(57)【要約】【課題】タッチパネル装置の厚さを増大することなく、ノイズの影響を低減する。【解決手段】パネル本体２０には、Ｘ方向に延在し、互いに所定間隔をあけてＹ方向に配置された複数の駆動電極２２と、Ｙ方向に延在し、互いに所定間隔をあけてＸ方向に配置された複数の検出電極２８と、がマトリクス状に配置されている。複数の駆動電極２２のそれぞれの間には、ＧＮＤ電極が配置されている。駆動部５０は、駆動電極２２を順次選択し、選択した駆動電極２２に駆動電圧を印加する。このとき、駆動部５０は、駆動電圧が印加されていない駆動電極２２にＧＮＤ電位を印加する。これにより、ＧＮＤ電位が印加された駆動電極２２が仮想ＧＮＤとして機能する。受信部６０は、駆動電圧に応答して検出電極２８から出力される電圧値を検出する。制御部７０は、その電圧値に基づいてタッチ操作を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに所定間隔をあけて第１の方向に延在して配置された複数の駆動電極と、
互いに所定間隔をあけて前記第１の方向と交差する第２の方向に延在して配置された複数の検出電極と、
前記複数の駆動電極に電圧を供給する電源と、
前記電源からの駆動電圧を印加する駆動電極を順次切り換えるとともに、電位差を検出する検出電極を順次切り換える切換部と、
前記切換部による切り換えを制御し、前記切換部によって選択された駆動電極に駆動電圧を印加し、前記切換部によって選択された検出電極と前記選択された駆動電極との間の電位差を検出し、前記電位差に基づいて、前記選択された駆動電極と前記選択された検出電極との交差位置におけるタッチを検出する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の駆動電極のうち前記駆動電圧が印加されていない駆動電極に前記電源からのＧＮＤ電位の電圧を印加する、
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたタッチパネル装置であって、
前記複数の駆動電極のそれぞれの間に、ＧＮＤ電極が配置されている、
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量方式のタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル装置は、ユーザの指等の指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面を有し、タッチ操作が行われた位置を検出する装置である。
【０００３】
タッチパネル装置は、平板状のパネル（フラットパネル）によって構成される装置が主流であるが、デザイン性を求めた曲面パネルに対するニーズもある。例えば、フレキシブルな電極シートを曲面状のパネルに貼り付けることで、曲面状のタッチパネル装置が実現される。
【０００４】
また、タッチパネル装置の方式として静電容量方式が知られており、その方式には、自己容量方式と相互容量方式とがある。例えば、特許文献１には、相互容量方式のタッチパネル装置が開示されている。
【０００５】
相互容量方式のタッチパネル装置に用いられるタッチパネル電極シートは、Ｘ方向に延在し、互いに所定間隔をあけてＸ方向と交差するＹ方向に配置された複数の駆動電極と、Ｙ方向に延在し、互いに所定間隔をあけてＸ方向に配置された複数の検出電極と、によって構成されている。複数の駆動電極と複数の検出電極とは、絶縁層を挟んで重なり合う態様で交差している。相互容量方式では、駆動電極と検出電極とが交差する電極交点における結合容量（静電容量）を電圧値（電位差）として検出することで、タッチ位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、相互容量方式では、タッチ面に対してタッチ操作が行われたときの電極交点における結合容量の変化が非常に小さいので、ノイズの影響によって、タッチの検出に誤差が生じるおそれがある。そのため、指示物がタッチしたことを正確に検出するためには、信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）を高めることが重要となる。タッチパネル装置の多くは、その背面に、又は、一体となって画像表示装置が設置されているため、タッチパネル装置は画像表示装置からノイズの影響を受け、これによって、Ｓ／Ｎが低下する問題がある。
【０００８】
これに対して、複数の検出電極（１層目の電極層）及び複数の駆動電極（２層目の電極層）に、３層目の電極層としてのＧＮＤ電極層を積層することで、ノイズの影響を低減し、Ｓ／Ｎを向上させることが考えられる。しかしながら、３層目の電極層（ＧＮＤ電極層）を１層目及び２層目の電極層に積層すると、タッチパネル電極シートが厚くなり、曲面へのタッチパネル装置の貼り付けができなくなるおそれがある。それとは逆に、タッチパネル装置を薄くするために、３層目のＧＮＤ電極層を用いない場合、ノイズの影響が低減されず、タッチ位置の検出精度が低下する問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、タッチパネル装置の厚さを増大することなく、ノイズの影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、互いに所定間隔をあけて第１の方向に延在して配置された複数の駆動電極と、互いに所定間隔をあけて前記第１の方向と交差する第２の方向に延在して配置された複数の検出電極と、前記複数の駆動電極に電圧を供給する電源と、前記電源からの駆動電圧を印加する駆動電極を順次切り換えるとともに、電位差を検出する検出電極を順次切り換える切換部と、前記切換部による切り換えを制御し、前記切換部によって選択された駆動電極に駆動電圧を印加し、前記切換部によって選択された検出電極と前記選択された駆動電極との間の電位差を検出し、前記電位差に基づいて、前記選択された駆動電極と前記選択された検出電極との交差位置におけるタッチを検出する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の駆動電極のうち前記駆動電圧が印加されていない駆動電極に前記電源からのＧＮＤ電位の電圧を印加する、ことを特徴とするタッチパネル装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたタッチパネル装置であって、前記複数の駆動電極のそれぞれの間に、ＧＮＤ電極が配置されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動電圧が印加されていない駆動電極にＧＮＤ電位を印加することで、当該駆動電極が仮想ＧＮＤとして機能するので、ノイズの影響を低減することが可能となる。このようにノイズの影響を低減することができるので、検出電極及び駆動電極に対して、３層目の電極層としてのＧＮＤ電極層を別途積層する必要が無く、ＧＮＤ電極によるタッチパネル装置の厚さの増大を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチパネル装置の全体構成を示す図である。
【図２】駆動電極の一例を示す図である。
【図３】検出電極の一例を示す図である。
【図４】タッチパネル装置の断面図である。
【図５】仮想ＧＮＤを説明するための図である。
【図６】電圧制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本実施形態に係るタッチパネル装置を示す。タッチパネル装置１０は、パネル本体２０と制御装置４０とを含む。パネル本体２０は、指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面（操作領域）を備えている。制御装置４０は、タッチ面に対する指示物によるタッチ操作に応じた結合容量（静電容量）の変化に基づき、タッチ位置を検出する。なお、指示物は、一例として、ユーザの指、及び、スタイラスや指示棒等の導電体である。
【００１５】
パネル本体２０には、Ｘ方向（第１の方向）に延在する複数の駆動電極２２（駆動電極２２ａ〜２２ｅ）（２層目の電極層）と、Ｘ方向に交差するＹ方向（第２の方向）に延在する複数の検出電極２８（検出電極２８ａ〜２８ｅ）（１層目の電極層）と、がマトリクス状（格子状）に配置されている。駆動電極２２ａ〜２２ｅと検出電極２８ａ〜２８ｅとによって、タッチ面が構成される。図１に示す例では、駆動電極２２ａ〜２２ｅと検出電極２８ａ〜２８ｅとは、互いに直交して配置されている。なお、図１に示す例では、それぞれ５本の駆動電極２２及び検出電極２８が設置されているが、これは一例であり、５本以外の駆動電極２２及び検出電極２８が設置されてもよい。
【００１６】
制御装置４０は、駆動部５０と受信部６０と制御部７０とを含む。
【００１７】
駆動部５０は、駆動電圧供給部５２とＧＮＤ電位供給部５４と切換部５６とを含む。駆動電圧供給部５２は駆動電圧を供給する。ＧＮＤ電位供給部５４はＧＮＤ電位（０Ｖ）の電圧を供給する。切換部５６は、駆動電極２２ａ〜２２ｅの接続を切り換えることで、駆動電極２２ａ〜２２ｅのいずれかを駆動電圧供給部５２に接続し、駆動電圧供給部５２からの駆動電圧を印加する。また、切換部５６は、駆動電極２２ａ〜２２ｅの接続を切り換えることで、駆動電圧が供給されていない駆動電極２２（駆動電圧供給部５２に接続されていない駆動電極２２）をＧＮＤ電位供給部５４に接続し、ＧＮＤ電位供給部５４からのＧＮＤ電位を印加する。
【００１８】
受信部６０は、受信処理部６２と切換部６４とを含む。受信処理部６２は、駆動電極２２ａ〜２２ｅへの駆動電圧の印加に対応して検出電極２８ａ〜２８ｅから検出される電圧値（電位差）を処理することで、電圧値に対応するレベル信号を出力する。切換部６４は、検出電極２８ａ〜２８ｅと受信処理部６２との接続を切り換えて検出電極２８ａ〜２８ｅのいずれかを検出対象の検出電極２８として選択し、検出対象の検出電極２８からの電圧値を受信処理部６２に出力する。受信部６０は、駆動電極２２ａ〜２２ｅと検出電極２８ａ〜２８ｅとが交差する電極交点毎のレベル信号を出力する。
【００１９】
制御部７０は、駆動部５０の切換部５６及び受信部６０の切換部６４による切り換え動作を制御するとともに、受信部６０から出力されるレベル信号（電位差）に基づいて、タッチ操作を検出する。例えば、制御部７０は、電位差と閾値電位とを比較し、その比較結果に基づいてタッチ操作を検出してもよい。一例として、制御部７０は、駆動電極２２ａ〜２２ｅと検出電極２８ａ〜２８ｅとの間の電位差が閾値電位以下となった電極交点を、タッチ位置として検出してもよい。
【００２０】
図２に、２層目の電極層の一例を示す。２層目の電極層においては、Ｘ方向に延在する駆動電極２２ａ〜２２ｅが、互いに等間隔でＹ方向に配置されている。駆動電極２２ａ〜２２ｅには駆動電極用配線２４が接続されており、各駆動電極用配線２４は、図１に示す駆動部５０に接続されている。駆動電極２２ａ〜２２ｅのそれぞれの間には、駆動電極２２ａ〜２２ｅと並んで、ＧＮＤ電極２６が配置されている。複数のＧＮＤ電極２６は、駆動電極２２と同様に、Ｘ方向に延在して配置されている。
【００２１】
また、図３に、１層目の電極層を示す。１層目の電極層においては、Ｙ方向に延在する検出電極２８ａ〜２８ｅが、互いに等間隔でＸ方向に配置されている。検出電極２８ａ〜２８ｅには検出電極用配線３０が接続されており、各検出電極用配線３０は、図１に示す受信部６０に接続されている。
【００２２】
図４に、パネル本体２０の模式的な断面を示す。駆動電極２２と検出電極２８とは、絶縁層３２を介して重なり合うように交差しており、駆動電極２２と検出電極２８とが交差する電極交点にはコンデンサが形成される。指示物がタッチ面に接近又は接触すると、これに応じて電極交点の結合容量が減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。絶縁層３２には、例えば、光学的に透明な接着剤が用いられる。また、駆動電極２２及び検出電極２８は、タッチパネル装置１０の表面側に設置された保護層３４（表面コーティング層）によって保護され、この保護層３４の表面が、タッチ操作が行われるタッチ面となる。
【００２３】
本実施形態では、相互容量方式が採用されている。駆動電極２２ａ〜２２ｅに駆動電圧を印加すると、これに応答して検出電極２８ａ〜２８ｅに充放電電流が流れ、このとき、指示物によるタッチ操作に応じて電極交点の結合容量が変化すると、検出電極２８ａ〜２８ｅの充放電電流が変化し、この変化量に基づいてタッチ位置が求められる。相互容量方式では、駆動電極２２ａ〜２２ｅと検出電極２８ａ〜２８ｅとによる電極交点毎にレベル信号（電位差）が検出されるため、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。
【００２４】
ここで、図１を参照して、タッチ位置の検出制御の一例について説明する。駆動部５０及び受信部６０は、制御部７０から出力される同期信号に従って動作する。駆動部５０は、駆動電極２２ａ〜２２ｅを１本ずつ選択して駆動電圧を駆動電極２２ａ〜２２ｅに順次印加する。駆動電極２２ａ〜２２ｅの１本に駆動電圧を印加している間に、受信部６０は、検出電極２８ａ〜２８ｅを１本ずつ選択し、検出電極２８ａ〜２８ｅから電圧値（電位差）を順次検出する。これにより、各電極交点からのレベル信号が得られる。なお、駆動部５０は、駆動電極２２ａ〜２２ｅから複数本ずつ選択して駆動電圧を順次印加してもよい。複数の駆動電極２２に同時に駆動電圧を印加することで、検出電極２８ａ〜２８ｅとの間に形成される電界が大きくなって結合容量が大きくなるため、その分、感度が向上する。
【００２５】
本実施形態では、タッチ位置の検出中、制御部７０は、駆動電極２２ａ〜２２ｅのうち、駆動電圧が印加されていない駆動電極２２の電位がＧＮＤ電位（例えば０Ｖ）となるように、駆動部５０を制御する。駆動部５０は、制御部７０の制御の下、駆動電圧が印加されていない駆動電極２２にＧＮＤ電位を印加する。このように、駆動電圧が印加されていない駆動電極２２の電位をＧＮＤ電位と同電位にすることで、当該駆動電極２２が仮想ＧＮＤとして機能することになる。
【００２６】
図５及び図６を参照して、具体例を挙げて説明する。図６は、駆動電極２２、ＧＮＤ電極２６及び検出電極２８のそれぞれの断面を示す図である。なお、図６は、電圧制御を理解するための模式図であり、図１に示すタッチパネル装置１０の断面には対応していない。一例として、駆動電極２２ｄに駆動電圧が印加されており、駆動電極２２ａ〜２２ｃ，２２ｅには駆動電圧が印加されていないものとする。この場合、駆動部５０は、制御部７０の制御の下、駆動電極２２ｄに駆動電圧を印加するとともに、駆動電極２２ａ〜２２ｃ，２２ｅにＧＮＤ電位を印加する。これにより、駆動電極２２ａ〜２２ｃ，２２ｅが仮想ＧＮＤとして機能することになる。例えば図５に示すように、２層目の電極層において、ハッチングで示す部分（ＧＮＤ電極２６及び駆動電極２２ａ〜２２ｃ，２２ｅ）がＧＮＤとして機能することになり、ＧＮＤ電極２６のみを設置する場合と比べて、ＧＮＤ電位の面積が増大する。
【００２７】
以上のように、駆動電圧が印加されていない駆動電極２２の電位をＧＮＤ電位と同電位にして、当該駆動電極２２を仮想ＧＮＤとして機能させることで、図５に示すように、ＧＮＤ電位の面積が増大し、ノイズを遮断する効果を有する面の面積が増大するため、ノイズの影響を低減することが可能となる。例えば、タッチパネル装置１０の背面に画像表示装置を設置したとしても、その画像表示装置からのノイズの影響を低減することが可能となり、Ｓ／Ｎが向上する。
【００２８】
また、本実施形態に係るタッチパネル装置１０は、１層目の電極層（複数の検出電極２８）及び２層目の電極層（複数の駆動電極２２）によって構成されており、１層目の電極層及び２層目の電極層に対して、３層目の電極層としてのＧＮＤ電極層が積層されているわけではないため、３層目の電極層による、タッチパネル装置１０の厚さの増大を防止することが可能となる。その結果、曲面へのタッチパネル装置１０の貼り付けにも対応することが可能となる。すなわち、ＧＮＤ電位が印加された駆動電極２２によって形成される仮想ＧＮＤとＧＮＤ電極２６とによって、ノイズの影響が低減されるため、３層目の電極層（ＧＮＤ電極層）をタッチパネル装置１０に設置せずに済み、その結果、タッチパネル装置１０の厚さの増大を防止することが可能となる。
【００２９】
以上のように、本実施形態によると、タッチパネル装置１０の厚さの増大を防止するとともに、ノイズの影響を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  タッチパネル装置、２０  パネル本体、２２ａ〜２２ｅ  駆動電極、２４  駆動電極用配線、２６  ＧＮＤ電極、２８ａ〜２８ｅ  検出電極、３０  検出電極用配線、３２  絶縁層、３４  保護層、４０  制御装置、５０  駆動部、５２  駆動電圧供給部、５４  ＧＮＤ電位供給部、５６，６４  切換部、６０  受信部、６２  受信処理部、７０  制御部。
【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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