JP6751245B1

JP6751245B1 - 静電容量タッチパネル

Info

Publication number: JP6751245B1
Application number: JP2019053272A
Authority: JP
Inventors: 研二佐藤
Original assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: JP2020154797A

Abstract

【課題】静電容量タッチパネルにおけるゴーストタッチ等の誤動作の発生を抑制し、電子機器の意図しない動作や、ユーザが希望する操作を行えないことを抑制する。【解決手段】静電容量タッチパネルは、ＴＸ電極１０３と、ＴＸ電極に対して充電電圧を印加する信号発生器と、ＴＸ電極とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、タッチ信号に対して信号処理を実行して位置データとして出力するＤＳＰと、ＴＸ電極に対する充電電圧の印加に先立って、予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、ＴＸ電極に対して送信識別信号が印加された際にＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備る。ＤＳＰは、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、位置データを出力し、一致しなかった場合、位置データを出力しない。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、静電容量タッチパネルに関する。

投影型の静電容量タッチパネルがスマートフォンやタブレット等の電子機器に多用されている。静電容量タッチパネルは、ＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号をデジタルのタッチ信号に変換し、当該タッチ信号に信号処理を実行して位置データとして出力する。

特開２０１８−５６５９号公報

ところで、静電容量タッチパネルは、ユーザによるタッチ操作が行われた場合に発生するコモンノイズ等のノイズが、ＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号に重畳される場合、ゴーストタッチ等の誤動作が発生する。そして、ユーザが意図しない位置においてゴーストタッチが発生すると、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりする。

本発明の第１態様にかかる静電容量タッチパネルは、ＴＸ電極と、ＴＸ電極と容量結合されるＲＸ電極と、ＴＸ電極に対して充電電圧を印加する信号発生器と、ＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号をデジタルのタッチ信号に変換する変換部と、変換部によりデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行して、当該タッチ信号を位置データとして出力する信号処理部と、ＴＸ電極に対する充電電圧の印加に先立って、ＴＸ電極に対して予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、ＴＸ電極に対して送信識別信号が印加された際にＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備え、信号処理部は、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、位置データを出力し、受信識別信号と送信識別信号とが一致しなかった場合、位置データを出力しない。

本発明の上記第１態様によれば、ＴＸ電極とＲＸ電極間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなるので、静電容量タッチパネルにおけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

図１は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの構成の一例を示す図である。図２は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルにおける位置データの出力処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの一例について説明する。

図１は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル１は、信号発生器１０１、識別信号発生器１０２、ＴＸ電極１０３、ＲＸ電極１０４、アナログ増幅器１０５，１０８、ＡＤＣ１０６、ＤＳＰ１０７、および比較器１０９を有する。

ＴＸ電極１０３は、後述する信号発生器１０１または識別信号発生器１０２によって電圧が印加される電極である。

ＲＸ電極１０４は、ＴＸ電極１０３と容量結合される電極である。本実施形態では、静電容量タッチパネル１は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４とが網目状に配線されているものとする。

信号発生器１０１は、ＴＸ電極１０３に対して充電電圧を印加する。本実施形態では、信号発生器１０１は、所定の周期で、ＴＸ電極１０３に対して充電電圧を印加する。ここで、所定の周期は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４の交点に対するタッチ操作を検出するスキャン周期である。

識別信号発生器１０２は、信号発生器１０１によるＴＸ電極１０３に対する充電電圧の印加に先立って、ＴＸ電極１０３に対して送信識別信号を印加する。ここで、送信識別信号は、予め設定された電圧信号である。本実施形態では、送信識別信号は、デジタル信号である。

本実施形態では、識別信号発生器１０２は、各スキャン周期において、ＴＸ電極１０３に対する充電電圧の印加に先立って、ＴＸ電極１０３に対して送信識別信号を印加する。また、本実施形態では、識別信号発生器１０２は、送信識別信号を、ＴＸ電極１０３およびＲＸ電極１０４を介さずに、比較器１０９に出力する。

本実施形態では、異なるモジュール（信号発生器１０１および識別信号発生器１０２）によってＴＸ電極１０３に対して充電電圧および送信識別信号を印加しているが、同一のモジュール（例えば、信号発生器１０１）によってＴＸ電極１０３に対して充電電圧および送信識別信号を印加しても良い。

アナログ増幅器１０５は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号（アナログ信号）を増幅する。そして、アナログ増幅器１０５は、増幅した電圧信号をＡＤＣ１０６に出力する。

アナログ増幅器１０８は、ＴＸ電極１０３に対して送信識別信号が印加された際にＴＸ電極とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号である受信識別信号を増幅する。そして、アナログ増幅器１０８は、増幅した受信識別信号を比較器１０９に出力する。

ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１０６は、アナログ増幅器１０５によって増幅された電圧信号をデジタルの信号（以下、タッチ信号と言う）に変換する変換部である。そして、ＡＤＣ１０６は、デジタルに変換したタッチ信号をＤＳＰ１０７に出力する。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０７は、ＡＤＣ１０６によってデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行する信号処理部である。そして、ＤＳＰ１０７は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置に出力する。

比較器１０９は、アナログ増幅器１０８により増幅された受信識別信号と、識別信号発生器１０２から入力される送信識別信号と、を比較して、受信識別信号と送信識別信号とが一致するか否かを判断する。そして、比較器１０９は、受信識別信号と送信識別信号とが一致するか否かの判断結果を、ＤＳＰ１０７に出力する。なお、比較器１０９は、受信識別信号と送信識別信号とが完全に一致していなくても、受信識別信号と送信識別信号との差分が予め定められた範囲内であれば両信号が一致していると判断しても良い。

ところで、静電容量タッチパネル１は、ユーザによるタッチ操作が行われた場合に発生するコモンノイズ等のノイズが、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号に重畳される。当該電圧信号に重畳されるノイズが大きい場合、ゴーストタッチ等の誤動作が発生する。そして、ユーザが意図しない位置においてゴーストタッチが発生すると、当該静電容量タッチパネル１を備えたスマートフォンやタブレット等の電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりする。

そのため、静電容量タッチパネル１では、ＴＸ電極１０３に印加する充電電圧を上げて、タッチ信号のＳ／Ｎ比を高くしたり、ＴＸ電極１０３に印加する充電電圧の周波数をノイズの周波数と異ならせたりしているが、広帯域のノイズがタッチ信号に重畳されると、当該ノイズによる電子機器の誤動作を防止することができない。

そこで、本実施形態では、ＤＳＰ１０７は、比較器１０９によって受信識別信号と送信識別信号とが一致すると判断された場合、位置データを外部装置へ出力する。すなわち、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、タッチ信号に対してノイズが重畳される可能性が低いため、ＤＳＰ１０７は、位置データを外部装置へ出力する。

一方、ＤＳＰ１０７は、比較器１０９によって受信識別信号と送信識別信号とが一致しないと判断された場合、位置データを外部装置へ出力しない。すなわち、受信識別信号と送信識別信号とが一致しない場合、タッチ信号に対してノイズが重畳される可能性が高いため、ＤＳＰ１０７は、位置データを外部装置へ出力しない。

これにより、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなる。その結果、静電容量タッチパネル１におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

次に、図２を用いて、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル１における位置データの出力処理の流れの一例について説明する。図２は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルにおける位置データの出力処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

識別信号発生器１０２は、図２に示すように、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４のある交点（以下、対象交点と言う）がスキャン周期となると、ＴＸ電極１０３に対する充電電圧の印加に先立って、対象交点のＴＸ電極１０３に対して送信識別信号を印加する。例えば、識別信号発生器１０２は、図２に示すように、「１０１０」のデジタルの電圧信号を送信識別信号として対象交点のＴＸ電極１０３に印加する。

比較器１０９は、送信識別信号が印加された際に対象交点のＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される受信識別信号と、識別信号発生器１０２によりＴＸ電極１０３に印加される送信識別信号と、が一致するか否かを判断する。言い換えると、比較器１０９は、受信識別信号と送信識別信号とが同じ波形であるか否かを判断する。例えば、比較器１０９は、受信識別信号が、「１０１０」の送信識別信号が否かを判断する。

その後、信号発生器１０１は、図２に示すように、対象交点のＴＸ電極１０３に対して充電電圧を印加する。ＴＸ電極１０３に対して充電電圧が印加された後、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に充電された充電電圧は放電し、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号は降下する。ＤＳＰ１０７は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号からデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行する。

そして、比較器１０９によって受信識別信号と送信識別信号が一致していると判断された場合には、ＤＳＰ１０７は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力する。受信識別信号（例えば、「１０１０」のデジタルの信号）と送信識別信号例えば、「１０１０」のデジタルの信号）とが一致している場合、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号に対してノイズが重畳される可能性が低い。

この場合、例えば、図２に示すように、ＴＸ電極１０３に対して充電電圧が印加された後、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間の放電時に、ユーザによるタッチ操作が発生したとしても、コモンモードノイズ等による大きな電圧信号の降下は発生する可能性が低い（破線Ｌ１で示す）。そのため、ＤＳＰ１０７は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間の電圧信号の降下時におけるタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力する。

一方、比較器１０９によって受信識別信号と送信識別信号とが一致していないと判断された場合には、ＤＳＰ１０７は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力しない。受信識別信号（例えば、「００１０」のデジタルの信号）と送信識別信号（例えば、「１０１０」のデジタルの信号）とが一致しなかった場合、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号に対してノイズが重畳される可能性が高い。

この場合、例えば、図２に示すように、ＴＸ電極１０３に対して充電電圧が印加された後、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間の放電時に、コモンモードノイズ等による大きな電圧信号の降下し（破線Ｌ２で示す）、静電容量タッチパネル１におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生する可能性が高い。そのため、ＤＳＰ１０７は、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間の電圧信号の降下時におけるタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力しない。

外部装置への位置データの出力が完了すると、若しくは外部装置へ位置データを出力しないと判断されると、対象交点については、次にスキャン周期となって、再び、対象交点になるまで、位置データを出力しない。静電容量タッチパネル１は、上述した処理と同様にして、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４の全ての交点について位置データの出力処理を実行する。

このように、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル１によれば、ＴＸ電極１０３とＲＸ電極１０４間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなる。その結果、静電容量タッチパネル１におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

１静電容量タッチパネル
１０１信号発生器
１０２識別信号発生器
１０３ＴＸ電極
１０４ＲＸ電極
１０５，１０８アナログ増幅器
１０６ＡＤＣ
１０７ＤＳＰ
１０９比較器

Claims

ＴＸ電極と、
前記ＴＸ電極と容量結合されるＲＸ電極と、
前記ＴＸ電極に対して充電電圧を印加する信号発生器と、
前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極間に印加される電圧信号をデジタルのタッチ信号に変換する変換部と、
前記変換部によりデジタルに変換された前記タッチ信号に対して信号処理を実行して、当該タッチ信号を位置データとして出力する信号処理部と、
前記ＴＸ電極に対する前記充電電圧の印加に先立って、前記ＴＸ電極に対して予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、
前記ＴＸ電極に対して前記送信識別信号が印加された際に前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、前記送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備え、
前記信号処理部は、前記受信識別信号と前記送信識別信号とが一致した場合、前記位置データを出力し、前記受信識別信号と前記送信識別信号とが一致しなかった場合、前記位置データを出力しない、静電容量タッチパネル。
前記信号発生器は、所定の周期で、前記ＴＸ電極に対して前記充電電圧を印加し、
前記識別信号発生器は、前記各周期において、前記ＴＸ電極に対する前記充電電圧の印加に先立って、前記ＴＸ電極に対して前記送信識別信号を印加する請求項１に記載の静電容量タッチパネル。
前記周期は、前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極の交点に対するタッチ操作を検出するスキャン周期である請求項２に記載の静電容量タッチパネル。