(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源に接続されたスタイラスペンと、
上板と、下板と、前記上板に形成された第１抵抗膜と、前記下板に形成された第２抵抗膜と、前記第１抵抗膜と前記第２抵抗膜との間を絶縁し、かつ両抵抗膜の間隔を一定に維持するために形成されたスペーサとを備えたパネルと、
前記パネルの動作モードとしてタッチパネル機能またはディジタイザ機能を選択するため、前記第２抵抗膜を第２電源またはグランドに選択的に接続するモード選択手段とを備えることを特徴とするタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置。
【請求項２】
前記パネルが、前記第２抵抗膜と前記スペーサとの間に所定の厚さの誘電体膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置。
【請求項３】
第１電源に接続されたスタイラスペンと、
上板と、下板と、前記上板に形成された第１抵抗膜と、前記下板に形成された第２抵抗膜と、前記第１抵抗膜と前記第２抵抗膜との間の絶縁し、かつ両抵抗膜の間隔を一定に維持するために形成されたスペーサを備えたパネルと、
前記パネルの動作モードとしてタッチパネル機能またはディジタイザ機能を選択するため、前記第２抵抗膜を第２電源またはグランドに選択的に接続するモード選択手段とを備えることを特徴とするタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法であって、
前記モード選択手段に於いて前記第２抵抗膜を前記第２電源に接続することによって動作モードとしてタッチパネル機能を選択するか、または前記第２抵抗膜をグランドに接続することによって動作モードとしてディジタイザ機能を選択する動作モード選択過程と、
前記選択された動作モードに応じてタッチパネルまたはディジタイザとして動作する動作過程とを備えることを特徴とするタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法。
【請求項４】
前記動作過程が、
前記動作モード選択過程に於いてディジタイザ機能が選択された場合、
前記スタイラスペンを前記上板の一部に接触させ、接触点に於いて前記スタイラスペンと前記第１抵抗膜との間に容量結合を形成し、この容量結合を介して前記スタイラスペンに接続された前記第１電源の電圧を前記第１抵抗膜に印加する過程と、
前記接触点の位置によって変化する前記接触点と前記第１抵抗膜の一対の端部の各々との間の抵抗値に応じた信号を増幅し、増幅された信号を比較して前記接触点の位置を検出する過程とを含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法。
【請求項５】
前記動作過程が、
前記モード選択手段によりタッチパネルモードが選択された場合、
前記上板の一部に圧力を加えることによって前記上板と前記下板とを接触させ、接触点を介して前記第２抵抗膜に接続された前記第２電源の電圧を前記第１抵抗膜に印加する過程と、
前記接触点の位置によって変化する前記接触点と前記第１抵抗膜の一対の端部の各々との間の抵抗値に応じた信号を増幅し、増幅された信号を比較して前記接触点の位置を検出する過程とを含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ペンコンピュータ、パーソナル情報端末機などの入力システムに係わる。特に、必要に応じて、指やペンで入力可能なタッチパネルとして使用したり、スタイラスペンを用いて解像度、精度などの性能に於いてタッチパネルより優れたディジタイザとして使用したりすることのできるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４，２９３，７３４号明細書に開示されたタッチパネルは、導電性の金属ペンを通じてのみ入力が可能であり、手袋をはめた状態で手でタッチするような場合、認識しにくいという問題点がある。
【０００３】
このような問題点を解決するための米国特許第４，９３３，６６０号明細書に開示されたタッチパネルは、手でタッチする場合にも認識は可能であるが、精度と解像度に於いてディジタイザに及ばず、高い精度と解像度が要求される所での使用は制約されるという問題点があった。
【０００４】
一方、従来のディジタイザは、特定のスタイラスペンによってのみ座標認識が可能であり、指や他のペンで入力するのは不可能であるため、正確さや精密さを要しない所では却って使用上不便だという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、選択に応じて、手や任意のペンを用いて入力可能なタッチパネルとしても、特殊に考案されたスタイラスペンを使用して入力を行う高い解像度及び精度を有するディジタイザとしても使用することのできるタッチパネル機能とディジタイザ機能とを兼ね備えた情報入力装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、前記タッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明のタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置は、第１電源に接続されたスタイラスペンと、上板と、下板と、前記上板に形成された第１抵抗膜と、前記下板に形成された第２抵抗膜と、前記第１抵抗膜と前記第２抵抗膜との間を絶縁し、かつ両抵抗膜の間隔を一定に維持するために形成されたスペーサとを備えたパネルと、前記パネルの動作モードとしてタッチパネル機能またはディジタイザ機能を選択するため、前記第２抵抗膜を第２電源またはグランドに選択的に接続するモード選択手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記他の目的を達成するため、本発明によるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の駆動方法は、前記モード選択手段に於いて前記第２抵抗膜を前記第２電源に接続することによって動作モードとしてタッチパネル機能を選択するか、または前記第２抵抗膜をグランドに接続することによって動作モードとしてディジタイザ機能を選択する動作モード選択過程と、前記選択された動作モードに応じてタッチパネルまたはディジタイザとして動作する動作過程とからなることを特徴とする。さらに、前記動作過程は、動作モード選択過程に於いてディジタイザ機能が選択された場合、前記スタイラスペンを前記上板の一部に接触させ、前記スタイラスペンと前記第１抵抗膜との間に容量結合を形成し、この容量結合を介して前記スタイラスペンに接続された前記第１電源の電圧を前記第１抵抗膜に印加する過程と、前記接触点の位置によって変化する前記接触点と前記第１抵抗膜の一対の端部の各々との間の抵抗値に応じた信号を増幅し、増幅された信号を比較して前記接触点の位置を検出する過程とを含み、モード選択手段によりタッチパネルモードが選択された場合、前記上板の一部に圧力を加えることによって前記上板と前記下板とを接触させ、接触点を介して前記第２抵抗膜に接続された前記第２電源の電圧を前記第１抵抗膜に印加する過程と、前記接触点の位置によって変化する前記接触点と前記第１抵抗膜の一対の端部の各々との間の抵抗値に応じた信号を増幅し、増幅された信号を比較して前記接触点の位置を検出する過程とを含んでもよい。
【０００９】
【作用】
ディジタイザ技術とタッチパネル技術とを一体化することにより、解像度、精度などに優れたディジタイザとしての機能と、手やペンまたは他の接触可能な物体で入力可能なタッチパネルとしての機能とを兼ね備えることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、添付した図面を参照しつつ、実施例に基づいて本発明の詳細な説明を行う。
【００１１】
先ず、本発明を説明する前に、理解のため従来のタッチパネルの構造及び駆動方法について説明する。
【００１２】
図１は、米国特許第４，２９３，７３４号明細書に開示されている従来のタッチパネルの構造及び駆動方法を説明するためのものである。
【００１３】
図１に示すように、タッチパネルはガラス基板１と、このガラス基板１上に所定の厚さで形成されたインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ：Indium-Tin-Oxide）抵抗膜２とからなる。このタッチパネルを駆動するための駆動回路は、前記ＩＴＯ抵抗膜２の両端に接続されたフィードバック抵抗３、４と、演算増幅器５、６と、信号発生器７とからなる。図１に示すように、演算増幅器５、６のそれぞれの反転入力端子はフィードバック抵抗３、４の一端にそれぞれ接続されており、非反転入力端子は信号発生器７に接続されており、出力端子はフィードバック抵抗３、４のもう一方の側に接続されている。信号発生器７は、演算増幅器５、６の非反転入力端子とグランドとの間に接続されている。
【００１４】
この構成の動作を説明すると次の通りである。
【００１５】
ＩＴＯ抵抗膜２の任意の位置に接触手段８（例えば、接地された手）が接触したとき、その両側の抵抗は接触位置によって異なる。従って、発生する電流または電圧値も異なる。これをフィードバック抵抗３、４を含む演算増幅器５、６で感知して増幅する。次いで、マイクロプロセッサー９では前記増幅された両側の信号を比較して接触位置を割り出す。しかしながら、前記接触手段８は必ず接地された状態でなければならないため、非導電性の通常のペンや手袋をはめた状態の手で接触する場合、接触位置の認識が困難であるという問題点があった。
【００１６】
図２Ａ、２Ｂは、米国特許第４，９３３，６６０号明細書に開示されている従来のタッチパネルの構成及び駆動方法を説明するためのものである。
【００１７】
図２Ａに示すように、タッチパネル１０は適切な物質でコーティングされた導電性を有する上部パネル層２０と、適切な抵抗物質でコーティングされた下部パネル層３０とからなる。前記上部パネル層２０の両側縁部に設けられた電極２１、２２はＺスイッチ及び信号処理部４２にそれぞれ接続されており、下部パネル層３０から印加された電圧をＺスイッチ及び信号処理部４２に伝える。図２Ｂによく示されているように、下部パネル層３０には複数の絶縁スペーサ３５が設けられており、それによって上部パネル層２０と下部パネル層３０とは、通常は一定の間隔を保ち、接触手段により圧力を受けた時にのみ接触するようになっている。さらに、示されているように、下部パネル層３０にはＸ軸上の電極３１、３２とＹ軸上の電極３３、３４とがＸ−Ｙ軸の両側縁部それぞれ配置されており、各電極はＸ−Ｙスイッチ部４０に接続されている。
【００１８】
図２Ｂを参照してこの装置の動作を説明する。接触手段２５（例えば手）により接触点Ｐに圧力が加えられると、接触点Ｐの周囲の上部パネル層２０は押されて下部パネル層３０と接触する。この際、Ｘ軸上の電極３１、３２の両側とＹ軸上の電極３３、３４の両側とに周期的に交互にＸ−Ｙスイッチ部４０の制御により電源供給源４１から電圧が供給される。供給された電圧は、接触点Ｐを通じて上部パネル層２０に伝達されるが、この時、接触点Ｐの位置によって異なった電圧が伝達される。これをＺスイッチ及び信号処理部４２でＸ−Ｙ軸上の位置を表す信号に変換し、変換された信号は信号出力線４３に出力される。
【００１９】
図２Ａ、２Ｂに示した従来のタッチパネルは、接触手段に制限がないために、圧力を加えることができれば接触手段として十分である。しかしながら、物理的な接触を通じて信号が伝達されることにより、ディジタイザのような精度や解像度が得にくいという問題点がある。
【００２０】
以下に、本発明によるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置及びその駆動方法を説明する。
【００２１】
図３に本発明による装置の構成を示す。図３に示されているように、パネル６０は、フィルム基板６１、該フィルム基板６１の下部に形成された第１ＩＴＯ抵抗膜６２、該第１ＩＴＯ抵抗膜６２の下部に形成された第２ＩＴＯ抵抗膜６５、第１ＩＴＯ抵抗膜６２と第２ＩＴＯ抵抗膜６５とが一定の間隔を維持するように両抵抗膜の間に設けられたスペーサ６３、及び前記第２ＩＴＯ抵抗膜６５の下部に設けられパネル６０の枠組みを固定／維持するためのガラス基板６６からなる。このパネル６０を駆動するための駆動手段は、接触手段５０、フィードバック抵抗８０、８１、演算増幅器８２、８３、及びモード選択手段７０からなる。接触手段５０は、所定の周波数を有する電源５２、該電源５２に連結されて前記パネル６０に接触するスタイラスペン５１、及び手５３などの他の接触可能な物体を含む。モード選択手段７０は、前記パネル６０の第２ＩＴＯ抵抗膜６５とグランドとの間に配置されたスイッチ７２と、該スイッチ７２と並列に接続された電源７１とスイッチ７３とからなる。
【００２２】
接触手段５０は、フィルム基板６１に接触する。本発明による装置をディジタイザとして使用する時は、接触手段５０として用いられたスタイラスペン５１と前記第１ＩＴＯ抵抗膜６２との間に接触点に於いて容量結合が生じる。また、本発明をタッチパネル機能として使用する時は、フィルム基板６１は前記接触手段５０からの圧力を下部に伝達する働きをする。
【００２３】
第１ＩＴＯ抵抗膜６２と第２ＩＴＯ抵抗膜６５とは概ね同じものであるが、第１ＩＴＯ抵抗膜６２は均一な抵抗値を持つように形成されているという点が第２ＩＴＯ抵抗膜６５と異なる。本発明がディジタイザとして使用される場合、前記接地された電源５２を含むスタイラスペン５１がフィルム基板６１と接触すると、フィルム基板６１を介してスタイラスペン５１と第１ＩＴＯ抵抗膜６２との間に容量結合が生じる。また、本発明がタッチパネルとして使用される場合、接触手段５０により前記フィルム基板６１の任意の位置に圧力が加えられると、第１ＩＴＯ抵抗膜６２と第２ＩＴＯ抵抗膜６５の間の間隔が狭くなって互いに接触し接触抵抗を形成する。前述した容量結合が形成された位置または接触抵抗が形成された位置により第１ＩＴＯ抵抗膜６２の両側の抵抗値に差が生ずるが、これを増幅感知するために第１ＩＴＯ抵抗膜６２の両側端は演算増幅器８２、８３に接続されている。
【００２４】
スペーサ６３は、第２ＩＴＯ抵抗膜６５と第１ＩＴＯ抵抗膜６２との間に所定の間隔を維持させる役割を果たす１以上の絶縁体である。即ち、前記フィルム基板６１の任意の位置に圧力が加えられると、第２ＩＴＯ抵抗膜６５と第１ＩＴＯ抵抗膜６２が接触し、押された領域に接触抵抗を形成し、圧力が加えられていない部分、即ち押された領域以外の部分は前記スペーサ６３により所定の間隔を維持する。
【００２５】
第２ＩＴＯ抵抗膜６５は、ガラス基板６６上に所定の厚さで形成され、その両側端はモード選択手段７０によってグランドまたは電源７１と選択的に接続される。前記ガラス基板６６はパネルの枠を固定維持する働きをしている。
【００２６】
モード選択手段７０は、所定の周波数を有する電源７１とグランドを選択的に第２ＩＴＯ抵抗膜６５に接続するスイッチからなる。
【００２７】
図４は、本発明によるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置の他の実施例の構成を示すものであり、図３のパネル６０に於いて、スペーサ６３と第２ＩＴＯ抵抗膜６５との間に誘電体膜６４を更に具備して構成されている。
【００２８】
前記構成に於いて、誘電体膜６４は第２ＩＴＯ抵抗膜６５上に形成され、第１ＩＴＯ抵抗膜６２と第２ＩＴＯ抵抗膜６５が接触抵抗を形成せず容量結合を形成するようになっている。また、スペーサ６３は第１ＩＴＯ抵抗膜６２と誘電体膜６４との間に配置される。
【００２９】
図３と図４の構成に於いて、本発明のパネルの下部にディスプレイ装置が位置する場合、ディスプレイ装置の画面をパネルを通して見ることができるように、本発明のパネルは透明な物質からなることを特徴とする。
【００３０】
前記装置の動作を説明すると次の通りである。
【００３１】
図５は、図３または図４に示したように構成された本発明のタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置に於いて、動作モードとしてディジタイザ機能を選択した場合の動作を説明するためのものである。
【００３２】
ディジタイザモードを選択するために、先ずスタイラスペン５１に接続された電源５２を使用するために、スイッチ７３をオフ（開）して電源７１を遮断し、スイッチ７２をオン（閉）してグランドと第２ＩＴＯ抵抗膜６５を接続する。電源５２に接続されたスタイラスペン５１がフィルム基板６１の任意の位置に接触すると、フィルム基板６１とスタイラスペン５１の接触位置に於いて容量結合が生じ、この容量結合を通じて、スタイラスペン５１を介して供給される電源５２の電圧は第１ＩＴＯ抵抗膜６２に伝達される。第１ＩＴＯ抵抗膜６２に於ける接触位置と両端間の抵抗値は、接触点の位置によって変化し、それによって検出される電圧または電流の大きさが変わる。この値をフィードバック抵抗８０、８１を含む演算増幅器８２、８３を通じて増幅し、増幅された信号Ａ、Ｂをマイクロプロセッサー（図示せず）で相互比較することにより、接触位置を認識する。
【００３３】
本発明の装置の下部に液晶素子などによるディスプレイ装置が位置する場合、グランドに接続された第２ＩＴＯ抵抗膜６５が、前記ディスプレイ装置から発生するノイズを除去する機能を果たすため、信号対雑音比が改善される。
【００３４】
図６は、図３に示したように構成された本発明のタッチパネル及びディジタイザシステムに於いて、動作モードとしてタッチパネル機能を選択した場合の動作を説明するためのものである。
【００３５】
モード選択手段にてタッチパネルモードを選択し、かつスタイラスペン５１の電源５２の代わりに電源７１を使用するために、スイッチ７３をオンし、スイッチ７２はオフする。次いで、手やペン、その他の接触可能な物体を利用してフィルム基板６１の任意の位置に圧力を加えると、スペーサ６３により維持されていた一定の間隔が狭くなり、第１ＩＴＯ抵抗膜６２は接触位置に於いてある面積で第２ＩＴＯ抵抗膜６５と接触し、それ以外の部分は一定の間隔を維持する。
【００３６】
接触した部分は接触抵抗を形成して抵抗値が小さくなるが、それ以外の部分は相対的に相当大きい値を維持している。第２ＩＴＯ抵抗膜６５に印加された電圧は接触部分を通じて第１ＩＴＯ抵抗膜６２に伝達され、第１ＩＴＯ抵抗膜６２の接触部分と両端間の抵抗値の差により検出される電圧または電流の大きさが変わる。前記電圧または電流の大きさをフィードバック抵抗８０、８１を含む演算増幅器８２、８３を通じて増幅し、増幅された信号Ａ、Ｂをマイクロプロセッサー（図示せず）で相互比較することにより、接触位置が認識できる。
【００３７】
図７は、図４に示したように構成された本発明のタッチパネル及びディジタイザシ機能を兼ね備えた情報入力装置に於いて、動作モードとしてタッチパネル機能を選択した場合の動作を説明するためのものである。
【００３８】
タッチパネルモードを選択し、かつディジタイザ機能を選択した時のスタイラスペン５１の電源５２の代わりに電源７１を使用するために、スイッチ７３をオンしスイッチ７２はオフする。次いで、手やペン、その他の接触可能な物体を利用してフィルム基板６１の任意の位置に圧力を加えると、スペーサ６３により維持されていた一定の間隔が狭くなり、第１ＩＴＯ抵抗膜６２は圧力を加えられた箇所にてある面積で誘電体膜６４と接触し、それ以外の部分は一定間隔を維持する。接触部分は誘電体膜６４を通じて容量結合を生じ、第２ＩＴＯ抵抗膜６５に印加された電圧は誘電体膜６４の容量結合部分を通じて第１ＩＴＯ抵抗膜６２に伝達される。第１ＩＴＯ抵抗膜６２の接触部分と両端間の抵抗値の差により、検出される電圧または電流の大きさが変わる。前記電圧または電流の大きさをフィードバック抵抗８０、８１を含む演算増幅器８２、８３を通じて増幅し、増幅された信号Ａ、Ｂをマイクロプロセッサー（図示せず）で相互比較することにより、接触位置が認識できる。この際、前記誘電体膜６４の容量結合部分と結合されていない部分との容量差が相当大きいために、これを通じて接触位置の認識が可能になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ディジタイザ技術とタッチパネル技術とを一体化して解像度、精度などに優れたディジタイザとしての機能と、手やペンまたは接触可能な物体で入力可能なタッチパネルとしての機能とを兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来のタッチパネルの構造及び駆動方法の一例を説明するためのものである。
【図２】図２はＡ及びＢからなり、それぞれ従来のタッチパネルの構造及び駆動方法の他の例を説明するためのものである。
【図３】図３は本発明の一実施例によるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置を説明するための図面である。
【図４】図４は本発明の他の実施例によるタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置を説明するための図面である。
【図５】図５は図３及び図４に示したタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置のディジタイザとしての駆動方法を説明するためのものである。
【図６】図６は図３に示したタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置のタッチパネルとしての駆動方法を説明するためのものである。
【図７】図７は図４に示したタッチパネル及びディジタイザ機能を兼ね備えた情報入力装置のタッチパネルとしての駆動方法を説明するためのものである。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  ＩＴＯ抵抗膜
３  フィードバック抵抗
４  フィードバック抵抗
５  演算増幅器
６  演算増幅器
７  信号発生器
８  接触手段
９  マイクロプロセッサー
１０  タッチパネル
２０  上部パネル層
２１  電極
２２  電極
２５  接触手段
３０  下部パネル層
３１  電極
３２  電極
３３  電極
３４  電極
３５  絶縁スペーサ
４０  Ｘ−Ｙスイッチ部
４１  電源供給源
４２  Ｚスイッチ及び信号処理部
４３  信号出力線
５０  接触手段
５１  スタイラスペン
５２  電源
５３  手
６０  パネル
６１  フィルム基板
６２  第１ＩＴＯ抵抗膜
６３  スペーサ
６４  誘電体膜
６５  第２ＩＴＯ抵抗膜
６６  ガラス基板
７０  モード選択手段
７１  電源
７２  スイッチ
７３  スイッチ
８０  フィードバック抵抗
８１  フィードバック抵抗
８２  演算増幅器
８３  演算増幅器
Ａ  信号
Ｂ  信号
Ｐ  接触点
【図１】
0003539794.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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