(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられる電極を有するタッチパネルと、
前記抵抗膜の抵抗値および前記電極の抵抗値を記憶する記憶手段と、
前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記記憶手段に記憶された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出手段で検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値に基づいて、前記タッチパネルの操作位置検出の位置ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記電極に接続される基準抵抗をさらに備え、
前記記憶手段は、前記基準抵抗の抵抗値に基づいて算出された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を記憶することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記電極に接続される基準抵抗をさらに備え、
前記検出手段は、前記基準抵抗の抵抗値に基づいて前記合計値を検出することを特徴とする請求項１または２記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記基準抵抗は、前記検出手段による前記合計値の検出時のみ前記電極に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記検出手段は、所定の条件が成立したとき、前記合計値の検出を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられる電極を有するタッチパネルの、前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出ステップと、
記憶手段に記憶された基準となる抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出ステップで検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値とに基づいて、前記タッチパネルの操作検出位置の位置ずれを補正する補正ステップとを有することを特徴とするタッチパネルのキャリブレーション方法。
【請求項７】
対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられた電極を有するタッチパネル手段を備え、前記タッチパネル手段を操作手段として利用する電子装置において、
前記抵抗膜の抵抗値および前記電極の抵抗値を記憶する記憶手段と、
前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記記憶手段に記憶された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出手段で検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値とに基づいて、前記タッチパネルの操作位置検出の位置ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押圧位置を２次元的に検出し、感圧タッチスイッチなどとして各種の入力操作用に用いられるタッチパネル装置、タッチパネルのキャリブレーション方法および電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、押圧位置を平面的に検出する感圧タッチスイッチなどとして抵抗膜式タッチパネル装置が広く用いられている。抵抗膜式タッチパネル装置は、指あるいはペン先等で押圧するだけで入力が可能なために、簡単な操作で入力操作を行うことができる。しかも、透明な抵抗膜を使用し、液晶表示装置や陰極線管などの表示画面と組合わせれば、表示画面上で操作を案内しながら、しかも操作の手順に従って操作によって指示される内容を変更させながら入力を行わせることもできる。このような画面表示と組合わせる抵抗膜式タッチパネル装置も、たとえば金融機関のオンライン端末装置や自動販売機などに広く使用されている。
【０００３】
図８は、抵抗膜式タッチパネル装置の基本的な構成を示す。電気絶縁性の可動基板１および固定基板２は間隔をあけて対向して配置され、それぞれ対向する表面には抵抗膜の一種であるＩＴＯ（酸化錫インジウム：Indium Tin Oxide）膜３，４がそれぞれ均一に形成される。固定基板２側のＩＴＯ膜４の表面には、ドットスペーサ５が分散して配置される。ドットスペーサ５の高さは、ＩＴＯ膜３，４間の間隔よりは小さい。ＩＴＯ膜３，４間を所定の間隔をあけて保持するために、可動基板１と固定基板２の周囲には貼合わせ材６が配置され、相互間を固定する。可動基板１および固定基板２のＩＴＯ膜３，４の端部からは、コネクタテール７が引出される。コネクタテール７は、可動基板１側のＩＴＯ膜３と、固定基板２側のＩＴＯ膜４とからは、別個にかつ直交する方向に押出される。可動基板１は、たとえば合成樹脂フィルムから形成され、ペンまたは指８で局部的に押圧することによって、押圧部分が固定基板２側にへこみ、可撓性を有し、ＩＴＯ膜３とＩＴＯ膜４とが接触する。
【０００４】
図９は、図８に示すようにペンまたは指８で可動基板１の表面を押圧するときに、ＩＴＯ膜３，４間が接触して、その位置を検出することができる原理を示す。図９（ａ）に示すように、可動基板１側のＩＴＯ膜３は、Ｘ軸方向の両側に電極１ａ，１ｂが形成され、電極１ａ，１ｂ間に電圧が印加されると、ＩＴＯ膜３の表面の電位は直線的に変化する。固定基板２のＩＴＯ膜４には、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の両側に電極２ｃ，２ｄが形成され、電極２ｃ，２ｄ間に電圧を印加すれば、Ｙ軸方向に直線的にＩＴＯ膜４の表面の電位が変化する。したがって、ＩＴＯ膜３，４が接触する位置と電極１ａ，１ｂとの間の電位差は、可動基板１側のＩＴＯ膜３では、接触位置と電極１ａ，１ｂとの間の距離に対応して、ΔＶｘａ，ΔＶｘｂとなる。固定基板２側のＩＴＯ膜４側では接触位置と電極２ｃ，２ｄ間の距離とに対応して、ΔＶｙｃ，ΔＶｙｄとなる。
【０００５】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す電極１ａ，１ｂ；２ｃ，２ｄとＩＴＯ膜３，４とを等価的な抵抗として示す。電極１ａ，１ｂ；２ｃ，２ｄは、銀などによって形成される。図９（ａ）の可動基板１側では、端子Ｘａと端子Ｘｂとの間に電極１ａの抵抗値ＲａｇａとＩＴＯ膜３の抵抗Ｒｉｘと電極１ｂの抵抗Ｒａｇｂとが直列に接続される。固定基板２側では、端子Ｙｃ，Ｙｄ間に、電極２ｃの抵抗ＲａｇｃとＩＴＯ膜４の抵抗Ｒｉｙと電極２ｄの抵抗Ｒａｇｄとが直列に接続される。ＩＴＯ膜３，４の抵抗は、ペンまたは指８で押圧されて接触する位置で短絡される。端子Ｘａ，Ｘｂ間に電圧を印加し、端子Ｙｃ，Ｙｄのうちのいずれかで電圧を検出すれば、電圧検出の入力インピーダンスが充分に高いことを条件として、ＩＴＯ膜３にＩＴＯ膜４が接触している部分のＸ軸上の位置に対応する電圧を検出することができる。同様にして、Ｙｃ，Ｙｄ間に電圧を印加し、端子Ｘａ，Ｘｂのいずれかで電圧を検出すれば、Ｙ軸方向のＩＴＯ膜４の接触位置に対応する電圧を検出することができる。可動基板１側のＩＴＯ膜３に対して、電極１ａ，１ｂに接続される位置での電圧をＶｉａ，Ｖｉｂとし、固定基板２側のＩＴＯ膜４で電極２ｃ，２ｄに接続される位置での電圧をＶｉｃ，Ｖｉｄとする。
【０００６】
図１０は、図９に従って検出する電圧と、ＩＴＯ膜３上の位置との関係を示す。図１０は可動基板１側のＩＴＯ膜３上の位置を示しているけれども、固定基板２側のＩＴＯ膜４上の位置でも同様の関係がある。ＩＴＯ膜３で、電極１ａ，１ｂへの接触位置をＸｉａ，Ｘｉｂとすると、ＩＴＯ膜３が均一に生成されている前提で、Ｘ軸上の位置と検出電圧との間には直線関係が成立する。したがって、電圧を計測すれば、対応するＸ軸の位置を座標値として算出することができる。
【０００７】
抵抗膜式タッチパネル装置では、ＩＴＯ膜３，４をたとえば蒸着で形成するけれども、その製造時のばらつきがあったり、経年変化や温度変化が生じる可能性がある。このため、タッチパネル装置への接触位置の検出精度が低下するので、キャリブレーションなどと呼ばれる位置ずれ補正のための操作が行われている。
【０００８】
特開平７−２９５７２７号公報には、タッチパネルに対する押圧が行われないときに電極間の電圧を測定しておき、押圧された位置を測定しておいた電圧に基づいて判定し、経年変化や温度変化の影響を避ける考え方が開示されている。また特開平９−４４３０７号公報には、所定のスイッチ操作によって座標校正モードに移行し、特定の位置に対するタッチを行わせて、タッチ操作に基づいて補正電圧値を算出し、位置ずれを補正してタッチ位置の検出精度を向上させる考え方が開示されている。特開平７−２５３８４１号公報には、電極間で抵抗膜の抵抗値を常に測定しておき、抵抗値に基づいて接触位置を算出する考え方が開示されている。特開平６−３５６０８号公報には、タッチパネルの入力領域を複数の領域に分割し、各領域にそれぞれタッチ操作を行うことによって、校正区間を細分化し、リニアリティ歪みや台形歪み等による誤差を少なくする考え方が開示されている。特開平７−３３４２８９号公報には、各抵抗体パネルの４辺に電極を形成し、両側の基板でＸ方向およびＹ方向の位置検出を可能とし、両側で検出した位置を平均して検出精度を向上させる考え方が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
抵抗膜式タッチパネル装置で問題となる位置ずれは、製造時のばらつき、経年変化あるいは温度変化などに基づいて生じる。位置ずれが生じているときには、特定の位置に対する押圧操作を行って位置算出の基準を校正するキャリブレーション操作を行えば或る程度は向上させることができる。しかしながら、一般のユーザがキャリブレーション操作を行う必要があるとすれば、ユーザにとって大きな負担となる。また、ユーザがキャリブレーション操作で押圧すべき位置をずらして押圧してしまったりすると、キャリブレーション操作を行っても位置検出精度の向上が期待できない。したがって、特開平９−４４３０７号公報に開示されている考え方でも、ユーザのタッチ操作が必要となるので、ユーザの負担が大きくなる。また、特開平６−３５６０８号公報に開示されている考え方では、校正区間を細分化するために押圧操作すべき位置が多くなり、ユーザの負担はさらに大きくなってしまう。
【００１０】
特開平７−２９５７２７号公報や特開平７−２５３８４１号公報などに開示されている考え方では、電極の抵抗値は考慮されていない。ＩＴＯ膜などのような抵抗膜の経年変化ばかりではなく、抵抗膜の両端に形成する電極の抵抗値も経年変化等を生じるときには、精度の高い補正を行うことはできない。特開平７−３３４２８９号公報の考え方では、各抵抗膜シートの４辺に電極を形成するので、電極の抵抗値が抵抗膜の抵抗値に比べて充分に大きくないと抵抗膜での電位変化の直線性が得られないはずである。しかしながら、抵抗値が大きくなると電極間に印加する電圧はほとんど電極の部分に印加され、抵抗膜の電位変化が生じなくなってしまうはずである。
【００１１】
本発明の目的は、抵抗膜パネルに形成する抵抗体と電極との抵抗値変化を考慮して、キャリブレーション操作を行わないでも位置ずれ補正を行うことができるタッチパネル装置、タッチパネルのキャリブレーション方法および電子装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられる電極を有するタッチパネルと、
前記抵抗膜の抵抗値および前記電極の抵抗値を記憶する記憶手段と、
前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記記憶手段に記憶された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出手段で検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値に基づいて、前記タッチパネルの操作位置検出の位置ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とするタッチパネル装置である。
【００１３】
本発明に従えば、このタッチパネル装置は、タッチパネルと、記憶手段と、検出手段と、補正手段とを備える。
【００１４】
検出手段は、各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する。
【００１５】
記憶手段は、抵抗膜全体の抵抗値を記憶し、電極の抵抗値を記憶する。
【００１７】
検出手段によって検出された合計値と、記憶手段に記憶される抵抗膜全体の抵抗値および電極の抵抗値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値に基づいて、タッチパネルの操作位置検出の位置ずれ補正を行うので、ユーザなどに対する負担を増加させることなく、位置ずれ補正を有効に行うことができる。
【００１８】
また本発明は、前記電極に接続される基準抵抗をさらに備え、
前記記憶手段は、前記基準抵抗の抵抗値に基づいて算出された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を記憶することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、記憶手段に記憶される抵抗値は、基準抵抗の抵抗値を基準として検出されたものであるので、経年変化や温度変化の影響が少ない状態で検出された抵抗値とすることができる。
【００２０】
また本発明は、前記電極に接続される基準抵抗をさらに備え、
前記検出手段は、前記基準抵抗の抵抗値に基づいて前記合計値を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、合計値は基準抵抗の抵抗値を基準として検出するので、経年変化や温度変化の影響が少ない状態で合計値を検出することができる。
【００２２】
また本発明で前記基準抵抗は、前記検出手段による前記合計値の検出時のみ前記電極に接続されることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、基準抵抗を、合計値の検出時のみ利用して、他の動作時には基準抵抗を、たとえばスイッチによって短絡することによって、位置検出の際に基準抵抗値によって検出精度が低下するのを防ぐことができる。
【００２４】
また本発明で前記検出手段は、予め定める条件が成立したとき、前記合計値の検出を行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、たとえば車載用の機器では、アクセサリ（ＡＣＣ）スイッチなどが投入されて電源が供給される時点でキャリブレーション値の更新を行わせることができる。
【００２６】
また本発明は、対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられる電極を有するタッチパネルの、前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出ステップと、
記憶手段に記憶された基準となる抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出ステップで検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値とに基づいて、前記タッチパネルの操作検出位置の位置ずれを補正する補正ステップとを有することを特徴とするタッチパネルのキャリブレーション方法である。
【００２８】
また本発明は、対向する２つの抵抗膜および各抵抗膜の両端に設けられた電極を有するタッチパネル手段を備え、前記タッチパネル手段を操作手段として利用する電子装置において、
前記抵抗膜の抵抗値および前記電極の抵抗値を記憶する記憶手段と、
前記各抵抗膜の抵抗値とそれぞれの抵抗膜の両端に設けられる電極の抵抗値との合計値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記記憶手段に記憶された抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値と、前記検出手段で検出された合計値とから、抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値の変化率および電極の抵抗値の変化率に基づいて、抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値を算出し、算出した抵抗膜の抵抗値および電極の抵抗値とに基づいて、前記タッチパネルの操作位置検出の位置ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とする電子装置である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての抵抗膜式タッチパネル装置１０で、１枚の感圧タッチパネル１１の各部の抵抗を計測あるいは計測値に基づいて算出するための電気的構成を示す。図１（ａ）は、電気的な計測のための構成を示す。たとえばＸ軸方向の位置を検出するための感圧タッチパネル１１に、電源１２と接地（以下、「ＧＮＤ」と略称する）１３とで電圧を印加する。電源１２は、スイッチ（以下、「ＳＷ」と略称することがある）回路１４を介して感圧タッチパネル１１に電圧を印加する。また、感圧タッチパネル１１とＧＮＤ１３との間には、ＳＷ回路１５も設けられる。ＳＷ回路１４，１５は、感圧タッチパネル１１の抵抗膜であるＩＴＯ膜１６の両端に形成される銀電極１７，１８に電圧を印加する状態と、電圧を印加しないで対向する感圧タッチパネルとの接触部分の電圧を検出する状態とを切換える。ＩＴＯ膜１６の抵抗値をＲｉｘとし、銀電極１７，１８の抵抗値をＲａｇａ，Ｒａｇｂとする。ＳＷ回路１５とＧＮＤ１３との間には、抵抗値がＲ０となる固定抵抗１９を挿入する。固定抵抗１９は、基準抵抗として、抵抗値Ｒ０の精度がＩＴＯ膜１６の抵抗値Ｒｉｘや、銀電極１７，１８の抵抗値Ｒａｇａ，Ｒａｇｂの抵抗値に比較して高精度であり、かつ経年変化や温度変化が小さいものを使用する。
【００３７】
銀電極１７，１８の電圧Ｖａ，Ｖｂと感圧タッチパネル１１と対向する感圧タッチパネルで検出されるキャリブレーション時のＩＴＯ膜１６上の電位Ｖｃａ，Ｖｃｂは、マイコン２０によってモニタされる。また、マイコン２０は、固定抵抗１９の両端間の電圧ＶＲもモニタする。
【００３８】
図１（ｂ）は、キャリブレーション時に押圧操作を行う位置を示す。ＩＴＯ膜１６のＸ軸方向の長さをＬｉとする。キャリブレーションは、Ｘ軸方向に沿って多間隔をあけた２点ａ，ｂでそれぞれ電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂを検出して行う。２点間の距離をＬｃとする。２点ａ，ｂは、ＩＴＯ膜１６のＸ軸方向にできるだけ長い距離Ｌｃがとれるように、かつ各点ａ，ｂと銀電極１７，１８との距離が等しくなるように設定する。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、感圧タッチパネル１１のパネル総抵抗値Ｒｘには、銀電極１７，１８の電圧Ｖａ，Ｖｂの差の電圧が印加され、固定抵抗１９には電圧ＶＲが生じるので、電源１２からＧＮＤ１３に流れる電流が共通していることから、次の第１式が成立する。
【００４０】
【数１】
0004536864.tif 000002
【００４１】
第１式を銀電極１７，１８間のパネル総抵抗値である端子間抵抗Ｒｘについて表すと、次の第２式に示すようになる。
【００４２】
【数２】
0004536864.tif 000003
【００４３】
ＩＴＯ膜１６では、Ｘ軸方向に沿って電圧が直線的に変化すると想定するので、図１（ｂ）に示す距離Ｌｉ，Ｌｃの関係から、次の第３式が得られる。
【００４４】
【数３】
0004536864.tif 000004
【００４５】
なお、ＩＴＯ膜１６の両端の電圧をＶｉａ，Ｖｉｂとする。電圧Ｖｉａと電圧Ｖｉｂとの差は、ＩＴＯ膜１６を流れる電流とＩＴＯ膜１６の抵抗値Ｒｉｘとの積となる。ＩＴＯ膜１６を流れる電流は、固定抵抗１９を流れる電流と同一であるので、次の第４式が得られる。
【００４６】
【数４】
0004536864.tif 000005
【００４７】
第４式および第３式から、ＩＴＯ膜１６の抵抗値Ｒｉｘが、次の第５式に示すように表されることが判る。
【００４８】
【数５】
0004536864.tif 000006
【００４９】
第２式から、電圧Ｖａ，Ｖｂ，ＶＲをマイコン２０でモニタし、固定抵抗１９の抵抗値Ｒ０が判れば、感圧タッチパネル１１の端子間抵抗値Ｒｘを求めることができる。また第５式から、図１（ｂ）に示すようなキャリブレーション操作時に検出される電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂと、図１（ａ）に示すようにしてモニタされる固定抵抗１９の両端間の電圧ＶＲと、固定抵抗１９の抵抗値Ｒ０、およびＩＴＯ膜１６についての長さＬｉ，Ｌｃとに基づいて、ＩＴＯ膜１６の抵抗値Ｒｉｘが求められることが判る。ただし、前述の範囲では、ＩＴＯ膜１６の両端の電圧Ｖｉａ，Ｖｉｂの差は第３式などに基づいて算出可能であるけれども、各電圧値Ｖｉａ，Ｖｉｂは不明である。
【００５０】
抵抗膜式タッチパネル装置１０で生じる位置ずれは、ＩＴＯ膜１６の抵抗値と銀電極１７，１８の抵抗値との比が経時変化や温度変化によって変わるために、キャリブレーション値がその変化に追従することができないことが原因であると考えられる。そこで、ＩＴＯ膜１６や銀電極１７，１８の抵抗が、経時変化や温度変化によってそれぞれ異なる変化率α，βで変化すると想定する。ただし、同一環境内であれば、同一成分は同一の変化量となるはずであり、抵抗膜式タッチパネル装置１０を構成する感圧タッチパネル１１の銀電極１７，１８と、感圧タッチパネル１１と組合せられるもう１つの感圧タッチパネルの２つの銀電極では、抵抗値の変化率αが同一となると想定する。また、感圧タッチパネル１１のＩＴＯ膜１６の抵抗と、もう１つの感圧タッチパネルのＩＴＯ膜の抵抗も、変化率βが同一となると想定する。
【００５１】
図２は、図１に示す感圧タッチパネル１１がＸ軸、もう１つの感圧タッチパネルがＹ軸の位置検出用にそれぞれ用いられる場合に、Ｘ軸の端子間抵抗値Ｒｘと、Ｙ軸の端子間抵抗Ｒｙと、銀電極およびＩＴＯ膜の抵抗値との関係を示す。Ｘ軸のパネル総抵抗値Ｒｘは、銀電極抵抗Ｒａｇａ，Ｒａｇｂの和に変化率αを乗算した値と、ＩＴＯ膜の抵抗値Ｒｉｘに変化率βを乗算した値とを加算した値となり、次の第６式に示すように表される。また、Ｙ軸に関して、パネル総抵抗値Ｒｙは、銀電極の抵抗値Ｒａｇｃ，Ｒａｇｄの和に変化率αを乗算した値と、ＩＴＯ膜の抵抗値Ｒｉｙに変化率βを乗算した値とを加算した値となり、次の第７式に示すように表される。
Ｒｘ＝（Ｒａｇａ＋Ｒａｇｂ）×α＋Ｒｉｘ×β            …（６）
Ｒｙ＝（Ｒａｇｃ＋Ｒａｇｄ）×α＋Ｒｉｙ×β            …（７）
【００５２】
図３は、図１の実施形態の抵抗膜式タッチパネル装置１０で、感圧タッチパネルの押圧位置を検出するためのキャリブレーション値を設定し、またキャリブレーション値を更新する手順を示す。ステップｓ１では、図１（ｂ）に示すように、キャリブレーション位置を設定して、キャリブレーション位置に対する押圧操作を行い、マイコン２０でモニタすることによって、キャリブレーション電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂを検出する。ステップｓ２では、前述の第２式に従って、感圧タッチパネル１１の端子間抵抗値Ｒｘを演算して求める。感圧タッチパネル１１と対向するＹ軸方向の感圧タッチパネルについての端子間抵抗値Ｒｙも、感圧タッチパネル１１についての端子間抵抗値Ｒｘと同様に求めることができる。ステップｓ３では、銀電極とＩＴＯ膜との抵抗値を演算して求める。ＩＴＯ膜の抵抗値は、前述の第５式に従ってステップｓ１で得られているキャリブレーション電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂや、ＩＴＯ膜の長さＬｉ，Ｌｃなどに基づいて算出することができる。銀電極の抵抗値は、キャリブレーション時にα＝β＝１として、第６式および第７式から、端子間抵抗値とＩＴＯ膜抵抗値の差として求めることができる。ただし、２つの電極の抵抗値の和Ｒａｇａ＋Ｒａｇｂ；Ｒａｇｃ＋Ｒａｇｄの値であり、次の第８式および第９式のように求めることができる。
Ｒａｇａ＋Ｒａｇｂ＝Ｒｘ−Ｒｉｘ                        …（８）
Ｒａｇｃ＋Ｒａｇｄ＝Ｒｙ−Ｒｉｙ                        …（９）
【００５３】
ステップｓ４では、ステップｓ３で演算して求めた銀電極およびＩＴＯ膜の抵抗値を定数としてマイコン２０内のメモリ２４に記憶する。以上のようなステップｓ１からｓ４までの手順で、キャリブレーション操作に伴う各種設定を行うことができる。キャリブレーション操作では、図１（ｂ）に示すように、特定の位置ａ，ｂを押圧操作する必要があるけれども、このキャリブレーション操作は、たとえば抵抗膜式タッチパネル装置１０の製造工場やサービス工場で、製造工程の一環として行えばよい。専用の治工具を用意すれば、精度よくキャリブレーション操作を行うことができる。
【００５４】
図４は、（ａ）で、図１（ｂ）に示すようなキャリブレーション操作に基づいて得られる、Ｘ軸方向の検出電圧と、接触位置との関係を示す。図４（ｂ）では、Ｙ軸方向について示す。キャリブレーション操作を行う２点ａ，ｂのＸ軸方向の位置をＸａ，Ｘｂとすると、キャリブレーション電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂを含む検出電圧を縦軸とし、Ｘ軸上の位置を横軸として、直線的な関係が得られる。この直線的な関係から、ＩＴＯ膜１６の両端の位置Ｘｉａ，Ｘｉｂでの電圧Ｖｉａ，Ｖｉｂがそれぞれ求められる。電圧Ｖｉａ，Ｖｉｂが求められると、図１（ａ）に示すように、銀電極１７，１８の両端の電圧がそれぞれ求められることになり、第２式や第５式と同様に固定抵抗１９の抵抗値Ｒ０を基準に、銀電極１７，１８の抵抗値Ｒａｇａ，Ｒａｇｂをそれぞれ個別に算出することができる。図４（ｂ）に示すＹ軸方向も同様である。
【００５５】
本実施形態の抵抗膜式タッチパネル装置１０は、たとえば車載用のＡＶ（オーディオ・ビジュアル）装置の操作パネルとして利用される。このため、ステップｓ５で、電子装置であるＡＶ装置の電源スイッチである車両のアクセサリ（ＡＣＣ）スイッチのＯＦＦ／ＯＮ操作時に位置ずれ補正のための処理を行う。ステップｓ６では、固定抵抗１９の抵抗値Ｒ０を基準に、感圧タッチパネル１１の端子間抵抗値Ｒｘと、感圧タッチパネル１１に対向する感圧タッチパネルの端子間抵抗値Ｒｙとを演算して求める。端子間抵抗値Ｒｘ，Ｒｙが求められるので、第６式と第７式とを、変化率α，βについての連立二元一次方程式として、変化率α，βの値を演算して求めることができる。次にステップｓ８では、ステップｓ７で求められる変化率の演算値α，βを用いて、図４のキャリブレーション位置Ｘａ，Ｘｂに対応するキャリブレーション電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂを補正するキャリブレーション値更新を行う。キャリブレーション電圧Ｖｃａ，Ｖｃｂは、図９（ｂ）に示すような等価回路での電圧の分圧関係から求めることができる。抵抗の変化率α，βで補正するときには、銀電極の抵抗値Ｒａｇａ，Ｒａｇｂについてαの変化を与え、ＩＴＯ膜の抵抗値Ｒｉｘについてβの変化を与え、α，βの変化前の同じ位置に対する電圧を変化させればよい。図４に示すような位置と電圧との関係で、同じ位置に対して電圧が変化しても、変化した電圧を基準に、検出した電圧に対応する位置を求めることができる。図４に示すような位置と電圧との関係は、Ｙ軸方向についても同様に求め、またキャリブレーション値の更新も同様に行う
【００５６】
図５は、図１に示す抵抗膜式タッチパネル装置１０の全体的なシステム構成を示す。タッチパネル２１には、図１に示すＸ軸の位置検出用の感圧タッチパネル１１と、同様な構成でＹ軸について位置検出を行う感圧タッチパネルとが組合わされて形成される。２つの感圧タッチパネルは、図８に示す可動基板１および固定基板２と同様に、所定間隔をあけて対向して配置される。タッチパネル２１で、ペンや指で押圧操作する位置は、コントローラ２２によって検出される。コントローラ２２は、記憶手段、検出手段および補正手段として機能し、前述のマイコン２０が含まれ、さらにスイッチング回路２３やフィルタ回路２４が含まれる。スイッチング回路２３には、図１に示すＳＷ回路１４，１５が含まれる。マイコン２０内には、ＣＰＵ２５、Ａ／Ｄコンバータ２６およびメモリ２７などが含まれる。
【００５７】
図６は、図５に示すコントローラ２２のスイッチング回路２３およびフィルタ回路２４の内部構成を示す。スイッチング回路２３内には、スイッチング用のトランジスタ３０，３１，３２，３３が含まれる。トランジスタ３０，３２はＰＮＰトランジスタであり、トランジスタ３１，３３はＮＰＮトランジスタである。トランジスタ３０，３１，３２，３３のベースは、抵抗３４，３５，３６，３７を介してマイコン２０で駆動される。トランジスタ３０，３２のエミッタは、図１に示す電源１２に接続される。トランジスタ３１，３３のエミッタは、図１に示すＧＮＤ１３に接続される。トランジスタ３０のコレクタは、タッチパネル２１の電極Ｘａに接続される。トランジスタ３１のコレクタは、タッチパネル２１の電極Ｘｂに接続される。トランジスタ３２のコレクタは、タッチパネル２１の電極Ｙｃに接続される。トランジスタ３３のコレクタは、タッチパネル２１の電極Ｙｄに接続される。トランジスタ３１およびトランジスタ３３のエミッタは、固定抵抗１９を介してＧＮＤ１３に接続される。したがって、トランジスタ３０，３１は、図１に示すＳＷ回路１４，１５にそれぞれ相当している。
【００５８】
本実施形態では、固定抵抗１９の両端に、ＮＰＮ型のトランジスタ３８のコレクタとエミッタとを接続する。トランジスタ３８のベースは、抵抗３９を介してマイコン２０が駆動する。マイコン２０は、トランジスタ３８を、タッチパネル２１の端子間抵抗値Ｒｘ、Ｒｙを計測するときのみ遮断し、他の動作時には導通させる。これによって、固定抵抗１９を、タッチパネル２１の端子間抵抗値の計測時のみ基準抵抗として用い、他の動作時には短絡することができる。なお、トランジスタ３０，３１，３２，３３，３８としてバイポーラトランジスタを用いているけれども、ＭＯＳトランジスタなど、他のスイッチング素子を用いることもできる。
【００５９】
フィルタ回路２４には、過大な入力電圧から保護するためのダイオード４０、高周波ノイズを減衰させるためのコンデンサ４１および抵抗４２が含まれる。フィルタ回路２４を介して入力される電圧は、Ａ／Ｄコンバータ２６によってアナログ値からデジタル値に変換され、ＣＰＵ２５に入力される。
【００６０】
以上説明したような手順で、押圧位置検出に用いるキャリブレーション値を更新し、キャリブレーション操作を行わないでも位置ずれを補正するためのキャリブレーション値の更新を行うことができる。次の表１は、位置ずれの誤差要因の概略的な数値を示す。高精度抵抗値Ｒ０の誤差は、たとえば０．２３％生じ、固定抵抗１９の抵抗値を基準として抵抗値を算出する値に対する誤差となる。ＩＴＯ抵抗値Ｒｉの不均一性による誤差は、ＩＴＯ膜の抵抗値を算出する際に誤差となる。変化率α，βの誤差は、前提条件として単純化したことに基づく。各誤差要因毎に誤差値を集計すれば、合計の誤差の値が得られる。このように計算に使用する値そのものに誤差があるため、完全な補正を行うことはできない。しかしながら、抵抗膜式タッチパネル装置１０をユーザが操作するときには、一般に指で押圧操作を行うので、押圧によって抵抗膜が接触する面積が広くなり、あまり正確な位置検出を行うことができない。したがって、表１に示すような誤差で位置ずれが生じても、その影響はほとんど無視することができる。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
次の表２は、本実施形態でキャリブレーション値を更新することによって予想される効果の計算例を示す。補正を行わないときの計算値に比較して、補正値ではずれを小さくすることができる。
【００６３】
【表２】
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【００６４】
図７は、本発明の実施の他の形態としてのリニアリティ補正の考え方を示す。図３に示すようなキャリブレーション操作で、たとえば図７（ａ１）に示すように、４隅の位置での４点補正よりも補正の点数を増加し、図７（ａ２）に示すように、たとえば１６点の多点補正を行う。図７（ｂ１）は、図７（ａ１）の２点ａ，ｂ間の電圧をモニタした結果を示す。２点ａ，ｂ間では、必ずしも直線的な関係ではなく、たとえば２．０％だけリニアリティが損なわれる。これに対して、図７（ａ２）のように多点補正を行うと、リニアリティ判断の基準となる直線を折れ線状に変えることができる。これによって、図７（ｃ１）に示すように、２，０％のリニアリティ誤差に対し、図７（ｃ２）に示すように、リニアリティ誤差が１．２％にまで減少させることができる。
【００６５】
次の表３は、リニアリティ補正の効果を示す。前述の表２では、リニアリティに関しては効果が得られないけれども、本実施形態ではリニアリティについても精度が向上する。なお、図７に示すような多点補正をキャリブレーション操作で行うとしても、図３に示すように工場生産時に１回だけ行えばよく、一旦キャリブレーション値が設定された後は、予め定める条件、たとえば図３（ｃ５）に示すようなＡＣＣスイッチの操作などに応じてキャリブレーション値の更新を行えば、経年変化や温度変化に対する補正を行い、位置ずれの増大を防ぐことができる。
【００６６】
【表３】
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【００６７】
なお、図３のステップｃ５では、ＡＣＣスイッチなど、電源スイッチの操作のタイミングでキャリブレーション更新を行うので、ユーザが知らない間に自動的に位置ずれの補正を行うことができる。このような位置ずれの補正は、ユーザがタッチパネル２１を操作するたび毎に行うこともできる。また、タッチパネル２１への操作が行われてから、一定時間経過後に位置ずれ補正を行うこともできる。一定時間が経過するまでに再びタッチパネル２１への操作が行われるときには、後の操作から予め定める一定時間が経過するのを待つ。これによって、連続的な操作が行われるときに、位置ずれ補正を一連の操作が終了してから行うようにすることができる。このような操作で、位置ずれ補正を行う処理を開始させる操作は、特定の領域に対する操作が行われるときのみに限ることもできる。そのような領域は、ユーザが位置ずれの程度が大きくなったと感じるときに操作するような領域とすることができる。
【００６８】
経年変化や温度変化などで位置ずれの程度が大きくなると、ユーザは所定の領域に対して押圧操作を行っているつもりでも、算出される押圧位置が所定の領域から外れてしまうこともあり得る。したがって、図３のステップｓ５に代えて、そのような通常は操作対象外となる領域に対する押圧操作の検出時に位置ずれ補正を開始させることもできる。また、ステップｓ５の判断を行わず、ステップｓ６の端子間抵抗値演算を行い、演算結果で得られる端子間抵抗値の変化が予め定める基準よりも大きいときに、ステップｓ７以下の位置ずれ補正処理を行うようにすることもできる。また、温度変化を検出し、温度変化の範囲が予め定める基準よりも大きくなるときに位置ずれ補正処理を開始させることもできる。さらに、一定時間経過する毎に、位置ずれ補正を行うようにすることもできる。
【００６９】
また、以上で説明した実施形態の感圧タッチパネル１１では、抵抗膜として透明なＩＴＯ膜１６を用いているけれども、感圧タッチパネル１１の表面に押圧位置などを表示して、感圧タッチパネルを不透明な状態で形成することもできる。感圧タッチパネル１１が不透明となるときには、抵抗膜としてＩＴＯ膜１６のような透明抵抗膜を使用する必要はなくなり、金属や導電性合成樹脂などの抵抗膜を用いることもできる。また抵抗膜の両端の電極は、銀電極ばかりではなく、銅など他の導電性材料を用いることもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、経年変化や温度変化による位置ずれを有効に補正し、検出精度を高めることができる。
【００７１】
また本発明によれば、抵抗膜の不均一性や製造時のばらつきなどに対して、リニアリティを改善し、測定精度を高めることができる。
【００７２】
また本発明によれば、合計値の計測時のみ基準抵抗を使用し、他の動作時には基準抵抗を短絡するので、基準抵抗によって位置検出精度が低下するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態で各部の抵抗値および電圧値を計測する状態を示すブロック図およびキャリブレーション操作で押圧する位置を示す図である。
【図２】図１の抵抗膜式タッチパネル装置１０の各感圧タッチパネルの電気抵抗としての構成を示すブロック図である。
【図３】図１の抵抗膜式タッチパネル装置１０でキャリブレーション操作および位置ずれ補正を行う手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の手順で得られるキャリブレーション位置と電圧との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す抵抗膜式タッチパネル装置１０の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示すスイッチング回路２３およびフィルタ回路２４に関連する電気的構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の他の形態で行うキャリブレーション補正とリニアリティ改善効果を示す図である。
【図８】従来からの抵抗膜式タッチパネル装置の概略的な構成を示す簡略化した断面図である。
【図９】図８に示す抵抗膜式タッチパネル装置で、ペンや指で押圧する位置を検出するための電気的構成と、その抵抗としての等価回路図である。
【図１０】図９に示すようにして検出される電圧と押圧位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  抵抗膜式タッチパネル装置
１１  感圧タッチパネル
１２  電源
１３  ＧＮＤ
１４，１５  ＳＷ回路
１６  ＩＴＯ膜
１７，１８  銀電極
１９  固定抵抗
２０  マイコン
２１  タッチパネル
２３  スイッチング回路
２４  フィルタ回路
２５  ＣＰＵ
２６  Ａ／Ｄコンバータ
２７  メモリ
【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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【図９】
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【図１０】
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