JP5486417B2 - Input interface device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、体重を利用して操作するゲームコントローラーなどに用いられる、入力インターフェイス装置に関する。 The present invention relates to an input interface device used for, for example, a game controller operated using weight.
特許文献1には、敷物センサが開示されている。同文献記載の敷物センサには、表側から裏側に向かって、カーペット、検出電極、絶縁シート、基準電極が配置されている。例えば侵入者がカーペット上を歩くと、人体の電荷により、カーペットに誘電分極が生じる。当該誘電分極により、検出電極の電荷量が大きくなる。このため、検出電極〜基準電極間の静電容量が大きくなる。当該静電容量値が所定のしきい値を超える場合、制御回路は、「侵入者あり」と判断する。
特許文献1の敷物センサによると、カーペット上の人の有無を検出することができる。しかしながら、特許文献1の敷物センサは、人の体重移動、体重分布などを検出することはできない。すなわち、特許文献1の敷物センサは、侵入者検出用、照明器具点灯用、ドア開閉用などとして用いられる。これらの用途に敷物センサを用いる場合は、人の有無さえ検出できればよい。すなわち、特許文献1の敷物センサは、体重分布、体重移動などを検出する必要がない。
According to the rug sensor of
特許文献2には、ゲームコントローラーが開示されている。同文献記載のゲームコントローラーには、表側から裏側に向かって、台、四つの荷重センサ(歪ゲージ式ロードセル)が配置されている。操作者が台の上で動くと、各荷重センサの荷重値が変化する。この荷重変化に基づいて、ゲーム機はゲーム処理を行う。
特許文献2のゲームコントローラーによると、台上の操作者の有無のみならず、体重移動を検出することができる。しかしながら、操作者の体重分布(足裏荷重分布)を検出するのは困難である。また、台は、プラスチック上層板−金属中層板−プラスチック下層板の三層構成である。このため、台は硬質である。したがって、操作時の反力により操作者に加わる衝撃が大きい。また、操作時に操作者が受ける違和感が大きい。
According to the game controller of
本発明の入力インターフェイス装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、荷重分布を検出可能で柔軟な入力インターフェイス装置を提供することを目的とする。 The input interface device of the present invention has been completed in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a flexible input interface device capable of detecting a load distribution.
(1)上記課題を解決するため、本発明の入力インターフェイス装置は、シート状であって、クッション体と、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する表側電極と、該誘電体の裏側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、該クッション体の裏側に配置され、該クッション体を介して複数の該検出部に荷重が入力されることにより、荷重分布を検出可能な静電容量型のセンサと、を備えることを特徴とする。 (1) In order to solve the above-mentioned problems, an input interface device according to the present invention is a sheet-like, and is a cushion, a dielectric made of an elastomer or a stretchable cloth, and a polymer disposed on the front side of the dielectric. And a backside electrode having a polymer and a conductive filler filled in the polymer, and viewed from the front side or the backside. A plurality of detectors arranged in a portion where the front electrode and the back electrode overlap, and arranged on the back side of the cushion body, and a load is input to the plurality of detectors via the cushion body And a capacitance type sensor capable of detecting a load distribution.
本発明の入力インターフェイス装置は、シート状であって、クッション体と、センサとを備えている。センサは、静電容量型であって、クッション体の裏側に配置されている。センサは、誘電体と、表側電極と、裏側電極と、複数の検出部とを備えている。 The input interface device of the present invention has a sheet shape and includes a cushion body and a sensor. The sensor is a capacitance type, and is disposed on the back side of the cushion body. The sensor includes a dielectric, a front side electrode, a back side electrode, and a plurality of detection units.
誘電体は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製である。また、センサの表側には、柔軟なクッション体が配置されている。このため、上記特許文献2の台と比較して、本発明の入力インターフェイス装置は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感(例えば、ごわごわ感など)を小さくすることができる。また、誘電体、表側電極、裏側電極は、一体的に屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体の屈曲、伸縮を、表側電極あるいは裏側電極が、規制するおそれが小さい。
The dielectric is made of an elastomer or a stretchable cloth. A flexible cushion body is disposed on the front side of the sensor. For this reason, the input interface device of the present invention is more flexible than the base of the above-mentioned
また、本発明の入力インターフェイス装置によると、検出部の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。 Further, according to the input interface device of the present invention, the load can be detected from the capacitance of the detection unit. Further, the load distribution can be detected from the capacitance distribution of the plurality of detection units.
(1−1)好ましくは、上記(1)の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、帯状であり、複数の前記検出部は、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが交差する部分に配置される構成とする方がよい。 (1-1) Preferably, in the configuration of (1), the front electrode and the back electrode are each in a band shape, and the plurality of detection units are viewed from the front side or the back side. It is better to have a configuration in which the electrodes are arranged at the intersections.
本構成によると、表側電極、裏側電極は、共に帯状である。また、検出部は、表側電極と裏側電極との交差部分を利用して配置されている。このため、電極の配置数が少なくなる。また、検出部から静電容量を検出するための配線の配置数が少なくなる。 According to this configuration, the front side electrode and the back side electrode are both strips. Moreover, the detection part is arrange | positioned using the cross | intersection part of a front side electrode and a back side electrode. For this reason, the number of electrodes is reduced. Further, the number of wirings for detecting the capacitance from the detection unit is reduced.
(1−2)好ましくは、上記(1−1)の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、複数列並んで配列され、表側または裏側から見て複数の該表側電極と複数の該裏側電極とは、直交する構成とする方がよい。 (1-2) Preferably, in the configuration of (1-1), the front side electrode and the back side electrode are each arranged in a plurality of rows, and when viewed from the front side or the back side, The back side electrode is preferably orthogonal to the back side electrode.
本構成によると、複数の検出部を、センサの全面に分散させやすい。このため、センサ全面に占める、荷重分布検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。また、センサ全面において、検出部の配置がばらつくのを抑制することができる。 According to this structure, it is easy to disperse a plurality of detection units over the entire surface of the sensor. For this reason, it is possible to increase the area of the portion of the entire sensor surface where the load distribution can be detected. In addition, it is possible to suppress variations in the arrangement of the detection units on the entire sensor surface.
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記クッション体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数のクッション層を有する構成とする方がよい。表裏方向のばね定数が小さいほど、表裏方向において、クッション層が軟らかくなる。反対に、表裏方向のばね定数が大きいほど、表裏方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。 (2) Preferably, in the configuration of the above (1), the cushion body preferably has a plurality of cushion layers having different spring constants in the front and back directions. The smaller the spring constant in the front and back direction, the softer the cushion layer in the front and back direction. Conversely, the larger the spring constant in the front and back direction, the harder the cushion layer in the front and back direction. According to this configuration, by combining a plurality of cushion layers having different spring constants in the front and back directions, the flexibility of the cushion body and thus the input interface device can be adjusted. That is, it is possible to adjust the impact applied to the operator during input. In addition, it is possible to adjust the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
図1に、本構成の荷重とクッション層の圧縮量との関係を模式図で示す。なお、図1は、本構成の作用を説明するためのものである。図1のクッション層a、bの線の形状、傾き、線の数(クッション層の数)などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。 In FIG. 1, the relationship between the load of this structure and the compression amount of a cushion layer is shown with a schematic diagram. In addition, FIG. 1 is for demonstrating the effect | action of this structure. The shape, inclination, number of lines (number of cushion layers), etc. of the cushion layers a and b in FIG. 1 do not limit the input interface device of the present invention.
図1に示すように、クッション体は、クッション層aとクッション層bとを備えている。クッション層aの表裏方向のばね定数は、クッション層bの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、クッション層aの方が、クッション層bよりも、大きく圧縮される。図1に太線で示すように、傾き(圧縮量変化量/荷重変化量)が大きい区間が、操作者に加わる衝撃を効果的に吸収できる区間である。 As shown in FIG. 1, the cushion body includes a cushion layer a and a cushion layer b. The spring constant in the front and back direction of the cushion layer a is smaller than the spring constant in the front and back direction of the cushion layer b. For this reason, when the same load is input, the cushion layer a is compressed more largely than the cushion layer b. As shown by a thick line in FIG. 1, a section with a large slope (amount of change in compression / amount of change in load) is a section that can effectively absorb the impact applied to the operator.
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、クッション層a、b共に、傾きが大きい。このため、クッション層a、b共に、衝撃を効果的に吸収することができる。ただし、クッション層aの方が、クッション層bよりも、傾きが大きい。つまり、クッション層aの方がクッション層bよりも圧縮されやすい。このため、衝撃の吸収には、主にクッション層aが機能することになる。 In the low load region α with a small load, both the cushion layers a and b have a large inclination. For this reason, both the cushion layers a and b can effectively absorb the impact. However, the inclination of the cushion layer a is larger than that of the cushion layer b. That is, the cushion layer a is more easily compressed than the cushion layer b. For this reason, the cushion layer a mainly functions to absorb the impact.
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、クッション層aが潰れきってしまい、荷重が変化しても圧縮量があまり変化しなくなる。つまり、傾きが小さくなる。これに対して、クッション層bは、高荷重領域βにおいても、傾きが大きいままである。このため、高荷重領域βにおいては、衝撃の吸収には、主にクッション層bが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なるクッション層が三層以上積層されている場合も同様である。 On the other hand, in the high load region β where the load is large, the cushion layer a is completely crushed, and the amount of compression does not change much even if the load changes. That is, the inclination becomes small. On the other hand, the cushion layer b remains large in inclination even in the high load region β. For this reason, in the high load region β, the cushion layer b mainly functions to absorb the impact. The same applies when three or more cushion layers having different spring constants in the front and back directions are laminated.
このように、本構成によると、クッション層aだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、衝撃を吸収することができる。よって、本構成によると、操作者(男性、女性、大人、子供など)の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、クッション層bだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおいて、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。 Thus, according to this configuration, it is possible to absorb the impact not only in the low load region α but also in the high load region β as compared with the case where only the cushion layer a is disposed alone. Therefore, according to this configuration, it is possible to reduce the impact applied to the operator regardless of the weight, pedaling force, etc. of the operator (male, female, adult, child, etc.). In addition, it is possible to reduce a sense of incongruity experienced by the operator at the time of input regardless of the operator's weight, pedal effort, and the like. Moreover, compared with the case where only the cushion layer b is arrange | positioned alone, the impact added to an operator can be made small in the low load area | region (alpha). In addition, it is possible to reduce the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
(2−1)好ましくは、上記(2)の構成において、複数の前記クッション層は、各々、JIS K 6767における25%圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。JIS K 6767における25%圧縮荷重(以下、適宜、「25%圧縮荷重」と略称する。)が小さいほど、表裏方向および面方向(表裏方向に対して直交する方向)において、クッション層が軟らかくなる。反対に、25%圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、25%圧縮荷重の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。 (2-1) Preferably, in the configuration of the above (2), the plurality of cushion layers are each preferably configured to have a different 25% compression load in JIS K6767. The smaller the 25% compression load in JIS K 6767 (hereinafter abbreviated as “25% compression load” as appropriate), the softer the cushion layer in the front and back direction and the surface direction (the direction perpendicular to the front and back direction). . On the other hand, the larger the 25% compression load, the harder the cushion layer in the front and back direction and the surface direction. According to this configuration, the flexibility of the cushion body, and thus the input interface device, can be adjusted by combining a plurality of cushion layers having different 25% compression loads. That is, it is possible to adjust the impact applied to the operator during input. In addition, it is possible to adjust the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
(2−2)好ましくは、上記(2−1)の構成において、前記クッション層のJIS K 6767における25%圧縮荷重は、2kPa以上70kPa以下である構成とする方がよい。 (2-2) Preferably, in the configuration of (2-1) above, the 25% compressive load of the cushion layer in JIS K 6767 is preferably 2 kPa or more and 70 kPa or less.
25%圧縮荷重を2kPa以上としたのは、2kPa未満の場合、過度に軟らかく瞬時に圧縮されるため、入力時に操作者に加わる衝撃が大きくなるからである。また、操作者が受ける違和感が大きくなるからである。 The reason why the 25% compression load is set to 2 kPa or more is that when it is less than 2 kPa, the compression is excessively soft and instantaneously compressed, so that the impact applied to the operator during input increases. In addition, the operator feels uncomfortable.
これに対して、25%圧縮荷重が70kPa超過の場合は、クッション層が過度に硬くなり、操作者に加わる衝撃が大きくなる。また、操作者が受ける違和感が大きくなる。 On the other hand, when the 25% compression load exceeds 70 kPa, the cushion layer becomes excessively hard and the impact applied to the operator increases. In addition, the uncomfortable feeling experienced by the operator increases.
また、クッション層に荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。25%圧縮荷重が70kPa超過の場合、面方向のばね定数が過度に大きくなってしまう。このため、荷重が面方向に分散しやすくなる。このような理由から、25%圧縮荷重を70kPa以下とした。 Further, when a load is input to the cushion layer, the load is gradually dispersed in the surface direction as the load is transmitted from the front side to the back side. When the 25% compression load exceeds 70 kPa, the spring constant in the surface direction becomes excessively large. For this reason, the load is easily dispersed in the surface direction. For this reason, the 25% compression load is set to 70 kPa or less.
(3)好ましくは、上記(2)の構成において、複数の前記クッション層は、JIS K 6767における25%圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。 (3) Preferably, in the configuration of the above (2), the plurality of cushion layers are laminated so that the order in which the 25% compressive load in JIS K 6767 is small corresponds to the direction from the front side to the back side. It is better to have a configuration.
つまり、本構成は、表側から裏側に向かって、軟らかい順に複数のクッション層を積層するものである。本構成によると、複数のクッション層のうち、最も軟らかいクッション層が、操作者に最も近い位置に配置される。このため、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。 That is, in this configuration, a plurality of cushion layers are stacked in the order of softness from the front side to the back side. According to this configuration, the softest cushion layer among the plurality of cushion layers is disposed at a position closest to the operator. For this reason, the impact applied to the operator during input can be reduced. In addition, it is possible to reduce the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
(4)好ましくは、上記(1)ないし(3)のいずれかの構成において、前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される構成とする方がよい。なお、ゲルエラストマーとは、ゲル状のエラストマーをいう。ゲルエラストマーには、製造過程で発泡させたものも含まれる。本構成によると、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。 (4) Preferably, in any one of the configurations (1) to (3), the cushion body includes at least one of a foam, a three-dimensional knitted fabric of a fiber, and a gel elastomer. Better to do. The gel elastomer refers to a gel elastomer. Gel elastomers include those foamed during the manufacturing process. According to this configuration, it is possible to reduce the impact applied to the operator during input. In addition, it is possible to reduce the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
(5)好ましくは、上記(1)ないし(4)のいずれかの構成において、前記誘電体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数の誘電層を有する構成とする方がよい。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。 (5) Preferably, in any one of the constitutions (1) to (4), the dielectric has a plurality of dielectric layers each having different spring constants in the front and back directions. According to this configuration, the flexibility of the dielectric, and thus the input interface device, can be adjusted by combining a plurality of dielectric layers having different spring constants in the front and back directions. That is, it is possible to adjust the impact applied to the operator during input. In addition, it is possible to adjust the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
以下、図1を援用して、本構成の作用を説明する。図1のクッション層a、bを誘電層a、bと置き換える。図1の縦軸の圧縮量を静電容量と置き換える。図1の誘電層a、bの線の形状、傾き、線の数(誘電層の数)などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。 Hereinafter, the operation of this configuration will be described with reference to FIG. The cushion layers a and b in FIG. 1 are replaced with dielectric layers a and b. The amount of compression on the vertical axis in FIG. 1 is replaced with capacitance. The shape, inclination, number of lines (number of dielectric layers) of the dielectric layers a and b in FIG. 1 do not limit the input interface device of the present invention.
図1に示すように、誘電体は、誘電層aと誘電層bとを備えている。誘電層aの表裏方向のばね定数は、誘電層bの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、誘電層aの方が、誘電層bよりも、大きく圧縮される。したがって、誘電層aの方が、誘電層bよりも、静電容量の変化量が大きくなる。図1に太線で示すように、荷重に対して静電容量が略線形に推移する区間が、荷重を検出するために誘電層a、bを有効に利用できる区間である。 As shown in FIG. 1, the dielectric includes a dielectric layer a and a dielectric layer b. The spring constant in the front-back direction of the dielectric layer a is smaller than the spring constant in the front-back direction of the dielectric layer b. For this reason, when the same load is input, the dielectric layer a is compressed more largely than the dielectric layer b. Accordingly, the amount of change in capacitance is greater in the dielectric layer a than in the dielectric layer b. As shown by a thick line in FIG. 1, a section in which the capacitance changes substantially linearly with respect to the load is a section in which the dielectric layers a and b can be effectively used to detect the load.
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、誘電層a、b共に、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、誘電層a、b共に、荷重の検出に利用することができる。ただし、誘電層aの方が誘電層bよりも傾き(静電容量変化量/荷重変化量)が大きい。つまり、誘電層aの方が誘電層bよりも感度が高い。このため、荷重の検出には、主に誘電層aが機能することになる。 In the low load region α where the load is small, both the dielectric layers a and b have a substantially linear capacitance with respect to the load. Therefore, both the dielectric layers a and b can be used for load detection. However, the slope of the dielectric layer a (capacitance change amount / load change amount) is larger than that of the dielectric layer b. That is, the sensitivity of the dielectric layer a is higher than that of the dielectric layer b. For this reason, the dielectric layer a mainly functions for detecting the load.
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、誘電層aが潰れきってしまい、荷重が変化しても静電容量があまり変化しなくなる。これに対して、誘電層bは、高荷重領域βにおいても、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、高荷重領域βにおいては、荷重の検出には、主に誘電層bが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なる誘電層が三層以上積層されている場合も同様である。 On the other hand, in the high load region β where the load is large, the dielectric layer a is completely crushed, and the capacitance does not change much even if the load changes. In contrast, the dielectric layer b has a substantially linear capacitance with respect to the load even in the high load region β. For this reason, in the high load region β, the dielectric layer b mainly functions for detecting the load. The same applies when three or more dielectric layers having different spring constants in the front and back directions are laminated.
このように、本構成によると、誘電層aだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、荷重を検出することができる。よって、本構成によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、誘電層bだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおける感度を高くすることができる。 Thus, according to the present configuration, it is possible to detect the load not only in the low load region α but also in the high load region β as compared with the case where only the dielectric layer a is disposed alone. Therefore, according to this configuration, the load measurement range is widened. In addition, the sensitivity in the low load region α can be increased as compared with the case where only the dielectric layer b is disposed alone.
(5−1)好ましくは、上記(5)の構成において、複数の前記誘電層は、各々、JIS K 6767における25%圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。25%圧縮荷重が小さいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が軟らかくなる。反対に、25%圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が硬くなる。本構成によると、25%圧縮荷重の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。 (5-1) Preferably, in the configuration of the above (5), the plurality of dielectric layers are each preferably configured to have a different 25% compressive load in JIS K 6767. The smaller the 25% compressive load, the softer the dielectric layer in the front and back direction and the surface direction. On the other hand, the larger the 25% compressive load, the harder the dielectric layer in the front and back direction and the surface direction. According to this configuration, by combining a plurality of dielectric layers having different 25% compressive loads, the flexibility of the dielectric, and thus the input interface device, can be adjusted. That is, it is possible to adjust the impact applied to the operator during input. In addition, it is possible to adjust the uncomfortable feeling experienced by the operator during input.
(5−2)好ましくは、上記(5−1)の構成において、複数の前記誘電層は、前記25%圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。 (5-2) Preferably, in the configuration of (5-1) above, the plurality of dielectric layers are stacked so that the order in which the 25% compressive load is small corresponds to the direction from the front side to the back side. It is better to have a configuration.
誘電体(複数の誘電層を含む)に着目しても、誘電層単層に着目しても、荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。 Regardless of whether it is a dielectric (including a plurality of dielectric layers) or a single dielectric layer, when a load is input, the load gradually increases as the load is transmitted from the front side to the back side. Will spread in the direction.
このため、例えば、単一の検出部に荷重が入力された場合であっても、当該検出部の静電容量のみならず、当該検出部に隣接する他の検出部の静電容量も変化してしまう場合がある。この場合、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散する分、静電容量の変化量が小さくなる。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなってしまう。このように、複数の誘電層が積層される場合、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下するおそれがある。 For this reason, for example, even when a load is input to a single detection unit, not only the capacitance of the detection unit but also the capacitances of other detection units adjacent to the detection unit change. May end up. In this case, when attention is paid to the detection unit to which the load is input, the amount of change in the capacitance is reduced by the amount that the load is distributed to the other detection units. For this reason, the apparent detection load becomes smaller than the actual load. Further, when attention is paid to the area where the load is input, the apparent detection area becomes larger than the actual load input area. As described above, when a plurality of dielectric layers are stacked, the sensitivity may decrease from the viewpoint of detection load and detection area.
そこで、本発明者は、誘電層の25%圧縮荷重に着目した。すなわち、誘電層の25%圧縮荷重が小さいほど、荷重は面方向に分散しにくくなる。反対に、誘電層の25%圧縮荷重が大きいほど、荷重は面方向に分散しやすくなる。この特性に着目して、発明者は、25%圧縮荷重が小さい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた。すなわち、最も25%圧縮荷重が小さい誘電層を最表側に、最も25%圧縮荷重が大きい誘電層を最裏側に、それぞれ配置した。 Therefore, the present inventor has focused on the 25% compressive load of the dielectric layer. That is, the smaller the 25% compressive load of the dielectric layer, the less likely the load is dispersed in the surface direction. On the contrary, the larger the 25% compressive load of the dielectric layer, the easier it is for the load to disperse in the surface direction. Focusing on this characteristic, the inventor laminated the dielectric layers in the direction from the front side to the back side in the order of increasing 25% compression load. That is, the dielectric layer having the smallest 25% compressive load was disposed on the outermost side, and the dielectric layer having the largest 25% compressive load was disposed on the outermost side.
本構成によると、25%圧縮荷重が大きい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた場合と比較して、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散しにくい。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなりにくい。このように、本構成によると、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下しにくい。 According to this configuration, when attention is paid to the detection unit to which the load is input in comparison with the case where the dielectric layer is laminated in the direction from the front side to the back side in the descending order of the 25% compressive load, the load is applied to the other detection units. Is difficult to disperse. For this reason, the apparent detection load is less likely to be smaller than the actual load. When attention is paid to the area where the load is input, the apparent detection area is less likely to be larger than the actual load input area. As described above, according to the present configuration, the sensitivity is hardly lowered from both the viewpoint of the detection load and the detection area.
(5−3)好ましくは、上記(5−1)の構成において、前記誘電層のJIS K 6767における25%圧縮荷重は、1.5kPa以上45kPa以下である構成とする方がよい。 (5-3) Preferably, in the configuration of (5-1) above, the 25% compressive load in JIS K 6767 of the dielectric layer is preferably 1.5 kPa or more and 45 kPa or less.
25%圧縮荷重を1.5kPa以上としたのは、1.5kPa未満の場合、体重の重い操作者に対して誘電層が潰れきってしまい、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。 The reason why the 25% compressive load is set to 1.5 kPa or more is that when it is less than 1.5 kPa, the dielectric layer is completely crushed for a heavy operator, and the change in capacitance is small and the sensitivity is low. Because it ends up.
25%圧縮荷重を45kPa以下としたのは、45kPa超過の場合、体重の軽い操作者に対して誘電層が潰れにくく、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。 The reason why the 25% compression load is set to 45 kPa or less is that when it exceeds 45 kPa, the dielectric layer is not easily crushed by a light operator, and the change in capacitance is small and the sensitivity is low.
(6)好ましくは、上記(1)ないし(5)のいずれかの構成において、前記センサは、裏面に前記表側電極が印刷される表側絶縁フィルムと、表面に前記裏側電極が印刷される裏側絶縁フィルムと、を備え、前記誘電体は、該表側絶縁フィルムと該裏側絶縁フィルムとの間に介装される構成とする方がよい。本構成によると、柔軟で表裏方向厚さの薄いセンサを、簡単に作製することができる。また、表側電極、裏側電極の、形状、配置数、位置などに対する自由度が高くなる。 (6) Preferably, in the configuration according to any one of (1) to (5), the sensor includes a front-side insulating film on which a front-side electrode is printed on a back surface and a back-side insulation on which a back-side electrode is printed on a front surface. The dielectric is preferably interposed between the front-side insulating film and the back-side insulating film. According to this configuration, a flexible sensor with a thin thickness in the front and back direction can be easily manufactured. Moreover, the freedom degree with respect to a shape, the number of arrangement | positioning, a position, etc. of a front side electrode and a back side electrode becomes high.
(6−1)好ましくは、上記(6)の構成において、前記表側絶縁フィルムおよび前記裏側絶縁フィルムの表裏方向厚さは、各々、100μm以下である構成とする方がよい。表側絶縁フィルムおよび裏側絶縁フィルムの表裏方向厚さを、各々、100μm以下としたのは、100μm超過の場合、表側絶縁フィルムおよび裏側絶縁フィルムが、各々、変形しにくくなるからである。すなわち、センサ延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を阻害するおそれがあるからである。同様の理由から、前記表側絶縁フィルムおよび前記裏側絶縁フィルムの厚さは、各々、50μm以下である方が好ましい。 (6-1) Preferably, in the configuration of (6) above, the front and back side thicknesses of the front side insulating film and the back side insulating film are each preferably 100 μm or less. The thicknesses in the front and back direction of the front side insulating film and the back side insulating film are set to 100 μm or less, respectively, because when the thickness exceeds 100 μm, the front side insulating film and the back side insulating film are difficult to deform. That is, there is a possibility that the flexibility of the input interface device may be hindered. For the same reason, the thicknesses of the front-side insulating film and the back-side insulating film are each preferably 50 μm or less.
本発明によると、荷重分布を検出可能で柔軟な入力インターフェイス装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flexible input interface device capable of detecting a load distribution.
以下、本発明の入力インターフェイス装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of the input interface device of the present invention will be described below.
<入力インターフェイス装置の構成>
まず、本実施形態の入力インターフェイス装置の構成について説明する。図2に、本実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図を示す。なお、表側絶縁フィルム31を透過して示す。図3に、同入力インターフェイス装置の上面図を示す。なお、クッション体2、表側絶縁フィルム31、誘電体30を透過して示す。また、検出部A11〜A88にハッチングを施す。図4に、図3のIV−IV方向断面図を示す。なお、上下方向厚さを強調して示す。図5に、図4の枠V内の拡大図を示す。検出部A11〜A88の符号「A○△」中、「○」は、表側電極1X〜8Xに対応している。「△」は、裏側電極1Y〜8Yに対応している。
<Configuration of input interface device>
First, the configuration of the input interface device of this embodiment will be described. FIG. 2 is an exploded perspective view of the input interface device of the present embodiment. In addition, it permeate | transmits and shows the front
図2〜図5に示すように、入力インターフェイス装置1は、クッション体2とセンサ3とを備えている。入力インターフェイス装置1は、全体として、上下方向厚さの薄い、シート状を呈している。入力インターフェイス装置1は、ゲーム機(図略)を操作するための、ゲームコントローラーである。操作者は、例えば、入力インターフェイス装置1に乗り降りしたり、入力インターフェイス装置1上で足裏90の位置を変えたり、入力インターフェイス装置1上で飛び跳ねたりすることにより、ゲーム機を操作する。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
クッション体2は、表側クッション層20と裏側クッション層21とを備えている。表側クッション層20、裏側クッション層21は、本発明のクッション層に含まれる。表側クッション層20は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側クッション層20の上下方向(表裏方向)厚さは、5mmである。表側クッション層20の25%圧縮荷重は、3kPaである。操作者の体重や踏力(つまり荷重)は、表側クッション層20の上側から、入力インターフェイス装置1に加えられる。裏側クッション層21は、表側クッション層20の下側に積層されている。裏側クッション層21は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側クッション層21の上下方向厚さは、5mmである。裏側クッション層21の25%圧縮荷重は、30kPaである。裏側クッション層21の方が、表側クッション層20よりも、25%圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側クッション層21の方が、表側クッション層20よりも、表裏方向および面方向(水平方向)のばね定数が大きい。
The
センサ3は、クッション体2の下側に積層されている。センサ3は、誘電体30と、表側電極1X〜8Xと、裏側電極1Y〜8Yと、表側配線1x〜8xと、裏側配線1y〜8yと、検出部A11〜A88と、表側絶縁フィルム31と、裏側絶縁フィルム32と、表側配線用コネクタ33と、裏側配線用コネクタ34と、演算装置(図略)とを備えている。
The
表側絶縁フィルム31は、ポリエチレンテレフタレート製であって、シート状を呈している。表側絶縁フィルム31の上下方向厚さは、50μmである。表側絶縁フィルム31は、電極印刷部310と配線印刷部311とを備えている。電極印刷部310は、正方形状を呈している。電極印刷部310は、クッション体2の裏側クッション層21の下側に積層されている。配線印刷部311は、前後方向に長い長方形状を呈している。配線印刷部311は、電極印刷部310の左辺に、一体に連なっている。表側配線用コネクタ33は、配線印刷部311の後端に配置されている。
The front-
表側電極1X〜8Xは、表側絶縁フィルム31の電極印刷部310の下面(裏面)に、合計8本配置されている。表側電極1X〜8Xは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックとを含んで形成されている。表側電極1X〜8Xは、各々、左右方向に長い帯状を呈している。表側電極1X〜8Xは、前後方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
A total of eight
表側配線1x〜8xは、表側絶縁フィルム31の配線印刷部311の下面に、合計8本配置されている。表側配線1x〜8xは、各々、ウレタンゴムと、銀粉とを含んで形成されている。表側配線1x〜8xは、各々、表側電極1X〜8Xの左端と、表側配線用コネクタ33とを、連結している。
A total of eight front-side wirings 1x to 8x are arranged on the lower surface of the
裏側絶縁フィルム32(電極印刷部320、配線印刷部321)、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yの構成(寸法、材質)は、上記表側絶縁フィルム31(電極印刷部310、配線印刷部311)、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8xの構成と、同様である。
The configurations (dimensions and materials) of the back side insulating film 32 (electrode printing unit 320, wiring printing unit 321), back side electrodes 1Y to 8Y, and back side wirings 1y to 8y are the same as those for the front side insulating film 31 (
裏側電極1Y〜8Yは、電極印刷部320の上面に配置されている。裏側配線1y〜8yは、配線印刷部321の上面に配置されている。図3に示すように、裏側絶縁フィルム32は、表側絶縁フィルム31に対して、時計回り方向(左→前→右→後と回転する方向)に、90°だけ回動している。このため、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとは、上側または下側から見て、直交している。裏側配線用コネクタ34は、配線印刷部321の左端に配置されている。
The back-side electrodes 1Y to 8Y are disposed on the upper surface of the electrode printing unit 320. The back side wirings 1 y to 8 y are arranged on the upper surface of the
誘電体30は、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの間に、介装されている。誘電体は、表側誘電層300と、裏側誘電層301とを備えている。表側誘電層300、裏側誘電層301は、本発明の誘電層に含まれる。表側誘電層300は、表側電極1X〜8Xの下側に配置されている。表側誘電層300は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側誘電層300の25%圧縮荷重は、2.5kPaである。裏側誘電層301は、裏側電極1Y〜8Yの上側に配置されている。裏側誘電層301は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側誘電層301の25%圧縮荷重は、20kPaである。裏側誘電層301の方が、表側誘電層300よりも、25%圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側誘電層301の方が、表側誘電層300よりも、表裏方向および面方向のばね定数が大きい。
The dielectric 30 is interposed between the
検出部A11〜A88は、図3にハッチングで示すように、表側電極1X〜8Xと、裏側電極1Y〜8Yとが、上側または下側から見て、交差する部分(重複する部分)に配置されている。検出部A11〜A88は、センサ3の略全面に亘って、略等間隔に格子状に配置されている。検出部A11〜A88は、各々、表側電極1X〜8Xの一部と、裏側電極1Y〜8Yの一部と、誘電体30の一部とを備えている。
As shown by hatching in FIG. 3, the detectors A11 to A88 are arranged at portions (overlapping portions) where the
演算装置は、電源回路と、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)とを備えている。演算装置は、表側配線用コネクタ33、裏側配線用コネクタ34に、電気的に接続されている。
The arithmetic unit includes a power supply circuit, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory). The arithmetic unit is electrically connected to the front
<入力インターフェイス装置の製造方法>
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置1の製造方法について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置1の製造方法は、センサ製造工程と、クッション体製造工程と、合体工程とを有している。
<Method of manufacturing input interface device>
Next, a method for manufacturing the
センサ製造工程は、誘電層積層工程と、塗料調製工程と、表側電極印刷工程と、表側配線印刷工程と、裏側電極印刷工程と、裏側配線印刷工程とを有している。誘電層積層工程においては、表側誘電層300と裏側誘電層301とを、弾性を有する接着剤で接着することにより積層させる。すなわち、誘電体30を作製する。
The sensor manufacturing process includes a dielectric layer stacking process, a paint preparation process, a front electrode printing process, a front wiring printing process, a back electrode printing process, and a back wiring printing process. In the dielectric layer laminating step, the front-
塗料調製工程においては、電極塗料、配線塗料を、それぞれ調製する。電極塗料は、以下の手順で調製する。まず、エラストマー(アクリルゴム、商品名:ニポール(登録商標)AR51、日本ゼオン社製)100質量部、加硫助剤(ステアリン酸、商品名:ルナック(登録商標)S30、花王社製)1.00質量部、加硫促進剤(ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、商品名:ノクセラー(登録商標)PZ、大内新興化学社製)2.50質量部、加硫促進剤(ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄、商品名:ノクセラーTTFE、大内新興化学社製)0.50質量部を秤量し、ロールを用いてゴム練りを行う。そして、ゴムコンパウンドを調製する。続いて、調製したゴムコンパウンドを有機溶剤(メチルエチルケトン、三協化学社製)1300質量部に浸漬し、有機溶剤を撹拌し、ゴムコンパウンドを有機溶剤に均一に溶解させた溶液を得る。それから、当該溶液に、導電性カーボンブラック(ケッチェンブラック、商品名:EC300J、ライオン社製)22.86質量部を添加する。そして、固形分率約7.8質量%のMEK(メチルエチルケトン)溶液を得る。それから、当該MEK溶液にミル処理を施し、MEK溶液中の導電性カーボンブラックの分散性を向上させる。具体的には、MEK溶液を3200rpmで回転するダイノミルに投入し、40回程度MEK溶液を循環させる。その後、ミル処理後のMEK溶液に印刷用溶剤(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、三協化学社製)686.7質量部を添加する。それから、印刷用溶剤を添加したMEK溶液を、大気と接する面積を広くするために、口の広い容器に移し替える。そして、当該MEK溶液を、時々撹拌しながら、約一日放置することにより、沸点の低いMEKを充分に蒸発させる。このようにして、電極塗料を調製する。なお、印刷用溶剤の沸点は200℃以上である。このため、印刷用溶剤の揮発は無視できる。 In the paint preparation step, an electrode paint and a wiring paint are prepared. The electrode paint is prepared by the following procedure. First, 100 parts by mass of an elastomer (acrylic rubber, trade name: Nipol (registered trademark) AR51, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), a vulcanization aid (stearic acid, product name: Lunac (registered trademark) S30, manufactured by Kao Corporation) 00 parts by mass, vulcanization accelerator (zinc dimethyldithiocarbamate, trade name: Noxeller (registered trademark) PZ, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 2.50 parts by mass, vulcanization accelerator (ferric dimethyldithiocarbamate, commodity Name: Noxeller TTFE (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 0.50 part by mass is weighed and rubber is kneaded using a roll. Then, a rubber compound is prepared. Subsequently, the prepared rubber compound is immersed in 1300 parts by mass of an organic solvent (methyl ethyl ketone, Sankyo Chemical Co., Ltd.), the organic solvent is stirred, and a solution in which the rubber compound is uniformly dissolved in the organic solvent is obtained. Then, 22.86 parts by mass of conductive carbon black (Ketjen Black, trade name: EC300J, manufactured by Lion Corporation) is added to the solution. Then, a MEK (methyl ethyl ketone) solution having a solid content of about 7.8% by mass is obtained. Then, the MEK solution is milled to improve the dispersibility of the conductive carbon black in the MEK solution. Specifically, the MEK solution is put into a dyno mill rotating at 3200 rpm, and the MEK solution is circulated about 40 times. Thereafter, 686.7 parts by mass of a printing solvent (diethylene glycol monobutyl ether acetate, manufactured by Sankyo Chemical Co., Ltd.) is added to the milled MEK solution. Then, the MEK solution to which the printing solvent is added is transferred to a container having a wide mouth in order to widen the area in contact with the atmosphere. Then, the MEK solution is allowed to stand for about one day with occasional stirring to sufficiently evaporate MEK having a low boiling point. In this way, an electrode paint is prepared. The boiling point of the printing solvent is 200 ° C. or higher. For this reason, the volatilization of the printing solvent is negligible.
配線塗料は、以下の手順で調製する。まず、エラストマー(ポリウレタンをMEK/トルエン/イソプロピルアルコールに溶解したもの、商品名:ニッポラン(登録商標)5230、日本ポリウレタン工業社製)333質量部(エラストマーの固形分は30質量%なので、エラストマー333質量部はポリウレタン100質量部に相当する)、10μmフレーク状の銀粒子(商品名:FA−D−4、DOWAエレクトロニクス社製)400質量部、1μm球状の銀粒子(商品名:AG2−1C、DOWAエレクトロニクス社製)400質量部、印刷用溶剤(ブチルカルビトール、三協化学社製)150質量部を秤量し、撹拌して均一化させる。そして、撹拌後の溶液を、大気と接する面積を広くするために、口の広い容器に移し替える。そして、当該溶液を、時々撹拌しながら、約一日放置することにより、沸点の低いMEK、トルエン、イソプロピルアルコールを充分に蒸発させる。このようにして、配線塗料を調製する。 The wiring paint is prepared by the following procedure. First, 333 parts by mass of an elastomer (polyurethane dissolved in MEK / toluene / isopropyl alcohol, trade name: NIPPON (registered trademark) 5230, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) Part corresponds to 100 parts by mass of polyurethane), 10 μm flaky silver particles (trade name: FA-D-4, manufactured by DOWA Electronics) 400 parts by mass, 1 μm spherical silver particles (trade names: AG2-1C, DOWA) 400 parts by mass of Electronics Co., Ltd.) and 150 parts by mass of a printing solvent (butyl carbitol, Sankyo Chemical Co., Ltd.) are weighed and stirred to homogenize. Then, the solution after stirring is transferred to a container having a wide mouth in order to widen the area in contact with the atmosphere. Then, the solution is allowed to stand for about a day with occasional stirring to sufficiently evaporate MEK, toluene and isopropyl alcohol having a low boiling point. In this way, a wiring paint is prepared.
表側電極印刷工程においては、スクリーン印刷機を用いて、表側絶縁フィルム31の電極印刷部310に、塗料調製工程において調製した電極塗料を印刷する。すなわち、電極印刷部310に表側電極1X〜8Xを積層させる。その後、表側電極1X〜8Xを加熱し、エラストマーを加硫させる。
In the front side electrode printing step, the electrode paint prepared in the paint preparation step is printed on the
表側配線印刷工程においては、表側電極印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、表側絶縁フィルム31の配線印刷部311に、塗料調製工程において調製した配線塗料を印刷する。すなわち、配線印刷部311に表側配線1x〜8xを積層させる。その後、表側配線1x〜8xを乾燥させる。
In the front-side wiring printing step, the wiring paint prepared in the paint preparation step is printed on the
裏側電極印刷工程においては、表側電極印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、裏側絶縁フィルム32の電極印刷部320に、塗料調製工程において調製した電極塗料を印刷する。すなわち、電極印刷部320に裏側電極1Y〜8Yを積層させる。その後、裏側電極1Y〜8Yを加熱し、エラストマーを加硫させる。
In the back side electrode printing step, the electrode coating material prepared in the coating material preparation step is printed on the electrode printing unit 320 of the back
裏側配線印刷工程においては、表側配線印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、裏側絶縁フィルム32の配線印刷部321に、塗料調製工程において調製した配線塗料を印刷する。すなわち、配線印刷部321に裏側配線1y〜8yを積層させる。その後、裏側配線1y〜8yを乾燥させる。
In the back side wiring printing step, the wiring paint prepared in the paint preparation step is printed on the
最後に、表側配線用コネクタ33を配線印刷部311に取り付ける。並びに、裏側配線用コネクタ34を配線印刷部321に取り付ける。このようにして、センサ3を製造する。
Finally, the front
クッション体製造工程においては、表側クッション層20と裏側クッション層21とを、弾性を有する接着剤で接着することにより積層させる。すなわち、クッション体2を作製する。
In the cushion body manufacturing process, the front
合体工程においては、センサ製造工程で作製したセンサ3と、クッション体製造工程で作製したクッション体2とを、弾性を有する接着剤で接着することにより合体する。このようにして、本実施形態の入力インターフェイス装置1が完成する。
In the coalescence process, the
<入力インターフェイス装置の動き>
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置1の動きについて説明する。センサ3の演算装置の電源回路は、各検出部A11〜A88に、走査的に順番に電圧を印加している。ROMには、予め、検出部A11〜A88における静電容量と荷重との対応を示すマップが、格納されている。RAMには、表側配線用コネクタ33、裏側配線用コネクタ34から入力される静電容量に関連する電気量が一時的に格納される。CPUは、RAMに格納された電気量から、各検出部A11〜A88の静電容量を算出する。そして、静電容量から、各検出部A11〜A88の荷重を算出する。
<Operation of input interface device>
Next, the operation of the
例えば、図3に示すように、操作者が入力インターフェイス装置1に足裏90を乗せる場合、足裏90の踏力が加わる部分に配置されている検出部A11〜A88の、電極間距離(表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの間の距離)が小さくなる。このため、静電容量が大きくなる。演算部は、この静電容量から、足裏90の位置、足裏90における荷重分布、操作者の重心位置、操作者の体重などを算出する。また、演算部は、この静電容量から、足裏90の位置変化、足裏90における荷重分布変化、操作者の重心位置変化などを算出する。
For example, as shown in FIG. 3, when the operator puts the sole 90 on the
<作用効果>
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置1の作用効果について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置1のセンサ3は、エラストマー製の誘電体30と、エラストマーを主成分とする表側電極1X〜8Xおよび裏側電極1Y〜8Yと、エラストマーを主成分とする表側配線1x〜8xおよび裏側配線1y〜8yとを、備えている。このため、センサ3は柔軟である。また、クッション体2は、ウレタン発泡体製である。このため、クッション体2は柔軟である。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置1は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感(例えば、ごわごわ感など)を小さくすることができる。また、ウレタン発泡体製のクッション体2は安価である。このため、入力インターフェイス装置1の製造コストを削減することができる。
<Effect>
Next, the function and effect of the
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、検出部A11〜A88の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部A11〜A88の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
Further, according to the
また、クッション体2は、25%圧縮荷重が小さい表側クッション層20と、25%圧縮荷重が大きい裏側クッション層21と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重に対しては主に表側クッション層20が、高荷重領域の荷重に対しては主に裏側クッション層21が、それぞれ機能する。このため、25%圧縮荷重が小さい表側クッション層20だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、衝撃を吸収することができる。よって、操作者(男性、女性、大人、子供など)の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、裏側クッション層21だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域において、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
The
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、表側クッション層20の方が、裏側クッション層21よりも、25%圧縮荷重が小さい。このため、操作者は、荷重を入力する際、軟らかい表側クッション層20に乗ることになる。したがって、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
Moreover, according to the
また、表側クッション層20の25%圧縮荷重は、3kPaである。また、裏側クッション層21の25%圧縮荷重は、30kPaである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
Moreover, the 25% compressive load of the front
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yは、共に帯状である。並びに、検出部A11〜A88は、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの交差部分を利用して配置されている。このため、電極および配線の配置数が少なくなる。すなわち、検出部A11〜A88は、合計64個配置されている。ここで、検出部A11〜A88ごとに電極を配置すると、表側電極が64個、裏側電極が64個、それぞれ必要になる。また、検出部A11〜A88ごとに配線を配置すると、表側配線が64本、裏側配線が64本、それぞれ必要になる。これに対して、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、64個の検出部A11〜A88を確保するのに、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yを合計16本(=8本+8本)配置するだけで済む。このため、電極の配置数が少なくなる。また、64個の検出部A11〜A88を確保するのに、表側配線1x〜8x、裏側配線1y〜8yを合計16本(=8本+8本)配置するだけで済む。このため、配線の配置数が少なくなる。
Moreover, according to the
また、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yは、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックとを含んで形成されている。このため、荷重が加わる場合、当該荷重に応じて、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yは、誘電体30と共に、屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体30の屈曲、伸縮を、表側電極1X〜8Xあるいは裏側電極1Y〜8Yが、規制するおそれが小さい。
Further, the
また、表側配線1x〜8x、裏側配線1y〜8yは、ウレタンゴムと銀粉とを含んで形成されている。このため、荷重に応じて、表側配線1x〜8x、裏側配線1y〜8yは、屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体30の屈曲、伸縮を、表側配線1x〜8xあるいは裏側配線1y〜8yが、規制するおそれが小さい。 Moreover, the front side wiring 1x-8x and the back side wiring 1y-8y are formed including urethane rubber and silver powder. For this reason, the front side wirings 1x to 8x and the back side wirings 1y to 8y can be bent and stretched according to the load. Therefore, there is little possibility that the front side wirings 1x to 8x or the back side wirings 1y to 8y regulate the bending and expansion / contraction of the dielectric 30.
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、検出部A11〜A88がセンサ3の全面に分散している。したがって、センサ3全面に占める、荷重検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。
Further, according to the
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、スクリーン印刷方法により、表側絶縁フィルム31に表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8xが配置されている。並びに、スクリーン印刷方法により、裏側絶縁フィルム32に裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yが配置されている。このため、柔軟で上下方向厚さの薄いセンサ3を、簡単に作製することができる。また、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8x、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yの、形状、配置数、位置などに対する自由度が高くなる。
Further, according to the
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、表側絶縁フィルム31および裏側絶縁フィルム32の上下方向厚さが、各々、50μmである。このため、表側絶縁フィルム31および裏側絶縁フィルム32が、各々、変形しやすい。また、センサ3延いては入力インターフェイス装置1の柔軟性を阻害しにくい。
Further, according to the
また、センサ3の誘電体30は、25%圧縮荷重が小さい表側誘電層300と、25%圧縮荷重が大きい裏側誘電層301と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重検出に対しては主に表側誘電層300が、高荷重領域の荷重検出に対しては主に裏側誘電層301が、それぞれ機能する。このため、25%圧縮荷重が小さい表側誘電層300だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、荷重を検出することができる。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、25%圧縮荷重が高い裏側誘電層301だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域における感度を高くすることができる。
The dielectric 30 of the
また、表側誘電層300の25%圧縮荷重は、2.5kPaである。また、裏側誘電層301の25%圧縮荷重は、20kPaである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
Moreover, the 25% compressive load of the front side
また、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、表側誘電層300、裏側誘電層301が、25%圧縮荷重の小さい順に、上側から下側に向かって、積層されている。すなわち、25%圧縮荷重が小さい表側誘電層300が上側に、25%圧縮荷重が大きい裏側誘電層301が下側に、それぞれ配置されている。
Further, according to the
以下、上記誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、前後方向に隣接する検出部A38〜A58を例示するが、左右方向に隣接する検出部についても同様である。 Hereinafter, the effect of the dielectric layer arrangement pattern will be described with reference to schematic views. In the following description, detection units A38 to A58 adjacent in the front-rear direction are illustrated, but the same applies to detection units adjacent in the left-right direction.
図6に、図5の誘電体の模式図を示す。表側誘電層300は、面方向ばね300a、300bと、表裏方向ばね300A〜300Cとを備えている。裏側誘電層301は、面方向ばね301a、301bと、表裏方向ばね301A〜301Cとを備えている。
FIG. 6 is a schematic diagram of the dielectric shown in FIG. The front-
ここで、表側誘電層300の面方向ばね300a、300bの面方向(水平方向)のばね定数は、裏側誘電層301の面方向ばね301a、301bの面方向のばね定数よりも、小さい。また、表側誘電層300の表裏方向ばね300A〜300Cの表裏方向(上下方向)のばね定数は、裏側誘電層301の表裏方向ばね301A〜301Cの表裏方向のばね定数よりも、小さい。
Here, the spring constant in the surface direction (horizontal direction) of the surface direction springs 300a and 300b of the front side
図7に、図6に対して、表側誘電層と裏側誘電層とが表裏逆に配置された誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。なお、図7に示す模式図の形態は、本発明の入力インターフェイス装置に含まれる。図7に白抜き矢印で示すように、検出部A48に荷重が加わる場合、裏側誘電層301(ただし、図7においては表側に配置されている。)の表裏方向ばね301Bが圧縮される。ここで、裏側誘電層301の面方向ばね301a、301bの面方向のばね定数は、比較的大きい。このため、表裏方向ばね301Bに荷重が加わると、面方向ばね301a、301bを介して、表裏方向ばね301A、301Cに、荷重が分散しやすい。したがって、表裏方向ばね301Bに荷重が加わると、表裏方向ばね301A、301Cにも荷重が加わりやすい。よって、表裏方向ばね300A〜300Cが、全体的に圧縮されやすい。このように、表側に裏側誘電層301を、裏側に表側誘電層300を、それぞれ配置すると、荷重が入力された検出部A48と共に、荷重が入力されていない検出部A38、A58が変形しやすくなる。つまり、検出部A48のみならず、検出部A38、A58の静電容量が変化しやすくなる。
FIG. 7 is a schematic diagram in the case where a load is applied to a dielectric in which the front-side dielectric layer and the back-side dielectric layer are arranged upside down with respect to FIG. The form of the schematic diagram shown in FIG. 7 is included in the input interface device of the present invention. As indicated by the white arrow in FIG. 7, when a load is applied to the detection portion A48, the front and back direction spring 301B of the back side dielectric layer 301 (which is disposed on the front side in FIG. 7) is compressed. Here, the spring constants of the surface direction springs 301a and 301b of the back
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数=1に対して、見かけの検出部数=3と誤認されやすい。すなわち、表側誘電層から裏側誘電層に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しやすい。また、荷重が入力された検出部A48に着目すると、他の検出部A38、A58に荷重が分散しやすいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。このように、25%圧縮荷重が大きい裏側誘電層301を表側に、25%圧縮荷重が小さい表側誘電層300を裏側に、それぞれ配置すると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しやすくなる。
Therefore, when attention is paid to the number of detection units to which a load is input, the number of detection units to which a load is actually input = 1 is likely to be mistaken for an apparent number of detection units = 3. That is, when a load is transmitted from the front-side dielectric layer to the back-side dielectric layer, the load transmission area is likely to change. Further, when attention is paid to the detection unit A48 to which the load is input, the load is likely to be distributed to the other detection units A38 and A58, and thus the apparent detection load becomes smaller than the actual load. Thus, when the back
図8に、図6の誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。図8に白抜き矢印で示すように、検出部A48に荷重が加わる場合、表側誘電層300の表裏方向ばね300Bが圧縮される。ここで、表側誘電層300の面方向ばね300a、300bの面方向のばね定数は、比較的小さい。このため、表裏方向ばね300Bに荷重が加わっても、面方向ばね300a、300bを介して、表裏方向ばね300A、300Cに、荷重が分散しにくい。したがって、表裏方向ばね300Bに荷重が加わっても、表裏方向ばね300A、300Cが圧縮されにくい。このように、表側に表側誘電層300を、裏側に裏側誘電層301を、それぞれ配置することにより、荷重が入力されていない検出部A38、A58が変形するのを抑制することができる。つまり、検出部A38、A58の静電容量が変化するのを抑制することができる。
FIG. 8 shows a schematic diagram when a load is applied to the dielectric of FIG. As indicated by the white arrow in FIG. 8, when a load is applied to the detection part A48, the front and
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数=1に対して、見かけの検出部数が多くなりにくい。すなわち、表側誘電層から裏側誘電層に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しにくい。したがって、感度が低下しにくい。 Therefore, when paying attention to the number of detection units to which a load is input, the number of apparent detection units is less likely to increase than the number of detection units to which a load is actually input = 1. That is, when a load is transmitted from the front-side dielectric layer to the back-side dielectric layer, the load transmission area hardly changes. Therefore, the sensitivity is not easily lowered.
また、荷重が入力された検出部A48に着目すると、他の検出部A38、A58に荷重が分散しにくいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。すなわち、感度が低下しにくい。 When attention is paid to the detection unit A48 to which a load is input, the load is difficult to be distributed to the other detection units A38 and A58, and therefore, the apparent detection load is less likely to be smaller than the actual load. That is, the sensitivity is not easily lowered.
以上説明したように、本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、25%圧縮荷重が小さい表側誘電層300が表側に、25%圧縮荷重が大きい裏側誘電層301が裏側に、それぞれ配置されている。このため、センサ3の表側にクッション体2が配置されているにもかかわらず、つまりセンサ3到達前の段階において荷重が面方向に分散しやすいにもかかわらず、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくい。
As described above, according to the
<その他>
以上、本発明の入力インターフェイス装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the input interface device of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
誘電体30に用いられるエラストマーの材質は特に限定しない。エラストマーは、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、誘電体30の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。 The material of the elastomer used for the dielectric 30 is not particularly limited. The elastomer may contain one or more selected from silicone rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, and urethane rubber. As a result, the dielectric constant of the dielectric 30 is increased. For this reason, an electrostatic capacitance can be enlarged.
誘電体30は、伸縮性を有する布製でもよい。この場合、誘電体30に荷重が加わると、布を構成する繊維間の隙間が潰されて、布の厚さは小さくなる。つまり、誘電体30の厚さが小さくなる。これにより、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの間の距離は小さくなる。その結果、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの間の静電容量(検出部A11〜A88の静電容量)が大きくなり、荷重が検出される。
The dielectric 30 may be made of a stretchable cloth. In this case, when a load is applied to the dielectric 30, the gap between the fibers constituting the cloth is crushed and the thickness of the cloth is reduced. That is, the thickness of the dielectric 30 is reduced. Thereby, the distance between the
布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。布を使用することにより、伸縮柔軟性に優れた薄膜状のセンサ3を、比較的低コストに実現することができる。また、布を構成する繊維間には隙間がある。このため、小さな荷重で押圧された場合でも、隙間が潰れることにより、布の厚さは変化しやすい。したがって、センサ3は、高い検出感度を有し、応答性に優れる。
The cloth may be any of woven cloth, knitted cloth, and non-woven cloth as long as it has elasticity. By using a cloth, it is possible to realize the
表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yに用いられるポリマーの材質は特に限定しない。ポリマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどのエラストマーを含んでいてもよい。また、ポリマーは、ポリエステル、エポキシなどのプラスチックを含んでいてもよい。こうすると、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yの伸縮性が高くなる。このため、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yと、誘電体30と、が一体的に屈曲、伸縮しやすい。
The material of the polymer used for the
表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Yに用いられる導電性フィラーの材質は特に限定しない。導電性フィラーは、炭素材料および金属から選ばれる一種以上からなるものであってもよい。金属としては、導電性の高い銀、銅等が好適である。よって、導電性フィラーとして、銀、銅等の微粒子、あるいは表面に銀等のめっきを施した微粒子を使用することができる。また、炭素材料は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、炭素材料からなる導電性フィラーを用いると、静電容量型センサの製造コストを低減することができる。炭素材料としては、例えば、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの誘導体、グラファイト、導電性炭素繊維などが挙げられる。特に、導電性カーボンブラック、グラファイト、導電性炭素繊維は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、これらの材料を用いると、センサ3延いては入力インターフェイス装置1の製造コストを削減することができる。
The material of the conductive filler used for the
また、表側絶縁フィルム31、裏側絶縁フィルム32の材質は、特に限定しない。絶縁性を有する樹脂、エラストマーを用いればよい。例えば、ポリアミド、ポリエチレン、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレン共重合体ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンゴムを用いてもよい。
Moreover, the material of the front
クッション体2の材質は、特に限定しない。エラストマーの場合は、エチレン−プロピレン共重合ゴムなどにオイルを多量に充填させた配合物を用いてもよい。発泡体の場合は、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体を用いてもよい。繊維の立体編物の場合は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの繊維を使って立体的に編んだものや、短繊維を立体的に布に熱融着させたものを用いてもよい。
The material of the
また、クッション体2の材質として、ゲルエラストマーを用いてもよい。ゲルエラストマーは、非常に柔軟である。加えて、応力−歪み曲線におけるヒステリシスが小さい。このため、元の形状への復元が速い。したがって、一つの入力動作に要する時間が短くて済む。また、ゲルエラストマーのタック力は大きい。このため、クッション体2とセンサ3とを積層させるだけで、両部材を貼着することができる。この場合、クッション体2が弾性変形しても、センサ3の位置ずれは少ない。また、クッション体2の弾性変形に対するセンサ3の追従性も、良好である。
Further, a gel elastomer may be used as the material of the
クッション体2用のゲルエラストマーとしては、シリコーンゲル、ウレタンゲル、およびオイル成分が配合された熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いてもよい。こうすると、所望の軟らかさ、復元性を有するクッション体2を作製しやすい。
As the gel elastomer for the
ここで、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーとしては、全体質量を100質量%とした場合に、オイル成分が70質量%以上含有されているものが望ましい。熱可塑性エラストマーとしては、A−B−Aの三部構造を有するものが望ましい。ここで、Aは剛直性ポリマー(ポリスチレン、官能基ポリマー等)、Bはエラストマー性ポリマー(ポリブチレン、ポリエチレン、ポリ(エチレン/プロピレン)、ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)、水素化ポリ(イソプレン、ブタジエン、イソプレン−ブタジエン)、ポリ(エチレン/ブチレン+エチレン/プロピレン))である。なかでも、超高分子のポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)−ポリスチレン構造をもつものが好適である。また、オイル成分としては、パラフィン性白ミネラルオイル、パラフィン、イソパラフィン、ナフテンオイル、ポリブチレン、ポリプロピレン、ポリテルペン、ポリ−β−ピネン、水素化ポリブタン、ポリブタン(ポリブタンポリマーの一端にエポキシド基を有する)等が挙げられる。 Here, as the thermoplastic elastomer in which the oil component is blended, it is desirable that the oil component is contained by 70% by mass or more when the total mass is 100% by mass. As a thermoplastic elastomer, what has the three-part structure of ABA is desirable. Here, A is a rigid polymer (polystyrene, functional polymer, etc.), B is an elastomeric polymer (polybutylene, polyethylene, poly (ethylene / propylene), poly (ethylene-ethylene / propylene), hydrogenated poly (isoprene, butadiene) , Isoprene-butadiene), poly (ethylene / butylene + ethylene / propylene)). Among them, those having an ultrahigh molecular weight polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) -polystyrene structure are preferable. The oil component includes paraffinic white mineral oil, paraffin, isoparaffin, naphthene oil, polybutylene, polypropylene, polyterpene, poly-β-pinene, hydrogenated polybutane, polybutane (having an epoxide group at one end of the polybutane polymer), etc. Is mentioned.
また、クッション体2、誘電体30を、軸方向が表裏方向である複数の柱部と、空間部と、により構成してもよい。こうすると、柱部の寸法、配置密度などにより、クッション体2、誘電体30の表裏方向のばね定数を調整することができる。このように、材質ではなく、構造を工夫することにより、クッション体2、誘電体30の表裏方向のばね定数を調整してもよい。
Moreover, you may comprise the
表側配線1x〜8x、裏側配線1y〜8yは、ポリマーと導電性フィラーとを含んでいてもよい。この場合、ポリマー、導電性フィラーとして、表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Y用のポリマー、導電性フィラーを用いてもよい。また、導電性フィラーとして、金粉、銅粉、ニッケル粉などを用いてもよい。また、電極と配線とは、導通機能を満たす範囲で同一物を使用できる。
The front side wirings 1x to 8x and the back side wirings 1y to 8y may include a polymer and a conductive filler. In this case, as the polymer and the conductive filler, polymers for the
表側電極1X〜8X、裏側電極1Y〜8Y、表側配線1x〜8x、裏側配線1y〜8yの形状、位置、配置数などは特に限定しない。例えば、表側電極および裏側電極のうち、一方を、同心円状に配置してもよい。並びに、他方を、一方と同心の放射状に配置してもよい。この場合であっても、表側または裏側から見て、表側電極と裏側電極とを略直交させることができる。また、入力インターフェイス装置1の形状は特に限定しない。長方形、多角形、楕円形、円形などであってもよい。
The shape, position, number of arrangement, etc. of the
上記実施形態においては、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8xを表側絶縁フィルム31の裏面に印刷した。並びに、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yを裏側絶縁フィルム32の表面に印刷した。しかしながら、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8xを誘電体30の表面に印刷してもよい。並びに、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yを誘電体30の裏面に印刷してもよい。こうすると、表側電極1X〜8Xと裏側電極1Y〜8Yとの位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部A11〜A88を配置することができる。また、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8x、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8y、誘電体30を、簡単に集積化することができる。
In the embodiment, the
上記実施形態においては、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8x、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yの印刷に、スクリーン印刷方法を用いた。しかしながら、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、パッド印刷方法、リソグラフィー、ディスペンサー印刷方法などを用いてもよい。また、クッション体2、誘電体30の層数は、特に限定しない。単層であってもよい。また、三層以上であってもよい。
In the above embodiment, the screen printing method is used for printing the
上記実施形態においては、足裏90により、入力インターフェイス装置1に命令を入力した。しかしながら、体の各部位(頭、掌、膝、肘、臀部など)により、命令を入力してもよい。
In the above embodiment, a command is input to the
上記実施形態においては、表側クッション層20と裏側クッション層21、表側誘電層300と裏側誘電層301、クッション体2とセンサ3を、各々、弾性を有する接着剤で接着した。しかしながら、これらの部材は、接着しなくてもよい。すなわち、積層させるだけでもよい。
In the said embodiment, the front
上記実施形態においては、表側電極1X〜8X、表側配線1x〜8xと誘電体30とを直接接触させた。並びに、裏側電極1Y〜8Y、裏側配線1y〜8yと誘電体30とを直接接触させた。しかしながら、電極、配線と誘電体との間に保護層を介装してもよい。こうすると、電極、配線と誘電体との直接接触による摩耗を、防止することができる。なお、保護層の材質としては、ウレタン、シリコーンなどが挙げられる。
In the said embodiment, the
以下、本発明の入力インターフェイス装置に対して行った荷重測定実験について、図2〜図4を援用しながら説明する。 Hereinafter, a load measurement experiment performed on the input interface device of the present invention will be described with reference to FIGS.
<サンプル>
実施例1のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置1と、の相違点は、クッション体2、誘電体30が、各々、単層からなる点である。クッション体2の上下方向厚さは、5mmである。表側絶縁フィルム31および裏側絶縁フィルム32の上下方向厚さは、各々、50μmである。
<Sample>
The difference between the sample of Example 1 and the
実施例2のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置1と、の相違点は、クッション体2、誘電体30が、各々、単層からなる点である。クッション体2の上下方向厚さは、10mmである。表側絶縁フィルム31および裏側絶縁フィルム32の上下方向厚さは、各々、50μmである。
The difference between the sample of Example 2 and the
比較例1のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置1と、の相違点は、クッション体2が配置されていない点である。また、誘電体30が、単層からなる点である。表側絶縁フィルム31および裏側絶縁フィルム32の上下方向厚さは、各々、50μmである。
The difference between the sample of Comparative Example 1 and the
<実験方法および実験結果>
荷重測定実験は、各サンプル(実施例1、実施例2、比較例1)に荷重を加えた場合の、上下方向厚さの圧縮量を測定することにより行った。図9に、圧縮量と荷重(入力値)との関係をグラフで示す。実施例1(グラフ中央)の線に対して、比較例1(グラフ左側)を細線で、実施例2(グラフ右側)を太線で、それぞれ示す。図9に示すように、曲線の傾き(荷重変化量/圧縮量変化量)は、大きい順に、比較例1、実施例1、実施例2となった。このことから、クッション体2を配置しない方が、傾きが大きくなることが判った。また、クッション体2の上下方向厚さが薄いほど、傾きが大きくなることが判った。
<Experimental method and experimental results>
The load measurement experiment was performed by measuring the compression amount of the thickness in the vertical direction when a load was applied to each sample (Example 1, Example 2, Comparative Example 1). FIG. 9 is a graph showing the relationship between the compression amount and the load (input value). Comparative Example 1 (left side of the graph) is indicated by a thin line and Example 2 (right side of the graph) is indicated by a thick line with respect to the line of Example 1 (center of the graph). As shown in FIG. 9, the slope of the curve (load change amount / compression amount change amount) is Comparative Example 1, Example 1, and Example 2 in descending order. From this, it was found that the inclination is larger when the
同じ荷重を加えた場合の圧縮量が大きいほど、入力時に操作者に加わる衝撃は小さくなる。この観点から見ると、操作者に加わる衝撃が小さい順に、実施例2、実施例1、比較例1となることが判った。 The greater the amount of compression when the same load is applied, the smaller the impact on the operator during input. From this point of view, it was found that Example 2, Example 1, and Comparative Example 1 were in order of increasing impact on the operator.
以下、実施例2のサンプルに対して行った荷重測定実験について、図2〜図4を援用しながら説明する。クッション体2の上下方向厚さが厚いほど、センサ3まで荷重が伝わりにくくなる。このため、センサ3の感度が低くなる。そこで、クッション体2の上下方向厚さが実施例1よりも厚い、実施例2に対して、荷重測定実験を行った。
Hereinafter, a load measurement experiment performed on the sample of Example 2 will be described with reference to FIGS. The thicker the
図10に、荷重(入力値)と静電容量との関係をグラフで示す。図10に示すように、荷重が大きくなるのに従って、静電容量は大きくなった。このことから、実施例2の静電容量から、荷重(出力値)を算出することが可能であることが判った。上述したように、クッション体2の上下方向厚さは、実施例2よりも、実施例1の方が薄い。このため、実施例1の場合であっても、静電容量から、荷重を算出することが可能である。すなわち、クッション体2の上下方向厚さが10mm以下であれば、静電容量から、荷重を算出することが可能である。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the load (input value) and the capacitance. As shown in FIG. 10, the capacitance increased as the load increased. From this, it was found that the load (output value) can be calculated from the capacitance of Example 2. As described above, the vertical thickness of the
1:入力インターフェイス装置、1X〜8X:表側電極、1Y〜8Y:裏側電極、1x〜8x:表側配線、1y〜8y:裏側配線、2:クッション体、3:センサ。
20:表側クッション層(クッション層)、21:裏側クッション層(クッション層)、30:誘電体、31:表側絶縁フィルム、32:裏側絶縁フィルム、33:表側配線用コネクタ、34:裏側配線用コネクタ、90:足裏。
300:表側誘電層(誘電層)、300a:面方向ばね、300b:面方向ばね、300A〜300C:表裏方向ばね、301:裏側誘電層(誘電層)、301a:面方向ばね、301b:面方向ばね、301A〜301C:表裏方向ばね、310:電極印刷部、311:配線印刷部、320:電極印刷部、321:配線印刷部。
A11〜A88:検出部、a:クッション層(誘電層)、b:クッション層(誘電層)、α:低荷重領域、β:高荷重領域。
1: Input interface device, 1X to 8X: Front side electrode, 1Y to 8Y: Back side electrode, 1x to 8x: Front side wiring, 1y to 8y: Back side wiring, 2: Cushion body, 3: Sensor.
20: front side cushion layer (cushion layer), 21: back side cushion layer (cushion layer), 30: dielectric, 31: front side insulating film, 32: back side insulating film, 33: front side wiring connector, 34: back side wiring connector , 90: sole.
300: front side dielectric layer (dielectric layer), 300a: plane direction spring, 300b: plane direction spring, 300A to 300C: front and back direction spring, 301: back side dielectric layer (dielectric layer), 301a: plane direction spring, 301b: plane direction Spring, 301A to 301C: Front-back spring, 310: Electrode printing unit, 311: Wiring printing unit, 320: Electrode printing unit, 321: Wiring printing unit.
A11 to A88: detection unit, a: cushion layer (dielectric layer), b: cushion layer (dielectric layer), α: low load region, β: high load region.
Claims (5)
エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する表側電極と、該誘電体の裏側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、該クッション体の裏側に配置され、該クッション体を介して複数の該検出部に荷重が入力されることにより、荷重分布を検出可能な静電容量型のセンサと、
を備え、
該誘電体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数の誘電層を有し、
複数の該誘電層は、JIS K 6767における25%圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層されるシート状の入力インターフェイス装置。 A cushion body,
A dielectric made of an elastomer or a stretchable cloth, a front electrode having a polymer and a conductive filler filled in the polymer, and disposed on the front side of the dielectric; and a polymer disposed on the back side of the dielectric; A backside electrode having a conductive filler filled in the polymer, and a plurality of detection units arranged in a portion where the front side electrode and the backside electrode overlap when viewed from the front side or the back side, A capacitance-type sensor that is arranged on the back side and is capable of detecting a load distribution by inputting a load to the plurality of detection units via the cushion body;
Equipped with a,
The dielectric has a plurality of dielectric layers each having different spring constants in the front and back directions,
The plurality of dielectric layers are stacked in a sheet-like input interface device so that the order of decreasing 25% compressive load in JIS K 6767 and the direction from the front side to the back side correspond to each other .
前記誘電体は、該表側絶縁フィルムと該裏側絶縁フィルムとの間に介装される請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。 The input interface device according to claim 1, wherein the dielectric is interposed between the front-side insulating film and the back-side insulating film.
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