JP2011238024A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に用いられるタッチパネルに関し、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】上基板１１下面に略矩形状の上導電層１２を、下基板１３上面に上導電層１２と所定の空隙を空けて対向する、略帯状の複数の下導電層１４を形成すると共に、上導電層１２の両端に下導電層１４と同方向へ延出する一対の上電極１５と１６を、複数の下導電層１４の一端にこれらを接続する下電極１８を設けることによって、上導電層１２両端と複数の下導電層１４の電圧を検出するだけで、複数の押圧位置の検出が行えるため、上下電極の数を少なくできると共に、制御回路への接続や位置検出の演算処理も簡便なものとなり、簡易な構成で多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられるタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、液晶表示素子等の表示素子の前面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、指やペン等でタッチパネルを押圧操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、多様な操作の行えるものが求められている。

このような従来のタッチパネルについて、図８を用いて説明する。

なお、この図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図８は従来のタッチパネルの断面図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の上基板、２はガラス等の光透過性の下基板で、上基板１の下面には略矩形状で酸化インジウム錫等の光透過性の上導電層３が、下基板２の上面には同じく下導電層４が各々ほぼ全面に形成されている。

そして、下導電層４上面には絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、上導電層３の両端には一対の上電極（図示せず）が、下導電層４の両端には、上電極とは直交方向の一対の下電極（図示せず）が各々形成されている。

また、５は上基板１と下基板２間の外周内縁に形成された略額縁状のスペーサで、このスペーサ５の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板２の外周が貼り合わされ、上導電層３と下導電層４が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極と下電極が機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１上面を指やペン等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層３が下導電層４に接触する。

そして、制御回路から上電極と下電極へ順次電圧が印加され、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を制御回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行われる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１上面を矢印Ａのように押圧操作すると、押圧位置に対応する上電極と下電極の各々の電圧比によって、この操作した位置を制御回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行えるように構成されている。

なお、このようなタッチパネルは上記のように、上基板１下面の略矩形状の上導電層３の両端に一対の上電極を設けると共に、下基板２上面の同じく略矩形状の下導電層４の、上電極とは直交方向の両端に一対の下電極を設け、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を検出している。

したがって、押圧された位置を検出できるのは一ヶ所のみであり、図８に示すように、例えばある指で矢印Ａの箇所を押圧したままで、同時に他の指で矢印Ｂの箇所を押圧操作した場合、この二ヶ所の押圧位置を同時に検出することはできない。

このため、例えば上導電層３と下導電層４を略矩形状ではなく、略帯状で複数の導電層、大きさにもよるが一般に十数本から数十本の導電層に形成すると共に、これらを直交方向に所定空隙で交差させて対向配置し、この各々の導電層に順次電圧を印加して、複数の押圧位置を検出することが行われている。

ただし、この場合には、複数の上下導電層の各々について、制御回路へ接続するための数十本の上下電極が必要となって、全体の外形形状が大きなものになってしまうと共に、この全ての電極に電圧を順次印加して押圧位置の検出を行う必要があるため、位置検出にも時間を要し、制御回路への接続や位置検出の演算処理も複雑なものになってしまうものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００７−３１０４４０号公報

しかしながら、上記従来のタッチパネルにおいては、略矩形状の上導電層３と下導電層４を対向させたものでは、複数の押圧位置を検出することができず、略帯状の複数の上下導電層を交差して対向させたものでは、外形形状が大きく複雑な構成になってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、上基板下面に略矩形状の上導電層を、下基板上面に上導電層と所定の空隙を空けて対向する、略帯状の複数の下導電層を形成すると共に、上導電層の両端に下導電層と同方向へ延出する一対の上電極を、複数の下導電層の一端にこれらを接続する下電極を設けてタッチパネルを構成したものであり、上導電層両端と複数の下導電層の電圧を検出するだけで、複数の押圧位置の検出が行えるため、上下電極の数も少なくてすみ、全体の外形形状が大きくなることを防ぐことができると共に、制御回路への接続や位置検出の演算処理も簡便なものとなり、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図 同分解斜視図 同部分斜視図 同部分斜視図 同部分斜視図 同部分斜視図 同部分斜視図 従来のタッチパネルの断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等のフィルム状で光透過性の上基板で、この下面には略矩形状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の上導電層１２が、スパッタ法等によって形成されている。

また、１３は同じくフィルム状またはガラスやアクリル等の薄板状で光透過性の下基板で、この上面には幅０．５〜１０ｍｍ前後の略帯状で、酸化インジウム錫や酸化錫等の複数の光透過性の下導電層１４が、０．１〜０．５ｍｍ前後の間隙を空けて形成されている。

そして、下導電層１４の上面にはエポキシやシリコーン等の絶縁樹脂によって複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、上導電層１２の左右端には下導電層１４と同方向へ延出する、一対の銀やカーボン等の上電極１５と１６が、下導電層１４の前後端には前端の複数の下電極１７と、複数の下導電層１４の後端を接続し、上電極１５、１６とは直角方向から右端方向へ延出する下電極１８が各々形成されている。

さらに、１９はポリエステルやエポキシ、不織布等のスペーサで、上基板１１と下基板１３間の外周内縁に略額縁状に形成されると共に、このスペーサ１９の上下面または片面に塗布形成されたアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって、上基板１１と下基板１３の外周が貼り合わされ、上導電層１２と複数の下導電層１４が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極１５と１６、下電極１８と複数の下電極１７が、コネクやタリード線（図示せず）等を介して、機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１１上面の、例えば図３の部分斜視図に示すように、矢印Ａの箇所を指やペン等で押圧操作すると、上基板１１が撓み、押圧された箇所の上導電層１２が下基板１３上面の下導電層１４に、例えば下導電層１４Ａ後方に接触する。

そして、この時、制御回路から上導電層１２両端に電圧が印加され、例えば上電極１６と１５に５Ｖの電圧が印加された場合、下導電層１４Ａの下電極１７Ａからは例えば１．５Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａの左右方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

また、この後、制御回路が電圧を印加する電極を切換え、図４（ａ）の部分斜視図に示すように、下電極１８と１７Ａに５Ｖの電圧が印加されると、上電極１６や１５から例えば１．２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａの前後方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１１上面、例えば矢印Ａの箇所を押圧操作すると、上記のように、制御回路から各電極へ順次電圧が印加され、下電極１７Ａの電圧によって左右方向の押圧位置を、上電極１６や１５の電圧によって前後方向の押圧位置を制御回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行えるように構成されている。

さらに、このように矢印Ａの箇所を指で押圧したままで、図３に示すように、他の指で例えば矢印Ｂの箇所を押圧操作すると、この箇所の上基板１１も撓み、下面の上導電層１２が下基板１３上面の下導電層１４に、例えば下導電層１４Ｄ前方に接触する。

そして、この時、制御回路から上導電層１２両端に、例えば上電極１６と１５に５Ｖの電圧が印加された場合、下導電層１４Ｄの下電極１７Ｄからは例えば３．５Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ｂの左右方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

また、この後、制御回路が電圧を印加する電極を切換え、図４（ｂ）に示すように、下電極１８と１７Ｄに５Ｖの電圧が印加されると、上電極１６や１５から例えば３．２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ｂの前後方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

つまり、制御回路から各電極へ順次電圧を印加して、下電極１７Ａの電圧によって矢印Ａの左右方向の押圧位置を、下電極１７Ｄの電圧によって矢印Ｂの左右方向の押圧位置を各々検出すると共に、上電極１６や１５の電圧によってこれらの前後方向の押圧位置を検出することで、複数の押圧位置の検出が行えるようになっている。

さらに、図５の部分斜視図に示すように、例えば矢印Ｃの箇所を押圧操作した後、このまま他の指で矢印Ｄの箇所を押圧操作した場合には、これらの箇所の上基板１１が撓み、下面の上導電層１２が下基板１３上面の下導電層１４に、例えば同じ下導電層１４Ｂの前方と後方に各々接触する。

そして、この時、制御回路から上導電層１２両端に、例えば上電極１６と１５に５Ｖの電圧が印加された場合、下導電層１４Ｂの下電極１７Ｂから検出される電圧Ｖ１は、先ず矢印Ｃの箇所が押圧操作された時に、例えば２．６Ｖの電圧が検出され、この電圧によって矢印Ｃの左右方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

また、この後、矢印Ｄの箇所も押圧された時には、下電極１７Ｂから検出される電圧Ｖ１は、上導電層１２の矢印ＣとＤの間の抵抗が並列となるため、上記の２．６Ｖよりも小さな電圧値に変化し、例えば２．４Ｖの電圧が検出され、同時に、この矢印ＣとＤの二箇所が押圧操作された状態では、下電極１８からはさらに小さな電圧Ｖ２、例えば２．３Ｖの電圧が検出される。

つまり、このように下電極１７Ｂから検出される電圧値Ｖ１と、下電極１８から検出される電圧値Ｖ２が異なるものとなった場合、矢印ＣとＤの二箇所の押圧操作が、一本の下導電層１４Ｂ上で行われたことを制御回路が検出できるようになっている。

そして、これらの電圧値から制御回路が、矢印Ｃのみが押圧された時の下電極１７Ｂからの電圧２．６Ｖから、矢印Ｄも押圧された時の電圧２．４Ｖを減じた電圧値０．２Ｖを、下電極１８からの矢印ＣもＤも押圧された時の電圧２．３Ｖから減じて、矢印Ｄの左右方向の押圧操作位置である電圧２．１Ｖを算出する。

さらに、この時、制御回路が電圧を印加する電極を切換え、図６の部分斜視図に示すように、下電極１８と１７Ｂに５Ｖの電圧が印加された場合、先ず矢印Ｃの箇所が押圧操作された時に、上電極１６や１５から検出される電圧Ｖ３は、例えば３．５Ｖの電圧が検出され、この電圧によって矢印Ｃの前後方向の押圧操作位置を制御回路が検出する。

また、この後、矢印Ｄの箇所も押圧された時には、上電極１６から検出される電圧Ｖ３は、下電極１７Ｂの矢印ＣとＤの間の抵抗が並列となるため、上記の３．５Ｖよりも小さな電圧値に変化し、例えば３．２Ｖの電圧が検出され、同時に、この矢印ＣとＤの二箇所が押圧操作された状態では、上電極１５からはさらに小さな電圧Ｖ４、例えば２．２Ｖの電圧が検出される。

すなわち、このように上電極１６から検出される電圧値Ｖ３と、上電極１５から検出される電圧値Ｖ４が異なるものとなった場合、上導電層１２の二箇所に押圧操作が行われたことを制御回路が検出できるようになっている。

そして、これらの電圧値から制御回路が、矢印Ｃのみが押圧された時の上電極１６からの電圧３．５Ｖから、矢印Ｄも押圧された時の電圧３．２Ｖを減じた電圧値０．３Ｖを、上電極１５からの矢印ＣもＤも押圧された時の電圧２．２Ｖから減じて、矢印Ｄの前後方向の押圧操作位置である電圧１．９Ｖを算出する。

つまり、同じ下導電層１４Ｂ上方の上基板１１の二箇所を押圧操作した場合でも、制御回路が上記のような演算を行うことで、複数の押圧位置の検出が行えるため、複数の下導電層１４をある程度大きな幅寸法で、少ない本数に形成することが可能なようになっている。

すなわち、上基板１１下面に略矩形状の上導電層１２を、下基板１３上面に上導電層１２と所定の空隙を空けて対向する、略帯状の複数の下導電層１４を形成すると共に、上導電層１２の両端に下導電層１４と同方向へ延出する一対の上電極１５と１６を、複数の下導電層１４の一端にこれらを接続する下電極１８を設けることによって、上導電層１２両端と複数の下導電層１４の電圧を検出するだけで、複数の押圧位置の検出を行うことが可能なように構成されている。

また、上記のように、複数の下導電層１４をある程度大きな幅寸法で、少ない本数に形成することができるため、多様な操作を簡易な構成で行えると共に、機器の制御回路への接続や位置検出の演算処理も、簡易なものとすることができるようになっている。

さらに、このように下導電層１４をある程度大きな幅寸法に形成することで、上基板１１上面を押圧し、そのまま指を左右方向へなぞるように移動するような操作を行った場合、複数の下導電層１４の間隙の箇所では、制御回路が検出する電圧が階段状に変化するが、一つずつの下導電層１４の幅寸法内ではなだらかな電圧変化となるため、高分解能な操作位置の検出を行うことができる。

なお、図７の部分斜視図に示すように、例えば矢印Ｅの箇所を押圧操作した状態で、押圧したまま指を矢印Ｆの箇所までなぞるような操作を行った場合には、上述したように、制御回路が各電極への電圧印加を順次切換え、下電極１７Ａや１７Ｂ，１７Ｃの電圧によって左右方向の押圧位置を、上電極１６や１５の電圧によって前後方向の押圧位置を制御回路が検出して、例えば点Ｅ１から点Ｅ２へ、点Ｅ３から点Ｅ４へと指が移動したことを検出する。

そして、この時、各下導電層１４の間隙の箇所、例えば下導電層１４Ａと１４Ｂの間隙や下導電層１４Ｂと１４Ｃの間隙を指が移動している間は、下電極１７Ａや１７Ｂ，１７Ｃからは電圧が検出されないが、この場合には、例えば点Ｅ２の位置で下電極１７Ａから電圧が検出された後、点Ｅ３の位置で下電極１７Ｂから電圧が検出されることによって、制御回路が点Ｅ２から点Ｅ３へ指が移動したことを判別するようになっている。

つまり、上述したような複数の押圧位置の検出に加え、上基板１１上面を押圧し、そのまま指をなぞるように移動する操作を行った場合にも、この指の移動した軌跡を制御回路が検出可能なように構成されている。

なお、以上の説明では、上基板１１上面を指やペン等で押圧操作し、上導電層１２を撓ませる構成について説明したが、上基板１１と下基板１３の上下を逆に形成し、下基板１３を押圧操作して下導電層１４を撓ませる構成としても、本発明の実施は可能である。

また、上記とは逆に、下導電層１４の幅寸法を０．５〜２ｍｍ前後の小さなものに形成し、押圧する力によって上導電層１２が下導電層１４に接触する本数が異なるように構成して、この下導電層１４の接続本数によって押圧力を検出することも可能である。

このように本実施の形態によれば、上基板１１下面に略矩形状の上導電層１２を、下基板１３上面に上導電層１２と所定の空隙を空けて対向する、略帯状の複数の下導電層１４を形成すると共に、上導電層１２の両端に下導電層１４と同方向へ延出する一対の上電極１５と１６を、複数の下導電層１４の一端にこれらを接続する下電極１８を設けることによって、上導電層１２両端と複数の下導電層１４の電圧を検出するだけで、複数の押圧位置の検出が行えるため、上下電極の数も少なくてすみ、全体の外形形状が大きくなることを防ぐことができると共に、制御回路への接続や位置検出の演算処理も簡便なものとなり、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができるものである。

本発明によるタッチパネルは、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１１ 上基板
１２ 上導電層
１３ 下基板
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 下導電層
１５、１６ 上電極
１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１８ 下電極
１９ スペーサ

Claims (1)

1. 下面に略矩形状の上導電層が形成された上基板と、上面に略帯状で上記上導電層と所定の空隙を空けて対向する複数の下導電層が形成された下基板からなり、上記上導電層の両端に上記下導電層と同方向へ延出する一対の上電極を設けると共に、上記複数の下導電層の一端を接続する下電極を設けたタッチパネル。

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