KR100823518B1

KR100823518B1 - 터치패널장치

Info

Publication number: KR100823518B1
Application number: KR1020010047164A
Authority: KR
Inventors: 야마다츠토무; 고바야시도시유키
Original assignee: 군제 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-08-04
Publication date: 2008-04-21
Also published as: EP1178430A2; US6816153B2; EP1178430A3; DE60140987D1; EP1178430B1; KR20020011947A; US20020039094A1; TW578091B

Abstract

본 발명은 터치패널장치에 관한 것으로, 도전막(R_O)의 양단에, 전류계측용 저항(R_K), R_K의 타단은 공통접속되고, 발진기(e)의 일단에 접속되고, 발진기(e)의 타단은 접지되며, 발진기(e)의 접지쪽과 도전막(R_O)의 일단 사이에 스위치(S) 및 부하 인피던스(R₂)의 직렬회로가 접속되어 있다. 스위치(S)를 ON하고, V₁₀, V₂₀을 구하여, R_K/R_O=V₂₀/(V₁₀-V₂₀)을 구해 둔다. 위치측정시에, 상기 R_K/R_O를 R_L/R_O=R_K(V₂-V₁)/R(V₁+V₂)+V₂/(V₁+V₂)+V₂/(V ₁+V₂)에 대입하여 위치를 구한다.

터치패널장치의 위치검출의 정밀도를 높이고, 저렴하게 한다.

터치패널, 액정패널, 디스플레이, 도전막, 위치측정,

Description

터치패널장치{TOUCH PANEL DEVICE}

제 1도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 원리를 보인 개략도이다.

제 2도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 요부 구성 블록도이다.

제 3도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 터치패널 구성도이다.

제 4도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 초기조정 방법을 보인 흐름도이다.

제 5도는, 일실시예에 관한 터치패널의 터치위치 계산을 보인 흐름도이다.

제 6도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 터치위치 계산에 사용되는 X축 자기보정의 계산방법을 보인 흐름도이다.

제 7도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 터치위치 계산에 사용되는 Y축 자기보정의 계산방법을 보인 흐름도이다.

제 8도는, 제 6도에 보인 흐름도에 있어서의 타이머 리셋을 보인 흐름도이다.

제 9도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 V₁, V₂로 계산했을 때의 R_L/R _C가 차지하는 값의 범위를 보인 도면이다.

제 10도는, 일실시예에 관한 터치패널장치의 터치위치 검출좌표(X, Y)의 보 정표이다.

제 11도는, 종래의 터치패널장치의 터치위치 검출원리를 보인 개략도이다.

제 12도는, 이 발명의 일실시예에 관한 터치패널장치의 패널전극 구성도이다.

제 13도는, 동 실시예에 관한 터치패널장치의 패널전극의 저항값의 예를 보인 도면이다.

제 14도는, 추가로, 이 발명의 그 밖의 실시예에 관한 터치패널장치를 보인 단면도이다.

제 15도는, 추가로, 이 발명의 그 밖의 실시예에 관한 터치패널장치의 패널전극 구성을 보인 평면도이다.

제 16도는, 추가로, 이 발명의 그 밖의 실시예에 관한 터치패널장치의 패널전극 구성을 보인 평면도이다.

본 발명은, 사용자가 손가락이나 도전성 펜 등으로, 기판의 표면에 도전막을 설치한 패널 표면에 터치한 위치를 검출하는 터치패널장치에 관한 것으로, 특히, 사용자가 질문에 대답하기 위해 선택하고, 터치하는 태블릿, 또는 컴퓨터 정보처리 시스템에 접속한 디스플레이(CRT, 액정패널 등) 표면상의 정보항목(메뉴)을 사용자 가 선택하기 위해 이용하는 터치패널장치에 관한 것이다.

상기와 같은 터치패널장치로서는, 특허출원공표소56-500230호 공보「터치패널 시스템 및 방법」, 특허출원공개소63-108423호 공보「손가락 터치식 좌표 출력장치」등이 있다.

이러한 장치의 터치위치 검출원리를 보여주는 개략도를 제 11도에 나타낸다. 터치패널 상의 도전막 양쪽에는, 각각 전류계측용 저항기의 일단이 접속되고, 전류 계측용 저항기의 타단은 공통 접속점을 가지며, 일단이 접지된 교류전원에 접속되어 있다. 그리고, 도전막상 임의의 위치에 일단이 접지된 손가락이나 도전성 펜 등의 인피던스 Z에 의해 터치된다.

이 상태에서, 도전막의 일단과 손가락 사이의 저항값을 R_L, 도전막의 타단과 손가락과의 저항값을 R_H, 도전막의 전체저항을 Ro라고 한다. 또, 전류 계측용 저항기의 저항을 각각 같은 저항값 R_K라 하고, 양단의 전압을 각각 V₁, V₂라고 한다.

이 때, 이하의 수학식 1이 성립한다.

이 수학식 1에서, 전압 V₁, 및 V₂의 측정값만으로부터 손가락으로 터치한 위치를 검출할 수 있다.

공보의「터치패널 시스템 및 방법」 및 「손가락 터치식 좌표 출력장치」에 서는 다음과 같은 문제점이 있다. a. 상기 수학식 1에서는, 도전막의 저항R_O의 값을 식에 대입할 필요가 있으나, 도전막은 해가지날수록 변화되는 경년변화나 설치환경에 의해, 일정 값을 입력하면 검출 정밀도가 저하된다. 또, 저항값을 위치검출의 정도로 측정하고, 그 값을 대입하는 것은, 측정회로가 복잡하고 가격이 비싸진다. 또, 도전막 저항값의 편차가 크고, 양산의 경우에 수율이 나쁘기 때문에, 터치패널의 코스트가 상승하게 되는 원인이 된다. b. 도전막의 외주에 설치된 저(低)저항의 도전물로 이루어지는 전극도 저항을 갖고 있으므로, 제 9도에 도시한 바와 같이, X축 또는 Y축의 양단에서 R_L/R_O값은, 코너부에서 0 또는 1이 되고, 코너로부터 떨어진 부분에서는 0 또는 1로부터 떨어진 값이 된다. 그 때문에, 상기 수학식 1에서는 검출 정밀도가 현저하게 저하된다.

이 발명은 상기 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 위치검출 정밀도가 좋고, 저렴하게 생산할 수 있는 터치패널장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 청구항1에 기재된 터치패널장치는, 기판의 표면에 도전막을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하는 교류전류 발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서, 적어도 상기 제 1점과 전류계측수단의 일단과의 접속점과 상기 교류발생수단의 일단 사이에, 스위치를 개재하여 임피던스를 접속하고, 상기 스위치를 ON했을 때의 전류계측수단의 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 전류계측수단의 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 스위치를 ON했을 때의 전류계측수단의 전류계측값과, 스위치를 OFF했을 때의 전류계측수단의 전류계측값으로부터, 터치패널 상의 터치위치를 산출함으로써, 후술하는 바와 같이, 도전막 저항값의 편차나 경년변화에 의한 저항변화를 고려할 필요가 없고, 정밀도 좋은 터치위치 검출이 가능하다.

청구항 2에 기재된 터치패널장치는, 상기 스위치를 일정주기로 ON 및 OFF시키고, ON했을 때의 전류계측수단의 전류계측값을 기억해 두고, 이 기억된 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널 상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 일정 시간마다, 도전막의 경년변화에 의한 저항변화를 보정 계산하여 갱신기억하므로, 정밀도 좋은 터치위치 검출이 가능하다. 또, 터치위치 검출할 때마다 상기 스위치를 ON, OFF시켜서 자기 보정계산할 필요가 없으므로, 계측시간을 단축할 수 있다.

청구항 3에 기재된 터치패널장치는, 기판의 표면에 도전막을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하 는 교류전류 발생수단과, 상기 제1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널위치에 있어서, 상기 터치위치의 산출값에 대응하는 보정된 터치위치 정보로 이루어진 표를 설치하고, 상기 표로부터 터치위치의 산출값에 대응하는 보정된 터치위치를 구하는 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 적어도 1방향에 있어서의 터치위치의 산출값에 대응하는 보정된 터치위치 정보로 이루어진 표를 설치하여, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 보정하므로, 정밀도 좋은 터치위치 검출이 가능하다.

청구항 4에 기재된 터치패널장치는, 기판의 표면에 도전막을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막으로 교류전류를 공급하는 교류전류 발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 전류계측 수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서, 산출한 터치위치를 보정하기 위한 보정연산을 기억해 두고, 산출한 터치위치를 보정연산식에 적용하여, 터치패널 상의 터치위치를 보정연산하는 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 보정하므로, 정밀도 좋은 터치위치 검출이 가능하다.

청구항 5에 기재된 터치패널장치는, 상기 터치패널의 도전막 외주에 저저항의 도전물로 이루어진 전극을 설치한 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치는, 도전막보다 저저항의 도전물인 전극을 도전막의 외주에 설치함으로써, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 경감할 수 있다.

청구항 6에 기재된 터치패널장치는, 기판의 표면에 도전막을 설치하고, 상기 도전막 외주에 도전막보다 저저항의 도전물로 이루어진 전극을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하는 교류전류발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서, 상기 도전막 외주에 있는 저저항의 도전물로 이루어진 전극의 저항값을, 후술하는 관계식 2-1, 2-2(특허출원공고평성6-12508 접촉위치 검출장치의 계산식)를 이용하여, 최적값을 구하는 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 전극패턴의 저항값 R_A,R_B를 관계식(2-1, 2-2)에서 구하고, C_A,C_B의 값을 계산하여, 이 C_A, C_B가 가장 작게 되는 것을 시행착오에 의해 구하고, 그 때의 패널전극을 저항값의 최적값으로 한다. 이에 따라, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 경감할 수 있다.

청구항 7의 터치패널장치는, 기판의 표면에 도전막을 설치하고, 상기 도전막의 외주에 도전막보다 저저항의 도전물로 이루어진 전극을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하는 교류전류 발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서, 상기 전극의 제 1점 또는 제 2지점으로부터 중앙부에 걸쳐서, 전극의 저항값을 순차 변화시킨 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 가령 전극의 두께 또는 폭을 변화시키고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐서 전극의 저항값을 순차 변화시키므로, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 경감할 수 있다.

청구항 8의 터치패널은 전극의 두께를, 청구항 9에 기재된 터치패널은 상기 전극의 폭을 변화시키고, 어느 것이나 단부로부터 중앙부에 걸쳐서 전극의 저항값을 순차 변화시킨 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 상기 전극의 두께 또는 폭을 변화시키고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐 전극의 저항값을 순차 변화시켰으므로, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 경감할 수 있다. 또, 전극의 두께를 변화시킬 경우에는, 전극의 폭을 작게 할 수 있고, 터치패널장치를 소형화하여, 코스트 다운을 달성할 수 있다.

청구항 10에 기재된 터치패널장치는, 상기 전극을 복수개의 전극을 접속하여 구성하고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐서 전극의 저항값을 변화시킨 것을 특징으로 한다.

이 터치패널장치에서는, 상기 전극을 복수개의 전극을 접속하여 구성하고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐서 전극의 저항값을 순차 변화시켰으므로, 도전막의 저항에 의한 터치위치의 편차를 경감시킬 수 있다.

이하 실시예에 따라, 이 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그 일실시예에 관한 터치패널장치의 원리를 보여주는 개략도를 제 1도에 나타낸다. 도전막(저항R_O)의 양단에는, 각각 전류계측용 저항기 R_K, R_K의 일단이 접속되고, 전류계측용 저항기 R_K, R_K의 타단은 접지되어 있다. 도전막의 일단과 이에 접속되는 한쪽의 전류측정용 저항기 R_K의 접속점으로부터, 스위치S를 개재하여 저항기 R_Z가 접지되어 있다.

여기서, 스위치S를 ON했을 때, 전류계측용 저항기 R_K, R_K의 양단의 전압을 각각 V₁₀,V₂₀으로 하면,

수학식 2를 수학식 1에 대입하면,

이 수학식 3에서, V₁₀, V₂₀, V₁, V₂를 측정함으로써, R_O의 값을 몰라도, 손가락으로 터치한 위치를 검출할 수 있다.

또, 도전막의 저항값의 경년변화는,

에 의해 보정할 수 있다.

V₁₀,V₂₀은, 손가락 터치위치를 검출할 때 측정해도 좋으나, 도전막의 저항값은, 단시간으로는 변화하지 않으므로, 전원을 투입한 직후나 일정 주기 측정한 것을 기억해 두고, 터치위치 검출시에 읽어내 R_L/R_O를 계산하면 된다.

또, 측정값의 기억방법은, V₁₀, V₂₀의 값 그것에 한정되지 않고,

값으로서 기억해도 좋다.

다음에, 일실시예에 관한 터치패널 장치의 요부구성 블록도를 제 2도에, 터치패널 구성도를 제 3도에 도시한다.

터치패널(1)은, 장방형 유리 또는 필름 등의 기판(2)상에 도전막(3)이 형성되고, 도전막(3)의 외주, 즉 4 단변에는 은이나 카본 등 저저항의 도전막으로 이루어진 전극패턴(4a, 4b, 4c, 4d)이 형성되어 있다. 도전막의 저항값은, 사용자가 터치했을 때의 터치패널과 대지(大地)사이의 저항이 클 경우, V₁, V₂의 변화량이 작아지고, 터치위치가 불안정해지므로, V₁, V₂의 변화량을 크게 취할 수 있을 정도의 저 항값이 필요하다. 또, 여기서는 손가락으로 도전막에 터치할 경우를 상정하고 있지만, 이에 대신하여 도전성 리드선이 부착된 터치펜을 이용해도 좋다. 리드선은 GND에 접속된다. 이 GND는 대지로의 접속 대신에, 회로상의 GND에 접속해도 된다.

또, 이 전극 패널의 4각으로부터 4개의 외부접속용 패턴(5a, 5b, 5c,5d)이 피착되어 있다. 4개의 외부접속용 패턴의 조합에 의해, X축과 Y축을 절환할 수 있다. 측정시에는, 제 3도의 (b)에 나타내는 바와 같이,

외부접속용 패턴(5a와 5d)이 공통접속되고, 외부접속용 패턴(5c와 5d)이 공통 접속된다. 이와 같은 접속에 의해, 전극패턴(4b와4c)사이 방향으로 전류가 흐른다. 또, Y축 방향 측정시에는, 제 3도의 (c)에 도시한 바와 같이, 외부접속용 패턴(5a와 5d)이 공통 접속되고, 외부접속용 패턴(5b와 5c)이 공통 접속된다. 이 절환 접속에 의해, 전극패턴(4a와 4c)사이 방향으로 전류가 흐른다. 또, 터치패널에 피착된 도전막 상에, 절연성 보호코팅 또는 보호용 필름을 설치해도 좋다.

터치패널에 사용하는 기판은, 특별히 투명하지 않아도 되고, 응용할 장치에 따라 구분하여 사용하면 된다.

터치패널의 외부접속용 패턴은, XY 절환회로(12)에 접속되고, 마이컴(13)으로부터의 절환신호 XYC에 의해, X축 방향의 입력인지, Y축 방향의 입력인지를 절환한다. X축 방향의 입력으로 할 경우에는, 제 3 도의 (b)에 나타낸 접속이 되도록, 또는 Y축 방향의 입력으로 할 경우에는, 제 3도의 (c)에 나타낸 접속이 되도록 절환한다. XY 절환회로(12)의 2개의 출력단에는, 각각 저항기(R_K)의 일단이 접속되고, 저항기(R_K)의 타단은 공통 접속점을 갖고, 스위치(C)를 개재하여 일단이 접지된 발진기(14)에 접속되고, 마이컴(13)으로부터의 ON, OFF신호 OSC에 의해, 발신출력의 ON, OFF(스위치의 ON, OFF)가 행해진다.

XY 절환회로(12) 2개의 출력단과 저항기(R_k)와의 접속점에는, 각각 스위치(A, B)의 일단이 접속되고, 스위치(A, B)의 타단은 공통접속점을 갖고, 저항(R_Z)이 접속되며, 저항(R₂)의 타단은 접지되어 있다. 스위치(A, B)는, 각각 마이컴으로부터의 ON, OFF신호(LG, HG)에 의해 ON, OFF된다.

한편, 2개의 저항기(R_K)의 양단전압은, 각각 차동증폭회로(15, 16)에 입력되고, 차동장치회로(15, 16)의 출력은, 각각 밴드패스 필터(17, 18)에 입력되며, 노이즈 성분이 제거된 후, 전파정류회로(19, 20)에 입력된다. 여기서 교류전압이 직류전압으로 변경되고, A/D컨버터(21)로 입력됨과 동시에, 비교회로(22)에 입력된다. A/D컨버터(21)에서 디지털 값으로 변환된 출력파, 저항기(R_K)의 양단전압으로서 마이컴에 입력되고, 후술하는 계산방법에 의해, 터치위치가 계산된다. 비교회로(22)는, 전파정류회로(19, 20)로부터의 입력에 따라, 터치 유무신호가 어떤 규정값을 넘어 검출되었을 때, 터치있음이라고 인식한다.

다음에, 초기조정에 대해서, 초기조정방법을 나타내는 플로우차트 제 4도를 이용하여 설명한다. 터치 유무검출 및 터치위치 데이터를 검출하기 전에, 몇 번의 조정을 실시해 둘 필요가 있다. 이 조정은, 터치패널장치에 있어서, 한 번만 실행해 두면 된다.

우선, 스텝 ST1에서 초기화를 실행한 뒤, 스위치(A, B)를 ON(스텝 ST2), 스위치(C)를 OFF(스텝 ST3)로 하고, 전파정류회로(19, 20)의 옵셋를 0으로 조정한다(스텝 ST4). 다음에, 스위치(C)를 ON(스텝 ST5), 스위치(A)를 ON, 스위치(B)를 OFF로 하고(스텝 ST6), 전파조정회로(19)의 증폭률(G₁)을 조정하고(스텝 ST7), 스위치(A)를 OFF, 스위치(B)를 ON으로 하여(스텝 ST8), 전파정류회로(29)의 증폭률(G₂)을 조정하고(스텝 ST9), 전파정류회로(19, 20)의 출력(V₁, V₂)이 동일하게 되도록 한다. 마지막으로 스위치(B)를 OFF한다(스텝 ST10). 물론, 증폭률의 조정은, 차동증폭회로(15, 16)로 실행해도 된다.

다음에, 터치위치의 계산에 대해서, 터치위치 계산방법을 나타내는 플로우차트 제 5도, 터치위치 계산에 사용되는 X축쪽 자기보정의 계산방법을 나타내는 플로우차트 제 6도, 터치위치 계산에 사용되는 Y축쪽 자기보정 계산방법을 나타내는 플로우차트 제 7도를 이용하여, 설명한다.

우선, 초기화를 실행한 후(스텝 ST21), 스위치(A, B)를 OFF, 스위치(C)를 ON한다(스텝 ST22). XY축 절환회로(12)에 의해 X축쪽으로 절환되고, X축쪽 자기보정의 계산이 행해진 후(스텝 ST23), XY 절환회로(12)에 의해 Y축쪽으로 절환되며, Y축쪽 자기보정의 계산이 행해진다(스텝 ST24). 계산처리는 마이컴(13) 내에서 행해진다.

X축쪽 자기보정의 계산에서는, 터치패널로부터의 입력을 X축쪽으로 절환하고(스텝 ST42), 터치 유무신호(Vr)가 없을 때(V_r:"L"), 스위치(A)를 ON하고(스텝 ST44), 이 때의 V₁, V₂로부터 R_K/R_OX=V₂/(V₁-V₂)를 계산하고(스텝 ST45), 스위치(A)를 OFF한다(스텝 ST46). 이 때 터치 유무신호(V_r)가 없으면, R_K/R_OX의 값이 마이컴(13)에 기억되고(스텝 ST47, ST48), 터치 유무신호(V_r)가 있으면(V_r:"H")보정계산이 올바르게 실행되지 않으므로, 계산값을 파기하고(스텝 ST47, ST49), 스텝 ST43의 터치 유무신호(V_r)의 확인까지 되돌아가, 재차 계산을 다시 한다. 여기서는, 터치 유무신호(V_r)는 비교회로(22)에서의 V₁, V₂입력을 이용하여, 어느 정도 안정된 값보다 커졌을 때에, 터치로 인식하고, 터치검출처리로 이행하도록 하고 있으나, 미분회로를 이용하여, 터치 유무신호를 미분에 따른 변화량에 의해 판정하도록 해도 된다.

Y축쪽 자기보정의 계산도 스텝 ST51∼ST59의 처리로, X축쪽 자기보정의 계산과 동시에 행해져서, R_K/R_OY의 값이 마이컴에 기억된다.

사람이 터치패널을 터치하고, 터치 유무신호V_r가 "H"로 되면(스텝 ST25), 우선 터치패널로부터의 입력을 X축쪽으로 절환하고(스텝 ST26), 이 때의 V₁, V₂와, 이미 기억되어 있는 X축쪽의 R_K/R_OX에 의해, R_LX/R_OX가 계산된다(스텝 ST27). 다음에, 터치패널로부터의 입력을 Y축쪽으로 절환하고(스텝 ST28), 이 때의 V₁, V₂와, 이미 기억되어 있는 Y축의 R_K/R_OY에 의해, R_LY/R_OY가 계산된다(스텝 ST29). 계속해서, 터치 유무신호(V_r)를 관측하고(스텝 ST30), 터치유무신호(V_r)가 "H"라면, 이번의 계산값(R_LX/R_OX, R_LY/R_OY)이 터치위치로서 출력되고(스텝 ST31), 터치 유무신호(V_r)가 "L"이라면, 터치위치 계산은 올바르게 이루어지지 않으므로, 이번의 계산값(R_LX/R_OX, R_LY/R_OY)은 파기되고(스텝 ST32), 스텝 ST25로 되돌아가, 대기상태(터치 유무신호V_r가 "H"가 되기를 기다린다)로 된다.

한편, 이 대기상태시, 제 8도에 도시한 바와 같이, 어떤 일정한 기간을 카운트하고(스텝 ST61, ST62), 일정시간마다 X축쪽 자기보정(스텝 ST63), 및 Y축쪽 자기보정의 계산(스텝 ST64)이 행해지고, R_K/R_OX, R_K/R_OY의 값이 갱신된다. 따라서, 터치패널 상의 도전막의 저항값에 편차가 있어도, 또, 경년변화에 의해 저항값이 변화해도, 갱신된 R_K/R_OX, R_K/R_OY의 값에 따라 터치위치가 정밀도 좋게 계산되고, 정밀도 좋은 검출이 실시된다. 또한, 터치패널도 저렴해진다.

실제의 터치패널에서는, 저저항의 도전막으로 이루어진 전극패널은 저항을 갖고 있으므로, 제 9도에 도시한 바와 같이, X축 또는 Y축의 양변에서, RL/RO의 값은, 코너부에서는 0 또는 1이 되고, 코너부로부터 떨어진 부분에서는 0 또는 1에서 떨어져 있는 값이 된다. 따라서, 정밀도 좋게 터치위치를 검출하기 위해서는, R_L/R_O의 값을 보정할 필요가 있다. 또, 패널의 터치부의 도전막의 저항값과 패널 주위의 전극 저항값을 조정함으로써, 패널 주변부의 곡선현상은, 어느 정도 직선으로 할 수 있다. 터치부의 도전막은 수백Ω/방형(方形)에서 수KΩ/방형이 바람직하다. 전극저항은 수Ω에서 수KΩ이 바람직하고, 투명도전막보다 낮은 값이어야만 한다.

다음에, 일실시예에 관한 터치패널장치의 터치위치 검출좌표(X, Y)의 보정표를 제 10도에 나타낸다.

보정표의 X₀, X₁, X₂,……, X_n, Y₀, Y₁, Y₂,……,Y_n은, 상기 터치위치의 계산에서 구해진 X축, Y축에 대응하는 값 R_LX/R_OX, R_LX/R_OY로, 이 값에 대한 실제의 터치패널상에서의 위치좌표를 표준의 터치패널로 실측하여 보정표는 작성된다. 이 보정표의 정보를 터치패널장치 내에 기억해 두고, 사람이 터치패널에 터치하고, 상기 터치위치의 계산방법으로 X=R_LX/ROX 및 Y=R_LY/R_OY가 구해지면, 그 X, Y에 대응한 터치좌표(X, Y)가 보정표로부터 읽혀지게 되고, 터치위치 좌표로서 출력된다.

터치패널의 면적이 커지거나 해서, 터치위치 좌표의 분해기능이 많아지고, 터치패널 내의 기억용량이 많이 필요할 경우에는, 보정표인 X, Y의 분해간격을 크게 하고, 기억할 용량을 줄여, 보정표에 없는 X, Y (X_n-1과 X_n과의 사이, Y_n-1과 Y_n과의 사이)에 대해서는, 보간법 등에 의해 값을 계산해도 된다.

또, 기억보정표에 관계없이, 실측에 의한 교준 터치패널에서의 좌표와, 상기 터치위치 계산방법으로 구해진 X=R_LX/R_OX 및 Y=R_LY/R_OY의 값과의 관계로부터 근사식을 구하고, 이 근사식을 이용하여 마이컴 등에서 계산처리하여, 터치위치 좌표로서 출력해도 된다.

여기서는, X축 및 Y축의 2방향에 대해서 설명했는데, 터치패널 형상이 다각형이나 곡선으로 둘러싸인 형상에 있어서 다축방향을 갖는 것에 대해서도, 마찬가지로 행할 수 있다.

이하에, 전극패턴의 저항값을 상세하게 설명한다.

전극의 패턴 저항값은, 도전막의 저항값과의 관계식인 수학식 6, 수학식 7로 구할 수 있다.

C_A=(X*R_A)/(8*ρ)

C_B=(Y*R_B)/(8*ρ)

C_A [mm]:X축 전극부의 직선성이 최대 만곡(제 12도에 명기)

C_B[mm]:Y축 전극부의 직선성이 최대 만곡(제 12도에 명기)

R_A [Ω]:X축의 1전극의 전극간 저항의 총합

R_B [Ω]:Y축 1전극의 전극간 저항의 총합

ρ[Ω/□]:기판 표면의 도전막의 저항값

수학식 6식으로 구한 일실시예를 제 13도에 나타낸다.

터치패널 설계시, 수학식 6, 7에서 C_A, C_B의 값을 계산하여, 패널전극의 저항값을 구할 수 있다. 패널전극의 저항은 가능한 한 낮은 쪽이 바람직하지만, 가령 0Ω이라고 한다면, 터치패널에 공급하는 교류전류가 전극으로만 흐르고, 터치패널의 도전막으로는 흐르지 않으며, 또 계측하는 전류값의 정밀도가 나빠지므로, 정확한 위치검출이 불가능하다. 일반적으로, R_A, R_B의 값은, 수백Ω 이상이 바람직하다. 이 에 따라, 도전막 주위의 직선성 위치의 편차를 경감할 수 있다. 도전막(32)의 고유저항(ρ)과 전극(36a)의 저항총합(RA)를 바꾸어, 만곡 최상값(C_A)을 산출하면, 제 13도에 보인 결과를 얻을 수 있었다. 여기서는, C_A=8.5가 가장 작다. 이 때의 ρ 및 R_A를 사용하면, C_A가 가장 작은 터치패널이 된다.

그렇지만, R_A, R_B의 값이 수백Ω 이라 해도, C_A, C_B의 값은 0mm로는 되지 않으며, 전극주변의 직선성은 약간의 만곡이 된다. 이 문제를 해결하기 위해서, 추가로 발생의 다른 실시예를 설명한다.

그 일실시예에 관한 터치패널장치의 전극 구성도를 제 14도에 나타낸다.

여기에 나타내는 터치패널은, 평면에서 본 것을 제 12도에 도시함과 동시에, 장방향의 유리 또는 필름 등의 기판(31)상의 도전막(32)의 외주에, 도전물(36a, 36b, 36c, 36d)의 두꺼운 곳이 중앙부에 걸쳐서 2차 곡선상으로 두꺼워지도록 형성되고, 도전막의 외주, 즉 4단변에는 은이나 카본 등, 저저항의 도전물로 이루어진 전극이 2차 곡선상으로 형성되어 있다.

다른 구성은 상기 실시예와 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.

전극의 두께 계산은 수학식 8, 9로 계산할 수 있다.

또, 다른 실시예로서, 직선상으로 배치된 전극의 폭을 변화시키고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐 저항값을 순차 변화시킴으로써, 도전막 주위의 직선성이 개선된다.

이 실시예 터치패널의 패널전극 구성도를 제 15도에 나타낸다. 여기서는 투 명도전막(32)의 외주인 전극(36a, 36b, 36c, 36d)의 패턴형상을 4귀퉁이로부터 중앙부로 향함에 따라, 2차 곡면적으로 폭넓어지도록 구성하고 있다.

제 15도에서 X축, Y축의 각 위치에 있어서 전극(36a, 36b, 36c, 36d)의 저항 계산식은 수학식 8, 9대로 된다.

R(X) [Ω]:X축의 어느 점에 있어서의 중심부로부터의 전극 저항값

R(Y) [Ω]:Y축의 어느 점에 있어서의 중심부로부터의 전극 저항값

R_A [Ω]:X축 1전극의 전극간 저항의 총합

R_B [Ω]:Y축 1전극의 전극간 저항의 총합

X [mm]:X축 변의 길이

Y [mm]:Y축 변의 길이

x [mm]:X축상의 어느 점에 있어서의 중심부로부터의 거리

y [mm]:Y축상의 어느 점에 있어서의 중심부로부터의 거리

단, 상기 수학식 8은, 이하와 같이 유도된다. 또, 상기 수학식 9는 수학식 8과 마찬가지로 유도된다

Ra:어느 구간의 저항값

R_A:전극 전체 저항값

를 대입

의 조건을 대입하고, 식을 변경

이것을 식(4)에 대입

또, 다른 실시예로서, 도 16에 도시한 바와 같이, 기판 표면의 도전막보다 저저항의 도전물로 이루어진 전극을 복수개 배치하고, 단부로부터 중앙부에 걸쳐 저항값을 순차 2차 곡선상으로 변화시켜 배치함으로써, 도전막 주위의 직선성이 직선상으로 개선된다. 도 16에 있어서, 단자(33a)와 단자(33b) 사이에 설치한 저저항 전극(37_-1, 37_-2,……, 37_-n)이 이에 해당한다.

도전막 주위에 전극을 구성시키는 도전물이 접속 가능한 랜드를 설치해 두 고, 그 랜드에 각각 저항값에 알맞은 도전물을 장착하고, 1변에 있어서 전극을 구성하는 것이다. 각 위치에서 전극의 저항 계산식은, 상기(5-1, 5-2)식에서 구할 수 있다.

본 발명에 의한 어느 한 실시형태(제 12도부터 16도에 대응하는 실시형태)라도, 도전막의 저항에 기인하는 터치위치의 차이(실제 터치위치와 검출된 터치위치의 차이)를 저감시킬 수 있다.

Claims

기판의 표면에 도전막을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하는 교류전류 발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 제1 전류계측수단 및 제2 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서,

적어도 상기 제 1점과 제1 전류계측수단의 일단과의 접속점과 상기 교류발생수단의 일단 사이에, 스위치를 개재하여 임피던스를 접속하고, 상기 스위치를 ON했을 때의 상기 제1 전류계측수단의 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 상기 제1 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
제 1항에 있어서,

상기 스위치를 일정주기로 ON 및 OFF시키고, ON했을 때의 상기 제1 전류계측수단의 전류계측값을 기억해 두고, 이 기억된 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 제1 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널 상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
기판의 표면에 도전막을 설치한 터치패널과, 상기 도전막 외주의 제 1점과 제 2점을 통해서 도전막에 교류전류를 공급하는 교류전류 발생수단과, 상기 제 1점과 제 2점으로부터 공급된 제 1전류와 제 2전류를 계측하는 제1 전류계측수단 및 제2 전류계측수단을 구비하고, 계측된 제 1 및 제 2전류로부터 터치위치를 산출하는 터치패널장치에 있어서,

적어도 상기 제 2점과 제2 전류계측수단의 일단과의 접속점과 상기 교류발생수단의 일단 사이에, 스위치를 개재하여 임피던스를 접속하고, 상기 스위치를 ON했을 때의 상기 제2 전류계측수단의 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 상기 제2 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
제 3항에 있어서,

상기 스위치를 일정주기로 ON 및 OFF시키고, ON했을 때의 상기 제2 전류계측수단의 전류계측값을 기억해 두고, 이 기억된 전류계측값과, 상기 스위치를 OFF했을 때의 제2 전류계측수단의 전류계측값으로부터 터치패널 상의 터치위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
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