JPS58133718A - 感圧異方導電ゴムシ−ト及びそれからなるスイツチ構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来、感圧導電性ゴムシートとしては、ゴムにカーボン
ブラックや金属粒子の如き導電性微粒子をある制御され
た量、配合されたものが知られている。しかしながら、
これら粒子配合による感圧導電シートにおいては、無荷
重時においても若干の導電性がさけられず、さらに抑圧
によって導通抵抗が低下するものの、その低下の様子は
連続的なものにならざるをえないという問題があった。

我々は先にゴムシートの中にゴムシートの厚さよりも、
わずかに短かい長さを有する多数の導電性細線がシート
の厚み方向に配向してなる感圧異方導電性ゴムシートを
提案した。このものは、オンオフの動作点において、完
全な絶縁体から高度の導電体に、いわば不連続にきりか
わるという点で、従来の粒子配合タイプのものにくらべ
て、スインチとして、より優れた特性を有するものであ
る。

しかしながら、この感圧異方導電ゴムシートにはフラッ
トパネルにおけるが如く、ゴムを直接に指先で押圧する
ような比較的圧力の小さい場合は。

圧力不足をきたし易いという問題があった。理論［は導
電性細線の長さとゴムシートの厚さとの差を小さくすれ
ば感圧性はいかようにもだかまるのであるが、実際には
、細線の長さやゴムシートの厚さのばらつき、あるいは
温度低下時のゴムシートの厚さの収縮などを考慮し、あ
らゆる場合に於ても無荷重時には完全な絶縁状態を保た
せようとすると、常態においては導電性細線の長さより
シート厚さをかなり大きく設定する必要があり、これが
感圧性を鈍くする主要な原因であった。

本発明者らはこの点について、鋭意改良につとめた結果
、ゴムシートに貫通空孔を設けることにより、顕著に感
圧導電性を高めることができることを見出し２本発明に
到達したものである。

すなわち本発明の骨子は次のとおりである。

トの厚さよりもわずかに短かい多数の導電性細線が、厚
さ方向に配向して内蔵されている感圧異方導電ゴムシー
トにおいてｔ押圧領域に貫通孔を設けて圧縮変形しやす
くしたことを特徴とする感圧異方導電ゴムシート。

（２）貫通孔がスイッチングのだめの抑圧が行なわれる
部分に選択的に１ヶ以上設けられている特許請求の範囲
第１項記載の感圧異方導電ゴムシート　。

（３）貫通孔がシート全面に亘って、多数設けられてい
る特許請求の範囲第１項記載の感圧異方導電ゴムシート
。

（４）電極、感圧異方導電ゴムシート、電極の順に積層
されたスイッチ構造体において、該ゴムシートが圧縮変
形性能を有する貫通孔を有し、かつ該７貫通孔の少なく
とも一部がスイッチ受圧面に対応する部分に重畳して構
成されていることを特徴とするスイッチ構造体。

かかる構成を採用したことにより、初めて極めてすぐれ
た感圧導電性を有する材料を提供し得だものであり、ま
た感圧の程度を必要に応じて極めて敏感なものから鈍感
なものまで自在にかつ容易に変更できる利点を有し、場
合によってはセンサー的作用をも持たせることができる
新規な材料を提供し得たものである。

第１図は本発明の改良された感圧異方導電シートの一態
様を示すものである。（ａ）は斜視図。

（ｂ）は平面図、（Ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ’の断
面図である。図中１はシートにあけられた貫通空孔。

２は導電性細線、３は絶縁性ゴムシートである。

導電性細線２はゴムシート３の厚さ方向に配向している
が、その長さはゴムシートの厚さよシ小さいので無加圧
状態ではいずれの方向にも導電性はないが、このシート
の両面に、平面電極をおき相４に加圧すると、ゴムのみ
が圧縮し、導電性細線かゴム表面から露出してその両端
が対向する電極面と接触するに至って９両電極は電気的
に接続される。

本発明のシートに埋設する導電性細線としては耐性が高
く１弾性変形域の広いタフな材料が好ましい。ばね鋼で
できた細線は好ましい材料である。

細線を磁界の作用により行カわせる関係上、全体として
磁性を有することが必要である。

このようなものとしては、たとえば、ニッケル線、鉄線
、ある種のステンレス線や、あるいはこれらに保護用金
属を被覆したものなどが用いられる。更に非磁性の燐青
銅細線、炭素繊維、ガラス繊維などにニッケル等の磁性
金属を被覆したものを用いることもできる。バネ性の優
れた金属細線やある種の磁性２テンレス線などは特に好
適である。

これらの導電性細線の長さはマトリックスとなるゴムシ
ートの厚さよりも短いことが必要であり。

２３”Ｃにおいてゴムシートの厚さの９９係以下である
ことが必要である。また、これらの導電性細線はマトリ
ックスゴムシートの厚さの７０ｑ６以上の長さが必要で
あり、好ましくはゴムシート厚さの９０ヂ以上あるのが
よい。但し長すぎる場合とは異なり、短かすぎるものが
混在していても有効なｊ導電体として働らかないという
だけのことであり・特に支障はない。導電性細線の太さ
は長さとも関係し、太くとも、長さの２０係以下である
ことが♀ましく、絶対値としては直径が０．１ｍｍ以下
。

より好ましくは０．０５−以下のものがよい。

マトリックスとなるゴムシートは、絶縁性であると同時
に圧縮時の弾性係数の小さいものがよくｔ弾性係数とし
て多くとも１０　［１ｋｇ／ａｎ２以下、好ましくは２
０　ｙ／−２のものがよい。具体的にはシリコーンゴム
、ウレタンゴムならびにゴム弾性ヲモつ軟質塩ピポリマ
を始めとする各・種有機ゴムのシートが用いられる。電
気的特性、耐熱性、耐クリープ特性等の点でシリコーン
ゴムは特に好適である。

ゴムシートの厚さは、０．２ａｍ＋〜５．０皿の範囲か
ら選ばれるが、実用的には０５二〜３．０　ｏｎの範囲
が好ましい。

本発明の感圧異方導電ゴムシートにおいて、導電性細線
の太さや、細線とゴムとの密着節さなどによっては、一
番最初の抑圧時には、線の先端が。

あとわずかに残っているゴムの被膜をつき破りにぐいと
いうことがあるが、そのような場合はローラーがけする
などして、あらかじめ被膜をつき破っておくのもよい。

しかじ線径が５０ミクロン以下の場合は実用１殆んどそ
の必要はない。

シート内に形成される貫通空孔（以下孔と称す）の役目
は、抑圧時のゴムの厚さと垂直の方向への変形の逃げ場
を与えることと有効面積を減少させることとの相乗作用
によりゴムシートの圧縮変形性能（量）を大巾に増加さ
せることにある。孔の形。

大きさ、配置はこれに大きく影響を与える。

孔の形は丸、長丸、だ円形、三角あるいはそれ以上の多
角形などが代表的なものであるが、特にそれらに限定さ
れるものではない。このうち丸。

正三角、正四角、正六角形は特に好ましいものである。

角形を用いる場合はコーナ一部にやや丸味をおびたもの
がゴム強度の面から好ましい。

孔の配置のあり方には全面配置と部分選択配置シートに
おいては、その面上の任意の位置に均一な感度のスイッ
チの為の領域を設定することができるという利点がある
。これに対して部分選択配置された孔をもつものにおい
ては、スイッチングの為の抑圧がなされる領域ないしそ
の近辺に選択的に孔を配置することになる。部分選択配
置のシートは、特定の製品にのみ対応するものであり。

個々のスイッチ部の位置の自由度はないが次のような利
点がある。即ち例えば、複数ケの抑圧部を１校のシート
内に配置するに際して、それぞれの抑圧部の感圧性を異
ならせることができる。これによって誤ってスイッチを
入れると１重大な結果を生じる部分については、孔を設
けず、専用の押し棒を用いてのみスイッチを入れうるよ
うにするなどということができる。

全面配置の場合における孔の配置パターンの好ましい例
を第２図に示す。スイッチングの為の抑圧領域の位置を
任意に選べるものであるためには孔は微細でかつ密度が
高いことが好ましい。少なくとも任意の領域に１錦直径
の円をとった場合に。

その日内に孔部分とシー］・の部分とが混在しているこ
とか必要である。指で押した場合に指先の領域に複数ケ
の孔がおおわれることが好ましい。

部分選択配置の場合は、スイッチの為の押圧領域に貫通
孔を設けないという選択もありうるわけであるが；少な
くとも１個所以上の抑圧領域には孔部分とシートの部分
とが混在するように貫通孔が設けられていなければ彦ら
ない。

すなわち、感圧精度を高めるためにはシートの孔の少な
くとも一部がスイッチ受圧面に対応する部分と重畳する
形に構成されることが必要であり。

その場合孔部分とシート部分との混在は、孔の大きさに
もよるが一般に少数より多数の方が精度は向上し、鋭敏
になる。

本発明に係る感圧異方導電ゴムシートは、複数のスイッ
チが一枚のパネル内におさめられているいわゆるパネル
スイッチの部材として特に有用であるが、それ以外にも
例えば、ロボットの指の部分や、自動ドアーのスイッチ
部などにいわゆる感圧センサーとして用いることができ
る。

第３図は、パネルスイッチへの応用例を示すものである
。第３図は複数ケのスイッチが１枚のスイッチパネルに
組み込まれたものの部品の部分図である。（ａ）は表面
部材であり、絶縁フィルムの表側に抑圧領域１が印刷さ
れており、裏側には全面に銅箔が貼られている。（１）
）は全面に亘って均一な孔があけられた感圧異導導電ゴ
ムシートである。（Ｃ）は背面電極基板であり、抑圧領
域に対応して銅箔回路１′が形成されており、それらか
ら引出線２がでている。引出線の表面の絶縁コートによ
りカバーされている。これらを重ね合わせたものは、押
圧領域を加圧すると上下の銅箔間が電気的に接続される
。

−Ｆ記のパネルスイッチに於て、銅箔の代シに透明導電
膜を用い、かつ感圧異方導電ゴムシートのゴム素材が透
明なものと組合せると全体として透明なパネルスイッチ
となる。これは特に有用であって１例えば平面ディスプ
レーの上に透明パネルスイッチを重ね、ディスプレーに
入力すべき位置を指示させることにより誤りのないスイ
ッチ入力を行なうことができる。

実施例１ 直径１２ミクロン、平均長さ８６０ミクロン長さの標準
偏差７ミクロンのステンレススチール繊維を、厚さ９０
０００ミフロン±１クロンのシリコーンゴムシートの中
に１本／ｎｌ１１１２の平均密度で、シートの厚さ方向
に配向させた感圧異方導電ゴムシートについて、孔を設
けないもの（無）と、３ｍｍ直径の孔を４ｍｍピッチの
最密充填配列で設けたもの（有）について圧力と導通抵
抗の関係を比較した。試験は１価２の円形平面をもつ相
互に絶縁された２つの銅電極の間にシートをはさみ、導
電極間の圧力と導通抵抗を同時に測定する方法によった
。

結果を表１に示す。

指で直接タッチする場合の圧力は通常５００８７ｃｍ２
以下であり０貫通孔を設けることにより初めて。

指先による直接押圧スイッチに適した感圧導電ゴムシー
トかえられた。

表１　加圧力と導通抵抗（Ω／Ｃｌｎ２）

【図面の簡単な説明】

第１図は１貫通空孔を全面に有する感圧異方導電ゴムノ
ートの一態様を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ
）は平面図、（Ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａでの断面図である
。 第２図は２貫通空孔のあけ方の好ましい例のいくつかを
示すものである。 第６図は９本発明の感圧導電ゴムシートを用いたパネル
スイッチの一部を各パーツに分けて斜視図により示すも
のである。 特許出願人　　東　し　株　式　会　社（σ） （ｂ、１ （Ｃ） 第　１０ （α）（ｂ） （ｄ）　　　　　　　　　　　（Ｃ） （ｅ） Ｉｊ、３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）！気絶練性のゴムシート内に、該ゴムシートの厚
   さよりもわずかに短かい多数の導電性細線か、厚さ方向
   に配向して内蔵されている感圧異方導電ゴムシートにお
   いて、抑圧領域に貫通孔を設けて圧縮変形しやすくした
   ことを特徴とする感圧異方導電ゴムシート。
2. （２）　　貫通孔がスイッチングのための押圧が行なわ
   れる部分に選択的に１ヶ以上設けられている特ｄ′１請
   求の範囲第１項記載の感圧異方導電ゴムシート、。
3. （３）貫通孔がシート全面に亘って、多数段けら才１て
   いる特許請求の範囲第１項記載の感圧異方導電ゴムシー
   ト。 目ｊ　電極、感圧異方導電ゴムシート、電極の順にＦｌ
   ｉ　１ｍされたスイッチ構造体において、該ゴムシート
   が圧縮変形性能を有する貫通孔を有し、かつ該貫通孔の
   少なくとも一部がスイッチ受圧面に対応する部分に重畳
   して構成されていることを特徴とするスイッチ構造体。