JP2010055614A - マルチタッチセンサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のタッチ動作を検出することができるマルチタッチセンサー装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マルチタッチセンサー装置は、第１の導電層と第２の導電層とを備える。第１の導電層は、少なくとも第１の端部と第１の端部と略平行な第２の端部とを有する。電源が第１の端部と第２の端部に接続された場合、第１の端部と第２の端部との間で第１の導電層に電圧降下が生じる。第２の導電層は、スペーサ層により第１の導電層と隔離される。第２の導電層は、互いに絶縁された複数の導電領域を有する。複数の導電領域が、同時に、第１の導電層と接触すると、複数の導電領域の各々は出力信号を生成する。出力信号の大きさは、少なくとも第１及び第２の端部に対する導電領域の相対的な位置に依存する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチセンサー装置に関し、特に、マルチタッチセンサー装置に関する。

現在、殆ど全ての電子機器は、人間と機械との間の相互連関のためのユーザインターフェース、例えば、ボタン、キーボード、マウスを提供している。各ユーザインターフェースに関わる技術のうち、タッチセンサーディスプレイ（“タッチスクリーン”あるいは“タッチパネル”とも言う。）は、その直観性と操作の利便性により、益々、人気化しており、各種の電子機器、例えば、ポータブル設備と公衆システムに幅広く使われるようになっている。ユーザインターフェースとして、タッチセンサーディスプレイは、ユーザーのタッチ動作を検出し、それを電子信号に変換することが可能であり、信号を信号プロセッサーへ伝達する。そして、信号分析を通して、信号プロセッサーは、タッチセンサー装置におけるユーザーのタッチ位置を決定し、ユーザーのタッチ位置に応じて、１以上の対応する動作を実行する。

また、多くのテクノロジーは、音表面波タッチパネル、赤外線タッチパネル、容量タッチパネル、及び抵抗式タッチパネルを含む異なる種類のタッチパネルを製造するために使用することができる。

音表面波タッチパネルは、タッチパネルの表面に伝導される超音波を監視する。指によりタッチパネルが触れられると、一部の音波は吸収され、タッチパネルでタッチの発生が構成される。この超音波の変化は、タッチの発生位置、即ち、タッチパネルにおける指接触を予測するために検出される。

赤外線タッチパネルは、２種の方法を用いてタッチの発生を捕らえる。１つの方法は、タッチパネルの表面抵抗における熱量の変化を検知する方法である。また、他の方法は、タッチパネル上に多数の垂直と水平の赤外線センサーをマトリクス状に配置し、スクリーン表面付近の調整光の中断を検知する方法である。

容量タッチパネルは、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）等のタッチパネル間に電流を流すことができる透明な導電性物質を塗布したガラスパネルである。このタッチパネルは、横座標、縦座標のいずれにも電子を保存している精確な制御が可能なコンデンサとして作用する。人体も、電子を保存した電気機器の働きをするため、静電容量を示す電気機器の働きをする。そして、タッチパネルの“正常な静電容量”（その基準状態）が、ほかの静電容量、例えば、ユーザーの指による妨害を受けた場合には、タッチパネルの隅にある電気回路が、タッチ動作として参照静電容量フィールドにおいて結果として生じる「歪曲」を検出する。そして、その情報は、タッチパネルにおけるタッチ位置を推定するために使用することができる。

抵抗式タッチパネルは、複数の層から構成されるタッチパネルである。この複数の層には、２つの薄い導電層、即ち、薄いスペースにより隔離された上部導電層と下部導電層が含まれている。稼動時において、電源が下部の導電層に結合されると、下部導電層に電圧降下が生じ、電流が通過する。ユーザーが、指やペンを使用して、抵抗式タッチパネルの上部導電層をタッチすると、２つの導電層は、特定の点で接触する。上部導電層は、接触点で電圧レベルと一致している信号を発生する。この電圧信号は、タッチパネルで接触点の位置を測定するために使用することができる。一部の電流は接触点を通って上部導電層内に流入する。そして、下部導電層において電流の変化を引き起こす。そして、電流変化の量が、タッチ動作として検出され、タッチパネルにおける接触点の位置を推定するために使用される。説明のために、電圧出力信号を生成する抵抗式タッチパネルを、現在のアプリケーションで詳述するが、同様の内容が、電流の変化を感知するように構成される抵抗式タッチパネルに適用できることは、当業者にとっては自明である。

電圧に基づく抵抗式タッチパネルは、電気的に出力端子付きの分圧器の働きをする。図１は、このような分圧器のブロック図である。

連続的に接続された２つの抵抗Ｚ_１及び抵抗Ｚ_２は、上部導電層で接触点によって分けられる下部導電層の２つの部分を示す。仮に、電源電圧Ｖ_ｉｎが２つの抵抗の２つの反対側に印加されるとすると、出力端子における電圧信号Ｖ_ｏｕｔは、下記式のように示される。

説明を容易にするために、電圧出力端子を備える抵抗式タッチパネルを、現在のアプリケーションの典型的な実施例で詳述する。しかし、このアプリケーションで明らかにされる発明が、抵抗式タッチパネルに決して限られていないことは当業者にとって明らかである。また、同じ発明は、当業界で知られている他のテクノロジーに基づくタッチパネルで実行することができる。

図２は、単一のタッチセンサー領域を有する装置において、２本指でタッチする流れを示す説明図である。

抵抗式タッチパネルは、少なくとも２つの部分、即ち、基層1００と接触層２００を含む。いくつかの事例では、基層1００は硬い材料で形成されるパネル、例えば、ガラスパネルであり、本体に機械的な安定性を付与する。接触層２００は、軟らかい材料、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）により形成され、圧力下において、上下導電層が接触する際に、必要な柔軟性を付与する。いくつか事例では、基層1００の上表面と接触層２００の下表面には、ＩＴＯやＬＥＰのような透明な導電性物質が塗布される。

具体的な応用状況に応じて、タッチパネルは規則的な形状や、不規則的な形状を有する。例えば、図２に示すように、タッチパネルは、四角形状に形成されている。４セットの電極１１０は、四つの辺に沿って分布しており、基層1００の上面で、導電層に電気的に接続されている。接触層２００は、底面で導電層に結合された信号出力端子２１０を有している。

特に、基層１００と接触層２００に付着している導電層の各々は、１つの区切層（図２において不図示）によって、相互に独立の２部分に区切られている。接触層２００の上表面に対する外力がない時、２つの導電層は互いに絶縁状態になる。１つの物体、例えば、指先の圧力が接触層２００に作用すると、接触層２００は下向きに変形が生じて、二つの導電層は互いに接触する。

一つの接触点（例えば、図中において“+”で示す点）だけが、２つの導電層の間にある場合、タッチパネルにある接触点を次の方法で確定する。即ち、（ｉ）基層１００の左右両電極に電圧を印加してから、端子２１０の出力信号を測定する。（ii）基層１００の上下両電極に電圧を印加してから、端子２１０のもう１つの出力信号を測定する。このような２つの出力信号を把握できれば、２つの導電層における接触点のＸ座標とＹ座標を決定することが可能になり、さらにタッチの正確な位置を確定できる。

しかし、２つの指先又はそれ以上の指先でタッチパネルに同時に触れるとき、即ち少なくとも２つの接触点が存在するとき、図２に示される構成によるタッチパネルでは、推定された１つの接触点のＸ座標とＹ座標に対応した２つの出力信号しか生成することができない。この場合、推定された場所は、タッチパネルにおける２以上の指による接触点の平均の推定によるものと考えられる。しかし、平均化された指の接触点と２つの実際の指の接触点が、タッチパネルにおいて異なるインターフェースに対応する場合、ユーザインターフェイスとしてタッチパネルを使用する電子機器は、２つの指接触点の平均に基づくユーザーの指示を正確に解釈することができない。このような問題を回避するためには、ユーザーは、タッチパネルにおいて、同時に２つの指接触をしないように非常に注意しなければならなくなる。そして、このような規制が生じると、タッチパネルが、より高度な人間と機械との間の双方向の活動のためのマルチタッチ機能を必要とするアプリケーションをサポートすることを妨げる結果となってしまう。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数のタッチ動作を検出することができるマルチタッチセンサー装置を提供することを目的とする。

本発明のマルチタッチセンサー装置は、少なくとも同時に押された２つの接触点を特定するために提供される。上記目的を達成するために、本発明のマルチタッチセンサー装置は、少なくとも第１の端部と第１の端部と略平行な第２の端部とを有し、電源が第１の端部と第２の端部に結合された場合に、第１の端部と第２の端部との間で電圧降下が生じる第１の導電層と、スペーサ層により第１の導電層と隔離され、互いに絶縁された複数の導電領域を有する第２の導電層とを備え、複数の導電領域が、同時に、第１の導電層と接触する場合に、複数の導電領域の各々は出力信号を生成し、出力信号の大きさは、少なくとも第１及び第２の端部に対する導電領域の相対的な位置に依存することを特徴とする。

また、本発明のマルチタッチセンサー装置においては、タッチ位置信号のみを出力するタッチパネルの導電層が、少なくとも２つの電気的に絶縁された導電領域に分割されている。このような構成により、異なる導電領域の各々は、押されている接触点に対応する信号をタッチパネルコントローラに出力することが可能になり、結果として、同時に押されている少なくとも２つの接触点を認識することが可能になる。

本発明のマルチタッチセンサー装置によれば、複数のタッチ動作を検出することができる。

電圧分圧器のブロック図である。 単一のタッチセンサー領域を有する装置において、２本指でタッチする流れを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーエリアにおいて、６本指でタッチする流れを示す説明図である。 ＡとＢは、図３に示すマルチタッチセンサーと制御回路との接続原理図である。 Ａ〜Ｃは、複数の導電領域を有するマルチタッチセンサーの説明図である。 本発明の実施形態における複数の導電領域を有するマルチタッチセンサーパネルの断面図である。 本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーシステムのデータフローチャートである。 本発明の実施形態における第１のマルチタッチセンサーシステムのブロック図である。 本発明の実施形態における第２のマルチタッチセンサーシステムのブロック図である。 本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。

以下に示す詳細な説明においては、ここに提示される主題を完全に理解するために、数多くの詳細な具体例が記載されている。しかし、主題が、これらの特定の詳細な具体例がない場合であっても実施できることは、当業者にとって明らかである。なお、他の例においては、周知な方法、手順、構成要素、及び回路は、実施例を必要以上に不明瞭にしないために詳述していない。

図３は、本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーエリアを示す図であり、６本指でタッチする流れを示す説明図である。

図２に示すタッチパネルと同様に、図３に示すタッチパネルも、基層３００と接触層４００を有しており、両者は、いずれも導電層により覆われている。４セットの電極３１０は、基層３００の４つの端に配置されている。マルチタッチセンサー機能への対応を可能にするため、接触層４００の底面の導電層は、４００−１〜４００−６で示す、互いに電気的に絶縁された６つの導電領域に区分けされており、各導電領域は、独自の出力端子４１０−1〜４１０−６を有している。この６つの導電領域は、各々、電気的に絶縁されているため、各導電領域は、各導電領域において同時に指による接触があった場合、それぞれの領域で、各自の出力信号を生成することができる。

図３に示すように、６つの伝導エリアの各々は、同時に指による接触を受ける。また、同時に、電源電圧Ｖ_inは、基層３００の上下両電極に印加され、６つの出力端子において、それぞれ６つの電圧信号が出力される。各信号は、対応する導電領域の接触点から生じる。次いで、電源電圧Ｖ_inは、基層３００の上下両電極から移されて、基層３００の左右両電極に印加される。６本の指がタッチパネルの上面から持ち上げられない間、６つの出力端子から、更に６つの電圧信号が発生する。その結果、６つの導電領域の各々は、一対の信号測定と関連付けられ、一方の信号は、基層３００の左右の端部と関連付けられ、他方の信号は、基層３００の上下の端部と関連付けられる。個々の１対の測定信号は、各導電領域ごとのタッチ位置を確定するために用いられ、タッチパネルにおける６つの同時の指による接触点を検出することができる。

図４Ａと図４Ｂは、図３に示すマルチタッチセンサーと制御回路との接続原理図である。

基層３００にある６つの点線枠は、接触層４００の６つの導電領域を示す。ここで、任意の隣接している導電領域の間には、重複部分が存在しない。４つの制御回路１１〜１４は、基層３００の１つの端部に沿って、少なくとも１セットの電極に接続されている。１つの制御回路は、複数のスイッチを含んでおり、各々のスイッチが対応する電極のオン／オフ動作の状態を制御する。電極に接続するスイッチがオンになると、スイッチと電極を含む電気回路のループが形成される。６つの導電領域において指による接触が行われると、対応する出力端子において電圧出力信号が発生する。タッチパネルは、４つの制御回路を介して、タッチパネルマイクロコントローラーのような特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に接続されるとともに、ＡＳＩＣにより制御される。なお、４つの制御回路は、マイクロコントローラの一部であっても良い。また、タッチパネルと複数のタッチパネルのマイクロコントローラとを接続し、各々のマイクロコントローラで、一以上の方向においてタッチパネルを制御しても良い。

図４Ａに示すように、ある導電エリア内での指による接触点（例えば、Ｐ１））のＹ座標を判断するため、電源電圧Ｖ_inが、基層３００の上下の逆の端部において、電極の２セットに印可される。そして、制御回路１１，１２の動作によって、タッチパネル上で指により触れられる導電領域における出力端子は、１つ又は複数の出力信号を生成する。２つの制御回路１１，１２の範囲内のスイッチは、基層３００の導電層の範囲内で枕形電界歪曲に起因するエラーを最小にするための予め定義された手法に従って、ＯＮ／ＯＦＦを設定するように構成されている。例えば、制御回路１１，１２の範囲内の異なるスイッチは、指による接触場所を検出する過程で、同時にＯＮ／ＯＦＦの設定が可能である。また、一対のスイッチ（一方は、制御回路１１の範囲内にあるとともに、他方は制御回路１２の範囲内にある）は、同時にオン／オフに設定される。そうすることにより、複数の測定値は、同じ出力端子で発生する。そして、複数の測定値の平均が、指による接触点のＹ座標を判断するために使用される。なお、平均化された測定値は、基層３００の端部に沿った、対応するスイッチの位置に従った複数の測定値によって決定されても良い。

なお、満足な測定を達成すべく、各制御回路における複数のスイッチを操作するための多くの手法がある点に注意すべきである。例えば、中国特許出願「タッチセンサ構造及びタッチセンサ構造に用いる抵抗式タッチパネル」（出願番号：ＣＮ２００８１００９６１４４.６、出願日：２００８年５月６日）が参照される。この出願において開示されている手法は本発明の実施形態に従って、タッチパネルに適用することが可能である。

抵抗式マルチタッチセンサー装置の接触層の電気的に絶縁された導電領域は、電子的適用よって要求される事項やタッチパネルの寸法に従って、異なる形状やサイズに設定することができる。例えば、図４Ａに示すように、６個の導電領域は、同じ寸法を有する正方形状に形成されている。接触点のＸ座標とＹ座標を特定するために、同一または同様の解像度を必要とする場合、この様な構成が望ましい。各々の導電領域は、同一または異なるサイズの長方形状に形成しても良い。この場合、タッチパネルには、Ｘ軸とＹ軸に沿って異なる解像度を設定することができる。また、導電領域は規則的な多角形状又は不規則的な多角形状であっても良く、円形状、楕円形状、長方形状、正方形状、六角形状等ににすることも可能である。

図４Ｂは、複数の導電領域を有するタッチパネルの表面構造を示す。タッチパネルは、上部導電層と下部導電層を有している。上部導電層は６つの長方形の導電領域、即ち、導電領域４３０−１〜４３０−６からなる。下部導電層４２０は４つの角部に、４つの電極、即ち、電極１〜電極４を有している。また、下部導電層４２０は、略平行に配置された端部の対を有している。より具体的には、下部導電層４２０は、第１の端部（例えば、上側端部）と第１の端部と略平行な第２の端部（例えば、下側端部）とを有するとともに、第３の端部（例えば、左側端部）と第３の端部と略平行な第４の端部（例えば、右側端部）とを有する。そして、第３の端部は、第１の端部に対して略直角となるように配置されている。接触点Ｐ７におけるＹ軸での位置を測定するために、電極１と電極２は電源の陽極側に接続され、また、電極３と電極４は電源の陰極側に接続される。上部導電層が接触点Ｐ７における下部導電層４２０と接触しているため、導電領域４３０−４の出力端子が電圧信号（出力信号）を発生する。この信号の大きさは、接触点のＹ座標との間で予め定義された関係（例えば、比例関係）を有する。Ｙ軸の位置測定が終了後、電極１と電極３は電源の陽極に接続され、また、電極２と電極４は電源の陰極に接続される。この場合、導電領域の出力端子４３０−４は、もう１つの電圧信号（出力信号）を生成する。この電圧信号の大きさは、接触点のＸ座標との間で予め定義された関係（例えば、比例関係）を有する。即ち、出力信号の大きさは、第１及び第２の端部に対する導電領域の相対的な位置、及び第３及び第４の端部に対する導電領域の相対的な位置に依存する。ここで、指がタッチパネルの上面から持ち上げられておらず、上下の導電層が接触点Ｐ７で接触している間の短い時間内で、ＸとＹ方向の電圧の測定が行われる点に留意する。

図５Ａ〜５Ｃは本発明の実施例に記載の複数の導電領域を有するマルチタッチセンサーの説明図である。図５Ａに示すように、タッチパネル５０５は長方形であり、その接触層は、サイズが同じである２０個の三角形に分割されている。各三角形は、出力端子を有する導電領域５1０を示している。電源がタッチパネル５０５の逆の端部に適用されると、上述の図３、図４と同様な電気回路を用いて、電圧出力信号を測定することで、タッチパネル５０５の異なる導電領域における、同時に行われる複数の指による接触に基づく接触点のＸ軸とＹ軸の位置を検知することができる。即ち、接触層を多くの小さな導電領域に分割することにより、マルチタッチパネルの解像度を高めることができる。

図５Ｂは、異なる形状とサイズの複数の導電領域を有する接触層を備えるタッチパネル５１５を示す。導電領域５２０はＭ字形状を有し、他の導電領域５３０，５４０は三角形状を有する。また、各導電領域には、出力端子が設けられている。そして、電源がタッチパネル５１５の逆の端部に適用されると、上述の図３、図４と同様な電気回路を用いて、電圧出力信号を測定することで、タッチパネル５１５の異なる導電領域における、同時に行われる複数の指による接触に基づく接触点のＸ軸とＹ軸の位置を検知することができる。図５Ｂに示すタッチパネルは、タッチパネルの異なる領域及び／または異なる方向が異なる用途のために設計される際に、好適に使用でき、その結果、タッチパネルは、異なる解像度を備えることができる。例えば、図５Ｂに示すタッチパネル５１５は、タッチパネルの端部及び横方向において、中心地域と垂直方向に要求される解像度よりも高い解像度を有することができる。

図５Ｃは複数の導電領域を有する六角形状のタッチパネル５２５を示す。タッチパネル５２５の接触層は、６つの導電領域５５０に分割され、各領域は正三角形状を有する。また、各領域は独自の出力端子を有する。この場合、指による接触点「Ｐ」が、特定の導電領域にある場合、指によるタッチ位置を判断するため、電源電圧がタッチパネル５２５の３方向、例えばＸ−Ｘ’方向、Ｙ−Ｙ’方向、及びＺ−Ｚ’方向に印可される。また、各方向毎に、出力端子５６０において、別々の出力信号が存在する。この出力信号を用いて、特定領域における接触点を判断することができる。そして、３方向において同様な手順を繰り返して、接触点の場所に関する３つの判断が行われる。ここで、３方向間の関係は既知であるため、３つの判断結果のうち、任意の２つの判断結果がタッチパネルにおける接触点の決定に使用でき、他の判断結果は、タッチパネル５２５の接触点の場所の判断精度を高めるために使用できる。なお、タッチパネルの解像度をより一層高めるには、上述の３方向以外の他の方向において、より多くの測定を行えば良い。

図６は本発明の実施形態に係る複数の導電領域を有するマルチタッチセンサーパネルの断面図である。なお、図に示される層の寸法は、例示であり、実際の寸法を必ずしも示しているわけではない。

導電層６７０は、タッチパネルの基層の上面において、透明な導電性材料、例えば、ＩＴＯやＬＥＰにより被覆されている層である。スペーサー層６６０は、導電層６７０上に設けられている。スペーサー層６６０は、二次元の多数のマイクロドットスペーサーからなる。マイクロドットスペーサーの列は、偶然、または予想外の接触を避けるために、上部導電層と下部導電層とを隔離する。マイクロドットスペーサーの列は、ドットサイズ、高さ、密度を正確に制御するプロセスを経て、下部導電層６７０の上へ印刷される。予め定義されたドットの密度は、タッチパネルでサポートされる対応する動作方法を決定する。例えば、大きな指紋を有する指による接触に対しては、低いドット密度で十分であるが、鋭いペン等の入力手段による接触に対しては、より一層高いドット密度が必要となる。層間の空洞には、ほこりと塵に起因して、または、偶然または予想外の接触によりタッチパネルが損傷することを防ぐために、僅かな気圧が存在する。

下部電極層６５０は、導電層６７０の端部（例えば、第１の端部と第２の端部）に沿って設けられている。電極層６５０と導電層６７０は電気的に接続されている。下部電極層６５０は、２つ以上の電気的に絶縁された部分により構成されており、各部分は、図３で示す基層３００の同じ端部に沿って配置される一組の電極に電気的に接続されている。電源の陽極と陰極が、導電層６７０の対向する２つの端部（即ち、第１の端部と第１の端部と略平行な第２の端部）において、２セットの電極に接続されると、導電層６７０による電流の流れと電圧降下が生じる。即ち、電源が導電層６７０の第１の端部と第２の端部に結合された場合に、導電層６７０において、第１の端部と第２の端部との間で電圧降下が生じる。

なお、下部導電層６７０は、上述の下部導電層４２０と同様に、略平行に配置された端部の対を有している。より具体的には、上述の第１の端部及び第２の端部を有するとともに、第３の端部と第３の端部と略平行な第４の端部とを有している。また、第３の端部は、第１の端部に対して略直角となるように配置されている。そして、電源が導電層６７０の第３の端部と第４の端部に結合された場合に、導電層６７０において、第３の端部と第４の端部との間で電圧降下が生じるように構成されている。

導電層６１０は、タッチパネルの接触層の下面において、透明な導電性材料、例えば、ＩＴＯやＬＥＰにより被覆された他の層である。上部導電層６１０は、下部導電層６５０と略平行に配置されている。なお、導電層６１０における点線は、導電層６１０が、互いに電気的に絶縁された複数の導電領域６１０−１，６１０−２，及び６１０−Ｎに分割されていることを示す。上部電極層６２０は、導電層６１０の端部に沿って配置されている。この上部電極層６２０は、互いに電気的に絶縁された複数の部分に分割されており、各部分は、上部導電層６１０における導電領域６１０−１，６１０−２，及び６１０−Ｎのうちの１つに電気的に接続されている。そして、上部導電層６１０の導電領域が特定の点で下部導電層６７０と接触するとき、電圧信号は、上部電極層６２０の部分を通して、対応する出力端子に送信され、次いで、タッチパネルに接続されたマイクロコントローラへと送信される。

即ち、複数の導電領域が、同時に、下部導電層と接触している場合に、複数の導電領域の各々は出力信号を生成し、出力信号の大きさは、第１及び第２の端部に対する導電領域の相対的な位置に依存する。また、同様に、複数の導電領域が、同時に、下部導電層と接触している場合に、複数の導電領域の各々は出力信号を生成し、出力信号の大きさは、第３及び第４端部に対する導電領域の相対的な位置に依存する。

また、マルチタッチセンサーパネルは、第１の表面と第１の表面の反対側に位置する第２の表面を有する２つの絶縁層６３０を更に備えている。そして、絶縁層６３０は、第１の表面において第１の導電層である下部導電層６７０に取り付けられるとともに、第２の表面において第２の導電層である上部導電層６１０に取り付けられている。より具体的には、２つの絶縁層６３０の各々は、上部電極層６２０と下部電極層６５０の各々の面に取り付けられている。２つの電極層６２０，６５０が互いに結合することを防ぐとともに、マルチタッチパネルが使用される電子機器の潜在的な故障を回避するために使用される。２つの絶縁層６３０は、両面粘着層６４０によって一緒に結合されている。なお、両面粘着層６４０自体を、絶縁層としても良い。この場合、２つの上部電極層６２０と下部電極層６５０は、直接、両面粘着層６４０に粘着するため、２つの絶縁層を省略することが可能になる。

図７は、本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーシステムのデータフローチャートである。

マルチタッチセンサーシステムは、上述のごとく、スクリーン７1０、アプリケーションマイクロプロセッサ７２０、タッチパネルマイクロコントローラ７３０、及びマルチタッチパネル７４０により構成されている。このマルチタッチセンサーシステムは、例えば、携帯用の電子機器（例えば、携帯電話、ゲーム機、グローバルポジションシステム（ＧＰＳ）とパーソナル携帯情報機器（ＰＤＡ））、またそれらの一部である。また、マルチタッチセンサーシステムは、例えば、公共システム（例えば、銀行のＡＴＭ機、駅の自動券売機、公立図書館の図書検索システム）、またはそれらの一部である。また、マルチタッチセンサーシステムは、自動車電子コントロールシステム、または製品を製造しているコントロールシステム、またはそれらの一部である。

そして、動作の際、マイクロコントローラ７３０は、ユーザーの入力コマンド、または複数の指接触、またはマルチ接触ペンのようなツールを使用して同時に入力されたリクエストを検出するために、制御信号１９によってマルチタッチパネル７４０に指示を送信する。そして、ユーザーのリクエストを受信すると、マルチタッチパネル７４０は、上述のごとく、複数の導電領域から複数の出力信号２０を生成し、マイクロコントローラ７３０へ出力信号２０を送信する。そして、マイクロコントローラ７３０は、複数のタッチ箇所に関する位置関連情報１７を決定するために出力信号２０を処理して、この情報１７をアプリケーションマイクロプロセッサー７２０（例えば、ＣＰＵプロセッサー）に送信する。

次いで、マイクロプロセッサー７２０は、位置関連情報１７に基づいて、予め定義された操作を実行して、操作結果１６をスクリーン７１０に表示する。例えば、ユーザーは、スクリーンに表示される絵を回転させるために、マルチタッチ手振り回転動作を使用することができる。スクリーンでのマルチタッチ動作に基づいて、マイクロプロセッサ７２０は、例えば、絵を９０°回転させることによって、原画を回転後の絵と入れ替える。また、マイクロ・プロセッサ７２０が、タッチパネルコントローラ７３０へ応答信号１８を送信しても良い。この場合、応答信号１８に基づいて、マイクロコントローラ７３０は、タッチパネル７４０に新しい指示を送信することができる。また、マイクロプロセッサー７２０とマイクロコントローラ７３０は、ＡＳＩＣのような１つの集積回路の範囲内で、異なる回路領域に相当しても良い。

図８は、本発明の実施形態におけるマルチタッチセンサーシステムのブロック図である。

タッチパネル８1０とタッチパネルドライブ８２０との間には、複数の通信チャンネルが存在する。なお、タッチパネル８１０と、上述の図３に示すタッチパネルとは、同様な構造をもつと仮定する。出力端子Ｖ_in１〜Ｖ_in６の各々は、上部導電層で６つの導電領域のうちの１つと接続されており、タッチパネル８１０の上面において、同時に複数の指による接触があると、電圧信号を生成して、出力するように構成されている。

そして、６つの導電領域のいずれかから出力信号を検出すると、タッチパネルドライブ８２０は、中断信号８２７を使用してマイクロコントローラ８３０に通知する。そして、マイクロコントローラ８３０は応答して、タッチパネルドライブ８２０にコマンド８２５を送信する。このコマンド８２５は、６つの導電領域における測定用の出力電圧を含んでおり、出力電圧がある際に、出力電圧を導電領域におけるタッチ動作の座標に変換する。タッチパネルドライブ８２０は、複数の電圧信号測定装置を有しており、各ユニット毎に、１つあるいは複数の導電領域を監視する。これらの複数の電圧信号測定装置は、同時に並行して作動することができる。なお、タッチパネルドライブ８２０は、１つの信号測定装置を有していても良い。この場合、測定装置は、タッチパネル上の全ての導電領域を連続で監視し、１回に１領域を監視する。また、タッチパネルドライブ８２０とマイクロコントローラ８３０には、十分に高い信号処理能力を有している。従って、マルチタッチセンサーシステムは、タッチ動作が複数の導電領域のいずれかにあるかどうか検出することができ、タッチ操作が特定の導電領域で行われる場合、タッチ動作の発生位置を推定することができる。異なる導電領域におけるタッチ動作が順番に決定されるが、ユーザーの視点に立って、それらが同時に検知されるのである。なお、マルチタッチパネルを採用する特定のアプリケーションに対応して、タッチパネルドライブ８２０が、１つまたは複数の信号測定装置を有するか否かが決定される。

複数の同時に、または実質的に同時に起こったタッチ動作の位置を決定した後、マイクロコントローラ８３０は、タッチ動作の位置によって特定されるスクリーン８４０上に表示されるオブジェクトに対して、操作を実行する。例えば、ユーザーがスクリーン８４０に表示される絵を回転させるためにマルチタッチ手振り回転動作を行う場合、マイクロコントローラ８３０は、例えば、絵を９０°回転させることによって、原画を回転後の絵と入れ替える。

図９は、本発明の実施形態における第２のマルチタッチセンサーシステムのブロック図である。

マルチタッチパネル９1０は、マイクロコントローラ９２０に接続されている。なお、マイクロコントローラ９２０は、複数の回路を含むＡＳＩＣチップであっても良い。また、マイクロコントローラ９２０は、複数のＩＣからなる電子システムであり、各々のＩＣは特定の機能を有していても良い。例えば、タッチパネルドライブ９３０はスイッチの動作を制御する。例えば、図４Ａに示すように、各制御回路のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを行う。そして、各方向にあるスイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作のシーケンスを設定することにより、マルチタッチセンサーシステムは、異なる導電領域の各々において、同時に、または異なるタイミングで行われたタッチ動作のＸ座標とＹ座標を測定することができる。

マルチタッチパネル９1０は、各導電領域からノイズフィルタ９４０まで、その出力信号を送信する。また、周知である多くのノイズ抑制アルゴリズムは、出力信号の解像度を改善し、タッチ動作の位置の推定誤差を低減するために、ノイズフィルタ９４０に適用することができる。出力信号におけるノイズを抑制した後、ノイズフィルタ９４０は、制御ユニット９６０のＡ／Ｄコンバータ９５０へ出力信号を送信する。Ａ／Ｄコンバータ９５０は、マルチタッチパネル９１０において生成するアナログ出力信号をデジタル化する。Ａ／Ｄコンバータ９５０の解像度は、ある程度、マルチタッチパネル９１０の解像度に影響する場合がある。マルチタッチセンサーシステムの典型的なＡ／Ｄコンバータは、少なくとも８ビット、好ましくは、１２ビット以上を有する。

制御ユニット９６０は、消去可能な記憶装置９７０を有するか、または記憶装置９７０に接続されている。なお、記憶装置９７０が、デジタル化された出力信号に基づくタッチ動作の位置情報を推定するための１つ以上の信号処理アルゴリズムを格納していても良い。また、記憶装置９７０の記憶領域は、信号処理アルゴリズムの複雑さに依存する。典型的な記憶チップは、少なくとも４Ｋバイト以上の領域を有する。制御ユニット９６０は、マルチタッチパネル９１０におけるタッチ動作に対応する位置を決定するために、記憶装置９７０から１つ以上の信号処理アルゴリズムを検索し、Ａ／Ｄコンバータ９５０で発生するデジタル化された出力信号へアルゴリズムを適用する。

なお、マイクロコントローラ９２０は、１つ以上のインターフェース回路９８０を有していても良い。インターフェース回路９８０を通じて、マイクロコントローラ９２０は、同じ電子機器の範囲内で他の装置（例えば、図７に示すマイクロプロセッサ７２０）、またはマルチタッチセンサーシステムに外付けされた他の電子機器に接続される。タッチ動作に関する情報は、インターフェース回路９８０を経由して、他の装置またはアプリケーションに送信することができる。他の装置またはアプリケーションは、インターフェース回路９８０を経由して、コマンドをマルチタッチセンサーシステムに送信することもできる。なお、インターフェース回路９８０は、特定用途のために設計される専用の装置であっても良い。また、インターフェース回路９８０は、標準Ｉ／Ｏプロトコル（例えば、ＵＳＢとＲＳ−２３２）と互換性を持つインターフェース回路であっても良い。

図１０は、マルチタッチセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。図７〜図９と関連して、上述のごとく、マルチタッチセンサーシステムは、一般的に、タッチセンサー装置と、タッチセンサー装置に接続されたマイクロコントローラと、マイクロコントローラに接続された電子機器とを備えている。タッチセンサー装置は、タッチセンサー装置において同時に行われる指による接触を検出するように構成された複数の電気的に絶縁された導電領域を有する。

導電領域で、ユーザーによる複数の同時タッチ動作が検知されると（ステップ１０１０）、タッチセンサー装置は、複数の同時タッチ動作に応じて、複数の出力信号を発生する（ステップ１０２０）。なお、複数の同時タッチ動作が行われると、各タッチ動作に対して、１つの信号を生成する。また、複数の出力信号は、同時に発生しても良く、順次、発生しても良い。また、複数の出力信号は、複数の集合に分けられても良い。特定の集合の範囲内の出力信号が順番に発生する間、異なる集合からの出力信号は、同時に生成する。

次いで、複数の出力信号が、マイクロコントローラに送信される（ステップ１０３０）。マイクロコントローラは、複数の信号処理ユニットを備えており、各ユニットは、１つ以上の出力信号を処理する。そして、複数の信号処理ユニットは、並行して複数の出力信号を処理する。なお、マイクロコントローラは、１度に１つの信号処理を行って、順次、複数の出力信号の処理を行う１つの信号処理ユニットを備えていても良い。また、マイクロコントローラは、出力信号が関連する導電領域に従って、出力信号を優先させても良い。例えば、タッチパネルの特定領域（例えば、中心領域）にある導電領域の出力信号を、優先させることができる。従って、マイクロコントローラは、他の導電領域（例えば、タッチパネルの端部の近くの領域）にある他の出力信号を処理する前に、優先させた出力信号を処理する。また、導電領域にランク付け、または導電領域を優先させる際には、導電領域の大きさが考慮される。例えば、寸法面積の大きい導電領域からの出力信号は、寸法面積の小さい導電領域からの出力信号よりも前に、優先して処理される。また、導電領域にランク付け、または導電領域を優先させるという特徴は、マルチタッチセンサーシステムを使用する電子機器に必要となる場合がある。例えば、コンピュータゲームのコンソールまたはＡＴＭマシンでは、同時に、または優先して、ユーザーがタッチスクリーンにおいて、指接触により、あるオブジェクトを選択している場合にのみ、１つの指接触でユーザーにより選択されたオブジェクトに対応して、タッチスクリーンにおける１つのオブジェクトに関連した１つの動作を実行する必要がある。言い換えると、ユーザーはタッチパネルで異なるオブジェクトを選択する場合、タッチスクリーンにおける異なるオブジェクトと相互に作用するユーザーに固有のシーケンスに従って、所定の順序で、ユーザーは、オブジェクトを選択することが必要になる。また、タッチセンサーシステムによってサポートされる異なるアプリケーションに対応させて、マルチタッチパネルの複数の導電領域において、優先させる領域を、適宜、変更する構成としても良い。なお、この伝導領域の優先順序は、ユーザーにより変更される構成としても良い。

マイクロコントローラは、出力信号に応答して、１つ又は複数の制御信号を発生するとともに、制御信号を電子機器に送信する（ステップ１０４０）。電子機器は、複数のマンマシン・インタフェースオブジェクトを表示するスクリーンを備えている。典型的なマンマシン・インタフェースオブジェクトは、テキスト、仮想押しボタン、画像、及び仮想キーパッド等がある。そして、制御信号に応答して、電子機器は、マンマシン・インタフェースオブジェクトのスクリーンでの外観を変更する（ステップ１０５０）。例えば、電子機器は、スクリーンにおいて、画像を回転させたり、ユーザーが選択した領域を強調する。

説明の目的のため、上述の説明は、いくつかの実施例を挙げて記述した。しかし、上記の説明は、本発明が、それらの実施例に限定されること意味するわけではない。上述の説明を考慮することにより、種々の修正や変更が可能である。発明の原理原則とその実用的なアプリケーションを最も解りやすく説明するために、実施例は選ばれて記述された。従って、当業者は、考えられる特定の用途に適している様々な修正を行うことにより、本願発明と様々な実施例を利用することができる。

本発明の活用例としては、タッチセンサー装置、特に、マルチタッチセンサー装置が挙げられる。

２０ 出力信号
４２０ 下部導電層（第１の導電層）
６１０ 上部導電層（第２の導電層）
６１０−１，６１０−２，６１０−Ｎ 複数の導電領域
６３０ 絶縁層
６６０ スペーサ層
６７０ 下部導電層（第１の導電層）

Claims (15)

1. 少なくとも第１の端部と該第１の端部と略平行な第２の端部とを有し、電源が前記第１の端部と前記第２の端部に結合された場合に、前記第１の端部と前記第２の端部との間で電圧降下が生じる第１の導電層と、
   スペーサ層により前記第１の導電層と隔離され、互いに絶縁された複数の導電領域を有する第２の導電層と
   を備え、
   前記複数の導電領域が、同時に、前記第１の導電層と接触している場合に、前記複数の導電領域の各々は出力信号を生成し、前記出力信号の大きさは、少なくとも前記第１及び第２の端部に対する前記導電領域の相対的な位置に依存することを特徴とするマルチタッチセンサー装置。
2. 前記複数の導電領域は、同一のサイズ、または少なくとも２つのサイズを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
3. 前記複数の導電領域のうちの少なくとも１つは、規則的な多角形状、または不規則的な多角形状、または円、楕円、三角形、長方形、正方形及び六角形からなる群より選ばれる形状を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
4. 前記第１の導電層及び前記第二の導電層の少なくとも一方は、透明な導電性物質により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
5. 前記導電材性料は、酸化インジウムスズまたは発光ポリマーであることを特徴とする請求項４に記載のマルチタッチセンサー装置。
6. 前記第１の導電層の前記第１の端部に設けられた第１の複数の電極と、
   前記第１の導電層の前記第２の端部に設けられた第２の複数の電極と
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
7. 複数の出力端子を更に備え、前記複数の出力端子の各々は、前記複数の導電領域のうちの１つに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
8. 第１の表面と該第１の表面の反対側に位置する第２の表面を有する絶縁層を更に備え、前記絶縁層は、前記第１の表面において前記第１の導電層に取り付けられるとともに、前記第２の表面において前記第２の導電層に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
9. 前記第１の導電層は、第３の端部と該第３の端部と略平行な第４の端部とを更に有し、他の電源が前記第３の端部と前記第４の端部に結合された場合に、前記第３の端部と前記第４の端部との間で電圧降下が生じ、前記複数の導電領域が、同時に、前記第１の導電層と接触している場合に、前記複数の導電領域の各々は他の出力信号を生成し、前記他の出力信号の大きさは、少なくとも前記第３及び第４の端部に対する前記導電領域の相対的な位置に依存することを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。
10. 前記第３の端部は、前記第１の端部に対して略直角となるように配置されていることを特徴とする請求項９に記載のマルチタッチセンサー装置。
11. 略平行に配置された端部の対を１つ以上有し、電源が前記端部の対に接続された場合に、前記端部の対の各々の間で、２つの前記端部の間の距離に略比例する電圧降下が生じる第１導電層と、
    前記第１導電層と略平行に配置されるとともに、スペーサ層により前記第１の導電層と隔離され、互いに絶縁された複数の導電領域を有する第２の導電層と
    を備え、
    第１及び第２の導電領域が、各々の第１及び第２の位置において、前記第１の導電層に同時に接触している場合に、前記第１及び第２の導電領域の各々は、前記端部の対の各々に出力信号を生成し、
    前記出力信号と前記電圧降下との間の比率が、接触場所と前記２つの端部のうちの１つとの間の距離に略比例することを特徴とするマルチタッチセンサー装置。
12. 前記端部の対を構成する一方の前記端部に設けられた第１の複数の電極と、
    前記端部に対を構成する他方の前記端部に設けられた第２の複数の電極と
    を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のマルチタッチセンサー装置。
13. 複数の出力端子を更に備え、前記複数の出力端子の各々は、前記複数の導電領域のうちの１つに接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のマルチタッチセンサー装置。
14. 略平行な２つの端部と、前記２つの端部に設けられた第１及び第２の電極のセットを有する第１の導電層と、
    電源が前記第１及び第２の電極セットに結合された場合に、前記第１の電極のセットと前記第２の電極のセットとの間で、前記第１の導電層において電圧降下を発生させるために、前記第１及び第２の電極のセットに接続された電圧源と、
    スペーサ層により前記第１の導電層と隔離され、互いに絶縁された複数の導電領域を有する第２の導電層と
    を備え、
    前記複数の導電層の各々は、該複数の導電層に対して同時に適用される外部圧に応じて、出力信号を生成し、
    前記出力信号の各々と前記電圧降下との間の比率が、接触場所と前記第１及び第２の電極セットのうちの１つとの間の距離に略比例することを特徴とするマルチタッチセンサー装置。
15. 第１の表面と該第１の表面の反対側に位置する第２の表面を有する絶縁層を更に備え、前記絶縁層は、前記第１の表面において前記第１の導電層に取り付けられるとともに、前記第２の表面において前記第２の導電層に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチセンサー装置。

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