JP2017068780A - 静電容量式タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状のタッチセンサで、滑らかなタッチで多点位置検知が可能な静電容量式タッチセンサを提供する。【解決手段】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、一方向に配列された第１電極同士を電気的に接続する第１連結部と、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、一方向とは交差する方向に配列された第２電極同士を電気的に接続する第２連結部とを有し、第１電極群と第２連結部により接続された第２電極群がマトリクス状に配列されたセンサシートと、第１電極と第２電極との間に形成される静電容量の変化から接触位置を算出する制御部とを備え、制御部は、第１電極と第２電極との間の静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ、接触位置を算出するように構成されている静電容量式タッチセンサ。【選択図】図８

Description

本発明は、静電容量式タッチセンサに関する。

近年、
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や
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のように携帯して必要なときに取り出して使うのではなく、直接身に着けて持ち歩くことのできるウェアラブル端末が注目されている。ウェアラブル端末としては、腕時計型やメガネ型以外に、センサを埋め込んだ服等も検討されている。そうした中、球面や自由曲面への適応が可能な織物にセンサ機能を持たせたタッチパネルが提案されている。

特許文献１には、複数の導電糸を並べた導電糸域と複数の絶縁糸を並べた絶縁糸域とが交互に並べられた縦糸と、絶縁糸で構成される横糸とで織られた二枚の導電布を各縦糸が交差する方向に重畳され、パイル糸で結びつけられた導電性織物で構成されたタッチセンサが提案されている。

当該タッチセンサは、導電布間に加えられる圧力によって生じる静電容量の変化を検知することにより押圧位置を認識するように構成されている。

特許文献２には、縦方向に延びる複数本の導電糸を横方向に並べた導電縦糸域と、縦方向に延びる複数本の絶縁糸を横方向に並べた絶縁縦糸域とが、横方向に交互に並べられた縦糸と、横方向に延びる複数本の導電糸を縦方向に並べた導電横糸域と、横方向に延びる複数本の絶縁糸を縦方向に並べた絶縁横糸域とが、縦方向に交互に並べられた横糸とを備え、導電縦糸域と導電横糸域との交差位置で、縦方向の導電糸と横方向の導電糸とが織り合わされて形成されるセルを、タッチセンサとして機能させる導電性織物が開示されている。

特開２０１１−１０２４５７号公報 特開２０１１−８６１１４号公報

上述の特許文献１，２に開示されたタッチセンサは、押圧により各導電布の厚みが変化し、導電糸同士間の距離が短くなる結果、静電容量が大きくなる方向に変化する現象を利用したものである。

しかし、このようなタッチセンサをオンデマンドで操作可能な、例えばウェアラブルな入力デバイスとして採用すると、着用姿勢や動作によっては意図しない圧力が作用して誤検出する虞があった。そのため、押圧ではなく滑らかなタッチで多点位置検知が可能なタッチセンサが望まれていた。

この様な滑らかなタッチで多点位置検知が可能なタッチセンサとして、スマートフォン等の平坦なガラス面上に形成され、電極間の静電容量の変化を利用したタッチセンサが開発されているが、自由曲面に沿い、折り畳み可能なタッチセンサは未だ実現されていなかった。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状のタッチセンサで、滑らかなタッチで多点位置検知が可能な静電容量式タッチセンサを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による静電容量式タッチセンサの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、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、前記絶縁性基材に配列形成された複数の第１電極と、一方向に配列された前記第１電極同士を電気的に接続する第１連結部と、前記第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、前記一方向とは交差する方向に配列された前記第２電極同士を電気的に接続する第２連結部と、を有し、前記第１連結部により接続された第１電極群と前記第２連結部により接続された第２電極群がマトリクス状に配列されたセンサシートと、前記第１電極と前記第２電極との間に形成される静電容量の変化から接触位置を算出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ、接触位置を算出するように構成されている点にある。

第１電極と第２電極との間に形成される電磁界の変化に基づいて接触位置が検知される。即ち、第１電極と第２電極との間に手指を接近させることによって引き起こされる電極間の静電容量の減少に基づいて接触位置が検知される。仮に当該タッチセンサの何れかの部位が押圧されて厚みが変化した場合でも、第１電極と第２電極が非重畳状態で配列されているので第１電極と第２電極との間の静電容量が増加することは殆どなく、意図する／しないに関わらず圧力が付与された位置をタッチ位置と誤検出するようなことなく、滑らかなタッチで多点位置検知が可能となる。しかも、押圧されて変化する厚みに応じて静電容量が増加しても、制御部によって静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ接触位置が算出されるので、押圧に伴って生じる静電容量の増加に基づく誤検出を回避することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記第１連結部及び前記第２電極が前記絶縁性基材に配列形成されるとともに、前記絶縁性基材に絶縁性連結基材が対向配置され、前記絶縁性連結基材に形成された前記第２連結部を介して前記第２電極同士が電気的に接続されている点にある。

第２連結部が絶縁性基材とは異なる絶縁性連結基材に形成されているので、第１電極との間の絶縁性を確保しながら第２電極同士を連結できる。また、第１電極と第２電極とが同じ絶縁性基材に配列形成されるため、夫々の電極を異なる基材に形成する場合に比べて第１電極と第２電極との相対位置のばらつき、つまり電極間の静電容量のばらつきが小さくなり、静電容量の変化を精度よく検知できるようになる。このような構成を採用すれば、例えば、第２連結部のパターン幅を狭くなるように形成することにより、第１電極または第１連結部と第２連結部とが重畳する面積を小さくして静電容量への影響を抑制することができる。つまり、絶縁性連結基材に形成された第２連結部の配列により、第１電極と第２電極との間の寄生容量を小さくできる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記第２電極が前記絶縁性基材に配列形成されるとともに、前記絶縁性基材に一対の絶縁性連結基材が対向配置され、一方の絶縁性連結基材に形成された前記第１連結部を介して前記第１電極同士が電気的に接続され、他方の絶縁性連結基材に形成された前記第２連結部を介して前記第２電極同士が電気的に接続されている点にある。

第二の特徴構成と同様に、第１電極と第２電極とが同じ絶縁性基材に配列形成されるため、夫々の電極を異なる基材に形成する場合に比べて第１電極と第２電極との相対位置のばらつき、つまり電極間の静電容量のばらつきが小さくなり、静電容量の変化を精度よく検知できるようになる。このような構成を採用すれば、例えば、夫々の絶縁性連結基材に第１連結部または第２連結部のパターン幅を狭くなるように形成することにより、第１電極または第１連結部と第２連結部とが重畳する面積、或いは第２電極または第２連結部と第１連結部とが重畳する面積を小さくして静電容量への影響を抑制することができる。つまり、第１電極と第２電極との間の寄生容量を小さくできる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記絶縁性基材に前記第１電極同士を電気的に接続する第１連結部が形成されるとともに、前記絶縁性基材に沿うように第２絶縁性基材が対向配置され、前記第２絶縁性基材に前記第２電極及び前記第２連結部が配列形成されている点にある。

絶縁性基材に形成された第１電極と、絶縁性基材に対向配置され第２絶縁性基材に形成された第２電極とが非重畳状態で面上に配列されるようになる。第１電極及び第１連結部が形成される絶縁性基材と、第２電極及び第２連結部が形成される第２絶縁性基材とが個別に製造でき、両絶縁性基材を重畳配置すればよいので、夫々の製造工程が簡素化できる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記絶縁性基材が編地または織地を含む布帛で構成され、前記第１及び第２電極が、前記編地の地組織に編み込まれる、若しくは前記織地の地組織に織り込まれた導電性繊維で構成されている、または前記布帛に刺繍された導電性繊維で構成されている、または前記布帛に塗布された導電性塗料で構成されている点にある。

編地または織地を含む布帛であれば、自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状の絶縁性基材が構成でき、しかも絶縁糸で構成される地組織に各電極を極めて容易に編成できるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記絶縁性基材が不織布で構成され、前記第１及び第２電極が前記不織布に塗布された導電性塗料で構成されている、または前記不織布に刺繍された導電性繊維で構成されている点にある。

絶縁性基材に不織布を用いる場合には、不織布に塗布された導電性塗料、または刺繍された導電性繊維により任意の形状の電極パターンを容易に形成できるようになる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記絶縁性基材がエラストマーシートで構成され、前記第１及び第２電極が前記エラストマーシートに塗布された導電性塗料で構成されている点にある。

絶縁性基材にエラストマーシートを用いる場合にも、エラストマーシートに塗布された導電性塗料により任意の形状の電極パターンを容易に形成できるようになる。

同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、静電シールド層が、裏面に配置されている点にある。

外部からの静電ノイズや電磁ノイズの影響を低減させ、正確に接触位置を検知できるタッチセンサを実現することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状のタッチセンサで、滑らかなタッチで多点位置検知が可能な静電容量式タッチセンサを提供することができるようになった。

（ａ）は本発明によるタッチセンサの分解斜視図、（ｂ）は同断面図、（ｃ）は同平面図 （ａ）は本発明によるタッチセンサで第１電極を分割した実施例の平面図、（ｂ）は同第１電極と第２電極とを千鳥格子状に配列した実施例の平面図、（ｃ）は同第１電極と第２電極とをダイヤ柄状に配列した実施例の平面図 （ａ）は本発明によるタッチセンサで絶縁性基材が一対の絶縁性連結基材でサンドイッチされた実施例の構成図、（ｂ）は同断面図、（ｃ）は同平面図 （ａ）は本発明によるタッチセンサで絶縁層のない実施例の構成図、（ｂ）は同断面図 （ａ）は本発明によるタッチセンサで第１電極と第２電極とを単一層の表裏に夫々形成した実施例の断面図、（ｂ）は同表面から見た平面図、（ｃ）は同裏面から見た平面図 （ａ）は本発明によるタッチセンサで第１電極と第２電極とが別々の層に形成されている実施例の構成図、（ｂ）は同断面図 （ａ）は図５（ａ）で絶縁層のない実施例の構成図、（ｂ）は同断面図 は本発明による接触位置検知システムを備えたタッチセンサの構成図 図７の接触位置検知システムの動作を示したフロー図 本発明によるタッチセンサをウェアラブル端末として使用した例の概略図

以下、本発明による静電容量式タッチセンサについて、図面を参照しながら説明する。

図８に示すように、本発明による静電容量式タッチセンサ１は、センサシート１ａと、制御部１ｂを含む接触位置検知システム１ｃとを備えている。センサシート１ａは、自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状で、第１連結部４により接続された複数の第１電極群３で構成される第１電極群２０と、第２連結部６により接続された複数の第２電極５で構成される第２電極群２１とがマトリクス状に配列されている。センサシート１ａに滑らかなタッチで手指を接触させると、接触位置近傍で電極間の静電容量に変化が生じるが、当該静電容量が減少する方向の変化を示した場合にのみ、制御部１ｂは、接触位置を算出するように構成されている。尚、制御部１ｂの詳細は後述する。

図１（ａ）に示すように、センサシート１ａは、絶縁性基材２と、絶縁層７と、絶縁性連結基材８と、静電シールド層１０とが積層されて構成されている。

絶縁性基材２は、球面や自由曲面に沿うように配置可能で且つ折り畳み可能なシート状であり、例えば、編地または織地を含む布帛や、不織布、エラストマーシート等で構成されている。そのため、押圧に対して厚みが変化可能なものになっている。
実施例では、天竺編とも呼ばれる平編で編成された編地を用いている。尚、編地は、平編以外のゴム編、パール編等の緯編や、シングル・デンビー編等の経編で編成してもよい。素材としては、植物繊維や、動物繊維、化学繊維、合成繊維等を用いることができるが、実施例では、ポリエステル糸を使用している。
また、織地を使用する場合は、織り方としては、平織、綾織、朱子織等を用い、織地の素材には、編地と同様に、植物繊維や、動物繊維、化学繊維、合成繊維等を用いることができる。
また、不織布は、繊維を接着または絡み合わせることで布にしたものであり、素材としては、上記と同様に、各種繊維を用いることができる。
また、エラストマーシートは、ゴム状弾性を示す樹脂シートであり、スチレン系、塩化ビニル系、オレフィン系、ウレタン系などの素材で形成することができる。

絶縁性基材２には、同一サイズの矩形形状の複数の第１電極３と第２電極５が配列されている。
第１電極３は、縦方向に所定間隔で配列され、見かけ上は矩形形状に縦方向に長い矩形状となるように、それぞれの第１電極３同士が同一横幅の第１連結部４で連結され、さらに、第２電極５を挟んで横方向に等ピッチで配列されている。
第１連結部４の横幅は、後述の第２連結部６との対向面積が狭くなるように、第１電極３の横幅よりも狭く形成されていてもよい。
第２電極５は、横幅が第１電極３と同じで縦幅が第１電極３より短い矩形状で、隣接する第１電極３間の中央部に縦方向に等ピッチで配列され、且つ第１電極３を挟んで横方向にも等ピッチで配列されている。
そして、第１電極３と第２電極５とは平面視で重畳しないように配列されている。

静電容量式タッチパネルは、第１電極３と第２電極５との間に形成される静電容量の変化により、接触位置を検知する。そのため、第１電極３及び第２電極５のサイズは大きい方が、静電容量が大きくなり、検知感度が向上するので好ましいが、一方、サイズが大きくなりすぎると、接触位置の分解能が低下する。よって、検知感度と接触位置の分解能とのバランスを考慮して、各電極のピッチやサイズ等を設定する。好ましくは、第１電極３及び第２電極５の電極ピッチは３〜１０ｍｍで形成する。
また、第１電極３と第２電極５間の距離（平面視）は０．５〜２ｍｍ以上とするのが好ましい。

上述の電極配列により、隣接する第１電極３と第２電極５との間の静電容量のばらつきは小さくなる。静電容量式タッチパネルは、手指が接近し接触することによる静電容量の変化を捉えて、接触位置を検知している。そのため、初期状態の静電容量のばらつきが小さいことにより、接触位置の検知確度が向上する。

絶縁性基材２が編地または織地を含む布帛で構成されている場合には、第１電極３と第２電極５は、編地の地組織に編み込まれ、または織地の地組織に織り込まれた導電性繊維で構成される。導電性繊維は、
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の中に導電性の高い金属や黒鉛を均一に分散させたものや、金属を繊維化した
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、
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繊維の表面を金属で被覆したもの、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等が使用でき、できるだけ導電性の高いものが好ましい。また、導電性繊維に含まれる金属や導電性物質は、手指等が接触することによる腐食が起きにくいものを用いるのが好ましい。さらに、電極のシート抵抗を下げるため、導電性繊維が高密度で、しかも導電性繊維同士が密に接触し合うように編み込まれ、または織り込まれる編み方、または織り方を採用するのが好ましい。尚、実施例では、導電性繊維は、銀メッキナイロン（３４本の銀メッキフィラメントが束になった糸で、総繊度７０デニールのもの）を使用し、天竺編により絶縁性基材２としての編地に編成されている。

上記のように、絶縁性基材２となる布帛の組織構造に導電性繊維を含ませる構造以外に、ミシン等を用いて布帛に導電性繊維を刺繍してもよい。また導電性繊維を用いるのではなく、導電性塗料を布帛に任意のパターンで塗布してもよい。導電性塗料としては、塗布可能で十分低い抵抗を発現できるものであれば特に限定されないが、例えば銀微粒子とバインダとを含む銀ペーストなどを挙げることができる。またパターン状に形成する方法としては、例えばスクリーン印刷やインクジェット印刷などの公知の塗布方法を用いることができる。また導電性塗料として伸縮性が高い材料を用いることで、布帛が伸びたり、折れ曲がったりした場合にも断線し難く、好ましい。

尚、絶縁性基材２が不織布で構成されている場合には、第１電極３と第２電極５は、不織布に塗布された導電性塗料で構成される。
絶縁性基材２がエラストマーシートで構成されている場合には、第１電極３と第２電極５は、エラストマーシートに塗布された導電性塗料で構成してもよく、また、エラストマーシートに導電性物質を練り込んで構成してもよい。また導電性塗料としては、伸縮性が高い材料であることが好ましい。

絶縁性連結基材８は、実施例では、絶縁性基材２と同様の天竺編で編成された編地を用いている。尚、絶縁性連結基材８は、絶縁性基材２と必ずしも同じである必要はない。例えば、絶縁性連結基材８に、ゴム編で編成された編地や、綾織の織地、不織布等を用いてもよく、また、素材も絶縁性基材２に用いたものと異なるものを用いてもよい。

絶縁性連結基材８には、複数の第２連結部６が配列されている。第２連結部６は、上述の導電性繊維を用いて、天竺編により絶縁性連結基材８としての編地に編成されている。

第２連結部６は、横方向の直線状で、縦方向に配列された第２電極５のピッチと同じピッチで、縦方向に等ピッチで配列されている。そして、第２連結部６は、平面視で第２電極５と重畳するように配列され、後述するように、第１電極３を挟んで横方向に配列された第２電極５同士を電気的に接続する。

絶縁層７が、対向配置された絶縁性基材２と絶縁性連結基材８との間に挟まれて配置されている。絶縁層７は、絶縁性基材２に配列された第１電極３と絶縁性連結基材８に配列された第２連結部６とが導通することを防止することを第１の目的として、また、第１電極３と第２連結部６とが交差する部分が形成する静電容量を下げることを第２の目的として配置されている。そのため、絶縁層７は、絶縁耐圧が大きく且つ誘電率が小さい材料で、できるだけ厚いものを用いるのが好ましい。また、後述するように、押圧による静電容量の増加を低減するため、絶縁層７は、例えば、高密度で編まれた圧縮されにくい編地を用いるのが好ましい。よって、絶縁層７は、絶縁性基材２や絶縁性連結基材８と同じものであっても構わないが、それらに限るものではない。

尚、上述の第１電極３と第２連結部６とが交差する部分が形成する静電容量が大きすぎると、手指等が接近し接触することで生じる第１電極３と第２電極５間の静電容量の変化は相対的に小さくなり、検知感度が下がってしまう。また、押圧により、絶縁層７が圧縮され、第１電極３と第２連結部６との間の距離が短くなると、第１電極３と第２連結部６とが交差する部分が形成する静電容量は増加する。そのため、僅かな押圧であっても静電容量の増加により、手指等の接触による静電容量の低下分が相殺され、検知感度の低下や誤検知の虞がある。よって、第１電極３と第２連結部６との間の静電容量はできるだけ下げておく必要がある。そのため第２連結部６の幅は細い方が好ましいが、抵抗値との兼ね合いで幅１ｍｍ以下程度が好ましい。

静電シールド層１０が、絶縁性連結基材８の下の裏面に配置されている。静電シールド層１０は、例えば、導電性繊維が編地の裏面側の全面に編み込まれた編地を用いることができる。全面に編み込まれた導電性繊維は、電磁波シールドを構成し、外部からの静電気ノイズの影響を低減する。それにより、隣接する第１電極３と第２電極５との間の静電容量の測定精度の低下を軽減でき、もって接触位置の検出確度の向上が図れる。

図１（ｂ）に示すように、第２電極５と、平面視で第２電極５と重畳するように配列された第２連結部６とは、上下間の連結部６ａにより、物理的及び電気的に接続されている。そのため、第１電極３を挟んで横方向に配列された第２電極５同士は、上下間の連結部６ａ及び第２連結部６を介して電気的に接続される。

第２連結部６は、低抵抗であることが望ましいが、第１電極３と第２連結部６とが交差する部分が形成する静電容量を増加させるようなことがあってはならない。そのため、第２連結部６は、導電性繊維を高密度でしかも平面視でできるだけ細く編み込む編み方を採用して形成するのが好ましい。

上下間の連結部６ａは、平面視で第２電極５と第２連結部６とが重畳する部分に、導電性繊維を用いた太めのミシン糸を上下から縫い付けて形成される。このため、上下間の連結部６ａは、物理的にしっかりと接続されたものとなり、しかも低抵抗となる。

図１（ｃ）に示すように、第１電極群２０と、第２連結部６により接続された第２電極群２１とがマトリクス状に配列されてセンサシート１ａが形成される。そして、縦方向に配列された第１電極３は、夫々引出配線１１を介して、カラムコネクタ１２に接続されている。また、第２連結部６を介して接続され横方向に配列された第２電極５は、夫々引出配線１１としての延長された第２連結部６を介して、ロウコネクタ１３に接続されている。

以下では、別実施形態を示し、上述の実施形態との相違点を詳説する。
図２（ａ）に示すように、第１電極３は、図１（ｃ）に示したような縦方向に長い矩形状に替えて、第２電極５と同様に、縦方向に配列された複数の矩形状に分割されている。そして、第１電極３は、隣接する第２電極５間の中央部に、縦方向に配列された第２電極５のピッチと同じピッチで、縦方向に等ピッチで配列され、且つ第２電極５を挟んで横方向にも、横方向に配列された第２電極５のピッチと同じピッチで、等ピッチで配列されている。

さらに、第１電極３と第２電極５とは、横方向に一直線上に交互に配列されるようになっている。

縦方向に配列された第１電極３同士は、第１連結部４により電気的に接続されている。そして、第１連結部４により接続された第１電極群２０と、第２連結部６により接続された第２電極群２１とがマトリクス状に配列されてセンサシート１ａが形成されている。
第１連結部４を介して接続され縦方向に配列された第１電極３は、夫々引出配線１１としての延長された第１連結部４を介して、カラムコネクタ１２に接続されている。

図２（ｂ）に示す実施形態は、図２（ａ）に示した実施形態において、第２電極５を全体に縦方向に半ピッチだけずらしたものである。即ち、第１電極３と第２電極５とは千鳥格子状に配列されている。こうして、センサシート１ａは、第１連結部４により接続された第１電極群２０と、第２連結部６により接続された第２電極群２１とがマトリクス状に配列されて形成される。これにより、第２連結部６は、第１電極３ではなく、第１連結部４と交差することになる。そのため、平面視で交差する部分の面積が小さくなり、寄生容量の低減が図れる。

図２（ｃ）に示す実施形態は、図２（ｂ）に示した実施形態において、第１電極３及び第２電極５を、正方形状とし、対向する頂点が縦方向または横方向に配列するように配置したものである。即ち、第１電極３と第２電極５とはダイヤ柄状に配列されている。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁性基材２には、第１電極３と第２電極５が、図２（ａ）に示した配列と同様の配列で形成されている。絶縁性基材２には、絶縁層７を挟んで一対の絶縁性連結基材８が対向配置されている。そして、上方の絶縁性連結基材８ａには、縦方向に伸びる第１連結部４が形成されており、第１連結部４を介して縦方向に配列された第１電極３同士が電気的に接続されている。他方、下方の絶縁性連結基材８ｂには、横方向に伸びる第２連結部６が形成されており、第２連結部６を介して横方向に配列された第２電極５同士が電気的に接続されている。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁性基材２及び絶縁性連結基材８は、共に両面編になっている。そして、絶縁性基材２の上面側には第１電極３及び第２電極５が形成され、また、絶縁性連結基材８においても、その上面側に第２連結部６が形成されている。絶縁性基材２の下面側は絶縁層として機能しており、そのため、絶縁性基材２と絶縁性連結基材８との間には絶縁層７を挿入する必要がない。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁性基材２は多層編になっている。そして、絶縁性基材２の上面側の表面層には、第１電極３及びその引出配線１１が形成され、絶縁性基材２の下面側の裏面層には、第２電極５、第２電極５同士を電気的に接続する第２連結部６、及び第２電極５の引出配線１１としての第２連結部６が形成されている。そのため、絶縁性連結基材８が不要となる。また、絶縁性基材２の中間層は、絶縁層として機能するため、絶縁層７も不要となり、材料コストの削減が可能となる。そして、第１電極３等のすべてが１つの絶縁性基材２に形成されるため、第１電極３等の相互の配列精度が向上する。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁性基材２には、第１電極３と、縦方向に配列された第１電極３同士を電気的に接続する第１連結部４が配列形成されている。第２絶縁性基材９には、第２電極５と、横方向に配列された第２電極５同士を電気的に接続する第２連結部６が配列形成されている。絶縁性基材２と第２絶縁性基材９とは対向配置され、それらの間に、絶縁層７が挿入されている。そのため、上下間の連結部の形成が不要となる。

さらに、図７（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁性基材２と第２絶縁性基材９を、共に両面編にする。そして、絶縁性基材２の上面側に、第１電極３と、縦方向に配列された第１電極３同士を電気的に接続する第１連結部４を配列形成する。一方、第２絶縁性基材９には、下面側に、第２電極５と、横方向に配列された第２電極５同士を電気的に接続する第２連結部６を配列形成する。第２絶縁性基材９は、絶縁性基材２に沿うように対向配置されるため、絶縁性基材２の下面層と第２絶縁性基材９の上面層とが、絶縁層として機能するようになる。そのため、絶縁層７を挿入する必要がなくなる。

図８に示すように、タッチセンサ１は、第１電極群２０と第２連結部６により接続された第２電極群２１とがマトリクス状に配列されたセンサシート１ａと、接触位置検知システム１ｃとを備えている。接触位置検知システム１ｃは、マルチプレクサ２２、信号検出部２３及び信号処理部２４を含む制御部１ｂの他、発振器などの基準信号発生部２５や出力部２６等を備えている。尚、第１電極群２０には、第１連結部４により接続された第１電極群２０と、第１連結部４によらずに第１電極３同士が直接接続された第１電極群２０とが含まれる。
基準信号発生部２５は、第１電極３に印加する周期信号を発生させ出力する。
信号処理部２４は、例えば、マルチプレクサ２２にタイミング信号を送ることで、基準信号発生部２５が出力した周期信号を、カラムコネクタ１２を介して、横方向に配列された第１電極群２０に、タイミングをずらして印加する。
信号検出部２３は、第２連結部６により接続された第２電極群２１が接続されたロウコネクタ１３に接続されている。そして、信号検出部２３は、第２電極群２１が出力する信号を検出する。
信号処理部２４は、信号検出部２３で検出された信号とタイミング信号とに基づいて、接触位置の座標を算出する。
また、信号処理部２４は、第１電極３と第２電極５との間の静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ、手指等が触れたと判定し、接触位置の座標を算出する。
本願のセンサシートにおいては、押圧に対して厚みが変化可能なシート状の絶縁性基材を含むが、第１電極と第２電極が非重畳状態で配列されているため、非導電物でセンサシートに圧力が付与された場合に、第１電極と第２電極との間の静電容量の変化（増加）が抑えられる。そのため、手指等を接近させた場合の第１電極と第２電極との間の静電容量の変化（減少）の方が大きくなり、静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ接触位置の座標を算出することで、意図しない圧力付与による誤検出を回避できる。
そして、信号処理部２４での処理結果は、接触位置の座標データとして、出力部２６から外部装置（図示せず）に出力される。

図９には、上述の接触位置検知システム１ｃの動作の例をフロー図にして示している。
各第１電極３に基準信号発生部２５からの周期信号を印加（掃引）し（Ｓ１）、信号検出部２３は、第２電極５からの信号を検知する（Ｓ２）。これらの動作は、第１電極３の全カラムへの掃引が終了するまで続けられる（Ｓ３）。信号処理部２４は、信号検出部２３から出力された第２電極５からの信号から、静電容量の減少方向の変化が生じているか判定する（Ｓ４）。静電容量の減少がある場合には（Ｓ４，Ｙ）、信号処理部２４は、手指等の接触によるものと判断し、その座標位置の算出を行い（Ｓ５）、出力部２６に出力する（Ｓ６）。以上は、１回のタッチ検出のフローを説明したものであるが、本処理を所定時間毎に行うことで、連続的に座標位置を検出することができる。

図１０に示すように、静電容量式タッチセンサ１は、曲げたり折り畳んだりすることができるため、ウェアラブル端末として、例えば、ベスト３０や腕章３１、帽子３２の一部に装備することができる。また、カラムコネクタ１２及びロウコネクタ１３を外して接触位置検知システム１ｃをタッチセンサ１から取り外すことができるため、タッチセンサ１が装備されたベスト３０等の洗濯等が可能である。

上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明が上述した具体例に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏する範囲において具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

本発明による静電容量式タッチセンサは、フレキシブルなシート状のタッチセンサに軽く触れるだけで接触位置を検出することができ、また、曲げたり折り畳んだりすることも可能であるため、ウェアラブル端末に好適に用いることができる。

１：タッチセンサ
１ａ：センサシート
１ｂ：制御部
１ｃ：接触位置検知システム
２：絶縁性基材
３：第１電極
４：第１連結部
５：第２電極
６：第２連結部
７：絶縁層
８：絶縁性連結基材
９：第２絶縁性基材
１０：静電シールド層
２０：第１電極群
２１：第２電極群
２２：掃引部
２３：信号検出部
２４：信号処理部
２５：発振器
２６：出力部

Claims (8)

1. 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、
   前記絶縁性基材に配列形成された複数の第１電極と、
   一方向に配列された前記第１電極同士を電気的に接続する第１連結部と、
   前記第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、
   前記一方向とは交差する方向に配列された前記第２電極同士を電気的に接続する第２連結部と、を有し、
   前記第１連結部により接続された第１電極群と前記第２連結部により接続された第２電極群がマトリクス状に配列されたセンサシートと、
   前記第１電極と前記第２電極との間に形成される静電容量の変化から接触位置を算出する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量が減少方向へ変化する場合にのみ、接触位置を算出するように構成されている静電容量式タッチセンサ。
2. 前記第１連結部及び前記第２電極が前記絶縁性基材に配列形成されるとともに、
   前記絶縁性基材に絶縁性連結基材が対向配置され、
   前記絶縁性連結基材に形成された前記第２連結部を介して前記第２電極同士が電気的に接続されている請求項１記載の静電容量式タッチセンサ。
3. 前記第２電極が前記絶縁性基材に配列形成されるとともに、
   前記絶縁性基材に一対の絶縁性連結基材が対向配置され、
   一方の絶縁性連結基材に形成された前記第１連結部を介して前記第１電極同士が電気的に接続され、
   他方の絶縁性連結基材に形成された前記第２連結部を介して前記第２電極同士が電気的に接続されている請求項１記載の静電容量式タッチセンサ。
4. 前記絶縁性基材に前記第１電極同士を電気的に接続する第１連結部が形成されるとともに、前記絶縁性基材に沿うように第２絶縁性基材が対向配置され、
   前記第２絶縁性基材に前記第２電極及び前記第２連結部が配列形成されている請求項１記載の静電容量式タッチセンサ。
5. 前記絶縁性基材が編地または織地を含む布帛で構成され、前記第１及び第２電極が、前記編地の地組織に編み込まれる、若しくは前記織地の地組織に織り込まれた導電性繊維で構成されている、または前記布帛に刺繍された導電性繊維で構成されている、または前記布帛に塗布された導電性塗料で構成されている請求項１から４の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ。
6. 前記絶縁性基材が不織布で構成され、前記第１及び第２電極が前記不織布に塗布された導電性塗料で構成されている、または前記不織布に刺繍された導電性繊維で構成されている請求項１から４の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ。
7. 前記絶縁性基材がエラストマーシートで構成され、前記第１及び第２電極が前記エラストマーシートに塗布された導電性塗料で構成されている請求項１から４の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ。
8. 静電シールド層が、裏面に配置されている請求項１から７の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ。
   

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