感圧センサ
【課題】製品間の外力の測定精度のバラツキを低減することができる感圧センサを提供する。
【解決手段】抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、所定の数式に基づき規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段を、感圧センサに備えさせる。これにより、感圧センサの製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減できる。
【解決手段】抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、所定の数式に基づき規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段を、感圧センサに備えさせる。これにより、感圧センサの製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部入力を測定するセンサに関するものであり、例えば、面に加わった外力のうちの当該面に垂直な方向の外力成分を測定する感圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ある面に加わった外力（あるいは押圧力）を測定する感圧センサとして、例えば、特許文献１に記載されているような構成のセンサがある。特許文献１のセンサは、電極、感圧インク層の順に積層して形成されたプラスチックフィルム同士を、互いの感圧インク部材を向かい合わせ、表裏面に接着層を有する絶縁層を介して組み合わせたものである。また、特許文献１のセンサは、感圧インク層の表面に凹凸を設けているため、上下の感圧インク層間に一定距離の空隙が形成され、無加圧時に上下の感圧インク層が密着することを防止する構造となっている。
【０００３】
このような構造を有する特許文献１のセンサにおいては、上部フィルムに押圧力が加わったとき、上部フィルムが撓むことによって圧力が加えられている部分に対応する上部フィルムの電極が感圧インク層を介して下部フィルムの電極に接触する。これにより、両電極が導通状態となる。特許文献１のセンサは、この両電極の導通状態と、感圧インク層に加わる圧力に応じた抵抗値の変動とを検出することにより、上部フィルムに加わった圧力を測定することができる。この特許文献１のセンサを例えば車両用シートの内部に取り付けると、このシートに乗員が座っているか否かを判断することができるとともに、圧力分布から乗員の体格を判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、タッチパネルを有する電子機器、特に、携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器においては、例えば決定ボタンに代わるものとして、ディスプレイのタッチパネルに感圧センサを搭載することが求められている。感圧センサをこのような携帯型電子機器に搭載するような場合にあっては、人間の手指による比較的小さな力に反応してその表示や機能などを実行することが求められる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のセンサでは、例えば車両用シートの内部に取り付けられてシートに乗員が座っているか否かを判断するような用途に用いられるものであり、携帯型電子機器を対象とした感圧センサに適用することはできない。
【０００７】
さらに、このような感圧センサでは、物理的変形により電極間の導通を得る構造が採用されているため、製品間において外力の測定精度のバラツキが存在することが想定される。したがって、携帯型電子機器への適用を考えた場合、このような製品間の外力の測定精度のバラツキを低減することが必要となる。
【０００８】
また、このようなセンサにおける個体間の測定精度のバラツキが存在することにより生じる課題は、感圧センサだけでなく、その他、光、音、熱などの様々な外部入力を測定するセンサにおいても共通する課題である。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、製品間の外力の測定精度のバラツキを低減することができる感圧センサを提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部の視認性の低下を抑えることができる感圧センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、互いに対向配置された第１および第２の基板と、第１および第２の基板間に配置された一対の電極と、一対の電極間に配置され、第１の基板の厚み方向に加えられた外力を受けて、その電気的抵抗が変化する導電性の感圧インク部材と、一対の電極と接続され、第１の基板の厚み方向の外力を受けて一対の電極と接触した状態の感圧インク部材の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段とを備える、感圧センサを提供する。
（数１）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【００１２】
本発明の第２態様によれば、一対の電極は、第１および第２の基板の対向面の一方に配置または両方に分かれて配置されるとともに、第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置され、第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材との間に隙間を保持する隙間保持部材をさらに備え、感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って存在し、第１の基板の厚み方向に外力が付加されることにより、第１および第２の基板間の距離が減少したとき、一対の電極と接触して両者を導通させる、第１態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、一対の電極は、第１と第２の基板に対向配置され、感圧インク部材は、一対の電極の少なくとも一方を覆う状態で、一対の電極の間に配置され、第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材とを接する状態にする接着部材をさらに備える、第１態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、接着部材が、第１の基板と第２の基板とを引き付けて感圧インク部材に初期荷重を付与する、第３態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１５】
本発明の第５態様によれば、第１の基板の外面および第２の基板の外面の少なくとも一方に、感圧インク部材に対して荷重を集中させて伝達するバンプが備えられている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の感圧センサを提供する。
【００１６】
本発明の第６態様によれば、第１の基板と感圧インク部材との間および第２の基板と感圧インク部材の間のうち、少なくとも何れか一方に配置され、荷重を感圧インク部材に集中させて伝達するバンプが備えられている、第１態様および第３態様から第５態様のいずれか１つに記載の感圧センサを提供する。
【００１７】
本発明の第７態様によれば、第１の基板の厚みと第２基板の厚みとが異なる、第６態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１８】
本発明の第８態様によれば、バンプが、第１基板と感圧インク部材との間、および第２基板と感圧インク部材との間に配置されている、第６態様または第７態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１９】
本発明の第９態様によれば、外部入力を受けて、その電気的特性が変化するセンサ部材と、センサ部材の電気的特性値を測定する電気回路を有する電気的特性測定手段と、電気的特性測定手段により測定された、センサ部材の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的抵抗値Ｃ（ＹＸ）とを用いて、数２に基づき規格化された外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を保持し、外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づき、電気的特性測定手段により測定された電気的特性値から、センサ部材に付加された外部入力を算出する外部入力算出手段と、を備える、センサを提供する。
（数２）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段が、感圧センサに備えられている。このように数１にて規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）が用いられることにより、感圧センサの製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減させることができる。
【００２１】
また、一対の電極が第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置されているので、枠で囲まれた内側部分の透過率は低下しない。したがって、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部を枠の内側に配置することで、表示部の視認性の低下を抑えることができる。また、感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って点在しているので、第１の基板に対して同じ外力を加えた場合、感圧インク部材が一対の電極の両方に接触する面積のバラツキが抑えられる。したがって、外力の測定精度を向上させることができる。
【００２２】
また、このように感圧センサにおいて、製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減させるような構成は、外部入力を受けてセンサ部材の電気的特性の変化を伴うような構成のセンサにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスを搭載する携帯電話機の斜視図
【図２】図１のＡ１−Ａ１断面図
【図３】タッチ入力デバイスの斜視図
【図４】Ｘ軸検出用透明フィルムの平面図
【図５】Ｙ軸検出用透明フィルムの平面図
【図６】シールド用透明フィルムの平面図
【図７】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの平面図
【図８】図７のＡ２−Ａ２断面図
【図９】図７に示す感圧センサの分解斜視図
【図１０】隙間保持部材の断面図
【図１１】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第１変形例を示す断面図
【図１２】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第２変形例を示す断面図
【図１３】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第３変形例を示す断面図
【図１４】図１３の第３変形例に係る感圧センサに厚み方向の押圧力が加わった状態を示す断面図
【図１５】押圧力検出部の構成を示す模式ブロック図
【図１６】サンプルにかかる感圧センサの模式平面図
【図１７】感圧センサにおけるＦ−Ｒ特性のグラフ（５台のサンプル）
【図１８】感圧センサにおける規格化されたＦ−Ｒ特性のグラフ（５台のサンプル）
【図１９】本発明の第２実施形態にかかる感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置を示す図
【図２０】第２実施形態の感圧センサの分解図
【図２１】図１９のＡ３−Ａ３断面図
【図２２】感圧センサ近傍の拡大図
【図２３】感圧センサ近傍の拡大図
【図２４】本発明の第３実施形態にかかる感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置図
【図２５】第３実施形態の感圧センサの分解図
【図２６】図２４におけるＡ４−Ａ４断面図
【図２７】第３実施形態の感圧センサの断面図
【図２８】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図２９】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図３０】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図３１】本発明の第４実施形態にかかるセンサの構成を示す模式ブロック図
【図３２】第４実施形態のセンサにおけるＹ−Ｃ特性のグラフ
【図３３】第４実施形態のセンサにおける規格化されたＹ−Ｃ特性のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
（タッチ入力デバイスの構成）
本発明の第１の実施形態にかかる感圧センサは、タッチパネルと一体に構成されてタッチ入力デバイスを構成する。本第１実施形態においてタッチ入力デバイスは、タッチパネルでの位置検出に加えて感圧センサによって押圧力の強さを検出することができるものである。本第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスは、例えば、タッチパネルを有する電子機器、特に携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器のディスプレイのタッチ入力デバイスとして好適に機能する。ここでは、本タッチ入力デバイスが携帯型電子機器の一例である携帯電話機に搭載される例を説明する。
【００２６】
図１は、本第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスを搭載する携帯電話機の斜視図であり、図２は、図１のＡ１−Ａ１断面図である。図３は、タッチ入力デバイスの斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、携帯電話機１は、前面に表示窓２Ａが形成された合成樹脂製の筐体２と、液晶や有機ＥＬなどの表示部３Ａを有し、筐体２内に内蔵された表示装置３と、表示窓２Ａに嵌め込まれたタッチ入力デバイス４と、筐体２の前面に配置された複数の入力キー５とを備えている。
【００２８】
筐体２の表示窓２Ａは、タッチ入力デバイス４の嵌め込みを許容するため、段差を有するように形成されている。図２に示すように、表示窓２Ａの底面には、表示装置３の表示部３Ａが視認できるように開口部２ａが形成されている。タッチ入力デバイス４は、開口部２ａの周囲の枠状部分２ｂ上に配置されて、開口部２ａを塞ぐ。
【００２９】
なお、表示窓２Ａの形状や大きさは、タッチ入力デバイス４の形状や大きさに応じて種々の変更が可能である。表示窓２Ａの段差は、タッチ入力デバイス４の厚みなどに応じて種々の変更が可能である。表示窓２Ａの開口部２ａの形状や大きさは、表示部３Ａの形状や大きさなどに応じて種々の変更が可能である。ここでは、表示窓２Ａ、開口部２ａ、表示部３Ａ、及びタッチ入力デバイス４の形状を矩形とし、表示窓２Ａの段差を筐体２の表面とタッチ入力デバイス４の表面との高さが同じになるように設定している。
【００３０】
タッチ入力デバイス４は、図３に示すように、透明窓部分４Ａと、透明窓部分４Ａの周囲に配置された枠状の加飾領域４Ｂとを有している。タッチ入力デバイス４が携帯電話機の筐体２の表示窓２Ａに配置された場合には、透明窓部分４Ａから表示装置３の表示部３Ａを視認することができる。
【００３１】
また、タッチ入力デバイス４は、タッチ入力デバイス４の入力面に対するタッチ操作に基づいて、その操作位置となる平面座標（ＸＹ座標）を検出するタッチパネル１０と、入力面と直交する方向（Ｚ方向）に加えられた押圧力の強さを検出する感圧センサ２０とを備えている。
【００３２】
まず、タッチパネル１０の構成について説明する。
タッチパネル１０は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルである。ここでは、タッチパネル１０として静電容量方式のタッチパネルを用いる例を説明する。図２に示すように、タッチパネル１０は、入力面となる透明支持基板１１と、加飾フィルム１２と、Ｘ軸検出用透明フィルム１３と、透明粘着層１４と、Ｙ軸検出用透明フィルム１５、透明粘着層１６と、シールド用透明フィルム１７と、透明粘着層１８と、ハードコートフィルム１９とを順に積層して構成されている。
【００３３】
透明支持基板１１は、透視性、剛性、及び加工性に優れた材料、例えば、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などで構成されている。透明支持基板１１の下面には、透明粘着剤（図示せず）により、加飾フィルム１２が貼着されている。
【００３４】
加飾フィルム１２は、透明フィルムの周囲表面に枠状にインクを塗布することにより形成されている。タッチ入力デバイス４の加飾領域４Ｂは、前記インクを塗布した部分である加飾部１２ａにより形成され、加飾部１２ａが設けられていない部分１２ｂがタッチ入力デバイス４の透明窓部分４Ａとなる。
【００３５】
加飾部１２ａを構成するインクとしては、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料又は染料を着色剤として含有する着色インクを用いるとよい。また、加飾部１２ａは、塗布に代えて印刷により形成されてもよい。印刷により加飾部１２ａを形成する場合、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの通常の印刷法を利用することができる。
【００３６】
加飾フィルム１２の下面には、透明粘着剤（図示せず）により、Ｘ軸検出用透明フィルム１３が貼着されている。Ｘ軸検出用透明フィルム１３の下面には、例えば、図４に示すように一方向にストライプ状に配置された上部透明電極１３ａと、バスバーや引き回し線等の外部と通電するための所定のパターンの引き回し回路１３ｂとが形成されている。また、Ｘ軸検出用透明フィルム１３の下面には、上部透明電極１３ａと引き回し回路１３ｂとを被覆するように透明粘着層１４が配置され、当該透明粘着層１４によりＹ軸検出用透明フィルム１５が貼着されている。透明粘着層１４は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３７】
Ｙ軸検出用透明フィルム１５の下面には、図５に示すように上部透明電極１３ａ（図４参照）と交差（例えば直交）する方向にストライプ状に配置された下部透明電極１５ａと、バスバーや引き回し線等の外部と通電するための所定のパターンの引き回し回路１５ｂとが形成されている。また、Ｙ軸検出用透明フィルム１５の下面には、下部透明電極１５ａと引き回し回路１５ｂとを被覆するように透明粘着層１６が配置され、当該透明粘着層１６によりシールド用透明フィルム１７が貼着されている。透明粘着層１６は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３８】
シールド用透明フィルム１７の下面には、図６に示すように、矩形のシールド用透明電極１７ａと、筐体２（グランド）に接続するための所定のパターンの引き回し回路１７ｂが形成されている。シールド用透明電極１７ａは、表示装置３の表示部３Ａよりも大きく形成され、タッチ入力デバイス４の厚み方向から見たときに表示部３Ａを包含できる位置に配置されている。これにより、シールド用透明電極１７ａは、表示装置３から発生する妨害電磁波（交流のノイズ）を遮蔽する、いわゆる電磁シールドの役割を果たす。また、シールド用透明フィルム１７の下面には、シールド用透明電極１７ａと引き回し回路１７ｂとを被覆するように透明粘着層１８が配置され、当該透明粘着層１８によりハードコートフィルム１９が貼着されている。透明粘着層１８は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３９】
Ｘ軸検出用透明フィルム１３とＹ軸検出用透明フィルム１５とシールド用透明フィルム１７とは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などで構成されている。ハードコートフィルム１９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリイミドなどで構成されている。
【００４０】
各透明電極１３ａ，１５ａ，１７ａと各引き回し回路１３ｂ，１５ｂ，１７ｂとは、透明導電膜より構成されている。透明導電膜の材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくはＩＴＯ等の金属酸化物や導電性ポリマーの薄膜が挙げられる。各透明電極１３ａ，１５ａ，１７ａと各引き回し回路１３ｂ，１５ｂ，１７ｂの形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法、ロールコーター法などを用いて各透明フィルム１３，１５，１７の全面に導電性被膜を形成した後、不要な部分をエッチング除去する方法がある。このエッチングは、電極として残したい部分にフォトリソ法やスクリーン法などによりレジストを形成した後、塩酸などのエッチング液に浸漬することにより行うことができる。また、エッチングは、前記レジストの形成後、エッチング液を噴射してレジストが形成されていない部分の導電性被膜を除去し、その後、溶剤に浸漬することによりレジストを膨潤又は溶解させて除去することにより行うこともできる。また、エッチングは、レーザーにより行うこともできる。
【００４１】
（感圧センサの構成）
次に、感圧センサ２０の構成について説明する。
図７は、本第１実施形態にかかる感圧センサの平面図であり、図８は、図７のＡ２−Ａ２の断面図である。図９は、図７に示す感圧センサの分解斜視図である。
【００４２】
感圧センサ２０は、タッチパネル１０のハードコートフィルム１９の下面に、例えば糊、接着剤、両面粘着テープなどの粘着層３０によって貼着されている。感圧センサ２０は、タッチパネル１０の上方から見たときに加飾部１２ａに隠蔽されるように枠状に形成されている。従って、感圧センサ２０を構成する各部材は、透明な材質で構成されることに限定されず、有色の材質で構成されていてもよい。
【００４３】
感圧センサ２０は、枠状の第２基板の一例である上部フィルム２１と、上部フィルム２１と対向配置された枠状の第１基板の一例である下部フィルム２２とを備えている。感圧センサ２０は、下部フィルム２２が表示窓２Ａの枠状部分２ｂ上に、例えば粘着剤（図示せず）により貼着されることで表示窓２Ａに取り付けられる。上部及び下部フィルム２１，２２の厚み寸法は、例えば２５μｍ〜１００μｍに設定されている。
【００４４】
上部及び下部フィルム２１，２２の材料としては、フレキシブル基板に使用可能な材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ樹脂などの汎用樹脂を挙げることができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂や、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアリル系耐熱樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂を用いることもできる。
【００４５】
上部フィルム２１の下部フィルム２２との対向面には、上部電極２１ａが枠状に配置されている。下部フィルム２２の上部フィルム２１との対向面には、下部電極２２ａが上部電極２１ａと対向するように枠状に配置されている。ここでは、上部電極２１ａと下部電極２２ａとで一対の電極が構成されている。上部及び下部電極２１ａ，２２ａの厚み寸法は、例えば、１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００４６】
上部及び下部電極２１ａ，２２ａの材質としては、金、銀、銅、若しくはニッケルなどの金属、あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを用いることができる。これらの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法などが挙げられる。また、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、銅や金などの金属箔を貼り付けて形成することもできる。さらに、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、銅などの金属をメッキしたＦＰＣの上にレジストで電極パターンを形成し、レジストで保護されていない部分の金属箔をエッチング処理することによって形成することもできる。
【００４７】
上部フィルム２１の４つのコーナー部には、上部電極２１ａを部分的に被覆するようにドット状の上部感圧インク部材２３ａが配置（すなわち点在）されている。下部フィルム２２の４つのコーナー部には、下部電極２２ａを部分的に被覆し且つ上部感圧インク部材２３ａと対向するようにドット状の下部感圧インク部材２３ｂが配置（すなわち点在）されている。上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの厚み寸法（上部フィルム２１又は下部フィルム２２からの高さ）は、上部又は下部電極２１ａ，２２ａの厚み寸法よりも大きく、例えば１５μｍ〜３５μｍに設定されている。
【００４８】
上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを構成する組成物は、外力に応じて電気抵抗値などの電気特性が変化する素材で構成されている。このような組成物としては、例えば、英国のＰｅｒａｔｅｃｈ社から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル現象複合材料を用いることができる。上部感圧インク部材２３ａ，下部感圧インク部材２３ｂは、塗布により上部フィルム２１，下部フィルム２２に配置することができる。上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法を用いることができる。
【００４９】
上部フィルム２１と下部フィルム２２との対向領域には、枠状の隙間保持部材２４が配置されている。隙間保持部材２４は、粘着性を有して上部フィルム２１と下部フィルム２２とを接着するとともに、上部感圧インク部材２３ａと下部感圧インク部材２３ｂとの隙間を保持するための絶縁性部材である。隙間保持部材２４は、例えば、図１０に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの芯材２４Ａの両面にアクリル系の接着糊などの粘着剤２４Ｂを形成した両面粘着テープである。隙間保持部材２４の厚みは、例えば、５０〜１００μｍに設定されている。
【００５０】
隙間保持部材２４の４つのコーナー部には、図９に示すように、それぞれ貫通穴２４ａが設けられている。各貫通穴２４ａは、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂよりも幅（あるいは内径）が大きく形成されている。例えば、貫通穴２４ａの幅は３ｍｍであり、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの幅は２ｍｍであり、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの幅は１ｍｍである。これにより、隙間保持部材２４と感圧インク部材２３ａ，２３ｂとが接触しないようになっている。また、隙間保持部材２４は、貫通穴２４ａ以外の部分で上部及び下部電極２１ａ，２２ａの間に介在して配置されているので、各貫通穴２４ａに対応する部分以外で両電極２１ａ，２２ａが通電することを防止できる。
【００５１】
また、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、コネクタ２５に接続されている。コネクタ２５は、携帯電話機１に内蔵された押圧力検出部（図示せず）に接続されている。
【００５２】
このような構成の感圧センサ２０は、通常時（無加圧時）は、隙間保持部材２４によって、上部感圧インク部材２３ａと下部感圧インク部材２３ｂとが互いに接触しない状態となっている。この状態で、感圧センサ２０上に設けられたタッチパネル１０のタッチ入力面に、押圧力（すなわち、Ｚ方向の外力）が加えられた場合、この押圧力により、上部又は下部フィルム２１，２２が撓むなどして変形し、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂが互いに接触する。これにより、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間に電流が流れる。この電流の大きさを押圧力検出部にて検出することにより、タッチ入力デバイス４への入力面への押圧力を検出することができる。
【００５３】
また、タッチ入力デバイス４へのタッチ入力面への押圧力が大きくなると、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂに加えられる外力が増大することにより、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの電気抵抗値が小さくなる。これにより、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間に流れる電流が増大する。この電流の変化を検出することによって、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂに加えられる外力の大きさを検出することができ、タッチ入力デバイス４へのタッチ入力面への押圧力を検出することができる。なお、本第１実施形態では、感圧センサ２０と押圧力検出部とを合わせて、タッチ入力面への押圧力を検出する感圧センサ（あるいは感圧センサを用いた外力検出装置）が構成されている。
【００５４】
本第１実施形態にかかる感圧センサによれば、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが枠状に配置されているので、当該枠で囲まれた内側部分の透過率は低下しない。従って、タッチパネル１０を有する携帯電話機１に搭載されても表示装置３の表示部３Ａを枠の内側に配置することで、表示部３Ａの視認性の低下を抑えることができる。また、感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、上部及び下部フィルム２１，２２の各コーナー部に点在しているので、上部フィルム２１に対して同じ押圧力を加えた場合、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂが、上部又は下部電極２１ａ，２２ａの両方に接触する面積のバラツキを抑えることができる。従って、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明は上述のような構成についてのみに限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、本第１実施形態では、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの両方を上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂで被覆するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、上部電極２１ａを上部感圧インク部材２３ａで被覆する一方、下部電極２２ａを下部感圧インク部材２３ｂで被覆しないようにしてもよい。すなわち、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの少なくともいずれか一方を感圧インク部材で被覆するようにすればよい。この場合、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間には、１つの感圧インク部材しか配置されないことになるので、２つの感圧インク部材を配置するときよりも圧力の測定精度が高くなる。なお、本第１実施形態のように、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの両方を上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂで被覆するようにした場合には、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが貫通穴２４ａの空間内で露出する部分を少なくすることができる。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの腐食などの不具合を抑えることができる。
【００５６】
また、本第１実施形態では、隙間保持部材２４の各貫通穴２４ａの幅を、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの幅よりも大きく形成したが、図１２に示すように、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂよりも小さく形成してもよい。すなわち、隙間保持部材２４が上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの周囲に隙間無く接触するように構成してもよい。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂ又は隙間保持部材２４のいずれにも覆われていない部分をなくすることができる。すなわち、貫通穴２４ａの空間内に上部及び下部電極２１ａ，２２ａが露出することを防ぐことができる。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの腐食などの不具合をなくすことができる。
【００５７】
また、図１３に示すように、下部フィルム２２の下部電極２２ａが設けられていない側の面（裏面）に、支持部材としてバンプ２６を積層配置してもよい。ここで、バンプ２６の高さ寸法は、例えば５０μｍ〜２００μｍ（下部フィルム２２にバンプを接着するための接着層が存在する場合は、接着層の厚みを含む。）である。これにより、図１４に示すように、感圧センサ２０に厚み方向の押圧力が加わったとき、下部フィルム２２の感圧インク部材２３ｂの部分を下方から支持し、加わった押圧力を分散させることなく、下部フィルム２２の変形に利用される力として確実に伝達することができる。これにより、圧力の測定精度を向上させることができる。また、バンプ２６は、感圧インク部材が設けられている位置の裏面側（直下）に配置されていることが好ましい。これにより、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを互いに、より確実に接触させることができ、圧力の測定精度をより向上させることができる。なお、図１４に示すように、隙間保持部材２４と上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂとが接触していない方が、下部フィルム２２が変形しやすく、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００５８】
なお、支持部材は、バンプ２６に限定されるものではなく、圧力による変形が少ない部材であればよい。また、バンプ２６のような半球形状の部材の方が、押圧力を伝達するのに効果的である。また、前記では、下部フィルム２２の裏面に支持部材を設けたが、上部フィルム２１の裏面（上面）に設けられてもよい。
【００５９】
また、本第１実施形態では、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを第１又は下部フィルム２１，２２の各コーナー部に配置したが、本発明はこれに限定されない。上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、上部又は下部フィルム２１，２２の縁部に沿って点在するように配置されていればよい。好ましくは、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、左右対象で且つ等間隔に配置するものとする。
【００６０】
また、本第１実施形態では、加飾フィルム１２を備えるようにしたが、加飾フィルム１２を備えなくてもよい。
【００６１】
（外力−抵抗特性（Ｆ−Ｒ特性）のデータ処理）
次に、感圧センサが備える押圧力検出部の構成および押圧力（外力）の検出動作について説明する。
【００６２】
まず、図１５に示すように、押圧力検出部５０は、上部および下部電極２１ａ，２２ａに、コネクタ２５を通じて電気的に接続され、感圧インク部材２３ａ，２３ｂに流れる電流値を検出することにより、感圧インク部材２３ａ，２３ｂの電気抵抗値を測定する抵抗測定部（抵抗測定手段の一例）５１と、抵抗測定部５１にて測定された電気抵抗値に基づき、タッチ入力面に付加された押圧力（Ｚ方向の外力）の大きさを算出する外力算出手段５２とを備えている。
【００６３】
外力算出手段５２は、感圧インク部材２３ａ，２３ｂにおいて付加される外力と電気抵抗値との関係を示す「外力−抵抗特性（以降、「Ｆ−Ｒ特性」とする）」の情報（後述するＦ−Ｒ特性規格化情報）を保持する記憶部５３と、この記憶部５３に保持されているＦ−Ｒ特性の情報に基づいて、抵抗測定部５１より入力された電気抵抗値から外力の大きさを算出する演算部５４とを備えている。なお、演算部５４にて算出された外力の大きさの情報は、図示しない出力手段によりタッチパネル１０の制御部などに入力され、タッチパネル１０の画面の表示制御などが行われる。
【００６４】
次に、感圧センサのＦ−Ｒ特性を測定するための手順について具体的に説明する。
【００６５】
まず、図１６に示すような構成の感圧センサ１２０のサンプルを例えば５台準備する。感圧センサ１２０は、上述した第１実施形態の感圧センサ２０とは、感圧インク部材２３ａ，２３ｂの平面配置が異なる構成を有しているものの、その他の構成については感圧センサ２０と基本的に同様な構成を有している。
【００６６】
具体的には、図１６に示すように、感圧センサ１２０において、枠形状の上部電極２１ａにおける長辺側の対向２辺上に、均等な間隔にてそれぞれ５個（合計１０個）の感圧インク部材２３ａが配置されている。なお、下部電極についても上部電極２１ａと同様な配置構成とされている。
【００６７】
このような感圧センサ１２０のサンプルを５台準備し、パネル面の中央位置Ｐ１にて、打鍵試験機にて打鍵試験を行い、付加外力と電気抵抗値との関係のデータを測定する。打鍵試験機の先端（外力付加部分）にはスタイラスを取り付け、０ｇｆから４００ｇｆまで５０ｇｆ刻みで付加外力を変化させ、各外力が付加された際の感圧センサ１２０の電気抵抗値を抵抗測定部５１にて測定する。５台の感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性のデータを図１７のグラフに示す。
【００６８】
図１７に示すそれぞれの感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性のグラフでは、横軸に付加外力Ｆ（ｇｆ）を示し、縦軸に電気抵抗値Ｒ（Ω）を示している。図１７に示すグラフから明らかなように、各サンプル間にて、Ｆ−Ｒ特性のバラツキ（個体間のバラツキ）が存在していることがわかる。
【００６９】
次に、それぞれの感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性の個体間のバラツキを抑制するためのデータ処理を行う。すなわち、Ｆ−Ｒ特性の個体間におけるバラツキがデータ上目立たなくするためのデータ処理を行う。
【００７０】
具体的には、感圧センサ１２０の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時（例えば、外力４００ｇｆ付加時）における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ（例えば、外力５０ｇｆから３５０ｇｆまでの５０ｇｆ刻みの外力）付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて（すなわち、図１７のグラフに示すデータを用いて）、数３に基づきＦ−Ｒ特性を規格化する。すなわち、付加外力Ｆ＝Ｆ０（ゼロ）の場合の電気抵抗値Ｒが０と、付加外力Ｆ＝Ｆｍａｘの場合の電気抵抗値Ｒが１と表されるように、Ｆ−Ｒ特性の規格化のためのデータ処理を行う。
（数３）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【００７１】
この数３を用いて規格化された各サンプルについてのＦ−Ｒ特性（Ｆ−Ｒ特性の規格化情報）Ｓ（ＦＸ）を、図１８のグラフに示す。図１８のグラフでは、横軸に付加外力（ｇｆ）を示し、縦軸に規格化された値（０〜１）を示す。
【００７２】
図１８に示すように、規格化前のＦ−Ｒ特性に比べて、規格化後のＦ−Ｒ特性Ｓ（ＦＸ）では、５個のサンプル間のバラツキが明らかに抑制されていることがわかる。
【００７３】
次に、このようにしてデータ処理された個々の感圧センサ１２０のＦ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を、押圧力検出部５０の記憶部５３に保存させる。
【００７４】
感圧センサ１２０にて、パネル面に対して実際に外力が付加された場合には、感圧インク部材の電気抵抗値を抵抗測定部５１にて測定し、演算部５４にて、記憶部５３に保存されているＦ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づいて、測定された電気抵抗値から付加された外力を算出する。
【００７５】
このようにＦ−Ｒ特性が数３にて規格化するためのデータ処理が行われ、Ｆ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づいて、電気抵抗値から付加外力の算出が行われることにより、感圧センサ１２０の個体間におけるＦ−Ｒ特性のバラツキを抑制することができる。特にこのような規格化のためのデータ処理は、電気抵抗値と付加外力との関係を補正等するものではなく、データの見え方を変えるデータ処理であるため、測定された電気抵抗値と付加外力との関係を保持したまま、データ処理を行うことができる。したがって、製品間の外力の測定精度のバラツキが抑制され、安定した測定精度を有する感圧センサを提供することができる。
【００７６】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサについて説明する。
【００７７】
図１９は感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置を示す図、図２０は感圧センサの分解図、図２１は図１９のＡ３−Ａ３断面図、図２２および図２３は感圧センサ近傍の拡大図である。
【００７８】
図１９〜図２１に示すように、感圧センサ２２０は、上部フィルム２２１および下部フィルム２２２を備えている。上部フィルム２２１の下部フィルム２２２側の面には、上部電極２２１ａが枠状に配置されている。下部フィルム２２２の上部フィルム２２１側の面には、下部電極２２２ａが上部電極２２１ａと対向するように枠状に配置されている。
【００７９】
上部フィルム２２１には、上部電極２２１ａを覆うように枠状の上部感圧インク部材２２３ａが配置されている。下部フィルム２２２の場合も同様に、下部フィルム２２２には、下部電極２２２ａを覆いかつ上部感圧インク部材２２３ａと対向するように枠状の下部感圧インク部材２２３ｂが配置されている。
【００８０】
すなわち、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサ２２０は、上部フィルム２２１の上に形成される上部電極２２１ａと、上部電極２２１ａに対向して下部フィルム２２２の上に形成される下部電極２２２ａと、上部電極２２１ａを覆う上部感圧インク部材２２３ａと、上部感圧インク部材２２３ａと対向するようにして下部電極２２２ａを覆う下部感圧インク部材２２３ｂとを有している。
【００８１】
上部フィルム２２１と下部フィルム２２２との対向領域であって、感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂの周縁部に接着部材２３０が配置されている。接着部材２３０は、例えば、弾性を有する粘着性接着剤や両面粘着材であっても良いし、引張り力を発揮する状態に設定されているゴム、引っ張りコイルばね、板ばね等の各種の弾性部材であっても良い。このように弾性を有する接着部材２３０が用いられるような場合には、接着部材２３０は、自由状態ではその厚みが、一対の電極２２１a、２２２aと感圧インク部材２２３a、２２３ｂの合計の厚みより薄くなるように構成されていることが好ましい。このように構成すると、配置された接着部材２３０には当初の厚みを保持しようとする力が働き、この力が上部フィルム２２１と下部フィルム２２２とを互いに近接させる方向に作用する。こうして、上部フィルム２２１と下部フィルム２２２との間の距離を狭め、感圧インク部材２３の無加圧な状態における厚みを小さくすることで、結果的に感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂに初期荷重を付与することができる。その結果、初期の不安定な検出値が自動的に排除され、感圧センサが軽荷重の押圧力を検出する場合であっても、押圧力の検出精度を向上させることができる。
【００８２】
なお、接着部材２３０として弾性を有する部材が用いられるような場合に代えて、非弾性の部材が用いられるような場合であっても良い。このような場合にあっては、接着部材２３０は、例えば、一対の電極２２１a、２２２aと感圧インク部材２２３a、２２３ｂの合計の厚みより薄くした非弾性のスペーサである。上部フィルム２２１または下部フィルム２２２の変形が許容される場合には、上部フィルム２２１または下部フィルム２２２を通じて、初期荷重が付与された感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂがさらに圧縮されて押圧力を検出することができる。
【００８３】
図２２に示すように、さらに、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサ２２０は下部フィルム２２２の外面にバンプ２２４ａを配置してもよい。このようにバンプ２２４ａを配置することによって、感圧センサ２２０に外部からの荷重が加わったとき、バンプ２２４ａが下部感圧インク部材２２３ｂを下方から支持し、当該荷重を集中して下部感圧インク部材２２３ｂに伝達させることができる。さらに、バンプ２２４ａは、感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂが配置されている位置の裏面側（直下）に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、図２３に示すように上部感圧インク部材２２３ａと下部感圧インク部材２２３ｂとを互いに確実に押し付けることができ、感圧センサ２２０の圧力の測定精度を向上させることができる。
【００８４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかる感圧センサについて説明する。図２４は感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置図、図２５は感圧センサの分解図、図２６は図２４におけるＡ４−Ａ４断面図である。
【００８５】
本第３実施形態にかかる感圧センサ３２０の基本的な構成は、上記第２実施形態にかかる感圧センサ２２０と同じであるので、本第３実施形態において特徴部分であるバンプの形成位置についてのみ以下で説明する。
【００８６】
図２４〜図２６に示すように、感圧センサ３２０において、下部フィルム３２２と下部電極３２２ｂとの間にバンプ３２４ａが配置されている。バンプ３２４ａは、その設置面積が電極３２２ａの設置面積以下になるよう形成されている。
【００８７】
上部フィルム３２１および下部フィルム３２２の対向領域に感圧インク部材３２３およびバンプ３２４ａが配置されている。そのため、感圧センサ３２０を製造する際には、下部フィルム３２２上に、例えば印刷工程を用いて、バンプ３２４ａ、下部電極３２２ａ、下部感圧インク部材３２３ｂを順に配置する。すなわち、一連の工程で感圧センサ３２０の片側の基板部分が形成されるので、下部フィルム３２２上のバンプ３２４ａ、下部電極３２２ａ、下部感圧インク部材３２３ｂの各層の位置ずれも生じ難い。また、感圧センサ３２０のフィルムの外面にバンプを別途形成する必要がなくなって製造工程が簡略化される。したがって、バンプ３２４ａを備えた感圧センサ３２０の生産性を向上させることができる。
【００８８】
さらに、このように構成することによって、感圧センサ３２３に外部からの荷重が加わったとき、バンプ３２４ａが下部感圧インク部材３２３ｂを下方から支持し、当該荷重を集中して下部感圧インク部材３２３ｂに伝達される（図２７参照）。その結果、上部感圧インク部材３２３ａと下部感圧インク部材３２３ｂとが互いに確実に押し付けられて、感圧センサ３２０の押圧力の測定精度を向上させることができる。また、下部フィルム３２２の外面にバンプ３２４ａが露出しないので、バンプ３２４ａが外部部材と擦れ合うことで圧力検出ユニット３２０から剥がれてしまうこともない。
【００８９】
上記第３実施形態では、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２の厚みは同じであるが、上部フィルム３２１の厚みと下部フィルム３２２の厚みとを異ならせてもよい。図２８に示す変形例では、下部フィルム３２２の厚みを上部フィルム３２１の厚みより薄く設定している。このようにすることで、厚みの薄い下部フィルム３２２は上部フィルム３２１より変形されやすくなり、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２の間に配置されるバンプ３２４ａが下部に凸状に出っ張った感圧センサ３２０Ａが形成され易くなる。感圧センサ３２０Ａの下部フィルム３２２の側の形状を凸状にすると、感圧センサ３２０と外部部材である枠上部分２ｂとの接触面積が小さくなり、枠上部分２ｂからの荷重が感圧センサ３２０Ａの感圧インク部材３２３ｂに集中して伝達される。その結果、感圧センサ３２０Ａの押圧力の測定精度を向上させることができる。
【００９０】
また、上記第３実施形態では、バンプ３２４ａを下部フィルム３２２と下部感圧インク部材３２３ｂとの間にのみ配置した例について説明したが、このような場合に代えて、バンプ３２４ａを上部フィルム２１と上部感圧インク部材２３aとの間に配置してもよい。また、図２９に示す変形例にかかる感圧センサ３２０Ｂのように、上部フィルム３２１と上部感圧インク部材３２３ａとの間および下部フィルム３２２と下部感圧インク部材３２３ｂとの間の両方にバンプ３２４ａを配置してもよい。バンプ３２４ａを感圧インク部材３２３の上下の両方に配置すると、上下のバンプ３２４ａによって感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂがより確実に押圧される。したがって、バンプ３２４ａを感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂの上下何れかにのみ配置した場合に比べて、感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂの測定精度は向上することとなる。
【００９１】
また、上記第３実施形態では、枠状に配置された電極３２１ａ，３２２ａに対して、感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂも枠状に配置された例について説明したが、このような場合に代えて、枠状に配置された電極３２１ａ，３２２ａに対して、感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂを点在させて配置してもよい。
【００９２】
また、上記第３実施形態では、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２との間に接着部材３３０を配置して感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂに対して初期荷重を付与したが、このような場合についてのみ限定されるものではない。例えば、図３０に示す変形例にかかる感圧センサ３２０Ｃのように、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２とを一対の電極３２１ａ，３２２ａと感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂとが接する状態に融着して、感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂに対して初期荷重を付与するようにしてもよい。
【００９３】
（第４実施形態）
上記第１から第３実施形態では、感圧センサにおいてＦ−Ｒ特性の規格化情報に基づいて、感圧センサの個体間におけるＦ−Ｒ特性のバラツキを抑制する具体的な構成および方法について説明したが、このような本発明の考え方は、感圧センサ以外のセンサにも適用することができる。すなわち、外部入力を受けることでその電気的特性が変化するようなセンサ部材を有するようなセンサに対して、本発明の考え方を適用できる。このような外部入力としては、外力の他に、例えば、光、音、熱などがあり、また、電気的特性としては、抵抗の他に、例えば電圧（分圧）、電流、静電容量などがある。このような本発明の考え方を、外部入力を検出するセンサに適用する場合について、その概念について以下に説明する。
【００９４】
まず、本第４実施形態にかかるセンサの一例としてセンサ４２０の主要な構成を示すブロック図を図３１に示す。図３１に示すように、センサ４２０は、光、音、熱などの外部入力を受けることで、例えば、電圧、電流、静電容量など、その電気的特性が変化するセンサ部材４２３と、センサ部材４２３に入力（付加）された外部入力を検出する外部入力検出部４５０とを備えている。外部入力検出部４５０は、センサ部材４２３の電気的特性値を測定する電気的特性測定手段４５１と、電気的特性測定手段４５１にて測定された電気的特性値に基づいて、センサ４２０に入力された外部入力の大きさを算出する外部入力算出手段４５２とを備えている。なお、電気的特性測定手段４５１および外部入力算出手段４５２は、電気回路として構成されている。
【００９５】
外部入力算出手段４５２は、センサ部材４２３に入力される外部入力と電気的特性値との関係を示す「外部入力−電気的特性（以降、「Ｙ−Ｃ特性」とする。）」の情報（Ｙ−Ｃ特性規格化情報）を保持する記憶部４５３と、この記憶部４５３に保持されているＹ−Ｃ特性の情報に基づいて、電気的特性測定手段４５１より入力された電気的特性値から外部入力の大きさを算出する演算部４５４とを備えている。
【００９６】
次に、センサ４２０のＹ−Ｃ特性を測定するための手順について説明する。
【００９７】
まず、このような構成のセンサ４２０のサンプル（製品）を複数台、例えば、３台（サンプル４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ）準備し、それぞれのセンサ４２０に対して、外部入力を付加して、付加された外部入力と電気的特性値との関係のデータを取得する。例えば、外部入力として、０から設定最大値までの範囲の外部入力をセンサ４２０に対して付加して、各外部入力が付加された際のセンサ部材５２３の電気的特性値を電気的特性測定手段４５１にて測定する。３台のセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性のデータを図３２のグラフに示す。
【００９８】
図３２に示すそれぞれのセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性のグラフでは、横軸に付加された外部入力Ｙを示し、縦軸に電気的特性値Ｃを示している。図３２に示すグラフからも明らかなように、各サンプル間にて、Ｙ−Ｃ特性のバラツキが存在していることがわかる。このバラツキは、センサ４２０ａ〜ｃの製品個体間のバラツキである。
【００９９】
次に、それぞれのセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性の個体間のバラツキを抑制するためのデータ処理を行う。
【０１００】
具体的には、センサ４２０の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的特性値Ｃ（ＹＸ）とを用いて（すなわち、図３２のグラフに示すデータを用いて）、数４に基づきＹ−Ｃ特性を規格化する。すなわち、付加された外部入力Ｙ＝Ｙ０（ゼロ）の場合の電気的特性値Ｃが０と表され、付加された外部入力Ｙ＝Ｙｍａｘの場合の電気的特性値Ｔが１と表されるように、Ｙ−Ｃ特性の規格化のためのデータ処理を行う。
（数４）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【０１０１】
この数４を用いて規格化された各サンプルについてのＹ−Ｃ特性（Ｙ−Ｃ特性の規格化情報）Ｓ（ＹＸ）を、図３３のグラフに示す。図３３のグラフでは、横軸に付加された外部入力Ｙを示し、縦軸に規格化された値Ｓ（電気的特性値Ｃの規格化値）を示す。
【０１０２】
図３３に示すように、規格化前のＹ−Ｃ特性に比べて、規格化後のＹ−Ｃ特性Ｓ（ＹＸ）では、３個のサンプル４２０ａ〜ｃ間のバラツキを抑制することができる。
【０１０３】
次に、このようにしてデータ処理された個々のセンサ４２０ａ〜ｃのＹ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を、外部入力検出部４５０の記憶部４５３に保存させる。
【０１０４】
センサ４２０において、実際に外部入力が付加された場合には、センサ部材４２３の電気的特性値を電気的特性測定手段４５１にて測定し、演算部４５４にて、記憶部４５３に保存されているＹ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づいて、測定された電気的特性値から付加された外部入力を算出する。
【０１０５】
このようにＹ−Ｃ特性を規格化するためのデータ処理が数４を用いて行われ、Ｙ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づいて、電気的特性値から付加された外部入力の算出が行われることにより、センサ４２０ａ〜ｃの個体間におけるＹ−Ｃ特性のバラツキを抑制することができる。特にこのような規格化のためのデータ処理は、電気的特性値と付加された外部入力との関係を補正等するものではなく、データの見え方を変えるデータ処理であるため、測定された電気的特性値と付加された外部入力との関係を保持したまま、データ処理を行うことができる。したがって、製品間における外部入力の測定精度のバラツキが抑制され、安定した測定精度を有するセンサを提供することができる。
【０１０６】
よって、このようなセンサにおけるＹ−Ｃ特性の規格化情報に基づいて、センサの個体間におけるＹ−Ｃ特性のバラツキを抑制するという本発明の考え方は、外部入力を受けることでその電気的特性が変化するようなセンサ部材を有するようなセンサに対して、適用することができる。
【０１０７】
本発明の考え方を適用可能なセンサの例をいくつか説明する。例えば、センサ部材を圧電素子、外部入力を圧力、電気的特性の変化を電圧変化として、圧電素子に圧力を加えることで電圧が発生することを利用した圧力センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材を静電センサ（コンデンサ）、外部入力を指との接触、電気的特性の変化を静電容量値変化として、静電センサに指で触れる（指を近づける）と静電容量値が変化することを利用した接触センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材を受光素子、外部入力を光照射、電気的特性の変化を抵抗変化として、受光素子に光を照射することで抵抗値が変化することを利用した光センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材をサーミスタ、外部入力を温度、電気的特性の変化を抵抗変化として、サーミスタの温度が変化すると抵抗値が変化することを利用した温度センサに、本発明を適用することができる。
【０１０８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明にかかる感圧センサは、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部の視認性の低下を抑えることができるとともに、圧力の測定精度を向上させることができるので、タッチパネルを有する電子機器、特に携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器に有用である。また、本発明にかかるセンサは、光、音、熱などの外部入力を測定するセンサにおいて、個体間の測定精度のバラツキを低減できるため、このようなセンサが用いられる様々な産業において有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 携帯電話機
２ 筐体
２Ａ 表示窓
３ 表示装置
３Ａ 表示部
４ タッチ入力デバイス
４Ａ 透明窓部分
４Ｂ 加飾領域
５ 入力キー
１０ タッチパネル
１１ 透明支持基板
１２ 加飾フィルム
１３ Ｘ軸検出用透明フィルム
１３ａ 上部透明電極
１３ｂ 引き回し回路
１４ 透明粘着層
１５ Ｙ軸検出用透明フィルム
１５ａ 下部透明電極
１５ｂ 引き回し回路
１６ 透明粘着層
１７ シールド用透明フィルム
１７ａ シールド用透明電極
１７ｂ 引き回し回路
１８ 透明粘着層
１９ ハードコートフィルム
２０ 感圧センサ
２１ 上部フィルム
２１ａ 上部電極
２２ 下部フィルム
２２ａ，２２ｂ 下部電極
２３ａ，２３ｂ 感圧インク部材
２４ 隙間保持部材
５０ 押圧力検出部
５１ 抵抗測定部
５２ 外力算出手段
５３ 記憶部
５４ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部入力を測定するセンサに関するものであり、例えば、面に加わった外力のうちの当該面に垂直な方向の外力成分を測定する感圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ある面に加わった外力（あるいは押圧力）を測定する感圧センサとして、例えば、特許文献１に記載されているような構成のセンサがある。特許文献１のセンサは、電極、感圧インク層の順に積層して形成されたプラスチックフィルム同士を、互いの感圧インク部材を向かい合わせ、表裏面に接着層を有する絶縁層を介して組み合わせたものである。また、特許文献１のセンサは、感圧インク層の表面に凹凸を設けているため、上下の感圧インク層間に一定距離の空隙が形成され、無加圧時に上下の感圧インク層が密着することを防止する構造となっている。
【０００３】
このような構造を有する特許文献１のセンサにおいては、上部フィルムに押圧力が加わったとき、上部フィルムが撓むことによって圧力が加えられている部分に対応する上部フィルムの電極が感圧インク層を介して下部フィルムの電極に接触する。これにより、両電極が導通状態となる。特許文献１のセンサは、この両電極の導通状態と、感圧インク層に加わる圧力に応じた抵抗値の変動とを検出することにより、上部フィルムに加わった圧力を測定することができる。この特許文献１のセンサを例えば車両用シートの内部に取り付けると、このシートに乗員が座っているか否かを判断することができるとともに、圧力分布から乗員の体格を判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、タッチパネルを有する電子機器、特に、携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器においては、例えば決定ボタンに代わるものとして、ディスプレイのタッチパネルに感圧センサを搭載することが求められている。感圧センサをこのような携帯型電子機器に搭載するような場合にあっては、人間の手指による比較的小さな力に反応してその表示や機能などを実行することが求められる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のセンサでは、例えば車両用シートの内部に取り付けられてシートに乗員が座っているか否かを判断するような用途に用いられるものであり、携帯型電子機器を対象とした感圧センサに適用することはできない。
【０００７】
さらに、このような感圧センサでは、物理的変形により電極間の導通を得る構造が採用されているため、製品間において外力の測定精度のバラツキが存在することが想定される。したがって、携帯型電子機器への適用を考えた場合、このような製品間の外力の測定精度のバラツキを低減することが必要となる。
【０００８】
また、このようなセンサにおける個体間の測定精度のバラツキが存在することにより生じる課題は、感圧センサだけでなく、その他、光、音、熱などの様々な外部入力を測定するセンサにおいても共通する課題である。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、製品間の外力の測定精度のバラツキを低減することができる感圧センサを提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部の視認性の低下を抑えることができる感圧センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、互いに対向配置された第１および第２の基板と、第１および第２の基板間に配置された一対の電極と、一対の電極間に配置され、第１の基板の厚み方向に加えられた外力を受けて、その電気的抵抗が変化する導電性の感圧インク部材と、一対の電極と接続され、第１の基板の厚み方向の外力を受けて一対の電極と接触した状態の感圧インク部材の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段とを備える、感圧センサを提供する。
（数１）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【００１２】
本発明の第２態様によれば、一対の電極は、第１および第２の基板の対向面の一方に配置または両方に分かれて配置されるとともに、第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置され、第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材との間に隙間を保持する隙間保持部材をさらに備え、感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って存在し、第１の基板の厚み方向に外力が付加されることにより、第１および第２の基板間の距離が減少したとき、一対の電極と接触して両者を導通させる、第１態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、一対の電極は、第１と第２の基板に対向配置され、感圧インク部材は、一対の電極の少なくとも一方を覆う状態で、一対の電極の間に配置され、第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材とを接する状態にする接着部材をさらに備える、第１態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、接着部材が、第１の基板と第２の基板とを引き付けて感圧インク部材に初期荷重を付与する、第３態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１５】
本発明の第５態様によれば、第１の基板の外面および第２の基板の外面の少なくとも一方に、感圧インク部材に対して荷重を集中させて伝達するバンプが備えられている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の感圧センサを提供する。
【００１６】
本発明の第６態様によれば、第１の基板と感圧インク部材との間および第２の基板と感圧インク部材の間のうち、少なくとも何れか一方に配置され、荷重を感圧インク部材に集中させて伝達するバンプが備えられている、第１態様および第３態様から第５態様のいずれか１つに記載の感圧センサを提供する。
【００１７】
本発明の第７態様によれば、第１の基板の厚みと第２基板の厚みとが異なる、第６態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１８】
本発明の第８態様によれば、バンプが、第１基板と感圧インク部材との間、および第２基板と感圧インク部材との間に配置されている、第６態様または第７態様に記載の感圧センサを提供する。
【００１９】
本発明の第９態様によれば、外部入力を受けて、その電気的特性が変化するセンサ部材と、センサ部材の電気的特性値を測定する電気回路を有する電気的特性測定手段と、電気的特性測定手段により測定された、センサ部材の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的抵抗値Ｃ（ＹＸ）とを用いて、数２に基づき規格化された外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を保持し、外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づき、電気的特性測定手段により測定された電気的特性値から、センサ部材に付加された外部入力を算出する外部入力算出手段と、を備える、センサを提供する。
（数２）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、抵抗測定手段により測定された感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段が、感圧センサに備えられている。このように数１にて規格化された「外力−抵抗特性」の規格化情報Ｓ（ＦＸ）が用いられることにより、感圧センサの製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減させることができる。
【００２１】
また、一対の電極が第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置されているので、枠で囲まれた内側部分の透過率は低下しない。したがって、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部を枠の内側に配置することで、表示部の視認性の低下を抑えることができる。また、感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って点在しているので、第１の基板に対して同じ外力を加えた場合、感圧インク部材が一対の電極の両方に接触する面積のバラツキが抑えられる。したがって、外力の測定精度を向上させることができる。
【００２２】
また、このように感圧センサにおいて、製品間における「外力−抵抗特性」の見かけ上のバラツキを低減させるような構成は、外部入力を受けてセンサ部材の電気的特性の変化を伴うような構成のセンサにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスを搭載する携帯電話機の斜視図
【図２】図１のＡ１−Ａ１断面図
【図３】タッチ入力デバイスの斜視図
【図４】Ｘ軸検出用透明フィルムの平面図
【図５】Ｙ軸検出用透明フィルムの平面図
【図６】シールド用透明フィルムの平面図
【図７】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの平面図
【図８】図７のＡ２−Ａ２断面図
【図９】図７に示す感圧センサの分解斜視図
【図１０】隙間保持部材の断面図
【図１１】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第１変形例を示す断面図
【図１２】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第２変形例を示す断面図
【図１３】タッチ入力デバイスが備える感圧センサの第３変形例を示す断面図
【図１４】図１３の第３変形例に係る感圧センサに厚み方向の押圧力が加わった状態を示す断面図
【図１５】押圧力検出部の構成を示す模式ブロック図
【図１６】サンプルにかかる感圧センサの模式平面図
【図１７】感圧センサにおけるＦ−Ｒ特性のグラフ（５台のサンプル）
【図１８】感圧センサにおける規格化されたＦ−Ｒ特性のグラフ（５台のサンプル）
【図１９】本発明の第２実施形態にかかる感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置を示す図
【図２０】第２実施形態の感圧センサの分解図
【図２１】図１９のＡ３−Ａ３断面図
【図２２】感圧センサ近傍の拡大図
【図２３】感圧センサ近傍の拡大図
【図２４】本発明の第３実施形態にかかる感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置図
【図２５】第３実施形態の感圧センサの分解図
【図２６】図２４におけるＡ４−Ａ４断面図
【図２７】第３実施形態の感圧センサの断面図
【図２８】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図２９】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図３０】第３実施形態の変形例にかかる感圧センサの断面図
【図３１】本発明の第４実施形態にかかるセンサの構成を示す模式ブロック図
【図３２】第４実施形態のセンサにおけるＹ−Ｃ特性のグラフ
【図３３】第４実施形態のセンサにおける規格化されたＹ−Ｃ特性のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
（タッチ入力デバイスの構成）
本発明の第１の実施形態にかかる感圧センサは、タッチパネルと一体に構成されてタッチ入力デバイスを構成する。本第１実施形態においてタッチ入力デバイスは、タッチパネルでの位置検出に加えて感圧センサによって押圧力の強さを検出することができるものである。本第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスは、例えば、タッチパネルを有する電子機器、特に携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器のディスプレイのタッチ入力デバイスとして好適に機能する。ここでは、本タッチ入力デバイスが携帯型電子機器の一例である携帯電話機に搭載される例を説明する。
【００２６】
図１は、本第１実施形態にかかるタッチ入力デバイスを搭載する携帯電話機の斜視図であり、図２は、図１のＡ１−Ａ１断面図である。図３は、タッチ入力デバイスの斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、携帯電話機１は、前面に表示窓２Ａが形成された合成樹脂製の筐体２と、液晶や有機ＥＬなどの表示部３Ａを有し、筐体２内に内蔵された表示装置３と、表示窓２Ａに嵌め込まれたタッチ入力デバイス４と、筐体２の前面に配置された複数の入力キー５とを備えている。
【００２８】
筐体２の表示窓２Ａは、タッチ入力デバイス４の嵌め込みを許容するため、段差を有するように形成されている。図２に示すように、表示窓２Ａの底面には、表示装置３の表示部３Ａが視認できるように開口部２ａが形成されている。タッチ入力デバイス４は、開口部２ａの周囲の枠状部分２ｂ上に配置されて、開口部２ａを塞ぐ。
【００２９】
なお、表示窓２Ａの形状や大きさは、タッチ入力デバイス４の形状や大きさに応じて種々の変更が可能である。表示窓２Ａの段差は、タッチ入力デバイス４の厚みなどに応じて種々の変更が可能である。表示窓２Ａの開口部２ａの形状や大きさは、表示部３Ａの形状や大きさなどに応じて種々の変更が可能である。ここでは、表示窓２Ａ、開口部２ａ、表示部３Ａ、及びタッチ入力デバイス４の形状を矩形とし、表示窓２Ａの段差を筐体２の表面とタッチ入力デバイス４の表面との高さが同じになるように設定している。
【００３０】
タッチ入力デバイス４は、図３に示すように、透明窓部分４Ａと、透明窓部分４Ａの周囲に配置された枠状の加飾領域４Ｂとを有している。タッチ入力デバイス４が携帯電話機の筐体２の表示窓２Ａに配置された場合には、透明窓部分４Ａから表示装置３の表示部３Ａを視認することができる。
【００３１】
また、タッチ入力デバイス４は、タッチ入力デバイス４の入力面に対するタッチ操作に基づいて、その操作位置となる平面座標（ＸＹ座標）を検出するタッチパネル１０と、入力面と直交する方向（Ｚ方向）に加えられた押圧力の強さを検出する感圧センサ２０とを備えている。
【００３２】
まず、タッチパネル１０の構成について説明する。
タッチパネル１０は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルである。ここでは、タッチパネル１０として静電容量方式のタッチパネルを用いる例を説明する。図２に示すように、タッチパネル１０は、入力面となる透明支持基板１１と、加飾フィルム１２と、Ｘ軸検出用透明フィルム１３と、透明粘着層１４と、Ｙ軸検出用透明フィルム１５、透明粘着層１６と、シールド用透明フィルム１７と、透明粘着層１８と、ハードコートフィルム１９とを順に積層して構成されている。
【００３３】
透明支持基板１１は、透視性、剛性、及び加工性に優れた材料、例えば、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などで構成されている。透明支持基板１１の下面には、透明粘着剤（図示せず）により、加飾フィルム１２が貼着されている。
【００３４】
加飾フィルム１２は、透明フィルムの周囲表面に枠状にインクを塗布することにより形成されている。タッチ入力デバイス４の加飾領域４Ｂは、前記インクを塗布した部分である加飾部１２ａにより形成され、加飾部１２ａが設けられていない部分１２ｂがタッチ入力デバイス４の透明窓部分４Ａとなる。
【００３５】
加飾部１２ａを構成するインクとしては、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料又は染料を着色剤として含有する着色インクを用いるとよい。また、加飾部１２ａは、塗布に代えて印刷により形成されてもよい。印刷により加飾部１２ａを形成する場合、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの通常の印刷法を利用することができる。
【００３６】
加飾フィルム１２の下面には、透明粘着剤（図示せず）により、Ｘ軸検出用透明フィルム１３が貼着されている。Ｘ軸検出用透明フィルム１３の下面には、例えば、図４に示すように一方向にストライプ状に配置された上部透明電極１３ａと、バスバーや引き回し線等の外部と通電するための所定のパターンの引き回し回路１３ｂとが形成されている。また、Ｘ軸検出用透明フィルム１３の下面には、上部透明電極１３ａと引き回し回路１３ｂとを被覆するように透明粘着層１４が配置され、当該透明粘着層１４によりＹ軸検出用透明フィルム１５が貼着されている。透明粘着層１４は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３７】
Ｙ軸検出用透明フィルム１５の下面には、図５に示すように上部透明電極１３ａ（図４参照）と交差（例えば直交）する方向にストライプ状に配置された下部透明電極１５ａと、バスバーや引き回し線等の外部と通電するための所定のパターンの引き回し回路１５ｂとが形成されている。また、Ｙ軸検出用透明フィルム１５の下面には、下部透明電極１５ａと引き回し回路１５ｂとを被覆するように透明粘着層１６が配置され、当該透明粘着層１６によりシールド用透明フィルム１７が貼着されている。透明粘着層１６は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３８】
シールド用透明フィルム１７の下面には、図６に示すように、矩形のシールド用透明電極１７ａと、筐体２（グランド）に接続するための所定のパターンの引き回し回路１７ｂが形成されている。シールド用透明電極１７ａは、表示装置３の表示部３Ａよりも大きく形成され、タッチ入力デバイス４の厚み方向から見たときに表示部３Ａを包含できる位置に配置されている。これにより、シールド用透明電極１７ａは、表示装置３から発生する妨害電磁波（交流のノイズ）を遮蔽する、いわゆる電磁シールドの役割を果たす。また、シールド用透明フィルム１７の下面には、シールド用透明電極１７ａと引き回し回路１７ｂとを被覆するように透明粘着層１８が配置され、当該透明粘着層１８によりハードコートフィルム１９が貼着されている。透明粘着層１８は、例えば、糊、接着剤、又は両面粘着テープである。
【００３９】
Ｘ軸検出用透明フィルム１３とＹ軸検出用透明フィルム１５とシールド用透明フィルム１７とは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などで構成されている。ハードコートフィルム１９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリイミドなどで構成されている。
【００４０】
各透明電極１３ａ，１５ａ，１７ａと各引き回し回路１３ｂ，１５ｂ，１７ｂとは、透明導電膜より構成されている。透明導電膜の材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくはＩＴＯ等の金属酸化物や導電性ポリマーの薄膜が挙げられる。各透明電極１３ａ，１５ａ，１７ａと各引き回し回路１３ｂ，１５ｂ，１７ｂの形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法、ロールコーター法などを用いて各透明フィルム１３，１５，１７の全面に導電性被膜を形成した後、不要な部分をエッチング除去する方法がある。このエッチングは、電極として残したい部分にフォトリソ法やスクリーン法などによりレジストを形成した後、塩酸などのエッチング液に浸漬することにより行うことができる。また、エッチングは、前記レジストの形成後、エッチング液を噴射してレジストが形成されていない部分の導電性被膜を除去し、その後、溶剤に浸漬することによりレジストを膨潤又は溶解させて除去することにより行うこともできる。また、エッチングは、レーザーにより行うこともできる。
【００４１】
（感圧センサの構成）
次に、感圧センサ２０の構成について説明する。
図７は、本第１実施形態にかかる感圧センサの平面図であり、図８は、図７のＡ２−Ａ２の断面図である。図９は、図７に示す感圧センサの分解斜視図である。
【００４２】
感圧センサ２０は、タッチパネル１０のハードコートフィルム１９の下面に、例えば糊、接着剤、両面粘着テープなどの粘着層３０によって貼着されている。感圧センサ２０は、タッチパネル１０の上方から見たときに加飾部１２ａに隠蔽されるように枠状に形成されている。従って、感圧センサ２０を構成する各部材は、透明な材質で構成されることに限定されず、有色の材質で構成されていてもよい。
【００４３】
感圧センサ２０は、枠状の第２基板の一例である上部フィルム２１と、上部フィルム２１と対向配置された枠状の第１基板の一例である下部フィルム２２とを備えている。感圧センサ２０は、下部フィルム２２が表示窓２Ａの枠状部分２ｂ上に、例えば粘着剤（図示せず）により貼着されることで表示窓２Ａに取り付けられる。上部及び下部フィルム２１，２２の厚み寸法は、例えば２５μｍ〜１００μｍに設定されている。
【００４４】
上部及び下部フィルム２１，２２の材料としては、フレキシブル基板に使用可能な材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ樹脂などの汎用樹脂を挙げることができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂や、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアリル系耐熱樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂を用いることもできる。
【００４５】
上部フィルム２１の下部フィルム２２との対向面には、上部電極２１ａが枠状に配置されている。下部フィルム２２の上部フィルム２１との対向面には、下部電極２２ａが上部電極２１ａと対向するように枠状に配置されている。ここでは、上部電極２１ａと下部電極２２ａとで一対の電極が構成されている。上部及び下部電極２１ａ，２２ａの厚み寸法は、例えば、１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００４６】
上部及び下部電極２１ａ，２２ａの材質としては、金、銀、銅、若しくはニッケルなどの金属、あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを用いることができる。これらの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法などが挙げられる。また、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、銅や金などの金属箔を貼り付けて形成することもできる。さらに、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、銅などの金属をメッキしたＦＰＣの上にレジストで電極パターンを形成し、レジストで保護されていない部分の金属箔をエッチング処理することによって形成することもできる。
【００４７】
上部フィルム２１の４つのコーナー部には、上部電極２１ａを部分的に被覆するようにドット状の上部感圧インク部材２３ａが配置（すなわち点在）されている。下部フィルム２２の４つのコーナー部には、下部電極２２ａを部分的に被覆し且つ上部感圧インク部材２３ａと対向するようにドット状の下部感圧インク部材２３ｂが配置（すなわち点在）されている。上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの厚み寸法（上部フィルム２１又は下部フィルム２２からの高さ）は、上部又は下部電極２１ａ，２２ａの厚み寸法よりも大きく、例えば１５μｍ〜３５μｍに設定されている。
【００４８】
上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを構成する組成物は、外力に応じて電気抵抗値などの電気特性が変化する素材で構成されている。このような組成物としては、例えば、英国のＰｅｒａｔｅｃｈ社から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル現象複合材料を用いることができる。上部感圧インク部材２３ａ，下部感圧インク部材２３ｂは、塗布により上部フィルム２１，下部フィルム２２に配置することができる。上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法を用いることができる。
【００４９】
上部フィルム２１と下部フィルム２２との対向領域には、枠状の隙間保持部材２４が配置されている。隙間保持部材２４は、粘着性を有して上部フィルム２１と下部フィルム２２とを接着するとともに、上部感圧インク部材２３ａと下部感圧インク部材２３ｂとの隙間を保持するための絶縁性部材である。隙間保持部材２４は、例えば、図１０に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの芯材２４Ａの両面にアクリル系の接着糊などの粘着剤２４Ｂを形成した両面粘着テープである。隙間保持部材２４の厚みは、例えば、５０〜１００μｍに設定されている。
【００５０】
隙間保持部材２４の４つのコーナー部には、図９に示すように、それぞれ貫通穴２４ａが設けられている。各貫通穴２４ａは、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂよりも幅（あるいは内径）が大きく形成されている。例えば、貫通穴２４ａの幅は３ｍｍであり、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの幅は２ｍｍであり、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの幅は１ｍｍである。これにより、隙間保持部材２４と感圧インク部材２３ａ，２３ｂとが接触しないようになっている。また、隙間保持部材２４は、貫通穴２４ａ以外の部分で上部及び下部電極２１ａ，２２ａの間に介在して配置されているので、各貫通穴２４ａに対応する部分以外で両電極２１ａ，２２ａが通電することを防止できる。
【００５１】
また、上部及び下部電極２１ａ，２２ａは、コネクタ２５に接続されている。コネクタ２５は、携帯電話機１に内蔵された押圧力検出部（図示せず）に接続されている。
【００５２】
このような構成の感圧センサ２０は、通常時（無加圧時）は、隙間保持部材２４によって、上部感圧インク部材２３ａと下部感圧インク部材２３ｂとが互いに接触しない状態となっている。この状態で、感圧センサ２０上に設けられたタッチパネル１０のタッチ入力面に、押圧力（すなわち、Ｚ方向の外力）が加えられた場合、この押圧力により、上部又は下部フィルム２１，２２が撓むなどして変形し、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂが互いに接触する。これにより、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間に電流が流れる。この電流の大きさを押圧力検出部にて検出することにより、タッチ入力デバイス４への入力面への押圧力を検出することができる。
【００５３】
また、タッチ入力デバイス４へのタッチ入力面への押圧力が大きくなると、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂに加えられる外力が増大することにより、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの電気抵抗値が小さくなる。これにより、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間に流れる電流が増大する。この電流の変化を検出することによって、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂに加えられる外力の大きさを検出することができ、タッチ入力デバイス４へのタッチ入力面への押圧力を検出することができる。なお、本第１実施形態では、感圧センサ２０と押圧力検出部とを合わせて、タッチ入力面への押圧力を検出する感圧センサ（あるいは感圧センサを用いた外力検出装置）が構成されている。
【００５４】
本第１実施形態にかかる感圧センサによれば、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが枠状に配置されているので、当該枠で囲まれた内側部分の透過率は低下しない。従って、タッチパネル１０を有する携帯電話機１に搭載されても表示装置３の表示部３Ａを枠の内側に配置することで、表示部３Ａの視認性の低下を抑えることができる。また、感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、上部及び下部フィルム２１，２２の各コーナー部に点在しているので、上部フィルム２１に対して同じ押圧力を加えた場合、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂが、上部又は下部電極２１ａ，２２ａの両方に接触する面積のバラツキを抑えることができる。従って、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明は上述のような構成についてのみに限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、本第１実施形態では、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの両方を上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂで被覆するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、上部電極２１ａを上部感圧インク部材２３ａで被覆する一方、下部電極２２ａを下部感圧インク部材２３ｂで被覆しないようにしてもよい。すなわち、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの少なくともいずれか一方を感圧インク部材で被覆するようにすればよい。この場合、上部電極２１ａと下部電極２２ａとの間には、１つの感圧インク部材しか配置されないことになるので、２つの感圧インク部材を配置するときよりも圧力の測定精度が高くなる。なお、本第１実施形態のように、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの両方を上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂで被覆するようにした場合には、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが貫通穴２４ａの空間内で露出する部分を少なくすることができる。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの腐食などの不具合を抑えることができる。
【００５６】
また、本第１実施形態では、隙間保持部材２４の各貫通穴２４ａの幅を、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの幅よりも大きく形成したが、図１２に示すように、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂよりも小さく形成してもよい。すなわち、隙間保持部材２４が上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂの周囲に隙間無く接触するように構成してもよい。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａが上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂ又は隙間保持部材２４のいずれにも覆われていない部分をなくすることができる。すなわち、貫通穴２４ａの空間内に上部及び下部電極２１ａ，２２ａが露出することを防ぐことができる。これにより、上部及び下部電極２１ａ，２２ａの腐食などの不具合をなくすことができる。
【００５７】
また、図１３に示すように、下部フィルム２２の下部電極２２ａが設けられていない側の面（裏面）に、支持部材としてバンプ２６を積層配置してもよい。ここで、バンプ２６の高さ寸法は、例えば５０μｍ〜２００μｍ（下部フィルム２２にバンプを接着するための接着層が存在する場合は、接着層の厚みを含む。）である。これにより、図１４に示すように、感圧センサ２０に厚み方向の押圧力が加わったとき、下部フィルム２２の感圧インク部材２３ｂの部分を下方から支持し、加わった押圧力を分散させることなく、下部フィルム２２の変形に利用される力として確実に伝達することができる。これにより、圧力の測定精度を向上させることができる。また、バンプ２６は、感圧インク部材が設けられている位置の裏面側（直下）に配置されていることが好ましい。これにより、上部及び下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを互いに、より確実に接触させることができ、圧力の測定精度をより向上させることができる。なお、図１４に示すように、隙間保持部材２４と上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂとが接触していない方が、下部フィルム２２が変形しやすく、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００５８】
なお、支持部材は、バンプ２６に限定されるものではなく、圧力による変形が少ない部材であればよい。また、バンプ２６のような半球形状の部材の方が、押圧力を伝達するのに効果的である。また、前記では、下部フィルム２２の裏面に支持部材を設けたが、上部フィルム２１の裏面（上面）に設けられてもよい。
【００５９】
また、本第１実施形態では、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂを第１又は下部フィルム２１，２２の各コーナー部に配置したが、本発明はこれに限定されない。上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、上部又は下部フィルム２１，２２の縁部に沿って点在するように配置されていればよい。好ましくは、上部又は下部感圧インク部材２３ａ，２３ｂは、左右対象で且つ等間隔に配置するものとする。
【００６０】
また、本第１実施形態では、加飾フィルム１２を備えるようにしたが、加飾フィルム１２を備えなくてもよい。
【００６１】
（外力−抵抗特性（Ｆ−Ｒ特性）のデータ処理）
次に、感圧センサが備える押圧力検出部の構成および押圧力（外力）の検出動作について説明する。
【００６２】
まず、図１５に示すように、押圧力検出部５０は、上部および下部電極２１ａ，２２ａに、コネクタ２５を通じて電気的に接続され、感圧インク部材２３ａ，２３ｂに流れる電流値を検出することにより、感圧インク部材２３ａ，２３ｂの電気抵抗値を測定する抵抗測定部（抵抗測定手段の一例）５１と、抵抗測定部５１にて測定された電気抵抗値に基づき、タッチ入力面に付加された押圧力（Ｚ方向の外力）の大きさを算出する外力算出手段５２とを備えている。
【００６３】
外力算出手段５２は、感圧インク部材２３ａ，２３ｂにおいて付加される外力と電気抵抗値との関係を示す「外力−抵抗特性（以降、「Ｆ−Ｒ特性」とする）」の情報（後述するＦ−Ｒ特性規格化情報）を保持する記憶部５３と、この記憶部５３に保持されているＦ−Ｒ特性の情報に基づいて、抵抗測定部５１より入力された電気抵抗値から外力の大きさを算出する演算部５４とを備えている。なお、演算部５４にて算出された外力の大きさの情報は、図示しない出力手段によりタッチパネル１０の制御部などに入力され、タッチパネル１０の画面の表示制御などが行われる。
【００６４】
次に、感圧センサのＦ−Ｒ特性を測定するための手順について具体的に説明する。
【００６５】
まず、図１６に示すような構成の感圧センサ１２０のサンプルを例えば５台準備する。感圧センサ１２０は、上述した第１実施形態の感圧センサ２０とは、感圧インク部材２３ａ，２３ｂの平面配置が異なる構成を有しているものの、その他の構成については感圧センサ２０と基本的に同様な構成を有している。
【００６６】
具体的には、図１６に示すように、感圧センサ１２０において、枠形状の上部電極２１ａにおける長辺側の対向２辺上に、均等な間隔にてそれぞれ５個（合計１０個）の感圧インク部材２３ａが配置されている。なお、下部電極についても上部電極２１ａと同様な配置構成とされている。
【００６７】
このような感圧センサ１２０のサンプルを５台準備し、パネル面の中央位置Ｐ１にて、打鍵試験機にて打鍵試験を行い、付加外力と電気抵抗値との関係のデータを測定する。打鍵試験機の先端（外力付加部分）にはスタイラスを取り付け、０ｇｆから４００ｇｆまで５０ｇｆ刻みで付加外力を変化させ、各外力が付加された際の感圧センサ１２０の電気抵抗値を抵抗測定部５１にて測定する。５台の感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性のデータを図１７のグラフに示す。
【００６８】
図１７に示すそれぞれの感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性のグラフでは、横軸に付加外力Ｆ（ｇｆ）を示し、縦軸に電気抵抗値Ｒ（Ω）を示している。図１７に示すグラフから明らかなように、各サンプル間にて、Ｆ−Ｒ特性のバラツキ（個体間のバラツキ）が存在していることがわかる。
【００６９】
次に、それぞれの感圧センサ１２０のサンプルにおけるＦ−Ｒ特性の個体間のバラツキを抑制するためのデータ処理を行う。すなわち、Ｆ−Ｒ特性の個体間におけるバラツキがデータ上目立たなくするためのデータ処理を行う。
【００７０】
具体的には、感圧センサ１２０の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時（例えば、外力４００ｇｆ付加時）における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ（例えば、外力５０ｇｆから３５０ｇｆまでの５０ｇｆ刻みの外力）付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて（すなわち、図１７のグラフに示すデータを用いて）、数３に基づきＦ−Ｒ特性を規格化する。すなわち、付加外力Ｆ＝Ｆ０（ゼロ）の場合の電気抵抗値Ｒが０と、付加外力Ｆ＝Ｆｍａｘの場合の電気抵抗値Ｒが１と表されるように、Ｆ−Ｒ特性の規格化のためのデータ処理を行う。
（数３）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【００７１】
この数３を用いて規格化された各サンプルについてのＦ−Ｒ特性（Ｆ−Ｒ特性の規格化情報）Ｓ（ＦＸ）を、図１８のグラフに示す。図１８のグラフでは、横軸に付加外力（ｇｆ）を示し、縦軸に規格化された値（０〜１）を示す。
【００７２】
図１８に示すように、規格化前のＦ−Ｒ特性に比べて、規格化後のＦ−Ｒ特性Ｓ（ＦＸ）では、５個のサンプル間のバラツキが明らかに抑制されていることがわかる。
【００７３】
次に、このようにしてデータ処理された個々の感圧センサ１２０のＦ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を、押圧力検出部５０の記憶部５３に保存させる。
【００７４】
感圧センサ１２０にて、パネル面に対して実際に外力が付加された場合には、感圧インク部材の電気抵抗値を抵抗測定部５１にて測定し、演算部５４にて、記憶部５３に保存されているＦ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づいて、測定された電気抵抗値から付加された外力を算出する。
【００７５】
このようにＦ−Ｒ特性が数３にて規格化するためのデータ処理が行われ、Ｆ−Ｒ特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づいて、電気抵抗値から付加外力の算出が行われることにより、感圧センサ１２０の個体間におけるＦ−Ｒ特性のバラツキを抑制することができる。特にこのような規格化のためのデータ処理は、電気抵抗値と付加外力との関係を補正等するものではなく、データの見え方を変えるデータ処理であるため、測定された電気抵抗値と付加外力との関係を保持したまま、データ処理を行うことができる。したがって、製品間の外力の測定精度のバラツキが抑制され、安定した測定精度を有する感圧センサを提供することができる。
【００７６】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサについて説明する。
【００７７】
図１９は感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置を示す図、図２０は感圧センサの分解図、図２１は図１９のＡ３−Ａ３断面図、図２２および図２３は感圧センサ近傍の拡大図である。
【００７８】
図１９〜図２１に示すように、感圧センサ２２０は、上部フィルム２２１および下部フィルム２２２を備えている。上部フィルム２２１の下部フィルム２２２側の面には、上部電極２２１ａが枠状に配置されている。下部フィルム２２２の上部フィルム２２１側の面には、下部電極２２２ａが上部電極２２１ａと対向するように枠状に配置されている。
【００７９】
上部フィルム２２１には、上部電極２２１ａを覆うように枠状の上部感圧インク部材２２３ａが配置されている。下部フィルム２２２の場合も同様に、下部フィルム２２２には、下部電極２２２ａを覆いかつ上部感圧インク部材２２３ａと対向するように枠状の下部感圧インク部材２２３ｂが配置されている。
【００８０】
すなわち、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサ２２０は、上部フィルム２２１の上に形成される上部電極２２１ａと、上部電極２２１ａに対向して下部フィルム２２２の上に形成される下部電極２２２ａと、上部電極２２１ａを覆う上部感圧インク部材２２３ａと、上部感圧インク部材２２３ａと対向するようにして下部電極２２２ａを覆う下部感圧インク部材２２３ｂとを有している。
【００８１】
上部フィルム２２１と下部フィルム２２２との対向領域であって、感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂの周縁部に接着部材２３０が配置されている。接着部材２３０は、例えば、弾性を有する粘着性接着剤や両面粘着材であっても良いし、引張り力を発揮する状態に設定されているゴム、引っ張りコイルばね、板ばね等の各種の弾性部材であっても良い。このように弾性を有する接着部材２３０が用いられるような場合には、接着部材２３０は、自由状態ではその厚みが、一対の電極２２１a、２２２aと感圧インク部材２２３a、２２３ｂの合計の厚みより薄くなるように構成されていることが好ましい。このように構成すると、配置された接着部材２３０には当初の厚みを保持しようとする力が働き、この力が上部フィルム２２１と下部フィルム２２２とを互いに近接させる方向に作用する。こうして、上部フィルム２２１と下部フィルム２２２との間の距離を狭め、感圧インク部材２３の無加圧な状態における厚みを小さくすることで、結果的に感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂに初期荷重を付与することができる。その結果、初期の不安定な検出値が自動的に排除され、感圧センサが軽荷重の押圧力を検出する場合であっても、押圧力の検出精度を向上させることができる。
【００８２】
なお、接着部材２３０として弾性を有する部材が用いられるような場合に代えて、非弾性の部材が用いられるような場合であっても良い。このような場合にあっては、接着部材２３０は、例えば、一対の電極２２１a、２２２aと感圧インク部材２２３a、２２３ｂの合計の厚みより薄くした非弾性のスペーサである。上部フィルム２２１または下部フィルム２２２の変形が許容される場合には、上部フィルム２２１または下部フィルム２２２を通じて、初期荷重が付与された感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂがさらに圧縮されて押圧力を検出することができる。
【００８３】
図２２に示すように、さらに、本発明の第２実施形態にかかる感圧センサ２２０は下部フィルム２２２の外面にバンプ２２４ａを配置してもよい。このようにバンプ２２４ａを配置することによって、感圧センサ２２０に外部からの荷重が加わったとき、バンプ２２４ａが下部感圧インク部材２２３ｂを下方から支持し、当該荷重を集中して下部感圧インク部材２２３ｂに伝達させることができる。さらに、バンプ２２４ａは、感圧インク部材２２３ａ，２２３ｂが配置されている位置の裏面側（直下）に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、図２３に示すように上部感圧インク部材２２３ａと下部感圧インク部材２２３ｂとを互いに確実に押し付けることができ、感圧センサ２２０の圧力の測定精度を向上させることができる。
【００８４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかる感圧センサについて説明する。図２４は感圧センサのタッチ入力デバイスにおける配置図、図２５は感圧センサの分解図、図２６は図２４におけるＡ４−Ａ４断面図である。
【００８５】
本第３実施形態にかかる感圧センサ３２０の基本的な構成は、上記第２実施形態にかかる感圧センサ２２０と同じであるので、本第３実施形態において特徴部分であるバンプの形成位置についてのみ以下で説明する。
【００８６】
図２４〜図２６に示すように、感圧センサ３２０において、下部フィルム３２２と下部電極３２２ｂとの間にバンプ３２４ａが配置されている。バンプ３２４ａは、その設置面積が電極３２２ａの設置面積以下になるよう形成されている。
【００８７】
上部フィルム３２１および下部フィルム３２２の対向領域に感圧インク部材３２３およびバンプ３２４ａが配置されている。そのため、感圧センサ３２０を製造する際には、下部フィルム３２２上に、例えば印刷工程を用いて、バンプ３２４ａ、下部電極３２２ａ、下部感圧インク部材３２３ｂを順に配置する。すなわち、一連の工程で感圧センサ３２０の片側の基板部分が形成されるので、下部フィルム３２２上のバンプ３２４ａ、下部電極３２２ａ、下部感圧インク部材３２３ｂの各層の位置ずれも生じ難い。また、感圧センサ３２０のフィルムの外面にバンプを別途形成する必要がなくなって製造工程が簡略化される。したがって、バンプ３２４ａを備えた感圧センサ３２０の生産性を向上させることができる。
【００８８】
さらに、このように構成することによって、感圧センサ３２３に外部からの荷重が加わったとき、バンプ３２４ａが下部感圧インク部材３２３ｂを下方から支持し、当該荷重を集中して下部感圧インク部材３２３ｂに伝達される（図２７参照）。その結果、上部感圧インク部材３２３ａと下部感圧インク部材３２３ｂとが互いに確実に押し付けられて、感圧センサ３２０の押圧力の測定精度を向上させることができる。また、下部フィルム３２２の外面にバンプ３２４ａが露出しないので、バンプ３２４ａが外部部材と擦れ合うことで圧力検出ユニット３２０から剥がれてしまうこともない。
【００８９】
上記第３実施形態では、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２の厚みは同じであるが、上部フィルム３２１の厚みと下部フィルム３２２の厚みとを異ならせてもよい。図２８に示す変形例では、下部フィルム３２２の厚みを上部フィルム３２１の厚みより薄く設定している。このようにすることで、厚みの薄い下部フィルム３２２は上部フィルム３２１より変形されやすくなり、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２の間に配置されるバンプ３２４ａが下部に凸状に出っ張った感圧センサ３２０Ａが形成され易くなる。感圧センサ３２０Ａの下部フィルム３２２の側の形状を凸状にすると、感圧センサ３２０と外部部材である枠上部分２ｂとの接触面積が小さくなり、枠上部分２ｂからの荷重が感圧センサ３２０Ａの感圧インク部材３２３ｂに集中して伝達される。その結果、感圧センサ３２０Ａの押圧力の測定精度を向上させることができる。
【００９０】
また、上記第３実施形態では、バンプ３２４ａを下部フィルム３２２と下部感圧インク部材３２３ｂとの間にのみ配置した例について説明したが、このような場合に代えて、バンプ３２４ａを上部フィルム２１と上部感圧インク部材２３aとの間に配置してもよい。また、図２９に示す変形例にかかる感圧センサ３２０Ｂのように、上部フィルム３２１と上部感圧インク部材３２３ａとの間および下部フィルム３２２と下部感圧インク部材３２３ｂとの間の両方にバンプ３２４ａを配置してもよい。バンプ３２４ａを感圧インク部材３２３の上下の両方に配置すると、上下のバンプ３２４ａによって感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂがより確実に押圧される。したがって、バンプ３２４ａを感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂの上下何れかにのみ配置した場合に比べて、感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂの測定精度は向上することとなる。
【００９１】
また、上記第３実施形態では、枠状に配置された電極３２１ａ，３２２ａに対して、感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂも枠状に配置された例について説明したが、このような場合に代えて、枠状に配置された電極３２１ａ，３２２ａに対して、感圧インク部材３２３ａ、３２３ｂを点在させて配置してもよい。
【００９２】
また、上記第３実施形態では、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２との間に接着部材３３０を配置して感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂに対して初期荷重を付与したが、このような場合についてのみ限定されるものではない。例えば、図３０に示す変形例にかかる感圧センサ３２０Ｃのように、上部フィルム３２１と下部フィルム３２２とを一対の電極３２１ａ，３２２ａと感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂとが接する状態に融着して、感圧インク部材３２３ａ，３２３ｂに対して初期荷重を付与するようにしてもよい。
【００９３】
（第４実施形態）
上記第１から第３実施形態では、感圧センサにおいてＦ−Ｒ特性の規格化情報に基づいて、感圧センサの個体間におけるＦ−Ｒ特性のバラツキを抑制する具体的な構成および方法について説明したが、このような本発明の考え方は、感圧センサ以外のセンサにも適用することができる。すなわち、外部入力を受けることでその電気的特性が変化するようなセンサ部材を有するようなセンサに対して、本発明の考え方を適用できる。このような外部入力としては、外力の他に、例えば、光、音、熱などがあり、また、電気的特性としては、抵抗の他に、例えば電圧（分圧）、電流、静電容量などがある。このような本発明の考え方を、外部入力を検出するセンサに適用する場合について、その概念について以下に説明する。
【００９４】
まず、本第４実施形態にかかるセンサの一例としてセンサ４２０の主要な構成を示すブロック図を図３１に示す。図３１に示すように、センサ４２０は、光、音、熱などの外部入力を受けることで、例えば、電圧、電流、静電容量など、その電気的特性が変化するセンサ部材４２３と、センサ部材４２３に入力（付加）された外部入力を検出する外部入力検出部４５０とを備えている。外部入力検出部４５０は、センサ部材４２３の電気的特性値を測定する電気的特性測定手段４５１と、電気的特性測定手段４５１にて測定された電気的特性値に基づいて、センサ４２０に入力された外部入力の大きさを算出する外部入力算出手段４５２とを備えている。なお、電気的特性測定手段４５１および外部入力算出手段４５２は、電気回路として構成されている。
【００９５】
外部入力算出手段４５２は、センサ部材４２３に入力される外部入力と電気的特性値との関係を示す「外部入力−電気的特性（以降、「Ｙ−Ｃ特性」とする。）」の情報（Ｙ−Ｃ特性規格化情報）を保持する記憶部４５３と、この記憶部４５３に保持されているＹ−Ｃ特性の情報に基づいて、電気的特性測定手段４５１より入力された電気的特性値から外部入力の大きさを算出する演算部４５４とを備えている。
【００９６】
次に、センサ４２０のＹ−Ｃ特性を測定するための手順について説明する。
【００９７】
まず、このような構成のセンサ４２０のサンプル（製品）を複数台、例えば、３台（サンプル４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ）準備し、それぞれのセンサ４２０に対して、外部入力を付加して、付加された外部入力と電気的特性値との関係のデータを取得する。例えば、外部入力として、０から設定最大値までの範囲の外部入力をセンサ４２０に対して付加して、各外部入力が付加された際のセンサ部材５２３の電気的特性値を電気的特性測定手段４５１にて測定する。３台のセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性のデータを図３２のグラフに示す。
【００９８】
図３２に示すそれぞれのセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性のグラフでは、横軸に付加された外部入力Ｙを示し、縦軸に電気的特性値Ｃを示している。図３２に示すグラフからも明らかなように、各サンプル間にて、Ｙ−Ｃ特性のバラツキが存在していることがわかる。このバラツキは、センサ４２０ａ〜ｃの製品個体間のバラツキである。
【００９９】
次に、それぞれのセンサ４２０ａ〜ｃのサンプルにおけるＹ−Ｃ特性の個体間のバラツキを抑制するためのデータ処理を行う。
【０１００】
具体的には、センサ４２０の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的特性値Ｃ（ＹＸ）とを用いて（すなわち、図３２のグラフに示すデータを用いて）、数４に基づきＹ−Ｃ特性を規格化する。すなわち、付加された外部入力Ｙ＝Ｙ０（ゼロ）の場合の電気的特性値Ｃが０と表され、付加された外部入力Ｙ＝Ｙｍａｘの場合の電気的特性値Ｔが１と表されるように、Ｙ−Ｃ特性の規格化のためのデータ処理を行う。
（数４）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【０１０１】
この数４を用いて規格化された各サンプルについてのＹ−Ｃ特性（Ｙ−Ｃ特性の規格化情報）Ｓ（ＹＸ）を、図３３のグラフに示す。図３３のグラフでは、横軸に付加された外部入力Ｙを示し、縦軸に規格化された値Ｓ（電気的特性値Ｃの規格化値）を示す。
【０１０２】
図３３に示すように、規格化前のＹ−Ｃ特性に比べて、規格化後のＹ−Ｃ特性Ｓ（ＹＸ）では、３個のサンプル４２０ａ〜ｃ間のバラツキを抑制することができる。
【０１０３】
次に、このようにしてデータ処理された個々のセンサ４２０ａ〜ｃのＹ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を、外部入力検出部４５０の記憶部４５３に保存させる。
【０１０４】
センサ４２０において、実際に外部入力が付加された場合には、センサ部材４２３の電気的特性値を電気的特性測定手段４５１にて測定し、演算部４５４にて、記憶部４５３に保存されているＹ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づいて、測定された電気的特性値から付加された外部入力を算出する。
【０１０５】
このようにＹ−Ｃ特性を規格化するためのデータ処理が数４を用いて行われ、Ｙ−Ｃ特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づいて、電気的特性値から付加された外部入力の算出が行われることにより、センサ４２０ａ〜ｃの個体間におけるＹ−Ｃ特性のバラツキを抑制することができる。特にこのような規格化のためのデータ処理は、電気的特性値と付加された外部入力との関係を補正等するものではなく、データの見え方を変えるデータ処理であるため、測定された電気的特性値と付加された外部入力との関係を保持したまま、データ処理を行うことができる。したがって、製品間における外部入力の測定精度のバラツキが抑制され、安定した測定精度を有するセンサを提供することができる。
【０１０６】
よって、このようなセンサにおけるＹ−Ｃ特性の規格化情報に基づいて、センサの個体間におけるＹ−Ｃ特性のバラツキを抑制するという本発明の考え方は、外部入力を受けることでその電気的特性が変化するようなセンサ部材を有するようなセンサに対して、適用することができる。
【０１０７】
本発明の考え方を適用可能なセンサの例をいくつか説明する。例えば、センサ部材を圧電素子、外部入力を圧力、電気的特性の変化を電圧変化として、圧電素子に圧力を加えることで電圧が発生することを利用した圧力センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材を静電センサ（コンデンサ）、外部入力を指との接触、電気的特性の変化を静電容量値変化として、静電センサに指で触れる（指を近づける）と静電容量値が変化することを利用した接触センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材を受光素子、外部入力を光照射、電気的特性の変化を抵抗変化として、受光素子に光を照射することで抵抗値が変化することを利用した光センサに、本発明を適用することができる。また、センサ部材をサーミスタ、外部入力を温度、電気的特性の変化を抵抗変化として、サーミスタの温度が変化すると抵抗値が変化することを利用した温度センサに、本発明を適用することができる。
【０１０８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明にかかる感圧センサは、タッチパネルを有する電子機器に搭載されても表示装置の表示部の視認性の低下を抑えることができるとともに、圧力の測定精度を向上させることができるので、タッチパネルを有する電子機器、特に携帯電話機やゲーム機などの携帯型電子機器に有用である。また、本発明にかかるセンサは、光、音、熱などの外部入力を測定するセンサにおいて、個体間の測定精度のバラツキを低減できるため、このようなセンサが用いられる様々な産業において有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 携帯電話機
２ 筐体
２Ａ 表示窓
３ 表示装置
３Ａ 表示部
４ タッチ入力デバイス
４Ａ 透明窓部分
４Ｂ 加飾領域
５ 入力キー
１０ タッチパネル
１１ 透明支持基板
１２ 加飾フィルム
１３ Ｘ軸検出用透明フィルム
１３ａ 上部透明電極
１３ｂ 引き回し回路
１４ 透明粘着層
１５ Ｙ軸検出用透明フィルム
１５ａ 下部透明電極
１５ｂ 引き回し回路
１６ 透明粘着層
１７ シールド用透明フィルム
１７ａ シールド用透明電極
１７ｂ 引き回し回路
１８ 透明粘着層
１９ ハードコートフィルム
２０ 感圧センサ
２１ 上部フィルム
２１ａ 上部電極
２２ 下部フィルム
２２ａ，２２ｂ 下部電極
２３ａ，２３ｂ 感圧インク部材
２４ 隙間保持部材
５０ 押圧力検出部
５１ 抵抗測定部
５２ 外力算出手段
５３ 記憶部
５４ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された第１および第２の基板と、
第１および第２の基板間に配置された一対の電極と、
一対の電極間に配置され、第１の基板の厚み方向に加えられた外力を受けて、その電気的抵抗が変化する導電性の感圧インク部材と、
一対の電極と接続され、第１の基板の厚み方向の外力を受けて一対の電極と接触した状態の感圧インク部材の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、
抵抗測定手段により測定された、感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段と、を備える、感圧センサ。
（数１）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【請求項２】
一対の電極は、第１および第２の基板の対向面の一方に配置または両方に分かれて配置されるとともに、第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置され、
第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材との間に隙間を保持する隙間保持部材をさらに備え、
感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って存在し、第１の基板の厚み方向に外力が付加されることにより、第１および第２の基板間の距離が減少したとき、一対の電極と接触して両者を導通させる、請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
一対の電極は、第１と第２の基板に対向配置され、
感圧インク部材は、一対の電極の少なくとも一方を覆う状態で、一対の電極の間に配置され、
第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材とを接する状態にする接着部材をさらに備える、請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項４】
接着部材が、第１の基板と第２の基板とを引き付けて感圧インク部材に初期荷重を付与する、請求項３に記載の感圧センサ。
【請求項５】
第１の基板の外面および第２の基板の外面の少なくとも一方に、感圧インク部材に対して荷重を集中させて伝達するバンプが備えられている、請求項１から３のいずれか１つに記載の感圧センサ。
【請求項６】
第１の基板と感圧インク部材との間および第２の基板と感圧インク部材の間のうち、少なくとも何れか一方に配置され、荷重を感圧インク部材に集中させて伝達するバンプが備えられている、請求項１および請求項３から５のいずれか１つに記載の感圧センサ。
【請求項７】
第１の基板の厚みと第２基板の厚みとが異なる、請求項６に記載の感圧センサ。
【請求項８】
バンプが、第１基板と感圧インク部材との間、および第２基板と感圧インク部材との間に配置されている、請求項６または７に記載の感圧センサ。
【請求項９】
外部入力を受けて、その電気的特性が変化するセンサ部材と、
センサ部材の電気的特性値を測定する電気回路を有する電気的特性測定手段と、
電気的特性測定手段により測定された、センサ部材の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的抵抗値Ｃ（ＹＸ）とを用いて、数２に基づき規格化された外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を保持し、外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づき、電気的特性測定手段により測定された電気的特性値から、センサ部材に付加された外部入力を算出する外部入力算出手段と、を備える、センサ。
（数２）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【請求項１】
互いに対向配置された第１および第２の基板と、
第１および第２の基板間に配置された一対の電極と、
一対の電極間に配置され、第１の基板の厚み方向に加えられた外力を受けて、その電気的抵抗が変化する導電性の感圧インク部材と、
一対の電極と接続され、第１の基板の厚み方向の外力を受けて一対の電極と接触した状態の感圧インク部材の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、
抵抗測定手段により測定された、感圧インク部材の設定最大外力Ｆｍａｘ付加時における抵抗値Ｒ（Ｆｍａｘ）と、外力付加無し時における抵抗値Ｒ（Ｆ０）と、設定最大外力Ｆｍａｘ未満の外力ＦＸ付加時における抵抗値Ｒ（ＦＸ）とを用いて、数１に基づき規格化された外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）を保持し、外力−抵抗特性の規格化情報Ｓ（ＦＸ）に基づき、抵抗測定手段により測定された抵抗値から付加された外力を算出する外力算出手段と、を備える、感圧センサ。
（数１）
Ｓ（ＦＸ）＝｛１／Ｒ（ＦＸ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝／｛１／Ｒ（Ｆｍａｘ）−１／Ｒ（Ｆ０）｝
【請求項２】
一対の電極は、第１および第２の基板の対向面の一方に配置または両方に分かれて配置されるとともに、第１または第２の基板の縁部に沿って枠状に配置され、
第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材との間に隙間を保持する隙間保持部材をさらに備え、
感圧インク部材は、第１または第２の基板の縁部に沿って存在し、第１の基板の厚み方向に外力が付加されることにより、第１および第２の基板間の距離が減少したとき、一対の電極と接触して両者を導通させる、請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
一対の電極は、第１と第２の基板に対向配置され、
感圧インク部材は、一対の電極の少なくとも一方を覆う状態で、一対の電極の間に配置され、
第１の基板と第２の基板とを接着するように第１および第２の基板の間に配置され、一対の電極の少なくとも一方と感圧インク部材とを接する状態にする接着部材をさらに備える、請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項４】
接着部材が、第１の基板と第２の基板とを引き付けて感圧インク部材に初期荷重を付与する、請求項３に記載の感圧センサ。
【請求項５】
第１の基板の外面および第２の基板の外面の少なくとも一方に、感圧インク部材に対して荷重を集中させて伝達するバンプが備えられている、請求項１から３のいずれか１つに記載の感圧センサ。
【請求項６】
第１の基板と感圧インク部材との間および第２の基板と感圧インク部材の間のうち、少なくとも何れか一方に配置され、荷重を感圧インク部材に集中させて伝達するバンプが備えられている、請求項１および請求項３から５のいずれか１つに記載の感圧センサ。
【請求項７】
第１の基板の厚みと第２基板の厚みとが異なる、請求項６に記載の感圧センサ。
【請求項８】
バンプが、第１基板と感圧インク部材との間、および第２基板と感圧インク部材との間に配置されている、請求項６または７に記載の感圧センサ。
【請求項９】
外部入力を受けて、その電気的特性が変化するセンサ部材と、
センサ部材の電気的特性値を測定する電気回路を有する電気的特性測定手段と、
電気的特性測定手段により測定された、センサ部材の外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ付加時における電気的特性値Ｃ（Ｙｍａｘ）と、外部入力の付加無し時における電気的特性値Ｃ（Ｙ０）と、外部入力の設定最大値Ｙｍａｘ未満の外部入力ＹＸの付加時における電気的抵抗値Ｃ（ＹＸ）とを用いて、数２に基づき規格化された外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）を保持し、外部入力−電気的特性の規格化情報Ｓ（ＹＸ）に基づき、電気的特性測定手段により測定された電気的特性値から、センサ部材に付加された外部入力を算出する外部入力算出手段と、を備える、センサ。
（数２）
Ｓ（ＹＸ）＝｛１／Ｃ（ＹＸ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝／｛１／Ｃ（Ｙｍａｘ）−１／Ｃ（Ｙ０）｝
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１２−１０３２７３（Ｐ２０１２−１０３２７３Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３０７７２（Ｐ２０１２−３０７７２）
【出願日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【分割の表示】特願２００９−２９４７６８（Ｐ２００９−２９４７６８）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【分割の表示】特願２００９−２９４７６８（Ｐ２００９−２９４７６８）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]