(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサパネルと、
指示体による前記タッチセンサパネルへのタッチに応じた信号を出力するセンシング部と、
前記センシング部の出力に基づいて、前記タッチセンサパネルにおける前記タッチの有無および座標を検出するタッチ検出部と、
前記タッチ検出部が検出した前記タッチの有無および座標を示すタッチ情報のホスト機器への出力を制御する出力制御部と、
前記センシング部または前記タッチ検出部の動作状態を検知する状態検知部と、
前記状態検知部の検知結果に基づいて前記センシング部または前記タッチ検出部の異常状態を検出し、前記異常状態となった前記センシング部または前記タッチ検出部を正常状態に戻す状態復旧部と、
を備え、
前記出力制御部は、前記異常状態が検出されると、その前記異常状態が検知された後の一定期間、前記ホスト機器への前記タッチ情報の出力を停止し、
前記出力制御部は、
前記タッチ情報を、前記タッチ検出部が前記タッチの有無を判断する周期のＮサイクル分（Ｎ≧１）だけ遅延させて前記ホスト機器へ出力し、
前記異常状態が検知されたタイミングで前記タッチ情報の出力を停止することにより、前記異常状態が検知されたタイミングのＮサイクル前以降の前記タッチ情報が前記ホスト機器へ出力されないようにする
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、前記異常状態が検知されたタイミングからＮ＋１サイクル前にタッチ有りと判断されていた場合は、タッチ操作の終了を示す情報を追加したＮサイクル前のタッチ情報を前記ホスト機器へ出力してから、前記タッチ情報の出力を停止する
請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記タッチセンサパネルは、複数のセンサを含んでいる
請求項１または請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記センシング部は、前記タッチセンサパネルの静電容量を計測するセンサである
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記出力制御部は、前記センシング部と異なる集積回路で構成される
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記出力制御部と前記センシング部または前記タッチ検出部とは、それぞれ異なる電源で駆動される
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記異常状態が検知された後に前記ホスト機器への前記タッチ情報の出力を停止する期間の長さは、前記状態復旧部が前記センシング部または前記タッチ検出部の異常状態を解消するために必要な時間と、前記センシング部または前記タッチ検出部の初期化処理に要する時間との和以上に設定されている
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記状態復旧部は、前記センシング部または前記タッチ検出部の電源電流の大きさを複数回計数して得た加重平均値または移動平均値に基づいて、前記異常状態を検出する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記状態復旧部は、前記センシング部または前記タッチ検出部が前記異常状態か否かを一定周期で判定し、予め定められた回数だけ連続して前記異常状態と判定された場合に限り、前記センシング部または前記タッチ検出部が前記異常状態になったと判断する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指などの指示体によるタッチを検出し、そのタッチの位置を示す座標（タッチ座標）を特定するタッチパネルは、各種の情報処理装置に広く用いられている。特に、タッチパネルが表示装置の画面上に取り付けられて成るタッチスクリーンは、情報処理装置の新たなユーザーインターフェースとして普及している。
【０００３】
タッチパネルにおけるタッチの検出方式としては、抵抗膜方式や静電容量方式などが知られている。静電容量方式の一つとして、投影型静電容量タッチスクリーン（Projected Capacitive Touchscreen：ＰＣＴ）方式がある。この方式のタッチパネルは、タッチパネルの前面側を数ｍｍ程度の厚みの保護板（ガラス板等）で覆っても指示体のタッチを検出可能であるため、保護板を用いて堅牢性を実現できる。また、稼働部が無いため長寿命である。これらの利点により、ＰＣＴ方式タッチパネルは、スマートフォン等の携帯通信機器、金融機関のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、カーナビゲーション装置などに広く用いられている（特許文献１）。
【０００４】
タッチパネルでは、ユーザの意図しない入力操作（誤操作）を受け付けないようにすることが重要であるが、一方でＰＣＴ方式タッチパネルでは、静電気放電（Electro-Static Discharge：ＥＳＤ）による誤動作が重要な問題となっている（特許文献２）。ＥＳＤは、例えばユーザの人体などに過大にチャージされた静電気が、ユーザの指を介してタッチパネルに印加されることなどによって生じる。
【０００５】
一般に、ＰＣＴ方式タッチパネルでは、タッチセンサパネル内の複数センサは、静電容量を検出するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）構造の半導体集積回路に、電気的に接続されている。タッチセンサパネルに印加されたＥＳＤは、半導体集積回路の入力端子から入力され、半導体集積回路の定格を越える電圧（電源電圧より高い電圧または接地電位（ＧＮＤ）より低い電圧）となった場合、意図しない寄生トランジスタに大電流が流れるラッチアップ現象が発生することがある。ラッチアップ現象が生じた異常状態（ラッチアップ状態）では、タッチパネルがそれとして機能しないばかりか、最終的には破壊に至ることもある。また、ラッチアップ状態の半導体集積回路を元の正常状態に復旧させる方法として、半導体集積回路の電源を切断して寄生トランジスタに流れる電流を停止させた後に電源を再投入する方法が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３４８３６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６１３９７号公報
【特許文献３】特開昭５９−１４９４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タッチパネル装置がＥＳＤにより異常状態に陥った場合に特許文献３の復旧方法を行うと、タッチセンサパネルの静電容量を検出する半導体集積回路の内部に記憶されていた、異常状態になる直前の静電容量値や座標に関する情報が、電源の切断によって消失する。そのため、電源を再投入した際に、誤った座標情報が出力されたり、タッチ操作が終了したこと（タッチアップ）を示すために必要な座標情報が欠落したりして、タッチパネル装置に接続されたホスト機器の動作に影響を与えることがある。
【０００８】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、タッチパネルが異常状態に陥ったことに起因するタッチパネルの破壊およびホスト機器の誤動作を防止しつつ、タッチパネルを正常状態へ復旧させることが可能なタッチパネル装置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】
【０００９】
本発明に係るタッチパネル装置は、タッチセンサパネルと、指示体による前記タッチセンサパネルへのタッチに応じた信号を出力するセンシング部と、前記センシング部の出力に基づいて、前記タッチセンサパネルにおける前記タッチの有無および座標を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部が検出した前記タッチの有無および座標を示すタッチ情報のホスト機器への出力を制御する出力制御部と、前記センシング部または前記タッチ検出部の動作状態を検知する状態検知部と、前記状態検知部の検知結果に基づいて前記センシング部または前記タッチ検出部の異常状態を検出し、前記異常状態となった前記センシング部または前記タッチ検出部を正常状態に戻す状態復旧部と、を備え、前記出力制御部は、状態復旧部により前記異常状態が検出されると、その前記異常状態が検知された後の一定期間、前記ホスト機器への前記タッチ情報の出力を停止し、前記出力制御部は、前記タッチ情報を、前記タッチ検出部が前記タッチの有無を判断する周期のＮサイクル分（Ｎ≧１）だけ遅延させて前記ホスト機器へ出力し、前記異常状態が検知されたタイミングで前記タッチ情報の出力を停止することにより、前記異常状態が検知されたタイミングのＮサイクル前以降の前記タッチ情報が前記ホスト機器へ出力されないようにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常状態が検知された後の一定期間、出力制御部がホスト機器へのタッチ情報の出力を停止させるため、ホスト機器の誤動作が防止される。また、異常状態となったセンシング部またはタッチ検出部を状態復旧部が正常状態に戻すことで、タッチパネル装置の破壊が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るタッチパネル装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るタッチパネル装置の状態検知部および状態復旧部の概略構成図である。
【図４】実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】実施の形態１に係るタッチパネル装置の状態検知部および状態復旧部の概略構成図である。
【図８】従来のタッチパネル装置における正常状態時の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】従来のタッチパネル装置における異常状態時の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の概略構成図である。図１のように、当該タッチパネル装置は、タッチセンサパネル１、センシング部２、タッチ検出部３、状態検知部４、状態復旧部５および出力制御部６を含む構成となっている。
【００１４】
タッチセンサパネル１は、複数のセンサを含んでおり、センシング部２は、それらのセンサの出力を用いてタッチパネル内の静電容量を計測することによって、タッチセンサパネル１への指示体のタッチに応じた信号を出力する。タッチ検出部３は、センシング部２の出力に基づいて、タッチセンサパネル１に対する指示体のタッチの有無およびタッチの位置を示す座標（タッチ座標）を検出する。ＰＣＴ方式のタッチパネルにおけるタッチの検出方式としては、自己容量方式や相互容量方式など様々な検出方式があるが、タッチセンサパネル１のセンサから指示体の位置を検出可能な計測値（センサ計測値）を取得できるものであれば、検出方式は問わない。
【００１５】
状態検知部４は、センシング部２およびタッチ検出部３の動作状態を検知し、その動作状態を表す信号を出力する。状態復旧部５は、状態検知部４の出力信号に基づいて、センシング部２およびタッチ検出部３の異常状態を検出し、異常状態になったセンシング部２およびタッチ検出部３を正常状態に戻すための処理を行う。
【００１６】
タッチ検出部３が検出したタッチセンサパネル１へのタッチの有無および座標の情報（タッチ情報）は、出力制御部６を介して、当該タッチパネル装置に接続された外部機器へと出力される。出力制御部６は、タッチ検出部３が取得したタッチ情報をホスト機器への通知する動作を制御する。特に、出力制御部６は、状態復旧部５によってタッチ検出部３および状態検知部４の異常状態が検出されたとき、その異常状態が検知されてからの一定期間、タッチ検出部３からホスト機器へタッチ情報が出力されるのを停止する。
【００１７】
図２は、図１に示したタッチパネル装置のハードウェア構成を示す図である。図２のように、タッチパネル装置は、タッチセンサパネル１と、タッチパネルコントローラ基板１０（以下、単に「コントローラ基板１０」と称す）と、それらを接続するＦＰＣ９（フレキシブル配線基板：Flexible Printed Circuit）とを備えた構成となっている。
【００１８】
タッチセンサパネル１は、タッチを検出するためのセンサとして、垂直方向に伸延し水平方向に並べて配設された複数のＸセンサ群７と、水平方向に伸延し垂直方向に並べて配設された複数のＹセンサ群８とを備えている。すなわち、複数のＸセンサ群７および複数のＹセンサ群８が、互いに直交するように配置されている。
【００１９】
図１に示したセンシング部２、タッチ検出部３、状態検知部４、状態復旧部５および出力制御部６は、コントローラ基板１０に搭載されている。センシング部２およびタッチ検出部３は、コントローラ基板１０上に搭載された半導体集積回路１１（以下、単に「集積回路１１」と称す）によって実現される。出力制御部６は、コントローラ基板１０上に搭載されたマイクロコンピュータを含む集積回路１２（以下、単に「集積回路１２」と称す）によって実現される。また、図示は省略するが、状態検知部４および状態復旧部５は、集積回路１２の周辺回路として、コントローラ基板１０に搭載されている。その他、集積回路１１および集積回路１２の動作に必要な他の周辺回路や電源回路などが、コントローラ基板１０に搭載されている。
【００２０】
タッチセンサパネル１のＸセンサ群７およびＹセンサ群８は、タッチセンサパネル１内の引き出し配線やＦＰＣ９を介して、集積回路１１が有する複数の端子に接続される。また、コントローラ基板１０は、不図示のコネクタやケーブル等を介してホスト機器に接続される。コントローラ基板１０からホスト機器へは、タッチ検出部３が検出したタッチセンサパネル１のタッチの有無および座標を示すタッチ情報が出力される。コントローラ基板１０とホスト機器との間の通信方式は任意でよく、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＵＡＲＴ（非同期シリアル送受信：Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等が考えられる。
【００２１】
図３は、図１のタッチパネル装置の構成をより詳細に記載したものであり、特に、状態検知部４および状態復旧部５の具体的な構成例を示している。ただし、一般的に集積回路に設けられるバイパスコンデンサや電源保護回路等の図示は省略している。
【００２２】
状態検知部４および状態復旧部５は、電源回路１３が生成した電源電圧を集積回路１１に供給するための電源配線に挿入されている。なお、電源回路１３が生成した電源電圧は、出力制御部６を含む集積回路１２にも供給されるが、集積回路１２には状態検知部４および状態復旧部５を介さずに供給される。つまり、出力制御部６に電源回路１３から電源を供給する経路と、センシング部２およびタッチ検出部３に電源回路１３から電源を供給する経路とは異なっている。よって、出力制御部６とセンシング部２またはタッチ検出部３とは、実質的にそれぞれ異なる電源で駆動されている。
【００２３】
状態検知部４は、電源回路１３から集積回路１１（センシング部２およびタッチ検出部３）に流れる電流（電源電流）の大きさを監視することによって、集積回路１１の動作状態を検知している。集積回路１１の異常状態を引き起こすラッチアップ現象は、意図しない寄生トランジスタに大電流が流れることであるため、集積回路１１に流れる電源電流が大きさから、集積回路１１の動作状態が分かる。
【００２４】
状態検知部４は、シャント抵抗４１と、演算増幅器４２（オペアンプと）、増幅素子としてのトランジスタ４３と、トランジスタ４３により構成される増幅回路の利得を決定する抵抗素子４４および抵抗素子４５とから構成されている。
【００２５】
シャント抵抗４１は、電源回路１３から集積回路１１へ電源電圧を供給するための電源配線に挿入されており、集積回路１１に流れる電源電流Ｉ４１を電圧に変換するように機能する。シャント抵抗４１の抵抗値は、例えば、１００ミリΩ程度でよい。シャント抵抗４１に生じた電圧は、演算増幅器４２に入力される。
【００２６】
演算増幅器４２は、シャント抵抗４１に生じた電圧に比例した電圧を、トランジスタ４３のベースに入力する。それにより、トランジスタ４３のエミッタ電圧（電圧Ｖ４３）は、集積回路１１に流れる電源電流Ｉ４１に比例した値となる。この電圧Ｖ４３が、集積回路１１の動作状態を表す信号として、状態検知部４から出力される。
【００２７】
このように、状態検知部４は、電流−電圧変換回路として機能する。集積回路１１の電源電流Ｉ４１と状態検知部４の出力電圧Ｖ４３との関係は、シャント抵抗４１の抵抗値Ｒ４１、抵抗素子４４の抵抗値Ｒ４４および抵抗素子４５の抵抗値Ｒ４５を用いて、
Ｖ４３＝（Ｒ４１×Ｒ４５×Ｉ４１）÷Ｒ４４
と表される（演算増幅器４２の入力リーク電流や入力オフセット電圧は無視している）。
【００２８】
状態復旧部５は、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が予め定められた閾値（判定値）以上になった場合に、集積回路１１の寄生トランジスタに大電流が流れるラッチアップ現象が生じて集積回路１１が異常状態に陥ったと判断する。また、状態復旧部５は、その場合に、電源回路１３から集積回路１１への電源供給を遮断し、その後、電源電流Ｉ４１が判定値未満になってから一定時間を経過したときに再度電源を投入することによって、集積回路１１の異常状態を解消する。
【００２９】
図２のように、状態復旧部５は、比較回路５１（コンパレータ）、基準電圧生成回路５２、論理和回路５３、信号遅延回路５４およびスイッチ５５から構成されている。
【００３０】
状態検知部４の出力電圧Ｖ４３は、比較回路５１のプラス端子に入力される。比較回路５１のマイナス端子には、基準電圧生成回路５２が生成する基準電圧Ｖ５２が入力される。基準電圧Ｖ５２は、電源電流Ｉ４１が正常値か異常値か、すなわち集積回路１１が正常状態か異常状態かを判断するための閾値に相当するものである。
【００３１】
比較回路５１は、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３と基準電圧Ｖ５２とを比較することによって、集積回路１１が正常状態か異常状態かを判定し、その判定結果を示す信号Ｖ５１を出力する。集積回路１１が正常状態のときは、集積回路１１に流れる電源電流Ｉ４１は小さいため、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３は基準電圧Ｖ５２よりも低い値となり、比較回路５１の出力信号Ｖ５１はローレベルになる。しかし、集積回路１１が異常状態になると、集積回路１１に流れる電源電流Ｉ４１が大きくなるため、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が基準電圧Ｖ５２以上になり、比較回路５１の出力信号Ｖ５１はハイレベルなる。
【００３２】
なお、比較回路５１は、チャタリングを防止するために、ヒステリシス特性を持つものであることが好ましい。また、比較回路５１はアナログ回路であるため、動作が高速であり、状態復旧部５が集積回路１１の異常状態を検知してから集積回路１１への電源供給を遮断するまでの時間を短くできる。
【００３３】
比較回路５１の出力信号Ｖ５１は、論理和回路５３の一方の入力端子に入力される。また、論理和回路５３のもう一方の入力端子には、比較回路５１の出力信号Ｖ５１が信号遅延回路５４を通して入力される。さらに、比較回路５１の出力信号Ｖ５１は、集積回路１２の出力制御部６にも入力される。
【００３４】
信号遅延回路５４の出力信号Ｖ５４は、比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち上がりに応じてハイレベルになり、比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち下がりから予め設定された遅延時間を経過するとローレベルに戻る。
【００３５】
論理和回路５３は、比較回路５１の出力信号Ｖ５１と信号遅延回路５４の出力信号Ｖ５４との論理和である信号Ｖ５３を出力する。よって、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３は、比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち上がり時刻から、比較回路５１の出力信号Ｖ５１が立ち下がった後、信号遅延回路５４の遅延時間を経過した時刻までの間、ハイレベルになる。つまり、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３が立ち上がるタイミングは、比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち上がりのタイミングとほぼ同じであるが、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３がハイレベルになる期間の長さは、比較回路５１の出力信号Ｖ５１がハイレベルになる期間よりも長くなる。
【００３６】
スイッチ５５は、電源回路１３から集積回路１１へ電源電圧を供給するための電源配線に挿入されており、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３によって制御される。スイッチ５５としては、ｐチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や出力制御機能付きのレギュレータ回路等を用いることができる。
【００３７】
スイッチ５５は、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３がローレベルのときは電源配線を導通させるが、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３がハイレベルになると電源配線を遮断する。つまり、スイッチ５５は、集積回路１１の異常状態が検出されると、一時的に集積回路１１への電源供給を停止して集積回路１１に流れるラッチアップ電流を遮断し、それによって、集積回路１１をラッチアップ状態から復旧させる。
【００３８】
スイッチ５５が電源配線を遮断する期間の長さは、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３がハイレベルになる期間の長さに対応し、その長さは、信号遅延回路５４に設定されている遅延時間によって規定される。スイッチ５５が電源配線を遮断する期間を長く確保することで、集積回路１１のラッチアップ電流が遮断されてから半導体素子の接合温度が一定温度に下がるまでの時間を確保でき、電源が投入されたときに再度ラッチアップ状態に陥ることが抑制される。
【００３９】
次に、実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、当該タッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、ステップＳ１から始まり、ステップＳ５またはステップＳ９が実行された後、再びステップＳ１に戻るという動作が繰り返し行われるループ状となっている。この１回のループを、タッチパネル装置のタッチ検出部３がタッチを検出する動作（タッチ検出動作）の１周期（サイクル）として定義し、以下ではＮ回のループを「Ｎサイクル」と称す。
【００４０】
また、本実施の形態では、出力制御部６は、タッチ検出部３が検出した過去Ｎサイクル分のタッチ情報を順次記憶して、タッチ情報をＮサイクルだけ遅延させてホスト機器へ出力する。Ｎは１以上の値で、タッチ操作に対する応答がＮサイクル分だけ遅れてもユーザに違和感を与えない範囲（一般には１００ミリ秒以内）でできるだけ大きな値に設定されることが好ましい。
【００４１】
タッチパネル装置においてタッチ検出動作が開始されると、まず、センシング部２がタッチセンサパネル１のセンサの出力（センサ計測値）を用いて、タッチパネル内の静電容量を計測することによって、タッチセンサパネル１への指示体のタッチを検出し（ステップＳ１）、タッチに応じた信号をタッチ検出部３へ出力する。タッチ検出部３は、センシング部２の出力に基づいて、タッチセンサパネル１における指示体のタッチの有無および座標を示すタッチ情報を取得する（ステップＳ２）。タッチ情報の取得方法は、公知の手法でよく、例えば、特開２０１０−１９１７７８号公報で開示された方法を用いることができる。
【００４２】
次に、出力制御部６が、状態復旧部５における比較回路５１の出力信号Ｖ５１に基づいて、集積回路１１（センシング部２およびタッチ検出部３）の動作状態が正常状態か異常状態かを判定する状態判定処理を行う（ステップＳ３）。なお、図４のフローチャートでは、説明の便宜上、出力制御部６が行う状態判定処理（ステップＳ３）を、タッチ検出部３が行うタッチ情報取得処理（ステップＳ２）の次のステップとして記載したが、状態判定処理はタッチ検出部３の動作タイミングに関係なく常時行われる。具体的には、出力制御部６が行う状態判定処理は、例えば、比較回路５１の出力信号Ｖ５１を、出力制御部６としてのマイクロコンピュータの割り込み信号として使用し、当該マイクロコンピュータがプログラム処理中に割り込み信号の有無を検出することで行われる。
【００４３】
集積回路１１が正常状態であると判定された場合（ステップＳ４でＮｏ）、出力制御部６は、ステップＳ２でタッチ検出部３が取得したタッチ情報をホスト機器へ出力させ（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る（タッチ検出処理の１サイクルが終了）。なお、本実施の形態では、出力制御部６がタッチ情報をＮサイクルだけ遅延させてホスト機器へ出力するため、ステップＳ５ではＮサイクルだけ前のタッチ情報が出力される。
【００４４】
集積回路１１が異常状態であると判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、意図しないタッチ情報がホスト機器に出力されたり、タッチ操作が終了したこと（タッチアップ）を示すために必要な座標情報（タッチアップ情報）が欠落したタッチ情報がホスト機器へ出力されたりすることを防止するために、以下のステップＳ６〜Ｓ９の処理を行う。
【００４５】
まず、出力制御部６は、処理時刻よりＮ＋１サイクル前のステップＳ２でタッチが検出されたか否か判定する（ステップＳ６）。
【００４６】
Ｎ＋１サイクル前にタッチが無かった場合は（ステップＳ６でＮｏ）、出力制御部６は、異常状態が検知されたタイミングでタッチ情報の出力が停止されるように、タッチ情報を強制的にマスクする処理（マスク処理）を行う（ステップＳ７）。集積回路１１はタッチ情報をＮサイクル分だけ遅延させて出力しているので、マスク処理では、Ｎサイクル前から現在のサイクルまでにタッチ検出部３が検出したタッチ情報の全てがマスクされることになる。それにより、集積回路１１の異常によって意図しないタッチ情報が出力されることが防止される。その後、一定時間だけタッチ情報の出力を停止する処理（停止処理）を行って（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る（タッチ検出処理の１サイクルが終了）。
【００４７】
なお、停止処理（ステップＳ９）においてタッチ情報の出力を停止させる時間の長さは、状態復旧部５が集積回路１１のラッチアップ状態を解消するために必要な時間と、集積回路１１の初期化時間との和以上とし、ユーザの入力操作に影響が少ない最短の時間（数１０ミリ秒〜数１００ミリ秒程度）とすることが好ましい。
【００４８】
集積回路１１のラッチアップ状態を解消するために必要な時間は、少なくとも状態復旧部５が集積回路１１のラッチアップ状態を検出してから電源をオフするまでの時間と（電源遮断時間）、電源をオンにしてから集積回路１１が起動するまでの時間（電源再投入時間）との和以上となる。電源遮断時間と電源再投入時間との和では不十分な場合は、電源をオフにしてから再投入するまでの間に、待ち時間が設けられる。また、集積回路１１の初期化時間は、ハードウェアの初期化、ファームウエアプログラムのロード、タッチセンサパネル１のセンサ計測値のベースライン値の生成などの処理に要する時間である。
【００４９】
一方、Ｎ＋１サイクル前にタッチが有った場合は（ステップＳ６のＹｅｓ）、状態復旧部５は、タッチ操作が行われている途中（タッチ情報の出力中）でラッチアップ状態になったと判断する。この場合、状態復旧部５は、タッチ情報の出力が途切れたときにホスト機器が誤動作することを防止するために、タッチ操作の終了を示す情報（タッチアップ情報）を追加したタッチ情報（Ｎサイクル前のタッチ情報）を出力する処理（タッチアップ情報出力処理）を行う（ステップＳ８）。その後、一定時間だけタッチ情報の出力を停止する処理（停止処理）を行って（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る（タッチ検出処理の１サイクルが終了）。
【００５０】
次に、タッチパネル装置におけるハードウェアの動作とソフトウエア処理による連携について説明する。図５および図６は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すタイミングチャートの例である。ここでは、出力制御部６が、タッチ検出部３が取得したタッチ情報を３サイクルだけ遅延させて出力するものとする（すなわち、Ｎ＝３）。図５および図６の各タイミングチャートは、６つのチャートＴＣ１〜ＴＣ６を含んでおり、それらの時間軸（横軸）は共通である。
【００５１】
チャートＴＣ１は、タッチセンサパネル１に対する指示体のタッチの状態を示している。チャートＴＣ１において、時間軸に接した２つの矢印に挟まれた期間が、タッチセンサパネル１がタッチされている期間を表しており、それ以外の区間（時間軸から離れた２つの矢印に挟まれた期間）が、タッチセンサパネル１がタッチされていない期間を表している。
【００５２】
チャートＴＣ２は、センシング部２およびタッチ検出部３を含む集積回路１１に入力される電源電圧（入力電源電圧ＶＳ１１）を示している。チャートＴＣ３は、集積回路１１を流れる電源電流Ｉ４１を示している。
【００５３】
チャートＴＣ４は、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３と、状態復旧部５の基準電圧生成回路５２が生成する基準電圧Ｖ５２とを示している。チャートＴＣ５は、状態復旧部５における、比較回路５１の出力信号Ｖ５１、信号遅延回路５４の出力信号Ｖ５４および論理和回路５３の出力信号Ｖ５３を示している。
【００５４】
チャートＴＣ６は、出力制御部６の動作を概念的に示しており、集積回路１１の初期化時間を示すタイミング図６ａと、タッチ情報のマスク処理を行う時間を示すタイミング図６ｂと、タッチ検出部３によるタッチの検出結果を示すタイミング図６ｃと、タッチ検出部３によるタッチの検出結果をＮ（＝３）サイクル遅延させた結果を示すタイミング図６ｄと、実際にホスト機器へ出力されるタッチ情報を示すタイミング図６ｅとを含んでいる。タイミング図６ｃ〜６ｅでは、タッチ情報を長方形で表している。
【００５５】
なお、タイミング図６ａのハイレベル期間として表されている集積回路１１の初期化時間は、ハードウェアの初期化、ファームウエアプログラムのロード、タッチセンサパネル１のセンサ計測値のベースライン値の生成などの処理に要する時間である。
【００５６】
また、タイミング図６ｂのハイレベルの期間として表されている座標出力を強制マスク処理する時間は、集積回路１１のラッチアップ状態を解消するために必要な時間と、集積回路１１の初期化時間との和である。集積回路１１のラッチアップ状態を解消するために必要な時間は、ラッチアップ状態を検出してから電源をオフするまでの時間と、電源のオフを維持する時間と、電源をオンにしてから集積回路１１が起動するまでの時間との和以上である。
【００５７】
ここで、図５および図６を理解しやすくするため、それらの説明に先立って、図８および図９を使用し、従来のタッチパネル装置の正常状態時の動作と異常状態時の動作を説明する。図５および図６では、チャートＴＣ１に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ１１までの期間と、時刻ｔ１５以降の期間に、タッチセンサパネル１のタッチ操作が行われているものとする。
【００５８】
図８のように、従来のタッチパネル装置の正常状態時には、電源電流Ｉ４１は常に正常な範囲の電流値であり（チャートＴＣ３）、タッチセンサパネル１がタッチされている期間に、タッチ情報がホスト機器へ出力される（チャートＴＣ６）。また、タッチが無くなった時刻ｔ１１の直後に、タッチ操作の終了を示すタッチアップ情報が追加されたタッチ情報（ハッチングされた長方形）が出力される。
【００５９】
また、図９のように、従来のタッチパネル装置で、タッチ操作中の時刻ｔ５でタッチセンサパネル１にＥＳＤが生じ、過大な電源電流Ｉ４１が流れるラッチアップ現象が発生したとする（チャートＴＣ３）。その場合、タッチした時刻ｔ３からラッチアップ現象が発生した時刻ｔ５までの間にはタッチ座標が出力されるが、時刻ｔ５以降はタッチパネル装置が動作不能となり、タッチ情報が出力されない（チャートＴＣ６でクロスハッチングされた期間）。そのような異常状態（ラッチアップ状態）に陥ると、ホスト機器が誤動作する他、ラッチアップ現象が継続すると集積回路の接合温度が破壊温度（一般に１５０℃）を超えて破壊する恐れもある。
【００６０】
次に、図５を用いて、本実施の形態に係るタッチパネル装置の動作を説明する。図５は、図４のフローチャートでＳ１−Ｓ２−Ｓ３−Ｓ４（Ｙｅｓ）−Ｓ６（Ｙｅｓ）−Ｓ７−Ｓ９−Ｓ１…という流れで処理が行われたときの動作を示している。図５では、時刻ｔ３から時刻ｔ１１までの期間と時刻ｔ１５以降の期間にタッチ操作が行われているものとする。また、時刻ｔ５でタッチセンサパネル１にＥＳＤが生じ、集積回路１１がラッチアップ状態となったとする。
【００６１】
図５に示すように、時刻ｔ５でＥＳＤが生じると、集積回路１１を流れる電源電流Ｉ４１が増大し、それに応じて状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が上昇する。そして時刻ｔ６で、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が基準電圧Ｖ５２を超えると、比較回路５１の出力信号Ｖ５１がハイレベルとなる。応じて、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３がハイレベルになるため、スイッチ５５はオフされる。それにより、集積回路１１の入力電源電圧ＶＳ１１が降下する。また、ラッチアップ現象を引き起こしていた電源電流Ｉ４１が減少し、ラッチアップ現象が解消する。
【００６２】
電源電流Ｉ４１が減少すると、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が低下する。時刻ｔ９で、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が基準電圧Ｖ５２を下回ると、比較回路５１の出力信号Ｖ５１がローレベルになる。比較回路５１の出力信号Ｖ５１がローレベルとなった後も、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３は一定期間ハイレベルを維持するため、スイッチ５５を制御する信号Ｖ５３は、半導体素子の接合温度が一定温度に下がるまでハイレベルに維持され、時刻ｔ１３まで電源遮断は継続される。
【００６３】
一方、出力制御部６は、時刻ｔ６で比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち上がりを検出すると（図４のステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ６でＮ＋１サイクル前（４サイクル前）にタッチセンサパネル１に対するタッチがあったか否か判定する。図５では、４サイクル前に相当する時刻ｔ３の直前（黒丸の位置）ではタッチが無い状態であるため（ステップＳ６でＹｅｓ）、Ｎサイクル前の時刻から異常状態が検出された時刻までに発生した座標の全てを強制的にマスクし、タッチ情報がホスト機器へ出力されないようにする（ステップＳ７）。その後、一定時間（タイミング図６ｂのハイレベル期間）だけタッチ情報の出力を停止する処理（停止処理）が行われる（ステップＳ９）。
【００６４】
以上の処理を行うことにより、異常状態が検知された時刻ｔ６から３サイクル前に遡った不確かな座標データが、ホスト機器に出力されることを抑制することができ、ホスト機器に与える影響を少なくすることが可能となる。なお、集積回路１１の初期化処理（タイミング図６ａのハイレベル期間）後の時刻ｔ１９以降は、集積回路１１が正常状態に復旧しているため、正常にタッチ情報（Ｎサイクル前のタッチ情報）が出力される。
【００６５】
図６は、図４のフローチャートでＳ１−Ｓ２−Ｓ３−Ｓ４（Ｙｅｓ）−Ｓ６（Ｎｏ）−Ｓ８−Ｓ９−Ｓ１…という流れで処理が行われたときの動作を示している。図６では、時刻ｔ１から時刻ｔ１１までの期間と時刻ｔ１５以降の期間にタッチ操作が行われているものとする。また、時刻ｔ５でタッチセンサパネル１にＥＳＤが生じ、集積回路１１がラッチアップ状態となったとする。
【００６６】
図６の場合も、出力制御部６は、時刻ｔ６で比較回路５１の出力信号Ｖ５１の立ち上がりを検出すると（図４のステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ６でＮ＋１サイクル前（４サイクル前）にタッチセンサパネル１に対するタッチがあったか否か判定する。図６では、４サイクル前に相当する時刻ｔ３の直前（黒丸の位置）ではタッチが有る状態であるため（ステップＳ６でＮｏ）、時刻ｔ６直後に、タッチアップ情報を追加したタッチ情報（Ｎサイクル前のタッチ情報）を出力する（ステップＳ８）。その後、一定時間（タイミング図６ｂのハイレベル期間）だけタッチ情報の出力を停止する処理（停止処理）が行われる（ステップＳ９）。
【００６７】
このように、異常発生前のタッチ情報にタッチアップ情報を追加したタッチ情報がホスト機器へ出力されることで、ホスト機器は、集積回路１１の以上によって一時的にタッチ情報の出力が途絶えた状況を、正常にタッチが終了して再開した状況と判断するため、異常状態によるホスト機器の誤動作を最小限に抑制することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態のタッチパネル装置では、タッチパネル装置の異常状態が検知されると、状態復旧部５が集積回路１１（センシング部２およびタッチ検出部３）を正常動作へ戻すと共に、出力制御部６が異常状態を検知した時刻から一定期間ホスト機器へのタッチ情報の通知を停止する。それにより、ホスト機器の誤動作およびタッチパネル装置の破壊の発生を抑制できる。また、異常状態の発生がタッチ操作中に生じた場合には、出力制御部６が、タッチアップ情報を付加したタッチ情報を出力してから、ホスト機器へのタッチ情報の出力を停止させることにより、ホスト機器の誤動作が抑制される。
【００６９】
＜実施の形態２＞
図７は、実施の形態２に係るタッチパネル装置の構成図である。本実施の形態のタッチパネル装置は、図３の構成に対し、状態復旧部５の構成が異なっている。すなわち、図３で示した比較回路５１、基準電圧生成回路５２、論理和回路５３を、ＡＤ変換回路５６（アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ））と、ＡＤ変換回路５６が出力したデジタル信号に基づき動作する演算回路５７に置き換えたものである。なお、タッチパネル装置の概略構成およびハードウェア構成は、実施の形態１（図１および図２）と同様である。
【００７０】
ＡＤ変換回路５６は、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３をデジタル信号に変換する。演算回路５７は、ＡＤ変換回路５６が出力したデジタル信号に基づく演算処理を行い、その演算結果として制御信号Ｖ５７ａ，Ｖ５７ｂを出力する。制御信号Ｖ５７ａは、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が予め定められた閾値（判定値）以上になった期間にハイレベルになる信号である。制御信号Ｖ５７ｂは、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が閾値以上になったときにハイレベルになり、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が閾値より小さくなってから一定時間後にローレベルになる信号である。つまり、制御信号Ｖ５７ａは、図３の状態復旧部５における、比較回路５１の出力信号Ｖ５１と実質的に同じ信号であり、制御信号Ｖ５７ｂは、論理和回路５３の出力信号Ｖ５３と実質的に同じ信号である。
【００７１】
このように、実施の形態２のタッチパネル装置は、状態復旧部５の一部をデジタル回路化したものである。状態復旧部５における各種の処理がデジタル処理化されるため、状態検知部４の出力電圧Ｖ４３が閾値を超えてからスイッチ５５がオフするまでの時間は、実施の形態１と比較して数百マイクロ秒から数ミリ秒程度（ＡＤＣの回路構成やマイクロコンピュータの演算能力に依存する）長くなるが、ＡＤ変換回路５６と演算回路５７を集積回路１２のマイクロコンピュータで実現できるため、部品コストを削減可能である。
【００７２】
また、実施の形態１では比較回路５１の基準電圧Ｖ５２は固定値であるが、ＡＤ変換後のデータをマイクロコンピュータで実現した演算回路５７を用いて処理するため、複雑な処理が可能となる。具体的には、マイクロコンピュータの内部メモリに判定値を記憶し、定期的（数マイクロ秒から数ミリ秒程度）にアナログ値である状態検知部４の出力電圧Ｖ４３をデジタル値に変換（サンプリング）し、判定値と比較し、その結果により座標出力を制御する。
【００７３】
状態検知部４の出力電圧Ｖ４３は、集積回路１１の動作により正常状態でも変動するため、変換後のデジタル値も一定の変動量が存在する。変換後のデジタル値と判定値の差が小さい場合、判定値との比較結果がデジタル値に変換する毎に変化するといった場合がある。その場合、集積回路１１の入力電源電圧ＶＳ１１の動作が不安定になるため、実施の形態１で説明したヒステリシス回路によるチャタリング防止と同様の機能を実現するため、定期的にサンプリングした現在のデジタル値に一定割合の過去のデータを加算し平均する加重平均や、現在のデジタル値から過去の複数個のデータを平均化する移動平均、過去の複数個のデータの中心値のみ使用するメディアンフィルタなどでノイズを除去することによって判定結果を安定化させる。
【００７４】
また、予め定められた回数（ｍ回）だけ連続して異常状態と判定された場合に限り、集積回路１１が異常状態になったと判断するようにしてもよい。その場合、異常状態を示す判定結果を複数回（ｍ回）発生した場合にスイッチ５５の制御信号Ｖ５７ｂのレベルを切り替えることで、１回のサンプリングと判定に要する時間×ｍに相当する時間の遅延時間を生成し、更に安定した動作を実現することも可能である。
【００７５】
また、マイクロコンピュータ内のカウンタを利用することで、ラッチアップ現象の解消に必要な待ち時間や、集積回路１２の初期化処理に必要な待ち時間を生成することも容易である。更にラッチアップ現象の解消に必要な時間にばらつきがある場合に、電源電流Ｉ４１閾値を十分に下回ったことを確認した後に、必要な待ち時間を生成することで対応することも可能である。
【００７６】
以上、本実施の形態に記載したタッチパネル装置は、実施の形態１と同様にタッチパネル装置の異常状態を検知し、正常動作に戻すと共に、異常状態を検知した時刻から一定期間ホスト機器への座標通知動作を停止し、直前にタッチ操作されていた場合には、座標通知停止動作を行う前にタッチ操作に対応したタッチアップ情報を付加することによって、タッチパネル装置に搭載された半導体集積回路の破壊を防ぐと共に、ホスト機器への影響を最小限にて誤動作を防止することができる。
【００７７】
実施の形態１，２において、ＰＣＴ方式のタッチセンサパネルを前提に説明した。ＰＣＴ方式のタッチセンサパネルは複数のセンサで構成されるため、各入力端子にＥＳＤ対策用の半導体素子（バリスタ、ＥＳＤサプレッサ）や端子に直列に接続した電流制限抵抗などで対策を行う場合、部品コストの上昇や部品追加による基板面積の増加などが伴うため、本発明による対策効果が大きい。また本発明による対策は、入力端子に施すＥＳＤ対策と同時に実施することも可能で、その場合、更に信頼性を向上させることができる。
【００７８】
また、本発明は、タッチセンサパネルのセンサ電極が半導体集積回路の入力端子に接続され、ホスト機器に座標データを送信するタッチパネル装置であれば広く適用できる。ＰＣＴ方式ほど部品コストの削減効果は得られないが、タッチセンサパネルが１つの面電極で４隅に接続した端子を半導体集積回路の容量測定端子に接続する表面型静電容量方式や４線式，５線式などの抵抗膜方式などにも適用可能である。また、上で示した各実施の形態では、タッチセンサパネル１のセンサが一般的なＸＹマトリクス構造のセンサであるものとして説明したが、本発明は、タッチセンサパネルのセンサの構造を問わず、タッチパネル装置に適用可能である。ＸＹマトリクス構造以外のセンサとしては、例えば、１層タイプのセンサ、オンセル構造のセンサ、インセル構造のセンサ等がある。
【００７９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  タッチセンサパネル、２  センシング部、３  タッチ検出部、４  状態検知部、５  状態復旧部、６  出力制御部、７  Ｘセンサ群、８  Ｙセンサ群、９  ＦＰＣ、１０  コントローラ基板、１１  集積回路、１２  集積回路、１３  電源回路、４１  シャント抵抗、４２  演算増幅器、４３  トランジスタ、４４  抵抗素子、４５  抵抗素子、５１  比較回路、５２  基準電圧生成回路、５３  論理和回路、５４  信号遅延回路、５５  スイッチ、５６  ＡＤ変換回路、５７  演算回路。
【図１】
0006486158.tif 000002
【図２】
0006486158.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006486158.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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