JP2010186460A

JP2010186460A - タッチパネル

Info

Publication number: JP2010186460A
Application number: JP2009117469A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanabe; 功二田邉; Kenichi Matsumoto; 賢一松本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-08-26
Also published as: CN101782827A; US20100182276A1; CN101782827B; US8441461B2

Abstract

【課題】各種電子機器に用いられるタッチパネルに関し、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】上基板１１下面の上導電層１２、及び下基板１４上面の下導電層１５を互いに直交する方向の複数の略帯状に形成すると共に、各々の端部を抵抗層１３と１６で接続することによって、抵抗層１３と１６両端の各々の電圧を検出することで、複数の押圧位置の検出が行えると共に、上下電極の数も四本と少ない数ですむため、電子回路への接続や位置検出の演算処理も簡易なものとなり、簡易な構成で、多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられるタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、液晶表示素子等の表示素子の前面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、指やペン等でタッチパネルを押圧操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、多様な操作の行えるものが求められている。

このような従来のタッチパネルについて、図７を用いて説明する。

なお、この図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図７は従来のタッチパネルの断面図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の上基板、２はガラス等の光透過性の下基板で、上基板１の下面には略矩形状で酸化インジウム錫等の光透過性の上導電層３が、下基板２の上面には同じく下導電層４が各々形成されている。

そして、下導電層４上面には絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、上導電層３の両端には一対の上電極（図示せず）が、下導電層４の両端には、上電極とは直交方向の一対の下電極（図示せず）が各々形成されている。

また、５は上基板１と下基板２の間の外周内縁に形成された略額縁状のスペーサで、このスペーサ５の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板２の外周が貼り合わされ、上導電層３と下導電層４が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極と下電極が機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１上面を指或いはペン等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層３が下導電層４に接触する。

そして、電子回路から上電極と下電極へ順次電圧が印加され、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１上面を押圧操作すると、上電極と下電極間の電圧比によって、この操作した位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行えるように構成されている。

なお、このようなタッチパネルは上記のように、上基板１下面の略矩形状の上導電層３の両端に一対の上電極を設けると共に、下基板２上面の同じく略矩形状の下導電層４の、上電極とは直交方向の両端に一対の下電極を設け、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を検出している。

したがって、押圧された位置を検出できるのは一ヶ所のみであり、図７に示すように、例えばある指で矢印Ａの箇所を押圧したままで、同時に他の指で矢印Ｂの箇所を押圧操作した場合、この二ヶ所の押圧位置を同時に検出することはできない。

このため、例えば上導電層３と下導電層４を略矩形状ではなく、略帯状で複数の導電層、大きさにもよるが一般に十数本から数十本の導電層を直交方向に交差させて形成し、この各々に順次電圧を印加して、複数の押圧位置を検出することが行われている。

ただし、この場合には、複数の上下導電層の各々について、電子回路へ接続するための数十本の上下電極が必要となって、全体の外形形状が大きなものになってしまうと共に、この全ての電極に電圧を順次印加して押圧位置の検出を行う必要があるため、押圧位置の検出にも時間を要し、電子回路への接続や位置検出の演算処理も複雑なものになってしまうものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００７−３１０４４０号公報

しかしながら、上記従来のタッチパネルにおいては、略矩形状の上導電層３と下導電層４を対向させたものでは、複数の押圧位置を検出することができず、略帯状の複数の上下導電層を交差させたものでは、外形形状が大きく複雑な構成になってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、上基板下面の上導電層、及び下基板上面の下導電層を互いに直交する方向の複数の略帯状に形成すると共に、各々の端部を抵抗層で接続してタッチパネルを構成したものであり、抵抗層端部の各々の電圧を検出することで、複数の押圧位置の検出が行えると共に、上下電極の数も四本と少ない数ですむため、電子回路への接続や位置検出の演算処理も簡易なものとなり、簡易な構成で、多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図同分解斜視図同部分斜視図同平面図同部分斜視図同部分斜視図従来のタッチパネルの断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等の光透過性の上基板で、この下面には略帯状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の複数の上導電層１２が、スパッタ法等によって前後方向に形成されると共に、これらの後端部はカーボン等の抵抗層１３によって接続されている。

また、１４はガラスまたはアクリル、ポリカーボネート等の光透過性の下基板で、この上面には略帯状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の下導電層１５が、上導電層１２とは互いに直交する方向の左右方向に形成されると共に、これらの左端部はカーボン等の抵抗層１６によって接続されている。

そして、下基板１４の上面にはエポキシやシリコーン等の絶縁樹脂によって複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、抵抗層１３と抵抗層１６の両端には、銀やカーボン等の上電極１７Ａと１７Ｂ、下電極１８Ａと１８Ｂが各々形成されている。

さらに、１９はポリエステルやエポキシ、不織布等のスペーサで、上基板１１と下基板１４の間の外周内縁に略額縁状に形成されると共に、このスペーサ１９の上下面または片面に塗布形成されたアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって、上基板１１と下基板１４の外周が貼り合わされ、複数の上導電層１２と下導電層１５が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、上電極１７Ａと１７Ｂ、下電極１８Ａと１８Ｂが機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１１上面の、例えば矢印Ａの箇所を指或いはペン等で押圧操作すると、上基板１１が撓み、押圧された箇所の上導電層１２が下基板１４上面の直交する下導電層１５に、例えば図３（ａ）の部分斜視図に示すように、上導電層１２Ａが下導電層１５Ａに接触する。

そして、この時、電子回路から下導電層１５両端に電圧が印加され、例えば下電極１８Ａと１８Ｂに５Ｖの電圧が印加された場合、上電極１７Ａからは例えば２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａの前後方向の押圧操作位置を電子回路が検出する。

また、この後、電子回路が電圧を印加する電極を切換え、図３（ｂ）に示すように、上電極１７Ａと１７Ｂに５Ｖの電圧が印加されると、下電極１８Ａから例えば２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａの左右方向の押圧操作位置を電子回路が検出する。

つまり、図４（ａ）の平面図に示すように、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１１上面、例えば矢印Ａの箇所を押圧操作すると、上記のように、電子回路から各電極へ順次電圧が印加され、上電極１７Ａの電圧によって前後方向の押圧位置を、下電極１８Ａの電圧によって左右方向の押圧位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択が行えるように構成されている。

さらに、図４（ｂ）に示すように、タッチパネル背面の表示素子に、例えば写真や地図等が表示された状態で、例えば右下の矢印Ａの箇所を指で押圧操作すると同時に、他の指で左上の矢印Ｂの箇所を押圧操作すると、上基板１１の二ヶ所が撓み、例えば図５（ａ）の部分斜視図に示すように、右下の矢印Ａの箇所では上導電層１２Ａが下導電層１５Ａに、左上の矢印Ｂの箇所では上導電層１２Ｂが下導電層１５Ｂに各々接触する。

そして、この時、電子回路から下導電層１５両端に、例えば下電極１８Ａと１８Ｂに５Ｖの電圧が印加された場合、上電極１７Ａからは例えば２Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって電子回路が矢印Ａの前後方向の押圧位置を検出すると共に、同時に上電極１７Ｂからは例えば４Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ｂの前後方向の押圧位置を電子回路が検出する。

また、この後、電子回路が電圧を印加する電極を切換え、図５（ｂ）に示すように、上電極１７Ａと１７Ｂに５Ｖの電圧が印加されると、例えば下電極１８Ａからは２Ｖ、下電極１８Ｂからは４Ｖの電圧が検出されるため、この電圧によって矢印Ａと矢印Ｂの左右方向の押圧位置を電子回路が検出する。

つまり、電子回路から各電極へ順次電圧を印加して、上電極１７Ａと１７Ｂの電圧によって矢印Ａと矢印Ｂの箇所の前後方向の押圧位置を、下電極１８Ａと１８Ｂの電圧によって左右方向の押圧位置を電子回路が各々検出することで、複数の押圧位置の検出が行えるようになっている。

そして、図４（ｂ）に示すように、写真や地図等の右下と左上の箇所を同時に押圧操作したままで、二本の指を対角線上に外方あるいは内方へ移動すると、上記と同様にして、電子回路がこの二ヶ所の押圧位置の変化を検出し、例えば写真や地図の拡大や縮小といった、多様な操作が行われる。

すなわち、上基板１１下面の上導電層１２、及び下基板１４上面の下導電層１５を互いに直交する方向の複数の略帯状に形成すると共に、各々の端部を抵抗層１３と１６で接続することによって、この抵抗層１３と１６両端の上電極１７Ａと１７Ｂ、下電極１８Ａと１８Ｂの四本の電極の電圧を検出するだけで、複数の押圧位置の検出を行うことが可能なように構成されている。

したがって、電子回路への接続や位置検出の演算処理も簡易なものになると共に、上記のように、複数の押圧位置の変化を検出することによって、単なるメニューの選択等だけではなく、表示素子に表示された画面の拡大や縮小といった、多様な操作も簡易な構成で行えるようになっている。

なお、以上のような抵抗層１３と１６の抵抗値と、各電極からの電圧の関係は、例えば図５（ａ）においては、抵抗層１６の下電極１８Ａと下導電層１５Ａ間の抵抗値を、これに下導電層１５Ｂから下電極１８Ｂ間の抵抗層１６の抵抗値と、抵抗層１６の下導電層１５Ａと１５Ｂ間の抵抗値、及びこれと並列な抵抗層１３の上導電層１２Ａと１２Ｂ間の抵抗値を加算したもので、除した割合の電圧が上電極１７Ａからの出力電圧となる。

また、図５（ｂ）においては、下電極１８Ａからの出力電圧は、上電極１７Ａと上導電層１２Ａ間の抵抗層１３の抵抗値を、これに上導電層１２Ｂと上電極１７Ｂ間の抵抗層１３の抵抗値と、抵抗層１３の上導電層１２Ａと１２Ｂの抵抗値、及びこれと並列な抵抗層１６の下導電層１５Ａと１５Ｂ間の抵抗値を加算したもので、除した割合の電圧となる。

さらに、下電極１８Ｂからの出力電圧は、上電極１７Ａと上導電層１２Ａ間の抵抗層１３の抵抗値と、抵抗層１３の上導電層１２Ａと１２Ｂの抵抗値、及びこれと並列な抵抗層１６の下導電層１５Ａと１５Ｂ間の抵抗値を加算したものを、上電極１７Ａと上導電層１２Ａ間の抵抗層１３の抵抗値と、抵抗層１３の上導電層１２Ａと１２Ｂの抵抗値、及びこれと並列な抵抗層１６の下導電層１５Ａと１５Ｂ間の抵抗値、抵抗層１３の上導電層１２Ｂと上電極１７Ｂ間の抵抗値を加算したもので、除した割合の電圧となる。

つまり、上電極１７Ａと１７Ｂ、下電極１８Ａと１８Ｂに印加する電圧と、略帯状の上導電層１２と下導電層１５の本数に応じて、上記のような割合で抵抗層１３と１６の抵抗値を設定することで、各電極から出力された電圧によって、複数の押圧位置の検出が行えるようになっている。

なお、上記とは逆に、図６（ａ）の部分斜視図に示すように、右上の矢印Ｃと左下の矢印Ｄの箇所を同時に押圧操作した場合には、矢印Ｃの箇所では上導電層１２Ａが下導電層１５Ｂに、矢印Ｄの箇所では上導電層１２Ｂが下導電層１５Ａに各々接触する。

そして、この時、電子回路から下電極１８Ａと１８Ｂに５Ｖの電圧が印加された場合には、上電極１７Ａからは例えば４Ｖの電圧が検出され、上電極１７Ｂからは例えば２Ｖの電圧が検出されて、この電圧によって矢印Ｃと矢印Ｄの前後方向の押圧位置を電子回路が各々検出する。

また、図６（ｂ）に示すように、上電極１７Ａと１７Ｂに５Ｖの電圧が印加されると、例えば下電極１８Ａからは４Ｖ、下電極１８Ｂからは２Ｖの電圧が検出され、この電圧によって矢印Ｃと矢印Ｄの左右方向の押圧位置を電子回路が検出する。

すなわち、矢印Ａや矢印Ｂとは対称の矢印Ｃや矢印Ｄの箇所を押圧操作した場合には、各電極から上述した矢印Ａや矢印Ｂの場合とは逆の値の電圧が検出されることによって、このような押圧操作が行われた場合にも、正しく押圧位置の検出が可能なようになっている。

このように本実施の形態によれば、上基板１１下面の上導電層１２、及び下基板１４上面の下導電層１５を互いに直交する方向の複数の略帯状に形成すると共に、各々の端部を抵抗層１３と１６で接続することによって、抵抗層１３と１６両端の各々の電圧を検出することで、複数の押圧位置の検出が行えると共に、上下電極の数も四本と少ない数ですむため、電子回路への接続や位置検出の演算処理も簡易なものとなり、簡易な構成で、多様な操作が可能なタッチパネルを得ることができるものである。

本発明によるタッチパネルは、簡易な構成で複数の押圧位置の検出が行え、多様な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１１上基板
１２、１２Ａ、１２Ｂ上導電層
１３抵抗層
１４下基板
１５、１５Ａ、１５Ｂ下導電層
１６抵抗層
１７Ａ、１７Ｂ上電極
１８Ａ、１８Ｂ下電極
１９スペーサ

Claims

下面に上導電層が形成された光透過性の上基板と、上面に上記上導電層と所定の空隙を空けて対向する下導電層が形成された光透過性の下基板からなり、上記上導電層及び下導電層を互いに直交する方向の複数の略帯状に形成すると共に、各々の端部を抵抗層で接続したタッチパネル。