JP2019174373A - 電気素子及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲性を有する基材の変形を検出する電気素子の、基材の変形に対する適応性を高める。【解決手段】電気素子は、屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、第２の基板に形成された第１の導電膜と、第１の基板の第１の面とは反対側の第２の面の、第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、第３の基板の、第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、第１の導電膜から第１の基板に引き出され、第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線と、第２の導電膜から第１の基板に引き出され、第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、を含む。【選択図】図３Ａ

Description

開示の技術は電気素子及び電子機器に関する。

布等の屈曲性（可撓性）を有する基材の曲げの状態または上記基材に加えられた押圧の状態を検出する技術に関し、以下のものが知られている。

例えば、エラストマー製の誘電層の表裏両面に電極を配置して、静電容量型センサを構成する技術が知られている。

また、折り畳み可能且つ押圧に対して厚みが変化可能なシート状の絶縁性基材と、絶縁性基材に配列形成された複数の第１電極と、第１電極に対して非重畳状態で配列された複数の第２電極と、を含むセンサシートが知られている。

また、手指、肘関節、膝関節に装着される屈曲センサ用配線として用いられるストレッチャブル導電回路が知られている。

特開２０１１−１７１１００号公報 特開２０１７−６８７８０号公報 国際公開第２０１５／１７４５０５号

布等の屈曲性（可撓性）を有する基材の曲げの状態または上記基材に加えられた押圧の状態を検出する構成として、例えば、上記基材に取り付けられたフィルム状のプラスチック基板上に、センサ機能を有する電気素子を配置する構成が考えられる。しかしながら、上記の構成によれば、プラスチック基板は、伸縮性を有していないため、基材の屈曲及び伸縮に追従して変形することができず、基材から剥離するおそれがある。

開示の技術は、屈曲性（可撓性）を有する基材の変形を検出する電気素子の、基材の変形に対する適応性を高めることを目的とする。

開示の技術に係る電気素子は、屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、前記第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、前記第２の基板に形成された第１の導電膜と、を含む。前記電気素子は、前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の、前記第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、前記第３の基板の、前記第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、を含む。前記電気素子は、前記第１の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線を含む。前記電気素子は、前記第２の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、を含む。

開示の技術によれば、屈曲性（可撓性）を有する基材の変形を検出する電気素子の、基材の変形に対する適応性を高めることが可能となる。

開示の技術の実施形態に係る電気素子の構成要素を分解して示した斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る電気素子の構成の一例を示す平面図である。 図２における３Ａ−３Ａ線に沿った断面図である。 図２における３Ｂ−３Ｂ線に沿った断面図である。 開示の技術の実施形態に係る第１の導電膜及び第２の導電膜の構成材料の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る第１の導電膜及び第２の導電膜を引き伸ばした状態を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る導電性糸状部材を、ベース基板に伸縮可能な状態で縫い込む方法の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係るベース基板をＸ方向に引き伸ばした状態を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る導電性糸状部材を、ベース基板に伸縮可能な状態で縫い込む方法の他の例を示す斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る電気素子の等価回路図である。 開示の技術の実施形態に係るベース基板を曲げた状態を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係るベース基板を曲げた状態を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係るベース基板を引き伸ばした状態を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係るベース基板を圧縮した状態を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る電気素子に押圧を加えた状態を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態に係る電子機器の電気的な構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る測定部が、ベース基板の曲げの状態及び伸縮の状態を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 開示の技術の実施形態に係る測定部が、電気素子に加えられた押圧の状態を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。

［第１の実施形態］
図１は、開示の技術の第１の実施形態に係る電気素子１の電気素子１の構成要素を分解して示した斜視図である。図２は、電気素子１の構成の一例を示す平面図である。図３Ａは、図２における３Ａ−３Ａ線に沿った断面図である。図３Ｂは、図２における３Ｂ−３Ｂ線に沿った断面図である。

電気素子１は、屈曲性（可撓性）を有する絶縁体からなるベース基板１０を備える。ベース基板１０は、屈曲性（可撓性）に加え、伸縮性を有していてもよい。ベース基板１０の材料は、例えば布であってもよい。また、ベース基板１０の材料としてゴムを用いることも可能である。なお、本明細書において「伸縮性を有する」とは、当該部材に引張力を加えた場合に、当該部材が伸びて変形し、外力を除いた場合に、もとの形状に戻ることを意味する。

電気素子１は、ベース基板１０の第１の面Ｐ１に設けられた屈曲性（可撓性）及び伸縮性を有する第１の電極基板２１と、ベース基板１０の第１の面Ｐ１とは反対側の第２の面Ｐ２に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の電極基板２２とを有する。第２の電極基板２２は、ベース基板１０の第２の面Ｐ２上において、第１の電極基板２１と重なる位置に設けられている。すなわち、ベース基板１０の一部が、第１の電極基板２１と第２の電極基板２２の間に挟まれている。第１の電極基板２１及び第２の電極基板２２は、それぞれ、ゴムを含んで構成されるゴム基板であってもよい。

第１の電極基板２１の、ベース基板１０との接触面には、第１の導電膜３１が形成されている。同様に、第２の電極基板２２の、ベース基板１０との接触面には、第２の導電膜３２が設けられている。第２の導電膜３２は、第２の電極基板２２上において、第１の導電膜３１と重なる位置に設けられている。すなわち、ベース基板１０の一部が、第１の導電膜３１と第２の導電膜３２との間に挟まれている。

第１の導電膜３１と第２の導電膜３２との間に、絶縁体であるベース基板１０が挟まれることにより、キャパシタ３０３（図７参照）が構成される。第１の導電膜３１および第２の導電膜３２は、それぞれ、キャパシタ３０３の電極として機能し、ベース基板１０は、キャパシタ３０３の誘電体として機能する。なお、第１の導電膜３１は、第１の電極基板２１の、ベース基板１０との接触面とは反対側の面に設けられていてもよい。同様に、第２の導電膜３２は、第２の電極基板２２の、ベース基板１０との接触面とは反対側の面に設けられていてもよい。

第１の導電膜３１及び第２の導電膜３２は、図４Ａに示すように、伸縮性を有するゴム系材料からなるバインダ２１０に、導電性粒子２１１を分散させた導電性ゴムにより形成されることが好ましい。バインダ２１０がゴム系材料で構成されることで、第１の導電膜３１及び第２の導電膜３２は、それぞれ、第１の電極基板２１及び第２の電極基板２２の伸縮に合わせて伸縮することが可能となる。図４Ｂは、第１の導電膜３１及び第２の導電膜３２を図中横方向に引き伸ばした状態を示す図である。ゴム系材料で構成されるバインダ２１０が図中の横方向に引き伸ばされると、図中の縦方向に圧縮力が作用し、導電性粒子２１１同士の接触は保持される。従って、第１の導電膜３１及び第２の導電膜３２が、それぞれ、第１の電極基板２１及び第２の電極基板２２の伸縮に合わせて伸縮した場合でも、第１の導電膜３１及び第２の導電膜３２の導電性は維持される。

電気素子１は、第１の導電膜３１からベース基板１０に引き出された第１の引き出し配線４１を有する。また、電気素子１は、第２の導電膜３２からベース基板１０に引き出された第２の引き出し配線４２を有する。

第１の引き出し配線４１は、第１の導電膜３１の一端部から、ベース基板１０に引き出され、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材５１ａ、５１ｂ（図３Ａ参照）を含んで構成される第１の配線５１を有する。また、第１の引き出し配線４１は、第１の導電膜３１の他端部から、ベース基板１０に引き出され、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材５２ａ、５２ｂ（図３Ａ参照）を含んで構成される第２の配線５２を有する。第１の配線５１及び第２の配線５２は、それぞれ、第１の導電膜３１に電気的に接続されている。

第２の引き出し配線４２は、第２の導電膜３２の一端部から、ベース基板１０に引き出され、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材５３ａ、５３ｂ（図３Ｂ参照）を含んで構成される第３の配線５３を有する。また、第２の引き出し配線４２は、第２の導電膜３２の他端部から、ベース基板１０に引き出され、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材５４ａ、５４ｂ（図３Ｂ参照）を含んで構成される第４の配線５４を有する。第３の配線５３及び第４の配線５４は、それぞれ、第２の導電膜３２に電気的に接続されている。

導電性糸状部材５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂとして、例えば、合成繊維の中に導電性を有する金属または黒鉛を均一に分散させたもの、または金属を繊維化した金属繊維を用いることができる。また、導電性糸状部材５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂとして、有機物繊維の表面を金属で被覆したもの、または有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆したものなどを用いることもできる。

図５Ａは、第１の配線５１を構成する、導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂを、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込む方法の一例を示す断面図である。なお、第２の配線５２、第３の配線５３及び第４の配線５４を構成する導電性糸状部材５２ａ〜５４ａ、５２ｂ〜５４ｂについても同様の縫い込み方法を適用することが可能である。

ここで、第１の配線５１の伸長方向をＸ方向、ベース基板１０の厚さ方向であり且つＸ方向と直交する方向をＺ方向と定義する。導電性糸状部材５１ａは、複数の折り返し部５０１ａ及び５０２ａを形成するように、ベース基板１０の主面である第１の面Ｐ１及び第１の面Ｐ１とは反対側の第２の面Ｐ２と交差する面内（Ｘ−Ｚ面内）において蛇行している。同様に、導電性糸状部材５１ｂは、複数の折り返し部５０１ｂ及び５０２ｂを形成するようにベース基板１０の第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と交差する面内（Ｘ−Ｚ面内）において蛇行している。導電性糸状部材５１ｂは、導電性糸状部材５１ａの一方の側の折り返し部５０２ａの各々に、自身の折り返し部５０１ｂの各々が絡んでいる。すなわち、折り返し部５０２ａ及び５０１ｂの各々において、導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂが互いに絡み合う交絡部５１０が形成されている。本実施形態において、導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂは、それぞれ、少なくとも表面が導電性を有し、交絡部５１０の各々において互いに電気的に接続されている。すなわち、２本の導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂによって、単一の第１の配線５１が形成されている。

図５Ｂは、ベース基板１０をＸ方向に引き伸ばした状態を示す図である。ベース基板１０をＸ方向に引き伸ばし、ベース基板１０を変形させると、導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂは、ベース基板１０の変形に合わせて変形する。導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂ自体が、伸縮性を有しない場合でも、導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂを、これらが蛇行するようにベース基板１０に縫い込むことで、第１の配線５１は、ベース基板１０の屈曲（撓み）または伸縮に合わせて伸縮可能である。また、２本の導電性糸状部材５１ａ及び５１ｂのいずれか１本に断線が生じた場合でも、第１の配線５１において通電を維持することが可能である。

図６は、第１の配線５１を構成する、導電性糸状部材を、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込む方法の他の例を示す斜視図である。なお、第２の配線５２、第３の配線５３及び第４の配線５４を構成する導電性糸状部材についても同様の縫い込み方法を適用することが可能である。

図６に示す例において、第１の配線５１は、４本の導電性糸状部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄを含んで構成されている。なお、図６において、導電性糸状部材５１ｃ及び５１ｄは、複数の導電性糸状部材の識別性の観点から、破線で描画されている。また、第１の配線５１の伸長方向をＸ方向、ベース基板１０の厚さ方向であり且つＸ方向と直交する方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向の双方と直交する方向をＹ方向と定義する。

導電性糸状部材５１ａは、ベース基板１０の第１の面Ｐ１の側に設けられ、複数の折り返し部５２１ａ及び５２２ａを形成するように、ベース基板１０の第１の面Ｐ１と平行な面内において蛇行している。

導電性糸状部材５１ｂは、ベース基板１０の第２の面Ｐ２の側に設けられ、複数の折り返し部５２１ｂ及び５２２ｂを形成するように、ベース基板１０の第２の面Ｐ２と平行な面内において蛇行している。

導電性糸状部材５１ｃは、複数の折り返し部５２１ｃ及び５２２ｃを形成するように、ベース基板１０の第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と交差する面内（Ｘ−Ｚ面内）において蛇行している。導電性糸状部材５１ｃは、導電性糸状部材５１ａの折り返し部５２１ａの各々に自身の折り返し部５２１ｃの各々が絡み、導電性糸状部材５１ｂの折り返し部５２１ｂの各々に自身の折り返し部５２２ｃの各々が絡んでいる。

導電性糸状部材５１ｄは、複数の折り返し部５２１ｄ及び５２２ｄを形成するように、ベース基板１０の第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と交差する面内（Ｘ−Ｚ面内）において蛇行している。導電性糸状部材５１ｄは、導電性糸状部材５１ａの折り返し部５２２ａの各々に自身の折り返し部５２１ｄの各々が絡み、導電性糸状部材５１ｂの折り返し部５２２ｂの各々に自身の折り返し部５２２ｄの各々が絡んでいる。

４本の導電性糸状部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄを上記のようにベース基板１０に縫い込むことで、第１の配線５１は、Ｘ方向のみならずＹ方向においても高い伸縮性を有することが可能となる。

また、第１の配線５１を構成する導電性糸状部材の数を増加させることにより、第１の配線５１の抵抗値をより小さくすることができる。更に、第１の配線５１の冗長性を高めることができ、信頼性の向上を図ることができる。

図７は、電気素子１の等価回路図である。第１の導電膜３１は、抵抗素子３０１とみなすことができる。抵抗素子３０１の抵抗値Ｒ１（すなわち、第１の導電膜３１の一端部と他端部との間の抵抗値）は、第１の配線５１及び第２の配線５２を介して測定することが可能である。同様に、第２の導電膜３２は、抵抗素子３０２とみなすことができる。抵抗素子３０２の抵抗値Ｒ２（すなわち、第２の導電膜３２の一端部と他端部との間の抵抗値）は、第２の配線５２及び第３の配線５３を介して測定することが可能である。

第１の導電膜３１、ベース基板１０及び第２の導電膜３２の積層体は、キャパシタ３０３とみなすことができる。キャパシタ３０３の静電容量値Ｃは、第１の配線５１及び第２の配線５２のうちの一方、及び第３の配線５３及び第４の配線５４のうちの一方を介して測定することが可能である。

開示の技術の実施形態に係る電気素子１によれば、第１の電極基板２１及び第２の電極基板２２は、屈曲性及び伸縮性を有するので、ベース基板１０の曲げ及び伸縮に追従して屈曲及び伸縮することができる。従って、ベース基板１０を屈曲させたり、伸縮させたりした場合に、第１の電極基板２１及び第２の電極基板２２がベース基板１０から剥離するリスクを抑制することができる。

また、電気素子１によれば、電気素子１の電気特性に基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置における曲げの状態（曲げ有無及び曲げの程度）を検出することが可能である。

例えば、図８Ａに示すように、第１の導電膜３１が曲げの外側に位置し、第２の導電膜３２が曲げの内側に位置するようにベース基板１０を曲げた場合、第１の導電膜３１は第１の電極基板２１と共に伸張し、第２の導電膜３２は第２の電極基板２２と共に収縮する。従って、この場合、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１は初期状態から増加し、第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２は初期状態から減少する。従って、初期状態からの抵抗値Ｒ１の変化量をΔＲ１、初期状態からの抵抗値Ｒ２の変化量をΔＲ２とすると、ΔＲ２＜０＜ΔＲ１となる場合、図８Ａに示す態様でベース基板１０が曲げられているものと判定できる。なお、初期状態とは、ベース基板１０に曲げ及び引き伸ばし等の変形を生じさせていない状態である。また、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及びＲ２の大きさから曲げの程度（曲げ量）を導出することも可能である。なお、ΔＲ２＜ΔＲ１となる場合に、図８Ａに示す態様でベース基板１０が曲げられているものと判定してもよい。

一方、図８Ｂに示すように、第２の導電膜３２が曲げの外側に位置し、第１の導電膜３１が曲げの内側に位置するように、ベース基板１０を曲げた場合、第２の導電膜３２は第２の電極基板２２と共に伸張し、第１の導電膜３１は第１の電極基板２１と共に収縮する。従って、この場合、第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２は初期状態から増加し、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１は初期状態から減少する。従って、ΔＲ１＜０＜ΔＲ２となる場合、図８Ｂに示す態様でベース基板１０が曲げられているものと判定できる。また、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及びＲ２の大きさから曲げの程度（曲げ量）を導出することも可能である。なお、ΔＲ１＜ΔＲ２となる場合に、図８Ｂに示す態様でベース基板１０が曲げられているものと判定してもよい。

また、電気素子１によれば、電気素子１の電気特性に基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置における伸縮の状態（伸縮の有無及び伸縮の程度）を検出することが可能である。

例えば、図９Ａに示すようにベース基板１０を、第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と平行な方向に引き伸ばした場合、第１の導電膜３１は、第１の電極基板２１と共に伸張し、第２の導電膜３２は、第２の電極基板２２と共に伸張する。従って、この場合、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２は、ベース基板１０を変形させていない初期状態からそれぞれ増加する。従って、０＜ΔＲ１且つ０＜ΔＲ２となる場合、図９Ａに示す態様で、ベース基板１０が引き伸ばされているものと判定できる。また、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及びＲ２の大きさから、引き伸ばしの程度（引き伸ばし量）を導出することも可能である。

また、図９Ｂに示すようにベース基板１０を、第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と平行な方向に圧縮した場合、第１の導電膜３１は、第１の電極基板２１と共に収縮し、第２の導電膜３２は、第２の電極基板２２と共に収縮する。従って、この場合、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２は、ベース基板１０を変形させていない初期状態からそれぞれ減少する。従って、０＞ΔＲ１且つ０＞ΔＲ２となる場合、図９Ｂに示す態様で、ベース基板１０が圧縮されているものと判定できる。また、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及びＲ２の大きさから、圧縮の程度（圧縮量）を判定することも可能である。

また、電気素子１によれば、電気素子１の電気特性に基づいて、電気素子１に加えられた押圧の状態（押圧の有無及び押圧の大きさ）を検出することが可能である。

例えば、図１０に示すように、電気素子１に押圧を加えた場合、第１の導電膜３１と第２の導電膜３２との間に挟まれたベース基板１０が圧縮され、第１の導電膜３１と第２の導電膜３２との距離が変化する。これにより、第１の導電膜３１、ベース基板１０及び第２の導電膜３２の積層体からなるキャパシタ３０３の静電容量値Ｃが変化する。従って、第１の配線５１及び第２の配線５２のうちの一方、及び第３の配線５３及び第４の配線５４のうちの一方を介して測定されるキャパシタ３０３の静電容量値Ｃに基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置に加えられている押圧の状態を検出することが可能である。例えば、押圧力が印加されていない初期状態からの静電容量値Ｃの変化量ΔＣが、閾値Ｃ１よりも大きい場合、電気素子１に押圧が加えられているものと判定できる。また、ΔＣの大きさ、または静電容量値Ｃの大きさから、電気素子１に加えられている押圧の程度（押圧の大きさ）を導出することも可能である。

また、電気素子１によれば、第１〜第４の配線５１〜５４は、それぞれ、ベース基板１０に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材によって構成されているので、ベース基板１０の屈曲及び伸縮に追従して屈曲及び伸縮することができる。ここで、第１〜第４の配線５１〜５４が、第１の電極基板２１または第２の電極基板２２上に設けられた導電性ゴムによって構成されている場合を想定する。この場合、第１〜第４の配線５１〜５４は、ベース基板１０の屈曲及び伸縮に追従して屈曲及び伸縮することが可能であるが、第１〜第４の配線５１〜５４が伸縮すると、これらの配線自体の抵抗値が変化する。従って、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２に基づいて、ベース基板１０の曲げの状態及び伸縮の状態を検出することが困難となる。一方、開示の技術の実施形態に係る電気素子１によれば、第１〜第４の配線５１〜５４は、ベース基板１０の屈曲及び伸縮に追従して屈曲及び伸縮した場合でも、これらの配線自体の抵抗値は変化しない。従って、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２に基づいて、ベース基板１０の曲げの状態及び伸縮の状態を検出することが可能である。

なお、本実施形態では、第１の導電膜３１から２本の配線を引き出し、第２の導電膜３２から２本の配線を引き出す構成を例示したが、この態様に限定されるものではない。第１の引き出し配線４１を、第１の導電膜３１に接続された１本の配線で構成し、第２の引き出し配線４２を、第２の導電膜３２に接続された１本の配線で構成してもよい。この場合、キャパシタ３０３の静電容量値を測定することが可能である。

また、第１の引き出し配線４１を第１の導電膜３１の一端部及び他端部に接続された２本の配線で構成し、第２の引き出し配線４２を第２の導電膜３２に接続された１本の配線で構成してもよい。この場合、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及びキャパシタ３０３の静電容量値Ｃを測定することが可能である。

また、第１の引き出し配線４１を第１の導電膜３１に接続された１本の配線で構成し、第２の引き出し配線４２を第２の導電膜３２の一端部及び他端部に接続された２本の配線で構成してもよい。この場合、第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２及びキャパシタ３０３の静電容量値Ｃを測定することが可能である。

以上のように、開示の技術の実施形態に係る電気素子１によれば、屈曲性（可撓性）を有するベース基板１０の曲げ及び伸縮の状態を検出することが可能であり、ベース基板１０の変形に対する適応性を高めることが可能である。例えば、電気素子１を、着衣の関節部に取り付け、関節の動きを検出する用途で、電気素子１を使用することが可能となる。

［第２の実施形態］
図１１は、開示の技術の第２の実施形態に係る電子機器２の構成の一例を示す平面図である。図１２は、電子機器２の電気的な構成の一例を示す図である。

電子機器２は、電気素子１と、電気素子１の電気特性を測定する測定部６０とを有する。測定部６０は、ベース基板１０上に搭載されている。測定部６０には、電気素子１の第１の導電膜３１に接続された第１の配線５１及び第２の配線５２、並びに、電気素子１の第２の導電膜３２に接続された第３の配線５３及び第４の配線５４が接続されている。

測定部６０は、第１の配線５１及び第２の配線５２を介して第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１を測定する。また、測定部６０は、第３の配線５３及び第４の配線５４を介して第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２を測定する。また、測定部６０は、第１の配線５１及び第２の配線５２のうちの一方及び第３の配線５３及び第４の配線５４のうちの一方を介して、第１の導電膜３１、ベース基板１０及び第２の導電膜３２の積層体からなるキャパシタ３０３の静電容量値Ｃを測定する。

測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１の測定値及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２の測定値に基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置における曲げの状態及び伸縮の状態を検出する。

図１３は、測定部６０が、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１の測定値及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２の測定値に基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置における、曲げの状態及び伸縮の状態を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１を測定し、抵抗値Ｒ１の測定値を取得する。

ステップＳ２において、測定部６０は、第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２を測定し、抵抗値Ｒ２の測定値を取得する。

ステップＳ３において、測定部６０は、抵抗値Ｒ１の測定値について、ベース基板１０を変形させていない初期状態からの変化量ΔＲ１を導出する。

ステップＳ４において、測定部６０は、抵抗値Ｒ２の測定値について、ベース基板１０を変形させていない初期状態からの変化量ΔＲ２を導出する。

ステップＳ５において、測定部６０は、０＜ΔＲ１且つ０＜ΔＲ２が成立しているか否かを判定する。すなわち、測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２が、それぞれ、初期状態から増加しているか否かを判定する。測定部６０は、０＜ΔＲ１且つ０＜ΔＲ２が成立していると判定した場合、処理をステップＳ６に移行し、０＜ΔＲ１且つ０＜ΔＲ２が成立していないと判定した場合、処理をステップＳ７に移行する。

ステップＳ６において、測定部６０は、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置において、ベース基板１０が、図９Ａに示すように、第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と平行な方向に引き伸ばされていることを検出する。測定部６０は、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の測定値からベース基板１０の引き伸ばしの程度（引き伸ばし量）を導出してもよい。測定部６０は、検出結果を出力する。

ステップＳ７において、測定部６０は、０＞ΔＲ１且つ０＞ΔＲ２が成立しているか否かを判定する。すなわち、測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１及び第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２が、それぞれ、初期状態から減少しているか否かを判定する。測定部６０は、０＞ΔＲ１且つ０＞ΔＲ２が成立していると判定した場合、処理をステップＳ８に移行し、０＞ΔＲ１且つ０＞ΔＲ２が成立していないと判定した場合、処理をステップＳ９に移行する。

ステップＳ８において、測定部６０は、ベース基板１０の電気素子１の搭載位置において、ベース基板１０が、図９Ｂに示すように、第１の面Ｐ１及び第２の面Ｐ２と平行な方向に圧縮されていることを検出する。測定部６０は、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の測定値からベース基板１０の圧縮の程度（圧縮量）を導出してもよい。測定部６０は、検出結果を出力する。

ステップＳ９において、測定部６０は、ΔＲ２＜０＜ΔＲ１が成立しているか否かを判定する。すなわち、測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１が初期状態から増加し、且つ第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２が初期状態から減少しているか否かを判定する。測定部６０は、ΔＲ２＜０＜ΔＲ１が成立していると判定した場合、処理をステップＳ１０に移行し、ΔＲ２＜０＜ΔＲ１が成立していないと判定した場合、処理をステップＳ１１に移行する。なお、本ステップＳ９において、測定部６０は、ΔＲ２＜ΔＲ１が成立しているか否かを判定してもよい。

ステップＳ１０において、測定部６０は、図８Ａに示すように、第１の導電膜３１が曲げの外側に位置し、第２の導電膜３２が曲げの内側に位置するように、ベース基板１０が曲げられていることを検出する。測定部６０は、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の測定値からベース基板１０の曲げの程度（曲げの量）を導出してもよい。測定部６０は、検出結果を出力する。

ステップＳ１１において、測定部６０は、ΔＲ１＜０＜ΔＲ２が成立しているか否かを判定する。すなわち、測定部６０は、第１の導電膜３１の抵抗値Ｒ１が初期状態から減少し、且つ第２の導電膜３２の抵抗値Ｒ２が初期状態から増加しているか否かを判定する。測定部６０は、ΔＲ１＜０＜ΔＲ２が成立していると判定した場合、処理をステップＳ１２に移行し、ΔＲ１＜０＜ΔＲ２が成立していないと判定した場合、処理を終了させる。なお、本ステップＳ１１において、測定部６０は、ΔＲ１＜ΔＲ２が成立しているか否かを判定してもよい。

ステップＳ１２において、測定部６０は、図８Ｂに示すように、第２の導電膜３２が曲げの外側に位置し、第１の導電膜３１が曲げの内側に位置するように、ベース基板１０が曲げられていることを検出する。測定部６０は、ΔＲ１及びΔＲ２の大きさ、または抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の測定値からベース基板１０の曲げの程度（曲げの量）を導出してもよい。測定部６０は、検出結果を出力する。

また、測定部６０は、キャパシタ３０３の静電容量値Ｃの測定値に基づいて、電気素子１に加えられた押圧の状態を検出する。

図１４は、測定部６０が、キャパシタ３０３の静電容量値Ｃの測定値に基づいて、電気素子１に加えられた押圧の状態を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、測定部６０は、キャパシタ３０３の静電容量値Ｃを測定し、静電容量値Ｃの測定値を取得する。

ステップＳ２２において、測定部６０は、静電容量値Ｃの測定値について、電気素子１に押圧を加えていない初期状態からの変化量ΔＣを導出する。

ステップＳ２３において、測定部６０は、Ｃ１＜ΔＣが成立しているか否かを判定する。なお、Ｃ１は、押圧を検出するための閾値である。すなわち、測定部６０は、キャパシタ３０３の静電容量値Ｃが、初期状態から閾値Ｃ１よりも大きい増加量で増加しているか否かを判定する。測定部６０は、Ｃ１＜ΔＣが成立していると判定した場合、処理をステップＳ２４に移行し、Ｃ１＜ΔＣが成立していないと判定した場合、処理を終了させる。

ステップＳ２４において、測定部６０は、図１０に示すように、電気素子１に押圧が加えられていることを検出する。測定部６０は、ΔＣの大きさ、または静電容量値Ｃの測定値から電気素子１に加えられている押圧の程度（押圧の大きさ）を導出してもよい。測定部６０は、検出結果を出力する。

以上のように、開示の技術の実施形態に係る電子機器２によれば、電気素子１の電気特性に基づいて、ベース基板１０の、電気素子１の搭載位置における曲げの状態及び伸縮の状態、並びに電気素子１に加えられた押圧の状態を検出することが可能である。

なお、電気素子１は、開示の技術における電気素子の一例である。ベース基板１０は、開示の技術における第１の基板の一例である。第１の電極基板２１は、開示の技術における第２の基板の一例である。第２の電極基板２２は、開示の技術における第３の基板の一例である。第１の導電膜３１は、開示の技術における第１の導電膜の一例である。第２の導電膜３２は、開示の技術における第２の導電膜の一例である。第１の引き出し配線４１は、開示の技術における第１の引き出し配線の一例である。第２の引き出し配線４２は、開示の技術における第２の引き出し配線の一例である。第１の配線５１は、開示の技術における第１の配線の一例である。第２の配線５２は、開示の技術における第２の配線の一例である。第３の配線５３は、開示の技術における第３の配線の一例である。第４の配線５４は、開示の技術における第４の配線の一例である。電子機器２は、開示の技術における電子機器の一例である。測定部６０は、開示の技術における測定部の一例である。

以上の第１及び第２の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、
前記第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、
前記第２の基板に形成された第１の導電膜と、
前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の、前記第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、
前記第３の基板の、前記第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、
前記第１の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線と、
前記第２の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、
を含む電気素子。

（付記２）
前記第１の引き出し配線は、
前記第１の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の配線と、
前記第１の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の配線と、
を含み、
前記第２の引き出し配線は、
前記第２の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第３の配線と、
前記第２の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第４の配線と、
を含む付記１に記載の電気素子。

（付記３）
前記第１の基板は伸縮性を有する
付記１または付記２に記載の電気素子。

（付記４）
前記第１の基板は、布を含んで構成されている
付記１から付記３のいずれか１項に記載の電気素子。

（付記５）
前記第２の基板及び前記第３の基板は、それぞれ、ゴムを含んで構成されている
付記１から付記４のいずれか１つに記載の電気素子。

（付記６）
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は、それぞれ、ゴムを含むバインダに導電性粒子を分散させた導電性ゴムによって構成されている
付記１から付記５のいずれか１項に記載の電気素子。

（付記７）
前記第１乃至第４の配線は、それぞれ、前記第１の基板を蛇行するように縫いこまれた第１の導電性糸状部材及び第２の糸状部材を含んで構成され、前記第１の導電性糸状部材と前記第２の導電性糸状部材とが、互いに絡み合う複数の交絡部を形成している
付記２に記載の電気素子。

（付記８）
前記第１の導電性糸状部材及び前記第２の導電性糸状部材は、前記交絡部において互いに電気的に接続されている
付記７に記載の電気素子。

（付記９）
前記第１乃至第４の配線は、それぞれ、
前記第１の基板の前記第１の面の側に複数の第１の折り返し部を形成し、前記第１の基板の内側に複数の第２の折り返し部を形成するように前記第１の基板の主面と交差する面内において蛇行する第１の導電性糸状部材と、
前記第１の基板の前記第２の面の側に複数の第３の折り返し部を形成し、前記第１の基板の内側に複数の第４の折り返し部を形成するように前記第１の基板の主面と交差する面内において蛇行し、前記第１の導電性糸状部材の前記第２の折り返し部の各々に前記第４の折り返し部の各々が絡んだ第２の導電性糸状部材（５１ｂ）と、
を含む付記２、付記７及び付記８のいずれか１つに記載の電気素子（１）。

（付記１０）
前記第１乃至第４の配線は、それぞれ、
前記第１の基板の第１の面の側に設けられ、前記第１の面の一方の側に複数の第１の折り返し部を形成し、前記第１の面の他方の側に第２の折り返し部を形成するように前記第１の基板の前記第１の面と平行な面内において蛇行する第１の導電性糸状部材と、
前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の側に設けられ、前記第２の面の一方の側に複数の第３の折り返し部を形成し、前記第２の面の他方の側に第４の折り返し部を形成するように前記第１の基板の前記第２の面と平行な面内において蛇行する第２の導電性糸状部材と、
前記第１の基板の前記第１の面の側に複数の第５の折り返し部を形成し、前記第１の基板の前記第２の面の側に複数の第６の折り返し部を形成するように前記第１の面及び前記第２の面と交差する面内において蛇行し且つ前記第５の折り返し部の各々が、前記第１の折り返し部の各々に絡み、前記第６の折り返し部の各々が、前記第３の折り返し部の各々に絡んだ第３の導電性糸状部材と、
前記第１の基板の前記第１の面の側に複数の第７の折り返し部を形成し、前記第１の基板の前記第２の面の側に複数の第８の折り返し部を形成するように前記第１の面及び前記第２の面と交差する面内において蛇行し且つ前記第７の折り返し部の各々が、前記第２の折り返し部の各々に絡み、前記第８の折り返し部の各々が、前記第４の折り返し部の各々に絡んだ第４の導電性糸状部材と、
を含む付記２に記載の電気素子。

（付記１１）
前記第１の導電膜は、前記第２の基板の、前記第１の基板と接する面に形成され、
前記第２の導電膜は、前記第３の基板の、前記第１の基板と接する面に形成されている 付記１から好き１０のいずれか１つに記載の電気素子。

（付記１２）
電気素子と、前記電気素子の電気特性を測定する測定部と、を含む電子機器であって、
前記電気素子は、
屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、
前記第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、
前記第２の基板に形成された第１の導電膜と、
前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の、前記第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、
前記第３の基板の、前記第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、
前記第１の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線と、
前記第２の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、
を含み、
前記測定部は、前記第１の基板に設けられ、前記第１の引き出し配線及び前記第２の引き出し配線を介して前記電気素子の電気特性を測定する
電子機器。

（付記１３）
前記第１の引き出し配線は、
前記第１の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の配線と、
前記第１の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の配線と、
を含み、
前記第２の引き出し配線は、
前記第２の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第３の配線と、
前記第２の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第４の配線と、
を含み
前記測定部は、
前記第１の配線及び前記第２の配線を介して前記第１の導電膜の抵抗値を測定し、
前記第３の配線及び前記第４の配線を介して前記第２の導電膜の抵抗値を測定する
付記１２に記載の電子機器。

（付記１４）
前記測定部は、前記第１の導電膜の抵抗値の測定値及び前記第２の導電膜の抵抗値の測定値に基づいて、前記第１の基板の、前記電気素子の搭載位置における、曲げの状態及び伸縮の状態の少なくとも１つを検出する
付記１３に記載の電子機器。

（付記１５）
前記測定部は、
前記第１の配線及び前記第２の配線のうちの一方及び前記第３の配線及び前記第４の配線のうちの一方を介して前記第１の基板、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜を含んで構成されるキャパシタの静電容量値を測定し、前記静電容量値の測定値に基づいて、前記電気素子に加えられた押圧の状態を検出する
付記１３または付記１４に記載の電子機器。

１ 電気素子
２ 電子機器
１０ ベース基板
２１ 第１の電極基板
２２ 第２の電極基板
３１ 第１の導電膜
３２ 第２の導電膜
４１ 第１の引き出し配線
４２ 第２の引き出し配線
５１ 第１の配線
５２ 第２の配線
５３ 第３の配線
５４ 第４の配線
６０ 測定部
５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ、５１ｃ、５１ｄ 導電性糸状部材

Claims (10)

1. 屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、
   前記第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、
   前記第２の基板に形成された第１の導電膜と、
   前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の、前記第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、
   前記第３の基板の、前記第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、
   前記第１の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線と、
   前記第２の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、
   を含む電気素子。
2. 前記第１の引き出し配線は、
   前記第１の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の配線と、
   前記第１の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の配線と、
   を含み、
   前記第２の引き出し配線は、
   前記第２の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第３の配線と、
   前記第２の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第４の配線と、
   を含む請求項１に記載の電気素子。
3. 前記第１の基板は伸縮性を有する
   請求項１または請求項２に記載の電気素子。
4. 前記第１の基板は、布を含んで構成されている
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気素子。
5. 前記第２の基板及び前記第３の基板は、それぞれ、ゴムを含んで構成されている
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気素子。
6. 前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は、それぞれ、ゴムを含むバインダに導電性粒子を分散させた導電性ゴムによって構成されている
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気素子。
7. 電気素子と、前記電気素子の電気特性を測定する測定部と、を含む電子機器であって、
   前記電気素子は、
   屈曲性を有する絶縁体からなる第１の基板と、
   前記第１の基板の第１の面に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第２の基板と、
   前記第２の基板に形成された第１の導電膜と、
   前記第１の基板の前記第１の面とは反対側の第２の面の、前記第２の基板と重なる位置に設けられた屈曲性及び伸縮性を有する第３の基板と、
   前記第３の基板の、前記第１の導電膜と重なる位置に形成された第２の導電膜と、
   前記第１の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の引き出し配線と、
   前記第２の導電膜から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の引き出し配線と、
   を含み、
   前記測定部は、前記第１の基板に設けられ、前記第１の引き出し配線及び前記第２の引き出し配線を介して前記電気素子の電気特性を測定する
   電子機器。
8. 前記第１の引き出し配線は、
   前記第１の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第１の配線と、
   前記第１の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第２の配線と、
   を含み、
   前記第２の引き出し配線は、
   前記第２の導電膜の一端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第３の配線と、
   前記第２の導電膜の他端部から前記第１の基板に引き出され、前記第１の基板に伸縮可能な状態で縫い込まれた導電性糸状部材を有する第４の配線と、
   を含み、
   前記測定部は、
   前記第１の配線及び前記第２の配線を介して前記第１の導電膜の抵抗値を測定し、
   前記第３の配線及び前記第４の配線を介して前記第２の導電膜の抵抗値を測定する
   請求項７に記載の電子機器。
9. 前記測定部は、前記第１の導電膜の抵抗値の測定値及び前記第２の導電膜の抵抗値の測定値に基づいて、前記第１の基板の、前記電気素子の搭載位置における、曲げの状態及び伸縮の状態の少なくとも１つを検出する
   請求項８に記載の電子機器。
10. 前記測定部は、
    前記第１の配線及び前記第２の配線のうちの一方及び前記第３の配線及び前記第４の配線のうちの一方を介して前記第１の基板、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜を含んで構成されるキャパシタの静電容量値を測定し、前記静電容量値の測定値に基づいて、前記電気素子に加えられた押圧の状態を検出する
    請求項８または請求項９に記載の電子機器。