KR101058827B1 - 좌표 검출 장치 및 좌표 검출 방법 - Google Patents

좌표 검출 장치 및 좌표 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2점 접촉에서의 위치 검출이 가능한 좌표 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
절연체로 이루어지는 사각 형상의 기판 위에 형성된 저항막과, 저항막에 전압을 인가하기 위한 전원과, 전원과 접속되어 있는 네 구석의 저항막 위에 설치된 4개의 전극과, 전원과 각각의 전극 사이에 설치된 4개의 스위치와, 각각의 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위한 4개의 전류 측정기와, 저항막과 접촉시킴으로써 저항막에서의 접촉 위치 좌표를 검출하기 위해 접지되어 있는 도전막을 가지며, 스위치를 개폐함으로써, 4개의 전극에 순차 전압을 인가하고, 저항막과 상기 도전막을 접촉시켜, 전극에 접속되어 있는 4개의 전류측정기에 의해 순차 각각의 전류값을 측정하며, 각각의 전류값에 기초하여 얻어진 저항값에 의해, 각각의 전극과 저항막과 도전막과의 접촉 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치를 제공함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

좌표 검출 장치 및 좌표 검출 방법{COORDINATE DETECTING DEVICE AND METHOD}
본 발명은, 좌표 검출 장치 및 좌표 검출 방법에 관한 것이다.
예컨대 컴퓨터 시스템의 입력 디바이스로서, 터치패널이 있다. 터치패널은, 디스플레이 위에 탑재되어, 디스플레이 위의 좌표 위치를 검출하고, 좌표 위치에 따른 검출 신호를 취득할 수 있다. 직접 입력을 가능하게 하여, 간단하면서, 직감적인 입력이 가능해지는 것이다.
터치패널에는, 저항막 방식, 광학 방식, 용량 결합 방식 등 여러 가지 방식이 제안되어 있다. 터치패널로서는, 구조가 심플하고, 제어계도 간단한 저항막 방식의 것이 일반적이다. 저저항 방식의 터치패널에는, 저항막 위에의 전극의 배치 방법에 의해 4선식, 5선식, 8선식 등이 있다.
이 중, 5선식의 터치패널은, 4선식이나 8선식의 저항막 방식의 터치패널과 비교하여, 조작면측에 배치되는 상부 기판의 도전막은, 단순히 전위 판독 전용으로 되어 있기 때문에, 4선식이나 8선식의 결점인 에지 슬라이드 이동의 문제가 없다. 이 때문에, 엄격한 사용 환경이나 장기간에 걸치는 내구연수가 요구되는 시장에서 사용되고 있다.
도 12에 5선식 저항막 방식 터치패널의 구성도를 도시한다. 5선식 저항막 방식 터치패널(1)은, 상부 기판(11)과 하부 기판(12)으로 구성되어 있다. 하부 기판(12)에는, 유리 기판(21) 위에 투명 저항막(22)이 일면에 형성되어 있고, 투명 저항막(22) 위에 X축 좌표 검출용 전극(23, 24) 및 Y축 좌표 검출용 전극(25, 26)이 형성되어 있다. 상부 기판(11)에는, 필름 기판(31) 위에 투명 저항막(32)이 형성되어 있고, 투명 저항막(32) 위에 좌표 검출용 전극(33)이 형성되어 있다.
최초로, X축 좌표 검출용 전극(23, 24)에 전압을 인가함으로써, 하부 기판(12)에서의 투명 저항막(22)의 X축 방향으로 전위 분포가 발생한다. 이 때, 하부 기판(12)의 투명 저항막(22)에서의 전위를 검출함으로써, 상부 기판(11)의 하부 기판(12)에의 접촉 위치의 X 좌표를 검출하는 것이 가능해진다. 다음에, Y축 좌표 검출용 전극(25, 26)에 전압을 인가함으로써, 하부 기판(12)에서의 투명 저항막(22) Y축 방향으로 전위 분포가 발생한다. 이 때, 하부 기판(12)의 투명 저항막(22)에서의 전위를 검출함으로써, 상부 기판(11)의 하부 기판(12)에의 접촉 위치의 Y 좌표를 검출할 수 있다.
특허문헌 1에는, 이러한 좌표 검출 장치로서, 검출 위치의 정밀도를 높인 좌표 검출 장치가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평10-83251호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 좌표 검출 장치에서는, 1점이 접촉되어 있는 경우는, 정밀도 좋게 검출할 수 있지만, 2점에서 접촉되어 있는 경우에는, 2점을 구별할 수 없고, 2점의 접촉 위치를 전혀 검출할 수 없었다. 또한, 2점의 접촉 위치를 검출하는 방법은 제안되어 있지만, 투명 저항막을 분할하는 것에 의한 것이 대부분이고, 투명 저항막을 분할하는 것에 의해, 분할 경계가 도드라져, 시각적인 품위를 저하시켜 버린다. 이러한 시각적인 품위 저하는, 터치패널 등의 표시패널에서는, 치명적이 되는 경우가 있어, 투명 저항막을 분할하지 않고, 2점에서 접촉되어 있는 경우의 접촉 위치를 검출하는 방법이 요구되어 있었다.
본 발명은 상기 점을 감안하여 이루어진 것으로, 미관이나 시각적인 품위를 손상하지 않고, 2점에서 접촉되어 있는 경우라도, 그 좌표 위치를 검출하는 것이 가능한 좌표 검출 장치 및 좌표 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은, 절연체로 이루어지는 사각 형상의 기판 위에 형성된 저항막과, 상기 저항막에 전압을 인가하기 위한 전원과, 상기 전원과 접속되어 있는 상기 기판의 네 구석의 저항막 위에 설치된 4개의 전극과, 상기 전원과 각각의 상기 전극 사이에 설치된 4개의 스위치와, 각각의 상기 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위한 4개의 전류측정기와, 상기 저항막과 접촉시킴으로써 상기 저항막에서의 접촉 위치 좌표를 검출하기 위해 접지되어 있는 도전막을 포함하고, 상기 스위치를 개폐하는 것에 의해, 상기 4개의 전극에 순차 전압을 인가하며, 상기 저항막과 상기 도전막과 접촉시키고, 상기 전극에 접속되어 있는 4개의 전류측정기에 의해 순차 각각의 전류값를 측정하며, 상기 각각의 전류값에 기초하여 얻어진 저항값에 의해, 각각의 전극과 상기 저항막과 상기 도전막과의 접촉 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 저항막과 상기 도전막과의 접촉 위치는, 1점 또는 2점인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 도전막은, 가시 영역에서 투명한 재료로서, 상기 저항막의 시트 저항값에 대하여, 낮은 시트 저항값인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 저항막의 네변을 따르도록, 저항막 제거 영역을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 도전막은 ITO, 도전폴리머, SnO2, In2O3 또는 Zn0을 포함하는 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 도전막은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 유리, 폴리올레핀 또는 마이크로올레핀폴리머 등으로 이루어지는 기판 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 절연체로 이루어지는 사각 형상의 기판 위에 형성된 저항막과, 상기 저항막에 전압을 인가하기 위한 전원과, 상기 전원과 접속되어 있는 상기 기판의 사각의 저항막 위에 설치된 4개의 전극과, 상기 전원과 각각의 상기 전극 사이에 설치된 4개의 스위치와, 각각의 상기 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위 한 4개의 전류 측정기와, 상기 저항막과 접촉시킴으로써 상기 저항막에서의 접촉 위치 좌표를 검출하기 위해 접지되어 있는 도전막을 포함하는 좌표 검출 장치에서의 좌표 검출 방법으로서, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제1 스위치에 직렬로 접속된 제1 전류계에 의해 전류를 측정하는 제1 측정 공정과, 상기 제1 스위치를 개방한 후, 상기 4개의 스위치 중 제2 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제2 스위치에 직렬로 접속된 제2 전류계에 의해 전류를 측정하는 제2 측정 공정과, 상기 제2 스위치를 개방한 후, 상기 4개의 스위치 중 제3 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제3 스위치에 직렬로 접속된 제3 전류계에 의해 전류를 측정하는 제3 측정 공정과, 상기 제3의 스위치를 개방하고, 그 후, 상기 4개의 스위치 중 제4 스위치만을 폐쇄하며, 상기 저항막에 전압을 인가하고, 상기 제4 스위치에 직렬로 접속된 제4 전류계에 의해 전류를 측정하는 제4 측정 공정과, 상기 제1 내지 제4 측정 공정에 의해 측정된 전류값에 의해 각각의 저항값을 산출하는 공정과, 상기 산출된 저항값으로부터, 상기 저항막과 상기 도전막과의 1점 또는 2점의 접촉 위치를 산출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 접촉 위치를 산출하는 공정에서, 산출된 상기 저항값 중 가장 낮은 저항값과, 상기 가장 낮은 저항값에 대응하는 전극에 인접하는 전극에서의 어느 하나의 저항값에 의해, 2점 중 1점의 접촉 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 산출된 각각의 저항값에 기초하여, 상기 저항값의 저 항이 병렬로 접속되어 있는 경우의 합성 저항의 값을 산출하고, 상기 합성 저항의 저항값에 기초하여, 접촉 위치가 1점인지 2점인지를 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 좌표 검출 장치에 있어서, 2점에서 접촉되어 있는 경우라도, 각각의 접촉 위치의 위치 좌표를 검출할 수 있다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해서, 이하에 설명한다. 본 실시형태는, 좌표 검출 장치에 관한 것이다.
〔제1 실시형태〕
제1 실시형태는, 2점에서 접촉시킨 경우에서도 좌표 위치를 검출할 수 있는 좌표 검출 장치와 좌표 검출 방법에 관한 것이다.
(좌표 검출 장치)
본 실시형태에서의 좌표 검출 장치에 대해서, 구체적으로 도 1, 도 2에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에서의 좌표 검출 장치의 사시도이고, 도 2는 단면도이다.
본 실시형태에서의 좌표 검출 장치는, 상부 기판(110)과 하부 기판(120)에 의해 구성되어 있다. 상부 기판(110)은, 플렉시블한 가시광을 투과하는 직사각형상의 투명 기판으로서, 그 표면의 하부 기판(120)측에는 가시광을 투과하며 도전성을 갖는 투명 도전막(111)이 형성되어 있다. 한편 하부 기판(120)은, 가시광을 투과하는 직사각형상의 투명 기판으로서, 그 표면의 상부 기판(110)측에는, 가시광을 투과하는 투명 저항막(121)이 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는 상부 기판(110), 하부 기판(120)은 생략되어 있다.
하부 기판(120) 위의 투명 저항막(121)의 네 구석에는, 투명 저항막(121)에 전압을 인가하기 위한 4개의 전극이 형성되어 있다. 구체적으로는, 제1 전극(131), 제2 전극(132), 제3 전극(133), 제4 전극(134)이 투명 저항막(121) 위의 네 구석에 형성되어 있다. 이 4개의 전극, 제1 전극(131), 제2 전극(132), 제3 전극(133), 제4 전극(134)에는, 각각의 전극에 전압을 인가하는지의 여부를 제어하기 위한 스위치가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 스위치(141), 제2 스위치(142), 제3 스위치(143), 제4 스위치(144)가 각각의 전극에 대응하여 접속되어 있다. 또한, 각각의 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위한 전류 계측기인 제1 전류계(151), 제2 전류계(152), 제3 전류계(153), 제4 전류계(154)가 각각의 전극에 대응하여 접속되어 있고, 더 나아가서는 전압(Vo)을 인가하기 위한 전원에 접속되어 있다.
본 실시형태에서의 좌표 검출 장치에서는, 접지되어 있는 상부 기판(110)을 손가락 등으로 누르는 것에 의해, 하부 기판(120)과 상부 기판(110)이 접촉한다. 즉, 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)과 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)이 접촉함으로써, 하부 기판(120) 위의 투명 저항막(121)의 접촉 위치에서의 전위는 0[V〕가 되고, 전압(Vo)의 전원으로부터 전압을 인가함으로써, 각각의 전류계(151, 152, 153, 154)에 흐르는 전류량을 계측하여 위치를 검출하는 것이다. 도 1에서는, 2점 접촉의 경우를 도시하고 있고, 제1 접촉 위치(101), 제2 접촉 위치(102)에서 접촉되어 있는 모습을 추상적으로 도시하고 있다.
또한, 전술과 같은 위치 검출을 행하기 위해, 하부 기판(120)에 형성되어 있는 투명 저항막보다 상부 기판(110)에 형성되어 있는 투명 도전막은, 시트 저항이 낮아지도록 구성되어 있다. 즉, 하부 기판(120) 위의 투명 저항막(121)에서의 접촉 위치의 전위를 가능한 한 O〔V〕에 가까운 값으로 하기 위해서는, 상부 기판(110)에 형성되어 있는 투명 도전막(111)의 저항은 낮게 해야 하고, 발명자의 경험에 기초하면, 투명 도전막(111)의 시트 저항값은, 투명 저항막(121)의 시트 저항값의 1/10 이하로 되어야 한다. 이 조건을 만족시키지 않으면, 본 실시형태에서의 좌표 검출 장치는 위치 검출의 정밀도가 극단적으로 저하되고, 위치 검출을 행할 수 없게 되어 버리는 것이, 발명자의 경험상의 지견에 의해 얻어지고 있기 때문이다.
또한, 이러한 기능을 발휘하기 위해, 투명 도전막(111)은, 가시 영역에서 투명해지는 ITO, 도전폴리머, SnO2, In2O3 또는 ZnO를 포함하는 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 상부 기판(110)을 손가락 등으로 누르는 것에 의해 상부 기판(110)에 형성된 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에 형성되어 있는 투명 저항막(121)을 접촉시키기 위해서는, 상부 기판(110)은, 구부리기 쉬운 재료, 즉 가요성을 갖는 재료로 구성되어 있어야 한다. 구체적으로, 상부 기판(110)을 구성하는 재료로서는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리올레핀 또는 마이크로올레핀폴리머 등을 들 수 있다.
(좌표 검출 방법)
다음에, 도 3에 기초하여 본 실시형태에서의 좌표 검출 방법에 대해서 설명한다.
전술한 위치 검출 장치에서, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉시킨 경우에 대해서 설명한다. 즉, 상부 기판(110)에서의 2점을 손가락 등으로 누르는 것에 의해, 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)이, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉되어 있는 경우이다.
최초로, 단계 102(S102)에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(131)에 전압(Vo)을 인가한다. 구체적으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 스위치(141)만을 폐쇄하고, 제2 스위치(142), 제3 스위치(143), 제4 스위치(144)를 개방한 상태로 한다. 이와 같이 하여, 전압(Vo)의 전원은, 제1 전류계(151)를 통해 제1 전극(131)과 접속된다.
이 때, 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)이, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉되어 있고, 투명 도전막(111)은 접지되어 있기 때문에, 전압(Vo)의 전원으로부터 제1 전류계(151)를 매개로, 제1 전극(131)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제2 접촉 위치(102)를 통과하여, 투명 도전막(111)으로 전류가 흐른다.
다음에, 단계 104(S104)에 나타내는 바와 같이, 제1 전류계(151)에 흐르는 전류(I1)의 양을 측정한다. 엄밀히는, 제1 전류계(151)에 의해 검출되는 전류의 값은, 제1 전극(131)으로부터 제1 접촉 위치(101)에 흐르는 전류와, 제1 전극(131) 으로부터 제2 접촉 위치(102)에 흐르는 전류를 합계한 값이 된다. 그러나, 흐르는 전류로서는, 제1 전극(131)으로부터 가까운 접촉 위치에 흐르는 전류가 지배적이 되고, 이 경우는, 도면에 도시하는 바와 같이 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류가 지배적으로 된다. 이 때문에 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류를 무시하고, 제1 전류계(151)에 의해 계측되는 전류(I1)는, 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류인 것으로 간주한다. 후술하는 바와 같이, 이러한 간주를 행하여도 위치 검출 장치로서의 기능은 충분히 확보된다. 이것에 의해, 전류(I1)는 제1 전극(131)과 제1 접촉 위치(101) 사이의 투명 저항막(121)을 흐르는 전류인 것으로 하고, 후술하는 바와 같이, 전원의 전압(Vo)과 제1 전류계(151)에 의해 계측된 전류(I1)로부터, 제1 전극(131)과 제1 접촉 위치(101) 사이의 투명 저항막(121)의 저항값 R1을 산출한다.
또한, 본 실시형태는, 좌표 검출 장치이지만, 터치패널 등에 이용하는 것이고, 손가락 등으로 누르는 경우를 상정하고 있기 때문에, 매우 높은 위치 정밀도를 요구하는 것이 아니라, 대략적인 위치를 검출할 수 있으면 기능으로서 충분하다. 따라서, 2점에서 접촉되어 있는 경우, 전류의 흐름이 지배적으로 되어 있는 접촉 위치만을 통해 전류가 흐르는 것으로 간주하여도, 좌표 검출 장치로서의 기능은 충분히 발휘된다.
다음에, 단계 106(S106)에 나타내는 바와 같이, 제2 전극(132)에 전압(Vo)을 인가한다. 구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제2 스위치(142)만을 폐쇄하고, 제1 스위치(141), 제3 스위치(143), 제4 스위치(144)를 개방한 상태로 한다. 이와 같이 하여, 전압(Vo)의 전원은, 제2 전류계(152)를 통해 제2 전극(132)과 접속된다.
이 때, 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)이, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉되어 있고, 투명 도전막(111)은 접지되어 있기 때문에, 전압(Vo)의 전원으로부터 제2 전류계(152)를 매개로, 제2 전극(132)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제2 접촉 위치(102)를 통과하여, 투명 도전막(111)으로 전류가 흐른다.
다음에, 단계 108(S108)에 나타내는 바와 같이, 제2 전류계(152)에 흐르는 전류(I2)의 양을 측정한다. 엄밀히는, 제2 전류계(152)에 의해 검출되는 전류의 값은, 제2 전극(132)으로부터 제1 접촉 위치(101)로 흐르는 전류와, 제2 전극(132)으로부터 제2 접촉 위치(102)로 흐르는 전류를 합계한 값이 된다. 그러나, 흐르는 전류로서는, 제2 전극(132)으로부터 가까운 접촉 위치에 흐르는 전류가 지배적이 되고, 이 경우는, 도면에 도시하는 바와 같이 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류가 지배적으로 된다. 이 때문에, 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류를 무시하고, 제2 전류계(152)에 의해 계측되는 전류(I2)는, 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류인 것으로 간주한다. 전술한 바와 같이, 이러한 간주를 행하여도 위치 검출 장치로서의 기능은 충분히 확보된다. 이것에 의해, 전류(I2)는 제2 전극(132)과 제1 접촉 위치(101) 사이의 투명 저항막(121)을 흐르는 전류인 것으로 하고, 후술하는 바와 같이, 전원의 전압(Vo)과 제2 전류계(152)에 의해 계측된 전류(I2)로부터, 제2 전극(132)과 제1 접촉 위치(101) 사이의 투명 저항막(121)의 저 항값 R2를 산출한다.
다음에, 단계 110(S110)에 나타내는 바와 같이, 제3 전극(133)에 전압(Vo)을 인가한다. 구체적으로는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제3 스위치(143)만을 폐쇄하고, 제1 스위치(141), 제2 스위치(142), 제4 스위치(144)를 개방한 상태로 한다. 이와 같이 하여, 전압(Vo)의 전원은, 제3 전류계(153)를 통해 제3 전극(133)과 접속된다.
이 때, 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)이, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉되어 있고, 투명 도전막(111)은 접지되어 있기 때문에, 전압(Vo)의 전원으로부터 제3 전류계(153)를 매개로, 제2 전극(133)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제2 접촉 위치(102)를 통과하여, 투명 도전막(111)으로 전류가 흐른다.
다음에, 단계 112(S112)에 나타내는 바와 같이, 제3 전류계(153)에 흐르는 전류(I3)의 양을 측정한다. 엄밀히는, 제3 전류계(153)에 의해 검출되는 전류의 값은, 제3 전극(133)으로부터 제1 접촉 위치(101)로 흐르는 전류와, 제3 전극(133)으로부터 제2 접촉 위치(102)로 흐르는 전류를 합계한 값이 된다. 그러나, 흐르는 전류로서는, 제3 전극(133)으로부터 가까운 접촉 위치에 흐르는 전류가 지배적이 되고, 이 경우는 도면에 도시하는 바와 같이 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류가 지배적으로 된다. 이 때문에, 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류를 무시하고, 제3 전류계(153)에 의해 계측되는 전류(I3)는, 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류인 것으로 간주한다. 전술한 바와 같이, 이러한 간주를 행하여도 위치 검출 장치로서의 기능은 충분히 확보된다. 이것에 의해, 전류(I3)는, 제3 전극(132)과 제2 접촉 위치(102) 사이의 투명 저항막(121)을 흐르는 전류인 것으로 하고, 후술하는 바와 같이, 전원의 전압(Vo)과 제3 전류계(153)에 의해 계측된 전류(I3)로부터, 제3 전극(133)과 제2 접촉 위치(102) 사이의 투명 저항막(121)의 저항값 R3을 산출한다.
다음에, 단계 114(S114)에 나타내는 바와 같이, 제4 전극(134)에 전압(Vo)을 인가한다. 구체적으로는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제4 스위치(144)만을 폐쇄하고, 제1 스위치(141), 제2 스위치(142), 제3 스위치(143)를 개방한 상태로 한다. 이와 같이 하여, 전압(Vo)의 전원은, 제4 전류계(154)를 통해 제4 전극(134)과 접속된다.
이 때, 상부 기판(110)에서의 투명 도전막(111)과 하부 기판(120)에서의 투명 저항막(121)은, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉되어 있고, 투명 도전막(111)은 접지되어 있기 때문에, 전압(Vo)의 전원으로부터 제4 전류계(154)를 매개로, 제4 전극(134)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제2 접촉 위치(102)를 통과하여, 투명 도전막(111)으로 전류가 흐른다.
다음에, 단계 116(S116)에 나타내는 바와 같이, 제4 전류계(154)에 흐르는 전류(I4)의 양을 측정한다. 엄밀히는, 제4 전류계(154)에 의해 검출되는 전류의 값은, 제4 전극(134)으로부터 제1 접촉 위치(101)에 흐르는 전류와, 제4 전극(134)으로부터 제2 접촉 위치(102)에 흐르는 전류를 합계한 값이 된다. 그러나, 흐르는 전류로서는, 제4 전극(134)으로부터 가까운 접촉 위치에 흐르는 전류가 지배적으로 되고, 이 경우는, 도면에 도시하는 바와 같이 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류가 지배적으로 된다. 이 때문에, 제1 접촉 위치(101)를 통해 흐르는 전류를 무시하고, 제4 전류계(154)에 의해 계측되는 전류(I4)는, 제2 접촉 위치(102)를 통해 흐르는 전류인 것으로 간주한다. 전술한 바와 같이, 이러한 간주를 행하여도 위치 검출 장치로서의 기능은 충분히 확보된다. 이것에 의해, 전류(I4)는, 제4 전극(134)과 제2 접촉 위치(102) 사이의 투명 저항막(121)을 흐르는 전류인 것으로 하고, 후술하는 바와 같이, 전원의 전압(Vo)과 제4 전류계(154)에 의해 계측된 전류(I4)로부터, 제4 전극(134)과 제2 접촉 위치(102) 사이의 투명 저항막(121)의 저항값 R4를 산출한다.
다음에, 단계 118(S118)에 나타내는 바와 같이, 측정된 전류값으로부터 저항값을 산출한다. 구체적으로는, 제1 전류계(151)에 의해 측정된 전류(I1)에 기초하여, 저항값 R1=Vo/I1, 제2 전류계(152)에 의해 측정된 전류(I2)에 기초하여, 저항값 R2=Vo/I2, 제3 전류계(153)에 의해 측정된 전류(I3)에 기초하여, 저항값 R3=Vo/I3, 제4 전류계(154)에 의해 측정된 전류(I4)에 기초하여, 저항값 R4=Vo/I4로서 각각 산출한다.
다음에, 단계 120(S120)에 나타내는 바와 같이, 단계 118에서 얻어진 저항값으로부터 제1 접촉 위치(101), 제2 접촉 위치(102)의 좌표 위치를 산출한다. 즉, 제1 접촉 위치(101)를 흐르는 전류는, I1, I2이기 때문에, 제1 접촉 위치(101)의 좌표 위치는 저항값 R1, R2에 기초하여 산출한다.
구체적으로는, 사전에 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 전류를 흘리 고, 흐르는 전류의 값으로부터 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이의 저항값 R12을 측정한다. 또한, 제1 전극(131)의 끝과 제2 전극(132)의 끝과의 거리 L12는, 본 실시형태에서의 좌표 검출 장치를 제작할 때에 정해져 있다.
여기서, 투명 저항막(121)에서의 저항값과 전류가 흐르는 거리 사이에는 상관 관계를 갖고 있다. 즉, 전류가 흐르는 거리와, 그 사이의 저항값 사이에는, 비례 관계가 있다. 이것으로부터, 저항값 R12와, 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이의 거리 L12와, 저항값 R1에 기초하여, 제1 전극(131)과 제1 접촉 위치(101)와의 거리 L1을 구할 수 있다. 또한, 저항값 R12와, 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이의 거리 L12와, 저항값 R2에 기초하여, 제2 전극(132)과 제1 접촉 위치(101)와의 거리 L2를 구할 수 있다.
구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 거리 L1=(L12/R12)×R1, 거리 L2=(L12/R12)×R2가 되고, 이 결과, 거리 L1, L2, L12의 값을 얻을 수 있다. 이 후, 코사인 정리에 기초하여, 거리 L1과 거리 L2가 이루는 각 α1을 구함으로써, 제1 접촉 위치(101)의 좌표 위치를 산출할 수 있다.
마찬가지로, 사전에 제3 전극(133)과 제4 전극(134) 사이에 전류를 흘리고, 흐르는 전류의 값으로부터 제3 전극(133)과 제4 전극(134) 사이의 저항값 R34를 측정한다. 또한, 제3 전극(133)의 끝과 제4 전극(134)의 끝과의 거리 L34는 본 실시형태에서의 좌표 검출 장치를 제작할 때에 정해지고 있다.
또한, 저항값 R34와, 제3 전극(133)과 제4 전극(134) 사이의 거리 L34와, 저항값 R3에 기초하여, 제3 전극(133)과 제2 접촉 위치(102)와의 거리 L3을 구할 수 있다. 또한, 저항값 R23과, 제3 전극(133)과 제4 전극(134) 사이의 거리 L34와, 저항값 R4에 기초하여, 제4 전극(134)과 제2 접촉 위치(102)와의 거리 L4를 구할 수 있다.
구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 거리 L3=(L34/R34)×R3, 거리 L4=(L34/R34)×R4가 되고, L3, L4, L34의 값을 얻을 수 있다. 이 후, 코사인 정리에 기초하여, 거리 L3와 거리 L4가 이루는 각 α2를 구함으로써, 제2 접촉 위치(102)의 좌표 위치를 산출할 수 있다.
이상의 단계 102 내지 단계 120을 반복하여 행함으로써, 연속적으로 2점에서의 접촉 위치를 검출할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 2점에서 접촉되어 있는 경우에 한하지 않고, 1점에서 접촉되어 있는 경우도 동일한 방법에 의해 좌표 위치의 검출이 가능하다. 이 경우, 제1 전극(131), 제2 전극(132), 제3 전극(133), 제4 전극(134)에서의 전류값이 높은 것, 즉 저항값이 낮은 것을 2개 선택하고, 그 2개의 저항값에 기초하여 산출된 거리의 값에 기초하여, 코사인 정리에 의해 각도를 구함으로써, 1점에서 접촉되어 있는 경우에서도, 접촉되어 있는 위치의 좌표 위치를 산출할 수 있다.
또한, 저항값이 낮은 값이 되는 전극은, 접촉 위치에 가장 가깝기 때문에 접촉 위치를 구할 때에는, 정밀도가 높아지고, 특히 가장 낮은 저항값이 되는 전극은, 접촉 위치에 가장 가까워지기 때문에, 위치 검출 정밀도를 한층 더 높일 수 있기 때문이다. 이 경우, 다른 하나의 저항값은, 가장 낮은 저항값에 대응하는 전극에 인접하는 어느 하나의 전극에서의 저항값을 이용한다. 통상, 접촉 위치는, 중 심으로부터 기우는 경우가 대부분이고, 가장 낮은 저항값에 대응하는 전극 근방이 접촉 위치인 경우, 그 전극에 인접하는 전극 중 어느 하나가 접촉 위치에 가깝기 때문이다.
또한, 본 실시형태에서는, 접촉되어 있는 접촉 위치가 1점인지, 2점인지를 판별하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 전술의 좌표 검출 방법에 의해, 각각의 저항값을 산출한 후, 그 저항값의 역수의 합을 산출한다. 즉, 저항값 R1, R2, R3, R4의 저항이 병렬로 접속되어 있는 것으로서 합성 저항의 값을 산출한다. 1점에서 접촉되어 있는 경우에 비해, 2점에서 접촉되어 있는 경우에는, 이 합성 저항의 값이 낮아지고, 1점에서 접촉되어 있는 경우의 합성 저항의 범위를 초과한 낮은 저항값을 나타낸다. 이것에 의해, 이러한 합성 저항의 값이 낮은 저항값을 나타내는 경우에는, 2점에서 접촉되어 있는 것으로 판단함으로써, 1점에서 접촉되어 있는지 2점에서 접촉되어 있는지를 판별할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 투명 저항막으로서, ITO를 이용했지만, 이 외, 산화인듐, 산화주석, 산화아연을 포함하는 재료로서, 가시 영역에서 투명해지는 재료이면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 9에 도시하는 바와 같이 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에서의 저항값 R12, 제2 전극(132)과 제3 전극(133) 사이에서의 저항값 R23, 제3 전극(133)과 제4 전극(134) 사이에서의 저항값 R34, 제4 전극(134)과 제1 전극(131) 사이에서의 저항값 R41을 보다 정확히 구하기 위해, 각각의 전극간의 내측에 저항막 제거 영역(150)을 형성한다. 이것에 의해, 각각의 전극 사이를 흐르는 전류는, 직선적이 되고, 정확한 전극간의 저항값을 얻을 수 있기 때문이다.
〔제2 실시형태〕
다음으로, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태는, 제1 실시형태에서의 좌표 검출 장치를 이용하여, 보다 높은 정밀도의 위치를 검출하는 좌표 검출 방법이다. 즉, 통상, 좌표 검출 장치를 터치패널로서 사용하는 경우에는, 손가락 등에 의한 접촉에 의해, 접촉시킨 위치를 검출한다. 손가락 등에 의한 접촉에 의해 위치를 검출하는 경우에 있어서, 2점 동시에 접촉하는 경우는 매우 적고, 어느 한쪽이 먼저 접촉되며, 다른쪽은 조금 지연되어 접촉되는 경우가 대부분이다.
따라서, 최초로, 먼저 접촉된 위치를 검출한 후, 먼저 접촉된 위치 정보와, 그 후의 측정 결과를 기초로, 두번째로 접촉된 위치를 검출함으로써, 보다 높은 정밀도로 2점의 위치를 검출할 수 있다.
구체적으로는, 제1 접촉 위치(101)에 최초로 접촉하고, 제2 접촉 위치(102)는 두번째로 접촉한 것으로 한 경우, 최초로 접촉한 제1 접촉 위치(101)의 좌표 위치를 제1 실시형태에 의한 좌표 검출 방법(최초의 계측)에 의해 검출한다. 이 후, 제2 접촉 위치(102)에 접촉된 후, 제1 실시형태에 의한 좌표 검출 방법(두번째 계측)을 행하고, 이때의 각각의 저항값을 산출한다.
통상, 터치패널을 조작하는 경우에는, 두번째의 1점이 되는 제2 접촉 위치(102)가 접촉될 때는, 최초로 접촉된 제1 접촉 위치(101)는 그다지 이동하지 않는 경우가 많고, 만약에 이동했다고 해도, 접촉하기 직전에 최초의 계측을 행하면, 정밀도는 유지할 수 있다. 이것으로부터, 최초로 접촉된 제1 좌표 위치(101)를 산 출하기위해 이용한 저항값(최초 계측에 의한 저항값)과, 두번째 계측에 의해 얻어진 저항값에 의해, 두번째로 접촉한 제2 좌표 위치(102)를 검출할 수 있다.
이상의 공정을 도 10, 도 11에 기초하여 설명한다.
최초로, 도 10에 도시하는 바와 같이 첫번째 접촉 위치인 제1 접촉 위치(101)만을 접촉시킨 경우, 전술한 최초의 계측에 의해, 제1 전극(131)으로부터 제1 접촉 위치(101)로의 투명 저항막(121)의 저항값 R1F, 제2 전극(132)으로부터 제1 접촉 위치(101)로의 투명 저항막(121)의 저항값 R2F, 제3 전극(133)으로부터 제1 접촉 위치(101)로의 투명 저항막(121)의 저항값 R3F, 제4 전극(134)으로부터 제1 접촉 위치(101)로의 투명 저항막(121)의 저항값 R4F를 얻을 수 있다. 이들의 저항값에 기초하여, 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 저항값이 낮은 것을 2개 선택하고, 이들의 값에 기초하여, 각도 α1을 얻는 수 있으며, 이것에 의해 제1 접촉 위치(101)의 좌표 위치를 검출할 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시하는 바와 같이, 두번째 접촉 위치인 제2 위치 검출(102)에서 접촉시킨다. 이 경우, 제1 접촉 위치(101)와, 제2 접촉 위치(102)의 2점에서 접촉시킨 상태가 된다. 이 상태로, 두번째 계측을 행하고, 제1 전극(131)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제1 전극(131)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 합성된 저항값 R1G, 제2 전극(131)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제1 전극(132)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 합성된 저항값 R2G, 제3 전극(133)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제3 전극(133)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 합성된 저항값 R3G, 제4 전극(134)으로부터 제1 접촉 위치(101)와 제4 전극(134)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 합성된 저항값 R4G를 얻는다.
여기서, 제1 전극(131)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 저항값 R1L, 제2 전극(132)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 저항값 R2L, 제3 전극(133)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 저항값 R3L, 제4 전극(134)으로부터 제2 접촉 위치(102)로의 투명 저항막(121)에서의 저항값 R4L로 한 경우, 이 합성 저항은 병렬로 접속되어 있는 것으로 생각되기 때문에, R1L, R2L, R3L, R4L는 이하의 값이 된다.
R1L=(R1×R1F)/(R1F-R1)
R2L=(R2×R2F)/(R2F-R2)
R3L=(R3×R3F)/(R3F-R3)
R4L=(R4×R4F)/(R4F-R4)
이와 같이 하여 얻어진 저항값 R1L, R2L, R3L, R4L에 기초하여, 제1 실시형태에서의 단계 120과 동일한 방법에 의해, 각도 α2를 얻을 수 있고, 제2 접촉 위치(102)의 좌표 위치를 산출할 수 있다. 이것에 의해, 제1 접촉 위치(101)와 제2 접촉 위치(102)와의 2점의 좌표 위치를 정확히 검출할 수 있다.
또한, 본 실시형태를 행하기 위해서는, 제1 접촉 위치(101)에 접촉한 후, 제2 접촉 위치(102)에 접촉하기까지의 시간을 고려하여, 제1 전극(131), 제2 전극(132), 제3 전극(133), 제4 전극(134)에 인가하는 주기를 정해야 한다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 상기 내용은, 발명의 내용 을 한정하는 것이 아니다.
도 1은 제1 실시형태에서의 위치 검출 장치의 사시도.
도 2는 본 실시형태에서의 위치 검출 장치의 단면도.
도 3은 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 흐름도.
도 4는 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 검출 상황의 제1 개요도.
도 5는 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 검출 상황의 제2 개요도.
도 6은 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 검출 상황의 제3 개요도.
도 7은 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 검출 상황의 제4 개요도.
도 8은 제1 실시형태에서의 위치 검출 방법의 검출 방법을 도시하는 평면도.
도 9는 제1 실시형태에서의 위치 검출 장치의 변형예의 평면도.
도 10은 제2 실시형태에서의 위치 검출 장치의 검출 상황의 제1 개요도.
도 11은 제2 실시형태에서의 위치 검출 장치의 검출 상황의 제2 개요도.
도 12는 5선식 저항막 방식 터치패널의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 제1 접촉 위치 101: 제2 접촉 위치
110: 상부 기판 111: 투명 도전막
120: 하부 기판 121: 투명 저항막
131: 제1 전극 132: 제2 전극
133: 제3 전극 134: 제4 전극
141: 제1 스위치 142: 제2 스위치
143: 제3 스위치 144:제4 스위치,
151: 제1 전류계 152: 제2 전류계,
153: 제3 전류계 154: 제4 전류계

Claims (9)

  1. 절연체로 이루어지는 사각 형상의 기판 위에 형성된 저항막과,
    상기 저항막에 전압을 인가하기 위한 전원과,
    상기 전원과 접속되어 있는 상기 기판의 네 구석의 저항막 위에 설치된 4개의 전극과,
    상기 전원과 각각의 상기 전극 사이에 설치된 4개의 스위치와,
    각각의 상기 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위한 4개의 전류측정기와,
    상기 저항막과 접촉시킴으로써 상기 저항막에서의 접촉 위치 좌표를 검출하기 위해 접지되어 있는 도전막,
    을 포함하고,
    상기 4개의 스위치를 순차적으로 개폐함으로써, 상기 4개의 전극에 순차적으로 전압을 인가하며,
    상기 저항막과 상기 도전막을 접촉시키고, 상기 전극에 접속되어 있는 4개의 전류측정기에 의해 순차적으로 각각의 전류값을 측정하며,
    상기 각각의 전류값에 기초하여 얻어진 저항값에 의해, 각각의 전극과 상기 저항막과 상기 도전막과의 접촉 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항막과 상기 도전막과의 접촉 위치는, 1점 또는 2점 인 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전막은, 가시 영역에서 투명한 재료로서, 상기 저항막의 시트 저항값에 대하여, 낮은 시트 저항값인 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저항막의 네변을 따르도록, 상기 저항막에 저항막 제거 영역을 형성한 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전막은, ITO, 도전폴리머, SnO2, In2O3 또는 ZnO를 포함하는 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전막은, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 유리, 폴리올레핀 또는 마이크로올레핀폴리머로 이루어지는 기판 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
  7. 절연체로 이루어지는 사각 형상의 기판 위에 형성된 저항막과,
    상기 저항막에 전압을 인가하기 위한 전원과,
    상기 전원과 접속되어 있는 상기 기판의 사각의 저항막 위에 설치된 4개의 전극과,
    상기 전원과 각각의 상기 전극 사이에 설치된 4개의 스위치와,
    각각의 상기 전극에 흐르는 전류를 측정하기 위한 4개의 전류측정기와,
    상기 저항막과 접촉시킴으로써 상기 저항막에서의 접촉 위치 좌표를 검출하기 위해 접지되어 있는 도전막
    을 포함하는 좌표 검출 장치에서의 좌표 검출 방법으로서,
    상기 4개의 스위치 중 제1 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제1 스위치에 직렬로 접속된 제1 전류계에 의해 전류를 측정하는 제1 측정 공정과,
    상기 제1 스위치를 개방한 후, 상기 4개의 스위치 중 제2 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제2 스위치에 직렬로 접속된 제2 전류계에 의해 전류를 측정하는 제2 측정 공정과,
    상기 제2 스위치를 개방한 후, 상기 4개의 스위치 중 제3 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제3 스위치에 직렬로 접속된 제3 전류계에 의해 전류를 측정하는 제3 측정 공정과,
    상기 제3 스위치를 개방한 후, 상기 4개의 스위치 중 제4 스위치만을 폐쇄하고, 상기 저항막에 전압을 인가하여, 상기 제4 스위치에 직렬로 접속된 제4 전류계에 의해 전류를 측정하는 제4 측정 공정과,
    상기 제1 내지 제4 측정 공정에 의해 측정된 전류값에 의해 각각의 저항값을 산출하는 공정과,
    상기 산출된 저항값으로부터, 상기 저항막과 상기 도전막과의 1점 또는 2점의 접촉 위치를 산출하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접촉 위치를 산출하는 공정에 있어서, 산출된 상기 저항값 중 가장 낮은 저항값과, 상기 가장 낮은 저항값에 대응하는 전극에 인접하는 전극에서의 어느 하나의 저항값에 의해, 2점 중 1점의 접촉 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 산출된 각각의 저항값에 기초하여, 상기 저항값의 저항이 병렬로 접속되어 있는 경우의 합성 저항의 값을 산출하고,
    상기 합성 저항의 저항값에 기초하여, 접촉 위치가 1점인지 2점인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 방법.
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