(57)【要約】  本発明は、イオン性タッチパネルに係り、より詳細には、ハイドロゲルをタッチパネルとして用いて、柔軟かつ伸縮可能であり、身体に付着可能なイオン性タッチパネルに関するものである。本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルは、塩を含有するハイドロゲルタッチ部１００と、ハイドロゲルタッチ部１００の少なくとも２つの部分に連結される電極２００と、を含むことを特徴とする。
2019525332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩を含有するハイドロゲルタッチ部と、
前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に連結される電極と、
を含むイオン性タッチパネル。
【請求項２】
前記ハイドロゲルタッチ部がタッチされれば、前記電極からタッチされた部分までタッチ電流が誘導される請求項１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項３】
前記塩のｍｏｌ濃度は、０．０１Ｍ〜２Ｍである請求項１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項４】
前記塩のｍｏｌ濃度が増加するほど、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる基線電流及びタッチ電流の大きさが減少する請求項３に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項５】
前記ハイドロゲルタッチ部は、可視光線帯域で９８％の透過度を有する請求項１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項６】
前記ハイドロゲルタッチ部が伸張されれば、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる基線電流及び前記タッチ電流が増加する請求項２に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項７】
前記ハイドロゲルタッチ部は、ストリップ、四角形、円のうち何れか１つの形態を有する請求項１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項８】
前記ハイドロゲルタッチ部は、ストリップ状であり、前記ハイドロゲルタッチ部の両端にそれぞれの前記電極が連結される請求項７に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項９】
前記ハイドロゲルタッチ部の長さが、Ｌ、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる全体電流が、Ｉｔである場合、
前記ハイドロゲルタッチ部の一端からαＬ、他端から（１−α）Ｌの部分にタッチを行う時、
（１）式（１−α）＝Ｉ１／Ｉｔ、及び（２）式α＝Ｉ２／Ｉｔ
（ここで、Ｉ１は、前記一端から測定された電流、Ｉ２は、前記他端から測定された電流、０≦α≦１）を通じてタッチ位置αを導出する請求項８に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１０】
前記ハイドロゲルタッチ部の一端から測定された電流が、Ｉ１、他端から測定された電流が、Ｉ２である場合、
前記Ｉ１と前記Ｉ２との和は、一定であり、前記ハイドロゲルタッチ部のタッチ位置によって、前記Ｉ１と前記Ｉ２は、互いに反比例した数値を示す請求項８に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１１】
前記ハイドロゲルタッチ部は、四角形状であり、前記ハイドロゲルタッチ部の４つの角にそれぞれの前記電極が連結される請求項７に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１２】
前記ハイドロゲルタッチ部がタッチされれば、角に配されたそれぞれの前記電極からタッチされた部分までそれぞれのタッチ電流が誘導され、前記それぞれのタッチ電流の数値から前記タッチされた部分の位置が計算される請求項１１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１３】
前記角と前記タッチされた部分との距離が近いほど、前記角から前記タッチされた部分まで誘導されるタッチ電流の強度が大きくなる請求項１２に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１４】
前記ハイドロゲルタッチ部上のタッチ座標が、（α、β）である場合（０≦α≦１、０≦β≦１）、
（１）式α∝（Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）、及び（２）式β∝（Ｉ１＋Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）
（ここで、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、前記ハイドロゲルタッチ部の４つの角でそれぞれ測定された電流）を通じてタッチ位置α、βを導出する請求項１２に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１５】
前記ハイドロゲルタッチ部は、基板上に付着され、
前記基板は、身体に統合可能であり、身体に対して絶縁性を有する請求項１に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１６】
前記基板は、１ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有する請求項１５に記載のイオン性タッチパネル。
【請求項１７】
ハイドロゲル単分子粉末及び塩を脱イオン水に溶解した後、ハイドロゲルの架橋剤、開始剤及び加速剤を順次に添加してハイドロゲル溶液を準備する段階と、
前記ハイドロゲル溶液で所定の形状を有するハイドロゲルタッチ部を製造する段階と、
前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に電極を連結する段階と、
を含むイオン性タッチパネルの製造方法。
【請求項１８】
塩を含有するハイドロゲルタッチ部、及び前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に連結される電極を含むイオン性タッチパネルと、
前記イオン性タッチパネルと電気的に連結され、タッチポイントの位置を計算する制御ボードと、
前記制御ボードからタッチポイントの情報を伝達されてディスプレイする端末装置と、
を含むイオン性タッチパネルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン性タッチパネルに係り、より詳細には、ハイドロゲルをタッチパネルとして用いて、柔軟かつ伸縮可能であり、身体に付着可能なイオン性タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、継続的に発展しつつあり、大衆的な装置になっている。タッチシステムは、現代の電子装置及び応用になくてはならない技術である。タッチパネルは、簡単かつ直観力があるインターフェースであって、ディスプレイに統合され、ディスプレイ装置の空間を節減することができる。タッチパネルは、抵抗式センシングシステム、静電式センシングシステムなどに区分されて、モバイルフォン、コンピュータ、チケットマシン、インフォメーションキオスクなどに適用可能である。
【０００３】
抵抗式、静電式タッチセンシングシステムを具現するためには、透明電極フィルムを使用する必要がある。そのうち、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が十分に低い面抵抗（＜２００Ω／ｓｑ）を有し、優れた透過度を有するために、透明電極フィルムとして主に使われる。しかし、次世代タッチパネルは、フレキシブル装置、ウェアラブル装置、さらには人体内に統合される装置に適用されることを期待する。人−コンピュータ間の相互作用がさらに重要となるために、次世代タッチパネルは、高い伸縮性、柔軟性及びバイオ互換性が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、タッチパネルは、ＩＴＯなどの堅く、脆性が高い透明電極基盤で開発されて、高い伸縮性、柔軟性及びバイオ互換性の達成に困難を直面する実情である。高分子電極、ＣＮＴ、グラフェン、金属ナノワイヤなどが高い伸縮性を有し、可視光線に透過度があるので、ＩＴＯなどの既存の透明電極の代案として研究されている。しかし、この材料は、伸張時に面抵抗が急激に上がり、反復的な伸縮に対して、疲労による破壊特性が表われるという問題点がある。そして、バイオ互換性に対しては、究明されず、人体内に統合する部分に対しては、さらに研究が必要な実情である。
【０００５】
本発明は、前記問題点を含んで多様な問題点を解決するためのものであって、高い伸縮性、高い柔軟性及び可視光線に対して高い透過度を有するイオン性タッチパネルを提供することを目的とする。
【０００６】
そして、本発明は、バイオ互換性を有して、人体内に統合が可能であって、次世代タッチパネルとして使用可能なイオン性タッチパネルを提供することを目的とする。しかし、このような課題は、例示的なものであって、これにより、本発明の範囲が限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の一観点によれば、塩（Ｓａｌｔ）を含有するハイドロゲルタッチ部と、前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に連結される電極と、を含むイオン性タッチパネルが提供される。
【０００８】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部がタッチされれば、前記電極からタッチされた部分までタッチ電流（Ｔｏｕｃｈ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）が誘導されうる。
【０００９】
また、本発明の一実施形態によれば、前記塩のｍｏｌ濃度は、０．０１Ｍ〜２Ｍであり得る。
【００１０】
また、本発明の一実施形態によれば、前記塩のｍｏｌ濃度が増加するほど、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる基線電流（Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）及びタッチ電流の大きさが減少する。
【００１１】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部は、可視光線帯域で９８％の透過度を有しうる。
【００１２】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部が伸張されれば、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる基線電流及び前記タッチ電流が増加する。
【００１３】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部は、ストリップ（Ｓｔｒｉｐ）、四角形、円のうち何れか１つの形態を有しうる。
【００１４】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部は、ストリップ状であり、前記ハイドロゲルタッチ部の両端にそれぞれの前記電極が連結されうる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部の長さが、Ｌ、前記ハイドロゲルタッチ部に流れる全体電流が、Ｉｔである場合、前記ハイドロゲルタッチ部の一端からαＬ、他端から（１−α）Ｌの部分にタッチを行う時、（１）式（１−α）＝Ｉ１／Ｉｔ、及び（２）式α＝Ｉ２／Ｉｔ（ここで、Ｉ１は、前記一端から測定された電流、Ｉ２は、前記他端から測定された電流、０≦α≦１）を通じてタッチ位置αを導出することができる。
【００１６】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部の一端から測定された電流が、Ｉ１、他端から測定された電流が、Ｉ２である場合、前記Ｉ１と前記Ｉ２との和は、一定であり、前記ハイドロゲルタッチ部のタッチ位置によって、前記Ｉ１と前記Ｉ２は、互いに反比例した数値を示すことができる。
【００１７】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部は、四角形状であり、前記ハイドロゲルタッチ部の４つの角にそれぞれの前記電極が連結されうる。
【００１８】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部がタッチされれば、角に配されたそれぞれの前記電極からタッチされた部分までそれぞれのタッチ電流が誘導され、前記それぞれのタッチ電流の数値から前記タッチされた部分の位置が計算されうる。
【００１９】
また、本発明の一実施形態によれば、前記角と前記タッチされた部分との距離が近いほど、前記角から前記タッチされた部分まで誘導されるタッチ電流の強度が大きくなる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部上のタッチ座標が、（α、β）である場合（０≦α≦１、０≦β≦１）、（１）式α∝（Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）、及び（２）式β∝（Ｉ１＋Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）（ここで、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、前記ハイドロゲルタッチ部の４つの角でそれぞれ測定された電流）を通じてタッチ位置α、βを導出することができる。
【００２１】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ハイドロゲルタッチ部は、基板上に付着され、前記基板は、身体に統合可能であり、身体に対して絶縁性を有しうる。
【００２２】
また、本発明の一実施形態によれば、前記基板は、１ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有しうる。
【００２３】
そして、前記課題を解決するための本発明の一観点によれば、ハイドロゲル単分子粉末及び塩を脱イオン水に溶解した後、ハイドロゲルの架橋剤（Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ）、開始剤（Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）及び加速剤（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）を順次に添加してハイドロゲル溶液を準備する段階と、前記ハイドロゲル溶液で所定の形状を有するハイドロゲルタッチ部を製造する段階と、前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に電極を連結する段階と、を含むイオン性タッチパネルの製造方法が提供される。
【００２４】
そして、前記課題を解決するための本発明の一観点によれば、塩を含有するハイドロゲルタッチ部、及び前記ハイドロゲルタッチ部の少なくとも２つの部分に連結される電極を含むイオン性タッチパネルと、前記イオン性タッチパネルと電気的に連結され、タッチポイントの位置を計算する制御ボードと、前記制御ボードからタッチポイントの情報を伝達されてディスプレイする端末装置と、を含むイオン性タッチパネルシステムが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
前記のようになされた本発明の一実施形態によれば、高い伸縮性、高い柔軟性及び可視光線に対して高い透過度を有するイオン性タッチパネルを提供する。
【００２６】
そして、本発明の一実施形態によれば、バイオ互換性を有して、人体内に統合が可能であって、次世代タッチパネルとして使用可能なイオン性タッチパネルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態によるストリップ状のイオン性タッチパネルの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネルにタッチを加えた場合の電気回路を示す図面である。
【図３】本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネルのタッチ位置による電流測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルの寄生容量及び基線電流を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネルのタッチ位置及び測定電流の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態によるｍｏｌ濃度に対するイオン性タッチパネルの抵抗及びタッチ電流を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルの経時的な揮発性テスト結果を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態による四角形状のイオン性タッチパネルの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの例示的なタッチポイントを示す図面である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルにタッチを加えた場合の電気回路を示す図面である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルのタッチポイントによる電流測定結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態によるタッチパネルシステムを示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの駆動写真である。
【図１４】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの駆動写真である。
【図１５】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの境界条件を示す図面である。
【図１６】本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの電流のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１７】本発明の第３実施形態による円形のイオン性タッチパネル及び伸張したイオン性タッチパネルを示す概略図である。
【図１８】本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネルの駆動写真である。
【図１９】本発明の一実施形態によるハイドロゲルタッチ部の可視光線領域での透過度を示すグラフである。
【図２０】本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネルの伸張前後の電流測定結果を示すグラフである。
【図２１】本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネルのタッチポイントによる電流測定結果を示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルの繰り返し伸縮に対する機械電気的テストを示す図面である。
【図２３】図２２のテスト結果を示すグラフである。
【図２４】本発明の第４実施形態による上皮タッチパネル形態のイオン性タッチパネルを示す概略図である。
【図２５】本発明の第４実施形態による上皮タッチパネルを人体に付着した写真である。
【図２６】本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネルに基板付着前後の電流測定結果を示すグラフである。
【図２７】本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネルの基板厚さによる電流変化を示すグラフである。
【図２８】本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネルのタッチポイントによる電流測定結果を示すグラフである。
【図２９】本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネルの多様な応用例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施される特定の実施形態を例示として図示する添付図面を参照する。これら実施形態は、当業者が本発明を十分に実施可能なように詳しく説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、互いに排他的である必要はないということを理解しなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して、本発明の精神及び範囲を外れずに、他の実施形態として具現可能である。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を外れずに、変更可能であるということを理解しなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するものと、均等なあらゆる範囲と共に、添付の請求項によってのみ限定される。図面で類似した参照符号は、多様な側面にわたって同一または類似の機能を称し、長さ及び面積、厚さなどとその形態は、便宜上、誇張して表現されることもある。
【００２９】
以下、当業者が本発明を容易に実施させるために、本発明の望ましい実施形態に関して添付図面を参照して詳しく説明する。
【００３０】
本発明のイオン性タッチパネル（Ｉｏｎｉｃ  Ｔｏｕｃｈ  Ｐａｎｅｌ）１０−４０は、イオン性塩（Ｉｏｎｉｃ  Ｓａｌｔ）を含有するハイドロゲル（Ｈｙｄｒｏｇｅｌ）１００及びハイドロゲルの一部に電極２００が連結されることを特徴とする。本明細書では、第１実施形態の１Ｄイオン性タッチパネル１０で作動原理を主に説明し、第２実施形態の２Ｄイオン性タッチパネル２０で第１実施形態を確張して実際に具現したイオン性タッチパネル２０を究明する。そして、第３実施形態のイオン性タッチパネル３０で伸縮特性を主に説明し、第４実施形態の上皮タッチパネル４０で人体に統合、付着可能なイオン性タッチパネル４０の応用を究明する。第１実施形態で説明するイオン性タッチパネル１０の作動原理及び構造は、第２実施形態から第４実施形態のイオン性タッチパネル２０−４０にもそのまま適用されることを明らかにする。
【００３１】
ストリップ状のイオン性タッチパネル１０
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態によるストリップ状のイオン性タッチパネル１０の構成を示す概略図である。ストリップ状のイオン性タッチパネル１０は、１Ｄイオン性タッチパネル１０として理解される。
【００３３】
図１を参照すれば、イオン性タッチパネル１０は、ハイドロゲルタッチ部１００、電極（２００：２１０、２２０）を含む。さらに、ハイドロゲルタッチ部１００に流れる電流を測定するための電流計（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｍｅｔｅｒ）３００及び電極２００を通じてハイドロゲルタッチ部１００に電圧を印加する電源４００をさらに含みうる。
【００３４】
ハイドロゲルタッチ部１００は、ハイドロゲルで構成され、さらに詳しくは、塩を含有するハイドロゲルで構成することができる。イオン性タッチパネル１０のユーザがタッチする部分がハイドロゲルの表面なので、本明細書では、ハイドロゲル（塩を含有するハイドロゲル）をハイドロゲルタッチ部１００と称する。
【００３５】
ハイドロゲルは、多量の水で膨れ上がった新水性高分子ネットワークである。ハイドロゲルは、組織（Ｔｉｓｓｕｅ）のように柔らかく、非常に伸縮性が良い。ほとんどのハイドロゲルは、バイオ互換性があるので、薬物伝達、組織代替及び傷の治癒に使われる。一部のハイドロゲルは、可視光線全域に対して９９％の透過度を有するので、光学情報を明確に伝達可能である。ハイドロゲルは、多量の水を含有するので、水を通じてイオンを溶解させて、イオン性伝導体として適用可能である。したがって、本発明は、このようなハイドロゲルをタッチパネルに適用して、高い伸縮性、バイオ互換性及び透過度を利用できる。本発明では、ポリアクリルアミド（Ｐｏｌｙ−Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ、以下、ＰＡＡｍ）ゲルが使われるが、必ずしもこれに制限されるものではなく、高い伸縮性、バイオ互換性及び透過度を有する目的の範囲内では、公知のハイドロゲルを制限なしに使用することができる。一例として、ＰＡＡｍ、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（Ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）など他のイオン性溶媒を含んだゲルも使用することができる。
【００３６】
ハイドロゲルタッチ部１００は、イオン性塩を含有することができる。イオン性塩としては、水に溶けるＣｌ系であるＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ、ＢａＣｌ２などを使用し、（ＮＯ３）−、ＳＯ４２−、Ｓ−を含む塩を使用することもできる。それ以外にも、水溶液内でイオンを形成する目的の範囲内では、公知の塩を制限なしに使用することができる。塩は、ハイドロゲルタッチ部１００内でイオンの移動で電流が流れるようにする。特に、ＬｉＣｌ水溶液の場合、湿気を吸い込むハイグロスコピック（Ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ）特性があるので、揮発抑制剤として使われて、ハイドロゲル内部の湿気の蒸発を防止することができる。塩のｍｏｌ濃度は、ハイドロゲルの水分蒸発及び抵抗率を考慮して決定し、特に制限はない。イオン性タッチパネル１０−４０は、タッチが行われた場合、タッチパネルに形成された静電容量の変化を感知して、タッチポイントの位置を計算することができる。このために、ハイドロゲルタッチ部１００の少なくとも２つの部分に電極２００が連結されうる。電極２００は、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ａｌなどの金属が使われるか、透明電極、高分子電極、グラフェンなどを使用することができるが、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどを含む材質の電極２００を使用することが、電流の損失を減らし、伝導度を向上させる点で考慮されうる。
【００３７】
一方、所定の電圧を超過する大きさの電源を印加すれば、ハイドロゲルタッチ部１００と電極２００との界面で電気化学的反応（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）が発生する恐れがある。したがって、電気化学的反応が発生しない安定した範囲内である交流電源４００、一例として、−１０Ｖ〜１０Ｖの交流電源４００を印加することができる。
【００３８】
図１を再び参照して説明すれば、本発明の第１実施形態は、以下の通りである。ハイドロゲルタッチ部１００は、幅２ｃｍｘ長さ１５ｃｍｘ厚さ３ｍｍのサイズを有するストリップ状であり、２Ｍ  ＬｉＣｌ水溶液を塩として含有するＰＡＡｍゲルを使用する。
【００３９】
アクリルアミド（Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ、ＡＡｍ；Ｓｉｇｍａ，Ａ８８８７）及びＬｉＣｌ（Ｓｉｇｍａ，Ｌ４４０８）が、ハイドロゲルタッチ部１００の基礎材料として使われ、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（Ｎ，Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓａｃｒｙｌａｍｉｄｅ、ＭＢＡＡ；Ｓｉｇｍａ，Ｍ７２７９）が、ＡＡｍゲルの架橋剤として使われる。過硫酸アンモニウム（Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ、ＡＰ；Ｓｉｇｍａ，Ａ９１６４）とＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ、ＴＥＭＥＤ；Ｓｉｇｍａ，Ｔ７０２４）が、それぞれ熱開始剤（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）及びゲル化反応の加速剤として使われる。ＡＡｍ単分子パウダー及びＬｉＣｌを脱イオン水に溶解させてハイドロゲルタッチ部１００を合成する。ＡＡｍ及びＬｉＣｌのｍｏｌ濃度は、２．１７Ｍ及び２Ｍであり、ＡＡｍ単分子に対して架橋剤ＭＢＡＡ  ０．０６ｗｔ％及び開始剤ＡＰ  ０．１６ｗｔ％が添加される。真空チャンバで混合物の音波処理及び脱気後、ＡＡｍ単分子に対して加速剤ＴＥＭＥＤ  ０．２５ｗｔ％が最後に添加される。溶液は、アクリルモールドにそれぞれ異なるサイズ、形態で注がれ、１時間後にハイドロゲルタッチ部１００が準備される。
【００４０】
ハイドロゲルタッチ部１００の両端には、Ｐｔ電極２００がそれぞれ設けられて、ＡＣ電源４００（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，Ｍｏｄｅｌ  ３３６１２Ａ，Ａｇｉｌｅｎｔ）と連結されうる。２個の電流計（３００：３１０、３２０；Ｍｏｄｅｌ  ３４４６１Ａ，Ａｇｉｌｅｎｔ）は、ストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００の両端に設けられて、交流電流のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値を測定する。駆動電圧は、−０．６〜０．６Ｖ、周波数は、１０〜１００ｋＨｚに印加されうる。
【００４１】
ストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００をタッチすれば、指５００とハイドロゲルタッチ部１００は、容量的に結合されて、電流が指５００を通じてグラウンドに流れる。
【００４２】
図１のイオン性タッチパネル１０は、抵抗部分（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｐａｒｔ）と容量部分（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｐａｒｔ）とで構成することができる。抵抗部分は、タッチポイントによってストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００が仮想的に分けられたことを称する。Ｌ長を有するハイドロゲルタッチ部１００でα地点（ハイドロゲルタッチ部１００の左側端、右側端は、α＝０、α＝１と表現）にタッチした場合、タッチ地点で左側部分は、αＬの長さを有し、右側部分は、（１−α）Ｌの長さを有しうる。α地点から仮想的に分けられた長さに線形的に比例するように抵抗値が決定されうる。逆に、容量部分は、電気的二重層（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ；ＥＤＬ）及び指５００によって与えられた定数値を有しうる。
【００４３】
図２は、本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネル１０にタッチを加えた場合の電気回路を示す図面である。
【００４４】
図２を参照すれば、タッチポイントによって２個の抵抗部分に分けられる。それぞれの抵抗は、電気的二重層（ＥＤＬ）及び電流計（３００：３１０、３２０）に直列状にキャパシタ（ＣＥＤＬ）に連結され、２つの抵抗部分は、並列形態を構成する。この並列回路は、指５００によって生成されたキャパシタ（Ｃｆｉｎｇｅｒ）に直列状に連結されうる。図２で、電気的二重層の大きな容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）と高い駆動周波数のために、電気的二重層によって生成されるキャパシタ（ＣＥＤＬ）の効果は無視しても良い。
【００４５】
電流は、ハイドロゲルタッチ部１００を通じてグラウンド化された指５００に流れる。電流は、ハイドロゲルタッチ部１００のＣＥＤＬと抵抗（Ｒ１、Ｒ２）とを通過した後に、Ｃｆｉｎｇｅｒを通過する（以下、Ｃｆｉｎｇｅｒを通過する電流を「タッチ電流」と称する）。したがって、電流計３００による電流測定は、抵抗（Ｒ１、Ｒ２）、ＣＥＤＬ、Ｃｆｉｎｇｅｒのみに関連する。
【００４６】
分けられた２つの経路を通過する電流に対する抵抗は、数式１及び数式２のようである。
【００４７】
[数１]
Ｒ１＝αＲ
【００４８】
[数２]
Ｒ２＝（１−α）Ｒ
【００４９】
そして、分けられた２つの経路のそれぞれのインピーダンスＺは、数式３のようである。
【００５０】
[数３]
Ｚ１＝Ｒ１−ｊ｛１／（２πｆＣＥＤＬ）｝、Ｚ２＝Ｒ２−ｊ｛１／（２πｆＣＥＤＬ）｝
【００５１】
電気的二重層の単位面積当たりキャパシタ（ＣＥＤＬ）は、約１０−１Ｆ／ｍ２、電気的二重層の面積は、約１０−５ｍ２、周波数は、１７ｋＨｚなので、ＣＥＤＬのリアクタンス（Ｒｅａｃｔａｎｃｅ）は、−ｊ｛１／（２πｆＣ）｝≒−９ｊである。ＣＥＤＬのリアクタンスがイオン性タッチパネルの抵抗（Ｒ≒２００Ω）よりも格段に小さいので、Ｚ＝２００Ω−９ｊ≒２００．２∠−２．５７によって、インピーダンスＺは、概略的に抵抗値と同じになる（Ｚ≒Ｒ）。この近似値は、２つの抵抗値の比率によって計算されたタッチ電流を生成する。
【００５２】
回路の全体電流は、数式４のようであり、２つの経路のそれぞれの電流は、数式５及び数式６のようである。
【００５３】
[数４]
Ｉｔｏｔａｌ＝Ｖ／｛（Ｒ１Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）−ｊ（１／（２πｆＣｆｉｎｇｅｒ））｝
【００５４】
[数５]
Ｉ１≒Ｉｔｏｔａｌ×｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝＝（１−α）Ｉｔｏｔａｌ
【００５５】
[数６]
Ｉ２≒Ｉｔｏｔａｌ×｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝＝αＩｔｏｔａｌ
【００５６】
したがって、数式１及び数式２を数式５及び数式６に代入すれば、下記のように数式７及び数式８に整列される。
【００５７】
[数７]
（１−α）＝Ｉ１／Ｉｔ
【００５８】
[数８]
α＝Ｉ２／Ｉｔ
【００５９】
したがって、タッチポイントの位置情報は、Ｉ１及びＩ２を通じて得られる。
【００６０】
図３は、本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネル１０のタッチ位置による電流測定結果を示すグラフである。図４は、本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルの寄生容量（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）及び基線電流を示す概略図である。
【００６１】
図３及び図４の（ａ）を参照すれば、タッチ前には、μＡ単位の基線電流が表われる。基線電流は、ハイドロゲルタッチ部１００と回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）のような周辺環境の間に形成された寄生容量に流れる寄生電流（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）として理解される。ハイドロゲルタッチ部１００にタッチがない場合には、理論的に、パネルで電気的電位勾配（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ）が存在しないので、電流が流れない。しかし、定常状態（Ｓｔｅａｄｙ  Ｓｔａｔｅ）では、寄生容量による寄生電流によって基線電流が表われる。基線電流は、周辺環境の電気的経路を通じてグラウンドに流れる。本発明において、寄生容量は、イオン性タッチパネル１０とグラウンドされた周辺環境との間で存在すると判断される。寄生容量は、ノイズ信号として考慮される基線電流を決定する点で重要であり、基線電流を減らそうとする努力が強調されうる。
【００６２】
図３及び図４の（ｂ）を参照すれば、指５００でハイドロゲルタッチ部１００をタッチする時、電極２００から指５００までの追加的な電流が表われ、電流計３００では、基線電流及びさらに誘導された電流の総和が感知されうる。この誘導された電流が「タッチ電流」と称されるということは前述したことがある。
【００６３】
図５は、本発明の第１実施形態によるイオン性タッチパネル１０のタッチ位置及び測定電流の関係を示すグラフである。
【００６４】
タッチ電流は、電極２００からタッチポイントまでの近接性に比例する。１５ｃｍの長さを有するストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００は、左側端から右側端まで１ｃｍごとにタッチされ、Ａ１電流計３１０及びＡ２電流計３２０でそれぞれ電流を測定して、図５の（ａ）に示した。Ｉ１及びＩ２の和は、一定であり、タッチポイントを右側に移動することによって、Ｉ２が延びれば、Ｉ１は、線形的に減少する。
【００６５】
ストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００は、変形可能であり、伸縮されうる。ストリップ状のハイドロゲルタッチ部１００を３０ｃｍの長さを有するように２倍延びるようにすれば（λ＝２）、面積が膨張して、寄生容量が増える。したがって、伸張されていない状態よりも、基線電流及びタッチ電流は、２つとも増える。伸張状態でタッチポイントの間隔による電流挙動は、図５の（ｂ）のように表われ、この傾向は、図５の（ａ）と類似している。
【００６６】
多様なｍｏｌ濃度を有するイオン性タッチパネル１０−４０の抵抗
【００６７】
図６は、本発明の一実施形態によるｍｏｌ濃度に対するイオン性タッチパネル１０の抵抗及びタッチ電流を示すグラフである。図６の実施形態では、塩のｍｏｌ濃度とハイドロゲルの抵抗値、電流との関係を説明する。
【００６８】
ｍｏｌ濃度によるイオン性タッチパネル１０−４０の抵抗変化を説明する。０．０１Ｍ、０．０５Ｍ、０．１Ｍ、０．５Ｍ、１Ｍ及び２ＭのＬｉＣｌ溶液を含む幅２ｃｍｘ長さ１５ｃｍｘ厚さ３ｍｍのストリップ状のハイドロゲルサンプルを使用した。抵抗は、ＬＣＲメーター（Ｅ４９８０ＡＬ−１００，Ａｇｉｌｅｎｔ）で測定した。数式９のように、１／ρと線形関係であるｍｏｌ濃度が増加する時、抵抗Ｒは減る。
【００６９】
[数９]
Ｒ＝ρＬ／Ｓ
（Ｓは、ハイドロゲルタッチ部の断面積、Ｌは、ハイドロゲルタッチ部の長さ）
【００７０】
ρは、ｃ／Ｍ（ｃは、定数値、Ｍは、ＬｉＣｌのｍｏｌ濃度）に代替され、すなわち、数式９は、Ｒ＝ｃＬ／ＳＭでも表される。図６の（ａ）を参照すれば、抵抗の大きさは、この式に従うことが確認される。
【００７１】
ｍｏｌ濃度が抵抗値を決定するので、図６の（ｂ）のように、電流の間の関係が表われる。一般的に、抵抗及び電流は、オームの法則Ｉ＝Ｖ／Ｒに従うが、本発明のイオン性タッチパネル１０−４０で、電流は、オームの法則に従わない。その代りに、最も小さなｍｏｌ濃度である０．０１Ｍ（最も大きな抵抗）で最も大きな電流値が表われ、最も大きなｍｏｌ濃度である２Ｍ（最も小さな抵抗）で最も小さな電流値が表われる。
【００７２】
イオン性タッチパネル１０−４０の揮発度（Ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ）
【００７３】
ハイドロゲルにおいて、揮発度は、大気中でハイドロゲルが形態を保持するための重大な要素である。ハイドロゲルの水分の蒸発を防ぐハイグロスコピック特性によって、ＬｉＣｌ塩を電荷キャリアとしてタッチパネルに使用する。
【００７４】
図７は、本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネル１０−４０の経時的な揮発性テスト結果を示すグラフである。
【００７５】
ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ及びＤＩ  Ｗａｔｅｒを含むハイドロゲル３つのサンプルの揮発度を比較する。サンプルは、２ｃｍの直径と３ｍｍの厚さとに製造され、サンプルは、レーザカッター（ＶＬＳ３．５０，Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）で切断（８０％のパワーと３ｃｍ／ｓｅｃの速度）されうる。揮発度は、真空デシケーター及びＤｉａｐｈｒａｇｍ  Ｖａｃｕｕｍ  ｐｕｍｐ（ＭＺ  ２Ｃ−ＮＴ，ｃ）によって測定された。デシケーター内の圧力は、０．０２ａｔｍ以下である。ＮａＣｌ及びＤＩ  Ｗａｔｅｒハイドロゲルに比較して、ＬｉＣｌ塩が真空状態で湿度保持効果が高く表われた。
【００７６】
四角形状のイオン性タッチパネル２０
【００７７】
以下、１Ｄイオン性タッチパネル１０で確張した２Ｄイオン性タッチパネル２０を説明する。
【００７８】
図８は、本発明の第２実施形態による四角形状のイオン性タッチパネル２０の構成を示す概略図である。図９は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネル２０の例示的なタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）を示す図面である。四角形状のイオン性タッチパネル２０は、２Ｄイオン性タッチパネル２０として理解される。
【００７９】
図８及び図９を参照すれば、四角形状のハイドロゲルタッチ部１００の４つの角にＰｔ電極（２００：２１０〜２４０）が連結されうる。そして、４個の電流計（３００：３１０〜３４０）がそれぞれ電源４００と４つの角との間に設けられることもある。２個の標準化された距離であるα及びβがタッチ位置を称するために使われる。四角形状のハイドロゲルタッチ部１００の左側下段は、（０．０）、後側上段は、（１．１）と称する。
【００８０】
図１０は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルにタッチを加えた場合の電気回路を示す図面である。
【００８１】
指５００を四角形状のハイドロゲルタッチ部１００にタッチすれば、図１０のように閉鎖回路が形成されうる。第１実施形態の図２で説明したように、四角形状のハイドロゲルタッチ部１００は、タッチポイントによって仮想的な４個の抵抗部分に分けられうる。４個の抵抗部分は、並列連結され、この並列回路は、指５００によって生成されたキャパシタ（Ｃｆｉｎｇｅｒ）に直列状に連結されうる。
【００８２】
図１１は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネル２０のタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）による電流測定結果を示すグラフである。
【００８３】
図９のように、テスト用タッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）が、ＴＰ１＝（０．２５、０．７５）、ＴＰ２＝（０．７５、０．７５）、ＴＰ３＝（０．７５、０．２５）、ＴＰ４＝（０．２５、０．２５）に設定され、ＴＰ１〜ＴＰ４が順次にタッチされうる。それぞれの角に配されたＡ１〜Ａ４電流計３１０〜３４０によって電流が測定されうる。図１１のように、ＴＰ１がタッチされれば、ＴＰ１と最も近いＡ１電流計３１０は、最も大きな電流値を示し、ＴＰ１から最も遠いＡ３電流計３３０は、最も低い電流値を示す。ストリップ状のイオン性タッチパネル１０と類似に、２Ｄイオン性タッチパネル２０の場合も、電極（２００：２１０〜２４０）とタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）との近接性に比例するように電流値が測定される。電流値を通じて２Ｄイオン性タッチパネル２０でのタッチポイントの位置情報が計算されうる。
【００８４】
タッチパネルシステム及び四角形状のイオン性タッチパネル２０の駆動例
【００８５】
図１２は、本発明の一実施形態によるタッチパネルシステムを示すブロック図である。
【００８６】
図１２を参照すれば、制御ボード（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｂｏａｒｄ）７０は、イオン性タッチパネル１０−４０とコンピュータ９０との間を通信するように設計されうる。制御ボード７０は、駆動信号部７７で駆動電圧信号を生成し、この信号は、イオン性タッチパネル１０−４０の電極２００に印加されうる。制御ボード７０は、各電極２００に流れる数ｍＡの電流を測定し、ＡＣ−ＤＣコンバータ７１を通じてＤＣに変換することができる。位置を計算するために、増幅部７３によって電流は増幅され、デジタル変換部７５によってデジタル形態に変換されうる。制御ボード７０では、電流に基づいてタッチポイントの位置を計算することができる。位置についての情報は、コンピュータ９０に伝送され、コンピュータ９０は、モニタ（Ｍ１、Ｍ２）にそれをディスプレイすることができる。コンピュータ９０と例示したが、スマートフォン、ＰＤＡ、タブレットなど一連の端末装置９０が、これに該当しうる。また、イオン性タッチパネル１０−４０、制御ボード７０及びコンピュータ９０（または、端末装置９０）が別途の構成であると示されているが、３つの要素は、１つの装置に統合された形態であり得る。例えば、スマートフォンの一側にイオン性タッチパネル１０−４０が適用されており、スマートフォンのＣＰＵが制御ボード７０の役割を行い、ディスプレイがモニタ（Ｍ１、Ｍ２）の代わりに位置情報を再び出力することも可能である。
【００８７】
電流が互いに反比例する関係なので、タッチポイントの位置情報は、数式１０及び数式１１として表現される。
【００８８】
[数１０]  
α∝（Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）
【００８９】
[数１１]
β∝（Ｉ１＋Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）
【００９０】
タッチによって、Ａ１〜Ａ４電流計３１０〜３４０から測定された、増えた電流が、Ｉ１−Ｉ４である。図１１のように、同一のα座標をタッチすれば、数式１０の値は同様に出る。例えば、タッチポイント（０．２５、０．２５）及び（０．２５、０．７５）の場合、数式１０の値は、同様に０．５１７である。β座標の場合も、α座標の場合と同じである。
【００９１】
図１３及び図１４は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネル２０の駆動写真である。
【００９２】
入力絵が表示された四角形状のイオン性タッチパネル２０は、モニタ１（Ｍ１）に付着されうる。１ｍｍの厚さのＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）板がイオン性タッチパネル２０とモニタ１（Ｍ１）との間に電気的絶縁体として差し込まれる。イオン性タッチパネル２０は、制御ボード７０を通じてコンピュータ９０に連結され、モニタ１上で指５００で入力絵に沿ってタッチを行えば、コンピュータ９０は、制御ボード７０から位置情報に基づいた出力絵をモニタ２（Ｍ２）に表示することができる。出力絵の角で若干の歪曲が観察される。図１４のように、中心が同じである２個の四角形を描けば、外側四角形で歪曲がさらによく表われる。
【００９３】
図１５は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの境界条件（Ｂｏｕｎｄａｒｙ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を示す図面である。図１６は、本発明の第２実施形態によるイオン性タッチパネルの電流のシミュレーション結果を示す図面である。
【００９４】
図１３及び図１４での歪曲について説明するために、電気的有限要素シミュレーション（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）が行われた。境界条件は、図１５に示され、多様なタッチポイント（α、β）で４個の角を通じて流れる電流を計算した。均一な電気伝導度（１Ｓ／ｍ）がパネルにわたって印加され、４つの角の電位は、１Ｖに固定された。パネルは、行列内に１０個のグリッドに分離された。それぞれのタッチポイントと見なされるグリッドの交差地点は、順次にグラウンド化（ＯＶ）され、座標（α、β）は、グリッドの距離から計算された。各タッチポイントからの電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）は、（Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）及び（Ｉ１＋Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）によって変換されて、図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）に示された。図１４のように、パネルの中心付近の等高線は、角付近の等高線よりも整っている。１つの等高線のタッチポイントは、β座標が同じであると見なされる。一方、制御ボード７０では、歪曲が表われないように位置情報を補正する過程をさらに行うこともできる。
【００９５】
円形のイオン性タッチパネル３０
【００９６】
以下、イオン性タッチパネル３０の伸縮特性を主に説明する。図１７は、本発明の第３実施形態による円形のイオン性タッチパネル３０（図１７の（ａ））及び伸張したイオン性タッチパネル３０’（図１７の（ｂ））を示す概略図である。図１８は、本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネル３０’の駆動写真である。図１９は、本発明の一実施形態によるハイドロゲルタッチ部１００の可視光線領域での透過度を示すグラフである。
【００９７】
図１７の（ａ）を参照すれば、４ｃｍの直径の円形のイオン性タッチパネル３０と二軸伸張器（Ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）とが準備された。円形のイオン性タッチパネル３０は、二軸伸張器に付着され、Ｐｔ電極２００を通じて制御ボード７０に連結された。図１７の（ｂ）に示したように、円形のイオン性タッチパネル３０’の直径が１２．５ｃｍに延びれば、面積が１０００％伸張されることと同じである。また、図１８を参照すれば、伸張された状態でも、イオン性タッチパネル３０は駆動可能であり、星を描いた駆動例を確認することができる。
【００９８】
そして、伸張前後において、円形のイオン性タッチパネル３０裏の光学情報（イメージ）は、きれいに透過されて伝達されうる。図１９を参照すれば、ＬｉＣｌ塩を含有するＰＡＡｍゲルの透過度Ｔ＝Ｉ／Ｉ０（Ｉは、透過光の強度、Ｉ０は、照射光の強度）をＵＶ−ＶＩＳ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（Ａｇｉｌｅｎｔ，ｃａｒｙ−６０）及びアクリルキュベット（ｃｕｖｅｔｔｅ）を用いて測定した結果が示されている。可視光線全領域（３８０〜７５０ｎｍ）で９８％程度の高い透過度が表われた。透過度は、イオン性タッチパネル３０の厚さが厚くなるほど減少するが、３ｍｍの厚さのハイドロゲルが光学情報の遮断なしにイオン性タッチパネル３０に使われる。
【００９９】
図２０は、本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネル３０、３０’の伸張前後の電流測定結果を示すグラフである。
【０１００】
伸張前後、イオン性タッチパネル３０、３０’の中心タッチポイントのＡ１電流値が、図２０のように測定される。伸張後に基線電流は、６．７６μＡから８．６６μＡに増える。基線電流の増加は、伸張による面積膨張の結果であって、空気のようなグラウンド環境から絶縁がよくできていない結果と見られる。
【０１０１】
伸張されたイオン性タッチパネル３０’がタッチされれば、タッチ電流が基線電流に加えられる。伸張状態でタッチ電流は、０．５３Ａであり、これは、伸張前状態の電流０．４８Ａと類似している。伸張をしても、タッチ電流にはほとんど影響がない。そして、伸張状態で距離と電流との反比例関係は保持される。
【０１０２】
図２１は、本発明の第３実施形態によるイオン性タッチパネル３０’のタッチポイントによる電流測定結果を示すグラフである。
【０１０３】
伸張されたイオン性タッチパネル３０’で４個のタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）が、ＴＰ１＝（０．２５、０．７５）、ＴＰ２＝（０．７５、０．７５）、ＴＰ３＝（０．７５、０．２５）、ＴＰ４＝（０．２５、０．２５）に設定され、ＴＰ１〜ＴＰ４が順次にタッチされうる。ＴＰ１からＡ１電流計３１０の距離が短いので、ＴＰ１のタッチ電流増加値が、他のタッチポイントよりも大きく表われる。したがって、イオン性タッチパネル３０、３０’の伸縮有無とは関係なく、電極２００及び電流計３００の距離から反比例の関係を有することを確認した。
【０１０４】
イオン性タッチパネル１０−４０の繰り返し伸縮テスト
【０１０５】
図２２は、本発明の一実施形態によるイオン性タッチパネルの繰り返し伸縮に対する機械電気的テスト（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｔｅｓｔ）を示す図面である。図２３は、図２２のテスト結果を示すグラフである。
【０１０６】
１００回の反復されるローディングから機械電気的安定性がテストされうる。ストリップ状に２ｃｍ×１５ｃｍ×３ｍｍのサイズを有し、２Ｍ  ＬｉＣｌ塩を含有するＰＡＡｍハイドロゲルに対して、最大伸縮λ＝３に短縮繰り返しストレッチングを実施した。ゲルの抵抗は、Ｐｔ電極と共にＬＣＲメーター（Ｅ４９８０ＡＬ−１００，Ａｇｉｌｅｎｔ）で測定された。ストリップ状のハイドロゲルの上、下に５ｍｍ離れるように２個のクランプ（７ｃｍ×２ｃｍ×３ｍｍ）が付着された。ハイドロゲル両端は、Ｐｔ電極を通じてＬＣＲメーターに連結され、Ｐｔ電極が連結されたストリップ状のハイドロゲルの上、下部は、繰り返しテスト中で増えない。変形がない時、２個のクランプの間で実質的に伸縮が作用する長さは、１２ｃｍである。テストは、５０Ｎ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌが装着された装置（Ｉｎｓｔｒｏｎ  ｍｏｄｅｌ  ３３４３）で行われた。
【０１０７】
図２３の（ａ）は、１、５、１０、１００回の繰り返し回数による抵抗測定結果を示す。λ＝３である時、２５％の最大変化幅を有し、繰り返し回数によって抵抗が急増した。繰り返しテストのうち、抵抗の増加は、ゲル内の水分の蒸発から起因されたと判断される。図２３の（ｂ）で、短縮伸張テストは、２Ｍ  ＬｉＣｌ塩を含有する４ｃｍ×５ｃｍ×３ｍｍのサイズのＰＡＡｍハイドロゲル試片に対して行われた。ハイドロゲル試片のモジュラス（Ｍｏｄｕｌｕｓ）は、ほぼ４ｋＰａであり、最大短縮延伸率（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）は、λ＝１１に表われた。
【０１０８】
上皮タッチパネル（Ｅｐｉｄｅｒｍａｌ  Ｔｏｕｃｈ  Ｐａｎｅｌ）形態のイオン性タッチパネル４０
【０１０９】
以下、人体に統合、付着可能なイオン性タッチパネル４０について説明する。本明細書では、第４実施形態のイオン性タッチパネル４０を上皮タッチパネルであると称する。
【０１１０】
図２４は、本発明の第４実施形態による上皮タッチパネル形態のイオン性タッチパネル４０を示す概略図である。図２５は、本発明の第４実施形態による上皮タッチパネルを人体に付着した写真である。
【０１１１】
上皮タッチパネル４０は、ハイドロゲルタッチ部１００を基板６００上に設置して構成することができる。ハイドロゲルタッチ部１００の角には、電極２００が連結されうる。基板６００は、ハイドロゲルタッチ部１００を人体に付着することができる付着手段の役割と共に、ハイドロゲルタッチ部１００の絶縁体の役割を果たせる。基板６００は、１ｍｍの厚さのＶＨＢ（登録商標）フィルム（３Ｍ）が使われるが、ハイドロゲルタッチ部１００の絶縁及び人体付着が可能な範囲内で、公知の付着手段を制限なしに使用することができる。
【０１１２】
図２５のように、上皮タッチパネル４０は、腕などの身体部位に付着されうる。上皮タッチパネル４０は、完全透明であって、タッチパネル裏の視覚コンテンツが伝達されうる。そして、上皮タッチパネル４０は、ソフトかつ伸縮可能であって、ユーザが着用した時にも、楽な動きを提供することができる。
【０１１３】
図２６は、本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネル４０に基板付着前後の電流測定結果を示すグラフである。図２７は、本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネルの基板厚さによる電流変化を示すグラフである。
【０１１４】
図２６を参照すれば、基線電流は、ハイドロゲルタッチ部１００に基板６００を付着した後に増えると測定される。絶縁層として作用する基板６００の厚さ及び漏れ電流との関係を把握するために、１ｍｍの厚さのアクリル板（Ａｃｒｙｌｉｃ  Ｐｌａｔｅ）が基板６００として使われた。基板６００の厚さは、６ｍｍから１ｍｍであって、経時的に次第に減るようにした。図２７に示したように、基板６００の厚さが減るほど、厚さ１ｍｍ当たり約０．０２ｍＡの漏れ電流が減った。１ｍｍの厚さの基板６００を含む上皮タッチパネル４０の付着によって誘導された電流は、０．２５ｍＡである。
【０１１５】
上皮タッチパネル４０の中心（α＝０．５、β＝０．５）がタッチされる時、タッチ電流は、皮膚に付着されていない状態（０．３６μＡ）よりも、付着された状態（０．１２μＡ）で小さく表われる。しかし、電流信号は、タッチ位置を感知するのには十分な値を有する。
【０１１６】
上皮タッチパネル４０が皮膚に付着されれば、皮膚を通じて漏れ電流が増加するために、基線電流は増加する。この結果から、漏れ電流の増加は、基線電流の増加を誘発し、タッチ電流を減少させる。タッチ電流の減少は、パネルの敏感度に影響を及ぼすので、パネルの絶縁を常に考慮しなければならない必要がある。本発明の上皮タッチパネル４０は、絶縁層基板６００があるにも、小さな漏れ電流が皮膚を通じて流れるが、測定可能な程度のタッチ電流がタッチ中に感知されるので、皮膚上で上皮タッチパネル４０の駆動に影響を及ぼさない。
【０１１７】
図２８は、本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネル４０のタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）による電流測定結果を示すグラフである。図２９は、本発明の第４実施形態によるイオン性タッチパネル４０の多様な応用例を示す写真である。
【０１１８】
上皮タッチパネル４０上のタッチポイント（ＴＰ１〜ＴＰ４）を順次にタッチし、Ａ１電流計３１０から電流を測定した。タッチによって増加する電流は、付着前である０．６〜１．４μＡから付着後に０．０７〜０．３４μＡに減少すると確認された。しかし、身体付着有無は、電流とタッチ位置との関係に影響を及ぼさない。図２９を参照すれば、本発明の上皮タッチパネル４０は、タッピング（Ｔａｐｐｉｎｇ）、ホールディング（Ｈｏｌｄｉｎｇ）、ドラッギング（Ｄｒａｇｇｉｎｇ）、スワイピング（Ｓｗｉｐｉｎｇ）などの多様なモーションを感知し、適切なモーションを通じて文書き、音楽演奏、チェスゲームなどを行うことができる。
【０１１９】
本発明は、前述したように望ましい実施形態を挙げて図示して説明したが、前記実施形態に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当業者によって多様な変形と変更とが可能である。そのような変形例及び変更例は、本発明と添付の特許請求の範囲の範囲内に属するものと認めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、イオン性タッチパネル関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０−４０：イオン性タッチパネル
７０：制御ボード
９０：コンピュータ
１００：ハイドロゲルタッチ部、塩を含有したハイドロゲル
２００：電極
３００：電流計
４００：電源
５００：指、タッチによるグラウンディング
Ｍ１、Ｍ２：モニタ
ＴＰ１〜ＴＰ４：タッチポイント
【図１】
2019525332.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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