JP5684728B2

JP5684728B2 - 入力装置

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Publication number: JP5684728B2
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Inventors: ドヨンキム
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Description

本発明は、入力装置に関するものである。

グラフィックユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）システムが発達及び大衆化するにしたがって、入力が簡単なタッチスクリーンの使用が普遍化された。

タッチスクリーンは、抵抗膜方式、静電容量方式、光センサー方式、超音波方式、電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）方式、及びベクトルフォース（ｖｅｃｔｏｒｆｏｒｃｅ）方式などを採用することができる。

抵抗膜方式は、二つの基板の間の透明導電膜が接触して動作する方式であり、現在まで出たタッチスクリーン方式の中に一番容易に具現可能でかつ性能に優れているが、機械及び環境面で信頼性が劣る短所がある。

光センサー方式は、光出力素子と光入力素子との間の光経路が遮断される時に位置を判別する方式であり、外光の影響を受ける短所と、外郭部に回路部を設けるため外郭のサイズが大きくなる短所がある。

超音波方式または表面弾性波方式（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）も、光センサー方式と類似して音波発生素子と音波認識素子との間の音波の経路が遮断される時に位置を判別する方式であり、工場の騷音またはノイズに脆弱な短所がある。

電磁気方式は、ファラデーの法則の磁石と起電力の発生原理を用いた方式であって、各位置別に単位コイルに流れる電流の量を判断して座標を計算する。コイルに交流信号を印加しなければならないため、特殊な専用ペンを必要とする。

静電容量方式は、センサー電極と指との間に結合される静電容量の変化にしたがって流れる微細な電流を感知して位置を判別する方式であり、ノイズ信号に脆弱な短所があるが、環境面での信頼性が高く、タッチスクリーンの上部保護層を変更することによって機械面での信頼性も自由に変わることのできる長所がある。静電容量方式は、アナログ方式とデジタル方式とに分けられる。

本発明は、正確に入力された位置をセンシングし、入力された信号を伝送するリード電極の個数を減少させ、単一の電極層を有する入力装置を提供しようとする。

一実施例による入力装置は、第１方向に延長される第１主電極、前記第１主電極から第２方向に延長され、位置によって互いに異なる面積を有する複数個の第１分岐電極、前記第１方向に延長され、前記第１主電極と並んで配置される第２主電極、及び前記第２主電極から延長され、前記第１分岐電極の間にそれぞれ配置される複数個の第２分岐電極を含み、前記第１分岐電極は、前記第１方向に進むにしたがって次第に広いかまたは小さい面積を有する。

一実施例による入力装置は、第１方向に延長される第１主電極、前記第１主電極から第２方向に延長される第１分岐電極、及び前記第１主電極から延長され、前記第１分岐電極の隣に配置され、前記第１分岐電極よりもさらに広い第３分岐電極を含む。

実施例による入力装置は、位置によって第１分岐電極の面積が変わる。特に、第１分岐電極のそれぞれの面積は、第１方向に次第に広くなるかまたは小さくなる。

この際、第１分岐電極及び第２分岐電極によってセンシングされるキャパシタンスなどの信号の大きさは、指などと重なる第１分岐電極の面積及び第２分岐電極の面積によって変わる。

つまり、第１分岐電極及び第２分岐電極によってセンシングされるキャパシタンスなどの信号の大きさの比を測定して、指などが接触される位置を計算することができる。

したがって、指などの位置が第１方向に移動されるにしたがって、第１主電極から入力されるキャパシタンスなどの信号の大きさは、次第に大きくなるかまたは小さくなる。これとは反対に、指などの位置が第１方向に移動されるにしたがって、第２主電極から入力される信号の大きさは、次第に小さくなるかまたは大きくなる。

したがって、実施例による入力装置は、第１分岐電極及び第２分岐電極のピッチを調節して、第１方向に位置を感知する精密度を調節することができる。よって、実施例による入力装置は、ピッチを調節して、正確に入力される位置をセンシングすることができる。

また、第１主電極及び第１分岐電極は、互いに電気的に接続され、一つのリード電極を介して信号を伝達する。

したがって、実施例による入力装置は、第１方向の位置（例えば、Ｘ軸方向の位置）及び第２方向の位置（例えば、Ｙ軸方向の位置）を同一のリード電極を介して信号を伝達する。

また、実施例による入力装置は、少数のリード電極を用いて、入力された位置をセンシングすることができる。

さらに、実施例による入力装置は、位置をセンシングする電極全てを一つのレイヤーに形成することができる。すなわち、前記第１主電極、前記第１分岐電極、前記第２主電極、及び前記第２分岐電極を共に同一のレイヤーに形成する。

またさらに、実施例による入力装置は、前記第１主電極、前記第１分岐電極、前記第２主電極、及び前記第２分岐電極のような位置をセンシングする電極が互いに異なる層に形成されて発生できる誤差を減らすことができる。

さらにまた、実施例による入力装置は、入力された位置を正確にセンシングすることができる。

実施例による静電容量方式のタッチパネルの電極構造を示す平面図である。図１でＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示す断面図である。実施例による静電容量方式のタッチパネルの一番目のローを示す平面図である。

実施例の説明において、各パネル、部材、層、パッドまたは基板などが、各パネル、部材、層、パッドまたは基板などの「上（ｏｎ）」にまたは「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載する場合、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の構成要素を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面での各構成要素の大きさは、説明のために誇張される場合もあり、実際に適用される大きさを意味することではない。

図１は、実施例による静電容量方式のタッチパネルの電極構造を示す平面図である。図２は、図１でＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示す断面図である。図３は、実施例による静電容量方式のタッチパネルの一番目のローを示す平面図である。

図１ないし図３を参照すると、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、上部基板１００、下部基板２００、複数個の主電極３００、複数個の分岐電極４００、複数個のリード電極５００、及び複数個のパッド電極６００を含む。

前記上部基板１００及び前記下部基板２００は、互いに対向される。前記上部基板１００及び前記下部基板２００は透明であり、絶縁体からなる。前記上部基板１００及び前記下部基板２００として用いられる物質の例としては、硝子または透明なプラスチックなどを挙げられる。さらに詳しくには、前記上部基板１００及び前記下部基板２００として用いられる物質の例として、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）またはポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）などを挙げられる。

前記上部基板１００はフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）であり、前記下部基板２００はリジッド（ｒｉｇｉｄ）である。これとは異なって、前記上部基板１００及び前記下部基板２００いずれもリジッドであってもよい。

前記上部基板１００は接着層を介して前記下部基板２００に付着できる。つまり、前記上部基板１００と前記下部基板２００との間に接着層が介在される。また、前記上部基板１００と前記主電極３００との間、及び、前記上部基板１００と前記分岐電極４００との間に、接着層が介在されてもよい。

前記主電極３００は複数個が並んで配置される。前記主電極３００は第１方向に延長される。前記主電極３００は互いに平行に配置されてもよい。前記主電極３００は、前記下部基板２００上に配置される。さらに詳しくには、前記上部基板１００と前記下部基板２００との間に配置される。

前記主電極３００によって、実施例による静電容量方式のタッチパネルには、複数個のローＲＷ１...ＲＷ６が定義される。つまり、二つの主電極３００が一つのローを定義する。

例えば、一番目の主電極３１０（以下、第１主電極）及び二番目の主電極３２０（以下、第２主電極）が第１ローＲＷ１を定義し、三番目の主電極３３０及び四番目の主電極３４０が第２ローＲＷ２を定義する。図１では、第１ないし第６ローＲＷ１...ＲＷ６が定義されているが、ここに限定されず、タッチパネルの大きさ及びタッチパネルのセンシングの精密度などによって、さらに多い主電極が配置され、さらに多い数のローが定義される。

前記分岐電極４００は、それぞれの主電極３００から複数個が分岐される。前記分岐電極４００は、それぞれの主電極３００から第２方向に延長される。例えば、前記第２方向は、前記第１方向に対して垂直方向である。すなわち、前記第１方向はＸ軸方向、前記第２方向はＹ軸方向である。

前記分岐電極４００は、第１方向の位置によって互いに異なる面積を有する。さらに詳しくには、前記分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に広い面積を有するか、次第に小さい面積を有する。つまり、前記第１方向に進むにしたがってさらに広い面積を有する分岐電極が配置される。

例えば、前記第１主電極３１０から分岐される分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に広い面積を有する。また、前記第２主電極３２０から分岐される分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に小さい面積を有する。

前記分岐電極４００は、平面視で、長方形形状を有する。また、前記分岐電極４００は、第１方向の位置によって互いに異なる幅を有する。さらに詳しくには、前記分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に広い幅を有するか、次第に小さい幅を有する。

例えば、前記第１主電極３１０から分岐される分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に広い幅を有する。また、前記第２主電極３２０から分岐される分岐電極４００は、第１方向に進むにしたがって次第に小さい幅を有する。

図２及び図３を参照しながら、さらに詳しく説明すると、前記第１主電極３１０から第２方向に、第１分岐電極４０１、第３分岐電極４０３、第５分岐電極４０５、第７分岐電極４０７、第９分岐電極４０９及び第１１分岐電極４１１が延長される。

前記第１分岐電極４０１は、前記第３、第５、第７、第９及び第１１分岐電極４０３、４０５、４０７、４０９、４１１に比べて、最小の面積を有する。また、前記第１分岐電極４０１の幅Ｗ１は、前記第３、第５、第７、第９及び第１１分岐電極４０３、４０５、４０７、４０９、４１１に比べて、最小の幅を有する。

前記第３分岐電極４０３は、前記第１分岐電極４０１の隣に配置され、前記第１分岐電極４０１よりもさらに広い面積を有する。また、前記第３分岐電極４０３の幅Ｗ３は、前記第１分岐電極４０１の幅Ｗ１よりもさらに大きい。

前記第５分岐電極４０５は、前記第３分岐電極４０３の隣に配置される。前記第５分岐電極４０５は、前記第３分岐電極４０３よりもさらに広い面積を有する。また、前記第５分岐電極４０５の幅Ｗ５は、前記第３分岐電極４０３の幅Ｗ３よりもさらに大きい。

同様に、前記第７分岐電極４０７、前記第９分岐電極４０９及び前記第１１分岐電極４１１の順に、次第に面積が大きくなり、次第に幅が大きくなる。

前記第２主電極３２０から第２方向に、第２分岐電極４０２、第４分岐電極４０４、第６分岐電極４０６、第８分岐電極４０８、第１０分岐電極４１０及び第１２分岐電極４１２が延長される。

前記第２分岐電極４０２は、前記第１分岐電極４０１と前記第３分岐電極４０３との間に配置され、前記第４分岐電極４０４は、前記第３分岐電極４０３と前記第５分岐電極４０５との間に配置される。同様に、前記第６、第８及び第１０分岐電極４０６、４０８、４１０は、それぞれ、前記第５、第７、第９及び第１１分岐電極４０５、４０７、４０９、４１１の間に、それぞれ一つずつ配置される。また、前記第１２分岐電極４１２は、前記第１１分岐電極４１１の隣に配置される。

前記第２分岐電極４０２は、前記第４、第６、第８、第１０、及び第１２分岐電極４０４、４０６、４０８、４１０、４１２に比べて、最大の面積を有する。前記第２分岐電極４０２は、前記第４、第６、第８、第１０及び第１２分岐電極４０４、４０６、４０８、４１０、４１２に比べて、最大の幅を有する。

前記第４分岐電極４０４は、前記第２分岐電極４０２よりもさらに小さい面積を有する。前記第４分岐電極４０４の幅Ｗ４は、前記第２分岐電極４０２の幅Ｗ２よりもさらに小さい。

同様に、前記第６、第８、第１０及び第１２分岐電極４０６、４０８、４１０、４１２の順に、次第に面積が小くなり、次第に幅が小くなる。

前記第１ないし第１２分岐電極４０１...４１２は対称構造を有する。すなわち、前記第１分岐電極４０１の面積は、前記第１２分岐電極４１２の面積と同じであり、前記第２分岐電極４０２の面積は、前記第１１分岐電極４１１の面積と同じである。

同様に、前記第３分岐電極４０３と前記第１０分岐電極４１０、前記第４分岐電極４０４と前記第９分岐電極４０９、前記第５分岐電極４０５と前記第８分岐電極４０８、及び、前記第６分岐電極４０６と前記第７分岐電極４０７は、それぞれ互いに同じ面積を有する。

同様に、前記第１分岐電極４０１と前記第１２分岐電極４１２、前記第２分岐電極４０２と前記第１１分岐電極４１１、前記第３分岐電極４０３と前記第１０分岐電極４１０、前記第４分岐電極４０４と前記第９分岐電極４０９、前記第５分岐電極４０５と前記第８分岐電極４０８、及び、前記第６分岐電極４０６と前記第７分岐電極４０７は、それぞれ互いに同じ幅を有する。

前記分岐電極４００によって、複数個のセンシング領域ＳＲが定義される。前記センシング領域ＳＲは、互いに隣接する二つの分岐電極によって定義される。さらに詳しくには、前記センシング領域ＳＲは、互いに隣り合い、互いに異なる主電極から分岐される分岐電極によって定義される。

例えば、前記センシング領域ＳＲは、前記第１分岐電極４０１と前記第２分岐電極４０２によって、前記第３分岐電極４０３と前記第４分岐電極４０４によって、及び、前記第５分岐電極４０５と前記第６分岐電極４０６によって、定義できる。

それぞれのセンシング領域ＳＲに配置された分岐電極４００の面積の合計は、同一である。すなわち、前記第１分岐電極４０１及び前記第２分岐電極４０２の面積の合計は、前記第３分岐電極４０３及び前記第４分岐電極４０４の面積の合計に対応する。

また、前記第３分岐電極４０３及び前記第４分岐電極４０４の面積の合計は、前記第５分岐電極４０５及び前記第６分岐電極４０６の面積の合計と実質的に同一である。

同様に、互いに隣り合う分岐電極４００幅の合計は一定である。例えば、前記第１分岐電極４０１及び前記第２分岐電極４０２の幅の合計は、前記第３分岐電極４０３及び前記第４分岐電極４０４の幅の合計に対応する。

この際、互いに隣り合う分岐電極４００の幅の合計をピッチＰと定義する。この場合、前記ピッチＰは、それぞれのセンシング領域ＳＲの幅と実質的に同一である。また、前記分岐電極４００は、一定のピッチＰを有する。

この際、前記ピッチＰは、約０．１ｍｍないし約１０ｍｍである。さらに詳しくには、前記ピッチＰは、約０．１ｍｍないし約３ｍｍである。

前記センシング領域ＳＲによって、コラムＣＬ１...ＣＬ６が定義できる。前記センシング領域ＳＲは、第２方向に列をなして配置されてもよく、これによって、前記コラムＣＬ１...ＣＬ６が定義される。例えば、前記コラムＣＬ１...ＣＬ６は、互いに隣り合う二つの例の分岐電極４００によって定義できる。

したがって、前記センシング領域ＳＲは、前記第１方向に列をなして配置され、また、前記第２方向に列をなして配置される。また、前記センシング領域ＳＲは、前記ロー及び前記コラムによって列をなして配置される。

前記主電極３００及び前記分岐電極４００は一体に形成される。また、前記主電極３００及び前記分岐電極４００は透明である。前記主電極３００及び前記分岐電極４００は、前記下部基板２００上に、透明な導電体の蒸着及びパターニング工程によって形成できる。

前記主電極３００及び前記分岐電極４００として用いられる物質の例としては、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、または、インジウム酸化亜鉛（ｉｎｄｉｕｍｚｉｎｃｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）などを挙げられる。

前記リード電極５００は、それぞれ、前記主電極３００に電気的に接続される。前記リード電極５００は、前記主電極３００にそれぞれ直接的に接続されるかまたは連結電極５０１を介して接続できる。また、前記リード電極５００は、前記パッド電極６００にそれぞれ接続される。すなわち、前記リード電極５００は、それぞれ、前記パッド電極６００及び前記主電極３００を連結する。

前記パッド電極６００は、フレキシブルプリント回路基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ、ＦＰＣＢ）に異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍ、ＡＣＦ）によってポンディングされる。前記フレキシブルプリント回路基板は、システムまたはドライバＩＣのような駆動部に実施例によるタッチパネルを連結する。

前記リード電極５００、前記連結電極５０１及び前記パッド電極６００として用いられる物質の例としては、モリブデン、アルミニウム、銅、チタン、銀、及びこれらの合金などを挙げられる。前記リード電極５００、前記連結電極５０１及び前記パッド電極６００は、一体に形成される。

実施例による静電容量方式のタッチパネルは、次のように、タッチ信号の入力を受ける。

ユーザの指のような導体が前記上部基板１００に接触するかまたは隣接するようになる。この際、前記指と一部の分岐電極４００との間にキャパシタンスが形成される。例えば、前記指に対応されるセンシング領域ＳＲに配置される分岐電極４００と前記指との間にキャパシタンスが形成される。

前記駆動部は、前記パッド電極６００、前記リード電極５００及び前記主電極３００を通じて、前記キャパシタンスを測定する。例えば、前記駆動部は、前記パッド電極６００、前記リード電極５００及び前記主電極３００を通じて、前記分岐電極４００にデジタル信号、パルス信号または交流電圧を印加して、前記指とのキャパシタンスを測定する。

この際、前記駆動部は、前記キャパシタンスがセンシングされた主電極の位置によって、前記指の位置を測定する。すなわち、前記駆動部は、前記キャパシタンスがセンシングされた主電極の位置を感知して、前記指のＹ軸の座標を測定する。つまり、前記駆動部は、何番目のローの主電極で前記キャパシタンスがセンシングされたかを感知して、前記指のＹ軸の座標を測定する。

また、前記キャパシタンスは、前記指及び前記分岐電極４００が重なる面積によって変わる。すなわち、前記指及び前記分岐電極４００が重なる面積が大きくなるほど、前記キャパシタンスは大きくなる。

したがって、前記駆動部は、同一のローに配置されるそれぞれの主電極からセンシングされるキャパシタンスの比を計算して、前記指のＸ軸の座標を測定する。

例えば、前記第１ローＲＷ１に指が配置されるとき、前記第１主電極３１０及び前記第２主電極３２０からセンシングされるキャパシタンスの比によって、前記指のＸ座標が計算できる。

つまり、前記指の位置が前記第１ローＲＷ１で、前記第１方向に移動されるほど、前記第１主電極３１０で測定されるキャパシタンスは大きくなり、前記第２主電極３２０で測定されるキャパシタンスは小くなる。

したがって、前記指が何番目のロー及び何番目のコラムのセンシング領域に位置するかによって、何番目の主電極でキャパシタンスが測定されるか、及び、測定されたキャパシタンスの比が変わる。

つまり、前記駆動部は、前記指が位置するセンシング領域の位置をキャパシタンスが測定される主電極の位置及び測定されたキャパシタンスの比によって計算することができる。

実施例による静電容量方式のタッチパネルは、同一のレイヤーに形成される主電極及び分岐電極によって、指などのＸ座標及びＹ座標を同時にセンシングすることができる。

したがって、２以上の層で電極が配置される構造のタッチパネルに比べて、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、電極の高さの差による誤差を減少させることができる。

また、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、前記ピッチＰを調節して、精密度を調節することができる。よって、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、小物体のタッチも感知することができ、高精密度を有することができる。

さらに、同一のローに配置される主電極の間の間隔が大きくなっても、前記ピッチＰを小さくして、Ｘ軸の座標を正確にセンシングすることができる。

したがって、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、前記ローの幅を増加させ、前記リード電極５００の数を減少させることができる。

したがって、実施例による静電容量方式のタッチパネルは、より簡単な構成を有することができる。

以上で、実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であるだけであって、本発明を限定するのではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示されていない様々な変形及び応用が可能であることが分かるだろう。例えば、実施例に具体的に示されている各構成要素は、変形して実施可能なものである。また、このような変形及び応用に係る相違点は、添付の請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

本発明は、第１分岐電極及び第２分岐電極のピッチを調節して、第１方向に位置を感知する精密度を調節することができ、正確に０入力される位置をセンシングできるタッチスクリーンのような入力装置を提供することができる。

Claims

第１方向に延長される第１主電極と、
前記第１方向に延長され、前記第１主電極と並んで配置される第２主電極と、
前記第１主電極から第２方向に前記第２主電極に向かって延長され、位置によって互いに異なる面積を有する複数個の第１分岐電極と、
前記第２主電極から前記第２方向に前記第１主電極に向かって延長され、前記第１分岐電極の間にそれぞれ配置され、位置によって互いに異なる面積を有する複数個の第２分岐電極と、
前記第１主電極に電気的に接続される第１リード電極と、
前記第２主電極に電気的に接続される第２リード電極と、
前記第２方向に前記第１主電極と電気的に接続されるように配置され、前記第１リード電極と前記第１主電極を接続する第１連結電極と、
前記第２方向に前記第２主電極と電気的に接続されるように配置され、前記第２リード電極と前記第２主電極を接続する第２連結電極と、
をそれぞれが含む第１ロー及び第２ローを備え、
前記第２のローは、前記第１ローと分離され前記第１ローと隣接して並んで配置され、
前記第１分岐電極は、前記第１方向に進むにしたがって次第に広いかまたは小さい面積を有し、前記第２分岐電極は、前記第１方向に進むにしたがって次第に小さいかまたは広い面積を有することを特徴とする入力装置。
前記第１主電極、前記第１分岐電極、前記第２主電極及び前記第２分岐電極は、同一の平面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記第１主電極及び前記第１分岐電極から測定される第１キャパシタンス、及び前記第２主電極及び前記第２分岐電極から測定される第２キャパシタンスの入力を受ける駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記複数個の第１分岐電極の面積の合計は、前記複数個の第２分岐電極の面積の合計に対応することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記第１連結電極及び前記第２連結電極は、
前記第１ローの一端及び他端において互いに対向するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記第１ローは、
前記第１リード電極と前記駆動部を連結する第１パッド電極、及び、
前記第２リード電極と前記駆動部を連結する第２パッド電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。