(57)【要約】【課題】抵抗膜式タッチパネルの光透過率を高めつつ、抵抗膜の早期劣化を防止する。【解決手段】タッチパネル装置１が有するタッチパネル１０は、間隙を有して相対向させて配置され側基板１１、１２とを備え、両基板１１、１２の相対向する面には、各々透明な第１と第２の抵抗膜１１１、１２１が形成されている。両基板１１、１２間の間隙内には、絶縁性液体（図示せず）が封入されている。タッチパネル装置１は、マイコン及びその周辺回路からなる制御部１４を有している。制御部１４は、モード切替部１５、電圧測定部１６、及び交流電源１７を備えている。待機モード時に、両基板１１、１２間に印加される電圧が、交流電源１７からの交流であることにより、直流の場合よりも両基板１１１２の抵抗膜の劣化が少なくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ抵抗膜を有し、この２つの抵抗膜間に液体が封入され、
タッチが検出されるまでの待機モードと、タッチが検出された後にタッチ位置を検出する座標検出モードと、を有した抵抗膜式タッチパネル装置であって、
前記待機モード時に、交流電圧を前記２つの抵抗膜間に印加する交流電圧印加手段を備えることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル装置。
【請求項２】
前記交流電圧印加手段は、矩形波からなる交流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の抵抗膜式タッチパネル装置。
【請求項３】
前記待機モード時に前記２つの抵抗膜間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出される電圧変化に応じて前記待機モードから前記座標検出モードへ切り替える制御部を備えることを特徴とする請求項２記載の抵抗膜式タッチパネル装置。
【請求項４】
一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ抵抗膜を有し、この２つの抵抗膜間に液体が封入され、
タッチが検出されるまでの待機モードと、タッチが検出された後にタッチ位置を検出する座標検出モードと、を有した抵抗膜式タッチパネルの駆動方法であって、
前記待機モード時に、交流電圧を前記２つの抵抗膜間に印加することを特徴とするタッチパネルの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗膜式タッチパネルの駆動技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗膜方式のタッチパネルは、抵抗膜を有する二枚のパネルがスペースを介して対向配置され、利用者が当該パネルを押下することにより、２枚の抵抗膜が接触し通電する。そして、通電した電気信号を検出することによりその押下された位置、つまりタッチ位置のの座標が特定される。
【０００３】
かかる抵抗膜方式のタッチパネルに関しては、入力待ちでの消費電力を抑えるための第１の先行技術や、ディスプレイ上にタッチパネルを配置して使用した際の画像視認性を向上させる為の第２の先行技術が提案されるに至っている。
【０００４】
第１の先行技術は、タッチパネルの駆動装置に待機モードと座標検出モードとを設けておく。タッチが検出されるまでは座標検出モード時よりも消費電力が少ない待機モードでタッチパネルを駆動し、待機モードでタッチが検出されたならば、座標検出モード切り替えてタッチ位置の座標を検出する。これにより、入力待ちの状態（待機モード時）でタッチパネルの抵抗膜の抵抗で消費される電力の損失を抑制して、消費電力の低減を図ることができる（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、抵抗膜方式のタッチパネルは、二枚の抵抗膜を有するパネルがスペースを介して対向配置されることから、二枚のパネル間には空気層が介在する。空気の屈折率は、二枚のパネルの屈折率と大きく異なることから、その境界での光の反射損失が大きく、光透過率が低くなる。その結果、抵抗膜方式のタッチパネルを液晶ディスプレイの上面に配置した場合、ユーザの視覚における液晶ディスプレイの色再現性が損なわれる。
【０００６】
そこで、第２の先行技術においては、抵抗膜を有する二枚のパネル間のスペース内に、当該パネルの屈折率との差が小さい屈折率を有する液体を封入する（例えば、下記特許文献２参照）。これにより、二枚のパネルの屈折率と液体との屈折率の差を小さくして、その境界での光の反射損失を小さくし、光透過率を高める。その結果、抵抗膜方式のタッチパネルを液晶ディスプレイの上面に配置した場合、液晶ディスプレイの色再現性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−４０００１５号公報
【特許文献２】特開昭６１−４５５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、前述した第１の先行技術と第２の先行技術とを組み合わせることにより、消費電力の低減を図りながら抵抗膜方式のタッチパネルの光透過率を高めることも可能となる。
【０００９】
しかしながら、第１の先行技術の待機モードでパネルに印加される電流は直流電流でああり、第２の先行技術で封入される液体は、微小ながら通電性を有している。したがって、第１の先行技術と第２の先行技術とを組み合わせると、待機モード時における微少電流が一方のパネルの抵抗膜から他方のパネルの抵抗膜に一方向的に流れる。このため、封入された液体を通して電荷の移動が一方向に起こり、一方向のみに酸化還元反応が促進して、抵抗膜に劣化が生じてしまう。
【００１０】
例えば、抵抗膜材料がＩＴＯ（酸化インジウム）であれば、印加時間とともに（＋）側抵抗膜のＩｎ２Ｏ３がＩｎ３＋とＯ２となりインジウムが溶出し、（−）側抵抗膜にＩｎ３が析出する。
【００１１】
このため、抵抗膜式タッチパネルの光透過率を高めることができる反面、抵抗膜の早期劣化により製品寿命が短くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、抵抗膜式タッチパネルの光透過率を高めつつ、抵抗膜の早期劣化を防止したタッチパネルの駆動技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、請求項１記載の発明に係る抵抗膜式タッチパネル装置にあっては、一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ抵抗膜を有し、この２つの抵抗膜間に液体が封入され、タッチが検出されるまでの待機モードと、タッチが検出された後にタッチ位置を検出する座標検出モードと、を有した抵抗膜式タッチパネル装置であって、前記待機モード時に、交流電圧を前記２つの抵抗膜間に印加する交流電圧印加手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明に係る抵抗膜式タッチパネル装置にあっては、前記交流電圧印加手段は、矩形波からなる交流電圧を印加することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明に係る抵抗膜式タッチパネル装置にあっては、前記待機モード時に前記２つの抵抗膜間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出される電圧変化に応じて前記待機モードから前記座標検出モードへ切り替える制御部を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明に係るタッチパネルの駆動方法にあっては、一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ抵抗膜を有し、この２つの抵抗膜間に液体が封入され、タッチが検出されるまでの待機モードと、タッチが検出された後にタッチ位置を検出する座標検出モードと、を有した抵抗膜式タッチパネルの駆動方法であって、前記待機モード時に、交流電圧を前記２つの抵抗膜間に印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、抵抗膜式タッチパネルの光透過率を高めつつ、抵抗膜の早期劣化を防止して、製品の寿命を長期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における待機モード時に要する回路を示す図である。
【図２】同実施の形態における測定モード時に要する回路を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における待機モード時に要する回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る抵抗膜式タッチパネル装置１の待機モード時の状態を示す図であり、図２は、この抵抗膜式タッチパネル装置１の座標検出モード時の状態を示す図である。すなわち、図１には、座標検出モード時に動作する構成を省略し主として待機モード時に動作する構成を示し、図２には、待機モード時に動作する構成を省略し主として座標検出モード時に動作する構成を示している。
【００２０】
図に示すように、このタッチパネル装置１が有するタッチパネル１０は、間隙を有して相対向させて配置された透明のタッチ側基板１１と、その反対側のベース側基板１２とを備えている。一対の基板１１，１２のうちのタッチ側基板１１は、矩形形状に形成されたガラス板又は樹脂フィルムからなっており、ベース側基板１２は、前記タッチ側基板１１と実質的に同じ大きさの矩形形状に形成されたガラス板からなっている。
【００２１】
両基板１１、１２の相対向する面には、各々透明な第１と第２の抵抗膜１１１、１２１が形成されている。より詳細には、一対の基板１１，１２の内面にはその全体にわたってＳｉＯ２膜が設けられており、前記第１と第２の抵抗膜１１１，１２１は、ＳｉＯ２膜上に成膜されたＩＴＯ膜からなっている。
【００２２】
また、両基板１１、１２の周縁部は全周にわたってシールされ、両基板１１、１２間の間隙内には、絶縁性液体（図示せず）が封入されている。すなわち、第１と第２の抵抗膜１１１、１２１間には、絶縁性液体が封入されている。絶縁性液体としては、沸点が１００℃以上の有機、又は無機の絶縁性の液状物質、具体的には、ブタノール、トルエン、キシレン、イソブチルアルコール、イソペプンチルアルコール、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、テトラクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、エチレングリコールモノエーテル、エチレングリコールモノエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、テレビンオイル等の有機の液状物質、又はシリコンオイル等の無機の液状物質を用いることができる。
【００２３】
前記タッチ側基板１１に設けられた第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端の縁部には、それぞれ対向する第１の電極１１２，１１３が設けられている。また、前記ベース側基板１２に設けられた第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端の縁部には、それぞれ対向する第２の電極１２２，１２３が設けられている。
【００２４】
つまり、この実施例のタッチパネル１０は、第１の電極１１２，１１３を、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端の辺部と他端の辺部とにそれぞれ対向させて１つずつ設け、前記第２の電極１２２，１２３を、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端の辺部と他端の辺部とにそれぞれ対向させて１つずつ設けたものである。また、第１の電極１１２，１１３は、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端の辺部の略全長にそれぞれ対向させて連続した帯形状に形成され、第２の電極１２２，１２３は、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端の辺部の略全長にわたって連続した帯形状に形成されている。
【００２５】
前記絶縁性液体は、前記一対の基板１１，１２及び第１と第２の抵抗膜１１１，１２１との光の屈折率の差が、０．１以下の透明な液体である。すなわち、前記一対の基板１１，１２及び第１と第２の抵抗膜１１１，１２１の屈折率は約１．５であり、前記絶縁性液体は、約１．４〜１．５の範囲の屈折率を有している。前記絶縁性液体は、前記一対の基板１１，１２及び第１と第２の抵抗膜１１１，１２１の屈折率により近い屈折率、つまり約１．５の屈折率を有していることが好ましい。
【００２６】
タッチパネル１０は、タッチ側基板１１の外面側から指先等によってタッチ入力されるものであり、タッチ側基板１１の外面がタッチされると、タッチ側基板１１がその外面側からのタッチにより内面方向に撓み変形し、タッチ側基板１１の内面の第１の抵抗膜１１１の撓み変形部がベース側基板１２の内面の第２の抵抗膜１２１に接触して、第１の抵抗膜１１１と第２の抵抗膜１２１とがタッチ点に対応した部分において導通する。
【００２７】
このタッチ側基板１１の外面側から指先等によってタッチされるまでの待機モード時において、タッチパネル装置１は、タッチの有無のみを検出するために図１に示す構成を備える。すなわち、タッチパネル装置１は、マイコン及びその周辺回路からなる制御部１４を有している。制御部１４は、モード切替部１５、電圧測定部１６、及び交流電源１７を備えている。
【００２８】
モード切替部１５は、スイッチ１８〜２１を駆動するものである。各スイッチ１８〜２１は、各々可動接点とこの可動接点が選択的に接続される固定接点ａ，ｂを備えている。そして、スイッチ１８は電極１１２と電圧測定部１６との間、スイッチ１９は電極１１３と交流電源１７との間、スイッチ２０は電極１２２と交流電源１７との間、スイッチ２１は電極１２３と電圧測定部１６との間の回路内に各々設けられている。
【００２９】
前記交流電源１７は、周波数が約０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で交番する電圧であって、矩形波からなる交流電圧を発生するものである。なお、本実施の形態においては、交流電源１７は矩形波からなる交流電圧を発生するものとしたが、サイン波からなる交流電圧を発生するものであってもよい。
【００３０】
また、待機モード時から切り替えられた座標検出モード時において、タッチパネル装置１は、タッチを検出した位置の座標を検出するために図２に示す構成を備える。すなわち、タッチパネル駆動回路３１は、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端間への一定値の電圧印加と、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端間への一定値の電圧印加とを交互に切り替えるための電圧印加回路３２を備えている。更に、タッチパネル駆動回路３１は、第１の抵抗膜１１１がタッチ側基板１１の撓み変形した部分を介して前記第２の抵抗膜１２１とが導通した状態において、電圧印加回路３２上の予め定めた点Ａと第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端又は第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端との間に生じる電圧を測定する電圧測定系４０と、この電圧測定系４０の測定値に基づいてタッチ点の座標を検出する座標検出部４５とを備えている。
【００３１】
電圧印加回路３２は、定電圧の直流電圧を発生する直流電源３３と、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端と第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端とにそれぞれ接続される第１の抵抗膜接続配線３４，３５を介して、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端と第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端とに直流電源３３の一方の極の電圧を選択的に供給する第１の接続切換スイッチ３６と、それぞれ接続された第２の抵抗膜接続配線３７，３８を介して、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の他端と第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の他端とに直流電源３３の他方の極の電圧を選択的に供給する第２の接続切換スイッチ３９とからなっている。
【００３２】
また、電圧測定系４０は、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端と第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端とにそれぞれ接続される第３の抵抗膜接続配線４１，４２を介して、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端と前記第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端の電圧を電圧測定部４４に選択する第３の接続切換スイッチ４３と、直流電源３３の一方の極と第３の接続切換スイッチ４３との間に介在された電圧測定部４４とにより構成されている。
なお、図２において、スイッチ３６、３９、４３は、図示しない制御線を介して制御部１４により制御され互いに同期して切り替えられる。
【００３３】
以上の構成にかかる本実施の形態において、待機モード時には図１に示すように、モード切替部１５により、各スイッチ１８〜２１は可動接点を各々固定接点ａに接触した状態に維持されている。したがって、スイッチ１９、２０を介して、タッチ側基板１１の電極１１３と、ベース側基板１２の電極１２２とに、交流電源１７から交流電圧が印加され、また、電圧測定部１６は、スイッチ１８、２１を介して、タッチ側基板１１の電極１１２と、ベース側基板１２の電極１２３との間の電圧を測定している。
【００３４】
このとき、両基板１１、１２間の間隙内に封入されている液体は、絶縁性液体であって絶縁性は有するものの微小ながら通電性を有している。したがって、封入された液体を通して電荷の移動が起こり、両基板１１、１２の抵抗膜に劣化が生ずる。
【００３５】
しかし、第１と第２の抵抗膜１１１、１２１間に印加される電圧は交流であり、よって絶縁性液体内での電荷の移動方向は周期的に向きが逆方向に変化する。したがって、従来の待機モード時に直流電圧を用いた場合のように、両基板１１、１２の一方の抵抗膜から他方の抵抗膜に一方向的に電流が流れることはなく、周期的に双方向に電流が流れる。
【００３６】
よって、第１に、周期的に双方向に電流が流れることにより、同一時間内における両基板１１、１２の抵抗膜の劣化速度を、直流電圧を印加し続けた場合の１／２にすることができる。その結果、タッチパネル装置１に不具合が生ずるまでの寿命を２倍にすることができる。
【００３７】
即ち、第１と第２の抵抗膜１１１、１２１間に直流電圧を印加し続けた場合には、抵抗膜材料がＩＴＯであれば、印加時間とともに（＋）側抵抗膜のみがＩｎ２Ｏ３がＩｎ３＋とＯ２となりインジウムが溶出し、（−）側抵抗膜のみにＩｎ３が析出する。その結果、いずれか一方の抵抗膜が早期に劣化して、タッチパネル装置１の寿命を縮めてしまう。しかし、交流電圧を用いた場合には、基板１１の抵抗膜からインジウムが溶出しかつＩｎ３が析出し、基板１２の抵抗膜からもインジウムが溶出しかつＩｎ３が析出する。よって、インジウムが溶出した際に析出したＩｎ３が除去され、その結果、前記寿命を２倍以上にすることができる。
【００３８】
しかも、この待機モード時には、詳細は後述するが、座標検出モード時のように、スイッチ３６、３９、４３を高周波で動作させた座標検出を停止しているため、消費電力の低減を図ることができる。
【００３９】
また、両基板１１、１２間には、液体が封入されていることから、両基板１１、１２の屈折率と液体との屈折率の差を小さくして、その境界での光の反射損失を小さくし、光透過率を高めることができる。
【００４０】
よって、本実施の形態に係るタッチパネル装置１によれば、抵抗膜式タッチパネルの消費電力の低減を図りかつ光透過率を高めつつ、抵抗膜の早期劣化を防止して、製品の寿命を長期化することができる。
【００４１】
そして、この待機モード時には、ユーザがタッチ側基板１１にタッチし、タッチ側基板１１のタッチ位置がベース側基板１２に接触すると、電圧測定部１６が測定している電圧に変化が生ずる。このとき、交流電源１７は矩形波からなる交流電圧を発生しているので、タッチ側基板１１のタッチ位置がベース側基板１２に接触した際の電圧に変化が明瞭であり、電圧測定部１６は測定している電圧に変化を確実に検出することができる。
【００４２】
ところで、電圧測定部１６により電圧変化が検出されると、モード切替部１５は、これに応答して、待機モードから座標検出モードに切り替える動作を行う。これにより、スイッチ１８〜２１は、図１に示す固定接点ａに接触していた状態から、図２に示した固定接点ｂに接触した状態に駆動される。
【００４３】
すると、電圧印加回路３２は、制御部１４により制御され、予め設定された周期、例えば０．１秒周期で、第１と第２の接続切換スイッチ３６，３９を、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端を前記直流電源３３に接続する側（図２の状態）と、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端を前記直流電源３３に接続する側とに切換えられ、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端間と、前記第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端間とに直流電源３３の一定値の電圧を交互に印加する。
【００４４】
また、座標検出部４５は、制御部１４により制御され、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定部４４の測定値に基づいてタッチ点のＸ軸方向の座標（以下、Ｘ座標という）を検出し、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端間に電圧を印加したときの電圧測定部４４の測定値に基づいて前記タッチ点のＹ軸方向の座標（以下、Ｙ座標という）を検出する。
【００４５】
電圧測定部４４の測定値に基づく前記タッチ点のＸ，Ｙ座標の検出は、次のような演算により行う。
【００４６】
直流電源３３の電圧値をＶ０、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の一端のＸ座標値を０、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の他端のＸ座標値を１、タッチ点のＸ座標をｘ、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端間の抵抗値をｒｘ、電圧測定部４４の内部抵抗値をＲとすると、第１の抵抗膜１１１のＸ軸方向の両端間に電圧Ｖ０を印加したときの電圧測定部４４の測定電圧値Ｖ（ｘ）は、ｒｘ≪Ｒであるため、
Ｖ（ｘ）＝Ｖ０（１−ｘ）
で表すことができる。
【００４７】
また、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の一端のＹ座標値を０、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の他端のＹ座標値を１、前記タッチ点のＹ座標をｙ、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端間の抵抗値をｒｙとすると、第２の抵抗膜１２１のＹ軸方向の両端間に前記電圧Ｖ０を印加したときの電圧測定部４４の測定電圧値Ｖ（ｙ）は、ｒｙ≪Ｒであるため、
Ｖ（ｙ）＝Ｖ０（１−ｙ）
で表すことができる。
【００４８】
したがって、前記タッチ点のＸ座標ｘとＹ座標ｙは、
ｘ＝１−Ｖ（ｘ）／Ｖ０
ｙ＝１−Ｖ（ｙ）／Ｖ０
により求めることができる。
【００４９】
このとき、本実施の形態に係るタッチパネル装置１にあっては、待機モード時には交流電源１７による交流電圧を使用するが、座標検出モードには直流電源３３からの直流電圧を使用する。したがって、電圧測定部４４は、直流電圧を用いて従来と同様に精度よく測定電圧値Ｖ（ｘ）の測定を行うことができる。よって、前述のようにタッチパネル装置１の寿命を長期化させつつ、精度よく座標検出を行うことができる。なお、モード切替部１５は、座標検出モード時において予め定めた閾値時間を超えてタッチがされていないと判断されるような場合には再び待機モードに切り替える。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、待機モード時には交流電源１７を用い、座標検出モード時には直流電源３３を用いるようにしたが、座標検出モード時においても交流電源１７を用いるように構成してもよい。このようにすれば、電源の共通化に伴って回路構成の簡単化を図ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、図１に示すように、第１の電極１１３と第２の電極１２２とを介して交流電圧を絶縁性液体に印加し、第１の電極１１２と第２の電極１２３とを介して絶縁性液体に印加されている交流電圧を検出する場合について説明したが、図３に示すように、第１の電極１１３と第２の電極１２２とを介して交流電圧を絶縁性液体に印加すると同時に第１の電極１１２と第２の電極１２３とを介して交流電圧を絶縁性液体に印加する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１    タッチパネル装置
１０    タッチパネル
１１    タッチ側基板
１１１    第１の抵抗膜
１１２    第１の電極
１１３    第１の電極
１８〜２１    スイッチ
１２    ベース側基板
１２１    第２の抵抗膜
１２２    第２の電極
１２３    第２の電極
１４    制御部
１５    モード切替部
１６    電圧測定部
１７    交流電源
３３    直流電源
４４    電圧測定部
４５    座標検出部
【図１】
2012027566.tif 000003
【図２】
2012027566.tif 000004
【図３】
2012027566.tif 000005