JP2012003522A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作に使用されるタッチパネルに関し、確実で多様な操作の可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】下面に略帯状で複数の下電極層２４が形成された下基板２３の下方に、この下電極層２４と所定の空隙を空けて対向する、ベース導電層２７が上面に形成されたベース基板２６を設けると共に、下電極層２４の間に略帯状の複数の下導電層２５を設けることによって、上基板２１下面の上電極層２２と下電極層２４によって、指の近接操作の位置検出を行うと共に、指やペンでの押圧操作や摺動操作の位置検出は、下電極層２４及び下導電層２５とベース導電層２７によって行うことで、近接操作に加え、指やペンでの押圧操作と摺動操作の位置検出も精度よく行うことができるため、誤操作も生じづらく、確実で多様な操作の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、携帯電話や音楽プレーヤ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、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、多様で確実な操作を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６〜図８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、図８は同分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の上基板で、上面には酸化インジウム錫等の光透過性で略帯状の、複数の上電極層２が前後方向に配列形成されている。

また、３は同じくフィルム状で光透過性の下基板で、上面には酸化インジウム錫等の光透過性で略帯状の複数の下電極層４が、上電極層２とは直交方向の左右方向に配列形成されている。

そして、これらの上電極層２と下電極層４は各々所定の幅寸法、例えば５〜１０ｍｍ前後の幅寸法に形成されると共に、上基板１と下基板３上面に各々所定の間隙、例えば５〜１０ｍｍ前後の間隙を空けて配列形成されている。

さらに、５はフィルム状で光透過性のカバー基板で、下基板３上面に上基板１とカバー基板５が重ねられると共に、これらが各々接着剤（図示せず）等によって貼り合わされて、タッチパネル６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６が、図６（ａ）の平面図に示すように、液晶表示素子等の表示素子１０の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、複数の上電極層２や下電極層４の端部が配線基板やコネクタ（図示せず）等を介して、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、電子回路から複数の上電極層２と下電極層４へ順次電圧が印加され、タッチパネル背面の表示素子１０に、例えば複数のアイコン１１等のメニューが表示された状態で、所望のアイコン１１Ａ上のカバー基板５上面に指等を近づけると、指が近接した箇所の上電極層２と下電極層４の間の静電容量が変化する。

そして、これらの上電極層２や下電極層４の電圧の変化によって、指が近接した位置を電子回路が検出して、所定のアイコン１１Ａが選択され、例えばアイコン１１Ａの白黒表示が反転する。

また、このまま指を近づけ、アイコン１１Ａ上のカバー基板５上面に指を触れると、上電極層２や下電極層４の電圧がさらに大きく変化するため、これによって電子回路がアイコン１１Ａの選択を確定し、表示素子１０の表示が次のメニューに切り換わり、例えば氏名や曲名等の複数のメニューが表示される。

あるいは、図６（ｂ）に示すように、専用のペン等をカバー基板５上面に当接させて移動し、カバー基板５上面に文字等を描くようになぞると、複数の上電極層２や下電極層４の電圧の変化によって、このなぞった軌跡を電子回路が検出して、描いた文字が表示素子１０に表示される。

そして、この後、所定の操作、例えば操作キー１２Ａ等を押圧操作すると、これを電子回路が検出して描いた文字が確定し、表示素子１０の下方に確定した文字が表示される。

つまり、複数の上電極層２や下電極層４の電圧の変化を電子回路が検出することによって、タッチパネル６背面の表示素子１０の表示を見ながら、カバー基板５上面を指で近接操作することで複数のアイコン１１等のメニューの選択や、指で接触操作することでメニューの確定が行えると共に、専用のペンでカバー基板５上面をなぞるように摺動操作することで、所望の文字の入力操作等が行えるように構成されているものであった。

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２００９−１７０１９４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、所定の幅寸法で所定の間隙を空けて配列形成された上電極層２と下電極層４によって、操作位置の検出を行っているため、指の近接操作や接触操作といった比較的粗い位置検出は、容易に行うことができるが、ペンでの文字の入力操作のような、なぞった軌跡を検出する必要のある摺動操作の場合には、上電極層２と下電極層４間の間隙の位置検出が行えないため、精度の劣った位置検出となり、誤操作も生じ易く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、確実で多様な操作の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、下面に略帯状で複数の下電極層が形成された下基板の下方に、この下電極層と所定の空隙を空けて対向する、ベース導電層が上面に形成されたベース基板を設けると共に、下電極層の間に略帯状の複数の下導電層を設けてタッチパネルを構成したものであり、上基板下面の略帯状で複数の上電極層と下基板下面の下電極層によって、指の近接操作の位置検出を行うと共に、指やペンでの押圧操作や摺動操作の位置検出は、下電極層及び下導電層とベース導電層によって行うことで、近接操作に加え、指やペンでの押圧操作や摺動操作の位置検出も精度よく行うことができるため、誤操作も生じづらく、確実で多様な操作の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、確実で多様な操作の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 同他の実施の形態による断面図 同分解斜視図 同分解斜視図 電子機器の平面図 従来のタッチパネルの断面図 同分解斜視図

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。

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。

（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、２１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フィルム状で光透過性の上基板で、下面には酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性で略帯状の複数の上電極層２２が、スパッタ法等によって前後方向に配列形成されている。

そして、この複数の上電極層２２は、指の幅よりもやや小さな幅寸法、例えば５〜１０ｍｍ前後の寸法の複数の方形部が帯状に連結されて形成されると共に、これら複数の上電極層２２の間には、略方形の複数の空隙部が設けられている。

また、２３は上基板２１と同様のフィルム状で光透過性の下基板で、下面には酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性で略帯状の複数の下電極層２４が、上電極層２２とは直交方向の左右方向に配列形成されると共に、下電極層２４と同様の略帯状の複数の下導電層２５が、複数の下電極層２４の間に交互に設けられている。

そして、これらの複数の下電極層２４と下導電層２５は、上電極層２２と同様に指の幅よりもやや小さな幅寸法、例えば５〜１０ｍｍ前後の寸法の複数の方形部が帯状に連結されて形成されると共に、所定の間隙、例えば０．２〜１ｍｍ前後の間隙を空けて、各々の方形部が各々の空隙部を埋めるようにして、左右方向に配列形成されている。

さらに、２６は上基板２１や下基板２３と同様のフィルム状、またはガラスやアクリル等の板状のベース基板で、上面のほぼ全面に酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性で略矩形状のベース導電層２７が、スパッタ法等によって形成されると共に、このベース導電層２７の前後端には、銀やカーボン等の複数のベース電極層２８Ａと２８Ｂが印刷形成されている。

また、ベース導電層２７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、下基板２３とベース基板２６間の外周内縁には、略額縁状でポリエステルやエポキシ、不織布等のスペーサ２９が設けられ、このスペーサ２９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、下基板２３とベース基板２６の外周が貼り合わされ、下電極層２４や下導電層２５とベース導電層２７が所定の空隙を空けて対向している。

さらに、この下基板２３上面に上基板２１が重ねられると共に、これらがアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって貼り合わされて、タッチパネル３０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３０が、図６（ａ）の平面図に示すように、液晶表示素子等の表示素子１０の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、複数の上電極層２２や下電極層２４、下導電層２５、ベース電極層２８Ａや２８Ｂの端部が配線基板やコネクタ（図示せず）等を介して、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、これらの電極層や導電層へ電子回路から順次電圧が印加され、タッチパネル背面の表示素子１０に、例えば複数のアイコン１１等のメニューが表示された状態で、所望のアイコン１１Ａ上の上基板２１上面に指等を近づけると、指が近接した箇所の上電極層２２と下電極層２４の間の静電容量が変化し、この指が近接した位置を電子回路が検出する。

つまり、前後方向に配列された複数の上電極層２２のうち、どの上電極層２２の電圧が変化したかによって左右方向の近接位置を、上電極層２２とは直交方向の左右方向に配列された複数の下電極層２４のうち、どの下電極層２４の電圧が変化したかによって前後方向の近接位置を電子回路が検出して、所定のアイコン１１Ａが選択され、例えばアイコン１１Ａの白黒表示が反転する。

また、このまま指を近づけ、アイコン１１Ａ上の上基板２１上面に指を触れ押圧操作すると、上基板２１や下基板２３が撓み、押圧された箇所の下電極層２４や下導電層２５がベース導電層２７に接触する。

そして、このような押圧操作の場合には、下電極層２４とこれに対向したベース導電層２７に加え、下導電層２５にも電子回路から電圧が印加され、これらの電圧によって電子回路が押圧操作位置を検出する。

つまり、左右方向に配列された複数の下電極層２４と下導電層２５に電圧が印加された状態で、押圧操作が行われた場合には、ベース導電層２７前後端のベース電極層２８Ａや２８Ｂの電圧によって左右方向の押圧位置を、前後方向のベース電極層２８Ａと２８Ｂに電圧が印加された状態では、下電極層２４や下導電層２５の電圧によって前後方向の押圧位置を検出して、電子回路がアイコン１１Ａの選択を確定し、表示素子１０の表示が次のメニューに切り換わり、例えば氏名や曲名等の複数のメニューが表示される。

さらに、図６（ｂ）に示すように、専用のペン等で上基板２１上面を押圧し、そのままペンを移動して文字等を描くようになぞって、上基板２１上面を摺動操作した場合にも、上記の押圧操作の場合と同様に、複数の下電極層２４と下導電層２５、ベース電極層２８Ａと２８Ｂの電圧によって、このなぞった軌跡を電子回路が検出して、描いた文字が表示素子１０に表示される。

そして、この後、所定の操作、例えば操作キー１２Ａ等を押圧操作すると、これを電子回路が検出して描いた文字が確定し、表示素子１０の下方に確定した文字が表示される。

つまり、複数の上電極層２２や下電極層２４、下導電層２５、ベース導電層２７の電圧を電子回路が検出することによって、タッチパネル３０背面の表示素子１０の表示を見ながら、上基板２１上面を指で近接操作することで複数のアイコン１１等のメニューの選択や、指で押圧操作することでメニューの確定が行えると共に、専用のペンで上基板２１上面をなぞるように摺動操作することで、所望の文字の入力操作等が行えるように構成されている。

なお、このような近接操作に用いられる略帯状の上電極層２２と下電極層２４は、間に略方形の複数の空隙部が設けられて配列形成されているが、押圧操作や摺動操作に用いられる略矩形状のベース導電層２７は、ベース基板２６上面のほぼ全面に隙間なく設けられると共に、下電極層２４と下導電層２５も下基板２３下面に、上述したように０．２〜１ｍｍ前後の間隙は空いているが、各々の方形部が各々の空隙部を埋めるようにほぼ全面に形成されているため、上電極層２２や下電極層２４を用いた近接操作に比べ、押圧操作や摺動操作の位置検出は、精度よく行うことが可能なようになっている。

すなわち、指の近接操作のような比較的粗い位置検出は、上基板２１や下基板２３下面に間隙を空けて比較的粗く配列形成された、上電極層２２と下電極層２４によって検出が行われるが、指やペンでの押圧操作や摺動操作の位置検出は、下基板２３下面やベース基板２６上面に殆んど間隙がなく密に形成された、下電極層２４と下導電層２５、ベース導電層２７によって検出を行うことで、押圧操作や摺動操作された位置を精度よく検出し、誤操作がなく確実な操作が行えるようになっている。

なお、以上の説明では、複数の方形部が帯状に連結された複数の下電極層２４と下導電層２５を、下基板２３下面に配列形成した構成について説明したが、図３の断面図や図４の分解斜視図に示すように、下基板２３下面に幅寸法が例えば５〜１０ｍｍ前後の、略帯状の複数の下電極層２４Ａと下導電層２５Ａを、例えば０．２〜１ｍｍ前後の間隙を空けて配列形成し、この上下に、下面に略帯状の複数の上電極層２２Ａが配列形成された上基板２１と、上面に略矩形状のベース導電層２７が形成されたベース基板２６を重ねた構成としても、本発明の実施は可能である。

また、図５の分解斜視図に示すように、ベース導電層２７の前後端ではなく、略矩形状のベース導電層２７の四隅に、銀やカーボン等のベース電極層２８Ｃ〜２８Ｆを設け、この上方に、下面に複数の下電極層２４や下導電層２５が配列形成された下基板２３と、下面に複数の上電極層２２が配列形成された上基板２１を重ねた構成としてもよい。

なお、この構成で押圧操作や摺動操作の位置検出を行う場合には、ベース電極層２８Ｃ、２８Ｅとベース電極層２８Ｄ、２８Ｆに電圧が印加された状態では、左右方向の押圧位置を、ベース電極層２８Ｃ、２８Ｄとベース電極層２８Ｅ、２８Ｆに電圧が印加された状態では、前後方向の押圧位置を、各々下電極層２４や下導電層２５の電圧から検出することができる。

つまり、この場合には、下基板２３下面の複数の下電極層２４と下導電層２５は、押圧位置の電圧検出にのみ用いられるため、長期間押圧操作が繰り返され、下電極層２４や下導電層２５に多少の傷や欠けが生じた場合でも、破断しないかぎり使用することが可能なようになっている。

さらに、この四つのベース電極層２８Ｃ〜２８Ｆに加え、これらの間、例えばベース電極層２８Ｃと２８Ｄの間や、ベース電極層２８Ｅと２８Ｆの間等に複数のベース電極層を設け、これらの全てに電圧を印加して位置検出を行うようにすれば、前後あるいは左右方向の電位分布が均等に近い状態となるため、より高精度な位置検出を行うことができる。

なお、以上の説明では、ベース基板２６上面に略矩形状のベース導電層２７を形成し、これに下電極層２４や下導電層２５を対向させた構成について説明したが、ベース導電層２７を複数の略帯状に形成した構成や、網状に形成した構成としても、本発明の実施は可能である。

また、押圧操作する力によって抵抗値が変化する感圧スイッチ等をタッチパネル３０に一体に設け、近接操作や摺動操作に加え、押圧操作力の変化も電子回路が検出するようにすれば、さらに多様な操作を行うこともできる。

このように本実施の形態によれば、下面に略帯状で複数の下電極層２４が形成された下基板２３の下方に、この下電極層２４と所定の空隙を空けて対向する、ベース導電層２７が上面に形成されたベース基板２６を設けると共に、下電極層２４の間に略帯状の複数の下導電層２５を設けることによって、上基板２１下面の上電極層２２と下電極層２４によって、指の近接操作の位置検出を行うと共に、指やペンでの押圧操作や摺動操作の位置検出は、下電極層２４及び下導電層２５とベース導電層２７によって行うことで、近接操作に加え、指やペンでの押圧操作と摺動操作の位置検出も精度よく行うことができるため、誤操作も生じづらく、確実で多様な操作の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、確実で多様な操作の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。

２１ 上基板
２２、２２Ａ 上電極層
２３ 下基板
２４、２４Ａ 下電極層
２５、２５Ａ 下導電層
２６ ベース基板
２７ ベース導電層
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ ベース電極層
２９ スペーサ
３０ タッチパネル

Claims (1)

1. 下面に略帯状で複数の上電極層が形成された上基板と、下面に略帯状で上記上電極層と直交方向の複数の下電極層が形成された下基板と、上面に上記下電極層と所定の空隙を空けて対向するベース導電層が形成されたベース基板からなり、上記下電極層の間に略帯状の複数の下導電層を設けたタッチパネル。

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