KR20150048250A

KR20150048250A - 터치 센서 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20150048250A
Application number: KR1020157009885A
Authority: KR
Inventors: 유지 와타즈
Original assignee: 니폰샤신인사츠가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-05-06
Also published as: CN104718521B; WO2014061363A1; US20150301660A1; JP2014081768A; KR101546313B1; JP5607697B2; US9772735B2; CN104718521A

Abstract

[과제] 입력 조작의 검출과 함께 입력 조작시의 압압력에 관한 검출을 행할 수 있는 터치 센서를 염가로 제공한다.
[해결 수단] 터치 센서(10)의 상부 전극(31)은, X축 방향으로 연장되고 또한 X축 방향과 교차하는 Y축 방향으로 나란히 배치되고, X축 방향의 단부가 접속 패턴(31b)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 복수개의 상부 저항막(31a)을 가지고 있다. 하부 전극(32)은, 상부 저항막(31a)에 대향하여 배치되고, 상부 저항막(31a)과의 간격을 좁히는 압압력에 따라, 상부 저항막(31a)과의 접촉 면적이 변화하는 하부 저항막(32a)을 가지고 있다. 검출 장치(52)는, 상부 전극(31)으로부터 하부 전극(32)까지의 저항의 변화에 기초하여, 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)과의 접촉을 검출한다.

Description

터치 센서 및 전자 기기{TOUCH SENSOR AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 압하(壓下) 조작이나 슬라이딩 이동 조작 등의 접촉에 의한 입력 조작을 검출하는 터치 센서에 관한 것이며, 특히 저항 막을 사용하여 입력 조작을 검지하는 터치 센서, 및 터치 센서를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.

휴대 전화기나 디지털 카메라나 휴대용 오디오 플레이어 등의 정보를 입출력하는 전자 기기에서는, 일반적으로 전자 기기를 조작하여 정보를 입력하기 위한 입력 장치가 필요하다. 최근, 이와 같은 전자 기기의 입력 장치로서, 예를 들면 특허 문헌 1(일본공개특허 제2011-76172호 공보)에 기재되어 있는, 입력 조작이 된 위치와 입력 조작에 의해 발생하는 압압력(押壓力)의 변화를 동시에 검지하는 터치 입력 장치가 사용되는 경우가 있다. 특허 문헌 1에 기재되어 있는 터치 입력 장치에서는, 입력 조작이 있던 조작 위치의 평면 좌표(XY 좌표)를 터치 패널로 검출하는 한편, 입력 조작 시에 터치 패널의 패널 면에 대해서 수직인 방향(Z 방향)에 가해진 압압력을 감압 센서에 의해 검출한다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌 1] 일본공개특허 제2011-76172호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 터치 입력 장치에서는, 장치 제조의 코스트를 낮게 하기 위해 압압력을 검출하는 감압 센서에 감압 잉크가 사용되고 있고, 감압 잉크층의 제조 시의 품질의 불균일에 의해 감압 센서의 감도의 불균일이 커지는 경향이 있다. 이와 같은 감압 잉크를 사용하여 높은 정밀도로 일정한 품질을 얻으려고 하면, 제조 비용을 내리는 것이 어려워진다. 또, 이 터치 입력 장치에서는, 터치 패널과 감압 센서의 2종류의 센서를 조합시켜 사용하는 것에 기인하여, 제품 비용이 높아지는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 입력 조작의 검출과 함께 입력 조작시의 압압력에 관한 검출을 행할 수 있는 터치 센서 및, 그와 같은 터치 센서를 구비하는 전자 기기를 염가로 제공하는 것에 있다.

이하, 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 복수의 태양을 설명한다. 이들 태양은, 필요에 따라 임의로 조합시킬 수 있다.

본 발명의 일 관점에 관한 터치 센서는, 제1 방향으로 연장되고 또한 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어 배치되고, 제1 방향의 단부가 전기적으로 접속되어 있는 복수개의 제1 저항막을 가지는 제1 전극과, 복수개의 제1 저항막에 대향하여 배치되고, 제1 저항막과의 간격을 좁히는 압압력에 따라 복수개의 제1 저항막과의 접촉 면적이 변화하는 제2 저항막을 가지는 제2 전극과, 제1 전극으로부터 제2 전극까지의 저항의 변화에 기초하여, 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막과의 접촉을 검출하고, 또한 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉 면적의 다소를 검출하는 검출 장치를 포함한다.

이 터치 센서에서는, 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉에서 제1 방향으로 연장되는 제1 저항막에서 크게 저항이 변화되므로, 터치 센서에의 입력 조작을 검출 장치에 의해 용이하게 검출할 수 있다. 그와 함께, 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉에서 제1 방향으로 연장되는 제1 저항막의 접촉하는 개수에 따라 저항값이 크게 변화하기 때문에, 검출 장치에 의해 용이하게 검출되는 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉 면적의 다소로부터 입력 조작시의 압압력의 대소를 검출할 수 있다.

이 터치 센서에 있어서, 검출 장치는, 제1 저항막이 제2 저항막에 접촉되고 있는 개수에 따라 변화하는 저항값에 기초하여 접촉 면적의 다소를 검출하는 것이어도 된다. 개수에 따라 변화하는 저항값은 비교적 크게 변화하므로, 검출 장치에 의한 검출이 용이하게 된다.

이 터치 센서에 있어서, 제2 전극은, 제2 저항막이 제2 방향으로 연장되고 또한 제1 방향으로 복수개 배열되어 배치되고, 제2 방향의 단부가 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 복수개의 제1 저항막과 복수개의 제2 저항막의 접촉에서 제2 방향으로 연장되는 제2 저항막에서 저항이 더 크게 변화하기 때문에, 검출 장치에 의한 검출이 보다 용이해진다.

이 터치 센서에 있어서, 검출 장치는, 제1 방향으로 전위차를 생기게 하는 제1 전압의 인가에 의해 검출되는 저항값의 변화로부터 제1 전극과 제2 전극과의 접촉 개소의 제1 방향의 좌표를 검출하고, 제2 방향으로 전위차를 생기게 하는 제2 전압의 인가에 의해 검출되는 저항값의 변화로부터 접촉 개소의 제2 방향의 좌표를 검출하는 것이어도 된다. 검출 장치에 의해, 접촉 개소의 위치가 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 평면 내의 좌표로 검출되므로, 터치 센서의 용도를 넓히는 것이 가능하다.

이 터치 센서에 있어서, 복수개의 제1 저항막은, 제2 방향으로 배열되어 복수 조 설치되고, 제2 저항막은, 제1 방향으로 배열되어 복수 조 설치되고, 검출 장치는, 복수 조의 제1 저항막과 복수 조의 제2 저항막의 매트릭스에 의해 접촉 개소의 제1 방향 및 제2 방향의 좌표를 검출하는 것이어도 된다. 검출 장치에 의해, 접촉 개소의 위치가 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 평면 내의 좌표로 검출되므로, 터치 센서의 용도를 넓히는 것이 가능하다.

이 터치 센서에 있어서, 제2 전극은, 제2 저항막이 제1 방향으로 연장되고 또한 제2 방향으로 복수개 배열되어 배치되고, 제1 방향의 단부가 전기적으로 접속되고, 제1 저항막과 제2 저항막은 한개마다 대응하여 배치되어도 된다. 복수개의 제1 저항막과 복수개의 제2 저항막의 접촉에서 제1 방향으로 연장되는 제2 저항막에서 저항이 또한 크게 변화하기 때문에, 검출 장치에 의한 검출이 보다 용이해진다.

이 터치 센서는, 복수개의 제1 저항막의 제1 방향의 단부를 전기적으로 접속하기 위한 제1 접속 부재, 및 복수개의 제1 저항막과 제1 접속 부재와의 사이에 접속되고, 복수개의 제1 저항막에 각각 저항을 부가하는 복수의 저항 부가 부재를 더 포함하는 것이라도 된다. 저항 부가 부재에 의해 복수개의 제1 저항막의 접촉에서 저항값이 또한 크게 변화하기 때문에, 검출 장치에 의한 검출이 보다 용이해진다.

이 터치 센서는, 제1 저항막과 제2 저항막과의 사이에 설치되고, 제1 저항막과 제2 저항막과의 압압력에 따라 저항값이 변화하는 감압 잉크층을 더 포함하는 것이어도 된다. 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 저항값에, 압압력에 따른 감압 잉크층의 저항값의 변화가 또한 더해지므로 검출 장치에 의한 압압력의 검출이 보다 용이해진다.

본 발명의 제2 관점에 관한 전자 기기는, 제1 방향으로 연장되고 또한 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어배열되어, 제1 방향의 단부가 전기적으로 접속되어 있는 복수개의 제1 저항막을 가지는 제1 전극과, 복수개의 제1 저항막에 대향하여 배치되고, 제1 저항막과의 간격을 좁히는 압압력에 따라 복수개의 제1 저항막과의 접촉 면적이 변화하는 제2 저항막을 가지는 제2 전극과, 제1 전극으로부터 제2 전극까지의 저항의 변화에 기초하여, 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막과의 접촉을 검출하고, 또한 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉 면적의 다소를 검출하는 검출 장치를 포함하는 터치 센서, 및 터치 센서에 접속되고, 검출 장치에서 검출되는 제1 저항막과 제2 저항막과의 접촉 및 복수개의 제1 저항막과 제2 저항막의 접촉 면적의 다소에 관한 데이터를 입력하는 제어 장치를 포함한 것이다.

본 발명에 의하면, 입력 조작의 검출과 함께 입력 조작시의 압압력에 관한 검출을 행할 수 있는 터치 센서, 나아가서는 그와 같은 터치 센서를 포함하는 전자 기기를 염가로 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 터치 센서의 개요를 나타내는 모식도이다.
도 2의 (a)는 작은 압압력으로 가압된 센서 패널의 모식적인 부분 단면도이고, (b)는 큰 압압력으로 가압된 센서 패널의 모식적인 부분 단면도이다.
도 3은 센서 패널의 층 구조의 개요를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 4의 (a) 도 1의 상부 전극 및 그 주변의 배선 패턴을 나타내는 평면도이고, (b)는 도 1의 하부 전극 및 그 주변의 배선 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 5는 상부 전극과 하부 전극의 저항과 압압력과의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 5의 상부 전극과 하부 전극에 대하여 압압력과 저항값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 1개(條)의 상부 저항 막으로 이루어지는 상부 전극과 1개의 하부 저항 막으로 이루어지는 하부 전극의 저항과 압압력과의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 도 7의 상부 전극과 하부 전극에 대하여 압압력과 저항값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 접촉하는 저항 막의 개수(條數)와 저항값과의 관계를, 접촉 개소로부터 접속 패턴까지의 길이 마다 그린 그래프이다.
도 10은 센서 패널의 층 구조의 다른 예를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 11은 제2 실시형태에 관한 터치 센서의 개요를 나타내는 모식도이다.
도 12의 (a)는 도 11의 상부 전극 및 그 주변의 배선 패턴을 나타내는 평면도이고, (b)는 도 11의 하부 전극 및 그 주변의 배선 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 13의 (a)는 X좌표 검출시의 회로의 접속을 설명하기 위한 모식도이고, (b)는 Y좌표 검출시의 회로의 접속을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14의 (a)는 Y^＋측 및 X^＋측 근처 개소의 압압력을 검출하는 회로 접속을 나타내는 모식도이고, (b)는 Y^＋측 및 X^-측 근처 개소의 압압력을 검출하는 회로 접속을 나타내는 모식도이다.
도 15의 (a)는 Y^-측 및 X^-측 근처 개소의 압압력을 검출하는 회로 접속을 나타내는 모식도이고, (b)는 Y^-측 및 X^＋측 근처 개소의 압압력을 검출하는 회로 접속을 나타내는 모식도이다.
도 16의 (a)는 도 11의 상부 전극 및 그 주변의 배선 패턴의 다른 예를 나타내는 평면도이고, (b)는 도 11의 하부 전극 및 그 주변의 배선 패턴의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 17의 (a)는 제3 실시형태에 관한 센서 패널의 개요를 경사로부터 본 모식도이고, (b)는 제3 실시형태에 관한 터치 센서의 개요를 바로 옆으로부터 본 모식도이다.

<제1 실시형태>

(1) 터치 센서의 구성의 개요

도 1은, 제1 실시형태에 관한 터치 센서의 개요를 나타내는 모식도이다. 터치 센서(10)는, 센서 패널(20), 마이크로 컨트롤러(50), 스위치 회로(60, 61) 및 기준 저항(70)을 구비하고 있다. 도 1에 나타나 있는 터치 센서(10)는, 매트릭스 저항막 방식에 의해, 입력 조작을 위해 손가락 등이 접촉되고 있는 위치와 압압력을 검출할 수 있도록 구성되어 있다.

센서 패널(20)은, 스위치 회로(61)를 통하여 기준 저항(70)에 접속되어 있다. 기준 저항(70)은, 일정한 저항값을 가지고 있다. 또, 센서 패널(20)은, 스위치 회로(60)를 통하여, 직류 전압 Vcc를 인가하는 직류 전원(80)에 접속되어 있다. 이 기준 저항(70)은, 한쪽 단자가 스위치 회로(61)의 출력 단자에 접속되고, 다른 쪽 단자가 접지되어 있다. 마이크로 컨트롤러(50)는, 기준 저항(70)의 한쪽 단자에 접속되고, 기준 저항(70)의 한쪽 단자에 발생하는 전압이 입력된다.

스위치 회로(60)의 입력 단자는 직류 전원(80)에 접속되고, 스위치 회로(60)의 4개의 출력 단자는 각각 Y축 방향으로 4조(組) 배열된 상부 저항막(31a)에 접속되어 있다. 스위치 회로(60)가 마이크로 컨트롤러(50)로부터의 명령에 따라 입력 단자와 출력 단자의 접속을 전환함으로써, 4조의 상부 저항막(31a)에 대해서 순차적으로 직류 전압 Vcc가 인가된다.

스위치 회로(61)의 입력 단자는 X축 방향으로 3조 배열된 하부 저항막(32a)에 접속되어 있다. 스위치 회로(61)가 마이크로 컨트롤러(50)로부터의 명령에 따라 입력 단자와 출력 단자의 접속을 전환함으로써, 3조의 하부 저항막(32a)과 기준 저항(70)의 한쪽 단자가 순차적으로 접속된다.

마이크로 컨트롤러(50)는, A/D 변환기(51) 및 검출 장치(52)를 구비하고 있다. A/D 변환기(51)는, 기준 저항(70)의 한쪽 단자에 발생하는 전압의 값에 따른 디지털 신호를 출력한다. 검출 장치(52)는, A/D 변환기(51)로부터 출력되는 디지털 신호에 의해 기준 저항(70)에 발생하는 전압의 값을 검지하고, 입력 조작에 의해 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)이 접촉되고 있는 좌표와 입력 조작에 의한 압압력을 검출한다

(2) 검출 장치의 동작

도 1에 대하여, 4조의 상부 전극(31)을, 화살표 Ar1이 지시하는 것으로부터 순차적으로 제1행, 제2행, 제3행, 제4행으로 세고, 3조의 하부 전극(32)을, 화살표 Ar1이 지시하는 것으로부터 순차적으로 제1열, 제2열, 제3열로 세는 것으로 하여, 이하 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, M행의 상부 전극(31)과 N열의 하부 전극(32)의 중첩 부분의 좌표는, (M, N)와 같이 표현되어 있다. 단, 도 1의 터치 센서(10)에서, M, N은 1≤M≤4, 1≤N≤3의 조건을 만족시키는 자연수이다.

먼저, 스위치 회로(60)는, 제1행의 상부 전극(31)에 직류 전원(80)을 접속한다. 이 상태에서, 스위치 회로(61)는, 제1열부터 제3열까지의 하부 전극(32)과 기준 저항(70)과의 접속을 순차적으로 전환한다. 마이크로 컨트롤러(50)에서는, 제1행의 상부 전극(31)과 제1열의 하부 전극(32)이 접촉하므로, 제1행의 상부 전극(31)과 제1열의 하부 전극(32) 사이의 저항값의 저하를 검출하여, 제1행의 상부 전극(31)과 제1열의 하부 전극(32)의 중첩 부분의 좌표(1, 1)에 입력 조작이 있던 것을 검출한다.

또한, 스위치 회로(60)가 제2행부터 제4행까지의 상부 전극(31)과 직류 전원(80)과의 접속을 순차적으로 전환하는 사이에, 전술한 바와 같이, 각각의 행에서 스위치 회로(61)가 제1열부터 제3열까지의 하부 전극(32)의 전환을 반복하여 행한다. 그러나, 제1행의 상부 전극(31)과 제1열의 하부 전극(32)의 중첩 부분 이외에서는 저항값의 저하가 검출되지 않으므로, 마이크로 컨트롤러(50)는 좌표(1, 1) 이외에서는 입력 조작이 없었다는 것을 검출한다.

또, 마이크로 컨트롤러(50)는, 좌표(1, 1)에 입력 조작이 있던 것을 검출하면, 입력 조작시의 압압력도 검출한다. 도 2는 압압력과 센서 패널의 변형과의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 2의 (a)에 압압력이 작은 경우의 센서 패널의 단면 형상이 나타나 있고, 도 2의 (b)에 압압력이 큰 경우의 센서 패널의 단면 형상이 나타나 있다. 도 2에 있어서 화살표 Ar2, Ar3의 크기가 조작자의 손가락(100)에 의한 압압력의 크기를 나타내고 있다. 마이크로 컨트롤러(50)에서의 압압력의 검출 에 대하여 설명하기 전에, 센서 패널(20)의 구조에 대하여 도 3을 사용하여 보다 상세하게 설명한다

(3) 센서 패널의 구조

도 3에, 센서 패널(20)의 단면 구조의 개요가 나타나 있다. 도 3의 센서 패널(20)이 가지는 복수의 층은, 주로, 수지판(21), 수지판(21) 상에 적층되어 있는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름(22), PET 필름(22)에 대향하여 배치되어 있는 PET 필름(23), 2개의 PET 필름(22, 23)의 사이에 형성되어 있는 공기층(24) 및 PET 필름(23) 상에 배치되어 있는 하드 코팅 필름(25)에 의해 구성되어 있다.

공기층(24)을 형성하기 위해, 2개의 PET 필름(22, 23)은, 공기층(24)의 주위를 에워싸는 스페이서(27)에 의해 일정 거리를 두고 대향하도록 장착되어 있다.

PET 필름(22)과 대향하는 대향면인 PET 필름(23)의 하면에는, 광을 투과시키기 위해 ITO(Indium Tin Oxide: 산화 인듐 주석)에 의해 상부 전극(31)이 형성되어 있다. PET 필름(23)과 대향하는 대향면인 PET 필름(22)의 상면에는, 광을 투과시키기 위해 ITO에 의해 하부 전극(32)이 형성되어 있다. 하부 전극(32)의 주위에는, 도트 스페이서(28)가, 아크릴 우레탄 수지 등의 절연체로 일정한 간격을 두고 형성되어 있다. 도트 스페이서(28)는, 인쇄 등에 의해 형성되고, 입력 조작이 행해지고 있지 않은 상부 전극(31)과 하부 전극(32)이 접촉하는 것을 방지하고 있다.

하드 코팅 필름(25)은, PET 필름(22, 23)보다 높은 경도 및 내찰상성(耐擦傷性)을 가지고, 상처에 대한 복원성을 가지고 있고, 예를 들면 PET 수지나 폴리이미드 등으로 구성되어 있다.

PET 필름(22)의 상면의 하부 전극(32)의 주위 및 PET 필름(23)의 하면의 상부 전극(31)의 주위에는, 은페이스트나 동박(銅箔) 등에 의해 금속 배선 패턴(33, 34)이 형성되어 있다. 금속 배선 패턴(33, 34)에는, 스위치 회로(60, 61)와의 접속을 행하기 위해 플렉시블 배선 기판(29)(이하, FPC라 함)이 접속되어 있다. 도 4의 (a)에는, PET 필름(23)의 하면의 패턴의 일례가 표시되고, 도 4의 (b)에는, PET 필름(22)의 상면의 일례가 나타나 있다. 도 4의 (a)에 나타나 있는 예에서는, X축 방향으로 연장되고 또한 Y축 방향으로 6개 배열되어 배치되어 있는 상부 저항막(31a)이 5조 설치되어 있다. 각각의 조(組)의 6개의 상부 저항막(31a)의 X축 방향의 한쪽 단부는, 각각 접속 패턴(31b)으로 접속되어 있다. 도 4의 (b)에 나타나 있는 예에서는, Y축 방향으로 연장되고 또한 X축 방향으로 7개 배열되어 배치되어 있는 하부 저항막(32a)이 7개 설치되어 있다. 각각의 조의 7개의 상부 저항막(32a)의 Y축 방향의 한쪽 단부는, 각각 접속 패턴(32b)으로 접속되어 있다.

(4) 센서 패널에 의한 압압력의 검출

센서 패널(20)은, 압압력이 작을 때, 예를 들면 도 2의 (a)에 나타나 있는 경우에는, 상부 저항막(31a)에 접촉되고 있는 하부 저항막(32a)은 1개뿐이다. 도 2의 (a)에는 나타나 있지 않지만, 마찬가지로, 하부 전극(32)에 접촉되고 있는 상부 전극(31)도 1개이다. 그에 대해, 압압력이 클 때, 예를 들면 도 2의 (b)에 나타나 있는 경우에는, 상부 저항막(31a)에 접촉되고 있는 하부 저항막(32a)이 3개이다. 도 2의 (b)에는 나타나 있지 않지만, 마찬가지로, 하부 전극(32)에 접촉되고 있는 상부 전극(31)도 3개이다. 그리고, 여기에 나타나 있는 상부 전극(31)과 하부 전극(32)과의 접촉 개수는 일례이며, 가압 방법에 따라 접촉하는 상부 전극(31)과 하부 전극(32)의 개수에 차이가 있을 수 있다.

도 5에는, 예를 들면 도 1에 나타나 있는 제1행의 상부 전극(31)과 제1열의 하부 전극(32)을 뽑아 나타낸다. 도 5에서의 저항 측정 장치(90)는, 상부 전극(31)으로부터 하부 전극(32)까지의 저항값을 측정하는 장치이며, 예를 들면 도 1에 나타나 있는 마이크로 컨트롤러(50), 스위치 회로(60, 61) 및 기준 저항(70)을 포함하는 장치이다. 도 5에 나타나 있는 금속 배선 패턴(33, 34)의 저항은, 상부 저항막(31a) 및 하부 저항막(32a)에 비해 충분히 작으므로, 압압력의 검출에서 무시해도 검출 가능하도록 구성되어 있다. 단, 정밀도를 향상시키기 위해, 금속 배선 패턴(33, 34)의 저항을 고려하여 압압력의 검출을 행해도 된다.

여기서는, 비교적 압압력이 작은 도 2의 (a)에 나타나 있는 상태와, 비교적 압압력이 큰 도 2의 (b)에 나타나 있는 상태를 비교하여 설명한다. 먼저, 도 2의 (a)의 상태에서는, 1개의 상부 저항막(31a)과 1개의 하부 저항막(32a)이 접촉되고 있는 접촉 개소에서 접촉 저항 Rcont이 발생한다. 이 접촉 개소로부터 접속 패턴(31b)까지의 1개의 상부 저항막(31a)의 저항값이 도 2의 (a)의 상태의 상부 전극(31)의 저항값 RA가 된다. 또, 이 접촉 개소로부터 접속 패턴(32b)까지의 1개의 하부 저항막(32a)의 저항값이 도 2의 (a)의 상태의 하부 전극(32)의 저항값 RB가 된다. 다음에, 도 2의 (b)의 상태에서는, 3개의 상부 저항막(31a)과 3개의 하부 저항막(32a)이 접촉되고 있는 접촉 개소에서 접촉 저항 Rcont가 발생한다. 이 접촉 개소로부터 접속 패턴(31b)까지의 3개의 상부 저항막(31a)을 병렬 접속한 저항값이 도 2의 (b)의 상태의 상부 전극(31)의 저항값 RA가 된다. 또, 이 접촉 개소로부터 접속 패턴(32b)까지의 3개의 하부 저항막(32a)을 병렬 접속한 저항값이 도 2의 (b)의 상태의 하부 전극(32)의 저항값 RB가 된다.

도 2의 (a)의 상태에서는 접촉점이 1개인데 대해, 도 2의 (b)의 상태에서는 접촉점이 9개가 되므로, 도 2의 (b)의 상태의 접촉 저항 Rcont 쪽이 작아지는 것을 알 수 있다. 또, 상부 저항막(31a) 각각은 모두 동일하게 형성되어 있으므로, 도 2의 (a)의 상태의 상부 전극(31)의 저항값 RA에 대해서 도 2의 (b)의 상태의 저항값 RA가 3분의 1 정도가 되는 것이 분명하다. 마찬가지로, 하부 저항막(32a) 각각은 모두 동일하게 형성되어 있으므로, 도 2의 (a)의 상태의 하부 전극(32)의 저항값 RB에 대해서 도 2의 (b)의 상태의 저항값 RB가 3분의 1 정도가 되는 것도 분명하다. 저항 측정 장치(90)에서 측정되는 저항값은, 접촉 저항 Rcont와 저항값 RA와 저항값 RB의 합으로 주어진다. 이와 같은 센서 패널(20)의 구성에서는, 저항값 RA와 저항값 RB에 비해 접촉 저항 Rcont가 충분히 작으므로, 도 2의 (a)의 상태와 도 2의 (b)의 상태의 압압력의 대소는, 저항값 RA와 저항값 RB의 합을 비교함으로써 검출할 수 있다. 이 경우에는, 도 2의 (a)의 상태의 저항값 RA와 저항값 RB의 합에 대해서, 도 2의 (b)의 상태의 값이 3분의 1 정도가 되므로, 도 2의 (b)의 상태의 압압력 쪽이 크다는 것을 용이하게 검출할 수 있다.

전술한 설명을 일반화한 것이, 도 6의 압압력과 저항값과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에서, 압압력 P0까지는 상부 전극(31)과 하부 전극(32)이 접촉하고 있지 않으므로, 접촉 저항 Rcont, 상부 전극(31)의 저항값 RA, 하부 전극(32)의 저항값 RB, 저항 측정 장치(90)에서 측정되는 저항값 Rcont＋RA＋RB 모두 매우 큰 값이 되고, 측정 레벨을 넘고 있다. 압압력 P1에서는, 예를 들면 2개의 상부 저항막(31a)과 2개의 하부 저항막(32a)이 접촉되어 있는 상태로 되어 있다. 도 6에 나타나 있는 그래프에서는, 계단형으로 변화하는 그래프의 1단계에서의 저항값의 변화가 크지만, 1조(組)의 상부 저항막(31a) 및 1조의 하부 저항막(32a)의 개수를 많이 함으로써, 그래프를 부드러운 곡선에 근접시킬 수 있다.

여기서, 압압력의 검출의 원리의 이해를 돕기 위해서, 도 7 및 도 8에 종래의 상부 전극(131) 및 하부 전극(132)에서 발생하는 저항값의 변화를 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 상부 전극(131)도 하부 전극(132)도 접촉 면적에 의해 저항 막의 개수가 변화하는 것은 아니다. 따라서, 상부 전극(131)의 저항값 RA도 하부 전극(132)의 저항값 RB도, 접촉된 후에는 압압력에 의해 변화하지 않는다. 또, 상부 전극(131)과 하부 전극(132)의 접촉 저항 Rcont는 변화하기는 하지만 안정적으로 측정할 수 있는 만큼 저항값은 크게 변화하지는 않는다. 이와 같이, 상부 저항막(31a) 및 하부 저항막(32a)과 같은 형상을 상부 전극(131)도 하부 전극(132)도 가지고 있지 않으므로, 종래와 같은 상부 전극(131) 및 하부 전극(132)으로 이루어지는 센서 패널을 사용한 것으로는 압압력의 안정된 측정은 어렵다.

(5) 검출 장치에 의한 압압력의 검출

도 5를 사용하여 설명한 것은, 동일 좌표 상에서의 압압력과 저항값과의 관계이다. 압압력이 동일하고 좌표가 상이한 경우에는, 접촉 저항값 Rcont는 동일하게 되지만, 상부 전극(31)의 저항값 RA와 하부 전극(32)의 저항값 RB가 좌표에 따라 상이한 값을 취한다. 예를 들면, 접촉되고 있는 상부 전극(31)의 상부 저항막(31a)의 개수는, 압압력이 동일하면 거의 동일한 값이 된다. 그러나, 접촉 개소로부터 접속 패턴(31b)까지의 상부 저항막(31a)의 길이가 좌표에 따라 변화되고, X좌표가 상이하면 저항값 RA도 상이하게 된다.

그래서, 검출 장치(52)는, 좌표와 저항값 RA, RB와의 관계를 나타내는 정보를 입수 가능하도록 구성되어 있다. 도 9에는, 접촉되고 있는 저항 막의 개수와 접촉 개소로부터 접속 패턴까지의 사이의 저항값과의 관계가 그 거리마다 나타나 있다. 검출 장치(52)는, 예를 들면, 도 9에 나타나 있는 것 같은 관계를 인도하기 위한 관계식 또는 데이터를 기억하고 있다. 또는, 도 9와 같은 관계를 유도하는 관계식이나 데이터를 마이크로 컨트롤러(50)의 내부나 외부의 기억부(미도시)로부터 읽어들일 수 있도록 구성되어 있다.

또, 검출 장치(52)는, 좌표로부터 접촉 개소와 접속 패턴(31b, 32b)과의 사이의 길이를 구하기 위한 데이터를 입수 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 검출 장치(52)는, 좌표로부터 접촉 개소와 접속 패턴(31b, 32b)과의 사이의 길이를 구하기 위한 관계식 또는 데이터를 기억하고 있다. 또는, 이와 같은 관계식이나 데이터를 마이크로 컨트롤러(50)의 내부나 외부의 기억부(미도시)로부터 읽어들일 수 있도록 구성되어 있다.

(6) 제1 실시형태의 작용 효과

제1 실시형태에 관한 터치 센서(10)는, 상부 전극(31)(제1 전극의 일례), 하부 전극(32)(제2 전극의 일례) 및 검출 장치(52)를 구비하고 있다. 상부 전극(31)은, X축 방향(제1 방향의 일례)으로 연장되고, 또한 X축 방향과 교차하는 Y축 방향(제2 방향의 일례)으로 배열되어 배치되고, X축 방향의 단부가 접속 패턴(31b)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 6개의 상부 저항막(31a)(제1 저항 막의 일례)을 가지고 있다. 하부 전극(32)는, 상부 저항막(31a)에 대향하여 배치되고, 상부 저항막(31a)과의 간격을 좁히는 압압력에 따라, 도 2의 (a) 또는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상부 저항막(31a)과의 접촉 면적이 변화하는 하부 저항막(32a)을 가지고 있다. 검출 장치(52)는, 상부 전극(31)으로부터 하부 전극(32)까지의 저항의 변화에 기초하여, 예를 들면 도 1에서 설명되어 있는 구성에서는, 6개의 상부 저항막(31a)과 7개의 하부 저항막(32a)과의 접촉을 검출한다.

터치 센서(10)는, 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)과의 접촉에 있어서 저항값이 변화되므로, 터치 센서(10)에의 입력 조작을 종래와 마찬가지로 검출할 수 있다. 그 한편, 6개의 상부 저항막(31a)과 7개의 하부 저항막(32a)의 X축 방향으로 연장되는 상부 저항막(31a)의 접촉하는 개수에 따라 저항값 RA가 크게 변화하기 때문에, 검출 장치(52)에 의해 용이하게 검출되는 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)의 접촉 면적의 다소로부터, 입력 조작시의 압압력의 대소를 검출할 수 있다.

마찬가지로, 이 터치 센서(10)에서는 하부 저항막(32a)도 Y축 방향으로 연장되며 또한 X축 방향으로 7개 배열되어 배치되고, Y축 방향의 단부가 접속 패턴(32b)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 상부 저항막(31a)과 7개의 하부 저항막(32a)의 Y축 방향으로 연장되는 하부 저항막(32a)의 접촉하는 개수에 따라 저항값 RB가 크게 변화하기 때문에, 검출 장치(52)에 의한 검출이 용이하게 된다.

또, 터치 센서(10)는, 도 1에 나타나 있는 예에서는, 6개의 상부 저항막(31a)이 Y축 방향으로 배열되어 4조 설치되고, 7개의 하부 저항막(32a)이 X축 방향으로 배열되어 3조 설치되어 있다. 그리고, 검출 장치(52)는, 4조의 상부 저항막(31a)과 3조의 하부 저항막(32a)의 매트릭스에 의해 XY 평면 내의 좌표로서 접촉 개소를 검출할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 터치 센서(10)를 전자 기기의 LCD의 표면에 설치하면, 표시를 보면서 입력을 행하도록 전자 기기에 적용할 수 있다. 이와 같은 전자 기기의 예로서는, 스마트폰, 태블릿 PC, 휴대용 음악 플레이어, 휴대 전화기, 전자 북 리더 및 IC 레코더 등이 있다. 도시하지는 않지만, 예를 들면, 전자 기기의 중앙 연산 처리 장치(제어 장치의 일례)에 터치 센서(10)의 마이크로 컨트롤러(50)를 접속하면, 손가락 등에 의한 입력 조작이 있던 LCD의 표면 위의 XY 좌표와 압압력을 중앙 연산 처리 장치(CPU) 등에 입력할 수 있다. 그리고, 터치 센서(10)를 설치하는 장소는, LCD 상에 한정되지 않고, 전자 기기의 하우징 표면 등 다른 장소라도 되고, 터치 센서(10)를 사용한 전자 기기에의 입력도, 표시를 보면서 행하는 것에 한정되지 않는다.

(7) 변형예 1A

상기 제1 실시형태에서는, 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)이 직접 접촉하는 경우에 대하여 설명하였으나, 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)과는 다른 부재를 통하여 접촉하여도 된다. 예를 들면, 상부 저항막(31a)의 하면에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 감압 잉크층(35)을 설치해도 된다. 이와 같이, 감압 잉크층(35)을 설치하면, 상부 저항막(31a)과 하부 저항막(32a)이 접촉되었을 때의 접촉 저항 Rcont를 압압력에 따라 크게 변화시킬 수 있다. 그 결과, 도 9에 나타나 있는 접촉 저항 Rcont를 검출 장치(52)에서의 압압력의 검출에 기여시킬 수 있게 된다.

<제2 실시형태>

(8) 터치 센서의 구성의 개요

도 11은, 제2 실시형태에 관한 터치 센서의 개요를 나타내는 모식도이다. 터치 센서(10A)는, 센서 패널(20A), 마이크로 컨트롤러(50A), 스위치 회로(60A, 61A, 62A, 63A) 및 기준 저항(70A)을 구비하고 있다. 도 11에 나타나 있는 터치 센서(10A)는, 아날로그 4선 방식에 의해, 입력 조작을 위해 손가락 등이 접촉되고 있는 위치와 압압력을 검출한다.

센서 패널(20A)은, 스위치 회로(61A)를 통하여, 기준 저항(70A)에 접속 가능하도록 구성되어 있다. 기준 저항(70A)은, 일정한 저항값을 가지고 있다. 또, 센서 패널(20A)은, 스위치 회로(60A)를 통하여, 직류 전압 Vcc를 인가하는 직류 전원(80)에 접속된다. 기준 저항(70A)은, 한쪽 단자가 스위치 회로(61A)의 출력 단자에 접속되고, 다른 쪽 단자가 접지되어 있다. 마이크로 컨트롤러(50A)는, 스위치 회로(62A)를 통하여 기준 저항(70A)의 한쪽 단자 또는 접속 패턴(32Ab2)에 접속 가능하도록 구성되며, 기준 저항(70A) 또는 접속 패턴(32Ab2)에 발생하는 전압이 입력된다. 또한, 센서 패널(20A)은, 스위치 회로(63A)를 통하여 접지 가능하도록 구성되어 있다.

스위치 회로(60A)의 입력 단자는 직류 전원(80)에 접속되어 있다. 스위치 회로(60A)의 3개의 출력 단자는, X축 방향으로 연장되는 상부 저항막(31Aa)의 양단의 접속 패턴(31Ab1, 31Ab2) 및 Y축 방향으로 연장되는 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab2)에 각각 접속되어 있다. 스위치 회로(60A)가 마이크로 컨트롤러(50A)로부터의 명령에 따라 입력 단자와 출력 단자의 접속을 전환함으로써, 3개의 접속 패턴(31Ab1, 31Ab2, 32Ab2) 중 어느 하나에 직류 전압 Vcc가 인가된다.

스위치 회로(61A)는, 3개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 가지고, 3개의 입력 단자 중 선택된 입력 단자에 출력 단자를 접속한다. 스위치 회로(61A)의 2개의 입력 단자는 Y축 방향으로 연장되는 하부 저항막(32Aa)의 양단의 접속 패턴(32Ab1, 32Ab2)에 각각 접속되어 있다. 또, 나머지의 하나의 입력 단자는 어디에도 접속되어 있지 않고, 오픈 상태로 되어 있다. 그리고, 스위치 회로(61A)의 출력 단자는 기준 저항(70A)의 한쪽 단자에 접속되어 있다. 이와 같은 회로 구성에 따라, 스위치 회로(61A)가 마이크로 컨트롤러(50A)로부터의 명령에 따라 입력 단자와 출력 단자의 접속을 전환함으로써, 2개의 접속 패턴(32Ab) 중 어느 하나와 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 접속되거나, 또는 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 어디에도 접속되지 않는 오픈 상태로 된다.

스위치 회로(62A)는, 3개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 가지고, 3개의 입력 단자 중 선택된 입력 단자에 출력 단자를 접속한다. 스위치 회로(62A)의 1개의 입력 단자는, 접속 패턴(32Ab2)에 접속되고, 다른 하나의 입력 단자는, 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1)에 접속되고, 또한 다른 하나의 입력 단자는, 기준 저항(70A)의 한쪽 단자에 접속되어 있다. 그리고, 스위치 회로(62A)의 출력 단자는 A/D 변환기(51A)에 접속되어 있다. 이와 같은 회로 구성에 따라, 스위치 회로(62A)가 마이크로 컨트롤러(50A)로부터의 명령에 따라 입력 단자와 출력 단자의 접속을 전환함으로써, 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab2), 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1) 또는 기준 저항(70A)의 한쪽 단자에 접속된다.

마이크로 컨트롤러(50A)는, A/D 변환기(51A)와 검출 장치(52A)를 구비하고 있다. A/D 변환기(51A)는, 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1), 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab2) 또는 기준 저항(70A)의 한쪽 단자에 발생하는 전압의 값에 따른 디지털 신호를 출력한다. 검출 장치(52A)는, A/D 변환기(51A)로부터 출력되는 디지털 신호에 의해 기준 저항(70A)에 발생하는 전압의 값을 검지하고, 입력 조작에 의해 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)이 접촉되고 있는 좌표와 입력 조작에 의한 압압력을 검출한다.

(9) 센서 패널의 구조

센서 패널(20A)의 단면 구조는, 도 3에 나타나 있는 센서 패널(20)의 단면 구조와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 도 12의 (a)에는, PET 필름(23A)의 하면의 패턴의 일례가 표시되고, 도 12의 (b)에는, PET 필름(22A)의 상면의 일례가 나타나 있다. 도 12의 (a)에 나타나 있는 예에서는, X축 방향으로 연장되는 또한 Y축 방향으로 다수 배열되어 배치되어 있는 상부 저항막(31Aa)이 PET 필름(23A)의 하면에 설치되어 있다. 상부 저항막(31Aa)의 X축 방향의 양단은, 2개의 접속 패턴(31Ab)으로 각각 접속되어 있다. 도 12의 (b)에 나타나 있는 예에서는, Y축 방향으로 연장되고 또한 X축 방향으로 다수 배열되어 배치되어 있는 하부 저항막(32Aa)이 PET 필름(22A)의 상면에 설치되어 있다. 하부 저항막(32Aa)의 Y축 방향의 양단은, 2개의 접속 패턴(32Ab)으로 접속되어 있다.

(10) 검출 장치의 동작

도 11에 나타나 있는 아날로그 4선식 터치 센서(10A)는, 종래와 마찬가지의 방법에 의해, 입력 조작에 의해 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)이 접촉되고 있는 좌표를 검출한다. 좌표의 검출에 대해서는 종래와 마찬가지로 행할 수 있는 것이므로, 여기서는 터치 센서의 접속 상태를 설명하고 그때의 검출 동작에 대하여는 설명을 생략한다.

X좌표의 검출은, 스위치 회로(60A, 61A, 62A, 63A)에 의해, 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직류 전압 Vcc가 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab2)에 인가되고, 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1)이 접지되어 행해진다. 이때, A/D 변환기(51A)는, 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab2)에 접속되어 있다. 그리고, 기준 저항(70)의 한쪽 단자는 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 오픈 상태로 되어 있고, 기준 저항(70)은 센서 패널(20A)에는 접속되어 있지 않다.

Y좌표의 검출은, 스위치 회로(60A, 61A, 62A, 63A)에 의해, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 직류 전압 Vcc가 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab2)에 인가되고, 하부 저항막(32Aa)의 접속 패턴(32Ab1)가 접지되어 행해진다. 이때, A/D 변환기(51A)는, 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1)에 접속되어 있다. 이때, 기준 저항(70)의 한쪽 단자는 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 오픈 상태로 되어 있고, 기준 저항(70)은 센서 패널(20A)에는 접속되어 있지 않다.

압압력 검출은, 상부 전극(31A)와 하부 전극(32A)의 중첩되어 있는 영역을 4개로 분할하여 행해진다. 입력 조작이 Y^＋측의 접속 패턴(31Ab1)에 가까운 것인지, Y^-측의 접속 패턴(31Ab2)에 가까운 것인지를 판단함과 함께, 입력 조작이 X^＋측의 접속 패턴(32Ab1)에 가까운 것인지, X^-측의 접속 패턴(32Ab2)에 가까운 것인지를 마이크로 컨트롤러(50A)가 판단한다.

예를 들면, 화살표 Ar4로 나타나 있는 곳이 가압되고, 그 부분에서 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)이 접촉되고 있는 경우에는, Y^＋측의 접속 패턴(31Ab1)으로부터 X^＋측의 접속 패턴(32Ab1)까지의 저항이 가장 작아진다. 따라서, 저항이 가장 작아지는 Y^＋측의 접속 패턴(31Ab1)으로부터 X^＋측의 접속 패턴(32Ab1)에서 좌표의 검출과 압압력의 검출이 행해진다. 그 이유는, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)이 접촉하는 개수의 변화에 의해 저항값의 변화가 커지기 때문이다.

이와 같이 화살표 Ar4가 눌러진 경우에는, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 스위치 회로(60A)에 의해 직류 전원(80)이 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1)에 접속되고, 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 하부 저항막(32Aa)의 X^＋측의 접속 패턴(32Ab1)에 접속된다. 또, 스위치 회로(63A)는, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 센서 패널(20A)을 접지하지 않는 위치가 선택되어 있다. 그리고, 접속 패턴(32Ab1)의 전압의 값이 A/D 변환기(51A)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 이 디지털 신호를 사용하여 검출 장치(52A)에서 압압력이 검출된다.

도 11의 접속은 도 13의 (a)의 접속과 동일하게 되어 있고, 상부 전극(31A)에 직류 전원(80)을 접속하고 Y축 방향으로 직류 전압 Vcc를 인가하여 하부 전극(32A)을 마이크로 컨트롤러(50A)에 접속하여 압압력을 검출하는 경우가 나타나 있다.

한편, 가압된 개소가 Y^＋측의 접속 패턴(31Ab1)에 가깝고 또한 X^-측의 접속 패턴(32Ab2)에 가까운 경우에는, 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스위치 회로(60A)에 의해 직류 전원(80)이 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab1)에 접속된다. 또, 이때, 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 하부 저항막(32Aa)의 X^-측의 접속 패턴(32Ab2)에 접속되고, 접속 패턴(32Ab2)의 전압의 값이 A/D 변환기(51A)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 검출 장치(52A)에서 압압력이 검출된다. 그리고, 이때, 스위치 회로(63A)에서는, 센서 패널(20A)을 접지하지 않는 위치가 선택되어 있다.

또, 가압된 개소가 Y^-측의 접속 패턴(31Ab2)에 가깝고 또한 X^-측의 접속 패턴(32Ab2)에 가까운 경우에는, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이, 스위치 회로(60A)에 의해 직류 전원(80)이 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab2)에 접속된다. 또, 이때, 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 하부 저항막(32Aa)의 X^-측의 접속 패턴(32Ab2)에 접속되고, 접속 패턴(32Ab2)의 전압의 값이 A/D 변환기(51A)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 검출 장치(52A)에서 압압력이 검출된다. 그리고, 이때, 스위치 회로(63A)에서는, 센서 패널(20A)을 접지하지 않는 위치가 선택되어 있다.

또, 가압된 개소가 Y-측의 접속 패턴(31Ab2)에 가깝고 또한 X＋측의 접속 패턴(32Ab1)에 가까운 경우에는, 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스위치 회로(60A)에 의해 직류 전원(80)이 상부 저항막(31Aa)의 접속 패턴(31Ab2)에 접속된다. 또, 이때, 스위치 회로(61A, 62A)에 의해 기준 저항(70A)의 한쪽 단자가 하부 저항막(32Aa)의 X＋측의 접속 패턴(32Ab1)에 접속되고, 접속 패턴(32Ab1)의 전압의 값이 A/D 변환기(51A)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 검출 장치(52A)에서 압압력이 검출된다. 그리고, 이때, 스위치 회로(63A)에서는, 센서 패널(20A)을 접지하지 않는 위치가 선택되어 있다.

반복하게 되지만, 마이크로 컨트롤러(50A)가 도 14의 (a), 도 14의 (b), 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)의 어느 회로 접속을 선택할 것인가는, 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)의 회로 접속에 의해 구해지는 압압 개소의 XY 좌표에 의한다.

설명은 생략하지만, 제2 실시형태의 검출 장치(52A)도 제1 실시형태의 검출 장치(52)와 마찬가지로, 검출 장치(52A)는 좌표와 저항값 RA, RB와의 관계를 나타내는 정보를 입수 가능하게 구성되어 있다. 검출 장치(52A)는, 예를 들면, 도 9에 나타나 있는 것과 같은 관계를 유도하기 위한 관계식 또는 데이터를 기억하고 있다. 또는, 도 9와 같은 관계를 유도하는 관계식이나 데이터를 마이크로 컨트롤러(50A)의 내부나 외부의 기억부(미도시)로부터 읽어들일 수 있도록 구성되어 있다.

또, 검출 장치(52A)는, 좌표로부터 접촉 개소와 접속 패턴(31Ab, 32Ab)과의 사이의 길이를 구하기 위한 데이터를 입수 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 검출 장치(52A)는, 좌표로부터 접촉 개소와 접속 패턴(31Ab, 32Ab)과의 사이의 길이를 구하기 위한 관계식 또는 데이터를 기억하고 있다. 또는, 이와 같은 관계식이나 데이터를 마이크로 컨트롤러(50A)의 내부나 외부의 기억부(미도시)로부터 읽어들일 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 검출 장치(52A)에서는, 좌표와 압압력에 따라 얻어지는 저항값의 값이 중복되지 않도록 구성되어 있으면, 좌표와 압압력을 동시에 검출할 수 있다. 예를 들면, 압압력이 큰 경우에는 2개, 작은 경우에는 1개의 저항막이 접속되도록 구성되어 있으면, 압압력에 의한 저항값의 변화는 1개의 저항값과 그 2분의 1중 어느 하나가 된다. 그래서, 좌표에 의한 저항값의 변화의 범위를 1개의 저항값의 2분의 1보다도 작게 하면, 좌표와 압압력의 조합에 의한 저항값은 일의(一意)적으로 정해진다.

(11) 제2 실시형태의 작용 효과

제2 실시형태에 관한 터치 센서(10A)는, 상부 전극(31A)(제1 전극의 일례), 하부 전극(32A)(제2 전극의 일례) 및 검출 장치(52A)를 구비하고 있다. 상부 전극(31A)은, X축 방향(제1 방향의 일례)으로 연장되고 또한 X축 방향과 교차하는 Y축 방향(제2 방향의 일례)에 배열되어 배치되고, X축 방향의 단부가 접속 패턴(31Ab)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 다수의 상부 저항막(31Aa)(제1 저항 막의 일례)을 가지고 있다. 하부 전극(32A)은, 상부 저항막(31Aa)에 대향하여 배치되고, 상부 저항막(31Aa)과의 간격을 좁히는 압압력에 따라, 도 2의 (a) 또는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상부 저항막(31Aa)과의 접촉 면적이 변화하는 하부 저항막(32Aa)을 가지고 있다. 검출 장치(52A)는, 상부 전극(31A)으로부터 하부 전극(32A)까지의 저항의 변화에 기초하여, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)과의 접촉을 검출한다.

터치 센서(10A)는, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)과의 접촉에서 저항값이 변화되므로, 터치 센서(10A)에의 입력 조작을 종래와 마찬가지로 검출할 수 있다. 그 한편, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)의 X축 방향으로 연장되는 상부 저항막(31Aa)의 접촉하는 개수에 따라 저항값 RA가 크게 변화하기 때문에, 검출 장치(52A)에 의해 용이하게 검출되는 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)의 접촉 면적의 다소로부터, 입력 조작시의 압압력의 대소를 검출할 수 있다.

마찬가지로, 이 터치 센서(10A)에서는 하부 저항막(32Aa)도 Y축 방향으로 연장되고 또한 X축 방향으로 다수 배열되어 배치되고, Y축 방향의 단부가 접속 패턴(32Ab)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)의 Y축 방향으로 연장되는 하부 저항막(32Aa)의 접촉하는 개수에 따라 저항값 RB가 크게 변화하기 때문에, 검출 장치(52A)에 의한 검출이 용이하게 된다.

또, 터치 센서(10A)는, 상부 저항막(31Aa)이 Y축 방향으로 다수 배열되어 설치되고, 하부 저항막(32Aa)이 X축 방향으로 다수 배열되어 설치되어 있다. 그리고, 검출 장치(52A)는, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)을 사용한 아날로그 4선 방식에 의해 XY 평면 내의 좌표로 접촉 개소를 검출할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 터치 센서(10A)를 LCD의 표면에 설치하면, 터치 패널로서 사용할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 터치 센서(10A)를 전자 기기의 LCD의 표면에 설치하고, 마이크로 컨트롤러(50A)를 전자 기기의 CPU에 접속하면, 손가락 등에 의한 입력 조작이 있던 LCD의 표면 위의 XY 좌표와 압압력을 CPU에 입력할 수 있는 것은, 제1 실시형태의 터치 센서(10)와 같다. 또, 터치 센서(10A)를 설치하는 장소도 터치 센서(10와 마찬가지로, LCD 상에 한정되지 않고, 전자 기기의 하우징 표면 등 다른 장소라도 되고, 터치 센서(10A)를 사용한 전자 기기에의 입력도, 표시를 보면서 행하는 것에는 한정되지 않는다.

(12) 변형예 2A

상기 제2 실시형태에서는, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)이 도전성이 높은 접속 패턴(31Ab, 32Ab)에 직접 접속되어 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)을, 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이 고저항 부재(36, 37)(저항 부가 부재의 예)를 통하여 접속 패턴(31Ab, 32Ab)에 접속해도 된다. 고저항 부재(36, 37)는 예를 들면 카본 페이스트 등으로 형성할 수 있다. 이와 같이, 상부 저항막(31Aa)과 하부 저항막(32Aa)의 각각의 저항값을 높게 함으로써, 접촉하는 개수에 의한 저항값의 변화를 크게 할 수 있다. 이로써, 압압력의 변화를 검출하기 쉬워진다.

<제3 실시형태>

(13) 터치 센서의 구성의 개요

상기 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 터치 센서(10, 10A)는, XY 좌표의 검출과 함께 압압력의 검출이 가능한 것이었지만, 접촉·비접촉의 검출과 압압력의 검출을 할 수 있는 간단한 구성에도 본 발명을 적용할 수 있다. 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에 나타나 있는 터치 센서(10B)는, ITO 등의 투명 도전막으로 형성되는 상부 전극(31B)(제1 전극의 일례)의 상부 저항막(31Ba)(제1 저항막의 일례)이 X축 방향(제1 방향의 일례)으로 연장되고 또한 Y축 방향(제2 방향의 일례)에 6개 배열되어 배치되고, ITO 등의 투명 도전막으로 형성되는 하부 전극(32B)(제2 전극의 일례)의 하부 저항막(32Ba)(제2 저항막의 일례)가 X축 방향으로 연장되고 또한 Y축 방향으로 6개 배열되어 배치되어 있다. 또, 터치 센서(10B)는 기준 저항(70B)을 구비하고 있다. 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에서는 도시를 생략하였지만, 터치 센서(10B)의 마이크로 컨트롤러(50B)도, A/D 변환기(51, 51A) 및 검출 장치(52, 52A)를 가지는 마이크로 컨트롤러(50, 50A)와 마찬가지의 구성을 구비하고 있다.

6개의 상부 저항막(31Ba)의 X축 방향의 단부가 접속 패턴(31Bb)에 의해 전기적으로 접속되고, 6개의 하부 저항막(32Ba)의 X축 방향의 단부가 접속 패턴(32Bb)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 6개의 상부 저항막(31Ba)과 6개의 하부 저항막(32Ba)은, 한개마다 1 대 1 대응하여 배치되어 있다. 6조의 상부 저항막(31Ba)과 6조의 하부 저항막(32Ba)의 접촉에서 X축 방향으로 연장되는 상부 저항막(31Ba)과 하부 저항막(32Ba)에서 저항값이 크게 변화하기 때문에, 검출 장치에 의한 검출이 용이하게 된다.

(14) 변형예 3A

상기 제3 실시형태에서는, 상부 전극(31B)의 상부 저항막(31Ba) 및 하부 전극(32B)의 하부 저항막(32Ba)을 모두 복수개로 하는 경우에 대하여 설명하였으나, 어느 한쪽을 도 7에 나타나 있는 상부 전극(131)이나 하부 전극(132)과 같이 1개의 저항막으로 구성해도 된다.

(15) 변형예 3B

상기 제3 실시형태에서는, 상부 전극(31B) 및 하부 전극(32B)이 ITO 등의 투명 전극으로 구성되는 경우에 대하여 설명하였으나, 상부 전극(31B), 하부 전극(32B), 접속 패턴(31Bb, 32Bb) 및 이들에 접속되는 배선 패턴(미도시)을 모두 은페이스트나 동박 등의 불투명한 전극 재료로 구성할 수도 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종의 변경이 가능하다. 특히, 본 명세서에 쓰여진 복수의 실시형태 및 변형예는 필요에 따라 임의로 조합 가능하다. 예를 들면, 변형예 1A는, 제2 실시형태의 터치 센서(10A) 및 제3 실시형태의 터치 센서(10B)에 적용할 수 있다. 또, 변형예 2A는, 제1 실시형태의 터치 센서(10) 및 제3 실시형태의 터치 센서(10B)에 적용할 수 있다. 또한, 변형예 3A, 3B는, 제1 실시형태의 터치 센서(10) 및 제2 실시형태의 터치 센서(10A)에 적용할 수 있다.

10, 10A, 10B 터치 센서
20, 20A 센서 패널
31, 31A 상부 전극
31a, 31Aa, 31Ba 상부 저항막
31b, 31Ab, 31Bb 접속 패턴
32, 32A 하부 전극
32a, 32Aa, 32Ba 하부 저항막
32b, 32Ab, 32Bb 접속 패턴
35 감압 잉크층
36 고저항 부재
50, 50A 마이크로 컨트롤러
52, 52A 검출 장치

Claims

제1 방향으로 연장되고, 또한 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어 배치되고, 상기 제1 방향의 단부가 전기적으로 접속되어 있는 복수개의 제1 저항막을 가지는 제1 전극,
복수개의 상기 제1 저항막에 대향하여 배치되고, 상기 제1 저항막과의 간격을 좁히는 압압력에 따라 복수개의 상기 제1 저항막과의 접촉 면적이 변화하는 제2 저항막을 가지는 제2 전극, 및
상기 제1 전극으로부터 상기 제2 전극까지의 저항의 변화에 기초하여, 복수개의 상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막과의 접촉을 검출하고, 또한 복수개의 상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막의 접촉 면적의 다소(多少)를 검출하는 검출 장치
를 포함하는 터치 센서.
제1항에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 제1 저항막이 상기 제2 저항막에 접촉되는 개수에 따라 변화하는 저항값에 기초하여 상기 접촉 면적의 다소를 검출하는, 터치 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 전극은, 상기 제2 저항막이 상기 제2 방향으로 연장되고 또한 상기 제1 방향으로 복수개 배열되어 배치되고, 상기 제2 방향의 단부가 전기적으로 접속되어 있는, 터치 센서.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 제1 방향으로 전위차를 생기게 하는 제1 전압의 인가에 의해 검출되는 저항값의 변화로부터 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 접촉 개소의 상기 제1 방향의 좌표를 검출하고, 상기 제2 방향으로 전위차를 생기게 하는 제2 전압의 인가에 의해 검출되는 저항값의 변화로부터 상기 접촉 개소의 상기 제2 방향의 좌표를 검출하는, 터치 센서.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
복수개의 상기 제1 저항막은, 상기 제2 방향으로 배열되어 복수 조(組) 설치되고,
상기 제2 저항막은, 상기 제1 방향으로 배열되어 복수 조 설치되고,
상기 검출 장치는, 복수 조의 상기 제1 저항막과 복수 조의 상기 제2 저항막의 매트릭스에 의해 상기 접촉 개소의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 좌표를 검출하는, 터치 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 전극은, 상기 제2 저항막이 상기 제1 방향으로 연장되고 또한 상기 제2 방향으로 복수개 배열되어 배치되고, 상기 제1 방향의 단부가 전기적으로 접속되고, 상기 제1 저항막과 제2 저항막은 한개마다 대응되어 배치되어 있는, 터치 센서.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
복수개의 상기 제1 저항막의 상기 제1 방향의 상기 단부를 전기적으로 접속하기 위한 제1 접속 부재, 및
복수개의 상기 제1 저항막과 상기 제1 접속 부재와의 사이에 접속되고, 복수개의 상기 제1 저항막에 각각 저항을 부가하는 복수의 저항 부가 부재
를 더 포함하는 터치 센서.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막과의 사이에 설치되고, 상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막과의 압압력에 따라 저항값이 변화하는 감압 잉크층
을 더 포함하는 터치 센서.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 터치 센서,
상기 터치 센서에 접속되고, 상기 검출 장치에서 검출되는 상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막과의 접촉 및 복수개의 상기 제1 저항막과 상기 제2 저항막의 접촉 면적의 다소에 관한 데이터를 입력하는 제어 장치
를 포함하는 전자 기기.