JP5844726B2 - 静電容量式タッチパネルの回路構造 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式タッチパネル用の回路パターンに関し、より詳しくは、静電容量式タッチパネル内の回路パターンのインピーダンスを低減するために用いられる静電容量式タッチパネルの回路パターンに関する。

近年、静電容量式タッチパネルの利用は、ますます一般的になっており、将来マウスに取って代わり得る。ユーザは、多くの時間をかけてマウスの使い方を学習する必要がなく、キーボード、マウス及びタッチペンに代えて指を使用することで、直感的かつ簡単にインターネットを閲覧し、電子メールをチェックし、又は他のアプリケーションソフトウェアを操作できる。

従来の静電容量式タッチパネルは、透明ガラス上のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）のような回路パターンの表面を覆っている。人の指は、静電容量式タッチパネルにタッチすると、タッチパネルから微量の電流を吸収し、タッチパネルは、吸収された電流の割合を計算してタッチ場所のＸ軸Ｙ軸座標を割り出す。特許文献１は、図１Ａに示すように静電容量式タッチパネル内に２つの導体端部を有する回路パターンを開示し、特許文献２は、図１Ｂに示すように静電容量式タッチパネル内に１つの導体端部を有する回路パターンを開示する。しかし、上述の先行技術における回路パターンのインピーダンスは、タッチ信号を弱める程に大きい。それ故に、タッチパネル内で伝送されるタッチ信号は影響を受け、タッチ場所は誤った位置に決定される。タッチパネルの信頼性は、低下する。

米国特許第６，９６１，０４９号明細書 米国特許第６，２９７，８１１号明細書

したがって、タッチパネルの信頼性を高めるために、回路パターンのインピーダンスを低減する回路パターンを設計する必要がある。

本発明の主たる目的は、回路パターンのインピーダンスを低減するために使用される静電容量式タッチパネルの回路パターンを提供することである。

本発明の他の目的は、タッチパネルの信号伝送精度を向上させるために使用される静電容量式タッチパネルの回路パターンを提供することである。

上記目的に従って、静電容量式タッチパネルの回路パターンが本明細書に開示され、それは少なくとも１つの感知電極群を含む。感知電極群は、少なくとも１つの金属リードと、複数の電極感知ブロックとを含む。電極感知ブロックは、それぞれ互いに電気的に絶縁され、金属リードに電気接続され、そして少なくとも１つのタッチ位置に基づいて容量信号を出力する。

本発明の前述の特徴及び付随する多くの利点は、添付図面と併せて後述の詳細な説明を参照してより理解されることで、さらに容易に認識されるであろう。

先行技術における従来の静電容量式タッチパネルを示す図である。 先行技術における従来の静電容量式タッチパネルを示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第１の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第１の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第２の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第２の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第３の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第３の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第４の実施形態を示す図である。 本発明における静電容量式タッチパネルの第４の実施形態を示す図である。

本発明の幾つかの例示の実施形態を、今から更に詳しく記載する。しかし、本発明が、明記されたものに加えて広範囲の他の実施形態においても実施できること、及び本発明の範囲が、添付の請求項で特定された場合を除き、明らかに限定されないことが認識されるべきである。

図２Ａは、本発明における静電容量式タッチパネルの第１の実施形態を示す図である。図２Ａに示すように、静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ａは、少なくとも１つの感知電極群１０２ａを含む。各感知電極群１０２ａは、幾つかの電極感知ブロック１１０ａと、低インピーダンス金属リード１２０ａとを含む。各電極感知ブロック１１０ａは、同じ表面積を有する。感知電極ブロック１１０ａは、互いに電気的に絶縁され、かつ各感知電極ブロック１１０ａは、金属リード１２０ａに電気的に接続される。回路パターン１０ａ内に同じ距離の幾つかの間隔１３０ａがあり、各間隔は、電極感知ブロック１１０ａの間に配置される。従来の静電容量式タッチパネルの回路パターンを幾つかの電極感知ブロックに切断することにより、低インピーダンス金属リード１２０ａが、各電極感知ブロック１１０ａを接続するために使用されて、本発明における静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ａとなる。従来の回路パターンは、高インピーダンスを有する電極構造なので、信号伝送中に信号遅延を引き起こす。本発明の回路パターンは、幾つかの電極感知ブロック１１０ａに切断され、電極感知ブロック１１０ａは、互いに電気的に絶縁される。また、低インピーダンス金属リード１２０ａは、容量感知信号の伝送効率を向上させるために、並列接続で電極感知ブロック１１０ａに重ねて使用されて信号伝送中のインピーダンスを低減する。タッチ１及びタッチ２が、電極感知ブロック１１０ａにタッチする時、容量タッチ信号が、異なるタッチ面積及び異なるタッチ位置に従って発生する。

更に、図２Ａの低インピーダンス金属リード１２０ａは、図２Ｂに示すように、本発明の別の実施形態において異なるレイアウトを有する。図２Ａの静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ａと比較すると、低インピーダンス金属リード１２０ａは、図２Ｂの実施形態において、第１低インピーダンス金属リード１２０２ａ及び第２低インピーダンス金属リード１２０４ａに分割される。第１低インピーダンス金属リード１２０２ａは、容量信号を出力するために、電極感知ブロック１１０ａを静電容量式タッチパネルに接続するために使用される。第２低インピーダンス金属リード１２０４ａは、電極感知ブロック１１０ａを接続するために使用される。容量タッチ信号の伝送効率を高めるために、信号伝送インピーダンスが、低インピーダンス金属リード１２０ａ及び互いに接続された多数の電極感知ブロック１１０ａの特性に従って低減される。

図３Ａは、本発明における静電容量式タッチパネルの第２の実施形態を示す図である。図３Ａに示すように、本実施形態における静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｂもまた、少なくとも１つの電極感知群１０２ｂを含む。各電極感知群１０２ｂは、幾つかの電極感知ブロック１１０ｂと、少なくとも１つの低インピーダンス金属リード１２０ｂとを含む。各電極感知ブロック１１０ｂは、異なる表面積を有する。低インピーダンス金属リード１２０ｂは、電極感知ブロック１１０ｂ上に重ねられ、並列接続で電極感知ブロック１１０ｂに接続される。電極感知ブロック１１０ｂは、等差数列又は等比数列に基づいて設定される。回路パターン１０ｂ内に同じ距離の幾つかの間隔１３０ｂがあり、各間隔１３０ｂは、電極感知ブロック１１０ｂの間に配置される。タッチ１及びタッチ２が、電極感知ブロック１１０ｂにタッチする時、容量タッチ信号が、異なるタッチ面積及び異なるタッチ位置に従って発生する。

更に、図３Ａの低インピーダンス金属リード１２０ｂは、図３Ｂに示すように、本発明の別の実施形態において異なるレイアウトを有する。図３Ａの静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｂと比較すると、低インピーダンス金属リード１２０ｂは、図３Ｂの実施形態において、第１低インピーダンス金属リード１２０２ｂ及び第２低インピーダンス金属リード１２０４ｂに分割される。第１低インピーダンス金属リード１２０２ｂは、容量信号を出力するために、電極感知ブロック１１０ｂを静電容量式タッチパネルに接続するために使用される。第２低インピーダンス金属リード１２０４ｂは、電極感知ブロック１１０ｂを接続するために使用される。容量タッチ信号の伝送効率を高めるために、信号伝送インピーダンスが、低インピーダンス金属リード１２０ｂ及び互いに接続された多数の電極感知ブロック１１０ｂの特性に従って低減される。

図４Ａは、本発明における静電容量式タッチパネルの第３の実施形態である。本実施形態の静電容量式タッチパネルにおける回路パターン１０ｃもまた、少なくとも１つの電極感知群１０２ｃを含む。各電極感知群１０２ｃは、幾つかの電極感知ブロック１１０ｃと、低インピーダンス金属リード１２０ｃと、電極感知ブロック１１０ｃの間の幾つかの間隔１３０ｃとを含む。電極感知ブロック１１０ｃ及び低インピーダンス金属リード１２０ｃは、共に重ねられて、並列に接続される。静電容量式タッチパネルの回路パターンを幾つかの電極感知ブロック１１０ｃに切断することにより、低インピーダンス金属リード１２０ｃの特性、並びに電極感知ブロック１１０ｃ及び低インピーダンス金属リード１２０ｃを重ねるレイアウトの特徴が、信号伝送インピーダンスを低減するために使用されて、容量感知信号の伝送効率を向上させる。第１の実施形態及び第２の実施形態と比較すると、各電極感知ブロック１１０ｃは同じ表面積を有するが、間隔１３０ｃは異なる距離を有する。異なる距離の間隔１３０ｃは、等差数列又は等比数列に基づいて設定される。低インピーダンス金属リード１２０ｃが、電極感知ブロック１１０ｃを接続して、静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｃになる。タッチ１及びタッチ２が、電極感知ブロック１１０ｃにタッチする時、容量タッチ信号が、異なるタッチ面積及び異なるタッチ位置に従って発生する。容量タッチ信号が発生すると、タッチ地点のＸ／Ｙ軸位置が計算できる。更に、異なる実施形態において、低インピーダンス金属リード１２０ｃが、図４Ｂに示すレイアウトのように、各電極感知ブロック１１０ｃを接続でき、そして静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｃを接続できることに注目すべきである。低インピーダンス金属リード１２０ｃは、第１低インピーダンス金属リード１２０２ｃ及び第２低インピーダンス金属リード１２０４ｃに分割される。第１低インピーダンス金属リード１２０２ｃは、電極感知ブロック１１０ｃと電気的に接続され、容量感知信号を伝送するために使用される。第２低インピーダンス金属リード１２０４ｃは、電極感知ブロックを電気的に接続する。信号伝送インピーダンスは、容量タッチ信号の伝送効率を高めるように、低インピーダンス金属リード１２０ｃ及び互いに接続された多数の電極感知ブロックの特性に応じて低減される。

図５Ａは、本発明における静電容量式タッチパネルの第４の実施形態である。本実施形態の静電容量式タッチパネルにおける回路パターン１０ｄもまた、少なくとも１つの電極感知群１０２ｄを含む。各電極感知群１０２ｄは、幾つかの電極感知ブロック１１０ｄと、幾つかの低インピーダンス金属リード１２０ｄと、幾つかの間隔１３０ｄとを含む。各間隔１３０ｄは、電極感知ブロック１１０ｄの間に配置される。電極感知ブロック１１０ｄ及び低インピーダンス金属リード１２０ｄは、共に重ねられて、並列に接続される。静電容量式タッチパネルの回路パターンを幾つかの電極感知ブロック１１０ｄに切断することにより、低インピーダンス金属リード１２０ｄの特性、並びに電極感知ブロック１１０ｄ及び低インピーダンス金属リード１２０ｄを重ねるレイアウトの特徴が、信号伝送インピーダンスを低減するために使用されて、容量感知信号の伝送効率を向上させる。上述の実施形態と比較すると、各電極感知ブロック１１０ｄは異なる表面積を有し、かつ間隔１３０ｄは異なる距離を有する。電極感知ブロック１１０ｄ及び異なる距離を有する間隔１３０ｄは、等差数列又は等比数列に基づいて設定される。低インピーダンス金属リード１２０ｄが、電極感知ブロック１１０ｄを接続して、静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｄになる。電極感知ブロック１１０ｄの表面積及び間隔１３０ｄの距離を変更することで、例えば左から右に、電極感知ブロック１１０ｄの表面積が減少し、かつ各電極感知群１０２ｄ内の間隔１３０ｄの距離が増加する（図５Ａ参照）。指が静電容量式タッチパネルにタッチすると、タッチするエリアの相違により、容量タッチ信号が、異なるタッチ面積及び異なるタッチ位置に応じて発生する。更に、異なる実施形態において、低インピーダンス金属リード１２０ｄが、図５Ｂに示すレイアウトのように、各電極感知ブロック１１０ｄを接続でき、そして静電容量式タッチパネルの回路パターン１０ｄを接続できることに注目すべきである。低インピーダンス金属リード１２０ｄは、第１低インピーダンス金属リード１２０２ｄ及び第２低インピーダンス金属リード１２０４ｄに分割される。第１低インピーダンス金属リード１２０２ｄは、電極感知ブロック１１０ｄと電気的に接続され、容量感知信号を伝送するために使用される。第２低インピーダンス金属リード１２０４ｄは、電極感知ブロックを電気的に接続する。信号伝送インピーダンスは、容量タッチ信号の伝送効率を高めるように、低インピーダンス金属リード１２０ｄ及び互いに接続された多数の電極感知ブロックの特性に応じて低減される。

上述の実施形態における静電容量式タッチパネルは、単一の導体端部を有する回路パターンである。しかし、異なる実施形態において、静電容量式タッチパネルの回路パターンを、２つの導体端部を有する回路パターンにできる。電極感知ブロックは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で作ることができる。しかし、異なる実施形態において、本発明における電極感知ブロックは、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような他の化合物で作ることができ、本発明では特に限定されない。更に、本発明における静電容量式タッチパネルは、単層静電容量式タッチパネルであることが好ましい。しかし、異なる実施形態において、静電容量式タッチパネルは、多層静電容量式タッチパネルであっても良く、本発明では特に限定されない。

具体的な実施形態が例示及び記載されたが、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ限定されることが意図され、それから逸脱することなく、種々の修正がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。

１０ａ 回路パターン
１０２ａ 感知電極群
１１０ａ 電極感知ブロック
１２０ａ 低インピーダンス金属リード
１３０ａ 間隔
１２０２ａ 第１低インピーダンス金属リード
１２０４ａ 第２低インピーダンス金属リード
１０ｂ 回路パターン
１０２ｂ 電極感知群
１１０ｂ 電極感知ブロック
１２０ｂ 低インピーダンス金属リード
１３０ｂ 間隔
１２０２ｂ 第１低インピーダンス金属リード
１２０４ｂ 第２低インピーダンス金属リード
１０ｃ 回路パターン
１０２ｃ 電極感知群
１１０ｃ 電極感知ブロック
１２０ｃ 低インピーダンス金属リード
１３０ｃ 間隔
１２０２ｃ 第１低インピーダンス金属リード
１２０４ｃ 第２低インピーダンス金属リード
１０ｄ 回路パターン
１０２ｄ 電極感知群
１１０ｄ 電極感知ブロック
１２０ｄ 低インピーダンス金属リード
１３０ｄ 間隔
１２０２ｄ 第１低インピーダンス金属リード
１２０４ｄ 第２低インピーダンス金属リード

Claims (6)

1. 同一の方向に延伸し、互いに平行に配置された複数の感知電極群を含み、それぞれの前記感知電極群が、
   少なくとも１つの金属リードと、
   複数の透明な電極感知ブロックとを含み、
   前記電極感知ブロックは、
   隣の前記電極感知ブロックとの間に間隔があり、
   各前記間隔を跨ぐ前記金属リードに電気的に接続され、
   少なくとも１つのタッチ位置に応じて容量信号を出力し、
   前記金属リードは、前記電極感知ブロックとは異なる材料で形成されており、
   前記金属リードが前記感知電極群に含まれる各前記電極感知ブロックの表面を通るように、前記電極感知ブロック及び前記金属リードが、互いに重ねられ、
   回路パターンが、前記タッチ位置によってカバーされる前記電極感知ブロックの面積に応じて前記容量信号を出力する、
   静電容量式タッチパネルの回路パターン。
2. それぞれの前記間隔が、２つの前記電極感知ブロックの間に配置されて等しい距離を有する請求項１に記載の回路パターン。
3. それぞれの前記間隔が、２つの前記電極感知ブロックの間に配置されて異なる距離を有する請求項１に記載の回路パターン。
4. それぞれの前記電極感知ブロックの面積が同じである、請求項２又は３に記載の回路パターン。
5. それぞれの前記電極感知ブロックの面積が異なる、請求項２又は３に記載の回路パターン。
6. 前記感知電極群内の前記電極感知ブロックの面積が、前記金属リードの一端から他端に向けて次第に小さくなり、前記間隔が、前記金属リードの前記一端から前記他端に向けて次第に大きくなる請求項５に記載の回路パターン。

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