WO2006035966A1

WO2006035966A1 - 静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル

Info

Publication number: WO2006035966A1
Application number: PCT/JP2005/018236
Authority: WO
Inventors: Kazuo Tateishi
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yokohama Shisutemu Kenkyuusho
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: US20080302583A1; JPWO2006035966A1

Abstract

ドットスペーサーを使用せず、光透過率を飛躍的に向上させることができるタッチ入力装置を提供する対向して平行に配置された2体の板体からなる平行板体2と、平行板体2の周縁部を2体の対向方向の相対変位が可能な状態で板体の間の間隙6に気体を保持することが可能にシールするダイヤフラム5と、平行板体2の周縁部を2体の板体の相対変位が可能な状態で保持するフレーム7とを有する。この発明では、気体の弾性を活用することにより、最良の接触感覚を実現している。しかもこの接触感覚は簡単な手法で、自由に調節できる点がさらに大きな特長である。個々のスイッチ素子は、静電誘導方式を採用している。この方式により、スイッチ回路のON/OFF動作と、スイッチ位置の選択が別個に出来るため、スイッチの点数にかかわらずすべてのON/OFF機構を共有できる。

Description

明細書

静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル

技術分野

この発明はタツチパネルや押しボタンスィツチなどのタツチ入力装置用気体セル、特に静電誘導方式のタツチ入力装置用気体セルに関するものである

背景技術

パネル状のキーボードに手指を接触させて入力を行うタツチ入力装置は、パソコン、現金取り扱い機、券売機等において広く使用されている。

タツチ入力装置の現在までの主流は抵抗膜を使用したものである。

この抵抗膜式タツチ入力装置 1 0 1では図 8に示すように、抵抗膜シート 1 0 2、 1 0 3の間隔をドットスぺ一サ一 1 0 4によって保っており、一対の抵抗膜シート 1◦ 2、 1 0 3は手指等による入力がなされない限りドットスぺーサ一によつて隔てられているが、入力操作があると抵抗膜シー卜が接触して、電圧変化が生じ、入力が行われる（特許文献 1参照）。

特許文献 1 特開平 8— 5 4 9 7 7

この抵抗膜式タツチ入力装置については多くの開発がなされて来たが、技術的開発の主要点としてはパネルのトータル光透過率であり、そのトータル光透過率に最も大きく影響を与えていると考えられているのがドットスべ一サ一で、この部分で光を遮るのみならず、屈折や乱反射、モアレ縞をおこしたりして、性能を落とす最大の要因となっている。

し力し、パネルのトータル光透過率の改善は、 2枚の板体の間隙を保って、板体のストロークを確保するのにドットスぺーサ一を必須の構成要素とする抵抗膜式タツチ入力装置では限界がある。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、ドットスぺーサ一を使用せず、光透過率を飛躍的に向上させることができるタツチ入力装置を提供することを目的とするものである。発明の開示

この目的に対応して、この発明のタツチ入力装置用気体セルは、対向して平行に配置されそれぞれ複数の電極を有する 2体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴としている。

またこの発明の静電誘導方式のタツチ入力装置用気体セルは対向して平行に配置されそれぞれ導線と複数の電極が配設されている 2体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部に装着して前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴としている。発明の効果

ヒユーマンマシンィンターフェイスとも呼ばれているタツチパネル等のタツチ入力装置は、操作時の接触感覚の良し悪しが最重要課題であることは論を待たない。従来の技術ではともすればこの点がなおざりにされていて、必ずしも満足できる良好な感覚で、機械、器具に指示を与えることが出来るといえるものが少なかった。この発明では、気体の弾性を活用することにより、最良の接触感覚を実現している。しかもこの接触感覚は簡単な手法で、自由に調節できる点がさらに大きな特長である。

また、抵抗膜式タツチパネルなどの多くのタツチパネルでは、スィッチのストロークと押圧の感覚を得る目的で弾性ポリマー材による "ドットスぺーサー" が用いられている。しかしながらこれは、透明度の飽くなき追求が、技術開発の最重要課題である現状を合わせ考えるとき、極めて大きな障害である。この発明の気体を用いたスぺーサ一である "ェアースぺーサ一" がこの不合理を、一気に払拭する。

また、この発明では、多数のスィッチ群を構成する個々のスィッチ素子は、非接触方式となっている。これはスィッチに関して、大きな課題とされてレ、る接触不良や経年劣化の問題を一挙に解決するものである。

また、個々のスィッチ素子は、静電誘導方式を採用している。この方式により、スィッチ回路の O N/ O F F動作と、スィッチ位置の選択が別個に出来るため、スィツチの点数にかかわらずすべての O NZ O F F機構を共有できる。（0 ^^ 〇機構は1個だけですむ）これは本発明の実用化を可能ならしめるための必須条件でもある。具体的には、多数のマトリックススィツチ群の中で、目的とするスィツチの位置に指を近づけるだけで其のスィツチが選択され、指が触れてからさらにこれを押し下げれば、全てのスイツチ群に対して、 O Nの条件が成立するが、選択されていない他のスィッチに対しては、全て無効となるため、目的のスィッチのみが O Nと判断され、タツチパネルで課題とされている "お手つき" による誤動作を防止する事が出来る。また、スィッチのばね機構は気体のもつ弾性を活用しているため、従来のゴム、ポリマー、金属ばね等の弾性材に比して、大きな利点を有する。即ちこれらの従来の弾性体では、必ず材料の疲労により其の寿命が限られているが、気体とりわけ空気は無限に存在し、本提案のように、ワンタッチで其の補給が可能であれば、スィッチの寿命に関しては、一切の考慮が不要となるさらに低コストである。全体の機構は、上下の透明電極板と周囲のダイヤフラムだけで、極めて簡単明快な構造となっていて、面倒な調整の必要も無い。更に接点間の接触不良、構成部品の劣化、消耗等の心配も無いため、製造コスト、メインテナンスコストの点でも断然に優位性が有る。

特に請求の範囲 1に記載された発明では、気体の弾性を活用することによつて、良好な接触感覚を実現することができる。しかもこの接触感覚は板体の間の間隙に保持する気体の圧力を変えることによって自由に調節することができる。ドットスぺ一サーを使用しないので、透明度の高いタツチパネルを実現することができる。

また多数のスィツチ群を構成するスィツチ素子は非接触であるので、接触不良や経年劣化の問題が発生しない。また、スィッチ位置の選択が可能であると共に、全スィッチが O NZO F F機構を共有できるため、 1点のスイツチ位置が選択された後に他点からの誤入力を防ぐことができる。また、この発明ではドットスぺーサ一を使用せず、また空気をスぺ一サ一として使用するので、タツチパネルを安価に製造することができる。

請求の範囲 2に記載された発明では、平行板体の相対変位を円滑にすることができる。

請求の範囲 3に記載された発明ではエアスぺーサーを構成する空気の供給を容易にすることができる。

請求の範囲 4に記載された発明ではタツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 5に記載された発明ではタツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 6に記載された発明では、スィツチの位置の特定が容易になる請求の範囲 7に記載された発明では、タツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 8に記載された発明では、静電誘導方式のタツチパネルを容易に構成することができる。

請求の範囲 9に記載された発明では、静電誘導方式のタツチパネルを特に容易に構成することができる。

請求の範囲 1 0に記載された発明では、スィッチの位置の特定が容易になる。

請求の範囲 1 1に記載された発明では、タツチパネルの特性を調整することができ、性能の安定したタツチパネルを構成することができる。

請求の範囲 1 2に記載された発明では、気体の弾性を活用することによつて、良好な接触感覚を実現することができる。しかもこの接触感覚は板体の間の間隙に保持する気体の圧力を変えることによって自由に調節することができる。ドットスぺーサーを使用しないので、透明度の高いタツチパネルを実現することができる。

また多数のスィツチ群を構成するスィツチ素子は非接触であるので、接触不良や経年劣化の問題が発生しない。また、スィッチ位置の選択が可能であると共に、全スィッチが O N/O F F機構を共有できるため、 1点のスイツチ位置が選択された後に他点からの誤入力を防ぐことができる。また、この発明ではドットスぺーサ一を使用せず、また空気をスぺーサ一として使用するので、タツチパネルを安価に製造することができる。

請求の範囲 1 3に記載された発明では、平行板体の相対変位を円滑にすることができる。

請求の範囲 1 4に記載された発明ではエアスぺーサーを構成する空気の供給を容易にすることができる。

請求の範囲 1 5に記載された発明ではタツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 1 6に記載された発明ではタツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 1 7に記載された発明では、スィッチの位置の特定が容易になる。

請求の範囲 1 8に記載された発明では、タツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 1 9に記載された発明では、静電誘導方式のタツチパネルを容易に構成することができる。

請求の範囲 2 0に記載された発明では、静電誘導方式のタツチパネルを特に容易に構成することができる。

請求の範囲 2 1に記載された発明では、静電誘導方式のタツチパネルを容易に構成することができる。

請求の範囲 2 2に記載された発明では、タツチパネルの特性を調整することができて、性能の安定したタツチパネルを構成することができる。請求の範囲 2 3に記載された発明では、タツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 2 4に記載された発明では、透明度に優れた酸化インジウム超微粒子粉の成形体を使用することによってタツチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。

請求の範囲 2 5に記載された発明では、シールド層を設けることにより、外乱の入力を防ぎ、動作の正確なタツチパネルを構成することができる。請求の範囲 2 6に記載された発明では、導線相互の干渉を防ぎ、動作の正確なタツチパネルを構成することができる。

請求の範囲 2 7に記載された発明では、ダイヤフラムの装着を容易にして、製造コストの低減を実現し、かつ、気密の確実なタツチパネルを構成することができる。

請求の範囲 2 8に記載された発明では、 2枚の板体間への空気の供給が容易なタツチパネルを構成することができる。

請求の範囲 2 9に記載された発明では、操作上で誤入力を防ぐことができる静電誘導方式のタツチパネルを構成することができる。図面の簡単な説明

図 1はタツチ入力装置用気体セルの平面説明図。

図 2はタツチ入力装置用気体セルの正面説明図。

図 3はタツチ入力装置用気体セルの側面説明図。

図 4は反射電極と入出力電極を示す斜視説明図。

図 5はタツチ入力装置用気体セルの動作状態を示す断面説明図。

図 6は電圧の変化を示すグラフ。図 7は気体セルの封入気圧一たわみ特性を示すグラフ。

図 8は従来のタツチ入力装置用パネルを示す縦断面説明図。

図 9は 4辺支持、矩形板の等分布荷重を示す説明図。

図 1 0は他のタツチ入力装置用気体セルの正面説明図。

図 1 1は他のタツチ入力装置用気体セルの横断面説明図

図 1 2は図 1 1における B部拡大説明図。

図 1 3は空気供給部を示す横断面部分説明図。

図 1 4はダイャフラムの拡大断面説明図。

図 1 5は平行板体斜視部分説明図。

図 1 6は静電誘導方式のタツチ入力装置用気体セルの動作状態を示す断面説明図。

図 1 7は電圧の変化を示すグラフ。

図 1 8は他の平行板体を示す平面図。

図 1 9は図 1 8における A— A ' 断面説明図。

図 2 0は図 1 9における B部拡大図。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の一実施態様を図面と共に説明する。まず第 1の実施態様について説明する。

図 1から図 3において、 1はタツチ入力装置用気体セルである。タツチ入力装置用気体セル 1は必要に応じて指紋センサー 1 0 a、 1 0 b、 1 0 cを有する。タツチ入力装置用気体セル 1は平行板体 2を有する。平行板体 2は 2枚の板体を一定の間隔で対向させて平行に配置している。この実施態様では 2枚の板体として平板 3、 4を使用する。すなわち、平行板体 2は 2枚の平板 3及び 4から成っている。平板 3及び 4は対向して平行に配置され、相互に対向する方向に相対変位が可能である。平行板体 2の周縁部はシール部材によって気密にシールされ、これによつて、平板 3及ぴ 4は相互に対向する方向に相対変位が可能に連結されかつ両者間に気体を収容可能でかつ厚さ tの間隙 6が介在する。一例として平板 3、 4の厚みは 0 . 7 mm、間隙 6 の厚さ tは 1 . 5 m mである。この実施態様ではシール部材としてダイヤフラム 5を使用する。平板 3、 4はガラス製またはプラスチック製である。さらに平行板体 2の周縁部はダイャフラム 5の外側からフレーム 7に嵌合して保持されている。フレームは一例としてアルミニウムのダイカスト製またはプラスチックによって構成する。

平行板体 2とフレーム 7との間にはストッパ一 8が配置され、このストッパー 8は平板 3、 4の相対変位が可能な範囲を規制する。間隙 6内に充填される気体としては、例えば空気を用いることができる。この気体は気体供給装置 1 1によって間隙 6に供給される。気体供給装置 1 1は配管 1 2、バルブ 1 3、制御器 1 4を有していて、制御器 1 4からの信号によってバルブ 1 3が開閉し、空気が配管 1 2から間隙 6に入る。バルブ 1 3、制御器 1 4はムシゴムによって代替することができる。

図 4、図 5に示すように平行板体 2の 2枚の平板 3、 4のうち、一方の平板 3の内面にはマトリックス状に配置された多数の反射電極 1 5が配設されている。それぞれの反射電極 1 5に対応して、ほぼ対向した位置で他方の平板 4の内面に入出力電極 1 6が配置されている。この入出力電極 1 6は駆動電極 1 7と検出電極 1 8とを組み合わせたものである。駆動電極 1 7のうちマトリックスの同じ行または列上に配置されているものはその行または列に接続され、検出電極 1 8のうちの同じ列または行に配置されているものはその列または行に接続されている。

平行板体 2の 2枚の平板 3、 4はガラスまたはプラスチック等の透明な材料で構成され、駆動電極 1 7及び検出電極 1 8も透明な材料で構成される。一例として、反射電極 1 5、駆動電極 1 7、検出電極 1 8は酸化インジウムをスパッタリングして形成することができる。他方の平板 4の行方向及び列方向に張りめぐらされる入出力用電極 1 6をシールドするために、反射電極 1 5が設けられている一方の平板 3では、反射電極 1 5を配置する部分を窓状に除外して、他の残りの全面にシールドが施される。.

他方の平板 4の各行及び列の共通接続線は外部に引き出され、高周波信号源及び受信部に接続される。このように構成されたタツチ入力装置用気体セル 1の作用は次の通りである。

タツチ入力操作として夫々の反射電極に指が接近することにより、高周波電流の一部が、手指 2 1を通してアースに流出するため、その位置の検出電極の受信信号レベルが負の方向に変化して（図 6のィの変化）、これによりまず X、 Yの座標位置を特定し、手指が一方の平板 3に触れた後、更に一方の平板 3を押し下げる事により反射電極が他方の平板 4の入出力電極 1 6に接近して、駆動電極 1 7から検出電極 1 8への高周波電流が増大するために生じる信号レベルの正の方向の変化（図 6の口の変化）を測定し、その電極対の座標位置についてのみ O N動作を特定する。この二段階の特定動作により、タツチパネルで起こる誤操作による多点入力、いわゆる「お手つき」の誤動作を防止する事が出来る。上下可動板である平板 3、 4で構成される間隙 6に封入する流体として気体を用い、圧力を外気圧前後とする。この気体の働きはスィツチを押したときのストロークと快適な押圧感を得るためのもので、一方の平板 3を押し下げるほど圧力が上昇して、確かな押圧感が得られ、指を離せば、元の位置に復帰して、必要なスィッチストロークを得ることが出来る。

この実施例に関して、図 1に示す上部可動板（平板 3) として用いられている板ガラスのたわみ量に関し、封入気体の圧力値をパラメーターとして、計算を行った。

図 9に示すように気体セルは 4辺支持の矩型、気圧による等分布荷重と考えられ、下記の計算方法が該当する。

4辺支持 ·矩形板の等分布荷重の場合

σ ο = β_{ (W - a²) /t² (1)

ε c =α ： (W · a⁴) / (Ε · τ³) (2)

図 9中、〇印は最大曲げ圧力、最大たわみの発生点

荷重が水平方向に作用する時を除き、 Wおよび Ρは板硝子の質量を算入すること。

係数値は表 1を参照のこと。

(表 1)

係数値：， b/a 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

0.272 0.318 0.362 0.403 0.441 0.475 0.507 0.535 ひ 1 0.046 0.055 0.064 0.073 0.081 0.088 0.094 0.100 1.8 1.9 2.0 3.0 4.0 5.0 oo

0.560 0.583 0.603 0.711 0.740 0.748 0.750

0.106 0.111 0.115 0.139 0.146 0.147 0.148 記号説明

σ_ε、 σ_ε ：板ガラスの面中央および辺中央の最大発生曲げ応力（MP a ) δ δ _e ：板ガラスの面中央および辺中央の最大発生たわみ（mm) a ：矩形の短辺の長さまたは円の半径または、 2辺、 3辺支持においてはフリー辺の長さ（mm)

b ：矩形の長辺の長さまたは 2辺、 3辺支持においては支持辺の長さ（m m)

t ：板ガラスの板厚（mm)

W：等分布荷重（MP a )

P ：集中荷重（N)

〜：辺長比 bZaによって定まる係数

〜ひ ₄ ：辺長比 bZaによって定まる係数

E :板ガラスのヤング率 7. 1 6 X 1 0⁴ (MP a ) たわみ δを求めるのには（2) 式を用いた。

仮定として短辺 aが 2 0 O mm、長辺 bが 3 0 O mmの矩型板ガラスを用レヽた。

先ず気圧 1 g r Zc m² 当たりのたわみ量を求める

圧力： 1 g r c m² = 0. 0 0 IMP a 記号 W

短辺： 2 0 0 mm 記号 a 長辺： 3 0 Omm 記号 b

bZaによって定まる係数： 0. 0 8 8 記号

板ガラス厚： 0. 7 mm 記号

板ガラスのヤング率： 7. 1 6 X 1 0⁴MP a 記号 E

以上の定数を（2) 式に代入すると

6 = 0. 0 8 8 X (0. 0 0 0 1 X 2 0 0⁴) / ( 7 1 6 X 1 0⁴ X 0 • 7³) = 0. 5 7 2 mm

次に 1 c m² 当たりのガラス板の自重を求める。

板厚 0. 7 mm= 0. 0 7 c m 比重 = 2. 5

自重 ω = 0. 0 7 X 2. 5 = 0. 1 7 5 g r / c m²

ダイヤフラムの抵抗は ωに比べて無視できるため、上記たわみは W> c となって第 1図ストッパー 6に板ガラスが当たってから初めて発生し始める。この様子をグラフ化すると第 7図の様になる。タツチパネルでは、その快適な押圧感を得るためには、反力が余り大きくない方が望ましく板ガラスの自重とバランスする空気圧近辺で使用するのが良いと思われる。この条件で板ガラスの上面を指で押したときの初期反力は、 ·

0. 1 7 5 X 2 0 c mX 3 0 c m= 1 0 5 g r

となるがボイルシヤールの法則でこれは押し込むに従って増加し程良い押圧感を得ることができる。このような状態のときは上部の平板 3はス卜ッパー 8から下方に離れるため、（2) 式によるたわみは発生しない。充填する流体に液体を使用する場合はたわみは発生しないからこの点は考慮の必要がなレ、。

タツチ入力が行われている時点では上部可動板（平板 3) には封入気体の圧力によるたわみが生じていると、各スィツチ素子の働きに支障を来すのでこれが生じない様に、上部可動板（平板 3) は押下時には、必ずストッパー 8から下方に離れている必要がある。従って押下は上部可動板（平板 3) がストッパーから離れるまでの力で押すのが本発明の必要条件である。

次に第 2の実施態様について説明する。

図 1 0から図 1 2において、 1 bは静電誘導方式のタツチ入力装置用気体セルである。タツチ入力装置用気体セル 1 bは表示装置 5 1 bの表示面 5 2 bに直面して配置されて使用されるものである。タツチ入力装置用気体セル 1 bは平行板体 2 bを有する。平行板体 2 bは 2枚の板体を一定の間隔で対向させて平行に配置している。この実施態様では 2枚の板体として平板 3 b 、 4 bを使用する。すなわち、平行板体 2 bは 2枚の平板 3 b及び 4 bから成っている。平板 3 b及び 4 bは間隙 6 bを置いて対向して平行に配置され、相互に対向する方向に相対変位が可能である。平行板体 2 bの周縁部はシ一ル部材によって気密にシールされ、これによつて、平板 3 b及び 4 bは相互に対向する方向に相対変位が可能に連結されかつ両者間に気体を収容可能でかつ厚さ tの間隙 6 bが介在する。平板 3 b、 4 bの厚みは 0. l mm〜 1 0 mm、好ましくは 0. 3mm〜0. 7mm、この実施態様では一例として 0. 7mm、間隙 6 bの厚さ tは 0. 5 mn！〜 3. 0mm、好ましくは 0 . 5mn！〜 2. 0mm, この実施態様では一例として 1. 5 mmである。この実施態様ではシール部材としてダイヤフラム 5 bを使用する。ダイヤフラム 5 bはゴム等の可撓性材料で構成され、図 1 0に示すように、平行板体の周縁部を一周してその周縁部に装着可能な環状をなし、環の中心線を含む仮想の平面における断面の形状としては、図 1 4に示すように中央部に 2枚の板体 3 b、 4 b間の間隙 6 bの内方に張り出して湾曲していて、板体 3 b、 4 bの対向方向の相対変位を許容する伸縮変形が可能な可変形部 2 1 bを有し、可変形部 2 1 bの対向方向の両端に平行な板状部分 2 2 b、 2 3 からなる取付部 2 4 bとを有している。ダイヤフラム 5 bは板状部分 2 2 b、 2 3 bの間に板体 3 b、 4 bの周縁部を気密に挟んで平行板体 2 bの周縁部に取り付けられる。板体 3 b、 4 bの対向方向の相対変位が可能に間隙 6 bをシールする。このように取付部 2 4 bによるダイヤフラム 5 bの平行板体 2 bの取り付けは、取付操作を極めて容易にする。平板 3 b、 4 bはガラス製またはプラスチック製である。

さらに平行板体 2 bの周縁部はダイャフラム 5 bの外側からフレーム 7 b に平板 3 bの変位が許容されるように嵌合して保持されている。フレーム 7 bは一例としてアルミニウムのダイカス卜製またはプラスチックによって構成する。

平行板体 2 bとフレーム 7 bとの間にはストッパー 8 bが配置され、このストッパー 8 bは平板 3 b、 4 bの相対変位が可能な範囲を規制する。間隙 6 b内に充填される気体としては、例えば空気を用いることができる。この気体は気体供給装置 1 1 bによって間隙 6 bに供給される。気体供給装置 1 1 bは図 1 3 aに示すように、配管 1 2 b、バルブ 1 3 b、制御器 1 4 bを有していて、制御器 1 4 bからの信号によってバルブ 1 3 bが開閉し、空気が配管 1 2 bから間隙 6 bに入る。バルブ 1 3 b、制御器 1 4 bはムシゴムによって代替することができる。ムシゴムをバルブ機能として用いる場合には、図 1 3 ( b ) に示すように配管 1 2 bの先端開口をムシゴム 2 5 bをかぶせて閉じる。この場合は、空気を間隙 6 b内に供給するときには、上部の板体 3 bを吸盤（図示せず）によって持ち上げるだけで間隙 6 b内が減圧され、差圧によってムシゴム 2 5が開き配管 1 2 bから空気が間隙 6 b内に入る。こうして付属工具として吸盤を用意しておくだけで、いつでも空気を簡単に補給できる。

図 1 0、図 1 1、図 1 2及び図 1 5に示すように平行板体 2 bの 2枚の平板 3 b、 4 bのうち、一方の平板 3 bの内面にはマトリックス状に配置された多数の反射電極 1 5 bが配設されている。それぞれの反射電極 1 5 bに対応して、ほぼ対向した位置で他方の平板 4 bに入出力電極 1 6 bが配置されている。この入出力電極 1 6 bは駆動電極 1 7 bと検出電極 1 8 bとを組み合わせたものである。駆動電極 1 7 bのうちマトリックスの同じ行または列上に配置されているものはその行または列に接続され、検出電極 1 8 bのうちの同じ列または行に配置されているものはその列または行に接続されている。

平板 4 bは後述するフレーム 7 bを介して表示装置 5 1 bに固定される基板 5 3 bを構成するものであり、また平板 3 aは基板 5 3 bに対して対向方向に変位可能な入力のためのタツチ操作の対象となるタツチ板 5 4 bを構成するものである。

タツチ板 5 4 bを構成する平板 3 bの外側面はシールド層 5 5 bで覆われている。ただし、シールド層 5 5 bには反射電極に対応する部分に非シールド窓 5 6 bが開設されていて、この窓 5 6 bにはシールド層は存在しない。一方、基板 5 3 bを構成する平板 4 bでは入出力電極は駆動電極 1 7 bと検出電極 1 8 bの組で構成され、各組の駆動電極及びそれらを結ぶ導線 3 1 bは平板 4 bの内側面または外側面のいずれか一方の面、この実施態様では外側面に形成され、各組の検出電極及びそれらを結ぶ導線 3 2 bは他方の面、この実施態様では内側面に形成され、これによつて駆動電極同士を結ぶ導線と検出電極同士を結ぶ導線が千渉することを防いでいる。

これらの電極または導線はナノマテリアルで構成されている。ナノマテリアルは一般に金属などの材料を超微粒粉（直径がナノメートル n m) 状態にするとその性質が全く変わってしまうことを利用して例えば透明電極材料の酸化インジウムを微粉化すると、その透明度は 1 0 0 %に近く、電気抵抗値は限りなくゼロに近付き理想に近い透明電極材料を得ることができる。この発明では空気によるスぺーサ一で 1 0 0 %に近い光透過率を得ることが狙いであるので電極材も高い透明度のものを使うことは極めて有効である。

透明度の低い方式のものに対してはその効果は発揮されない。この実施態様では電極及び導線を酸化ィンジゥム超微粒粉の成形体によって構成している。

このように構成されたタツチ入力装置用気体セル 1 bの作用は次の通りである。

図 1 6及び図 1 7に示すように、タツチ入力操作として夫々の反射電極に指が接近することにより、高周波電流の一部が、手指 2 1を通してアースに流出するため、その位置の検出電極の受信信号レベルが負の方向に変化して (図 1 7のィの変化）、これによりまず X、 Yの座標位置を特定し、手指が一方の平板 3 bに触れた後、更に一方の平板 3 bを押し下げる事により反射電極が他方の平板 4 bの入出力電極 1 6 bに接近して、駆動電極 1 7 bから検出電極 1 8 bへの高周波電流が増大するために生じる信号レベルの正の方向の変化（図 1 7の口の変化）を測定し、その電極対の座標位置についてのみ O N動作を特定する。この二段階の特定動作は手指により行われるが、他方手指以外の例えば手のひらやその他の物体が同時にパネル上に乗っている様な場合には手指で押されたことによる圧力変化の方向と手のひらや他の物体が及ぼす重力の方向はセル内の気体の圧力関係がパスカルの原理により互いに逆方向である様な特性をもったスィッチ素子を構成してタツチパネルで起こる誤入力 "お手つき" を防止するのに活用できる。上下可動板である平板 3 b、 4 bで構成される間隙 6 bに封入する流体として気体を用い、圧力を外気圧前後とする。この気体の働きはスィツチを押したときのストロークと快適な押圧感を得るためのもので、一方の平板 3 bを押し下げるほど圧力が上昇して、確かな押圧感が得られ、指を離せば、元の位置に復帰して、必要なスィツチストロークを得ることが出来る。

図 1 8から図 2 0には他の実施態様に係るダイヤフラム 5 b ' が示されている。ダイヤフラム 5 b ' は一方の板体の全周に亙るように四角環状をなしていて、ダイヤフラム 5 b ' の内側部分 5 7 bと外側部分 5 8 bは平板状をなしていて、中間部分 6 1 bは波板状に形成されていて、変形が容易な構造になっている。平行板体 2 bを構成する場合には、一方の平板 3 bを他方の平板 4 bよりもわずかに小さく形成し他方の平板 4 bの周辺部を一周して間隙 6 bの厚さに相当する厚みを持つスぺーサー 6 2 bを接着し、さらにスぺーサー 6 2 bの上面にダイヤフラム 5 b ' の外側部分 5 8 bを接着しさらに一方の平板 3 bの周辺部にダイヤフラム 5 b ' の内側部分 5 7 bを接着する。こうして平行板体 2 bが形成され、ダイヤフラム 5 b ' の中間部分 6 l b の伸縮変形を利用して一方の平板 3 bは他方の平板 4 bに対して対向方向に相対変位可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 対向して平行に配置されそれぞれ複数の電極を有する 2体の板体からなる平行板体と、

前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、

前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴とするタツチ入力装置用気体セル。

2 . 前記シール部材はダイヤフラムであることを特徴とする請求の範囲 1 記載のタツチ入力装置用気体セル。

3 . 前記 2体の板体の間の間隙に気体を供給する気体供給装置とを有することを特徴とする請求の範囲 1記載のタツチ入力装置用気体セル。

4 . 前記 2体の板体は透明な材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲 1記載のタツチ入力装置用気体セル。

5 . 前記 2体の板体はガラスまたはプラスチックで構成されていることを特徴とする請求の範囲 1記載のタツチ入力装置用気体セル。

6 . 前記 2体の板体のうちの一方の平板体にはマトリクス状に反射電極が配設され、他方の平板体には入出力電極が前記一方の反射電極に対応して配設されていることを特徴とする請求の範囲 1記載のタツチ入力装置用気体セル。

7 . 前記反射電極及び入出力電極は透明材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲 6記載のタツチ入力装置用気体セル。

8 . 前記入出力電極は駆動電極及び検出電極であることを特徴とする請求の範囲 6記載のタツチ入力装置用気体セル。

9 . 入出力電極は駆動電極と検出電極の組であることを特徴とする請求の範囲 8記載のタツチ入力装置用気体セル。

1 0 . 前記駆動電極のうち同じ行または列上に配設されているものはその行または列に接続され、前記検出電極のうち同じ列または行上に配設されているものはその列または行に接続されていることを特徴とする請求の範囲 6 記載のタツチ入力装置用気体セル。

1 1 . 前記 2体の板体の前記相対変位の最大変位量を規定するストッパーを有することを特徴とする請求の範囲 1記載のタツチ入力装置用気体セル。

1 2 . 対向して平行に配置されそれぞれ導線と複数の電極が配設されている 2体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部に装着して前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と前記平行板体の周縁部を前記 2体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴とする静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。

1 3 . 前記シール部材はダイヤフラムであることを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

1 4 . 前記 2体の板体の間の間隙に気体を供給する気体供給装置を有することを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

1 5 . 前記 2体の板体は透明な材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

1 6 . 前記 2体の板体はガラスまたはプラスチックで構成されていることを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル

1 7 . 前記 2体の板体のうちの一方の板体にはマトリクス状に反射電極が配設され、他方の板体には入出力電極が前記反射電極に対応して配設されていることを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

1 8 . 前記導線及び電極は透明材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

1 9 . 前記入出力電極は駆動電極及び検出電極であることを特徴とする請求の範囲 1 7記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 0 . 入出力電極は駆動電極と検出電極の組であり、前記駆動電極は前記他方の板体の一方の表面上に形成され、前記検出電極は前記他方の板体の他方の表面上に形成されていることを特徴とする請求の範囲 1 7記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 1 . 前記駆動電極のうち前記マトリツタスの同じ行または列上に配設されているものはその行または列に対応して配線された導線に接続され、前記検出電極のうち前記マトリックスの同じ列または行上に配設されているものはその列または行に対応して配線された導線に接続されていることを特徴とする請求の範囲 1 7記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 2 . 前記 2体の板体の前記相対変位の最大変位量を規定するストッパーを有することを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 3 . 前記電極または前記導線はナノマテリアルで構成したことを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 4 . 前記電極及び前記導線は酸化ィンジゥム超微粒粉を成形して構成したことを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 5 . 前記一方の板体には内面に反射電極がマトリックス状に配置されて形成され、前記他方の板体には入出力電極がマトリックス状に配置されて形成され、前記一方の板体の外面に多数の非シールド窓を開設したシールド層が形成されており、前記非シールド窓は前記反射電極に対応して設けられており、

前記入出力電極は駆動電極と検出電極の組で構成され、各組の駆動電極は前記他方の板体の内面若しくは外面のうちの一方の面に形成され、前記各組の検出電極は他方の面に形成されていることを特徴とする請求の範囲 1 7記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 6 . 前記他方の板体において前記駆動電極同士を結ぶ導線は前記他方の板体の内面若しくは外面のうちの一方の面上に形成され、前記検出電極同士を結ぶ導線は前記他方の板体の他方の面上に形成されていることを特徴とする請求の範囲 1 7記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 7 . 前記ダイヤフラムは前記平行板体に装着した状態においては前記平行板体の 2体の板体の間に位置して前記対向方向の前記相対変位を許容する変形が可能な可変形部と前記可変形部の前記対向方向の両端に位置していて前記板体の周縁部を挟む取付部とを有することを特徴とする請求の範囲 1 3 記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 8 . 前記気体供給装置は先端が前記 2体の板体の間の間隙に気体供給口を開口する気体供給管と前記気体供給管に装着されて前記気体供給口を閉じていて気体源と前記間隙との差圧によって開き気体源から前記間隙に流入する気体の流れだけを許容するゴム製の逆止弁であることを特徴とする請求の範囲 1 4記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。

2 9 . 入力操作における平行板体への指の接近による信号変化と前記平行板体の一方の板体が他方に板体に対して接近することによる信号変化の方向が互いに逆である特性をもつことを特徴とする請求の範囲 1 2記載の静電誘導方式タツチ入力装置用気体セル。