JP5658073B2

JP5658073B2 - タッチパネル

Info

Publication number: JP5658073B2
Application number: JP2011080174A
Authority: JP
Inventors: 弘之金田
Original assignee: NEC Embedded Products Ltd
Current assignee: NEC Embedded Products Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012216018A

Description

本発明は、タッチパネルに関し、特に、２点以上の座標位置検出（マルチタッチ）をする抵抗膜方式のタッチパネルに関する。

２点以上の座標位置検出（マルチタッチ）をするタッチパネルは、静電結合方式或いは電磁誘導方式によるものが主流である。

一方で、抵抗膜方式は、静電結合方式或いは電磁誘導方式に比べて安価であることが知られるものの、一般的な抵抗膜方式は、対面する２枚のパネル面に一様な抵抗値を持つプレーンな電極を形成しているため、複数ポイントのタッチ検出はできなかった。一般的な抵抗膜方式とは、例えば、対面する下部ガラスと上部フィルム（ＰＥＴなど）の対面側に透明導電膜（ＩＴＯ）を配し、押下等により２枚の透明導電膜が接触した入力点の座標（以下、「タッチ座標」と呼ぶ場合がある）を割り出す方式である。

一般的な抵抗膜方式は、透明導電膜に１枚づつ電圧を印加し、そのとき電圧を印加していない方の透明導電膜から電位検出して、抵抗分布の変化（リニアリティ変化）からｘ座標とｙ座標を順番に特定し、入力点の座標を割り出す。ところが、ガラス側の透明導電膜に、ｘ方向とｙ方向から順に電圧を印加して上部フィルムから電位検出して、超寿命化を実現する抵抗膜方式もある。しかしながら、長寿命化を実現した抵抗膜方式のタッチパネルにおいても、同様に、２点以上の座標位置検出ができなかった。

抵抗膜方式でマルチタッチを実現しようとする場合、対面するパネルに透明電極による抵抗値を持った微細な直線を平行に形成し、２枚のパネルの電極線が直交するように配置する。図９に、そのような従来の抵抗膜方式のタッチパネルの模式図を示す。

図９に示すタッチパネルにおいて、片方のパネルの１電極両端に電圧を加え、もう一方のパネル上の電極を１ライン毎にスキャンしながら電圧を測定していく。次に、電圧を加える電極を換えて、同様にもう一方のパネル上の電極を１ライン毎にスキャンしながら電圧を測定していく。これを全電極ラインで行うことにより、複数ポイントのタッチ検出が可能となる。

特許文献１は、上記図９のような方式で、抵抗膜方式においてマルチタッチを実現しようとしていると考えられる。

特開２０１０−００９１４２号公報

昨今の携帯機器にはタッチパネルが多用され、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）の飛躍的な改善からマルチタッチが有効な入力手段となってきている。しかしながら、それを実現するためには比較的高価な静電結合方式のタッチパネルを搭載する必要があり、商品価格の低減が困難であった。比較的安価な抵抗膜方式でマルチタッチが可能になれば、優れたＧＵＩを有する各種携帯端末機器を安価に市場に提供することができる。

しかしながら、上述の方式では、電極となるラインのピッチ及び電極線抵抗値の均一性により解像度及び位置検出精度が決定されるため、相応の性能を求めると高価になってしまうという欠点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、２点以上の座標位置検出が可能な抵抗膜方式のタッチパネルであって、安価に高分解能・高精度を実現可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様として、抵抗膜方式のタッチパネルであって、マトリクス状に並ぶ複数の矩形の透明電極を備える第１のパネル及び第２のパネルを有し、前記第１のパネルの各透明電極は、行方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ列に属する他の電極対と並列に接続し、前記第２のパネルの各透明電極は、列方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ行に属する他の電極対と並列に接続し、前記第１のパネルの各透明電極について、列単位で電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第２のパネルの各透明電極について、行単位で電圧を印加する第２の電圧印加手段と、前記第１の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ列に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の行方向の座標を検出する第１の座標検出手段と、前記第２の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ行に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の列方向の座標を検出する第２の座標検出手段と、前記第１の座標検出手段により検出された行方向の座標、及び、前記第２の座標検出手段により検出された列方向の座標に基づいて、タッチ座標を検出する位置検出手段と、を有することを特徴とする、タッチパネルを提供するものである。

また、上記目的を達成するために、本発明は、第２の態様として、抵抗膜方式のタッチパネルであって、マトリクス状に並ぶ複数の矩形の透明電極を備える第１のパネル及び第２のパネルを有し、前記第１のパネルの各透明電極は、列方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ列に属する他の電極対と並列に接続し、前記第２のパネルの各透明電極は、行方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ行に属する他の電極対と並列に接続し、前記第１のパネルの各透明電極について、列単位で電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第２のパネルの各透明電極について、行単位で電圧を印加する第２の電圧印加手段と、前記第１の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ列に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の列方向の座標を検出する第１の座標検出手段と、前記第２の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ行に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の行方向の座標を検出する第２の座標検出手段と、前記第１の座標検出手段により検出された列方向の座標、及び、前記第２の座標検出手段により検出された行方向の座標に基づいて、タッチ座標を検出する位置検出手段と、を有することを特徴とする、タッチパネルを提供するものである。

本発明によれば、２点以上の座標位置検出が可能な抵抗膜方式のタッチパネルであって、安価に高分解能・高精度を実現可能なタッチパネルを提供することが可能となる。

本発明の実施形態の構成を示す図である。第１の実施形態における第１のパネル１１の電極構造を示す図である。第１の実施形態における第２のパネル１２の電極構造を示す図である。本発明の実施形態においてｘ座標を検出するための構成の回路図である。本発明の実施形態においてｙ座標を検出するための構成の回路図である。第２の実施形態における第１のパネル１１の電極構造を示す図である。第２の実施形態における第２のパネル１２の電極構造を示す図である。本発明の実施形態のタッチパネルを説明するための模式図である。従来の２点以上の座標位置検出が可能な抵抗膜方式のタッチパネルを説明するための模式図である。

（第１の実施形態）
図１に、本発明の実施形態の構成を示す（第１の実施形態と第２の実施形態共通）。
図示のように、各実施形態に係るタッチパネル１は、第１のパネル１１と、第２のパネル１２と、電圧印加・透明電極列走査手段１１０と、電圧印加・透明電極行走査手段１２０と、第１の座標検出手段１０１と、第２の座標検出手段１０２と、位置検出手段１０３とを有する。そのほかに、液晶表示装置等を有していてもよい。

第１のパネル１１と第２のパネル１２は、対面する２枚のパネルであって、導電性伝導膜（透明電極）を対面側に備える。

図２に、第１のパネル１１の電極構造を示す。また、図３に、第２のパネル１２の電極構造を示す。図２、図３に示すように、本実施形態では、形成する透明電極を面全体でも直線的な短冊状でもなく、ある領域を持つ複数のブロックに分割して配置する。

図２、図３に示すように、各透明電極は矩形をしており、マトリクス状ないしアイランド状に並ぶ。第１のパネル１１の透明電極の位置と第２のパネル１２の透明電極の位置は、抵抗膜方式の原理上、重なる位置に配置する。すなわち、図２の透明電極Ａ１には図３の透明電極Ｅ１が重なる。

各電極ブロックは、片方のパネルでは左右両端に配線を施し、かつ縦一列分の電極ブロックを並列に接続する（図２）。もう一方のパネルでは上下両端に配線を施し、かつ横一列分の電極ブロックを並列に接続する（図３）。

電圧印加・透明電極列走査手段１１０は、図２の透明電極列毎に順に電圧を印加していく。例えば、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の透明電極列に、端子Ｓ１とＳＮ１によって電圧を印加したあと、隣の透明電極列に電圧を印加する。図４に回路図を示す。

同様に、電圧印加・透明電極行走査手段１２０は、図３の透明電極行毎に電圧を印加していく。例えば、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の透明電極行に、端子ＳＥとＳＮＥによって電圧を印加した後、隣の透明電極行に電圧を印加する。図５に回路図を示す。

電圧印加・透明電極列走査手段１１０により電圧が印加されたことにより、当該透明電極列に属する透明電極には電位が生じる。これに基づいて、第１の座標検出手段１０１は、抵抗分布を検出する。タッチパネル１に指等によりタッチされていたら、抵抗分布から入力点が検出される。第１の座標検出手段１０１は、その入力点のｘ座標（つまり、行方向の座標）を検出する。

同様に、電圧印加・透明電極行走査手段１２０により電圧が印加されたことにより、当該透明電極行に属する透明電極には電位が生じる。これに基づいて、第２の座標検出手段１０２は、抵抗分布を検出する。タッチパネル１に指等によりタッチされていたら、抵抗分布から入力点が検出される。第２の座標検出手段１０２は、その入力点のｙ座標（つまり、列方向の座標）を検出する。

各ブロック内の座標位置検出は、従来の抵抗膜方式のタッチパネルと同じ原理で行う。ここで「ブロック」とは、例えば、透明電極Ａ１と透明電極Ｅ１で構成されるタッチパネルの領域をいう（この領域は、「Ｅ１（Ａ１）ブロック」と呼ぶ）。

位置検出手段１０３は、第１の座標検出手段１０１と第２の座標検出手段１０２の検出結果に基づいてタッチされている座標を位置検出する。２点以上がタッチされていた場合であっても、その２点が同じ透明電極上である場合を除いて、適切に位置検出ができる。

本実施形態におけるタッチ位置検出の手順を、具体例で説明する。
図５のＳＷ１ａおよびＳＷ１ｂはそれぞれＳＥおよびＳＮＥに、またＳＷ２はＳ１を選択する。それによりＥ１〜Ｅ４の電極ブロックに直流電圧が印加される。Ｓ１から得られる電圧値は、Ｅ１ブロック内でタッチされたことを示し、その電圧により従来の方法にてＥ１（Ａ１）ブロック内のＹ座標位置を検出する。

ＳＷ２をＳ１からＳ４まで順次切換えていくことで、同様にＥ２（Ａ２）ブロック内、Ｅ３（Ａ３）ブロック内、Ｅ４（Ａ４）ブロック内のＹ座標位置を検出する。
次に、ＳＷ１ａおよびＳＷ１ｂをそれぞれＳＦおよびＳＮＦ切替えて、同様にＳＷ２をＳ１からＳ４まで順次切替えながら、Ｆ１（Ｂ１）ブロック内からＦ４（Ｂ４）ブロック内の座標を検出し、Ｙ座標をそれぞれ検出していく。

すべてのＹ座標検出を終了した場合、図４のＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４を同様に切り換え、Ａ１（Ｅ１）からＤ１（Ｈ１）、Ａ２（Ｅ２）からＤ２（Ｈ２）、Ａ３（Ｅ３）からＤ３（Ｈ３）、Ａ４（Ｅ４）からＤ４（Ｈ４）のＸ座標を検出していく。

以上の動作を繰り返すことで、各ブロック内のタッチ座標を検出することが可能となり、異なるブロックの複数箇所のタッチ座標を検出できる。

（第２の実施形態）
図２、図３に示した各パネルの電極構造を、図６、図７のように構成しても、第１の実施形態と同じ作用効果が得られる。電圧印加・透明電極列走査手段１１０については、図４と同じである。同様に、電圧印加・透明電極行走査手段１２０については図５と同じである。

本実施形態におけるタッチ位置検出の手順を、具体例で説明する。
図５のＳＷ１ａおよびＳＷ１ｂはそれぞれＳＥおよびＳＮＥに、またＳＷ２はＳ１を選択する。それによりＥ１〜Ｅ４の電極ブロックに直流電圧が印加される。Ｓ１から得られる電圧値は、Ｅ１ブロック内でタッチされたことを示し、その電圧により従来の方法にてＥ１（Ａ１）ブロック内のＸ座標位置を検出する。

ＳＷ２をＳ１からＳ４まで順次切換えていくことで、同様にＥ２（Ａ２）ブロック内、Ｅ３（Ａ３）ブロック内、Ｅ４（Ａ４）ブロック内のＸ座標位置を検出する。
次に、ＳＷ１ａおよびＳＷ１ｂをそれぞれＳＦおよびＳＮＦ切替えて、同様にＳＷ２をＳ１からＳ４まで順次切替えながら、Ｆ１（Ｂ１）ブロック内からＦ４（Ｂ４）ブロック内の座標を検出し、Ｘ座標をそれぞれ検出していく。

すべてのＸ座標検出を終了した場合、図４のＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４を同様に切り換え、Ａ１（Ｅ１）からＤ１（Ｈ１）、Ａ２（Ｅ２）からＤ２（Ｈ２）、Ａ３（Ｅ３）からＤ３（Ｈ３）、Ａ４（Ｅ４）からＤ４（Ｈ４）のＹ座標を検出していく。

第１の実施形態は、第２の実施形態に比べて配線が単純化できるため、ブロック間の不感エリアを最小化できる利点がある。

なお、上記第１、第２の実施形態においては、各ブロックの大きさは、大きくすることができるが、ブロック内でのマルチタッチは検出できないため、マルチタッチを行う必要のあるアプリケーションにて支障のない程度に大きくすることが好ましい。

また、上記第１、第２の実施形態においては、各電極ブロック間で直線性が失われるが、抵抗値により精度に支障をきたさない２本の配線の区間であるため影響はすくない。また、前後の検出座標からの補完も可能である。

また、上記第１、第２の実施形態のタッチパネル１は、従来の２点以上の位置検出が可能な抵抗膜方式のタッチパネルに比べて、安価に高分解能・高精度が実現されたタッチパネルであると考えられる。図８と図９を参照して説明する。

図８は本実施形態の、図９は従来のタッチパネルの構造を模式的に表した図である。
図８、図９は、縦横それぞれ３分割された構造を例示している。ここでは、説明の便宜上、有効座標検出領域を９０ｍｍの正方形の矩形であるとする。また、電極間のスペース及び配線幅は無視できるものとする。

すると、図９の各透明電極は、３０ｍｍ×９０ｍｍの大きさで計６枚、図８の各透明電極は、３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさで計１８枚となる。そのため、本実施形態の構造は、安価に高分解能・高精度を実現することができる。

８ビット（＝Ｍａｘ２５６）のＡＤ変換器を用いた場合、図９の構造の場合、９０／２５６ｍｍが分解能になる。一方、図８の構造の場合、３０／２５６ｍｍが分解能になる。したがって、図８の構造の場合、３倍の分解能がある。したがって、低価格のＡＤ変換器で高分解能を達成することができる。

また、電極間に加える電圧を同じと仮定すると、単位長あたりの電圧勾配を図８の構造の方が図９の構造よりも３倍大きくとれる。よって、抵抗値の非均一の絶対値が同じであれば、それによる検出電圧の誤差は、１／３に低減できる。したがって、図８の構造によれば、抵抗膜の均一性を落とせるため、同じ均一性であれば精度が高められる。

また、抵抗値の均一性を落とせると言うことは、電極生成工程を簡素化できるため、製造コストの低減も可能になる。

１タッチパネル
１１第１のパネル
１２第２のパネル
１１０電圧印加・透明電極列走査手段
１２０電圧印加・透明電極行走査手段
１０１第１の座標検出手段
１０２第２の座標検出手段
１０３位置検出手段

Claims

抵抗膜方式のタッチパネルであって、
マトリクス状に並ぶ複数の矩形の透明電極を備える第１のパネル及び第２のパネルを有し、
前記第１のパネルの各透明電極は、行方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ列に属する他の電極対と並列に接続し、
前記第２のパネルの各透明電極は、列方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ行に属する他の電極対と並列に接続し、
前記第１のパネルの各透明電極について、列単位で電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記第２のパネルの各透明電極について、行単位で電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
前記第１の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ列に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の行方向の座標を検出する第１の座標検出手段と、
前記第２の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ行に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の列方向の座標を検出する第２の座標検出手段と、
前記第１の座標検出手段により検出された行方向の座標、及び、前記第２の座標検出手段により検出された列方向の座標に基づいて、タッチ座標を検出する位置検出手段と、
を有することを特徴とする、タッチパネル。
抵抗膜方式のタッチパネルであって、
マトリクス状に並ぶ複数の矩形の透明電極を備える第１のパネル及び第２のパネルを有し、
前記第１のパネルの各透明電極は、列方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ列に属する他の電極対と並列に接続し、
前記第２のパネルの各透明電極は、行方向に電圧を印加する電極対を有し、該電極対は同じ行に属する他の電極対と並列に接続し、
前記第１のパネルの各透明電極について、列単位で電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記第２のパネルの各透明電極について、行単位で電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
前記第１の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ列に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の列方向の座標を検出する第１の座標検出手段と、
前記第２の電圧印加手段により各透明電極に生じた電位に基づいて同じ行に属する各透明電極の抵抗分布を検出して、検出された抵抗分布から入力点の行方向の座標を検出する第２の座標検出手段と、
前記第１の座標検出手段により検出された列方向の座標、及び、前記第２の座標検出手段により検出された行方向の座標に基づいて、タッチ座標を検出する位置検出手段と、
を有することを特徴とする、タッチパネル。