JP5264800B2

JP5264800B2 - タッチパネル装置

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Publication number: JP5264800B2
Application number: JP2010037078A
Authority: JP
Inventors: 貴司北田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: US20110205172A1; JP2011175335A

Description

本発明は、電極が配設された平板状をなすパネル本体の表面側に、ユーザの指などの指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面が平面状に形成されたタッチパネル装置に関するものである。

タッチパネル装置は、電極が配設された平板状をなすパネル本体の表面側に、ユーザの指などの指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面が平面状に形成されて、２次元の座標入力手段として、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及している。

このような装置においては、操作手段を別途設けて、タッチによる入力操作とは異なる操作ができるようにすると、利便性を高めることができ、例えば携帯情報端末では、表示画面中のアイコンの選択を切り替える用途などで、装置の側面に操作ダイヤルを設けると良い。

ところが、このように操作手段を別途設けると、操作部材に加えて、操作部材の動作を電気信号に変換する部品などが必要となるため、部品点数が増えて装置の小型化の支障となる。そこで、電極などのパネル本体を構成する部材を可撓性を有する材料で形成して、パネル本体を端部で折り曲げることで、装置の側面でのタッチ操作を検知することができるようした技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−０７２９０２号公報

しかしながら、前記従来の技術では、パネル本体の折り曲げによるストレスにより電極の断線等の不具合が発生するおそれがあるため、装置の信頼性が低下する問題が生じ、望ましくない。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、装置の側面に操作手段を別途設けることなく、且つ装置の信頼性の低下を招くことなく、装置の側面での操作が可能となるように構成されたタッチパネル装置を提供することにある。

本発明のタッチパネル装置は、互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されると共にその表面側にタッチ面を有する保護絶縁体が設けられた平板状をなすパネル本体と、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記パネル本体の側縁部に近接する最端の電極の前記出力信号が検知された際に、それに隣り合う電極の前記出力信号の出力値が変化しないことに基づいて前記パネル本体の側方からのタッチ操作を検知する構成とする。

本発明によれば、パネル本体の表面側のタッチ面に対するタッチ操作に加えて、パネル本体の側方からのタッチ操作を検知することができるため、装置の側面に操作手段を別途設けることなく、装置の側面での操作が可能となり、操作性が向上する。そして、パネル本体を折り曲げる必要がないため、装置の信頼性が向上する。

本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図図１に示したパネル本体を示す模式的な断面図図１に示したタッチパネル装置が適用される携帯情報端末を示す斜視図図１に示した送信部及び受信部の概略構成図図１に示した送信部の出力信号及び受信部における各部の出力信号を示す図図１に示したタッチ面に対するタッチ操作の位置に応じて受信部の積分部から出力される信号を示す図図１に示したタッチ面に対するタッチ操作の位置に応じて受信部の積分部から出力される信号を示す図図１に示したタッチ面に対するタッチ操作の位置に応じて受信部の積分部から出力される信号を示す図図１に示したパネル本体の側方からのタッチ操作の位置に応じて受信部の積分部から出力される信号を示す図図１に示したパネル本体の側方からのタッチ操作の位置に応じて受信部の積分部から出力される信号を示す図図１に示したパネル本体の別例を示す断面図及び平面図図１に示したパネル本体の別例を示す断面図図１に示したパネル本体の別例を示す断面図図１に示したパネル本体の別例を示す断面図本発明によるタッチパネル装置の別例を示す全体構成図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されると共にその表面側にタッチ面を有する保護絶縁体が設けられた平板状をなすパネル本体と、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記パネル本体の側縁部に近接する最端の電極の前記出力信号が検知された際に、それに隣り合う電極の前記出力信号の出力値が変化しないことに基づいて前記パネル本体の側方からのタッチ操作を検知する構成とする。

これによると、パネル本体の表面側のタッチ面に対するタッチ操作に加えて、パネル本体の側方からのタッチ操作を検知することができるため、装置の側面に操作手段を別途設けることなく、装置の側面での操作が可能となり、操作性が向上する。そして、パネル本体を折り曲げる必要がないため、装置の信頼性が向上する。

この場合、最端の電極に係る信号とそれに隣り合う電極に係る信号との双方に有意な変化が現れた場合には、タッチ面に対するタッチ操作と判断し、最端の電極に係る信号にのみ有意な変化が現れた場合には、パネル本体の側方からのタッチ操作と判断するようにすると良い。

前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御手段は、前記第１の電極に印加された駆動信号に応答して前記第２の電極から出力される充放電電流信号が、タッチ操作に応じた静電容量の変化に伴って変化することに基づいてタッチ位置を検出する構成とする。

これによると、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能となり、タッチ面に対する複数のタッチ操作を同時に検出する他、タッチ面に対するタッチ操作と、パネル本体の側方からのタッチ操作とを同時に検出することができるため、操作性がより一層向上する。

なお、前記の構成は、いわゆる相互容量方式であるが、自己容量方式も可能である。この場合、制御手段は、第１、第２の各電極から出力される信号の発振周波数が、タッチ操作に応じた静電容量の変化に伴って変化することに基づいてタッチ位置を検出する構成となる。

前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記最端の電極は、隣り合う電極に対して、他の電極の配置間隔より大きい間隔をおいて配置された構成とする。

これによると、パネル本体の側方からのタッチ操作に伴う、最端の電極に隣り合う電極の位置での静電容量の変化が小さくなるため、タッチ面に対するタッチ操作と、パネル本体の側方からのタッチ操作とを精度良く判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第１〜第３の発明において、前記最端の電極は、他の電極より太く形成された構成とする。

これによると、最端の電極の近傍での静電容量の変化に応じた信号の変化が大きくなるため、パネル本体の側方からのタッチ操作に対する検知感度が向上することから、タッチ面に対するタッチ操作と、パネル本体の側方からのタッチ操作とを精度良く判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第１〜第４の発明において、前記パネル本体は、その表面側に前記第１の電極及び第２の電極を保護する保護絶縁体を備え、前記保護絶縁体における最端の電極の表面側の部分が、他の部分より厚く形成された構成とする。

これによると、最端の電極の表面側からタッチしたときの指と電極との距離が長くなるため、最端の電極の表面側からのタッチ操作による静電容量の変化が小さくなり、最端の電極の表面側からのタッチ操作に対する検知感度が低下する。このため、最端の電極の表面側からのタッチ操作を、パネル本体の側方からのタッチ操作と誤判別することを避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第１〜第５の発明において、前記パネル本体は、その表面側及び側面側に前記第１の電極及び第２の電極を保護する保護絶縁体を備え、前記保護絶縁体における前記最端の電極の側面側を覆う部分が、他の部分より誘電率の高い材料にて形成された構成とする。

これによると、パネル本体の側方からのタッチ操作による静電容量の変化が大きくなるため、パネル本体の側方からのタッチ操作に対する検知感度が向上する。このため、最端の電極の表面側からのタッチ操作を、パネル本体の側方からのタッチ操作と誤判別することを避けることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図である。このタッチパネル装置１は、ユーザの指Ｆによるタッチ操作が行われるタッチ面２を備えた平板状をなすパネル本体３と、タッチ面２に対する指Ｆによるタッチ操作に応じた静電容量の変化からタッチ位置を検出する位置検出部（制御手段）４とを備えている。

パネル本体３には、互いに並走する複数の送信電極（第１の電極）Ｙ１〜Ｙ５と、互いに並走する複数の受信電極（第２の電極）Ｘ１〜Ｘ５とが格子状に配置されている。

位置検出部４は、送信電極Ｙ１〜Ｙ５に対して駆動信号（パルス信号）を印加する送信部５と、送信電極に印加された駆動信号に応答した受信電極Ｘ１〜Ｘ５の充放電電流信号を受信して、送信電極Ｙ１〜Ｙ５と受信電極Ｘ１〜Ｘ５とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部６と、この受信部６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部５及び受信部６の動作を制御する制御部７とを備えている。

図２は、図１に示したパネル本体３を示す模式的な断面図である。（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線で切断した状態を、（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線で切断した状態をそれぞれ示す。また、各図では電場の状況を破線で示す。なお、パネル本体３は、数ｍｍ程度の厚さで構成することができるため、実際には、パネル本体３は指Ｆに比較してかなり薄いものとなる。

送信電極Ｙ１〜Ｙ５及び受信電極Ｘ１〜Ｘ５は、表面側の保護絶縁体１１により保護され、この保護絶縁体１１の平面状をなす表面が、指Ｆによるタッチ操作が行われるタッチ面２となる。また、送信電極Ｙ１〜Ｙ５及び受信電極Ｘ１〜Ｘ５は支持シート１２により支持され、この支持シート１２の表面側に送信電極Ｙ１〜Ｙ５が設けられ、支持シート１２の裏面側に受信電極Ｘ１〜Ｘ５が設けられている。保護絶縁体１１は、例えばメラミン樹脂が好適である。支持シート１２には、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）のフィルムを用いると良い。

送信電極Ｙ１〜Ｙ５と受信電極Ｘ１〜Ｘ５とが支持シート１２を挟んで重なり合う電極交点にはコンデンサが形成され、指Ｆによるタッチ操作が行われると、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。

ここでは、相互容量方式が採用され、送信電極Ｙ１〜Ｙ５に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極Ｘ１〜Ｘ５に充放電電流が流れ、このとき、指Ｆによるタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が減少すると、受信電極Ｘ１〜Ｘ５の充放電電流が変化し、この充放電電流の変化量を受信部６で電極交点ごとのレベル信号（ディジタル信号）に変換して制御部７に出力し、制御部７では、電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。

制御部７（図１参照）では、まずタッチ操作がない状態で受信部６から出力される電極交点ごとのレベル信号を取得し、その後、タッチ操作があると、電極交点の静電容量が変化するのに応じてレベル信号が変化するため、この変化した電極交点のレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。

このタッチ位置の演算では、Ｘ軸方向（受信電極Ｘ１〜Ｘ５の配列方向）とＹ軸方向（送信電極Ｙ１〜Ｙ５の配列方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極Ｙ１〜Ｙ５及び受信電極Ｘ１〜Ｘ５の配置ピッチより高い分解能でタッチ位置を検出することができる。

なお、ここでは指Ｆによるタッチ操作のみについて説明するが、静電容量方式によるタッチパネル装置１では、タッチ操作を行う指示物は導電体であれば良く、指Ｆの他に導電材料からなるスタイラスなども可能である。

図３は、図１に示したタッチパネル装置１が適用される携帯情報端末を示す斜視図である。この携帯情報端末２１では、パネル本体３が、タッチ面２を開放させた状態で筐体２２内に収容されている。パネル本体３の背面側には、液晶ディスプレイなどの表示装置２３が配置されている。パネル本体３の各部材は透明材料で構成されており、表示装置２３の表示画面をパネル本体３を通して見ることができる。

本タッチパネル装置１は、後述するように、タッチ面２に対するタッチ操作の他に、パネル本体３の側方からのタッチ操作も検出可能に構成されており、ここで筐体２２の側面２２ａ、２２ｂにタッチすることで、予め割り当てられた処理が実行され、例えば筐体２２の側面２２ａ上で指をスライドさせることで音量を調整したりあるいは表示画面中のアイコンの選択を切り替えることができる。

なお、筐体２２の側面２２ａ、２２ｂに対するタッチ操作に割り当てられた処理の内容がわかるように、マークや文字を筐体２２に記載したりあるいは表示画面に表示させるようにすると良い。また、携帯情報端末２１を把持した際に筐体２２の側面２２ａ、２２ｂに指が触れると、これを筐体２２の側面２２ａ、２２ｂに対するタッチ操作と誤検知するおそれがあるため、他の操作、例えばタッチ面２に対するタッチ操作がある状態でのみ、筐体２２の側面２２ａ、２２ｂに対するタッチ操作が有効となるようにすると良い。また、ユーザにとって操作要領がわかりやすくなるように、筐体２２の側面２２ａ、２２ｂにダミーの操作部材を設けるようにしても良い。このようにしても、操作部材の変位を電気的に検出する可変抵抗型のポテンショメータなどの変位検出手段が不要となるため、部品点数を削減して装置の小型化を図ることができる。

なお、本タッチパネル装置１を座標入力装置として単体で構成する場合には、図２に示すように筐体９内にパネル本体３が収容される。以降の説明では、この筐体９の側面９ａ、９ｂに対するタッチ操作の例を示すが、図３に示すように、表示装置などの他の装置と組み合わせて用いられる場合には、それらの装置も収容する筐体に対するタッチ操作となる。

図４は、図１に示した送信部及び受信部の概略構成図である。図５は、図４に示した送信部５の出力信号及び受信部６における各部の出力信号を示す図である。

図４に示すように、送信部５は、パルス発生部３１と電極選択部３２とを備えている。パルス発生部３１では、制御部７から出力されるタイミング信号に同期して駆動信号（パルス信号）を生成する。電極選択部３２では、送信電極Ｙ１〜Ｙ５ごとにスイッチング素子が接続されており、送信電極Ｙ１〜Ｙ５を１本ずつ選択して、パルス発生部３１から出力される駆動信号を送信電極Ｙ１〜Ｙ５に順次印加する。

受信部６は、図４に示すように、電極選択部３３と受信信号処理部３４とを備えている。電極選択部３３では、受信電極Ｘ１〜Ｘ５ごとにスイッチング素子が接続されており、受信電極Ｘ１〜Ｘ５を１本ずつ選択して、受信電極Ｘ１〜Ｘ５からの出力信号を受信信号処理部３４に順次入力させる。

ここで、図５（Ａ）に示すように、送信部５は、送信電極Ｙ１〜Ｙ５を１本ずつ選択して所定数の駆動信号（パルス信号）を送信電極Ｙ１〜Ｙ５に順次印加し、送信電極Ｙ１〜Ｙ５の１本に駆動信号を印加する間に、受信部６は、受信電極Ｘ１〜Ｘ５を１本ずつ選択して受信電極Ｘ１〜Ｘ５の充放電電流信号を順次受信する。これにより、全ての電極交点ごとの充放電電流信号を取り出すことができる。

図４に示したように、受信信号処理部３４は、ＩＶ変換部４１と、バンドパスフィルタ４２と、絶対値検出部４３と、積分部４４と、ＡＤ変換部４５とを備えている。

ＩＶ変換部４１では、電極選択部３３を介して入力される受信電極Ｘ１〜Ｘ５の充放電電流信号（アナログ信号）が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ４２では、ＩＶ変換部４１の出力信号に対して、送信電極Ｙ１〜Ｙ５に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部（整流部）４３では、バンドパスフィルタ４２の出力信号に対して全波整流が行われる。積分部４４では、絶対値検出部４３の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。ＡＤ変換部４５では、積分部４４の出力信号をＡＤ変換してレベル信号（ディジタル信号）を出力する。

図５（Ｂ）に示したように、送信電極Ｙ１〜Ｙ５に駆動信号（パルス信号）を印加すると、パルス波の立ち上がり及び立ち下がりに応じた充放電電流が受信電極Ｘ１〜Ｘ５に流れて、これに応じてＩＶ変換部４１から出力される電圧信号が所定の振幅で変化するが、タッチ操作があると、電極交点の静電容量が減少するのに伴って、ＩＶ変換部４１から出力される電圧信号の振幅が小さくなり、積分部４４の出力値も小さくなる。

図６、図７、図８は、図１に示したタッチ面２に対するタッチ操作の位置に応じて受信部６の積分部４４から出力される信号を示す図である。制御部７では、送信電極Ｙ１〜Ｙ５及び受信電極Ｘ１〜Ｘ５の選択により電極交点ごとに受信電極Ｘ１〜Ｘ５から出力される信号に基づいてタッチ面２に対するタッチ位置を検出する。なお、実際には、前記のように、積分部４４の出力信号をＡＤ変換して得られたディジタルレベル信号に基づいてタッチ位置の検出が行われる。

図６は、（Ａ）に示すように、タッチ面２における送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４との電極交点上をタッチした場合である。この場合、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５との各電極交点の静電容量が減少することから、（Ｂ）に示すように、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５の積分部４４の各出力値が低下し、その低下幅は、受信電極Ｘ４が最も大きく、その両側の受信電極Ｘ３、Ｘ５の出力値は、受信電極Ｘ４の出力値より小さく、受信電極Ｘ３と受信電極Ｘ４の出力値はほぼ同等程度となる。これにより、出力値の低下がもっとも大きいことから、タッチ位置が、受信電極Ｘ４上であることがわかる。

また、送信電極Ｙ１に隣り合う送信電極Ｙ２の出力値にも同様の変化が現れるが、この送信電極Ｙ２の出力値の低下幅は送信電極Ｙ１の出力値より小さくなる。これにより、タッチ位置が、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４との電極交点上であることがわかる。

図７は、（Ａ）に示すように、タッチ面２における送信電極Ｙ１上で且つ受信電極Ｘ４と受信電極Ｘ５との間をタッチした場合である。この場合、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４、Ｘ５との各電極交点の静電容量が減少することから、（Ｂ）に示すように、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４、Ｘ５の積分部４４の各出力値が低下し、特にここでは、受信電極Ｘ４の出力値の方が受信電極Ｘ５の出力値より低下幅が大きいため、タッチ位置は、受信電極Ｘ４と受信電極Ｘ５との間で、受信電極Ｘ４寄りの位置であることがわかる。

また、送信電極Ｙ１に隣り合う送信電極Ｙ２の出力値にも同様の変化が現れるが、この送信電極Ｙ２の出力値の低下幅は送信電極Ｙ１の出力値より小さくなる。これにより、タッチ位置が、送信電極Ｙ１上で且つ受信電極Ｘ４と受信電極Ｘ５との間であることがわかる。

図８は、（Ａ）に示すように、タッチ面２における送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ５との電極交点上をタッチした場合である。この場合、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４、Ｘ５との各電極交点の静電容量が減少することから、（Ｂ）に示すように、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ４、Ｘ５の積分部４４の各出力値が低下し、その低下幅は受信電極Ｘ５の出力値が大きく、受信電極Ｘ４の出力値の低下幅は僅かとなる。これにより、タッチ位置が、受信電極Ｘ５上であることがわかる。

また、送信電極Ｙ１に隣り合う送信電極Ｙ２の出力値にも同様の変化が現れるが、この送信電極Ｙ２の出力値の低下幅は送信電極Ｙ１の出力値より小さくなる。これにより、タッチ位置が、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ５との電極交点上であることがわかる。

図９、図１０は、図１に示したパネル本体３の側方からのタッチ操作の位置に応じて受信部６の積分部４４から出力される信号を示す図である。制御部７では、パネル本体３の側縁部９ａに近接する最端の受信電極Ｘ５とそれに隣り合う受信電極Ｘ４に係る信号の変化状況に基づいて、また、パネル本体３の側縁部９ｂに近接する最端の送信電極Ｙ１とそれに隣り合う送信電極Ｙ２に係る信号の変化状況に基づいて、パネル本体３の側方からのタッチ操作を検知する。

図９は、（Ａ）に示すように、筐体９において受信電極Ｘ１〜Ｘ５に沿った方向に延在する側面９ａにおける送信電極Ｙ１の側方をタッチした場合である。この場合、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ５との電極交点の静電容量のみが減少することから、（Ｂ）に示すように、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ５の積分部４４の出力値が低下し、最端の受信電極Ｘ５に隣り合う受信電極Ｘ４の積分部４４の出力値は変化しない。これにより、タッチ位置が、タッチ面２ではなく、筐体９の側面９ａであることがわかる。

また、送信電極Ｙ１に隣り合う送信電極Ｙ２の出力値にも同様の変化が現れるが、この送信電極Ｙ２の出力値の低下幅は送信電極Ｙ１の出力値より小さくなる。これにより、タッチ位置が、筐体９の側面９ａにおける送信電極Ｙ１の側方であることがわかる。

図１０は、（Ａ）に示すように、筐体９において送信電極Ｙ１〜Ｙ５に沿った方向に延在する側面９ｂにおける受信電極Ｘ４の側方をタッチした場合である。この場合、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５との各電極交点の静電容量のみが減少することから、（Ｂ）に示すように、送信電極Ｙ１と受信電極Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５の積分部４４の各出力値が低下し、最端の送信電極Ｙ１に隣り合う送信電極Ｙ２の積分部４４の出力値は変化しない。これにより、タッチ位置が、タッチ面２ではなく、筐体９の側面９ｂにおける受信電極Ｘ４の側方であることがわかる。

なお、このタッチパネル装置１は相互容量方式が採用されているため、図９の例のように筐体９の側面９ａに対するタッチ操作と、図１０の例のように側面９ｂに対するタッチ操作とを同時に検出することができるため、側面９ａ、９ｂに同時にタッチした場合に、側面９ａ、９ｂに個別にタッチした場合とは異なる処理を割り当てることも可能である。

図１１（Ａ）は、図１に示したパネル本体３の別例を示す断面図、図１１（Ｂ）は、受信電極Ｘ１〜Ｘ５の配設状況を示す平面図である。ここでは、最端の受信電極Ｘ５が、隣り合う受信電極Ｘ４に対して、他の受信電極Ｘ１〜Ｘ４の配置間隔ｐ１より大きい間隔ｐ２をおいて配置されている（ｐ１＜ｐ２）。これにより、パネル本体３の側方からのタッチ操作に伴う、最端の受信電極Ｘ５に隣り合う受信電極Ｘ４の位置での静電容量の変化が小さくなる。このため、タッチ面２に対するタッチ操作と、パネル本体３の側方からのタッチ操作とを精度良く判別することができる。

また、最端の受信電極Ｘ５が、他の受信電極Ｘ１〜Ｘ４より太く形成されている（ｗ１＜ｗ２）。これにより、最端の受信電極Ｘ５の近傍での静電容量の変化に応じた受信電極Ｘ５の充放電電流の変化が大きくなるため、パネル本体３の側方からのタッチ操作に対する検知感度が向上する。このため、タッチ面２に対するタッチ操作と、パネル本体３の側方からのタッチ操作とを精度良く判別することができる。

図１２は、図１に示したパネル本体３の別例を示す断面図である。ここでは、保護絶縁体１２１における最端の受信電極Ｘ５の表面側に、タッチ面２が形成された他の表面部分１２２より厚く形成された肉厚部分１２３が設けられている。

この構成では、最端の受信電極Ｘ５の表面側からタッチしたときの指Ｆと受信電極Ｘ５との距離が長くなるため、最端の受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作による静電容量の変化が小さくなり、最端の受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作に対する検知感度が低下する。このため、最端の受信電極Ｘ５の積分部４４の出力値が所定値未満の場合に受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作、所定値以上の場合に受信電極Ｘ５の側方からのタッチ操作と区別することが可能となり、表面側からのタッチ操作を、パネル本体３の側方からのタッチ操作と誤判別することを避けることができる。なお、肉厚部分１２３は、その表面側が筐体９により覆われてタッチ操作の領域外としても良い。

図１３は、図１に示したパネル本体３の別例を示す断面図である。ここでは、保護絶縁体１３１における最端の受信電極Ｘ５の表面側の部分が、誘電率の低い材料で形成された覆い部分１３３で覆われている。

この構成では、図１２の例と同様に、最端の受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作による静電容量の変化が小さくなるため、最端の受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作に対する検知感度が低下する。このため、最端の受信電極Ｘ５の積分部４４の出力値が所定値未満の場合に受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作、所定値以上の場合に受信電極Ｘ５の側方からのタッチ操作と区別することが可能となり、表面側からのタッチ操作を、パネル本体３の側方からのタッチ操作と誤判別することを避けることができる。覆い部分１３３を形成する誘電率の低い材料としては、例えば発泡樹脂材料などがある。

なお、保護絶縁体における最端の受信電極Ｘ５の表面側の部分と筐体との間に空隙を設けるようにしても良い。このようにすると、最端の受信電極Ｘ５の表面側に誘電率の低い空気層が介在するため、同様の効果を得ることができる。なお、覆い部分１３３または空隙は、その表面側が筐体９により覆われてタッチ操作の領域外としても良い。

図１４は、図１に示したパネル本体３の別例を示す断面図である。ここでは、保護絶縁体１４１における最端の受信電極Ｘ５の側面側を覆う側面部分１４３が、他の部分、すなわち送信電極Ｙ１〜Ｙ５及び受信電極Ｘ１〜Ｘ５の表面側を覆う表面部分１４２より誘電率の高い材料にて形成されている。

この構成では、パネル本体３の側方からのタッチ操作による静電容量の変化が大きくなるため、パネル本体３の側方からのタッチ操作に対する検知感度が向上する。このため、最端の受信電極Ｘ５の積分部４４の出力値が所定値未満の場合に受信電極Ｘ５の表面側からのタッチ操作、所定値以上の場合に受信電極Ｘ５の側方からのタッチ操作と区別することが可能となり、表面側からのタッチ操作を、パネル本体３の側方からのタッチ操作と誤判別することを避けることができる。側面部分１４３を形成する誘電率の高い材料としては、例えばガラス材料や、母材樹脂中に酸化チタン粉末を分散させた複合材料などがある。なお、受信電極Ｘ５の表面部分１４２は、筐体９により覆われてタッチ操作の領域外としても良い。

なお、図１１〜図１４では、筐体９において受信電極Ｘ１〜Ｘ５に沿った方向に延在する側面９ａに対するタッチ操作に影響する最端の受信電極Ｘ５に関する例を示したが、図１０に示したように、筐体９において送信電極Ｙ１〜Ｙ５に沿った方向に延在する側面９ｂに対するタッチ操作に影響する最端の送信電極Ｙ１に関して同様の構成を適用することも可能である。

図１５は、本発明によるタッチパネル装置の別例を示す全体構成図である。なお、パネル本体３の構成は図１に示した例と同様であり、断面の状態も図２に示した例と同様である。

このタッチパネル装置１５１では、自己容量方式が採用され、Ｙ軸検出部１５２で検出電極Ｙ１〜Ｙ５を順次選択することで、選択された電極Ｙ１〜Ｙ５を負荷とする弛張発振回路が形成され、タッチ操作に応じて静電容量が増大するのに応じて、検出電極Ｙ１〜Ｙ５から出力される信号の発振周波数が大きくなることを利用してＹ軸方向のタッチ位置が検出される。

Ｘ軸検出部１５３も、Ｙ軸検出部１５２と同一の構成となり、Ｘ軸検出部１５３で検出電極Ｘ１〜Ｘ５を順次選択することで、選択された電極Ｘ１〜Ｘ５を負荷とする弛張発振回路が形成され、タッチ操作に応じて静電容量が増大するのに応じて、検出電極Ｘ１〜Ｘ５から出力される信号の発振周波数が大きくなることを利用してＸ軸方向のタッチ位置が検出される。

制御部１５４では、Ｙ軸検出部１５２及びＸ軸検出部１５３から出力される検出電極Ｙ１〜Ｙ５及び検出電極Ｘ１〜Ｘ５ごとの信号周波数または信号周期に基づいて２次元のタッチ位置（タッチ領域の中心座標）が求められる。

タッチ面２に対するタッチ操作では、タッチ位置の近傍の複数の検出電極Ｘ１〜Ｘ５で信号が変化し、一方、パネル本体３の側方からのタッチ操作では、最端の検出電極Ｘ５または最端の検出電極Ｙ１のみで信号が変化し、この信号の変化状況に基づいて、タッチ面２に対するタッチ操作とパネル本体３の側方からのタッチ操作とを判別し、さらにタッチ面２上及びパネル本体３の側方のタッチ位置を求めることができる。

因みに、図１に示した相互容量方式による構成では、同時に複数のタッチ位置を検出するマルチタッチが可能であるが、この自己容量方式による構成は、マルチタッチに対応していないため、タッチ面２に対するタッチ操作とパネル本体３の側方からのタッチ操作とを同時に検出することはできない。

なお、本タッチパネル装置は、前記のように、座標入力装置として単体で構成したり、あるいはパソコンや携帯情報端末において表示装置と組み合わせて用いることができるが、この他に、大画面の表示装置と組み合わせることで、多人数を対象にしたプレゼンテーションや講義で使用することができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボード（電子黒板）として用いることも可能である。

本発明にかかるタッチパネル装置は、装置の側面に操作手段を別途設けることなく、且つ装置の信頼性の低下を招くことなく、装置の側面での操作が可能となる効果を有し、電極が配設された平板状をなすパネル本体の表面側に、ユーザの指などの指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面が平面状に形成されたタッチパネル装置などとして有用である。

１タッチパネル装置
２タッチ面
３パネル本体
４位置検出部（制御手段）
５送信部
６受信部
７制御部
９筐体
９ａ、９ｂ側縁部
１１保護絶縁体
１２支持シート
１２１保護絶縁体
１２２表面部分
１２３肉厚部分
１３１保護絶縁体
１３２表面部分
１３３覆い部分
１４１保護絶縁体
１４２表面部分
１４３側面部分
Ｆ指
Ｘ１〜Ｘ５受信電極（第２の電極）
Ｙ１〜Ｙ５送信電極（第１の電極）

Claims

互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されると共にその表面側にタッチ面を有する保護絶縁体が設けられた平板状をなすパネル本体と、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記パネル本体の側縁部に近接する最端の電極の前記出力信号が検知された際に、それに隣り合う電極の前記出力信号の出力値が変化しないことに基づいて前記パネル本体の側方からのタッチ操作を検知することを特徴とするタッチパネル装置。
前記制御手段は、前記第１の電極に印加された駆動信号に応答して前記第２の電極から出力される充放電電流信号が、タッチ操作に応じた静電容量の変化に伴って変化することに基づいてタッチ位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
前記最端の電極は、隣り合う電極に対して、他の電極の配置間隔より大きい間隔をおいて配置されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のタッチパネル装置。
前記最端の電極は、他の電極より太く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタッチパネル装置。
前記パネル本体は、その表面側に前記第１の電極及び第２の電極を保護する保護絶縁体を備え、
前記保護絶縁体における最端の電極の表面側の部分が、他の部分より厚く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタッチパネル装置。
前記パネル本体は、その表面側及び側面側に前記第１の電極及び第２の電極を保護する保護絶縁体を備え、
前記保護絶縁体における前記最端の電極の側面側を覆う部分が、他の部分より誘電率の高い材料にて形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタッチパネル装置。