JPH0945184A - マトリックス型タッチパネルの検出装置 - Google Patents

マトリックス型タッチパネルの検出装置

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JPH0945184A
JPH0945184A JP21669195A JP21669195A JPH0945184A JP H0945184 A JPH0945184 A JP H0945184A JP 21669195 A JP21669195 A JP 21669195A JP 21669195 A JP21669195 A JP 21669195A JP H0945184 A JPH0945184 A JP H0945184A
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Minoru Okabe
稔 岡部
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のアナログ型タッチパネルとマトリック
ス型タッチパネルの欠点を改良した新規なマトリックス
タッチパネルの検出装置を提供する。 【構成】 各々の基板に短冊状抵抗膜を設けてなるマト
リックス型タッチパネル検出装置において、同タッチパ
ネルの各スイッチ押圧領域とそのタッチしたスイッチ押
圧領域内でのタッチ位置とを認識し検出する手段と、複
数のタッチ位置を同時にタッチした場合に、それらのタ
ッチ位置の中で最小の接触抵抗値を示すタッチ位置を検
出するための手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマトリックス型タッチパ
ネルの入力位置情報を検出する装置に関するもので、改
良された機構を持ち、マトリックス型タッチパネルの機
能の向上を可能とした検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にタッチパネルは、機能上大別する
とアナログ型とマトリックス型とに分類され両者各々の
特長を生かして有効に活用されている。
【0003】アナログ型タッチパネルは、画面上の連続
した点を高分解能で入力することが可能であり、特にペ
ン等で連続画像を入力するデバイスとして有効である。
これは、一般にフィルム基板(押圧側)とガラス基板
(非押圧側)とに設けられるITO(インジウム−スズ
−酸化物)等による抵抗膜が、基板表面の全面に均一な
連続膜として設けられ、各々に該抵抗膜の両サイドから
各1組(合計2組4本)の接続電極が引き出され、両基
板が絶縁スペーサーを介して対向配置された構造を有す
るタッチパネルであることによる。
【0004】一方マトリックス型タッチパネルでは、画
面上に多数設けられている短冊状抵抗膜により形成され
る各スイッチ押圧領域を選択するように、いわゆるポイ
ンティング的にタッチ入力する場合に向いているので、
ペンでも指でもいずれのタッチ入力でも可能となる。こ
れは前記押圧側と非押圧側の基板にITO等による抵抗
膜が各々短冊状(例えば10mm巾)で、所定の隙間(例
えば1mm)でもって多数並設され、各々の短冊状抵抗膜
の一端から1本の電極(例えば押圧側と非押圧側の各基
板に10本の短冊状抵抗膜が設けられた場合には、合計
20本)が前記同様に引き出され、同短冊状抵抗膜がマ
トリックス状(交叉状)に対向配置されるという構造を
とっていることによる。即ちマトリックス型では、押圧
側と非押圧側の短冊状抵抗膜が交叉する部分(スイッチ
押圧領域)のみがスイッチとして機能するというもので
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のとおり各々特長
を持つタッチパネルであるが、各々に次のような欠点も
あり、改善すべき課題にもなっている。
【0006】アナログ型タッチパネルでは、特に手でペ
ンを把持してペン入力する場合に、ペン先以外の小指を
中心に手の平の下側部分も同時にタッチパネル面にタッ
チする場合があり、この場合に、両タッチ位置が同時に
入力されたり、或は両タッチ位置が1つのタッチ位置入
力として合成され、それが両タッチ位置の中間あたりの
タッチ位置として入力されるといったような誤入力動作
となる。これがこのまま検出されていくので、誤動作を
したということを認識させる検出手段がないと確実な入
力装置として使用できない。このような場合には、当然
キャンセルして改めて最初から操作をやり直す必要があ
るということ、そして前記のような誤動作に対して十分
認識していない素人のオペレーターにとっては故障した
のではないかとの不安を抱くようなことにもなりかねな
い。
【0007】一方、マトリックス型タッチパネルでは、
前述するように両短冊状抵抗膜の交差位置であるスイッ
チ押圧領域の中での入力情報の検出であるので、タッチ
するスイッチの配置位置は最初から決められて固定され
ている。従来の検出装置では、どの場所に配置されてい
るスイッチ押圧領域かは検出出来てもタッチした位置
(スイッチ押圧領域内のタッチ位置)までは検出するこ
とはできない。このタッチ位置が検出できるマトリック
スタッチパネルであれば、スイッチ押圧領域の位置を自
由に変えることもできるので新たな機能を持つ新規なタ
ッチパネルを創作することが可能となる。
【0008】本発明は前記各タッチパネルの欠点を解決
し、改良された新たなタッチパネルを見出すべく鋭意検
討した結果、遂に到達したものであり、従ってその目的
はマトリックス型タッチパネルの短冊状抵抗膜構造をと
りながら、位置検出手段はアナログ型のそれを取り入れ
て、前記各タッチパネルの欠点を改良したタッチパネル
の検出装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はマトリックス型
タッチパネルにおいて、各基板面に形成されている短冊
状抵抗膜の両端から接続電極を引き出し、同タッチパネ
ルの各スイッチ押圧領域とそのタッチしたスイッチ押圧
領域内でのタッチ位置とを認識し検出する手段と、複数
のスイッチ押圧領域を同時にタッチした場合に、それら
のタッチ位置の中で最小の接触抵抗値を示すタッチ位置
を検出するための手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のマトリックス型タッチパ
ネルは、基本的には前述するとおりであるが、基板に形
成される短冊状抵抗膜の数は両基板の抵抗膜の合計数で
少なくとも3個以上あればよい。これは例えば非押圧側
の基板に1個の抵抗膜が設けられれば押圧側基板に2個
の短冊状抵抗膜を設け、これをマトリックス状に対向配
置するということである。
【0011】基板における押圧側のフィルム基板は、一
般にポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィ
ルム)が使用されるが、他の合成樹脂によるフィルム状
物でも何ら差し支えはない。非押圧側の基板には一般に
ガラス板が用いられるが、合成樹脂によるシート状(硬
質)物であってもよい。尚、タッチパネルは透明である
ことが一般的であるが、本発明においてはこの透明性は
必要条件ではなく目的、用途によっては半透明、更には
不透明であってもよい。
【0012】該基板面に形成される短冊状抵抗膜は、一
般にITOによる透明導電膜が多く用いられるが、前記
の如く本発明では不透明であってもよいので、銅、ニッ
ケル、カーボン、クロム等による抵抗膜でもよい。この
抵抗膜の厚さは一般には約300〜1000オングスト
ローム程度である。形成方法は、一般的な薄膜形成手
段、例えばスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーテ
ィング等の薄膜形成技術によって容易に形成せしめるこ
とができるので適宜で良い。尚、マトリックス型では抵
抗膜が前述の如く各基板に所定の隙間をもって短冊状に
並列して形成されるので、そのためには例えばステンレ
ス製の板をその形状にくり抜いておいて、これをマスキ
ング材として、基板面をマスクしてスパッタリング等を
行う必要がある。
【0013】基板面上の短冊状抵抗膜には、タッチ入力
信号を電気的に取り出すために接続電極を引き出してお
く必要があるが、この電極は基板面に形成されている短
冊状の抵抗膜の両端から引き出す。つまり両端から各1
組2本の接続電極が該抵抗膜に接続されている。この接
続電極の引き出し手段には、特に制限されるものはな
い。一般には銀インキ、つまり銀で導電性を付与したイ
ンキを用いて、スクリーン印刷によって、抵抗膜と連結
した導線を印刷して後、熱又は光によって硬化し密着す
る。この引き出し導線の端子にはFPC(フレキシブル
プリント板)等で、これを外部へのリード線として接続
する。接続電極の厚さと幅寸法は、可能なかぎり薄く、
小さくすることが望ましいが、一般には厚さ約20μm
前後、巾は3mm前後である。より詳細には後述の実施例
にて説明する。
【0014】かくして得られたマトリックス型タッチパ
ネルが, 前述の如く従来からのアナログ型又はマトリク
ス型のタッチパネルの欠点を解消して、新規なタッチパ
ネルとして有効に活用されるために、このタッチパネル
の機能をより向上させる検出装置として次に示す手段を
備えた構成からなる新規な検出装置を提案するものであ
る。
【0015】前記新規な検出装置は、タッチしたスイッ
チ押圧領域の配置位置とこの押圧領域内のタッチされた
タッチ位置とを認識し検出する手段と、複数のスイッチ
押圧領域を同時にタッチ入力した場合に、そのタッチ位
置の中で最小の接触抵抗値を示すタッチ位置のみが入力
情報として認識され検出される手段とを備え、具体的に
は、後述する実施例によって説明するが、概略次のよう
な回路構成を採る該装置である。
【0016】例えば、押圧側と非押圧側(ディスプレー
側)との各基板に2本の短冊状抵抗膜を設けて、これを
マトリックス状に対抗配置したタッチパネルでは、引き
出される接続電極は合計8本ということになる。この8
本の中、6本(3辺から各2本の電極)はA/D(アナ
ログ/デジタル)変換機能内蔵のCPU(中央演算装
置)(以下CPUと呼ぶ)に接続され、他の辺に設けら
れる2本の接続線はスイッチ(ON/OFF切替え)、
又はリレーを介して直流電源(供給用)に接続される。
尚、前記6本の接続電極の端子にも各々スイッチ(ON
/OFF切替え)、又はリレーが接続されている。これ
らのスイッチ等は4ケ所(左上下、右上下)にあるスイ
ッチ押圧領域で、どの配置のスイッチ押圧領域がタッチ
されたかを検出する場合と、タッチしたスイッチ押圧領
域の中でのタッチ位置を指定し検出する場合に、各々機
能するために使われる機能部品である。
【0017】本発明に係るタッチパネル検出装置によれ
ば、交叉する部分のスイッチ押圧領域を押せばその押し
たポイントの位置で発生する電圧が、まずどの配置にあ
るスイッチ押圧領域が押されたかを検出し、次に検出さ
れたスイッチ押圧領域の中で、どの位置が押されたかを
各回路の作動を介してCPUに送られて演算され検知さ
れる。仮に誤って複数のスイッチ押圧領域を同時に押し
た場合には、タッチの強い、つまり接触抵抗の一番小さ
いスイッチ押圧領域のみがタッチによって発生する電圧
をもとにCPUによって演算され検知される。以後はそ
の検知されたスイッチ押圧領域について、前記同様にタ
ッチ位置が検出される。このCPUにLCD等を接続し
ておけば、画面にてCPU演算結果が表示される。
【0018】
【実施例】以下に実施例によって更に詳述する。
【0019】実施例1 ディスプレー側の基板として厚さ2mmガラス板、押圧側
(タッチ側)の基板として厚さ188μmのPETフィ
ルムを用いて、各々基板の一面に1mmの間隔をもたせた
巾50mmの短冊状の抵抗膜2本を、ITOのスパッタリ
ングによって形成した。尚、スパッタリングは3×10
-3ト−ルのアルゴン雰囲気下で行い形成したITO抵抗
膜の厚さは0.5μmであった。
【0020】次に各基板に形成されたITO抵抗膜の両
サイドから、銀インキのスクリーン印刷によって、厚さ
10μm、巾2mmの接続電極(以下電極線と呼ぶ)を引
き出して設けた。ガラス板のITO抵抗膜面には、直径
30μm、高さ18μmの絶縁スペーサーを、光硬化型
のアクリル樹脂によって2mmピッチで格子状に全面に設
けた。尚、各々電極線の端子には、FPC・リード線を
接続し、外部に取り出した。
【0021】最後に、前記で得られた2つの基板を、厚
さ20μmの絶縁接着テープを周囲に介して、短冊状抵
抗膜をマトリックス(交叉)状に対向せしめ接着固定し
マトリックス型タッチパネルを作製した。これを図示す
ると図1(平面図)のとおりである。図1において、マ
トリックス型タッチパネル1は、押圧側PETフィルム
のITO抵抗膜2a、2bと、ディスプレー側ガラス板
のITO抵抗膜3a、3bとをマトリックス状に対向し
てこれを絶縁接着テープ9によって接着固定せしめた構
成であり、2本のITO抵抗膜2a、2bからは、各々
電極線6a、6bが引き出され、その端子にはFPC・
リード線7a、7bが接続され外部に取り出されてい
る。同様に2本のITO抵抗膜3a、3bからは、電極
線4a、4bが引き出され、その端子には同様にFPC
リード線5a、5bが接続され外部に取り出されてい
る。絶縁スペーサー8は、ディスプレー側ガラス板のI
TO抵抗膜面を含む面上に格子状に設けられたドットス
ペーサーであり、タッチ操作がなされない場合に、抵抗
膜間の絶縁状態を維持せしめている。
【0022】検出装置の回路は図2に示すとおりであ
り、押圧側のITO抵抗膜2a、2bにおいてはその左
辺側に電圧供給のための1つの直流電源10が配置さ
れ、そこからの供給電圧はスイッチS1、又はS2を介
して、FPC・リード線7a又は7bを通って抵抗膜2
a又は2bの左端に供給される。そしてその右辺には、
タッチ入力によって発生する電圧をCPUが検出するた
めの検出配線15、16がFPC・リード線7a、7b
から取り出され、その中間にはグランドレベルに接続す
る為のスイッチS7とS8とを併設しCPUに接続され
ている。
【0023】一方、ディスプレー側のITO抵抗膜3
a、3bにおいては、その上辺側には、各々の抵抗膜3
a、3bに電圧供給するための2つの直流電源11、1
2が配置され、そこからの供給電圧は、スイッチS5と
S6とを介して、FPC・リード線4a、4bを通って
抵抗膜3a、3bに供給されるが、スイッチS5、S6
とFPC・リード線4a、4bとの中間にはタッチによ
って発生する電圧をCPUが検出するための検出配線1
3、14とが接続され、その端子がCPUに接続されて
いる。その下辺側のFPC・リード線4a、4bの各端
子には、既知の抵抗値を持つ抵抗R1、R2を直列に接
続したスイッチS3、S4と、該スイッチS3、S4に
対して各々並列にスイッチS9、S10とが接続され、
該スイッチ回路の他端子はグランドレベルに接続されて
いる。該スイッチ回路とFPC・リード線4a、4bと
の中間にはタッチ操作により発生する電圧をCPUが検
出するための検出配線17、18が接続され、その端子
がCPUに接続されている。
【0024】尚、S1〜S4の各スイッチは4つのスイ
ッチ押圧領域の中で、どの配置(左上、右上、左下、右
下)のスイッチ押圧領域がタッチされたかを検出するた
めに必要な動作を行うものであり、S1、S2、S5〜
S10の各スイッチは、配置が検出されたスイッチ押圧
領域の中で、どの位置(タッチ位置)がタッチされたか
を検出するために必要な動作を行うものである。
【0025】スイッチ押圧領域がON(タッチ)されて
いるかどうか検出するために、各スイッチ押圧領域毎
に、ONかOFFかのいずれの状態にあるか調査が行わ
れることになる。つまり、抵抗膜2a又は2b(横方
向)に対して、スイッチS1、S2を制御しつつ、直流
電源10により交互に電圧が印加されることによって行
われる。従って、スイッチS1、S2が同時にONにな
ることはない。一方抵抗膜3a又は3b(縦方向)に対
しても、スイッチS3、S4を制御しつつ、各々交互に
グランドレベルに接続する。従って、スイッチS3、S
4が同時にONになることはない。以上が図2に示す操
作回路についての説明であり、次に該回路を使って、実
際にタッチ入力する2つの場合についての検出手順につ
いて詳述する。
【0026】図2において、例えば図面上左上のスイッ
チ押圧領域でのA点を押して情報を入力した場合につい
て説明する。最初に左上のスイッチ押圧領域がONにあ
るかOFFの状態にあるかを確認するため、スイッチS
1とスイッチS3とをONの状態にする。ONの状態で
は、電流は抵抗膜2a→抵抗膜3a→抵抗R1の回路で
順次流れるので、検出配線17に電圧が発生する。これ
がOFFの状態では、抵抗R1には電流が流れないため
に、検出配線17には電圧が発生せずOVにある。前記
の左上のスイッチ押圧領域の調査は、他の3つのスイッ
チ押圧領域についても同様にON/OFFのいずれの状
態にあるかチェックされる。その結果、どこの配置のス
イッチ押圧領域がONにあるかがCPUによって検出さ
れる。仮に左上のスイッチ押圧領域が押されていること
が検出されたとすると、次にタッチされた位置、つまり
A点の位置の検出動作が進む。この動作は横方向(X
軸)と縦方向(Y軸)の回路によって行われ、A点の位
置が決定(検出)される。この検出動作は次のとおりで
ある。
【0027】前記横方向の検出動作は例えば直流電源1
0によって、5Vが供給(印加)されるように設定して
おく。電流はスイッチS1→抵抗膜2a→スイッチ7
(グランド接続)の回路に流され、その結果抵抗膜2a
には0〜5Vの間の電圧傾斜が発生し、A点から抵抗膜
3aに接続されている検出回路13に電圧が発生する。
この発生電圧が、CPUに送られ演算され横方向の位置
座標が検出される。一方、縦方向の検出動作では、同様
に5Vの電圧を直流電源11によって印加するように設
定される。電流はスイッチS5→抵抗膜3a→スイッチ
S9(グランド接続)の回路に流される。その結果抵抗
膜3aには0〜5V間の電圧傾斜が発生しA点から抵抗
膜2aに接続され、検出回路15に電圧が発生する。こ
の発生電圧がCPUに送られ、演算され、縦方向の位置
座標として検出される。このCPUにLCD等を接続し
ておけば、前記横と縦の交叉点、つまりA点がタッチ位
置となって表示されるので、目で観察することができ
る。
【0028】次にもう1つのケースについて、誤って複
数のスイッチ押圧領域を同時にタッチしたらどのように
検出されるかについて説明する。図2において、左上の
A点と右下のB点のスイッチ押圧領域が同時に押された
とする。この場合も最初に前記
【0027】に記載する手順によって、4つのスイッチ
押圧領域について、その1つづつをONにあるか、OF
FにあるかをCPUによってチェックする。その結果左
上と右下のスイッチ押圧領域とがONされていたことが
CPUによって検知されたとすると、今度は直ちにその
場所でのタッチ接触によってもたらされる接触抵抗値が
CPUによって演算され、続いて算出された2つの接触
抵抗値が比較されて、小さい接触抵抗値にある1つのス
イッチ押圧位置のみが選ばれ、これが正規に押されたタ
ッチスイッチとして決定される。
【0029】CPUによる2つの接触抵抗値は、どのよ
うにして算出されるかを次の数式によって説明する。左
上のスイッチ押圧領域がONの状態にある場合について
は、このスイッチ押圧領域でのタッチ入力による接触抵
抗値Rf1(Ω)は次の数1によって算出される。
【0030】
【数1】
【0031】数1において、検出電圧V15は直流電源
10による印加電圧によりA点でのタッチの結果、検出
配線15に発生し検出される。検出電圧V13は同様に
A点でのタッチの結果、検出配線13に発生し検出され
る。電流値I1は同様にA点でのタッチの結果検出配線
17に発生し検出される検出電圧V17を、既知抵抗R
1で徐した電流値であり、これらの数値を代入すること
によって、電圧値と既知抵抗値とから接触抵抗値を算出
することができる。尚、V15−V13は接触抵抗(R
f1)によりもたらされる電圧降下量である。
【0032】一方、右下のスイッチ押圧領域がONの状
態にある場合は、この場所での該スイッチ押圧領域のタ
ッチ入力による接触抵抗値Rf2(Ω)は、次の数2に
よって算出される。
【0033】
【数2】
【0034】数2において、検出電圧V16は直流電源
10による印加電圧によりB点でのタッチの結果、検出
配線16に発生し検出される。検出電圧V14は同様に
B点でのタッチの結果、検出配線14に発生し検出され
る。電流値I2は同様にB点でのタッチの結果検出配線
18に発生し検出された電圧値V18を、既知抵抗R2
で徐したものであり、これらの数値を代入することによ
って、電圧値と既知抵抗値とから接触抵抗値を算出する
ことができる。尚、V16−V14は接触抵抗(Rf
2)によりもたらされる電圧降下量である。
【0035】仮にRf1<Rf2であることが確認され
たならば、つまり左上のスイッチ押圧領域のA点の接触
抵抗値が小さいことがCPUによって検知されたなら
ば、次にはスイッチ押圧領域内のA点の位置が検出され
るが、これは前記
【0028】に記載する手順によって行われる。
【0036】逆にRf1>Rf2であればRf2、つま
り右下のスイッチ押圧領域のB点での接触抵抗値が小さ
いことがCPUによって検知されたならば、B点の位置
が検出されるが、これは前記
【0028】に記載する手順の要領で同じ様にCPUに
よって行われる。勿論3ケ所又は4ケ所のスイッチ押圧
領域が同時に押された場合でも、前記する手順の要領で
接触抵抗値が算出され、最小の接触抵抗値にあるスイッ
チ押圧領域が検出され、更にそのスイッチ押圧領域につ
いてのタッチ位置が検出される。勿論スイッチ押圧領域
が更に多数あっても、その数に対応して、前記同様にし
て回路を作成すればよい。
【0037】前記複数箇所のスイッチ押圧領域を同時に
押された場合、途中でストップすることはできず最後ま
でCPUは作動し結果を出すことになるが、かかる場合
にはオペレーターは誤って複数箇所をタッチしたことを
確認して、今後は複数箇所を同時に押さないように注意
することが可能となる。
【0038】
【発明の効果】本発明は前記のとおり構成されるので、
次のような効果を奏する。
【0039】タッチパネルとしての機能がマトリックス
型であることにより、ポインティング的に複数箇所を検
出することができる。このことは例えば1行の2列目と
8行の3列目の情報が同時に押されていることが判ると
いうことである。
【0040】抵抗膜の両端に引き出し電極線を持ち、こ
の両サイドからの電極線を通して検出される手段が取ら
れるので、どこの配置にあるスイッチ押圧領域がタッチ
されたかが分かり、次にそのタッチされたスイッチ押圧
領域の中のどの位置でタッチされているかがわかる。こ
のことはスイッチ押圧領域の中でタッチ位置を自由に変
えることができる機能を持つことになるので、1つのス
イッチ押圧領域の枠の中で、更にこまかく分割した入力
素子に分けることができる。従って、これは従来のよう
に多数の短冊状抵抗膜を設けマトリックス状にする必要
もなくなる。つまり、より単純なマトリックス構造で、
より多くの情報をタッチ入力することが可能になる。
【0041】更に、また誤って複数のスイッチ押圧領域
を同時に押したとしても、タッチ入力されたすべての情
報が一度に、または1つに混在する形で同時に検出され
ることはなく、必ずタッチされたスイッチ押圧領域の中
の1つのタッチ位置(最小の接触抵抗値を持つ)のみが
正規の入力情報として検出される。(従って、不必要な
情報が入力されてもオペレーターには、直ちに誤った情
報入力であったと判断できるので、改めて正しい情報の
入力操作を行うことができる。)
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に示すマトリクス型タッチパネルの平
面図である。
【図2】実施例1に示す検出装置の回路図である。
【符号の説明】
1 マトリックス型タッチパネ
ル 2a、2b ITO抵抗膜(押圧側) 3a、3b ITO抵抗膜(非押圧側) 4a、4b、6a、6b 電極線(引き出し) 5a、5b、7a、7b FPC・リード線 8 絶縁スペーサー 9 絶縁接着テープ 10、11、12 直流電源 13〜18 CPU接続配線 S1〜S10 切りかえスイッチ R1、R2 既知抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス型タッチパネルにおいて、
    各基板面に形成される短冊状抵抗膜の両端から接続電極
    を引き出し、同タッチパネルの各スイッチ押圧領域とそ
    のタッチしたスイッチ押圧領域内でのタッチ位置とを認
    識し検出する手段と、複数のタッチ位置を同時にタッチ
    した場合に、それらのタッチ位置の中で最小の接触抵抗
    値を示すタッチ位置を検出するための手段とを備えるこ
    とを特徴とするマトリックス型タッチパネルの検出装
    置。
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