JP5734783B2

JP5734783B2 - 静電容量式タッチパネルの検査・評価装置

Info

Publication number: JP5734783B2
Application number: JP2011171347A
Authority: JP
Inventors: 雄二三谷; 斗禮亀井
Original assignee: 株式会社タッチパネル研究所
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: JP2013025780A

Description

本発明は、静電容量式タッチパネルの検査・評価装置に関する。さらに詳しくは、静電容量式タッチパネルの特性を、極めて高速でつまり短時間で検査し評価するための装置に関する。

静電容量式タッチパネル（以下、単に“タッチパネル”と略称することがある。）は、構造が簡単でかつ安価であり、指入力が可能であるため、その生産量が年々増大している。その生産量の拡大に伴い、その品質を確保するための検査方法および手段の改良にせまられている。
タッチパネルの検査・評価の１つとして、触圧棒による応答特性試験がある。
具体的な検査方法は、所定の位置を触圧棒で触圧し、それにより検出された電気的位置信号をコンピュータに入力して、算出によりリニアリティーなどを調べることである。

タッチパネルの応答特性試験を効率よく、しかも確実に実施するためには、タッチ面の全体に亘って検査すること、触圧棒の往復運動を高速で行うこと、触圧棒の先端部と被検査試料面が面状で緻密に接触すること、被検査試料の設置と検査を素早く行うことおよび検査機自体が安定して長時間作動することなどが必要となる。
従来知られているタッチパネルの検査・評価の装置は、抵抗膜式タッチパネルであり、静電容量式タッチパネルを対象としたものは殆んど知られていない。
その理由は明確ではないが、抵抗膜式タッチパネルの方が早くから開発・実用化され、静電容量式タッチパネルは最近急速に実用化されたことが主要因と考えられる。さらに他の理由は、静電容量式タッチパネルの検査は、触圧棒とタッチパネルとの間に発生する極く微量の静電容量およびその変化を正確に測定し評価することが容易でなく、殊にノイズとして静電容量の発生と変動による支障を排除することが困難であるためと考えられる。

静電容量式タッチパネルの検査装置としては、例えば株式会社アイテス社より市販されている“ＴＸ０２”がある。このＴＸ０２は、そのカタログによれば、静電容量式タッチパネルの組立て実装化の各工程における各部品レベルで検査装置であって、完成した製品を検査・評価する装置ではない。そのため、この装置では、各組立て工程で、種々の異なる検査を実施する必要があり、結果として検査の回数が多くしかも時間も必要であった。

本発明者は、静電容量式タッチパネルの生産拡大に伴い応答特性試験をより高速で行うことができる装置の開発について研究を進めた。また可動部分が少なくかつ精密かつ故障の少ない検査・評価装置の開発について研究を進めた。
従来の抵抗膜式タッチパネルの検査装置では、固定支持盤上に被検査試料（タッチパネル）を、検査面を上にして固定し、その検査面上に触圧棒を移動させながら、検査位置を制御していた。この従来の方式とは異なり、固定支持盤上に複数の触圧棒を上方に向けて一定の配列状態で配置すると共に、この配列された触圧棒群の上に、被検査試料の検査面が対向し接触するように配置した装置は、可動部分が各蝕圧棒の上下運動のみであり、故障が少なく極めて短時間で検査・評価を実施できること、さらに、触圧棒の触圧による微量の静電容量変化を確実に検査面にて捕捉させるために、触圧棒の先端部の構造および材質の選択が重要であることが見出された。

本発明は、かかる知見に基づいて達成されたものであり、本発明によれば下記
(1)〜(10)の静電容量式タッチパネルの高速検査・評価装置が提供される。
(1)
(a)検査支持基盤上に、多数の触圧棒が一列に直線状に配置された触圧棒配列かつ
この触圧棒配列が多段に配置された触圧棒多段配列を有し、
(b)各触圧棒は、触圧棒多段配列の上部に設置された、プレート板の孔を通して、
被検査試料の検査面に下方から上方に向けて突出するように支持基盤上に設置さ
れ、
(c)各触圧棒の先端部は、検査面に対して面接触するように平面形状を有し、そ
の平面形状が検査面と接触した時、検査面に密着しうる構造を有し、かつ導電性
材料で形成され、
(d)被検査試料の検査面が下方に向けて、触圧棒と対向するように配置しうる被検
査試料配置手段を有し、
(e)各触圧棒は、所定の間隔で打点するようにした制御手段および
(f)各触圧棒の接触位置と検査結果とを判定する判断手段を有する静電容量式タッ
チパネルの高速検査・評価装置。
(2)各触圧棒の先端部は、１本当り１８〜８０ｍｍ２の面積を有する平面形状で
ある前記(1)記載の検査・評価装置。
(3)被検査試料は、その検査面と該プレート板の面が３〜５ｍｍの間隔を置いて維持
されるように支持基盤上に設置される請求項１記載の検査・評価装置。
(4)前記触圧棒多段配列は、被検査試料の検査面の全面を覆っている請求項１記載の
検査・評価装置。
(5)前記触圧棒配列は、各触圧棒が一定の等間隔で配置されている請求項１記載の検
査・評価装置。
(6)前記触圧棒多段配列は、各触圧棒配列が一定の等間隔で配置されている請求項１
記載の検査・評価装置。
(7)各触圧棒は、各触圧棒配列において、一端から他端へ順次突出するように制御さ
れている請求項１記載の検査・評価装置。
(8)各触圧棒配列において、触圧棒はソレノイド方式により上下に作動する請求項１
記載の検査・評価装置。
(9)各触圧棒配列において、各触圧棒は、６〜２０ｍｍの間隔で配置されている請求
項１記載の検査・評価装置。パネルの高速検査・評価装置。

本発明の静電容量式タッチパネルの検査・評価装置は、固定支持盤上に多数の触圧棒が配置された触圧棒多段配列が設置され、その上に被検査試料（タッチパネル）が検査面を下方に向けて配置される構造であり、作動部分は事実上各触圧棒の上下往復運動の部分のみである。本発明の装置では、前記触圧棒多段配列の上に被検査試料が配置されると、コンピューターにより制御された順序に従って触圧棒が所定の間隔で検査面を触圧する。前記触圧棒多段配列は、検査面のほぼ全体を覆う事が望ましく、そうすることによって触圧棒やその配列を検査面に沿って移動する必要はない。例えば被検査試料の応答特性試験の場合、１０秒以下の短い時間で検査をすることが可能である。しかも可動部分が触圧棒の上下運動のみであるから、故障が少なく消費電力は僅かである。

さらに、各触圧棒の先端部は、被検査試料の検査面に対して面接触するように平面形状を有しており微量の静電容量を確実に測定することに役立っている。また好ましい実施態様によれば、触圧棒の先端部における平面形状が検査面と接触した時、その平面形状が検査面に追従して密着しうるように先端部の平面形状の接触平面が検査面に追従して密着する構造であることによって僅かの静電容量変化を適確に検出することができる。

支持基盤１およびその上部に固定して配列された触圧棒多段配列の上部に設置されたプレート板２を模式的に示した平面図である。触圧棒配列４の部分断面拡大図を示す。支持基盤１上に触圧棒多段配列および被検査試料１２を配置した状態における断面図を示す。

本発明の静電容量式タッチパネルの検査・評価装置を図面により説明する。図１は支持基盤１に固定して配置された触圧棒多段配列の上部に設置されたプレート板２を模式的に示した平面図である。本発明の検査・評価装置は、支持基盤１上に触圧棒多段配列が固定され、この触圧棒多段配列は、触圧棒配列４が多段で配列されている。
本発明において、触圧棒多段配列とは、多数の触圧棒が一列に直線状に配列された触圧棒配列が、多段で重ねられた状態で配列されたものを言う。触圧棒多段配列は、図１ではプレート板２と支持基盤１との間に配置されており、そのため図面上は示されていない。プレート板２の多数の孔３に対応して触圧棒が配置されている。
図１では、説明を簡単にするために、支持基盤１、プレート板２およびプレート板２に設けられた孔３の平面図が示されている。図１のプレート板２の多数の孔３の配置の状態から理解されるように、図１の場合、１０個の触圧棒が一列（左右横方向）に直線状に配置された触圧棒配列４が６段（上下縦方向）で配置されていることを示している。

触圧棒多段配列の上面にプレート板２が設けられ、そのプレート板２に開けられた孔３を介して触圧棒の先端部６が突出されているようになっている。つまり、プレート板２には触圧棒多段配列に存在する触圧棒の数と同じ数の孔が開けられている（図１では６×１０の６０個である）。
次にプレート板２について説明する。プレート板２の上面には、被検査試料（タッチパネル）の検査面が一定の間隔を置いて設置される。プレート板２のそれぞれの孔３から触圧棒の先端部６が突出し検査面と接触する。そのためプレート板２の孔３は、触圧棒の先端部６が貫通することができるに充分な形状と大きさを有している。孔３の形状は、通常は円形であることが望ましく、また触圧棒の先端部６の平面形状も円形であるのが好ましい。その先端部の平面形状（検査面との接触面）は、各先端部当り１８〜８０ｍｍ^２、好ましくは２７〜６５ｍｍ^２が有利である。
プレート板２における孔３の形状および大きさは、触圧棒の先端部６が突出るのに充分な程度であればよく、好ましくは先端部と孔３とは僅かの空隙、例えば０．０５〜０．１ｍｍを有していることが有利である。
プレート板２に設けられている孔３の位置は、検査面の位置を決める役割を負っている。そのため、プレート板２の孔３の配列位置は、触圧棒多段配列の位置に合致している。プレート板２はタッチパネルのリニアリティーの検査・評価のために、孔３が直線状でかつ等間隔で配置され、また多段配列においても同じ間隔となるように孔３が設けられていることが望ましい。最も好ましくは、検査面の全体が覆われるようにかつ縦と横が同じ間隔となるように孔の位置を配列する。隣接する孔３の間隔（孔の中心部の距離；ピッチ間隔）は、６〜２０ｍｍ、好ましくは７〜１８ｍｍであるのが望ましい。このように孔３の配列が直線状であり、縦方向および横方向の間隔が一定であるように配列することによって、触圧棒の先端部６が検査面と接触し、微量の静電容量変化を高い感度で測定し判別することが可能となる。

プレート板２は、平坦で表面が平滑なものが好ましく、プラスチック板または金属板（好ましくはアルミ板）が使用でき、その厚さは２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍが望ましい。
図２は、触圧棒配列４の部分断面拡大図を示す。図２には触圧棒配列４における隣り合う２つの触圧棒ａおよびｂが示されている。触圧棒は、いずれも触圧棒本体５および触圧棒の先端部６より構成されている。いずれの触圧棒も、触圧棒本体５と触圧棒の先端部６は同じ中心軸を有しているが両者は一体化されてはいないことが望ましい。
つまりその場合、図２に示すように、プレート板２と触圧棒配列４間の適当な部分において、触圧棒本体５と触圧棒の先端部６とは接触しているが両者は結合してはいない。
図２のプレート板２の下部には触圧棒が上下運動し、被検査試料１３の検査面の表面に接触するソレノイド方式（電磁式）による触圧棒配列４が設置されている。
触圧棒配列４は、ソレノイド支持体１０中に配置されたソレノイド１１および触圧棒本体５よりなり、ソレノイド１１の作用により触圧棒本体５が上下方向に運動する。

ソレノイド１１の作用により触圧棒本体５が上方向に突上げられると、触圧棒の先端部６が押上げられ、図２の触圧棒ａのように、プレート板２の表面上に触圧棒の先端部６が突出すことになる。一方ソレノイド１１の作用により触圧棒ｂのように下方向に運動すると、触圧棒の先端部６は、プレート板２中に設置されている圧縮コイルバネ８の作用により下方に向けて下げられた状態となる。
図２の触圧棒ａおよびｂに示すように各触圧棒における先端部６の下方には、リング９が固定されている。このリング９はソレノイド１１の作用により触圧棒が突上げられた時、プレート板２の下方の面でストップさせる役割を有している。（触圧棒ａの状態）。一方ソレノイド１１が駆動を中止し触圧棒本体５の突上げ力が減失すると、圧縮コイルバネ８の作用により先端部６は下方に押し下げられることになる（触圧棒ｂの状態）。

図２には、被検査試料１２の検査面が下方に向けて触圧棒配列４と対向するように配置した場合の、仮想検査面７が示されている。図２では、この仮想検査面７に触圧棒ａの先端部６が上方に突上げられて接触した状態が示されている。
この触圧棒ａの先端部６における仮想検査面７との接触部は平面形状であることが望ましい。この触圧棒の先端部６の平面形状は、検査面と面状で接触する限り、その平面形状は円形、楕円形、三角形、四角形などが例示できるが、実用上および工作上の点から円形であることが好ましい。この先端部の平面形状の面積（検査面との接触面積）は、各触圧棒当り１８〜８０ｍｍ^２、好ましくは２７〜６５ｍｍ^２であるのが有利である。
なお触圧棒の先端部６が検査面の表面へ突上げられて接触する時の力は、触圧棒１本当り１〜２０ｇ、好ましくは２〜５ｇの範囲であるのがよい。

また、被検査試料１２は、プレート板２に検査面が下方となるように設置されるが、その場合被検査試料１２はその検査面が、プレート板２の表面と或る間隔を置いて設置されることが望ましい。図２で示すと、プレート板２の表面と、その上部に示されている仮想検査面７とは３〜５ｍｍの間隔を有していることが好ましい。この間隔が３ｍｍよりも狭くなると、プレート板２と被検査試料１２との間の静電容量が無視できなくなり、検査の精度が低くなる恐れがある。一方この間隔が５ｍｍを超えると、触圧棒の先端部６の突上げ距離が長くなり好ましいことではない。
触圧棒の先端部６の材質は、導電性であればよく、例えば真鍮、銅、鉄、鉄合金、導電性ゴム（弾性体）またはアルミニウムなどであればよく、これらの中で真鍮が好ましい。

図３は、支持基盤１上に触圧棒配列４およびプレート板２を設置し、さらにこれらの上部に被検査試料１２を配置した状態における断面図を示すものである。
すなわち支持基盤１の上に触圧棒配列４がプレート板２の孔３を介して触圧棒の先端部６が上方向に突上げられるように配置されている。図３には触圧棒やプレート板２の孔は図示されていない。被検査試料１２は検査面が下方となるように配置され、その際検査面とプレート板２の表面とは前述したように一定の間隔を維持するように配置されている。
図２において説明したように、触圧棒の先端部６はプレート板２の孔３を介して、その先端部が被検査試料１２の検査面へ接触するようになっている。被検査試料１２は支持基盤１上に設けられた固定台１３によって一定の位置に（プレート板２上に一定間隔を維持できるように）固定される。

本発明の検査・評価装置は、図３に示すように被検査試料１２が支持基盤１上に固定台１３を介して固定されると機械的可動部分は、触圧棒の上下運動のみであり、触圧棒配列４や被検査試料１２は固定されたままである。検査が終了すると、被検査試料１２を取り出し、新しい被検査試料１２を再び設置すればよい。
本発明の検査・評価装置を用いて被検査試料１２を試験するに当っては、プレート板２に設けられた孔３の位置に対応してＸ軸およびＹ軸に基づいて触圧棒を一端から他端へ、また一般から多般へ連続的に押圧して得られた電気的位置信号の結果をコンピューターによって算出し、所定の基準値と対比して判別することにより、例えばリニアリティーなどの適否を評価する事ができる。また本発明の装置は、静電容量式タッチパネルの検査・評価装置であるから、多数の触圧棒から任意に選ばれた２〜４個の触圧棒を同時に接触して、その接触位置をコンピューターにより確認する試験も行うことも可能である。

１支持基盤
２プレート板
３孔
４触圧棒配列
ａ触圧棒
ｂ触圧棒
５触圧棒本体
６触圧棒の先端部
７仮想検査面
８圧縮コイルバネ
９リング
１０ソレノイド支持体
１１ソレノイド
１２被検査試料
１３固定台

Claims

(a)検査支持基盤上に、多数の触圧棒が一列に直線状に配置された触圧棒配列かつ
この触圧棒配列が多段に配置された触圧棒多段配列を有し、
(b)各触圧棒は、触圧棒多段配列の上部に設置された、プレート板の孔を通して、
被検査試料の検査面に下方から上方に向けて突出するように支持基盤上に設置され
(c)各触圧棒の先端部は、検査面に対して面接触するように平面形状を有し、その
平面形状が検査面と接触した時、検査面に密着しうる構造を有し、かつ導電性材料
で形成され、
(d)被検査試料の検査面が下方に向けて、触圧棒と対向するように配置しうる被検
査試料配置手段を有し、
(e)各触圧棒は、所定の間隔で打点するようにした制御手段および
(f)各触圧棒の接触位置と検査結果とを判定する判断手段を有する静電容量式タッ
チパネルの高速検査・評価装置。
各触圧棒の先端部は、１本当り１８〜８０ｍｍ2の面積を有する平面形状である
請求項１記載の検査・評価装置。
被検査試料は、その検査面と該プレート板の面が３〜５ｍｍの間隔を置いて維持
されるように支持基盤上に設置される請求項１記載の検査・評価装置。
前記触圧棒多段配列は、被検査試料の検査面の全面を覆っている請求項１記載の
検査・評価装置。
前記触圧棒配列は、各触圧棒が一定の等間隔で配置されている請求項１記載の検
査・評価装置。
前記触圧棒多段配列は、各触圧棒配列が一定の等間隔で配置されている請求項１
記載の検査・評価装置。
各触圧棒は、各触圧棒配列において、一端から他端へ順次突出するように制御さ
れている請求項１記載の検査・評価装置。
各触圧棒配列において、触圧棒はソレノイド方式により上下に作動する請求項１
記載の検査・評価装置。
各触圧棒配列において、各触圧棒は、６〜２０ｍｍの間隔で配置されている請求
項１記載の検査・評価装置。パネルの高速検査・評価装置。