JP2009175902A - タッチパネル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、機器を複雑にすることなく高速にタッチ位置検出をおこなうことができる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、電子機器11の表示部12の前面に設けられたタッチパネル16と、タッチパネル16に対するタッチの有無やタッチ位置を検出するタッチパネル制御部18とを備える。タッチパネル制御部18は、上側透明基板にタッチがあってからリリースされるまでの間、最初にタッチ検出をおこなった後にタッチ位置検出を繰り返し、タッチ位置検出時の電極の電位からリリースを判定する。
【選択図】図1
【解決手段】タッチパネル装置10は、電子機器11の表示部12の前面に設けられたタッチパネル16と、タッチパネル16に対するタッチの有無やタッチ位置を検出するタッチパネル制御部18とを備える。タッチパネル制御部18は、上側透明基板にタッチがあってからリリースされるまでの間、最初にタッチ検出をおこなった後にタッチ位置検出を繰り返し、タッチ位置検出時の電極の電位からリリースを判定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子機器にデータを入力するための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装置を利用する機器がある。タッチパネル装置を使用すると、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装置の動作について図5と図6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。透明基板へのタッチによって透明基板が撓み、両抵抗膜R1,R2が接触する。電極X1,Y1の電位からタッチ検出や座標検出がおこなえる。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6に示すように、タッチを検出する前にタッチパネル装置の初期化をおこない、タッチ検出をおこなうために、上部抵抗膜R1の両電極X1,X2を同電位Vtにする(S1、図5(a))。抵抗膜R1の電位が安定するまで一定時間待機し(S2)、ディジタルデータにした電位を検出する(S3)。例えば図5(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の電位はVtとなる。検出した電位Vtが予め設定しておいた閾値以上であれば、タッチされていることがわかり(S4)、タッチ位置検出をおこなう。なお、この電位Vt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。
タッチが検出されれば、タッチ中フラグをオンにして(S5)、タッチパネルにおけるタッチされたX座標の検出をおこなう(図5(b))。このとき、上部抵抗膜R1の右側の電極X2の電位をVt、左側の電極X1をグランドに接続してX座標を検出するための電位を抵抗膜R1に形成する(S6)。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。このとき、電位が安定するまで一定時間待機する(S7)。下部抵抗膜R2の電極Y1の電位E4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)変換し(S8)、電位のディジタルデータを取得する(S9)。
次にタッチパネルのY座標の検出の検出をおこなう(図5(c))。そのために、下部抵抗膜R2の上側の電極Y2の電位をVt、下側の電極Y1をグランドに接続して、Y座標を検出するための電位を抵抗膜R2に形成する(S10)。抵抗膜R2の電位が安定するまで一定時間待機する(S11)。上部抵抗膜R1の電極X1の電位E5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変換し(S12)、電位のディジタルデータを取得する(S13)。
なお、電源電圧はVdであるが、電極X2と電極Y2の電位は、実際には配線抵抗rによってVdよりも小さいVtとなる。また、電極X1と電極Y1の電位は、配線抵抗rによってグランドレベルよりも高くなる。
取得したX座標、Y座標のデータをバッファに一旦保存し(S14)、保存されたデータからX座標、Y座標を求める(S15)。求めた座標はタッチパネル装置が使用されている電子機器のCPUなどの主制御部に送信する(S16)。S14でデータをバッファに保存するのは、データを複数記憶し、座標の平均値を求めるためである。座標の平均値を求めることによって、例えば座標値を用いて線を描画する際に、描線を滑らかに表示することができる。
タッチされている間、S1〜S16の動作を繰り返す。タッチパネルから指が離れると(以下「リリースされる」とも言う)S4で電位E3が閾値未満になり、S17の工程に進む。S5でタッチ中フラグをオンにしているので、タッチ中フラグをオフにし(S18)、CPUにリリースデータを送信する(S19)。CPUは次の処理に進むことができる。なお、タッチがされるまではS1〜S4の後、S17の工程を繰り返すこととなる。
タッチされてからリリースされるまでの間、タッチ検出、X座標検出、Y座標検出の3工程を繰り返す(図7)。毎回、タッチ検出をおこなっているため、入力が早くなると座標の検出が追いつかない場合がある。例えば、タッチパネルから文字を手書き入力する場合に文字などを認識できず、電子機器のソフトウェアでエラーとなる場合がある。
特許文献1には、タッチ検出とタッチ位置検出を高速におこなうために、赤外線を使用することが開示されている。しかし、赤外線を利用するとなると抵抗膜方式に簡単に適用することはできない。また、据え置き型の機器を対象としており、PDAなどに簡単に適用できないおそれがある。
本発明の目的は、機器を複雑にすることなく高速にタッチ位置検出をおこなうことができ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、対向して配置された2枚の透明基板と、2枚の透明基板の互いに対向する面に設けられた抵抗膜と、抵抗膜に設けられた電極と、電極への電圧印加を制御し、電極の電位からタッチ検出とタッチ位置検出をおこなうタッチパネル制御部とを含む。タッチパネル制御部は、いずれかの透明基板にタッチがあってからリリースされるまでの間、最初にタッチ検出をおこなった後にタッチ位置検出を繰り返し、タッチ位置検出時の電極の電位からリリースを判定する。
タッチパネル制御部は、抵抗膜に形成された電極に電圧を印加して、タッチ検出とタッチ位置検出をおこなう。タッチ検出がなされれば、リリースされるまでタッチ位置検出を繰り返す。リリースはタッチ位置検出の電位から判定する。
タッチ位置検出は透明基板のX座標検出とY座標検出とを含み、タッチパネル制御部が、X座標検出とY座標検出との順番を1回ごとに変更してタッチ位置検出を繰り返す。
タッチパネル制御部は、タッチ位置検出時の電極の電位が所定値以下になった場合にリリースと判定する。
タッチパネル制御部は、最初のタッチ検出をおこなう前に座標を検出するための電圧を電極に印加し、電極の最低の電位を前記所定値として記憶する。
本発明は、本発明はタッチを1度検出すれば、後は座標検出のみであり、座標検出が従来に比べて高速におこなえる。座標検出ごとにX座標とY座標の検出する順番を変更することにより、抵抗膜に所定の電位が形成されるまでの時間も削減することができ、このことによっても座標検出の高速化が可能である。タッチされた後のリリースの判定は、取得した電位の値がタッチされていないときの電極の最低の電位の値になればリリースと判定でき、複雑な処理は含まれない。
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。本発明は、図1のようにタッチ検出をおこなった後、リリースされるまでタッチ検出をおこなわない。以下、タッチパネル装置の構成とともに、その動作を詳しく説明する。
タッチパネル装置は電子機器に取り付けられる。タッチパネル装置10と電子機器11との関係は図2のようになる。電子機器11は、表示部12、表示制御部14、主制御部20を有する。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、CPUなどの主制御部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。
本発明のタッチパネル装置10は、電子機器11の表示部12の前面に設けられたタッチパネル16と、タッチパネル16に対するタッチの有無やタッチ位置を検出するタッチパネル制御部18とを備える。
タッチパネル16は従来技術の図5で説明した抵抗膜方式(4線式)のタッチパネル16である。タッチパネル16は、対向して配置された2枚の透明基板と、2枚の透明基板の互いに対向する面に形成された抵抗膜R1、R2と、抵抗膜R1,R2に設けられた電極X1,X2,Y1,Y2とを備える。従来技術で説明したように、2枚の透明基板を上部透明基板と下部透明基板とし、それぞれの基板に形成された抵抗膜を上部抵抗膜R1と下部抵抗膜R2とする。下側透明基板が表示部12と接し、上側透明基板がタッチされることとして説明する。
タッチパネル制御部18は、タッチパネル16に対するタッチやタッチ位置を検出するために、電極X1,X2,Y1,Y2に電圧を印加したり、電極X1,X2,Y1,Y2の電位を検出したりする。タッチパネル制御部18は、この電圧の印加や電位の検出のために、後述するリファレンス値、タッチ中フラグ、タッチ状態を記憶するためのメモリ(バッファ)を備える。また、電極X1,X2,Y1,Y2から取得した電位を一時的に記憶したり、座標を得るための演算をおこなうために利用するメモリを備える。電位を取得する際、電位をローパスフィルター(LPF)を通した後、アナログ/ディジタル(A/D)変換してディジタルデータとして取得する。
図1に示すように、タッチパネル制御部18は、上側透明基板にタッチがあってからリリースされるまでの間、最初にタッチ検出をおこなった後にタッチ位置検出を繰り返し、タッチ位置検出時の電極X1,Y1の電位E4,E5からリリースを判定する。従来であれば各座標検出の前にタッチ検出をおこなっていたが、本発明では最初だけおこなう。
タッチ位置検出は透明基板のX座標検出とY座標検出とを含む。タッチパネル制御部18は、タッチが継続されている間、X座標検出とY座標検出との順番を1回ごとに変更してタッチ位置検出を繰り返す。例えば、1回目の座標検出がX座標、Y座標の順番でおこなわれた後、2回目の座標検出をY座標、X座標の順番でおこなう。座標検出のために抵抗膜R1,R2に傾斜した電位を形成するが、この電位形成のために所定の待ち時間(例えば500μs)を設ける必要がある。例えば、X座標、Y座標の順番で座標を検出した後、Y座標、X座標の順番で座標検出をおこなえば、2回目の座標検出の際、Y座標を検出するための電位が抵抗膜R2に形成されている。したがって、電位を形成するための所定の待ち時間を取る必要はなく、座標検出の高速化が可能となる。
タッチパネル制御部18は、ある座標検出の後、次の座標検出までの間にリリースを判定しなくてはならない。本発明では、タッチ位置検出時の電極X1,Y1の電位E4,E5がリファレンス値以下になった場合に、タッチパネル制御部18はリリースと判定する。指または所定のペンが上側透明基板から離れることによって、タッチ位置検出時の電極X1,Y1の電位E4,E5がタッチされていないときの最低の電位まで下がる。例えば、図5(b)、(c)では、タッチされなければ、E4とE5はVxとVyとはならずに0Vとなる。本発明では、リファレンス値を設定し、そのリファレンス値よりも下がったときにリリースと判定する。
タッチパネル制御部18は、リファレンス値を得るために、最初のタッチ検出をおこなう前に、X座標とY座標を検出するための電圧を順番に電極X2,Y2に印加して抵抗膜R1,R2に傾斜した電位を形成する(図3(a)、(b))。抵抗膜R1,R2の電位の低い方の電極X1,Y1から電位E1,E2を取得して、この電位をリファレンス値として記憶する。例えば、X座標を検出するための電圧は電極X2に印加し、電極X2とX1の間に傾斜した電位を形成するが、電位の低い方の電極X1の電位E1がリファレンス値となる。このとき、電極X1,Y1の最低の電位E1,E2は配線の寄生成分の抵抗rによって0Vになることはない。例えば、Y座標の座標を検出する際、電極X1の電位E5が同じ電極X1のリファレンス値E1よりも小さくなればリリースと判定できる。以上をまとめると、タッチ位置検出時の電極X1,Y1の電位E4,E5が、タッチされていない状態でタッチ位置検出と同じ方法で印加したときの電極X1,Y1の最低の電位E1,E2よりも小さくなれば、リリースと判定する。
リファレンス値の取得はタッチ検出の前におこなう。例えば、タッチパネル装置10を初期化するときにおこなう。タッチパネル装置10の初期化時に電位E1,E2を記憶することによって、タッチパネル装置10ごとに生じる個体差によってリリースが誤判定されることを防ぐことができる。
本発明のタッチパネル装置10の動作を図4に示す動作フローに従って説明する。動作フローはタッチ検出、座標検出、リリース判定について示しているが、タッチ検出の前に、タッチパネル装置10の初期化をおこない、そのときにタッチされていない状態でX座標およびY座標を検出するための電圧を電極X2,Y2に印加し、電極X1,Y1の電位E1,E2をリファレンス値として記憶しておく。
タッチパネル装置10を初期化したときにメモリのタッチ中フラグをオフ、タッチ状態をタッチなしにする。したがって、S1からS2へ進み、図5(a)のようにタッチ検出用の電圧Vtを電極X1,X2に印加し、抵抗膜R1に所定の電位が形成されるまで所定時間待つ(S3)。なお、電源電圧がVdであっても配線抵抗rによってVtまで下がる。
一定時間経過後、電極Y1の電位をアナログ・ディジタル変換して取得し(S4)、その電位が閾値以上になっているか否かを判定する(S5)。閾値以上になっていればタッチされていると判断できる。S2〜S4を複数回繰り返してタッチ検出の精度を高めても良い。
タッチが検出されれば、タッチ中フラグをオンにして座標検出がおこなえるようにする(S6)。また、本発明では、座標検出ごとにX座標とY座標の検出する順番を変えるので、そのためにタッチ状態を初回タッチ検出とする(S7)。S6とS7は順番が逆であっても良い。
タッチが検出されなければ、タッチ中フラグはオフのままであり、S1で再びS2の工程に進むこととなる。タッチを検出し、タッチ中フラグをオンにするまで、S1〜S5の工程を繰り返す。
タッチを検出し、タッチ中フラグがオンになればS1からS8に進む。タッチ状態は初回タッチ検出であるので、図5(b)のように、X座標検出のために電極X2に電圧を印加し(S9)、抵抗膜R1に所定の電位が形成されるまで所定時間待つ(S10)。所定時間経過後、電極Y1の電位E4をアナログ・ディジタル変換して(S11)、電位のディジタルデータを取得する(S12)。
図5(c)のように、Y座標検出のために電極Y2に電圧を印加し(S13)、抵抗膜R2に所定の電位が形成されるまで所定時間待つ(S14)。電極X1の電位をアナログ・ディジタル変換し(S15)、電位E5のディジタルデータを取得する(S16)。
Y座標検出後、タッチ状態をY座標検出済みにする(S17)。これは、次回のタッチ位置検出をY座標の検出からおこなうために、Y座標を検出するための電位が抵抗膜R2に形成されていることを記憶するためである。
X座標およびY座標の検出のためにアナログ・ディジタル変換した値がリファレンス値より大きければ、タッチが継続されていることがわかる(S18)。アナログ・ディジタル変換した値をバッファに保存し(S19)、タッチパネル制御部18は保存された値からX座標、Y座標を求め(S20)、電子機器11の主制御部20にその座標を送る(S21)。電子機器11の主制御部20はその座標から所定の処理をおこなう。S19でバッファに保存するのは、X座標とY座標の取得を複数回行い、その平均値から座標を求めるためである。したがって、図4のフローではX座標とY座標の取得は1回であるが、複数回行っている。平均値を求める必要がなければバッファに保存する必要はない。
再びS1の処理に戻ったとき、タッチ中フラグはオンのままであるため、S8の処理に進む。タッチ状態はY座標検出済みであるため、S22に進み、Y座標を検出するための電極X1の電位E5をアナログ・ディジタル変換し(S22)、電位のディジタルデータを取得する(S23)。このとき、先の座標検出がY座標検出で終わっており、抵抗膜R2には所定の電位が形成されているので、最初から電極Y2に電圧を印加し、一定時間待機する必要はない。
S25でX座標を検出するための電極X2に電圧を印加し(S24)、一定時間待機した後(S25)、電極Y1の電位E4をアナログ・ディジタル変換し(S26)、電位のディジタルデータを取得する(S27)。
今回の座標検出では、X座標の検出が後になっているので、次回の座標検出ではX座標を先に検出することとなる。タッチ状態はX座標検出済みとする(S28)。
タッチが継続されていれば、再びS18〜S21の処理をおこない、S1の処理へと戻る。
再びS1からS8の処理に戻ったとき、タッチ状態はX座標検出済みとなっているので、S11の処理に進む。前回のY座標の検出時と同様に、最初に検出されるX座標に関しては最初から電極X2に電圧を印加する必要はない。以降、S11〜S17は上述した処理と同様である。
タッチが継続されている間、S1からS8へ進み、S21の処理までを繰り返す。タッチ検出をおこなうのは最初だけで、後はタッチ位置座標を検出し、そのときの電位E4,E5からリリースを判定する。タッチ座標検出の検出は、1回ごとにX座標とY座標の検出する順番が変わる。
リリースされた場合、電極X1,Y1の電位E4,E5がリファレンス値まで下がるため、S18の後にS29の処理へと進むこととなる。S29でタッチ中フラグをオフにして、タッチ検出をおこなえるようにする。S30では、リリースデータを電子機器11の主制御部20に送り、主制御部20は次の処理へと進む。次回のタッチに備えて、S31では、タッチ状態をタッチなしにする。S31の後、次にタッチがあるまで、S1〜S5の処理を繰り返す。なお、S29〜S31は、順番が変わっても良い。
以上のように、本発明はタッチを1度検出すれば、後は座標検出のみであり、座標検出が従来に比べて高速におこなえる。座標検出ごとにX座標とY座標の検出する順番を変更することにより、抵抗膜R1,R2に所定の電位が形成されるまでの時間も削減することができ、このことによっても座標検出の高速化が可能である。例えば、従来と比べて約50〜70%の時間で座標を得ることができる。
本発明について実施形態を説明したが、本発明は上述の内容に限定されるものではない。例えば、S18で電極X1,Y1の電位E4,E5がリファレンス値未満になった場合、S2〜S5のタッチ検出をおこなっても良い。電位E4,E5は0〜リファレンス値の範囲でリリースと判定していたが、リファレンス値付近のときにリリースか否かが微妙な場合がある。そのような場合に、リリースの判定精度を高めることができる。
タッチパネル装置10の初期化時にタッチされていない状態での最低の電位E1,E2を取得してリファレンス値としたが、電圧を印加した方の電極X2,Y2から最高の電位も同時に取得しても良い。タッチパネル制御部10は、最高と最低の電位が所定の値であるか否かをチェックし、タッチパネル装置10が正常に動作しているかを判定する。
リファレンス値は、タッチパネル装置10が初期化されたときに取得したが、予めメモリに記憶しておいても良い。記憶された値を使用してリリースを判定する。
X座標とY座標を取得するときの電位E4,E5とリファレンス値とを比較してリリースを判定したが、X座標かY座標のいずれか一方の電位であっても良い。リファレンス値もX座標かY座標のいずれか一方を取得すればよい。
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。
10:タッチパネル装置
11:電子機器
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(CPU)
X1,X2,Y1,Y2:電極
R1,R2:抵抗膜
r:配線抵抗
11:電子機器
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(CPU)
X1,X2,Y1,Y2:電極
R1,R2:抵抗膜
r:配線抵抗
Claims (4)
- 対向して配置された2枚の透明基板と、
前記2枚の透明基板の互いに対向する面に設けられた抵抗膜と、
前記抵抗膜に設けられた電極と、
前記電極への電圧印加を制御し、電極の電位からタッチ検出とタッチ位置検出をおこなうタッチパネル制御部と、
を含むタッチパネル装置において、
前記タッチパネル制御部が、いずれかの透明基板にタッチがあってからリリースされるまでの間、最初にタッチ検出をおこなった後にタッチ位置検出を繰り返し、タッチ位置検出時の電極の電位からリリースを判定するタッチパネル装置。 - 前記タッチ位置検出は透明基板のX座標検出とY座標検出とを含み、タッチパネル制御部が、X座標検出とY座標検出との順番を1回ごとに変更してタッチ位置検出を繰り返す請求項1のタッチパネル装置。
- 前記タッチパネル制御部は、タッチ位置検出時の電極の電位が所定値以下になった場合にリリースと判定する請求項1または2のタッチパネル装置。
- 前記タッチパネル制御部は、最初のタッチ検出をおこなう前に座標を検出するための電圧を電極に印加し、電極の最低の電位を前記所定値として記憶する請求項3のタッチパネル装置。
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JP2016133897A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 富士通コンポーネント株式会社 | タッチパネル装置及びタッチパネル装置の遅延算出方法 |
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