(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第一方向に沿って複数の第一電極が設置されている第一導電層と、前記第一導電層に積層設置され、且つ第二方向に沿って複数の第二電極が設置されている第二導電層と、を備えるタッチパネルに用いられる多点タッチの識別方法であって、
前記第一電極に第一電圧を提供した時、前記第二電極を測定して第一電位関数を獲得するステップと、
前記第一電極の一部分に第一電圧を提供し、前記第一電極の他の部分に第一電圧を提供しない時、前記第二電極を測定して第二電位関数を獲得するステップと、
前記第一電位関数及び前記第二電位関数によって前記タッチパネルの第一タッチ点及び第二タッチ点の第二方向での位置を計算するステップと、を備え、
前記第一電位関数及び前記第二電位関数によって前記タッチパネルの前記第一タッチ点及び前記第二タッチ点の第二方向での位置を計算するステップは、
補正係数rを提供するステップと、
前記第二電位関数の極値に対応する位置を前記第一タッチ点の第二方向での位置とするステップと、
方程式P2=P(1+2)−r×P1を計算して第三電位関数P2を獲得する(ここで、P(1+2)は第一電位関数を表し、P1は第二電位関数を表す)ステップと、
前記第三電位関数P2の極値に対応する位置を前記第二タッチ点の第二方向での位置とするステップとをさらに備える
ことを特徴とするタッチパネルに用いられる多点タッチの識別方法。
第一方向に沿って複数の第一電極が設置されている第一導電層と、前記第一導電層に積層設置され、且つ第二方向に沿って複数の第二電極及び複数の第三電極が設置されている第二導電層と、を備え、前記第二電極及び前記第三電極は第一方向に沿う前記第二導電層の異なる側辺に設置されているタッチパネルに用いられる多点タッチの識別方法であって、
前記第一電極の一部分に第一電圧を提供し、前記第一電極の他の部分に第一電圧を提供しない時、前記第二電極を測定して第一電位関数を獲得するステップと、
前記第一電極の前記他の部分に第一電圧を提供し、前記第一電極の前記一部分に第一電圧を提供しない時、前記第三電極を測定して第二電位関数を獲得するステップと、
前記第一電位関数の極値に対応する位置を第一タッチ点の第二方向での位置とするステップと、
前記第二電位関数の極値に対応する位置を第二タッチ点の第二方向での位置とするステップと、を備える
ことを特徴とするタッチパネルに用いられる多点タッチの識別方法。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0012】
図1は、本発明に係る抵抗型のタッチパネル100の分解図である。
図1では、デカルト座標システム(Cartesian coordinate system)を導入し、前記デカルト座標システムは、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を含む。簡単に説明するために、
図1では、ただ5つの第一電極114及び5つの第二電極124だけを示した。しかし、実際の応用において、前記第一電極114及び前記第二電極124の個数は、実際のタッチパネルの面積及び応用分野により確定される。
【0013】
図1を参照すると、前記タッチパネル100は、第一導電性フィルム110と、前記第一導電性フィルム110に積層設置される第二導電性フィルム120と、前記第一導電性フィルム110と前記第二導電性フィルム120を固着させるリング形接着層130と、を備える。前記第一導電性フィルム110と前記第二導電性フィルム120との間には複数の絶縁素子132が均一に分布される。前記絶縁素子132は、前記第一導電性フィルム110と前記第二導電性フィルム120とが互いに一定の間隔を維持されるようにする。
【0014】
前記第一導電性フィルム110は、第一基板111と、前記第一基板111の表面に設置される第一接着層112と、前記第一接着層112により前記第一基板111に固着される第一導電層113と、を備える。前記第一導電層113の一端部側の表面には、第一方向(例えば、X軸方向)に沿って複数の第一電極114が等間隔に配列され、且つ前記複数の第一電極114は前記第一導電層113にそれぞれに電気的に接続される。前記複数の第一電極114の末端は、それぞれ前記第一導電性フィルム110の端部の中央へ延在されて、信号の伝達に用いられる。
【0015】
前記第二導電性フィルム120は、第二基板121と、前記第二基板121の表面に設置される第二接着層122と、前記第二接着層122により前記第二基板121に固着される第二導電層123と、を備える。前記第二導電層123の1つの側縁(
図1での右側縁)の表面には、第二方向(例えば、Y軸方向)に沿って複数の第二電極124が等間隔に配列され、且つ前記複数の第二電極124は前記第二導電層123にそれぞれに電気的に接続される。前記複数の第二電極124は、前記第二導電性フィルム120の右側縁に平行に設置されている複数の接続リード125に接続される。前記接続リード125は、前記第二導電層123の右側縁に沿って延在し、その末端は前記第二導電性フィルム120の端部の中央まで延在されて、信号の伝達に用いられる。
【0016】
前記タッチパネル100は、複数の金属接点141を持つフレキシブルプリント回路基板140をさらに備える。前記リング形接着層130の端部の中央には欠口部131が開設されている。前記タッチパネルを組み立てる時、前記フレキシブルプリント回路基板140を前記欠口部131に位置させ、前記フレキシブルプリント回路基板140の複数の金属接点141を、それぞれ前記第一導電性フィルム110における第一電極114の末端及び前記第二導電性フィルム220における接続リード125の末端に電気的に接続させて、外部の電気信号を前記第一電極114及び前記第二電極124に伝達させる。
【0017】
前記第一基板111及び前記第二基板121は、ポリエチレン(Polyethylene、PE)、ポリカーボネート(Polycarbonate、PC)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate、PET)、ポリメタクリル酸メチル(PolyMethyl MethAcrylate、PMMA)又は薄膜化されたガラスのような透明材料からなる。前記リング形接着層130、前記第一接着層112及び前記第二接着層122は、熱硬化接着剤又はUV硬化接着剤からなる。
【0018】
特許文献3(カーボンナノチューブフィルムの製造装置及びカーボンナノチューブフィルムの製造方法)には、導電性を有するカーボンナノチューブフィルムの製造方法が開示されており、引張方式によって超整列のカーボンナノチューブアレイ(Super Vertical−Aligned Carbon Nanotube Array)から透明導電性フィルムの製造に用いられるカーボンナノチューブフィルムを得る。
【0019】
タッチパネルの信頼性を向上し、タッチパネルの枠の幅を低減するために、前記第一導電層113及び前記第二導電層123は、上述した方法によって形成されるカーボンナノチューブフィルムからなる。引張工程によって、前記カーボンナノチューブフィルムの複数のカーボンナノチューブは引張方向に沿って基本的に平行に配列され、前記導電層の引張方向に沿う抵抗は小さく、前記導電層の引張方向に直交する方向に沿う抵抗は、前記導電層の引張方向に沿う抵抗の50〜350倍であり、異なる測定位置及び測定方向によって、導電層の表面抵抗は1KΩ/□〜800KΩ/□である。従って、本発明における第一導電層113及び第二導電層123は、抵抗異方性(又は導電異方性、Anisotropic Conductivity)を有する。
【0020】
図1に示したように、前記第一導電層113は、主要導電方向D1(導電フィルムの引張方向、低抵抗方向)を有し、前記第二導電層123は、前記第一導電層113の主要導電方向D1に直交する主要導電方向D2を有する。例えば、前記第二導電層123の低抵抗方向D2はX軸方向に沿い、前記第一導電層113の低抵抗方向D1はY軸方向に沿う。前記第一導電層113において、前記主要導電方向D1に直交する方向の抵抗は、前記主要導電方向D1の抵抗の100〜200倍であり、前記第二導電層123において、前記主要導電方向D2に直交する方向の抵抗は、前記主要導電方向D2の抵抗の100〜200倍である。
【0021】
簡単に説明するために、本発明に係るタッチパネルの操作において、2つのタッチ点のみを含む場合に対して説明する。しかし、本発明に係るタッチパネル100の多点タッチの識別方法は、より多いタッチ点の場合にも適用される。
【0022】
図2は、
図1に示したタッチパネル100の測定電位の関数を説明する図である。前記第二導電層123の第二電極124に第二電圧(例えば、接地電圧V
ss)を提供する。各々の第二電極124に接地電圧V
ssが提供された場合、検出電気回路(図示せず)は、前記第一導電層113における複数の第一電極114を順番に測定する。前記複数の第一電極114の順番の測定において、測定されない第一電極114に第一電圧(例えば、システム電圧V
dd)を提供する。従って、各々の第一電極114の位置(X軸位置に相当)及び測定された電圧に基づいて、X軸の電位関数を獲得することができる。タッチ点の位置では、前記第一導電層113と前記第二導電層123とが電気的に接続される。前記第一導電層113が導電異方性を有するため、前記2つのタッチ点のX軸位置x
1及びx
2の電位は前記第二導電層123に流れ込んで低くなり、且つ前記第一導電層113の他の位置はシステム電圧V
ddを維持する。従って、X軸の電位関数の2つの極値(相対極小値)に対応する位置を、それぞれ第一タッチ点及び第二タッチ点のX軸位置とする。
【0023】
同様に、前記第二導電層123の複数の第二電極124の中の1つを測定する時、前記第一導電層113の複数の第一電極114にシステム電圧V
ddを提供する。その時、検出電気回路(図示せず)は、複数の第二電極124を順番に測定する。前記複数の第二電極124の順番の測定において、測定されない第二電極124に接地電圧V
ssを提供する。従って、各々の第二電極124の位置(Y軸位置に相当)及び測定された電圧に基づいて、Y軸の電位関数を獲得する。前記第二導電層123が導電異方性を有するため、前記2つのタッチ点のY軸位置y
1及びy
2の電位は前記第一導電層113によって高くなり、且つ前記第二導電層123の他の位置は接地電圧V
ssを維持する。従って、Y軸の電位関数の2つの極値(相対極大値)に対応する位置を、前記第一タッチ点及び前記第二タッチ点のY軸位置とする。
【0024】
図2には、連続的な関数曲線が示されたが、実際的には、前記第一電極114及び前記第二電極124が読出した電圧値は離散値である。前記離散値を利用して電位関数の相対極大値及び相対極小値を獲得することは、本技術分野の技術業者の通常知識であるため、それに対する説明を省略する。
【0025】
図3は、
図1に示したタッチパネル100の測定電位の関数を説明する図である。
図3は
図2と類似しているが、異なる点は、前記2つのタッチ点がY軸方向で非常に近く、前記Y軸の電位関数の位置y
1及びy
2の2つの波形が互いに重畳してより大きい波形を形成することである。従って、検出電気回路(図示せず)は、前記第二電極124を測定した後、前記Y軸の電位関数から1つの極値のみを獲得する。タッチパネル100のシステムは、前記極値に対応する位置を前記2つのタッチ点のY軸位置(
図3における点線で示した円形の箇所)と誤認する。しかし、前記2つのタッチ点のY軸の正しい位置は、位置y
1及びy
2である。このような測定誤差は、下記の各実施形態における識別方法によって解決される。
【0026】
図4A及び
図4Bは、多点タッチの識別方法の第一実施形態を示す図である。本実施形態において、Y軸に平行である前記タッチパネル100の第二導電層123の両側辺(例えば、
図4Aにおける第二導電層123の左右側辺)には、それぞれ複数の第二電極124及び複数の第二電極124’が設置されている。本実施形態に詳しく説明しなかった内容については、
図1乃至
図3の関連する説明を参照することができる。前記第二電極124及び/又は前記第二電極124’に第二電圧(例えば、接地電圧V
ss)を提供した時、前記第一電極114を測定して、X軸の電位関数を獲得する。前記X軸の電位関数における2つの極大値に対応する位置を、タッチ点p
1及びp
2のX軸での位置x
2及びx
1とする。前記複数の第一電極114を順番に測定する時、測定されない第一電極114に第一電圧(例えば、システム電圧V
dd)を提供する。
【0027】
図3のような測定誤差が発生する時、下記のようなステップを行って、前記2つのタッチ点のY軸位置y
1及びy
2(または、近似した位置)を獲得する。まず、前記第一電極114において、システム電圧V
ddを提供して一部分(
図4Aにおいて、矢印が指した部分)だけを駆動し、他の部分にはシステム電圧V
ddを提供しない。
図4A及び
図4Bにおいて、前記第一電極114は2つの部分だけに分割されたが、他の実施形態において、前記第一電極114は3つ又はより多い部分に分割されることができる。前記第一電極114の駆動過程において、前記第一電極114の各々の部分にシステム電圧V
ddを順番に提供する。なお、システム電圧V
ddが提供されない部分の第一電極114を他の基準電圧に接続するか、接地しない。本実施形態において、システム電圧V
ddが提供されない部分の前記第一電極114を接地電圧V
ssに接続させる。
【0028】
図4Aを参照すると、右側の半分の前記第一電極114にシステム電圧V
ddを提供し、左側の半分の前記第一電極114に接地電圧V
ssを提供した時、前記第二電極124に対して測定して、Y軸の第一電位関数を獲得する。前記第二電極124を順番に測定する時、測定されない電極124には接地電圧V
ssを提供する。前記タッチパネル100の左側のタッチ点が位置する部分の前記第一導電層113にシステム電圧V
ddが提供されなかったので、前記左側のタッチ点はY軸の第一電位関数にほとんど呈されない。従って、第一電位関数の極値に対応する位置y
1’をタッチパネル100の右側のタッチ点のY軸位置y
1とする。
【0029】
図4Bを参照すると、続いて、左側の半分の前記第一電極114にシステム電圧V
ddを提供し、右側の半分の前記第一電極114にシステム電圧V
ddを提供しない。その時、前記第二電極124’に対して測定して、Y軸の第二電位関数を獲得する。前記第二電極124’を順番に測定する時、測定されない第二電極124’には接地電圧V
ssを提供する。前記タッチパネル100の右側のタッチ点が位置する部分の前記第一導電層113にシステム電圧V
ddが提供されなかったので、前記右側のタッチ点はY軸の第二電位関数にほとんど呈されない。従って、第二電位関数の極値に対応する位置y
2’をタッチパネル100の左側のタッチ点のY軸位置y
2とする。
【0030】
従って、前記2つのタッチ点のY軸位置y
1とY軸位置y
2とが非常に近くても、本実施形態によってそれぞれのタッチ点のY軸位置を検出することができる。本実施形態において、Y軸位置y
1とY軸位置y
2とが非常に近い場合を例としたが、本技術分野の技術業者は、本実施形態に基づいて他の場合を類推することもできる。例えば、X軸方向に沿う前記第一導電層113の両側に2組の第一電極114(
図4Bでは上側の第一電極を示していない)をそれぞれに設置し、前記第二電極124の上側の半分及び下側の半分に接地電圧V
ssを順番に提供することで、X軸位置x
1及びx
2が非常に近くても、前記第一導電層113の両側の第一電極114によって前記2つのタッチ点のX軸位置x
1及びx
2(または、近似した位置)を読出すことができる。
【0031】
製品のサイズに基づいて、前記第一導電層113及び前記第二導電層123の1つの側辺だけに電極を設置してもよい。
図5A乃至
図5Cは、多点タッチの識別方法の第二実施形態を示す図であり、PY
1、PY
2、…、PY
13は、前記第二導電層123の第二電極124を表す。本実施形態において、詳しく説明しない内容については、
図1乃至
図3、
図4A及び
図4Bの関連説明を参照することができる。前記第二導電層123の第二電極124を順番に測定する時、前記第一導電層113のすべての第一電極114に第一電圧(例えば、システム電圧V
ddである)を提供する。前記第二電極124の順番の測定において、測定されない第二電極124に第二電圧(例えば、接地電圧V
ss)を提供する。各々の第二電極124の位置(Y軸位置に相当)及び測定された電圧に基づいて、タッチ点p
1及びp
2の位置y
1及びy
2における2つの波形が互いに重畳した電位関数P
(1+2)を獲得する。
【0032】
続いて、下記のようなステップによって前記2つのタッチ点p
1及びp
2のY軸位置y
1及びy
2(または、近似した位置)を獲得する。
図5Bを参照すると、まず、前記第一電極114の一部分(
図5Bでの右側の半分の第一電極114)にシステム電圧V
ddを提供し、前記第一電極114の他の部分(
図5Bでの左側の半分の第一電極114)にシステム電圧V
ddを提供しない。
図5Bにおいては、前記第一電極114を2つの部分に分割したが、他の実施形態において、前記第一電極114を3つ又はより多い部分に分割することもできる。なお、システム電圧V
ddが提供されない第一電極114の一部分を他の基準電圧に接続するか、または接地しない。本実施形態において、システム電圧V
ddが提供されない第一電極114の一部分を接地電圧V
ssに接続する。
【0033】
図5Bは
図4Aのように、前記第一電極114の一部分(右側の部分)にシステム電圧V
ddを提供し、前記第一電極114の他の部分(左側の部分)にシステム電圧V
ddを提供しない時、前記第二電極124に対して測定して、電位関数P
1を獲得する。続いて、電位関数P
(1+2)及び電位関数P
1によって前記タッチパネル100のタッチ点p
1及びp
2のY軸位置を計算する。詳細する説明は、下記の内容と同じである。
【0034】
図5Cを参照すると、前記タッチパネル100の左側のタッチ点p
2が位置する前記第一導電層113にシステム電圧V
ddが提供されないので、前記タッチ点p
2は電位関数P
1にほとんど呈されない。従って、電位関数P
1の極値に対応する位置をタッチパネル100の右側のタッチ点p
1のY軸位置y
1とする。
【0035】
本実施形態において、補正係数rを提供し、前記電位関数P
1に補正係数rを掛けて電位関数P
1’を獲得する(即ち、P
1’=r×P
1)。前記電位関数P
1’は、前記タッチパネル100の1つだけのタッチ点P
1に対応するY軸の電位関数である。前記補正係数rを獲得する方式は、ルックアップテーブルを作成してから、前記ルックアップテーブルを利用して、タッチ点P
1のX軸位置x
2を前記ルックアップテーブルから探すことで、前記補正係数rを獲得する。
【0036】
方程式P
2=P
(1+2)−r×P
1を計算して電位関数P
2を獲得してから、前記電位関数P
2の極値(ここで、相対極大値である)に対応する位置をタッチ点p
2のY軸位置y
2とする。従って、2つのタッチ点p
1とp
2とのY軸位置y
1及びy
2が非常に近くても、本実施形態によってそれぞれ2つのタッチ点のY軸位置を検出することができる。本実施形態においては、Y軸位置y
1及びy
2が非常に近い場合だけを例としたが、本技術分野の技術業者は、本実施形態に基づいて他の場合を類推することもできる。例えば、X軸位置x
1とX軸位置x
2とが非常に近い場合、「全部駆動」と「部分駆動」との方式によって前記電極124に接地電圧V
ssを提供してから、タッチ点p
1及びp
2がX軸での互いに重畳する電位関数と、タッチ点p
1だけの電位関数と、を獲得する。最後、前記2つの電位関数によってタッチパネル100のタッチ点p
1及びp
2のX軸位置(または、近似した位置)を計算する。
【0037】
他の実施形態において、ルックアップテーブルの作成を省略し、且つ計算が簡略化になるように、補正係数rを使用しなくてもよい。即ち、前記方程式P
2=P
(1+2)−r×P
1を、方程式P
2=P
(1+2)−P
1に変更して、電位関数P
2を獲得してから、タッチ点p
2のY軸位置y
2を計算する。
【0038】
本発明の第三実施形態において、前記第二実施形態に類似しているステップによって、電位関数P
(1+2)及び電位関数P
1を獲得する。異なる点は、前記電位関数P
(1+2)及び電位関数P
1によって、タッチ点p
1及びp
2のY軸位置を計算することである。
【0039】
本実施形態において、前記電位関数P
(1+2)の極値(相対極大値)に対応する位置を中間位置pmとし、前記電位関数P
1の極値(相対極大値)に対応する位置をタッチ点p
1とする。この時、前記pmは前記タッチ点p
1と前記タッチ点p
2との間に位置する。前記中間位置pm及び前記タッチ点p
1の位置が既知の時、中間点の方程式によってタッチ点p
2の位置を計算することができる。例えば、方程式P
2=2×pm−P
1を計算して、タッチ点p
2の位置を獲得する。本実施形態の誤差は比較的大きいが、計算を大幅に簡略化することができる。
【0040】
各々の実施形態において、2つのタッチ点が非常に近い場合、タッチ点p
1及びタッチ点p
2を含む電位関数P
(1+2)を読出してから、導電層の電極の一部分を駆動して、タッチ点p
1を含む電位関数P
1(同時にタッチ点p
1の位置を獲得する)を読出し、最後に、前記電位関数P
(1+2)及び電位関数P
1によってタッチ点p
2の位置を計算する。前記第一実施形態において、前記第二導電層の左右両側にそれぞれ一組の電極が設置され、2つのタッチ点が非常に近い場合、第一導電層の電極の一部分を駆動して、前記第二導電層の左右両側に設置されている電極組によってタッチ点p
1とタッチ点p
2の位置を獲得することができる。
【0041】
本発明は、構造及び駆動が簡単で、低コストの抵抗式タッチパネルを提供し、前記タッチパネルは、簡単な計算を通じて複数のタッチ点の識別及び各種手姿勢で複数点のタッチ操作を行うことができ、特に、2つのタッチ点が非常に近い場合であっても、タッチ点の座標を判断することができるので、タッチパネルの応用範囲を大幅に拡大することができる。
【0042】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正もまた、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。