(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する略四角形の形状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面に形成された第１の導電膜と、
前記誘電体基板の他方の面に形成された第２の導電膜と、
前記第１の導電膜の４隅に形成された４つの電極部と、
前記４つの電極部の各々に対応して接続されている４つの電流検出部と、
前記第１の導電膜と前記第２の導電膜に交流電圧を印加する交流電源と、
を有し、
前記交流電源は、前記電流検出部及び前記電極部を介し、前記第１の導電膜と接続されているものであり、
前記第１の導電膜に接触する接触物は、絶縁体により形成されており、
前記接触物が前記第１の導電膜に接触した際に、前記電極部を介して供給される電荷が、前記接触物の表面に帯電するものであって、
前記４つの電流検出部において検出される電流量に基づき、前記第１の導電膜に接触した接触物の位置の位置検出を行なうものであることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜のうちのいずれか一方、または、双方は、フレキシブル基板と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記誘電体基板の他方の面を覆うように、導電性を有する材料により筐体部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、ディスプレイに直接入力をすることが可能な入力デバイスであり、ディスプレイの前面に設置して使用される場合が多く、ディスプレイにより視覚的にとらえた情報に基づき、直接入力することができることから、様々な用途において用いられている。
【０００３】
このようなタッチパネルとしては、抵抗膜方式及び静電容量方式が広く知られている。抵抗膜方式のタッチパネルは、透明導電膜が形成された上部電極基板及び下部電極基板において、各々の透明導電膜同士が対向するように設置し、上部電極基板の一点に力を加えることにより各々の透明導電膜同士が接触し、力の加えられた位置の位置検出を行うことができるものである。
【０００４】
また、静電容量方式は、タッチパネルに指等が接近することによりタッチパネルの透明電極等に流れる電流を検出することにより位置検出がなされるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７６０１４号公報
【特許文献２】特開２００６−２６８２６２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５７０２９号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、静電容量方式のタッチパネルは、静電容量結合による検出方式であるため、押下することなく触れるだけで位置検出を行なうことができるといった特徴を有しているが、絶縁体による接触では位置検出をすることができない。また、抵抗膜方式のタッチパネルでは、タッチパネルに接触するものの材質等は問わないといった特徴を有しているが、位置検出は上部抵抗膜となる透明導電膜と下部抵抗膜となる透明導電膜とが接触することにより行なわれるため、タッチパネルを所定の力で押下する必要がある。
【０００７】
しかしながら、絶縁体による接触では位置検出がなされないと、使用したい場所や用途が制限されるため、利用が限定されてしまう。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、絶縁体による接触であっても、触れるだけで操作することのできるタッチパネルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光を透過する略四角形の形状の誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に形成された第１の導電膜と、前記誘電体基板の他方の面に形成された第２の導電膜と、前記第１の導電膜の４隅に形成された４つの電極部と、前記４つの電極部の各々に対応して接続されている４つの電流検出部と、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜に交流電圧を印加する交流電源と、を有し、前記交流電源は、前記電流検出部及び前記電極部を介し、前記第１の導電膜と接続されているものであり、前記第１の導電膜に接触する接触物は、絶縁体により形成されており、前記接触物が前記第１の導電膜に接触した際に、前記電極部を介して供給される電荷が、前記接触物の表面に帯電するものであって、前記４つの電流検出部において検出される電流量に基づき、前記第１の導電膜に接触した接触物の位置の位置検出を行なうものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絶縁体による接触であっても、触れるだけで操作することのできるタッチパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態におけるタッチパネルの構造図
【図２】本実施の形態におけるタッチパネルによる位置検出方法の説明図（１）
【図３】本実施の形態におけるタッチパネルによる位置検出方法の説明図（２）
【図４】本実施の形態におけるフレキシブル基板が接続されたタッチパネルの構造図（１）
【図５】本実施の形態におけるフレキシブル基板が接続されたタッチパネルの構造図（２）
【図６】本実施の形態におけるフレキシブル基板が接続されたタッチパネルの構造図（３）
【図７】本実施の形態におけるフレキシブル基板が接続されたタッチパネルの構造図（４）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
（タッチパネル）
図１に基づき、本実施の形態におけるタッチパネルについて説明する。本実施の形態におけるタッチパネルは、第１の透明導電膜１０、第２の透明導電膜２０及び誘電体基板３０を有している。具体的には、第１の透明導電膜１０は、誘電体基板３０の一方の面に形成されており、第２の透明導電膜２０は、誘電体基板３０の他方の面に形成されている。誘電体基板３０は絶縁性を有する誘電体材料により形成されており、第１の透明導電膜１０、第２の透明導電膜２０及び誘電体基板３０によりコンデンサーが形成される。
【００１４】
第１の透明導電膜１０は及び第２の透明導電膜２０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明で導電性を有する材料により形成されている。尚、本実施の形態では、誘電体基板３０の他方の面の側に、液晶ディスプレイ等の画像表示装置が設置される場合を想定し、画像表示装置に表示される画像がタッチパネルを介して見ることができるように、第１の透明導電膜１０は及び第２の透明導電膜２０は、透明で導電性を有する材料により形成されている。
【００１５】
また、誘電体基板３０は、略四角形の形状であって、誘電体材料、例えば、ガラスや、透明な樹脂材料により形成されている。具体的には、ガラス基板や、樹脂フィルム等により形成されている。
【００１６】
誘電体基板３０の一方の面に形成された第１の透明導電膜１０の四隅には、各々電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが設けられており、電極部１１ａは電流検出部４０ａと接続されており、電極部１１ｂは電流検出部４０ｂと接続されており、電極部１１ｃは電流検出部４０ｃと接続されており、電極部１１ｄは電流検出部４０ｄと接続されている。また、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、交流電源４１の一方の端子と接続されており、交流電源４１の他方の端子は、第２の透明導電膜２０に接続されている。第１の透明導電膜１０と第２の透明導電膜２０には、交流電源４１により交互に電圧が印加され、これに伴い第１の透明導電膜１０及び第２の透明導電膜２０には、各々の極性に対応した電荷が供給される。
【００１７】
従って、第１の透明導電膜１０には、電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介し電荷が供給されるが、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介して流れる電荷の量、即ち、電流量は、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにおいて計測することができる。
【００１８】
（位置検出方法）
次に、本実施の形態におけるタッチパネルの位置検出方法について説明する。前述したように、本実施の形態におけるタッチパネルには、交流電源４１が接続されており、第１の透明導電膜１０と第２の透明導電膜２０との間に交流電圧が印加されており、この状態において、第１の透明導電膜１０に接触した位置の位置検出が行なわれる。
【００１９】
最初に、図２に基づき第１の透明導電膜１０には何も接触していない場合について説明する。尚、図２では、便宜上、電極部１１ａを介して電荷が供給される場合を示している。
【００２０】
具体的には、図２（ａ）に示すように、第１の透明導電膜１０が負となり、第２の透明導電膜２０が正となるように電圧が印加されている場合には、第１の透明導電膜１０、第２の透明導電膜２０及び誘電体基板３０はコンデンサーを形成しているため、第１の透明導電膜１０には負の電荷である電子が蓄積し、第２の透明導電膜２０には正の電荷が蓄積する。この際、第１の透明導電膜１０に蓄積する負の電荷は、電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介して供給されるため、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続された電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより、供給される負の電荷の量が電流として検出される。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の透明導電膜１０が正となり、第２の透明導電膜２０が負となるように電圧が印加された場合には、第１の透明導電膜１０には負の電荷である電子が引き抜かれた後に正の電荷が蓄積し、第２の透明導電膜２０には正の電荷が引き抜かれた後に負の電荷である電子が蓄積する。この際、第１の透明導電膜１０に蓄積する正の電荷は、電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介して供給されるため、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続された電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより、供給される正の電荷の量が電流として検出される。
【００２２】
このように、第１の透明導電膜１０及び第２の透明導電膜２０に交流電圧を印加した場合、第１の透明導電膜１０及び第２の透明導電膜２０には、対応した電荷が供給されるが、第１の透明導電膜１０には何も接触していない場合には、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続されている電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより検出される電流量は略一定である。
【００２３】
次に、図３に基づき第１の透明導電膜１０に、接触物として絶縁体により形成された絶縁体タッチペン５０が接触している場合について説明する。尚、図３では、便宜上、電極部１１ａを介して電荷が供給される場合を示している。
【００２４】
具体的には、図３（ａ）に示すように、第１の透明導電膜１０が負となり、第２の透明導電膜２０が正となるように電圧が印加されている場合には、第１の透明導電膜１０、第２の透明導電膜２０及び誘電体基板３０はコンデンサーを形成しているため、第１の透明導電膜１０には負の電荷である電子が蓄積し、第２の透明導電膜２０には正の電荷が蓄積する。この際、第１の透明導電膜１０に蓄積する負の電荷は、電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介して供給されるため、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続された電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより、供給される負の電荷の量が電流として検出される。
【００２５】
ここで、絶縁体タッチペン５０は絶縁体により形成されているため、絶縁体タッチペン５０においては電流が流れることはないが、絶縁体タッチペン５０の表面等に電荷が帯電する。このように帯電する電荷は、電極部１１ａ等を介して供給されるため、電流検出部４０ａ等により検出することができる。即ち、第１の透明導電膜１０に負の電圧が印加されている状態において、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０に接触することにより、絶縁体タッチペン５０も帯電する。このため、絶縁体タッチペン５０が、第１の透明導電膜１０に接触していない場合と比べ、電極部１１ａ等を介して供給される電荷の量、即ち、電流検出部４０ａ等において検出される電流量は増加する。従って、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに流れる電流量を検出することにより、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０に接触しているか否かを判断することができる。
【００２６】
また、絶縁体タッチペン５０に流れる電荷は、第１の透明導電膜１０に接触している絶縁体タッチペン５０の位置に、最も近い電極部において最も多く流れる。例えば、図１に示されるように、電極部１１ｂが、第１の透明導電膜１０に接触している絶縁体タッチペン５０の位置に最も近い場合には、電極部１１ｂを介して流れる電荷の量が最も多い。このため、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに流れる電流量を相対的に比較することにより、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０のどの位置で接触しているのか、位置検出することもできる。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示すように、第１の透明導電膜１０が正となり、第２の透明導電膜２０が負となるように電圧が印加されている場合には、第１の透明導電膜１０には負の電荷が引き抜かれた後に正の電荷が蓄積し、第２の透明導電膜２０には正の電荷が引き抜かれた後に負の電荷である電子が蓄積する。この際、第１の透明導電膜１０に蓄積する正の電荷は、電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを介して供給されるため、各々の電極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続された電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより、供給される正の電荷の量が電流として検出される。
【００２８】
この場合においても同様に、絶縁体タッチペン５０は絶縁体により形成されているため、絶縁体タッチペン５０においては電流が流れることはないが、絶縁体タッチペン５０の表面等に電荷が帯電する。このように帯電する電荷は、電極部１１ａ等を介して供給されるため、電流検出部４０ａ等により検出することができる。即ち、第１の透明導電膜１０に正の電圧が印加されている状態において、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０に接触することにより、絶縁体タッチペン５０も帯電する。このため、絶縁体タッチペン５０が、第１の透明導電膜１０に接触していない場合と比べ、電極部１１ａを介して供給される電荷の量、即ち、電流検出部４０ａにおいて検出される電流量は増加する。従って、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに流れる電流量を検出することにより、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０に接触しているか否かを判断することができる。
【００２９】
また、絶縁体タッチペン５０に流れる電荷は、第１の透明導電膜１０に接触している絶縁体タッチペン５０の位置に、最も近い電極部において最も多く流れる。例えば、図１に示されるように、電極部１１ｂが、第１の透明導電膜１０に接触している絶縁体タッチペン５０の位置に最も近い場合には、電極部１１ｂを介して流れる電荷の量が最も多い。このため、電流検出部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに流れる電流量を相対的に比較することにより、絶縁体タッチペン５０が第１の透明導電膜１０のどの位置で接触しているのか、位置検出することもできる。
【００３０】
このように交互に電圧を印加することにより電極部１１ａ等において流れる電流量は、例えば、絶縁体タッチペン５０に帯電していた負の電荷が徐電され、正の電荷が帯電するまで流れるため、電流検出部４０ａ等においては検出される電流量は、比較的大きな値となる。
【００３１】
以上により、本実施の形態におけるタッチパネルにおいて、第１の透明導電膜１０に、絶縁体タッチペン５０等の絶縁体が接触した場合であっても、接触位置の位置検出を行なうことができる。尚、本実施の形態における説明では、第１の透明導電膜１０に接触する絶縁体として絶縁体タッチペン５０の場合について説明したが、本実施の形態におけるタッチパネルにおいては、第１の透明導電膜１０に接触するものは、どのようなものであっても位置検出を行なうことは可能である。
【００３２】
（フレキシブル基板の接続）
次に、フレキシブル基板が接続されている本実施の形態におけるタッチパネルについて説明する。フレキシブル基板は、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）とも称されるものであり、フィルム状の絶縁体に配線が形成されているものである。
【００３３】
本実施の形態は、図４に示されるように、誘電体基板３０にスルーホールを形成し、誘電体基板の一方の面と他方の面とを接続する貫通接続部６１を金属等の導電性材料により形成しフレキシブル基板６０が接続されたものであってもよい。このように貫通接続部６１を形成することにより、フレキシブル基板２０に形成された不図示の電極は、貫通接続部６１を介し、第１の透明導電膜１０と電気的に接続することができるため、フレキシブル基板６０は、誘電体基板３０の他方の面においてのみ接続させることができる。
【００３４】
また、本実施の形態は、図５に示されるように、誘電体基板３０の側面に側面接続部６２を金属等の導電性材料により形成し、フレキシブル基板６０が接続されたものであってもよい。このように側面接続部６２を形成することにより、フレキシブル基板６０の不図示の電極は、側面接続部６２を介し、第１の透明導電膜１０と電気的に接続することができるため、フレキシブル基板６０は誘電体基板３０の他方の面においてのみ接続させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態は、図６に示されるように、不図示の電極が形成されている部分が２つに分岐しているフレキシブル基板６３を用いて接続したものであってもよい。具体的には、フレキシブル基板６３の不図示の電極が形成されている部分において、第１の部分６３ａと第２の部分６３ｂとを有しており、フレキシブル基板６３の第１の部分６３ａを第１の透明導電膜１０と接続し、フレキシブル基板６３の第２の部分６３ｂを第２の透明導電膜２０と接続したものであってもよい。
【００３６】
また、本実施の形態は、図７に示されるように、第１の透明導電膜１０、第２の透明導電膜２０及び誘電体基板３０を覆うように、金属等の導電性材料により形成された筐体部６４を有するものであってもよい。具体的には、フレキシブル基板６０における不図示の電極を第２の透明導電膜２０及び筐体部６４と接続し、筐体部６４と第１の透明導電膜１０とを導電性材料により形成された接続部６５により接続した構造のものであってもよい。尚、このように誘電体基板１０の他方の面、即ち、第２の透明導電膜２０を覆うように、金属等の導電性材料により筐体部６４を形成することにより、第２の透明導電膜２０が外部から受ける影響を遮断することもできる。
【００３７】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１０        第１の透明導電膜
１１ａ      電極部
１１ｂ      電極部
１１ｃ      電極部
１１ｄ      電極部
２０        第２の透明導電膜
３０        誘電体基板
４０ａ      電流検出部
４０ｂ      電流検出部
４０ｃ      電流検出部
４０ｄ      電流検出部
４１        交流電源
５０        絶縁体タッチペン
【図１】
0005955074.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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