JP2009122959A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ハードウェアの追加やソフトウェアによる処理を複雑にすることなく、容易にタッチパネルの電力状態を最適にして、不要な電力消費をなくすタッチパネル装置を提供することにある。
【解決手段】タッチパネル装置１０は、表示部１２と、表示部１２に所定の内容を表示させる表示制御部１４と、表示部１２の前面に配置されたタッチパネル１６と、タッチパネル１６でのタッチ検出や座標検出をおこなうタッチパネル制御部１８と、表示部１２がおこなう表示内容に合わせてタッチパネル制御部１８がおこなうタッチ検出や座標検出のモードの切り替えを指示する主制御部２０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示部の前面に設けられたタッチパネルを介して電子機器へのデータの入力をおこなうタッチパネル装置に関するものである。

近年、ＰＤＡなどの種々のモバイル型の電子機器が販売されている。液晶パネルなどからなる表示部の前面にタッチパネルを設けて、機器の操作やデータの入力にタッチパネルを利用する機器がある。タッチパネルを使用すると、直感的に操作が可能であり、機器の操作が簡単になるメリットがある。

従来の抵抗膜方式のタッチパネルの動作について図６と図７を用いて説明する。タッチパネル１６は、表面に抵抗膜Ｒ１，Ｒ２が形成された透明基板を２枚有し、抵抗膜Ｒ１，Ｒ２が一定間隔で対向している。説明の便宜上、透明基板は図示していない。抵抗膜Ｒ１，Ｒ２としてはＩＴＯやＺｎＯなどが挙げられる。４線式のタッチパネル１６は、上部抵抗膜Ｒ１のｘ方向の両辺に電極Ｘ１，Ｘ２を有し、下部抵抗膜Ｒ２のｙ方向の両辺に電極Ｙ１，Ｙ２を有する。なお、上部抵抗膜Ｒ１の電極Ｘ１，Ｘ２と下部抵抗膜Ｒ２の電極Ｙ１，Ｙ２は逆であっても良い。

図７に示すように、タッチを検出する前にタッチパネル制御部の初期化をおこない、出力Ｆｌａｇを０にする（Ｓ１）。タッチ検出をおこなうときは、上部抵抗膜Ｒ１の両電極Ｘ１，Ｘ２を同電位Ｖｄにする（図６（ａ））。例えば図６（ａ）の丸印の部分にタッチされることによって、両抵抗膜Ｒ１，Ｒ２が接触し、下部抵抗膜Ｒ２の電極Ｙ１の電位Ｅ１はＶｄとなる（Ｓ２）。この電位を複数回繰り返して検出して、ノイズなどで誤ったタッチ検出をおこなわないように、ある一定時間タッチが継続されているかを確認する（Ｓ３）。

タッチが検出されれば、タッチパネル１６におけるタッチされたＸ座標の検出をおこなう（Ｓ４）。このとき、上部抵抗膜Ｒ１の右側の電極Ｘ２の電位をＶｄ、左側の電極Ｘ１の電位をグランドレベルにする（図６（ｂ））。抵抗膜Ｒ１の右側から左側に向かって電位の傾斜が発生する。下部抵抗膜Ｒ２の電極Ｙ１の電位Ｅ２は、両抵抗膜Ｒ１，Ｒ２の接触した位置に対応する電位Ｖｘとなる。この電位Ｖｘをローパスフィルター（ＬＰＦ）を通してアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換することによって、Ｘ座標が求められる。

Ｙ座標の検出は（Ｓ５）、下部抵抗膜Ｒ２の上側の電極Ｙ２の電位をＶｄ、下側の電極Ｙ１の電位をグランドレベルにする（図６（ｃ））。上部抵抗膜Ｒ１の電極Ｘ１の電位Ｅ３は、両抵抗膜Ｒ１，Ｒ２の接触した位置に対応する電位Ｖｙとなる。この電位ＶｙをＬＰＦを通してＡ／Ｄ変換することによって、Ｙ座標が求められる。

その後、表示部に滑らかな表示をおこなうために、必要に応じて得られた座標の平均化をおこない（Ｓ６）、その座標を電子機器のＣＰＵなどに出力する（Ｓ７）。出力Ｆｌａｇに１を代入し（Ｓ８）、再びタッチされているか否かを検出する（Ｓ２）。

タッチ状態からリリース状態になればＳ９の工程に進み、出力Ｆｌａｇが１であるので、リリースデータを機器のＣＰＵなどに出力し（Ｓ１０）、ＣＰＵが次の処理に進めるようにする。再び出力Ｆｌａｇに０を代入し（Ｓ１１）、タッチされているか否かを検出する。なお、タッチがされるまではＳ２とＳ９の工程を繰り返すこととなる。

タッチパネル１６への入力は、手書き入力モードとタッチキー入力モードがある。手書き入力モードは、紙などに字を書くのと同じように、タッチパネル１６に対して指や所定のペンで手書きで入力をおこなって文字などの認識をおこなうモードである。タッチキー入力モードは、表示部に表示されたキー（またはボタン、アイコン）の上のタッチパネル１６の部分を指や所定のペンでタッチして入力をおこなうモードである。タッチキー入力モードは、機械的なボタン押しの代わりとなるものである。図７に示した工程でタッチ検出と座標検出をおこなうのであれば、図８のように手書き入力モードもタッチキー入力モードも同じタイミングでおこなうこととなる。なお、図８では座標の平均化処理などを省略している。

モバイル型の電子機器は、機器の機能以外にバッテリによる駆動時間も重要視されている。バッテリによる駆動時間を長くするためには、バッテリの容量を増やすか機器の消費電力を低減させることが考えられる。機器の消費電力低減に対しては、タッチパネルを始めとしたデバイスごとの電力を低減させる方法が検討されている。タッチパネルであれば、上述した抵抗膜に流れる電流の低減が挙げられる。単純に印加電圧を下げて消費電流を下げると、タッチパネルの分解能が低下するのであまり好ましくない。

タッチパネルの消費電力を低減させる方法が、特許文献１や２に開示されている。タッチパネルにタッチされていない待機状態における消費電力低減のための技術である。しかし、タッチパネルにタッチされている状態では消費電力の低減はない。さらなる消費電力の低減をおこなうのであれば、タッチパネルにタッチされている状態での消費電力の低減が必要になる。

アプリケーションソフトによってタッチパネルを駆動する電圧とタッチパネルから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータの分解能を変更する方法が、特許文献３に開示されている。表示される内容が手書き入力モードの場合は高電圧電源でタッチパネルを駆動するとともに高分解能Ａ／Ｄコンバータを利用してタッチ位置を提供する。タッチキー入力モードでは過剰な精度を省略するため、低電圧でタッチパネルを駆動するとともに、手書き入力モードよりも低い分解能のＡ／Ｄコンバータを利用して適度なタッチ位置を提供する。タッチキー入力モード時の消費電力を低減することができる。

しかし、タッチキー入力モード時の消費電力を低減できるものの、タッチパネル駆動電圧を少なくとも２系統持つことが必要となる。また、それらを選択するためのセレクターが必要である。ハードウェアの追加による実装スペースの拡大とコストアップが求められる。モバイル型の機器ではそれらは不都合である。

アプリケーションソフトによって座標変換レートとタッチ位置精度をタッチパネルのタッチ速度を元にアプリケーションソフトに必要なＡ／Ｄ変換速度を判定し、これを可変にする方法が、特許文献４に開示されている。タッチキー入力モードではＡ／Ｄ変換時間が長くなることで結果的に変換レートも遅くなるため、ペン入力モードに対してタッチキー入力モードの方がタッチパネル動作時の電力消費が低減される。

しかし、ユーザーがタッチパネルをタッチする速度を常に監視しておく必要がある。さらにタッチ速度を分析し、予め記憶しておいた記憶媒体からＡ／Ｄ変換速度のテーブルを参照し、設定するという処理が必要になり、複雑である。

なお、バッテリの大容量化については、近年のバッテリの高発熱や発火事故などを考えると、色々と課題が多い。バッテリの容量を増やすよりも消費電力を低減させた方が環境への負荷も減らすことができる。

特開平１０−３９９８７号公報 特開２００６−７３０２３号公報 特開平０７−３０２１６８号公報 特開２００２−２５９０４２号公報

本発明の目的は、ハードウェアの追加やソフトウェアによる処理を複雑にすることなく、容易にタッチパネルの電力状態を最適にして、従来よりも電力消費を低減するタッチパネル装置を提供することにある。

タッチパネル装置は、表示部と、前記表示部に所定の内容を表示させる表示制御部と、前記表示部の前面に配置されるタッチパネルと、前記タッチパネルに手書きで入力をおこなう手書き入力モードと表示部に表示されたキーに対応するタッチパネルの部分をタッチして入力をおこなうタッチキー入力モードとを有し、タッチパネルに対してタッチがあったときのタッチ検出および座標の検出をおこない、モードによって座標の検出をおこなう回数またはタッチ検出から座標の検出を終了するまでの時間が異なるタッチパネル制御部と、前記表示制御部がおこなう表示部への表示内容に合わせて、手書き入力モードとタッチキー入力モードとの切り替えをタッチパネル制御部に指示する主制御部とを含む。

表示制御部によって表示部で表示をおこなう。表示部の前面のタッチパネルにタッチすることによって、入力がおこなえる。タッチパネル制御部によってタッチ検出や座標検出をおこなう。タッチパネル制御部は、手書き入力モードとタッチキー入力モードを使い分けてタッチ検出や座標検出をおこなう。主制御部は、表示内容に合わせてタッチパネル制御部に使用するモードを指示する。

本発明は、表示内容に合わせてタッチパネル制御部が座標を検出するモードを切り替えることができる。したがって、モードに合わせた座標の取得をおこなうことによって、電力消費を最適にすることができる。特に、タッチキー入力モードは座標を取得する回数を減らしたり周期を延ばすことにより、座標を取得するときに抵抗膜で消費する電力を削除したり、低減させることができる。モバイル型の電子機器などのバッテリ駆動時間を延ばすことができる。

本発明のタッチパネル装置について図面を用いて説明する。本発明のタッチパネル装置は、主にバッテリで動作するモバイル型の電子機器に使用される。

図１に示すタッチパネル装置１０は、表示部１２と、表示部１２に所定の内容を表示させる表示制御部１４と、表示部１２の前面に配置されたタッチパネル１６と、タッチパネル１６でのタッチ検出や座標検出をおこなうタッチパネル制御部１８と、表示部１２がおこなう表示内容に合わせてタッチパネル制御部１８がおこなうタッチ検出や座標検出のモードの切り替えを指示する主制御部２０とを含む。

表示部１２は、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどである。これらのパネルは、縦横に画素が配列されており、画素の電極に所定のパルス電圧が印加されることによって表示をおこなう。表示制御部１４は、主制御部２０からの信号に基づいて表示部１２に所定のパルス電圧を印加し、表示部１２で表示をおこなわせる手段である。

タッチパネル１６は抵抗膜方式のタッチパネルである。抵抗膜方式の中でも、従来技術で説明した４線式のタッチパネルを例に説明する。タッチパネル１６への入力は、手書き入力モードとタッチキー入力モードがある。これらのモードについては従来技術で説明しているので、ここでは説明を省略する。

タッチパネル制御部１８は、タッチパネル１６に対するタッチを検出したり、Ｘ座標、Ｙ座標を検出する。これらの検出における電位の検出方法は、従来技術で説明した方法で行う。本発明は、上述したモードによって座標の検出をおこなう回数またはタッチ検出から座標の検出を終了するまでの時間が従来とは異なるようにしている。詳細については後で説明するが、モードによって最適な電力消費とすることができる。また、タッチパネル制御部１８は、検出したＸ座標およびＹ座標のデータを主制御部２０に送る。

主制御部２０は、ＣＰＵやＭＰＵと呼ばれるＩＣチップを使用する。主制御部２０は、表示制御部１４がおこなう表示部１２への表示内容に合わせて、手書き入力モードとタッチキー入力モードとの切り替える信号をタッチパネル制御部１８に送る。例えば、表示部１２にボタンを表示させて入力を求める場合、タッチキー入力モードを指示する信号をタッチパネル制御部１８に送る。また、タッチパネル制御部１８から送られてきた座標のデータを使用して表示部１２の表示内容に合わせた種々の処理をおこなう。例えば、表示部１２に表示された複数のボタンの中でタッチされたボタンを特定する。

なお、上述した各制御部１４，１８，２０は、説明した動作をおこなうソフトウェア、ハードウェア、またはその両方で構成されるものである。必要に応じて種々のデータをメモリに記憶する。本発明のタッチパネル装置１０の基本的な構成は上述したとおりであり、以下、タッチパネル制御部１８がおこなう処理の違いごとに実施例を分けて説明をおこなう。

図２、図３を参照して、タッチキー入力モード時に、タッチパネル制御部１８が座標の検出を１回だけおこなう構成を説明する。

最初にタッチパネル制御部１８の初期化をおこない、出力Ｆｌａｇに０を入れてメモリに記憶する（Ｓ１）。出力Ｆｌａｇはタッチの有無を記憶しておくものである。タッチされたか否かを検出し（Ｓ２）、それを所定の回数繰り返す（Ｓ３）。タッチしたか否かの検出は、従来技術で説明したように、図６（ａ）でＶｄを検出することである。タッチ検出を所定の回数繰り返すのは、ノイズなどの影響による誤動作を避けるためである。繰り返し回数は、求められる検出精度や機器の構成などで種々変更される。

手書き入力モードまたは出力Ｆｌａｇ＝０であれば（Ｓ４）、Ｘ座標とＹ座標を取得する（Ｓ５、Ｓ６）。タッチキー入力モードであっても最初は出力Ｆｌａｇ＝０であるので、Ｘ，Ｙ座標の取得をおこなう。Ｘ，Ｙ座標の取得は、従来技術で説明したように電極Ｙ１，Ｘ１の電位Ｅ２，Ｅ３を検出し（図６（ｂ）、（ｃ））、その電位Ｅ２，Ｅ３をＬＰＦを介してＡ／Ｄ変換し、所定の変換式やテーブル変換を使用してＸ座標とＹ座標を求める。

必要に応じて取得された座標の平均化処理をおこなう（Ｓ７）。この平均化処理は、表示部１２に表示される手書き文字などを滑らかにしたりするものである。

Ｘ座標とＹ座標のデータを主制御部２０に出力し（Ｓ８）、出力Ｆｌａｇに１を代入する（Ｓ９）。主制御部２０は得られた座標のデータを使用して、表示部１２に表示された内容に合わせた処理をおこなう。

Ｓ９までの処理が終了した時点で、タッチされた状態が継続されていれば、再びＳ２からＳ４までの処理をおこなう。タッチキー入力モードであれば、Ｓ４からＳ２に戻ることとなり、リリースされるまでＳ２からＳ４のタッチ検出を繰り返すこととなる。手書き入力モードであれば、リリースされるまでＳ２からＳ９の全ての検出を繰り返し、次々と座標を出力して主制御部２０が文字などを認識できるようにする。

図６（ａ）に示すように、タッチ検出のときは、左右の電極Ｘ１，Ｘ２の電位が同じであるので抵抗膜Ｒ１に電流が流れず、タッチパネル１６の抵抗膜Ｒ１での電力消費がない。座標の検出のときは、一方の電極Ｘ１、Ｙ１の電位をグランドレベルにするので電流が流れて電力を消費する。タッチキー入力モードでは、最初の１回目にタッチ検出と座標の検出をおこない、その後は座標検出をおこなっていない（図３参照）。タッチキー入力モードが、１つの座標がわかれば表示部１２に表示された複数のキーの中でどのキーがタッチされたかがわかるためである。タッチキー入力モード時に座標検出の回数が１回で済むため、従来に比べて消費電力の低減が可能である。特にタッチキー入力モードを多用する電子機器であれば、その効果が顕著になる。なお、図３は説明の便宜上、座標の平均化処理などを省略している。

タッチパネル１６から指などが離れてリリース状態となれば、Ｓ２からＳ１０の処理に進む。上述のＳ９でＦｌａｇ＝１とされているので、リリースデータを主制御部２０に出力する（Ｓ１１）。主制御部２０はリリースされたことがわかり、表示制御部１４に表示の変更を指示したりするなど、次の処理に進むことができる。タッチパル制御部１８は、Ｆｌａｇに０を代入して初期状態に戻し（Ｓ１２）、再びタッチ検出をおこなう。

なお、処理を開始してから最初のタッチが検出されるまでは、Ｓ２とＳ１０を繰り返すこととなる。また、リリースされてから次のタッチが検出されるまでも、Ｓ２とＳ１０を繰り返すこととなる。

図４、図５を参照して、タッチキー入力モード時に、タッチパネル制御部１８がタッチ検出と座標の検出の間に待ち時間を設けた構成を説明する。

Ｆｌａｇに０を代入してタッチを検出するのは実施例１と同様である。Ｓ４で手書き入力モードであれば、Ｘ座標とＹ座標の取得をおこない、その座標を主制御部２０に出力し、出力Ｆｌａｇに１を代入する（Ｓ９）。これらの工程は実施例１と同じである。タッチされた状態からリリース状態になるまで、Ｓ２からＳ９を繰り返す。

Ｓ４でタッチキー入力モードであれば、一定の待ち時間を設け（Ｓ１０）、その後に座標の検出をおこなう（Ｓ５，Ｓ６）。待ち時間を計時するためのタイマーをタッチパネル制御部に設ける。使用する電子機器にタイマーがあれば、それを使用ても良い。タッチされた状態からリリース状態になるまでＳ２からＳ９を繰り返すこととなるが、毎回、タッチ検出と座標検出の間に待ち時間がある。したがって、従来あるいは手書き入力モードに比べてタッチを検出してから座標を出力するまでの時間が長くなり、単位時間当たりの座標検出の回数が減る（図５参照）。このことにより、タッチキー入力モード時の消費電力の低減が可能である。また、上記のように単位時間当たりの座標検出の回数が減るが、リリース状態になるまでに座標を主制御部２０に出力することができるので、いわゆるアイコンのドラックなどの簡単な操作であれば、それほど追従性が必要とされないので可能となる。なお、図５は説明の便宜上、座標の平均化処理などを省略している。

なお、待ち時間の長さについては、使用する電子機器の求められる性能などから適宜設定する。例えば、待ち時間を約０．２秒にする。

タッチパネル１６から指などが離れてリリース状態となれば、Ｓ２からＳ１１に進む。また、タッチが検出されるまではＳ２とＳ１１を繰り返す。これらの工程は、実施例１と同じである。

以上、２つの実施例で説明した本発明は、タッチパネル制御部１８が表示内容に合わせて座標の検出方法を変更することができ、最適な電力消費とすることができる。特に、タッチキー入力モードでの座標検出の回数が減り、抵抗膜での消費電力の低減が可能である。モバイル型の電子機器で、タッチキー入力モードを多用するものであれば、バッテリ駆動時間を延ばすことができる。従来の機器と比べてハードウェアの増加はなく、簡単な処理の変更を行っているだけである。モバイル型の電子機器であれば筐体を大きくすることはなく、携行時の負担を増やすことはない。

２つの実施例を説明したが、それらの組み合わせであっても良い。主制御部２０がタッチキー入力モードをタッチパネル制御部１８に指示するときに、表示内容によって、図２のタッチキー入力モードの処理をするか、図４のタッチキー入力モードの処理をするかを選択するようにする。１つの座標を選択するだけであれば図２の処理を選択し、追従性があまり必要のない操作もおこなうのであれば図４の処理を選択する。種々の表示を切り替えておこなうときに、表示内容によって柔軟に対応できる。

本発明は、バッテリで駆動するモバイル型の電子機器に使用することを前提に説明をおこなったが、据え置き型の電子機器であっても消費電力の低減が可能である。環境への負荷を減らすことができる。

なお、電子機器に使用するソフトウェアによっては、表示部１２に表示させた１つの画像で手書き入力とキー入力を求める場合もある。そのような場合は、いずれの実施例でも主制御部２０がタッチパネル制御部１８に手書き入力モードで処理をおこなうように信号を送る。すなわち、表示部１２に表示されたキーを選択した場合でも、手書き入力モードと同じようにタッチ検出と座標検出がおこなわれて、検出された座標が主制御部２０に出力される。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明のタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。 タッチパネル制御部がおこなう処理のフローチャートである。 タッチパネルにタッチされてからリリースされるまでの間に、タッチパネル制御部がおこなう処理のモードによるタイミングの違いを示す図である。 タッチパネル制御部がおこなう処理のフローチャートである。 タッチパネルにタッチされてからリリースされるまで間に、タッチパネル制御部がおこなう処理のモードによるタイミングの違いを示す図である。 抵抗膜方式のタッチパネルのタッチ検出と座標検出をおこなう構成を示す図であり、（ａ）はタッチを検出するときの構成を示す図であり、（ｂ）はＸ座標を検出するときの構成を示す図であり、（ｃ）はＹ座標を検出するときの構成を示す図である。 従来のタッチ検出から座標検出をおこなうときの処理のフローチャートである。 タッチパネル制御部がおこなう処理のモードごとのタイミングを示す図である。

符号の説明

１０：タッチパネル装置
１２：表示部
１４：表示制御部
１６：タッチパネル
１８：タッチパネル制御部
２０：主制御部

Claims (4)

1. 表示部と、
   前記表示部に所定の内容を表示させる表示制御部と、
   前記表示部の前面に配置されるタッチパネルと、
   前記タッチパネルに手書きで入力をおこなう手書き入力モードと表示部に表示されたキーに対応するタッチパネルの部分をタッチして入力をおこなうタッチキー入力モードとを有し、タッチパネルに対してタッチがあったときのタッチ検出および座標の検出をおこない、前記モードごとに座標の検出をおこなう回数またはタッチ検出から座標の検出を終了するまでの時間が異なるタッチパネル制御部と、
   前記表示制御部がおこなう表示部への表示内容に合わせて、手書き入力モードとタッチキー入力モードとの切り替えをタッチパネル制御部に指示する主制御部と、
   を含むタッチパネル装置。
2. 前記タッチパネル制御部は、タッチパネルにタッチがあってからリリースされるまでの間、タッチキー入力モードの場合に、最初にタッチ検出と座標の検出をおこない、それ以降はタッチ検出を繰り返す請求項１のタッチパネル装置。
3. 前記タッチパネル制御部は、タッチパネルにタッチがあってからリリースされるまでの間、タッチキー入力モードの場合に、タッチ検出と座標の検出を繰り返し、タッチ検出と座標の検出の間に待ち時間を設けた請求項１のタッチパネル装置。
4. 前記タッチパネル制御部は、タッチパネルにタッチがあってからリリースされるまでの間、手書き入力モードの場合に、タッチ検出と座標の検出を繰り返す請求項１乃至３のいずれかのタッチパネル装置。

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