JP2008070963A - タッチパネル入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 抵抗膜式タッチパネルの2点を同時に押圧した場合は、合成抵抗により、2点間の中心を位置として認識しており、一点が押されつづけた状態の故障が発生すると、正しい位置を認識出来なくなり、別な場所を認識し、所望の機能を果たすことが出来なくなる。
【解決手段】 抵抗膜式タッチパネル装置において、タッチパネルのスキャンデータが有効範囲内の同一位置を一定時間以上、示している場合は、当該タッチパネルが故障状態であると判断し、前記同一位置を故障位置であると判断する。タッチパネルが故障状態であると判断されるとき、ユーザーによる押圧位置を、前記故障位置との差分により判断し、故障位置には選択ボタンを表示しない。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、抵抗膜式タッチパネル入力装置をもつ、電気機器に関する。

タッチパネルはOA機器や携帯端末等で広く使用されている。その中でも、２枚の導電性シートを重ね合わせて、その接触点での分圧抵抗で座標を取得する、抵抗膜式タッチパネルは、コストや扱いやすさの面から、広く使用されている。

図1に、通常の抵抗膜式タッチパネル装置の構成である。

抵抗膜タッチパネル１は、11は第1の抵抗膜フィルム、12は第２の抵抗膜フィルムであり、この２つの抵抗膜フィルム１１，１2がタッチパネルとして上下に重ねて設けられ、表示用LCD 100の上に重ねられている。第1の抵抗膜フィルム１１はＸ軸方向の両端に電極１4，15を有し、この電極１３，１４が端子Ｘp，Ｘnに接続される。第２抵抗膜フィルム１２はＹ軸方向の両端に電極１５，１６を持っており、この電極１５，１６が端子Ｙp，Ｙnに接続される。

図2に、タッチパネルとタッチパネルI/F回路の概略図を示す。

タッチパネル1の端子Xｐ、Ypには、それぞれスイッチSW1およびスイッチSW2が接続され、スイッチSW1とスイッチSW2は電源Vddに接続される。また、タッチパネル1の端子XｎおよびYnは、それぞれスイッチSW3とスイッチSW4を介して接地される。さらに、端子Xpおよび端子Ypは、スイッチSW5で切り替え、A/Dコンバータ21に入力されスイッチSW1〜SW5は通常トランジスタやロジックＩＣ等で構成される。

タッチパネルの押圧座標の測定方法は、以下のように行う。

例えばユーザが抵抗膜フィルム１１をタッチパネル用ペン20で押下すると、ペン20の押圧位置に応じて電源−GND間の電圧が抵抗膜フィルム１１および１２で分圧される。その分圧電圧値をＡ／Ｄコンバータ２１で計測することにより、ペン２0の押圧位置（座標）を取り込むことができる。

まず、Ｘ座標を取り込む場合は、スイッチSW1とスイッチSW3をオンにし、第一の抵抗膜フィルム11の、Ｘ軸方向両端に電極１３，１４に電圧を印加する。また、A/Dコンバータの切り替えようのスイッチSW5は端子Ypに接続する。

そして、この第1抵抗膜フィルム１１で、ペン20のＸ座標に対応する分圧抵抗の電圧値を、第1および第２抵抗膜フィルム１１，１２間の接触抵抗Ｒｚ、および第２抵抗膜フィルム１２の端子Ｙｐを介してA/Dコンバータ21でA/D変換する。分圧抵抗値は、タッチパネルの軸方向に対して直線的なため、このA/D変換された値が、X座標値を示す。この仕組みを簡略化した回路を、図3に示す。

一方、Ｙ座標を取り込む場合は、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４オンし、Ｙ軸方向両端に電極１５，１６を有する第２抵抗膜フィルム１２に電圧を印加する。A/Dコンバータ21の切り替えSW5は、Xpがわに切り替える。そして、この第２抵抗膜フィルム１２により、ペン20のＹ座標に対応する分圧電圧値を第２、第１抵抗膜フィルム１２，１１間の接触抵抗Ｒｚおよび第１抵抗膜フィルム１１の端子Ｘp を介してA/Dコンバータ21でA/D変換し、Y座標を取得する。なお、タッチパネルが押されていないときは、接触抵抗は無限大となるため、電圧値は0になる。

上記のX座標測定、およびY座標測定は、一定のスキャン時間ごとに、タッチパネルコントローラにより、X軸とY軸のスキャンをそれぞれ行い、押圧座標を確定する。
特開平6-28103号公報 特開2004-78606号公報

さて、抵抗膜式タッチパネルの2点を同時に押圧した場合は、図4に示すように、合成抵抗により、2点間の中心を位置として認識する。これにより、例えば、一点が押されつづけた状態の故障が発生すると、正しい位置を認識出来なくなり、別な場所を認識し、所望の機能を果たすことが出来なくなる。

そして、タッチパネルが故障した場合、一般的にはそのタッチパネルは使用できず、タッチパネル交換ということになる。しかし、タッチパネルを交換するまで、装置を使用することが出来ないため、ユーザにとっては不便であった。この不便さを解消するために、特開平6-28103においては、故障したタッチパネルの変わりに、普段は別機能キーとして割り当てられているタッチパネル以外のキーを、タッチパネル故障時には、タッチパネルの機能キーとして代替使用する技術が述べられている。また、特開2004-78606においては、表示領域内に故障位置存在する場合に、位置ずれのサンプリングデータのばらつきの大きさによって故障状態を判定する技術が開示されている。

しかし、特開平6-28103については、あらかじめ機能キーを持っていなくてはならず、コスト的にメリットが無い。また、特開2004-78606の技術においては、機能キーが表示されている場合は、故障かどうか判断できない。

上記問題点を鑑みて、情報を表示する表示手段に、上下に重なる抵抗膜をもつタッチパネルが重ねられ、前記表示手段によって表示された選択情報を、ユーザによって押圧されたX座標およびY座標位置を、一定時間間隔でスキャンする座標読取手段をもつ、タッチパネル入力装置において、タッチパネルのスキャンデータが有効範囲内の同一位置を一定時間以上、示している場合は、当該タッチパネルが故障状態であると判断し、前記同一位置を故障位置であると判断することを特徴とする。

第二の発明は、前記タッチパネル装置において、タッチパネルが故障状態であると判断されるとき、ユーザーによる押圧位置を、前記故障位置との差分により判断することを特徴とする。

第三の発明は、タッチパネル装置が前記故障状態にあるとき、前記故障位置には選択ボタンを表示しないことを特徴とする。

第一の発明によれば、故障を自動的に判断し、押圧状態の誤動作を防ぐことができる。

また、第二の発明によれば、故障状態でもユーザは装置の機能を使用することができ故障したタッチパネルを修理するまでの間、代替入力手段が無くても、タッチパネル装置の機能を使用することができる。

また、第三の発明によれば、故障位置には表示手段を表示しないことにより、タッチパネルの故障部分を使用することなく、ユーザが装置の機能を選択することができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図５に、本実施例におけるタッチパネル入力装置の構成を示す。

１０１は本装置のＣＰＵであり、システムバスを介して、本装置の制御を行う。

１０２は各種プログラムコードや、ＬＣＤ１００に表示するグラフィックデータ、タッチパネルキーの配列情報、文字フォント等を格納するＲＯＭである。

１０３はデータの一時蓄積用に使用するＲＡＭである。タッチパネルコントローラＩ／Ｆから取得したデータを蓄積する。

１０４は表示用ＬＣＤの信号を制御するＬＣＤコントローラであり、ＲＯＭ１０２に格納されたグラフィックデータを変換し、ＬＣＤ１００に転送する。

１０５は、図２で示した、タッチパネルの電源切り替えや、タッチパネル電圧のＡ／Ｄ変換を行い、シリアルデータを出力する、タッチパネルコントローラである。

１０６は、１０５に電源切り替えコマンドを発行し、１０５でＡ／Ｄ変換されたデータをデータ変換を行う、コントローラＩ／Ｆ部である。コントローラＩ/Ｆ部１０６のコマンドレジスタに、測定用のコマンドを書き込み、起動すると、内部タイマ設定にしたがって、コントローラI/Ｆのタイマにより、X軸電圧測定、Y軸電圧測定を行い、対応したデータバッファに、タッチパネルコントローラ１０５からのデータを書き込む。書き込まれたタッチパネルデータは、ＣＰＵカウンタのタイマ割り込みごとに、位置データをRコントローラＩ／Ｆ１０６から取得し、ＲAM１０３に蓄積する。

図６には、タッチパネル入力装置の、タッチパネルコントローラ１０５周辺図を示す。タッチパネルコントローラ１０５は、図２に示したＳＷ1〜5および、Ａ／Ｄコンバータ２０のほかに、これらを制御する、インタフェースコントローラ部２１からなる。インタフェースコントローラ部２１は、一定のスキャン間隔ごとに、コントローラＩ／Ｆ部１０６からシリアルコマンドを取得し、スイッチＳＷ1〜ＳＷ5を切り替え、Ｘ座標測定、Ｙ座標測定、接触抵抗Ｒｚ測定を行い、Ａ／Ｄコンバータの出力をシリアル出力する。

このようなタッチパネル装置において、タッチパネルが故障状態になり、同一位置を押圧状態になった場合、
故障位置P0、ユーザーがおしたボタンの位置P 、 抵抗分圧から出せる押圧位置をP1 とすると、タッチパネル上の位置関係は、
P = P1＋｜P1 - P0 ｜ …（１）
の関係になるため(図７)、故障モードと判定されたときには、上式に当てはめて、押圧位置から実際の測定位置を判別することができる。

次に、故障判定のフローチャートを図８に示す。

まず、故障状態で無い場合、押圧状態から指を離した場合の流れは、ステップS３０１で5msごとのタイマ割り込みにより、ステップS３０２において、タッチパネルコントローラ１０５によりタッチパネルのX座標およびY座標データを取得する。ここで、現在タッチパネルが押圧されている状態、押圧フラグＯＦＦであるならば、タッチパネルはしばらく押圧されていない状態のため、待機状態に戻る。押圧フラグＯＮならば、ステップＳ３０４で座標位置を判断する。それらの座標データがタッチパネルの範囲外であれば、ステップＳ３０５でカウンタを＋1にする。ステップＳ３０８に進んでカウンタが１０回になるまで繰り返す。ステップＳ３０８でカウンタが１０回になれば、ステップＳ３０９で押圧フラグをＯＦＦにして、ステップＳ３１０でカウンタクリアして、待機状態に戻る。

一方、故障状態の場合、ステップＳ３０４で、データはタッチパネル有効範囲内ならば、押圧状態であるため、ステップＳ３０６でカウンタをクリアする。ステップＳ３０７では、押圧されてから離れることなく15分経過したかどうかを確認する。ステップＳ３０７で押圧されてから、１５分経過すれば、タッチパネルを故障状態と判断し、ステップＳ３１１で押圧されている座標位置を故障位置として、ＲＡＭ１０３に格納する。ステップＳ３１２で、「故障」フラグをＯＮ、「押下」フラグをＯＦＦにして、待機状態に戻る。

故障フラグがＯＮの場合、図９に示すように、ＲＡＭ１０３に格納された故障場所には、タッチパネルの選択ボタンを表示せず、ユーザに押圧しないようにする。

次に、故障状態での位置判定のフローチャートを図１０に示す。

故障モードにおいて、ステップS１０１で一定時間ごとにタイマ割り込みにより、ステップS１０２において、タッチパネルコントローラからX座標およびY座標データを取得する。次に、ステップＳ１０４で座標データが、故障判定時に格納した故障位置であれば、ユーザによってタッチパネルは押圧されていないと判断し、ステップＳ１１４でカウンタクリアして待機状態に戻る。

一方、ステップＳ１０４において、取得した座標データが故障位置で無い場合、ステップＳ１０５でカウンタを＋1にする。ステップＳ１０７で10回分のデータを取得を完了したら、ステップＳ１０８でタッチパネル押下フラグをＯＮにして、ステップＳ１０９で取得座標の平均値をとる。ステップＳ１１０では、式（１）から導き出される「本来の」押圧座標位置を確定し、ステップＳ１１１でカウンタをクリアして、待機状態に戻る。

次に、図１１に、故障モードにおいて、タッチパネルがユーザーによって押圧状態から離れたときのフローチャートを示す。

故障フラグＯＮの状態で、ステップＳ４０１でタイマ割り込みにより、ステップＳ４０２で、タッチパネルコントローラ１０５からＸ座標、Ｙ座標を取得する。次に、ステップＳ４０３で押圧フラグがＯＮかどうか確認する。押圧フラグがＯＮであれば、ユーザはタッチパネルを押圧しているので、待機状態にもどる。ステップＳ４０３で、押圧フラグがＯＦＦの場合、ステップＳ４０４では、押圧されている座標が、ＲＡＭに格納された故障位置の座標かどうか比較する。故障位置でない場合は、ユーザーが押圧状態であるため、ステップＳ４０１にもどる。ステップＳ４０４で押圧座標が故障位置の場合、ステップＳ４０５でカウンタを＋１する。ステップＳ４０６ではカウンタが10回ＵＰするまで繰り返し、１０回に達したら、ステップＳ４０７で押圧フラグをＯＦＦにして、カウンタをクリアし、待機状態に戻る。

なお、本実施例に置いては、スキャン間隔を5ｍｓにしているが、時間は特に構わない。また、故障判定を15分に設定したが、特に時間は構わない。

抵抗膜式タッチパネルの概略図 タッチパネルとタッチパネルI/F回路概略図 タッチパネル座標測定の模式図 タッチパネルで2点押圧時の合成抵抗の模式図 本発明における実施例のブロック図 本発明における実施例のブロック図 故障位置、表示位置、押圧位置の関係図 タッチパネルの故障判定のフローチャート タッチパネル故障状態での表示例 故障モードでタッチパネルが離されたことの判定のフローチャート 故障モードでタッチパネルが離されたことの判定のフローチャート

符号の説明

１ タッチパネル
１１、１２ 抵抗膜
１３ Ｘｐ端子
１４ Ｘｎ端子
１５ Ｙｐ端子
１６ Ｙｎ端子
２１ Ａ／Ｄコンバータ
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ
１００ ＬＣＤ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＬＣＤ Ｉ／Ｆ
１０５ タッチパネルコントローラ
１０６ コントローラＩ／Ｆ

Claims (3)

1. 情報を表示する表示手段に、上下に重なる抵抗膜をもつタッチパネルが重ねられ、前記表示手段によって表示された選択情報を、ユーザによって押圧されたX座標およびY座標位置を、一定時間間隔でスキャンする座標読取手段をもつ、タッチパネル入力装置において、
   タッチパネルのスキャンデータが有効範囲内の同一位置を一定時間以上、示している場合は、当該タッチパネルが故障状態であると判断し、前記同一位置を故障位置であると判断することを特徴とする、タッチパネル装置。
2. 前記タッチパネル装置において、タッチパネルが故障状態であると判断されるとき、ユーザーによる押圧位置を、前記故障位置との差分により判断することを特徴とする、請求項1のタッチパネル装置。
3. タッチパネル装置が前記故障状態にあるとき、前記故障位置には選択ボタンを表示しないことを特徴とする、請求項1および2のタッチパネル装置。

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