特許 7509404 静電容量式タッチセンサ

(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】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】静電容量式タッチセンサ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240625BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 422

G06F3/044 122

G06F3/044 124

G06F3/041 640

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020049452

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2020173792

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2022-12-21

(31)【優先権主張番号】19164695.9

(32)【優先日】2019-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】507343327

【氏名又は名称】サンコ テキスタイル イスレットメレリ サン ベ ティク エーエス

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＮＫＯ ＴＥＫＳＴＩＬ ＩＳＬＥＴＭＥＬＥＲＩ ＳＡＮ． ＶＥ ＴＩＣ． Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】Ｏｒｇａｎｉｚｅ Ｓａｎａｙｉ Ｂｏｌｇｅｓｉ ３． Ｃａｄｄｅ １６４００ Ｉｎｅｇｏｌ－Ｂｕｒｓａ（ＴＲ）

(74)【代理人】

【識別番号】100083389

【弁理士】

【氏名又は名称】竹ノ内 勝

(74)【代理人】

【識別番号】100198317

【弁理士】

【氏名又は名称】横堀 芳徳

(72)【発明者】

【氏名】オズギュル シバノグル

(72)【発明者】

【氏名】イトカ イルマズ

(72)【発明者】

【氏名】エジェ セネル

(72)【発明者】

【氏名】デニズ イイドアン

(72)【発明者】

【氏名】シェミー カザンツ

(72)【発明者】

【氏名】エルドアン バルシュ オッデン

【審査官】塚田 肇

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５３４４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０１８３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０３

Ｇ０６Ｆ ３／０４１－３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の糸状感知要素（２）を有するサポート層（１）を含む静電容量式タッチセンサ（１０）であって、
前記複数の糸状感知要素は、各々の静電容量値（Ｃ）を検知するために検出装置（５）に電気的に接続されおり、
前記糸状感知要素（２）は、複数の電気抵抗性糸状要素（２ｒ）を含み、
前記検出装置（５）には複数の入力読み取りノード（９）が設けられ、前記各入力読み取りノード（９）はそれぞれの前記糸状感知要素（２）に関連付けられ、
前記各電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の単位長さあたりの電気抵抗は、１０ＫΩ／ｍ～１０ＭΩ／ｍであり、
前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）は、導電性要素で満たされたプラスチック糸であり、
前記複数の糸状感知要素（２）は、互いに平行に配置された前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の第１のアレイ（２ｒｘ）と、互いに平行に配置された前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の第２のアレイ（２ｒｙ）とを含み、前記第１のアレイ（２ｒｘ）は前記第２のアレイ（２ｒｙ）に直交し、
前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の前記第1のアレイ（２ｒｘ）と前記第2のアレイ（２ｒｙ）が重なってグリッドを形成し、前記第１のアレイ（２ｒｘ）および前記第２のアレイ（２ｒｙ）は、それらの間の交差点（３）で電気的に短絡されることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項2】

請求項１において、前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）は、少なくとも、実質的に直線の経路に沿って配置された電気抵抗性材料のトレースを含むことを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項3】

請求項２において、前記電気抵抗性材料のトレースは、導電性炭素質材料を含むバイオポリマーを含むことを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項4】

請求項１において、
前記複数の電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の数は、前記糸状感知要素（２）の数の５０％以上であることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項5】

請求項４において、
前記電気抵抗性糸状要素（２ｒ）の数は、前記複数の糸状感知要素（２）の数の８０％を超えることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項において、
前記サポート層（１）は布であることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項7】

請求項６において、
前記サポート層（１）は織物であり、
複数の前記糸状感知要素（２）は、前記織物（１）の緯糸（７）及び／または経糸（８）の少なくとも一部を形成することを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項において、
前記複数の電気抵抗性糸状要素（２ｒ）は、電気抵抗性ワイヤ、または電気抵抗性糸、または電気抵抗性トレースであることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項において、
前記各糸状感知要素（２）は、その一端の１つで検出装置（５）に電気的に接続されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項において、
前記検出装置（５）は、前記各糸状感知要素（２）の前記静電容量値（Ｃ）の直接的または間接的な測定値を示す出力信号（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静電容量式タッチセンサ。

【請求項11】

請求項１０において、
前記検出装置（５）は、前記出力信号（Ｓ＿ＯＵＴ）を外部装置（６）に送信するように構成された通信モジュール（４）に電気的に接続されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ（１０）を含む物品。

【請求項13】

サポート層（１）上のタッチイベントを検出する方法であって、
（ａ）請求項１～９のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ（１０）を提供するステップと、
（ｂ）前記静電容量式タッチセンサ（１０）の複数の糸状感知要素（２）の各静電容量（Ｃ）を検知するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で検知された静電容量（Ｃ）の関数である１つまたは複数の出力値（ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹ）を含む出力信号（Ｓ＿ＯＵＴ）を提供するステップを含んでいることを特徴とするサポート層（１）上のタッチイベントを検出する方法。

【請求項14】

請求項１３において、
前記ステップ（ｂ）は、前記各糸状感知要素（２）の前記静電容量値（Ｃ）の直接的または間接的な測定を含んでいることを特徴とするサポート層（１）上のタッチイベントを検出する方法。

【請求項15】

請求項１３又は１４において、
前記出力信号（Ｓ＿ＯＵＴ）を外部装置（６）に送信するステップを含むことを特徴とするサポート層（１）上のタッチイベントを検出する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容量性センシングの分野に関する。特に、本発明は、サポート層例えば布上のタッチイベントを検出するのに適した、静電容量式タッチセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

静電容量式タッチセンサは、典型的には、金属（例えば、銅、アルミニウム、銀）等の導電性材料で作られた複数の感知ワイヤを含んでいる。これらの感知ワイヤは、互いに電気的に絶縁され、静電容量グリッドを形成するために行と列に配置されている。
一部の静電容量式タッチセンサは「自己静電容量感知」技術を採用しており、その各感知線は、これら各感知線の静電容量値を検知するように構成されたコントローラに接続されている。
これらの静電容量式タッチセンサでは、コントローラは、感知ワイヤに触れているオブジェクト（例えば、指）によってもたらされる寄生容量による各感知ワイヤの静電容量の値の変化を検出するように構成されている。タッチイベントの位置は、静電容量グリッドのどの感知ワイヤ（つまり、行と列）がタッチされているかを検出することにより、コントローラによって決定される。そのため、タッチの位置は静電容量グリッド上のＸ、Ｙ座標として決定される。

【0003】

しかし、この種のタッチセンサは、複数の指を正確に検出することができず（マルチタッチ検出）、その結果、「ゴースト」、または間違った場所の検出が生じる。
このようなマルチタッチ検出による「ゴースト」の問題を解決するために、一部の静電容量タッチセンサでは、「相互静電容量センシング」技術を採用しており、コントローラは、感知ワイヤの各交点で相互静電容量値を順次検知するように構成されている。言い換えれば、コントローラは、静電容量グリッドの各行及び各列の感知線の間に形成された各コンデンサの静電容量値を検知するように構成されている。静電容量グリッド上のオブジェクト（例えば、指）のタッチは、相互静電容量値の変化として検出される。
しかしながら、静電容量グリッドが多数の感知線を有する場合（例えば、タッチセンサに広い感知領域が望まれる場合）、そのような静電容量式タッチセンサの実装は、非常に困難な場合がある。さらに、このような静電容量式タッチセンサは、相互静電容量値が減少するため、高周波クロックと高精度の測定が必要になる場合がある。

【0004】

特許文献１は、複数の導電性要素が組み込まれた伸縮可能な布を含む、容量性型の伸縮可能なタッチパッドを開示している。導電性要素は、タッチによる静電容量の変化を検出するための電極を形成する抵抗歪ゲージである。
また、次の各ステップを含む伸縮可能なタッチパッドを操作する方法が開示されている。伸縮可能なタッチパッドの抵抗歪ゲージによって提供される静電容量のアナログ信号を連続的に測定し、タッチが行われたかどうかを判断するために、測定された静電容量の信号を閾値と比較する。この閾値は、静電容量の実際の測定値の関数として、及び、タッチパッドのコンデンサ電極を形成する抵抗歪ゲージの抵抗の関数として、連続的に調整される。

【0005】

特許文献２には、大規模製造に適した柔軟で弾力性のある静電容量センサが開示されている。このセンサは、誘電体層の第１の表面上の誘電体の導電層と、前記誘電体層の第２の表面上の導電層と、検出器に力が加えたときの静電容量の変化を検出するために前記２つの導電層に電気的に接続されている静電容量計とを具備している。２つの導電層は、加えられた力の位置を決定するように構成されている。この センサは、シールドすることで、外部干渉の影響を減らすことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＵＳ２０１８／２１７７１５Ａ１

【文献】ＷＯ２００７／０９４９９３Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的の１つは、上述の従来技術の欠点を克服し、生産が簡単で効率的で用途の広い、タッチイベントを検出するための静電容量式タッチセンサ及び関連する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、低コストで製造できかつマルチタッチ検出ができる、タッチイベントを検出するための静電容量式タッチセンサ及び関連する方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、当技術分野で知られている静電容量式タッチセンサと比較して、よく洗え、重くなく、かつ、生体適合性のある静電容量式タッチセンサを有する布を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のこれら及び他の目的は、本発明の１つ若しくは複数の請求項に記載された、静電容量式タッチセンサ、この静電容量式タッチセンサを含む物品、及びタッチイベントを検出する方法によって達成される。
特に、本発明のこれら及び他の目的は、本発明の独立請求項に記載された、静電容量式タッチセンサ、この静電容量式タッチセンサを含む物品、及びタッチイベントを検出する方法によって達成される。本発明の好ましい態様は、従属請求項に記載されている。

【0009】

本発明によれば、静電容量式タッチセンサは、各糸状感知要素の静電容量値を検知するために検出装置に電気的に接続されるように構成された、複数の糸状感知要素を有するサポート層を備えている。
例えば、サポート層は、その表面に結合された、またはその中に一体化された糸状感知要素を有する可撓性層（例えば、フィルム）であってもよい。
他の実施形態では、サポート層が、複合層の２つの層の間に挟まれた糸状感知要素を有する複合層でもよい。好ましい実施形態では、サポート層は布である。この布は、例えば、その表面に結合された、またはその中に一体化された、糸状感知要素を有する、織り、編み、かぎ針編み、結び、タッティング、フェルト化、または編組により製造された織物、また不織物である。

【0010】

本発明の一態様によれば、糸状感知要素は、複数の電気抵抗性糸状要素を含み、各電気抵抗性糸状要素の単位長さ当たりの電気抵抗は、１０ＫΩ／ｍ～１０ＭΩ／ｍ、好ましくは、５０ＫΩ／ｍ～５００ＫΩ／ｍである。
本発明のさらなる態様によれば、電気抵抗性糸状要素は、導電性要素で満たされたプラスチック糸である。

【0011】

「糸状要素」という用語は、１つの糸に類似した形状を有する１つの要素を意味する。一般に、１つの糸状要素では、３次元の内の２つの次元は第３の次元よりもはるかに小さく、一般に無視できる。例えば、１つの糸状要素は、長さに対して、無視できる程度の幅及び厚さを有する１つのストリップの形状を有する。好ましくは、１つの糸状感知要素は、３つの次元の間で第３の次元（理想的には線）に対して無視できる他の２つの次元を有する。例えば、複数の糸状感知要素は、１つの直線経路に沿って配置された複数の、ワイヤ、糸、フィラメント、または材料のトレースである。

【0012】

例えば、単位長さあたりの電気抵抗は、標準のＡＡＴＣＣ試験方法８４－２００５またはＡＡＴＣＣ試験方法８４－２０１１に従って測定できる。
各糸状感知要素は、その一端で検出装置に電気的に接続されるように構成されている。特に、検出装置には、糸状感知要素に電気的に接続されるように構成された複数の入力読み取りノードが設けられ、各入力読み取りノードは、夫々の糸状感知要素に関連付けられている。検出装置は、対応する入力読み取りノードに電気的に接続された各糸状感知要素の静電容量値を示す、出力信号を提供するように構成されている。

【0013】

各電気抵抗性糸状要素には、それにオブジェクトがタッチすると変化する静電容量値がある。（このオブジェクトの寄生容量は、接触した電気抵抗性糸状要素に結合される）。
この電気抵抗性糸状要素の静電容量値の変化は、次の２つの主要な側面の関数である。
電気抵抗性糸状要素とそれに接触するオブジェクトとの間の寄生容量結合、及び、
読み取りポイント（すなわち、電気抵抗性糸状要素が検出装置に電気的に接続される点）を基準にした、前記抵抗性糸状の長さに沿ってタッチイベントが発生した場所。

【0014】

基本的に、各電気抵抗性糸状要素は、タッチイベントの位置（つまり、オブジェクトの寄生容量が電気抵抗性糸状要素にかかる位置）に応じて、抵抗値を持つ１つの抵抗器とこれに直列に接続された１つのコンデンサの集中モデルで表すことができる。
この態様によれば、各電気抵抗糸状要素の読み取りノードで検知された静電容量値は、電気抵抗糸状要素で１つのタッチイベントが発生したことの表示と同様に、読み取りノードの位置に対するそのタッチイベントの位置の表示を提供する。

【0015】

本発明の一態様によれば、電気抵抗性糸状要素は、少なくとも、実質的に直線の経路に沿って配置された電気抵抗性材料のトレースを含んでいる。
本発明の別の態様によれば、電気抵抗材料のトレースは、導電性炭素質材料を含むバイオポリマーを含み、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、活性炭ファイバー、グラファイトファイバー、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。

【0016】

本発明の一態様によれば、電気抵抗性糸状要素の数は、糸状感知要素の数の５０％も異なる。特に、幾つかの実施形態では、前記感知糸状要素は、複数の電気抵抗性糸状要素ならびに、１つまたは複数の導電性糸状要素を含み、この導電性糸状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。
これらの実施形態は、好ましくは、前記導電性糸状要素の数が、前記電気抵抗性糸状要素の数とは異なることを提供する。例えば、電気抵抗性糸状要素は、糸状感知要素の数の５０％より多く、好ましくは８０％より多く含まれる。より好ましくは、全ての糸状感知要素が電気抵抗性糸状要素である。

【0017】

一部の実施形態では、前記糸状感知要素が、互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素の第１のアレイを備えている。好ましくは、前記糸状感知要素は、互いに平行に、かつ、前記第１のアレイの電気抵抗性糸状要素に直交して配置された前記電気抵抗性糸状要素の第２のアレイをさらに含んでいる。より好ましくは、電気抵抗性糸状要素の第１のアレイ及び電気抵抗性糸状要素の第２のアレイは、重なり合ってグリッドを形成する。
前記第１のアレイ及び第２のアレイの電気抵抗性糸状要素は、それらの間の交差点で電気的に短絡されるのがより望ましい。好ましくは、静電容量式タッチセンサのサポート層は織物であり、複数の糸状感知要素は、織物の緯糸及び／または経糸の少なくとも一部を形成している。

【0018】

本発明の一態様によれば、各糸状感知要素は、その端部の１つで検出装置に電気的に接続されている。
幾つかの実施形態では、検出装置が、各糸状感知要素の静電容量値の直接的または間接的な測定値を示す出力信号を提供するように構成されている。
本発明の幾つかの実施形態では、検出装置が、出力信号を外部装置（例えば、スマートフォン、スマートＴＶ、または他の同様の装置）に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る。

【0019】

本発明のさらなる対象は、本発明による静電容量式タッチセンサを含む物品にある。この物品は、例えば衣服であってもよい。 好ましくは、この物品は、複数の糸状感知要素の複数の静電容量値を検知するための１つの検出装置を含んでいる。

【0020】

本発明のさらなる対象は、以下のステップを含む、サポート層上のタッチイベントを検出するための方法にある。
（ａ）本発明の実施形態のいずれかによる静電容量式タッチセンサを提供し、
（ｂ）前記タッチセンサの各糸状感知要素の静電容量を検知し、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で検知された前記静電容量の関数である１つ以上の出力値を含む出力信号を提供する。
好ましくは、前記ステップ（ｂ）は、静電容量の直接的または間接的な測定を含んでいる。本発明の幾つかの実施形態では、前記方法が、出力信号を外部装置に送信するステップを含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明による静電容量式タッチセンサの可能な１つの実施形態を概略的に示す斜視図である。

【図2】本発明による静電容量式タッチセンサの可能な他の実施形態を概略的に示す斜視図である。

【図3】本発明による静電容量式タッチセンサの可能な他の実施形態を概略的に示す斜視図である。

【図4】本発明による静電容量式タッチセンサの可能な他の実施形態を概略的に示す斜視図である。

【図5】本発明による静電容量式タッチセンサの可能な他の実施形態を概略的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を、具体的な例として、添付の非限定的な図面を参照して、より詳細に説明する。一般的な慣例によれば、図面のさまざまな特徴は必ずしも縮尺どおりではないことを強調しておく。
逆に、さまざまな機能の寸法は、明確にするために任意に拡大または縮小されている。同様の数字は、明細書及び図面全体を通じて同様の特徴を示す。

【0023】

図１～図５は、本発明による静電容量式タッチセンサ１０の各実施形態を示している。静電容量式タッチセンサは、サポート層１と、このサポート層１に結合された複数の糸状感知要素２とを備えている。
これらの糸状感知要素２は、複数の電気抵抗性糸状要素２ｒを含み、各電気抵抗性糸状要素２ｒの単位長さＲｒあたりの電気抵抗は、１０ＫΩ／ｍ～１０ＭΩ／ｍの範囲である。

【0024】

好ましくは、各電気抵抗性糸状要素２ｒの単位長さＲｒあたりの電気抵抗は、５０ＫΩ／ｍ～５００ＫΩ／ｍ、例えば約２００ＫΩ／ｍである。言い換えると、各電気抵抗性糸状要素２ｒの断面積及び電気抵抗率は、長さが１メートルの電気抵抗性糸状要素２ｒにおいて、１０ＫΩ～１０ＭΩ、好ましくは５０ＫΩ～５００ＫΩ、例えば約２００ＫΩの電気抵抗を有するように選択されている。例えば、電気抵抗性糸状要素２ｒは、１０^－６Ωｍ～１０^３Ωｍ、より好ましくは１０^－４Ωｍ～１０^－１Ωｍの電気抵抗率を有する。

【0025】

一部の実施形態では、電気抵抗性糸状要素２ｒが電気抵抗性ワイヤ、好ましくは電気抵抗性糸である。
この電気抵抗性糸２ｒは、好ましくは、導電性要素（例えば、導電性カーボン）で満たされたプラスチック糸（例えば、ナイロン）でもよい。より好ましい例では、電気抵抗性糸２ｒが、その表面に導電性炭素が充満された８０デニールのナイロン６，６である。
例えば、適切な電気抵抗性糸２ｒは、表面に導電性炭素が充填された８０デニールのナイロン６，６モノフィラメントである、ＲＥＳＩＴＡＴ（登録商標）Ｆ９０１、ＭＥＲＧＥ Ｒ０８０の商品名で入手可能な、電気抵抗性糸でもよい。
この特定の電気抵抗糸は、約１μｍのコーティング厚と約８４デニールの線形質量密度を持つ丸い断面を有している。この電気抵抗糸の電気抵抗は、約０.８×１０^５Ω／ｃｍ（つまり、約８０ＫΩ／ｍ）である。
幾つかの実施形態では、電気抵抗性糸状要素２ｒが、実質的に直線の経路に沿って配置された電気抵抗性材料のトレースでも良い。

【0026】

電気抵抗性材料のトレースは、例えば、導電性材料（炭素質材料のような、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、グラファイトファイバー、グラファイトナノファイバー、カーボンブラック及びそれらの混合物からなる群から選択された炭素質材料）と共に、バイオポリマー（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、微生物シルク、またはそれらの混合物等）を含むようにして生成されてもよい。好ましい実施形態では、バイオポリマーは微生物セルロースである。

【0027】

例えば、印刷（例えば、スクリーン印刷及び／またはデジタル印刷）により、または局所的な含浸により、バイオポリマー（例えば、バイオポリマー層またはトレース）に導電性材料を提供しても良い。
一つの実施形態によれば、バイオポリマー産生微生物を含む培養物は、導電性材料を含んでいる。例えば、サポート層は、バイオポリマー産生微生物及び導電性材料を含む培養物と接触される。微生物を培養して、導電性材料を含むバイオポリマーを生成することができ、その結果、サポート層には、導電性材料を含むバイオポリマーで作られた電気抵抗性材料のトレースが提供される。

【0028】

バイオポリマーを用いて電気抵抗材料のパターンまたはトレースを生成するための適切なプロセスは、本件特許の出願人の名義で出願された欧州特許出願ＥＰ１８１９７３４８.８号、発明の名称「電気伝導特性を有するテキスタイルを提供するためのプロセス」に記載されている。その記載内容は、その全体が説明されているように、参照により本願の明細書に組み込まれる。

【0029】

図１～図５に示した本発明の各実施形態は、複数の糸状感知要素２を含むサポート層１を示し、全ての糸状感知要素２が電気抵抗性糸状要素２ｒである場合である。しかし、本発明の他の実施形態では、糸状感知要素２が、１つまたは複数の導電性糸状要素（すなわち、単位長さあたりの電気抵抗が２００Ω／ｍ未満、好ましくは５０Ωｍ未満、より好ましくは約１０Ω／ｍ以下の糸状感知要素）と、複数の電気抵抗性糸状要素２ｒを含むことができる。

【0030】

好ましくは、電気抵抗性糸状要素２ｒの数は、糸状感知要素２の数の５０％も異なる。幾つかの実施形態では、糸状感知要素２が複数の導電性糸状要素及び複数の電気抵抗性糸状要素を含み、導電性糸状要素の数は電気抵抗性糸状要素の数とは異っている。例えば、電気抵抗性糸状要素２ｒは、糸状感知要素２の全体の５０％超、好ましくは８０％超、より好ましくは全ての糸状感知要素２が電気抵抗性糸状要素２ｒであってもよい。

【0031】

各糸状感知要素２は、各糸状感知要素２の静電容量値Ｃｒを検知するために、１つの検出装置５に電気的に接続されている。好ましくは、静電容量式タッチセンサ１０が検出装置５を含み、各糸状感知要素２が検出装置に電気的に接続されている。例えば、理想的にゼロの抵抗を有する接続部材（導電性糸またはワイヤ等）によって、各糸状感知要素２はその一端が検出装置５に接続されている。

【0032】

検出装置５は、各々が糸状感知要素２に電気的に接続された複数の入力読み取りノード９を備え、各入力読み取りノード９は、夫々の糸状感知要素２に関連付けられている。検出装置５は、好ましくは、対応する各入力読み取りノード９に電気的に接続された各糸状感知要素２の静電容量値Ｃの直接または間接の測定値を含む、出力信号Ｓ＿ＯＵＴを提供するように構成されている。

【0033】

例えば、出力信号Ｓ＿ＯＵＴは、各糸状感知要素２の静電容量値Ｃの直接または間接の測定値を格納する出力アレイデータ構造を提供できる。この出力アレイデータ構造の各値は、対応する糸状感知要素２に関連付けられたアレイインデックスによって識別される。
出力信号Ｓ＿ＯＵＴは、好ましくは、リフレッシュ周期（例えば、数ミリ秒）を有する所定の周期で更新され、その間、複数の糸状感知要素２の複数の容量値Ｃは、出力アレイデータ構造の値を更新するために再度検知される。
出力データアレイ構造の静電容量値が決定された閾値を超える場合、対応するアレイインデックスに関連付けられた糸状感知要素２でタッチイベントが発生したことを意味する。

【0034】

図１において、糸状感知要素２は、好ましくはＸ方向に沿って互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素２ｒの第１のアレイ２ｒｘを備えている。この実施形態により、静電容量式タッチセンサ１０は、Ｘ方向及びＹ方向（ＹはＸに直交する）の２方向での、タッチイベントのスワイプ方向を検出できるスワイプセンサを実装することができる。
タッチイベントが検出された電気抵抗性糸状要素２ｒのアレイインデックスは、タッチイベントが発生したＹ方向に沿った位置（つまり、Ｙ軸に沿った座標）を表示する。Ｙ方向に沿ったタッチイベントのスワイプ方向は、タッチイベントが検出された電気抵抗性糸状要素に関連付けられたアレイインデックスの経時変化によって認識できる。

【0035】

さらに、上記で説明したように、電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃが閾値よりも大きい限り、静電容量値Ｃの経時的な増加は、入力読み取りノード９への１つのスワイプ方向（Ｘ方向に沿った）で、１つのタッチイベントが発生したことを意味する。同様に、電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃの減少は、スワイプ方向が反対方向、すなわち１つの入力読み取りノード９から離れる方向に、１つのタッチイベントが発生したことを意味する。

【0036】

図１に示した静電容量式タッチセンサ１０の実施形態は、互いに平行に配置された複数の電気抵抗性糸状要素２ｒを含んでいるが、本発明の保護の範囲内として、電気抵抗性糸状要素２ｒの異なる配置を提供することができる。例えば、幾つかの実施形態では、電気抵抗性糸状要素２ｒが中心点に対して放射状に配置されていても良い。これらの実施形態では、中心点に面する各電気抵抗性糸状要素２ｒの各端部が検出装置５に電気的に接続されるように構成されているか、または各電気抵抗性糸状要素２ｒの中心点の反対側の各端部が、検出装置５に電気的に接続されている。

【0037】

図２は、本発明による静電容量式タッチセンサ１０のさらなる実施形態を示している。図２に示す静電容量式タッチセンサ１０は、第１の方向Ｘに沿って互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素２ｒの第１のアレイ２ｒｘと、第２の方向Ｙに沿って互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素２ｒの第２のアレイ２ｒｙを含んでいる。好ましくは、第１の方向Ｘは第２の方向Ｙに直交する。

【0038】

電気抵抗性糸状要素２ｒの第１のアレイ２ｒｘ及び電気抵抗性糸状要素２ｒの第２のアレイ２ｒｙは、好ましくは重なり合って１つのグリッドを形成する。特に、図２に示す実施形態では、複数の第１のアレイ２ｒｘの電気抵抗性糸状要素２ｒが、複数の第２のアレイ２ｒｙの電気抵抗性糸状要素２ｒとの各々の間の交差点において、電気的に絶縁されている。
好ましくは、各電気抵抗性糸状要素２ｒには、例えば非導電性材料によって形成されたシースを有するシース付き糸状要素のコアが形成されている。
幾つかの実施形態では、各電気抵抗性糸状要素２ｒが、１００ＭΩ／ｍを超える、より好ましくは１ＧΩ／ｍを超える、単位長さＲnあたりの電気抵抗を有する非導電性糸によって形成されるシースを備えた、電気抵抗性糸である。例えば、シースは、非導電性材料でできた短繊維を含むことができ、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。

【0039】

幾つかの実施形態は、各電気抵抗性糸２ｒがシースの短繊維でコア紡糸されていても良い。幾つかの実施形態では、各電気抵抗性糸２ｒが刺繍されている、すなわち、各電気抵抗性糸がシースの短繊維で覆われるか、または当該技術分野で既知の他のシース処理によって覆われていても良い。短繊維は、好ましくは、綿、羊毛、絹等の天然繊維である。

【0040】

これらの実施形態によれば、静電容量式タッチセンサ１０は、タッチイベントの位置を静電容量グリッド上のＸ、Ｙ座標として検出することができる。特に、タッチイベントの位置は、静電容量グリッドの第１のアレイ２ｒｘ及び第２のアレイ２ｒｙのどの電気抵抗性糸状要素２ｒ（すなわち、どの行及び列）がタッチされたかを検出することにより、検出装置５によって決定される。

【0041】

本発明の一態様によれば、電気抵抗性糸状要素２ｒの数及び配置は、電気抵抗性糸状要素２ｒによって定義された容量グリッドで１つのタッチイベントが発生すると、第１のアレイ２ｒｘの少なくとも１つの電気抵抗性糸状要素２ｒ及び第２のアレイ２ｒｙの少なくとも１つの電気抵抗性糸状要素２ｒが接触されるように、選定される。
言い換えれば、当業者は、使用することが意図されているオブジェクト（例えば、ユーザの指、タッチペンの先端）がタッチする静電容量グリッド部分の平均サイズを知っていれば、オブジェクトが静電容量グリッドにタッチすると、第１のアレイ２ｒｘの少なくとも１つの電気抵抗性糸状要素２ｒと第２のアレイ２ｒｙの少なくとも１つの電気抵抗性糸状要素２ｒが接触されるように、電気抵抗性糸状要素２ｒの数と配置を選択することができる。

【0042】

図１に示す実施形態と同様に、検出装置５は、電気抵抗性糸状要素２ｒの第１及び第２のアレイ２ｒｘ、２ｒｙの静電容量値Ｃを検知するように構成されている。
出力信号Ｓ＿ＯＵＴは、各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値（例えば、静電容量の直接または間接の測定値）の関数である出力値ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹ（好ましくは、出力データアレイ構造の形態）を含んでいる。

【0043】

上記で説明したように、１つのタッチイベントが検出された複数の電気抵抗性糸状要素２ｒの複数のアレイインデックス（つまり、決定された閾値を超える複数の静電容量値に関連付けられた複数のインデックス）は、タッチイベントが発生したＸ方向及びＹ方向に沿った座標を示す。さらに、第１のアレイ２ｒｘの各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量Ｃの値は、読み取りノード９の位置に対する第１の方向Ｘに沿ったタッチイベントの位置の表示を提供する。同様に、第２のアレイ２ｒｙの各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量Ｃの値は、読み取りノード９の位置に対する第２の方向Ｙに沿ったタッチイベントの位置の表示を提供する。

【0044】

各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値は、静電容量グリッド上で２つ以上のタッチイベントが発生したときに、第１のアレイ２ｒｘ及び第２のアレイ２ｒｙの電気抵抗性糸状要素２ｒに関連する複数のインデックスを区別することを可能にする。その結果、検出装置５は、「ゴースト」または場所の誤表示という問題なしに、「自己容量センシング」技術によって、マルチタッチイベントを検出することができる。

【0045】

図３は、本発明による静電容量式タッチセンサ１０のさらなる実施形態を示している。図３に示す静電容量式タッチセンサ１０は、第１の方向Ｘに沿って互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素２ｒの第１のアレイ２ｒｘと、第２の方向Ｙに沿って互いに平行に配置された電気抵抗性糸状要素２ｒの第２のアレイ２ｒｙを含んでいる。好ましくは、第１の方向Ｘは、第２の方向Ｙに直交している。
電気抵抗性糸状要素２ｒの第１のアレイ２ｒｘ及び電気抵抗性糸状要素２ｒの第２のアレイ２ｒｙは、好ましくは重なり合ってグリッドを形成する。特に、図３に示す実施形態では、第１のアレイ２ｒｘ及び第２のアレイ２ｒｙの電気抵抗性糸状要素２ｒは、それらの間の交差部３で電気的に短絡されている。

【0046】

この実施形態によれば、複数の電気抵抗性糸状要素２ｒが、複数の入力読み取りノード９で検知される１つの容量値を有する１つの電気抵抗性グリッドを形成し、各読み取りノードは、対応する各電気抵抗性糸状要素２ｒの端部に電気的に接続されている。
各入力読み取りノード９で検知された複数の静電容量値Ｃは、対応する入力読み取りノードに対し、電気抵抗性糸状要素２のグリッド上で発生した１つのタッチイベントの距離を示す。

【0047】

当技術分野で知られている三角測量技術によって、複数の電気抵抗性糸状要素２ｒからなるグリッド上で発生した１つのタッチイベントの位置は、複数の入力読み取りノード９で検知された複数の静電容量値Ｃに基づいて計算することができる。
結果として、１つまたは複数の電気抵抗性糸状要素２ｒが（例えば、サポート層１に引き起こされた損傷により）破損した場合でも、この静電容量式タッチセンサ１０は、対応する複数の入力読み取りノードで検出された他の複数の電気抵抗性糸状要素の静電容量値からのタッチの位置を計算することによって、電気抵抗性糸状要素が破損したグリッドの部分で発生した１つのタッチイベントを検出できる。
静電容量値Ｃは、例えば、充電時間、または発振器の発振周波数を測定することによって、または当技術分野で知られている他の測定技術によって検知することができる。

【0048】

幾つかの実施形態では、検出装置５が複数の入力読み取りノード９を有するフロントエンド回路５ａを備えている（例えば、フロントエンド回路５ａが、各読み取りノード９に対応した複数のフロントエンドブロックを備えている。）
例えば、フロントエンド回路５ａは、少なくとも１つの発振器（例えば、コルピッツ発振器）を含んでおり、 各電気抵抗性糸状要素２ｒは、（タッチイベントがない場合に）所定の発振周波数を有する、発振器に接続されている。

【0049】

１つの電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃの変化は、発振器の発振周波数の変化として検出される。つまり、発振器の発振周波数を検知することにより、各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃを検知することができる。
好ましくは、検出装置５は、フロントエンド回路５ａに接続され、発振器の発振周波数に基づいて各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃを計算するように構成されたマイクロコントローラ５ｂを備えている。

【0050】

図４に示すように、幾つかの実施形態では、検出装置５が、フロントエンド回路５ａのフォワード端子ＳＰにフォワード信号（例えば、ブール信号）を提供するように構成されている。
検出装置５は、帰還端子ＲＰでフロントエンド回路５ａに電気的に接続されたマイクロコントローラ５ｂを備えている（例えば、フォワード信号はマイクロコントローラ５ｂによって提供されてもよい）。好ましくは、各電気抵抗性糸状要素２ｒは、マイクロコントローラ５ｂの夫々の帰還端子ＲＰに接続されるフロントエンド回路５ａのフロントエンドブロックに電気的に接続されている。
例えば、図４に示す実施形態では、第１のアレイ２ｒｘのＭ個の電気抵抗性糸状要素２ｒに関連付けられたＭ個の帰還端子ＲＰ_１、ＲＰ_２、…、ＲＰ_Ｍ、及び、第２のアレイ２ｒｙのＮ個の電気抵抗性糸状要素２ｒに関連付けられたＮ個の帰還端子ＲＰ_Ｍ＋１、ＲＰ_Ｍ＋２、…、ＲＰ_Ｍ＋Ｎがある。

【0051】

フロントエンド回路５ａは、電気抵抗性糸状要素２ｒ毎にマイクロコントローラ５ｂに帰還信号を提供する。各帰還信号は、夫々の帰還端子に関連付けられた各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量の充電時間の関数である、フォワード信号に対して遅延を有する。
マイクロコントローラ５ｂは、好ましくは、遅延に基づいて各電気抵抗性糸状要素２ｒの静電容量値Ｃを計算するために、フォワード信号と帰還信号との間の遅延を測定するように構成されている。
複数の糸状感知要素２は、複数のワイヤであり、好ましくは、縫製により、編み物により、あるいは織ることによって、または当技術分野で知られている他の任意の結合技術によって、一枚の布１に結合された複数の糸である。

【0052】

図５は、本発明による静電容量式タッチセンサ１０の例示的な実施形態を示し、サポート層１は織物であり、電気抵抗性糸状要素２ｒは、緯糸７及び経糸の少なくとも一部を形成する電気抵抗性糸２ｒである。特に、第１のアレイ２ｒｘの電気抵抗性糸２ｒは織物１の緯糸７の一部を形成し、第２のアレイ２ｒｙの電気抵抗性糸２ｒは織物１の経糸８の一部を構成している。

【0053】

さらなる実施形態では、例えば図１に示されるようなスワイプセンサを実装する静電容量式タッチセンサ１０の場合、糸状感知要素２が織物１の緯糸または経糸の少なくとも一部を形成する感知糸２でも良く、これも、まだ本発明の保護の範囲内にある。一般に、糸状感知要素２は、好ましくは、織物１の緯糸及び／または経糸の少なくとも一部を形成する。

【0054】

図５において、検出装置５は、好ましくは、出力信号Ｓ＿ＯＵＴを外部装置６に送信するように構成された通信モジュール４に接続されている。
本発明の静電容量式タッチセンサ１０は、制御コマンドを制御または外部装置６に送信するために使用しても良い。好ましくは、通信モジュール４は、無線通信モジュール（例えば、ブルートゥース（登録商標）モジュール、ＷｉＦｉモジュール、赤外線モジュール等）である。
静電容量式タッチセンサ１０は、ユーザが簡単かつ信頼できる方法で外部装置６を制御することを可能にする感知領域を提供するために、物品の布１に結合されてもよい。

【0055】

幾つかの実施形態では、着用者が外部装置６（例えば、スマートフォン、音楽プレーヤー等）を容易に制御することを可能にするために、タッチセンサ１０が、衣類の布１、好ましくは、シャツ、ジャケット、または一着のズボンの感知領域（たとえば、シャツの袖口、ジャケットの袖、ズボンの脚）に結合されても良い。
幾つかの実施形態では、座っているユーザが制御できるように、感知領域（例えば、座席用家具のアーム）上の座席用家具（好ましくはソファまたはアームチェア）を裏打ちするためにタッチセンサ１０が布１に結合されることを提供し得る。 外部装置６（例えば、スマートＴＶ、ステレオ等）を簡単に。
幾つかの実施形態では、タッチセンサ１０は、座っているユーザが外部装置６（例えば、スマートＴＶ、ステレオなど）を容易に制御できるようにするために、座席用家具（できればソファーやアームチェア）の感知領域（例えば、座席用家具のアーム）の裏地の布１に結合されている。

【0056】

要約すると、サポート層１上のタッチイベントを検出する方法は、以下のステップを含んでいる。
（ａ）請求項１～１３のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ（１０）を提供し、
（ｂ）前記タッチセンサ（１０）の複数の糸状感知要素（２）の各静電容量（Ｃ）を検知し、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で検知された静電容量（Ｃ）の関数である１つまたは複数の出力値（ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹ）を含む出力信号（Ｓ＿ＯＵＴ）を提供する。
好ましくは、前記ステップ（ｂ）は、前記各糸状感知要素（２）の静電容量値（Ｃ）の直接的または間接的な測定を含んでいる。
一部の実施形態では、前記方法が、出力信号Ｓ＿ＯＵＴを外部装置６に送信するステップを含んでいる。

【符号の説明】

【0057】

１ 布（織物）
２ 糸状感知要素
２ｒ 電気抵抗性糸
２ｒｘ 第１のアレイ
２ｒｙ 第２のアレイ
４ 通信モジュール
５ 検出装置
５ａ フロントエンド回路
５ｂ マイクロコントローラ
６ 外部装置
７ 緯糸
８ 経糸
９ 入力読み取りノード
１０ 静電容量式タッチセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】