JPH04141719A - アナログ型タッチパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、コンピューター等の入力用に用いられるタッ
チパネルに関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 タッチパネルは、ガラス板、プラスチックフィルム等の
絶縁基材の表面に電極か形成された２枚の基材を、それ
ぞれの電極かｊ４Ｔｉ定の間隔て略平行に対向するよう
に貼り合わせたものであり、いずれか一方の基材表面を
押圧す２）ことにより両者の電極の一部を接触させ、電
気的に導通させるものである。また、側基材の電極間に
は、ドツトスペーサーまたは粒子状のスペーサーか介在
しており、このスベーガーにより、通ｎ、その間隔か保
持されている。

このようなタッチパネルのうち、電極が基牟イの表面に
膜状に形成されたものかアナログ型タッチパネル（第１
．２図参照〕として用いられている。

膜状電極は、例えば酸化錫−酸化インジウム（ＩＴｏ）
等からなる膜を、蒸着法または塗布法等により基材の表
面に形成する二とにより得られる。

このような膜状電極１３．１４を備えたアナログ型タッ
チパネル１１の一方を入力ペン１７等で押圧すると、基
材１２．１５の押圧部１２ａか第２図に示すようにスペ
ーサー１６を支点として変形し、電極１３．１４は互い
に接触する。この際、電極膜の変形量が大き過ぎるとそ
の弾性応力限界を超え、電極膜１３．１４は大きく変形
（、た箇所１８で切断されることかある。　もし電極膜
が切断されると、タッチパネルは電気的に導通不良とな
り高精密な文字・図形を正確に入力できなくなる等各種
トラブル発生の原因となる。

そこで本発明者らは上記問題点を解決するべく鋭意研究
を重ねたところ、このような現象は、スペーサーの間隔
か小さいはと発生しやすいこと、また、二のような現象
は、電極間の距離、すなわち上下基材間のキャップ（ス
ペーサーの高さ）にも影響されて発生することかあるこ
とを見出すとともに、これらのギャップ（Ｇ）とスペー
サー間の平均距離（Ｌ）か一定の条件を４１４足すれは
、電極膜の切断を防止し得ることなとを見出した。

発明の目的 本発明は上記のような従来技術に伴う問題点を解決しよ
うとするものであって、電極膜か切断して導通不良とな
ることかなく、しかも解像度に優れているようなアナロ
グ型タッチパネルを提供することを目的としている。

発明の概要 本発明に係るアナログ型タッチパネルは、表面に電極膜
が形成された２枚の絶縁基材を、それぞれの電極膜か略
平行に対向するようにスペーサーを介して所定間隔て配
置してなり、前記絶縁基材の一部を押圧することにより
、＆＝Ｊ向する前記電極膜の一部を接触させて電気的に
導通させ、高精密な文字・図形を人力するものであって
、電極膜間の距離Ｇ（μｍ）とスペーサー間の・「均距
離Ｌ（μｍ）とが下記の式（１）を満足することを特徴
としている。

（１）　　１．２０　Ｇ≧Ｌ≧４５Ｇ また本発明の好ましい態様においては、上記した電極膜
間の距離Ｇ　（μｍ）は０．２〜３（１１Ｊｍであるこ
とが望ましく、また上記したスペーサか無機系酸化物で
形成されている場合には特にその表面は樹脂てコーチイ
ンクされている二とか望ましい。本発明に係るタッチパ
ネルでは、上記のような構成を採用しているので、電極
膜か切断して導通不良となる二とかなく、しかも解像度
に優れている。

発明の詳細な説明 以下、本発明に係るアナログ型タッチパネル（タッチパ
ネルともいう〕について図面に示す実施例を参照しつつ
具体的に説明する。なお図面において、同様の部品には
同様の符号を付した。

第１図は本発明に係るタッチパネルの１実施例であり、
その要部断面図である。

第２図は本発明に係るタッチパネルコ］の１実施例であ
り、タッチベン１７て可動パネル３Ｑ　ヲ押圧した状態
を示すその要部断面図である。第１図に示す本発明に係
る夕・ノチバネル］１ては、略平行て所定の間隔に配置
された２枚の絶縁基材１２．１５の対向する表面に電極
膜］３、］４か形成されている。

このように表面に電極膜１３、］４か形成されたこれら
の絶縁Ｊ！５祠は、それぞれの電極膜］３、］４の膜面
か互いに平行に対向するようにスペーサー１６を介して
所定間隔Ｇ（μｍ）で設けられている。

絶縁基材］２．１５は、通常、板状であり、その材質と
しては、絶縁性を何する材Ｉ４、例えばガラスもしくは
プラスチック等か用いられる。また、本発明のタッチパ
ネル］】においては、通常、いずれか一方の絶縁基材と
して、透明あるいは不透明の可撓性を有する祠Ｅ’１例
えはプラス千ツクフィルムを用い、その基キシ上に）［
３成される電極膜として例えばＩＴＯ膜か用いられる。

二のようにいずれか・一方の絶縁基材を可撓性を白する
４イ料て構成すると、第２図に示すように可撓性の絶縁
基材１２を押圧する二とにより当坏絶縁基杓を撓ませ、
電極膜１３．１４同士の一部を接触させ、冷気的に導通
させることかできる。

電極膜１３、］４は、〃、青ｒＬ、スパッタ１１７り法
、ＣＶＤ法、等の気相法により絶縁基材〕２、〕５上に
、導電性酸化インジウム膜（ＩＴＯｆｆ）、あるいは導
電性酸化錫膜（ＮＥＳＡ膜）等を被石させる二とにより
得ることかできる。また導電性酸化インジウム粉末かバ
インダー樹脂中に分散された電極膜用塗料を絶縁基村上
に塗布することにより電極膜を形成することもてきる。

　この電極膜用塗料を形成する際に用いられる電極膜用
バインダー樹脂としては、ポリピロール、ポリアセター
ル、ポリピリジン等の導電性樹脂、あるいはポリビニル
カルバゾール、ジフェニルアミノスチレン等の光導電性
樹脂なとをあげることかできる。

さらに熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂
のうちから、一種以上を選択し電極膜用バイノダー樹脂
と共に用いると、電極膜用塗料の塗工性を向上させたり
、得られる電極膜１１１．４と絶縁基材１２．１．５と
の密着性を向上させたり、または、これら電極膜の透明
性を向上させたりすることかできる。

本発明では、スペーサー１６としては、タッチパネルを
形成する際に通常用いられているような種々のスペーサ
ーか用いられる。二のようなスペーサーとしてはドツト
状スペーサー、球状スペーサー等か挙げられる。例えば
電極膜の上にドツト状スペーサーを形成するには、アク
リル系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系等の
非導電性樹脂をスクリーン印刷等の方法を用いて電極膜
の上に印刷し、固着させればよい。

また、これらの樹脂を電極膜上にスプレーし、加熱等の
方法で固着させることにより、ドツト状のスペーサーを
形成することもてきる。

また、球状スペーサーを形成するには、例えば、ＳｉＯ
、Ａβ　Ｏ、、ＴｉＯ、ＺｒＯ２等の金属酸化物からな
る微粒子（無機酸化物微粒子）、または前記非導電性樹
脂製微粒子（以下、無機酸化物微粒子と非導電性樹脂製
微粒子との両者を含めて微を立子ということかある）を
、スブし・−等の適当な手段を用いて、電極膜上に均一
に分散させればよい。

なお、無機化合物微粒子をスベザーサーとして用いる場
合は、例えは無機化合物微粒子と前記Ｊト導電性樹脂と
有機溶媒の混合物をスプレーするか、または、あらかし
め非導電性樹脂で被覆した無機化合物微粒子をスプレー
することか好ましい。スプレー後、加熱等の方法で微粒
子を電極膜に固着させれば、樹脂被覆無機化合物微粒子
スペーサーか形成される。

このようにＩＴＯ膜等の電極膜に比べて硬度の高い無機
化合物微粒子を樹脂で被覆すると電極膜に傷か付き難く
なり、得られるタッチパネルの電気的安定性か増す傾向
がある。

本発明では、リング状のシリカ製スペーサーを用いる二
ともてきる。このような特殊なスベサーを得るには、ま
ず初めにメチルンリケート、エチルシリ’ｒ−トなとの
アルコキンシランを有機溶媒中で部分加水分解し、部分
加水分解物の有機溶媒分散液を調製する。次いて、二の
ようにして得られる有機溶媒分散液を、あらかしめ約６
０〜９０℃程度の温度に加熱された電極膜にスプレした
のち、約１８０〜３５０℃で熱処理するとリンク状の突
起を持ったシリカの被覆層か電極膜上に形成される。

このような被覆層の突起部かスペーサーとして作用する
。また、被服層の凹部は、シリカの層かきわめて薄いの
で、電極膜間の導通にはほとんど影響ない。

上述したような種々の方法で得られる所定の高さのスペ
ーサーは、後述するような所定の間隔て電極膜上に分散
しているが、このようにスペーサーを所定間隔て分散さ
せるには、上記非導電性樹脂と有機溶媒、上記微粒子と
有機溶媒、あるいは上記微粒子と非導電性樹脂と有機溶
媒とか含まれたスプレー液中の樹脂あるいは微粒子の濃
度、アルコキシンラン部分加水分鼾物濃度、スプレー温
度、スプレー圧力等を、用いられる微粒子あるいは樹脂
の種類、ａ機溶媒の種類等に応して適宜設定すればよい
。

さらに１例を挙げてスペーサーの分散ｊ５法について詳
細に説明すると、例えば、 平均粒径か１〜］　Ｃ１μｍ程度の球状シリカ粒子と、
ポリエステル樹脂等の非導電性樹脂と、メチルエチルケ
トン等の有機溶媒との混合物を、必要により予め７０〜
１．００　”Ｃ程度の温度に加温した電極膜付絶縁性基
材の電極膜上に、スプレー圧力コ、５〜２．５ｋｇ／ｃ
ｊｔ、スプレー移動速度５〜コ５０　ａｎ　／　ｓｅｅ
てスプレーしたのち、必要により１１０〜１５０℃の温
度で熱処理することにより、ポリエステル樹脂等の非導
電性樹脂で被覆された球状シリカからなるスペーサーが
絶縁性基村上に設けられた電極膜上に分散固着される。

本発明では、このようなスペーサー１６は、スペーサー
高さＧすなわち電極膜１３．１４間の距離Ｇ（μｍ）と
、スペーサー間隔（平均距離）Ｌ（μｍ）との間に、下
記（１）好ましくは（２）式で示す関係か満たされるよ
うに分散している。

（１）１２０Ｇ≧Ｌ≧４５Ｇ　　好ましくは（２）１．
００Ｇ≧Ｌ≧６３Ｇ スペーサー間の平均距離りが１２００μｍを超えると上
下の電極膜間の局部的な接触か起こり易くなり、誤入力
の原因になるため好ましくない。

また、スペーサー間の平均距１１ｉｉＬか４５ＧＩｉｍ
未満ては電極膜か破断するため好ましくない。

本発明では、上記したスペーサーの高さＧすなわち電極
膜間の距離は特に制限されないか、好ましくは０２〜３
０μｍ程度である。

なお、従来のタッチパネルでは、スペーサーの高さ（す
なわちＧ）は、通常、約２０μｍ以上であり、スペーサ
ー間隔（ピッチ）は約３嘗璽以上であるため、比較的解
像度か低くく、このようなアナログ型タッチパネルの一
方を入力ペン等で押圧することにより、基材の押圧部か
スペーサーを支点として変形し、電極か互いに接触して
も、押圧部の変形量が電極膜の弾性応力限界を超えて電
極膜が切断されてしまうことは比較的少ない。

ところか、タッチパネルの解像度を高めるためには、入
ツコペンによりタッチパネルの一方を押圧したときのス
ペーサー近傍の入力欠落をてきるたす少なくすることか
必要となる。このようにタッチパネルの解像度を高める
ためには、スペーサの高さを低くする（Ｇを小さくする
）ことが好ましい。しかしスペーサーの高さＧを小さく
すると、上下の電極同士の接触の機会すなわち誤人力か
増してしまうため、かかる誤入ノｊを防止するには！４
１位面積内のスペーサーの数をある程度多くしなければ
ならない。

このようにスペーサーの数か多くなると、入力の際に、
タッチパネルの一方を入力ペン等で押圧することにより
、基材の押圧部１．２ａを第２図に示すようにスペーサ
ー１６を支点としてｖ字型に大きく変形させて、電極１
３．１４同士を互いに接触させなければならす、抑圧部
の変形量か電極膜の弾性応力限界を超えて電極膜か切断
されてしまうことが多くなる。電極膜が切断されると、
電気的に導通不良となり高精密な文字・図形を人力でき
なくなる等各種トラブル発生の原因となる。

そこで、本発明で特定するような範囲にスペ−サー間り
を定めると、特に、スペーサーの高さＧすなわち電極膜
間の距離Ｇか０２〜３〔１μｍ１好ましくは（］　３〜
２０μｍの場合にかかるトラブル防止に特に有効である
。なお、電極膜間の距離Ｇか０．２μｍ未満の場合に（
ｉ電極膜の変形量か小さいのでスペーサー間距離りを上
記のように特定する必要性（Ｊ少な（・。

上記のような絶縁基材と電極膜とスペーサーと電極膜と
絶縁基材とか順次積層された本発明に係るタッチパネル
を製造するには、例えば前述したような種々の方法で得
られた電極膜イボ絶縁基材と、スペーサーか表面に分散
固着している電極膜付絶縁基材とを、スペーサーか電極
膜でサンドイツチされるように加熱融着等の方法で接合
すればよい。

なお、前記の非導電性樹脂被覆無機化合物微粒子の場合
は、無機化合物微粒子と電極膜の間に非導電性樹脂の少
なくとも、１部が介在するように接合する方が好ましい
。

なお電極膜の設けられている面とは反対側の絶縁基材表
面上には各種保護膜か設けられていてもよく、また電極
膜例の絶縁基材表面には配向Ｉｌ！なとか設けられてい
てもよい。

タッチパネルの座標読み取り原理 本発明に係るタッチパネル］１では、たとえば第３図に
示すように、絶縁基材１２と電極膜］３とを含んで成る
可動パネル（上側）３０によりベノ〕７の押圧位置Ａ点
のＹ座標を、絶縁基材１５と電極膜］４を含んで成る固
定パネル（下側）３１によりＸ座標を読み取る。抑圧位
置Ａ点で、電極膜１Ｂと電極膜１４か接触すると、定電
流装置３２により供給された電流■は、１１と１２とに
分配されて可動パネル（上側）３０を流れ、Ａ点て下側
のＡ゛に移る。さらにＡ°点て電流Ｉは、Ｉ　とＩ４と
に分配された後、固定パネル（下側）３１を流れて回路
を形成する。ここでＩ、と１２を検出すれば、Ａ点のＹ
座標か算出され、同じく■　とＩ４を検出すれば、Ａ点
のＸ座標か算■されて、Ａ点の座標か決定される。

なお、本発明に係るタッチパネル１］の座標読み取り回
路としては、第３図に示すものに限定されず、従来公知
の種々の回路が用いられる。

発明の効果 本発明に係るタッチパネルでは、上記のように電極膜間
の距離とスペーサー間の平均距ＭＬとか特定の関係式を
満足しているので、電極膜か切断して導通不良となるこ
とかなく、しかも解像度に優れている。

Ｌ）下水発明について実施例を挙げてさらに具体的に説
明するか本発明はこれらの実施例に何ら制限されるもの
ではない。

［実施例］ 基材の調製 （１）基材１−１ ５ｖｔ％の酸化錫を含む酸化インジウム粉末成型物を、
２ｋｗの電子銃を用いて、酸素分圧３×１０−’ｔｏｒ
ｒ、蒸着速度３人／　ｓｅｃで、４００℃に予熱された
ガラス基板上に蒸着し、ガラス基板の一方の表面にＩＴ
Ｏ膜か形成された基材１−１を得た。

（２）基材１−２ カラス基板の代わりにポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）フィルムを用い、蒸着温度を１００℃にした以外
は、Ｉ−１と同様の条件で基＋４■−２を得ｔこ。

（３）基材１１−１ ポリエステル樹脂（東洋紡績鉄製バイロン）４０重量部
とメチルエチルケトン９６０重量部の混合物を、あらか
しめ７０℃に加温された基＋４１１にスプレーしたのち
、１２０℃て熱処理し、半球状の樹脂スペーサーか形成
された基材を得た。

なお、スプレー条件としては、混合液をノスルから２　
ｋｇ　／　ｃ−の圧ノｊてスプレーさせながら、基材の
上を２０　ｃｍ　／　ｓｅｅの速度で移動させた。

（４）基材■−２ 上記と同しポリエステル樹脂（東洋紡績■製バイロン）
１００重量部とメチルエチルケ［・ン９６０部の混合物
を、スプレー移動速度を］　ｎ　（１σ／　ｓｅｅとし
た以外は基材１１−１と同一条件で基ヰ４■−２をｉ！
また。

（５）基材■〜３（比較例用プ 基材１１−Ｉのスプレー移動速度を７　ｃｍ　／　ｓｅ
ｃとした以外はｌｌ−１と同様にしてｌｌ−３を得た。

（６）基材ｎ−４（比較例用） 基材１１−２のスプレー移動速度を４　（］　ｃｍ　／
　Ｓｅｅとした以外はＩＪ−２と同様にしてｌｌ−４を
得た。

（７）基材■−１ 球状シリカｔ１′を子（触媒化成工業■製真絣球−５Ｗ
、平均粒径２）１ｍ）５重量部、ポリエステル樹脂（バ
イロン）２重量部およびトリメチルエチルケトン９６０
部の混合物を、あらがしめ７０”Ｃに加温した基材１−
１にスプレーしたのち、１２０℃で熱処理し、ポリエス
テル樹脂で被覆された球状ノリ力からなるスペーサーが
基材上に分散固着された基材ｌｌｌ−１を？すだ。

なお、スプレーの移動速度は２０　ｃｍ　／　ｓｅｅで
あった。

（８）基材■−２ メタアクリル樹脂被覆球状／リカ粒子（触媒化成Ｔ業■
製真糾球−ＡＷ、平均粒径４μｍ）３５重量部とエタノ
ール９６０重量部の混合物を、あらかしめ９０℃に加温
した基＋４　ｒ　−１にスプレーしｔ：（移動速度５ｏ
釦／　５ｅｅ）。その後１２　（１℃て熱処理した。

（９）基材１１１−３ 球状シリカ粒子（触媒化成工業鉄製シリヵマイクロビー
ト、平均粒径］３μｍ）１００重回部、アクリル樹脂（
犬日本インキ■製アクリディックＡ−４０５）６０重量
部、メラミン樹脂（大日本インキ■製スーパーへツカミ
ンＪ−８２（１）４０重量部およびメチルエチルケトン
９６０重量部の混合物を、あらかじめ８０℃に加温した
基材１１に移動速度２０　ｃ＋ｎ　／　ｓｅｅでスプレ
ーしたのち１２０℃で熱処理した。

（ｌＯ）基材ｍ−４ 平均粒径１８μｍのシリカマイクロと一ド１５０重量部
、アクリル樹脂６０重量部、メラミン樹脂４０重量部、
スプレー移動速度を１５ｃｍ／ｓｅｅとした以外はｍ−
３と同様にした。

（１１）基材ｍ−５ ポリエステル樹脂（東洋紡績■製バイロン）１０重量部
、ジビニルヘンセン樹脂球状粒子（積水化学工業■製ミ
クロパールＳＰ、平均粒径５μｍ）４０重量部およびメ
チルエチルケトン９６０部の混合物をあらかしめ７０℃
に加熱した基材１１に移動速度５０（７）／　ｓｅｅで
スプレーしたのち、１２０℃て熱処理した。

（１２）基材ＩＶ−１ エチルンリケート４０（多摩化学工業■製）１００重量
部、濃硝酸１２４重量部、純水９６重量部およびエタノ
ール１１２５重量部を混合し、５０℃で、１時間攪拌し
て加水分解した。この混合液を、あらかしめ７０℃に加
温した基材１−１に移動速度１０■／　ｓｅｅでスプレ
ーしたのち２００℃で熱処理した。

（ｊ３）基材ＴＶ−２ 基材ＩＶ−１におけるエチルンリケート加水分解物をさ
らにエタノール５３３０重量部で希釈した。

これを、あらかしめ６０℃に加温した基材１−１に移動
速度５（７）／ｓｅｅてスプレーしたのち、２００℃で
熱処理した。

上記の方法で得られた基材１１−１〜４、ｌｌｌ−１〜
５およびＩＶ−１〜２における、それぞれのスペーサー
間の平均距離Ｌ（μｍ）およびスベサーの平均高さＧ（
μｍ）を表−コに示す。

なお、平均距離は、顕微鏡写真により１０ケ所の測定値
を平均する二とにより求めた。また平均高さは、触針式
表面粗さ計で測定することにより求めた。

タッチパネルの評価 基材１−２と基材１１−１〜４、ｌｌｌ−１〜５および
ＩＶ−１〜２をそれぞれ組み合わせて、検出回路を備え
たタッチパネルを作成し、下記の項目を評価した。

（１）摺動テスト ３００ｇの荷重をかけたボールペンをタッチパネル上て
往復摺動させ、タッチパネルか入力不能になるまでの往
復回数を測定した。

（２）入力荷重 先端が１順φの押圧子でパネルを押さえ、徐々に荷重を
増加させたときの上下電極間の抵抗をａ［定し、２にΩ
以下になったときの荷重を入力荷重とした。

（３）入力状態 入力ペンで文字、図形を書き込んだときの表示部の入力
状態を目視て評価した。

これらの結果を表１に示す。

表１

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るアナログ型タッチパネルの１実
施例でありその要部断面図である。 第２図は、本発明に係る、膜状電極を備えたアナログ型
タッチパネルの一方を押圧することにより、基材の抑圧
部かスペーサーを支点として変形し、電極か互いに接触
した状態を示す参考図である。 第３図は本発明に係るアナログ型タッチパネルの座標読
取り原理図である。 １コ・タンチ・（ネル、　　　〕２、］５・・絶縁基材
］３、］４・電極膜（膜状電極）、 １６　スペーサ−１７・・入力ペン、 Ｌ・スペーサー間の平均距離（μｍ）、Ｇ・電極膜間の
距離（μｍ）、 ３０・可動パネル（上側）、 ３］・・固定パネル（下側）、 ３２・定電流装置、　　　３３　電流計、３４　電圧層
。 第 ■ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表面に電極膜が形成された２枚の絶縁基材を、それ
   ぞれの電極膜が略平行に対向するようにスペーサーを介
   して所定間隔で配置してなるタッチパネルにおいて、電
   極膜間の距離Ｇ（μｍ）とスペーサー間の平均距離Ｌ（
   μｍ）とが下記の式（１）を満足することを特徴とする
   アナログ型タッチパネル。 （１）１２０Ｇ≧Ｌ≧４５Ｇ ２）電極膜間の距離Ｇ（μｍ）が０．２〜３０μｍであ
   ることを特徴とする請求項第１項に記載のアナログ型タ
   ッチパネル。