特許 5668966 導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5668966

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置

(51)【国際特許分類】

   D03D 15/00 20060101AFI20150122BHJP

   H01H 1/06 20060101ALI20150122BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20150122BHJP

   H01H 1/02 20060101ALI20150122BHJP

   D03D 27/00 20060101ALI20150122BHJP

   G01L 1/14 20060101ALI20150122BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   D03D15/00 A

   H01H1/06 Z

   G06F3/044 140

   H01H1/02 Z

   D03D27/00 D

   G01L1/14 J

   G01L5/00 101Z

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2010-176276(P2010-176276)

(22)【出願日】2010年8月5日

(65)【公開番号】特開2011-102457(P2011-102457A)

(43)【公開日】2011年5月26日

【審査請求日】2013年8月2日

(31)【優先権主張番号】特願2009-238399(P2009-238399)

(32)【優先日】2009年10月15日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出総合支援事業（押した位置を検知できる柔らかい布製タッチパネルの開発）委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000150774

【氏名又は名称】株式会社槌屋

(73)【特許権者】

【識別番号】000116622

【氏名又は名称】愛知県

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】星屋 さくら

(72)【発明者】

【氏名】大原 鉱也

(72)【発明者】

【氏名】水野 寛隆

(72)【発明者】

【氏名】星野 正人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 陽久

(72)【発明者】

【氏名】池口 達治

(72)【発明者】

【氏名】島上 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 昌治

(72)【発明者】

【氏名】堀場 隆広

【審査官】 宮澤 尚之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４２７３２３３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０７−２１６６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３８７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４９４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２５４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９１３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３４７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０６６００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０３Ｄ １／００−２７／１８

Ｇ０１Ｌ １／００− １／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００− ５／２８

Ｇ０１Ｌ ２５／００

Ｇ０６Ｆ ３／０３− ３／０４７

Ｈ０１Ｈ １／００− １／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性を備える導電糸と、電気的に絶縁性を備える絶縁糸とを用いて織られた導電布を少なくとも２枚設け、
これらの導電布が面合わせに重ね合わされて一体化され、
各導電布の導電糸同士間の静電容量の変化を利用して、各導電布間に加えられる圧力変化を検出するタッチセンサとして機能させる導電性織物。

【請求項2】

請求項１に記載の導電性織物であって、
前記導電糸は導電性繊維を絶縁体で覆った導電糸であり、この導電糸を使って少なくとも２枚の導電布を織り、それらの導電布を面合わせに重ね合わせ、各布の導電糸が互いに重なる部分の少なくとも一部を除いて、各導電布を絶縁糸で結束して一体化したことを特徴とする導電性織物。

【請求項3】

請求項１に記載の導電性織物であって、
前記各導電布がパイル糸で結びつけられて、立体構造とされたことを特徴とする導電性織物。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の導電性織物であって、
前記導電性織物の表面または前記各導電布の間に樹脂を含浸させたことを特徴とする導電性織物。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかの請求項に記載の導電性織物であって、
前記各導電布を形成する縦糸と横糸のうちいずれか一方の糸は、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、交互に並べられた構成とされ、縦糸と横糸の内の他方の糸は絶縁糸のみが並べられた構成とされており、
前記各導電布は導電糸が互いに交差する方向で面合わせに重ね合わされて一体化されており、該各導電布の導電糸域が交差する領域であるセルを、タッチセンサとして機能させることを特徴とする導電性織物。

【請求項6】

請求項５に記載の導電性織物に形成されたセルをタッチセンサとして使用するタッチセンサ装置であって、
前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に導電糸域毎に相互に区別が可能な周期信号を印加し、
周期信号を印加した導電布の導電糸域毎の導電糸との間の静電容量を介して周期信号を印加しなかった導電布の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出し、
取出した信号と印加信号との信号差を検出することにより、タッチされたセルを検出する信号検出回路を備えたタッチセンサ装置。

【請求項7】

請求項６に記載のタッチセンサ装置であって、
前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に印加される周期信号は、導電糸域毎に周波数が異なっていることを特徴とするタッチセンサ装置。

【請求項8】

請求項６に記載のタッチセンサ装置であって、
前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に印加される周期信号は、各導電糸域に対して時分割で印加されることを特徴とするタッチセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置に関する。さらに詳しくは、高感度に圧力を検出できるように工夫された構造を有する導電性織物、及び、該導電性織物をタッチセンサに使用し、該導電性織物の構造に適した信号検出回路を備えたフレキシブルなタッチセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

球面や自由曲面に追随することができ、かつ、大面積のものを低コストで実現できるセンサとして、布製のタッチセンサが提案されており、特許文献１には導電糸を織り込んだ布をタッチセンサとして使用することが記載されている。特許文献１に記載の布は、導電性繊維を絶縁体で覆った導電糸、所謂カバリング糸を縦横に織り込んだ平織物であり、布に圧力が加わった時に導電繊維の回りにある絶縁体自体の変形や歪みによる静電容量の変化を検出し、圧力を検知するタッチセンサとして動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２３４７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の布によるセンサでは、カバリング糸自体が細いため圧力による絶縁体の変形量が小さく、高感度に圧力を検出することが難しいという問題がある。

【0005】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、汎用の導電糸を利用した低コストでかつ高感度に圧力を検知できる、導電性繊維を織り込んだ導電性織物を実現することである。また、高感度であり、かつ、タッチ位置の検出が容易な織り構造を有する導電性織物を提供するとともに、該導電性織物の構造に適した信号検出回路を備え、該導電性織物をタッチセンサとして使用するタッチセンサ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明にかかる導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置は次の手段をとる。
本発明の第１の発明は、導電性を備える導電糸と、電気的に絶縁性を備える絶縁糸とを用いて織られた導電布を少なくとも２枚設け、
これらの導電布が面合わせに重ね合わされて一体化され、
各導電布の導電糸同士間の静電容量の変化を利用して、各導電布間に加えられる圧力変化を検出するタッチセンサとして機能させる導電性織物である。
この第１の発明によれば、導電布を２枚重ねることにより、平織物に比べて、各布の導電糸間の距離が平均して大きくなるので、導電性織物に圧力が加わった時の導電糸の歪み量を平織物に比べて大きくすることができ、その結果大きな静電容量の変化を得ることができるので、高感度に圧力を検知することができる。そして、一般的な導電糸を用いることができる構造なので、球面や自由曲面へ追随できるフレキシブル性を有している。また、各導電布には、導電性繊維を絶縁体で覆った導電糸等、一般的な導電糸を用いることができるので、低コストで導電性織物を実現することができる。

【0007】

本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る導電性織物であって、
前記導電糸は導電性繊維を絶縁体で覆った導電糸であり、この導電糸を使って少なくとも２枚の導電布を織り、それらの導電布を面合わせに重ね合わせ、各布の導電糸が互いに重なる部分の少なくとも一部を除いて、各導電布を絶縁糸で結束して一体化したことを特徴とする。
第２の発明によれば、導電性繊維を絶縁体で覆った導電糸を使って導電布が織られており、上記第１発明に比べて、導電性織物に圧力が加わった時各布の導電糸間の距離の変化に基づく静電容量の変化の他に、導電繊維の回りにある絶縁体の変形による静電容量の変化も加わるので、大きな静電容量の変化を得ることができ、高感度に圧力を検知することができる。

【0008】

本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る導電性織物であって、
前記各導電布がパイル糸で結びつけられて、立体構造とされたことを特徴とする。
この第３の発明によれば、導電性織物は、各導電布がパイル糸で結びつけられて立体構造とされているので、導電性織物に圧力が加わった時、圧力によりパイル糸がたわみ、各布の導電糸間の距離及び静電容量が大きく変化し、より高感度に圧力を検知することができる。そして、導電布をパイル糸で結びつけた立体構造なので、球面や自由曲面へ追随できるフレキシブル性は保たれている。

【0009】

本発明の第４の発明は、上記第１の発明ないし第３の発明のいずれかに係る導電性織物であって、前記導電性織物の表面または前記各導電布の間に樹脂を含浸させたことを特徴とする。
この第４の発明によれば、導電性織物の表面に樹脂を含浸させることにより、導電性織物の耐水性の向上をはかることができる。そして、導電性織物の内部の導電布の間に樹脂を含浸させることにより、導電性織物の強度や復元性の向上をはかることができる。また、含浸させた樹脂の化学物質吸収性などの特性を、導電性織物の特性として付加することができる。

【0010】

本発明の第５の発明は、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかの発明に係る導電性織物であって、
前記各導電布を形成する縦糸と横糸のうちいずれか一方の糸は、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、交互に並べられた構成とされ、縦糸と横糸の内の他方の糸は絶縁糸のみが並べられた構成とされており、
前記各導電布は導電糸が互いに交差する方向で面合わせに重ね合わされて一体化されており、該各導電布の導電糸域が交差する領域であるセルを、タッチセンサとして機能させることを特徴とする。
この第５の発明によれば、各導電布の導電糸域が交差する領域のセルでは、縦横２方向の導電糸同士が他の部分に比べて導電布の面方向で接近しているので、セルにタッチした場合は他の部位にタッチした場合に比べて静電容量の変化が大きい。この導電性織物の構造による容量変化特性を利用して、導電性織物のセルをタッチセンサとして機能させることが可能となる。

【0011】

本発明の第６の発明は、上記第５の発明に係る導電性織物をタッチセンサとして使用するタッチセンサ装置であって、
前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に導電糸域毎に相互に区別が可能な周期信号を印加し、
周期信号を印加した導電布の導電糸域毎の導電糸との間の静電容量を介して周期信号を印加しなかった導電布の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出し、
取出した信号と印加信号との信号差を検出することにより、タッチされたセルを検出する信号検出回路を備えたことを特徴とする。
この第６の発明によれば、各セルにおける正確な静電容量の変化の信号が得られる。よって、導電性織物の各セルについてタッチされたか否かを検出することが可能となり、導電性織物をタッチセンサとして使用するタッチセンサ装置を提供することができる。

【0012】

本発明の第７の発明は、上記第６の発明に係るタッチセンサ装置であって、前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に印加される周期信号は、導電糸域毎に周波数が異なっていることを特徴とする。
この第７の発明によれば、周期信号を印加しなかった導電布の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出し、周波数毎に信号差を検出することで、各導電布の導電糸域が交差する各セルにおける正確な静電容量の変化の信号を得ることができ、各セルへのタッチの有無を検出することができる。

【0013】

本発明の第８の発明は、上記第６の発明に係るタッチセンサ装置であって、前記各導電布のいずれかの導電布の導電糸域の導電糸に印加される周期信号は、各導電糸域に対して時分割で印加されることを特徴とする。
この第８の発明によれば、周期信号を印加しなかった導電布の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出し、時分割で信号差を検出することで、各導電布の導電糸域が交差する各セルにおける正確な静電容量の変化の信号を得ることができ、各セルへのタッチの有無を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１における導電性織物を写真で示す図である。

【図2】実施例１における導電性織物の構造を説明する図である。

【図3】実施例１における導電性織物の断面を示す図である。

【図4】各実施例における導電性織物の圧力検出特性を示す図である。

【図5】実施例１におけるタッチセンサ装置の構成を示す図である。

【図6】実施例１のタッチセンサ装置を用いて導電性織物のセル位置に対応したＬＥＤが圧力印加により点灯するタッチセンサを実現した図である。

【図7】実施例２におけるタッチセンサ装置の構成を示す図である。

【図8】実施例３におけるタッチセンサ装置の主要部の構成を分解して示す平面説明図である。

【図9】図８と同様のタッチセンサ装置の主要部の構成を組立状態で示す平面説明図である。

【図10】図９のＸ−Ｘ線拡大断面図である。

【図11】実施例４におけるタッチセンサ装置の主要部の構成を分解して示す平面説明図である。

【図12】図１１と同様のタッチセンサ装置の主要部の構成を組立状態で示す平面説明図である。

【図13】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図である。

【図14】実施例５におけるタッチセンサ装置の主要部の構成を組立状態で示す平面説明図である。

【図15】実施例５のタッチセンサ装置における一つのセルの等価回路図である。

【図16】図１４のＸＶ−ＸＶ線拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

【実施例1】

【0016】

［導電性織物の構成］
始めに、本発明の実施例１におけるタッチセンサ装置３０（図５参照）で使用する導電性織物１０の構成について説明する。
図１に導電性織物１０の写真を示す。導電性織物１０は、導電糸１２が織り込まれた２枚の導電布（導電上布２０と導電下布２２）が上下に面合わせに重ね合わされて、パイル糸で結びつけられた立体構造とされている。導電糸１２は図１では灰色で表されており、絶縁糸１４は図１では白色で表されている。
導電性織物１０を構成する各導電布２０、２２を形成する縦糸は、複数の導電糸１２を並べた導電糸域１６と、複数の絶縁糸１４を並べた絶縁糸域１８とが、交互に並べられた構成とされ、横糸は絶縁糸１４のみが並べられた構成とされている。なお、横糸を導電糸域１６と絶縁糸域１８が交互に並べられた構成として、縦糸を絶縁糸１４のみが並べられた構成としても良い。縦糸に導電糸１２を配する場合は、横糸には絶縁糸１４のみを用いるので、布を織る過程で横糸を取り換える必要がない。また、横糸に導電糸１２を配する場合は、布を織る過程で、導電糸域１６の幅を調整することが可能となる。
なお、製織方法については、ドビー織機、ジャガード織機による製織方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0017】

そして、縦糸と横糸のうちいずれか一方の糸により導電糸域１６が形成された導電布を適宜のサイズに切断して、導電上布２０、及び導電下布２２とする。実施例１では、図１に示すとおり、導電上布２０には導電糸域１６が横向きとなるように３箇所に形成された構成とされている。なお、導電上布２０における導電糸域１６の幅及び導電糸域１６同士の間隔は、それぞれ、１センチメートルである。
そして、導電上布２０の導電糸域１６の右側端部には、マルチプレクサ３２（図５参照）を取り付けるための上布電極２１が形成されており、導電下布２２の導電糸域１６の下側端部には周期信号を印加するための下布電極２３が形成されている。
なお、実施例１では、絶縁糸１４としてポリプロピレン、導電糸１２としてサンダーロン（日本蚕毛染色製）、パイル糸としてポリプロピレンを使用した。

【0018】

そして、導電上布２０及び導電下布２２の２枚の導電布は、導電糸１２が互いに交差する方向で上下に重ね合わされて、パイル糸で結びつけられている。図２は、導電性織物１０において、導電上布２０と導電下布２２の導電糸域１６が交差する態様で重ね合わされている様子を、模式的に示したものである。そして、図１に示すように、導電上布２０の導電糸域１６と導電下布２２の導電糸域１６が交差する領域をセル２４と名付けている。
図３には、導電性織物１０の断面を示す。導電性織物１０の導電上布２０と導電下布２２の間には、導電上布２０と導電下布２２を結びつけるパイル糸によりパイル糸層２６が形成されている。このパイル糸層２６は、隙間を有し弾発性を備えた層である。

【0019】

［導電性織物の特性］
導電性織物１０は、図１、図２、図３に示すように、導電糸域１６が横向きとなるように形成されている導電上布２０と、導電糸域１６が縦向きとなるように形成された導電下布２２がパイル糸層２６で結びつけられている。
そのため、導電上布２０の導電糸域１６と導電下布２２の導電糸域１６が交差するセル２４と名付けた領域では、導電性織物１０の他の部分に比べて導電上布２０の導電糸１２と導電下布２２の導電糸１２が導電布２０，２２の面方向で接近しているので、導電性織物１０の変形による静電容量の変化が大きい。そして、導電性織物１０は導電上布２０と導電下布２２がパイル糸層２６で結びつけられて立体構造とされているので、導電性織物１０に圧力が加わった時、圧力によりパイル糸層２６のパイル糸が歪み、導電上布２０と導電下布２２が接近して、導電上布２０の導電糸１２と導電下布２２の導電糸１２との間の静電容量が大きく変化する。よって、導電性織物１０は、高感度に圧力を検知することができると考えられる。

【0020】

［タッチセンサ装置の構成］
次に、実施例１におけるタッチセンサ装置について説明する。図５に実施例１における導電性織物１０を使用したタッチセンサ装置３０の構成を示す。
図５に示すように、タッチセンサ装置３０を構成する導電性織物１０の導電下布２２の３箇所の導電糸域１６ａ、導電糸域１６ｂ、導電糸域１６ｃには、それぞれ、各導電糸域の導電糸に周期信号を印加する第１発振器４０、第２発振器４２、第３発振器４４が接続されている。そして、導電性織物１０の導電上布２０の３箇所の導電糸域１６ｄ、導電糸域１６ｅ、導電糸域１６ｆには、各導電糸域の導電糸から出力される信号を取出すマルチプレクサ３２が接続されている。
そして、マルチプレクサ３２には、導電上布２０の導電糸から取出した信号と印加した周期信号との信号差を検出する信号差検出回路３４が接続されている。そして信号差検出回路３４は、周期信号を基準信号として取り込むために、第１発振器４０、第２発振器４２および第３発振器４４に接続されるとともに、タッチパネル装置３０の動作を制御する動作処理回路３６に接続されている。

【0021】

［タッチされたセルの検出方法］
次に、タッチされたセル２４の検出方法を説明する。第１発振器４０からは、図５にｆ１で示した１メガヘルツのサイン波が導電下布２２の導電糸域１６ａの導電糸に対して印加されると共に、信号差検出回路３４に１メガヘルツのサイン波が基準信号として送られる。第２発振器４２からは、図５にｆ２で示した１．５メガヘルツのサイン波が導電下布２２の導電糸域１６ｂの導電糸に対して印加されると共に、信号差検出回路３４に１．５メガヘルツのサイン波が基準信号として送られる。そして、第３発振器４４からは、図５にｆ３で示した３．９メガヘルツのサイン波が導電下布２２の導電糸域１６ｃの導電糸に対して印加されると共に、信号差検出回路３４に３．９メガヘルツのサイン波が基準信号として送られる。なお、導電下布２２の各導電糸域の導電糸に印加されるサイン波の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、互いに干渉しない周波数が選択されている。

【0022】

そして、マルチプレクサ３２は、導電上布２０の導電糸域１６ｄ、導電糸域１６ｅ及び導電糸域１６ｃの導電糸から取出した信号を、導電糸域毎に分離した状態で、信号差検出回路３４に送り出す。
セル２４にタッチして、セル２４の静電容量が変化すると、セル２４に印加されている周期信号の位相及び振幅が変化する。そこで、セル２４から取出した周期信号の位相あるいは振幅の、印加信号との差を調べることで静電容量の変化を生じたセルを知ることができる。
実施例１では、信号差検出回路３４は、導電上布２０の各導電糸域から取込んだ３系列の信号について、サイン波の周波数毎に各発振器から取込んだ基準信号との信号差から、位相差の検出を行う。そして、検出された位相差から、回路上の混線なく、各セル２４毎の正確な静電容量の変化を検出し、タッチされたセル２４を特定する。

【0023】

例えば、導電上布２０の各導電糸域から取込んだ３系列の信号について、サイン波の周波数毎に基準信号との位相差の検出を行った結果、導電糸域１６ｆから取得した１メガヘルツのサイン波で位相差の変化に対応する静電容量の変化が最大であれば、タッチ信号が与えられたセル２４は、導電糸域１６ｆ上のセル２４であり、かつ、１メガヘルツのサイン波が印加された導電糸域１６ａ上のセル２４であることがわかるので、タッチ信号が与えられたセルは、導電糸域１６ａと導電糸域１６ｆが交差する図５の左下のセル２４であることが特定できる。
図６は、タッチセンサ装置３０を用いて導電性織物１０のセル２４の位置に対応したＬＥＤがタッチ信号により点灯するタッチ位置表示器４８を実現した例である。

【0024】

［変形例］
実施例１では、信号差検出回路３４により、導電糸域から取込んだ信号と基準信号の信号差のうち、位相差を検出することで各セル２４の静電容量の変化を検出したが、信号差検出回路３４により、信号差のうちの振幅差を検出して、各セル２４の静電容量の変化を検出しても良い。また、信号差検出回路３４により、位相差と振幅差の双方を検出することで各セル２４の静電容量の変化を検出しても良い。
また、実施例１では、周期信号としてサイン波を使用しているが、周期信号として矩形波を使用しても良い。

【0025】

［効果］
実施例１で用いた導電性織物１０によれば、導電糸１２が織り込まれた２枚の導電布（導電上布２０及び導電下布２２）が上下に重ね合わされ、パイル糸で結びつけられて立体構造とされているので、導電性織物１０に圧力が加わった時の導電糸１２の歪み量を大きくすることができる。よって、高感度に圧力を検知することができる。そして、導電布をパイル糸で結びつけた立体構造なので、球面や自由曲面へ追随できるフレキシブル性を有している。また、各導電布には、サンダーロン（日本蚕毛染色製）のような導電性繊維を用いた、一般的な導電糸を用いることができるので、低コストで導電性織物１０を実現することができる。
そして、２枚の導電布の導電糸域が交差する領域のセル２４では、２方向の導電糸が他の部分に比べて導電布の面方向で接近しているので、セルにタッチした場合は他の部位にタッチした場合に比べて静電容量の変化が大きい。この、導電性織物１０の構造による静電容量の変化特性を利用して、導電性織物１０のセル２４をタッチセンサとして機能させることが可能となる。

【0026】

そして、導電下布２２の導電糸域の導電糸に導電糸域毎に周波数が異なる周期信号を印加し、周期信号を印加した導電下布２２の導電糸域毎の導電糸との間の静電容量を介して周期信号を印加しなかった導電上布２０の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出す。そして、周期信号の周波数毎に、取出した信号と印加信号との信号差のうち位相差または振幅差、あるいは位相差と振幅差の双方を検出する。これにより、回路上の混線なく、各セル２４における正確な静電容量の変化の信号が得られる。よって、導電性織物１０の各セル２４についてタッチされたか否かを検出することが可能となり、導電性織物１０をタッチセンサとして使用するタッチセンサ装置３０を提供することができる。

【実施例2】

【0027】

次に、実施例２について説明する。図７に、実施例２におけるタッチパネル装置３０Ａの構成を示す。実施例２の実施例１との違いは、周期信号として、発振器５８が発生する単一の周波数の信号を、分配マルチプレクサ５６により、時分割して、導電下布２２の導電糸域１６ａ、導電糸域１６ｂ及び導電糸域１６ｃに印加している点にある。
そして、マルチプレクサ５０は、導電上布２０の導電糸域１６ｄ、導電糸域１６ｅ及び導電糸域１６ｆから取出した信号を、導電糸域毎に３系列に分離した状態で、信号差検出回路５２に送り出す。そして、信号差検出回路５２では、導電糸域毎に取込んだ信号について、時分割された時間帯毎に発振器５８から取込んだ基準信号との信号差から、位相差の検出を行い、回路上の混線なく、各セル２４毎の正確な静電容量の変化を検出し、タッチされたセル２４を特定する。
なお、信号差検出回路５２に接続された動作処理回路５４は、実施例１と同様に、タッチパネル装置３０Ａの動作を制御する。
なお、信号差から振幅差を検出しても良い点、周期信号が矩形波でも良い点は実施例１と同様である。

【0028】

実施例２によれば、実施例１と同様に、導電性織物１０を用いたフレキシブルで感度の高いタッチセンサ装置を提供することができる。また、発振器を１台で済ますことができるため、タッチパネル装置のコストを低減することができる。

【0029】

［変形例］
上記の各実施例では、絶縁糸にポリプロピレンを用いたが、絶縁糸については、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン等の合成繊維を用いても良く、天然繊維のウールを用いても良い。
そして、導電糸については、銅、アルミ、鉄、ステンレス、ニクロム、金、銀、チタンニッケル合金等の金属繊維、ＰＡＮ系、ピッチ系の炭素繊維を用いても良い。また、導電糸として、絶縁糸に使用するポリエステル、ナイロン、レーヨン等の樹脂に導電成分としてカーボン、グラファイト、カーボナノチューブ等を混練後に紡糸した糸を用いることもできる。また、導電糸として、絶縁糸の表面に導電成分として銅、アルミ、銀、金等を金属メッキ手法により被覆した糸を用いることもできる。また、導電糸として、導電糸に絶縁糸を撚糸した構造の導電糸や導電糸に絶縁性の樹脂をコーティングした構造の導電糸を用いることもできる。特に樹脂をコーティングした構造のものは、耐湿性・耐水性を向上することができるため、センサ性能の安定性向上や誤作動を防ぐことができる。

【0030】

上記の各実施例では、導電下布２２の導電糸域の導電糸に周期信号を印加し、導電上布２０の導電糸域の導電糸から信号を取出す構成としたが、導電上布２０の導電糸域の導電糸に周期信号を印加し、導電下布２２の導電糸域の導電糸から出力される信号を取出す構成としても良い。
そして、上記の各実施例では、導電性織物の各導電布には、導電糸域がそれぞれ３箇所形成された構成としているが、導電糸域の数はこれに限定されない。
そして、上記の各実施例について、導電性織物１０の表面に樹脂を含浸させて、導電性織物の耐水性を向上させることができる。そして、パイル糸層２６に樹脂を含浸させて、導電性織物１０の強度や復元性を向上させることができる。また、含浸させる樹脂の化学物質吸収性などの特性を、導電性織物１０の特性として付加することができる。

【0031】

上記の各実施例では、導電性織物は２枚の導電布を上下にパイル糸で結びつけた構成としているが、重ね合わせた２枚の導電布を、その周囲及び双方の絶縁糸域が交差する箇所でポリプロピレン等による絶縁糸で縫い合わせて横ずれを防止した構成としても良い。また、２枚の導電布を弾発性を有する樹脂で接着して導電性織物を構成しても良い。これらの構成によっても、導電性織物をタッチセンサとして機能させることができる。
また、タッチ位置の判定は不要でタッチ圧を高感度で検出する目的であれば、縦糸または横糸の少なくとも一方の糸の全てを導電糸で構成した導電布を、上下に重ね合わせて、普通の糸で要所を縫い合わせてずれ止めをするか、またはパイル糸で結びつけた構成とすることもできる。

【実施例3】

【0032】

次に図８〜１０に基づいて実施例３について説明する。実施例３の特徴は、導電布を構成する導電糸として導電性繊維を絶縁体で覆った、所謂カバリング糸を使用している点、並びに２枚の導電布をパイル糸を使用せず、一般的な絶縁糸で結合した点にある。実施例３の導電性織物６０を構成する各導電布６１、６２は、実施例１の場合と同様に構成されており、各導電布６１、６２を形成する縦糸は、複数の導電糸を並べた導電糸域６３と、複数の絶縁糸を並べた絶縁糸域６４とが、交互に並べられた構成とされ、横糸は絶縁糸のみが並べられた構成とされている。各導電布６１、６２は、図８及び図９に示されるように両者の導電糸域６３同士が互いに交差する態様で面合わせで重ね合わされている。そして導電糸域６３同士が互いに交差する領域がセル６５とされている。両導電布６１、６２はセル６５以外の領域において一般的な絶縁糸で結束されて結合されている。図１０には、セル６５においてカバリング糸と絶縁糸とが平織された導電布同士が上下に重ね合わされ、セル６５の両側に隣接する領域６６では、カバリング糸と絶縁糸とが平織された導電布、並びに絶縁糸同士が平織された絶縁布が上下に重ね合わされ、更に絶縁糸６７で両布が結束された様子が示されている。

【0033】

以上の導電性織物６０を使用してタッチセンサ装置とするための構成は実施例１の場合と全く同様である。図９に示されるように導電布６１の導電糸域６３ａ，６３ｂ，６３ｃには、それぞれ周期信号を印加する第１〜第３発信器（不図示）が接続されている。また、導電布６２の導電糸域６３ｄ，６３ｅ，６３ｆには、各導電糸域の導電糸から出力される信号を取出すマルチプレクサ（不図示）が接続されている。
導電性織物６０をタッチセンサ装置として機能させるための回路は、実施例１の場合と全く同一であり、説明は繰り返しとなるため、ここでは省略する。

【0034】

以上の構成によれば、圧力が加えられたセル６５の静電容量が変化し、それを実施例１と同様の処理回路により電気信号として取出すことができる。このセル６５における静電容量の変化は低圧力域ではセル６５における上下のカバリング糸同士の離間距離が短くなることにより生じる。また、高圧力域では、それに加えて導電糸やカバリング糸の導電性繊維を覆っている絶縁体の周りの絶縁糸の変形や歪みにより静電容量の変化が生じる。
実施例３によれば、カバリング糸を使って導電布が織られており、実施例１のようにパイル糸を使用していないため、タッチセンサとして使用したときにパイル糸の剛性の影響を受けることがなくなり、低圧力域でも高感度に圧力検出ができる。

【0035】

実施例３において、絶縁糸６４及び６７は綿、カバリング糸の導電性繊維はサンダーロン（日本蚕毛染色製）、カバリング糸の絶縁体はポリエステルを使用した。絶縁糸は絶縁性のある糸であれば何を用いても良い。例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリウレタン等の合成繊維でも良い。また、ウール等の天然繊維でも良い。
導電性繊維は導電性のある糸であれば何を用いても良い。例えば、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニクロム、金、銀、チタンニッケル合金等の金属繊維でも良い。また、ＰＡＮ系、ピッチ系の炭素繊維でも良い。カーボン、グラファイト、カーボンナノチューブ等をポリエステル、ナイロン、レーヨン等に混練し紡糸した糸でも良い。

【実施例4】

【0036】

次に図１１〜１３に基づいて実施例４について説明する。実施例４の特徴は、実施例３に比べて、カバリング糸を使った導電糸域７３を互いに交差させて格子状に織り込んだ布７１、７２を、交差部であるセル７５同士が重なるように面合わせで重ね合わされている点にある。重ね合わされた２枚の布７１、７２は、セル７５以外の領域において一般的な絶縁糸で結束されて結合されている。図１３には、セル７５においてカバリング糸同士が平織された導電布同士が上下に重ね合わされ、セル７５の両側に隣接する領域７６では、カバリング糸と絶縁糸とが平織された導電布同士が上下に重ね合わされ、更に絶縁糸７７で両布が結束された様子が示されている。

【0037】

以上の導電性織物７０を使用してタッチセンサ装置とするための構成は実施例１の場合と全く同様である。図１２に示されるように導電布７１と導電布７２のそれぞれの導電糸域７３ａ同士，導電糸域７３ｂ同士，導電糸域７３ｃ同士が互いに接続された状態で、各導電糸域７３ａ，７３ｂ，７３ｃには、それぞれ周期信号を印加する第１〜第３発信器（不図示）が接続されている。また、導電布７１と導電布７２のそれぞれの導電糸域７３ｄ同士，導電糸域７３ｅ同士，導電糸域７３ｆ同士が互いに接続された状態で、各導電糸域７３ｄ，７３ｅ，７３ｆには、各導電糸域の導電糸から出力される信号を取出すマルチプレクサ（不図示）が接続されている。
導電性織物７０をタッチセンサ装置として機能させるための回路は、実施例１の場合と全く同一であり、説明は繰り返しとなるため、ここでは省略する。

【0038】

以上の構成によれば、圧力が加えられたセル７５の静電容量が変化し、それを実施例１と同様の処理回路により電気信号として取出すことができる。このセル７５における静電容量の変化は低圧力域ではセル７５における上下のカバリング糸同士の離間距離が短くなることにより生じる。また、高圧力域では、それに加えてカバリング糸の導電性繊維を覆っている絶縁体の変形や歪みにより静電容量の変化が生じる。
実施例４において、タッチセンサ装置としての主要部を成すセル７５部分の上下の導電布７１、７２は導電糸７３同士が織り込まれたものであり、実施例３の対応部分が導電糸と絶縁糸とが織り込まれたものであるのに比べて、コンデンサとしての電極の面積が実質的に広くなるため、静電容量は大きくなり、その変化量も大きくなる。従って、実施例４の方が実施例３のセンサに比べて高感度とすることができる。

【実施例5】

【0039】

次に図１４〜１６に基づいて実施例５について説明する。実施例５の特徴は、実施例４
の上下の導電布の導電糸域間に別途用意されたカバリング糸を挿入した点にある。具体的には、図１４に示されるように、上下の導電布の各導電糸域８３ｄ同士間，８３ｅ同士間，８３ｆ同士間に、それぞれカバリング糸８６が複数本並べられた導電糸域８６ａ，８６ｂ，８６ｃが挿入されている。上下に重ね合わされた２枚の布は、セル８５以外の領域において一般的な絶縁糸で結束されて結合されている。図１６には、セル８５においてカバリング糸同士が平織された導電布同士が上下に重ね合わされ、それらの導電布同士間にカバリング糸８６が挿入された様子が示されている。また、セル７５の両側に隣接する領域８７では、カバリング糸と絶縁糸とが平織された導電布同士が上下に重ね合わされ、更に絶縁糸８８で両布が結束された様子が示されている。
なお、カバリング糸８６は上下の導電布の各導電糸域８３ａ同士間，８３ｂ同士間，８３ｃ同士間に導電糸域８６ａ，８６ｂ，８６ｃが挿入される構成としても良い。また、カバリング糸８６は絶縁糸と組合わせて平織された布とされても良い。

【0040】

以上の導電性織物８０を使用してタッチセンサ装置とするための構成は実施例１の場合と全く同様である。図１４に示されるように各導電糸域８６ａ，８６ｂ，８６ｃには、それぞれ周期信号を印加する第１〜第３発信器（不図示）が接続されている。また、上下の導電布の導電糸域８３ａ同士，導電糸域８３ｂ同士，導電糸域８３ｃ同士が互いに接続された状態で、更に上下の導電布の導電糸域８３ｆ，導電糸域８３ｅ，導電糸域８３ｄにそれぞれ接続され、それらの導電糸域には各導電糸域の導電糸から出力される信号を取出すマルチプレクサ（不図示）が接続されている。図１５には一つのセル８５の等価回路図が示されており、導電糸域８６ａには第１発信器４０が接続され、上下の導電糸域８３ｄが結合されたものと上下の導電糸域８３ａが結合されたものとが互いに接続された状態で、出力端子Ｖｏｕｔを介してマルチプレクサ３２に接続されている。図１５において、Ｃ₁は導電糸域８６ａと上の導電糸域８３ｄとの間の静電容量、並びに導電糸域８６ａと下の導電糸域８３ｄとの間の静電容量の合成静電容量を示し、Ｃ₂は導電糸域８６ａと上の導電糸域８３ａとの間の静電容量、並びに導電糸域８６ａと下の導電糸域８３ａとの間の静電容量の合成静電容量を示している。
導電性織物８０をタッチセンサ装置として機能させるための回路は、実施例１の場合と全く同一であり、説明は繰り返しとなるため、ここでは省略する。

【0041】

以上の構成によれば、圧力が加えられたセル８５の静電容量が変化し、それを処理回路により電気信号として取出すことができる。このセル８５における静電容量の変化は低圧力域ではセル８５における上下のカバリング糸８３と両者間に挿入されたカバリング糸８６との各離間距離が短くなることにより生じる。また、高圧力域では、それに加えて各カバリング糸の導電性繊維を覆っている絶縁糸の変形や歪みにより静電容量の変化が生じる。
実施例５では、上側の導電布を構成するカバリング糸８３と挿入されたカバリング糸８６との間での容量変化と、下側の導電布を構成するカバリング糸８３と挿入されたカバリング糸８６との間での容量変化とが合成されるため、静電容量変化量は大きくなる。従って、実施例５の方が実施例１のセンサに比べて高感度とすることができる。

【0042】

実施例１及び実施例３〜５の導電性織物１０、６０、７０及び８０の圧力検出特性を評価する試験を行った。試験は、導電性織物１０、６０、７０及び８０の中央のセル２４、６５、７５及び８５に静電容量を検出するようにＬＣＲメーターを接続し、中央のセル２４、６５、７５及び８５に加える圧力を変化させながら、中央のセル２４、６５、７５及び８５の静電容量を測定した。そして、比較のために、特許文献１に記載されたものと同等の導電性の平織物についても、圧力検出特性を評価する試験を行った。図４に、圧力検査特性を評価した結果を示す。図中の横軸は加えた圧力を示し、縦軸は静電容量の変化量を示している。
図４の白三角（△）印は特許文献１に記載されたものと同等の導電性の平織物の特性を示し、白四角（□）印は実施例１の導電性織物１０の特性を示している。また、黒三角（▲）印は実施例３、黒四角（■）印は実施例４、黒丸（●）印は実施例５のそれぞれ導電性織物６０、７０、８０の各特性を示している。図４から、導電性織物１０、６０、７０及び８０では、圧力が増加するに連れて、静電容量が大きく変化することが確認できる。一方、特許文献１に記載されたものと同等の導電性の平織物では、圧力の変化により静電容量の変化は各実施例のものに比べて僅かである。このグラフから、導電性織物１０、６０、７０及び８０は、導電性の平織物に比べて、布にかかる圧力を高感度で検出できることが確認できる。

【0043】

以上、本発明を実施するための形態について各実施例に従って説明したが、本発明に係る導電性織物及び導電性織物を使用したタッチセンサ装置は、その発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。例えば、各実施例の導電性織物は、導電布が２枚重ねられた２重織、若しくは２重織の布間に導電糸を挿入した３重織としたが、４重織、５重織のような多重織とすることができる。また、布の織り方は、平織に限らず、綾織、朱子織など各種のものが採用できる。

【符号の説明】

【0044】

１０、６０、７０、８０ 導電性織物
１２ 導電糸
１４ 絶縁糸
１６ 導電糸域
１８ 絶縁糸域
２０ 導電上布
２１ 上布電極
２２ 導電下布
２３ 下布電極
２４ セル
２６ パイル糸層
３０ タッチセンサ装置
３２ マルチプレクサ
３４ 信号差検出回路
３６ 動作処理回路
４０ 第１発振器
４２ 第２発振器
４４ 第３発振器
４８ タッチ位置表示器
５０ マルチプレクサ
５２ 信号差検出回路
５４ 動作処理回路
５６ 分配マルチプレクサ
５８ 発振器
６３、７３、８３ カバリング糸（導電糸）

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図1】