JP2008217784A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ・スクリーンの上の押圧位置を精確に検出することができる電気容量型タッチパネルを提供する。
【解決手段】本発明に係るタッチパネルは、制御回路及び制御回路に接続するタッチ・スクリーンを備える。制御回路は、一つのＸ−Ｙ座標信号を生じるために用いられる。タッチ・スクリーンは、透明基板及び透明基板の上に設置される透明導電膜を備える。透明導電膜は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って分布される複数の電気容量センサーを備え、これらの電気容量センサーは、均衡な電気抵抗電気容量分布を有する図案にパターン化される。本発明のタッチパネルは、タッチ・スクリーンの上の押圧位置を精確に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に用いられるタッチパネルに関し、特に表示装置に用いられる電気容量型タッチパネルに関する。

タッチパネルは、表示スクリーンを通じて電子装置に対して操作を行うインターフェースとすることができる。例えば、画面を表示している且つタッチパネルに結合する表示装置に入力しようとする情報を入力することができる。ユーザーは、表示スクリーンを通じて電子装置に情報を入力することができるため、タッチパネルの応用は、他の入力装置（例えば、キーボード、マウス、リモート・コントローラーなどである）に対するユーザーの需要を下げるか又は省略することができる。現在、タッチパネルは、もうパネル表示装置の表示スクリーンの中に統合され、例えば、液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネセンス（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ＬＥ）装置及びブラウン管装置などである。

接触物のタイプ（例えば、手指や筆などである）及び押圧位置（接触物がタッチパネルに対して操作を行う位置）を検出する方式によって、タッチパネルは、一般的にアナログ電気抵抗型タッチパネル、電気容量型タッチパネル、エレクトロマグネチック・タッチパネル、鋸歯型タッチパネル及び赤外線型タッチパネルに分ける。

アナログ電気抵抗型タッチパネルは、一般的に一つの透明な上基板及び一つの透明な下基板を備える。上基板の上に一つの上電極を有し、下基板の上に一つの下電極を有する。上基板と下基板は、一定な距離で間隔しながら対向配置する。一つの接触物が上基板の表面を押圧する時、上基板の上に形成される上電極と下基板の上に形成される下電極は、互いに接触し、押圧位置に電気抵抗値又は電気容量値の変化が生じ、且つ一つの電圧を生じるため、該電圧を検出することにより、押圧位置の座標を知ることができる。

電気容量型タッチパネルは、一般的に印刷回路板から形成される複数の電気容量センサーを備える。ユーザーが接触物でタッチパネルを押圧する時、押圧位置に電気容量の変化が生じ、該電気容量の変化を検出することにより、押圧位置の座標を検出することができる。しかし、普通の印刷回路板が不透明であるため、電気容量型タッチパネルの使用範囲も制限されるものであって、例えば、携帯電話、ＰＤＡ及び表示装置などである。よって、透明導電膜（例えば、ＩＴＯ薄膜とかＩＺＯ薄膜である）は、電気容量型タッチパネルを形成することに用いられる。一般的に、透明導電膜は、表示装置（例えば、液晶表示スクリーンである）の上に形成され、電圧は、透明導電膜の辺毎又は隅毎に印加されるため、透明導電膜の上に均一な電場が生じる。接触物がタッチパネルを押圧する時、押圧位置に電圧降下が生じ、電圧降下を検出することにより、押圧位置の座標を知ることができる。

しかし、ＩＴＯ薄膜及びＩＺＯ薄膜は、皆見落とすことができない電気抵抗を有する。ＩＴＯ薄膜又はＩＺＯ薄膜が電気容量センサーを形成することに用いられる時、一つの電気抵抗電気容量フィルタ反応が生じるため、制御回路から離れている電気容量センサーは、電気容量の変化を精確に検出することができなく、さらに電気容量型タッチパネルの操作誤りをもたらす。特に電気容量センサーがより厚い界面の下に設置される時、電気容量センサーは、なおいっそう電気容量の変化を検出することができない。

よって、上述の不足を克服する電気容量型タッチパネルを提供する必要がある。

本発明の目的は、前記問題を解決し、タッチ・スクリーンの上の押圧位置を精確に検出することができる電気容量型タッチパネルを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係わるタッチパネルは、制御回路及び制御回路に接続するタッチ・スクリーンを備える。制御回路は、一つのＸ−Ｙ座標信号を生じるために用いられる。タッチ・スクリーンは、透明基板及び透明基板の上に設置される透明導電膜を備える。透明導電膜は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って分布される複数の電気容量センサーを備え、これらの電気容量センサーは、均衡な電気抵抗電気容量分布を有する図案にパターン化される。

本発明に係わるタッチパネルは、タッチ・スクリーンの上の押圧位置を精確に検出することができる。

以下、図面を参照しながら、具体的な実施例を詳しく説明し、これにより、本発明の上述の目的と他の目的、特徴及び長所が、より容易に理解できる。

図１は、本発明の実施形態に係わる電気容量型タッチパネルの応用システムを示す図である。タッチパネルは、タッチすることができる表面を有し、該表面は、一つの表示スクリーンに固定される。表示スクリーンは、フレキシブルプリント回路基板１０及びタッチ・スクリーン２０を備える。フレキシブルプリント回路基板１０は、その上に形成される制御回路（図において、集積回路ＩＣで表示する）を有し、制御回路（ＩＣ）は、タッチ・スクリーン２０に激励信号を提供することに用いられ、なお、制御回路は、タッチ・スクリーン２０の上のユーザーに押圧される押圧位置のＸ−Ｙ座標信号を生じることに用いられる。座標信号は、コンピュータにおいて、予め設定した指令をスタート・アップすることに用いられる。タッチ・スクリーン２０は、透明導電膜３０が設けてある一つの透明絶縁ガラス基板を備える。透明導電膜３０は、ＩＴＯ薄膜、ＩＺＯ薄膜、導電媒又は銀ベース・バンドを有する薄膜であることができる。

透明導電膜３０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って分布される複数の電気容量センサー３０１を備える。図２Ａは、Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサー３０１の第一種の配列を示す図であって、図２Ｂは、Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサー３０１の第一種の配列を示す図である。電気容量センサー３０１は、条状であって、Ｘ軸に沿って分布された電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及びＹ軸に沿って分布された電気容量センサーＹ１…Ｙｎに分ける。電気容量センサーＸ１…Ｘｎと電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、タッチ・スクリーン２０の同じ層に形成されることができ、別々に異なる二層に形成されてもよい。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎは、Ｘ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列する。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路（ＩＣ）の一つのリードに接続する。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、Ｙ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列する。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路（ＩＣ）の一つのリードに接続する。制御回路（ＩＣ）は、一次に二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサー又はＹ軸方向の電気容量センサーに対して走査を行う。制御回路（ＩＣ）が二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーＸｉ、Ｘｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）に対して走査を行う時、押圧位置がＹ軸方向のどの地方にあるかに関わらず、この二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーの電気抵抗電気容量分布は、皆同じである。同様に、押圧位置がＸ軸方向のどの地方にあるかに関わらず、二つの隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーの電気抵抗電気容量分布も、皆同じである。

図３Ａは、Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第二種の配列を示す図であって、図３Ｂは、Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第二種の配列を示す図である。電気容量センサー３０１は、Ｕ型であって、Ｘ軸に沿って分布された電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及びＹ軸に沿って分布された電気容量センサーＹ１…Ｙｎに分ける。電気容量センサーＸ１…Ｘｎと電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、タッチ・スクリーン２０の同じ層に形成されることができ、別々に異なる二層に形成されてもよい。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎは、Ｘ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列する。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、Ｙ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列する。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。Ｕ型の電気容量センサー３０１は、電気容量センサー毎の電気抵抗電気容量の変化を均衡することができる。なお、Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎの開口は、タッチ・スクリーン２０の頂部又は底部に設置することができ、Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎの開口は、タッチ・スクリーン２０の左側又は右側に設置することができる。

図４Ａは、Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第三種の配列を示す図であって、図４Ｂは、Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第三種の配列を示す図である。本実施形態において、電気容量センサー３０１は、条状であって、Ｘ軸に沿って分布された電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及びＹ軸に沿って分布された電気容量センサーＹ１…Ｙｎに分ける。本実施形態における電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及びＹ１…Ｙｎの配列順序と図２Ａ及び図２Ｂの中の配列順序は異なる。電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及び電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、タッチ・スクリーン２０の同じ層に形成されることができ、別々に異なる二層に形成されてもよい。Ｘ軸方向において、二つの電気容量センサーを一組として、組毎の電気容量センサーＸ１…Ｘｎは、Ｘ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列し、二組の隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーＸｉ、Ｘｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）は、導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。Ｙ軸方向において、二つの電気容量センサーを一組として、組毎の電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、Ｙ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列し、二組の隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーＹｉ、Ｙｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）は、導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。そのため、制御回路のリード毎は、皆二組の隣り合う電気容量センサー３０１を制御する。制御回路が二組の隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーＸｉ、Ｘｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）に対して走査を行う時、二組の隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーは、Ｙ軸方向において、同じ電気抵抗電気容量分布を有し、且つ電気抵抗電気容量分布は、押圧位置に関係ない。同様に、Ｘ軸方向において、二組の隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーの電気抵抗電気容量分布は、皆同じである。

図５Ａは、Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第四種の配列を示す図であって、図５Ｂは、Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第四種の配列を示す図である。本実施形態において、電気容量センサー３０１は、Ｕ型であって、Ｘ軸に沿って分布された電気容量センサーＸ１…Ｘｎ及びＹ軸に沿って分布された電気容量センサーＹ１…Ｙｎに分ける。電気容量センサーＸ１…Ｘｎと電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、タッチ・スクリーン２０の同じ層に形成されることができ、別々に異なる二層に形成されてもよい。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎは、Ｘ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列し、且つ二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーＸｉ、Ｘｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）は、互いに入り組む。Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎは、Ｙ軸に沿って互いに一定な距離を間隔しながら平行に配列し、且つ二つの隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーＹｉ、Ｙｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ−１）は、互いに入り組む。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎ毎は、皆導線を通じてフレキシブル印刷回路基板１０の上の制御回路の一つのリードに接続する。Ｕ型の電気容量センサー３０１は、電気容量センサー毎の電気抵抗電気容量の変化を均衡することができる。なお、Ｘ軸方向の電気容量センサーＸ１…Ｘｎの開口は、タッチ・スクリーン２０の頂部又は底部に設置することができ、Ｙ軸方向の電気容量センサーＹ１…Ｙｎの開口は、タッチ・スクリーン２０の左側部分又は右側部分に設置することができる。

図６は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の電気容量センサーの一種の形状を示す図である。図６において、Ｘ軸方向の電気容量センサーＸｉ毎は、皆複数のＹ軸方向に沿って配列するＸ軸方向感応ユニットを備え、且つＸ軸方向感応ユニット毎は、皆六辺形である。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹｉ毎は、皆複数のＸ軸方向に沿って配列するＹ軸方向感応ユニットを備え、且つＹ軸方向感応ユニット毎は、皆四辺形である。二つの隣り合うＹ軸方向感応ユニットは、一つの条状のコネクターを通じて接続される。六辺形のＸ軸方向感応ユニット毎の周囲は、皆つり合う四つのＹ軸方向感応ユニットに囲まれる。

図７は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の電気容量センサーの他の形状を示す図である。図７において、Ｘ軸方向の電気容量センサーＸｉ毎は、皆複数のＹ軸方向に沿って配列するＸ軸方向感応ユニットを備え、且つＸ軸方向感応ユニット毎は、皆四辺形である。Ｙ軸方向の電気容量センサーＹｉ毎は、皆複数のＸ軸方向に沿って配列するＹ軸方向感応ユニットを備え、且つＹ軸方向感応ユニット毎は、皆四辺形である。二つの隣り合うＹ軸方向感応ユニットは互いに接続する。四辺形のＸ軸方向感応ユニット毎の周囲は、皆四つのＹ軸方向感応ユニットに囲まれる。

図８は、電気容量センサー３０１の検出順序を示す図である。本実施形態において、電気容量検出モジュールは、Ｘ１からＸｎ又はＹ１からＹｎに至る順序で、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の電気容量センサー３０１に対して検出を行う。このような検出順序は、第二種、第三種及び第四種の配列方式の電気容量センサー３０１に適合する。第二種、第三種及び第四種の配列方式は、電気容量センサー３０１アレイ全体の電気抵抗を均衡するため、検出点の位置がどこにあるかに関わらず、そのイクイバレント・レジスタンスは、皆同じである。そのため、検出点の位置は、電気回路に対して影響を齎さない。

図９は、電気容量センサー３０１の他の検出順序を示す図である。本実施形態において、電気容量検出モジュールは、別々に二つのＸ軸方向の電気容量センサー３０１又は二つのＹ軸方向の電気容量センサー３０１に対して検出を行う。その検出順序は、先ず二つのＸ軸方向の電気容量センサーＸ１とＸ２を同時に検出してから、二つのＸ軸方向の電気容量センサーＸ２とＸ３を同時に検出し、最後に二つのＸ軸方向の電気容量センサーＸｎ−１とＸｎを同時に検出する。上述の順序は、第一種、第二種、第三種及び第四種の配列方式の電気容量センサー３０１に適合する。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、感応ユニットは、他の形状であることができ、例えば、円形、三角形又は他の多角形である。特別な設計需要に基づいて、感応ユニットは、ソリッド又は中空であることができる。

以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲から決まる。

本発明の実施形態に係わる電気容量型タッチパネルの応用システムを示す図である。 Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第一種の配列方式を示す図である。 Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第一種の配列方式を示す図である。 Ｘ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第二種の配列方式を示す図である。 Ｙ軸方向に沿って分布された電気容量センサーの第二種の配列方式を示す図である。 Ｘ軸方向の電気容量センサーの第三種の配列方式を示す図である。 Ｙ軸方向の電気容量センサーの第三種の配列方式を示す図である。 Ｘ軸方向の電気容量センサーの第四種の配列方式を示す図である。 Ｙ軸方向の電気容量センサーの第四種の配列方式を示す図である。 Ｘ軸方向又はＹ軸方向の電気容量センサーの形状を示す図である。 Ｘ軸方向又はＹ軸方向の電気容量センサーの他の形状を示す図である。 電気容量センサーの一種の検出順序を示す図である。 電気容量センサーの他の一種の検出順序を示す図である。

符号の説明

１０ フレキシブル印刷回路基板
２０ タッチ・スクリーン
３０ 透明導電膜
３０１ 電気容量センサー

Claims (13)

1. 一つのＸ−Ｙ座標信号を生じるために用いられる制御回路と、
   前記制御回路に接続し、透明基板及び当該透明基板の上に設置される透明導電膜を備え、当該透明導電膜は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って分布される複数の電気容量センサーを備えるタッチ・スクリーンと、
   を備え、
   前記複数の電気容量センサーは、均衡な電気抵抗電気容量分布を有する図案にパターン化される、
   ことを特徴とするタッチパネル。
2. 前記複数の電気容量センサーは、複数のＸ軸方向の電気容量センサー及び複数のＹ軸方向の電気容量センサーを備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記Ｘ軸方向の複数の電気容量センサーの各々は、Ｘ軸に沿って一定な距離を間隔しながら平行に配列し、前記Ｙ軸方向の複数の電気容量センサーの各々は、Ｙ軸に沿って一定な距離を間隔しながら平行に配列することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
4. 二つの隣り合うＸ軸方向の前記電気容量センサー又は二つの隣り合うＹ軸方向の前記電気容量センサーを一次に走査するために用いられる制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル。
5. 前記電気容量センサーは、条状であることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル。
6. 前記二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーは、前記制御回路の同じリードに接続し、前記二つの隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーは、前記制御回路の同じリードに接続することを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記電気容量センサーは、Ｕ型であることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル。
8. 前記Ｘ軸方向の電気容量センサーの各々は、別々に前記制御回路の一つのリードに接続し、前記Ｙ軸方向の電気容量センサーの各々は、別々に前記制御回路の一つのリードに接続することを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。
9. 前記二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサーは、互いに入り組み、前記二つの隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーは、互いに入り組むことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。
10. 前記Ｘ軸方向の電気容量センサーの各々は、Ｙ軸方向に沿って配列する複数のＸ軸方向感応ユニットを備え、前記Ｙ軸方向の電気容量センサーの各々は、Ｘ軸方向に沿って配列する複数のＹ軸方向感応ユニットを備え、二つの隣り合うＹ軸方向感応ユニットは、一つの条状のコネクターによって互いに接続されることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
11. 前記Ｘ軸方向感応ユニットの各々は、六辺形であって、前記Ｙ軸方向感応ユニットの各々は、四辺形であって、前記Ｘ軸方向感応ユニットの各々の周囲に、四つのＹ軸方向の感応ユニットが対称に設置されることを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル。
12. 前記Ｘ軸方向感応ユニットの各々と前記Ｙ軸方向感応ユニットの各々は、四辺形であって、前記Ｘ軸方向感応ユニットの各々の周囲に、別々に四つのＹ軸方向感応ユニットが設置されることを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル。
13. 前記Ｘ軸方向の電気容量センサー又は前記Ｙ軸方向の電気容量センサーは、順次に一つの電気容量検出モジュールにより検出され、又は二つの隣り合うＸ軸方向の電気容量センサー又は二つの隣り合うＹ軸方向の電気容量センサーは、同時に前記電気容量検出モジュールにより検出されることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。

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