JP2011516960A - エッジ位置認識特性が改善された接触検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改善されたエッジ接触位置認識特性を有する接触検出装置を開示する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る装置は、接触位置判別機能を備えた接触検出装置であって、第１軸に沿って並んで配置された複数のセンサ電極を含むパネル部と、前記複数のセンサ電極に連結され、各センサ電極から発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを収集するセンサ部と、前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つのセンサ電極に対して収集されたセンサデータを用いてユーザの接触が印加されたパネル部上の接触位置を判別する演算部とを含み、前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置したセンサ電極は、他のセンサ電極よりも前記第１軸方向の幅が短く形成される。前記の構成によれば、入力領域のエッジ部に形成される無効入力領域を除去または縮小し、接触検出装置の接触位置認識特性を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、タッチパッドあるいはタッチスクリーンのように一定の大きさの入力領域を備え、入力領域に印加されるユーザの接触位置を判別する機能を備えた接触検出装置に関し、入力領域のエッジ付近における接触位置認識特性を改善することができるセンサ電極パターン構造が提案される。

接触位置認識機能を備えた大部分の接触検出装置は、図１に示すように、入力領域１０内に２次元に配列された複数のセンサ電極１１、１２を含む構成を有する。

センサ電極１１、１２は、ユーザの接触による電気的特性の変化を検出するためにセンサ回路の各センシングチャネルに連結される。接触検出装置は各センシングチャネルから得られたセンシング信号に基づき、入力領域１０上で接触が発生した地点のＸ方向およびＹ方向の成分を計算する。

このとき、図１の各センサ電極１１、１２をセンサ回路の各センシングチャネルに個別に連結すれば、要求されるセンシングチャネルの数が極めて多くなり、センサ回路のチップパッケージの単価が増加し、各センサ電極１１、１２をセンシング回路に連結するためのルーティング（ｒｏｕｔｉｎｇ）の複雑度が増加するという問題がある。

したがって、図２に示すように、一般的には、図１において白色で表示されたセンサ領域１１を同じＸ位置に配列されたものどうしＹ方向に連結して（以下、「Ｘ成分検出電極２１」とする）接触地点のＸ方向成分を計算することに利用し、灰色で表示されたセンサ領域１２を同じＹ位置に配列されたものどうしＸ方向に連結して（以下、「Ｙ成分検出電極２２」とする）接触地点のＹ方向成分を計算することに利用する。このとき、Ｘ成分検出電極２１とＹ成分検出電極２２は互いに電気的に分離している。

図２に例示された構造は、等しい幅と間隔で形成および配置された８つのＸ成分検出電極２１および８つのＹ成分検出電極２２からなる。各Ｘ成分検出電極２１はＸ方向に沿って順にＸ１〜Ｘ８センシングチャネルと連結し、Ｙ成分検出電極２２はＹ方向に沿って順にＹ１〜Ｙ８センシングチャネルと連結する。

センサ回路はＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８チャネルを介して各センサ電極２１、２２の電気的特性の変化を示すセンサデータを収集する。Ｘｎチャネルから収集されたセンサデータをＩ_Ｘｎ、Ｙｎチャネルから収集されたセンサデータをＩ_Ｙｎとするとき、接触地点の（ｘ，ｙ）位置を計算する過程は次のとおりとなる。

数式１において、Ｎ_ＸとＮ_ＹはそれぞれＸ成分検出電極２１とＹ成分検出電極２２の数であり、Ｄ_Ｘは隣接した２つのＸ成分検出電極２１間の間隔を、Ｄ_Ｙは隣接した２つのＹ成分検出電極２２間の間隔を意味する。入力領域１０のＸ方向長さをＬ_Ｘ、Ｙ方向長さをＬ_Ｙとするとき、Ｄ_Ｘ＝Ｌ_Ｘ／Ｎ_Ｘ、Ｄ_Ｙ＝Ｌ_Ｙ／Ｎ_Ｙで定義される。

数式１に反映されているように、各Ｘ成分検出電極２１とＹ成分検出電極２２は、その幅方向の中心に該当するＸおよびＹ座標値をそれぞれ代表する。

上述した計算式によって得られる（ｘ，ｙ）の範囲は｛（ｘ，ｙ）｜Ｄ_Ｘ／２＜ｘ＜Ｌ_Ｘ−Ｄ_Ｘ／２、Ｄ_Ｙ／２ｙＬ_Ｙ−Ｄ_Ｙ／２｝に制限される。したがって、接触地点の位置を固有に検出することができる領域は、全体入力領域１０のうちで前記範囲に該当する領域のみとなる。この領域を有効入力領域（ｖａｌｉｄ ｉｎｐｕｔ ｒｅｇｉｏｎ）という。

有効入力領域を除いた残りの領域３０が、図３において点線枠に陰影で表示されている。｛（ｘ，ｙ）｜（ｘ＜Ｄ_Ｘ／２、ｘ＞Ｌ_Ｘ−Ｄ_Ｘ／２）（ｙ＜Ｄ_Ｙ／２、ｙ＞Ｌ_Ｙ−Ｄ_Ｙ／２）｝に該当するこの領域３０では、例えば、接触した指の中心がこの領域３０内に位置しても、計算された（ｘ，ｙ）座標がこの領域３０内の値を有することができない。したがって、この領域３０では、接触地点の位置を実質的に固有に検出することができなくなる。この領域を無効入力領域（ｉｎｖａｌｉｄ ｉｎｐｕｔ ｒｅｇｉｏｎ）という。

このように、従来のセンサ電極２１、２２の構成によれば、入力領域１０のエッジ部分で実質的に接触地点の位置を固有に検出することができなくなり、有効入力領域が縮小するという問題がある。特にタッチスクリーンの場合には、入力領域１０内の接触地点が表示画面上の位置に１対１で対応するため、表示画面のエッジに位置するボタンなどの入力要素（ｉｎｐｕｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に接触入力を加えることができないという問題が発生する恐れがある。

もし、この問題を解決するために印刷などの方法によって無効入力領域３０をユーザの視野から遮って入力が行われないように誘導するようになれば、タッチスクリーンの場合、表示ベゼル部の幅が増加するという問題と共に、ベゼル部に印加されるタッチが正常な入力形態として誤認識されるという問題が発生することがある。また、有効入力領域上の座標を人為的に全体入力領域１０に対応するように拡張マッピングする場合、有効入力領域と無効入力領域３０の境界付近において接触地点の座標が歪曲するという現象が発生することがある。

これにより、無効入力領域３０を除去して有効入力領域を入力領域１０全体に拡張させることができる新しいセンサ電極パターン構造を提案しようとする。

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであって、本発明の一側面に係る接触検出装置は、第１軸に沿って並んで配置された複数のセンサ電極を含むパネル部と、前記複数のセンサ電極に連結され、各センサ電極から発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを収集するセンサ部と、前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つのセンサ電極に対して収集されたセンサデータを用い、ユーザの接触が印加されたパネル部上の接触位置を判別する演算部とを含み、前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極は、他のセンサ電極よりも前記第１軸方向の幅が短く形成される。このとき、複数のセンサ電極のうちで幅方向のエッジに位置したセンサ電極は、他のセンサ電極に比べてその幅が狭く形成されることが特徴である。

一方、本発明の他の一側面に係る接触検出装置は、第１軸に沿って並んで配置された複数のセンサ電極を含むパネル部と、前記複数のセンサ電極に連結され、各センサ電極から発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを収集するセンサ部と、前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つに対して収集されたセンサデータと前記複数の各センサ電極に対応する前記第１軸上の代表位置を参照して前記接触位置の前記第１軸方向成分を判別する演算部とを含み、前記演算部は、前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極の代表位置を、境界センサ電極の前記第１軸方向の中心位置よりも前記パネル部のエッジ側に位置するものとして選択して接触位置の前記第１軸方向成分を判別するようになる。

本発明のさらに他の一側面は、接触検出パネルを製造する方法に関するが、前記方法は、非電導性基板の一面に導電物質を用い、前記基板をなす平面上の第１軸に沿って並んで複数のセンサ電極を形成するステップを含み、このとき、センサ電極を形成するステップは、前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極を他のセンサ電極よりも前記第１軸方向の幅を短く形成する。

本発明によれば、無効入力領域を除去または縮小することにより、有効入力領域を確張することが可能となる。これにより、接触検出装置の入力領域のエッジ部において接触地点の位置が固有に認識されないという問題を克服あるいは緩和することが可能となる。

また、本発明によれば、別途のソフトウェア的な処理を行わずに入力領域の全体または大部分を有効入力領域として用いることができるようになるため、エッジ部の位置認識特性問題に対する容易ながらも根本的な解決策を提示することができる。

特に、本発明は、タッチスクリーンに適用される場合には、表示画面のエッジに配置される入力要素の操作を可能にし、自由なＵＩ構成を可能にする。

一方、本発明の一実施形態に係る接触検出装置は、エッジ側のセンサ電極の分割領域の幅が残りのセンサ電極に比べて小さく設計されることにより、エッジ部においてセンサ電極の長さ方向の座標認識の線形性をより向上させる効果がある。

従来の接触検出装置のセンサ電極配置構造を示す図である。 従来の接触検出装置のセンサ電極配置および連結構造を示す図である。 従来の接触検出装置の無効入力領域を示す図である。 本発明に係る接触検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る接触検出装置のセンサ電極配置および連結構造を示す図である。 第１実施形態に係る接触検出装置のパネル部の断面構造を示す図である。 第１実施形態に係る接触検出装置の境界センサ電極の代表位置を決定する原理を概念的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る接触検出装置のセンサ電極配置および連結構造を示す図である。 第２実施形態に係る接触検出装置のパネル部の断面構造を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る接触検出装置のセンサ電極配置および連結構造を示す図である。 接触検出パネルを製造する工程をステップ別に示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る接触検出装置に関して説明する。以下の説明において同一であるか、または対応する構成に対しては図面に同一する部材番号を用いて表示し、重複する説明は省略する。

図４は、本発明に係る接触検出装置の全体構成を簡略に示す図である。

本接触検出装置は接触位置認識能力を備えた装置であり、図に示すように、パネル部５１０と、センサ部５２０と、演算部５３０とを含んで構成される。

パネル部５１０は幅方向に隣接して並んで配置される複数のセンサ電極を含む。センサ電極は導電物質を用いてパネル部５１０をなす基板の一面に形成される。タッチスクリーンの場合には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）のような透明導電物質が一面に形成された透明フィルムをエッチングなどの方法によってパターニングして特定の形状でセンサ電極を形成する。パネル部５１０のセンサ電極の配置構造および積層構造については、後述して詳しく説明する。

パネル部５１０の各センサ電極はセンサ部５２０の各センシングチャネルと連結し、センサ部５２０はセンシングチャネルを介して各センサ電極からセンサ信号の入力を受ける。

センサ部５２０はこのセンサ信号の大きさや位相情報などを参照し、ユーザの接触入力時に発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを抽出する。構成の一例として、センサ部５２０は、ユーザの接触時に発生するキャパシタンス変化を測定するためのセンサ回路を含んでもよい。この場合、センサ部５２０は、各センサ電極に対して該当するセンサ電極上に形成される接触領域の面積に比例する値をセンサデータとして抽出してもよい。

抽出されたセンサデータは演算部５３０に入力され、接触地点の座標を抽出する演算に用いられる。演算部５３０は各センサ電極に対して得られたセンサデータを用いて接触可否と接触位置を判別する演算を実行する。演算部５３０で実行される演算については、後述する実施例を参照しながら詳しく説明する。

（第１実施形態）
図５は、本発明の第１実施形態に係る接触検出装置のパネル部５１０のセンサ電極配置構造を模式的に示す図である。

本実施例におけるパネル部５１０は、Ｘ方向に隣接するＸ０〜Ｘ８の９つのセンサ電極（以下、「Ｘ成分検出電極１１１、１２１」とする）とＹ方向に隣接するＹ０〜Ｙ８の９つのセンサ電極（以下、「Ｙ成分検出電極１１２、１２２」とする）が互いに交差配列された形態の電極配置構造を有してもよい。

このとき、Ｘ成分検出電極１１１、１２１は同じ大きさの菱形または三角形状を有する複数の単位電極をＹ方向に長く連結した形状をなしてもよく、Ｙ成分検出電極１１２、１２２は同じ大きさの菱形または三角形状を有する複数の単位電極をＹ方向に長く連結した形状をなしてもよい。

また、Ｘ成分検出電極１１１、１２１とＹ成分検出電極１１２、１２２は互いの空白に嵌合する形状で交差配列しており、互いに電気的に分離している。

Ｘ成分検出電極１１１、１２１とＹ成分検出電極１１２、１２２の電極領域は、基板上に電導性物質を菱形と三角形の形状に形成して生成してもよい。タッチスクリーンの場合、別途の透明フィルム上に透明導電性物質を用い、図５に示すものと同じ形態でＸ成分検出電極１１１、１２１とＹ成分検出電極１１２、１２２をそれぞれ形成してもよい。

勿論、このような積層構造は、タッチパッドのような他の種類の接触検出装置に適用されてもよい。図６は、図５のパネル部５１０のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面の様子を例示する図であるが、この断面図は上述した積層構造に基づく。

図６を参照すれば、Ｙ成分検出電極１１２、１２２はＹ方向に沿って一定の間隔で配置されてもよく、基層である透明フィルム１０２の上面に形成されてもよい。同じように、Ｘ成分検出電極１１１、１２１も基層である透明フィルム１０１上に形成されてもよいが、図６ではＹ成分検出電極１１２、１２２の上側に積層されるものとして示されている。

勿論、Ｙ成分検出電極１１２、１２２がＸ成分検出電極１１１、１２１の上側に積層されることも可能であり、Ｘ成分検出電極１１１、１２１およびＹ成分検出電極１１２、１２２がそれぞれ透明フィルム１０１、１０２の下面に形成される形態で構成することも可能である。

このように、Ｘ成分検出電極１１１、１２１とＹ成分検出電極１１２、１２２が一面に形成された透明フィルム１０１、１０２をそれぞれＸ電極層とＹ電極層とするとき、Ｘ電極層とＹ電極層は接着層１１５によって互いに付着された形態で提供され、２つの電極層は接着層１２５を用いて電子機器のケース１３０の背面に付着してもよい。

タッチスクリーンの場合、ケース１３０としては強化ガラスやアクリルのような透明素材を用いてもよく、接着層１１５、１２５のためには両面ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）またはオプティカルグルー（ｏｐｔｉｃａｌ ｇｌｕｅ）のような透明接着剤を用いてもよい。

図５の電極配置および連結構造を図２の従来構造と比較すれば次のような差がある。

第１に、図２の従来構造では、入力領域１０のエッジに位置した三角形状の複数の単位電極がＸ成分検出電極２１とＹ成分検出電極２２の長さ方向の両エッジに位置することに比べ、図５ではこの三角形状の複数の単位電極が内側のＸ成分検出電極１２１およびＹ成分検出電極１２２の長さ方向とそれぞれ平行な方向に長く互いに連結している。

すなわち、Ｘ方向の両エッジに位置した三角形状の単位電極はＹ方向に互いに連結してＸ境界センサ電極１１１を形成し、Ｙ方向の両エッジに位置した三角形状の単位電極はＸ方向に互いに連結してＹ境界センサ電極１１２を形成する。

次に、図２ではＸ成分検出電極２１とＹ成分検出電極２２がそれぞれ均一な幅を有するが、図５ではＸ境界センサ電極１１１の電極領域の幅がＸ方向の両エッジから内側に位置したＸ成分検出電極、すなわち、Ｘ内部センサ電極１２１の幅よりも小さく設定されている。

これと関連し、図５において、前者はＷ_１１、後者はＷ_１２で表示されている。図に示すようにＷ_１１とＷ_１２は、Ｗ_１１＜Ｗ_１２の関係にあり、Ｘ境界センサ電極１１１とＸ内部センサ電極１２１の幅間のこのような大小関係は、Ｙ境界センサ電極１１２とＹ内部センサ電極１２２の幅に対しても同じように適用される。

図７では、このような構造によって発生するエッジ認識特性の向上効果を概念図の形式で説明している。

図７に示すセンサ電極は、Ｙ方向の上側エッジに位置したＹ成分検出電極１１２である。このＹ境界センサ電極１１２は、入力領域１００の上側エッジに沿ってＹ内部センサ電極１２２を半分に分割した形態、すなわち、多数の三角形をＸ方向に互いに連結した形態を有してもよい。

このとき、このＹ境界センサ電極１１２がＹ内部センサ電極１２２と等しい形状となるように仮想の電極領域１５０が存在すると仮定すれば、Ｙ境界センサ電極１１２はそのＹ方向の中心に該当するＹ位置、すなわち、入力領域１００の上側エッジ部に該当するＹ位置を代表してもよい。

同じように、入力領域１００の下側のＹ境界センサ電極１１２と左右側のＸ境界センサ電極１１１はそれぞれ、入力領域１００の下側エッジ部のＹ位置と左右側エッジ部のＸ位置をそれぞれ代表してもよい。

したがって、図５のようなセンサ電極配置を採択する場合、接触地点のＸ方向およびＹ方向位置（ｘ，ｙ）は次のように計算されてもよい。

ここで、Ｎ_Ｘ、Ｎ_ＹはそれぞれＸ、Ｙ方向に配置されたセンサ電極１１１、１１２、１２１、１２２の数よりも１だけ小さい数を意味し、図５の例示ではこの値が８である。Ｄ_ＸはそれぞれＸ方向に隣接して配置されたＸ内部センサ電極１２１の中心位置間の間隔を意味し、Ｄ_ＹはＹ方向に隣接して配置されたＹ内部センサ電極１２２の中心位置間の間隔を意味する。入力領域のＸ方向の大きさをＬ_Ｘ、Ｙ方向の大きさをＬ_Ｙとするとき、Ｄ_Ｘ、Ｄ_ＹはそれぞれＤ_Ｘ＝Ｌ_Ｘ／Ｎ_Ｘ、Ｄ_Ｙ＝Ｌ_Ｙ／Ｎ_Ｙで定義されてもよい。

前記数式２を参照すれば、図５の実施形態において、Ｘ、Ｙ値が有効に得られる領域が全入力領域１００と等しくなる。

すなわち、図２に示す従来の電極配置構造において、有効入力領域が入力領域１００の境界からＸ方向にＤ_Ｘ／２、Ｙ方向にＤ_Ｙ／２だけ内側に形成されていることに比べ、全体入力領域１００を効果的に用いることができるという長所がある。

さらに、追加の演算が必要なく簡単な基本演算によって全入力領域１００に渡るすべての地点における接触位置を固有に識別できるようになる。

図５では、ＸおよびＹ境界センサ電極１１１、１１２の幅がＸおよびＹ内部センサ電極１２１、１２２の幅の半分であるものとして示されており、このような設定が好ましいが、必ずしもこれに限られるものではない。

これは、前者が後者よりも小さければ、常にエッジ認識特性は向上するためである。

一例として、境界センサ電極１１１、１１２の幅が内部センサ電極１２１、１２２の幅の１／２よりも大きく１よりも小さい関係であれば、認識領域１００のエッジの無効入力領域が完全に除去されはしないが、これを縮小することができる。

また、境界センサ電極１１１、１１２に対する内部センサ電極１２１、１２２の幅の割合が１／２未満である場合には、同じ数のセンシングチャネルで同じ大きさの入力領域をカバーしなければならない場合、内部センサ電極１１２、１２２の幅が大きくなりセンサ分解能が相対的に低くなることはあるが、無効入力領域を完全に除去できるという長所がある。

以上で説明した図５の平面構造は、図６のような二重の電極層を基盤とするものであるが、次のように一層型の構造に適用されてもよい。

すなわち、単一基板上に金属またはＩＴＯなどの透明導電物質を用いて図１のような形態で電極を配置し、白色電極１１を横方向に互いに連結し、灰色電極１２を縦方向に互いに連結する。

白色電極１１と灰色電極１２のうちの１つの連結パターンは前記基板上に同じ導電物質を用いて形成し、他の１つの連結パターンは連結する電極の上側にのみ開放領域（ｏｐｅｎ ａｒｅａ）を形成した後、開放領域の間に導電物質を塗布して連結経路を形成することによって生成される。図５に係る平面構造をこのように構成することにより、パネル部５１０を薄型かつ低い価格で製造することができる。

（第２実施形態）
図８は、本発明に係る接触検出装置において、パネル部５１０を一層型で構成する他の形態のセンサ電極平面構造を例示する図である。

図９は、図８のパネル部５１０のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面の形状を示す図である。

図８および図９に例示された構造によれば、入力領域２００内に複数の直角三角形状のセンサ電極２１１、２１２、２２１、２２２は、一定の領域をなして配置されてもよい。

複数のセンサ電極２１１、２１２、２２１、２２２のうちの半分２１１、２２１はその対角線が図面上において右側上を向くように配置され、残りの半分２１２、２２２はその対角線が左側下を向くように配置されてもよい。

すなわち、１対のセンサ電極２１１、２１２または２２１、２２２が、その対角線が互いに対向する形状で配置されてもよい。２つのセンサ電極２１１、２１２または２２１、２２２はそのＹ方向の幅の中心位置が実質的に同じように、すなわち、２つのセンサ電極２１１、２１２または２２１、２２２によって実質的に長方形状の領域が形成されるように配置されてもよい。

図８に示すように、このようなセンサ電極の対２１１、２１２または２２１、２２２は、複数のＹ位置上に配置されてもよい。各Ｙ位置に配置されたセンサ電極２１１、２２１はセンサ部５２０のセンシングチャネルＬ０〜Ｌ８にそれぞれ連結され、各Ｙ位置に配置されたセンサ電極２１２、２２２はセンサ部５２０のセンシングチャネルＲ０〜Ｒ８にそれぞれ連結されてもよい。

このような構造を用いて接触地点のＸおよびＹ方向位置成分を計算する方法は次のとおりである。

入力領域２００内の特定位置上に人体などが接触する場合、該当する位置で一定の面積を有する接触領域が形成される。この接触領域が形成されるＸ方向の位置により、センサ電極２１１、２２１とセンサ電極２１２、２２２上に形成される接触領域の相対的な割合が異なるようになる。

例えば、接触地点が図面上において左側に片寄る場合、センサ電極２１１、２２１上に形成される接触領域がセンサ電極２１２、２２２上に形成される接触領域に比べて相対的に大きくなる。

すなわち、接触地点のＸ方向位置ｘは次のように計算されてもよい。

Ｌ_Ｘは入力領域２００のＸ方向の長さを意味し、Ｉ_ＬｎはセンシングチャネルＬｎから得られたセンサデータを、Ｉ_ＲｎはセンシングチャネルＲｎから得られたセンサデータを意味する。

（Ｎ＋１）はセンサ電極２１１、２２１およびセンサ電極２１２、２２２が配置されるＹ方向位置の数を示し、図８においては９である。すなわち、９つのセンサ電極２１１、２２１に対して得られたセンサデータの合計と９つのセンサ電極２１２、２２２に対して得られたセンサデータの合計の相対的な割合を用いてＸ方向の接触位置成分を計算する。

接触地点のＹ方向位置成分は同じＹ位置に配置された２つのセンサ電極２１１、２１２または２２１、２２２によって形成される長方形状の領域を同じ長方形状を有する単一の仮想のセンサ電極によって形成される領域であるものとして取り扱って計算してもよい。

すなわち、同じＹ位置に配置された２つのセンサ電極２１１、２１２に対して得られるセンサデータをそれぞれＩ_ＲｎとＩ_Ｌｎとするとき、接触地点のＹ方向位置ｙは次のように計算してもよい。（参考までに、Ｄ_ＹはＹ方向のエッジに位置した電極２１１、２１２を除いた内側の電極２２１、２２２、すなわち、内部センサ電極２２１、２２２領域のＹ方向中心位置間の間隔を意味し、入力領域２００のＹ方向長さをＬ_Ｙとするとき、Ｄ_Ｙ＝Ｌ_Ｙ／Ｎで定義される。図８においてＤ_Ｙ＝Ｗ_２２である。）

上述した接触地点の（ｘ，ｙ）座標演算は演算部５３０によって実行される。図８を参照すれば、入力領域２００の上下境界部、すなわち、Ｙ方向のエッジに位置するセンサ電極、すなわち、境界センサ電極２１１、２１２はその幅が内部センサ電極２２１、２２２の半分になるように形成される。

また、数式４に示すように、境界センサ電極２１１、２１２はその幅方向の中心のＹ位置を代表するのではなく、入力領域２００の上下境界部のＹ方向位置を代表する。

したがって、入力領域２００の上下境界部に無効入力領域が形成されることを防ぐことができる。

図９に示すように、上述したような平面構造を有するパネル部５１０は、単一基板２２０からなる基層の一面にセンサ電極２１１、２１２、２２１、２２２が形成されている電極層を含んでもよい。

この電極層は、接着層２１５によって電子機器のケース２３０器具物の背面に付着してもよい。タッチスクリーンの場合、基板２２０はＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のような透明絶縁物質からなり、センサ電極２１１、２１２、２２１、２２２はＩＴＯなどの透明導電物質で構成してもよい。

また、接着層２１５はＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）またはオプティカルグルーなどの透明接着剤からなってもよい。

ケース器具物２３０も透明アクリルやガラスのような透明資材からなってもよい。

一方、タッチスクリーンの場合、センサ電極２１１、２１２、２２１、２２２をセンサ部５２０に連結する導線パターンは、一般的には銀（ｓｉｌｖｅｒ）のような導電物質を透明基板２２０上にシルクスクリーン印刷して設けられるが、この場合、銀からなる前記導線パターンは入力領域２００の外部、すなわち、不透明印刷となる表示ベゼル領域に設けられてもよい。

（第３実施形態）
図１０は、図８の平面構造を改良および変形した図である。

図１０のパネル部５１０も図９と同じ形態の断面構造を有する。図１０に示すパネル部５１０の入力領域３００において、センサ電極３１１、３１２、３２１、３２２はそれぞれ図８のセンサ電極２１１、２１２、２２１、２２２に対応する。したがって、図８に関して説明した内容が本実施形態にもそのまま適用されるため、重複する事項の説明は省略する。

図１０において、入力領域３００の上下境界部、すなわち、Ｙ方向のエッジにはそのＹ方向の幅がＷ_３１であるセンサ電極３１１、３１２が形成され、センサ電極３１１、３１２よりもＹ方向であり、内側にはＹ方向にＷ_３２の幅を有する複数のセンサ電極３２１、３２２が一定した間隔をなして配置されている。

図に示すように、Ｙ方向にそれぞれ９ヶ所に配置されたセンサ電極３１１、３２１およびセンサ電極３１２、３２２はそれぞれＬ０〜Ｌ８のセンシングチャネル、Ｒ０〜Ｒ８のセンシングチャネルに連結される。

ここで、Ｗ_３１＜Ｗ_３２であり、好ましくはＷ_３１＝０．５・Ｗ_３２である。センサ電極３１１、３１２およびセンサ電極３２１、３２２はそれぞれ複数の三角形状の分割領域を入力領域３００の左右側境界部においてＹ方向に互いに連結した、いわゆる鋸歯形状を有する。

図１０を参照すれば、センシングチャネルＬ０〜Ｌ８に連結されるセンサ電極３１１、３２１とセンシングチャネルＲ０〜Ｒ８に連結されるセンサ電極３１２、３２２は互いに鋸歯が噛み合った形状で配置されてもよい。センサ電極３１１、３１２、３２１、３２２をこのような形状で配置する場合、接触地点のＹ方向位置によってＸ方向の位置が影響を受けることが最小化され、接触地点のＸ方向位置認識の線形性が向上する。

境界センサ電極３１１、３１２と内部センサ電極３２１、３２２は分割領域の数が必ずしも一致する必要はないが、図１０において、境界センサ電極３１１、３１２の分割領域の数は２、内部センサ電極３２１、３２２の分割領域の数は３として設定されている。

分割領域のＹ方向の幅は、境界センサ電極３１１、３１２の場合はＤ_３、内部センサ電極３２１、３２２の場合はＤ_４であり、Ｄ_３とＤ_４は同じ値を有してもよいが、Ｄ_３＜Ｄ_４が可能な限りセンサ電極３１１、３１２、３２１、３２２の形状を決定することが好ましい。

これは、接触地点のＸ方向位置の線形性を入力領域３００の上下境界部においてさらに向上させるためである。すなわち、入力領域３００のＹ方向エッジ側では境界センサ電極３１１、３１２の分割領域の繰り返される配置が中断されるため、接触地点のＸ方向位置が一側に歪曲して認識される現象が発生する。

例えば、入力領域３００の上側エッジに接触するようになれば、センシングチャネルＬ０に対して得られるセンサデータがセンシングチャネルＲ０に対して得られるセンサデータに比べて相対的に大きい値を有してもよい。

同じように、入力領域３００の下側エッジに接触する場合、センシングチャネルＲ０に対して得られるセンサデータがセンシングチャネルＬ０に対して得られるセンサデータに比べて相対的に大きい値を有してもよい。

したがって、境界センサ電極３１１、３１２を内部センサ電極３２１、３２２よりも分割領域が小さいように設計することにより、このような接触地点のＸ方向位置の歪曲が発生する区間を最小化することができる。

数式４をさらに一般化し、図８においてＷ_２１＜Ｗ_２２である場合、または図１０においてＷ_３１＜Ｗ_３２である場合、接触地点のＹ方向位置ｙは次のように求められてもよい。図１０においてＤ_Ｙ＝Ｗ_３２である。

前記数式５によって知ることができるように、もし、境界センサ電極２１１、２１２、３１１、３１２が内部センサ電極２２１、２２２、３２１、３２２と同じ幅を有するように設計されれば、入力領域２００、３００の上下境界部において０．５・Ｄ_ＹだけのＹ成分が無効入力領域に該当するようになる。

しかしながら、境界センサ電極２１１、２１２、３１１、３１２が内部センサ電極２２１、２２２、３２１、３２２の半分の幅を有するように設計することにより、全体入力領域２００、３００を有効入力領域として活用することができる。

一方、上述した多くの実施形態を変形してパネル部５１０および演算部５３０を次のように構成することも可能である。

すなわち、内部センサ電極１２１、１２２、２２１、２２２、３２１、３２２と境界センサ電極１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２が同じ幅を有するようにパネル部５１０を設計し、演算部５３０で接触地点のＹ方向位置を計算するとき、境界センサ電極１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２が代表する位置をその幅方向の中心位置よりも入力部１００、２００、３００の上下境界部側を向くように定めることにより、有効入力領域を確張することができる。

境界センサ電極１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２の代表位置が入力領域１００、２００、３００の境界部と一致するものとして計算する場合には、下記の数式６が適用されてもよい。Ｎ_Ｙ、Ｄ_Ｙの定義は上述して説明したものと同じであり、図８および図１０の実施形態の場合はＩ_Ｙｎ＝Ｉ_Ｒｎ＋Ｉ_Ｌｎで定義される。

本実施形態は、パネル部５１０のセンサ電極パターンの形状と大きさを調整することが困難な場合に特に有用に適用される。すなわち、入力部１００、２００、３００の境界部付近でのみ座標を境界部方向に確張することにより、有効入力領域を確張する効果を有する。

また、本実施形態は、境界センサ電極１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２の幅が内部センサ電極１２１、１２２、２２１、２２２、３２１、３２２の幅の半分よりも大きい場合に一般的に適用される。

次に、本発明に係る接触検出パネルを製造する方法について説明する。図１１は、接触検出パネルの工程を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０では、非電導性基板の一面に図５、図８、または図１０のような平面構造を有するセンサ電極を形成する。

上述して説明したように、形成されるセンサ電極は基板上の一軸に沿って複数の位置に設けられ、前記一軸方向のエッジに位置するセンサ電極がなす領域は、残りのセンサ電極に比べて一軸方向に狭い幅を有する。

図８および図１０に示す平面構造の場合、単一基板の一面にセンサ電極を形成することで十分であるが、図５に示す平面構造の場合、第１基板の一面にＹ軸に沿って複数の位置に設けられるセンサ電極を形成し、第２基板の一面にＸ軸に沿って複数の位置に設けられるセンサ電極を形成した後、接着剤を用いて第１基板と第２基板を付着する工程が追加されてもよい。

センサ電極を形成する方法としては、エッチングを用いる方法と積層技法を用いる方法がある。前者の場合、非電導性基板の一面あるいは両面に金属やＩＴＯなどの電導性物質が塗布された材料を準備した後、形成しようとするセンサ電極と同じ形状を有するマスクパターンを用いてセンサ電極以外の領域をエッチングすることによってセンサ電極を形成する。湿式エッチングと乾式エッチングをすべて用いてもよく、この場合、感光剤をスクリーン印刷する技法を適用することも可能である。

後者の場合、非電導性基板の一面にセンサ電極と同じ形状を有するマスクパターンを用いて金属やＩＴＯなどの電導性物質をスパッタリングまたはスクリーン印刷することによってセンサ電極を形成する。非電導性基板としてはＰＥＴのように柔軟性を有するフィルム材料を用いたり、ＣＣＬ（ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ｌａｍｉｎａｔｅ）のようなＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）用資材、またはＦＰＣＢ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ）用基板資材を用いてもよい。

センサ電極が形成された基板が準備されれば、センサ電極に連結される配線パターンとボンディングパッドを形成する（Ｓ２０）。

ボンディングパッドは、センサ電極が形成された基板とセンサチップが実装される別途の基板を連結するために設けられる。ＰＣＢ工程またはＦＰＣＢ工程を用いる場合、センサ電極とセンサチップは単一基板上に形成されてもよく、この場合、ボンディングパッド製造工程は省略される。

また、配線パターンがセンサ電極と同じ導電物質で形成されてもよいため、本ステップＳ２０はステップＳ１０と同時に実行されてもよい。これとは異なり、透明基板上にＩＴＯなどを用いてセンサ電極を形成した後、センサチップが実装されるＦＰＣＢを透明基板に接合する場合、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）またはＡＣＰ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｓｔｅ）ボンディングのためのパッドを形成するようになるが、ボンディングパッドは銀（ｓｉｌｖｅｒ）のように付着性が優れた物質で形成することが一般的である。

また、ボンディングパッドとそれぞれのセンサ電極を連結する配線パターンも銀などの物質を用いて形成することが好ましいが、場合によっては、配線パターンはセンサ電極と同じＩＴＯなどの物質で形成されてもよい。

ボンディングパッドが設けられる場合、センサ電極が形成された基板とセンサチップが実装されるＦＰＣＢがボンディング接合される（Ｓ３０）。

最後に、ＦＰＣＢがボンディング接合されて一面にセンサ電極が形成された基板を透明ウィンドウに付着する工程が含まれてもよいが（Ｓ４０）、このステップにおいて、ウィンドウ付着に用いられる接着物質としては、両面テープ、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）、あるいはオプティカルグルーがある。

この追加工程は特に接触検出装置がタッチスクリーンである場合に含まれてもよいが、この場合、ウィンドウは電子機器の表示に重畳されるものであり、透明アクリルあるいはガラスなどの材料からなる。ウィンドウはユーザの接触面として機能する。

以上、様々な図面を参照しながら一層または二層のセンサ電極パターン構造を有する接触検出装置について説明した。上述した説明のうち、Ｙ方向の接触地点の位置認識に関する内容は、いずれか１つの実施形態について説明された事項が残りの実施形態にも相応する形態または同じ形態で適用される。

これまで、Ｘ軸とＹ軸を基準としてセンサ電極の大きさと形状を説明した。Ｘ軸方向とＹ軸方向は横方向と縦方向、長さ方向と幅方向などとして多様に表現されてもよい。本発明においてＸ軸とＹ軸は直交してもよいが、これに限定されるものではなく、任意の方向に互いに交差する２つの軸を意味するものとして広く解釈される。

接触位置認識特性の側面において、Ｘ軸またはＹ軸に沿って同一あるいは対応する形状のセンサ電極を繰り返して配置することが好ましいが、必要によっては、異なる形状の複数のセンサ電極を用いてパネル部５１０を構成することも可能である。

例えば、Ｘ方向に長く延長した三角形状の第１センサ電極と、Ｘ方向に長く延長した長方形状の第２センサ電極を交互に配置し、第１センサ電極と第２センサ電極をそれぞれ接触位置のＸ方向およびＹ方向成分を計算することに用いてもよい。

一方、以上の説明は、本発明に対する全般的な理解を助けるために提供されたものであり、本発明が上述した実施形態と同じ構造によってのみ制限的に解釈されるものではない。本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な形態の修正および変形を加えることができる。したがって、添付の特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等あるいは等価的変形があるすべての対象は、本発明が包括する範囲に属するといえる。

Claims (28)

1. 接触位置判別機能を備えた接触検出装置であって、
   第１軸に沿って並んで配置された複数のセンサ電極を含むパネル部と、
   前記複数のセンサ電極に連結され、各センサ電極から発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを収集するセンサ部と、
   前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つのセンサ電極に対して収集されたセンサデータを用いてユーザの接触が印加されたパネル部上の接触位置を判別する演算部とを含み、
   前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極は、他のセンサ電極よりも前記第１軸方向の幅が短く形成されることを特徴とする接触検出装置。
2. 前記境界センサ電極は、他のセンサ電極に比べて前記第１軸方向の幅が半分であることを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
3. 前記パネル部は、
   前記第１軸に沿って並んで配置された複数の第１センサ電極を含む第１パネルと、前記第１軸と交差する第２軸に沿って並んで配置された複数の第２センサ電極を含む第２パネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
4. 前記境界センサ電極は、複数の三角形状を有する複数の単位電極が前記第１軸と交差する第２軸方向に連結されることを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
5. 前記パネル部は、前記複数のセンサ電極が一面に形成された一層のパネルで構成されることを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
6. 前記複数のセンサ電極は、前記第１軸と交差する第２軸に沿って前記第１軸方向の幅が異なるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
7. 前記複数のセンサ電極は、同じ形状の複数の分割電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
8. 前記境界センサ電極に含まれる前記複数の分割電極は、他のセンサ電極の分割電極よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項７に記載の接触検出装置。
9. 前記演算部は、前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つから取得した検出信号加重値とし、各センサ電極代表位置の加重平均を計算して前記接触の位置を判別し、
   前記境界センサ電極の代表位置は、境界センサ電極の前記第１軸方向の中心位置よりもエッジ側に位置することを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
10. 境界センサ電極を除いた残りのセンサ電極の代表位置は、該当する電極の前記第１軸方向の中心位置であることを特徴とする請求項９に記載の接触検出装置。
11. 前記センサデータは、ユーザの接触によって前記センサ電極上に形成される接触面積に比例する値を有することを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
12. 前記パネル部は透明基板からなり、前記センサ電極は前記透明基板の一面に透明導電物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
13. 接触位置判別機能を備えた接触検出装置であって、
    第１軸に沿って並んで配置された複数のセンサ電極を含むパネル部と、
    前記複数のセンサ電極に連結され、各センサ電極から発生する電気的特性の変化を示すセンサデータを収集するセンサ部と、
    前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つに対して収集されたセンサデータと前記複数の各センサ電極に対応する前記第１軸上の代表位置を参照して前記接触位置の前記第１軸方向成分を判別する演算部とを含み、
    前記演算部は、前記複数のセンサ電極のうちの前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極の代表位置を、境界センサ電極の前記第１軸方向の中心位置よりも前記パネル部のエッジ側に位置するものとして選択して接触位置の前記第１軸方向成分を判別することを特徴とする接触検出装置。
14. 前記演算部は、前記境界センサ電極以外の残りの電極の代表位置を該当する電極の前記第１軸方向の中心位置として選択して接触位置の前記第１軸方向成分を判別することを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
15. 前記複数のセンサ電極は、前記第１軸と交差する第２軸上に沿って前記第１軸方向の幅が異なるように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
16. 前記パネル部は、
    前記第１軸に沿って並んで配置された複数の第１センサ電極を含む第１パネルと、前記第１軸と交差する第２軸に沿って並んで配置された複数の第２センサ電極を含む第２パネルとを含むことを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
17. 前記境界センサ電極は、三角形状を有する複数の単位電極が前記第１軸と交差する第２軸方向に連結されることを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
18. 前記パネル部は、前記複数のセンサ電極が一面に形成された一層のパネルで構成されることを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
19. 前記複数のセンサ電極は、同じ形状の複数の分割電極を含むことを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
20. 前記境界センサ電極に含まれる前記複数の分割電極は、他のセンサ電極の分割電極よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項１９に記載の接触検出装置。
21. 前記センサデータは、ユーザの接触によって前記複数のセンサ電極上に形成される接触面積に実質的に比例する値を有することを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
22. 前記パネル部は透明基板からなり、前記複数のセンサ電極は前記透明基板の一面に透明導電物質で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の接触検出装置。
23. 接触検出パネルを製造する方法であって、
    非電導性基板の一面に導電物質を用い、前記基板をなす平面上の第１軸に沿って並んで複数のセンサ電極を形成するステップを含み、
    前記複数のセンサ電極を形成するステップは、前記複数のセンサ電極のうちで前記第１軸方向のエッジに位置した境界センサ電極をに他のセンサ電極よりも前記第１軸方向の幅を短く形成することを特徴とする製造方法。
24. 前記非電導性基板は透明基板からなり、前記導電物質は透明な導電物質であることを特徴とする請求項２３に記載の製造方法。
25. 前記製造方法は、
    前記複数のセンサ電極が形成された前記非電導性基板を第２非電導性基板の一面に付着するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の製造方法。
26. 前記複数のセンサ電極を形成するステップは、
    第１基板の一面に前記複数のセンサ電極で構成される第１電極集合を第１軸に沿って並んで形成するステップと、
    第２基板の一面に前記複数のセンサ電極で構成される第２電極集合を第２軸に沿って並んで形成するステップと、
    前記第１基板と第２基板を積層するステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の製造方法。
27. 前記製造方法は、
    前記非電導性基板に前記複数のセンサ電極に連結される配線パターンを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の製造方法。
28. 前記製造方法は、
    前記非電導性基板に前記配線パターンに連結されるボンディングパッドを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の製造方法。

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