(57)【要約】      （修正有）【課題】ノイズが発生するスイッチングを必要とせずに、接触点における位置と圧力とを推定できる抵抗式タッチスクリーンパッドを提供する。【解決手段】装置は、抵抗式タッチスクリーン７０の第一の導電層の第一と第二の電極に、第一の基準電圧を提供し、抵抗式タッチスクリーン７０の第二の導電層の第一と第二の電極に、第二の基準電圧を提供する検出回路を含む。検出回路は、静止状態でも、第一と第二の導電層とが一緒に結合しているときでも、第一と第二の基準電圧を維持する。方法は、抵抗式タッチスクリーン７０の第一の導電層の第一と第二の電極に、実質的に等しい電圧を印加することを包含する。実質的に等しい電圧は、抵抗式タッチスクリーン７０の第二の導電層の第一と第二の電極に印加される。静止状態において、抵抗式タッチスクリーン７０の第一と第二の導電層に導かれる電流は、ほぼゼロである。【選択図】図６
2011129148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、システムへのデータ入力用機器に関する。より特定的には、抵抗式タッチスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーン機器は、ＡＴＭ、ＰＤＡ、コンピュータ、あるいは、ＰＯＳ機器のような機器で、人々が電子システムに情報を入力するために、幅広く使われている。タッチスクリーンは、その名が示すように、タッチされたときに、その接触があったスクリーン上の位置を識別して、信号を生成する機器である。タッチスクリーンの下には、画像を表示するブラウン管あるいは液晶ディスプレイのような視覚媒体がある。タッチスクリーンからの信号は、接触点とディスプレイ上の画像とを関係づけるために、電子システムに提供される。さらに、タッチスクリーンやタッチパッドの下に、ディスプレイを含まないサインキャプチャ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ｃａｐｔｕｒｅ）機器もある。
【０００３】
タッチスクリーンのアプリケーションで一般に使われている例は、ＡＴＭの中である。ＡＴＭは、典型的には、十分に多くの人々がアクセス可能な場所に設置されている。人々はＡＴＭを使って、預金、引き出し、個人の預金残高確認など銀行機能を実行する。システムに口座番号を入れる方法の一つは、ＡＴＭのカード読み取り機を介してである。カード読み取り機は、銀行カードの磁気帯から、口座番号を読み取る。ユーザに対する保護として、口座は、パスワードで保護されており、権限なき人がアクセスできないようになっている。パスワードは、ユーザによってのみ知られる番号の組み合わせであることが多く、ＡＴＭのタッチスクリーンを使って入力される。ユーザは、ＡＴＭディスプレイ上に、数字パッドを見る。ユーザがパスワードに対応するパッドの数字にタッチする。タッチスクリーンは、信号をＡＴＭに送り、ＡＴＭはディスプレイでタッチされた位置を記述する。ＡＴＭはタッチスクリーンでタッチされた位置を、ＡＴＭディスプレイに示された数字パッドの数字に変換し、それを識別する。入力された数字がパスワードと一致すれば、ユーザは、口座にアクセスすることを許される。同様に、タッチスクリーン機器は、店頭で電子サインを入れることによって、使われることも多い。日常的な例には、所望の取引完了後に、小売店やＡＴＭマシンにあるタッチスクリーンパッドに、サインを書くことを含む。
【０００４】
一般的に、タッチスクリーンは、容量、磁気、表面弾性波、および、抵抗の４つの異なる方法でインプリメントされる。
【０００５】
容量式タッチスクリーンシステムにおいては、電荷ストレッジ層がタッチスクリーン上に形成される。例えば、スクリーンに指でタッチすると、電荷がユーザに移動し、こうして、タッチスクリーンの電荷ストレッジ層の電荷が減少する。電荷量の減少（接触による）は、スクリーンの各コーナーに設けられたセンサによって測定される。マイクロコンピュータがセンサから信号を受け取り、各コーナーにおける電荷の相対的な差から、接触が起こった座標を計算し、その情報をタッチスクリーン駆動ソフトウェアに中継する。
【０００６】
磁気ベースのタッチスクリーンにおいては、磁気エネルギのグリッドが、Ｘ−Ｙ方向に拡がっている。磁気ベースのタッチスクリーンの一例は、サインのキャプチャ用である。活性なスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）が、サインを書き、キャプチャするために使われる。活性なスタイラスからの情報は、マイクロプロセッサに提供され、システムでの利用のために、サインに対応するＸ座標とＹ座標を再生する。
【０００７】
表面弾性波式タッチスクリーンは、タッチスクリーンの最上層のｘ軸とｙ軸に沿って置かれた送信トランスデューサと受信トランスデューサを用い、接触位置を決定する。最上層には、反射機も置かれ、一方のトランスデューサから他方のトランスデューサに送られる電子信号を反射する。任意の時間に波が接触のイベントによって妨害されたら、受信トランスデューサが告知でき、それに従って、その位置をピンポイントに示し得る。
【０００８】
抵抗式タッチスクリーンは、おそらく、今日の市場において、最も広く使われており、コスト効率も高いタッチスクリーンである。抵抗式タッチスクリーンは、耐スクラッチ層を備える。耐スクラッチ層は、スペーサによって離れて保たれた２つの導電層を保護する。耐スクラッチ層と導電層は、透明であって、その下にあるディスプレイを見ることができる。抵抗式タッチスクリーンの簡便なモデルにおいて、各導電層は抵抗器として、モデル化される。電圧が導電金属層にわたって印加されたとき、電流は抵抗式タッチスクリーンによって、導かれる。一般に、抵抗式タッチスクリーンの一方の導電層は、電流がｘ方向に流れるように動作している。一方、他方の導電層は電流がｙ方向に流れるように動作している。物体がスクリーンにタッチすると、２つの導電層は、ｘ軸とｙ軸との間にブリッジ抵抗を形成して、接触する。抵抗式タッチスクリーンの接触点を決定するアプローチは、接触点での電圧を、ｘ方向とｙ方向と、別々に感知することである。それぞれの導電層は、抵抗分配器（ｒｅｓｉｓｔｏｒ  ｄｉｖｉｄｅｒ）であり、接触点での電圧感知によって、その位置の計算を可能とする。ｘ方向とｙ方向との双方における抵抗式タッチスクリーンの位置を知ることで、接触位置を識別する。
【０００９】
抵抗式タッチスクリーンと関連する一つの問題は、導電層間の迅速なスイッチングである。このスイッチングは、接触点における位置を読むために必要とされる。スイッチングによって、いずれの導電層もバイアスされ、電圧を感知される。ｘ座標とｙ座標の双方が、人によるタッチスクリーンへのタッチと関連する通常の時間内に、計算され得るように、いずれの導電層のスイッチングと感知速度が選択される。スイッチング回路網によって、設計は複雑になる。さらに、スイッチング自体がノイズと電圧スパイクを発生し、電子機器が抵抗式タッチスクリーンとインターフェースする際に、障害となる。さらに、その結果、測定も不正確になり得る。
【００１０】
抵抗式タッチスクリーンにおける第二の問題は、ＡＴＭや店頭での確認といった安全な取引のために用いられる際のセキュリティである。特に、抵抗式タッチスクリーンと主プリント回路基板（システム回路網）との配線結合が傍受され得ることは、脅威である。これらの配線の電圧変化は、容易に検知され得る。それゆえ、誰かが入力される情報を盗むことが可能となる。例えば、配線への電圧計の並列接続、あるいは、電圧変化の誘導的感知によって、傍受は達成され得る。これが、抵抗式タッチスクリーンから他の電子機器に、サインやＰＩＮを送信する際、セキュリティに対する大きな懸案事項となっている。
【００１１】
したがって、ノイズが発生するスイッチングを必要とせずに、接触点における位置と圧力とを推定できる抵抗式タッチスクリーンパッドを提供することが望まれている。さらに、タッチスクリーンデバイスと他の電子機器との間における傍受を困難にすることによって、安全なデータ転送を確実なものとすることも望まれている。デバイスの省エネルギを達成するために、低電圧で動作し得るタッチスクリーン検出スキームを提供することには、更なるメリットでもある。さらに、本発明の他の望ましい特性や特徴は、以下の詳細な記述と添付の請求項を、添付図面と以上に述べた技術分野と背景を関連付けることで、明らかになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（発明の概要）
システムにデータ入力する方法と装置とが提供される。本装置は、抵抗式タッチスクリーンの第一の導電層の第一と第二の電極に、第一の基準電圧を提供するために結合された検出回路を備える。検出回路は、抵抗式タッチスクリーンの第二の導電層の第一と第二の電極に、第二の基準電圧を提供するために結合されている。検出回路は、静止状態でも、抵抗式タッチスクリーンがタッチされたときでも、双方の場合で、第一と第二の基準電圧を維持する。本方法は、第一の導電層あるいは抵抗式タッチスクリーンの第一と第二の電極に、実質的に等しい電圧を印加することを包含する。実質的に同じ電圧は、抵抗式タッチスクリーンの第二の導電層の第一と第二の電極に印加される。静止状態において、抵抗式タッチスクリーンの第一と第二の導電層に導かれる電流は、ほぼゼロである。
（項目１）
静止状態において、お互いに離れた第一の導電層と第二の導電層を有する抵抗式タッチスクリーンに応答する装置であって、
該第一と第二の導電層は、それぞれ第一と第二の電極を有し、
該装置は、該第一の導電層の該第一と第二の電極に、第一の基準電圧を提供し、該第二の導電層の該第一と第二の電極に、第二の基準電圧を提供するために、結合された検出回路を備え、
ここで、該検出回路は、該抵抗式タッチスクリーンの動作中、該第一と第二の基準電圧を実質的に一定に保つ、装置。
（項目２）
静止状態において、前記抵抗式タッチスクリーンが実質的にパワー浪費ゼロである、項目１に記載の装置。
（項目３）
静止状態において、前記第一の導電層と前記第二の導電層によって、導かれる電流がほぼゼロである、項目１に記載の装置。
（項目４）
前記第一の導電層が前記第二の導電層と結合するとき、該第一の導電層の前記第一と第二の電極に、電流が導かれ、
該第一の導電層が該第二の導電層と結合するとき、該第二の導電層の前記第一と第二の電極に、電流が導かれる、
項目３に記載の装置。
（項目５）
前記第一と第二の電極が、前記第一の導電層のｙ方向の向かい合う端で結合され、
前記第一と第二の電極が、前記第二の導電層のｘ方向の向かい合う端で結合され、
該第一と第二の導電層が一緒に結合する位置を、該第一と第二の導電層の該第一と第二の電極に導かれている前記電流から、決定される、項目４に記載の装置。
（項目６）
前記抵抗式タッチスクリーンに印加された圧力が、前記第一と第二の導電層の前記第一と第二の電極によって導かれる前記電流から、計算される、項目５に記載の装置。
（項目７）
前記検出回路が、
前記第一の導電層の前記第一の電極に結合された第一の端子と、第二の端子とを有する、第一の電流電圧変換器と、
該第一の導電層の前記第二の電極に結合された第一の端子と、第二の端子とを有する、第二の電流電圧変換器と、
前記第二の導電層の前記第一の電極に結合された第一の端子と、第二の端子とを有する、第三の電流電圧変換器と、
該第二の導電層の前記第一の電極に結合された第一の端子と、第二の端子とを有する、第四の電流電圧変換器と
を有する、項目１に記載の装置。
（項目８）
前記第一、第二、第三および第四の電流電圧変換器の前記第二の端子に応答する、アナログデジタル変換器を、さらに含む、項目７に記載の装置。
（項目９）
前記検出回路が、前記アナログデジタル変換器に応答するマイクロコントローラを、さらに含む、項目８に記載の装置。
（項目１０）
前記第一の基準電圧に結合された正の入力と、前記第一の電流電圧変換器の前記第一の端子に結合された負の入力と、前記第一の電流電圧変換器の前記第二の端子に結合された出力とを有する、増幅器と、
該増幅器の該出力に結合された第一の端子と、該第一の電流電圧変換器の該第一の端子に結合された第二の端子とを有する、抵抗器と
を、該第一の電流電圧変換器が備える、項目９に記載の装置。
（項目１１）
前記第一の基準電圧に結合された正の入力と、前記第二の電流電圧変換器の前記第一の端子に結合された負の入力と、該第二の電流電圧変換器の前記第二の端子に結合された出力とを有する、増幅器と、
該増幅器の該出力に結合された第一の端子と、該第二の電流電圧変換器の該第一の端子に結合された第二の端子とを有する、抵抗器と
を、該第二の電流電圧変換器が備える、項目９に記載の装置。
（項目１２）
前記第二の基準電圧に結合された正の入力と、前記第三の電流電圧変換器の前記第一の端子に結合された負の入力と、該第三の電流電圧変換器の前記第二の端子に結合された出力とを有する、増幅器と、
該増幅器の該出力に結合された第一の端子と、該第三の電流電圧変換器の該第一の端子に結合された第二の端子とを有する、抵抗器と
を、該第三の電流電圧変換器が備える、項目１１に記載の装置。
（項目１３）
前記第二の基準電圧に結合された正の入力と、前記第四の電流電圧変換器の前記第一の端子に結合された負の入力と、該第四の電流電圧変換器の前記第二の端子に結合された出力とを有する、増幅器と、
該増幅器の該出力に結合された第一の端子と、該第四の電流電圧変換器の該第一の端子に結合された第二の端子とを有する、抵抗器と
を、該第四の電流電圧変換器が備える、項目１２に記載の装置。
（項目１４）
セキュリティを高め、消費電力を削減する抵抗式タッチ反応スクリーンを動作する方法であって、
該抵抗式タッチスクリーンは、第一の電極と第二の電極とを有する第一の導電層と、第一の電極と第二の電極とを有する第二の導電層とを備え、
該方法は、
静止状態において、該第一と第二の導電層に、ほぼゼロの電流が導かれるようにするために、
該第一の導電層の該第一と第二の電極に実質的に等しい電圧を印加するステップと、
該第二の導電層の該第一と第二の電極に実質的に等しい電圧を印加するステップと
を包含する、方法。
（項目１５）
項目１４に記載の抵抗式タッチ反応スクリーンを動作する方法であって、
前記第一の導電層が、前記第二の導電層と結合するように、前記抵抗式タッチ反応スクリーンにタッチするステップと、
該第一の導電層の前記第一と第二の電極からの電流と、該第二の導電層の前記第一と第二の電極からの電流とを使って、該抵抗式タッチ反応スクリーンがタッチされた位置を決定するステップと
をさらに包含する、方法。
（項目１６）
項目１５に記載の抵抗式タッチ反応スクリーンを動作する方法であって、
前記第一の導電層の前記第一と第二の電極からの電流と、前記第二の導電層の前記第一と第二の電極からの電流とを使って、前記抵抗式タッチ反応スクリーンに、印加された圧力を決定するステップ
をさらに包含する、方法。
（項目１７）
項目１４に記載の抵抗式タッチスクリーンを動作する方法であって、
前記第一の導電層の前記第一と第二の電極からの電流を測定するステップと、
前記第二の導電層の前記第一と第二の電極からの電流を測定するステップと、
該第一と第二の導電層の該第一と第二の電極からの電流を加算するステップと、
該第一と第二の導電層の該第一と第二の電極からの電流を一緒に加算すると、実質的にゼロに等しくないとき、警告信号を送るステップと
をさらに包含する、方法。
（項目１８）
抵抗式タッチスクリーンと、
基板と、
該抵抗式タッチスクリーンに応答する、該基板上の複数の電流電圧変換器と、
該抵抗式タッチスクリーンを該複数の電流電圧交換器に結合する複数の回線と
を備える、装置であって、
該抵抗式タッチスクリーンの動作中に、該複数の回線それぞれの電圧は実質的に一定のままである、装置。
（項目１９）
前記複数の電流電圧変換器に応答する、前記基板上のＡ／Ｄ変換器と、
該Ａ／Ｄ変換器に応答する、該基板上のマイクロコントローラと
をさらに含む、項目１８の装置。
（項目２０）
前記複数の回線が、静止状態において、実質的に導く電流がゼロである、項目１８の装置。
（項目２１）
前記複数の回線が、前記抵抗式タッチスクリーンがタッチされたとき、電流を導く、項目１８の装置。
（項目２２）
前記抵抗式タッチスクリーンがタッチされたとき、該抵抗式タッチスクリーンに印加された圧力が、前記複数の回線によって導かれる前記電流から計算される、項目１９の装置。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、以下の図面を参照して、以下に記載される。類似の数字番号が、類似の要素を意味する。
【図１】図１は、従来技術による抵抗式タッチスクリーンの平面図である。
【図２】図２は、従来技術の抵抗式タッチスクリーンの層を示す分解図である。
【図３】図３は、スタイラスによって、一緒に結合されている抵抗式タッチスクリーンの導電層の一部分の断面図である。
【図４】図４は、図３の抵抗式タッチスクリーンを示す模式図である。
【図５】図５は、本発明に従うプリント回路基板に結合された抵抗式タッチスクリーンの図である。
【図６】図６は、本発明に従う抵抗式タッチスクリーンがタッチされているのを示す模式図である。
【図７】図７は、本発明に従う抵抗式タッチスクリーンとインターフェースする回路網を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明に従うデータ入力用装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（発明の詳細な説明）
以下の詳細な説明は、本質的に、単なる例示に過ぎず、本発明、および、本発明のアプリケーションと使用を限定する意図はない。さらに、上述の技術分野、背景、概要、以下の詳細な記述で示される定理（明記あるいは言外の）いずれによっても、制約されることも意図していない。
【００１５】
図１は、従来技術による抵抗式タッチスクリーン１０の平面図である。抵抗式タッチスクリーン１０は、電子システムの下にあるディスプレイ（図示せず）を見れるような透明なスクリーン１１を備える。配線１２、１３、１４、および、１５が、抵抗式タッチスクリーン１０と結合している。配線１２と１３は、抵抗式タッチスクリーン１０の第一の透明な導電層に結合する。配線１４と１５は、抵抗式タッチスクリーン１０の第二の透明な導電層に結合する。第一と第二の透明な導電層は、静止状態において、互いに接触していない。しかしながら、抵抗式タッチスクリーン１０には、４つの配線を有するように示されているが、異なったスクリーン構成向けに、あるいは、更なる特徴を提供するために、４つを超える配線を有する代替的な実施形態も多数ある。一般に、様々な異なる抵抗式タッチスクリーンで、消費者が利用可能なものは、全て同じ原理で動作する。その原理は、タッチされたとき、第一と第二の導電層の間で接触を形成することである。
【００１６】
図２は、従来技術の抵抗式タッチスクリーン２０の層を示す分解図である。抵抗式タッチスクリーン２０は、保護層２１、導電層２２、導電層２３、および、保護用の硬い裏面支持層２４を備える。スペーサ（図示せず）は、導電層２２と２３との間に置かれ、静止状態のとき、互いに接触するのを妨げる。保護層２１は、透明で、接触時にも耐久性があり、耐スクラッチ性もある抵抗式タッチスクリーン２０の外側層である。保護層２１は、外部雰囲気に露出され、指あるいはスタイラスまたはペンなどのエレメントで、接触される。
【００１７】
導電層２２と２３は、導電性の透明な材料から製造される。典型的には、導電層２２と２３は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または抵抗式ポリエステル材料を備える。ＩＴＯは、必要であれば、ガラスのような基板に堆積され得る。一般的に、導電層２２と２３の抵抗は、１００〜９００オームの間の範囲に入る。導電層２２と２３との間の間隔は、均一に分布されたスペーサドットによって保たれている。配線２５と２６は、導電層２２に結合する。配線２７と２８は、導電層２３に結合する。一方の配線ペアは、ｘ方向に結合され、他方の配線ペアは、ｙ方向に結合される。例えば、導電層２２は、配線２５と２６とが、抵抗材料のｙ方向の向かい合う側にそれぞれ結合されるように、結合される。逆に、導電層２３は、配線２７と２８とが、抵抗材料のｘ方向の向かい合う側にそれぞれ結合されるように、結合される。こうして、導電層２２と２３は、基準電圧とグラウンド間の抵抗層を結合することで、電流を導くことができる。
【００１８】
硬い裏面支持層２４は、透明な支持構造であって、抵抗式タッチスクリーン２０に、剛性と強度を提供する。保護層２１と導電層２２と２３は、硬い裏面支持層２４の上にある。
【００１９】
図３は、スタイラス３３によって、一緒に結合されている抵抗式タッチスクリーン３０の導電層の一部分の断面図である。導電層３１と導電層３２は、抵抗式タッチスクリーンの中のものである。静止状態において、導電層３１と３２は、互いにスペーサドット３４で離されている。スタイラス３３は導電層３１に結合し、導電層３１の表面を変形させて、エリア３９で導電層３２に接触する。
【００２０】
本例において、導電層３１は、電極３５と電極３６とに結合されている。電極３５と３６は、ｙ方向で導電層３１の向かい合う端に結合されている。導電層３２は、電極３７と電極３８に結合されている。電極３７と３８は、ｘ方向で導電層３２の向かい合う端に結合されている。一般的に、導電層３１と３２は、一方の導電層が、電流をｘ方向に導くように結合され、他方の導電層が電流をｙ方向に導くように結合される。こうして、スクリーンにおける位置が、タッチされたとき、識別されることを可能にする。
【００２１】
図は、抵抗式タッチスクリーン３０で接触がなされたエリア３９の位置を決定する従来技術の方法の半割にした状態を示している。本例において、ｘ方向の位置は決定される。トランジスタ４０は、有効になったとき、電圧Ｖｒｅｆを電極３７に結合する。トランジスタ４１は、有効になったとき、電極３８をグラウンドに結合する。トランジスタ４０と４１は、同時に有効になり、エリア３９のｘ方向の位置を検出する。トランジスタ４０と４１が有効になると、導電層３２にバイアスをかけ、電流を導く。導電層３２の抵抗は、電極３７から電極３８まで均一に分布される。ｘ方向の位置は、エリア３９における電圧を感知することで、決定される。
【００２２】
図４は、図３の抵抗式タッチスクリーン３０を示す模式図である。エリア３９は、導電層３１と３２が互いに接触する位置に相当し、導電層３２内の抵抗器５１と抵抗器５２を規定する。抵抗器５１は、電極３７からエリア３９への導電層３２の抵抗である。抵抗器５２は、エリア３９から電極３８への導電層３２の抵抗である。抵抗器５１と５２は、抵抗分配器を形成する。この抵抗分配器において、エリア３９での電圧は、図３のスタイラス３３が抵抗式タッチスクリーンと接触するｘ方向の位置に相当する。
【００２３】
エリア３９での電圧は、導電層３１を介して感知され、電極３６に結合される。抵抗器５３は、エリア３９から電極３６への導電層３１の抵抗である。電極３６は、エリア３９における電圧を対応するデジタル言語に変換するアナログデジタル変換器（ＤＡＣ）４２に結合する。ＤＡＣ４２の入力抵抗が、抵抗器５１、５２および５３の抵抗値に比べ、高ければ、抵抗器５３とＤＡＣ４２は、測定される抵抗に、ほとんど影響を与えない。
【００２４】
図３に戻ると、ｙ方向におけるエリア３９の位置の感知は、導電層３１と同じ方法を適用することで、達成される。例えば、基準電圧とグラウンド電圧が、導電層３１の電極３５と３６に、それぞれ結合されている。デジタルアナログ変換器が、導電層３２の電極３８に結合されている。抵抗分配器は、今回は、導電層３１を介して、ｙ方向に形成され、エリア３９における電圧は、導電層３２を介して、検出される。エリア３９における電圧は、ｙ方向のエリア３９の位置に対応する。スタイラス３３がエリア３９で、導電層３１と導電層３２との接触を生じさせる抵抗式タッチスクリーンにおける位置を定めるために、ｘ方向とｙ方向の双方が計算されることには、注意されたい。このようにして、静止状態（スクリーンがタッチされていない）にある抵抗式タッチスクリーンは、バイアスある導電層３１と３２の間で、連続的にスイッチングの切り替え（ｂａｃｋ  ａｎｄ  ｆｏｒｔｈ）を行う。一般的に、静止状態にある導電層３１と３２のいずれかと結合されたアナログデジタル変換器によって感知された電圧は、顕著な変化をしない。抵抗式スクリーンにタッチすると、アナログデジタル変換器に電圧変化を生じ、情報が入力されたことが示される。
【００２５】
上述した抵抗式タッチスクリーン上の接触点を検出する方法論は、幾つかの問題がある。第一に、バイアスある導電層３１と３２の間のスイッチングは、顕著な量のノイズや電圧スパイクを発生する。抵抗式タッチスクリーンのインターフェース回路網と結合されたとき、ノイズは、誤った結果生成あるいは測定精度低下を招き得る。第二に、バイアスある導電層３１と３２の間のスイッチングは、非常にパワー効率が悪い。なぜなら、抵抗式タッチスクリーンが使われているいないに関わらず、パワーが浪費されるからである。第三に、抵抗式タッチスクリーンからの配線は、メインの回路基板と結合しているので、アクセス可能な状態であることが多い。抵抗式タッチスクリーンがタッチされたときに生じる電圧変化を検出するために、何者かが配線を結合すると、セキュリティが損なわれ得る。電圧変化を傍受すれば、入力されるデータを簡単に変換されるので、何者かがアクセス用パスワードやサインなどの情報を入手したり、口座内容を不法に入手することができる。
【００２６】
図５は、本発明に従うプリント回路基板６３に結合された抵抗式タッチスクリーン６１の図である。典型的には、抵抗式タッチスクリーン６１は、配線６２によって、プリント回路基板６３と結合されている。基板６３は、露出した状態で、盗聴や傍受によってアクセス可能であるため、これが機密情報に対する安全への脅威となっている。集積回路６４は、相互接続によって、プリント回路基板６３に一緒に結合されている。基板６３は、抵抗式タッチスクリーン６１から、配線６２上に信号を生成するインターフェース回路を形成する。例示的な実施形態において、抵抗式タッチスクリーン６１はバイアスをかけられており、静止状態の間、あるいは、データが入力されているとき（スクリーン６１がタッチされている）、配線６２の電圧は一定のままである。入力されているデータが、より安全であるのは、配線６２の電圧を傍受しても、各配線の電圧は変化しないので有益な情報を生成しないからである。
【００２７】
図６は、本発明に従う抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされているのを示す模式図である。模式図は、抵抗式タッチスクリーン７０の動作を示すために、単純化されている。一般的に、抵抗式タッチスクリーンは、第一の導電層と第二の導電層とを有し、静止状態では、互いに接触していない。一方の導電層は電流がｙ方向に流れるようにバイアスをかけられ、他方の導電層は電流がｘ方向に流れるようにバイアスをかけられている。
【００２８】
抵抗式タッチスクリーン７０の一つの実施形態において、第一の導電層は、第一の電極と第二の電極を有し、両者はｙ方向の第一の導電層の向かい合う端で結合されている。第一の導電層の第一と第二の電極は、同じ基準電極ＶｒｅｆＹに結合されている。このように、静止状態において、第一の導電層を介して電流は流れない（あるいは、実質的に流れない）。なぜなら、導電層にわたる動作電位はゼロだからである。これは、双方の端子が同じ電圧に結合されている抵抗器として、モデル化され得る。
【００２９】
抵抗式タッチスクリーン７０の一つの実施形態において、第二の導電層は、第一の電極と第二の電極とを有し、両者はｘ方向の第二の導電層の向かい合う端で結合されている。第二の導電層の第一と第二の電極は、同じ基準電極ＶｒｅｆＸに結合されている。このように、静止状態において、第二の導電層を介して電流は流れない（あるいは、実質的に流れない）。なぜなら、導電層にわたる動作電位はゼロだからである。抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされていないとき、抵抗式タッチスクリーン７０によって、パワーが浪費されることがない（あるいは実質的にない）ために、デバイスの動作効率が非常に向上する点には、注目すべきである。従来技術においては、抵抗式タッチスクリーンは、導電層にバイアスをかけ、外す間に、スイッチ切り替えが行われ、それゆえ、連続的にパワー浪費されてきた。
【００３０】
抵抗式タッチスクリーン７０にタッチすると、第一と第二の導電層は、図６に簡便な模式図で示されるように、互いに接触する。抵抗式タッチスクリーン７０の第一の導電層は、抵抗器７１と抵抗器７２として、モデル化される。抵抗式タッチスクリーン７０の第二の導電層は、抵抗器７３と抵抗器７４として、モデル化される。抵抗器７５は、抵抗式タッチスクリーン７０の第一と第二の導電層が互いに接触する接触点あるいはタッチした点における接触抵抗である。
【００３１】
抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされたとき、静止状態とは異なり、電流は第一と第二の導電層の第一と第二の電極に導かれる。第一の導電層の第一の電極に電流Ｉｙ１が導かれ、第一の導電層の第二の電極に電流Ｉｙ２が導かれる。同様に、抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされたとき、第二の導電層の第一の電極に電流Ｉｘ１が導かれ、第二の導電層の第二の電極に電流Ｉｘ２が導かれる。
【００３２】
抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされた位置は、オームの法則を使って、計算できる。電圧ＶＴ１は節点７６における電圧として定義される。電圧ＶＴ２は節点７７における電圧として定義される。抵抗器７１、７２、７３、７４、および、７５は、それぞれ、Ｒ７１、Ｒ７２、Ｒ７３、Ｒ７４、および、Ｒ７５である。
【００３３】
節点７６における電圧（ＶＴ１）は、第二の導電層の第一の電極から、式１
ＶＴ１＝ＶｒｅｆＸ−Ｉｘ１＊Ｒ７３                          式１
で表される式から計算される。
【００３４】
節点７６における電圧（ＶＴ１）は、第二の導電層の第二の電極から、式２
ＶＴ１＝ＶｒｅｆＸ−Ｉｘ２＊Ｒ７４                          式２
で表される式から計算される。
【００３５】
節点７７における電圧（ＶＴ２）は、第一の導電層の第一の電極から、式３
ＶＴ２＝ＶｒｅｆＹ−Ｉｙ１＊Ｒ７１                          式３
で表される式から計算される。
【００３６】
節点７７における電圧（ＶＴ２）は、第一の導電層の第二の電極から、式４
ＶＴ２＝ＶｒｅｆＹ−Ｉｙ２＊Ｒ７２                          式４
で表される式から計算される。
【００３７】
式１と式２とが等しいことから、式５
Ｉｘ１＊Ｒ７３＝Ｉｘ２＊Ｒ７４                            式５
が得られる。
【００３８】
同様に、式３と式４とが等しいことから、式６
Ｉｙ１＊Ｒ７１＝Ｉｙ２＊Ｒ７２                            式６
が得られる。
【００３９】
オームの法則から、式７
Ｉｘ２＊（Ｒ７３＋Ｒ７４）＝Ｒ７３＊（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）        式７
が展開され、抵抗式タッチスクリーン７０の第二の導電層の電流と抵抗とを関係づける。
【００４０】
抵抗式タッチスクリーン７０で接触がされたｘ方向の相対的位置に相当する抵抗分配器は、第二の導電層の第一と第二の電極によって感知された電流に関連づけられる。こうして、抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされたｘ方向の場所の位置は、式８
Ｒ７３／（Ｒ７３＋Ｒ７４）＝Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）        式８
を用いて、第一と第二の電極における電流Ｉｘ１とＩｘ２から計算され得る。その比率は、第二の導電層の第一と第二の電極の間で、第一の電極と相対的な位置である。換言すれば、比率が０に近づけば、タッチした点は第一の電極に近くなる。逆に、比率が１に近づけば、タッチした点は、第二の電極に近くなる。
【００４１】
オームの法則から、式９
Ｉｙ２＊（Ｒ７１＋Ｒ７２）＝Ｒ７１＊（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）        式９
が展開され、抵抗式タッチスクリーン７０の第一の導電層の電流と抵抗とを関係づける。
【００４２】
抵抗式タッチスクリーン７０で接触がされたｙ方向の相対的位置に相当する抵抗分配器は、第一の導電層の第一と第二の電極によって感知された電流に関連づけられる。こうして、抵抗式タッチスクリーン７０がタッチされたｙ方向の場所の位置は、式１０を用いて、抵抗式タッチスクリーン７０の第一の導電層の第一と第二の電極における電流Ｉｙ１とＩｙ２から計算され得る。式８と同様に、その比率は、第一の導電層の第一と第二の電極の間で、第一の電極と相対的な位置である。換言すれば、比率が０に近づけば、タッチした点は第一の電極に近くなる。逆に、比率が１に近づけば、タッチした点は、第二の電極に近くなる
Ｒ７１／（Ｒ７１＋Ｒ７２）＝Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）        式１０。
【００４３】
タッチされているエリアにおける圧力も、計算され得る。圧力は、抵抗器７５の値に相当する。圧力と抵抗の関係は、所定の抵抗式タッチスクリーンのタイプに対して、特徴付けられる。なぜなら、スクリーンは製造プロセスによって異なるからである。式１１
ＶｒｅｆＸ−ＶｒｅｆＹ＝（Ｒ７３＊Ｉｘｌ）−（Ｉｙｌ＋Ｉｙ２）＊Ｒ７５−（Ｒ７３＊Ｉｘｌ）  式１１
は、抵抗式タッチスクリーン７０に提供されている２つの基準電圧（ＶｒｅｆＸとＶｒｅｆＹ）の差を等しくする。
【００４４】
次いで、Ｒ７５に対する値も、式１２
Ｒ７５＝［（Ｒ７３＊Ｉｘ１）−（Ｒ７３＊Ｉｘ１）−（ＶｒｅｆＸ−ＶｒｅｆＹ）］／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）
式１２
を用いて計算され、使われている特定のスクリーンに対する圧力が相関づけられ得る。
【００４５】
抵抗式タッチスクリーン７０から電流を感知することの更なるメリットは、侵入者が入力されるデータを傍受しようとするとき、これを検出可能なことである。抵抗式タッチスクリーン７０の第一と第二の導電層の第一と第二の電極における電流の総和は、ゼロである（キルヒホッフの法則）。電流の大きさは、周期的に、あるいは、データ入力に応答する前に、検査され得る。電流の大きさは、全て加算され、その結果はほぼゼロとなる。その結果がゼロでない場合、電流がリークしているか、抵抗式タッチスクリーン７０に入力されるデータを傍受しようと試みる侵入者によって割り込まれている可能性がある。システムがこの潜在的問題を認識すると、その問題が解決されるまで、適切なアクションが取られる（例えば、システムのシャットダウン）ように、警告信号が出力され得る。
【００４６】
図７は、本発明に従う抵抗式タッチスクリーンとインターフェースする回路網を示す模式図である。インターフェース回路網は、電流電圧変換器８１、８２、８３、および、８４と、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）８５を備える。一般的に、電流電圧変換器８１〜８４は、タッチされたとき、抵抗式タッチスクリーンの電流を感知する検出回路を形成する。その間、抵抗式タッチスクリーンの導電層に、一定の電圧を提供し、維持する。電流電圧変換器８１〜８４のそれぞれは、抵抗式タッチスクリーンからの電流に応答し、電流の大きさに対応する電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器８５は、電流電圧変換器８１〜８４からの結合されたアナログ電圧を対応するデジタル言語に変換する。インターフェース回路網の実施形態において、端子８６と端子８８は、図６に示される抵抗式タッチスクリーンと同様の抵抗式タッチスクリーンの第一の導電層の第一と第二の電極に、それぞれ結合する。インターフェース回路網の実施形態において、端子８７と端子８９は、図６に示される抵抗式タッチスクリーンと同様の抵抗式タッチスクリーンの第二の導電層の第一と第二の電極に、それぞれ結合する。
【００４７】
電流電圧変換器８１は、増幅器１０１と抵抗器１０２とを備える。増幅器１０１は、基準電圧ＶｒｅｆＹに結合された正の入力、端子８６に結合された負の入力、および、出力を有する。抵抗器１０２は、増幅器１０１の出力に結合された第一の端子、および、端子８６に結合された第二の端子を有する。
【００４８】
電流電圧変換器８３は、増幅器１０５と抵抗器１０６とを備える。増幅器１０５は、基準電圧ＶｒｅｆＹに結合された正の入力、端子８８に結合された負の入力、および、出力を有する。抵抗器１０６は、増幅器１０５の出力に結合された第一の端子、および、端子８８に結合された第二の端子を有する。
【００４９】
電流電圧変換器８２は、増幅器１０３と抵抗器１０４とを備える。増幅器１０３は、基準電圧ＶｒｅｆＸに結合された正の入力、端子８７に結合された負の入力、および、出力を有する。抵抗器１０４は、増幅器１０３の出力に結合された第一の端子、および、端子８７に結合された第二の端子を有する。
【００５０】
電流電圧変換器８４は、増幅器１０７と抵抗器１０８とを備える。増幅器１０７は、基準電圧ＶｒｅｆＸに結合された正の入力、端子８９に結合された負の入力、および、出力を有する。抵抗器１０８は、増幅器１０７の出力に結合された第一の端子、および、端子８９に結合された第二の端子を有する。
【００５１】
アナログデジタル変換器８５は、増幅器１０１の出力に結合された入力チャネル９１、増幅器１０３の出力に結合された入力チャネル９２、増幅器１０５の出力に結合された入力チャネル９３、増幅器１０７の出力に結合された入力チャネル９４、および、デジタル出力バス１１１を有する。
【００５２】
検出回路は、抵抗式タッチスクリーンに、一定の基準電圧（ＶｒｅｆＸとＶｒｅｆＹ）を提供する。一般に、電流電圧変換器８１〜８４は、それぞれが基準電圧（ＶｒｅｆＸとＶｒｅｆＹのいずれか）に結合されており、同じように動作する。特に、増幅器１０１、１０３、１０５、および、１０７は電圧への出力を駆動すると、増幅器の負の入力が正の入力と同じ電圧に強制的になるように、構成されている。換言すれば、増幅器は駆動すると常に、負の入力が増幅器の正の入力に結合された基準電圧と実質的に等しい電圧（ＶｒｅｆＸまたはＶｒｅｆＹ）となるようにされる。このようにして、端子８６と８８は、ほぼＶｒｅｆＹの電圧を出力し、端子８７と８９は、ほぼＶｒｅｆＸの電圧を出力する。上述のように、端子８６〜８９は、抵抗式タッチスクリーンに結合する。端子８６〜８９における電圧は静止状態においても、抵抗式タッチスクリーンがタッチされたときにおいても、実質的に一定のままである。それゆえ、抵抗式タッチスクリーンとインターフェース回路網とを結合する電圧変化を感知して、情報が盗まれることを防ぎ、セキュリティを強化できる。
【００５３】
例えば、増幅器１０１の正の入力は、電圧ＶｒｅｆＹと結合されている。増幅器１０１は、増幅器１０１の負の入力における電圧がほぼＶｒｅｆＹとなるような電圧を出力するように、駆動する。増幅器１０１の出力は、抵抗器１０２を介して、端子８６と結合している。静止状態において、抵抗式タッチスクリーンの出力は、図６で示したように、実質的にゼロ電流を出力する。こうして、静止状態における増幅器１０１の出力は、電圧がほぼＶｒｅｆＹである。逆に、抵抗式タッチスクリーンがタッチされたとき、図６の式で記したように、抵抗式タッチスクリーンの電極で、電流が生成する。端子８６で受け取られた電流は、抵抗器１０２にわたる電圧を変化させ、こうして、増幅器１０１の負の入力における電圧も変化する。増幅器１０１は、増幅器１０１の正負の入力にわたって形成された電圧差に即座に応答し、増幅器１０１の出力での電圧を生成して、電圧差をほぼゼロボルトにまで減らす。増幅器１０１は、端子８６におけるいかなる電流変化にも応答して、電圧をＶｒｅｆＹで維持する。電圧をＶｒｅｆＹで維持する増幅器１０１の出力での電圧は、端子８６における電流に対応する。電流は、抵抗器１０２のいずれの端子における既知の電圧、および、抵抗器１０２の抵抗値から計算される。電流電圧変換器８２、８３、および、８４は、それぞれ端子８７、８８、および、８９における電流変化に同様に応答する。
【００５４】
アナログデジタル変換器８５は、増幅器１０１、１０３、１０５、および、１０７の出力における電圧を、それぞれ、入力チャネル９１〜９４で受け取る。インターフェース回路網の実施形態において、Ａ／Ｄ変換器８５の入力チャネルそれぞれは、電圧をサンプルし、それに対応するデジタル言語に変換するために、選択され得る。典型的には、Ａ／Ｄ変換器８５は、検出回路の各増幅器用に、順にサンプルし、デジタル言語を出力する。デジタル出力バス１１１は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号処理ユニット、または、その他のロジックユニットを結合する。ここで、ロジックユニットは、Ａ／Ｄ変換器８５によって出力されたデジタル言語を受け取ること（抵抗式タッチスクリーンの各電極における電流に対応する）、および、図６に示されたモデルを用いて、スクリーンでタッチされた位置を計算することができる。また、圧力も抵抗式タッチスクリーンからの電流出力から計算され得る。
【００５５】
上述のように、抵抗式タッチスクリーンは、静止状態において、パワー浪費することは、ほとんどないか、あるいは、全くない。導電層の電極は、電圧が等しくなるように結合され、導電層にわたる正味の電圧差がゼロとなる。さらなる省エネルギは、この例示的な実施形態において、抵抗式タッチスクーンの各導電層に印加された基準電圧を下げることで達成される。電圧を下げ得るのは、抵抗式タッチスクリーンから検出されるのが、電圧でなく、電流だからである。インターフェース回路網の実施形態において、約１ボルトの値まで基準電圧は下げられた。なぜなら、この電圧で生成する電流レベルは、感知のために、容易に検出され、変換されるからである。従来技術の抵抗式タッチスクリーンのインターフェース回路網は、実質的により高い電圧（例えば、５ボルト）で動作する。さらに、スイッチングが抵抗式タッチスクリーンの導電層間で必要とされないので、発生するノイズも最小限である。その上、走査速度は、アナログデジタル変換器のレベルに増加され得るので、システムの性能を向上できる。この結果、感知の精度を高め、抵抗式タッチスクリーンがタッチされた場所の決定に要する時間も短縮できる。
【００５６】
図８は、本発明に従うデータ入力用装置を示すブロック図である。検出回路網１２３は、抵抗式タッチスクリーン１２０に応答する。本装置の実施形態において、抵抗式タッチスクリーン１２０は、回線１３１〜１３４を介して、検出回路１２３に結合されている。抵抗式タッチスクリーン１２０は、第一の導電層と第二の導電層とを含む。回線１３１と１３２は、第一の導電層の第一と第二の電極とを結合する。回線１３３と１３４は、第二の導電層の第一と第二の電極とを結合する。
【００５７】
抵抗式タッチスクリーン１２０の第一の導電層の第一と第二の電極は、第一の導電層の向かい合う端を結合する。同様に、抵抗式タッチスクリーン１２０の第二の導電層の第一と第二の電極は、第二の導電層の向かい合う端を結合する。抵抗式タッチスクリーンにおいて、第一と第二の導電層を介して電流が流れる方向は、異なった向きを有するように選ばれるので、抵抗式タッチスクリーンがタッチされたとき、第一と第二の導電層が互いに接触している場所を決定することが可能となる。装置の実施形態において、第一の導電層の第一と第二の電極は、ｙ方向に第一の導電層を介して電流が流れるように、方向付けられる。逆に、第二の導電層の第一と第二の電極は、ｘ方向に第二の導電層を介して電流が流れるように、方向付けられる。他の方向も使われ得ること、および、他の方向が抵抗式タッチスクリーンのいずれかの導電層に適応され得ることは、注目されるべきである。
【００５８】
検出回路１２３は、回線１３１と１３２に第一の基準電圧を提供し、こうして、抵抗式タッチスクリーン１２０の第一の導電層の第一と第二の電極に等しい電圧を印加する。同様に、検出回路１２３によって、第二の基準電圧は回線１３３と１３４に提供される。こうして、抵抗式タッチスクリーン１２０の第二の導電層の第一と第二の電極に等しい電圧を印加する。検出回路１２３は、静止状態において、あるいは、抵抗式タッチスクリーン１２０がタッチされたとき（その結果、第一と第二の導電層が互いに結合する）、第一の基準電圧を第一の導電層で一定に維持し、第二の基準電圧を第二の導電層で一定に維持する。回線１３１〜１３４の電圧は、抵抗式タッチスクリーン１２０の動作中、実質的に一定にとどまる。これによって、回線１３１〜１３４上の電圧をモニタすることで、抵抗式タッチスクリーン１２０に入力されるデータを何者かに盗まれることを防ぐことができる。第一と第二の導電層のいずれにも、第一と第二の電極に等しい電圧を印加することで、静止状態（第一と第二の導電層が一緒に結合されていない）において、抵抗式タッチスクリーン１２０のパワー消費をほとんどゼロに減らすことができる。
【００５９】
装置の実施形態において、検出回路１２３は、４つの電流電圧変換器を備える。回線１３１〜１３４は、抵抗式タッチスクリーン１２０がタッチされたとき、第一の導電層が第二の導電層と結合するように、検出回路１２３に電流を結合する。各回線の電流の大きさは、図６で詳細に示したように、抵抗式タッチスクリーン１２０がタッチされた場所に対応する。検出回路１２３は、回線１３１〜１３４で一定電圧を維持し、受け取った電流の大きさに対応する電圧を出力する。
【００６０】
装置の実施形態において、検出回路１２３、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２４、および、マイクロコントローラ１２５は、基板１２２に結合されている。装置の実施形態において、基板１２２は、検出回路１２３、Ａ／Ｄ変換器１２４、および、マイクロコントローラ１２３を一緒に結合する相互接続を有するプリント回路基板である。Ａ／Ｄ変換器１２４は検出回路１２３に応答する。Ａ／Ｄ変換器１２４は、検出回路１２３によって出力された電圧を、その電圧レベルに対応するデジタル言語に変換する。デジタル言語は、マイクロコントローラ１２５に提供される。マイクロコントローラ１２５は、そのデジタル言語から、抵抗式タッチスクリーン１２０がタッチされた場所を計算する。そのデジタル言語は、タッチされたとき、抵抗式タッチスクリーン１２０によって生成した電流に相当する。装置の実施形態において、マイクロコントローラ１２５は、図６で導き出され、示された式を使って場所を計算する。さらに、マイクロコントローラ１２５は、図６で示されたように、抵抗式タッチスクリーン１２０に印加された圧力も計算し得る。
【００６１】
少なくとも一つの例示的な実施形態が上記の詳細な記述で紹介されてきたが、膨大な数のバリエーションが存在することは、理解されるべきである。また、例示的な実施形態（単数または複数）は、単なる例に過ぎず、本発明の範囲、適用、あるいは、構成を何ら限定することを意図されていない。むしろ、上記の詳細な記述は、当業者に、例示的な実施形態（単数または複数）を実行するのに、便利なロードマップを提供する。添付した請求項、および、請求項と法的に同等な箇所で述べた本発明の範囲から逸脱することなく、構成要素の機能や配列を様々に変更し得ることは、理解されるべきである。
【図１】
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【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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【図８】
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【外国語明細書】
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