を有することが好ましい。

第１の支持層７は、第１の電極１および第１の誘電体２を支持できる限りあらゆる材料から構成されていてもよい。あくまでも例示にすぎないが、第１の支持層７は、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂）、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフテレート樹脂）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等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の支持層７の厚みは、第１の電極１に加わる応力を軽減できる限り特に限定されず、通常は１０〜１００μｍであり、感圧素子の３次元曲面への密着性の観点から好ましくは３０〜５０μｍであり、例えば１つ例示すると４０μｍがより好ましい。

本実施態様の感圧素子は通常、図１に示すように、第１のベース部材４および第２のベース部材５をさらに備えている。
第１のベース部材４は、面状素子２１０の第１の電極１の側に積層される部材である。
第２のベース部材５は、第２の電極部材３における導電性部材３２の第１の面３２０と反対側の第２の面３２２の側に積層される部材である。

第１のベース部材４または第２のベース部材５の少なくとも一方は、感圧素子において直接的に押圧され得る部材である。第１のベース部材４または第２のベース部材５の少なくとも一方、好ましくは両方は、外部からの押圧力を第１の電極１と第２の電極部材３との間に伝達できる材料から構成されていればよい。そのような材料として、例えば、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂）、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフテレート樹脂）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。

第１のベース部材４または第２のベース部材５の少なくとも一方、好ましくは両方は、感圧素子の伸縮性の観点から、伸縮性を有する材料、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料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のベース部材４および第２のベース部材５の厚みは、外部からの押圧力を第１の電極１と第２の電極部材３との間に伝達できる限り特に限定されず、通常はそれぞれ独立して１０〜２００）μｍであり、感圧素子の３次元曲面への密着性の観点から好ましくは３０〜１００μｍであり、例えば１つ例示すると４０μｍがより好ましい。

本実施態様の感圧素子はスペーサー６を有しているが、必ずしも有さなければならないというわけではない。本実施態様の感圧素子はスペーサー６を第１の電極１の上に有しているが、本実施態様の感圧素子は第１の電極１以外の部材、例えば、第１の支持層７、の上に有してもよい。感圧素子の曲面への貼付時において第１の誘電体２と第２の電極部材３との接触を回避する観点からは、本実施態様の感圧素子はスペーサー６を有することが好ましい。スペーサー６により、第１の誘電体２と第２の電極部材３との間に空隙部（空気部）３１を確保することができる。

本実施態様の感圧素子は、好ましくは図１に示すように、第２の電極部材３と第１の細線１０との間に空隙部３１を有しているが、必ずしも空隙部３１を有さなければならないというわけではない。すなわち、導電性部材３２の突起部３２１の最頂部分が第１の誘電体２と接触していてもよい。感圧素子が当該空隙部３１を有することにより、感圧素子を曲面に貼付したときでも、第１の誘電体２と第２の電極部材３との接触を回避することができるため、貼付による誤検知を防止できる。

スペーサー６は、第１の細線１０に対する導電性部材３２の配置を確定することができる。スペーサー６は、第１の電極１と第２の電極部材３との間の容量変化に影響を与えない限り、あらゆる材料から成っていてもよい。スペーサー６は、例えば、絶縁性樹脂材（ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂および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。スペーサー６は、柱状（ドット状）に形成されてもよいし、または当該柱状が所定の方向に連なってなる壁状（板状）に形成されてもよい。

スペーサー６は、図１において、第１の細線１０の両端部に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、導電性部材３２が前述のように第１の細線１０よりも広い領域で形成される場合、スペーサー６は、第１の細線１０に対する導電性部材３２の配置を確定することができる限り、好ましくは導電性部材３２との接触により空隙部３１を確保できる限り、他の領域に形成されてもよい。

スペーサー６の厚み（高さ）は、外部からの押圧力により第１の電極１と第２の電極部材３との間の静電容量が変化する限り特に限定されず、通常は１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍであり、例えば１つ例示すると５０μｍがより好ましい。

容量変化の検出は通常、図１に示すように、第１の電極１から引き出された配線と導電性部材３２から引き出された配線との間に電気的に接続された計測系８により行われる。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。

（容量変化特性）
本実施態様では、第２のベース部材５の外面５０側が感圧素子の押圧側となっている。例えば、図１に示すように、感圧素子１００Ａの「Ｘ側」（図中の上側）および「Ｙ側」（図中の下側）という互いに対向する側部でいえば、「Ｘ側」が押圧側となる。かかる態様において本実施態様の感圧素子は、第２のベース部材５の外面５０側からその内面側に向かって押圧される、即ち、感圧素子１００Ａの「Ｘ側」からＹ側へと向かって押圧されることになる。

例えば、第２の電極部材３（特に突起部３２１）が弾性特性を有し、かつ第１の誘電体２が剛性特性を有する場合、押圧側（Ｘ側）から押圧されると、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように弾性を有する突起部３２１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る。その結果、弾性を有する突起部３２１と第１の誘電体２との接触面積Ｓが増加すると共に、空隙部３１はその厚みｄを減じるように変形する。

一方、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。

［式中、ε〔ｐＦ／ｍ〕は誘電体の誘電率、Ｓ〔ｍ^２〕は突起部３２１と第１誘電体２との接触面積、ｄ〔ｍ〕は空隙部３１の厚み、Ｅ〔Ｐａ〕はヤング率、ｅはひずみである。］

他方、第１の電極１、第１の誘電体２および導電性部材３２を含む部分はコンデンサと見なすことができる。このようなコンデンサにおいて、突起部３２１と第１の誘電体２との接触領域を含む部分を第１コンデンサ部、当該接触領域を含まない部分を第２コンデンサ部と呼ぶとき、第１コンデンサ部の静電容量および第２コンデンサ部の静電容量はそれぞれ図１２Ａおよび図１２Ｂに示すような挙動を示す。詳しくは、第１コンデンサ部の静電容量は、図１２Ａに示すように、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２コンデンサ部の静電容量は、図１２Ｂに示すように、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。それゆえ、図１２Ｃに示すように、当該感圧素子は低荷重領域および高荷重領域において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コンデンサ部」と「第２コンデンサ部」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。

また例えば、第２の電極部材３（特に突起部３２１）が弾性特性を有し、かつ第１の誘電体２が弾性特性を有する場合、押圧側（Ｘ側）から押圧されると、図１３に示すように、弾性を有する突起部３２１の少なくとも一部が第１の誘電体２に食い込むように第１の誘電体２が変形すると共に、弾性を有する突起部も変形する。その結果、弾性を有する突起部３２１と第１の誘電体２との接触面積Ｓが増加すると共に、空隙部３１はその厚みｄを減じるように変形する。そのため、このような場合においても、上記と同様に、当該感圧素子は低荷重領域および高荷重領域において高いリニアリティ特性を呈することができる。

また例えば、第２の電極部材３（特に突起部３２１）が剛性特性を有し、かつ第１の誘電体２が弾性特性を有する場合、押圧側（Ｘ側）から押圧されると、図１４Ａ〜図１４Ｂに示すように、突起部３２１の一部が少なくとも第１の誘電体２に食い込むように第１の誘電体２が弾性変形する。その結果、突起部３２１と第１の誘電体２との接触面積Ｓが増加すると共に、空隙部３１はその厚みｄを減じるように変形する。そのため、このような場合においても、上記と同様に、当該感圧素子は低荷重領域および高荷重領域において高いリニアリティ特性を呈することができる。このとき、第１の電極１は弾性特性または剛性特性のいずれの特性を有していてもよいが、リニアリティ特性の向上の観点から、第１の電極１も「弾性特性」を有し、感圧素子への荷重付加により、図１４Ｃに示すように、第１の誘電体２および第１の電極１が弾性変形してもよい。

また例えば、第２の電極部材３（特に突起部３２１）が剛性特性を有し、第１の誘電体２が剛性特性を有する場合においても、当該感圧素子は本発明の範囲内である。但し、この場合においては、突起部３２１と第１の誘電体２との接触領域の面積Ｓが増加し難いため、容量変化特性についてリニアリティはあまり向上するものではないが、厚みｄの減少に起因する容量変化は認められるため、押圧位置による押圧感度のバラツキをより十分に低減できる。

（第１実施態様に係る感圧素子の伸縮性）
本実施態様の感圧素子が以下の構成を有するとき、当該感圧素子自体が全体として伸縮性を有する。伸縮性とは、伸張性および収縮性の両方を合わせ持つ特性のことである。そのため、当該感圧素子は３次元曲面への密着性に優れている。
・第１の支持層７が第１の細線１０の直下のみに形成される；
・導電性部材３２が弾性特性を有する；
・第１のベース部材４または第２のベース部材５の両方が伸縮性を有する材料から構成される。

詳しくは、当該感圧素子においては、各単位構造の細線相互の間隔、すなわち隣接する細線間の距離は面方向の外力により局所的に変化し得る。より詳しくは、各単位構造の当該距離は面方向の引張（伸張）により局所的に大きくなる。面方向とは、例えば図１における感圧素子の高さ（厚み）方向に対する垂直な面におけるあらゆる方向という意味である。他方、引張のための外力を除去すると、第１のベース部材４または第２のベース部材５を構成する材料に基づく伸縮性により収縮し、当該距離は引張前の初期の距離に戻る。そのため、当該感圧素子自体が全体として伸縮性を有し、３次元曲面への優れた密着性が発現する。

（第１実施態様に係る感圧素子の製造方法）
第１実施態様に係る感圧素子は、第２の電極部材３が細線３０を含まないこと以外、後述する第２実施態様に係る感圧素子の製造方法と同様の方法により製造することができる。

＜第２実施態様＞
本実施態様に係る感圧素子は、第２の電極部材３の構造が異なること以外、第１実施態様にかかる感圧素子１００Ａと同様である。本実施態様に係る感圧素子は、以下に特記すること以外、第１実施態様にかかる感圧素子１００Ａと同様である。

本実施態様に係る感圧素子１００Ｂにおいては、図１５に示すように、第２の電極部材３が導電性部材３２だけでなく、更なる面状素子（以下、単に第２の面状素子という）２３０を含む。これにより、導電性部材３２の電気抵抗が比較的大きい場合（特に、導電性部材３２が導電性ゴムから構成される場合）であっても、容量変化をより十分な精度で検出できる。第２の電極部材３は、導電性部材３２の第１の面３２０と反対側の第２の面３２２に第２の面状素子２３０を有する。

第２の面状素子２３０は、導電層を有する限り特に限定されず、必ずしも更なる細線（以下、単に第２の細線という）３０からなることを要さず、比較的広い領域で導電層を有するものであってもよいが、押圧位置を検知する観点からは、第２の細線３０からなることが好ましい。

第２の細線３０は、更なる誘電体（以下、単に第２の誘電体という）３３と導電層３４とが積層されて構成されている。
第２の誘電体３３は、第１の誘電体２と同様であり、上記で説明された第１の誘電体２の中から独立して選択されればよい。
導電層３４は、第１の電極１の説明で記載した導電層のことである。導電層３４を用いることにより、導電性部材３２の電気抵抗が比較的大きい場合（特に、導電性部材３２が導電性ゴムから構成される場合）であっても、容量変化をより十分な精度で検出できる。

第２の細線３０は、第２の誘電体３３が積層された側と反対側の導体層３４の面に更なる支持層（以下、単に第２の支持層という）３５を有することが好ましい。第２の細線３０が第２の支持層３５を有することにより、押圧位置による押圧感度のバラツキを十分に低減しつつ、第２の電極部材３に加わる応力を軽減でき、信頼性を向上できる。第２の支持層３５は、第１の支持層７と同様であり、上記で説明された第１の支持層７の中から独立して選択されればよい。例えば、本実施態様の感圧素子は、当該感圧素子の上面平面視における全範囲にわたって、第２の支持層３５を有することを妨げるものではないが、伸縮性の観点から、第２の細線３０の直上のみに第１の支持層７を有することが好ましい。

第２の面状素子２３０が第２の細線３０からなる場合、第２の面状素子２３０は第２の細線３０と、当該第２の細線３０が平面状に組み合わされて構成された更なる単位構造（以下、単に第２の単位構造という）１３０と、を有する。この場合、第２の面状素子２３０は、第１の電極１の代わりに導電層３４を用いること、第１の誘電体２の代わりに第２の誘電体３３を用いること、第１の単位構造１１０の代わりに第２の単位構造１３０を用いること以外、第１の面状素子２１０と同様である。

第２の単位構造１３０は、第１の細線１０の代わりに、第２の細線３０を用いること以外、第１の単位構造１１０と同様である。例えば、第２の単位構造１３０の形状（細線の配置）は第１の単位構造１１０における形状（細線の配置）と同様である。第２の単位構造１３０の形状は、上記で説明された第１の単位構造１１０の形状の中から独立して選択されればよい。第２の細線３０は、上記で説明された第１の細線１０の中から独立して選択されればよい。

例えば、第２の単位構造１３０は、第１の単位構造１１０と同様に、直線形状を有する細線および曲線形状を有する細線からなる群から選択される１または複数の細線から構成されてよいが、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点から、直線形状を有する複数の細線のみから構成されることが好ましい。第２の単位構造１３０を構成する複数の細線は相互に連設されていることが好ましい。

第２の面状素子２３０を構成する全ての隣接する単位構造間において、当該隣接する単位構造の細線は、第１の面状素子２１０を構成する隣接する単位構造の細線と同様に、連設されていてもよい。第２の面状素子２３０において隣接する単位構造の細線は、第１の面状素子２１０において隣接する単位構造の細線と同様に、連設用細線を介して、連結されていてもよい。

第２の面状素子２３０が第２の細線３０からなる場合、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点から、当該第２の細線３０は第１の面状素子２１０における第１の細線１０と同様に、面状素子２３０の上面平面視において、一様分布するように形成されることが好ましい。第２の面状素子２３０は、第１の面状素子２１０と同様に、細線部および非細線部を有する。

具体的には、第２の面状素子２３０の領域内の細線部および非細線部について、細線部の面積割合のバラツキ（ｖ’）は独立して、面状素子２１０の領域内の細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）と同様の上記範囲内であればよい。詳しくは、第２の面状素子２３０において細線部の面積割合のバラツキ（ｖ’）は５０％〜０％、好ましくは３０％〜０％である。

面状素子２３０の領域内の細線部の面積割合の平均値は独立して通常、面状素子２１０の領域内の細線部の面積割合の平均値と同様の上記範囲内である。詳しくは第２の面状素子２３０において細線部の面積割合の平均値は通常、３０〜７０％であり、好ましくは４０〜６０％である。

面状素子２３０における細線部の面積割合およびその平均値は、細線３０の細線部について測定すること以外、面状素子２１０における細線部の面積割合およびその平均値と同様の方法により求めることができる。

面状素子２３０を構成する単位構造１３０は、面状素子２１０を構成する単位構造１１０と同様に、第２の細線３０が面状素子の領域内で一様分布するように形成される限り、あらゆる形状を有していてもよい。

第２の単位構造１３０は、第２の細線３０について、第１の単位構造１１０の第１の細線１０と同様に、通常は直線形状を有する細線および曲線形状を有する細線からなる群から選択される１または複数の細線から構成されるが、押圧位置による押圧感度のバラツキの更なる低減の観点からは、直線形状を有する複数の細線のみから構成されることが好ましく、対称形状（特に点対称形状）を有することがより好ましい。

単位構造１３０は、単位構造１１０と同様に、例えば、卍形状（右卍形状および左卍形状）、渦巻き形状（右渦巻き形状および左渦巻き形状）、図４〜図７に示す「卍形状の類似形状」を有していてもよい。

第２の面状素子２３０は、第２の誘電体３３が導電性部材３２と導電層３４との間に配置されるように、使用される。これにより、導電性部材３２と導電層３４とが直接的に接触するときに生じる電気抵抗（接触抵抗）を低減することができる。

本実施態様においては通常、第１の細線１０の少なくとも一部と第２の細線３０の少なくとも一部とが対向するように配置され、当該対向した部分の第１の細線１０と第２の細線３０との間に導電性部材３２が配置されている。これにより、静電容量の変化を検知することができる。

本実施態様において容量変化の検出は通常、図１５に示すように、第１の電極１から引き出された配線と第２の電極部材３の導電層３４から引き出された配線との間に電気的に接続された計測系８により行われる。

本実施態様の感圧素子は、第１実施態様の感圧素子と同様に、第２の電極部材３（特に突起部３２１）および第１の誘電体２の弾性特性または剛性特性を選択することにより、低荷重領域および高荷重領域において高いリニアリティ特性を呈することができる。

本実施態様において、第１の面状素子２１０および第２の面状素子２３０を複数のセグメントに分割し、隣接するセグメント間で細線を非連設とし、第１の面状素子２１０のセグメントの主方向と第２の面状素子２３０のセグメントの主方向とを交差させることにより、押圧位置の検知も可能となる。

例えば、第１の面状素子２１０（詳しくは第１の面状素子２１０を構成する複数の第１の単位構造１１０）を、図９に示すように、ｘ軸方向で複数のセグメントに分割し、隣接するセグメント間で第１の細線１０は非連設とする。各セグメントの細線１０から引き出された引き出し配線は各端子２５０に電気的に接続させる。第２の面状素子２３０（詳しくは第２の面状素子２３０を構成する複数の第２の単位構造１３０）を、図１０に示すように、ｙ軸方向で複数のセグメントに分割し、隣接するセグメント間で第２の細線３０は非連設とする。各セグメントの細線３０から引き出された引き出し配線は各端子２５５に電気的に接続させる。第１の面状素子２１０由来の各端子２５０と第２の面状素子２３０由来の各端子２５５との間で計測系８を電気的に接続させることにより、押圧力だけでなく、押圧位置も検知可能となる。各セグメントにおいて隣接する第２の単位構造間で、当該隣接する第２の単位構造の第２の細線は連設されている。

（第２実施態様に係る感圧素子の伸縮性）
本実施態様の感圧素子が以下の構成を有するとき、当該感圧素子自体が全体として伸縮性を有する。そのため、当該感圧素子は３次元曲面への密着性に優れている。
・第１の支持層７が第１の細線１０の直下のみに形成される；
・導電性部材３２が弾性特性を有する；
・第１のベース部材４または第２のベース部材５の両方が伸縮性を有する材料から構成される；
・第２の面状素子２３０が第２の細線３０からなる；
・第２の支持層３５が第２の細線３０の直上のみに形成される；

詳しくは、当該感圧素子においては、第１の面状素子２１０においても、第２の面状素子２３０においても、各単位構造の細線相互の間隔、すなわち隣接する細線間の距離は面方向の外力により局所的に変化し得る。換言すると、第１の単位構造１１０における第１の細線１０相互の間隔、すなわち隣接する第１の細線１０間の距離は面方向の外力により局所的に変化でき、かつ第２の単位構造１３０における第２の細線３０相互の間隔、すなわち隣接する第２の細線３０間の距離が面方向の外力により局所的に変化できる。より詳しくは、第１の面状素子２１０においても、第２の面状素子２３０においても、各単位構造の当該距離は面方向の引張（伸張）により局所的に大きくなる。他方、第１の面状素子２１０においても、第２の面状素子２３０においても、引張のための外力を除去すると、第１のベース部材４または第２のベース部材５を構成する材料等に基づく伸縮性により収縮し、当該距離は引張前の初期の距離に戻る。そのため、当該感圧素子自体が全体として伸縮性を有し、３次元曲面への優れた密着性が発現する。

（第２実施態様に係る感圧素子の製造方法）
第２実施態様に係る感圧素子の製造方法について説明する。図１６Ａ〜図１６Ｒにはある１つの好適な態様に従った第２実施態様に係る感圧素子の製造方法の概略工程を模式的に示している。以下、各工程を経時的に説明する。

〈第１の電極を形成するための電極用シートの準備工程〉
まず、図１６Ａに示すように、第１の電極１を形成するための電極用シート４０１を準備する。電極用シート４０１としては、第１の電極１を構成し得る材料からなるシートを用いる。

〈細線用積層体の製造工程〉
電極用シート４０１の両面にそれぞれ、スペーサー６を形成するためのスペーサー用シート４０６および第１の支持層７を形成するための支持層用シート４０７を積層し、図１６Ｂに示すように、細線用積層体４０５を得る。例えば、スペーサー６および支持層７が共にポリイミド樹脂から構成される場合、スペーサ用シート４０６および支持層用シート４０７として、感光性ポリイミド永久フィルムレジストを用いる。

〈スペーサーおよび支持層の形成工程〉
細線用積層体４０５を、例えばフォトエッチング法に供し、図１６Ｃに示すように、スペーサー６および支持層７を形成する。詳しくは、スペーサ用シート４０６におけるスペーサー部分および支持層用シート４０７における支持層部分を露光することにより、ポリイミドを生成させる。その後、非露光部分を有機溶剤等により溶解および除去する。

〈補助フィルムレジスト（補助フィルム）の貼着工程〉
図１６Ｄに示すように、電極用シート４０１のスペーサー６形成面に、補助フィルムレジスト４１０を貼着する。補助フィルムレジストは、次工程において第１の電極１を形成したとき、細線前駆体４１５の取り扱いを容易にする。

〈第１の電極の形成工程〉
図１６Ｅに示すように、例えばウェットエッチング法により第１の電極１を形成する。詳しくは、支持層７をレジスト層として利用する。より詳しくは、電極用シート４０１の露出部分をエッチング液により溶解および除去し、第１の電極１を形成する。

〈ラミネートフィルム（補助フィルム）の除去工程〉
図１６Ｆに示すように、補助フィルムレジスト４１０を除去する。詳しくは、補助フィルムレジスト４１０を、これを溶解可能な溶剤と接触させることにより、補助フィルムレジスト４１０を除去すればよい。

〈第１の誘電体の形成工程〉
図１６Ｇに示すように、例えば電着法により第１の電極１の上に第１の誘電体２を形成し、下部電極部前駆体４２０を得る。詳しくは、細線前駆体４１５を電着塗料溶液に浸漬させ、細線１と溶液の浴槽を電極として電圧を加え、電着層を析出させることにより誘電体を形成する。

〈第１のベース部材の貼着工程〉
図１６Ｈに示すように、下部電極部前駆体４２０の支持層７の面に、第１のベース部材４を貼着する。第１のベース部材４の貼着方法は特に限定されず、例えば、アクリル系やシリコーン系等の粘着剤を使用してもよい。

〈導電性部材の設置工程〉
図１６Ｉに示すように、導電性部材３２を、下部電極部前駆体４２０の第１の誘電体２およびスペーサー６の上に設置し、下部電極部４３０を得る。設置方法は特に限定されず、例えば、単に載置する方法が挙げられる。導電性部材３２の寸法は特に限定されず、例えば、細線の幅よりも広い導電性部材３２を用いる場合には、導電性部材３２と第１のベース部材４とが直接的に接触する部分が生じてもよい。

導電性部材３２は例えば、ナノインプリント技術、フォトリソエッチング技術および現像・剥離技術により製造することができる。好ましくはナノインプリント技術が使用される。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。

〈導電層を形成するための電極用シートの準備工程〉
図１６Ｊに示すように、導電層３４を形成するための電極用シート４３４を準備する。電極用シート４３４としては、導電層３４を構成し得る材料からなるシートを用いる。

〈細線用積層体の製造工程〉
図１６Ｋに示すように、電極用シート４３４の片面に、第２の支持層３５を形成するための支持層用シート４３５を積層し、細線用積層体４４０を得る。例えば、支持層３５がポリイミド樹脂から構成される場合、支持層用シート４３５として、感光性ポリイミド永久フィルムレジストを用いる。感光性ポリイミド永久フィルムレジストは、上記した支持層用シート４３５の積層方法と同様の方法により、積層することができる。

〈支持層の形成工程〉
細線用積層体４４０を、例えばフォトエッチング法に供し、図１６Ｌに示すように、支持層３５を形成する。詳しくは、支持層用シート４３５における支持層部分を露光することにより、ポリイミドを生成させる。その後、非露光部分を有機溶剤等により溶解および除去する。

〈補助フィルムレジスト（補助フィルム）の貼着工程〉
図１６Ｍに示すように、電極用シート４３４における支持層３５の形成面とは反対の面に、補助フィルムレジスト４５０を貼着する。補助フィルムレジストは、次工程において導電層３４を形成したとき、細線前駆体４５５の取り扱いを容易にする。補助フィルムレジストとしては、上記した補助フィルムレジスト４１０と同様のものを使用できる。補助フィルムレジスト４５０の貼着方法は、上記した補助フィルムレジスト４１０の貼着方法と同様の方法を採用してもよい。

〈導電層の形成工程〉
図１６Ｎに示すように、例えばウェットエッチング法により導電層３４を形成する。詳しくは、支持層３５をレジスト層として利用する。より詳しくは、電極用シート４３４の露出部分をエッチング液により溶解および除去し、導電層３４を形成する。

〈補助フィルムレジスト（補助フィルム）の除去工程〉
図１６Ｏに示すように、補助フィルムレジスト４５０を除去する。詳しくは、補助フィルムレジスト４５０を、これを溶解可能な溶剤と接触させることにより、補助フィルムレジスト４５０を除去すればよい。

〈第２の誘電体の形成工程〉
図１６Ｐに示すように、例えば電着法により導電層３４の上に第２の誘電体３３を形成し、上部電極部前駆体４６０を得る。詳しくは、細線前駆体４５５を電着塗料溶液に浸漬させ、細線１と溶液の浴槽を電極として電圧を加え、電着層を析出させることにより誘電体を形成する。

〈第２のベース部材の貼着工程〉
図１６Ｑに示すように、上部電極部前駆体４６０の支持層３５の面に、第２のベース部材５を貼着する。第２のベース部材５の貼着方法は特に限定されず、例えば、上記した第１のベース部材４の貼着方法と同様の方法を使用してもよい。

〈感圧素子の組立工程〉
図１６Ｒに示すように、導電性部材３２を第１の誘電体２およびスペーサー６の上に設置した下部電極部４３０と、上部電極４６０とを、導電性部材３２と第２の誘電体３３とが接触するように、組み立てて、第１のベース部材４と第２のベース部材５の粘着層同士を貼り合わせることで、感圧素子を得る。

（実施例１）
図３Ａに示す面状素子２１０を製造した。全ての細線１０がセンサー機能を有し得る。細線１０の線幅は３５０μｍであり、単位構造１１０は４ｍｍ×４ｍｍの寸法を有していた。面状素子２１０における細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）および細線部の面積割合の平均値を上記した方法により求めたところ、それぞれ２５％および４７％であった。

（比較例１）
従来の感圧素子においては、図１７Ａおよび１７Ｂに示すように、センサー部５０１と配線部５０２のうち、センサー機能を有するのは、センサー部５０１のみである。センサー部５０１の直径を４ｍｍ、隣接するセンサー部５０１の中心間距離を６ｍｍとした。センサー部の面積割合のバラツキおよびセンサー部の面積割合の平均値を、細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）および細線部の面積割合の平均値と同様の方法により求めたところ、それぞれ７５％および３５％であった。

（評価）
実施例１において求めた細線部の面積割合のバラツキ（ｖ）は、比較例１において求めたセンサー部の面積割合のバラツキよりも、著しく小さいことが明らかである。これにより、実施例１の面状素子を有する感圧素子を用いた場合は、比較例１の感圧素子を用いた場合よりも、押圧位置による押圧感度のバラツキが著しく低減されることが明らかである。
比較例１において押圧感度のバラツキを実施例１と同等のレベルまで低減するためには、理論上、例えばセンサー部５０１の直径を約１．４ｍｍ、隣接するセンサー部５０１の中心間距離を約２．１ｍｍとする必要があった。このことから、従来の感圧素子において押圧感度の安定化のためには過度な微細化が必要であることが明らかである。

本発明の感圧素子は、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。

本発明の感圧素子は、伸縮性を有する場合には、３次元曲面への優れた密着性が発現するため、ステアリング等の３次元曲面を有する部材への密着が必要なステアリング把持力センサー等の感圧素子として有用である。
ステアリング把持力センサーとは、車両用ステアリング（いわゆるハンドル）の円弧部分に貼着されて使用される感圧素子であって、ヒトがステアリングを把持する力、好ましくは当該力と当該力が付与された位置を検知する感圧素子のことである。

１：第１の電極
２：誘電体（第１の誘電体）
３：第２の電極部材
３２：導電性部材
３２０：第１の面
３２１：突起部
３２２：第２の面
４：第１のベース部材
５：第２のベース部材
６：スペーサー
７：支持層（第１の支持層）
１０：細線（第１の細線）
１１０：単位構造（第１の単位構造）
２１０：面状素子（第１の面状素子）
３３：更なる誘電体（第２の誘電体）
３４：導電層
３５：更なる支持層（第２の支持層）
３０：更なる細線（第２の細線）
１３０：更なる単位構造（第２の単位構造）
２３０：更なる面状素子（第２の面状素子）

Claims (20)

1. 第１の電極と誘電体とが積層されて構成された細線と、
   該細線が平面状に組み合わされて構成された単位構造と、
   複数の該単位構造が平面状に配置されて構成された面状素子と、
   該面状素子の前記誘電体の側に第１の面を対向させて設けられた導電性部材を含む第２の電極部材と、を備え、
   前記第１の電極と前記第２の電極部材との間に外部から押圧力が加えられることによって、これらの電極間の静電容量が変化する感圧素子。
2. 前記複数の単位構造のうち、各単位構造が、直線形状を有する複数の細線のみから構成される、請求項１に記載の感圧素子。
3. 前記複数の単位構造のうち、各単位構造を構成する複数の細線が相互に連設されている、請求項１または２に記載の感圧素子。
4. 前記面状素子が端子の数に応じて複数のセグメントに分割されており、各セグメントにおいて隣接する単位構造間で、該隣接する単位構造の前記細線が連設されている、請求項１〜３のいずれかに記載の感圧素子。
5. 前記細線が、前記面状素子の上面平面視において、一様分布するように形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の感圧素子。
6. 前記面状素子は前記細線が形成されている細線部および前記細線が形成されていない非細線部を有し、
   前記細線部の面積割合のバラツキが５０％〜０％である、請求項１〜５のいずれかに記載の感圧素子。
7. 前記細線部の面積割合の平均値が３０％〜７０％である、請求項６に記載の感圧素子。
8. 前記単位構造における前記細線の配置が対称形状を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の感圧素子。
9. 前記感圧素子が、
   前記面状素子の前記第１の電極の側に積層された伸縮性を有する第１のベース部材と、
   前記第２の電極部材における導電性部材の前記第１の面と反対側の第２の面の側に積層された伸縮性を有する第２のベース部材と、をさらに備えている、請求項１〜８のいずれかに記載の感圧素子。
10. 前記導電性部材は、前記第１の面に、弾性を有する複数の突起部を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の感圧素子。
11. 前記導電性部材は導電性ゴムからなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の感圧素子。
12. 前記細線は、前記誘電体が積層された側と反対側の前記第１の電極の面に支持層を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の感圧素子。
13. 前記感圧素子が伸縮性感圧素子である、請求項１〜１２のいずれかに記載の感圧素子。
14. 前記単位構造における前記細線相互の間隔が面方向の外力により局所的に変化することにより、伸縮性が発現する、請求項１３に記載の感圧素子。
15. 前記第２の電極部材が、前記導電性部材の前記第１の面と反対側の第２の面に更なる面状素子を有し、
    前記更なる面状素子は、更なる誘電体と導電層とが積層されて構成された更なる細線と、該更なる細線が平面状に組み合わされて構成された更なる単位構造と、を有し、かつ複数の前記更なる単位構造が平面状に配置されて構成されており、
    前記更なる誘電体が前記導電性部材と前記導電層との間に配置されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の感圧素子。
16. 前記第１の電極を含む前記細線の少なくとも一部と前記更なる細線の少なくとも一部とが対向するように配置され、前記対向した部分の前記細線間に前記導電性部材を有する、請求項１５に記載の感圧素子。
17. 前記複数の更なる単位構造のうち、各単位構造が、直線形状を有する細線のみから構成される、請求項１５または１６に記載の感圧素子。
18. 前記複数の更なる単位構造のうち、各単位構造を構成する複数の前記更なる細線が連設されている、請求項１５〜１７のいずれかに記載の感圧素子。
19. 前記更なる細線が、前記更なる面状素子の上面平面視において、一様分布するように形成されている、請求項１５〜１８のいずれかに記載の感圧素子。
20. 前記更なる単位構造における前記更なる細線の配置が対称形状を有する、請求項１５〜１９のいずれかに記載の感圧素子。

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