JP5908032B2 - タッチ感知装置 - Google Patents

Description

本発明は、感知装置に関するものであり、特に、タッチ感知装置（touch sensing device）に関するものである。

電子デバイスの制御には、例えば、マウス、キーボード、ボタン、タッチパネル等の様々な入力インターフェースが使用される。タッチパネルの操作方法は、比較的容易で、且つ他の入力インターフェースよりも直感的であるため、各種電子デバイスには、タッチパネルが幅広く使用されている。近年、携帯式電子デバイスの入力インターフェースは、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノート型パソコン等のタッチスクリーンが主流となっている。

タッチパネルは、静電容量式タッチパネル（capacitive touch panel）、抵抗膜式タッチパネル（resistive touch panel）、光学式タッチパネル（optical touch panel）等に分類される。静電容量式タッチパネルは、感度および精度が高いため、スマートフォンやタブレットＰＣ等の携帯式電子デバイスに幅広く使用されている。従来のタッチパネルは、２層の導電層を含み、それぞれＸ方向の電極列(electrode string)と、Ｘ方向の電極列(electrode string)に垂直なＹ方向の電極列(electrode string)とを形成する。しかしながら、２層の導電層を有するタッチパネルは、コストを下げるのが難しい。

別の従来の静電容量式タッチパネルは、複数の送信電極（transmitting electrode）、複数の受信電極（receiving electrode）、複数の送信ワイヤ（transmitting wire）および複数の受信ワイヤ（receiving wire）を有する単層の導電層を採用する。しかしながら、従来の単層静電容量式タッチパネルは、送信ワイヤと受信ワイヤの合計数が多すぎるため、タッチパネルのコストを下げることができない。

タッチパネルの導電性ラインの数が多すぎるため、タッチパネルのコストを下げることができない。

本発明の１つの実施形態において、タッチ感知装置は、複数の第１感知電極セットと、複数の第１導電性ラインと、複数の感知セットとを含む。第１感知電極セットは、アレイ状に配置される。第１導電性ラインは、それぞれ、第１感知電極セットに接続される。感知セットは、第１感知電極セットに容量結合される(capacitively coupled)。各第１感知電極セットは、感知セットのうちの少なくとの２つに容量結合される。各第１感知電極セットおよび各感知セットのうちの１つは、信号送信機(signal transmitter)であり、各第１感知電極セットおよび各感知セットのうちの別の１つは、信号受信機(signal receiver)である。

本発明の実施形態に係るタッチ感知装置は、各第１感知電極セットが感知セットのうちの少なくとの２つに容量結合されるため、タッチ感知装置は、比較的少ない導電性ラインを有する。その結果、タッチ感知装置の構造が簡易化され、タッチ感知装置のコストを下げることができる。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域Ｍの拡大図である。 比較形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。 本発明の別の実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。 本発明の別の実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。

添付の図面を例として、本発明の実施形態を詳細に説明する。各図面および関連説明において、同一または類似する構成要素には、同一の参照番号を使用する。

図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域Ｍの拡大図である。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照すると、本実施形態のタッチ感知装置１００は、複数の第１感知電極セット１１０と、複数の第１導電性ライン１２０と、複数の感知セット１３０とを含む。本実施形態において、タッチ感知装置１００は、基板１０５を含み、第１感知電極セット１１０、第１導電性ライン１２０および感知セット１３０は、基板１０５の上に形成される。基板１０５は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、フレキシブル基板または他の適切な材料で作られた基板である。

第１感知電極セット１１０は、アレイ状に配置される。第１導電性ライン１２０は、それぞれ、第１感知電極セット１１０に接続される。感知セット１３０は、第１感知電極セット１１０に容量結合される。各第１感知電極セット１１０は、感知セット１３０のうちの少なくとも２つに容量結合される（図１（ａ）において２つ示す）。本実施形態において、各第１感知電極セット１１０は、感知セット１３０のうちの少なくとも２つに容量結合された複数の第１感知電極１１２を含む。図１（ａ）において、各第１感知電極セット１１０は、感知セット１３０のうちの２つにそれぞれ容量結合された２つの第１感知電極１１２を含む。

本実施形態において、各感知セット１３０は、第２導電線性ライン１３４と、複数の第２感知電極１３２とを含む。第２感知電極１３２は、第２導電性ライン１３４に接続される。各第１感知電極セット１１０の第１感知電極１１２は、それぞれ、異なる感知セット１３０に属するいくつかの第２感知電極１３２に容量結合される。例えば、第１感知電極１１２１は、感知セット１３０１に属する第２感知電極１３２１に容量結合され、第１感知電極１１２２は、感知セット１３０２に属する第２感知電極１３２２に容量結合される。第１感知電極１１２１および第１感知電極１１２２は、同じ第１感知電極セット１１０１に属する。

各第１感知電極セット１１０および各感知セット１３０のうちの１つは、信号送信機であり、各第１感知電極セット１１０および各感知セット１３０のうちの別の１つは、信号受信機である。本実施形態において、感知セット１３０は、信号送信機であり、第１感知電極セット１１０は、信号受信機である。

本実施形態において、第１感知電極１１２は、対応する第２感知電極１３２に隣接するが、第１感知電極１１２と対応する第２感知電極１３２は、間隔を置いている(space apart)。その結果、第１感知電極１１２は、対応する第２感知電極１３２に容量結合される。

本実施形態において、第１感知電極セット１１０、第１導電性ライン１２０および感知セット１３０は、単層の導電層により形成される。第２感知電極１３２は、対応する第１感知電極１１２と重複しているように見えるが、実際には、第２感知電極１３２は、対応する第１感知電極１１２に重複していない。第２感知電極１３２および対応する第１感知電極１１２は、事実上、相補的な形状であり、図１（ａ）に概略的に示した重複領域を満たす。同様に、本発明の実施形態の別の図面においても、対応する電極の重複領域は、対応する電極が相補的な形状であり、重複領域を満たすが、互いに重複していないことを意味する。そのため、電極（第１感知電極１１２および第２感知電極１３２を含む）は、単層の導電層により形成される。本実施形態において、単層の導電層は、透明導電層である。例えば、単層の導電層は、酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ITO）または他の透明導電性材料で作られる。

本実施形態において、２つの第１感知電極１１２は、１つの受信機ライン（すなわち、第１導電性ライン１２０）に接続され、同じ信号受信機ラインに接続された２つの第１感知電極１１２は、それぞれ、２つの異なる信号送信線ライン（すなわち、第２導電線性ライン１３４）に容量結合される。信号送信機ラインは、順番に駆動され、信号受信機ラインからの信号を同時に受信および検出する。その結果、信号送信機ラインと信号受信機ラインに接続された集積回路は、どの送信機ラインが駆動されたのかを決定することによって、２つの第１感知電極１１２のうちのどちらがタッチされたのかを決定することができる。このようにして、信号送信機ラインと信号受信機ラインの合計数を減らすことができる。

比較形態を提供して、信号送信機ラインと信号受信機ラインの合計数をどのように減らすのかについて説明する。

図２は、比較形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。図２を参照すると、本比較形態のタッチ感知装置２００は、複数の受信機電極２１０と、複数の受信機導電性ライン２２０と、複数の送信機電極２３０と、複数の送信機導電性ライン２４０とを含む。受信機電極２１０は、それぞれ、一対一の方式で受信機導電性ライン２２０に接続され、送信機電極２３０の各列（column）は、同じ送信機導電性ライン２４０に接続される。４×４のタッチ感知領域の場合、本比較形態の送信機導電性ライン２４０と受信機導電性ライン２２０の合計数は、４×４＋４＝２０である。しかし、４×４のタッチ感知領域の場合、図１（ａ）のタッチ感知装置１００の第１導電性ライン１２０と第２導電性ライン１３４の合計数は、２×４＋２×４＝１６である。その結果、図１（ａ）のタッチ感知装置１００は、比較的少ない導電性ラインを有するため、タッチ感知装置１００の構造が簡易化され、タッチ感知装置１００のコストを下げることができる。また、１２×２４のタッチ感知領域の場合、本比較形態の送信機導電性ライン２４０と受信機導電性ライン２２０の合計数は、２４×１２＋１２＝３００であるが、図１（ａ）のタッチ感知装置１００の第１導電性ライン１２０と第２導電性ライン１３４の合計数は、１２×１２＋２×１２＝１６８である。したがって、タッチ感知領域が多くなればなるほど、タッチ感知装置１００の導電性ラインの数が少なくなるため、タッチ感知装置１００をより簡易化することができる。

タッチ感知装置１００は、各第１感知電極セット１１０が感知セット１３０のうちの少なくとも２つに容量結合されるため、タッチ感知装置１００は、比較的少ない導電性ラインを有する。その結果、タッチ感知装置１００の構造が簡易化され、タッチ感知装置１００のコストを下げることができる。

図３は、本発明の別の実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。図３を参照すると、本実施形態のタッチ感知装置１００ａは、図１（ａ）のタッチ感知装置１００に類似しており、両者の主な相違点は、以下の通りである。タッチ感知装置１００ａにおいて、各第１感知電極セット１１０ａは、第１感知電極１１２ａを含み、各第１感知電極１１２ａは、異なる感知セット１３０ａに属するいくつかの第２感知電極１３２に容量結合され、第２感知電極１３２のうちの少なくとも１つは、隣接する２つの第１感知電極１１２ａに容量結合される。例えば、第１感知電極１１２ａ１は、感知セット１３０ａ１に属する第２感知電極１３２１ａに容量結合され、且つ感知セット１３０ａ２に属する第２感知電極１３２２ａおよび１３２３ａに容量結合される。さらに、第１感知電極１１２ａ２は、感知セット１３０ａ２に属する第２感知電極１３２３ａおよび１３２４ａに容量結合され、且つ感知セット１３０ａ１に属する第２感知電極１３２５ａおよび１３２６ａに容量結合される。また、第２感知電極１３２３ａは、隣接する２つの第１感知電極１１２ａ１および１１２ａ２に容量結合され、第２感知電極１３２６ａは、隣接する２つの第１感知電極１１２ａ２および１１２ａ３に容量結合される。隣接する２つの第１感知電極１１２ａは、それぞれ、互いに平行な傾斜辺Ｓを有するため、第２感知電極１３２ａがタッチされた時、タッチ位置は、第１感知電極１１２ａ１および１１２ａ２からの信号の割合によって決定される。

４×８のタッチ感知領域の場合、タッチ感知装置１００ａの第１導電性ライン１２０と第２導電性ライン１３４の合計数は、３×４＋２×４＝２０である。しかしながら、４×８のタッチ感知領域の場合、本比較形態の送信機導電性ライン２４０と受信機導電性ライン２２０の合計数は、８×４＋４＝３６である。また、１２×２４のタッチ感知領域の場合、タッチ感知装置１００ａの第１導電性ライン１２０と第２導電性ライン１３４の合計数は、８×１２＋２×１２＝１２０である。しかしながら、１２×２４のタッチ感知領域の場合、本比較形態の送信機導電性ライン２４０と送信機導電性ライン２２０の合計数は、２４×１２＋１２＝３００である。その結果、タッチ感知装置１００ａの導電性ラインの合計数を効果的に減らすことができる。

図４は、本発明の別の実施形態に係るタッチ感知装置の概略的下面図である。図４を参照すると、本実施形態のタッチ感知装置１００ｂは、図１（ａ）のタッチ感知装置１００に類似しており、両者の主な相違点は、以下の通りである。タッチ感知装置１００ｂにおいて、各第１感知電極セット１１０ｂは、少なくとも１つの主感知電極１１２１ｂと、少なくとも１つの付加感知電極１１２２ｂとを含み、各第１感知電極セット１１０ｂの付加感知電極１１２２ｂは、隣接する第１感知電極セット１１０ｂの主感知電極１１２１ｂと隣接する第１感知電極セット１１０ｂの付加感知電極１１２２ｂの間に設置される。例えば、第１感知電極セット１１０ｂ１の付加感知電極１１２２ｂ１は、上部の主感知電極１１２１ｂ２と第１感知電極セット１１０ｂ２の上部の付加感知電極１１２２ｂ２の間に設置され；第１感知電極セット１１０ｂ２の上部の付加感知電極１１２２ｂ２は、主感知電極１１２１ｂ１と第１感知電極セット１１０ｂ１の付加感知電極１１２２ｂ１の間に設置され；第１感知電極セット１１０ｂ２の下部の付加感知電極１１２２ｂ２は、主感知電極１１２１ｂ３と第１感知電極セット１１０ｂ３の付加感知電極１１２２ｂ３の間に設置され；第１感知電極セット１１０ｂ１の付加感知電極１１２２ｂ３は、上部の主感知電極１１２１ｂ２と第１感知電極セット１１０ｂ２の上部の付加感知電極１１２２ｂ２の間に設置される。

また、各第２感知電極１３２ｂは、隣接する２つの第１感知電極セット１１０ｂに容量結合され、各感知セット１３０ｂの各第２感知電極１３２ｂおよび別の感知セット１３０ｂの隣接する１つの第２感知電極１３２ｂは、同じ第１感知電極セット１１０ｂに容量結合される。例えば、第２感知電極１３２ｂ１は、第１感知電極セット１１０ｂ１および第１感知電極セット１１０ｂ２のそばに配置され、感知セット１３０ｂ１の第２感知電極１３２ｂ１および感知セット１３０ｂ２の第２感知電極１３２ｂ２は、同じ第１感知電極セット１１０ｂ２のそばに配置される。

１２×２４のタッチ感知領域の場合、タッチ感知装置１００ｂの第１導電性ライン１２０および第２導電性ライン１３４の合計数は、１２＋２×１２＝１３２である。しかしながら、１２×２４のタッチ感知領域の場合、比較形態の送信機導電性ライン２４０および受信機導電性ライン２２０の合計数は、２４×１２＋１２＝３００である。その結果、タッチ感知装置１００ｂの導電性ラインの合計数を効果的に減らすことができる。

本実施形態において、タッチ感知装置１００ｂは、さらに、主感知電極１１２１ｂ、付加感知電極１１２２ｂおよび第２感知電極１３２ｂの間に延伸する複数の接地線１４０を含む。

比較形態と比較して、タッチ感知装置１００、１００ａ、１００ｂは、タッチ感知領域が多くなればなるほど、導電性ラインの合計数を減らすことができる。その結果、タッチ感知装置１００、１００ａ、１００ｂを大型ディスプレイに使用した時、導電性ラインの合計数をより大幅に減らすことができる。タッチ感知領域の数が多い時の比較形態、タッチ感知装置１００およびタッチ感知装置１００ａ（または１００ｂ）の導電性ラインの合計数は、それぞれ、およそＭ×Ｎ、０．５×Ｍ×Ｎ、０．３３×Ｍ×Ｎである。

タッチ感知装置１００、１００ａ、１００ｂは、ガラス上構造（on-glass solution）またはインセル構造（in-cell solution）において使用することができ、あるいは、ガラスセンサ（glass sensor）、ガラス及びフィルムセンサ(glass and film sensor)、またはオンセルセンサ（on-cell sensor）として使用してもよい。

本発明の実施形態に係るタッチ感知装置は、各第１感知電極セットが感知セットのうちの少なくとの２つに容量結合されるため、タッチ感知装置は、比較的少ない導電性ラインを有する。その結果、タッチ感知装置の構造が簡易化され、タッチ感知装置のコストを下げることができる。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

タッチ感知装置は、ユーザーの指のタッチまたはスタイラスのタッチを感知するタッチパネルとして使用することができる。

１００、１００ａ、１００ｂ、２００ タッチ感知装置
１０５ 基板
１１０、１１０ｂ、１１０ｂ１、１１０ｂ２、１１０ｂ３、１１０１ 第１感知電極セット
１１２、１１２ａ、１１２ａ１、１１２ａ２、１１２ａ３、１１２１、１１２２ 第１感知電極
１１２１ｂ、１１２１ｂ１、１１２１ｂ２、１１２１ｂ３ 主感知電極
１１２２ｂ、１１２２ｂ１、１１２２ｂ２、１１２２ｂ３ 付加感知電極
１２０ 第１導電性ライン
１３０、１３０ａ、１３０ａ１、１３０ａ２、１３０ｂ、１３０ｂ１、１３０ｂ２、１３０１、１３０２ 感知セット
１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｂ１、１３２ｂ２、１３２１、１３２１ａ、１３２２、１３２２ａ、１３２３ａ、１３２４ａ、１３２５ａ、１３２６ａ 第２感知電極
１３４ 第２導電性ライン
１４０ 接地線(ground line)
２１０ 受信機電極
２２０ 受信機導電性ライン
２３０ 送信機電極
２４０ 送信機導電性ライン

Claims (4)

1. アレイ状に配置された複数の第１感知電極セットと、
   前記第１感知電極セットにそれぞれ接続された複数の第１導電性ラインと、
   前記第１感知電極セットに容量結合された複数の感知セットと
   を含み、前記各第１感知電極セットが、前記感知セットのうちの少なくとも２つに容量結合され、前記各第１感知電極セットおよび前記各感知セットのうちの一方が信号送信機であり、前記各第１感知電極セットおよび前記各感知セットのうちの他方が信号受信機であり、
   前記各第１感知電極セットが第１感知電極を含み、隣接する２つの前記第１感知電極が、それぞれ少なくとも１つの傾斜辺を有し、最も近接する２つの前記傾斜辺が互いに平行であり、
   前記各感知セットは、
   第２導電性ラインと、
   前記第２導電性ラインに接続された複数の第２感知電極と
   を含み、前記各第１感知電極が、異なる前記感知セットに属する前記第２感知電極に容量結合され、且つ少なくとも１つの前記第２感知電極が、隣接する２つの前記第１感知電極に容量結合されるタッチ感知装置。
2. アレイ状に配置された複数の第１感知電極セットと、
   前記第１感知電極セットにそれぞれ接続された複数の第１導電性ラインと、
   前記第１感知電極セットに容量結合された複数の感知セットと
   を含み、
   前記各第１感知電極セットが、少なくとも１つの主感知電極と、少なくとも１つの付加感知電極とを含み、前記各第１感知電極セットの前記付加感知電極が、隣接する前記第１感知電極セットの前記主感知電極と、前記隣接する前記第１感知電極セットの前記付加感知電極との間に設置され、前記主感知電極の面積が前記付加感知電極の面積より大きく、
   前記各第１感知電極セットが少なくとも２つの前記感知セットに容量結合され、前記各第１感知電極セットおよび前記各感知セットのうちの一方が信号送信機であり、前記各第１感知電極セットおよび前記各感知セットのうちの他方が信号受信機であり、
   前記各感知セットが、
   第２導電性ラインと、
   前記第２導電性ラインに接続された複数の第２感知電極と
   を含み、前記各第２感知電極が、隣接する２つの前記第１感知電極セットに容量結合され、前記各感知セットの前記各第２感知電極および別の前記感知セットの隣接する１つの前記第２感知電極が、同じ前記第１感知電極セットに容量結合されたタッチ感知装置。
3. 前記第１感知電極セット、前記第１導電性ラインおよび前記感知セットが、単層の導電層により形成された請求項１又は２に記載のタッチ感知装置。
4. 前記単層の導電層が、透明導電層である請求項３に記載のタッチ感知装置。