JP4118708B2 - フレキシブルセンサおよびそれを用いた入力装置並びにフレキシブルセンサの製造方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、自由曲面に自在に貼り付けることが可能なフレキシブルセンサおよびそれを用いた入力装置並びにフレキシブルセンサの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の技術としては、例えば特許文献1および特許文献2などに記載された回路基板に関するものが存在する。
【0003】
特許文献1に記載されたものは、基板2に基板凸部6を形成するとともに、この基板2の表面に形成された基板電極3にも前記基板電極凸部7に倣う基板凸部6を成形した構成である。
【0004】
特許文献2に記載されたものは、プラスチック板1の表面に銅箔3を接着した後に、レジストにより保護層10を形成してエッチングを行い、余分な銅箔を除去して印刷配線図3a,3b、3cを形成する。そして、前記プラスチック板1を金型間に挟んで熱プレスすることにより、所定の形状に仕上げるというものである。
【0005】
【特許文献1】
実開昭64−20763号公報
【特許文献2】
特開昭56−111287号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献1に記載された回路基板で金属製のタガネ等で叩き出す事により成形するものであり、また特許文献2に記載の回路基板は、熱プレスすることにより任意の形状とするものであるため、いずれも回路基板としての自由度に欠けるものであった。すなわち、回路基板を任意の形状に変形する場合には、このような面倒な作業を行なう必要があり、作業性に欠けていた。
【0007】
また、回路基板の形状に変更があった場合に、即座に対応することが困難であるとともに、回路基板を複雑な形状に倣わせることは難しいという問題もある。
【0008】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、自由曲面に自在に貼り付けることが可能なフレキシブルセンサおよびそれを用いた入力装置並びにフレキシブルセンサの製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレキシブルセンサは、伸張性を有するとともに絶縁性および剥離性を備えたマスキング材をキャリアシート上に印刷して形成された剥離層と、前記剥離層の上に設けられた複数のパターン線からなる第1の電極層と、前記第1の電極層の表面を覆う絶縁性のレジスト層と、前記レジスト層の上に前記第1の電極層に対向して設けられた複数のパターン線からなる第2の電極層と、前記第2の電極層の表面を覆う絶縁性のオーバーコート層とを有し、
前記剥離層から前記オーバーコート層までの積層体が、前記キャリアシートから剥離されて、可撓性を有するセンサとして使用されることを特徴とするものである。
【0010】
上記において、前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に所定の電圧を印加することにより静電容量を形成し、前記第1の電極層の個々の電極と前記第2の電極層の個々の電極との間の前記静電容量の変化を検出する検出手段が設けられているものが好ましい。
【0011】
例えば、前記第1の電極層がX方向に延びるX方向の電極層であり、前記第2の電極層が第1の電極層に直交するY方向に延びるY方向の電極層であり、前記第1の電極層と前記第2の電極層とによって直交座標系が形成されているものとすることができ、あるいは前記第1の電極層が緯度線として使用され、前記第2の電極層が経度線として使用されて、前記第1の電極層と前記第2の電極層によって球面座標系が形成されているものとすることができる。
【0012】
また本発明は上記いずれかのフレキシブルセンサを用いた入力装置であって、前記剥離層から前記キャリアを剥離させた後に前記剥離層の表面に接着層を形成し、対象となる曲面上に前記接着層を介して固定されていることを特徴とするものである。
【0013】
さらに本発明のフレキシブルセンサの製造方法は、ベースとなるキャリアシートの表面に、絶縁性および剥離性を備えたマスキング材を印刷して伸張性を有する剥離層を形成する工程と、前記剥離層の上に複数のパターン線からなる第1の電極層を形成する工程と、前記第1の電極層の表面を覆う絶縁性のレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層の上に前記第1の電極層に対向する複数のパターン線からなる第2の電極層を形成する工程と、前記第2の電極層の表面を覆う絶縁性のオーバーコート層を形成する工程とを有し、
前記剥離層から前記オーバーコート層までの積層体が、前記キャリアシートから剥離されて、可撓性を有するセンサとして使用可能とされていることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のフレキシブルセンサを拡大して示す断面図、図2は本発明のフレキシブルセンサの利用形態を示す図である。
【0015】
図1に示すように、フレキシブルセンサ1の最下層にはベースとなるキャリアシート2が設けられている。前記キャリアシートは例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)やPP(ポリプロピレン)など薄手のシート状の基材で形成されている。
【0016】
前記キャリアシート2の表面には剥離層3が設けられている。前記剥離層3は、伸張性、可撓性および絶縁性に優れたゾル状態のマスキング材をコーティングしたものである。前記剥離層3を形成する材料としては、例えば株式会社アサヒ化学研究所製のSTRIPMASK(登録商標)などであり、これを膜厚30〜60μm程度でスクリーン印刷した後に所定の温度による乾燥工程を経ることによって形成されている。
【0017】
前記剥離層3の表面には、図示X方向に延びる複数の細いパターン線からなるX方向の電極層(第1の電極層)4が形成されている。前記X方向の電極層4は、剥離層3の表面に膜厚6μm程度の銅箔を印刷した後に、フォトレジストにより銅箔の上に保護層を形成することにより、所定のパターン線を形成したものである。
【0018】
前記剥離層3の上には、前記X方向の電極層4を覆い隠すレジスト層5が設けられている。前記レジスト層5は例えばポリイミドなどアクリル系の材料で形成されており、その膜厚は約25μm程度である。また前記レジスト層5は、前記剥離層3と同程度の伸張性を有している。
【0019】
そして、このレジスト層5の表面には、前記X方向の電極層4に対向するとともに図示Y方向に延びる複数の細いパターン線からなるY方向の電極層(第2の電極層)6が形成されている。前記Y方向の電極層6は、前記X方向の電極層4と同じ方法で形成されており、その膜厚は約6μm程度である。
【0020】
そして、最上層には前記Y方向の電極層6を被覆するオーバーコート層7が設けられている。前記オーバーコート層7は前記レジスト5と同じ材料で形成されており、その膜厚は約20μm程度である。
【0021】
上記フレキシブルセンサ1の全体の膜厚は、約0.1mmと非常に薄く、全体としての可撓性に優れている。
【0022】
前記フレキシブルセンサ1では、前記X方向の電極層4とY方向の電極層6とがレジスト層5を介して互いに直交しており、各電極どうしがマトリックス状の直交座標系を形成している。このようなX方向の電極層4とY方向の電極層6との間に所定の電圧を与えると、X方向の電極層4を形成する個々の電極とY方向の電極層6を形成する個々の電極との間に静電容量Cが形成される。
【0023】
そして、指などをオーバーコート層7上の任意の箇所に近づけると、その付近のX方向の電極層4とY方向の電極層6との間の電気力線が減少して電界に乱れが生じるため、前記静電容量Cが減少する。
【0024】
よって、X方向の電極層4とY方向の電極層6の間の個々の電極をスキャンして各電圧を検出する検出手段(図示せず)を設けることにより、指が接近または接触したフレキシブルセンサ1上の座標を求めることが可能となる。すなわち、上記フレキシブルセンサ1は、平面上の座標の位置を検出可能な入力装置(位置センサ)としての機能を有している。
【0025】
上記フレキシブルセンサ1では、前記剥離層3から最下層に設けられているキャリアシート2のみを剥離させることが可能となっている。前記キャリアシート2の膜厚と、剥離層3ないしオーバーコート層7までの膜厚を比較すると、キャリアシート2の方が厚い。よって、キャリアシート2が剥離された後のフレキシブルセンサ1の総膜厚は極めて薄くなる。しかも剥離層3は伸張性に優れており、その伸び率は極めて高い。よって、キャリアシート2を剥離した後のフレキシブルセンサ1の接合面(キャリアシート2が設けられていた面)3aを球面や円筒の表面など様々な形状の物の表面(自由曲面)、より詳しくはガウス曲率がゼロでない曲面に沿うように当てがうと、ほとんど皺が形成されることなく倣うように貼ることが可能である。
【0026】
よって、図2に示すように、剥離層3の接合面3aに例えば両面テープなどからなる接着層を設けることにより、球面や円筒などの自由曲面10の表面にフレキシブルセンサ1を倣わせた状態で貼り付け固定することができる。
【0027】
また、フレキシブルセンサ1は優れた可撓性を有するため、例えば鋭角な面の表面に貼り付けた場合であっても、内部のX方向の電極層4およびY方向の電極層6を構成する個々の電極どうしがショートし、あるいは切断するようなこともない。
【0028】
よって、フレキシブルセンサ1により自由曲面10上に座標軸を形成することができるとともに、自由曲面10に指などを接近または接触させた場合には、前記自由曲面10上のどの位置に指が接近しまたは接触したのかを検出することが可能となる。
【0029】
なお、前記第1の電極層4と第2の電極層6は、互いにマトリックス状に配線され直交座標系を形成したもので説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第1の電極層を緯度線で形成し、且つ第2の電極層を経度線で形成することにより、球面座標系を構成するものであってもよい。
【0030】
この場合、前記フレキシブルセンサ1をボールの全面に皺なく貼り付けることにより、ボールを握ったときの握り方(例えば、ホークボールの握り方であるか、カーブの握り方であるかなど)を検出することができる。あるいはボールを打ったり、蹴った場合には、衝撃が与えられたボールの球面上の位置を検出することが可能な入力装置を構成することができる。よって、例えば野球ゲームやサッカーゲームなどのコンピュータゲームの入力装置として、前記ボールを使用することが可能となる。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明では、自由な曲面に倣って自在に貼り付けることが可能なフレキシブルセンサを提供することができる。
【0032】
またフレキシブルセンサ内に座標を検出可能な電極層を形成することにより、様々な入力装置(位置センサ)を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフレキシブルセンサを拡大して示す断面図、
【図2】図2は本発明のフレキシブルセンサの利用形態を示す図、
【符号の説明】
1 フレキシブルセンサ
2 キャリアシート
3 剥離層
3a 接合面
4 第1の電極層
5 レジスト層
6 第2の電極層
7 オーバーコート層
10 自由曲面
Claims (6)
- 伸張性を有するとともに絶縁性および剥離性を備えたマスキング材をキャリアシート上に印刷して形成された剥離層と、前記剥離層の上に設けられた複数のパターン線からなる第1の電極層と、前記第1の電極層の表面を覆う絶縁性のレジスト層と、前記レジスト層の上に前記第1の電極層に対向して設けられた複数のパターン線からなる第2の電極層と、前記第2の電極層の表面を覆う絶縁性のオーバーコート層とを有し、
前記剥離層から前記オーバーコート層までの積層体が、前記キャリアシートから剥離されて、可撓性を有するセンサとして使用されることを特徴とするフレキシブルセンサ。 - 前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に所定の電圧を印加することにより静電容量を形成し、前記第1の電極層の個々の電極と前記第2の電極層の個々の電極との間の前記静電容量の変化を検出する検出手段が設けられている請求項1記載のフレキシブルセンサ。
- 前記第1の電極層がX方向に延びるX方向の電極層であり、前記第2の電極層が第1の電極層に直交するY方向に延びるY方向の電極層であり、前記第1の電極層と前記第2の電極層とによって直交座標系が形成されている請求項1または2記載のフレキシブルセンサ。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載のフレキシブルセンサを用いた入力装置であって、
前記剥離層から前記オーバーコート層までの積層体が、前記キャリアシートから剥離され接着剤を介して自由曲面上に固定されていることを特徴とするフレキシブルセンサを用いた入力装置。 - 前記第1の電極層が緯度線として使用され、前記第2の電極層が経度線として使用され、前記第1の電極層と前記第2の電極層によって球面座標系が形成されている請求項4記載の入力装置。
- ベースとなるキャリアシートの表面に、絶縁性および剥離性を備えたマスキング材を印刷して伸張性を有する剥離層を形成する工程と、前記剥離層の上に複数のパターン線からなる第1の電極層を形成する工程と、前記第1の電極層の表面を覆う絶縁性のレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層の上に前記第1の電極層に対向する複数のパターン線からなる第2の電極層を形成する工程と、前記第2の電極層の表面を覆う絶縁性のオーバーコート層を形成する工程とを有し、
前記剥離層から前記オーバーコート層までの積層体が、前記キャリアシートから剥離されて、可撓性を有するセンサとして使用可能とされていることを特徴とするフレキシブルセンサの製造方法。
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