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技術 タッチパネル及び座標位置検出方法

出願人 富士通コンポーネント株式会社
発明者 上野豊
出願日 2009年12月17日 (9年0ヶ月経過) 出願番号 2009-286809
公開日 2011年6月30日 (7年6ヶ月経過) 公開番号 2011-128894
状態 特許登録済
技術分野 表示による位置入力 位置入力装置
主要キーワード 略中点 ワンセグチューナー Y座標 二点接触 印加電圧領域 携帯ブラウザ 初期電圧値 X座標
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (18)

課題

解決手段

第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、上部導電膜において電位分布を生じさせるために上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、下部導電膜において上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極とを有し、上部導電膜と下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、上部電極に電位分布を生じさせるため第1の電極と第2の電極とに一定の値の電圧印加し、第3の電極及び第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とするタッチパネルを提供することにより上記課題を解決する。

概要

背景

タッチパネルは、ディスプレイ直接入力をすることが可能な入力デバイスであり、ディスプレイの前面に設置して使用される。このタッチパネルは、ディスプレイにより視覚的にとらえた情報に基づき、直接入力することができることから、様々な用途において普及している。

このようなタッチパネルとしては、抵抗膜方式が広く知られている。抵抗膜方式のタッチパネルは、透明導電膜が形成された上部電極基板及び下部電極基板において、各々の透明導電膜同士が対向するように設置し、上部電極基板の一点に力を加えることにより各々の透明導電膜同士が接触し、力の加えられた位置の位置検出を行うことができるものである。

抵抗膜方式のタッチパネルは、4線式と5線式とに大別することができる。4線式は、上部電極基板又は下部電極基板のどちらか一方にX軸の電極が設けられており、他方にY軸の電極が設けられている。一方、5線式は、下部電極基板にX軸の電極及びY軸の電極がともに設けられており、上部電極基板は、電圧を検出するためのプローブとして機能するものである(例えば、特許文献1、2、3)。

具体的に、図1及び図2に基づき4線式のタッチパネルについて説明する。図1は、4線式のタッチパネルの断面の概要図であり、図2は、4線式のタッチパネルの斜視図である。

4線式のタッチパネルは、上部電極基板となる一方の面に透明導電膜130の形成されたフィルム110と、下部電極基板となる一方の面に透明導電膜140の形成されたガラス120からなり、透明導電膜130及び透明導電膜140が対向するようにスペーサ150を介し設置されている。4線式のタッチパネルはホストコンピュータ等と不図示のケーブルにより電気的に接続されている。

また、上部電極基板となるフィルム110には、透明導電膜130の形成された面のX軸方向の両端に、Y軸方向に沿って電極131及び132が設けられており、下部電極基板となるガラス120には、透明導電膜140の形成された面のY軸方向の両端に、X軸方向に沿って電極141及び142が設けられている。

このような構成の4線式のタッチパネルにおいて、タッチパネルに接触した位置を検出する場合について説明する。

最初に、図3に示すように、上部電極基板における電極131と電極132とに電圧を印加する。具体的には、電極131を接地(0V)し、電極132にVcc、例えば、5Vを印加する。この状態で、タッチパネルにおけるA点においてタッチペン160等が接触している場合、上部電極基板における透明電極膜130と下部電極基板における透明電極膜140とはA点において接触している。透明電極膜130は、電極131及び電極132により、X軸方向に電位勾配が生ずるように電圧が印加されており、A点において、透明電極膜130と透明電極膜140とが接触するため、透明電極膜140より、A点における電位を検出することができる。この電位は、電極132と電極131において印加された電圧がA点において抵抗分割された値である。電位の検出は、透明電極膜140に設けられた電極141より電圧計170により検出される。この後、図4に示すように、電圧計170により計測された電圧VaVaに基づき、A点におけるX座標座標位置が検出される。

次に、図5に示すように、下部電極基板における電極141と電極142に電圧を印加する。具体的には、電極141を接地(0V)し、電極142にVcc、例えば、5Vを印加する。上記と同様に、タッチパネルにおけるA点においてタッチペン160等が接触している場合、上部電極基板における透明電極膜130と下部電極基板における透明電極膜140とがA点において接触している。透明電極膜140は、電極141及び電極142により、Y軸方向に電位勾配が生ずるように電圧が印加されており、A点において、透明電極膜130と透明電極膜140とが接触するため、透明電極膜130より、A点における電位を検出することができる。この電位は、電極141と電極142に印加された電圧がA点において抵抗分割された値である。電位の検出は、透明電極膜130に設けられた電極131より電圧計170により検出される。この後、図6に示すように、電圧計170により計測された電圧Vbに基づき、A点におけるY座標の座標位置が検出される。

上より、A点におけるX座標とY座標とを得ることができ、A点における二次元的な位置を知ることができる。

このような4線式のタッチパネルでは、上部電極基板における透明電極膜130に電圧を印加し下部電極基板における透明電極膜140より電位を検出する動作と、下部電極基板における透明電極膜140に電圧を印加し上部電極基板における透明電極膜130より電位を検出する動作とを交互に繰り返し行うことにより、連続的に接触位置の検出を行うことが可能である。

ところで、上述した4線式のタッチパネルでは、一点における接触位置は検出することは可能であるが、複数点が同時に接触した場合には位置検出をすることができない。

即ち、図7に示すように、上部電極基板における電極131と電極132に電圧を印加した状態、例えば、電極131を接地(0V)し、電極132にVcc、例えば、5Vを印加した状態のタッチパネルにおいて、B点及びC点の2点においてタッチペン161及び162等が接触している場合、B点及びC点における各々の座標位置を検出することができない。

このように、タッチパネルにおける接触点がB点及びC点の2点である場合、透明電極膜140においては、図8に示すようにB点とC点の2点の中点における電位Vxが検出される。従って、タッチパネルにおいては二点で接触している場合であっても、検出される電位は1つであり、一点で接触しているものとして座標位置が検出されるため、B点及びC点における二点の各々の座標位置は検出することができない。

概要

複数点入力可能な4線式のタッチパネルを提供する。第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、上部導電膜において電位分布を生じさせるために上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、下部導電膜において上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極とを有し、上部導電膜と下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、上部電極に電位分布を生じさせるため第1の電極と第2の電極とに一定の値の電圧を印加し、第3の電極及び第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とするタッチパネルを提供することにより上記課題を解決する。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数の接触位置において同時に接触した場合においても、各々の接触位置を検出することが可能なタッチパネル及びタッチパネルによる座標位置検出方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、前記上部電極に電位分布を生じさせるため前記第1の電極と前記第2の電極とに一定の値の電圧印加し、前記第3の電極及び前記第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とするタッチパネル。

請求項2

第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、前記下部電極に電位分布を生じさせるため前記第3の電極と前記第4の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第1の電極及び前記第2の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とするタッチパネル。

請求項3

前記測定のための電圧は、前記一定の値の電圧の範囲で可変して印加するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネル。

請求項4

前記測定のための電圧は、前記接触点の領域の面積と略等しい領域を有する電極であって、前記第1の電極、前記第2の電極、前記第3の電極及び前記第4の電極と異なる電極より供給されるものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のタッチパネル。

請求項5

第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおける座標位置検出方法において、前記上部電極に電位分布を生じさせるため前記第1の電極と前記第2の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第3の電極又は前記第4の電極のどちらか一方より初期電位を検出する第1の電位検出工程と、前記第3の電極及び前記第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を上昇又は下降させながら印加し、他方において電位を検出する第2の電位検出工程と、前記第2の電位検出工程において、測定のための電位の値が異なる場合においても、前記他方において検出される電位が一定である場合には、複数の接触点を有するものと判断する判断工程と、を有することを特徴とする座標位置検出方法。

請求項6

前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合には、前記一定となる電位の上限の電位に基づき第1の座標位置を算出し、前記一定となる電位の下限の電位に基づき第2の座標位置を算出する座標位置検出工程を有することを特徴とする請求項5に記載の座標位置検出方法。

請求項7

前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合であって、複数の接触点のうち、一方の接触点が既知であるものとみなすことができる場合には、一方の接触点における座標位置をX1とし、前記初期電位の値により得られる座標位置をXaとした場合に、他方の接触点の座標位置X2は、X2=2×Xa−X1により算出される座標位置算出工程を有することを特徴とする請求項5に記載の座標位置検出方法。

請求項8

前記判断工程は第1の判断工程であって、前記第1の判断工程の後、前記下部電極に電位分布を生じさせるため前記第3の電極と前記第4の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第1の電極又は前記第2の電極のどちらか一方より第2の初期電位を検出する第3の電位検出工程と、前記第1の電極及び前記第2の電極のどちらか一方に測定のための電圧を上昇又は下降させながら印加し、他方において電位を検出する第4の電位検出工程と、前記第4の電位検出工程において、測定のための電位の値が異なる場合においても、前記他方において検出される電位が一定である場合には、複数の接触点を有するものと判断する第2の判断工程と、を有することを特徴とする座標位置検出方法。

請求項9

前記第2の判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合には、前記一定となる電位の上限の電位に基づき第3の座標位置を算出し、前記一定となる電位の下限の電位に基づき第4の座標位置を算出する座標位置検出工程を有することを特徴とする請求項8に記載の座標位置検出方法。

請求項10

前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合であって、複数の接触点のうち、一方の接触点が既知であるものとみなすことができる場合には、一方の接触点における座標位置をY1とし、前記第2の初期電位の値により得られる座標位置をYaとした場合に、他方の接触点の座標位置Y2は、Y2=2×Ya−Y1により算出される座標位置算出工程を有することを特徴とする請求項8に記載の座標位置検出方法。

請求項11

第1の電位検出工程、第2の電位検出工程、第1の判断工程、第3の電位検出工程、第4の電位検出工程、第2の判断工程を順次繰り返し行うことを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の座標位置検出方法。

技術分野

0001

本発明は、タッチパネル及び座標位置検出方法に関する。

背景技術

0002

タッチパネルは、ディスプレイ直接入力をすることが可能な入力デバイスであり、ディスプレイの前面に設置して使用される。このタッチパネルは、ディスプレイにより視覚的にとらえた情報に基づき、直接入力することができることから、様々な用途において普及している。

0003

このようなタッチパネルとしては、抵抗膜方式が広く知られている。抵抗膜方式のタッチパネルは、透明導電膜が形成された上部電極基板及び下部電極基板において、各々の透明導電膜同士が対向するように設置し、上部電極基板の一点に力を加えることにより各々の透明導電膜同士が接触し、力の加えられた位置の位置検出を行うことができるものである。

0004

抵抗膜方式のタッチパネルは、4線式と5線式とに大別することができる。4線式は、上部電極基板又は下部電極基板のどちらか一方にX軸の電極が設けられており、他方にY軸の電極が設けられている。一方、5線式は、下部電極基板にX軸の電極及びY軸の電極がともに設けられており、上部電極基板は、電圧を検出するためのプローブとして機能するものである(例えば、特許文献1、2、3)。

0005

具体的に、図1及び図2に基づき4線式のタッチパネルについて説明する。図1は、4線式のタッチパネルの断面の概要図であり、図2は、4線式のタッチパネルの斜視図である。

0006

4線式のタッチパネルは、上部電極基板となる一方の面に透明導電膜130の形成されたフィルム110と、下部電極基板となる一方の面に透明導電膜140の形成されたガラス120からなり、透明導電膜130及び透明導電膜140が対向するようにスペーサ150を介し設置されている。4線式のタッチパネルはホストコンピュータ等と不図示のケーブルにより電気的に接続されている。

0007

また、上部電極基板となるフィルム110には、透明導電膜130の形成された面のX軸方向の両端に、Y軸方向に沿って電極131及び132が設けられており、下部電極基板となるガラス120には、透明導電膜140の形成された面のY軸方向の両端に、X軸方向に沿って電極141及び142が設けられている。

0008

このような構成の4線式のタッチパネルにおいて、タッチパネルに接触した位置を検出する場合について説明する。

0009

最初に、図3に示すように、上部電極基板における電極131と電極132とに電圧を印加する。具体的には、電極131を接地(0V)し、電極132にVcc、例えば、5Vを印加する。この状態で、タッチパネルにおけるA点においてタッチペン160等が接触している場合、上部電極基板における透明電極膜130と下部電極基板における透明電極膜140とはA点において接触している。透明電極膜130は、電極131及び電極132により、X軸方向に電位勾配が生ずるように電圧が印加されており、A点において、透明電極膜130と透明電極膜140とが接触するため、透明電極膜140より、A点における電位を検出することができる。この電位は、電極132と電極131において印加された電圧がA点において抵抗分割された値である。電位の検出は、透明電極膜140に設けられた電極141より電圧計170により検出される。この後、図4に示すように、電圧計170により計測された電圧VaVaに基づき、A点におけるX座標座標位置が検出される。

0010

次に、図5に示すように、下部電極基板における電極141と電極142に電圧を印加する。具体的には、電極141を接地(0V)し、電極142にVcc、例えば、5Vを印加する。上記と同様に、タッチパネルにおけるA点においてタッチペン160等が接触している場合、上部電極基板における透明電極膜130と下部電極基板における透明電極膜140とがA点において接触している。透明電極膜140は、電極141及び電極142により、Y軸方向に電位勾配が生ずるように電圧が印加されており、A点において、透明電極膜130と透明電極膜140とが接触するため、透明電極膜130より、A点における電位を検出することができる。この電位は、電極141と電極142に印加された電圧がA点において抵抗分割された値である。電位の検出は、透明電極膜130に設けられた電極131より電圧計170により検出される。この後、図6に示すように、電圧計170により計測された電圧Vbに基づき、A点におけるY座標の座標位置が検出される。

0011

上より、A点におけるX座標とY座標とを得ることができ、A点における二次元的な位置を知ることができる。

0012

このような4線式のタッチパネルでは、上部電極基板における透明電極膜130に電圧を印加し下部電極基板における透明電極膜140より電位を検出する動作と、下部電極基板における透明電極膜140に電圧を印加し上部電極基板における透明電極膜130より電位を検出する動作とを交互に繰り返し行うことにより、連続的に接触位置の検出を行うことが可能である。

0013

ところで、上述した4線式のタッチパネルでは、一点における接触位置は検出することは可能であるが、複数点が同時に接触した場合には位置検出をすることができない。

0014

即ち、図7に示すように、上部電極基板における電極131と電極132に電圧を印加した状態、例えば、電極131を接地(0V)し、電極132にVcc、例えば、5Vを印加した状態のタッチパネルにおいて、B点及びC点の2点においてタッチペン161及び162等が接触している場合、B点及びC点における各々の座標位置を検出することができない。

0015

このように、タッチパネルにおける接触点がB点及びC点の2点である場合、透明電極膜140においては、図8に示すようにB点とC点の2点の中点における電位Vxが検出される。従って、タッチパネルにおいては二点で接触している場合であっても、検出される電位は1つであり、一点で接触しているものとして座標位置が検出されるため、B点及びC点における二点の各々の座標位置は検出することができない。

先行技術

0016

特開2004−272722号公報
特開2008−293129号公報
特開平11−353101号公報

発明が解決しようとする課題

0017

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数の接触位置において同時に接触した場合においても、各々の接触位置を検出することが可能なタッチパネル及びタッチパネルによる座標位置検出方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0018

本発明は、第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、前記上部電極に電位分布を生じさせるため前記第1の電極と前記第2の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第3の電極及び前記第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とする。

0019

また、本発明は、第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおいて、前記下部電極に電位分布を生じさせるため前記第3の電極と前記第4の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第1の電極及び前記第2の電極のどちらか一方に測定のための電圧を印加し、他方において電位を検出することを特徴とする。

0020

また、本発明は、前記測定のための電圧は、前記一定の値の電圧の範囲で可変して印加するものであることを特徴とする。

0021

また、本発明は、前記測定のための電圧は、前記接触点の領域の面積と略等しい領域を有する電極であって、前記第1の電極、前記第2の電極、前記第3の電極及び前記第4の電極と異なる電極より供給されるものであることを特徴とする。

0022

また、本発明は、第1の基板上に形成された上部導電膜を有する上部電極基板と、第2の基板上に形成された下部導電膜を有する下部電極基板と、前記上部導電膜において電位分布を生じさせるために前記上部導電膜の両端に設けられた第1の電極及び第2の電極と、前記下部導電膜において前記上部導電膜に生じさせた電位分布に対し垂直方向の電位分布を生じさせるために前記下部導電膜の両端に設けられた第3の電極及び第4の電極と、を有し、前記上部導電膜と前記下部導電膜とは対向して配置されるタッチパネルにおける座標位置検出方法において、前記上部電極に電位分布を生じさせるため前記第1の電極と前記第2の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第3の電極又は前記第4の電極のどちらか一方より初期電位を検出する第1の電位検出工程と、前記第3の電極及び前記第4の電極のどちらか一方に測定のための電圧を上昇又は下降させながら印加し、他方において電位を検出する第2の電位検出工程と、前記第2の電位検出工程において、測定のための電位の値が異なる場合においても、前記他方において検出される電位が一定である場合には、複数の接触点を有するものと判断する判断工程と、を有することを特徴とする。

0023

また、本発明は、前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合には、前記一定となる電位の上限の電位に基づき第1の座標位置を算出し、前記一定となる電位の下限の電位に基づき第2の座標位置を算出する座標位置検出工程を有することを特徴とする。

0024

また、本発明は、前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合であって、複数の接触点のうち、一方の接触点が既知であるものとみなすことができる場合には、一方の接触点における座標位置をX1とし、前記初期電位の値により得られる座標位置をXaとした場合に、他方の接触点の座標位置X2は、
X2=2×Xa−X1
により算出される座標位置算出工程を有することを特徴とする。

0025

また、本発明は、前記判断工程は第1の判断工程であって、前記第1の判断工程の後、前記下部電極に電位分布を生じさせるため前記第3の電極と前記第4の電極とに一定の値の電圧を印加し、前記第1の電極又は前記第2の電極のどちらか一方より第2の初期電位を検出する第3の電位検出工程と、前記第1の電極及び前記第2の電極のどちらか一方に測定のための電圧を上昇又は下降させながら印加し、他方において電位を検出する第4の電位検出工程と、前記第4の電位検出工程において、測定のための電位の値が異なる場合においても、前記他方において検出される電位が一定である場合には、複数の接触点を有するものと判断する第2の判断工程と、を有することを特徴とする。

0026

また、本発明は、前記第2の判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合には、前記一定となる電位の上限の電位に基づき第3の座標位置を算出し、前記一定となる電位の下限の電位に基づき第4の座標位置を算出する座標位置検出工程を有することを特徴とする。

0027

また、本発明は、前記判断工程において複数の接触点を有するものと判断された場合であって、複数の接触点のうち、一方の接触点が既知であるものとみなすことができる場合には、一方の接触点における座標位置をY1とし、前記第2の初期電位の値により得られる座標位置をYaとした場合に、他方の接触点の座標位置Y2は、
Y2=2×Ya−Y1
により算出される座標位置算出工程を有することを特徴とする。

0028

また、本発明は、第1の電位検出工程、第2の電位検出工程、第1の判断工程、第3の電位検出工程、第4の電位検出工程、第2の判断工程を順次繰り返し行うことを特徴とする。

発明の効果

0029

本発明によれば、複数の接触位置において同時に接触されている場合においても、各々の接触位置を検出することが可能なタッチパネル及びタッチパネルによる座標位置検出方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0030

従来の4線式のタッチパネルの断面概要図
従来の4線式のタッチパネルの斜視図
従来の4線式のタッチパネルにおけるX方向の座標検出方法の説明図
X方向における電位と接触位置との説明図
従来の4線式のタッチパネルにおけるY方向の座標検出方法の説明図
Y方向における電位と接触位置との説明図
従来の4線式のタッチパネルにおける二点接触の場合の説明図
二点接触の場合における電位と接触位置との説明図
第1の実施の形態におけるタッチパネルの断面概要図
第1の実施の形態におけるタッチパネルの説明図(1)
第1の実施の形態におけるタッチパネルの説明図(2)
第1の実施の形態におけるタッチパネルの位置検出方法フローチャート
第1の実施の形態におけるタッチパネルにおいて一点接触の場合の印加電圧検出電位相関
第1の実施の形態におけるタッチパネルにおいて二点接触の場合の印加電圧と検出電位の相関図
第1の実施の形態における二点として座標検出する方法のサブルーチン
第2の実施の形態における二点として座標検出する方法のサブルーチン
第3の実施の形態におけるタッチパネルの斜視図

実施例

0031

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。

0032

〔第1の実施の形態〕
(タッチパネル)
第1の実施の形態におけるタッチパネルについて説明する。図9は本実施の形態におけるタッチパネルの断面図であり、図10及び図11は本実施の形態におけるタッチパネルの説明図である。

0033

本実施の形態におけるタッチパネルは、フィルム11の一方の面に透明導電膜20が形成された略長方形状の上部電極基板10と、上部電極基板と略同じ形状のガラス基板31の一方の面に透明導電膜40が形成された下部電極基板30により構成される。

0034

上部電極基板10と下部電極基板30とは、上部電極基板10における透明導電膜20と下部電極基板30における透明導電膜40とが対向するように、スペーサ50等を介し、接着剤または両面テープにより接合されている。

0035

上部電極基板10における透明導電膜20には、X軸方向の両端において、X軸方向に電圧を印加することができるように、Y軸方向に延びる電極21及び22が設けられており、下部電極基板30における透明導電膜40には、Y軸方向の両端において、Y軸方向に電圧を印加することができるように、X軸方向に延びる電極41及び42が設けられている。

0036

更に、本実施の形態におけるタッチパネルには、電圧を可変して印加することが可能な電源60と、電位を検出することが可能な電圧計70がさらに設けられている。

0037

尚、電源60及び電圧計70は不図示の制御回路及びホストコンピュータ等に接続されており、また、電極21及び22、電極41及び42には所定の電圧が印加することができるように不図示の制御回路及びスイッチ等が設けられている。

0038

透明導電膜20及び透明導電膜40を構成する材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO(酸化亜鉛)にAlまたはGa等が添加された材料、SnO2(酸化スズ)にSb等が添加された材料等が挙げられる。

0039

また、フィルム11は、PET(ポリエチレンテレフタレート:polyethylene terephthalate)、PC(ポリカーボネート:Polycarbonate)及び、可視領域において透明の樹脂材料が挙げられる。更に、ガラス基板31に代えて、樹脂基板を用いてもよい。

0040

本実施の形態におけるタッチパネルは、上部電極基板10をタッチペン及び指等により押すことにより、上部電極基板10における透明導電膜20と、下部電極基板30における透明導電膜40とが接触し、この接触した位置における電圧を検知することにより、上部電極基板10と下部電極基板30との接触位置、即ち、上部電極基板10がタッチペン81又は82、指等により押された位置を検出することができるものである。

0041

(座標位置検出方法)
次に、図12に基づき本実施の形態における座標検出方法について説明する。

0042

最初に、ステップ102(S102)において、X方向における初期電位を測定する(第1の電位検出工程)。具体的には、図10に示すように、上部電極基板10における電極22に5Vの電圧を印加し電極21を0Vの電圧を印加する。これにより、透明電極膜20に、X方向に電位勾配を生じさせる。この状態において、電極41に接続された電圧計70により電位を測定する。尚、このステップでは、電極42には電源60が接続されていないか、または、電極42に電源60が接続されていても、電極42には電圧が印加されない状態となるように制御されている。この状態において測定される電位は、タッチパネルにおける接触位置が一点である場合には、一点の接触位置の位置座標を特定するための電位である。また、タッチパネルにおける接触位置が二点である場合には、二点の接触位置の略中点となる位置の位置座標に対応する電位である。

0043

次に、ステップ104(S104)において、印加電圧を変化させてX方向の電位を測定する(第2の電位検出工程)。具体的には、電極42に電源60が接続され、電源60により電極42に電圧が印加することが可能な状態において、電源60により電極42に順次電圧を増加させながら印加し、電極41に接続された電圧計70により印加された電圧に対応する電位を測定する。

0044

ここで、タッチパネルにおける接触位置が一点である場合には、図13に示すように、電源60により印加される電圧値を1V、2V、3V、4V、5Vと順次変化させると、電圧計70により検出される電位は順次上昇する。ここで、初期電位の値が3Vで、電源60により印加される電圧が3Vの場合では、電圧計70により検出される電位は略3Vとなる。

0045

一方、タッチパネルにおける接触位置が二点である場合には、図14に示すように、電源60により印加される電圧値を1V、2V、3V、4V、5Vと順次変化させると、電圧計70により検出される電位が一定となる印加電圧領域が存在する。例えば、図10に示すように、タッチパネルにD点及びE点の二点においてタッチペン81及び82が接触している場合では、図14に示すように、電源60により印加される電圧値を1V、2V、3V、4V、5Vと変化させても、電圧計70により検出される電位が3Vで略一定となる領域が存在する。このように、電源60により印加する電圧値を変化させても、電圧計70により検出される電位が一定となる場合があるか否かにより、タッチパネルへの接触が一点であるか二点であるかを判断することができる。尚、電源60により印加される電圧の範囲は、電極21に印加されている電圧の値から電極22に印加されている電圧の値までの範囲であり、本実施の形態では、0Vから5Vである。

0046

尚、図14は、タッチパネルに二点で接触している状態、即ち、一点で接触した場合において電圧計70により検出される電位が略4Vの位置であるD点と、一点で接触した場合において電圧計70により検出される電位が略2Vの位置であるE点との二点で接触している状態において、電源60により印加電圧値を変化させながら電圧計70により電圧値を計測した実験の結果である。

0047

図14に示されるように、電源60により印加電圧を変化させながら電圧計70により電位を測定した場合、電源60による印加電圧が0Vから2Vまでは、電圧計70により検出される電位は上昇する。また、電源60による印加電圧が2Vから4Vまでは、電圧計70により検出される電位は、若干変動するものの約3Vで略一定となる。更に、電源60による印加電圧が4Vから5Vまでは、電圧計70により検出される電位は上昇する。

0048

この実験結果より、発明者は、電圧計70により検出される電位が一定となり始める印加電圧値と、一定となった後、再び上昇を開始する印加電圧値が、二点の接触点に対応する電圧値であることを見出した。即ち、電圧計70により検出される電圧が略一定となり始める印加電圧が2Vの電圧値は、二点の接触位置のうち一方の接触位置であるE点に対応する電位を示し、電圧計70により検出される電圧が略一定の値の後上昇を始める印加電圧が4Vの電圧値は、二点の接触位置のうち他方の接触位置であるD点に対応する電位を示すことを見出したのである。

0049

次に、ステップ106において、初期電位の値と印加電圧の値が異なる印加電圧の範囲が存在するか否かが判断される(第1の判断工程)。具体的には、タッチパネルにおける接触位置が一点の場合では、電源60により初期電位と同じ電圧値を印加した場合、電圧計70では初期電位と同じ電圧値が測定されるが、初期電位と異なる電圧値を印加した場合、電圧計70では初期電位と異なる電圧値が測定される。しかしながら、タッチパネルにおける接触位置が二点の場合では、電源60により初期電位と同じ電圧値を印加すると、電圧計70では、初期電位と同じ電圧値が測定されるが、初期電位と異なる電圧値を印加しても、初期電位と同じ電圧値が測定される場合がある。従って、初期電位と異なる電圧を電源60により印加した場合においても初期電位の値と同じ電圧値が検出されるか否かにより、タッチパネルに一点で接触しているか二点で接触しているかの判断を行うことができる。

0050

よって、初期電位の値と異なる電圧値を電源60により印加した場合において、電圧計70により検出される電圧値が初期電位の値と同じ値となる場合が存在すれば、ステップ110に移行する。一方、初期電位の値と異なる電圧値を電源60により印加した場合において、電圧計70により検出される電圧値が初期電位の値と同じ値となる場合が存在しなければ、ステップ108に移行する。

0051

次に、ステップ108(S108)において、初期電位の値に基づき接触位置におけるX座標の位置が算出される。具体的には、接触位置は、一点であるものと判断されるため、不図示の制御回路及び計算回路等により、電源60により電圧が印加されていない状態において電圧計70により計測された電圧値(初期電圧値)に基づき、X座標が算出される。尚、本実施の形態では、タッチパネルにおける接触位置が一点の場合にほか、二点で接触しており、この二点におけるX座標の値が等しい場合も同様に検出される。この場合、後述するように、Y座標の座標位置を検出することにより、接触位置が一点であるか二点であるか判断することが可能である。

0052

次に、ステップ110(S110)において、初期電位の値及び電源60において印加電圧値を変化させた場合における電圧計70により計測された電圧値に基づき、接触位置におけるX座標が算出される。具体的には、不図示の制御回路及び計算回路等により、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲を得て、この印加電圧の範囲の上限となる電圧値と、下限となる電圧値に基づき、二点の接触位置のX座標(第1の座標位置、第2の座標位置)を算出する。例えば、図14に示す場合では、印加電圧の範囲の上限が4Vであり、下限が2Vであることから、電圧計70において検出される電圧値が4Vと2Vに対応するX座標、即ち、E点とD点のX座標を各々算出する。これにより、接触位置がE点とD点の二点の場合における各々のX座標の値を得ることができる。

0053

ステップ110について、図15に示すサブルーチンに基づき、より詳しく説明する。

0054

最初に、ステップ202(S202)において、初期電位の値と同じ電位となる印加電圧の範囲を求める。具体的には、不図示の制御回路及び計算回路等により、電源60により順次電圧を増加させながら印加し、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる印加電圧を不図示のメモリ等に記憶させることにより、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲を得る。

0055

次に、ステップ204(S204)において、ステップ202において得られた印加電圧の範囲の上限の値に基づき座標位置を算出する。具体的には、不図示のメモリ等に記憶されている電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲において、電源70による印加電圧が最も高い電圧の値(上限値)を抽出し、この値に基づき、座標位置を算出する。

0056

次に、ステップ206(S206)において、ステップ202において得られた印加電圧の範囲の下限の値に基づき座標位置を算出する。具体的には、不図示のメモリ等に記憶されている電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲において、電源70による印加電圧が最も低い電圧の値(下限値)を抽出し、この値に基づき、座標位置を算出する。

0057

以上により、接触位置が二点の場合における各々の接触位置、即ち、E点とD点のX座標が算出され、この後、メインルーチンに戻る。

0058

次に、ステップ112(S112)において、Y方向における初期電位を測定する(第3の電位検出工程)。具体的には、図11に示すように、下部電極基板40における電極42に5Vの電圧を印加し電極41を0Vの電圧を印加する。これにより、透明電極膜40に、Y方向に電位勾配を生じさせる。この状態において、電極21に接続された電圧計70により電位を測定する。尚、このステップでは、電極22には電源60が接続されていないか、または、電極22に電源60が接続されていても、電極22には電圧が印加されない状態となるように制御されている。この状態において測定される電位は、タッチパネルにおける接触位置が一点である場合には、接触位置の位置座標を特定するための電位である。また、タッチパネルにおける接触位置が二点である場合には、二点の接触位置の略中点となる位置の位置座標に対応する電位である。

0059

次に、ステップ114(S114)において、印加電圧を変化させてY方向の電位を測定する(第4の電位検出工程)。具体的には、電極22に電源60が接続され、電源60により電極22に電圧が印加することが可能な状態において、電源60により電極22に順次電圧を増加させながら印加し、電極21に接続された電圧計70により電位を測定する。尚、電源60により印加される電圧の範囲は、電極21に印加されている電圧から電極22に印加されている電圧の範囲、即ち、本実施の形態では、0Vから5Vである。このステップは、ステップ104においてX座標の場合において行った動作と同様の動作をY座標についても行うものである。

0060

次に、ステップ116(S116)において、初期電位の値と印加電圧の値が異なる印加電圧の範囲が存在するか否かが判断される(第2の判断工程)。即ち、初期電位の値と異なる電圧値を電源60により印加した場合においても、電圧計70により検出される電圧値が初期電位の値と同じ値となる場合が存在すれば、ステップ120に移行する。一方、初期電位の値と異なる電圧値を電源60により印加した場合において、電圧計70により検出される電圧値が初期電位の値と同じ値となる場合が存在しなければ、ステップ118に移行する。

0061

次に、ステップ118(S118)において、初期電位の値に基づき接触位置におけるY座標の位置が算出される。具体的には、接触位置は一点であるものと判断されるため、不図示の制御回路及び計算回路等により、電源60により電圧が印加されていない状態において電圧計70により計測された電圧値(初期電圧値)に基づき、Y座標が算出される。尚、本実施の形態では、後述するように、タッチパネルにおける接触位置が一点の場合にほか、二点の接触位置におけるY座標の値が等しい場合も同様に検出される。この場合、ステップ106において二点で接触しているものと判断されているため、二点における接触位置のY座標の値が等しい。

0062

次に、ステップ120(S120)において、初期電位の値及び、電源60において印加電圧値を変化させた場合における電圧計70により計測された電圧値に基づき、接触位置におけるY座標が算出される。具体的には、不図示の制御回路及び計算回路等により、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲を得て、この印加電圧の範囲の上限となる電圧値と、下限となる電圧値に基づき、二点の接触位置のY座標を算出する。具体的には、図15に示すサブルーチンを行うことにより、二点の接触位置のY座標(第3の座標位置、第4の座標位置)を各々算出する。以上より、ステップ110で得られた二点のX座標である第1の座標位置及び第2の座標位置、ステップ120で得られた二点のY座標である第3の座標位置及び第4の座標位置より、二点の接触位置におけるXY座標を得ることができる。

0063

尚、前述したように、ステップ106において接触位置が一点であるものと判断された場合であっても、ステップ116において接触位置が二点であるものと判断される場合がある。この場合は、タッチパネルにおける接触位置は二点であり、二点におけるX座標の位置が等しく、Y座標の位置が異なる場合である。

0064

また、ステップ106において接触位置が二点であるものと判断された場合であっても、ステップ116において接触位置が一点であるものと判断される場合がある。この場合は、タッチパネルにおける接触位置は二点であり、二点におけるY座標の位置が等しく、X座標の位置が異なる場合である。

0065

以上により、本実施の形態におけるタッチパネルにおける接触位置における座標位置の検出が行われる。また、ステップ102からステップ120を繰り返し行うことにより、タッチパネルにおける接触位置の移動等についても検出を行うことができる。

0066

また、本実施の形態におけるタッチパネルにおける位置検出方法では、タッチパネルを分割することなく、接触位置が複数の場合であっても、各々の接触位置の位置座標を検出することが可能である。

0067

〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態におけるステップ110及び120における工程が、第1の実施の形態と異なるものである。即ち、二点における座標位置を検出するためのサブルーチンが異なるものである。

0068

図16に基づき本実施の形態におけるサブルーチンについて説明する。

0069

最初に、ステップ302(S302)において、タッチパネルにおいて前回の接触位置(図12に示すメインルーチンを前回実行した際に検出された接触位置)が、一点であったか否か判断される。尚、本実施の形態では、前回の接触位置の座標位置は不図示のメモリ等に記憶されている。前回の接触位置が、一点であるものと判断された場合には、ステップ310に移行する。一方、前回の接触位置が、一点ではないものと判断された場合には、ステップ304に移行する。

0070

次に、ステップ304(S304)において、初期電位の値と同じ電位となる印加電圧の範囲を求める。具体的には、不図示の制御回路及び計算回路等により、電源60により順次電圧を増加させながら印加し、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる印加電圧を不図示のメモリ等に記憶させることにより、電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲を得る。

0071

次に、ステップ306(S306)において、ステップ304において得られた印加電圧の範囲の上限の値に基づき座標位置を算出する。具体的には、不図示のメモリ等に記憶されている電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲において、電源70による印加電圧が最も高い電圧の値(上限値)を抽出し、この値に基づき、座標位置を算出する。

0072

次に、ステップ308(S308)において、ステップ304において得られた印加電圧の範囲の下限の値に基づき座標位置を算出する。具体的には、不図示のメモリ等に記憶されている電圧計70により検出される電位の値が初期電位の値と同じ電位となる電源60による印加電圧の範囲において、電源70による印加電圧が最も低い電圧の値(下限値)を抽出し、この値に基づき、座標位置を算出する。

0073

次に、ステップ310(S310)において、前回の接触位置と初期電位に基づき座標位置を算出する。具体的には、ステップ102からステップ120の繰返し周期が短い場合では、この周期の間に接触点(一方の接触点)は殆ど移動しないものと想定して、一方の接触点の位置座標は前回の座標位置と同じであるものとみなすことにより、容易に他方における位置座標を検出することが可能である。

0074

即ち、初期電位の値は、二点の接触位置の中点の電位を示すものであることから、二点の接触位置のうち一方の接触位置のX座標が解っていれば、X座標の解っている一方の接触位置のX座標と初期電位の値より、他方の接触位置のX座標を得ることが可能である。具体的には、X座標の解っている一方の接触位置のX座標をX1とし、初期電位の値より算出される座標位置をXaとし、他方の接触位置のX座標をX2とすると、他方のX座標の座標位置X2は、(1)式により得ることができる。

0075

X2=2×Xa−X1・・・・・・・・・・・・・(1)

0076

また、Y座標の解っている一方の接触位置のY座標をY1とし、初期電位の値より算出される座標位置をYaとし、他方の接触位置のY座標をY2とすると、他方のY座標の座標位置Y2は、(2)式により得ることができる。

0077

Y2=2×Ya−Y1・・・・・・・・・・・・・(2)

0078

このようにして、前回の座標位置検出において一点で接触している場合、この一点を一方の接触位置とみなし、座標位置が解っているものとして、他方の接触位置の位置座標を算出することが可能である。

0079

以上により、接触位置が二点の場合における各々の接触位置の位置座標を算出することができる。このサブルーチンの終了後は、第1の実施の形態におけるメインルーチンに戻る。

0080

〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、タッチパネルに接続されている電源の接続位置が、第1の実施の形態と異なるものである。

0081

具体的には、本実施の形態では、図17に示すように、X方向の座標位置を検出する場合、下部電極基板30において、D点及びE点における接触領域と略等しい面積の電極43を設け、電極43より電源60により、電圧を変化させて印加する。電源60に接続される電極の大きさをD点及びE点における接触領域と略等しいものとすることにより、電源60から供給される電位の影響を適切に制御することが可能であり、正確な接触位置の座標検出を行うことができる。また、電極43の周囲には、透明導電膜40の一部を除去した透明導電膜除去領域44を設けてもよい。更に、電極43に代えて、下部電極基板30の四隅の一部に、D点及びE点における接触領域と略等しい大きさの電極45を設けてもよい。

0082

同様に、Y方向の座標位置を検出する場合、上部電極基板10において、D点及びE点における接触領域と略等しい大きさの電極23を設け、電極23より電源60の電源と接続して、電圧を変化させて印加する。電源60に接続される電極の大きさをD点及びE点における接触領域と略等しいものとすることにより、電源60から供給される電位の影響を適切に制御することが可能であり、正確な接触位置の座標検出を行うことができる。また、電極23の周囲には、透明導電膜20の一部を除去した透明導電膜除去領域24を設けてもよい。

0083

尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。

0084

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

0085

本発明は、4線式の抵抗膜式タッチパネルに適用することができ、各種情報処理機器のディスプレイが、4線式の抵抗膜式タッチパネルで構成される場合に有用である。この場合の情報処理機器の例としては、携帯電話情報携帯端末(PDA)、携帯音楽プレイヤー携帯画像プレイヤー携帯ブラウザワンセグチューナー電子辞書カーナビゲーションシステムコンピュータPOS端末在庫管理端末ATM、各種マルチメディア端末等がある。

0086

10 上部電極基板
11フィルム
20 透明導電膜
21電極
22 電極
30 下部電極基板
31ガラス
40 透明導電膜
41 電極
42 電極
50スペーサ
60電源
70電圧計
81タッチペン
82 タッチペン

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