JP6756832B2 - 感圧式タッチパネル - Google Patents
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Description
図1は、静電容量測定と圧力測定とを組み合わせて実行するデバイス1とタッチセンサ4とを示した図である。
図2は、静電容量測定と圧力測定を組み合わせて実行する第二のデバイス25と第二のタッチセンサ26とを示した図である。
図3は、圧力測定と静電容量測定とを組み合わせて実行するデバイス1,25と、1つ又は複数のタッチセンサ4,26を含んだタッチパネル36とを組み込んだ電子デバイスの概略ブロック図を示した図である。
図4は、第一のタッチパネル36の簡略化された断面を示した図である。
図6は、第二のタッチパネル53用の第一及び第二の感知電極1,31のレイアウトを示した図である。
図7は、第三のタッチパネル58のための第一及び第二の感知電極1,31のレイアウトを示した図である。
第一又は第二の感知電極10,31と共通電極11との間の相互静電容量の値は、必要に応じて、パターニングされた共通電極11を使用することによって低減されうる。パターニングされた共通電極11を使用することにより、ユーザの指先/スタイラスと感知電極10,31との間の静電相互作用を遮断することなく、共通電極11をユーザの指先/スタイラスと感知電極10,31との間に配置することが可能となる。共通電極11を外側に向けた構成は、ディスプレイ42(図32〜図39)内に一体的に埋め込まれたタッチパネルにとって有利な場合がある。
ピッチと呼ばれることもある、投影型静電容量式タッチパネルにおける隣接する電極間の間隔は、比較的粗いもの、例えば、1〜5mm又は5mmより大きい場合がある。もしユーザインタラクションの位置がピッチの分解能でのみ決定されるとすると、投影型静電容量式タッチパネルは、ユーザインタラクションの正確な位置を供給することができず、又はユーザがたどった経路を円滑に追跡することができない恐れがある。投影型静電容量式タッチパネルは、より正確な位置を供給するために、線形補間か、二次補間か、あるいは高次の多項式又は他の適切な関数を使用した補間を使用してタッチ位置を推測するため、通常、ピーク信号と、さらに隣接する電極信号とを有する電極を使用する補間法を用いる。このような補間は、ユーザインタラクションがいくつかの隣接する感知電極の静電容量を同時に変化させる可能性があるために可能となる。
図10は、差動増幅を使用する第三のデバイス48からの一例を示した図である。
図13A〜13Fは、第n番目の感知電極10,31とのユーザインタラクションが生じていない場合に、第n番目の感知電極10,31の自己静電容量を測定するためのタッチパネルシステム47の使用を示した図である。
タッチパネルシステム47は、第一及び第二の感知電極10,31と共通電極との間の圧力測定を行うのと同時に、1つの第一の感知電極10と1つの第二の感知電極31との対の間の相互静電容量を測定するためにも使用されうる。1つの第一の感知電極10と1つの第二の感知電極31の対の間の相互静電容量を測定することは、タッチパネルシステム47の物理的構成の変更を必要とせず、測定モード、すなわち自己静電容量又は相互静電容量は、主に静電容量式タッチコントローラ5によって送受信される静電容量測定信号21の形態において異なる。
図19は、同数の分離ステージ2,70と増幅ステージ3,71との間の接続を示した図である。
図20は、差動分離ステージ70の形態をしたN個の分離ステージ2と、差動増幅ステージ71の形態をした、より小さい数であるM個の増幅ステージ3との間の接続を示した図である。
図21は、単一の入力分離ステージ及び増幅ステージ76,77を使用するタッチパネルシステム47の一部の実施例を示した図である。
図22及び23は、第二のタッチパネルシステム79を示した図である。
図24は、第一の積層体82を示した図である。
図25は、第二のディスプレイ積層体85を示した図である。
図26は、第三のディスプレイ積層体87を示した図である。
図27は、第四のディスプレイ積層体88を示した図である。
図28は、第五のディスプレイ積層体90を示した図である。
図9は第六のディスプレイ積層体92を示した図である。
図30は、第七のディスプレイ積層体94を示した図である。
図32は、第八のディスプレイ積層体95を示した図である。
第一〜第八のディスプレイ積層体82,85,87,88,90,92,94,95は、電子デバイス35(図3)のディスプレイ42の上に重なるように意図されている。しかしながら、静電容量測定と圧力測定とを組み合わせて実行する第三のデバイス48と共に使用するためのタッチパネル36,53,58は、代わりに、例えば、LCDディスプレイ、OLEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は電気泳動ディスプレイなどのディスプレイ42に組み込まれていてもよい。
図33は、第二の埋め込み積層体100を示した図である。
図34は、第三の埋め込み積層体101を示した図である。
図35は、第四の埋め込み積層体102を示した図である。
図36は、第五の埋め込み積層体103を示した図である。
図37は、第六の埋め込み積層体104を示した図である。
図38は、第七の埋め込み積層体105を示した図である。
図39は、第八の埋め込み積層体106を示した図である。
上述した実施形態に対して多くの変更がなされうることは理解されるであろう。そのような変更は、静電容量式タッチパネルの設計、製造及び使用において既に知られていて、本明細書ですでに説明した特徴の代わりに、又はそれに加えて使用されうる同等の、及び他の特徴を含みうる。一実施形態の特徴は、別の実施形態の特徴によって置き換えられるか、又は補足されうる。例えば、1つのディスプレイ積層体又は埋め込みディスプレイ積層体の特徴は、他のディスプレイ積層体及び/又は他の埋め込みディスプレイ積層体の特徴によって置換されるか又は補足されうる。
Claims (29)
- 複数の感知電極と1つの共通電極との間に配置された圧電材料の層を有する投影型静電容量式タッチパネル用の複数の第一の入出力端子と、
静電容量式タッチコントローラ用の複数の第二の入出力端子と、
各分離ステージが1つの第一の入出力端子を対応する第二の入出力端子に接続していて、かつ各分離ステージがそれぞれの第一及び第二の入出力端子間の信号をフィルタリングするための第一の周波数依存フィルタを備えている、複数の分離ステージと、
各増幅ステージが増幅された信号を供給するように構成された少なくとも1つの入力及び出力を有する少なくとも1つの増幅ステージとを備えており、ここで増幅ステージの数は分離ステージと同数か又はそれ以下であり、各増幅ステージ入力は、それぞれの分離ステージを介して1つ又は複数の第一の入出力端子に接続されており、
各増幅ステージ又は各分離ステージは、それぞれの第一の入出力端子と増幅ステージ入力との間の信号をフィルタリングするための第二の周波数依存フィルタを備えており、
各第一の周波数依存フィルタは、前記静電容量式タッチコントローラからの信号を通過させるように構成されていて、各第二の周波数依存フィルタは、前記静電容量式タッチコントローラからの信号を減衰させるように構成されている
デバイス。 - 前記第二の周波数依存フィルタは、各増幅ステージ出力からの前記増幅された信号の振幅が、対応する第一の入出力端子に接続されている前記感知電極に近接する前記投影型静電容量式タッチパネルに加えられる圧力に依存するように構成されている
請求項1に記載のデバイス。 - 各増幅ステージは、1つの分離ステージを介して1つの第一の入出力端子に接続されている
請求項1又は2に記載のデバイス。 - 各増幅ステージは、それぞれの分離ステージを介して2つ又はそれ以上の前記第一の入出力端子に接続されている
請求項1又は2に記載のデバイス。 - 前記増幅ステージは、仮想接地増幅器を含んでいる
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記複数の分離ステージと前記複数の増幅ステージとは、抵抗ネットワークによって接続されている
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記静電容量式タッチコントローラからバイアス信号を受け取るための共通端子をさらに備えており、
各分離ステージは、追加の第一の周波数依存フィルタと、直列に接続された基準抵抗及び基準静電容量とをさらに備えており、各分離ステージは、前記基準抵抗及び基準静電容量を介してそれぞれの前記第二の入出力端子を前記共通端子と接続するように構成されており、追加の前記第一の周波数依存フィルタは、それぞれの前記第二の入出力端子と前記共通端子との間の信号をフィルタリングするようになっており、
各増幅ステージは、それぞれの前記分離ステージを介して1つ又は複数の前記第一の入出力端子に接続された第一の増幅ステージ入力と、それぞれの前記分離ステージの前記基準抵抗及び前記基準静電容量を介して前記共通端子に接続された第二の増幅ステージ入力とを有する差動増幅ステージであり、
各分離ステージが第二の周波数依存フィルタを含んでいる場合は、各分離ステージは、それぞれの前記第二の増幅ステージ入力の第一の端子と前記共通端子との間の信号をフィルタリングするための追加の第二の周波数依存フィルタとをさらに備えている
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記第一の周波数依存フィルタは、静電容量を含んでいる
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 各増幅ステージは、第二の周波数依存フィルタを備えており、そして各第二の周波数依存フィルタは、帰還回路網と1つ又は複数の演算増幅器とを備えている
先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。 - 第三の端子と、
複数の入力及び1つの出力を有していて、各入力が対応する増幅ステージ出力に接続されていて、前記出力が前記第三の端子に接続されている圧力信号処理モジュールと
をさらに備えており、
前記圧力信号処理モジュールは、前記増幅された信号に基づいて圧力値を算出するため、そして圧力値を含んだ出力を前記第三の端子へ供給するために、前記増幅された信号を受け取るように構成されている
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 複数の第三の端子をさらに備えており、各第三の端子は、対応する増幅ステージ出力に接続されている
請求項1〜9のいずれか1項に記載のデバイス。 - 複数の電極監視ポートと1つの共通出力ポートとを有する静電容量式タッチコントローラをさらに備えており、各電極監視ポートは、対応する第二の入出力端子に接続されており、前記共通出力ポートは、前記投影型静電容量式タッチパネルの共通電極にバイアス信号を供給するようになっており、
前記静電容量式タッチコントローラは、送られた信号及び/又は受け取られた信号に基づいて静電容量値を算出するため、そして静電容量値を含んだ出力を供給するために、それぞれの信号分離ステージを介して前記投影型静電容量式タッチパネルの感知電極へ信号を送り、及び/又は感知電極から信号を受け取るように構成されている
先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス。 - 請求項11に記載のデバイスと、
複数の入力と1つの出力とを有する圧力信号処理モジュールと
を備えており、各入力は、前記デバイスの対応する第三の端子に接続されており、
前記圧力信号処理モジュールは、前記増幅された信号に基づいて圧力値を算出するため、また圧力値を含んだ出力を供給するために、前記増幅された信号を受け取るように構成されている
装置。 - 前記圧力信号処理モジュールは、前記デバイスとは別のパッケージ内に収容されていて、かつ前記デバイスと接続されている、
請求項13に記載の装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載のデバイス又は請求項13もしくは14に記載の装置と、
複数の電極監視ポート及び1つの共通出力ポートを有する静電容量式タッチコントローラとを備えており、各電極監視ポートは、前記デバイスの対応する第二の入出力端子に接続されていて、前記共通出力ポートは、前記投影型静電容量式タッチパネルの共通電極にバイアス信号を供給するようになっており、
前記静電容量式タッチコントローラは、送られた信号及び/又は受け取られた信号に基づいて静電容量値を算出するため、そして静電容量値を含んだ出力を供給するために、それぞれの前記信号分離ステージを介して前記投影型静電容量式タッチパネルの感知電極へ信号を送り、及び/又は感知電極から信号を受け取るように構成されている
装置。 - 前記静電容量式タッチコントローラは、前記デバイスとは別のパッケージ内に収容されていて、かつ前記デバイスと接続されている
請求項15に記載の装置。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載のデバイス又は請求項13〜16のいずれか1項に記載の装置と、
タッチパネルとを備えており、
前記タッチパネルは、
1つ又は複数の層を有する層構造と、ここで、各層は厚み方向に対して垂直に延在しており、前記1つ又は複数の層は、圧電材料の層を含んでおり、前記層構造は、第一及び第二の反対を向いた面を有しており、前記層は、各層の厚み方向が前記第一の面及び前記第二の面に対して垂直となるように前記第一の面と前記第二の面との間に配置されており、
前記第一の面上に配置された複数の第一の感知電極と、ここで、各第一の感知電極は、対応する第一の入出力端子と接続されており、
静電容量式タッチコントローラからのバイアス信号を受け取るための、前記第二の面上に配置された1つの共通電極とを備えており、
ここで、前記デバイス又は前記装置が共通端子を含んでいる場合は、前記共通電極が前記共通端子に接続されており、前記デバイス又は前記装置が静電容量式タッチコントローラを含んでいる場合は、前記静電容量式タッチコントローラの前記共通出力ポートが前記共通電極に接続されている
タッチパネルシステム。 - 前記共通電極は、グリッド状に配置された導電材料領域を含んでいる
請求項17に記載のタッチパネルシステム。 - 前記複数の第一の電極は、前記第一の面上にアレイ状に配置された複数の導電パッドを含んでいる
請求項17又は18に記載のタッチパネルシステム。 - 前記タッチパネルは、前記層構造の前記第一の面に重なるように配置されていて、前記層構造が前記複数の第二の感知電極と前記共通電極との間に位置するように配置された複数の第二の感知電極をさらに備えており、
第二の感知電極の各々は、対応する第一の入出力端子と接続されている
請求項17又は18に記載のタッチパネルシステム。 - 各第一の感知電極は第一の方向において延在していて、前記複数の第一の感知電極は前記第一の方向に対して垂直に離間して配列されており、各第二の感知電極は第二の方向において延在していて、前記複数の第二の感知電極は前記第二の方向に対して垂直に離間して配列されており、ここで前記第一の方向と前記第二の方向とは異なっている
請求項20に記載のタッチパネルシステム。 - 前記タッチパネルは、1つ又は複数の誘電体層を含んだ第二の層構造をさらに備えており、各誘電体層は、厚み方向に対して垂直に延在しており、前記第二の層構造は、第三及び第四の反対を向いた面を有しており、前記誘電体層は、各誘電体層の厚み方向が第三及び第四の面に対して垂直となるように前記第三及び第四の面の間に配置されており、
前記複数の第二の感知電極は、前記第二の層構造の前記第三の面上に配置されていて、前記第二の層構造の前記第四の面は、複数の第一の感知電極に接触している
請求項20又は21に記載のタッチパネルシステム。 - 前記複数の第二の感知電極は、前記層構造の前記第一の面上に配置されており、各第一の感知電極は、連続した導電性領域を有しており、各第二の感知電極は、ジャンパによって互いに電気的に接続された複数の導電性領域を有しており、各ジャンパは、前記第一の感知電極の1つの一部を形成する導電性領域にまたがっている
請求項20又は21に記載のタッチパネルシステム。 - 先行する請求項のいずれか1項に記載のデバイス又は装置又はタッチパネルシステムを備えた携帯用電子デバイス。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載のデバイス又は請求項13〜16のいずれか1項に記載の装置又は請求項17〜23のいずれか1項に記載のタッチパネルシステムと、
前記圧力値及び/又は静電容量値を受け取るように配置された信号処理装置とを備えており、前記信号処理装置は、前記圧力値及び/又は静電容量値の信号対雑音比を向上させるために相関二重サンプリング法を用いるように構成されている
携帯用電子デバイス。 - 前記信号処理装置は、前記圧力値及び/又は前記静電容量値を画像データとして扱うように構成されている
請求項25に記載のモバイルデバイス。 - 前記タッチパネルは、表示画面の上に重なっている
請求項24〜26のいずれか1項に記載のモバイルデバイス。 - 前記タッチパネルは、表示画面に組み込まれている
請求項24〜26のいずれか1項に記載のモバイルデバイス。 - 第一の周波数依存フィルタを用いて、複数の感知電極と1つの共通電極との間に配置された圧電材料の層を含んだ投影型静電容量式タッチパネルの感知電極と静電容量式タッチコントローラとの間の信号を送信してフィルタリングするステップと、
フィルタリングされた信号を生成するために、第二の周波数依存フィルタを用いて、前記投影型静電容量式タッチパネルの感知電極と増幅ステージ入力との間の信号をフィルタリングするステップと、
増幅された信号を生成するために、前記フィルタリングされた信号を増幅するステップと
を備えており、
各第一の周波数依存フィルタは前記静電容量式タッチコントローラからの信号を通過させるように構成されていて、各第二の周波数依存フィルタは前記静電容量式タッチコントローラからの信号を減衰させるように構成されている
方法。
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