JP2018072200A - 静電容量型センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】配線層の配置の自由度が高い静電容量型センサを提供することを目的とする。【解決手段】静電容量型センサ1は、誘電層2と一対の電極ユニット3、4とを備える。少なくとも一方の電極ユニット3、4は、電極層1X〜14X、1Y〜14Yに電気的に接続されるジャンパー配線層1x〜14x、1y〜14yと、電極層1X〜14X、1Y〜14Yとジャンパー配線層1x〜14x、1y〜14yとの間に介装され、電極層1X〜14X、1Y〜14Yおよびジャンパー配線層1x〜14x、1y〜14yから電気的に絶縁され、電気的に接地されるシールド層35、45と、を有する。一方の電極ユニット3、4のジャンパー配線層1x〜14x、1y〜14yと、他方の電極ユニット3、4の電極層1X〜14X、1Y〜14Yと、の間には、重複部分fが設定される。シールド層35、45は、少なくとも重複部分fに配置される。【選択図】図5
Description
本発明は、例えば、荷重センサやタッチセンサなどとして用いられる静電容量型センサに関する。
特許文献1に示すように、静電容量型センサは、誘電層と表側電極ユニットと裏側電極ユニットとを備えている。誘電層は、表側電極ユニットと裏側電極ユニットとの間に介装されている。表側電極ユニットは、帯状の電極層と配線層とを備えている。電極層と配線層とは、面方向に並んで配置されている。配線層は、電極層の長手方向一端に接続されている。裏側電極ユニットの構成は、表側電極ユニットの構成と、同様である。
表裏方向(積層方向)から見て、表側電極ユニットの電極層と、裏側電極ユニットの電極層と、が重複する部分には、検出部が設定されている。表側からの荷重により誘電層が収縮すると、検出部における電極間距離(表側電極ユニットの電極層と、裏側電極ユニットの電極層と、の間の距離)が小さくなる。このため、静電容量が増加する。このように、静電容量型センサは、静電容量の変化を基に荷重を検出している。
しかしながら、従来の静電容量型センサの場合、電極層と配線層とは、面方向に並んで配置されている。このため、配線層の配置の自由度が低い。そこで、本発明は、配線層の配置の自由度が高い静電容量型センサを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の静電容量型センサは、エラストマー製の誘電層と、前記誘電層の積層方向両側に配置され、各々電極層を有する一対の電極ユニットと、を備える静電容量型センサであって、一対の前記電極ユニットのうち、少なくとも一方の前記電極ユニットは、前記電極層の積層方向外側に配置され、前記電極層に電気的に接続されるジャンパー配線層と、前記電極層と前記ジャンパー配線層との間に介装され、前記電極層および前記ジャンパー配線層から電気的に絶縁され、電気的に接地されるシールド層と、を有し、積層方向から見て、一方の前記電極ユニットの前記ジャンパー配線層と、他方の前記電極ユニットの前記電極層と、の間には、重複部分が設定され、積層方向から見て、前記シールド層は、少なくとも前記重複部分に配置されることを特徴とする。
本発明の静電容量型センサによると、少なくとも一方の電極ユニットのジャンパー配線層は、当該電極ユニットの電極層の積層方向外側に、配置されている。このため、積層方向から見て、電極層とジャンパー配線層とを、重複配置することができる。したがって、ジャンパー配線層の配置の自由度が高くなる。
以下、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明する。以下の図においては、上下方向が本発明の「積層方向」に対応している。
<第一実施形態>
[静電容量型センサの構成]
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。図1に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図2に、図1のII−II方向断面図を示す。図3に、同静電容量型センサの表側電極ユニットの分解斜視図を示す。図4に、同静電容量型センサの裏側電極ユニットの分解斜視図を示す。なお、図1においては、裏側電極ユニットを点線で示す。また、図2においては、上下方向厚みを強調して示す。
[静電容量型センサの構成]
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。図1に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図2に、図1のII−II方向断面図を示す。図3に、同静電容量型センサの表側電極ユニットの分解斜視図を示す。図4に、同静電容量型センサの裏側電極ユニットの分解斜視図を示す。なお、図1においては、裏側電極ユニットを点線で示す。また、図2においては、上下方向厚みを強調して示す。
図1〜図4に示すように、静電容量型センサ1は、誘電層2と、表側電極ユニット3と、裏側電極ユニット4と、表用コネクタ5Rと、裏用コネクタ5Lと、制御部6と、を備えている。表側電極ユニット3、裏側電極ユニット4は、本発明の「電極ユニット」の概念に含まれる。表用コネクタ5R、裏用コネクタ5Lは、本発明の「取出部」の概念に含まれる。
(誘電層2、表側電極ユニット3)
誘電層2は、ウレタンフォーム製であって、シート状を呈している。ウレタンフォームは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。図2に示すように、表側電極ユニット3は、誘電層2の上側に配置されている。図3に示すように、表側電極ユニット3は、表側基材30と、14本の表側ジャンパー配線層1x〜14xと、表側外側絶縁層31aと、表側シールド層35と、表側内側絶縁層31bと、14本の表側電極層1X〜14Xと、表側保護層32と、を備えている。
誘電層2は、ウレタンフォーム製であって、シート状を呈している。ウレタンフォームは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。図2に示すように、表側電極ユニット3は、誘電層2の上側に配置されている。図3に示すように、表側電極ユニット3は、表側基材30と、14本の表側ジャンパー配線層1x〜14xと、表側外側絶縁層31aと、表側シールド層35と、表側内側絶縁層31bと、14本の表側電極層1X〜14Xと、表側保護層32と、を備えている。
表側ジャンパー配線層1x〜14xは、本発明の「ジャンパー配線層」の概念に含まれる。表側外側絶縁層31a、表側内側絶縁層31bは、本発明の「絶縁層」の概念に含まれる。表側シールド層35は、本発明の「シールド層」の概念に含まれる。表側電極層1X〜14Xは、本発明の「電極層」の概念に含まれる。なお、これらの構成部材に対応する裏側電極ユニット4の構成部材(詳しくは、これらの構成部材の名称中「表側」を「裏側」に置換した名称を有する、裏側電極ユニット4の構成部材)についても、同様である。
表側基材30は、ポリエチレンテレフタレート(PET)製であって、シート状を呈している。図3に示すように、表側基材30の下側には、上側(積層方向外側)から下側(積層方向内側)に向かって、表側ジャンパー配線層1x〜14x、表側外側絶縁層31a、表側シールド層35、表側内側絶縁層31b、表側電極層1X〜14X、表側保護層32が配置されている。
表側外側絶縁層31aは、シート状を呈している。表側外側絶縁層31aは、ウレタンゴムと、アンチブロッキング剤としての酸化チタン粒子と、を含んでいる。図3に示すように、表側外側絶縁層31aには、14個の表側外側貫通孔310aが穿設されている。14個の表側外側貫通孔310aと、14本の表側電極層1X〜14Xと、は上下方向に対向している。
表側シールド層35は、シート状を呈している。表側シールド層35は、アクリルゴムと導電性カーボンブラックとを含んでいる。アクリルゴムは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。導電性カーボンブラックは、本発明の「導電性フィラー」の概念に含まれる。図3に示すように、表側シールド層35には、14個の表側中間貫通孔350が穿設されている。14個の表側中間貫通孔350と、14本の表側電極層1X〜14Xと、は上下方向に対向している。図2に示すように、表側シールド層35は、電気的に接地されている。
表側内側絶縁層31bの構成は、表側外側絶縁層31aの構成と、同様である。図3に示すように、表側内側絶縁層31bには、14個の表側内側貫通孔310bが穿設されている。14個の表側内側貫通孔310bと、14本の表側電極層1X〜14Xと、は上下方向に対向している。
図3に示すように、14本の表側ジャンパー配線層1x〜14xは、表側外側絶縁層31aの上面に配置されている。表側ジャンパー配線層1x〜14xは、各々、外側配線層33と、内側配線層34と、を備えている。外側配線層33は、表側基材30の下面に形成されている。外側配線層33は、アクリルゴムおよび銀粉末を含んでいる。内側配線層34は、外側配線層33の下面に形成されている。内側配線層34は、アクリルゴムおよび導電性カーボンブラックを含んでいる。
14本の表側電極層1X〜14Xは、表側内側絶縁層31bの下面に配置されている。表側電極層1X〜14Xは、各々、アクリルゴムおよび導電性カーボンブラックを含んでいる。表側電極層1X〜14Xは、各々、前後方向に延在する帯状を呈している。表側電極層1X〜14Xは、左右方向に所定の間隔ずつ離間して、互いに平行に配置されている。
表側ジャンパー配線層1x〜14xと、表側電極層1X〜14Xと、は表側外側貫通孔310a、表側中間貫通孔350、表側内側貫通孔310bを介して、電気的に接続されている。ただし、図2に示すように、表側ジャンパー配線層1x〜14x(具体的には内側配線層34)と、表側中間貫通孔350の内周面と、の間には、表側外側絶縁層31aの余肉が介在している。このため、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、表側シールド層35と、は電気的に絶縁されている。
例えば、表側ジャンパー配線層1xと表側電極層1X、表側ジャンパー配線層2xと表側電極層2X、表側ジャンパー配線層3xと表側電極層3Xのように、表側ジャンパー配線層1x〜14xおよび表側電極層1X〜14Xのうち、符号中の数字部分が共通する層同士は、電気的に接続されている。後述する裏側ジャンパー配線層1y〜14yおよび裏側電極層1Y〜14Yについても同様である。図1に黒点で示すように、上側から見て、表側接点(表側ジャンパー配線層1x〜14xと、表側電極層1X〜14Xと、の接点)は、表側貫通孔(表側外側貫通孔310a、表側中間貫通孔350、表側内側貫通孔310b)の径方向内側に配置されている。
図2に示すように、表側保護層32は、下側から表側電極層1X〜14Xおよび表側内側絶縁層31bを覆っている。表側保護層32は、ウレタンゴム製であって、シート状を呈している。表側保護層32は、表側電極層1X〜14Xを保護している。表側保護層32は、表側電極層1X〜14Xと誘電層2との間に介装されている。
(裏側電極ユニット4)
図2に示すように、裏側電極ユニット4は、誘電層2の下側に配置されている。裏側電極ユニット4の構成は、表側電極ユニット3の構成と同じである。すなわち、図4に示すように、裏側電極ユニット4は、裏側基材40と、14本の裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、裏側外側絶縁層41aと、裏側シールド層45と、裏側内側絶縁層41bと、14本の裏側電極層1Y〜14Yと、裏側保護層42と、を備えている。
図2に示すように、裏側電極ユニット4は、誘電層2の下側に配置されている。裏側電極ユニット4の構成は、表側電極ユニット3の構成と同じである。すなわち、図4に示すように、裏側電極ユニット4は、裏側基材40と、14本の裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、裏側外側絶縁層41aと、裏側シールド層45と、裏側内側絶縁層41bと、14本の裏側電極層1Y〜14Yと、裏側保護層42と、を備えている。
裏側基材40と表側基材30、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと表側ジャンパー配線層1x〜14x、裏側外側絶縁層41aと表側外側絶縁層31a、裏側シールド層45と表側シールド層35、裏側内側絶縁層41bと表側内側絶縁層31b、裏側電極層1Y〜14Yと表側電極層1X〜14X、裏側保護層42と表側保護層32は、各々、材質が同じである。また、表側シールド層35と同様に、裏側シールド層45は電気的に接地されている。
図3、図4に示すように、裏側電極ユニット4の積層構造(上下方向の配置)は、表側電極ユニット3の積層構造と、上下対称である。すなわち、図4に示すように、裏側基材40の上側には、下側(積層方向外側)から上側(積層方向内側)に向かって、裏側ジャンパー配線層1y〜14y、裏側外側絶縁層41a、裏側シールド層45、裏側内側絶縁層41b、裏側電極層1Y〜14Y、裏側保護層42が配置されている。裏側保護層42は、裏側電極層1Y〜14Yと誘電層2との間に介装されている。
図4に示すように、裏側外側絶縁層41aには14個の裏側外側貫通孔410aが、裏側シールド層45には14個の裏側中間貫通孔450が、裏側内側絶縁層41bには14個の裏側内側貫通孔410bが、各々、穿設されている。裏側貫通孔(裏側外側貫通孔410a、裏側中間貫通孔450、裏側内側貫通孔410b)と、14本の裏側電極層1Y〜14Yと、は上下方向に対向している。
図4に示すように、裏側ジャンパー配線層1y〜14yは、各々、外側配線層43と、内側配線層44と、を備えている。裏側電極層1Y〜14Yは、各々、左右方向に延在する帯状を呈している。裏側電極層1Y〜14Yは、前後方向に所定の間隔ずつ離間して、互いに平行に配置されている。
裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、裏側電極層1Y〜14Yと、は裏側貫通孔(裏側外側貫通孔410a、裏側中間貫通孔450、裏側内側貫通孔410b)を介して、電気的に接続されている。ただし、裏側ジャンパー配線層1y〜14y(具体的には内側配線層44)と、裏側中間貫通孔450と、の間には、裏側外側絶縁層41aの余肉が介在している。このため、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、裏側シールド層45と、は電気的に絶縁されている。図1に黒点で示すように、上側から見て、裏側接点(裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、裏側電極層1Y〜14Yと、の接点)は、裏側貫通孔(裏側外側貫通孔410a、裏側中間貫通孔450、裏側内側貫通孔410b)の径方向内側に配置されている。
(表用コネクタ5R、裏用コネクタ5L、制御部6)
図1に示すように、表用コネクタ5Rは静電容量型センサ1の右縁に、裏用コネクタ5Lは静電容量型センサ1の左縁に、各々、配置されている。表用コネクタ5Rには、表側ジャンパー配線層1x〜14xが電気的に接続されている。裏用コネクタ5Lには、裏側ジャンパー配線層1y〜14yが電気的に接続されている。制御部6は、演算部(図略)と記憶部(図略)とを備えている。制御部6は、表用コネクタ5R、裏用コネクタ5Lに、電気的に接続されている。制御部6には、後述する全ての検出部A(1,1)〜A(14,14)の各々から、静電容量に関する電気量(例えば、静電容量、電圧、電流など)が伝送される。
図1に示すように、表用コネクタ5Rは静電容量型センサ1の右縁に、裏用コネクタ5Lは静電容量型センサ1の左縁に、各々、配置されている。表用コネクタ5Rには、表側ジャンパー配線層1x〜14xが電気的に接続されている。裏用コネクタ5Lには、裏側ジャンパー配線層1y〜14yが電気的に接続されている。制御部6は、演算部(図略)と記憶部(図略)とを備えている。制御部6は、表用コネクタ5R、裏用コネクタ5Lに、電気的に接続されている。制御部6には、後述する全ての検出部A(1,1)〜A(14,14)の各々から、静電容量に関する電気量(例えば、静電容量、電圧、電流など)が伝送される。
(検出部)
図1に示すように、上側から見て、表側電極層1X〜14Xと、裏側電極層1Y〜14Yと、は格子状に並んでいる。表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとの重複部分には、合計196個の検出部A(1,1)〜A(14,14)が設定されている。なお、検出部の符号A(○,△)のうち、「○」は表側電極層1X〜14Xに、「△」は裏側電極層1Y〜4Yに、各々対応している。
図1に示すように、上側から見て、表側電極層1X〜14Xと、裏側電極層1Y〜14Yと、は格子状に並んでいる。表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとの重複部分には、合計196個の検出部A(1,1)〜A(14,14)が設定されている。なお、検出部の符号A(○,△)のうち、「○」は表側電極層1X〜14Xに、「△」は裏側電極層1Y〜4Yに、各々対応している。
任意の検出部A(1,1)〜A(14,14)と表用コネクタ5Rとは、少なくとも表側ジャンパー配線層1x〜14xを経由して、電気的に接続されている。同様に、任意の検出部A(1,1)〜A(14,14)と裏用コネクタ5Lとは、少なくとも裏側ジャンパー配線層1y〜14yを経由して、電気的に接続されている。
(感圧エリア、不感エリア)
図2に示すように、表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとが配置されているエリア(検出部A(1,1)〜A(14,14)が配置されているエリア)は、荷重を検出可能な感圧エリアDである。一方、表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとが配置されていないエリア(表用コネクタ5Rと、裏用コネクタ5Lと、表側ジャンパー配線層1x〜14xの一部と、裏側ジャンパー配線層1y〜14yの一部と、が配置されているエリア)は、荷重を検出不可能な不感エリアEである。不感エリアEは、感圧エリアDを、面方向(上下方向に対して直交する方向)外側から、枠状に囲んでいる。
図2に示すように、表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとが配置されているエリア(検出部A(1,1)〜A(14,14)が配置されているエリア)は、荷重を検出可能な感圧エリアDである。一方、表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとが配置されていないエリア(表用コネクタ5Rと、裏用コネクタ5Lと、表側ジャンパー配線層1x〜14xの一部と、裏側ジャンパー配線層1y〜14yの一部と、が配置されているエリア)は、荷重を検出不可能な不感エリアEである。不感エリアEは、感圧エリアDを、面方向(上下方向に対して直交する方向)外側から、枠状に囲んでいる。
[静電容量型センサの動き]
次に、本実施形態の静電容量型センサの動きについて説明する。図5に、本実施形態の静電容量型センサの荷重入力時の上下方向断面図を示す。なお、図5は、図2に対応している。
次に、本実施形態の静電容量型センサの動きについて説明する。図5に、本実施形態の静電容量型センサの荷重入力時の上下方向断面図を示す。なお、図5は、図2に対応している。
図5に示すように、錘(検出対象物)Wが静電容量型センサ1に載置されると、荷重により、錘Wの下側部分(説明の便宜上、誘電層2のみ圧縮されているように示すが、実際には、表側電極ユニット3の各層、裏側電極ユニット4の各層も、荷重に応じた量だけ圧縮されている。)が上下方向に圧縮される。錘Wの下側部分の誘電層2が圧縮されると、誘電層2を挟んで上下方向に対向している、表側電極層12Xと裏側電極層6Yとの間の距離(つまり電極間距離)が、小さくなる。並びに、誘電層2を挟んで上下方向に対向している、表側電極層13Xと裏側電極層6Yとの間の距離が、小さくなる。このため、検出部A(12,6)の静電容量C(12,6)が大きくなる。並びに、検出部A(13,6)の静電容量C(13,6)が大きくなる。この静電容量C(12,6)、C(13,6)の変化量に基づいて、図1に示す制御部6は、検出部A(12,6)、A(13,6)の荷重を検出する。すなわち、制御部6は、感圧エリアDにおける荷重分布を検出する。
ところで、図5に示す例の場合、検出部A(1,1)〜A(14,14)のうち、検出部A(12,6)、A(13,6)以外の検出部A(1,1)〜A(14,14)(以下、「無荷重検出部」と称す。)には、錘Wの荷重が加わらない。このため、錘Wが静電容量型センサ1に載置されても、無荷重検出部の静電容量は、本来、変化しない。したがって、制御部6は、感圧エリアDの中から、錘Wが載置された座標(検出部A(12,6)、A(13,6))を判断することができる。
しかしながら、静電容量型センサ1は、立体配線構造を有している。上下方向から見て、表側ジャンパー配線層1x〜14xと表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yと裏側ジャンパー配線層1y〜14yとは、部分的に重複している。このため、上下方向から見て、表側ジャンパー配線層1x〜14xと裏側電極層1Y〜14Yとの間には、複数の重複部分fが存在している。同様に、上下方向から見て、表側電極層1X〜14Xと裏側ジャンパー配線層1y〜14yとの間には、複数の重複部分fが存在している。一例として、図5に示すように、表側電極ユニット3の表側ジャンパー配線層1xと、裏側電極ユニットの裏側電極層6Yと、の間には、複数の重複部分fが存在している。
仮に、立体配線構造を有しているのに表側シールド層35、裏側シールド層45が配置されていない静電容量型センサ(この静電容量型センサも従来技術ではない)の場合、錘Wにより、錘Wの下側部分の表側ジャンパー配線層1xが押し下げられてしまう。このため、表側ジャンパー配線層1xと裏側電極層6Yとの間の距離(つまり電極間距離)が小さくなる。したがって、重複部分fにおいて、意図しない浮遊容量cが発生してしまう。ここで、表側ジャンパー配線層1xは、表側電極層1Xに電気的に接続されている。このため、制御部6は、浮遊容量cに基づく電気量を、検出部A(1,6)の静電容量C(1,6)に基づく電気量と、誤判断してしまう。すなわち、制御部6は、「錘Wが、検出部A(12,6)、A(13,6)の上側部分みならず、検出部A(1,6)の上側部分にも、載置された」と誤判断してしまう。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと表側電極層1X〜14Xとの間の重複部分fについても、浮遊容量cが発生してしまう。このように、表側シールド層35、裏側シールド層45が配置されていない静電容量型センサの場合、検出精度が低下してしまう。
この点、本実施形態の静電容量型センサ1には、表側シールド層35、裏側シールド層45が配置されている。表側シールド層35、裏側シールド層45は、電気的に接地されている。このため、表側ジャンパー配線層1xと裏側電極層6Yとの間の距離が小さくなっても、意図しない浮遊容量cが発生しにくい。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと表側電極層1X〜14Xとの間の距離が小さくなっても、浮遊容量cが発生しにくい。したがって、制御部6の誤判断を抑制することができる。
[作用効果]
次に、本実施形態の静電容量型センサの作用効果について説明する。図2に示すように、本実施形態の静電容量型センサ1は、立体配線構造を有している。表側ジャンパー配線層1x〜14xは、表側電極層1X〜14Xの上側(積層方向外側)に、配置されている。このため、積層方向から見て、表側電極層1X〜14Xと表側ジャンパー配線層1x〜14xとを、重複配置することができる。したがって、表側ジャンパー配線層1x〜14xの配置の自由度が高くなる。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜14yは、裏側電極層1Y〜14Yの下側(積層方向外側)に、配置されている。このため、積層方向から見て、裏側電極層1Y〜14Yと裏側ジャンパー配線層1y〜14yとを、重複配置することができる。したがって、裏側ジャンパー配線層1y〜14yの配置の自由度が高くなる。また、図1に示すように、静電容量型センサ1全体に占める不感エリアEの割合(面積の割合)を小さくすることができる。
次に、本実施形態の静電容量型センサの作用効果について説明する。図2に示すように、本実施形態の静電容量型センサ1は、立体配線構造を有している。表側ジャンパー配線層1x〜14xは、表側電極層1X〜14Xの上側(積層方向外側)に、配置されている。このため、積層方向から見て、表側電極層1X〜14Xと表側ジャンパー配線層1x〜14xとを、重複配置することができる。したがって、表側ジャンパー配線層1x〜14xの配置の自由度が高くなる。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜14yは、裏側電極層1Y〜14Yの下側(積層方向外側)に、配置されている。このため、積層方向から見て、裏側電極層1Y〜14Yと裏側ジャンパー配線層1y〜14yとを、重複配置することができる。したがって、裏側ジャンパー配線層1y〜14yの配置の自由度が高くなる。また、図1に示すように、静電容量型センサ1全体に占める不感エリアEの割合(面積の割合)を小さくすることができる。
また、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、裏側電極層1Y〜14Yと、の間には、面方向全体(表側中間貫通孔350を除く)に亘って、表側シールド層35が介装されている。このため、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、裏側電極層1Y〜14Yと、の間の重複部分fにおいて、浮遊容量cが発生するのを、抑制することができる。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、表側電極層1X〜14Xと、の間には、面方向全体(裏側中間貫通孔450を除く)に亘って、裏側シールド層45が介装されている。このため、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、表側電極層1X〜14Xと、の間の重複部分fにおいて、浮遊容量cが発生するのを、抑制することができる。加えて、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、の間には、表側シールド層35および裏側シールド層45(いずれか片方だけでもよい)が配置されている。このため、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、の間の重複部分において、浮遊容量が発生するのを、抑制することができる。
このように、本実施形態の静電容量型センサ1は表側シールド層35、裏側シールド層45を備えているため、検出部A(1,1)〜A(14,14)の静電容量に対する浮遊容量cの影響を、抑制することができる。よって、静電容量型センサ1の検出精度(例えば、面方向座標に関する精度(荷重入力位置検出精度や荷重分布検出精度など))を高くすることができる。以上まとめると、本実施形態の静電容量型センサ1によると、立体配線化に伴い発生した新規な課題である、重複部分fにおける浮遊容量cの発生を、抑制することができる。
また、表側シールド層35の上側(積層方向外側)には、面方向全体(表側外側貫通孔310aを除く)に亘って、表側外側絶縁層31aが配置されている。このため、表側シールド層35と、表側ジャンパー配線層1x〜14xと、を確実に電気的に絶縁することができる。同様に、表側シールド層35の下側(積層方向内側)には、面方向全体(表側内側貫通孔310bを除く)に亘って、表側内側絶縁層31bが配置されている。このため、表側シールド層35と、表側電極層1X〜14Xと、を確実に電気的に絶縁することができる。同様に、裏側シールド層45の下側(積層方向外側)には、面方向全体(裏側外側貫通孔410aを除く)に亘って、裏側外側絶縁層41aが配置されている。このため、裏側シールド層45と、裏側ジャンパー配線層1y〜14yと、を確実に電気的に絶縁することができる。同様に、裏側シールド層45の上側(積層方向内側)には、面方向全体(裏側内側貫通孔410bを除く)に亘って、裏側内側絶縁層41bが配置されている。このため、裏側シールド層45と、裏側電極層1Y〜14Yと、を確実に電気的に絶縁することができる。
また、各層(表側から裏側に向かって、表側ジャンパー配線層1x〜14x、表側外側絶縁層31a、表側シールド層35、表側内側絶縁層31b、表側電極層1X〜14X、表側保護層32、誘電層2、裏側保護層42、裏側電極層1Y〜14Y、裏側内側絶縁層41b、裏側シールド層45、裏側外側絶縁層41a、裏側ジャンパー配線層1y〜14y)は、エラストマーを含有している。このため、各層は柔軟である。したがって、静電容量型センサ1の変形に追従して、各層が変形することができる。よって、各層が静電容量型センサの変形を規制しにくい。また、導電層(表側から裏側に向かって、表側ジャンパー配線層1x〜14x、表側シールド層35、表側電極層1X〜14X、裏側電極層1Y〜14Y、裏側シールド層45、裏側ジャンパー配線層1y〜14y)が電気的に断線しにくい。
また、図1に示すように、上下方向から見て、表側電極層1X〜14Xと、裏側電極層1Y〜14Yと、は互いに直交している。このため、広範囲に検出部A(1,1)〜A(14,14)を分布させることができる。したがって、検出対象物の荷重分布を検出することができる。また、図2に示すように、感圧エリアDと不感エリアEとは面方向に隣り合っている。このため、表用コネクタ5R、裏用コネクタ5Lが、感圧エリアDに加わる荷重の影響を受けにくい。
また、図5に示すように、複数の重複部分fは感圧エリアDに配置されている。このため、重複部分fには、本来、浮遊容量cが発生しやすい。しかしながら、本実施形態の静電容量型センサ1によると、表側シールド層35、裏側シールド層45を備えているため、浮遊容量cの発生を、抑制することができる。
<第二実施形態>
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、検出部、コネクタの配置数が少ない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図6に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図1と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明には、適宜、図1〜図4を援用する。
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、検出部、コネクタの配置数が少ない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図6に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図1と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明には、適宜、図1〜図4を援用する。
図6に示すように、表側電極ユニット3は、4本の表側ジャンパー配線層1x〜4xと、4本の表側電極層1X〜4Xと、を備えている。同様に、裏側電極ユニットは、4本の裏側ジャンパー配線層1y〜4yと、4本の裏側電極層1Y〜4Yと、を備えている。4本の表側ジャンパー配線層1x〜4x、4本の裏側ジャンパー配線層1y〜4yは、共用コネクタ5に電気的に接続されている。共用コネクタ5は、本発明の「取出部」の概念に含まれる。任意の検出部A(1,1)〜A(4,4)と共用コネクタ5とは、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側ジャンパー配線層1y〜4yを経由して、電気的に接続されている。
図6にハッチングで示すように、静電容量型センサ1からは、センサ体sが切出し可能(分離可能)である。なお、図1に示す静電容量型センサ1からも、勿論、センサ体sは切出し可能である。説明の便宜上、センサ体sについては、検出部A(1,1)〜A(4,4)の少ない図6を用いて説明する。
センサ体sは、左前−右後方向のハッチングで示す感圧区画dと、左後−右前方向のハッチングで示す不感区画eと、を備えている。感圧区画dは、感圧エリアDに設定されている。感圧区画dには、検出部A(3,1)の一部、検出部A(4,1)の一部、検出部A(3,2)、A(4,2)、A(3,3)、A(4,3)、A(3,4)、A(4,4)が配置されている。不感区画eは、不感エリアEに設定されている。不感区画eには、共用コネクタ5が配置されている。感圧区画dの全ての検出部と、不感区画eの共用コネクタ5とは、電気的に接続されている。このため、静電容量型センサ1からセンサ体sが切り出された状態で、制御部6は、センサ体sの感圧区画dの荷重分布を検出可能である。
本実施形態の静電容量型センサ1と、第一実施形態の静電容量型センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の静電容量型センサ1は、表側ジャンパー配線層1x〜4xおよび裏側ジャンパー配線層1y〜4y用の共用コネクタ5を備えている。このため、コネクタの配置数を削減することができる。また、共用コネクタ5と制御部6との間の配線が簡単である。
また、本実施形態の静電容量型センサ1(第一実施形態の静電容量型センサも同様)によると、静電容量型センサ1から、センサ体sを切り出すことができる。このため、センサ体sを、小型の静電容量型センサとして使用することができる。また、共用コネクタ5には、全ての表側ジャンパー配線層1x〜4xおよび裏側ジャンパー配線層1y〜4yが電気的に接続されている。このため、共用コネクタ5(第一実施形態の場合は、表用コネクタ5Rおよび裏用コネクタ5L)を含む任意の形状のセンサ体sを、静電容量型センサ1から切り出すことができる。したがって、形状等が異なる複数の静電容量型センサが必要な場合であっても、所望の静電容量型センサの形状等に応じて、逐一、当該静電容量型センサ専用の部材(例えば、印刷により静電容量型センサを作製する場合は印刷用の版、成形により静電容量型センサを作製する場合は成形用の金型など)を設計、作製する必要がない。すなわち、所望の静電容量型センサの形状等に応じて、静電容量型センサ1からセンサ体sを切り取るだけで済む。このため、静電容量型センサの製造コストを削減することができる。特に、少量多品種の静電容量型センサを製造する場合、あるいは静電容量型センサの試作品を製造する場合、製造コストを削減することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1(第一実施形態の静電容量型センサも同様)によると、表側ジャンパー配線層1x〜4xは、表側貫通孔(図1〜図4に示す表側外側貫通孔310a、表側中間貫通孔350、表側内側貫通孔310b)を介して、上側から表側電極層1X〜4Xに接続されている。同様に、裏側ジャンパー配線層1y〜4yは、裏側貫通孔(図1〜図4に示す裏側外側貫通孔410a、裏側中間貫通孔450、裏側内側貫通孔410b)を介して、下側から裏側電極層1Y〜4Yに接続されている。このため、切り取り後のセンサ体sにおいて、検出不可能な検出部A(1,1)〜A(4,4)が発生しにくい。したがって、センサ体sの切り取り形状の自由度を高くすることができる。
また、図6に黒点で示すように、上側から見て、共用コネクタ5に最も近い表側電極層4Xに重複するように、4つの裏側接点は配置されている。並びに、上側から見て、共用コネクタ5に最も近い裏側電極層2Yに重複するように、4つの表側接点は配置されている。このため、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側ジャンパー配線層1y〜4yを、共用コネクタ5に近接して配置することができる。したがって、センサ体sを切り取る際に、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側ジャンパー配線層1y〜4yが切断されにくい。よって、センサ体sの切り取り形状の自由度を高くすることができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1(第一実施形態の静電容量型センサも同様)によると、切り取り後のセンサ体sの感圧区画dが、部分的に切り取られた検出部A(3,1)、A(4,1)を有する場合、制御部6は、検出部A(3,1)、A(4,1)の静電容量に関する電気量を、補正することができる。このため、荷重分布の検出精度を高くすることができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1(第一実施形態の静電容量型センサも同様)によると、各層(図1〜図4、図6に示すように、表側から裏側に向かって、表側ジャンパー配線層1x〜4x、表側外側絶縁層31a、表側シールド層35、表側内側絶縁層31b、表側電極層1X〜4X、表側保護層32、誘電層2、裏側保護層42、裏側電極層1Y〜4Y、裏側内側絶縁層41b、裏側シールド層45、裏側外側絶縁層41a、裏側ジャンパー配線層1y〜4y)は、エラストマーを含有している。このため、各層は柔軟である。したがって、刃物(カッター、ハサミなど)により、静電容量型センサ1を簡単に切断することができる。
<第三実施形態>
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、裏側電極ユニットが、裏側ジャンパー配線層、裏側シールド層を備えていない点である。また、裏側電極ユニットが、単一の裏側絶縁層を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図7に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図1と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明には、適宜、図1〜図4を援用する。
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、裏側電極ユニットが、裏側ジャンパー配線層、裏側シールド層を備えていない点である。また、裏側電極ユニットが、単一の裏側絶縁層を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図7に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図1と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明には、適宜、図1〜図4を援用する。
図7に示すように、表側電極ユニット3は、4本の表側ジャンパー配線層1x〜4xと、4本の表側電極層1X〜4Xと、を備えている。裏側電極ユニットは、4本の裏側配線層1ya〜4yaと、4本の裏側電極層1Y〜4Yと、を備えている。4本の表側ジャンパー配線層1x〜4x、4本の裏側配線層1ya〜4yaは、共用コネクタ5に電気的に接続されている。共用コネクタ5は、本発明の「取出部」の概念に含まれる。任意の検出部A(1,1)〜A(4,4)と共用コネクタ5とは、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側配線層1ya〜4yaを経由して、電気的に接続されている。
裏側配線層1ya〜4yaは、裏側電極層1Y〜4Yの右端(面方向端)に、電気的に接続されている。裏側電極ユニットは、図1、図2に示す裏側ジャンパー配線層1y〜14y、裏側シールド層45を備えていない。裏側電極ユニットは、単一の裏側絶縁層(図2に示す裏側外側絶縁層41aと裏側内側絶縁層41bとが一体化された絶縁層)を備えている。
本実施形態の静電容量型センサ1と、第一実施形態の静電容量型センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の静電容量型センサ1によると、上下方向から見て、表側電極層1X〜4Xと裏側配線層1ya〜4yaとの間に、図5に示す重複部分fが存在しない。このため、裏側シールド層45が不要である。したがって、裏側絶縁層が単一で済む。よって、裏側電極ユニットの上下方向厚みを小さくすることができる。
<その他>
以上、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
以上、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
図8に、その他の実施形態の静電容量型センサの上下方向断面図を示す。図2と対応する部位については、同じ符号で示す。図8に示すように、表側電極ユニット3は、最下層に表側密着層36を備えている。表側密着層36は、本発明の「密着層」の概念に含まれる。表側密着層36は、両面テープである。表側密着層36は、上側の表側保護層32と、下側の誘電層2と、の間に配置されている。表側密着層36は、表側保護層32と誘電層2とを密着させている。裏側電極ユニット4は、最上層に裏側密着層46を備えている。裏側密着層46は、本発明の「密着層」の概念に含まれる。裏側密着層46は、両面テープである。裏側密着層46は、下側の裏側保護層42と、上側の誘電層2と、の間に配置されている。裏側密着層46は、裏側保護層42と誘電層2とを密着させている。
本実施形態の静電容量型センサの製造方法は、電極ユニット作製工程と、合体工程と、を有している。電極ユニット作製工程おいては、表側電極ユニット3(ただし表側密着層36を除く)および裏側電極ユニット4(ただし裏側密着層46を除く)を、スクリーン印刷などにより作製する。合体工程においては、表側密着層36を介して、表側電極ユニット3の表側保護層32と、誘電層2と、を貼り合わせる。並びに、裏側密着層46を介して、裏側電極ユニット4の裏側保護層42と、誘電層2と、を貼り合わせる。
本実施形態の静電容量型センサ1と、第一実施形態の静電容量型センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の静電容量型センサ1によると、密着層(表側密着層36、裏側密着層46)を介して、保護層(表側保護層32、裏側保護層42)と、誘電層2と、が接合されている。このため、保護層と誘電層とが互いにずれにくい。なお、保護層に密着層の機能(密着性)を担持させることもできる。しかしながら、この場合、電極ユニット作製工程後の電極ユニット(表側電極ユニット3、裏側電極ユニット4)において、保護層の密着面が外部に露出してしまう。このため、電極ユニットのハンドリングが煩雑になる。この点、本実施形態の静電容量型センサ1の製造方法によると、合体工程の際に、密着層を介して、電極ユニットの保護層と、誘電層2と、を接合している。このため、電極ユニット作製工程後の電極ユニットのハンドリングが簡単である。
図7に示す静電容量型センサ1のように、片方の電極ユニット(裏側電極ユニット4)がジャンパー配線層(裏側ジャンパー配線層1y〜14y)、シールド層(裏側シールド層45)を備えていなくてもよい。すなわち、一対の電極ユニット(表側電極ユニット3、裏側電極ユニット4)のうち、少なくとも一方の電極ユニット(表側電極ユニット3)がジャンパー配線層(表側ジャンパー配線層1x〜4x)、シールド層(表側シールド層35)を備えていればよい。
表側シールド層35の形状、位置、配置数は特に限定しない。例えば、図3に示す複数の表側ジャンパー配線層1x〜14xと同形状、同数の表側シールド層35を、上側から見て表側ジャンパー配線層1x〜14xと重複するように、配置してもよい。また、図5に示す複数の重複部分fと同形状、同数の表側シールド層35を、上側から見て重複部分fと重複するように、配置してもよい。裏側シールド層45の形状、位置、配置数についても同様である。
静電容量型センサ1の形状、面積等は特に限定しない。単一の静電容量型センサ1に、複数の共用コネクタ5(図6参照)を配置してもよい。こうすると、任意の共用コネクタ5を含むように、センサ体sを切り出すことができる。また、静電容量型センサ1に、コネクタ(表用コネクタ5R、裏用コネクタ5L、共用コネクタ5)を配置しなくてもよい。この場合、表側ジャンパー配線層1x〜14x、裏側ジャンパー配線層1y〜14yの端部は、本発明の「取出部」の概念に含まれる。また、静電容量型センサ1に、表側基材30、裏側基材40、表側保護層32、裏側保護層42、表側密着層36、裏側密着層46のうち、少なくとも一つを配置しなくてもよい。
表側電極層1X〜14X、裏側電極層1Y〜14Yの本数、形状、面積等は特に限定しない。表側電極層1X〜14Xの本数と、裏側電極層1Y〜14Yの本数と、が異なっていてもよい。表側電極層1X〜14Xの形状、面積等と、裏側電極層1Y〜14Yの形状、面積等と、が異なっていてもよい。表側電極層1X〜14Xと裏側電極層1Y〜14Yとの交差方向は特に限定しない。任意の単一の表側ジャンパー配線層1x〜14xは、複数の表側電極層1X〜14Xに分岐接続されていてもよい。並びに、単一の裏側ジャンパー配線層1y〜14yは、複数の裏側電極層1Y〜14Yに分岐接続されていてもよい。
検出部A(1,1)〜A(14,14)の配置数、形状、面積等は特に限定しない。切断可能なセンサ体s(図6参照)の形状を示す切取線を、静電容量型センサ1の表面や裏面に、配置してもよい。なお、当該切取線は、表側電極層1X〜4X、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側電極層1Y〜4Y、裏側ジャンパー配線層1y〜4yのうち、少なくとも一つを遮断している場合がある。切り取り後のセンサ体sの外縁には、表側電極層1X〜4X、表側ジャンパー配線層1x〜4x、裏側電極層1Y〜4Y、裏側ジャンパー配線層1y〜4yのうち、少なくとも一つの切断跡が残っている場合がある。当該切断跡を観察することにより、当該センサ体sが静電容量型センサ1から切り取られたことを、確認することができる。
表側ジャンパー配線層1x〜14xを構成する層(外側配線層33、内側配線層34)の数は特に限定しない。単層でも、三層以上でもよい。裏側ジャンパー配線層1y〜14yについても同様である。
静電容量型センサ1の製造方法(各層の積層方法)は特に限定しない。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー、転写法などにより各層を積層してもよい。
表側電極層1X〜14X、表側ジャンパー配線層1x〜14x、裏側電極層1Y〜14Y、裏側ジャンパー配線層1y〜14y、表側シールド層35、裏側シールド層45は、柔軟で伸縮性を有するという観点から、エラストマーおよび導電材を含んで構成するとよい。エラストマーとしては、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(ニトリルゴム)、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどが好適である。導電材としては、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金などからなる金属粒子、酸化亜鉛、酸化チタンなどからなる金属酸化物粒子、チタンカーボネートなどからなる金属炭化物粒子、銀、金、銅、白金、およびニッケルなどからなる金属ナノワイヤ、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト、およびグラフェンなどの導電性炭素材料の中から、適宜選択すればよい。これらの一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
表側基材30、裏側基材40としては、PET、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリエチレンなどの樹脂フィルム、エラストマーシート、伸縮布などが好適である。表側保護層32、裏側保護層42としては、柔軟性や引張永久歪みなどを考慮して、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどが好適である。
表側密着層36、裏側密着層46の材質は特に限定しない。静電容量型センサ1の変形に必要な柔軟性を阻害しなければよい。例えば、スリーエムジャパン株式会社製のDCX−1018、日東電工株式会社製のGA5905などの両面テープを、表側密着層36、裏側密着層46として用いてもよい。また、ヤング率100MPa以下の粘着性ポリマーを、表側密着層36、裏側密着層46として用いてもよい。なお、100MPa以下としたのは、静電容量型センサ1の変形に必要な柔軟性を確保するためである。
誘電層2としては、比誘電率が比較的大きいエラストマーまたは樹脂を用いるとよい(発泡体を含む)。例えば、比誘電率が5以上(測定周波数100Hz)のものが好適である。このようなエラストマーとしては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレンなどが挙げられる。また、樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
本発明の静電容量型センサ、および当該静電容量型センサから切り出されたセンサ体の用途は、特に限定しない。例えば、ロボットの所望の部分(アーム部など)に巻装することにより、巻装部分の荷重分布を測定することができる。また、インソールセンサとして靴底に敷設することにより、足裏の荷重分布を測定することができる。
以下、図1〜図5に示す第一実施形態の静電容量型センサ1を実施例として行った荷重分布検出実験について説明する。実験においては、錘Wを、静電容量型センサ1の上面の一部に載置した。図9(a)に、参考例の荷重分布図を示す。図9(b)に、実施例の荷重分布図を示す。なお、参考例は、第一実施形態の静電容量型センサ1から、表側シールド層35および裏側シールド層45を削除した静電容量型センサである。参考例は未公知である。参考例は従来例ではない。
図9(a)、図9(b)中、太線の一点鎖線で囲んだ部分が、錘Wが載置された部分である(図5参照)。なお、錘Wから各検出部A(1,1)〜A(14,14)に加わる荷重(圧力)は、3000mmHg(400.0kPa)である。また、図9(a)、図9(b)中、各検出部A(1,1)〜A(14,14)に記入されている数値は、digit値である。digit値は、3000mmHg(400.0kPa)の荷重を加えたときの静電容量の検出信号の強さの最大値を100とした場合の、相対的な値である。なお、無荷重状態(錘Wが載置されていない状態)における検出部A(1,1)〜A(14,14)のdigit値は、参考例が3〜11digit程度、実施例が2〜9digit程度である。
図9(a)に細線ハッチングを施して示すように、参考例の場合、錘Wから荷重が加わらない検出部A(1,7)、A(2,8)、A(3,7)、A(4,8)などにおいて、digit値の増加が認められる。これに対して、図9(b)に示すように、実施例の場合、錘Wから荷重が加わらない検出部A(1,7)、A(2,8)、A(3,7)、A(4,8)などにおいて、digit値の増加が認められない。このように、参考例に対して、実施例は検出精度が高い。
1:静電容量型センサ、1X〜14X:表側電極層(電極層)、1Y〜14Y:裏側電極層(電極層)、1x〜14x:表側ジャンパー配線層(ジャンパー配線層)、1y〜14y:裏側ジャンパー配線層(ジャンパー配線層)、1ya〜4ya:裏側配線層、2:誘電層、3:表側電極ユニット(電極ユニット)、4:裏側電極ユニット(電極ユニット)、5:共用コネクタ(取出部)、5L:裏用コネクタ(取出部)、5R:表用コネクタ(取出部)、6:制御部、30:表側基材、31a:表側外側絶縁層(絶縁層)、31b:表側内側絶縁層(絶縁層)、32:表側保護層、33:外側配線層、34:内側配線層、35:表側シールド層(シールド層)、36:表側密着層(密着層)、40:裏側基材、41a:裏側外側絶縁層(絶縁層)、41b:裏側内側絶縁層(絶縁層)、42:裏側保護層、43:外側配線層、44:内側配線層、45:裏側シールド層(シールド層)、46:裏側密着層(密着層)、310a:表側外側貫通孔、310b:表側内側貫通孔、350:表側中間貫通孔、410a:裏側外側貫通孔、410b:裏側内側貫通孔、450:裏側中間貫通孔、A:検出部、C:静電容量、D:感圧エリア、E:不感エリア、W:錘、c:浮遊容量、d:感圧区画、e:不感区画、f:重複部分、s:センサ体
Claims (8)
- エラストマー製の誘電層と、
前記誘電層の積層方向両側に配置され、各々電極層を有する一対の電極ユニットと、
を備える静電容量型センサであって、
一対の前記電極ユニットのうち、少なくとも一方の前記電極ユニットは、
前記電極層の積層方向外側に配置され、前記電極層に電気的に接続されるジャンパー配線層と、
前記電極層と前記ジャンパー配線層との間に介装され、前記電極層および前記ジャンパー配線層から電気的に絶縁され、電気的に接地されるシールド層と、
を有し、
積層方向から見て、一方の前記電極ユニットの前記ジャンパー配線層と、他方の前記電極ユニットの前記電極層と、の間には、重複部分が設定され、
積層方向から見て、前記シールド層は、少なくとも前記重複部分に配置されることを特徴とする静電容量型センサ。 - 前記電極ユニットは、前記シールド層の積層方向両側に配置される一対の絶縁層を有する請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記シールド層は、エラストマーと、前記エラストマーに充填される導電性フィラーと、を含む請求項1または請求項2に記載の静電容量型センサ。
- 一方の前記電極ユニットの前記電極層および他方の前記電極ユニットの前記電極層のうち、少なくとも一方は、複数配置され、
積層方向から見て、一方の前記電極ユニットの前記電極層と、他方の前記電極ユニットの前記電極層と、が重複する部分には、複数の検出部が設定される請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の静電容量型センサ。 - 積層方向から見て、
複数の前記検出部が設定される感圧エリアと、
前記感圧エリアの隣りに配置され、複数の前記検出部の静電容量に関する電気量を外部から取り出し可能な少なくとも一つの取出部を有する不感エリアと、
を備える請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の静電容量型センサ。 - 前記重複部分は、前記感圧エリアに配置される請求項5に記載の静電容量型センサ。
- 前記感圧エリアに設定され、少なくとも一つの前記検出部を有する感圧区画と、
前記不感エリアに設定され、少なくとも一つの前記取出部を有する不感区画と、
を有し、
前記感圧区画の前記検出部と前記不感区画の前記取出部とが電気的に接続された状態で、前記静電容量型センサから切出し可能な、センサ体を備える請求項5または請求項6に記載の静電容量型センサ。 - 前記電極ユニットは、ヤング率100MPa以下の粘着性ポリマー製であって、前記誘電層に密着する密着層を備える請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の静電容量型センサ。
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-
2016
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