JP2013206333A - 検出位置補正装置、方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】 ポインティングデバイスの位置検出の精度を高めた検出位置補正装置、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】 導電性を有する第2導電膜シート21と、第2導電膜シート21上の所定位置に配置された導電体25と、第2導電膜シート21の両端部に形成された少なくとも一対の電極41、42(45、46)とを有するポインティングデバイス1と、一対の電極41、42(45、46)に電圧を印加して導電体25にかかる電圧値を入力し、入力した電圧値に基づいて第2導電膜シート21上の入力位置を補正する補正係数を算出する制御装置200とを備える。
【選択図】 図3

Description

本発明は、検出位置補正装置、方法及びプログラムに関する。
一般的に、ポインティングデバイスとしての抵抗膜方式のタッチパネルは、各々が透明な導電膜を備えた上部層と下部層とが対向して形成される。この方式のタッチパネルは、指又はペン等でタッチパネルが押圧され、上部層の導電膜と下部層の導電膜とが接触し導通することにより、その座標を検出するものである。上部層と下部層との間にはスペーサが設けられ、非操作時の上部層と下部層とのクリアランスを保ち、かつ入力荷重を調節する役割を果たしている。
抵抗膜式のタッチパネルについて、特許文献1〜4に開示がある。
特開平9−160722号公報 特開平10−83251号公報 特開平8−272514号公報 特開2001−312370号公報
しかしながら、導電膜の抵抗値はばらつきが大きく、実際にタッチパネルとして使用する際には、タッチ操作の位置検出を補正する必要がある。また、導電膜の抵抗値は、経年変化が生じ、また使用環境によっても抵抗値の変動量が大きく変わってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ポインティングデバイスの位置検出の精度を高めた検出位置補正装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために本発明の検出位置補正装置は、導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスと、前記一対の電極に電圧を印加して前記導電体にかかる電圧値を入力し、入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出する制御手段とを備える。
上記検出位置補正装置の一形態として、前記制御手段は、前記制御手段を備える制御装置、又は前記ポインティングデバイスを備える表示装置の電源がオンされた場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされてからの経過時間が所定時間となった場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされた回数が所定回数となった場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされて所定時間を経過するごとに、との少なくとも1つのタイミングで、前記補正係数を算出する処理を行うとよい。
上記検出位置補正装置の一形態として、前記制御手段は、前記ポインティングデバイス上の所定位置が押下された場合、スイッチからの操作入力を受け付けた場合、又は外部から信号又はコマンドを入力した場合に、前記補正係数を算出する処理を行うとよい。
本発明の検出位置補正方法は、導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスの検出する、前記シート上の入力位置を補正する検出位置補正方法であって、前記一対の電極に電圧を印加するステップと、前記一対の電極に電圧を印加した際に前記導電体にかかる電圧値を入力するステップと、入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出するステップとを有している。
本発明のプログラムは、導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスの検出する、前記シート上の入力位置を補正するプログラムであって、コンピュータに、前記一対の電極に電圧を印加する信号を出力する手順と、前記一対の電極に電圧を印加した際に前記導電体にかかる電圧値を入力する手順と、入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出する手順とを実行させる。
本発明によれば、ポインティングデバイスの位置検出の精度を高めることができる。
ポインティングデバイスの平面図である。 図1のA−A線に沿ったポインティングデバイスの断面図である。 ポインティングデバイスと制御装置との電気的接続構成図である。 ポインティングデバイスを用いた位置検出方法を説明するための図である。 制御装置の構成の一例を示す構成図である。 制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
図1は、検出位置補正装置の備えるポインティングデバイス1の平面図である。また、図2は、図1のA−A線に沿ったポインティングデバイス1の断面図である。なお、図2では、詳細な構造を明確に表現するために、縦横の縮尺を変更している。
ポインティングデバイス1は、使用者が指、またはタッチペンなどにより押下した位置を検出して後述する制御装置200に出力する装置である。ポインティングデバイス1は、図2に示すように、使用者側に配置される上面パネル10と、上面パネル10に対向配置される下面パネル20と、上面パネル10と下面パネル20とに挟持される複数のスペーサ30とを備える。上面パネル10は、上側シート11と、第1導電膜シート12とを備える。下面パネル20は、第2導電膜シート21と、絶縁シート22と、複数の導電体25と、下側シート23とを備える。
上側シート11及び下側シート23は、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethtlene Terephthalate)などの可撓性を有する材料により形成される。下側シート23は、例えば、不図示の基板に接着されることで支持され、基板とともに使用者の押下による上面パネル10の変形を防止する。
第1導電膜シート12及び第2導電膜シート21は、例えば、ITO(酸化インジウム・錫)などの導電性を有する材料により形成され、厚みは、例えば、数(Å)〜100(Å)である。
また、第1導電膜シート12及び第2導電膜シート21は、ITOのように透過性を有するものに限定されない。もっとも、使用者に操作用画像を見せるために、ポインティングデバイス1の下部に液晶表示デバイスなどの表示装置を設ける場合、第1導電膜シート12及び第2導電膜シート21として、例えばITOのように、透過性が比較的に高い材質を採用すると好ましい。また、この場合、上側シート11、絶縁シート22、下側シート23、複数のスペーサ30にも透過性が要求されることは言うまでもない。
複数のスペーサ30は、第2導電膜シート21の上部に形成され、第1導電膜シート12と第2導電膜シート21との間に配列されている。複数のスペーサ30は、それぞれ、アクリル樹脂などの絶縁性の材料により、例えば、Z方向に膨出した半球形状をなすように形成され、XY平面において縦横に配列されている。なお、Z方向、XY平面は、それぞれ図2にて規定された方向及び平面である。
また、複数のスペーサ30は、風などの外乱的要因による、使用者の意図しない入力を防止するために、第1導電膜シート12及び第2導電膜シート21を互いに絶縁する。一方、使用者により、例えば、可撓性の上側シート11上の一点P(図2参照)が押下されると、上側シート11及び第1導電膜シート12に入力荷重による撓みが生じ、対向する第1導電膜シート12と第2導電膜シート21とが互いに接触し、押下された位置Pが入力位置として制御装置200(図3参照)に検出される。
下側シート23と第2導電膜シート21との間に挟まれた絶縁シート22には、所定間隔をおいて複数の導電体25が形成されている。複数の導電体25は、絶縁シート22の平面(XY平面)において縦横に配列され、各導電体25は、第2導電膜シート21にそれぞれ接している。各導電体25は、絶縁シート22に所定間隔で穴を開け、開けた穴にスパッタ等の方法で導電体の膜を形成する方法で形成される。
導電体25は、使用者が指、またはタッチペンなどにより押下された上面パネル10上の位置と、ポインティングデバイス1が検出した位置とのずれを補正する部材である。なお、位置ずれの補正方法については、図3、4を参照しながら後述する。図1には、9つの導電体25を設けた例を示しているが、導電体25の位置は、図1に示すものに限定されるものではない。例えば、導電体25の数をさらに多くすれば、ポインティングデバイス1が検出した位置のずれをさらに精度よく補正することができるが、9個よりも少ない数であってもよい。また、上面パネル10の片側(例えば右側とする)において使用者が位置入力をする頻度が高い場合には、上面パネル10の右側により多くの導電体25を配置することもできる。ただし、導電体25で測定される電圧値に基づいて上面パネル10上の位置入力の補正を行うため、好ましくは、各導電体25が等間隔で配置されているほうがよい。
次に、図3を参照しながらポインティングデバイス1と、制御装置200との接続構成について説明する。図3には、ポインティングデバイス1と制御装置200とを含む検出位置補正装置100の構成を示す。
上面パネル10は、上面パネル10の第1導電膜シート12が配線51により制御装置200に接続している。また、配線51には、直列に接続した抵抗52とトランジスタTr53とが接続されている。トランジスタTr53のコレクタは、抵抗52に接続し、ベースは制御装置200の出力ポート(図5の入出力部201)に接続し、エミッタは接地されている。
また、下面パネル20の備える第2導電膜シート21のX方向の両端部には、一対の電極41、42が形成されており、同様に、Y方向の両端部にも、一対の電極45、46が形成されている。X方向の端部に設けた電極41には、コレクタを電源電圧に接続し、ベースを制御装置200の出力ポート(図5の入出力部201)に接続したトランジスタTr61のエミッタが接続している。X方向のもう一方の端部に設けた電極42は、ベースを制御装置200の出力ポート(図5の入出力部201)に接続したトランジスタTr63を介してグランドに接続している。同様に、Y方向の端部に設けた電極45には、コレクタを電源電圧に接続し、ベースを制御装置200の出力ポート(図5の入出力部201)に接続したトランジスタTr71のエミッタが接続している。また、Y方向のもう一方の端部に設けた電極46は、ベースを制御装置200の出力ポート(図5の入出力部201)に接続したトランジスタTr73を介してグランドに接続している。
トランジスタTr61、63と、トランジスタTr71、73とは、一方がオン状態となり、他方がオフ状態になるように制御装置200によって制御される。これにより、X方向の一対の電極41、42間、及びY方向の一対の電極45、46間に交互に電源電圧が印加される。
上面パネル10上の入力位置の検出は、第2導電膜シート21に電圧勾配を形成して、第1導電膜シート12と第2導電膜シート21とがタッチ操作により接触したときに、接触位置に応じた電圧値を制御装置200に出力して、制御装置200によりタッチ操作された上面パネル10上の絶対座標を特定している。タッチ操作された上面パネル10上の位置を検出する方法について、図4を参照しながら説明する。図4には、図3に示す導電体25と、導電体25と制御装置200とを接続する配線80とを省略した構成を示す。
制御装置200は、まず、X方向の位置検出の際には、トランジスタTr53をオンにすると共に、トランジスタTr61、63をオンさせる。トランジスタTr61、63がオンすることで、電極41側が高電圧となり、電極42側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。上面パネル10上の一点Pが押下されると、押下点Pと接触する接触点Qと電極41、42の間の各シート抵抗RO、R1による分圧値Vxが配線51を介して制御装置200に入力される。
同様に、Y方向の位置検出の際には、制御装置200は、トランジスタTr53をオンにすると共に、トランジスタTr71、73をオンさせる。トランジスタTr71、73がオンすることで、電極45側が高電位となり、電極46側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。上面パネル10上の一点Pが押下されると、押下点Pと接触する接触点Qと電極45、46の間の各シート抵抗R2、R3による分圧値Vyが配線51を介して制御装置200に入力される。制御装置200は、電圧Vx,Vyに基づいて、押下点PのX座標Px,及びY座標Pyをそれぞれに算出する。
図3に戻り、上面パネル10上の入力位置と、ポインティングデバイス1が検出した位置とのずれを補正する方法について説明する。各導電体25は、配線80により制御装置200と接続している。制御装置200は、押下点Pの分圧値Vx、Vyの測定の際と同様に、トランジスタTr61、63をオンする。これにより、電極41側が高電位となり、電極42側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。このため、第2導電膜シート21に接する導電体25にも、導電体25が接する第2導電膜シート21の位置に応じた電圧が生じる。制御装置200は、各導電体25に生じる電圧を配線80を介して入力し、導電体25の各位置での分圧値Vx(m)を求める。制御装置200は、同様にして、トランジスタTr71、73をオンする。これにより、電極45側が高電圧となり、電極46側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。制御装置200は、各導電体25に生じる電圧を配線80を介して入力し、導電体25の各位置での分圧値Vy(m)を求める。
制御装置200は、トランジスタTr61、63と、トランジスタTr71、73とのオン、オフ制御によって測定した各導電体25の分圧値Vx(m)、Vy(m)と、各導電体25の初期状態での分圧値V0x、V0yとの差分を導電体25ごとに求める。なお、図5に示す制御装置200のメモリ212には、ポインティングデバイス1の製造時(使用前)の各導電体25の分圧値(以下、この分圧値を初期分圧値V0x、V0yと呼ぶ)が記録されている。制御装置200は、測定した各導電体25の分圧値Vx(m)、Vy(m)と、メモリ212に記録されている初期分圧値V0x、V0yとの差分を、導電体25毎に算出する。制御装置200は、算出した各導電体25の分圧値の差分により、位置検出のずれを補正する補正係数を算出する。
次に、図5を参照しながら制御装置200の構成について説明する。図5には、制御装置200の構成の一例と、制御装置200に接続するポインティングデバイス1を備える表示装置50と、ホストコンピュータ(以下、ホストPCという)300とを示す。なお、表示装置50は、ポインティングデバイス1の下部に液晶表示デバイスなどを設けた装置である。表示装置50と制御装置200とは信号線55で接続され、表示装置50は電源がオンされた場合に、信号線55を介して制御装置200に、表示装置50の電源がオンされた旨の通知を行う。
制御装置200は、入出力部201、A/D(アナログ−デジタル)変換部202、ディップスイッチ(Dual In-line Package switch、以下、Dipスイッチと表記する)203、補正開始スイッチ204、制御部210を備えている。
入出力部201は、図3に示す入力ポート及び出力ポート(図3にIN、OUTで示す)を備えている。入出力部201は、制御部210から出力される、ポインティングデバイス1のトランジスタTr53、61、63、71、73を制御する信号を各トランジスタTr53、61、63、71、73に出力する。また、各導電体25で測定された分圧値Vx(m)、Vy(m)を入力して後段のA/D変換部202に出力する。
A/D変換部202は、ポインティングデバイス1に接続した配線51、80を介してポインティングデバイス1から入力されるアナログの分圧値Vx(m)、Vy(m)をデジタル信号に変換する処理を行う。A/D変換部202は、変換したデジタル信号を制御部210に出力する。A/D変換部202から出力されたデジタル信号は、入出力I/F213を介してCPU211に入力される。
Dipスイッチ203は、例えば、制御部210が上述の補正係数を算出するタイミングを設定するスイッチである。制御部210は、Dipスイッチ203に設定されたタイミングになると、トランジスタTr61、63、71、73のオン、オフ制御を行って、導電体25の各位置での電圧値を測定し、補正係数の算出を行う。
補正開始スイッチ204は、使用者が、制御部210に補正係数の算出処理を開始させるためのスイッチである。補正開始スイッチ204がオン操作されると、制御部210は、トランジスタTr61、63、71、73のオン、オフ制御を行って、導電体25の各位置での電圧値を測定し、補正係数の算出を行う。
制御部210は、入出力インターフェース(以下、インターフェースをI/Fと表記する)213、CPU(Central Processing Unit)211、メモリ212、通信I/F215を備えている。入出力I/F213、CPU211、メモリ212、通信I/F215は、内部バス216で接続されている。
入出力I/F213は、A/D変換部202で変換されたデジタル信号を入力して、CPU211に出力する。また、入出力I/F213は、Dipスイッチ203や補正開始スイッチ204から出力された信号を入力して、CPU211に出力する。また、入出力I/F213は、CPU211から出力された信号を入力して、入出力部201に出力する。例えば、CPU211は、トランジスタTr53、61、63、71、73をオン、オフさせる信号を出力する。
メモリ212は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリであって、CPU211が制御に使用するプログラムを記録している。また、メモリ212は、上述のように、導電体25の各位置での初期分圧値V0x、V0yが記録されている。また、メモリ212には、CPU211がトランジスタTr61、63、71、73を制御して測定した各導電体25の分圧値Vx(m)、Vy(m)が記録される。
CPU211は、メモリ212に記録されたプログラムにしたがって、演算を行い、例えば、補正開始スイッチ204からの信号を入力した場合には、トランジスタTr61、63、71、73のオン、オフ制御を行い、導電体25の各位置での電圧値を測定し、補正係数の算出を行う(以下、トランジスタTr61、63、71、73のオン、オフ制御を行って、補正係数を算出する処理を補正係数算出処理と呼ぶ)。
通信I/F215は、外部のホストコンピュータ(以下、ホストPCと表記する)300とのインターフェースである。ホストPC300から補正係数の算出指示が出力されると、この指示を入力してCPU211に出力する。CPU211は、ホストPC300の指示に従って補正係数算出処理を行う。
ここで、制御部210が、補正係数算出処理を行うタイミングについて説明する。
制御部210は、例えば、制御装置200又は表示装置50の起動時に補正係数算出処理を行う。または、制御装置200又は表示装置50が起動するごとに行うのではなく、所定回数の起動ごとに補正係数算出処理を行ってもよい。さらに、制御装置200又は表示装置50の起動から所定時間を経過後に、補正係数算出処理を行うものであってもよいし、制御装置200又は表示装置50への通電開始から所定時間経過後に、補正係数算出処理を行うものであってもよい。
また、上面パネル10上の予め決められた所定位置を使用者がタッチした場合や、補正開始スイッチ204が押下された場合や、Dipスイッチ203の設定にしたがって、補正係数算出処理を行うものであってもよい。なお、上面パネル10上の予め決められた所定位置とは、ポインティングデバイス1が外枠に取り付けられた際に、外枠によって隠れる上面パネル10上の位置であり、検出位置補正装置100の製造時等に、上面パネル10上の所定位置を押下することで、制御部210が補正係数算出処理を行う。
さらに、ホストPC300から送られる信号やコマンドを入力した場合に、制御部210が補正係数算出処理を行ってもよいし、前述のコマンドにて指定されたタイミングで補正係数算出処理を行うこともできる。
次に、図5に示すフローチャートを参照しながら、制御部210による補正係数算出処理の手順を説明する。
まず、制御装置200は、上述したいずれかのタイミングにより補正係数算出処理を開始すると、トランジスタTr61、63をオンにして、電極41、42にX座標検出用の電圧を印加する(ステップS1)。トランジスタTr61、63がオンすることで、電極41側が高電位となり、電極42側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。制御装置200は、各導電体25に生じる電圧を配線80を介して入力し、各導電体25の分圧値Vx(m)を求める(ステップS2)。次に、制御装置200は、トランジスタTr71、73をオンにして、電極45、46にY座標検出用の電圧を印加する(ステップS3)。トランジスタTr71、73がオンすることで、電極45側が高電位となり、電極46側がグランドとなる電圧勾配が第2導電膜シート21に生じる。制御装置200は、各導電体25に生じる電圧を配線80を介して入力し、導電体25の各位置での分圧値Vy(m)を求める(ステップS4)。
次に、制御装置200は、検出した各導電体25の分圧値Vx(m)、Vy(m)に基づいて、使用者が押下した上面パネル10上の位置と、ポインティングデバイス1の検出位置とのずれを補正する補正係数を算出する(ステップS5)。
以上の説明より明らかなように本実施例は、第2導電膜シート21上に複数の導電体25を配置し、第2導電膜シート21に電圧勾配を生じさせて各導電体25での分圧値を測定する。測定した各導電体25の分圧値に基づいて、ポインティングデバイス1の検出した位置のずれを補正する補正係数を求めることにより、ポインティングデバイス1の検出位置のずれを精度よく補正することができる。
また、補正係数の算出の際に、使用者が上面パネル10を押下する必要がないので、使用者の手間を省くことができる。
また、第2導電膜シート21に経時劣化等による抵抗値の変動量が生じても、制御装置200が所定タイミングごとに補正係数の算出を行って検出位置のずれを補正するので、ポインティングデバイス1の位置検出精度の低下を防止することができる。
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
1 ポインティングデバイス
10 上面パネル
11 上側シート
12 第1導電膜シート
20 下面パネル
21 第2導電膜シート
22 絶縁シート
23 下側シート
25 導電体
30 スペーサ
100 検出位置補正装置
200 制御装置
203 Dipスイッチ
204 補正開始スイッチ
210 制御部
300 ホストPC

Claims (5)

  1. 導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスと、
    前記一対の電極に電圧を印加して前記導電体にかかる電圧値を入力し、入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出する制御手段と、
    を有することを特徴とする検出位置補正装置。
  2. 前記制御手段は、前記制御手段を備える制御装置、又は前記ポインティングデバイスを備える表示装置の電源がオンされた場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされてからの経過時間が所定時間となった場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされた回数が所定回数となった場合と、前記制御装置又は前記表示装置の電源がオンされて所定時間を経過するごとに、との少なくとも1つのタイミングで、前記補正係数を算出する処理を行うことを特徴とする請求項1記載の検出位置補正装置。
  3. 前記制御手段は、前記ポインティングデバイス上の所定位置が押下された場合、スイッチからの操作入力を受け付けた場合、又は外部から信号又はコマンドを入力した場合に、前記補正係数を算出する処理を行うことを特徴とする請求項1記載の検出位置補正装置。
  4. 導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスの検出する、前記シート上の入力位置を補正する検出位置補正方法であって、
    前記一対の電極に電圧を印加するステップと、
    前記一対の電極に電圧を印加した際に前記導電体にかかる電圧値を入力するステップと、
    入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出するステップと、
    を有することを特徴とする検出位置補正方法。
  5. 導電性を有するシートと、前記シート上の所定位置に配置された導電体と、前記シートの両端部に形成された少なくとも一対の電極とを有するポインティングデバイスの検出する、前記シート上の入力位置を補正するプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記一対の電極に電圧を印加する信号を出力する手順と、
    前記一対の電極に電圧を印加した際に前記導電体にかかる電圧値を入力する手順と、
    入力した電圧値に基づいて前記シート上の入力位置を補正する補正係数を算出する手順と、
    を実行させるためのプログラム。
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