JP2017068780A - 静電容量式タッチセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
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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。
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。
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。
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。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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