(57)【要約】【課題】ボタン位置と表示装置の表示の位置とを容易に一致させることができるタッチパネル装置を提供する。【解決手段】表示装置と、感圧マトリックススイッチ板と、パターン状の複数のボタン部が形成されたシート材とを備える。ボタン部が押圧された際に、スイッチ板の押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じない場合、又は押圧を検知した単位スイッチ数の増加速度が所定の値以下の場合にスイッチをオンと設定し、この状態において、スイッチ板の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合にスイッチをオフと設定する手段と、スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める手段と、表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標と図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値以上である場合には表示装置のスイッチ中心座標を図心位置に略一致させるように変更させる手段とを備える。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置と、
該表示装置の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板と、
該感圧マトリックススイッチ板の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材と、を備えるタッチパネル装置であって、
前記シート材のボタン部が押圧された際に、前記感圧マトリックススイッチ板の少なくとも１単位スイッチが押圧を検知したときにスイッチ操作がなされたと判断するとともに、その後、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じない場合、又は、押圧を検知した単位スイッチ数の増加速度が所定の値以下の場合にスイッチをオンと設定し、
一方、スイッチのオン状態において、前記感圧マトリックススイッチ板の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合にスイッチをオフと設定する、オンオフ設定手段と、
前記スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段と、
前記表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標と前記図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示装置のスイッチ中心座標を前記図心位置に略一致させるように変更させる表示位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
表示装置と、
該表示装置の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板と、
該感圧マトリックススイッチ板の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材と、を備えるタッチパネル装置であって、
前記シート材のボタン部が押圧された際に、前記感圧マトリックススイッチ板の少なくとも１単位スイッチが押圧を検知したときにスイッチ操作がなされたと判断するとともに、所定数以上の単位スイッチの押圧を検知した場合にスイッチをオンと設定し、
一方、スイッチのオン状態において、前記感圧マトリックススイッチ板の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合にスイッチをオフと設定する、オンオフ設定手段と、
前記スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段と、
前記表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標と前記図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示装置のスイッチ中心座標を前記図心位置に略一致させるように変更させる表示位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項３】
前記シート材が可撓性材料で形成される請求項１又は２のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記シート材は、前記感圧マトリックススイッチ板と接するベース部と、該ベース部からドーム状に盛り上がったボタン部とより構成される請求項１、２又は３のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記ボタン部の下面が断面凸状に形成されている請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタッチパネル装置に係り、特に、キー（ボタン）の位置と表示の位置とを容易に一致させることができるタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種のタッチパネル装置が使用されている。このようなタッチパネル装置のうち、専用装置として、乗車券の券売機に使用されるような構成のものがある。一方、汎用装置として、ボタン部（キー）が形成された透明なシート材を交換することにより、各種のボタン配置に対応できるものがある。
【０００３】
後者のタッチパネル装置の場合、一般的には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置と、この表示装置の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板と、この感圧マトリックススイッチ板の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材とを備える構成のものが採用されている。
【０００４】
このようなタッチパネル装置において、オペレータが操作する際の操作性の向上を目的とした各種の提案がなされている（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２５９３５０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−１２５１６７号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平８−２３５９６１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のタッチパネル装置、特に汎用装置としてのものにおいて、表示装置とキー（ボタン）の位置とが一致しないという問題点がある。すなわち、タッチパネル装置を組み立てる際の位置決め精度が悪いため、押圧するキーの位置と、これにより点燈する表示装置の表示箇所とにずれを生じることがある。したがって、タッチパネル装置としての性能低下となる。また、ボタン部が形成されたシート材を着脱自在とする構成のタッチパネル装置においても、同様の問題点を生じる。
【０００９】
これに対し、従来の提案では満足に対応しきれていなかった。すなわち、特許文献１は、オペレータが操作をした際に、スイッチの動作、非動作が明確に確認できるようにクリック感を得られるような構成のものである。特許文献２は、複数のドーム状突起部により視認性を改善したものである。特許文献３は、キーの部分にレンズ効果を持たせたものである。このように、いずれも課題の解決にはつながらない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材であり、着脱自在なもののボタン位置と、表示装置の表示の位置とを容易に一致させることができるタッチパネル装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、表示装置と、
該表示装置の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板と、
該感圧マトリックススイッチ板の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材と、を備えるタッチパネル装置であって、
前記シート材のボタン部が押圧された際に、前記感圧マトリックススイッチ板の少なくとも１単位スイッチが押圧を検知したときにスイッチ操作がなされたと判断するとともに、その後、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じない場合、又は、押圧を検知した単位スイッチ数の増加速度が所定の値以下の場合にスイッチをオンと設定し、
一方、スイッチのオン状態において、前記感圧マトリックススイッチ板の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合にスイッチをオフと設定する、オンオフ設定手段と、
前記スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段と、
前記表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標と前記図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示装置のスイッチ中心座標を前記図心位置に略一致させるように変更させる表示位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、表示装置と、
該表示装置の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板と、
該感圧マトリックススイッチ板の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部が形成された略透明なシート材と、を備えるタッチパネル装置であって、
前記シート材のボタン部が押圧された際に、前記感圧マトリックススイッチ板の少なくとも１単位スイッチが押圧を検知したときにスイッチ操作がなされたと判断するとともに、所定数以上の単位スイッチの押圧を検知した場合にスイッチをオンと設定し、
一方、スイッチのオン状態において、前記感圧マトリックススイッチ板の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合にスイッチをオフと設定する、オンオフ設定手段と、
前記スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段と、
前記表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標と前記図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示装置のスイッチ中心座標を前記図心位置に略一致させるように変更させる表示位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば、スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段により、オペレータが操作した際の押圧箇所の中心部の座標が求まる。そして、この中心部座標と表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標とが比較され、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示位置変更手段により、表示装置のスイッチ中心座標が図心位置（押圧箇所の中心部座標）に略一致させるように変更される。これにより、押圧するキーの位置と、これにより点燈する表示装置の表示箇所とにずれを生じることがあった場合でも、キーの位置と、表示装置の表示の位置とを容易に一致させることができる。
【００１４】
ここで、感圧マトリックススイッチ板の「感圧」とは、機械的な圧力により作動する（たとえば、電気抵抗変化による）スイッチ板のみならず、接触により作動する（たとえば、電気容量変化による）スイッチ板等をも広く含むものである。
【００１５】
本発明において、前記シート材が可撓性材料で形成されることが好ましい。このように、シート材が可撓性材料で形成されれば本発明の効果が有効に発揮できるからである。
【００１６】
また、本発明において、前記シート材は、前記感圧マトリックススイッチ板と接するベース部と、該ベース部からドーム状に盛り上がったボタン部とにより構成されることが好ましい。このように、キー（ボタン）をドーム状に盛り上がったボタン部で構成すれば、好適なクリック感を得られるからである。
【００１７】
また、本発明において、前記ボタン部の下面が断面凸状に形成されていることが好ましい。このように、ボタン部の下面が凸状になっていれば、オペレータが操作した際の押圧箇所の中心部の検出が正確にできるからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係るタッチパネル装置の好ましい実施の形態について詳説する。図１は、タッチパネル装置の構成を示す一部切り欠き斜視図であり、図２は、同じく一部拡大断面図である。
【００１９】
タッチパネル装置１０は、表示装置１２と、表示装置１２の上面に配置される、略透明な感圧マトリックススイッチ板１４と、感圧マトリックススイッチ板１４の上面に配置される、パターン状の複数のボタン部２０が形成された略透明なシート材１６とを備える。シート材１６は、可撓性材料（たとえば、合成ゴム）で形成され、感圧マトリックススイッチ板１４と接するベース部１８と、ベース部１８からドーム状に盛り上がったボタン部２０とより構成される。また、ボタン部２０の下面が断面凸状に形成され凸状部２２となっている。
【００２０】
表示装置１２としては、マトリックスタイプの各種平面表示装置が適用でき、たとえば、液晶表示装置（ＳＴＮ方式、ＴＦＴ方式等、各種方式）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等の各種表示装置が使用できる。画素（ピクセル）サイズは、タッチパネル装置１０の仕様に適合すべく、各種のものが使用できる。
【００２１】
感圧マトリックススイッチ板１４としては、検出部の略全面がマトリックス状に形成され、押圧部分（接触部分）が選択的に検知される機能を有するものであれば、各種の構成のものが採用できる。一般的には、２枚の透明電極板（たとえば、ＩＴＯ電極が形成されたガラス板）より構成され、対向する一方の面にはカラム（Ｃｏｌｕｍｎ）電極が、他方の面にはロー（Ｒｏｗ）電極が形成され、押圧により接触する電極部分（単位スイッチ）が選択的に検知される構成のものが採用できる。カラム電極、ロー電極のサイズ（幅、ピッチ等）は、タッチパネル装置１０の仕様に適合すべく、各種のものが使用できる。
【００２２】
以上に説明した表示装置１２及び感圧マトリックススイッチ板１４には図示しないコネクタを介して配線が接続され、表示装置１２は表示装置駆動回路に、感圧マトリックススイッチ板１４はスイッチ信号検出回路にそれぞれ接続される。そして、表示装置駆動回路及びスイッチ信号検出回路は中央処理装置（ＣＰＵ）に接続されて、これらで既述のオンオフ設定手段、中心位置算出手段及び表示位置変更手段を構成する。これらの構成は、公知の手段（コンピュータ等）が採用できることより、更なる説明は省略する。
【００２３】
次に、本発明に係るタッチパネル装置の作用について説明する。図３は、感圧マトリックススイッチ板１４の押圧状態を示す概略図である。同図において、格子状の各矩形は、ロー電極とカラム電極とで構成される各単位スイッチを示す。そして、各矩形内の数字は、押圧を検知した順番を示す。２、３等のように、同一の数字の矩形が複数存在するのは、これらが同時に押圧を検知したことを示す。
【００２４】
図４は、感圧マトリックススイッチ板１４の押圧面積変化を示すグラフであり、このうち（ａ）は、押圧面積（単位：単位スイッチ数）の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、押圧面積増加率（減少率）の時間変化を示すグラフである。図５は、タッチパネル装置１０の動作を示すフロー図である。
【００２５】
先ず、感圧マトリックススイッチ板１４の状態が検知され（ステップＳ２）、シート材１６のボタン部２０が押圧された際に、感圧マトリックススイッチ板１４の少なくとも１単位スイッチが押圧を検知したときにスイッチ操作がなされたと判断する（Ｙｅｓ）。そして、ステップＳ８に進む。この状態は、図３において、番号１の単位スイッチが押圧を検知した状態であり、図４（ａ）において、単位スイッチ数が１個の押圧面積を示した状態であり、図４（ｂ）において、押圧面積の増加率が単位スイッチ数１個分を示した状態である。
【００２６】
一方、ステップＳ２において、シート材１６のボタン部２０が押圧されていない場合、すなわち、感圧マトリックススイッチ板１４の単位スイッチの押圧が検知されない（Ｎｏ）場合には、スイッチがオフか否かが判断され（ステップＳ４）、スイッチがオフ（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ２に戻り、スイッチがオン（Ｎｏ）の場合にはスイッチをオフとする処理を施し（ステップＳ６）、その後ステップＳ２に戻る。
【００２７】
ステップＳ８において、押圧を検知した感圧マトリックススイッチ板１４の単位スイッチの押圧面積と押圧面積増加率（減少率）が算出されるとともに、スイッチ状態が表示される。
【００２８】
ステップＳ８に次いで、ステップＳ１０において、感圧マトリックススイッチ板１４の検知が続行され、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じているか否かが判断され、増加が生じている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２に戻り、このループを繰り返す。この状態は、図３において、番号２の単位スイッチが押圧を検知した状態であり、図４（ａ）において、単位スイッチ数が更に２個の押圧面積を示した状態であり、図４（ｂ）において、押圧面積の増加率が単位スイッチ数１個分を示した状態である。同様に、この状態は、図３において、番号３の単位スイッチが押圧を検知した状態であり、図４（ａ）において、単位スイッチ数が更に３個の押圧面積を示した状態であり、図４（ｂ）において、押圧面積の増加率が単位スイッチ数１個分を示した状態である。
【００２９】
一方、ステップＳ１０において、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１２に進む。この状態は、図３において、番号１、２及び３の単位スイッチが押圧を検知した状態であり、図４（ａ）において、単位スイッチ数が６個の押圧面積を示した状態であり、図４（ｂ）において、押圧面積の増加率が０である状態を示した状態である。
【００３０】
このように、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じているか否かを判断する理由は、単位スイッチ数の増加が生じている場合は、オペレータがキー操作をしている最中と考えられるからであり、押圧を検知した単位スイッチ数の増加が生じていない場合は、オペレータがキー操作をし終わった（オン入力済み）と考えられるからである。
【００３１】
なお、感圧マトリックススイッチ板１４の状態検知において、チャタリングが発生して誤動作をしないように、オペレータがレスポンスの遅延を感じない程度の平均化処理を行うことも好ましく採用できる。このようにすることにより、安定した検知が可能となる。
【００３２】
ステップＳ１２において、既にスイッチをオンと設定したか否かが判断され、既にオンと設定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２に戻り、このループを繰り返す。一方、オンと設定されていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１４に進み、スイッチをオンと設定するとともに、クリック音を発生させ、また、スイッチ表示をブリンクさせる。
【００３３】
なお、ステップＳ１４において、押圧を検知した単位スイッチ数の増加速度が所定の値以下の場合（ステップＳ１０での判断）にスイッチをオンと設定する構成とする態様も採用できる。たとえば、所定時間内に単位スイッチ数の増加が１個以下の場合にスイッチをオンと設定する構成である。このような状態も、オペレータがキー操作をし終わった（オン入力済み）と考えられるからである。
【００３４】
ステップＳ１４に次いで、スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を、既述の中心位置算出手段により求める（ステップＳ１６）。すなわち、押圧を検知した全ての単位スイッチとは、図３において、番号１の単位スイッチ１個、番号２の単位スイッチ２個、及び番号３の単位スイッチ３個であり、これらの図心が算出される。
【００３５】
次いで、表示装置１２の予め設定されたスイッチ中心座標とステップＳ１６で算出された図心位置とを比較し、両者のずれ量が所定の値未満であるか否かが判断され（ステップＳ１８）、両者のずれ量が所定の値未満である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２に戻り、このループを繰り返す。一方、両者のずれ量が所定の値以上である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２０以降に進み、既述の表示位置変更手段により、表示装置１２のスイッチ中心座標を図心位置に略一致させるように変更させる。
【００３６】
まず、ステップＳ２０において、当該スイッチが初回に操作されるスイッチであるか否か、又は、前回に操作されたスイッチであるか否かが判断され、Ｙｅｓの場合には、表示位置変更手段により、表示装置１２のスイッチ中心座標を図心位置に略一致させるように変更させる（ステップＳ２２）。一方、Ｎｏの場合には、前回の押圧の中心を原点として、表示位置変更手段により、表示装置１２のスイッチ中心座標を図心位置に略一致させるように変更させる（ステップＳ２４）。いずれの場合も、その後ステップＳ２に戻り、このループを繰り返す。
【００３７】
なお、図４に示されるように、スイッチのオン状態において、感圧マトリックススイッチ板１４の全ての単位スイッチの押圧がなくなった場合には、既述のオンオフ設定手段によりスイッチがオフと設定される。この操作は、既述のステップＳ２、ステップＳ４及びステップＳ６においてなされる。
【００３８】
以上、本発明に係るタッチパネル装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００３９】
たとえば、本実施形態においては、請求項１に記載の方法でスイッチをオンと設定したが、同様の構成のタッチパネル装置１０を使用し、請求項２に記載の方法によりスイッチをオンと設定することもできる。このように、所定数以上の単位スイッチの押圧を検知した場合にスイッチをオンと設定する構成であっても、同様に有利な効果が得られる。
【００４０】
また、たとえば、本実施形態において、ボタン部２０の下面の断面凸状に形成される凸状部２２を、これ以外の断面形状、たとえば、微小凸状の突起をボタン部２０の下面の略全面に等間隔で設ける構成も採用できる。
【００４１】
また、図５に示されるフロー図以外のフローも、本発明の範囲内で任意に選択できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スイッチをオンと設定した際における押圧を検知した全ての単位スイッチの図心位置を求める中心位置算出手段により、オペレータが操作した際の押圧箇所の中心部の座標が求まる。そして、この中心部座標と表示装置の予め設定されたスイッチ中心座標とが比較され、両者のずれ量が所定の値以上である場合には、表示位置変更手段により、表示装置のスイッチ中心座標が図心位置（押圧箇所の中心部座標）に略一致させるように変更される。これにより、押圧するキーの位置と、これにより点燈する表示装置の表示箇所とにずれを生じることがあった場合でも、キーの位置と、表示装置の表示の位置とを容易に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネル装置の構成を示す一部切り欠き斜視図
【図２】本発明に係るタッチパネル装置の構成を示す一部拡大断面図
【図３】感圧マトリックススイッチ板の押圧状態を示す概略図
【図４】感圧マトリックススイッチ板の押圧面積変化を示すグラフ
【図５】タッチパネル装置の動作を示すフロー図
【符号の説明】
１０…タッチパネル装置、１２…表示装置、１４…感圧マトリックススイッチ板、１６…シート材、１８…ベース部、２０…ボタン部、２２…凸状部
【図１】
2004227233.tif 000003
【図２】
2004227233.tif 000004
【図３】
2004227233.tif 000005
【図４】
2004227233.tif 000006
【図５】
2004227233.tif 000007