CN104718521B - 触摸传感器和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明廉价地提供触摸传感器和电子设备。该触摸传感器能够与输入操作的检测一同进行输入操作时的按压力检测。触摸传感器(10)的上部电极(31)具有多条上部电阻膜(31a)，多条上部电阻膜(31a)沿X轴方向延伸并沿与X轴方向交叉的Y轴方向排列配置，多条上部电阻膜(31a)在X轴方向的端部利用连接图案(31b)电连接。下部电极(32)具有下部电阻膜(32a)，下部电阻膜(32a)与上部电阻膜(31a)相对地配置，下部电阻膜(32a)与上部电阻膜(31a)的接触面积根据使下部电阻膜(32a)与上部电阻膜(31a)的间隔变小的按压力而变化。检测器件(52)根据从上部电极(31)到下部电极(32)的电阻的变化，检测上部电阻膜(31a)与下部电阻膜(32a)的接触。

Description

触摸传感器和电子设备
技术领域
本发明涉及触摸传感器，该触摸传感器检测按下操作或滑动操作等基于接触进行的输入操作，尤其是，涉及使用电阻膜来检测输入操作的触摸传感器和具有触摸传感器的电子设备。
背景技术
在移动电话或数字照相机或便携式音频播放器等、对信息进行输入/输出的电子设备中，通常需要用于操作电子设备来输入信息的输入装置。近年来，作为这样的电子设备的输入装置，例如，有时使用如专利文献1(日本特开2011-76172号公报)中记载的那样的触摸输入设备，该触摸输入设备同时对进行输入操作的位置和由输入操作产生的按压力的变化进行检测。在专利文献1中记载的触摸输入设备中，在触摸面板中检测存在输入操作的操作位置的平面坐标(XY坐标)，另一方面，利用压感传感器来检测在进行输入操作时沿垂直方向(Z方向)对触摸面板的面板面施加的按压力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-76172号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1中记载的触摸输入设备中，为了压低设备制造的成本，在检测按压力的压感传感器中使用了感压墨，由于制造感压墨层时的质量偏差，存在压感传感器的灵敏度偏差变大的趋势。希望使用这样的感压墨来以较高精度得到一定的质量时，难以降低制造成本。此外，在该触摸输入设备中，要组合地使用触摸面板和压感传感器这两种传感器，因而存在产品成本较高这样的问题。
本发明的课题在于，廉价地提供能够在检测输入操作的同时检测输入操作时的按压力的触摸传感器以及具有这样的触摸传感器的电子设备。
用于解决问题的手段
以下，作为用于解决问题的手段，对多个方式进行说明。这些方式可根据需要而任意组合。
本发明的第1方面的触摸传感器具有：第1电极，其具有多条第1电阻膜，该第1电阻膜沿第1方向延伸并沿与第1方向交叉的第2方向排列配置，且所述多条第1电阻膜在第1方向的端部电连接；第2电极，其具有第2电阻膜，第2电阻膜与多条第1电阻膜相对地配置，该第2电阻膜与多条第1电阻膜的接触面积根据使该第2电阻膜与第1电阻膜的间隔变小的按压力而变化；以及检测器件，其根据从第1电极起到第2电极为止的电阻的变化，检测多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触，并检测多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触面积的多少。
在该触摸传感器中，在多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触中，在沿第1方向延伸的第1电阻膜中，电阻大幅变化，因此，能够利用检测器件容易地检测出对触摸传感器的输入操作。并且，在多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触中，电阻值根据沿第1方向延伸的第1电阻膜的接触条数而大幅变化，因此，根据容易由检测器件检测出的第1电阻膜与第2电阻膜的接触面积的多少，能够检测出输入操作时的按压力的大小。
在该触摸传感器中，检测器件可以根据随着第1电阻膜与第2电阻膜的接触条数而变化的电阻值来检测接触面积的多少。随着条数而变化的电阻值较大幅度地变化，因此，由检测器件进行的检测变得容易。
在该触摸传感器中，可以是，第2电极的第2电阻膜沿第2方向延伸并沿第1方向排列配置多条，所述第2电极在第2方向的端部电连接。在多条第1电阻膜与多条第2电阻膜的接触中，在沿第2方向延伸的第2电阻膜中，电阻更大幅度地变化，因此，由检测器件进行的检测变得更加容易。
在该触摸传感器中，检测器件可以根据通过在第1方向上产生电位差的第1电压的施加而检测出的电阻值的变化，检测第1电极与第2电极的接触部位在第1方向上的坐标，根据通过在第2方向上产生电位差的第2电压的施加而检测出的电阻值的变化，检测接触部位在第2方向上的坐标。利用检测器件检测出接触部位的位置在包含第1方向和第2方向的平面内的坐标，因此，能够扩大触摸传感器的用途。
在该触摸传感器中，也可以是，多条第1电阻膜沿第2方向排列设置多组，第2电阻膜沿第1方向排列设置多组，检测器件利用多组第1电阻膜与多组第2电阻膜的矩阵来检测接触部位的第1方向和第2方向上的坐标。利用检测器件检测出接触部位的位置在包含第1方向和第2方向的平面内的坐标，因此，能够扩大触摸传感器的用途。
在该触摸传感器中，也可以是，在第2电极中，第2电阻膜沿第1方向延伸并沿第2方向排列配置多条，所述第2电阻膜在第1方向的端部电连接，第1电阻膜和第2电阻膜按每一条而对应地配置。在多条第1电阻膜与多条第2电阻膜的接触中，沿第1方向延伸的第2电阻膜的电阻更大幅度地变化，因此，由检测器件进行的检测变得更加容易。
该触摸传感器还可以具有：第1连接部件，其用于使多条第1电阻膜在第1方向上的端部电连接；以及多个电阻附加部件，它们连接在多条第1电阻膜和第1连接部件之间，分别对多条第1电阻膜附加电阻。利用电阻附加部件，在多条第1电阻膜的接触中，电阻值更大幅度地变化，因此，由检测器件进行的检测变得更加容易。
该触摸传感器还可以具有感压墨层，该感压墨层被设置在第1电阻膜与第2电阻膜之间，电阻值根据第1电阻膜与第2电阻膜的按压力而变化。在多条第1电阻膜和第2电阻膜的电阻值中，进一步增加与按压力对应的感压墨层的电阻值的变化，因此，由检测器件进行的按压力的检测变得更加容易。
本发明的第2方面的电子设备具有触摸传感器和控制装置，所述触摸传感器包含：第1电极，其具有多条第1电阻膜，该第1电阻膜沿第1方向延伸并沿与第1方向交叉的第2方向排列配置，且所述多条第1电阻膜在第1方向的端部电连接；第2电极，其具有第2电阻膜，第2电阻膜与多条第1电阻膜相对地配置，该第2电阻膜与多条第1电阻膜的接触面积根据使该第2电阻膜与第1电阻膜的间隔变小的按压力而变化；以及检测器件，其根据从第1电极起到第2电极为止的电阻的变化，检测多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触，并检测多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触面积的多少，所述控制装置与触摸传感器连接，输入与由检测器件检测出的第1电阻膜与第2电阻膜的接触和多条第1电阻膜与第2电阻膜的接触面积的多少相关的数据。
发明效果
根据本发明，能够廉价地提供能够在检测输入操作的同时检测输入操作时的按压力的触摸传感器以及具有这样的触摸传感器的电子设备。
附图说明
图1是示出第1实施方式的触摸传感器的概要的示意图。
图2的(a)是以较小的按压力按压的传感器面板的示意性局部剖视图，图2的(b)是以较大的按压力按压的传感器面板的示意性局部剖视图。
图3是示出传感器面板的层结构的概要的示意性局部剖视图。
图4的(a)是示出图1的上部电极及其周边的布线图案的俯视图，图4的(b)是示出图1的下部电极及其周边的布线图案的俯视图。
图5是用于说明上部电极和下部电极的电阻与按压力之间的关系的概念图。
图6是对图5的上部电极和下部电极示出按压力与电阻值之间的关系的曲线图。
图7是用于说明由1条上部电阻膜构成的上部电极和由1条下部电阻膜构成的下部电极的电阻与按压力之间的关系的概念图。
图8是对图7的上部电极和下部电极示出按压力与电阻值之间的关系的曲线图。
图9是按从接触部位起到连接图案为止的长度来描绘相接触的电阻膜的条数与电阻值之间的关系而得到的曲线图。
图10是示出传感器面板的层结构的另一例子的示意性局部剖视图。
图11是示出第2实施方式的触摸传感器的概要的示意图。
图12的(a)是示出图11的上部电极及其周边的布线图案的俯视图，图12的(b)是示出图11的下部电极及其周边的布线图案的俯视图。
图13的(a)是用于说明X坐标检测时的电路连接的示意图，图13的(b)是用于说明Y坐标检测时的电路连接的示意图。
图14的(a)是示出检测靠Y+侧和X+侧的部位的按压力的电路连接的示意图，图14的(b)是示出检测靠Y+侧和X-侧的部位的按压力的电路连接的示意图。
图15的(a)是示出检测靠Y-侧和X-侧的部位的按压力的电路连接的示意图，图15的(b)是示出检测靠Y-侧和X+侧的部位的按压力的电路连接的示意图。
图16的(a)是示出图11的上部电极及其周边的布线图案的另一例子的俯视图，图16的(b)是示出图11的下部电极及其周边的布线图案的另一例子的俯视图。
图17的(a)是斜向地观察第3实施方式的传感器面板的概要的示意图，图17的(b)是横向地观察第3实施方式的触摸传感器的概要的示意图。
具体实施方式
<第1实施方式>
(1)触摸传感器的结构的概要
图1是示出第1实施方式的触摸传感器的概要的示意图。触摸传感器10具有传感器面板20、微控制器50、开关电路60、61和基准电阻70。图1所示的触摸传感器10构成为，能够利用矩阵电阻膜方式来检测手指等为了进行输入操作而接触的位置和按压力。
传感器面板20经由开关电路61与基准电阻70连接。基准电阻70具有固定的电阻值。此外，传感器面板20经由开关电路60与施加直流电压Vcc的直流电源80连接。该基准电阻70的一个端子与开关电路61的输出端子连接，另一个端子接地。微控制器50与基准电阻70的一个端子连接，被输入在基准电阻70的一个端子处产生的电压。
开关电路60的输入端子与直流电源80连接，开关电路60的4个输出端子分别与沿Y轴方向排列的4组上部电阻膜31a连接。开关电路60根据来自微控制器50的命令对输入端子和输出端子的连接进行切换，依次向4组上部电阻膜31a施加直流电压Vcc。
开关电路61的输入端子与沿X轴方向排列的3组下部电阻膜32a连接。开关电路61根据来自微控制器50的命令对输入端子和输出端子的连接进行切换，由此，依次使3组下部电阻膜32a与基准电阻70的一个端子连接。
微控制器50具有A/D转换器51和检测器件52。A/D转换器51输出与在基准电阻70的一个端子处产生的电压的值对应的数字信号。检测器件52根据从A/D转换器51输出的数字信号，检测在基准电阻70中产生的电压值，检测因输入操作而使上部电阻膜31a与下部电阻膜32a接触的坐标和输入操作的按压力。
(2)检测器件的动作
在图1中，针对4组上部电极31，从由箭头Ar1指示的电极起，依次记作第1行、第2行、第3行、第4行，针对3组下部电极32，从箭头Ar1指示的电极起，依次记作第1列、第2列、第3列，来进行以下说明。此外，在以下的说明中，M行的上部电极31与N列的下部电极32的重合部分的坐标表示为(M、N)。其中，在图1的触摸传感器10中，M、N为满足为1≤M≤4、1≤N≤3的条件的自然数。
首先，开关电路60使第1行的上部电极31与直流电源80连接。在该状态下，开关电路61依次切换第1列～第3列的下部电极32与基准电阻70的连接。由于第1行的上部电极31与第1列的下部电极32接触，因此，在微控制器50中，检测到第1行的上部电极31与第1列的下部电极32之间的电阻值的下降，检测出在第1行的上部电极31与第1列的下部电极32的重叠部分的坐标(1、1)处存在输入操作。
此外，在开关电路60依次切换第2行～第4行的上部电极31与直流电源80的连接的期间内，如上所述，在各行中，开关电路61反复进行第1列～第3列的下部电极32的切换。但是，在第1行的上部电极31与第1列的下部电极32的重叠部分以外，没有检测到电阻值的下降，因此，微控制器50检测出在坐标(1、1)以外没有输入操作。
此外，微控制器50在检测出在坐标(1、1)处存在输入操作时，还检测输入操作时的按压力。图2是用于说明按压力与传感器面板的变形之间的关系的图，图2的(a)示出按压力较小的情况下的传感器面板的截面形状，图2的(b)示出按压力较大的情况下的传感器面板的截面形状。在图2中，箭头Ar2、Ar3的大小表示操作者的手指100的按压力的大小。在对微控制器50中的按压力检测进行说明之前，使用图3，对传感器面板20的结构进一步进行详细说明。
(3)传感器面板的结构
图3示出传感器面板20的截面结构的概要。图3的传感器面板20具有的多个层主要由树脂板21、层叠在树脂板21上的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)膜22、与PET膜22相对地配置的PET膜23、在2张PET膜22、23之间形成的空气层24、配置在PET膜23上的硬涂层膜25构成。
为了形成空气层24，2张PET膜22、23借助围住空气层24的周围的间隔体27，隔开一定距离相对地安装。
在作为与PET膜22相对的相对面的PET膜23的下表面，为了使光透射，利用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)形成上部电极31。在作为与PET膜23相对的相对面的PET膜22的上表面，为了使光透射，利用ITO形成下部电极32。在下部电极32的周围，利用丙烯酸聚氨酯树脂等绝缘体隔开一定间隔形成有点状间隔体28。点状间隔体28利用印刷等形成，防止没有被进行输入操作的上部电极31与下部电极32接触。
硬涂层膜25具有比PET膜22、23高的硬度和耐擦伤性且具有对损伤的复原性，例如由PET树脂或聚酰亚胺等构成。
在PET膜22的上表面的下部电极32的周围和PET膜23的下表面的上部电极31的周围，利用银膏或铜箔等形成金属布线图案33、34。金属布线图案33、34与柔性布线基板29(以下，称作FPC)连接，以进行与开关电路60、61的连接。图4的(a)示出PET膜23的下表面的图案的一例，图4的(b)示出PET膜22的上表面的一例。在图4的(a)所示的例子中，设置有5组上部电阻膜31a，每组沿X轴方向延伸且沿Y轴方向排列配置6条上部电阻膜31a。各组的6条上部电阻膜31a的X轴方向的一端分别在连接图案31b处连接。在图4的(b)所示的例子中，设置有7组下部电阻膜32a，每组沿Y轴方向延伸且沿X轴方向排列配置有7条下部电阻膜32a。各组的7条下部电阻膜32a的Y轴方向的一端分别在连接图案32b处连接。
(4)传感器面板的按压力的检测
在传感器面板20中，在按压力较小时，例如在图2的(a)所示的情况下，与上部电阻膜31a接触的下部电阻膜32a仅有1条。虽然在图2的(a)中未示出，但同样地，与下部电极32接触的上部电极31也为1条。与此相对，在按压力较大时，例如在图2的(b)所示的情况下，与上部电阻膜31a接触的下部电阻膜32a为3条。虽然在图2的(b)中未示出，但同样地，与下部电极32接触的上部电极31也为3条。此外，此处所示的上部电极31与下部电极32的接触条数只是一例，所接触的上部电极31与下部电极32的条数会因按压方式而不同。
在图5中，例如抽取图1所示的第1行的上部电极31与第1列的下部电极32而示出。图5中的电阻测定装置90是测定从上部电极31到下部电极32的电阻值的装置，例如是包含图1所示的微控制器50、开关电路60、61和基准电阻70的装置。图5所示的金属布线图案33、34的电阻构成为与上部电阻膜31a和下部电阻膜32a相比足够小，因此在按压力的检测中即使忽略也能够进行检测。不过，为了提高精度，考虑金属布线图案33、34的电阻而进行按压力的检测也可以。
此处，对按压力较小的图2的(a)所示的状态和按压力较大的图2的(b)所示的状态进行比较说明。首先，在图2的(a)的状态下，在1条上部电阻膜31a与1条下部电阻膜32a接触的接触部位产生接触电阻Rcont。从该接触部位起到连接图案31b为止的1条上部电阻膜31a的电阻值为图2的(a)的状态的上部电极31的电阻值RA。此外，从该接触部位起到连接图案32b为止的1条下部电阻膜32a的电阻值为图2的(a)的状态的下部电极32的电阻值RB。接下来，在图2的(b)的状态下，在3条上部电阻膜31a与3条下部电阻膜32a接触的接触部位产生接触电阻Rcont。从该接触部位起到连接图案31b为止的3条上部电阻膜31a并联连接后的电阻值为图2的(b)的状态的上部电极31的电阻值RA。此外，从该接触部位起到连接图案32b为止的3条下部电阻膜32a并联连接后的电阻值为图2的(b)的状态的下部电极32的电阻值RB。
在图2的(a)的状态下接触点为1个，与此相对，在图2的(b)的状态下，接触点为9个，因此可知，图2的(b)的状态下的接触电阻Rcont较小。此外，各条上部电阻膜31a均形成得相同，因此，显然相对于图2的(a)的状态的上部电极31的电阻值RA，图2的(b)的状态下的电阻值RA为3分之1左右。同样，各条下部电阻膜32a均形成得相同，因此，显然相对于图2的(a)的状态的下部电极32的电阻值RB，图2的(b)的状态下的电阻值RB为3分之1左右。由电阻测定装置90测定的电阻值由接触电阻Rcont、电阻值RA与电阻值RB之和给出。在这样的传感器面板20的结构中，与电阻值RA和电阻值RB相比，接触电阻Rcont足够小，图2的(a)的状态和图2的(b)的状态下的按压力的大小可通过对电阻值RA与电阻值RB之和进行比较而检测出。在该情况下，相对于图2的(a)的状态下的电阻值RA与电阻值RB之和，图2的(b)的状态下的该值为3分之1左右，因此，能够容易地检测出图2的(b)的状态下的按压力较大。
将上述说明一般化，成为示出图6的按压力与电阻值之间的关系的曲线图。在图6中，在按压力P0之前，上部电极31与下部电极32没有接触，因此，接触电阻Rcont、上部电极31的电阻值RA、下部电极32的电阻值RB、由电阻测定装置90测定的电阻值Rcont+RA+RB均为非常大的值，超过测定级别。在按压力P1下，例如成为2条上部电阻膜31a与2条下部电阻膜32a接触的状态。在图6所示的曲线图中，阶梯状地变化的曲线图的1个台阶处的电阻值的变化较大，但通过增加1组上部电阻膜31a和1组下部电阻膜32a的条数，能够使曲线图接近平滑曲线。
此处，为了有助于理解按压力的检测原理，在图7和图8示出在现有的上部电极131和下部电极132中产生的电阻值的变化。如图7所示，上部电极131和下部电极132的电阻膜的条数均不会随接触面积而变化。因此，上部电极131的电阻值RA和下部电极132的电阻值RB在接触后均不会随按压力而变化。此外，上部电极131和下部电极132的接触电阻Rcont虽然变化，但在能够稳定地测量的程度内，电阻值不会大幅变化。这样，由于上部电极131和下部电极132均不具有上部电阻膜31a和下部电阻膜32a那样的形状，因此，在使用由以往那样的上部电极131和下部电极132构成的传感器面板时，难以进行按压力的稳定测定。
(5)由检测器件进行的按压力的检测
使用图5所说明的是同一坐标上的按压力与电阻值之间的关系。在按压力相同而坐标不同的情况下，尽管接触电阻值Rcont相同，但上部电极31的电阻值RA和下部电极32的电阻值RB是根据坐标而不同的值。例如，如果按压力相同，则所接触的上部电极31的上部电阻膜31a的条数为大致相同的值。但是，上部电阻膜31a从接触部位起到连接图案31b为止的长度根据坐标而变化，在X坐标不同时，电阻值RA也不同。
因此，检测器件52构成为能够获得表示坐标与电阻值RA、RB之间的关系的信息。在图9中，将从接触部位到连接图案之间的电阻值与接触的电阻膜的条数之间的关系按其距离示出。检测器件52例如存储有用于导出图9所示的那样的关系的关系式或数据。或者，构成为从微控制器50的内部或外部的存储部(未图示)读入可导出图9那样的关系的关系式或数据。
此外，检测器件52构成为能够获得用于根据坐标求出接触部位与连接图案31b、32b之间的长度的数据。例如，检测器件52存储有用于根据坐标求出接触部位与连接图案31b、32b之间的长度的关系式或数据。或者，构成为从微控制器50的内部或外部的存储部(未图示)读入这样的关系式或数据。
(6)第1实施方式的作用效果
第1实施方式的触摸传感器10具有上部电极31(第1电极的一例)、下部电极32的(第2电极的一例)和检测器件52。上部电极31具有6条上部电阻膜31a(第1电阻膜的一例)，该6条上部电阻膜31a沿X轴方向(第1方向的一例)延伸并沿与X轴方向交叉的Y轴方向(第2方向的一例)排列配置，X轴方向的端部利用连接图案31b电连接。下部电极32具有下部电阻膜32a，下部电阻膜32a与上部电阻膜31a相对地配置，如图2的(a)或图2的(b)所示，下部电阻膜32a与上部电阻膜31a的接触面积，根据使下部电阻膜32a与上部电阻膜31a的间隔变小的按压力而变化。检测器件52根据从上部电极31到下部电极32的电阻的变化，例如，在图1中说明的结构中检测6条上部电阻膜31a与7条下部电阻膜32a的接触。
在上部电阻膜31a与下部电阻膜32a的接触中，电阻值发生变化，因此，触摸传感器10能够按照与现有技术相同的方式检测对触摸传感器10的输入操作。另一方面，关于6条上部电阻膜31a和7条下部电阻膜32a，根据沿X轴方向延伸的上部电阻膜31a接触的条数，电阻值RA大幅变化，因此，根据容易由检测器件52检测出的上部电阻膜31a和下部电阻膜32a的接触面积的多少，能够检测出输入操作时的按压力的大小。
同样，在该触摸传感器10中，下部电阻膜32a也沿Y轴方向延伸且沿X轴方向排列配置有7条，Y轴方向的端部利用连接图案32b电连接。关于上部电阻膜31a和7条下部电阻膜32a，根据沿Y轴方向延伸的下部电阻膜32a接触的条数，电阻值RB大幅变化，因此，由检测器件52进行的检测变得容易。
此外，触摸传感器10，在图1所示的例子中，设置有4组上部电阻膜31a，每组沿Y轴方向排列有6条上部电阻膜31a，设置有3组下部电阻膜32a，每组沿X轴方向排列7条下部电阻膜32a。进而，检测器件52能够利用4组上部电阻膜31a和3组下部电阻膜32a的矩阵，根据XY平面内的坐标来检测接触部位。例如，如果在电子设备的LCD的表面设置这样的触摸传感器10，则能够应用于一边观察显示一边进行输入那样的电子设备。作为这样的电子设备的例子，有智能手机、平板PC、便携音乐播放机、便携电话、电子图书阅读器和IC录音机等。虽然省略了图示，但例如如果使电子设备的中央运算处理装置(控制装置的一例)与触摸传感器10的微控制器50连接，则能够将LCD的表面上存在手指等的输入操作的XY坐标和按压力输入到中央运算处理装置(CPU)等。此外，设置触摸传感器10的部位不限于LCD之上，也可以是电子设备的壳体表面等其它部位，对使用着触摸传感器10的电子设备进行的输入也不限于一边观察显示一边进行输入的情况。
(7)变形例1A
在上述第1实施方式中，对上部电阻膜31a与下部电阻膜32a直接接触的情况进行了说明，但上部电阻膜31a与下部电阻膜32a也可经由其它部件接触。例如，如图10所示，可以在上部电阻膜31a的下表面设置感压墨层35。这样，在设置有感压墨层35时，能够使上部电阻膜31a与下部电阻膜32a接触时的接触电阻Rcont根据按压力而大幅变化。其结果是，能够使图9所示的接触电阻Rcont有助于检测器件52中的按压力的检测。
<第2实施方式>
(8)触摸传感器的结构的概要
图11是示出第2实施方式的触摸传感器的概要的示意图。触摸传感器10A具有传感器面板20A、微控制器50A、开关电路60A、61A、62A、63A和基准电阻70A。图11所示的触摸传感器10A利用模拟4线方式，检测由手指等为了进行输入操作而接触的位置和按压力。
传感器面板20A构成为能够经由开关电路61A与基准电阻70A连接。基准电阻70A具有固定的电阻值。此外，传感器面板20A经由开关电路60A与施加直流电压Vcc的直流电源80连接。基准电阻70A的一个端子与开关电路61A的输出端子连接，另一个端子接地。微控制器50A构成为能够经由开关电路62A与基准电阻70A的一个端子或连接图案32Ab2连接，被输入在基准电阻70A或连接图案32Ab2中产生的电压。此外，传感器面板20A构成为能够经由开关电路63A接地。
开关电路60A的输入端子与直流电源80连接。开关电路60A的3个输出端子分别与沿X轴方向延伸的上部电阻膜31Aa的两端的连接图案31Ab1、31Ab2和沿Y轴方向延伸的下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab2连接。开关电路60A根据来自微控制器50A的命令，对输入端子和输出端子的连接进行切换，由此向3个连接图案31Ab1、31Ab2、32Ab2中的任意一个施加直流电压Vcc。
开关电路61A具有3个输入端子和1个输出端子，从3个输入端子中选择出的输入端子与输出端子连接。开关电路61A的两个输入端子分别与沿Y轴方向延伸的下部电阻膜32Aa的两端的连接图案32Ab1、32Ab2连接。此外，剩余的1个输入端子和谁都不连接而处于开路状态。而且，开关电路61A的输出端子与基准电阻70A的一个端子连接。利用这样的电路结构，开关电路61A根据来自微控制器50A的命令对输入端子和输出端子的连接进行切换，由此，两个连接图案32Ab中的任意一个与基准电阻70A的一个端子连接或使基准电阻70A的一个端子和谁都不连接而为开路状态。
开关电路62A具有3个输入端子和1个输出端子，从3个输入端子中选择出的输入端子与输出端子连接。开关电路62A的一个输入端子与连接图案32Ab2连接，另一个输入端子与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1连接，再一个输入端子与基准电阻70A的一个端子连接。而且，开关电路62A的输出端子与A/D转换器51A连接。利用这样的电路结构，开关电路62A根据来自微控制器50A的命令对输入端子和输出端子的连接进行切换，由此与下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab2、上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1或基准电阻70A的一个端子连接。
微控制器50A具有A/D转换器51A和检测器件52A。A/D转换器51A输出与在上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1、下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab2或基准电阻70A的一个端子处产生的电压的值对应的数字信号。检测器件52A根据从A/D转换器51A输出的数字信号，检测在基准电阻70A中产生的电压的值，检测因输入操作而使上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa接触的坐标和输入操作的按压力。
(9)传感器面板的结构
传感器面板20A的截面结构与图3所示的传感器面板20的截面结构相同，因而省略说明。图12的(a)示出PET膜23A的下表面的图案的一例，图12的(b)示出PET膜22A的上表面的一例。在图12的(a)所示的例子中，在PET膜23A的下表面设置有沿X轴方向延伸且沿Y轴方向排列配置多条的上部电阻膜31Aa。上部电阻膜31Aa的X轴方向的两端利用两个连接图案31Ab分别连接。在图12的(b)所示的例子中，在PET膜22A的上表面设置有沿Y轴方向延伸且沿X轴方向排列配置多条的下部电阻膜32Aa。下部电阻膜32Aa的Y轴方向的两端利用两个连接图案32Ab连接。
(10)检测器件的动作
图11所示的模拟4线式触摸传感器10A利用与以往相同的方法，检测因输入操作而使上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa接触的坐标。坐标的检测与以往同样地进行，因此，此处对触摸传感器的连接状态进行说明，而对此时的检测动作省略说明。
如图13的(a)所示，X坐标的检测通过如下方式进行，利用开关电路60A、61A、62A、63A向上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab2施加直流电压Vcc，并使上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1接地。此时，A/D转换器51A与下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab2连接。此外，利用开关电路61A、62A，使基准电阻70的一个端子成为开路状态，基准电阻70不与传感器面板20A连接。
如图13的(b)所示，Y坐标的检测通过如下方式进行，利用开关电路60A、61A、62A、63A，向下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab2施加直流电压Vcc，并使下部电阻膜32Aa的连接图案32Ab1接地。此时，A/D转换器51A与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1连接。此时，利用开关电路61A、62A，使基准电阻70的一个端子成为开路状态，基准电阻70不与传感器面板20A连接。
将上部电极31A和下部电极32A的重合的区域划分为4个，进行按压力检测。微控制器50A判断输入操作是接近Y+侧的连接图案31Ab1还是接近Y-侧的连接图案31Ab2，并判断输入操作是接近X+侧的连接图案32Ab1还是接近X-侧的连接图案32Ab2。
例如，按压箭头Ar4所示的部位，使上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa在该部分接触的情况下，从Y+侧的连接图案31Ab1起到X+侧的连接图案32Ab1为止的电阻变得最小。因此，从电阻变得最小的Y+侧的连接图案31Ab1到X+侧的连接图案32Ab1，进行坐标的检测和按压力的检测。其原因是，随着上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa接触的条数变化，电阻值大幅变化。
这样，在箭头Ar4处按压时，如图14的(a)所示，利用开关电路60A使直流电源80与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1连接，利用开关电路61A、62A，使基准电阻70A的一个端子与下部电阻膜32Aa的X+侧的连接图案32Ab1连接。此外，例如，如图11所示，开关电路63A选择不使传感器面板20A接地的位置。进而，利用A/D转换器51A，将连接图案32Ab1的电压的值转换为数字信号。在检测器件52A中，使用该数字信号检测按压力。
图11的连接与图14的(a)的连接相同，示出了如下情况：使直流电源80与上部电极31A连接，沿Y轴方向施加直流电压Vcc，使下部电极32A与微控制器50A连接，来检测按压力。
另一方面，在被按压的部位接近Y+侧的连接图案31Ab1且接近X-侧的连接图案32Ab2的情况下，如图14的(b)所示，利用开关电路60A使直流电源80与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab1连接。此外，此时，利用开关电路61A、62A使基准电阻70A的一个端子与下部电阻膜32Aa的X-侧的连接图案32Ab2连接，利用A/D转换器51A，将连接图案32Ab2的电压的值转换为数字信号，并由检测器件52A检测按压力。此外，此时，在开关电路63A中，选择不使传感器面板20A接地的位置。
此外，在被按压的部位接近Y-侧的连接图案31Ab2且接近X-侧的连接图案32Ab2的情况下，如图15的(a)所示，利用开关电路60A，使直流电源80与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab2连接。此外，此时，利用开关电路61A、62A，使基准电阻70A的一个端子与下部电阻膜32Aa的X-侧的连接图案32Ab2连接，利用A/D转换器51A将连接图案32Ab2的电压的值转换为数字信号，并由检测器件52A检测按压力。此外，此时，在开关电路63A中，选择不使传感器面板20A接地的位置。
此外，在被按压部位接近Y-侧的连接图案31Ab2且接近X+侧的连接图案32Ab1的情况下，如图15的(b)所示，利用开关电路60A，使直流电源80与上部电阻膜31Aa的连接图案31Ab2连接。此外，此时，利用开关电路61A、62A，使基准电阻70A的一个端子与下部电阻膜32Aa的X+侧的连接图案32Ab1连接，利用A/D转换器51A，将连接图案32Ab1的电压的值转换为数字信号，并由检测器件52A检测按压力。此外，此时，在开关电路63A中，选择不使传感器面板20A接地的位置。
就是说，微控制器50A选择图14的(a)、图14的(b)、图15的(a)和图15的(b)中的哪一个电路连接取决于利用图13的(a)和图13的(b)的电路连接求出的按压部位的XY坐标。
虽然省略说明，不过第2实施方式的检测器件52A也与第1实施方式的检测器件52同样，检测器件52A构成为能够获得表示坐标与电阻值RA、RB之间的关系的信息。检测器件52A例如存储有用于导出图9所示的那样的关系的关系式或数据。或者，构成为从微控制器50A的内部或外部的存储部(未图示)读入可导出图9那样的关系的关系式或数据。
此外，检测器件52A构成为能够获得根据坐标求出接触部位与连接图案31Ab、32Ab之间的长度的数据。例如，检测器件52A存储有用于根据坐标求出接触部位与连接图案31Ab、32Ab之间的长度的关系式或数据。或者，构成为从微控制器50A的内部或外部的存储部(未图示)读入这样的关系式或数据。
此外，在构成为所得到的电阻值的值根据坐标和按压力而不重复时，在检测器件52A中，能够同时检测坐标和按压力。例如，如果构成为在按压力较大的情况下连接2条电阻膜、在按压力较小的情况下连接1条电阻膜，则按压力导致的电阻值变化为1条电阻值和其2分之1中的任意一个。因此，如果使坐标导致的电阻值的变化的范围小于1条电阻值的2分之1，则取决于坐标和按压力的组合的电阻值是唯一确定的。
(11)第2实施方式的作用效果
第2实施方式的触摸传感器10A具有上部电极31A(第1电极的一例)、下部电极32A(第2电极的一例)和检测器件52A。上部电极31A具有多条上部电阻膜31Aa(第1电阻膜的一例)，上部电阻膜31Aa沿X轴方向(第1方向的一例)延伸并沿与X轴方向交叉的Y轴方向(第2方向的一例)排列配置，且X轴方向的端部通过连接图案31Ab电连接。下部电极32A具有下部电阻膜32Aa，下部电阻膜32Aa与上部电阻膜31Aa相对地配置，如图2的(a)或图2的(b)所示，下部电阻膜32Aa与上部电阻膜31Aa的接触面积，随着减小下部电阻膜32Aa与上部电阻膜31Aa之间隔的按压力而变化。检测器件52A根据从上部电极31A起到下部电极32A为止的电阻变化，检测上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa的接触。
在上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa的接触中，由于电阻值发生变化，因此触摸传感器10A能够与以往同样地检测对触摸传感器10A的输入操作。另一方面，关于上部电阻膜31Aa和下部电阻膜32Aa，根据沿X轴方向延伸的上部电阻膜31Aa接触的条数，电阻值RA大幅变化，因此，根据容易由检测器件52A检测出的上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa的接触面积的多少，能够检测出输入操作时的按压力的大小。
同样，在该触摸传感器10A中，下部电阻膜32Aa也沿Y轴方向延伸并沿X轴方向排列配置多条，且在Y轴方向的端部利用连接图案32Ab电连接。关于上部电阻膜31Aa和下部电阻膜32Aa，根据沿Y轴方向延伸的下部电阻膜32Aa接触的条数，电阻值RB大幅变化，因此，由检测器件52A进行的检测变得容易。
此外，在触摸传感器10A中，沿Y轴方向排列设置多条上部电阻膜31Aa，沿X轴方向排列设置多条下部电阻膜32Aa。进而，检测器件52A能够通过使用上部电阻膜31Aa与下部电阻膜32Aa的模拟4线方式，根据XY平面内的坐标来检测接触部位。例如，如果在LCD的表面设置这样的触摸传感器10A，则可以作为触摸面板来使用。例如，如果在电子设备的LCD的表面设置这样的触摸传感器10A并使微控制器50A与电子设备的CPU连接，则与第1实施方式的触摸传感器10同样地，能够将LCD的表面上存在手指等的输入操作的XY坐标和按压力输入到CPU。此外，与触摸传感器10同样，设置触摸传感器10A的部位也不限于LCD之上，也可以是电子设备的壳体表面等其它部位，而不限于一边观察显示一边对使用触摸传感器10A的电子设备进行输入的情况。
(12)变形例2A
在上述第2实施方式中，对上部电阻膜31Aa和下部电阻膜32Aa与导电性高的连接图案31Ab、32Ab直接连接的情况进行了说明，但如图16的(a)和图16的(b)所示，上部电阻膜31Aa和下部电阻膜32Aa也可以经由高电阻部件36、37(电阻附加部件的例子)与连接图案31Ab、32Ab连接。高电阻部件36、37例如可以由碳浆等形成。这样，通过提高各条上部电阻膜31Aa和下部电阻膜32Aa的电阻值，能够使发生接触的条数导致的电阻值变化变大。由此，容易检测出按压力的变化。
<第3实施方式>
(13)触摸传感器的结构的概要
上述第1实施方式和第2实施方式的触摸传感器10、10A能够与XY坐标的检测同时地进行按压力检测，但也可以将本发明应用于能够进行接触/非接触的检测和按压力的检测的简单结构。在图17的(a)和图17的(b)所示的触摸传感器10B中，沿X轴方向(第1方向的一例)延伸且沿Y轴方向(第2方向的一例)排列配置6条由ITO等透明导电膜形成的上部电极31B(第1电极的一例)的上部电阻膜31Ba(第1电阻膜的一例)，沿X轴方向延伸且沿Y轴方向排列配置6条由ITO等透明导电膜形成的下部电极32B(第2电极的一例)的下部电阻膜32Ba(第2电阻膜的一例)。此外，触摸传感器10B具有基准电阻70B。虽然在图17的(a)和图17的(b)中省略了图示，但触摸传感器10B的微控制器50B也具有与具备A/D转换器51、51A和检测器件52、52A的微控制器50、50A相同的结构。
6条上部电阻膜31Ba的X轴方向的端部利用连接图案31Bb电连接，6条下部电阻膜32Ba的X轴方向的端部利用连接图案32Bb电连接。6条上部电阻膜31Ba和6条下部电阻膜32Ba按每一条而一一对应地配置。在6条上部电阻膜31Ba与6条下部电阻膜32Ba的接触中，在沿X轴方向延伸的上部电阻膜31Ba和下部电阻膜32Ba中，电阻值大幅变化，因此，由检测器件进行的检测变得容易。
(14)变形例3A
在上述第3实施方式中，对上部电极31B的上部电阻膜31Ba和下部电极32B的下部电阻膜32Ba均为多条的情况进行了说明，但也可以如图7所示的上部电极131或下部电极132那样，由1条电阻膜来构成其中任意一方。
(15)变形例3B
在上述第3实施方式中，对由ITO等透明电极构成上部电极31B和下部电极32B的情况进行了说明，但上部电极31B、下部电极32B、连接图案31Bb、32Bb以及连接它们的布线图案(未图示)也可以全部由银膏或铜箔等不透明的电极材料来构成。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内，可进行各种变更。尤其是，本说明书中记载的多个实施方式和变形例可根据需要任意组合。例如，变形例1A也可以应用于第2实施方式的触摸传感器10A和第3实施方式的触摸传感器10B。此外，变形例2A也可以应用于第1实施方式的触摸传感器10和第3实施方式的触摸传感器10B。此外，变形例3A、3B也可以应用于第1实施方式的触摸传感器10和第2实施方式的触摸传感器10A。
标号说明
10、10A、10B 触摸传感器
20、20A 传感器面板
31、31A 上部电极
31a、31Aa、31Ba 上部电阻膜
31b、31Ab、31Bb 连接图案
32、32A 下部电极
32a、32Aa、32Ba 下部电阻膜
32b、32Ab、32Bb 连接图案
35 感压墨层
36 高电阻部件
50、50A 微控制器
52、52A 检测器件

Claims (11)

1.一种触摸传感器，其具有：
第1电极，其具有多条第1电阻膜，该第1电阻膜沿第1方向延伸并沿与所述第1方向交叉的第2方向排列配置，所述多条第1电阻膜在所述第1方向上的端部电连接；
第1连接图案，其将多条所述第1电阻膜的所述第1方向的端部电连接；
第2电极，其具有第2电阻膜，该第2电阻膜与多条所述第1电阻膜相对地配置，所述第2电阻膜与多条所述第1电阻膜的接触面积根据使所述第2电阻膜与所述第1电阻膜的间隔变小的按压力而变化；
第2连接图案，其形成在所述第2电阻膜的所述第2方向的端部；以及
检测器件，其根据从所述第1电极起到所述第2电极为止的电阻的变化，检测多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触，并根据与所述第1连接图案和所述第2连接图案连接的电阻测定装置所测定的电阻值，检测多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触面积的多少。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，
在所述第2电极中，所述第2电阻膜沿所述第2方向延伸且沿所述第1方向排列配置多条，所述第2电阻膜在所述第2方向上的端部被所述第2连接图案电连接。
3.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中，
所述检测器件根据通过在所述第1方向上产生电位差的第1电压的施加而检测出的电阻值的变化，检测所述第1电极与所述第2电极的接触部位在所述第1方向上的坐标，并根据通过在所述第2方向上产生电位差的第2电压的施加而检测出的电阻值的变化，检测所述接触部位在所述第2方向上的坐标。
4.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中，
多条所述第1电阻膜沿所述第2方向排列设置多组，
所述第2电阻膜沿所述第1方向排列设置多组，
所述检测器件利用多组所述第1电阻膜与多组所述第2电阻膜的矩阵，检测所述接触部位在所述第1方向和所述第2方向上的坐标。
5.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中，
所述触摸传感器还具有多个电阻附加部件，所述多个电阻附加部件连接在多条所述第1电阻膜与所述第1连接图案之间，分别向多条所述第1电阻膜附加电阻。
6.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中，
所述触摸传感器还具有感压墨层，该感压墨层被设置在所述第1电阻膜与所述第2电阻膜之间，电阻值根据所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的按压力而变化。
7.一种电子设备，其具有：
权利要求1～6中的任意一项所述的触摸传感器；以及
控制装置，其与所述触摸传感器连接，输入与由所述检测器件检测出的所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触以及多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触面积的多少相关的数据。
8.一种触摸传感器，其具有：
第1电极，其具有多条第1电阻膜，该第1电阻膜沿第1方向延伸并沿与所述第1方向交叉的第2方向排列配置，所述多条第1电阻膜在所述第1方向上的端部被电连接；
第2电极，其具有第2电阻膜，该第2电阻膜与多条所述第1电阻膜相对地配置，所述第2电阻膜与多条所述第1电阻膜的接触面积根据使所述第2电阻膜与所述第1电阻膜的间隔变小的按压力而变化；以及
检测器件，其根据从所述第1电极起到所述第2电极为止的电阻的变化，检测多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触，并检测多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触面积的多少，
在所述第2电极中，所述第2电阻膜沿所述第1方向延伸并沿所述第2方向排列配置多条，所述第2电阻膜在所述第1方向上的端部被电连接，所述第1电阻膜和第2电阻膜按每一条而对应地配置。
9.根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，
所述触摸传感器还具有：
第1连接图案，其使多条所述第1电阻膜的所述第1方向的所述端部电连接；以及
多个电阻附加部件，该多个电阻附加部件连接在多条所述第1电阻膜与所述第1连接图案之间，分别向多条所述第1电阻膜附加电阻。
10.根据权利要求8或9所述的触摸传感器，其中，
所述触摸传感器还具有感压墨层，该感压墨层被设置在所述第1电阻膜与所述第2电阻膜之间，电阻值根据所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的按压力而变化。
11.一种电子设备，其具有：
权利要求8～10中的任意一项所述的触摸传感器；以及
控制装置，其与所述触摸传感器连接，输入与由所述检测器件检测出的所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触以及多条所述第1电阻膜与所述第2电阻膜的接触面积的多少相关的数据。
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