JP2005293517A

JP2005293517A - タッチパネル入力装置

Info

Publication number: JP2005293517A
Application number: JP2004111719A
Authority: JP
Inventors: Naomi Nakayama; 尚美中山; Kazuo Imai; 一夫今井
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-06
Also published as: TWI297849B; JP3857278B2; CN100541403C; EP1585018A2; US20050219230A1; TW200534152A; CN1680907A; EP1585018A3; KR20050098754A

Abstract

【課題】一つのコネクタテール（５）で信号リードパターン（１２）と電源リードパターン（１３）のそれぞれを外部へ引き出し、かつ、コネクタテール（５）の電源導電線（１５）間に充分な絶縁間隙が得られるタッチパネル入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】コネクタテール（５）に、信号リードパターン（１２）に対応して接続される複数本の信号導電線（１４）と電源リードパターン（１３）に対応して接続される複数本の電源導電線（１５）を、それぞれ引き出し方向に沿って配線し、電源導電線（１５）間の配線ピッチを信号導電線（１４）間の配線ピッチの２倍とする。電源導電線（１５）間に充分な絶縁間隙が得られ、高圧の駆動電圧が印加されてもショートする恐れがない。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネルを入力操作した際に、入力操作しているタッチパネルを振動させ、操作者に入力操作感を発生させるタッチパネル入力装置に関し、更に詳しくは、圧電基板を用いてタッチパネルを振動させるタッチパネル入力装置に関する。

タッチパネル入力装置は、デジタイザとも呼ばれるもので、スタイラスペンや指で、タッチパネルに設定された操作エリアを入力操作しときに、入力操作とその操作エリア内の入力操作位置を検出し、パーソナルコンピュータ等の外部処理装置へ入力操作若しくは入力操作位置を表す入力検出信号を出力するものである。

この入力操作位置を検出する方式により、実開平３−６７３１号に示される接触方式、特開平５−５３７１５号に示される抵抗方式等種々のタッチパネル入力装置が知られているが、いずれも入力操作した際に、押しボタンスイッチで得られるクリック感などの明瞭な入力操作感が得られないため、操作者は、パーソナルコンピュータなどの処理装置でその操作結果を知るだけであり、操作パネルへの入力操作そのものが認識されたかどうかの不安があった

そこで、本出願人は、圧電基板をタッチパネルへ固着することにより、効率的に、また装置全体が大型化せずにタッチパネルを振動させ、操作者へ入力操作感を伝達できるタッチパネル入力装置を開発した（特許文献１参照）。

特開２００３−１２２５０７号公報（要約、図１）

図６は、この振動部品となる圧電基板１２０を用いたタッチパネル入力装置１００を示すもので、操作パネル１０１と支持基板１０２とを僅かな間隙を隔てて積層して構成されるタッチパネル内に入力操作位置を検出する操作エリア１００Ａが設定されている。図示するタッチパネル入力装置１００は、抵抗感圧方式により入力操作位置を検出するもので、その為に操作パネル１０１と支持基板１０２の対向面に均一な抵抗皮膜からなる導電体層１０１ａ、１０２ａが被着されている。

導電体層１０１ａの図６においてＸ方向の両側辺には、Ｘ印加側電極１０３ａとＸ接地側電極１０３ｂが形成され、また、導電体層１０２ａのＹ方向の両側辺には、Ｙ印加側電極（後述する圧電基板の駆動電極１２０ａと兼ねる）とＹ接地側電極１０４ｂが形成され、それぞれ、操作パネル１０１側に配線された信号リードパターン１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄに接続し、操作パネル１０１の周縁に一体に形成されたコネクタテール１０６により、外部へ引き出されている。

また、操作エリア１００Ａの周囲であって支持基板１０２の操作パネル１０１との対向面に、細長帯状の圧電基板１２０が固着されている。圧電基板１２０は、細長帯状の表裏両面に一組の駆動電極１２０ａ、１２０ｂが形成され、それぞれ操作パネル１０１側に配線された電源リードパターン１０７ａ（信号リードパターン１０５ｃを兼ねる）、１０７ｂに接続し、信号リードパターン１０５と同様に、コネクタテール１０６により、外部に引き出されている。

コネクタテール１０６の一端は、コネクタテール１０６を挿入して接続する図示しないコネクタを介して外部制御回路に接続し、これによって、以下の入力操作及び入力操作位置の検出と、タッチパネルの振動制御が行われる。

操作エリア１００Ａへの入力操作の検出には、外部制御回路より信号リードパターン１０５を介して一方の導電体層１０１ａ、１０２ａに検出電圧を印加するとともに、他方の電位を信号リードパターン１０５を介して検出する。操作エリア１００Ａが入力操作されると、入力操作位置で導電体層１０１ａ、１０２ａ間が接触、導通し、これにより非印加側導電体層１０１ａ、１０２ａに接続する信号リードパターン１０５には、電位が上昇する入力検出信号が表れ、入力操作が検出される。

入力操作が検出されると、電源リードパターン１０７ａ、１０７ｂを介して外部から一組の駆動電極１２０ａ、１２０ｂに駆動電圧が印加され、これにより圧電基板１２０が伸縮して固着する操作パネル１０１と支持基板１０２からなるタッチパネル全体を振動させ、操作者はその振動から入力操作が受け付けられたことを確認できる。

その後、信号リードパターン１０５ａ、１０５ｃを介して、Ｘ印加側電極１０３ａとＹ印加側電極１２０ａに交互に検出電圧を印加して、導電体層１０１ａ、１０２ａに交互に一定の電位勾配を形成し、印加側導電体層１０１ａ、１０２ａに接続する信号リードパターン１０５へ、接触位置（入力操作位置）の電位となる入力検出信号を出力し、この入力検出信号からＸ、Ｙ方向の入力操作位置が検出される。

このタッチパネル入力装置１００では、一つのコネクタテール１０６を用いて信号リードパターン１０５と電源リードパターン１０７のそれぞれを外部制御回路へ接続している。しかしながら、入力操作及び入力操作位置を検出する際に、信号リードパターン１０５に加わる検出電圧や入力検出信号の電位が３Ｖ乃至５Ｖであるのに対し、圧電基板１２０を伸縮させるために、電源リードパターン１０７ａ、１０７ｂ間に印加される駆動電圧は、２００Ｖ乃至４００Ｖ程度となることがあり、コネクタテール１０６において、信号リードパターン１０５と同じ配線ピッチで電源リードパターン１０７ａ、１０７ｂを配線すると、互いの絶縁間隔が保たれず、ショートする恐れがあった。

また、一つのコネクタテール１０６を用いることにより、外部制御回路へも一つのコネクタで接続することができるが、コネクタに備えられるコンタクト間の配列ピッチは一定であるので、電源リードパターン１０７に対応して接続するコネクタのコンタクト間のピッチは、信号リードパターン１０５に対応するコンタクト間のピッチに等しく、高い駆動電圧がコンタクト間に加わると、コネクタのコンタクトにおいてもショートする恐れがあった。

このため、圧電基板１２０の駆動電圧を低下させるか、信号リードパターン１０５と電源リードパターン１０７のそれぞれについてコネクタテールを用意して外部へ引き出すかのいずれかの方法が検討されたが、前者は操作者が検知できるほどのタッチパネルの振動が得られず、後者は、部品点数が増加し、コネクタも２種類用意する必要があり、配線も複雑となるものであった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、一つのコネクタテールで信号リードパターンと電源リードパターンのそれぞれを外部へ引き出し、かつ、電源リードパターンを外部へ引き出す電源導電線間に充分な絶縁間隙が得られるタッチパネル入力装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１のタッチパネル入力装置は、操作エリアを有するタッチパネルと、操作エリアへの入力操作と入力操作位置を検出し、検出した入力検出信号をタッチパネル上に配線した複数本の少なくともいずれかの信号リードパターンへ出力する入力位置検出手段と、タッチパネルに固着され、一組の駆動電極に、それぞれタッチパネル上に配線した一組の電源リードパターンより駆動電圧が印加される圧電基板と、タッチパネルの周縁から引き出され、信号リードパターンに対応して接続される複数本の信号導電線と電源リードパターンに対応して接続される複数本の電源導電線が、それぞれ引き出し方向に配線されたコネクタテールとを備え、タッチパネルへの入力操作を表す入力検出信号が信号導電線から出力された際に、一組の電源導電線に駆動電圧を印加し、伸縮する圧電基板によりタッチパネルを振動させ、操作者へ入力操作感を伝えるタッチパネル入力装置であって、コネクタテールの電源導電線間の配線ピッチを、信号導電線間の配線ピッチの２倍としたことを特徴とする。

電源導電線間の配線ピッチは、低圧の検出電圧や入力検出信号の電圧が加わる信号導電線間の配線ピッチの２倍であるので、電源導電線間に充分な絶縁間隙が得られ、高圧の駆動電圧が印加されてもショートする恐れがない。

請求項２のタッチパネル入力装置は、コネクタテールに信号導電線の配線ピッチで配線される複数の導電線を１本おきに電源リードパターンと接続し、電源導電線とすることを特徴とする。

導電線が、信号導電線の配線ピッチで配線されたコネクタテールを用いて、電源導電線間の配線ピッチを、信号導電線間の配線ピッチの２倍とすることができる。

また、請求項３のタッチパネル入力装置は、コネクタテールの一側を、電源導電線が配線された電源ケーブル部と信号導電線が配線された信号ケーブル部との二股に分岐し、電源ケーブル部の電源導電線を、圧電基板が固着されたタッチパネルの一面で電源リードパターンに接続するとともに、信号ケーブル部の信号導電線を、タッチパネルの一面と表裏逆側の他面で、信号リードパターンへ電気接続することを特徴とする。

電源リードパターンと信号リードパターンは、タッチパネルの表裏それぞれの面に配線されるので、互いの配線を考慮せずに配線することができる。

また、請求項４のタッチパネル入力装置は、コネクタテールの一側を、電源導電線が配線された電源ケーブル部と信号導電線が配線された信号ケーブル部との二股に分岐し、電源ケーブル部の電源導電線を、操作エリアを隔てて対向する部位に固着された一対の圧電基板の駆動電極に接続される電源リードパターンに接続するとともに、信号ケーブル部の信号導電線を、信号リードパターンへ電気接続することを特徴とする。

一対の圧電基板の駆動電極に接続される４本の電源リードパターンは、一カ所の電源ケーブル部において対応する電源導電線に接続されるので、熱圧着での接続工程において、全ての電源リードパターンへ均一な圧力を加えることができる。

また、請求項５のタッチパネル入力装置は、一対の圧電基板の各一方の駆動電極に接続される電源リードパターンを２本まとめて、一対の一方の電源導電線に対応させて接続するとともに、一対の圧電基板の各残りの駆動電極に接続される電源リードパターンを２本まとめて、一対の他方の電源導電線に対応させて接続し、一対の電源導電線に印加される駆動電圧で、タッチパネルに固着された一対の圧電基板を伸縮させることを特徴とする。

一対の圧電基板は、一組の電源導電線に印加される駆動電圧で伸縮する。

請求項１の発明によれば、電源導電線間に充分な絶縁間隙が得られるので、ショートする恐れがない。また、コネクタテールを接続するコネクタ側のコンタクトを、信号導電線間の配線ピッチに合わせて配設しても、１本おきのコンタクトが電源導電線に接続するので、高圧の駆動電圧が印加されても、コンタクト間がショートすることがなく、信号導電線を接続するための低い耐圧のコネクタを使用することができる。

また、請求項２の発明によれば、導電線が信号導電線の配線ピッチで配線されたコネクタテールを用いることができるので、導電線間の配線ピッチが異なる特別なコネクタテールを製造する必要がなく、汎用のコネクタテールを利用できる。

これに加えて請求項３の発明によれば、電源リードパターンと信号リードパターン間の絶縁を考慮せずに、充分な絶縁間隙をもってそれぞれをタッチパネルに配線することができる。

これに加えて請求項４の発明によれば、一カ所に集中させた位置で、一対の圧電基板から引き出される４本の電源リードパターンにそれぞれ電源導電線を接続できるので、接続作業が容易となる。特に、熱圧着により電源導電線を接続する接続工程では、４本の電源リードパターンに対して均一な圧力を加えながら接続できるので、加圧むらなく、全ての電源リードパターンと電源導電線を確実に接続できる。

これに加えて請求項５の発明によれば、一組の電源導電線のみで一対の圧電基板を伸縮できる。

以下、本発明の第１実施の形態に係るタッチパネル入力装置１を、図１乃至図４で説明する。本実施の形態に係るタッチパネル入力装置１は、操作パネル３と支持基板４をわずかな隙間を隔てて積層させてタッチパネルを構成し、操作パネル３と支持基板４の対向面に、それぞれ均一な電位勾配を形成可能な均一な抵抗膜の導電体層を付着し、入力操作による導電体層間の接触位置の電位から、入力操作位置を検出するいわゆる抵抗感圧方式を採用している。図１は、タッチパネル入力装置１全体の分解斜視図、図２は、その底面図、図３は、コネクタテール５の接続部の拡大斜視図、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、コネクタテール５の平面図、側面図、底面図である。

操作パネル３は、透明な合成樹脂、ここではＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いて可撓性の長方形シートに形成され、その枠内に長方形の操作エリア３ａが設定されている。操作パネル３を透明な材質で形成することにより、支持基板４の内方に配設した図示しない液晶表示パネルを目視しながら、操作エリア３ａを入力操作できるようになっている。

また、支持基板４は、ソーダライムガラスからなる透明な基板で、操作パネル３と同じ輪郭の長方形薄板状に成形されている。支持基板４は、入力操作される操作パネル３をその背面側から支持する基板であり、このため、ある程度の剛性を有する材料で形成される。

操作パネル３と支持基板４は、これらの各周囲に介在させる粘着剤層によって、互いにわずかな間隙を隔て積層配置され、その対向面には、透明導電膜である可動導電体層６と固定導電体層７が、均一な膜圧で固着されている。可動導電体層６と固定導電体層７は、それぞれ、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）で形成され、均一な膜圧で膜付けされることによって、導電体層の各位置で単位長さあたりの抵抗値を等くしている。

固定導電体層７上には、絶縁性の合成樹脂からなるドットスペーサ（図示せず）が、所定の間隔で固着されている。このドットスペーサは、操作エリア３ａの一部が意図せずに手元などで触れた場合であっも、可動導電体層６と固定導電体層７が誤って接触しないようにするものであり、粘着材層によって隔てられる可動導電体層６と固定導電体層７の間隙に比べて低い高さとなっている。

操作パネル３の背面には、図１においてＸ方向の両周縁において可動導電体層６と電気接続するＸ印加側リード電極８ａとＸ接地側リード電極８ｂが印刷されている。Ｘ印加側リード電極８ａとＸ接地側リード電極８ｂは、銀からなる細長帯状の透明な導電薄板であり、操作パネル３と支持基板４を積層した際に、電気接続する支持基板４表面に配線された信号リードパターン１２ａ、１２ｂによって、支持基板４の周縁でコネクタテール５との接続部まで引き出されている。

同様に、支持基板４の表面には、図１においてＸ方向と直交するＹ方向の周縁に、固定導電体層７と電気接続するＹ印加側リード電極９ａとＹ接地側リード電極９ｂが印刷されている。Ｙ印加側リード電極９ａとＹ接地側リード電極９ｂも、銀からなる細長帯状の透明な導電薄板であり、それぞれ導電性接着剤により電気接続する支持基板４表面の信号リードパターン１２ｃ、１２ｄによって、支持基板４の周縁でコネクタテール５との接続部まで引き出されている。

支持基板４の背面には、一対の圧電基板２、２が固着されている。圧電基板２は、圧電単結晶、ＰＺＴ（チタンジルコン酸鉛）磁器に代表される圧電セラミック、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電材料で形成した単層の基板で、ここでは、機械的な耐久性があり、最も広く利用されているＰＺＴ系の圧電磁器材料からなる圧電セラミックス板を用いて、図示するように、細長帯状の薄板に形成している。圧電基板２をこのように細長帯状の薄板とし、その表裏両面に駆動電圧を印加することにより、より大きな歪みを発生させるようにしている。

圧電基板２に駆動電圧を印加する一組の駆動電極２ａ、２ｂは、導電性金属材料を蒸着、スクリーン印刷等で圧電基板２の対向する表裏両面に付着させた後、焼成して固着させている。圧電基板２の背面を覆う一方の駆動電極２ａは、図１に示すように、圧電基板２の長手方向一側で表面に折り返され、表面を覆う他方の駆動電極２ｂとわずかな絶縁間隔を隔てて表面側に露出している。

一対の圧電基板２は、図２に示すように、それぞれ支持基板４の背面であって、操作エリア３ａを隔てて対向する長手方向の一辺（Ｘ方向）に沿って固着される。圧電基板２の各駆動電極２ａ、２ｂは、それぞれ支持基板４の背面に操作エリア３ａの周辺に沿って配線される電源リードパターン１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）によってコネクタテール５との接続部まで引き出される。

圧電基板２の支持基板４への固着は、固着面に露出する駆動電極２ａ、２ｂと電源リードパターン１３ａ、１３ｂ若しくは電源リードパターン１３ｃ、１３ｄとの電気接続を兼ねるので、ここでは導電性の接着剤を用いて固着する。本発明では、圧電基板２の電わい効果を利用して支持基板４に振動を発生させるものであり、圧電基板２を直接支持基板４に固着するので、圧電基板２の伸縮により支持基板４に大きな振幅の振動を発生させる応力が発生する。例えば、誘電率が３４００、圧電定数が５９０＊１０^１２Ｃ／Ｎ、弾性コンプライアンスが２０＊１０^−１２ｍ^２／Ｎの値を有するＰＺＴ系圧電材料に、１０＊１０^５Ｖ／ｍの電界をかけると、５．９＊１０^４の歪みが生じ、この歪みをクランプした状態では、３＊１０^７Ｎ／ｍという大きな応力が生じる。

この電わい効果を利用し、一組の駆動電極２ａ、２ｂ間に±２８０Ｖ程度の駆動電圧を印加すると、操作パネル３を入力操作する指が感触しうる充分大きな振幅の振動を支持基板４に発生させることができる。特に、細長帯状とした圧電基板２は、その長手方向で屈曲するので、支持基板４の長手方向に沿って固着することにより、支持基板４の全体をより効果的に大きな振幅で振動させることができる。

コネクタテール５は、図４に示すように、ポリイミドの可撓性帯状基材に複数の導電性印刷パターンからなる導電線がその長手方向に沿って印刷配線されたフレキシブルプリント配線基板（以下、ＦＰＣという）で形成されている。コネクタテール５のタッチパネル（支持基板）４に接続する基端側は、電源ケーブル部５Ａと信号ケーブル部５Ｂの二股に分岐し、また、先端側は、図１に示すＦＰＣ用コネクタ２０に挿入するコネクタ接続部５Ｃとなっている。

、図４（ｃ）に示すように、コネクタテール５の背面側には、信号ケーブル部５Ｂからコネクタ接続部５Ｃまでの引き出し方向に沿って、４本の信号導電線１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が等ピッチで配線されている。また、図４（ａ）に示すように、コネクタテール５の表面側には、電源ケーブル部５Ａからコネクタテール５の先端へ向かう引き出し方向に沿って、４本の電源導電線１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が信号導電線１４間の２倍の配線ピッチで配線され、その先端は、スルーホール１６を経由してコネクタ接続部５Ｃにおいて表面側に露出している。

信号導電線１４と電源導電線１５の両端は、後述するように、それぞれタッチパネル４のリードパターン１２，１３及びＦＰＣコネクタ２０の図示しないコンタクトへの電気接続を容易にするため幅広に形成され、この幅広の両端を除いて、各導電線１４，１５は、短絡と劣化を防止するために、図４（ｂ）に示すように、絶縁性保護シート１０ａ、１０ｂで覆われている。

図２と図３に示すように、電源ケーブル部５Ａにおいて表面側に露出する４本の電源導電線１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）は、それぞれ、支持基板４の背面側で支持基板４の周縁に引き出された４本の電源リードパターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの対応するパターン上に重ね、熱圧着により電気接続する。この熱圧着工程では、１対の圧電基板１２０からそれぞれ引き出される４本の電源リードパターン１３をほぼ同一の位置に引き出し、電源ケーブル部５Ａでまとめて加圧するので、各パターン１３にほぼ均一な圧力が加わり、加圧むらによる接続不良を防止できる。

また、信号ケーブル部５Ｂにおいて背面側に露出する４本の信号導電線１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）は、支持基板４の表面側で周縁に引き出された４本の信号リードパターン１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）のそれぞれ対応するパターンへ重ね、同様に熱圧着により電気接続する。このように、コネクタテール５の基端側を二股とし、信号リードパターン１２と電源リードパターン１３への電気接続をタッチパネル４の表面側と背面側に分けて行うので、一つのコネクタテール５を用いて両者をタッチパネル４の表裏に分けて配線することができ、ジャンパー線などを用いて互いの絶縁に配慮することなく、簡潔に配線することができる。

コネクタ接続部５Ｃにおいて露出する信号導電線１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）と電源導電線１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）は、コネクタ接続部５Ｃを図１に示すＦＰＣコネクタ２０に挿入することにより、それぞれ対応部位に突出するＦＰＣコネクタ２０のコンタクトに弾性接触する。ここで、ＦＰＣコネクタ２０のコンタクトの配列ピッチは、信号導電線１４間の配線ピッチに合わせて配設され、従って、信号導電線１４間の２倍の配線ピッチで配線されている電源導電線１５は、１本おきのコンタクトに弾性接触することとなる。尚、コネクタ接続部５Ｃは、薄肉で可撓性材料で形成されているので、ある程度の剛性を加えて挿入を容易にし、また、肉厚としてコンタクトとの接触圧を上げるために、その表面側に補強シート１０ｃが貼り付けられている（図４（ｂ）参照）。

ＦＰＣコネクタ２０の各コンタクトは図示しない外部制御回路に接続し、これによりタッチパネルの各電極８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと、一対の圧電基板２の各駆動電極２ａ、２ｂは、コネクタテール５を介して外部に引き出され、外部制御回路に接続する。

このように構成されたタッチパネル入力装置１は、入力操作を検出していない待機状態では、外部制御回路から、信号リードパターン１２ａ、１２ｂを介してＸ印加側リード電極８ａ若しくはＸ接地側リード電極８ｂに所定の入力操作検出電圧を印加し、可動導電体層６をこの電位に保つとともに、他側の固定導電体層７に接続する信号リードパターン１２ｃ、１２ｄを抵抗を介して接地し、その電位を監視する。操作パネル３が入力操作されていない間、接地電位にある固定導電体層７（信号リードパターン１２ｃ、１２ｄ）の電位は、入力操作により導電体層６、７間が接触すると、可動導電体層６から抵抗に電流が流れ、一定の電位まで上昇する。そこで、所定のしきい値を設定し、信号リードパターン１２ｃ、１２ｄに、所定のしきい値を越える電位の入力検出信号が表れることで、タッチパネル（操作パネル）３が入力操作されたことを検出する。

この入力操作の検出によって、外部制御回路は、コネクタテール５の電源導電線１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを介して電源リードパターン１３ａ、１３ｂ間と電源リードパターン１３ｃ、１３ｄに±２８０Ｖ程度の駆動電圧を印加し、一対の各圧電基板２の駆動電極２ａ、２ｂに加えられる。これにより、圧電基板２は、その長手方向に沿って湾曲し、圧電基板２が固着する支持基板４が振動し、この振動が入力操作位置で接触する操作パネル３を介して操作者の指先に伝達され、操作者は、入力操作が検出されたことを認識する。

圧電基板２へ駆動電圧を印加した後、外部制御回路は、その入力操作位置を検出する動作モードに移行する。入力操作位置の検出は、Ｘ方向と、Ｙ方向のそれぞれを分けて検出する。Ｘ方向の入力操作位置を検出する際には、信号リードパターン１２ａを介してＸ印加側リード電極８ａに座標検出電圧を印加するとともに、Ｘ接地側リード電極８ｂを接地し、可動導電体層６に等しい傾きの電位勾配を形成する。入力操作位置での電位は、可動導電体層６と接触する固定導電体層７側をハイインピーダンスとしておけば、固定導電体層７の電位で読み取ることができ、Ｙ印加側リード電極９ａ若しくはＹ接地側リード電極９ｂに接続する信号リードパターン１２ｃ、１２ｄのいずれかに、信号電源線１４ｃ、１４ｄを介して外部制御回路のＡ／Ｄコンバータなどの電圧検出回路の入力を接続し、接触位置の電位を読み取る。可動導電体層６には、等しい傾きの電位勾配が形成されているので、接触位置の電位、すなわち信号リードパターン１２ｃ、１２ｄの電位は、Ｘ接地側リード電極８ｂからＸ印加側リード電極８ａに向かうＸ方向の距離に比例した値となり、これによって、入力操作位置のＸ座標を検出する。

Ｙ方向の入力操作位置検出は、上記と同様の方法で、固定導電体層７にＹ方向の等しい傾きの電位勾配を形成し、Ｘ印加側リード電極８ａ若しくはＸ接地側リード電極８ｂに信号電源線１４ａ、１４ｂを介して接続する電圧検出回路から、接触位置の電位を読み取る。接触位置の電位は、Ｙ接地側リード電極９ｂからＹ印加側リード電極９ａに向かうＹ方向の距離に比例した値となるので、これによって、入力操作位置のＹ座標を検出する。

このようにＸ、Ｙ座標検出モードを繰り返し、操作エリア３ａの入力操作による入力操作位置を、Ｘ、Ｙ方向で検出し、Ｘ座標とＹ座標からなる入力位置データを図示しないパーソナルコンピュータなどの処理装置へ出力する。

上述の実施の形態では、コネクタテール５の基端を二股に分岐したが、分岐していない汎用のＦＰＣをコネクタテールとして用いることもできる。図５は、この第２の実施の形態に係るタッチパネル入力装置３０を示す概略図で、第１実施の形態と同一の構成には同一の符号を付けてその説明を省略する。

図５に示すように、コネクタテール３１は帯状のＦＰＣで形成され、複数の導電線３４が等ピッチでここでは背面側の長手方向に沿って配線されている。この配線ピッチは、標準規格で定められた配線ピッチであることが望ましく、これにより同一ピッチでコンタクトが配列された汎用のＦＰＣ用コネクタ２０にその先端側を接続することができる。各導電線３４の中間は保護シートにより覆われ、両端のみ幅広となって背面側に露出している。

このようにコネクタテール３１の導電線３４の接続面が背面であるので、信号リードパターン３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）と電源リードパターン３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）とは、タッチパネル４の同一面、ここでは表面側に配線される。信号リードパターン３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）の接続部であるタッチパネル４周縁での配線ピッチは、コネクタテール３１の導電線３４の配線ピッチに等しく、電源リードパターン３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）の接続部の配線ピッチは、導電線３４の配線ピッチの２倍となっている。

従って、コネクタテール３１を信号リードパターン３２と電源リードパターン３３が引き出された接続部へ重ねて、その位置で対向するパターン３２，３３と導電線３４を熱圧着すると、図示するように信号リードパターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに対向して電気接続する導電線３４が、信号導電線３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）となり、電源リードパターン３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに対向して電気接続する１本おきの導電線３４が、電源導電線３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）となり、電源導電線３６の配線ピッチは、信号導電線３５の配線ピッチの２倍となる。

この第２実施の形態のタッチパネル入力装置３０によれば、第一実施の形態のように、電源導電線１５の配線ピッチを信号導電線１４の配線ピッチの２倍とするコネクタテール５を特別に設計して製造することなく、汎用のコネクタテールを用いて本発明を実施することができる。

上述の第１、第２実施の形態では、１対の圧電基板２の各駆動電極２ａ、２ｂから引き出される４本の電源リードパターン１３，３３に対応させてコネクタテール５、３１側の４本の電源導電線１５，３６を接続させたが、一対の圧電基板２の各一方の駆動電極２ａ、２ｂに接続される電源リードパターン（例えば１３ａ、１３ｃ）を２本まとめて、一対の一方の電源導電線に対応させて接続するとともに、一対の圧電基板２の各残りの駆動電極２ｂ、２ａに接続される電源リードパターン（１３ｂ、１３ｄ）を２本まとめて、一対の他方の電源導電線に対応させて接続し、一対の電源導電線に印加される駆動電圧で、一対の圧電基板２を伸縮させてもよい。この場合に、まとめられた２本の電源リードパターンが、いずれも１対の圧電基板２の駆動電極２ａにそれぞれ接続するものである場合には、１対の圧電基板２が同期して伸縮し、異なる駆動電極２ａと駆動電極２ｂに接続するものである場合には、逆位相で伸縮する。

また、上述の実施の形態は、いわゆる抵抗感圧タブレット方式のアナログタイプのタッチパネル入力装置１、３０で説明したが、容量結合方式、磁気結合方式、接触方式、光結合方式など他の方式で入力操作と入力操作位置を検出するタッチパネル入力装置であってもよく、又これらの方式のタッチパネル入力装置において、必ずしも指先で入力操作するだけではなく、スタイラスペンのような指示具を用いて入力操作するものであってもよい。

また、コネクタテールを接続するタッチパネルは、操作パネル３と支持基板４のいずれであってもよく、入力検出方式が異なるタッチパネル入力装置にあっては、１枚若しくは複数枚のパネルのいずれであってもよい。

また、コネクタテールは、ＦＰＣで説明したが、フラットケーブル等他のケーブルであるってもよく、更に、信号リードパターン若しくは電源リードパターンと信号導電線若しくは電源導電線の接続は、熱圧着で接続する接続方法で説明したが、半田接続など他の接続方法で接続するものであってもよい。

本発明は、コネクタテールを用いて入力検出信号を外部へ出力し、また、外部から圧電基板を伸縮制御し、入力操作位置の振動によって入力操作が認識されたことを操作者へ知らせるタッチパネル入力装置に適している。

本発明の第１実施の形態に係るタッチパネル入力装置１全体の分解斜視図である。タッチパネル入力装置１の底面図である。コネクタテール５との接続部の部分破断斜視図である。（ａ）は、保護シート１０ｂと補強シート１０ｃを取り除いて示すコネクタテール５の平面図、（ｂ）は、コネクタテール５の側面図、（ｃ）は、保護シート１０ａを取り除いて示すコネクタテール５の底面図である。タッチパネ３、４における信号リードパターン１２と電源リードパターン１３を配線を示す説明図である。従来のタッチパネル入力装置１００を示す分解斜視図である。

符号の説明

１、３０タブレット入力装置
２圧電基板
２ａ、２ｂ駆動電極
３操作パネル（タッチパネル）
３ａ操作エリア
４支持基板（タッチパネル）
５、３１コネクタテール
１２、３２信号リードパターン
１３、３３電源リードパターン
１４、３５信号導電線
１５、３６電源導電線
３４導電線

Claims

操作エリア（３ａ）を有するタッチパネル（４）と、
操作エリア（３ａ）への入力操作と入力操作位置を検出し、検出した入力検出信号をタッチパネル（４）上に配線した複数本の少なくともいずれかの信号リードパターン（１２）へ出力する入力位置検出手段と、
タッチパネル（４）に固着され、一組の駆動電極（２ａ、２ｂ）に、それぞれタッチパネル（４）上に配線した一組の電源リードパターン（１３）より駆動電圧が印加される圧電基板（２）と、
タッチパネル（４）の周縁から引き出され、信号リードパターン（１２）に対応して接続される複数本の信号導電線（１４）と電源リードパターン（１３）に対応して接続される複数本の電源導電線（１５）が、それぞれ引き出し方向に配線されたコネクタテール（５）とを備え、
タッチパネル（４）への入力操作を表す入力検出信号が信号導電線（１４）から出力された際に、一組の電源導電線（１５）に駆動電圧を印加し、伸縮する圧電基板（２）によりタッチパネル（４）を振動させ、操作者へ入力操作感を伝えるタッチパネル入力装置であって、
コネクタテール（５）の電源導電線（１５）間の配線ピッチを、信号導電線（１４）間の配線ピッチの２倍としたことを特徴とするタッチパネル入力装置。
コネクタテール（３１）に信号導電線（３５）の配線ピッチで配線される複数の導電線（３４）を１本おきに電源リードパターン（１３）と接続し、電源導電線（３６）とすることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル入力装置。
コネクタテール（５）の一側を、電源導電線（１５）が配線された電源ケーブル部（５Ａ）信号導電線（１４）が配線された信号ケーブル部（５Ｂ）との二股に分岐し、
電源ケーブル部（５Ａ）の電源導電線（１５）を、圧電基板（２）が固着されたタッチパネル（４）の一面で、電源リードパターン（１３）に接続するとともに、信号ケーブル部（５Ｂ）の信号導電線（１４）を、タッチパネル（４）の一面と表裏逆側の他面で、信号リードパターン（１２）へ電気接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル入力装置。
コネクタテール（５）の一側を、電源導電線（１５）が配線された電源ケーブル部（５Ａ）と信号導電線（１４）が配線された信号ケーブル部（５Ｂ）との二股に分岐し、
電源ケーブル部（５Ａ）の電源導電線（１５）を、操作エリア（３ａ）を隔てて対向する部位に固着された一対の圧電基板（２）の駆動電極（２ａ、２ｂ）に接続される電源リードパターン（１３）に接続するとともに、信号ケーブル部（５Ｂ）の信号導電線（１４）を、信号リードパターン（１２）へ電気接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル入力装置。
一対の圧電基板（２）の各一方の駆動電極（２ａ）に接続される電源リードパターン（１３）を２本まとめて、一対の一方の電源導電線（１５）に対応させて接続するとともに、一対の圧電基板（２）の各残りの駆動電極（２ｂ）に接続される電源リードパターン（１３）を２本まとめて、一対の他方の電源導電線（１５）に対応させて接続し、一対の電源導電線（１５）に印加される駆動電圧で、タッチパネル（４）に固着された一対の圧電基板（２）を伸縮させることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル入力装置。