JP2009176211A

JP2009176211A - タッチパネル装置等

Info

Publication number: JP2009176211A
Application number: JP2008016307A
Authority: JP
Inventors: Jun Sato; 佐藤　　淳; Shinichi Hirose; 眞一廣瀬
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】タッチパネルにおける抵抗膜間の接触抵抗が変化した場合であっても、ユーザにより押下される位置をより正確に特定可能としたタッチパネル装置等を提供する。
【解決手段】本願は、互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するパネル２を備えるタッチパネル装置Ｓにおいて、基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記パネル２の押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得する出力電圧取得手段と、前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数Ｋとして算出する補正係数算出手段と、前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得する位置電圧取得手段と、前記位置電圧及び前記補正係数Ｋを用いて、ユーザにより押圧されたパネル２上の位置を特定する位置特定手段と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本願は、抵抗膜式のタッチパネル装置等の技術分野に関する。

抵抗膜方式のタッチパネル装置は、二枚の抵抗膜を有するパネルがスペースを介して重ねて（対向して）配置され、利用者が当該パネルを押下することにより、２枚の抵抗膜が接触し通電する。そして、通電した電気信号を検出することによりその押下された位置の座標が特定される。

より具体的には、このような抵抗膜方式のタッチパネル装置は、２枚の抵抗膜のうち一方の抵抗膜に対して電圧を印加し、ユーザにより押下された位置に応じた抵抗分割された電圧を他方の抵抗膜に発生させ、当該他方の抵抗膜に発生した電圧を検知することで当該押下されたＸ、Ｙ座標を検出している。

ユーザにより押下された位置を正確に特定するために、例えば特許文献１には、ユーザにより押下される直前の抵抗膜への印加電圧を用いて、当該押下された位置を検出するタッチパネル装置が開示されている。

特開２００６−１８５６９号公報

ところで、上記パネルが弱く押された（押圧力が小さい）場合と強く押された（押圧力が大きい）場合とでは、抵抗膜間の接触抵抗が異なる（押圧力が小さいと当該接触抵抗が大きくなる）。また、当該接触抵抗は経年変化（例えば増大）することも知られている。

このような抵抗膜間の接触抵抗の変化によって、ユーザにより押下された位置に応じた抵抗分割された電圧も変化してしまい、このため、ユーザにより押下された位置が正確に特定できない、例えば押下された位置にあるキーの隣のキーが押されたと誤認識されるというような問題が生じる。かかる問題は、上述した特許文献１に開示された技術では解決することは困難である。

そこで、本願は上記問題の解決を課題の一例としてなされたものであり、タッチパネルにおける抵抗膜間の接触抵抗が変化した場合であっても、ユーザにより押下される位置をより正確に特定可能としたタッチパネル装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載のタッチパネル装置は、互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するパネルを備えるタッチパネル装置において、基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記パネルの押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得する出力電圧取得手段と、前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数として算出する補正係数算出手段と、前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得する位置電圧取得手段と、前記位置電圧及び前記補正係数を用いて、ユーザにより押圧されたパネル上の位置を特定する位置特定手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の押圧位置特定方法は、互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するパネルを備えるタッチパネル装置の押下位置特定方法であって、基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記パネルの押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得する出力電圧取得工程と、前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数として算出する補正係数算出工程と、前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得する位置電圧取得工程と、前記位置電圧及び前記補正係数を用いて、ユーザにより押圧されたパネル上の位置を特定する位置特定工程と、を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の押圧位置特定プログラムは、コンピュータを、請求項１及び２に記載のタッチパネル装置として機能させることを特徴とする。

以下、本願の最良の実施形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１はタッチパネル装置の構成例を示す図である。

先ず、図１を用いてタッチパネル装置Ｓの構成について説明する。タッチパネル装置Ｓは、タッチパネル本体２と、システム制御部１０と、電源２０と、を備えている。電源２０は、タッチパネル本体２及びシステム制御部１０と接続され、電源２０からタッチパネル本体２に供給される電圧は、システム制御部１０により制御される。

タッチパネル本体２は、一般的に抵抗膜式のタッチパネルと称されるものであって、抵抗値の特性が線形の抵抗膜を有する上部パネル４及び下部パネル５を備え、前記上部及び下部のパネル４、５は、所定のスペースを介して重ね合わされて（対向して）構成されている。つまり、上部パネル４が有する抵抗膜と、下部パネル５が有する抵抗膜とは対向する１対の抵抗膜を形成する。そして、タッチパネル本体２の一部領域がユーザにより押圧されることによりその押圧された箇所に相当する抵抗膜同士が接触するようになっている。

上部パネル４には、Ｘ軸方向に電位勾配が発生するように抵抗膜が配置され、その左右両端にはそれぞれの当該抵抗膜に接続される電極４ａ、４ｂが設けられている。一方、下部パネル５にはＹ軸方向に電位勾配が発生するように抵抗膜が配置され、その上下両端にはそれぞれの当該抵抗膜に接続される電極５ａ、５ｂが設けられている。

システム制御部１０は、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、タッチパネル装置Ｓ全体を制御し、本願の出力電圧取得手段、補正係数算出手段、位置電圧取得手段、位置特定手段、及び判断手段として機能する。また、システム制御部１０は、ＰＮＬＸＶ、ＰＮＬＶＤ、ＰＮＬＹＶ２からなる出力ポート、及びμＰＮＬＡＤＹ、μＰＮＬＡＤＸからなる入力ポートを備えている。そして、システム制御部１０は、当該出力ポートを通じてトランジスタ等からなる電気回路を制御し、上部パネル４の電極４ａ及び下部パネル５の電極５ａへの基準電圧の供給（印加）制御を行うようになっている。また、システム制御部１０は、ユーザによって押圧動作がなされた時に、上部パネル４の電極４ｂ及び下部パネル５の電極５ｂに現れる電圧を入力ポートを通じて取得するようになっている。

ここで、タッチパネル装置Ｓにおける位置検出動作について図１を用いて簡単に説明する。ユーザにより押圧されたタッチパネル本体２の位置検出は、システム制御部１０による制御の下、ユーザによる押圧動作の検出処理、押圧位置の検出処理の順に行われる。

まず、押圧動作の検出処理では、上部パネル４の一方の電極４ａに予め規定された基準となる基準電圧が供給され、且つ他方の電極４ｂが接地されていない状態において、ユーザによりタッチパネル本体２（上部パネル４）への接触による押圧動作がなされると、当該押圧箇所に相当する上部及び下部パネル４、５の抵抗膜同士が接触することで下部パネル５の一方の電極５ｂから出力される出力電圧（電極５ｂに現れる出力電圧）がシステム制御部１０により取得され、その出力電圧（実際には、入力ポートからの入力電圧）が予め規定されたユーザによる押圧動作を示す閾値電圧以上であるか否かが判断される。この判断によって出力電圧が閾値電圧以上であれば、ユーザにより押圧動作が検出される。

図２は、タッチパネル本体２における概略回路の一例を示す図である。図２の例において、符号５１部がユーザによる押圧位置であるとすると、システム制御部１０の入力ポートμＰＮＬＡＤＸから入力される電圧Ｖinは、下記式で表される。

Ｖin＝Ｒin＊Ｖref／Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒin

ここで、Ｒinは、システム制御部１０（入力ポート等）の入力抵抗を示し、Ｒ４は、上部及び下部パネル４、５の抵抗膜の接触抵抗を示し、Ｖrefは基準電圧を示す。ユーザによる押圧力がある程度大きい場合、接触抵抗Ｒ４≒０Ωとなり、抵抗Ｒ１及びＲ３は、入力抵抗Ｒinに対して無視できるほど小さいから、Ｖin≒Ｖrefとなる。仮に、基準電圧Ｖrefを３．３Ｖ（ボルト）とし、閾値電圧を２．８Ｖとすると、Ｖinの電圧が閾値電圧を超えているので、押圧動作が検出され、押圧位置の検出処理に移ることになる。

次に、押圧位置の検出処理では、上部パネル４の一方の電極４ａに基準電圧が供給され、且つ他方の電極４ｂが接地された（ＧＮＤに接続）状態において、下部パネル５の一方の電極５ｂから出力される位置電圧（つまり、上部及び下部パネル４、５の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧、言い換えれば、ユーザにより押下された位置に応じて抵抗分割された電圧）がシステム制御部１０により取得され、当該位置電圧に基づいてタッチパネル本体２におけるＸ軸方向の位置が特定（例えば、タッチパネル本体２上のＸ軸方向の位置座標が算出）される。同様に、下部パネル５の一方の電極５ａに基準電圧が供給され、且つ他方の電極５ｂが接地された状態において、上部パネル４の一方の電極４ｂから出力される位置電圧がシステム制御部１０により取得され、当該位置電圧に基づいてタッチパネル本体２におけるＹ軸方向の位置が特定（例えば、タッチパネル本体２上のＹ軸方向の位置座標が算出）される。

ところで、ユーザによる押圧動作の検出処理において、上部パネル４の一部領域をユーザがある程度大きい押圧力で押圧すると、抵抗膜間の接触抵抗は無視できるほど小さい（上述したように接触抵抗Ｒ４≒０Ω）ため問題とならないが、当該押圧力が小さいと、当該接触抵抗は大きくなるため、電圧降下が生じ、本来であれば閾値電圧以上の電圧が下部パネル５から得られるはずにもかかわらず当該閾値電圧以上の電圧が得られずに誤作動の原因となりうる。また、経年変化によっても当該接触抵抗の値が大きくなるため、上記同様に電圧降下が生じて誤作動の原因となりうる。特に、ユーザによる押圧力によって出力電圧が閾値電圧付近の場合には、誤作動が発生する要因となる。

また、ユーザによる押圧力が小さい時や経年変化により接触抵抗の値が大きい場合には、一方のパネルの電極に基準電圧を供給した際の他方のパネルの電極に現れる位置電圧は低くなるため、上述したように、特にユーザによる押圧力によって位置電圧が閾値電圧付近の場合には、ユーザにより押下された位置が正確に特定できず、誤検出（誤判定）を起こす原因となりうる。

これらの事項を考慮し、システム制御部１０は、ユーザによる押圧動作の検出処理を行なう際に、当該上部パネル４の電極４ａに印加した基準電圧に対する下部パネル５の電極５ａから得られる出力電圧の割合を補正係数Ｋとして算出し、上記押圧位置の検出処理において取得される位置電圧と当該補正係数Ｋを用いて、ユーザにより押圧されたパネル上の位置を特定するようになっている。具体的に、システム制御部１０は、上記押圧位置の検出処理において取得された位置電圧に補正係数Ｋを掛けることで、ユーザにより押圧された位置の補正（座標補正）を行うようになっている。これにより、抵抗膜間の接触抵抗が変化した場合であっても、特別な回路（例えば、常時、抵抗膜に印加される電圧をモニタするような回路）を追加することなく、押された位置を正確に検出（判定）することができる。

以下、本実施形態における具体的なタッチパネル装置Ｓにおける位置検出動作について図３及び図４を用いて説明する。なお、位置検出動作は、ユーザによる押圧動作の検出処理、押圧位置の検出処理（Ｘ座標の位置検出処理及びＹ座標の位置検出処理）の順に一連の動作処理として行われるが、理解し易いように各処理に分けて説明を行う。

まず、ユーザによる押圧動作の検出処理について図３を用いて説明する。図３はタッチパネル装置Ｓにおけるシステム制御部１０のユーザによる押圧動作の検出処理を示すフローチャート図である。

システム制御部１０は、電極４ａに基準電圧を供給する（ステップＳ１１）。そして、タッチパネル本体２の上部パネル４の一部領域がユーザにより押圧されると、その押圧された箇所に相当する上部及び下部パネル４、５の抵抗膜同士が接触し、下部パネル５の電極５ｂには出力電圧Ａが現れる。当該出力電圧Ａは、基準電圧に抵抗膜間の接触抵抗が加味された電圧値である。

次に、システム制御部１０は、出力電圧Ａを、入力ポートμＰＮＬＡＤＸを通じて取得し（ステップＳ１２）、当該出力電圧Ａと予め閾値電圧として規定される閾値Ｘとを比較し、出力電圧Ａが閾値Ｘ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断が肯定されれば、後述する位置検出処理に進み、否定されれば、閾値Ｘ以上の電圧値が取得されるまで待機する。なお、当該出力電圧Ａはサンプリングして取得し、当該サンプリングデータをＡ−Ｄ変換して、その中から１の値又は平均値を取得するようになっている。

次に、ユーザにより押圧された押圧位置の検出処理について、Ｘ座標の位置検出処理、Ｙ座標の位置検出処理の順に図４を用いて説明する。図４はタッチパネル装置Ｓにおけるシステム制御部１０の押圧位置の検出処理を示すフローチャート図である。

まず、システム制御部１０は、出力電圧Ａの値をＲＡＭに保存する（ステップＳ２１）。

次にシステム制御部１０は、電極４ａに基準電圧を供給しつつ（ステップＳ２２）、出力ポートＰＮＬＶＤを通じて所定の電気回路を制御し、電極４ｂをＧＮＤに接続する（ステップＳ２３）。この処理によって、下部パネル５の下端部の電極５ｂには出力電圧Ｂが現れる。当該出力電圧Ｂは、Ｘ軸方向の抵抗値が変化した抵抗膜から得られる電圧値を示しており、タッチパネル本体２におけるＸ軸方向の押圧位置に対応した電圧値である。

次に、システム制御部１０は、出力電圧Ｂを、入力ポートμＰＮＬＡＤＸを通じて取得する（ステップＳ２４）。

次に、システム制御部１０は、ＲＡＭに保存されている出力電圧Ａを読み出し、基準電圧に対する出力電圧Ａの割合を算出し、当該算出した値を補正係数Ｋとして、出力電圧Ｂに当該補正係数Ｋを掛けて出力電圧Ｂを補正し（ステップＳ２５）、その補正した電圧値に基づいてＸ方向の押圧位置を算出する（ステップＳ２６）。

次に、システム制御部１０は、出力ポートＰＮＬＶＤを通じて所定の電気回路を制御し、電極４ｂにおけるＧＮＤ接続を開放する（ステップＳ２７）。

また、システム制御部１０は、出力ポートＰＮＬＸＶ及びＰＮＬＹＶ２を通じて所定の電気回路を制御し、電極５ａに基準電圧を供給する（ステップＳ２８）とともに、電極５ｂをＧＮＤに接続する（ステップＳ２９）。この処理によって、上部パネル４の左端部の電極４ｂには出力電圧Ｃが現れる。当該出力電圧Ｃは、Ｙ軸方向の抵抗値が変化した抵抗膜から得られる電圧値を示しており、タッチパネル本体２におけるＹ軸方向の押圧位置に対応した電圧値である。

次に、システム制御部１０は、出力電圧Ｃを、入力ポートμＰＮＬＡＤＹを通じて取得する（ステップＳ３０）。

次に、システム制御部１０は、ＲＡＭに保存されている出力電圧Ａを読み出し、基準電圧に対する出力電圧Ａの割合を算出し、当該算出した値を補正係数Ｋとして、出力電圧Ｃに補正係数Ｋを掛けて測定電圧Ｃを補正し（ステップＳ３１）、その補正した電圧値に基づいてＹ方向の押圧位置を算出し（ステップＳ３２）、処理を終了する。

なお、補正係数Ｋは、ユーザによる押圧動作の検出処理の終了後に算出してＲＡＭに保存し、押圧位置の検出処理の時に必要に応じて読み出すようにしても構わない。

以上に説明したように、上記実施形態のタッチパネル装置Ｓは、互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するタッチパネル本体２を備えるタッチパネル装置Ｓにおいて、システム制御部１０は、基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記タッチパネル本体２の押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得し、前記出力電圧が予め規定された閾値電圧を超えたか否かを判断し、出力電圧が前記閾値電圧を超えた場合には、前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数Ｋとして算出し、前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得し、前記位置電圧及び前記補正係数Ｋを用いて、ユーザにより押圧されたタッチパネル本体２上の位置を特定するように構成されており、抵抗膜間の接触抵抗が変化した場合であっても、特別な回路（例えば、常時、抵抗膜に印加される電圧をモニタするような回路）を追加することなく、押された位置を正確に検出（判定）することができる。

なお、上記実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではなく、例えば、ナビゲーション装置など電子機器において用いられるタッチパネル機能に対して適用可能である。

タッチパネル装置Ｓの構成例を示す図である。タッチパネル本体２における概略回路の一例を示す図。タッチパネル装置Ｓにおけるシステム制御部１０のユーザによる押圧動作の検出処理を示すフローチャート図である。タッチパネル装置Ｓにおけるシステム制御部１０の押圧位置の検出処理を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ｓタッチパネル装置
２タッチパネル本体
４上部パネル
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ電極
５下部パネル
１０システム制御部

Claims

互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するパネルを備えるタッチパネル装置において、
基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記パネルの押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得する出力電圧取得手段と、
前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数として算出する補正係数算出手段と、
前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得する位置電圧取得手段と、
前記位置電圧及び前記補正係数を用いて、ユーザにより押圧されたパネル上の位置を特定する位置特定手段と、
を備えていることを特徴とするタッチパネル装置。
前記出力電圧が予め規定された閾値電圧を超えたか否かを判断する判断手段を更に備え、前記出力電圧が前記閾値電圧を超えた場合に、前記位置電圧を取得して前記パネル上の位置を特定することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
互いに異なる主軸方向に電位勾配が形成され、対向する１対の抵抗膜を有するパネルを備えるタッチパネル装置の押圧位置特定方法であって、
基準電圧が一方の前記抵抗膜に印加された状態で、ユーザによる前記パネルの押圧動作により前記一対の抵抗膜が接触した場合における他方の前記抵抗膜から出力される出力電圧を取得する出力電圧取得工程と、
前記基準電圧に対する前記出力電圧の割合を補正係数として算出する補正係数算出工程と、
前記一対の抵抗膜が接触した場合における当該接触した位置に応じた位置電圧を取得する位置電圧取得工程と、
前記位置電圧及び前記補正係数を用いて、ユーザにより押圧されたパネル上の位置を特定する位置特定工程と、
を備えていることを特徴とする押圧位置特定方法。
コンピュータを、請求項１及び２に記載のタッチパネル装置として機能させることを特徴とする押圧位置特定プログラム。