JP2021101271A - 静電容量タッチパネル装置および静電容量タッチパネル装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御基板に発生した結露によるタッチパネルのタッチ操作の誤検出を防止する、静電容量タッチパネル装置を提供する。【解決手段】静電容量タッチパネル装置１００は、パルス信号に応じて出力される応答信号に応じて、タッチパネル２０へのタッチ操作を検出する制御装置（タッチセンサ４０）と、パルス信号を伝送する第１伝送線Ｔｘに隣接して配置される第１配線パターン３２と、応答信号を伝送する第２伝送線Ｒｘに隣接して配置される第２配線パターン３３とが設けられた制御基板３０と、第１配線パターンを接地線３１に接続する第１スイッチＳＷ１と、第２配線パターンを接地線に接続する第２スイッチＳＷ２と、を備える。制御装置は、第１スイッチおよび第２スイッチをそれぞれオンまたはオフした場合に制御装置が検出する応答信号の信号量の変化に基づいて、タッチパネルのタッチ操作と制御基板の結露によるタッチ操作の誤検出とを判別する。【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量タッチパネル装置および静電容量タッチパネル装置の制御方法に関する。

カーナビゲーション装置や携帯端末等の情報機器では、液晶表示装置等の表示装置に静電容量方式のタッチパネルが組み込まれる場合がある。タッチパネルは、結露が発生すると誤動作しやすくなるため、タッチパネルを搭載する機器の温度を計測し、所定値を超える温度変化を検知した場合に、結露の発生の可能性があると判断して結露モードに移行する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、タッチパネルの複数箇所で所定の条件を満たす接触を検知した場合、水滴の付着を判断して水滴付着モードへの移行をユーザに通知し、接触を検知する閾値を通常モードより高くする手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１９８３９１号公報 特開２０１３−２２２２８３号公報

ところで、結露は、タッチパネルの表面だけでなく、静電容量タッチパネル装置に内蔵される、タッチ操作の検出を制御する制御基板でも発生する場合がある。例えば、制御基板にはんだ付けされた部品等が結露し、結露により接地線への電流リークが発生した場合、制御基板上の配線に伝送されるタッチ操作の検出用の信号の信号量が変化するおそれがある。そして、電流リークにより信号量が変化した場合、タッチ操作の誤検出が発生するおそれがある。

上記の課題に鑑み、本発明は、静電容量タッチパネル装置の制御基板に発生した結露によるタッチパネルのタッチ操作の誤検出を防止することを目的とする。

一つの観点によれば、静電容量タッチパネル装置は、タッチパネルにパルス信号を出力するドライバと、前記パルス信号に応じて前記タッチパネルから出力される応答信号を検出するセンサとを含み、前記応答信号に応じて、前記タッチパネルへのタッチ操作を検出する制御装置と、前記制御装置が搭載され、前記タッチパネルに前記パルス信号を伝送する第１伝送線と、前記第１伝送線に隣接して配置される第１配線パターンと、前記タッチパネルからの前記応答信号を伝送する第２伝送線と、前記第２伝送線に隣接して配置される第２配線パターンとが設けられた制御基板と、前記制御装置により制御され、前記第１配線パターンを接地線に接続する第１スイッチと、前記制御装置により制御され、前記第２配線パターンを接地線に接続する第２スイッチと、を有し、前記制御装置は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをそれぞれオンまたはオフした場合に前記センサが検出する前記応答信号の信号量の変化に基づいて、前記タッチパネルのタッチ操作と前記制御基板の結露によるタッチ操作の誤検出とを判別することを特徴とする。

静電容量タッチパネル装置の制御基板に発生した結露によるタッチパネルのタッチ操作の誤検出を防止することができる。

第１の実施形態における静電容量タッチパネル装置の一例を示すブロック図である。 図１のタッチセンサの動作の一例を示すタイミング図である。 結露の有無にかかわらず、タッチ操作を正しく検出するために、図１のタッチセンサが実行する制御方法の一例を示す説明図である。 図１のタッチセンサによりタッチ操作を検出する動作の一例を示すフロー図である。 図１の制御基板において、結露によりセンサラインＲｘからＧＮＤにリーク電流が発生している場合に、スイッチＳＷ２のオン／オフによる容量値の変化の例を示す説明図である。 第２の実施形態における静電容量タッチパネル装置を搭載したカーナビゲーション装置の一例を示す斜視図である。 図６の静電容量タッチパネル装置の動作の一例を示すフロー図である。 図６の静電容量タッチパネル装置の動作の別の例を示すフロー図である。

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における静電容量タッチパネル装置の一例を示すブロック図である。例えば、図１に示す静電容量タッチパネル装置１００は、相互容量方式を採用しており、カーナビゲーション装置に搭載される。

静電容量タッチパネル装置１００は、ケーブル１０を介して相互に接続されるタッチパネル２０と制御基板３０とを有する。例えば、タッチパネル２０は、カーナビゲーション装置のディスプレイに組み込まれている。タッチパネル２０は、ドライブラインＴｘに選択的に接続される複数の電極ＥＬ１と、センサラインＲｘに選択に接続される複数の電極ＥＬ２とを有する。各電極ＥＬ１は、図１の横方向に配線され、各電極ＥＬ２は、電極ＥＬ１の交差方向に配線される。電極ＥＬ１は、第１電極の一例であり、電極ＥＬ２は、第２電極の一例である。また、タッチパネル２０は、電極ＥＬ１、ＥＬ２の交差部分にマトリックス状に配列された複数の検出セルＣＥＬＬ（透明電極）を有する。

制御基板３０は、例えば、プリント基板であり、制御基板３０上には、ベタグラウンド（ＧＮＤ）３１、ガードグラウンド（Ｔｘ）３２、ガードグラウンド（Ｒｘ）３３、ドライブラインＴｘおよびセンサラインＲｘが形成されている。ガードグラウンド（Ｔｘ）３２は、ドライブラインＴｘに転送されるパルス信号が外来ノイズにより歪むことを防止するため、ドライブラインＴｘに隣接して配置される。ガードグラウンド（Ｒｘ）３３は、センサラインＲｘに転送される応答信号が外来ノイズにより歪むことを防止するため、センサラインＲｘに隣接して配置される。

ベタグラウンド３１は、接地線の一例である。ガードグラウンド（Ｔｘ）３２は、第１配線パターンの一例であり、ガードグラウンド（Ｒｘ）３３は、第２配線パターンの一例である。ドライブラインＴｘは、第１伝送線の一例であり、センサラインＲｘは、第２伝送線の一例である。

また、制御基板３０上には、タッチセンサ４０、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ダンピング抵抗６１、６２およびコネクタ７０が搭載されている。例えば、タッチセンサ４０、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ダンピング抵抗６１、６２およびコネクタ７０の端子は、制御基板３０の配線パターンにはんだ付けされている。スイッチＳＷ１は、第１スイッチの一例であり、スイッチＳＷ２は、第２スイッチの一例である。

コネクタ７０は、ドライブラインＴｘおよびセンサラインＲｘをタッチパネル２０に接続するために設けられる。コネクタ７０には、タッチパネル２０に接続されるケーブル１０に取り付けられたコネクタ８０が接続される。例えば、ケーブル１０はフレキシブルフラットケーブルである。

ダンピング抵抗６１は、タッチセンサ４０側のドライブラインＴｘとコネクタ７０側のドライブラインＴｘとの間に接続される。ダンピング抵抗６２は、タッチセンサ４０側のセンサラインＲｘとコネクタ７０側のセンサラインＲｘとの間に接続される。ダンピング抵抗６１、６２は、例えば、制御基板３０の外部からコネクタ７０を介してドライブラインＴｘまたはセンサラインＲｘに印加される静電気から制御基板３０およびタッチセンサ４０等を保護するために設けられる。なお、ダンピング抵抗６１、６２は、設けられなくもよい。

タッチセンサ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）の半導体装置である。タッチセンサ４０によるセンサ機能は、ＣＰＵが実行する制御プログラムにより実現されてもよく、ＦＰＧＡやＡＳＩＣに搭載される論理回路により実現されてもよく、ＦＰＧＡに搭載されるＣＰＵが実行する制御プログラムにより実現されてもよい。タッチセンサ４０は、タッチパネル２０へのタッチ操作を検出する制御装置の一例である。

タッチセンサ４０は、ドライブラインＴｘに所定の周期でパルス信号を伝送するＴｘドライバ４１と、パルス信号に対応してタッチパネル２０から伝送される応答信号を、センサラインＲｘを介して受信するＲｘセンサ４２を有する。そして、タッチセンサ４０は、Ｒｘセンサ４２で受信した応答信号の電流波形（電流値）の変化に基づいて、タッチパネル２０がタッチ操作されたか否かを判定する。

ここで、ドライブラインＴｘおよびセンサラインＲｘは、タッチパネル２０の透明電極で容量結合されている。人体は大きなグラウンドとして作用するため、タッチパネル２０がユーザ等の指でタッチされると、ドライブラインＴｘとセンサラインＲｘ間の静電容量が減少する。静電容量が減少すると、センサラインＲｘを介して受信した応答信号の電流波形（例えば、ピーク電流値）が小さくなる。タッチセンサ４０は、電流値の変化量または電流値と相関のある特性値の変化量を閾値と比較し、変化量が閾値以上の場合、タッチパネルのタッチ操作が行われたと判定する。

例えば、パルス信号は、タッチパネル２０の複数の電極ＥＬ１のうちの選択された１つに与えられ、応答信号は、タッチパネル２０の複数の電極ＥＬ２のうちの選択された１つから出力される。そして、タッチセンサ４０は、選択する電極ＥＬ１、ＥＬ２を順次切り替えることで、検出セルＣＥＬＬを順次選択し、選択した検出セルＣＥＬＬのタッチ状態に応じた応答信号の信号量をＲｘセンサ４２で検出し、各検出セルＣＥＬＬのタッチ操作を検出する。以下では、グラウンドをＧＮＤとも称する。

スイッチＳＷ１は、ガードＧＮＤ（Ｔｘ）３２とベタＧＮＤ３１との間に設けられ、タッチセンサ４０が出力する切替信号ＳＷＴｘに応じて、ガードＧＮＤ（Ｔｘ）３２とベタＧＮＤ３１とを接続し、または接続を遮断する。スイッチＳＷ２は、ガードＧＮＤ（Ｒｘ）３３とベタＧＮＤ３１との間に設けられ、タッチセンサ４０が出力する切替信号ＳＷＲｘに応じて、ガードＧＮＤ（Ｒｘ）３３とベタＧＮＤ３１とを接続し、または接続を遮断する。

特に限定されないが、スイッチＳＷ１は、切替信号ＳＷＴｘがハイレベル（論理値１）のときオンし、切替信号ＳＷＴｘがロウレベル（論理値０）のときオフする。スイッチＳＷ２は、切替信号ＳＷＲｘがハイレベル（論理値１）のときオンし、切替信号ＳＷＲｘがロウレベル（論理値０）のときオフする。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、タッチセンサ４０内に設けられてもよい。この実施形態では、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えながら、タッチセンサ４０によるタッチの検出が、ユーザ等によるタッチ操作によるものか、制御基板３０の結露による誤検出によるものかを判定する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作と、タッチ操作の判定方法については、図３および図４で詳細に説明する。

図２は、図１のタッチセンサ４０の動作の一例を示すタイミング図である。タッチセンサ４０は、静電容量タッチパネル装置１００に電源が投入され、タッチパネル２０へのタッチ操作の検出モード中、図２に示すタッチ操作の判定動作を繰り返し実施する。

Ｔｘドライバ４１は、ドライブラインＴｘに所定の周期でパルス信号を出力し、Ｒｘセンサ４２は、パルス信号に対応してタッチパネル２０から戻ってくる応答信号を、センサラインＲｘを介して検出する。また、タッチセンサ４０は、図２に示す判定動作期間を３つの検出期間ＤＥＴ（ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３）に分け、検出期間ＤＥＴ毎にスイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン状態ＯＮとオフ状態ＯＦＦとを切り替えるために切替信号ＳＷＴｘ、ＳＷＲｘを出力する。

例えば、タッチセンサ４０は、最初の検出期間ＤＥＴ１に、切替信号ＳＷＴｘ、ＳＷＲｘをともにハイレベルに設定し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンする（ＯＮ）。タッチセンサ４０は、次の検出期間ＤＥＴ２に、切替信号ＳＷＴｘをロウレベルに設定してスイッチＳＷ１をオフし（ＯＦＦ）、切替信号ＳＷＲｘをハイレベルに設定してスイッチＳＷ２をオンする（ＯＮ）。

タッチセンサ４０は、最後の検出期間ＤＥＴ３に、切替信号ＳＷＴｘをハイレベルに設定してスイッチＳＷ１をオンし（ＯＮ）、切替信号ＳＷＲｘをロウレベルに設定してスイッチＳＷ２をオフする（ＯＦＦ）。なお、図２に示す「誤検出発生」、「誤検出無し」は、ユーザによるタッチパネル２０のタッチ操作は行われない状態での判定を示す。

結露によりドライブラインＴｘがＧＮＤとショートした場合、スイッチＳＷ１がオンしているときには、Ｔｘドライバ４１が出力してドライブラインＴｘ上に伝送されるパルス信号の波形の振幅が小さくなる。これにより、パルス信号に対応してタッチパネル２０から戻ってくる応答信号の電流値は小さくなり、Ｒｘセンサ４２により検出される電流値は減少する。このため、タッチセンサ４０は、結露の発生によりタッチ操作を判定してしまう（誤検出発生）。

一方、スイッチＳＷ１がオフしているときには、ドライブラインＴｘからＧＮＤへのリーク電流が発生しないため、正常なパルス信号がタッチパネル２０に伝送され、Ｒｘセンサ４２により検出される電流値は減少しない。このため、タッチセンサ４０は、結露が発生してもタッチ操作を判定しない（誤検出無し）。

同様に、結露によりセンサラインＲｘがＧＮＤとショートした場合、スイッチＳＷ２がオンしているときには、Ｒｘセンサ４２により検出される電流値が減少する。このため、タッチセンサ４０は、結露の発生によりタッチ操作を判定してしまう（誤検出発生）。一方、スイッチＳＷ２がオフしているときには、センサラインＲｘからＧＮＤへのリーク電流が発生しないため、Ｒｘセンサ４２により検出される電流値は減少しない。このため、タッチセンサ４０は、結露が発生してもタッチ操作を判定しない（誤検出無し）。

図３は、結露の有無にかかわらず、タッチ操作を正しく検出するために、図１のタッチセンサ４０が実行する制御方法の一例を示す説明図である。タッチ操作の検出は、図２に示した３つの検出期間ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３によりスイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン／オフを順次切り替えることで実施される。検出期間ＤＥＴ１では、第１検出動作が実施され、検出期間ＤＥＴ２では、第２検出動作が実施され、検出期間ＤＥＴ３では第３検出動作が実施される。

なお、タッチセンサ４０は、Ｒｘセンサ４２で検出したセンサラインＲｘの電流値に基づいて、容量値の変化量を算出する。ここで、容量値の変化量は、タッチパネル２０での検出対象の検出セルＣＥＬＬ（透明電極）での容量値の変化量の推定値でもあり、センサラインＲｘの電流値の変化量と他のパラメータとを使用して算出される。例えば、他のパラメータは、温度、センサラインＲｘ等の配線容量または制御基板３０に供給される電源電圧等の少なくともいずれである。

閾値ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は、タッチパネル２０へのタッチ操作と結露によるタッチ操作の誤検出とを切り分けるために予め設定される。閾値ＶＴ１、ＶＴ３は、第１閾値の一例であり、閾値ＶＴ２は、第２閾値の一例である。閾値ＶＴ１、ＶＴ３は、タッチパネル２０へのタッチ操作が実際に行われたときの容量値の変化量の最小値を示し、結露が発生したときの容量値の変化量の最小値を示す。このため、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにオンしている状態で、容量値の変化量が閾値ＶＴ１より小さい場合、タッチ操作が無く、結露の発生も無いと判定することができる。

閾値ＶＴ１は、ガードＧＮＤ（Ｒｘ）３３からベタＧＮＤ３１までのＧＮＤパターンの寄生インピーダンスを考慮して設定されている。閾値ＶＴ３は、ガードＧＮＤ（Ｔｘ）３２からベタＧＮＤ３１までのＧＮＤパターンの寄生インピーダンスを考慮して設定されている。なお、閾値ＶＴ１、ＶＴ３は、ほぼ同じ値であるため、閾値ＶＴ３の代わりに閾値ＶＴ１が使用されてもよい。

閾値ＶＴ２は、結露が発生したときの容量値の変化量の最大値より大きい値を示す。このため、容量値の変化量が閾値ＶＴ２以上の場合、結露の発生の有無にかかわらず、タッチ操作を検出することができる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにオンしている状態で、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上で閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作の検出または結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかであると判定できる。

閾値ＶＴ３は、例えば、ＧＮＤパターンの寄生インピーダンスに応じて、閾値ＶＴ１に対する補正を行った値であり、閾値ＶＴ１とほぼ同じである。このため、ＧＮＤパターンの寄生インピーダンスを考慮しなくてよい場合、後述する動作フローでは、閾値ＶＴ３の代わりに閾値ＶＴ１が使用されてもよい。

なお、この実施形態では、応答信号の電流値と他のパラメータとに基づいて算出される容量値の変化量を、容量値の閾値ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３と比較することで、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出を行う例を説明する。しかしながら、応答信号の電流値（例えば、ピーク電流）の変化量を、電流値の閾値ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３と比較することで、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出を行ってもよい。容量信号の変化量および電流値の変化量は、互いに相関があり、どちらも応答信号の信号量の変化を示す。このため、閾値ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は、応答信号の信号量を示す他のパラメータに対応して設定されてもよい。

まず、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が両方オンする検出期間ＤＥＴ１において、容量値の変化量が閾値ＶＴ１、ＶＴ３以下の場合、タッチ操作が無く、結露の発生も無いことが分かる（図３（ａ））。容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上で閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作または結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかが発生していることが分かる（図３（ｂ））。容量値の変化量が閾値ＶＴ２以上の場合、タッチ操作があったことが分かる（図３（ｃ））。

検出期間ＤＥＴ１において、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上で閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作と結露によるタッチ操作の誤検出との両方の可能性がある。このため、検出期間ＤＥＴ２、ＤＥＴ３で、タッチ操作と結露によるタッチ操作の誤検出とのいずれが発生したかが判別される。

スイッチＳＷ１がオフし、スイッチＳＷ２がオンする検出期間ＤＥＴ２において、容量値の変化量が閾値ＶＴ３以下の場合、検出期間ＤＥＴ１での容量値の変化が、ドライブラインＴｘの結露により発生したことが分かる。すなわち、タッチ操作が無いことが分かる（図３（ｄ））。これは、ドライブラインＴｘの結露により発生していたＧＮＤへのリーク電流が、スイッチＳＷ１のオフにより無くなり、容量値の変化が無くなったためである。

検出期間ＤＥＴ２において、容量値の変化量が閾値ＶＴ３以上で閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作またはセンサラインＲｘの結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかが発生していると分かる（図３（ｅ））。この場合、検出期間ＤＥＴ３で、タッチ操作とセンサラインＲｘの結露によるタッチ操作の誤検出とのいずれが発生したかが判別される。

スイッチＳＷ１がオンし、スイッチＳＷ２がオフする検出期間ＤＥＴ３において、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以下の場合、検出期間ＤＥＴ２での容量値の変化が、センサラインＲｘの結露により発生したことが分かる。すなわち、タッチ操作が無いことが分かる（図３（ｆ））。これは、センサラインＲｘの結露により発生していたＧＮＤへのリーク電流が、スイッチＳＷ２のオフにより無くなり、容量値の変化が無くなったためである。検出期間ＤＥＴ３において、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上で閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作が発生していると分かる（図３（ｇ））。

以上により、検出期間ＤＥＴ１〜ＤＥＴ３でスイッチＳＷ１、ＳＷ２を順次切り替えて、容量値の変化量を閾値ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３と比較することで、タッチ操作により容量値が変化したのか、結露により容量値が変化したのかを切り分けることができる。したがって、図４で説明するように、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出を防止することができる。この結果、静電容量タッチパネル装置１００が搭載されるカーナビゲーション装置２００等の装置の誤動作を防止することができ、静電容量タッチパネル装置１００および装置の信頼性を向上することができる。

図４は、図１のタッチセンサ４０によりタッチ操作を検出する動作の一例を示すフロー図である。すなわち、図４は、静電容量タッチパネル装置１００の制御方法を示す。図３と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、図４に示す動作は、タッチセンサ４０に搭載されるＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現される。なお、図４に示す動作は、タッチセンサ４０に搭載されるシーケンサやロジック回路により実現されてもよい。

まず、ステップＳ１０において、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方をオンする。次に、ステップＳ１２において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量を算出し、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上である場合、ステップＳ１４を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ１未満の場合、タッチ操作が無く、結露の発生も無いと判定し、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１４において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ２以上である場合、タッチ操作があったと判定し、ステップＳ２４を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ２未満の場合、タッチ操作または結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかが発生していると判定し、ステップＳ１６を実施する。ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４の処理は、図３に示した検出期間ＤＥＴ１での第１検出動作に対応する。

ステップＳ１６において、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。次に、ステップＳ１８において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ３以上である場合、タッチ操作または結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかが発生していると判定し、ステップＳ２０を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ３未満の場合、容量値の変化が、タッチ操作ではなく、ドライブラインＴｘの結露により発生したと判定し、ステップＳ２６を実施する。ステップＳ１６、Ｓ１８の処理は、図３に示した検出期間ＤＥＴ２での第２検出動作に対応する。

ステップＳ２０において、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１をオンし、スイッチＳＷ２をオフする。次に、ステップＳ２２において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上の場合、ステップＳ２４を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以下の場合、容量値の変化が、タッチ操作ではなく、センサラインＲｘの結露により発生したと判定し、ステップＳ２６を実施する。ステップＳ２０、Ｓ２２の処理は、図３に示した検出期間ＤＥＴ３での第３検出動作に対応する。

ステップＳ２４において、タッチセンサ４０は、タッチ操作を検出する。次に、ステップＳ２６において、タッチセンサ４０は、例えば、静電容量タッチパネル装置１００の電源オフ操作等が発生した場合、図４に示す処理を終了する。静電容量タッチパネル装置１００は、動作を継続する場合、ステップＳ１０の処理に戻る。例えば、静電容量タッチパネル装置１００の電源オフ操作は、カーナビゲーション装置が搭載される車両のアクセサリー電源のオフに基づいて実施される。

なお、近時、グローブをはめた状態でのタッチ操作など、容量変化の小さい条件でのタッチ操作を検知することが求められており、タッチ操作を検出する閾値は下がる傾向にある。この場合、結露によるタッチ操作の誤検出は発生しやすくなり、タッチパネルの操作性や静電容量タッチパネル装置の信頼性が低下するおそれがある。しかしながら、閾値ＶＴ１等が下げられた場合にも、図４の動作フローを実施することで、正常なタッチ操作なのか、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出なのかを切り分けることができるため、信頼性が低下することを防止することができる。

図５は、図１の制御基板３０において、結露によりセンサラインＲｘからＧＮＤにリーク電流が発生している場合に、スイッチＳＷ２のオン／オフによる容量値の変化の例を示す説明図である。なお、結露によりドライブラインＴｘからＧＮＤにリーク電流が発生している場合に、スイッチＳＷ１のオン／オフによる容量値の変化は、図５と同様である。図５の各グラフにおいて、細い実線は、タッチセンサ４０が算出した容量値の生データＲａｗを示し、破線は、容量値の基準値Ｒｅｆ（リファレンス）を示し、太い実線は、生データから基準値を引いた差分Ｄｉｆｆ（容量値の変化量）を示す。

図５の左側のグラフにおいて、スイッチＳＷ２がオンしている間、結露によるリーク電流により容量値が大きくなり、容量値の変化量が大きくなる。一方、図５の右側のグラフにおいて、スイッチＳＷ２がオフしている場合、ＧＮＤへのリークパスが遮断されるため、生データＲａｗは基準値Ｒｅｆと等しく、容量値は変化しない。したがって、結露によりＧＮＤへのリーク電流が発生する場合にも、スイッチＳＷ２をオフすることで、タッチ操作の誤検出を防止することができる。

以上、第１の実施形態では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン／オフを切り替えて、応答信号の信号量の変化を検出することで、制御基板３０に発生した結露に起因してタッチパネル２０のタッチ操作が誤って検出されることを防止することができる。これにより、静電容量タッチパネル装置１００が搭載されるカーナビゲーション装置２００等の装置の誤動作を防止することができる。この結果、静電容量タッチパネル装置１００の信頼性を向上することができ、静電容量タッチパネル装置１００が搭載される装置の信頼性を向上することができる。

ガードＧＮＤ（Ｔｘ）３２をドライブラインＴｘに隣接して配置し、ガードＧＮＤ（Ｒｘ）３３をセンサラインＲｘに隣接して配置することにより結露によるＧＮＤへのリーク電流が発生しやすくなる場合にも、タッチ操作の誤検出を防止することができる。換言すれば、ドライブラインＴＸおよびセンサラインＲｘへの外来ノイズの侵入を防止しつつ、タッチ操作の誤検出を防止することができる。

同様に、制御基板３０上にダンピング抵抗６１、６２を搭載することにより結露によるＧＮＤへのリーク電流が発生しやすくなる場合にも、タッチ操作の誤検出を防止することができる。換言すれば、制御基板３０およびタッチセンサ４０等を静電気から保護しつつ、タッチ操作の誤検出を防止することができる。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン／オフの状態が互いに異なる第１検出動作、第２検出動作および第３検出動作を順次実施する。これにより、正常なタッチ操作の検出、タッチ操作の非検出、ドライブラインＴｘの結露によるタッチ操作の誤検出、およびセンサラインＲｘの結露によるタッチ操作の誤検出を切り分けることができる。

タッチパネル２０がマトリックス状に配列される複数の検出セルＣＥＬＬを有する場合、検出セルＣＥＬＬの選択毎に、第１検出動作、第２検出動作および第３検出動作を順次実施する。これにより、正常なタッチ操作の検出、タッチ操作の非検出およびタッチ操作の誤検出を、検出セル毎に判定することができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における静電容量タッチパネル装置を搭載したカーナビゲーション装置の一例を示す斜視図である。図６に示すカーナビゲーション装置２００は、静電容量タッチパネル装置１００Ａを内蔵しており、ディスプレイ２１０の前方に、静電容量タッチパネル装置１００Ａの電源ボタンＰＢが組み込まれている。電源ボタンＰＢは、図１のタッチパネル２０に相当し、カーナビゲーション装置２００の電源ボタンとして機能する。車両に搭載されたカーナビゲーション装置２００は、車両のバッテリーに接続されており、車両のアクセサリー電源がオフの状態でも、電源ボタンＰＢの操作により起動が可能である。

静電容量タッチパネル装置１００Ａは、図１に示した静電容量タッチパネル装置１００と同様の構成および機能を有しており、相互容量方式を採用している。タッチセンサ４０が搭載された制御基板３０は、カーナビゲーション装置２００内に設置される。例えば、制御基板３０において、図１に示したセンサラインＲｘやドライブラインＴｘが結露すると、タッチセンサ４０（図１）は、電源ボタンＰＢのタッチ操作を誤検出するおそれがある。これにより、ユーザの意図とは無関係にカーナビゲーション装置２００が起動し、ディスプレイ２１０に映像が表示される事象が発生するおそれがある。また、結露状態によっては、何度も起動を繰り返し、車両のバッテリーが消耗するおそれがある。

これらの不具合を防止するために、静電容量タッチパネル装置１００Ａは、電源ボタンＰＢによるカーナビゲーション装置２００の起動が、ユーザの操作によるものか、結露による誤動作によるものかを判別する機能を有する。また、静電容量タッチパネル装置１００Ａは、結露による誤動作を判定した場合、カーナビゲーション装置２００の電源を自動的に遮断する機能を有する。さらに、静電容量タッチパネル装置１００Ａは、誤動作を検出した場合、電源ボタンＰＢのタッチ感度を下げることで、誤動作の繰り返しを避ける機能を有してもよい。

図７は、図６の静電容量タッチパネル装置１００Ａの動作の一例を示すフロー図である。すなわち、図７は、静電容量タッチパネル装置１００Ａの制御方法を示す。図７の動作を開始する前、カーナビゲーション装置２００は、車両のバッテリーに接続されているが、アクセサリー電源はオフしている。

まず、ステップＳ３０において、タッチセンサ４０は、電源ボタンＰＢのタッチ操作が有ったか否かを検出し、タッチ操作が有った場合、ステップＳ３２を実施し、タッチ操作が無い場合、タッチ操作を検出するまで、ステップＳ３０を繰り返す。例えば、ステップＳ３０は、図３および図４に示した検出期間ＤＥＴ１による第１検出動作により実施される。

次に、ステップＳ３２において、タッチセンサ４０は、電源ボタンＰＢのタッチ操作を検出したため、カーナビゲーション装置２００に起動を指示する。なお、ステップＳ３０で検出されたタッチ操作は、ユーザによる正常なタッチ操作だけでなく、制御基板３０の結露により誤検出されたタッチ操作も含む。

次に、ステップＳ３４において、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２をオフする。次に、ステップＳ３６において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ３以上である場合、タッチ操作または結露によるタッチ操作の誤検出のいずれかが発生していると判定し、ステップＳ３８を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ３未満の場合、容量値の変化が、タッチ操作ではなく、ドライブラインＴｘの結露により発生したと判定し（誤動作）、ステップＳ４６を実施する。ステップＳ３４、Ｓ３６の処理は、図４に示したステップＳ１６、Ｓ１８の処理と同じであり、図３に示した検出期間ＤＥＴ２での第２検出動作に対応する。

ステップＳ３８において、タッチセンサ４０は、スイッチＳＷ１をオンし、スイッチＳＷ２をオフする。次に、ステップＳ４０において、タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以上の場合、正常なタッチ操作による起動と判定し、ステップＳ４２を実施する。タッチセンサ４０は、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以下の場合、容量値の変化が、タッチ操作ではなく、センサラインＲｘの結露により発生したと判定し（誤動作）、ステップＳ４６を実施する。ステップＳ３８、Ｓ４０の処理は、図４に示したステップＳ２０、Ｓ２２の処理と同じであり、図３に示した検出期間ＤＥＴ３での第３検出動作に対応する。

ステップＳ４２において、タッチセンサ４０は、電源ボタンＰＢのタッチ操作による正常な起動操作と判断し、図７に示す処理を終了する。この場合、カーナビゲーション装置２００は、起動されたままの状態を維持する。

一方、ステップＳ４６において、タッチセンサ４０は、カーナビゲーション装置２００に電源の遮断を指示し、図７に示す処理を終了する。これにより、カーナビゲーション装置２００は電源を遮断する。

このように、この実施形態では、制御基板３０の結露により電源ボタンＰＢのタッチ操作が誤って検出され、カーナビゲーション装置２００が起動された場合にも、電源を遮断することができる。これにより、電源ボタンＰＢが操作されていないにもかかわらず、カーナビゲーション装置２００が起動状態を継続することを防止することができる。

図８は、図６の静電容量タッチパネル装置１００Ａの動作の別の例を示すフロー図である。すなわち、図８は、静電容量タッチパネル装置１００Ａの制御方法を示す。図７と同様の動作については、詳細な説明は省略する。

図８に示す動作フローは、図７のステップＳ４６の前にステップＳ４４を追加している。すなわち、タッチセンサ４０は、ステップＳ３６、Ｓ４０において、容量値の変化量が閾値ＶＴ１以下の場合、ステップＳ４６の処理の前にステップＳ４４の処理を実施する。

ステップＳ４４において、タッチセンサ４０は、閾値ＶＴ１、ＶＴ３を高くすることで、結露によるタッチ操作の誤検出を発生しにくくする。すなわち、タッチセンサ４０は、電源ボタンＰＢのタッチ操作の誤検出を判定した場合、誤検出と判定する判定基準を、誤検出が発生しにくくなる判定基準に変更する。

ステップＳ４４で高くされる閾値ＶＴ１、ＶＴ３は、図３に示した閾値ＶＴ２より低い値に設定される。なお、タッチセンサ４０は、ステップＳ３６で結露による誤動作を判定した場合、閾値ＶＴ３を高くし、ステップＳ４０で結露による誤動作を判定した場合、閾値ＶＴ１を高くしてもよい。

ステップＳ４４を追加することで、結露が続く場合に、カーナビゲーション装置２００が繰り返し起動されることを防止することができる。例えば、カーナビゲーション装置２００を搭載する車両において、エンジンが始動しておらず、車載バッテリーが充電されない場合、カーナビゲーション装置２００の起動により車載バッテリーは消耗する。カーナビゲーション装置２００の起動が繰り返された場合、車載バッテリーが上がるおそれがある。ステップＳ４４を追加することで、カーナビゲーション装置２００の起動が繰り返されることを防止することができ、車載バッテリーが上がることを防止することができる。

以上、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出を防止することができる。さらに、第２の実施形態では、制御基板３０の結露により電源ボタンＰＢのタッチ操作が誤って検出され、カーナビゲーション装置２００が起動された場合にも、電源を遮断することができる。これにより、電源ボタンＰＢが操作されていないにもかかわらず、カーナビゲーション装置２００が起動状態を継続することを防止することができる。

また、結露が続く場合に、カーナビゲーション装置２００が繰り返し起動されることを防止することができ、繰り返しの起動より、カーナビゲーション装置２００が搭載される車両の車載バッテリーが上がることを防止することができる。

なお、上述した静電容量タッチパネル装置１００、１００Ａは、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末に搭載されてもよく、パーソナルコンピュータや各種の情報端末に搭載されてもよい。

また、図１に示したタッチパネル２０と図６に示した電源ボタンＰＢとを有する静電容量タッチパネル装置が、カーナビゲーション装置等の装置に搭載されてもよい。この場合、静電容量タッチパネル装置は、第１の実施形態の動作と第２の実施形態の動作とを組み合わせて、制御基板３０の結露によるタッチ操作の誤検出を判定する。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ ケーブル
２０ タッチパネル
３０ 制御基板
３１ ベタグラウンド
３２ ガードグラウンド（Ｔｘ）
３３ ガードグラウンド（Ｒｘ）
４０ タッチセンサ
４１ Ｔｘドライバ
４２ Ｒｘセンサ
６１、６２ ダンピング抵抗
７０、８０ コネクタ
１００、１００Ａ 静電容量タッチパネル装置
２００ カーナビゲーション装置
２１０ ディスプレイ
ＣＥＬＬ 検出セル
ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３ 検出期間
Ｄｉｆｆ 差分
ＥＬ１、ＥＬ２ 電極
ＰＢ 電源ボタン
Ｒａｗ 生データ
Ｒｅｆ 基準値
Ｒｘ センサライン
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ＳＷＲｘ、ＳＷＴｘ 切替信号
Ｔｘ ドライブライン
ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ２ 閾値

Claims (8)

1. タッチパネルにパルス信号を出力するドライバと、前記パルス信号に応じて前記タッチパネルから出力される応答信号を検出するセンサとを含み、前記応答信号に応じて、前記タッチパネルへのタッチ操作を検出する制御装置と、
   前記制御装置が搭載され、前記タッチパネルに前記パルス信号を伝送する第１伝送線と、前記第１伝送線に隣接して配置される第１配線パターンと、前記タッチパネルからの前記応答信号を伝送する第２伝送線と、前記第２伝送線に隣接して配置される第２配線パターンとが設けられた制御基板と、
   前記制御装置により制御され、前記第１配線パターンを接地線に接続する第１スイッチと、
   前記制御装置により制御され、前記第２配線パターンを接地線に接続する第２スイッチと、を有し、
   前記制御装置は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをそれぞれオンまたはオフした場合に前記センサが検出する前記応答信号の信号量の変化に基づいて、前記タッチパネルのタッチ操作と前記制御基板の結露によるタッチ操作の誤検出とを判別すること
   を特徴とする静電容量タッチパネル装置。
2. 前記制御装置は、前記タッチパネルのタッチ操作が実際に行われたときの前記応答信号の変化量の最小値である第１閾値を用いて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの両方をオンした状態で前記応答信号の変化量が前記第１閾値以上の場合、前記タッチパネルのタッチ操作を検出し、さらに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一方を交互にオンしたときのいずれかで、前記応答信号の変化量が第１閾値より小さい場合、前記タッチパネルのタッチ操作の検出が前記結露による誤検出であると判定することを
   を特徴とする請求項１に記載の静電容量タッチパネル装置。
3. 前記制御装置は、前記結露によるタッチ操作の誤検出が発生したときの前記応答信号の変化量の最大値である第２閾値を用いて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの両方をオンした状態で前記応答信号の変化量が前記第２閾値以上の場合、前記タッチパネルの実際のタッチ操作が行われたと判定すること
   を特徴とする請求項２に記載の静電容量タッチパネル装置。
4. 前記タッチパネルは、前記第１伝送線に選択的に接続される複数の第１電極と、前記第１電極の交差方向に配線され、前記第２伝送線に選択的に接続される複数の第２電極と、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との交差部分にマトリックス状に設けられる複数の検出セルとを有し、
   前記制御装置は、
   前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との選択をそれぞれ切り替えて、前記複数の検出セルを順次選択し、
   前記複数の検出セルの選択毎に、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの両方をオンした状態で、前記第２閾値を用いて前記タッチパネルのタッチ操作が実際に行われたか否かを検出する第１検出動作と、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一方のみをオンした状態で、前記第１閾値を用いて前記タッチパネルのタッチ操作の検出が前記結露による誤検出であるか否かを検出する第２検出動作と、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの他方のみをオンした状態で、前記第１閾値を用いて前記タッチパネルのタッチ操作の検出が前記結露による誤検出であるか否かを検出する第３検出動作と、を実行すること
   を特徴とする請求項３に記載の静電容量タッチパネル装置。
5. 前記タッチパネルは、前記タッチパネルが組み込まれる装置の電源を起動する電源ボタンであり、
   前記制御装置は、前記電源ボタンのタッチ操作の検出に基づいて前記装置の電源が起動された後に前記結露によるタッチ操作の誤検出を判定した場合、起動された前記装置の電源を遮断する制御を実施すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量タッチパネル装置。
6. 前記制御装置は、前記結露による前記電源ボタンのタッチ操作の誤検出を判定した場合、誤検出と判定する判定基準を、誤検出が発生しにくくなる判定基準に変更すること
   を特徴とする請求項５に記載の静電容量タッチパネル装置。
7. タッチパネルにパルス信号を出力するドライバと、前記パルス信号に応じて前記タッチパネルから出力される応答信号を検出するセンサとを含み、前記応答信号に応じて、前記タッチパネルへのタッチ操作を検出する制御装置と、前記制御装置が搭載され、前記タッチパネルに前記パルス信号を伝送する第１伝送線と、前記第１伝送線に隣接して配置される第１配線パターンと、前記タッチパネルからの前記応答信号を伝送する第２伝送線と、前記第２伝送線に隣接して配置される第２配線パターンとが設けられた制御基板と、前記制御装置により制御され、前記第１配線パターンを接地線に接続する第１スイッチと、前記制御装置により制御され、前記第２配線パターンを接地線に接続する第２スイッチと、を有する静電容量タッチパネル装置の制御方法であって、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをそれぞれオンまたはオフした場合に前記センサが検出する前記応答信号の信号量の変化に基づいて、前記タッチパネルのタッチ操作と前記制御基板の結露によるタッチ操作の誤検出とを判別すること
   を特徴とする静電容量タッチパネル装置の制御方法。
8. 前記タッチパネルのタッチ操作が実際に行われたときの前記応答信号の変化量の最小値である第１閾値を用いて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの両方をオンした状態で前記応答信号の変化量が前記第１閾値以上の場合、前記タッチパネルのタッチ操作を検出し、
   さらに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一方を交互にオンしたときのいずれかで、前記応答信号の変化量が第１閾値より小さい場合、前記タッチパネルのタッチ操作の検出が結露による誤検出であると判定することを
   を特徴とする請求項７に記載の静電容量タッチパネル装置の制御方法。

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