JPWO2016035226A1

JPWO2016035226A1 - 静電容量式タッチパネル

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Publication number: JPWO2016035226A1
Application number: JP2015515339A
Authority: JP
Inventors: 吉川　治; 治吉川; 貴夫今井
Original assignee: SMK Corp; Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: SMK Corp; Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-03-24
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Abstract

タッチパネルの構造を大幅に変更することなく、容易にノイズ信号を判別して、高精度に入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルを提供する。静電容量検出手段が検出した検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を、検知閾値と比較する容量変化判定手段を備え、いずれかの駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、全ての検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が検知閾値以上である場合に、駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している長期間、ノイズが発生しているものとして、位置検出手段は入力操作位置を検出しない。

Description

本発明は、入力操作体が接近することにより静電容量が変化する検出電極の絶縁パネル上の配置位置から、入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルに関し、特に、ノイズの影響を受けずに確実に入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルに関する。

指などの入力操作体による入力位置を検出する静電容量式タッチパネルには、入力操作体が接近することにより浮遊容量が増大する検出電極を検出し、その検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する自己容量方式（１線式）と、駆動電極へ所定電圧レベルの交流の検出信号を出力し、入力操作体が接近することにより検出信号の検出電圧が低下する検出電極を検出し、その検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する相互容量方式（２線式）とに分けられる。前者の方式は、駆動電極を配線しないので、構造が簡略化されるが、検出する浮遊容量が１０乃至２０ｐＦと検出が困難な微小レベルであるので、一般には後者の相互容量方式が採用されている。

相互容量方式を採用する静電容量式タッチパネルでは、検出信号を出力する複数の駆動電極と、検出信号により表れる検出電圧を検出する複数の検出電極を互いに直交させて配線し、駆動電極と検出電極が交差する交差位置毎に検出電圧の電圧変化レベルを監視し、入力操作体が接近するとこにより電圧変化レベルが所定の設定値以上となる検出電極の交差位置から入力操作位置を検出している（例えば特許文献１）。

このような静電容量式タッチパネルは、検出電極の周囲の微弱な静電容量の変化から入力操作位置を検出するので、その周囲に配置される表示装置に発生するノイズや周囲の浮遊容量に帯電する静電ノイズによる影響を受けやすく、これらのノイズが原因で入力操作位置を誤検出することがあった。

このノイズを除去して入力操作位置の検出精度を向上させる方法として、特許文献２に、入力操作位置を検出するためにセンサーが検出したアナログ信号からＡＣ信号成分をノイズ信号として抽出し、位相を１８０度反転させて原アナログ信号に加算し、ノイズ信号をキャンセルしたアナログ信号から入力操作位置を検出するタッチパネルが提案されている。

また、特許文献３には、タッチパネルの同一入力操作面上に、入力操作位置を検出するための主センサ部の他に、ノイズを除去する為の副センサ部を備えた静電容量式タッチパネルが記載されている。特許文献３に記載の静電容量式タッチパネルでは、入力操作面付近に発生する種々のノイズ信号が主センサ部と副センサ部のいずれにも受信されるので、減算部において主センサ部が受信した信号から副センサ部が受信した信号を減算してノイズを除去し、入力操作による信号のみからなる減算部からの出力により入力操作位置を検出している。

特開２０１２−２４８０３５号公報特開２００１−１２５７４４号公報特許第４９５５１１６号公報

上述の特許文献２に開示されたタッチパネルでは、ノイズと定義する固有の周波数や振幅を予めフィルタに記憶させてノイズ信号を認識する必要があり、ノイズと定義されなかったノイズ信号を除去できない。また、フィードバックしてノイズ処理を行った後の原アナログ信号から入力操作位置を検出するので、ノイズ除去の為の処理時間が別に加わり、高速に入力操作位置を検出できない。

また、特許文献３に記載された静電容量式タッチパネルは、入力操作位置を検出するための主センサ部の他に、副センサ部を設ける必要があり、特に静電容量式タッチパネルでは、多数の主センスライン（検出電極）と多数のドライブライン（駆動電極）をマトリックス状に交差させるので、同一の入力操作面上にこれらのラインと絶縁して副センサ部の副センスラインを配線するには複雑な配線となり、構造が複雑でタッチパネルの製造工程も煩雑となる。

また、全ての主センスラインについて検出した信号から副センスラインの信号を減算処理するので、入力操作面が拡大して配線する主センスラインの数が多数となると、各センスラインについて上述の減算処理を行うこことなるので、入力操作位置の検出時間が長くなり、高速に入力操作位置を検出することができない。

更に、一般の静電ノイズの発生時間は、５μｓｅｃから１０μｓｅｃであるが、浮遊容量に帯電することによって多数の検出電極全体の電位が数秒間上昇し、これにベースノイズが加わって、複数の位置で入力判定閾値を超えた入力操作位置を誤検出することがあり、また、車載用のカーナビゲーションシステム等の入力装置として用いられるタッチパネルでは、エンジンの起動時に４秒程度の高周波ノイズが発生することがあり、上述の特許文献２や特許文献３に記載の方法では、これらの長時間発生するノイズによる影響を避けられない。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、従来のタッチパネルの構造を大幅に変更することなく、容易にノイズ信号を判別して、高精度に入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１の静電容量式タッチパネルは、絶縁パネルの第１方向に沿った入力操作体の幅より十分に幅広な入力操作領域に、第１方向に等間隔で第１方向と直交する第２方向に沿って配線される複数の検出電極Ｓ（ｎ）と、一定電圧の交流の検出信号を発生する検出信号発生回路と、絶縁パネルの第２方向に等間隔で第１方向に沿って配線され、それぞれ前記複数の全ての検出電極Ｓ（ｎ）と絶縁間隔を隔てて交差する複数の駆動領域ＤＶ（ｍ）と、複数の駆動領域ＤＶ（ｍ）から特定の駆動領域ＤＶ（ｍ）を選択し、選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）へ検出信号を出力する駆動制御部と、複数の検出電極Ｓ（ｎ）から順に特定の検出電極Ｓ（ｎ）を選択する電極選択手段と、駆動制御部が選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、検出信号により電極選択手段が選択した検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧を検出し、入力操作体が接近しない状態からの検出電圧の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を検出する静電容量検出手段と、入力操作体が接近することにより、選択した検出電極Ｓ（ｎ）とその近傍で前記検出信号が出力される駆動領域ＤＶ（ｍ）との静電容量が変化し、電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が所定の入力判定閾値以上となる検出電極Ｓ（ｎ）とその近傍の検出信号を出力した駆動領域ＤＶ（ｍ）を特定し、特定した検出電極Ｓ（ｎ）の絶縁パネル上の第１方向の配線位置（ｎ）と特定した駆動領域ＤＶ（ｍ）の絶縁パネル上の第２方向の配線位置（ｍ）から、入力操作体の第１方向と第２方向の入力操作位置を検出する位置検出手段とを備えた静電容量式タッチパネルであって、
静電容量検出手段が検出した検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を、入力判定閾値未満の所定値に設定する検知閾値と比較する容量変化判定手段を備え、駆動制御部がいずれかの選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、電極選択手段が選択した全ての検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が、検知閾値以上である場合に、いずれかの検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が入力判定閾値を超えても、位置検出手段は入力操作位置を検出しないことを特徴とする。

入力操作領域の第１方向の両側に配線される検出電極Ｓ（ｎ）間の距離は、入力操作体より長いので、入力操作体が入力操作領域に接近しても、駆動制御部がいずれかの選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、両側を含む全ての検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が検知閾値以上となることはない。一方、電極選択手段が全ての検出電極Ｓ（ｎ）を選択する一走査周期を超える時間に継続してノイズが発生すると、全ての検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が、検知閾値以上となるので、入力操作体による入力操作と識別して比較的長時間検出電極に発生するノイズと判別でき、位置検出手段はノイズにより検出誤差の生じる可能性のある入力操作位置を検出しない。

請求項２の静電容量式タッチパネルは、検知閾値を、少なくともベースノイズにより検出電極Ｓ（ｎ）に発生する検出電圧の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）より高い値に設定することを特徴とする。

容量変化判定手段は、ベースノイズ自体の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を無視し、長時間発生するノイズのみを判別する。

請求項３の静電容量式タッチパネルは、入力判定閾値を検知閾値の２倍以上に設定することを特徴とする。

検知閾値以下の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）にベースノイズが加わっても、入力判定閾値を超えない。

請求項１の発明によれば、従来の静電容量式タッチパネルの構成を大幅に変更することなく、比較的長時間発生するノイズにより検出誤差の生じる可能性のある入力操作位置を検出せず、ノイズの影響を受けずに高精度に入力操作位置を検出することができる。

請求項２の発明によれば、ベースノイズによる影響を受けず、長時間発生するノイズに確実に応答し、ノイズによる入力操作位置の誤検出を防止できる。

請求項３の発明よれば、検知閾値以下の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）にベースノイズが加わっても、入力判定閾値を超えて入力操作と判定されることがない。

本発明の一実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１の駆動領域ＤＶ（ｍ）と検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電極の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）との関係を示す説明図である。静電容量式タッチパネル１の回路図である。電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）から入力操作位置を検出する方法を示す説明図である。静電容量式タッチパネル１に長期ノイズが発生した場合の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を示す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る静電容量式タッチパネル（以下、タッチパネルという）１を、図１乃至図４を用いて説明する。図１に示すように、このタッチパネル１は、後述する指などの入力操作体よりＸＹ方向の長さがはるかに長い絶縁パネル２の表面全体を入力操作領域として、入力操作領域に、Ｘ方向に沿って菱形のパターンを連続させた１３本の駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３と、Ｙ方向に沿って菱形のパターンを連続させた１２本の検出電極Ｓ１〜Ｓ１２がそれぞれ交差位置を互いに絶縁して配線されている。１３本の駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３は、Ｙ方向に等ピッチで、１２本の検出電極Ｓ１〜Ｓ１２は、Ｘ方向に等ピッチで配線され、一方の電極の菱形のパターンが他方の電極の菱形のパターンの隙間を相補し、全体で千鳥状のパターンとして表れる形状で配線されている。

絶縁パネル２上に格子状に配線された駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３及び検出電極Ｓ１〜Ｓ１２の表面側は、これらの電極を保護するとともに、指等の入力操作体が直接これらの電極に触れて誤作動しないように、図示しない透明絶縁シートで覆われている。すなわち、本実施の形態に係るタッチパネル１は、入力操作体を透明絶縁シートに触れ、若しくは近接させて入力操作を行い、透明絶縁シートを介して入力操作体が接近することによる駆動電極Ｄと入力操作体間の静電容量の増大を、入力操作体近傍の検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）から読みとり、入力操作位置を検出するものである。この検出原理のもとに、駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３間及び検出電極Ｓ１〜Ｓ１２間のピッチは、それぞれ絶縁パネル２上の入力操作領域のいずれに入力操作体を接近させる入力操作があっても、その入力操作位置が検出できるピッチとし、ここでは、例えばいずれも４ｍｍのピッチで配線している。

図２に示すように、各駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３は、それぞれノイズを除去するダンピング抵抗６を介して、パルス高さがＶｏの検出信号を矩形波交流信号にして出力する検出電圧発生回路３に接続している。また、各駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３とダンピング抵抗６の接続点には、マイコン４の入出力ポートＰ１〜Ｐ１３が各駆動電極Ｄ１〜Ｄ１３に対応して接続している。

入出力ポートＰが、その入出力ポートＰを出力ポートの状態とするＯＦＦモードである場合には、その入出力ポートが接続する駆動電極（図中のＤ１、Ｄ５、Ｄ１３）の電位が出力ポートの電位（例えば「Ｌ」）レベルであれば０Ｖ、「Ｈ」レベルであればＶＣＣ）で安定し、検出電圧発生回路３から出力される矩形波交流信号の検出信号は、その入出力ポートＰに接続する駆動電極Ｄ（図中のＤ１、Ｄ５、Ｄ１３）に出力されない。また、入出力ポートＰが、その入出力ポートＰを入力ポートの状態とするＯＮモードである場合には、その入力ポートＰがハイインピーダンス状態であるので、検出電圧発生回路３から出力される矩形波交流信号は、入出力ポートＰ（図中のＰ２〜Ｐ４）へ流れ込まず、その入出力ポートＰに接続する駆動電極Ｄ（図中のＤ２〜Ｄ４）に、矩形波交流信号による検出信号が出力される。つまり、マイコン４は、任意の順に任意の１又は２以上の入出力ポートＰを出力ポートか入力ポートの状態とするだけで、その入出力ポートＰが接続する駆動電極Ｄへの検出信号の出力を制御する。

本実施の形態では、図１に示すように、Ｙ方向で隣り合う３本の駆動電極Ｄ毎に駆動領域ＤＶ（ｍ）にまとめられ、Ｙ方向で隣り合う駆動領域ＤＶ（ｍ）と駆動領域ＤＶ（ｎ’）は、その間に配線される駆動電極Ｄにおいて重複し、重複する駆動電極Ｄがいずれの駆動領域ＤＶ（ｍ）、ＤＶ（ｎ’）をも構成している。このようにして、絶縁パネル２に配線される１３本の駆動電極Ｄから、６種類の駆動領域ＤＶ（ｍ）（ｍは１から６までの整数）が設定される。

マイコン４は、Ｙ方向に沿ったこの駆動領域ＤＶ（ｍ）の順に、駆動領域ＤＶ（ｍ）に対応する入出力ポートＰを０Ｎモードとして、その駆動領域ＤＶ（ｍ）を構成する３本の駆動電極Ｄに同期する矩形波交流信号を出力し、パルス高さがＶｏの検出信号を出力する。これにより、駆動領域ＤＶ（ｍ）毎に検出信号を出力する６回の駆動制御で、絶縁パネル２の入力操作領域に配線された全ての駆動電極Ｄへ検出信号を出力することができる。

１２本の検出電極Ｓ（ｎ）（ｎは１から１２までの整数）は、マイコン４からの制御によりマイコン４の電圧検出回路４ａとの接続が切り換えられるマルチプレクサ７に接続している。マイコン４は、各駆動領域ＤＶ（ｍ）の駆動制御期間（以下、１ライン走査周期ＴＬという）毎に、１２本の検出電極Ｓ（ｎ）との接続を順に切り換え、切り替え接続した検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧をマイコン４の電圧検出回路４ａへ接続する。

電圧検出回路４ａは、駆動領域ＤＶ（ｍ）の３本の駆動電極Ｄに検出信号を出力することにより、駆動領域ＤＶ（ｍ）と交差する検出電極Ｓ（ｎ）間の静電容量Ｃ_０を介して検出電極Ｓ（ｎ）に表れる矩形波交流信号のパルス高さ（検出電圧）を読みとる。この静電容量Ｃ_０はほぼ一定値であるので、入力操作体が接近せずに駆動領域ＤＶ（ｍ）の浮遊容量に変動がなければ、検出電圧は、検出信号の出力電圧に比例する通常電圧Ｖ_０で変化しない。一方、入力操作体が検出信号を出力した駆動領域ＤＶ（ｍ）若しくは検出電極Ｓ（ｎ）に接近すると、駆動領域ＤＶ（ｍ）若しくは検出電極Ｓ（ｎ）と入力操作体間の静電容量が増大し、矩形波交流信号の一部が入力操作体へ流れ、検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧は低下する。入力操作体とこれらの駆動領域ＤＶ（ｍ）若しくは検出電極Ｓ（ｎ）との距離が接近するほど、検出電圧は通常電圧Ｖ_０から低下するので、マイコン４は、この検出電圧の変化量から入力操作位置を算出するために、通常電圧Ｖ_０と電圧検出回路４ａが検出した検出電圧の電位差を反転させて二値化した電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）で検出電圧の変化量を表す。従って、電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）は、通常電圧Ｖ_０に対して入力操作体が接近して検出電圧が低下する差分を表すが、例えば、駆動領域ＤＶ（ｍ）と検出電極Ｓ（ｎ）間に水滴など空気の誘電率より高い誘電体が付着すると、キャリブレーションで設定した通常電圧Ｖ_０より検出電圧が高くなる場合がある。そこで、検出電圧が通常電圧Ｖ_０に等しい場合の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を、中間の値（８ビットであれば１２８ｄ）とし、この値未満である場合には、水滴等の付着とみなし、検出した電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を無視する。

マイコン４は、各駆動領域ＤＶ（ｍ）を駆動制御する１ライン走査周期ＴＬ毎に、検出信号を出力する駆動領域ＤＶ（ｍ）に交差する全ての検出電極Ｓ（ｎ）の接続をマルチプレクサ７により切り替え制御し、駆動領域ＤＶ（１）からＹ方向のＤＶ（６）までこれを繰り返し、入力操作領域の全体の１フレームを走査で、図１に示すように、ｍ行ｎ列の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が得られる。本実施の形態では、１ライン走査周期ＴＬが４ｍｓｅｃであるので、１フレーム（１画面）の走査周期Ｔｆは、４ｍｓｅｃ＊６ラインの２４ｍｓｅｃとなる。

ここで、電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）は、駆動領域ＤＶ（ｍ）を駆動制御している間に駆動領域ＤＶ（ｍ）に交差する検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧の変化量を表すので、入力操作体が駆動領域ＤＶ（ｍ）と検出電極Ｓ（ｎ）の交差位置に接近すると、電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が増大する。従って、マイコン４の位置検出部は、ｍ行ｎ列の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を比較し、周囲の交差位置に対して極大値となった電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を所定値に設定した入力判定閾値と比較し、入力判定閾値以上である場合にその交差位置の近傍に入力操作体が接近したものとして、入力操作位置と検出する。

しかしながら、マイコン４の容量変化判定手段は、ｍ行ｎ列の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を入力判定閾値未満の所定値に設定した検知閾値と比較し、いずれかの駆動領域ＤＶ（ｍ）について検出した全ての電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が検知閾値以上である場合に、１ライン走査周期ＴＬを超える長期ノイズが発生したものと判定し、同一フレームで、入力判定閾値以上となる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が検出されても、位置検出部は入力操作位置を検出しない。

上述のタッチパネル１では、６種類の駆動領域ＤＶ（ｍ）を入力操作領域の上方から順に駆動制御する各駆動領域ＤＶ（ｍ）の間に、１２本の各検出電極Ｓ（ｎ）を左から順に選択し、選択した検出電極Ｓ（ｎ）の検出電圧から１フレームの入力操作領域について、図３、図４に例示するような６行１２列の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を検出する。以下の説明を容易にするために、電圧検出回路４ａにより二値化された電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を、図３、図４に示すように１０進値で示し、検出電極Ｓ（ｎ）から読みとった検出電圧が通常電圧Ｖ_０である場合を、「０」としている。

検出電極Ｓ（ｎ）の検出電圧は、入力操作体の接近状態にかかわらず、ベースノイズによって変動する。ベースノイズとは、回路の検出誤差や周辺環境の変化など不確定な要因によって検出電圧が変動する暗ノイズであり、各検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）は、８未満の値で変動する。従って、マイコン４の容量変化判定手段が、このベースノイズを長期ノイズの発生と判定しないように、ここでは検知閾値を、ベースノイズの最大電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）よりわずかに高い「８」に設定している。

後述するように、入力操作位置は、極大値となる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）とその周囲の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を元に算出される。ここで、極大値となる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が入力判定閾値をわずかに超えた低い値である場合には、その周囲の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）は入力判定閾値未満となることがあるが、より多くの周囲の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を用いて精度良く入力操作位置を算出するために、本実施の形態では、周囲の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が、入力判定閾値未満であっても上記検知閾値以上である場合には、入力操作位置の算出に用いる。つまり、検知閾値は、入力操作位置を算出するデータとして用いられることのある電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）の最小値を定めるものである。

従って、入力判定閾値よりわずかに低い周囲の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）がベースノイズの有無により検知閾値未満とならないように、また、逆に、もともと検知閾値未満である入力操作位置の算出に用いるべきでない低い電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が入力判定閾値を超えて、入力操作位置の算出に用いられたり、入力操作と判定されないように、入力判定閾値を、検知閾値の「８」に更にベースノイズの変動値以上の「８」を加えた「１６」としている。

以下、タッチパネル１のマイコン４による入力操作位置の算出と、長期ノイズが発生した場合の検出とを、図３、図４で具体的に説明する。図３は、長期ノイズが発生していない通常の状態で、駆動領域ＤＶ（４）と検出電極Ｓ（７）との交差位置の近傍に入力操作体である指を接近させて入力操作を行ったときの１フレームの走査から検出した６行１２列の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を示している。

入力操作体との静電容量が無視できるほど入力操作位置から離れた交差位置（ｍ、ｎ）では、検出電極Ｓ（ｎ）から読みとった検出電圧は、基本的に通常電圧Ｖ_０であるので、その交差位置（ｍ、ｎ）での電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）は「０」となるが、ベースノイズを受けて、０から７程度の値で変動している。一方、入力操作位置近傍の交差位置（４、７）での電圧変化レベルＲ（４、７）は、その周囲と比較して極大値となり、入力判定閾値「１６」を超える「９０」であるので、図中Ｘ方向とＹ方向で極大値が検出された交差位置（４、７）の近傍が入力操作位置であると推定する。

しかしながら、入力操作体と無関係に、コモンモードノイズや検出誤差などにより、いずれかの交差位置での電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）が極大値となる場合があるので、入力操作による極大値の発生と識別するため、極大値が入力判定閾値「１６」未満である場合には無視し、以下の入力操作位置の算出を行わない。また、入力判定閾値以上の極大値が複数検出された場合には、それぞれの交差位置の近傍に同時に入力操作があったものと推定し、各交差位置について入力操作位置の検出を繰り返して行う。

図３では、入力判定閾値「１６」越える極大値は、駆動領域ＤＶ（４）と検出電極Ｓ（７）との交差位置（４，７）での「９０」のみであるので、交差位置（４、７）に隣接する８カ所の交差位置での電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）（図中斜線で表示）を、検知閾値「８」と比較し、検知閾値以上の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を入力操作位置の算出に用いる有効データとする。

Ｘ方向の入力操作位置ｘの検出は、有効データのＸ方向の加重平均値から求める。すなわち、１２本の検出電極Ｓ（ｎ）の絶縁パネル２上の配線位置毎に、初期値に「１６」、Ｘ方向のピッチに「３２」を割り当てて重み付けする。検出電極Ｓ（１）の重み付けを「１６」とするのは、入力操作体の影響をＸ方向の片側からのみ受けるからである。続いて、有効データを検出電極Ｓ（６−８）毎にＹ方向に合計し、Ｓｕｍ（６）「１１０」、Ｓｕｍ（７）「１７７」、Ｓｕｍ（８）「８８」を算出し、その総和「３７５」を算定すると共に、検出電極Ｓ（６−８）毎の合計値Ｓｕｍ（６−８）に、その検出電極Ｓ（６−８）の配線位置に付与された重み付けを乗じて、その総和「７７２９６」を算出する。加重平均から求めるＸ方向の入力操作位置は、「７７２９６」／「３７５」の２０６．１であり、Ｘ方向について重み付けした２０６．１の位置（検出電極Ｓ（６）と検出電極Ｓ（７）の間）が入力操作位置として検出される。

同様に、Ｙ方向の入力操作位置ｙの検出は、有効データのＹ方向の加重平均値から求める。Ｙ方向の位置の重み付けは、６種類の各駆動領域ＤＶ（ｍ）間の間隔に「１６」を割り当て、各駆動領域ＤＶ（ｍ）の中間位置毎に「１６」づつ繰り上げる。続いて、有効データを駆動領域ＤＶ（３−５）毎にＸ方向に合計し、Ｓｕｍ（３）「８０」、Ｓｕｍ（４）「１９４」、Ｓｕｍ（５）「１０１」を算出し、その総和「３７５」を算定すると共に、駆動領域ＤＶ（３−５）毎の合計値Ｓｕｍ（３−５）に、その駆動領域ＤＶ（３−５）のＹ方向中間位置に付与された重み付けを乗じて、その総和「２４３３６」を算出する。加重平均から求めるＹ方向の入力操作位置は、「２２４３６」／「３７５」の６４．９であり、Ｙ方向について重み付けした６４．９の位置（駆動領域ＤＶ（４）と駆動領域ＤＶ（５）の間）が入力操作位置として検出される。

図４は、入力操作領域全体の交差位置（ｍ、ｎ）について電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を検出する１フレーム（１画面）の走査周期Ｔｆの期間中に、駆動領域ＤＶ（３）に検出信号を出力し検出電極Ｓ（１０）を選択した時から、駆動領域ＤＶ（５）に検出信号を出力し検出電極Ｓ（４）を選択するまでの約５ｍｓｅｃ、タッチパネル１にノイズが発生した場合の各交差位置（ｍ、ｎ）での電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を示している。

図４に示す各電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）から、交差位置（４、７）での電圧変化レベルＲ（４、７）が入力判定閾値「１６」を超える「１００」の極大値であるので、その近傍が入力操作位置と推定されるが、マイコン４の容量変化判定手段は、駆動領域ＤＶ（４）に検出信号を出力する１ライン走査周期ＴＬに、全ての各検出電極Ｓ（ｎ）について検出した電圧変化レベルＲ（４、ｎ）がいずれも検知閾値「８」を超えることから、１ライン走査周期ＴＬより長い時間のノイズが発生したものと判定し、このフレームでの入力操作位置の算出を行わない。従って、長期ノイズの発生による入力操作や入力操作位置の誤検出を回避できる。

上記実施の形態では、Ｙ方向に沿った駆動領域ＤＶ（ｍ）の順に駆動制御したが、駆動制御する駆動領域ＤＶ（ｍ）と、各駆動領域ＤＶ（ｍ）を駆動制御している間の各検出電極Ｓ（ｎ）の接続は、マイコン４による制御で任意の順とすることができる。また、各駆動領域ＤＶ（ｍ）は、Ｙ方向で隣り合う複数の駆動電極Ｄから構成したが、１本の駆動電極Ｄで構成してもよい。

また、上述のタッチパネル１では、６種類の各駆動領域ＤＶ（ｍ）についてそれぞれ全て検出電極Ｓ（ｎ）の検出電圧を検出する１フレーム（１画面）の走査で得られる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）から長期ノイズを検出しているが、入力操作位置の検出は、１フレーム（１画面）の走査を複数回の繰り返し、各交差位置（ｍ、ｎ）について得られる複数の電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）を用いて入力操作位置を検出してもよい。

また、上述実施の形態では、入力判定閾値を検知閾値の２倍としているが、検知閾値以上の値であれば、任意の値に設定できる。

また、検知閾値を、入力操作位置の算出に用いる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）の下限としているが、他の境界値で入力操作位置の算出に用いる電圧変化レベルＲ（ｍ、ｎ）の範囲を定めてもよい。

本発明は、数ｍｓｅｃから数秒の長期ノイズが発生する環境で使用する静電容量式タッチパネルに適している。

１静電容量式タッチパネル
２絶縁パネル
３検出電圧発生回路
４マイコン（駆動制御部、電極選択手段）
４ａ電圧検出回路（静電容量検出手段）
７マルチプレクサ（電極選択手段）
ＤＶ（ｍ）駆動領域
Ｓ（ｎ）検出電極

Claims

絶縁パネルの第１方向に沿った入力操作体の幅より十分に幅広な入力操作領域に、第１方向に等間隔で第１方向と直交する第２方向に沿って配線される複数の検出電極Ｓ（ｎ）と、
一定電圧の交流の検出信号を発生する検出信号発生回路と、
絶縁パネルの第２方向に等間隔で第１方向に沿って配線され、それぞれ前記複数の全ての検出電極Ｓ（ｎ）と絶縁間隔を隔てて交差する複数の駆動領域ＤＶ（ｍ）と、
複数の駆動領域ＤＶ（ｍ）から特定の駆動領域ＤＶ（ｍ）を選択し、選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）へ検出信号を出力する駆動制御部と、
複数の検出電極Ｓ（ｎ）から順に特定の検出電極Ｓ（ｎ）を選択する電極選択手段と、
駆動制御部が選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、検出信号により電極選択手段が選択した検出電極Ｓ（ｎ）に表れる検出電圧を検出し、入力操作体が接近しない状態からの検出電圧の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を検出する静電容量検出手段と、
入力操作体が接近することにより、選択した検出電極Ｓ（ｎ）とその近傍で前記検出信号が出力される駆動領域ＤＶ（ｍ）との静電容量が変化し、電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が所定の入力判定閾値以上となる検出電極Ｓ（ｎ）とその近傍の検出信号を出力した駆動領域ＤＶ（ｍ）を特定し、特定した検出電極Ｓ（ｎ）の絶縁パネル上の第１方向の配線位置（ｎ）と特定した駆動領域ＤＶ（ｍ）の絶縁パネル上の第２方向の配線位置（ｍ）から、入力操作体の第１方向と第２方向の入力操作位置を検出する位置検出手段とを備えた静電容量式タッチパネルであって、
静電容量検出手段が検出した検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）を、入力判定閾値未満の所定値に設定する検知閾値と比較する容量変化判定手段を備え、
駆動制御部がいずれかの選択した駆動領域ＤＶ（ｍ）に検出信号を出力している間に、電極選択手段が選択した全ての検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が、検知閾値以上である場合に、いずれかの検出電極Ｓ（ｎ）の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）が入力判定閾値を超えても、位置検出手段は入力操作位置を検出しないことを特徴とする静電容量式タッチパネル。
検知閾値は、少なくともベースノイズにより検出電極Ｓ（ｎ）に発生する検出電圧の電圧変化レベルＲ（ｎ、ｍ）より高い値に設定することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
入力判定閾値を検知閾値の２倍以上に設定することを特徴とする請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。