特許 6912170 接触検知装置及びその駆動方法

(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】6912170

(24)【登録日】2021年7月12日

(45)【発行日】2021年7月28日

(54)【発明の名称】接触検知装置及びその駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20210715BHJP

   G01D 21/02 20060101ALI20210715BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 101Z

   G01D21/02

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-179263(P2016-179263)

(22)【出願日】2016年9月14日

(65)【公開番号】特開2018-44837(P2018-44837A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年9月4日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(72)【発明者】

【氏名】平木 克良

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 治

(72)【発明者】

【氏名】渡部 一貴

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１６３１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５０１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６１４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００２１２４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国登録特許第１０−１０４７３６３（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２００６−０９０９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２９１６７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５９−２０６７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Jonathan Engel, Jack Chen, Zhifang Fan, Chang Liu，Polymer micromachined multimodal tactile sensors ，Sensors and Actuators A，NL，Elsevier B. V.，２００４年 ７月２８日，Vol.117，pp.50-61，ＵＲＬ，https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.05.037

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／００−５／２８，

Ｇ０１Ｄ ２１／０２，

Ｇ０１Ｎ ２７／００−２７／１０，２７／１４−２７／２４

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力感応素子と第１の選択トランジスタとを含む複数の第１のセンサセルと、温度検知素子又は湿度検知素子と第２の選択トランジスタとを含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、
前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、
前記第２のセンサセルを駆動するタイミングと同期した所定の期間に、駆動する前記第２のセンサセルの近傍に配置された前記発熱器を駆動する制御回路と
を有し、
前記制御回路は、
２次元圧力分布と対象物の温度又は湿度とを前記複数の発熱器を用いずに測定する第１の駆動モード、及び前記２次元圧力分布と前記対象物の温度又は湿度とを前記複数の発熱器を用いて測定する第２の駆動モードを選択可能に実行させ、
前記第１の駆動モードでは、前記複数の発熱器をオフ状態にしたままで、前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にし、
前記第２の駆動モードでは、
前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にし、
前記複数の第２のセンサセルを駆動する前または前記複数の第２のセンサセルを駆動した後の一定期間に、前記複数の発熱器を駆動させ、
前記第２の駆動モードにおいて、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知した場合に、前記制御回路は、前記複数の発熱器を駆動し、且つ所定時間後にオフ状態にし、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知しなかった場合に、前記制御回路は、前記複数の発熱器をオフ状態にする
ことを特徴とする接触検知装置。

【請求項2】

圧力感応素子と第１の選択トランジスタとを含む複数の第１のセンサセルと、温度検知素子又は湿度検知素子と第２の選択トランジスタとを含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、
前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、
前記第２のセンサセルを駆動するタイミングと同期した所定の期間に、駆動する前記第２のセンサセルの近傍に配置された前記発熱器を駆動する制御回路と
を有し、
前記制御回路は、
２次元圧力分布と対象物の温度又は湿度とを前記複数の発熱器を用いずに測定する第１の駆動モード、及び前記２次元圧力分布と前記対象物の温度又は湿度とを前記複数の発熱器を用いて測定する第２の駆動モードを選択可能に実行させ、
前記第１の駆動モードでは、前記複数の発熱器をオフ状態にしたままで、前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にし、
前記第２の駆動モードでは、
前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にし、
前記複数の第２のセンサセルを駆動する前または前記複数の第２のセンサセルを駆動した後の一定期間に、前記複数の発熱器を駆動させ、
前記第２の駆動モードにおいて、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知しなかった場合に、前記制御回路は、前記複数の発熱器を駆動し、且つ所定時間後にオフ状態にし、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知した場合に、前記制御回路は、前記複数の発熱器をオフ状態にする
ことを特徴とする接触検知装置。

【請求項3】

前記複数行のそれぞれに配された複数の第１駆動信号線と、
前記複数の第１駆動信号線に接続され、各行の前記第１駆動信号線に駆動信号を個別に供給する第１駆動回路と、を更に有し、
前記第１のセンサセルの前記第１の選択トランジスタ及び前記第２のセンサセルの前記第２の選択トランジスタは、対応する行に配された前記第１駆動信号線に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の接触検知装置。

【請求項4】

前記複数行のそれぞれに配された複数の第１駆動信号線と、
前記複数の第１駆動信号線に接続され、各行の前記第１駆動信号線に駆動信号を個別に供給する第１駆動回路と、
前記複数行のうち前記第２のセンサセルが配置された行に配された複数の第２駆動信号線と、
前記複数の第２駆動信号線に接続され、各行の前記第２駆動信号線に同時に駆動信号を供給する第２駆動回路と、を更に有し、
前記第１のセンサセルの前記第１の選択トランジスタは、対応する行に配された前記第１駆動信号線に接続されており、
前記第２のセンサセルの前記第２の選択トランジスタは、対応する行に配された前記第２駆動信号線に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の接触検知装置。

【請求項5】

前記発熱器は、前記第２のセンサセルが配置されたセル領域の近傍の他のセル領域に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触検知装置。

【請求項6】

前記発熱器は、前記第２のセンサセルが配置されたセル領域内に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触検知装置。

【請求項7】

前記第２のセンサセルは、２次元的に等間隔に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触検知装置。

【請求項8】

前記第２のセンサセルは、圧力感応素子を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触検知装置。

【請求項9】

圧力感応素子を含む複数の第１のセンサセルと、温度検知素子を含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、を有する接触検知装置の駆動方法であって、
２次元圧力分布と対象物の温度とを前記複数の発熱器を用いずに測定する第１の駆動モード、及び前記２次元圧力分布と前記対象物の温度とを前記複数の発熱器を用いて測定する第２の駆動モードを選択可能に実行させるステップと、
前記対象物が接触したことによる前記温度検知素子の温度の変化に基づき、接触した前記対象物の材質を推測するステップと、
を含み、
前記第１の駆動モードは、前記複数の発熱器をオフ状態にしたままで、前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にするステップを含み、
前記第２の駆動モードは、
前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にするステップと、
前記複数の第２のセンサセルを駆動する前の一定期間に、前記複数の発熱器を駆動させるステップと
を含み、
前記第２の駆動モードは、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知した場合に、前記複数の発熱器を駆動し、且つ所定時間後にオフ状態にし、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知しなかった場合に、前記複数の発熱器をオフ状態にする
ことを特徴とする接触検知装置の駆動方法。

【請求項10】

圧力感応素子を含む複数の第１のセンサセルと、湿度検知素子を含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、を有する接触検知装置の駆動方法であって、
２次元圧力分布と対象物の湿度とを前記複数の発熱器を用いずに測定する第１の駆動モード、及び前記２次元圧力分布と前記対象物の湿度とを前記複数の発熱器を用いて測定する第２の駆動モードを選択可能に実行させるステップと、
前記第２のセンサセルを駆動した後の一定期間に前記発熱器を駆動して前記湿度検知素子を加熱し、前記対象物の接触によって前記湿度検知素子に付着した水分の蒸発を促進するステップと、
を含み、
前記第１の駆動モードは、前記複数の発熱器をオフ状態にしたままで、前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にするステップを含み、
前記第２の駆動モードは、
前記複数の第１のセンサセル及び前記複数の第２のセンサセルを順次オン状態にするステップと、
前記複数の第２のセンサセルを駆動した後の一定期間に、前記複数の発熱器を駆動させるステップと
を含み、
前記第２の駆動モードは、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知しなかった場合に、前記複数の発熱器を駆動し、且つ所定時間後にオフ状態にし、
前記複数の第１のセンサセルが前記対象物からの圧力を検知した場合に、前記複数の発熱器をオフ状態にする
ことを特徴とする接触検知装置の駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接触検知装置及びその駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

小型の圧力センサ素子を２次元アレイ状に配置して圧力分布の測定を可能にした圧力検出装置が知られている。圧力検出装置では、多くの場合に画像表示用パネルにおける画素の駆動と同様、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を用いて圧力センサ素子をアクティブマトリックス制御することが想定されている（例えば特許文献１を参照）。

【0003】

アクティブマトリックス型２次元圧力センサでは、例えばシフトレジスタを用いてアクティブなゲート配線を切り換えて読み出す圧力センサ素子を順次変更することにより、２次元の圧力分布データを取得することができる。２次元の圧力分布データは、例えば、凹凸などの物質の表面状態を検知するために利用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−０７０２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ロボットの指に搭載するセンサなどを想定した場合、人体の感覚により近い触感を検知しうるセンサが望まれる。しかしながら、上述の２次元圧力センサでは物体の表面の粗さ（凹凸）等を知ることはできるが、例えば金属とプラスチックとの質感の違いなど、物体の素材の違いを把握することはできなかった。

【0006】

本発明の目的は、人体の感覚により近い触感を検知しうる接触検知装置及びその駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によれば、圧力感応素子と第１の選択トランジスタとを含む複数の第１のセンサセルと、温度検知素子又は湿度検知素子と第２の選択トランジスタとを含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、前記第２のセンサセルを駆動するタイミングと同期した所定の期間に、駆動する前記第２のセンサセルの近傍に配置された前記発熱器を駆動する制御回路とを有する接触検知装置が提供される。

【0008】

また、本発明の他の一観点によれば、圧力感応素子を含む複数の第１のセンサセルと、温度検知素子を含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、を有する接触検知装置の駆動方法であって、前記第２のセンサセルを駆動する前の一定期間に前記発熱器を駆動して前記温度検知素子を加熱し、物体が接触したことによる前記温度検知素子の温度の変化に基づき、接触した前記物体の材質を推定する接触検知装置の駆動方法が提供される。

【0009】

また、本発明の更に他の一観点によれば、圧力感応素子を含む複数の第１のセンサセルと、湿度検知素子を含む複数の第２のセンサセルと、を含み、複数行及び複数列に渡って２次元状に配された複数のセンサセルと、前記複数の第２のセンサセルの近傍に配置された複数の発熱器と、を有する接触検知装置の駆動方法であって、前記第２のセンサセルを駆動した後の一定期間に前記発熱器を駆動して前記温度検知素子を加熱し、物体の接触によって前記湿度検知素子に付着した水分の蒸発を促進する接触検知装置の駆動方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、人体の感覚により近い触感を検知しうる接触検知装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。

【図2】本発明の第１実施形態による接触検知装置の検出回路の一例を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図（その１）である。

【図4】本発明の第１実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図（その２）である。

【図5】本発明の第２実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。

【図6】本発明の第２実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図である。

【図7】本発明の第３実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。

【図8】本発明の第３実施形態による接触検知装置のセンサセルの構造を示す概略断面である。

【図9】本発明の第４実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。

【図10】本発明の第５実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。

【図11】本発明の第５実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による接触検知装置及びその駆動方法について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。図２は、本実施形態による接触検知装置の検出回路の一例を示す図である。図３及び図４は、本実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図である。

【0013】

はじめに、本実施形態による接触検知装置の構造について、図１及び図２を用いて説明する。

【0014】

本実施形態による接触検知装置１００は、図１に示すように、センサアレイ１０と、垂直走査回路２０と、発熱器駆動回路３０と、検出回路４０と、制御回路５０とを有する２次元センサである。

【0015】

センサアレイ１０は、複数行（例えばｍ行）及び複数列（例えばｎ列）に渡って２次元状に配された複数のセルを含む。複数のセルのそれぞれは、センサセル１２Ｐ、センサセル１２Ｔ及び発熱器１４のうちのいずれかからなる。例えば図１には、第１行第１列のセル、第３行第ｎ列のセル及び第５行第３列のセルとしてセンサセル１２Ｔが配され、第１行第２列のセル、第４行第３列のセルとして発熱器１４が配され、その他のセルとしてセンサセル１２Ｐが配された例を示している。

【0016】

センサセル１２Ｐは、選択トランジスタＭと、圧力感応素子Ｓ１とを含む圧力センサセルである。また、センサセル１２Ｔは、選択トランジスタＭと、温度検知素子Ｓ２とを含む温度センサセルである。選択トランジスタＭは、例えば、薄膜トランジスタからなる。圧力感応素子Ｓ１としては、例えば、導電性ゴムなどの圧力印加に伴って電気抵抗値が変化する感圧素材を一対の電極の間に挟持してなる素子を適用することができる。温度検知素子Ｓ２としては、例えば、温度の変化に伴って電気抵抗値が変化するサーミスタ素体を一対の電極の間に挟持してなる素子を適用することができる。圧力感応素子Ｓ１及び温度検知素子Ｓ２は、所定の入力に応じて抵抗値が変化する素子により構成することが可能である。図１では、圧力感応素子Ｓ１と温度検知素子Ｓ２とを視覚的に判別しやすくするために、温度検知素子Ｓ２をボックスで記載している。

【0017】

発熱器１４は、センサセル１２Ｔを加熱するためのものであり、センサセル１２Ｔの近傍に配置される。発熱器１４としては、電気的に温度の制御が可能な素子、例えば、抵抗加熱素子やペルティエ素子等を適用することができる。

【0018】

なお、圧力感応素子Ｓ１、温度検知素子Ｓ２、発熱器１４には、公知の素子を適用可能である。

【0019】

センサアレイ１０内におけるセンサセル１２Ｐ、センサセル１２Ｔ、発熱器１４の配置場所は、特に限定されるものではなく、接触検知装置１００の使用目的等に応じて適宜選択可能である。例えば、センサをロボットの指に搭載する場合などにおいて、人間の指の特性と同程度の温度検知感度を実現するためには、１ｃｍ^２当たり１個程度のセンサセル１２Ｔを配置すれば十分である。センサセル１２Ｔが分散して配置される場合、センサアレイ１０内における感度の面内均一性を向上する観点から、センサセル１２Ｔは、センサアレイ１０内に２次元的に等間隔に配置することが望ましい。凹凸などの物質の表面状態を検知することが主な目的の場合には、センサセル１２Ｐをより高密度に配置し、高精細な２次元圧力分布を測定できるようにすることが望ましい。なお、センサセル１２Ｐは、必ずしも設ける必要はなく、センサアレイ１０内にセンサセル１２Ｔと発熱器１４だけを配置するようにしてもよい。

【0020】

発熱器１４は、例えば、図１において第１行第２列に配置された発熱器１４のように、加熱対象のセンサセル１２Ｔと同じ行に隣接して配置することができる。或いは、図１において第４行第３列に配置された発熱器１４のように、加熱対象のセンサセル１２Ｔと同じ列に隣接して配置することができる。センサセル１２Ｔとそのセンサセル１２Ｔを加熱するための発熱器１４とは、必ずしも配置される行又は列が同じである必要はない。例えば、第５行第３列に配置されたセンサセル１２Ｔに対して斜め方向に隣接する第４行第２列のセル領域に発熱器１４を配置するようにしてもよい。また、センサセル１２Ｔと発熱器１４とは必ずしも隣接している必要はなく、センサセル１２Ｔと発熱器１４との間にセンサセル１２Ｐが配置されていてもよい。

【0021】

また、発熱器１４は、必ずしも１つのセンサセル１２Ｔに対して１つずつ設ける必要はなく、２つ以上のセンサセル１２Ｔに対して１つであってもよいし、１つのセンサセル１２Ｔに対して２つ以上であってもよい。また、必ずしも総てのセンサセル１２Ｔの近傍に発熱器１４を配置する必要はなく、例えば、図１において第３行第ｎ列に配置されたセンサセル１２Ｔのように、近傍に発熱器１４が配置されていないセンサセル１２Ｔがあってもよい。

【0022】

センサアレイ１０の各行には、行方向に延在して、第１駆動信号線Ｘ_１が配されている。図１では、第１行、第２行、第３行、第４行、第５行、…、第ｍ行に配された第１駆動信号線Ｘ_１を、それぞれ、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍと表記している。第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍは、垂直走査回路２０に接続されている。

【0023】

センサアレイ１０の各列には、列方向に延在して、出力信号線Ｙが配されている。図１では、第１列、第２列、第３列、…、第ｎ列に配された出力信号線Ｙを、それぞれ、出力信号線Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，…，Ｙ_ｎと表記している。出力信号線Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，…，Ｙ_ｎは、検出回路４０に接続されている。

【0024】

センサセル１２Ｐの圧力感応素子Ｓ１は、一方の端子が電源電圧線に接続されており、他方の端子が選択トランジスタＭのドレインに接続されている。選択トランジスタＭのソースは、対応する列の出力信号線Ｙに接続されている。選択トランジスタＭのゲートは、対応する行の第１駆動信号線Ｘ_１に接続されている。同様に、センサセル１２Ｔの温度検知素子Ｓ２は、一方の端子が電源電圧線に接続されており、他方の端子が選択トランジスタＭのドレインに接続されている。選択トランジスタＭのソースは、対応する列の出力信号線Ｙに接続されている。選択トランジスタＭのゲートは、対応する行の第１駆動信号線Ｘ_１に接続されている。

【0025】

発熱器１４には、それぞれ別々の第２駆動信号線Ｘ_２が接続されている。ここでは、第１行第２列に配された発熱器１４に第２駆動信号線Ｘ_２１が接続され、第４行第３列に配された発熱器１４に第２駆動信号線Ｘ_２４が接続されているものとする。なお、図１では第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４を行方向に延在する信号線として記載しているが、第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４の配置は特に限定されるものではない。第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４は、発熱器駆動回路３０に接続されている。

【0026】

垂直走査回路２０は、デコーダやシフトレジスタで構成される。垂直走査回路２０は、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍに、駆動信号ＰＴＸ_１１，ＰＴＸ_１２，ＰＴＸ_１３，ＰＴＸ_１４，ＰＴＸ_１５，…，ＰＴＸ_１ｍを、それぞれ供給する。これら駆動信号ＰＴＸ_１は、第１駆動信号線Ｘ_１に接続された選択トランジスタＭの駆動信号である。この意味で、垂直走査回路２０は、選択トランジスタＭの駆動回路でもある。例えば、選択トランジスタＭがＮ型トランジスタの場合、駆動信号ＰＴＸ_１がハイレベルのとき、対応する行の選択トランジスタＭはオン状態になる。また、駆動信号ＰＴＸ_１がローレベルのとき、対応する行の選択トランジスタＭがオフ状態になる。

【0027】

発熱器駆動回路３０は、第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４に、駆動信号ＰＨＥＡＴを供給する。駆動信号ＰＨＥＡＴは、発熱器１４を駆動するための信号であり、発熱器１４のオン／オフを切り替えるスイッチの制御信号であってもよいし、発熱器１４の駆動電源そのものであってもよい。

【0028】

検出回路４０は、出力信号線Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，…，Ｙ_ｎの電圧を検出するための回路である。出力信号線Ｙの電圧を検出することで、センサセル１２Ｐからの出力信号に対しては圧力感応素子Ｓ１に加わっている圧力を、センサセル１２Ｔからの出力に対しては温度検知素子Ｓ２が検知した温度を、それぞれ検知することができる。

【0029】

検出回路４０は、特に限定されるものではないが、抵抗値の変化を利用した圧力感応素子Ｓ１や温度検知素子Ｓ２を用いる場合には、例えば図２に示すように、センサアレイ１０の列毎に、Ａ／Ｄコンバータ４２と、抵抗Ｒとを有する検出回路を適用可能である。Ａ／Ｄコンバータ４２の入力端子は、出力信号線Ｙに接続されている。抵抗Ｒは、出力信号線ＹとＡ／Ｄコンバータ４２の入力端子との間の接続ノードと、接地電圧線との間に設けられている。これにより、センサセル１２Ｐ又はセンサセル１２Ｔの選択トランジスタＭがオン状態になることによって、圧力感応素子Ｓ１又は温度検知素子Ｓ２と抵抗Ｒとが直列に接続された構成となる。そして、圧力感応素子Ｓ１又は温度検知素子Ｓ２と抵抗Ｒとの間の接続ノードの電圧が、Ａ／Ｄコンバータ４２に入力されるようになっている。

【0030】

制御回路５０は、垂直走査回路２０、発熱器駆動回路３０及び検出回路４０に接続されている。制御回路５０は、垂直走査回路２０、発熱器駆動回路３０及び検出回路４０の動作やそのタイミングを制御する。制御回路５０は、検出回路４０から出力される接触検知の情報に応じて、垂直走査回路２０及び発熱器駆動回路３０を制御することも可能である。

【0031】

次に、本実施形態による接触検知装置の駆動方法について、図３及び図４を用いて説明する。なお、図３及び図４において、駆動信号ＰＴＸ_１１，ＰＴＸ_１２，ＰＴＸ_１３，ＰＴＸ_１４，ＰＴＸ_１５，…，ＰＴＸ_１ｍは、ハイレベルのときに選択トランジスタＭがオン状態になり、ローレベルのときに選択トランジスタＭがオフ状態になるものとする。また、駆動信号ＰＨＥＡＴは、ハイレベルのときに発熱器１４がオン状態になり、ローレベルのときに発熱器１４がオフ状態になるものとする。駆動信号ＰＨＥＡＴ_１，ＰＨＥＡＴ_４は、第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４に供給される発熱器１４の駆動信号である。

【0032】

本実施形態による接触検知装置は、駆動モードとして、例えば、発熱器１４を用いない第１の駆動モードと、発熱器１４を用いる第２の駆動モードとを実行可能である。第１の駆動モードは、２次元圧力分布の測定とともに接触した対象物の温度を測定するモードである。第２の駆動モードは、２次元圧力分布の測定とともに接触した対象物の材質を検知するモードである。

【0033】

第１の駆動モードでは、制御回路５０の制御のもと、垂直走査回路２０から第１駆動信号線Ｘ_１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１を行順次で駆動する。例えば図３に示すように、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍに供給する駆動信号ＰＴＸ_１１，ＰＴＸ_１２，ＰＴＸ_１３，ＰＴＸ_１４，ＰＴＸ_１５，…，ＰＴＸ_１ｍを、順次ローレベルからハイレベルへと遷移する。発熱器１４は、オフ状態のまま維持する。

【0034】

これにより、第１駆動信号線Ｘ_１に接続されたセンサセル１２Ｐ，１２Ｔの選択トランジスタＭがオン状態となり、センサセル１２Ｐに接続された出力信号線Ｙには、圧力感応素子Ｓ１への物体の接触状態に応じた電圧が出力される。また、センサセル１２Ｔに接続された出力信号線Ｙには、温度検知素子Ｓ２に接触した物体の温度に応じた電圧が出力される。この動作を第１行から第ｍ行について順次行うことで、圧力の２次元分布を高精度で測定することができ、接触した物体の凹凸などの表面状態を知ることができる。また、接触した物体の温度から、例えば、その物体が人物であるのかそれ以外の物であるのかを知ることができる。

【0035】

第２の駆動モードでは、制御回路５０の制御のもと、垂直走査回路２０から第１駆動信号線Ｘ_１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１を行順次で駆動する。また、制御回路５０の制御のもと、駆動信号ＰＴＸ_１によりセンサセル１２Ｐを駆動するタイミングと同期した所定のタイミングで発熱器１４をオンにする。すなわち、センサセル１２Ｔが属する行の第１駆動信号線Ｘ_１にハイレベルの駆動信号ＰＴＸ_１を供給する直前に、当該センサセル１２Ｔを加熱するための発熱器１４をオンにする。

【0036】

例えば図４に示すように、第１駆動信号線Ｘ_１１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１１がハイレベルになる直前のタイミングで、第２駆動信号線Ｘ_２１を介して駆動信号ＰＨＥＡＴ_１により対応する発熱器１４をオンにする。また、第１駆動信号線Ｘ_１５に供給する駆動信号ＰＴＸ_１５がハイレベルになる直前のタイミングで、第２駆動信号線Ｘ_２４を介して駆動信号ＰＨＥＡＴ_４により対応する発熱器１４をオンにする。これにより、センサセル１２Ｔの温度検知素子Ｓ２が所定のタイミングで加熱される。発熱器１４は、駆動信号ＰＴＸ_１がハイレベルになるよりも前の所定のタイミングでオフにする。

【0037】

発熱器１４によって温度検知素子Ｓ２を加熱した後に温度検知素子Ｓ２で温度を測定すると、接触した物体の熱伝導度に応じた速度で温度検知素子Ｓ２の温度が低下する。したがって、温度検知素子Ｓ２を加熱した後にセンサセル１２Ｔを駆動して温度検知素子Ｓ２により温度の測定を行うことで、接触した物体の材質を推測することができる。

【0038】

例えば、接触した物体が金属やプラスチックの場合、通常これら物体の温度は室温と同じになるため、第１の駆動モードの温度測定によっては、その物体が金属であるのかプラスチックであるのかを判別することはできない。しかしながら、金属はプラスチックよりも熱伝導率が大きいため、第２の駆動モードを用いて温度測定を行うと、金属の場合の方がプラスチックの場合よりも温度の低下が大きくなる。材質の違いによって温度変化がどのように異なるのかを予めデータベース化しておくことにより、接触した物体の材質を推測することが可能となる。

【0039】

或いは、発熱器１４は、例えば図４に駆動信号ＰＨＥＡＴとして示すように、垂直走査回路２０による行順次走査の間、一定の発熱量で発熱するように常時加熱するようにしてもよい。この場合、物体が接触したときの温度検知素子Ｓ２の温度変化は小さくなることもあるが、上記と同様の材質の推測が可能である。本駆動方法は制御が簡略化できる点で有効ではあるが、消費電力を低減する観点からは、温度測定の直前の一定期間に発熱器１４を駆動する前述の駆動方法が望ましい。

【0040】

第２の駆動モードにおいて、一部のセンサセル１２Ｔに加熱を行わないようにすれば、加熱を行わないセンサセル１２Ｔからは、第１の駆動モードと同様、接触した物体の温度に応じた電圧を出力することができる。この駆動によれば、接触した物体の温度と材質との双方を知ることができる。なお、加熱を行わないセンサセル１２Ｔは、例えば図１の第３行第ｎ列に配されたセンサセル１２Ｔのように、そのセルを加熱する発熱器１４を持たないセンサセル１２Ｔであってもよい。

【0041】

なお、発熱器１４を加熱する目的は接触した物体の材質を知ることであり、消費電力低減等の観点からは、物体が接触していない期間には発熱器１４を駆動しないことが望ましい。このような駆動例としては、特に限定されるものではないが、例えば、直前の走査期間においてセンサセル１２Ｐが物体の接触を検知しなかったときには次の走査期間では発熱器１４を加熱しないようにするなどの方法を適用可能である。このような駆動は、検出回路４０からの出力に基づき制御回路５０が発熱器駆動回路３０を制御することで実現することができる。

【0042】

このように、本実施形態によれば、接触した物体の表面状態や温度に加え、材質をも推測することができ、人体の感覚により近い触感を検知することが可能となる。

【0043】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による接触検知装置及びその駆動方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。図６は、本実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図である。第１実施形態による接触検知装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

【0044】

はじめに、本実施形態による接触検知装置の構造について、図５を用いて説明する。

【0045】

本実施形態による接触検知装置１００は、図５に示すように、センサセル１２Ｔの代わりにセンサセル１２Ｈが設けられているほかは、第１実施形態による接触検知装置と同様である。

【0046】

センサセル１２Ｈは、選択トランジスタＭと、湿度検知素子Ｓ３とを含む湿度センサセルである。湿度検知素子Ｓ３は、特に限定されるものではないが、例えば、高分子抵抗式の湿度センサを適用することができる。高分子抵抗式の湿度センサは、感湿性高分子の含有水分に応じた電気抵抗の変化を利用したものであり、第１実施形態のセンサセル１２Ｔと同様の検出回路４０により湿度の測定が可能である。

【0047】

湿度センサを用いることで接触した物体の湿度を測定することはできるが、湿度センサから物体が離れた後も一定期間、上述の感湿性高分子等の湿度検出材料に付着した水分が残ることがある。そのため、連続して正確な測定を行うためには水分の蒸発を待つ必要があり、応答速度が悪化してしまう。そこで、本実施形態による接触検知装置では、センサセル１２Ｈの近傍に、センサセル１２Ｈを加熱するための発熱器１４を配置している。センサセル１２Ｈの近傍に発熱器１４を配置し、湿度測定の後、発熱器１４を加熱して湿度検出材料からの水分の蒸発を促進することにより、応答速度を改善することができる。

【0048】

センサセル１２Ｈのセンサアレイ１０内における配置場所、配置数、発熱器１４が配置されたセルとの位置関係等は、第１実施形態のセンサセル１２Ｔの場合と同様である。

【0049】

次に、本実施形態による接触検知装置の駆動方法について、図６を用いて説明する。

【0050】

本実施形態による接触検知装置は、駆動モードとして、例えば、発熱器１４を用いない第１の駆動モードと、発熱器１４を用いる第２の駆動モードとを実行可能である。第１の駆動モード及び第２の駆動モードは、いずれも、２次元圧力分布の測定とともに接触した対象物の湿度を測定するモードである。第２の駆動モードでは、発熱器１４を用いて水分の蒸発を促進することにより、測定間隔を狭め、応答速度を向上することができる。

【0051】

第１の駆動モードにおける動作は、第１実施形態による接触検知装置の第１の駆動モードにおける動作（図３）と同様である。第１の駆動モードでは、制御回路５０の制御のもと、垂直走査回路２０から第１駆動信号線Ｘ_１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１を行順次で駆動する。例えば図３に示すように、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍに供給する駆動信号ＰＴＸ_１１，ＰＴＸ_１２，ＰＴＸ_１３，ＰＴＸ_１４，ＰＴＸ_１５，…，ＰＴＸ_１ｍを、順次ローレベルからハイレベルへと遷移する。発熱器１４は、オフ状態のまま維持する。

【0052】

これにより、第１駆動信号線Ｘ_１に接続されたセンサセル１２Ｐ，１２Ｈの選択トランジスタＭがオン状態となり、センサセル１２Ｐに接続された出力信号線Ｙには、圧力感応素子Ｓ１への物体の接触状態に応じた電圧が出力される。また、センサセル１２Ｈに接続された出力信号線Ｙには、湿度検知素子Ｓ３に接触した物体の湿度に応じた電圧が出力される。この動作を第１行から第ｍ行について順次行うことで、圧力の２次元分布を高精度で測定することができ、接触した物体の凹凸などの表面状態を知ることができる。また、接触した物体の湿度から、例えば、その物体が人物である場合には、発汗状態などを知ることができる。

【0053】

第２の駆動モードでは、制御回路５０の制御のもと、垂直走査回路２０から第１駆動信号線Ｘ_１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１を行順次で駆動する。また、制御回路５０の制御のもと、駆動信号ＰＴＸ_１によりセンサセル１２Ｐを駆動するタイミングと同期した所定のタイミングで発熱器１４をオンにする。すなわち、センサセル１２Ｈが属する行の第１駆動信号線Ｘ_１にハイレベルの駆動信号ＰＴＸ_１を供給した直後に、当該センサセル１２Ｈを加熱するための発熱器１４をオンにする。

【0054】

例えば図６に示すように、第１駆動信号線Ｘ_１１に供給する駆動信号ＰＴＸ_１１がハイレベルからローレベルに遷移した直後のタイミングで、第２駆動信号線Ｘ_２１を介して駆動信号ＰＨＥＡＴ_１により対応する発熱器１４をオンにする。また、第１駆動信号線Ｘ_１５に供給する駆動信号ＰＴＸ_１５がハイレベルからローレベルに遷移した直後のタイミングで、第２駆動信号線Ｘ_２４を介して駆動信号ＰＨＥＡＴ_４により対応する発熱器１４をオンにする。これにより、センサセル１２Ｈの湿度検知素子Ｓ３が所定のタイミングで加熱される。発熱器１４は、次の行の駆動信号ＰＴＸ_１がハイレベルになるよりも前の所定のタイミングでオフにする。

【0055】

センサセル１２Ｈによる測定の後、発熱器１４によりセンサセル１２Ｈの湿度検知素子Ｓ３を加熱して水分の蒸発を促進することにより、次の走査期間を実行するまでの時間を短縮することができる。これにより、接触検知装置の応答速度を向上することができる。

【0056】

なお、発熱器１４を加熱する目的は湿度検知素子Ｓ３から物体が離れた後に湿度検知素子Ｓ３の状態を初期化することであり、湿度検知素子Ｓ３に物体が接触している期間には発熱器１４を駆動しないことが望ましい。このような駆動例としては、特に限定されるものではないが、例えば、直前の走査期間においてセンサセル１２Ｐが物体の接触を検知したときには次の走査期間では発熱器１４を加熱しないようにするなどの方法を適用可能である。このような駆動は、検出回路４０からの出力に基づき制御回路５０が発熱器駆動回路３０を制御することで実現することができる。

【0057】

本実施形態では、センサセル１２Ｐとセンサセル１２Ｈとを含む接触検知装置に発熱器１４を設けた構成を示したが、第１実施形態に示したセンサセル１２Ｔを更に含む構成としてもよい。この場合、発熱器１４は、温度検知素子Ｓ２及び湿度検知素子Ｓ３を加熱するために用いることができる。温度検知素子Ｓ２を加熱する発熱器１４と湿度検知素子Ｓ３を加熱する発熱器１４とは、同じであってもよいし、別々であってもよい。

【0058】

このように、本実施形態によれば、接触した物体の表面状態に加え、湿度測定を行うことができる。また、発熱器を動作することで、接触検知装置の応答速度を向上することができる。

【0059】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による接触検知装置について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。図８は、本実施形態による接触検知装置のセンサセルの構造を示す概略断面である。第１及び第２実施形態による接触検知装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

【0060】

本実施形態による接触検知装置１００は、発熱器１４が独立したセル領域に配置されているのではなく、温度検知素子Ｓ２が配置されたセル領域内に配置されている点で、図１に示す第１実施形態による接触検知装置とは異なっている。

【0061】

すなわち、本実施形態による接触検知装置は、図７に示すように、第１行第１列のセル及び第５行第３列のセルが、選択トランジスタＭと、温度検知素子Ｓ２と、発熱器１４とを含むセンサセル１２ＴＨにより構成されている。温度検知素子Ｓ２が配置されたセル領域内に発熱器１４を配置することで、発熱器１４を独立して配置していたセル領域にもセンサセル１２を配置できるようになる。これにより、センサセル１２の配置密度を高めることができ、検出感度を向上することができる。

【0062】

１つのセル領域内に温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とを配置する場合、温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とは、例えば図８（ａ）に示すように、センサ基材６０の同じ面上に配置することができる。或いは、例えば図８（ｂ）に示すように、温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とによりセンサ基材６０を挟むように配置することもできる。特に、図８（ｂ）の配置ではセル領域の面積を増大することなく温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とを配置できるため、センサセル１２の配置密度を高めて検出感度を向上することが可能である。なお、図８の各図において、上側が物体の接触を検知するセンサ面である。

【0063】

本実施形態では、温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とを１つのセル領域内に配置する例を示したが、第２実施形態の接触検知装置において、湿度検知素子Ｓ３と発熱器１４とを１つのセル領域内に配置するようにしてもよい。また、温度検知素子Ｓ２と発熱器１４とを含むセンサセル１２Ｔと、湿度検知素子Ｓ３と発熱器１４とを含むセンサセル１２Ｈとを、センサアレイ１０内に配置するようにしてもよい。

【0064】

このように、本実施形態によれば、センサセルの配置密度を高め、検出感度を向上することができる。

【0065】

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による接触検知装置について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。第１乃至第３実施形態による接触検知装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

【0066】

第１乃至第３実施形態では、１つのセル領域に１つのセンサ素子を含むセンサセル１２を配置したが、１つのセル領域に複数のセンサ素子を含むセンサセル１２を配置してもよい。本実施形態では、１つのセル領域に複数のセンサ素子を含むセンサセル１２を配置した接触検知装置の一例を示す。

【0067】

本実施形態による接触検知装置１００は、図９に示すように、２次元状に配された複数のセルのうちの一部のセルが、センサセル１２ＰＴにより構成されている。図９には、第１行第１列のセル、第３行第ｎ列のセル及び第５行第３列のセルとしてセンサセル１２ＰＴが配され、第１行第２列のセル、第４行第３列のセルとして発熱器１４が配され、その他のセルとしてセンサセル１２Ｐが配された例を示している。センサセル１２ＰＴは、選択トランジスタＭ１，Ｍ２と、圧力感応素子Ｓ１と、温度検知素子Ｓ２とを含む。

【0068】

センサアレイ１０の各行には、行方向に延在して、第１駆動信号線Ｘ_１が配されている。図９では、第１行、第２行、第３行、第４行、第５行、…、第ｍ行に配された第１駆動信号線Ｘ_１を、それぞれ、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍと表記している。また、センサアレイ１０の行のうち、センサセル１２ＰＴが配置された行には、第３駆動信号線Ｘ_３が配されている。図９では、第１行、第３行、第５行に配された第３駆動信号線Ｘ_３を、それぞれ、第３駆動信号線Ｘ_３１，Ｘ_３３，Ｘ_３５と表記している。第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍ及び第３駆動信号線Ｘ_３１，Ｘ_３３，Ｘ_３５は、垂直走査回路２０に接続されている。

【0069】

発熱器１４には、それぞれ別々の第２駆動信号線Ｘ_２が接続されている。ここでは、第１行第２列に配された発熱器１４に第２駆動信号線Ｘ_２１が接続され、第４行第３列に配された発熱器１４に第２駆動信号線Ｘ_２４が接続されているものとする。なお、図９では第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４を行方向に延在する信号線として記載しているが、第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４の配置は特に限定されるものではない。第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４は、発熱器駆動回路３０に接続されている。

【0070】

センサアレイ１０の各列には、列方向に延在して、出力信号線Ｙ_１が配されている。図９には、第１列、第２列、第３列、…、第ｎ列に配された出力信号線Ｙ_１を、出力信号線Ｙ_１１，Ｙ_１２，Ｙ_１３，…，Ｙ_１ｎと表記している。また、センサアレイ１０の列のうち、センサセル１２ＰＴが配置された列には、出力信号線Ｙ_２が配されている。図９では、第１列、第３列、第ｎ列に配された出力信号線Ｙ_２を、出力信号線Ｙ_２１，Ｙ_２３，Ｙ_２ｎと表記している。出力信号線Ｙ_１１，Ｙ_１２，Ｙ_１３，…，Ｙ_１ｎ，Ｙ_２１，Ｙ_２３，Ｙ_２ｎは、検出回路４０に接続されている。

【0071】

センサセル１２ＰＴの圧力感応素子Ｓ１は、一方の端子が電源電圧線に接続されており、他方の端子が選択トランジスタＭ１のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ１のソースは、対応する列の出力信号線Ｙ_１に接続されている。選択トランジスタＭ１のゲートは、対応する行の第１駆動信号線Ｘ_１に接続されている。

【0072】

また、センサセル１２ＰＴの温度検知素子Ｓ２は、一方の端子が電源電圧線に接続されており、他方の端子が選択トランジスタＭ２のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ２のソースは、対応する列の出力信号線Ｙ_２に接続されている。選択トランジスタＭ２のゲートは、対応する行の第３駆動信号線Ｘ_３に接続されている。

【0073】

第３駆動信号線Ｘ_３が配された行のセンサセル１２Ｐの選択トランジスタＭのゲートは、その行の第１駆動信号線Ｘ_１及び第３駆動信号線Ｘ_３に接続されている。第３駆動信号線Ｘ_３が配されていない行のセンサセル１２Ｐの選択トランジスタＭのゲートは、その行の第１駆動信号線Ｘ_１に接続されている。

【0074】

第１実施形態による接触検知装置では、センサセル１２Ｐの一部をセンサセル１２Ｔに置き換えており、センサセル１２Ｐをセンサセル１２Ｔに置き換えたセル領域では圧力検出はできないため、その分、検出精度は低下する。その点、本実施形態による接触検知装置では、１つのセル領域に圧力感応素子Ｓ１と温度検知素子Ｓ２とを含むセンサセルＰＴを配置しているため、温度検知機能を追加したことによる圧力検出精度の低下を防止することができる。

【0075】

図９に示す接触検知装置において、第１駆動信号線Ｘ_１にハイレベルの駆動信号ＰＴＸ_１を供給すると、各列の出力信号線Ｙ_１には、センサセル１２Ｐ又はセンサセル１２ＰＴの圧力感応素子Ｓ１への物体の接触状態に応じた電圧が出力される。また、第３駆動信号線Ｘ_３にハイレベルの駆動信号ＰＴＸ_３を供給すると、センサセル１２ＰＴが配された列の出力信号線Ｙ_２には、センサセル１２ＰＴの温度検知素子Ｓ２に接触した物体の温度に応じた電圧が出力される。その他の列の出力信号線Ｙ_１には、センサセル１２Ｐの圧力感応素子Ｓ１への物体の接触状態に応じた電圧が出力される。

【0076】

したがって、高精細の２次元圧力分布を測定することが求められる場合には、第１駆動信号線Ｘ_１を用いてセンサセル１２Ｐ，１２ＰＴを駆動すればよい。また、２次元圧力分布の測定に加えて温度測定や材質検知を行う場合には、第３駆動信号線Ｘ３を用いてセンサセル１２Ｐ，１２ＰＴを駆動すればよい。

【0077】

なお、図９の例では、第３駆動信号線Ｘ_３を、センサセル１２ＰＴの選択トランジスタＭ２のゲートとセンサセル１２Ｐの選択トランジスタＭのゲートとに接続しているが、センサセル１２ＰＴの選択トランジスタＭ２のゲートだけに接続するようにしてもよい。この場合、第３駆動信号線Ｘ３を用いてセンサセル１２ＰＴを駆動することで、温度や材質検知に関する情報だけを取得することができる。

【0078】

このような駆動を行う場合、出力信号線Ｙ_１と出力信号線Ｙ_２とは兼用することができるため、出力信号線Ｙは各列に１本でもよい。

【0079】

或いは、第１駆動信号線Ｘ_１と第３駆動信号線Ｘ_３とを同時に用いてセンサセル１２Ｐ，１２ＰＴを駆動することも可能である。この場合、出力信号線Ｙ_１からはセンサセル１２Ｐ又はセンサセル１２ＰＴの圧力感応素子Ｓ１への物体の接触状態に応じた電圧が、出力信号線Ｙ_２からはセンサセル１２ＰＴの温度検知素子Ｓ２に接触した物体の温度に応じた電圧が、同時に出力される。

【0080】

このような駆動を行う場合、第１駆動信号線Ｘ_１と第３駆動信号線Ｘ_３とは兼用することができるため、センサセル１２Ｐ，１２ＰＴを駆動する駆動信号線Ｘ_１，Ｘ_３は各行に１本でもよい。

【0081】

各行に配する駆動信号線の本数及び各列に配する出力信号線の本数は、求められる駆動方法等に応じて適宜選択することができる。

【0082】

本実施形態では、発熱器１４を独立したセル領域に配置しているが、第３実施形態と同様、発熱器１４を、センサセル１２ＰＴが配置されたセル領域内に配置するようにしてもよい。また、総ての或いは一部のセンサセル１２ＰＴの圧力感応素子Ｓ１又は温度検知素子Ｓ２に換えて、第２実施形態の湿度検知素子Ｓ３を用いるようにしてもよい。

【0083】

このように、本実施形態によれば、２次元応力分布の測定能力を損なうことなく、
接触した物体の温度、材質、湿度を推測することができる。

【0084】

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による接触検知装置について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本実施形態による接触検知装置の構造を示す概略図である。図１１は、本実施形態による接触検知装置の駆動方法を示すタイミング図である。第１乃至第４実施形態による接触検知装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

【0085】

はじめに、本実施形態による接触検知装置の構造について、第１実施形態と異なる点を中心に、図１０を用いて説明する。

【0086】

本実施形態による接触検知装置が第１実施形態と異なる第１の点は、センサセル１２Ｐを駆動する駆動信号線とセンサセル１２Ｔを駆動する駆動信号線とが別々の信号線であることである。

【0087】

センサアレイ１０の各行には、行方向に延在して、センサセル１２Ｐの選択トランジスタＭのゲートに接続された第１駆動信号線Ｘ_１が配されている。図１０では、第１行、第２行、第３行、第４行、第５行、…、第ｍ行に配された第１駆動信号線Ｘ_１を、それぞれ、第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍと表記している。第１駆動信号線Ｘ_１１，Ｘ_１２，Ｘ_１３，Ｘ_１４，Ｘ_１５，…，Ｘ_１ｍは、垂直走査回路２０に接続されている。

【0088】

また、センサセル１２Ｔが配されたセンサアレイ１０の一部の行には、行方向に延在して、センサセル１２Ｔの選択トランジスタＭのゲートに接続された第３駆動信号線Ｘ_３が配されている。図１０では、第１行、第３行、第５行に配された第３駆動信号線Ｘ_３を、それぞれ、第３駆動信号線Ｘ_３１，Ｘ_３３，Ｘ_３５と表記している。第３駆動信号線Ｘ_３１，Ｘ_３３，Ｘ_３５は、電圧供給回路７０に接続されている。第３駆動信号線Ｘ_３１，Ｘ_３３，Ｘ_３５には、電圧供給回路７０から共通の駆動信号が供給される。

【0089】

また、本実施形態による接触検知装置が第１実施形態と異なる第２の点は、発熱器１４に駆動信号を供給する複数の第２駆動信号線Ｘ_２に、発熱器駆動回路３０から共通の駆動信号が供給できるように構成されていることである。図１０では、第１行、第４行に配された第２駆動信号線Ｘ_２を、それぞれ、第２駆動信号線Ｘ_２１，Ｘ_２４と表記している。

【0090】

すなわち、本実施形態による接触検知装置は、センサアレイ１０内に配された総てのセンサセル１２Ｔが、共通の駆動信号によって同時に駆動できるように構成されている。また、センサアレイ１０内に配された総ての発熱器１４が、共通の駆動信号によって同時に駆動できるように構成されている。

【0091】

このような駆動を可能にするために、本実施形態による接触検知装置では、センサセル１２Ｔの数を、各列に１個以下としている。なお、複数の列のうち、センサセル１２Ｔが配置されていない列があってもよい（例えば、図１０において第２列）。センサセル１２Ｔは、同じ行に複数個（１個以上）あってもよい。複数の行のうち、センサセル１２Ｔが配置されていない行があってもよい（例えば、図１０において第２行、第４行、第ｍ行）。

【0092】

次に、本実施形態による接触検知装置の駆動方法について、図１１を用いて説明する。

【0093】

まず、制御回路５０の制御のもと、発熱器駆動回路３０から総ての発熱器１４に、同時に駆動信号ＰＨＥＡＴを供給し、センサセル１２Ｔの温度検知素子Ｓ２を加熱する。

【0094】

次いで、発熱器１４をオフにした後、制御回路５０の制御のもと、電圧供給回路７０から第３駆動信号線Ｘ_３に供給する駆動信号ＰＴ_３をローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、総てのセンサセル１２Ｔの選択トランジスタＭが同時にオンになり、各センサセル１２Ｔから温度検知素子Ｓ２の温度に応じた電圧が対応する出力信号線Ｙに同時に出力される。なお、第３駆動信号線Ｘ_３に接続されたセンサセル１２Ｔの数は各列に１個以下であるため、１つの列の複数のセンサセル１２において選択トランジスタＭが同時にオンになることはない。

【0095】

次いで、第１実施形態と同様にして、第１行から第ｍ行の第１駆動信号線Ｘ_１を行毎に個別に駆動し、センサセル１２Ｐによる圧力の２次元分布の測定を実行する。

【0096】

本実施形態による接触検知装置及びその駆動方法により奏される効果について、以下に説明する。

【0097】

圧力感応素子Ｓ１は、温度特性を有するものがあり、発熱器１４の熱が圧力感応素子Ｓ１に伝わると正しい圧力を測定できなくなることがある。特に、本実施形態の接触検知装置のように発熱器１４が局所的に配置されているような場合には、センサアレイ１０の面内で温度の分布が生じ、面内で均一な感度を得られなくなることも想定される。

【0098】

第１実施形態の駆動方法において発熱器１４からの影響を低減するためには、発熱器１４の駆動信号ＰＨＥＡＴの次に駆動する駆動信号ＰＴＸ_１のタイミングを遅らせて、発熱器１４の温度が下がるのを待つことが考えられる。しかし、このような駆動では、センサセル１２Ｔが設けられた行が多くなるほどに総ての行を走査するのに必要な時間が長くなり、応答速度が低下する。

【0099】

本実施形態の駆動方法のように、センサセル１２Ｔによる測定を先に一括して行い、その後にセンサセル１２Ｐによる測定を行順次で行うようにすることで、応答速度の低下を抑制しつつ、圧力感応素子Ｓ１の温度特性の影響を低減することができる。

【0100】

本実施形態では、第１実施形態による接触検知装置への適用例を示したが、同様の構成及び駆動方法は、第２乃至第４実施形態による接触検知装置へも適用可能である。

【0101】

このように、本実施形態によれば、接触した物体の表面状態や温度に加え、材質をも推測することができ、人体の感覚により近い触感を検知することが可能となる。また、応答速度の低下を抑制しつつ、圧力感応素子Ｓ１の温度特性の影響を低減することができる。

【0102】

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

【0103】

例えば、上記実施形態では、通常動作モードにおいて、総ての行の第１駆動信号線Ｘ_１を行順次で駆動したが、必ずしも総ての行を駆動する必要はない。

【0104】

また、上記実施形態では、本発明の接触検知装置をロボットの指に搭載する例を示したが、本発明の接触検知装置は、圧力等の２次元分布測定やタッチセンシングの機能が求められる種々の装置に搭載可能である。例えば、本発明の接触検知装置を、タッチセンサ一体型表示装置のタッチパネルに適用することも可能である。

【0105】

また、上記実施形態では、圧力感応素子Ｓ１、温度検知素子Ｓ２、湿度検知素子Ｓ３として、所定の入力に応じて抵抗値が変化する素子を例示したが、必ずしも抵抗値の変化を利用した素子である必要はない。圧力感応素子Ｓ１、温度検知素子Ｓ２、湿度検知素子Ｓ３は、接触検知装置の使用目的等に応じて、好ましい原理のセンサ素子を適宜選択すればよい。発熱器１４についても同様である。

【0106】

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0107】

Ｍ，Ｍ１，Ｍ２…選択トランジスタ
Ｓ１…圧力感応素子
Ｓ２…温度検知素子
Ｓ３…湿度検知素子
１０…センサアレイ
１２…センサセル
１４…発熱器
２０…垂直走査回路
３０…発熱器駆動回路
４０…検出回路
５０…制御回路
７０…電圧供給回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】