特開 2024-7675 タッチセンサ用入力装置及びタッチセンサへの入力システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007675

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】タッチセンサ用入力装置及びタッチセンサへの入力システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/044 20060101AFI20240112BHJP

   G06F 3/03 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

G06F3/044 B

G06F3/03 400

G06F3/044 126

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022108904

(22)【出願日】2022-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】田中 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】西本 拓也

(57)【要約】

【課題】伝統的な筆の特徴を損なわずに、筆によるタッチセンサへ入力が可能な入力システムを実現する。
【解決手段】タッチセンサを有するコンピュータの入力画面に入力装置を用いて入力するシステムであって、前記入力装置は、穂首６０と軸７０を有し、前記穂首６０は、絶縁物である毛で構成され、前記軸７０は絶縁物であり、前記軸７０の外側には、導電性塗料８０が塗布されており、前記入力装置は、前記穂首６０（６２）に導電性の液体を含侵させて入力画面に入力を行うものであることを特徴とする入力するシステム。
【選択図】図１６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

穂首との軸を有するタッチセンサ用の入力装置であって、
前記穂首は、絶縁物である毛で構成され、
前記軸は絶縁物であり、
前記軸の外側には、導電性塗料が塗布されていることを特徴とするタッチセンサ用の入力装置。

【請求項2】

前記穂首の前記絶縁物である毛は、長さの異なる毛の集合体となっていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項3】

前記導電性塗料の体積抵抗値は、１０^３Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項4】

前記導電性塗料は、樹脂にカーボン粒子が分散された構成を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項5】

前記導電性塗料は、樹脂に金属粒子が分散された構成を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項6】

前記軸の芯には、導電性物質が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項7】

前記導電性物質の体積抵抗率は、１０^３Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項8】

前記導電性物質は、樹脂にカーボンが分散されたものであることを特徴とする請求項６に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項9】

前記穂首と前記軸とは、導電性接着材によって接着していることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項10】

前記軸の芯には、導電性物質が充填されており、
前記穂首と前記軸とは、導電性接着材によって接着していることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項11】

前記導電性物質と前記導電性接着材とは電気的に導通していることを特徴とする請求項１０に記載のタッチセンサ用の入力装置。

【請求項12】

タッチセンサを有するコンピュータの入力画面に入力装置を用いて入力するシステムであって、
前記入力装置は、穂首と軸を有し、
前記穂首は、絶縁物である毛で構成され、
前記軸は絶縁物であり、
前記軸の外側には、導電性塗料が塗布されており、
前記入力装置は、前記穂首に導電性の液体を含侵させて入力画面に入力を行うものであることを特徴とする入力するシステム。

【請求項13】

前記導電性の液体は、体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の入力するシステム。

【請求項14】

前記導電性の液体は、水道水であることを特徴とする請求項１２に記載の入力するシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は表示装置に係り、特に、タッチセンサあるいはタッチパネルを有する表示装置において、筆による入力を可能にする構成に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置の表面を指等でタッチして入力する方式が、いわゆるスマートフォンやタブレット表示装置で一般化されている。表示領域の上にタッチパネルを配置する方式もあるが、液晶表示装置等では、液晶表示パネル内にタッチパネル機能を内蔵したものが開発されている。

【0003】

液晶表示パネル内にタッチパネル機能を内蔵させた方式を記載したものとして特許文献１が挙げられる。この方式は、対向基板の外側にタッチパネルの一方の電極を配置し、液晶表示パネル内のコモン電極をタッチパネルの他方の電極として使用するものである。

【0004】

一方、タッチパネルへの入力手段として、人間の指の他に、スタイラスペンを用いる方法も一般化している。特許文献２乃至６には種々のスタイラスペンの構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１２３３号公報

【特許文献2】特開２０１４－５２８８１号公報

【特許文献3】特開２０１５－８４１８２号公報

【特許文献4】特開２０１５－５１０６号公報

【特許文献5】特開２０１４－９５９７８号公報

【特許文献6】ＷＯ２０１３／０５７８６２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

タッチパネルへの毛筆（以後、単に筆とも言う）入力のために、特別な構成の毛筆が開発されている。これは、筆先（穂首）の毛に導電性の毛を用いるものであり、従来からの伝統的は穂先とは相当異なったものである。すなわち、伝統的な筆の穂先は、動物の毛を加工したものが使用され、この動物の毛に対して工程を加えることによって、伝統的な筆が製造される。

【0007】

単なる筆タッチのための入力装置としては、このような、導電性の毛を用いたスタイラスペンでもよいが、タッチパネルに、書道家が「書」を書く場合は、このような、導電性の毛を用いたものではなく、伝統的な毛筆が好まれる。伝統的な毛筆以外の毛筆を用いて、デジタルアーツとしての「書」が書けるが否かは不明である。書道家は、筆を選ぶことも技量の一つだからである。

【0008】

一方、学童や成人が習字の練習をする場合、使用する毛筆は、伝統的な筆を使用することが前提となっている。つまり、伝統的な筆を使用しなければ、習字の練習という目的が変化してしまう。習字の練習において、墨、硯、紙を使用せずに、タッチパネル上で練習をしたいという要求もある。このような、タッチパネル上で習字の練習をしたい場合、使用する入力装置は、出来る限り、伝統的な筆に近い構成である必要がある。そうでなければ、習字の練習にならないからである。

【0009】

本発明の課題は、伝統的な筆に近い構成を有する、タッチパネルへの入力装置を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

【0011】

（１）穂首と軸を有するタッチセンサ用の入力装置であって、前記穂首は、絶縁物である毛で構成され、前記軸は絶縁物であり、前記軸の外側には、導電性塗料が塗布されていることを特徴とするタッチセンサ用の入力装置。

【0012】

（２）タッチセンサを有するコンピュータの入力画面に入力装置を用いて入力するシステムであって、前記入力装置は、穂首と軸を有し、前記穂首は、絶縁物である毛で構成され、前記軸は絶縁物であり、
前記軸の外側には、導電性塗料が塗布されており、前記入力装置は、前記穂首に導電性の液体を含侵させて入力画面に入力を行うものであることを特徴とする入力するシステム。

【0013】

（３）前記導電性の液体は、体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ以下であることを特徴とする（２）に記載の入力するシステム。

【0014】

（４）前記導電性の液体は、水道水であることを特徴とする（２）に記載の入力するシステム。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】タッチセンサを有するタブレットにスタイラスペンを用いて入力している状態を示す斜視図である。

【図2】タッチセンサを有する液晶表示装置の斜視図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】タッチセンサの動作を示す回路図である。

【図5】図４の動作を示すタイミングチャートである。

【図6】容量変化を検出する原理を示す断面図である。

【図7】容量の変化を検出した状態を示すタイミングチャートである。

【図8】伝統的な筆の外観図である。

【図9】穂首を構成する毛の詳細を説明する図である。

【図10】図８の穂首をほぐした状態を示す筆の外観図である。

【図11】図１０の筆をタッチセンサの入力装置として用いた状態を示す斜視図である。

【図12】図１１の動作を示す等価回路である。

【図13】本発明による入力装置（筆）の外観図である。

【図14】図１３のＢ－Ｂ断面図である。

【図15】図１３のＣ－Ｃ断面図である。

【図16】穂首に水を含ませた状態の、本発明の入力装置（筆）の外観図である。

【図17】図１６の入力装置（筆）を用いた場合の動作を示す等価回路である。

【図18】穂首の根本が水を含まない状態における、本発明の入力装置（筆）を示す外観図である。

【図19】軸の半分に導電性塗料の塗布した場合を示す、本発明による入力装置（筆）の外観図である。

【図20】実施例２の入力装置（筆）を示す外観図である。

【図21】図２０のＤ－Ｄ断面図である。

【図22】図２０のＥ－Ｅ断面図である。

【図23】図２０の入力装置（筆）を用いた場合の動作を示す等価回路である。

【図24】筆の穂首と軸を示す断面図である。

【図25】実施例３における入力装置の穂首と軸を示す断面図である。

【図26】実施例３の他の態様における入力装置の穂首と軸を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。以下の説明では、タッチパネル機能が組み込まれた表示装置として液晶表示装置の例について説明しているが、本発明は、有機ＥＬ表示装置、マイクロＬＥＤディスプレイ等の他の表示装置にも同様に適用することができる。また、表示装置とは独立したタッチパネルを使用する場合も同様である。なお、本明細書において、タッチパネルという場合、必ずしも、表示装置から独立したタッチパネルのみでなく、表示装置に組み込まれたタッチセンサについていう場合もある。

【実施例0017】

図１は、タッチセンサを内蔵した液晶表示装置を用いたタブレット１にスタイラスペン２０で入力している状態を示す斜視図である。タブレット１において、表示領域１０の周辺は、金属、あるいは樹脂で形成された筐体４１０に囲まれている。タブレット１の表示領域がタッチセンサの入力面１０（以後、単に、入力面１０ともいう）を兼用している。

【0018】

図１において、入力面１０にスタイラスペン２０によって入力をおこなっている。スタイラスペン２０は、従来は、金属等で形成された導電性の硬いペンで構成される場合が多かった。一方、タブレット１の入力面１０が傷つくことを防止するために、タッチ面がソフトであるスタイラスペンも開発されている。例えば、綿状にした樹脂に導電性微粒子を含む導電性塗料を含侵させ、これを、バインダを用いて整形したものが開発されている。

【0019】

さらには、先端を筆状あるいは刷毛状にして、毛筆書体の入力を可能にするスタイラスペンも開発され、このシステムを可能にするための、アプリケーションも種々開発されている。しかし、このような従来例でのスタイラスペンは、ペン先端が導電性の毛で形成され、また、軸も伝統的な筆の軸とは異なるものである。

【0020】

一方、筆で書いた「書」がうまくなりたいという人の数は多く、習字の塾は、全国に多数存在する。しかし、以前のように、多数の人を１部屋に集めて、書道家の先生が指導するという方式はとりにくくなっている。そこで、タブレットを用いて、通信で書の指導を出来るようにしたいという要求が出ている。

【0021】

また、「書」の練習では、多数の紙を必要とし、使用後の紙の破棄も問題となっていた。さらに、墨による汚れなども防止したいという要求もあった。タブレットを用いて、「書」の練習が出来れば、このような問題を解決することが出来る。

【0022】

毛筆のような筆先を有するスタイラスペンが開発され、これを用いて、毛筆で書いたような書体を実現するアプリケーションも開発されている。しかし、このようなスタイラスペンは、筆先に導電性の毛を用い、スタイラスペンの軸も、従来の筆の軸とは異なったものである。

【0023】

一方、書道における、模範的な「良い字」というのは、伝統的な毛筆を用いて初めて実現できる場合が多い。「良い字」を書くために、書道家は、技量を磨くが、この技量には、良い筆を選ぶ技量というものも含まれる。すなわち、導電性の毛を用い、また、これに対応する軸を有するスタイラスペンを用いる入力方法では、伝統的な「筆」を用いた書道の練習という目的を達成することは困難である。

【0024】

また、優れた書道家の「書」は、デジタルアーツとして登録することが出来るが、このような書は伝統的な「筆」を用いて初めて可能になる場合が多い。本発明の課題は、タブレットの入力画面に、毛筆による書を書く場合、伝統的な筆の特徴を生かすことが出来る入力装置を実現することである。

【0025】

図２は、図１のタブレット１に収容されている、タッチパネル機能を有している液晶表示装置２の斜視図である。図２において、画素電極等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板１００の上にブラックマトリクス等を有する対向基板２００が配置している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なった部分に液晶表示装置の表示領域が形成されている。この表示領域に重複して、インセルタッチパネル（液晶表示装置に組み込まれたタッチパネル）のタッチパネル入力面１０が形成されている。

【0026】

入力面１０において、平面で視て、ドライブ電極Ｒｘが横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、検出電極Ｔｘが縦方向に延在し、横方向に配列している。図３等に示すように、ドライブ電極Ｒｘは対向基板２００の外面に形成され、検出電極ＴｘはＴＦＴ基板１００の内面に形成されている。ドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘの交点に容量が形成され、タッチ信号は、この容量の変化を検出する。

【0027】

図２において、ＴＦＴ基板１００が対向基板２００と重なっていない部分は端子領域１５０であり、この部分にドライバＩＣ１６０が配置し、また、液晶表示装置に信号や電源を供給するためのフレキシブル配線基板１７０が接続している。対向基板２００の外面端部には、ドライブ電極Ｒｘにドライブ信号を供給するためにタッチパネル用フレキシブル配線基板１８０が接続している。

【0028】

図２では記載を省略しているが、ＴＦＴ基板１００の背面にバックライトが配置している。図２において、タッチパネル用フレキシブル配線基板１８０はフレキシブル配線基板１７０接続し、フレキシブル配線基板１７０はバックライトの背面に折り返されて、タブレットの外形をコンパクトにまとめている。

【0029】

図３は図２のＡ－Ａ断面図である。図３において、ＴＦＴ基板１００の内面に横方向（ｙ方向）に検出電極Ｔｘが延在している。これは、実際には、ＴＦＴ基板１００に形成されたコモン電極が兼用している。液晶層３００を挟んで、対向基板２００が配置し、対向基板２００の外側に、ドライブ電極Ｒｘが紙面垂直方向（ｘ方向）に延在し、横方向（ｙ方向）に配列している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の交点にタッチパネル用容量Ｃｔが形成される。なお、実際の製品では、液晶の層厚は数μｍであるのに対し、ＴＦＴ基板１００や対向基板２００の厚さは０．５ｍｍ程度ある。図３では、液晶層３００の層厚を誇張して記載している。

【0030】

図４はドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘの配置を示す平面図である。図４において、ドライブ電極Ｒｘが縦方向（座標ではｘ方向）に延在し、横方向（座標では縦方向）に配列している。また、検出電極Ｔｘが横方向に延在し、縦方向に配列している。ドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘの交点に容量Ｃｔが形成される。

【0031】

図４において、ドライブ電極Ｒｘに左から順に、ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３のようにドライブ電圧が印加される。そうすると、選択された検出電極ＴｘにＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３等に対応した電圧が出力される。この電圧は各交点における容量Ｃｔに応じた値となる。図４において、ＶＴ１とあるのは、電極Ｔｘ１に現れる検出信号という意味であり、ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３等に対応して順番に生ずる電圧、例えば、ＶＴ１１、ＶＴ１２、ＶＴ１３等の総称である。ＶＴ２以下も同様である。検出電圧は、図４の右側矢印のように、検出電極Ｔｘ１、Ｔｘ２等から順次検出される。

【0032】

図５は以上で説明した内容をタイムチャートで示したものである。図５において、横方向は時間軸である。図５において、上側に記載されているＴｘ１、Ｔｘ２等は、ＯＮの状態の各検出電極において、信号電圧が取り込まれる状態を示している。

【0033】

図５において、検出電極Ｔｘ１が選択されたとすると、この検出電極に対応して、ドライブ電極にＲｘ１、Ｒｘ２・・・に、ＶＲ１、ＶＲ２・・・のようにドライブ電圧が順番に印加される。そうすると、検出電極Ｔｘ１、に、ドライブ電圧に対応して、検出信号ＶＴ１１、ＶＴ１２・・・等の検出電圧が検出される。ここで、ＶＴ１１、ＶＴ１２等は、検出電極Ｔｘ１に順番に検出される信号の意味である。同様に、ＶＴ２１、ＶＴ２２等は、検出電極Ｔｘ２に順番に検出される信号の意味である。

【0034】

図６は、検出電極Ｔｘ１とドライブ電極Ｒｘ２との交点に、スタイラスペン、あるいは、人間の指が接触して、ドライブ電極Ｒｘと基準電位との間に容量ＣＡが並列に加わった状態を示す断面図である。その結果、検出電極Ｔｘ１において検出される検出電圧が変化する。

【0035】

図７はこの状態を示すタイムチャートである。図７が図５と異なる点は、検出電極Ｔｘ１において、第２ドライバ電圧ＶＲ２が印加されている時の、検出電圧ＶＴ１２である。図７において、白矢印で指すＶＴ１２は、対応する図５におけるＶＴ１２よりも小さくなっている。すなわち、対応する部分において、容量ＣＡが並列に加わったことによって、検出電圧が低下したことを示している。この低下した検出電圧ＶＴ１２等を検出することによって、タッチパネルにおける、指やスタイラスペンのタッチ位置を検出することが出来る。

【0036】

以上で説明したタッチパネルの動作原理は、入力装置が毛筆の場合も同様である。図８は、伝統的な筆５０の外観図である。伝統的な筆５０は、大きく分けて、穂首（筆先）６０と軸７０で構成されている。穂首６０を構成する毛は、動物の毛が使用される。筆５０の用途、あるいは、筆５０の産地によって色々な動物の毛が使用される。そして、この毛は、筆職人の技量により、筆に適するように加工される。１個の筆であっても、図９に示すように、複数の長さの毛に加工し、これをまとめて、1個の筆にする。図９の６００は、穂首６０の片側の断面図である。複数の長さの毛から構成されていることを示している。図９において、例えば、６００は「命毛」、６０２は「のど」、６０３及び６０４は「腹」、６０５及び６０６は「腰」などと呼ばれている。これらの長さが異なる毛がアレンジされ、１個の筆にまとめられる。

【0037】

筆７０の軸の材料は、竹が最も多く用いられ、次に木が多く、その他の材料はごくわずかである。このような、穂首６０の材料、軸７０の材料が選定されるのは、書道家にとって、伝統的に、「書」を書く上で、筆の重量、筆の接触の具合等を最も適したもと出来るからである。

【0038】

筆が完成した時点では、穂先（穂首）の毛は、布海苔（ふのり）で固められている。したがって、使用前にこの布海苔（ふのり）を除去する必要がある。図１０は、布海苔を水等で除去し、再び乾燥させた状態を示す外観図である。穂首６０の毛は、絶縁物で出来ているので、穂首全体としても絶縁物であり、筆の軸７０も絶縁物である。ここで、絶縁物とは、体積抵抗率が１０^９Ωｃｍ以上であると定義される。

【0039】

図１１は、図１０に示すような筆５０を、タッチセンサを有するタブレット１の入力面１０への入力装置として使用している状態を示す斜視図である。図１１では、タブレット１の入力面１０に、筆５０によって、字を書いている状態を示している。しかしながら、図１１に示すような構成では、タッチセンサを有するタブレット１への入力装置としては動作をしない。つまり、人間は導体であるが、筆５０の穂首６０も軸７０も絶縁物なので、筆５０を介してタッチパネルに形成されたドライブ電極との容量は非常に小さい。したがって、ドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘとの間の容量の変化は小さい。したがって、検出信号として認識できるほどの電圧変化を生じさせないからである。

【0040】

図１２は、この様子を示す等価回路である。図１２において、ドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘの間に容量Ｃｔが形成されている。図１２では、ドライブ電極Ｒｘと基準電位の間に容量ＣＡ１と容量ＣＨが接続している。ＣＨは人間と基準電位との間の容量である。ＣＡ１は、人間とドライブ電極の間の容量であり、図１１における筆の部分である。

【0041】

図１２において、筆５０の穂首６０も軸７０も絶縁物なので、これを介した容量は非常に小さい。容量ＣＡ１と容量ＣＨの直列容量は、小さいほうの容量によって決定される。つまり、容量ＣＡ１の容量をＣ１とし、容量ＣＨの容量をＣ２とした場合、直列容量Ｃ１２は、Ｃ１×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）となる。ドライブ電極Ｒｘに印加される電圧をＶＲとすると、検出電極に検出される電圧は、ＶＲ×Ｃｔ／（Ｃｔ＋Ｃ１２）となる。Ｃ１２がＣｔに比べて非常に小さいと、筆５０をタブレット入力面１０にタッチした場合の電位の変化は殆ど生じない。言い換えると、タッチ位置の検出は出来ないことになる。

【0042】

このような問題を解決するために、穂首が導電性の毛で形成され、人間と、ドライブ電極Ｒｘの間のインピーダンスを小さくすることによって、筆によってタッチした場合の容量変化を大きくした方式が開発されている。しかし、この方式は、先に述べたような課題を有するものである。本発明は、従来の伝統的な筆の特質を保ちつつ、タッチパネルの入力面に入力することが可能な入力装置を実現するものである。

【0043】

図１３は、本発明によるタッチパネルへの入力装置としての、筆５０の外観図である。図１３は、図９に示す伝統的な筆とほぼ同じ構成としている。図１３が図９と異なる点は、軸７０の外面に対して導電性の塗料８０を塗布し、外面を導電性としていることである。図１４は図１３のＢ－Ｂ断面図であり、図１５は図１３のＣ－Ｃ断面図である。図１４及び図１５において、軸７０の基材は竹であり、内部が空洞になっている。断面が円形の軸７０の外側に所定の厚さで導電性塗料８０が塗布されている。

【0044】

筆５０の軸７０の外側を導電性とするのは、人体が形成する容量と、タッチパネルにおけるドライブ電極Ｒｘのカップリングを向上させるためである。筆５０において、穂首６０と軸７０は、別々に製造する。穂首６０は、多くの工程を経て完成する。一方、軸７０は、筆全体の重さや感触等をきめるものであり、やはり重要である。軸７０の端部に、凹部を形成し、この凹部に穂首を、接着剤を介して、接着することによって筆は完成する。

【0045】

図１３に記載の筆５０は従来の筆と同様な工程で製造する。図１３乃至図１５に示す導電性塗料８０は、軸を制作する最後の工程で塗布する。導電性塗料８０は、例えば、エポキシ、アクリル、ウレタン等の樹脂に、導電材として、カーボン、ニッケル、銅などの微粒子を分散させたものを使用する。すなわち、このような塗膜を形成するためのビークルに導電性の微粒子を混錬させ、これを軸７０の外側に塗布する。

【0046】

塗布後、塗膜８０を焼結（乾燥）、硬化させる。ところで、軸７０は、竹で形成されているので、低温で焼結可能な材料である必要がある。エポキシ、ウレタン等の２液性反応タイプであれば、６０℃程度で短時間での乾燥、硬化が可能である。また、アクリル樹脂の１液ラッカータイプでも、低温で乾燥、硬化させることが可能である。

【0047】

導電性フィラーとしては、カーボン、ニッケル、アルミニウム、銅などの微粒子を使用することが出来る。カーボンは最も安価であり、導電性も安定しているが、塗膜の色がほぼ黒色に限られる。つまり、軸の色が黒色でよいならば、カーボン微粒子が最も適している。

【0048】

一方、フィラーとして、ニッケル、アルミニウム、銅等の微粒子を用いた場合、塗膜としては、ほぼ透明な膜を形成することが可能である。したがって、塗料内に適当な顔料を分散させることによって所望の色の塗膜を形成することが出来る。なお、上記の金属材料による微粒子としては、ニッケルが酸化しにくく、最も適している。

【0049】

導電性塗膜８０の体積抵抗率は、本発明の目的からは、１０^３Ωｃｍ以下であれば十分であり、１００Ωｃｍ以下であればなおよい。また、塗膜８０の厚さは、塗りやすい厚さに選定すればよい。但し、伝統的な筆の筆感を、塗膜８０によって損ねない程度の厚さとすることが好ましい。これらを考慮すると、導電性塗膜８０の厚さは、１０μm乃至１００μmが適当である。

【0050】

しかし、図１３に示す筆をタッチパネルへの入力手段として用いても、十分な検出信号を得ることはできない。穂首６０は、動物の毛で出来ており、絶縁物だからである。すなわち、人間と筆５０のカップリングは筆の軸７０に形成された導電膜８０によって改善できるが、タッチパネルのドライバ電極Ｒｘと人間によって形成される容量のカップリングは、絶縁物である穂首６０の存在によって損なわれる。

【0051】

これに対して、本発明では、図１６に示すように、筆５０の穂首６０に水を含侵させることによって、穂首６０に導電性を付与し、この状態の筆をタッチパネルの入力装置として用いる。図１６において、穂首６０は水を含侵した状態であり、この状態を穂首６０におけるハッチングで示している。

【0052】

ところで、図１３に示す筆５０は、新品の筆であり、穂首６０は布海苔によって形が整えられている。実際に筆５０を使用するには、水等によって布海苔を除去し、穂筆６０をほぐしておく必要がある。図１６に示す筆５０は、すでに布海苔が除去された状態の穂首６０に対して水を含ませることによって、穂首６０の形状が整えられた状態になっている。すなわち、穂首６０（６２）に水を含ませることによって、穂首６０（６２）の形状を、墨を含ませたと同じように、整えることが出来る。

【0053】

このように、筆に水を含ませることによって、穂首６０に導電性を与えることが出来るとともに、実際に墨を使用して「書」を書く場合と同様な筆形状に整えることが出来る。使用する水は、日常生活に用いる飲料水等の通常の水道水でよい。通常の水道水の体積抵抗率は、例えば５×１０^３Ωｃｍである。人間の容量とタッチパネルのドライブ電極Ｒｘとのカップリングの向上という目的からは、１０^６Ωｃｍ以下の体積抵抗率であれば十分である。なお、穂首６０に含侵された水には、穂首６０に含まれる物質のイオンも加わることを考慮すると、穂首６０に含侵された水の体積抵抗率はさらに低下することになる。

【0054】

このような、構成を持つ、図１６のような筆を用いてタッチパネルに入力したところ、十分な検出信号を得ることが出来た。そして、毛筆入力用のアプリケーションを適用してタッチパネルの入力面に「書」を書いたところ、伝統的な筆を使用して書いたのと同様な「書」を書くことができた。

【0055】

水道水以外の液体を使用することも可能である。例えば、メタノール、エタノール等は、ほぼ水道水と同等の体積抵抗率を有しているので、この目的に使用することが出来る。純水の体積抵抗率は、水道水に比べて高く、５×１０^５Ωｃｍ程度である。しかし、純水を使用して本発明を実験した場合も、十分な検出信号を検出することが出来た。したがって、液体の体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ以下、好ましくは、１０^５Ωｃｍ以下であれば本発明の目的を達成することが出来る。その他の液体であっても、筆やタッチパネルの入力面１０を劣化させない液体であれば使用することが出来る。

【0056】

図１７は、図１６のような「筆」を用いてタッチパネルの入力面に字を書く場合の等価回路である。図１７において、人体の容量とタッチパネルの入力面に形成されたドライブ電極Ｒｘとの間に存在するカップリング容量ＣＡ２は図１２におけるＣＡ１よりも大きくなっている。その結果、ＣＡ２とＣＨの直列容量は、ドライブ電極Ｒｘと検出電極Ｔｘとの間で形成される容量Ｃｔの大きさに近い大きさになっている。

【0057】

図１７において、容量ＣＡ２の容量をＣ３とし、容量ＣＨの容量をＣ２とした場合、直列容量Ｃ２３は、Ｃ３×Ｃ２／（Ｃ３＋Ｃ２）となる。ドライブ電極Ｒｘに印加される電圧をＶＲとすると、検出電極に検出される電圧は、ＶＲ×Ｃｔ／（Ｃｔ＋Ｃ２３）となる。Ｃ２３がＣｔに匹敵できる大きさになると、筆５０をタブレット入力面１０にタッチした場合の電位の変化は、検出電極Ｔｘによって十分に検出可能な大きさとなる。

【0058】

図１８は、筆５０の穂首６０の布海苔を穂首６０の根本６３においては、除去せずに、残した場合の外観図である。穂首６０の根本６３における布海苔を除去した場合と除去しない場合とでは、筆で書くときの、筆の弾力性が異なって来る。したがって、筆の使用者の好みによっていずれかが選択される場合もあるし、同じ使用者でも、書体によって穂首６０のほぐしの範囲を変えた筆を使用する場合がある。

【0059】

図１８のような筆５０を用いてタッチパネルの入力面１０に字を書いたところ、図１６のような筆５０を使用した場合と比べて大きな差を生ずることなく、毛筆体による字を書くことが出来た。これは、穂首６０の根本６３における、ほぐしてない部分は、幅が小さく、カップリング容量には大きな影響を与えないためである。

【0060】

図１９は、実施例１の他の態様を示す筆５０の外観図である。何らかの事情によって、軸７０全体に導電性塗料８０を形成できない場合がある。それでも、本発明の目的のためには、図１９に示すように、軸７０の長さ方向で、１／２以上の範囲に導電性塗料８０を塗布しておくことが望ましい。この場合の導電性塗料８０の塗布領域は、図１９に示すように、穂首６０に近い部分に塗布するのが良い。穂首６０との容量によるカップリングに有利だからである。

【実施例0061】

図２０は実施例２による筆５０の外観図である。図２０においても、軸７０の外部に導電性塗料８０が形成されている。図２０が実施例１の図１３と異なる点は、筆の軸７０の内部の芯の部分に導電物質７５が充填されていることである。これによって、軸７０の外側と軸の内部との間にも大きな容量が形成されるので、タッチパネルに対して、より感度の良い入力装置とすることが出来る。

【0062】

図２１は図２０のＤ－Ｄ断面図、図２２は図２０のＥ－Ｅ断面図である。図２１及び図２２において、軸７０は竹で形成され、軸７０の周りには、導電性塗料８０が形成されていることは実施例１と同じである。図２１及び図２２において、竹の中空部には、導電性の物質７５（以後導電性充填材７５）が充填されている。これによって、導電性充填材７５と軸７０の外側の導電性塗料８０との間に容量ＣＢが形成される。この容量ＣＢは筆の穂首６０と人体との間のカップリング容量として加わるので、入力感度をより上げることが出来る。

【0063】

実施例２における導電性充填材７５の体積抵抗率は、本発明の目的からは、広い範囲から選択することが出来る。例えば、軸７０の外側の導電性塗料８０と同様、１０^３Ωｃｍ以下であれば十分であり、１００Ωｃｍ以下であればなおよい。導電性充填材７５の材料としては、材料費が安く、かつ、充填しやすいものを使用すればよい。さらに、筆５０の重量に大きな影響を与えないように、充填材としては重量が小さいほうがよい。筆の重量も、伝統的な「筆」の使用感に影響を与えるためである。

【0064】

このような導電性充填材７５として、樹脂にカーボンを導電性フィラーとした導電性の塗料を空洞に流し込んでもよい。このとき、２液性の反応性のエポキシ樹脂などをバインダとして用いれば低温にて硬化させることが出来る。外側の導電性塗料８０と同じ材料を用いれば、製造プロセスの単純化が可能である。

【0065】

なお、エポキシ樹脂に導電性微粒子を含んだ材料を導電性の芯に焼結し、これを軸の中空に差し込んだ構成であってもよい。この他に、ポリウレタン、アクリル等の樹脂に導電性微粒子としてのカーボンを分散させたものを焼結し、導電性の芯に整形して、軸の中空に差し込んでもよい。また、基材といて合成繊維を用い、これに例えば、導電性微粒子を含む樹脂を含侵させ、導電性の芯に整形して、軸７０の中空部に差し込んでもよい。重量の問題とコストが許せば、金属の芯を軸７０の中空部に差し込んでもよい。

【0066】

図２０乃至図２２では、軸７０は竹で形成されているとして説明した。伝統的な筆において、軸７０の材料として竹の次の多く使用されているものは木である。軸７０が木である場合、軸７０に軸心に沿ってドリルで孔を形成し、この孔に竹の場合と同様にして導電性充填材を挿入することになる。

【0067】

ところで、鉛筆では、木の軸において、黒鉛の芯が用いられている。黒鉛の芯は、黒鉛粒子と粘土を混錬して焼結したものである。したがって、鉛筆の芯は良導体である。実施例２の目的からは、軸を鉛筆と同じ工法によって作成し、外側に導電性塗料を塗布したものを用いることが出来る。鉛筆は、安価に製造する技術が確立しているので、実施例２のための筆５０の軸７０として好適である。

【0068】

図２３は、図２０のような「筆」を用いてタッチパネルの入力面に字を書く場合の等価回路である。図２３において、人体の容量ＣＨとタッチパネルの入力面に形成されたドライブ電極Ｒｘとの間に存在するカップリング容量ＣＡ３は図１７におけるＣＡ２よりも大きくなっている。その結果、ＣＡ３とＣＨの直列容量も同様に大きくなっている。

【0069】

図２３において、容量ＣＡ３の容量をＣ４とし、容量ＣＨの容量をＣ２とした場合、直列容量Ｃ３３は、Ｃ４×Ｃ２／（Ｃ４＋Ｃ２）となる。ドライブ電極に印加される電圧をＶＲとすると、検出電極に検出される電圧は、ＶＲ×Ｃｔ／（Ｃｔ＋Ｃ３３）となる。Ｃ３３が大きくなるにつれて、電圧の変化、すなわち、検出電圧は大きくなる。したがって、より正確なタッチセンサの動作が可能になる。