(57)【要約】ドットスペーサーを使用せず、光透過率を飛躍的に向上させることができるタッチ入力装置を提供する対向して平行に配置された２体の板体からなる平行板体２と、平行板体２の周縁部を２体の対向方向の相対変位が可能な状態で板体の間の間隙６に気体を保持することが可能にシールするダイヤフラム５と、平行板体２の周縁部を２体の板体の相対変位が可能な状態で保持するフレーム７とを有する。この発明では、気体の弾性を活用することにより、最良の接触感覚を実現している。しかもこの接触感覚は簡単な手法で、自由に調節できる点がさらに大きな特長である。個々のスイッチ素子は、静電誘導方式を採用している。この方式により、スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ動作と、スイッチ位置の選択が別個に出来るため、スイッチの点数にかかわらずすべてのＯＮ／ＯＦＦ機構を共有できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して平行に配置されそれぞれ複数の電極を有する２体の板体からなる平行板体と、
前記平行板体の周縁部を前記２体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、
前記平行板体の周縁部を前記２体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴とするタッチ入力装置用気体セル。
【請求項２】
前記シール部材はダイヤフラムであることを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項３】
前記２体の板体の間の間隙に気体を供給する気体供給装置とを有することを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項４】
前記２体の板体は透明な材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項５】
前記２体の板体はガラスまたはプラスチックで構成されていることを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項６】
前記２体の板体のうちの一方の平板体にはマトリクス状に反射電極が配設され、他方の平板体には入出力電極が前記一方の反射電極に対応して配設されていることを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項７】
前記反射電極及び入出力電極は透明材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲６記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項８】
前記入出力電極は駆動電極及び検出電極であることを特徴とする請求の範囲６記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項９】
入出力電極は駆動電極と検出電極の組であることを特徴とする請求の範囲８記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項１０】
前記駆動電極のうち同じ行または列上に配設されているものはその行または列に接続され、前記検出電極のうち同じ列または行上に配設されているものはその列または行に接続されていることを特徴とする請求の範囲６記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項１１】
前記２体の板体の前記相対変位の最大変位量を規定するストッパーを有することを特徴とする請求の範囲１記載のタッチ入力装置用気体セル。
【請求項１２】
対向して平行に配置されそれぞれ導線と複数の電極が配設されている２体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部に装着して前記平行板体の周縁部を前記２体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、
前記平行板体の周縁部を前記２体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴とする静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１３】
前記シール部材はダイヤフラムであることを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１４】
前記２体の板体の間の間隙に気体を供給する気体供給装置を有することを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１５】
前記２体の板体は透明な材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１６】
前記２体の板体はガラスまたはプラスチックで構成されていることを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１７】
前記２体の板体のうちの一方の板体にはマトリクス状に反射電極が配設され、他方の板体には入出力電極が前記反射電極に対応して配設されていることを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１８】
前記導線及び電極は透明材料で構成されていることを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項１９】
前記入出力電極は駆動電極及び検出電極であることを特徴とする請求の範囲１７記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２０】
入出力電極は駆動電極と検出電極の組であり、前記駆動電極は前記他方の板体の一方の表面上に形成され、前記検出電極は前記他方の板体の他方の表面上に形成されていることを特徴とする請求の範囲１７記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２１】
前記駆動電極のうち前記マトリックスの同じ行または列上に配設されているものはその行または列に対応して配線された導線に接続され、前記検出電極のうち前記マトリックスの同じ列または行上に配設されているものはその列または行に対応して配線された導線に接続されていることを特徴とする請求の範囲１７記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２２】
前記２体の板体の前記相対変位の最大変位量を規定するストッパーを有することを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２３】
前記電極または前記導線はナノマテリアルで構成したことを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２４】
前記電極及び前記導線は酸化インジウム超微粒粉を成形して構成したことを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２５】
前記一方の板体には内面に反射電極がマトリックス状に配置されて形成され、前記他方の板体には入出力電極がマトリックス状に配置されて形成され、前記一方の板体の外面に多数の非シールド窓を開設したシールド層が形成されており、前記非シールド窓は前記反射電極に対応して設けられており、
前記入出力電極は駆動電極と検出電極の組で構成され、各組の駆動電極は前記他方の板体の内面若しくは外面のうちの一方の面に形成され、前記各組の検出電極は他方の面に形成されていることを特徴とする請求の範囲１７記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２６】
前記他方の板体において前記駆動電極同士を結ぶ導線は前記他方の板体の内面若しくは外面のうちの一方の面上に形成され、前記検出電極同士を結ぶ導線は前記他方の板体の他方の面上に形成されていることを特徴とする請求の範囲１７記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２７】
前記ダイヤフラムは前記平行板体に装着した状態においては前記平行板体の２体の板体の間に位置して前記対向方向の前記相対変位を許容する変形が可能な可変形部と前記可変形部の前記対向方向の両端に位置していて前記板体の周縁部を挟む取付部とを有することを特徴とする請求の範囲１３記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２８】
前記気体供給装置は先端が前記２体の板体の間の間隙に気体供給口を開口する気体供給管と前記気体供給管に装着されて前記気体供給口を閉じていて気体源と前記間隙との差圧によって開き気体源から前記間隙に流入する気体の流れだけを許容するゴム製の逆止弁であることを特徴とする請求の範囲１４記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【請求項２９】
入力操作における平行板体への指の接近による信号変化と前記平行板体の一方の板体が他方に板体に対して接近することによる信号変化の方向が互いに逆である特性をもつことを特徴とする請求の範囲１２記載の静電誘導方式タッチ入力装置用気体セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明はタッチパネルや押しボタンスイッチなどのタッチ入力装置用気体セル、特に静電誘導方式のタッチ入力装置用気体セルに関するものである。
【背景技術】  パネル状のキーボードに手指を接触させて入力を行うタッチ入力装置は、パソコン、現金取り扱い機、券売機等において広く使用されている。
タッチ入力装置の現在までの主流は抵抗膜を使用したものである。
この抵抗膜式タッチ入力装置１０１では図８に示すように、抵抗膜シート１０２、１０３の間隔をドットスペーサー１０４によって保っており、一対の抵抗膜シート１０２、１０３は手指等による入力がなされない限りドットスペーサーによって隔てられているが、入力操作があると抵抗膜シートが接触して、電圧変化が生じ、入力が行われる（特許文献１参照）。
特許文献１  特開平８−５４９７７
この抵抗膜式タッチ入力装置については多くの開発がなされて来たが、技術的開発の主要点としてはパネルのトータル光透過率であり、そのトータル光透過率に最も大きく影響を与えていると考えられているのがドットスペーサーで、この部分で光を遮るのみならず、屈折や乱反射、モアレ縞をおこしたりして、性能を落とす最大の要因となっている。
しかし、パネルのトータル光透過率の改善は、２枚の板体の間隙を保って、板体のストロークを確保するのにドットスペーサーを必須の構成要素とする抵抗膜式タッチ入力装置では限界がある。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、ドットスペーサーを使用せず、光透過率を飛躍的に向上させることができるタッチ入力装置を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
この目的に対応して、この発明のタッチ入力装置用気体セルは、対向して平行に配置されそれぞれ複数の電極を有する２体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部を前記２体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、前記平行板体の周縁部を前記２体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴としている。
またこの発明の静電誘導方式のタッチ入力装置用気体セルは対向して平行に配置されそれぞれ導線と複数の電極が配設されている２体の板体からなる平行板体と、前記平行板体の周縁部に装着して前記平行板体の周縁部を前記２体の板体が前記対向方向の相対変位が可能な状態で前記板体の間の間隙に気体を保持することが可能にシールするシール部材と、前記平行板体の周縁部を前記２体の板体の前記相対変位が可能な状態で保持するフレームとを有することを特徴としている。
発明の効果
ヒューマン  マシンインターフェイスとも呼ばれているタッチパネル等のタッチ入力装置は、操作時の接触感覚の良し悪しが最重要課題であることは論を待たない。従来の技術ではともすればこの点がなおざりにされていて、必ずしも満足できる良好な感覚で、機械、器具に指示を与えることが出来るといえるものが少なかった。この発明では、気体の弾性を活用することにより、最良の接触感覚を実現している。しかもこの接触感覚は簡単な手法で、自由に調節できる点がさらに大きな特長である。
また、抵抗膜式タッチパネルなどの多くのタッチパネルでは、スイッチのストロークと押圧の感覚を得る目的で弾性ポリマー材による“ドットスペーサー”が用いられている。しかしながらこれは、透明度の飽くなき追求が、技術開発の最重要課題である現状を合わせ考えるとき、極めて大きな障害である。この発明の気体を用いたスペーサーである“エアースペーサー”がこの不合理を、一気に払拭する。
また、この発明では、多数のスイッチ群を構成する個々のスイッチ素子は、非接触方式となっている。これはスイッチに関して、大きな課題とされている接触不良や経年劣化の問題を一挙に解決するものである。
また、個々のスイッチ素子は、静電誘導方式を採用している。この方式により、スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ動作と、スイッチ位置の選択が別個に出来るため、スイッチの点数にかかわらずすべてのＯＮ／ＯＦＦ機構を共有できる。（ＯＮ／ＯＦＦ機構は１個だけですむ）これは本発明の実用化を可能ならしめるための必須条件でもある。具体的には、多数のマトリックス  スイッチ群の中で、目的とするスイッチの位置に指を近づけるだけで其のスイッチが選択され、指が触れてからさらにこれを押し下げれば、全てのスイッチ群に対して、ＯＮの条件が成立するが、選択されていない他のスイッチに対しては、全て無効となるため、目的のスイッチのみがＯＮと判断され、タッチパネルで課題とされている“お手つき”による誤動作を防止する事が出来る。
また、スイッチのばね機構は気体のもつ弾性を活用しているため、従来のゴム、ポリマー、金属ばね等の弾性材に比して、大きな利点を有する。即ちこれらの従来の弾性体では、必ず材料の疲労により其の寿命が限られているが、気体とりわけ空気は無限に存在し、本提案のように、ワンタッチで其の補給が可能であれば、スイッチの寿命に関しては、一切の考慮が不要となる。
さらに低コストである。全体の機構は、上下の透明電極板と周囲のダイヤフラムだけで、極めて簡単明快な構造となっていて、面倒な調整の必要も無い。更に接点間の接触不良、構成部品の劣化、消耗等の心配も無いため、製造コスト、メインテナンスコストの点でも断然に優位性が有る。
特に請求の範囲１に記載された発明では、気体の弾性を活用することによって、良好な接触感覚を実現することができる。しかもこの接触感覚は板体の間の間隙に保持する気体の圧力を変えることによって自由に調節することができる。ドットスペーサーを使用しないので、透明度の高いタッチパネルを実現することができる。
また多数のスイッチ群を構成するスイッチ素子は非接触であるので、接触不良や経年劣化の問題が発生しない。また、スイッチ位置の選択が可能であると共に、全スイッチがＯＮ／ＯＦＦ機構を共有できるため、１点のスイッチ位置が選択された後に他点からの誤入力を防ぐことができる。また、この発明ではドットスペーサーを使用せず、また空気をスペーサーとして使用するので、タッチパネルを安価に製造することができる。
請求の範囲２に記載された発明では、平行板体の相対変位を円滑にすることができる。
請求の範囲３に記載された発明ではエアスペーサーを構成する空気の供給を容易にすることができる。
請求の範囲４に記載された発明ではタッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲５に記載された発明ではタッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲６に記載された発明では、スイッチの位置の特定が容易になる。
請求の範囲７に記載された発明では、タッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲８に記載された発明では、静電誘導方式のタッチパネルを容易に構成することができる。
請求の範囲９に記載された発明では、静電誘導方式のタッチパネルを特に容易に構成することができる。
請求の範囲１０に記載された発明では、スイッチの位置の特定が容易になる。
請求の範囲１１に記載された発明では、タッチパネルの特性を調整することができ、性能の安定したタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲１２に記載された発明では、気体の弾性を活用することによって、良好な接触感覚を実現することができる。しかもこの接触感覚は板体の間の間隙に保持する気体の圧力を変えることによって自由に調節することができる。ドットスペーサーを使用しないので、透明度の高いタッチパネルを実現することができる。
また多数のスイッチ群を構成するスイッチ素子は非接触であるので、接触不良や経年劣化の問題が発生しない。また、スイッチ位置の選択が可能であると共に、全スイッチがＯＮ／ＯＦＦ機構を共有できるため、１点のスイッチ位置が選択された後に他点からの誤入力を防ぐことができる。また、この発明ではドットスペーサーを使用せず、また空気をスペーサーとして使用するので、タッチパネルを安価に製造することができる。
請求の範囲１３に記載された発明では、平行板体の相対変位を円滑にすることができる。
請求の範囲１４に記載された発明ではエアスペーサーを構成する空気の供給を容易にすることができる。
請求の範囲１５に記載された発明ではタッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲１６に記載された発明ではタッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲１７に記載された発明では、スイッチの位置の特定が容易になる。
請求の範囲１８に記載された発明では、タッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲１９に記載された発明では、静電誘導方式のタッチパネルを容易に構成することができる。
請求の範囲２０に記載された発明では、静電誘導方式のタッチパネルを特に容易に構成することができる。
請求の範囲２１に記載された発明では、静電誘導方式のタッチパネルを容易に構成することができる。
請求の範囲２２に記載された発明では、タッチパネルの特性を調整することができて、性能の安定したタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲２３に記載された発明では、タッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲２４に記載された発明では、透明度に優れた酸化インジウム超微粒子粉の成形体を使用することによってタッチパネルのトータル光透過率を向上させることができる。
請求の範囲２５に記載された発明では、シールド層を設けることにより、外乱の入力を防ぎ、動作の正確なタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲２６に記載された発明では、導線相互の干渉を防ぎ、動作の正確なタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲２７に記載された発明では、ダイヤフラムの装着を容易にして、製造コストの低減を実現し、かつ、気密の確実なタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲２８に記載された発明では、２枚の板体間への空気の供給が容易なタッチパネルを構成することができる。
請求の範囲２９に記載された発明では、操作上で誤入力を防ぐことができる静電誘導方式のタッチパネルを構成することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は  タッチ入力装置用気体セルの平面説明図。
図２は  タッチ入力装置用気体セルの正面説明図。
図３は  タッチ入力装置用気体セルの側面説明図。
図４は  反射電極と入出力電極を示す斜視説明図。
図５は  タッチ入力装置用気体セルの動作状態を示す断面説明図。
図６は  電圧の変化を示すグラフ。
図７は  気体セルの封入気圧−たわみ特性を示すグラフ。
図８は  従来のタッチ入力装置用パネルを示す縦断面説明図。
図９は  ４辺支持、矩形板の等分布荷重を示す説明図。
図１０は  他のタッチ入力装置用気体セルの正面説明図。
図１１は  他のタッチ入力装置用気体セルの横断面説明図
図１２は  図１１におけるＢ部拡大説明図。
図１３は  空気供給部を示す横断面部分説明図。
図１４は  ダイヤフラムの拡大断面説明図。
図１５は  平行板体斜視部分説明図。
図１６は  静電誘導方式のタッチ入力装置用気体セルの動作状態を示す断面説明図。
図１７は  電圧の変化を示すグラフ。
図１８は  他の平行板体を示す平面図。
図１９は  図１８におけるＡ−Ａ’断面説明図。
図２０は  図１９におけるＢ部拡大図。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明の一実施態様を図面と共に説明する。まず第１の実施態様について説明する。
図１から図３において、１はタッチ入力装置用気体セルである。タッチ入力装置用気体セル１は必要に応じて指紋センサー１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有する。タッチ入力装置用気体セル１は平行板体２を有する。平行板体２は２枚の板体を一定の間隔で対向させて平行に配置している。この実施態様では２枚の板体として平板３、４を使用する。すなわち、平行板体２は２枚の平板３及び４から成っている。平板３及び４は対向して平行に配置され、相互に対向する方向に相対変位が可能である。平行板体２の周縁部はシール部材によって気密にシールされ、これによって、平板３及び４は相互に対向する方向に相対変位が可能に連結されかつ両者間に気体を収容可能でかつ厚さｔの間隙６が介在する。一例として平板３、４の厚みは０．７ｍｍ、間隙６の厚さｔは１．５ｍｍである。この実施態様ではシール部材としてダイヤフラム５を使用する。平板３、４はガラス製またはプラスチック製である。
さらに平行板体２の周縁部はダイヤフラム５の外側からフレーム７に嵌合して保持されている。フレームは一例としてアルミニウムのダイカスト製またはプラスチックによって構成する。
平行板体２とフレーム７との間にはストッパー８が配置され、このストッパー８は平板３、４の相対変位が可能な範囲を規制する。間隙６内に充填される気体としては、例えば空気を用いることができる。この気体は気体供給装置１１によって間隙６に供給される。気体供給装置１１は配管１２、バルブ１３、制御器１４を有していて、制御器１４からの信号によってバルブ１３が開閉し、空気が配管１２から間隙６に入る。バルブ１３、制御器１４はムシゴムによって代替することができる。
図４、図５に示すように平行板体２の２枚の平板３、４のうち、一方の平板３の内面にはマトリックス状に配置された多数の反射電極１５が配設されている。それぞれの反射電極１５に対応して、ほぼ対向した位置で他方の平板４の内面に入出力電極１６が配置されている。この入出力電極１６は駆動電極１７と検出電極１８とを組み合わせたものである。駆動電極１７のうちマトリックスの同じ行または列上に配置されているものはその行または列に接続され、検出電極１８のうちの同じ列または行に配置されているものはその列または行に接続されている。
平行板体２の２枚の平板３、４はガラスまたはプラスチック等の透明な材料で構成され、駆動電極１７及び検出電極１８も透明な材料で構成される。一例として、反射電極１５、駆動電極１７、検出電極１８は酸化インジウムをスパッタリングして形成することができる。他方の平板４の行方向及び列方向に張りめぐらされる入出力用電極１６をシールドするために、反射電極１５が設けられている一方の平板３では、反射電極１５を配置する部分を窓状に除外して、他の残りの全面にシールドが施される。
他方の平板４の各行及び列の共通接続線は外部に引き出され、高周波信号源及び受信部に接続される。このように構成されたタッチ入力装置用気体セル１の作用は次の通りである。
タッチ入力操作として夫々の反射電極に指が接近することにより、高周波電流の一部が、手指２１を通してアースに流出するため、その位置の検出電極の受信信号レベルが負の方向に変化して（図６のイの変化）、これによりまずＸ、Ｙの座標位置を特定し、手指が一方の平板３に触れた後、更に一方の平板３を押し下げる事により反射電極が他方の平板４の入出力電極１６に接近して、駆動電極１７から検出電極１８への高周波電流が増大するために生じる信号レベルの正の方向の変化（図６のロの変化）を測定し、その電極対の座標位置についてのみＯＮ動作を特定する。この二段階の特定動作により、タッチパネルで起こる誤操作による多点入力、いわゆる「お手つき」の誤動作を防止する事が出来る。上下可動板である平板３、４で構成される間隙６に封入する流体として気体を用い、圧力を外気圧前後とする。この気体の働きはスイッチを押したときのストロークと快適な押圧感を得るためのもので、一方の平板３を押し下げるほど圧力が上昇して、確かな押圧感が得られ、指を離せば、元の位置に復帰して、必要なスイッチストロークを得ることが出来る。
この実施例に関して、図１に示す上部可動板（平板３）として用いられている板ガラスのたわみ量に関し、封入気体の圧力値をパラメーターとして、計算を行った。
図９に示すように気体セルは４辺支持の矩型、気圧による等分布荷重と考えられ、下記の計算方法が該当する。
４辺支持・矩形板の等分布荷重の場合
σｃ＝β１（Ｗ・ａ２）／ｔ２                  （１）
εｃ＝α：（Ｗ・ａ４）／（Ｅ・τ３）          （２）
図９中、○印は最大曲げ圧力、最大たわみの発生点
荷重が水平方向に作用する時を除き、ＷおよびＰは板硝子の質量を算入すること。
係数値は表１を参照のこと。
【表１】
2006035966.tif 000002
2006035966.tif 000003
記号説明
σｃ、σｅ：板ガラスの面中央および辺中央の最大発生曲げ応力（ＭＰａ）
δｃ、δｅ：板ガラスの面中央および辺中央の最大発生たわみ（ｍｍ）
ａ：矩形の短辺の長さまたは円の半径または、２辺、３辺支持においてはフリー辺の長さ（ｍｍ）
ｂ：矩形の長辺の長さまたは２辺、３辺支持においては支持辺の長さ（ｍｍ）
ｔ：板ガラスの板厚（ｍｍ）
Ｗ：等分布荷重（ＭＰａ）
Ｐ：集中荷重（Ｎ）
β１〜β４：辺長比  ｂ／ａによって定まる係数
α１〜α４：辺長比  ｂ／ａによって定まる係数
Ｅ：板ガラスのヤング率  ７．１６×１０４（ＭＰａ）
たわみδを求めるのには（２）式を用いた。
仮定として短辺ａが２００ｍｍ、長辺ｂが３００ｍｍの矩型板ガラスを用いた。
先ず気圧１ｇｒ／ｃｍ２当たりのたわみ量を求める
圧力：１ｇｒ／ｃｍ２＝０．００１ＭＰａ        記号  Ｗ
短辺：                ２００ｍｍ              記号  ａ
長辺：                ３００ｍｍ              記号  ｂ
ｂ／ａによって定まる係数：０．０８８          記号  α１
板ガラス厚：              ０．７ｍｍ          記号  ｔ
板ガラスのヤング率：７．１６×１０４ＭＰａ    記号  Ｅ
以上の定数を（２）式に代入すると
δ＝０．０８８×（０．０００１×２００４）／（７．１６×１０４×０．７３）＝０．５７２ｍｍ
次に１ｃｍ２当たりのガラス板の自重を求める。
板厚０．７ｍｍ＝０．０７ｃｍ  比重＝２．５
自重    ω＝０．０７×２．５＝０．１７５ｇｒ／ｃｍ２
ダイヤフラムの抵抗はωに比べて無視できるため、上記たわみはＷ＞ωとなって第１図ストッパー６に板ガラスが当たってから初めて発生し始める。
この様子をグラフ化すると第７図の様になる。タッチパネルでは、その快適な押圧感を得るためには、反力が余り大きくない方が望ましく板ガラスの自重とバランスする空気圧近辺で使用するのが良いと思われる。この条件で板ガラスの上面を指で押したときの初期反力は、
０．１７５×２０ｃｍ×３０ｃｍ＝１０５ｇｒ
となるがボイルシャールの法則でこれは押し込むに従って増加し程良い押圧感を得ることができる。このような状態のときは上部の平板３はストッパー８から下方に離れるため、（２）式によるたわみは発生しない。充填する流体に液体を使用する場合はたわみは発生しないからこの点は考慮の必要がない。
タッチ入力が行われている時点では上部可動板（平板３）には封入気体の圧力によるたわみが生じていると、各スイッチ素子の働きに支障を来すのでこれが生じない様に、上部可動板（平板３）は押下時には、必ずストッパー８から下方に離れている必要がある。従って押下は上部可動板（平板３）がストッパーから離れるまでの力で押すのが本発明の必要条件である。
次に第２の実施態様について説明する。
図１０から図１２において、１ｂは静電誘導方式のタッチ入力装置用気体セルである。タッチ入力装置用気体セル１ｂは表示装置５１ｂの表示面５２ｂに直面して配置されて使用されるものである。タッチ入力装置用気体セル１ｂは平行板体２ｂを有する。平行板体２ｂは２枚の板体を一定の間隔で対向させて平行に配置している。この実施態様では２枚の板体として平板３ｂ、４ｂを使用する。すなわち、平行板体２ｂは２枚の平板３ｂ及び４ｂから成っている。平板３ｂ及び４ｂは間隙６ｂを置いて対向して平行に配置され、相互に対向する方向に相対変位が可能である。平行板体２ｂの周縁部はシール部材によって気密にシールされ、これによって、平板３ｂ及び４ｂは相互に対向する方向に相対変位が可能に連結されかつ両者間に気体を収容可能でかつ厚さｔの間隙６ｂが介在する。平板３ｂ、４ｂの厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ、この実施態様では一例として０．７ｍｍ、間隙６ｂの厚さｔは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、この実施態様では一例として１．５ｍｍである。この実施態様ではシール部材としてダイヤフラム５ｂを使用する。ダイヤフラム５ｂはゴム等の可撓性材料で構成され、図１０に示すように、平行板体の周縁部を一周してその周縁部に装着可能な環状をなし、環の中心線を含む仮想の平面における断面の形状としては、図１４に示すように中央部に２枚の板体３ｂ、４ｂ間の間隙６ｂの内方に張り出して湾曲していて、板体３ｂ、４ｂの対向方向の相対変位を許容する伸縮変形が可能な可変形部２１ｂを有し、可変形部２１ｂの対向方向の両端に平行な板状部分２２ｂ、２３ｂからなる取付部２４ｂとを有している。ダイヤフラム５ｂは板状部分２２ｂ、２３ｂの間に板体３ｂ、４ｂの周縁部を気密に挟んで平行板体２ｂの周縁部に取り付けられる。板体３ｂ、４ｂの対向方向の相対変位が可能に間隙６ｂをシールする。このように取付部２４ｂによるダイヤフラム５ｂの平行板体２ｂの取り付けは、取付操作を極めて容易にする。平板３ｂ、４ｂはガラス製またはプラスチック製である。
さらに平行板体２ｂの周縁部はダイヤフラム５ｂの外側からフレーム７ｂに平板３ｂの変位が許容されるように嵌合して保持されている。フレーム７ｂは一例としてアルミニウムのダイカスト製またはプラスチックによって構成する。
平行板体２ｂとフレーム７ｂとの間にはストッパー８ｂが配置され、このストッパー８ｂは平板３ｂ、４ｂの相対変位が可能な範囲を規制する。間隙６ｂ内に充填される気体としては、例えば空気を用いることができる。この気体は気体供給装置１１ｂによって間隙６ｂに供給される。気体供給装置１１ｂは図１３ａに示すように、配管１２ｂ、バルブ１３ｂ、制御器１４ｂを有していて、制御器１４ｂからの信号によってバルブ１３ｂが開閉し、空気が配管１２ｂから間隙６ｂに入る。バルブ１３ｂ、制御器１４ｂはムシゴムによって代替することができる。ムシゴムをバルブ機能として用いる場合には、図１３（ｂ）に示すように配管１２ｂの先端開口をムシゴム２５ｂをかぶせて閉じる。この場合は、空気を間隙６ｂ内に供給するときには、上部の板体３ｂを吸盤（図示せず）によって持ち上げるだけで間隙６ｂ内が減圧され、差圧によってムシゴム２５が開き配管１２ｂから空気が間隙６ｂ内に入る。こうして付属工具として吸盤を用意しておくだけで、いつでも空気を簡単に補給できる。
図１０、図１１、図１２及び図１５に示すように平行板体２ｂの２枚の平板３ｂ、４ｂのうち、一方の平板３ｂの内面にはマトリックス状に配置された多数の反射電極１５ｂが配設されている。それぞれの反射電極１５ｂに対応して、ほぼ対向した位置で他方の平板４ｂに入出力電極１６ｂが配置されている。この入出力電極１６ｂは駆動電極１７ｂと検出電極１８ｂとを組み合わせたものである。駆動電極１７ｂのうちマトリックスの同じ行または列上に配置されているものはその行または列に接続され、検出電極１８ｂのうちの同じ列または行に配置されているものはその列または行に接続されている。
平板４ｂは後述するフレーム７ｂを介して表示装置５１ｂに固定される基板５３ｂを構成するものであり、また平板３ａは基板５３ｂに対して対向方向に変位可能な入力のためのタッチ操作の対象となるタッチ板５４ｂを構成するものである。
タッチ板５４ｂを構成する平板３ｂの外側面はシールド層５５ｂで覆われている。ただし、シールド層５５ｂには反射電極に対応する部分に非シールド窓５６ｂが開設されていて、この窓５６ｂにはシールド層は存在しない。
一方、基板５３ｂを構成する平板４ｂでは入出力電極は駆動電極１７ｂと検出電極１８ｂの組で構成され、各組の駆動電極及びそれらを結ぶ導線３１ｂは平板４ｂの内側面または外側面のいずれか一方の面、この実施態様では外側面に形成され、各組の検出電極及びそれらを結ぶ導線３２ｂは他方の面、この実施態様では内側面に形成され、これによって駆動電極同士を結ぶ導線と検出電極同士を結ぶ導線が干渉することを防いでいる。
これらの電極または導線はナノマテリアルで構成されている。ナノマテリアルは一般に金属などの材料を超微粒粉（直径がナノメートルｎｍ）状態にするとその性質が全く変わってしまうことを利用して例えば透明電極材料の酸化インジウムを微粉化すると、その透明度は１００％に近く、電気抵抗値は限りなくゼロに近付き理想に近い透明電極材料を得ることができる。この発明では空気によるスペーサーで１００％に近い光透過率を得ることが狙いであるので電極材も高い透明度のものを使うことは極めて有効である。
透明度の低い方式のものに対してはその効果は発揮されない。この実施態様では電極及び導線を酸化インジウム超微粒粉の成形体によって構成している。
このように構成されたタッチ入力装置用気体セル１ｂの作用は次の通りである。
図１６及び図１７に示すように、タッチ入力操作として夫々の反射電極に指が接近することにより、高周波電流の一部が、手指２１を通してアースに流出するため、その位置の検出電極の受信信号レベルが負の方向に変化して（図１７のイの変化）、これによりまずＸ、Ｙの座標位置を特定し、手指が一方の平板３ｂに触れた後、更に一方の平板３ｂを押し下げる事により反射電極が他方の平板４ｂの入出力電極１６ｂに接近して、駆動電極１７ｂから検出電極１８ｂへの高周波電流が増大するために生じる信号レベルの正の方向の変化（図１７のロの変化）を測定し、その電極対の座標位置についてのみＯＮ動作を特定する。この二段階の特定動作は手指により行われるが、他方手指以外の例えば手のひらやその他の物体が同時にパネル上に乗っている様な場合には手指で押されたことによる圧力変化の方向と手のひらや他の物体が及ぼす重力の方向はセル内の気体の圧力関係がパスカルの原理により互いに逆方向である様な特性をもったスイッチ素子を構成してタッチパネルで起こる誤入力“お手つき”を防止するのに活用できる。上下可動板である平板３ｂ、４ｂで構成される間隙６ｂに封入する流体として気体を用い、圧力を外気圧前後とする。この気体の働きはスイッチを押したときのストロークと快適な押圧感を得るためのもので、一方の平板３ｂを押し下げるほど圧力が上昇して、確かな押圧感が得られ、指を離せば、元の位置に復帰して、必要なスイッチストロークを得ることが出来る。
図１８から図２０には他の実施態様に係るダイヤフラム５ｂ’が示されている。ダイヤフラム５ｂ’は一方の板体の全周に亙るように四角環状をなしていて、ダイヤフラム５ｂ’の内側部分５７ｂと外側部分５８ｂは平板状をなしていて、中間部分６１ｂは波板状に形成されていて、変形が容易な構造になっている。平行板体２ｂを構成する場合には、一方の平板３ｂを他方の平板４ｂよりもわずかに小さく形成し他方の平板４ｂの周辺部を一周して間隙６ｂの厚さに相当する厚みを持つスペーサー６２ｂを接着し、さらにスペーサー６２ｂの上面にダイヤフラム５ｂ’の外側部分５８ｂを接着しさらに一方の平板３ｂの周辺部にダイヤフラム５ｂ’の内側部分５７ｂを接着する。こうして平行板体２ｂが形成され、ダイヤフラム５ｂ’の中間部分６１ｂの伸縮変形を利用して一方の平板３ｂは他方の平板４ｂに対して対向方向に相対変位可能となる。
【図１】
2006035966.tif 000004
【図２】
2006035966.tif 000005
【図３】
2006035966.tif 000006
【図４】
2006035966.tif 000007
【図５】
2006035966.tif 000008
【図６】
2006035966.tif 000009
【図７】
2006035966.tif 000010
【図８】
2006035966.tif 000011
【図９】
2006035966.tif 000012
【図１０】
2006035966.tif 000013
【図１１】
2006035966.tif 000014
【図１２】
2006035966.tif 000015
【図１３】
2006035966.tif 000016
【図１４】
2006035966.tif 000017
【図１５】
2006035966.tif 000018
【図１６】
2006035966.tif 000019
【図１７】
2006035966.tif 000020
【図１８】
2006035966.tif 000021
【図１９】
2006035966.tif 000022
【図２０】
2006035966.tif 000023
【国際調査報告】
2006035966.tif 000024
2006035966.tif 000025
2006035966.tif 000026
2006035966.tif 000027