JP3173195U - マルチタッチパッドの積層構造 - Google Patents

Abstract

【課題】同時に静電容量式と抵抗膜式のタッチセンサインタフェースを備えたタッチパッドの積層構造を提供する。
【解決手段】本マルチタッチパッドの積層構造は、可撓性を備えた高透過率の表面層１と、互いが平行となるよう配列した第一軸方向トレースを複数設けた透明の第一センサ層と、可撓性を備えた高透過率の絶縁層３と、互いが平行となるよう配列した第二軸方向トレースを複数設けた透明の第二センサ層と、表面に複数の間隔球を設置した透明の第三センサ層と、透過性を備えた基板を含む。前記各層を順序に従い重ね合わせて透明板体を構成し、第一軸方向トレースと第二軸方向トレースを互いに90度となるよう設置し、第二センサ層と第三センサ層の間は間隔球によって相互を一定間隔あけて離し、向き合い配置する。これにより、第一センサ層と第二センサ層は共に静電容量式タッチセンサ回路を構成し、第二センサ層と第三センサ層は共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成する。
【選択図】図１

Description

本考案は、マルチタッチパッドの積層構造に関し、特に、同時に静電容量式と抵抗膜式のタッチセンサインタフェースを備えたタッチパッドの積層構造に係る。

タッチパッドはすでに広範に各種電子機器に応用されており、例を挙げれば、抵抗膜式タッチパッドは、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子辞書、携帯電話、ＭＰ３デジタルプレイヤー、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）等の小型電子機器のスクリーン上に配置し使用され、静電容量式タッチパッドの多くは、ノートパソコンのタッチパッド、バーチャルキー等に応用されている。

従来の静電容量式タッチパッドは、使用者の指先或いは導体を接触させるか軽くタッチパッド表面を滑らせて瞬間的に生じる静電容量効果によるもので、制御回路を用いて静電容量値の変化から指や導体の接触位置を確定する。静電容量式タッチパッドは指先で入力が行えるため、入力操作の利便性を備え、入力操作においては触圧を必要とせず、パッドが反復応力、変形を受けず損傷するなどの欠点がない。指先での入力は非常に便利であるが、入力方式の感知の正確度が低く、誤操作が起き易く、使用上における難点がある。抵抗膜式タッチパッドは、ペン先で正確にタッチ位置の操作を行うことができるため、小面積或いは高精度の点入力に応用でき、特に、画数が多いか形状の複雑な文字識別に用いる入力操作に適する。しかし、抵抗膜式タッチパッドの触圧による入力操作方式は、パッド内部の導電膜が反復応力、変化を受けて損傷を引き起こす故、使用寿命は制限される。

前述したとおり、公知の静電容量式タッチパッド及び抵抗膜式タッチパッドには、いずれにも機能上の特色と短所を備えるため、前述の二種タッチパッドの機能と長所を整合させることが現在に至るまで、業界の努力目標となっている。また、現段階で既に知られている手段には、従来の静電容量式タッチパッドと抵抗膜式タッチパッドの二者を上下に重ね合わせて一パッド体としたものがあるが、この種の複合タッチパッドは、一板体上に同時に静電容量式と抵抗膜式の二種のタッチパッドセンサ機能を形成できるが、組み合わせ構造の積層が比較的多いため、下方に位置する抵抗膜式タッチパッドのタッチセンサ効果の敏感性と正確度が低下し、尚且つ、板体に厚みがあり重いため、その光学特性をひどく減少させ、不鮮明或いはひずみ現象を引き起こす問題がある。

前述の欠点に鑑み、本考案は、特に、改良を施したマルチタッチパッドの積層構造を提供する。それは、静電容量式タッチパッドと抵抗膜式タッチパッドを合わせて一板体にしたもので、二種のタッチパッドの効果と長所を兼ね備え、一部積層を減らし、下方に位置する抵抗膜式タッチパッドのタッチセンサ効果の敏感度と正確度を高め、同時に板体の厚みを薄くし、タッチパッド全体の透明度を増強し、応用の可能性を改善する。

上述の目的を達成するため、本考案の提供するマルチタッチパッドの積層構造は、可撓性を備えた高透過率の表面層と、第一センサ層と、可撓性を備えた高透過率の絶縁層と、第二センサ層と、第三センサ層と、透過性を備えた基板を含む。
前記第一センサ層は透明導電薄膜であり、互いが平行となるよう配列した第一軸方向トレースを複数設け、各第一軸方向トレースは、複数の静電容量センサ部が互いに連接し合い構成され、しかも、各第一軸方向トレースの一端をそれぞれ、パッドエッジに設けた信号経路に電気的に接続する。
前記第二センサ層は好ましい導電特性を備えた透明薄膜であり、互いが平行となるよう配列した第二軸方向トレースを複数設け、各第二軸方向トレースは、複数の静電容量センサ部が互いに連接し合い構成され、しかも、各第二軸方向トレースの一端をそれぞれ、パッドエッジに設けた信号経路に電気的に接続する。
前記第三センサ層は、電子節点を設け、尚且つ好ましい導電特性を備えた透明薄膜で、薄膜表面には複数の間隔球を設置し、これにより、四周囲の縁はパッドエッジに設けた信号経路にそれぞれ電気的に接続する。
前記各層を順序に従い重ね合わせて透明板体を構成する。それにより、第一軸方向トレースと第二軸方向トレースが互いに90度をなして設置され、第二センサ層と第三センサ層の間は間隔球によって相互を一定間隔あけて離され、向き合い配置される。よって、第一センサ層と第二センサ層は共に静電容量式タッチセンサ回路を構成し、第二センサ層と第三センサ層は共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成する。

特に、表面層は可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜とし、その材料は、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等から選択するが、実施材料の範囲は、前記材料に制限されないものとする。絶縁層は可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜とし、その材料は、ポリエステル（ＰＥＴ）、インク、光硬化樹脂（ＵＶ樹脂）、或いは光学用透明粘着シート（ＯＣＡ）等から選択するが、実施材料の範囲は、前記材料に制限されないものとする。第一センサ層と第二センサ層は、好ましい導電特性を備えた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）或いは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の材質を使用した透明薄膜とし、エッチング工程によって、透明薄膜上に互いが等間隔に平行配列する複数の透明トレースを形成する。基板は、硬質材質の透明薄板とし、その材料は、ガラス、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）等から選択するが、実施材料の範囲は、前記材料に制限されないものとする。

一実施例において、本考案のマルチタッチパッドの積層構造は、第二センサ層と第三センサ層の間に、可撓性を備えた高透過率の第二絶縁層と、第四センサ層をさらに設ける。第四センサ層は、電子節点を設けた透明導電膜で、導電膜の四周囲縁はそれぞれタッチパッドエッジに設けた信号経路に電気的に接続し、第四センサ層と第三センサ層間は、間隔球によって相互を一定の間隔あけて離れ、向き合って配置される。これにより、第四センサ層と第三センサ層は共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成する。

特に、第二絶縁層は可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜とし、その材料は、ポリエステル（ＰＥＴ）、インク、光硬化樹脂（ＵＶ樹脂）、或いは光学用透明粘着シート（ＯＣＡ）等から選択するが、実施材料の範囲は、前記材料に制限されないものとする。また、第三センサ層と第四センサ層は、好ましい導電特性を備えた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）或いは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の材質を使用した透明薄膜とする。

本考案のマルチタッチパッドの積層構造は、静電容量式タッチパッドと抵抗膜式タッチパッドを合わせて一板体にしたもので、二種のタッチパッドの効果と長所を兼ね備え、一部積層を減らし、下方に位置する抵抗膜式タッチパッドのタッチセンサ効果の敏感度と正確度を高め、さらに、板体の厚みを薄くし、タッチパッド全体の透明度を増強し、応用の可能性を改善するものである。

本考案の側面部分の断面図である。 本考案のもう一つの実施例に関する側面部分断面図である。 本考案のＸ軸センサ層の静電容量センサ部配列図形である。 本考案のＹ軸センサ層の静電容量センサ部配列図形である。 本考案の構成要素を組み合わせた状態の平面図である。 本考案のもう一つのＸ軸センサ層の静電容量センサ部配列図形である。 本考案のもう一つのＹ軸センサ層の静電容量センサ部配列図形である。 本考案のもう一つの実施例に関する構成要素を組み合わせた状態の平面図である。

次に、本考案のその他の効果及び技術特徴を説明する。本技術の熟知者が本説明を熟読した後は、これに基づいて本考案の実現が可能となるであろう。

図１の本考案の好ましい実施例に示すとおり、それは主に、表面層１と、Ｘ軸センサ層２と、絶縁層３と、Ｙ軸センサ層４と、抵抗センサ層５と、基板６を含む。前述した各層は、順序に従い重なり組み合わされてマルチタッチパッドを形成する。本実施例において、表面層１は、ポリエステル素材を選択して作られた、可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜であり、絶縁層３は、インク材を塗布した可撓性を備えた高透過率の絶縁薄層である。前記Ｘ軸センサ層２、Ｙ軸センサ層４、抵抗センサ層５は、良好な導電特性を備えた透明導電膜を使用し、それは例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、或いは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）とする。その内、Ｘ軸センサ層２の透明導電膜上には互いが平行となるよう配列したＸ軸センサトレースを複数設け、各Ｘ軸センサトレースは、互いが連接する静電容量センサ部２２を複数備え、静電容量センサ部の図形はＸ軸方向に延伸する菱形面積（図３参照）とするか、矩形面積（図６参照）とする。また、前記各Ｘ軸トレースの一端はそれぞれ、パッドエッジに設けた信号経路２３に電気的に接続する。同様に、Ｙ軸センサ層４の透明導電膜上には互いが平行となるよう配列したＹ軸センサトレースを複数設け、各Ｙ軸センサトレースは、互いが連接する静電容量センサ部４２を複数備え、静電容量センサ部の図形はＹ軸方向に延伸する菱形面積（図４参照）とするか、矩形面積（図７参照）とする。また、前記各Ｙ軸トレースの一端はそれぞれ、パッドエッジに設けた信号経路４３に電気的に接続する。抵抗センサ層５は、電子節点を設けた透明導電膜で、導電膜表面には均等に分布する複数の間隔球５１を設け、これにより、前記抵抗センサ層５の四周囲の縁はパッドエッジに設けた信号経路５３にそれぞれ電気的に接続する。基板６には、硬質材質の透明板材を使用し、それは例えば、透明ガラス、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル等の薄板である。また、外周縁箇所に近い表面層１の底表面にはさらに金属をスパッタリングして形成したカラーフレーム１２を設ける。カラーフレーム１２によって前述したパッドエッジに設けた信号経路２３、信号経路４３、信号経路５３が覆い隠されるため、美観効果を発揮する。

図５、図８に示すとおり、前記各層を順序に従い重ね合わせてマルチタッチパッドを形成する。その内、Ｘ軸センサ層２は表面層１の底表面に設置し、Ｙ軸センサ層４はＸ軸センサ層２と絶縁層３を隔てて重ね合わせて粘着して一体とする。並びに、Ｙ軸センサトレースとＸ軸センサトレース間が直交となるよう設置し、Ｙ軸センサトレース、Ｘ軸センサトレース上の各静電容量センサ部４２、静電容量センサ部２２はほぼ行列状態となるよう配列する。抵抗センサ層５は基板６の上表面に設置し、パッド周囲縁箇所に設けた絶縁接着部５４とＹ軸センサ層４の底面を粘着させて一体とし、Ｙ軸センサ層４と抵抗センサ層５は、間隔球５１によって相互を一定の間隔あけて離し、向き合わせて配置する。

前述したマルチタッチパッドの積層構造は、Ｘ軸センサ層２とＹ軸センサ層４に静電容量式タッチセンサ回路を形成するため、指や導体で触れたり軽く表面層１を滑らせた時に、静電容量信号を触発し、信号経路２３、信号経路４３を経て、後続の信号処理回路に送信される。信号処理回路は静電容量の変化によって、導体や指先の接触位置を判断する。また、Ｙ軸センサ層４と抵抗センサ層５に抵抗膜式タッチセンサ回路を形成するため、ペン先でタッチパッドを触圧すると、触圧点箇所のＹ軸センサ層４が下方向に移動し、抵抗センサ層５と導通してセンサ信号を触発し、該センサ信号は信号経路４３、信号経路５３を経て後続する信号処理回路に送信される。信号処理回路はセンサ信号の変化によって、ぺン先の接触位置を判断する。前記抵抗膜式タッチセンサ回路の上部に設置した積層は、可撓性薄層で厚みが非常に薄いため、ペン先でのタッチ操作の時、抵抗膜式タッチセンサ回路のタッチセンサの敏感度を損なわせることがなく、さらに、Ｙ軸センサ層４と抵抗センサ層５の酸化インジウムスズ薄膜材料が受ける応力衝撃を緩和し、鋭いペン先に破壊されることを防ぎ、使用寿命を延ばすことができる。

本考案のマルチタッチパッドは、高透明度の板体を備え、電子機器のスクリーン前に配置し、使用者は、スクリーン上の指示に従って指先、導体、ペン先等で軽くパッドの必要位置に触れると、非常に便利に入力操作が行える。タッチパッド操作時、信号処理回路の設計を利用して、自動判別或いは手動切替方式で有効なタッチセンサ信号を選択するが、それは、前記静電容量式タッチセンサ回路または抵抗膜式タッチセンサ回路のいずれか一者或いは二者からのものである。

前記説明から理解できるとおり、本考案は、静電容量式タッチパッド及び抵抗膜式タッチパッドを組み合わせた一板体であり、二種類のタッチパッドの効果と長所を兼ね備え、一部積層の設置を減らし、下方に位置する抵抗膜式タッチパッドのタッチセンサ効果の敏感度と正確度を向上させ、さらに、板体の厚みを薄くし、タッチパッド全体の透明度を高め、応用の可能性を改善する。

図２に示した本考案のもう一つの実施例において、その全体構造は前述の実施例とほぼ同様である。異なる点は、Ｙ軸センサ層４と抵抗センサ層５の間に絶縁仕切層８と上部抵抗センサ層９を増設した点にある。絶縁仕切層８は可撓性を備えた高透過率の絶縁薄層であり、それは例えば、ポリエステル薄板或いはインク薄膜とする。上部抵抗センサ層９は、電子節点を設けた透明導電膜で、四周囲縁はそれぞれタッチパッドエッジに設けた信号経路９３に電気的に接続する。上部抵抗センサ層９は、絶縁仕切層８の底表面に設置し、タッチパッド周囲縁箇所に設けた絶縁接着部５４と下方に設けた抵抗センサ層５を粘着して一体とする。上部抵抗センサ層９と抵抗センサ層５の間は、間隔球５１によって相互を一定の間隔をあけて離し、向き合わせて配置する。前記構成要素を組立てたマルチタッチパッドにおいて、Ｘ軸センサ層２とＹ軸センサ層４は共に静電容量式タッチセンサ回路を構成し、上部抵抗センサ層９と抵抗センサ層５は共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成する。よって、同一板体上で静電容量式タッチセンサと抵抗膜式タッチセンサの機能を同時に兼ね備えたものとなる。前述の変更を経ても、第一実施例と同様或いは類似の効果を発揮するため、第一実施例と同様のその他部分については、ここでは説明を省く。

前述に列挙した実施例は、本考案を便利に説明するための例であり、制限を加えるものではない。よって、本業界の技術者によって本考案の精神範疇を逸脱せずに、本考案の実用新案登録請求の範囲及び明細書に基づいてなされた各種の簡易変化や修飾は全て、次の実用新案登録請求の範囲内に含まれることを明記する。

本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

１ 表面層
１２ カラーフレーム
２ Ｘ軸センサ層
２２ 静電容量センサ部
２３ 信号経路
３ 絶縁層
４ Ｙ軸センサ層
４２ 静電容量センサ部
４３ 信号経路
５ 抵抗センサ層
５１ 間隔球
５３ 信号経路
５４ 絶縁接着部
６ 基板
８ 絶縁仕切層
９ 上部抵抗センサ層
９３ 信号経路

Claims (7)

1. 表面層と第一センサ層と絶縁層と第二センサ層と第三センサ層と基板を含むマルチタッチパッドの積層構造において、前記表面層は、可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜であり、前記第一センサ層は、好ましい導電特性を備えた透明薄膜であり、互いが平行となるよう配列した第一軸方向トレースを複数設け、各第一軸方向トレースは、複数の静電容量センサ部が互いに連接し合い構成され、しかも、各第一軸方向トレースの一端をパッドエッジに設けた信号経路にそれぞれ電気的に接続し、
   前記絶縁層は、可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜であり、
   前記第二センサ層は、好ましい導電特性を備えた透明薄膜であり、互いが平行となるよう配列した第二軸方向トレースを複数設け、各第二軸方向トレースは、複数の静電容量センサ部が互いに連接し合い構成され、しかも、各第二軸方向トレースの一端をパッドエッジに設けた信号経路にそれぞれ電気的に接続し、
   前記第三センサ層は、電子節点を設けた透明導電膜で、導電膜表面には複数の均等に分布する間隔球を設置し、これにより、導電膜の四周囲縁はパッドエッジに設けた信号経路にそれぞれ電気的に接続し、基板は、硬質材質と透過性を備えた絶縁性板材であり、
   前記各層を順序に従い重ね合わせて透明板体を構成し、第一軸方向トレースと第二軸方向トレースを互いに90度をなすよう設置し、第二センサ層と第三センサ層の間は間隔球によって相互を一定間隔あけて離し、向き合わせて配置し、これにより、第一センサ層と第二センサ層は共に静電容量式タッチセンサ回路を構成し、第二センサ層と第三センサ層は共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成することを特徴とするマルチタッチパッドの積層構造。
2. 外周縁箇所に近い前記表面層の底表面には不透明のカラーフレームを設けることを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチパッドの積層構造。
3. 前記絶縁層の材料は、ポリエステル、インク、光硬化樹脂、光学用透明粘着シートのいずれかから選択することを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチパッドの積層構造。
4. 前記静電容量センサ部は菱形をなすことを特徴とする請求項１記載のマルチタッチパッドの積層構造。
5. 前記静電容量センサ部は矩形をなすことを特徴とする請求項１記載のマルチタッチパッドの積層構造。
6. 前記マルチタッチパッドの積層構造には、第二センサ層と第三センサ層の間に、さらに、可撓性を備えた高透過率の絶縁薄膜である第二絶縁層と、
   電子節点を設けた透明導電膜で、導電膜の四周囲縁はそれぞれタッチパッドエッジに設けた信号経路に電気的に接続し、第三センサ層との間は、間隔球によって相互を一定の間隔をあけて離し向き合わせて配置し、第三センサ層と共に抵抗膜式タッチセンサ回路を構成する第四センサ層を設置することを特徴とする請求項１に記載のマルチタッチパッドの積層構造。
7. 前記絶縁層の材料は、ポリエステル、インク、光硬化樹脂、光学用透明粘着シートのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項６に記載のマルチタッチパッドの積層構造。

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