JP5808225B2

JP5808225B2 - タッチパネル装置およびタッチパネルのタッチ検出方法

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Publication number: JP5808225B2
Application number: JP2011242182A
Authority: JP
Inventors: 智慎三代川; 平木　克良; 克良平木; 鈴木　貴之; 貴之鈴木
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: KR20130049758A; JP2013097709A; KR101385481B1

Description

この発明は、静電容量（Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄｃａｐ）方式のタッチパネル装置およびタッチパネルのタッチ検出方法に関する。

静電容量方式のタッチパネルは、指の接触等による静電容量の変化を測定することによってタッチ位置を検出するものであり、例えば携帯電話やタブレットＰＣ等に適用されている。

図６は、従来の一般的なタッチパネル装置を示すブロック構成図である。図６において、このタッチパネル装置は、タッチパネル１０、タッチ制御ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）２０、ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０、ＭＣＵ３０内にベースラインデータ（後述する）専用に割り当てられたメモリ領域であるメモリ４０およびホストコントローラ５０を備えている。なお、ＭＣＵ３０は、ＣＰＵとメモリ（１次メモリ）とを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。

タッチパネル１０は、後述する液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）」と称する）の表面に設けられ、タッチ制御ＩＣ２０からの制御命令に応じて、各センサのＲａｗｄａｔａをアナログ信号で出力する。

タッチ制御ＩＣ２０は、ＭＣＵ３０からの制御命令に応じて、タッチパネル１０に対するセンシングの仕方等を制御するとともに、タッチパネル１０からのアナログ信号のＲａｗｄａｔａを、デジタル信号に変換して出力する。

ＭＣＵ３０は、ホストコントローラ５０からの制御命令に応じて、タッチ制御ＩＣ２０の動作を制御するとともに、タッチ制御ＩＣ２０からのデジタル信号のＲａｗｄａｔａが入力される。また、ＭＣＵ３０は、メモリ４０に格納されたベースラインデータを読み出すとともに、入力されたＲａｗｄａｔａに基づいて、ベースラインデータを更新する。

さらに、ＭＣＵ３０は、次回のタッチ検出処理時に使用するために、更新後のベースラインデータをメモリ４０に書き込む。また、ＭＣＵ３０は、タッチ制御ＩＣ２０からのＲａｗｄａｔａとメモリ４０から読み出したベースラインデータとの差分データに基づいて、タッチ検出処理によってタッチの有無を検出し、タッチ検出信号をホストコントローラ５０に出力する。

ホストコントローラ５０は、ＭＣＵ３０の動作を制御するとともに、ＭＣＵ３０からのタッチ検出信号が入力される。また、ホストコントローラ５０は、ＬＣＤのタイミングコントローラ（図示せず）に対して、ＬＣＤの液晶書き込みを行うための制御命令を出力する。

以下、図７のフローチャートを参照しながら、図６に示したタッチパネル装置のＭＣＵ３０の動作について説明する。

まず、ＭＣＵ３０は、タッチパネル１０およびタッチ制御ＩＣ２０から、タッチパネル１０の全センサ（１フレームの全センサ交点）について、Ｒａｗｄａｔａを一括して取得する（ステップＳ５１）。
続いて、ＭＣＵ３０は、メモリ４０に格納されたベースラインデータを読み出す（ステップＳ５２）。

次に、ＭＣＵ３０は、タッチ制御ＩＣ２０からのＲａｗｄａｔａとメモリ４０から読み出したベースラインデータとを比較して、タッチパネル１０の全センサについてベースラインデータを更新し、次回のタッチ検出処理時に使用するために、更新後のベースラインデータをメモリ４０に書き込む（ステップＳ５３）。

具体的には、ＭＣＵ３０は、タッチパネル１０の各センサについて、Ｒａｗｄａｔａがベースラインデータよりも大きい場合には、ベースラインデータをインクリメントし、Ｒａｗｄａｔａがベースラインデータよりも小さい場合には、ベースラインデータをデクリメントし、Ｒａｗｄａｔａとベースラインデータとが等しい場合には、ベースラインデータを更新しない。なお、タッチ検出時には、ベースラインデータを更新しない。

続いて、ＭＣＵ３０は、タッチ制御ＩＣ２０からのＲａｗｄａｔａから、メモリ４０から読み出したベースラインデータを減算し、タッチパネル１０の全センサについて差分データを算出する（ステップＳ５４）。

次に、ＭＣＵ３０は、タッチ制御ＩＣ２０からのＲａｗｄａｔａとステップＳ５４で算出した差分データとに基づいて、タッチパネル１０の各センサについてタッチ検出処理を行い、タッチの有無をタッチ検出信号としてホストコントローラ５０に出力して（ステップＳ５５）、図７の処理を終了する。

具体的には、ＭＣＵ３０は、タッチ検出処理において、ステップＳ５４で算出した差分データがスレッシュホールド以上の場合にタッチ有りと判定し、差分データがスレッシュホールド以下の場合にタッチなしと判定する。

すなわち、第Ｍ（Ｍは整数）フレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示した図８に表されるように、Ｒａｗｄａｔａが、ベースラインデータから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合に、タッチ有りと判定される。

ここで、図９の断面図を参照しながら、従来の一般的なタッチパネル１０を備えた液晶表示装置について説明する。図９において、この液晶表示装置は、ＬＣＤ６０と、ＬＣＤ６０の表面に設けられたタッチパネル１０とから構成されている。

ＬＣＤ６０は、第１偏光板６１、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）側ガラス基板６２、ＴＦＴ側ガラス基板６２の表面に形成された液晶駆動電極６３、カラーフィルタ側ガラス基板６４、および第２偏光板６５が、層状に重ねられて構成されている。なお、液晶は、ＴＦＴ側ガラス基板６２と液晶駆動電極６３との間に注入等されるが、図示を省略している。また、カラーフィルタおよび配向膜も、図示を省略している。

タッチパネル１０は、第２偏光板６５とエアギャップを介して設けられたシールドＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）１１、センサ基板１２、センサ基板１２の表面に形成されたセンサＩＴＯ１３、接着剤１４、および接着剤１４によって接着されるカバーガラス１５が、層状に重ねられて構成されている。

一般的に、液晶表示装置においては、ＬＣＤ６０の液晶書き込みに伴ってノイズが発生する。以下、このノイズを「ＬＣＤノイズ」と称する。なお、最も大きなＬＣＤノイズは、液晶駆動電極６３に供給される共通電圧Ｖｃｏｍの変動によるノイズである。

ここで、図９に示した液晶表示装置では、カラーフィルタ側ガラス基板６４は約０．４ｍｍ、第２偏光板６５は約０．２ｍｍ、エアギャップは約０．５ｍｍ、センサ基板１２は約０．５ｍｍの厚さをそれぞれ有している。

すなわち、ＬＣＤノイズの発生源である液晶駆動電極６３から、タッチパネル１０のセンサＩＴＯ１３までは、約１．６ｍｍの距離が確保される。また、シールドＩＴＯ１１が存在するとともに、シールドＩＴＯ１１は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。そのため、図９に示した液晶表示装置は、ＬＣＤノイズに対して強い構成となっている。

一方、近年では、静電容量方式のタッチパネルの薄型化が進んでおり、ＬＣＤ内部にセンサが取り込まれたオンセル方式のタッチパネルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、従来の薄型のタッチパネルを備えた液晶表示装置を示す断面図である。図１０において、この液晶表示装置は、ＬＣＤ６０Ａと、ＬＣＤ６０Ａの内部にセンサＩＴＯ１３が形成された薄型のタッチパネル１０Ａとから構成されている。

ＬＣＤ６０Ａは、第１偏光板６１、ＴＦＴ側ガラス基板６２、ＴＦＴ側ガラス基板６２の表面に形成された液晶駆動電極６３、カラーフィルタ側ガラス基板６４、および第２偏光板６５が、層状に重ねられて構成されている。なお、液晶は、ＴＦＴ側ガラス基板６２と液晶駆動電極６３との間に注入等されるが、図示を省略している。また、カラーフィルタおよび配向膜も、図示を省略している。

タッチパネル１０Ａは、カラーフィルタ側ガラス基板６４の表面に形成されたセンサＩＴＯ１３、第２偏光板６５の表面に設けられた接着剤１４、および接着剤１４によって接着されるカバーガラス１５が、層状に重ねられて構成されている。

特開２０１０−２３２１６２号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
図１０に示した従来の薄型のタッチパネルを備えた液晶表示装置では、カラーフィルタ側ガラス基板６４が約０．４ｍｍの厚さなので、ＬＣＤノイズの発生源である液晶駆動電極６３から、タッチパネル１０ＡのセンサＩＴＯ１３までの距離が、約０．４ｍｍとなる。

すなわち、図１０に示した液晶表示装置では、図９に示した液晶表示装置と比較して、液晶駆動電極６３とセンサＩＴＯ１３との距離が近くなる。また、図９に示したシールドＩＴＯ１１が省略されていることから、ＬＣＤノイズの影響を受けやすい構成となっている。そのため、薄型のタッチパネル１０Ａを備えたタッチパネル装置においては、ＬＣＤノイズの影響によって、Ｒａｗｄａｔａが急激に上下する場合がある。

このとき、薄型のタッチパネル１０Ａを備えたタッチパネル装置について、第Ｍフレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示した図１１に表されるように、ＬＣＤノイズの影響によってＲａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下に変動することにより、タッチされているにも関わらず、タッチなしと判定される場合がある。

これは、ベースラインデータがＬＣＤノイズの影響によるＲａｗｄａｔａの急激な変動に追従できていないことが原因である。図１２は、従来の薄型のタッチパネル装置のタッチされているポイントにおけるＲａｗｄａｔａの変動を例示する説明図である。ここで、このポイントは、連続してタッチされ続けているものとする。

図１２において、Ｒａｗｄａｔａが急激にベースラインデータ以下となった後、次のフレーム時間で、ベースラインデータまたはスレッシュホールド以上となっている点がある。このとき、ベースラインデータは、デクリメントされた後にインクリメントされるか、またはタッチ検出時であるとして更新されないので、ほぼ一定の値を示すこととなる。

すなわち、Ｒａｗｄａｔａが短時間に大きな変動量でベースラインデータの上下を推移する場合には、ベースラインデータがＲａｗｄａｔａの急激な変動に追従することができず、ほぼ一定の値を示し続けることとなる。そのため、Ｒａｗｄａｔａが短時間に大きく下方に変動した場合には、タッチされているにも関わらず、タッチなしと判定される場合がある。

したがって、ＬＣＤノイズの影響によって誤動作が生じるとともに操作感が低下し、タッチパネル装置のパフォーマンスが低下するという問題があった。
また、更新後のベースラインデータは、次回のタッチ検出処理時に使用するために、ベースラインデータ専用に割り当てられたメモリに書き込まれるので、このメモリの容量を、１フレームの全センサ交点分確保する必要があるという問題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＬＣＤノイズの影響を低減することにより、誤動作を防止し、操作感を向上させるとともに、使用メモリを削減することができるタッチパネル装置およびタッチパネルのタッチ検出方法を得ることを目的とする。

この発明に係るタッチパネル装置は、静電容量方式のタッチパネルを備えたタッチパネル装置であって、タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得するＲａｗｄａｔａ取得部と、Ｒａｗｄａｔａ取得部で取得された１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出する平均ベースライン算出部と、タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと平均ベースラインとを比較し、Ｒａｗｄａｔａが平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、Ｒａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定するタッチ検出処理部と、を備えたものである。

また、この発明に係るタッチパネルのタッチ検出方法は、静電容量方式のタッチパネルのタッチ検出方法であって、タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得するＲａｗｄａｔａ取得ステップと、Ｒａｗｄａｔａ取得ステップで取得された１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出する平均ベースライン算出ステップと、タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと平均ベースラインとを比較し、Ｒａｗｄａｔａが平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、Ｒａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定するタッチ検出処理ステップと、を備えたものである。

この発明に係るタッチパネル装置およびタッチパネルのタッチ検出方法によれば、Ｒａｗｄａｔａ取得部は、タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得し、平均ベースライン算出部は、Ｒａｗｄａｔａ取得部で取得された１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出し、タッチ検出処理部は、タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと平均ベースラインとを比較し、Ｒａｗｄａｔａが平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、Ｒａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定する。
そのため、ＬＣＤノイズの影響を低減することにより、タッチパネルの誤動作を防止し、操作感を向上させることができる。また、従来必要であった１フレームの全センサ交点分のメモリを不要とすることにより、使用メモリを削減することができる。

この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置を示すブロック構成図である。この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置のタッチパネルにおける１水平ライン上のＲａｗｄａｔａの取得位置を示す説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、図２に示した各取得位置における差分データを示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置のＭＣＵの動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置の第Ｍフレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示する説明図である。従来の一般的なタッチパネル装置を示すブロック構成図である。従来の一般的なタッチパネル装置のＭＣＵの動作を示すフローチャートである。従来の一般的なタッチパネル装置の第Ｍフレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示する説明図である。従来の一般的なタッチパネルを備えた液晶表示装置を示す断面図である。従来の薄型のタッチパネルを備えた液晶表示装置を示す断面図である。従来の薄型のタッチパネル装置の第Ｍフレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示する説明図である。従来の薄型のタッチパネル装置のタッチされているポイントにおけるＲａｗｄａｔａの変動を例示する説明図である。

以下、この発明に係るタッチパネル装置およびタッチパネルのタッチ検出方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置を示すブロック構成図である。図１において、このタッチパネル装置は、タッチパネル１０Ａ、タッチ制御ＩＣ２０、ＭＣＵ３０Ａおよびホストコントローラ５０を備えている。

タッチパネル１０Ａは、図１０に示した薄型のタッチパネルである。また、タッチパネル１０Ａの動作、並びにタッチ制御ＩＣ２０およびホストコントローラ５０の構成および動作は、上述した図６のものと同様なので、説明を省略する。

ＭＣＵ３０Ａは、Ｒａｗｄａｔａ取得部３１、平均ベースライン算出部３２およびタッチ検出処理部３３を有している。なお、ＭＣＵ３０Ａは、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリ（１次メモリ）とを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、ＭＣＵ３０Ａを構成する各ブロックは、メモリにソフトウェアとして記憶されている。

ここで、図２、３を参照しながら、タッチパネル１０Ａに重畳するＬＣＤノイズについて説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置のタッチパネルにおける１水平ライン上のＲａｗｄａｔａの取得位置を示す説明図である。また、図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示した各取得位置における差分データを示す説明図である。

具体的には、図３（ａ）は、図２の取得位置Ｎ（Ｎは整数）における差分データ（Ｒａｗｄａｔａ−ベースラインデータ）を示し、図３（ｂ）は、図２の取得位置Ｎ＋１における差分データを示し、図３（ｃ）は、図２の取得位置Ｎ＋２における差分データを示している。この図２、３では、取得位置Ｎ＋２がタッチされている場合について説明する。

図２、３において、差分データの変動は、タッチ位置のオフセット成分を除いて考えると、各取得位置で同一の形状となっていることが分かる。すなわち、タッチパネル１０Ａの１水平ラインについて、タッチパネル１０Ａに同一のＬＣＤノイズが重畳していることが分かる。
したがって、タッチパネル１０Ａの１水平ライン単位で、ＬＣＤノイズの影響を低減することを考える。

ここで、上述した図８、１１を参照すると、１水平ライン上の各センサのＲａｗｄａｔａは、ほぼ同じ値をとっていることが分かる。そこで、タッチパネル１０Ａの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａの平均値をベースライン（以下、「平均ベースライン」と称する）とし、Ｒａｗｄａｔａと平均ベースラインとの差分データに基づいて、タッチの有無を検出することが考えられる。

以下、図４のフローチャートを参照しながら、図１に示したタッチパネル装置のＭＣＵ３０Ａの各部の動作について説明する。
まず、Ｒａｗｄａｔａ取得部３１は、タッチパネル１０Ａの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得する（ステップＳ１）。

続いて、平均ベースライン算出部３２は、ステップＳ１で取得された１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を算出する（ステップＳ２）。平均ベースライン算出部３２は、算出したＲａｗｄａｔａの平均値を、１水平ラインの平均ベースラインとしてＭＣＵ３０Ａ内のメモリ（１次メモリ）に記憶する。なお、この１次メモリは、汎用メモリ領域であって、別途専用に割り当てる必要のない、他でも使用可能なメモリである。

このように、従来は、次回のタッチ検出処理時に使用するために、更新後のベースラインデータを、ベースラインデータ専用に割り当てられたメモリ（図６のメモリ４０）に、１フレームの全センサ交点分書き込む必要があったが、算出した平均ベースラインをＭＣＵ３０Ａ内の１次メモリに記憶することにより、ベースラインデータを次回のタッチ検出処理まで保持する必要がなくなるので、使用メモリを削減することができる。

ここで、平均ベースライン算出部３２は、隣り合うＲａｗｄａｔａの差分がスレッシュホールド以上である場合、すなわちタッチ検出時には、当該Ｒａｗｄａｔａを平均値の算出から除外する。これにより、タッチ未検出時の基準となる平均ベースラインを高精度に算出することができる。

次に、タッチ検出処理部３３は、タッチ制御ＩＣ２０からのＲａｗｄａｔａとステップＳ２で算出した平均ベースラインとに基づいて、タッチパネル１０Ａの１水平ラインの各センサについてタッチ検出処理を行い、タッチの有無をタッチ検出信号としてホストコントローラ５０に出力して（ステップＳ３）、図４の処理を終了する。

具体的には、タッチ検出処理部３３は、第Ｍ（Ｍは整数）フレーム時間におけるＲａｗｄａｔａを例示した図５に表されるように、Ｒａｗｄａｔａが平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、Ｒａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定する。

なお、Ｒａｗｄａｔａ取得部３１、平均ベースライン算出部３２およびタッチ検出処理部３３は、続くサイクルにおいて、次の水平ラインについて、順次図４に示した処理を繰り返し実行する。

以上のように、実施の形態１によれば、Ｒａｗｄａｔａ取得部は、タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得し、平均ベースライン算出部は、Ｒａｗｄａｔａ取得部で取得された１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出し、タッチ検出処理部は、タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと平均ベースラインとを比較し、Ｒａｗｄａｔａが平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、Ｒａｗｄａｔａがスレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定する。
そのため、ＬＣＤノイズの影響を低減することにより、タッチパネルの誤動作を防止し、操作感を向上させることができる。また、従来必要であった１フレームの全センサ交点分のメモリを不要とすることにより、使用メモリを削減することができる。

１０、１０Ａタッチパネル、１１シールドＩＴＯ、１２センサ基板、１３センサＩＴＯ、１４接着剤、１５カバーガラス、２０タッチ制御ＩＣ、３０、３０ＡＭＣＵ、３１Ｒａｗｄａｔａ取得部、３２平均ベースライン算出部、３３タッチ検出処理部、４０メモリ、５０ホストコントローラ、６１第１偏光板、６２ＴＦＴ側ガラス基板、６３液晶駆動電極、６４カラーフィルタ側ガラス基板、６５第２偏光板。

Claims

静電容量方式のタッチパネルを備えたタッチパネル装置であって、
前記タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得するＲａｗｄａｔａ取得部と、
前記Ｒａｗｄａｔａ取得部で取得された前記１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出する平均ベースライン算出部と、
前記タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと前記平均ベースラインとを比較し、前記Ｒａｗｄａｔａが前記平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、前記Ｒａｗｄａｔａが前記スレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定するタッチ検出処理部と、
を備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
前記平均ベースライン算出部は、隣り合うＲａｗｄａｔａの差分が前記スレッシュホールド以上である場合には、当該Ｒａｗｄａｔａを平均値の算出から除外する
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
静電容量方式のタッチパネルのタッチ検出方法であって、
前記タッチパネルの１水平ラインにおけるＲａｗｄａｔａを取得するＲａｗｄａｔａ取得ステップと、
前記Ｒａｗｄａｔａ取得ステップで取得された前記１水平ラインのＲａｗｄａｔａの平均値を、平均ベースラインとして算出する平均ベースライン算出ステップと、
前記タッチパネルの１水平ラインの各センサについて、取得されたＲａｗｄａｔａと前記平均ベースラインとを比較し、前記Ｒａｗｄａｔａが前記平均ベースラインから一定の距離にあるスレッシュホールド以上である場合にタッチ有りと判定し、前記Ｒａｗｄａｔａが前記スレッシュホールド以下である場合にタッチなしと判定するタッチ検出処理ステップと、
を備えたことを特徴とするタッチパネルのタッチ検出方法。