JP5832784B2 - タッチパネルシステムおよびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルシステムに関し、特に、人指等が接触すること無く、接近することによっても、タッチ操作が可能である高感度なタッチパネルシステムおよびそれを用いた電子機器に関するものである。

現在、スマートフォン等の携帯情報機器、自動券売機等の自動販売機を始めとする様々な電子機器に、タッチパネルシステムの搭載が急速に進んでいる。タッチパネルにおいては、抵抗膜方式等の方式が広く普及しているが、入力される指先が複数の場合の検出が可能である投影型静電容量方式の普及も進みつつある。

抵抗膜方式のタッチパネル、例えば４線式抵抗膜方式タッチパネルの場合においては、前後方向、左右方向に電極が付いた二つの抵抗膜が上下に向かい合って構成されている。上下の抵抗膜の間には、セパレータを使用して隙間が設けられ、通常状態では抵抗膜同士が接触しないようになっている。人指等でのタッチパネルへの接触があった場合、図６に示すように上下の抵抗膜が接触し、その位置の電圧を反対側の抵抗膜経由で測定することで、接触位置を求めることができる。即ち、抵抗膜方式については、タッチ操作をするために、タッチパネルへの接触が必須である。

他方、投影型静電容量方式のタッチパネルでは、タッチパネルを上方から見たとき、基本的にその電極の形状と配置とは、マトリクス状に正方形形状の電極が連続的に配置されたものとなる。この投影型静電容量方式の従来の電極の形状を図７に示す。図８は、第１の電極および第２の電極の形状と配置とを示す図である。図８に示されるように、第１の電極と第２の電極とは等しい形状を有しており、多数のダイヤ形状の電極が連続的に配置されたものであることが分かる。

このような投影型静電容量方式のタッチパネルは、電極間の静電容量の変化を捕えるものであり、縦横に走っている電極に人指等が近づくと、指と電極間の静電容量が変化する。そして、縦横のどのライン間の静電容量の変化が大きいかを調べると、どの交点に近づいたかが分かることになる（図９参照）。

このような、投影型静電容量方式においては、人指等が接触すること無く、単に接近することによっても、高感度なタッチパネルシステムであれば、タッチ操作が検出可能である。

但し、上記のように、高感度で、人指等が接触すること無くタッチ操作が可能なシステムでは、意識的にタッチ操作を行っていない場合にも、タッチパネルに人指が近づくことにより、タッチ操作とみなされて動作してしまう恐れがある。

特許文献１においては、図１０に示すように、ＳＷ１およびＳＷ２からなる接触用センサ（第１接触センサ）に加え、接触用センサに近接してＳＷ３からなるダミーセンサ（第２接触センサ）を設置し、ダミーセンサによって意図しない接触による誤操作時の接触を検出するタッチパネルが開示されている。

特開２００９−１１１９９６号公報（２００９年５月２１日公開）

上述のように、特許文献１による接触センサでは、意図しない接触による誤操作時の接触については、ダミーセンサ（第２接触センサ）により接触の検出が可能である。しかしながら、上述の投影型静電容量方式のように、人指等が接触すること無く、接近することによってもタッチ操作が可能なタッチパネルシステムの場合では、ダミーセンサに接触せずとも、意図せずタッチ操作が検出されることになる。

本発明の目的は、人指等が接触すること無く、接近することによってもタッチ操作が可能な高感度なタッチパネルシステムに関して、人指等の意図しない接近による誤操作を防止することが可能なタッチパネルシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のタッチパネルシステムは、投影型静電容量方式のタッチパネルと、前記タッチパネルからの信号を受信し、その受信信号に基づいて使用者によるタッチ操作を検出するタッチパネルコントローラとを有しており、前記タッチパネルコントローラは、タッチパネルにおいて検出されるタッチ操作の感度の変更を行うタッチ操作感度変更手段を有し、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルからの受信信号を複数回積算し、その積算された信号値をタッチ操作検出閾値と比較することでタッチ操作を検出するものであり、前記タッチ操作感度変更手段は、前記受信信号の受信積算回数を増減することにより、前記タッチ操作の感度の変更を行うことを特徴としている。

上記の構成によれば、前記タッチパネルコントローラは、タッチ操作の感度の変更を行うタッチ操作感度変更手段を有しているため、タッチ操作の感度を低下させる変更を行うことで、意図せず人指等がタッチパネルに接近した場合等に、タッチ操作として動作を行わないようにすることが可能となる。逆に、タッチ操作の感度を向上させる変更を行うことで、手袋をしたままでのタッチ操作や、非接触でのタッチ操作を可能とする。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルからの受信信号を複数回積算し、その積算された信号値をタッチ操作検出閾値と比較することでタッチ操作を検出するものであり、前記タッチ操作感度変更手段は、前記タッチ操作の感度の変更を、前記受信信号の受信積算回数を変更することにより行う構成とすることができる。

上記の構成によれば、前記受信積算回数を減らすことで、タッチ操作の感度を低下させる変更を行うことができる。あるいは、前記受信積算回数を増やすことで、タッチ操作の感度を向上させる変更を行うこともできる。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチ操作の感度の変更指示モードへの移行を、ボタン操作により行う構成、あるいは、前記タッチ操作の感度の変更指示モードへの移行を、ソフトウェアにより行う構成とすることができる。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチ操作の感度の変更を、ユーザインタフェイスを介して行う構成とすることができる。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチ操作の感度の変更は、予め設定されている複数の感度の中から選択可能である構成とすることができる。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチ操作の感度の変更によって、手袋装着によるタッチ操作の可／不可が切り替え可能である構成、あるいは、非接触でのタッチ操作の可／不可が切り替え可能である構成とすることができる。

また、上記タッチパネルシステムでは、前記タッチパネルのセンサ部を構成する電極が、透明電極である構成とすることができる。

また、上記の課題を解決するために、本発明の電子機器は、上記記載の何れかのタッチパネルシステムを備えたことを特徴としている。

また、上記電子機器では、前記タッチパネルが、表示装置の表示画面上に重畳配置される構成とすることができる。

また、上記電子機器では、前記表示装置が、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、および電界放出ディスプレイの何れかである構成とすることができる。

本発明のタッチパネルシステムにおいてば、タッチパネルからの信号を受信し、その受信信号に基づいて使用者によるタッチ操作を検出するタッチパネルコントローラが、タッチパネルにおいて検出されるタッチ操作の感度の変更を行うタッチ操作感度変更手段を有し、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルからの受信信号を複数回積算し、その積算された信号値をタッチ操作検出閾値と比較することでタッチ操作を検出するものであり、前記タッチ操作感度変更手段は、前記受信信号の受信積算回数を増減することにより、前記タッチ操作の感度の変更を行う。それゆえ、タッチ操作の感度を低下させる変更を行うことで、意図せず人指等がタッチパネルに接近した場合等に、タッチ操作として動作を行わないようにすることが可能となる。逆に、タッチ操作の感度を向上させる変更を行うことで、手袋をしたままでのタッチ操作や、非接触でのタッチ操作を可能とする。

本発明によるタッチパネルシステムの基本構成を示す図である。 本発明によるタッチパネルからの出力信号波形を示す図である。 本発明によるタッチパネルシステムのタッチ操作感度変更処理を示すフローチャートである。 本発明によるタッチパネルシステムにおけるタッチ操作感度変更処理を行うためのユーザインタフェイス表示を示す図である。 本発明によるタッチパネルシステムにおけるタッチ操作感度変更処理を行うためのユーザインタフェイス表示の他の例を示す図である。 抵抗膜方式タッチパネルの構成を示す図である。 投影型静電容量方式タッチパネルの第１の電極と第２の電極の形状と配置を示す図である。 投影型静電容量方式タッチパネルの従来の電極の形状を示したものである。 投影型静電容量方式タッチパネルの構成を示す図である。 誤操作時の接触を検出可能な従来のタッチパネルを示す図である。

以下に、本発明のタッチパネルシステムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態のタッチパネルシステムは投影型静電容量方式を採用するものである。図１は、本実施の形態に係るタッチパネルシステム１の基本構成を示す図である。

図１に示すように、タッチパネルシステム１は、タッチパネル１０とタッチパネルコントローラ２０とからなる。タッチパネル１０は、使用者がタッチ操作を行うことにより信号を入力するセンサ１１を備えている。タッチパネルコントローラ２０は、センサ１１からの信号を受信する入力端子と、入力端子に入力された信号を元に、座標値を出力する座標検出手段２１と、座標検出手段２１からの座標情報を一定間隔で取り込み、表示装置に出力等を行うＣＰＵ２２とからなる。座標検出手段２１は、タッチ操作の感度の変更を行うタッチ操作感度変更手段２３を有している。

尚、本実施の形態におけるタッチパネルシステム１に配置されているセンサ１１は、静電容量方式センサであり、使用者がタッチパネル１０にタッチ操作した際、センサ１１を構成している電極が図１に示すドライブライン−センスライン間の容量値の変化を検出する。

タッチパネル１０は、Ｍ本のドライブラインとＬ本のセンスラインとからなり、その交差箇所に静電容量方式によるセンサ１１を構成する。タッチ操作の座標検出動作では、ドライブラインをスキャンしつつ、タッチ操作によるセンサの容量値の変化をセンスラインにて読み取ることにより、タッチ操作された箇所の座標を検出する。この際、検出される容量値の変化値が小さい場合を考慮して、読み取り動作を複数回行い、タッチパネルからの受信信号を上記複数回の読み取り動作に対応させて複数回積算して信号値を増大させる操作が行われている。

図２に、この読み取り操作を複数回行っている状況を示す。図２（ａ）は上記読み取り操作が８回行われている場合を示しており、図２（ｂ）は上記読み取り操作が３回行われている場合を示している。図２（ａ）では、読み取り操作が８回行われた結果の信号積算値がタッチ操作検出閾値を超えている。このように、タッチ操作の検出は、信号値がタッチ操作検出閾値を超えた場合に、使用者がタッチ操作を行ったと判定される。

但し、この判定については、上述したように、投影型静電容量方式タッチパネルシステムにおいては、人指等が接触すること無く、接近することによっても、高感度なタッチパネルシステムであれば、意図せずにタッチ操作が検出されてしまう恐れがある。この課題の解消のために、タッチ操作の感度の変更を行うことが考えられる。

図３は、本発明によるタッチパネルシステムのタッチ操作感度変更処理をフローチャートで示したものである。

使用者がタッチ操作感度変更を指示する場合（Ｆ２０１）、その変更指示モードへの移行方法は、使用者がタッチ操作感度変更処理ボタンを操作してタッチパネルシステムの起動時表示ページからタッチ操作感度変更のためのアプリケーションを起動したり、タッチ操作感度変更表示ソフトウェアによって所望のタイミング（例えば、タッチパネルシステムの起動時）で当該アプリケーションを起動させたりすることが考えられる。いずれの起動方法の場合でも、図４に示されるような、ユーザインタフェイス表示が表示される。

図４は、本タッチパネルシステムにおけるタッチ操作感度変更処理を行うためのユーザインタフェイスの表示例を示したものである。このユーザインタフェイス表示では、操作者に、タッチ操作の感度調整を促すための表示（「タッチ操作の感度を調整して下さい」等の表示）を行い、その下部に感度の強弱を調整するためのスライダーが設置されている。操作者は、意図せずにタッチ操作が検出されてしまう場合であれば、感度を弱くする方向にスライダーを動かして、感度を弱くすることにより、感度調整入力を実施する（Ｆ２０２）。この感度調整入力値は、タッチパネルコントローラ２０のタッチ操作感度変更手段２３に記憶される（Ｆ２０３）。

この感度調整入力を反映して、座標検出手段２１中のタッチ操作感度変更手段２３は、上記のタッチパネル読み取り回数（受信積算回数）を変更することになる。本実施の形態においては、感度を弱くする方向にスライダーを動かすことにより、タッチパネル読み取り回数が減少させられる。

例えば、本タッチパネルシステムの感度を低下させるために、タッチパネル読み取り回数を、図２（ａ）に示す８回から図２（ｂ）に示す３回に減少させた場合を考える。このように読み取り回数が３回に減少された場合、信号積算値がタッチ操作検出閾値を超えておらず、タッチパネルシステム１は、使用者がタッチパネルにタッチ操作を行っていないと判定する。即ち、高感度なタッチパネルシステムであっても、タッチパネル読み取り回数を減少させ、本タッチパネルシステムの感度を低下させることで、意図しないタッチ操作が検出されてしまう恐れを解消できる。もちろん、上述のように、タッチパネル読み取り回数を減少させても、手指やペンの入力による明確なタッチ操作は検出できることになる。

また、本タッチパネルシステムでは、この感度低減の結果として生じる効果として、システムの低消費電力化が可能となる。例えば、初期の感度時におけるタッチパネル読み取り回数が８回であるとして、この読み取り回数を３回に減少させれば、初期の感度時に比して、タッチパネル読み取りにかかる消費電力が削減される。

また、上記説明では、意図しないタッチ操作検出による誤動作を防止するために、感度を低減させる処理について説明したが、本タッチパネルシステムでは、これとは逆に、タッチパネル読み取り回数を増加させて感度をさらに向上させることも可能である。例えば、工場等の機械の操作パネルに本タッチパネルシステムを採用すれば、手袋を装着した状態でタッチ操作を行いたい場合等で感度を上げたい場合も有りうる。このような場合には、図４に示すユーザインタフェイスで、感度を強くする方向にスライダーを動かすことにより、タッチパネル読み取り回数を増加させれば良い。

さらには、非接触でタッチ操作を行いたい場合には、感度をより強くする方向にスライダーを動かすことにより、感度をより上げることも可能となる。

つまり、本タッチパネルシステムでは、タッチ操作の感度の変更によって、どの程度の操作でタッチ操作が検出されるかを、使用者が選択可能となる。例えば、手指・ペンによるタッチ操作は可能であるが、手袋装着、非接触によるタッチ操作は不可である場合、手指・ペン、手袋装着によるタッチ操作は可能であるが、非接触によるタッチ操作は不可である場合、手指・ペン、手袋装着、非接触によるタッチ操作が可能である場合を、使用者が選択可能となる。

このように、タッチパネルシステムの使用機会に応じて、低感度で使用したい場合、高感度で使用したい場合が複数あることが想定される。これに対応して感度を容易に切り替えるためには、図５に示されるタッチ操作感度変更処理を行うためのユーザインタフェイス表示が挙げられる。このユーザインタフェイス表示には、操作者に、タッチ操作の感度選択を促すための、「お好みのタッチ操作の感度を選択して下さい。」との表示を行い、その下部に選択用の「感度Ａ」、「感度Ｂ」、「初期設定」ボタンが設置されている。操作者は、「感度Ａ」、「感度Ｂ」ボタンに好みの感度をあらかじめ記録しておくことにより、好みの感度を容易に選択することが可能となる。

尚、本発明のタッチパネルシステムを用いる電子機器では、タッチパネルは表示装置の表示画面上に重畳配置して用いることが一般的であり、上記表示装置は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電界放出ディスプレイ（FED:Field Emission Display）等のいずれであっても良い。また、上記記載のタッチパネルを構成する電極は、上記表示画面が視認できるように透明電極とされることが好ましい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、投影型静電容量方式を採用した高感度なタッチパネルシステムに利用することができる。

１ タッチパネルシステム
１０ タッチパネル
２０ タッチパネルコントローラ
２３ タッチ操作感度変更手段

Claims (11)

1. 投影型静電容量方式のタッチパネルと、
   前記タッチパネルからの信号を受信し、その受信信号に基づいて使用者によるタッチ操作を検出するタッチパネルコントローラとを有しており、
   前記タッチパネルコントローラは、タッチパネルにおいて検出されるタッチ操作の感度の変更を行うタッチ操作感度変更手段を有し、
   前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルからの受信信号を複数回積算し、その積算された信号値をタッチ操作検出閾値と比較することでタッチ操作を検出するものであり、
   前記タッチ操作感度変更手段は、前記受信信号の受信積算回数を増減することにより、前記タッチ操作の感度の変更を行うことを特徴とするタッチパネルシステム。
2. 前記タッチ操作の感度の変更指示モードへの移行を、ボタン操作により行うことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルシステム。
3. 前記タッチ操作の感度の変更指示モードへの移行を、ソフトウェアにより行うことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルシステム。
4. 前記タッチ操作の感度の変更を、ユーザインタフェイスを介して行うことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のタッチパネルシステム。
5. 前記タッチ操作の感度の変更は、予め設定されている複数の感度の中から選択可能であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のタッチパネルシステム。
6. 前記タッチ操作の感度の変更によって、手袋装着によるタッチ操作の可／不可が切り替え可能であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のタッチパネルシステム。
7. 前記タッチ操作の感度の変更によって、非接触でのタッチ操作の可／不可が切り替え可能であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のタッチパネルシステム。
8. 前記タッチパネルのセンサを構成する電極が、透明電極であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のタッチパネルシステム。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のタッチパネルシステムを備えたことを特徴とする電子機器。
10. 前記タッチパネルが、表示装置の表示画面上に重畳配置されることを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
11. 前記表示装置が、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、および電界放出ディスプレイの何れかであることを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。

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