(57)【要約】【課題】抵抗膜を使った座標入力装置において、押圧開始時点に発生する抵抗膜の損傷を回避する。【解決手段】第１の抵抗膜を担持する第１の基板と、第２の抵抗膜を担持し、前記第１の基板に対し、前記第２の抵抗膜が前記第１の抵抗膜から離間して対向するように配設された第２の基板と、を備え、前記第１および第２の基板の一方を、押圧点において押圧し、前記第１および第２の抵抗膜のうち、前記押圧点に対応するそれぞれの部分を接触させ、前記押圧点の座標を読み取る座標入力装置において、前記座標入力装置は、前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流を供給する駆動回路を備え、前記駆動回路は前記押圧点が押されたとき、前記押圧点において前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流の値を、前記押圧点における前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の接触面積の増大とともに、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで、連続的に増大させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の抵抗膜を担持する第１の基板と、
第２の抵抗膜を担持し、前記第１の基板に対し、前記第２の抵抗膜が前記第１の抵抗膜から離間して対向するように配設された第２の基板と、
を備え、
前記第１および第２の基板の一方を、押圧点において押圧し、前記第１および第２の抵抗膜のうち、前記押圧点に対応するそれぞれの部分を接触させ、前記押圧点の座標を読み取る座標入力装置において、
前記座標入力装置は、前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流を供給する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、前記押圧点において前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流の値を、前記押圧点における前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の接触面積の増大に応じて、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで、連続的に増大させることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、前記接触面積の変化を、前記第１および第２の抵抗膜の間の電圧の変化として検出することを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記電流の値を、前記電流の値を前記接触面積で除した電流密度の値が一定となるように制御することを特徴とする請求項１または２記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記制御回路は前記電流の値を、前記電流の値が前記第２の値に達した後は一定に制御することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の座標入力装置。
【請求項５】
第１の抵抗膜を担持する第１の基板と、
第２の抵抗膜を担持し、前記第１の基板に対し、前記第２の抵抗膜が前記第１の抵抗膜から離間して対向するように配設された第２の基板と、
を備え、
前記第１および第２の基板の一方を、押圧点において押圧し、前記第１および第２の抵抗膜のうち、前記押圧点に対応するそれぞれの部分を接触させ、前記押圧点の座標を読み取る座標入力装置の駆動方法であって、
前記押圧点が押されたとき、前記押圧点において前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流の値を、前記押圧点における前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の接触面積の増大に応じて、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで、連続的に増大させることを特徴とする座標入力装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に座標入力装置に係り、特に抵抗膜を有する座標入力装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯型情報機器の普及および進展に伴い、電子手帳やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、さらに携帯電話、ＰＨＳ、電卓、時計、ＧＰＳ（Global Positioning System, 全地球位置情報システム）などの携帯型あるいは移動式情報処理装置において、また銀行ＡＴＭシステムや自動販売機、ＰＯＳ（Point Of Sales）システムなど、固定式情報処理装置においても、データ入力を、画面をペンないし指で押圧することにより行う座標入力装置の、マン−マシンインターフェースへの採用が拡がっている。
【０００３】
これらの高機能情報処理装置では、半導体技術の進歩により、装置の小型化および多機能化が進んでおり、特に、携帯電話やＰＤＡ、ノートパソコンなどの携帯情報端末では、その入力装置または表示装置の、筐体中に占める割合が増加している。
【０００４】
このような座標入力装置として、第１の方向に対向する電極対を形成した第１の抵抗膜と、前記第１の方向に直交する第２の方向に対向する電極対を形成した第２の抵抗膜とを微少距離だけ離間して配設し、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜を、入力面上の一点においてペンなどの押圧ツール、あるいは指などで押圧して接触させ、かかる接触点のＸ座標およびＹ座標を、前記第１の抵抗膜の抵抗値、および前記第２の抵抗膜の抵抗値を測定することで算出する構成の座標入力装置（座標入力装置）が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１０９９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような抵抗膜を使った座標入力装置は、液晶表示装置などの表示装置の上に配設されることが多いため、一般に抵抗膜としてＩｎとＳｎを蒸着して得られるＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3・ＳｎＯ2）膜やＺｎＯ膜などの無機導電膜を透明電極として用いているが、ＩＴＯ膜やＺｎＯ膜などの無機導電膜の形成には真空プロセスが必要であり、また原料も高価で、製造コストが高い問題を有している。またＩＴＯ膜を使った座標入力装置では、連続的な筆記により抵抗膜の抵抗が変化しやすく、座標位置の読み取り精度が低下する問題がある。
【０００６】
このような事情で、製造が容易で安価な透明有機導電材料を抵抗膜（導電膜）として使った座標入力装置の開発が行われている。
【０００７】
しかし、このような抵抗膜を使った座標入力装置では、入力面がペンなどの押圧ツールで押圧され前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜との間に電流が流れる際、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜との接触面積が、押圧の開始時点では非常に小さいため、電流密度が非常に大きくなり、特に前記第１あるいは第２の抵抗膜の少なくとも一方に電圧耐性の低い有機導電膜を使っている場合には、前記有機導電膜が焼き切れることが発生する場合がある。また、このような押圧の開始時点では、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜との接触の瞬間に大きな過渡電圧が発生し、抵抗膜の損傷が発生しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の側面によれば本発明は、第１の抵抗膜を担持する第１の基板と、第２の抵抗膜を担持し、前記第１の基板に対し、前記第２の抵抗膜が前記第１の抵抗膜から離間して対向するように配設された第２の基板と、を備え、前記第１および第２の基板の一方を、押圧点において押圧し、前記第１および第２の抵抗膜のうち、前記押圧点に対応するそれぞれの部分を接触させ、前記押圧点の座標を読み取る座標入力装置において、前記座標入力装置は、前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流を供給する駆動回路を備え、前記駆動回路は、前記押圧点において前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流の値を、前記押圧点における前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の接触面積の増大に応じて、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで、連続的に増大させることを特徴とする座標入力装置を提供する。
【０００９】
他の側面によれば本発明は、第１の抵抗膜を担持する第１の基板と、第２の抵抗膜を担持し、前記第１の基板に対し、前記第２の抵抗膜が前記第１の抵抗膜から離間して対向するように配設された第２の基板と、を備え、前記第１および第２の基板の一方を、押圧点において押圧し、前記第１および第２の抵抗膜のうち、前記押圧点に対応するそれぞれの部分を接触させ、前記押圧点の座標を読み取る座標入力装置の駆動方法であって、前記押圧点が押されたとき、前記押圧点において前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の間を流れる電流の値を、前記押圧点における前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜の接触面積の増大に応じて、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで、連続的に増大させることを特徴とする座標入力装置の駆動方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、有機導電膜を抵抗膜として使った座標入力装置において、入力面の押圧開始時における抵抗膜の損傷を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、従来の座標入力装置４０の構成を示す。
【００１２】
図１を参照するに、座標入力装置４０は、上面にＩＴＯよりなる透明導電膜３２を担持したガラス基板２１と、前記ガラス基板２１にスペーサ部材２３を介して対向して形成され、前記ガラス基板２１に面する側に透明有機導電膜４２を担持した例えばポリエチレンテレフタレート系の透明樹脂基板２２とより構成され、前記透明有機導電膜４２と透明導電膜３２とは、前記スペーサ部材２３により、例えば７００μｍ程度の間隔を隔てて配設されている。
【００１３】
さらに前記透明導電膜３２の、Ｙ軸方向に対向する一対の縁部には、Ｘ軸方向に連続的に延在する電極パターン３３Ａ，３４Ａが形成され、前記電極パターン３３Ａは前記ガラス基板２１上の配線パターン３３により、前記ガラス基板２１上の端子部３３Ｔ，３３Ｓに引き出される。同様に、前記電極パターン３４Ａは前記ガラス基板２１上の配線パターン３４により、前記ガラス基板２１上の端子部３４Ｔ，３４Ｓに引き出される。
【００１４】
また前記透明有機導電膜４２の、Ｘ軸方向に対向する一対の縁部には、Ｙ軸方向に連続的に延在する電極パターン４３Ａ，４４Ａが形成され、前記電極パターン４３Ａは前記透明樹脂基板２２上の配線パターン４３により、前記樹脂基板２２上の端子部４３Ｔおよび４３Ｓに引き出される。同様に、前記電極パターン４４Ａは前記透明樹脂基板２１上の配線パターン４４により、前記ガラス基板２１上の端子部４４Ｔおよび４４Ｓに引き出される。
【００１５】
さらに前記ガラス基板２１上には、前記透明樹脂基板２２上の端子部４３Ｔ，４３Ｓにコンタクトする配線パターン３５および３８が形成されており、前記配線パターン３５および３８は、前記透明樹脂基板４２上の電極パターン４３Ａを、それぞれ前記ガラス基板２１上の端子部３５Ｔ，３８Ｔへと、引き出す。同様に前記ガラス基板２１上には、前記透明樹脂基板２２上の端子部４４Ｔ，４４Ｓにコンタクトする配線パターン３６，３７が形成されており、前記配線パターン３６，３７は、前記透明樹脂基板４２上の電極パターン４４Ａを、それぞれ前記ガラス基板２１上の端子部３６Ｔ，３７Ｔへと引き出す。
【００１６】
図２，３は、図１の座標入力装置４０の動作を示す図である。
【００１７】
図２を参照するに、前記透明樹脂基板２２の表面が、ある押圧点（Ｘ１，Ｙ１）においてスタイラスペン４０Ｐにより押圧され、これにより前記透明樹脂基板２２に担持されている透明有機導電膜４２が、前記ガラス基板２１に担持されているＩＴＯ膜３２に前記押圧点（Ｘ１，Ｙ１）においてコンタクトする。
【００１８】
そこで図２の状態では、前記電極４３Ａおよび４４Ａの一方、図２Ａの例では電極４３Ａに電源電圧Ｖｃｃを供給し、他方を接地して、前記押圧点（Ｘ１，Ｙ１）において抵抗分割（ＲＸ１，ＲＸ２）により生じる電圧降下を、前記透明有機導電膜４２に前記押圧点（Ｘ１，Ｙ１）においてコンタクトするＩＴＯ膜３２の電位Ｖｓｘを測定することにより求める。これにより、前記押圧点のＸ座標が求められる。
【００１９】
次に図３の状態において、前記電極３３Ａおよび３４Ａの一方、図２Ｂの例では電極３３Ａに電源電圧Ｖｃｃを供給し、他方を接地して、前記押圧点（Ｘ１，Ｙ１）において抵抗分割（ＲＹ１，ＲＹＸ２）により生じる電圧降下を、前記透明有機導電膜４２に前記押圧点（Ｘ１，Ｙ１）においてコンタクトする透明有機導電膜４２の電位Ｖｓｙを測定することにより求める。これにより、前記押圧点のＹ座標が求められる。
【００２０】
図４は、前記図１の座標入力装置４０において前記有機導電膜４２よりなる抵抗膜の表面を、ペンで押圧した場合の、前記有機導電膜４２と透明有機導電膜３２との接触の様子を示す。
【００２１】
図４を参照するに、前記有機導電膜４２は前記透明導電膜３２と面積Ｓにおいて接しており、押圧を続けることにより、前記面積Ｓは図５（Ａ）に示すように徐々に増大する。
【００２２】
このような有機導電膜４２と透明導電膜３２のコンタクトが生じると、前記有機導電膜４２から透明導電膜３２に、あるいは透明導電膜３２から有機導電膜４２に流れる電流Ｉは、図５（Ｂ）に示すように過渡的に大きく変化し、瞬間的に大きな電流が前記有機導電膜４２に流れる場合がある。
【００２３】
またこのようなコンタクトの初期には、前記面積Ｓは非常に小さいため、前記有機導電膜４２の押圧点には流れる電流Ｉの電流密度Ｊ（Ｊ＝Ｉ／Ｓ）は、図５（Ｃ）に示すように非常に大きなものになり、有機導電膜４２に特に深刻な損傷を与えるおそれがある。
【００２４】
図６は、上記問題点を解決するための、本発明の一実施形態による座標入力装置５０の構成を示す。ただし図６中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図６を参照するに、前記座標入力装置５０は図１の座標入力装置４０に、ＣＰＵ５４により制御される駆動回路５５を設けた構成を有し、前記ＣＰＵ５５は、前記有機導電膜４２に設けた電極４４Ａと４３Ａの一方、好ましくは前記駆動回路５５に接続された電極４３Ａとは反対側の電極４４Ａと、前記透明導電膜３２に設けた電極３４Ａと３３Ａの一方、好ましくは前記駆動回路５５に接続された電極３３Ａとは反対側の電極３４Ａとの間に生じる電圧差ΔＶをＡ／Ｄ変換器５６を介して読み出し、前記読み出した電圧差ΔＶに基づいて前記駆動回路５５を、図７に示すフローチャートに従って制御し、前記透明導電膜３２と前記有機導電膜４２との間に流れる電流Ｉを、図８（Ａ）に示す前記押圧点の面積Ｓの変化とともに、図８（Ｂ）に示すように変化させる。
【００２６】
最初に図８（Ａ），８（Ｂ）を参照するに、図８（Ａ）は前記図５（Ａ）と同様な、有機導電膜４２と透明導電膜３２との、前記押圧点におけるコンタクト面積Ｓの変化を示し、図８（Ｂ）は、図７のフローチャートにより制御される前記有機導電膜４２と透明導電膜３２との間を流れる電流Ｉの変化を示す。
【００２７】
本実施形態では、図７のステップ１で示す前記座標入力装置５０の待機状態において前記駆動回路５５が供給する電流Ｉの値が、非常に小さな値の初期値ＩINIT、例えば１μＡに設定されており、このため、前記有機導電膜５２と透明導電膜３２がコンタクトした初期状態においても、図５（Ａ）〜（Ｃ）で説明したような過渡現象による電流Ｉの増大は生じることがない。
【００２８】
さらに本実施形態では、前記図７のステップ２において、前記ＣＰＵ５４が前記Ａ／Ｄ変換器５６を介して前記有機導電膜４２と透明導電膜３２の間に生じる電圧ΔＶをモニタしており、この電圧ΔＶの変化に基づいて、前記有機導電膜５２と透明導電膜３２との接触、および前記接触面積Ｓの変化を検知する。
【００２９】
ここで再び前記図４を参照するに、前記電圧差ΔＶは、前記有機導電膜４２と透明導電膜３２の接触抵抗をＲ、前記有機導電膜４２と透明導電膜３２の間を流れる電流をＩとして、ΔＶ＝ＲＩで与えられるが、前記抵抗Ｒは前記接触面積Ｓに反比例して減少するため、コンタクトの初期においては、前記電圧ΔＶは、（１／Ｓ）×ＩINITに比例する（ΔＶ＝ＲＩ∝（１／Ｓ）×ＩINIT）。
【００３０】
そこで前記図７のステップ２およびステップ３のループにおいて前記ＣＰＵ５４は前記ΔＶの検出をモニタし、前記電圧ΔＶが検出されると前記有機導電膜４２と透明導電膜３２がコンタクトしたと判断し、ステップ４において前記駆動回路５５を制御し、図８（Ｂ）に示すように前記電流Ｉの値を前記初期値ＩINITから徐々に、かつ連続的に増大させる。
【００３１】
さらに前記電流Ｉの値が、所定の最大値ＩＭＡＸ、例えば１００μＡに達すると、前記ＣＰＵ５４は前記最大値ＩＭＡＸが維持されるように前記駆動回路５５を制御する。
【００３２】
その後、前記ＣＰＵ５４は駆動回路５５をリセットし、前記ステップ１に戻り、次の押圧に向けて待機する。
【００３３】
前記図７の制御では、前記ステップ４において前記電流Ｉの値を、前記電圧ΔＶをもとに、前記押圧点における電流密度Ｊ（＝Ｉ／Ｓ）が図８（Ｃ）に示すように一定になるように制御することも可能である。
【００３４】
より具体的には、Ａを比例係数として、
ΔＶ＝Ａ×（１／Ｓ）×ＩINIT
と表されることから、前記接触面積Ｓは前記電圧差ΔＶを使って
Ｓ＝Ａ×（１／ΔＶ）×ＩINIT
と導かれるので、式
Ｊ＝Ｉ／Ｓ＝Ｉ／（Ａ×（１／ΔＶ）×ＩINIT）
で与えられる電流密度Jが一定になるように、前記電流Iの値を、検出された電圧差ΔＶに応じて変化させればよい。
【００３５】
このような制御により、本発明は、先に図５（Ａ）〜（Ｃ）で説明した有機導電膜４２の損傷の問題を回避することができる。
【００３６】
図９は、前記図６の駆動回路５５の例を示す。
【００３７】
図９を参照するに、前記駆動回路５５は、５Ｖの電源に接続され前記電極４３Ａに駆動電流を供給するプッシュプル接続のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２を含み、また５Ｖの電源に接続され前記電極３３Ａに駆動電流を供給するプッシュプル接続のバイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４を含む。そこで、前記バイポーラトランジスタＱ１〜Ｑ４のそれぞれのベースにＣＰＵ５４より制御信号を、適当なＤ／Ａ変換器（図示せず）を介して供給することにより、前記駆動回路５５により、図８（Ｂ）で説明した動作をさせることが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態では前記駆動回路５５の制御をＣＰＵ５４および図７のフローチャートを使った場合について説明したが、上記の構成をアナログ回路により実現することも可能である。
【００３９】
本実施形態による座標入力装置５０において、電源電圧は前記５Ｖに限定されるものではなく、１〜１０Ｖの範囲の任意の電源電圧を使うことができる。また前記駆動回路５５が供給する駆動電流Ｉの下限および上限も、１μＡと１００μＡに限定されるものではなく、前記図５（Ａ）〜（Ｃ）の問題が生じない限りにおいて他の値を使うことも可能である。
【００４０】
なお、本実施形態による座標入力装置５０では、前記透明有機導電膜４２として、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンおよびこれらの誘導体ポリマに代表される、チオフェン系、あるいはポリアニリン系、あるいはポリピロール系などの有機導電性ポリマを用いることが可能である。一方、本実施形態では前記透明有機導電膜４２に対向する透明導電膜３２としてＩＴＯなどの無機系透明導電体を使っているが、他にＺｎＯなど、他の無機透明導電体を使うことも可能であり、さらに前記透明導電膜３２を、前記透明有機導電膜４２と同様な有機導電性ポリマにより形成することも可能である。
【００４１】
さらに前記透明有機導電膜４２にフッ素系添加剤を添加することにより、前記透明有機導電膜４２に撥水性を付与し、耐湿性を向上させることが可能である。
【００４２】
ここで前記透明有機導電膜４２に添加するフッ素系添加剤としては、四フッ化エチレン、およびポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体，テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体，テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体，ポリビニリデンフルオライド，ポリクロロトリフルオロエチレン，クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体，フルオロカーボン，パーフルオロブチルスルホン酸塩，パーフルオロアルキル基含有カルボン酸塩，パーフルオロアルキル基含有リン酸エステルよりなる群から選ばれる一または複数の化合物よりなるフッ素樹脂、およびパーフルオロアルキル基および親水性基および／または親油性基を含有したフッ素系ディスパージョン、およびトリフロロプロピルトリクロロシランおよびリフルオロプロピルトリメトキシシランのいずれかのシリル化剤、とよりなる群から選ばれる一または複数の化合物を、単体で、もしくは複数混合して使用することが可能である。
【００４３】
さらに、上記においてシランカップリング剤を併用しても良く、さらにこれに低分子量エポキシ樹脂あるいは低分子量アクリル樹脂を併用することも可能である。
【００４４】
前記透明有機導電膜４２の成膜方法は、限定はされないが、ダイコーター、ブレードコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を使った塗布法により実行することができる。
【００４５】
また前記透明樹脂基板２２としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂以外にも、ポリカーボネート系樹脂やノルボルネン系樹脂、あるいはポリシリコンメタクリル酸メチル系樹脂、さらにガラスを使うことも可能である。
【００４６】
さらに前記透明樹脂基板２２として、紫外線遮断機能を有する樹脂を使うことも可能である。
【００４７】
さらに前記透明有機導電膜４２に、必要に応じて、前記透明有機導電膜の溶媒に可溶な染料を添加することも可能である。
【００４８】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の座標入力装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の座標入力装置の動作を説明する図である。
【図３】図１の座標入力装置の動作を説明する図である。
【図４】図１の座標入力装置における抵抗膜のコンタクトの様子を示す図である。
【図５】図１の座標入力装置の問題点を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態による座標入力装置の構成を示す図である。
【図７】図６の座標入力装置の駆動方法を示すフローチャートである。
【図８】図６の座標入力装置の駆動の様子を示す図である。
【図９】図６の座標入力装置で使われる駆動回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２１  ガラス基板
２２  樹脂基板
２３  スペーサ
３２  透明導電膜
３３Ａ，３４Ａ，４３Ａ，４４Ａ  電極
３３〜３８，４３，４４  配線パターン
４０，５０  座標入力装置
４０Ｐ  スタイラスペン
４２  透明有機導電膜
４３Ｓ，４３Ｔ，４４Ｓ，４４Ｔ  端子部
５４  ＣＰＵ
５５  駆動回路
５６  Ａ／Ｄ変換器
【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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【図８】
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【図９】
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