JP2010257444A

JP2010257444A - タッチパネル

Info

Publication number: JP2010257444A
Application number: JP2009297409A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanabe; 功二田邉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-11-11
Also published as: US20100182266A1; CN101782822B; CN101782822A

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下面の上導電層１２、または下基板１３上面の下導電層１４のいずれか一方を、複数の略帯状に形成することによって、上導電層１２または下導電層１４のいずれか一方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、上電極１５や下電極１６Ａ、１６Ｂ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、電子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。
【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４及び図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。

図７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電子回路（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上面を指或いは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、電子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、押圧された箇所を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば図４（ａ）の平面図に示すように、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、上電極と下電極間の電圧比によって、この操作した位置を電子回路が検出し、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４（ｂ）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を形成すると共に、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、電子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、電子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、上基板下面の上導電層、または下基板上面の下導電層のいずれか一方を、複数の略帯状に形成してタッチパネルを構成したものであり、略帯状で複数の上導電層または下導電層のいずれか一方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、電子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断面図同平面図同部分断面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６を用いて説明する。

（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光透過性の上基板で、この下面には幅０．３〜２ｍｍ前後の略帯状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の複数の上導電層１２が、スパッタ法等によって０．６〜４ｍｍ前後の間隔で形成されている。

また、１３はガラスまたはアクリル、ポリカーボネート等の光透過性の下基板で、この上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下導電層１４が、スパッタ法等によって形成されている。

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の前端または後端には、銀やカーボン等の複数の上電極１５が、下導電層１４の前端と後端には、一対の下電極１６Ａと１６Ｂが各々形成されている。

さらに、１７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１７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、複数の上導電層１２と下導電層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、複数の上電極１５と一対の下電極１６Ａ、１６Ｂが機器の電子回路（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、例えば矢印Ａの箇所を指或いは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、例えば図１や図３の部分断面図に示すように、上導電層１２Ａが下導電層１４に接触する。

そして、この時、電子回路から下導電層１４両端に電圧が印加され、例えば下電極１６Ａと１６Ｂに５Ｖの電圧が印加された場合、上導電層１２Ａからは例えば２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａの前後方向の位置を、電子回路が検出する。

また、同時に、この電圧が検出された上導電層１２Ａが、複数の上導電層１２のうち例えば右から二本目であることによって、左右方向の位置を電子回路が検出して、矢印Ａの前後方向及び左右方向の押圧位置が各々検出される。

つまり、図４（ａ）の平面図に示すように、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、上導電層１２Ａから検出された電圧によって前後方向の位置を、これが何本目かによって左右方向の位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択が行えるように構成されている。

さらに、図４（ｂ）に示すように、タッチパネル背面の表示素子に、例えば写真や地図等が表示された状態で、例えば右下の矢印Ａの箇所を指で押圧操作すると、上記と同様にして、この矢印Ａの押圧位置を電子回路が検出する。

また、この時、矢印Ａの箇所を押圧したままで、同時に他の指で左上の矢印Ｂの箇所を押圧操作すると、上基板１１のこの箇所も撓み、例えば図１や図３に示すように、この押圧された箇所の上導電層１２Ｂも下導電層１４に接触する。

そして、この場合には、上導電層１２Ｂからは例えば４Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ｂの前後方向の位置を、また、この電圧が検出された上導電層１２Ｂが、複数の上導電層１２のうち例えば左から二本目であることによって左右方向の位置を、電子回路が各々検出する。

さらに、このように写真や地図等の右下と左上の箇所を押圧操作したままで、二本の指を対角線上に外方あるいは内方へ移動すると、上記と同様にして、電子回路がこの矢印ＡとＢの二ヶ所の押圧位置の移動を検出し、例えば写真や地図の拡大や縮小といった、多様な操作が行われる。

つまり、下導電層１４両端に例えば５Ｖの電圧が印加された状態で、矢印ＡとＢの二ヶ所が同時に押圧操作された場合、上導電層１２Ａからは例えば２Ｖの電圧、上導電層１２Ｂからは例えば４Ｖの電圧と、各々異なった電圧が検出されることによって、電子回路が複数の押圧位置の検出を行うことができるように構成されている。

すなわち、上基板１１下面の上導電層１２を複数の略帯状に形成すると共に、押圧操作によって上導電層１２Ａや１２Ｂ等を略矩形状の下導電層１４に接触させ、この上導電層１２Ａや１２Ｂ等の電圧によって前後方向の位置を、これが何本目かによって左右方向の位置を検出することで、矢印ＡとＢの複数の押圧位置の検出が行えるようになっている。

また、電子回路へ接続するための電極も、上基板１１側の上電極１５が十数本、下基板１３側の下電極は一対の下電極１６Ａと１６Ｂの二本のみと、少ない本数ですむため、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、電子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、上記のように簡易な構成で多様な操作が可能なように構成されている。

さらに、図５（ａ）の部分断面図に示すように、上基板１１上面を指で軽く触れるように押圧操作した場合には、上基板１１が撓み、この箇所の上導電層１２Ａのみが下導電層１４に接触し、下電極１６Ａと１６Ｂに例えば５Ｖの電圧が印加された状態では、上導電層１２Ａからは例えば２Ｖの電圧が検出される。

これに対し、このまま指に力を加え強く押圧操作した場合には、図５（ｂ）に示すように、指の接触面積が増え上基板１１の撓みが大きくなるため、上導電層１２Ａ左右の上導電層１２Ｃと１２Ｄも下導電層１４に接触し、上導電層１２Ｃからも上導電層１２Ｄからも、例えば２Ｖの電圧が各々検出される。

つまり、上基板１１下面の上導電層１２が複数の略帯状に形成されているため、上基板１１上面を指で軽く触れるように操作した場合と、力を加え強く押圧操作した場合では、下導電層１４に接触する上導電層１２の本数が変わり、電圧が検出される上導電層１２の数が変化するように構成されている。

したがって、例えば図４（ａ）に示したように、表示素子に複数のメニュー等が表示された状態で、タッチパネルに軽く触れた場合には、例えば次のメニューが表示され、強く押圧操作した場合には、選択したメニューが確定するというような、多様な操作を行うことが可能なようになっている。

さらに、図６の部分斜視図に示すように、所定値の抵抗１８を下電極１６Ａに接続し、この抵抗１８と上導電層１２や下導電層１４の分圧ｖを検出することで、例えば一本の上導電層１２Ａの二箇所が押圧操作された場合でも、その押圧位置の検出を行うことができる。

つまり、電子回路から下導電層１４両端に電圧が印加され、例えば分圧ｖが５Ｖの時に、先ず矢印Ｃの箇所が押圧操作された場合、上導電層１２Ａからは例えば２Ｖの電圧が検出される。

そして、矢印Ｃの箇所を押圧したままで、同じ上導電層１２Ａの、例えば４Ｖの電圧が検出されるはずの矢印Ｄの箇所を押圧操作した場合、上導電層１２Ａからは、矢印ＣとＤの中間の箇所を押圧した場合と同じ電圧が検出されるため、電子回路は同じ上導電層１２Ａの矢印ＣとＤの二箇所が押圧されたのか、この中間の一箇所が押圧されたのかを判別することができない。

しかし、このように同じ上導電層１２Ａの矢印ＣとＤの二箇所が押圧された場合、矢印ＣとＤの間の抵抗値は、この間の上導電層１２Ａと下導電層１４の抵抗が並列に接続された場合と同じになるため、分圧ｖが５Ｖよりも小さな抵抗値に変化する。

これに対し、矢印ＣとＤの中間の一箇所が押圧された場合には、上導電層１２Ａから検出される電圧は同じであるが、分圧ｖは５Ｖのままで変化は生じない。

すなわち、先ず矢印Ｃの箇所が押圧されて、上導電層１２Ａから２Ｖの電圧が検出された後、矢印Ｄの箇所が押圧されて異なる電圧が検出され、この時、分圧ｖが変化した場合には、電子回路がこれを検出することで、同じ上導電層１２Ａの矢印ＣとＤの二箇所が押圧されたことを判別することができるようになっている。

つまり、抵抗１８を接続し、この分圧ｖを電子回路が検出することによって、同じ上導電層１２の二箇所が押圧操作された場合でも、二箇所が押圧された時の出力電圧と、その直前の一箇所が押圧された時の出力電圧から、この複数の押圧位置を容易に算出できるように構成されている。

なお、以上の説明では、上基板１１下面の上導電層１２を複数の略帯状に形成した構成について説明したが、上導電層１２は略矩形状に形成し、下基板１３上面の下導電層１４を複数の略帯状に形成した構成としても、本発明の実施は可能であり、同様の効果を得ることができる。

このように本実施の形態によれば、上基板１１下面の上導電層１２、または下基板１３上面の下導電層１４のいずれか一方を、複数の略帯状に形成することによって、上導電層１２または下導電層１４のいずれか一方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、上電極１５や下電極１６Ａ、１６Ｂ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、電子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、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ上導電層
１３下基板
１４下導電層
１５上電極
１６Ａ、１６Ｂ下電極
１７スペーサ
１８抵抗

Claims

下面に上導電層が形成された光透過性の上基板と、上面に上記上導電層と所定の空隙を空けて対向する下導電層が形成された光透過性の下基板からなり、上記上導電層または下導電層のいずれか一方を、複数の略帯状に形成したタッチパネル。