JPH0583928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は指等による押圧位置の２次元座標を検
出するタツチパネルに関する。

従来の技術 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
タツチパネルが、簡易入力システムとしてキヤラ
クタデイスプレー（CRT、LCD、PDP）等と組
み合わせて多用されている。

抵抗膜式タツチパネルは、押圧位置を２つの抵
抗膜のオーミツクな接触で検出する方式であり、
静電容量式タツチパネルと対峙する検出原理によ
つている。抵抗膜式タツチパネルとして従来より
アナログ形タツチパネルとマトリクス形タツチパ
ネルがある。アナログ形タツチパネルの一例とし
て第９図に示すように２枚の面状抵抗膜９１，９
２を所定のギヤツプをもつて対向させると共に、
一方の抵抗膜９１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。この構成のタツチパネルの押圧位置検出原理
は、押圧位置ａ，ｂによつて、その押圧位置から
各抵抗膜９１，９２の一端側電極９３，９５まで
の抵抗値r₁、r₂、r₃、r₄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９４，９
６から電圧信号として検出している。

一方、マトリクス形タツチパネルは第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１０２……とを所定のギヤツプを
設けて配した構成である。この構成のタツチパネ
ルの検出原理は、押圧位置によつて接触する短冊
状抵抗膜が異なるので、接触している短冊状抵抗
膜を適宜のスキヤナーでスキヤンすることにより
探出し、押圧位置を求めるものがある。

発明が解決しようとする課題 ところでアナログ形タツ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点同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ツチパネルは、ア
ナログ形タツ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線を接続するので信号引出線
の数が非常に多くなり、タツ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、マトリクス形タツ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つたものを非
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
可能であり、かつ信号引出線数が極めて少ない新
規構造のタツチパネルを提供することを目的とし
ている。

課題を解決するための手段 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
抗膜が所定のギヤツ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
抵抗膜式タツチパネルにおいて、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つた面
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。

作 用 本発明に係る抵抗膜式タツチパネルによれば、
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ツチパ
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ツチパネルと同様な
スキヤ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。

実施例 第１図は本発明の一実施例としての抵抗膜式タ
ツチパネルの平面視図、第２図はそのＡ−Ａ線断
面図である。

このタツチパネルは２枚の絶縁基材１，２とそ
の一方の主表面１ａ，２ａに形成された抵抗膜
３，４及び両抵抗膜３，４間に一定のギヤツプを
形成するスペーサ５……から成つている。

前記絶縁基材１，２は例えば透明なポリエチレ
ンテレフタレート（PET）フイルムが用いられ
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、プラスチツクシート等
が使用できる。一方の絶縁基材１上の抵抗膜３
は、２つの直交する主軸方向（図中のＸ方向とＹ
方向）に拡がりをもつた面状をしている。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・スズ酸化物をスパツタリングす
ることにより形成できる。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、形成方法もスパツ
タリング以外に蒸着、イオンプレーテイング、或
いは塗布法等によることができる。抵抗膜３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。短冊状抵抗膜４……については面状抵
抗膜３のように表面抵抗膜の一様性は要求されな
いが、面状抵抗膜３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表面にスパツタリン
グした後エツチングすることによつて行える。抵
抗膜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
高い抵抗値をもつた抵抗膜４を得るには第３図ロ
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。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倍になつているため、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、多くなればフエトリ
ソグラフイやレーザ加工により実施できる。

なお、短冊状抵抗膜４…の形成本数は従来のマ
トリクスタイプタツ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１
０，１１として銀電極が形成されている。

２つの抵抗膜３，４をギヤツプをもつて対向さ
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つの抵抗膜３，４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図は上記構成のタツ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
ツ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
ログスイツチで、コントローラ４４からデコーダ
４５を通じて同じ端子１〜１７を同一タイミング
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ツチ４１の端子１８は外部
電源によつて直流電位＋V₂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１０，１１と接続されている。この
アナログスイツチ４１は、直流電位V₂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…に対して順次行つてゆく作
用を果たす。

他方のアナログスイツチ４２の端子１には面状
抵抗膜３に印加される直流電位V₁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
のアナログスイツチは、端子１を通じて面状抵抗
膜３に印加されている電圧を参照電圧として出力
した後、各短冊状抵抗膜４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、アナログスイツチ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
スイツチ４１はその電極が設けられた短冊状抵抗
膜の他端側の電極を選択し直流電位V₂を印加す
るよう、両アナログスイツチ４１，４２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V₂は面状抵抗膜に印加する直流電位V₁と同じ
かそれ以上の電位とするのが良い。

次に上記装置によつ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
ナログスイツチ４１，４２の入力端子１が選択さ
れる。アナログスイツチ４１の端子１と１８は抵
いインピーダンス（ON）状態になるが、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
イツチ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V₁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V₁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。

次にアナログスイツチ４１，４２の端子２が、
選択される。これによつて図中の１番上の短冊状
抵抗膜４の一端側電極６がアナログスイツチ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ツチ
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V₁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、アナログスイツチ４１，４２は端子４
にスキツプし、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＋V₁より低
いときは、この短冊状抵抗膜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V₁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つている。一方、短冊状
抵抗膜４は一端側電極１０に＋V₂の電位が与え
られており、他端側電極１１の電位がアナログス
イツチ４２を通じて測定されている。今、短冊状
抵抗膜４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V₂と同じ
である。次に、短冊状抵抗膜４が押圧されてｃ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ｃ点は面状抵抗
膜３の同一点の電位V_Sまで引き下げられる。こ
の結果、電極１１にはこの電位V_Sが生じる。コ
ントローラ４４はこの電位V_Sと面状抵抗膜３の
一端に印加されている電位V₁との比から押圧位
置ｃ点のＸ座標を演算によつて求める。

次に短冊状の対向膜４の押圧位置が一点でなく
広い範囲にわたつていた場合は、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、従つて、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。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、ｅ点は右端で
ある。この図からわかるように電極１１には押圧
右端のｅ点の電位V_Rがあらわれ、これに基づき
押圧右の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つのアナログスイツ
チ４１，４２に端子３を選択するよう指示する。
この選択によつて電極１１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ツチ
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_Sの電位があらわれ、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、従つて同じ
ｃ点の座標を検出することとなるが、ｄ点からｅ
点にまたがつ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V_Lがあらわれ、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つのアナログスイツチ４
１，４２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ツチ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、前記アナログスイツチ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_L、V_R
があらわれている。従つてアナログスイツチ４２
によつて選択的に両電極電位を検出し、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＋
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ツチ
７２で切り換えて検出している。アナログスイツ
チ７２としては、第１の実施例のような多くの端
子をもつたものでなく、短冊状抵抗膜４…の数よ
り１多い数の端子をもつ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をアナログスイツチ８１，８２に接続
している。両アナログスイツチ８１，８２は切換
動作が同期させてあり、各短冊状抵抗膜４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
イツチ８１，８２の切換速度の倍の速度で切換わ
るスイツチ８３を介して正の直流電位＋V₂が与
えられていると共に、前記スイツチ８３と逆位相
から同一速度で切換わるアナログスイツチ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ツチ８１，８２、
スイツチ８３、アナログスイツチ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。

この構成においては、アナログスイツチ８１，
８２によつて１つの短冊状抵抗膜４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、面状抵抗膜３の両端の電極
６，７に生じる電位がアナログスイツチ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。

これによつて第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。

上記いずれの実施例においても短冊状抵抗膜４
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、多少傾いてもかまわない。理論上はＹ軸方
向に対して交差していれば足りる。

発明の効果 以上説明したように本発明に係るタツチパネル
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、総電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
とができるといつた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタツチパネル
平面図、第２図はＡ−Ａ線断面図、第３図イ，ロ
は短冊状抵抗膜の構成例２例を示す図、第４図は
本発明のタツ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図、第５図イ〜ハ、第６図
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１
０図は従来のタツチパネルを示す図である。 １，２……絶縁基材、３……面状抵抗膜、４…
…短冊状抵抗膜、５……スペーサ、６，７，１
０，１１……外部接続用電極、４１，４２，７
２，８１，８２，８４……アナログスイツチ、４
３……Ａ／Ｄ変換器、４４……コントローラ、４
５……デコーダ。

Claims (1)

1. 【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ヤツプを隔てて
   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ツチパネルにおい
   て、 前記一方の抵抗膜が２つの直交する主軸方向に
   拡がりをもつ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ツチパネル。 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
   の抵抗膜式タツチパネル。 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ツチパネル。