JP2019106079A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤動作を低減する。【解決手段】タッチパネル装置１０は、タッチパネル１２と、タッチパネル１２における静電容量の変化に基づいて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出するコントローラ１４と、タッチパネル１２のタッチ面ＴＦ側に配置され、コントローラ１４における基準の電位点に接続される基準電極１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する静電容量式のタッチパネル装置に関する。

複数の静電容量検出用配線が配設されるタッチスクリーン基板と、そのタッチスクリーン基板と指示体との間の静電容量に基づいてタッチ位置を検出するコントローラとを備えたタッチパネル装置が開示されている（下記特許文献１参照）。このタッチパネル装置では、タッチスクリーン基板のタッチ面内に水滴等が付着した場合でもコントローラがタッチ位置を誤検出することを防止する対策が講じられている。

特開２０１７−２１２０１５号公報

しかし、ＦＡ（Factory Automation）環境でタッチパネル装置が用いられた場合、その環境で生じるノイズ等に起因してコントローラにおける基準電位が変動することがある。この場合、タッチスクリーン基板のタッチ面に水滴等が付着していなくてもコントローラがタッチ位置を誤検出することが懸念される。このため、コントローラにおける基準電位が変動してもタッチ位置の誤検出を低減したいという要請がある。

そこで、本発明は、誤検出を低減し得るタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明の態様は、タッチパネル装置であって、タッチパネルと、前記タッチパネルにおける静電容量の変化に基づいて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出するコントローラと、前記タッチパネルのタッチ面側に配置され、前記コントローラにおける基準の電位点に接続される基準電極と、を備える。

このタッチパネル装置は、基準電極を介して、タッチパネルを操作するオペレータをコントローラにおける基準の電位点と同電位にすることができる。したがって、コントローラにおける基準電位が変動したとしても、コントローラにおけるタッチ位置の誤検出を低減することができる。

実施の形態におけるタッチパネル装置の構成を示す模式図である。 図１に示すタッチパネルをタッチ面側から表した概念図である。 変形例１のタッチパネル装置の構成を示す模式図である。 変形例２のタッチパネル装置の構成を示す模式図である。 図４に示すタッチパネルをタッチ面側から表した概念図である。

本発明に係るタッチパネル装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

〔実施の形態〕
図１は、実施の形態におけるタッチパネル装置１０の構成を示す模式図である。タッチパネル装置１０は、静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出するものである。このタッチパネル装置１０は、投影型のタッチパネル１２と、タッチパネル１２を制御するコントローラ１４と、タッチパネル１２のタッチ面ＴＦ上に配置される基準電極１６とを有する。

タッチパネル１２は、透明な基板２０と、基板２０の一方の面上に配置されるセンサ層２２と、センサ層２２における基板２０側の面とは反対側の面を覆う透明な保護層２４とを有する。

センサ層２２は、静電容量を検出するための検出電極として複数のＸ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２を含む層である。具体的には、センサ層２２は、基板２０の一方の面上に配置される複数のＸ電極Ｅ１と、複数のＸ電極Ｅ１上に配置される絶縁性のスペーサ２２ａと、スペーサ２２ａ上に配置される複数のＹ電極Ｅ２とを有する。なお、スペーサ２２ａは、Ｘ電極Ｅ１とＹ電極Ｅ２とを接着する接着剤で形成されていてもよい。

図２は、タッチパネル１２をタッチ面ＴＦ側から表した概念図である。複数のＸ電極Ｅ１は、互いに間隔をあけてＸ方向に平行に配列されるそれぞれのＸ走査線ＳＬ１上に並べられており、当該Ｘ走査線ＳＬ１を介してコントローラ１４（図１）に接続される。複数のＹ電極Ｅ２は、互いに間隔をあけてＹ方向に平行に配列されるそれぞれのＹ走査線ＳＬ２上に並べられており、当該Ｙ走査線ＳＬ２を介してコントローラ１４（図１）に接続される。Ｘ方向とＹ方向とは互いに直交する。

各々のＸ電極Ｅ１とＹ電極Ｅ２とは、タッチパネル１２の厚さ方向において重ならないように配置される。厚さ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向である。Ｘ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２の材料は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電性材料とされる。保護層２４におけるセンサ層２２側の面とは反対側の表面を上方からみた場合に、その表面のなかで複数のＸ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２を含む領域がタッチ面ＴＦである。なお、図２に示すＸ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２の形状は矩形状であるが、矩形状以外の形状であってもよい。

コントローラ１４（図１）は、Ｘ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２を用いて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出する。具体的には、タッチ面ＴＦに指がタッチされると、その指に近いＹ電極Ｅ２と指との間に容量結合が発生する。したがって、指のタッチ部分では、Ｘ電極Ｅ１とＹ電極Ｅ２との間の静電容量に加え、Ｙ電極Ｅ２と指との静電容量分が増える。コントローラ１４は、複数のＸ走査線ＳＬ１および複数のＹ走査線ＳＬ２を順次スキャンすることで、タッチ面ＴＦにおいて静電容量が増加する部位をＸＹ座標上のタッチ位置として検出する。

基準電極１６は、タッチ面ＴＦを操作するオペレータとコントローラ１４とを同電位にするためのものであり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電性材料により形成される。

この基準電極１６は、配線ＷＧを介してコントローラ１４のグランドＧＤに接続されている（図１参照）。コントローラ１４のグランドＧＤは、コントローラ１４における基準の電位点であり、例えば、コントローラ１４が有する基板の一面上に設けられるグランドパターンあるいは金属筐体等とされる。

また、基準電極１６は、網状に形成され（図２参照）、タッチパネル１２におけるタッチ面ＴＦの全体を覆うように貼り付けられている。このため、タッチ面ＴＦに指がタッチされた場合、その指の一部は基準電極１６と接触し、オペレータはその基準電極１６と配線ＷＧを介してグランドＧＤに接続されるコントローラ１４と同電位になる。

一方、タッチ面ＴＦにタッチする指のうち基準電極１６と接触していない部位は網状の基準電極１６の隙間部分を介してタッチ面ＴＦと接触する。このため、上記のように、指とＹ電極Ｅ２との間に容量結合が発生する。したがって、基準電極１６は、タッチ面ＴＦのタッチ位置をコントローラ１４に対して検出させると同時に、そのタッチ位置にタッチするオペレータとコントローラ１４とを同電位にすることができる。

なお、コントローラ１４のタッチ位置の検出と同時にオペレータとコントローラ１４とを同電位にするためには、網状の基準電極１６の隙間部分の大きさが指幅よりも小さいことが好ましい。指幅は、例えば、健常成人の人差し指における第１指関節幅の平均値等である。

また、網状の基準電極１６の隙間部分におけるＸ方向の幅Ｗ１はＸ走査線ＳＬ１の間隔ＩＬ１よりも大きく、その隙間部分におけるＹ方向の幅Ｗ２はＹ走査線ＳＬ２の間隔ＩＬ２よりも大きいことが好ましい（図２参照）。ただし、網状の基準電極１６の隙間部分である網の目の形状は、図２では矩形状であるが、矩形状以外の形状であってもよい。網の目が矩形状以外の形状であると、その網の目におけるＸ方向の幅Ｗ１およびＹ方向の幅Ｗ２が一定でない場合があるが、この場合には最大値とされる。

以上のように本実施の形態のタッチパネル装置１０では、タッチパネル１２のタッチ面ＴＦ上に貼り付けられる基準電極１６が、コントローラ１４における基準の電位点に接続されている。このため、タッチ面ＴＦをタッチするオペレータが基準電極１６を介してコントローラ１４における基準の電位点と同電位になる。

したがって、本実施の形態のタッチパネル装置１０によれば、コントローラ１４における基準電位が変動したとしても、コントローラ１４におけるタッチ位置の誤検出を低減することができる。この結果、本実施の形態のタッチパネル装置１０は、コントローラ１４における基準電位が変動し易いＦＡ環境下に設置することができ、そのコントローラ１４におけるタッチ位置の誤検出に起因する不慮の事故等を抑制することができる。

〔変形例〕
以上、本発明の一例として上記実施の形態が説明されたが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

［変形例１］
図３は、変形例１のタッチパネル装置１０の構成を示す模式図である。上記実施の形態の基準電極１６は、タッチパネル１２のタッチ面ＴＦを覆うようにタッチ面ＴＦ上に貼り付けられていた。これに対し、変形例１の基準電極３６は、絶縁部材３０を介してタッチ面ＴＦと一定の隙間をあけてタッチ面ＴＦを覆うように配置される。

絶縁部材３０は、タッチパネル１２の厚さ方向において複数のＸ電極Ｅ１およびＹ電極Ｅ２と重ならないように配置される。基準電極３６は、上記実施の形態における網状の基準電極１６とは異なり、板状の形状である。ただし、基準電極３６が網状の形状であってもよい。なお、変形例１では、基準電極３６におけるタッチ面ＴＦ側の面とは反対側の面が操作面となる。

このような変形例１のタッチパネル装置１０では、基準電極３６の操作面に指がタッチされると、その操作面をタッチするオペレータが基準電極３６を介してコントローラ１４における基準の電位点と同電位になる。

また、操作面にタッチされる指で基準電極３６がタッチ面ＴＦ側に押し込まれると、その押し込まれた部分では、基準電極３６がＹ電極Ｅ２に近づくことで基準電極３６とＹ電極Ｅ２との静電容量が変化する。したがって、上記実施の形態と同様に、コントローラ１４は、複数のＸ走査線ＳＬ１および複数のＹ走査線ＳＬ２を順次スキャンすることでタッチ位置を検出し得る。

このように、板状の基準電極３６がタッチ面ＴＦと一定の隙間をあけて配置されても、コントローラ１４がタッチパネル１２における静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出することができる。また、基準電極３６は、タッチ面ＴＦと一定の隙間をあけて配置されているため、コントローラ１４における基準の電位点と接続されていても、タッチパネル１２における静電容量の変化をコントローラ１４が捉え易くなる。

［変形例２］
図４は変形例２のタッチパネル装置の構成を示す模式図であり、図５は図４のタッチパネル３２をタッチ面ＴＦ側から表した概念図である。変形例２のタッチパネル装置は、表面型のタッチパネル３２と、そのタッチパネル３２を制御するコントローラ３４とを有している点で、上記実施の形態と異なる。

この表面型のタッチパネル３２におけるセンサ層４２は、基板２０の一面に塗布された透明な導電膜４２ａを有し、この導電膜４２ａの４隅には検出電極Ｅがそれぞれ設けられる。４つの検出電極Ｅはそれぞれ配線を介してコントローラ３４と接続される。

コントローラ３４は、４つの検出電極Ｅを用いて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出する。具体的には、コントローラ３４は、４つの検出電極Ｅに交流電圧を印加する。ここで、タッチ面ＴＦに指がタッチされると、導電膜４２ａと指との間に容量結合が発生して静電容量が変化するため、導電膜４２ａに電流が流れる。コントローラ３４は、４つの検出電極Ｅを流れる電流に基づいて、タッチ面ＴＦにおけるＸＹ座標上のタッチ位置を検出し得る。

このように、表面型のタッチパネル３２であっても、上記実施の形態と同じように、静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出することができる。

［変形例３］
上記実施の形態および上記変形例１〜２は、矛盾の生じない範囲で任意に組み合わされてもよい。

〔技術的思想〕
上記実施の形態および変形例から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。

タッチパネル装置（１０）は、タッチパネル（１２、３２）と、タッチパネル（１２、３２）における静電容量の変化に基づいて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出するコントローラ（１４、３４）と、タッチパネル（１２、３２）のタッチ面（ＴＦ）側に配置され、コントローラ（１４、３４）における基準の電位点に接続される基準電極（１６、３６）と、を備える。

これにより、基準電極（１６、３６）を介して、タッチパネル（１２、３２）を操作するオペレータをコントローラ（１４、３４）における基準の電位点と同電位にすることができる。したがって、コントローラ（１４、３４）における基準電位が変動したとしても、コントローラ（１４、３４）におけるタッチ位置の誤検出を低減することができる。

基準電極（１６）の形状は、網状にしてもよい。このようにすれば、基準電極（１６）をタッチ面（ＴＦ）上に貼り付けたとしても、タッチ面（ＴＦ）にタッチするオペレータとタッチパネル（１２、３２）との容量結合を確保しながら、当該タッチ位置を基準電極（１６）に接触させることができる。したがって、コントローラ（１４、３４）に対しタッチ面（ＴＦ）上のタッチ位置を検出させると同時に、そのタッチ面（ＴＦ）をタッチするオペレータとコントローラ（１４、３４）とを同電位にすることができる。

タッチパネル（１２）は、互いに間隔をあけてＸ方向に平行に配列されるそれぞれのＸ走査線（ＳＬ１）上に並べられたＸ電極（Ｅ１）と、互いに間隔をあけてＹ方向に平行に配列されるそれぞれのＹ走査線（ＳＬ２）上に並べられたＹ電極（Ｅ２）とを含み、網状の基準電極（１６）の隙間部分におけるＸ方向の幅（Ｗ１）はＸ走査線（ＳＬ１）の間隔（ＩＬ１）よりも大きく、当該隙間部分におけるＹ方向の幅（Ｗ２）はＹ走査線（ＳＬ２）の間隔（ＩＬ２）よりも大きくしてもよい。このようにすれば、オペレータとタッチパネル（１２）との容量結合をより強固にできる。

基準電極（３６）は、タッチパネル（１２、３２）のタッチ面（ＴＦ）と一定の隙間をあけて配置されてもよい。このようにすれば、基準電極（３６）が板状であっても、コントローラ（１４、３４）がタッチパネル（１２、３２）における静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出することができる。

基準電極（１６、３６）は、タッチ面（ＴＦ）の全体を覆うように配置されてもよい。このようにすれば、タッチ面（ＴＦ）の一部だけを覆う場合に比べて、タッチパネル（１２、３２）を操作するオペレータとコントローラ（１４、３４）における基準の電位点とを確実に同電位にすることができる。

１０…タッチパネル装置 １２、３２…タッチパネル
１４、３４…コントローラ １６、３６…基準電極

Claims (5)

1. タッチパネルと、
   前記タッチパネルにおける静電容量の変化に基づいて、オペレータによってタッチされたタッチ位置を検出するコントローラと、
   前記タッチパネルのタッチ面側に配置され、前記コントローラにおける基準の電位点に接続される基準電極と、
   を備えるタッチパネル装置。
2. 請求項１に記載のタッチパネル装置であって、
   前記基準電極の形状は、網状である、タッチパネル装置。
3. 請求項２に記載のタッチパネル装置であって、
   前記タッチパネルは、
   互いに間隔をあけてＸ方向に平行に配列されるそれぞれのＸ走査線上に並べられたＸ電極と、互いに間隔をあけてＹ方向に平行に配列されるそれぞれのＹ走査線上に並べられたＹ電極とを含み、
   前記網状の基準電極の隙間部分におけるＸ方向の幅は前記Ｘ走査線の間隔よりも大きく、前記隙間部分におけるＹ方向の幅は前記Ｙ走査線の間隔よりも大きい、タッチパネル装置。
4. 請求項１に記載のタッチパネル装置であって、
   前記基準電極は、前記タッチパネルのタッチ面と一定の隙間をあけて配置される、タッチパネル装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置であって、
   前記基準電極は、前記タッチ面の全体を覆うように配置される、タッチパネル装置。

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