JPH04290113A

JPH04290113A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH04290113A
Application number: JP3054682A
Authority: JP
Inventors: Masao Shibayama; 柴山　政雄; Hiroshi Inoue; 博史井上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-10-14

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置に関し、特
に、液晶表示装置の表示面上に重ね、表示位置と入力装
置の位置を対応させた手書き入力用の入出力一体型の座
標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような座標入力装置としては、例え
ば、Ｕ．Ｓ．Ｐ　３，９１１，２１５　あるいはＵ．Ｓ
．Ｐ４，４８４，０３８　に示されるように、透明導電
膜を有する２枚の透明基板を、導電膜どうしがドットス
ペーサを介して対向するように重ね、加圧時のみ電気的
に接続するようにしたメンブラン・タッチパネル（抵抗
分割方式）が知られている。一例として、Ｕ．Ｓ．Ｐ　
３，９１１，２１５　に示されたタッチパネルを図５に
示す。図中、５１は透明可撓性基板、５２は上部透明導
電膜（例えばＩＴＯ）、５３は絶縁膜、５４下部は透明
導電膜、５５は透明可撓性基板、５６はプローブ電極で
ある。５７は電圧計、５８は位置座標を検出すべき導電
膜である。５９は基準電圧源、６０は共通電位としての
接地電位を夫々示す。

【０００３】このタッチパネルにおいては、加圧時に上
部導電膜と下部導電膜が接触し、時分割で基準電圧を印
加し、接触位置の電位により位置座標を検出する構成（
抵抗分割方式）であり、導電膜をパターニングすること
なく形成できることから、作製が容易であり、コストを
低減出来る。また、その入力手段は指でも可であり、操
作性が容易であるという特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】導電膜としては、一般
に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ），　
ＳｎＯ２などを透明基板上に蒸着した透明導電膜が用い
られているが、面内において約１０％のシート抵抗のバ
ラツキがある。この場合には例えば、　２００ｍｍ×　
１３０ｍｍの入力面では、最大２０ｍｍの位置ずれを生
じることになり、図形入力などには使えないという問題
があった。

【０００５】一方、高位置精度を有する座標入力装置と
して、図６に示すような容量結合型入力パネルが知られ
ている（例、特開昭６３−１３１１５号、特開昭６３−
１４２４１５号）。図中、６１はコード付の容量検出ペ
ン（スタイラスペン）であり、６２は基板、６３は第１
のストライプ状の電極、６４は絶縁膜、６５は第２のス
トライプ状の電極、６６は基板である。

【０００６】この容量結合型タブレットでは、入力パネ
ル上の電極と、コードで入力パネル本体に接続された専
用スタイラスペンの先端に設けられた電極間で形成され
るコンデンサＣに蓄積される電荷により位置座標を入力
する。特に特開昭６３−１３１１５号では、電圧をパル
ス的に与え、その際に放電される電荷を電流で検出し、
しかる後に電流電圧変換することにより位置座標を検出
する「放電電流検出方式」が採用されている。また、特
開昭６３−１４２４１５号では、上記コンデンサＣによ
り生じる基準周波数ｆ０　からのシフト量Δｆにより位
置座標検出を行う。

【０００７】しかるに、このような容量結合型では、位
置精度として０．１ｍｍの精度が得られるものの、スタ
イラスペンと入力パネルとを繋ぐコードは、操作性を制
限するのみならず、外部からのノイズの影響を低減する
ためにシールドが必要であり、したがって太くなるとい
う問題があった。また、専用ペンの構造は外部からのノ
イズの影響を低減するために、ペンの筐体をシールドし
、アンプ回路を内蔵しなければならず、ペンが重たく、
太くなるという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の如き従来
技術の問題点に鑑み、コードレスペンあるいは指で加圧
出来るようにすると共に、高精度で薄型軽量の抵抗分割
型座標入力装置を提供することを目的とする。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明によれ
ば、複数のストライプ状電極を有する第１の基板と、導
電膜を形成した第２の基板とを絶縁膜を介して対向せし
め、加圧時にこれらストライプ状電極と導電膜とを電気
的に接続せしめると共に、上記ストライプ状電極に選択
的に基準電圧を印加する手段と、第２の基板の導電膜を
介してストライプ状電極の電位を検出する手段を有し、
加圧時に検出される電圧の遅延時間により位置座標の１
つを検出し、電圧の波高値によりストライプ状電極上の
位置座標を検出することを特徴とする座標入力装置が提
供される。

【００１０】上記ストライプ状電極は一端が共通電位に
接続され、他端がストライプ状に分割される。好ましく
は、上記第１基板あるいは第２基板の少なくとも一方は
可撓性基板により形成される。好ましくは、上記ストラ
イプ状電極の長手方向はシート抵抗のばらつきが１％以
下となる方向に平行である。上記第１基板、第２基板は
共に可視光の透過率５０％以上であることが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明によれば、ストライプ電極の配線数に応
じて、ストライプ電極の長手方向に垂直な位置座標の高
分解能を実現できる。一方、ストライプ電極の長手方向
をシート抵抗のばらつきが１％以下の方向にとることに
より従来のべた膜の導電膜入力パネルに比べて１０倍以
上の高分解化を実現できる。上記座標入力装置において
、導電膜のストライプ電極方向の長さをストライプ電極
長より短くすることにより、共通電極、およびストライ
プ電極の接続パッド部の電圧ドロップを無視できるよう
になり、高分解能化を実現できる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る座標入力装置
の基本構成図、図２はその構成ブロック図ある。図１に
おいて、透明ガラス基板（第１基板）１１上に、ストラ
イプ状に透明導電膜１２を蒸着する。一方、入力面側（
図で上側）の透明絶縁基板（第２基板）としては、可視
領域の透過率、および耐熱性の観点から、例えばポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴと略す）、またポリエス
テルサルフォン（ＰＥＳと略す）等の可撓性フィルム基
板１７上に、透明導電膜１６を一様に蒸着する。透明導
電膜１２，１６としてはＩＴＯ，　ＳｎＯ２，　ＺｎＯ
２　等の透明導電膜が望ましく、これらは酸素フロー中
の直流スパッタリング装置で公知の製膜条件により比抵
抗５×１０−４（Ω・ｃｍ）以下の膜を得ることができ
る。

【００１３】係る透明導電膜のシート抵抗のばらつきが
１％以下となる方向とストライプ電極（１２）の長手方
向が一致するようにストライプ電極のパターン形成を行
う。例えば、充分幅の広い２５インチ幅のスパッタリン
グターゲットを用い、　６００ｍｍ幅のロール上のフィ
ルム基板をターゲットの長手方向に直角な方向に往復の
平行移動できる機構を設けることにより、中心から±　
１５０ｍｍの範囲での平行移動の方向でのシート抵抗の
ばらつきを、±０．５％以下に抑えられることを本願発
明者らは確認した。なおターゲットの長手方向でのシー
ト抵抗のばらつきは±５％以上であった。ストライプ電
極のパターン形成は、公知のフォトリソグラフィの技術
で行う。

【００１４】すなわち、ポジ型のレジストをスピンコー
ティング、またはロールコーティングしたのち、不用な
透明導電膜をエッチングする。さらに、ストライプ状電
極１２の一端に共通電極部１３、およびその電極引き出
し部にメタル電極１３ａ（図２）を形成する。メタル電
極１３ａを蒸着により形成するときは、リフトオフ法が
望ましく、電極材としては、Ａｌ　，Ｃｕ　，Ｃｒ　，
Ｔｉ　，Ｍｏ　，Ｎｉ　，Ｔａ　，Ａｕが用いられる。また、Ａｇ　ペースト、カーボンペーストをスクリーン
印刷の後、熱処理を行うことにより上記電極を形成でき
る。次に、加圧時のみに２枚の導電膜１２，１６が電気
的に接続できるように該両者間に絶縁膜１５を形成する
。形成方法としては、例えばスクリーン印刷法が用いら
れ、絶縁膜１５の材料としては、熱硬化型のシリコン系
樹脂、あるいは紫外線硬化型のウレタン系樹脂を含む樹
脂が望ましい。絶縁膜１５の形状としては、５０μｍφ
，２０μｍ厚の島状絶縁膜とし、島状絶縁膜のピッチを
３ｍｍとした。あるいは絶縁膜１５としては、５０μｍ
φの開孔を有し、　１２０μｍのピッチのメッシュ状膜
でも同じ効果が得られる。然る後に第１基板１１上にそ
の全周囲に接着層１４をスクリーン印刷で形成し、絶縁
膜１５を介して、導電膜１６が加圧時のみストライプ電
極１２に接続できるように第２の導電膜１６の付いた透
明基板１７を張り合わせる。尚、図１において、１８は
コードレスペンを示す。

【００１５】次に、図２および図３により、位置座標検
出の原理を説明する。図２において、本発明のタッチパ
ネルは、ストライプ状電極１２（例えば　４００本）の
一端を共通電極１３に接続し、例えばアース電位とし、
他端に基準電圧Ｖｒｅｆ　を供給する手段（スイッチン
グ素子２９を有するスイッチング回路）２８を有し、こ
の基準電圧供給手段２８を順次選択的に切り換えるデコ
ーダ３４、カウンタ３３、および入力パネルのサンプリ
ングレートにより設定される発振回路３２で構成される
。位置座標の検出は、図３のタイミングチャートに示し
たように、次の２つの作用により（Ｘ，Ｙ）位置座標の
検出を行う。前述の如く、ストライプ状電極１２の長手
方向における第２基板１７の導電膜１６の長さはストラ
イプ状電極１２よりも短い。

【００１６】先ず、コードレスペン１８（図１）、ある
いは指などで可撓性の第２基板１７が加圧されると、ス
トライプ電極１２と導電膜１６が電気的に接続され、ハ
イ・インピーダンスの入力抵抗３６を介してストライプ
電極１２上の電位Ｖｘ　が電圧検出手段３９（図２の差
動増幅回路２７に相当）により検出される。係る電位Ｖ
ｘ　は、共通電極１３（図１）の抵抗がストライプ電極
１２の抵抗に比べて、充分低く、かつストライプ電極の
抵抗に比べて、入力抵抗３６が、充分高い場合には、Ｖｘ　≒（ｘ／Ｌ）×Ｖｒｅｆ　となる。このストライプ電極１２上の電位Ｖｘ　は、差
動増幅回路２７で基準電圧Ｖｒｅｆ　と比較され、両者
の差をアナログ・ディジタル回路３０でディジタル量に
変換することにより、１つの位置座標が得られる。例え
ば、ストライプの方向に　６４０ドットの分解能が必要
であれば、１０ビットのアナログ・ディジタル回路３０
で実現できる。一方、ストライプ電極の長手方向に垂直
な方向の位置座標は、アナログ・ディジタル回路で出力
の得られたデコーダ３４の情報（図３のタイミングチャ
ートの遅延時間ｔに相当）から得られる。両位置座標の
情報は、信号処理回路３１により処理される。

【００１７】位置座標の位置精度は、透明基板１１上の
特にストライプ１２上の電極の均一性により左右される
。図４に直流スパッタリング装置で形成したＩＴＯのシ
ート抵抗値のばらつきを示す。図４は、透明導電膜ＩＴ
Ｏのシート抵抗の実測値であり、図４（ａ）はシート抵
抗値であり、図中、ＹはＩＴＯスパッタ時において基板
の移動方向に垂直な方向であり、　６００ｍｍの幅につ
いて測定した。Ｘは基板の移動方向に平行方向であり、
本データでは　３００ｍｍの幅について測定した。図４
に（ｂ）はシート抵抗のばらつきを示す。使用した直流
スパッタリング装置は、基板を平行移動しながらＩＴＯ
を製膜する装置であり、ターゲットには２５インチのＩ
ｎ　−Ｓｎ（１０ｗｔ％）を用い、１０％Ｏ２　−９０
％Ａｒ　ガス流量５０ｓｃｃｍ、反応ガス圧７×１０−
３Ｔｏｒｒ、直流電圧９０ＷでＩＴＯ膜を形成する。

【００１８】図４からわかるように、基板の移動方向と
垂直な方向には、シート抵抗のばらつきは、±５％であ
るが、移動方向に平行な方向での各点のシート抵抗のば
らつきは、基板中央から±　１５０ｍｍの範囲で測定装
置の精度（±０．５％）以下であることがわかった。し
たがって、この移動方向にストライプ電極の長手方向を
一致させるように、パターン形成することにより、スト
ライプ電極上の位置精度を±０．５％以下にすることが
できる。

【００１９】尚、図３においてストライプ電極長Ｌに基
準電圧Ｖｘ　の任意の点ｘでの電圧をＶｘ　とした。ま
たタイミングチャートにおいて、（１）は（２）のカウ
ンタ回路３３で発生する同期信号であり、検出電極１６
の検出電圧を（３）に図示した。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ストライプ電極の配線数に応じて、ストライプ電極の長
手方向に垂直な位置座標の分解能化が実現できる。一方
ストライプ電極の長手方向をシート抵抗のばらつきが１
％以下の方向にとることにより、従来のべた膜の導電膜
入力パネル（抵抗分割型入力パネル）に比べて１０倍以
上という、従来の容量結合型パネルと同程度の高分解能
化が実現できる。ストライプ電極の形成は、１枚の透明
基板上の導電膜だけでよく、従来の２枚の導電膜をパタ
ーン形成する容量結合型入力パネルに比べて作製が容易
であり、コストを低減できる。とくに、ロール・ツー・
ロールで処理できるポリエステル基板を用いる場合には
、軽薄なタッチパネルを実現でき、携帯端末に適した入
出力一体パネルを提供できる。

【００２１】しかも、入力手段は、ペンでも指でもよく
、従来のコード付専用ペンを用いる容量結合型、および
電磁誘導結合型の入力パネルに比べて操作性に優れてい
る。なお、本発明では、入力側にプローブとして作用す
る導電膜１６の形成された透明基板１７を配置したが、
ストライプ電極１２の形成されたパネルを入力側に配置
しても同じ効果が得られる。さらに、プローブとして作
用する導電膜の基板、並びにストライプ電極の形成され
たパネルの双方を可撓性基板で形成しても同様の効果が
実現できる。実用上は可撓性基板は、２枚の基板うち少
なくとも一方のみでよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図である。

【図２】本発明のタッチパネルのブロック図である。

【図３】本発明の座標位置検出原理図である。

【図４】透明導電膜ＩＴＯのシート抵抗の実測値を示す
線図である。

【図５】従来のタッチパネル（抵抗分割方式）を示す図
である。

【図６】従来の容量結合型タブレットを示す図である。

【符号の説明】

１１…第１基板、１２…ストライプ状電極１５…絶縁膜１６…導電膜１７…第２基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数のストライプ状電極（１２）を有
する第１の基板（１１）と、導電膜（１６）を形成した
第２の基板（１７）とを絶縁膜（１５）を介して対向せ
しめ、加圧時にこれらストライプ状電極と導電膜とを電
気的に接続せしめると共に、上記ストライプ状電極に選
択的に基準電圧を印加する手段（２８）と、第２の基板
の導電膜を介してストライプ状電極の電位を検出する手
段（２７，３９）を有し、加圧時に検出される電圧の遅
延時間により位置座標の１つを検出し、電圧の波高値に
よりストライプ状電極上の位置座標を検出することを特
徴とする座標入力装置。
【請求項２】　　上記ストライプ状電極は一端が共通電
位（１３）に接続されることを特徴とする請求項１に記
載の座標入力装置。
【請求項３】　　上記第１基板あるいは第２基板の少な
くとも一方は可撓性基板により形成されることを特徴と
する請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】　　上記ストライプ状電極の長手方向はシ
ート抵抗のばらつきが１％以下となる方向に平行である
ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】　　上記第１基板、第２基板は共に可視の
波長領域で５０％以上の透過率を有することを特徴とす
る請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項６】　　上記ストライプ状電極の長手方向にお
ける第２基板の導電膜の長さはストライプ状電極よりも
短いことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。