JP2022083296A - タッチパネルシステム、表示装置及びタッチパネルシステムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】指示体の位置の検出と指示体による押圧の検出との両方の検出を可能にしながら、タッチパネルの温度が変化した場合でも、精度よく指示体の押圧を検出することが可能な静電容量式タッチパネルを備えたタッチパネルシステム、表示装置、及び当該タッチパネルシステムの制御方法を提供する。【解決手段】タッチパネルシステム１００は、ドライブ電極１１、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２を備えた静電容量式タッチパネル１と、ドライブ電極１１に駆動信号を与え、位置検出電極２１から位置信号値Ｇ１及び押圧検出電極２２から押圧信号値Ｇ２をそれぞれ取得するコントローラ２と、を備える。コントローラ２は、位置信号値Ｇ１に基づいて指示体Ｆの位置を検出し、押圧信号値Ｇ２に基づく押圧値Ｚの平滑値Ｚｓの変化率Ａに基づいて指示体Ｆによる押圧を取得する。【選択図】図１７

Description

本発明は、指やタッチペンなどの指示体の位置及び押圧を検出するタッチパネルシステム、当該タッチパネルシステムを備えた表示装置、及び当該タッチパネルシステムの制御方法に関する。

近年、タッチパネルシステムが普及している。タッチパネルシステムは、駆動信号が入力されるドライブ電極と、検出電極とを備え、検出電極により得られた信号値に基づいて、指等のタッチを検出するように構成されている。このようなタッチパネルは、例えば、特許文献１に開示されている。

上記特許文献１のタッチパネルシステムには、ドライブ電極と検出電極との間に焦電体が設けられている。この焦電体は、指などの放熱物体が接近した場合に当該放熱物体に対向する位置の温度が上昇し、焦電効果により電圧を発生させる機能を有する。また、この焦電体は、指などがタッチパネルに接触した場合に、圧電効果により電圧を発生させる機能を有する。そして、このタッチパネルシステムに設けられた信号処理部は、検出電極により取得した電圧が第１の閾値以上で第２の閾値未満の場合、指などが接近したと判定し、電圧が当該第２の閾値以上の場合、指などがタッチパネルに接触したと判定する。なお、第２の閾値は、第１の閾値よりも高い値である。

特開２０１５－７５８９２号公報

上記特許文献１に記載のタッチパネルシステムでは、焦電体の焦電効果により指等の指示体の接近（位置）を検出し、指示体の接近を検出する当該焦電体の圧電効果により指等の指示体の接触（押圧）を検出している。このため、指示体とは異なる発熱物体が焦電体に接近した場合であっても、このタッチパネルシステムでは、焦電体の焦電効果が生じて、発熱物体の接近を誤って検出してしまうと考えられる。また、このタッチパネルシステムでは、指示体の温度と焦電体の温度とが等しい場合には、指示体の接近（位置）を検出することができないという問題点がある。

そこで、タッチパネルシステムに、焦電体を設けずに、ドライブ電極と、位置検出電極と、押圧検出電極とを備えた静電容量式のタッチパネルを設けることが考えられる。この静電容量式のタッチパネルでは、指示体がドライブ電極と位置検出電極と容量結合することで、両電極間の静電容量が低下し、位置検出電極の信号が変化する。この位置検出電極の信号の変化に基づいて、指示体の位置が検出される。また、この静電容量式のタッチパネルでは、ドライブ電極と押圧検出電極とは容量結合しており、指示体によってタッチパネルが押圧されると、ドライブ電極と押圧検出電極との間に配置される感圧材料の厚みが小さくなり、両電極間の距離が短くなる。これにより、両電極間の静電容量が増加し、押圧検出電極において検出される信号が変化することで、指示体による押圧が検出される。

しかしながら、上記の静電容量式のタッチパネルでは、指示体がタッチパネルに接近またはタッチパネルに軽く触れた際に、指示体から感圧材料に熱が伝わり、感圧材料の温度が上昇する。感圧材料の温度が上昇すると、感圧材料の誘電率が変化し、ドライブ電極と押圧検出電極との間の電気容量が変化してしまう。この結果、上記の静電容量式のタッチパネルでは、感圧材料（タッチパネル）の温度が変化した際に、誤って指示体の押圧を検出してしまう場合があると考えられる。

そこで、本開示は、指示体の位置の検出と指示体による押圧の検出との両方の検出を可能にしながら、タッチパネルの温度が変化した場合でも、精度よく指示体の押圧を検出することが可能な静電容量式タッチパネルを備えたタッチパネルシステム、当該タッチパネルシステムを備えた表示装置、及び当該タッチパネルシステムの制御方法を提供する。

上記課題を解決するために、本開示の第１の態様に係るタッチパネルシステムは、ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を備えた静電容量式タッチパネルと、前記ドライブ電極に駆動信号を与え、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記位置検出電極から得られた位置信号値に基づいて指示体の位置を検出し、前記押圧検出電極から得られた押圧信号値の変化率または前記押圧信号値の平滑値の変化率に基づいて前記指示体による押圧を取得する。

第２の態様に係るタッチパネルシステムの制御方法は、ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を含む静電容量式タッチパネルを備えたタッチパネルシステムの制御方法であって、前記ドライブ電極に駆動信号を与え、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得し、前記位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値の変化率または当該押圧値の平滑値の変化率に基づいて前記指示体による押圧を取得する。

上記構成のタッチパネルシステム及びタッチパネルシステムの制御方法では、指示体の位置の検出と指示体による押圧の検出との両方の検出を可能にしながら、タッチパネルの温度が変化した場合でも、精度よく指示体の押圧を検出することができる。

図１は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムを備えた表示装置の構成を示す断面図である。 図３は、タッチパネルが備えるドライブ電極の構成を示す平面図である。 図４は、タッチパネルが備える位置検出電極及び押圧検出電極の構成を示す平面図である。 図３及び図４の１０００－１０００線に沿った断面を示す断面図である。 図６は、タッチパネルの動作を説明するための図である。 図７は、第１実施形態のコントローラの機能ブロック図である。 図８は、コントローラが処理する入力データの構成例を示す模式図である。 図９は、コントローラによる指示体の詳細位置の算出方法を示す模式図（１）である。 図１０は、コントローラによる指示体の詳細位置の算出方法を示す模式図（２）である。 図１１は、フレームごとの押圧値の例を示す図である。 図１２は、フレームごとの平滑値の例を示す図である。 図１３は、平滑処理部の効果を説明するための図である。 図１４は、押圧値に熱ノイズの値が重畳することを説明するための図である。 図１５は、１フレーム目から変化率を取得することの効果を説明するための図である。 図１６Ａは、変化率の時間変化を表す図である。 図１６Ｂは、指示体の押圧の検出及び指示体の押圧の解除の検出を説明するための図である。 図１７は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムが備えるコントローラ２による制御処理を示すフロー図（１）である。 図１８は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムが備えるコントローラ２による制御処理を示すフロー図（２）である。 図１９は、第２実施形態によるタッチパネルシステムのコントローラの機能ブロック図である。 図２０は、誘電体層の比誘電率の温度依存性を説明するための図である。 図２１は、第２実施形態に係る補正処理の例を説明するための図である。 図２２は、第２実施形態に係るタッチパネルシステムが備えるコントローラによる環境温度の取得および補正値の決定に関する制御処理を示すフロー図である。 図２３は、第２実施形態に係るタッチパネルシステムが備えるコントローラによる指示体の位置及び押圧の検出に関する制御処理を示すフロー図（１）である。 図２４は、第２実施形態に係るタッチパネルシステムが備えるコントローラによる指示体の位置及び押圧の検出に関する制御処理を示すフロー図（２）である。 図２５は、第１及び第２実施形態の第１変形例によるタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 図２６は、第１及び第２実施形態の第２変形例によるタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照し、本開示の実施形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。また、以下において参照する図面では、各種電極を識別し易くするために、各種電極にハッチングを付して表示している。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態によるタッチパネルシステム１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るタッチパネルシステム１００の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、タッチパネルシステム１００は、タッチパネル１と、コントローラ２とを備える。タッチパネル１は、静電容量式のタッチパネルとして構成されており、指示体の位置を示す位置信号値Ｇ１と、指示体による押圧を示す押圧信号値Ｇ２とを出力するように構成されている。また、コントローラ２は、タッチパネル１に駆動信号を与え、タッチパネル１からの位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２を取得して、位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２に基づいて、指示体の位置及び指示体による押圧を検出する。コントローラ２は、指示体の位置及び指示体による押圧の検出結果を出力データとして、タッチパネルシステム１００を備えた表示装置１０１（図２参照）の制御部に送信する。出力データは、例えば、表示装置１０１が表示する画像の制御などに利用される。

図２は、第１実施形態に係るタッチパネルシステム１００を備えた表示装置１０１の構成を示す断面図である。図２に示すように、表示装置１０１は、タッチパネル１と、表示面４０１に画像を表示するディスプレイ４０とを備える。ディスプレイ４０は、例えば、液晶ディスプレイや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで構成される。

（タッチパネルの構造）
図３及び図４は、第１実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。図５は、図３及び図４の１０００－１０００線に沿った断面図である。なお、図示の便宜上、タッチパネル１が備える電極を、図３及び図４に分けて図示しているが、図５に示す通り、図３及び図４に図示した電極は積層されている。

図５に示すように、タッチパネル１は、第１基板１０、ドライブ電極１１、浮島電極１２、第２基板２０、位置検出電極２１、押圧検出電極２２、シールド電極２３及び誘電体層３０（感圧部材）を備える。例えば、第１基板１０及び第２基板２０は、ガラス・ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フイルムなどの透明な材料で構成される。また、ドライブ電極１１、浮島電極１２、位置検出電極２１、押圧検出電極２２及びシールド電極２３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの導電性のある透明な材料で構成される。また、誘電体層３０は、例えば、高分子材料、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）、ＯＣＲ（Optical Clear Resin）などの弾性を有する透明な材料で構成される。

第１基板１０及び第２基板２０は、第１基板１０の第１表面１０ａと第２基板２０の第２表面２０ａが対向するように配置されている。ドライブ電極１１は、駆動信号が与えられる電極であり、第１表面１０ａに形成されている。浮島電極１２は、フローティングの状態であり、第１表面１０ａに形成されている。

位置検出電極２１は、指示体の位置を検出するための電極であり、第２表面２０ａに形成されている。押圧検出電極２２は、指示体による押圧の大きさを検出するための電極であり、第２表面２０ａに形成されている。シールド電極２３は、接地電位または位置検出電極２１もしくは押圧検出電極２２に与えられる電位と等しい電位が与えられるか、フローティングの状態であり、第２表面２０ａに形成されている。

図３に示すように、ドライブ電極１１は、複数の菱形状の電極がその対角線方向に連結された形状（ダイヤパターン）になっている。また、浮島電極１２は、連結されていない複数の菱形状電極で構成されている。

図４に示すように、位置検出電極２１は、ドライブ電極１１と同様に、複数の菱形状の電極が連結されたダイヤパターンである。また、押圧検出電極２２も、複数の菱形状の電極が連結されたダイヤパターンである。位置検出電極２１及び押圧検出電極２２は、菱形状の電極のそれぞれの連結方向が平行であり、当該連結方向と垂直な方向に対して交互に配置されている。位置検出電極２１及び押圧検出電極２２のそれぞれにおける菱形状の電極の連結方向は、ドライブ電極１１における菱形状の電極の連結方向に対して垂直である。

また、図４及び図５に示すように、シールド電極２３は、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２の間に配置されている。例えば、シールド電極２３は、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２を隔てるように、これらの間に配置されている。

第１基板１０から第２基板２０を見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において、ドライブ電極１１は、押圧検出電極２２の少なくとも一部を覆っている。なお、図３～図５に例示するタッチパネル１では、平面視において、ドライブ電極１１を構成する１つの菱形状の電極が、押圧検出電極２２を構成する１つの菱形状の電極を包含している。同様に、平面視において、浮島電極１２を構成する１つの菱形状の電極が、位置検出電極２１を構成する１つの菱形状の電極を包含している。

（タッチパネルの動作）
次に、図６を参照して、タッチパネル１の動作について説明する。図６では、指示体Ｆと各種電極の間で生じる容量結合や各種電極間で生じる容量結合に対応する電気力線を、破線Ｌ１およびＬ２と一点鎖線Ｌ３で示している。図６に示すように、指示体Ｆが、第１基板１０の第１表面１０ａとは反対側の面に接触すると、破線Ｌ１で示すように、ドライブ電極１１と浮島電極１２が容量結合する。このとき、破線Ｌ２で示すように、浮島電極１２と位置検出電極２１が容量結合しているため、浮島電極１２を介してドライブ電極１１と位置検出電極２１が容量結合する。これにより、指示体Ｆを介してドライブ電極１１と位置検出電極２１の間の静電容量が減少し、位置検出電極２１で検出される位置信号値Ｇ１が変化する。コントローラ２は、位置信号値Ｇ１の変化に基づいて、指示体Ｆの位置を検出する。

また、図６の一点鎖線Ｌ３で示すように、ドライブ電極１１と押圧検出電極２２は容量結合している。ここで、指示体Ｆによって第１基板１０が押圧されると、誘電体層３０が弾性を有する材料であるため、押圧された部分において、ドライブ電極１１と押圧検出電極２２との距離が短くなる。これにより、両電極１１，２２間の静電容量が増加し、押圧検出電極２２において検出される押圧信号値Ｇ２が変化する。コントローラ２は、押圧信号値Ｇ２の変化に基づいて、指示体Ｆの押圧を検出する。

また、指示体Ｆにより第１基板１０が押圧されると、ドライブ電極１１と位置検出電極２１との距離も短くなる。しかし、ドライブ電極１１は、位置検出電極２１よりもシールド電極２３の方に近いため、図６の一点鎖線Ｌ４で示すように、シールド電極２３の方に容量結合し易い。そのため、ドライブ電極１１と位置検出電極２１の間の静電容量が増大し難くなり、指示体Ｆによる両電極１１，２１間の静電容量の減少分が相殺され難くなる。

また、指示体Ｆから押圧検出電極２２に至るまでの経路上において、指示体Ｆは、押圧検出電極２２よりもシールド電極２３の方に近いため、シールド電極２３に容量結合し易い。そのため、指示体Ｆがドライブ電極１１と押圧検出電極２２のそれぞれと容量結合することが抑制され、両電極間の静電容量が変動することが抑制される。

（コントローラの構成）
次に、図７～図１６Ｂを参照して、コントローラ２の構成について説明する。図７は、コントローラ２の機能ブロック図である。コントローラ２は、プログラムを実行することにより、タッチパネルシステム１００の制御処理を行うプロセッサ（制御回路）を含む。図７に示すように、コントローラ２は、駆動制御部５１、信号取得部５２、位置検出部５３、押圧値取得部５４、平滑化処理部５５、変化率取得部５６、押圧検出部５７、及び差分時間間隔設定部５８として機能する。

〈駆動制御部の構成〉
駆動制御部５１は、単位時間（１フレーム期間）ごとに、タッチパネル１に駆動信号を送信する。例えば、駆動制御部５１は、タッチパネル１のドライブ電極１１に順次、駆動信号を送信する。「１フレーム期間」とは、タッチパネル１のドライブ電極１１の全てに駆動信号を送信する期間（一巡する期間）を意味する。

〈信号取得部の構成〉
信号取得部５２は、取得した位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２によりデータマップＭを生成する。ここで、図８を参照して、データマップＭについて説明する。図８に例示するデータマップＭは、ドライブ電極１１が１５本、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２がそれぞれ３２本である場合に得られるデータである。データマップＭは、（Ｘ，Ｙ）の二次元座標で表された要素を有するデータである。Ｘ方向はドライブ電極１１が並ぶ方向であり、Ｙ方向は位置検出電極２１及び押圧検出電極２２が並ぶ方向である。なお、以下では、Ｙの値が増大する方向を下、減少する方向を上と表現する。

データマップＭは、位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２を１つのニ次元座標系の異なる領域に配置して組み合わせたデータである。図８に例示するデータマップＭは、Ｙ方向の中央部分に２行分のダミーＤＤを挟んで、位置検出電極２１から得られた位置信号値Ｇ１が並べられた位置検出マップＴＭが上側、押圧検出電極２２から得られた押圧信号値Ｇ２が並べられた押圧検出マップＦＭが下側となるように、それぞれ異なる領域に配置されている。図４に示したように、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２は交互に並んでいるが、位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２は分離されて配置されている。図８に例示するデータマップＭにおいて、タッチパネル１上のある角を原点としてＸ本目のドライブ電極１１とＹ本目の位置検出電極２１で形成される静電容量に対応した位置信号値Ｇ１は、（Ｘ，Ｙ）の要素になる。一方、Ｘ本目のドライブ電極１１と、Ｙ本目の押圧検出電極２２で形成される静電容量に対応した押圧信号値Ｇ２は、（Ｘ，Ｙ＋３４）の要素になる。

以下、データマップＭが、タッチパネル１の表面が指示体Ｆによって押圧された場合、位置検出マップＴＭ内における指示体Ｆの接触部分の中心付近に相当する要素の位置信号値Ｇ１が正の値に大きくなるとともに、押圧検出マップＦＭ内においても指示体Ｆの接触部分の中心付近に相当する要素の押圧信号値Ｇ２が正の値に大きくなる場合を例に挙げて説明する。

〈位置検出部の構成〉
図８に示すように、位置検出部５３は、データマップＭの位置検出マップＴＭ内から、指示体Ｆの位置ＴＰを検出する。ここで、第１実施形態では、位置検出部５３は、位置検出マップＴＭ内の要素のうち、位置信号値Ｇ１が複数のフレーム期間（例えば、３フレーム期間）連続して位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった場合に、４フレーム目の位置検出閾値Ｇ１ｔ以上でかつ位置検出マップＴＭ内で最大となる要素を、指示体Ｆの位置ＴＰとして検出する。この構成によれば、複数回連続して位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった場合に検出されるので、ノイズにより位置信号値Ｇ１が１回だけ位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった場合に指示体Ｆの位置を誤検出するのを防止することができる。なお、位置検出部５３は、位置検出マップＴＭ内に、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上の要素がない場合、タッチパネル１に接触している指示体Ｆは存在しないものと判定する。

また、位置検出部５３は、指示体Ｆの詳細位置を算出する。位置検出部５３による詳細位置の算出方法について、図９及び図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、コントローラ２による指示体Ｆの詳細位置の算出方法を示す模式図である。なお、図９及び図１０では、指示体Ｆの位置ＴＰを（０，０）としている。

図８及び図９に示すように、位置検出部５３は、指示体Ｆの位置ＴＰを含むようにＡ×Ｂの大きさの位置検出範囲ＴＲを設定する。図８及び図９では、指示体Ｆの位置ＴＰを中心として、５×５の領域を位置検出範囲ＴＲとして設定する場合を例示している。なお、指示体Ｆの位置ＴＰを中心として５×５の位置検出範囲ＴＲを設定すると一部が位置検出マップＴＭからはみ出す場合、位置検出範囲ＴＲが、はみ出す部分が削除されて５×５よりも小さくなるように設定されてもよいし、５×５の大きさであるが指示体Ｆの位置ＴＰが中心からずれることで位置検出マップＴＭ内に収まるように設定されてもよい。

位置検出部５３は、位置検出範囲ＴＲ内における信号値Ｄ（Ｘ，Ｙ）を、Ｙ方向に累積加算することで、信号値Ｃ（Ｘ，Ｙ）を算出する。具体的に、位置検出部５３は、信号値Ｃ（Ｘ，Ｙ）を、Ｃ（Ｘ，Ｙ）＝Ｃ（Ｘ，Ｙ－１）＋Ｄ（Ｘ，Ｙ）で算出する。ただし、位置検出部５３は、信号値Ｃ（Ｘ，Ｙ）の算出にあたり、Ｃ（Ｘ，Ｙ－１）を算出することができない位置検出範囲ＴＲの上端の要素については、Ｃ（Ｘ，Ｙ）＝Ｄ（Ｘ，Ｙ）とする。

位置検出部５３は、算出した信号値Ｃ（Ｘ，Ｙ）について、信号値の大きさと座標（Ｘ，Ｙ）に基づいて重心位置を算出し、この重心位置を指示体Ｆの詳細位置とする。このように指示体Ｆの詳細位置を算出すると、座標（Ｘ，Ｙ）の間に存在する指示体Ｆの位置を検出することができるため、指示体Ｆの位置を検出する分解能を向上させることができる。

〈押圧値取得部の構成〉
押圧値取得部５４は、押圧信号値Ｇ２に基づいて、暫定値を取得するとともに、暫定値を増幅させた値（押圧値Ｚ）を取得する。詳細には、図８に示すように、押圧値取得部５４は、データマップＭの押圧検出マップＦＭ内に、押圧検出範囲ＦＲを設定する。そして、押圧値取得部５４は、指示体Ｆの位置ＴＰを含むようにＣ×Ｄの大きさの押圧検出範囲ＦＲを設定する。図８では、指示体Ｆの位置ＴＰに対応した押圧検出マップＦＭ内の位置ＦＰを中心として、５×５の領域を押圧検出範囲ＦＲとして設定する場合を例示している。図８に示す例の場合、位置ＦＰのＸ座標は位置ＴＰと同じであり、位置ＦＰのＹ座標は位置ＴＰのＹ座標に３４を加算した値になる。なお、位置ＦＰを中心として５×５の押圧検出範囲ＦＲを設定すると一部が押圧検出マップＦＭからはみ出す場合、押圧検出範囲ＦＲが、はみ出す部分が削除されて５×５よりも小さくなるように設定されてもよいし、５×５の大きさであるが位置ＦＰを中心とせず押圧検出マップＦＭ内に収まるように設定されてもよい。

そして、押圧値取得部５４は、押圧検出範囲ＦＲ内の押圧信号値Ｇ２に基づいて、指示体Ｆによる押圧の大きさの暫定値を算出する。例えば、押圧値取得部５４は、押圧検出範囲ＦＲ内の押圧信号値Ｇ２の絶対値を合算して、暫定値を算出する。なお、押圧検出範囲ＦＲの設定方法を含む暫定値の算出方法は、例えば、一定の接触面積である指示体Ｆを、押しつける力を変えながらタッチパネル１に押しつけたときに、暫定値が押しつけた力に比例する値になるようにすると好ましい。

そして、押圧値取得部５４は、暫定値を増幅した値である押圧値Ｚを算出する。押圧値取得部５４は、暫定値に増幅率を乗じた後、オフセット値を加算または減算して、押圧値Ｚを算出してもよい。

〈平滑化処理部の構成〉
平滑化処理部５５は、押圧値取得部５４により算出された押圧値Ｚを平滑化して平滑値Ｚｓを取得する。図１１は、複数のフレーム期間（例えば、２１フレーム分）において取得された押圧値Ｚの例を示している。ここで、平滑化処理部５５は、４フレーム目から指示体の位置の検出を行う位置検出部５３と異なり、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点（１フレーム目）から平滑化する処理を行う。

図１２は、図１１の押圧値Ｚを平滑化した平滑値Ｚｓの例である。位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点を１フレーム目（第１の時点）とし、１フレーム目からＮフレーム後（Ｎは自然数）に得られた押圧信号値Ｇ２の押圧値ＺをＺ１とし、第Ｎの時点から１フレーム前に得られた押圧信号値Ｇ２の押圧値ＺをＺ２とした場合に、平滑化処理部５５は、下記式（１）に示す平滑値Ｚｓを取得する。この式（１）によれば、第１の時点（１フレーム目）に近い時点（Ｎが小さい）程、より強力に平滑化されるので、第１の時点直後でも、ノイズの影響を低減することができる。
Ｚｓ ＝ ｛（Ｎ－１）／Ｎ｝×Ｚ２ ＋ （１／Ｎ）×Ｚ１ ・・・ （１）

図１３は、平滑化処理部５５の効果を説明するための比較例との比較結果を示す図である。第１比較例は、平滑化される前の押圧値Ｚの変動を示す図である。第２比較例は、１～３フレーム目については、最新のフレームにおける押圧値Ｚと１フレーム前の押圧値Ｚとの平均値であり、４フレーム目～（Ｎ－１）フレーム目については、最新のフレームから直近の４フレームの押圧値Ｚの平均値であり、Ｎフレーム目以降については第１実施形態と同様の平滑化処理を行ったものとする。この結果、第２比較例の値は、平滑化前の第１比較例の押圧値Ｚよりも変動が低減されるものの、第１実施形態による平滑値Ｚｓの方が第２比較例に比べて、より顕著に平滑値Ｚｓの変動が抑制されることが判明した。第１実施形態の構成によれば、第１の時点直後でも、ノイズの影響を低減することができ、ノイズによって指示体Ｆの押圧を誤検知してしまうのを防止することができることが判明した。

図１４に示すように、平滑値Ｚｓ（押圧値Ｚ）には、熱ノイズによる値（図１４の点線部分）が重畳している。すなわち、誘電体層３０に、指示体の熱が伝わることにより、誘電体層３０の誘電率が変化し、当該誘電率の変化による平滑値Ｚｓ（押圧値Ｚ）の変化が生じる。

〈変化率取得部及び差分時間間隔設定部の構成〉
図１５は、変化率Ａの取得（算出）の一例を説明するための図である。第１実施形態では、変化率取得部５６は、平滑値Ｚｓの変化率Ａを取得する。変化率取得部５６は、平滑化処理部５５と同様に、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点（１フレーム目）から変化率Ａを取得する処理を行う。ここで、タップの押圧検出のような数フレームで押圧値Ｚが大きくなる（または小さくなる）素早い操作が行われた場合、４フレーム目以降に変化率Ａを取得しても、４フレーム目の時点で押圧値Ｚが既に大きくなっている（小さくなっている）ため、押圧の検出精度が低下する。これに対して、上記の構成によれば、１フレーム目から変化率Ａを取得する処理を行うので、指示体Ｆによる押圧をより精度よく行うことができる。

具体的には、図１５に示すように、変化率取得部５６は、最新の押圧値Ｚに基づく平滑値Ｚｓから過去の押圧値Ｚに基づく平滑値Ｚｓを差分することにより、変化率Ａを取得する。ここで、「過去の押圧値Ｚに基づく平滑値Ｚｓ」とは、最新の押圧信号値Ｇ２を取得した時点（フレーム）から自然数ｄフレーム前に押圧検出電極２２から得られた押圧信号値Ｇ２に基づいて算出された押圧値Ｚの平滑値Ｚｓである。最新の押圧値Ｚに基づく平滑値Ｚｓを、平滑値Ｚｓ（Ｎ）として、過去の押圧値Ｚに基づく平滑値Ｚｓを、平滑値Ｚｓ（Ｎ－ｄ）とする。変化率取得部５６は、変化率Ａを、１フレームごとに、下記式（２）に基づいて算出する。ここで、Ｎフレーム目の変化率ＡをＡ（Ｎ）とする。
Ａ（Ｎ） ＝ Ｚｓ（Ｎ） － Ｚｓ（Ｎ－ｄ） ・・・ （２）

差分時間間隔設定部５８（図７参照）は、操作者からの入力操作に基づいて、変化率Ａの算出に用いる過去の押圧値Ｚを決定するための上記自然数ｄの値を設定する。操作者からの入力操作は、タッチパネル１上における操作者による入力操作であってもよいし、タッチパネル１とは別個に設けられた操作部（図示せず）に対する操作者による入力操作であってもよい。自然数ｄの値を大きく設定する程、シグナルが大きくなるが、記憶しておくべき平滑値Ｚｓの数が増えるので、コントローラ２のメモリ（図示せず）の負担が大きくなる。この構成によれば、自然数ｄの値を任意に設定することができるので、変化率Ａの絶対値（シグナル）をより大きくする場合には自然数ｄを大きく設定し、メモリの負担を軽減させる場合には自然数ｄを小さく設定すればよい。

図１６Ａは、図１４の平滑値Ｚｓの変化率Ａを示す図である。図１６Ａでは、図１４と異なり熱ノイズによる影響が低減されている。すなわち、熱ノイズによる平滑値Ｚｓの変化は、指示体の押圧による平滑値Ｚｓの変化よりも小さいので、変化率Ａに熱ノイズによる値が重畳しにくい。この結果、熱ノイズによる誤検出を防止することができる。

〈押圧検出部の構成〉
図１６Ｂに示すように、押圧検出部５７は、変化率Ａと押圧検出閾値Ａｔ１とを比較することにより、指示体により押圧されたと判定する（指示体の押圧を検出する）。具体的には、タッチパネル１を指示体が押圧すると、変化率Ａが上昇する。押圧検出部５７は、変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上となった場合に、位置ＦＰにおいて指示体により押圧されたと判定する。

そして、押圧検出部５７は、変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上となった後、変化率Ａと押圧解除検出閾値Ａｔ２とを比較することにより、指示体による押圧が解除されたと判定する（指示体の押圧の解除を検出する）。具体的には、タッチパネル１を押圧する指示体Ｆの押圧力が弱められると、変化率Ａが低下する。そして、押圧検出部５７は、変化率Ａが押圧解除検出閾値Ａｔ２以下となった場合に、位置ＦＰにおける指示体による押圧が解除されたと判定する。押圧解除検出閾値Ａｔ２は、押圧検出閾値Ａｔ１よりも小さな値である。

以上の構成によれば、焦電体を用いずに、静電容量式タッチパネル１により、指示体Ｆの位置の検出と指示体Ｆによる押圧の検出との両方の検出を行うことができる。ここで、指示体からタッチパネル１への熱の影響（熱ノイズ）による押圧値Ｚ（平滑値Ｚｓ）の変化率Ａは、指示体の押圧による押圧値の変化率に比べて小さい。そこで、上記の構成によれば、押圧値Ｚの平滑値Ｚｓの変化率Ａに基づいて指示体Ｆの押圧を検出するので、タッチパネル１の温度が変化した場合でも、熱ノイズの影響が低減され、精度よく指示体Ｆの押圧を検出することができる。

（タッチパネルシステムの制御方法）
次に、図１７及び図１８を参照して、タッチパネルシステム１００の制御方法について説明する。図１７及び図１８は、タッチパネルシステム１００の制御処理のフローを示す図である。下記のタッチパネルシステム１００の制御処理は、コントローラ２により実行される。

図１７に示すように、ステップＳ１において、データマップＭの取得が行われる。すなわち、タッチパネル１から位置信号値Ｇ１及び押圧信号値Ｇ２を取得する。

ステップＳ２において、位置検出マップＴＭ内から指示体の位置ＴＰを検出する。その後、ステップＳ３において、指示体の詳細位置が算出され、指示体の詳細位置の情報を含む出力データが表示装置１０１に送信される。

ステップＳ４において、指示体の位置ＴＰに基づいて押圧検出範囲ＦＲが設定される。その後、ステップＳ５において、押圧値Ｚが算出される。その後、ステップＳ６において、押圧値Ｚに基づいて平滑値Ｚｓが取得される。

ステップＳ７において、最新フレームＮが自然数ｄを超えたか否かが判断される。最新フレームＮが自然数ｄを超えている場合、ステップＳ８に進み、最新フレームＮが自然数ｄを超えていない場合、ステップＳ９に進む。

ステップＳ８において、平滑値Ｚｓの変化率Ａが平滑値Ｚｓ（Ｎ）と平滑値Ｚｓ（Ｎ－ｄ）との差分により算出される。一方、ステップＳ９においては、平滑値Ｚｓの変化率Ａが０に設定される。その後、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上か否かが判断される。変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上の場合、ステップＳ１１に進む。変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１未満の場合、ステップＳ１に戻り、次のフレーム期間におけるデータマップＭを取得する。

ステップＳ１１において、位置ＦＰにおいて指示体により押圧されたと判定され、位置ＦＰにおいて指示体により押圧されたことを示す情報を含む出力データが表示装置１０１に送信される。その後、ステップＳ２１（図１８参照）に進む。

図１８に示すように、ステップＳ２１において、データマップＭの取得が行われる。その後、ステップＳ２２において、位置検出マップＴＭ内から指示体の位置ＴＰを検出する。その後、ステップＳ２３において、指示体の詳細位置が算出され、指示体の詳細位置の情報を含む出力データが表示装置１０１に送信される。

そして、ステップＳ２４において、指示体の位置ＴＰに基づいて押圧検出範囲ＦＲが設定される。その後、ステップＳ２５において、押圧値Ｚが算出される。そして、ステップＳ２６において、押圧値Ｚに基づいて平滑値Ｚｓが取得される。その後、ステップＳ２７において、平滑値Ｚｓの変化率Ａが算出される。

ステップＳ２８において、変化率Ａが押圧解除検出閾値Ａｔ２以下か否かが判断される。変化率Ａが押圧解除検出閾値Ａｔ２以下の場合、ステップＳ２９に進む。変化率Ａが押圧解除検出閾値Ａｔ２よりも大きい場合、このステップＳ２１に戻り、次のフレーム期間におけるデータマップＭを取得する。

ステップＳ２９において、指示体による押圧が解除されたと判定され、指示体による押圧が解除されたことを示す情報を含む出力データが表示装置１０１に送信される。その後、ステップＳ１（図１７参照）に戻る。

以上のように、焦電体を用いずに、静電容量式タッチパネル１により、指示体Ｆの位置の検出と指示体Ｆによる押圧の検出との両方の検出を行うことができる。そして、押圧値Ｚの平滑値Ｚｓの変化率Ａに基づいて指示体Ｆの押圧を検出するので、タッチパネル１の温度が変化した場合でも、熱ノイズの影響が低減され、精度よく指示体Ｆの押圧を検出することができる。

［第２実施形態］
次に、図１９～図２１を参照して、第２実施形態のタッチパネルシステム２００の構成について説明する。第２実施形態のタッチパネルシステム２００には、第１実施形態のタッチパネルシステム１００の構成に加えて、環境温度Ｔに基づいて変化率Ａを補正する機能が設けられている。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ符号を用いる場合、第１実施形態と同様の構成を示しており、特に説明がない限り先行する説明を参照する。

（第２実施形態によるタッチパネルシステム２００の構成）
図１９は、タッチパネルシステム２００のコントローラ２０２の機能ブロック図である。コントローラ２０２には、第１実施形態によるコントローラ２の機能に加えて、温度取得部２５１と、補正値決定部２５２と、補正処理部２５３とが設けられている。

図２０は、誘電体層３０の比誘電率εの温度依存性を説明するための図である。温度取得部２５１は、誘電体層３０（図５参照）の容量値Ｃを取得するとともに、誘電体層３０の容量値Ｃに基づいて、補正用の環境温度Ｔを取得する。この構成によれば、新たに温度検出器（温度センサ）を設けることなく、補正用の環境温度Ｔを取得することができる。図２０に示すように、誘電体層３０の比誘電率εは、温度依存性があるため、温度の変化に応じて、比誘電率εが変化し容量値Ｃは変化する。ここで、図２０に示すように、比誘電率εは、高温域と低温域とで同じ値となる温度があるが、誘電体層３０に印加される電圧の周波数によって、特性は異なる。そこで、第２実施形態の温度取得部２５１は、誘電体層３０に印加する電圧の周波数を変更して容量値Ｃを測定することにより、環境温度Ｔを取得する。例えば、環境温度Ｔが６０℃の場合は、周波数が１００ｋＨｚ及び１０ｋＨｚによる比誘電率εは、共に、ε１であるが、環境温度Ｔが１０℃の場合は、周波数が１００ｋＨｚによる比誘電率εはε１、周波数が１０ｋＨｚによる比誘電率εはε１よりも大きいε２となる。温度取得部２５１は、周波数が１００ｋＨｚ及び１０ｋＨｚによる比誘電率εが、共に、ε１となる結果（容量値Ｃ）を取得した場合、環境温度Ｔを６０℃として取得し、周波数が１００ｋＨｚ及び１０ｋＨｚによる比誘電率εが、それぞれ、ε１及びε２となる結果（容量値Ｃ）を取得した場合、環境温度Ｔを１０℃として取得する。ここで、「環境温度Ｔ」は、指示体によりタッチパネル１がタッチされる前のタッチパネル１（誘電体層３０）の温度を意味する。

補正値決定部２５２は、補正用の環境温度Ｔに基づいて、補正値ａ及び補正期間Ｅを決定する。「補正値ａ」は、例えば、１未満の値であり、補正用の環境温度Ｔが高温域（例えば、６０℃以上）または低温域（例えば、０℃以下）になると、補正値ａはより小さな値に、補正期間Ｅはより長い期間に設定される。「補正期間Ｅ」とは、Ｅを自然数として、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点（１フレーム目）からＥフレーム目までの期間を意味する。なお、補正期間Ｅを、補正値決定部２５２により決定される例を示しているが、固定の期間であってもよい。ここで、タッチパネル１が低温または高温の場合には、指示体Ｆとタッチパネル１との温度差が大きいため、１フレーム目から一定の期間は、変化率Ａに熱ノイズが加わりやすくなる。これに対して、上記の構成によれば、補正期間Ｅは、変化率Ａを補正することができるので、タッチパネル１が低温または高温の場合でも、熱ノイズの影響を低減することができる。また、温度取得部２５１により、補正用の環境温度Ｔに基づいて、タッチパネル１が低温または高温であるかを検出して、適切な補正値ａを決定することができる。この結果、タッチパネル１が低温または高温の場合に、熱ノイズの影響を効果的に低減することができる。

図２１に示すように、補正処理部２５３は、補正期間Ｅにおいては、変化率Ａに補正値ａを乗じる処理を行う。なお、補正処理部２５３は、補正期間Ｅ＋１以降においては、変化率Ａに補正値ａを乗じる処理は行わない。押圧検出部５７は、補正期間Ｅにおいては、変化率Ａに補正値ａに乗じた値に基づいて、指示体による押圧の判定を行う。すなわち、押圧検出部５７は、補正期間Ｅにおいては、変化率Ａに補正値ａを乗じた値と、押圧検出閾値Ａｔ１とを比較する。その他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。

（第２実施形態による制御方法）
次に、図２２～図２４を参照して、タッチパネルシステム２００の制御方法について説明する。図２２は、タッチパネルシステム２００の補正値ａ及び補正期間Ｅの決定に関する制御処理のフローを示す図である。図２３及び図２４は、タッチパネルシステム２００の補正値ａ及び補正期間Ｅの決定に関する制御処理のフローを示す図である。下記のタッチパネルシステム２００の制御処理は、コントローラ２０２により実行される。なお、第１実施形態と同じステップ番号を用いる場合、第１実施形態と同様の処理を示しており、特に説明がない限り先行する説明を参照する。

〈補正値の決定に関する処理〉
図２２に示すように、ステップＳ１０１において、環境温度Ｔが取得される。具体的には、誘電体層３０の容量値Ｃが取得されるとともに、誘電体層３０の容量値Ｃに基づいて、補正用の環境温度Ｔが取得される。例えば、周波数を変更しながら、複数回容量値Ｃが取得されることにより、補正用の環境温度Ｔが取得される。その後、ステップＳ１０２において、補正用の環境温度Ｔに基づいて、補正値ａ及び補正期間Ｅが決定される。

〈指示体の位置及び押圧の検出に関する処理〉
図２３に示すように、ステップＳ８の後に実行されるステップＳ１１１において、最新フレームＮがＥを超えたか否かが判断される。すなわち、現在のフレーム期間が、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった後、Ｅフレーム目を超えた期間か否かが判断される。最新フレームＮがＥを超えていない場合、ステップＳ１１２に進み、最新フレームＮがＥを超えた場合、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１２において、変化率Ａに補正値ａが乗じた値が取得される。その後、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上か否かが判断される。第２実施形態では、補正期間Ｅ内においては、変化率Ａに補正値ａが乗じた値が押圧検出閾値Ａｔ１以上か否かが判断される。

また、図２４に示すように、ステップＳ２７の後に実行されるステップＳ１２１において、最新フレームＮがＥを超えたか否かが判断される。現在が補正期間Ｅ内である場合、ステップＳ１２２に進み、現在が補正期間Ｅ内でない場合、ステップＳ１２３に進む。

ステップＳ１２２において、変化率Ａに補正値ａが乗じた値が取得される。その後、ステップＳ１２３に進む。

ステップＳ１２３において、変化率Ａが押圧検出閾値Ａｔ１以上か否かが判断される。第２実施形態では、補正期間Ｅ内においては、変化率Ａに補正値ａが乗じた値が押圧検出閾値Ａｔ１以上か否かが判断される。その他の制御処理は、第１実施形態の制御処理と同様である。

上記の構成によれば、タッチパネル１が低温または高温の場合でも、熱ノイズの影響を低減することができる。また、補正用の環境温度Ｔに基づいて、タッチパネル１が低温または高温であるかを検出して、適切な補正値ａを決定することができる。この結果、タッチパネル１が低温または高温の場合に、熱ノイズの影響を効果的に低減することができる。

［変形等］
以上、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記第１及び第２実施形態では、押圧値Ｚを平滑化した平滑値Ｚｓの変化率Ａを算出する例を示したが、これに限られない。すなわち、押圧値Ｚを平滑化せずに、押圧値Ｚの変化率を算出して、当該押圧値Ｚの変化率に基づいて、指示体による押圧の検出を行ってもよい。

また、上記第２実施形態では、誘電体層３０の容量値Ｃに基づいて、環境温度Ｔを取得する例を示したが、これに限られない。例えば、図２５に示す第１変形例のタッチパネルシステム３００のように、タッチパネル１の温度（環境温度Ｔ）を測定する温度センサ３０３が設けられていてもよい。この場合、コントローラ３０２は、温度センサ３０３から環境温度Ｔを取得して、当該環境温度Ｔに基づいて、補正値ａ及び補正期間Ｅを決定する。また、図２６に示す第２変形例のタッチパネルシステム５００のように、表示装置に設けられた温度センサ４０３により検出された環境温度Ｔを、表示装置の制御部４０２（ＯＳ）を介して、コントローラ５０２が取得してもよい。この場合、コントローラ５０２は、制御部４０２から取得した環境温度Ｔに基づいて、補正値ａ及び補正期間Ｅを決定する。

また、上記第１及び第２実施形態では、位置信号値Ｇ１が、複数回連続して位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった場合に、指示体の位置を検出する例を示したが、これに限られない。すなわち、位置信号値Ｇ１が初めて位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった場合に、指示体の位置を検出してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点（１フレーム目）から、変化率Ａを取得する例を示したが、これに限られない。すなわち、位置信号値Ｇ１が位置検出閾値Ｇ１ｔ以上となった時点（１フレーム目）よりも後の時点から、変化率Ａを取得してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、上記式（１）を用いて平滑値Ｚｓを算出する例を示したが、これに限られない。例えば、最新フレームから直近の数フレーム期間の押圧値Ｚを平均化した値を平滑値として算出してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、変化率Ａと押圧検出閾値Ａｔ１および押圧解除検出閾値Ａｔ２とを比較する例を示したが、これに限られない。例えば、変化率Ａと押圧検出閾値Ａｔ１および押圧解除検出閾値Ａｔ２とを比較せずに、コントローラ２または２０２から、指示体の押圧の大きさを示す情報（出力データ）として変化率Ａを出力してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、指示体Ｆの位置ＴＰに基づいて押圧検出範囲ＦＲが設定される例を示したが、これに限られない。例えば、指示体の詳細位置に基づいて押圧検出範囲ＦＲが設定されてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、浮島電極１２やシールド電極２３が設けられていなくてもよい。また、ドライブ電極１１、浮島電極１２、位置検出電極２１及び押圧検出電極２２のそれぞれが、ダイヤパターン以外のパターンで形成されていてもよい。また、位置検出電極２１、押圧検出電極２２及びシールド電極２３の一部または全部が、メッシュメタル（メッシュ状の金属細線）で形成されていてもよい。

また、上述したタッチパネルシステム及び表示装置は、以下のように説明することができる。

第１の構成に係るタッチパネルシステムは、ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を備えた静電容量式タッチパネルと、ドライブ電極に駆動信号を与え、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、コントローラは、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値の変化率または当該押圧値の平滑値の変化率に基づいて指示体による押圧を取得する（第１の構成）。

上記第１の構成によれば、焦電体を用いずに、静電容量式タッチパネルにより、指示体の位置の検出と指示体による押圧の検出との両方の検出を行うことができる。ここで、指示体からタッチパネルへの熱の影響（熱ノイズ）による押圧値の変化率は、指示体の押圧による押圧値の変化率に比べて小さい。そこで、上記第１の構成によれば、押圧値の変化率または押圧値の平滑値の変化率に基づいて指示体の押圧を検出するので、タッチパネルの温度が変化した場合でも、熱ノイズの影響が低減され、精度よく指示体の押圧を検出することができる。

第１の構成において、コントローラは、単位時間ごとに、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、位置検出電極から得られた信号値が、複数回連続して位置検出閾値以上となった場合に、指示体の位置を検出する位置検出部と、位置検出電極から得られた信号値が、位置検出閾値以上となった時点から、押圧値の変化率または押圧値の平滑値の変化率を取得する変化率取得部と、を含んでもよい（第２の構成）。

上記第２の構成によれば、指示体の位置の検出については、複数回連続して信号値が位置検出閾値以上となった場合に検出されるので、ノイズにより信号値が１回だけ位置検出閾値以上となった場合に指示体の位置を誤検出するのを防止することができる。ここで、タップの押圧検出のような数フレームで押圧値が大きくなる（または小さくなる）素早い操作が行われた場合、複数フレーム目以降に変化率を取得しても、複数フレーム目の時点で押圧値が既に大きくなっている（小さくなっている）ため、押圧の検出精度が低下する。これに対して、上記第２の構成によれば、位置検出電極から得られた信号値が、位置検出閾値以上となった時点（１フレーム目）から変化率を取得する処理を行うので、指示体による押圧をより精度よく行うことができる。

第２の構成において、コントローラは、位置検出電極から得られた信号値が、位置検出閾値以上となった後に、押圧検出電極から得られた最新の信号値に基づく押圧値と、最新の信号値を得た時点よりも前の時点に押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値との平滑値を取得する平滑化処理部を、さらに含んでもよく、変化率取得部は、平滑値の変化率を取得するように構成されてもよい（第３の構成）。

上記第３の構成によれば、ノイズにより押圧値が変動した場合でも、押圧値が平滑化されるので、ノイズによって指示体の押圧を誤検知してしまうのを防止することができる。

第３の構成において、位置検出電極から得られた信号値が、位置検出閾値以上となった時点を第１の時点とし、第１の時点から単位時間の自然数Ｎ倍の第Ｎの時点に押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値をＺ１とし、第Ｎの時点から単位時間の一つ前の時点に押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値をＺ２とした場合に、平滑化処理部は、下記式（３）に示す平滑値Ｚｓを取得するように構成されてもよい（第４の構成）。
Ｚｓ ＝ ｛（Ｎ－１）／Ｎ｝×Ｚ２ ＋ （１／Ｎ）×Ｚ１ ・・・ （３）

ここで、本願発明者は、単に押圧値Ｚ１と押圧値Ｚ２との平均値を平滑値として取得した場合には、第１の時点に近い時点（Ｎが小さい）程、ノイズの影響の低減の効果は低いという知見を得た。そこで、上記第４の構成によれば、第１の時点に近い時点（Ｎが小さい）程、より強力に平滑化されるので、第１の時点直後でも、ノイズの影響を低減して、ノイズによって指示体の押圧を誤検知してしまうのを防止することができる。

第１～第４のいずれか１つの構成において、コントローラは、押圧値の変化率または押圧値の平滑値の変化率が押圧検出閾値以上となった場合に、指示体による押圧を検出し、指示体による押圧を検出した後、押圧値の変化率または押圧値の平滑値の変化率が押圧検出閾値よりも小さい押圧解除閾値以下となった場合に、指示体による押圧の解除を検出する押圧検出部を、含んでもよい（第５の構成）。

上記第５の構成によれば、変化率と押圧検出閾値とを比較することにより、指示体の押圧を容易に検出することができ、変化率と押圧解除検出閾値とを比較することにより、指示体の押圧の解除を容易に検出することができる。

第１～第５のいずれか１つの構成において、コントローラは、単位時間ごとに、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、押圧検出電極から得られた最新の信号値に基づく最新の押圧値と、当該最新の信号値を取得した時点から単位時間の自然数ｄ倍前の時点に押圧検出電極から得られた過去の信号値に基づく過去の押圧値と、を取得する押圧値取得部と、最新の押圧値から過去の押圧値を差分することにより、押圧値の変化率を取得するか、または、最新の押圧値の平滑値から過去の押圧値の平滑値を差分することにより、押圧値の平滑値の変化率を取得する変化率取得部と、を含んでもよい（第６の構成）。そして、第６の構成において、コントローラは、操作者からの入力操作に基づいて、自然数ｄの値を設定する差分時間間隔設定部を、さらに含んでもよい（第７の構成）。

上記第６の構成によれば、押圧値の変化率または平滑値の変化率を容易に取得することができる。そして、上記第７の構成によれば、自然数ｄの値を任意に設定することができる。例えば、変化率の絶対値（シグナル）をより大きくする場合には自然数ｄを大きく設定し、メモリの負担を軽減させる場合には自然数ｄを小さく設定すればよい。

第１～第７のいずれか１つの構成において、コントローラは、単位時間ごとに、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、位置検出電極から得られた信号値が、位置検出閾値以上となった時点から所定の補正期間内は、１以外の補正値を押圧値の変化率に乗じる処理、または、１以外の補正値を押圧値の平滑値の変化率に乗じる処理を行う補正処理部と、を含んでもよい（第８の構成）。

ここで、タッチパネルが低温または高温の場合には、指示体とタッチパネルとの温度差が大きいため、信号値が位置検出閾値以上となった時点から一定の期間は、変化率に熱ノイズが加わりやすくなる。これに対して、上記第８の構成によれば、補正期間は、変化率を補正することができるので、タッチパネルが低温または高温の場合でも、熱ノイズの影響を低減することができる。

第８の構成において、ドライブ電極と位置検出電極及び押圧検出電極との間に配置される誘電体を、さらに備えてもよく、コントローラは、誘電体の容量値を取得するとともに、誘電体の容量値に基づいて、補正用の環境温度を取得する温度取得部と、補正用の環境温度に基づいて、補正値を決定する補正値決定部と、をさらに含んでもよい（第９の構成）。また、第８の構成において、補正用の環境温度を検出する温度検出部を、さらに備えてもよく、コントローラは、温度検出部から補正用の環境温度を取得し、補正用の環境温度に基づいて補正値を決定する補正値決定部を、さらに含んでもよい（第１０の構成）。

上記第９または第１０の構成によれば、補正用の環境温度に基づいて、タッチパネルが低温または高温であるかを検出して、適切な補正値を決定することができる。この結果、タッチパネルが低温または高温の場合に、熱ノイズの影響を効果的に低減することができる。また、上記第９の構成によれば、タッチパネルに既存の誘電体を環境温度の取得に用いれば、新たに温度検出器（温度センサ）を設けることなく、補正用の環境温度を取得することができる。

本開示の他の実施形態は、上記第１～１０の構成のいずれか１つのタッチパネルシステムと、画像を表示するディスプレイと、を備え、ディスプレイの表示面上に、タッチパネルが配置されている、表示装置である（第１１の構成）。

本開示の他の実施形態は、ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を含む静電容量式タッチパネルを備えたタッチパネルシステムの制御方法であって、ドライブ電極に駆動信号を与え、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得し、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値の変化率または当該押圧値の平滑値の変化率に基づいて指示体による押圧を取得する、タッチパネルシステムの制御方法である（第１２の構成）。

１…タッチパネル、２，２０２，３０２，５０２…コントローラ、１１…ドライブ電極、２１…位置検出電極、２２…押圧検出電極、３０…誘電体層、４０…ディスプレイ、４０１…表示面、５１…駆動制御部、５２…信号取得部、５３…位置検出部、５４…押圧値取得部、５５…平滑化処理部、５６…変化率取得部、５７…押圧検出部、５８…差分時間間隔設定部、１００，２００，３００，５００…タッチパネルシステム、１０１…表示装置、２５１…温度取得部、２５２…補正値決定部、２５３…補正処理部、３０３，４０３…温度センサ、４０１…表示面、Ａ…変化率，Ａｔ１…押圧検出閾値，Ａｔ２…押圧解除検出閾値、Ｅ…補正期間、Ｇ１…位置信号値、Ｇ１ｔ…位置検出閾値、Ｇ２…押圧信号値、Ｔ…環境温度、Ｚ…押圧値、Ｚｓ…平滑値、ａ…補正値

Claims (12)

1. ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を備えた静電容量式タッチパネルと、
   前記ドライブ電極に駆動信号を与え、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値の変化率または当該押圧値の平滑値の変化率に基づいて前記指示体による押圧を取得する、タッチパネルシステム。
2. 前記コントローラは、
   単位時間ごとに、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、
   前記位置検出電極から得られた信号値が、複数回連続して位置検出閾値以上となった場合に、前記指示体の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出電極から得られた信号値が、前記位置検出閾値以上となった時点から、前記押圧値の変化率または前記押圧値の平滑値の変化率を取得する変化率取得部と、を含む、請求項１に記載のタッチパネルシステム。
3. 前記コントローラは、
   前記位置検出電極から得られた信号値が、前記位置検出閾値以上となった後に、前記押圧検出電極から得られた最新の信号値に基づく押圧値と、前記最新の信号値を得た時点よりも前の時点に前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値との平滑値を取得する平滑化処理部を、さらに含み、
   前記変化率取得部は、前記平滑値の変化率を取得する、請求項２に記載のタッチパネルシステム。
4. 前記位置検出電極から得られた信号値が、前記位置検出閾値以上となった時点を第１の時点とし、前記第１の時点から単位時間の自然数Ｎ倍の第Ｎの時点に前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値をＺ１とし、第Ｎの時点から単位時間の一つ前の時点に前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値をＺ２とした場合に、
   前記平滑化処理部は、下記式（１）に示す平滑値Ｚｓを取得する、請求項３に記載のタッチパネルシステム。
   Ｚｓ ＝ ｛（Ｎ－１）／Ｎ｝×Ｚ２ ＋ （１／Ｎ）×Ｚ１ ・・・ （１）
5. 前記コントローラは、
   前記押圧値の変化率または前記押圧値の平滑値の変化率が押圧検出閾値以上となった場合に、前記指示体による押圧を検出し、前記指示体による押圧を検出した後、前記押圧値の変化率または前記押圧値の平滑値の変化率が前記押圧検出閾値よりも小さい押圧解除閾値以下となった場合に、前記指示体による押圧の解除を検出する押圧検出部を、含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
6. 前記コントローラは、
   単位時間ごとに、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、
   前記押圧検出電極から得られた最新の信号値に基づく最新の押圧値と、当該最新の信号値を取得した時点から単位時間の自然数ｄ倍前の時点に前記押圧検出電極から得られた過去の信号値に基づく過去の押圧値と、を取得する押圧値取得部と、
   前記最新の押圧値から前記過去の押圧値を差分することにより、押圧値の変化率を取得するか、または、前記最新の押圧値の平滑値から前記過去の押圧値の平滑値を差分することにより、押圧値の平滑値の変化率を取得する変化率取得部と、を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
7. 前記コントローラは、操作者からの入力操作に基づいて、前記自然数ｄの値を設定する差分時間間隔設定部を、さらに含む、請求項６に記載のタッチパネルシステム。
8. 前記コントローラは、
   単位時間ごとに、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得する信号取得部と、
   前記位置検出電極から得られた信号値が、前記位置検出閾値以上となった時点から所定の補正期間内は、１以外の補正値を前記押圧値の変化率に乗じる処理、または、１以外の補正値を前記押圧値の平滑値の変化率に乗じる処理を行う補正処理部と、を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
9. 前記ドライブ電極と前記位置検出電極及び前記押圧検出電極との間に配置される誘電体を、さらに備え、
   前記コントローラは、
   前記誘電体の容量値を取得するとともに、前記誘電体の容量値に基づいて、補正用の環境温度を取得する温度取得部と、
   前記補正用の環境温度に基づいて、前記補正値を決定する補正値決定部と、をさらに含む、請求項８に記載のタッチパネルシステム。
10. 補正用の環境温度を検出する温度検出部を、さらに備え、
    前記コントローラは、前記温度検出部から前記補正用の環境温度を取得し、前記補正用の環境温度に基づいて前記補正値を決定する補正値決定部を、さらに含む、請求項８に記載のタッチパネルシステム。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のタッチパネルシステムと、
    画像を表示するディスプレイと、を備え、
    前記ディスプレイの表示面上に、前記タッチパネルが配置されている、表示装置。
12. ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を含む静電容量式タッチパネルを備えたタッチパネルシステムの制御方法であって、
    前記ドライブ電極に駆動信号を与え、
    前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得し、
    前記位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、
    前記押圧検出電極から得られた信号値に基づく押圧値の変化率または当該押圧値の平滑値の変化率に基づいて前記指示体による押圧を取得する、タッチパネルシステムの制御方法。
    

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