JPH0660765A - 感圧型入力パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】スペーサ配置条件ならびに上下導電膜の接触に
必要とされる入力荷重を考慮することで、操作性ならび
に信頼性に富む感圧型入力パネルを実現することを目的
とする。 【構成】導電膜2 、３を有する２枚の透明基板４、５
が、その導電膜２、３同士が絶縁スペーサ１を介して対
向するように配置されており、部分的押圧により、導電
膜２、３同士が互いに接触し、接触位置での電位が測定
されることで、その位置座標を検出する方式の感圧型入
力パネルにおいて、前記スペーサ１の幅Ｄ、間隔Ｌ、高
さＨ、スペーサ面積占有率αならびに上下導電膜２、３
の接触に必要とされる入力荷重Ｐが、次の関係式 を満たすような構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感圧型の入力パネルに
関する。感圧型入力パネルは、スタイラスペンや指など
で入力するもので、従来のキーボード入力に代わる入力
装置として広く採用されつつある。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている感圧型入力パネ
ルは、図７に示すように、下部のガラス基板５の上に透
明導電膜３（以下「導電膜」と略す）を積層し、該導電
膜３上に分散配置したスペーサ１の上に、透明な導電膜
２を有する透明可撓性絶縁シート４から成る上部基板を
重ねた構造になっている。

【０００３】そして、上下どちらか一方の導電膜２また
は３に基準電圧を印加し、ペン７で押圧されて接触した
上下導電膜２、３の接触位置８における電位を、非印加
側の基板より検出することにより、前記接触位置８での
位置座標を得るものである。なお、座標位置の検出原理
は、本発明の出願人が先に提案した特願平４−150935に
記載されている。

【０００４】このように、感圧型入力パネルは、上下の
導電膜２、３間に絶縁スペーサ１を介在させるだけで足
りるため、導電膜をパターニングすることなく構成でき
ることから、作製が容易であり、コストの低減化を図る
ことが可能となる。そしてまた、スタイラスペンならび
に指でも入力可能という特徴をあわせもつため、キーボ
ードに代わる入力装置として広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構造の感圧型入力パネルにおいて、（ａ）図のよ
うにスペーサ１の間隔Ｌが狭かったり、スペーサ１の高
さＨが高すぎると、スタイラスペン７を強力な力で押し
つけないと、上下の導電膜２、３が接触できない。

【０００６】逆に、図６（ｂ）のように、スペーサ１の
間隔Ｌが大きすぎたり、スペーサ１の高さＨが低すぎる
と、小さな力でも上下の導電膜２、３が接触するため、
スタイラスペン７を持った手などを上部基板に載せただ
けでも、導電膜２、３が接触する。したがって、加圧を
望まない個所が誤って加圧接触することが多くなり、誤
入力が発生するといった恐れがある。

【０００７】このように、スペーサ１の間隔や、高さな
どの配置条件が適切でないと、大きな入力荷重を要し、
入力時に強い筆圧が要求されるとともに、上部基板が損
傷しやすく、寿命の低下につながる。逆に、小さな入力
荷重でも上下の導電膜２、３が接触する構造の場合は、
誤入力が発生し、信頼性に欠けたものとなる。

【０００８】したがって、感圧型入力パネルにおいて、
入力の簡便性ならびに信頼性、入力手段の選択に大きな
役割を果たす要因の一つがスペーサであり、スペーサの
幅、高さ、ならびに間隔等の配置条件は、スタイラスペ
ン等により入力を行うときに上部基板の撓み量に大きな
影響を与えるため、ユーザーインターフェースに優れた
感圧型入力パネルの設計ならびに作製にあたっては、適
切なスペーサ配置条件を設定する必要がある。

【０００９】しかしながら、スペーサの配置条件の最適
化には、スペーサの間隔、高さ、幅などを種々細かく変
化させた多数の入力パネルの試作と特性評価を繰り返さ
ねばならず、最適の設計値を得ることが困難である。

【００１０】これに対し、U.S.PATENT 3,911,215におい
ても、適切なスペーサ配置条件を設定する必要性が記載
されているが、スペーサ配置条件と入力手段の先端曲率
半径との関係が検討されているのみで、前記のような入
力荷重に関する配慮は全く行なわれていないため、図６
（ａ）（ｂ）のような問題は解消されていない。

【００１１】本発明の技術的課題は、従来の感圧型入力
パネルにおけるこのような問題に着目し、スペーサ配置
条件ならびに上下導電膜の接触に必要とされる入力荷重
を考慮することで、操作性ならびに信頼性に富む感圧型
入力パネルを実現することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による感圧
型入力パネルの基本構成を示す断面図である。本発明
は、図１に示すように、導電膜２、３を有する２枚の透
明基板４、５を、その導電膜２、３同士が絶縁スペーサ
１を介して対向するように配置されており、部分的押圧
により、導電膜２、３同士が互いに接触し、接触位置８
での電位が測定されることで、その位置座標を検出する
方式の感圧型入力パネルを対象とする。

【００１３】そして、前記スペーサ１の幅Ｄ、間隔Ｌ、
高さＨ、スペーサ面積占有率αなどのスペーサ配置条件
ならびに上下導電膜２、３の接触に必要とされる入力荷
重Ｐが、所定の関係式を満たすように構成したものであ
る。すなわち、請求項１の場合は、前記の（１）式の条
件を満たすように構成されている。

【００１４】請求項２の発明は、上部基板として、図２
に示すように、導電膜２の上に、単一の可撓性絶縁シー
ト４が積層された単層基板を用いた場合に、スペーサ配
置条件ならびに上下導電膜２、３の接触に必要とされる
入力荷重Ｐが、前記（２）式の条件を満たすように構成
されている。

【００１５】請求項３の発明は、上部基板として、図３
に示すように、導電膜２の上に、中間層６を挟んだ２枚
の可撓性絶縁シート41、42を積層してなる複層基板を用
いた場合に、スペーサ配置条件ならびに上下導電膜２、
３の接触に必要とされる入力荷重Ｐが、前記（３）式の
条件を満たすように構成されている。

【００１６】なお、単層構造の可撓性絶縁シート４や複
層構造の２枚の可撓性絶縁シート41、42には、ポリエス
テルなどの合成樹脂材が適している。

【００１７】

【作用】請求項１のように、スペーサ１の配置条件なら
びに上下導電膜２、３の接触に必要とされる入力荷重Ｐ
が、前記（１）式の条件を満たすように構成されること
で、適度な荷重で正確に入力ができ、信頼性ならびに操
作性に富んだ感圧型入力パネルを実現できる。

【００１８】また請求項２のように、上部基板として単
層基板を用いた場合に、前記（２）式の条件を満たすよ
うに、スペーサ１の配置条件を設定することで、単層基
板を用いた感圧型入力パネルに最適な荷重で、正確かつ
容易に入力可能となる。

【００１９】さらに、請求項３のように、上部基板とし
て複層基板を用いた場合に、前記（３）式の条件を満た
すように、スペーサ１の配置条件を設定することで、複
層基板を用いた感圧型入力パネルに最適な荷重で、正確
に入力可能となり、操作性ならびに信頼性に富んだ感圧
型入力パネルが得られる。

【００２０】

【実施例】次に本発明による感圧型入力パネルが実際上
どの様に具体化されるかを実施例で説明する。本発明に
おけるスペーサ配置条件関係式の決定にあたっては、図
１に示すように、下部基板５の導電膜３上に種々のスペ
ーサ幅、間隔ならびに高さを有するスペーサ１をドット
状に分散配置した感圧型入力パネルを多数試作した。同
図中、４は上部の透明可撓性基板、２は上部透明導電膜
である。

【００２１】作成された感圧型手書き入力パネルを、ペ
ン入力荷重評価に供し、以下のような試験／評価を行な
った。本実験においては、先端曲率半径0.5 〜2.0mm の
ポリアセタール樹脂製ペンを、感圧型入力パネルに対し
て垂直方向に加圧し、上下導電膜が接触する際の荷重を
ペン入力荷重と定義した。

【００２２】また、上部基板には、図２に示すごとく主
構成が単層の透明可撓性基板であり、かつその下部基板
の導電面と対向する面に導電層が形成されたもの（以下
「単層透明可撓性基板」と呼ぶ）、ならびに図３のよう
に主構成が中間層を挟んだ複層の透明可撓性基板であ
り、かつ下部基板の導電面と対向する面に導電層が形成
されたもの（以下「複層透明可撓性基板」と呼ぶ）の２
種類を用いた。なお、「単層」、「複層」とは、上部基
板の主構成を指すものであり、防眩処理等の表面処理層
はその中に含まないものとする。

【００２３】図４はペン入力荷重評価結果の一例であ
り、スペーサ高さ以外のスペーサ配置条件は一定とし、
スペーサの高さのみ異なる試作感圧型入力パネルにつ
き、ペン入力荷重を測定した。その結果、スペーサ高さ
Ｈが高くなるほど、ペン入力荷重Ｐは次第に増大してい
る。このような実験結果を基に、スペーサ配置条件とペ
ン入力荷重における関係式を近似した。

【００２４】本発明では、ペン入力荷重Ｐ(g) に影響を
与える要因として、スペーサ高さＨ(mm)、スペーサ間隔
Ｌ(mm)、単位面積あたりのスペーサ面積占有率α、なら
びにペン入力時のペン接触面積および上部基板の変形態
様に関与する機械的特性β(1/gmm³)を考慮した。

【００２５】ここで、これら係数の関係式を、Ｈ＝Ｐ×
Ｌ⁴ ×α×βと仮定し、実験結果より近似した結果、上
部基板の関与する係数βは 0.04 ≦β≦0.8 の範囲をと
った。また、請求項２のように、上部基板に単層透明可
撓性基板を用いた場合には 0.04 ≦β≦0.3 となり、請
求項３のように、複層透明可撓性基板を用いた場合には
0.3≦β≦0.8 の範囲に一致することがわかった。

【００２６】上部基板を単層構造とした場合に比べて、
複層構造とした場合に、ペン入力荷重が低下しているの
は、上部基板を２層に分割して間に中間層を設けた構成
が、柔軟性に富むことに起因している。

【００２７】次に、本発明における関係式の有効性を検
証すべく、種々のスペーサ配置条件を有する感圧型入力
パネルを試作し、そのペン入力荷重を評価した。その一
例を図５に示す。

【００２８】この図は、下部基板上に、スペーサをスペ
ーサ幅50μｍ、スペーサ間隔 250μｍの条件で形成し、
スペーサ高さのみを変えた感圧型入力パネルにつき、ス
ペーサ高さとペン入力荷重との関係を示したものである
が、その結果は、やはりβは0.04 ≦β≦0.8 の範囲を
とっている。また、図６は、スペーサ幅50μｍ、スペー
サ間隔 450μｍの条件でスペーサを形成したものである
が、結果は同様に0.04≦β≦0.8 の範囲をとっている。
この他、種々のスペーサ配置条件で、同様の実験を行な
った結果、実験値はすべて 0.04 ≦β≦0.8 の範囲に一
致した。

【００２９】また、単層の透明可撓性基板を用いた場合
には 0.04 ≦β≦0.3 、複層の透明可撓性基板を用いた
場合には 0.3≦β≦0.8 の範囲に一致した。よって、本
発明におけるスペーサ配置条件の近似式においては、上
部基板に関与する係数として、前出の各値を採用する事
が妥当であると考えられる。

【００３０】以上述べた範囲において、下部基板透明導
電膜上に幅50μｍ、間隔 150μｍ、高さ 2.4μｍの条件
でスペーサを形成し、上部基板に複層の透明可撓性基板
を用いた感圧型入力パネルを試作した結果、その入力荷
重は 93gであった。また、上部基板に単層の透明可撓性
基板を用い、下部基板透明導電膜上に、幅50μｍ、間隔
350μｍ、高さ 5.7μｍのスペーサを形成した感圧型入
力パネルの入力荷重は158gであった。

【００３１】今回の実験においては、ポリアセタール樹
脂製ペンを使用したが、入力器具の先端曲率半径が２mm
以上の場合は、先端が太すぎて、どこを押しているのか
分かりにくい。一方、先端曲率半径が0.5mm以下の場合
は、先端が尖りすぎて、上部基板４を引っ掻いてしまう
恐れがあるので、入力ペンの先端曲率半径は0.5mm〜2.0
mmの範囲が最適である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の感圧型入力パネルにおいて、
スペーサ配置条件及び入力荷重が、（１）式の条件を満
たすように、スペーサ１を下部導電膜３上に分散配置す
ることにより、入力荷重を考慮したうえで適度な荷重に
よる入力が可能となり、かつ誤入力のない、信頼性に富
んだ感圧型入力パネルの作製が可能となる。

【００３３】また、請求項２、３のように上部基板に層
構造の異なるものを用いても、スペーサ配置条件および
入力荷重が、それぞれ（２）、（３）式の条件を満たす
ようにスペーサを分散配置することにより、上部基板の
層構成の違いに応じて、最適なスペーサ配置条件を実現
でき、感圧型入力パネルの開発、製造ならびに信頼性、
操作性に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による感圧型入力パネルの基本構成を示
す断面図である。

【図２】請求項２の感圧型入力パネルの断面図である。

【図３】請求項３の感圧型入力パネルの断面図である。

【図４】本発明によるスペーサ配置条件とペン入力荷重
との関係式を近似するために行なった、ペン入力荷重評
価結果の一例である。

【図５】、

【図６】本発明において求めた関係式の有効性を検証す
るために、種々のスペーサ配置条件を有する感圧型入力
パネルを試作し、そのペン入力荷重を評価した結果であ
る。

【図７】従来の感圧型入力パネルとその問題点を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ スペーサ ２、３ 導電膜 ４ 可撓性絶縁シート ５ 下部基板 ６ 中間層 ７ ペン ８ 上下の導電膜の接触点 Ｐ ペン入力荷重 Ｈ スペーサの高さ Ｄ スペーサの幅 Ｌ スペーサ間隔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電膜(2)(3)を有する２枚の透明基板
   (4)(5)が、その導電膜(2)(3)同士が絶縁スペーサ（１）
   を介して対向するように配置されており、 部分的押圧により、導電膜(2)(3)同士が互いに接触し、
   接触位置での電位が測定されることで、その位置座標を
   検出する方式の感圧型入力パネルにおいて、 前記スペーサ（１）の幅Ｄ、間隔Ｌ、高さＨ、スペーサ
   面積占有率αならびに上下導電膜(2)(3)の接触に必要と
   される入力荷重Ｐが、次の関係式 を満たすように構成されていることを特徴とする感圧型
   入力パネル。
2. 【請求項２】 導電膜(2)(3)を有する２枚の透明基板
   (4)(5)が、その導電膜(2)(3)同士が絶縁スペーサ（１）
   を介して対向するように配置されており、 部分的押圧により、導電膜(2)(3)同士が互いに接触し、
   接触位置での電位が測定されることで、その位置座標を
   検出する方式の感圧型入力パネルにおいて、 上部基板として、導電膜（２）の上に、単一の可撓性絶
   縁シート（４）が積層された単層基板を用い、 前記スペーサ（１）の幅Ｄ、間隔Ｌ、高さＨ、スペーサ
   面積占有率αならびに上下導電膜(2)(3)の接触に必要と
   される入力荷重Ｐが、次の関係式 を満たすように構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の感圧型入力パネル。
3. 【請求項３】 導電膜(2)(3)を有する２枚の透明基板
   (4)(5)が、その導電膜(2)(3)同士が絶縁スペーサ（１）
   を介して対向するように配置されており、 部分的押圧により、導電膜(2)(3)同士が互いに接触し、
   接触位置での電位が測定されることで、その位置座標を
   検出する方式の感圧型入力パネルにおいて、 上部基板として、導電膜（２）の上に、中間層（６）を
   挟んだ２枚の可撓性絶縁シート（41、42）を積層してな
   る複層基板を用い、 前記スペーサ（１）の幅Ｄ、間隔Ｌ、高さＨ、スペーサ
   面積占有率αならびに上下導電膜(2)(3)の接触に必要と
   される入力荷重Ｐが、次の関係式 を満たすように構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の感圧型入力パネル。