JP6991405B2 - タッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラムに関する。

タッチパネルの操作面に対する押下力の付与を伴うタッチ操作によって押下位置の接点をオンにするタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献１を参照。

特開２０１１－０４８４２５号公報（例えば、段落００７４）

しかしながら、タッチパネル装置では、温度変化によってタッチパネルの一部を構成する弾性部材の特性（例えば、粘性又は剛性）に変化が生じることがある。この場合、タッチパネル装置では、ユーザが押下力の付与を伴うタッチ操作を行ったにもかかわらずタッチ操作が検出されない状況、又はタッチ操作を意図しない指の接触がタッチ操作であると検出される状況が発生しやすくなる。つまり、温度変化によってタッチ操作を誤判定しやすくなる。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、温度変化に起因するタッチ操作の誤判定を生じにくくすることができるタッチパネル装置、タッチパネル制御装置、及びタッチパネル制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部と、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定する温度推定部と、推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出する押下力検出部と、検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うタッチ操作処理部と、を有し、前記弾性部材は、前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間に備えられた接着剤を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様に係るタッチパネル制御方法は、タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間に備えられ、温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部とを有するタッチパネル装置が実行するタッチパネル制御方法であって、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定するステップと、推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出するステップと、検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、温度変化に起因するタッチ操作の誤判定を生じにくくすることができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置を概略的に示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の制御部の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の第１変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態１の第２変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態１の第３変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態１の第４変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係るタッチパネル装置の制御部の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、１ｋＨｚの交流電圧を印加しているときと１００ｋＨｚの交流電圧を印加しているときの比誘電率の温度特性を示すグラフである。 実施の形態２に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。 （Ａ）は、本発明の実施の形態３に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、誘電率比較部に備えられた差動回路を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネル装置の制御部の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態３に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。 図１８（Ａ）及び（Ｂ）のタッチパネル装置で使用される差動回路の動作を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態４に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置の制御部の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態４に係るタッチパネル装置の動作を示す図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態５に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。 実施の形態５に係るタッチパネル装置を概略的に示す平面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

《１》実施の形態１．
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の構造を概略的に示す断面図である。図１（Ａ）は、タッチパネル装置１の操作面１１にタッチ操作を行っていない状態を示す。図１（Ｂ）は、タッチパネル装置１の操作面１１に指７００で押下力を付与しながらタッチ操作を行っている状態を示す。

図２は、タッチパネル装置１の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図２は、タッチパネル装置１の操作面１１にタッチ操作を行っていない状態を示す。図３は、タッチパネル装置１の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図３は、タッチパネル装置１の操作面１１に押下力を付与しながらタッチ操作を行っている状態を示す。また、図４は、タッチパネル装置１を概略的に示す平面図である。

タッチパネル装置１は、カバーパネル２０と、タッチセンサ部４０と、弾性部材としての接着剤３０と、第１のセンサ部６１とを有している。カバーパネル２０とタッチセンサ部４０とは、接着剤３０によって貼り合わせられている。カバーパネル２０とタッチセンサ部４０と接着剤３０とは、タッチパネル部１０を構成している。

また、タッチパネル装置１は、表示パネル部８０と、表示パネル部８０に備えられたフレーム８１と、表示パネル部８０とタッチパネル部１０との間に備えられた弾性部材としての弾性材５０とを有している。弾性材５０は、誘電体である。

カバーパネル２０は、指７００などの導電体によってタッチ操作が行われる操作面１１を有している。図１（Ｂ）及び図３に示されるように、カバーパネル２０は、操作面１１に付与される押下力に応じて撓む。つまり、カバーパネル２０の全体が、操作面１１に付与される押下力に応じて僅かに湾曲する。カバーパネル２０は、例えば、透明なガラスである。カバーパネル２０は、保護ガラスとも呼ばれる。また、カバーパネル２０は、筐体９０によって支持されている。筐体９０にカバーパネル２０を固定する構造は、コンプレッションマウント構造とも呼ばれる。

図２及び図３に示されるように、タッチセンサ部４０は、導電体によるタッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力する複数のタッチセンサ電極４１を有している。タッチセンサ信号は、タッチ操作によって変化するタッチセンサ電極４１の静電容量に対応する信号である。タッチセンサ電極４１は、例えば、透明電極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成される。

接着剤３０は、誘電体である。接着剤３０の誘電率は、温度に対応して変化する。接着剤３０は、カバーパネル２０の撓みによって変形する弾性部材である。接着剤３０は、接着シートであってもよい。

第１のセンサ部６１は、接着剤３０の誘電率と接着剤３０の厚さとに応じて変化する静電容量Ｃ_６１を検知する第１の静電容量センサを有している。第１のセンサ部６１は、接着剤３０を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第１の変位検出電極６１ａと第２の変位検出電極６１ｂとを有している。第１の変位検出電極６１ａと第２の変位検出電極６１ｂは、例えば、ＩＴＯによって形成される。第１の変位検出電極６１ａは、タッチセンサ部４０の接着剤３０側の面に配置されている。第２の変位検出電極６１ｂは、カバーパネル２０の接着剤３０側の面に配置されている。図４の例では、第１のセンサ部６１は、４個の第１の静電容量センサを有している。ただし、第１の静電容量センサの数は４個に限定されない。

表示パネル部８０は、タッチパネル部１０を通して視認可能な画像を表示する。表示パネル部８０は、例えば、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの画像を表示する。表示パネル部８０は、例えば、液晶ディスプレイとバックライトユニットとを含む液晶パネル部である。

図５は、タッチパネル装置１の制御部１００の構成を概略的に示す機能ブロック図である。タッチパネル装置１は制御部１００を有している。制御部１００は、実施の形態１に係るタッチパネル制御方法を実施することができる。制御部１００は、実施の形態１に係るタッチパネル制御プログラムを実行するコンピュータなどの情報処理装置の一部であってもよい。

制御部１００は、タッチ検出部１０１と、交流電圧印加部１０２と、誘電率検出部１０３と、温度推定部１０４と、温度特性情報記憶部１０５と、押下力検出部１０６と、タッチ操作判定部１０７とを有している。温度特性情報記憶部１０５は、タッチパネル装置１とは異なる外部の装置に備えられてもよい。

タッチ検出部１０１は、複数のタッチセンサ電極４１から出力される複数のタッチセンサ信号を受け取り、複数のタッチセンサ信号に基づくタッチ検出信号を温度推定部１０４に与える。タッチ検出信号は、例えば、操作面１１におけるタッチ操作の位置であるタッチ位置を示す座標信号を含む。

交流電圧印加部１０２は、予め決められた周波数の交流電圧を第１のセンサ部６１の第１の変位検出電極６１ａに供給する。

誘電率検出部１０３は、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１の検出値から誘電率を求め、弾性部材である接着剤３０の誘電率を示す信号を温度推定部１０４に供給する。

温度推定部１０４は、第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１に基づいて接着剤３０の温度を推定する。図５の例では、温度推定部１０４は、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１の検出値に基づいて算出された誘電率に基づいて接着剤３０の温度を推定する。接着剤３０の温度の推定に際しては、温度特性情報記憶部１０５に予め格納されている温度特性情報が参照される。温度特性情報は、例えば、誘電率と温度との対応関係を示す情報である。

押下力検出部１０６は、温度推定部１０４によって推定された温度と、第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１とに基づいて押下力を検出（例えば、算出）する。つまり、押下力検出部１０６は、第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１に基づいて押下力を検出（例えば、算出）する際に、温度推定部１０４によって推定された温度を用いて補正された押下力を出力する。

タッチ操作判定部１０７は、押下力検出部１０６から出力された押下力を用いて、タッチセンサ信号の処理を行う。例えば、タッチ操作判定部１０７は、タッチ操作が、予め決められた基準値以上の押下力を伴うタッチ操作であるか否かを判定する。つまり、タッチ操作判定部１０７は、タッチ操作が、予め決められた基準値以上の押下力を伴うタッチ操作である場合には、タッチ操作を有効なタッチ操作であると判定し、タッチ操作が行われたときの押下力が予め決められた基準値未満であるときには、そのタッチ操作は無効なタッチ操作であると判定する。

押下力検出部１０６が温度推定部１０４によって推定された温度を参照する理由は、弾性部材である接着剤３０の性質（例えば、剛性又は弾性）は、温度によって変化するからである。一般には、接着剤３０は温度の上昇に応じて変形しやすくなる。つまり、同じ押下力が付与されたときであっても、温度が低いときにおける接着剤３０の変形は小さく、温度が高いときにおける接着剤３０の変形は大きい。また、弾性部材である接着剤３０の誘電率は、温度に応じて変化する。したがって、実施の形態１においては、押下力センサである第１のセンサ部６１と誘電率検出部１０３によって、接着剤３０の誘電率を検出し、温度推定部１０４によって検出された誘電率から接着剤３０の温度を推定している。また、押下力検出部１０６は、温度推定部１０４によって推定された温度を用いて補正された押下力を出力している。

図６は、タッチパネル装置１のハードウェア構成の例を示す図である。タッチパネル装置１は、プログラムを記憶することができるメモリ９０２と、このプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを有している。プログラムは、実施の形態１に係るタッチパネル制御プログラムを含む。プログラムは、情報を記録する記録媒体によって提供可能である。また、既に説明したように、タッチパネル装置１は、複数のタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部４０と、押下力センサ及び誘電率センサとしての機能を持つ第１のセンサ部６１と、表示パネル部８０とを有している。図４に示される制御部１００は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ９０２と、メモリ９０２に格納されているプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを用いて実現することができる。プロセッサ９０１は、例えば、コンピュータなどの情報処理装置の一部であってもよい。

図７は、タッチパネル装置１のハードウェア構成の他の例を示す図である。タッチパネル装置１は、処理回路９０３を有している。図４に示される制御部１００は、処理回路９０３によって実現することができる。なお、図４に示される制御部１００の一部を、処理回路で構成し、残りの部分を図６に示されるメモリ９０２とプロセッサ９０１とによって実現してもよい。

図８は、タッチパネル装置１の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、誘電率検出部１０３は、第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１に基づいて接着剤３０の誘電率を検出して、これを温度推定部１０４に与える。次のステップＳ１２において、温度推定部１０４は、受け取った誘電率と温度特性情報とに基づいて接着剤３０の温度を推定し、これを押下力検出部１０６に与える。次のステップＳ１３において、押下力検出部１０６は、タッチ操作時に第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１と受け取った温度とに基づいて押下力を検出する。次のステップＳ１４において、タッチ操作判定部１０７は、検出された押下力に基づいてタッチセンサ信号の処理を行う。タッチ操作判定部１０７は、例えば、検出された押下力が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する処理を行い、この判定の結果に基づく処理を行う。

以上に説明したように、実施の形態１に係るタッチパネル装置１によれば、温度変化による押下力の検出誤差を小さくすることができる。このため、温度変化が大きい場合であっても、タッチ操作における誤判定を減らすことができる。

図９は、実施の形態１の第１変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図１から図４に示される例では、弾性部材が接着剤３０である場合を説明した。図９に示される例は、弾性部材が弾性材５０である場合を示している。図９に示されるタッチパネル装置は、図１から図４における第１のセンサ部６１の代わりに、第１のセンサ部６２を有している。第１のセンサ部６２は、第１の変位検出電極６２ａと第２の変位検出電極としてのフレーム８１とを有している。この点以外に関して、図９に示されるタッチパネル装置は、図１から図４に示されるものと同じである。

図１０は、実施の形態１の第２変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図１から図４に示される例では、弾性部材が接着剤３０である場合を説明した。図１０に示される例は、弾性部材が接着剤３０及び弾性材５０である場合を示している。図１０に示されるタッチパネル装置は、図１から図４における第１のセンサ部６１に加えて、第１のセンサ部６２を有している。第１のセンサ部６２は、第１の変位検出電極６２ａと第２の変位検出電極としてのフレーム８１とを有している。誘電率検出部１０３は、第１のセンサ部６２から出力される静電容量Ｃ_６２に基づいて誘電率を検出する。押下力検出部１０６は、推定された温度と第１のセンサ部６２から出力される静電容量Ｃ_６２とに基づいて押下力を検出する。この点以外に関して、図１０に示されるタッチパネル装置は、図１から図４に示されるものと同じである。

図１１は、実施の形態１の第３変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図１から図４に示される例では、弾性部材が接着剤３０である場合を説明した。図１１に示されるタッチパネル装置は、図１から図４における第１のセンサ部６１に加えて、接着剤３０に隣接する空間を挟んで互いに向かい合うように配置された第２のセンサ部７１を有している。第２のセンサ部７１は、第３の変位検出電極７１ａと第４の変位検出電極７１ｂとを有している。誘電率検出部１０３は、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１と第２のセンサ部７１から出力される静電容量Ｃ_７１とに基づいて誘電率を検出する。押下力検出部１０６は、推定された温度と、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１と、第２のセンサ部７１から出力される静電容量Ｃ_７１とに基づいて押下力を検出する。この点以外に関して、図１０に示されるタッチパネル装置は、図１から図４に示されるものと同じである。

図１２は、実施の形態１の第４変形例に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図１２に示されるタッチパネル装置は、第１のセンサ部６１と第２のセンサ部７１に加えて、第３のセンサ部７２，７３を有している。第３のセンサ部７２は、第５の変位検出電極７２ａと第６の変位検出電極としてのフレーム８１とを有している。第３のセンサ部７３は、第７の変位検出電極７３ａと第８の変位検出電極としてのフレーム８１とを有している。誘電率検出部１０３は、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１と、第２のセンサ部７１から出力される静電容量Ｃ_７１と、第３のセンサ部７２，７３から出力される静電容量Ｃ_７２、Ｃ_７３とに基づいて誘電率を検出する。押下力検出部１０６は、推定された温度と、第１のセンサ部６１から出力される静電容量Ｃ_６１と、第２のセンサ部７１から出力される静電容量Ｃ_７１と、第３のセンサ部７２，７３から出力される静電容量Ｃ_７２、Ｃ_７３とに基づいて押下力を検出する。この点以外に関して、図１０に示されるタッチパネル装置は、図１１に示されるものと同じである。

《２》実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の制御部２００の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１３において、図５に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５に示される符号と同じ符号が付されている。タッチパネル装置２の制御部２００は、交流電圧印加部１０２ａが、駆動周波数を複数の周波数に切り替え可能である点において、図５に示される制御部１００と異なる。

図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、第１のセンサ部６１に駆動周波数が１ｋＨｚである交流電圧を印加しているときと駆動周波数が１００ｋＨｚの交流電圧を印加しているときの比誘電率の温度特性を示すグラフである。図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、第１のセンサ部６１によって検出される静電容量に基づいて得られる弾性部材としての接着剤３０の比誘電率εの温度特性は、第１のセンサ部６１に印加される交流電圧の周波数によって変化する。例えば、図１４（Ａ）の場合には、温度Ｔ１［℃］のときの比誘電率ε（Ｔ１）と、温度Ｔ２［℃］のときの比誘電率ε（Ｔ２）とは、ほぼ同じ値ε（Ｔ１２）になる。したがって、誘電率検出部１０３によって比誘電率ε（Ｔ１２）が検出されたときには、温度推定部１２は、２つの温度Ｔ１［℃］とＴ２［℃］を推定結果として得ることになる。そこで、実施の形態２においては、図１４（Ｂ）の場合において、温度Ｔ１［℃］のときの比誘電率ε（Ｔ１）と、温度Ｔ２［℃］のときの比誘電率ε（Ｔ２）とを取得する。図１４（Ｂ）の場合には、ε（Ｔ１）＜＜ε（Ｔ２）である。温度推定部１２は、２つの温度Ｔ１［℃］とＴ２［℃］を区別することができる。

図１５は、タッチパネル装置２の動作を示すフローチャートである。図１５に示されるように、ステップＳ１１において、誘電率検出部１０３は、第１の駆動周波数の交流電圧が印加された状態で第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１に基づいて接着剤３０の誘電率を検出して、これを温度推定部１０４に与える。ステップＳ２１において、誘電率検出部１０３は、第１の駆動周波数とは異なる第２の駆動周波数の交流電圧が印加された状態で第１のセンサ部６１によって検知された静電容量Ｃ_６１に基づいて接着剤３０の誘電率を検出して、これを温度推定部１０４に与える。次のステップＳ１２において、温度推定部１０４は、受け取った誘電率と温度特性情報とに基づいて接着剤３０の温度を推定し、これを押下力検出部１０６に与える。次のステップＳ１３及びＳ１４の処理は、図８における処理と同じである。

以上に説明したように、実施の形態２に係るタッチパネル装置２によれば、温度変化による押下力の検出誤差を小さくすることができる。また、弾性部材である接着剤３０の比誘電率の温度特性が、単調増加又は単調減少していない場合であっても、温度を正確に推定できるので、タッチ操作における誤判定を減らすことができる。

上記以外の点について、実施の形態２は実施の形態１と同じである。

《３》実施の形態３．
図１６（Ａ）は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の構造を概略的に示す断面図であり、図１６（Ｂ）及び（Ｃ）は、誘電率比較部３０１に備えられた差動回路を示す図である。図１６（Ａ）に示される構造は、図１１のものと同じである。実施の形態３に係るタッチパネル装置３は、第１のセンサ部６１と第２のセンサ部７１とを有している。Ｃ_ｐ０とＣ_ｐ１は、電極間の距離と誘電率とによって決まる静電容量である。Ｃ_Ｒ０とＣ_Ｒ１は、図１６（Ｂ）のチャージによって蓄えられる電荷を示す。

図１７は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の制御部３００の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１７において、図５に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５に示される符号と同じ符号が付されている。タッチパネル装置３の制御部３００は、誘電率比較部３０１を有する点、及び温度推定部１０４が誘電率の差分に基づいて温度を推定する点において、図５に示される制御部１００と異なる。

誘電率の差分の算出に際しては、図１６（Ｂ）に示されるように、（Ｃ_Ｒ１＋Ｃ_ｐ１）に対応する量の電荷と（Ｃ_Ｒ０＋Ｃ_ｐ０）に対応する量の電荷とをチャージし、その後、図１６（Ｃ）に示されるように、両方の電荷を放出したときの電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_０との差分（Ｖ_１－Ｖ_０）を出力する。温度推定部１０４は、差分（Ｖ_１－Ｖ_０）に基づいて温度を推定する。

図１８（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の構造の他の例を概略的に示す断面図である。図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示される構造は、図１１のものと同じである。図１９は、誘電率比較部３０１の他の構成を示す図である。この例では、第２の変位検出電極６１ｂ及び第４の変位検出電極７１ｂに交流電圧を印加しながら、静電容量Ｃ_０とＣ_１との差分を求める。図１９に示されるように、温度変化による静電容量Ｃ_１の変化は、静電容量Ｃ_０の変化より大きい。また、操作面１１に押下力が付与される、Ｃ_０＞Ｃ_１となる。また、押下力が付与されていないときには、（Ｃ_０－Ｃ_１）は一定である。したがって、制御部３００は、タッチ操作なしのときに、静電容量の差分（Ｃ_０－Ｃ_１）がゆっくり変化する状態で、静電容量の差分（Ｃ_０－Ｃ_１）から温度を求めることができる。また、制御部３００は、タッチ操作ありのときに、（Ｃ_０－Ｃ_１）が急に変化する状態における静電容量の差分（Ｃ_０－Ｃ_１）から押下力を求めることができる。

図２０は、タッチパネル装置３のハードウェア構成の例を示す図である。タッチパネル装置３は、プログラムを記憶することができるメモリ９０２と、このプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを有している。図１７に示される制御部３００は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ９０２と、メモリ９０２に格納されているプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを用いて実現することができる。

図２１は、タッチパネル装置３のハードウェア構成の他の例を示す図である。タッチパネル装置３は、処理回路９０３を有している。図１７に示される制御部３００は、処理回路９０３によって実現することができる。なお、図１７に示される制御部３００の一部を、処理回路で構成し、残りの部分を図２０に示されるメモリ９０２とプロセッサ９０１とによって実現してもよい。

以上に説明したように、実施の形態３に係るタッチパネル装置３によれば、温度変化による押下力の検出誤差を小さくすることができる。このため、温度変化が大きい場合であっても、タッチ操作における誤判定を減らすことができる。

また、実施の形態３に係るタッチパネル装置３によれば、静電容量の差分に基づいて温度を推定しているので、静電容量の検出値に含まれるノイズの影響を排除することができる。このため、温度推定の精度を高めることができ、タッチ操作における誤判定を減らすことができる。

上記以外の点について、実施の形態３は実施の形態１と同じである。

《４》実施の形態４．
図２２（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４の構造を概略的に示す断面図である。図２２（Ａ）は、タッチパネル装置４の操作面１１にタッチ操作を行っていない状態を示す。図２２（Ｂ）は、タッチパネル装置１の操作面１１に指７００で押下力を付与しながらタッチ操作を行っている状態を示す。図２３は、タッチパネル装置４の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図２３は、タッチパネル装置１の操作面１１にタッチ操作を行っていない状態を示す。

タッチパネル装置４は、カバーパネル２０と、タッチセンサ部４０と、接着剤３０とを有している。また、タッチパネル装置４は、表示パネル部８０と、表示パネル部８０に備えられたフレーム８１と、表示パネル部８０とタッチパネル部１０との間に備えられた弾性部材としての弾性材５０とを有している。弾性材５０は、誘電体である。弾性材５０の誘電率は、温度に対応して変化する。弾性材５０は、カバーパネル２０の撓みによって変形する弾性部材である。

カバーパネル２０は、指７００などの導電体によってタッチ操作が行われる操作面１１を有している。図２２（Ｂ）に示されるように、カバーパネル２０は、操作面１１に付与される押下力に応じて撓む。つまり、カバーパネル２０の全体が、操作面１１に付与される押下力に応じて僅かに湾曲する。実施の形態４においては、カバーパネル２０は、筐体９１によって支持されておらず、フレーム８１及び表示パネル部８０が筐体９１によって支持されている。筐体９１がフレーム８１及び表示パネル部８０を支持する構造は、サイドマウント構造とも呼ばれる。

図２２（Ａ）及び（Ｂ）並びに図２３に示されるように、タッチパネル装置４は、第１のセンサ部６２と第３のセンサ部７２とを有している。第１のセンサ部６２は、弾性材５０の誘電率と弾性材５０の厚さとに応じて変化する静電容量Ｃ_６２を検知する第１の静電容量センサを有している。第１のセンサ部６２は、弾性材５０を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第１の変位検出電極６２ａ（すなわち、透過導電膜７４）と第２の変位検出電極（すなわち、フレーム８１）とを有している。第１の変位検出電極６２ａと第２の変位検出電極は、例えば、ＩＴＯによって形成される。第３のセンサ部７２は、弾性材５０に隣接する空間を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第５の変位検出電極７２ａ（すなわち、透過導電膜７４）と第６の変位検出電極（すなわち、フレーム８１）とを有している。第５の変位検出電極７２ａと第６の変位検出電極は、例えば、ＩＴＯによって形成される。なお、図２３において、７５はシールド用の電極である。

図２４は、タッチパネル装置４の制御部４００の構成を概略的に示す機能ブロック図である。タッチパネル装置４は制御部４００を有している。制御部４００は、実施の形態４に係るタッチパネル制御方法を実施することができる。制御部４００は、実施の形態４に係るタッチパネル制御プログラムを実行するコンピュータなどの情報処理装置の一部であってもよい。

制御部４００は、透過導電膜７４の静電容量を検出し、静電容量の検出値を温度推定部１０４に提供する透過導電膜検出部４０１を有する点と、透過導電膜に電力を供給して透過導電膜７４をヒータとして動作させる透過導電膜制御部４０２を有する点が、実施の形態１から３における制御部と異なる。

図２５（Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４の動作を示す図である。図２５（Ａ）は、電荷のチャージ動作を示し、図２５（Ｂ）は、静電容量のセンシング動作を示す。図２５（Ｃ）は、透過導電膜７４を発熱させる温め動作を示し、図２５（Ｄ）は、リセット動作を示す。実施の形態４においては、図２５（Ａ）に示されるように、透過導電膜７４に電荷をチャージし、図２５（Ｂ）に示されるように、チャージされた電荷をＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路を通して出力する。第１のセンサ部６２の静電容量Ｃ_１は、温度変化によって変わる容量である。第３のセンサ部７２の静電容量Ｃ_０は、押下力に応じて変わる容量である。温度推定部１０４は、静電容量Ｃ_１に基づいて温度を推定する。透過導電膜制御部４０２は、推定された温度が予め定められた閾値温度未満であるときに、図２５（Ｃ）に示されるように、透過導電膜７４に電流を流すことによって透過導電膜７４を発熱させる。

図２６は、タッチパネル装置４のハードウェア構成の例を示す図である。タッチパネル装置４は、プログラムを記憶することができるメモリ９０２と、このプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを有している。図２６に示される制御部４００は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ９０２と、メモリ９０２に格納されているプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９０１とを用いて実現することができる。

図２７は、タッチパネル装置４のハードウェア構成の他の例を示す図である。タッチパネル装置４は、処理回路９０３を有している。図２７に示される制御部４００は、処理回路９０３によって実現することができる。なお、図２７に示される制御部４００の一部を、処理回路で構成し、残りの部分を図２６に示されるメモリ９０２とプロセッサ９０１とによって実現してもよい。

図２８は、タッチパネル装置４の動作を示すフローチャートである。図２８に示されるように、ステップＳ１１において、誘電率検出部１０３は、第１の駆動周波数の交流電圧が印加された状態で第１のセンサ部６２によって検知された静電容量Ｃ_１に基づいて接着剤３０の誘電率を検出して、これを温度推定部１０４に与える。ステップＳ４１において、透過導電膜検出部４０１は、図２５（Ａ）及び（Ｂ）の処理によって、透過導電膜７４にチャージされた電荷を検出する。次のステップＳ４２において、図２５（Ｃ）に示されるように、透過導電膜制御部４０２は、透過導電膜７４に電流を供給して発熱させる。次のステップＳ１２において、温度推定部１０４は、受け取った誘電率と温度特性情報とに基づいて弾性材５０の温度を推定し、これを押下力検出部１０６に与える。次のステップＳ１３及びＳ１４の処理は、図８の場合と同じである。

以上に説明したように、実施の形態４に係るタッチパネル装置４によれば、温度変化による押下力の検出誤差を小さくすることができる。このため、温度変化が大きい場合であっても、タッチ操作における誤判定を減らすことができる。

また、透過導電膜７４を発熱させる動作によって、タッチパネル装置４の使用可能温度範囲を広げることができる。

上記以外の点について、実施の形態４は実施の形態１から３のいずれかと同じである。

《５》実施の形態５．
図２９は、実施の形態５に係るタッチパネル装置の要部の構造を概略的に示す拡大断面図である。図２９において、図１１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１１に示される符号と同じ符号が付される。また、図３０は、実施の形態５に係るタッチパネル装置を概略的に示す平面図である。

実施の形態５に係るタッチパネル装置では、接着剤３０は、第１の変位検出電極６１ａと第２の変位検出電極６１ｂとの間に配置された第１の接着剤３０ａと、カバーパネル２０とタッチセンサ電極４１との間に配置された第２の接着剤３０ｂとを有している。また、第１の接着剤３０ａ及び第２の接着剤３０ｂは、温度変化に伴う第１の接着剤３０ａの誘電率の変化率が、温度変化に伴う第２の接着剤３０ｂの誘電率の変化率よりも高いという要件を満たすものが使用されている。製造時には、図３０に示されるように、第１の接着剤３０ａとして矩形の枠状の接着剤シートをタッチセンサ部４０上に貼り付け、その後、枠状の接着剤シートの中央の領域に液体の接着剤を流し込む又は塗布し、その上にカバーパネル２０を張り合わせる。液体の接着剤は、例えば、ＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ｒｅｓｉｎ）である。

第１の接着剤３０ａとして、温度変化に伴う誘電率の変化率の高いものを用いることによって、第１のセンサ部６１による温度の検出精度を向上させることができる。

また、第２の接着剤３０ｂとして、温度変化に伴う誘電率の変化率の低いものを用いることによって、タッチセンサ電極４１によるタッチ操作の検出の温度による影響を減らすことができ、タッチ操作の検出精度を向上させることができる。

なお、上記以外の点について、実施の形態５は、上記実施の形態１から４のいずれかを同じである。

また、実施の形態５に係るタッチパネル装置は、第２のセンサ部７１を備えないこともできる。さらに、実施の形態５に係るタッチパネル装置は、第３のセンサ部７２又は７３などの他の静電容量センサを備え、これを温度検出に用いてもよい。

《６》変形例．
実施の形態１から５の各々は、コンプレッションマウント構造及びサイドマウント構造のいずれにも適用可能である。

また、実施の形態１から５の各構成を、適宜、組み合わせることが可能である。

１～４ タッチパネル装置、 １０ タッチパネル部、 １１ 操作面、 ２０ カバーパネル、 ３０ 接着剤、 ４０ タッチセンサ部、 ４１ タッチセンサ電極、 ５０ 弾性材、 ６１、６２ 第１のセンサ部、 ６１ａ、６２ａ 第１の変位検出電極、 ６１ｂ 第２の変位検出電極、 ７１ 第２のセンサ部、 ７１ａ 第３の変位検出電極、 ７１ｂ 第４の変位検出電極、 ７２、７３ 第３のセンサ部、 ７２ａ 第５の変位検出電極、 ７３ａ 第７の変位検出電極、 ７４ 透過導電膜、 ８０ 表示パネル部、 ８１ フレーム、 ９０、９１ 筐体、 １００、２００、３００、４００ 制御部、 １０１ タッチ検出部、 １０２、１０２ａ 交流電圧印加部、 １０３ 誘電率検出部、 １０４ 温度推定部、 １０５ 温度特性情報記憶部、 １０６ 押下力検出部、 １０７ タッチ操作判定部、 ３０１ 誘電率比較部、 ４０１ 透過導電膜検出部、 ４０２ 透過導電膜制御部。

Claims (17)

1. タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、
   前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、
   温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、
   前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部と、
   前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定する温度推定部と、
   推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出する押下力検出部と、
   検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うタッチ操作処理部と、
   を有し、
   前記弾性部材は、前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間に備えられた接着剤を含む
   ことを特徴とするタッチパネル装置。
2. 画像を表示する表示パネル部をさらに有し、
   前記弾性部材は、前記表示パネル部と前記タッチセンサ部との間に備えられた弾性材を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、
   前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、
   温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、
   前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部と、
   前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定する温度推定部と、
   推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出する押下力検出部と、
   検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うタッチ操作処理部と、
   画像を表示する表示パネル部と、
   を有し、
   前記弾性部材は、前記表示パネル部と前記タッチセンサ部との間に備えられた弾性材を含む
   ことを特徴とするタッチパネル装置。
4. 前記第１のセンサ部は、第１の静電容量センサを有し、
   前記第１の静電容量センサは、前記接着剤を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第１の変位検出電極と第２の変位検出電極とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
5. 前記第１のセンサ部は、第２の静電容量センサを有し、
   前記第２の静電容量センサは、前記弾性材を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第３の変位検出電極と第４の変位検出電極とを有する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のタッチパネル装置。
6. 前記第１のセンサ部は、第１の静電容量センサと第２の静電容量センサとを有し、
   前記第１の静電容量センサは、前記接着剤を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第１の変位検出電極と第２の変位検出電極とを有し、
   前記第２の静電容量センサは、前記弾性材を挟んで互いに向かい合う位置に配置された第３の変位検出電極と第４の変位検出電極とを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
7. 前記接着剤は、
   前記第１の変位検出電極と前記第２の変位検出電極との間に配置された第１の接着剤と、
   前記カバーパネルと前記タッチセンサ電極との間に配置された第２の接着剤と、
   を有し、
   温度変化に伴う前記第１の接着剤の誘電率の変化率は、温度変化に伴う前記第２の接着剤の誘電率の変化率よりも高い
   ことを特徴とする請求項４又は６に記載のタッチパネル装置。
8. 前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間の距離に応じて変化する静電容量を検知する第２のセンサ部をさらに有し、
   前記押下力検出部は、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて推定された前記温度と前記第２のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
9. 前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間の距離に応じて変化する静電容量を検知する第２のセンサ部をさらに有し、
   前記温度推定部は、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量と前記第２のセンサ部によって検知された静電容量との差分に基づいて前記温度を推定する
   ことを特徴とする請求項４、６及び７のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
10. 前記タッチセンサ部と前記表示パネル部との間の距離に応じて変化する静電容量を検知する第３のセンサ部をさらに有し、
    前記押下力検出部は、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて推定された前記温度と前記第３のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出する
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のタッチパネル装置。
11. 前記タッチセンサ部と前記表示パネル部との間の距離に応じて変化する静電容量を検知する第３のセンサ部をさらに有し、
    前記温度推定部は、前記第１のセンサ部によって検知された静電容量と前記第３のセンサ部によって検知された静電容量との差分に基づいて前記温度を推定する
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のタッチパネル装置。
12. 前記第１のセンサ部に、交流電圧を印加する交流電圧印加部をさらに有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
13. 前記第１のセンサ部に、予め決められた複数の駆動周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加部をさらに有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
14. 前記第１のセンサ部を発熱させる電力を供給する透過導電膜制御部をさらに有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のタッチパネル装置。
15. 前記押下力検出部によって検出された前記押下力が予め定められた閾値以上であるときに前記タッチ操作が有効なタッチ操作であると判定するタッチ操作判定部をさらに有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項にタッチパネル装置。
16. タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間に備えられ、温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部とを有するタッチパネル装置が実行するタッチパネル制御方法であって、
    前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定するステップと、
    推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出するステップと、
    検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うステップと、
    を有することを特徴とするタッチパネル制御方法。
17. タッチ操作が行われる操作面を有し、前記操作面に付与される押下力に応じて撓むカバーパネルと、前記タッチ操作に対応するタッチセンサ信号を出力するタッチセンサ電極を有するタッチセンサ部と、前記カバーパネルと前記タッチセンサ部との間に備えられ、温度に対応して変化する誘電率を有し、前記カバーパネルの撓みによって変形する弾性部材と、前記誘電率と前記弾性部材の厚さとに応じて変化する静電容量を検知する第１のセンサ部とを有するタッチパネル装置によって実行されるタッチパネル制御プログラムであって、
    前記第１のセンサ部によって検知された静電容量に基づいて前記温度を推定するステップと、
    推定された前記温度と前記第１のセンサ部によって検知された静電容量とに基づいて前記押下力を検出するステップと、
    検出された前記押下力に基づいて前記タッチセンサ信号の処理を行うステップと、
    を前記タッチパネル装置に実行させることを特徴とするタッチパネル制御プログラム。

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