JP2006302111A - タッチパネル装置及びタッチパネル付き画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルを通過しての電磁波ノイズの放出と侵入を防止する。
【解決手段】
抵抗膜式のタッチパネル（６）における第１、第２の抵抗膜（２１、２２）の両端に設けた各一対の第１、第２電極（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）と制御装置（７）とを結ぶ４本の信号線の途中に制御装置の出力信号により操作されるスイッチ（ＳＷ１）を設け、該スイッチの動作により第１、第２の電極を接地線に周期的あるいは非周期的に接続する。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力装置であるタッチパネル装置、及び液晶表示装置やブラウン管表示装置等の画像表示装置の画像表示部前部にそのタッチパネル装置を配設したタッチパネル付き画像表示装置に関する。

従来から、カーナビゲーション装置、ＡＴＭ、電子手帳などの各種情報端末には、液晶表示装置やブラウン管表示装置等の画像表示装置の表示画面上に入力装置であるタッチパネルを配設した、いわゆるタッチパネル付き画像表示装置を備えたものが多用されている。

このタッチパネル付き画像表示装置は、画像表示装置の表示画面上にタッチパネルを配設し、タッチパネル以外の面は導電性の筐体で覆った構成とされている。ところで、こうした画像表示装置は画像表示部に表示データを伝送して画像表示させる際に電磁波ノイズを発生させることがある。また、逆に外部機器からの電磁波ノイズが画像表示装置に飛び込んで誤動作を起こさせることもある。

こうした電磁波ノイズの外部への放出、外部からの侵入を防止する手段として導電性筐体は有効であるが、タッチパネル付き画像表示装置では機能上、タッチパネル面を筐体で覆うことはできない。このため、タッチパネルや画像表示部を通して電磁波ノイズの放出、侵入が生じるという問題がある。

こうした電磁波ノイズの放出、侵入を防止する従来技術としては、例えば、画像表示部を駆動する駆動ＩＣを搭載したプリント配線基板の接地線を工夫して電磁波ノイズを低減させる技術（特許文献１参照）、液晶表示パネルの駆動手段の工夫により電磁波ノイズを低減させる技術（特許文献２参照）、駆動手段に対向して配設した電磁波シールド手段により放出ノイズを低減させる技術（特許文献３参照）、表示画面周囲を取り囲む導電ベゼルによりシールド性を向上させて防止する技術（特許文献４参照）などが提案されている。しかし、これらの技術は表示画面全体を導電体で遮蔽するほどの効果は得られず、完全な防止技術とはなりにくい。

これに対して表示画面上にシート状に加工した非常に細かいメッシュ状の電線網を配設する技術が知られているが、メッシュ状電線網が画面の視認性に少なからず影響を与えるという問題がある。更に、液晶表示画面を挟んで両側全体に透明な接地電極を配設して電磁波ノイズの放出と侵入を防止する技術も開示されている（特許文献５参照）。しかし、透明接地電極の追加は光透過率の減少により画面品位の低下させる他、透明電極の追加によるコストアップが生ずるという問題がある。
特開２００４−２７９７９０号公報 特開２００３−２４８４６４号公報 特開２００２−２２９０５２号公報 特開２００３−１７７６７５号公報 特開２００１−３３１２７５号公報

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その課題は、比較的低コストでタッチパネルを通しての電磁波ノイズの放出と侵入を防止することができるタッチパネル装置、及びそのタッチパネル装置を採用したタッチパネル付き画像表示装置を提供することにある。

前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、第１の方向の両端に一対の第１の電極（Ｘ１、Ｘ２）を備える第１の抵抗膜（２１）と、第１の方向とは異なる第２の方向の両端に一対の第２の電極（Ｙ１ 、Ｙ２ ）を備える第２の抵抗膜（２２）とを僅かの間隙を隔てて対向配置した抵抗膜式のタッチパネル（６）と、外部圧力により第１、第２の抵抗膜が相互接触した位置座標を検出する制御装置（７）とを備えたタッチパネル装置（２）であって、第１、第２の電極と制御装置とを結ぶ４本の信号線の途中に制御装置の出力信号により操作されるスイッチ（ＳＷ１）を設け、そのスイッチの動作により第１、第２の電極を接地線に切り換え接続できるように構成したことを特徴とするタッチパネル装置である。

このような構成にしてタッチパネルからの入力を必要としない期間、あるいは入力を禁止している期間にスイッチ（ＳＷ１）により４本の信号線を接地すれば、第１、第２の抵抗膜全体が接地されることになる。接地された抵抗膜は電磁波ノイズに対してシールドの作用をなすためタッチパネルを通過しての電磁波ノイズの放出、侵入が抑制される効果を奏する。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタッチパネル装置であって、制御装置（７）は外部入力信号を受ける入力端子（１２）を備え、その入力端子に外部入力信号を受けた場合には、信号を受けている間、又は外部入力信号で特定される所定時間だけスイッチ（ＳＷ１）を操作して第１、第２の電極を接地線に接続させることを特徴とする。

このように外部入力信号により指定された期間だけスイッチ（ＳＷ１）により４本の信号線を接地すれば、その期間中はタッチパネルを通過しての電磁波ノイズの放出、侵入が抑制される効果を奏する。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のタッチパネル装置であって、制御装置（７）は外部圧力が加えられる継続時間より短い時間周期で、スイッチ（ＳＷ１）を第１、第２の電極が接地線に接続される状態と制御装置に接続される状態とに交互に切り換えることを特徴とする。

外部圧力が加えられた点の位置座標を検出するのに要する時間は短時間である。従って、タッチパネルからの入力を受け付ける状態のまま、位置座標を検出する状態と第１、第２の電極を接地線に接続する状態とを速い周期で交互に切り換えても位置座標の検出には支障を生じない。このように第１、第２の電極を接地線に周期的に接続する期間を設ければ、タッチパネルからの入力を受け付ける状態においても例えば平均５０％の期間は第１、第２の抵抗膜が接地された状態となるため、タッチパネルを通過しての電磁波ノイズの放出、侵入が抑制される効果を奏する。

また、請求項４に記載の発明は、画像表示装置（３）とタッチパネル装置（２）とを備えるタッチパネル付き画像表示装置（１）であって、タッチパネル装置として請求項１乃至３の何れかに記載のタッチパネル装置を採用すると共に、そのタッチパネル装置のタッチパネルを画像表示装置の画像表示部（１０）前部に配設したことを特徴とするタッチパネル付き画像表示装置である。

このような構成のタッチパネル付き画像表示装置では、タッチパネルを通過しての電磁波ノイズの放出、侵入が抑制されるため外部から侵入する電磁波ノイズにより画像表示装置が誤動作したり、逆に外部に電磁波ノイズを放出して外部機器を誤動作させたりすることが減少する効果を奏する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタッチパネル付き画像表示装置であって、画像表示装置は第１、第２の電極を接地線に接続させることを指示する外部入力信号をタッチパネル装置に対して出力することを特徴とする。

このような構成により、例えば画像表示装置が電磁波ノイズを発生し易い時期を外部入力信号によりタッチパネル装置に知らせ、知らせを受けたタッチパネル装置がその期間中、第１、第２の抵抗膜を接地させれば画像表示装置から外部に放射される電磁波ノイズが抑制される効果を奏する。

以下、本発明に係るタッチパネル装置及びタッチパネル付き画像表示装置の一実施形態について図面を参照して詳しく説明する。図１は、そのタッチパネル付き画像表示装置１の構成をブロック図で示したものである。タッチパネル付き画像表示装置１は、タッチパネル装置２と画像表示装置３とを備えて構成される。

タッチパネル装置２は、タッチパネル６、制御装置７、スイッチＳＷ１を備えて構成される。タッチパネル６は抵抗膜式のタッチパネルであり、制御装置７は操作者により押下されたタッチパネル６上の位置座標を検出する装置である。検出された位置座標は外部制御装置４に出力される。スイッチＳＷ１は、タッチパネル６と制御装置７とを結ぶ信号線の途中に設けられ、制御装置７からの出力信号により信号線を一時的に接地させるためのものである。このタッチパネル装置２の回路構成と動作、作用等については後で更に詳しく説明する。

画像表示装置３は、外部制御装置４により指示された画像を表示させるもので画像表示部１０と画像用制御装置１１を備えて構成される。画像表示部１０は、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、ブラウン管等で構成される。画像用制御装置１１は、外部制御装置４からの信号を受けて画像表示部１０を駆動し、指示された画像を表示させる。

図２は、タッチパネル付き画像表示装置１の外観と内部構成の例を示したものである。図２の（１）は外観の例で、導電性材料で構成された筐体１２の前面窓部分にタッチパネル６が取り付けられている。図２の（２）は内部構成の例であり、タッチパネル６の背面側には画像表示部１０としての例えば液晶表示パネルが密着した状態で取り付けられている。画像表示部１０の背面側には画像用制御装置１１と制御装置７が配置されている。これら全体は導電性材料で構成された筐体１２に納められており、タッチパネル６の表面部分のみが外部に開放された状態とされている。

画像用制御装置１１、制御装置７、画像表示部１０は、動作途中で外部に電磁波ノイズを放出することがある。また、逆に外部から侵入する電磁波ノイズを受けて誤動作することがある。導電性材料で構成された筐体１２は電磁波を通過させないので、筐体１２を通しての電磁波ノイズの放出、侵入は阻止される。しかし、タッチパネル６部分は筐体１２により覆われていないため、この部分を通しての電磁波ノイズの放出、侵入があり得る。本発明は、このタッチパネル６部分を通しての電磁波ノイズの放出、侵入を抑制しようとするものである。

図３は、本実施形態で採用している抵抗膜式のタッチパネル６の２枚の抵抗膜部分を模式的に表わしたものである。この抵抗膜式のタッチパネル６の構成は、通常、よく採用される構成であり特別のものではない。タッチパネル６は、表側（可動側）の第１の抵抗膜２１と裏側（固定側）の第２の抵抗膜２２とを、図示しないドット状などのスペーサーにより僅かの間隙を隔てて対向配置した構成とされている。各抵抗膜は、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などからなる透明導電膜である。

第１の抵抗膜２１は長方形で図示したＸ方向（第１の方向）の両端に一対の第１の電極Ｘ１、Ｘ２が形成されており、その電極Ｘ１、Ｘ２はそれぞれ信号線Ｘ１１、Ｘ２１に接続されている。第２の抵抗膜２２も長方形でＸ方向とは直角のＹ方向（第２の方向）の両端に一対の第２の電極Ｙ１、Ｙ２が形成されており、その電極Ｙ１、Ｙ２はそれぞれ信号線Ｙ１１、Ｙ２１に接続されている。

操作者が図３中のＡ点を押下したとする。すると、表側（可動側）の第１の抵抗膜２１が変形して裏側（固定側）の第２の抵抗膜２２と接触する。第１の抵抗膜２１上で入力Ａ点を通りＹ方向に引いた直線の端部をａ、ｂとする。第２の抵抗膜２２のシート抵抗値は各部で同一であるので、第１の電極Ｘ１、Ｘ２間に直流電圧を印加した場合、直線ａｂ上の電位は同じ値になる。その電位は直線ａｂが電極Ｘ１に近づくにつれ電極Ｘ１の電位に近づき、電極Ｘ２に近づくにつれ電極Ｘ２の電位に近づく。電極Ｘ１、Ｘ２間の電位勾配は一定であるので電極Ｘ１、Ｘ２と直線ａｂ上の３つの電位が判明すれば、直線ａｂのＸ座標を計算で求めることができる。

直線ａｂ上の電位は同一であるので仮想的な直線電極ａｂを考えることができる。この仮想的な直線電極ａｂと電極Ｘ１、Ｘ２との間の抵抗膜の抵抗値をそれぞれＲx1、Ｒx2とする。この抵抗値Ｒx1、Ｒx2は、接触している入力Ａ点を通って第１、第２の抵抗膜２１、２２間に電流が流れることのないようにしておき、その状態で電極Ｘ１、Ｘ２間に直流電圧を印加してその時の入力Ａ点の電圧を測定すれば計算できる。抵抗値Ｒx1、Ｒx2は直線電極ａｂと電極Ｘ１、Ｘ２との間の距離に比例しているので、抵抗値Ｒx1、Ｒx2が求まればその値から入力Ａ点のＸ座標を計算で求めることができる。

同様に、第２の抵抗膜２２上で入力Ａ点を通りＸ方向に引いた直線の端部をｃ、ｄとする。仮想的な直線電極ｃｄと電極Ｙ１、Ｙ２と間の抵抗膜の抵抗値をそれぞれＲy1、Ｒy2とする。この抵抗値Ｒy1、Ｒy2も抵抗値Ｒx1、Ｒx2の場合と同様にして求めることができ、その値から入力Ａ点のＹ座標を計算で求めることができる。

図４は、その抵抗値Ｒx1、Ｒx2、Ｒy1、Ｒy2を求めるためのタッチパネル装置２の回路構成を示したものである。第１の電極Ｘ１、Ｘ２に接続された信号線Ｘ１１、Ｘ２１、第２の電極Ｙ１、Ｙ２に接続された信号線Ｙ１１、Ｙ２１は、制御装置７に導かれる。信号線の途中にスイッチＳＷ１が設けられているがその作用については後述する。制御装置７が抵抗値Ｒx1、Ｒx2、Ｒy1、Ｒy2を測定する際には、スイッチＳＷ１は図に示すような位置に切り換えられている。

制御装置７内にはスイッチＳＷ２が設けられている。スイッチＳＷ２はアナログスイッチにより構成された３連のトランスファー接点構成のスイッチで、制御回路１４の出力信号により同時に切り換えられる。図中のスイッチＳＷ２の状態は、第２の抵抗膜２２上の抵抗値Ｒy1、Ｒy2を求める場合を表わしている。この状態で電極Ｙ１、Ｙ２間に直流電圧Ｖrefを印加する。電極Ｘ１は開放状態となっている。第２の抵抗膜２２の入力Ａ点の電位は第１の抵抗膜２１上の入力Ａ点の電位に等しい。第１の抵抗膜２１には電流が流れていないため、入力Ａ点の電位は抵抗Ｒx2、電極Ｘ２、信号線Ｘ２１、スイッチＳＷ１、ステップＳＷ２を経てＡＤ変換器１５に導かれる。そこでディジタル値に変換されて制御回路１４に入力される。電極Ｙ１、Ｙ２の電位は判明しているので、制御回路１４はその電位と入力Ａ点の電位とから入力Ａ点のＹ座標を計算で求める。

入力Ａ点のＸ座標も同様にして求める。Ｘ座標を求める際には、スイッチＳＷ２は図の位置とは反対方向に切り換える。そして電極Ｘ１、Ｘ２間に直流電圧Ｖrefを印加してその時の入力Ａ点の電位を測定する。そして、電極Ｘ１、Ｘ２の電位とＡ点の電位とから入力Ａ点のＸ座標を計算で求める。このようにスイッチＳＷ２を切り換えて入力Ａ点の電位を２回測定することにより、入力Ａ点のＸ、Ｙ座標を求めることができる。

次に、本実施形態に特有のスイッチＳＷ１とそれに関連する動作、その結果としてもたらされる効果について説明する。スイッチＳＷ１はアナログスイッチにより構成された４連のトランスファー接点構成のスイッチで、制御回路１４の出力信号により同時に切り換えられる。スイッチＳＷ１は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２に接続された信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１を制御装置７内のスイッチＳＷ２と接地電位ＧＮＤの何れか一方に切り換えるスイッチである。図中のスイッチＳＷ１の状態は、信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１を制御装置７内のスイッチＳＷ１に接続する場合を示している。前述したように入力Ａ点の座標の検出はこの状態で行なわれる。

入力Ａ点の座標の検出を行なっていない場合には、制御回路１４はスイッチＳＷ１の状態を図に示すのとは反対側に切り換える。すると信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１は全て接地電位ＧＮＤに接続される。その状態では第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２は共に全面が接地された状態となる。

この第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２の全面が接地された状態では、第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２は電磁波ノイズに対するシールド膜として機能する。従って、第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２を通過して放出、あるいは侵入する電磁波ノイズは大幅に減衰させられる効果を奏する。

制御回路１４には、外部入力信号を受ける入力端子１２が設けている。この入力端子１２には、タッチパネル６からの入力操作を受け付けない、あるいは受け付ける必要のない期間を知らせる外部入力信号が入力される。この外部入力信号は、外部制御装置４あるいは画像用制御装置１１から入力される。外部入力信号が、その入力がされている期間だけ入力操作を受け付けないことを指示する信号である場合には、その期間だけ制御回路１４はスイッチＳＷ１を切り換えて信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１を全て接地電位ＧＮＤに接続する。外部入力信号が入力操作を受け付けない時間を指定するディジタル信号である場合には、制御回路１４はその指定された時間だけスイッチＳＷ１を切り換えて信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１を接地電位ＧＮＤに接続する。

入力操作を受け付けない、あるいは受け付ける必要のない期間とは、例えば画像表示装置３が「画面消し」や「スリープ」モードとなっている場合、画像表示装置３は画像表示しているがシステム起動中、ＤＶＤ映像再生中、ＴＶ映像表示中、オーディオ再生中、ナビゲーション装置のデモ走行やルート探索中などである。また、画像表示装置３からの電磁波ノイズの発生が特に大きくなる特定の使用環境、外部機器からの電磁波ノイズによる影響が特に顕著となる場合にも信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１を接地電位ＧＮＤに接続するとよい。

このように入力操作を受け付けない、あるいは受け付ける必要のない期間や電磁波ノイズの発生や侵入が顕著である場合に接地電位ＧＮＤ側にスイッチＳＷ１を切り換える他に、入力操作の受け付け中に短い時間間隔で周期的に接地電位ＧＮＤ側に切り換えることを行なってもよい。図５は、この考えを説明する図である。

制御回路１４は、例えば０．０５秒間隔でスイッチＳＷ１を周期的に切り換える。そして、信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１が制御装置７内のスイッチＳＷ２に接続されている０．０５秒の期間中に入力Ａ点の電位の測定を行なって入力Ａ点のＸ、Ｙ座標を検出する。次の０．０５秒の間には信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１が接地電位ＧＮＤに接続されるようにスイッチＳＷ１を切り換える。

操作者によるタッチパネル６の押下操作は、最短でも十分の数秒は継続する。この十分の数秒の間には制御回路１４が入力Ａ点のＸ、Ｙ座標を検出するサイクルが数回存在する。従って、このようなスイッチＳＷ１の切り換え操作をしながらでも制御回路１４は入力Ａ点のＸ、Ｙ座標を検出することができる。一方、信号線Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２１は、経過時間の半分の時間は接地電位ＧＮＤに接続されていることになる。即ち、第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２は、動作時間の半分の時間は接地電位ＧＮＤに接続されていて通過する電磁波ノイズを減衰させる作用を果たす。

以上、説明したように本実施形態のタッチパネル装置２及びタッチパネル付き画像表示装置１によれば、タッチパネル６を構成する第１の抵抗膜２１、第２の抵抗膜２２が周期的あるいは非周期的に接地電位ＧＮＤに接続されて通過する電磁波ノイズを減衰させる効果を奏する。従って、タッチパネル付き画像表示装置１の場合には、画像表示装置３から外部に放出される電磁波ノイズ、外部から侵入する電磁波ノイズが大幅に減少する効果を奏する。

タッチパネル付き画像表示装置１の構成を示すブロック図である。 タッチパネル付き画像表示装置１の外観と内部構成の例である。 抵抗膜式タッチパネル６の抵抗膜部分の模式図である。 タッチパネル装置２の回路構成の例である。 タッチパネル６の抵抗膜を周期的に座標検出側と接地側に切り換えながら入力点の座標を検出する場合を説明する図である。

符号の説明

図面中、１はタッチパネル付き画像表示装置、２はタッチパネル装置、３は画像表示装置、４は外部制御装置、６はタッチパネル、７は制御装置、１０は画像表示部、１１は画像用制御装置、１２は入力端子、２１は第１の抵抗膜、２２は第２の抵抗膜、Ａは入力点（押下位置）、ＳＷ１、ＳＷ２はスイッチ、ＧＮＤは接地線（接地電位）、Ｘ１、Ｘ２は一対の第１の電極、Ｙ１、Ｙ２は一対の第２の電極、Ｘ１１、Ｘ２１、Ｙ１１、Ｙ２２は信号線を示す。

Claims (5)

1. 第１の方向の両端に一対の第１の電極（Ｘ１、Ｘ２）を備える第１の抵抗膜（２１）と、前記第１の方向とは異なる第２の方向の両端に一対の第２の電極（Ｙ１ 、Ｙ２ ）を備える第２の抵抗膜（２２）とを僅かの間隙を隔てて対向配置した抵抗膜式のタッチパネル（６）と、外部圧力により前記第１、第２の抵抗膜が相互接触した位置座標を検出する制御装置（７）とを備えたタッチパネル装置（２）であって、
   前記第１、第２の電極と前記制御装置とを結ぶ４本の信号線の途中に前記制御装置の出力信号により操作されるスイッチ（ＳＷ１）を設け、該スイッチの動作により前記第１、第２の電極を接地線に切り換え接続できるように構成したことを特徴とするタッチパネル装置。
2. 請求項１に記載のタッチパネル装置であって、前記制御装置（７）は外部入力信号を受ける入力端子（１２）を備え、該入力端子に外部入力信号を受けた場合には、信号を受けている間、又は該外部入力信号で特定される所定時間だけ前記スイッチ（ＳＷ１）を操作して前記第１、第２の電極を接地線に接続させることを特徴とするタッチパネル装置。
3. 請求項１又は２に記載のタッチパネル装置であって、前記制御装置（７）は前記外部圧力が加えられる継続時間より短い時間周期で、前記スイッチ（ＳＷ１）を前記第１、第２の電極が接地線に接続される状態と前記制御装置に接続される状態とに交互に切り換えることを特徴とするタッチパネル装置。
4. 画像表示装置（３）とタッチパネル装置（２）とを備えるタッチパネル付き画像表示装置（１）であって、
   前記タッチパネル装置として請求項１乃至３の何れかに記載のタッチパネル装置を採用すると共に、該タッチパネル装置の前記タッチパネルを前記画像表示装置の画像表示部（１０）前部に配設したことを特徴とするタッチパネル付き画像表示装置。
5. 請求項４に記載のタッチパネル付き画像表示装置であって、前記画像表示装置は前記第１、第２の電極を接地線に接続させることを指示する前記外部入力信号を前記タッチパネル装置に対して出力することを特徴とするタッチパネル付き画像表示装置。
   
   

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