JP7062737B2 - タッチパネル装置、検出方法 - Google Patents
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Description
下記特許文献1には、第1の方向に延設された送信電極と、第1の方向と交差する第2の方向に延設された受信電極とが形成され、送信電極と受信電極の対により構成される検出領域から生じる容量の変化に基づいてユーザのタッチ位置を検出する静電容量方式のタッチパネル装置が開示されている。
このような非長方形状のタッチパネルにおいては当該形状に収まるように送信電極と受信電極を配設することになるが、この場合、タッチパネルの外縁部分において送信電極と受信電極の配設スペースを十分に確保できないことがある。
そうなると、タッチパネル外縁部分においてタッチ位置検出に必要とされる容量変化を適切に取得することができず、タッチ位置検出精度の低下を招いてしまう。
ここで基準長方形とは、センシング領域を非長方形に変形するにあたり基準となる長方形のセンシング領域をいう。当該基準長方形のセンシング領域には、複数の長方形のセンサセルがそれぞれの形状を変えることなく行方向及び列方向に規則的に配設される。
また、前記変換係数は、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルの頂点座標と、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルと対応する前記センシング領域に配列されたセンサセルの頂点座標とを用いた双一次変換に基づいて算出されることも考えられる。
<1.タッチパネル装置の構成>
<2.タッチパネルの電極配置構造>
<3.タッチパネルのタッチ位置検出手法>
<4.比較例>
<5.第1の実施の形態>
<6.変形例>
<7.第2の実施の形態>
<8.まとめ>
実施の形態におけるタッチパネル装置1の構成例について図1及び図2を参照して説明する。
タッチパネル装置1は、各種機器においてユーザインターフェース装置として装着される。ここで各種機器とは、例えば電子機器、通信機器、情報処理装置、製造設備機器、工作機械、車両、航空機、建物設備機器、その他非常に多様な分野の機器が想定される。
タッチパネル装置1は、これらの多様な機器製品においてユーザの指などの導電体によるタッチパネル操作の情報を供給する動作を行うことになる。
タッチパネル駆動装置3は、センサ回路4及びMCU5を有する。
タッチパネル駆動装置3は、タッチパネル2と電気的に接続されており、タッチパネル2の駆動(センシング)を行う。
タッチパネル2は、タッチ面を形成するパネル平面に、送信側の電極としてのn本の送信電極21-1から21-nが配設される。
また同じくパネル平面に、受信側の電極としてのm本の受信電極22-1から22-mが配設される。
なお、以下の説明において、送信電極21-1・・・21-n、受信電極22-1・・・22-mを特に区別しない場合は、総称して送信電極21、受信電極22と表記する。
いずれにしても送信電極21と受信電極22が配設される範囲内でタッチ操作面が形成され、タッチ操作時の容量変化により操作位置が検出される構造となる。
なお、以下の説明において送信電極21と受信電極22の間で生じる容量Cを区別する場合は、容量C1,C2・・・のように符号末尾に数字を付して表記するものとする。
センサ回路4では、受信電極22から受信した受信信号に基づく検出値(以下、容量検出値とも表記する。)が記憶され、MCU5が取得できるようにされている。
またMCU5は、容量検出値をセンサ回路4から読み出すことで取得する。
そしてMCU5は、容量検出値を用いて重心値を算出し、算出した重心値に基づいた座標計算を行い、ユーザのタッチ操作位置情報としての座標値を製品側MCU6に送信する処理を行う。
タッチパネル2の電極配置構造について、図3及び図4を参照して説明する。ここでは電極配置構造の一例としてシングルレイヤ電極構造の例について説明する。
なお、タッチパネル2の電極配置構造は、シングルレイヤ電極構造に限られず、例えば送信電極21と受信電極22を絶縁層を介して交差させた積層構造であってもよい。
なお、以降の説明では、図3に示す方向を上下左右方向として表記するものとし、図3に示すX軸,Y軸に基づき各センサセルLの座標を表記するものとする。これは以降の図4から図11においても同様である。
センサセルL4は、送信電極21、受信電極22、及び余剰領域23を有している。
第1のコ字状部211は右側に開口するコ字状に形成され、第1突出部212が第1のコ字状部211の上端部216から下方向に突出して形成されている。第2突出部213は第1突出部212の左側に離間して設けられ、第1のコ字状部211から下方向に突出して形成される。配線隣接部214は、第1のコ字状部211の下端部217から上方向に突出して形成される。配線隣接部214の反対側には送信配線部215が延設されている。
第2のコ字状部221は左側に開口するコ字状に形成され、第3突出部222が第2のコ字状部221の下端部225から上方向に突出して形成されている。第4突出部223は第3突出部222の右側に離間して設けられ、第2のコ字状部221から上方向に突出して形成される。
受信配線部224は、第2のコ字状部221の上端部226と結線されている。受信配線部224は第1のコ字状部211の左端と離間して配設される。
また、送信電極21と受信電極22の隣接部分にはそれぞれ隙間が設けられている。その結果、送信電極21と受信電極22の間で容量Cが発生する。
センサ回路4は、選択した送信電極21(送信配線部215)に対してセンシング動作のための送信信号を出力する。
センサ回路4は、選択した受信電極22(受信配線部224)からのセンシング動作のための受信信号を受信する。
センシング領域10におけるタッチ位置情報の検出手法について、図5を参照して説明する。ここでは一例として、図3に示すセンサセルL1からL9により形成されるセンサ群領域11においてタッチ位置座標を検出する場合について説明する。
図5では、センサ群領域11におけるセンサセルL1からL9の位置関係と、センサセルL1からL9に対応するそれぞれの容量(C1からC9)とが模式的に示されている。
具体的にMCU5は、センサセルL1からL9のそれぞれに対応する容量C1からC9の容量検出値をセンサ回路4から読み出すことで取得する。
具体的にMCU5は、下記[式1]において、センサセルL1からL9のうちセンサセルLiのX座標を「xi」に、センサセルLiに対応する容量(C1からC9の何れか)の値を「ci」に代入することで、タッチ位置のX座標情報である座標Xtouchを演算する。
センシング領域10を基準長方形から非長方形に変形した場合におけるセンサセルLの配設手法の比較例について、図6及び図7を参照して説明する。
ここでは一例として、センシング領域10を図3に示す基準長方形から図6に示す台形(非長方形状)に変形させた例について説明する。
例えばセンサ群領域11についてみると、傾斜に伴いセンサセルL1及びL4の送信電極21及び受信電極22が欠損している。
センシング領域10におけるセンサセルLの配設手法の第1の実施の形態について、図8から図10を参照して説明する。
ここでは比較例と同様に、センシング領域10を図3で示す基準長方形から図8に示す台形(非長方形状)に変形させた例について説明する。
図8は、センシング領域10を台形に変形したときの電極配置構造を模式的に示している。図9は、当該センシング領域10のセンサ群領域11におけるセンサセルL4を拡大して示している。図10は、センサ群領域11を構成するセンサセルLと、各センサセルLに対応する容量Cとを模式的に示している。なお、説明の便宜上、図9では各部材の大きさ及び間隔を図8よりも強調して示している。
x’=a1x+b1y+c1xy+d1 ・・・[式3]
y’=a2x+b2y+c2xy+d2 ・・・[式4]
このとき上記[式3]及び[式4]において変換係数a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2は未知である。
x1’=a1x1+b1y1+c1x1y1+d1
x2’=a1x2+b1y2+c1x2y2+d1
x3’=a1x3+b1y3+c1x3y3+d1
x4’=a1x4+b1y4+c1x4y4+d1
上記連立方程式により[式3]における変換係数a1,b1,c1,d1が算出される。
y1’=a2x1+b2y1+c2x1y1+d2
y2’=a2x2+b2y2+c2x2y2+d2
y3’=a2x3+b2y3+c2x3y3+d2
y4’=a2x4+b2y4+c2x4y4+d2
上記連立方程式により[式4]における変換係数a2,b2,c2,d2が算出される。
当該マッピングに基づき送信電極21及び受信電極22を配設することで、図8に示すような規則的に変換されたセンサセルLにより構成されるセンシング領域10が形成される。
例えば図9に示す台形の外縁付近のセンサセルL4をみると、比較例のような欠損は見られず、送信電極21及び受信電極22の配設領域が十分に確保されていることがわかる。
以上より、本実施の形態によれば、センシング領域10が非長方形状に変形した場合であっても、タッチ位置座標の検出精度を維持したセンサパターンを生成することができる。
第1の実施の形態では、変形前の基準形状の各頂点座標(図3)と、変形後のセンシング領域10の各頂点座標(図8)とから求められた変換係数を用いて、変形後のセンシング領域10の各センサセルLの座標を演算する例について説明したが、各センサセルLの座標の演算手法はこれに限られない。
例えば、変形前の基準長方形における長方形のセンサセルLの各頂点座標(図3)と、これに対応する変形後のセンシング領域10のセンサセルLの各頂点座標(図8)とから求められた変換係数を用いて、変形後のセンシング領域10の各センサセルLを構成する送信電極21及び受信電極22の形状を特定することができる。
また変形前の長方形のセンサセルLの各頂点座標、及び変形後のセンサセルLの各頂点座標を[式4]に代入することで変換係数a2,b2,c2,d2を算出する。
このようなマッピングを基準長方形の全てのセンサセルLについて行うことで、変形後のセンシング領域10内に配列される各センサセルLの領域形状を特定することができる。
当該マッピングに基づき送信電極21及び受信電極22を配設することで、本実施の形態の演算手法と同様に、規則的に変換されたセンサセルLにより構成されるセンシング領域10が形成される。
この演算手法は、センシング領域10を4頂点が特定できないような複雑な形状に変形する場合に特に有効である。
センシング領域10におけるセンサセルLの配設手法における第2の実施の形態について、図11を参照して説明する。
第2の実施の形態は、タッチパネル2の基板上に複数のセンシング領域10を形成する例である。図11は、基板上におけるセンシング領域10の配置例を示している。
なお、本実施の形態では、複数のセンシング領域10のそれぞれをセンシング領域10a,10b,10cのように区別して表記するものとする。また図11では、説明の便宜上、各センサセルLにおける送信電極21や受信電極22等の構成の図示を省略している。
そして、分割したセンシング領域10ごとにセンサパターンを生成し、当該生成したセンサパターンに応じて送信電極21及び受信電極22を配設する。
なお、センシング領域10が基準長方形に対応する頂点を特定できる形状である場合は、上述した第1の実施の形態の手法を適用することも可能である。
以上の実施の形態のタッチパネル装置1は、基板上のセンシング領域10に複数の送信電極21と複数の受信電極22が配設され、送信電極21と受信電極22によりセンサセルLが形成されるタッチパネル装置1であって、センシング領域10は非長方形とされ、センシング領域10には複数のセンサセルLが行方向及び列方向に配列されており、各センサセルLは、各行のセンサセルLの数が同一で、かつ各列のセンサセルLの数が同一となるように、センシング領域10の形状に応じた領域形状とされている(図3,図8等参照)。
従って、図10に示すように各センサセルLの容量検出値に基づく重心値の計算を精度を損なわずに行うことができる。これにより、非長方形状のセンシング領域10を有するタッチパネル2のタッチ位置検出精度を維持することができる。
これにより、当該外縁部分のセンサセルLの容量変化の検出不良によるタッチ位置座標の検出精度の低下を解消し、非長方形状のセンシング領域10を有するタッチパネル2のタッチ位置の検出精度を維持することができる。
従って、複数のセンシング領域10を組み合わせることで、複雑な基板形状をしたタッチパネル2においてもタッチ位置検出精度を維持することができる。
2 タッチパネル
10 センシング領域
21 送電電極
22 受信電極
L センサセル
Claims (6)
- 基板上のセンシング領域に複数の送信電極と複数の受信電極が配設され、送信電極と受信電極によりセンサセルが形成されるタッチパネル装置であって、
前記センシング領域は非長方形とされ、
前記センシング領域には複数のセンサセルが行方向及び列方向に配列されており、
各センサセルは、各行のセンサセル数が同一で、かつ各列のセンサセル数が同一となるように、前記センシング領域の形状に応じた領域形状とされており、
前記非長方形への変形の基準となる前記センシング領域の基準長方形を想定したときに、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルの領域形状が、該基準長方形の頂点座標と前記センシング領域の頂点座標とから求められた変換係数を用いて前記センシング領域にマッピングされることで、非長方形に変形された状態となるように複数の送信電極と複数の受信電極が配設されている
タッチパネル装置。 - 前記変換係数は、前記基準長方形の頂点座標と前記センシング領域の頂点座標を用いた双一次変換に基づいて算出される
請求項1に記載のタッチパネル装置。 - 基板上のセンシング領域に複数の送信電極と複数の受信電極が配設され、送信電極と受信電極によりセンサセルが形成されるタッチパネル装置であって、
前記センシング領域は非長方形とされ、
前記センシング領域には複数のセンサセルが行方向及び列方向に配列されており、
各センサセルは、各行のセンサセル数が同一で、かつ各列のセンサセル数が同一となるように、前記センシング領域の形状に応じた領域形状とされており、
前記非長方形への変形の基準となる前記センシング領域の基準長方形を想定したときに、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルの領域形状が、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルの頂点座標と、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルと対応する前記センシング領域に配列されたセンサセルの頂点座標とから求められた変換係数を用いて前記センシング領域にマッピングされることで、非長方形に変形された状態となるように複数の送信電極と複数の受信電極が配設されている
タッチパネル装置。 - 前記変換係数は、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルの頂点座標と、該基準長方形の領域内に配列される長方形のセンサセルと対応する前記センシング領域に配列されたセンサセルの頂点座標とを用いた双一次変換に基づいて算出される
請求項3に記載のタッチパネル装置。 - 前記基板上に複数の前記センシング領域が形成される
請求項1から請求項4の何れかに記載のタッチパネル装置。 - 請求項1から請求項5の何れかに記載のタッチパネル装置が実行する検出方法であって、
送信電極に入力した送信信号に基づく受信信号を受信電極から受信するステップと、
前記受信した受信信号から求められる各センサセルの容量値を用いて重心値を算出するステップと、
前記算出した重心値に基づいて前記センシング領域におけるタッチ位置座標を検出するステップと、をタッチパネル装置が実行する
検出方法。
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