[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101636223B1 - 압력 검출 장치 및 입력 장치 - Google Patents

압력 검출 장치 및 입력 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101636223B1
KR101636223B1 KR1020157034634A KR20157034634A KR101636223B1 KR 101636223 B1 KR101636223 B1 KR 101636223B1 KR 1020157034634 A KR1020157034634 A KR 1020157034634A KR 20157034634 A KR20157034634 A KR 20157034634A KR 101636223 B1 KR101636223 B1 KR 101636223B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
multiplexer
capacitor
detection unit
piezoelectric layer
Prior art date
Application number
KR1020157034634A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160006194A (ko
Inventor
유지 와타즈
에이지 가쿠타니
게이스케 오자키
준이치 시바타
Original Assignee
니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013119345A external-priority patent/JP2014238268A/ja
Priority claimed from JP2013119344A external-priority patent/JP5686444B2/ja
Application filed by 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤 filed Critical 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤
Publication of KR20160006194A publication Critical patent/KR20160006194A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101636223B1 publication Critical patent/KR101636223B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

압전 센서 내에서 위치 검출과 하중 검출이 가능한 압전 센서를 제공한다.
본 발명의 압전 센서(10)는, 입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층(11)과, 상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극(12)과, 상기 압전층(11)의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극(13)과, 상기 제1 전극(12)에 접속되는 제1 커패시터(C1) 또는 제1 공진 회로(RC1)와, 상기 제1 전극(12)에 접속되는 제1 검출부(20)를 구비하도록 구성하였다.

Description

압력 검출 장치 및 입력 장치{PRESSURE DETECTION DEVICE AND INPUT DEVICE}
본 발명은, 하중에 따른 압전 신호를 발생하는 압전 센서에 관한 것으로, 특히 하중이 부여된 위치를 검출할 수 있는 압전 센서에 관한 것이다.
부여된 하중을 검출하기 위해, 압전 시트를 이용한 압전 센서가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 투명 감압층과, 한 쌍의 투명 도전층으로 이루어지는 투명 압전 센서가 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허 공개 2004-125571호 공보
그러나, 특허문헌 1의 투명 압전 센서에서는, 압전 시트에서 발생하는 전하는 매우 작으므로, 압전 시트에서 발생한 전하를 검출하는 것은 곤란하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하와 같이 구성한다.
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 커패시터와,
상기 제1 전극과 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 검출부를 구비하도록 구성하였다.
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 커패시터와,
상기 제1 전극과 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극은, 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 전극부를 복수 구비하며,
상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하도록 구성하였다.
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 커패시터와,
상기 제1 전극과 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부와,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제2 전극에 접속되는 제2 커패시터와,
상기 제2 전극과 상기 제2 커패시터에 접속되는 제2 멀티플렉서와,
상기 제2 멀티플렉서에 접속되는 제2 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극은, 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 전극부를 복수 가지며,
상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하고,
상기 제2 전극은, 상기 제2 커패시터에 접속되는 제2 전극부를 복수 가지며,
상기 제2 멀티플렉서는, 상기 제2 검출부에 대해 복수의 상기 제2 전극부를 전환하여 접속하도록 구성하였다.
본 발명의 한 양태에 의하면,
상기 제1 전극부는, 한 방향과 평행한 방향으로 배치되고,
상기 제2 전극부는, 한 방향과 교차하는 방향으로 배치되도록 구성해도 된다.
본 발명의 한 양태에 의하면,
상기 제1 검출부는,
상기 제1 멀티플렉서와 접속되는 앰프부와,
상기 제1 앰프부와 접속되는 제1 전압 검출기를 구비하도록 구성해도 된다.
본 발명의 한 양태에 의하면,
상기 제1 검출부는,
상기 제1 앰프부와 상기 제1 전압 검출기의 사이에 접속되고, 하기 식 (1)로 나타내어지는 주파수 f1을 갖는 제1 밴드패스 필터를 구비하도록 구성해도 된다.
식 (1) : f1=1/(T1×2)
T1=제1 검출부를 하나의 제1 전극부에 접속한 후 다른 제1 전극부에 접속할 때까지 요하는 시간
본 발명의 한 양태에 의하면,
상기 제2 검출부는,
상기 제2 멀티플렉서와 접속되는 제2 앰프부와,
상기 제2 앰프부와 접속되는 제2 전압 검출기를 구비하도록 구성해도 된다.
본 발명의 한 양태에 의하면,
상기 제2 검출부는,
상기 제2 앰프부와 상기 제2 전압 검출기의 사이에 접속되고, 하기 식 (2)로 나타내어지는 주파수 f1을 갖는 제2 밴드패스 필터를 구비하도록 구성해도 된다치.
식 (2) : f2=1/(T2×2)
T2=제2 검출부를 하나의 제2 전극부에 접속한 후 다른 제2 전극부에 접속할 때까지 요하는 시간
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 공진 회로와,
상기 제1 전극과 상기 제1 공진 회로에 접속되는 제1 검출부를 구비하도록 구성하였다.
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 공진 회로와,
상기 제1 전극과 상기 제1 공진 회로에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극은, 상기 제1 공진 회로에 접속되는 제1 전극부를 복수 구비하며,
상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하도록 구성하였다.
본 발명의 압력 검출 장치는,
입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
상기 제1 전극에 접속되는 제1 공진 회로와,
상기 제1 전극과 상기 제1 공진 회로에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부와,
상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
상기 제2 전극에 접속되는 제2 공진 회로와,
상기 제2 전극과 상기 제2 공진 회로에 접속되는 제2 멀티플렉서와,
상기 제2 멀티플렉서에 접속되는 제2 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극은, 상기 제1 공진 회로에 접속되는 제1 전극부를 복수 가지며,
상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하고,
상기 제2 전극은, 상기 제2 공진 회로에 접속되는 제2 전극부를 복수 가지며,
상기 제2 멀티플렉서는, 상기 제2 검출부에 대해 복수의 상기 제2 전극부를 전환하여 접속하도록 구성하였다.
본 발명의 상기 공진 회로를 구비하는 한 양태에 의하면,
상기 제1 전극부는, 한 방향과 평행한 방향으로 배치되고,
상기 제2 전극부는, 한 방향과 교차하는 방향으로 배치되도록 구성해도 된다.
본 발명의 상기 공진 회로를 구비하는 한 양태에 의하면,
상기 공진 회로는 버랙터를 구비하고 있어도 된다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 상기 압력 검출 장치와 터치 패널을 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 관련된 압전 센서에서는, 압전 시트에서 발생하는 전하가 매우 작아도, 압전 시트에서 발생한 전하를 검출할 수 있다.
도 1은 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 2는 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 3은 도 2(도 8)의 A-A' 단면도이다.
도 4는 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 5는 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 6은 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 7은 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 8은 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 9는 압력 검출 장치의 개념도이다.
도 10은 압전 센서의 변형예에 있어서의 단면도이다.
하기에서, 본 발명에 관련된 실시 형태를 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 실시예에 기재한 부위나 부분의 치수, 재질, 형상, 그 상대 위치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것들에만 한정하는 취지의 것이 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
1. 제1 실시 형태
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 1을 이용하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 1은 압력 검출 장치의 개략도이다.
압력 검출 장치는, 부여된 하중의 양과 위치를 검출하는 기능을 갖고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제1 커패시터(C1)를 갖고 있다. 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 갖고 있다. 제1 전극(12)은, 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 커패시터(C1)와 전기적으로 접속되어 있다. 제2 전극(13)은, 압전 시트(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되며, 접지되어 있다. 또한, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)은, 각각 압전층(11)의 일면에 걸쳐 배치되어 있다.
이하에서, 압력 검출 장치(1)의 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.
(2) 압전 센서
압전 센서(10)는, 부여된 하중에 따라 전하를 발생시키는 장치이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 갖고 있다.
(3) 압전층
압전층(11)을 구성하는 재료로서는, 무기 압전 재료나 유기 압전 재료를 들 수 있다.
무기 압전 재료로서는, 티탄산바륨, 티탄산연, 티탄산지르콘산연, 니오브산칼륨, 니오브산리튬, 탄탈산리튬 등을 들 수 있다.
유기 압전 재료로서는, 불화물 중합체 또는 그 공중합체, 분자 비대칭성을 갖는 고분자 재료 등을 들 수 있다. 불화물 중합체 또는 그 공중합체로서는, 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 분자 비대칭성을 갖는 고분자 재료로서는, L형 폴리유산이나, R형 폴리유산 등을 들 수 있다.
또, 압력 검출 장치(1)를 액정 디스플레이 등의 표시 장치 상에 배치하는 경우에는, 압전 시트를 투명한 재료에 의해 구성하거나, 또는 빛을 충분히 투과할 수 있을 정도로 얇게 구성하는 것이 바람직하다.
(4) 전극
이러한 제1 전극(12), 제2 전극(13)은, 도전성을 갖는 재료에 의해 구성할 수 있다. 도전성을 갖는 재료로서는, 인듐-주석 산화물(Indium－Tin－Oxide, ITO), 주석-아연 산화물(Tin－Zinc－Oxide, TZO) 등과 같은 투명 도전 산화물, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PolyeThylenedioxyThiophene, PEDOT) 등의 도전성 고분자 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 상기의 전극은, 증착이나 스크린 인쇄 등을 이용하여 형성할 수 있다.
또, 도전성을 갖는 재료로서, 구리, 은 등의 도전성의 금속을 이용해도 된다. 이 경우, 상기의 전극은, 증착에 의해 형성해도 되고, 구리 페이스트, 은 페이스트 등의 금속 페이스트를 이용하여 형성해도 된다.
또한, 도전성을 갖는 재료로서, 바인더 중에, 카본 나노 튜브, 금속 입자, 금속 나노 파이버 등의 도전 재료가 분산된 것을 이용해도 된다.
(5) 제1 커패시터
제1 커패시터(C1)는, 커패시터가 접지된 구조로 이루어진다. 제1 커패시터(C1)는, 정전 용량에 의해 전하를 비축하거나, 방출하거나 하는 소자이다. 그러한 부재로서는, 세라믹 커패시터, 탄탈 커패시터, 필름 커패시터를 들 수 있다.
또한, 제1 커패시터(C1)에 충전된 전하는, 압전 센서(10)에 하중이 가해져 있지 않을 때에, 제1 커패시터(C1)로부터 제거하는 것이 바람직하다. 제1 커패시터(C1)로부터 전하를 제거하기 위해서는 방전 스위치를 압전 센서(10)와 제1 검출부(20)의 사이에 배치해 두면 된다.
(6) 검출부
제1 검출부(20)는, 압전 센서(10)에서 발생한 전하를 검출하는 장치이다. 제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와, 제1 전위 검출부(22)를 갖고 있다. 제1 앰프부(21)는, 전하의 충전에 의해 발생한 제1 커패시터(C1)의 전압을 증폭시키는 기기이며, 제1 전극(12)과 제1 커패시터(C1)에 접속되어 있다. 제1 전위 검출부(22)는, 제1 앰프부(21)에서 증폭된 전하의 전위를 측정하는 기기이며, 제1 앰프부(21)와 접속되어 있다.
(7) 효과
본 발명의 구성에 의하면, 압력 검출 장치(1)에 있어서, 제1 전극(12)은, 제1 커패시터(C1)와 접속되어 있다. 그 때문에, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극(12)를 경유하여 제1 커패시터(C1)에 충전된다. 그렇게 하면, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 제1 커패시터(C1)의 전압을 제1 검출부(20)에서 측정함으로써, 상기에서 발생한 전하를 제1 검출부(20)에서 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와 제1 전위 검출부(22)를 구비하고 있다. 그 때문에, 제1 커패시터(C1)의 전압이 작은 경우여도, 제1 앰프부(21)에서 상기 전압을 증폭시킨 후, 제1 전위 검출부(22)에서 검출할 수 있도록 되어 있다.
2. 제2 실시 형태
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 기본적인 구조는 제1 실시 형태와 동일하므로, 차이점에 대해 설명한다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 2를 이용하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 2는 압력 검출 장치의 개략도이다. 도 3은 도 2의 A-A＇단면도이다. 도 4는 제2 실시 형태의 변형예이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제1 커패시터(C1)와, 제1 멀티플렉서(M1)를 갖고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 구비하고 있다. 제1 전극(12)은 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 전극부(120)을 복수 구비하고 있다. 상기 제1 전극부(120)는, 압전층(11)의 Y축 방향으로 평행하게 배열되며, 각각 제1 커패시터(C1)와 접속되어 있다.
또한, 제1 전극부(120)와 제1 커패시터(C1)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
제2 전극(13)은, 압전층(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되어 있다. 제2 전극(13)은, 제2 주면의 일면에 배치되며, 어스(E)와 접속되어 있다.
(2) 멀티플렉서
제1 멀티플렉서(M1)는, 복수의 제1 전극부(120) 중에서 1개의 제1 전극부(120)를 선택하고, 선택된 제1 전극부(120)와 제1 검출부(20)와 접속하는 장치이다.
또한, 상기 제1 전극부(120)의 전환은, 마이크로컴퓨터나 커스텀 IC 등의 기억부에 기억된 프로그램을 CPU 등에 실행시킴으로써 실현해도 된다.
(3) 검출부
제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와, 제1 전위 검출부(22)를 갖고 있다. 제1 앰프부(21)와, 제1 전위 검출부(22)의 구성은, 상기와 동일하므로 생략한다.
(4) 효과
본 발명의 구성에 의하면, 압력 검출 장치(1)에 있어서, 제1 전극(12)은, 제1 커패시터(C1)에 접속되어 있다. 그 때문에, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극(12)를 경유하여 제1 커패시터(C1)에 충전된다. 그렇게 하면, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 제1 커패시터(C1)의 전압을 제1 검출부(20)에서 측정함으로써, 압전층(11)에서 발생한 전하를 제1 검출부(20)에서 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와 제1 전위 검출부(22)를 구비하고 있다. 그 때문에, 제1 커패시터(C1)의 전압이 작은 경우여도, 제1 앰프부(21)에서 상기 전압을 증폭시킨 후, 제1 전위 검출부(22)에서 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 전극(12)은, Y축 방향으로 평행하게 배치된 제1 전극부(120)를 복수 갖고 있다. 또, 상기 제1 전극부(120)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제1 검출부(20)에서 검출된 전하가 복수 존재하는 제1 전극부(120) 중, 어느 제1 전극부(120)을 경유하였는지를 제1 멀티플렉서(M1)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, Y축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있는 것으로 되어 있다.
(5) 변형예
도 4에 나타내는 바와 같이, 압력 검출 장치(1)는, 제1 검출부(20)에 있어서 제1 밴드패스 필터(23)을 갖고 있어도 된다. 제1 밴드패스 필터(23)는, 제1 앰프부(21)와 제1 전위 검출부(22)의 사이에 배치된다. 제1 밴드패스 필터(23)는, 필요한 범위의 주파수만을 통과시키는 RLC 회로로 구성되어 있어도 된다.
또한, 제1 밴드패스 필터(23)의 주파수 f1은, 1/(T1×2)이 되도록 설정되어 있다. 상기 T1은, 제1 멀티플렉서(M1)에 있어서, 제1 검출부(20)를 하나의 제1 전극부(120)에 접속한 후 다른 제1 전극부(120)에 접속할 때까지의 시간이다.
상기와 같이, 제1 검출부(20)가 구성되어 있으면, 제1 멀티플렉서(M1)를 조작하여, 제1 검출부(20)와 접속되는 제1 전극부(120)를 차례로 전환해 가면, 제1 전위 검출부(22)에서 검출되는 전압은, 차례로 변화해 간다. 이 전압 변화 중, 주파수 f1(f1=1/(T1×2))의 성분은, 각 제1 커패시터(C1)의 전압 정보를 많이 포함하고, 그 이외의 성분은, 노이즈 신호를 많이 포함한다. 노이즈 신호란, 압전 센서(10)의 주위에 존재하는 전자파로부터 받는 노이즈 등이다. 따라서, 제1 밴드패스 필터(23)에 의해 주파수 f1만을 검출함으로써, 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
3. 제3 실시 형태
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 기본적인 구조는 제1~ 제2 실시 형태와 동일하므로, 차이점에 대해 설명한다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 5를 이용하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 5는 압력 검출 장치의 개략도이다. 도 6은 제3 실시 형태의 변형예이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제3 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제1 커패시터(C1)와, 제2 커패시터(C2)와, 제1 멀티플렉서(M1)와, 제2 멀티플렉서(M2)를 갖고 있다.
압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 구비하고 있다. 제1 전극(12)은 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 전극부(120)를 복수 구비하고 있다. 상기 제1 전극부(120)는, 압전층(11)의 Y축 방향으로 평행하게 배열되며, 제1 커패시터(C1)와 각각 접속되어 있다. 또한, 제1 전극부(120)와 제1 커패시터(C1)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
제2 전극(13)은, 압전층(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되어 있다. 제2 전극(13)은, 제2 전극부(130)를 복수 구비하고 있다. 상기 제2 전극부(130)는, 압전층(11)의 X축 방향으로 평행하게 배열되며, 제2 커패시터(C2)와 각각 접속되어 있다. 또한, 제2 전극부(130)와 제2 커패시터(C2)는, 제2 멀티플렉서(M2)를 통해 제2 검출부(25)와 접속되어 있다.
(2) 멀티플렉서
제1 멀티플렉서(M1)는, 복수의 제1 전극부(120) 중에서 1개의 제1 전극부(120)를 선택하고, 선택된 제1 전극부(120)와 제1 검출부(20)와 접속하는 장치이다. 제2 멀티플렉서(M2)는, 복수의 제2 전극부(130) 중에서 1개의 제2 전극부(130)를 선택하고, 선택된 제2 전극부(130)와 제2 검출부(25)와 접속하는 장치이다.
또한, 상기 전환 기능은, 상기 마이크로컴퓨터나 커스텀 IC 등의 기억부에 기억된 프로그램을, CPU 등에 실행시킴으로써 실현해도 된다.
(3) 검출부
제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와, 제1 전위 검출부(22)를 갖고 있다. 제2 검출부(25)는, 제2 앰프부(26)와, 제2 전위 검출부(28)를 갖고 있다. 이들 부재는, 상기와 동일하므로 생략한다.
(4) 효과
본 발명의 구성에 의하면, 압력 검출 장치(1)에 있어서, 제1 전극부(120)는 제1 커패시터(C1)와 접속되고, 제2 전극부(130)는 제2 커패시터(C2)와 접속되어 있다. 그 때문에, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극부(120)나 제2 전극부(130)를 경유하여, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)에서 충전된다.
그렇게 하면, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 제1 커패시터(C1)나 제2 커패시터(C2)의 전압을 제1 검출부(20)나 제2 검출부(25)에서 측정할 수 있다. 이에 의해, 압전층(11)에서 발생한 전하를 제1 검출부(20)나 제2 검출부(25)에서 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 검출부(20)는, 제1 앰프부(21)와 제1 전위 검출부(22)를 구비하고 있다. 제2 검출부(25)는, 제2 앰프부(26)와 제2 전위 검출부(28)을 구비하고 있다. 그 때문에, 제1 커패시터(C1)의 전압이나 제2 커패시터(C2)의 전압이 작은 경우여도, 제1 앰프부(21)나 제2 앰프부(26)에서 상기 전압을 증폭시킬 수 있다. 그 결과, 압전층(11)에서 발생한 전하를 제1 전위 검출부(22)나 제2 전위 검출부(28)에서 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 전극(12)이 Y축 방향으로 평행하게 배치된 제1 전극부(120)를 복수 갖고, 제1 전극부(120)는 제1 멀티플렉서(M1)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제1 검출부(20)에서 검출된 전하가 복수 존재하는 제1 전극부(120) 중, 어느 제1 전극부(120)을 경유하였는지를 제1 멀티플렉서(M1)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, Y축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있다.
또한 제2 전극(13)은 Y축 방향과는 수직인 X축 방향으로 평행하게 배치된 제2 전극부(130)를 복수 가지며, 제2 전극부(130)는 제2 멀티플렉서(M2)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제2 검출부(25)에서 검출된 전하가 복수 존재하는 제2 전극부(120) 중, 어느 제2 전극부(120)를 경유하였는지를 제2 멀티플렉서(M2)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, X축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있다.
따라서, 상기 제1 멀티플렉서(M1), 제2 멀티플렉서(M2)에서 얻어진 검출 결과를 조합함으로써, 압전 센서(10)에 가해진 하중 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 하중이 가해진 개소가 복수에 달한 경우도 동일하다. 즉, 상기 압력 검출 장치(1)에 의하면, 멀티 포스가 가능해지고 있다.
(5) 변형예
도 6에 나타내는 바와 같이, 압력 검출 장치(1)는, 제1 검출부(20)에 있어서 제1 밴드패스 필터(23)를 갖고 있어도 된다. 제1 밴드패스 필터(23)는, 제1 앰프부(21)와 제1 전위 검출부(22)의 사이에 배치된다.
또, 제2 검출부(25)에 있어서 제2 밴드패스 필터(27)를 갖고 있어도 된다. 제2 밴드패스 필터(27)는, 제2 앰프부(26)와 제2 전위 검출부(28)의 사이에 배치된다. 제1 밴드패스 필터(23)와 제2 밴드패스 필터(27)는, 필요한 범위의 주파수만을 통과시키는 RLC 회로로 구성되어 있어도 된다.
또한, 제1 밴드패스 필터(23)의 주파수 f1은, 1/(T1×2)이 되도록 설정되어 있다. 상기 T1은, 제1 멀티플렉서(M1)에 있어서, 제1 검출부(20)를 하나의 제1 전극부(120)에 접속한 후 다른 제1 전극부(120)에 접속할 때까지의 시간이다.
또, 제2 밴드패스 필터(27)의 주파수 f2는, 1/(T2×2)이 되도록 설정되어 있다. 상기 T2는, 제2 멀티플렉서(M2)에 있어서, 제2 검출부(25)를 하나의 제2 전극부(130)에 접속한 후 다른 제2 전극부(130)에 접속할 때까지의 시간이다.
상기와 같이, 제1 검출부(20)가 구성되어 있으면, 제1 멀티플렉서(M1)를 조작하여 제1 검출부(20)와 접속되는 제1 전극부(120)를 차례로 전환해 가면, 제1 전위 검출부(22)에서 검출되는 전압은 차례로 변화해 간다. 이 전압 변화 중, 주파수 f1(f1=1/(T1×2))의 성분은, 각 제1 커패시터(C1)의 전압 정보를 많이 포함하고, 그 이외의 성분은, 노이즈 신호를 많이 포함한다. 노이즈 신호란, 압전 센서(10)의 주위에 존재하는 전자파로부터 받는 노이즈 등이다. 따라서, 제1 밴드패스 필터(23)에 의해 주파수 f1만을 검출함으로써, 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
상기와 같이, 제2 검출부(25)가 구성되어 있으면, 제2 멀티플렉서(M2)를 조작하여, 제2 검출부(25)와 접속되는 제2 전극부(130)을 차례로 전환해 가면, 제2 전위 검출부(28)에서 검출되는 전압은 차례로 변화해 간다. 이 전압 변화 중, 주파수 f2(f2=1/(T2×2))의 성분은, 각 제2 커패시터(C2)의 전압 정보를 많이 포함하고, 그 이외의 성분은, 노이즈 신호를 많이 포함한다. 노이즈 신호란, 압전 센서(10)의 주위에 존재하는 전자파로부터 받는 노이즈 등이다. 따라서, 제2 밴드패스 필터(27)에 의해 주파수 f2만을 검출함으로써, 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
4. 제4 실시 형태
상기 제1~ 제3 실시 형태에서는, 커패시터를 갖고 있는 구성에 대해 설명해 왔지만, 커패시터를 대신하여 공진 회로가 설치되어 있어도 된다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 7을 이용하여, 본 발명의 제4 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 7은 압력 검출 장치의 개략도이다.
압력 검출 장치는, 부여된 하중의 양과 위치를 검출하는 기능을 갖고 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제4 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제1 공진 회로(RC1)를 갖고 있다. 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 구비하고 있다. 제1 전극(12)은, 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 공진 회로(RC1)를 통해 제1 검출부(20)와 전기적으로 접속되어 있다. 제2 전극(13)은, 압전 시트(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되며, 어스(E)와 접속되어 있다. 또한, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)은, 각각 압전층(11)의 일면에 걸쳐 배치되어 있다. 이하에서 압력 검출 장치(1)의 구성을 상세하게 설명한다.
(2) 압전 센서
압전 센서(10)는, 부여된 하중에 따라 전하를 발생시키는 장치이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 구비하고 있다.
(3) 압전층
압전층(11)을 구성하는 재료로서는, 무기 압전 재료나 유기 압전 재료를 들 수 있다.
무기 압전 재료로서는, 티탄산바륨, 티탄산연, 티탄산지르콘산연, 니오브산칼륨, 니오브산리튬, 탄탈산리튬 등을 들 수 있다.
유기 압전 재료로서는, 불화물 중합체 또는 그 공중합체, 분자 비대칭성을 갖는 고분자 재료 등을 들 수 있다. 불화물 중합체 또는 그 공중합체로서는, 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 분자 비대칭성을 갖는 고분자 재료로서는, L형 폴리유산이나, RC형 폴리유산 등을 들 수 있다.
또, 압력 검출 장치(1)를, 터치 패널을 구비한 표시 장치에 적용하는 경우에는, 압전 시트를 투명한 재료에 의해 구성하거나, 또는 빛을 충분히 투과할 수 있을 정도로 얇게 구성하는 것이 바람직하다.
(4) 전극
이러한 제1 전극(12), 제2 전극(13)은, 도전성을 갖는 재료에 의해 구성할 수 있다. 도전성을 갖는 재료로서는, 인듐-주석 산화물(Indium－Tin－Oxide, ITO), 주석-아연 산화물(Tin－Zinc－Oxide, TZO) 등과 같은 투명 도전 산화물, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PolyeThylenedioxyThiophene, PEDOT) 등의 도전성 고분자 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 상기의 전극은, 증착이나 스크린 인쇄 등을 이용하여 형성할 수 있다.
또, 도전성을 갖는 재료로서, 구리, 은 등의 도전성의 금속을 이용해도 된다. 이 경우, 상기의 전극은, 증착에 의해 형성해도 되고, 구리 페이스트, 은 페이스트 등의 금속 페이스트를 이용하여 형성해도 된다.
또한, 도전성을 갖는 재료로서, 바인더 중에 카본 나노 튜브, 금속 입자, 금속 나노 파이버 등의 도전 재료가 분산된 것을 이용해도 된다.
(5) 공진 회로
제1 공진 회로(RC1)는, 외부로부터 가해진 에너지에 반응하여 진동이나 공명 등의 현상을 발생시키는 전기 회로이며, RLC 회로, LC 회로로 이루어진다. 또한, 제1 공진 회로(RC1)는 버랙터를 구비하고 있다.
(6) 검출부
제1 검출부(20)는, 제1 공진 회로(RC1)에 있어서의 주파수의 변화를 검출하는 기기이다. 즉, 제1 검출부(20)는, 제1 공진 회로(RC1)의 공진 주파수의 변화를 검출하는 것이다.
상기와 같이, 압력 검출 장치(1)가 구성되어 있으면, 제1 전극(12)은, 제1 공진 회로(RC1)에 접속되어 있으므로, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극(12)을 경유하여 제1 공진 회로(RC1)로 흘러들어간다. 그러면, 흘러들어간 전하에 의해, 버랙터에 바이어스 전압이 가해져 제1 공진 회로(RC1)의 주파수는 변화한다. 그 결과, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 제1 공진 회로(RC1)의 변화를 제1 검출부(20)에서 검출하면, 상기 전하를 용이하게 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
5. 제5 실시 형태
다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 설명한다. 기본적인 구조는 제4 실시 형태와 동일하므로, 차이점에 대해 설명한다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 8을 이용하여, 본 발명의 제5 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 8은 압력 검출 장치(1)의 개략도이다. 도 8의 A­A' 단면도는 「2. 제2 실시 형태」에서 나타낸 도 3과 동일하다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제1 공진 회로(RC1)와, 제1 멀티플렉서(M1)를 갖고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 구비하고 있다. 제1 전극(12)은 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 전극부(120)를 복수 구비하고 있다. 상기 제1 전극부(120)는, 압전층(11)의 Y축 방향으로 평행하게 배열되며, 각각 제1 공진 회로(RC1)와 접속되어 있다. 또한, 제1 전극(12)과 제1 공진 회로(RC1)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
제2 전극(13)은, 압전층(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되어 있다. 도시하지 않지만, 제2 전극(13)은 제2 주면의 일면에 배치되며, 어스(E)와 접속되어 있다.
(2) 멀티플렉서
제1 멀티플렉서(M1)는, 복수의 입력을 하나의 신호로서 출력하는 장치이다. 구체적으로는, 복수의 제1 전극부(120) 중에서 1개의 제1 전극부(120)를 선택하고, 선택된 제1 전극부(120)와 제1 검출부(20)와 접속하는 장치이다.
또한, 제1 전극부(120)의 전환은, 마이크로컴퓨터나 커스텀 IC 등의 기억부에 기억된 프로그램을, CPU 등에 실행시킴으로써 실현해도 된다.
상기와 같이, 압력 검출 장치(1)가 구성되면, 제1 전극부(120)는, 제1 공진 회로(RC1)에 접속되어 있으므로, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극부(120)를 경유하여 제1 공진 회로(RC1)로 흘러들어간다. 그러면, 흘러들어간 전하에 의해 버랙터에 바이어스 전압이 가해져, 제1 공진 회로(RC1)의 주파수는 변화한다. 그 결과, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 제1 공진 회로(RC1)의 변화를 제1 검출부(20)에서 검출하면, 상기 전하를 용이하게 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 전극부(120)는 Y축 방향으로 평행하게 복수 배치되어 있다. 또, 상기 제1 전극부(120)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제1 검출부(20)에서 검출된 전하가, 복수 존재하는 제1 전극부(120) 중, 어느 제1 전극부(120)를 경유하였는지를 제1 멀티플렉서(M1)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, Y축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있는 것으로 되어 있다.
6. 제6 실시 형태
다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 설명한다. 기본적인 구조는 제4~제5 실시 형태와 동일하므로, 차이점에 대해 설명한다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
도 9를 이용하여, 본 발명의 제6 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치의 전체 구조를 설명한다. 도 9는 압력 검출 장치의 개략도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제6 실시 형태에 관련된 압력 검출 장치(1)는, 압전 센서(10)와, 제1 검출부(20)와, 제2 검출부(25)와, 제1 공진 회로(RC1)와, 제2 공진 회로(RC2)와, 제1 멀티플렉서(M1)와, 제2 멀티플렉서(M2)를 갖고 있다.
압전 센서(10)는, 압전층(11)과, 제1 전극(12)과, 제2 전극(13)을 갖고 있다. 제1 전극(12)은, 압전층(11)의 제1 주면에 배치되며, 제1 전극부(120)를 복수 갖고 있다. 복수의 제1 전극부(120)는, 압전층(11)의 Y축 방향으로 평행하게 배열되며, 제1 공진 회로(RC1)에 각각 접속되어 있다. 또한, 제1 전극부(120)와 제1 공진 회로(RC1)는, 제1 멀티플렉서(M1)를 통해 제1 검출부(20)와 접속되어 있다.
제2 전극(13)은, 압전층(11)의 제1 주면과는 반대측인 제2 주면에 배치되며, 제2 전극부(130)를 복수 구비하고 있다. 복수의 제2 전극부(130)는, 압전층(11)의 X축 방향으로 평행하게 배열되며, 제2 공진 회로(RC2)에 각각 접속되어 있다. 또한, 제2 전극부(130)와 제2 공진 회로(RC2)는, 제2 멀티플렉서(M2)를 통해 제2 검출부(25)와 접속되어 있다.
(2) 멀티플렉서
제1 멀티플렉서(M1), 제2 멀티플렉서(M2)는, 복수의 입력을 하나의 신호로서 출력하는 장치이다. 제1 멀티플렉서(M1)는, 복수의 제1 전극부(120) 중에서 1개의 제1 전극부(120)를 선택하고, 선택된 제1 전극부(120)와 제1 검출부(20)와 접속하는 장치이다. 제2 멀티플렉서(M2)는, 복수의 제2 전극부(130) 중에서 1개의 제2 전극부(130)를 선택하고, 선택된 제2 전극부(130)와 제2 검출부(25)와 접속하는 장치이다.
(3) 검출부
제1 검출부(20)와 제2 검출부(25)는, 제1 공진 회로(RC1)와 제2 공진 회로(RC2)에 있어서의 주파수의 변화를 각각 검출하는 기기이다. 즉, 제1 검출부(20)와 제2 검출부(25)는, 전하가 제1 공진 회로(RC1)나 제2 공진 회로(RC2)로 흘러들어갔을 때, 제1 공진 회로(RC1)나 제2 공진 회로(RC2)의 공진 주파수의 변화를 검출하는 것이다.
(4) 공진 회로
제1 공진 회로(RC1)와 제2 공진 회로(RC2)는, 외부로부터 가해진 에너지에 대응하여 진동이나 공명 등의 현상을 발생시키는 전기 회로이며, RLC 회로, LC 회로로 이루어진다. 또한, 제1 공진 회로(RC1)와 제2 공진 회로(RC2)는, 버랙터를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 압력 검출 장치(1)가 구성되어 있으면, 제1 전극부(120)는 제1 공진 회로(RC1)와 접속되고, 제2 전극부(130)는 제2 공진 회로(RC2)와 접속된다. 그 때문에, 압전층(11)에서 발생한 전하는, 제1 전극부(120)나 제2 전극부(130)를 경유하여, 제1 공진 회로(RC1), 제2 공진 회로(RC2)로 흘러들어간다. 그러면, 흘러들어간 전하에 의해, 버랙터에 바이어스 전압이 가해져 제1 공진 회로(RC1)나 제2 공진 회로(RC2)의 주파수는 변화한다.
그 결과, 압전층(11)이 가압되었을 때 발생하는 전하가 미약해도, 상기 전하를 용이하게 검출할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제1 전극(12)은, Y축 방향으로 평행하게 배치된 제1 전극부(120)를 복수 가지며, 제1 전극부(120)는 제1 멀티플렉서(M1)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제1 검출부(20)에서 검출된 전하가 복수 존재하는 제1 전극부(120) 중, 어느 제1 전극부(120)를 경유하였는지를 제1 멀티플렉서(M1)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, Y축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있다.
또, 제2 전극(13)은, Y축 방향과는 수직인 X축 방향으로 평행하게 배치된 제2 전극부(130)를 복수 가지며, 제2 전극부(130)는 제2 멀티플렉서(M2)와 접속되어 있다.
그 때문에, 제2 검출부(25)에서 검출된 전하가 복수 존재하는 제2 전극부(120) 중, 어느 제2 전극부(120)를 경유하였는지를 제2 멀티플렉서(M2)에서 검출할 수 있다. 그 결과, 압전 센서(10)에 가해진 하중에 대해, X축 방향의 하중 위치를 특정할 수 있다.
따라서, 상기 제1 멀티플렉서(M1), 제2 멀티플렉서(M2)에서 얻어진 검출 결과를 조합함으로써, 압전 센서(10)에 가해진 하중 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 하중이 가해진 개소가 복수에 달한 경우도 동일하다. 즉, 상기 압력 검출 장치(1)에 의하면, 멀티 포스가 가능해지고 있다.
7. 제7 실시 형태
상기 제1~제6 실시 형태에서는, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)의 사이에 압전층(11)이 끼워진 구성에 대해 설명해 왔지만, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)의 사이에 기준 전극(114)이 설치되어 있어도 된다.
도 10은 제7 실시 형태에 관련된 압전 센서의 단면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제7 실시 형태에 관련된 압전 센서(10)는, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)의 사이에 기준 전극(114)이 설치되어 있다. 제1 전극(12)과 기준 전극(114)의 사이에는 제1 압전층(110)이 설치되어 있다. 제2 전극(13)과 기준 전극(114)의 사이에는 제2 압전층(111)이 설치되어 있다. 제1 압전층(110)과 제2 압전층(111)의 재질은, 압전층(11)과 동일하다. 기준 전극(114)의 재질도, 제1 전극(12)이나 제2 전극(13)과 동일하다.
이와 같이, 제1 전극(12)과 제2 전극(13)의 사이에 기준 전극(114)이 설치되면, 제1 압전층(110)이나 제2 압전층(111)에서 발생한 전하를 제1 전극(12)과 제2 전극(13)에서 독립적으로 검출할 수 있다. 그 결과, 검출 회로의 설계가 간이해진다.
8. 그 외의 실시 형태
상기에서는, 부여된 하중의 위치와 양을 압전 센서(10)로 검출하는 예를 나타내었다. 그러나, 압전 센서(10) 상에 터치 패널(50)을 적층함으로써, 부여된 하중의 위치와 양을 검출해도 된다.
압전 센서(10) 상에 터치 패널(50)을 적층함으로써, 부여된 하중이 압전 센서(10)로 검출할 수 없을 정도로 작은 경우(페더 터치의 경우)여도, 터치 패널(50)을 이용하여 부여된 하중의 위치를 검출할 수 있다.
1 : 압력 검출 장치
10 : 압전 센서
11 : 압전층
12 : 제1 전극
13 : 제2 전극
20 : 제1 검출부
C1 : 제1 커패시터
RC1 : 제1 공진 회로

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
    상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
    상기 제1 전극에 접속되는 제1 커패시터와,
    상기 제1 전극과 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
    상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부와,
    상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
    상기 제2 전극에 접속되는 제2 커패시터와,
    상기 제2 전극과 상기 제2 커패시터에 접속되는 제2 멀티플렉서와,
    상기 제2 멀티플렉서에 접속되는 제2 검출부를 구비하고,
    상기 제1 전극은, 복수의 제1 전극부를 가지며,
    상기 제1 커패시터로서 복수의 제1 커패시터가 설치되어 있음과 함께, 상기 복수의 제1 전극부가, 각각 대응하는 상기 제1 커패시터에 접속되며,
    상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하고,
    상기 제1 검출부는, 상기 제1 멀티플렉서와 접속되는 제1 앰프부와, 상기 제1 앰프부와 접속되는 제1 전압 검출기를 구비하고,
    상기 제2 전극은, 복수의 제2 전극부를 가지며,
    상기 제2 커패시터로서 복수의 제2 커패시터가 설치되어 있음과 함께, 상기 복수의 제2 전극부가, 각각 대응하는 상기 제2 커패시터에 접속되며,
    상기 제2 멀티플렉서는, 상기 제2 검출부에 대해 복수의 상기 제2 전극부를 전환하여 접속하고,
    또한 상기 제1 검출부는, 상기 제1 앰프부와 상기 제1 전압 검출기의 사이에 접속되고, 하기 식 (1)로 나타내어지는 주파수 f1을 갖는 제1 밴드패스 필터를 구비하는, 압력 검출 장치.
    식 (1) : f1=1/(T1×2)
    T1=제1 검출부를 하나의 제1 전극부에 접속한 후 다른 제1 전극부에 접속할 때까지 요하는 시간
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 전극부는, 한 방향과 평행한 방향으로 배치되고,
    상기 제2 전극부는, 한 방향과 교차하는 방향으로 배치되는, 압력 검출 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 입력 수단에 의해 가압되면 전하를 발생하는 압전층과,
    상기 압전층의 제1 주면에 배치되는 제1 전극과,
    상기 제1 전극에 접속되는 제1 커패시터와,
    상기 제1 전극과 상기 제1 커패시터에 접속되는 제1 멀티플렉서와,
    상기 제1 멀티플렉서에 접속되는 제1 검출부와,
    상기 압전층의 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면에 배치되는 제2 전극과,
    상기 제2 전극에 접속되는 제2 커패시터와,
    상기 제2 전극과 상기 제2 커패시터에 접속되는 제2 멀티플렉서와,
    상기 제2 멀티플렉서에 접속되는 제2 검출부를 구비하고,
    상기 제1 전극은, 복수의 제1 전극부를 가지며,
    상기 제1 커패시터로서 복수의 제1 커패시터가 설치되어 있음과 함께, 상기 복수의 제1 전극부가, 각각 대응하는 상기 제1 커패시터에 접속되며,
    상기 제1 멀티플렉서는, 상기 제1 검출부에 대해 복수의 상기 제1 전극부를 전환하여 접속하고,
    상기 제2 전극은, 복수의 제2 전극부를 가지며,
    상기 제2 커패시터로서 복수의 제2 커패시터가 설치되어 있음과 함께, 상기 복수의 제2 전극부가, 각각 대응하는 상기 제2 커패시터에 접속되며,
    상기 제2 멀티플렉서는, 상기 제2 검출부에 대해 복수의 상기 제2 전극부를 전환하여 접속하고,
    상기 제2 검출부는, 상기 제2 멀티플렉서와 접속되는 제2 앰프부와, 상기 제2 앰프부와 접속되는 제2 전압 검출기를 구비하고,
    또한 상기 제2 검출부는, 상기 제2 앰프부와 상기 제2 전압 검출기의 사이에 접속되고, 하기 식 (2)로 나타내어지는 주파수 f2를 갖는 제2 밴드패스 필터를 구비하는, 압력 검출 장치.
    식 (2) : f2=1/(T2×2)
    T2=제2 검출부를 하나의 제2 전극부에 접속한 후 다른 제2 전극부에 접속할 때까지 요하는 시간
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 전극부는, 한 방향과 평행한 방향으로 배치되고,
    상기 제2 전극부는, 한 방향과 교차하는 방향으로 배치되는, 압력 검출 장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 3, 청구항 4, 청구항 7 및 청구항 12 중 어느 한 항의 압력 검출 장치와 터치 패널을 구비한, 입력 장치.
KR1020157034634A 2013-06-05 2014-05-22 압력 검출 장치 및 입력 장치 KR101636223B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013119345A JP2014238268A (ja) 2013-06-05 2013-06-05 圧力検出装置および入力装置
JPJP-P-2013-119344 2013-06-05
JP2013119344A JP5686444B2 (ja) 2013-06-05 2013-06-05 圧力検出装置および入力装置
JPJP-P-2013-119345 2013-06-05
PCT/JP2014/063563 WO2014196367A1 (ja) 2013-06-05 2014-05-22 圧力検出装置および入力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160006194A KR20160006194A (ko) 2016-01-18
KR101636223B1 true KR101636223B1 (ko) 2016-07-04

Family

ID=52008019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157034634A KR101636223B1 (ko) 2013-06-05 2014-05-22 압력 검출 장치 및 입력 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160117035A1 (ko)
KR (1) KR101636223B1 (ko)
CN (1) CN105283743B (ko)
WO (1) WO2014196367A1 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013165601A1 (en) 2012-05-03 2013-11-07 Yknots Industries Llc Moment compensated bending beam sensor for load measurement on platform supported by bending beams
WO2014098946A1 (en) 2012-12-17 2014-06-26 Changello Enterprise Llc Force detection in touch devices using piezoelectric sensors
US9952703B2 (en) 2013-03-15 2018-04-24 Apple Inc. Force sensing of inputs through strain analysis
CN105684177B (zh) * 2013-10-28 2019-05-21 苹果公司 基于压电的力感测
CN103558946A (zh) * 2013-11-15 2014-02-05 京东方科技集团股份有限公司 触控结构、液晶面板以及显示装置
AU2015100011B4 (en) 2014-01-13 2015-07-16 Apple Inc. Temperature compensating transparent force sensor
GB2533667B (en) 2014-12-23 2017-07-19 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure-sensitive touch panel
CN107209590B (zh) 2014-12-23 2021-10-15 剑桥触控科技有限公司 压敏触摸面板
US9612170B2 (en) 2015-07-21 2017-04-04 Apple Inc. Transparent strain sensors in an electronic device
US10055048B2 (en) 2015-07-31 2018-08-21 Apple Inc. Noise adaptive force touch
US9874965B2 (en) 2015-09-11 2018-01-23 Apple Inc. Transparent strain sensors in an electronic device
JP6384620B2 (ja) * 2015-09-15 2018-09-05 株式会社村田製作所 接触検出装置
US10282046B2 (en) 2015-12-23 2019-05-07 Cambridge Touch Technologies Ltd. Pressure-sensitive touch panel
GB2544353B (en) 2015-12-23 2018-02-21 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure-sensitive touch panel
US10006820B2 (en) 2016-03-08 2018-06-26 Apple Inc. Magnetic interference avoidance in resistive sensors
CN105808029B (zh) 2016-03-17 2019-01-15 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板、触摸屏及显示装置
US10209830B2 (en) 2016-03-31 2019-02-19 Apple Inc. Electronic device having direction-dependent strain elements
US10133418B2 (en) 2016-09-07 2018-11-20 Apple Inc. Force sensing in an electronic device using a single layer of strain-sensitive structures
KR102006095B1 (ko) 2016-09-17 2019-07-31 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 압력 검출 장치 및 스마트 단말기
CN109690270B (zh) * 2016-09-27 2020-12-25 三井化学株式会社 压电基材的安装结构、传感器组件、移动体及保护体
JP2018173343A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
US10444091B2 (en) 2017-04-11 2019-10-15 Apple Inc. Row column architecture for strain sensing
JP6874513B2 (ja) * 2017-04-28 2021-05-19 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
US10309846B2 (en) 2017-07-24 2019-06-04 Apple Inc. Magnetic field cancellation for strain sensors
US11093088B2 (en) 2017-08-08 2021-08-17 Cambridge Touch Technologies Ltd. Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
GB2565305A (en) 2017-08-08 2019-02-13 Cambridge Touch Tech Ltd Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
EP3683660A4 (en) 2017-09-11 2020-09-02 Fujitsu Limited CONTROL UNIT, ELECTRONIC DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE CONTROL PROCESS
KR102486453B1 (ko) * 2017-12-08 2023-01-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10782818B2 (en) 2018-08-29 2020-09-22 Apple Inc. Load cell array for detection of force input to an electronic device enclosure
GB2580700B (en) 2019-01-25 2021-06-09 Cambridge Touch Tech Ltd Touch panel for combined capacitive touch and force sensing
TWI724709B (zh) * 2019-12-25 2021-04-11 財團法人工業技術研究院 壓電感測電路及壓電感測系統
JP2023550503A (ja) * 2020-11-23 2023-12-01 メカビジョン インコーポレーテッド 失効検出機構を備える接触センサ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121460A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Sumitomo Electric Ind Ltd ブッシュ内応力測定装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5269677A (en) * 1975-12-08 1977-06-09 Toray Industries Method of measuring power
JP3186946B2 (ja) * 1994-05-31 2001-07-11 シャープ株式会社 座標検出装置
JPH08181614A (ja) * 1994-12-22 1996-07-12 Meidensha Corp アナログ・ディジタル変換回路及びその補間データを求める方法
JP3489317B2 (ja) * 1996-02-07 2004-01-19 島田理化工業株式会社 面圧分布検出装置
JP2004125571A (ja) 2002-10-01 2004-04-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 透明圧電センサおよびそれを備えた入力装置
CN1280636C (zh) * 2003-09-10 2006-10-18 义隆电子股份有限公司 以电流模式检测电阻式压力传感元件的指示装置
EP1801964A1 (de) * 2005-12-20 2007-06-27 Mettler-Toledo AG Verfahren zur Korrektur eines analogen Verstärker-Ausgangssignals, Verstärkermodul und Messvorrichtung
US7986193B2 (en) * 2007-01-03 2011-07-26 Apple Inc. Noise reduction within an electronic device using automatic frequency modulation
US8124892B2 (en) * 2008-11-03 2012-02-28 Waltop International Corp. Electromagnetic manuscript input apparatus and method thereof
CN101807135B (zh) * 2009-02-16 2011-12-07 太瀚科技股份有限公司 无边缘区域的数字板及其坐标计算电路
CN201382838Y (zh) * 2009-04-02 2010-01-13 张硕 大面积压力分布信号采集系统
US8947373B2 (en) * 2009-10-20 2015-02-03 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for reducing coupled noise influence in touch screen controllers
JP5257481B2 (ja) * 2011-03-29 2013-08-07 Ｓｍｋ株式会社 静電容量式タッチパネル
GB2499242A (en) * 2012-02-10 2013-08-14 Alterix Ltd methods of operating excitation circuitry and/or measurement circuitry in a digitiser and a method of manufacturing a transducer for a digitiser
KR20140108363A (ko) * 2013-02-25 2014-09-11 삼성전자주식회사 연산 증폭기 및 연산 증폭기를 포함하는 터치 감지 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121460A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Sumitomo Electric Ind Ltd ブッシュ内応力測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105283743B (zh) 2017-03-15
WO2014196367A1 (ja) 2014-12-11
KR20160006194A (ko) 2016-01-18
US20160117035A1 (en) 2016-04-28
CN105283743A (zh) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101636223B1 (ko) 압력 검출 장치 및 입력 장치
US10817116B2 (en) Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
JP5871111B1 (ja) タッチパネルおよび電子機器
US10739926B2 (en) Pressure-sensitive touch panel
KR101623809B1 (ko) 압압 검출 기능이 있는 터치 패널
JP6106011B2 (ja) 圧力検出装置
JP6712597B2 (ja) 感圧式タッチパネル
JP6139185B2 (ja) 圧力検出装置
JP5780303B2 (ja) タッチパネル
JP5954500B2 (ja) タッチ式入力装置
CN105164621B (zh) 触摸式输入装置以及显示装置
CN105556442B (zh) 触摸传感器
KR20180090292A (ko) 압력-정전용량성 터치 패널
JP5686444B2 (ja) 圧力検出装置および入力装置
US11126316B2 (en) Capacitive touch sensor apparatus having electromechanical resonators
WO2014196360A1 (ja) 圧電センサおよび電子機器
US9886143B2 (en) Multi-function sensing apparatus
JP5804213B2 (ja) 変位検出センサおよび操作入力装置
JP2014238268A (ja) 圧力検出装置および入力装置
CN109791081B (zh) 压电传感器、触摸式输入装置
US10444893B2 (en) Touch input device and touch input detecting method
WO2018234749A1 (en) DEVICE FOR PROCESSING SIGNALS FROM A PRESSURE DETECTION TOUCH PANEL

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant