JPH05503600A - 容量形のタッチ画面形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 容量形のタッチ画面形成装置 本発明は容量形のタッチ画面形成装置に関し、特に例えば陰極線管のような可視 化表示装置の可視化画面をカバーするためのタッチ画面形成装置に関する。

この種の公知装置はガラスのような板状透明誘電体基板を備え、この基板の可視 化画面とは反対側の前面に、相互絶縁されキーのマトリックスを形成する幾つか の導電電極を設けている。キーを形成するこれらの電極は、基板の前面上に被着 され該基板の上下縁からそれぞれ離間する行配置接触点に終端する導電線を介し て、可視化装置内の電子回路に接続されている。マトリックスの内方電極を電子 回路に接続するための導電線は隣接電極間の空間内に設けられる。一般に電極と 電線とはインジウムと酸化すず製である。オペレータがキー形成電極の１つに指 を置くと、電子回路の一部分を形成するこのキーと組み合わさる発振器の固有周 波数に影響する容量変化か生じる。

これら公知の装置には以下の欠点かある。

−・タッチ画面を集中的に使用すると、キー形成電極、導電線路か時間経過と共 に疲労し導電線路か断線することかある。また、この疲労によってキー形成電極 、線路が故障する。タッチ画面の傷によっても上記故障か生じその結果線路が断 線することかある。

−特に電極の寸法か比較的小さい場合、キー形成電極ではなく接続線路に直接接 触し、しばしば電子回路へ誤データか送出される。

一キー形成電極に組み合わさる電子回路が画面上の静電放電によって全部または 部分的に破壊される恐れがある。

公知の装置ではタッチ画面の前面上にＳｉＯ□などの絶縁保護層を被着したもの もあるが、この層はその厚さが今日の技術で制限され比較的速く疲労して結局上 記した問題を惹起してしまう。

本発明は上記問題点を除去できる容量形のタッチ画面形成装置を提供する。

したかって本発明の装置は、相互絶縁され、外部に露出せず、容量変化検出用の 電子回路に接続される導電透明電極の第１群と、相互絶縁されて前面キーを形成 しかつ誘電体によって第１群から分離されている導電透明自由電極の第２群とを 備え、第２群の電極がそれぞれ第１群の電極に重なると共に互いに対向してコン デンサ対を形成し、オペレータの指のような質量基準フレーム形成物体か前面キ ーに置かれると、各コンデンサの容量が変化するようになっていることを特徴と する。

一つの実施例によると、第１群の電極がガラスのような透明誘電体材料の板状基 板の裏面上に設けられ、第２群のキー形成電極が基板の前面上に設けられる。

本１発明の他の実施例によると、第１群の電極がガラスのような透明誘電体材料 の第１板状基板の前面上に設けられ、第２群のキー形成電極が、第１基板の前面 へ例えば接着によって固着される透明誘電体材料製の第２板状基板の前面上に設 けられる。

本発明の一特徴によると、電極の第１群、第２群かそれぞれ行列のマトリックス を形成し、非常に細い導電線路が前記基板の裏面上または前記基板の前面上に設 けられ、基板の上下縁のそれぞれに沿って行配置された電気接触点の所で第１群 の電極か該導電線路に接続されている。

本発明の他の特徴によると、静電保護を確保する非常に薄い接地導を層を、自由 電極の前記マトリックスから絶縁してこのマトリックスを囲むように前記いずれ かの基板の前面上に被着する。

第１群の電極からキー形成電極を分離する距離を約１ｍｍから１０ｍｍの範囲で 変えることができる。

好ましくは、第１群の前記電極と導電層とがインジウムと酸化すず製である。

さらに、キー形成電極かインジウムと酸化すず製またはすずと酸化アンチモン製 である。

本発明の２つの実施例のみを例示する添付図面を用いて以下に述へる説明から、 本発明か一層よく理解され本発明の他の目的、特徴、詳細、利点か明らかとなる 。

図１は第１実施例に係わる本発明のタッチ画面の一部分を示す斜視図、 図２は図１の［ｒ−［線に沿う断面図、図３は図１の矢印■方向に見た底面図、 図、４は本発明の第２実施例に係わるタッチ画面の斜視図、図５は図４の画面を 形成するための２枚の別個の基板を示す図である。

本発明の第１実施例に関する図１〜図３において、容量形のタッチ画面を形成す る装置は、ガラスのような透明誘電体材料製または適宜のプラスチック材料製て 長方形板状の基板１を備えている。好ましくはインジウムと酸化すずからなり電 気的に互いに絶縁された導電透明電極もしくはフレームか基板ｌの裏面に設けら れている。この例では電極２が長方形で行列のマトリックスを形成し、同じくイ ンジウムと酸化すずの非常に細い不可視導電線路を介して可視化装置内の電子処 理回路に接続されている。この可視化装置は例えば陰極線管であり、該可視化装 置の可視化画面の前面に電極２が位置した状態で基板１か該装置の画面に適宜に 固定される。図３には３個の電極にそれぞれ接続される３本の導電線路３を異な る線形によって詳しく示す。図３の実線は電極２間の絶縁空間を示し、これらの 空間を図２では参照記号ｅで表す。

したがって導電線路３は、基板ｌの上下縁に隣接しない内方電極２を電気的に接 続し、基板ｌの裏面に固着され基板１の上下縁にそれぞれ沿って行配置された帯 状接触点４に終端している。基板１の上下縁近辺に行配置された電極２は長さが その他の電極のほぼ半分であり、２個の接触点４に直接接続している。これらの 接触点のそれぞれはその他の接触点と形状が同じであり、図示しない電線によっ て電気的に相互接続される。なお、図３に示す電極２、導電線路３の構造は例示 に過ぎず他の異なる構造が可能である。接触点４と電子処理回路との間の電気接 続は、例えば各行の接触点４にそれぞれ弾性接触し導電線によって電子回路に接 続される留め部を具備する接続条片によって行われる。

各種電極２は従来の方法で得られるもので、インジウムと酸化すずの非常に薄い 層を基板Ｉの裏面に被着しこの層の異なる領域をレーザ・ビームで切断して電極 のマトリックスを形成する。導電線路３もレーザ・ビームを用いる切断によって 形成する。

基板１の前面は透明導電材料の同一電極またはフレームを備え、これらの電極は 行列のマトリックスを形成しそれぞれが電極２に重なり互いに対向してコンデン サ対を形成する。オペレータの指のような質量基準フレームを形成する物体が前 面キー形成電極５の上に置かれると、各コンデンサの容量が変化する。電極５の 形成方法は電極２と同じで、導電材料の非常に薄い層を基板１の前面に被着しこ の層をレーザ・ビームで切断して、電気的に相互絶縁された電極５を形成する。

電極５は自由で「空気中」に在りどの電極も電子処理回路に接続していない。電 極５を構成する材料はインジウムと酸化すずまたは機械的により強度なインジウ ムと酸化アンチモンとすることかできる。電極５と電極２は同じ寸法にすると好 適である。

例として、誘電体基板の厚さを約１ｍｍから１０ｍｍの範囲とすることができる 。

上記したことからタッチ画面形成装置は以下に説明するように動作する。

キー５を形成する電極のいずれもか作動されていない限り、容量変化検出可能な 電子処理回路は各コンデンサ対において実際の容量値零を「観測」する。

オペレータか１個のキー５に指を置くと、作動された電極５と関連する対向電極 ２とが人体の容量と共に形成するコンデンサを電子回路か検出する。人体の容量 は２個の電極２．５か形成する各コンデンサの容量に対して極めて大きいから、 電子回路の容量値は電極２．３か形成するコンデンサの容量値に近似し、全容量 値の計算において人体の容量値は無視し得る。この容量増加を検出する電子処理 装置は、例えば米国特許第３．６９６．４０９号に記載されているように、各電 極２か各発振器に接続されており、発振器に組み合わさるコンデンサのキー５か 作動されると当該各発振器の固有周波数が低下するようになっている。公知の電 子装置を用いて異なるコンデンサ対を走査し、組み合わさる絶縁物の固有周波数 か変化したコンデンサ対を検出することによって、所定プログラムに応じオペレ ータと電子装置との間で会話的対話を継続できる。

対応電極５が接触されたコンデンサが非常に明瞭な容量変化を呈することによる 周波数変化を、タッチ画面形成装置によって極めて明瞭に検出できる。しかし従 来公知のタッチ画面では、オペレータの指がキー上に置かれるとこの指の印加圧 の大小に依存する値を持つ不良質なコンデンサか形成されるので明瞭な検出がで きなかった。これに対して本発明によると、各キー５上の指の圧力とは関係なく 同一の明確な容量変化か得られる。つまり、容量変化は接触の質とは関係なく検 出される。さらに、導電線路と電極２とが基板ｌの裏面に形成されて実質的な露 出をしていないので、これらに直接接触することかなくその結果誤りデータの送 出は生しない。また、能動電極２が露出していないので画面は損傷を受、げにく い。前面キー５が傷によって２個の同じ部分に分けられ容量形結合の値か約５０ ％だけ減少するという量感事態が生じても、オペレータが２個のキー半部５の一 方に指を置くような状況は電子回路で考慮するようにできる。キー５を２分する 傷上に指か置かれた場合は容量形結合は当然正常に保たれる。さらに、細かい導 電線路３は基板ｌの裏面に設けであるので疲労、断線か生しない。また、インジ ウムと酸化アンチモンのキーは、導電線路の耐疲労性を良好にしている。画面の 前面かガラス基板１によって能動回路から絶縁されており極めて限られた放電エ ネルギか容量形結合のみによって送出されるので、静電放電に対する保護も当然 高い。しかし、基板１の前面上にインジウムと酸化すずの層６を被着し、キー５ のパターンを電気的に絶縁して囲み、該層６を接地することによって、静電放電 に対する保護を補強できる。

本発明の装置の第２実施例は、例えば接着によって相互に固着され、それぞれか 透明なガラスなどからなる同一な２個の板状誘電体基板の上に電極２．５を設け た点のみか第１実施例と異なる。

すなわち、電極２は基板ｌの前面上に第１実施例と同じ構造で形成され、キー５ を形成する電極は基板１′の前面上に第１実施例の電極５と同し構造で形成され る。そして、基板１−か基板１ににかわ付けされて組み立てられてタッチ画面を 形成する一体物を得る。上記の違いかあるが、本第２実施例の装置は図１〜図３ について説明した装置と同様に動作して同様な利点を与え、かつ、基板１．１′ の重ね合わせにより厚さか増し静電放電に対する保護が向上する。

キー５を完全に保護するために、タッチ画面の前面上にＳｉＯ□の１層を被着す ることかできる。さらに、第２実施例において基板１の裏面の全面にインジウム と酸化すずの層を設けてシールドを形成することによって、高周波干渉に対する 保護を行うことができる。

シルクスクリーン印画による模様を基板上に形成してキー５を形成する電極のマ トリックスを実現するのが育利である。本発明のタッチ画面形成装置は既存のど んな種類の画面にも使用できる。

特に、米国特許第４．１９３．７３４号に記載された画面はドリフトを受けるか 、本発明の装置を適用して該ドリフトを安定化できる。

レーザ回路を用いて電極２．５を形成することを述へたが他の方法でも電極を形 成でき、例えば、対応の被着層を化学的に装着することによって形成することが できる。さらに、第２実施例において両基板１．１′を相互接着する代わりに適 宜な手段によって機械的に重ね合わせて組み立てることかできる。

オペレータとの対話を行うために、本発明のタッチ画面をデータ処理装置の可視 化画面上に適用するものとして説明したが、例えば家庭電気製品の制御装置など 他の用途にも使用できる。

特表平５−５０３６００　（４） 一、−−、−−、−−／ 補正書の写しく翻訳文）提出書 要約 本発明の装置は、複数のコンデンサ対を形成すべく誘電体１により隔離された第 １と第２の導電性電極群２及び５を有し、キーを形成する電極５は接地基準を形 成する物体がキー上に置かれると対応するコンデンサの容量が変化するように構 成される。この発明は、会話形応答が可能なコンピュータに特に有効に適用でき る。

請求の範囲 （特許法　第１８４条の８） ■、相互絶縁され、外部に露出せず、容量変化検出用の電子回請求項１〜３のい ずれか１項の装置。

５．静電保護を確保する接地導電層（６）を、自由電極（５）の前記マトリック スから絶縁してこのマトリックスを囲むように前記基板（１）または前記第２基 板（１′）の前面上に被着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の 装置。

６、前記電極（２）からキー形成電極（５）を分離する距離か約３ｍｍであるこ とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の装置。

７、前記電極（２）と導電層とかインジウムと酸化すず製であることを特徴とす る請求項１〜６のいずれか１項の装置。

８、キー形成電極（５）かインジウムと酸化すず製またはすずと酸化アンチモン 製であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項の装置。

９、基板（１）または前記基板（１′）が、シルクスクリーン印画によって得ら れ電極（５）の前記マトリックスを形成する模様を備えることを特徴とする請求 項１〜８のいずれか１項の装置。

１０、前記電子回路が、電極（２，５）の前記対とそれぞれ組み合わせられる幾 つかの発振器を備え、オペレータの１指が構成する質量基準フレーム形成物体か 置かれたことによって組み合わせコ、ンデンサの有効容量が変わる毎に、１発振 器の固有周波数か変化することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項の装置 。

１１、前記誘電体材料かガラスであることを特徴とする請求項２または３の装置 。

１２、インジウムと酸化すず製の層か基板（１）の全裏面に被着されて高周波干 渉に対する保護をすることを特徴とする請求項３の装置。

国ＷＡｖ４査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．例えば陰極線管のような可視化表示画面をカバーするのに特に用いられる容 量形のタッチ画面形成装置であって、相互絶縁され、外部に露出せず、容量変化 検出用の電子回路に接続される導電透明電極（２）の第１群と、相互絶縁されて 前面キーを形成しかつ誘電体によって第１群から分離されている導電透明自由電 極（５）の第２群とを備え、第２群の電極（５）がそれぞれ第１群の電極（２） に重なると共に互いに対向してコンデンサ対を形成し、オペレータの指のような 接地基準形成物体が前面キー（５）上に置かれると、１コンデンサの容量が変化 するようになっていることを特徴とするタッチ画面形成装置。
2. ２．第１群の電極（２）がガラスのような透明誘電体材料の板状基板（１）の裏 面に接続され、第２群のキー形成電極（５）が基板（１）の前面に設けられてい ることを特徴とする請求項１の装置。
3. ３．第１群の電極（２）がガラスのような透明誘電体材料の第１板状基板（１） の前面上に設けられ、第２群のキー形成電極（５）が、第１基板（１）の前面へ 例えば接着によって固着される透明誘電体材料製の第２板状基板（１′）の前面 上に設けられることを特徴とする請求項１の装置。
4. ４．電極（２；５）の第１群、第２群がそれぞれ行列のマトリックスを形成し、 非常に細い導電線路（３）が前記基板（１）の裏面上または前記第１基板（１） の前面上に設けられ、基板（１）の上下縁のそれぞれに沿って行配置された電気 接触点（４）の所で第１群の電極が該導電線路に接続されていることを特徴とす る請求項１〜３のいずれか１項の装置。
5. ５．静電保護を確保する接地導電層（６）を、自由電極（５）の前記マトリック スから絶縁してこのマトリックスを囲むように前記基板（１）または前記第２基 板（１′）の前面上に被着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の 装置。
6. ６．前記電極（２）からキー形成電極（５）を分離する距離が例えば約３ｍｍで あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の装置。
7. ７．前記電極（２）と導電層（６）とがインジウムと酸化すず製であることを特 徴とする請求項１〜６のいずれか１項の装置。
8. ８．キー形成電極（５）がすずと酸化インジウム製またはすずと酸化アンチモン 製であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項の装置。
9. ９．前記基板（１）または基板（１′）が、例えばシルクスクリーン印画によっ て得られ電極（５）の前記マトリックスを形成する模様を備えることを特徴とす る請求項１〜８のいずれか１項の装置。
10. １０．前記電子回路が、前記コンデンサ（２，５）対とそれぞれ組み合わせられ る多数の発振器を備え、接地基準形成物体が置かれたことによって組み合わせコ ンデンサの容量が変わる毎に、１発振器の固有周波数が変化することを特徴とす る請求項１〜９のいずれか１項の装置。