CN102455836A - 接触式坐标输入装置、具有接触式坐标输入装置的触摸屏及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的接触式坐标输入装置中在基板(1)上设置多个将4个电极配置为矩形的区域，同时在该各区域(3、5)的4个电极(2A、2B、2C、2D、4A、4B、4C、4D)的相互之间架设电介质，具备位置取得机构(7、8)，对该每一区域(3、5)，对与多个区域(3、5)内的电介质的接触操作引起的4个电极(2A、2B、2C、2D、4A、4B、4C、4D)的电容量的变化进行运算处理，以取得接触操作的位置信息；以及复合处理机构(9)，基于多个区域中的至少两个区域的位置信息进行运算处理。

Description

接触式坐标输入装置、具有接触式坐标输入装置的触摸屏及电子设备

技术领域

本发明涉及能够同时检测多个点的接触动作的电容式的接触式坐标输入装置。

背景技术

作为接触式坐标输入装置的一种的触摸屏，重叠安装在液晶显示器等图像显示装置的显示画面上，用于通过按压操作等方式进行信息输入。近年来，也出现检测同时按压的两点的坐标进行输入操作的触摸屏。

例如，下述专利文献1所示的电阻膜式触摸屏，通过将按压输入区域分割为多个区域，能够检测两个按压输入区域的各按压点(2点)的坐标。

又，下述专利文献2所示的电容式触摸屏，将X方向的电极群与Y方向的电极群分别形成为层状，将它们2层叠层，能够检测出同时按压的2点的坐标。

专利文献1：日本特开2005-49978号公报

专利文献2：日本特开2009-9249号公报

但是，专利文献1所示的电阻膜式触摸屏，利用压力使表面薄膜挠曲以使电极相互接触，检测出按压位置，因此在用手指进行按压操作的情况下，与电容式触摸屏相比操作性较差。

另一方面，专利文献2所示的电容式触摸屏，虽然与电阻膜式触摸屏相比操作性优异，但是将X方向的电极群和Y方向的电极群分别形成为层状，因此形成工序复杂。而且由于将X方向的电极群和Y方向的电极群2层叠层，触摸屏的厚度也相应增加。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供虽然是电容式的，但是能够利用简单的结构检测多个点的接触式坐标输入装置。

本发明的接触式坐标输入装置的第1种特征结构在于，在基板上设置多个将4个电极配置为矩形的区域，同时在该各区域的4个电极相互之间架设电介质，具备对该每一区域对于与所述多个区域内的所述电介质的接触操作引起的所述4个电极的电容量的变化进行运算处理，以取得接触操作的位置信息的位置取得机构；以及基于所述多个区域中的至少2个区域的所述位置信息进行运算处理的复合处理机构。

借助于本结构，通过对接触式坐标输入装置中设置的多个区域内的电介质分别进行接触操作，相应于该接触操作，各区域的4个电极的电容量分别发生变化，利用位置取得机构对该变化进行运算处理，能够对于每一区域取得接触操作的位置信息。而且由于具备基于多个区域中的至少两个区域的位置信息进行运算处理的复合处理机构，因此，也能够在例如2个区域计算作为位置信息取得的2点间的距离的变化，进行基于该运算结果的复合的处理。其结果是，也能够设定为，将例如2点间的距离扩展的接触操作作为画面扩大的手势解释，将2点间的距离变小的接触操作作为画面缩小的手势解释，接触式坐标输入装置的接触操作的变化增多。

又，各区域的4个电极配置为矩形，因此接触式坐标输入装置不必叠层为X方向的电极群和Y方向的电极群2层，可以以1层形成电极层。其结果是，接触式坐标输入装置可以简化结构，可以谋求薄型化。

本发明的接触式坐标输入装置的第2种特征结构在于，所述至少两个区域邻接地配置。

像本结构这样，将接触式坐标输入装置的至少两个区域相邻配置，容易进行同时接触该相邻的两个区域的接触操作。例如用一只手的拇指和食指对该各区域进行接触操作情况等下，两个手指能够同时接触的区域的范围被该两个手指的跨度所限制。在这里，接触式坐标输入装置的多个区域的至少两个相邻配置时，相邻的两个区域相互靠近，容易用两个手指对该区域同时进行接触操作。其结果是，例如使两点间的距离扩大或缩小的手势操作变得容易。

本发明的接触式坐标输入装置的第3种特征结构在于，所述电介质由透明材料构成。

像本结构这样，电介质为透明材料时，可以不受电介质妨碍地可靠地观察到在接触式坐标输入装置下方配置的液晶等的显示画面。

本发明的接触式坐标输入装置的第4种特征结构在于，所述4个电极中至少1个用透明材料构成。

像本结构这样，四个电极中至少一个为透明材料时，将接触式坐标输入装置作为触摸屏使用的情况下，配置在其下方的液晶等显示装置的视觉识别区域扩大到透明的电极部分，触摸屏的操作性能得到提高。

本发明的接触式坐标输入装置的第5种特征结构在于，所述电介质由玻璃构成。

像本结构这样，电介质为玻璃时，容易将电介质形成为透明结构，同时容易谋求表面的平滑性。而且，由于玻璃几乎是不改变颜色的，所以容易维持电介质的透明度。而且，在接触式坐标输入装置的表面配置玻璃时，即使例如与指甲之间有垃圾等存在，也由于玻璃是硬质材料，所以不容易被弄伤。

本发明的接触式坐标输入装置的第6种特征结构在于，所述电极用ITO构成。

像本结构这样，将电极用ITO构成，容易构成透明电极。

本发明的触摸屏的特征结构在于，具有显示装置；以及在所述显示装置上配置的上述特征结构1～6中的任意一项所记载的接触式坐标输入装置。

如果采用本结构，触摸屏的结构得到简化，能谋求薄型化。

本发明的电子设备的特征结构在于，具备上述特征结构1～6中的任意一项所述的接触式坐标输入装置或上述触摸屏。

如果采用本结构，则电子设备具备接触式坐标输入装置或触摸屏，电子设备的结构也能够简化，能够抑制制造成本。

附图说明

图1是表示第1实施方式的接触式坐标输入装置的结构的平面概要图。

图2是表示第1实施方式的接触式坐标输入装置的纵剖面的侧面图。

图3是表示第2实施方式的接触式坐标输入装置的结构的平面概要图。

图4是表示其他实施方式的接触式坐标输入装置的结构的平面概要图。

图5是表示其他实施方式的接触式坐标输入装置的纵剖面的侧面图。

符号说明

1    基板

2A、2B、2C、2D    电极

3    第1区域

4A、4B、4C、4D    电极

5    第2区域

6    电介质

7    第1控制器(位置取得机构)

8    第2控制器(位置取得机构)

9    第3控制器(复合处理机构)

D    接触式坐标输入装置

F1、F2手指

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施例进行说明。

通常导体的电容量C用下式表示。

C＝ε·(s/d)       ……(1)

在这里，ε为介电常数，s为对置导体的面积，d为对置导体相互间的距离。从而，如果使ε、s或d中的任何一个发生改变，就能够改变电容量C。

本发明的接触式坐标输入装置是使式(1)中的d改变以改变电容量C的装置。也就是说，操作者在电介质的表面移动手指时，手指相对于4个电极中的任意一个靠近、离开，式(1)中的d发生改变。

第1实施方式

如图1和图2所示，接触式坐标输入装置D具有基板1和安装于基板1上的多个棒状电极。在这里，总共使用8个棒状电极。在基板1的左侧形成矩形的第1区域3，该矩形的第1区域3由4个棒状电极2A、2B、2C、2D形成，在基板1的右侧形成矩形的第2区域5，该第2区域5由另外的4个棒状电极4A、4B、4C、4D形成。

例如，若观察第1区域3，在横向上延伸的一对棒状电极2A、2C相互平行而且上下方向上空开间隔地配置，在纵向上延伸的一对棒状电极2B、2D相互平行而且在左右方向上空开间隔地配置。纵向的棒状电极2B、2D比横向的棒状电极2A、2C做得长，因此，在总体上，4个棒状电极2A、2B、2C、2D相互空开间隔地环状排列设置，形成纵长的长方形的矩形的第1区域3。第2区域5也形成相同的结构。

第1区域3和第2区域5相互空开间隔地相邻配置。电极2A～2D以及电极4A～4D也能够作为例如在基板1的表面上形成的印刷图案实现。电极2A～2D、电极4A～4D间隔相等角度(90°)配置。

接触式坐标输入装置D配置在例如未图示的显示装置上，被作为触摸屏使用。在这种情况下，在第1区域3和第2区域5的表面，横向架设操作者的手指F1、F2接触的电介质6。电介质6为例如片状的透明材料。电介质可适当选择玻璃、合成树脂等使用。

在接触式坐标输入装置D中，如图2所示，操作者用手指F1接触电介质6的表面时，相应于例如电极2A与手指F1之间的距离d，得到上述式(1)所示的规定的电容量C。从而，通过使手指F1在电介质6的表面的第1区域3内移动使d改变时，伴随该改变，手指F1与各电极2A～2D之间的电容量C也随之改变。因此如果用附图外的变换电路将该电容量的变化变换为坐标信号，则能够在图外的显示装置上使光标移动。

在图1的接触式坐标输入装置D中，第1区域3的电极2A、2C对应于显示装置上的Y轴，电极2B、2D对应于显示装置上的X轴。同样，第2区域5的电极4A、4C对应于显示装置上的Y轴，电极4B、4D对应于显示装置上的X轴。分别在在电极2A～2D以及电极4A～4D上施加AC125KHz的电荷。操作者使手指F1在电介质6的表面的第1区域3内移动时，各电极2A～2D的电容量相应于手指F1与各电极2A～2D之间的距离的变化而变化，基于这一变化，电压发生变动。同样，操作者使手指F2在电介质6的表面的第2区域5内移动时，各电极4A～4D的电容量相应于手指F2与各电极4A～4D之间的距离的变化而变化，基于这一变化，电压发生变化。

如图1所示，接触式坐标输入装置D具备第1控制器7、第2控制器8、第3控制器9。第1控制器7对第1区域3的4个电极2A～2D的电容量的变化进行运算处理，在第1区域3内取得接触操作的位置信息。第2控制器8对第2区域3的4个电极4A～4D的电容量的变化进行运算处理，在第2区域5内取得接触操作的位置信息。第3控制器9基于第1区域3的位置信息和第2区域5的位置信息进行运算处理。也就是说，接触式坐标输入装置D作为位置取得机构具备第1控制器7，第2控制器8，作为复合处理机构具备第3控制器9。

从第1区域3的电极2A～2D取出的电压被输入第1控制器7，从第2区域5的电极4A～4D取出的电压被输入第2控制器8。第1控制器7以及第2控制器8通过对输入的电压进行运算处理，计算出(取得)各坐标，计算出(取得)的各坐标(位置信息)被输出到第3控制器9。第3控制器9可以例如依次读取2点的坐标然后原封不动输出，另一方面，也可以从2点的坐标变化识别出扩大缩小等手势，将该手势模式输出。而且能够进行与这些输出信息对应的各种处理。

于是，在接触式坐标输入装置D，相应于手指F1、F2进行的接触操作，各区域的4个电极2A～2D、4A～4D与手指F1、F2等之间的电容量分别发生变化，对于每一区域，对该变化进行运算处理，其结果是，可以同时检测出在多个区域3、5中进行的手指F1、F2的接触动作。

又，各区域3、5中的4个电极2A～2D、4A～4D被配置为矩形，因此在接触式坐标输入装置D中，不必叠层为X方向的电极群与Y方向的电极群2层，可以以1层形成电极层。其结果是，接触式坐标输入装置D能够将结构简化，能够谋求薄型化。而且由于是接触式坐标输入装置D的各区域3、5的电容量相应于电极2A～2D以及电极4A～4D与手指F之间的距离d改变的方式，因此与电介质6接触的手指F的力量大小对电容量没有影响。

又，由于是利用第3控制器9在第1区域3和第2区域5根据第1控制器7、第2控制器8取得的位置信息进行运算处理的结构，因此也可以计算在各区域3、5检测出的2点之间的距离的变化，进行基于该运算结果的处理。其结果是，也可以设定为将例如2点间的距离扩大的接触操作作为画面扩大的手势解释，将2点间的距离缩小的接触操作作为画面缩小的手势解释，接触式坐标输入装置D得到的接触操作的输入变化增加。

第2实施方式

如图3所示，第2实施方式的接触式坐标输入装置D中，形成第1区域3的4个电极2A～2D以及形成第2区域5的4个电极4A～4D，形成为俯视时大致为L字形的形状，该形状一体地具有沿X轴延伸的横向部位和沿Y轴延伸的纵向部位。

例如，若观察第1区域3，将一对电极2B、2D沿着左下角到右上角的对角线相互对置配置，这样，两个电极2B、2D之间形成矩形的第1区域3，进一步，围着该一对电极2B、2D，沿着右下角到左上角的对角线相互对置地配置另一对电极2A、2C。对于第2区域5也同样配置。

形成如下所述构成：伴随手指F1、F2接触电介质的表面并移动，将与各电极2A～2D、4A～4D与手指F1、F2之间的距离(上述式(1)中的d)的变化对应的各电极2A～2D、4A～4D的电容量C的变化作为电压变化检测出，将该检测出的电压变化的模拟数据变换为数字数据，用第1控制器7、第2控制器8分别进行运算处理，由此，求出手指F1、F2的坐标。

在上述结构的接触式坐标输入装置D中，第1区域3的电极2A、2B、2C、2D上测定的电压记为Y0、Y1、Y2、Y3时，

利用X轴方向的电极的电压变化为

|(Y0+Y3)-(Y1+Y2)|     ……(2)，

Y轴方向的电极的电压变化为

|(Y2+Y3)-(Y0+Y1)|    ……(3)

的计算公式计算手指F1的坐标。

这样，在对角方向上配置的4个电极2A～2D、4A～4D分别具有向二轴方向延伸的部分，因此，各电极2A～2D、4A～4D能够检测出伴随手指F1、F2的移动发生的电压的变化的范围扩大，手指F1、F2在各区域2、3的任何地方都能够检测出电压变化。而且，通过用第1控制器7以及第2控制器8进行上述式(2)和式(3)所示的运算处理，能够得到很大的电压的变化量，能够谋求相应提高分辨率。顺便说，使手指F在X轴方向上移动的情况下，假如例如Y0和Y3从0→2V变化时，Y1和Y2从2→0V变化，则电压值的变化(移动数据)根据上式(4)，变成

(2+2)-{-2+(-2)}＝4+4＝8V

即使是进行单纯的计算，也能够得到上述装置的2倍的移动数据，借助于此，能够谋求提高分辨率。

还有，更具体地说，各电极2A、2B、2C、2D的各横向部位和纵向部位形成为从形成第1区域3的矩形的四个角落向上下或左右形成逐步变细的三角形形状，4个电极2A、2B、2C、2D配置为使这些各三角形相互逆向邻接。又，形成为对于配置于内侧的一对电极2B、2D，面对第1区域3的内侧的三角形的边相互垂直，而且，对于配置在外侧的一对电极2B、2D，面对第1区域3的外侧的三角形的边相互垂直。

其他实施方式

(1)在上述实施方式中，以将接触式坐标输入装置D配置于显示装置上的触摸屏为例进行了说明。但是，本发明的接触式坐标输入装置D不限定于触摸屏，也可以直接在不具有显示装置的状态下使用。又，可以形成为电子设备具备接触式坐标输入装置D或在显示装置上配置接触式坐标输入装置D的触摸屏的结构。电子设备具备结构简单的接触式坐标输入装置D或触摸屏，能够抑制电子设备的制造成本。

(2)在上述实施方式中，也可以4个电极2A～2D(或4A～4D)中至少一个用透明材料构成。例如，在第1实施方式中，电极2D和4B用透明材料构成时，在作为触摸屏使用的接触式坐标输入装置D中，配置于其下方的液晶等显示装置的视觉识别区域扩大，接触式坐标输入装置D的操作性能提高。对于位于外周的电极2A～2C、4A、4C、4D，假设即使不是用透明材料构成的情况下，通过对表面侧施加装饰等，能够加以隐蔽。还有，在第2实施方式中，电极2A、2D以及电极4B、4C采用透明材料，与在上述第1实施方式中电极2D和4B用透明材料构成的情况相同。又，全部电极用透明材料构成时，在作为触摸屏使用的接触式坐标输入装置D中，可配置于其下方的液晶等显示装置的视觉识别区域能够扩大到矩形的电极2A～2D、4A～4D的部分。

(3)在接触式坐标输入装置D的基板1上配置的4个电极2A～2D，4A～4D也可以用ITO形成。使用ITO作为电极的情况下，能够容易地构成透明电极。用ITO形成电极的情况下，例如图4所示，也可以密集配置4个电极2A～2D、4A～4D。在这种情况下，根据手指F1、F2与电介质6的接触面积的增减电容量发生变化。

(4)如图5所示，接触式坐标输入装置D也可以将作为基板的玻璃板作为电介质6，作为手指的接触面，形成将电极2A、4A等的形成面设置于玻璃板6的接触面的相反侧的结构。在这种情况下，玻璃板6的电极形成面由保护膜10等覆盖。

(5)在上述实施方式中，将用操作者的手指F1、F2对接触式坐标输入装置D进行接触操作作为例子表示，但是对接触式坐标输入装置D的接触不限于用手指F1、F2，也可以使用例如金属等导体形成的手写笔。

(6)上述实施方式中，作为配置于接触式坐标输入装置D的多个区域以2个区域为例，但是所述多个区域不限于2个，也可以是3个以上。

工业应用性

本发明可以广泛使用于可进行接触式坐标输入的手机、移动式设备、个人电脑、显示装置等各种电子设备。

Claims (8)

1.一种接触式坐标输入装置，其特征在于，

在基板(1)上设置多个将4个电极配置为矩形的区域，同时在该各区域的4个电极的相互之间架设电介质，

具备：

位置取得机构，对该每一区域，对与所述多个区域内的所述电介质的接触操作引起的所述4个电极的电容量的变化进行运算处理，以取得接触操作的位置信息；以及

复合处理机构，对于所述多个区域中的至少两个区域的所述位置信息进行运算处理。

2.权利要求1所述的接触式坐标输入装置，其特征在于，

将所述至少两个区域相互邻接地配置。

3.权利要求1或2所述的接触式坐标输入装置，其特征在于，

所述电介质由透明材料构成。

4.权利要求3所述的接触式坐标输入装置，其特征在于，

所述电介质由玻璃构成。

5.权利要求1～4中的任一项所述的接触式坐标输入装置，其特征在于，

所述4个电极中的至少1个用透明材料构成。

6.权利要求5所述的接触式坐标输入装置，其特征在于，

所述电极用ITO构成。

7.一种触摸屏，其特征在于，具有

显示装置；以及

配置在所述显示装置上的权利要求1～6中的任意一项所述的接触式坐标输入装置。

8.一种电子设备，其特征在于，具备

权利要求1～6中的任意一项所述的接触式坐标输入装置或权利要求7所述的触摸屏。

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