JP2003233464A

JP2003233464A - タッチパネル装置

Info

Publication number: JP2003233464A
Application number: JP2002031251A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Kono; 勝正鴻野; Tsutomu Yamada; 山田　　勉
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP3821002B2

Abstract

(57)【要約】【課題】タッチ位置の連続的な移動、導電膜の特性の経
時的な変化等の外的要因、タッチパネル装置固有の要因
に起因するタッチ位置検出精度低下を防止することがで
きる、タッチ位置検出精度に優れたタッチパネル装置を
提供する。【解決手段】本発明の装置は、タッチパネル面上の導電
膜外周部の電極と、電極に交流電流を供給する交流電流
発生手段との一端間に設けられたスイッチを介した抵抗
器、電極と交流電流発生手段の間に設けられた電流計測
手段を備え、タッチ信号に基づくタッチ位置計算値に対
して、オフセット電圧Ｖ_f、導電膜の抵抗値の経時的な
変化を補正するためのスイッチオンにおける電流計測手
段の両端の電圧Ｖ₀等を基に求められる自己補正値を用
いて補正を行う機能（〜ステップＳ８０）に加えて、タ
ッチ信号が連続的に検出される場合に、タッチしきい値
の適正化を含むタッチ位置の検出精度を向上させる機能
（ステップＳ８７）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に導電
膜を備えるタッチパネルを有するタッチパネル装置に関
し、タッチパネル表面におけるタッチ位置の検出精度に
優れた、ディスプレイ（ＣＲＴ、液晶パネル等）表面上
の項目の選択用、特に描画用および手書き入力用等に好
適なタッチパネル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネル入力装置は、入力可能なエ
リアが任意であること、画面表示を自由に設計できるこ
と、手書き入力が可能なこと等の長所がある。この装置
に用いられるタッチパネルは、ガラスあるいはフィルム
等の基板と、その表面に設けられた導電膜で構成されて
いる。そして、タッチパネルの表面に、人の指、タッチ
ペンなどが接触すると、導電膜に電流が流れ、検出され
た電流値を基に、タッチされた位置が判別できるよう
に、電気回路が構成されている。タッチ位置の検出原理
は、次のとおりである。

【０００３】図１４は、従来のタッチパネル装置に採用
されている回路図であり、タッチ位置の検出原理を説明
するための図である。なお、タッチパネルの形状は四角
形とし、タッチ位置はＸ座標とＹ座標で表示されるもの
として説明する。図１４において、Ｒｏは、タッチパネ
ルが備える導電膜のＸ軸方向またはＹ軸方向における、
電気抵抗値（以下、単に抵抗値と記す）を意味する。Ｘ
軸、Ｙ軸の各方向の導電膜の両端には、導電膜よりも抵
抗値が低い電極が設けられている。また、Ｒ_K、Ｒ_Kは電
流計測用抵抗器であり、それぞれの抵抗器の一端が電極
に接続されている。一方、電流計測用抵抗器の他端は、
いずれも交流電源ｅに接続されており、交流電源ｅの他
端は接地されている。Ｚは、導電膜上の任意の位置にタ
ッチされる、指や導電性のペン等のインピーダンスを持
つものを表しており、それらの他端は接地された状態に
ある。

【０００４】ここで、タッチ位置と、Ｘ軸またはＹ軸方
向の一方の電極との間の導電膜の抵抗値をＲ_L、他方の
電極との間の導電膜の抵抗値をＲ_H、導電膜の全抵抗は
前述のようにＲｏとする。さらに、両側の電極に接続さ
れている電流計測用抵抗器の抵抗値を、それぞれ同じ抵
抗値Ｒ_Kとし、タッチパネルに指等がタッチされた場合
の抵抗器両端の電圧をそれぞれＶ₁、Ｖ₂とする。

【０００５】図１４に示した回路構成および上記の条件
の場合、オームの法則を基に、次の（１）式が導かれ
る。

【０００６】

【数１】

【０００７】（１）式において、電圧Ｖ_lおよびＶ₂は計
測により求められる値であり、また、（１）式中のＲ_O
／Ｒ_Kは（２）式において、V₀₁およびV₀₂を計測するこ
とによって求められる値である。

【０００８】したがって、電圧Ｖ_lおよびＶ₂を計測する
ことにより、Ｒ_L／Ｒ_O、すなわち、電極間の幅（Ｒ_Oに
相当）に対する一方の電極からの距離（Ｒ_Lに相当）の
割合、換言すれば幅方向の位置を求めることができる。
Ｘ軸とＹ軸の両方について、同様な計測を行うことによ
り、Ｘ−Ｙ座標におけるタッチ位置（座標）を求めるこ
とができる。

【０００９】このような従来のタッチパネル装置は、例
えば、特表昭５６−５００２３０号公報（「タッチパネ
ルシステム及び方法」）、特開昭６３−１０８４２３号
公報に（「指タッチ式座標出力装置」）などに開示され
ている。

【００１０】タッチパネル装置は、前述のような長所が
ある反面、導電膜の特性（抵抗値）の経時的な変化、使
用環境の変化等の影響を受け、タッチ位置の検出精度が
低下するという欠点がある。このような問題を解決する
ための対策として、例えば、特開平５−８０９２２号公
報には、自動的にキャリブレーションを行う方法が開示
されている。この方法では、タッチパネルの押下回数の
累積値を記憶するようにして、押下回数に応じて自動的
に位置補正を行う対策が採られている。この方法によ
り、ある程度の位置補正は可能と考えられる。しかし、
使用回数などに伴って変化した状態の導電膜の抵抗値そ
のものが求められていないので、間接的な位置補正とな
っている。また、位置補正に、使用環境の変化が反映で
きないという欠点がある。

【００１１】この他、タッチパネルには、製造の際に生
じるタッチパネル面内における導電膜の抵抗値の不均一
性に起因するタッチ位置の検出精度不良、導電膜の外周
に設けられた抵抗値の低い導電性材料で構成された電極
が抵抗を持っていることに起因するタッチ位置検出精度
不良などの問題もある。

【００１２】なお、この後者の電極の抵抗に起因する誤
差は、次の理由による。すなわち、Ｘ軸またはＹ軸の両
端におけるＲ_L／Ｒ_O値は、コーナ部では０または１とな
り、コーナ部以外の辺部では、０または１からずれた値
となる。コーナー部以外の辺部では、コーナー部から辺
部までの電極の抵抗に比例した電圧降下が生じるからで
ある。そのため、上記（１）式では検出精度が著しく低
い。また、タッチパネルのタッチ位置検出に対して
は、タッチパネル装置の電源や周辺の機器から放射され
るノイズによる検出精度の低下がある。このようなノイ
ズや装置固有の誤差に起因するデータのばらつきを補正
する方法として、特開平１０−３３３８３５号公報に
は、複数のタッチデータを検出し、その内の最大値と最
小値を除き、残りのデータの平均値を求める方法が開示
されている。この場合には、測定時に発生するノイズに
起因する誤差を補正することはある程度可能と考えられ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】タッチパネルに描画や
手書き入力が行われる場合のように、タッチ位置が連続
的に移動する場合には、一連の動きの中で、移動に従っ
てタッチ圧が低下する傾向がある。例えば、指がタッチ
パネル上を移動する場合、移動とともにタッチ圧が低下
しタッチパネルに対する接触面積が小さくなる。このよ
うにタッチ圧が低下するとタッチ電圧が低下するので、
タッチ信号か否かの判定条件によっては、タッチとして
認識されないことが起こる。したがって、タッチ位置が
連続的に移動する場合には、タッチ位置の検出精度が低
下しやすいことが分かった。

【００１４】この他、前述のように、ノイズの影響を防
止するためには、前述の特開平１０−３３３８３５号公
報に開示されているような平均値を求める方法がある。
しかし、連続的に移動するタッチ位置の検出に平均値を
求める方法を応用する場合、平均値を求めるためのデー
タの母数を多くすると、タッチ位置の検出を時間的に追
随させることが難しく、逆に母数が少ないと平均値を求
める効果が得られないことが確認された。

【００１５】また、本発明者らは、タッチパネル装置の
検出精度に及ぼす要因を検討した結果、上記の問題に加
えて、個々のタッチパネル装置が持つ浮遊容量、すなわ
ち、タッチパネル装置の導電膜、電極、引き回し線など
と、大地（接地）またはタッチパネル装置を組み込んだ
筐体との間に生じる浮遊容量が、タッチ位置の検出精度
を低下させるという問題があることを見いだした。

【００１６】図１は、本発明者らによって確認された、
タッチパネル装置表面の導電膜、電極、引き回し配線な
どと、大地（接地）またはタッチパネル装置を組み込ん
だ筐体との間に生じる浮遊容量（Ｃ₁およびＣ₂）によ
り、人の指やタッチペンが導電膜にタッチされていない
状態でも、電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端に、電圧
（オフセット電圧）が発生することを説明するための回
路図である。

【００１７】タッチパネル装置におけるタッチ位置検出
には、導電膜に人の指やタッチペンがタッチされていな
い場合には、電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端に電圧が
発生することがなく、タッチされた時にはじめて電圧が
発生することが前提条件である。したがって、上記のよ
うなオフセット電圧の存在は、検出精度の低下を引き起
こす直接的な要因となる。

【００１８】図１（ａ）に示したように、上記の浮遊容
量は、タッチパネル装置の基本回路においては、Ｃ₁お
よびＣ₂として表すことができる。このＣ₁およびＣ₂の
存在により、電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端に、オフ
セット電圧（Ｖ_f1、Ｖ_f2）が発生することになる。導電
膜に人の指やタッチペンがタッチされた場合にも、電流
計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の電圧には、このオフセッ
ト電圧が含まれる。したがって、オフセット電圧の影響
を取り除くことができなければ、正確にタッチ位置を検
出することができないと言える。

【００１９】上記の検討結果を考慮すると、前述の導電
膜の経時的な変化、使用環境の変化等に起因するタッチ
位置の検出精度低下および上記のタッチパネル装置固有
の浮遊容量に起因するタッチ位置の検出精度低下の両者
の問題を同時に解決しなければ、タッチパネル装置のタ
ッチ位置の検出精度を向上させることができないことを
確認した。

【００２０】本発明は、上記の問題を解決することがで
きるタッチパネル装置、すなわち、タッチパネル装置の
電源や周辺の機器から発生するノイズ、タッチ位置が連
続的に移動する場合のタッチ圧の変動に起因するタッチ
検出精度の低下の問題を解決することができる、製造コ
ストが安いタッチパネル装置を提供することを目的とす
る。さらに、本発明は、上記の問題の解決に加えて、タ
ッチパネルに設けられた導電膜の特性の経時的な変化、
タッチパネル装置の使用環境の変化などに起因するタッ
チ位置の検出精度低下およびタッチパネル装置固有の浮
遊容量に起因するタッチ位置検出精度低下、等の問題を
すべて解決することができる、タッチ位置検出精度に優
れ、製造コストが安いタッチパネル装置を提供すること
を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るタッチパネ
ル装置（請求項１に記載の装置）は、基板の表面に導電
膜を備えるタッチパネルと、該タッチパネルの外周部に
配置された第１の電極および第２の電極と、前記第１の
電極および第２の電極に交流電流を供給する交流電流発
生手段と、前記第１の電極と前記交流電流発生手段との
間および前記第２の電極と前記交流電流発生手段との間
にそれぞれ配置され、第１の電極側の電流および第２の
電極側の電流を計測する電流計測手段とを備え、計測さ
れた前記第１の電極側の電流および前記第２の電極側の
電流からタッチ位置を算出するタッチパネル装置におい
て、前記算出されたタッチ位置を基に、前記タッチパネ
ルにタッチされた状態が連続的か否かを判定するタッチ
状態判定手段と、前記タッチ位置が前回のタッチ位置に
対して移動したか否かを判定するタッチ位置移動判定手
段と、該タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じ
てタッチ判定用しきい値を設定するしきい値設定手段
と、前記タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じ
て、最新のタッチ位置データを設定するタッチ位置デー
タ設定手段と、該最新のタッチ位置データおよび前回ま
でのタッチ位置判定結果を基に、今回のタッチ位置を判
定する第２のタッチ位置判定手段とを備えることを特徴
とする。

【００２２】上述の本発明に係るタッチパネル装置（請
求項１に記載の装置）は、タッチ状態が連続的な場合に
は、今回のタッチ位置検出値と前回のタッチ位置判定値
とを基に移動量を判定し、移動量に応じてタッチしきい
値を決定するとともに、前回までのタッチ位置判定結果
を利用して今回のタッチ位置を判定する手段を備えてい
る。そのために、連続的にタッチされている状態でタッ
チ圧が変動し、タッチされているか否かの判定が難しい
ような場合でも、精度よくタッチ位置を判定することが
可能である。それとともに、タッチ位置移動判定手段に
より、タッチ信号とノイズとを精度よく判別し、タッチ
位置の判定からノイズを排除するようにしているので、
タッチ位置の判定に対するノイズの影響を小さく抑える
ことができる。さらに、前回までのタッチ位置判定結果
が、すでに平均化された精度の高い値であるので、平均
値を求めるのに必要なデータの母数を少なくすることが
できるために、タッチ位置の判定結果を求めるのに要す
る時間が短い。したがって、タッチパネルに描画などが
行われる場合であっても、精度よく、かつ追随性よくタ
ッチ位置の判定を行うことができる。

【００２３】本発明に係る別のタッチパネル装置（請求
項２に記載の装置）は、基板の表面に導電膜を備えるタ
ッチパネルと、該タッチパネルの外周部に配置された第
１の電極および第２の電極とからなる２つの電極と、前
記第１の電極および第２の電極に交流電流を供給する交
流電流発生手段と、前記第１の電極と前記交流電流発生
手段との間および前記第２の電極と前記交流電流発生手
段との間に配置され、第１の電極側の電流または第２の
電極側の電流を計測する電流計測手段とを備え、計測さ
れた前記第１の電極側の電流および前記第２の電極側の
電流からタッチ位置を算出するタッチパネル装置におい
て、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少な
くとも一方の電極と前記交流発生手段の一端との間に、
スイッチを介した抵抗器を備え、前記第１の電極側と第
２の電極側毎にオフセット電圧Ｖ _fを判定するＶ_f値判定
手段と、前記第１の電極側と第２の電極側毎に前記スイ
ッチオンにおける前記電流計測手段の両端の電圧Ｖ₀を
判定するＶ₀値判定手段と、前記電圧Ｖ_fおよびＶ₀値を
基に、タッチ位置検出値に対する自己補正値を求める自
己補正値判定手段と、前記スイッチがオフで、タッチパ
ネルにタッチされた状態における前記電流計測手段の両
端の電圧Ｖ_tを判定するＶ_t値判定手段と、前記自己補正
値およびＶ_t値を基に、タッチパネル上のタッチ位置を
判定する第１のタッチ位置判定手段と、該第１のタッチ
位置判定手段によって求められたタッチ位置を基に、前
記タッチパネルにタッチされた状態が連続的か否かを判
定するタッチ状態判定手段と、前記タッチ位置が前回の
タッチ位置に対して移動したか否かを判定するタッチ位
置移動判定手段と、該タッチ位置移動判定手段による判
定結果に応じてタッチ判定用しきい値を設定するしきい
値設定手段と、前記タッチ位置移動判定手段による判定
結果に応じて、最新のタッチ位置データを設定するタッ
チ位置データ設定手段と、該最新のタッチ位置データお
よび前回までのタッチ位置判定結果を基に、今回のタッ
チ位置を判定する第２のタッチ位置判定手段とを備える
ことを特徴とする。

【００２４】また、上記のタッチパネル装置において、
前記外周部に配置された電極の数が３以上であり、電極
を結ぶ２以上の軸を座標軸とし、各座標軸方向毎に、前
記タッチ位置を判定する前記第１のタッチ位置判定手段
および前記第２のタッチ位置判定手段を有することが望
ましい。

【００２５】さらに、前記各座標軸に対応する２つの電
極に対して、前記電流計測手段の接続を切り替えるため
の切り替え手段を備えることが望ましい。

【００２６】上記のタッチパネル装置においては、前記
タッチパネル装置への電源投入時、またはタッチパネル
にタッチ信号がない時に随時、自己補正値判定を実行す
る機能を有することが望ましい。

【００２７】また、上記のタッチパネル装置において、
前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ
位置判定手段によって求められたタッチ位置座標と、標
準のタッチパネルで実測された座標との関係を基に予め
作成された補正表とを備え、タッチ信号に基づいて、前
記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位
置判定手段によって計算されたタッチ位置座標と、補正
表の該当する座標とを照合し、前記補正表により、前記
タッチ位置座標の補正を行う機能を備えることが望まし
い。

【００２８】上記の補正表による補正を行う装置に代え
て、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタ
ッチ位置判定手段によって求められたタッチ位置座標
と、標準のタッチパネルで実測された座標との関係を基
に、予め求められた補正演算手段を備え、前記第１のタ
ッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判定手段
によって求められたタッチ位置座標に対して、前記補正
演算手段を用いて補正を行う機能を備える装置としても
よい。

【００２９】本発明に係るタッチパネル装置において
は、前記タッチパネルが四角形以上の多角形で、前記座
標軸が２軸以上であることが望ましい。

【００３０】上述のように、本発明に係る別のタッチパ
ネル装置は、上記の従来の装置構成に加えて、第１の電
極および第２の電極のうちの少なくとも一方の電極と交
流電流発生手段との一端間に、スイッチを介した抵抗器
を備えており、このスイッチがオンの状態で、Ｖo値判
定手段により、電流計測手段の両端の電圧Ｖoが判定で
きるようになっている。そのために、タッチパネルの導
電膜の抵抗値の経時的な変化や使用環境に起因する変化
を検出し、導電膜の抵抗値を補正することができる。さ
らに、Ｖ_f値判定手段により、第１の電極側と第２の電
極側毎に、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因する
電圧Ｖ_fを検出することができる。

【００３１】したがって、本発明に係る別のタッチパネ
ル装置は、導電膜の抵抗値の経時的な変化および装置自
体の持つ浮遊容量に起因するオフセット電圧を基に、タ
ッチ位置の自己補正を行うことができるように構成され
ている。そして、この自己補正値の計算が、装置への電
源投入時、特定の時間周期等、随時実行されるようにな
っている。さらに、前者の本発明に係るタッチパネル装
置（請求項１に記載の装置）の持つ、前述の特性を合わ
せ備えているので、従来のタッチパネル装置に比べて、
タッチ位置が連続的に移動するような場合でも、タッチ
位置の検出精度に極めて優れている。なお、本発明に係
る自己補正により、タッチ位置の検出精度が向上する理
由については後述する。

【００３２】また、本発明に係る装置に用いられるタッ
チパネルの形状は、円形、楕円形、多角形等を含み、特
に制限されるものではない。このタッチパネルの形状が
三角形の場合には、第１の電極と第２の電極に該当する
電極とは、隣り合う辺に設けられた電極を意味する。ま
た、他の多角形の場合には、第１の電極と第２の電極
は、必ずしも正対する辺に設けられた電極同士である必
要はない。ただし、正対する辺同士を選ぶことが望まし
い。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、請求項２に記載した発明を
基に、本発明に係る好ましい実施の形態を詳細に説明す
る。請求項１に記載した発明は、請求項２に記載した発
明の構成の一部を省略したものであるので、以下の実施
の形態の説明の後にその要旨を説明する。

【００３４】図２は、本発明に係るタッチパネル装置に
おける、導電膜の抵抗値の経時的な変化、使用環境によ
る変化の補正に関する原理を説明するための回路図であ
る。なお、ここでは、浮遊容量に起因するオフセット電
圧については、考慮しないことにする。導電膜（全幅の
抵抗値Ｒ_O）の両端の電極には、それぞれ電流計測用抵
抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの一端が接続されており、電流計測用抵抗
器Ｒ_K、Ｒ_Kの他端は、共通接続点を介して、交流電源ｅ
に接続されている。この交流電源ｅの他端は接地されて
いる。導電膜の一端（電極）とこの電極に接続された電
流計測用抵抗器Ｒ_Kの接続点に、スイッチＳを介して抵
抗器Ｒ_Zが接続されており、抵抗器Ｒ_Zの他端は接地され
ている。

【００３５】この回路において、タッチパネルに指等が
タッチされた状態で、スイッチＳがオフの場合と、スイ
ッチＳがオンの場合について、電流計測用抵抗器Ｒ_K、
Ｒ_Kの両端の電圧が計測されたとする。スイッチＳがオ
フの場合は、図１４に示した場合と同じ状態である。こ
の時の電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の電圧を、それ
ぞれＶ₁、Ｖ₂とする。また、図２に示したように、タッ
チパネルに指等がタッチされていない状態で、スイッチ
Ｓがオンの場合については、電流計測用抵抗器Ｒ _K、Ｒ_K
の両端の電圧を、それぞれＶ_O1、Ｖ_O2とする。オームの
法則により、図１４の状態から前記の（１）式が導か
れ、図２の状態から下記の（２）式が導かれる。

【００３６】

【数２】

【００３７】この（２）式を前記の（１）式に代入する
と、（３）式が得られる。

【００３８】

【数３】

【００３９】（３）式において、Ｖ_O1、Ｖ_O2、Ｖ₁、Ｖ₂
は、いずれも計測値であり、これらの値を（３）式に代
入することにより、Ｒ_LとＲ_Oの比、Ｒ_L／Ｒ_Oを求めるこ
とができる。すなわち、タッチ時における導電膜全幅
（電極間の間隔）に対するタッチ位置（一方の電極から
の距離）の割合が求められる。この操作を、Ｘ軸とＹ軸
について行うことにより、タッチ位置の座標を求めるこ
とができる。

【００４０】このように、電流計測用抵抗器Ｒ_Kの接続
点に、スイッチＳを介して抵抗器Ｒ_Zを設けることによ
り、タッチ時における導電膜の真の抵抗値を検出した場
合とほぼ同等の精度を持つ、タッチ位置の検出が可能で
ある。この方法、装置によれば、導電膜の抵抗値の経時
的な変化や使用環境（温度、湿度等）による変化を補正
することができる。ここで、前記の（２）式で表される
Ｒ_K／Ｒ_Oは、この補正値（自己補正値）に相当する。

【００４１】図１（ｂ）に、本発明に係るタッチパネル
装置において、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因
するオフセット電圧がタッチ位置に及ぼす影響と、オフ
セット電圧の影響を補正する方法を説明するための回路
図を示した。

【００４２】タッチパネルに人の指等がタッチされてい
ない状態における、電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の
オフセット電圧を、それぞれＶ_f1、Ｖ_f2とする。タッチ
パネルに人の指等がタッチされた際に、電流計測用抵抗
器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端に発生する電圧を、それぞれＶ₁'、Ｖ
₂'とし、タッチパネルにタッチされたことに起因する電
圧をＶ₁、Ｖ₂とする。Ｖ₁'、Ｖ₂'には、それぞれ、導電
膜へのタッチに起因する電圧Ｖ₁、Ｖ₂と、オフセット電
圧Ｖ_f1、Ｖ_f2とが含まれるので、Ｖ₁'、Ｖ₂'は次の
（７）式、Ｖ₁、Ｖ₂は次の（８）式のように表される。

【００４３】

【数７】

【００４４】

【数８】

【００４５】したがって、オフセット電圧を考慮した場
合には、前出の（３）式は、下記の（４）式、すなわち
下記の（５）式となる。

【００４６】

【数４】

【００４７】

【数５】

【００４８】同様に、前出の（２）式は、（６）式のよ
うに表される。本発明においては、（６）式で求められ
るＲ_K／Ｒ_Oを自己補正値と呼ぶ。

【００４９】

【数６】

【００５０】これらの（５）式および（６）式を用いる
ことにより、タッチパネル装置固有のオフセット電圧の
タッチ位置検出に及ぼす影響を補正することが可能で、
オフセット電圧に起因するタッチ位置検出精度の低下を
防止することができる。

【００５１】本発明においては、上述の経時的な変化等
に起因するタッチ位置検出精度の低下およびオフセット
電圧に起因するタッチ位置の検出精度の低下という２つ
の重要な問題を解決するために、上記の説明からも明ら
かなように、具体的には、次の２つの対策を講じる。

【００５２】その第１は、タッチパネルにタッチされて
いない状態で、オフセット電圧を計測し、タッチ位置の
計算または装置に関する自己補正（自己補正値の計算）
に反映させること、その第２は、導電膜の周囲の電極と
交流発生手段との間に抵抗器を設け、抵抗器を利用する
ことにより、導電膜の経時変化等の補正を可能にするこ
とである。

【００５３】これらの２つの対策を実現することができ
る、本発明に係るタッチパネル装置について、以下に具
体的に説明する。

【００５４】図３は、本発明の一実施の形態に係るタッ
チパネル装置の全体構成を示すブロック図である。ま
た、図４は、図３に示したタッチパネル装置に用いられ
るタッチパネルの構成例を示す図である。

【００５５】図４に示したタッチパネルは、パネルの形
状が四角形、すなわち、座標軸がＸとＹの２つであり、
もっともよく用いられる形状の例である。

【００５６】タッチパネル１は、長方形のガラス、樹脂
製のフィルム等の基板２と、その表面に形成された導電
膜３と、導電膜３の外周部、すなわち４つの辺部に設け
られた電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを備えている。
これらの電極のうち、Ｘ軸またはＹ軸方向で対向する電
極が第１の電極と第２の電極の組み合わせとなる。な
お、タッチパネル用の基板２は、透明である必要はな
く、適用する装置により適宜選択すればよい。

【００５７】ここで、「タッチパネル面の相対する辺
部」とは、図４に示したタッチパネルの例においては、
Ｘ軸方向は左側の辺部と右側の辺部、Ｙ軸方向は上側の
辺部と下側の辺部を意味する。四角形を超える多角形の
場合についても、同様に相互に相対する辺部に位置する
関係を表す。

【００５８】導電膜の抵抗値は数百Ω〜数kΩ／方形が
望ましい。また、電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄとし
ては、数Ω〜数100Ωが望ましく、導電膜よりも低い抵
抗値でなければならない。実際のタッチパネルでは、電
極は低い抵抗値ではあるが抵抗を有している。そのた
め、X軸またはY軸の両辺では、Ｒ_L／Ｒ_Oの値は、コーナ
部では０または１となり、コーナ部以外の辺部では０ま
たは１からずれた値となる。パネル辺部で起こる曲線現
象は、導電膜の抵抗値および電極の抵抗値を上記抵抗値
の範囲内において調整することにより、ある程度直線化
することが可能である。また、導電膜の表面には、タッ
チパネルの耐久性を向上させるために、絶縁性保護コー
トまたは保護用フィルムを設けてもよい。

【００５９】なお、ここでは、おもに人の指で導電膜３
がタッチされる場合を想定しているが、人の指以外の導
電性リード線付きのタッチペン等を用いてもよいことは
言うまでもない。この場合、リード線は大地に接続され
ていることが望ましいが、回路上の接地（ＧＮＤ）への
接続でも差し支えない。

【００６０】タッチパネル表面の導電膜３の外周部の４
辺に設けられている電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに
は、それぞれ外部接続用のリード部５ａ、５ｂ、５ｃお
よび５ｄが接続されている。これらのリード部と交流電
源への接続は、切り替え手段による電極の組み合わせの
選択により、導電膜におけるＸ軸方向の計測とＹ軸方向
の計測とを切り替えることができる。すなわち、リード
部５ｂと５ｄとの組み合わせにより、Ｘ軸方向の電極４
ｂと４ｄとの間の計測、リード部５ａと５ｃとの組み合
わせにより、Ｙ軸方向の電極４ａと４ｃとの間の計測を
行うことができる。

【００６１】図３に示したように、本発明の実施の形態
に係るタッチパネル装置は、タッチパネル１、Ｘ−Ｙ切
り替え回路１２、交流電流発生手段である交流電源ｅ、
抵抗器Ｒ_Z、そのオン、オフを行うためのスイッチＡと
Ｂ、交流電源とのオン、オフを行うためのスイッチＣ、
電流計測手段である２つの電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_K、
差動装置回路１５と１６、バンドパスフィルタ１７と１
８、全波整流回路１９と２０、Ａ／Ｄコンバータ２１、
比較回路２２、Ａ／Ｄコンバータ２１、制御手段である
マイコン１３を備えている。

【００６２】この装置において、タッチパネル１の外部
接続用リード部５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄは、Ｘ−Ｙ
切り替え回路１２に接続されており、マイコン１３から
の切り替え信号ＸＹＣによって、Ｘ軸方向の計測と、Ｙ
軸方向の計測とが切り替えられるように構成されてい
る。Ｘ−Ｙ切り替え回路１２の２つの出力端には、それ
ぞれ電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの一端が接続されてお
り、抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの他端は共通接続点を有し、スイッ
チＣを介して、一端が接地された交流電源ｅに、電気的
に接続されている。そして、マイコン１３からのオン、
オフ信号ＯＳＣによって、交流電源のオン、オフ（スイ
ッチＣのオン、オフ）が行われる。

【００６３】Ｘ−Ｙ切り替え回路１２の２つの出力端と
電流計測用抵抗器Ｒ_Kとの接続点には、それぞれスイッ
チＡ、Ｂの一端が接続され、スイッチＡ、Ｂの他端は共
通接続点を有し、抵抗器Ｒ_Zが接続されており、Ｒ_Zの他
端は接地されている。スイッチＡおよびＢは、それぞれ
マイコン１３からのオン、オフ信号ＬＧ、ＨＧによって
オン、オフされる。

【００６４】２つの抵抗器Ｒ_Kの両端の電圧は、それぞ
れ差動増幅回路１５、１６に入力され、差動装置回路１
５、１６の出力は、それぞれバンドパスフィルタ１７、
１８に入力され、ノイズ成分が除去された後、全波整流
回路１９、２０に出力される。ここで交流が直流に変換
され、Ａ／Ｄコンバータ２１に入力されて、アナログ信
号がディジタル信号に変換されて、比較回路２２に出力
される。Ａ／Ｄコンバータ２１でデジタル値に変換され
た出力値は、抵抗器Ｒ_Kの両端の電圧としてマイコン１
３に入力され、後述する演算法により、タッチ位置が計
算される。比較回路２２は、全波整流回路１９、２０か
らの入力に応じて、タッチ判定用信号Ｖ _Tをマイコン１
３に出力する。比較回路２２は、Ｖ₁、Ｖ₂のどちらかの
信号がある規定値を超えて検出された時、タッチ有りと
認識して、マイコン１３に信号を伝達する。

【００６５】このような構成を持つタッチパネル装置に
より、浮遊容量に起因するオフセット電圧：Ｖ_f値判定
手段、各座標軸毎の導電膜の抵抗値の自己補正に用いら
れる電圧：Ｖ_o値判定手段、Ｖ_f値、Ｖ_O値を基にした自
己補正値判定手段、タッチパネルにタッチされた際の電
圧：Ｖ_t値判定手段、これらのデータを基にした、タッ
チ位置判定手段等を実現することが可能である。

【００６６】次に、本発明に係るタッチパネル装置内で
実行される動作について、フローチャートを用いて具体
的に説明する。全体のフローを図５〜図１１に分けて示
す。図５は、オフセット電圧を取得する過程（Ｖ_f値判
定手段に関する動作等）、図６は、Ｘ軸方向に関するオ
フセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と計算結
果の記憶手段への格納の過程（Ｖ_o値判定手段、自己補
正値判定手段に関する動作等）、図７は、Ｙ軸方向に関
するオフセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と
計算結果の記憶手段への格納の過程（Ｖ_o値判定手段、
自己補正値判定手段に関する動作等）、図８は、タッチ
信号を検知した際に、タッチ位置を計算し出力する過程
（Ｖ_t値判定手段、第１のタッチ位置判定手段などに関
する動作等）を示すフローチャートである。

【００６７】また、図９は、図８に示したフローチャー
トの内のＤ−Ｅ部、すなわち、タッチ状態が連続的な場
合におけるタッチ位置移動判定手段、第２のタッチ位置
判定手段などに関する動作等を、図１０は、図９に示し
たフローチャートの内のＦ−Ｇ部、すなわち、連続的に
検出されるタッチ信号が定常的な平均値を計算するため
の信号数に満たない場合の動作を示すフローチャートで
ある。

【００６８】さらに、図１１は、図５に示されているデ
ータ設定の初期化過程を詳細に示したフローチャートで
ある。

【００６９】図５は、装置固有の浮遊容量に起因するオ
フセット電圧を取得する過程のフローチャートである。
まず、マイコン内部のＲＡＭのクリアおよびマイコン内
部のデータ設定の初期化を行う（ステップＳ５０）。

【００７０】次に、オフセット電圧が計測する。はじめ
に、Ｘ−Ｙ切り替え回路１２によりＸ軸方向の計測に切
り替える（ステップＳ５１）。その状態で、タッチ判定
用信号Ｖ_Tに関する判断を行い（ステップＳ５２）、タ
ッチ信号ではない（Ｖ_T：“Ｌ”）と確認した場合に
は、図３に示したブロック図におけるスイッチＡおよび
Ｂをオフ、スイッチＣをオンに設定する（ステップＳ５
３）。さらに、タッチパネルに何もタッチされていない
状態で、２つの電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の電圧
（Ｘ軸方向のオフセット電圧）、それぞれＶ_f1X、Ｖ_f2X
を計測し、取得する（ステップＳ５４）。続いて、Ｙ軸
方向の計測に切り替え（ステップＳ５５）、Ｘ軸方向の
場合と同様の手順で、タッチ信号か否かの判断（ステッ
プＳ５６）を行い、タッチ信号ではない場合には、Ｙ軸
方向のオフセット電圧Ｖ_f1Y、Ｖ_f2Yを計測し、取得する
（ステップＳ５７）。

【００７１】なお、ステップＳ５２、ステップＳ５６
で、タッチ信号である（Ｖ_T：“Ｈ”）と判断した場合
（符号：ＮＯ）には、それぞれステップＳ５２、ステッ
プＳ５６を繰り返す。これらの計測により、装置固有の
浮遊容量の補正に必要なオフセット電圧に関するデータ
が得られ、これらの取得されたオフセット電圧Ｖ_f1X、
Ｖ_f2XおよびＶ_f1Y、Ｖ_f2Yを、いずれもマイコン１３内
の記憶手段（ＲＡＭ）に格納する。

【００７２】ここで、タッチ判定用信号Ｖ_Tとは、タッ
チ信号であるか否かを識別する信号である。この信号
は、電流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の電圧の電圧
Ｖ₁、Ｖ₂が、比較回路２２に入力され、予め設定されて
いるしきい値と比較され、しきい値より高ければ
“Ｈ”、低ければ“Ｌ”と区別されて発信される信号で
ある。すなわち、タッチ判定用信号が“Ｈ”であればタ
ッチ信号、“Ｌ”であればタッチ信号ではないと識別で
きる信号である。タッチ信号であるかの判断は、上記の
ようなしきい値を用いてもよいが、信号の出力の立ち上
がりを、時間で微分するような方法を採用することもで
きる。

【００７３】次に、図６に示したフローチャートに従っ
て、Ｘ軸方向について、導電膜の経時変化等の補正に必
要なデータを取得し、これらのデータおよびオフセット
電圧のデータを用いて、自己補正値を計算し、求められ
た自己補正値をマイコン内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納
する。

【００７４】まず、計測方向をＸ軸方向に切り替える
（ステップＳ６１）。その状態で、タッチ判定用信号Ｖ
_Tに対する判断を行い（ステップＳ６２）、タッチ信号
ではない（Ｖ_T：“Ｌ”）と判断した場合には、図３に
示したブロック図におけるスイッチＡまたはＢがオン、
スイッチＣをオンに設定する（ステップＳ６３）。人の
指等がタッチパネルにタッチされていない状態で、電流
計測用抵抗器Ｒ_k、Ｒ_kの両端の電圧Ｖ_O1X'、Ｖ_O2X'（オ
フセット電圧を含む電圧）を計測し、オフセット電圧Ｖ
_f1X、Ｖ_f2Xを差し引くことにより、オフセット電圧を含
まないＲ_k、Ｒ_kの両端の電圧Ｖ_O1X、Ｖ_O2Xを求める（ス
テップＳ６４）。これらの得られた値を基に、（６）式
により、Ｘ軸方向の自己補正値を計算する（ステップＳ
６５）。

【００７５】この段階で、スイッチＡおよびＢをオフ、
スイッチＣをオンに設定し（ステップＳ６６）、タッチ
判定用信号Ｖ_Tに対する判断を行い（ステップＳ６
７）、タッチ信号ではないこと（Ｖ_T：“Ｌ”）を確認
すれば、Ｘ軸方向の自己補正値Ｒ_K／Ｒ_OXとして、マイ
コン内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納し、保存する。な
お、ステップＳ６７で、タッチ信号と判断した場合に
は、今回求められた自己補正値を破棄し、ステップＳ６
１に戻って、同じ操作を繰り返す。また、ステップＳ６
２で、タッチ信号と判断した場合にも、ステップＳ６１
に戻る。

【００７６】図７は、Ｙ軸方向について、導電膜の経時
変化等の補正に必要なデータを取得し、これらのデータ
およびオフセット電圧のデータを用いて、自己補正値を
計算し、求められた自己補正値をマイコン内に保存する
過程を示すフローチャートである。図７の場合には、上
述のＸ軸方向について自己補正値を求める場合に比べ
て、計測方向がＹ軸方向という相違があるだけであるの
で、詳細な説明は省略する。

【００７７】図５〜図７に示した過程に従って、Ｘ軸方
向の自己補正値Ｒ_K／Ｒ_OX、Ｙ軸方向の自己補正値Ｒ_K／
Ｒ_OYが求められる。これらの自己補正値には、タッチパ
ネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧、導
電膜の抵抗値の経時変化、使用環境の変化等、タッチ位
置以外の外的要因に起因する、タッチ位置の検出精度を
低下させる要因の補正が含まれている。したがって、タ
ッチ信号が検知された際には、（５）式における自己補
正値として、上記の過程で求められ、マイコン内に格納
されている自己補正値を用いて、タッチ位置を演算すれ
ばよい。

【００７８】上述の図５〜図７の過程に従って求められ
る、オフセット電圧Ｖ_f1X、Ｖ_f2XおよびＶ_f1Y、Ｖ_f2Yな
らびに導電膜の経時変化とオフセット電圧の影響を含む
電圧Ｖ_O1X'、Ｖ_O2X'は、タッチパネル装置が使用されて
いない任意の時間帯に計測することが可能である。した
がって、自己補正値は、随時求めることができる。例え
ば、空き時間を利用して、一定の時間周期でこれらの計
測を行い、自己補正値を計算し、常に最新の値を記憶手
段に保存しておいてもよいし、タッチパネル装置の起動
時に自己補正値を計算し記憶手段に保存しておいてもよ
く、これらを併用してもよい。この自己補正値を更新す
るための制御は、マイコン等を利用すればよい。

【００７９】図８は、タッチ信号が検知された際に、タ
ッチ位置を計算し、出力する過程を示すフローチャート
である。ステップＳ７６の段階で、スイッチＡおよびＢ
がオフ、スイッチＣがオンに設定されているので、タッ
チ信号を検知できる状態にある。

【００８０】タッチ位置の計測方向がＸ軸に切り替えら
れている状態で（ステップＳ８０）、タッチ判定用信号
Ｖ_Tが入力されるのを待つ。タッチ判定用信号Ｖ_Tを検知
すると、タッチ信号であるか否かを判断する（ステップ
Ｓ８１）。

【００８１】ここで、以後の説明では、タッチ信号であ
るか否かを判定するためのしきい値を操作し変更するの
で、しきい値をγ_VTで表示するものとし、ベースとする
しきい値をγ_VT・0とする。先に記したＶ_T：“Ｈ”はＶ_T
＞γ_VT・0を意味し、Ｖ_T：“Ｌ”はＶ_T≦γ_VT・0を意味す
る。

【００８２】タッチ信号（Ｖ_T＞γ_VT・0）であれば、電
流計測用抵抗器Ｒ_K、Ｒ_Kの両端の電圧、Ｖ_1X'、Ｖ_2X'を
取得し、（８）式によりＶ_1X、Ｖ_2Xを計算する（ステッ
プＳ８２）。これらのデータおよびマイコン等に格納さ
れているＸ軸方向の自己補正値Ｒ_KX／Ｒ_OXを基に、
（５）式により、Ｘ軸方向のタッチ位置Ｒ_LX／Ｒ_OXを計
算する（ステップＳ８３）。

【００８３】次に、計測方向をＹ軸方向に切り替え（ス
テップＳ８４）、Ｘ軸の場合と同様な手順を経て、
（５）式により、Ｙ軸方向のタッチ位置Ｒ_LY／Ｒ_OYを計
算する（ステップＳ８５、Ｓ８６）。上記のステップＳ
８０〜８６により、タッチ位置の座標（Ｒ_LX／Ｒ_OX、Ｒ
_LY／Ｒ_OY）が求められたことになる。この段階で求めら
れるのが、第１のタッチ位置判定手段によって決定され
る第１のタッチ位置判定値である。

【００８４】次に、タッチ状態が連続的か否か、タッチ
状態の判断を行う（ステップＳ８７）。タッチ状態が連
続的か否かの判断は、前回のタッチ信号Ｖ_Tの検出から
今回の検出までに、所定の時間間隔、例えば１０μｓｅ
ｃ程度の時間があれば非連続と判定し、その時間に満た
ない場合には連続と判断する。この他、一定の時間間隔
でクロックを発生させ、そのクロックに応じてタッチ信
号が検出されれば連続、検出されなければ非連続と判断
してもよい。

【００８５】タッチ状態が非連続と判断された場合に
は、ステップＳ８８−１へ進み、第１のタッチ位置判定
手段によるタッチ位置判定値Ｒ_LX／Ｒ_OX（＝Ｘ_P・C）、
Ｒ_LY／Ｒ_OY（＝Ｙ_P・C）を、いったん記憶装置に格納す
る。次に、タッチ状態が非連続的な場合には、しきい値
を変更する必要がないので、しきい値γ_VT・Pをγ_VT・0に
設定する（ステップＳ８８−２）。

【００８６】その後、ステップＳ８９において、タッチ
信号であるか否かを再確認し、タッチ信号であれば、タ
ッチ位置判定値を出力し（ステップＳ９０−１）、タッ
チ信号でないと判断された場合には、今回の判定値を破
棄する（ステップＳ９０−２）。

【００８７】ステップＳ８７において、タッチ状態を連
続的と判断した場合には、図８に示されているＤに進
み、タッチ信号が連続的な場合について、第２のタッチ
位置判定を行う。本発明に関する重要な特徴は、このＤ
〜Ｅ間にあり、本発明では、このステップを経ることに
より、タッチパネルで描画が行われる場合のようなタッ
チ圧低下などの変動が検出精度に及ぼす影響を抑制する
とともにノイズ等の影響を排除することにより、検出精
度の向上を図っている。

【００８８】図９は、図８に示したＤ〜Ｅ間における、
第２のタッチ位置判定を行うための詳細な動作を示すフ
ローチャートである。まず、前回までの連続するタッチ
信号の検出数Ｐが、第２のタッチ位置判定手段による判
定値を求める際に平均値を計算するのに必要な母数ｎに
達しているか否かを判断し（ステップＳ９１）、ｎ未満
の場合には後に説明するＦへ進み、ｎ以上の場合にはス
テップＳ９２に進む。ここで、今回のタッチ位置（最新
のタッチ位置）は、第１のタッチ位置判定手段によって
決定された値とし、Ｘ_P・C、Ｙ_P・Cにより表示するものと
する。なお、Ｘ _P・C、Ｙ_P・Cは、座標名Ｘ_P、Ｙ_Pに格納さ
れている座標値（計算値）とする。

【００８９】ステップＳ９２では、前回のタッチ位置判
定値（後述の第２のタッチ位置判定値）であるＸ
_AV・(p-1)、Ｙ_AV・(p-1)と今回の計算で求められた
Ｘ_P・C、Ｙ_P・Cとから、（９）式、（１０）式により、移
動量ΔＸ_P・C、ΔＹ_P・Cを計算する。 ΔＸ_P・C＝Ｘ_P・C−Ｘ_AV・(p-1) （９）式 ΔＹ_P・C＝Ｙ_P・C−Ｙ_AV・(p-1) （１０）式次に、Ｘ軸について、移動量ΔＸ_P・Cが所定の値α_Xを超
えているか否かを判断し（ステップＳ９３）、超えてい
ない場合にはＸ_P・C値を前回のタッチ位置判定値Ｘ
_AV・(p-1)に設定する（ステップＳ９４）。なお、移動量
ΔＸ_P・Cが所定の値α_Xを超えている場合にはＸ_P・Cをそ
のままの値としておく。Ｙ軸についても、Ｘ軸の場合と
同様な処理を行う（ステップＳ９５、Ｓ９６）。

【００９０】ここで、α_Xとα_Yは、座標分解能程度の１
％前後でよい。この方法では、タッチ位置座標は、厳密
にはαxとαｙを基準として段階状に変化することにな
るが、座標分解能程度の1％前後であれば、実用上十分
な精度で、移動量ΔＸ_P・Cを採用すべきか否かの判断を
行うことができる。なお、分解能１％とは、パネル面に
おける長さの割合をに相当し、例えば画面の幅が１００
ｍｍの場合は１ｍｍを意味する。

【００９１】上記の判断の結果、今回のＸ軸のタッチ位
置計算値Ｘ_P・C（最新のタッチ位置データと記す）の値
は、移動量ΔＸ_P・Cが所定の値α_Xを超えている場合には
Ｘ_P・ _C、ΔＸ_P・Cがα_X以下の場合にはＸ_AV・(p-1)とな
る。Ｙ軸の今回のタッチ位置計算値Ｙ_P・Cの値も同様で
ある。

【００９２】このように、上記のステップＳ９６までの
動作により、タッチ位置Ｘ_P・_C、およびＹ_P・_Cを決定して
最新のタッチ位置データとして設定する。

【００９３】ここで、タッチ判定用しきい値の設定を行
う。ステップＳ９３およびＳ９５でＹＥＳの場合、すな
わち、ΔＸ_P・C＞α_X、ΔＹ_P・C＞α_Yの場合には、タッチ
位置が連続的に移動していることが明らかであり、タッ
チ圧が低下していくことが予想されるので、タッチ判定
用しきい値を低くする。この操作がステップＳ９７であ
り、しきい値γ_VT・Pを、γ_VT・(P-1)×Ａ(係数)に置き換
える。すなわち、しきい値γ_VT・Pを、（１１）式により
設定する（ステップＳ９７）。 γ_VT・P＝γ_VT・(P-1)×Ａ（１１）式一方、ΔＸ_P・C、ΔＹ_P・Cのうちのいずれかが、ΔＸ_P・C
≦α_X、ΔＹ_P・C≦α_Yの場合には、タッチ位置が移動し
ていないと判断し、しきい値γ_VT・Pはそのままの値γ
_VT・(P-1)とする（ステップＳ９８）。

【００９４】なお、上記の係数Ａについては、０．５〜
０．９の範囲が望ましく、０．６〜０．７の範囲がさら
に望ましい。

【００９５】次に、ステップＳ９６までに求めた最新の
タッチ位置データＸ_P・C、Ｙ_P・Cを、記憶手段に格納し
（ステップＳ９９）、その後ステップＳ１００におい
て、前回までのタッチ位置Ｘ_AV・(p-n)〜Ｘ_AV・(p-1)、Ｙ
_AV・(p-n)〜Ｙ_AV・(p-1)および最新のタッチ位置データＸ
_P・C、Ｙ_P・Cを用いて、下記の（１２）式および（１３）
式により、今回のタッチ位置座標（Ｘ_AV・p、Ｙ_AV・p）を
計算する。なお、このステップＳ１００で求められるの
が、第２のタッチ位置判定手段によって決定されるタッ
チ位置判定値であり、いったん記憶手段に格納する（ス
テップＳ１０１）。

【００９６】

【数９】

【００９７】図１２は、ステップＳ９３〜Ｓ１００の間
における第２のタッチ位置判定手段による第２のタッチ
位置判定値Ｘ_AV・pの計算方法例を説明するための図であ
る。図１２に示した方法は、Ｘ軸に関する第２のタッチ
位置判定値Ｘ_AV・pを決定するのに、前回までのｎ個のＸ
_P値を基に移動平均を行う方法である。計算式は上記
（１２）式であり、図中にも示した。

【００９８】図１２（ａ）に示されているように、読み
取り回数Ｐに対応する座標名Ｘ_Pには、座標値として、
Ｐが７、９、１２の場合には、Ｘ_AV・7、Ｘ_AV・9、Ｘ
_AV・12が格納されている。これは、上記のステップＳ９
３〜Ｓ９６で説明したように、Ｘ _P・Cが所定の値α_Xを超
えなかったからである。このような値を含むそれぞれの
座標Ｘ_Pにおける座標値Ｘ_P・C値を用いて、図１２（ｂ）
に示したような方法で移動平均値を求めて、第２のタッ
チ位置判定値Ｘ_AV・Pとする。Ｙ軸に関する第２のタッチ
位置判定方法も同様である。

【００９９】移動平均値を求めるための母数ｎについて
は、タッチパネル装置の特性、使用環境、時間に関する
追随性等を考慮して決定するのがよい。通常、母数ｎ
は、５〜１５程度の範囲が望ましく、８程度がもっとも
実用的である。

【０１００】上記のようなステップを経て、第２のタッ
チ位置判定手段による判定結果が求められる。なお、Ｒ
ＡＭなどの記憶手段には、上記のＸ_P・C、Ｙ_P・C（最新の
タッチ位置データ）および第２のタッチ位置判定値Ｘ
_AV・P、Ｙ_AV・Pの両者を格納するのがよい。ただし、記憶
手段には、少なくとも第２のタッチ位置判定値Ｘ_AV・P、
Ｙ_AV・Pを格納する（ステップＳ１０１）。

【０１０１】図１０は、説明を後回しにした図９におけ
るＦ〜Ｇの間の動作を示すフローチャートである。Ｆ〜
Ｇ間は、タッチ状態が連続的ではあるが初期の段階であ
り、移動平均値を求めるためのタッチ位置データの母数
が、所定の数ｎに満たない場合である。図１０に示した
方法は、タッチ位置データの数Ｐがｎに達するまでの間
は、それまでに検出したＸ_P・C、Ｙ_P・Cを加重平均し、今
回のタッチ位置データとする方法である。加重平均にお
ける加重のかけ方は、図１０に示した（１４）式、（１
５）式のように、今回のタッチ位置データに時間的に近
いデータほど加重が大きくなるようにするのがよい。

【０１０２】なお、加重のかけ方は、（１４）、（１
５）式以外の方法でも差し支えない。ただし、今回のデ
ータに近いほど、加重を大きくするのが望ましい。

【０１０３】現実的には、タッチ信号の検出回数、すな
わちタッチ位置データが、前述のステップＳ１０２〜Ｓ
１０５における計算に必要な母数ｎに達するまでの時間
は極めて短い。したがって、この間のタッチ位置データ
を無視したとしても、タッチ信号の検出条件によって
は、視覚的にはほとんど見分けられない程度の場合があ
る。

【０１０４】このために、上述のように、加重平均を取
らずに、単にそれまでのデータの平均値を用いるように
することもできる。さらに、タッチ信号の検出条件によ
っては、必要なｎ数に達した後に、前述のステップＳ９
２以降に進むように設定することも可能である。

【０１０５】また、図９に示したフローチャートの場合
には、連続するタッチ信号として、初回のタッチ信号か
ら採用することになる。タッチ位置判定の精度を向上さ
せる必要がある場合には、始めのいくつかのデータ、例
えば２〜３個をステップＳ９２以降の計算から除外する
ようにしてもよい。

【０１０６】図８に戻り、ステップＳ８８が終わった段
階で、タッチ位置計算に用いられた信号がタッチ信号で
あること（Ｖ_T＞γ_VT・P）を再確認する（ステップＳ８
９）。タッチ信号であれば、タッチ状態が非連続的な場
合にはタッチ位置の座標（Ｒ _LX／Ｒ_OX、Ｒ_LY／Ｒ_OY）、
すなわち（Ｘ_P・C、Ｙ_P・C）を出力し、タッチ状態が連続
的な場合にはタッチ位置の座標（Ｘ_AV・P、Ｙ_AV・P）を出
力する（ステップＳ９０−１）。タッチ信号ではない
（Ｖ_T≦γ_VT）場合には、タッチ位置計算が正しく行わ
れていないことになるので、今回求められたタッチ位置
座標を破棄する（ステップＳ９０−２）。その後、ステ
ップＳ８０に戻り、待機状態（タッチ判定用信号Ｖ_Tが
しきい値γ_VT・0を超えるのを待つ）となり、タッチ信号
の検知に備える。

【０１０７】なお、ステップＳ８７でタッチ状態が非連
続と判断された場合には、しきい値に変更がないため、
γ_VT・Pにはγ_VT・0をそのまま用いる（ステップＳ８８−
２）。また、上記の説明では、タッチ状態が非連続の
場合には第１のタッチ位置判定結果を出力し、タッチ位
置が移動することを想定した、タッチ状態が連続の場合
には第２のタッチ位置判定を行い、前回までのタッチ位
置判定値を利用して平均値を求め、その結果を出力する
方法を説明した。しかし、タッチパネルが実用される際
には、タッチ位置が移動しない場合でも、ある程度の時
間同じ位置におけるタッチ信号が検出されるようなタッ
チのされ方がある。そのような場合には、タッチ位置が
移動しない場合でも、タッチ状態が連続的であるとして
タッチ信号を処理することにより、タッチ位置の判定精
度を向上させることが可能である。本発明に係る装置
も、そのような設定にすることができる。

【０１０８】図１１は、図５におけるステップＳ５０に
示した、データ設定の初期化に関する手順を説明するた
めのフローチャートである。自己補正値の計算やタッチ
位置の計算・出力に先立って、タッチパネル装置の調整
を行っておく必要がある。ただし、この調整は、各タッ
チパネル装置について、一度だけ行なっておけばよい。

【０１０９】先ず、初期化（ステップＳ１１１）を行っ
た後、スイッチＡ、Ｂをオン（ステップＳ１１２）、ス
イッチＣをオフ（ステップＳ１１３）に設定し、全波整
流回路１９および２０のオフセットを０に調整する（ス
テップＳ１１４）。次に、スイッチＣをオン（ステップ
Ｓ１１５）、スイッチＡをオン、スイッチＢをオフにし
て（ステップＳ１１６）、全波整流回路１９の増幅率Ｇ
₁を調整し（ステップＳ１１７）、スイッチＡをオフ、
スイッチＢをオンにして（ステップＳ１１８）、全波整
流回路２０の増幅率Ｇ₂を調整し（ステップＳ１１
９）、全波整流回路１９、２０の出力Ｖ₁、Ｖ₂が等しく
なるようにする。最後にスイッチＢをオフにする（ステ
ップＳ１２０）。もちろん、増幅率の調整は、差動増幅
回路１５、１６で行ってもよい。

【０１１０】上述の本発明の好ましい実施の形態に係る
タッチパネル装置においては、上記のような動作が行わ
れるので、導電膜の抵抗値の経時的な変化、使用環境、
装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧等、タッ
チ位置検出に及ぼす外的要因の影響が補正されたタッチ
位置が検出される。したがって、十分な検出精度を持っ
ているが、次に述べる補正表に基づく補正または演算補
正式に基づく補正を行うことにより、タッチ位置の検出
精度をさらに向上させることができる。

【０１１１】図１３に、タッチパネル面におけるタッチ
位置検出座標（Ｘ、Ｙ）に対応する補正表を示す。補正
表に示されているＸ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、……、Ｘ_n、Ｙ₀、
Ｙ_l、Ｙ ₂、……、Ｙ_n は、前述のタッチ位置の計算で求
められたＸ軸、Ｙ軸に対応する値Ｒ_LX／Ｒ_OX、Ｒ_LY／Ｒ
_OYであり、この値に対する実際のタッチパネル上での位
置座標を標準のタッチパネルで実測することにより、補
正表は作成される。この補正表の情報をタッチパネル装
置内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納しておく。そして、人
の指等がタッチパネルにタッチされた際に、前述のタッ
チ位置の計算により、Ｘ＝Ｒ_LX／Ｒ_OX及びＹ＝Ｒ_LY／Ｒ
_OY、またはＸ＝Ｘ_P・C及びＹ_P・Cが求められると、その
Ｘ、Ｙに対応したタッチ座標（Ｘ、Ｙ）を補正表から読
み取り、タッチ位置座標として出力する。

【０１１２】タッチパネル装置が大型で、タッチパネル
の面積が大きい場合には、タッチ位置座標の数が多くな
り、タッチパネル装置内の記憶手段の記憶容量を大きく
する必要が生じる。そのような場合には、補正表のＸ
軸、Ｙ軸方向の分割間隔を大きくして座標数を減らし、
記憶する容量を小さくしてもよい。その場合には、補正
表にはないＸ、Ｙ（Ｘ_n-lとＸ_nとの間、Ｙ_n-lとＹ_nとの
間）については、補間法等によりＸとＹの値を計算する
ようにしてもよい。

【０１１３】また、上記の補正表によらずに、標準のタ
ッチパネルにおける実測による座標と、前述のタッチ位
置の計算方法で求められたＸ＝Ｒ_LX／Ｒ_OX及びＹ＝Ｒ_LY
／Ｒ _OYの値またはＸ＝Ｘ_P・C及びＹ_P・Cとの関係から、演
算補正手段である演算補正式（近似式）を求め、この式
を用いてマイコン等で補正処理を行い、タッチ位置座標
として出力するようにしてもよい。

【０１１４】なお、以上具体的な例として、Ｘ軸とＹ軸
の２軸の場合について説明したが、本発明に係るタッチ
パネル装置は、タッチパネル形状として、細長い形や多
角形や曲線で囲まれた形状を含んでいる。したがって、
軸数が１の場合、３軸以上の場合がある。軸数が１の場
合には、前述の本発明に係る実施の形態で説明したＸ軸
およびＹ軸のうちの一方のみの動作が実行されるように
設定すればよい。軸数が多い場合には、それぞれの軸に
ついて、前述のＸ軸方向、Ｙ軸方向の場合と同様な動作
が実行されるように、装置を構成すればよい。

【０１１５】以上、本発明に係る好ましい実施の形態に
ついて、請求項２に記載した発明について詳細に説明し
た。請求項１に記載した本発明は、タッチパネル装置に
連続的にタッチされる場合のタッチ検出精度を向上させ
ることができる発明であり、その場合には、タッチが連
続的か否か、タッチ信号であるか否かを正確に判断でき
ればよい。したがって、、図５に示したステップＳ５０
〜Ｓ５２，図６に示したステップＳ６１、Ｓ６２および
図７に示したステップＳ７１、７２の後、（３）式によ
り、タッチ位置を計算し、次に、図８に示したステップ
Ｓ８０、Ｓ８１、Ｓ８７〜Ｓ９０−２、図９に示したス
テップＳ９１〜１０１により、タッチ位置を判定すれば
よい。

【０１１６】また、本発明のタッチパネル装置は、上述
のように、１枚のパネルで１軸以上の方向の電極間の抵
抗値を検出する方式に対して適用可能である。したがっ
て、複層式のタッチパネルであっても、そのうちの１枚
で１軸以上の方向の検出を行うパネルを備えるタッチパ
ネル装置においても、同様な効果を得ることができる。

【０１１７】

【発明の効果】本発明に係るタッチパネル装着によれ
ば、下記のような優れた効果が得られる。（１）描画等の連続的なタッチが行われる場合にも、複
数のデータを用いることにより、迅速かつ精度よくタッ
チ位置を検出することができるとともに、タッチ検出精
度に対する装置の電源や周囲の装置から発生するノイズ
等外的要因の影響を防止することができる。さらに、タ
ッチ位置検出に及ぼす導電膜の抵抗値の経時的な変化の
影響、使用環境の影響、装置固有の浮遊容量に起因する
オフセット電圧の影響等、外的要因の影響が補正された
タッチ位置が検出されるので、タッチ位置の検出精度が
極めて高い。したがって、信頼性の高いタッチパネル装
置が得られる。また、従来の装置に比べて、特殊な機構
等を必要としないので、タッチパネル装置が安価であ
る。（２）本発明に係るタッチパネル装置では、装置内で実
行される自己補正値の計算を、装置が使用されていない
空き時間帯、または装置の起動時等、随時行うことがで
きる。したがって、常に自己補正値の更新が可能であ
り、最良の値が保持されるので、タッチ位置の検出精度
を常に最良の状態に置いておくことができる。また、タ
ッチ信号が入力された場合にも、遅滞なく、タッチ位置
を計算し、出力することができる。（３）本発明に係るタッチパネル装置は、タッチ位置の
座標に関する計算値と実測値との関係から求められた補
正表を備えることができ、タッチ位置の計算値に対し
て、この補正表による補正を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタッチパネル装置において、タッ
チパネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧
がタッチ位置の検出に及ぼす影響を説明するための回路
図である。

【図２】本発明に係るタッチパネル装置における、導電
膜の経時的な変化、使用環境による変化等の補正に関す
る原理を説明するための回路図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るタッチパネル装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図４】本発明に係るタッチパネル装置に用いられるタ
ッチパネルの構成例を示す図である。

【図５】タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するオ
フセット電圧を取得する過程を示すフローチャートであ
る。

【図６】Ｘ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含め
た自己補正値の計算と計算結果の保存の過程を示すフロ
ーチャートである。

【図７】Ｙ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含め
た自己補正値の計算と計算結果の保存の過程を示すフロ
ーチャートである。

【図８】タッチ信号を検出した際に、タッチ位置を計算
し、出力する過程を示すフローチャートである。

【図９】図８に示したフローチャートの内のＤ−Ｅ部の
動作を詳細に示すフローチャートである。

【図１０】図９に示したフローチャートの内のＦ−Ｇ部
の動作を示すフローチャートである。

【図１１】タッチパネル装置におけるデータ設定の初期
化に関する手順を示すフローチャートである。

【図１２】ステップＳ９５〜Ｓ９８およびステップＳ９
９の第２のタッチ位置判定手段による今回のタッチ位置
の計算方法を示す図である。

【図１３】本発明に係るタッチパネル装置に適用するこ
とができる、補正表によるタッチ位置計算値の補正に用
いられる（Ｘ、Ｙ）タッチ位置検出座標補正表である。

【図１４】従来のタッチパネル装置に採用されている回
路図であり、タッチ位置の検出原理を説明するための図
である。

【符号の説明】

Ｒ_K、Ｒ_K 電流計測用抵抗器Ｒ_O 導電膜の抵抗値Ｒ_Z 抵抗器Ｓスイッチｅ交流電源１タッチパネル２基板３導電膜４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ外部接続用リード部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B068 AA04 BB04 BB05 BE07 CC12 DD02 DE11 DE12 5B087 AA02 AC01 AD00 AD02 BC27 BC33 CC36 CC41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に導電膜を備えるタッチパネル
と、該タッチパネルの外周部に配置された第１の電極お
よび第２の電極と、前記第１の電極および第２の電極に
交流電流を供給する交流電流発生手段と、前記第１の電
極と前記交流電流発生手段との間および前記第２の電極
と前記交流電流発生手段との間にそれぞれ配置され、第
１の電極側の電流および第２の電極側の電流を計測する
電流計測手段とを備え、計測された前記第１の電極側の
電流および前記第２の電極側の電流からタッチ位置を算
出するタッチパネル装置において、前記算出されたタッチ位置を基に、前記タッチパネルに
タッチされた状態が連続的か否かを判定するタッチ状態
判定手段と、前記タッチ位置が前回のタッチ位置に対して移動したか
否かを判定するタッチ位置移動判定手段と、該タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じてタッ
チ判定用しきい値を設定するしきい値設定手段と、前記タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じて、
最新のタッチ位置データを設定するタッチ位置データ設
定手段と、該最新のタッチ位置データおよび前回までのタッチ位置
判定結果を基に、今回のタッチ位置を判定する第２のタ
ッチ位置判定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】基板の表面に導電膜を備えるタッチパネル
と、該タッチパネルの外周部に配置された第１の電極お
よび第２の電極と、前記第１の電極および第２の電極に
交流電流を供給する交流電流発生手段と、前記第１の電
極と前記交流電流発生手段との間および前記第２の電極
と前記交流電流発生手段との間に配置され、第１の電極
側の電流または第２の電極側の電流を計測する電流計測
手段とを備え、計測された前記第１の電極側の電流およ
び前記第２の電極側の電流からタッチ位置を算出するタ
ッチパネル装置において、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくと
も一方の電極と前記交流発生手段の一端との間に、スイ
ッチを介した抵抗器を備え、前記第１の電極側と第２の
電極側毎にオフセット電圧Ｖ_fを判定するＶ_f値判定手段
と、前記第１の電極側と第２の電極側毎に前記スイッチオン
における前記電流計測手段の両端の電圧Ｖ₀を判定する
Ｖ₀値判定手段と、前記電圧Ｖ_fおよびＶ₀値を基に、タッチ位置検出値に対
する自己補正値を求める自己補正値判定手段と、前記スイッチがオフで、タッチパネルにタッチされた状
態における前記電流計測手段の両端の電圧Ｖ_tを判定す
るＶ_t値判定手段と、前記自己補正値およびＶ_t値を基に、タッチパネル上の
タッチ位置を判定する第１のタッチ位置判定手段と、該第１のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ
位置を基に、前記タッチパネルにタッチされた状態が連
続的か否かを判定するタッチ状態判定手段と、前記タッチ位置が前回のタッチ位置に対して移動したか
否かを判定するタッチ位置移動判定手段と、該タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じてタッ
チ判定用しきい値を設定するしきい値設定手段と、前記タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じて、
最新のタッチ位置データを設定するタッチ位置データ設
定手段と、該最新のタッチ位置データおよび前回までのタッチ位置
判定結果を基に、今回のタッチ位置を判定する第２のタ
ッチ位置判定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】前記外周部に配置された電極の数が３以上
であり、そのうちの２つの電極を結ぶ２以上の軸を座標
軸とし、各座標軸方向毎に、前記タッチ位置を判定する
前記第１のタッチ位置判定手段および前記第２のタッチ
位置判定手段を有することを特徴とする請求項２に記載
のタッチパネル装置。
【請求項４】前記各座標軸に対応する２つの電極に対し
て、前記電流計測手段の接続を切り替えるための切り替
え手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のタッ
チパネル装置。
【請求項５】前記タッチパネル装置への電源投入時、ま
たはタッチパネルにタッチ信号がない時に随時、自己補
正値判定を実行する機能を有することを特徴とする請求
項２〜４のいずれかの項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】前記第１のタッチ位置判定手段または前記
第２のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ位
置座標と、標準のタッチパネルで実測された座標との関
係を基に予め作成された補正表とを備え、タッチ信号に
基づいて、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第
２のタッチ位置判定手段によって計算されたタッチ位置
座標と、補正表の該当する座標とを照合し、前記補正表
により、前記タッチ位置座標の補正を行う機能を備える
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかの項に記載の
タッチパネル装置。
【請求項７】前記第１のタッチ位置判定手段または前記
第２のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ位
置座標と、標準のタッチパネルで実測された座標との関
係を基に、予め求められた補正演算手段を備え、前記第
１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判
定手段によって求められた前記タッチ位置座標に対し
て、前記補正演算手段を用いて補正を行う機能を備える
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかの項に記載の
タッチパネル装置。
【請求項８】前記タッチパネルが四角形以上の多角形
で、前記座標軸が２軸以上であることを特徴とする請求
項３〜７のいずれかの項に記載のタッチパネル装置。