KR100831487B1 - 터치 패널, 터치 입력 위치 검출 방법, 전기 광학 장치, 및전자기기 - Google Patents
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Abstract
터치 패널로서, 입력면을 구비한 터치 패널 기판과, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름과, 상기 터치 패널 기판으로부터 상기 커버 필름을 향하여 세워져 마련된 스페이서와, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 표면 탄성파를 전파시키는 송신자와, 상기 입력면을 전파한 상기 표면 탄성파를 측정하는 수신자와, 상기 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 상기 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 저장하는 메모리와, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의(有意)로 되는 위치를, 터치 입력 위치로서 검출하는 판단부를 포함한다.
Description
도 1은 실시예 1에 따른 전기 광학 장치의 단면도,
도 2는 액정 장치의 분해 사시도,
도 3은 터치 패널 기판의 평면도,
도 4(a) 및 도 4(b)는 터치 입력 위치에서의 표면 탄성파의 감쇠 작용의 설명도,
도 5는 제어부의 블럭도,
도 6(a) 및 도 6(b)는 스페이서 위치에서의 표면 탄성파의 감쇠 작용의 설명도,
도 7(a)∼도 7(c)는 스페이서 위치의 근방을 누른 경우에 있어서의 표면 탄성파의 감쇠 작용의 설명도,
도 8(a)∼도 8(c)는 스페이서 위치를 누른 경우에 있어서의 표면 탄성파의 감쇠 작용의 설명도,
도 9는 실시예 2에 따른 전기 광학 장치의 설명도,
도 10은 실시예 3에 따른 전기 광학 장치의 설명도,
도 11은 휴대전화의 사시도.
본 발명은 터치 패널, 터치 입력 위치 검출 방법, 전기 광학 장치, 및 전자기기에 관한 것이다.
최근, 휴대정보단말기(PDA), 팜탑(palm-top) 컴퓨터 등의 소형 정보 전자기기의 보급에 따라, 액정 표시 패널 상에 입력 장치로서 터치 패널을 탑재한 액정 장치가 널리 사용되도록 되고 있다.
그 중, 초음파 표면 탄성파 방식의 터치 패널에 있어서는, 유리 기판의 표면 상을 전파하는 표면 탄성파가 터치 입력 위치에서 감쇠하는 성질을 이용하여, 터치 입력 위치가 검출된다.
이 터치 패널의 일례로서, 일본 특허 공개 2004-348686호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 표면 탄성파가 전파하는 유리 기판과, 표면 탄성파를 송수신하는 트랜스듀서와, 트랜스듀서가 수신한 표면 탄성파에 근거하여 터치 위치를 검출하는 위치 검출부와, 유리 기판에 대하여 공간층을 사이에 두고 배치되고, 유리 기판의 기판 대향면에 복수의 도트 스페이서가 형성된 투명 수지 필름을 구비한 터치 패널이 제안되어 있다.
이 투명 수지 필름은, 물체가 접촉하지 않을 때는 기판 대향면이 유리 기판 에 접촉하지 않고, 물체가 접촉했을 때는 기판 대향면이 유리 기판에 접촉하도록 구성되어 있다.
그리고, 투명 수지 필름이 유리 기판에 접촉한 위치에서의 표면 탄성파의 감쇠를 검지함으로써, 터치 입력 위치를 검출하도록 되어 있다.
그러나, 유리 기판의 표면을 전파하는 표면 탄성파는 스페이서와의 접촉에 의해서도 감쇠한다.
상기한 특허문헌의 터치 패널에서는, 터치 입력이 없는 경우에도, 투명 수지 필름의 휨 등에 의해, 스페이서와 유리 기판이 접촉할 우려가 있다.
또한, 스페이서 위치의 근방이 터치 입력 위치로 된 경우에는, 투명 수지 필름보다 먼저 스페이서가 유리 기판과 접촉할 우려가 있다.
이들 경우에는, 스페이서 위치를 터치 입력 위치로서 오(誤) 검출한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지하는 것이 가능한 터치 패널, 및 그 터치 입력 위치 검출 방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 신뢰성이 우수한 전기 광학 장치 및 전자기기의 제공을 목적으로 한 다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 터치 패널은, 입력면을 구비한 터치 패널 기판과, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름과, 상기 터치 패널 기판으로부터 상기 커버 필름을 향하여 세워져 마련된 스페이서와, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 표면 탄성파를 전파시키는 송신자와, 상기 입력면을 전파한 상기 표면 탄성파를 측정하는 수신자와, 상기 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 상기 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 저장하는 메모리와, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의로 되는 위치를, 터치 입력 위치로서 검출하는 판단부를 포함한다.
이 구성에 의하면, 터치 패널 기판 상에 스페이서가 세워져 마련되어 있기 때문에, 스페이서에 의한 감쇠를 포함하여 표면 탄성파의 기준값을 측정할 수 있다.
이에 따라, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분은, 스페이서 위치에서 유의로 되지 않는다.
따라서, 스페이서 위치를 터치 입력 위치로 판단하는 오 검출을 방지할 수 있다.
또한, 커버 필름은 가요성(可撓性)을 갖기 때문에, 스페이서 위치의 근방이 터치 입력 위치로 되더라도, 스페이서를 강하게 누르는 일이 없다.
그 때문에, 커버 필름을 누르지 않은 상태에서 표면 탄성파의 기준값을 측정 하면 충분한 것으로 되고, 터치 패널의 사용 준비(캘리브레이션) 작업을 간소화할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 패널의 터치 입력 위치 검출 방법은, 터치 패널 기판의 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 기록하는 공정과, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의로 되는 위치를 터치 입력 위치로서 검출하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 스페이서 위치를 터치 입력 위치로 판단하는 오 검출을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 복수의 화소가 정렬 배치된 화상 표시 장치와, 상기 화상 표시 장치의 화상 표시측에 배치된 터치 패널을 포함하고, 상기 터치 패널은, 입력면을 구비한 터치 패널 기판과, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름과, 상기 터치 패널 기판으로부터 상기 커버 필름을 향하여 세워져 마련된 스페이서와, 상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 표면 탄성파를 전파시키는 송신자와, 상기 입력면을 전파한 상기 표면 탄성파를 측정하는 수신자와, 상기 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 상기 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 저장하는 메모리와, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의로 되는 위치를, 터치 입력 위치로서 검출하는 판단부를 포함한다.
이 구성에 의하면, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지하는 것이 가능한 터치 패널을 구비하고 있기 때문에, 신뢰성이 우수한 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에 있어서는, 상기 화상 표시 장치가 상기 터치 패널 기판으로서 기능하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 전기 광학 장치를 박형화할 수 있다.
또한, 터치 패널의 스페이서를 화상 표시 장치에 위치를 맞추어 배치할 수 있기 때문에, 화상 표시 장치에서의 복수 화소의 경계 영역에 터치 패널의 스페이서를 정밀하게 배치할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에 있어서는, 상기 화상 표시 장치는, 액정을 사이에 유지하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 외측에 배치된 한 쌍의 편광판을 구비한 액정 장치이며, 상기 한 쌍의 편광판 중 화상 표시측의 상기 편광판이 상기 커버 필름으로서 기능하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 전기 광학 장치를 박형화할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에 있어서는, 상기 터치 패널 기판의 연직 방향으로부터 보아, 상기 스페이서는, 상기 화상 표시 장치에서의 상기 복수의 화소의 경계 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 터치 패널의 스페이서에 기인하는 화상 표시 장치의 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 전자기기는, 상술한 전기 광학 장치를 구비한다.
이 구성에 의하면, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지하는 것이 가능한 터치 패널을 구비하고 있기 때문에, 신뢰성이 우수한 전자기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
또, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 때문에, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.
또, 본 명세서에서는, 액정 장치의 각 구성 부재에서의 액정층측을 내측이라고 부르고, 그 반대측을 외측이라고 부르기로 한다.
또한, 본 명세서에서는, 터치 패널의 각 구성 부재에서의 터치 입력측을 표면쪽이라고 부르고, 그 반대측을 뒷쪽이라고 부르기로 한다.
(실시예 1)
도 1은 실시예 1에 따른 전기 광학 장치의 설명도이며, 도 2의 A-A 선에 상당하는 부분에서의 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 실시예 1에 따른 전기 광학 장치(100)에 있어서는, 화상 표시 장치인 액정 장치(1)의 화상 표시측(표면쪽)에, 터치 패널(50)이 배치되어 있다.
(액정 장치)
도 2는 액정 장치의 분해 사시도이다.
또, 본 실시예에서는 패시브 매트릭스형의 액정 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명을 액티브 매트릭스형의 액정 장치에 적용하는 것도 가능하다.
액정 장치(1)에서는, 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 한 쌍의 하부 기 판(10) 및 상부 기판(20)이 대향 배치되어 있다.
양 기판(10, 20)의 사이에는 스페이서(도시하지 않음)가 배치되고, 양 기판(10, 20)의 간격이 예컨대 5㎛ 정도로 유지되어 있다.
또한, 양 기판(10, 20)은, 열 경화형이나 자외선 경화형 등의 접착제로 이루어지는 밀봉재(30)에 의해, 주연부가 접합되어 있다.
그 밀봉재(30)의 일부에는, 양 기판(10, 20)으로부터 외측으로 돌출한 액정 주입구(32)가 마련되어 있다.
그 액정 주입구(32)로부터, 양 기판(10, 20)과 밀봉재(30)에 의해 둘러싸인 공간에, STN(Super Twisted Nematic) 액정 등의 액정 재료가 봉입되어 있다.
그 액정이 주입된 후에, 액정 주입구(32)가 봉지재(封止材)(31)에 의해 봉지되어 있다.
하부 기판(10)의 내면에는, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 통상 전극(co㎜on electrode)(12)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다.
또한, 상부 기판(20)의 내면에는, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 세그먼트 전극(22)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다.
또, 세그먼트 전극(22) 및 통상 전극(12)은 직교하도록 배치되고, 그 교점 부근이 액정 장치의 화소로 되어 있다.
한편, 하부 기판(10)의 외측에는 입사측 편광판(18)이 배치되고, 상부 기판(20)의 외측에는 출사측 편광판(28)이 배치되어 있다.
또, 입사측 편광판(18) 및 출사측 편광판(28)은, 각각의 투과축이 소정 각 도(예컨대 대략 90°)로 교차하도록 배치되어 있다.
또한, 입사측 편광판(18)의 외측에는, 백 라이트(2)가 배치되어 있다.
한편, 하부 기판(10)은 상부 기판(20)의 측방에 돌출하여 형성된 돌출부(11)를 갖는다.
돌출부(11)에는, 통상 전극(12)이 연장되어 형성되어 있다.
또한, 돌출부(11)의 선단에는, 액정 장치(1)와 다른 기판을 접속하기 위한 배선 패턴(13)이 형성되어 있다.
그리고, 배선 패턴(13)과 통상 전극(12)과의 사이에는, 다른 기판으로부터의 신호에 근거하여 통상 전극(12)을 구동하기 위한 구동용 IC(38)가 실장되어 있다.
마찬가지로, 상부 기판(20)은 돌출부(21)를 갖는다.
돌출부(21)에는, 세그먼트 전극(22)이 연장되어 형성되고, 세그먼트 전극(22)을 구동하기 위한 구동용 IC(39)가 실장되어 있다.
도 1에 되돌아가, 하부 기판(10)의 내면에는, 복수의 화소(4)에 대응하여, 컬러 필터를 구성하는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색재층(16R, 16G, 16B)이 형성되어 있다.
또, 각 색재층(16R, 16G, 16B)의 사이에는, 차광막(15)이 형성되어 있다.
차광막(15)은 인접하는 화소(4)로부터의 광 누출을 방지한다.
또한, 각 색재층(16R, 16G, 16B) 및 차광막(15)의 표면에는 평탄화막(보호막)(17)이 형성되어 있다.
평탄화막(17)의 표면에는, 통상 전극(12)이 형성되어 있다.
통상 전극(12)의 표면에는, 전계 무인가시의 액정의 배향 상태를 규제하는 배향막(14)이 형성되어 있다.
한편, 상부 기판(20)의 내면에는 세그먼트 전극(22)이 형성되어 있다.
세그먼트 전극(22)의 표면에는, 전압 무인가시의 액정의 배향 상태를 규제하는 배향막(24)이 형성되어 있다.
또, 상부 기판(20)의 배향막(24)에 의한 액정의 배향 방향과, 하부 기판(10)의 배향막(14)에 의한 액정의 배향 방향이, 소정 각도(예컨대 대략 90°)로 교차하도록 각 배향막(14, 24)이 형성되어 있다.
이 구성에 있어서, 백 라이트(2)로부터의 광이 입사측 편광판(18)에 입사하면, 입사측 편광판(18)의 투과축을 따른 직선 편광만이 입사측 편광판(18)을 투과한다.
입사측 편광판(18)을 투과한 직선 편광은, 양 기판(10, 20)에 사이에 유지된 액정층(35)을 투과하는 과정에서, 전계 무인가시의 액정의 배향 상태에 따라 선광(旋光)한다.
액정층(35)을 투과한 직선 편광 중, 출사측 편광판(28)의 투과축과 일치하는 성분만이, 출사측 편광판(28)을 투과한다.
또한, 통상 전극(12) 또는 세그먼트 전극(22) 중 어느 한쪽에 데이터 신호가 공급되고 다른 쪽에 주사 신호가 공급되면, 양 전극(12, 22)의 교점의 화소(4)에 배치된 액정층(35)에 전압이 인가된다.
그 전압 레벨에 따라 액정 분자의 배향 상태가 변화하고, 액정층(35)에 입사 한 직선 편광의 선광 각도가 조정된다.
이에 따라, 액정 장치(1)의 화소(4)마다 광 투과율이 제어되고, 화상 표시가 행해진다.
(터치 패널의 단면 구성)
다음에, 터치 패널(50)에 대하여 설명한다.
터치 패널(50)은 터치 패널 기판(41)과, 커버 필름(42)을 구비하고 있다.
터치 패널 기판(41)은 유리 등의 투명 재료로 이루어진다.
커버 필름(42)은 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a)에 대향하여 이간 배치되어 있다.
커버 필름(42)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC), 아크릴, 삼초산 셀룰로즈(TAC) 등의 투명 재료에 의해, 가요성을 갖는 필름 형상으로 형성되어 있다.
또, 커버 필름(42)의 표면에는, AR 코팅 등의 반사 방지 처리가 실시되어 있더라도 좋다.
터치 패널 기판(41)과 커버 필름(42)과의 사이의 주연부에는, 밀봉재(44)가 배치되어 있다.
이에 따라, 터치 패널 기판(41)과 커버 필름(42)과의 사이에, 공기나 비활성 가스 등으로 이루어지는 가스층(45)이 형성되어 있다.
또, 가스층(45)의 두께는 수㎛ 정도로 형성되어 있지만, 그 두께를 10㎛ 이 상으로 두껍게 하면 뉴튼링(newton ring)의 발생을 방지할 수 있다.
또, 후술하는 바와 같이, 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a)에는 표면 탄성파가 전파한다.
그리고, 커버 필름(42)을 거쳐서 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a)을 누름으로써, 표면 탄성파를 감쇠시켜 터치 입력 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이, 터치 패널 기판(41)에 대향하여 커버 필름(42)을 배치함으로써, 터치 입력면(41a)의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지할 수 있다.
또한, 유리 기판에 비해 커버 필름은 탄성률이 낮기 때문에, 터치 패널 기판(41)과의 접촉에 의해 표면 탄성파를 확실히 흡수하여 감쇠시킬 수 있다.
또한, 터치 패널 기판(41)이 파괴된 경우에도, 커버 필름(42)에 의해 파편의 비산을 방지할 수 있다.
한편, 터치 패널 기판(41)과 커버 필름(42)과의 사이에는, 스페이서(43)가 마련되어 있다.
스페이서(43)는, 수지 재료 등에 의해 기둥 형상으로 형성되고, 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a) 상에 세워져 마련되어 있다.
이 스페이서(43)를 형성하는 방법으로서는, 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a) 상에 감광성 수지 재료의 피막을 형성한 후에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝하는 방법을 들 수 있다.
또한, 이 스페이서(43)를 형성하는 방법으로서는, 액적(液滴) 토출법에 의해 수지 재료의 액상체를 소정 위치에 토출하고, 경화시키는 방법을 채용하더라도 좋다.
스페이서(43)는 높이 수㎛ 정도로 형성되어 있다.
또, 스페이서(43)의 높이를 가스층(45)의 두께보다 작게 형성함으로써, 스페이서(43)의 선단과 커버 필름(42)과의 사이에 극간을 형성하더라도 좋다.
또한, 스페이서(43)의 높이를 가스층(45)의 두께와 동등하게 형성함으로써, 스페이서(43)의 선단을 커버 필름(42)의 이면에 접촉시키더라도 좋다.
이와 같이 스페이서(43)를 형성함으로써, 터치 패널 기판(41)과 커버 필름(42)과의 원하지 않는 접촉을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 터치 입력 유무 및 터치 입력 위치의 오 검출을 방지할 수 있다.
또한, 스페이서(43)를 형성함으로써, 터치 패널 기판(41)과 커버 필름(42)과의 거리를 대략 일정하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 뉴튼링의 발생을 방지할 수 있다.
터치 패널 기판(41) 상에서, 복수의 스페이서(43)는 수 ㎜ 정도의 간격으로 배치되어 있다.
또, 평면에서 보아(터치 패널 기판의 법선 방향에서 본 경우), 액정 장치(1)에 있어서의 복수의 화소(4)의 경계 영역에, 스페이서(43)를 배치하는 것이 바람직하다.
즉, 액정 장치(1)에 있어서의 차광막(15)의 형성 영역(비 개구부)에 스페이 서(43)를 배치한다.
이에 따라, 스페이서(43)에 기인하는 액정 장치(1)의 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
(터치 패널의 평면구성)
도 3은 터치 패널 기판의 평면도이다.
터치 패널(50)은, 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a) 상의 중심부에 입력 대응면(59)을 갖는다.
입력 대응면(59) 상에는, 복수의 스페이서(43)가 설치되어 있다.
터치 입력면(41a) 상의 코너에는, X 송신자(51)와, Y 송신자(54)가 설치되어 있다.
X 송신자(51)는, X축 방향으로 파선 화살표로 나타내는 표면 탄성파 Wvx를 발생시킨다.
Y 송신자(54)는, Y축 방향으로 파선 화살표로 나타내는 표면 탄성파 Wvy를 발생시킨다.
이들 송신자(51, 54)는, 도시하지 않는 압전 진동자로부터 발생한 벌크파를, X축 방향이나 Y축 방향과 같은 특정 방향의 표면파로 변환함으로써, 표면 탄성파 Wvx, Wvy를 발생시킨다.
또한, 터치 입력면(41a) 상의 다른 코너에는, X 수신자(52)와, Y 수신자(53)가 설치되어 있다.
X 수신자(52)는 X 송신자(51)에 의해 발생한 표면 탄성파 Wvx를 검출한다.
Y 수신자(53)는 Y 송신자(54)에 의해 발생한 표면 탄성파 Wvy를 검출한다.
X 송신자(51), Y 송신자(54), X 수신자(52), Y 수신자(53)는 제어부(60)에 전기적으로 접속되어 있다.
제어부(60)는 X 송신자(51) 및 Y 송신자(54)에 구동 신호를 송신한다. 이것에 의해, 제어부(60)는 X 송신자(51) 및 Y 송신자(54)에 표면 탄성파 Wvx, Wvy를 발생시킨다.
또한, 제어부(60)에는, X 수신자(52) 및 Y 수신자(53)가 수신한 표면 탄성파 Wvx, Wvy의 수신 신호가 입력된다.
X 송신자(51)에 의해 발생된 표면 탄성파 Wvx는 X축 방향으로 전파하고, 반사 배열(55)에 입사한다.
반사 배열(55)은 반사 소자(55a)의 배열이다.
반사 소자는, 표면 탄성파를 반사함으로써, 표면 탄성파가 전파하는 방향을 바꾸는 역할을 갖는다.
반사 배열(55)에 있어서의 각 반사 소자(55a)는, X축에 대하여 대략 45도의 각도로 배열되어 있고, 표면 탄성파 Wvx의 방향을 -Y축 방향으로 향한다.
-Y축 방향을 향한 표면 탄성파 Wvx는, 그대로 입력 대응면(59)을 통과하여, 반사 배열(57)로 입사한다.
반사 배열(57)에 있어서의 각 반사 소자(57a)는, X축에 대하여, 대략 -45도의 각도로 배열되어 있고, 표면 탄성파 Wvx를 -X축 방향으로 향하게 하는 역할을 갖는다.
반사 소자(57a)에 의해서 -X축 방향을 향한 표면 탄성파 Wvx는 X 수신자(52)에 의해 검출된다.
한편, Y 송신자(54)에 의해 발생된 표면 탄성파 Wvy는 Y축 방향으로 전파하고, 반사 배열(56)로 입사한다.
반사 배열(56)에 있어서의 각 반사 소자(56a)는, Y축에 대하여, 대략 45도의 각도로 배열되어 있고, 표면 탄성파 Wvy의 방향을 -X축 방향으로 향하게 한다.
-X축 방향을 향한 표면 탄성파 Wvy는, 그대로 입력 대응면(59)을 통과하여, 반사 배열(58)로 입사한다.
반사 배열(58)에 있어서의 각 반사 소자(58a)는, Y축에 대하여, 대략 -45도의 각도로 배열되어 있고, 표면 탄성파 Wvy의 방향을 -Y축 방향으로 향하게 한다.
-Y축 방향을 향한 표면 탄성파 Wvy는 Y 수신자(53)에 의해 검출된다.
도 4(b)는 검출된 표면 탄성파의 포락선(envelope) 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4(b)에서, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 표면 탄성파의 신호 강도를 나타내고 있다.
여기서는, 도 3에 나타내는 X 송신자(51)로부터 표면 탄성파 Wvx가 터치 패널 기판(41)의 표면 상에 발신된 경우를 생각하고 있다.
X 송신자(51)로부터 발생한 표면 탄성파 Wvx는, 반사 배열(55, 57)을 경유하여, X 수신자(52)에 의해 검출된다.
이 때, 반사 배열(55, 57)에 있어서의 각 반사 소자는, 다른 길이의 복수의 경로의 세트를 정한다.
반사 배열(55, 57)에 있어서의 연속하는 각 반사 소자가 반사하는 표면 탄성파 Wvx는, 점차로 길어지는 경로를 통해, X 수신자(52)에 도달한다.
그 때문에, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, X 수신자에 의해 검출된 수신 신호의 파형은, 발신 신호와 비교하여, 시간에 대하여 평평한 모양을 유지하는 사다리꼴 형상의 파형으로 된다.
도 4(a)는 터치 패널의 터치 입력 상태의 단면도이다.
사용자가 손가락이나 펜 등으로 커버 필름(42)을 터치하면, 터치 입력 위치에서의 커버 필름(42)이 휘어, 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면에 접촉한다.
터치 패널 기판(41) 상을 전파하는 표면 탄성파는, 커버 필름(42)이 접촉한 위치를 통과할 때, 커버 필름(42)에 의해 흡수되어 감쇠한다.
그 때문에, 도 4(b)에 나타내는 표면 탄성파 Wvx의 포락선 파형에는, 터치에 의한 신호의 결락(缺落)이 발생한다.
수신 신호를 검출하고 나서, 이 터치에 의한 신호의 결락이 발생하기까지의 시간 Tg을 계측함으로써, 터치 입력 위치의 X 좌표를 특정할 수 있다.
또, 터치 입력 위치의 Y 좌표를 특정하는 경우에 있어서도 마찬가지이다.
이와 같이, 도 3에 나타내는 제어부(60)는, X 수신자(52)에 의해 검출된 표면 탄성파 Wvx와, Y 수신자(53)에 의해 검출된 표면 탄성파 Wvy를 기초로, 터치 입력 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 산출하도록 되어 있다.
도 5는 제어부의 블럭도이다.
제어부(60)는, XY 송신자에 구동 신호를 출력하는 송신부와, XY 수신자로부터 수신 신호가 입력되는 수신부를 구비하고 있다.
그 수신 신호는, 증폭기에 의해 증폭되고, 검파기에 의해 검파되어, A/D 변환기에 의해 양자화된다.
터치 패널 사용중에 있어서의 표면 탄성파의 수신 신호는, 양자화된 후에, 측정값으로서 제 1 RAM(62)에 저장된다.
그런데, 터치 패널 기판 상을 전파하는 표면 탄성파는, 상기한 바와 같이 커버 필름이 접촉한 위치를 통과할 때에 감쇠할 뿐만 아니라, 도 6(a)에 나타내는 스페이서(43)의 위치를 통과할 때에도 감쇠한다.
그 때문에 스페이서(43)의 위치에서도, 도 6(b)에 나타내는 수신 신호의 결락이 발생한다.
그래서, 스페이서 위치에서의 수신 신호의 결락을 파악하기 위해, 터치 패널의 사용 준비(캘리브레이션) 작업으로서, 커버 필름을 누르지 않은 상태에서 표면 탄성파의 수신 신호를 측정해 놓는다.
그 수신 신호는, 양자화된 후에, 기준값으로서 도 5에 나타내는 제 2 RAM(63)(메모리)에 저장된다.
또한, 도 5에 나타내는 제어부(60)는 ROM(61), 판단부(64), 및 통신부를 구비하고 있다.
ROM(61)에는, 터치 입력 유무를 판단하는 임계값이 저장되어 있다.
또한, 판단부(64)는, 제 1 RAM(62)에 저장된 측정값과, 제 2 RAM(63)에 저장된 기준값과의 차분을 얻는다.
그 차분은, ROM(61)에 저장된 임계값을 넘은 부분을 터치 입력 위치로서 검출하는 것에 의해 얻어지는 값이다.
또한, 통신부는 검출된 터치 입력 위치의 XY 좌표를 출력한다.
(터치 패널의 터치 입력 위치 검출 방법)
다음에, 터치 패널의 터치 입력 위치 검출 방법에 대하여 설명한다.
도 7(a)∼도 7(c)는, 스페이서 위치의 근방이 터치 입력 위치로 되는 경우를 나타내고 있다.
도 7(a)는 단면도이며, 도 7(b)는 기준값 및 측정값의 신호 강도의 그래프이며, 도 7(c)는 측정값과 기준값과의 차분의 그래프이다.
최초에, 터치 패널의 사용 준비(캘리브레이션) 작업으로서, 커버 필름을 누르지 않은 상태에서 표면 탄성파의 수신 신호를 측정한다.
우선, 터치 패널 기판 상에 표면 탄성파가 송신되고, 스페이서의 위치에서 감쇠한 표면 탄성파가 수신되고, 또한, 제어부에 입력된다.
이에 따라, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 스페이서 위치에서의 신호 강도가 저하한 기준값(91)이 생성된다.
이 기준값(91)을, 도 5에 나타내는 제 2 RAM(63)에 저장한다.
다음에, 터치 패널 사용중에 터치 입력 위치의 검출을 행한다.
우선, 도 7(a)에 나타내는 터치 패널 기판(41) 상에 표면 탄성파가 송신된다.
그 표면 탄성파는, 스페이서(43)의 위치에 덧붙여, 커버 필름(42)이 터치 패널 기판(41)에 접촉한 위치(터치 입력 위치)에서 감쇠한다.
그 표면 탄성파는 수신되어, 제어부에 입력된다.
이에 따라, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 스페이서 위치 및 터치 입력 위치에서의 신호 강도가 저하한 측정값(92)이 생성된다.
이 측정값(92)은 도 5에 나타내는 제 1 RAM(62)에 저장된다.
다음에, 제어부(60)에 있어서의 판단부(64)는, 제 2 RAM(63)으로부터 기준값을 판독하고, 제 1 RAM(62)으로부터 측정값을 판독하며, 그리고 도 7(c)에 나타내는 양자의 차분(97)을 산출한다.
터치 입력 위치에서는, 기준값(91)에는 수신 강도의 저하가 없고, 측정값(92)의 수신 강도만이 저하하고 있기 때문에, 차분(97)이 유의로 된다.
이것에 대하여 스페이서 위치에서는, 기준값(91) 및 측정값(92)의 모두 수신 강도가 동등하게 저하하고 있기 때문에, 차분(97)은 거의 0으로 된다.
다음에, 판단부는, 도 7(c)에 나타내는 차분(97)과, 미리 등록된 임계값(96)을 비교한다.
그리고, 차분(97)이 임계값(96)을 넘은 경우에, 그 위치가 터치 입력 위치로서 검출된다.
또, 임계값(96)으로서, 기준값 또는 측정값에 중첩하는 노이즈 레벨보다 큰 값을 설정해 두면, 터치 입력 위치의 오 검출을 저감할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 터치 패널 기판 상에 스페이서가 세워져 마련되어 있기 때문에, 스페이서에 의한 감쇠량을 포함하는 표면 탄성파의 기준값을 측정할 수 있다.
이에 따라, 터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분은, 스페이서 위치에서 유의로 되지 않는다.
이 때문에, 스페이서 위치를 터치 입력 위치로 판단하는 오 검출을 방지할 수 있다.
그런데, 종래의 터치 패널에서는, 터치 패널 기판에 대향하여, 탄성률이 높은 유리 기판이 배치되어 있었다.
이러한 유리 기판을 누르면, 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 터치 입력 위치의 근방에 배치된 스페이서(43)를, 동시에 강하게 누르게 된다.
이에 따라, 도 7(b)에 나타내는 종래의 측정값(93)에 있어서는, 스페이서 위치에서의 신호 강도의 저하량이, 기준값(91)에 비해 커진다.
그 때문에, 도 7(c)에 나타내는 종래의 차분(98)은, 누른 위치에 덧붙여 스페이서 위치에서도 유의가 된다.
이에 따라, 터치 입력 위치의 오 검출이 많이 발생한다는 문제가 있다.
또, 유리 기판을 누른 상태에서 도 7(b)에 나타내는 기준값(91)을 측정하면, 스페이서 위치에서의 신호 강도의 저하량이 종래의 측정값(93)과 동등해진다.
그러나, 터치 패널 사용중과 마찬가지로 유리 기판을 누르는 것은 불가능하 며, 또한, 터치 패널의 사용 준비(캘리브레이션) 작업이 번잡해진다.
이것에 비하여, 본 실시예의 터치 패널에서는, 터치 패널 기판에 대향하여, 탄성률이 낮은 커버 필름이 배치되어 있다.
커버 필름은 가요성을 갖기 때문에, 스페이서 위치의 근방이 터치 입력 위치로 되더라도, 스페이서를 강하게 누르는 일이 없다.
그 때문에, 커버 필름을 누르지 않은 상태에서 표면 탄성파의 기준값을 측정하면 충분하게 되어, 터치 패널의 사용 준비(캘리브레이션) 작업을 간소화할 수 있다.
도 8(a)∼도 8(c)는, 스페이서 위치가 터치 입력 위치로 되는 경우를 도시하는 도면이다.
도 8(a)는 단면도이며, 도 8(b)는 기준값 및 측정값의 신호 강도의 그래프이며, 도 8(c)는 측정값과 기준값과의 차분의 그래프이다.
도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 스페이서(43)의 위치에서 커버 필름(42)을 누른 경우에 대하여 검토한다.
이 경우, 도 8(b)에 나타내는 측정값(92)은, 스페이서 위치에서의 신호 강도의 저하량이, 기준값(91)에 비해 커진다.
그 때문에, 도 8(c)에 나타내는 차분(97)은, 스페이서 위치에서 유의로 되어, 임계값(96)을 넘는다.
이에 따라, 스페이서 위치를 터치 입력 위치로서 검출할 수 있다.
그런데, 종래의 터치 입력 위치 검출 방법에 있어서는, 터치 패널 사용 전의 캘리브레이션에 의해 스페이서 위치를 미리 검출해두고, 스페이서 위치를 터치 입력 위치의 검출 대상으로부터 제외하고 있었다.
즉, 터치 패널 사용중에 스페이서 위치가 누르게 되더라도, 그 위치를 터치 입력 위치로서 검출할 수가 없었다.
이것에 비하여, 본 실시예의 터치 입력 위치 검출 방법에서는, 상술한 바와 같이 스페이서 위치를 터치 입력 위치로서 검출할 수 있다.
이에 따라, 터치 입력 위치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(실시예 2)
도 9는 실시예 2에 따른 전기 광학 장치의 설명도이며, 도 2의 A-A 선에 대응하는 부분에서의 단면도이다.
도 9에 나타내는 실시예 2에 따른 전기 광학 장치는, 실시예 1의 커버 필름 대신에, 액정 장치(1)의 화상 표시측의 편광판(28)이 배치되어 있다.
또, 실시예 1과 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예 2에서는, 액정 장치(1)의 상부 기판(20)의 외측에, 터치 패널(50)의 터치 패널 기판(41)이 장착되어 있다.
당해 터치 패널 기판(41)의 터치 입력면(41a)에 대향하여, 액정 장치(1)의 편광판(28)이 배치되어 있다.
이 편광판(28)에 있어서는, 폴리비닐알콜(PVA) 등에 요오드를 도핑한 편광 필름이, 삼초산 셀룰로즈(TAC) 등으로 이루어지는 베이스 기판에 장착되어 있다.
따라서, 편광판(28)의 탄성률은 실시예 1의 커버 필름의 탄성률과 동등하게 되어 있다.
이와 같이, 실시예 1의 커버 필름 대신에 편광판(28)을 배치한 경우에도, 실시예 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 2에서는 커버 필름이 삭감되기 때문에, 전기 광학 장치를 박형화할 수 있다.
이것에 비하여 실시예 1에서는, 편광판으로서의 기능에 관계없이, 커버 필름의 재료를 적절히 선택할 수 있다.
(실시예 3)
도 10은, 실시예 3에 따른 전기 광학 장치의 설명도이며, 도 2의 A-A 선에 대응하는 부분에서의 단면도이다.
도 10에 나타내는 실시예 3에 따른 전기 광학 장치는, 액정 장치의 상부 기판(20)이 터치 패널 기판으로서 기능한다.
또, 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예 3에 있어서는, 액정 장치(1)의 상부 기판(20)의 표면에, 표면 탄성파의 송신자, 반사 배열 및 수신자(모두 도시하지 않음)가 마련되어 있다.
또한, 상부 기판(20)의 표면에는, 스페이서(43)가 마련되어 있다.
그리고, 실시예 2와 마찬가지로, 상부 기판(20)에 대향하여 편광판(28)이 배치되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 액정 장치(1)의 상부 기판(20)을 터치 패널 기판으로서 기능시키고 있기 때문에, 전기 광학 장치를 박형화할 수 있다.
또, 상술한 스페이서(43)는, 액정 장치(1)에 있어서의 복수의 화소(4)의 경계 영역에 배치되어 있다.
실시예 1에 있어서는, 스페이서를 소정 영역에 배치하기 위해서는, 터치 패널 기판에 위치를 맞추어 스페이서를 형성하고, 액정 장치에 위치를 맞추어 터치 패널을 장착해야 한다.
이것에 비하여, 실시예 3에서는, 액정 장치(1)에 위치를 맞추어 스페이서를 형성하면 된다.
따라서, 스페이서를 정밀하게 소정 영역에 배치하는 것이 가능해져, 스페이서에 기인하는 액정 장치의 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
(전자기기)
다음에, 실시예의 전기 광학 장치를 구비한 전자기기의 예에 대하여, 도 11을 이용하여 설명한다.
도 11은 휴대전화의 사시도이다.
상술한 전기 광학 장치는 휴대전화(300)의 액정 표시부를 구성하고 있다.
또, 상술한 전기 광학 장치는, 휴대전화 이외에도 여러가지의 전자기기에 적 용할 수 있다.
예컨대, 액정 프로젝터, 멀티미디어 대응 퍼스널 컴퓨터(PC) 및 엔지니어링 워크스테이션(EWS), 페이저, 워드프로세서, 텔레비젼, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 전자수첩, 전자탁상계산기, 카 내비게이션 장치, POS 단말, 터치 패널을 구비한 장치 등의 전자기기에, 상기의 전기 광학 장치를 적용하는 것이 가능하다.
어느 쪽의 경우에도, 상기의 전기 광학 장치는, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지하는 것이 가능한 터치 패널을 구비하고 있기 때문에, 신뢰성이 높은 전자기기를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 기술 범위는, 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시예에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다.
즉, 실시예에서 든 구체적인 재료나 구성 등은 그저 일례에 불과하고, 적절히 변경이 가능하다.
예컨대, 상기 실시예에서는 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치를 예로 하여 설명했지만, 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)나 박막다이오드(Thin Film Diode; TFD) 등을 이용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에서는 투과형의 액정 장치를 예로 하여 설명했지만, 반사형이나 반투과 반사형의 액정 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 화상 표시 장치로서, 상기 실시예에서는 액정 장치를 채용했지만, 액정 장치와 같이 전계에 의해 물질의 굴절율이 변화되어 광의 투과율을 변화시키는 전기 광학 효과를 갖는 장치 외에, 전기 에너지를 광학 에너지로 변환하는 장치 등을 채용하는 것도 가능하다.
즉, 본 발명은, 액정 장치뿐만 아니라, 유기 EL(Electro-Luminescence) 장치나 무기 EL 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기 영동 디스플레이 장치, 전자 방출 소자를 이용한 표시 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display 등) 등의 발광 장치 등에 있어서도, 널리 적용하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 터치 입력 위치의 오 검출을 방지하는 것이 가능한 터치 패널, 및 그 터치 입력 위치 검출 방법을 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 터치 패널로서,입력면을 구비한 터치 패널 기판과,상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름과,상기 터치 패널 기판으로부터 상기 커버 필름을 향하여 세워져 마련된 스페이서와,상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 표면 탄성파를 전파시키는 송신자와,상기 입력면을 전파한 상기 표면 탄성파를 측정하는 수신자와,상기 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 상기 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 저장하는 메모리와,터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의(有意)로 되는 위치를, 터치 입력 위치로서 검출하는 판단부를 포함하는 터치 패널.
- 터치 패널의 터치 입력 위치 검출 방법으로서,터치 패널 기판의 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 기록하는 공정과,터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의로 되는 위치를 터치 입력 위치로서 검출하는 공정을 포함하는 터치 패널의 터치 입력 위치 검출 방법.
- 전기 광학 장치로서,복수의 화소가 정렬 배치된 화상 표시 장치와,상기 화상 표시 장치의 화상 표시측에 배치된 터치 패널을 포함하고,상기 터치 패널은,입력면을 구비한 터치 패널 기판과,상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 대향하여 이간 배치된 커버 필름과,상기 터치 패널 기판으로부터 상기 커버 필름을 향하여 세워져 마련된 스페이서와,상기 터치 패널 기판의 상기 입력면에 표면 탄성파를 전파시키는 송신자와,상기 입력면을 전파한 상기 표면 탄성파를 측정하는 수신자와,상기 커버 필름을 누르지 않은 상태에서의 상기 표면 탄성파의 측정값을 기준값으로서 저장하는 메모리와,터치 패널 사용중에 있어서의 상기 표면 탄성파의 측정값과 상기 기준값과의 차분이 유의로 되는 위치를, 터치 입력 위치로서 검출하는 판단부를 포함하는 전기 광학 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 화상 표시 장치는 상기 터치 패널 기판으로서 기능하는 전기 광학 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 화상 표시 장치는, 액정을 사이에 유지하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 외측에 배치된 한 쌍의 편광판을 구비한 액정 장치이며,상기 한 쌍의 편광판 중 화상 표시측의 상기 편광판은 상기 커버 필름으로서 기능하는전기 광학 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 터치 패널 기판의 연직 방향으로부터 보아, 상기 스페이서는, 상기 화상 표시 장치에서의 상기 복수의 화소의 경계 영역에 배치되어 있는 전기 광학 장치.
- 청구항 3에 기재된 전기 광학 장치를 포함하는 전자기기.
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