(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して微小な間隙を設けて絶縁性を有する操作板を接近離間可能に備えるとともに、前記基板と前記操作板との対向面上に座標検出用の電極を備え、更に前記操作板の操作面上に、透光性を有する電極層を備えたタッチパネル装置であって、
前記操作板の操作面上に備えた電極層が、人体の一部が操作板に対して接近または接触したか否かを判定するための操作時期検出用の電極であることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記座標検出用の電極に接続され、押圧座標位置に対応した座標位置信号を出力可能とする座標位置検知手段と、
前記操作時期検出用の電極に接続され、前記操作状態に対応した操作時期信号を出力可能とする操作時期検知手段と、
該操作時期検知手段と前記座標位置検知手段の出力側に接続され、前記信号入力に対応した判定を可能とする動作状態判定手段と、
該動作状態判定手段による判定内容に対応して、所定のデータ処理動作を可能とするデータ処理回路とを備え、
前記動作状態判定手段では、前記座標位置信号と操作時期信号の変化に対応して複数種類の判定を可能とする一方、
前記データ処理回路では、前記複数種類の判定に対応したデータ処理動作を可能と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はタッチパネル装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタッチパネルは、基板に対して操作板を接近離間可能に備えるとともに、両板間の対向面上に座標位置検出用の電極を配設し、その電極を介して、デジタル式あるいはアナログ式に指示座標位置を検出するものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、パソコン応用装置の機能が向上した結果、そのデータ入力手段であるタッチパネルを利用したデータ処理時にあっても、より変化に富んだデータ処理が求められている。
【０００４】
本発明者はかかる要望について考察を行った結果、従来のタッチパネルにおける操作面上に電極層を設けるだけで、タッチパネルに対する操作状態に対する情報が容易に取得可能となり、タッチパネルにおける機能向上が簡易に図れることを知見した。
【０００５】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、従来のタッチパネルにおける操作面上に電極層を設け、その電極層を利用してタッチパネルに対する操作状態の検知を行うことにより、操作状態の変化に対応して複数段階のデータ処理動作が可能なタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるタッチパネル装置は、図１および図２にその全体的な構成を概略的に示す如く、基板２４に対して微小な間隙２８を設けて絶縁性を有する操作板２６を接近離間可能に備えるとともに、基板２４と操作板２６の対向面上に座標検出用の電極３０・３２を備え、更に上記した操作板２６の表側に位置する操作面１８上に、透光性を有する電極層４４を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記した操作板２６の操作面１８上に設ける電極層４４は、人体の一部が操作板２６に対して接触したか否かを判定するための操作時期検知用の電極である。また、上記した操作時期検知用の電極を利用した接触検知に対応して第1のデータ処理を行わせ、座標検出用の電極３０・３２を利用した入力座標検知に対応して第２のデータ処理を行わせることが好ましい。
【０００８】
【発明の効果】
本発明は上記した如く、操作面上に導電体からなる電極層４４を設けたので、操作面１８における帯電を防止できる。更に、電極層４４を利用して操作者の操作状況を判定可能とすることにより、操作の各段階に対応して異なったデータ処理動作をさせることができる。更にまた、操作時期と指示座標の検知時期の情報から、タッチパネルの故障を本体装置側で予測でき、操作者が指示をすることなく、自動的に故障時に対応したデータ処理動作が行われ、不測の事故を未然に防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかるタッチパネル装置を、ＰＬＣ用のプログラム式表示装置に実施した一例に基づいて説明するがこれに限らず、タッチパネルをデータ入力手段として備えた汎用あるいは専用の各種のデータ処理装置に対しても略同様に実施できることは勿論である。また本実施例では座標位置をアナログ式に検出する例を示したが、マトリックス状に備えた電極でデジタル式に検出するものなど、座標位置の検知方法は任意のものに変更して実施できる。
【００１０】
本発明にかかるタッチパネル装置は、図１および図２にその全体的な構成を概略的に示すごとく、タッチパネル１０と、そのタッチパネル１０を介して各種のデータ入力動作を可能とするタッチパネル検知回路１２とを備えている。
【００１１】
タッチパネル１０は従来から使用されているアナログ式のものであって、液晶表示板の様なディスプレイ１４の表示画面１６上に密着して配置するとともに、指先５８を使用してタッチパネル１０の操作面１８上における任意座標位置を押圧指示すると、その押圧点に対応する座標が座標位置検知手段２０により解析され、その解析結果に基づいたデータ処理動作がデータ処理回路２２により行われる。
【００１２】
アナログ式のタッチパネル１０は、表示画面１６と略同一形状でガラス板のような絶縁性を有し且つ所定強度を備えた基板２４に対し、柔軟性を有する透明シートからなる操作板２６を図示しないスペーサを介して重ね合わせることにより、基板２４と操作板２６とを微小な間隙２８を設けて接近可能に配置している。
【００１３】
更に基板２４と操作板２６との対向面上には、所定の抵抗値を有する抵抗膜からなる座標検知用の第１電極３０および第２電極３２を略全面に亘って配設するとともに、座標位置検知手段２０を備えることにより、操作板２６に対する押圧指示座標が検出できるようにしている。
【００１４】
ここで座標位置検知手段２０は、基板２４側に備えた第２電極３２の両端に対して、図３に示すオンオフスイッチ３６・３８および切替スイッチ４０を介して左右方向に基準電圧Ｖｏを印加した状態で、操作板２６上の第１電極３０を介して接触位置の電圧をＡ／Ｄコンバータ４２によりデジタル値に変換して取り出す。するとその電圧値Ｖｘは、第２電極３２の横方向に印加された基準電圧Ｖｏを第１電極３０との接触位置で分圧した値に一致するので、基準電圧Ｖｏと検出電圧Ｖｘの分圧比と第２電極３２の横方向長さから、例えば操作板２６の左縁を原点としたＸ軸方向の座標が、演算部５６における演算処理により求まる。
【００１５】
Ｙ軸方向座標については、他方のオンオフスイッチ３６ａ・３８ａをオンするとともに、上記した場合とは逆に切替スイッチ４０を切り替える。すると、第１電極３０側に対して図３における上下方向に基準電圧Ｖｏが印加されるので、第２電極３２側からＡ／Ｄコンバータ４２ａを介して検知電圧Ｖｙを取り出すことにより、例えば操作板２６の上縁を原点としたＹ軸方向の座標が演算により求まるのである。
【００１６】
本発明は上記した構成に加えて、操作板２６の表側に位置する操作面１８上に更に電極層４４を設けるとともに、その電極層４４を操作時期検知用の電極として利用した操作時期検知手段４８を備えたことを特徴とする。
【００１７】
ここで電極層４４は、透光性を有するとともに導電性を有する物質から構成されるものであって、従来のタッチパネルにおいて座標位置検知用として使用されることが多いＩＴＯあるいは同様の材料から選択使用されるが、その材質が限定されるものではない。
【００１８】
一方、操作時期検知手段４８は、操作者の指先５８のような人体の一部が操作板２６の操作面１８に接触ないしは極めて近い距離まで接近したか否かを検知するためのものである。
【００１９】
例えば、接近または接触した検知対象における静電容量や抵抗値を電極層４４を介して直接的に検出し、あるいは電極層４４を検知回路の一部として使用し、検知物体の接近に伴なって電子回路のインダクタンスやリアクタンスが変化するのを間接的に検知するものなど、従来から行われている各種の物体検知の方法を採用することにより、検知対象の大きさや種類のような物性的情報、あるいは接近の程度のような接触情報を得ることができる。
【００２０】
次に、上記した座標位置検知手段２０から出力される座標位置信号５０と、操作時期検知手段４８から出力される操作時期信号５２とは、動作状態判定手段５４に入力され、図４および図５に例示するデータ処理動作が行われる。
【００２１】
図５のステップＳＴ１でタッチパネル装置を起動すると、ステップＳＴ２において必要な初期設定動作を行ったあと、ステップＳＴ３に移って操作時期信号５２の入力があるかないかを判定し、信号入力がない場合は更にステップＳＴ４に移って座標位置信号５０の有無を判定する。
【００２２】
ステップＳＴ４で座標位置信号５０が検出されていない場合は、何ら操作もされていないしタッチパネル装置の動作異常もない正常な待機状態と判定し、何もすることなくステップＳＴ３の操作時期信号５２の検出に戻る。
【００２３】
しかし、ステップＳＴ４において座標位置信号５０が検出された場合にあっては、何ら操作がされていないのに拘わらず、あたかも所定の座標位置が押圧指示されたかのような誤動作をタッチパネル装置がしているものと判断される。そこで、座標位置信号５０をデータ処理回路２２に対して送るのを強制的に停止すると同時に，タッチパネル装置における座標検知動作が異常を起こしている旨を知らせるエラー信号をデータ処理回路２２に送る。
【００２４】
するとデータ処理回路２２にあっては、ステップＳＴ５においてプログラム式表示装置を起動するとともに、そのディスプレイ１４上にタッチパネル装置側の動作不良を示すエラーメッセージを表示することにより、操作者に対してタッチパネル装置の動作異常を知らせるとともに、不要な座標信号入力に伴なう表示装置側の誤動作を未然に防止する。
【００２５】
一方、図４（ａ）の様にタッチパネル１０の操作面１８上における任意の点Ａに指先５８を接触させると、ステップＳＴ３において操作時期信号５２が検出される。この場合にあっては、ステップＳＴ６に移り、それまでスタンバイ状態に置かれてディスプレイ１４に対する表示がなされていなかった表示装置を起動し、図４（ｂ）のようなスイッチ図形６０を含む画面表示を行う。
【００２６】
更に、ステップＳＴ８において座標位置検知手段２０を介した座標入力が確認されるまで、ステップＳＴ７ではタッチパネル１０への接触検知時期からの経過時間を検出し、例えば１０分それ以上の予め設定した長時間に亘って座標指示が認められない場合は、タッチパネルに対する接触指示それ自体の誤検知か、表示装置を起動しただけで座標の指示動作を行わなかった場合と判定し、ステップＳＴ９に移って表示装置をスタンバイ状態に戻したあと、ステップＳＴ３に戻って操作板２６に対する接触時期の検出を待つ。
【００２７】
しかし、ステップＳＴ８で座標入力が確認された場合、更にステップＳＴ１０において操作時期信号５２の入力が依然として持続しているか否かを判定し、持続していることが認められると正常にタッチパネル指示が行われたものと判断し、ステップＳＴ１１において入力された座標位置に対応するデータ処理動作を行う。
【００２８】
一方、ステップＳＴ８およびステップＳＴ１０の判定で、座標位置信号５０が検出されたが操作時期信号５２が検出されなくなっている場合は、ステップＳＴ５に移ってエラー処理を行う。
【００２９】
なお、操作板２６に指先５８を接触しながら座標位置信号５０が検出されないケースには、上記のような意識的にスイッチ操作をしない場合のほかに、座標位置検知手段２０の故障によって指示座標が検知されない場合があり、この場合にあっては表示装置が操作不能になる可能性が高い。
【００３０】
しかしながらこのような場合には、操作者が表示装置の前にあってディスプレイ１４上の画面を注視しているのが一般的であるために、タッチパネル装置における入力座標検知に異常が発生したことが直感的に判別でき、それに対応した動作をとることは可能である。
【００３１】
これに対し、操作板２６に対する接触と押圧とで２段階のデータ処理をさせるのではなく、操作板２６に対して接触操作した場合にあっては同時に必ず座標指示がされるものと想定し、操作時期信号５２があるにも拘わらず座標位置信号５０が検出されない場合は、座標位置検知手段２０の誤動作と判定し、所定のエラー表示をディスプレイ１４上にして操作者にその旨を知らせることもできる。
【００３２】
更に、このような無反応故障に対しては表示装置が暴走する危険性も想定されるので、安全のために予め設定しておいたフィルセーフ機能を起動させることにより、タッチパネル装置を介したデータ入力ができないことに起因し、表示装置やＰＬＣが危険状態に陥るのを未然に防止するように構成することも可能である。
【００３３】
また、電極層４４および操作時期検知手段４８を用いた接触検知時において、指先５８による押圧状態の有無までも検出させ、上記した動作状態の判定に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネル装置をプログラム式表示装置に実施した一例を示す概略図である。
【図２】タッチパネル装置の詳細な構成を示す説明図である。
【図３】タッチパネル装置における座標検知手段の具体的な構成を示す説明図である。
【図４】タッチパネルに対する操作状態を示す説明図である。
【図５】図２に示す動作状態判定手段における動作手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０  タッチパネル
１２  タッチパネル検知回路
１４  ディスプレイ
１６  表示画面
１８  操作面
２０  座標位置検知手段
２２  データ処理回路
２４  基板
２６  操作板
２８  間隙
３０  第１電極
３２  第２電極
３６  オンオフスイッチ
３８  オンオフスイッチ
４０  切替スイッチ
４２  Ａ／Ｄコンバータ
４４  電極層
４８  操作時期検知手段
５０  座標位置信号
５２  操作時期信号
５４  動作状態判定手段
５６  演算部
５８  指先
６０  スイッチ図形
【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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