JPH1091349A - タッチパネルスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーソナルコンピュータを始めとする各種情
報機器のカーソル等を操作するためのタッチパネルスイ
ッチに関し、高精度なタッチパネルスイッチを安価に提
供することを目的とするものである。 【解決手段】 固定絶縁基板１および可撓性絶縁基板７
上に設けた対向した第一および第二電極２１，２４の配
置を、外部と電気信号を入出力する第一、第二電極用配
線パターン５Ａ，５Ｂとの接続部２２，２５から端部２
３，２６に近づくにつれて間隔が狭まるように傾斜をつ
けることにより、新たな部品を追加することなく第一電
極２１または第二電極２４どうし間の電位を検出基準軸
方向に対して垂直な分布状態にでき、高精度なタッチパ
ネルスイッチを安価に提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータを始めとする各種情報機器のカーソル等を操作す
るためのタッチパネルスイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種情報機器の携帯用途が増えて
小型化されるとともに、指やペンで入力する操作の簡単
なメニュー選択方式が普及し、ディスプレイ上でのカー
ソル操作用機器として一般的に使用されていたマウスの
代わりに、キーボード等にビルトイン可能なトラックボ
ールやスティック型素子およびタッチパネルスイッチ等
のパッド型素子も多く使用されるようになってきた。

【０００３】その中で、各種情報機器の高性能化並びに
低価格化が進むにつれて、安価で高精度なタッチパネル
スイッチを要望されるようになっている。

【０００４】以下に、従来のタッチパネルスイッチの技
術について図５〜図６により説明する。

【０００５】図５は従来のタッチパネルスイッチの斜視
図、図６は同断面図であり、同図において、１はガラス
もしくはアクリル、ポリカーボネイト等の絶縁樹脂製の
通常厚さ０．７〜１．８mmのプレート、あるいはポリエ
チレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポ
リカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００μｍの絶縁樹
脂フィルムからなる固定絶縁基板であり、その上面全面
にはカーボンブラックとフェノール樹脂、エポキシ樹脂
等の合成樹脂からなる第一導電体層２が均一に形成され
ている。

【０００６】そして、第一導電体層２上の外周部分の対
向した二辺には、銀等の材料からなり、第一導電体層２
と電気的に接続された平行な第一電極３が、印刷等によ
り第一導電体層２のほぼ全域に亘り配設されている。

【０００７】また、第一導電体層２上の外周部分には、
絶縁層４が形成されており、その上に外部と電気信号を
入出力するための第一電極用配線パターン５Ａが配設さ
れて第一電極３の接続部６に電気的に接続されている。

【０００８】一方、上記固定絶縁基板１と対向して配置
されるポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスル
ホンまたはポリカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００
μｍの絶縁樹脂フィルムからなるフレキシブル性を有し
た可撓性絶縁基板７の下面全面にも、第一導電体層２と
同材質によって第二導電体層８が形成されている。

【０００９】そして、可撓性絶縁基板７の第二導電体層
８の外周部分の第一電極３と直交する対向した二辺に
も、銀等の材料からなり、第二導電体層８と電気的に接
続された平行な第二電極９が印刷等により第二導電体層
８のほぼ全域に亘り配設されている。

【００１０】そして、第一導電体層２と第二導電体層８
間が２０〜２５０μの絶縁距離を保って対向するように
固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の外周部分を接着性
を有した絶縁スペーサ１０によって固定している。

【００１１】この接着性を有する絶縁スペーサ１０で固
定された内側領域が指やペン等による操作領域１１とな
り、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の導電体層２と
８間の絶縁特性を確保するとともに誤入力を防止するた
めに、固定絶縁基板１上の操作領域１１部分には、直径
が４０〜１００μｍ、高さが５〜２０μｍの突起状の熱
硬化性エポキシ樹脂を主成分とした絶縁性のドットスペ
ーサ１２が、０．２〜３mmのピッチで配設されている。

【００１２】また、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７
を固定するときに、第二導電体層８上に配設した第二電
極９の接続部１３Ａは、接続用銀ペーストを塗布された
固定絶縁基板１の第二電極用接続箇所１３Ｂと重ね合わ
されて加熱・加圧固着されることによって、固定絶縁基
板１上に引き廻されている第二電極用配線パターン５Ｂ
と電気的に接続されている。

【００１３】そして、第一、第二電極用配線パターン５
Ａ，５Ｂは、固定絶縁基板１に熱溶着等によって固定さ
れている外部機器接続用のフレキシブル基板１４の配線
パターンと電気的に接続されている。

【００１４】次に、このように構成されたタッチパネル
スイッチの動作について説明すると、指もしくはペンで
可撓性絶縁基板７の上方から操作領域１１の任意の点を
押すと、その部分を中心として可撓性絶縁基板７は下方
に撓んで固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の各々の導
電体層２，８間が導通し、押された点に対応した電圧値
が第一、第二電極３，９並びに第一、第二電極用配線パ
ターン５Ａ，５Ｂを介して、電気信号としてフレキシブ
ル基板１４の配線パターンに出力され、それを外部機器
（図示せず）により検出するものとなっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成のタッチパネルスイッチでは、導電性の良好な銀
等からなる第一電極３および第二電極９にも抵抗成分が
あり、各々の配線パターン５Ａ，５Ｂとの接続部６，１
３Ａから端部方向に離れるにつれて、電圧降下現象が発
生し、図７（ａ）の可撓性絶縁基板７の下面図、同
（ｂ）の固定絶縁基板１の上面図の等電位線１５に示す
ように、各々の対向した第一電極３および第二電極９ど
うし間の電位分布状態は検出基準軸方向に対して垂直な
分布状態にならず傾斜がつき、更に第一、第二電極３，
９の形成長さが第一、第二導電体層２，８全域に亘って
いないため、第一、第二電極３，９の両端付近において
湾曲したものとなり、押圧操作する位置によっては精度
良く検出することができなかった。

【００１６】また、タッチパネルスイッチの操作領域１
１のサイズが大きくなるにつれて、必然的に第一、第二
電極３，９を長く形成しなくてはならず、電圧降下の影
響が顕著になって高精度化し難くなるという課題があっ
た。

【００１７】上記記載の第一、第二電極３，９どうし間
の電位分布に傾斜がつくという課題に対しては、対向し
ている平行な第一、第二電極３，９の厚みを厚くかつ幅
広く形成して、その面積抵抗値を減少させるようにして
いるが、材料費用が高くなる上、セットの小型化に伴い
第一、第二電極３，９の配置広さが制限されることも多
く、十分な対応をすることができなかった。

【００１８】また、他方の第一、第二電極３，９の両端
付近において電位分布状態が湾曲したものとなるという
課題に対しては、第一、第二電極３，９の両端を操作領
域１１外にできるだけ離して形成するようにしていた
が、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の外周部分に
は、第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂの引き廻
し等のための部分が必要であり、この課題に対しても十
分な対応をすることができなかった。

【００１９】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、押圧位置に関わらず精度良く検出すること
ができる高精度なタッチパネルスイッチを安価に提供す
ることを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、固定絶縁基板および可撓性絶縁基板上に設
けた対向した第一および第二電極の配置を、外部と電気
信号を入出力する配線パターンとの接続部から端部に近
づくにつれて間隔が狭まるように傾斜を設ける構成とし
たものである。

【００２１】この本発明により、新たな部品を追加する
ことなく第一または第二電極どうし間の電位を検出基準
軸方向に対して垂直な分布状態にすることができ、押圧
位置に関わらず精度良く検出することができる高精度な
タッチパネルスイッチを安価に提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、絶縁材料の上面に方形に形成された第一導電体層の
外周部分に対向した一対の第一電極を設けた固定絶縁基
板と、可撓性を有する絶縁基板の下面に方形に形成され
た第二導電体層が上記第一導電体層と所定の間隔を保つ
ように対向して配置されると共に、上記第二導電体層の
外周部分に上記第一導電体層に形成した一対の第一電極
と直交する方向の対向した一対の第二電極を設けた可撓
性絶縁基板からなり、上記一対の第一、第二電極の各電
圧検出基準軸方向に対して第一ならびに第二電極どうし
間の電位分布がそれぞれ垂直な分布状態になるように、
上記対向する第一ならびに第二電極どうしの各電極間の
間隔を、電気信号を入出力するための配線パターンとの
接続部分から端部に近づくにつれて狭まるように傾斜を
つけた構成としたものであり、対向した第一または第二
電極どうしの電極間に傾斜角度を設けることによって電
極の電圧降下を補正するため、電極の幅や厚みによって
補正する方法と比べて新たな部品を追加することなく材
料費を低減できるとともに、操作領域を広くできるとい
う作用を有する。

【００２３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、一対の第一、第二電極の各電圧検出基準
軸方向に対して第一ならびに第二電極どうし間の電位分
布がそれぞれ垂直な分布状態になるように、上記対向す
る第一ならびに第二電極の各々の形状を、電極間隔が狭
まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設
けた構成としたものであり、電極両端の突出部によって
電位分布の湾曲を防止することができるという作用を有
する。

【００２４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の発明において、可撓性絶縁基板と固定絶縁基板
およびこれらに形成された第一および第二導電体層を透
明または半透明にした構成のものであり、本発明のタッ
チパネルスイッチを液晶等の画面と併用して手書き認識
機能等を付加することができるという作用を有する。

【００２５】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図４を用いて説明する。なお、従来の技術と同じ部分
には同一番号を付して詳細な説明を省略する。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態によるタッチパネルスイッチの斜視図であり、
従来の技術と同様の部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略する。

【００２７】同図において、１は上面全面に第一導電体
層２が均一に形成されている固定絶縁基板であり、固定
絶縁基板１と対向するように下面全面に第二導電体層８
が形成された可撓性絶縁基板７が配置され、接着性を有
した絶縁スペーサ（図示せず）により外周部分を固定さ
れているとともに、固定絶縁基板１上の絶縁スペーサ
（図示せず）内側の操作領域１１部分には、絶縁性のド
ットスペーサ（図示せず）が配設されていることは従来
の技術と同じである。

【００２８】また、第一導電体層２の外周部分の対向し
た二辺には、印刷等により直線状の第一電極２１が配設
され、固定絶縁基板１の絶縁層４上に引き廻された第一
電極用配線パターン５Ａと接続部２２で電気的に接続し
ていることは従来の技術と同じであるが、第一電極２１
の配置は、第一電極用配線パターン５Ａとの接続部２２
から端部２３にかけて内側方向に狭まるように傾斜がつ
いている。

【００２９】更に、可撓性絶縁基板７の第二導電体層８
の外周部分の第一電極２１を形成した二辺と直交する二
辺にも、印刷等により直線状の第二電極２４が配設さ
れ、接続部２５が固定絶縁基板１の第二電極用接続箇所
１３Ｂに接続されて固定絶縁基板１の絶縁層４上に引き
廻されている第二電極用配線パターン５Ｂと電気的に接
続していることは従来の技術と同じであるが、第二電極
２４の配置も、第二電極用配線パターン５Ｂとの接続部
２５から端部２６にかけて内側方向に狭まるように傾斜
をつけた配置となっている。

【００３０】このとき第一、第二電極２１，２４の傾斜
角度は、図２（ａ）の可撓性絶縁基板の下面図、同
（ｂ）の固定絶縁基板の上面図の等電位線２７に示すよ
うに、操作領域１１内では第一、第二電極２１，２４の
各検出基準軸方向に対してそれぞれ垂直な分布状態とな
るように設定されている。

【００３１】そして、第一、第二電極２１，２４と接続
された第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂは、固
定絶縁基板１に固定されたフレキシブル基板１４の配線
パターンと接続されていることは、従来と同じである。

【００３２】なお、このタッチパネルスイッチの動作に
ついては、従来の技術の動作と同様のため、説明を省略
する。

【００３３】このように第一、第二電極２１，２４どう
し間の電位分布状態を検出基準軸方向に対して垂直にな
るように第一、第二電極２１，２４に傾斜をつけて配設
したため、タッチパネルスイッチの押圧位置に関わらず
検出精度を向上させることができる。

【００３４】そして、傾斜角度の設定を変えることによ
って、第一、第二電極２１，２４の厚み並びに幅を削減
しても高精度なタッチパネルスイッチを構成できるた
め、材料費が低減化でき、第一、第二電極２１，２４の
配置面積の少ないタッチパネルスイッチおよび長い第
一、第二電極２１，２４を必要とする操作領域１１の大
きいタッチパネルスイッチに対しても容易に適応できる
ものである。

【００３５】なお、タッチパネルスイッチを取り付ける
外部機器の要求精度によって配置角度は適宜選択すれば
良いし、その形状も上記に説明した直線状の第一、第二
電極２１，２４を斜めに配置したものでなくとも、電位
分布状態を常に検出基準軸方向に対して垂直になるよう
にできれば、曲線状等にしても同様な効果を得られるこ
とは勿論である。

【００３６】（実施の形態２）図３は本発明の第２の実
施の形態によるタッチパネルスイッチの斜視図であり、
実施の形態１と同様の部分には同一符号を付して詳細な
説明を省略する。

【００３７】同図において、第１の実施の形態と異なる
部分のみ説明すると、２８は固定絶縁基板１の第一導電
体層２上に配設した第一電極であり、その形状は各々の
対向間隔を狭めるように、両端およびその近傍部分に楔
形の突出部２８Ａを有している。

【００３８】また、それと同様に、可撓性絶縁基板７の
第二導電体層８に配設した第二電極２９の形状も、第一
電極２８と同様に、各々の対向間隔を狭めるように、両
端およびその近傍部分に楔形の突出部２９Ａを有してい
る。

【００３９】このように構成したタッチパネルスイッチ
の電位分布状態は、図４（ａ）の可撓性絶縁基板７の下
面図、同（ｂ）の固定絶縁基板１の上面図の等電位線３
０に示すように、その突出部２８Ａと２９Ａによって両
端付近の電位の湾曲部分を補正できるので、全面に亘っ
て電位分布状態が検出基準軸方向に対して垂直になり、
操作領域１１を広くとることも可能となる。

【００４０】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態は、前述の実施の形態１〜２のタッチパネルスイッチ
と同様の構成において、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基
板７およびこれらに形成された導電体層２および８が透
明または半透明である場合、例えば固定絶縁基板１はガ
ラスまたはポリエチレンテレフタレート製の樹脂プレー
トや樹脂フィルム等、上面の導電体層２は酸化インジウ
ム・スズ（以下、ＩＴＯと記載する）または酸化スズ等
で構成され、可撓性絶縁基板７はポリエチレンテレフタ
レート製樹脂フィルム等、下面の導電体層８はＩＴＯま
たは酸化スズ等で構成されているものである。

【００４１】そして、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板
７とこれらに形成した導電体層２および８の操作領域１
１部分が透明または半透明であるために、液晶等の画面
と併用して各種情報機器に手書き認識機能等を容易に付
加できるとともに、タッチパネルスイッチが高精度であ
るため、各種情報機器の機能および操作性を大きく向上
させることができる。

【００４２】なお、導電体層２および８は、ＩＴＯや酸
化スズ以外に透明または半透明であるならば酸化亜鉛等
の酸化物薄膜または金・銀等の金属薄膜の導電体て形成
しても良く、更に、上記材料を樹脂バインダあるいは無
機バインダ中に分散させて形成されたものでも同等な効
果を得ることができることは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、新たな部
品を追加したり組み立て方法等を変更することなく、電
極の配置や形状を調整することによって、各々の電極間
の電位分布状態を検出基準軸方向に対して垂直にできる
ので、検出精度の高いタッチパネルスイッチを安価に構
成することができるという実用的価値の大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるタッチパネル
スイッチの構成を示す斜視図

【図２】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図 （ｂ）同固定絶縁基板の上面図

【図３】本発明の第２の実施の形態によるタッチパネル
スイッチの構成を示す斜視図

【図４】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図 （ｂ）同固定絶縁基板の上面図

【図５】従来のタッチパネルスイッチの構成を示す斜視
図

【図６】同断面図

【図７】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図 （ｂ）同固定絶縁基板の上面図

【符号の説明】

１ 固定絶縁基板 ２ 第一導電体層 ４ 絶縁層 ５Ａ 第一電極用配線パターン ５Ｂ 第二電極用配線パターン ７ 可撓性絶縁基板 ８ 第二導電体層 １１ 操作領域 １３Ｂ 第二電極用接続箇所 １４ フレキシブル基板 ２１，２８ 第一電極 ２２ 第一電極の接続部 ２３ 第一電極の端部 ２４，２９ 第二電極 ２５ 第二電極の接続部 ２６ 第二電極の端部 ２７，３０ 等電位線 ２８Ａ 第一電極の楔形の突出部 ２９Ａ 第二電極の楔形の突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 耕典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁材料の上面に方形に形成された第一
   導電体層の外周部分に対向した一対の第一電極を設けた
   固定絶縁基板と、可撓性を有する絶縁基板の下面に方形
   に形成された第二導電体層が上記第一導電体層と所定の
   間隔を保つように対向して配置されると共に、上記第二
   導電体層の外周部分に上記第一導電体層に形成した一対
   の第一電極と直交する方向の対向した一対の第二電極を
   設けた可撓性絶縁基板からなり、上記一対の第一、第二
   電極の各電圧検出基準軸方向に対して第一ならびに第二
   電極どうし間の電位分布がそれぞれ垂直な分布状態にな
   るように、上記対向する第一ならびに第二電極どうしの
   各電極間の間隔を、電気信号を入出力するための配線パ
   ターンとの接続部分から端部に近づくにつれて狭まるよ
   うに傾斜をつけた構成としたタッチパネルスイッチ。
2. 【請求項２】 一対の第一、第二電極の各電圧検出基準
   軸方向に対して第一ならびに第二電極どうし間の電位分
   布がそれぞれ垂直な分布状態になるように、上記対向す
   る第一ならびに第二電極の各々の形状を、電極間隔が狭
   まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設
   けた構成とした請求項１記載のタッチパネルスイッチ。
3. 【請求項３】 可撓性絶縁基板と固定絶縁基板およびこ
   れらに形成された第一および第二導電体層を透明または
   半透明にした請求項１または２記載のタッチパネルスイ
   ッチ。