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技術 タッチパネル

出願人 富士通コンポーネント株式会社
発明者 藤田憲一
出願日 2013年7月5日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2013-141909
公開日 2015年1月22日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2015-014957
状態 特許登録済
技術分野 位置入力装置 表示による位置入力
主要キーワード 接触電圧 Y座標 自動現金預け払い機 X座標 タッチ判定 指タッチ 点タッチ 座標検出処理
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年1月22日)のものです。
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図面 (15)

課題

2点が接触した場合に、2点の座標を正確に検出することが可能なタッチパネルを提供すること。

解決手段

本発明は、抵抗膜10と、抵抗膜10と離間しかつ対向する抵抗膜20と、抵抗膜10に設けられX軸方向において互いに対向するXH電極12及びXL電極14と、抵抗膜20に設けられY軸方向において互いに対向するYH電極22及びYL電極24と、電極に電圧印加する印加部32と、抵抗膜10と抵抗膜20とが2点において接触した場合、XH電極12とXL電極14との間に印加された電圧、YH電極22とYL電極24との間に印加された電圧、及び接触抵抗により生じる電圧に基づいて、2点の座標を検出する座標検出部34と、を具備するタッチパネルである。

概要

背景

抵抗膜方式タッチパネルは、2つの抵抗膜が対向して形成される。この方式のタッチパネルは、指及びペン等でタッチパネルが押圧され、抵抗膜が接触し導通することにより、接触した点の座標を検出するものである(特許文献1及び2)。また2点において抵抗膜が接触した際に、2点の座標を検出する技術も用いられている(特許文献3、4、5及び6)。

概要

2点が接触した場合に、2点の座標を正確に検出することが可能なタッチパネルを提供すること。本発明は、抵抗膜10と、抵抗膜10と離間しかつ対向する抵抗膜20と、抵抗膜10に設けられX軸方向において互いに対向するXH電極12及びXL電極14と、抵抗膜20に設けられY軸方向において互いに対向するYH電極22及びYL電極24と、電極に電圧印加する印加部32と、抵抗膜10と抵抗膜20とが2点において接触した場合、XH電極12とXL電極14との間に印加された電圧、YH電極22とYL電極24との間に印加された電圧、及び接触抵抗により生じる電圧に基づいて、2点の座標を検出する座標検出部34と、を具備するタッチパネルである。

目的

本発明は、上記課題に鑑み、2点が接触した場合に、2点の座標を正確に検出することが可能なタッチパネルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜と離間し、かつ前記第1抵抗膜と対向する第2抵抗膜と、前記第1抵抗膜に設けられ、第1の方向において互いに対向する第1電極、及び第2電極と、前記第2抵抗膜に設けられ、前記第1の方向と交差する第2の方向において互いに対向する第3電極、及び第4電極と、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極及び前記第4電極に電圧印加する印加部と、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合、前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧、前記第3電極と前記第4電極との間に印加された電圧、及び前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜との接触抵抗により生じる電圧に基づいて、前記2点の座標を検出する座標検出部と、を具備することを特徴とするタッチパネル

請求項2

前記座標検出部は、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算し、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算することにより、前記2点の座標を検出することを特徴とする請求項1記載のタッチパネル。

請求項3

前記座標検出部は、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算して得られた電圧に基づいて前記第1の方向における前記2点間の距離を算出し、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算して得られた電圧に基づいて前記第2の方向における前記2点間の距離を算出し、前記第1の方向における距離及び前記第2の方向における距離に基づいて前記2点の座標を検出することを特徴とする請求項2記載のタッチパネル。

請求項4

前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合、前記印加部は、前記第1電極と前記第3電極との間、前記第2電極と前記第4電極との間、前記第1電極と前記第4電極との間、前記第2電極と前記第3電極との間、それぞれに電圧を印加し、前記座標検出部は、前記第1電極と前記第3電極との間の電圧、前記第2電極と前記第4電極との間の電圧、前記第1電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記第2電極と前記第3電極との間の電圧を用いて、前記接触抵抗により生じる電圧を算出することを特徴とする請求項1から3いずれか一項記載のタッチパネル。

請求項5

前記第1電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV1、前記第1電極から前記第3電極に向けて印加される電圧をV2、前記第2電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV3、前記第1電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV4、前記第2電極から前記第3電極に向けて印加される電圧をV5、前記第3電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV6とすると、前記座標検出部は、前記接触抵抗により生じる電圧を1/2×(V1+V6+V2+V3−2V4−2V5)として算出することを特徴とする請求項4記載のタッチパネル。

請求項6

前記第1電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV1、前記第3電極から前記第1電極に向けて印加される電圧をV8、前記第4電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV9、前記第4電極から前記第1電極に向けて印加される電圧をV10、前記第3電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV11、前記第3電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV6とすると、前記座標検出部は、前記接触抵抗により生じる電圧を1/2×(V1+V6+V8+V9−2V10−2V11)として算出することを特徴とする請求項4記載のタッチパネル。

技術分野

0001

本発明はタッチパネルに関する。

背景技術

0002

抵抗膜方式のタッチパネルは、2つの抵抗膜が対向して形成される。この方式のタッチパネルは、指及びペン等でタッチパネルが押圧され、抵抗膜が接触し導通することにより、接触した点の座標を検出するものである(特許文献1及び2)。また2点において抵抗膜が接触した際に、2点の座標を検出する技術も用いられている(特許文献3、4、5及び6)。

先行技術

0003

特開平6−309087号公報
特開平6−139004号公報
特開平9−34625号公報
特開2012−123787号公報
特開2011−76591号公報
特開2012−94003号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、2点の座標を正確に検出することは困難な場合がある。例えばペンによりタッチパネルを操作した場合と、指によりタッチパネルを操作した場合とでは、検出される座標に違いが生じる。本発明は、上記課題に鑑み、2点が接触した場合に、2点の座標を正確に検出することが可能なタッチパネル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

0005

本発明は、第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜と離間し、かつ前記第1抵抗膜と対向する第2抵抗膜と、前記第1抵抗膜に設けられ、第1の方向において互いに対向する第1電極、及び第2電極と、前記第2抵抗膜に設けられ、前記第1の方向と交差する第2の方向において互いに対向する第3電極、及び第4電極と、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極及び前記第4電極に電圧印加する印加部と、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合、前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧、前記第3電極と前記第4電極との間に印加された電圧、及び前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜との接触抵抗により生じる電圧に基づいて、前記2点の座標を検出する座標検出部と、を具備するタッチパネルである。

0006

上記構成において、前記座標検出部は、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算し、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算することにより、前記2点の座標を検出する構成とすることができる。

0007

上記構成において、前記座標検出部は、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第1電極と前記第2電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算して得られた電圧に基づいて前記第1の方向における前記2点間の距離を算出し、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが接触していない場合の前記第3電極と前記第4電極との間の電圧から、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合における前記第3電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記接触抵抗により生じる電圧を減算して得られた電圧に基づいて前記第2の方向における前記2点間の距離を算出し、前記第1の方向における距離及び前記第2の方向における距離に基づいて前記2点の座標を検出する構成とすることができる。

0008

上記構成において、前記第1抵抗膜と前記第2抵抗膜とが2点において接触した場合、前記印加部は、前記第1電極と前記第3電極との間、前記第2電極と前記第4電極との間、前記第1電極と前記第4電極との間、前記第2電極と前記第3電極との間、それぞれに電圧を印加し、前記座標検出部は、前記第1電極と前記第3電極との間の電圧、前記第2電極と前記第4電極との間の電圧、前記第1電極と前記第4電極との間の電圧、及び前記第2電極と前記第3電極との間の電圧を用いて、前記接触抵抗により生じる電圧を算出する構成とすることができる。

0009

上記構成において、前記第1電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV1、前記第1電極から前記第3電極に向けて印加される電圧をV2、前記第2電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV3、前記第1電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV4、前記第2電極から前記第3電極に向けて印加される電圧をV5、前記第3電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV6とすると、前記座標検出部は、前記接触抵抗により生じる電圧を
1/2×(V1+V6+V2+V3−2V4−2V5)
として算出する構成とすることができる。

0010

上記構成において、前記第1電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV1、前記第3電極から前記第1電極に向けて印加される電圧をV8、前記第4電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV9、前記第4電極から前記第1電極に向けて印加される電圧をV10、前記第3電極から前記第2電極に向けて印加される電圧をV11、前記第3電極から前記第4電極に向けて印加される電圧をV6とすると、前記座標検出部は、前記接触抵抗により生じる電圧を
1/2×(V1+V6+V8+V9−2V10−2V11)
として算出する構成とすることができる。

発明の効果

0011

本発明によれば、2点が接触した場合に、2点の座標を正確に検出することが可能なタッチパネルを提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

図1(a)は実施例1に係るタッチパネルを例示するブロック図である。図1(b)は制御部を例示する機能ブロック図である。
図2(a)はペンによる2点タッチ時のタッチパネルを例示する模式図である。図2(b)は指による2点タッチ時のタッチパネルを例示する模式図である。
図3はタッチパネルの座標検出処理を例示するフローチャートである。
図4はタッチパネルの座標検出処理を例示するフローチャートである。
図5(a)は初期値Vx0の検出のための等価回路を例示する回路図である。図5(b)は初期値Vy0の検出のための等価回路を例示する回路図である。
図6(a)及び図6(b)はタッチ判定におけるタッチパネルを例示する模式図である。
図7(a)は1点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図7(b)は2点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。
図8(a)は1点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図8(b)は2点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。
図9(a)はXH電極からYH電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。図9(b)はXL電極からYL電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。
図10(a)はXH電極からYL電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。図10(b)はXL電極からYH電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。
図11(a)及び図11(b)は電圧Vx2及びVx3の検出を例示する模式図である。
図12(a)及び図12(b)は電圧Vy2及びVy3の検出を例示する模式図である。
図13(a)はYH電極からXH電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。図13(b)はYL電極からXL電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。
図14(a)はYL電極からXH電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。図14(b)はYH電極からXL電極に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。

0013

図面を用いて本発明の実施例について説明する。

0014

図1(a)は実施例1に係るタッチパネル100を例示するブロック図である。図1(a)に示すように、タッチパネル100は、2つの抵抗膜10及び20、並びに制御部30を備える。抵抗膜10及び20は互いに対向しており、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置(不図示)と重なる。抵抗膜10(第1抵抗膜)の1つの辺にはXH電極12(第1電極)が設けられ、別の1つの辺にはXH電極12と対向するXL電極14(第2電極)が設けられている。抵抗膜20(第2電極)の1つの辺にはYH電極22(第3電極)が設けられ、別の1つの辺にはYH電極22と対向するYL電極24(第4電極)が設けられている。XH電極12とXL電極14との対向する方向(X軸方向)は、YH電極22とYL電極24とが対向する方向(Y軸方向)と交叉しており、例えば直交する。

0015

抵抗膜10及び20は例えばITO(Indium Tin Oxide)などにより形成された透明の導電膜である。抵抗膜10及び20は例えば同じ材料により形成され、電気抵抗は略均一に分布している。XH電極12、XL電極14、YH電極22及びYL電極24は例えば銅(Cu)またはアルミニウム(Al)などの金属により形成されている。

0016

スイッチSW1〜SW8はそれぞれトランジスタにより形成されている。各スイッチのトランジスタのベースは制御部30に接続されている。スイッチSW1及びSW4のエミッタ電源電圧Vccに接続されている。スイッチSW2のエミッタは抵抗Rx1を介して電源電圧Vccに接続され、さらにスイッチSW8のエミッタに接続されている。スイッチSW5のエミッタは抵抗Ry1を介して電源電圧Vccに接続されている。スイッチSW3、SW6及びSW9のエミッタは接地されている。電源電圧Vccは例えば5Vである。

0017

XH電極12は、スイッチSW1及びSW2のコレクタに接続され、抵抗Rを介してスイッチSW7のコレクタに接続されている。XL電極14は、スイッチSW3及びSW8のコレクタに接続されている。YH電極22は、スイッチSW4、SW5及びSW9のコレクタに接続されている。YL電極24は、スイッチSW6のコレクタに接続されている。

0018

制御部30は、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)31、AD変換器33及びメモリ35などを備える。AD変換器33は、電圧検出部ADX1、ADX2、ADY1及びADY2を備える。電圧検出部ADX1はXH電極12に接続され、電圧検出部ADX2はXL電極14に接続されている。電圧検出部ADY1はYH電極22に接続され、電圧検出部ADY2はYL電極24に接続されている。メモリ35は後述する電圧Vx0、Vy0、V1〜V11などを記憶する。

0019

抵抗Rx1の電気抵抗は、XH電極12とXL電極14との間における抵抗膜10の電気抵抗より大きい。抵抗Ry1の電気抵抗は、YH電極22とYL電極24との間における抵抗膜20の電気抵抗より大きい。抵抗Rx1及びRy1の電気抵抗は、抵抗膜10及び20を流れる電流がほぼ定電流になる程度に大きい。

0020

図1(b)は制御部30を例示する機能ブロック図である。制御部30のCPU31は、印加部32及び座標検出部34として機能する。印加部32は、スイッチに電圧を印加しスイッチのオンオフを制御することにより、電極への電圧印加を制御する。座標検出部34は、電圧検出部ADX1、ADX2、ADY1及びADY2が検出した電圧を取得し、これらの電圧に基づき、接触点の座標を検出する。電圧検出部ADX1を単にADX1と記載することがある。他の電圧検出部も同様である。

0021

タッチパネル100は、基準となる電圧(基準電圧)と、2点タッチ時に検出される電圧との差に基づき、2点間の距離を算出する。タッチパネル100は、2点間の距離から2点の座標を算出する。詳しくは後述する。

0022

2点タッチについて説明する。2点タッチとは、抵抗膜の異なる2点に略同時にタッチがされることである。以下に述べるように、ペンによるタッチと、指によるタッチとで、検出される座標に差異が生じる。XH電極12に電源電圧Vccが接続され、XL電極14が接地されている例を考える。

0023

図2(a)はペンによる2点タッチ時のタッチパネルを例示する模式図である。抵抗膜10内の点A1が押圧されることで抵抗膜20内の点A2と接触し、抵抗膜10内の点B1が押圧されることで抵抗膜20内の点B2と接触する。電源電圧Vccは、抵抗Rx1、及び抵抗膜10及び20内の抵抗により分圧される。さらに抵抗膜10と抵抗膜20との接触点に、接触抵抗R3及びR4が生じる。接触抵抗R3及びR4は、抵抗R1とR2との間に並列に接続される。

0024

図2(b)は指による2点タッチ時のタッチパネルを例示する模式図である。ペンと比較して、指は太い。従って、図2(b)における接触点の面積は、図2(a)と比べ大きくなる。面積が大きくなることで、A1〜A2には複数の接触抵抗R3a(a=1〜n)が発生し、B1〜B2には複数の接触抵抗R4a(a=1〜n)が発生すると見なすことができる。A1〜A2における接触抵抗R5は数1、B1〜B2における接触抵抗R6は数2で表される。






R5<R3であり、R6<R4である。つまり、指によるタッチの時(指タッチ時)の接触抵抗は、ペンによるタッチの時(ペンタッチ時)の接触抵抗より小さくなる。接触抵抗が小さくなることで、ADX1が検出する電圧は小さくなる。電圧が小さくなると、基準電圧と検出電圧との差が大きくなるため、算出される2点間の距離も大きくなる。すなわち、指タッチ時の距離はペンタッチ時の距離より大きくなる。この結果、ペンタッチ時と指タッチ時とで座標に差異が生じてしまう。ユーザがペンでタッチした2点と同じ2点を指でタッチしても、検出される座標に差異が生じる。このため、タッチパネルの誤作動などが生じる。また押圧力、ペン及び指のサイズ、ペン及び指の向きなどによっても接触面積は変化するため、座標を正確に検出することが困難となる。

0025

接触点にプローブを接続することで、接触点に生じる電圧を検出することができる。すなわち、図2(a)の抵抗R3の両端及び抵抗R4の両端にプローブを接続する。しかし、抵抗膜10及び20中にプローブを設けると、タッチパネルとしての機能が損なわれ、また画面視認性も低下する。このようにプローブを設けることは困難であるため、プローブにより接触抵抗の影響は排除することは難しい。実施例1では、接触抵抗により生じる電圧を算出することにより、接触抵抗の影響を排除した精度の高い座標検出を行う。タッチパネル100の処理について説明する。

0026

図3及び図4はタッチパネル100の座標検出処理を例示するフローチャートである。ステップS3、S4、S7〜S9、及びS11〜S17について詳しくは、図面を参照し後述する。

0027

図3に示すように、制御部30はカウンタCを例えば1000msecにセットする(ステップS1)。ADX1によりX軸方向における電圧の初期値Vx0を検出する(ステップS2)。初期値Vx0はX軸方向の2点間距離を算出するための基準電圧となる。ADY1によりY軸方向における電圧の初期値Vy0を検出する(ステップS3)。初期値Vy0はY軸方向の2点間距離を算出するための基準電圧となる。制御部30は初期値Vx0及びVy0をメモリ35に記憶する。制御部30は、タッチが行われたか判定する(ステップS4)。タッチの判定は、ADX1、ADX2、ADY1及びADY2による電圧の検出に基づいて行う。

0028

ステップS4においてNoの場合、制御部30は、カウンタCを1つ減らし(ステップS5)、カウンタCがゼロであるか判定する(ステップS6)。Noの場合、ステップS4が行われる。Yesの場合、ステップS1が行われ、カウンタCが再度セットされる。

0029

ステップS4においてYesの場合、処理はステップS7に進む(図3及び図4のD参照)。図4に示すように、ADX1によりX軸方向の電圧Vx1を検出し、ADY1によりY軸方向の電圧Vy1を検出する(ステップS7及びS8)。制御部30は電圧Vx1及びVy1をメモリ35に記憶する。制御部30は、タッチが2点で行われたか判定する(ステップS9)。この判定は、初期値Vx0と電圧Vx1との比較、初期値Vy0と電圧Vy1との比較により行う。

0030

ステップS9においてNoの場合、座標検出部34はタッチが行われた1点の座標を検出する(ステップS10)。X座標検出のために、後述の図6(a)に示すように、X軸方向に電圧を印加し、ADY1により電圧を検出する。XH電極12から図6(a)の点Cまでの距離に応じて、抵抗膜10の抵抗成分による電圧降下が発生する。座標検出部34は、電圧に基づきX座標を検出する。後述の図6(b)に示すようにY軸方向に電圧を印加し、ADX1により電圧を検出する。座標検出部34は、電圧に基づきY座標を検出する。ステップS10の後、処理は終了する。

0031

ステップS9においてYesの場合、ADX1、ADX2、ADY1及びADY2により電圧V2〜V5を検出する(ステップS11)。制御部30は電圧V2〜V5をメモリ35に記憶する。電圧V2〜V5は、ステップS16において、接触抵抗により生じる電圧を計算するために用いられる。

0032

ADY1及びADY2により、X軸方向における電圧Vx2及びVx3を検出する(ステップS12)。ADX1及びADX2により、Y軸方向における電圧Vy2及びVy3を検出する(ステップS13)。座標検出部34は、電圧Vx0〜Vx3、及び電圧Vy0〜Vy3を用いて、接触点A及びBを結ぶ線分の方向を検出する(ステップS14)。座標検出部34は、2点の中点を算出する(ステップS15)。座標検出部34は、電圧Vx2及びVx3の平均値に基づき中点のX座標Xcを検出し、電圧Vy2及びVy3の平均値に基づき中点のY座標Ycを検出する。座標検出部34は、2点間の距離を算出する(ステップS16)。距離の算出において、ステップS11において検出した電圧V2〜V5を用いて接触抵抗により生じる電圧を算出することにより、接触抵抗の影響を除去する。これにより2点間の距離を精度よく算出することができる。座標検出部34は、距離、中点の座標Xc及びYcを用いて、2点の座標を検出する(ステップS17)。ステップS17の後、処理は終了する。

0033

図5(a)及び図5(b)を参照し、ステップS3について説明する。タッチがされていない状態において初期値Vx0及びVy0を検出する。図5(a)は初期値Vx0の検出のための等価回路を例示する回路図である。電極は黒い円で示した。図5(a)に示すように、XH電極12に抵抗Rx1を介して電源電圧Vccが接続され、XL電極14は接地されている。すなわち図1(a)におけるスイッチSW2及びSW3がオンで、他のスイッチはオフである。後述する図7(b)及び図8(b)に対応させるため、XH電極12とXL電極14との間には便宜的に抵抗R11、R12及びR13が直列に接続されているとする。抵抗R11〜R12は、抵抗膜10の抵抗成分に対応する。後述する図7(b)及び図8(b)に対応させるため、YH電極22とYL電極24との間には便宜的に抵抗R14、R15及びR16が直列に接続されているとする。抵抗R14〜R16は、抵抗膜20の抵抗成分に対応する。電源電圧Vccは抵抗Rx1と、XH電極12とXL電極14との間の抵抗成分とに分圧される。XH電極12からXL電極14に向けて電流Iが流れる。ADX1はXH電極12とXL電極14との間の電圧(初期値)Vx0を検出する。初期値Vx0は次式で表される。

0034

図5(b)は初期値Vy0の検出のための等価回路を例示する回路図である。図5(b)に示すように、YH電極22に抵抗Ry1を介して電源電圧Vccが接続され、YL電極24は接地されている。すなわち図1(a)におけるスイッチSW5及びSW6がオンで、他のスイッチはオフである。ADY1はYH電極22とYL電極24との間の電圧(初期値)Vy0を検出する。初期値Vy0は次式で表される。

0035

図6(a)及び図6(b)を参照し、ステップS4について説明する。ここでは1点タッチ時を例にタッチ判定について説明する。図6(a)及び図6(b)はタッチ判定におけるタッチパネルを例示する模式図である。

0036

図6(a)の例では、XH電極12とXL電極14との間に電源電圧Vccが印加されている。例えば図の点Cにおいてタッチが行われると、抵抗膜20にも電圧が印加される。この結果、ADY1及びADY2は電圧を検出する。タッチがされていない場合、抵抗膜20には電圧が印加されないため、ADY1及びADY2は電圧を検出しない。具体的には、ADY1及びADY2が閾値(例えば2.5V)以上の電圧を検出すればタッチが行われていると判定される(ステップS4でYes)。ADY1及びADY2が閾値以上の電圧を検出しなければタッチが行われていないと判定される(ステップS4でNo)。なお、2点タッチが行われた場合でも同様にADY1及びADY2の電圧検出の有無により判定が可能である。また図6(b)の例のように、YH電極22とYL電極24との間に電源電圧Vccを印加し、ADX1及びADX2が検出する電圧が閾値以上であるか否かより、タッチの有無を判定してもよい。なお図6(a)及び図6(b)に示すように電源電圧Vccは抵抗Rx1及びRy1を介さずに印加すればよい。

0037

図7(a)から図8(b)を参照し、ステップS7及びS8について説明する。電圧Vx1の検出のため、制御部30は図1(a)におけるスイッチSW2及びSW3をオンにし、他のスイッチをオフとする。図7(a)は1点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図7(b)は2点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図7(a)及び図7(b)に示すように、X軸方向に電源電圧Vccが印加される。ADX1はXH電極12とXL電極14との間の電圧Vx1を検出する(ステップS7)。電圧Vy1の検出のため、制御部30は図1(a)におけるスイッチSW5及びSW6をオン、他のスイッチをオフとする。図8(a)は1点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図8(b)は2点タッチ時における等価回路を例示する回路図である。図8(a)及び図8(b)に示すように、Y軸方向に電源電圧Vccが印加される。ADY1はYH電極22とYL電極24との間の電圧Vy1を検出する(ステップS8)。

0038

図7(a)から図8(b)を参照し、ステップS9について説明する。図7(a)に示すように、抵抗膜10の点A1と抵抗膜20の点A2とが接触する。ADX1が検出する電圧Vx1は初期値Vx0と同程度になる。

0039

図7(b)に示すように、抵抗膜10の点A1と抵抗膜20の点A2とが接触し、点B1と点B2とが接触する。抵抗R11はXH電極12と点A1との間における抵抗膜10の抵抗成分に対応する。抵抗R12は点A1と点B1との間における抵抗膜10の抵抗成分に対応する。抵抗R13は点B1とXL電極14との間における抵抗膜10の抵抗成分に対応する。抵抗R14はYH電極22と点A2との間における抵抗膜20の抵抗成分に対応する。抵抗R15は点A2と点B2との間における抵抗膜20の抵抗成分に対応する。抵抗R16は点B2とYL電極24との間における抵抗膜20の抵抗成分に対応する。

0040

図7(b)に示すように、A1〜A2に接触抵抗Rc1、B1〜B2に接触抵抗Rc2が生じる。図7(b)のように2点タッチ時におけるXH電極12とXL電極14との間の抵抗は、抵抗R15、Rc1及びRc2が並列接続された抵抗となる。このため、2点タッチ時におけるXH電極12とXL電極14との間の抵抗は、1点タッチ時における抵抗(R11+R12+R13)と比較して低くなる。抵抗が低くなるため、2点タッチ時には、ADX1が検出する電圧Vx1は初期値Vx0より小さくなる。なお2点タッチ時における電圧Vx1をV1と表記することがある。また図中の電流については後述する。

0041

図8(a)に示す1点タッチ時においてADY1が検出する電圧Vy1は、初期値Vy0と同程度になる。図8(b)に示すように、2点タッチ時において、YH電極22とYL電極14との間の抵抗は、抵抗R12、接触抵抗Rc1及びRc2が並列接続された抵抗となる。このため、2点タッチ時におけるYH電極22とYL電極24との間の抵抗は1点タッチ時の抵抗と比較して低くなる。抵抗が低くなるため、2点タッチ時にADY1が検出する電圧Vy1は初期値Vy0より小さくなる。なお2点タッチ時における電圧Vy1をV6と表記することがある。

0042

以上のように、制御部30は、電圧Vx1が初期値Vx0と等しいまたは初期値Vx0から誤差範囲内で、かつ電圧Vy1が初期値Vy0と等しいまたは初期値Vy0から誤差範囲内であれば、タッチパネル100が1点においてタッチされたと判定する(ステップS9においてNo)。制御部30は、電圧Vx1が初期値Vx0より小さい、または電圧Vy1が初期値Vy0より小さい場合、タッチパネル100が2点においてタッチされたと判定する(ステップS9においてYes)。

0043

図11(a)から図12(b)を参照し、ステップS12及びS13について説明する。図11(a)及び図11(b)は電圧Vx2及びVx3の検出を例示する模式図であり、2点A及びBにおいてタッチが行われた例を示す。図11(a)では、点Bが点AよりもXL電極14及びYH電極22に近い。点Aから点Bに向かう傾きが右上がりである。図11(b)では、点Aが点BよりもXH電極12及びYH電極22に近い。点Aから点Bに向かう傾きが右下がりである。図11(a)及び図11(b)に示すように、XH電極12に電源電圧Vccを接続し、XL電極14は接地する。ADY1により電圧Vx2を検出し、ADY2により電圧Vx3を検出する。なお電源電圧Vccは抵抗Rx1及びRy1を介さずに印加される。

0044

図12(a)及び図12(b)は電圧Vy3の検出を例示する模式図である。図12(a)では、点Bが点AよりもXL電極14及びYH電極22に近い。図12(b)では、点Aが点BよりもXH電極12及びYH電極22に近い。図12(a)及び図12(b)に示すように、YH電極22に電源電圧Vccを接続し、YL電極24は接地する。ADX1により電圧Vy2を検出し、ADX2により電圧Vy3を検出する。前述のように、電圧Vx2及びVx3の平均値に基づき中点のX座標Xc、電圧Vy2及びVy3の平均値に基づき中点のY座標Ycが算出される(ステップS15)。

0045

ステップS14について説明する。電圧Vx1が初期値Vx0より低く、かつ電圧Vy1が初期値Vy0と略等しい(等しいまたは誤差範囲内)の場合、座標検出部34は、2点A及びBを結ぶ線分がX軸方向に平行(Y軸方向に垂直)であると判定する。2点A及びBがX軸方向に並んでいる場合、図7(b)に示したような抵抗Rc1、Rc2及びR15による抵抗の低下、及び電圧の低下がX軸方向に生じるため、電圧Vx1は初期値Vx0より低くなる。一方、Y軸方向において抵抗及び電圧の低下が生じないため、電圧Vy1は初期値Vy0と略等しくなる。

0046

電圧Vx1が初期値Vx0と略等しく、かつ電圧Vy1が初期値Vy0より低い場合、座標検出部34は2点A及びBを結ぶ線分がY軸方向に平行(X軸方向に垂直)であると判定する。2点A及びBがY軸方向に並んでいる場合、図8(b)に示したような抵抗Rc1、Rc2及びR12による抵抗の低下、及び電圧の低下がY軸方向に生じるため、電圧Vy1は初期値Vy0より低くなる。電圧Vx1が初期値Vx0より低く、かつ電圧Vy1が初期値Vy0より低い場合、座標検出部34は2点A及びBを結ぶ線分がX軸方向及びY軸方向に対して傾いていると判定する。

0047

2点A及びBを結ぶ線分がX軸方向及びY軸方向に対して傾いている場合、座標検出部34は、電圧Vx2、Vx3、Vy2及びVy3を用いて2点間の傾きを検出する。

0048

電圧Vx3が電圧Vx2より高い場合、座標検出部34は図11(a)のように傾きが右上がりであると判定する。図11(a)の例では、点Bと比較して点Aが電源電圧Vccに接続されるXH電極12に近いため、点Bより高電圧になる。ADY2は点Aに近いYH電極22に接続されているため、ADY2が検出する電圧Vx3は、ADY1が検出する電圧Vx2より高くなる。

0049

電圧Vx2が電圧Vx3より高い場合、座標検出部34は図11(b)のように傾きが右下がりであると判定する。図11(b)の例では、点Bと比較して点Aが電源電圧Vccに接続されるXH電極12に近いため、点Bより高電圧になる。ADY1は点Aに近いYH電極22に接続されているため、ADY1が検出する電圧Vx2はADY2が検出する電圧Vx3より高くなる。以上のように、X軸方向に電源電圧Vccを印加し、ADY1及びADY2により電圧を検出することで、2点間の傾きを検出することができる。なお、電圧Vy2及びVy3を用いて、傾きを検出することも可能である。電圧Vy3が電圧Vy2より高い場合、図12(a)のように点Bが点AよりもXL電極14及びYH電極22に近い。電圧Vy2が電圧Vy3より高い場合、図12(b)のように点Aが点BよりもXH電極12及びYH電極22に近い。

0050

図7(b)、図8(b)、及び図9(a)から図10(b)を参照し、ステップS11、S16及びS17について説明する。

0051

図7(b)に示すように、2点タッチが行われかつXH電極12とXL電極14との間に電圧を印加したとき、XH電極12からXL電極14に向けて電流Iが流れる。また点A1〜B1間においては、電流Iの分流I1及びI2が流れる。図7(b)の抵抗R12を含む経路に注目すると、XH電極12からXL電極14に向けて印加される電圧V1は以下の式で表される。



図7(b)に示すように、電流Iと分流I1及びI2とは以下の式で表される関係を有する。



I1は数7、I2は数8で表される。






点A1と点B1との距離は、点A2と点B2との距離に等しい。抵抗膜10における電気抵抗の分布と抵抗膜20における電気抵抗の分布とは略等しい。従って、次の式が成り立つ。Rdは定数である。



数9を数5、数7及び数8に代入すると以下の式になる。









数3で表される初期値Vx0と数10で表される電圧V1との差ΔVx1は次式で表される。



図7(b)のR15、Rc1及びRc2を含む経路に注目すると、V1は次式で表される。



数14と数3とに基づき、差ΔVx1は次の式で表される。



数12、数13及び数15から次の式が導かれる。



数16は接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧(Rc1+Rc2)×I2を表す。正確な座標検出のために、ΔVx1から接触抵抗Rc1及びRc2の影響を除去する。つまりΔVx1から数16で表される電圧を除去する。数16を計算するために、電圧を印加する方向を変化させ、V2〜V5を検出する。

0052

図9(a)はXH電極12からYH電極22に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。XH電極12に電源電圧Vccが接続され、YH電極22は接地される。XH電極12からYH電極22に向けて電流Iが流れる。ADX1により電圧V2を検出する。接触抵抗Rc1を含む経路に注目すると、XH電極12からYH電極22に向けて印加される電圧V2は次式で表される。



数9を用いると、分流I3は数18、分流I4は数19で表される。

0053

図9(b)はXL電極14からYL電極24に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。接触抵抗Rc2を含む経路に注目すると、XL電極14からYL電極24に向けて印加される電圧V3は次式で表される。



数9を用いると、分流I5は数21、分流I6は数22で表される。

0054

図10(a)はXH電極12からYL電極24に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。R12及びRc2を含む経路に注目すると、XH電極12からYL電極24に向けて印加される電圧V4は次式で表される。



数9を用いると、分流I7は数24、分流I8は数25で表される。

0055

図10(b)はXL電極14からYH電極22に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。R12及びRc1を含む経路に注目すると、XL電極14からYH電極22に向けて印加される電圧V5は次式で表される。



数9を用いると、分流I9は数27、分流I10は数28で表される。






またRc2及びR15を含む経路に注目すると、電圧V5は次式で表すこともできる。

0056

電圧V2〜V5から数30を計算する。

0057

図8(b)に示したようにYH電極22とYL電極24との間に電源電圧Vccを印加した例における電圧V6、及び分流I11及びI12を計算する。R12、Rc1及びRc2を含む経路に注目すると、YH電極22からYL電極24に向けて印加される電圧V6は次式で表される。



分流I11は数32、分流I12は数33で表される。

0058

V1、V4〜V6を用いて数34を計算する。数34により、電圧V1及びV6から、抵抗R11、R13,R14及びR15により生じる電圧を除去する。これにより、2点タッチにより生じる抵抗R12、Rc1、R15及びRc2により生じる電圧を計算することができる。



数34の最終段の第1項は数30で表され、第2項は数16に示した(Rc1+Rc2)×I2の2倍に等しい。数34から次の式が導かれる。



数35はV1〜V6を用いて計算可能である。すなわち接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧を算出することができる。次の数36で表すように、この電圧をΔVx1(数15)から減算することで、ΔVx1から接触抵抗Rc1及びRc2の影響を除去した値ΔVx2を得ることができる。

0059

数4で表される初期値Vy0と数31で表されるV6との差ΔVy1は次式で表される。



接触抵抗Rc1及びRc2の影響を除去した値ΔVy2は、ΔVy1を用いて次式で表される。



数38中の接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧(Rc1+Rc2)×I12は、数35により算出される。従って、数35及び数38を用いてΔVy1から接触抵抗Rc1及びRc2の影響を除去した値ΔVy2を得ることができる。なお後述するように、Y軸方向への電圧印加に注目して同様の計算を行うことで、接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧(Rc1+Rc2)×I12を計算することができる。以上のように、接触抵抗により生じる電圧を算出し、その影響を除去することができる。後述するように、(Rc1+Rc2)×I12は、X軸方向への電圧印加を用いても、Y軸方向への電圧印加を用いても、同じ値になる。

0060

図4のステップS16において、ΔVx2及びΔVy2を用いて2点間の距離Lx及びLyを算出する。2点間のX軸方向の距離Lxは、ΔVx2を用いて次の式で表される。



Y軸方向の距離Lyは、ΔVy2を用いて次の式で表される。



係数α1、α2、β1β2、定数γ1及びγ2として、2点間の傾きなどに応じて適切な値を用いることができる。

0061

座標検出部34は、距離Lx及びLy、中点の座標Xc及びYcを用いて、2点の座標を検出する(ステップS17)。図11(a)及び図12(a)のように傾きが右上がりである場合、2点の座標は次式により得られる。



図11(b)及び図12(b)のように傾きが右下がりである場合、2点の座標は次式により得られる。



傾きがX軸方向に平行である場合、2点の座標は次式により得られる。



傾きがY軸方向に平行である場合、2点の座標は次式により得られる。

0062

実施例1によれば、接触電圧Rc1及びRc2により生じる電圧を減算したΔVx2及びΔVy2を用いて距離の算出を行う。接触抵抗の影響が除去されるため、正確な座標の検出が可能となる。指による2点接触と、ペンによる2点接触における座標の差異を抑制し、ほぼ同一の座標を検出することができる。指、ペン、または他の手段によりタッチを行っても2点の座標を正確に検出することができる。

0063

接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧を計算するためには、V1〜V6を用いる。電圧V1はステップS7において検出され、電圧V6はステップS8で検出される。従って、ステップS11では4つの電圧V2〜V5を、V1及びV6に追加して検出すればよい。複雑な処理を行わなくてよいため、2点タッチされた際に、正確な座標を速やかに検出することができる。電圧の印加の方向を変更することで電圧の検出を行うため、プローブなどの設備をタッチパネルに追加しなくてよい。従って、タッチパネルの機能及び視認性が確保され、、またタッチパネルのコスト増加は抑制される。実施例1は、抵抗膜接触方式のタッチパネルに適用することができる。例えばATM(Auto teller machine:自動現金預け払い機)、タブレット端末スマートフォンなどのように抵抗膜接触方式のタッチパネルを使用する機器に適用可能である。

0064

指でタッチを行う場合、図2(b)に示したように指と抵抗膜との接触面積が大きくなる。接触面積内には複数の点が含まれるため、2点間の傾きをX軸方向、Y軸方向、及び斜め方向に厳密に分類しなくてもよい。上記の算出結果が接触面積内に含まれればよい。従って、数39及び数40のα1、α2、β1、β2、γ1及びγ2を、1組の値に固定してもよい。タッチパネルが2点でタッチされる場合、2点間の傾きは斜めであることが多い。従って、数39及び数40のα1、α2、β1、β2、γ1及びγ2を、傾きが斜めの場合の値に固定してもよい。これにより、処理を高速化することができる。2点間の傾きに応じてα1、α2、β1、β2、γ1及びγ2を変更し、適切な値としてもよい。より正確な座標を検出することができる。

0065

ステップS11、S15〜S17における別の算出方法について説明する。ここでは、Y軸方向への電圧印加を用い、電圧V2〜V5に代えて、電圧V8〜V11を用いる。図8(b)の抵抗R15を含む経路に注目すると、電圧V6は以下の式で表される。



数32で表されるI11及び数33で表されるI12を用いると、Vy0とV6との差ΔVy1は次式で表される。



また図8(b)のRc1、Rc2及びR12を含む経路に注目すると、電圧V6は数31で表される。数31を用いると、ΔVy1は次式で表される。



数47及び数33から次の式が導かれる。

0066

図13(a)はYH電極22からXH電極12に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。YH電極22は電源電圧Vccに接続され、XH電極12は接地される。YH電極22からYH電極22に向けて電流Iが流れる。接触抵抗Rc1を含む経路に注目すると、YH電極22からYH電極22に向けて印加される電圧V8は次式で表される。



数9を用いると、分流I13は数50、分流I14は数51で表される。

0067

図13(b)はYL電極24からXL電極14に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。接触抵抗Rc2を含む経路に注目すると、YL電極24からXL電極14に向けて印加される電圧V9は次式で表される。



数9を用いると、分流I15は数53、分流I16は数54で表される。

0068

図14(a)はYL電極24からXH電極12に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。R12及びRc2を含む経路に注目すると、YL電極24からXH電極12に向けて印加される電圧V10は次式で表される。



数9を用いると、分流I17は数56、分流I18は数57で表される。

0069

図14(b)はYH電極22からXL電極14に向けて電圧を印加した例を示す回路図である。R12及びRc1を含む経路に注目すると、YH電極22からXL電極14に向けて印加される電圧V11は次式で表される。



数9を用いると、分流I19は数59、分流I20は数60で表される。






またRc2及びR15を含む経路に注目すると、電圧V11は次式で表すこともできる。

0070

電圧V8〜V11から数62を計算する。

0071

電圧V1、V6、V10及びV11を用いて数63を計算する。数63により、電圧V1及びV6から、抵抗R11、R13,R14及びR15により生じる電圧を除去する。これにより、2点タッチにより生じる抵抗R12、Rc1、R15及びRc2により生じる電圧を計算することができる。



数63の最終段の第1項は数62で表され、第2項は数48に示した(Rc1+Rc2)×I2の2倍に等しい。数63から次の式が導かれる。



数64はV1、V6、V8〜V11を用いて計算可能である。すなわち接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧を算出することができる。数64により算出された電圧を用いて、数36で示したΔVx2及び数38で示したΔVy2を算出することができる。なお、数64の第2項は数35の第2項と等しいため、数35と数64とは等しい。従って、接触抵抗Rc1及びRc2により生じる電圧を計算するためには、数35及び数64のいずれか一方を用いればよい。すなわち、数5〜数36の計算、及び数45〜数64の計算のうちいずれか一方を行えばよい。複雑な処理を行わなくてよいため、2点タッチされた際に、正確な座標を速やかに検出することができる。

実施例

0072

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

0073

10、20抵抗膜
12 XH電極
14 XL電極
22 YH電極
24 YL電極
30 制御部
32印加部
34座標検出部
100 タッチパネル

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