JP2004139144A

JP2004139144A - タッチパネル

Info

Publication number: JP2004139144A
Application number: JP2002300377A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sekine; 関根　幹夫; Kazuyoshi Yamagata; 山縣　一芳
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】簡単な構成でコストダウンを図れるようにしたタッチパネルを提供する。
【解決手段】上層基板を押圧すると、上層基板の下面に設けられた格子状の対向電極が、下層基板２の第１ないし第４のいずれかの接点部４，５，６または７に接触させられる。例えば、前記格子状の対向電極が第１の接点部４の第１の接点電極４ａと第２の接点電極４ｂに接触すると、前記第１の接点部４が導通状態となる。このとき、電源端子Ｔ_Ｖと接地端子Ｔ_Ｇ間に一定電圧Ｖｃｃを印加しておくと、モニタ端子Ｔ_Ｍの検出電圧Ｖ_Ｏは、Ｖ_Ｏ＝（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）×Ｖｃｃ／ΔＲに設定され、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝４・Ｖｃｃ／５となるため、この検出電圧Ｖ_Ｏから押圧箇所（第１の接点部４）を特定することができる。このように簡単な構成でタッチパネルを構成できる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡単な構成でコストダウンを図ったタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタッチパネルとしては、マトリックス方式とアナログ方式がある。
【０００３】
前記マトリックス方式のタッチパネルは、一方の固定基板にＸ軸またはＹ軸と平行に設けられた第１の短冊状電極が設けられ、他方の対向基板に前記第１の短冊状電極と直交する第２の短冊状電極が設けられており、前記基板どうしを所定の隙間を介して対向配置させた構成である。前記マトリックス方式のタッチパネルでは、対向電極を押圧すると、対向基板側の短冊状電極が固定基板側の短冊状電極に接触し、このとき押圧位置によって接触する短冊状電極が相違するため、接触し合っている両短冊状電極をスキャンすることにより、押圧位置を求めるというものである。
【０００４】
またアナログ方式のタッチパネルは、所定の隙間を介して対向する固定基板および対向基板の双方に面状抵抗膜を配するとともに、一方の固定基板のＸ軸方向の両端に外部接続電極が設けられ、他方の対向基板のＹ軸方向の両端に外部接続電極が設けられた構成である。
【０００５】
前記アナログ方式のタッチパネルでは、対向電極を押圧すると、対向基板と固定基板側の面状抵抗膜どうしが接触する。このとき、押圧位置によって接触する面状抵抗膜が相違するため、押圧位置から前記外部接続電極までの抵抗値が異なることを利用して押圧位置を求めるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２０１１２０号公報
【特許文献２】
特開平８−４５３８１号公報
【特許文献３】
実開平３−１２１４３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マトリックス方式のタッチパネルでは、各短冊状電極に信号引出し線をそれぞれ接続する必要があるため、パネルの面積が多くなると信号引出し線の数が多くなるという問題がある。
【０００８】
また電圧値をスキャンをする手段としては、例えば特許文献２に記載されているようなアナログマルチプレクサが必要となるが、上記のように信号引出し線の数が増えると、アナログマルチプレクサの数も増加するとともに、その制御や信号処理が非常に複雑になりやすいという問題もある。
【０００９】
また透明タッチパネルにおいては、短冊状電極をＩＴＯなどの透明電極で形成する必要があるが、固定基板と対向基板の双方に広い面積で透明電極を形成する必要があるため、コストが高騰しやすいという問題がある。
【００１０】
一方、アナログ方式のタッチパネルでは、両基板の全面に面状抵抗膜を形成する必要があるが、前記面状抵抗膜は非透過性であるため、透明タッチパネルを構成することが不可能となる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、簡単な構成でコストダウンを図れるようにしたタッチパネルを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のタッチパネルは、下層基板と、上層基板とが所定の隙間を介して対向配置されており、
前記下層基板には、互いに近設配置された第１の接点電極および第２の接点電極と、前記複数の第１の接点電極間を直列接続する抵抗部材と、前記複数の第２の接点電極と引出し線を介して接続された出力部と、が設けられており、
前記上層基板には、前記第１の接点電極および第２の接点電極の双方に対向する対向電極が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
例えば、前記抵抗部材が、線状に印刷された抵抗体で形成されているものである。
【００１４】
上記において、前記対向電極が、導電性の細線が格子パターン状に配線されたものが好ましい。
【００１５】
あるいは、前記対向電極が、文字、図形又は記号からなるとともに、前記第１の接点電極および第２の接点電極の双方と対向する位置に設けられているものが好ましい。
【００１６】
本発明のタッチパネルは、下層基板に抵抗部材や接点電極および各端子などを集約するようにしたため、上層基板の構成を簡単にできる。
【００１７】
また押圧位置を固定し、押圧位置ごとに検出される電圧値を異なるようにしたため、マトリックス方式のタッチパネルのようにマルチプレクサ等の切り換え手段や複雑な制御を不要とすることができる。また配線の量を少なくすることができるとともに、透明電極は一方の基板にのみ使用すればよいため、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
しかも、常時検出部の電圧を検出することにより、押圧位置を容易に検出することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のタッチパネルを示す斜視図、図２は下層基板を示す平面図、図３は押圧状態を示すタッチパネルの部分断面図、図４はタッチパネルの等価回路図、図５は上層基板の他の実施の形態を示す平面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明のタッチパネル１は図示Ｚ２側に設けられた下層基板２と、図示Ｚ１側に設けられた上層基板３とが図示しないスペーサを介して対向しており、両者の間には所定の隙間寸法からなるギャップが設けられている。
【００２１】
前記下層基板２と上層基板３との間にギャップを介して対向させるスペーサは、適当な個数のドット形状をした透明なスペーサであり、外部から上層基板３の表面を図示Ｘ２方向に押したときに、後述する上層基板３の下面の格子パターンで配線された格子状の対向電極３Ａと下層基板２に設けられた前記第１ないし第４の接点部４、５、６、７との接触を妨げない位置に設けられているとともに、前記対向電極３Ａが後述する下層基板２に設けられた抵抗部材Ｒ１ないしＲ５及び引出し線８に接触しない位置に設けられている。
【００２２】
前記下層基板２および上層基板３にはともに、薄く透明なＰＥＴフィルムなどが用いられている。
【００２３】
前記上層基板３の下面（対向面）には、細かい線で形成された格子状の対向電極３Ａが形成されている。
【００２４】
一方、図２に示すものでは、前記下層基板２の表面（対向面）に、例えば第１の接点部４、第２の接点部５、第３の接点部６および第４の接点部７が設けられている。このうち、前記第１の接点部４は、一対の第１の接点電極４ａと第２の接点電極４ｂからなり、図２に示すものでは共に半円形状をして対向しており、両者の間には隙間が形成されている。よって、第１の接点電極４ａと第２の接点電極４ｂとは、下層基板２上で互いに絶縁された状態にある。
【００２５】
同様に、他の第２ないし第４の接点部５、６、７も、半円形状からなる一対の第１の接点電極５ａ、６ａ、７ａと第２の接点電極５ｂ、６ｂ、７ｂを有し、且つ互いに絶縁された状態にある。
【００２６】
前記下層基板２の一方の端部（図２ではＸ２側の端部）には、モニタ端子（出力部）Ｔ_Ｍ、電圧印加用の電源端子Ｔ_Ｖおよびグランド用の接地端子Ｔ_Ｇの３つの端子が設けられている。
【００２７】
図２に示すように、前記電源端子Ｔ_Ｖと前記第１の接点部４の第１の接点電極４ａとの間が抵抗部材Ｒ１で接続され、前記第１の接点部４の第１の接点電極４ａと前記第２の接点部５の第１の接点電極５ａとの間が抵抗部材Ｒ２で接続され、前記第２の接点部５の第１の接点電極５ａと前記第３の接点部６の第１の接点電極６ａとの間が抵抗部材Ｒ３で接続され、前記第３の接点部６の第１の接点電極６ａと前記第４の接点部７の第１の接点電極７ａとの間が抵抗部材Ｒ４で接続され、前記第４の接点部７の第１の接点電極７ａと前記接地端子Ｔ_Ｇとの間が抵抗部材Ｒ５で接続されている。各電極間を接続する各抵抗部材Ｒ１ないしＲ５は、同じ大きさの抵抗値で形成されてもよいし（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５）、また異なる抵抗値であってもよい。
【００２８】
前記各抵抗部材Ｒ１ないしＲ５は、バインダー樹脂にカーボン粒子などを含有させた抵抗インクを用いて、下層基板２の表面にオフセット印刷またはスクリーン印刷などの手段によって線状の抵抗体として形成されている。
【００２９】
なお、抵抗部材Ｒ１ないしＲ５は、所定の抵抗値を有するものであれば、ＩＴＯなどの他の材料を用いて形成してもよい。前記抵抗部材Ｒ１ないしＲ５は線状に形成すればよいため、コストを低く抑えることが可能である。
【００３０】
前記第１の接点電極４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、第２の接点電極４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、モニタ端子（出力部）Ｔ_Ｍ、電源端子Ｔ_Ｖおよび接地端子Ｔ_ＧはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）などからなる透明電極で形成されている。
【００３１】
一方、前記抵抗部材Ｒ１ないしＲ５と上層基板３の格子状の対向電極３Ａは非透過性である。よって、タッチパネル１を下部から照光すると、外部から前記抵抗部材Ｒ１ないしＲ５や格子状の対向電極３Ａが見えやすくなる。
【００３２】
そこで、例えば前記タッチパネル１の上層基板３の上部に光拡散部材を設けることにより、外部から前記光拡散部材を通してタッチパネル１の表面を見た場合に、前記非透過性の抵抗部材Ｒ１ないしＲ５および格子状の対向電極３Ａを見えなくすることが可能である。よって、タッチパネル１を透明タッチパネルとして使用できるようになる。
【００３３】
一方、前モニタ端子（出力部）Ｔ_Ｍと第１ないし第４の接点部４、５、６および７の第２の接点電極４ｂ、５ｂ、６ｂおよび７ｂとが、ＩＴＯなどの透明材料からなる引出し線８で接続されている。すなわち、前記モニタ端子と前記第２の接点電極４ｂ、５ｂ、６ｂおよび７ｂとは電気的に同電位の状態にある。
【００３４】
図３に示すように、例えば上層基板３のうち、第１の接点部４に対向する部分を図２方向に指などで加圧すると、上層基板３の下面に設けられた格子状の対向電極３Ａが、前記第１の接点部４の第１の接点電極４ａと第２の接点電極４ｂの双方に接触するため、前記第１の接点電極４ａと第２の接点電極４ｂとを導通させることが可能である。
【００３５】
同様に、上層基板３のうち、第２の接点部５に対向する部分、第３の接点部６に対向する部分または第４の接点部７に対向する部分をそれぞれ加圧すると、それぞれ第２の接点部５の第１の接点電極５ａと第２の接点電極５ｂ、第３の接点部６の第１の接点電極６ａと第２の接点電極６ｂまたは第４の接点部７の第１の接点電極７ａと第２の接点電極７ｂを導通させることが可能である。
【００３６】
すなわち、前記格子状の対向電極３Ａと、前記第１の接点部４、第２の接点部５、第３の接点部６および第４の接点部７との間には、それぞれ第１のスイッチ手段ＳＷ１、第２のスイッチ手段ＳＷ２、第３のスイッチ手段ＳＷ３および第４のスイッチ手段ＳＷ４が構成されている。
【００３７】
ここで、上記のタッチパネル１の接続状態は図４の等価回路図で示される。すなわち、上記抵抗部材Ｒ１ないしＲ５は直列接続されており、前記電源端子Ｔ_Ｖに一定電圧Ｖｃｃが印加され、接地端子Ｔ_Ｇはグランド電位に接地されている。そして、個々の抵抗部材Ｒ１ないしＲ５どうしの接続点である前記第１の接点電極４ａ、５ａ、６ａおよび７ａが、前記第１ないし第４のスイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を介してモニタ端子Ｔ_Ｍに接続されている。
【００３８】
図４に示すように、前記タッチパネル１のモニタ端子（出力部）Ｔ_ＭはＡ／Ｄ変換器２０に接続されており、その出力端子Ｄを介して図示しない制御部に入力される。
【００３９】
表１は、第１ないし第４のスイッチ手段を導通状態させた場合とモニタ端子の検出電圧との関係を示すものである。ただし、モニタ端子Ｔ_Ｍの検出電圧Ｖ_Ｏは抵抗部材Ｒ１ないしＲ５の抵抗値がすべて異なる場合と、抵抗値一定の場合（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５）の２通りを示している。また表１中の「○」が導通状態（ＯＮ状態）を、「−」が非導通状態（ＯＦＦ状態）を示し、ΔＲは、ΔＲ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５を示している。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表１に示すように、上層基板３のうち、第１の接点部４に対向する部分を押圧して前記スイッチ手段ＳＷ１のみを導通状態に設定すると、検出電圧Ｖ_Ｏは各抵抗部材Ｒ１ないしＲ５で分圧されるため、Ｖ_Ｏ＝（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）×Ｖｃｃ／ΔＲに設定される。また抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝４・Ｖｃｃ／５となる。
【００４２】
また上層基板３のうち、第２の接点部５に対向する部分を押圧して前記第２のスイッチ手段ＳＷ２のみを導通状態に設定すると、検出電圧Ｖ_ＯはＶ_Ｏ＝（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）×Ｖｃｃ／ΔＲに設定され、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝３・Ｖｃｃ／５となる。同様に第３の接点部６に対向する部分を押圧して前記第３のスイッチ手段ＳＷ３のみを導通状態に設定すると、Ｖ_Ｏ＝（Ｒ４＋Ｒ５）×Ｖｃｃ／ΔＲに設定され、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝２・Ｖｃｃ／５となり、第４の接点部７に対向する部分を押圧して前記第４のスイッチ手段ＳＷ４のみを導通状態に設定すると、Ｖ_Ｏ＝Ｒ５×Ｖｃｃ／ΔＲに設定され、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝１・Ｖｃｃ／５となる。
【００４３】
よって、前記検出電圧Ｖ_Ｏをモニタしておくことにより、いずれのスイッチ手段が押されたかを検出することができる。すなわち、制御部は、所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換器２０を駆動し、前記Ａ／Ｄ変換器２０が検出電圧Ｖ_Ｏをディジタル信号に変換した符号から、第１のスイッチ手段ＳＷ１ないし第４のスイッチ手段ＳＷ４のうちのいずれが操作されたかを特定することが可能である。
【００４４】
ただし、上記構成では、上層基板３が押圧されず、第１のスイッチ手段ＳＷ１ないし第４のスイッチ手段ＳＷ４のすべてが非導通状態にある場合には前記検出電圧Ｖ_Ｏの値が定まらなくなる。
【００４５】
そこで、図１および図４に示すように、例えば引出し線８を高抵抗部材９を介して前記電源端子Ｔ_Ｖに接続しておくか、または引出し線８を高抵抗部材１０を介して接地端子Ｔ_Ｇに接続しておくことが好ましい。
【００４６】
前記高抵抗部材９または１０の抵抗値は、前記抵抗部材Ｒ１ないしＲ５の抵抗値よりも１０００倍以上のものが好ましく、前記第１のスイッチ手段ＳＷ１ないし第４のスイッチ手段ＳＷ４のすべてが非導通状態にある場合であっても、前記高抵抗部材９が接続されている場合には前記検出電圧Ｖ_Ｏを一定電圧Ｖｃｃに設定することができる。また前記高抵抗部材１０が接続されている場合には前記検出電圧Ｖ_Ｏを０に設定することができる。よって、前記第１のスイッチ手段ＳＷ１ないしＳＷ４のすべてが非導通状態にある状態を特定することができる。
【００４７】
また上層基板３の複数の箇所が押圧される場合も考えられる。例えば、前記第１のスイッチ手段ＳＷ１と第２のスイッチ手段ＳＷ２が同時に導通状態になると、抵抗部材Ｒ２が短絡状態に設定されるため、検出電圧Ｖ_ＯはＶ_Ｏ＝（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）・Ｖｃｃ／（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）となり、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝３・Ｖｃｃ／４となる。また例えば前記第１のスイッチ手段ＳＷ１、第３のスイッチ手段ＳＷ３および第４のスイッチ手段４が同時に導通状態になると、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４が短絡されるため、検出電圧Ｖ_ＯはＶ_Ｏ＝Ｒ５・Ｖｃｃ／（Ｒ１＋Ｒ５）となり、抵抗値一定の場合はＶ_Ｏ＝Ｖｃｃ／２となり、いずれも表１に示す通常時の検出電圧Ｖ_Ｏと異なる値を示す。よって、制御部は、上層基板３の複数の箇所が押圧されたことを特定することが可能である。
【００４８】
このように、上記タッチパネルでは簡単な構成でスイッチ機構を構成することができる。また１つのＡ／Ｄ変換器によって全てのスイッチの状態を特定することができる。よって、従来のようにアナログマルチプレクサなどの切り換え手段を不要とすることできるため、コストダウンを図ることが可能となる。
【００４９】
前記上層基板３に設けられる電極は、上記のように格子状の対向電極３Ａ以外に例えば図５に示すようなものであってもよい。
【００５０】
図５では、前記格子状の対向電極３Ａの代わりに、導電材で形成した「あ」や白抜きの「Ａ」などの文字、「★（星印）」などの図形、あるいは「黒い□（四角）」などの記号で形成した対向電極３Ｂを、前記上層基板３の下面の前記第１ないし第４の接点電極４，５，６，７と対応する位置に形成したものである。これらの対向電極３Ｂを加圧することによって、前記第１ないし第４のスイッチ手段ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を導通状態に設定することができる。
【００５１】
この場合、上層基板３の電極の形成に透明電極を使用しなくてもよくなるため、コストダウンを図ることが可能になる。しかも、操作する者にタッチパネル上のどの位置を押圧すればよいかを示すことができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、第１ないし第４の接点部からなるタッチパネルを示した場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、さらに多くの接点部を設けたものであってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明では、下層基板に抵抗部材や接点電極および各端子などを集約するようにしたため、上層基板の構成を簡単にできる。しかも、透明電極は下層基板側でのみ使用し、上層基板では使用する必要がなくなるため、この点でコストダウンを図ることもできる。
【００５４】
また押圧位置をタッチパネル上に固定することができるため、操作者に操作上の迷いを生じさせることがなく、この点で操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネルを示す斜視図、
【図２】下層基板を示す平面図、
【図３】押圧状態を示すタッチパネルの部分断面図、
【図４】タッチパネルの等価回路図、
【図５】上層基板の他の実施の形態を示す平面図、
【符号の説明】
１　タッチパネル
２　下層基板
３　上層基板
３Ａ　格子状の対向電極
４　第１の接点部
５　第２の接点部
６　第３の接点部
７　第４の接点部
８　引出し線
４ａ，５ａ，６ａ，７ａ　第１の接点電極
４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ　第２の接点電極
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４　抵抗部材
Ｔ_Ｍ　モニタ端子（出力部）
Ｔ_Ｖ　電源端子
Ｔ_Ｇ　接地端子

Claims

下層基板と、上層基板とが所定の隙間を介して対向配置されており、
前記下層基板には、互いに近設配置された第１の接点電極および第２の接点電極と、前記複数の第１の接点電極間を直列接続する抵抗部材と、前記複数の第２の接点電極と引出し線を介して接続された出力部と、が設けられており、
前記上層基板には、前記第１の接点電極および第２の接点電極の双方に対向する対向電極が設けられていることを特徴とするタッチパネル。
前記抵抗部材が、線状に印刷された抵抗体で形成されている請求項２記載のタッチパネル。
前記対向電極が、導電性の細線が格子パターン状に配線されたものである請求項１記載のタッチパネル。
前記対向電極が、文字、図形又は記号からなるとともに、前記第１の接点電極および第２の接点電極の双方と対向する位置に設けられている請求項１記載のタッチパネル。