座標入力装置
【課題】高荷重入力に伴う透明有機導電膜の平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する。
【解決手段】抵抗膜１０の透明導電膜１２が、透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種の粘土系鉱物を含有して構成されている。
【解決手段】抵抗膜１０の透明導電膜１２が、透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種の粘土系鉱物を含有して構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型情報機器等に利用されている、タッチパネル等を用いた座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型情報機器の普及・進展に伴い、電子手帳やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、を中心に、携帯電話、ＰＨＳ、電卓、時計、ＧＰＳ（Global Positioning System, 全地球位置情報システム）、銀行ＡＴＭシステム、自動販売機、ＰＯＳ（Point Of Sales）システム等の、データ入力において画面上をペン又は指で触ることにより情報を入力する、優れたマン‐マシンインターフェース性能を有する座標入力装置が採用され、多方面への応用が広がっている。これらの高機能デバイスは半導体素子の進歩により、製品の小型化、多機能化に大きく貢献している。特に、携帯電話やＰＤＡ、ノートパソコン等の携帯情報端末における小型化は著しく、その入力素子または表示素子の本体中にしめる体積的割合が大きくなってきている。
【０００３】
この座標入力装置は、透明導電膜を有する一対の抵抗膜を、透明導電膜同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置し、一方の抵抗膜を加圧することにより、対向する透明導電膜同士の加圧箇所に相当する部分を接触させ、電気的に導通させるものである。抵抗膜としては、ＩｎとＳｎを蒸着して得られるＩＴＯを透明電極として用いているが、ＩＴＯは製造コストが高く、また、連続的な筆記により抵抗膜の抵抗が変化し、座標位置の読み取り精度が低下し易いという問題がある、これら問題を解決し、より製造し易く安価な、透明有機導電材料を用いた抵抗膜の開発が進められている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５３６４６号公報
【特許文献２】特開平８−２７９３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した座標入力装置においては、抵抗膜の一方又は双方に透明有機導電膜を用いた場合に、接触抵抗値に大きな変化が生じ、これにより入力感度の低下や座標入力時間の遅延等が発生するという深刻な問題がある。
【０００６】
抵抗膜の一方に透明有機導電膜を用い、その対向電極となる抵抗膜に透明有機導電膜と異なる金属酸化膜系の透明導電膜を用いた場合には、硬さの相異なる材料からなる抵抗膜同士の接触により、高荷重での連続入力により透明有機導電膜の表面が平坦化され、接触抵抗値に大きな変化が生じて、入力感度の低下や座標入力時間の遅延等の問題が発生する。
一方、抵抗膜の両方に透明有機導電膜を用いた場合には、透明有機導電膜の抵抗値が高いため、抵抗膜同士の接触抵抗値が高くなり、上記と同様に入力感度の低下や座標入力時間の遅延等の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、高荷重入力に伴う導電膜の平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の座標入力装置は、対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高荷重入力に伴う導電膜の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
−本発明の基本骨子−
本発明では、上記した課題を解決すべく、一対の抵抗膜の一方又は双方を、透明導電膜として透明有機導電膜を用い、少なくとも一方の抵抗膜、ここでは透明有機導電膜中に粘土系鉱物を添加する。この粘土系鉱物の添加により、透明有機導電膜には弾性が付与されるとともに、その表面に微細な凹凸が形成される。
【００１１】
粘土系鉱物の添加された透明有機導電膜は、高荷重、例えば連続筆記による入力を受けて塑性変形しても、その弾性により速やかに表面形状が復元する。この構成を採ることにより、特に、抵抗膜の一方に透明有機導電膜を用い、その対向電極となる抵抗膜に透明有機導電膜と異なる金属酸化膜系の透明導電膜を用いた場合のように、硬さの相異なる材料からなる抵抗膜同士が接触する際に、透明有機導電膜の表面形状の速やかな復元により、接触抵抗値の変化が抑止される。これにより、入力感度が向上し、座標入力時間を短縮化させることができる。
【００１２】
また、粘土系鉱物の添加された透明有機導電膜は、粘土系鉱物によりその表面に微細な凹凸が形成される。この構成を採ることにより、特に、抵抗膜の双方に透明有機導電膜を用いた場合のように、抵抗値の高い抵抗膜同士が対向配置される際に、抵抗膜の表面突起の部位に電界集中が生じて見かけの接触抵抗値が低下することによる。これにより、入力感度が向上し、座標入力時間を短縮化させることができる。
【００１３】
なお、特許文献１には、層状粘土鉱物の粉末と導電性ポリマーと溶媒とを混合することにより、導電ポリマーが粘土鉱物の層間に導入された内部電極を有するセラミックコンデンサが開示されている。また、特許文献２には、電性高分子と膨潤性層状粘土化合物を含むリチウム二次電池の電極が開示されている。しかしながら、特許文献１，２はどちらも本発明とは目的が異なり、その構成も全く異質のものである。
【００１４】
−本発明を適用した具体的な実施形態−
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。図２は、本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの構成を示す概略斜視図である。図３は、本実施形態による座標入力装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
本実施形態による座標入力装置は、ペン４０等により座標入力がなされるタッチパネル１と、タッチパネル１からの電気信号を処理するマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）５１とを備えて構成されている。
【００１６】
タッチパネル１は、透明導電膜１２を有する透明で可撓性の抵抗膜１０と、透明導電膜２２を有する透明で可撓性の抵抗膜２０とが、透明導電膜１２，２２同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置されて構成されている。
抵抗膜１０は、指示基材である透明絶縁基材１１上に透明導電膜１２が積層され構成されている。抵抗膜２０は、指示基材である透明絶縁基材２１上に透明導電膜２２が積層され構成されている。ここで、透明とは、可視光（４００〜７００ｎｍ）をほとんど吸収せず透過性の高いことをいう。
【００１７】
透明絶縁基材１１，２１としては、ポリエステル系樹脂やアセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂やポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂やポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂や（メタ）アクリル系樹脂の如きポリマーなどからなるものがあげられる。また、ガラスでも好適である。
【００１８】
透明絶縁基材１１，２１としては、特に、ＰＥＴ等のポリエステル系樹脂が好ましく、これは波長３００ｎｍ以下の紫外線を吸収して可視光に対する透過率に優れている。透明絶縁基材１１の厚みは、３μｍ〜５００μｍ程度、好ましくは５μｍ〜３００μｍ程度、特に１０μｍ〜２００μｍ程度にするが、これに限定されず使用目的等に応じて適宜な厚みとすることができる。
【００１９】
透明絶縁基材１１，２１を、紫外線吸収能を有する樹脂から形成しても好適である。この紫外線吸収能は、紫外線吸収剤を透明絶縁基材１１，２１に内添する。紫外線吸収剤の内添は、透明絶縁基材１１表面を紫外線吸収のためにコーティング処理する場合に比べて全可視光の透過性を高くすることができる。紫外線吸収剤としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）等の無機系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系、フェノール系、ベンゼン系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、シアノアクリレート系化合物等の有機系紫外線吸収剤が挙げられる。これら紫外線吸収剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
上記の紫外線吸収能を有する樹脂は、透明絶縁基材１１，２１の樹脂を、イソプロ、ＭＥＫ等の有機溶媒に溶解又は懸濁させて製造することができる。有機溶剤としては、特に限定されず、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤、エーテル系溶剤、エチルセロゾルブ等の高級アルコール系溶剤、セロソルブアセテート等の高級アルコールエステル系溶剤、石油系溶剤、ミネラルスピリット等が挙げられる。耐久性に優れる観点からは無機系紫外線吸収剤が好ましく、透明性に優れる観点からは有機系紫外線吸収剤が好ましい。耐久性に優れ、透明性に優れ、退色性が少ないことから、ベンゾトリアゾール系化合物が紫外線吸収剤として好ましい。また、塗料組成物における紫外線吸収剤の含有量は、２ｗｔ％〜３０ｗｔ％程度が好ましく、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度がより好ましい。この範囲を満たせば、塗膜が耐候性に優れ、透明絶縁基材１１，２１の劣化が抑制される。
【００２１】
本実施形態では、抵抗膜１０の透明導電膜１２が、透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に粘土系鉱物を含有して構成されている。
この透明有機導電膜の材料としては、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。具体的には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリエチレンジオキシチオフェンが挙げられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）は、透過率が高く、かつ、導電性が高く好ましい。さらに、ＰＥＤＯＴにポリスチレンスルフォネート（ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが、導電率が一層高く好ましい。
【００２２】
透明有機導電膜中に含有させる粘土系鉱物としては、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。
【００２３】
当該粘土系鉱物の添加量は、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とすることが好ましい。添加量が１ｗｔ％よりも小値の場合には、透明有機導電膜１２に十分な弾性及び表面凹凸を与えることができず、７０ｗｔよりも大値の場合には、透明有機導電膜１２の表面抵抗値の増大化を来たす。従って、添加量を１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲に規定することにより、適度な表面抵抗値で十分な弾性及び表面凹凸を有する透明有機導電膜１２が実現する。更に、粘土系鉱物の添加により奏する当該効果をより確実に得るには、添加量を５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲に規定することが望ましい。
【００２４】
透明導電膜１２を形成するには、透明絶縁基材１の表面に、例えばウェットコーティング法を用いて連続して、上記の透明有機導電材料中に粘土系鉱物を分散させてなる透明有機導電膜を、例えば厚み１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度に成膜した後、これを加熱乾燥させる。なお、ダイコータ、ブレードコータ、グラビアコータ、ディップコータ等の成膜法を用いても良い。
【００２５】
ここで、透明有機導電膜の材料に、低分子量エポキシ樹脂又は低分子アクリル樹脂を添加しても良い。このように低分子量エポキシ樹脂又は低分子アクリル樹脂を添加する場合、更に透明有機導電膜の材料に、上記の粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を添加するようにしても好適である。シランカップリング剤を添加することにより、座標入力装置における抵抗膜１１の構成要素である透明導電膜１２の耐久性をより向上させることができる。
【００２６】
抵抗膜２０の透明導電膜２２は、透明無機導電膜であり、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＣｄＯ、ＺｎＯ2、ＳｎＯ2：Ｓｂ、ＳｎＯ2：Ｆ、ＺｎＯ：Ａｌ、Ｉｎ2Ｏ3：Ｓｎ等の金属酸化物膜及びドーパントによる複合酸化物膜がある。ドーパントによる複合酸化物膜としては、例えば、酸化インジウムにスズをドーピングして得られるＩＴＯ膜、酸化錫にフッ素をドーピングして得られるＦＴＯ膜、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系アモルファスからなるＩＺＯ膜等が挙げられる。透明導電膜２２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の真空を用いた乾式成膜法で形成されても良いが、簡便な大気圧プラズマ放電処理であってもよい。また、透明導電膜２２の厚みは、１００ｎｍ〜１４０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２７】
上記のように構成された抵抗膜１０，２０において、透明導電膜１２，２２の接触抵抗値は１０ｋΩ以下とされている。この接触抵抗値を１０ｋΩ以下に抑制することにより、十分な入力感度の向上及び座標入力時間の短縮化が実現する。
【００２８】
タッチパネル１においては、抵抗膜１０と抵抗膜２０とが、当該抵抗膜１０，２０の縁部に設けられた透明絶縁体の枠状スペーサ３０を介して平行に対向して配置されている。これにより、抵抗膜１０，２０は枠状スペーサ３０の厚みで規定された適当な間隙で対向配置させる。
【００２９】
更に、透明導電膜１２又は透明導電膜２２上には、微細な粒状のドット状スペーサ３１が多数配置されている。図２では、透明導電膜２２上に配置された場合を例示している。このドット状スペーサ３１により、座標入力の未使用時において、対向する透明導電膜１２，２２間が非接触状態に保たれる。
【００３０】
更に、透明導電膜１２上には、その両端部に線状導電膜で形成された電極１０１と電極１０２とが互いに平行に接合され、同様に、透明導電膜２２上には、その両端部に電極２０１と電極２０２とが互いに平行に接合されている。座標入力の使用時には、電極１０１，１０２，２０１及び２０２から、例えば座標位置ＸH、ＸL、ＹH、ＹLを示す電気信号が送信される。
【００３１】
タッチパネル１を構成する抵抗膜１０，２０は、図３に示すように、演算機器である例えばマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）５１に電気的に接続されている。
ＭＣＵ５１は、電源５２と接続されたポートＰＯ１及び電源５３と接続されたポートＰＯ２と、コンバータＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２とを備えて構成されている。抵抗膜１０の電極１０２が電源５２を介したポートＰＯ１及びコンバータＡ／Ｄ１と、抵抗膜２０の電極２０２が電源５３を介したポートＰＯ２及びコンバータＡ／Ｄ２とそれぞれ接続され、抵抗膜１０の電極１０１及び抵抗膜２０の電極２０１がそれぞれ接地されている。電極１０１，１０２，２０１及び２０２からの電気信号は、ＭＣＵ５１に入力する。
【００３２】
座標入力装置を使用する際には、操作者の手指やペン等、図１〜図３の例ではペン４０により抵抗膜１０の表面の所定部位を押下することにより、当該押下によって透明導電膜１２，２２が接触して当該接触位置で電気的に導通する。当該接触位置の座標を示す電気信号が電極１０１，１０２，２０１及び２０２からＭＣＵ５１に入力し、ＭＣＵ５１がこれらを適宜処理することにより、当該押下位置の座標が入力される。
【００３３】
座標入力装置の動作をより詳細に説明する。
ペン４０による入力操作がない状態では、抵抗膜１０の透明導電膜１２と抵抗膜２０の透明導電膜２２とは、ドット状スペーサ３１により離間が保たれている。座標入力時には、ペン４０により抵抗膜１０上の所望位置が加圧され、その結果、抵抗膜１０が当該加圧位置で変形して透明導電膜１２と透明導電膜２２とが接触する。
【００３４】
抵抗膜１０の相対向する２辺には電極１０１、１０２が形成されており、この電極１０１と電極１０２との間には、一定周期で基準電圧Ｖccが印加されている。これにより、透明導電膜１２，２２の接触点には電極１０１、１０２との間に透明導電膜１２の抵抗分圧による電圧が生じる。この分圧電圧が、例えばＸ軸方向の検出電圧として位置座標を示す電気信号として検出される。この電気信号をＭＰＵ５１で処理することで、当該接触点（加圧位置）のＸ座標を入力することができる。
【００３５】
同様に、抵抗膜２０の相対向する２辺には電極２０１、２０２が形成されており、この電極２０１と電極２０２との間には、一定周期で基準電圧Ｖccが印加されている。これにより、透明導電膜１２，２２の接触点には電極２０１、２０２との間に透明導電膜１２の抵抗分圧による電圧が生じる。この分圧電圧が、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の検出電圧として位置座標を示す電気信号として検出される。この電気信号をＭＰＵ５１で処理することで、当該接触点（加圧位置）のＹ座標を入力することができる。
以上のようにして、当該接触点（加圧位置）のＸ，Ｙ座標が入力され、抵抗膜２０の表面における加圧位置を特定することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、高荷重入力に伴う透明有機導電膜１２の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【００３７】
（変形例）
以下、本実施形態による座標入力装置の変形例について説明する。本例では、本実施形態と同様に抵抗膜方式の座標入力装置を開示するが、一対の抵抗膜の双方が透明有機導電膜を有する点で本実施形態と相違する。
図４は、本例の座標入力装置における抵抗膜の構成を示す概略断面図であり、本実施形態の図１に対応している。なお、本実施形態と同一の構成部材等については同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３８】
本例による座標入力装置では、タッチパネル６１が、透明導電膜１２を有する抗膜１０と、透明導電膜６２を有する抵抗膜６０とが、透明導電膜１２，６２同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置されて構成されている。
【００３９】
本例では、抵抗膜１０の透明導電膜１２と同様に、抵抗膜６０の透明導電膜６２も透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に粘土系鉱物を含有して構成されている。
透明有機導電膜中に含有させる粘土系鉱物としては、透明導電膜１２と同様に、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。また、当該粘土系鉱物の添加量は、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下とすることが好適であり、より好ましくは５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲内の値とすることが望ましい。
【００４０】
以上説明したように、本例によれば、高荷重入力に伴う透明有機導電膜１２，６２の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【実施例】
【００４１】
以下、本実施形態による座標入力装置の諸実施例について説明する。なお、本実施形態と同一の構成部材等については同符号を用いる。
【００４２】
（実施例１）
一方の抵抗膜１０については、透明導電膜１２の透明有機導電膜として、チオフェン系有機導電膜を用い、粘土系鉱物としてモンモリロナイトを、チオフェン系有機導電膜の固形分に対して１ｗｔ％添加した透明有機導電膜を用いた。他方の抵抗膜２０については、透明絶縁基材２１としてガラス板を用い、透明導電膜２２として、このガラス板上に表面抵抗率が４００Ω／□のＩＴＯ膜を成膜した。このようにして、例えば図２に示すようなタッチパネル１を作製した。
【００４３】
このタッチパネル１を、先端０．８Ｒのスタイラスにより４．９Ｎの荷重をかけ、２０万文字を連続筆記する実験を行なった。この実験において、２０万文字の連続筆記前と筆記後とにおいて、筆記部分でスタイラスの押圧により座標入力が得られる最低荷重を測定した（以下、「最低入力荷重測定」とする。）。測定結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４４】
（実施例２）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を７０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。実施例１と比べて初期入力荷重が若干上昇するものの、２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４５】
（実施例３）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を５０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４６】
（実施例４）
抵抗膜１０の透明導電膜１２の透明有機導電膜に添加する粘土系鉱物をカオリナイトとし、その添加量を３０ｗｔ％にした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４７】
（実施例５）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を５ｗｔ％とし、更に透明有機導電膜にシランカップリング剤を５ｗｔ％添加した以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．１Ｎであることが確認できた。
【００４８】
（実施例６）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を１ｗｔ％とし、更に透明有機導電膜にシランカップリング剤を５ｗｔ％、低分子エポキシ樹脂を５ｗｔ％添加した以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．２Ｎであることが確認できた。
【００４９】
（実施例７）
抵抗膜２０の透明導電膜２２を、表面抵抗率が１ｋΩ／□のＩＴＯ膜とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００５０】
（比較例１）
抵抗膜１０の透明導電膜である透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加していない以外は、実施例１と同一条件でタッチパネルを作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．５Ｎであり、実施例１〜７に比べて著しく劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５１】
（比較例２）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を０．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．３Ｎであり、実施例１〜７に比べて劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５２】
（比較例３）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を７５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．３Ｎであり、実施例１〜７に比べて劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５３】
以上のように、タッチパネルにおいて、抵抗膜１０の透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加しない場合（比較例１）には、入力荷重の著しい増加がみられ、入力時間の遅延が確認された。また、透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加しても、その添加量が１ｗｔ％より小値、または７０ｗｔ％より大値である場合（比較例２，３）には、粘土系鉱物を添加しない場合よりは改善されているものの、十分な結果は得られなかった。これに対して、実施例１〜７のように、透明有機導電膜に粘土系鉱物を１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の添加量で添加してなるタッチパネルでは、比較例１〜３に比べて入力荷重の増加が格段に小さく、入力時間の遅延が認められないという優れた結果が得られた。更に、実施例５，６のように粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤や低分子エポキシ樹脂を透明有機導電膜に添加した場合には、より優れた結果が得られた。
【００５４】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５５】
（付記１）対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、
前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなることを特徴とする座標入力装置。
【００５６】
（付記２）前記導電膜の少なくとも一方は、透明であることを特徴とする付記１に記載の座標入力装置。
【００５７】
（付記３）前記導電膜の少なくとも一方は、有機導電膜であることを特徴とする付記１又は２に記載の座標入力装置。
【００５８】
（付記４）前記導電膜は、当該導電膜中の固形分濃度に対する前記粘土系鉱物の添加量が１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とされてなることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００５９】
（付記５）前記導電膜は、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６０】
（付記６）前記粘土系鉱物は、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６１】
（付記７）前記導電膜は、前記粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を含有してなることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６２】
（付記８）前記導電膜は、低分子量エポキシ樹脂を含有してなることを特徴とする付記７に記載の座標入力装置。
【００６３】
（付記９）前記導電膜は、低分子アクリル樹脂を含有してなることを特徴とする付記７に記載の座標入力装置。
【００６４】
（付記１０）前記一対の導電膜は、接触抵抗値が１０ｋΩ以下であることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６５】
（付記１１）前記各導電膜は、ＰＥＴフィルム又はガラスからなる支持基材上に形成されてなることを特徴とする付記１〜１０のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６６】
（付記１２）前記各導電膜は、紫外線遮断機能を有する樹脂上に形成されてなることを特徴とする付記１〜１１のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６７】
（付記１３）前記一対の導電膜の一方は、無機導電膜であることを特徴とする付記１〜１２のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６８】
（付記１４）前記無機導電膜は、ＩＴＯ又はＺｎＯを含む材料から形成されてなることを特徴とする付記１３に記載の座標入力装置。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの構成を示す概略斜視図である。
【図３】本実施形態による座標入力装置の構成を示す模式図である。
【図４】本実施形態による座標入力装置の変形例におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。
【図５】実施例１〜７、及び比較例１〜３における最低入力荷重測定の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，６１ タッチパネル
１０，２０，６０ 抵抗膜
１１，２１ 透明絶縁基材
１２，２２，６２ 透明導電膜
３０ 枠状スペーサ
３１ ドット状スペーサ
４０ ペン
１０１，１０２，２０１，２０２ 電極
５１ マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）
５２，５３ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型情報機器等に利用されている、タッチパネル等を用いた座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型情報機器の普及・進展に伴い、電子手帳やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、を中心に、携帯電話、ＰＨＳ、電卓、時計、ＧＰＳ（Global Positioning System, 全地球位置情報システム）、銀行ＡＴＭシステム、自動販売機、ＰＯＳ（Point Of Sales）システム等の、データ入力において画面上をペン又は指で触ることにより情報を入力する、優れたマン‐マシンインターフェース性能を有する座標入力装置が採用され、多方面への応用が広がっている。これらの高機能デバイスは半導体素子の進歩により、製品の小型化、多機能化に大きく貢献している。特に、携帯電話やＰＤＡ、ノートパソコン等の携帯情報端末における小型化は著しく、その入力素子または表示素子の本体中にしめる体積的割合が大きくなってきている。
【０００３】
この座標入力装置は、透明導電膜を有する一対の抵抗膜を、透明導電膜同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置し、一方の抵抗膜を加圧することにより、対向する透明導電膜同士の加圧箇所に相当する部分を接触させ、電気的に導通させるものである。抵抗膜としては、ＩｎとＳｎを蒸着して得られるＩＴＯを透明電極として用いているが、ＩＴＯは製造コストが高く、また、連続的な筆記により抵抗膜の抵抗が変化し、座標位置の読み取り精度が低下し易いという問題がある、これら問題を解決し、より製造し易く安価な、透明有機導電材料を用いた抵抗膜の開発が進められている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５３６４６号公報
【特許文献２】特開平８−２７９３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した座標入力装置においては、抵抗膜の一方又は双方に透明有機導電膜を用いた場合に、接触抵抗値に大きな変化が生じ、これにより入力感度の低下や座標入力時間の遅延等が発生するという深刻な問題がある。
【０００６】
抵抗膜の一方に透明有機導電膜を用い、その対向電極となる抵抗膜に透明有機導電膜と異なる金属酸化膜系の透明導電膜を用いた場合には、硬さの相異なる材料からなる抵抗膜同士の接触により、高荷重での連続入力により透明有機導電膜の表面が平坦化され、接触抵抗値に大きな変化が生じて、入力感度の低下や座標入力時間の遅延等の問題が発生する。
一方、抵抗膜の両方に透明有機導電膜を用いた場合には、透明有機導電膜の抵抗値が高いため、抵抗膜同士の接触抵抗値が高くなり、上記と同様に入力感度の低下や座標入力時間の遅延等の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、高荷重入力に伴う導電膜の平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の座標入力装置は、対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高荷重入力に伴う導電膜の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
−本発明の基本骨子−
本発明では、上記した課題を解決すべく、一対の抵抗膜の一方又は双方を、透明導電膜として透明有機導電膜を用い、少なくとも一方の抵抗膜、ここでは透明有機導電膜中に粘土系鉱物を添加する。この粘土系鉱物の添加により、透明有機導電膜には弾性が付与されるとともに、その表面に微細な凹凸が形成される。
【００１１】
粘土系鉱物の添加された透明有機導電膜は、高荷重、例えば連続筆記による入力を受けて塑性変形しても、その弾性により速やかに表面形状が復元する。この構成を採ることにより、特に、抵抗膜の一方に透明有機導電膜を用い、その対向電極となる抵抗膜に透明有機導電膜と異なる金属酸化膜系の透明導電膜を用いた場合のように、硬さの相異なる材料からなる抵抗膜同士が接触する際に、透明有機導電膜の表面形状の速やかな復元により、接触抵抗値の変化が抑止される。これにより、入力感度が向上し、座標入力時間を短縮化させることができる。
【００１２】
また、粘土系鉱物の添加された透明有機導電膜は、粘土系鉱物によりその表面に微細な凹凸が形成される。この構成を採ることにより、特に、抵抗膜の双方に透明有機導電膜を用いた場合のように、抵抗値の高い抵抗膜同士が対向配置される際に、抵抗膜の表面突起の部位に電界集中が生じて見かけの接触抵抗値が低下することによる。これにより、入力感度が向上し、座標入力時間を短縮化させることができる。
【００１３】
なお、特許文献１には、層状粘土鉱物の粉末と導電性ポリマーと溶媒とを混合することにより、導電ポリマーが粘土鉱物の層間に導入された内部電極を有するセラミックコンデンサが開示されている。また、特許文献２には、電性高分子と膨潤性層状粘土化合物を含むリチウム二次電池の電極が開示されている。しかしながら、特許文献１，２はどちらも本発明とは目的が異なり、その構成も全く異質のものである。
【００１４】
−本発明を適用した具体的な実施形態−
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。図２は、本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの構成を示す概略斜視図である。図３は、本実施形態による座標入力装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
本実施形態による座標入力装置は、ペン４０等により座標入力がなされるタッチパネル１と、タッチパネル１からの電気信号を処理するマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）５１とを備えて構成されている。
【００１６】
タッチパネル１は、透明導電膜１２を有する透明で可撓性の抵抗膜１０と、透明導電膜２２を有する透明で可撓性の抵抗膜２０とが、透明導電膜１２，２２同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置されて構成されている。
抵抗膜１０は、指示基材である透明絶縁基材１１上に透明導電膜１２が積層され構成されている。抵抗膜２０は、指示基材である透明絶縁基材２１上に透明導電膜２２が積層され構成されている。ここで、透明とは、可視光（４００〜７００ｎｍ）をほとんど吸収せず透過性の高いことをいう。
【００１７】
透明絶縁基材１１，２１としては、ポリエステル系樹脂やアセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂やポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂やポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂や（メタ）アクリル系樹脂の如きポリマーなどからなるものがあげられる。また、ガラスでも好適である。
【００１８】
透明絶縁基材１１，２１としては、特に、ＰＥＴ等のポリエステル系樹脂が好ましく、これは波長３００ｎｍ以下の紫外線を吸収して可視光に対する透過率に優れている。透明絶縁基材１１の厚みは、３μｍ〜５００μｍ程度、好ましくは５μｍ〜３００μｍ程度、特に１０μｍ〜２００μｍ程度にするが、これに限定されず使用目的等に応じて適宜な厚みとすることができる。
【００１９】
透明絶縁基材１１，２１を、紫外線吸収能を有する樹脂から形成しても好適である。この紫外線吸収能は、紫外線吸収剤を透明絶縁基材１１，２１に内添する。紫外線吸収剤の内添は、透明絶縁基材１１表面を紫外線吸収のためにコーティング処理する場合に比べて全可視光の透過性を高くすることができる。紫外線吸収剤としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）等の無機系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系、フェノール系、ベンゼン系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、シアノアクリレート系化合物等の有機系紫外線吸収剤が挙げられる。これら紫外線吸収剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
上記の紫外線吸収能を有する樹脂は、透明絶縁基材１１，２１の樹脂を、イソプロ、ＭＥＫ等の有機溶媒に溶解又は懸濁させて製造することができる。有機溶剤としては、特に限定されず、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤、エーテル系溶剤、エチルセロゾルブ等の高級アルコール系溶剤、セロソルブアセテート等の高級アルコールエステル系溶剤、石油系溶剤、ミネラルスピリット等が挙げられる。耐久性に優れる観点からは無機系紫外線吸収剤が好ましく、透明性に優れる観点からは有機系紫外線吸収剤が好ましい。耐久性に優れ、透明性に優れ、退色性が少ないことから、ベンゾトリアゾール系化合物が紫外線吸収剤として好ましい。また、塗料組成物における紫外線吸収剤の含有量は、２ｗｔ％〜３０ｗｔ％程度が好ましく、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度がより好ましい。この範囲を満たせば、塗膜が耐候性に優れ、透明絶縁基材１１，２１の劣化が抑制される。
【００２１】
本実施形態では、抵抗膜１０の透明導電膜１２が、透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に粘土系鉱物を含有して構成されている。
この透明有機導電膜の材料としては、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。具体的には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリエチレンジオキシチオフェンが挙げられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）は、透過率が高く、かつ、導電性が高く好ましい。さらに、ＰＥＤＯＴにポリスチレンスルフォネート（ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが、導電率が一層高く好ましい。
【００２２】
透明有機導電膜中に含有させる粘土系鉱物としては、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。
【００２３】
当該粘土系鉱物の添加量は、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とすることが好ましい。添加量が１ｗｔ％よりも小値の場合には、透明有機導電膜１２に十分な弾性及び表面凹凸を与えることができず、７０ｗｔよりも大値の場合には、透明有機導電膜１２の表面抵抗値の増大化を来たす。従って、添加量を１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲に規定することにより、適度な表面抵抗値で十分な弾性及び表面凹凸を有する透明有機導電膜１２が実現する。更に、粘土系鉱物の添加により奏する当該効果をより確実に得るには、添加量を５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲に規定することが望ましい。
【００２４】
透明導電膜１２を形成するには、透明絶縁基材１の表面に、例えばウェットコーティング法を用いて連続して、上記の透明有機導電材料中に粘土系鉱物を分散させてなる透明有機導電膜を、例えば厚み１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度に成膜した後、これを加熱乾燥させる。なお、ダイコータ、ブレードコータ、グラビアコータ、ディップコータ等の成膜法を用いても良い。
【００２５】
ここで、透明有機導電膜の材料に、低分子量エポキシ樹脂又は低分子アクリル樹脂を添加しても良い。このように低分子量エポキシ樹脂又は低分子アクリル樹脂を添加する場合、更に透明有機導電膜の材料に、上記の粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を添加するようにしても好適である。シランカップリング剤を添加することにより、座標入力装置における抵抗膜１１の構成要素である透明導電膜１２の耐久性をより向上させることができる。
【００２６】
抵抗膜２０の透明導電膜２２は、透明無機導電膜であり、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＣｄＯ、ＺｎＯ2、ＳｎＯ2：Ｓｂ、ＳｎＯ2：Ｆ、ＺｎＯ：Ａｌ、Ｉｎ2Ｏ3：Ｓｎ等の金属酸化物膜及びドーパントによる複合酸化物膜がある。ドーパントによる複合酸化物膜としては、例えば、酸化インジウムにスズをドーピングして得られるＩＴＯ膜、酸化錫にフッ素をドーピングして得られるＦＴＯ膜、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系アモルファスからなるＩＺＯ膜等が挙げられる。透明導電膜２２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の真空を用いた乾式成膜法で形成されても良いが、簡便な大気圧プラズマ放電処理であってもよい。また、透明導電膜２２の厚みは、１００ｎｍ〜１４０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２７】
上記のように構成された抵抗膜１０，２０において、透明導電膜１２，２２の接触抵抗値は１０ｋΩ以下とされている。この接触抵抗値を１０ｋΩ以下に抑制することにより、十分な入力感度の向上及び座標入力時間の短縮化が実現する。
【００２８】
タッチパネル１においては、抵抗膜１０と抵抗膜２０とが、当該抵抗膜１０，２０の縁部に設けられた透明絶縁体の枠状スペーサ３０を介して平行に対向して配置されている。これにより、抵抗膜１０，２０は枠状スペーサ３０の厚みで規定された適当な間隙で対向配置させる。
【００２９】
更に、透明導電膜１２又は透明導電膜２２上には、微細な粒状のドット状スペーサ３１が多数配置されている。図２では、透明導電膜２２上に配置された場合を例示している。このドット状スペーサ３１により、座標入力の未使用時において、対向する透明導電膜１２，２２間が非接触状態に保たれる。
【００３０】
更に、透明導電膜１２上には、その両端部に線状導電膜で形成された電極１０１と電極１０２とが互いに平行に接合され、同様に、透明導電膜２２上には、その両端部に電極２０１と電極２０２とが互いに平行に接合されている。座標入力の使用時には、電極１０１，１０２，２０１及び２０２から、例えば座標位置ＸH、ＸL、ＹH、ＹLを示す電気信号が送信される。
【００３１】
タッチパネル１を構成する抵抗膜１０，２０は、図３に示すように、演算機器である例えばマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）５１に電気的に接続されている。
ＭＣＵ５１は、電源５２と接続されたポートＰＯ１及び電源５３と接続されたポートＰＯ２と、コンバータＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２とを備えて構成されている。抵抗膜１０の電極１０２が電源５２を介したポートＰＯ１及びコンバータＡ／Ｄ１と、抵抗膜２０の電極２０２が電源５３を介したポートＰＯ２及びコンバータＡ／Ｄ２とそれぞれ接続され、抵抗膜１０の電極１０１及び抵抗膜２０の電極２０１がそれぞれ接地されている。電極１０１，１０２，２０１及び２０２からの電気信号は、ＭＣＵ５１に入力する。
【００３２】
座標入力装置を使用する際には、操作者の手指やペン等、図１〜図３の例ではペン４０により抵抗膜１０の表面の所定部位を押下することにより、当該押下によって透明導電膜１２，２２が接触して当該接触位置で電気的に導通する。当該接触位置の座標を示す電気信号が電極１０１，１０２，２０１及び２０２からＭＣＵ５１に入力し、ＭＣＵ５１がこれらを適宜処理することにより、当該押下位置の座標が入力される。
【００３３】
座標入力装置の動作をより詳細に説明する。
ペン４０による入力操作がない状態では、抵抗膜１０の透明導電膜１２と抵抗膜２０の透明導電膜２２とは、ドット状スペーサ３１により離間が保たれている。座標入力時には、ペン４０により抵抗膜１０上の所望位置が加圧され、その結果、抵抗膜１０が当該加圧位置で変形して透明導電膜１２と透明導電膜２２とが接触する。
【００３４】
抵抗膜１０の相対向する２辺には電極１０１、１０２が形成されており、この電極１０１と電極１０２との間には、一定周期で基準電圧Ｖccが印加されている。これにより、透明導電膜１２，２２の接触点には電極１０１、１０２との間に透明導電膜１２の抵抗分圧による電圧が生じる。この分圧電圧が、例えばＸ軸方向の検出電圧として位置座標を示す電気信号として検出される。この電気信号をＭＰＵ５１で処理することで、当該接触点（加圧位置）のＸ座標を入力することができる。
【００３５】
同様に、抵抗膜２０の相対向する２辺には電極２０１、２０２が形成されており、この電極２０１と電極２０２との間には、一定周期で基準電圧Ｖccが印加されている。これにより、透明導電膜１２，２２の接触点には電極２０１、２０２との間に透明導電膜１２の抵抗分圧による電圧が生じる。この分圧電圧が、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の検出電圧として位置座標を示す電気信号として検出される。この電気信号をＭＰＵ５１で処理することで、当該接触点（加圧位置）のＹ座標を入力することができる。
以上のようにして、当該接触点（加圧位置）のＸ，Ｙ座標が入力され、抵抗膜２０の表面における加圧位置を特定することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、高荷重入力に伴う透明有機導電膜１２の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【００３７】
（変形例）
以下、本実施形態による座標入力装置の変形例について説明する。本例では、本実施形態と同様に抵抗膜方式の座標入力装置を開示するが、一対の抵抗膜の双方が透明有機導電膜を有する点で本実施形態と相違する。
図４は、本例の座標入力装置における抵抗膜の構成を示す概略断面図であり、本実施形態の図１に対応している。なお、本実施形態と同一の構成部材等については同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３８】
本例による座標入力装置では、タッチパネル６１が、透明導電膜１２を有する抗膜１０と、透明導電膜６２を有する抵抗膜６０とが、透明導電膜１２，６２同士が対向するように所定の間隔を空けた状態に配置されて構成されている。
【００３９】
本例では、抵抗膜１０の透明導電膜１２と同様に、抵抗膜６０の透明導電膜６２も透明有機導電膜であり、当該透明有機導電膜中に粘土系鉱物を含有して構成されている。
透明有機導電膜中に含有させる粘土系鉱物としては、透明導電膜１２と同様に、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を用いることが好ましい。また、当該粘土系鉱物の添加量は、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下とすることが好適であり、より好ましくは５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲内の値とすることが望ましい。
【００４０】
以上説明したように、本例によれば、高荷重入力に伴う透明有機導電膜１２，６２の表面平坦化を防止し、連続筆記時の接触抵抗値の変化を小さくして、入力感度を向上させ、入力時間の遅延等を抑止する、信頼性の高い抵抗膜方式の座標入力装置が実現する。
【実施例】
【００４１】
以下、本実施形態による座標入力装置の諸実施例について説明する。なお、本実施形態と同一の構成部材等については同符号を用いる。
【００４２】
（実施例１）
一方の抵抗膜１０については、透明導電膜１２の透明有機導電膜として、チオフェン系有機導電膜を用い、粘土系鉱物としてモンモリロナイトを、チオフェン系有機導電膜の固形分に対して１ｗｔ％添加した透明有機導電膜を用いた。他方の抵抗膜２０については、透明絶縁基材２１としてガラス板を用い、透明導電膜２２として、このガラス板上に表面抵抗率が４００Ω／□のＩＴＯ膜を成膜した。このようにして、例えば図２に示すようなタッチパネル１を作製した。
【００４３】
このタッチパネル１を、先端０．８Ｒのスタイラスにより４．９Ｎの荷重をかけ、２０万文字を連続筆記する実験を行なった。この実験において、２０万文字の連続筆記前と筆記後とにおいて、筆記部分でスタイラスの押圧により座標入力が得られる最低荷重を測定した（以下、「最低入力荷重測定」とする。）。測定結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４４】
（実施例２）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を７０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。実施例１と比べて初期入力荷重が若干上昇するものの、２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４５】
（実施例３）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を５０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４６】
（実施例４）
抵抗膜１０の透明導電膜１２の透明有機導電膜に添加する粘土系鉱物をカオリナイトとし、その添加量を３０ｗｔ％にした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００４７】
（実施例５）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を５ｗｔ％とし、更に透明有機導電膜にシランカップリング剤を５ｗｔ％添加した以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．１Ｎであることが確認できた。
【００４８】
（実施例６）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を１ｗｔ％とし、更に透明有機導電膜にシランカップリング剤を５ｗｔ％、低分子エポキシ樹脂を５ｗｔ％添加した以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．２Ｎであることが確認できた。
【００４９】
（実施例７）
抵抗膜２０の透明導電膜２２を、表面抵抗率が１ｋΩ／□のＩＴＯ膜とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は、０．４Ｎであることが確認できた。
【００５０】
（比較例１）
抵抗膜１０の透明導電膜である透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加していない以外は、実施例１と同一条件でタッチパネルを作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．５Ｎであり、実施例１〜７に比べて著しく劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５１】
（比較例２）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を０．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．３Ｎであり、実施例１〜７に比べて劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５２】
（比較例３）
抵抗膜１０の透明導電膜１２における粘土系鉱物であるモンモリロナイトの添加量を７５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同一条件でタッチパネル１を作製した。
最低入力荷重測定の結果を図５に示す。２０万文字の連続筆記試験の前後における最低入力荷重の増加は１．３Ｎであり、実施例１〜７に比べて劣る結果が確認された。この座標入力装置では、入力時間の遅延が認められた。
【００５３】
以上のように、タッチパネルにおいて、抵抗膜１０の透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加しない場合（比較例１）には、入力荷重の著しい増加がみられ、入力時間の遅延が確認された。また、透明有機導電膜に粘土系鉱物を添加しても、その添加量が１ｗｔ％より小値、または７０ｗｔ％より大値である場合（比較例２，３）には、粘土系鉱物を添加しない場合よりは改善されているものの、十分な結果は得られなかった。これに対して、実施例１〜７のように、透明有機導電膜に粘土系鉱物を１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の添加量で添加してなるタッチパネルでは、比較例１〜３に比べて入力荷重の増加が格段に小さく、入力時間の遅延が認められないという優れた結果が得られた。更に、実施例５，６のように粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤や低分子エポキシ樹脂を透明有機導電膜に添加した場合には、より優れた結果が得られた。
【００５４】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５５】
（付記１）対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、
前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなることを特徴とする座標入力装置。
【００５６】
（付記２）前記導電膜の少なくとも一方は、透明であることを特徴とする付記１に記載の座標入力装置。
【００５７】
（付記３）前記導電膜の少なくとも一方は、有機導電膜であることを特徴とする付記１又は２に記載の座標入力装置。
【００５８】
（付記４）前記導電膜は、当該導電膜中の固形分濃度に対する前記粘土系鉱物の添加量が１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とされてなることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００５９】
（付記５）前記導電膜は、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６０】
（付記６）前記粘土系鉱物は、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６１】
（付記７）前記導電膜は、前記粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を含有してなることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６２】
（付記８）前記導電膜は、低分子量エポキシ樹脂を含有してなることを特徴とする付記７に記載の座標入力装置。
【００６３】
（付記９）前記導電膜は、低分子アクリル樹脂を含有してなることを特徴とする付記７に記載の座標入力装置。
【００６４】
（付記１０）前記一対の導電膜は、接触抵抗値が１０ｋΩ以下であることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６５】
（付記１１）前記各導電膜は、ＰＥＴフィルム又はガラスからなる支持基材上に形成されてなることを特徴とする付記１〜１０のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６６】
（付記１２）前記各導電膜は、紫外線遮断機能を有する樹脂上に形成されてなることを特徴とする付記１〜１１のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６７】
（付記１３）前記一対の導電膜の一方は、無機導電膜であることを特徴とする付記１〜１２のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【００６８】
（付記１４）前記無機導電膜は、ＩＴＯ又はＺｎＯを含む材料から形成されてなることを特徴とする付記１３に記載の座標入力装置。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施形態による座標入力装置におけるタッチパネルの構成を示す概略斜視図である。
【図３】本実施形態による座標入力装置の構成を示す模式図である。
【図４】本実施形態による座標入力装置の変形例におけるタッチパネルの抵抗膜の構成を示す概略断面図である。
【図５】実施例１〜７、及び比較例１〜３における最低入力荷重測定の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，６１ タッチパネル
１０，２０，６０ 抵抗膜
１１，２１ 透明絶縁基材
１２，２２，６２ 透明導電膜
３０ 枠状スペーサ
３１ ドット状スペーサ
４０ ペン
１０１，１０２，２０１，２０２ 電極
５１ マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）
５２，５３ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、
前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記導電膜の少なくとも一方は、透明であることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記導電膜の少なくとも一方は、有機導電膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記導電膜は、当該導電膜中の固形分濃度に対する前記粘土系鉱物の添加量が１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とされてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記導電膜は、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記粘土系鉱物は、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記導電膜は、前記粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を含有してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記導電膜は、低分子量エポキシ樹脂を含有してなることを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記導電膜は、低分子アクリル樹脂を含有してなることを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置。
【請求項１０】
前記一対の導電膜の一方は、無機導電膜であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１】
対向する一対の導電膜同士の接触により座標を識別する座標入力装置であって、
前記導電膜の少なくとも一方は、粘土系鉱物を含有してなることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記導電膜の少なくとも一方は、透明であることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記導電膜の少なくとも一方は、有機導電膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記導電膜は、当該導電膜中の固形分濃度に対する前記粘土系鉱物の添加量が１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲内の値とされてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記導電膜は、チオフェン系誘導体、ポリアニリン系誘導体、及びポリピロール系誘導体から選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記粘土系鉱物は、モンモリロナイト、カオリナイト、パイロフィライト、スメクタイト、雲母、緑泥石、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、バーキュライト、ヘクトライト、ギブサイト、及びベーマイトから選ばれた１種又は複数種を材料として形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記導電膜は、前記粘土系鉱物に加えてシランカップリング剤を含有してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記導電膜は、低分子量エポキシ樹脂を含有してなることを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記導電膜は、低分子アクリル樹脂を含有してなることを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置。
【請求項１０】
前記一対の導電膜の一方は、無機導電膜であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２３３９９３（Ｐ２００８−２３３９９３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６８７４９（Ｐ２００７−６８７４９）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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