JP2566782Y2

JP2566782Y2 - 抵抗膜式タッチパネル

Info

Publication number: JP2566782Y2
Application number: JP1990030219U
Authority: JP
Inventors: 尚雄板谷; 稔岡部
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2005-03-22
Also published as: JPH03121438U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は指等による押圧位置の２次元座標を検出する
タッチパネルに関する。

従来の技術指あるいはペン先等で押圧された位置を検出して、そ
の２次元の座標を表す信号として出力するタッチパネル
が、簡易入力システムとしてキャラクタディスプレイー
（CRT,LCD,PDP）等と組み合わせて多用されている。

抵抗膜式タッチパネルは、押圧位置を２つの抵抗膜の
オーミックな接触で検出する方式であり、静電容量式タ
ッチパネルと対峙する検出原理によっている。抵抗膜式
タッチパネルとして従来よりアナログ形タッチパネルと
マトリスク形タッチパネルとがある。

アナログ形タッチパネルの一例第12図に示すように２枚の面状抵抗膜91,92を所定の
ギャップをもって対向させると共に、一方の抵抗膜91は
Ｘ軸方向両端に外部接続電極93,94を、他方の抵抗膜92
はＹ軸方向両端に外部接続電極95,96を形成した構成で
ある。この構成のタッチパネルの押圧位置検出原理は、
押圧位置a,bによってその押圧位置から各抵抗膜91,92の
一端側電極93,95までの抵抗値r₁，r₂，r₃，r₄が異なる
ことを利用し、その抵抗値を電圧に変換し、残りの電極
94,96から電圧信号として検出している。

マトリスク形タッチパネルの一例第13図に示すように長手方向をＸ軸と平行に向けた短
冊状抵抗膜101・・・と長手方向をＹ軸と平行に向けた
短冊状抵抗膜102・・・とを所定のギャップを設けて配
した構成である。この構成のタッチパネルの検出原理
は、押圧位置によって接触する短冊状抵抗膜が異なるの
で、接触している短冊状抵抗膜を適宜のスキャナーでス
キャンすることにより探出し、押圧位置を求めるもので
ある。

考案が解決しようとする課題しかしながら、上記２つの方法では以下に示すような
課題を有していた。

の課題上記アナログ形タッチパネルにおいては、同時に２点
が押圧されたとすると、各点から電極までの抵抗が並列
接続されたものとなるので、その合成抵抗値に基づいて
１つの仮想の押圧位置が検出されてしまい、２点同時押
圧時に正確な検出ができない。

の課題マトリスク形タッチパネルは、アナログ形タッチパネ
ルにおける上記した問題はなく、複数箇所同時に押圧さ
れてもその全ての位置を正確に検出できる。ところが、
各短冊状抵抗膜に信号引出し線を接続するので信号引出
線の数が非常に多くなり、タッチパネルの検出領域に対
して配線面積が大きくなり過ぎるし、また入力回路部品
も多く、装置の大型化、コスト高を招くという難点があ
る。

現在、マトリスク形タッチパネルにおいて信号引出線
数を少なくするため、使使目的に応じて短冊状抵抗膜の
数を決めることが行われているが、その場合、短冊状抵
抗膜の数の異なったものを非常に多種類揃えねばなら
ず、その生産、部品管理が煩わしいという問題がある。

そこで、本願出願人は先に、一方の絶縁基材に面状抵
抗膜、他方の絶縁基材に短冊状抵抗膜を形成した構造の
タッチパネルを提案している。

このような構造であれば、上記マトリクス形タッチパ
ネルに比べて、信号引出線の数が少なく、装置の小型化
を図りうる。また、アナログ形タッチパネルのように２
点同時押圧時に正確な検出ができないという課題も解消
される（この点については実施例のところで詳しく説明
する。）ところで、短冊状抵抗膜を形成する場合には、レーザ
加工、或いはエッチング加工等が必要となるため、短冊
状抵抗膜を形成する基板が加工時に基板が破損する場合
が生じ、歩留りが低下する。従って、本出願人が先に提
案したタッチパネルを製造するに際しては、この歩留り
を良くするために改良の余地がある。

本考案は上記の問題点に鑑み、同時に複数箇所を押圧
されても正しい押圧位置を検出することが可能で、かつ
信号引出線数がきわめて少ないという利点を保持しつ
つ、歩留りを飛躍的に向上させることができるタッチパ
ネルを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段上記目的を達成するため本考案は、絶縁性の基板と、
この絶縁性の基板と一定のギャップを隔てて対向配置さ
れた絶縁性の被押圧板とを有する抵抗膜式タッチパネル
において、絶縁性被押圧板と対向する絶縁性基板の主表
面には、直交する２つの主軸のうちの一方の軸方向両端
に外部接続電極を有する面状抵抗膜が形成され、前記絶
縁性基板と対向する被押圧板の主表面には、長手方向両
端に外部接続電極を有する短冊状抵抗膜が、長手方向を
前記一方の主軸方向と平行にした状態で、他方の主軸方
向に複数個並べて形成されており、かつ、前記面状抵抗
膜には、前記外部接続電極を介して直流電位が印加して
あり、更に前記各短冊状抵抗膜の両端の外部接続電極に
は、各外部接続電極と選択的に電気的接続し、順次各短
冊状抵抗膜の電位を検出することにより押圧位置を特定
する押圧位置検出手段が接続してあることを特徴として
いる。

ここで、短冊状抵抗膜の抵抗値は面状抵抗膜の抵抗値
よりも十分に高いことが望ましい。

作用本考案に係る抵抗膜式タッチパネルによれば、薄くて
破損し易い絶縁性の基板の主表面に、レーザ加工等の不
要な面状抵抗膜を形成しており、レーザ加工等を要する
短冊状抵抗膜は破損し難い被押圧板側に形成しているの
で、レーザ加工等による破損が防止でき歩留りを向上さ
せることができる。

また、絶縁性の基板の抵抗膜は面状抵抗膜であるか
ら、信号引出線数は従来のマトリクス形タッチパネルに
比べてほぼ半減する。

加えて、被押圧板の抵抗膜が短冊状をした複数の抵抗
膜であり、この各々の短冊状抵抗膜の電位を順次選択的
に検出して押圧位置を特定する方式であるので、信号引
出線を極めて少なくできるとともに、押圧位置検出手段
をより簡単なものとできる。よって、タッチパネル製造
歩留まりが飛躍的に向上し、また押圧位置検出手段を構
成する装置がより簡単なもので足り、特に高価なA/D変
換器の使用個数が少なくできるので、製品コストが大幅
に減少する。更に、複数箇所が同時に押圧されたとして
も、複数の押圧位置が確実に検出できる。

実施例第１図は本考案の一実施例としての抵抗膜式タッチパ
ネルが簡易入力システムとしてキャラクタディスプレー
（CRT,LCD,PDP,EL）等と組み合わされた状態を示す斜視
図、第２図は愛１図の分解斜視図、第３図は面状抵抗膜
が形成された絶縁性の基板の平面図、第４図は短冊状抵
抗膜が形成された絶縁性の被押圧板の平面図である。

第１図から第４図に示すように、このタッチパネル本
体は、絶縁性の基板１と絶縁性の被押圧板２と、これら
板の一方の主表面1a、2aに形成された透明の抵抗膜3,4
とこれら両抵抗膜3,4間に一定のギャップを形成するド
ット状のスペーサ５と、プリント基板14とから構成され
ており、CRT,LCD,PDP,或いはELから成るキャラクタディ
スプレー８と組み合わされている。

前記基板１は例えば透明なポリエチレンテレフタレー
ト（PET）フィルムが用いられる。但し、これ以外に適
宜の可撓性、或いは弾力性のある絶縁材、プラスチック
シート等が使用できる。尚、基板１の一方の側面には取
出電極を形成するための凸部1bが形成されている。一
方、被押圧板２は例えば耐薬品性等に優れたガラスが用
いられる。但し、これ以外に耐薬品性、耐レーザ性等を
有するポリカーボネイトや硬質プラスチック等を使用で
きる。

また、前記抵抗膜３は、２つの直交する主軸方向（図
中のＸ方向とＹ方向）に拡がりをもった面状を成してい
る。正確な位置検出を可能とするためには、面状抵抗膜
３は出来るだけ表面全面で抵抗値が一様であることが望
ましく、好ましくは抵抗値のバラツキが±２％以下であ
ることが望まれる。このような面状抵抗膜３は例えばイ
ンジウム・スズ酸化物をスパッタリングすることによる
形成できる。但し、面状抵抗膜の材料としては上記のも
のに限らず、他の金属又は金属酸化物を用いることがで
きるし、形成方法もスパッタリング以外に蒸着、イオン
プレーティング、或いは塗布方法等によることができ
る。面状抵抗膜３のＸ軸方向両端には、銀ペーストを塗
布する等の方法で形成された接続用電極6,7が形成され
ている。また、上記凸部1bには取出電極15〜18が形成さ
れており、これら取出電極15〜18と上記接続用電極6,7
とは、給電線19,20及び電圧センス線21,22によって接続
されている。尚、電圧降下を防止すべく、給電線19,20
は電圧センス線21,22より太めに形成されている。

一方、前記抵抗膜４は長手方向が一方の主軸（Ｘ軸）
と平行に向いた短冊状をしており、それを他方の主軸
（Ｙ軸）方向に適数個形成している。短冊状抵抗膜４・
・・については上記面状抵抗膜３のように表面抵抗値の
一様性は要求されないが、面状抵抗膜３と接触したと
き、面状抵抗膜３の電位傾度に影響を与えないよう、面
状抵抗膜３の表面抵抗に対し１〜２桁高い抵抗値をもつ
のが良い。

短冊状抵抗膜４・・・の形成は、例えば以下に示す方
法により作製される。

インジウム・スズ酸化物を被押圧板２の表面にスパッ
タリング法で形成した後、スクリーン印刷にてマスキン
グを行い、更にエッチングする方法。

インジウム・スズ酸化物を被押圧板２の表面にスパッ
タリング法で形成した後、フォトリソ工程にてマスキン
グを行い、更にエッチングする方法。

上記の方法において、エッチングの代わりにレーザ
を用いる方法。

尚、抵抗膜４の材料として面状抵抗膜と同じ材料を用
いても、短冊状をしていて断面積が小さいので、抵抗値
はその断面積に反比例して大きくなる。但し、より高い
抵抗値をもった抵抗膜４を得るには第７図（ロ）に示す
ように短冊状抵抗膜４の長辺部に交互に切り込み９・・
・を形成すればよい。図の構成では（イ）の短冊状抵抗
膜４に比べて電流の通路幅が1/2通路幅が２倍になって
いるため、抵抗値は４倍となる。切り込み９・・・の数
を更に増やせば抵抗値を２桁以上まで増大することは容
易である。そのような抵抗膜の製法としては、前記〜
の方法の他に、例えば下記に示す方法がある。

前記或いはの方法で短冊状のパターンを形成した
後、レーザで加工するような方法。

被押圧板２表面にスパッタリング法等により膜を形成
した後フォトリソ工程にてマスキングを行い、更にオゾ
ン処理を行って不要部位を酸化させて絶縁させるような
方法。尚、この方法で作製した場合には、材質は同様で
酸化度の違いによってのみ導体部と絶縁部とが形成され
るため、両部の光線透過率、反射率は同等である。した
がって、美観を向上させることができるという効果があ
る。

なお、短冊状抵抗膜４・・・の形成本数は従来のマト
リクスタイプタッチパネルの行又は列方向の短冊状抵抗
膜と同じ程度でよい。各短冊状膜４・・・の両端には接
続用電極10,11としてカーボンコート銀電極が形成され
ており、この接続用電極10,11は被押圧板２上に形成さ
れた取出電極30と接続線31にて接続されている。

また、前記プリント基板14は被押圧板２の空部2aに固
定され、且つ、第５図に示すようにその表面にはIC等の
チップ部品21等が搭載されている。更に、プリント基板
14の外側端部には取出用のコネクタ22が固定される一
方、内方端部には上記取出電極31と接続するための接続
用電極23と、前記取出電極15〜18と接続するための接続
用電極22とが形成されている。尚、この接続用電極22は
異方導電フィルムから成る。また、上記接続用電極23の
端部には切込み23aが形成されており、この切込み23aに
よって、接続用電極23と取出電極31との半田付け24が確
実なものとなる（第６図参照）。

第８図は上記構成のタッチパネルを用いた押圧位置検
出装置を示している。尚、この装置ではタッチパネルと
して短冊状電極４・・・が８本形成されたものを用いて
いる。

第８図において、41,42は同じ形成のアナログスイッ
チで、コントローラ44からデコーダ45を通じて同じ端子
１〜17を同一タイミングで端子18に接続するよう制御さ
れている。端子18と接続されていない残りの端子１〜17
はハイインピーダンスに保たれている。

一方のアナログスイッチ41の端子18は外部電源によっ
て直流電位＋V₂が印加され、端子１を除く端子２〜17は
短冊状抵抗膜４の両側の外部接続用電極10,11と接続さ
れている。このアナログスイッチ41は、直流電位V₂を各
短冊状抵抗膜４の各端部に交互に印加しつつそれを全て
の短冊状抵抗膜４・・・に対して順次行ってゆく作用を
果たす。

他方のアナログスイッチ42の端子１には面状抵抗膜３
に印加される直流電位V₁が印加されている。残りの端子
２〜17が短冊状抵抗膜４の両側の電極10,11と接続され
ている。また、端子18はA/D変換器43と接続されてい
る。このアナログスイッチは、端子１を通じて面状抵抗
膜３に印加されている電圧を参照電圧として出力した
後、各短冊状抵抗膜４の各端部の電極10,11に生じてい
る電位を択一的に選択し出力する作用を果たす。但し、
アナログスイッチ42が１つの電極を選択しているとき、
もう一方のアナログスイッチ41はその電極が設けられた
短冊状抵抗膜の他端側の電極を選択し直流電位V₂を印加
するよう、両アナログスイッチ41,42の端子２〜17と短
冊状抵抗膜４の電極が接続されている。

測定に際しては面状抵抗膜３の一端側電極６に直流電
位V₁を印加し、他端側電極７をアースに落とす。また、
短冊状抵抗膜４に印加する直流電位V₂は面状抵抗膜に印
加する直流電位V₁と同じかそれ以上の電位とするのが良
い。

次に上記装置によって押圧位置を検出する動作を説明
する。

デコーダ45からの選択指令により、最初、アナログス
イッチ41,42の入力端子１が選択される。アナログスイ
ッチ41の端子１と18は低いインピーダンス（ON状態）に
なるが、端子１の外部には何も接続されていないので、
どの短冊状抵抗膜４にも給電されない。一方、アナログ
スイッチ42の端子１が端子18と接続されるので、面状抵
抗膜３に印加された直流電位V₁がA/D変換変換器43を通
じてA/D変換されコントローラ44へ出力される。コント
ローラ44ではこの直流電位V₁の値をＸ軸の接触位置の検
出を容易にするために記憶しておく。

次にアナログスイッチ41,42の端子２が、選択され
る。これによって図中の１番上の短冊状抵抗膜４の一端
側電極10がアナログスイッチ41の端子18を経由し＋V₂の
電位となる。このとき他端側電極11に生じる電位はアナ
ログスイッチ42の端子２から端子18を経由し、A/D変換
器43を通じてコントローラ44に導かれる。この他端側電
極11に生じた電位が先に読み込んだ面状抵抗膜３の印加
電位V₁と同じかそれ以上であれば、その短冊状電極が押
圧されていないことを示すので、アナログスイッチ41,4
2は端子４にスキップし、上から２番目の短冊状抵抗膜
が押圧されたか否かを調べる。

一方、前記他端側電極11の電位が＋V₁より低いとき
は、その短冊状抵抗膜４が押圧されていることを意味
し、その電位の値から次のようにして押圧位置が検出さ
れる。

第９図は押圧位置の検出を説明するために押圧位置と
各電極6,7,10,11の電位を示した図である。ここで面状
抵抗膜３は一端側電極６に正の直流電位V₁が与えられ、
他端側電極７がアースに落とされていると共に、面状抵
抗膜３の抵抗値が一様であるから面状抵抗膜３上では実
線で示すような電位傾度をもっている。一方、短冊状抵
抗膜４は一端側電極10に＋V₂の電位が与えられており、
他端側電極11の電位がアナログスイッチ42を通じて測定
されている。今、短冊状抵抗膜４が押圧されていないと
短冊状抵抗膜４に電流が流れないので、電極11の電位は
第９図（イ）に示す鎖線で示すように電極10の電位V₂と
同じである。次に、短冊状抵抗膜４が押圧されてｃ点で
面状抵抗膜３と接触したとすると、短冊状抵抗膜４の抵
抗値が面状抵抗膜３のそれより１〜２桁高く、そのため
面状抵抗膜３の電位傾度に影響を与えないので、短冊状
抵抗膜４のｃ点は面状抵抗膜３の同一点の電位V_Sまで引
き下げられる。この結果、電極11にはこの電位V_Sが生じ
る。コントローラ44はこの電位V_Sと面状抵抗膜３の一端
に印加されている電位V₁との比から押圧位置ｃ点のＸ座
標を演算によって求める。

次に短冊状の対向膜４の押圧位置が一点でなく広い範
囲にわたっていた場合は、押圧領域の左端から右端まで
の短冊状抵抗膜部分が面状抵抗膜３と接触することにな
る。この場合、短冊状抵抗膜４の抵抗値が十分高いので
面状抵抗膜３の電位傾度に影響を与えることはなく、従
って、短冊状抵抗膜４の長手方向における電位分布は第
９図（ロ）にようになる。図中、ｄ点からｅ点までの範
囲が押圧領域で、ｄ点はその左端、ｅ点は右端である。
この図からわかるように電極11には押圧右端のｅ点の電
位V_Rがあらわれ、これに基づき押圧右のＸ座標が求ま
る。

上記のようにして電極11の電位を出力すると、続いて
デコーダ45は２つのアナログスイッチ41,42に端子３を
選択するよう指示する。この選択によって電極11に＋V₂
の電位が印加され、電極10に生じる電位がアナログスイ
ッチ42を通じて検出される。このとき、短冊状抵抗膜４
が１点のみ押圧されていると電極10にはV_Sの電位があら
われ、電極11の電位を検出した第９図（イ）の場合と同
じ電位となり、従って同じｃ点の座標を検出することと
なるが、ｄ点からｅ点にまたがって押圧されていた場合
は、電極10の電位は第９図（ハ）に示すように押圧左端
のｄ点の電位V_Lがあらわれ、これに基づき押圧左端のＸ
座標が求まる。

以下、同様にして２つのアナログスイッチ41,42の端
子を切換えて順次下側の短冊状抵抗膜４・・・について
電極10,11の電位を検出し、全体の押圧領域のX,Y座標を
知ることができる。

尚、第８図においてアナログスイッチ41及びその端子
18に接続された直流電源は、短冊状抵抗膜が押圧されて
いない場合でもそれに一定の電位を与えて、押圧された
短冊状抵抗膜と電位的に区別する目的で用いたものであ
るが、多少電気的に不安定であるが、前記アナログスイ
ッチ41及び直流電源をなくし、押圧されていない短冊状
抵抗膜を電位から開放した状態で使用することもでき
る。その場合には押圧された短冊状抵抗膜の両端の電極
10,11は第10図に示すように面状抵抗膜３を通して押圧
左端ｄと右端ｅの電位V_L，V_Rがあらわれている。従って
アナログスイッチ42によって選択的に両電極電位を検出
し、押圧位置の左端と右端を求めることができる。

第11図は本考案の別の実施例を示している。この実施
例では短冊状抵抗膜４・・・の一端側の電極を共通の電
極71とし、電位＋Ｖを与えている。面状抵抗膜３には外
部に抵抗73,74を介し、電位＋Ｖを与えている。

また、面状抵抗膜３の両端の電位は電極6,7からバッ
ファ75を通じてA/D変換器のリファレンス入力V_REFに導
かれている。そして、短冊状抵抗膜４・・・の他端側電
極11・・・に生じる電位をアナログスイッチ付A/D変換
器72で切り換えて検出している。アナログスイッチ付A/
D変換器72としては、第１の実施例のような多くの端子
をもったものでなく、短冊状抵抗膜４・・・の数と同じ
数の端子をもったものが用いられている。

この構成によれば同じ短冊状抵抗膜４上の２点が押圧
されても押圧右端しか検出することができないが、Ｙ軸
方向においては各短冊状抵抗膜の電位を検出することに
より２点以上押圧されても全ての押圧位置を検出でき
る。

上記いずれの実施例においても短冊状抵抗膜４の長手
方向は面状抵抗膜３の両端電極6,7が対向する方向と
（Ｘ軸方向）と同じ方向に向いているが、多少傾いても
かまわない。理論上はＹ軸方向に対して交差していれば
足りる。

考案の効果以上説明したように本考案に係るタッチパネルによれ
ば、薄くて破損し易い基板の主表面に、エッチング加
工、レーザ加工等の不要な面状抵抗膜を形成しており、
エッチング加工等を要する短冊状抵抗膜は破損し難い被
押圧板に形成しているので、レーザ加工等による破損が
防止でき、歩留まりを向上させることができる。したが
って、抵抗膜式タッチパネルの製造コストを飛躍的に低
減することができる。

また、対向する抵抗膜のうち一方が面状抵抗膜である
ので、総電極数がマトリクスタイプのものに比べてほぼ
半減し、それだけ配線面積を少なくできるし、また、そ
の分入力回路部品も少なくて済み、大変構造的及びコス
ト的に有利になると共に、他方の抵抗膜が短冊状抵抗膜
であるので、この抵抗膜を選択的に切り換えて押圧位置
の検出を行うことにより、少なくとも１つの主軸方向の
２点以上押圧されても正確に押圧位置を検出することが
できるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての抵抗膜式タッチパネ
ルが簡易入力システムとしてキャラクタディスプレーと
組み合わされた状態を示す斜視図、第２図は第１図の分
解斜視図、第３図は面状抵抗膜が形成された絶縁性の基
板の平面図、第４図は短冊状抵抗膜が形成された絶縁性
の被押圧板の平面図、第５図はプリント基板の取付構造
を示す平面図、第６図は接続用電極と取出電極との半田
付け構造を示す斜視図、第７図（イ）（ロ）は短冊状抵
抗膜の構成例２例を示す図、第８図は本考案のタッチパ
ネルを用いて押圧位置検出方法を実行するための構成
図、第９図（イ）〜（ハ）及び第10図は押圧位置検出動
作を説明する図、第11図は本考案の他の実施例を示す
図、第12図、第13図は従来のタッチパネルを示す図であ
る。１……基板、２……被押圧板、３……面状抵抗膜、４…
…短冊状抵抗膜、５……スペーサ、6,7,10,11……接続
用電極、41,42,72,81.82.84……アナログスイッチ、43
……A/D変換器、44……コントローラ、45……デコーダ

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−67621（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−76950（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−62349（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】絶縁性の基板１と、この絶縁性の基板と一
定のギャップを隔てて対向配置された絶縁性の被押圧板
２とを有する抵抗膜式タッチパネルにおいて、絶縁性被押圧板２と対向する絶縁性基板１の主表面1aに
は、直交する２つの主軸X,Yのうちの一方の軸方向Ｘ両
端に外部接続電極6,7を有する面状抵抗膜３が形成さ
れ、前記絶縁性基板１と対向する被押圧板２の主表面2aに
は、長手方向両端に外部接続電極10,11,71を有する短冊
状抵抗膜４…が、長手方向を前記一方の主軸方向Ｘと平
行にした状態で、他方の主軸方向Ｙに複数個並べて形成
されており、かつ、前記面状抵抗膜３には、前記外部接続電極6,7を
介して直流電位が印加してあり、更に前記各短冊状抵抗
膜４…の少なくとも一方端の外部接続電極10又は11に
は、各外部接続電極と選択的に電気的接続し、順次各短
冊状抵抗膜４…の電位を検出することにより押圧位置を
特定する押圧位置検出手段42,43,44,72が接続してあ
る、ことを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。