JPH03201120A

JPH03201120A - 抵抗膜式タッチパネル

Info

Publication number: JPH03201120A
Application number: JP1340758A
Authority: JP
Inventors: Hisao Itaya; 板谷　尚雄; Kazuhiko Akehi; 一彦明比; Minoru Okabe; 岡部　稔; Satoru Nakagawa; 悟中川
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-03
Also published as: JPH0583928B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】皮果と生笠里公を本発明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。

従来坐且歪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イスプレー（Ｃ
ＲＴ、ＬＣＤ、ＦＤＰ）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
ーごツタ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フチパネルとマ
トリクス形タフチパネルがある。アナログ形タッチパネ
ルの一例としては第９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Ｍ９１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９１．９
２の一端側電極９３．９５までの抵抗値ｒｌ＋　　ｒ！
＋　　ｒ！＋　　’４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。

一方、マトリクス形タッチパネルは第１０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１０
２・・・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。

しよ゛　　るところでアナログ形タン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点間時
押圧時に正確な検出ができないという問題がある。

これに対してマトリクス形タッチパネルは、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の
であるが、反面、各短冊状抵抗膜に信号引出し腺を接続
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、装置の大嵩化、コスト高を招
くという難点がある。

現在、マトリクス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、使用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くの種類揃えねばなら
ず、その生産、部品管理が煩わしいという問題がある。

本発明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
号引出線数が極めて少ない新規構造のタッチパネルを提
供することを目的としている。

ｉ　を　゛　るための上記目的を達成するため本発明は一方の主表面に抵抗膜
が形成された一対の絶縁基材を、前記抵抗膜が所定のギ
ャップを隔てて対面する状態で配し、絶縁基材を外方か
ら押圧したとき前記２つの抵抗膜が接触することにより
押圧位置を検出する抵抗膜式タッチパネルにおいて、前
記一方の抵抗膜が２つの直交する主軸方向に拡がりをも
った面状抵抗膜であり、かつ一方の主軸方向の両端に外
部接続用電極を有しており、前記他方の抵抗膜が長手方
向を他方の主軸と交差する方向に向けた複数の短冊状を
した抵抗膜であり、かつ長手方向両端に外部接続用電極
を有していることを特徴としている。

ここで、前記短冊状抵抗膜の長手方向は面状抵抗膜の外
部接続用電極が対向する主軸方向と一致しているのが望
ましい。

又、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。

在−一−ル本発明に係る抵抗膜式タッチパネルによれば、一方の絶
縁基材側の抵抗膜が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。

また、他方の絶縁基材側の抵抗膜が短冊状をした複数の
抵抗膜であるので、少なくとも短冊状抵抗膜の配列方向
において複数箇所が同時に押圧されたとしてもマトリク
ス形タッチパネルと同様なスキャナーを用いることによ
り複数の押圧位置を検出することができる。

実−−４Ｌ−一対第１図は本発明の一実施例としての抵抗腹式タッチパネ
ルの平面視図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図である。

このタッチパネルは２枚の絶縁基材１２．２とその一方
の主表面１ａ、２ａに形成された抵抗１１３゜４及び両
抵抗１１３．４間に一定のギャップを形成するスペーサ
５・・・から戒っている。

前記絶縁基材１．２は例えば透明なポリエチレンテレフ
タレー）　（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、ガ
ラス、プラスチックシート等が使用できる。一方の枠縁
基材１上の抵抗Ｗｌ！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してい
る。正確な位置検出を可能とするためには、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−まり形成で
きる。但し、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、イオンブレーティ
ング、或いは塗布法等によることができる。抵抗１１３
のＸ軸方向両端には外部接続用電極６．７として例えば
銀電極が形成されている。

他方の絶縁基材２上の抵抗膜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
Ｊｌ！４・・・については面状抵抗１Ｉ１３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Ｗ４３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、例えばインジウム・ス
ズ酸化物を絶縁基材２表面にスパッタリングした後エツ
チングすることによって行える。抵抗ＩＩ！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。より高い抵抗値をもった抵抗膜４を得る
には第３図（口〉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０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
、通路長が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は、切り込み数が少ない場合は
スクリーン印刷やエツチング、多くなればフェトリソグ
ラフィやレーザ加工により実施できる。

なお、短冊状抵抗１ｆ！４・・・の形成本数は従来のマ
トリクスタイブタフ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・・・の両端には外部接続用電極１０゜１
１として銀電極が形成されている。

２つの抵抗Ｗａ３．４をギャップをもって対向させるた
めのスペーサ５は適数個のドツト状をした透明なスペー
サであり、絶縁基材の外部から指で押圧されたときに２
つの抵抗Ｍ３，４が接触するのを妨げないような位置に
設けられている。

第４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４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を同一タイ電ングで端子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
って直流電位十Ｖ！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１０．１
１と接続されている。このアナログスイッチ４１は、直
流電位ｖｔ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Ｖ、が印加されている。残りの端
子２〜１７は短冊状抵抗膜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ｌを通
じて面状抵抗Ｍ３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１ｉ４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例の電極を選択
し直流電位ｖ２を印加するよう、両アナログスイッチ４
１．４２の端子２〜１７と短冊状抵抗膜４の電極とが接
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ｖｔは面状抵抗膜に
印加する直流電位Ｖ、と同し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は抵いインピーダンス（Ｏ
Ｎ状Ｂ）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Ｖ、がＡ／
Ｄ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Ｖ、
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６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７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７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Ｖ、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４１．４２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７の電位が＋Ｖ、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５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Ｖ、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＋ｖｔの電位が与え
られており、他端側電極Ｉｆ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１４が押
圧さ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５図（イ）に示す鎖線で示すように
電極１０の電位ｖ８と同じである。次に、短冊状抵抗膜
４が押圧されて０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０点は面状抵抗膜３の
同一点の電位Ｖ、まで引き下げられる。この結果、電極
１１にはこの電位Ｖｓが生じる。コントローラ４４はこ
の電位ｖ３と面状抵抗１１１３の一端に印加されている
電位Ｖ、との比から押圧値ｌｆｃ点のＸ座標を演算によ
って求める。

次に短冊状の対向１ｉ４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の抵抗値のオーダーが高
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５図（ロ）のようになる０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１．ｅ点は右端
である。この図かられかるように電極１１には押圧右端
のｅ点の電位ｖＩｌがあられれ、これに基づき押圧台の
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１
１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、の電位があられれ、電極１１の電位を検出した第
５図（イ）の場合と同じ電位となり、従って同じ０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５図（ハ
）に示すように押圧左端のｄ点の電位ｖＬがあられれ、
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４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６図に示すように面状抵抗膜３を通史で
押圧左端ｄと右端ｅの電位Ｖ、、Ｖ、があられれている
、従ってアナログスイッチ４２によって選択的に画電極
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７図は本発明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、面状抵抗膜３と同じ電位中Ｖを与えている。

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７２で切り換えて検出
している。アナログスイッチ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・・・の数より１多い数の端子をもったものが用い
られている。

この構成によれは同じ短冊状抵抗膜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。

第８図は本発明の更に他の一実施例を示している。この
実施例では短冊状抵抗膜４・・・の両端電極１０．１１
をアナログスイッチ８１．８２に接続している。両アナ
ログスイッチ８１．８２は切換動作が同期させてあり、
各短冊状抵抗１ｌＪ４に順次選択的に直流電圧ｖ１を印
加している。一方面状抵抗膜３の両端の電極６．７には
前記アナログスイッチ８１．８２の切換速度の倍の速度
で切換ねるスイッチ８３を介して正の直流電位中ｖｔが
与えられていると共に、前記スイッチ８３と逆位相から
同一速度で切換わるアナログスイッチ８４を介してＡ／
Ｄ変換器に接続されている。Ａ／Ｄ変換器の出力は図示
はしないがコントローラに与えられる。また前記アナロ
グスイッチ８１，８２、スイッチ８３、アナログスイッ
チ８４の切換えは、コントローラからデコーダ（不図示
）を通じて制御されている。

この槽底においては、アナログスイッチ８１゜８２によ
って１つの短冊状抵抗１１４が選択されると、その抵抗
膜４が直流電圧ｖ１に基づく電位傾度をもつ、このとき
、面状抵抗１１３の両端の電極６．７に生じる電位がア
ナログスイッチ８４を通じて検出される。そして、この
動作を全て短冊状抵抗膜について行う。

これによって第１の実施例と同様、Ｘ軸方向に２点以上
押圧されていても押圧右端と左端の検出が行える。尚、
この実施例においては短冊状抵抗膜は抵抗値が一様であ
るように形成する必要があるし、面状抵抗膜３は短冊状
抵抗膜４より１〜２桁抵抗値が高いことが必要である。

４゜上記いずれの実施例においても短冊状抵抗Ｍ４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、多少幅いてもか
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。

発咀坐蓋来以上説明したように本発明に係るタッチパネルによれば
、対向する抵抗膜のうち一方が面状抵抗膜であるので、
線型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つの主軸方向に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図は本発明の一実施例を示すタッチパネル平面図、
第２図はＡ−Ａ線断面図、第３図（イ）〈口）は短冊状
抵抗膜の構成例２例を示す図、第４図は本発明のタッチ
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
国、第５図（イ）〜（ハ）は押圧位置検出動作を説明す
る図、第７図、第８図は本発明の他の実施例を示す図、
第９図、第１０図は従来のタッチパネルを示す図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方の主表面に抵抗膜が形成された一対の絶縁基
材を、前記抵抗膜が所定のギャップを隔てて対面する状
態で配し、絶縁基材を外方から押圧したとき前記２つの
抵抗膜が接触することにより押圧位置を検出する抵抗膜
式タッチパネルにおいて、前記一方の抵抗膜が２つの直
交する主軸方向に拡がりをもった面状抵抗膜であり、か
つ一方の主軸方向の両端に外部接続用電極を有しており
、前記他方の抵抗膜が長手方向を他方の主軸と交差する
方向に向けた複数の短冊状をした抵抗膜であり、かつ長
手方向両端に外部接続用電極を有していることを特徴と
する抵抗膜式タッチパネル。
（２）前記短冊状抵抗膜の長手方向が面状抵抗膜の外部
接続用電極が対向する主軸方向と一致していることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の抵抗膜式タ
ッチパネル。
（３）短冊状抵抗膜の抵抗値は面状抵抗膜の抵抗値より
も十分に高いことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項に記載の抵抗膜式タッチパネル。