JPS6122520A - スイツチ・マトリツクス装置 - Google Patents

スイツチ・マトリツクス装置

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JPS6122520A
JPS6122520A JP60031390A JP3139085A JPS6122520A JP S6122520 A JPS6122520 A JP S6122520A JP 60031390 A JP60031390 A JP 60031390A JP 3139085 A JP3139085 A JP 3139085A JP S6122520 A JPS6122520 A JP S6122520A
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conductive
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JP60031390A
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ジヨージ エドワード ゼンク
ロバート ジヨセフ ジヨンソン
チヤールズ ニユーウエル ミラー
リチヤード ジヨセフ デイツトジイツク
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Control Data Corp
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    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は操作者の指が接触したX−Y座標を電気的に示
し、圧力だけを感知するタッチパネル装置に関する。情
報がタッチパネルの下の基板上に表示されることもしば
しばある。接触点の座標は表示された情報と関連づけら
れ得るので、操作者とタッチパネルがその一部を形成し
ているところの装置との間の対話を提供する。
〔従来の技術〕 先行技術には表面上の接触位置を感知する種々の技術が
ある。発明者が知っている最も類似した装置は太鼓(d
rum)の皮を伸ばした型の薄膜である。この装置は平
らな基板から間隔をあけて離れた薄膜を使用し、その薄
膜は薄膜上に支持された導体を基板上の導体と接触する
ようにたわますことができる。他の装置はコントロール
・エンジニアリング(Control  E noin
eerino)の1976年7月号の33頁から34頁
にrcRTタッチパネルは電子計算機との対話に最大の
融通性を提供する( CRT  T ouch  P 
anels  p rovideMaximum  F
 1exibility  in  Computer
I nteraction) Jという題目の記事に示
されている。この記事は小さな線材を支持した湾曲した
柔軟なプラスチック薄板を明示している。この薄板のづ
ぐ下にはこれらの線材と直角に同じような線材が取り付
けられており、この薄板はこれら両者の線材が接触する
ようたわませられる。スペーサーがこれらの線材群を分
離している。米国特許第3.760.360号は平らな
パネルに実施された全く同じような装置を示しているが
、情報を対話的に表示する機能は持っていない。米国特
許第3.495.232号は同様な装置のやや簡単化し
た実施例を示している。米国特許 第3.9.21 、167号は容量の変化を感知して外
部プローブの接近位置を感知するパネルを示している。
〔発明の要約〕
タッチパネルは表面が無限(平面)から25インチ(6
3,5センチメートル)以下の範囲の所定の曲率半径を
有した堅い基板をおおい、基板の表面と同じ形をした外
形で、基板の周囲に張り付けられた弾性薄膜を一部に有
している。第1のグループをなす個々の導電片が薄膜に
面した側の基板の表面に粘着している。薄膜とともに曲
がり、第1のグループの個々の導電片と交差する個々の
導電片の第2のグループが基板と面する側の薄膜の表面
により支持されている。薄膜の局部上の加えられた外部
圧力により薄膜上の1つ以上の導電片が基板上の1つ以
上の導電片と電気的に接触される。どの導電片が互いに
接触したかを検出することによって、薄膜上の圧力点の
近似座標を決めることができる。外部圧力がない時各グ
ループの導電片間の短絡を防止するために、いくつかの
手段のうちの任意の1つが使用される。その第1は導電
片の少なくとも一方のグループの表面上に圧電抵抗コー
ティングを設けることである。この構成により十分に短
絡防止機能を果たす。第2の短絡防止手段として、湾曲
した基板が使用される時には、基板の曲率半径よりいく
らか小さな曲率半径の薄膜を作ることを含む。この場合
、薄膜の自然の弾性により、薄膜上に設けられた導電片
と基板に設けられた導電片との間に何もはさまなくても
薄膜上の導電片は基板上の導電片から間隔を持って十分
支えられる。何もはさまなくても良いので、製造コス1
へが低く、又、視覚上の妨げとなるスペーサー等が不要
である。
ある好適実施例では、堅い基板が湾曲したCRTの画面
またはスクリーンを含んでおり、CRTスクリーンと同
じ形で湾曲した弾性薄膜を持っている。基板および薄膜
上の両導電片は透明であるよう十分薄く、CRTスクリ
ーン上に表示された情報を見ることができる。透明であ
るので、導電片は同じ表面上の隣接した導電片との間の
間隔に対して比較的広くでき、従って大きな面積の接触
ができる。このことはパネルが押されたときの不完全な
接触を防ぐのに好適である。
従って、本発明の1つの目的は指または尖筆による弱い
圧力にも敏感な受動的表面を提供することである。
他の目的は下側にある表示を見ることができるタッチパ
ネルを提供することである。
他の目的は既存の表示設計と容易に一体化できるタッチ
パネルを提供することである。
全図面の各部分の寸法の尺度は必ずしも一貫した尺度で
示されているわけではないが、これは理解しやすくする
ためである。構造要素の適当な寸法は以下に必要により
説明する。
〔実施例及び効果〕
第1図に示す好適実施例の角の部分は平らな、または第
2図のように湾曲した基板10を有する。
基板10の表面は絶縁されてなければならない。
Ys電片20−24は見る人に面した側の基板10の表
面にしっかりと粘着する透明な、コーティングをした部
分を有する。代表的応用では、基板10が少なくとも部
分的にCRTスクリーンを構成することもできる。導電
片をCRTスクリーンまたは他の基板に直接当てること
は必ずしも好都合でない場合もあり、むしろ、透明なプ
ラスチック薄膜55上に形成しても良く、湾曲したCR
Tスクリーンの場合、CRTスクリーンの形に従うよう
にプラスチック薄膜55を湾曲させ、それからプラスチ
ック薄膜55を基板10にのりづ【ノ或いは他の方法で
接着させても良い。リード線40−44は導電片20−
24と外部の電気装置との間を電気的に接続させるため
に、それぞれ導電片20−24の端に取り付けられてい
る。
代表的装置では、各導電片20−24の幅は0.5イン
チ(1,27センチメードル)で、隣接片との間隔は0
.005インチ(0,127ミリメードル)である。導
電片20−24はある好適実施例においては、インジウ
ム酸化物、すず酸化物、または両酸化物の化合物から形
成される。
導電片は通常の技術により、導電材料を基板10の全表
面に塗ることによって容易に形成される。
その後、フォトレジスト材料を使用した通常のエツチン
グ技術により隣接した導電片間の狭い間隔を形成する。
なお、参考として付は加えれば、絶縁格子45を導電片
間の短絡防止手段として用いることができる。この場合
、絶縁格子45は導電片2〇−24の一部分の上に少な
くとも置かれて、パネルの第2番目の層を形成し、一般
的には導電片2〇−24を一様におおっている。そのよ
うな絶縁格子を使用する時には、それ自身本来絶縁性で
あり、広く入手でき、かつよく知られている透明なフォ
トレジスト材料からもつとも容易に形成される。
絶縁格子45でおおわれるべき部分をフォトレジスト材
料でおおい、これらの部分の上には適当なマスクを置き
、レジストを普通の手順に従って露光し、そして露光さ
れなかったフォトレジスト部を通常の化学的手順で取り
除く。適切な格子45はフォトレジスト材料で形成され
た網状の線、即ち細長い小片を有し、その各線の幅(第
4図のW)は0.005インチ(0,127ミリメード
ル)であり、垂直および水平の両方向のすべての線の中
心(第3図のS)は0.025インチ(0,635ミリ
メートル)である。このように、絶縁格子の隣りあう格
子間に存在する空隙が、指の軽い圧力で押されたとき導
電片20−24と導電片12−16の間に形成される接
触面より小ざいような細かい絶縁格子を用いることはこ
の絶縁格子を透明でかつ何らかの表示装置上に置くよう
な場合、格子が視覚的に一様な外観を与えるという点で
重要である。絶縁格子45の厚さは接触を形成Jるため
に必要な圧力により変えることができるが、0.000
1インチ(0,00254ミリメートル)の公称値は下
記の0.003マイラー(デュポン社の登録商品名)の
重合体薄膜に適している。一般に、絶縁格子線の幅Wと
隣接した対の中心線の間隔Sの比率は1対5から1対1
00までがこの格子の厚さに適している。個々の線の幅
Wは1000分の数インチを越えてはいけない。絶縁格
子45は導電片12−16が下記の如く形成された後、
薄膜11の上にも形成される。
弾性絶縁薄膜11は触覚表面を形成し、操作者がその触
覚表面上の任意の点を押すと、圧力点の座標を表示する
ための電気的接触が形成される。
薄膜11はその基板10に面した側の表面上に導電片1
2−16を有しており、その導電片は基板10に薄膜1
1を付着させる前に形成される。導電片12−16は薄
膜11と一緒に容易に曲げられる程十分に柔軟でなけれ
ばならない。シェラシン社、12780サンフエルナン
ドロード、シルマー、カルフォルニア、91342 (
S 1erracinCOrp、、12780  Sa
n  Fernando 、 Road 。
3y1mar 、CA、91342)から入手できて一
方の表面上に透明で導電性金薄膜を有した厚さ0.00
3インチ(0,0762ミリメートル)の透明なポリエ
ステル薄膜が少なくとも0.00フインチ(0,177
8ミリメートル)の他の厚さのものと同様に適している
。導電片12−16はそのような薄膜から並行に細長く
金片を(エツチングにより)取り除くことにより都合よ
く形成される。金が取り除かれ金片を画定する線の代表
的寸法は中心間隔が0.5インチ(1,27センチメー
ドル)で幅が0.002インチ(0,0508ミリメー
トル)である。穴50が設(プられているため薄膜11
と基板10の間の空間の中に空気がすばやく入り込むこ
とができ従って、圧力をかけた後より敏速に薄膜11は
1で 自然の形iもとることができる。ごみの侵入を防止する
ために孔50の中にフィルターを入れることが望ましい
。一度に広い面積にわたりたわまされた時、この穴によ
り薄膜11が自然の形にゆっくり戻ることが防止される
。また、この穴は周囲の気圧の変化によって起る短絡も
防止している。
基板10が湾曲している場合には、基板10と同じ形で
なめらかに薄膜11およびその上にすでに形成された導
電片12−16を形成することが必要である。本来、こ
れはそのポリエステル薄膜にとって、小さな問題でなく
、チャーレス・ミラー (Charles  Mill
er )による「平らな薄膜から湾曲したプラスチック
薄膜を形成する方法」という題名の共同出願中の主題に
もなっている。導電片12−16を形成するために金の
層をエツチングした後、基板10の表面の形状に実質的
に同じ形に、この方法によって形成される。基板10が
湾曲しているなら、押されていない時の薄膜11の湾曲
は基板10の湾曲よりわずかに大きいことが好ましい。
基板10が典型的な湾曲したCRT爆縮シールドを有し
ている時は、曲率はほぼ20−30イーンチ(50,8
−76,2センチメートル)の半径の球形に近い。その
ような場合、薄膜11は基板10の曲率半径より1−4
インチ(2,54−10,16センチメードル)少ない
曲率半径に形成されることが好ましい。わずかに湾曲を
大きくすることにより薄膜上の導電片12−16が導電
片20−24の上へたれ下がったり、導電片20−24
と短絡する可能性が防止される。
このような寸法法めは後記するようにボ可欠のものであ
る。薄膜11は、導電片12−16が導電片20−24
の各々と交差し、押されていない時球形になるような薄
膜11の自然の性向によって導電片20−24からはな
れるようにその周囲をテープ片54によって基板10に
確実に固定されている。導電片12−16は導電性粘着
剤によりリード線31−36に接続されている。リード
線32−36は導電リード線20−24が形成されると
同じ時に、基板10上の本来の位置に形成される。この
ようにして、本接触パネルに接続されて使用される外部
の電気装置は導電片12−16に容易に接続されること
ができる。スペーサ53(第2図)は必ずしも不可欠と
いうわけではないが、薄膜11の周囲における短絡を防
止するために都合よく使用することができる。スペーサ
ー53は導電片20−24の上に置かれる必要はない、
そして薄膜11の端にまで延びてもよい。
動作について説明すると、導電片20−24の1つと導
電片12−16の1つの間の接触は所要の交点上の薄膜
11の上を軽く指か尖筆で押すことによってなされる。
比較的接触面が広いので、圧力点が正確に所望の交点の
中心である必要はない。指で軽く圧力をかけることによ
り下記に述べる短絡防止手段を伴った2つの選択された
導電片の間の接触抵抗は実質的にゼロになる。接触面が
広いので導電片間の各接触の信頼性は増す。
第5図は短絡防止手段の1つを示している。前述のシェ
ラシン社の金でおおわれたポリエステル薄膜はオプショ
ンとして[可視光線の伝達を増し、導電性金属の機械的
保護を提供するように働く専売品のセラミック・コーテ
ィングJ  (31erracinM IntreX   電気的導電性薄膜構成要素という題
名のシェラシン社のパンフレットからの引用)を伴った
形で入手できる。このコーティングは非常に軽い圧力で
は高い抵抗を、指で軽く触れたときの圧力より重くない
圧力では非常に低い抵抗を示す圧電抵抗特性を有するこ
とがわかっている。第5図において、コーティング51
と52はこの案を使用した場合を示す。現在入手可能な
コーティングをそのままの形で用いる場合非常に低い圧
力において短絡防止装置として機能させるため十分高い
抵抗を生じるようコーティング51と52の両方が設G
Jられなければならない。現在入手可能なものより厚い
コーディング51を使用すれば、おそらくコーティング
52はなくても良いであろう。前述のように、スペーサ
ー53を短絡防止のため縁に隣接して設【プることが必
要である。
有限の曲率半径を有した基板10を使用する場合Xおよ
びY導電片12−16と20−24の間の短絡を防止す
るだめの他の手段が存在する。すなわち、薄膜11の曲
率半径を基板10のそれより小さく選ぶことによって(
もちろん、基板10の凸面側に実装された薄膜に対して
)、第2図に示すように、薄膜11とその弓形の自然の
弾性がX導電片12〜16をY導電片20−24に対し
て間隔を空けた状態に支持し、外部の圧力のない時のそ
れらの短絡を防止している。広い範囲の種種さまざまな
曲率半径でも疑いもなく動作するが、25インチ(63
,5センチメートル)の曲率半径の基板と22インチ(
55,88センチメートル)の曲率半径を有して形成さ
れた0、003インチ<0.0762ミリメートル)の
厚さのポリエステル薄膜で十分である。第1図および第
2図に/i′i、、ずように、この短絡防止方法におい
てはXおよびY導電片の周辺部分の間の空隙を増すため
に薄l!11の周囲を基板10にY導電片20−24の
外側で接着することが望ましい。スペーサ−53を空隙
を増すために使用しても良い。確認されたわけではない
が、XおよびY導電片の間に短絡防止に必要な空間を設
けるために薄膜11の自然の弾性および湾曲を使用する
場合、先に述べた短絡防止手段を使用する場合よりも、
基板10と薄膜11の曲率半径により大きな差を必要と
することは有り得る。従って、3つのケース(参考とし
て述べた絶縁格子による短絡防止手段も含む)の全ての
場合において25インチ(63,5センチメートル)の
曲率半径の基板に対し3インチ(7,62センチメート
ル)小さい曲率半径のものは効果があるが、一方絶縁格
子45または圧電抵抗コーティング51が使用される時
は、1インチ以下の差で十分である。
本装置の製造中において、薄膜11を基板10に付着さ
ぜる間、導電片20−24および12−16の表面は比
較的はこりや他の異物が付着しないことが重要である。
しかしながら、特に異物が非導電性である限りにおいて
は、交差した導電片間の接触部が比較的広いのでそのよ
うな異物が少量あっても問題にならない。
上述の説明から理解されるように、本発明によれば、高
品質の透明なタッチパネルを提供することができる。又
、比較的接触面が広いので導電片間の不完全な接触の可
能性は少ないゎ又、用途に応じ導電片は通常のエツチン
グ技術により様々な形、寸法に容易に形成されうる。又
、圧電抵抗コーティングを短絡防止に用いる場合、単に
導電片上にコーティングを形成すれば良いだけなので、
製造が容易であり、構造が単純となり、従って安価であ
る。又、本発明で使用する薄膜は既に導電面が付いた状
態で、又は、圧電抵抗コーティングが施された状態の市
販品を利用することも可能である。
又、薄膜の自然の弾性を利用した場合は導電片間の短絡
防止手段が不要なので、短絡防止手段としてのバリヤな
どが不要であり、製造コス1〜が低くかつバリヤによる
タッチパネル面の視覚的妨げがない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した、平らなまたは湾曲した代表
的タッチパネル組立の角部の平面図である。 第2図は基板よりわずかに小さな曲率半径を有した薄膜
を含んだ第1図で示されたタッチパネルの湾曲した実施
例の断面図である。 第3図は2組の導電片と参考として説明した絶縁格子の
関係の詳細を示す第2図の1部の拡大図である。 第4図は2組の導電片と参考として説明した絶縁格子の
関係を更に詳細に示した第3図の1部の拡大図である。 第5図は圧電抵抗短絡防止手段を使用した第2図の1部
の拡大図である。 10・・・基板、11・・・簿膜、12−16・・・導
電片、20−24・・・導電片、45・・・絶縁格子、
51.52・・・コーティング。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定の有限の曲率半径を有する堅い絶縁基板の表
    面上に備えられるスイッチ・マトリックス装置であって
    、 (イ)前記基板の表面にしっかりと粘着し、間隔をあけ
    て離れている複数個の第1の導電片と、(ロ)実質的に
    前記絶縁基板の湾曲と同一かそれよりやや大きい湾曲を
    持つ、ゆがみのない外形を有する弾性絶縁薄膜であって
    、前記薄膜の外形を前記基板の外形に合うような状態で
    前記基板の面に前記薄膜の周囲を張り付け、前記基板上
    の前記第1の導電片から間隔をあけて離れている前記弾
    性絶縁薄膜と、 (ハ)前記基板に面した側の弾性薄膜表面にしっかりと
    付着し、柔軟で間隔をあけて離れている複数個の第2の
    導電片であって、前記第2の導電片の各々は前記第1の
    導電片から離隔した位置におかれ、前記第1の導電片か
    らの間隔よりも薄く少なくとも2個の第1の導電片と交
    差する前記第2の導電片と、を有するスイッチ・マトリ
    ックス装置。
  2. (2)所定の曲率半径を有する堅い絶縁基板の表面上に
    備えられる透明なスイッチ・マトリックス装置であって
    、 (イ)前記基板の表面にしっかりと粘着し、間隔をあけ
    て離れている複数個の透明な第1の導電片と、 (ロ)実質的に前記絶縁基板の外形に同じでゆがみのな
    い外形を有する透明な弾性絶縁薄膜であって、前記薄膜
    の外形を前記基板の外形に合うような状態で前記基板の
    面に前記薄膜の周囲を張り付け、前記薄膜の所定の範囲
    内において前記基板上の前記第1の導電片から間隔をあ
    けて離れている前記の透明な弾性絶縁薄膜と、 (ハ)前記基板に面した側の弾性薄膜表面にしっかりと
    付着し、透明で柔軟で一定の間隔をあけて離れている複
    数個の第2の導電片であって、前記第2の導電片の各々
    は前記第1の導電片から離隔した位置におかれ、前記第
    1の導電片からの間隔よりも薄く、少なくとも2個の第
    1の導電片と交差する前記第2の導電片と、 (ニ)前記第1及び第2の導電片の間に置かれ、前記第
    1および第2の導電片の交差範囲の手による圧力に応答
    して前記第1および第2の導電片の間に電気的導電を許
    す圧電抵抗コーティングと、を有する透明なスイッチ・
    マトリックス装置。
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