JP2010020673A - タッチセンサ装置及びタッチ操作検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電波障害等に起因するノイズの影響下にあっても誤判定を防止することができるタッチセンサ装置及びタッチ操作検出方法を提供する。
【解決手段】タッチセンサ装置１は、タッチ操作の有無を判定するコントローラ２と、静電容量ＩＣ３と、複数のタッチ電極５０からなるタッチ電極群５と、を備えて構成されている。コントローラ２は、電極オフ期間に所定のしきい値を超える出力信号が入力されたとき、これを誤判定として、この周期の判定結果を全て破棄するので、ノイズの影響下にあっても正確にタッチ操作の有無を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチセンサ装置及びタッチ操作検出方法に関する。

従来の技術として、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに近接して設けられたタッチパネルと、このタッチパネルの制御回路と、を備えたタッチパネル付き液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このタッチパネル付き液晶表示装置は、さらに、タッチパネルのスイッチ電極形成面にスイッチ電極とは電気的に独立するダミー電極と、タッチパネルの制御回路にスイッチ電極から取り出される信号とダミー電極から取り出される信号とを入力してそれらの差信号をタッチパネルの出力信号として出力する差動増幅器と、を備えて構成されている。

このタッチパネル付き液晶表示装置によると、液晶表示パネルとタッチパネルが近接して配置されるので、液晶表示パネルに供給される交流化信号に基づいて発生するノイズが、タッチパネルのスイッチ電極とダミー電極に均等に作用する。

従って、このタッチパネル付き液晶表示装置は、タッチパネルが押圧されたときは、スイッチ電極には、スイッチオン信号とノイズとの重畳信号が、またダミー電極には、スイッチ電極に重畳されたと同一波形のノイズのみが伝播するので、差動増幅器によってこれらの差信号を取り出すことによってノイズが重畳されないスイッチオン信号を検出することができる。
特開平５−６１５３号公報

しかし、従来のタッチパネル付き液晶表示装置は、交流化信号の供給に伴い、タッチパネルのスイッチ電極とダミー電極に均等に作用するノイズについて有効であるが、均等に作用しないノイズに対しては、有効とは言えなかった。

従って本発明の目的は、電波障害等に起因するノイズの影響下にあっても誤判定を防止することができるタッチセンサ装置及びタッチ操作検出方法を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、スイッチ装置を介して前記スイッチ装置を含む所定の電子回路に接続され、タッチ操作がなされる複数の電極と、所定の周期に基づいて前記電極を選択し、選択された前記電極を前記スイッチ装置を介して前記所定の電子回路に接続し、前記所定の電子回路を伝播する高周波信号に基づいて前記タッチ操作の有無を判定し、次の前記電極が選択されるまでの期間において所定のしきい値を超える前記高周波信号を検出したとき、その周期の判定結果を全て破棄する判定部と、を備えたタッチセンサ装置を提供する。

（２）本発明は上記目的を達成するため、前記判定部は、前記所定の周期において所定の回数、前記期間を設定する前記（１）に記載のタッチセンサ装置を提供する。

（３）本発明は上記目的を達成するため、所定の周期に基づいて複数の電極から１つを選択して所定の回路と接続する接続ステップと、前記所定の回路を伝播する高周波信号に基づいて接続された前記電極に対するタッチ操作の有無を判定し、前記所定の周期ごとの判定結果を蓄積する判定ステップと、次の前記電極が選択されるまでの期間において前記高周波信号が所定のしきい値を越えるか否かを監視する監視ステップと、前記期間において前記高周波信号が前記所定のしきい値を越えたとき、その周期の前記判定結果を破棄する破棄ステップと、を備えたタッチ操作検出方法を提供する。

このような発明によれば、電波障害等に起因するノイズの影響下にあっても誤判定を防止することができる。

以下に、本発明のタッチセンサ装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

[実施の形態]
（タッチセンサ装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ装置のブロック図である。タッチセンサ装置１は、図１に示すように、判定部としてのコントローラ２と、静電容量ＩＣ（所定の電子回路；Integrated Circuit）３と、複数のタッチ電極５０（Ｅ_１〜Ｅ_ｎ）からなるタッチ電極群５と、を備えて概略構成されている。なお、以下に示すタッチ操作とは、タッチ電極群５に対して操作者の手指が接触する動作のことを示している。

コントローラ２は、静電容量ＩＣ３から出力される出力信号に基づいてタッチ電極５０へのタッチ操作の有無を判定するものである。

静電容量ＩＣ３は、所定の周期に基づいてマルチプレクサ（スイッチ装置）３１を制御する電極制御部３０と、所定の周期に基づいて複数のタッチ電極５０の接続の切り替えを順番に行うマルチプレクサ３１と、一例として、１００ｋＨｚの高周波信号（電圧Ｖ）を出力する発振部３２と、発振部３２から出力された高周波信号を増幅するオペアンプ３３と、オペアンプ３３によって増幅された高周波信号を調整する負荷抵抗３４と、タッチ操作がなされていないとき、負荷抵抗３４から出力された高周波信号を増幅し、タッチ操作がなされたとき、タッチ操作がなされたタッチ電極５０と操作者の手指によって発生する静電容量に基づいて減衰した高周波信号を増幅するオペアンプ３５と、所定の周波数のみを通過させ、ノイズを除去するＢＰＦ（Band-pass filter）３６と、高周波信号を整流するダイオードからなる整流部３７と、整流された整流信号をＤＣ信号にするＬＰＦ（Low-pass filter）３８と、入力されたＤＣ信号を増幅し、コントローラ２に出力信号（Ｖ１）として出力するオペアンプ３９と、を備えて概略構成されている。

タッチ電極群５は、複数のタッチ電極５０から構成され、タッチ電極５０は、一例として、正方形状を有し、銅等の導電性金属によって図示しない基板に形成され、その表面は、保護膜によって保護されている。

オペアンプ３９は、正端子側に基準電圧４０の一端（正電極側）が接続され、また、電源４０の他端（負電極側）はグランド４１に接続されている。オペアンプ３９の正端子側には、基準電圧４０に基づく電圧が印加され、負端子側には、ＬＰＦ３８から出力されるＤＣ信号が入力され、これらの差を増幅してＶ１とし、コントローラ２に出力するように構成されている。

図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチ電極と電極オフ期間に関する概略図であり、（ｂ）は、検出された検出容量の概略図である。図２（ｂ）に示す検出容量（Ｅ_１容量〜Ｅ_ｎ容量）は、操作者の手指とタッチ電極５０とによって生成した静電容量を示している。

コントローラ２は、タッチ操作がなされていないときに静電容量ＩＣ３から出力される基準となる出力信号と、タッチ操作がなされたときに静電容量ＩＣ３から出力される出力信号と、に基づいて操作者の手指とタッチ電極５０とによって生成した静電容量を算出することができるように構成されている。

コントローラ２は、図２に示すように、タッチ電極５０（Ｅ_１）からタッチ電極５０（Ｅ_ｎ）までを１フレーム（所定の周期）とし、タッチ電極５０（Ｅ_ｍ）とタッチ電極５０（Ｅ_ｍ＋１）との間の期間、言い換えるなら次の電極が選択されるまでの期間を電極オフ期間としている。なお、ｎは、１≦ｎ≦（タッチ電極５０の数）を満たす整数で、ｍは、１≦ｍ≦（タッチ電極５０の数―１）を満たす整数であるものとする。

コントローラ２は、一例として、１つのタッチ電極５０と静電容量ＩＣ３との接続時間を１ｍｓとし、上記の電極オフ期間をマルチプレクサ３１の応答速度の下限値（一例として０．２ｍｓ）に設定している。

図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチ電極と電極オフ期間に関する概略図であり、（ｂ）は、検出された検出容量の概略図である。なお、１フレームにおける電極オフ期間は、タッチ電極５０（Ｅ_ｍ）とタッチ電極５０（Ｅ_ｍ＋１）との間の期間に限定されず、例えば、３つのフレームの平均によってタッチ操作されたタッチ電極５０を判定するように構成されているとき、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、１つのフレームに１回程度（所定の回数）電極オフ期間があれば良い。電極オフ期間は、用途に応じて自由に設定可能である。

（動作）
以下に、本実施の形態におけるタッチセンサ装置に関する動作を各図を参照し、図４のフローチャートに従って詳細に説明する。

コントローラ２は、電極制御部３０を介してマルチプレクサ３１を制御して、タッチ電極５０をＥ_１〜Ｅ_ｎの順番に接続の切り替えを行う（Ｓ１；接続ステップ）。

操作者によってタッチ電極５０（Ｅ_１）に対してタッチ操作がなされ、タッチ操作されたタッチ電極５０（Ｅ_１）に接続が切り替えられたとき、発振部３２から出力された高周波信号（Ｖ）は、オペアンプ３３を介して負荷抵抗３４から出力する高周波信号が、操作者の手指とタッチ操作されたタッチ電極５０との間に発生する静電容量（図２に示すＥ_１容量）によって減衰し、振幅が小さく変化した高周波信号が、オペアンプ３５、ＢＰＦ３６、整流部３７及びＬＰＦ３８、オペアンプ３９を介してコントローラ２に出力信号（Ｖ１）として入力する。

コントローラ２は、出力信号（Ｖ１）としきい値（一例として０Ｖ）とを比較し、タッチ操作有りと判定し（Ｓ２；判定ステップ）、電極オフ期間の後、次の動作に移行する。

コントローラ２は、この電極オフ期間の間も静電容量ＩＣ３からの出力信号（Ｖ１）が入力し、この出力信号がしきい値を超えるか否かを監視する（Ｓ３；監視ステップ）。

例えば、コントローラ２は、図２（ｂ）に示すように、タッチ電極５０（Ｅ_ｎ−１）とタッチ電極５０（Ｅ_ｎ）の間の電極オフ期間において、異常出力信号が入力している（Ｓ４；Ｙｅｓ）。

このとき、コントローラ２は、電極オフ期間であることから、電波障害等のノイズに起因する出力であると判定し、このフレームの判定結果を全て破棄する（Ｓ５；破棄ステップ）。

これは、電波障害等のノイズによってタッチ操作有りと判定されたタッチ電極５０が、誤判定である可能性があるためである。

コントローラ２は、該当フレームの判定結果を全て破棄した後、次のフレームの判定動作に戻る（Ｓ６）。

ここでステップ４において、出力信号（Ｖ１）が、しきい値を越えていないとき（Ｓ４；Ｎｏ）、次のタッチ電極５０に接続し（Ｓ７）、動作を続ける。

（効果）
（１）上記した実施の形態におけるタッチセンサ装置１によれば、電波障害等のノイズによってタッチ操作の有無の判定に誤判定が生じても、電極オフ期間における出力信号を監視することによって、正確にタッチ操作の有無を判定することができる。

（２）上記した実施の形態におけるタッチセンサ装置１によれば、電極オフ期間を用途に応じて自由に設定することができるので、周期を自由に変更することができる。

（他の実施の形態について）
（１）上記した実施の形態におけるタッチ電極５０は、同じ大きさ及び形状を有して構成されていたが、これに限定されず、矩形状や三角形状等であっても良い。

（２）上記した実施の形態におけるタッチ電極５０の数は、Ｅ_１〜Ｅ_ｎに限定されず、用途に応じて自由に変更可能である。

（３）上記した実施の形態におけるコントローラ２による接続ステップ、判定ステップ、監視ステップ及び破棄ステップといった機能は、ソフトウェアとして実現されても良く、一例として、コントローラ２をコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）として構成し、各機能は、記録媒体によってソフトウェアとして提供され、ＣＰＵによって読み込まれ実行される。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の実施の形態に係るタッチセンサ装置のブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチ電極と電極オフ期間に関する概略図であり、（ｂ）は、検出された検出容量の概略図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチ電極と電極オフ期間に関する概略図であり、（ｂ）は、検出された検出容量の概略図である。 本発明の実施の形態に係るフローチャートである。

符号の説明

１…タッチセンサ装置、２…コントローラ、３…静電容量ＩＣ、５…タッチ電極群、３０…電極制御部、３１…マルチプレクサ、３２…発振部、３３…オペアンプ、３４…負荷抵抗、３５…オペアンプ、３６…ＢＰＦ、３７…整流部、３８…ＬＰＦ、３９…オペアンプ、４０…基準電源、４１…グランド、５０…タッチ電極（Ｅ_１〜Ｅ_ｎ）

Claims (3)

1. スイッチ装置を介して前記スイッチ装置を含む所定の電子回路に接続され、タッチ操作がなされる複数の電極と、
   所定の周期に基づいて前記電極を選択し、選択された前記電極を前記スイッチ装置を介して前記所定の電子回路に接続し、前記所定の電子回路を伝播する高周波信号に基づいて前記タッチ操作の有無を判定し、次の前記電極が選択されるまでの期間において所定のしきい値を超える前記高周波信号を検出したとき、その周期の判定結果を全て破棄する判定部と、
   を備えたタッチセンサ装置。
2. 前記判定部は、前記所定の周期において所定の回数、前記期間を設定する請求項１のタッチセンサ装置。
3. 所定の周期に基づいて複数の電極から１つを選択して所定の回路と接続する接続ステップと、
   前記所定の回路を伝播する高周波信号に基づいて接続された前記電極に対するタッチ操作の有無を判定し、前記所定の周期ごとの判定結果を蓄積する判定ステップと、
   次の前記電極が選択されるまでの期間において前記高周波信号が所定のしきい値を越えるか否かを監視する監視ステップと、
   前記期間において前記高周波信号が前記所定のしきい値を越えたとき、その周期の前記判定結果を破棄する破棄ステップと、
   を備えたタッチ操作検出方法。

Images