JP4132557B2 - タッチパネル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー、ＦＡＸなどのオフィス機器、コンピュータ機器、自動販売機などにおいて、利用者からの情報を入力するためのタッチパネル装置に関し、特にタッチパネル装置と電子回路基板を接続する接続ケーブル、タッチパネル抵抗体、およびＡ／Ｄ変換器の故障の検出機能を有する抵抗膜式のタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オフィス機器、コンピュータ機器、自動販売機などに広く用いられているタッチパネル装置は、従来、液晶表示装置やブラウン管表示装置の前面に設置し、それら表示装置の表示する映像を透過させながら、操作者が画面を押下した位置の座標を検知し、機器の操作入力に用いられている。タッチパネル装置には抵抗膜式、超音波式、および光遮断式など様々な方式が用いられている。
【０００３】
図４に、従来技術による抵抗膜式タッチパネル素子ＴＰを構成する加工された透明基板４０１を示す。透明基板４０１の上には透明電極４０２および透明抵抗素子４０３が蒸着などの方法により形成されている。さらに、図５に示されているように、抵抗膜式タッチパネル素子ＴＰは２枚の透明かつ可撓性の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂを有する。また、上部の透明基板４０１Ａには出力端子Ｘ１、Ｘ２が取り付けられており、上部の透明基板４０１Ａ上の透明抵抗素子４０３Ａに含まれる抵抗素子の１つの例として、透明電極４０２Ａと垂直に、出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸが形成されている。同様に、下部の透明基板４０１Ｂには出力端子Ｙ１、Ｙ２が取り付けられており、下部の透明基板４０１Ｂ上の透明抵抗素子４０３Ｂに含まれる抵抗素子の１つの例として、透明電極４０２Ｂと垂直に、出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹが形成されている。出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹが互いに直交するように、２枚の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂは重ね合わされている。
【０００４】
抵抗膜式タッチパネル装置を用いた座標入力装置の例を図６に示す。座標入力装置はタッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜４と、抵抗Ｒ１と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【０００５】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子の間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸとタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗値よりも充分に大きい。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に充分に大きいものとする。スイッチ素子ＳＷ１〜４は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成され、制御電圧によって高速切り替えが可能となる。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続される。前記制御装置の制御出力によって、スイッチ素子ＳＷ１〜４を図６におけるａ、ｂ、ｃのいずれかの端子に切り替えることができ、操作者が押下したことを検知するタッチ検出（図６のａ）と操作者が押下した位置のＸ座標検出（図６のｂ）とＹ座標検出（図６のｃ）の３つの動作が可能である。
【０００６】
図７を用いて、タッチ検出動作を説明する。図７は、図６においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてａの位置にセットされている状態に相当する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２は接地されており、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は開放されている。また、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。操作者が押下していない状態では、２枚の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂはわずかな間隔を置いて隔たっている。したがって、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸとタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は互いに触れない状態である。この状態では、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続されているので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼＶｃｃと等しい状態にある。
【０００７】
ここで操作者がタッチパネルを押下すると、透明基板４０１がたわみ、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が触れる。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２は接地されているので、これにより、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２を介して接地される。ここで、抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値より充分に大きいので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼ０になる。したがって、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３の値がほぼ０になったことを検知することで、操作者の指が触れたこと（タッチ）が判断できる。このタッチが検出されると、制御装置はスイッチ素子ＳＷ１〜４を切り替え、以降のＸ座標検出およびＹ座標検出動作を行う。
【０００８】
図８を用いて、Ｘ座標検出動作を説明する。図８は、図６において、スイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてｂの位置にセットされている状態に相当する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２はＶｃｃに接続され、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１は接地されており、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は開放されている。また、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。
【０００９】
操作者がタッチパネルを押下すると、その位置でタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は接触する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が、それぞれ均一に構成されているとすると、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸ上では、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１に０、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２にＶｃｃが印加されているため、オームの法則により、そのＸ座標に対応した電圧が、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸ上の各点で発生している。このため、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２には操作者が指を触れている位置のＸ座標に対応した電圧が現れる。ここで、上述したように、抵抗Ｒ１はタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子の抵抗値より充分に大きく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧に与える影響は無視できるから、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３には操作者が指を触れている位置のＸ座標に対応したディジタル値が出力される。
【００１０】
図９を用いて、Ｙ座標検出動作を説明する。図９は、図６においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてｃの位置にセットされている状態に相当する。この接続はＸ座標検出動作におけるタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２をそれぞれタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１、Ｙ２と交換したものである。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２はＶｃｃに接続され、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は接地されている。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。
【００１１】
操作者がタッチパネルを押下しているとすると、その位置でタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は接触する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が、それぞれ均一に構成されているとすると、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹ上では、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１に０、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２にＶｃｃが印加されているため、オームの法則により、そのＹ座標に対応した電圧がタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹ上の各点で発生している。このため、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２には操作者が指を触れている位置のＹ座標に対応した電圧が現れる。ここで、上述したように抵抗Ｒ１は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子の抵抗値より充分に大きく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧に与える影響は無視できるから、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３には操作者が指を触れている位置のＹ座標に対応したディジタル値が出力される。
【００１２】
このような構成を有する従来技術としては、例えば、特開平６−１９６２２号公報が開示するところの透明タッチパネルスイッチ、特開平７−２５３８４１号公報が開示するところの操作パネル、および特開平１１−６５７６４号公報が開示するところのタッチパネル付き液晶表示素子がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例においては、機器稼働中や組立工程におけるタッチパネル装置と電子回路基板を接続する接続ケーブル、タッチパネル素子、およびＡ／Ｄ変換器の故障が検出できないという問題があった。
【００１４】
本発明はＡ／Ｄ変換器のアナログ入力と電源を接続する抵抗の電圧降下を計測することによって、タッチパネル素子とスイッチ素子を接続する接続ケーブル、タッチパネル素子、およびＡ／Ｄ変換器の故障を検知する機能を備えた抵抗膜式のタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、並行して配列された抵抗素子で構成される抵抗膜式タッチパネル手段と、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子を切り替えるスイッチ手段と、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子とスイッチ手段を接続する接続ケーブルと、入力端子に入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、一方の端を該Ａ／Ｄ変換手段の入力端子に、他方の端を電源電圧に接続する第１の抵抗と、スイッチ手段を用いて、第１の抵抗の前記一方の端に生じる電圧降下を、Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子において測定する電圧降下測定手段と、第１の抵抗と直列に挿入し、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子の中の１つの端子を接続ケーブルおよびスイッチ手段を介して接地する第２の抵抗と、電源電圧と、電圧降下測定手段によって測定されたＡ／Ｄ変換手段の入力端子の電圧とを比較することによって、抵抗膜式タッチパネル手段、接続ケーブル、およびＡ／Ｄ変換手段に発生した故障や不備を検知する故障検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の抵抗と、第２の抵抗との抵抗値が等しく、電圧降下測定手段によって測定されたＡ／Ｄ変換手段の入力端子の電圧が、電源電圧の２分の１の値と異なることにより、接続ケーブル、抵抗膜式タッチパネル手段、およびＡ／Ｄ変換手段に故障や不備の発生を示すことを特徴とする。
【００１７】
請求項１または２記載の発明によれば、直列抵抗の挿入により、本発明の第１の実施形態の効果である接続ケーブルやタッチパネル手段の故障の検出に加え、Ａ／Ｄ変換手段の異常を検出することができ、このため、より信頼性が高く、また修理時に故障原因の特定を行いやすいタッチパネル装置を提供することができるという効果が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるタッチパネル装置の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態の構成）
図１は本発明によるタッチパネル装置の第１の実施形態を示す構成図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施形態は、タッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜５と、抵抗Ｒ１と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【００２３】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子の間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きい。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に充分に大きいものとする。スイッチ素子ＳＷ１〜５は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成されている。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続され、制御装置の制御出力によってスイッチ素子ＳＷ１〜５は高速切り替えが可能となる。図１では、図６に示した従来技術による回路に対し、スイッチ素子ＳＷ５が追加されている。
【００２４】
（第１の実施形態の動作）
また、図面を用いて、第１の実施形態の動作を詳細に説明する。図２は、第１の実施形態である接続ケーブル１０４の断線検知動作を示す回路図である。図２は、図１においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がａの位置にセットされている状態に相当する。接続ケーブル１０４が断線しておらず（図２中の×印部分が左右接続）、スイッチ素子ＳＷ５が開いている状態では、図２の回路は図７のタッチ検出動作の回路と同一である。操作者がタッチパネルを押下していない場合、抵抗Ｒ１に電流は流れないので抵抗Ｒ１での電圧降下はなく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧は電源Ｖｃｃの値とほぼ等しくなる。
【００２５】
接続ケーブル１０４の断線検知動作は、スイッチ素子ＳＷ１〜４すべてを図１におけるａの位置にセットし、スイッチ素子ＳＷ５を閉じて行う。電源にＶｃｃを印加すると、抵抗Ｒ１、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２、Ｙ１、スイッチ素子ＳＷ５と電流が流れ、またタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗値は抵抗Ｒ１の抵抗値より充分に小さいことから、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧は抵抗Ｒ１により電圧降下の影響を受け、ほぼ０となり、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は０に対応したディジタル値となる。
【００２６】
ここでタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１あるいはＹ２と回路とを結ぶ接続ケーブル１０４が断線（図２中の×印部分が断線）した場合、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続されているから、その電圧は抵抗Ｒ１による電圧降下の影響をほとんど受けず、電源Ｖｃｃの値とほぼ等しくなり、正常な状態の値（ほぼ０）と大きく異なる。したがって、スイッチ素子ＳＷ５を開いた場合と閉じた場合とのＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３のディジタル値を検査および比較することにより、接続ケーブル１０４やタッチパネル素子ＴＰの故障を検知することができるのである。
【００２７】
（第２の実施形態の構成）
図３は本発明によるタッチパネル装置の第２の実施形態を示す構成図である。図３を参照すると、タッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜５と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【００２８】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子との間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きく構成する。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きく構成する。スイッチ素子ＳＷ１〜５は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成される。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続される。したがって、制御装置の制御出力によってスイッチ素子ＳＷ１〜５は高速切り替えが可能となる。図６に示した従来技術による回路に対して、図３では抵抗Ｒ２とスイッチ素子ＳＷ５が追加されている。
【００２９】
（第２の実施形態の動作）
また、図３を用いて、第２の実施形態であるケーブルの断線検知動作を詳細に説明する。接続ケーブル１０４の断線検知動作は、スイッチ素子ＳＷ１〜４すべてを図３におけるａの位置にセットし、スイッチ素子ＳＷ５を閉じて行う。抵抗Ｒ２を抵抗Ｒ１に対して直列に挿入すると、回路全体の抵抗が増大するので、オームの法則により、抵抗Ｒ１を流れる電流は、図１の第１の実施形態における抵抗Ｒ１に流れる電流よりも小さくなり、このため、抵抗Ｒ１での電圧降下も小さくなる。
【００３０】
特に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを等しい抵抗値にした場合、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との電圧降下の値も等しくなるので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼＶｃｃ／２となる。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗素子の抵抗値は、抵抗Ｒ１、Ｒ２より充分に小さいので、その電圧降下は無視することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ５を閉じた状態でＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３の電圧がＶｃｃ／２に相当する値より大きく外れている場合、接続ケーブル１０４やタッチパネル素子ＴＰの故障に加え、Ａ／Ｄ変換器１０１の異常を疑うことができ、修理を必要とする状態であることを検知することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、直列抵抗の挿入により、本発明の第１の実施形態の効果である接続ケーブルやタッチパネル抵抗素子の故障の検出に加え、Ａ／Ｄ変換器の異常を検出することができる。このため、より信頼性が高く、また修理時に故障原因の特定を行いやすいタッチパネル装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能を備えたタッチパネル装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能を備えた接続ケーブル断線状態にある抵抗膜式のタッチパネル装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能に加えＡ／Ｄ変換器の異常検知機能を備えたタッチパネル装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【図４】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル素子を構成する加工した透明基板の斜視図である。
【図５】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル素子の斜視図である。
【図６】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図７】従来技術によるタッチ検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図８】従来技術によるＸ座標検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図９】従来技術によるＹ座標検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【符号の説明】
ＴＰ タッチパネル素子
Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２ タッチパネル素子の出力端子
ＲＸ タッチパネル素子の出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子
ＲＹ タッチパネル素子の出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子
ＳＷ１〜５ スイッチ素子
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
１０１ Ａ／Ｄ変換器
１０２ Ａ／Ｄ変換器のアナログ入力
１０３ Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力
１０４ 接続ケーブル
４０１ 透明基板
４０２ 透明電極
４０３ 透明抵抗素子
４０１Ａ 上部の透明基板
４０２Ａ 上部の透明電極
４０３Ａ 上部の透明抵抗素子
４０１Ｂ 下部の透明基板
４０２Ｂ 下部の透明電極
４０３Ｂ 下部の透明抵抗素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー、ＦＡＸなどのオフィス機器、コンピュータ機器、自動販売機などにおいて、利用者からの情報を入力するためのタッチパネル装置に関し、特にタッチパネル装置と電子回路基板を接続する接続ケーブル、タッチパネル抵抗体、およびＡ／Ｄ変換器の故障の検出機能を有する抵抗膜式のタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オフィス機器、コンピュータ機器、自動販売機などに広く用いられているタッチパネル装置は、従来、液晶表示装置やブラウン管表示装置の前面に設置し、それら表示装置の表示する映像を透過させながら、操作者が画面を押下した位置の座標を検知し、機器の操作入力に用いられている。タッチパネル装置には抵抗膜式、超音波式、および光遮断式など様々な方式が用いられている。
【０００３】
図４に、従来技術による抵抗膜式タッチパネル素子ＴＰを構成する加工された透明基板４０１を示す。透明基板４０１の上には透明電極４０２および透明抵抗素子４０３が蒸着などの方法により形成されている。さらに、図５に示されているように、抵抗膜式タッチパネル素子ＴＰは２枚の透明かつ可撓性の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂを有する。また、上部の透明基板４０１Ａには出力端子Ｘ１、Ｘ２が取り付けられており、上部の透明基板４０１Ａ上の透明抵抗素子４０３Ａに含まれる抵抗素子の１つの例として、透明電極４０２Ａと垂直に、出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸが形成されている。同様に、下部の透明基板４０１Ｂには出力端子Ｙ１、Ｙ２が取り付けられており、下部の透明基板４０１Ｂ上の透明抵抗素子４０３Ｂに含まれる抵抗素子の１つの例として、透明電極４０２Ｂと垂直に、出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹが形成されている。出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹが互いに直交するように、２枚の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂは重ね合わされている。
【０００４】
抵抗膜式タッチパネル装置を用いた座標入力装置の例を図６に示す。座標入力装置はタッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜４と、抵抗Ｒ１と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【０００５】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子の間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸとタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗値よりも充分に大きい。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に充分に大きいものとする。スイッチ素子ＳＷ１〜４は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成され、制御電圧によって高速切り替えが可能となる。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続される。前記制御装置の制御出力によって、スイッチ素子ＳＷ１〜４を図６におけるａ、ｂ、ｃのいずれかの端子に切り替えることができ、操作者が押下したことを検知するタッチ検出（図６のａ）と操作者が押下した位置のＸ座標検出（図６のｂ）とＹ座標検出（図６のｃ）の３つの動作が可能である。
【０００６】
図７を用いて、タッチ検出動作を説明する。図７は、図６においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてａの位置にセットされている状態に相当する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２は接地されており、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は開放されている。また、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。操作者が押下していない状態では、２枚の透明基板４０１Ａ、４０１Ｂはわずかな間隔を置いて隔たっている。したがって、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸとタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は互いに触れない状態である。この状態では、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続されているので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼＶｃｃと等しい状態にある。
【０００７】
ここで操作者がタッチパネルを押下すると、透明基板４０１がたわみ、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が触れる。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２は接地されているので、これにより、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２を介して接地される。ここで、抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値より充分に大きいので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼ０になる。したがって、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３の値がほぼ０になったことを検知することで、操作者の指が触れたこと（タッチ）が判断できる。このタッチが検出されると、制御装置はスイッチ素子ＳＷ１〜４を切り替え、以降のＸ座標検出およびＹ座標検出動作を行う。
【０００８】
図８を用いて、Ｘ座標検出動作を説明する。図８は、図６において、スイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてｂの位置にセットされている状態に相当する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２はＶｃｃに接続され、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１は接地されており、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は開放されている。また、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。
【０００９】
操作者がタッチパネルを押下すると、その位置でタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は接触する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が、それぞれ均一に構成されているとすると、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸ上では、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１に０、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２にＶｃｃが印加されているため、オームの法則により、そのＸ座標に対応した電圧が、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸ上の各点で発生している。このため、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２には操作者が指を触れている位置のＸ座標に対応した電圧が現れる。ここで、上述したように、抵抗Ｒ１はタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子の抵抗値より充分に大きく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧に与える影響は無視できるから、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３には操作者が指を触れている位置のＸ座標に対応したディジタル値が出力される。
【００１０】
図９を用いて、Ｙ座標検出動作を説明する。図９は、図６においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がすべてｃの位置にセットされている状態に相当する。この接続はＸ座標検出動作におけるタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１、Ｘ２をそれぞれタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１、Ｙ２と交換したものである。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２はＶｃｃに接続され、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１は接地されている。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２は、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２に接続されている。
【００１１】
操作者がタッチパネルを押下しているとすると、その位置でタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子は接触する。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子が、それぞれ均一に構成されているとすると、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹ上では、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１に０、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２にＶｃｃが印加されているため、オームの法則により、そのＹ座標に対応した電圧がタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹ上の各点で発生している。このため、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ２には操作者が指を触れている位置のＹ座標に対応した電圧が現れる。ここで、上述したように抵抗Ｒ１は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子の抵抗値より充分に大きく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧に与える影響は無視できるから、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３には操作者が指を触れている位置のＹ座標に対応したディジタル値が出力される。
【００１２】
このような構成を有する従来技術としては、例えば、特開平６−１９６２２号公報が開示するところの透明タッチパネルスイッチ、特開平７−２５３８４１号公報が開示するところの操作パネル、および特開平１１−６５７６４号公報が開示するところのタッチパネル付き液晶表示素子がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例においては、機器稼働中や組立工程におけるタッチパネル装置と電子回路基板を接続する接続ケーブル、タッチパネル素子、およびＡ／Ｄ変換器の故障が検出できないという問題があった。
【００１４】
本発明はＡ／Ｄ変換器のアナログ入力と電源を接続する抵抗の電圧降下を計測することによって、タッチパネル素子とスイッチ素子を接続する接続ケーブル、タッチパネル素子、およびＡ／Ｄ変換器の故障を検知する機能を備えた抵抗膜式のタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、並行して配列された抵抗素子で構成される抵抗膜式タッチパネル手段と、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子を切り替えるスイッチ手段と、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子とスイッチ手段を接続する接続ケーブルと、入力端子に入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、一方の端を該Ａ／Ｄ変換手段の入力端子に、他方の端を電源電圧に接続する第１の抵抗と、スイッチ手段を用いて、第１の抵抗の前記一方の端に生じる電圧降下を、Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子において測定する電圧降下測定手段と、第１の抵抗と直列に挿入し、抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子の中の１つの端子を接続ケーブルおよびスイッチ手段を介して接地する第２の抵抗と、電源電圧と、電圧降下測定手段によって測定されたＡ／Ｄ変換手段の入力端子の電圧とを比較することによって、抵抗膜式タッチパネル手段、接続ケーブル、およびＡ／Ｄ変換手段に発生した故障や不備を検知する故障検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の抵抗と、第２の抵抗との抵抗値が等しく、電圧降下測定手段によって測定されたＡ／Ｄ変換手段の入力端子の電圧が、電源電圧の２分の１の値と異なることにより、接続ケーブル、抵抗膜式タッチパネル手段、およびＡ／Ｄ変換手段に故障や不備の発生を示すことを特徴とする。
【００１７】
請求項１または２記載の発明によれば、直列抵抗の挿入により、本発明の第１の実施形態の効果である接続ケーブルやタッチパネル手段の故障の検出に加え、Ａ／Ｄ変換手段の異常を検出することができ、このため、より信頼性が高く、また修理時に故障原因の特定を行いやすいタッチパネル装置を提供することができるという効果が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるタッチパネル装置の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態の構成）
図１は本発明によるタッチパネル装置の第１の実施形態を示す構成図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施形態は、タッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜５と、抵抗Ｒ１と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【００２３】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子の間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きい。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に充分に大きいものとする。スイッチ素子ＳＷ１〜５は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成されている。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続され、制御装置の制御出力によってスイッチ素子ＳＷ１〜５は高速切り替えが可能となる。図１では、図６に示した従来技術による回路に対し、スイッチ素子ＳＷ５が追加されている。
【００２４】
（第１の実施形態の動作）
また、図面を用いて、第１の実施形態の動作を詳細に説明する。図２は、第１の実施形態である接続ケーブル１０４の断線検知動作を示す回路図である。図２は、図１においてスイッチ素子ＳＷ１〜４がａの位置にセットされている状態に相当する。接続ケーブル１０４が断線しておらず（図２中の×印部分が左右接続）、スイッチ素子ＳＷ５が開いている状態では、図２の回路は図７のタッチ検出動作の回路と同一である。操作者がタッチパネルを押下していない場合、抵抗Ｒ１に電流は流れないので抵抗Ｒ１での電圧降下はなく、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧は電源Ｖｃｃの値とほぼ等しくなる。
【００２５】
接続ケーブル１０４の断線検知動作は、スイッチ素子ＳＷ１〜４すべてを図１におけるａの位置にセットし、スイッチ素子ＳＷ５を閉じて行う。電源にＶｃｃを印加すると、抵抗Ｒ１、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ２、Ｙ１、スイッチ素子ＳＷ５と電流が流れ、またタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗値は抵抗Ｒ１の抵抗値より充分に小さいことから、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧は抵抗Ｒ１により電圧降下の影響を受け、ほぼ０となり、Ａ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は０に対応したディジタル値となる。
【００２６】
ここでタッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１あるいはＹ２と回路とを結ぶ接続ケーブル１０４が断線（図２中の×印部分が断線）した場合、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続されているから、その電圧は抵抗Ｒ１による電圧降下の影響をほとんど受けず、電源Ｖｃｃの値とほぼ等しくなり、正常な状態の値（ほぼ０）と大きく異なる。したがって、スイッチ素子ＳＷ５を開いた場合と閉じた場合とのＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３のディジタル値を検査および比較することにより、接続ケーブル１０４やタッチパネル素子ＴＰの故障を検知することができるのである。
【００２７】
（第２の実施形態の構成）
図３は本発明によるタッチパネル装置の第２の実施形態を示す構成図である。図３を参照すると、タッチパネル素子ＴＰと、スイッチ素子ＳＷ１〜５と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、Ａ／Ｄ変換器１０１と、を有して構成される。
【００２８】
タッチパネル素子ＴＰと、その他の回路素子との間は接続ケーブル１０４で接続されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きく構成する。また、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２側から見たＡ／Ｄ変換器１０１の入力インピーダンスも同様に、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子ＲＸと、タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの２つの抵抗素子それぞれの抵抗値よりも充分に大きく構成する。スイッチ素子ＳＷ１〜５は通常トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ) やリレーなどで構成される。またＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３は、マイクロプロセッサなどで構成される図示しない制御装置に接続される。したがって、制御装置の制御出力によってスイッチ素子ＳＷ１〜５は高速切り替えが可能となる。図６に示した従来技術による回路に対して、図３では抵抗Ｒ２とスイッチ素子ＳＷ５が追加されている。
【００２９】
（第２の実施形態の動作）
また、図３を用いて、第２の実施形態であるケーブルの断線検知動作を詳細に説明する。接続ケーブル１０４の断線検知動作は、スイッチ素子ＳＷ１〜４すべてを図３におけるａの位置にセットし、スイッチ素子ＳＷ５を閉じて行う。抵抗Ｒ２を抵抗Ｒ１に対して直列に挿入すると、回路全体の抵抗が増大するので、オームの法則により、抵抗Ｒ１を流れる電流は、図１の第１の実施形態における抵抗Ｒ１に流れる電流よりも小さくなり、このため、抵抗Ｒ１での電圧降下も小さくなる。
【００３０】
特に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを等しい抵抗値にした場合、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との電圧降下の値も等しくなるので、Ａ／Ｄ変換器１０１のアナログ入力１０２の電圧はほぼＶｃｃ／２となる。タッチパネル素子ＴＰの出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子ＲＹの抵抗素子の抵抗値は、抵抗Ｒ１、Ｒ２より充分に小さいので、その電圧降下は無視することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ５を閉じた状態でＡ／Ｄ変換器１０１のディジタル出力１０３の電圧がＶｃｃ／２に相当する値より大きく外れている場合、接続ケーブル１０４やタッチパネル素子ＴＰの故障に加え、Ａ／Ｄ変換器１０１の異常を疑うことができ、修理を必要とする状態であることを検知することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、直列抵抗の挿入により、本発明の第１の実施形態の効果である接続ケーブルやタッチパネル抵抗素子の故障の検出に加え、Ａ／Ｄ変換器の異常を検出することができる。このため、より信頼性が高く、また修理時に故障原因の特定を行いやすいタッチパネル装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能を備えたタッチパネル装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能を備えた接続ケーブル断線状態にある抵抗膜式のタッチパネル装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明による接続ケーブルやタッチパネル素子の故障検知機能に加えＡ／Ｄ変換器の異常検知機能を備えたタッチパネル装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【図４】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル素子を構成する加工した透明基板の斜視図である。
【図５】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル素子の斜視図である。
【図６】従来技術による抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図７】従来技術によるタッチ検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図８】従来技術によるＸ座標検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【図９】従来技術によるＹ座標検出を説明するための抵抗膜式のタッチパネル装置の回路図である。
【符号の説明】
ＴＰ タッチパネル素子
Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２ タッチパネル素子の出力端子
ＲＸ タッチパネル素子の出力端子Ｘ１−Ｘ２間の抵抗素子
ＲＹ タッチパネル素子の出力端子Ｙ１−Ｙ２間の抵抗素子
ＳＷ１〜５ スイッチ素子
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
１０１ Ａ／Ｄ変換器
１０２ Ａ／Ｄ変換器のアナログ入力
１０３ Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力
１０４ 接続ケーブル
４０１ 透明基板
４０２ 透明電極
４０３ 透明抵抗素子
４０１Ａ 上部の透明基板
４０２Ａ 上部の透明電極
４０３Ａ 上部の透明抵抗素子
４０１Ｂ 下部の透明基板
４０２Ｂ 下部の透明電極
４０３Ｂ 下部の透明抵抗素子
Claims (2)
- 並行して配列された抵抗素子で構成される抵抗膜式タッチパネル手段と、
該抵抗膜式タッチパネル手段の出力端子を切り替えるスイッチ手段と、
前記抵抗膜式タッチパネル手段の前記出力端子と前記スイッチ手段を接続する接続ケーブルと、
入力端子に入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
一方の端を該Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子に、他方の端を電源電圧に接続する第１の抵抗と、
前記スイッチ手段を用いて、前記第１の抵抗の前記一方の端に生じる電圧降下を、前記Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子において測定する電圧降下測定手段と、
前記第１の抵抗と直列に挿入し、前記抵抗膜式タッチパネル手段の前記出力端子の中の１つの端子を前記接続ケーブルおよび前記スイッチ手段を介して接地する第２の抵抗と、
前記電源電圧と、前記電圧降下測定手段によって測定された前記Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子の電圧とを比較することによって、前記抵抗膜式タッチパネル手段、前記接続ケーブル、および前記Ａ／Ｄ変換手段に発生した故障や不備を検知する故障検知手段と、
を有することを特徴とする抵抗膜式タッチパネル装置。 - 第１の抵抗と、第２の抵抗との抵抗値が等しく、前記電圧降下測定手段によって測定された前記Ａ／Ｄ変換手段の前記入力端子の前記電圧が、前記電源電圧の２分の１の値と異なることにより、前記接続ケーブル、前記抵抗膜式タッチパネル手段、および前記Ａ／Ｄ変換手段に故障や不備の発生を示すことを特徴とする請求項１記載の抵抗膜式タッチパネル装置。
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