JP5997781B2 - 圧力検出装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、加圧力に応じて電気的抵抗値が連続的に変化する感圧センサを備えた圧力検出装置の製造方法、圧力検出装置、それに用いることのできる感圧センサ、及び当該感圧センサを備えた電子機器に関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、２０１３年２月６日に日本国に出願された特願２０１３−２１０７７号に記載された内容、及び２０１３年８月９日に日本国に出願された特願２０１３−１６６２０１号に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。
外力の測定における製品間のバラツキを低減させるために、外力―抵抗値特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づいて外力を算出する感圧センサが知られている（特許文献１参照）。
また、感圧センサに設けられた複数個の感圧素子ごとに、実測データに基づく出力対圧力の関係を表す近似式を求めてキャリブレーションを行い、当該感圧センサの測定精度を向上させる方法が知られている（特許文献２参照）。
特開２０１１−１３３４２１号公報 特開２００５―１０６５１３号公報
上記の発明では、測定によって得られたデータをコンピュータ処理することによって校正する。このため、当該感圧センサの測定量が増加すると、コンピュータの処理能力を超過して感圧センサの応答が遅くなる場合がある、という問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、測定バラツキを低減させると共に、測定量が増加した場合における応答遅延を抑制することができる圧力検出装置の製造方法、圧力検出装置、それに用いることのできる感圧センサ、及び当該感圧センサを備えた電子機器を提供することである。
［１］本発明に係る圧力検出装置の製造方法は、加圧力に応じて電気的抵抗値が連続的に変化する感圧体を含む第１の回路と、電気的抵抗値を所望の値に調整可能な固定抵抗体を含む第２の回路と、が電気的に直列に接続して構成された感圧センサを準備する第１の工程と、前記感圧体に所定加圧力が印加されている場合における前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体の電気的抵抗値と、前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の電気的抵抗値と、の比に基づいて、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整する第２の工程と、を備えており、前記第２の工程は、前記電気的抵抗の比に基づいて、前記固定抵抗体の元の長さに対する前記固定抵抗体の調整後の長さの比率を計算し、その計算結果に基づいて前記固定抵抗体の長さを調整することにより、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整することを含み、前記感圧体は、第１の電極が設けられた第１の基板と、前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介装されたスペーサと、前記第１の電極又は前記第２の電極の少なくとも一方の表面を覆うように設けられた感圧材料と、を備えており、前記第１の基板は、前記固定抵抗体が形成された凸部を有することを特徴とする。
［２］本発明に係る圧力検出装置の製造方法は、加圧力に応じて電気的抵抗値が連続的に変化する感圧体を含む第１の回路と、電気的抵抗値を所望の値に調整可能な固定抵抗体を含む第２の回路と、が電気的に直列に接続して構成された感圧センサを準備する第１の工程と、前記感圧体に所定加圧力が印加されていると共に、前記感圧センサに所定電圧が印加されている場合において、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体の第１の分圧、又は、前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の第２の分圧に基づいて、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整する第２の工程と、を備えており、前記第２の工程は、前記第１の分圧と前記第２の分圧との比に基づいて、前記固定抵抗体の元の長さに対する前記固定抵抗体の調整後の長さの比率を計算し、その計算結果に基づいて前記固定抵抗体の長さを調整することにより、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整することを含み、前記感圧体は、第１の電極が設けられた第１の基板と、前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介装されたスペーサと、前記第１の電極又は前記第２の電極の少なくとも一方の表面を覆うように設けられた感圧材料と、を備えており、前記第１の基板は、前記固定抵抗体が形成された凸部を有することを特徴とする。
［３］上記発明において、前記第１の工程は、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体と前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体とにおける少なくとも一方の分圧を測定すること、又は、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体及び前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の電気的抵抗値を測定することを含んでいてもよい。
［４］上記発明において、前記第１の回路は、前記感圧体と電気的に並列に接続された第１の抵抗体を有していてもよい。
［５］上記発明において、前記第２の回路は、前記固定抵抗体と電気的に並列に接続された第２の抵抗体を有していてもよい。
［６］上記発明において、前記凸部は、前記スペーサ及び前記第２の基板に覆われておらず、前記固定抵抗体が露出していてもよい。
本発明によれば、感圧体と電気的に直列に接続された固定抵抗体の体積を、当該感圧体に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路のうちの少なくとも感圧体の電気的抵抗値と、第２の回路のうちの少なくとも当該固定抵抗体の電気的抵抗値と、の比に基づいて調整することにより、当該固定抵抗体の分圧又は感圧体の分圧を最適化することができる。このため、圧力検出時の測定誤差をコンピュータ処理によって校正する必要は無く、当該圧力検出装置の製品間又は電子機器が備える感圧センサ間での測定バラツキを低減できると共に、測定時の応答遅延を抑制することができる。
図１は、本発明の第１実施形態における圧力検出装置を示す全体概念図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態における感圧センサを示す図であり、図２（Ａ）は分解斜視図であり、図２（Ｂ）は平面図である。 図３は、図２（Ｂ）のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、図２（Ｂ）のIV部の拡大図である。 図５は、本発明の第１実施形態における圧力検出装置の製造方法を示す工程図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は本発明の第１実施形態における圧力検出装置において印加する荷重と固定抵抗体の分圧との関係を示すグラフであり、図６（Ａ）は固定抵抗体の体積を調整する前のグラフであり、図６（Ｂ）は固定抵抗体の体積を調整した後のグラフである。 図７は、本発明の第１実施形態における圧力検出装置を示す電気回路図である。 図８は、本発明の第２実施形態における圧力検出装置を示す全体概念図である。 図９は、本発明の第３実施形態における圧力検出装置を示す電気回路図である。 図１０は、本発明の第４実施形態における圧力検出装置を示す電気回路図である。 図１１は、本発明の第５実施形態における電子機器を示す平面図である。 図１２は、図１１のXII-XII線に沿った断面図である。 図１３は、本発明の第５実施形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。 図１４は、本発明の第５実施形態における感圧センサと弾性部材を示す断面図である。 図１５は、本発明の第５実施形態における表示装置の平面図である。 図１６は、本発明のその他の実施形態における圧力検出装置を示す電気回路図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における圧力検出装置１を示す全体概念図であり、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は感圧センサ２を示す分解斜視図及び平面図であり、図３は図２（Ｂ）におけるIII-III線に沿った断面図であり、図４は図２（Ｂ）におけるIV部の拡大図である。
本実施形態における圧力検出装置１は、図１に示すように、感圧センサ２と、当該感圧センサ２に所定の電圧を印加する電圧印加装置３１と、感圧センサ２が有する固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を測定する電圧計３２と、を備えている。本実施形態において、感圧センサ２及び電圧印加装置３１は、第１〜第３の配線パターン６０１〜６０３、及びケーブル等から構成される第１〜第４の配線６４１〜６４４により電気的に直列に接続されている。
感圧センサ２は、加圧力を検出する部分である感圧体４を含む第１の回路９１と、当該感圧体４に印加される分圧を調整するための固定抵抗体５を含む第２の回路９２と、が電気的に直列に接続されて構成されている。
感圧体４は、図２（Ａ）に示すように、第１の基板４１と、当該第１の基板４１に対して略平行に設けられる第２の基板４４と、を有している。第１の基板４１における図２（Ａ）中の上面には、第１の電極４２及び第１の感圧材料４３が設けられていると共に、第２の基板４４における図２中の下面には、第２の電極４５及び第２の感圧材料４６が設けられている。また、第１及び第２の基板４１、４４の間にはスペーサ４７が設けられている。
第１の基板４１及び第２の基板４４は、略等しい大きさの矩形状を有しており、可撓性を有する絶縁性フィルムから形成されている。このような絶縁性フィルムを構成する材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等を例示することができる。なお、第１の基板４１の長手方向の側部には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、凸部４１１が設けられており、当該凸部４１１には後述する固定抵抗体５が設けられている。
第１の電極４２は、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第１の基板４１に印刷して硬化することにより形成されている。同様に、第２の電極４５も、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第２の基板４４に印刷して硬化することにより形成されている。なお、第１の電極４２を、カーボン等の高抵抗の導電性材料から構成してもよい。同様に、第２の電極４５も、カーボン等の高抵抗の導電性材料から構成してもよい。
こうした第１の電極４２及び第２の電極４５を形成するための具体的な印刷の方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等を例示することができる。なお、本実施形態において、これら第１及び第２の電極４２、４５は、円形状を有しているが、第１及び第２の電極４２、４５の形状は特に限定されない。
第１電極４２は、図２（Ａ）に示すように、第１の配線パターン６０１と電気的に接続されている。この第１の配線パターン６０１は、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第１の基板４１に印刷して硬化することにより形成されている。なお、後述する第３の配線パターン６０３も銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第１の基板４１に印刷して硬化することにより形成されている。
一方、第２の電極４５は、第２の配線パターン６０２と電気的に接続されている。この第２の配線パターン６０２は、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第２の基板４２に印刷して硬化することにより形成されている。
こうした配線パターン６０１〜６０３を形成する具体的な印刷方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等を例示することができる。
第１の感圧材料４３及び第２の感圧材料４６は、例えば、カーボン等の高抵抗の導電性材料から構成されている。具体的には、第１及び第２の電極４２、４５を覆うようにカーボンペーストを印刷して硬化させることにより形成されている。
なお、第１の電極４２をカーボン等の高抵抗の導電性材料から構成する場合には、第１の電極４２及び第１の感圧材料４３を一体的に形成してもよい。同様に、第２の電極４５をカーボン等の高抵抗の導電性材料から構成する場合には、第２の電極４５及び第２の感圧材料４６を一体的に形成してもよい。
なお、こうした高抵抗の導電性材料に代えて、感圧材料４３、４６に印加される負荷（加圧力）に応じてその電気的抵抗値が変化する材料で感圧材料４３、４６を構成してもよい。このような材料として、カーボン粉体や銀、銅、ゲルマニウム等の金属粉体をゴム組成物に配合して形成された導電性ゴムを例示することができる。また、二硫化モリブデン粒子等の半導体粒子を含有する材料を用いて感圧材料４３、４６を構成してもよい。
また、感圧材料４３、４６として、外部から加わる圧力に伴って内部にトンネル電流が流れる材料を用いてもよい。このような材料として、ペラテック社（ＰＥＲＡＴＥＣＨ ＬＴＤ）から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル性複合材（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を例示することができる。
なお、ビーズを感圧材料４３、４６に含有させることで、当該感圧材料４３、４６の表面に凹凸を形成してもよい。この場合には、感圧体４に印加される圧力に対する当該感圧体４の電気的抵抗値の変化がなだらかとなり、圧力検出装置１の検出精度が向上する。このようなビーズは、有機弾性フィラー又は無機酸化物フィラーであることが好ましい。有機弾性フィラーとしては、シリコーン系、アクリル系、スチレン系、ウレタン系などのポリマーやナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２等を使用することができる。このビーズは、感圧材料４３、４６に対して体積比で１０〜３０％添加することが好ましく、この場合において、圧力検出装置１の検出精度がより向上する。
第１の感圧材料４３は、図３に示すように、第１の電極４２における図中上側の表面を覆うように形成されている。一方、第２の感圧材料４６は、第２の電極４５における図中下側の表面を覆うように形成されている。なお、第１の感圧材料４３又は第２の感圧材料４６の一方のみが設けられていてもよい。また、上述した導電性ゴムや半導体材料、量子トンネル性複合材を第１及び第２の感圧材料４３、４６として用いる場合には、当該感圧材料４３、４６を単一の部材として一体的に形成してもよい。
なお、第１及び第２の電極、及び、第１及び第２の感圧材料の形状は特に限定されない。例えば、第１及び第２の電極の一方又は両方をリング形状としてもよい。また、第１及び第２の感圧材料の一方又は両方もリング形状としてもよい。
また、感圧体の構成は、特に上記に限定されない。例えば、第１の電極又は第２の電極の一方を、互いに独立した２つの電極となるよう分割し、分割されたそれらの電極の一方を第１の配線パターンに接続し、他方を第２の配線パターンに接続してもよい。この場合において、分割された２つの電極にくし歯形状をそれぞれ設け、それらのくし歯部分が互いに離間して対向するように当該２つの電極を配置してもよい。
本実施形態におけるスペーサ４７は、第１の基板４１と第２の基板４４との間に介装されることにより当該第１及び第２の基板４１、４４の間の距離を一定に保持する部材である。このスペーサ４７は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１及び第２の基板４１、４４と略等しい矩形状の外形を有しており、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等の絶縁性材料から形成されている。
スペーサ４７の略中央には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１及び第２の感圧材料４３、４６よりも僅かに大きい外径を有する開口４７１が設けられている。また、スペーサ４７が有する厚さは、図３に示すように、第１及び第２の電極４２、４５の厚さと、当該電極４２、４５の間に形成された感圧材料４３、４６の厚さと、を合わせた厚さと略等しくなっている。このため、電極４２、４５及び感圧材料４３、４６はスペーサ４７の開口４７１内に収められていると共に、感圧材料４３、４６は互いに接近、若しくは接触した状態で保持されている。なお、無負荷状態で感圧材料４３、４６を接触させておくことにより、印加された圧力によって電極同士が導通するまでの遊びが無くなり、感圧センサ２における検出精度の向上を図ることができる。
また、感圧体４の構成を上下反対にしてもよい。つまり、図２（Ａ）において、第１の基板４１と当該第１の基板４１に設けられる第１の電極４２及び第１の感圧材料４３を図中上側に配置すると共に、第２の基板４４と当該第２の基板４４に設けられる第２の電極４５及び第２の感圧材料４６を図中下側に配置してもよい。
次に、固定抵抗体５について説明する。本例では、後述するように、トリミングを行うことにより電気的抵抗値を調整する形態として説明するが、固定抵抗体５はその電気的抵抗値を微調整することが可能であるものであればよい。したがって、固定抵抗体５を可変抵抗（ボリューム）としたものも本発明に含まれる。
本実施形態における固定抵抗体５は、図２（Ｂ）に示すように、矩形状を有しており、後述する第１及び第２の接続片６１、６２の間に介在している。この固定抵抗体５は、第１及び第２の接続片６１、６２よりも相対的に高い電気的抵抗値を有する部材から構成されている。このような部材として、カーボン等を例示することができる。
なお、本実施形態における固定抵抗体５は、第１の基板４１の凸部４１１にカーボンペーストを印刷して硬化することによって形成されている。固定抵抗体５を形成するための具体的な印刷の方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等を例示することができる。
固定抵抗体５の第１の側部５１側には、図４に示すように、当該第１の側部５１に沿って延在する第１の接続片６１が設けられている。一方、固定抵抗体５の第２の側部５２側には、当該第２の側部５２に沿って延在する第２の接続片６２が設けられている。なお、本実施形態における第１の側部５１が本発明における固定抵抗体の一方端の一例に相当し、本実施形態における第２の側部５２が本発明における固定抵抗体の他方端の一例に相当する。
第１の接続片６１は、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第１の基板４１上に印刷して硬化することにより形成された配線であり、上述した第１の配線パターン６０１から分岐して形成されている。また、この第１の接続片６１は第１の側部５１で固定抵抗体５と電気的に接続されている。
第２の接続片６２も、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第１の基板４１上に印刷して硬化することにより形成された配線であり、図１に示すように、第３の配線パターン６０３と電気的に接続されている。また、この第２の接続片６２は、図４に示すように、第２の側部５２で固定抵抗体５と電気的に接続されている。なお、第１及び第２の接続片６１、６２の形状は特に限定されない。
こうした第１及び第２の接続片６１、６２を形成する具体的な印刷方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等を例示することができる。
なお、本実施形態において、第１及び第２の接続片６１、６２、第１の電極４２、及び配線パターン６０１、６０３は、第１の基板４１上に同時に印刷して形成されているが、これらをそれぞれ別々に印刷して硬化することにより形成してもよい。因みに、第２の電極４５及び配線パターン６０２も、第２の基板４２上に同時に印刷して形成されているが、これらをそれぞれ別々に印刷して硬化することにより形成してもよい。
第１の配線パターン６０１は、図１に示すように、第１の配線６４１を介して電圧計３２の一方の端子に接続されている。第２の配線パターン６０２は、第２の配線６４２を介して電圧印加装置３１の一方の端子に接続されている。また、第３の配線パターン６０３は、第３の配線６４３を介して電圧印加装置３１の他方の端子に接続されていると共に、第４の配線６４４を介して電圧計３２の他方の端子に接続されている。
これにより、図１に示すように、第１の接続片６１は電圧計３２及び感圧体４の第１の電極４２と電気的に接続されている。また、第２の接続片６２は電圧計３２及び電圧印加装置３１と電気的に接続されている。
なお、本実施形態における第１の配線パターン６０１及び第１の配線６４１が本発明における第１の接続部の一例に相当し、本実施形態における第２の配線パターン６０２及び第２の配線６４２が本発明における第２の接続部の一例に相当し、本実施形態における第３の配線パターン６０３、第３の配線６４３及び第４の配線６４４が本発明における第３の接続部の一例に相当する。
電圧印加装置３１は、直流電源等から構成され、圧力検出装置１の電気回路に対して電圧ＶＡを印加する。なお、本実施形態における電圧印加装置３１が、本発明の電圧印加手段の一例に相当する。
本実施形態では、図１に示すように、電圧印加装置３１による電圧の印加に伴って当該固定抵抗体５に印加される分圧ＶＰ１を測定する電圧計３２が設けられている。なお、本実施形態における電圧計３２が、本発明の分圧測定手段の一例に相当する。
次に、本実施形態における圧力検出装置１の製造方法について説明する。図５は本実施形態における圧力検出装置１の製造方法を示す工程図である。
まず、図５のステップＳ１０において、上述した構成の感圧センサ２を準備する。次いで、電圧印加装置３１により感圧センサ２全体に電圧ＶＡを印加した状態で、所定の既知の加圧力を感圧体４における図３中の矢印方向に沿って印加する。そして、この状態で固定抵抗体５に印加される分圧ＶＰ１（本実施形態において第２の回路９２の分圧に等しい。）を、電圧計３２により測定する。
次いで、ステップＳ２０において、圧力検出装置１が示す測定値が当該既知の加圧力の値となるように、固定抵抗体５を図４中の矢印方向に沿ってトリミングする。
以下に、固定抵抗体５をトリミングする際の具体例について図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照しながら説明する。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、圧力検出装置１に印加される荷重（加圧力）と固定抵抗体５の分圧ＶＰ１との関係を、圧力検出装置１のサンプルごとに求めたグラフ（本例では５サンプル）であり、図６（Ａ）は固定抵抗体５をトリミングする前のグラフであり、図６（Ｂ）は固定抵抗体５をトリミングした後のグラフであり、図７は圧力検出装置１の電気回路図である。
固定抵抗体５をトリミングする前におけるサンプル１〜５では、サンプル間で感圧材料４３、４６の厚さがそれぞれ異なっているため、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２はサンプルごとに異なっていると共に、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１もサンプルごとに異なっている。すなわち、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）はサンプル同士の間で異なっている。この場合において、本実施形態では、図７に示すように、圧力検出装置１は直列回路を有しているため、オームの法則から上記の比（Ｒ２：Ｒ１）は、感圧体４に印加される電圧ＶＰ２と、固定抵抗体５に印加される分圧ＶＰ１と、の比（ＶＰ２：ＶＰ１）と等しくなっている。このため、図６（Ａ）に示すように、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１はサンプル１〜５の間でバラツキが生じている。なお、本例において、電圧印加装置３１により印加される電圧ＶＡは５ボルトである。
ここで、例えば、サンプル２〜５の感圧体４に９Ｎの荷重をそれぞれ印加した際における固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を、サンプル１における４ボルト（感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）が、１：４）に揃えたい場合は、以下のようにして固定抵抗体５のトリミングを行う。
すなわち、９Ｎの荷重を感圧体４に印加した状態で、固定抵抗体５を徐々にトリミングする。この際、物体の電気的抵抗値は、当該物体の断面積が小さくなるほど当該断面積に反比例して大きくなるため、当該トリミングに伴って固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１は上昇すると共に、オームの法則から固定抵抗体５の分圧ＶＰ１も上昇する。この場合に、感圧センサ２に印加される電圧ＶＡは一定値（５ボルト）であり、感圧体４に印加される電圧ＶＰ２は、（５−ＶＰ１）ボルトとなっているため、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１が４ボルトとなるまでトリミングを行えば、比ＶＰ２：ＶＰ１は、上記の比１：４となる。そして、同時に、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）も、１：４となる。
なお、固定抵抗体５をトリミングする方法は特に限定されない。例えば、切削加工やレーザー加工等によりトリミングしてもよく、固定抵抗体５に予め設けた脆弱部で固定抵抗体５を折り曲げて切断することによりトリミングしてもよい。また、固定抵抗体５のトリミングを行う際に、第１及び第２の接続片６１、６２も同時にトリミングしてもよく、固定抵抗体５のみをトリミングしてもよい。また、第１の基板４１の凸部４１１も同時にトリミングしてもよい。
本実施形態では、この様に、感圧体４に所定加圧力（本例において９Ｎ）が印加されている場合における感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）に基づいて、当該比が所定比（本例におけるサンプル１の比１：４）となるようにサンプルごとに固定抵抗体５をそれぞれトリミングする。
なお、上記の例において、固定抵抗体５をトリミングすべき体積をサンプル２〜５のそれぞれについて予め計算し、当該計算の結果に基づいて固定抵抗体５を一度にトリミングしてもよい。つまり、例えば、図６（Ａ）におけるサンプル３をトリミングする場合、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１は３．５ボルトとなっているので、感圧体４の電圧ＶＰ２と、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１と、の比は１．５：３．５となっている。この時、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）も、１．５：３．５となっている。ここで、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２を一定とした上で、この比がサンプル１における比１：４となるためには、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１が６／３．５倍となればよい。すなわち、物体の断面積が小さくなるほど当該物体の電気的抵抗値は当該断面積に反比例して大きくなるため、図４に示す固定抵抗体５の長さＷが、トリミング前の３．５／６倍となるところで当該固定抵抗体５を一度にトリミングすればよい。
また、特に図示しないが、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を測定する電圧計３２の代わりに、感圧体４の分圧ＶＰ２を測定するための電圧計を設けてもよい。この場合には、当該分圧ＶＰ２（本実施形態において第１の回路９１の分圧に等しい。）の値から、感圧体４の分圧ＶＰ２と、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１（＝ＶＡ−ＶＰ２）との比（ＶＰ２：ＶＰ１）が求まる。そして、この比（ＶＰ２：ＶＰ１）は、オームの法則から感圧体の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）に等しく、当該比（Ｒ２：Ｒ１）に基づいて、上記と同様の方法により固定抵抗体５をトリミングする。なお、この場合においては、固定抵抗体５のトリミングに伴って感圧体４の分圧ＶＰ２は小さくなる。このため、感圧体４の分圧ＶＰ２が所定値まで下降したところで固定抵抗体５のトリミングを終了することとなる。
また、固定低抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１（本実施形態において第２の回路９２の合成抵抗値に等しい。）と感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２（本実施形態において第１の回路９１の合成抵抗値に等しい。）をステップＳ１０において予めそれぞれ測定し、当該測定結果から感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を求めてもよい。この場合には、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２を一定とした上で、当該比（Ｒ２：Ｒ１）が所定の比（上記の例では、サンプル１における比１：４）となるように電気的抵抗値Ｒ１を調整すべく固定抵抗体５をトリミングしてもよい。なお、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１及び感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２を測定する方法としては、二端子法や四端子法等を例示することができる。
以上の工程を経て完成した圧力検出装置１を用いて、実際に加圧力を測定する際は、感圧体４に当該加圧力が加わった際における固定抵抗体５の分圧ＶＰ１（電圧計３２が示す電圧）に基づいて当該加圧力の大きさを求める。なお、電圧計３２の代わりに、感圧体４の分圧ＶＰ２を測定するための電圧計を設けた場合は、感圧体４の分圧ＶＰ２に基づいて加圧力の大きさを求める。
なお、本実施形態におけるステップＳ１０が本発明における第１の工程の一例に相当し、本実施形態におけるステップＳ２０が本発明における第２の工程の一例に相当する。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態における圧力検出装置１が有する感圧体４は、上述したように、２枚の基板４１、４４と、それらの基板４１、４４の間に設けられた電極４２、４５及び感圧材料４３、４６と、を有している。一般に、こういった構成を主とする感圧センサは、感圧材料に加わる加圧力に応じて当該感圧材料の電気的抵抗値の大きさが変化し、それに伴い感圧材料に印加される分圧も変化することを利用して、当該感圧センサにおける分圧と加圧力との関係（電圧―荷重特性）から当該加圧力を検出する。
この電圧―荷重特性は、感圧材料同士の接触表面における粗さ等によって変化する。このため、感圧材料を電極上に形成した後に、それら感圧材料の厚さを直接調整することにより、感圧センサに印加される分圧を圧力検出装置ごとに調節することはできない。つまり、圧力検出装置の製品間における感圧材料の厚さバラツキから生じる感圧センサの分圧のバラツキ、ひいては電気的抵抗値のバラツキを、感圧材料の厚さを直接調整することにより軽減させることはできない。
これに対し、本実施形態における圧力検出装置１の感圧センサ２は、図７に示すように、感圧体４と電気的に直列に接続された固定抵抗体５を有しており、この固定抵抗体５に印加される分圧ＶＰ１から感圧体４に印加される加圧力（荷重）を検出する。この場合において、オームの法則から下記（１）式が成立する。
Ｒ１／Ｒ２＝ＶＰ１／（ＶＡ−ＶＰ１）・・・（１）
このため、圧力検出装置１の製品ごとに感圧材料４３、４６の厚さが異なることによる感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２のバラツキが生じている場合であっても、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１のみを最適化することにより、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１、ひいては感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を製品間で統一した値とすることができる。
つまり、一定加圧力が感圧体４に印加されている場合の固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を、圧力検出装置１の製品ごとに統一した値Ｘとしたい場合、上記（１）式の関係から、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、感圧体の電気的抵抗値Ｒ２と、の比がＸ：（ＶＡ−Ｘ）となるように固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１を調整すればよい。すなわち、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１の値がＸ×Ｒ２／（ＶＡ−Ｘ）となるように当該固定抵抗体５をトリミングすればよい。これにより、感圧体４の感圧材料４３、４６の厚さ（感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２）を直接調整することなく、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を製品間で統一した値Ｘとすることができる。ひいては感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を製品間で統一した値とすることができる。このため、感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置１の製品間での測定バラツキを低減させることができる。なお、固定抵抗体５として可変抵抗（ボリューム）を用いた場合においても、上述の例に従い、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を調整することにより、同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態における圧力検出装置１は、上述のように、コンピュータ処理を行うことなく、圧力検出装置１の製品間での測定バラツキを校正することができる。このため、圧力検出装置１の測定量が増加した場合においても、当該測定量の増加によって圧力検出装置１に応答遅延が生ずるのを抑制することができる。
なお、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１を測定する電圧計３２の代わりに、感圧体４の分圧ＶＰ２を測定するための電圧計を設けた圧力検出装置においても、上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１のみをトリミングによって最適化することにより、感圧体４の分圧ＶＰ２、ひいては感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を製品間で統一した値とすることができる。これにより、感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置の製品間での測定バラツキを低減させることができると共に、圧力検出装置の測定量が増加した場合における応答遅延の発生を抑制することができる。
<<第２実施形態>>
図８は本発明の第２実施形態での圧力検出装置１Ｂを示す全体概念図である。第２実施形態における圧力検出装置１Ｂは、感圧センサ２Ｂの構成及び圧力検出装置１Ｂの内部配線が異なること以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一である部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態における圧力検出装置１Ｂは、図８に示すように、感圧センサ２Ｂを有しており、当該感圧センサ２Ｂは、感圧体４Ｂを含む第１の回路９１と、固定抵抗体５を含む第２の回路９２と、が電気的に直列に接続されて構成されている。
感圧体４Ｂは、第１及び第２の電極４２、４５と、第１の電極４２を覆うように設けられた第１の感圧材料４３と、第２の電極４５を覆うように設けられた第２の感圧材料４６と、を有しており、それらは全て同一の基板４８上に設けられている。なお、本実施形態では、固定抵抗体５も基板４８上に設けられている。
基板４８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）等の可撓性を有する絶縁性フィルムで構成されている。
この基板４８上には、図８に示すように、図中右側に向かって導出する第１〜第３の配線パターン６０１〜６０３と、基板４８の折り曲げ部４８１を介して第２の配線６０２に電気的に接続された第４の配線６０４と、が設けられている。このうち、第１の配線パターン６０１、第３及び第４の配線パターン６０３、６０４は、コネクタ２１に接続することが可能となっている。
本実施形態では、上述したように、第１及び第２の電極４２、４５と、第１及び第２の感圧材料４３、４６と、第１〜第４の配線パターン６０１〜６０４と、は全て同一の基板４８上に設けられている。そして、この基板４８における第１の電極４２と第２の電極４５との間に設けられた折り曲げ部４８１で基板４８を折り曲げることによって、感圧材料４３、４６を介して第１及び第２の電極４２、４５を互いに対向させることが可能となっている。
本実施形態における感圧体４Ｂは、折り曲げ部４８１で折り曲げた基板４８の間にスペーサ（不図示）を介装することにより構成されている。
また、本実施形態における圧力検出装置１Ｂは、図８に示すように、電圧印加装置３１と、電圧計３２と、ケーブル等から形成される第１〜第４の配線６４１〜６４４と、を備えている。
電圧計３２は、第１の配線６４１及び第４の配線６４４と電気的に接続され、これらの配線６４１、６４４の間に印加される電圧を測定できるようになっている。一方、電圧印加装置３１は、第２の配線６４２及び第３の配線６４３と電気的に接続されている。
これらの第１〜第４の配線６４１〜６４４は、図８に示すように、コネクタ２１から図中左側に向かって導出している。そして、第１の配線６４１はコネクタ２１を介して第１の配線パターン６０１と電気的に接続されており、第２の配線６４２はコネクタ２１を介して第４の配線パターン６０４と電気的に接続されている。また、第３の配線６４３及び第４の配線６４４は、コネクタ２１を介して第３の配線パターン６０３と電気的に接続されている。
なお、本実施形態における第１の配線パターン６０１が本発明における第１の接続パターンの一例に相当し、本実施形態における第２の配線パターン６０２が本発明における第２の接続パターンの一例に相当し、本実施形態における第３の配線パターン６０３が本発明における第３の接続パターンの一例に相当し、本実施形態における第４の配線パターン６０４が本発明における第４の接続パターンの一例に相当する。
本実施形態における圧力検出装置１Ｂの電気回路図も、第１実施形態で説明した図７と同様の構成となる。このため、本実施形態においても、固定抵抗体５をトリミングして、感圧体４Ｂの電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を調整することにより、感圧体４Ｂの電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置１Ｂの製品間での測定バラツキを低減させることができる。
また、本実施形態においても、コンピュータ処理を行うことなく圧力検出装置１Ｂの製品間での測定バラツキを校正することができる。このため、圧力検出装置１Ｂの測定量が増加した場合においても、当該測定量の増加によって応答遅延が生ずるのを抑制することができる。
<<第３実施形態>>
図９は本発明の第３実施形態における圧力検出装置１Ｃを示す電気回路図である。第３実施形態における圧力検出装置１Ｃは、第１の回路９１が第１の抵抗体８Ａを有すること以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一である部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態における圧力検出装置１Ｃの第１の回路９１は、図９に示すように、感圧体４と電気的に並列に接続され、所定の電気的抵抗値Ｒ３を有する第１の抵抗体８Ａを含んでいる。この第１の抵抗体８Ａは、特に図示しないが、例えば、所望の抵抗性材料を、第１及び第２の配線パターン６０１、６０２の間に設けることにより形成されている。
圧力検出装置の電圧―荷重特性は、低荷重側においてバラツキが生じやすい。この点、本実施形態における圧力検出装置１Ｃは、微小荷重を測定する際も、第１の抵抗体８Ａに流れる電流によって感圧体４の両端に電位差が形成されるため、電圧―荷重特性における低荷重側のバラツキを吸収することができる。
また、本実施形態における圧力検出装置１Ｃでは、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における当該感圧体４の分圧ＶＰ２又は固定抵抗体５の分圧ＶＰ１の少なくとも一方（本例では固定抵抗体５の分圧ＶＰ１）を測定し（第１の工程）、感圧体４の分圧ＶＰ２と、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１と、の比（ＶＰ２：ＶＰ１）に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行う。これにより、本実施形態においても、感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置１Ｃの製品間での測定バラツキを低減させることができる。
なお、本実施形態における第１の回路９１は、第１の抵抗体８Ａと感圧体４を電気的に並列に接続して構成されているため、感圧体４の分圧ＶＰ２は第１の回路９１の分圧ＶＰ２´と等しい（ＶＰ２＝ＶＰ２´）。このため、第１の回路９１の分圧ＶＰ２´を測定し（第１の工程）、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路９１の分圧ＶＰ２´と、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１と、の比（ＶＰ２´：ＶＰ１）に基づいて固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行うこととしてもよい。
また、本実施形態において、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路９１の合成抵抗値（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、を予め測定し（第１の工程）、それらの比（（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））：Ｒ１）に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行ってもよい。
また、本実施形態においても、コンピュータ処理を行うことなく圧力検出装置１Ｃの製品間での測定バラツキを校正することができる。このため、圧力検出装置１Ｃの測定量が増加した場合においても、当該測定量の増加によって応答遅延が生ずるのを抑制することができる。
<<第４実施形態>>
図１０は本発明の第４実施形態での圧力検出装置１Ｄを示す電気回路図である。第４実施形態における圧力検出装置１Ｄは、第２の回路９２が第２の抵抗体８Ｂを有すること以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一である部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態における圧力検出装置１Ｄの第２の回路９２は、図１０に示すように、固定抵抗体５と電気的に並列に接続され、所定の電気的抵抗値Ｒ４を有する第２の抵抗体８Ｂを含んでいる。この第２の抵抗体８Ｂは、特に図示しないが、例えば、導電性ペースト等の導電性材料を、第１の基板４１上における第１及び第２の接続片６１、６２の間に所望の線幅で印刷して硬化する等により形成されている。
本実施形態における圧力検出装置１Ｄでは、第２の抵抗体８Ｂを固定抵抗体５と電気的に並列に接続したことにより、固定抵抗体５のトリミング時における精度向上を図ることができる。
すなわち、例えば、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１、所定荷重時における感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２、及び第２の抵抗体８Ｂの電気的抵抗値Ｒ４がそれぞれ１０００オームであり、電圧印加装置３１が印加する電圧ＶＡが１０ボルトであるとし、トリミングによって固定抵抗体５の体積を半分（電気的抵抗値はトリミング前の２倍の２０００オーム）にしたとする。ここで、第２の抵抗体８Ｂを設けない場合には、トリミング後の固定抵抗体５に印加される分圧は、トリミング前の分圧に対して５／３ボルト増加する。これに対し、第２の抵抗体８Ｂを設けた場合には、トリミング後の固定抵抗体５に印加される分圧はトリミング前の分圧に対して２／３ボルトしか増加しない。
つまり、固定抵抗体５を一定量トリミングした場合における当該固定抵抗体５に印加される分圧の変化量は、第２の抵抗体８Ｂを設けることによって減少する。これにより、トリミングによる固定抵抗体５の分圧の微調整が容易となり、当該トリミングの精度向上を図ることができる。
また、本実施形態における圧力検出装置１Ｄでは、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における当該感圧体４の分圧ＶＰ２又は固定抵抗体５の分圧ＶＰ１の少なくとも一方（本例では固定抵抗体５の分圧ＶＰ１）を測定し（第１の工程）、感圧体４の分圧ＶＰ２と、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１と、の比（ＶＰ２：ＶＰ１）に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行う。これにより、本実施形態においても、感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置１Ｄの製品間での測定バラツキを低減させることができる。
なお、本実施形態における第２の回路９２は、第２の抵抗体８Ｂと固定抵抗体５を電気的に並列に接続して構成されているため、固定抵抗体５の分圧ＶＰ１は第２の回路９２の分圧ＶＰ１´と等しい（ＶＰ１＝ＶＰ１´）。このため、第２の回路９２の分圧ＶＰ１´を測定し（第１の工程）、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における当該感圧体４の分圧ＶＰ２と、第２の回路９２の分圧ＶＰ１´と、の比（ＶＰ２：ＶＰ１´）に基づいて固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行うこととしてもよい。
また、本実施形態おいて、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、第２の回路９２の合成抵抗値（Ｒ１×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４））と、を予め測定し（第１の工程）、それらの比（Ｒ２：（Ｒ１×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４）））に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行ってもよい。
また、本実施形態においても、コンピュータ処理を行うことなく圧力検出装置１Ｄの製品間での測定バラツキを校正することができる。このため、圧力検出装置１Ｄの測定量が増加した場合においても、当該測定量の増加によって応答遅延が生ずるのを抑制することができる。
<<第５実施形態>>
図１１及び図１２は第５実施形態における電子機器を示す平面図及び断面図であり、図１３は第５実施形態におけるタッチパネルを示す分解斜視図であり、図１４は第５実施形態における感圧体及び弾性部材を示す断面図であり、図１５は第５実施形態における表示装置を示す平面図である。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第５実施形態における電子機器Ｍは、図１１及び図１２に示すように、パネルユニット１０と、表示装置５０と、感圧センサ２と、シール部材７０と、第１の支持部材８０と、第２の支持部材９０と、を備えており、パネルユニット１０は、カバー部材２０と、タッチパネル４０と、を備えている。パネルユニット１０は、感圧センサ２とシール部材７０を介して第１の支持部材８０に支持されており、感圧センサ２及びシール部材７０の弾性変形によって、第１の支持部材８０に対するパネルユニット１０の微小な上下動が許容されている。なお、パネルユニット１０の構成は特に上記に限定されない。例えば、タッチパネル４０を省略することによりカバー部材２０のみからパネルユニット１０を構成してもよく、タッチパネル４０に代えてタッチパッドを用いることによりパネルユニット１０を構成してもよい。
この電子機器Ｍは、表示装置５０によって画像を表示することが可能となっている（表示機能）。また、この電子機器Ｍは、操作者の指やタッチペン等によって画面上における任意の位置が示されると、タッチパネル４０によってそのＸＹ座標位置を検出することが可能となっている（位置入力機能）。さらに、操作者の指等によってパネルユニット１０がＺ方向に押圧されると、この電子機器Ｍは、感圧センサ２によってその押圧操作を検出することが可能となっている（押圧検出機能）。
カバー部材２０は、図１１及び図１２に示すように、可視光線を透過することが可能な透明基板２１Ｍから構成されている。こうした透明基板２１Ｍを構成する材料の具体例としては、例えば、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等を例示することができる。なお、タッチパネル４０を省略することによりカバー部材２０のみからパネルユニット１０を構成する場合や、タッチパネル４０に代えてタッチパッドを用いることによりパネルユニット１０を構成する場合には、カバー部材２０が可視光を透過しない不透明基板であってもよい。
本実施形態において透明基板２１Ｍの下面には、例えば白色インクや黒色インク等を塗布することで形成された遮蔽部分（額縁部分）２３Ｍが設けられている。この遮蔽部２３Ｍは、透明基板２１Ｍの下面において中央に位置する矩形状の透明部分２２Ｍを除いた領域に枠状に形成されている。
なお、透明部分２２Ｍと遮蔽部分２３Ｍの形状は特に上記に形成されない。また、白色や黒色に加飾された加飾部材を透明基板２１Ｍの下面に貼り合わせることで、遮蔽部分２３Ｍを形成してもよい。或いは、透明基板２１Ｍと略同一の大きさを有し、遮蔽部分２３Ｍに対応する部分のみが白色又は黒色に着色された透明なシートを準備し、当該シートを透明基板２１Ｍの下面に貼り付けることで、遮蔽部分２３Ｍを形成してもよい。
タッチパネル４０は、図１３に示すように、相互に重ね合わせられた２枚の電極シート４１Ｍ，４２Ｍを備えた静電容量方式のタッチパネルである。
なお、タッチパネル４０の構造は、特にこれに限定されず、例えば、抵抗膜方式のタッチパネルや、電磁誘導方式のタッチパネルを採用してもよい。また、以下に説明する第１の電極パターン４１２や第２の電極パターン４２２をカバー部材２０の下面に形成して、カバー部材２０をタッチパネルの一部として利用してもよい。或いは、２枚の電極シート４１Ｍ，４２Ｍに代えて、一枚のシートの両面に電極を形成したタッチパネルを用いてもよい。
第１の電極シート４１Ｍは、可視光線を透過可能な第１の透明基材４１１と、この第１の透明基材４１１上に設けられた複数の第１の電極パターン４１２と、を有している。
第１の透明基材４１１を構成する具体的な材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂材料やガラスを例示することができる。
第１の電極パターン４１２は、例えば、酸化インジウム（ＩＴＯ）や導電性高分子から構成された透明電極であり、図１３中のＹ方向に沿って延在する短冊形状の面状パターン（所謂ベタパターン）で構成されている。図１３に示す例では、第１の透明基材４１１上において、９本の電極パターン４１２が相互に平行に並べられている。なお、第１の電極パターン４１２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。
第１の電極パターン４１２をＩＴＯで構成する場合には、例えば、スパッタリング、フォトリソグラフィ、及び、エッチングによって形成する。一方、第１の電極パターン４１２を導電性高分子で構成する場合には、ＩＴＯの場合と同様にスパッタリング等によって形成してもよいし、或いは、スクリーン印刷やグラビアオフセット印刷等の印刷法や、コーティングした後にエッチングを行うことによって形成してもよい。
第１の電極パターン４１２を構成する導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系等の有機化合物を例示することができるが、この中でもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ化合物を用いることが好ましい。
なお、この第１の電極パターン４１２を、導電性ペーストを第１の透明基材４１１上に印刷して硬化させることで形成してもよい。この場合には、タッチパネル４０の十分な光透過性を確保するために、それぞれの第１の電極パターン４１２を、面状パターンに代えて、メッシュ状に形成する。導電性ペーストとしては、例えば、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の金属粒子と、ポリエステルやポリフェノール等のバインダと、を混合したものを用いることができる。
複数の第１の電極パターン４１２は、第１の引出配線パターン４１３を介して、特に図示しないタッチパネル駆動回路に接続されている。この第１の引出配線パターン４１３は、第１の透明基材４１１上において、カバー部材２０の遮蔽部分２３Ｍに対向する位置に設けられており、操作者からはこの第１の引出配線パターン４１３を視認できないようになっている。このため、この第１の引出配線パターン４１３は、導電性ペーストを第１の透明基材４１１上に印刷して硬化させることが形成されている。
第２の電極シート４２Ｍも、可視光線を透過可能な第２の透明基材４２１と、この第２の透明基材４２１上に設けられた複数の第２の電極パターン４２２と、を有している。
第２の透明基材４２１は、上述の第１の透明基材４１１と同様の材料で構成されている。また、第２の電極パターン４２２も、上述の第１の電極パターン４１２と同様に、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や導電性高分子から構成された透明電極である。
この第２の電極パターン４２２は、図１３中のＸ方向に沿って延在する短冊状の面状パターンで構成されている。図１３に示す例では、第２の透明基材４２１上において、６本の第２の電極パターン４２２が相互に平行に並べられている。なお、第２の電極配線パターン４２２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。
複数の第２の電極パターン４２２は、第２の引出配線パターン４２３を介して、特に図示しないタッチパネル駆動回路に接続されている。なお、タッチパネル駆動回路は、例えば、第１の電極パターン４１２と第２の電極パターン４２２との間に所定電圧を周期的に印加し、第１及び第２の電極パターン４１２，４２２の交点毎の静電容量の変化に基づいてタッチパネル４０上における指の位置を検出する。
この第２の引出配線パターン４２３は、第２の透明基材４２１上において、カバー部材２０の遮蔽部分２３Ｍに対向する位置に設けられており、操作者からはこの第２の引出配線パターン４２３を視認できないようになっている。このため、上述の第１の引出配線パターン４１３と同様に、この第２の引出配線パターン４２３も、導電ペーストを第２の透明基材４２１上に印刷して硬化させることで形成されている。
第１の電極シート４１Ｍと第２の電極シート４２Ｍは、平面視において第１の電極パターン４１２と第２の電極パターン４２２が実質的に直交するように、透明粘着剤を介して相互に貼り付けられている。また、タッチパネル４０自体も、第１及び第２の電極パターン４１２，４２２がカバー部材２０の透明部分２２Ｍに対向するように、透明粘着剤を介して、カバー部材２０の下面に貼り付けられている。こうした透明粘着剤の具体例としては、例えば、アクリル系粘着剤等を例示することができる。
以上に説明したカバー部材２０とタッチパネル４０から構成されるパネルユニット１０は、図１２に示すように、感圧センサ２とシール部材７０を介して第１の支持部材８０に支持されている。図１１に示すように、感圧センサ２は、パネルユニット１０の四隅に設けられている。これに対し、シール部材７０は、感圧センサ２の外側に配置されており、パネルユニット１０の外縁に沿って全周に亘って設けられている。
感圧センサ２及びシール部材７０は、粘着剤を介してカバー部材２０の下面にそれぞれ貼り付けられていると共に、粘着剤を介して第１の支持部材８０にそれぞれ貼り付けられている。なお、感圧センサ２がパネルユニット１０を安定して保持可能であれば、感圧センサ２の数や配置は特に限定されない。
本実施形態における感圧センサ２の感圧体４の上部には、図１４に示すように、弾性部材６５が設けられている。弾性部材６５は、第２の基板４４の上に粘着剤６５１を介して積層されている。この弾性部材６５は、発泡材やゴム材料等の弾性材料から構成されている。弾性部材６５を構成する発泡剤の具体例としては、例えば、独立気泡型のウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、シリコーンフォーム等を例示することができる。また、弾性部材６５を構成する材料としては、ポリウレタンゴム、ポリスチレンゴム、シリコーンゴム等を例示することができる。
なお、弾性部材６５を、第１の基板４１の下に積層してもよい。或いは、弾性部材６５を、第２の基板４４の上に積層すると共に、第１の基板４１の下に積層してもよい。なお、弾性部材６５を省略してもよいが、弾性部材６５を備えることで、感圧センサ２に対して印加された荷重を感圧体４全体に均等に分散させることができ、感圧センサ２の検出精度の向上を図ることができる。また、弾性部材６５の存在により、支持部材８０、９０（後述）等が歪んでいる場合や支持部材８０、９０等の厚さ方向の公差が大きい場合に、これらを吸収することができる。さらに、感圧センサ２に過大な圧力や衝撃が加わった場合に、こうした弾性部材６５によって感圧センサ２の損傷や破壊を防止することもできる。
本実施形態における電子機器Ｍは、複数（本例において４つ）の感圧センサ２（以下、感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓとも称する。）を備えている。それぞれの感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓは、不図示の電圧印加手段及び分圧測定手段を用いることにより、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２（第１の回路９１の合成抵抗値）と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１（第２の回路９２の合成抵抗値）と、の抵抗比（Ｒ２：Ｒ１）が感圧センサ同士で相互に等しくなるように、それぞれの感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓの固定抵抗体５をトリミングして調整されている。
これにより、感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓに所定荷重Ｆをそれぞれ印加した状態において、当該感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓの各感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓの各固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）は相互に略同一となっている。
なお、この「略同一」とは、電子機器Ｍが備える全ての感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓに所定荷重Ｆをそれぞれ印加した場合において、感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２（第１の回路９１の合成抵抗値）と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１（第２の回路９２の合成抵抗値）と、の比（Ｒ２／Ｒ１）の値（各感圧センサにおける値）が、当該全ての感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓにおける比（Ｒ２／Ｒ１）の平均値の±５％以内であることを示す。電子機器Ｍが備える感圧センサの数が３つ以下である場合や５つ以上である場合においても同様に、全ての感圧センサにおける感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）が相互に略同一となるようそれぞれの感圧センサの固定抵抗体５の電気的抵抗値が調整される。
本実施形態におけるシール部材７０は、上述の弾性部材６５と同様に、発泡材やゴム材料等の弾性材料から構成されている。シール部材７０を構成する発泡材の具体例としては、例えば、独立気泡型のウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、シリコーンフォーム等を例示することができる。また、シール部材７０を構成するゴム材料としては、ポリウレタンゴム、ポリスチレンゴム、シリコーンゴム等を例示することができる。このシール部材７０をカバー部材２０と第１の支持部材８０との間に設けることで、外部からの異物の侵入を防止することができる。
以上に説明した感圧センサ２及びシール部材７０は、図１２に示すように、カバー部材２０と第１の支持部材８０との間に挟み込まれている。第１の支持部材８０は、枠部８１と、保持部８２と、を有している。枠部８１は、カバー部材２０を収容可能な開口を有する矩形枠形状を有している。一方、保持部８２は、矩形環形状を有しており、枠部８１の下端から径方向内側に向かって突出している。
この第１の支持部材８０は、例えば、アルミニウム等の金属材料、或いは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料等で構成されている。本実施形態において、枠部８１と保持部８２とは一体的に形成されているが、それらが別々に形成されていてもよい。
本実施形態における保持部８２は、図１２に示すように、感圧センサ２を保持する第１の領域８２１と、シール部材７０を保持する第２の領域８２２と、を有している。第１の領域８２１は、当該保持部８２の中心開口８２３を囲むように環状に配置されており、第２の領域８２２は、当該第１の領域８２１に対して径方向外側に環状に配置されている。
なお、保持部８２において第１の領域８２１のみを凸状に形成してもよい。また、本実施形態では、感圧センサ２とシール部材７０が隣り合って配置されているが、感圧センサ２とシール部材７０を離して配置してもよい（すなわち、第１の領域８２１と第２の領域８２２を離して配置してもよい）。
なお、第１の領域８２１の厚さと第２の領域８２２厚さとの関係は特に限定されないが、本実施形態のように、第１の領域８２１が第２の領域８２２に対して相対的に厚くなっていることが好ましい。この場合には、パネルユニット１０と第１の支持部材８０との間に形成された空間において、感圧センサ２が設けられている第１の部分Ｓ１の間隔が、シール部材７０が設けられている第２の部分Ｓ２の間隔に対して相対的に狭くなる（Ｓ１＜Ｓ２）。一般的に、同一の弾性率を有する２つの弾性体が相互に異なる厚さを有する場合、同一の変位量では、薄い弾性体の方が厚い弾性体よりも応力の値が大きくなる。このため、上記の関係（Ｓ１＜Ｓ２）を満たす場合には、パネルユニット１０が押圧された際に、感圧センサ２に生じる単位変位当たりの応力を、シール部材７０に生じる単位変位当たりの応力に対して相対的に大きくすることができる。
表示装置５０は、図１５に示すように、画像が表示される表示領域５１Ｂと、その表示領域５１Ｂを取り囲む外縁領域５２Ｂと、その外縁領域５２Ｂの両端から突出するフランジ５３Ｂと、を有している。この表示装置５０の表示領域５１Ｂは、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は、電子ペーパ等の薄型の表示デバイスで構成されている。
フランジ５３Ｂには貫通孔５３１が設けられており、この貫通孔５３１は第１の支持部材８０の背面に形成されたネジ穴８２４（図１２参照）に対向している。図１２に示すように、ネジ５４が貫通孔５３１を介してネジ穴８２４に螺合することで、表示装置５０が第１の支持部材８０に固定されており、これにより、表示領域５１Ｂが第１の支持部材８０の中央開口８２３を介してカバー部材２０の透明部分２２Ｂに対向している。
第２の支持部材９０は、上述の第１の支持部材８０と同様に、例えば、アルミニウム等の金属材料、或いは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料等で構成されている。この第２の支持部材９０は、表示装置５０の背面を覆うように、粘着剤を介して、第１の支持部材８０に取り付けられている。なお、粘着剤に代えて、第２の支持部材９０を第１の支持部材８０にネジ止めしてもよい。
本実施形態における電子機器Ｍは、上述したように、複数（本例において４つ）の感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓを備えており、それらの感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓにおいて、所定荷重Ｆを当該感圧センサにそれぞれ印加した状態における感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）は、それぞれ互いに略同一となっている。これにより、各感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓの感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、当該感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓの間での測定バラツキを低減させることができる。このため、感圧センサ２Ｐ、２Ｑ、２Ｒ、２Ｓにおける検出精度の向上を図ることができると共に、測定量が増加した場合の応答遅延を抑制することができる。
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、図１６に示す圧力検出装置１Ｅのように、第３実施形態で説明した第１の抵抗体８Ａを第１の回路９１が有していると共に、第４実施形態で説明した第２の抵抗体８Ｂを第２の回路９２が有していてもよい。
この場合において、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路９１の分圧ＶＰ２´又は第２の回路９２の分圧ＶＰ１´の少なくとも一方（本例では固定抵抗体５の分圧ＶＰ１）を測定し（第１の工程）、第１の回路９１の分圧ＶＰ２´と、第２の回路９２の分圧ＶＰ１´と、の比（ＶＰ２´：ＶＰ１´）に基づいて固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行うこととしてもよい。また、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路９１の合成抵抗値（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））と、第２の回路９２の合成抵抗値（Ｒ１×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４））と、を予め測定し（第１の工程）、それらの比（（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））：（Ｒ１×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４）））に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行うこととしてもよい。
本例では、圧力検出装置１Ｅの電圧―荷重特性における低荷重側のバラツキを吸収することができると共に、固定抵抗体５のトリミング時における精度向上を図ることができる。また、本例においても、圧力検出装置１Ｅの製品間での測定バラツキの低減効果、及び、測定量が増加した際における応答遅延の抑制効果を奏することができる。
また、例えば、第１実施形態で説明した感圧体４を構成する第１及び第２の基板４１、４４を、同一の基板としてもよい。この場合には、１枚の基板上に第１及び第２の電極と第１及び第２の感圧材料とを形成した後に、スペーサを挟んで当該基板を折り曲げることにより感圧体が構成される。
また、例えば、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における当該感圧体４の電気的抵抗値Ｒ２と、固定抵抗体５の電気的抵抗値Ｒ１と、の比（Ｒ２：Ｒ１）を、固定抵抗体の体積を増加させることにより調節してもよい。
また、例えば、第１の回路９１が、感圧体４と電気的に直列に接続され、所定の電気的抵抗値を有する抵抗体を含んでいてもよい。また、第２の回路９２が、固定抵抗体５と電気的に直列に接続され、所定の電気的抵抗値を有する抵抗体を含んでいてもよい。これらの場合においても、感圧体４に所定加圧力が印加されている場合における第１の回路９１の分圧又は第２の回路９２の分圧の少なくとも一方を測定し（第１の工程）、第１の回路９１の分圧と、第２の回路９２の分圧と、の比に基づいて、固定抵抗体５のトリミング（第２の工程）を行うことにより、感圧体４の電圧―荷重特性を変化させることなく、圧力検出装置の製品間での測定バラツキを低減させることができる。なお、この圧力検出装置を用いて実際に加圧力を測定する際は、感圧体４に加圧力が加わった際における第１の回路９１の分圧又は第２の回路の分圧に基づいて当該加圧力の大きさを求める。
１、１Ｂ・・・圧力検出装置
２、２Ｂ・・・感圧センサ
９１・・・第１の回路
４、４Ｂ・・・感圧体
４１・・・第１の基板
４２・・・第１の電極
４３・・・第１の感圧材料
４４・・・第２の基板
４５・・・第２の電極
４６・・・第２の感圧材料
４７・・・スペーサ
４８・・・基板
９２・・・第２の回路
５・・・固定抵抗体
５１・・・第１の側部
５２・・・第２の側部
３１・・・電圧印加装置
３２・・・電圧計
６０１・・・第１の配線パターン
６０２・・・第２の配線パターン
６０３・・・第３の配線パターン
６０４・・・第４の配線パターン
６１・・・第１の接続片
６２・・・第２の接続片
６４１・・・第１の配線
６４２・・・第２の配線
６４３・・・第３の配線
６４４・・・第４の配線
Ｍ・・・電子機器
１０・・・パネルユニット
２０・・・カバー部材
２２Ｍ・・・透明部分
４０・・・タッチパネル
５０・・・表示装置
５１Ｂ・・・表示領域

Claims (6)

  1. 加圧力に応じて電気的抵抗値が連続的に変化する感圧体を含む第１の回路と、電気的抵抗値を所望の値に調整可能な固定抵抗体を含む第２の回路と、が電気的に直列に接続して構成された感圧センサを準備する第１の工程と、
    前記感圧体に所定加圧力が印加されている場合における前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体の電気的抵抗値と、前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の電気的抵抗値と、の比に基づいて、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整する第２の工程と、を備えており、
    前記第２の工程は、前記電気的抵抗の比に基づいて、前記固定抵抗体の元の長さに対する前記固定抵抗体の調整後の長さの比率を計算し、その計算結果に基づいて前記固定抵抗体の長さを調整することにより、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整することを含み、
    前記感圧体は、
    第１の電極が設けられた第１の基板と、
    前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を有する第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に介装されたスペーサと、
    前記第１の電極又は前記第２の電極の少なくとも一方の表面を覆うように設けられた感圧材料と、を備えており、
    前記第１の基板は、前記固定抵抗体が形成された凸部を有することを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
  2. 加圧力に応じて電気的抵抗値が連続的に変化する感圧体を含む第１の回路と、電気的抵抗値を所望の値に調整可能な固定抵抗体を含む第２の回路と、が電気的に直列に接続して構成された感圧センサを準備する第１の工程と、
    前記感圧体に所定加圧力が印加されていると共に、前記感圧センサに所定電圧が印加されている場合において、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体の第１の分圧、又は、前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の第２の分圧に基づいて、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整する第２の工程と、を備えており、
    前記第２の工程は、前記第１の分圧と前記第２の分圧との比に基づいて、前記固定抵抗体の元の長さに対する前記固定抵抗体の調整後の長さの比率を計算し、その計算結果に基づいて前記固定抵抗体の長さを調整することにより、前記固定抵抗体の電気的抵抗値を調整することを含み、
    前記感圧体は、
    第１の電極が設けられた第１の基板と、
    前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を有する第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に介装されたスペーサと、
    前記第１の電極又は前記第２の電極の少なくとも一方の表面を覆うように設けられた感圧材料と、を備えており、
    前記第１の基板は、前記固定抵抗体が形成された凸部を有することを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載の製造方法であって、
    前記第１の工程は、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体と前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体とにおける少なくとも一方の分圧を測定すること、又は、前記第１の回路のうちの少なくとも前記感圧体及び前記第２の回路のうちの少なくとも前記固定抵抗体の電気的抵抗値を測定することを含むことを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
  4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の圧検出装置の製造方法であって、
    前記第１の回路は、前記感圧体と電気的に並列に接続された第１の抵抗体を含むことを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
  5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の圧力検出装置の製造方法であって、
    前記第２の回路は、前記固定抵抗体と電気的に並列に接続された第２の抵抗体を含むことを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
  6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の製造方法であって、
    前記凸部は、前記スペーサ及び前記第２の基板に覆われておらず、前記固定抵抗体が露出していることを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
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