(57)【要約】【目的】  周囲電極を矩形波状の形状にすることで、簡単に抵抗を調整することができ、かつ低コストで信頼性の高い座標入力パネルを目的とする。【構成】  四角形の均一な面抵抗体に取り囲む抵抗性周囲電極が配設されており、該面抵抗体の各４頂点または前記面抵抗に接続された媒体の各点からの電位勾配を作るか、または電流分布を作り、指または座標指示器により前記面抵抗体にタッチした位置を検出する装置の座標入力パネルであり、前記パネルの周囲電極が連続的に接続された、矩形波状の形状にすることで４頂点間の隣り合った抵抗値を２０〜２００Ωに調整していることを特徴とする座標入力パネル。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形の面抵抗体を、取り囲む様に設けた抵抗性周囲電極を設け、前記四角形の面抵抗体の各四頂点からの電位勾配または電流分布を、前記面抵抗体内に作り、指または座標指示器を前記面抵抗体に接触させた位置を検出する座標入力パネルであり、前記四角形の面抵抗体を取り囲む様に設けた抵抗性周囲電極を、連続的に接続された矩形波の形状としたことを特徴とする座標入力パネル。
【請求項２】
前記、四角形の面抵抗体を取り囲む様に設けた抵抗性周囲電極が連続的に接続する、のこぎり波形状をしていることを特徴とする請求項１記載の座標入力パネル。
【請求項３】
前記、四角形の面抵抗体の各四頂点間の隣り合った、両端間抵抗値を２０〜２００Ωに調整することを特徴とする請求項１および請求項２記載の座標入力パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指または座標指示器によりタッチ位置を検出する座標入力パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の座標入力パネルであり、均一な面抵抗体１に取り囲む抵抗性周囲電極２が配設されており、４頂点に設けられた検出電極３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄが備えられている。該検出電極３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄは、前記抵抗性周囲電極２と電気的に接続されている。
上記座標入力パネルの座標検出方法として、座標指示器（以下入力ペンとする。）から信号を発信し、静電容量結合を介して面抵抗体１が、入力ペンから発信された信号を受信する方法、及び信号伝達の方向がこれと逆の面抵抗体１の各部を信号駆動し、入力ペンで受信する座標検出装置、更には面抵抗体全体を電圧振動させて、指または導電物が近接または接触した点の位置を検出する方法がある。上述した座標検出方法は大きく２種に分類出来て、面抵抗体１に検出電極３−Ａ、３−Ｄまたは３−Ｂ、３−Ｃから電位勾配を強制的に与えて、指示座標点の電圧レベルを検出するものと、面抵抗体１の一点に出入りする電流の、４頂点（３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄ）へ配分される電流値を計測するものがある。
【特許文献１】特開２０００−１３２３１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した座標入力装置において、指または導電物が近接または接触した点の位置を正確に検出するためには、座標入力パネル上に生じる電位分布あるいは電流分布を均一にすることが必要となる。そのために上述した座標入力パネルの抵抗性周囲電極は面抵抗体の抵抗率に対して、低くすることで改善している。しかしながら抵抗性周囲電極の抵抗を低く設定しすぎると消費電力が大きくなったり、電位勾配を与える駆動電流が大きく、面抵抗体にＤＣまたはＡＣの電位勾配を強制的に作ることができなくなったりする。また面抵抗体の抵抗率を上げると、ノイズに弱くなるといった課題があった。
【０００４】
上述した抵抗性周囲電極の抵抗値を所定の値にするために、以下の方法および問題点がある。（１）カーボンの場合、抵抗率が比較的高いため周囲電極幅を太くしたり、電極厚みを厚くして抵抗を下げる必要があり、電極幅を太くすると座標入力パネルの座標検出面積が小さくなってしまい無駄な領域が増え、電極厚を均一に厚くするのは難しく、その厚みも極端に厚くできない。（２）銀カーボンの場合、カーボンより抵抗率が低く周囲電極形成に適しているが、カーボンと銀の違った材料を混合しなければならず、安定な抵抗率を確保するのが難しい。（３）銀の場合、抵抗率が低くそのために周囲電極幅が細くなりすぎて該電極のパターン印刷が難しい。
【０００５】
また周囲電極の別の方法として、周囲電極に抵抗の低い導線性物質（たとえば銀インク）を使用して非連続パターンを形成し、パターン間に存在して接続されている面抵抗体の面抵抗率により周辺電極の隣り合った頂点間の抵抗値を下げて所定の抵抗値にしている。
上記方法では周辺電極の隣り合った頂点間の抵抗値は、面抵抗体の面抵抗率に依存することになるが、面抵抗体が均一に成膜することが難しく、特に座標入力パネルの周辺の面抵抗率は不安定になるという問題点もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
四角形の面抵抗体を、取り囲む様に設けた抵抗性周囲電極を設け、前記四角形の面抵抗体の各四頂点からの電位勾配または電流分布を、前記面抵抗体内に作り、指または座標指示器を前記面抵抗体に接触させた位置を検出する座標入力パネルであり、前記四角形の面抵抗体を取り囲む様に設けた抵抗性周囲電極を、連続的に接続された矩形波の形状としたことを第１の要旨とし、四角形の均一な面抵抗体の各四頂点間の隣り合った、両端間抵抗値を２０〜２００Ωに調整することを第２の要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
周囲電極を矩形波状の形状にすることで、簡単に抵抗率を調整することができ、座標入力パネルの座標検出面積のムダをなくすことができた。
上述した座標入力パネルにおいて、周辺電極の４頂点間の隣り合った抵抗値を２０〜２００Ωに調整することで、座標入力パネル上に生じる電位分布あるいは電流分布が均一にすることができる。
周囲電極を矩形波状の形状にすることで、（１）所定のパターン幅を固定し、隣り合った４頂点の抵抗間の長さを設定することで、簡単に抵抗率を調整することができる。（２）周囲電極幅を小さくすることで座標入力パネルの座標検出面積のムダをなくすことがでる。（３）単一の導電性インク材料を使用することで抵抗率が安定し、生産時の歩留まりが向上し、良否判定がパターンの外観検査で容易に確認できる。
また従来では、抵抗率が低いために使用できない導電性インク材に硬化温度が５００度と高い圧膜銀インクを使用することができるため、周囲電極に直接半田付けが可能となり後述する信号処理部と容易に接続できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の詳細は添付した図１を参照して説明する。図１は、指４が座標入力パネル５の面抵抗体６上における接触位置（Ｘ，Ｙ座標）を検出する静電容量式タッチパネル装置の説明図である。面抵抗体６は、透明なガラス、樹脂、または不透明な絶縁基板の片面に塗布、蒸着等により均一に形成したものである。指４は通常、面抵抗体６に直接触れない様に絶縁処理してある（図示せず）。均一な面抵抗体６（指４がタッチする表面）の周辺に取り囲むように、低抵抗の周囲電極７を密着配設してある。
【実施例１】
【０００９】
面抵抗体６の４頂点に設けられている検出電極８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃ、８−Ｄは、引き出し線９により信号処理部１０に接続されている。信号処理部１０は、本静電容量式タッチパネル装置が指４の位置を検出するために使用する電気信号（ＡＣ信号）を発生し、電圧駆動する。さらに信号処理部１０は４つの引き出し線９に接続されており、検出電極８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃ、８−Ｄからの各ＡＣ電流を計測できる機能を持っている。
【００１０】
指４は、その人体の等価抵抗１１及び接地容量１２による人体の接地インピーダンスを介して接地されている。指４が、面抵抗体６に近接している時、両者間に図１に示すような静電容量（容量結合）１３が、小容量ではあるが存在する。従って指４と面抵抗体６間に、信号発生器１０に起因するＡＣ電流が少量ではあるが流れる。面抵抗体６は上述のように均一な抵抗値の分布をしており、指４が面抵抗体６に接触または近接したときに、その接触点により近い検出電極８（８−Ａ，８−Ｂ，８−Ｃ，８−Ｄ点）に指先４を通して面抵抗体６にＡＣ信号がより多く流れる。従って、４つの各頂点の端子である検出電極８に流れるＡＣ信号電流値の比率から、座標入力パネルの面抵抗体６上の指４のタッチ点（Ｘ，Ｙ座標）を算出する。
【００１１】
図２は、入力ペン１８が座標入力パネル１４の面上における接触位置（Ｘ，Ｙ座標）を検出する静電容量結合方式の座標検出装置の説明図である。
ＤＣ電源１５は電圧を４頂点１６−Ａ、１６−Ｂ、１６−Ｃ、１６−Ｄ点に印加する。ＤＣ電源１５の電圧をＥとすると、Ｘ座表検出時は１６−Ａ及び１６−Ｄ点の電圧を零とし、１６−Ｂ及び１６−Ｃ点の電圧をＥとする。
面抵抗体１７の入力ペン１８先端に近い位置のＤＣ信号レベルは、静電容量結合１９を介して入力ペン１８に伝わり、更にペンケーブル２０を介してアナログ信号処理部２１に伝わる。アナログ信号処理部２１内には、増幅器、バンドパスフィルタ、等があり、入力信号レベルに比例したＤＣレベルを生成する。このＤＣレベルの比率から、座標入力パネルの面抵抗体１７上の入力ペン１８のタッチ点（Ｘ，Ｙ座標）を算出する。
【００１２】
上述した静電容量式タッチパネル装置の電流分布および、静電容量結合方式の座標検出装置の電位分布はＸ軸（またはＹ軸）方向に対して外側ほど湾曲する樽型形状になり、指または導電物が近接または接触した位置の電流または電圧の比率が正確に検出できなかった。この問題を解決するために、座標入力パネルの面抵抗体上に生じる電位分布あるいは電流分布を均一にする必要がある。
対策として座標入力パネルの周囲電極を面抵抗体の抵抗率に対して、低くすることで改善することは知られているが、面抵抗体の値を１０００Ω／□程度に対し、周囲電極の隣り合った４頂点間の抵抗が２０〜２００Ωに設定すると、上記電位分布あるいは電流分布が樽型形状にならず均一な分布になり、信号処理部１０やアナログ処理部２１、ＤＣ電源１５等の回路部分に負荷がかからず良好なことが実験の結果明らかになった。
【００１３】
次に面抵抗体（指または入力ペンがタッチする表面）の周辺に密着配設してある抵抗性の周囲電極について説明する。図３は座標入力パネルの構成図である。面抵抗体３０は不透明なカーボン膜または透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜、ＮＥＳＡ（酸化錫）膜、等が均一に成膜されてあり、本実施例では面抵抗値を約１ＫΩ／□とした。この抵抗膜を取り囲む周囲電極３１が矩形波状に連続して密着配設されており、その４頂点３１（３１−Ａ，３１−Ｂ，３１−Ｃ，３１−Ｄ点）に各１本の引き出し線（図示せず）が接続されている。該周囲電極３１の形成方法として、コスト、歩留まりを考慮するとスクリーン印刷の手法がもっとも有利である。また導電性インク材料は銀インクを使用している。本実施例において、各頂点の両端間抵抗値を約１００Ωとした。
【００１４】
周囲電極３１の各頂点３１間の抵抗は下記の式で求められる。
パターンの長さ×抵抗率ρ（Ω／□）／パターンの幅＝各頂点間の抵抗（Ω）
周囲電極３１の各頂点３１間の直線のパターン長さ３００ｍｍとし、電極材料にカーボンインクを使用した場合、カーボンインクの抵抗率ρはパターン厚２５μｍで２０〜１００（Ω／□）程度であり、該抵抗率と求めるべき頂点間抵抗を１００Ω、を上式に代入すると、パターン幅が６０〜３００ｍｍとなり周囲電極の内側になる入力可能範囲が狭くなり実用上、製作できない。銀インクを使用した場合、硬化温度１２０度タイプで抵抗率ρはパターン厚２５μｍで０．０３（Ω／□）程度であり、これを上式に代入するとパターン幅は０．０９ｍｍとなり、スクリーン印刷で形成可能な最小パターン幅である０．２ｍｍより小さくなり、実用上製作できない。銀インクでも硬化温度が５００度と高い圧膜銀インクの場合、抵抗率ρはさらに低くなり０．００５（Ω／□）程度で同様に製作できない。
上式より逆にパターン幅をスクリーン印刷で容易に形成できる０．３ｍｍとし、抵抗率ρを計算すると、０．１（Ω／□）の導電性インクが必要であり、求めるインクは単一材料ではなくカーボンに銀を混ぜた混合インクで実現できる。しかしながら該混合インクでは異なる素材を混ぜ合わせるために求める抵抗率ρの安定性が問題になる。つまりインク内で材料の分離が発生しやすく初期使用時と終了時では抵抗率ρのばらつきが起きやすく、結果として設定した各頂点間の抵抗の抵抗値がばらつく。
【００１５】
以上のことからパターン幅、抵抗率ρは容易に変えられないことがわかる。そこで本実施例はパターン幅、抵抗率ρを固定し、パターン長さを制御する方法に着目した。パターン幅０．３ｍｍ、抵抗率ρを０．０３（Ω／□）とすると上式よりパターンの長さは１０００ｍｍとなる。このパターン長さは周囲電極３１の各頂点３２間の直線のパターン長さの約３．３倍の長さになる。パターン長さが直線のパターン長さより大きくする方法として、図３のような矩形波形状を提案する。ここで注意が必要なことは、周囲電極３１の近傍内側の電位分布が周囲電極パターンに沿うように多少のガタが発生するがパターンのピッチを小さくすることで実質問題がなくなる。図４は周囲電極パターンの一部詳細図であり実施例ではパターン幅（Ｗ）０．３ｍｍでパターンピッチ（Ｐ）３ｍｍ、パターン振幅（Ｓ）７ｍｍで実現できる。
またパターン長さが直線のパターン長さの差が比較的小さい場合は図５のような、のこぎり波形状で十分対応できる。図６は周囲電極パターンの一部詳細図であり実施例ではパターン幅（Ｗ）０．３ｍｍ、パターン角度（Ｄ）約７３度、パターン振幅（Ｓ）約９．５ｍｍになる。
【００１６】
以上の説明通り、周囲電極を矩形波状の形状にすることで、簡単に抵抗を調整することができ、かつ低コストで信頼性の高い座標入力パネルができた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】静電容量式タッチパネル装置の説明図
【図２】静電容量結合方式の座標検出装置の説明図
【図３】実施例１の座標入力パネルの説明図
【図４】実施例１の座標入力パネルの詳細説明図
【図５】実施例２の座標入力パネルの説明図
【図６】実施例２の座標入力パネルの詳細説明図
【図７】従来の座標入力パネルの説明図
【符号の説明】
【００１８】
１            面抵抗体
２            周囲電極
３−A         検出電極
３−B         検出電極
３−C         検出電極
３−D         検出電極
４            指
５            実施例１の座標入力パネル全体
６            面抵抗体
７            周囲電極
８−A         検出電極
８−B         検出電極
８−C         検出電極
８−D         検出電極
９            引き出し線
１０          信号処理部
１１          人体抵抗
１２          接地容量
１３          静電容量
１４          実施例２の座標入力パネル全体
１５          信号処理部
１６−A       検出電極
１６−B       検出電極
１６−C       検出電極
１６−D       検出電極
１７          面抵抗体
１８          入力ペン
１９          静電容量
２０          ペンケーブル
２１          アナログ信号処理部
３０          面抵抗体
３１          周囲電極
３２          検出電極
【図１】
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【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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