(57)【要約】タッチセンサーは、タッチ領域を備える基板、および、タッチ領域を横切って電界を生成するための直列抵抗鎖を含む。その抵抗鎖は、互いにオーバーラップ抵抗器を形成するために多数の導電性電極を含む。電極は、接続によって隔てられた内側部分を含む。タッチセンサーは、タッチ領域と抵抗鎖の間に絶縁領域も含む。絶縁領域は、タッチ領域に多数の導電経路を与えるためにギャップにより隔てられ、それにより、基板の注入側に沿った非線形リプルを最小にする。いくつかのギャップは、タッチ領域と結合部との間に形成される結合ギャップである。各結合ギャップ内に電気的ノードとなる、電気的導電の島が結合ギャップ内に配置され、それにより、接続内で等電位ラインが束になることを防止し、基板の非注入側に沿った非線形リプルを最小にする。
2005523531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の周囲エッジによって境界が設定された抵抗性表面を有する基板と、
前記抵抗性表面は、前記エッジの内側にタッチ領域を有し、
前記タッチ領域を横切る電界を生成するために、周囲エッジに接近した直列抵抗鎖と、
前記抵抗鎖は、導電性電極の相互間でオーバーラップ抵抗器を形成するために、前記表面の抵抗性領域と直列に配置された多数の導電性電極を備え、各電極は、前記タッチ領域に面する内側部分を有し、接近した電極の前記内側部分は接合によって隔てられ、
前記タッチ領域と前記抵抗鎖の間の前記抵抗性表面内の絶縁領域の線形アレイと、
前記絶縁領域はギャップにより隔てられ、前記ギャップの少なくとも一つは、前記タッチ領域と少なくとも一つの接合の間に形成され、そして、
前記少なくとも一つの接合ギャップ内に位置する電気的導電の島を有するタッチセンサー。
【請求項２】
二つのギャップが前記タッチ領域と二つの接近した内側部分との間に形成され、前記少なくとも一つの接合ギャップは前記二つのギャップ間にある請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項３】
前記基板は実質的に透明である請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項４】
非接合ギャップが前記タッチ領域と少なくとも前記内側部分の多数との間に形成される請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項５】
接合ギャップが前記タッチ領域と少なくとも前記接合の多数との間に形成される請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項６】
少なくとも前記接合ギャップの多数内に位置する電気的導電の島を更に備える請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項７】
前記抵抗性表面が前記ギャップに完全に接触する請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項８】
前記絶縁領域は前記抵抗鎖と平行に延在する請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項９】
前記絶縁領域のアレイは、前記抵抗性表面が除去されたラインであり、前記ラインは前記抵抗鎖と並列である請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項１０】
電界は非直線である請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項１１】
前記タッチ領域上に配される誘電体のコーティングを更に備える請求項１記載のタッチセンサー。
【請求項１２】
対向する１対の周囲エッジによって少なくとも部分的に境界が設定された抵抗性表面を有する基板と、
前記タッチ領域を横切る電界を生成するために、各周囲エッジに接近した直列抵抗鎖と、
前記抵抗鎖は、導電性電極の相互間でオーバーラップ抵抗器を形成するために、前記表面の抵抗性領域と直列に配置された多数の導電性電極を備え、各電極は、前記タッチ領域に面する内側部分を有し、接近した電極の前記内側部分は接合によって隔てられ、
前記タッチ領域と前記抵抗鎖の間の各定稿鎖に接近した前記抵抗性表面内の絶縁領域の線形アレイと、
前記絶縁領域はギャップにより隔てられ、前記ギャップは、前記タッチ領域と前記接合の間の接合ギャップを含み、そして、
前記少なくとも一つの接合ギャップ内に位置する電気的導電の島を有するタッチセンサー。
【請求項１３】
前記タッチ領域と少なくとも２個の接近した内側部分との間に少なくとも２個のギャップが形成され、前記少なくとも１個の接合ギャップが前記少なくとも２個のギャップ間に存在する請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１４】
少なくとも前記接合ギャップの多数内に位置する電気的導電の島を更に備える請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１５】
前記抵抗性表面が前記ギャップに完全に接触する請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１６】
前記絶縁領域のアレイは、前記抵抗性表面が除去されたラインであり、前記ラインは前記抵抗鎖と並列である請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１７】
オーバーラップ抵抗器毎の多数の導電経路が、前記タッチ領域と前記個々の抵抗鎖の間に形成される請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１８】
電界は非直線である請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項１９】
前記タッチ領域上に配される誘電体のコーティングを更に備える請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項２０】
少なくとも１個の非接合ギャップは電気的導電要素を持たず、少なくとも１個の非接合ギャップは電気的導電の島を持ち、そして、すくなくとも１個の非接合ギャップは接近した電極の内側部分から延在する電極を有する請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項２１】
前記抵抗性表面は、対向する別の対の周囲エッジにより境界が設定され、前記タッチ領域は他の対の対向する周囲エッジの内側にあり、
前記タッチ領域を横切る電界を生成するために、前記他の対の周囲エッジの各々に接近した別の直列抵抗鎖を備え、
他の抵抗鎖の各々は、電極間でオーバーラップ抵抗器を形成するために、前記表面の抵抗性領域と直列に配された多数の導電性電極を備え、他の電極の各々は、前記タッチ領域に面する別の内側部分を持ち、接近する電極の他の内側エッジは接合によって隔てられ、
前記タッチ領域と個々の抵抗鎖との間の他の抵抗性鎖の各々に接近した前記抵抗性表面内の絶縁領域による他の線形アレイを備え、
他の電極の各々は、前記他のタッチ領域に面する別の直線部を持ち、電極に接近した前記他の内側部分は接合により隔てられる請求項１２記載のタッチセンサー。
【請求項２２】
前記周囲エッジは４つのコーナーで終息する請求項２１記載のタッチセンサー。
【請求項２３】
絶縁領域の線形アレイは、オーバーラップ抵抗器毎にほぼ二つのギャップを有し、絶縁領域の他の線形アレイは、オーバーラップ抵抗器毎におよそ３個以上のギャップを有する請求項２１記載のタッチセンサー。
【請求項２４】
多数の周囲エッジによって境界が設定された抵抗性表面を有する基板と、
前記抵抗性表面は前記エッジ内側にタッチ領域を有し、
前記タッチ領域を横切る電界を生成するために、周囲エッジに接近した直列抵抗鎖と、
前記抵抗鎖は、導電性電極の相互間でオーバーラップ抵抗器を形成するために、前記表面の抵抗性領域と直列に配置された多数の導電性電極を備え、各電極は、前記タッチ領域に面する内側部分を有し、接近した電極の前記内側部分は接合によって隔てられ、
前記タッチ領域と前記抵抗鎖の間の前記抵抗性表面内の絶縁領域の線形アレイとを備え、
少なくとも２個の前記ギャップは、空のギャップの異なるみのから選択され、島のギャップは、電気的導電の島を有し、そして、電極ギャップは、前記内側部分の一つからの導電性伸張部を有するタッチセンサー。
【請求項２５】
前記少なくとも２個の前記ギャップはそれぞれ前記空のギャップと前記島のギャップである請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項２６】
前記少なくとも２個の前記ギャップはそれぞれ前記空のギャップと前記電極ギャップである請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項２７】
前記少なくとも２個の前記ギャップはそれぞれ前記島のギャップと前記電極ギャップである請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項２８】
前記少なくとも２個の前記ギャップは、３個のギャップを備え、第１のギャップは前記空のギャップで、第２のギャップは前記島のギャップで、第３のギャップは前記電極ギャップである請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項２９】
前記少なくとも２個の前記ギャップは互いに接近する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３０】
前記少なくとも２個の前記ギャップは、前記タッチ領域と個々の接合部との間で接合ギャップを形成する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３１】
前記少なくとも２個の前記ギャップは、前記タッチ領域と個々の内側部分との間で非接合ギャップを形成する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３２】
前記少なくとも２個の前記ギャップは、実質的に同じ幅および実質的に異なる抵抗を有する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３３】
前記少なくとも２個の前記ギャップは、実質的に異なる幅および実質的に同じ抵抗を有する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３４】
前記ギャップは、放物線状に変化する抵抗を有する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３５】
前記抵抗性表面は、前記ギャップ内で完全に非接触である請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３６】
前記絶縁領域は、前記抵抗鎖と平行に延在する請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３７】
前記絶縁領域のアレイは、前記抵抗性表面が除去されたラインであり、前記ラインは前記抵抗鎖と平行である請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３８】
前記各電極は、Ｚ形状の電極である請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項３９】
電界は、非線形である請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項４０】
前記タッチ領域への電気的な結合を与えるために、電気的導電コーティングを有するカバーシートを更に備える請求項２４記載のタッチセンサー。
【請求項４１】
前記タッチ領域上に配された誘電体コーティングを更に備える請求項２４記載のタッチセンサー。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[関連文献]
この出願は、「タッチ・エリアの周囲上に直列抵抗器の鎖を持つタッチ・スクリーン」のタイトル名で2002年4月16日出願のアメリカの臨時特許出願 No. 60/373,022番の権利を請求するものであり、参照してここに明白に組込まれる。
【０００２】
[発明の分野]
この発明の分野はタッチセンサー技術に関し、特に、抵抗性及び容量性タッチセンサー技術に関する。
【０００３】
[発明の背景]
タッチセンサーはコンピューターおよび他の電子システム用の透明か不透明な入力装置である。名称が示唆するように、タッチセンサーは、ユーザの指、針あるいは他のある装置のいずれかでタッチされることによってアクティブにされる。透明なタッチセンサー、特にタッチ・スクリーンは、タッチディスプレイシステムを創造するために、陰極線管(CRT)モニターおよび液晶ディスプレイのようなディスプレイ装置の上に一般に配置される。これらのシステムは、レストランのオーダー入力システム、産業のプロセス制御適用、対話型の博物館展覧品、公開情報キオスク、ページャー、携帯電話、PDAおよびビデオゲームのような商業アプリケーションで使用が増加している。
【０００４】
現在主流となっているタッチ技術は、抵抗性、容量性、赤外線。また聴覚の技術である。これらの技術を具体化するタッチ・スクリーンは、競争価格で高い標準特性を提供している。すべては、ホストコンピューターにタッチ位置座標を送信することにより、タッチに応答する、透明な装置である。タッチ・スクリーン特性の重要な態様は、タッチセンサー上に位置するタッチ検知エリア(つまりタッチ領域)内のすべての箇所で、真の位置の計測位置とが密接に対応することである。
【０００５】
１つのタイプの抵抗性のタッチ・スクリーンおよび特に５ワイヤーの抵抗性のタッチ・スクリーンは、例えば、Elo TouchSystems(Inc. of Premont, California)の製品“AccuTouch(商標名)”が多くのタッチ・スクリーンとして広く出回っている。これらのタッチ・スクリーンでは、指か針からの機械的な圧力が、プラスチック薄膜カバーシートを曲げさせ、そして、下層のグラス基板との物理的な接触を行なわせる。グラス基板は、抵抗性の層で覆われ、その層上に、基板の周囲に沿って配置された電極パターンによって電圧勾配が励起される。米国の特許、No. 3,591,718に記述されるように、コーティングされたグラス基板の４つのコーナーへの電気的な接続によって、関連する電子技術は、連続してXとYの両方の方角へ勾配を励起させることができる。カバーシートの下側は、タッチ位置および電圧検知の電子機器の間で電気的な連続性を提供する、導電性のコーティングを持つ。５ワイヤーの抵抗性のタッチ・スクリーンに関するその他の詳細は、米国特許番号4,220,815、4,661,655、4,731,508、4,822,957、5,045,644および5,220,136で見つかる。
【０００６】
典型的な５ワイヤーの抵抗性タッチ・スクリーンでは、基板の各境界に沿った電極パターンが、「ソース」モードおよび「非ソース」モードの双方で動作する。例えば図１と２は、タッチ・スクリーン基板２を示しており、その基板２の周囲に沿って延在する電極パターン６に異なるコーナー電圧(この場合５Ｖ)を印加することにより、タッチ領域４上に、それぞれXおよびYの励起が生成さる。矢は、タッチ領域４を横切る電流の流れの方向を表わし、点線は等電位のライン(つまり電圧が一定のライン)を表わす。理想的な線形のタッチ・スクリーン特性のために、図１、２で示唆されるように、等電位のラインは完全に直線である。電流は、これらの等電位ラインに対して垂直に流れ、したがって、等電位ラインが直線の場合、電流の流れるラインは直線である。
【０００７】
図１に示されるように、Xの励起は、境界電極パターン６の右側にて電流が注入され、タッチ領域４を通じて電流が流れ、そして左側で集められることにより、発生される。すなわち、左および右側は、Xの励起のために「ソース(注入)」(あるいは(シンク)吸い込み)の状態にある。理想的には、Xの励起に対しては、電流はトップと底の側からタッチ領域４に流入せず、又、流出しない。つまり、トップおよび底側は、Xの励起のために「非ソース」(あるいは非吸い込み)の状態にある。
【０００８】
図２に示されるように、Yの励起は、境界電極のパターン６のトップ側に電流が注入され、タッチ領域４を通して流底の側で集められることにより生成される。すなわち、トップと底の側は、Y励起のために、「注入」(あるいは吸い込み)のモードである。理想的には、Y励起のために、電流は、左および右側からタッチ領域４に流入、流出しない。
つまり、Y励起に対しては、左または右側は「非注入」である。電子技術は、現在の注入および容量性アーキテクチャーと同様に、上に記述された電圧の励起によって、５ワイヤーの抵抗性のタッチ・スクリーンからタッチ情報を得ることができる。９ワイヤーの接続スキーム(それはエレクトロニクスと各４隅の接続ポイント間の駆動ラインと検知ラインと接続を与える)も利用できる。これらおよび他の技術は、米国特許出願 No.09/705,383に開示されていおり、参考のためにここに明確に組み込まれる。
【０００９】
１つの５ワイヤー接続のタッチセンサーは、個別のオーバーラップ抵抗を有する、周辺の電極パターンを利用し、それは、Elo TouchSystemsのAccuTouch(商標)の製品に見られ、米国特許 No.5,045,644に開示されており、それは参照して明らかにここに組込まれる。この場合、並列の抵抗性の電流経路は、タッチ領域の反対側の周辺の電極パターン間の絶縁ライン内のギャップによって与えられる。その電流経路は、周辺の電極パターンの近くのタッチ領域内に不適当なリプル非線形を与える。その結果、この領域内で直線ラインを横切って移動する指は、励起電圧における変化を受け、そして従って測定された座標に(もし他の方法で修正されなかったならば)変化が生じる。トップおよび底の抵抗鎖に接近した接近する相当なリプルは、このエリアの測定の正確さを制限し、したがって、有効なタッチ領域のサイズが縮小される。
【００１０】
その結果、抵抗鎖は、タッチ領域の周囲でしばしば見られたリプルを低減することを目指している。米国特許出願 NO.09/705,383番は、電極境界とタッチ領域間の個別の電気的な結合の密度を増加させることにより、つまり、絶縁ライン内のギャップ数を増加することにより、タッチ・スクリーン基板のソース側でのリプル非線形を低減するアプローチを示している。
【００１１】
電極境界とタッチ領域間の個別の電気的な結合密度を増大はソース側での直線性を改善するが、非ソース側にて寄生の注入および吸い込みの機会を増大させるという問題が生じる。非ソース側上の電気的な接続の高密度は、更に問題を悪化させる。電極電圧に比べて、タッチ領域のための接続がより多くある場合、同じ電極電圧への対の接続および所望の線形の電圧勾配による必然のひずみを回避することは特に困難である。実際上、ソース側の大きな直線性の改善は、非ソース側の適度の線形性の減少が与えられる。これが全く合理的なエンジニアリング上のトレードオフであるように思われるかもしれないが、市場は、タッチ・スクリーン特性のいかなる態様の低下に対しても警告している。
【００１２】
この問題は、電極間の接合に関するこれらのギャップにいくつかを位置させた米国特許出願 No.09/7O5.383に概念的に指摘されており、これらのギャップ内の有効電圧が、隣接する電極の電圧の中間となるようにしている。例として図３は、オーバーラップする内側と外側の部分５１、５２を備えたＺ電極５０を有する抵抗鎖４８を示し、隣接した電極の内側部分５２は接合部５４で最接近している。各々がオーバーラップ抵抗電極５０に対して、２つのギャップ５６がある絶縁領域５５のアレイは、内側部分５２に平行に延在する。いくつかのギャップ５６は接合部５４上にある。図４の等価回路で示されるように、これは、２つの隣接する電極５０間で交互の接続が分離されることに概念的に帰着し、そのため、有効な電圧は、隣接する電極５０の電圧間の中間となり、タッチ・スクリーンの非注入側でのリプルを減少させる。非注入モードにおける直列抵抗鎖に流れる主な電流は、“Ｉ”で記され、一方、２次電流“ｉ”は接合ギャップ領域に流れる。これは、２つの等しい抵抗から構成された単純な抵抗性の分圧器回路と概念的に等価である。したがって、理解されるように、ギャップ電圧は順に、ＶN-1、(ＶN-1＋ＶN)/2、ＶN、(ＶN＋ＶN+1)/2、ＶN+1である。
【００１３】
しかしながら、隣接する電極５０間の有効電圧が実際上分割しないことが決定された。絶縁領域５５は、最小の境界幅に対する市場需要に応じて、典型的に直列抵抗鎖電極５０に最接近して配置される。その結果、ギャップ幅は典型的に、直列抵抗鎖電極５０からの分離より、はるかに大きくなる。そのような状況の関係では、電極電圧ＶNおよびＶN+1は、その合成値に対して不十分な余地があり、タッチ・スクリーンに平均された電圧(ＶN＋ＶN+1)/2が存在する。実際に、タッチ領域の等電位ラインは両方の電極電圧が“現れる”。従って、図５で例証されるように、ＶNおよびＶN+1の等電位のラインは、電極５０で終了する傾向があり、そして、ＶNおよびＶN+1間の等電位ラインは、接合部５４で束になる。そのため、図３の抵抗鎖４８は、実際上、図６の等価回路を持つであろう。従って、個別の抵抗構造のタッチ・スクリーンの非注入側の線形性を改善する必要が残る。
【００１４】
[発明の概要]
この発明は、ギャップ内で真の分圧器を提供するために、接続ギャップ内に電気的に導電性の島を用いるタッチセンサーに向けられる。これにより、抵抗鎖に沿って直線的に変化する電圧シーケンスを提供する。そのタッチセンサーは抵抗性のタッチセンサー(例えば５、９ワイヤー)、容量性タッチセンサー、あるいは直列抵抗鎖を要求するすべてのタッチセンサーとして機能できる。
【００１５】
そのタッチセンサーは、多くの周囲エッジで境界が設けられた抵抗性表面を有する基板を含む。その基板はタッチ・スクリーンの場合には透明かもしれないし、あるいはそうでなければ不透明かもしれない。その抵抗性の表面は、周囲エッジの内側にタッチ領域を持つ。そのタッチセンサーはさらに、タッチ領域を横切る電界を作成するために、周囲エッジに接近して直列抵抗鎖を含む。その抵抗鎖は、抵抗性領域の表面と直列に配置された多くの導電性の電極(例えばＺ電極)を含み、電極間でオーバーラップ抵抗器を形成する。各電極は、接合によって分離されている隣接した電極の内側部分と共に、タッチ領域に面する内側部分を持つ。
【００１６】
そのタッチセンサーは、タッチ領域と抵抗鎖の間の抵抗性表面内に、絶縁領域(抵抗性の層が存在しないエリア)のリニア・アレイをさらに含む。その絶縁領域は、ギャップ(例えば抵抗性表面が全く完全に残されるエリア)によって分離される。少なくともギャップの２つは、タッチ領域と内側部分の間で形成される。また、ギャップのうちの１つは、タッチ領域と結合の間の結合ギャップを形成する。好ましい実施例では、結合ギャップが、内側部分の少なくとも１つの間の結合と、タッチ領域の間で形成される。
【００１７】
そのタッチセンサーは、接合ギャップ内にある導電性の島をさらに含む。この方法では、分圧器が、結合ギャップ内に形成され、そのために、非注入モード中に電極上の等電位ラインの束を最小限にする。好ましい実施例では、導電性の島は、最大の長所を与えるために、多数の接合ギャップ内に存在する。異なるギャップ間の抵抗を変えるために、例えば、抵抗鎖の長さに沿って放物線状に抵抗を変化させるために、非接合ギャップは種々に設計することができる。例えば、最大の抵抗を提供するために、非接合ギャップは空であってもよく、つまり、それは電気的に導電性の材料を含まない。最小の抵抗を提供するために、非接合ギャップは、電極の内側部分からの延長を含んでもよい。どこかに中間の抵抗を提供するために、非接合ギャップは導電性の島を含んでもよい。
【００１８】
この発明はまた、ギャップの抵抗値を制御するために様々なタイプのギャップを用いるタッチセンサーに向けられる。そのタッチセンサーは、上に記述されたように同様に構築されてもよい。しかしながら、少なくとも２つのギャップ(それらは接合および/または非接合ギャップでありえる)は、空のギャップ、電気的に導電性の島を持つ島ギャップ、および内側部分のうちの１つからの電気的に導電性の拡張を持つ電極ギャップの異なるものから選ばれる。例えば、ギャップのうちの２つは空のギャップおよび島ギャップ、空のギャップおよび電極ギャップ、あるいは島ギャップおよび電極ギャップである得る。３つのギャップの場合には、最初のものが空のギャップで、２番目のものは島ギャップであり、３番目のものは電極ギャップであり得る。
【００１９】
この方法では、ギャップは本質的に同じ幅であり、更に本質的に異なる抵抗を持つ。例えば、１つの周辺の電極に沿ったギャップは、放物線状に変化する抵抗を持つことができる。または、ギャップは、本質的に異なる幅を持つことができ、更に本質的に同じ抵抗を持つ。
【００２０】
図面は、この発明の好ましい実施例の設計およびユーティリィティを例示するものであり、同じ要素については共通の参照番号が与えられる。よりよくこの発明の利点および目的を理解するために、この好ましい実施例を例証する添付図面が参照されるべきである。
しかしながら、図面は、この発明の単に１つの実施例を示し、その範囲の限定として受け取ってはいけない。この注意と共に、この発明は添付図面の使用を通じて補足的な特性および詳細で記述され説明されるであろう。
【００２１】
[好ましい実施例の詳細な説明]
図７を参照すると、この発明の好ましい実施例に従って構築された抵抗性のタッチ・スクリーン・システム１００が開示されている。そのタッチ・スクリーン・システム１００は一般に、タッチ・スクリーン１０５(つまり透明な基板があるタッチセンサー)、コントローラー・エレクトロニクス１１０およびディスプレイ１２０を含む。タッチ・スクリーン・システム１００は典型的にはホストコンピューター１１５につながれる。一般に、コントローラー・エレクトロニクス１１０は、タッチ・スクリーン１０５から、タッチ情報を伝えるアナログ信号を受け取る。コントローラー・エレクトロニクス１１０は、さらにタッチ・スクリーン１０５に励起信号に送る。特に、コントローラー・エレクトロニクス１１０はタッチ・スクリーン１０５を横切る電圧勾配を確立する。接触のポイントでの電圧は、タッチされた位置を表す。コントローラー・エレクトロニクス１１０はこれらの電圧をディジタル化し、ディジタル化された信号を、あるいはこれらのデジタル化された信号に基づいたディジタル形態のタッチ情報を処理用のホストコンピューター１１５に送信する。
【００２２】
図８を参照して、タッチ・スクリーン１０５をより詳細に述べる。いくつかの図面内のいくつかの要素の厚さ、高さあるいは他の寸法が、図示目的のために誇張されていることが理解されるであろう。そのタッチ・スクリーン１０５は、それの１つの表面に永久的に取り付けられた一様な抵抗性の層２０５を有する基板２００を含む勾配シート１９５を含む。その抵抗性の層２０５はさらにタッチ領域２０６を含む。
【００２３】
基板２００の幾何学形態は、例えば(図８で示されたように)平面であり、あるいは、
陰極線管(CRT)の面あるいは他の従来のディスプレイ・スクリーンのような湾曲した対象物に適合するように形成されてもよい。その基板２００はさらにどんな周囲の形態も持つことができ、例えば、図示したように長方形か、本質的に長方形か、円形である。
【００２４】
必要な透明を得るために、基板２００および抵抗性の層２０５は、好ましくは本質的に透明な材料で作られる。これとは別に、得られる製品が不透明なセンサーであるなら、基板２００は不透明な材料から構成されてもよい。抵抗性の層２０５上から小さな距離で隔てて、カバーシート２１０(それは典型的に柔軟なフィルム２１５である)が位置し、その柔軟なフィルム２１５の下面には導電性のコーティング２２０を持つ。そのカバーシート２１０は、それの関連したエッジに沿った接着剤で、あるいは粘着性のフレーム２２５または同種のもので、タッチ・スクリーン１０５の残りの箇所に結合される。さらに、電極２３０は、リード２３５を介してカバーシート２１０の導電性のコーティング２２０を、コントローラー回路１１０のような適した外部の回路に接続する。カバーシート２１０に取り付けられた導電性のコーティング２２０は、多くの小さな透明な絶縁体島によって抵抗性の層２０５またはドット２４０によって隔てられ、導電性のコーティング２２０と抵抗性の層２０５の間の偶然の接触を防ぐ。
【００２５】
図８の実施例は、カバーシート２１０を用いるが、導電性の針(不図示)のようないずれかの導電性要素を代替使用できる。抵抗性の層２０５がそのような接触からの損害に耐えられるように十分に永続性の場合、この導電性の針が使用されてもよい。別の代替として、容量性又は抵抗性のピックアップ・システムは、ユーザの指と共に、あるいは適切なプローブと共に使用することができる。
【００２６】
続いて図８を参照すると、抵抗鎖２４５は、抵抗性の層２０５の各エッジに沿って一定間隔で配置され、そこに直交する電圧勾配を生成するために抵抗性の層２０５に電位が印加されるために用いられてもよい。後の図で示されるように、抵抗鎖２４５(導電性領域、絶縁領域および抵抗性領域からなる)は、直列に接続された個別の抵抗ユニットを含む。その抵抗鎖２４５の抵抗値は、部分的には抵抗鎖２４５の一部を形成する、抵抗性の層２０５の抵抗性の値に依存する。しかしながら、抵抗鎖２４５の抵抗値は設計必要条件によって変更されてもよい。図８の実施例では４つの抵抗鎖２４５(それは特に２５０、２５５、２６０および２６５で明確に示される)が存在する。各抵抗鎖２５０、２５５、２６０または２６５の端部は、抵抗性の層２０５のコーナー２７０に、あるいはその近傍に連結される。そのコーナー２７０の各々は、電気的リード２７５、２８０、２８５、２９０のそれぞれの１つが備えられる。この方法では、タッチ・スクリーン１０５は、コントローラー・エレクトロニクス１１０（これは、抵抗鎖２４５に電圧を供給し、そしてタッチ・スクリーン１０５からの情報を処理する)に接続される。
【００２７】
タッチ・スクリーン１０５が押される場合、カバーシート210の導電性のコーティング220は基板200上の抵抗性の層２０５との直接の電気的な接触を行ないます。そのタッチ・スクリーン１０５が押されると、カバーシート２１０の導電性のコーティング２２０は基板２００上の抵抗性の層２０５との直接の電気的な接触を作る。「抵抗性タッチ・スクリーン」として一般に呼ばれる疑似のＤＣ抵抗性のタッチ・スクリーンのために、カバーシート２１０が、接触したエリアでの電圧を検知するための電圧検知プローブ、または電流注入源のどちらかとして機能することができる。別のオプションとして、カバーシート２１０は抵抗性の層２０５に直接適用された薄い誘電体コーティングと取り替えられてもよく、その場合には、コントローラー・エレクトロニクス１１０はAC動作を支援してもよい。
【００２８】
タッチ・スクリーン・システム１００の一般的な構築についてのその他の詳細は、米国特許 No.6,163,313に開示されており、それは参照して明らかにここに組込まれる。
【００２９】
次に図９を参照すると、抵抗鎖２４５の１部分がより詳細に示されている。その抵抗鎖２４５は、Ｚ形状の電極３０５を有し、その各々は、外側部分３１０および内側部分３１５を有する。第１の電極３０５の内側部分３１５は、第２の接近した電極３０５の外側部分３１０にオーバーラップする。その結果、これらの内側部分と外側部分の間の抵抗性の層２０５(図８の中で示される)は、抵抗性の接続３２０を形成する。隣接した電極３０５の内側部分３１５は、接合３２５によって、各々の他方から隔てられる。多くの絶縁領域３３０は、例えば、選択された場所に抵抗性の層２０５を削除することにより、勾配シート１９５(図８の中で示される)の中で形成される。その後、抵抗性のコーティング２０５のエリアは、隣接した絶縁領域３３０の間に残り、ここでは「ギャップ」３３５と呼ばれる。ギャップ３３５のうちのいくつかは、電極３０５の内側部分３１５とタッチ領域２０６の間で位置し(「非接合ギャップ」と呼ばれる)、また、ギャップ３３５のいくつかは、接合３２５とタッチ領域２０６の間で位置（「接合ギャップ」と呼ばれる)する。
【００３０】
絶縁領域３３０およびギャップ３３５も、抵抗性の層２０５(絶縁ライン)のラインを除去し、次に、絶縁ラインに沿った選択された場所にシート上に、ITOのような抵抗性材料を配置することにより形成されてもよい。図示した実施例では、絶縁領域３３０およびギャップ３３５が、電極３０５の内側部分３１５と平行なラインで形成される。その結果、タッチ領域２０６を横切る多くの並列の電流経路が確立される。絶縁領域３３０は、抵抗性の層２０５のレーザー除去によって容易に形成されてもよい。電極３０５間に延在する絶縁用のサブセクションも形成されてもよい。これらのサブセクションのレーザー調節は、電極３０５間の抵抗器を有効に調節する。
【００３１】
隣接した電極３０５間の接合３２５にて真の電圧分割の目的を達成するために、導電性の領域あるいは「島」３４０は、接合ギャップ３３５内に位置する。その導電性の材料は、例えば導電性のフリットであってもよい。その結果、タッチ領域２０６のVNの等電位ラインは、図１０で示されるように、導電性の島３４０が所望の等価回路のために清潔に電子ノードを提供するので、もはや接合ギャップ３３５を通して電圧VNを備えた電極を「見えない」。
【００３２】
シミュレーションおよびプロトタイプ・タッチ・スクリーンは、接合ギャップ３３５内の導電性の島３４０の使用を示しており、非注入側上での増大されたリプル非線形を回避するのみならず、抵抗器をオーバーラップさせる電極に対する１つの電気的な接続を、既存の商用製品と実際に比較して、非注入側の線形性が改善される。この改善の理由は、タッチ領域２０６が電極境界に接近した時のタッチ領域の等電位ラインを例証する図９で理解できる。導電領域が一定電圧にあるので、高々１つの等電位ラインは、導電性の電極３０５あるいは導電の島３４０上で終了することができる。対照的に、多くの等電位ラインが絶縁領域３３０上で終了するかもしれない。おおざっぱに言えば、ギャップ３３５を通じてタッチ領域に接続された、導電ラインは等電位ラインを「撃退」する。より広いギャップは、等電位ラインのより大きなひずみとなり、また、従って、リプル非線形が大きくなる。大きなギャップを、二つのより小さいギャップで囲まれた導電性の島に取り替えることは、非注入のリプル非線形において重要な純益を提供することができる。
【００３３】
したがって、ギャップ幅を最小限にすることは、非注入のリプル非線形の量を最小限にする。しかしながら、注入リプル非線形を最小限にするためには、より広いギャップが望ましいことは注目されるべきである。その結果、ギャップ幅で過度の多くの変化を回避することが最も良い。しかしながら、ギャップ幅における不必要な変化を回避するこの要望は別の設計要求と競合する。先行技術において周知なように、線形のタッチスクリーンの設計は、タッチ領域と直列抵抗鎖との間で放物線の抵抗変化を要求する。そのため、少なくとも従来技術ではギャップ幅が変化することは好ましくない。
【００３４】
このことから、抵抗鎖２４５はむしろ様々なギャップ設計を用いる。特に、抵抗鎖２４５は３つの異なるタイプのギャップ設計を含む：空のギャップ、導電性島３４０を有するギャップ、および、オーバーラップ電極３０５(例えば“Ｔ”)の電極延長がある。これらの３つのタイプは図１１ａ−ｃに図示される。図１ｌａ−ｃの中で例証されるように、ギャップがすべて同じ幅でも、３つの異なるギャップ設計は抵抗鎖２４５とタッチ領域２０６の間で異なる抵抗を提供する。図１１ａで示した空のギャップは、より高い抵抗を持ち、そして図１１ｃに示した“Ｔ”形状の電極拡張３４５は最低の抵抗を提供する。これとは別に、タッチ領域２０６に対する同じ抵抗のために、空のギャップはより広くなり、そして“Ｔ”形状の電極拡張３４５４はより狭くなる。部分的に所望の放物線の抵抗変化を提供するために、この設計自由度を使用することは、ギャップ幅における必要とされる変化をある程度まで縮小する有益な結果を持ち、それにより、線形性を改善する。この柔軟性はさらに、非常に小さな導電性の島３４０およびギャップ３３５のスクリーン印刷を含む許容問題を回避することを支援する。
【００３５】
図１２で例証されるように、抵抗鎖２４５は、さらに結合ギャップ３３５内の導電性の島３４０の使用に加えて、必要な放物線の抵抗変化を提供するために、非接合ギャップ３３５内の図１ｌａ−ｃで図示された異なるタイプのギャップ設計を使用する。以前に議論されたような非注入側に沿ったリプル線形性を改善するために、接合ギャップ３３５内の導電性の島３４０を使用することは、一般に望ましいが、接合ギャップ３３５のために空のギャップ設計(図１ｌａ）を使用することは時によって望ましい。例えば、ギャップ３３５でのように高い抵抗が望まれる時、比較的狭いギャップと結合して空のギャップ設計を使用することは有利かもしれず、その比較的狭いギャップを通じて、接合ギャップ３３５を通してペアの電極３０５の純粋な電圧を「見る」タッチ領域２０６により問題が少ない。
【００３６】
いくつかの適用では、例えばXおよびYの線形性に不等の要求の適用が存在する場合、他の座標での増大した境界リプル非線形を犠牲にして、一つの座標の線形性を完全に最適化することが望ましいかもしれないことは注目されるべきである。例えば、図１３を参照すると、タッチ・スクリーン・システム１００のディスプレイを見る場合、人が見るかもしれないソフトウェア・タッチ・ボタン３５５の典型的なディスプレイを例証している。図示されるように、タッチ・ボタン３５５は、その高さより幅がはるかに広い。したがって、ユーザが正確に意図したタッチ・ボタン３５５をアクティブにするために、タッチ・スクリーン・システム１００は、正確に小さなエラーを備えたY座標を小さいエラーで正確に決定し、X座標は、荒く決定するに違いない。
【００３７】
以前に議論されたように、Y座標の測定については、電極境界の左および右側は非注入で、トップと底の側は注入である。そのような適用のために、電極境界の左・右側上に導電性の島３４０を備えたギャップ３３５を使用し、次に、電極境界のトップと底の横上の１つの電極について２つを越えるギャップを使用することが有利かもしれない。そのような設計は、X座標の測定用にトップおよび底に沿って増加するリプル非線形に結びつくが、しかし、これは、図１３で図示されるような適用では２番目に重要である。
【００３８】
上述の議論では抵抗性タッチシステム１００の内容を述べてきたが、タッチ検知システムのより一般的な設定に適用できる。これは、他のタイプのタッチセンサ(例えば透明タッチパッドやタッチ検知ロボットの枠体)を含む。検知表面を有する多種のセンサを想像できる。実際に、抵抗性タッチスクリーンシステム１００は、まさにタッチ検知システムの特別タイプであり、勾配シート１９５およびカバーシート２１０は、タッチスクリーン１０５内で動作するように設計される。この結果、この議論は、その広い態様において、より一般的な設定内での適用として高卒されるべきである。
【００３９】
この発明の特定の実施例が示され、述べられたが、上記の議論は、この発明をこれらの実施例に限定するものでないことに気付くべきである。これらの当業者であれば、この発明の本旨および範囲からそれることなく、種々の変形および変更が可能であることが認識される。従って、この発明は、変更、変形および等価は付記したクレームで定義された趣旨および範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】Ｘ励起信号を与えて操作される先行技術のタッチ・スクリーンの平面図であり、その結果、左、右側は注入モードであります。また、トップと底の側は非注入モードである。
【図２】Ｙ励起信号を与える操作される先行技術のタッチ・スクリーンの平面図であり、その結果、左、右側は非注入モードで、トップと底の側は注入モードである。
【図３】オーバーラップ抵抗電極につき、２つのギャップ(１つの結合および１つの非結合)がある直列抵抗鎖の概略図である。
【図４】図３の抵抗鎖の等価回路である。
【図５】直列抵抗鎖の部分の概略図であり、特に、非注入モードで動作された時の抵抗鎖の上で非直線的に終了する等電位ラインを示す。
【図６】図３の抵抗鎖の等価回路図であり、特に電流および電位を示す。
【図７】この発明の好ましい実施例に従って構築されたタッチシステムの機能ブロック図である。
【図８】図７のタッチシステムに用いられたタッチスクリーンの展開図である。
【図９】図７のタッチシステムに用いられた直列抵抗鎖の概略図である。
【図１０】図９の抵抗鎖の等価回路図である。
【図１１Ａ】図９の直列抵抗鎖の中で使用することができる異なるタイプのギャップ構成の概略図である。
【図１１Ｂ】図９の直列抵抗鎖の中で使用することができる異なるタイプのギャップ構成の概略図である。
【図１１Ｃ】図９の直列抵抗鎖の中で使用することができる異なるタイプのギャップ構成の概略図である。
【図１２】図７のタッチ・スクリーンの中で使用される勾配シートの右コーナーの平面図である。
【図１３】ディスプレイ表示の平面図であり、特にX方角およびY方角で非対称の位置の正確要求を要求するソフトウェア・タッチボタンを示す。
【符号の説明】
【００４１】
１００  タッチ・スクリーン・システム
１０５  タッチ・スクリーン
１１０  コントローラー・エレクトロニクス
１１５  ホストコンピューター
１２０  ディスプレイ
１９５  配シート
２００  基板
２０５  抵抗性の層
２１０  カバーシート導
２２０  電性のコーティング
２２５  フレーム
２４５  抵抗鎖
２７０  コーナー
３０５  電極
３３０  絶縁領域
３３５  ギャップ
３４０  導電性の島
【図１】
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【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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