(57)【要約】本発明はタッチ感応面上のタッチの位置を検出する格子タッチ感知システムに関する。格子タッチ感知システムは、絶縁材料で分離された２つの容量性感知層を含み、各層は実質的に平行な導電性要素で構成され、２つの感知層の導電性要素は互いに実質的に直交している。各要素は細い導電性長方形細片で結合された一連の菱形断片で構成されている。所与の感知層の各導電性要素は、一端または両端で対応するリード線の組の１本のリード線に電気的に接続されている。また対応するリード線の組を介して両方の組の導電性要素に励磁信号を提供し、表面上にタッチが生じた時にセンサ要素により生成される感知信号を受け取り、各層の作用を受けたバーの位置に基づいてタッチの位置を決定するための制御回路を含み得る。
2006511879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ面と、
第１の方向に配置された第１の組の容量性センサバーを含む第１のセンサ層と、
前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に配置された第２の組の容量性センサバーを含む第２のセンサ層と、
前記第２のセンサ層から前記第１のセンサ層を分離する非導電層と、を含み、
前記第１の組の容量性センサバーの各々が第１の端と第２の端とを有し、前記第１の組の容量性センサバーの各々の前記第１の端が第１の組のリード線のうちの１本に接続されており、
前記第２の組の容量性センサバーの各々が第１の端と第２の端とを有し、前記第２の組の容量性センサバーの各々の前記第１の端が第２の組のリード線のうちの１本に接続されている、タッチ感応スクリーン。
【請求項２】
前記第１の組の容量性センサバーと前記第２の組の容量性センサバーとが実質的に直交している、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項３】
前記第２の組の容量性センサバーの各々が一端にのみにおいて第２の組のリード線のうちの１本に接続されている、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項４】
前記第１の組の容量性センサバーおよび前記第２の組の容量性センサバーがインジウムスズ酸化物で構成されている、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項５】
前記タッチ面へのタッチが前記第１の組の容量性センサバーの第１のセンサバーおよび前記第２の組の容量性センサバーの第２のセンサバーにより感知され、前記タッチ面へのタッチの位置が前記第２の方向の前記第１のセンサバーの位置と前記第１の方向の前記第２のセンサバーの位置とにより決定される、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項６】
前記第１の組のセンサバーの前記第２の端の各々が前記第１の組のリード線に接続されているとともに、前記第２の組のセンサバーの前記第２の端が前記第２の組のリード線に接続されている、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項７】
前記第１の組のセンサバーの前記第２の端の各々が前記第１の組のリード線に接続されていないとともに、前記第２の組のセンサバーの前記第２の端が前記第２の組のリード線に接続されていない、請求項１に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項８】
前記タッチ感応スクリーンが装置内に搭載され、前記タッチ感応スクリーンの周囲の領域が前記第１の組の容量性センサバー内のセンサバーの前記第２の端において削減されたリード線の本数に従った大きさである、請求項７に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項９】
前記タッチ感応スクリーンの周囲の領域がさらに前記第２の組のセンサバー内のセンサバーの前記第２の端におけるリード線の欠如に従った大きさである、請求項８に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１０】
タッチ面と、
導電性材料の断片の列と前記導電性材料の断片間の空乏領域とを有する第１のセンサ層と、
導電性材料の断片の列を有する第２のセンサ層と、
前記第２のセンサ層から前記第１のセンサ層を分離する非導電層と、を含み、
前記第１および第２の層の列が前記第２の層の断片が前記第２の層の空乏層内に配置されるように構成されているタッチ感応スクリーン。
【請求項１１】
前記第１および第２のセンサ層の導電性材料の断片がほぼ菱形に構成されている、請求項１０に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１２】
各層上で、前記導電性材料の断片が導電性材料の細片で接続されている、請求項１０に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１３】
前記第１のセンサ層の列の各々が別個のリード線に接続され、前記第２のセンサ層の列の各々が、前記タッチ感応スクリーンが個別に構成されるように別個のリード線に接続されている、請求項１０に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１４】
前記第１のセンサ層の列のうちの少なくとも２列が同一のリード線に接続されているとともに、単一処理方式を用いて連結された列のどれがタッチを感知したかを識別する、請求項１０に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１５】
前記第２のセンサ層の列のうちの少なくとも２列が同一のリード線に接続されているとともに、単一処理方式を用いて連結された列のどれが前記タッチを感知したかを識別する、請求項１４に記載のタッチ感応スクリーン。
【請求項１６】
タッチ感応スクリーン上のタッチの場所を識別する方法であって、
前記タッチ感応スクリーン上の第１のセンサバーに関連する第１の信号と前記タッチ感応スクリーン上の第２のセンサバーに関連する第２の信号とを受け取るステップと、
前記第１の信号および前記第２の信号を分析して、対応位置を有する前記第１のセンサバーおよび対応位置を有する前記第２のセンサバーを識別するステップと、
前記第１のセンサバーまたは前記第２のセンサバーに近接する１本以上のセンサバー上の二次信号を分析するステップと、
前記第１のセンサバーおよび前記第２のセンサバーの位置の分析により前記タッチの場所を特定するとともに、前記二次信号の分析によりさらに絞り込むステップと、を含み、
前記第１および第２のセンサバーがセンサバーの２つの異なる層に配置され、前記２つの異なる層のセンサバーが２つの異なる方向に延在するとともに、前記センサバーの第１の端でリード線に接続されている方法。
【請求項１７】
前記２つの異なる層の前記センサバーが前記センサバーの第２の端でさらに接続されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記２つの異なる層の前記センサバーが前記センサバーの前記第１の端のみで接続されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記タッチの場所に対応する１組の座標を生成するステップと、前記座標をさらに処理するために演算装置に提供するステップと、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記２つの異なる方向が実質的に直交する方向を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のセンサバーがセンサバーの第１の層の複数のセンサバーのうちの１本であるとともに、前記第２のセンサバーがセンサバーの第２の層の他の複数のセンサバーのうちの１本であり、前記センサバーの第１および第２の層が誘電体材料により分離されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記センサバーの第１の層の前記センサバーの各々の前記第１の端が複数のリード線のうちの少なくとも１本に接続されているとともに、前記センサバーの第２の層の前記センサバーの各々の前記第１の端が前記複数のリード線のうちの少なくとも１本に接続されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記センサ層の前記センサバーのうちの少なくとも２本の前記第１の端が同一のリード線に接続されているとともに、単一処理方式を用いて連結されたセンサのどれが前記タッチを感知したかを識別する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記他のセンサ層の前記センサバーのうちの少なくとも２本の前記第１の端が同一のリード線に接続されているとともに、単一処理方式を用いて連結されたセンサのどれが前記タッチを感知したかを識別する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１および第２の信号を分析するステップが、前記第１のセンサバーに対応する第１の方向の第１の座標を識別するステップと、前記第２のセンサバーに対応する第２の方向の第２の座標を識別するステップと、を含み、前記第１および第２の方向が前記タッチ感応スクリーンの面内でほぼ直交する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のセンサバーおよび前記第２のセンサバーの位置の分析が、前記第１の方向の前記第１の座標および前記第２の方向の前記第２の座標により識別された前記場所を評価するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
タッチ感応スクリーン上のタッチの場所を決定する方法であって、
センサバーの少なくとも２つの層の各々から少なくとも１つの信号があれば決定するステップと、
そうであれば、
センサバーの第１の層の第１のセンサバーに対応する第１の信号を評価して、前記センサバーの第１の層と関連する第１の方向の第１の位置を決定し、及び
センサバーの第２の層の第２のセンサバーに対応する第２の信号を評価して、前記センサバーの第２の層と関連する第２の方向の位置を決定するステップと、
前記タッチの場所を前記第１の方向の前記第１の位置および前記第２の方向の前記第２の位置として報告するステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
前記第１および第２の方向が前記タッチ感応スクリーンの面内でほぼ直交する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記センサバーの第１の層の前記センサバーの各々が一端のみにおいて複数のリード線のうちの１本に接続されている、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記センサバーの第２の層の前記センサバーの各々が一端のみにおいて前記複数のリード線の他の１本に接続されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１のセンサバーまたは前記第２のセンサバーに近接する１本以上のセンサバー上の二次信号を分析することにより前記タッチの場所を絞り込むステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、格子タッチ感知システムに関する。特に、本発明は、格子状に配置されたセンサバーを含むタッチ感応面を備えたタッチ感知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータおよび他の電子装置が定着してきており、データを入力する手段としてタッチ感知システムが広く普及しつつある。例えばタッチ感知システムは、今日、工場、倉庫、製造設備、レストラン、または、個人用携帯情報端末、現金自動預け払い機、カジノゲーム機等で見られる。
【０００３】
容量性タッチ感知は、タッチスクリーン業界で最も広く用いられている技術の１つである。容量性タッチセンサは、主に２つの群に分類される。すなわち連続容量性センサと、非連続（パターン化）容量性センサとである。連続容量性センサでは、センサは四隅から励磁される導電性薄膜で構成されている。タッチにより発生する信号は、四隅からコントローラへ伝送され、そこで復号化されて座標に変換される。典型的なパターン化容量性タッチスクリーンにおいて、センサはコントローラからの励磁信号で両端から駆動される一連の平行な導電性バーで構成されている。タッチにより発生した信号は、センサバーを励磁する同一のリード線でコントローラに伝送される。そして、これらの信号は、コントローラで復号化されるとともに、タッチ座標がコンピュータに報告される。この型のセンサの例は、米国特許第５，６５０，５９７号明細書、および米国特許出願第１０／１７６，５６４号明細書を参照されたい。
【０００４】
パターン化された容量性スクリーンでは異なる方法を用いてタッチ座標を算出する。例えば、近接場イメージング（ＮＦＩ）を用いる容量性スクリーンでは、平行バーに沿った座標、Ｘ軸は、タッチの左側および右側の電圧降下比により決定する。バーに垂直な方向の座標、Ｙ軸は、補間法により組み合わされたタッチされたバーの場所を見出すことにより決定する。
【０００５】
２つ以上のパターン化感知層を利用するタッチセンサを用いることにより、感知層が適正なパターン形状を有すれば両方向において高精度でタッチの座標を決定することができる。多層容量性タッチセンサの例は、米国特許第４，６８６，３３２号明細書、および米国特許第６，１３７，４２７号明細書である。２つ以上の感知層に容量結合するという課題により、設計者は、極細の導電性バーを用いるかまたは２つの層上で非常に異なる幅のバーを用いざるを得なかった。前者の設計は信号レベルが非常に低く、後者の設計はバーのまばらな分布による重大なエラーを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、タッチ感知面上のタッチの位置を検出するタッチ感知システムに関する。タッチ感知システムは少なくとも２層の単一方向の容量性センサバーで構成されており、各センサバーは一端または両端でリード繊維電気的に接続されている。一例によればセンサバーの他端は開放されたままにし、それによりタッチセンサのその側の領域を可能な限り小さくすることができる。他の例において弱いタッチまたは多数のタッチを感知できるように１つ以上の層を両端で接続し得る。これらの層のセンサバーは、１層のセンサバーが他層のセンサバーとは異なる方向に配置されるように格子構成で配置されている。タッチ感知システム上のタッチは、センサバーの１層からの信号により一方向で、センサバーの他層からの信号により他方向で位置が特定される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様において、格子タッチ感知システムは表面と格子タッチ感知回路とを含む。感知回路は２組の平行且つ単一方向の容量性センサバーを含み、第１の組のセンサバーは第２の組のセンサバーと平行ではない。センサバーの所与の組の各センサバーは、対応するリード線の組の１本のリード線に電気的に接続されている。
【０００８】
本発明の他の態様において、格子タッチ感知システムは、表面と、２組の平行且つ単一方向容量性センサバーおよび対応する２組のリード線を備えた格子タッチ感知回路と、制御回路とを含む。制御回路は、対応する組のリード線を介してセンサバーの両方の組に励磁信号を提供し、表面上でタッチが発生した時に生成される感知信号を受け取り、感知信号からタッチの位置を決定する。
【０００９】
本発明のさらに他の態様において、格子タッチ感知システムは、タッチペインと、誘電体材料のシートにより分離された２つのセンサ面と、制御回路とを含む。２つのセンサ面の各々は、対応するリード線に電気的に接続された平行且つ単一方向の容量性センサバーを含む。リード線は制御回路に電気的に接続され、制御回路は、リード線を介してセンサバーに励磁信号を提供し、表面上でタッチが発生した時に生成される感知信号を受け取り、感知信号からタッチの位置を決定する。
【００１０】
本発明のさらに他の態様において、格子タッチ感知システムは、タッチ面と格子タッチ感知回路とを含む。感知回路は２層の単一方向容量性センサバーを含み、第１の層のセンサバーは第２の層のセンサバーと平行ではない。タッチ感知回路の所与の層の２本以上のセンサバーは、対応するリード線の組の同一リード線に電気的に接続されている。そして単一処理方式を用いてセンサバーのどれがタッチを感知したかを判断する。
【００１１】
本発明のさらに他の態様において、格子タッチ感知システムは、タッチ面と格子タッチ感知回路とを含む。感知回路は２層の単一容量性センサバーを含み、第１の層のセンサバーは第２の層のセンサバーと平行ではない。タッチ感知回路の一方または両方の層の各センサバーは両端でリード線に電気的に接続されており、得られたタッチ感知システムは多数タッチ認識および／または拒絶特性が改善して、同様なシングルエンドシステムに優る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、タッチ感応面上のタッチの位置を検出可能なタッチ感知システムを可能にする。本発明により可能なタッチ感知システムは、第１の方向に配置されたセンサバーの第１の層と、第２の方向に配置されたセンサバーの第２の層とを含んでいる。第１および第２の方向は互いに実質的に直交し得る。この構成においてタッチ感応表面に対するタッチが各層内の少なくとも１本のセンサバー上に信号を生成する。そして２本のセンサバーの各々上のタッチの位置を特定することによりタッチの位置を決定する。センサバーの第１の層を用いて一方軸に沿ったタッチの場所を識別するとともに、センサバーの第２の層を用いて他方軸に沿ったタッチの場所を識別する。
【００１３】
一実施形態において、本発明は、格子構成に配置された多数のセンサバーをスクリーンに組み込んだタッチ感応スクリーンにおいて実施される。各センサバーは、少なくとも一端でリード線に電気的に接続されている。本発明の詳細は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明より明らかとなろう。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の概略図であり、タッチ感応スクリーン１２０と、制御回路１３０と、コンピュータ１４０とを含む例示的なタッチ感知システム１１０を示している。動作時、タッチ感知スクリーン１２０はスクリーン上のタッチに応答して信号を生成する。信号は、信号を処理する制御回路１３０に伝送される。そして制御回路１３０は、信号を処理した結果をさらに処理するためにコンピュータ１４０へ伝送する。
【００１５】
タッチ感応スクリーン１２０は、タッチすると信号を生成する容量性タッチスクリーンである。図２と共にタッチ感応スクリーン１２０の構成要素を詳細に説明する。簡単に言えば、タッチ感応スクリーン１２０は容量性センサバーの２つの層を有する。各層の各センサバーは、少なくとも一端でリード線に接続されている。
【００１６】
制御回路１３０は、タッチ感応スクリーン１２０の容量性センサバーに励磁電流を提供する回路である。また、制御回路１３０は、容量性センサバーにより生成された信号を検出および処理する。制御回路１３０は、一方の層上の信号を駆動および感知しつつ、他方の層をフロートしたりまた既知の信号またはガード信号で他方の層を駆動したりするなど、他方の層を任意の適当な状態にすることもできる。制御回路１３０は、集積回路などの任意のタイプの電子回路であり得る。制御回路１３０を単独で設置してもよく、またコンピュータ１４０などのコンピュータに組み込んでもよい。
【００１７】
図２は、タッチ感応スクリーン２１０の例示的実施形態の展開図である。図２は、単にタッチ感応スクリーン２１０の主構成要素を図示するに過ぎない。本発明の原理から逸脱することなく他の構成要素を追加し得る。
【００１８】
タッチ感応スクリーン２１０は、互いに積層された一連の層で構成されている。本実施形態においてタッチ感応スクリーン２１０は、タッチペイン２２０と格子タッチ感知要素２３０とを含んでいる。格子タッチ感知要素２３０は、第１のセンサ層２４０と、第２のセンサ層２６０と、第１のセンサ層２４０と第２のセンサ層２６０との間に配置された中間誘電体層２５０とを含んでいる。
【００１９】
タッチペイン２２０は、タッチ感応スクリーン２１０の最上層である。タッチペイン２２０は、光学的に透明な物質で構成し得る。タッチペイン２２０は、化学的強化ガラス、透明プラスチック、または任意の他の適格な誘電体材料で製造し得る。タッチペイン２２０の一方側はタッチ感応スクリーン２１０のタッチ面としての機能を果たす一方、タッチペイン２２０の他方側は格子タッチ感知要素２３０に取り付けられている。タッチペイン２２０は、タッチ物体と感知要素との間に必要な誘電体材料を提供するとともに、タッチ感知要素２３０を周囲の危険物から保護する。
【００２０】
格子タッチ感知要素２３０の上層は第１のセンサ層２４０である。第１のセンサ層２４０は、一方向に互いに実質的に平行に配置された複数の容量性タッチ感応センサバー２７０を含む。これらを光学的透明性を得るためにインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で構成することが好ましいが、他の透明な導電性酸化物および透明な導電性ポリマなど、透明な用途用の任意の導電性透明材料で構成しうる。代替的には、センサバーは、透明性が必要ない用途用に導電性非透明材料で構成し得る。
【００２１】
また第２のセンサ層２６０も一方向に互いに実質的に平行に配置された複数の容量性タッチ感応センサバー２９０を含む。センサ層２４０と２６０とは、第２のセンサ層２６０のセンサバー２９０が第１のセンサ層２４０のセンサバー２７０と実質的に直交する配向状態で互いに平行である。本明細書で用いるように用語「直交する」または「垂直な」はこれらの一般的な意味を有するが、直交または垂直とされる要素は異なる面にあるため実際には交差してはいない。用語交点は、バーが実際には合流していなくてもタッチ感知面２４０および２６０に平行な仮想面上に投影されるバーの交点を意味するために用いるものとする。
【００２２】
本発明によれば、各第１の層のセンサバー２７０の一端は、複数のリード線２８０のうちの対応リード線の一端に電気的に接続されている。同様に、各第２の層のセンサバー２９０の一端は、複数のリード線２８５のうちの対応リード線の一端に接続されている。リード線２８０／２８５の他端は、制御回路１３０（図１）に連結されている。リード線２８０／２８５は、信号を制御回路１３０とセンサバー２７０／２９０との間を進行可能にする電気的な導管である。リード線２８０／２８５は、単に図示の単純化のため図２に単線として図示されている。各リード線を個々にセンサバー２７０／２９０から制御回路１３０まで延出し得ること、または代替的アドレス機構を用いて特定の層の各センサバーを一意に識別する場合には２本以上のセンサバー２７０／２９０を同一のリード線２８０／２９０に接続し得ることは、理解されよう。リード線２８０は、銅、銀、金等などの任意の導電性材料で構成し得る。
【００２３】
誘電体層２５０は、第１のセンサ層２４０と第２のセンサ層２６０とを分離する非導電性層である。誘電体層２５０は、任意の非導電性透明材料により製造される接着剤であり得る。誘電体層２５０は、第１のセンサ層２４０のセンサバー２７０と第２のセンサ層２６０のセンサバー２９０とが直接接しないようにする電気的絶縁体としての機能を果たす。
【００２４】
ここで簡単に説明し、図３および図４と共にさらに詳細に説明すると、センサバー２７０／２９０は、リード線２８０／２８５を介して制御回路１３０から励磁信号を受け取る。励磁信号は、各センサバー２７０／２９０上に電界を生じる。タッチ感応スクリーン２１０へのタッチは、タッチ物体とタッチに近接する領域内の両層のセンサバー２７０／２９０との間の容量結合になる。タッチ物体とタッチ付近のセンサバーとの間の容量結合により交流電流がコントローラからリード線を介して結合されたセンサバーにより接地へ流れる。各リード線上の電流の大きさは、タッチ物体とそのリード線に接続されたバー（または複数のバー）との結合の度合いによるため、コントローラは、各センサ層上のどのバーが最大信号を有するかを判断することにより、各感知層上のタッチされたバーを正確に決定することができる。最大信号を有するセンサバーの直近のバーに接続されたリード線の信号の強さを調べることによっても各層のタッチ位置をさらに精密にし得る。発明者らは、各感知層上の２つ以上の強い信号間を補間することで座標決定の精度を向上することができると判断した。各感知層からの信号がその層のバーに垂直な軸に沿ったタッチ位置を決定する。２つの感知層上のバーは互いに垂直であるため、タッチ位置が算出される軸もまた互いに垂直である。そのため、タッチ位置は、２つの直交軸上のタッチ座標を知ることにより一意に決定される。
【００２５】
図２は例示的なタッチ感応スクリーン２１５を図示しており、第１の層センサバー２７０の一端のみが複数のリード線２８０の対応リード線の一端に電気的に接続されているとともに、第２の層センサバー２９０の一端が複数のリード線２８５の対応リード線の一端に接続されている。代替例において、第１の層センサバー２７０、第２の層センサバー２９０、またはその両方が両端で電気的に接続されている。一方または両方のセンサバーの両端が電気的に接続されていると付加的な情報を得ることができる。例えば、センサバーの両端を電気的に接続することを利用してより高い解像度を得ることもできる。代替的には、センサバーの両端に電気的に接続することを利用してより多数のタッチを認識することもできる。多数のタッチの認識を例えばゲーム用途に利用することもできる。他の代替例においてセンサバーの両端を電気的に接続することを多数のタッチの拒否に利用することもできる。
【００２６】
図３は、図２と共に説明したものと同様に構成した、タッチ感応スクリーンの第１の層３０５内のセンサバー３１５および第２の層３１０のセンサバー３２０の一実施形態の簡略概略図であり、本発明の概念をさらに例証する。本実施において、第１の層３０５のセンサバー３１５および第２の層３１０のセンサバー３２０は互いに実質的に直交して配向されている。本発明の原理から逸脱することなく他の配向を用い得る。説明を容易にするために第１の層３０５のセンサバー３１５は、任意に引いたＸ軸３２３に平行である。第２の層３１０のセンサバー３２０は、任意に引いたＹ軸３２５に平行である。
【００２７】
センサバー３１５およびセンサバー３２０の各々は、一端がそれぞれ対応するリード線３３０およびリード線３３５に電気的に接続されている。図３に図示された例において、センサバー３１５およびセンサバー３２０は、他端で電気的に接続されていてもいなくてもよい。リード線３３０およびリード線３３５を図１に示した制御回路１３０などの制御回路に接続し得る。なお各層上のリード線の本数は、常にその層上のセンサバーの本数以下である。
【００２８】
動作時、制御回路１３０は、対応するリード線３３０および３３５を介してセンサバー３１５およびセンサバー３２０上に電位を生じる。励磁信号は、センサバー３１５およびセンサバー３２０を電気的に励磁する。感知層の励磁は同時または順次であり得る。他の実施形態において各層の感知バーを一度に励磁し得るが、他方の層の感知バーは一定の電位に保持、またはガード信号などの他の信号で駆動し得る。
【００２９】
図３は、各層のセンサバーを一端で電気的に接続している例を図示している。しかし他の実施形態において一方または両方の層のセンサバーは両端で電気的に接続し得る。一方または両方の層で両端で接続されたセンサバーを有することでシングルエンド実施形態に優る利点を提供する。各センサ層は、両方向のタッチ場所を始めとするより詳細な情報を提供することもできる。この付加的な情報は、多数タッチ拒否を大幅に向上し、または逆に多数タッチ認識を可能にする。例えば、２層タッチセンサを、２人のプレーヤがタッチセンサに同時にタッチすることが可能なゲーム用途と組み合わせて用いることもできる。さらに、二層ダブルエンド接続設計の性能が向上したことにより、手袋等を着用したユーザより受ける弱い信号が正確に検出することができる。これらおよび他の利点と用途とは当業者には明らかであろう。
【００３０】
図４は、タッチに対する応答時の図３のタッチ感応スクリーンの簡略概略図である。本発明の原理を例証するために、ユーザが物体または指で位置４１０においてタッチ感応スクリーンにタッチし、センサバー４１５およびセンサバー４２０の両方が感知すると仮定する。図４に示すように、センサバー４１５は、Ｙ軸３２５に直交するＸ軸３２３に平行に配向されている。Ｙ軸３２５上のセンサバー４１５の場所は、Ｙ１  ４２５により表される。同様にセンサバー４２０は、Ｘ軸３２３に直交するＹ軸３２５に平行に配向されている。Ｘ軸３２３上のセンサバー４２０の場所は、Ｘ１  ４３０により表し得る。センサバー４１５とセンサバー４２０の交点に相当する位置４１０でタッチ感応スクリーンにタッチすることにより、物体または指が両励磁センサバーに容量結合されて、リード線４４５上に応答信号４３５およびリード線４５０上に応答信号４４０を生じる。両信号が制御回路１３０（図１）に提供されることにより、制御回路１３０によって受け取られて処理される。
【００３１】
図示の簡略化のため各層からの１つの応答信号のみを示していることは理解できよう。実際の動作時には、タッチは、１つのセンサ層の多数センサバー上に様々な強さの信号を生じ得る。制御回路は、タッチされたバーの直近の多数のバーからの信号を考慮に入れることによりタッチ位置を決定し得る。各層からの多数の信号の線形または非線形補間を用いることによりタッチ位置を正確に決定し得る。
【００３２】
図５は、センサバーが図２〜４に示したような長方形ではない他の実施形態の概略図である。本実施形態において２つのセンサ層、第１の層５０１と第２の層５０２とがある。各センサ層の導電要素（例えば要素５０３）の各列は、比較的細い長方形の短片（例えばコネクタ５０４）で互いに接続された一連の菱形断片を含んでいる。このセンサの幾何学的配置の１つの利点は、両方の感知層が同時に励磁された場合には上層（第２の層５０２）が第１の層５０１のバーが容量結合されたバー間の空乏領域以外の下層（第１の層５０１）を遮蔽することである。本実施形態において両方のセンサ層が同時に励磁されたとしても両方のセンサ層の点においてかなりの量の結合を有することが可能である。なお導電性要素の断片は、菱形以外の形状を有し得る。例えば、断片は八角形等でもよい。導電性断片のサイズおよびアスペクト比は、一般的な指が各層上の少なくとも菱形部分を覆うように選択し得る。
【００３３】
タッチセンサのリード線を引き回す側で占有される領域を最小限に抑えることが非常に望ましい。この領域を低減するいくつかの可能な方法がある。例えば、本発明により想定される格子タッチセンサは、一端のみでリード線に接続されたセンサバーを用い得る。これは、タッチスクリーンの周囲のリード線引き回し領域を効果的に低減する。他の例は、２本以上のバーを各リード線に接続し、信号処理構成を用いてタッチされたバーを見分けることである。この実施形態において、各リード線は、他のリード線と同本数のバーにより共有される。例えばセンサ層の１本のリード線が３本のバーに接続されている場合には、そのセンサ層の他のリード線は３本のバーに取り付けられている。同一リード線を共有しているバーのどれが実際にタッチされたかを判断するために適用可能な方法の１つは、同時係属出願の米国特許出願第０９／９９８，６１４号明細書に報告されたものである。
【００３４】
図６は、センサの周囲の領域を減らす本発明の代替実施形態を示している。個々のリード線によって一意にアドレスされる８本のバーがあるセンサ層が示されている（個別構成）。本実施形態において、各感知層は、同時係属出願の米国特許出願第１０／１７６，５６４号明細書に記載されたものなど、個別の容量タッチセンサを形成している。簡略化のため図６において個別パターンを用いている。この特定の実施形態の要旨から逸脱することなく他の接続構成を用い得る。
【００３５】
各センサ層上のリード線は２つの群に分けられており、各群はセンサの異なる縁部に沿って延びている。第１の群６０３はセンサの上半分上のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）バー６０５に接続されている。リード線のこの群は、左側縁部に沿って延びて後部接続パッドまで一直線に進む。第２の群６０７は、センサの下半分でＩＴＯバー６０９に接続されている。この第２の群６０７のリード線は、右側でバー６０９の反対端に接続されているとともに、右側縁部に沿って延びその後センサの下縁部に沿って延びて対応する接続パッドに到達する。本実施形態において、センサの３つの縁部は、４本のリード線に必要なスペースにより占有されている。これはセンサの各側に８本のリード線を有する従来の設計に必要であったスペースの半分である。本実施形態におけるリード線引き回し領域に関する節減を利用してセンサの全体サイズを最小限に抑えることが可能であり、または節減を利用して同一の全体センササイズを保持するがセンサのアクティブ領域を増加することも可能である。
【００３６】
本発明によれば、座標はピーク信号を担持するバーおよび各層上の直近のものを見つけることにより決定される。この方法の利点の１つは、決定された座標の精度が、導電性バーのシート抵抗の均一性に依存せず、センサ回路構成により生じ得る不均衡による影響も受けないことである。これにより従来の容量性タッチセンサに適用される厳しい均一性要件をなくすとともに、センサ要素におけるより安価な透明導電性薄膜の利用を可能にする。換言すれば、センサバーを用いて一方向のみのタッチの場所を特定する場合には、各側の信号の強さの比は重要ではない。このためセンサバーの抵抗均一性は重要でなくなるため、製造プロセスを単純化するとともにタッチセンサのコストを低減する。
【００３７】
さらに、本発明の実施は、遠距離場効果により強い影響は受けない。従って本発明の他の利点は、遠距離場に対抗する要素を含まないより単純な制御回路を用い得ることである。これはこのようなタッチスクリーンの製造のコストをさらに下げる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】タッチ感知システムの一実施形態の概略図である。
【図２】タッチ感応スクリーンの一実施形態の展開図である
【図３】２つの簡略化したセンサ層の一部分の概略図である。
【図４】タッチに応答する２つの簡略化した動作感知層の概略図である。
【図５】導電要素パターンを図示する本発明の一実施形態の概略図である。
【図６】センサの周囲の領域を節減するリード線構成を図示する本発明の一実施形態の概略図である。
【図１】
2006511879.tif 000003
【図２】
2006511879.tif 000004
【図３】
2006511879.tif 000005
【図４】
2006511879.tif 000006
【図５】
2006511879.tif 000007
【図６】
2006511879.tif 000008
【国際調査報告】
2006511879.tif 000009
2006511879.tif 000010
2006511879.tif 000011
2006511879.tif 000012
2006511879.tif 000013