JP5027860B2 - 交互静電容量式タッチパネル及びコンビ式交互静電容量式タッチパネル - Google Patents
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Description
コンビ式交互静電容量タッチパネルは、透明な絶縁媒質で作成されたタッチパネルを備える。特に、タッチパネルにカバーされ緊密に配列された2個以上の交互静電容量タッチユニットを有し、交互静電容量タッチユニットは、タッチパネルのタッチエリアを充填する。交互静電容量タッチユニットは、駆動層、検出層、及び、駆動層と検出層との間に透明な絶縁媒質で作成されたコンデンサ媒質平面を備える。駆動層は、同一平面に間隔的に分布された透明な導電材料で作成された平板駆動電極を有する。検出層は、同一平面内にある透明な導電材料で作成された平板検出電極を有し、検出電極が検出層で駆動層にある駆動電極の間にある隙間区域の真正面に分布し、駆動電極と検出電極に交互静電容量タッチユニットのタッチエリアを充填する。駆動電極とコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の当該駆動電極に対応する交互静電容量タッチユニットの激励信号モジュールと電気的に接続し、検出電極とコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の当該検出電極に対応する交互静電容量タッチユニットの検出制御モジュールと接続する。
駆動電極と検出電極の空間位置は正対関係ではなく、駆動電極が検出電極底部と形成された静電容量CBが大幅に下げられ、駆動電極と検出電極トップ部の間に形成された静電容量CTが交互静電容量Cに占める割合を高めて、それによってタッチ検出で静電容量CTが静電容量Cでの割合を高めて、この交互静電容量式タッチパネルの有効静電容量率を効率的に増加させる。
また、このコンビ式交互静電容量タッチパネルは、広面積のタッチパネル構造を提出して、複数駆動電極或は検出電極の接続による莫大抵抗による交互静電容量通路の通信容量下降問題を防止できる。
(第1実施形態)
本発明の実施形態による交互静電容量式タッチパネルは、図形或いは画像表示装置の表示板をカバーし、周辺装置の制御装置を通じて図形或は画像表示装置での表示内容に対して制御する。図1−1から図7−5に示すように、交互静電容量式タッチパネルは、透明な絶縁媒質で作成されたタッチ平面100、タッチ平面100にカバーされた駆動層200と検出層300、及び駆動層200と検出層300との間に透明な絶縁媒質で作成された交互静電容量媒質平面910を備える。また、更に透明な絶縁材で作成された保護平面120を備え、駆動層200、検出層300及び交互静電容量媒質平面910がタッチ平面100と保護平面120の間に設置される。保護平面120と図形或いは画像表示装置の表示板とは向かいあう。
本発明の実施形態による交互静電容量式タッチパネルは、皆以下の技術方案を採用した。交互静電容量式タッチパネルは、透明な導電材料で作成された駆動電極接続コード220、検出電極接続コード320、駆動電極引出導線230、及び検出電極引出導線330を備える。駆動電極210は、駆動電極接続コード220を通じてグループ別に直列に連結され、駆動電極接続コード220の駆動層200内の相互位置関係は、共通線上または平行である。検出電極310は、検出電極接続コード320を通じてグループ別に直列に連結され、検出電極接続コード320の検出層300内での相互位置関係は、共通線上または平行である。駆動電極接続コード220と検出電極接続コード320とは、互いに直交する。各駆動電極グループ240は、駆動電極引出導線230を通じてタッチパネル周辺装置の激励信号モジュール600と接続される。各検出電極グループ340は、検出電極引出導線330を通じてタッチパネル周辺装置の検出制御モジュール700と接続される。図1−1から図7−5に示すように、駆動電極接続コード220及び検出電極接続コード320の各自の位置関係は、共通線上または平行である。即ち、駆動電極グループ240にある駆動電極210の幾何中心が各駆動電極接続コード220と同じ直線上にあり、駆動電極グループ240各自の駆動電極接続コード220の所在直線は、互いに平行する。検出電極グループ340にある各検出電極310の幾何中心が各検出電極接続コード320と同一直線上にあり、検出電極グループ340各自の検出電極接続コード320の所在直線は、互いに平行する。即ち、駆動層200内の駆動電極接続コード220と検出層300内にある検出電極接続コード320とに対して、電極グループ内の電極接続コードの位置関係は共通線上にあり、電極グループ間の電極接続コードの位置関係は平行である。
図1−1に示すように、矩形検出電極311は、検出電極接続コード320を通じてグループ別に6組の検出電極グループ340に分けられ、全ての検出電極グループ340にある矩形検出電極311の幾何中心と検出電極接続コード320とは同じ直線上にあり、且つ、各検出電極グループ340内の検出電極接続コード320の所在直線はお互いに平行する。各検出電極グループ340は、検出電極引出導線330を通じてタッチパネル周辺装置の検出制御モジュール700と接続する。
図1−3と図1−4とに示すように、タッチエリア110の全域内において、この矩形検出電極311の占めた区域と矩形駆動電極211の占めた区域とがお互いに補充して、矩形検出電極311と矩形駆動電極211とが正対の位置関係を起こさないようにする。
本発明の第2実施形態は、図2−1から図2−5に示すように、駆動層200と検出層300とが第1実施形態と完全に同じで、シールド層400を追加した。シールド層400は、駆動層200と検出層300のうち下方一層にあたるものの上方または下方に設置、或いは当該層内に嵌め込まれる。シールド層400は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極410を有し、シールド電極410は、駆動層200と検出層300のうち上方一層にあたるものの各電極所在位置の真正面に分布する。
図2−3に示されたO2点について、O2点がタッチされなかったときに、当該O2点の電界分布情況は図2−4のようになる。人指150がO2点をタッチしたときに、O2点の電界分布情況は図2−5のようになる。図2−4及び図2−5を見れば、シールド電極410の作用は、矩形検出電極311底部の電界を変えて、矩形検出電極311底部と矩形駆動電極211との間に形成される交互静電容量CBをさらに減少させることが分かる。これは、シールド電極410が矩形駆動電極211と矩形検出電極311底部との電界にある一部の電界線を吸い出すことから理解できる。
本発明の第3実施形態は、図4−1から図4−5に示すように、駆動層200と検出層300とが第1実施形態と完全同じであり、唖電極層500を追加した。唖電極層500は、駆動層200と検出層300のうち上方一層にあたるものの上方または下方に設置、或いは当該層に嵌めこまれる。唖電極層500は、透明な導電材料で作成された平板唖電極510を有し、唖電極510は、駆動層200と検出層300のうち下方一層にあたるものの中の各電極所在位置の真正面に分布する。
第3実施形態の一例について説明すると、駆動層200が検出層300の下方にあるとき、図4−1に示すように、各唖電極510は、駆動層200にある各電極所在位置の真正面に分布する。言い替えれば、唖電極510の分布は、唖電極層500において駆動層200の各駆動電極210の所在位置の真正面に分布する。唖電極層500が駆動層200において真正面にある駆動電極210の区域内に分布し、複数の唖電極510がこの区域を充填してもいいし、1つの唖電極510だけてもよい。図例では、唖電極層500の駆動電極210と真正面に相対する区域には、16個の面積が小さい唖電極510を配置し、このような構造は電界の分布を更に均等にさせ、タッチ検出に有利である。唖電極510は、互いに接続せず、且つ普通の電極と同じように、如何なる信号の激励源、直流源或はアースと接続せず、電気的に宙に浮く状態にあるため、唖電極或はダミーセル(Dummy Cell)と称される。
図4−3に示されたO3点について、O3点がタッチされなかったときに、O3点の電界分布情況は、図4−4のようになる。人指150がO3点をタッチしたときに、O3点の電界分布情況は図4−5のようになる。図4−4及び図4−5を見れば、唖電極510の作用は、矩形検出電極311トップ部の電界を変えて、矩形検出電極311トップ部と矩形駆動電極211との間に形成された静電容量CTを更に増大させ、CTの変化範囲を拡大する。これは、唖電極510が矩形駆動電極211と矩形検出電極311トップ部との電界線を増加することから理解できる。また、唖電極510もタッチパネルの光透過率を一致させる役目もある。
本発明の第4実施形態は、図5−1から図5−3に示すように、駆動層200と検出層300が第1実施形態と同じで、第2実施形態と同じようなシールド層400と第3実施形態と同じような唖電極層500を追加した。
図5−1に示すように、シールド層400が駆動層200に嵌め込まれ、唖電極層500と検出層300とが一体に嵌め込まれる。
図5−1に示されたO4点については、O4点がタッチされていないとき、O4点の電界分布情況は図5−2のようになる。人指150がO4点をタッチしたとき、O4点の電界分布情況は図5−3のようになる。図5−2と図5−3から見れば、このシールド電極410と唖電極510との共通作用で、矩形検出電極311底部と矩形駆動電極211との間に形成された静電容量CBを更に減少させ、矩形検出電極311トップ部と矩形駆動電極211との間に形成された静電容量CTに更に増大させ、それによって更に交互静電容量Cの有効静電容量率を高める。
本発明の第5実施形態は、図6−1から図6−5に示すように、この交互静電容量式タッチパネルが、駆動層200、検出層300、シールド層400及び唖電極層500を備える。
図6−1に示すように、駆動層200は、駆動電極210を設け、且つ各駆動電極210は、菱形駆動電極212で、図例においては、25個の菱形駆動電極212を設けた。菱形駆動電極212は、駆動電極接続コード220を通じてグループ別に5組の駆動電極グループ240に分けられ、全ての駆動電極グループ240にある菱形駆動電極212の幾何中心と各駆動電極接続コード220とが同じ直線上にあり、且つ、各駆動電極グループ240内の駆動電極接続コード220の所在直線は互いに平行する。各駆動電極グループ240がタッチパネル周辺装置の激励信号モジュール600と接続する状況は、第1実施形態とおなじである。
駆動層200は、検出層300の上方に位置し、図6−3に示すように、シールド層400は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極410を有し、シールド電極410は、駆動層200にある菱形駆動電極212の所在位置の真正面に分布する。すなわちシールド電極410は、シールド層400において検出層300にある検出電極310の間にある隙間区域の真正面に分布する。本実施形態のシールド層400の作用は、第2実施形態と第4実施形態とほぼ同じである。
図6−5に示すように、唖電極層500は、駆動層200の上にあり、シールド層400は、検出層300の下に位置する。第5実施形態での交互静電容量Cの形成と電界分布情況は第4実施形態とほぼ同じであるため、本実施形態は効果的に交互静電容量Cの有効静電容量率を高めることができる。
本発明の第6実施形態は、図7−1から図7−5に示すように、交互静電容量式タッチパネルが、駆動層200、検出層300、シールド層400及び唖電極層500を備える。
図7−1に示すように、駆動層200は、駆動電極210を設け、且つ各駆動電極210は、六角形電極213で、図例では、16の六角形電極213が設けられている。六角形駆動電極213は、駆動電極接続コード220を通じてグループ別に4組の駆動電極グループ240分けられ、全ての駆動電極グループ240にある六角形駆動電極213の幾何中心と各駆動電極接続コード220とは同じ直線上にあり、且つ各駆動電極グループ240内の駆動電極接続コード220の所在直線は互いに平行する。各駆動電極グループ240とタッチパネル周辺装置の激励信号モジュール600との接続情況は、第1実施形態と同じである。
駆動層200は、検出層300の下に位置し、図7−3に示すように、シールド層400は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極410を有し、シールド電極410は、検出層300にある検出電極310の真正面にあり、即ち各シールド電極410は、シールド層400において駆動層200にある駆動電極210の間にある隙間区域の真正面に分布される。本実施形態のシールド層400の作用は、第2実施形態及び第4実施形態とほぼ同じである。
図7−5に示すように、唖電極層500は、検出層300の下に位置して、シールド層400は、駆動層200の上に設置される。第5実施形態での交互静電容量Cの形成と電界分布情況は、第4実施形態とほぼ同じであり、効果的に交互静電容量Cの有効静電容量率を高めることができる。
本発明の第7実施形態によるコンビ式交互静電容量タッチパネルは、面積の比較的大きいタッチパネルに適用する。上述交互静電容量式タッチパネルの面積が比較的大きいとき、駆動電極および検出電極の数量を増加しなければならず、長すぎる電極グループは抵抗が過大になり、交互静電容量通路の通信容量の低下を招いて、電気回路の駆動と検出に不便になる。上述情況を回避するために、本実施形態による1種の交互静電容量式タッチパネルで組み合わせたコンビ式交互静電容量タッチパネルを提出する。
本発明の第8実施形態では、図9−1及び図9−2に示すように、第7実施形態に加えて、全ての交互静電容量タッチユニット1000の中にシールド層400を追加し、シールド層400は、駆動層200と検出層300のうちの下方の一層にあたるものの上方または下方に位置する、或いは当該層にはめ込まれる。シールド層400は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極410、及びシールド電極引出導線430を有する。シールド電極410は、駆動層200と検出層300のうちの上方一層の各電極所在位置に正対している。このシールド電極410は、電気的に宙に浮いてもよいし、交流接地してもよい。本実施形態では、シールド電極引出導線430を通じて、交互静電容量タッチユニット1000各自のシールド電極410とコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の直流源800とを接続する。
本発明の第9実施形態では、図10−1及び図10−2に示すように、第7実施形態に加えて、全ての交互静電容量タッチユニット1000にシールド層400と唖電極層500を追加した。シールド層400内の構造は、第8実施形態と同じで、唖電極層500は、駆動層200と検出層300のうちの上方の一層にあたるものの上方または下方に設置する、或いは当該層に嵌めこまれる。唖電極層500は、透明な導電材料で作成された平板唖電極510を有し、各唖電極510は、駆動層200と検出層300のうちの下方の一層の各電極所在位置の真正面に分布される。
本発明に述べられた透明な導電材料は、既存技術によく使われる材料で、酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide、略称はITO)、及びアンチモン含有酸化錫(Antimony Tin Oxide、略称はATO)を含む。
Claims (8)
- 透明な絶縁媒質で作成されたタッチ平面(100)と、
前記タッチ平面(100)がカバーする駆動層(200)及び検出層(300)と、
前記駆動層(200)と前記検出層(300)との間に透明な絶縁媒質で作成された静電容量媒質平面(910)と、
を備え、
前記駆動層(200)は、同一平面に間隔的に分布した透明な導電材料で作成された平板駆動電極(210)を有し、
前記検出層(300)は、同一平面に間隔的に分布した透明な導電材料で作成された平板検出電極(310)を有し、
前記検出電極(310)が前記検出層(300)において前記駆動層(200)にある前記駆動電極(210)の間にある隙間区域の真正面にあるエリアに分布して、前記駆動電極(210)と前記検出電極(310)とに前記タッチ平面(100)のタッチエリア(110)を充填させ、
前記駆動電極(210)がタッチパネル周辺装置の激励信号モジュール(600)と接続されて、前記検出電極(310)がタッチパネルの周辺装置の検出制御モジュール(700)と接続され、
さらに、シールド層(400)を備え、
前記シールド層(400)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうち下方の一層にあたるものの上方または下方に設置されるか、或いは前記駆動層(200)または前記検出層(300)に嵌め込まれ、
前記シールド層(400)は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極(410)、及びシールド電極引出導線(430)を有し、
前記シールド電極(410)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうち上方の一層にある各電極に占められた位置に正対し、
前記シールド電極(410)は、電気的に宙に浮き、或いは前記シールド電極引出導線(430)を通じて、すべての前記シールド電極(410)が接地或いはタッチパネル周辺装置の直流電源(800)と接続されることを特徴とする交互静電容量式タッチパネル。 - さらに、唖電極層(500)を備え、
前記唖電極層(500)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうち上方の一層にあたるものの上方または下方に設置されるか、或いは前記駆動層(200)または前記検出層(300)に嵌め込まれ、
前記唖電極層(500)は、透明な導電材料で作成された平板唖電極(510)を有し、
前記唖電極(510)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうちの下方の一層の各電極に占められた位置に正対していることを特徴とする請求項1に記載の交互静電容量式タッチパネル。 - 透明な導電材料で作成された駆動電極接続コード(220)、検出電極接続コード(320)、駆動電極引出導線(230)及び検出電極引出導線(330)を備え、
前記駆動電極(210)は、前記駆動電極接続コード(220)によってグループ別に直列で連結され、前記駆動電極接続コード(220)の前記駆動層(200)内にある相互位置関係は共通線上または平行であり、
前記検出電極(310)は、前記検出電極接続コード(320)によってグループ別に直列で連結され、前記検出電極接続コード(320)の前記検出層(300)内にある相互位置関係は共通線上または平行であり、
前記駆動電極接続コード(220)と前記検出電極接続コード(320)とはお互いに直交し、
駆動電極グループ(240)は、前記駆動電極引出導線(230)を通じてタッチパネル周辺装置の前記激励信号モジュール(600)と接続され、
各検出電極グループ(340)は、前記検出電極引出導線(330)を通じてタッチパネル周辺装置の前記検出制御モジュール(700)と接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の交互静電容量式タッチパネル。 - 前記駆動電極(210)は、矩形駆動電極(211)であり、
前記検出電極(310)は、矩形検出電極(311)であることを特徴とする請求項1または2に記載の交互静電容量式タッチパネル。 - 前記駆動電極(210)は、菱形駆動電極(212)であり、
前記検出電極(310)は、菱形検出電極(312)であることを特徴とする請求項1または2に記載の交互静電容量式タッチパネル。 - 前記駆動電極(210)は、六角形駆動電極(213)であり、
前記検出電極(310)は、菱形検出電極(313)であることを特徴とする請求項1または2に記載の交互静電容量式タッチパネル。 - 透明な絶縁媒質で作成されたタッチパネル(1100)を備え、
前記タッチパネル(1100)のカバーした緊密的に配列された少なくとも2つの交互静電容量タッチユニット(1000)を備え、
前記交互静電容量タッチユニット(1000)が前記タッチパネル(1100)のタッチエリアを充填し、
前記交互静電容量タッチユニット(1000)は、駆動層(200)、検出層(300)、及び前記駆動層(200)と前記検出層(300)の間に透明な絶縁媒質で作成された蓄電媒質平面(910)を設け、
前記駆動層(200)は、同一平面内に間隔的に分布した透明な導電材料で作成された平板駆動電極(210)を有し、
前記検出層(300)は、同一平面内に透明な導電材料で作成された平板検出電極(310)を有し、
前記検出電極(310)は、前記検出層(300)において前記駆動層(200)にある前記駆動電極(210)の間にある隙間区域の真正面にある区域に分布して、
前記駆動電極(210)と前記検出電極(310)とに共に前記交互静電容量タッチユニット(1000)のタッチエリア(110)を充填させ、
前記駆動電極(210)がコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の対応する前記駆動電極(210)の前記交互静電容量タッチユニット(1000)の激励信号モジュール(600)と接続され、
前記検出電極(310)がコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の対応する前記検出電極(310)の前記交互静電容量タッチユニット(1000)の検出制御モジュール(700)と接続され、
さらに、透明な導電材料で作成されたシールド層接続コード(1420)、及びシールド層引出導線(1430)を備え、
前記交互静電容量タッチユニット(1000)は、シールド層(400)を有し、
前記シールド層(400)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうち下方一層にあたるものの上方または下方に設置されるか、或いは前記駆動層(200)または前記検出層(300)に嵌め込まれ、
前記シールド層(400)は、透明な導電材料で作成された平板シールド電極(410)、及びシールド電極引出導線(430)を有し、
前記シールド電極(410)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうちの上方一層にある電極の占められた位置に正対して分布し、
前記シールド電極(410)は、電気的に宙に浮くか、或いは、前記シールド層接続コード(1420)を通じて、前記交互静電容量タッチユニット(1000)にある前記シールド層(400)に接続して、且つ前記シールド層引出導線(1430)を通じて接地或いはコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の直流電源(800)と接続し、或いは、前記シールド電極引出導線(430)を通じて、前記交互静電容量タッチユニット(1000)各自の前記シールド電極(410)を接地或いはコンビ式交互静電容量タッチパネル周辺装置の直流電源(800)と接続することを特徴とするコンビ式交互静電容量タッチパネル。 - 前記交互静電容量タッチユニット(1000)は、唖電極層(500)を備え、
前記唖電極層(500)は、前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうちで上方の一層にあたるものの上方または下方に設置されるか或いは前記層に嵌め込まれ、
前記唖電極層(500)は、透明な導電材料で作成された平板電極(510)を有し、前記唖電極(510)は前記駆動層(200)と前記検出層(300)のうちの下方一層にある電極の所在位置に正対に設置されることを特徴とする請求項7に記載のコンビ式交互静電容量タッチパネル。
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