JP2020009418A - 静電容量式タッチセンシング用の位置検出用複合糸 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな電気的接続の経路を有するタッチセンサを製造できる、複合糸を提供する。【解決手段】導電糸２及び電気抵抗糸３含む複合糸１において、導電糸２は、電気抵抗糸３に結合されており、電気抵抗糸３から電気的に絶縁されている。少なくとも１の複合糸１、複合糸１の電気抵抗糸３及び導電糸２の容量値を検知する検出装置５を含むタッチセンサ１０の検出装置５は、電気抵抗糸３及び導電糸２の容量値間の比率を計算し、比率の関数として、複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号（ＳＯＵＴ）を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、静電容量式センシングの分野に係り、特に、タッチセンサを実装したファブリック用の複合糸に関するものである。

静電容量式タッチセンサは、複数の導電ワイヤを含み、これらの導電ワイヤは互いに電気的に絶縁され、グリッドを構成するように配置されている。
静電容量式タッチセンサには、「自己容量センシング」の技術が使用され、各感知ワイヤが、各々、これらの感知ワイヤの容量値を検知するように構成された１つのコントローラに接続されている。すなわち、各感知ワイヤが互いに独立している。
このような静電容量式タッチセンサでは、コントローラが、感知ワイヤに接触する物体（例えば指）によって与えられる寄生容量による静電容量の値の変化を検知するように構成されている。
タッチイベントの位置は、コントローラにより、容量性グリッドのどの感知ワイヤ（すなわちどの行と列）がタッチされたかを検知することによって決定される。そのため、タッチ位置は、容量性グリッドのＸ,Ｙ座標によって決定される。

一部の静電容量式タッチセンサでは、コントローラが感知ワイヤの各交点における相互容量をシーケンシャルに検知するように構成された、「相互容量センシング」の技術が使用されている。言い換えると、コントローラは、容量性グリッドの各行と各列の感知ワイヤ間に形成される各コンデンサの静電容量の値を検知するように構成されている。容量性グリッド上の１つの物体（例えば指）へのタッチは、相互容量の値の変化として検知される。

ファブリックに組み込まれた静電容量式タッチセンサも、公知である。例えば、特許文献１には、互いに電気的に絶縁され１つのグリッドを形成するように配置された複数の導電糸を含む、静電容量式タッチセンシングが組み合わされたファブリックを開示している。
各導電糸は、これらの各導電糸の静電容量の値を検知するように構成された（すなわち「自己容量センシング」を使用した）、１つのコントローラに接続されている。
このコントローラは、容量性グリッドの各導電糸の静電容量の変化を検知することによって、どの水平導電糸とどの垂直導電糸がタッチされたかを検知し、タッチイベントの位置を検知する。
このコントローラは、容量性グリッド上のタッチイベントの位置を検知するために、交差する導電糸の交点を利用しており、そのため、タッチされた位置は、容量性グリッド上のＸ,Ｙ座標として決定される。

特表２０１７−５２４１８１号公報（ＵＳ２０１６０４８２３５Ａ１）

容量性グリッドは、導電糸を緯糸と経糸として使用することで、ファブリックに組み込むことができる。
しかしながら、容量性グリッド（複数の水平導電糸と複数の垂直導電糸）の各導電糸は、この容量性グリッドの垂直側と水平側の両方に沿って配置された複数の電気接点によって、１つの感知回路に電気的に接続されなければならない。
容量性グリッドが多数の導電糸を有する場合、容量性グリッドと感知回路との間の複数の電気的接続の経路は、非常に複雑なものとなる。

さらに、タッチセンサが実質的に長方形である（すなわち、垂直導電糸の数と水平導電糸の数が異なる）場合、あるいは、両導電糸が一方向にのみ平行に伸びている（例えば、スワイプセンサ）場合、複数の電気的接点の配置や、複数の導電糸と感知回路との電気的接続の経路を設計するのが非常に難しくなり、タッチセンサの生産が複雑で高価なものとなり、また、一部のケースでは、タッチセンサ構造の硬化を引き起こすことになる。

本発明の１つ目的は、上記先行技術の欠点を克服し、シンプルな電気的接続の経路を有するタッチセンサを製造できる、複合糸を提供することにある。
本発明の他の目的は、正確でかつ信頼できる方法により、支持層（例えばファブリック）上におけるタッチイベントの位置を検知できる、タッチセンサ、及び、タッチイベントの位置検知方法を提供することにある。

これら及び他の目的は、本発明の独立請求項に記載の複合糸、タッチセンサ、及びタッチイベントを検知する方法によって達成される。本発明の好ましい様相は、従属請求項に詳述されている。
特に、本発明によれば、複合糸は導電糸及び電気抵抗糸を含んでおり、前記導電糸は前記電気抵抗糸に結合されており、さらに、前記導電糸は前記電気抵抗糸から電気的に絶縁されている。

本発明の１つの様相によれば、前記導電糸の単位長さあたりの電気抵抗は、２００Ω／ｍ未満、好ましくは５０Ω／ｍ未満、より好ましくは約１０Ω／ｍ以下である。
本発明の１つの様相によれば、前記電気抵抗糸の単位長さあたりの電気抵抗は、１０ＫΩ／ｍと１０ＭΩ／ｍの間、好ましくは５０ＫΩ／ｍと５００ＫΩ／ｍの間である。

前記電気抵抗糸は、物体がそれに触れると変化する容量値を有している（前記物体の寄生容量が前記電気抵抗糸に結合される）。
前記電気抵抗糸の容量値の変化は、次の２つの主な様相の関数である：
前記電気抵抗糸とそれに触れる物体間の寄生容量結合、及び、
前記タッチイベントが発生した位置であって、前記電気抵抗糸の静電容量値が検知される読み出しポイント（すなわち、前記電気抵抗糸が検出装置に電気的に接続されているポイント）に対する前記電気抵抗糸の長さに沿った位置。

本発明の１つの様相によれば、前記電気抵抗糸は、タッチイベントに応じて変わる容量値を有しており、この容量値の変化は位置の関数、すなわち、前記読み出しポイントに対する、前記電気抵抗糸の長さ方向に沿ってタッチイベントが発生した位置の関数である。
言いかえれば、前記電気抵抗糸上のあるポイントでタッチイベントが発生すると、前記読み出しポイント（例えば前記電気抵抗糸の終端）で検知される前記電気抵抗糸の静電容量値は、前記読み出しポイントと前記タッチイベントが発生したポイントとの間の前記電気抵抗糸の長さの関数として変化する。

本発明の１つの様相によれば、ある物体が前記導電糸に触れた場合、前記容量値の変化は、実質的に、前記導電糸とそれに触れた物体との間の容量結合にのみ依存する。
本発明の１つの様相によれば、前記導電糸は、前記タッチイベントに応じて変わる容量値を有しており、前記容量値の変化は、前記タッチイベントが発生した前記長さに沿った位置とは、実質的に独立している。

この様相のため、単一の複合糸は、前記電気抵抗糸の容量値と前記導電糸の容量値の比率の計算により、前記複合糸の長さに沿ったタッチイベントの位置を検知するのに使用できる。
言いかえれば、前記導電糸の前記容量値との関係で求められた前記電気抵抗糸の前記容量値は、前記複合糸の前記長さに沿ったタッチイベントの位置を示す値を、前記複合糸とそれに触れる前記物体の間の前記容量結合から独立して提供する。

本発明の１つの様相によれば、前記導電糸と前記電気抵抗糸はそれらの長さに沿って結合されている。言いかえれば、前記導電糸と前記電気抵抗糸は、隣接して配置されており、その結果、前記複合糸のいずれの断面においても、前記導電糸と前記電気抵抗糸の双方の一部を含んでいる。好ましくは、前記導電糸と前記電気抵抗糸は、撚り合せて結合されている。

有利なことに、前記導電糸と前記電気抵抗糸は、前記複合糸の感知コアを形成する。
好ましくは、前記複合糸は、さらに、非導電性の材料から作られ、前記感知コアを被覆する、シースを含んでいる。前記シースは、例えば、単位長さあたりの電気抵抗が１００ＭΩ／ｍを超える、より好ましくは１ＧΩ／ｍを超える、非導電性の糸を含んでいる。
本発明の１つの様相によれば、前記非導電性の材料の電気抵抗率は、１０^３Ωｍを超える値である。好ましくは、前記シースは、前記非導電性の材料で作られた、ステープルファイバを含んでおり、好ましくは、前記感知コアは、前記ステープルファイバのコアスパンである。より好ましくは、前記ステープルファイバは、天然繊維（例えば綿）である。

本発明の１つの様相によれば、前記電気抵抗糸は、複数の導電性元素で満たされたプラスチック糸である。好ましくは、前記導電糸は、絶縁された金属ワイヤー（例えば、銅のマグネット・ワイヤ）である。

本発明の１つの様相によれば、前記導電糸の単位長さあたりの前記電気抵抗は、前記電気抵抗糸の単位長さあたりの前記電気抵抗に対して少なくとも２桁少ない。好ましくは、前記電気抵抗糸及び前記導電糸の単位長さあたりの前記電気抵抗値の間の比率は、１００〜１００００００の範囲、より好ましくは、１０００〜１０００００の範囲である。

本発明のもう一つの目的は、タッチセンサの提供にあり、このタッチセンサは、導電性細長要素及び電気抵抗細長要素を含む、少なくとも１つの複合細長要素を含んでおり、前記導電性細長要素は、前記電気抵抗細長要素に結合されており、前記導電性細長要素は、前記電気抵抗細長要素から電気的に絶縁されている。

前記用語「細長要素」は、糸に似ている形状の要素（つまり糸状要素）を意味する。細長要素の一例は、糸である。一般に、細長要素では、三次元に関して、３つの次元のうちの２つの次元は第３の次元に対してはるか短く、一般に無視できる。例えば、細長要素は、長さに対して無視できる幅と厚さを有する細長片の形状を有している。好ましくは、前記細長要素は、３つの次元のうち２つの次元が第３の次元に比較して、無視できる（理想的にはライン）。
例えば、前記細長要素は、ワイヤ、糸、フィラメント、あるいは線形のパスに沿って配置された物質のトレースである。細長要素では、三次元のうちの１つの次元（つまり長さ）は、他の２つの次元より少なくとも１０倍を超える大きさであり、好ましくは少なくとも２０倍、より好ましくは、少なくとも５０倍大きい。

本発明の１つの様相によれば、前記複合細長要素は、本発明の前記複合糸である。
幾つかの実施例では、容量性タッチセンサは、実質的に線形の経路に沿って配置された、（電気抵抗細長要素としての）抵抗性材料のトレース、および／または、（導電性細長要素としての）導電性材料のトレースを含む、少なくとも１つの複合細長要素を含んでいる。
本発明の１つの様相によれば、前記導電糸及び前記電気抵抗糸に関して記述した前記単位長さあたりの電気抵抗の値と同じ値を、前記電気抵抗細長要素と、前記導電性細長要素に適用することができる。
言いかえれば、本発明の１つの様相によれば、前記導電性細長要素の単位長さあたりの電気抵抗は、２００Ω／ｍ未満、好ましくは５０Ω／ｍ未満、より好ましくは約１０Ω／ｍ以下である。
本発明の１つの様相によれば、前記電気抵抗細長要素の単位長さあたりの電気抵抗は、１０ＫΩ／ｍと１０ＭΩ／ｍの間、好ましくは、５０ＫΩ／ｍと５００ＫΩ／ｍの間に含まれる。

本発明の１つの様相によれば、前記導電性細長要素の単位長さあたりの前記電気抵抗は、前記電気抵抗細長要素の単位長さあたりの前記電気抵抗に対して、少なくとも２桁少ない。好ましくは、前記電気抵抗細長要素及び前記導電性細長要素の単位長さあたりの前記電気抵抗値の間の比率は、１００〜１００００００の範囲、より好ましくは１０００〜１０００００の範囲にある。
例えば、前記細長要素の単位長さあたりの前記電気抵抗は、ＡＡＴＣＣ標準試験方法８４-２００５（the standard AATCC Test Method 84-2005）、あるいは、ＡＡＴＣＣ標準試験方法８４-２０１１（AATCC Test Method 84-2011）に従って測定されるのが良い。

前記静電容量式タッチセンサは、好ましくは、前記複合細長要素の、前記電気抵抗細長要素の容量値と、前記導電性細長要素の容量値を検知するように構成された（つまり自己容量センシングを使用することによる）、検出装置を備えている。
本発明の１つの様相によれば、前記検出装置は、前記電気抵抗細長要素の前記容量値と、前記導電性細長要素の前記容量値との比率を計算し、かつこの比率の関数として、前記複合細長要素に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号を提供するように構成されている。

この様相により、１つの複合細長要素のみを、所定の方向（前記複合細長要素が配列された方向）に沿ったタッチイベントの位置の検知のために使用することもできる。
例えば、唯１つの複合細長要素（例えば本発明の複合糸）を有するタッチセンサは、前記電気抵抗細長要素と前記導電性細長要素を前記検出装置に接続するための２つの電気接点のみを備えた、スワイプセンサとして使用できる。

本発明の１つの様相によれば、前記タッチセンサは複数の複合細長要素を含んでおり、前記検出装置は、個々の前記複合細長要素における、前記電気抵抗細長要素と前記導電性細長要素の前記容量値間の比率を計算し、かつ、前記複合細長要素の個々の前記複合糸に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号を提供するように構成されている。好ましくは、複数の前記複合細長要素は、互いに実質的に平行に配列されている。

この様相により、前記タッチセンサの前記複合細長要素は、前記タッチセンサの片側だけに沿った前記検出装置に電気的に接続することができる。言いかえれば、前記タッチセンサは、前記複数の複合細長要素を方向Ｘまたは方向Ｙのいずれか一方のみに沿って互いに平行に配置することにより、Ｘ-Ｙ基準面上のタッチイベントの位置を検知することができる。

本発明の１つの様相によれば、前記１つの複合細長要素あるいは前記複数の複合細長要素は、１つのサポート層、好ましくは１つのファブリックに結合されている。この様相により、前記タッチセンサは、１つのファブリックに容易に埋め込むことができる。
好ましくは、幾つかの実施例では、前記タッチセンサが織布に埋め込まれていても良い。より好ましくは、これらの実施例では、１つ以上の複合糸が、織布の少なくとも経糸あるいは緯糸の一部であっても良い。
本発明の幾つかの実施例では、前記検出装置が、外部装置（例えばスマートフォン）に出力信号を送信するように構成された通信モジュールに接続されていても良い。

本発明のさらなる目的は、サポート層上でのタッチイベントの位置を検知する方法を提供することであり、この方法は以下の各ステップを含んでいる。
（ａ）少なくとも１つの複合細長要素を含むサポート層を提供するステップであって、
前記複合細長要素は、導電性細長要素と電気抵抗細長要素とを含んでおり、
前記導電性細長要素は、前記電気抵抗細長要素に結合されており、
前記導電性細長要素は、前記電気抵抗細長要素から電気的に絶縁されており、
（ｂ）少なくとも１つの前記複合細長要素における、前記電気抵抗細長要素と前記導電性細長要素の前記容量値を検知するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で求められた前記電気抵抗細長要素の前記容量値と、前記導電性細長要素の前記容量値の間の比率を計算するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で計算された前記比率の関数として、前記検知されたタッチイベントの位置を示す出力信号を提供するステップ。
本発明の１つの様相によれば、前記サポート層はファブリックであり、前記複合細長要素は、本発明に基づく複合糸である。

図１Ａは、本発明の一実施例による１つの複合糸を、概略的に示す透視図である。図１Ｂは、図１Ａに示した複合糸の一部を示す拡大図である。 本発明の他の実施例による１つの複合糸を、概略的に示す透視図である。 図２Ａに示した複合糸の、Ａ-Ａ断面に沿った断面図である。 本発明の一実施例による１つのタッチセンサを、概略的に示す透視図である。 本発明の特定の実施例における、１つのタイプのタッチイベント中の、複合糸の容量値と時間軸との関係を示すグラフである。 本発明の特定の実施例における、図４とは異なるタイプのタッチイベント中の、複合糸の容量値と時間軸との関係を示すグラフである。 本発明の他の実施例によるタッチセンサを、概略的に示す透視図である。

以下、本発明を、非制限的な図面を参照しながら、詳細に説明する。
一般的な例のように、図面の様々な特徴とスケールとは、必ずしも対応していない。逆に、様々な特徴は、分かり易くするために、任意に拡張若しくは縮小されている。明細書と図面の全体にわたり、同様の符号は同様の特徴を示している。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明による複合糸１の典型的な実施例を示している。複合糸１は、導電糸２、及び電気抵抗糸３を含んでいる。これらは、図１Ｂの拡大図に、より明瞭に示されている。
導電糸２と電気抵抗糸３は、好ましくは撚り合せにより、一体に結合されている。例えば、導電糸２は、電気抵抗糸３のコアスパンでも良く、あるいは逆でも良い。
幾つかの実施例では、導電糸２を、例えば電気抵抗糸３のまわりに縫い込んでも良く、あるいは逆でも良い。他の実施例では、導電糸２と電気抵抗糸３とが、例えば、交絡、らせん状などの、本発明の保護の範囲内における他の結合プロセスよって、一体に結合されても良い。

導電糸２は、例えば、この導電糸２の表面上に施された電気的な絶縁コーティング２ａによって、電気抵抗糸３から電気的に絶縁されている。
導電糸２は、好ましくは、絶縁された金属ワイヤ、例えばマグネット・ワイヤである。マグネット・ワイヤは、「エナメル線」とも呼ばれ、非常に薄い絶縁層で覆われた、（例えば、銅またはアルミニウム製の）金属ワイヤである。
マグネット・ワイヤは、市販で入手可能であり、絶縁電線のタイトコイルが必要な変圧器、インダクタ、モータ、スピーカー、ハードディスクヘッドのアクチュエーター、電磁石及び他の応用品の構造において典型的に使用されている。

導電糸２は、好ましくは単位長さあたりの電気抵抗Ｒｃが、２００Ω／ｍ未満、より好ましくは５０Ω／ｍ未満、例えば約１０Ω／ｍ、の電気抵抗を有している。
言いかえれば、長さが１メートルの導電糸２の横断面及び電気抵抗率は、電気抵抗が２００Ω未満、より好ましくは５０Ω未満、例えば約１０Ωの値を有する導電糸２を有するように、選定される。
例えば、導電糸２は、１０^-６Ωｍ未満、より好ましくは１０^-７Ωｍ未満の電気抵抗率がある材料で作られているのが良い。（例えば、銀、銅、金、アルミニウム、プラチナ、鉄は、導電糸２にふさわしい材料である。）

一方、電気抵抗糸３は、単位長さあたりの電気抵抗Ｒｒとして、１０ＫΩ／ｍと１０ＭΩ／ｍの間、より好ましくは５０ＫΩ／ｍと５００ＫΩ／ｍの間、例えば約２００ＫΩ／ｍ、の電気抵抗を有している。
言いかえれば、長さが１メートルの電気抵抗糸３の横断面及び電気抵抗率は、１０ＫΩと１０ＭΩの間、より好ましくは５０ＫΩと５００ＫΩの間、例えば約２００ＫΩの電気抵抗を有するように、選定される。
例えば、電気抵抗糸３は、１０^-６Ωｍと１０^３Ωｍの間、より好ましくは１０^-４Ωｍと１０^-１Ωｍの間の電気抵抗率を有している。
電気抵抗糸３は、好ましくは、導電性元素（例えば導電性の炭素）で満たされたプラスチック糸（例えばナイロン）である。より好ましくは、電気抵抗糸３は、その表面が導電性の炭素で覆われた、８０デニールのナイロン６，６でも良い。

例えば、適切な電気抵抗糸３として、表面が導電性の炭素で覆われた、商品名がＲＥＳＩＳＴＡＴ（マルマーク（ｃ））Ｆ９０１, ＭＥＲＧＥ Ｒ０８０の、８０デニールのナイロン６，６の単繊維が利用可能である。この特定の抵抗糸は、コーティング厚さが約１μｍの円形断面であり、約８４デニールの線形質量密度がある。この抵抗糸の電気抵抗は、１ｃｍあたり約０.８ １０^５Ω（つまり約８０ＫΩ／ｍ）である。

本発明の１つの様相によれば、導電糸２の単位長さあたりの電気抵抗は、電気抵抗糸３の単位長さあたりの電気抵抗に対して、少なくとも２桁少ない。好ましくは、電気抵抗糸３と導電糸２の単位長さあたりの電気抵抗値の間の比率Ｒｒ／Ｒｃは、１００〜１００００００の範囲、より好ましくは、１０００〜１０００００の間にある。

図２Ａ及び図２Ｂに関して、本発明の幾つかの実施例では、非導電性の材料で作られたシース１ｂを含む複合糸１を用いても良い。これらの実施例では、導電糸２及び電気抵抗糸３は、シース１ｂによって被覆された、感知コア１ａを形成する。シース１ｂは、例えば、単位長さあたりの電気抵抗Ｒｎが、１００ＭΩ／ｍを超える、より好ましくは１ＧΩ／ｍを超える非導電性の糸で形成されているのが良い。

本発明の１つの様相によれば、複合糸１のシース１ｂは、非導電性の材料、好ましくは１０^３Ωｍを超える、より好ましくは１０^６Ωｍを超える電気抵抗率を有する、ステープルファイバ４を含んでいる。感知コア１ａは、好ましくは、シース１ｂのステープルファイバ４のコアスパンである。
幾つかの実施例では、シース１ｂのステープルファイバ４を、感知コア１ａのまわりに縫い込んでも良く、あるいは、既知の被覆プロセスで、感知コア１ａを被覆しても良い。
ステープルファイバ４は、好ましくは、綿、羊毛、絹などのような、天然繊維である。幾つかの実施例では、複合糸１のシース１ｂに、染色１ｃ（例えばインジゴ染料）を施しても良い。

複合糸１は、例えばファブリックに埋めこむことのできる、容量性タッチセンサ１０を製造するのに使用することができる。
特に、本発明の目的は、１つの導電性細長要素２と１つの電気抵抗細長要素３とを含む複合細長要素１を少なくとも１つ含んだ、１つの容量性タッチセンサ１０を提供することにある。前記導電性細長要素２は、前記電気抵抗細長要素３に結合されており、前記導電性細長要素２は、前記電気抵抗細長要素３から絶縁されている。
前記導電性細長要素２及び前記電気抵抗細長要素３は、検出装置５に電気的に接続されるように構成されている。

検出装置５は、電気抵抗細長要素３及び導電性細長要素２の容量値ＣＲ、ＣＣを検知するように構成されている。この検出装置は、電気抵抗細長要素３及び導電性細長要素２の容量値ＣＲ、ＣＣ間の比率ＣＲ／ＣＣを計算し、かつ、比率ＣＲ／ＣＣの関数として、複合細長要素１に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号Ｓ_ＯＵＴを提供するように構成されている。

簡単にするために、本発明のタッチセンサに関する以下の説明は、前記した糸及び複合糸に基づいて行う。しかしながら、本発明の開示は、これらの糸の代わりに一般的な細長要素を有するタッチセンサにも適用することができる。

特に、図３において、タッチセンサ１０は少なくとも１つの複合糸１、及び、１つの検出装置５を含んでいる。この検出装置５は、電気抵抗糸３の容量値ＣＲ及び導電糸２の容量値ＣＣを検知するように構成されている。
導電糸２及び電気抵抗糸３の容量値ＣＲ、ＣＣは、例えば、充電時間や発振器の発振周波数を測定することにより、あるいは当該技術分野で既知の他の測定技術により、検知することができる。

幾つかの実施例では、検出装置５は、導電糸２及び電気抵抗糸３が接続されたフロントエンド回路６を含んでいても良い。このフロントエンド回路６は、例えば、少なくとも１つの発振器（例えば、コルピッツ発振器）を含んでいる。
導電糸２及び電気抵抗糸３は、（タッチイベントが無いときに）予め定義された発振周波数を有する発振器に、選択的に接続されている。
導電糸２及び電気抵抗糸３の容量値ＣＲ、ＣＣの変化は、前記発振器の発振周波数の変化として検知される。言いかえれば、発振器の発振周波数の検知によって、導電糸２及び電気抵抗糸３の容量値ＣＲ、ＣＣを計算することができる。

好ましくは、検出装置５は、フロントエンド回路６に接続され、発振器の発振周波数に基づいて導電糸２及び電気抵抗糸３の容量値ＣＲ及びＣＣを計算するように構成された、マイクロコントローラ７を含んでいる。
例えば、フロントエンド回路６は、マイクロコントローラ７に接続された送信ターミナルを含んでおり、マイクロコントローラ７は、このフロントエンド回路６の送信ターミナルへ参照信号（例えばブール信号）を送る。

フロントエンド回路６は、導電糸２及び電気抵抗糸３の充電時間の関数である遅延を有する前記参照信号を再現する、帰還ターミナルを含んでいる。導電糸２及び電気抵抗糸３の容量値ＣＲ及びＣＣは、求められた前記遅延に基づいて計算することができる。
複合糸１は、読み出しポイントで、好ましくはその終端のうちの１つで、検出装置５に電気的に接続されている。特に、電気抵抗糸３の一端は、検出装置５に電気的に接続されている。同様に、導電糸２の各終端も、検出装置５に電気的に接続されている。

図４及び図５に示したように、導電糸２の容量値ＣＣは、読み出しポイントに対する複合糸１に沿ってタッチイベントが発生した位置には関係なく、タッチイベントに応じて変化する。
言いかえれば、容量値ＣＣは、タッチイベントが生じたかどうか、及び、複合糸１にタッチされる導電糸２と物体（例えばユーザの指）の間の容量結合がどれだけ強いかを示す。
電気抵抗糸３の容量値ＣＲは、タッチイベントに応じて、及び、このタッチイベントの生じた複合糸１に沿った、読み出しポイントに対する位置の関数として変化する。言いかえれば、物体（例えばユーザの指）が複合糸１の長さに沿った異なる複数の位置でこの複合糸に触れた場合、容量値ＣＲは、複合糸１に沿った複数のタッチイベントの生じた位置の関数として変化する。

電気抵抗糸３は、基本的に、タッチイベントの位置（すなわち、物体の寄生容量が電気抵抗糸３にかかる位置）に応じた抵抗値を持つ抵抗とこれに直列のコンデンサとの、集中モデルで表すことができる。
導電糸２の場合は、その電気抵抗率の値が非常に小さいので、タッチイベントが生じた位置からの容量値ＣＣの依存性は無視できる。

特に、図４は、本発明の特別の実施例において、ユーザの指により、複合糸１の長さに沿った複数の位置でなされたタッチイベントのシーケンスに応じた、複合糸１の容量値ＣＲ及びＣＣと時間軸の関係を示すグラフである。

図５は、図４と同じく、ユーザの指が複合糸１の長さに沿って連続的にスワイプする場合のグラフを示す。
検出装置５から遠いタッチイベントは、低い容量値ＣＲで検知される。タッチイベントが検出装置５の近く（つまり読み出しポイントの近く）で行なわれた時は、高い容量値ＣＲが検知される。
図４及び図５に示されたグラフは、絶縁された銅線ワイヤ（マグネット・ワイヤ）２とこれに一体に撚られた電気抵抗糸３とを含む、１０ｃｍの複合糸１にタッチすることによって得られた。銅線ワイヤ２は、約３５μｍの直径を有し、電気抵抗糸３は、利用可能な商品名がＲＥＳＩＳＴＡＴ（マルマーク（ｃ）） Ｆ９０１, ＭＥＲＧＥ Ｒ０８０であり、これらにより感知コア１ａを形成し、これが綿ファイバ製シース１ｂのコアスパンとなっている。

しかしながら、電気抵抗糸３の容量値ＣＲは、さらに複合糸１に触れる電気抵抗糸３と物体との間の容量結合の関数としても変化する。したがって、物体と電気抵抗糸３の間の容量結合を考慮に入れることなしに、容量値ＣＲから、タッチイベントの位置を検知することはできない。
言いかえれば、もし、電気抵抗糸３と複合糸１にタッチしている物体の間の容量結合が変わると（例えば異なる寄生容量値を有する異なるユーザが触れた場合）、タッチイベントに応答して検知された電気抵抗糸３の容量値ＣＲは、複合糸１に沿った同じ位置に関するタッチイベントでも、異なる値になる。
そのため、検出装置５は、電気抵抗糸３の容量値ＣＲと導電糸２の容量値ＣＣの比率ＣＲ／ＣＣを計算するように構成されている。

本発明の１つの様相によれば、上記比率ＣＲ／ＣＣは、複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示しており、複合糸１、電気抵抗糸２及び導電糸３と、これらにタッチする物体との間の容量結合については、依存性を無視できる。
言いかえれば、上記比率ＣＲ／ＣＣの値は、複合糸１、導電糸２、及び電気抵抗糸３とこれらに接触する物体との間の容量結合がどれほど強いかに関係なく、複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示している。

好ましくは、検出装置５は、検知された容量値ＣＲ、ＣＣの比率ＣＲ／ＣＣを計算するように構成されたマイクロコントローラ７を含んでいる。検出装置５は、複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示す比率ＣＲ／ＣＣの関数としての出力信号Ｓ_ＯＵＴを提供するように構成されている。
好ましくは、この出力信号Ｓ_ＯＵＴは、最終的に、例えば複合糸１の長さの関数として、選択された係数Ｋを掛けた比率ＣＲ／ＣＣの値を返すようにしても良い。この出力信号Ｓ_ＯＵＴは、好ましくは、比率ＣＲ／ＣＣの更新のために、容量値ＣＲ及びＣＣが再度検知されるリフレッシュ期間（例えば数ミリセカンド）を有する、予め定義した周期で更新される。

例えば、図３に示されるタッチセンサ１０はスワイプの方向だけでなく、スワイプが複合糸１のどの領域で生じたかを検知するために使用されても良い。
タッチイベントは、複合糸１が結合されているファブリックの感知領域に沿って、正確かつ信頼度を有して検知される。言いかえれば、本発明のタッチセンサ１０は、単一の複合糸１で、１つのファブリック内の異なる領域の異なるスワイプを識別する。

複合糸１（あるいは、一般に、複合細長要素１）は、縫う、編む、織る、あるいは当該技術分野で既知の他の結合技術によって、ファブリック（あるいは一般的なサポート層）に結合される。
例えば、幾つかの実施例では、複合細長要素１は、実質的に線形の経路に沿って配置された、（電気抵抗細長要素３としての）電気抵抗性材料のトレース、および／または、（導電性細長要素２としての）導電性材料のトレースを含んでいる。

そのようなトレースは、例えば、生体高分子（微生物セルロース、微生物コラーゲン、セルロース／キチン共重合体、微生物絹、またはそれらの混合物など）が、導電性材料を含むように生成されている。前記導電性材料は、活性炭、好ましくは活性炭、高表面積炭素、グラフェン、グラファイト、活性木炭、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、活性炭繊維、グラファイト繊維、グラファイトナノファイバー、カーボンブラックおよびそれらの混合物からなる群から選択される。
好ましい実施例では、前記生体高分子が微生物のセルロースである。例えば、前記導電性材料は、印刷（例えばスクリーン印刷及びまたはディジタル印刷）により、あるいは局所的な含浸により、生体高分子（例えば生体高分子層もしくはトレース）に供給しても良い。

１つの実施例によれば、生体高分子生産微生物を含んでいる培養菌が、導電材料を含んでいる。例えば、サポート層は、生体高分子生産微生物及び導電材料を含む培養菌で連絡しても良い。
前記微生物は、導電材料を含む生体高分子を生産するために培養しても良い。その結果、前記サポート層には、導電性材料を含む生体高分子製の電気抵抗性材料のトレースが提供される。

生体高分子により電気抵抗性材料のパターンもしくはトレースを生産するのに適したプロセスは、本願の出願人の出願に係る欧州特許出願 Ｎｏ．ＥＰ１８１９７３４８.８、：発明の名称「電気伝導特性を備えたテキスタイルを提供するプロセス」、に記載されている。この欧州特許出願の記載内容の全体が、参照により、本願の明細書に組み込まれる。

幾つかの実施例では、タッチセンサ１０が、多くの感知領域を提供するために、例えば、１つのファブリックに結合された多数の複合糸１を含んでいても良い。これらの実施例では、検出装置５は、個々の複合糸１に対する電気抵抗糸２及び導電糸３の容量値間の比率ＣＲ／ＣＣを計算するように構成されている。
この検出装置によって提供される出力信号は、複数の複合糸における個々の複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示す。
好ましくは、前記複合糸１は本質的に互いに平行に配列されている。この配置は、複合糸１が配列された感知領域における、タッチイベントとそのタッチイベントの位置を検知することができるタッチパッドの提供を可能にする。これらの複数の複合糸１は、１つの方向（垂直あるいは水平方向）にのみ配列され、タッチパッドの一方の側にのみ検出装置５を接続することができる。

特に、図６は、複数の複合糸１が１つのファブリック９に織り込まれている、本発明のタッチセンサ１０の１つの実施例を示している。このファブリック９は、好ましくはデニムファブリック、あるいは一般的な織布である。
図６の実施例では、例えば、ファブリック９の緯糸が、テキスタイル素材で作られた他の複数の緯糸９ａの間に配置された、複数の複合糸１を含んでいる。
しかし、他の実施例では、ファブリック９の経糸が、テキスタイル素材で作られた他の複数の経糸９ｂの間に配置された、複数の複合糸１を含んでいても良い。
幾つかの実施例では、経糸あるいは緯糸の全てが複合糸１であり、これも本発明の保護の範囲内である。一般に、タッチセンサ１０は、織布９の経糸あるいは緯糸の少なくとも一部を構成する、複数の複合糸１を含んでいる。

複数の複合糸１における複数の導電糸２及び電気抵抗糸３は、検出装置５のフロントエンド回路６に接続されている。そのため、検出装置５のマイクロコントローラ７は、個々の複合糸１の電気抵抗糸２、及び導電糸３の容量値ＣＲとＣＣとの比率ＣＲ／ＣＣを計算することができる。検出装置５によって提供される出力信号Ｓ_ＯＵＴは、複数の複合糸１に関して個々の複合糸１に沿ったタッチイベントの位置を示している。

例えば、出力信号Ｓ_ＯＵＴは、走査シーケンスの値のセットを返し、この走査シーケンスの各値は、個々の複合糸１の比率ＣＲ／ＣＣの値（たとえば複合糸１の長さの関数として選択された係数Ｋが最終的に乗算された値）である。各走査シーケンスの比率ＣＲ／ＣＣの値は、予め定義した順に（例えば上から下へ、あるいは逆方向に）提供される。この出力信号Ｓ_ＯＵＴは、リフレッシュ期間がある予め定義した周期で更新されるのが好ましい。このリフレッシュ期間において、個々の複合糸１の容量値ＣＲ及びＣＣは、比率ＣＲ／ＣＣＣの値のシーケンスを更新するために再度検知される。

本発明のタッチセンサ１０は、外部装置２０への制御コマンドを制御するか送信するために使用しても良い。幾つかの実施例では、検出装置５が、外部装置２０に出力信号Ｓ_ＯＵＴを送信するように構成された、通信モジュール８に接続されていても良い。通信モジュール８は、好ましくは、無線通信モジュール（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、Ｗｉ−Ｆｉモジュール、赤外線モジュール、等）である。

例えば、タッチセンサ１０の（１つ若しくは複数の）複合糸１は、着用者が外部装置２０（例えば、スマートフォン、音楽プレーヤーなど）を制御できる、感知領域のある衣服（好ましくは、ジャケットあるいは１組のズボン）を製造するために、単純で信頼できる方法により、ファブリック９に結合される。
例えば、タッチセンサ１０は、座っているユーザが外部デバイス（例えば、スマートテレビ、ステレオ等）を簡単に制御できるように、座席家具（好ましくは、ソファや肘掛け椅子）の感知領域（例えば、座席家具の腕）の裏張り用のファブリック９に結合されても良い。
要約すると、サポート層に対するタッチイベントの位置を検知する方法は、次のステップを含んでいる。
（ａ）本発明に基づく、１つ以上の複合糸１を含むサポート層（好ましくはファブリック９）を提供し、
（ｂ）各複合糸１の、個々の電気抵抗糸３及び導電糸２の容量値ＣＲ及びＣＣを検知し、
（ｃ）前記テップ（ｂ）で求められたと電気抵抗糸３の容量値ＣＲと導電糸２の容量値ＣＣの比率ＣＲ／ＣＣを計算し、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で計算した比率ＣＲ／ＣＣの関数として、タッチイベントの位置を示す出力信号Ｓ_ＯＵＴを提供する。

好ましくは、上記方法は、前記ステップ（ｂ）で求められた導電糸２の容量値ＣＣの関数として、タッチイベントを検知する１つのステップを含んでいる。このタッチイベントは、例えば、前記ステップ（ｂ）で求められた容量値ＣＣと所定の閾値との比較により検知される。この実施例では、タッチイベントが検知された場合、前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）が実行される。（検知されたタッチイベントがない状態では、出力信号Ｓ_ＯＵＴはタッチイベントの欠如を示す予め定義した値に維持されている。）

１ 複合糸
１ 複合細長要素
１ａ 感知コア
１ｂ シース
１ｃ 染色
２ 導電糸
２ 導電性細長要素
２ａ 絶縁コーティング
３ 電気抵抗糸
３ 電気抵抗細長要素
４ ステープルファイバ
５ 検出装置
６ フロントエンド回路
７ マイクロコントローラ
８ 通信モジュール
９ ファブリック
９ａ 緯糸
９ｂ 経糸
１０ タッチセンサ
２０ 外部装置
ＣＣ 導電性細長要素の容量値
ＣＲ 電気抵抗細長要素の容量値
Ｒｎ 導電糸の単位長さあたりの電気抵抗
Ｒｒ 電気抵抗糸の単位長さあたりの電気抵抗

Claims (17)

1. 導電糸（２）と電気抵抗糸（３）を含む複合糸（１）であって、
   前記導電糸（２）は、前記電気抵抗糸（３）に結合されており、
   前記導電糸（２）は、前記電気抵抗糸（３）から電気的に絶縁されていることを特徴とする複合糸。
2. 請求項１に記載の複合糸（１）において、
   前記導電糸（２）と前記電気抵抗糸（３）は、撚り合せにより結合されていることを特徴とする複合糸。
3. 請求項１または２に記載の複合糸（１）において、
   前記導電糸（２）と前記電気抵抗糸（３）は、前記複合糸（１）の感知コア（１ａ）を形成し、
   前記複合糸（１）は、さらに、シース（１ｂ）を含んでおり、前記シース（１ｂ）は、電気的に非導電性の材料からなり、前記感知コア（１ａ）を被覆していることを特徴とする複合糸。
4. 請求項３に記載の複合糸（１）において、
   前記電気的に非導電性の材料からなる前記シース（１ｂ）がステープルファイバ（４）を含んでおり、
   前記感知コア（１ａ）は、前記ステープルファイバ（４）のコアスパンであることを特徴とする複合糸。
5. 請求項４に記載の複合糸（１）において、
   前記ステープルファイバ（４）は、天然繊維であることを特徴とする複合糸。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合糸（１）において、
   前記電気抵抗糸（３）は導電性元素で満たされたプラスチック糸であることを特徴とする複合糸。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合糸（１）において、
   前記導電糸（２）は、絶縁された金属ワイヤであることを特徴とする複合糸。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合糸（１）において、
   前記導電糸（２）の単位長さあたりの電気抵抗Ｒｃは、前記電気抵抗糸（３）の単位長さあたりの電気抵抗Ｒｒの少なくとも２桁未満であり、好ましくは、Ｒｒ／Ｒｃは１００〜１００００００の範囲にあることを特徴とする複合糸。
9. 少なくとも１つの複合細長要素（１）を含む容量性タッチセンサ（１０）であって、
   前記複合細長要素（１）は、導電性細長要素（２）と電気抵抗細長要素（３）とを含んでおり、
   前記導電性細長要素（２）は、前記電気抵抗細長要素（３）に結合されており、
   前記導電性細長要素（２）は、前記電気抵抗細長要素（３）から電気的に絶縁されており、
   前記複合細長要素（１）の前記導電性細長要素（２）及び前記電気抵抗細長要素（３）は、前記電気抵抗細長要素（３）及び前記導電性細長要素（２）の双方の容量値（ＣＲ、ＣＣ）を検知するように構成された検出装置（５）に電気的に接続されるように構成されており、さらに、
   前記検出装置（５）は、前記電気抵抗細長要素（３）及び前記導電性細長要素（２）の容量値（ＣＲ、ＣＣ）間の比率（ＣＲ／ＣＣ）を計算し、かつ、前記比率（ＣＲ／ＣＣ）の関数として前記複合細長要素（１）に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号（Ｓ_ＯＵＴ）を提供するように構成されていることを特徴とする容量性タッチセンサ。
10. 複数の前記複合細長要素（１）を含む請求項９に記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、
    前記検出装置（５）は、
    複数の前記複合細長要素（１）の個々の複合細長要素（１）における前記電気抵抗細長要素（３）及び前記導電性細長要素（２）の容量値（ＣＲ、ＣＣ）間の比率（ＣＲ／ＣＣ）を計算し、
    複数の前記複合細長要素（１）の個々の前記複合細長要素（１）に沿ったタッチイベントの位置を示す出力信号（Ｓ_ＯＵＴ）を提供するように構成されていることを特徴とする容量性タッチセンサ。
11. 請求項１０に記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、前記複数の複合細長要素（１）は、互いに実質的に平行に配列されていることを特徴とする容量性タッチセンサ。
12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、
    前記１つ以上の複合細長要素（１）が、ファブリック（９）に結合されていることを特徴とする容量性タッチセンサ。
13. 請求項９〜１２のいずれか１項に記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、
    前記１つ以上の複合細長要素（１）は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合糸であることを特徴とする容量性タッチセンサ。
14. 請求項１２又は１３のいずれかに記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、
    前記サポート層は織布（９）であり、
    前記１つ以上の複合細長要素（１）は、前記織布（９）の少なくとも経糸あるいは緯糸の一部であることを特徴とする容量性タッチセンサ。
15. 請求項９〜１４のいずれか１項に記載の容量性タッチセンサ（１０）であって、
    前記検出装置（５）は、外部装置（２０）に前記出力信号（Ｓ_ＯＵＴ）を送信するように構成された通信モジュール（８）に接続されていることを特徴とする容量性タッチセンサ。
16. サポート層上におけるタッチイベント及び前記タッチイベントの位置を検知する方法おいて、
    （ａ）少なくとも１つの複合細長要素（１）を含むサポート層を提供するステップであって、
    前記複合細長要素（１）は、導電性細長要素（２）及び電気抵抗細長要素（３）を含んでおり、前記導電性細長要素（２）は、前記電気抵抗細長要素（３）に結合されており、前記導電性細長要素（２）は、前記電気抵抗細長要素（３）から電気的に絶縁されており、
    （ｂ）少なくとも１つの前記複合細長要素（１）の前記電気抵抗細長要素（３）と前記導電性細長要素（２）の容量値（ＣＲ、ＣＣ）を検知するステップと、
    （ｃ）前記ステップ（ｂ）で求められた前記電気抵抗細長要素（３）の容量値（ＣＲ）と、前記導電性細長要素（２）の容量値（ＣＣ）の間の比率（ＣＲ／ＣＣ）を計算するステップと、
    （ｄ）前記ステップ（ｃ）で計算された前記比率（ＣＲ／ＣＣ）の関数として検知されたタッチイベントの位置を示す出力信号（Ｓ_ＯＵＴ）を提供するステップとを含む方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、前記サポート層はファブリック（９）であり、少なくとも１つの前記複合細長要素（１）は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合糸である方法。

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