JP7635497B2

JP7635497B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP7635497B2
Application number: JP2021095038A
Authority: JP
Inventors: 義尚谷口; 邦明鈴木; 弘也渡部
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2041-06-07
Also published as: JP2022187173A

Description

本発明は、入力装置に関する。

押圧力が加えられることにより抵抗値（電気抵抗値）が変化する抵抗変化検出型の弾性部材と、一対の電極を備える入力装置は、携帯情報端末等の様々な電子機器にタッチセンサとして広く用いられている。

このような弾性部材を備える入力装置として、例えば、特許文献１に、導電抵抗を有する抵抗体からなる接点部材と、その接点部材が接触する回路基板に設けた一対の電極とを有する感圧センサが開示されている。この感圧センサでは、接点部材が押圧されることで、その接点部材と一対の電極とが接触してこれらの接触領域が変化することで、一対の電極間の抵抗値を変化させ、押圧後期の段階では単位押圧力に対する抵抗値の低下を促進させている。

特開２０１５－１１４１７８号公報

しかしながら、特許文献１の感圧センサでは、接点部材が押圧されるにしたがって接点部材と一対の電極との接触領域を大きくなるように電極の形状は形成されているため、さらに高ストローク側で接点部材と一対の電極との接触領域は大きくし難い、という問題があった。

また、高ストローク側で接点部材と一対の電極との接触領域がさらに大きくなるように電極の形状を設計して製造することは困難であるため、高ストローク側での電流変化がさらに大きくなるように電極を設計しても、製造される電極毎に高ストローク側での電流変化にばらつきが生じやすく安定しない可能性が高い、という問題があった。

本発明の一態様は、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を更に大きくすることができる入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る入力装置の一態様は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた第１導電パターン及び第２導電パターンと、前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンの上に前記絶縁基板側に向かって進退可能に支持された、凸状端部を有する導電弾性部材と、を備え、前記凸状端部の前記絶縁基板に対する圧接力が高まるにしたがって前記凸状端部と前記第１導電パターンの接触面積及び前記凸状端部と前記第２導電パターンの接触面積が増大し、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンとの間の電気抵抗が減少する入力装置であって、前記絶縁基板は、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンを電気的に独立するよう隔てた隔離面を有し、前記隔離面は、前記凸状端部の先端が当接する先端当接エリアと、前記凸状端部の周辺が当接する周辺当接エリアを有し、前記周辺当接エリアに前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンから電気的に独立した島状導電パターンを備える。

本発明に係る入力装置の一態様は、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を更に大きくすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る入力装置の構成を示す斜視図である。図１のＡ－Ａ方向から見た図であり、入力装置の一部の構成を示す平面図である。図２のI－I断面図である。図２のII－II断面図である。導電弾性部材が島状導電パターンの上面に接触している状態を示す説明図である。導電弾性部材が島状導電パターンの上面を押圧して変形している状態を示す説明図である。ストロークと抵抗値との関係の一例を示す説明図である。ストロークと電流値との関係の一例を示す説明図である。島状導電パターンの他の構成の一例を示す平面図である。第１導電パターン及び第２導電パターンの他の構成の一例を示す平面図である。第１導電パターン及び第２導電パターンの他の構成の一例を示す平面図である。第１導電パターン及び第２導電パターンの他の構成の一例を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。ストロークと電流値との関係の一例を示す説明図である。島状導電パターンの他の構成の一例を示す平面図である。ストロークと電流値との関係の一例を示す説明図である。実施例１と比較例１の入力装置の電流値の測定結果を示す。実施例２と比較例２の入力装置の電流値の測定結果を示す。実施例３と比較例３の入力装置の電流値の測定結果を示す。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示す「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る入力装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る入力装置の構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ－Ａ方向から見た図であり、入力装置の一部の構成を示す平面図であり、図３は、図２のI－I断面図であり、図４は、図２のII－II断面図である。図１及び図２に示すように、入力装置１Ａは、絶縁基板１０と、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂと、導電弾性部材３０と、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを備え、導電弾性部材３０の第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂへの押圧具合によって第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間の電気抵抗を増減させる。

なお、本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの配列方向と直交する方向をＸ軸方向、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの配列方向をＹ軸方向とし、入力装置の高さ方向をＺ軸方向とする。入力装置１Ａの導電弾性部材３０側を＋Ｚ軸方向とし、絶縁基板１０側を－Ｚ軸方向とする。以下の説明において、説明の便宜上、＋Ｚ軸方向側を上側又は上、－Ｚ軸方向側を下側又は下と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。

絶縁基板１０は、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを設置するための基板である。絶縁基板１０は、絶縁性を有していればよく、絶縁基板１０としては、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンニトリル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥｋ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール、エポキシ（ガラスフィラー入り）及びポリカーボネート（ＰＣ）等の合成樹脂を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、耐熱性等の観点から、ポリイミド、又はポリエチレンテレフタレート等を用いることが好ましい。

絶縁基板１０は、図２及び図３に示すように、平面視において、絶縁基板１０の主面１０ａに第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとを隔てた隔離面１１を有する。

隔離面１１は、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとを電気的に独立するように隔てている。

隔離面１１は、図２及び図４に示すように、導電弾性部材３０の凸状端部３１の先端が当接する先端当接エリア１１１と、凸状端部３１の周辺が当接する周辺当接エリア１１２を有する。

第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、図１及び図３に示すように、絶縁基板１０の主面１０ａ上に設けられている。

第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、図１及び図２に示すように、平面視において、半円状に形成されてよい。第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとは、隔離面１１を介して略対称に形成されてよい。

なお、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、平面視において、半円状以外の形状に形成されてよい。また、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとは、隔離面１１を介して対称に形成されていなくてもよい。

第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを形成する材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）及びコバルト（Ｃｏ）等の各種金属；これらの合金；カーボンブラック、グラファイト（黒鉛）、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー（炭素繊維）、及びフラーレン等の炭素系材料等が挙げられる。第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを形成する材料は、これらを、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、接続の安定性、製造コストの低減、及び作製のし易さ等の点から、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを形成する材料としては、Ａｇ又はＣｕを用いることが好ましい。第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、１つの金属層で形成されていてもよいし、複数の金属層を積層して構成されていてもよい。

また、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを形成する材料を導電性部材としてバインダーに分散させたコンポジット皮膜としてもよい。これにより、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、導電弾性部材３０の凸状端部３１の押圧に追従して変形させ易くなる。

バインダーとしては、エラストマーや合成樹脂を用いることができる。エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、ポリイソブチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、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ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ポリエステルゴム、フッ素ゴム、及びこれらの変性体等を用いることができる。合成樹脂としては、柔軟性エポキシ樹脂等を用いることができる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

さらに、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを形成する材料として、電子伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリ３、４－エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ＰＥＤＯＴにポリスチレンスルホン酸（ポリ４－スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリアニリンスルホン酸、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、又はポリピロール等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。中でも、生体との接触インピーダンスを低くできる点から、ＰＥＤＯＴ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、又はポリアニリンスルホン酸を用いることが好ましい。また、生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることがより好ましい。

第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂが金属、合金、炭素系材料及びコンポジット皮膜である場合、１μｍ～５０μｍであることが好ましく、５μｍ～３０μｍであることがより好ましく、１０μｍ～２０μｍであることがさらに好ましい。第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さが１μｍ～５０μｍの範囲内であれば、導電性を十分確保できる。また、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さは、流す電流の大きさに対応して決められるが、５０μｍ以上にしてもよい。

第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂが導電性高分子である場合、１０μｍ～１００μｍであることが好ましく、２０μｍ～７５μｍであることがより好ましく、２５μｍ～５０μｍであることがさらに好ましい。第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さが１０μｍ～１００μｍの範囲内であれば、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは十分な強度及び導電性を有することができる。

導電弾性部材３０は、図１に示すように、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの上方に設けられている。導電弾性部材３０は、図２及び図３に示すように、入力装置１Ａの本体内に、不図示の支持機構等によって、絶縁基板１０に向かって進退可能に支持されている。

導電弾性部材３０は、図１に示すように、円筒状に形成されており、図２及び図３に示すように、その先端に第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂと接触可能な表面である凸状端部３１を有する。凸状端部３１は、丸みがある曲面形状に形成されており、ドーム形状に形成されてよい。

凸状端部３１とは、導電弾性部材３０のドーム形状に形成されている先端部分であり、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂと接触する先端と、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂと接触する可能性のある、先端の周辺領域を含む。

導電弾性部材３０は、導電性を有する材料を弾性変形可能な部材に含んで形成されている。これにより、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとを電気的に接続することができる。

導電性を有する材料としては、上記の、金属、合金、炭素系材料を用いることができる。弾性変形可能な部材を形成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム又はウレタンゴム等のエラストマーを用いることができる。

導電弾性部材３０は、エラストマーで形成される場合、導電弾性部材３０のゴム硬度は、４０～７０の範囲内であることが好ましく、５０～６０の範囲内であることがより好ましい。ゴム硬度が４０～７０の範囲内であれば、導電弾性部材３０は十分な強度を有することができる。なお、ゴム硬度とは、日本工業規格ＪＩＳＫ６３０１で規定された値である。

島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは、図１及び図２に示すように、隔離面１１の周辺当接エリア１１２に、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂから電気的に独立して設けられている。

島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは、図２に示すように、対向する第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間に配置されている。

島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを形成する材料としては、上記の、金属、合金、炭素系材料、コンポジット皮膜及び導電性高分子を用いることができる。

島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの厚さは、図３に示すように、同じでもよい。

島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの厚さは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さに応じて適宜設定可能であり、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの厚さと略同じ厚さとしてもよいし、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂよりも厚くてもよい。島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂが第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂと同等の厚さ以上であれば、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間の導通を確保し易くなる。

島状導電パターン４０Ａと島状導電パターン４０Ｂとの最短距離Ｌ１は、第１導電パターン２０Ａ、第２導電パターン２０Ｂ、導電弾性部材３０、島状導電パターン４０Ａ及び島状導電パターン４０Ａ４０Ｂの、材質、形状、大きさ等に応じて適宜設定可能であり、５０μｍ～５ｍｍが好ましく、１００μｍ～３ｍｍがより好ましい。

入力装置１Ａでは、図４に示すように、導電弾性部材３０が島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの上面に非接触の状態で配置されている。そして、導電弾性部材３０が上部から押圧され、下降すると、導電弾性部材３０が島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの上面に接触すると共に、導電弾性部材３０が島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの一部と接触して、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を電流が流れ始める。そして、図６に示すように、導電弾性部材３０がさらに押圧されて下降し、凸状端部３１の絶縁基板１０に対する圧接力が高まるにしたがって導電弾性部材３０が撓んで変形すると、凸状端部３１と第１導電パターン２０Ａの接触面積及び凸状端部３１と第２導電パターン２０Ｂの接触面積が増大し、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間の電気抵抗を減少させる。また、凸状端部３１の絶縁基板１０に対する圧接力が高まるにしたがって導電弾性部材３０が更に撓んで変形することで、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを介して、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間が導通される。これにより、図７に示すように、凸状端部３１の絶縁基板１０に対する圧接力が高まり、導電弾性部材３０のストロークが大きくなることで、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂがない場合（図７中、破線）に比べて、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間の抵抗値をさらに減少させる。この結果、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間の導電性が高められ、図８に示すように、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を流れる電流値が、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂがない場合（図８中、破線）よりも高められる。

入力装置１Ａは、絶縁基板１０の主面１０ａに第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとを隔離する隔離面１１を設け、隔離面１１の周辺当接エリア１１２に島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを備える。周辺当接エリア１１２は、凸状端部３１の第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂとの接触面積が大きくなり、導電弾性部材３０のストロークが大きい範囲に位置する。入力装置１Ａは、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの間の周辺当接エリア１１２に設置することで、導電弾性部材３０が下降してストロークが大きい範囲でも、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂが第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの導通の橋渡しとなり、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を流れる電流量を多くできる。そのため、高ストローク側での電流変化を大きくできる。よって、入力装置１Ａは、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を更に大きくすることができる。

なお、高ストロークとは、ストロークが所定値以上の範囲である。所定値は、特定のストロークに限定されず、入力装置１Ａを構成する、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂ、導電弾性部材３０等の各部材の大きさ、材質、設計等に応じて適宜設定される。例えば、高ストロークは、導電弾性部材３０が第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを押圧する時点又は第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂが導電弾性部材３０により変形し始める時のストロークとしてよい。

また、入力装置１Ａは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの設計や導電弾性部材３０を構成する導電ゴムの材質を変えることなく、導電弾性部材３０のストロークが大きい範囲での電流の変化量を大きくすることができる。

さらに、入力装置１Ａは、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂとは比抵抗が異なる材料を用いて形成できる。これにより、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂとは異なる導電率を有するため、入力装置１Ａは、導電弾性部材３０のストロークが大きい高ストローク側において、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を流れる電流量を多くして、電流の変化量を容易に大きくできる。

なお、入力装置が島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを備えていない場合、導通を構成する材料の選択が第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの種類の１種類に限定されるため、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂを構成する材料の抵抗値のみによって決定される。また、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂに比抵抗の違う材料を用いると、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとはこれらの高さが同じになるように形成し難く、ストロークの大きさに対する荷重の変化量が異なり易くなる。入力装置１Ａは、材料での抵抗値を変化させることはできると共に、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの高さを略同じにでき、ストロークの大きさに対する荷重の変化量が略同じになるように容易に調整できる。

入力装置１Ａは、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを、先端当接エリアから周辺当接エリアに向かう方向に沿って伸びる細長形状に形成できる。これにより、入力装置１Ａは、導電弾性部材３０のストロークが大きい範囲での電流の変化量を大きくすることができるため、出力変化を広い範囲で容易に大きくすることができる。

なお、本実施形態では、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂの何れか１つでもよい。

本実施形態では、図９に示すように、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは平面視において矩形でもよい。

本実施形態では、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、平面視において、図１０に示すように、櫛歯状に形成されてもよいし、図１１に示すように、菱形に形成されてもよい。第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂは、平面視において、図１２に示すように、一対の第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの互いに対向する外縁が、最初に接点部と接触する頂部を有する山形と、その山形の両端に生じる谷形と、その谷形から斜めに：立ち上がる斜形とが連続した形状に形成されてもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る入力装置について説明する。図１３は、本実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。図１３に示すように、入力装置１Ｂは、上記の第１の実施形態に係る入力装置１Ａの島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂをそれぞれ所定の間隔を有して複数備えたものである。本実施形態では、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂは、それぞれ、平面視において矩形状に形成され、２つずつ設けられている。

入力装置１Ｂは、入力装置１Ａと同様、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを、それぞれ、第１導電パターン２０Ａ及び第２導電パターン２０Ｂの間の周辺当接エリア１１２に複数設置することで、導電弾性部材３０が下降してストロークが大きい範囲でも、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂが第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの導通の橋渡しとなり、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を流れる電流量を多くできる。そのため、例えば、図１４に示すように、高ストローク側での電流変化をより大きくできる。よって、入力装置１Ｂでも、入力装置１Ａと同様、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を更に大きくすることができる。

また、入力装置１Ｂは、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを、それぞれ、比抵抗が異なる材料を用いて形成できる。例えば、２つの島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂのうち、内側に位置する島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂを炭素材料で形成し、外側に位置する島状導電パターン４０Ａ及び４０ＢをＡｇで形成できる。これにより、内側に位置する島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂと、外側に位置する島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂとは異なる導電率を有するため、入力装置１Ｂは、導電弾性部材３０のストロークが大きい高ストローク側において、第１導電パターン２０Ａと第２導電パターン２０Ｂとの間を流れる電流量がより多くなるようにして、電流の変化量の傾きがより大きくなるように容易に調整できる。

なお、本実施形態では、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂのそれぞれの数は、３つ以上でもよく、例えば、図１５に示すように、４つでもよい。また、島状導電パターン４０Ａ及び４０Ｂのそれぞれの大きさは同一でなくてよい。これにより、例えば、図１６に示すように、段階的に電流値を上げることができる。よって、入力装置１Ｂは、高圧領域での出力変化を段階的に上昇させることができる。

以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。

＜実施例１＞
［入力装置の作製］
絶縁基板の上に、平面視において半月状の導電パターン（ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ、「Ｃｌｅｖｉｏｓ」、ヘレウス社製）を高さが１μｍ以下になるように、一対形成した。一対の導電パターンの間隔は０．２ｍｍとした。そして、一対の導電パターンの間の隔離面の周辺当接エリアにＡｇインク（東洋紡社製）を塗布して、周辺当接エリアに対向するように一対の島状導電パターン（Ａｇ）を高さが５０μｍになるように形成した。そして、一対の導電パターンの上に導電弾性部材（朝日ラバー社製）を設置して、図３に示す入力装置を作製した。

［押し込み時の電流値の測定］
導電弾性部材を押圧しながら、一対の導電パターンの間を流れる電流値を測定した。測定結果を図１７に示す。なお、一対の島状導電パターンを配置していない入力装置の測定結果を比較例１として示す。

図１７に示すように、実施例１と比較例１は、初期抵抗値の検出位置は同等であったが、実施例１の方が比較例１よりも、ストロークを大きくするにしたがって電流量が多くなった。

また、実施例１と同様にして作製した複数の入力装置の電流値を測定した場合も、それぞれの入力装置で測定される電流値の誤差は殆ど無く、高ストローク側での電流量が略安定し多くなった。

よって、実施例１の入力装置は、いずれも、絶縁基板上の一対の導電パターンの間の隔離面の周辺当接エリアに対向するように一対の島状導電パターンを設けることで、高ストローク側で第１導電パターンと第２導電パターンとの間を流れる電流量を高め、電流変化を大きくできた。したがって、実施例１の入力装置は、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を大きくすることができるといえる。

＜実施例２＞
実施例１において、島状導電パターンの平面視における形状を略三角形状から四角形状に変更し、四角形状に形成された島状導電パターンをそれぞれ２つ設けたこと以外は、実施例１と同様にして行った。そして、導電弾性部材の平面視において、導電弾性部材から絶縁基板の側面側に向かって、内側に位置する島状導電パターンをカーボンで形成し、外側に位置する島状導電パターンを銀で形成した。導電弾性部材を押圧しながら一対の導電パターンの間を流れる電流値を測定した測定結果を図１８に示す。なお、一対の島状導電パターンを配置していない入力装置の測定結果を比較例２として示す。

図１８に示すように、実施例２と比較例２は、初期抵抗値の検出位置は同等であったが、実施例２の方が比較例２よりも、ストロークを大きくするにしたがって電流量が急激に増大させることができた。これは、四角形状の島状導電パターンを介して一対の矩形状の島状導電パターン同士の間を電流がより流れやすくなったためと考えられる。また、外側に位置する島状導電パターンの材料を、Ａｇで形成し、内側に位置する島状導電パターンの材料として用いたカーボンよりも、導電性が高いため、高ストローク側での電流量をより高め易いといえる。

また、実施例２と同様にして作製した複数の入力装置の電流値を測定した場合も、実施例１の場合と同様に、それぞれの入力装置で測定される電流値の誤差は殆ど無く、高ストローク側での電流量が略安定し多くなった。

よって、実施例２の入力装置は、いずれも、絶縁基板上の一対の導電パターンの間の隔離面の周辺当接エリアに複数の島状導電パターンを対向するように一対設けることで、高ストローク側で第１導電パターンと第２導電パターンとの間を流れる電流量をより高められ、電流変化を大きくできた。したがって、実施例２の入力装置は、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化をより大きくすることができるといえる。

＜実施例３＞
実施例２において、四角形状に形成された島状導電パターンをＡｇでそれぞれ４つ設けた。そして、導電弾性部材の平面視において、導電弾性部材から絶縁基板の側面側に向かって、島状導電パターンの大きさが大きくなるように、島状導電パターンの大きさを変更した。それ以外は、実施例１と同様にして行った。導電弾性部材を押圧しながら一対の導電パターンの間を流れる電流値を測定した測定結果を図１９８に示す。なお、一対の島状導電パターンを配置していない入力装置の測定結果を比較例３として示す。

図１９に示すように、実施例３と比較例３は、初期抵抗値の検出位置は同等であったが、実施例３の方が比較例３よりも、ストロークを大きくするにしたがって電流量を段階的に増大させることができた。これは、四角形の島状導電パターンを介して一対の矩形状の島状導電パターン同士の間を電流がより流れやすくなったためと考えられる。また、導電弾性部材が押圧によって変形するのに伴い、導電弾性部材がより平面視における面積が大きい島状導電パターンに接触する面積が大きくなり、電流量が段階的に大きくなったためと考えられる。

また、実施例３と同様にして作製した複数の入力装置の電流値を測定した場合も、実施例１の場合と同様に、それぞれの入力装置で測定される電流値の誤差は殆ど無く、高ストローク側での電流量が略安定し多くなった。

よって、実施例３の入力装置は、いずれも、絶縁基板上の隔離面の一対の周辺当接エリアに複数の島状導電パターンを導電弾性部材から絶縁基板の側面側に向かってその大きさが大きくなるように一対設けることで、高ストローク側でも、第１導電パターンと第２導電パターンとの間を流れる電流量を段階的に高め、電流変化を大きくできた。したがって、実施例３の入力装置は、製品毎のバラツキを抑えると共に、高圧領域での出力変化を段階的に大きくすることができるといえる。

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１Ａ、１Ｂ入力装置
１０絶縁基板
１１隔離面
２０Ａ第１導電パターン
２０Ｂ第２導電パターン
３０導電弾性部材
３１凸状端部
４０Ａ、４０Ｂ島状導電パターン
１１１先端当接エリア
１１２周辺当接エリア

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた第１導電パターン及び第２導電パターンと、
前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンの上に前記絶縁基板側に向かって進退可能に支持され、ドーム形状に形成された凸状端部を有する導電弾性部材と、を備え、
前記凸状端部の前記絶縁基板に対する圧接力が高まるにしたがって前記凸状端部と前記第１導電パターンの接触面積及び前記凸状端部と前記第２導電パターンの接触面積が増大し、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンとの間の電気抵抗が減少する入力装置であって、
前記絶縁基板は、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンを電気的に独立するよう隔てた隔離面を有し、
前記隔離面は、前記凸状端部の先端が当接する先端当接エリアと、前記凸状端部の周辺が当接する周辺当接エリアを有し、
前記周辺当接エリアに前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンから電気的に独立した島状導電パターンを備える入力装置。
前記島状導電パターンは、前記先端当接エリアから前記周辺当接エリアに向かう方向に沿って伸びる細長形状に形成されている請求項１記載の入力装置。
前記島状導電パターンは、前記先端当接エリアから前記周辺当接エリアに向かう方向に沿って断続的に複数設けられている請求項１記載の入力装置。