JP4420364B2

JP4420364B2 - タッチパネルの押圧感発生装置

Info

Publication number: JP4420364B2
Application number: JP2000168980A
Authority: JP
Inventors: 量岡村; 清彦熊澤; 弘敏石橋; 峰和宮崎
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: JP2001350592A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極薄板を指で押圧して入力操作するタッチパネルにおいて、押圧したことを直接指先に感触せしめるようにしたタッチパネルの押圧感発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のタッチパネルにおいては、電極薄板を指で押圧したときのストロークが０．１〜０．５ｍｍ等と極めて小さいので、スイッチがオンしているかどうかがわかりにくく、どうしても強く押圧し過ぎて基板が撓んでしまう。そのため、スイッチがオンしたとき、音を出したり、押圧部分の色が変化したりするなどのものがあった。
【０００３】
このような音を出して聴覚により感知するものは、耳の不自由な方には感知できなかったり、外部の雑音と間違えたりする恐れがあり、また、色が変化するような視覚により感知するものは、見落としがあったり、小型装置には採用できないなどの問題があった。
そのため、最近、電極薄板を押圧してスイッチがオンすると、タッチパネルが複数回振動するようにしたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、タッチパネルが振動してスイッチオンを感知するものでは、指で電極薄板に触ったときの振動が複数回続くことにより、使用者に感電しているようなショックが与えられるという問題があった。
【０００５】
本発明は、スイッチオン時のクリック感に似た１回だけの押圧感を、感電しているようなショックを与えずに、確実に発生せしめるようにしたタッチパネルの押圧感発生装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タッチパネル１５の入力面の押圧を入力面検出回路３１で検出して、表示パネル１１で表示するようにしたタッチパネルにおいて、前記タッチパネル１５に臨ませて設けた可動子１８と、この可動子１８を駆動するための原信号波形を出力する駆動波形出力回路２５と、この駆動波形出力回路２５の出力波形を０．５〜１．５周期だけ出力して前記タッチパネル１５を可動する駆動回路２４とを具備し、この駆動回路２４は、駆動波形の動作開始の位相を検出するための位相検出回路２７と、この位相検出回路２７で検出した位相を一時的に保持するラッチ回路２９と、駆動波形の周期を検出する周期検出回路３０と、前記ラッチ回路２９のラッチのクリア信号を作成する信号ゲート回路３２と、０．５〜１．５周期の駆動波形を作るための電源制御回路２６とからなることを特徴とするタッチパネルの押圧感発生装置である。このような構成により、感電しているようなショックを与えることがない。
【０００７】
駆動波形出力回路２５は、商用交流電源を利用することにより、回路の簡素化ができ、また、位相検出回路２７は、駆動波形出力回路２５から出力したサイン波形の交流信号の略０Ｖ点を検出し、この検出点から駆動信号を開始するようにすることにより、可動子１８に損傷を与えることがなく、さらに、信号ゲート回路３２は、タッチパネル１５を押圧してから一定の再押圧禁止時間中に入力面検出回路３１から信号が送られてきたときは、これをキャンセルするための機能を具備せしめることにより、再押圧禁止時間中の不安定な押圧動作により、可動子１８が誤差動することを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によるタッチパネルの押圧感発生装置の一実施例を図１乃至図４に基づき説明する。
図３及び図４において、１０は、平板状のハウジングである。このハウジング１０の上面中央には、その上部の透明のタッチパネル１５のスイッチがオンすると、数字、文字、図形等が表示される平板状の表示パネル１１が取り付けられている。この表示パネル１１の外周の４つの角部分に位置して円柱台状のクッション台座１６が設けられている。このクッション台座１６は、タッチパネル１５を載せるためのゴム製のものであるが、あまり柔らかすぎると、タッチパネル１５の押圧時の動きを吸収してしまうので、硬度が５０〜６０度のものが使用される。また、このクッション台座１６の他にタッチパネル１５を押圧したときの撓みを抑制する数個の撓み防止台座１７がタッチパネル１５の下面にわずかな隙間をもって設けられている。
【０００９】
前記タッチパネル１５は、透明なガラス板からなる基板１２と、その上面の透明な２枚の電極薄板１４と、これらの２枚の電極薄板１４の間に隙間を作るための絶縁材からなる多数個の絶縁突起１３とで構成されている。
前記タッチパネル１５の一端縁部の下部には、ピエゾ効果を利用した圧電気振動子からなる可動子１８が設けられている。この可動子１８の基端部は、支持台２０で固定され、中間部分は、自由支持軸２１で支持され、さらに、先端部の上面に設けた接触子１９がタッチパネル１５の基板１２の下面に接して取り付けられている。
前記タッチパネル１５の上面の外周囲は、隙間２３をもって周縁鍔部２２で保護されている。
【００１０】
前記可動子１８を駆動する駆動回路２４が図１に示される。この図１において、２５は、５０又は６０Ｈｚの商用電源波形をそのまま利用した駆動波形出力回路である。この駆動波形出力回路２５は、駆動波形を作るための電源制御回路２６、各回路に直流電源を供給するための電源回路２８、駆動波形の動作開始の位相を検出するための位相検出回路２７に接続されている。２９は、位相検出回路２７で検出した波形を一時的に保持するラッチ回路、３０は、駆動波形の周期を検出する周期検出回路、３２は、ラッチ回路２９のラッチのクリア信号を作成するとともに、チャタリング等による瞬時オフをキャンセルするための信号ゲート回路、３１は、タッチパネル１５のタッチによるスイッチのオン、オフを検出する入力面検出回路である。
【００１１】
以上のような回路構成による動作を図２に基づき説明する。
駆動波形出力回路２５からの商用交流電源は、電源回路２８で、例えばＤＣ５Ｖに変換されてラッチ回路２９、周期検出回路３０、信号ゲート回路３２に供給される。
また、位相検出回路２７では、駆動波形出力回路２５からの図２（ａ）に示すような５０又は６０ＨＺの電源波形の位相を常時監視して、＋から−へ変化するときの位相ａ２を検出して出力している。
【００１２】
ここで、ｔ１時にタッチパネル１５の上面を指で押圧して上下の２枚の電極薄板１４が短絡したものとする。すると、入力面検出回路３１でそれを検出して信号ゲート回路３２にトリガー信号を送る。信号ゲート回路３２では、このトリガー信号に基づき、図２（ｂ）に示すような信号をラッチ回路２９に送り、位相検出回路２７から送られてきた最初の位相ａ２をラッチする。
【００１３】
ラッチ回路２９からの信号により、電源制御回路２６は、図２（ｃ）に示すように、ａ２時にゲートが開く。同時にラッチ回路２９から周期検出回路３０に信号が送られ、例えば、１周期が検出される。商用電源が５０Ｈｚの場合は、１周期が２０ｍｓとなる。また、商用電源が６０Ｈｚの場合は、１周期が約１６．７ｍｓとなる。
周期検出回路３０から１周期経過の信号が出力すると、信号ゲート回路３２では、クリア信号が出力してラッチ回路２９へ送り、ラッチ回路２９からの信号で電源制御回路２６のゲートが閉じる。
この結果、電源制御回路２６から図２（ｃ）に示すような１周期のサイン波形の電圧が出力し、可動子１８が１回だけ上下に可動する。
【００１４】
このように、まず半周期で−の電圧が可動子１８に印加され、次の半周期で＋の電圧が可動子１８に印加されるが、可動子１８は、−の電圧で下方へ歪み、＋の電圧で上方へ歪むように設定する。このように構成すると、タッチパネル１５を指で押圧したとき、クッション台座１６がややつぶされてタッチパネル１５が下方へ移動するので、可動子１８の先端部の−の電圧による下方への歪みに追随する。そして、次の可動子１８の＋の電圧による上方への歪みによりタッチパネル１５が瞬間的に押し上げられる。この動きが指に伝わり、スイッチがオンしたことを感じ取る。
【００１５】
次に、信号ゲート回路３２では、タッチパネル１５を押圧してから一定の再押圧禁止時間中に、例えば、１００ｍｓの間のｔ２時に入力面検出回路３１から信号が送られてきたときは、これをキャンセルすることにより、不安定な押圧動作により、可動子１８が駆動しないようにしている。
【００１６】
可動子１８にパルス波形のような急激に上昇する電圧を印加したり、サイン波形でも最初に高電圧から印加すると、セラミックからなる可動子１８にひびが入って破損することがあり、好ましくない。そのため、前記実施例では、０Ｖから開始するサイン波形の電圧を可動子１８に印加することで、可動子１８を円滑に動作が行われるようにしている。
しかし、最初に印加する開始電圧は、必ずしも０Ｖからでなくともある低い電圧とするようにしてもよい。但し、終了時の電圧は、０Ｖ〜波高値の間のいずれであってもよい。
【００１７】
前記実施例では、駆動波形出力回路２５として商用電源をそのまま利用することにより、回路の簡素化を可能としている。しかし、これに限られるものではなく、別個の発振回路であってもよい。
【００１８】
前記実施例では、商用電源１００Ｖのサイン波形の０Ｖを最初に印加し、０Ｖに戻るような１周期分だけ利用したが、感電したような感覚を与えず、しかも、タッチパネル１５の可動状態を指に確実に伝えるために、０Ｖからはじまり、０Ｖに戻る半周期又は１．５周期であることが望ましいが、０．５〜１．５Ｈｚの間のいずれの範囲に設定することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、可動子１８を駆動するための原信号を出力する駆動波形出力回路２５と、この駆動波形出力回路２５の出力波形を０．５〜１．５周期だけ出力してタッチパネル１５を可動する駆動回路２４とを具備したので、タッチパネル１５が必要以上に振動して感電しているようなショックを与えることなく、押圧感を確実に発生せしめることができる。
【００２０】
駆動波形出力回路２５は、商用交流電源を利用することにより、回路構成を簡略化でき、安価な装置を提供できる。
【００２１】
タッチパネル１５に臨ませて設けた可動子１８と、この可動子１８を駆動するための原信号波形を出力する駆動波形出力回路２５と、この駆動波形出力回路２５の出力波形を０．５〜１．５周期だけ出力して前記タッチパネル１５を可動する駆動回路２４とを具備し、この駆動回路２４は、駆動波形の動作開始の位相を検出するための位相検出回路２７と、この位相検出回路２７で検出した位相を一時的に保持するラッチ回路２９と、駆動波形の周期を検出する周期検出回路３０と、ラッチ回路２９のラッチのクリア信号を作成する信号ゲート回路３２と、０．５〜１．５周期の駆動波形を作るための電源制御回路２６とからなるので、可動子１８の駆動に最適な駆動信号の開始電圧に対応する位相を設定することができるとともに、駆動信号の出力周期を最も望ましい長さに設定できる。
ことを特徴とするタッチパネルの押圧感発生装置。
【００２２】
位相検出回路２７は、駆動波形出力回路２５から出力したサイン波形の交流信号の略０Ｖ点を検出し、この検出点から駆動信号を開始するようにしたので、可動子１８の破損を防止して、可動子１８を円滑に動作が行われるようにできる。
【００２３】
信号ゲート回路３２は、タッチパネル１５を押圧してから一定の再押圧禁止時間中に入力面検出回路３１から信号が送られてきたときは、これをキャンセルするための機能を具備することにより、チャタリング等の再押圧禁止時間中の不安定な押圧動作により、可動子１８が駆動することがなく、安定した動作をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるタッチパネルの押圧感発生装置のための駆動回路２４の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１における各部の出力波形図である。
【図３】本発明によるタッチパネルの押圧感発生装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図４】図３における一部を切り欠いた平面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１１…表示パネル、１２…基板、１３…絶縁突起、１４…電極薄板、１５…タッチパネル、１６…クッション台座、１７…撓み防止台座、１８…可動子、１９…接触子、２０…支持台、２１…自由支持軸、２２…周縁鍔部、２３…隙間、２４…駆動回路、２５…駆動波形出力回路、２６…電源制御回路、２７…位相検出回路、２８…電源回路、２９…ラッチ回路、３０…周期検出回路、３１…入力面検出回路、３２…信号ゲート回路。

Claims

タッチパネル１５の入力面の押圧を入力面検出回路３１で検出して、表示パネル１１で表示するようにしたタッチパネルにおいて、前記タッチパネル１５に臨ませて設けた可動子１８と、この可動子１８を駆動するための原信号波形を出力する駆動波形出力回路２５と、この駆動波形出力回路２５の出力波形を０．５〜１．５周期だけ出力して前記タッチパネル１５を可動する駆動回路２４とを具備し、この駆動回路２４は、駆動波形の動作開始の位相を検出するための位相検出回路２７と、この位相検出回路２７で検出した位相を一時的に保持するラッチ回路２９と、駆動波形の周期を検出する周期検出回路３０と、前記ラッチ回路２９のラッチのクリア信号を作成する信号ゲート回路３２と、０．５〜１．５周期の駆動波形を作るための電源制御回路２６とからなり、前記位相検出回路２７は、駆動波形出力回路２５から出力したサイン波形の交流信号の略０Ｖ点を検出し、この検出点から可動子１８に対する駆動信号を開始するようにしたことを特徴とするタッチパネルの押圧感発生装置。
信号ゲート回路３２は、タッチパネル１５を押圧してから一定の再押圧禁止時間中に入力面検出回路３１から信号が送られてきたときは、これをキャンセルするための機能を具備してなり、再押圧禁止時間中の不安定な押圧動作により、可動子１８が駆動しないようにしたことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルの押圧感発生装置。