JP2006302251A

JP2006302251A - 実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル

Info

Publication number: JP2006302251A
Application number: JP2005362082A
Authority: JP
Inventors: Yung-Lieh Chien; 永烈簡; Jia-Yih Lii; 佳益李
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Current assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: US20060232559A1; JP4880299B2; TW200638248A; TWI271645B

Abstract

【課題】実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】パネル４０２の下方に位置する変形可能な軟性の第一導体層４０４と、第二導体層４０８と、第一導体層４０４と第二導体層４０８の間に位置し、かつ少なくとも一つの空洞４０６２を有する変形可能な軟性の絶縁層４０６と、を備える。空洞４０６２に対応する位置を押す場合、第一導電層４０４は変形し、第二導体層４０８に接触するように空洞４０６２を貫通することで第一導体層４０４または第二導体層４０８の電圧を変化させ、予め設置されたボタン機能を触発させることが可能である。
【選択図】図６

Description

本発明は、静電容量式タッチパネル、詳しく言えば実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネルに関するものである。

図１に示すように従来のボタン式入力装置１００、２００は、ボタン１０２を押し、集積回路１０４のＩ／Ｏ電圧状態を変更することで、ボタン１０２が押されているかを検知する。入力装置１００は、ボタン１０２が押されていない場合、Ｉ／Ｏ電位が高レベルとなり、ボタン１０２が押されている場合、Ｉ／Ｏ電位が低レベルとなる。入力装置２００はボタン１０２が押されていない場合、Ｉ／Ｏ電位が低レベルとなり、ボタン１０２が押されている場合、Ｉ／Ｏ電位が高レベルとなる。これは力を介して電圧状態を変更することでボタンが押されているかを判断するため、操作と動作が明確であるという長所があるだけでなく、低消費電力という特性がある。

技術の進歩に伴い各種の電子装置、特に携帯式装置の体積は小さくなる傾向にあるが、ボタン式入力装置の場合、ボタンをこれ以上縮小することができないため、電子装置の体積を縮小するにあたって支障となる。したがって、ボタンよりも軽く、薄いタッチパネルを入力装置にすることが提出された。図３に示すのは周知の静電容量式タッチパネル３００の断面図である。そのパネル３０２と底板３０６は絶縁体であり、導体層３０８は第一軸センサーであり、導体層３１０は第二軸センサーであり、絶縁層３０４は導体層３０８と導体層３１０との間に位置することで導体層３０８、３１０を隔離する。絶縁層３０４と導体層３０８、３１０はコンデンサーだと考えられるため、指３１２でタッチパネル３００に接触する場合、接触した位置に静電容量の変化が生じる。これにより指３１２がタッチパネル３００に位置することが判明する。静電容量式タッチパネルの感知方法について特許文献１を参考にすれば理解できる。静電容量式タッチパネル３００は解像度が高いという特性があるため、手書きの入力装置に適用可能である。しかし、静電容量式タッチパネル３００は感知方法により操作するため、ボタン式入力装置のように明確に操作動作することができず、持続的にスキャニングし、指の位置を感知する必要がある。したがって、消費電力が大きい。現今のタッチパネルに模擬ボタン機能が付いていても、持続的にスキャニングし、指が模擬ボタンに接触しているかを感知する必要がある。
したがって、実体化したボタンと静電容量式タッチパネルという特性を兼ね備える入力装置は期待されるようになっている。

アメリカ合衆国特許第５，９２０，３０９号

本発明の主な目的は、実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネルを提供することである。

本発明による実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネルは、パネルの下方に位置する変形可能な軟性の第一導体層と、第二導体層と、第一導体層と第二導体層の間に位置し、かつ少なくとも一つの空洞を有する変形可能な軟性の絶縁層と、を備える。空洞に対応する位置を押す場合、第一導電層は変形し、第二導体層に接触するように空洞を貫通することで第一導体層または第二導体層の電圧を変化させ、予め設置されたボタン機能を触発させることが可能である。
本発明による静電容量式タッチパネルは実体化したボタンと同じようにプッシュ方法で電位を変更することによりボタン機能を触発させるため、静電容量式タッチパネルと実体化したボタンを兼ね備えるという特性がある。

図４は本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネル４００の分解図であり、図５Ａはタッチパネル４００のＡＡ線に沿う断面図である。静電容量式タッチパネル４００では、Ｙ軸センサーとＸ軸センサーとなる導体層４０４、４０８はパネル４０２と底板４１０の間に設けられ、絶縁層４０６により隔離される。図５Ｂに示すように、絶縁層４０６は多数個の絶縁球４０６’から構成することが可能である。パネル４０２、導体層４０４、４０８、及び絶縁層４０６は変形可能な軟性の材質であり、絶縁層４０６の上には空洞４０６２を有し、パネル４０２上の空洞４０６２に対応する位置にはボタンエリア４０２２を有するため、使用者がボタンエリア４０２２を押す場合、図６に示すように導電層４０４は導体層４０８に接触するように絶縁層４０６の空洞４０６２を貫通することで導体層４０４または導体層４０８の電圧を変化させ、予め設置されたボタン機能を触発させることが可能である。ボタンの数と位置は図７に示すように需要に応じ決めることが可能である。

図８に示すのは図４に示す構造を、携帯電話または電話機の入力装置５００に適用した状態を示し、図９は入力装置５００の展開図と断面図である。図９に示すように、入力装置５００では、第一軸センサーと第二軸センサーとなる導体層５０４、５０８はパネル５０２と底板５１０の間に挟まり、導体層５０４、５０８の間は絶縁層５０６により隔離され、絶縁層５０６の上にはパネル５０２のボタンエリア５０２２に対応する多数個の空洞５０６２を有する。図８に示すように、静電容量センサー５１２は多項式選択器５１６を介して導体層５０４上の導線ＴＹ０から導線ＴＹ８、及び導体層５０８上の導線ＴＸ０から導線ＴＸ６に接続されることで導体層５０４、５０８上の寄生静電容量に対し電流を自動的に提供し、充電または放電し、それに伴い導体層５０４、５０８の間に電圧を発生させる。使用者が指でパネル５０２に接触する場合、接触した位置の寄生静電容量の変化が生じ、静電容量センサー５１２は静電容量の変化が生じた位置を感知することで指の位置と移動経路を判断し、それに相対応して動作する。電位センサー５１４も多項式選択器５１６を介して導線ＴＹ０から導線ＴＹ８、及び導線ＴＸ０から導線ＴＸ６に接続され、かつ導電層５０４、５０８に第一、第二電圧を提供する。使用者が電話をかける場合、パネル５０２のボタンエリア５０２２を押し、導体層５０４を導体層５０８に接触させ、電位センサー５１４を介して導体層５０４上の第一電圧または導体層５０８上の第二電圧の変化が生じたことを感知することにより使用者が押したボタンエリア５０２２を判断することが可能である。本実施例を異なる電子装置に適用する場合、形とボタンの数は図１０に示す入力装置の通り必ずしも一定であるとは限らない。

図１１は本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネル７００の分解図である。そのパネル７０２と底板７０８との間には多数本の第一軸導線７０４２と多数本の第二軸導線７０４４を有する静電容量感知導体層７０４と絶縁層７０６が含まれ、パネル７０２はボタンエリア７０２２を有する。使用者がボタンエリア７０２２を押す場合、静電容量感知導電層７０４の導線７０４２、７０４４は下へ圧迫され、底板７０８上のボタン操作導体７０８２に接触するように絶縁層７０６上の空洞７０６２を貫通するため、導線７０４２、７０４４はボタン操作導体７０８２を介して連接され、本来の充放電制御を破壊することで電圧を激しく変化させ、予め設置されたボタン機能を触発させることが可能である。この構造では、絶縁層７０６上の空洞７０６２の数と位置は需要に応じ調整することが可能である。例えば、図１１に示す静電容量式タッチパネル７００では、絶縁層７０６上の空洞７０６２は二本の第一軸導線７０４２と二本の第二軸導線７０４４を跨り、図１６に示す静電容量式タッチパネル７００’では、絶縁層７０６上の空洞７０６２は一本の第一軸導線７０４２と一本の第二軸導線７０４４を跨り、図１７に示す静電容量式タッチパネル７００’’では、絶縁層７０６上の空洞７０６２は一本の第一軸導線７０４２のみを跨る。また絶縁層７０６は絶縁球から構成することが可能である。

図１２に示すのは図１１に示す構造を携帯電話または電話機の入力装置８００に適用した状態を示す。図１３は入力装置８００の展開図である。入力装置８００の制御装置８０２では、静電容量センサー８０４は多項式選択器８０６を介して静電容量感知導体層８１２上の第一軸導線ＴＸ０から第一軸導線ＴＹ５、及び第二軸導線ＴＹ０から第二軸導線ＴＹ７に接続されることで静電容量感知導体層８１２上の寄生静電容量に対し電流を提供し、充電または放電し、それに伴い電圧を発生させる。使用者が指でパネル８１０に接触する場合、静電容量センサー８０４は第一軸導線ＴＸ０から第一軸導線ＴＹ５、及び第二軸導線ＴＹ０から第二軸導線ＴＹ７の寄生静電容量の軽微な変化が生じたことを感知することにより指の位置と移動経路を判断する。使用者がパネル８１０上のボタンエリア８１０２を押す場合、静電容量感知導電層８１２は絶縁層８１４上の空洞８１４２を貫通し、底板８１６上のボタン操作導体８１６２に接触し、それに伴い予め設置されたボタン機能を触発させる。省電力のために、入力装置８００にスリープ機能を組み込むことが可能である。制御回路８０２がスリープモードに入ると、ボタン操作導体８１６２は電気抵抗を上下させることで電位を高電位または低電位に調整すると同時に、静電容量感知導体層８１２は低電位または高電位に調整され、最省電力のモードに入るようになる。制御回路８０２をリジュームする場合、ボタンを押し、静電容量感知導体層８１２をボタン操作導体８１６２に接触させ、電位センサー８０８を介してボタン操作導体８１６２または静電容量感知導体層の電圧変化を感知することにより制御回路８０２をリジュームすることが可能である。本実施例を異なる電子装置に適用する場合、形とボタンの数は図１４に示す入力装置９００の通り必ずしも一定であるとは限らない。

図１１に示す構造を一アレイ構造に適用することが可能である。例えば、図１５に示す静電容量式タッチパネル９５０では、パネル９５２と底板９５８の間には静電容量感知導体層９５４と絶縁層９５６を含み、静電容量感知導体層９５４は単一方向に配列される多本の導線を含む。使用者がパネル９５２上のボタンエリア９５２２を押す場合、静電容量感知導電層９５４は絶縁層９５６上の空洞９５６２を貫通し、底板９５８上のボタン操作導体９５８２に接触し、それに伴いあらかじめ設置されたボタン機能を触発させる。

周知のボタン式入力装置である。もう一つの周知のボタン式入力装置である。周知の静電容量式タッチパネルである。本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネルである。図４のＡＡ線に沿う断面図である。本発明の第一実施例による静電式タッチパネルの変形例を示す模式図である。本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネルが押されている状態を示す模式図である。本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネルの変形例を示す模式図である。本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネルを携帯電話または電話機の入力装置に適用した状態を示す模式図である。図８に示す入力装置の展開図及び断面図である。本発明の第一実施例による静電容量式タッチパネルを入力装置に適用したときの変形例を示す模式図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルの分解図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルを携帯電話または電話機の入力装置に適用した状態を示す模式図である。図１２に示す入力装置の展開図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルを入力装置に適用したときの変形例を示す模式図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルを一アレイ構造の静電容量式タッチパネルに適用した状態を示す模式図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルの変形例を示す模式図である。本発明の第二実施例による静電容量式タッチパネルの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１００ボタン式入力装置、１０２ボタン、１０４集積回路、２００ボタン式入力装置、３００静電容量式タッチパネル、３０２パネル、３０４絶縁層、３０６底板、３０８導体層、３１０導体層、３１２指、４００静電容量式タッチパネル、４０２パネル、４０２２ボタンエリア、４０４導体層、４０６絶縁層、４０６絶縁球、４０６２空洞、４０８導体層、４１０底板、５００入力装置、５０２パネル、５０２２ボタンエリア、５０４導体層、５０６絶縁層、５０６２空洞、５０８導体層、５１０底板、５１２静電容量センサー、５１４電位センサー、５１６多項式選択器、６００入力装置、７００静電容量式タッチパネル、７００’ 静電容量式タッチパネル、７００’’ 静電容量式タッチパネル、７０２パネル、７０２２ボタンエリア、７０４静電容量感知導体層、７０４２導線、７０４４導線、７０６絶縁層、７０６２空洞、７０８底板、８００入力装置、８０２制御装置、８０４静電容量センサー、８０６多項式選択器、８０８電位センサー、８１０パネル、８１０２ボタンエリア、８１２静電容量感知導体層、８１４絶縁層、８１４２空洞、８１６底板、８１６２ボタン操作導体、９００入力装置、９５０静電容量式タッチパネル、９５２パネル、９５２２ボタンエリア、９５４静電容量感知導体層、９５６絶縁層、９５６２空洞、９８８底板、９５８２ボタン操作導体

Claims

変形可能な軟性の第一導体層と、
第二導体層と、
第一導体層と第二導体層との間に位置し、かつ少なくとも一つの空洞を有することでタッチパネルが押された時、第一導体層を第二導体層に接続させ、予め設置されたボタン機能を触発させることが可能である変形可能な軟性の絶縁層と、
を備えることを特徴とする実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第一導体層は軸センサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第二導体層は第二軸センサーを含むことを特徴とする請求項２に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
電位センサーは第一導体層または第二導体層の電圧が変化したことを感知することによりスリップ状態のタッチパネルをリジュームすることを特徴とする請求項２に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第一導体層は第一軸センサーと第二軸センサーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第一導体層は静電容量感知導体層であることを特徴とする請求項５に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
電位センサーは第一導体層または第二導体層の電圧が変化したことを感知することによりスリップ状態の静電容量式タッチパネルをリジュームすることを特徴とする請求項５に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第二導体層は変形可能な軟性の材質であることを特徴とする請求項１に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第一導体層及び第二導体層の寄生静電容量の変化を感知可能な第一センサーと、
第一導体層の電圧または第二導体層の電圧を感知可能な第二センサーと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
静電容量センサーは第一導体層と第二導体層に対し電流を提供し、充放電をすることにより第一導体層と第二導体層との間に電圧を発生させることを特徴とする請求項９に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
電位センサーは第一導体層に対し第一電圧、第二導体層に対し第二電圧を提供することを特徴とする請求項９に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
第一軸センサー及び第二軸センサーの寄生静電容量の変化を感知可能な第一センサーと、
第一導体層の電圧または第二導体層の電圧を感知可能な第二センサーと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
静電容量センサーは第一導体層に対し電流を提供し、充放電をすることにより電圧を発生させることを特徴とする請求項１２に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
電位センサーは第一導体層に対し第一電圧、第二導体層に対し第二電圧を提供することを特徴とする請求項１２に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。
絶縁層は多数個の絶縁球を含むことを特徴とする請求項１に記載の実体化したボタン機能付静電容量式タッチパネル。