JP2011053033A - 座標入力パネル用評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜の保護層（絶縁層）を被覆した面抵抗体でも、面抵抗を簡単かつ短時間に測定でき、局所的な電極部分の面抵抗から大きな面積の導電膜の面抵抗、さらに抵抗分布といった電極の面抵抗測定ができる座標入力パネル用評価装置を提供する。
【解決手段】座標入力パネル１の絶縁層上に測定用電極６を対向して設置し、測定用電極６に接続された信号発生回路７から生成されたＡＣ信号が測定用電極６に印加され、面抵抗体の間で容量結合しＡＣ信号が面抵抗体に流すようにして、抵抗性周囲電極２を介して引き出し線接続用端子部２ａ〜２ｄに接続された信号測定回路８で測定した各々のＡＣ信号値を演算装置９において合計値とし面抵抗体の面抵抗値を算出し、各々の４頂点から測定された信号値の比率から面抵抗分布の均一性を判断する手段を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は座標入力パネル用評価装置に関し、詳しくは、薄膜の保護層（絶縁層）で表面が被覆された導電膜面抵抗の測定と座標確認を行う座標入力パネル用評価装置に関する。

ガラスあるいは高分子フィルムなどの表面に導電性と透明性がある金属被膜または金属酸化物被膜を付着させた面抵抗体は、その透明性と導電性を利用した用途、例えば、タッチパネル、ペンタブレットといった座標入力パネルや、太陽電池などの電極、プラウン管の窓の静電シールド板、または透明電磁シールド板などの電気・電子分野の用途に広く使用されている。
上記のタッチパネル、ペンタブレットといった座標入力パネルは、仕様にもよるが、入力側の面抵抗体を保護するための薄膜被覆がされている。この薄膜は絶縁性であるため、面抵抗体の面抵抗値を測定する手段として用いる。二端子もしくは二探針または四端子もしくは四探針などの直接面抵抗体に接触させて面抵抗値を測定することができないため薄膜の保護層（絶縁層）を面抵抗体から剥離して面抵抗値を測定していた。
また、タッチパネル、ペンタブレットといった座標入力パネルは面抵抗の均一性を利用して支持位置を特定するため、面抵抗体の測定箇所による局部的な面抵抗値のばらつきが直接、座標検出精度に影響する。従って座標入力パネルに求められる特性として面抵抗体の面抵抗の均一性が重要である。

特開２０００−２３０９２２号公報 特開２０００−２３０９４９号公報

前記座標入力パネルの面抵抗体の傷の防止や薄膜の保護層（絶縁層）で表面が被覆された面抵抗を測定する従来の方法として、特開２０００−２３０９２２号公報に開示されているように、励磁された検出コイルを使用することによって非接触式の面抵抗の測定方法や、特開２０００−２３０９４９号公報に開示されているように、面抵抗体である導電膜に設定間隔を空けて対向させた測定用電極との間に交流電圧を印加することで、両電極が対向する前記導電膜に流れた電流に基づいて面抵抗を算出する測定方法が提案されている。
しかしながら、どちらの方法においても、装置を構成する部品が多く、容易に面抵抗値が測れないといった問題がある。さらに、面抵抗分布を測定する場合、電極設置数とそれに伴う部品数には限界がある。そして、座標入力パネルの性能評価として面抵抗値の測定と面抵抗の均一性を同時に計測する手段は存在しなかった。
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、面抵抗体である導電膜の性能劣化あるいは品位の劣化を防止しながら、前記面抵抗を簡単かつ短時間に測定でき、局所的な電極部分の面抵抗から大きな面積の導電膜の面抵抗、さらに面抵抗分布といった座標入力パネルの性能評価を測定できる座標入力パネル用評価装置を提供することにある。

本発明は、ガラス基材上に面抵抗体が設けられ、該面抵抗体を取り囲む様に四角形の抵抗性周囲電極が形成され、前記四角形の抵抗性周囲電極の４頂点に電気的接続手段である引き出し線接続用端子部を設け、さらに前記面抵抗体に絶縁層が形成されている座標入力パネルの面抵抗体の面抵抗値と面抵抗の均一性を測定できる座標入力パネルの評価装置であって、前記座標入力パネルの絶縁層上に電気的導電性があり前記面抵抗に対向して設置する部分は平板状である測定用電極を前記面抵抗体と対向して設置し、前記測定用電極に接続された信号発生回路から生成されたＡＣ信号が測定用電極に印加され、前記面抵抗体と前記測定用電極の間で容量結合することで、測定用電極に印加されたＡＣ信号が面抵抗体に流し、前記抵抗性周囲電極の４頂点に電気的接続手段である引き出し線接続用端子部に接続された信号測定回路で面抵抗体に流れるＡＣ信号を測定し、信号測定回路に接続された演算装置にてＡＣ信号を演算処理する座標入力パネル用評価装置であって、前記信号測定回路で測定した各々のＡＣ信号値を演算装置にて合計値とし、前記面抵抗体の面抵抗値を算出する面抵抗算出手段と、前記各々の４頂点から測定された信号値の比率から算出された座標入力パネル上に設置された測定用電極の位置と、実際の測定用電極の設置位置の差異で面抵抗分布の均一性を判断する手段を備えた座標入力パネル用評価装置を提案するものである。

本発明で得られた座標入力パネル用評価装置により薄膜の保護層（絶縁層）を被覆した座標入力パネルでも、面抵抗値および座標確認を簡単かつ短時間に測定でき、局所的な座標入力パネル部分の面抵抗から大きな面積の面抵抗、さらに抵抗分布の均一性といった座標入力パネルの評価測定ができる。また、副次的には製品をキズつけることがないため廃棄物削減、面抵抗測定時の際、薄膜の保護層（絶縁層）を剥離するときにでる切子による作業者への危険性回避といった安全性向上や、歩留まり向上が得られる。

座標入力パネルの概略図 座標入力パネルの概略図（断面） 座標入力パネル用評価装置の概略図 座標入力パネル用評価装置の概略図（抵抗分布測定）

以下、本発明を詳細に説明する。
図１、２は静電容量結合方式の座標入力パネル１の例である。
座標入力パネル１の基材の表面に面抵抗体３を取り囲む抵抗性周囲電極２が設置されている。従来、座標入力パネルの基本的な製造方法としては、基材の表面に面抵抗体３として、スパッタ法によるＩＴＯ（インジウム酸化物）膜あるいは、ＣＶＤ法による酸化スズ膜などが形成されている。基材は例えばソーダガラスが使用されるが、特に材質が限定される物ではなく、任意のガラス素材あるいはアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂などの透明な樹脂素材が使用できる。面抵抗体の上には、抵抗性周囲電極２が、形成されている。抵抗性周囲電極２は、例えば導電性インキを使用し、所望のパターンに印刷・焼成し、形成する。必要に応じて各頂点部分には、引き出し線を接続するための、ハンダ付け可能な導電性インキを印刷・焼成したり、各頂点部分を除き絶縁性インキで保護する場合もある。

さらに、面抵抗体３は、透明絶縁性基材４の被覆がされている。透明絶縁性基材４の成膜方法、厚さ及び材料は、任意のものが使われるが、薄膜であることが重要であり、成膜方法は例えばディッピング法、スパッタ法等を用いる事により、容易に薄膜を得ることができる。前記透明絶縁性基材４の材料は、無機物、有機物等があり、無機物は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、有機物は、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂（四フッ化レジン（テフロン（登録商標））、三フッ化レジン（トリフロン）、フッ化ビニルおよびビニリデン、フッ素ゴム（Ｋｅｌ Ｆ−エラストマー、フッ化アクリルゴム）、フルオロシラン）等が挙げられる。
前記静電容量方式の座標入力パネル１は、信号取り出し手段として抵抗性周囲電極の４頂点に引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄが形成されている。

図３に示すように、前記座標入力パネル１最表面に対向させて測定用電極６が設置されている。測定用電極６は、面抵抗体に対向している面が、面抵抗体の形状に接するようにしておればよく、座標入力パネルのような平滑な形状であれば、平板状でよい。測定用電極６は、信号発生回路８に接続されている。また、信号測定回路７は、演算装置９に接続されている。
信号発生回路８から生成されたＡＣ信号は測定用電極６に印加され、測定電極６と面抵抗体３の間で容量結合しＡＣ信号が面抵抗体３に流れる。
前記面抵抗体３に流れたＡＣ信号は抵抗性周囲電極２を介して引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから信号測定回路７で測定する。このとき面抵抗体３に流れるＡＣ信号電流値の大きさは面抵抗体３の抵抗値と反比例の関係にある、すなわち抵抗値が大きいと電流値は小さくなり、抵抗値が小さいと電流値は大きくなる。

信号測定回路７では測定されたＡＣ信号の電流を電圧に変換し、前記ＡＣ信号の電圧をＤＣ信号に変換する検波機能と演算処理ができるように数値化（Ａ／Ｄ変換）機能がある。
演算装置９では前記信号測定回路７で引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから測定された信号値の合計により面抵抗値を求めることができる。
面抵抗を求める演算式は、本装置による測定された合計値と係数の積である。係数は、ガラス基材５、面抵抗体３および透明絶縁性基材４による複合的な静電容量により異なるため、同種類の測定物を予め本発明の装置により測定し得られた抵抗値と破壊等によって得られた実測の抵抗値との比により求める。
また面抵抗分布の均一性は前記引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから測定された信号との比率と実際に測定用電極６の配置された位置で判定する。
また、図４に示すように、測定用電極６を２個以上設置し該測定用電極６を個々に測定することにより座標入力パネル１の詳細な抵抗分布を確認することが出来る。

前述した本装置におけるＡＣ信号の流れは信号発生回路８、測定用電極６、座標入力パネルの面抵抗体３、抵抗性周囲電極２、引き出し線接続用端子２ａ〜ｄ、信号測定回路７の順に流れる閉回路となっているが、この電気信号系のなかで測定誤差が大きくなるのは測定用電極と面抵抗体間のインピーダンスである。この測定誤差を小さくするためには、測定用電極と座標入力パネル間のインピーダンスを小さくすることにより、誤差が小さくなる。インピーダンスは測定用電極と座標入力パネル間の静電容量により変わる。例えば、測定用電極と座標入力パネル間の距離を近づけたり、測定用電極の面積が大きくすることで、静電容量が大きくなり本測定装置による面抵抗演算の誤差を小さくすることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜座標入力パネルの調整＞
座標入力パネル１は、ガラス基材５に、ソーダガラスを用いた。
ガラス基材５の表面及び裏面には、面抵抗体膜３が形成される。ガラス基材５の表面に面抵抗体３として、スパッタ法によるＩＴＯ（インジウム酸化物）膜が約１００〜１０００Ω／□で形成される。
次に、抵抗性周囲電極２の各頂点には、図１に示した引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄを銀ペーストなどで形成する。
次に、座標入力パネル１の面抵抗体２表面には、前記面抵抗体３を保護するため透明絶縁性基材４の薄膜が形成される。透明絶縁性基材４は、ガラスペーストを面抵抗体３と抵抗性周囲電極２の上に印刷した。ガラスペーストを印刷後、熱処理して粉末ガラスを溶融し、焼結させて透明絶縁性基材４とした。
次に、ガラス基材５表面の抵抗性周囲電極２の各頂点（４カ所）には、信号線になる引き出し線のケーブルをハンダ付け等の手段により、接続し、座標入力パネル１を完成させた。

＜実施例１＞
座標入力パネル１は、ソーダガラス(厚さ３ミリ）を略４６９×３７５ミリ切断した基材を用い前記調整したものと同様に作成し、透明絶縁性基材４は、２マイクロメートルに調整したものを座標入力パネル１として用いた。また、抵抗性周囲電極２は、面抵抗体３の上に(株)アサヒ化学研究所製銀ペーストｌｓ−５０４（樹脂バインダー）にカーボンを混合したペーストを用いて、スクリー ン印刷により印刷し、１８０℃にて３０分加熱硬化した。その際、抵抗性周囲電極２の４頂点間抵抗値が約１００Ωになるように、パターン 幅・長さが設計されたパターンを用いた。

次に、座標入力パネル１上に銅板（厚さ１０ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１５０ｍｍ）の測定用電極６を密接設置し、抵抗性周囲電極２、信号測定回路７、信号発生回路８、および演算装置９を図２の通りに接続した。
信号発生回路８から生成されたＡＣ信号である４５０ｋＨｚ５ＶＰ−Ｐ信号は測定用電極６に印加され、測定電極６と面抵抗体３の間で容量結合しＡＣ信号が面抵抗体３に流れる。
前記面抵抗体３に流れたＡＣ信号は抵抗性周囲電極２を介して引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから信号測定回路７で測定する。信号測定回路７では測定されたＡＣ信号の電流を電圧に変換し、前記ＡＣ信号の電圧をＤＣ信号に変換する検波機能と演算処理ができるように数値化（Ａ／Ｄ変換）機能がある。
演算装置９では前記信号測定回路７で引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから測定された信号値を合計する。

次に座標入力パネル１を使用せず信号発生回路８からのＡＣ信号を可変抵抗器や固定抵抗器などを組み合わせた抵抗体（図示せず）を介して信号測定回路７へ接続し測定された信号合計値と前記座標入力パネル１を測定した信号値が一致するように抵抗体を調整する。得られた抵抗体の抵抗値に対して係数の積が求める面抵抗値になる。
係数は座標入力パネル１の絶縁体を剥離してあらかじめ測定された面抵抗値と本装置で計測された抵抗値との比で算出することができる。

実施例１において、用いた係数は、予め本発明の装置により測定し得られた抵抗値と保護層を物理的に削って得られた実測の抵抗値との比により算出した結果、４．０であった。
確認のため前記、座標入力パネル１と同様に調整したサンプル３枚を本発明の面抵抗測定装置により測定して、面抵抗値に換算し、同サンプルを薄膜の剥離により面抵抗値を実測し本装置による測定値との比較を行った。

尚、面抵抗値は、３サンプルを測定した平均値である。
表1の結果より、本発明の面抵抗測定装置により測定した抵抗値と実測による抵抗値との差はほとんどなく、また、座標確認もできたことから本発明の座標入力パネル用評価装置が有用であることを確認した。

別の面抵抗値算出方法として既知である面抵抗値の座標入力パネルで下限面抵抗値（例えば１００Ω／□）と上限の面抵抗値（例えば２０００Ω／□）を用意し本装置でＡＣ信号測定をそれぞれ行い、測定されたＡＣ信号と面抵抗値の直線関係図形より未知の座標入力パネルの面抵抗値を算出することができる。

次に面抵抗分布の均一性の評価方法について説明する。面抵抗分布の均一性は前記引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから測定された各々の信号との比率と実際に測定用電極６の配置された位置で判定する。
測定用電極６が座標入力パネル１の中心位置に配置し、測定電極６と引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄを介して信号測定回路７でＡＣ信号を測定するのは上述した面抵抗測定方法と同じである、演算装置９では前記信号測定回路７で引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄから測定された信号値の比率を演算する。

前記面抵抗体３に流れるＡＣ信号は均一な面抵抗体ならば測定電極６と引き出し線接続用端子部２ａ〜ｄの距離も同じであるから測定された信号値Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄになるはずである、ところが面抵抗体３の抵抗値が不均一であると同じにならない。つまり面抵抗体３に局所的な面抵抗値のはらつきがあると面抵抗値が小さくなるとそこにＡＣ信号が多く流れ、面抵抗値が大きくなるとＡＣ信号が少なくなり測定された信号値Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが同じにならない。
比率計算例として下記計算式がある
Ｘ側比率 ＝ （（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ側比率 ＝ （（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
ただし
Ａ：引き出し線接続用端子部２ａから測定されたＡＣ信号値
Ｂ：引き出し線接続用端子部２ｂから測定されたＡＣ信号値
Ｃ：引き出し線接続用端子部２ｃから測定されたＡＣ信号値
Ｄ：引き出し線接続用端子部２ｄから測定されたＡＣ信号値
とする。
上記比率式ではＸ、Ｙ側比率はゼロになるはずであるが実際はゼロにならずに数値が残るこの値が面抵抗の均一性の評価数値になり絶対値が大きいほど均一性が悪くなる。
また測定用電極６は座標入力パネル１の位置は測定された検出信号の比率と実際の位置の比率との比較になるので既知であれば任意の位置で良い。

＜実施例２＞
実施例１と同様に調整した座標入力パネル１を用い、座標入力パネル１上に銅板（厚さ１０ｍｍ、縦６０ｍｍ、横８０ｍｍ）の測定用電極６を用いて９箇所の測定を行なう。
抵抗性周囲電極２、電圧測定回路７、信号発生回路８、および演算装置９を図４の通りに接続し測定用電極６の設置された箇所の面抵抗を測定し、実施例１の同様の方法で面抵抗値と面抵抗均一性を測定箇所毎に求めるとさらに詳細な面抵抗値の測定および抵抗分布の均一性が悪い位置の特定ができた。

以上、実施例の結果から、本発明による座標入力パネル用評価装置は、薄膜の保護層（絶縁層）で表面が被覆された導電膜面抵抗の面抵抗値および座標確認または抵抗分布を簡易にできる。

１ 座標入力パネル
２ 抵抗性周囲電極
２−ａ 引き出し線接続用端子部
２−ｂ 引き出し線接続用端子部
２−ｃ 引き出し線接続用端子部
２−ｄ 引き出し線接続用端子部
３ 面抵抗体
４ 透明絶縁性基材
５ ガラス基材
６ 測定用電極
７ 電圧測定回路
８ 信号発生回路
９ 演算装置

Claims (1)

1. ガラス基材上に面抵抗体が設けられ、該面抵抗体を取り囲む様に四角形の抵抗性周囲電極が形成され、前記四角形の抵抗性周囲電極の４頂点に電気的接続手段である引き出し線接続用端子部を設け、さらに前記ガラス基材上に設けた面抵抗体に絶縁層が形成されている座標入力パネルの面抵抗体の面抵抗値と面抵抗の均一性を測定する座標入力パネルの評価装置であり、前記ガラス基材上に設けた面抵抗体の絶縁層上に電気導電性測定用電極を配置し、信号発生回路で生成されたＡＣ信号を前記測定用電極に印加し、これと容量結合している前記面抵抗体を介して、前記抵抗性周囲電極の４頂点に流れるＡＣ信号を信号測定回路で各々測定し、該信号測定回路に接続された演算装置にてＡＣ信号を演算処理する座標入力パネル用評価装置であって、前記信号測定回路で測定した各々のＡＣ信号値を演算装置にて合計値とし、前記面抵抗体の面抵抗値を算出する面抵抗算出手段と、前記四角形の抵抗性周囲電極の４頂点から測定された各々のＡＣ信号値の比率から算出された座標入力パネル上の測定用電極の設置位置と、実際の測定用電極の設置位置との差異で面抵抗分布の均一性を判断する手段を備えたことを特徴とする座標入力パネル用評価装置。