JP2002342034A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パネルの多層化によって高機能化を図ったマ
トリクス方式のタッチパネルを提供する。 【解決手段】 押圧位置で接触するように対向電極がマ
トリクス配列された透明な第１のパネル１と、この第１
のパネル１の下に配置され、第１のパネル１を介して押
圧された位置で接触するように対向電極がマトリクス配
列された透明な第２のパネル２とを積層し一体化して透
明タッチパネルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マトリクス方式
のタッチパネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＯ（錫添加酸化インジウム）等の透
明導電膜を使用した透明タッチパネルは、液晶表示素子
や蛍光表示素子と組み合わせて、各種家電製品や情報機
器の操作盤として広く用いられている。透明タッチパネ
ルでは、裏面に配置した表示素子の表示を切り換えて一
つのスイッチに複数の機能を付与できるため、限定され
た面積に多機能の操作盤を構成することができる。同時
に、表示の切り換えによって操作順も分かりやすくな
り、初心者にとっても取り扱いが容易になる。

【０００３】一般に透明タッチパネルは、ＩＴＯ等の透
明電極が形成されたガラス基板と、同様に透明電極が形
成されたフレキシブルな透明樹脂フィルム（例えば、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム）とを、
それらの電極を対向させ、絶縁スペーサを介して一体化
して構成される。透明樹脂フィルム側をタッチ側とする
ことで、押圧位置で上下電極が接触し、押圧位置対応の
出力が得られるようになっている。

【０００４】この種の透明タッチパネルには、入力位置
検出方式の違いにより、マトリクス方式とアナログ方式
（抵抗膜方式）とがある。マトリクス方式では、上下の
対向電極をマトリクス状にパターン形成する。具体的に
は、上下電極をそれぞれｘ，ｙ方向に走る複数本ずつの
ストライプパターンとして形成する。或いは、上下電極
をそれぞれ二次元ドットパターンとして配列し、各ドッ
トパターン電極をｘ，ｙ方向端子に引き出す配線を形成
する。これにより、押圧位置で上下の対向電極が接触す
ると、ｘ，ｙ方向の所定端子間が導通することになり、
座標位置情報を含む信号が得られる。

【０００５】アナログ方式の場合は、上下電極として、
パネル全面をカバーする透明導電膜が用いられる。一方
の透明導電膜のｘ方向両端部にはストライプ状の位置検
出用電極が、他方の透明導電膜のｙ方向両端部にもスト
ライプ状の位置検出用電極が設けられる。押圧位置で上
下の透明導電膜が接触したとき、ｘ方向両端部の位置検
出用電極間に電圧を印加すると、透明導電膜のｘ方向の
抵抗分圧出力がｙ方向の位置検出用電極に得られる。ｙ
方向両端部の位置検出用電極間に電圧を印加すると、ｙ
方向の抵抗分圧出力がｘ方向の位置検出用電極に得られ
る。これにより、ｘ，ｙの座標位置情報を含む信号が得
られる。

【０００６】マトリクス方式の場合の透明導電膜は、オ
ンオフのみが検出できれる許容抵抗値以下であればよ
く、抵抗値の均一性もそれ程要求されない。従って通
常、２００Ω／□程度の表面抵抗のものが用いられる。
一方アナログ方式の場合は、抵抗値変化が位置検出精度
に影響するため、抵抗値の均一性が重要であり、一般に
４００〜５００Ω／□の表面抵抗のものが用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような入力位置
検出方式の違いから、アナログ方式は分解能が高く、手
書き入力も可能になる。これと比較して、マトリクス方
式は、入力検出が容易である反面、分解能が低く、キー
数が制限されるという欠点がある。また、マトリクス方
式の場合、パネル周辺に広い不動作領域（額縁領域）が
必要となる。これは、アナログ方式がｘ，ｙ方向に各二
端子あればよいのに対し、マトリクス方式では分解能に
応じてｘ，ｙ方向に複数の端子が設けられ、上下電極の
接点部分を各端子に接続する配線を必要とするためであ
る。即ちマトリクス方式では、キー数の増加に伴って、
額縁領域の面積が大きくなる。

【０００８】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、パネルの多層化によって高機能化を図ることを
可能としたマトリクス方式のタッチパネルを提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るタッチパ
ネルは、押圧位置で接触するように対向電極がマトリク
ス配列された第１のパネルと、この第１のパネルの下に
配置されて第１のパネルを介して押圧された位置で接触
するように対向電極がマトリクス配列された第２のパネ
ルとの少なくとも二層のパネルが積層され、前記各パネ
ル毎に出力を処理してその押圧位置座標の検出を行う複
数の座標検出回路を備え、押圧力のレベルに応じて前記
各座標検出回路の出力が異なる機能出力として選択され
るようにしたことを特徴とする。

【００１０】この発明によると、タッチパネルが、第
１，第２の少なくとも二層のマトリクス方式のパネルを
重ねた多層パネルとして構成される。押圧力の低いとき
は、上部の第１のパネルのみが出力を出し、押圧力があ
るレベルより高くなると、第２のパネルも出力を出す。
これらの多層のパネルの出力をそれぞれ異なる機能出力
として選択すれば、従来と同じパネル面積で従来より多
機能化が図られる。言い換えれば、従来のタッチパネル
と同じ面積で実質的に２倍、或いは３倍といったキー数
を持ったと同等の位置検出機能を得ることができる。こ
の発明において好ましくは、積層される各パネルを透明
として、タッチパネルが透明タッチパネルとして構成さ
れる。

【００１１】この発明において具体的に、第１のパネル
と第２のパネルは一部部材を共有して構成するとができ
る。即ち、第１のパネルは、下面に第１の下部電極が形
成された第１の部材と、上面に前記第１の下部電極と対
向する第１の上部電極が形成された第２の部材とから構
成し、第２のパネルは、下面に第２の下部電極が形成さ
れた前記第２の部材と、上面に第２の下部電極と対向す
る第２の上部電極が形成された第３の部材とから構成す
ることができる。

【００１２】またこの場合、好ましくは、第１の部材と
第２の部材の間の電極間隔に比べて、第２の部材と第３
の部材の間の電極間隔が大きく設定されるようにする。
これにより、第１のパネルの出力が得られる押圧力レベ
ルと第２のパネルの出力が得られる押圧力レベルの差を
十分に大きく設定することができる。

【００１３】或いは、第１の部材と第２の部材の間に、
透明絶縁材料による第１のドットスペーサがマトリクス
配列され、第２の部材と第３の部材の間には、第１のド
ットスペーサより高い、透明絶縁材料による第２のドッ
トスペーサがマトリクス配列されるようにしても、同様
に、第１のパネルの出力が得られる押圧力レベルと第２
のパネルの出力が得られる押圧力レベルの差を大きく設
定することができる。或いはまた、第２の部材を、第１
の部材より弾性係数が大きい材料により構成することに
よっても、同様の効果が期待される。

【００１４】またこの発明において、第１及び第２のパ
ネルの上下電極の少なくとも接触部に感圧抵抗層を形成
すれば、各パネルが押圧力に応じて変化する出力を出す
から、パネルをより多層化したと同等の効果を得ること
ができる。更にこの発明において好ましくは、第２のパ
ネルの出力に基づいて押圧力が所定レベル以上であるこ
とを判定し、その判定結果に基づいて第１のパネルの座
標検出回路を非活性とし、第２のパネルの座標検出回路
を活性とする制御を行う押圧力判定回路を備える。これ
により、異種機能の選択が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。この発明のよるタッチパネル
は一般に複数層のパネルにより構成される。以下の実施
の形態では２層の場合を取りあげるが、２層に限定され
ない。

【００１６】図１は、実施の形態による透明タッチパネ
ルの外観斜視図であり、第１のパネル１と第２のパネル
２の２層構造を有する。パネル１，２はいずれも透明で
ある。第１のパネル１は、第１の部材１０と第２の部材
２０の積層構造により構成され、第２のパネル２は、第
２の部材２０と第３の部材３０の積層構造により構成さ
れている。即ち第２の部材２０は、第１，第２のパネル
１，２で共有されている。パネル１，２は共にマトリク
ス方式であり、それぞれのパネルの端子にＦＰＣ３ｘ
１，３ｙ１，３ｘ２，３ｙ２が接続されて、一体化され
ている。

【００１７】この実施の形態のタッチパネルは、押圧力
の低いレベルでは第１の部材１０のみが撓んで第１のパ
ネル１のみが作動し、押圧力があるレベルを超えたとき
に第１のパネル１を介して第２の部材２０が撓んで第２
のパネル２が作動するようにする。従って少なくとも第
１の部材１０と第２の部材２０は可撓性であることを要
する。但し、第１のパネル１が作動する押圧力と第２の
パネル２が作動する押圧力のレベルの差がある程度以上
あることが好ましく、例えば第１の部材１０には透明可
撓性フィルムとして、ＰＥＴを用い、第２の部材２０に
は、第１の部材１０より弾性係数が大きい、０．２ｍｍ
厚程度のガラスを用いる。第３の部材３０は可撓性であ
ることは必要なく、例えば１ｍｍ厚のガラスを用いる。

【００１８】図２は、各パネル１，２の分解斜視図を示
している。第１の部材１０の下面と第２の部材２０の上
面には、それぞれＩＴＯ等の透明導電膜をパターニング
した、互いに直交する複数本ずつのストライプ状透明電
極、即ち上部電極１１と下部電極２１が形成されてい
る。このマトリクス状に形成された上部電極１１と下部
電極２１を対向させることにより、ある押圧位置で対応
する上下電極が接触して、位置情報を含む信号を得るこ
とが可能になる。

【００１９】第２の部材２０の下面と第３の部材３０の
上面には同様に、それぞれＩＴＯ等の透明導電膜をパタ
ーニングして得られた、互いに直交する複数本ずつのス
トライプ状透明電極、即ち上部電極２３と下部電極３１
が形成されて、これらが対向する。

【００２０】第１のパネル１の上下電極１１，２１はそ
れぞれ、ＦＰＣ３ｙ１，３ｘ１が接続される端子部１
２，２２に導出され、同様に第２のパネル２の上下電極
２３，３１はそれぞれ、ＦＰＣ３ｙ２，３ｘ２が接続さ
れる端子部２４，３２に導出される。

【００２１】図３は、パネル積層構造の拡大断面図であ
る。第２，第３の部材２０，３０の周辺には、不動作領
域（額縁領域）を規定する絶縁層３４，３５が形成さ
れ、ここれらの絶縁層２３，３５の部分に接着層３６，
３６を介在させて、３枚の部材１０，２０，３０を接着
して一体化している。このとき好ましくは、第１の部材
１０と第２の部材２０の間の電極間ギャップａに対し
て、第２の部材２０と第３の部材３０の間の電極間ギャ
ップｂが大きくなるように、絶縁層３４の厚みを絶縁層
３５のそれより厚くする。これは、第１のパネル１が作
動する押圧力と、第２のパネル２が作動する押圧力との
レベル差を大きくすることができる。

【００２２】また第２，第３の部材２０，３０の上部に
は、二つ以上の上下電極対が同時に接触するのを防止す
るために、アクリル系の透明絶縁材料によるドットスペ
ーサ２５，３３を例えば１ｍｍピッチでマトリクス状に
配列形成している。上部のドットスペーサ２５は、直径
４５〜５０μｍで高さ８〜１０μｍとし、下部のドット
スペーサ３３は、直径１００〜１２５μｍで高さ２０〜
２５μｍとする。両ドットスペーサの高さを異ならせて
いるのは、第１のパネル１が作動する低押圧力では、第
２のパネル２が作動しないようにするためである。

【００２３】なお、第２の部材２０の上部にドットスペ
ーサ２５をパターン形成する場合に、既に第２の部材の
２０の裏面にパターン形成されている電極２３に傷や汚
れが多数出るおそれがある場合には、ドットスペーサ２
５を第１の部材１０の下面に形成するようにしてもよ
い。

【００２４】具体的にこの実施の形態の透明タッチパネ
ルの製造工程を説明すると次のようになる。第１の部材
１０である片面にＩＴＯ膜が形成されたＰＥＴ、第２の
部材２０である両面にＩＴＯ膜が形成されたガラス、及
び第３の部材である片面にＩＴＯ膜が形成されたガラス
をそれぞれ用意し、まず各部材のＩＴＯ膜をパターニン
グする。具体的には、レジストパターンを印刷し、塩
酸：硝酸：水＝５：１：１５の溶液でＩＴＯ膜をエッチ
ングする。

【００２５】その後、第２の部材２０及び第３の部材３
０にそれぞれ、透明絶縁材料によるドットスペーサ２
５，３３をパターン印刷する。そして、第２の部材２０
及び第３の部材３０に額縁領域を形成する絶縁層３４，
３５を印刷し、また絶縁層３４，３５の上に接着層３
６，３７を印刷する。更に各透明電極の端子部には接触
抵抗を低減させるための銀ペーストを印刷する。これら
の印刷工程では、それぞれの条件で焼成を行う。そし
て、各端子部に接続されるＦＰＣを挟んで第１，第２及
び第３の部材１０，２０及び３０を重ねて貼り合わせ、
熱圧着して一体化する。

【００２６】なお、ＦＰＣ接続部を、第３の部材３０を
例にとって示すと、図４のようになる。端子部３２には
銀ペーストに重ねて、更に異方性導電ペースト３８を印
刷し、この部分にＦＰＣ３ｘ２の端子を重ねて一体化す
ることになる。他のＦＰＣ３ｘ１，３ｙ１，３ｙ２の接
続部も同様である。

【００２７】図５は、この実施の形態によるタッチパネ
ルの動作原理を示している。低押圧力の場合には、図５
（ａ）に示すように、第１の部材１０のたわみによって
第１のパネル１の対応する位置の上下電極１１，２１が
接触する。あるレベルを越えた押圧力では、図５（ｂ）
に示すように、第１の部材１０を介して第２の部材２０
も撓んで、第２のパネル２の対応する位置の上下電極２
３，３１が接触する。これら押圧力のレベルに応じて得
られる第１のパネル１の出力と第２のパネル２の出力
は、異なる機能出力として、別々のオペレーションシス
テムに供給されるようにする。

【００２８】図６は、一体形成された二つのパネル１，
２の周辺回路を含む構成を示している。第１のパネル１
は、マトリクス配列された電極の接触位置を検出するた
めに、走査クロックＣＬＫにより駆動される走査回路
（駆動回路）４ａとｘ走査回路（検出回路）９ａが設け
られる。ｙ走査回路４ａにより順次一方の（例えば上部
の）ストライプ電極を走査駆動し、その各走査周期内で
ｘ走査回路９ａが他方の（下部の）ストライプ電極を走
査するという、垂直及び水平走査によって、押圧位置で
の電極接触を、クロックＣＬＫを基準とするタイミング
情報として出力回路５ａにより検出することができる。
第２のパネル１側も同様であり、ｙ走査回路４ｂとｘ走
査回路９ｂにより走査駆動して、出力回路５ｂにより位
置情報を含む出力が得られる。

【００２９】第１及び第２のパネル１及び２の出力はそ
れぞれ押圧位置座標検出回路６ａ，６ｂに供給され、こ
こでタイミング情報から座標位置情報が求められる。但
し、第２のパネル２から出力が得られるときは、同時に
第１のパネル１からも出力が得られるから、これらの出
力を選択的に別のオペレーションシステムに供給するた
めには、押圧力判定が必要になる。これは例えば、第２
のパネル２側に出力が得られたことをもって、押圧力が
あるレベルを超えたものと判定する押圧力判定回路７を
設けることにより、可能になる。

【００３０】即ち、第２のパネル２側の出力回路５ｂに
出力が発生したときは、押圧力判定回路７が、”高押圧
力”と判定して例えば“Ｈ”出力を出し、これにより第
２のパネル２側の座標検出回路６ｂを活性化する。この
とき同じ出力をインバータ８を介して第１のパネル１側
の座標検出回路６ａに供給して、この座標検出回路６ｂ
を非活性にする。”低押圧力”の場合はには、第１のパ
ネル１側のみ出力を出すから、押圧力判定回路７の出力
は“Ｌ”であり、このとき第１のパネル１側の座標検出
回路６ａが活性、第２のパネル２側の座標検出回路６ｂ
は非活性となる。

【００３１】以上により、二つのパネル１，２の出力を
異なる機能出力として、選択的に異なるオペレーション
システムに供給することができる。但し、二つのパネル
１，２の座標検出回路６ａ，６ｂを選択的に活性にする
制御は必ずしも必須ではない。例えばこれらの座標検出
回路６ａ，６ｂは常時活性に保ち、第１のパネル１から
のみ得られる出力と、第１のパネル１と第２のパネル２
から同時に得られる出力とを別の機能出力として利用す
ることもできる。

【００３２】図７は、別の実施の形態による透明タッチ
パネルの構造を図３に対応させて示した断面図である。
この構造では、第１のパネル１の上下電極１１，２１の
表面に感圧抵抗層１３，２６を形成している。同様に、
第２のパネル１側についても、上下電極２３，３１の表
面に感圧抵抗層２７，３４を形成している。但し、感圧
抵抗層１３，２６はいずれか一方のみでよく、同様に感
圧抵抗層２７，３４もいずれか一方のみでよい。またこ
れらの感圧抵抗層は、ストライプ状透明電極全体にわた
って形成する必要はなく、少なくとも上下電極の接触部
に配置すればよい。

【００３３】この様に上下電極の接触部に感圧抵抗層を
介在させると、各パネル共に、押圧力レベルに応じて出
力が変化することから、実質的により多層化したと同様
の効果、即ちより多機能化を図ることができる。

【００３４】実施の形態では、低押圧力と高押圧力の検
出レベル差をある程度以上大きくするための手段とし
て、（ａ）第２の部材と第３の部材の電極間ギャップ
を、第１の部材と第２の部材間のそれより大きくし、
（ｂ）第１の部材と第２の部材を異種材料として、第２
の部材の弾性係数を第１の部材より大きくし、（ｃ）第
２のパネル側のドットスペーサを第１のパネル側のそれ
より高くしている。しかしこれら（ａ），（ｂ），
（ｃ）を全て満たすことは必ずしも必要ではなく、少な
くとも一つを満たせば、一定の検出レベル差を持たせる
ことが可能である。また、上記実施の形態では、上下の
対向するマトリクス電極として、接触電極部と配線部の
区別がないｘ，ｙ方向のストライプ状電極とする例を説
明したが、上下電極共に二次元配列のドットパターン電
極とし、これらの電極を引き出すための配線パターンを
形成するようにしてもよい。更に上記実施の形態では、
透明タッチパネルを説明したが、透明でない場合にもこ
の発明は有効である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、パ
ネルの多層化によって高機能化を図ったマトリクス方式
のタッチパネルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態による透明タッチパネ
ルを示す斜視図である。

【図２】 同タッチパネルの要部分解斜視図である。

【図３】 同タッチパネルの一部拡大断面図である。

【図４】 同タッチパネルのＦＰＣ接続部の構造を示す
分解斜視図図である。

【図５】 同タッチパネルの作動原理を説明するための
図である。

【図６】 同タッチパネルの周辺回路を含むシステム構
成を示す図である。

【図７】 他の実施の形態によるタッチパネルの構造を
図３に対応させて示す図である。

【符号の説明】

１…第１のパネル、２…第２のパネル、１０…第１の部
材、１１…透明電極、１２…端子部、２０…第２の部
材、２１，２３…透明電極、２２，２４…端子部、２５
…ドットスペーサ、３０…第３の部材、３１…透明電
極、３２…端子部、３３…ドットスペーサ、３４，３５
…絶縁層、３６，３７…接着層、３ｘ１，３ｘ２，３ｙ
１，３ｙ２…ＦＰＣ、４ａ，４ｂ…ｙ走査回路、５ａ，
５ｂ…出力回路、６ａ，６ｂ…押圧位置座標検出回路、
７…押圧力判定回路、８…インバータ、９ａ，９ｂ…ｘ
走査回路、１３，２６，２７，３４…感圧抵抗層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 雅克 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 山本 敏 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 5B068 AA01 BB01 BC07 BC13 BD20 BE08 CC06 5B087 AA00 CC12 CC26 DD10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押圧位置で接触するように対向電極がマ
   トリクス配列された第１のパネルと、この第１のパネル
   の下に配置されて第１のパネルを介して押圧された位置
   で接触するように対向電極がマトリクス配列された第２
   のパネルとの少なくとも二層のパネルが積層され、 前記各パネル毎に出力を処理してその押圧位置座標の検
   出を行う複数の座標検出回路を備え、 押圧力のレベルに応じて前記各座標検出回路の出力が異
   なる機能出力として選択されるようにしたことを特徴と
   するタッチパネル。
2. 【請求項２】 積層される各パネルが透明であり、タッ
   チパネルが透明タッチパネルとして構成されていること
   を特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
3. 【請求項３】 第１のパネルは、下面に第１の下部電極
   が形成された透明可撓性材料からなる第１の部材と、上
   面に前記第１の下部電極と対向する第１の上部電極が形
   成された透明可撓性材料からなる第２の部材とから構成
   され、 前記第２のパネルは、下面に第２の下部電極が形成され
   た前記第２の部材と、上面に前記第２の下部電極と対向
   する第２の上部電極が形成された第３の部材とから構成
   されることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
4. 【請求項４】 前記第１の部材と第２の部材の間の電極
   間隔に比べて、前記第２の部材と第３の部材の間の電極
   間隔が大きく設定されていることを特徴とする請求項３
   記載のタッチパネル。
5. 【請求項５】 前記第１の部材と第２の部材の間には、
   透明絶縁材料による第１のドットスペーサがマトリクス
   配列され、前記第２の部材と第３の部材の間には、前記
   第１のドットスペーサより高い透明絶縁材料による第２
   のドットスペーサがマトリクス配列されていることを特
   徴とする請求項３記載のタッチパネル。
6. 【請求項６】 前記第２の部材は、前記第１の部材より
   弾性係数が大きい材料により構成されていることを特徴
   とする請求項３のタッチパネル。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２のパネルの上下電極の
   少なくとも接触部に感圧抵抗層が形成されていることを
   特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
8. 【請求項８】 前記第２のパネルの出力に基づいて押圧
   力が所定レベル以上であることを判定し、その判定結果
   に基づいて前記第１のパネルの座標検出回路を非活性と
   し、前記第２のパネルの座標検出回路を活性とする制御
   を行う押圧力判定回路を有することを特徴とする請求項
   １記載のタッチパネル。