JPH064832U - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 面状抵抗部材３２の導電部材３２ｂから抵抗
Ｒ５を介してホールド回路３８に接続される信号ライン
には、Ｘ軸方向電位安定回路５１が接続されている。Ｘ
軸方向電位安定回路５１は、信号ラインを−１２Ｖにプ
ルダウンする抵抗Ｒ１、および信号ラインの電位に基づ
いて、その電位を接地電位にクランプするトランジスタ
ＴＲ１が設けられている。 【効果】 ノイズの影響で不定な電圧が検出されるのを
防止し、正確に押圧位置を検出することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＣＧ（computer graphics）システムやＣＡＤ（computer aided de sign）システム等における入力装置としてまたＦＡ機器のコントローラとして用 いられ、指やペン状の部材によって押圧された位置を検出するタッチパネル装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、指やペン状の部材によって押圧された位置を検出し、アナログイン タフェイスを介して、コンピュータ等に２次元の座標信号として入力するタッチ パネル装置が用いられている。特に、透明な板状の検出部材を用いたタッチパネ ル装置は、上記検出部をディスプレイの表示面上に設けることにより、表示画像 と対応させた入力等が容易に行えるようになるので、インタラクティブな情報処 理システム等に多く用いられつつある。

【０００３】 この種のタッチパネル装置としては、大別して定電流方式と定電圧方式とがあ る。 定電流方式は、タッチパネル装置を構成する面状の抵抗体に一定の電流を流し 、抵抗体の端と押圧位置との電位差により押圧位置を検出するようになっている 。それゆえ、抵抗体の抵抗値が温度変化や経時変化などに伴って変化すると、押 圧位置が同じであっても検出される電位差が変化し、押圧位置の検出精度が低く なりがちである。また、このような検出精度の低下を防止するためには、定期的 に抵抗体の抵抗値を検出し、これに応じて電流量または電位差検出回路の増幅率 を制御するフィードバック機構などが必要になり、装置の複雑化や製造コストの 増大を招く。

【０００４】 一方、定電圧方式は、抵抗体の両端に一定の電圧を印加して一定の電位傾度を 持たせ、抵抗体の端と押圧位置との電位差により押圧位置を検出するようになっ ている。この場合には、検出される電位差は、抵抗体両端間の抵抗値と一端から 押圧位置までの抵抗値の比によって定まり、抵抗値が均一でさえあれば抵抗値自 体は変化してもその影響を受けないので検出精度を高めることが容易であるとい う利点を有している。

【０００５】 上記定電圧方式のタッチパネル装置の具体的な例としては、例えば特開昭６４ −４６１２３、および特開昭６４−４６１２４号公報に開示され、第７図にも示 すようなものが知られている。 このタッチパネル装置は、それぞれ対向する縁部に導電部材１ａ・１ｂまたは 導電部材２ａ・２ｂを備えた面状抵抗部材１・２が図８（ａ）に示すように離間 させて設けられ、押圧されたときに、同図（ｂ）に示すように、その押圧部で面 状抵抗部材１・２が接触して導通状態になるようになっている。

【０００６】 そこで、例えば電源端子１３・１４に＋５Ｖの電圧を印加した状態で、制御端 子１５・１６にハイレベルの電圧を印加してトランジスタ３・４・５をオンにす る一方、制御端子１７・１８にローレベルの電圧を印加してトランジスタ６・７ ・８をオフにすることにより、検出端子２０は０〜５Ｖの間の押圧位置に応じた 電位になるので、Ｘ軸方向の押圧位置を検出することができる。また、Ｙ軸方向 の押圧位置の検出は、同様に、制御端子１７・１８にハイレベル、制御端子１５ ・１６にローレベルの電圧を印加して検出端子１９の電位を検出することにより 行われる。すなわち、各トランジスタ３…のオン・オフ状態を切り換えることに より、押圧位置の２次元の座標が得られるようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記のようなタッチパネル装置では、例えば導電部材１ａ・１ｂ間 に電圧を印加した状態で面状抵抗部材１が押圧されて面状抵抗部材１・２が接触 したときに、面状抵抗部材に形成されている電位傾度を乱さないようにするため 、面状抵抗部材２から検出端子２０を経て接続される電圧検出回路の入力インピ ーダンスが高く設定されている。また、面状抵抗部材１についても同様である。

【０００８】 したがって、上記のように面状抵抗部材１が押圧されていないときには検出端 子１９・２０がハイインピーダンス状態となっているためノイズの影響を受けや すく、不定な電圧が検出されて押圧位置の誤検出が生じがちであるという問題点 を有していた。 なお、検出端子１９・２０を所定の抵抗を介してプルアップ、またはプルダウ ンすれば、ある程度、上記のようなノイズの影響を低減することもできるが、電 位傾度の乱れによる検出精度の低下を小さく抑えつつ、ノイズの影響を確実に防 止することは困難である。

【０００９】 特に、近年ではタッチパネル装置をＥＬ（electro luminescence）ディスプレ イパネルやプラズマディスプレイパネルなどに重ね合わせて用いる需要も多いが 、この種のディスプレイはノイズの発生源となりやすいため、上記問題点は一層 顕著なものとなる。 本考案は上記の点に鑑み、ノイズの影響によって誤動作することなく、正確に 押圧位置を検出することができるタッチパネル装置の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、互いに平行な第１および第２の電極を有 する面状の第１の抵抗部材と、前記第１および第２の電極と異なる方向で互いに 平行な第３および第４の電極を有し、押圧されたときに押圧部で前記第１の抵抗 部材と導通状態になるように前記第１の抵抗部材に積層された面状の第２の抵抗 部材と、前記第１の電極と第２の電極との間、および第３の電極と第４の電極と の間に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１の電極と第２の電極との 間に所定の電圧が印加されているときに、第３または第４の電極の電位を検出す る一方、第３の電極と第４の電極との間に所定の電圧が印加されているときに、 第１または第２の電極の電位を検出する検出手段と、前記第３または第４の電極 、および第１または第２の電極を、所定の抵抗を介して所定の第１の電位の電源 に接続する電位設定手段と、前記第３または第４の電極、および第１または第２ の電極の電位を、所定の第２の電位に固定する電位固定手段とが設けられている ことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

上記の構成により、電位設定手段は、第３または第４の電極、および第１また は第２の電極を、所定の抵抗を介して所定の第１の電位の電源に接続し、電位固 定手段は、第３または第４の電極、および第１または第２の電極の電位を、所定 の第２の電位に固定する。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１ないし図６に基づいて説明する。 図１はタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。 同図に示すように、面状抵抗部材３１・３２には、それぞれ、対向する縁部に 導電部材３１ａ・３１ｂまたは導電部材３２ａ・３２ｂが設けられている。この 面状抵抗部材３１・３２は、所定の距離だけ離間させて積層され、押圧されたと きに、その押圧部付近で面状抵抗部材３１・３２が接触して導通状態になるよう になっている。

【００１３】 電圧切り換え回路３３は、＋５Ｖの電圧を上記導電部材３１ａ・３１ｂ間、ま たは導電部材３２ａ・３２ｂ間に印加するように切り換えるものである。 上記電圧切り換え回路３３は、より詳しくは、例えば図２に示すようにトラン ジスタ３３ａ〜３３ｆが設けられて構成され、後述する制御信号出力回路４０か らの制御信号に応じて、トランジスタ３３ａ〜３３ｃがオン、トランジスタ３３ ｄ〜３３ｆがオフになる状態、またはその逆の状態に切り換わるようになってい る。

【００１４】 スイッチ３４・３５は、それぞれ導電部材３２ｂまたは導電部材３１ｂを抵抗 ３６または抵抗３７を介して接地するようになっている。なお、このスイッチ３ ４・３５としては、前記電圧切り換え回路３３と同様にトランジスタを用いたも のなどでもよい。 Ｘサンプル・ホールド回路３８、およびＹサンプル・ホールド回路３９は、そ れぞれ抵抗Ｒ５を介して導電部材３２ｂ・３１ｂに接続され、導電部材３２ｂ・ ３１ｂの電位をサンプリングしてホールドし、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の押圧位 置信号を出力するようになっている。なお、上記Ｘサンプル・ホールド回路３８ 、およびＹサンプル・ホールド回路３９としては、高入力インピーダンスのもの が用いられる。

【００１５】 制御信号出力回路４０は、発振回路４１からのクロック信号に基づいて、上記 各回路等の動作タイミングを制御するようになっている。 また、導電部材３２ｂおよび導電部材３１ｂとＸサンプルホールド回路３８お よびＹサンプルホールド回路３９との間の信号ラインに接続されている上記抵抗 Ｒ５の両端には、それぞれＸ軸方向電位安定回路５１、またはＹ軸方向電位安定 回路５２が接続されている。このＸ軸方向電位安定回路５１は、詳しくは、図３ に示すように構成されている。

【００１６】 信号ラインは、１００ｋΩの抵抗Ｒ１を介して−１２Ｖにプルダウンされると ともに、±１２Ｖの電源によって動作するオペレーションアンプＩＣ１のマイナ ス側入力端子に接続されている。このオペレーションアンプＩＣ１のプラス側入 力端子は接地されている。 オペレーションアンプＩＣ１から出力される信号は、ダイオードＤ１によって マイナス電位の出力が遮断され、さらに０．０００１μＦのコンデンサＣ１によ ってインパルス状の信号が遮断された後、抵抗Ｒ２・Ｒ３によって分圧された後 、２つのシュミットトリガＩＣ２・ＩＣ２、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ４を 介して、トランジスタＴＲ１のベースに入力されるようになっている。このトラ ンジスタＴＲ１のエミッタは接地される一方、コレクタは上記信号ラインに接続 されている。

【００１７】 なお、Ｙ軸方向電位安定回路５２も上記Ｘ軸方向電位安定回路５１と同じ構成 を成している。 上記の構成において、まず、押圧位置の検出原理をＸ軸方向の押圧位置を検出 する場合の例をあげて説明する。 導電部材３１ａ・３１ｂ間に＋５Ｖの電圧が印加されると、図４に示すように 、面状抵抗部材３１の任意の位置Ｑの電位はＹ軸方向の位置に関わらずＸ軸方向 の位置に応じた電位Ｖｐｘになる。

【００１８】 そこで、面状抵抗部材３１を押圧して位置Ｑで面状抵抗部材３１・３２が接触 すると、面状抵抗部材３２の導電部材３２ｂにＸサンプル・ホールド回路３８だ けが接続されている場合には、面状抵抗部材３２のすべての領域が一様に電位Ｖ ｐｘになり、この電位は導電部材３２ｂを介してＸサンプル・ホールド回路３８ で検出することができる。すなわち、押圧位置におけるＸ軸方向の位置に応じた 電位が検出できる。なお、Ｘ軸方向電位安定回路５１の影響については後述する 。

【００１９】 また、面状抵抗部材３１が押圧されていない場合には、Ｘサンプル・ホールド 回路３８に入力される電圧は、Ｘ軸方向電位安定回路５１によって以下のように ノイズの影響が除去され、ほぼ接地電位に保たれる。なお、このＸ軸方向電位安 定回路５１は実際にはフィードバックループが形成されているので、実質的に安 定した電位に保たれるが、以下の説明では便宜上、各構成要素の動作を順に追っ て説明する。

【００２０】 まず、面状抵抗部材３２および導電部材３２ｂからＸサンプル・ホールド回路 ３８までの信号ラインは、抵抗Ｒ１によってマイナス電位にプルダウンされる。 そこで、面状抵抗部材３２や信号ライン（したがって図３のＡ点）に、図５（ａ ）に示すようにノイズが生じたとすると、オペレーションアンプＩＣ１の出力信 号は、インパルス状のノイズによって信号ラインが０Ｖ以上になったときにだけ −１２Ｖ、その他のときには＋１２Ｖになる。

【００２１】 この信号は−１２ＶのときにはダイオードＤ１によって遮断されるとともにコ ンデンサＣ１によって高周波成分が除去されるため、図３のＢ点では、図５（ｂ ）に示すように略＋１２Ｖに保たれた信号になる。ここで、コンデンサＣ１が設 けられていなければ、インパルス状のノイズが生じた場合に、図５（ｃ）に示す ように一瞬０Ｖになることがあり得るが、このように構成することにより、コン デンサＣ１の充放電作用によってほぼ＋１２Ｖに保たれる。

【００２２】 この電圧は抵抗Ｒ２・Ｒ３によって略５Ｖに分圧されて前段側のシュミットト リガＩＣ２に入力され、後段側のシュミットトリガＩＣ２からは定常的に５Ｖの 電圧が出力される。 その結果、トランジスタＴＲ１はＯＮになって信号ラインは接地電位にクラン プされる。実際には、上記動作によって前述のようにフィードバックループが形 成され、信号ラインは、ほぼ接地電位に保たれる。なお、この電圧をＸサンプル ・ホールド回路３８によって検出することにより、押圧の有無の検出をすること も可能である。

【００２３】 一方、面状抵抗部材３１が押圧された場合には、抵抗Ｒ１の抵抗値が十分大き く設定されているため、この抵抗Ｒ１によっては電位Ｖｐｘはプルダウンされな い。そこで、上記と逆の動作によってトランジスタＴＲ１はＯＦＦになり、した がって、このＸ軸方向電位安定回路５１はＸサンプル・ホールド回路３８による 検出電位に影響を与えず、正確に押圧位置が検出される。

【００２４】 次に、図６に示すタイミングチャートに基づいて、具体的な検出動作を説明す る。 まず、Ｙ軸方向の押圧位置の検出が行われる場合には、制御信号出力回路４０ は、電圧切り換え回路３３を切り換え制御して、面状抵抗部材３２の導電部材３ ２ａ・３２ｂ間に＋５Ｖの電圧を印加するとともに、スイッチ３５をオンにし、 面状抵抗部材３１の導電部材３１ｂを抵抗３７を介して接地する。

【００２５】 そこで、面状抵抗部材３１が押圧されていない場合には、抵抗３７を介した電 荷の移動により、面状抵抗部材３１の全領域の電位は確実にグラウンドレベルに なる。一方、面状抵抗部材３１が押圧されている場合には、その押圧位置が記号 Ｒで示す位置である場合でも、導電部材３１ｂとグラウンドとの間に抵抗３７が 設けられているので、面状抵抗部材３１・３２等を介して過大な電流が流れるこ とはない。

【００２６】 ここで、上記抵抗３７の抵抗値は、位置Ｒが押圧されているときに流れる電流 （最大電流）が許容電流量以下で、かつ、押圧されていないときに前記電荷の移 動が確実に行われるように設定すればよい。なお、上記電荷の移動はごくわずか なので、通常、前者の条件を満足する値に設定すれば充分である。 より具体的には、例えば面状抵抗部材３１・３２における単位長さおよび単位 幅あたりの抵抗値が３００Ω、面状抵抗部材３１・３２の縦横寸法が１４０ｍｍ ×２００ｍｍ、電源電圧が５Ｖの場合には、抵抗３６・３７の抵抗値は１ｋΩ程 度に設定すればよい。

【００２７】 次に、制御信号出力回路４０は、スイッチ３５をオフにするとともにＹサンプ ル・ホールド回路３９にサンプリング指示信号Ｙｓａｍｐを出力し、Ｙサンプル ・ホールド回路３９は導電部材３１ｂの電位をサンプリングする。 上記サンプリングが確実に行われる所定の時間が経過すると、制御信号出力回 路４０は、サンプリング指示信号Ｙｓａｍｐの出力を停止し、Ｙサンプル・ホー ルド回路３９はサンプリングした電位を次にサンプリング指示信号Ｙｓａｍｐが 出力されるまでの間ホールドし、Ｙ軸方向押圧位置信号として出力する。なお、 このＹ軸方向押圧位置信号は、例えば図示しないＡ／Ｄコンバータによってディ ジタル信号に変換された後マイクロコンピュータ等に入力される。

【００２８】 制御信号出力回路４０は、また、Ｘ軸方向の押圧位置の検出を行うために、前 記Ｙ軸方向の押圧位置の検出と同様に、電圧切り換え回路３３を切り換え制御し て、面状抵抗部材３１の導電部材３１ａ・３１ｂ間に＋５Ｖの電圧を印加すると ともに、スイッチ３４をオンにし、面状抵抗部材３２の導電部材３２ｂを抵抗３ ６を介して接地した後、スイッチ３４をオフにするとともにＸサンプル・ホール ド回路３８にサンプリング指示信号Ｘｓａｍｐを出力し、Ｘサンプル・ホールド 回路３８は導電部材３２ｂの電位をサンプリングする。

【００２９】 なお、上記の例では、信号ラインのプルダウン電位をマイナス電位に設定する とともに、クランプ電位を接地電位に設定するように構成したが、これに限らず 、何れも押圧時の検出電位の範囲外で、かつクランプ電位の方が押圧時の検出電 位に近い電位に設定されていれば、同様の効果が得られる。 また、トランジスタＴＲ１を強制的にＯＮ状態にし得るようにして、面状抵抗 部材３１・３２に蓄積している電荷を除去するスイッチ３４・３５を兼用するよ うにしてもよい。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、電位設定手段が、第３または第４の電 極、および第１または第２の電極を、所定の抵抗を介して所定の第１の電位の電 源に接続するとともに、電位制限手段が、第３または第４の電極、および第１ま たは第２の電極の電位を、所定の第２の電位に固定するので、面状の抵抗部材が 押圧されていないときには、検出手段の検出電位の検出電位は実質的に上記第２ の電位に保持される。

【００３１】 したがって、ノイズの影響で不定な電圧が検出されるのを防止し、正確に押圧 位置を検出することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】タッチパネル装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】電圧切り換え回路の詳細な構成を示す回路図で
ある。

【図３】Ｘ軸方向電位安定回路の詳細な構成を示す回路
図である。

【図４】押圧位置の検出原理を示す説明図である。

【図５】Ｘ軸方向電位安定回路の各部の信号を示す説明
図である。

【図６】各部の動作タイミングを示すタイミングチャー
トである。

【図７】従来のタッチパネル装置の構成を示すブロック
図である。

【図８】タッチパネル装置の非押圧状態および押圧状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

３１・３２ 面状抵抗部材 ３１ａ・３１ｂ・３２ａ・３２ｂ 導電部材 ３３ 電圧切り換え回路 ３３ａ〜３３ｆ トランジスタ ３４・３５ スイッチ ３６・３７ 抵抗 ３８ Ｘサンプル・ホールド回路 ３９ Ｙサンプル・ホールド回路 ４０ 制御信号出力回路 ４１ 発振回路 ５１ Ｘ軸方向電位安定回路 ５２ Ｙ軸方向電位安定回路 ＩＣ１ オペレーションアンプ ＩＣ２ シュミットトリガ Ｃ１ コンデンサ ＴＲ１ トランジスタ Ｄ１・Ｄ２ ダイオード Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な第１および第２の電極を有
   する面状の第１の抵抗部材と、 前記第１および第２の電極と異なる方向で互いに平行な
   第３および第４の電極を有し、押圧されたときに押圧部
   で前記第１の抵抗部材と導通状態になるように前記第１
   の抵抗部材に積層された面状の第２の抵抗部材と、 前記第１の電極と第２の電極との間、および第３の電極
   と第４の電極との間に所定の電圧を印加する電圧印加手
   段と、 前記第１の電極と第２の電極との間に所定の電圧が印加
   されているときに、第３または第４の電極の電位を検出
   する一方、第３の電極と第４の電極との間に所定の電圧
   が印加されているときに、第１または第２の電極の電位
   を検出する検出手段と、 前記第３または第４の電極、および第１または第２の電
   極を、所定の抵抗を介して所定の第１の電位の電源に接
   続する電位設定手段と、 前記第３または第４の電極、および第１または第２の電
   極の電位を、所定の第２の電位に固定する電位固定手段
   と、 が設けられていることを特徴とするタッチパネル装置。
2. 【請求項２】 請求項１のタッチパネル装置であって、
   前記電位固定手段は、応答周波数が所定の応答周波数以
   下に設定されていることを特徴とするタッチパネル装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のタッチパネル
   装置であって、さらに、前記検出に先だって、検出する
   電極の電位を前記所定の抵抗よりも抵抗値の低い抵抗を
   介して所定の電位に設定する放電手段が設けられている
   ことを特徴とするタッチパネル装置。