WO2022071318A1

WO2022071318A1 - 静電容量型入力装置

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Publication number: WO2022071318A1
Application number: PCT/JP2021/035645
Authority: WO
Inventors: 佳苗宮永; 伸哉舘田; 洋平山本
Original assignee: 積水ポリマテック株式会社
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2022-04-07
Also published as: US20230256822A1; JPWO2022071318A1; CN115485803A; US11987124B2; DE112021002872T5

Abstract

使用者が入力されたことを触感で感知可能とする静電容量型入力装置を提供する。表面シート２０と、軟質部材３０と、静電容量の変化を検出するセンサシート４０とを備え、表面シート２０は、タッチ操作する操作領域２１を有し、軟質部材３０は、操作領域２１とセンサシート４０との間に配置され、センサシート４０は、操作領域２１に対応する位置にセンサ電極４２を有し、操作領域２１をタッチ操作により押し込むと、表面シート２０と軟質部材３０とがセンサシート４０に向けて変位し、センサ電極４２により静電容量の検出がなされる。

Description

静電容量型入力装置

　本出願による開示は、静電容量型入力装置に関する。

　電子機器の入力装置として、静電容量センサを備えるタッチ入力装置が知られている。こうした静電容量型入力装置（静電容量型タッチ入力装置）は、例えば電子機器の筐体に配置した操作領域を使用者が指で触れることによる静電容量の変化を検出するものである（例えば特許文献１）。

特開２０１６－０８１８１８号公報、図１

　電子機器の入力装置には、物理的に変位して入力がなされる押しボタンスイッチ（物理キー）も広く用いられている。こうした押しボタンスイッチによる入力操作では、物理的な変位に伴う操作感があるので、使用者は、入力されたことを触感で感知することが可能である。

　これに対し、静電容量型タッチ入力装置では、電子機器の筐体は硬質であり、指で触っても触感に変化がないため、使用者は、入力操作が行われたことを確認することが難しい。

　本出願で開示するいくつかの態様は、以下の特徴を有するものとして構成される。

　すなわち、本出願で開示する一つの態様は、表面部材と、軟質部材と、静電容量の変化を検出するセンサシートとを備え、前記表面部材は、タッチ操作する操作領域を有し、前記軟質部材は、前記操作領域と前記センサシートとの間に配置され、前記センサシートは、前記操作領域に対応する位置にセンサ電極を有し、前記操作領域をタッチ操作により押し込むと、前記表面部材と前記軟質部材とが前記センサシートに向けて変位し、前記センサ電極により前記静電容量の検出がなされる静電容量型入力装置である。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、使用者がタッチ操作する操作領域と、操作領域に対応する位置にセンサ電極を有するセンサシートとの間に軟質部材を備えている。そして、本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、使用者が操作領域をタッチ操作により押し込むと、表面部材と軟質部材とがセンサシートに向けて変位し、センサ電極により静電容量の検出がなされるように構成されている。このため、本開示の一態様によれば、静電容量型入力装置に対して入力がなされたことを使用者に触感で感知させることができる。

　本開示の一態様では、前記軟質部材は、前記操作領域と前記センサ電極との間の部分における検出感度を高めるために静電容量の値を増大させる導電部を有するように構成することができる。

　操作領域とセンサ電極との間に軟質部材を設けると、少なくともその分だけ操作領域とセンサ電極との距離を長く確保する必要があるので、センサの感度及び検出精度が低下してしまう可能性がある。しかしながら、本開示の一態様では、軟質部材が操作領域とセンサ電極との間の部分に導電部を有している。導電部を構成する導電性物質は、一般に絶縁性物質と比べて誘電率が高い傾向にある。そして、軟質部材の誘電率を高くすることによって、操作領域に触れる指とセンサ電極との間の静電容量の値も大きくなる。

　このため、本開示の一態様では、静電容量型入力装置が軟質部材による軟らかい触感と、導電部による導電性とを併せ持つことができる。したがって、本開示の一態様によれば、入力がなされたことを使用者に触感で感知させることができる静電容量型入力装置の構成としながら、そのセンサの感度及び検出精度を向上させることができる。さらに、操作領域及びセンサ電極の対が複数並んで設けられている場合に、センサ電極が対となっている操作領域とは別の操作領域に対する入力操作を誤検出してしまうことを防止できる。

　本開示の一態様では、前記導電部は、高分子マトリクスでなる前記軟質部材に含有する導電性媒体であるように構成することができる。

　本開示の一態様では、導電部が高分子マトリクス中に含有されている導電性媒体によって構成されている。このため、本開示の一態様によれば、軟質部材を構成する絶縁性の高分子マトリクスに対して容易に導電部を形成することができる。

　本開示の一態様では、前記導電部は、前記軟質部材に前記導電性媒体が配向する配向部であるように構成することができる。

　本開示の一態様では、導電部は、導電性媒体が配向する配向部によって構成されている。このため、本開示の一態様によれば、導電性媒体の濃度を低くしても、操作領域とセンサ電極との間の導電性を容易に確保することができる。さらに、導電性媒体の濃度を低くすることが可能であるので、軟質部材の柔軟性を容易に確保することができる。

　本開示の一態様では、前記軟質部材は、前記操作領域が照光可能な透光性材料で形成されているように構成することができる。

　本開示の一態様では、軟質部材が、例えばセンサ電極の付近に配置される内部光源によって操作領域を照光可能な透光性材料によって構成されている。このため、本開示の一態様によれば、静電容量型入力装置が操作領域の位置を使用者に明確に示すことができる。したがって、本開示の一態様によれば、使用者が確実に操作領域を押し込むことができる。

　本開示の一態様では、前記操作領域が、第１の操作領域と、第２の操作領域とを有し、前記センサ電極が、前記第１の操作領域に対応する第１の電極と、前記第２の操作領域に対応する第２の電極とを有し、前記軟質部材は、前記第１の操作領域と前記第１の電極との間に位置する第１の部分と、前記第２の操作領域と前記第２の電極との間にある第２の部分との間に絶縁部を有するように構成することができる。

　本開示の一態様では、対を成す第１の操作領域及び第１の電極の間に位置する第１の部分と、別の対を成す第２の操作領域及び第２の電極の間に位置する第２の部分とが絶縁部によって隔てられている。このため、本開示の一態様によれば、各センサ電極が、対を成す操作領域以外の影響を受けにくくできる。したがって、本開示の一態様によれば、静電容量型入力装置のセンサの感度及び検出精度を向上させるとともに、静電容量型入力装置が複数の操作領域を有する場合の誤検出を防止することができる。

　さらに、本開示の一態様では、絶縁部が第１の部分と第２の部分との間で光を透過しにくくしている。このため、本開示の一態様では、センサ電極の付近から軟質部材に入射した光は、センサ電極と対を成す操作領域に到達しやすくなっている。したがって、本開示の一態様によれば、センサ電極と対を成す操作領域を集中的に照光することができる。さらに、操作領域及びセンサ電極の対が複数並んで設けられている場合に、センサ電極が対となっている操作領域とは別の領域を照光してしまうことを防止できる。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、さらに、前記センサシートにおける前記軟質部材の配置面とは反対側の面に第１の硬質支持部材を有するように構成することができる。

　本開示の一態様では、第１の硬質支持部材がセンサシートを介して軟質部材を支持している。このため、本開示の一態様によれば、柔軟性を有する軟質部材及び薄くて変形しやすいセンサシートの形状を保持することができる。さらに、本開示の一態様によれば、操作領域が押し込まれたときに、硬質支持部材が軟質部材に圧縮変形に対する反発力を生じさせ、軟質部材及びセンサシートの沈み込みを適度に抑制することができる。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、さらに、前記表面部材と前記センサシートとの間に孔を有する第２の硬質支持部材を有し、前記軟質部材は、前記孔に配置されているように構成することができる。

　本開示の一態様では、硬質支持部材が孔に配置されている軟質部材を包囲している。このため、本開示の一態様によれば、操作領域では軟質の触感を与え、操作領域の周囲の周辺領域では硬質の触感を与えることができる。したがって、本開示の一態様によれば、使用者が静電容量型入力装置を目視しなくても、正しい位置で入力操作を行うことができる。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、立体形状の外面を有し、前記操作領域は、前記外面に形成されているように構成することができる。

　本開示の一態様では、操作領域が立体形状の外面に形成されている。このため、本開示の一態様によれば、静電容量型入力装置の適用範囲を広げることができる。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、前記軟質部材が複数の部材を積層してなるように構成することができる。

　本開示の一態様では、軟質部材が複数の部材を積層して形成されている。このため、本開示の一態様によれば、軟質部材の厚さ、導電性等を調整することができる。

　本開示の一態様では、静電容量型入力装置は、前記複数の部材が、絶縁性軟質部材と、導電性軟質部材とを組み合わせたものであるように構成することができる。

　本開示の一態様では、絶縁性軟質部材と導電性軟質部材とが積層した軟質部材が用いられる。このため、本開示の一態様によれば、導電性軟質部材の導電性媒体の配合調整をしなくても、押込み操作に対する反発荷重及びセンサ感度（ＤＩＦＦ値）を調整することができる。

第１実施形態による操作スイッチの適用例を示す自動車の平面図。第１実施形態による操作スイッチの外観を示す平面図。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図。軟質部材の導電性媒体の配向を示す図３相当断面図であって、図４Ａは、球形状粒子、図４Ｂは、繊維形状粒子、図４Ｃは、長繊維形状粒子を示す。図４Ｄは、不連続で配向する繊維形状粒子を示す。第１変形例による操作スイッチの図３相当断面図。第２変形例による操作スイッチの図３相当断面図。第３変形例による操作スイッチの外観を示す平面図。図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図。第２実施形態による操作スイッチの外観を示す平面図。図９のＸ－Ｘ線断面図。第４変形例による操作スイッチの外観を示す正面図。第４変形例による操作スイッチの図１０相当断面図。図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線断面図であって、図１３Ａは、軟質部材を一周に配置する例、図１３Ｂは、軟質部材を部分的に配置する例。第３実施形態による操作スイッチの外観を示す正面、左側面、平面を含む外観斜視図。図１４のＸＶ－ＸＶ線断面図。第５変形例による操作スイッチの図１５相当断面図。図１４のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線断面図。実施例における計測方法を示す説明図。

　以下、本開示の一態様について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが解決手段として必須であるとは限らない。

　以下の各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して明細書での重複説明を省略する。さらに、各実施形態で共通する使用方法及び作用効果についても重複説明を省略する。ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」、「第５」及び「第６」と記載する場合、それらは、異なる構成要素を区別するために用いるものであり、特定の順序、優劣等を示すために用いるものではない。

　本出願にて開示する「静電容量型入力装置」は、電子機器において所望の機能を作動させるために使用者によって操作される入力装置である。「静電容量型入力装置」が配置された電子機器は、例えば車両に備えられ、具体的には自動車、鉄道等を含む乗り物に搭載される。本実施形態の「静電容量型入力装置」は、一例として自動車に装備される車載用内装パネルに配置する電子機器の入力装置である。

　図１に例示の自動車１は、進行方向の右側に運転席２、進行方向の左側に助手席３が位置し、ステアリング４を進行方向の右側に有する右ハンドル車である。自動車１の運転席２及び助手席３の周りには各種の車載用内装パネルが装備されている。車載用内装パネルとしては、図１で示すように、例えばセンターコンソール５、インストルメント・パネル中央部のセンタークラスタ６、ドアのアームレスト部７を挙げることができる。車載用内装パネルは、電子機器の操作板となる。ここではセンターコンソール５に配置される「静電容量型入力装置」としての操作スイッチ１０の実施形態の例について図面を参照しつつ説明する。

　本明細書及び特許請求の範囲では、便宜上、図２、図３等に示されるように、「静電容量型入力装置」としての操作スイッチ１０の左右方向をＸ方向、奥行き（前後）方向をＹ方向、高さ方向（上下方向）をＺ方向として記載する。さらに、図３で示す操作スイッチ１０において、センターコンソール５の表面に露出する「表面部材」としての表面シート２０の側をＺ方向における上側（表層側）として記載する。そして、表面シート２０等に遮蔽されているセンサシート４０の側をＺ方向における下側（深層側）として記載する。しかしながら、それらは、操作スイッチ１０の配置の向き、押し込み入力操作方向等を限定するものではない。

第１実施形態〔図１～図８〕

　図３で示すように、操作スイッチ１０は、表面シート２０と、軟質部材３０と、静電容量の変化を検出するセンサシート４０とを備えている。操作スイッチ１０は、センターコンソール５の表面に露出する表層側から順に、表面シート２０、軟質部材３０及びセンサシート４０が並ぶ層形状とされている。そして、操作スイッチ１０は、使用者によるタッチ操作によってセンターコンソール５の表面側から表面シート２０が押し込まれると、表面シート２０と軟質部材３０とがセンサシート４０に向けて変位して入力がなされるように構成されている。本実施形態の操作スイッチ１０は、Ｙ方向と比べてＸ方向により長い矩形状のＸＹ平面を有している。しかしながら、操作スイッチ１０は、ＸＹ平面の形状に特に限定はない。

　表面シート２０は、操作スイッチ１０の外面を構成し、「操作体」としての使用者の指Ｉが接触する部位である。図２で示すように、表面シート２０は、操作領域２１と、周辺領域２２とを有している。表面シート２０は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（フィルム、シート）形状とされている。表面シート２０は、使用者によるタッチ操作によって押し込まれた際に、その操作領域２１がＺ方向における下方に変位するように変形可能な可撓性を有している。表面シート２０は、伸縮性を有していても良い。

　操作領域２１は、電子機器の各種機能が選択及び実行される際に、使用者によるタッチ操作によって押し込まれる部位である。すなわち、操作領域２１は、操作スイッチ１０の入力部として構成されている。本実施形態の操作スイッチ１０では、平面視で正方形状の操作領域２１が表面シート２０のＸ方向に沿って２つ並んで設けられている。操作領域２１は、操作スイッチ１０に１つ以上設けられていれば良く、その数に特に限定はない。操作領域２１は、平面視で周辺領域２２に取り囲まれている。

　表面シート２０には、操作領域２１の位置及び機能を示す文字、記号、模様等が表示されている。操作領域２１は、内部光源（バックライト）によって照光されるように構成されても良い。操作領域２１が照光される際には、文字、記号、模様等が光るように照光されても良く、その周囲が光るように照光されても良く、操作領域２１全体が照光されても良い。操作領域２１の位置、文字、記号、模様、遮光層等の装飾は、表面シート２０の表面及び裏面の少なくとも一方に塗装、印刷等で設けられる。操作領域２１の位置、文字、記号、模様等は、エンボス加工（凹形状や凸形状の文字等）によって設けられても良い。エンボス加工によって操作領域２１の位置を示す凹凸形状、枠形状等が設けられることによって、使用者が手探り（ブラインドタッチ）であっても指先で操作領域２１を探り当てることができる。

　表面シート２０は、少なくとも操作領域２１が軟質であることが好ましい。操作領域２１が軟質であることによって、使用者によるタッチ操作によって押し込まれた際に下方に変位するように変形することができる。他方で、表面シート２０は、特に周辺領域２２が軟質部材３０と比べて硬質であることがより好ましい。周辺領域２２が軟質部材３０と比べて硬質であることによって、使用者が手探りであっても操作領域２１と周辺領域２２とを区別することができる。操作スイッチ１０の操作領域２１が軟質であることは、操作領域２１の表面シート２０が軟質で可撓性であり、さらにその下側の軟質部材３０が軟質であることで実現しやすい。

　表面シート２０には、曲がり変形可能な可撓性のある材料として樹脂フィルム、樹脂シート、ゴムシート（フィルム）等が用いられる。表面シート２０に利用可能な樹脂シート（フィルム）としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＡＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の熱可塑性樹脂が挙げられる。表面シート２０に利用可能なゴムシートとしては、シリコーン、ウレタン（ポリウレタン）等の合成ゴム（熱硬化性エラストマー）、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

　表面シート２０の材料としては、その他に布地、織物、不織布、網状物、メッシュシート、発泡シート、合成皮革等も用いることができる。これによって、表面シート２０は、布地等の地模様が現れた表面となる。布地等が、構成する繊維等の間における隙間が大きいものの場合には、弾性ウレタンフィルム、薄膜フィルム等の軟質の樹脂フィルム、目の細かく詰まった不織布等を布地等の下面側に積層すると、隙間がなくなり好ましい。これによって、軟質部材３０のしみ込みを回避することができる。

　表面シート２０は、０．００５ｍｍ以上の厚さを有することによって、その強度を確保することができ、２ｍｍ以下の厚さを有することによって、容易に変形することができる。このため、表面シート２０は、０．００５ｍｍ～２ｍｍの厚さを有することが好ましく、０．０５ｍｍの厚さを有することが特に好ましい。

　静電容量型入力を行うセンサシート４０は、使用者の指Ｉの接近を検出する静電容量センサである。センサシート４０は、基材シート４１と、センサ電極４２と、保護層４３とを有している。

　基材シート４１は、センサシート４０の構造の基礎となる部位である。基材シート４１は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（シート）形状とされている。基材シート４１と表面シート２０とは、それぞれのＸＹ平面に沿った面どうしが対向するように配置されている。

　基材シート４１には、透光性を有する電気絶縁性の材料として樹脂シート（フィルム）等が用いられる。基材シート４１に利用可能な樹脂シートとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＡＣ）、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂が挙げられる。基材シート４１に透光性が求められない場合にはガラス繊維エポキシ樹脂積層板を利用することも可能である。

　センサ電極４２は、使用者の指Ｉとの間で静電容量を発生させるための電極である。センサ電極４２は、Ｚ方向に厚さ（膜厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する膜形状とされている。センサ電極４２は、基材シート４１における表面シート２０との対向面において、操作領域２１に対応する位置に設けられている。センサ電極４２は、操作領域２１に対応する位置であれば、基材シート４１における表面シート２０との対向面に形成されていても背面に形成されていても良い。センサ電極４２は、ともに基材シート４１に形成されている回路配線を介してセンサ制御用ＩＣとつながっている。

　センサ電極４２には、銀等の金属ペースト、カーボンペースト等の導電性塗膜、導電性の金属箔等を用いることができる。さらに、センサ電極４２には、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Poly(3,4-EthyleneDiOxyThiophene) PolyStyrene Sulfonate（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の分散体））、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide（酸化インジウムスズ））、あるいはナノスケールの微細導電粉末や微細導電繊維等の導電性ナノ粒子を含むペーストを用いることができる。センサ電極４２は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ＩＴＯによる薄膜、ペースト、あるいは導電性ナノ粒子を含むペーストを利用した透明導電膜であると、透光性がありバックライト照光を透過することができる。回路配線についても、センサ電極４２と同様に金属箔、導電性塗膜等を用いることができる。

　保護層４３（レジスト）は、センサ電極４２及び回路配線を保護する部位である。保護層４３は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（フィルム）形状とされている。保護層４３は、基材シート４１、センサ電極４２及び回路配線における表面シート２０との対向面に設けられ、それらを覆っている。あるいはセンサ電極４２や回路配線が基材シート４１における背面に設けられた場合は背面側でそれらを覆っている。保護層４３には、電気絶縁性の樹脂フィルム、樹脂塗膜等が用いられる。

　センサシート４０は、１０μｍ以上の厚さを有することによって、その強度を確保することができ、２５００μｍ以下の厚さを有することによって、透光性を確保できるとともに操作スイッチ１０を薄くすることができる。このため、センサシート４０は、１０μｍ～２５００μｍの厚さを有することが好ましい。

　軟質部材３０は、操作領域２１をタッチ操作する使用者に対して柔軟な押し込み操作感を付与する部位である。軟質部材３０は、表面シート２０とセンサシート４０との間に配置されている。軟質部材３０は、少なくとも対を成す操作領域２１とセンサ電極４２との間に設けられる。軟質部材３０は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板形状とされている。軟質部材３０は、使用者によるタッチ操作に対して操作領域２１の下方への変形を許容する柔軟性を有している。

　このような構成を有する操作スイッチ１０によれば、操作領域２１をタッチ操作により押し込むと、表面シート２０と軟質部材３０とがセンサシート４０に向けて変位し、センサ電極４２により静電容量の検出がなされるように作用することができる。このように操作スイッチ１０は、少なくとも対を成す操作領域２１とセンサ電極４２との間に軟質部材３０を備えている。このため、使用者は、操作領域２１の押し込み操作時に指先に軟質触感が得られ、入力感を得ることができる。そして、本実施形態によれば、操作スイッチ１０に対して入力がなされたことを使用者に触感で感知させることができる。

　本実施形態の操作スイッチ１０は、上述のように右ハンドル車の運転席２に対して左方のセンターコンソール５に配置されている。このため、多くの運転者が利き手ではない左手で操作領域２１を押し込むこととなる。しかしながら、本実施形態の操作スイッチ１０では、操作領域２１に柔軟な押し込み操作感が付与されるので、使用者が左手でしかも手探りであっても操作領域２１を探り当て、確実にタッチ操作することができる。

　軟質部材３０には、超低硬度の材料としてゴム状、ゲル状の高分子マトリクス、グリス状の軟質充填体、軟質板等が用いられる。軟質部材３０に利用可能なゴムとしては、シリコーンゴム等の合成ゴムが挙げられる。軟質部材３０に利用可能なゲルとしては、シリコーンゲル、ウレタンゲル、アクリルゲル、ハイドロゲル等が挙げられる。軟質部材３０に利用可能なグリスとしては、シリコーン系等のオイル基材のものが挙げられる。

　軟質部材３０には、超低硬度の部材が用いられる。軟質部材３０は、Ａ１０以下（ＪＩＳ　Ｋ　６２５３：２０１２に準拠したタイプＡデュロメータによる測定値）の硬さを有することが好ましい。さらに、軟質部材３０は、針入度５０以上（ＪＩＳ　Ｋ　２２０７：２００６に準拠した針入度試験器による測定値）の硬さを有することがより好ましい。さらに、軟質部材３０は、ナノインデンテーション硬さで１０Ｎ／ｍｍ^２以下（ＩＳＯ１４５７７－１及びＪＩＳ　Ｚ　２２５５：２００３に準拠した測定値）の硬さを有することがより好ましい。ナノインデンテーション硬さは、試験面に圧子を当ててくぼみをつけた試験力と、押圧したくぼみの表面積とから求められ、試験力である１ｍＮの押し込み最大荷重（押圧荷重）を１００００ｍ秒で加えることで測定する。これによって、軟質部材３０は、操作領域２１に柔軟な押し込み操作感を与えることができる。

　軟質部材３０は、１ｍｍ以上の厚さを有することによって、操作領域２１をタッチ操作する使用者の指先に軟質触感と押し込み量とを与えることができ、５ｍｍ以下の厚さを有することによって、センサの感度の低下を抑制することができる。このため、軟質部材３０は、１ｍｍ～５ｍｍの厚さを有することが好ましく、２ｍｍ～３ｍｍの厚さを有することが特に好ましい。このように軟質部材３０は、操作領域２１をタッチ操作する使用者に対して柔軟な押し込み操作感を付与するためにはある一定量以上の厚さを必要とする。

　軟質部材３０は、除荷すると、永久（塑性）変形することなく、原形状に復帰する形状復帰性を有することが好ましい。軟質部材３０に用いられる材料の圧縮永久歪みは、７０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。これによって、軟質部材３０は、原形状に復帰しやすくなる。圧縮永久歪みは、ＪＩＳ　Ｋ　６２６２：２０１３に準拠して初めの厚さから２５％ひずんだ状態に圧縮し、温度７０℃において２２時間放置後に室温で測定することができる。

　ここで、操作領域２１とセンサ電極４２との間に軟質部材３０を設けると、少なくともその分だけ操作領域２１とセンサ電極４２との距離を長く確保する必要があるので、センサの感度及び検出精度が低下してしまう可能性がある。

　これに対し、軟質部材３０は、センサの感度及び検出精度の低下を抑制するために、導電性を有していることがより好ましい。このため、軟質部材３０は、操作領域２１とセンサ電極４２との間の部分に導電部３１を有するように構成することができる。導電部３１を構成する導電性物質は、一般に絶縁性物質と比べて誘電率が高い傾向にある。そして、軟質部材３０の誘電率を高くすることによって、操作領域２１に触れる指Ｉとセンサ電極４２との間の静電容量の値も大きくなる。したがって、静電容量センサの検出値が大きくなるので、センサの感度及び検出精度を向上させることができる。

　このように軟質部材３０は、操作領域２１とセンサ電極４２との間の部分における検出感度を高めるために静電容量の値を増大させる導電部３１を有するように構成することができる。このような構成を有する操作スイッチ１０は、軟質部材３０による柔軟性と、導電部３１による導電性とを併せ持つことができる。したがって、本実施形態によれば、入力がなされたことを使用者に触感で感知させることができる操作スイッチ１０の構成としながら、そのセンサの感度及び検出精度を向上させることができる。さらに、操作領域２１及びセンサ電極４２の対が複数並んで設けられている場合に、センサ電極４２が対となっている操作領域２１とは別の操作領域２１に対する入力操作を誤検出してしまうことを防止できる。

　軟質部材３０は、例えば１．０×１０^６Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有していると、静電容量センサの検出性が妨げられなくなって好ましく、１．０×１０^４Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有しているとより好ましい。

　導電部３１は、例えば高分子マトリクスでなる軟質部材３０に含有する導電性媒体であるように構成することができる。これによって、軟質部材３０を構成する絶縁性の高分子マトリクスに対して容易に導電部３１を形成することができる。

　導電部３１に利用可能な導電性媒体としては、金属粉末、炭素粉末、黒鉛粉末、導電性高分子粉末、ＩＴＯ粉末等が挙げられる。軟質部材３０がハイドロゲルの場合には、導電部３１として種々の電解質等も用いることができる。軟質部材３０に導電部３１を形成するためには、高分子マトリクス中に導電性媒体を含有させる以外にも、軟質部材３０の基材自体に導電性高分子が用いられても良い。

　軟質部材３０は、操作領域２１が照光可能な透光性材料で形成されていることが好ましい。軟質部材３０が、透光性材料で構成されることによって、例えばセンサ電極４２の付近に配置される内部光源（バックライト）によって操作領域２１を照光することが可能となる。このため、操作スイッチ１０は、操作領域２１の位置を使用者に明確に示すことができる。したがって、このような構成によれば、使用者が確実に操作領域２１を押し込むことができる。軟質部材３０は、３％以上９５％以下の可視光透過率を有していると、バックライト照光が透過して操作領域２１の文字、記号、模様等の表示が照光可能となって好ましい。

　バックライト照光としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、導光板等の導光体を用いて、操作領域２１の表示に向かって照光させることができる。発光素子は、操作領域２１のＺ方向における下方に配置して照光させても良く、側方等の遠くに配置して導光体で光を導いて操作領域２１の表示を照光させるようにしても良い。

　軟質部材３０は、操作領域２１とセンサ電極４２との間の部分において、導電性と透光性との双方を有していることが好ましい。すなわち、軟質部材３０がセンサ電極４２から操作領域２１に向かう導電性と透光性とを有することで、軟質触感を与える厚さがあっても、センサの検出性を低下させず、操作領域２１の表示にバックライト照光の可能な操作スイッチ１０を実現することができる。軟質部材３０の材料及び導電性媒体として透光性材料が用いられることによって、軟質部材３０は、導電性と透光性とを併せ持つことができる。導電性媒体にナノスケールの微細粉末、微細繊維を用いることによっても、軟質部材３０は、導電性と透光性とを併せ持つことができる。

　導電部３１は、軟質部材３０に導電性媒体が配向する配向部３２であるように構成することができる。導電性媒体は、例えば図４Ａで示すように、球形状粒子３３がＺ方向（厚さ方向）に連鎖するように配向する配向部３２であっても良い。さらに、導電性媒体は、例えば図４Ｂで示すように、繊維形状粒子３４がＺ方向に連鎖するように配向する配向部３２であっても良い。そして、導電性媒体は、例えば図４Ｃで示すように、長繊維形状粒子３５がＺ方向に連続するように配向する配向部３２であっても良い。これらの球形状粒子３３、繊維形状粒子３４及び長繊維形状粒子３５は、いずれもＸＹ方向（面方向）と比べてＺ方向に密に配置された導電性媒体どうしがＺ方向に導通接続する。そして、軟質部材３０には、操作領域２１とセンサ電極４２との間の部分において、Ｚ方向に導電性を有する導電部３１が形成される。

　他方で、導電性媒体は、例えば図４Ｄで示すように、繊維形状粒子３６がＺ方向に不連続で配向する配向部３２であっていても良い。この場合には、操作領域２１及び軟質部材３０がタッチ操作によって押し込まれる前には、繊維形状粒子３６どうしが接触しておらず、導通していない。しかしながら、操作領域２１及び軟質部材３０がタッチ操作によって押し込まれることによって繊維形状粒子３６どうしが接触してＺ方向に導通接続する。したがって、この場合においても、軟質部材３０には、操作領域２１とセンサ電極４２との間の部分において、Ｚ方向に導電性を有する導電部３１が形成される。

　導電性媒体がＺ方向に配向して配向部３２を形成し、導電性媒体どうしが連鎖、連続して導通接続していることによって、導電性媒体の濃度を低くしても、操作領域２１とセンサ電極４２との間の導電性を容易に確保することができる。このように配向部３２によって導電部３１が形成された軟質部材３０では、導電性が確保されるので、ＸＹ方向には導電性媒体を疎に配置することが可能となる。そして、軟質部材３０の主材である例えば高分子マトリクスと比べると透光性が低い傾向にある導電性媒体をＸＹ方向には疎に配置可能となるので、軟質部材３０がＺ方向に高い透光性を備えることもできる。さらに、導電性媒体の濃度を低くすることが可能であるので、軟質部材３０の柔軟性を容易に確保することができ、軟質部材３０を超低硬度とすることもできる。導電性媒体のＺ方向への配向は、例えば磁場や電場、流動場などの力を利用して導電性媒体の向きや連鎖配置を定めた状態で、位置固定することで行うことができる。

　軟質部材３０には、Ｚ方向に導電性及び透光性が高く、ＸＹ方向に導電性及び透光性の低い、すなわち導電性と透光性とに異方性のある材料を用いることができる。軟質部材３０は、ＸＹ方向において例えば１．０×１０^８Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有していることが好ましい。軟質部材３０がＸＹ方向に比較的低い導電性を有しているので、静電容量センサは、センサ電極４２と対を成す操作領域２１とは異なる操作領域２１へのタッチ操作を誤検出しにくくなる。軟質部材３０は、ＸＹ方向において例えば３％未満の可視光透過率を有していることが好ましい。軟質部材３０がＸＹ方向に比較的低い透光性を有しているので、対象外の操作領域２１へは照光されにくく、対象の操作領域２１のみを際立たせて明るく照光させることができる。

　なお、軟質部材３０は、導電部３１を有する導電性軟質部材と、導電部３１を有さない絶縁性軟質部材とがＺ方向に積層されるように構成されていても良い。その際に、導電性軟質部材と絶縁性軟質部材とが交互に積層されて構成されていても良く、いずれかが連続して積層されて構成されていても良い。

　さらに、操作スイッチ１０は、表面シート２０、軟質部材３０等を保持するための構成を備えることができる。操作スイッチ１０は、例えばセンサシート４０における軟質部材３０の配置面とは反対側の面に第１の硬質支持部材５１を有するように構成することができる。第１の硬質支持部材５１は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（シート）形状とされている。第１の硬質支持部材５１は、Ｚ方向における下方に変位しようとする軟質部材３０及びセンサシート４０を支持可能な剛性を有している。

　こうして第１の硬質支持部材５１は、センサシート４０を介して軟質部材３０を支持している。このため、第１の硬質支持部材５１は、柔軟性を有する軟質部材３０及び薄くて変形しやすいセンサシート４０の形状の保持及び流出の防止をすることができる。さらに、第１の硬質支持部材５１は、操作領域２１が押し込まれたときに、軟質部材３０に圧縮変形に対する反発力を生じさせ、軟質部材３０及びセンサシート４０の沈み込みを適度に抑制して所望の軟質触感を保つことができる。

第１変形例〔図５〕

　さらに、操作スイッチ１０Ａは、図５で示すように、例えば表面シート２０とセンサシート４０との間に孔を有する第２の硬質支持部材５２を有し、軟質部材３０は、孔に配置されているように構成することができる。第２の硬質支持部材５２は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（シート）形状とされている。そして、第２の硬質支持部材５２には、センサ電極４２に対応する位置にＺ方向に沿って貫通する孔が形成されている。すなわち、ここでの操作スイッチ１０Ａは、軟質部材３０をセンサ電極４２上に個々に配置して、その周囲を枠状の第２の硬質支持部材５２で囲む配置となっている。これによって、軟質部材３０は、操作領域２１とセンサシート４０との間のみに配置されることとなる。

　このように第２の硬質支持部材５２は、孔に配置されている軟質部材３０を包囲している。このため、第２の硬質支持部材５２は、軟質部材３０を側方から位置決めすることができる。さらに、第２の硬質支持部材５２は、操作領域２１では軟質の触感を与え、操作領域２１の周囲の周辺領域２２では硬質の触感を与えることができる。したがって、本開示の一態様によれば、使用者が操作スイッチ１０Ａを目視しなくても、正しい位置で入力操作を行うことができる。

第２変形例〔図６〕

　さらに、操作スイッチ１０Ｂは、図６で示すように、例えば表面シート２０の周辺領域２２における軟質部材３０との対向面に第３の硬質支持部材５３を有するように構成することができる。第３の硬質支持部材５３は、Ｚ方向に厚さ（板厚）を有し、ＸＹ平面に沿った面を有する薄板（シート）形状とされている。そして、第３の硬質支持部材５３には、操作領域２１に対応する位置にＺ方向に沿って貫通する孔が形成されている。すなわち、ここでの操作スイッチ１０Ｂは、表面シート２０の周辺領域２２と、第３の硬質支持部材５３とが積層されるように構成されている。これによって、周辺領域２２は、操作領域２１と比べてＺ方向に厚くなっている。

　このように第３の硬質支持部材５３は、周辺領域２２の厚さを増すことによって、周辺領域２２を硬質化している。このため、第３の硬質支持部材５３は、操作領域２１では軟質の触感を与え、操作領域２１の周囲の周辺領域２２では硬質の触感を与えることができる。したがって、本開示の一態様によれば、使用者が操作スイッチ１０Ｂを目視しなくても、正しい位置で入力操作を行うことができる。第３の硬質支持部材５３は、例えば０．５ｍｍの厚さを有すると、周辺領域２２を硬質化することができて好ましい。

　第１の硬質支持部材５１及び第２の硬質支持部材５２には、硬質の熱可塑性樹脂、硬質の熱硬化性樹脂、合成ゴム、熱可塑性エラストマー等を用いることができる。第１の硬質支持部材５１及び第２の硬質支持部材５２に用いられる材料は、電気絶縁性であることが好ましい。特に第１の硬質支持部材５１では、透光性を有する材料であると、バックライト照光を透過させることができて好ましい。

　なお、第１の硬質支持部材５１は、第２の硬質支持部材５２及び第３の硬質支持部材５３と組み合わせても良い。

第３変形例〔図７～図８〕

　図７及び図８で示すように、第３変形例による操作スイッチ１０Ｃでは、隣り合う操作領域２１との誤検出を防止する「絶縁部」としての絶縁溝３７を有するように構成することができる。ここでの操作領域２１は、第１の操作領域２１Ａと、第２の操作領域２１Ｂとを有している。さらに、センサ電極４２は、第１の操作領域２１Ａに対応する第１の電極４２Ａと、第２の操作領域２１Ｂに対応する第２の電極４２Ｂとを有している。そして、軟質部材３０は、第１の操作領域２１Ａと第１の電極４２Ａとの間に位置する第１の部分３８Ａと、第２の操作領域２１Ｂと第２の電極４２Ｂとの間にある第２の部分３８Ｂとの間に隙間を形成する絶縁溝３７を有している。絶縁溝３７は、Ｘ方向に溝幅を有し、側面視で矩形状の断面を有している。

　このように対を成す第１の操作領域２１Ａ及び第１の電極４２Ａの間に位置する第１の部分３８Ａと、別の対を成す第２の操作領域２１Ｂ及び第２の電極４２Ｂの間に位置する第２の部分３８Ｂとが絶縁溝３７によって隔てられている。絶縁溝３７によって隔てられている第１の部分３８Ａと第２の部分３８Ｂとの間では、導電性が極めて低くなっている。このため、各センサ電極４２が、対を成す操作領域２１以外の影響を受けにくくできる。したがって、軟質部材３０が絶縁溝３７を有する構成によれば、操作スイッチ１０Ｃのセンサの感度及び検出精度を向上させるとともに、操作スイッチ１０Ｃが複数の操作領域２１を有する場合の誤検出を防止することができる。

　さらに、絶縁溝３７は、第１の部分３８Ａと第２の部分３８Ｂとの間で光を透過しにくくしている。このため、センサ電極４２の付近から軟質部材３０に入射した光は、センサ電極４２と対を成す操作領域２１に到達しやすくなっている。したがって、軟質部材３０が絶縁溝３７を有する構成によれば、センサ電極４２と対を成す操作領域２１を集中的に照光することができる。さらに、操作領域２１及びセンサ電極４２の対が複数並んで設けられている場合に、センサ電極４２が対となっている操作領域２１とは別の操作領域２１を照光してしまうことを防止できる。

　第１の部分３８Ａと第２の部分３８Ｂとを隔てる「絶縁部」としての絶縁溝３７は、隙間に限らず、軟質部材３０とは異なる材料で構成することもできる。「絶縁部」には、電気絶縁性のゲル、ゴム、樹脂等を用いることができる。こうした材料による「絶縁部」によっても、各センサ電極４２が、対を成す操作領域２１以外の影響を受けにくくできる。したがって、操作スイッチ１０Ｃのセンサの感度及び検出精度を向上させるとともに、操作スイッチ１０Ｃが複数の操作領域２１を有する場合の誤検出を防止することができる。同様に、電気絶縁性のゲル、ゴム、樹脂等による「絶縁部」によっても、センサ電極４２と対を成す操作領域２１を集中的に照光することができる。さらに、操作領域２１及びセンサ電極４２の対が複数並んで設けられている場合に、センサ電極４２が対となっている操作領域２１とは別の操作領域２１を照光してしまうことを防止できる。

第２実施形態〔図９～図１３〕

　「静電容量型入力装置」としての操作スイッチ１０Ｄは、凹凸のない平坦な表面シート２０の下方に埋め込まれる形態に限らず、外面が立体形状面になっていて入力部を有する電子機器に適用することもできる。すなわち、本実施形態の操作スイッチ１０Ｄは、立体形状の外面を有し、操作領域２１は、外面に形成されている。図９及び図１０で示すように、表面シート２０は、円柱形状の立体形状面を有している。そして、円柱形状の天面に操作領域２１が設けられている。ここでのセンサシート４０は、第１実施形態とは上下に反転して配置されている。すなわち、センサシート４０は、基材シート４１が軟質部材３０と対向して配置されている。センサシート４０における軟質部材３０との対向面とは反対側の面には、円板形状の第１の硬質支持部材５１が設けられている。

　このように本実施形態では、操作領域２１が立体形状の外面に形成されている。このため、本実施形態によれば、操作スイッチ１０の適用範囲を広げることができる。操作領域２１が設けられる立体形状は、円柱形状には限らず、例えば凸面、凹面、角柱形状、円錐台形形状、角錐台形形状、円環形状といった種々の立体形状に設けることができる。

第４変形例〔図１１～図１３〕

　操作領域２１が形成される外面は、立体形状の天面には限らない。図１１及び図１２で示す第４変形例による操作スイッチ１０Ｅでは、円柱形状の側面（外周面）に操作領域２１が設けられている。操作領域２１は、円周方向に９０°間隔で４箇所に設けられている。操作領域２１の径方向内方には、表面シート２０と同心円状に基材シート４１が設けられている。そして、基材シート４１の内周面には、それぞれの操作領域２１と径方向で対応する位置にそれぞれセンサ電極４２が設けられている。表面シート２０と基材シート４１との間には軟質部材３０が設けられている。

　軟質部材３０は、図１３Ａで示すように、円筒形状に連続して配置されていても良い。他方で、軟質部材３０は、図１３Ｂで示すように、操作領域２１及びセンサ電極４２に対応して円周方向に９０°間隔で４箇所に設けられていても良い。この場合には、隣り合う軟質部材３０の間には、枠形状の第４の硬質支持部材５４が設けられている。

　このように本実施形態では、操作領域２１が立体形状の側面（外周面）に形成されている。このため、本実施形態によれば、操作スイッチ１０Ｅを天面からの方向に対して交差方向に押し込み操作する電子機器の入力装置としてその適用範囲を広げることができる。

　ここでのセンサシート４０は、第１実施形態とは表裏が反転して配置されている。すなわち、センサシート４０は、基材シート４１が軟質部材３０と対向して配置されている。しかしながら、本実施形態のセンサシート４０は、第１実施形態と同じ方向で配置されていても良い。

第３実施形態〔図１４～図１７〕

　「静電容量型入力装置」は、その周りの外装部材６０（筐体）と表面が連続してつながるように、表面シート２０で広く電子機器の外面を覆うように構成することもできる。すなわち、図１４等で示すように、本実施形態の表面シート２０は、並んで配置されている操作スイッチ１０（操作スイッチ１０Ｆ及び操作スイッチ１０Ｈを表示）と、外装部材６０との全ての表面を連続的に覆い、電子機器の外面を構成する。

　図１５で示す第３実施形態による操作スイッチ１０Ｆは、外装部材６０の縁を僅かな隙間を介して外装部材６０の外面から突出するように配置されている。センサ電極４２は、図示を省略している。操作スイッチ１０Ｆは、突出する表面シート２０の天面が全体的に操作領域２１となるように構成されている。軟質部材３０は、円板形状とされている。そして、軟質部材３０は、操作スイッチ１０Ｆの領域における表面シート２０の裏面側に全体的に配置されるように第５の硬質支持部材５５の天面によって支持されている。第５の硬質支持部材５５における軟質部材３０の配置面とは反対側の面にセンサシート４０が設けられている。又は第５の硬質支持部材５５と軟質部材３０との間にセンサシート４０が設けられていてもよい。

第５変形例〔図１６〕

　図１６で示す第５変形例による操作スイッチ１０Ｇの軟質部材３０は、中空円筒形状とされている。表面シート２０は、第５の硬質支持部材５５に直接支持されている。そして、軟質部材３０は、表面シート２０の側面の内周面側に全体的に配置されるように第５の硬質支持部材５５の外周面によって支持されている。

第６変形例〔図１７〕

　図１７で示す第６変形例による操作スイッチ１０Ｈは、外装部材６０の縁を僅かな隙間を介して外装部材６０の外面から突出しないように配置されている。すなわち、表面シート２０は、操作スイッチ１０Ｈ及び外装部材６０の双方の領域で平坦となるように設けられている。軟質部材３０は、矩形状の平板形状とされている。そして、軟質部材３０は、操作スイッチ１０Ｈの領域における表面シート２０の裏面側に全体的に配置されるように第６の硬質支持部材５６の天面によって支持されている。第６の硬質支持部材５６における軟質部材３０の配置面とは反対側の面にセンサシート４０が設けられている。又は第６の硬質支持部材５６と軟質部材３０との間にセンサシート４０が設けられていてもよい。

　本実施形態の操作スイッチ１０Ｆ等では、操作スイッチ１０Ｆ等と外装部材６０とが単一の表面シート２０によって連続的に被覆されている。このため、本実施形態の操作スイッチ１０Ｆ等によれば、表面の部材間に隙間及び繋ぎ目のないシームレスな外観とすることができる。

　表面シート２０が軟質又は充分薄いものであると、操作スイッチ１０Ｆ等と外装部材６０との隙間にある表面シート２０が伸びたり屈曲したりすることによって、外装部材６０に対して操作スイッチ１０Ｆ等の操作領域２１を押し込み操作することも可能である。しかしながら、軟質部材３０と隣接する箇所の表面シート２０は、潰れて押し込み触感が得られるため、操作領域２１の押し込み操作によって、外装部材６０に対して表面シート２０が変形するように構成されていなくても良い。

　本出願にて開示する「静電容量型入力装置」では、各実施形態及び変形例で示した構成を矛盾の生じない範囲で自由に組み合わせることができる。例えば第１実施形態における第２の硬質支持部材５２、第３の硬質支持部材５３等は、第２実施形態の構成と組み合わされても良い。

　なお、上記のように各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

　以下に実施例を示して、本実施形態における「静電容量型入力装置」としての操作スイッチ１０等をより詳細かつ具体的に説明する。しかしながら、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

　実施例に用いたのは、図３等で示す表面シート２０と、センサシート４０と、その間に軟質部材３０とを配置した操作スイッチ１０である。表面シート２０には、厚さが０．０５ｍｍの軟質ポリウレタンシートを用いた。センサシート４０には、基材シート４１上に形成した複数（２以上）のセンサ電極４２及び回路配線を保護層４３で覆ったものを用いた。基材シート４１としては、厚さが０．１ｍｍのＰＥＴシートを用いた。複数のセンサ電極４２は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ導電ペーストを用いて形成された導電性塗膜である。さらに、回路配線は、銀粉末含有ペーストを用いて形成された導電性塗膜である。保護層４３として、電気絶縁性の樹脂塗膜を形成した。

　軟質部材３０としては、表１で示す各々の構成例について、同じ材質によって形成された部材又は材質の異なる部材を組み合わせて形成されたものを用いた。ここでの軟質部材３０は、２つのセンサ電極４２をまたがって覆うように設けられた。軟質部材３０の全体の厚さは、合計で３ｍｍとなるように調製された。

　調製された各々の軟質部材３０の厚さ方向（Ｚ方向）及び面方向（ＸＹ方向）における体積抵抗率［Ω・ｃｍ］を計測した。体積抵抗率は、軟質部材３０の厚さ方向及び面方向の電気抵抗値［Ω］を測定した上で、それぞれ断面積を掛けて長さで割ることで求めた。電気抵抗値の測定には、デジタルマルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ６５５２）を用いた。後述する構成例２のような１．０ｍｍの厚さを有する部材の電気抵抗値の測定の際には、全体の厚さが合計で０．５ｃｍとなるように厚さ方向に５枚重ねた上で、電気抵抗値を測定した。

　得られた各々の操作スイッチ１０は、図１８で示すように、測定台Ｓに載置された上で種々の計測が行われた。各々の操作スイッチ１０について、「操作体」としての人の指Ｉを模した押し子Ｐを測定子としてセンサ電極４２の中央部に上側から押し当て、押込み距離（ストローク）［ｍｍ］に対する反発荷重［Ｎ］と、各センサ電極４２のセンサ感度とを計測した。押し子Ｐは、Ａ６０の硬さを有する導電性ゴムからなり、直径が６ｍｍの円柱形状とされた。反発荷重は、上述の導電性ゴムを先端に有する押し子Ｐに接続したロードセルによって検出された。

　ここで、本実施例においては軟質部材３０に用いられる材料が多岐にわたる。このため、各々の軟質部材３０に対する押し込み距離が１．０ｍｍとなり、軟質部材３０が３３％圧縮された時点での反発荷重を本実施例における統一的な硬さの指標として定義した。そして、この３３％圧縮時の反発荷重が６Ｎ以下であると、低荷重で触感が柔らかくて軟質部材３０の材料として好ましいことが事前に確認済みである。

　各センサ電極４２のセンサ感度は、センサ電極４２と導通するセンサシート４０の端子を制御ＩＣ（Integrated Circuit）に接続して計測した。制御ＩＣとしては、ＰＳｏＣ（登録商標）　ＩＣ（サイプレス　セミコンダクタ社製マイコン　ＣＹ８Ｃ２４８９４　５６ｐｉｎＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package））を用いた。ＰＳｏＣ　ＩＣのパラメータには、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（分解能）を１２ｂｉｔ（４０９６）、Ｒｅｆ　Ｖａｌｕｅを２、Ｐｒｅｓｃａｌｅｒ　Ｐｅｒｉｏｄを３、Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ＳｐｅｅｄをＮｏｒｍａｌ、ＰＲＳ　Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ（擬似ランダムシーケンス　多項式）をＳｈｏｒｔとする設定が用いられた。

　各センサ電極４２のセンサ感度を示す指標として、静電容量の変化量に基づいたＤＩＦＦ値［－］を用いた。ここで、ＤＩＦＦ値とは、静電容量の検出値（ＲＡＷ値）とベースライン値との差分値である（ＤＩＦＦ値　＝　実測値（ＲＡＷ値）　－　ベースライン値）。各々の操作スイッチ１０について、押し子Ｐが位置する操作領域２１に対応するセンサ電極４２のＤＩＦＦ値と、操作対象のセンサ電極４２に隣り合う他のセンサ電極４２のＤＩＦＦ値とを計測した。

（構成例１）

　構成例１では、軟質部材３０に、絶縁性軟質部材として非導電性のゲルを用いた。非導電性のゲルとしては、２成分付加反応型シリコーンゲル（モメンティブ社製ＴＳＥ３０７０）を用いた。構成例１における軟質部材３０はその体積抵抗率が１×１０^１５Ω・ｃｍである電気絶縁性を有する絶縁シリコーンゲルであり、その厚さ方向及び面方向での体積抵抗率の値は略同じと見なすことができた。さらに、このシリコーンゲルは、硬化後の針入度が６５で低硬度であった。そして、このシリコーンゲルは、無色透明で光透過性が良好であった。

（構成例２）

　構成例２では、軟質部材３０に、導電性軟質部材として導電性ゲルを用いた。導電性ゲルには、導電性ハイドロゲルを使用した低周波治療器用粘着パッド（オムロンヘルスケア株式会社製ＨＶ－ＰＡＤ－３）を用いた。このハイドロゲルには、中間基材として不織布が用いられている。構成例２における軟質部材３０の電気抵抗値は３×１０^５Ω、体積抵抗率は６×１０^５Ω・ｃｍであり、その厚さ方向及び面方向での体積抵抗率の値は略同じと見なすことができた。そして、このハイドロゲルは、光透過性が良好であった。構成例２における軟質部材３０は、１．０ｍｍの厚さを有する同種のシート形状の粘着パッドを３枚積層して配置された。したがって、軟質部材３０の全体での厚さは、３ｍｍとなった。

（構成例３）

　構成例３では、構成例１の非導電性のゲルと、構成例２の導電性ゲルとを組み合わせて軟質部材３０に用いた。ここでは、導電性のゲルが表面シート２０の側の上層に配置され、非導電性ゲルがセンサ電極４２の側の下層に配置されるように積層された軟質部材３０を用いた。シリコーンゲルの厚さを２ｍｍに形成し、その上に１．０ｍｍの厚さを有するハイドロゲルを積層したので、構成例３の軟質部材３０の全体での厚さは、３ｍｍとなった。構成例３における軟質部材３０はその体積抵抗率が１×１０^１５Ω・ｃｍであり、その厚さ方向及び非導電性のゲルが配置されている下層側における面方向での体積抵抗率の値は略同じと見なすことができた。このように軟質部材３０の下層側における体積抵抗率が高い値となっているので、隣接するセンサ電極４２への感度の影響が小さくなっている。

（構成例４）

　構成例４では、軟質部材３０として、絶縁体（不導体）の基材に導電性媒体を配合した上で、導電性媒体を軟質部材３０の厚さ方向に配向することによって、軟質部材３０の面方向に比べてその厚さ方向により高い導電性が付与された異方導電性ゲルを用いた。異方導電性ゲルの基材には、上述の構成例１と同様の２成分付加反応型シリコーンゲル（モメンティブ社製ＴＳＥ３０７０）を用いた。導電性を付与する物質である導電性フィラーには、母材のニッケルに銀をめっきすることによって形成された平均粒径が３０μｍの銀めっきニッケル粉末を用いた。

　構成例４における軟質部材３０は、絶縁シリコーンゲルに銀めっきニッケル粉末を配合し、一定方向に磁場を印加後に架橋硬化させて形成された。これによって、構成例４における軟質部材３０として、３ｍｍの厚さを有するシート形状における厚さ方向に銀めっきニッケル粒子が連続して配列した配向部３２を有する異方導電性のシリコーンゲルシートを得た。そして、構成例４における軟質部材３０は、その厚さ方向における体積抵抗率が１．５×１０^－１Ω・ｃｍであり、その面方向における体積抵抗率が１×１０^８Ω・ｃｍであった。

（構成例５）

　構成例５では、軟質部材３０として、絶縁体（不導体）の絶縁性ゴムを用いた。絶縁性ゴムには、２液型の液状シリコーンゴム（信越化学工業社製ＫＥ－１９５０－１０Ａ／Ｂ）を付加反応で硬化させたものを用いた。構成例５における軟質部材３０はその体積抵抗率が１×１０^１５Ω・ｃｍである電気絶縁性を有する絶縁シリコーンゴムであり、その厚さ方向及び面方向での体積抵抗率の値は略同じと見なすことができた。さらに、このシリコーンゴムは、Ａ１０の硬さを有しており、低硬度であった。そして、構成例５の軟質部材３０の厚さは、３ｍｍとなるように調整した。

（比較例）

　比較例では、軟質部材３０に相当する部材として、絶縁体（不導体）の絶縁性ゴムを用いた。絶縁性ゴムには、２液型の液状シリコーンゴム（信越化学工業社製ＫＥ－１９５０－２０Ａ／Ｂ）を付加反応で硬化させたものを用いた。比較例においては、上述の構成例５の軟質部材３０に相当する部材の硬さがＡ２０であった。それ以外は、上述の構成例５と同様であった。

反発荷重及びＤＩＦＦ値

（構成例１）

　構成例１では、押し込み操作に対する反発荷重が低い値で推移した。すなわち、構成例１における反発荷重は、押し込み距離が１．０ｍｍ（３３％圧縮）となっても、６Ｎを大きく下回る０．１Ｎにすぎず、低荷重の状態が維持された。したがって、構成例１によれば、柔軟な押し込み操作感が付与されることがわかった。

　他方で、構成例１では、ＤＩＦＦ値は、押し込み距離が所定量を超えると急激に高い値となった。すなわち、構成例１におけるＤＩＦＦ値は、押し込み距離が０．２ｍｍの際には５７．４であり、押し込み距離が０．５ｍｍになっても１００に至らないのに対し、押し込み距離が１．０ｍｍになると、４４７となった。さらに、操作対象のセンサ電極４２と比べると低い水準ではあるものの、隣り合う他のセンサ電極４２においてもＤＩＦＦ値が検出された。しかしながら、これは、ＤＩＦＦ値１００やＤＩＦＦ値の最大値の４０％等のしきい値を設定することで、所望のセンサ電極４２に対する操作のみを検出することができる。

　以上の結果から、構成例１では、押し込みの初期には柔らかい触感を有し、ある程度押し込むことでその操作を検出する操作スイッチ１０となり、その感圧特性としては良好であることがわかった。

（構成例２）

　構成例２では、反発荷重が、押し込み距離に対して鋭敏に応答して値が高まった。すなわち、構成例２における反発荷重は、押し込み距離が０．２ｍｍの際には、０．２Ｎとなり、押し込み距離が１．０ｍｍ（３３％圧縮）の際には、１．８Ｎとなった。このように構成例２の反発荷重が構成例１の反発荷重に比べて高い値であるのは、軟質部材３０に含まれる不織布が影響したものと推測された。しかしながら、構成例２における軟質部材３０の３３％圧縮時の反発荷重は、６Ｎを大きく下回った。したがって、構成例２によれば、押し込み操作に対する反発が低荷重の状態に維持され、触感が柔らかくて良好であることがわかった。

　他方で、構成例２では、ＤＩＦＦ値も、押し込み距離に対して鋭敏に応答して高い値となった。すなわち、構成例２におけるＤＩＦＦ値は、押し込み距離が０．２ｍｍの時点で既に９５となっており、押し込み距離が１．０ｍｍとなった際には、４４０となった。したがって、構成例２によれば、僅かな量の押し込み距離であっても、押し込み操作を検出可能であることがわかった。さらに、構成例２では、隣り合う他のセンサ電極４２ではＤＩＦＦ値が略検出されなかった。

　以上の結果から、構成例２では、所望のセンサ電極４２に対応する狭い範囲、すなわち、押し込んだ箇所でのみ操作を検出し、隣り合う他のセンサ電極４２では検出しないという確実性の高い検出が可能であることがわかった。そして、この高い確実性は、押し込み距離が小さい範囲においても実現されることがわかった。

（構成例３）

　構成例３では、反発荷重は、構成例２と比べて低い値で推移した。すなわち、構成例３における反発荷重は、押し込み距離が０．２ｍｍの際には、０．０４Ｎであり、押し込み距離が１．０ｍｍとなっても、０．５Ｎであったように、６Ｎを大きく下回った。したがって、構成例３によれば、反発荷重を小さくすることができ、柔軟な押し込み操作感が付与されることがわかった。

　他方で、構成例３では、ＤＩＦＦ値は、押し込み距離に対して鋭敏に応答して高い値となった。すなわち、構成例３におけるＤＩＦＦ値は、押し込み距離が０．２ｍｍの時点で既に２１０となっており、押し込み距離が１．０ｍｍとなった際には、５０３となった。したがって、構成例３によれば、僅かな量の押し込み距離であっても、押し込み操作を検出可能であることがわかった。さらに、構成例３では、隣り合う他のセンサ電極４２におけるＤＩＦＦ値が１００以下を維持した。

　以上の結果から、構成例３では、軟質部材３０に導電性ゲルを用いた構成例２と比べると、押し込み操作に対する反発荷重を小さくすることができた。さらに、構成例３では、軟質部材３０に非導電性のゲルを用いた構成例１と比べると、押し込み距離が小さい押し込みの初期においても、ＤＩＦＦ値が高い値を示し、押し込み操作を検出可能であることがわかった。よって、構成例３によれば、例えば構成例２のような導電性ゲルにおいて導電性媒体の配合を調整しなくても、軟質部材３０に積層する部材の組合せによって、押し込み操作に対する反発荷重及びセンサ感度（ＤＩＦＦ値）を調整可能であることが示された。

（構成例４）

　構成例４では、反発荷重は、構成例１と比べて高い値となった。すなわち、構成例４における反発荷重は、押し込み距離が１．０ｍｍ（３３％圧縮）の際には、３．４Ｎとなった。このように構成例４の反発荷重が構成例１の反発荷重に比べて高い値であるのは、軟質部材３０に含まれる導電性媒体が影響したものと推測された。しかしながら、構成例４における軟質部材３０の３３％圧縮時の反発荷重は、６Ｎを大きく下回った。したがって、構成例４によれば、押し込み操作に対する反発が低荷重の状態に維持され、触感が柔らかくて良好であることがわかった。

　他方で、構成例４では、ＤＩＦＦ値は、押し込み距離に対して鋭敏に応答して高い値となった。すなわち、構成例４におけるＤＩＦＦ値は、押し込み距離が０．２ｍｍの時点で既に２９１となっており、押し込み距離が１．０ｍｍとなった際には、５２５となった。したがって、構成例４によれば、僅かな量の押し込み距離であっても、押し込み操作を検出可能であることがわかった。さらに、構成例４では、隣り合う他のセンサ電極４２ではＤＩＦＦ値が略検出されなかった。

　以上の結果から、構成例４では、軟質部材３０が異方導電性を有するので、押し込み操作を行った操作領域２１に対して、配向部３２が伸長して体積抵抗率が低い軟質部材３０の厚さ方向に位置するセンサ電極４２のセンサ感度が高いことがわかった。他方で、構成例４では、操作対象のセンサ電極４２に隣り合う他のセンサ電極４２のセンサ感度が極めて低いことがわかった。よって、構成例４では、所望のセンサ電極４２に対応する狭い範囲、すなわち、押し込んだ箇所でのみ操作を検出し、隣り合う他のセンサ電極４２では検出しないという確実性のより高い検出が可能であることがわかった。そして、この高い確実性は、押し込み距離が小さい範囲においても実現されることがわかった。

（構成例５）

　構成例５では、反発荷重は、他の構成例と比べて高い値となった。すなわち、構成例５における反発荷重は、押し込み距離が１．０ｍｍ（３３％圧縮）の際には、５．２Ｎとなった。しかしながら、構成例５における軟質部材３０の３３％圧縮時の反発荷重は、６Ｎ以下であった。したがって、構成例５によれば、押し込み操作に対する反発が低荷重の状態に維持され、触感が柔らかくて良好であることがわかった。

　他方で、構成例５では、ＤＩＦＦ値は、押し込み距離が所定量を超えると急激に高い値となった。すなわち、構成例５におけるＤＩＦＦ値は、押し込み距離が０．２ｍｍの際には６５．６であったのに対し、押し込み距離が１．０ｍｍになると、４４７となった。さらに、操作対象のセンサ電極４２と比べると低い水準ではあるものの、隣り合う他のセンサ電極４２においてもＤＩＦＦ値が検出された。しかしながら、これは、ＤＩＦＦ値１００やＤＩＦＦ値の最大値の４０％等のしきい値を設定することで、所望のセンサ電極４２に対する操作のみを検出することができる。

　以上の結果から、構成例５では、押し込み操作に対する反発荷重が低くて触感が柔らかく、ＤＩＦＦ値に適切なしきい値を設定することで押し込み操作を確実に検出可能であることがわかった。

（比較例）

　比較例では、反発荷重は、各構成例と比べて高い値となった。すなわち、比較例における反発荷重は、押し込み距離が１．０ｍｍ（３３％圧縮）の際には、９．３Ｎとなった。したがって、比較例における軟質部材３０の３３％圧縮時の反発荷重は、６Ｎ以下とはならなかった。したがって、比較例では、押し込み操作に対する反発が低荷重の状態に維持されず、触感を柔らかくできなかった。

　以上の実施例から以下のような知見が得られた。

　構成例２及び構成例４の結果から、軟質部材３０として導電性のゲルを用いた場合には、操作領域２１に対応したセンサ電極４２のセンサ感度が高くなり、逆に操作対象のセンサ電極４２に隣り合う他のセンサ電極４２への影響が小さいことが確認できた。さらに、構成例４の結果から、軟質部材３０として、面方向と比べて厚さ方向における導電性がより高い異方性を有する導電性のゲルを用いた場合には、その傾向が更に大きくなり、操作領域２１に対応したセンサ電極４２のみが反応することが確認できた。

　他方で、構成例１、構成例３及び構成例５の結果から、軟質部材３０の層構成に非導電性の材料が存在する場合には、操作対象のセンサ電極４２に隣り合う他のセンサ電極４２が同時に反応する場合があることが確認された。そして、構成例１の結果から、軟質部材３０として非導電性のゲルを用いた場合には、反発荷重が低い域ではセンサ感度が上がらずに検出しづらく、その上、隣り合う別のセンサ電極４２が同時に反応してしまう傾向が高まることが判明した。

　　　１　　　自動車
　　　２　　　運転席
　　　３　　　助手席
　　　４　　　ステアリング
　　　５　　　センターコンソール
　　　６　　　センタークラスタ
　　　７　　　ドアのアームレスト部
　　１０　　　操作スイッチ（静電容量型入力装置）
　　１０Ａ　　操作スイッチ（第１変形例）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｂ　　操作スイッチ（第２変形例）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｃ　　操作スイッチ（第３変形例）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｄ　　操作スイッチ（第２実施形態）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｅ　　操作スイッチ（第４変形例）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｆ　　操作スイッチ（第３実施形態）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｇ　　操作スイッチ（第５変形例）（静電容量型入力装置）
　　１０Ｈ　　操作スイッチ（第６変形例）（静電容量型入力装置）
　　２０　　　表面シート（表面部材）
　　２１　　　操作領域
　　２１Ａ　　第１の操作領域
　　２１Ｂ　　第２の操作領域
　　２２　　　周辺領域
　　３０　　　軟質部材
　　３１　　　導電部
　　３２　　　配向部
　　３３　　　球形状粒子
　　３４　　　繊維形状粒子
　　３５　　　長繊維形状粒子
　　３６　　　繊維形状粒子
　　３７　　　絶縁溝（絶縁部）
　　３８Ａ　　第１の部分
　　３８Ｂ　　第２の部分
　　４０　　　センサシート
　　４１　　　基材シート
　　４２　　　センサ電極
　　４２Ａ　　第１の電極
　　４２Ｂ　　第２の電極
　　４３　　　保護層
　　５１　　　第１の硬質支持部材
　　５２　　　第２の硬質支持部材
　　５３　　　第３の硬質支持部材
　　５４　　　第４の硬質支持部材
　　５５　　　第５の硬質支持部材
　　５６　　　第６の硬質支持部材
　　６０　　　外装部材
　　　Ｉ　　　指（操作体）
　　　Ｐ　　　押し子
　　　Ｓ　　　測定台
　　　Ｘ　　　左右方向
　　　Ｙ　　　前後方向
　　　Ｚ　　　高さ方向、上下方向

Claims

表面部材と、
軟質部材と、
静電容量の変化を検出するセンサシートとを備え、
前記表面部材は、タッチ操作する操作領域を有し、
前記軟質部材は、前記操作領域と前記センサシートとの間に配置され、
前記センサシートは、前記操作領域に対応する位置にセンサ電極を有し、
前記操作領域をタッチ操作により押し込むと、前記表面部材と前記軟質部材とが前記センサシートに向けて変位し、前記センサ電極により前記静電容量の検出がなされる
静電容量型入力装置。
前記軟質部材は、前記操作領域と前記センサ電極との間の部分における検出感度を高めるために静電容量の値を増大させる導電部を有する
請求項１記載の静電容量型入力装置。
前記導電部は、高分子マトリクスでなる前記軟質部材に含有する導電性媒体である
請求項２記載の静電容量型入力装置。
前記導電部は、前記軟質部材に前記導電性媒体が配向する配向部である
請求項３記載の静電容量型入力装置。
前記軟質部材は、前記操作領域が照光可能な透光性材料で形成されている
請求項１～請求項４いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
前記操作領域が、第１の操作領域と、第２の操作領域とを有し、
前記センサ電極が、前記第１の操作領域に対応する第１の電極と、前記第２の操作領域に対応する第２の電極とを有し、
前記軟質部材は、前記第１の操作領域と前記第１の電極との間に位置する第１の部分と、前記第２の操作領域と前記第２の電極との間にある第２の部分との間に絶縁部を有する
請求項１～請求項５いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
さらに、前記センサシートにおける前記軟質部材の配置面とは反対側の面に第１の硬質支持部材を有する
請求項１～請求項６いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
さらに、前記表面部材と前記センサシートとの間に孔を有する第２の硬質支持部材を有し、
前記軟質部材は、前記孔に配置されている
請求項１～請求項７いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
立体形状の外面を有し、
前記操作領域は、前記外面に形成されている
請求項１～請求項８いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
前記軟質部材は、複数の部材を積層してなる
請求項１～請求項９いずれか１項記載の静電容量型入力装置。
前記複数の部材は、絶縁性軟質部材と、導電性軟質部材とを組み合わせたものである
請求項１０記載の静電容量型入力装置。