KR20190049809A

KR20190049809A - 터치 패널 장치

Info

Publication number: KR20190049809A
Application number: KR1020197009847A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 후지따
Original assignee: 후지쯔 콤포넌트 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-05-09
Also published as: TW201828003A; CN109844701A; JP2018067270A; JP6770397B2; KR102209293B1; US20190220120A1; EP3531255B1; WO2018074092A1; CN109844701B; TWI647600B; EP3531255A4; EP3531255A1; US10838567B2

Abstract

터치 패널 장치(100)의 CPU(31)는, XL 전극(14)에 전압을 인가하고 또한 YH 전극(22)을 접지하도록 복수의 스위치를 제어하여 XH 전극(12)과 YL 전극(24) 사이의 전압 차를 제1 압박력으로서 측정하고(스텝 S11), XH 전극(12)에 전압을 인가하고 또한 YL 전극(24)을 접지하도록 복수의 스위치를 제어하여 XL 전극(14)과 YH 전극(22) 사이의 전압 차를 제2 압박력으로서 측정하고(스텝 S11), 제1 압박력 및 제2 압박력을 2점의 좌표와 각각 관련짓고, 당해 관련지어진 데이터를 컴퓨터(40)에 출력한다(스텝 S12).

Description

터치 패널 장치

본 발명은 터치 패널 장치에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 전극을 매트릭스 형상으로 배치하고 터치 입력의 압박력을 검출하는 터치 패널이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 또한 압전 소자와 같은 압박력을 검출하는 센서를 터치 패널에 내장하고 터치 입력의 압박력을 검출하는 방법도 알려져 있다.

또한 멀티터치(2점) 입력을 검출하는 저항막 방식의 터치 패널이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2015-41159호 공보 일본 특허 제5642500호 공보

상기 특허문헌 1은, 터치 패널에 1점이 눌려 있는 경우의 압박력을 검출하는 방법을 개시하지만, 터치 패널의 2점이 동시에 눌려 있는 경우에 당해 2점의 압박력을 검출하는 방법을 개시하고 있지 않다.

압박력을 검출하는 하나의 센서를 이용하는 경우, 하나의 센서로는 터치 패널의 2점 중 어느 것이 강하게 눌린 것인지를 검출하지 못한다. 복수의 센서를 이용하는 경우, 터치 패널의 제조 비용이 상승하고, 복수의 센서를 제어하는 복잡한 제어 처리가 필요해진다.

본 발명의 목적은, 멀티터치 입력에 의한 2점의 압박력을 저렴하고 용이하게 검출할 수 있는 터치 패널 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 명세서에 개시된 터치 패널 장치는, 제1 방향의 양단에 제1 전극 및 제2 전극이 마련된 제1 저항막과, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 양단에 제3 전극 및 제4 전극이 마련된 제2 저항막과, 상기 제1 전극 내지 상기 제4 전극 각각에 접속되는 복수의 스위치와, 상기 제2 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제3 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제1 전극과 상기 제4 전극 사이의 전압 차를 제1 압박력으로서 측정하는 제1 측정 수단과, 상기 제1 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제4 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이의 전압 차를 제2 압박력으로서 측정하는 제2 측정 수단과, 상기 제1 압박력 및 상기 제2 압박력을 2점의 접촉점 좌표와 각각 관련지어 외부 장치에 출력하는 관련짓기 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 멀티터치 입력에 의한 2점의 압박력을 저렴하고 용이하게 검출할 수 있다.

도 1의 (A)는 본 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시하는 도면이다. (B)는 CPU의 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 2는 CPU에서 실행되는 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 3의 (A)는 1점 접촉 시의 전압 검출부 ADX1에서의 전압 검출을 도시하는 도면이다. (B)는 1점 접촉 시의 전압 검출부 ADY1에서의 전압 검출을 도시하는 도면이다. (C)은 2점 접촉 시의 전압 검출부 ADX1에서의 전압 검출을 도시하는 도면이다. (D)은 2점 접촉 시의 전압 검출부 ADY1에서의 전압 검출을 도시하는 도면이다.
도 4는 X축 방향의 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압의 관계를 나타내는 거리 산출용 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 터치 패널 장치에 있어서 2점이 눌려 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도 6의 (A)는 전원 전압 Vcc를 XL 전극에 인가하고 YH 전극을 접지하고 있을 때의 등가 회로를 도시하는 도면이다. (B)는 전원 전압 Vcc를 XH 전극에 인가하고 YL 전극을 접지하고 있을 때의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 7은 터치 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다.
도 8은 CPU에서 실행되는 처리의 제1 변형예를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 CPU에서 실행되는 처리의 제2 변형예를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 터치 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다.
도 11은 컴퓨터의 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1의 (A)는, 본 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시하는 도면이다. 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 터치 패널 장치(100)는 스위치 SW1 내지 SW9, 저항 R, Rx1, Ry1, 저항막(10, 20), 제어부(30) 및 입출력부(36)를 구비하고 있다. 저항막(10)은 상부 저항막이고 저항막(20)은 하부 저항막이다. 저항막(10 및 20)은 서로 대향하여 배치되어 있으며, 예를 들어 액정 디스플레이 등의 표시 장치(도시하지 않음)와 중첩된다. 저항막(10)(제1 저항막)의 한 변에는 XH 전극(12)(제1 전극)이 마련되고, 다른 한 변에는 XH 전극(12)과 대향하는 XL 전극(14)(제2 전극)이 마련되어 있다. 저항막(20)(제2 저항막)의 한 변에는 YH 전극(22)(제3 전극)이 마련되고, 다른 한 변에는 YH 전극(22)과 대향하는 YL 전극(24)(제4 전극)이 마련되어 있다. XH 전극(12)과 XL 전극(14)의 대향하는 방향(X축 방향)은 YH 전극(22)과 YL 전극(24)이 대향하는 방향(Y축 방향)과 교차하고 있으며, 예를 들어 직교한다.

저항막(10 및 20)은, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide)에 의하여 형성된 투명한 도전막이다. 저항막(10 및 20)은, 예를 들어 동일한 재료에 의하여 형성되며, 전기 저항은 대략 균일하게 분포하고 있다. XH 전극(12), XL 전극(14), YH 전극(22) 및 YL 전극(24)은, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등의 금속에 의하여 형성되어 있다.

스위치 SW1 내지 SW9는 각각 트랜지스터에 의하여 구성되어 있다. 각 스위치의 트랜지스터의 베이스는 제어부(30)에 접속되어 있다. 스위치 SW1, SW4 및 SW8의 이미터는 전원 전압 Vcc에 접속되어 있다. 스위치 SW2의 이미터는 저항 Rx1을 통하여 전원 전압 Vcc에 접속되어 있다. 스위치 SW5의 이미터는 저항 Ry1을 통하여 전원 전압 Vcc에 접속되어 있다. 스위치 SW3, SW6, SW7 및 SW9의 이미터는 접지되어 있다. 전원 전압 Vcc는, 예를 들어 5V이다.

XH 전극(12)은 스위치 SW1 및 SW2의 콜렉터에 접속되고, 저항 R을 통하여 스위치 SW7의 콜렉터에 접속되어 있다. XL 전극(14)은 스위치 SW3 및 SW8의 콜렉터에 접속되어 있다. YH 전극(22)은 스위치 SW4, SW5 및 SW9의 콜렉터에 접속되어 있다. YL 전극(24)은 스위치 SW6의 콜렉터에 접속되어 있다.

제어부(30)는 입출력부(36)를 통하여 외부 장치로서의 컴퓨터(40)에 접속되어 있다. 제어부(30)에서 취득된 터치 입력의 데이터는 입출력부(36)를 통하여 컴퓨터(40)에 송신된다.

제어부(30)는 CPU(Central Processing Unit: 중앙 연산 처리 장치)(31), AD 변환기(32) 및 메모리(33)를 구비한다. CPU(31)는 제1 측정 수단, 제2 측정 수단, 관련짓기 수단, 비교 수단 및 검출 수단으로서 기능한다. AD 변환기(32)는 전압 검출부 ADX1, ADX2, ADY1 및 ADY2를 구비한다. 전압 검출부 ADX1은 XH 전극(12)에 접속되고, 전압 검출부 ADX2는 XL 전극(14)에 접속되어 있다. 전압 검출부 ADY1은 YH 전극(22)에 접속되고, 전압 검출부 ADY2는 YL 전극(24)에 접속되어 있다. 메모리(33)는, 전압 검출부 ADX1, ADX2, ADY1 및 ADY2에서 검출된 전압, 및 좌표 검출에 필요한 데이터 등을 기억한다.

저항 Rx1의 전기 저항은, XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이에 있어서의 저항막(10)의 전기 저항과 대략 동일하다. 저항 Ry1의 전기 저항은, YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이에 있어서의 저항막(20)의 전기 저항과 대략 동일하다.

도 1의 (B)는, CPU(31)의 기능을 도시하는 기능 블록도이다. CPU(31)는 인가부(34) 및 검출부(35)로서 기능한다. 인가부(34)는 스위치 SW1 내지 SW9에 전압을 인가하고 스위치 SW1 내지 SW9의 온/오프를 제어함으로써, 각 전극으로의 전압 인가를 제어한다. 검출부(35)는, 전압 검출부 ADX1, ADX2, ADY1 및 ADY2가 검출한 전압을 취득하고, 이들 전압에 기초하여, 1점 누름 또는 2점 누름, 2점 누름의 경우의 중점 좌표, 2점 간 거리, 2점을 연결하는 선분의 방향, 접촉점의 압박력, 및 접촉점의 좌표를 검출한다.

도 2는, CPU(31)에서 실행되는 접촉점 검출의 처리를 도시하는 흐름도이다.

먼저, CPU(31)는 X축 방향의 전압 검출을 행한다(스텝 S1). 구체적으로는, CPU(31)는 스위치 SW2 및 SW3을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여 전압 검출부 ADX1에 있어서 전압을 측정한다. 이 상태에서는, XH 전극(12)에는 저항 Rx1을 통하여 Vcc의 전압이 인가되고 XL 전극(14)은 접지되기 때문에, 저항막(10)의 X축 방향으로 전위 분포가 발생하고 있다. 이 상태에 있어서 전압 검출부 ADX1에 의하여 전압을 측정하고, 메모리(33)에 측정한 전압을 기억한다. 또한 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압은, XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 저항 성분과 저항 Rx1에 의하여 분압된 값으로 된다.

다음으로, Y축 방향의 전압 검출을 행한다(스텝 S2). 구체적으로는, CPU(31)는 스위치 SW5 및 SW6을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF로 하여 전압 검출부 ADY1에 있어서 전압을 측정한다. 이 상태에서는, YH 전극(22)에는 저항 Ry1을 통하여 Vcc의 전압이 인가되고 YL 전극(24)은 접지되기 때문에, 저항막(20)의 Y축 방향으로 전위 분포가 발생하고 있다. 이 상태에 있어서 전압 검출부 ADY1에 의하여 전압을 측정하고, 메모리(33)에 측정한 전압을 기억한다. 또한 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출되는 전압은, YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 저항 성분과 저항 Ry1에 의하여 분압된 값으로 된다.

다음으로, CPU(31)는, 접촉점이 1점인지 또는 2점인지의 판단을 행한다(스텝 S3). 구체적으로는, 스텝 S1에 있어서 전압 검출부 ADX1에서 측정한 전압, 및 스텝 S2에 있어서 전압 검출부 ADY1에서 측정한 전압이 Vcc/2인지 또는 Vcc/2 미만인지를 판단한다. 전압 검출부 ADX1에서 측정한 전압 및 전압 검출부 ADY1에서 측정한 전압이 모두 Vcc/2인 경우에는, CPU(31)는 접촉점이 1점이라고 판단한다. 한편, 전압 검출부 ADX1에서 측정한 전압 및 전압 검출부 ADY1에서 측정한 전압이 모두 Vcc/2 미만인 경우에는, CPU(31)는 접촉점이 2점이라고 판단한다.

예를 들어 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 저항막(10)과 저항막(20)의 접촉점이 점 A뿐인 경우, XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 저항값은 저항 성분 R1 및 R2의 합계값이며, 이 합계값은 저항 Rx1의 값과 대략 동등하다. 따라서 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압은 Vcc/2로 된다.

또한 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 저항막(10)과 저항막(20)의 접촉점이 점 A뿐인 경우, YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 저항값은 저항 성분 R3과 저항 성분 R4의 합계값이며, 이 합계값은 저항 Ry1의 값과 대략 동등하다. 따라서 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출되는 전압은 Vcc/2로 된다.

한편, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 저항막(10)과 저항막(20)의 접촉점이 점 A 및 점 B의 2점인 경우, XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 저항값은, 저항 성분 R11, 저항 성분 R12와 저항 성분 R22가 병렬로 접속된 저항 성분, 및 저항 성분 R13의 합성 저항값으로 된다. 저항 성분 R12와 저항 성분 R22의 병렬 저항 성분을 포함하기 때문에 도 3의 (C)의 합성 저항값은 저항 Rx1보다도 낮아진다. 따라서 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압은 Vcc/2보다도 낮은 전압으로 된다.

또한 도 3의 (D)에 도시된 바와 같이, 저항막(10)과 저항막(20)의 접촉점이 점 A와 점 B의 2점인 경우, YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 저항값은, 저항 성분 R21, 저항 성분 R12와 저항 성분 R22가 병렬로 접속된 저항 성분, 및 저항 성분 R23의 합성 저항값으로 된다. 따라서 도 3의 (D)의 합성 저항값은 저항 Ry1보다도 낮아진다. 따라서 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출되는 전압은 Vcc/2보다도 낮은 전압으로 된다.

다음으로, 스텝 S3에 있어서 접촉점이 1점이라고 판단된 경우에는, CPU(31)는 통상의 위치 검출 방법에 의하여 접촉점의 좌표를 검출한다(스텝 S4). CPU(31)는 스위치 SW1 및 SW3을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 전압 검출부 ADX1에서 측정된 전압에 기초하여 접촉점의 X 좌표를 검출한다. 이때, CPU(31)는, 예를 들어 XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 전위차에 대한 XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 거리의 비율에, 전압 검출부 ADX1에서 측정된 전압을 승산함으로써, XH 전극(12)으로부터 접촉점까지의 X축 방향의 거리를 산출한다. 또한 CPU(31)는 스위치 SW4 및 SW6을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 전압 검출부 ADY1에 의하여 측정된 전압에 기초하여 접촉점의 Y 좌표를 검출한다. 여기서는, CPU(31)는, YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 전위차에 대한 YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 거리의 비율에, 전압 검출부 ADY1에서 측정된 전압을 승산함으로써, YH 전극(22)으로부터 접촉점까지의 Y축 방향의 거리를 산출한다.

다음으로, CPU(31)는 스위치 SW8 및 SW9를 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 전압 검출부 ADX1에서 측정된 전압과 전압 검출부 ADY2에서 측정된 전압의 전위차, 즉, 접촉점의 접촉 저항에 걸리는 전압을 검출하고, 검출된 전위차를 압박력으로서 메모리(33)에 기억한다(스텝 S5).

그 후, CPU(31)는, 스텝 S4에서 검출된 접촉점의 좌표와 스텝 S5에서 검출된 전위차를 관련짓기하여 터치 데이터를 생성하여, 입출력부(36)를 통하여 컴퓨터(40)에 출력하고(스텝 S6), 본 처리를 종료한다.

한편, 스텝 S3에 있어서 접촉점이 2점이라고 판단된 경우에는, CPU(31)는, 2점을 연결하는 선분의 기울기가 X축 방향 혹은 Y축 방향에 평행인지, 또는 경사 방향인지의 여부를 판정한다(스텝 S7).

초기적인 처리로서, CPU(31)는 접촉점이 0이거나 또는 1점인 상태에서 스위치 SW2 및 SW3을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 저항막(10)의 X축 방향으로 전위 분포를 형성하고, 전압 검출부 ADX1이 전압을 측정한다. CPU(31)는, 전압 검출부 ADX1에서 측정한 전압을 메모리(33)에 초기 전압 α1로서 기억한다. 마찬가지로 접촉점이 0이거나 또는 1점인 상태에서 스위치 SW5 및 SW6을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF로 하여, 저항막(20)의 Y축 방향으로 전위 분포를 형성하고, 전압 검출부 ADY1이 전압을 측정한다. CPU(31)는, 전압 검출부 ADY1에서 측정한 전압을 메모리(33)에 초기 전압 α2로서 기억한다. 이와 같은 초기 전압의 설정은, 예를 들어 장치를 사용하기 시작할 때, 장치의 제조 시 등 적당한 타이밍에 행할 수 있다.

CPU(31)는, 스텝 S1 및 S2에 있어서 측정된 전압과 기억되어 있는 초기 전압 α1, α2를 비교함으로써, 2점을 연결하는 선분이 X축 방향에 평행인지, Y축 방향에 평행인지, 또는 X축 방향·Y축 방향에 대하여 경사 방향인 것인지를 판단한다.

스텝 S1에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α1보다도 낮고, 스텝 S2에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α2와 대략 동일한 경우에는, CPU(31)는 2점을 연결하는 선분이 X축 방향과 평행이라고 판단한다. 또한 스텝 S1에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α1과 대략 동일하고, 스텝 S2에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α2보다도 낮은 경우에는, CPU(31)는 2점을 연결하는 선분이 Y축 방향에 평행이라고 판단한다. 또한 스텝 S1에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α1보다도 낮고, 스텝 S2에 있어서 측정된 전압이 초기 전압 α2보다도 낮은 경우에는, CPU(31)는 2점을 연결하는 선분은 경사 방향이라고 판단한다.

또한 2점을 연결하는 선분의 기울기가, XH 전극(12) 및 YL 전극(24)에 가까운 점 A로부터 XL 전극(14) 및 YH 전극(22)에 가까운 점 B를 향하는 우상향 방향인지, 또는 XH 전극(12) 및 YH 전극(22)에 가까운 점 A로부터 XL 전극(14) 및 YL 전극(24)에 가까운 점 B를 향하는 우하향 방향인지를 판정하기 위하여, CPU(31)는 스위치 SW1 및 SW3을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF로 하여, 저항막(10)의 X축 방향으로 전위 분포를 형성하고, 전압 검출부 ADY1 및 ADY2에서 전압을 측정한다. 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출된 전압이 전압 검출부 ADY2에 있어서 검출된 전압보다도 낮은 경우, CPU(31)는 2점을 연결하는 선분의 기울기는 우상향이라고 판단한다. 또한 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출된 전압이 전압 검출부 ADY2에 있어서 검출된 전압보다도 높은 경우, CPU(31)는 2점을 연결하는 선분의 기울기는 좌상향이라고 판단한다.

다음으로, CPU(31)는 2점의 중점 좌표를 산출한다(스텝 S8). 구체적으로는, CPU(31)는 스위치 SW1 및 SW3을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 저항막(10)의 X축 방향으로 전위 분포를 형성하고, 전압 검출부 ADY1 및 ADY2에서 전압을 측정한다. CPU(31)는, 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출된 전압과 전압 검출부 ADY2에 있어서 검출된 전압의 평균값을 산출함으로써, 2점의 중점에 대응하는 X축 방향의 전압을 취득하고, 이 전압에 기초하여 중점의 X 좌표를 취득한다. 예를 들어 CPU(31)는, 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출된 전압과 전압 검출부 ADY2에 있어서 검출된 전압 사이의 전위차에 대한 XH 전극(12)과 XL 전극(14) 사이의 거리의 비율에, 상기 산출된 평균값을 승산함으로써, XH 전극(12)으로부터의 X축 방향의 거리를 취득한다.

마찬가지로 CPU(31)는 스위치 SW4 및 SW6을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 저항막(20)의 Y축 방향으로 전위 분포를 형성하고, 전압 검출부 ADX1 및 ADX2에서 전압을 측정한다. CPU(31)는, 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출된 전압과 전압 검출부 ADX2에 있어서 검출된 전압의 평균값을 산출함으로써, 2점의 중점에 대응하는 Y축 방향의 전압을 취득하고, 이 전압에 기초하여 중점의 Y 좌표를 취득한다. 예를 들어 CPU(31)는, 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출된 전압과 전압 검출부 ADX2에 있어서 검출된 전압 사이의 전위차에 대한 YH 전극(22)과 YL 전극(24) 사이의 거리의 비율에, 상기 산출된 평균값을 승산함으로써, YH 전극(22)으로부터의 Y축 방향의 거리를 취득한다.

다음으로, CPU(31)는 2점 사이의 거리를 산출한다(스텝 S9). 구체적으로는, 스텝 S1 및 스텝 S2에 있어서 측정된 전압에 기초하여, 터치 패널 장치(100)에 접촉하고 있는 2점 사이의 거리를 산출한다.

도 4는, X축 방향의 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압의 관계를 나타내는 거리 산출용 데이터를 나타낸다. 이 거리 산출용 데이터는 메모리(33)에 저장되어 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 2점 사이의 거리가 확대됨에 따라 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압의 값은 저하된다. 또한 전압이 인가되어 있는 방향, 즉, X축 방향에 평행인 방향으로 2점이 존재하고 있는 경우와, X축 방향에 평행인 방향으로 2점이 존재하고 있지 않은 경우, 즉, 우상향 또는 좌상향의 방향으로 2점이 존재하고 있는 경우 간에는, 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출되는 전압의 관계가 상이하다.

따라서 CPU(31)는, 스텝 S6에 있어서 검출된 2점의 위치 관계, 즉, 2점을 연결하는 선분의 기울기에 따라, 도 4에 나타내는 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출된 전압의 관계를 선택하고, 선택된 관계에 기초하여 X축 방향에 있어서의 2점 사이의 거리를 얻을 수 있다.

구체적으로는, 2점이 X축 방향에 평행인 직선 상에 존재하고 있는 경우에는, CPU(31)는, 도 4에 있어서의 선(41a)으로 나타내는 곡선과 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출된 전압에 기초하여, X축 방향에 있어서의 2점 사이의 거리를 산출할 수 있다. 또한 2점이 X축 방향에 평행인 직선 상이 아니라 우상향 또는 좌상향의 직선 상에 존재하고 있는 경우에는, 도 4에 있어서의 선(41b)으로 나타내는 곡선과 전압 검출부 ADX1에 있어서 검출된 전압에 기초하여, X축 방향에 있어서의 2점 사이의 거리를 산출할 수 있다.

또한 메모리(33)는, Y축 방향의 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출되는 전압의 관계를 나타내는 거리 산출용 데이터도 구비하고 있다. CPU(31)는 X축 방향과 마찬가지의 방법에 의하여, Y축 방향의 2점 사이의 거리와 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출되는 전압의 관계를 나타내는 거리 산출용 데이터와, 전압 검출부 ADY1에 있어서 검출된 전압에 기초하여, Y축 방향의 2점 사이의 거리를 얻을 수 있다.

다음으로, CPU(31)는 2점의 각 좌표를 산출한다(스텝 S10). CPU(31)는, 2점의 위치 관계(2점을 연결하는 선분의 기울기)와, 2점의 중점의 위치와, 2점 사이의 거리에 기초하여, 2점의 각각의 좌표를 산출한다.

구체적으로는, 2점 사이의 X축 방향의 거리를 Lx, 2점 사이의 Y축 방향에 있어서의 거리를 Ly로서 산출하고, 2점의 중점 좌표를 (Xc, Yc)로서 산출한 경우, 2점의 좌표는 하기 식 (1) 내지 (4) 중 어느 것으로 표시된다. 또한 식 (1)은 2점이 우상향의 직선 상에 존재하고 있는 경우, 식 (2)는 2점이 좌상향의 직선 상에 존재하고 있는 경우, 식 (3)은 2점이 X축 방향의 직선 상에 있는 경우, 식 (4)는 2점이 Y축 방향의 직선 상에 있는 경우를 나타낸다.

(Xc+Lx/2, Yc+Ly/2), (Xc-Lx/2, Yc-Ly/2) … (1)

(Xc+Lx/2, Yc-Ly/2), (Xc-Lx/2, Yc+Ly/2) … (2)

(Xc+Lx/2, Yc), (Xc-Lx/2, Yc) … (3)

(Xc, Yc+Ly/2), (Xc, Yc-Ly/2) … (4)

다음으로, CPU(31)는 각 접촉점에 있어서의 압박력을 산출한다(스텝 S11). 도 5는, 터치 패널 장치(100)에 있어서 2점이 눌려 있는 상태를 도시하는 도면이다. 저항막(10)에 있어서의 제1 접촉점을 점 A라 하고 제2 접촉점을 점 B라 한다. 또한 저항막(20)에 있어서의 제1 접촉점을 점 A'이라 하고 제2 접촉점을 점 B'이라 한다. 저항막(10) 상의 점 A와 점 B 사이의 저항을 R31이라 하고, XH 전극(12)과 점 A 사이의 저항을 R32라 하고, XL 전극(14)과 점 B 사이의 저항을 R33이라 한다. 또한 저항막(20) 상의 점 A'과 점 B' 사이의 저항을 R34라 하고, YL 전극(24)과 점 A' 사이의 저항을 R35라 하고, YH 전극(22)과 점 B' 사이의 저항을 R36이라 한다. 또한 저항막(10)에 있어서의 점 A와 저항막(20)에 있어서의 점 A' 사이의 접촉 저항을 Rc1이라 하고, 저항막(10)에 있어서의 점 B와 저항막(20)에 있어서의 점 B' 사이의 접촉 저항을 Rc2라 한다.

CPU(31)는 스위치 SW8 및 SW9를 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 전원 전압 Vcc를 XL 전극(14)에 인가하고 YH 전극(22)을 접지한다. 이때의 등가 회로를 도 6의 (A)에 도시한다. 도 6의 (A)에 있어서, 저항 R32 및 R35는 프로브로 되기 때문에, CPU(31)는 전압 검출부 ADX1 및 전압 검출부 ADY2에서 전압값을 측정함으로써, 접촉점 A와 점 A' 사이의 접촉 저항 Rc1의 양단의 전압 차를 취득할 수 있다. CPU(31)는, 접촉 저항 Rc1의 양단에 나타나는 전압 차를 압박력으로서 메모리(33)에 기억한다.

전압 검출부 ADX1에서 검출되는 전압값을 Vxh라 하고, 전압 검출부 ADY2에서 검출되는 전압값을 Vyl이라 하고, 접촉 저항 Rc1의 양단의 전압 차를 ΔV1이라 하면, ΔV1은 하기 식에 의하여 산출된다.

ΔV1=Vxh-Vyl={I·R36+I4(Rc1+R34)}-{I·R36+I4·R34}=I4·Rc1

즉, 전압 차 ΔV1(=I4·Rc1)이 제1 접촉점의 압박력으로서 메모리(33)에 기억된다.

다음으로, CPU(31)는 스위치 SW1 및 SW6을 ON으로 하고 이 이외의 스위치를 OFF 상태로 하여, 전원 전압 Vcc를 XH 전극(12)에 인가하고 YL 전극(24)을 접지한다. 이때의 등가 회로를 도 6의 (B)에 도시한다. 도 6의 (B)에 있어서, 저항 R33 및 R36은 프로브로 되기 때문에, CPU(31)는 전압 검출부 ADX2 및 전압 검출부 ADY1에서 전압값을 측정함으로써, 접촉점 B와 점 B' 사이의 접촉 저항 Rc2의 양단의 전압 차를 취득할 수 있다. CPU(31)는, 접촉 저항 Rc2의 양단의 전압 차를 압박력으로서 메모리(33)에 기억한다.

전압 검출부 ADX2에서 검출되는 전압값을 Vxl이라 하고, 전압 검출부 ADY1에서 검출되는 전압값을 Vyh라 하고, 접촉 저항 Rc2의 양단의 전압 차를 ΔV2라 하면, ΔV2는 하기 식에 의하여 산출된다.

ΔV2=Vxl-Vyh={I·R35+I2(Rc2+R34)}-{I·R35+I2·R34}=I2·Rc2

즉, 전압 차 ΔV2(=I2·Rc2)가 제2 접촉점의 압박력으로서 메모리(33)에 기억된다.

여기서, 접촉 저항 Rc1의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV1 및 접촉 저항 Rc2의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV2를 압박력으로서 측정할 수 있는 이유를 설명한다. 예를 들어 도 5의 점 A가 강하게 눌리면 저항막(10)과 저항막(20)의 접촉 면적이 증대되므로, 접촉 저항 Rc1의 값이 감소하고 접촉 저항 Rc1의 양단의 전압 차 ΔV1도 작아진다. 따라서 압박력이 증가함에 따라 접촉 저항 Rc1의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV1이 작아진다. 이와 같이 압박력 및 전압 차 ΔV1(또는 전압 차 ΔV2)은 일대일의 관계에 있기 때문에 전압 차 ΔV1(또는 전압 차 ΔV2)을 압박력으로서 측정할 수 있다.

다음으로, CPU(31)는, 스텝 S10에서 산출된 2점의 좌표와 스텝 S11에서 산출된 각각의 접촉점에 있어서의 압박력을 관련짓기한 터치 데이터를 생성하여, 입출력부(36)를 통하여 컴퓨터(40)에 출력하고(스텝 S12), 본 처리를 종료한다.

여기서, 2점의 좌표와 각각의 압박력의 관련짓기에 대하여 설명한다.

스텝 S7에 있어서, 2개의 접촉점을 연결하는 선분이 X축 방향과 평행이라고 판단한 경우에는, CPU(31)는, 2점 중 XH 전극(12)에 가까운 1점의 좌표와 접촉 저항 Rc1의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV1을 관련짓고, 2점 중 XL 전극(14)에 가까운 1점의 좌표와 접촉 저항 Rc2의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV2를 관련짓는다. 한편, 스텝 S7에 있어서, 2개의 접촉점을 연결하는 선분이 Y축 방향과 평행이라고 판단한 경우에는, CPU(31)는, 2점 중 YL 전극(24)에 가까운 1점의 좌표와 접촉 저항 Rc1의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV1을 관련짓고, 2점 중 YH 전극(22)에 가까운 1점의 좌표와 접촉 저항 Rc2의 양단에 나타나는 전압 차 ΔV2를 관련짓는다. 또한 스텝 S7에 있어서, 2점을 연결하는 선분이 경사 방향이라고 판단한 경우에는, CPU(31)는, 2점을 연결하는 선분이 X축 방향과 평행이라고 판단한 경우와 마찬가지로 2점의 좌표와 각각의 압박력을 관련짓는다.

도 7은, 터치 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. CPU(31)가 작성하는 터치 데이터는, 터치 패널의 터치 온 및 터치 오프마다 컴퓨터(40)에 출력되고, 또한 접촉점마다, 접촉점의 식별자인 콘택트 번호, 터치 온 및 터치 오프 중 어느 것을 나타내는 ON/OFF 정보, X 좌표, Y 좌표 및 압박력의 정보를 갖는다. 2점의 터치 입력이 있는 경우에는, CPU(31)는 제1 접촉점의 터치 데이터와 제2 접촉점의 터치 데이터를 작성하여 컴퓨터(40)에 출력한다.

도 8은, CPU(31)에서 실행되는 처리의 제1 변형예를 도시하는 흐름도이다. 스텝 S1 내지 S11의 처리는 도 2의 스텝 S1 내지 S11의 처리와 마찬가지이므로 그 설명은 생략한다.

도 8의 스텝 S12에 있어서, CPU(31)는, 스텝 S10에서 산출된 2점의 좌표와 스텝 S11에서 산출된 각각의 접촉점에 있어서의 압박력을 관련짓기한다. 그 후, CPU(31)는 2점의 압박력을 서로 비교하여(스텝 S13), 압박력이 큰 접촉점의 터치 데이터에 다른 접촉점보다도 압박력이 큰 것을 나타내는 플래그를 설정한다(스텝 S14). 한편, 압박력이 작은 접촉점의 터치 데이터에는 이와 같은 플래그는 설정되지 않는다. CPU(31)는 생성한 터치 데이터를 입출력부(36)를 통하여 컴퓨터(40)에 출력하고(스텝 S15), 본 처리를 종료한다.

본 처리에 의하여, 터치 데이터를 수신한 컴퓨터(40)는 2개의 접촉점 중, 강하게 눌린 접촉점을 판단할 수 있다.

도 9는, CPU(31)에서 실행되는 처리의 제2 변형예를 도시하는 흐름도이다. 스텝 S1 내지 S11의 처리는 도 2의 스텝 S1 내지 S11의 처리와 마찬가지이므로 그 설명은 생략한다.

상기 스텝 S12에 있어서, CPU(31)는, 스텝 S10에서 산출된 2점의 좌표와 스텝 S11에서 산출된 각각의 접촉점에 있어서의 압박력을 관련짓기한다. 그 후, CPU(31)는 압박력의 측정이 초회인지, 달리 말하면 그 접촉점의 압박력을 이미 측정하였는지의 여부를 판정한다(스텝 S21).

압박력의 측정이 초회인 경우에는(스텝 S21에서 "예"), CPU(31)는, 스텝 S11에서 산출된 현재의 압박력을 전회의 압박력으로서 메모리(33)에 저장한다(스텝 S22). CPU(31)는 터치 데이터를 입출력부(36)를 통하여 컴퓨터(40)에 출력하고(스텝 S23), 본 처리를 종료한다.

압박력의 측정이 초회가 아닌 경우, 즉, 그 접촉점의 압박력 측정이 이미 행해져 있는 경우에는(스텝 S21에서 "아니오"), CPU(31)는, 스텝 S11에서 산출된 현재의 압박력으로부터 메모리(33)에 저장되어 있는 전회의 압박력을 감산함으로써 압박력의 변화량을 산출한다(스텝 S24). 이어서, CPU(31)는, 압박력의 변화량이 미리 설정한 역치를 초과하는지의 여부를 판별한다(스텝 S25). 압박력의 변화량이 역치를 초과하는 경우에는(스텝 S25에서 "예"), CPU(31)는, 압박력이 변화된 것을 나타내는 압박 변화 플래그를 터치 데이터에 세트한다(스텝 S26). 도 10에, 압박 변화 플래그가 세트되는 터치 데이터의 포맷의 예를 나타낸다. 그 후, 수순은 스텝 S22로 나아간다. 한편, 압박력의 변화량이 역치를 초과하지 않는 경우에는(스텝 S25에서 "아니오"), 수순은 스텝 S23으로 나아간다. 이 경우, 터치 데이터에는 압박 변화 플래그가 설정되지 않는다. 또한 스텝 S21 내지 S26의 처리는 접촉점마다 실행된다.

본 처리에 의하여, 터치 데이터를 수신한 컴퓨터(40)는, 압박 변화 플래그의 유무에 기초하여 각 접촉점이 강하게 눌렸는지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어 터치 패널 장치(100) 아래에 배치된 모니터에 버튼이 표시되고, 조작자가 버튼을 터치하는 경우, 컴퓨터는 터치 패널로부터 수신한 터치 데이터의 압박 변화 플래그를 참조하여 버튼의 압박력의 변화를 판별함으로써, 버튼을 누르는 조작이 행해지고 있는지의 여부를 판정할 수 있으며, 이것에 의하여 버튼 누름을 확정하는 처리를 실행할 수 있다.

도 11은, 컴퓨터(40)의 구성을 도시하는 블록도이다.

컴퓨터(40)는, 전체의 동작을 제어하는 CPU(41)와, 데이터를 보존하는 메모리(42)와, 어플리케이션(43a)을 보존하는 하드 디스크 드라이브(HDD)(43)와, 터치 패널 장치(100)의 입출력부(36)와 통신하는 인터페이스(I/F)(44)와, 표시 장치(LCD)(50)와 접속하는 비디오 I/F(45)를 구비하고 있다. CPU(41)는 버스(46)를 통하여 메모리(42), HDD(43), I/F(44) 및 비디오 I/F(45)에 접속되어 있다. CPU(41)는 터치 패널 장치(100)의 입출력부(36)로부터 I/F(44)를 통하여 터치 데이터를 수신한다. CPU(41)는 어플리케이션(43a)을 기동하여 소정의 처리를 실행한다. LCD(50)는 터치 패널 장치(100)의 저항막(10, 20) 바로 아래에 배치된다. 조작자는 저항막(10, 20)을 통하여 LCD(50)의 화면을 열람한다.

여기서, 예를 들어 조작자가 LCD(50)의 화면에 표시된 물체를 이동시키고, 그 후에 물체를 회전시킬 때의 조작을 생각한다.

종래에는, 조작자는 손가락으로 물체를 드래그하여, 화면 스크롤이 개시되는 위치까지 손가락을 이동시킨다. 그리고 조작자는 원하는 위치까지 물체를 이동시킨 시점에서, 스크롤을 해제하기 위하여 화면 스크롤되지 않는 위치로 손가락을 재이동시킨다. 그리고 조작자는, 원하는 방향으로 물체를 배치하기 위하여 물체의 회전 조작을 행한다. 이 경우, 화면 스크롤의 종료를 위하여 물체를 이동시키고자 하는 방향과는 반대 방향으로 손가락 등을 움직여야만 하여, 직감적인 조작이 곤란하다.

이에 비해, 화면 스크롤의 조작을 본 실시예의 압박력에 할당하면, 다음과 같은 조작으로 된다. 조작자는 2개의 손가락으로 물체를 드래그하여, 물체를 이동시키고자 하는 방향에 대응하는 위치의 점을 강하게 누름으로써 물체를 이동시킬 수 있다. 이 경우, 컴퓨터는 2개의 접촉점에서의 압박력의 대소 관계로부터, 조작자가 물체를 이동시키고자 생각하고 있는 방향을 판별한다. 또한 원하는 위치로 물체를 이동시킨 후, 조작자는 압박력을 원래대로 되돌려 물체를 회전시키는 조작을 행한다. 이때, 컴퓨터는 2개의 접촉점에서의 압박력 변화를 판별하여, 물체의 이동이 필요 없게 되었음을 판별할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 종래의 방법에 비하여 역방향으로의 조작이 발생하지 않고, 또한 연속적인 조작으로 되는 점에서, 보다 직감적인 조작이 가능해진다.

또한 어플리케이션(43a)이 터치 패널 장치(100)에서의 접촉점에 있어서의 압박력을 Z축 방향으로의 입력에 할당함으로써, 물체를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킬뿐 아니라 Z축 방향으로 이동시킬 수도 있다. 또한 어플리케이션(43a)은, 터치 패널 장치(100)로부터 입력된 압박력을 물체의 회전 동작에 할당할 수도 있다.

이와 같이, 터치 패널 장치(100)로부터 압박력을 출력함으로써 터치 패널 장치(100)의 입력 베리에이션을 증가시켜, 터치 패널 장치(100)의 조작성을 보다 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 의하면, 터치 패널 장치(100)의 CPU(31)는, 저항막(10)이 저항막(20)과 2점에서 접촉하는 경우에, XL 전극(14)에 전압을 인가하고 또한 YH 전극(22)을 접지하도록 복수의 스위치를 제어하여 XH 전극(12)과 YL 전극(24) 사이의 전압 차를 제1 압박력으로서 측정하고(스텝 S11), XH 전극(12)에 전압을 인가하고 또한 YL 전극(24)을 접지하도록 복수의 스위치를 제어하여 XL 전극(14)과 YH 전극(22) 사이의 전압 차를 제2 압박력으로서 측정하고(스텝 S11), 제1 압박력 및 제2 압박력을 2점의 좌표와 각각 관련짓고, 당해 관련지어진 데이터를 컴퓨터(40)에 출력한다(스텝 S12). 따라서 멀티터치 입력에 의한 2점의 압박력을 저렴하고 용이하게 검출할 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

Claims

제1 방향의 양단에 제1 전극 및 제2 전극이 마련된 제1 저항막과,
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 양단에 제3 전극 및 제4 전극이 마련된 제2 저항막과,
상기 제1 전극 내지 상기 제4 전극 각각에 접속되는 복수의 스위치와,
상기 제2 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제3 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제1 전극과 상기 제4 전극 사이의 전압 차를 제1 압박력으로서 측정하는 제1 측정 수단과,
상기 제1 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제4 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이의 전압 차를 제2 압박력으로서 측정하는 제2 측정 수단과,
상기 제1 압박력 및 상기 제2 압박력을 2점의 접촉점 좌표와 각각 관련지어 외부 장치에 출력하는 관련짓기 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 장치.
제1항에 있어서,
상기 관련짓기 수단은, 2점의 접촉점을 연결하는 선분의 기울기가 상기 제1 방향과 평행인 경우, 및 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 평행이 아닌 경사 방향인 경우에는, 상기 2점 중 상기 제1 전극에 가까운 1점의 좌표를 상기 제1 압박력과 관련짓고, 상기 2점 중 상기 제2 전극에 가까운 1점의 좌표를 상기 제2 압박력과 관련짓고,
상기 2점을 연결하는 선분의 기울기가 상기 제2 방향과 평행인 경우에는, 상기 2점 중 상기 제4 전극에 가까운 1점의 좌표를 상기 제1 압박력과 관련짓고, 상기 2점 중 상기 제3 전극에 가까운 1점의 좌표를 상기 제2 압박력과 관련짓는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 압박력과 상기 제2 압박력의 크기를 비교하는 비교 수단을 더 구비하고,
상기 관련짓기 수단은, 상기 2점 중 압박력이 큰 점의 접촉점 좌표에, 다른 점의 압박력보다도 큰 것을 나타내는 플래그를 관련지어 상기 외부 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 압박력의 변화량 및 상기 제2 압박력의 변화량을 검출하는 검출 수단과,
상기 관련짓기 수단은, 상기 제1 압박력의 변화량이 역치를 초과한 경우에, 상기 제1 압박력의 변화량이 상기 역치를 초과한 것을 나타내는 플래그를 상기 제1 압박력이 관련짓기된 접촉점 좌표에 관련지어 상기 외부 장치에 출력하고, 상기 제2 압박력의 변화량이 상기 역치를 초과한 경우에, 상기 제2 압박력의 변화량이 역치를 초과한 것을 나타내는 플래그를 상기 제2 압박력이 관련짓기된 접촉점 좌표에 관련지어 상기 외부 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 장치.
제1 방향의 양단에 제1 전극 및 제2 전극이 마련된 제1 저항막과,
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 양단에 제3 전극 및 제4 전극이 마련된 제2 저항막과,
상기 제1 전극 내지 상기 제4 전극 각각에 접속되는 복수의 스위치와,
상기 제2 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제3 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제1 전극과 상기 제4 전극 사이의 전압 차를 압박력으로서 측정하거나, 또는 상기 제1 전극에 전압을 인가하고 또한 상기 제4 전극을 접지하도록 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이의 전압 차를 압박력으로서 측정하는 측정 수단과,
상기 측정 수단으로 측정된 전회의 압박력과 현재의 압박력으로부터 압박력의 변화량을 산출하는 산출 수단과,
상기 압박력의 변화량이 역치를 초과하는 경우에, 상기 현재의 압박력 및 상기 압박력의 변화량을 접촉점 좌표와 관련지어 외부 장치에 출력하는 관련짓기 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 장치.