JP2004272915A - 抵抗式タッチスクリーン - Google Patents
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Abstract
【課題】 製造し易く、コスト削減が図られ、しかも有効面積が広がる抵抗式タッチスクリーンを提供すること。
【解決手段】 タッチ領域を画定する透明基板と、該透明基板上に形成され該タッチ領域一面に延在する第1の導電性材料層と、該第1の導電性材料層への電気結線と、可撓性透明カバーシートと、該可撓性透明カバーシート上に形成された第2の導電性材料層と、該第2の導電性材料層への電気結線とを含んでなる抵抗式タッチスクリーンであって、該カバーシートが該基板から間隔を置いて取り付けられていることにより、該タッチ領域に触れると当該タッチ点で該第1の導電性材料層と該第2の導電性材料層との間で電気的接触が起こることになり、かつ、該第1の導電性材料層及び該第2の導電性材料層の少なくとも一方が可変導電率を有する、ことを特徴とする抵抗式タッチスクリーン。
【選択図】 図1
【解決手段】 タッチ領域を画定する透明基板と、該透明基板上に形成され該タッチ領域一面に延在する第1の導電性材料層と、該第1の導電性材料層への電気結線と、可撓性透明カバーシートと、該可撓性透明カバーシート上に形成された第2の導電性材料層と、該第2の導電性材料層への電気結線とを含んでなる抵抗式タッチスクリーンであって、該カバーシートが該基板から間隔を置いて取り付けられていることにより、該タッチ領域に触れると当該タッチ点で該第1の導電性材料層と該第2の導電性材料層との間で電気的接触が起こることになり、かつ、該第1の導電性材料層及び該第2の導電性材料層の少なくとも一方が可変導電率を有する、ことを特徴とする抵抗式タッチスクリーン。
【選択図】 図1
Description
本発明は抵抗式タッチスクリーンに関する。より詳細には、本発明は抵抗式タッチスクリーンにおける抵抗層の形成に関する。
抵抗式タッチスクリーンは、従来型CRTや、コンピュータ、特に携帯式コンピュータのフラットパネル形表示装置に、広く採用されている。図2及び図3に、透明基板12を含み、接触領域を画定する第1導電層14を有する従来型の4本ワイヤ型抵抗式タッチスクリーン10の一部を示す。この導電層は、典型的には、インジウム錫酸化物(ITO)又はポリチオフェンのような導電性ポリマーを含む。可撓性透明カバーシート16は、第1導電層14からスペーサドット20によって物理的に隔離された第2導電層18を含む。透明基板12上の導電層14の向かい合う縁部に、導電層14より抵抗が小さく縁領域を画定する導電性パターン30が、導電層14の上に配置されている。導電性パターン30は、導電層14と電気接触している追加の材料層によって付与される。導電性パターン30はまた、可撓性透明カバーシート16上の導電層18の向かい合う縁部に電気接触する状態でも付与される(導電性パターン30が4本あることから、これを4本ワイヤ型と称している)。これらの導電性パターン30の形状を調整することにより、当該タッチスクリーンの応答の線形性を改良することができる。例えば、1986年11月25日発行のJaegerの米国特許第4625075号明細書を参照されたい。これらの導電性パターン30を使用して、導電層14及び18に対する電気接続を提供する。
別の設計態様(通称「5本ワイヤ型」)では、4本の導電性ストリップ30をすべて基板12の上に配置し、第2導電層18を所謂5番目のワイヤとしている。5本ワイヤ型設計では、当該デバイス応答の線形性を改良するために、基板12上の4本の導体30に対して特殊なパターンを採用することもできる。
可撓性透明カバーシート16を、例えば指圧で、変形することにより、第1導電層14と第2導電層18とを接触させる。電気結線33を介して導電層14を横断する電圧を印加し、そして得られる信号を層18に接続された電気結線31で測定することにより一方向における当該接触位置を決定する。次いで、導電層18を横断する電圧を印加し、そして得られる信号を電気結線33で測定することにより直交方向における当該接触位置を決定する。導電層14及び18は、電力使用量と位置検出精度とが最適化されるように選定された抵抗を有する。
従来の製造方法では、導電層14及び18の上に銀インクをスクリーン印刷することにより導体30を製作していた。この方法には実用上いくつかの欠点がある。第一に、銀インクはコストがかかり、しかも追加の製造工程及び材料を要する点でスクリーン印刷法も高価である。第二に、銀インクは、その調製及び印刷を慎重に行わないと、導電層に対する密着性が良好にならない。その上、銀インクを導電層に密着させる方法には高温を要する場合があり、タッチスクリーンやその関連表示装置に含まれる他の材料にとって問題となる。さらに、タッチスクリーンの応答を線形化するため使用されるパターンを収容するために、タッチスクリーンの縁領域の幅を比較的広くしなければならないこともある。
したがって、抵抗式タッチスクリーン用の導電性パターンを提供するための手段を改良し、さらには縁領域の幅を縮小し、当該タッチスクリーンの信頼性を高め、かつ、製造コストを削減することができるタッチスクリーンの製造方法を提供する必要がある。
上記課題は、タッチ領域を画定する透明基板と、該透明基板上に形成され該タッチ領域一面に延在する第1の導電性材料層と、該第1の導電性材料層への電気結線と、可撓性透明カバーシートと、該可撓性透明カバーシート上に形成された第2の導電性材料層と、該第2の導電性材料層への電気結線とを含んでなる抵抗式タッチスクリーンであって、該カバーシートが該基板から間隔を置いて取り付けられていることにより、該タッチ領域に触れると当該タッチ点で該第1の導電性材料層と該第2の導電性材料層との間で電気的接触が起こることになり、かつ、該第1の導電性材料層及び該第2の導電性材料層の少なくとも一方が可変導電率を有する、ことを特徴とする抵抗式タッチスクリーンによって解決される。
本発明によるタッチスクリーンは、製造し易く、コスト削減が図られ、しかも有効面積が広がる点で、有利である。
図1を参照する。従来型抵抗式タッチスクリーンの問題は、基板12上に可変導電性層32を使用することにより解決される。第2の導電層34を有する可撓性透明カバーシート16は、常用手段、例えばスペーサドット20によって、可変導電性層32から隔離されている。基板12上に付着した導電層32及び/又は可撓性透明カバーシート16上に付着した導電層34は、導電性が可変的である。
可変導電性層32及び/又は34の導電率は、変化が連続的であっても不連続的であってもよい。層の導電率が連続的である場合、当該層のシート抵抗は該層内の位置間で連続的かつ漸進的に変化する。層の導電率が不連続的である場合、当該層内の特定位置の導電率は、その近くの位置とは実質的に異なるものとなる。
従来型タッチスクリーンでは、抵抗式タッチスクリーンのタッチ領域における導電層のシート抵抗は300〜600Ω/□の範囲内にあることが典型的である。別の目的で、例えば電力消費量を削減したり、誤動作を少なくしたりするために、上記範囲の外側にある抵抗値を使用することもある。本発明の一態様では、当該シート抵抗は、タッチ領域において、300〜600Ωの範囲内で変動し、又、適宜該範囲の外側に及ぶことがある。本発明の別態様によると、図2の導電性パターン30により画定される縁領域が、可変導電性層32の高導電性部分36に置き換えられる。
透明導電性コーティングに使用される典型的な材料として、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)又はポリチオフェンのような導電性ポリマーが挙げられる。これらの材料を基板上にコーティングするので、そのシート抵抗は当該付着の厚さと共に変化する。当該材料の付着厚を変えることにより、可変導電性層を形成することができる。当該材料の付着厚を2倍にすると、そのシート抵抗は半減する場合がある。別態様として、当該材料の組成を単層において変化させることにより、当該層の導電率を変化させてもよい。可変導電性パターンを形成する基板は、硬質であっても軟質であってもよい。
具体的には、(例えば、1998年4月7日発行のBarrettらの米国特許第5736688号明細書に記載されているように)タッチスクリーン応答の線形性を改良するため、又は当該抵抗層に結線を提供するため、に形成されたもののような不連続導電性縁部パターン30を構築することにより、可変導電性層32を形成することができる。例えば、この特許明細書に示したパターンを、本発明による可変導電性層32において形成することができる。さらに、可変導電性層32をタッチ領域において連続的に変化させることにより、当該デバイス応答の線形性を改良することもできる。別態様として、縁領域とタッチ領域の両方に変化を与えることにより、タッチスクリーン応答の線形性を改良し、かつ、縁領域の幅を縮小することもできる。
図6に、可変導電性層32の各角部に電気結線33を有する5本ワイヤ型デバイスについて応答の線形性を改良するためのタッチ領域35における可変導電率の地形図を示す。
図7に、各縁領域の中央に電気結線33を有する5本ワイヤ型デバイスについて応答の線形性を改良するための可変幅を有する高導電性縁領域36における可変導電率の上面図を示す。
図8に、可変導電率を提供するために厚さを変化させることにより応答の線形性を改良するよう付形された可変導電性縁領域36の横断面図を示す。
可変導電性層32は、基板12又は可撓性透明カバーシート16の上に、各種の手段によって形成することができる。2001年4月10日発行のWolkらの米国特許第6214520号明細書に、多層デバイスを形成するため熱転写要素を使用することが記載されている。別態様として、可変導電性層を提供するため、ポリチオフェンのような液状材料の付着量及び付着厚を変化させることができるようにインクジェット装置を構成することもできる。本出願人は、インクジェット装置を使用し、導電性材料を画素様式で付着することを実証した。さらに、両方の方法を利用して付着材料の種類を変化させることにより、好適な導電率を付与するため必要に応じて材料の異なる多成分層を提供することもできる。これらの技法は、不連続付着を行う場合にも、表面全体に連続的に変化する付着を行う場合にも、容易に利用される。
別の技法としてスパッタ法が有用となり得る。当該技術分野で知られている技法を連続ロール製造法に応用し、必要なマスク装置及び開口制御装置を備えたスパッタリングステーションの下方を連続基板を通過させることにより可変導電性層を提供することができる。図4に、上述の材料付着ステーション42及び44の上方を連続基板40が通過している様子を示す側面図を示す。付着ステーション42及び44で材料47が加熱されて蒸発し、連続基板40の表面に凝縮する。材料付着を制御することにより、例えば、基板上の特定位置に付着を制限するマスク又は開閉するシャッタで、基板の特定部分が材料付着に晒されている時間を制御することができる。図5に、材料付着量の多い領域48を設けるため、マスク46を有する付着ステーション44と共に、基板40の端図を示す。
別の付着法として液体コーティングがある。液状材料を含有するホッパーを使用することにより、連続移動基板上に材料を制御しながら流入させることができる。付着の厚さ及び位置を変化させることにより、可変導電性層を設けることができる。可変導電性コーティングを設ける更に別の方法として、均一な透明導電性材料層を付着させ、その材料を選択的に除去することにより可変導電性層を設けるフォトリソグラフィの利用がある。
基板上に可変導電性層を設けた後は、当該技術分野で知られているように、その基板を他の要素と組み合わせることによりタッチスクリーンを形成することができる。
付着した材料の透明性は、どのようなタッチスクリーンにとっても重要な因子である。可変導電性層は、相応して変化する厚さと透明性又は色とを有することがある。このことは、表示領域の一部を構成しない場所(例えば、導電性パターン30)では何ら問題とならない。表示領域の一部を構成する場所では、当該表示装置を駆動するために使用される画像信号を調整することにより、タッチスクリーンの透明性又は色のいかなる変動にも適応することができる。タッチスクリーンの透明性を補償するため表示装置の各画素の輝度又は色を調整する透明性又は色マップを使用することにより、補正された輝度又は色を示す表示装置を得ることができる。図9に示したように、タッチスクリーン58を具備した表示装置の各画素について輝度及び/又は色を調整するルックアップテーブル52を有するディスプレイコントローラ50において、当該タッチスクリーンの色又は透明性の変動を補償する変更された画像信号56を提供するために画像信号54を変更するための手段を設けることができる。
本発明は、OLED表示装置や液晶表示装置をはじめとするいかなるフラットパネル形表示装置にも組み合わせて使用することができる。その上、OLED表示装置の基板又はカバーを、抵抗式タッチスクリーンの基板として利用することもできる。
10…抵抗ワイヤ式タッチスクリーン
12…基板
14…第1の導電層
16…カバーシート
18…第2の導電層
20…スペーサドット
30…導電性パターン
31、33…電気結線
32…可変導電性層
34…導電層
35…タッチ領域
36…高導電性部分
40…連続基板
42、44…付着ステーション
46…マスク
47…材料
48…材料付着量の多い領域
50…ディスプレイコントローラ
52…ルックアップテーブル
54…画像信号
56…変更された画像信号
58…ディスプレイ
12…基板
14…第1の導電層
16…カバーシート
18…第2の導電層
20…スペーサドット
30…導電性パターン
31、33…電気結線
32…可変導電性層
34…導電層
35…タッチ領域
36…高導電性部分
40…連続基板
42、44…付着ステーション
46…マスク
47…材料
48…材料付着量の多い領域
50…ディスプレイコントローラ
52…ルックアップテーブル
54…画像信号
56…変更された画像信号
58…ディスプレイ
Claims (1)
- a)タッチ領域を画定する透明基板と、
b)該透明基板上に形成され該タッチ領域一面に延在する第1の導電性材料層と、
c)該第1の導電性材料層への電気結線と、
d)可撓性透明カバーシートと、
e)該可撓性透明カバーシート上に形成された第2の導電性材料層と、
f)該第2の導電性材料層への電気結線と
を含んでなる抵抗式タッチスクリーンであって、該カバーシートが該基板から間隔を置いて取り付けられていることにより、該タッチ領域に触れると当該タッチ点で該第1の導電性材料層と該第2の導電性材料層との間で電気的接触が起こることになり、かつ、
g)該第1の導電性材料層及び該第2の導電性材料層の少なくとも一方が可変導電率を有する
ことを特徴とする抵抗式タッチスクリーン。
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