JP2003216337A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確に押圧位置を検出できるタッチパネルを
得る。 【解決手段】 ベース１２上には互いに複数本の第２ラ
イン電極１６が一定間隔毎に平行に設けられており、ベ
ース１２上の押圧部２０には複数本の第１ライン電極２
２が一定間隔毎に平行に設けられている。第１ライン電
極２２は第２ライン電極１６と同方向に長手方向とさ
れ、ベース１２の厚さ方向に沿って一対一で第２ライン
電極１６に第１ライン電極２２が対応している。押圧部
２０に付与された押圧力で、何れかの第１ライン電極２
２が撓んで対応する第２ライン電極１６に接触すると、
この導通がスキャン回路３０で検出され、更に、第２ラ
イン電極１６に印加される電圧がスキャン回路３２で検
出される。これによって、押圧位置が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、指等で押
圧面等を押圧した際の押圧位置を検出するタッチパネル
に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、モニタ画面における画面操作
で、モニタ画面に表示されたカーソルを移動させたり、
モニタ画面に表示された仮想スイッチを選択操作する際
の操作手段の一例としては、略平面状の押圧面に対する
指の押圧位置を検出することで、検出した押圧位置に対
応する信号をコンピュータや制御回路等の制御手段に出
力するタッチパネルがある。 【０００３】この種のタッチパネルには、図５に示され
るように、空隙を介してシート状の一対の電極１２２、
１２４を厚さ方向に互いに対向配置したタッチパネル１
２０がある。 【０００４】この種のタッチパネル１２０では、一方の
電極１２２には厚さ方向に対して直交する一方向（例え
ば、平面視長手方向）の一端側から他端側へ一定の電圧
が印加される。これに対して、他方の電極１２４には、
厚さ方向及び一方の電極１２２に対する電圧の印加方向
の双方に対して直交する一方向（例えば、平面視幅方
向）の一端側から他端側へ一定の電圧が印加される。 【０００５】電圧の印加方向に沿った電極１２２の一端
から他端の間には、所定の電位差が生じているため、電
圧の印加方向中間部にて電極１２２に電極１２４が接触
して導通すると、電極１２４で電圧の印加方向他端側に
おける電位よりも小さい電圧が検出される。 【０００６】また、電圧の印加方向に沿った電極１２４
の一端から他端の間には、所定の電位差が生じているた
め、電圧の印加方向中間部にて電極１２４に電極１２２
が接触して導通すると、電極１２２で電圧の印加方向他
端側における電位よりも小さい電圧が検出される。 【０００７】このようにして検出された電圧に基づき、
電圧の両印加方向に沿った電極１２２、１２４の接触位
置が検出され、例えば、電極１２２を電極１２４とは反
対側から指１２６（図６参照）で押圧した際の押圧位置
が検出されるものである。 【０００８】一方で、図８に示されるように、複数本の
電極１４２Ａ〜Ｅを長手方向に対して直交する方向に一
定間隔毎に設けると共に、電極１４２Ａ〜Ｅの列方向に
長手方向となる複数本の電極１４４Ａ〜Ｄを電極１４２
Ａ〜Ｅの長手方向に沿って一定間隔毎に並べ、更に、こ
れらの電極１４２Ａ〜Ｅ、１４４Ａ〜Ｄを双方の長手方
向に対して直交する方向に空隙を介して配置した所謂マ
トリックス式のタッチパネル１４０がある。 【０００９】タッチパネル１４０では、電極１４２Ａ〜
Ｅを介して電極１４４Ａ〜Ｄとは反対側から電極１４２
に押圧力が作用することで、例えば、電極１４２Ｂが電
極１４４Ｃに接触した状態で、電極１４２Ｂ、１４４Ｃ
との導通を検出すると、電極１４２Ｂと電極１４４Ｃと
は直接導通するが、それ以外は直接導通しない。このよ
うに、電極１４２Ａ〜Ｅ、１４４Ａ〜Ｄの個々の組み合
わせで導通を検出することで、押圧力の作用位置を検出
する。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、タッチパネ
ル１２０に指１２６が触れて押圧する場合には、電極１
２２と電極１２４との接触部位は、電極１２２、１２４
の面に対して平行な方向に広がりを持つ。 【００１１】ここで、図６（Ａ）に示されるように、指
１２６の腹が比較的タッチパネル１２０の押圧面に平行
な状態（すなわち、指１２６が寝た状態）でタッチパネ
ル１２０の押圧面を押圧した場合には、図７（Ａ）で示
されるように、電極１２２と電極１２４との接触部位が
指１２６の長手方向に比較的長い広がりを持つ。 【００１２】これに対して、図６（Ｂ）に示されるよう
に、タッチパネル１２０の押圧面に対して指１２６た立
った状態でタッチパネル１２０の押圧面を押圧した場合
には、指１２６の先端側に対応する部分は指１２６が寝
た状態と基本的に同じであるが、図７（Ｂ）に示される
ように、指１２６が寝た状態に比べて指１２６の長手方
向に沿った広がりが小さい。 【００１３】ここで、タッチパネル１２０は、電極１２
２と電極１２４との接触部位に広がりがある場合には、
構造上、その重心位置を検出する。したがって、上記の
ように、指１２６が寝た状態と指１２６が立った状態と
では、先端位置は同じであっても指１２６の長手方向に
沿った広がりが異なるため、重心位置が異なり、その結
果、指１２６が寝た状態と指１２６が立った状態とで検
出位置（押圧位置）が異なってしまう。 【００１４】これに対してタッチパネル１４０では、構
造的に上記のような問題は生じない。しかしながら、タ
ッチパネル１４０では、電極１４２の何れか２本以上
と、電極１４４の何れか２本以上が接触した場合には、
互いに接触した電極１４２、１４４を介して互いに接触
していない電極１４２の何れかと電極１４４の何れか
が、あたかも接触したように互いに導通する「ゴース
ト」と称される現象が生じる可能性がある。 【００１５】すなわち、図８に示されるように、タッチ
パネル１４０において電極１４２のうち、電極１４２Ｂ
が電極１４４Ｃに接触すると共に、電極１４２Ｃが電極
１４４Ｂ及び電極１４４Ｃに接触すると、図８の実線の
矢印で示されるように、電極１４２Ｂが電極１４４Ｃ、
電極１４２Ｃを介して電極１４４Ｂに導通する電気的な
回り込み現象が発生する。その結果、図８の二点鎖線の
矢印で示されるように、電極１４２Ａ〜Ｅ、１４４Ａ〜
Ｄの導通を検出しているコンピュータ等の検出手段で
は、電極１４２Ｂと電極１４４Ｂとは接触していないに
も関わらず、電極１４２Ｂと電極１４４Ｂとが接触して
いると認識してしまう。 【００１６】このような現象は、タッチパネル１４０の
押圧面上における異なる位置で複数本の指がタッチパネ
ル１４０の押圧面を押圧した場合には、何れの指も接触
していない部位で導通が検出されてしまい、正確な押圧
位置検出が困難になる。 【００１７】本発明は、上記事実を考慮して、正確に押
圧位置を検出できるタッチパネルを得ることが目的であ
る。 【００１８】 【課題を解決するための手段】請求項１記載のタッチパ
ネルは、各々が導電性を有し、各々の幅方向に一定間隔
離間して設けられ、各々の長手方向一端側から所定の電
圧が印加される複数本の第１ライン電極と、各々が導電
性を有し、前記複数本の第１ライン電極の各々に対応し
て複数設けられると共に、各々の長手方向及び幅方向が
対応する前記第１ライン電極の長手方向及び幅方向に対
応し、当該第１ライン電極の長手方向及び幅方向の双方
に対して直交する方向で空隙を介して対向した複数本の
第２ライン電極と、を含めて構成され、前記複数本の第
１ライン電極と前記複数本の第２ライン電極との導通及
び前記複数本の第１ライン電極に導通した前記第２ライ
ン電極が検出する電位差に基づき、前記第１ライン電極
及び前記第２ライン電極の何れか一方を介して何れか他
方とは反対側から前記何れか一方に作用する押圧力の作
用位置を検出する、ことを特徴としている。 【００１９】上記構成のタッチパネルでは、第１ライン
電極の第２ライン電極とは反対側から第１ライン電極に
対して押圧力が作用すると、複数本の第１ライン電極の
うち、押圧力が作用した位置に対応する第１ライン電極
が、複数本の第２ライン電極のうちで対応する第２ライ
ン電極に接近して接触する。 【００２０】この状態で、複数本の第１ライン電極及び
２ライン電極の何れが導通して何れか導通していないか
を検出ことで、第１ライン電極及び２ライン電極の各々
の幅方向に沿った押圧力の作用位置が検出される。 【００２１】一方で、各第１ライン電極には長手方向一
端側から他端側の間で一定の電圧が印加されており、長
手一端と他端との間には電位差が生じている。ここで、
何れかの第１ライン電極の長手方向中間部で対応する第
２ライン電極が接触すると、第１ライン電極の長手方向
一端側から第２ライン電極との接触部位までの距離に対
応した電位の電圧が第２ライン電極に作用し、これに基
づき、第１ライン電極の長手方向一端側から第２ライン
電極との接触部位までの距離が検出される。 【００２２】このようにして、第１ライン電極の長手方
向及び幅方向に沿った押圧力の作用位置が検出される。 【００２３】ここで、本タッチパネルでは、各第２ライ
ン電極は基本的に独立しているため、２本以上の第１ラ
イン電極とこれらに対応する第２ライン電極とが導通し
ても、これらの２本以上の第１ライン電極が第２ライン
電極を介して互いに導通することはなく、上述した電気
的な回り込みが生じることはない。 【００２４】また、第１ライン電極の幅方向に隣り合う
２本以上の第１ライン電極と対応する第２ライン電極と
が導通していても、本タッチパネルでは、導通している
第１ライン電極を個々に検出するため、第１ライン電極
の幅方向に沿った押圧力の作用部位の先端側がどこであ
るかを容易に検出できる。 【００２５】 【発明の実施の形態】＜本実施の形態の構成＞図１には
本発明の一実施の形態に係るタッチパネル１０の構成が
分解斜視図によって示されている。なお、図１を含む各
図において本タッチパネル１０を構成する各部材並びに
各部位は、その構成を分かり易くするために、厚さ寸法
等を誇張して表現していることを付言しておく。 【００２６】図１に示されるように、本タッチパネル１
０はベース１２を備えている。ベース１２は合成樹脂材
等の絶縁性材料によって略平板形状に形成されており、
その厚さ方向一方の面には、導電性材料により形成され
た一対の支持部１４が設けられている。図２に示される
ように、これらの一対の支持部１４は、ベース１２の幅
方向及び長手方向の何れか一方に沿って長手方向とされ
た薄肉の平板形状で、ベース１２の幅方向及び長手方向
の何れか他方の両端側でベース１２の幅方向及び長手方
向の何れか他方に沿って対向する如く設けられている。 【００２７】これらの支持部１４の間には、ベース１２
の幅方向及び長手方向の何れか一方に一定間隔毎に複数
本（本実施の形態では９本）の第２ライン電極１６が平
行に設けられている。これらの第２ライン電極１６は、
銅箔等の一定の電気抵抗値を有する導電性材料によって
ベース１２の幅方向及び長手方向の何れか他方に沿って
長手方向で、ベース１２の幅方向及び長手方向の何れか
一方に沿って幅方向とされた薄肉帯状に形成されてい
る。 【００２８】また、図２及び図４に示されるように、ベ
ース１２の厚さ方向一方の面には、複数の支持突起１８
が形成されている。これらの支持突起１８は、各第２ラ
イン電極１６の間の略中央で、第２ライン電極１６の長
手方向に沿って一定間隔毎に設けられている。これらの
支持突起１８は、基本的に、ベース１２からの突出寸法
が上述した支持部１４の厚さ寸法に略等しい。 【００２９】さらに、ベース１２の厚さ方向一方の面の
側には押圧部２０が設けられている。押圧部２０は可撓
性を有する絶縁性材料により薄肉シート状に形成されて
おり、図４に示されるように、ベース１２の長手方向及
び幅方向の何れか他方に沿った方向の両端部が上述した
支持部１４及び支持突起１８によって、ベース１２の厚
さ方向に沿って第２ライン電極１６から離間した状態で
支持されている。 【００３０】また、押圧部２０のベース１２側の面に
は、複数本（本実施の形態では９本）の第１ライン電極
２２が設けられている。図３に示されるように、第１ラ
イン電極２２は、カーボン若しくはＩＴＯ（インジウム
−錫酸化物）等の一定の電気抵抗値を有する導電性材料
によりベース１２の幅方向及び長手方向の何れか他方に
沿って長手方向で、ベース１２の幅方向及び長手方向の
何れか一方に沿って幅方向とされた薄肉の帯状に形成さ
れている。 【００３１】なお、本実施の形態では、第１ライン電極
２２にカーボン若しくはＩＴＯ（インジウム−錫酸化
物）等を用い、第２ライン電極１６に銅箔等を用いた
が、第１ライン電極２２に銅箔等を用い、第２ライン電
極１６にカーボン若しくはＩＴＯ（インジウム−錫酸化
物）等を用いてもよい。 【００３２】さらに、これらの第１ライン電極２２は、
上述した第２ライン電極１６に一対一で対応するように
形成されており、各々が対応する第２ライン電極１６に
対してベース１２の厚さ方向に対向している。また、第
１ライン電極２２の各々の長手方向両端部は、上述した
一対の支持部１４に接触して電気的に支持部１４に電気
的に導通している。 【００３３】これに対して、ベース１２の厚さ方向他方
の面には、プリント配線２４が形成されている。上述し
た第２ライン電極１６は、その長手方向一端側でベース
１２に形成された貫通孔２６に設けられた接続部２８を
介して、それぞれ独立して（すなわち、互いに導通しな
いように）プリント配線２４に電気的に接続されてお
り、更に、第２ライン電極１６の長手方向一端側の側方
でベース１２の厚さ方向他方の面の側に設けられたスキ
ャン回路３０及びスキャン回路３２へ電気的に接続され
ている。 【００３４】一方、スキャン回路３２は、プリント配線
２４によって第２ライン電極１６とは別に一方の支持部
１４へ電気的に導通しており、更に、一方の支持部１４
を介して各第１ライン電極２２へ電気的に接続されてい
る。 【００３５】スキャン回路３０では、上述した第２ライ
ン電極１６の１つ１つについて電流が流れているか否か
を検出しており、これに対し、スキャン回路３２では、
上述した第１ライン電極２２及び第２ライン電極１６の
１つ１つにかかる（印加されている）電圧値を検出して
いる。 【００３６】＜本実施の形態の作用、効果＞本タッチパ
ネル１０では、基本的に押圧部２０を押圧する指の向き
が、第１ライン電極２２及び第２ライン電極１６の列方
向になるように予めセットされる。このようにセットさ
れたタッチパネル１０には、他方の支持部１４を介して
第１ライン電極２２の各々に一定の電圧が印加される。 【００３７】この状態で、押圧部２０のベース１２とは
反対側の面の一部が指等により部分的に押圧されると、
この押圧力が作用した部分は、弾性的に撓みベース１２
に接近する。これによって、押圧部２０の撓んだ部分で
は、第２ライン電極１６が第１ライン電極２２に接触し
て導通する。これによって、第１ライン電極２２に接触
した第２ライン電極１６には電流が流れる。 【００３８】一方、スキャン回路３０では、第２ライン
電極１６の各々について電流が流れたか否かを順次検出
しており、したがって、上記のような押圧部２０への押
圧力の付加によって何れかの第１ライン電極２２が対応
する第２ライン電極１６に接触することで、第２ライン
電極１６に電流が流れると、どの第２ライン電極１６に
電流が流れたかが、スキャン回路３０により検出され
る。これにより、押圧部２０上における第１ライン電極
２２及び第２ライン電極１６の列方向に沿った押圧力の
作用位置が検出される。 【００３９】次に、第１ライン電極２２及びこの第１ラ
イン電極２２が接触した第２ライン電極１６にかかる
（印加される）電圧がスキャン回路３２によって検出さ
れる。すなわち、両支持部１４の間で第１ライン電極２
２には、一定の電圧が印加されているため、他方の支持
部１４側での第１ライン電極２２の端部と、一方の支持
部１４側での第１ライン電極２２の端部との間には一定
の電位差が生じる。 【００４０】ここで、上記のように、部分的に押圧部２
０が押圧されて、第２ライン電極１６が第１ライン電極
２２の長手方向中間部に接触した場合には、他方の支持
部１４側での第１ライン電極２２の端部と、一方の支持
部１４側での第１ライン電極２２の端部との間で生じる
電位差よりも小さい電圧が第２ライン電極１６に印加さ
れる。 【００４１】また、他方の支持部１４側での第１ライン
電極２２の端部と、一方の支持部１４側での第１ライン
電極２２の端部との間で生じる電位差に対する第２ライ
ン電極１６に印加される電圧値の比率は、他方の支持部
１４側での第１ライン電極２２の端部から第２ライン電
極１６と第１ライン電極２２との接触部分までの距離に
対応している。 【００４２】このことから、第２ライン電極１６に印加
される電圧値が検出されることで他方の支持部１４側で
の第１ライン電極２２の端部からの第２ライン電極１６
と第１ライン電極２２との接触部分の位置、すなわち、
第１ライン電極２２及び第２ライン電極１６の長手方向
に沿った第２ライン電極１６と第１ライン電極２２との
接触部分の位置が検出される。 【００４３】このようにして、本タッチパネル１０で
は、押圧部２０上での押圧力の作用位置が検出される。 【００４４】ここで、本タッチパネル１０では、構造的
に第１ライン電極２２は対向している第２ライン電極１
６としか接触しないため、他の第２ライン電極１６を介
して他の第１ライン電極２２に導通することがない。こ
のため、マトリックス式のタッチパネルのような所謂
「電気的な回り込み」が生じることはなく、したがっ
て、「ゴースト」と称される現象が生じることはない。 【００４５】また、指の向きと第１ライン電極２２及び
第２ライン電極１６の列方向を概ね一致させているた
め、指先だけで押圧部２０を押圧した場合と、指の腹で
押圧部２０を押圧した場合とで、押圧部２０に対する押
圧面積が異なる場合には、第１ライン電極２２に接触し
ている第２ライン電極１６の本数が異なることになる。 【００４６】したがって、第１ライン電極２２に接触し
た第２ライン電極１６のうち、最も指先側に位置する第
２ライン電極１６を検出することで、押圧部２０に触れ
た指の指先位置が検出される。これにより、押圧部２０
に触れた指の姿勢が異なっていたとしても、触れようと
する押圧部２０上での目標位置を略確実に検出できる。 【００４７】なお、本実施の形態では、本実施の形態の
理解を容易にするために、第１ライン電極２２及び第２
ライン電極１６の本数を９本とし、しかも、その間隔を
大きくしたが、当然、第１ライン電極２２及び第２ライ
ン電極１６の本数が９本に限定されるものではなく、第
１ライン電極２２及び第２ライン電極１６の本数を多く
し、しかも、その間隔を密にすることで、第１ライン電
極２２及び第２ライン電極１６の列方向に沿った押圧力
の作用位置（すなわち、押圧部２０に触れた指の位置）
を正確に検出できることは言うまでもない。 【００４８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るタッ
チパネルでは、電気的な回り込み現象を防止でき、しか
も、指先位置等を確実に検出できるため、正確に押圧位
置を検出できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施の形態に係るタッチパネルの構
成を示す分解斜視図である。 【図２】第２ライン電極側の構成を示す平面図である。 【図３】第１ライン電極側の構成を示す平面図である。 【図４】図２の４−４線に沿った本発明の一実施の形態
に係るタッチパネルの断面図である。 【図５】従来のタッチパネルの概略を示す平面図であ
る。 【図６】従来のタッチパネルを指で押圧した際の状態を
示す概略的な側面図で、（Ａ）は指を寝かせて指の腹で
タッチパネルを押圧した状態を示し、（Ｂ）は指を立て
て指先でタッチパネルを押圧した状態を示す。 【図７】従来のタッチパネルを指で押圧した際の押圧範
囲を示す概略的な平面図で、（Ａ）は指を寝かせて指の
腹でタッチパネルを押圧した状態を示し、（Ｂ）は指を
立てて指先でタッチパネルを押圧した状態を示す。 【図８】従来のマトリックス式のタッチパネルの概略を
示す平面図である。 【符号の説明】 １０ タッチパネル １６ 第２ライン電極 ２２ 第１ライン電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 各々が導電性を有し、各々の幅方向に一
   定間隔離間して設けられ、各々の長手方向一端側から所
   定の電圧が印加される複数本の第１ライン電極と、 各々が導電性を有し、前記複数本の第１ライン電極の各
   々に対応して複数設けられると共に、各々の長手方向及
   び幅方向が対応する前記第１ライン電極の長手方向及び
   幅方向に対応し、当該第１ライン電極の長手方向及び幅
   方向の双方に対して直交する方向で空隙を介して対向し
   た複数本の第２ライン電極と、 を含めて構成され、前記複数本の第１ライン電極と前記
   複数本の第２ライン電極との導通及び前記複数本の第１
   ライン電極に導通した前記第２ライン電極が検出する電
   位差に基づき、前記第１ライン電極及び前記第２ライン
   電極の何れか一方を介して何れか他方とは反対側から前
   記何れか一方に作用する押圧力の作用位置を検出する、 ことを特徴とするタッチパネル。