JP2006106843A - タッチパネル - Google Patents
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Abstract
【構成】 第1の基準電圧と押下部分の電圧との電位差、及び第2の基準電圧と押下部分の電圧との電位差に基づいて、該押下部分の座標が特定されるタッチパネルであって、第1の電極と第2の電極との間の有効エリアの一部がキーエリアとして使用され、該キーエリアの第1の縁部と前記第1の電極との間に第1のギャップが存在し、前記第2の縁部と前記第2の電極との間に第2のギャップが存在し、第1の電極及び前記第2の電極間に電圧を印加したときにキーエリアの第1の縁部に相当する電圧を第1の基準電圧とし、キーエリアの第2の縁部に相当する電圧を前記第2の基準電圧とする。
【選択図】図7
Description
したがって、画面における表示内容の表示位置とタッチパネルの座標とを一致させる必要がある。
抵抗膜方式のタッチパネルでは、矩形な抵抗膜の4辺に電極が配設される。換言すれば当該電極で囲まれる部分(有効エリア)の座標を検出可能である。相対向する一対の電極への印加電圧をVとし、押下部分の電圧Vpとすると、当該押下部分の座標Pは下記式で表される。
P=Vp/V × A
(Aは相対向する一対の電極間の長さもしくはそれに比例する定数)
つまり、相対向する電極に印加される電圧Vと押下部分の電圧Vpとの電圧比に基づき押下部分の座標、言い換えれば、相対向する電極から押下部分への距離を特定することができる。
ただし、通常構成されるタッチパネルシステムにおいては、相対する一対の電極への印加電圧Vは使用する電源の理想的な電圧値として置き換えられることが多い。
すなわち、ベゼルの内枠部は必ずしもタッチパネルの電極位置と一致せず、多くの場合、ベゼルの内枠部はタッチパネルの有効エリアより小さい。そのため、ベゼルの内枠部と抵抗膜の電極との間にはギャップが生じている。一方、画面の表示内容に誘導されて利用者はタッチパネルに触れるため、このベゼルの内枠部に対向するタッチパネルの領域がキーエリアとなる。
したがって、キーエリアとタッチパネルの電極で囲まれる有効エリアとの間にギャップが生じている。押下部分の座標を特定する上記式は有効エリアの座標を特定するものであるので、キーエリアにおける画面の表示位置とタッチパネルの座標とを対応させるには、所謂キャリブレーションが必要であった。例えば、キーエリアの基準点を検出し、これに基づきキーエリアにおける押下部分を演算により特定することができる。
本件に関連する技術として特許文献1若しくは特許文献2を参照されたい。
また、温度や湿度の変化に応じて、タッチパネル電極への電圧印加用電源の出力電圧の変動やタッチパネルの抵抗膜及びそれ以外の配線抵抗の抵抗値が変化する経時変化が発生するおそれもある。したがって、上記のキャリブレーションを行ったとしても上記経時変化に起因して画像の表示位置と押下部分の座標とにズレが生じてしまう。
よって、キャリブレーションを実施することなくキーエリアにおける画面の表示位置とタッチパネルの座標とを対応させると共に、タッチパネル抵抗膜自体の経時変化や電圧印加用電源の出力電圧変動の影響を最小限にし、配線抵抗の影響を除外する必要がある。
この発明は、かかる課題を解決すべくなされたものである。
第1の電極と第2の電極との間の有効エリアの一部がキーエリアとして使用され、
該キーエリアの第1の縁部と前記第1の電極との間に第1のギャップが存在し、前記第2の縁部と前記第2の電極との間に第2のギャップが存在し、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に電圧を印加したときに前記キーエリアの第1の縁部に相当する電圧を前記第1の基準電圧とし、前記キーエリアの第2の縁部に相当する電圧を前記第2の基準電圧とすることを特徴とするタッチパネル。
P=Vp/V × A
(Aは相対向する一対の電極間の長さもしくはそれに比例する定数)
について検討する。
ここでタッチパネルの電極までの配線抵抗をそれぞれRa,Rbとし、タッチパネルの抵抗分布をα(距離に比例する定数)、対向する電極間の距離をL、対向する電極のうち基準とする電極から押下位置までの距離をx、基準とする電極から押下位置までの電圧をVp1、基準とする電極の電圧をV2,対向する電極の電圧をV1、タッチパネル及び配線抵抗を流れる電流をIとすると次式のように変形することが出来る。
P={(Vp1+V2)/(V1+RaI)}*L
={(αxI+RbI)/((αx+α(L−x)+Rb)I+RaI)}*L
={(αx+Rb)I/(αL+Ra+Rb)I}*L
={(αx+Rb)/(αL+Ra+Rb)}*L
つまり、上記の式は通常構成されるタッチパネルシステムがタッチパネルの抵抗分布や配線抵抗分に依存することを示す。また、上記式における分母はタッチパネルの電極及び配線抵抗に印加される電圧を示すため、この値を理想的な数値として固定するとタッチパネル電極への印加電圧の変動により、座標が変化することを意味する。
一方、本件の発明においては、押下部分の座標Pは次式において示すことができる。(但し、基準とする電極の電圧をV2,対向する電極の電圧をV1とし(V1>V2)、押下部分の座標Pから基準とする電極までの電圧をVx1,座標Pから対向する電極の電圧をVx2とする)
P=(Vx1/(Vx1+Vx2))*A
={(Vp−V2)/{(Vp−V2)+(V1−Vp)}}*A
ここでタッチパネルの電極までの配線抵抗をそれぞれRa,Rbとし、タッチパネルの抵抗分布をα(距離に比例する定数)、対向する電極間の距離をL、対向する電極のうち基準とする電極から押下位置までの距離をx、基準とする電極から押下位置までの電圧をVp1、基準とする電極の電圧をV2,対向する電極の電圧をV1、タッチパネル及び配線抵抗を流れる電流をIとすると次式のように変形することが出来る。
P={{(Vp1+V2)−V2}/{(Vp1+V2)−V2+V1−(Vp1+V2)}}*L
={Vp1/(V1−V2)}*L
=(αxI/αLI)*L
=x
つまり、上記の式はVp及びV1,V2をほぼ同時に測定すれば、電圧印加用電源の出力電圧変動の影響をほとんど受けず、タッチパネルの抵抗分布や配線抵抗分の経時変化にも依存せずに正確な座標を測定できることを示す。
V12=V2+(V2−V1)*g2/L
V11=V1+(V2−V1)*g1/L
ただし、V1は前記第1の電極の電圧、V2は第2の電極の電圧、g1は第1のギャップ長、g2は第2のギャップ長、Lは第1の電極と第2の電極との距離を示す、
押下部分の電圧がVpのとき、該押下部分の座標Pxは
Px=(Vp−V12)/((Vp−V12)+(V11−Vp)) × A
ただし、Aは相対向する一対の電極間の長さもしくはそれに比例する定数、
で表される。
さらに、経時変化によるズレをユーザーがキャリブレーションにより修正する必要がなくなるため、製品のユーザーに対するサービス性を向上させることが出来る。
(タッチパネル)
本発明が対象とする抵抗膜駆動方式のタッチパネルには大きくわけて、4線式抵抗膜方式(以下、「4線式」と略することがある)と5線式抵抗膜方式(以下、「5線式」と略することがある)とが提案されている。4線式抵抗膜方式のものの特性は位置精度の正確さである。他方、5線式抵抗膜方式のものの特性は耐久性の高さである。従って、ユーザは当該特性を考慮して駆動方式のものを任意に選択することができる。4線式と同一動作原理を用いるものとして8線式抵抗膜方式のものも知られている。当該8線式抵抗膜方式のものも本明細書では4線式のものと同等に扱われる。
はじめに、4線式のタッチパネル24の動作原理を図1に基づき説明する。
図1において各端子とその機能は表1に示すとおりである。
入力点のX方向座標を検出するには、表2の「X方向データ取り込み」のように制御信号線の端子AW1〜SW0に接続されるスイッチユニットを制御し、検出用端子AN0又はAN1の出力を解析する。
同様に入力点のY方向座標を検出するには、表2の「Y方向データ取り込み」のように制御信号線の端子SW1〜SW0に接続されるスイッチを制御し、検出用端子AN2又はAN3の出力を解析する。上側のタッチパネルは入力点において下側のタッチパネルに接触しているため、AN2(又はAN3)へ距離Y1に比例した電圧(Y1/Y)×Vccが出力される。ここにおいて、Yは上側の抵抗膜におけるY方向両端に取り付けられた電極間距離である。
次に、5線式抵抗膜方式のタッチパネル25の動作原理を図2に基づき説明する。
図2において各端子とその機能は表3に示すとおりである。
入力点のX方向座標を検出するには、表4の「X方向データ取り込み」のように制御信号線の各端子SW1〜SWに接続されるスイッチユニットを制御し、端子AN14の出力を解析する。
同様に入力点のY方向座標を検出するには、表4の「Y方向データ取り込み」のようにスイッチを制御し、検出用端子AN14へ距離Y1に比例した電圧(Y1/Y)×Vccが出力される。ここにおいて、Yはフィルム側抵抗膜におけるY方向両端に取り付けられた電極間距離である。
図3のように、5線式のタッチパネルは2枚の抵抗膜とガラス・スクリーン、フィルムから構成され、抵抗膜はガラス・スクリーンとフィルムのそれぞれの内側に貼り付けられている。抵抗膜付きガラス・スクリーンと抵抗膜フィルム間には高さが均一なスペーサーが一定間隔毎に配置され、通常は2枚の抵抗膜同士が接触しないように配置される。また、5線式のタッチパネルでは、上部抵抗膜は電圧検出用のプローブとして利用され、下部抵抗膜は押下ポイントによって分圧を発生するために使われる。ここで、タッチパネルのフィルム側を押すと2つの抵抗膜は互いに接触する。
以上説明したように、5線式タッチパネルでは電極P1,P2,P3、P4へ印加する電圧を調整することにより、4線式タッチパネルにおける相対向するX電極、Y電極と同等の機能を実現している。
図7は4線式タッチパネル1とそのキーエリア10との関係を示す平面図である。図7に示すとおり、タッチパネル1に配設された左右方向の第1の電極2及び第2の電極3、並びに上下方向の第1の電極5及び第2の電極6に囲まれた領域において電圧の勾配が検出でき、この領域が有効エリアとなる。他方、キーエリア10は当該有効エリアより小さく、その中に納まっている。これにより、X方向の第1の電極2とキーエリア10のX方向の第1の縁部12との間にギャップaが生じ、同じく第2の電極3と第2の縁部13との間にギャップbが生じる。Y方向の第1の電極5とキーエリアのY方向の第1の縁部15の間にギャップcが生じ、同じく第2の電極6と第2の縁部16との間にギャップdが生じる。
同様に、式1において、VU、VDは第2の局面で規定する第2の基準電圧V11、第1の基準電圧V12にそれぞれ対応する。また、式1のVu、Vdは第2の局面で規定する第1の電極へ印加する第1の電圧V1、第2の電極へ印加する第2の電圧V2に対応する。
実施例のタッチパネルではその製造時点で当該基準電圧VL、VR、VU及びVDを基準として座標値が算出できるように設計されている。
また、 各ギャップa、b、c及びdの大きさは、キーエリアを規定するディスプレイとタッチパネルを組み込むケースの構造設計を工夫し、ボス等で精度良く取り付け可能とすると共に、ジグ等を利用し製造時の組立てによるずれを防止することにより、実質的に固定される。
同様に、信号線SW1#及び信号線SW2をオンにして(他のスイッチはオフ)、入力端子AN0とAN1とAN2の電圧を測定する。入力端子AN2に検出される電圧は押下位置における電圧Vpであり、入力端子AN0はY方向第1の電極へ印加される第1の電圧Vuであり、入力端子AN1はY方向第2の電極へ印加される第2の電圧Vdである。得られた電圧Vu及びVd、及び組付け時に規定されるギャップc及びdに基づき式1を実行して基準電圧VU及びVDを演算し、所定のレジスタに保存する。
具体的には、図2〜図6に示す5線式タッチパネルにおいて、信号線SW1#及び信号線SW4及びSW0#をロウにして(他の信号線はハイ)、入力端子AN0及びAN1及びAN14の入力電圧を測定する。入力端子AN0はX方向第2の電極へ印加される第2の電圧Vrであり、入力端子AN1はX方向第1の電極へ印加される第1の電圧Vlである。得られた電圧Vr及びVl、及び組付け時に規定されるギャップa及びbに基づき式1を実行して基準電圧VR及びVLを演算し、所定のレジスタに保存する。
同様に、信号線SW3#及び信号線SW4及び信号線SW0#をロウにして(他の信号線はハイ)、入力端子AN2及びAN1及びAN14の電圧を測定する。入力端子AN2はY方向第1の電極へ印加される第1の電圧Vuであり、出力端子AN1はY方向第2の電極へ印加される第2の電圧Vdである。得られた電圧Vu及びVd、及び組付け時に規定されるギャップc及びdに基づき式1を実行して基準電圧VU及びVDを演算し、所定のレジスタに保存する。
前述したように電圧印加用電源の出力電源変動は、ほぼ同時に押下座標電圧を測定することでその影響を除外している。
また、タッチパネルの抵抗分布や配線抵抗分の経時変化については除外する必要がある。
そこでこの実施例では式2を実行することにより(図8参照)、上記影響を除外した。
2、5 第1の電極
3、6 第2の電極
12、15 第1の縁部
15、16 第2の縁部
Claims (2)
- 第1の基準電圧と押下部分の電圧との電位差、及び第2の基準電圧と押下部分の電圧との電位差に基づいて、該押下部分の座標が特定されるタッチパネルであって、
第1の電極と第2の電極との間の有効エリアの一部がキーエリアとして使用され、
該キーエリアの第1の縁部と前記第1の電極との間に第1のギャップが存在し、前記第2の縁部と前記第2の電極との間に第2のギャップが存在し、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に電圧を印加したときに前記キーエリアの第1の縁部に相当する電圧を前記第1の基準電圧とし、前記キーエリアの第2の縁部に相当する電圧を前記第2の基準電圧とすることを特徴とするタッチパネル。 - 前記第1の基準電圧V11及び第2の基準電圧V12は次のように表され、
V12=V2+(V2−V1)*g2/L
V11=V1+(V2−V1)*g1/L
ただし、V1は前記第1の電極の電圧、V2は第2の電極の電圧、g1は第1のギャップ長、g2は第2のギャップ長、Lは第1の電極と第2の電極との距離を示す、
押下部分の電圧がVpのとき、該押下部分の座標Pxは
Px=(Vp−V12)/((Vp−V12)+(V11−Vp)) × A
ただし、Aは相対向する一対の電極間の長さもしくはそれに比例する定数、
で表される、ことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
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JPH0566876A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Smk Corp | タブレツトの位置検出方法および装置 |
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