JP2013171351A - タッチパネル及びタッチパネル付表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルにおいて、タッチ入力エリアの検出精度を損なうことなく外形を小さくできることおよび、１対の電極に電圧の極性を入れ替えて印加し、それぞれの電圧値を検出することを提供する。
【解決手段】アポロニウスの円の定理を用いてタッチ位置検出することを特徴とするタッチパネルであって前記タッチパネルは、透明導電膜を形成した２枚の基板を互いの導電膜が対向するように配置され、第１の基板に１つの電極を有し、第２の基板に２対の点電極を有し、第２の基板の電極は基板の外周部に配置され、電極を除く外周部には絶縁層が形成され、電極を外部に引き出す配線は点電極より内側の絶縁層上に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネル及びタッチパネル付表示装置に関し、ディスプレイの形状が矩形以外のディスプレイに適用するタッチパネル及びタッチパネル付表示装置に関する。

一般に、抵抗膜方式タッチパネルは、基板の形状が矩形であり、同様に矩形の形状であるディスプレイの前面に搭載されている。しかし、近年ディスプレイの形状が、例えば丸型など、矩形以外の形状にする技術が開発されており、それに対応するタッチパネルが求められている。

基板が矩形の場合、透明導電膜に電圧を印加するための電極は、対向する２辺に沿って形成されているため、両電極に定電圧を印加したときの任意の点の電位は、電極からの距離の比に等しく、位置が容易に検出できる。

しかし、基板が円形のような矩形以外の形状である場合、基板上の透明導電膜に均等に電界をかけるような電極が形成できない。このため、従来の４線式や５線式抵抗膜方式では対応ができない。

また、このような形状のタッチパネルでは、タッチの検出に寄与しないパネルのエッジ（額縁）を狭くし、かつ、どの位置でも高い精度でタッチを検出するのは困難であった。

例えば、特許文献１は、円形や長円形形状のタッチパネルの発明である。詳細には、「可撓性を有する上透明基板の下面に８角形や１２角形等の４の倍数の直線の辺を有し、少なくても１つの中心線で対称になる形状に形成した上透明電極と、該上透明電極の対称に向かい合う辺に形成した一対の上導通電極とを有する上基板と、下透明基板の上面に、前記上透明電極と略同一形状に形成した下透明電極と、該下透明電極において前記上導電電極を形成した辺に対して９０度ずれた位置にある対向する辺に形成した一対の下導電電極と、前記下透明電極の上面に形成したドットスペーサとを有する下基板と、を一定の隙間を持たせて対面配置し、シール材で前記上下基板の外周域を接着固定した」タッチパネルについての記載している。上導通電極と、下透明電極と、下導電電極の３電極で位置を検出し、高い精度で位置を検出するため、検出平面の歪みを補正するためのルックアップテーブルを用いる方法が開示されている。

また、特許文献２は、丸い形状のタッチパネルに付いての発明である。詳細には「可撓性のある略円形の上透明基板の下面に略円形の上透明電極を設け、この上透明電極の面上外周領域に、一定長の直線からなる基準導電電極と、この基準導電電極と同じ長さで且つ基準導電電極と平行に複数のサーチ導電電極とを設けた上基板と、略円形の下透明基板の上面に略円形の下透明電極を設け、この下透明電極の面上外周領域に、一定長の直線からなる基準導電電極と、この基準導電電極と同じ長さで且つ基準導電電極と平行に複数のサーチ導電電極と、下透明電極の上面にドットスペーサとを設けた下基板と、を一定の隙間を持たせて、上基板の基準導電電極と下基板基準導電電極とが９０度ずれた位置でもって対面して配置し、シール材で上下基板の外周域を接着固定する」タッチパネルについて記載されている。特許文献２では、周囲に多数の電極を配置して検出する方法が開示されているが、検出位置の分解能が電極の数に依存するため、電極を多くすれば高い精度を得られる。

さらに、特許文献３は、シート状の入力装置であり、円形や楕円形の入力面を可能とするものである。詳細には、「互いに対向配置される上パネルの抵抗膜と下パネルの抵抗膜とは共に円形である。上パネルに形成された円形の抵抗膜のＹ方向及びＸ方向各直径の両端に引き出し線が接続される。一方、この抵抗膜と対向し、押し圧により接触する下パネルの膜は抵抗膜で形成してもよく、あるいは導電膜で形成してもよい。その形状は、上側抵抗膜の大きさを包含する大きさを有するものであればよい。下側の膜には引き出し線がその周縁の任意な位置に接続されその他端は制御回路に接続されている。」と記載している。この２対の電極によってアポロニウス円の原理で位置を検出する方法が開示されている。

特開２００５−１２８８１９号公報 特開２００５−１８２３３９号公報 特開平１１−１４３６２２号公報

基板の形状が円または楕円であり、透明導電膜を形成した基板を、透明導電膜が接触が出来るように対向して配置し、周囲を粘着材で貼り合わせた構成の抵抗膜方式タッチパネルにおいて、タッチの検出に寄与しないパネルのエッジ（額縁）を狭くし、かつ、どの位置でも高い精度でタッチを検出するためには以下の課題があった。

特許文献１は、３電極で位置を検出し、高い精度で位置を検出するため、検出平面の歪みを補正するためのルックアップテーブルを用いる方法が開示されている。しかし、検出位置の分解能はルックアップテーブルの数に依存するために大量のデータが必要でありメモリを大量に必要とする。また実験データの蓄積により作成されるデータのため、部品のばらつきに対して柔軟性が低いという課題を有している。

また、特許文献２は、周囲に多数の電極を配置して検出する方法が開示されているが、検出位置の分解能が電極の数に依存するため、電極を多くすれば高い精度を得られるが、外部に引き出す配線数が多くなり額縁が広くなるという課題を有している。

さらに、特許文献３は、２対の電極によってアポロニウス円の原理で位置を検出する方法が開示されている。しかし、中央付近では精度よく位置を検出することが出来るが、電極近傍や額縁付近は電界が歪んでいるために精度が低下してしまう。結果的に精度が低い部分は検出領域として使用できないので、額縁を狭くするには限界があるという課題を有している。

そこで本発明は、タッチパネルにおいて、タッチ入力エリアの検出精度を損なうことなく外形を小さくできることおよび、１対の電極に電圧の極性を入れ替えて印加し、それぞれの電圧値を検出することで、タッチ入力エリアのどの象限にタッチしたか特定することで、演算式を簡素にできることを目的とする。

上記の課題を解決すべく本発明に係るタッチパネルは、アポロニウスの円の定理を用いてタッチ位置検出することを特徴とするタッチパネルであって前記タッチパネルは、透明導電膜を形成した２枚の基板を互いの導電膜が対向するように配置され、第１の基板に１つの電極を有し、第２の基板に２対の点電極を有し、第２の基板の電極は基板の外周部に配置され、電極を除く外周部には絶縁層が形成され、電極を外部に引き出す配線は点電極より内側の絶縁層上に形成されていることを特徴とする。

また、前記第１の基板の配線は検出回路に接続され、前記第２の基板の配線は走査回路に接続され、タッチ位置を算出する演算回路を有することを特徴とする。

さらに、前記演算回路は、タッチ位置の算出において前記第１及び第２の基板の透明導電膜の抵抗値の経時変化や、透明導電膜端部および電極近傍の電界の歪みから生じる検出位置の誤差を補正する機能を有することを特徴とする。

加えて走査回路により、前記第２の基板の１対の電極間に電圧を印加し、次に極性を入れ替えて前記電極に電圧を印加し、他方の１対の電極においても順次電圧を印加することを特徴とする。

次に、前記タッチパネルのタッチ位置の検出において、前記第２の基板の１対の電極に電圧を印加し、前記第１の基板の電極から検出された電圧値より、タッチした位置からそれぞれの電極までの距離の比を求め、この距離の比率が一定となる条件の軌跡をアポロニウスの円の定理により求めると共に、他方の１対の電極に電圧を印加し、第１の基板の電極から検出された電圧値より、タッチした位置からそれぞれの電極までの距離の比率を求め、この距離の比率が一定となる条件の軌跡をアポロニウスの円の定理により求め、この２本の軌跡の交点を求めることでタッチした位置を算出することを特徴とする。

続いて、前記第１及び第２の基板は、丸形（または楕円形）の形状であることを特徴とする。

一方、前記第１及び第２の基板の形状が矩形であり、第２の基板の角部に２対の点電極を設けることを特徴とする。前記タッチパネルを表示装置に搭載することもできる。

本発明に係るタッチパネルを適用することで、ルックアップテーブルを持たないことで、メモリ等を持つ必要がないという効果を有する。

また、電極形状が小さいため、タッチパネルの額縁を狭くすることができるという効果を有する。

さらに、導電膜外周部や点電極近傍の電界が歪みやすい領域を配線エリアとして利用することで、タッチ入力エリアの検出精度を損なうことなく外形を小さくできるという効果を有する。

本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルの全体構成を示す図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部と検出部の接続を示す図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルのタッチパネル部と検出部の接続を示す図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルの操作回路の動作を説明する図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルの操作回路の動作を説明する図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルの検出位置を算出する際のフローチャートである。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例１によって得られるタッチパネルの検出位置算出方法の説明図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルの全体構成を示す図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルのタッチパネル部と検出部の接続を示す図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルのタッチパネル部の断面図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルの操作回路の動作を説明する図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルの操作回路の動作を説明する図である。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルの検出位置を算出する際のフローチャートである。 本発明に係るタッチパネルであって、実施例２によって得られるタッチパネルの検出位置算出方法の説明図である。 本発明に係るタッチパネル付き表示装置の図である。 従来のタッチパネルであって、特許文献１によるタッチパネルの代表図である。 従来のタッチパネルであって、特許文献２によるタッチパネルの代表図である。 従来のタッチパネルであって、特許文献３によるタッチパネルの代表図である。

（実施例１）
図１は、本発明に係わる実施例１の全体ブロック図である。

本発明のタッチパネル２は、タッチパネル部４と、タッチパネルの配線を外部回路と電気的に接続するためのＦＰＣ６（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、タッチパネルの電極に電圧を印加するための走査回路８と、タッチパネルから電圧を検出するための検出回路１０と、検出された電圧からタッチ位置を計算する演算回路１２からなる。

図２はタッチパネル部４の上部基板１４および下部基板１６の電極と走査回路８、検出回路１０との接続を表す図である。

上部基板１４は、円形状であり、その上の中央に上部基板１４より直径の小さい円形状の透明導電膜２４が搭載され、透明導電膜２４の外周に電極Ｅが設けられる。電極ＥはＦＰＣ６ｂ内の配線２９を介して検出回路１０と連結される。

下部基板１６も、円形状であり、その上の中央に上部基板１４より直径の小さい円形状の透明導電膜１８が搭載され、その外周に絶縁層２２が設けられる。絶縁層２２の中央に開口する絶縁層開口２８が円状に開口し、その内部に設けられる。電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、絶縁層２２の上に配置されるが、他端はいずれも走査回路８へＦＰＣ６ａ内の配線２７を介して接続される。

電極Ａは、上部基板１４を上面を上から見て、透明導電膜１８に対して１０時の方向であって、絶縁層２２上に配置される。

これに対して、電極Ｂは、上部基板１４を上面を上から見て、透明導電膜１８に対して８時の方向であって、絶縁層２２上に配置される。

さらに、電極Ｃは、上部基板１４を上面を上から見て、透明導電膜１８に対して４時の方向であって、絶縁層２２上に配置される。電極Ａと電極Ｃとは透明導電膜１８に対して点対称の位置となる。

次に電極Ｄは、上部基板１４を上面を上から見て、透明導電膜１８に対して２時の方向であって、絶縁層２２上に配置される。電極Ｂと電極Ｄとは透明導電膜１８に対して点対称の位置となる。

図３Ａ〜３Ｄはタッチパネル部の断面図と製造フローである。図３Ａが図２のＡ−Ａ’の断面での断面図であり、図３Ｂ以降は、図２のＡ−Ａ’の断面での下部基板１６の製造フローであり、図３Ｂは下部基板１６にドットスペーサ２０を設けた工程であり、図３Ｃは絶縁層２２とホールここで図３Ｂ〜図３Ｄは、図２のＡ−Ａ’の断面での下部基板１６の製造フローを表している。図３Ｄは、絶縁層２２の上部に電極３０を設け、配線３４と３６を配置したものである。

下部基板１６は、透明導電膜１８を形成した基板にドットスペーサ２０を形成する（図３Ｂ）。

次に基板の周辺部である額縁領域に有機絶縁層２２を形成する。このとき点電極３０を形成するために、有機絶縁層２２の端部には点状のホール３２が開いており透明導電膜１８が露出している（図３Ｃ）。

ホール３２を含めて導電性の材料を印刷して点電極及び配線を形成する。尚、他の点電極から引き出された配線３６が点電極３０近傍を引き回す際には点電極３０の内側に配置する（図３Ｄ）。

タッチパネル部４は、透明導電膜１８を形成した丸形（または楕円形）の下部基板１６と、同じく透明導電膜２４を形成し下部基板１６の透明導電膜１８と接触できるように対向して配置された丸形（または楕円形）の上部基板１４と、透明導電膜２４に電気的に接続するための電極と、電極を外部に引き出すための配線と、電極及び配線を絶縁するための絶縁層２２と、タッチ時の誤入力を防止するドットスペーサ２０と、上部基板１４と下部基板１６を貼りあわせるための粘着剤３１からなる。

下部基板１６は、透明導電膜１８に電圧を印加するための電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが円（または楕円）の中心に対して０°、９０°、１８０°、２７０°に位置する外周部に形成されている。電極の形状は円形が好ましい。電極を除く透明導電膜上の外周部には絶縁層が形成されている。電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには絶縁層上に形成された配線が接続されており、外周に設けた端子に引き出されている。配線は絶縁層上に形成されているので点電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内側に配置されてよい。

端子部にはＦＰＣ６ａが接続され、端子から取り出された配線２７はそれぞれ走査回路８と電気的に接続されている。

上部基板１４は、透明導電膜２４の外周部に電極Ｅが形成されている。電極Ｅには配線２６が接続されており、外周に設けた端子に引き出されている。端子部にはＦＰＣ６ｂが接続され、端子から取り出された配線２９は検出回路１０と電気的に接続されている。

検出回路１０は演算回路１２に接続されている。また演算回路１２は走査回路８に接続されている。

演算回路１２は、タッチ位置の計算の他、上部及び下部基板１４，１６の透明導電膜１８，２４の抵抗値の経時変化や、透明導電膜端部および電極近傍の電界の歪みから生じる検出位置の誤差を補正する機能を有する。

尚、本発明によるタッチ位置の算出においては、異なる２つの組合せ３８，４０の電極Ｆ，Ｇ，Ｉに電圧を印加できればタッチ位置の算出が可能であるので、下部基板１６の電極Ｆ，Ｇ，Ｉは、図４に示すように基板外周部４２の任意の位置に少なくとも３個形成されていればよい。

しかし後述するタッチ位置の算出において、処理を簡素にするため、本実施例では４個の電極を形成した構成例を示している。

（実施例１の動作）
本発明の走査回路８、検出回路１０、演算回路１２の動作について説明する。走査回路８は、状態に応じて電極Ａ〜Ｄに電圧を印加する。

図５Ａ〜図５Ｂは、本発明の走査回路の動作を表す状態表図５Ａと、本発明に係るタッチパネル付表示装置の実施例１における走査回路のフローチャート図５Ｂである。

タッチパネルにタッチをしていない時（非タッチ状態）は、待機状態となる。待機状態では、電極Ａ〜ＤのいずれかにＶＤＤを印加し、残りの電極はＨｉ−Ｚ（ハイ・インピーダンス）とする。

図６では本発明の走査回路８の動作を表すフローチャートであって、電極ＡにＶＤＤを印加した例を示している。

待機状態において、タッチを検出（タッチ状態）すると走査回路８は、図５（ｂ）に示される状態１から状態４の電圧印加を順次行う。

状態１では、電極Ａにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｃにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態２では、電極Ｂにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｄにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態３では、電極Ｃにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ａにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態４では、電極Ｄにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｂにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

タッチ状態が継続されている間は、前記動作を繰り返し行う。非タッチ状態となった場合は、前記動作を止めて待機状態へ移行する。

また、演算回路１２へは走査回路がどの状態であるかを伝達する。

検出回路１０は、電極Ｅの電圧を観測している。タッチパネルの上部基板１４がタッチされると、上部基板１４が撓み、上部基板１４の透明導電膜２４と下部基板１６の透明導電膜１８が電気的に接続される。このとき電極Ｅには、ある電圧が発生しタッチ状態となる。電極Ｅで検出した電圧は、Ａ／Ｄ変換をした後、演算回路１２へ伝達する。

演算回路１２は、印加電圧の状態と検出電圧からタッチ位置の算出及び必要に応じて算出値の補正を行う。

（実施例１の手順）
図６は、本発明のタッチパネル付表示装置の実施例１におけるタッチの検出とタッチ位置を算出する手順を表すフローチャートである。

まず検出開始時は、走査回路によって待機状態となる。

タッチパネルがタッチされると、タッチ状態となり走査回路８は、図５（ａ）に示す状態１から状態４まで順次移行し電圧を印加する。このとき電極Ｅで検出した電圧は検出回路１０によってＡ／Ｄ変換し、データを演算回路１２へ渡す。状態１から状態４までの順次動作の途中で非タッチ状態となった場合は、待機状態に移行する。

状態４の検出電圧を取得するとタッチ位置演算動作に移行する。

まず状態１と状態３、状態２と状態４の検出電圧を比較する（Ｓ６−１）。いずれかの比較において電圧値が同じである場合、タッチ位置は電極Ａと電極Ｃを結ぶ直線上、または電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上にあるので、フロー（１）でタッチ位置を求める（Ｓ６−１−１）。

例えば、状態１と状態３での検出電圧値が同じ場合、タッチ位置は電極Ａと電極Ｃからの距離の比が等しい位置、つまり電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上にある。状態２での印加電圧と検出電圧から、タッチ位置座標（Ｔｘ，Ｔｙ）を求める。検出電圧Ｖｂｄは電極Ｂ−電極Ｄ間の電圧をタッチ位置で分圧したものであることから、タッチパネルの中心座標を（０，０）とすると、Ｔｘ＝（ＶＤＤ−ＧＮＤ）／２−Ｖｂｄ／（ＶＤＤ−ＧＮＤ）、Ｔｙは電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上であるので０となる。

一方、状態１と状態３、状態２と状態４の検出電圧を比較し、いずれの比較でも電圧値が同じでない場合、フロー（２）でタッチ位置を求める（Ｓ６−２−１）。

まず、状態１から状態４での検出電圧を比較し、検出電圧の大きさが上位から２番目までの状態を抽出する（Ｓ６−２−２）。タッチした位置は、１番目の状態のハイ側の電圧を印加した電極と、２番目の状態のハイ側の電圧を印加した電極と、円（または楕円）の中心とを結ぶ領域にある。

例えば、図７のようにタッチ位置Ｔ（Ｔｘ，Ｔｙ）が円（または楕円）の中心と電極Ａ、電極Ｄに囲まれる領域にあった場合、電極Ａに電圧ＶＤＤを、電極Ｃに電圧ＧＮＤを印加した際に検出される検出電圧ＶＴ１から、電極Ａとタッチ位置Ｔとの距離と電極Ｃとタッチ位置Ｔとの距離の比率ｎ：１−ｎ（０＜ｎ＜１）は

より求めることができる。

同様に、電極Ｄに電圧ＶＤＤを、電極Ｂに電圧ＧＮＤを印加した際に検出される検出電圧ＶＴ２から、電極Ｄとタッチ位置Ｔとの距離と電極Ｂとタッチ位置Ｔとの距離の比率ｍ：１−ｍ（０＜ｍ＜１）は

より求めることができる。

タッチ位置Ｔは、電極Ａ、電極Ｃとの距離の比率が一定のｎ：１−ｎとなるアポロニウスの円であるとともに、電極Ｄ、電極Ｂとの距離の比率が一定のｍ：１−ｍとなるアポロニウスの円であるから、タッチ位置Ｔは２円の交点として座標を求めることが可能であり、円の中心を原点Ｏ（０，０）、電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｃ、電極Ｄの座標をそれぞれ（０，Ｒ），（−Ｒ，０），（０，−Ｒ），（Ｒ，０）とする、タッチ位置Ｔ（Ｔｘ，Ｔｙ）は第１象限にあり、その座標は次式となる（Ｓ６−２−２）。

ただし、

同様にタッチ位置Ｔが第２象限、第３象限及び第４象限にある場合は以下のような座標となる。

第２象限にある場合

第３象限にある場合

第４象限にある場合

演算後、タッチ状態の場合は走査回路により状態１から状態４まで順次動作を繰り返す。非タッチ状態の場合は、待機状態に移行する（Ｓ６−２−３）〜（Ｓ６−２−４）。

（実施例１の効果の説明）
アポロニウスの円の交点でタッチ位置を測位するので、ルックアップテーブルを用いることなく矩形以外の形状でもタッチ位置の検出が可能である。

印加する電圧の極性を入れ替えて、検出電圧を比較しタッチ位置の象限を特定することで、検出位置の演算式が簡素になる。

電極近傍や導電膜外周部は電界が歪みやすい領域であるが、電圧印加用の点電極を外周部に配置し、電極を除く外周部に絶縁層２２を形成し、配線を絶縁層２２上に形成して、タッチ位置の検出精度に影響を与える無効な領域を、配線などの額縁エリアとして利用可能である。

配線は下部基板１６に４本、上部基板１４に１本でよく、配線の引き回しによって額縁が広くなることはない。

下部基板１６の電極のみで位置検出に必要な電位を形成できるので、上部基板１４の透明導電膜２４が損傷しても、位置検出が可能である。

（実施例２）
図８は、本発明のタッチパネル付表示装置に関する実施例２の全体ブロック図である。本発明のタッチパネル４４は、タッチパネル部４６と、タッチパネルの配線を外部回路と電気的に接続するためのＦＰＣ４８と、タッチパネルの電極に電圧を印加するための走査回路５０と、タッチパネルから電圧を検出するための検出回路５２と、検出された電圧からタッチ位置を計算する演算回路５４からなる。

図９はタッチパネル部４６の上部基板５６および下部基板５８の電極と走査回路５０、検出回路５２との接続を表す図である。

図１０Ａはタッチパネル部の断面図である。ここで図１０Ｂ〜図１０Ｄは、図９のＢ−Ｂ’の断面での下部基板５８の製造フローを表している。

下部基板５８は、透明導電膜６２を形成した基板５８にドットスペーサ６４を形成する（図１０（ｂ））。

次に基板の額縁領域６６に有機絶縁層６８を形成する。このとき点電極を形成するために、有機絶縁層６８の端部には点状のホール７０が開いており透明導電膜６２が露出している（図１０Ｃ）。有機絶縁層６８の中央に開口する有機絶縁層開口６９が矩形状に開口し、その内部に設けられる。

ホール７０を含めて導電性の材料を印刷して点電極及び配線を形成する。尚、他の点電極から引き出された配線７８が点電極７２近傍を引き回す際には点電極７２の内側に配置する（図１０Ｄ）。

タッチパネル部４６は、透明導電膜６２を形成した矩形の下部基板５８と、同じく透明導電膜６０を形成し下部基板５８の透明導電膜６２と接触できるように対向して配置された矩形の上部基板５６と、透明導電膜６０に電気的に接続するための電極７２と、電極７２を外部に引き出すための配線７４と、電極７２及び配線７４を絶縁するための絶縁層６８と、タッチ時の誤入力を防止するドットスペーサ６４と、上部基板５６と下部基板５８を貼りあわせるための粘着剤７６からなる。

下部基板５８は、透明導電膜６２に電圧を印加するための電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが矩形の角に位置する外周に形成されている。電極の形状は円形が好ましい。電極を除く透明導電膜６２上の外周部には絶縁層６８が形成されている。電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには絶縁層６８上に形成された配線が接続されており、外周に設けた端子に引き出されている。

配線は絶縁層上に形成されているので点電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内側に配置されてよい。

端子部にはＦＰＣ４８ｂが接続され、端子から取り出された配線８０はそれぞれ走査回路５０と電気的に接続されている。

上部基板５６は、透明導電膜６０の外周部に電極Ｅが形成されている。電極Ｅには配線８２が接続されており、外周に設けた端子に引き出されている。端子部にはＦＰＣ４８ａが接続され、端子から取り出された配線８４は検出回路５２と電気的に接続されている。

検出回路５２は演算回路５４に接続されている。また演算回路５４は走査回路５０に接続されている。

演算回路５４は、タッチ位置の計算の他、上部５６及び下部基板５８の透明導電膜６０，６２の抵抗値の経時変化や、透明導電膜端部および電極近傍の電界の歪みから生じる検出位置の誤差を補正する機能を有する。

（実施例２の動作）
本発明の走査回路５０、検出回路５２、演算回路５４の動作について説明する。

走査回路５０は、状態に応じて電極Ａ〜Ｄに電圧を印加する。

図１１は、本発明の走査回路の動作を表す状態表図１１Ａと、本発明に係るタッチパネル付表示装置の実施例２における走査回路のフローチャート図１１Ｂである。

タッチパネルにタッチをしていない時（非タッチ状態）は、待機状態となる。待機状態では、電極Ａ〜ＤのいずれかにＶＤＤを印加し、残りの電極はＨｉ−Ｚとする。図１１Ｂでは電極ＡにＶＤＤを印加した例を示している。待機状態において、タッチを検出（タッチ状態）すると走査回路は状態１から状態４の電圧印加を順次行う。

状態１では、電極Ａにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｃにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態２では、電極Ｂにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｄにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態３では、電極Ｃにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ａにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

状態４では、電極Ｄにハイ側電圧ＶＤＤ、電極Ｂにロー側電圧ＧＮＤを印加する。

タッチ状態が継続されている間は、前記動作を繰り返し行う。非タッチ状態となった場合は、前記動作を止めて待機状態へ移行する。また、演算回路５４へは走査回路５０がどの状態であるかを伝達する。

検出回路５２は、電極Ｅの電圧を観測している。タッチパネルの上部基板５６がタッチされると、上部基板５６が撓み、上部基板５６の透明導電膜６０と下部基板５８の透明導電膜６２が電気的に接続される。このとき電極Ｅには、ある電圧が発生しタッチ状態となる。電極Ｅで検出した電圧は、Ａ／Ｄ変換をした後、演算回路５４へ伝達する。

演算回路５４は、印加電圧の状態と検出電圧からタッチ位置の算出及び必要に応じて算出値の補正を行う。

（実施例２の手順）
図１２は、本発明のタッチパネル付表示装置の実施例２におけるタッチの検出とタッチ位置を算出する手順を表すフローチャートである。

まず検出開始時は、走査回路５０によって待機状態となる。

タッチパネルがタッチされると、タッチ状態となり走査回路５０は状態１から状態４まで順次移行し電圧を印加する。このとき電極Ｅで検出した電圧は検出回路によってＡ／Ｄ変換し、データを演算回路へ渡す。状態１から状態４までの順次動作の途中で非タッチ状態となった場合は、待機状態に移行する。状態４の検出電圧を取得するとタッチ位置演算動作に移行する。

まず、状態１と状態３、状態２と状態４の検出電圧を比較する（Ｓ１２−１）。いずれかの比較において電圧値が同じである場合、タッチ位置は電極Ａと電極Ｃを結ぶ直線上、または電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上にあるので、フロー（１）でタッチ位置を求める（Ｓ１２−１−１）。

例えば、状態１と状態３での検出電圧値が同じ場合、タッチ位置は電極Ａと電極Ｃからの距離の比が等しい位置、つまり電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上にある。状態２での印加電圧と検出電圧から、タッチ位置座標（Ｔｘ，Ｔｙ）を求める。検出電圧Ｖｂｄは電極Ｂ−電極Ｄ間の電圧をタッチ位置で分圧したものであることから、タッチパネルの中心座標を（０，０）とすると、Ｔｘ＝（ＶＤＤ−ＧＮＤ）／２−Ｖｂｄ／（ＶＤＤ−ＧＮＤ）、Ｔｙは電極Ｂと電極Ｄを結ぶ直線上であるので０となる。

一方、状態１と状態３、状態２と状態４の検出電圧を比較し、いずれの比較でも電圧値が同じでない場合、フロー（２）でタッチ位置を求める（Ｓ１２−２−１）。

まず、状態１から状態４での検出電圧を比較し、検出電圧の大きさが上位から２番目までの状態を抽出する（Ｓ１２−２−２）。タッチした位置は、１番目の状態のハイ側の電圧を印加した電極と、２番目の状態のハイ側の電圧を印加した電極と、タッチパネルの中心とを結ぶ領域にある。

例えば、例えば図１３のようにタッチ位置Ｔ（Ｔｘ、Ｔｙ）がタッチパネルの中心点と電極Ａ、電極Ｄに囲まれる領域にあった場合、電極Ａに電圧ＶＤＤを、電極Ｃに電圧ＧＮＤを印加した際に検出される検出電圧ＶＴ１から、電極Ａとタッチ位置Ｔとの距離と電極Ｃとタッチ位置Ｔとの距離の比率ｎ点１−ｎ（０＜ｎ＜１）は

より求めることができる。

同様に、電極Ｄに電圧ＶＤＤを、電極Ｂに電圧ＧＮＤを印加した際に検出される検出電圧ＶＴ２から、電極Ｄとタッチ位置Ｔとの距離と電極Ｂとタッチ位置Ｔとの距離の比率ｍ：１−ｍ（０＜ｍ＜１）は

より求めることができる。

タッチ位置Ｔは、電極Ａ、電極Ｃとの距離の比率が一定のｎ：１−ｎとなるアポロニウスの円であるとともに、電極Ｄ、電極Ｂとの距離の比率が一定のｍ：１−ｍとなるアポロニウスの円であるから、タッチ位置Ｔは２円の交点として座標を求めることが可能であり、円の中心を原点Ｏ（０，０）、電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｃ、電極Ｄの座標をそれぞれ（０，Ｒ），（−Ｒ，０），（０，−Ｒ），（Ｒ，０）とする、タッチ位置Ｔ（Ｔｘ，Ｔｙ）は第１象限にあり、その座標は次式となる（Ｓ６−２−２）。

ただし、

同様にタッチ位置Ｔが第２象限、第３象限及び第４象限にある場合は以下のような座標となる。

第２象限にある場合

第３象限にある場合

第４象限にある場合

演算後、タッチ状態の場合は走査回路により状態１から状態４まで順次動作を繰り返す。非タッチ状態の場合は、待機状態に移行する（Ｓ１２−２−３）〜（Ｓ１２−２−４）。

（実施例２の効果の説明）
アポロニウスの円の交点で測位するので、辺に沿った長い電極を形成する必要が無い。

印加する電圧の極性を入れ替えて、検出電圧を比較しタッチ位置の象限を特定することで、検出位置の演算式が簡素になる。

電極近傍や導電膜外周部は電界が歪みやすい領域であるが、電圧印加用の点電極を外周部に配置し、電極を除く外周部に絶縁層を形成し、配線を絶縁層上に形成して、タッチ位置の検出精度に影響を与える無効な領域を、配線などの額縁エリアとして利用可能である。

配線は下部基板５８に４本、上部基板５６に１本でよいので、配線の引き回しによって額縁が広くなることはない。

下部基板５８の電極のみで位置検出に必要な電位を形成できるので、上部基板５６の透明導電膜６０が損傷しても、位置検出が可能である。

一方、図１４に示すように、前記タッチパネル４を表示装置９０に搭載することで、表示装置９０が円形であっても、円形のタッチパネル４を設けることができるので意匠の自由度を向上させることができる。

２ タッチパネル
４ タッチパネル部
６ ＦＰＣ
６ａ ＦＰＣ
６ｂ ＦＰＣ
８ 走査回路
１０ 検出回路
１２ 演算回路
１４ 上部基板
１６ 下部基板
１８ 透明導電膜
２０ ドットスペーサ
２２ 絶縁層
２４ 透明導電膜
２６ 配線
２７，２９ 配線
２８ 絶縁層開口
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 電極
３０ 電極
３４，３６ 配線
３１ 粘着剤
３２ ホール
３８，４０ 組合せ
Ｆ，Ｇ，Ｉ 電極
４２ 基板外周部
４４ タッチパネル
４６ タッチパネル部
４８ ＦＰＣ
４８ａ ＦＰＣ
４８ｂ ＦＰＣ
５０ 走査回路
５２ 検出回路
５４ 演算回路
５６ 上部基板
５８ 下部基板
６０ 透明導電膜
６２ 透明導電膜
６４ ドットスペーサ
６６ 額縁領域
６８ 有機絶縁層
６９ 有機絶縁層開口
７０ ホール
７２ 電極
７４，７８ 配線
７６ 粘着剤
８０，８２，８４ 配線
９０ 表示装置

Claims (8)

1. アポロニウスの円の定理を用いてタッチ位置検出することを特徴とするタッチパネルであって前記タッチパネルは、透明導電膜を形成した２枚の基板を互いの導電膜が対向するように配置され、第１の基板に１つの電極を有し、第２の基板に２対の点電極を有し、第２の基板の電極は基板の外周部に配置され、電極を除く外周部には絶縁層が形成され、電極を外部に引き出す配線は点電極より内側の絶縁層上に形成されていることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記第１の基板の配線は検出回路に接続され、前記第２の基板の配線は走査回路に接続され、タッチ位置を算出する演算回路を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記演算回路は、タッチ位置の算出において前記第１及び第２の基板の透明導電膜の抵抗値の経時変化や、透明導電膜端部および電極近傍の電界の歪みから生じる検出位置の誤差を補正する機能を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
4. 走査回路により、前記第２の基板の１対の電極間に電圧を印加し、次に極性を入れ替えて前記電極に電圧を印加し、他方の１対の電極においても順次電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
5. 前記タッチパネルのタッチ位置の検出において、前記第２の基板の１対の電極に電圧を印加し、前記第１の基板の電極から検出された電圧値より、タッチした位置からそれぞれの電極までの距離の比を求め、この距離の比率が一定となる条件の軌跡をアポロニウスの円の定理により求めると共に、他方の１対の電極に電圧を印加し、第１の基板の電極から検出された電圧値より、タッチした位置からそれぞれの電極までの距離の比率を求め、この距離の比率が一定となる条件の軌跡をアポロニウスの円の定理により求め、この２本の軌跡の交点を求めることでタッチした位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
6. 前記第１及び第２の基板は、丸形（または楕円形）の形状であることを特徴とする請求項１乃至５何れか一つに記載のタッチパネル。
7. 前記第１及び第２の基板の形状が矩形であり、第２の基板の角部に２対の点電極を設けることを特徴とする請求項１乃至５何れか一つに記載のタッチパネル。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載のタッチパネルを搭載した表示装置。

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