JP5558297B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル装置に関するものである。

従来、抵抗膜式タッチパネルは、能動領域（ＩＴＯ膜のキーエリア）の電位（電界）の値によりＸ、Ｙ軸の座標位置が決まる。その能動領域の電位の値は主に、フレキシブルプリント基板（テール）とコントロール部コネクタとの接触抵抗値、フレキシブルプリント基板の導体抵抗値、フレキシブルプリント基板と上部フィルムおよび下部ガラスとの接触抵抗値、上部フィルムおよび下部ガラスに配置されているフレキシブルプリント基板接触部から電極までの引き回しパターンの導体抵抗値、能動領域の導体抵抗値によって決まる。上記抵抗値は位置補正（キャリブレーション）後にタッチパネルの周囲環境（温度）が変化すると、各抵抗値は異なった割合で値が変化するため、位置ずれが発生するという問題があった。

そのため、下記特許文献１では、押圧されない状態で検出した電位を検出のその時の有効領域とし、その有効領域を最大分解能で等分し、押圧された時の電位と等分された有効領域の電位を順次比較してタッチパネル上の位置を各座標ごとに算出する抵抗膜接触型タッチパネル制御装置としている。下記特許文献２では、水平抵抗膜および垂直抵抗膜の各端部の電圧をタッチしない状態で検出してＲＡＭに記憶しておき、タッチした状態で検出される電圧をＲＡＭに記憶されている電圧により補正し、タッチした状態で検出される電圧に含まれる温度による電圧変動成分を除去し、補正した電圧に基づいてタッチ位置を検出するため、温度の影響を受けることなく正確にタッチ位置を検出できるタッチパネル制御装置としている。下記特許文献３では、感圧タッチパネルの端子間抵抗値を計測し、キャリブレーション時に求められている銀電極抵抗値およびＩＴＯ膜抵抗値にそれぞれ変化率を乗算した値の和と一致するような変化率を算出し、算出された変化率に基づいてキャリブレーション値を更新して位置ずれ補正を行う抵抗膜式タッチパネル装置としている。下記特許文献４では、巡回時に常時更新される温度ドリフトオフセット誤差信号と、電源投入時または再補正動作信号が与えられた時のみ保持されるオフセット誤差信号をもとに、タッチパネルの各電極から出力されるタッチパネル出力信号に対しオフセット補償を行い、検出チャネル間の回路特性のバラツキ、初期オフセット、温度ドリフトに伴って発生する温度ドリフトオフセット誤差信号による座標算出用演算回路の演算結果に生ずる誤差を有効に低減する接触位置座標検出方法および装置としている。下記特許文献５では、能動領域の面抵抗と抵抗性周囲電極の抵抗値の比率を測定するための測定用パターンもしくは測定用端子を形成し、その測定用パターンもしくは測定用端子から測定回路を介して得られた信号と初期の信号を比較し、演算手段により比率を算出して位置補正を行う座標入力装置としている。

また、下記特許文献６では、連続的にタッチパネル外周に形成していたシール剤の周方向に複数の空隙部を所要の位置に複数形成することによって、上下基板の隙間である空気室とタッチパネルの周囲の雰囲気とを解放状態にするタッチパネル及びそれを用いた表示機器としており、下記特許文献７では、線形化パターンの少なくとも一部を絶縁体で覆い、時間の経過による電圧勾配の変化を緩和するユーザインターフェイスとしている。

特開平０７−２９５７２７号 特開平０９−１６０７１９号 特開２００１−２６５５１２号 特開２００６−２８５５１８号 特開２００９−１１０４５７号 特開２００４−１８４５４０号 特表２００５−５２３５３２号

しかしながら、上記した従来のタッチパネル装置では、上記特許文献１から５のような電位を順次比較するための回路や抵抗値を測定するための回路等の複雑な回路が必要となり、さらに、測定された抵抗値から比率や補正係数等を算出するため、複雑な演算が必要であった。また、上記特許文献６では、タッチパネル内部と周囲環境を同環境としても導体は温度変化によって抵抗値が変化するため、位置ずれを補正することができず、上記特許文献７では、線形化パターンの抵抗値変化を抑えるだけであるため、線形化パターン以外の抵抗値が変化した場合には位置ずれが発生するといった問題があった。

そこで本発明は、上記状況に鑑みて、複雑な回路や演算を必要とせず、温度変化が顕著な環境における位置精度を向上させることができるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕可動側透明基板（１，１１）および固定側透明基板（７，１７）に形成された矩形状の導電膜からなる能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）と、該能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の対向する端部に配設された電極（２，１２）と、前記能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）に電位勾配を発生させるコントロール基板（９，１９）と、前記電極（２，１２）と前記コントロール基板（９，１９）を接続する引き回しパターン（３，１３）とからなるタッチパネル装置において、前記能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の周囲に該能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の導電膜と略同一の周囲環境における抵抗値変化率を有する抵抗値変化対応パターン（８，１８）を前記可動側透明基板（１，１１）および前記固定側透明基板（７，１７）の夫々に少なくとも１箇所形成するとともに前記引き回しパターン（３，１３）中に配設したことを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターン（８，１８）の周囲環境における抵抗値の変化量が前記能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の導電膜の周囲環境における抵抗値の変化量の±１０％以内であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターン（８，１８）は前記能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の導電膜と同一の材料からなることを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターン（８，１８）および前記能動領域（１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ）の導電膜はＩＴＯ膜であることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載のタッチパネル装置において、前記引き回しパターン（１３）と前記コントロール基板（１９）の間にフレキシブルプリント基板（２１）を配設したことを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）温度変化が顕著な環境における位置精度の向上を図ることができる。
（２）複雑な回路を必要とせずに位置精度の向上を図ることができる。
（３）複雑な演算を必要とせずに位置精度の向上を図ることができる。

本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の平面図である。 本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の原理を示す図である。 本発明の第２実施例を表すタッチパネル装置の分解斜視図である。 本発明の第２実施例を表すタッチパネル装置の固定側透明基板および可動側透明基板の平面図である。

本発明のタッチパネル装置は、可動側透明基板および固定側透明基板に形成された矩形状の導電膜からなる能動領域と、該能動領域の対向する端部に配設された電極と、前記能動領域に電位勾配を発生させるコントロール基板と、前記電極と前記コントロール基板を接続する引き回しパターンとからなるタッチパネル装置において、前記能動領域の周囲に該能動領域の導電膜と略同一の周囲環境における抵抗値変化率を有する抵抗値変化対応パターンを前記可動側透明基板および前記固定側透明基板の夫々に少なくとも１箇所形成するとともに前記引き回しパターン中に配設する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の分解斜視図、図２は本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の平面図であり、図２（ａ）は可動側透明基板を、図２（ｂ）は固定側透明基板を示している。図３は本発明の第１実施例を表すタッチパネル装置の原理を示す図であり、図３（ａ）は従来のタッチパネル装置の等価回路を、図３（ｂ）および図３（ｃ）は本発明のタッチパネル装置の等価回路を示している。

これらの図において、１は可動側透明基板、２は電極、３は引き回しパターン、４は粘着糊、５は絶縁レジスト、６はドットスペーサ、７は固定側透明基板、８は抵抗値変化対応パターン、９はコントロール基板、１０はコネクタである。可動側透明基板１には、矩形状のＩＴＯ膜からなる能動領域１ａ、コネクタ１０に接続される接続部１ｂ、抵抗値変化対応パターン８ａおよび８ｂが形成され、能動領域１ａの対向する端部にＡｇペーストからなる電極２ａおよび２ｂが形成され、能動領域１ａの周囲に抵抗値変化対応パターン８ａおよび８ｂを介して電極２ａおよび２ｂに接続されるＡｇペーストからなる引き回しパターン３ａおよび３ｂが形成され、後述する固定側透明基板に形成される引き回しパターン３ｅおよび３ｆに接続される引き回しパターン３ｃおよび３ｄが形成され、能動領域１ａの周囲に粘着糊４が配設されている。固定側透明基板７には、矩形状のＩＴＯ膜からなる能動領域７ａと、抵抗値変化対応パターン８ｃおよび８ｄが形成され、電極２ａおよび２ｂと直交する方向の能動領域７ａの対向する端部にＡｇペーストからなる電極２ｃおよび２ｄが形成され、能動領域７ａの周囲に抵抗値変化対応パターン８ｃおよび８ｄを介して電極２ｃおよび２ｄに接続されるＡｇペーストからなる引き回しパターン３ｅおよび３ｆが形成され、能動領域７ａ上にドットスペーサ６が配設されるとともに能動領域７ａの周囲に絶縁レジスト５が配設されている。

可動側透明基板１がドットスペーサ６により一定の間隔をあけて固定側透明基板７上に配置され、粘着糊４によって固定される。このとき、引き回しパターン３ｃと３ｅ、３ｄと３ｆが導電性接着剤等（図示なし）で接続される。そして、コントロール基板９に実装されたコネクタ１０に接続部１ｂを接続することで、タッチパネル装置が完成される。

以上のように構成された本発明のタッチパネル装置は、可動側透明基板１の能動領域１ａを押下すると、固定側透明基板７の能動領域７ａと接触し、測定された電圧値により押下した座標位置が決定される。周囲環境が変化すると、能動領域１ａおよび７ａの抵抗値、電極２の抵抗値、引き回しパターン３の抵抗値および各部材間の接触抵抗値が変化し、これに伴って電圧値も変化するが、電極２と引き回しパターン３の間に配設された抵抗値変化対応パターン８が能動領域１ａおよび７ａの抵抗値の変化に追従して略同一の変化率で抵抗値が変化し、能動領域１ａおよび７ａに印加される電圧値の変化を抑えることができるため、位置ずれが抑制できる。また、引き回しパターン３ａとコネクタ１０との接触抵抗値および抵抗値変化量を最小限に抑えることで、さらに位置ずれの抑制効果を向上することができる。

ここで、位置ずれを抑制する原理について具体的に説明する。図３（ａ）に示すように、従来のタッチパネル装置において、周囲温度摂氏２０度での能動領域（ＩＴＯ膜）の抵抗値が４００Ω、電極、引き回しパターンの抵抗値および各部材間の接触抵抗値が１０Ωである場合、周囲温度が摂氏５０度になると、能動領域の抵抗値は４４０Ω、電極、引き回しパターンの抵抗値および各部材間の接触抵抗値は１５Ωに変化する。このとき、能動領域に印加される電圧は４．７６２Ｖから４．６８１Ｖに変化するため０．０８１Ｖの差が生じ、位置ずれが発生する。これに対し、本発明のタッチパネル装置は図３（ｂ）に示すように、周囲温度摂氏２０度での能動領域１ａおよび７ａの抵抗値が４００Ω、電極２、引き回しパターン３の抵抗値および各部材間の接触抵抗値が１０Ω、抵抗値変化対応パターン８の抵抗値が４０Ωである場合、周囲温度が摂氏５０度になると、能動領域１ａおよび７ａの抵抗値は４４０Ω、電極２、引き回しパターン３の抵抗値および各部材間の接触抵抗値は１５Ω、抵抗値変化対応パターン８の抵抗値は４４Ωに変化する。このとき、能動領域１ａおよび７ａに印加される電圧は４．０００Ｖから３．９４３Ｖに変化するが、電圧の差を０．０５７Ｖに抑えることができるため、位置ずれが抑制できる。また、図３（ｃ）に示すように、電極２、引き回しパターン３の抵抗値および各部材間の接触抵抗値の変化量を最小限に抑え、周囲温度摂氏５０度における抵抗値を１２Ωとした場合、能動領域１ａおよび７ａに印加される電圧は３．９８６Ｖに変化し、電圧の差を０．０１４Ｖに抑えることができるため、さらに位置ずれが抑制効果を向上するできる。

このように、本実施例に示すタッチパネル装置は、周囲環境が変化すると、抵抗値変化対応パターン８が能動領域１ａおよび７ａの抵抗値の変化に追従して略同一の変化率で抵抗値が変化し、能動領域１ａおよび７ａに印加される電圧値の変化を抑えて位置ずれが抑制できるため、位置精度の向上を図ることができるという特徴を有している。また、引き回しパターン３とコネクタ１０の接触抵抗値および抵抗値変化量や引き回しパターン３の電気抵抗率および温度係数を最小限に抑えることで、位置ずれの抑制効果を向上することができるため、さらに位置精度の向上を図ることができる。

本実施例では、抵抗値変化対応パターンを可動側透明基板および固定側透明基板の夫々２箇所に設け、電極と引き回しパターンの間に配設しているが、夫々１箇所としてもよく、配設位置も引き回しパターンの任意の場所としてもよく、種々の方法が考えられる。

図４は本発明の第２実施例を表すタッチパネル装置の分解斜視図、図５は本発明の第２実施例を表すタッチパネル装置の平面図であり、図２（ａ）は可動側透明基板を、図２（ｂ）は固定側透明基板を示している。

これらの図において、１１は可動側透明基板、１２は電極、１３は引き回しパターン、１４は粘着糊、１５は絶縁レジスト、１６はドットスペーサ、１７は固定側透明基板、１８は抵抗値変化対応パターン、１９はコントロール基板、２０はコネクタ、２１はフレキシブルプリント基板である。可動側透明基板１１には、矩形状のＩＴＯ膜からなる能動領域１１ａ、抵抗値変化対応パターン１８ａおよび１８ｂが形成され、能動領域１１ａの対向する端部にＡｇペーストからなる電極１２ａおよび１２ｂが形成され、能動領域１１ａの周囲に抵抗値変化対応パターン１８ａおよび１８ｂを介して電極１２ａおよび１２ｂに接続されるＡｇペーストからなる引き回しパターン１３ａが形成され、能動領域１１ａの周囲に粘着糊１４が配設されている。固定側透明基板１７には、矩形状のＩＴＯ膜からなる能動領域１７ａと、抵抗値変化対応パターン１８ｃおよび１８ｄが形成され、電極１２ａおよび１２ｂと直交する方向の能動領域１７ａの対向する端部にＡｇペーストからなる電極１２ｃおよび１２ｄが形成され、能動領域１７ａの周囲に抵抗値変化対応パターン１８ｃおよび１８ｄを介して電極１２ｃおよび１２ｄに接続されるＡｇペーストからなる引き回しパターン１３ｂが形成され、能動領域１７ａ上にドットスペーサ１６が配設されるとともに能動領域１７ａの周囲に絶縁レジスト１５が配設されている。

可動側透明基板１１がドットスペーサ１６により一定の間隔をあけて固定側透明基板１７上に配置され、粘着糊１４によって固定される。このとき、引き回しパターン１３ａと１３ｂが導電性接着剤（図示なし）でフレキシブルプリント基板２１に接続される。そして、コントロール基板１９に実装されたコネクタ２０にフレキシブルプリント基板２１を接続することで、タッチパネル装置が完成される。

以上のように構成された本発明のタッチパネル装置は、可動側透明基板１１の能動領域１１ａを押下すると、固定側透明基板１７の能動領域１７ａと接触し、測定された電圧値により押下した座標位置が決定される。周囲環境が変化すると、能動領域１１ａおよび１７ａの抵抗値、電極１２の抵抗値、引き回しパターン１３の抵抗値、フレキシブルプリント基板２１の抵抗値および各部材間の接触抵抗値が変化し、これに伴って電圧値も変化するが、電極１２と引き回しパターン１３の間に配設された抵抗値変化対応パターン１８が能動領域１１ａおよび１７ａの抵抗値の変化に追従して略同一の変化率で抵抗値が変化し、能動領域１１ａおよび１７ａに印加される電圧値の変化を抑えることができるため、位置ずれが抑制できる。また、引き回しパターン１３とフレキシブルプリント基板２１との接触抵抗値および抵抗値変化量、フレキシブルプリント基板２１とコネクタ２０との接触抵抗値および抵抗値変化率を最小限に抑えることで、さらに位置ずれの抑制効果を向上することができる。位置ずれを抑制する原理については第１実施例と同様である。

このように、本実施例に示すタッチパネル装置は、周囲環境が変化すると、抵抗値変化対応パターン１８が能動領域１１ａおよび１７ａの抵抗値の変化に追従して略同一の変化率で抵抗値が変化し、能動領域１１ａおよび１７ａに印加される電圧値の変化を抑えて位置ずれが抑制できるため、位置精度の向上を図ることができるという特徴を有している。また、引き回しパターン１３とフレキシブルプリント基板２１との接触抵抗値および抵抗値変化量、フレキシブルプリント基板２１とコネクタ２０との接触抵抗値および抵抗値変化率や引き回しパターン１３の電気抵抗率および温度係数を最小限に抑えることで、位置ずれの抑制効果を向上することができるため、さらに位置精度の向上を図ることができる。

本実施例では、抵抗値変化対応パターンを可動側透明基板および固定側透明基板の夫々２箇所に設け、電極と引き回しパターンの間に配設しているが、夫々１箇所としてもよく、配設位置も引き回しパターンの任意の場所としてもよく、種々の方法が考えられる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のタッチパネル装置は、複雑な回路や演算を必要とせず、温度変化が顕著な環境における位置精度を向上させることができるタッチパネル装置として利用可能である。

１，１１ 可動側透明基板
１ａ，７ａ，１１ａ，１７ａ 能動領域
１ｂ 接続部
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 電極
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，１３，１３ａ，１３ｂ 引き回しパターン
４，１４ 粘着糊
５，１５ 絶縁レジスト
６，１６ ドットスペーサ
７，１７ 固定側透明基板
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 抵抗値変化対応パターン
９，１９ コントロール基板
１０，２０ コネクタ
２１ フレキシブルプリント基板

Claims (5)

1. 可動側透明基板および固定側透明基板に形成された矩形状の導電膜からなる能動領域と、該能動領域の対向する端部に配設された電極と、前記能動領域に電位勾配を発生させるコントロール基板と、前記電極と前記コントロール基板を接続する引き回しパターンとからなるタッチパネル装置において、前記能動領域の周囲に該能動領域の導電膜と略同一の周囲環境における抵抗値変化率を有する抵抗値変化対応パターンを前記可動側透明基板および前記固定側透明基板の夫々に少なくとも１箇所形成するとともに前記引き回しパターン中に配設したことを特徴とするタッチパネル装置。
2. 請求項１記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターンの周囲環境における抵抗値の変化量が前記能動領域の導電膜の周囲環境における抵抗値の変化量の±１０％以内であることを特徴とするタッチパネル装置。
3. 請求項１記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターンは前記能動領域の導電膜と同一の材料からなることを特徴とするタッチパネル装置。
4. 請求項３記載のタッチパネル装置において、前記抵抗値変化対応パターンおよび前記能動領域の導電膜はＩＴＯ膜であることを特徴とするタッチパネル装置。
5. 請求項１記載のタッチパネル装置において、前記引き回しパターンと前記コントロール基板の間にフレキシブルプリント基板を配設したことを特徴とするタッチパネル装置。

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