JP3772409B2

JP3772409B2 - タッチパネルスイッチ

Info

Publication number: JP3772409B2
Application number: JP24029296A
Authority: JP
Inventors: 樹之藤井; 祐一山元; 宏行 ▲高▼岡; 耕典岡本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: JPH1091349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータを始めとする各種情報機器のカーソル等を操作するためのタッチパネルスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種情報機器の携帯用途が増えて小型化されるとともに、指やペンで入力する操作の簡単なメニュー選択方式が普及し、ディスプレイ上でのカーソル操作用機器として一般的に使用されていたマウスの代わりに、キーボード等にビルトイン可能なトラックボールやスティック型素子およびタッチパネルスイッチ等のパッド型素子も多く使用されるようになってきた。
【０００３】
その中で、各種情報機器の高性能化並びに低価格化が進むにつれて、安価で高精度なタッチパネルスイッチを要望されるようになっている。
【０００４】
以下に、従来のタッチパネルスイッチの技術について図５〜図６により説明する。
【０００５】
図５は従来のタッチパネルスイッチの斜視図、図６は同断面図であり、同図において、１はガラスもしくはアクリル、ポリカーボネイト等の絶縁樹脂製の通常厚さ０．７〜１．８mmのプレート、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００μｍの絶縁樹脂フィルムからなる固定絶縁基板であり、その上面全面にはカーボンブラックとフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂からなる第一導電体層２が均一に形成されている。
【０００６】
そして、第一導電体層２上の外周部分の対向した二辺には、銀等の材料からなり、第一導電体層２と電気的に接続された平行な第一電極３が、印刷等により第一導電体層２のほぼ全域に亘り配設されている。
【０００７】
また、第一導電体層２上の外周部分には、絶縁層４が形成されており、その上に外部と電気信号を入出力するための第一電極用配線パターン５Ａが配設されて第一電極３の接続部６に電気的に接続されている。
【０００８】
一方、上記固定絶縁基板１と対向して配置されるポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００μｍの絶縁樹脂フィルムからなるフレキシブル性を有した可撓性絶縁基板７の下面全面にも、第一導電体層２と同材質によって第二導電体層８が形成されている。
【０００９】
そして、可撓性絶縁基板７の第二導電体層８の外周部分の第一電極３と直交する対向した二辺にも、銀等の材料からなり、第二導電体層８と電気的に接続された平行な第二電極９が印刷等により第二導電体層８のほぼ全域に亘り配設されている。
【００１０】
そして、第一導電体層２と第二導電体層８間が２０〜２５０μの絶縁距離を保って対向するように固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の外周部分を接着性を有した絶縁スペーサ１０によって固定している。
【００１１】
この接着性を有する絶縁スペーサ１０で固定された内側領域が指やペン等による操作領域１１となり、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の導電体層２と８間の絶縁特性を確保するとともに誤入力を防止するために、固定絶縁基板１上の操作領域１１部分には、直径が４０〜１００μｍ、高さが５〜２０μｍの突起状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とした絶縁性のドットスペーサ１２が、０．２〜３mmのピッチで配設されている。
【００１２】
また、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７を固定するときに、第二導電体層８上に配設した第二電極９の接続部１３Ａは、接続用銀ペーストを塗布された固定絶縁基板１の第二電極用接続箇所１３Ｂと重ね合わされて加熱・加圧固着されることによって、固定絶縁基板１上に引き廻されている第二電極用配線パターン５Ｂと電気的に接続されている。
【００１３】
そして、第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂは、固定絶縁基板１に熱溶着等によって固定されている外部機器接続用のフレキシブル基板１４の配線パターンと電気的に接続されている。
【００１４】
次に、このように構成されたタッチパネルスイッチの動作について説明すると、指もしくはペンで可撓性絶縁基板７の上方から操作領域１１の任意の点を押すと、その部分を中心として可撓性絶縁基板７は下方に撓んで固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の各々の導電体層２，８間が導通し、押された点に対応した電圧値が第一、第二電極３，９並びに第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂを介して、電気信号としてフレキシブル基板１４の配線パターンに出力され、それを外部機器（図示せず）により検出するものとなっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成のタッチパネルスイッチでは、導電性の良好な銀等からなる第一電極３および第二電極９にも抵抗成分があり、各々の配線パターン５Ａ，５Ｂとの接続部６，１３Ａから端部方向に離れるにつれて、電圧降下現象が発生し、図７（ａ）の可撓性絶縁基板７の下面図、同（ｂ）の固定絶縁基板１の上面図の等電位線１５に示すように、各々の対向した第一電極３および第二電極９どうし間の電位分布状態は検出基準軸方向に対して垂直な分布状態にならず傾斜がつき、更に第一、第二電極３，９の形成長さが第一、第二導電体層２，８全域に亘っていないため、第一、第二電極３，９の両端付近において湾曲したものとなり、押圧操作する位置によっては精度良く検出することができなかった。
【００１６】
また、タッチパネルスイッチの操作領域１１のサイズが大きくなるにつれて、必然的に第一、第二電極３，９を長く形成しなくてはならず、電圧降下の影響が顕著になって高精度化し難くなるという課題があった。
【００１７】
上記記載の第一、第二電極３，９どうし間の電位分布に傾斜がつくという課題に対しては、対向している平行な第一、第二電極３，９の厚みを厚くかつ幅広く形成して、その面積抵抗値を減少させるようにしているが、材料費用が高くなる上、セットの小型化に伴い第一、第二電極３，９の配置広さが制限されることも多く、十分な対応をすることができなかった。
【００１８】
また、他方の第一、第二電極３，９の両端付近において電位分布状態が湾曲したものとなるという課題に対しては、第一、第二電極３，９の両端を操作領域１１外にできるだけ離して形成するようにしていたが、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７の外周部分には、第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂの引き廻し等のための部分が必要であり、この課題に対しても十分な対応をすることができなかった。
【００１９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、押圧位置に関わらず精度良く検出することができる高精度なタッチパネルスイッチを安価に提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、固定絶縁基板および可撓性絶縁基板上に設けた対向した第一および第二電極の配置を、外部と電気信号を入出力する配線パターンとの接続部から端部に近づくにつれて狭まるように傾斜を設ける構成とすると共に、上記対向する第一ならびに第二電極の各電極の各々の形状を、電極間隔が狭まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設けた構成としたものである。
【００２１】
この本発明により、新たな部品を追加することなく第一または第二電極どうし間の電位を検出基準軸方向に対して垂直な分布状態にすることができ、押圧位置に関わらず精度良く検出することができる高精度なタッチパネルスイッチを安価に提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁材料の上面に方形に形成された第一導電体層の外周部分に対向した一対の第一電極を設けた固定絶縁基板と、可撓性を有する絶縁基板の下面に方形に形成された第二導電体層が上記第一導電体層と所定の間隔を保つように対向して配置されると共に、上記第二導電体層の外周部分に上記第一導電体層に形成した一対の第一電極と直交する方向の対向した一対の第二電極を設けた可撓性絶縁基板からなり、上記一対の第一、第二電極の各電圧検出基準軸方向に対して第一ならびに第二電極どうし間の電位分布がそれぞれ垂直な分布状態になるように、上記対向する第一ならびに第二電極どうしの各電極間の間隔を、電気信号を入出力するための配線パターンとの接続部分から端部に近づくにつれて狭まるように傾斜をつけた構成とすると共に、上記対向する第一ならびに第二電極の各々の形状を、電極間隔が狭まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設けた構成としたものであり、対向した第一または第二電極どうしの電極間に傾斜角度を設けることによって電極の電圧降下を補正することができ、かつそられの電極に設けられた楔形の突出部によって端部付近に発生する電位分布の湾曲部分も含めて防止できるものに構成できるため、電極の幅や厚みによって補正する方法と比べて新たな部品を追加することなく材料費を低減できるとともに、操作領域を広くできるという作用を有する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
なお、従来の技術と同じ部分には同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルスイッチの斜視図であり、従来の技術と同様の部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
同図において、１は上面全面に第一導電体層２が均一に形成されている固定絶縁基板であり、固定絶縁基板１と対向するように下面全面に第二導電体層８が形成された可撓性絶縁基板７が配置され、接着性を有した絶縁スペーサ（図示せず）により外周部分を固定されているとともに、固定絶縁基板１上の絶縁スペーサ（図示せず）内側の操作領域１１部分には、絶縁性のドットスペーサ（図示せず）が配設されていることは従来の技術と同じである。
【００２８】
また、第一導電体層２の外周部分の対向した二辺には、印刷等により直線状の第一電極２１が配設され、固定絶縁基板１の絶縁層４上に引き廻された第一電極用配線パターン５Ａと接続部２２で電気的に接続していることは従来の技術と同じであるが、第一電極２１の配置は、第一電極用配線パターン５Ａとの接続部２２から端部２３にかけて内側方向に狭まるように傾斜がついている。
【００２９】
更に、可撓性絶縁基板７の第二導電体層８の外周部分の第一電極２１を形成した二辺と直交する二辺にも、印刷等により直線状の第二電極２４が配設され、接続部２５が固定絶縁基板１の第二電極用接続箇所１３Ｂに接続されて固定絶縁基板１の絶縁層４上に引き廻されている第二電極用配線パターン５Ｂと電気的に接続していることは従来の技術と同じであるが、第二電極２４の配置も、第二電極用配線パターン５Ｂとの接続部２５から端部２６にかけて内側方向に狭まるように傾斜をつけた配置となっている。
【００３０】
このとき第一、第二電極２１，２４の傾斜角度は、図２（ａ）の可撓性絶縁基板の下面図、同（ｂ）の固定絶縁基板の上面図の等電位線２７に示すように、操作領域１１内では第一、第二電極２１，２４の各検出基準軸方向に対してそれぞれ垂直な分布状態となるように設定されている。
【００３１】
そして、第一、第二電極２１，２４と接続された第一、第二電極用配線パターン５Ａ，５Ｂは、固定絶縁基板１に固定されたフレキシブル基板１４の配線パターンと接続されていることは、従来と同じである。
【００３２】
なお、このタッチパネルスイッチの動作については、従来の技術の動作と同様のため、説明を省略する。
【００３３】
このように第一、第二電極２１，２４どうし間の電位分布状態を検出基準軸方向に対して垂直になるように第一、第二電極２１，２４に傾斜をつけて配設したため、タッチパネルスイッチの押圧位置に関わらず検出精度を向上させることができる。
【００３４】
そして、傾斜角度の設定を変えることによって、第一、第二電極２１，２４の厚み並びに幅を削減しても高精度なタッチパネルスイッチを構成できるため、材料費が低減化でき、第一、第二電極２１，２４の配置面積の少ないタッチパネルスイッチおよび長い第一、第二電極２１，２４を必要とする操作領域１１の大きいタッチパネルスイッチに対しても容易に適応できるものである。
【００３５】
なお、タッチパネルスイッチを取り付ける外部機器の要求精度によって配置角度は適宜選択すれば良いし、その形状も上記に説明した直線状の第一、第二電極２１，２４を斜めに配置したものでなくとも、電位分布状態を常に検出基準軸方向に対して垂直になるようにできれば、曲線状等にしても同様な効果を得られることは勿論である。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルスイッチの斜視図であり、実施の形態１と同様の部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
同図において、第１の実施の形態と異なる部分のみ説明すると、２８は固定絶縁基板１の第一導電体層２上に配設した第一電極であり、その形状は各々の対向間隔を狭めるように、両端およびその近傍部分に楔形の突出部２８Ａを有している。
【００３８】
また、それと同様に、可撓性絶縁基板７の第二導電体層８に配設した第二電極２９の形状も、第一電極２８と同様に、各々の対向間隔を狭めるように、両端およびその近傍部分に楔形の突出部２９Ａを有している。
【００３９】
このように構成したタッチパネルスイッチの電位分布状態は、図４（ａ）の可撓性絶縁基板７の下面図、同（ｂ）の固定絶縁基板１の上面図の等電位線３０に示すように、その突出部２８Ａと２９Ａによって両端付近の電位の湾曲部分を補正できるので、全面に亘って電位分布状態が検出基準軸方向に対して垂直になり、操作領域１１を広くとることも可能となる。
【００４０】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態は、前述の実施の形態１〜２のタッチパネルスイッチと同様の構成において、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７およびこれらに形成された導電体層２および８が透明または半透明である場合、例えば固定絶縁基板１はガラスまたはポリエチレンテレフタレート製の樹脂プレートや樹脂フィルム等、上面の導電体層２は酸化インジウム・スズ（以下、ＩＴＯと記載する）または酸化スズ等で構成され、可撓性絶縁基板７はポリエチレンテレフタレート製樹脂フィルム等、下面の導電体層８はＩＴＯまたは酸化スズ等で構成されているものである。
【００４１】
そして、固定絶縁基板１と可撓性絶縁基板７とこれらに形成した導電体層２および８の操作領域１１部分が透明または半透明であるために、液晶等の画面と併用して各種情報機器に手書き認識機能等を容易に付加できるとともに、タッチパネルスイッチが高精度であるため、各種情報機器の機能および操作性を大きく向上させることができる。
【００４２】
なお、導電体層２および８は、ＩＴＯや酸化スズ以外に透明または半透明であるならば酸化亜鉛等の酸化物薄膜または金・銀等の金属薄膜の導電体て形成しても良く、更に、上記材料を樹脂バインダあるいは無機バインダ中に分散させて形成されたものでも同等な効果を得ることができることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、新たな部品を追加したり組み立て方法等を変更することなく、対向する第一ならびに第二電極どうしの各電極間の間隔を、電気信号を入出力するための配線パターンとの接続部分から端部に近づくにつれて狭まるように傾斜をつけた構成とすると共に、上記対向する第一ならびに第二電極の各々の形状を、電極間隔が狭まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設けた構成とすることによって、各々の電極間の電位分布状態を検出基準軸方向に対して垂直なものにできるので、検出精度の高いタッチパネルスイッチを安価に構成することができるという実用的価値の大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルスイッチの構成を示す斜視図
【図２】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図
（ｂ）同固定絶縁基板の上面図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルスイッチの構成を示す斜視図
【図４】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図
（ｂ）同固定絶縁基板の上面図
【図５】従来のタッチパネルスイッチの構成を示す斜視図
【図６】同断面図
【図７】（ａ）同可撓性絶縁基板の下面図
（ｂ）同固定絶縁基板の上面図
【符号の説明】
１固定絶縁基板
２第一導電体層
４絶縁層
５Ａ第一電極用配線パターン
５Ｂ第二電極用配線パターン
７可撓性絶縁基板
８第二導電体層
１１操作領域
１３Ｂ第二電極用接続箇所
１４フレキシブル基板
２１，２８第一電極
２２第一電極の接続部
２３第一電極の端部
２４，２９第二電極
２５第二電極の接続部
２６第二電極の端部
２７，３０等電位線
２８Ａ第一電極の楔形の突出部
２９Ａ第二電極の楔形の突出部

Claims

絶縁材料の上面に方形に形成された第一導電体層の外周部分に対向した一対の第一電極を設けた固定絶縁基板と、可撓性を有する絶縁基板の下面に方形に形成された第二導電体層が上記第一導電体層と所定の間隔を保つように対向して配置されると共に、上記第二導電体層の外周部分に上記第一導電体層に形成した一対の第一電極と直交する方向の対向した一対の第二電極を設けた可撓性絶縁基板からなり、上記一対の第一、第二電極の各電圧検出基準軸方向に対して第一ならびに第二電極どうし間の電位分布がそれぞれ垂直な分布状態になるように、上記対向する第一ならびに第二電極どうしの各電極間の間隔を、電気信号を入出力するための配線パターンとの接続部分から端部に近づくにつれて狭まるように傾斜をつけた構成とすると共に、上記対向する第一ならびに第二電極の各々の形状を、電極間隔が狭まるように両端並びにその近傍部分に楔形の突出部を設けた構成としたタッチパネルスイッチ。