JP2005141547A - タッチパネル及びこれを用いた入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器の入力操作に用いられるタッチパネル及びこれを用いた入力装置に関し、簡易な構成で、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】押圧によって厚さ方向に導電性が生じる光透過性の基材１１の上下面に、光透過性の上導電層１２と下導電層１３を形成してタッチパネルを構成することによって、構成部品数が少なく、上下導電層間の空隙もないため、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なものを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の入力操作に用いられるタッチパネル及びこれを用いた入力装置に関するものである。

近年、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表示素子に表示された文字や記号、絵柄等の視認、選択を行い、指や専用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各機能の切換えを行うものが増えている。

このような従来のタッチパネルについて、図４を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。図４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は同じく下基板で、上基板１の下面には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。

また、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５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。

さらに、６は額縁状のスペーサで、このスペーサ６の上下面に塗布形成された接着層（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が所定の空隙をあ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は、液晶表示素子等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制御回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の液晶表示素子の表示を視認しながら、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、押圧された個所の上導電層３が下導電層４に接触する。

そして、制御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、押圧された個所を制御回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行われるように構成されているものであった。

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。
特開平７−１６９３６７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、上基板１とこの下面の上導電層３、及び空隙と、これを介して下導電層４と下基板２というように、多くの部品からタッチパネルが構成されているため、太陽光や灯火等の外部光がこれらの上下面で反射して透過率が低下し、タッチパネル背面の液晶表示素子等が見づらくなってしまうという課題があった。

また、上下導電層間の空隙による光の干渉縞、所謂ニュートンリングの発生は、この空隙にシリコン系のオイル等を充填することで低減可能であるが、この場合にはタッチパネルの製作に手間を要し、高価なものになってしまうという課題もあった。

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、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置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、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、押圧によって厚さ方向に導電性が生じる光透過性の基材の上下面に、光透過性の上導電層と下導電層を形成してタッチパネルを構成したものであり、構成部品数が少なく、上下導電層間の空隙もないため、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減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。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、基材をポリ弗化ビニリデンで形成したものであり、厚さ方向に所定電圧を印加することで、格子状の分子が規則性をもって配向され、押圧によって厚さ方向に導電性が生じる基材を、比較的簡易に作製することができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、上導電層上または下導電層上の少なくとも一方に、樹脂層を形成したものであり、例えば、上導電層上面にアクリル系等のハードコート層を形成したり、下導電層下面にポリエステルやエポキシ等の絶縁層を形成することによって、指やペン等の押圧操作時の摩耗性を高めたり、電気的な絶縁性を高めたりすることができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載のタッチパネルの上導電層両端、及びこれと直交方向の下導電層両端に制御回路を接続すると共に、上導電層への押圧操作時に、制御回路が上導電層及び下導電層両端に電圧を印加し、押圧個所を検出するようにして入力装置を構成したものであり、構成部品数が少なく、外部光の反射等の低減が可能な入力装置を容易に実現することができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、押圧操作時の制御回路からの電圧印加によって、押圧個所に振動を発生させるものであり、基材の圧電作用によって、押圧操作時に節度感のある操作感触を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。

（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はポリ弗化ビニリデン製で厚さ１５０〜２００μｍ前後の光透過性の基材で、この上面には、酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の上導電層１２が、下面には、同じく下導電層１３が真空スパッタ等によって各々形成されている。

そして、上導電層１２上面にはアクリル系等のハードコート層１４が、下導電層１３下面にはポリエステルやエポキシ等の絶縁層１５が形成されると共に、上導電層１２の左右端には銀やカーボン等の一対の上電極１２Ａと１２Ｂが、下導電層１３の前後端には、上電極１２Ａや１２Ｂとは直交方向の一対の下電極１３Ａと１３Ｂが各々印刷形成されて、タッチパネルが構成されている。

なお、ポリ弗化ビニリデン製の基材１１は、フィルムシートの状態で厚さ方向に所定電圧を印加することによって、分子構造がランダムな状態から、格子状の分子が規則性をもって配向され、上面側が＋、下面側が−に帯電するように分極処理されて、押圧によって厚さ方向に導電性が生じるように形成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルは、液晶表示素子等の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、図３の分解構成図に示すように、一対の上電極１２Ａ，１２Ｂと下電極１３Ａ，１３Ｂが、マイコン等によって形成された制御回路２０に接続されて、入力装置が形成される。

以上の構成において、タッチパネル背面の液晶表示素子の表示を視認しながら、ハードコート層１４上面の所定個所を指或いはペン等で押圧操作すると、ハードコート層１４や上導電層１２を介して基材１１が押圧され、この押圧個所が圧縮されて格子間距離が小さくなり、他の押圧されていない個所に比べて導電性が大きくなる。

そして、この時、上導電層１２両端の上電極１２Ａと１２Ｂ間に、制御回路２０から所定の電圧が印加され、基材１１の押圧個所を介して下導電層１３へ電流が通電されて、下導電層１３両端の下電極１３Ａと１３Ｂの電圧比から、制御回路２０が前後方向のどの個所が押圧されたかを検出する。

次に、制御回路２０から下導電層１３両端の下電極１３Ａと１３Ｂ間に電圧が印加され、同様にして上導電層１２両端の上電極１２Ａと１２Ｂの電圧比から、制御回路２０が左右方向の押圧個所を検出する。

つまり、制御回路２０から上導電層１２及び下導電層１３両端の、上電極１２Ａ，１２Ｂと下電極１３Ａ，１３Ｂ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、前後及び左右方向の押圧された個所を制御回路２０が検出し、機器の様々な機能の切換えが行われるように構成されている。

以上のように、本発明のタッチパネルは、基材１１とこの上下面の上導電層１２、下導電層１３の僅か三つの部品と、上導電層１２上面のハードコート層１４、下導電層１３下面の絶縁層１５から構成され、さらに背景技術の場合のような上下導電層間の空隙もないため、太陽光や灯火等の外部光が当った状態でも、反射やニュートンリングの発生が少なく、タッチパネル背面の液晶表示素子等の明確な視認を行うことができる。

また、ポリ弗化ビニリデン製の基材１１は、格子状の分子が規則性をもって配向されるように分極処理されているため、上記のように制御回路２０から上導電層１２及び下導電層１３両端へ電圧が印加されると、押圧された個所に圧電作用によって振動が発生し、この振動が指或いはペン等を通して操作者に伝わるため、押圧操作時に節度感のある操作感触を得ることができる。

なお、押圧個所の検出のために制御回路２０から印加される電圧は、通常５Ｖ前後であるが、印加電圧が大きなほど基材１１の振動は大きくなるため、数十Ｖ程度の電圧を加えることで、より明確な節度感を得ることもできる。

このように本実施の形態によれば、押圧によって厚さ方向に導電性が生じる光透過性の基材１１の上下面に、光透過性の上導電層１２と下導電層１３を形成してタッチパネルを構成すると共に、上導電層１２両端、及びこれと直交方向の下導電層１３両端に制御回路２０を接続して入力装置を構成することによって、構成部品数が少なく、上下導電層間の空隙もないため、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置を得ることができるものである。

そして、基材１１をポリ弗化ビニリデンで形成することによって、厚さ方向に所定電圧を印加することで、格子状の分子が規則性をもって配向され、押圧によって厚さ方向に導電性が生じる基材１１を、比較的簡易に作製することができる。

また、上導電層１２上や下導電層１３上に、ハードコート層１４や絶縁層１５を形成することによって、指やペン等の押圧操作時の上導電層１２の摩耗性を高めたり、電気的な絶縁性を高めたりすることができる。

さらに、押圧操作時の制御回路２０からの電圧印加によって、押圧個所に振動を発生させ、押圧操作時に節度感のある操作感触を得ることもできる。

なお、以上の説明では、上導電層１２や下導電層１３を基材１１上下面の全面を覆うように形成した構成について説明したが、上導電層１２や下導電層１３を互いに直交する方向へ延出する複数の線状に形成し、これらの端部を上電極や下電極で接続して、櫛歯状とした構成としても、本発明の実施は可能である。

本発明によるタッチパネルは、簡易な構成で、外部光の反射やニュートンリングの発生の低減が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置が得られるため、各種電子機器の入力操作用として有用である。

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 同入力装置の分解構成図 従来のタッチパネルの断面図

符号の説明

１１ 基材
１２ 上導電層
１２Ａ，１２Ｂ 上電極
１３ 下導電層
１３Ａ，１３Ｂ 下電極
１４ ハードコート層
１５ 絶縁層
２０ 制御回路

Claims (5)

1. 押圧によって厚さ方向に導電性が生じる光透過性の基材と、この基材の上下面に形成された光透過性の上導電層と下導電層からなるタッチパネル。
2. 基材をポリ弗化ビニリデンで形成した請求項１記載のタッチパネル。
3. 上導電層上または下導電層上の少なくとも一方に、樹脂層を形成した請求項１記載のタッチパネル。
4. 請求項１記載のタッチパネルの上導電層両端、及びこれと直交方向の下導電層両端に制御回路を接続すると共に、上記上導電層への押圧操作時に、上記制御回路が上記上導電層及び下導電層両端に電圧を印加して、押圧個所を検出する入力装置。
5. 押圧操作時の制御回路からの電圧印加によって、押圧個所に振動を発生させる請求項４記載の入力装置。

Images