(57)【要約】【課題】スタイラスを用いた場合でも、良好な感度で精度よくタッチを検出することができるタッチパネル装置を提供する。【解決手段】非タッチ時において、ドライバ電極に所定電位を設定したときにセンサ電極に生じるピーク電位を基準値とする。そして、ドライバ電極に所定電位を設定したときに、センサ電極のピーク電位を計測し、基準値から減算する。その減算結果Ｄが、負の値である第２の閾値Ｔ２未満となったときには、そのセンサ電極およびドライバ電極の交差部分で、導体のタッチの有無判定に用いる閾値を、第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に下げる。【選択図】図６
2014160297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極と、
前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極と、
第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段とを備え、
前記タッチ判定手段は、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定する
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
タッチ判定手段は、
所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した後、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で交差する第１電極および第２電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定する
請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
タッチ判定手段は、
所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことを検出したことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した場合、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で、複数の箇所にタッチがあったと判定することを禁止する
請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル装置とともに使用されることを特徴とするスタイラス。
【請求項５】
先端部として形成された第１の導電体と、
手に保持される部分に設けられる第２の導電体と、
第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられていない状態で、前記第１の導電体と前記第２の導電体とを非接触状態に保ち、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられている状態で前記第１の導電体と前記第２の導電体とを接触させる絶縁性の弾性部材とを備える
請求項４に記載のスタイラス。
【請求項６】
タッチパネル装置とスタイラスとを含むタッチパネルシステムであって、
前記タッチパネル装置は、
透明基板と、
前記透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極と、
前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極と、
第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段とを備え、
前記タッチ判定手段は、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、
前記スタイラスは、
先端部として形成された第１の導電体と、
手に保持される部分に設けられる第２の導電体と、
第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられていない状態で、前記第１の導電体と前記第２の導電体とを非接触状態に保ち、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられている状態で前記第１の導電体と前記第２の導電体とを接触させる絶縁性の弾性部材とを備える
ことを特徴とするタッチパネルシステム。
【請求項７】
タッチ判定手段は、
所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した後、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で交差する第１電極および第２電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定する
請求項６に記載のタッチパネルシステム。
【請求項８】
タッチ判定手段は、
所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことを検出したことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した場合、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で、複数の箇所にタッチがあったと判定することを禁止する
請求項７に記載のタッチパネルシステム。
【請求項９】
透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極と、前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極と、第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段とを備えたタッチパネル装置に適用されるタッチ判定方法であって、
前記タッチ判定手段が、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、
前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定する
ことを特徴とするタッチ判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互型静電容量方式のタッチパネル装置、タッチパネル装置と共に使用されるスタイラス、相互型静電容量方式のタッチパネルシステム、および相互型静電容量方式のタッチパネル装置に適用されるタッチ判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、相互型静電容量方式のタッチパネル装置が普及している。相互型静電容量方式のタッチパネル装置では、１方向に延びる複数のドライブ電極と、ドライブ電極と交差する方向に延びる複数のセンサ電極とを用いて、タッチ位置を判定する。図７はドライブ電極とセンサ電極との交差部分を示す模式図である。図７を参照して、相互型静電容量方式のタッチパネル装置での一般的なタッチ判定について説明する。なお、ドライブ電極１０１およびセンサ電極１０２が導通しないように、ドライブ電極１０１およびセンサ電極１０２の交差部分には絶縁層（図示略。）が設けられている。また、ドライブ電極１０１およびセンサ電極１０２は、ユーザ側から見て透明基板の背面側に設けられるが、図７では、透明基板の図示を省略している。
【０００３】
タッチパネル装置の駆動ＩＣ（図７において図示略。）は、ドライブ電極を１本ずつ選択し、選択したドライブ電極１０１を所定の電位に設定する。この結果、ドライブ電極１０１の電位は、図７に例示するように変化する。駆動ＩＣは、選択したドライブ電極１０１とセンサ電極１０２とが交差することによって形成されているキャパシタの静電容量の変化に基づいて、その交差部分におけるタッチの有無を判定する。上記のようにドライブ電極１０１に電位設定を行った場合、ドライブ電極１０１と交差するセンサ電極１０２に電位のパルスが生じる（図７参照）。
【０００４】
そして、例えば、人の指が、タッチパネル装置におけるドライブ電極１０１とセンサ電極１０２との交差部分にタッチした場合、人の足が地面に接触しているので、指を介して接触点からグランド（ＧＮＤ）までのパスが生じる。図８は、このときの、センサ電極１０２に生じるパルスのピーク電位を示す模式図である。図８に示す実線は、指がタッチしている場合におけるセンサ電極１０２に生じるパルスを示す。また、図８に示す一点鎖線は、タッチがない場合におけるセンサ電極１０２に生じるパルスを表している。指を介して接触点からＧＮＤまでのパスが生じると、ドライブ電極１０１に電位を設定したときにおけるセンサ電極１０２のピーク電位は、図８に示すように低下する。この低下量が閾値よりも大きければ、駆動ＩＣは、そのドライブ電極１０１およびセンサ電極１０２の交差部分にタッチがあったと判定する。なお、図８に示すように、センサ電極には、電位上昇によるパルスと、その逆向きの波形のパルス（下向きのパルス）が生じるが、下向きのパルスに関しては無視してよい。
【０００５】
相互型静電容量方式のタッチパネル装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００６】
また、指によるタッチでなくても、接触点からＧＮＤまでのパスが形成されていれば、駆動ＩＣは、タッチがあったことを判定することができる。例えば、スタイラスでタッチした場合でもタッチがあったことを判定することができる。
【０００７】
なお、特許文献２には、タッチパネル装置に対してスタイラスを使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１２８６０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−６８８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、タッチパネル装置に対してスタイラスでタッチ操作を行う場合、タッチ面積は、指でタッチする場合に比べて小さくなる。すると、タッチ時におけるセンサ電極１０２のピーク電位の低下量（図８参照）は、小さくなる。このため、タッチパネル装置の感度が低下する。
【００１０】
スタイラスを用いることによる感度低下を防止するために、センサ電極１０２のピーク電位の低下量と比較される閾値の値を下げることが考えられる。その場合、センサ電極１０２のピーク電位の低下量が小さくても、その低下量が閾値を超えていれば、駆動ＩＣはタッチがあったことを検出できる。しかし、この閾値の値を小さくすると、外来のノイズの影響を受けやすくなり、ノイズに起因するタッチの誤検出が生じやすくなる。
【００１１】
そこで、本発明は、スタイラスを用いた場合でも、良好な感度で精度よくタッチを検出することができるタッチパネル装置、タッチパネルシステム、およびそのタッチパネル装置に適用されるスタイラス、タッチ判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の説明では、接触点からＧＮＤまでのパスが形成された結果、センサ電極１０２のピーク電位が低下することを述べた。本発明の発明者は、接触点からＧＮＤまでのパスが形成されることなく、導体がタッチパネル装置にタッチしている状態に着目した。
【００１３】
図９は、接触点からＧＮＤまでのパスが形成されることなく、導体がタッチパネル装置にタッチしている状態を示す模式図である。図９では、導体１０３が人に保持されずにタッチパネル上に接触している状態を例示している。このとき、接触点からＧＮＤまでのパスは形成されない。以下、接触点からＧＮＤまでのパスが形成されていない状態をフローティング状態と記す。
【００１４】
図１０は、ドライブ電極１０１とセンサ電極１０２とが交差することによって形成されているキャパシタを示す模式図である。図１０（Ａ）は、タッチがない状態でのキャパシタを示す。図１０（Ｂ）は、フローティング状態の導体１０３によるタッチがある場合のキャパシタを示す。ドライブ電極１０１とセンサ電極１０２との間の静電容量は、両電極間の距離に依存するが、フローティング状態の導体１０３によるタッチがあると、この間隔が小さくなったときと等価になる。その結果、ドライブ電極１０１を所定の電位に設定したときに、センサ電極１０２に生じるパルスのピーク電位は、上昇する。
【００１５】
本発明の発明者は、この点に着目して、以下に示す各発明をした。
【００１６】
本発明によるタッチパネル装置は、透明基板と、前記透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極（例えば、ドライブ電極３）と、前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極（例えば、センサ電極４）と、第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段（例えば、駆動ＩＣ５）とを備え、前記タッチ判定手段が、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定することを特徴とする。
【００１７】
タッチ判定手段が、所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した後、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で交差する第１電極および第２電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定することが好ましい。
【００１８】
また、タッチ判定手段が、所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことを検出したことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した場合、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で、複数の箇所にタッチがあったと判定することを禁止することが好ましい。
【００１９】
また、本発明によるスタイラスは、上記のタッチパネル装置とともに使用されることを特徴とする。
【００２０】
例えば、先端部として形成された第１の導電体と、手に保持される部分に設けられる第２の導電体と、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられていない状態で、前記第１の導電体と前記第２の導電体とを非接触状態に保ち、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられている状態で前記第１の導電体と前記第２の導電体とを接触させる絶縁性の弾性部材とを備える構成であってもよい。
【００２１】
また、本発明によるタッチパネルシステムは、タッチパネル装置とスタイラスとを含むタッチパネルシステムであって、前記タッチパネル装置は、透明基板と、前記透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極（例えば、ドライブ電極３）と、前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極（例えば、センサ電極４）と、第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段（例えば、駆動ＩＣ５）とを備え、前記タッチ判定手段が、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、前記スタイラスは、先端部として形成された第１の導電体と、手に保持される部分に設けられる第２の導電体と、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられていない状態で、前記第１の導電体と前記第２の導電体とを非接触状態に保ち、第１の導電体がタッチパネル装置に押し付けられている状態で前記第１の導電体と前記第２の導電体とを接触させる絶縁性の弾性部材とを備えることを特徴とする。
【００２２】
タッチ判定手段が、所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した後、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で交差する第１電極および第２電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定することが好ましい。
【００２３】
タッチ判定手段が、所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が第３の閾値を超えたことを検出したことにより、第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定した場合、前記第２電極および前記第１電極の交差部分の近傍範囲内で、複数の箇所にタッチがあったと判定することを禁止することが好ましい。
【００２４】
また、本発明によるタッチ判定方法は、透明基板上に第１の方向に延びるように配置される透明な複数の第１電極と、前記透明基板上で前記第１電極と同じ側の面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置される透明な複数の第２電極と、第１電極を１本ずつ選択し、選択した第１電極を所定の電位に設定し、選択した第１電極を所定の電位に設定したときに第２電極に生じる電位のパルスのピーク電位を計測し、タッチがない場合の前記ピーク電位に相当する所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果に基づいて、タッチの有無、および、タッチがある場合のタッチ位置を判定するタッチ判定手段とを備えたタッチパネル装置に適用されるタッチ判定方法であって、前記タッチ判定手段が、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、正の値として定められた第１の閾値を超えた場合、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択している第１電極の交差部分にタッチがあったと判定し、前記所定の基準値からピーク電位を減算した減算結果が、負の値として定められた第２の閾値未満になったことを検出した後、前記ピーク電位が生じた第２電極および選択していた第１電極の組み合わせで、前記所定の基準値から第２電極に生じたピーク電位を減算した減算結果が、前記第１の閾値未満の正の値として定められた第３の閾値を超えた場合、当該組み合わせをなす第２電極および第１電極の交差部分にタッチがあったと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、スタイラスを用いた場合でも、良好な感度で精度よくタッチを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による相互型静電容量方式のタッチパネル装置の例を示す説明図。
【図２】基準値とセンサ電極におけるピーク電位との関係を示す説明図。
【図３】フローティング状態のタッチが検出された位置の近傍範囲の例を示す模式図。
【図４】本発明のスタイラスの構成を示す模式図。
【図５】スタイラスの先端部がタッチパネル装置に押し付けられた状態を示す模式図。
【図６】１つの交差部分に関して算出した減算結果Ｄの変化および各閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を示す模式図。
【図７】ドライブ電極とセンサ電極との交差部分を示す模式図。
【図８】センサ電極に生じるパルスのピーク電位を示す模式図。
【図９】接触点からＧＮＤまでのパスが形成されることなく導体がタッチパネル装置にタッチしている状態を示す模式図。
【図１０】ドライブ電極とセンサ電極とが交差することによって形成されているキャパシタを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明による相互型静電容量方式のタッチパネル装置の例を示す説明図である。本発明のタッチパネル装置１は、透明基板２と、複数のドライブ電極３と、複数のセンサ電極４と、駆動ＩＣ５とを備える。
【００２８】
透明基板２は、例えば、ガラス板等である。
【００２９】
ドライブ電極３は、駆動ＩＣ５によって、順次選択され、選択されたときに所定の電位に設定される透明の電極である。ドライブ電極３は、タッチパネル装置１のユーザ側から見て、透明基板２の背面側に、一定の方向に延びるように配置される。また、ドライブ電極３は、複数本配置される。
【００３０】
センサ電極４は、選択されたドライブ電極に所定の電位が設定されたときに生じる電位のパルスのピーク電位が計測される透明の電極である。センサ電極４は、透明基板２においてドライブ電極３が配置される面と同じ側の面（すなわち、ユーザ側から見て背面側）に、配置される。また、センサ電極４は、ドライブ電極３が延びる方向と交差する方向に延びるように配置される。図１では、ドライブ電極３が横方向に延びるように配置され、センサ電極４が縦方向に延びるように配置される場合を例示している。センサ電極４も、複数本配置される。
【００３１】
透明基板２上において、各ドライブ電極３と各センサ電極４とは交差する。各交差部分において、ドライブ電極３とセンサ電極４との間には絶縁層（図示略。）が設けられる。この結果、個々のドライブ電極３と、個々のセンサ電極４とが導通状態になることが防止される。
【００３２】
駆動ＩＣ５は、各ドライブ電極３および各センサ電極４に接続されている。駆動ＩＣ５は、ドライブ電極３を１本ずつ選択し、選択したドライブ電極３を所定の電位に設定する。そして、駆動ＩＣ５は、選択したドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じる電位のパルスのピーク電位をセンサ電極４毎に計測する。駆動ＩＣ５は、予め定められた所定の基準値（以下、単に基準値と記す。）から、計測したピーク電位を減算する処理を、センサ電極４毎に行う。そして、駆動ＩＣ５は、その減算結果に基づいて、タッチの有無、およびタッチがある場合のタッチ位置を判定する。
【００３３】
上記の基準値として、タッチパネル装置に対するタッチがない状態で、ドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じるピーク電位に相当する値を定めておく。
【００３４】
図２は、基準値とセンサ電極４におけるピーク電位との関係を示す説明図である。図２（Ａ）は、タッチがない状態でドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じるパルスを示す。前述のように、このときのピーク電位に相当する値を基準値とする。
【００３５】
図２（Ｂ）は、通常タッチの状態で、ドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じるパルスを示す。通常タッチとは、接触点からＧＮＤまでのパスが形成されるようにタッチパネル装置に対してタッチすることを意味する。例えば、人の指によるタッチが通常タッチに該当する。また、図２（Ｂ）に示す一点鎖線は、タッチがない場合におけるセンサ電極４に生じるパルスを表している。通常タッチでは、ドライブ電極３に所定の電位を設定したときにセンサ電極４に生じるピーク電位は、タッチがない場合に比べ低下する。従って、基準値からピーク電圧を減算した減算結果（以下、符号Ｄで表す。）は、正の値となる。
【００３６】
図２（Ｃ）は、フローティング状態のタッチがある場合に、ドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じるパルスを示す。図２（Ｃ）に示す一点鎖線も、タッチがない場合におけるセンサ電極４に生じるパルスを表している。既に説明したように、フローティング状態のタッチがあると、ドライブ電極３を所定の電位に設定したときにセンサ電極４に生じるピーク電位は上昇する。従って、基準値からピーク電圧を減算した減算結果Ｄは、負の値となる。
【００３７】
駆動ＩＣ５は、選択したドライブ電極３に所定の電位を設定したときに、センサ電極４毎にピーク電位を計測し、基準値からピーク電位を減算した減算結果Ｄを算出する。そして、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄと、正の値として予め定められている第１の閾値（Ｔ１と記す。）とを比較する。減算結果Ｄが第１の閾値Ｔ１を超えている場合、駆動ＩＣ５は、その減算結果Ｄの算出に用いたピーク電位が計測されたセンサ電極４および選択しているドライブ電極３との交差部分にタッチがあったと判定する。減算結果Ｄが第１の閾値Ｔ１（正の値）を超えているということは、減算結果Ｄも正の値である。従って、この場合、駆動ＩＣ５は、通常タッチを検出していることになる。なお、減算結果Ｄが第１の閾値Ｔ１以下である場合、駆動ＩＣ５は、その交差部分にタッチはないと判定する。
【００３８】
また、駆動ＩＣ５は、センサ電極毎の各減算結果Ｄと、負の値として予め定められている第２の閾値（Ｔ２と記す。）との比較も行う。減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満であるということは、減算結果Ｄも負の値である。従って、この場合、駆動ＩＣ５は、フローティング状態のタッチを検出していることになる。駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満であることを検出した後、その減算結果Ｄの算出に用いたピーク電位が計測されたセンサ電極４と、減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満であることを検出したときに選択していたドライブ電極３との組み合わせに関しては、「通常タッチあり」と判定するための閾値として、第１の閾値Ｔ１の代わりに第３の閾値（Ｔ３と記す。）を用いる。換言すれば、駆動ＩＣ５は、フローティング状態のタッチを検出した場合、その検出箇所では、「通常タッチあり」と判定するための閾値として第３の閾値Ｔ３を用いる。第３の閾値Ｔ３は、第１の閾値Ｔ１未満の正の値として予め定められた閾値である。
【００３９】
従って、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満であることを検出した後、その減算結果Ｄの算出に用いたピーク電位が計測されたセンサ電極４と、減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満であることを検出したときに選択していたドライブ電極３との組み合わせでは、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えることを条件に、その組み合わせをなすセンサ電極４とドライブ電極３との交差部分にタッチがあったと判定する。また、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３以下であれば、駆動ＩＣ５は、その箇所にタッチがないと判定する。
【００４０】
また、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えていたことにより、上記の組み合わせをなすセンサ電極４とドライブ電極３との交差部分にタッチがあったと判定した後、その交差部分の近傍範囲内でも、「通常タッチあり」と判定するための閾値として第３の閾値Ｔ３を用いる。
【００４１】
図３は、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことが検出された位置の近傍範囲の例を示す模式図である。図３では、第ｌ列から第ｎ列のセンサ電極を符号４ｌ〜４ｎで表している。そして、第ｉ行から第ｋ行のドライブ電極を符号３ｉ〜３ｋで表している。また、ある交差部分１１をなすセンサ電極を中心として連続する所定本数のセンサ電極と（図３に示す例では、センサ電極４ｍを中心とする３本のセンサ電極）と、その交差部分１１をなすドライブ電極を中心として連続する所定本数のドライブ電極（図３に示す例では、ドライブ電極３ｊを中心とする３本のドライブ電極）との交差部分の集合が、交差部分１１の近傍範囲１２である。なお、図２に示す近傍範囲１２は、例示であり、図３に示す例に限定されない。タッチした導体が１フレーム期間内で移動すると想定される範囲に基づいて、近傍範囲１２の広さを定めておけばよい。フレーム期間については後述する。
【００４２】
駆動ＩＣ５が、交差部分１１でフローティング状態のタッチを検出し、その後、交差部分１１に関して減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことを検出したとする。すなわち、駆動ＩＣ５が、ドライブ電極３ｊを所定の電位に設定したときに、基準値から、センサ電極４ｍにおけるピーク電位を減算した減算結果が第２の閾値Ｔ２未満であったことを検出し、次にドライブ電極３ｊを所定の電位に設定したときに、センサ電極４ｍにおけるピーク電位を基準値から減算した減算結果が第３の閾値Ｔ３を超えていたとする。この場合、駆動ＩＣ５は、交差部分１１の近傍範囲１２に属する各交差部分では、「通常タッチあり」と判定するための閾値として第３の閾値Ｔ３を用いる。
【００４３】
例えば、駆動ＩＣ５は、ドライブ電極３ｉの選択時にドライブ電極３ｉを所定の電位に設定し、各センサ電極からピーク電位を計測し、さらに、センサ電極毎に基準値からピーク電位を減算した減算結果Ｄを算出したとする。このとき、駆動ＩＣ５は、センサ電極４ｌ〜４ｎの計測結果から算出した各減算結果Ｄに関しては、第３の閾値Ｔ３と比較する。そして、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えている場合、その減算結果Ｄの算出に用いたピーク電位が計測されたセンサ電極および選択しているドライブ電極３ｉの交差部分で通常タッチが発生していると判定する。また、その減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３以下である場合、駆動ＩＣ５は、その交差部分で通常タッチが発生していないと判定する。また、センサ電極４ｌ〜４ｎ以外のセンサ電極４の計測から算出した各減算結果に関しては、駆動ＩＣ５は、第１の閾値Ｔ１と比較し、通常タッチの有無を判定する。
【００４４】
ここでは、近傍範囲１２内での通常タッチの有無の判定として、ドライブ電極３ｉの選択時を例にして説明したが、センサ電極３ｊ，３ｋの選択時も同様である。
【００４５】
また、センサ電極３ｉ〜３ｋ以外のセンサ電極を駆動ＩＣ５が選択した場合、選択中のドライブ電極と各センサ電極との交差部分は交差部分１１の近傍範囲１２に属さない。従って、この場合、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄと第１の閾値Ｔ１との比較によって通常タッチの有無を判定する。
【００４６】
上記の駆動ＩＣ５の動作を簡潔に述べると、駆動ＩＣ５は、フローティング状態のタッチを検出後、その位置で通常タッチを検出した場合、その検出箇所の近傍範囲内では、通常タッチの検出に用いる閾値を第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に下げる。
【００４７】
また、駆動ＩＣ５は、上述の近傍範囲内で、基準値からセンサ電極４に生じたピーク電位を減算した減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことにより、そのピーク電位が計測されたセンサ電極４および選択しているドライブ電極３の交差部分にタッチ（通常タッチ）があったと判定した場合、閾値を第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に下げる範囲も、そのタッチ位置に合わせて更新する。すなわち、フローティング状態のタッチの検出直後に限らず、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えた場合には、駆動ＩＣ５は、その減算結果Ｄの算出に用いたピーク電位が計測されたセンサ電極４および選択しているドライブ電極３との交差部分の近傍範囲内に関して、「通常タッチあり」と判定するための閾値として、第１の閾値Ｔ１の代わりに第３の閾値Ｔ３を用いる。駆動ＩＣ５は、その近傍範囲内で交差するドライブ電極３およびセンサ電極４の組み合わせで、基準値からセンサ電極４に生じたピーク電位を減算した減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えた場合、そのピーク電位が計測されたセンサ電極および選択しているドライブ電極の交差部分に新たな通常タッチがあったと判定する。減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３以下であれば、通常タッチはないと判定する。
【００４８】
このことは、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことにより通常タッチを検出した後、その近傍範囲内で、再度、通常タッチ（減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたこと）を検出した場合、第３の閾値Ｔ３を用いる範囲も通常タッチの検出位置に追従させることを意味する。例えば、図３に示す交差部分１１で減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことを検出し、その後、ドライブ電極３ｋとセンサ電極４ｎとの交差部分で通常タッチを検出した場合、第３の閾値Ｔ３を用いる範囲は、ドライブ電極３ｋとセンサ電極４ｎとの交差部分の近傍範囲内に更新される。この近傍範囲内で通常タッチが検出された場合にも、その検出位置に合わせて第３の閾値Ｔ３を用いる範囲が更新される。駆動ＩＣ５は、第３の閾値Ｔ３を用いる範囲から外れた箇所に関しては、第１の閾値Ｔ１を用いて通常タッチの有無を判定する。
【００４９】
また、駆動ＩＣ５は、基準値からピーク電位を減算した減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えていることと検出した場合、その検出後の１フレーム期間内で、そのピーク電位が計測されたセンサ電極および選択しているドライブ電極の交差部分の近傍範囲内で、複数箇所にタッチがあったと判定することを禁止する。例えば、駆動ＩＣ５は、図３に示す交差部分１１で減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことを検出した場合、その検出後の１フレーム期間内では、交差部分１１の近傍範囲１２内で、通常タッチを検出する箇所の上限を１個とする。同様に、その通常タッチを検出した場合にも、駆動ＩＣ５は、その検出後の１フレーム期間内で、その検出位置の近傍範囲内で、通常タッチを検出する箇所の上限を１個とする。
【００５０】
なお、１フレーム期間とは、駆動ＩＣ５が全てのドライブ電極を１本ずつ順次選択するために要する期間である。
【００５１】
また、上記の説明では、説明を簡単にするために、減算結果Ｄと閾値とを比較するものとして説明した。より具体的には、駆動ＩＣ５は、基準値から、計測したセンサ電極のピーク電位を減算した減算結果Ｄに対してＡ−Ｄ変換を行い、Ａ−Ｄ変換後の減算結果Ｄと、閾値とを比較する。
【００５２】
次に、本発明のタッチパネル装置１とともに使用される本発明のスタイラスについて説明する。図４は、本発明のスタイラスの構成を示す模式図である。本発明のスタイラス２１は、タッチパネル装置１に押し付けられる先端部として形成された第１の導電体２２と、ユーザの手に保持されるグリップ部２３とを備える。グリップ部２３には、ユーザがグリップ部２３を保持したときにユーザの手に接触する箇所に第２の導電体２４が設けられる。
【００５３】
また、第１の導電体２２と第２の導電体２４との間には、絶縁性の弾性部材２５が設けられる。弾性部材２５は、第１の導電体２２がタッチパネル装置１に押し付けられていない状態では、第１の導電体２２と第２の導電体２４とを非接触状態に保ち、第１の導電体２２がタッチパネル装置１に押し付けられている状態では第１の導電体２２と第２の導電体２４とを接触させる。
【００５４】
図４では、弾性部材２５が、例えば、絶縁性材料で形成されたばねである場合を例示している。以下、弾性部材２５をばね２５と記す。ばね２５の一端は、第１の導電体２２に取り付けられ、もう一端は第２の導電体２４に取り付けられる。そして、第１の導電体２２がタッチパネル装置１に押し付けられていなければ、ばね２５は、第１の導電体２２と第２の導電体２４とを接触させない状態を保つ。このとき、第１の導電体２２と第２の導電体２４は非導通状態である。図５は、スタイラスの先端部がタッチパネル装置１に押し付けられた状態を示す模式図である。スタイラス２１の先端部である第１の導電体２２がタッチパネル装置１に押し付けられると、バネ２５は縮み、第１の導電体２２は第２の導電体２４側に押し込まれる。その結果、第１の導電体２２と第２の導電体２４が接触し、第１の導電体２２および第２の導電体２４は導通状態になる。
【００５５】
なお、図４および図５に示すばねは、弾性部材２５の例示であり、弾性部材２５はばねに限定されない。
【００５６】
本発明のタッチパネルシステムは、前述のタッチパネル装置１と、スタイラス２１とを含む。
【００５７】
次に、スタイラス２１を用いてタッチパネル装置１を操作した場合に、タッチパネル装置１が通常タッチのタッチ位置を検出する動作について説明する。図６は、１つの交差部分に関して算出した減算結果Ｄの変化および各閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を示す模式図である。図６に示す横軸は、時間を表す。また、縦軸は、ある交差部分（説明を簡単にするため、図３に示す交差部分１１であるとする。）のセンサ電極で計測されるピーク電位を基準値から減算した減算結果を表している。
【００５８】
スタイラス２１がタッチパネル装置１にタッチしていない場合、センサ電極で計測されるピーク電圧は、基準値と同程度である。従って、減算結果Ｄは、０付近の値となる。
【００５９】
続いて、タッチパネル装置１の透明基板２（図１参照）上におけるドライブ電極３ｊとセンサ電極４ｍとの交差部分１１（図３参照）にスタイラス２１の先端部がタッチしたとする。スタイラス２１がタッチした直後では、先端部である第１の導電体２２は、まだグリップ部２３側に押し込まれておらず、第１の導電体２４および第２の導電体２４とは接触していない。従って、第１の導電体２４および第２の導電体２４は非導通状態である。よって、第１の導電体２２はフローティング状態で交差部分１１（図３参照）にタッチしていることになる。
【００６０】
すると、駆動ＩＣ５がドライブ電極３ｊに所定の電位を設定して、センサ電極４ｍで計測するピーク電位は、非タッチ時よりも高い値となる（図２（Ｃ）参照）。従って、基準値からそのピーク電位を減算した減算結果Ｄは、図６に示すように、０付近の値から負の値に変化し、第２の閾値Ｔ２未満になる。
【００６１】
駆動ＩＣ５は、交差部分１１に関して算出した減算結果Ｄが第２の閾値Ｔ２未満になったことを検出すると、その交差部分１１で「通常タッチあり」と判定するための閾値として第３の閾値Ｔ３を用いる。すなわち、駆動ＩＣ５は、「通常タッチあり」と判定するための閾値を第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に切り替える。
【００６２】
ユーザは、スタイラス２１をタッチパネル装置１に押し付けるので、先端部に該当する第１の導電体２２はグリップ部２３側に押し込まれていく。すると、ばね２５が縮み、図５に示すように第１の導電体２２と第２の導電体２４とが接触する。また、第２の導電体２４はユーザの手（図示略。）にも接触しているので、スタイラス２１とタッチパネル装置１との接触点は、第１の導電体２２、第２の導電体２４、および人体を介してＧＮＤと導通する。その結果、第１の導電体２２は通常タッチ状態になる。
【００６３】
すると、駆動ＩＣ５がドライブ電極３ｊに所定の電位を設定して、センサ電極４ｍで計測するピーク電位は、非タッチ時よりも低い値となる（図２（Ｂ）参照）。従って、基準値からそのピーク電位を減算した減算結果Ｄは、図６に示すように正の値に変化する。スタイラス２１の先端部のタッチ面積は小さいため、減算結果Ｄは、指でタッチした場合の減算結果よりは小さな値となる。しかし、減算結果Ｄと比較される閾値は、第１の閾値Ｔ１から、より小さな正の値の第３の閾値Ｔ３に切り替えられている。よって、接触面積が小さくても、減算結果Ｄは第３の閾値Ｔ３よりは大きな値である。駆動ＩＣ５は、演算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えていることを検出することで、交差部分１１で通常タッチがあったことを判定する。
【００６４】
また、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えたことを検出して、通常タッチの位置を判定した場合、駆動ＩＣ５は、そのタッチ位置の近傍範囲内で、「通常タッチあり」と判定するための閾値として、第３の閾値Ｔ３を用いる。従って、ユーザがスタイラス２１をタッチパネル装置１に押し付けた状態で、スタイラス２１を移動させたときにも、その移動後の位置で減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えていることを検出し、その移動後の位置を判定する。
【００６５】
一般的には、通常タッチの有無を判定するための閾値を下げるとノイズの影響を受け、誤判定が発生しやすくなる。しかし、本発明では、第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に切り替える範囲が限定されている。従って、ノイズによる誤検出を抑えることができる。また、第１の閾値Ｔ１から第３の閾値Ｔ３に切り替えた箇所では、タッチ面積が小さくても、精度よくタッチを検出することができる。
【００６６】
さらに、駆動ＩＣ５は、減算結果Ｄが第３の閾値Ｔ３を超えていることと検出した場合、その検出後の１フレーム期間内で、タッチ位置の近傍範囲内で通常タッチを検出する箇所の上限を１個とする。従って、センサ電極にノイズとして生じた電位が第３の閾値Ｔ３を超えることがあったとしても、既に通常タッチを検出した後には、そのノイズを通常タッチとして誤検出することはない。従って、ノイズによる誤検出をさらに抑制することができる。
【００６７】
以上のように、本発明では、接触面積の小さいスタイラスを用いたとしても、通常タッチの有無の判定に用いる閾値を第１の閾値Ｔ１よりも低いＴ３に切り替えることで、スタイラスのタッチを精度よく検出することができる。そして、上述のように、ノイズによる誤検出を抑制することができる。すなわち、本発明によれば、接触面積の小さいスタイラスを用いたとしても、良好な感度で精度よくタッチを検出することができる。
【００６８】
また、本発明のタッチパネル装置１は、指による操作も行える。指がタッチパネル装置１にタッチした場合、その接触点は、その指を含む人体を介してＧＮＤと導通する。従って、指がタッチパネル装置１にタッチした場合、フローティング状態を経ずに通常タッチとなる。このとき、駆動ＩＣ５は、第１の閾値Ｔ１と減算結果Ｄとの比較を行う。第１の閾値Ｔ１は、第３の閾値Ｔ３よりも大きな値である。しかし、指の接触面積はスタイラスに比べて大きいため、減算結果Ｄも大きな値として得られる。従って、指のタッチに起因して得られる減算結果は第１の閾値Ｔ１を超える。よって、指でタッチを行ったとしても、駆動ＩＣ５は、タッチの有無や、タッチ位置を判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、相互型静電容量方式のタッチパネル装置や、タッチパネル装置と共に使用されるスタイラスに好適に適用される。
【符号の説明】
【００７０】
１  タッチパネル装置
２  透明基板
３  ドライブ電極
４  センサ電極
５  駆動ＩＣ
２１  スタイラス
２２  第１の導電体
２３  グリップ部２３
２４  第２の導電体２４
２５  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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