(57)【要約】【課題】タッチパネルのエッジ部の電極周囲にグランドを敷いた場合においても、ノイズの影響を低減できる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、複数の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６のうち、タッチパネル２のエッジ部に近い方の駆動電極Ｘ１と駆動部５との間の接続状態を導通に切り替えた場合に、エッジ部に近い方の駆動電極Ｘ１に隣り合う他の駆動電極Ｘ２を駆動部５及びグランドから切り離してオープンに切り替えるように駆動電極切替スイッチ３を制御する制御部７を備える。【選択図】図１
2016085550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に並列に配置された複数の駆動電極、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に並列に配置された複数の検出電極を有するタッチパネルと、
前記複数の駆動電極を駆動する駆動部と、
前記複数の駆動電極を前記駆動部又はグランドに切り替える駆動電極切替スイッチと、
前記複数の検出電極により検出された検出値を読み出す読出部と、
前記複数の検出電極を前記読出部又はグランドに切り替える検出電極切替スイッチと、
前記駆動電極切替スイッチの切り替え、及び前記検出電極切替スイッチの切り替えを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の駆動電極のうち、前記タッチパネルのエッジ部に近い方の前記駆動電極と前記駆動部との間の接続状態を導通に切り替えた場合に、前記エッジ部に近い方の前記駆動電極に隣り合う他の前記駆動電極を前記駆動部及び前記グランドから切り離してオープンに切り替えるように前記駆動電極切替スイッチを制御することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動電極の駆動毎に、前記複数の検出電極の全てを順次切り替えるように前記検出電極切替スイッチを制御することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極の周囲には、グランドに接続された周囲電極が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に係り、特に、静電容量の変化を検出するタッチパネルを備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルを備えた入力装置は、車載用や携帯機用等の各種の電気機器に多用されている。この種の入力装置としては、例えば特許文献１に記載された静電容量方式のタッチパネル装置が提案されている。
【０００３】
上記特許文献１に記載されたタッチパネル装置は、駆動電極及び検出電極が互いに直交する方向に格子状に配列されたタッチパネルを備えている。タッチパネルには、選択された駆動電極を信号源に接続して短絡状態に切り替える駆動電極切替スイッチと、選択された検出電極を検出回路に接続して短絡状態に切り替える検出電極切替スイッチとが接続されている。
【０００４】
駆動電極切替スイッチは、選択されていない他の駆動電極をグランドに接続することで、信号源に対して短絡状態となった駆動電極に対するノイズの影響を低減している。一方の検出電極切替スイッチについても、選択されていない他の検出電極をグランドに接続することで、検出回路に対して短絡状態となった検出電極に対するノイズの影響を低減している。
【０００５】
検出電極切替スイッチにより検出回路に対して短絡状態となった検出電極から出力される信号から検出電圧を生成し、その検出電圧を閾値電圧と比較することで、指等の検出対象物がタッチパネルにタッチしたか否かが検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−５２９９７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、ノイズ環境が厳しい場合は、タッチパネルのエッジ部の近くに配置された電極の周囲にグランドを敷くことでノイズ対策を行う必要がある。しかしながら、選択されていない他の電極のグランドによるノイズの影響よりも電極周囲のグランドによるノイズの影響の方が大きいため、タッチパネルのエッジ部の近くに配置された電極の感度が劣化してしまう。
【０００８】
この感度の劣化を防止するためには、タッチパネルのエッジ部に合わせて、タッチパネル全体のタッチ閾値を下げる設定が必要になる。しかしながら、タッチパネル全体のタッチ閾値を下げると、ノイズによる影響を受けやすくなり、誤検出の可能性が高くなる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、タッチパネルのエッジ部の電極周囲にグランドを敷いた場合においても、ノイズの影響を低減できる入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］本発明は、第１の方向に並列に配置された複数の駆動電極、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に並列に配置された複数の検出電極を有するタッチパネルと、前記複数の駆動電極を駆動する駆動部と、前記複数の駆動電極を前記駆動部又はグランドに切り替える駆動電極切替スイッチと、前記複数の検出電極により検出された検出値を読み出す読出部と、前記複数の検出電極を前記読出部又はグランドに切り替える検出電極切替スイッチと、前記駆動電極切替スイッチの切り替え、及び前記検出電極切替スイッチの切り替えを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の駆動電極のうち、前記タッチパネルのエッジ部に近い方の前記駆動電極と前記駆動部との間の接続状態を導通に切り替えた場合に、前記エッジ部に近い方の前記駆動電極に隣り合う他の前記駆動電極を前記駆動部及び前記グランドから切り離してオープンに切り替えるように前記駆動電極切替スイッチを制御することを特徴とする入力装置にある。
【００１１】
［２］上記［１］記載の前記制御部は、前記駆動電極の駆動毎に、前記複数の検出電極の全てを順次切り替えるように前記検出電極切替スイッチを制御することを特徴とする。
【００１２】
［３］上記［１］又は［２］記載の前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極の周囲には、グランドに接続された周囲電極が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、タッチパネルのエッジ部の電極周囲にグランドを敷いた場合においても、ノイズの影響を受けにくくなり、ノイズにより誤検出しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に好適な実施の形態に係る入力装置の構成ブロック図である。
【図２】実施の形態に係る入力装置による動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る入力装置の電極切替スイッチ部の動作を説明するための構成ブロック図である。
【図４】実施の形態に係る入力装置の電極切替スイッチ部の他の動作を説明するための構成ブロック図である。
【図５】比較例におけるタッチパネル上の感度を説明するための図である。
【図６】実施の形態及び比較例を対比させた説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
（入力装置の全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、実施の形態に係る典型的な入力装置の一例を示している。この入力装置１は、例えば操作者の指等の検出対象物により、操作面２ａに対してタッチ操作やなぞり操作等を行った際の静電容量の変化を検出するタッチパネル２を備えた静電容量式のタッチパネル装置として用いられる。
【００１７】
タッチパネル２は、図１に示すように、Ｘ軸方向に略等しい間隔で配列されるとともに、Ｙ軸方向に延在する６本の第１〜第６の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と、Ｙ軸方向に略等しい間隔で配列されるとともに、Ｘ軸方向に延在する６本の第１〜第６の検出電極Ｙ１〜Ｙ６とを有している。駆動電極Ｘ１〜Ｘ６及び検出電極Ｙ１〜Ｙ６のそれぞれは、６本の電極により構成されているが、図示例に限定されるものではない。
【００１８】
駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と検出電極Ｙ１〜Ｙ６とは、ＩＴＯ等の透明電極を互いに交差する方向に格子状に配列されており、検出電極Ｙ１〜Ｙ６が駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と交差する部分である検出点に静電容量を形成する。タッチパネル２のエッジ部には、駆動電極Ｘ１，Ｘ６及び検出電極Ｙ１，Ｙ６の電極周囲を囲むグランドに接続された周囲電極８が設けられている。
【００１９】
タッチパネル２には、駆動電極切替スイッチ部３と検出電極切替スイッチ部４とが電気的に接続されている。駆動電極切替スイッチ部３は、駆動電極Ｘ１〜Ｘ６を駆動する駆動部５に電気的に接続されている。検出電極切替スイッチ部４は、検出電極Ｙ１〜Ｙ６により検出された検出値を読み出す読出部６に電気的に接続されている。駆動電極切替スイッチ部３及び検出電極切替スイッチ部４には、制御部７から出力された制御信号が入力される。
【００２０】
駆動電極切替スイッチ部３は、一方の端子が各駆動電極Ｘ１〜Ｘ６に電気的に接続された第１〜第６の駆動スイッチ３１〜３６からなる。各駆動スイッチ３１〜３６の他方の端子は、オンにされた場合に各駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と駆動部５との間を導通状態に切り替えられ、オフにされた場合に駆動部５及びグランドから切り離すオープン、又はグランドに選択的に切り替えられる。
【００２１】
駆動部５は、制御部７に電気的に接続されており、制御部７から出力される駆動制御信号に基づいて、各駆動電極Ｘ１〜Ｘ６に駆動信号を出力するように構成されている。
【００２２】
検出電極切替スイッチ部４は、一方の端子が各検出電極Ｙ１〜Ｙ６に電気的に接続された第１〜第６の検出スイッチ４１〜４６からなる。各検出スイッチ４１〜４６の他方の端子は、オンにされた場合に各検出電極Ｙ１〜Ｙ６と読出部６との間を導通状態に切り替えられ、オフにされた場合にグランドに切り替えられる。
【００２３】
読出部６は、制御部７に電気的に接続されており、制御部７から出力される読出制御信号に基づいて、各駆動電極Ｘ１〜Ｘ６の駆動毎に検出電極Ｙ１〜Ｙ６から出力される検出信号を検出値として読み出すように構成されている。
【００２４】
この検出値は、タッチパネル２に対してタッチ入力がない場合の静電容量値とタッチ入力がある場合の静電容量値との差分値（Δ値）であり、所定の閾値を超えたか否かによってタッチ入力が検出される。
【００２５】
読出部６では、読み出した検出値に基づいて、検出対象物の接触が検出された検出点の座標が算出される。読出部６は、閾値を有しており、この閾値と検出値とを比較することで検出点を判定する。検出点の座標の算出は、例えば加重平均等の方法が用いられる。読出部６は、検出点の座標の情報を含む検出情報を生成して制御部７に出力する。
【００２６】
制御部７は、プログラムに従って取得したデータに演算や加工等を行うＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成されるマイクロコンピュータである。ＲＯＭは、駆動電極切替スイッチ部３及び検出電極切替スイッチ部４が行う電極の選択及び接続の制御等の設定データを格納する。ＲＡＭは、ＲＯＭから読み出される設定データを一時的に記憶する。
【００２７】
制御部７は、クロック信号を生成する手段を有しており、クロック信号に基づいて、駆動制御信号、読出制御信号、及び切替制御信号を生成して出力するように構成されている。
【００２８】
駆動制御信号は、駆動信号の出力及び停止を指示する信号である。読出制御信号は、読み出した検出値に基づいて検出情報を生成して制御部７に出力する信号である。切替制御信号ｓｄ１〜ｓｄ６，ｓｒ１〜ｓｒ６は、第１の駆動電極Ｘ１から第６の駆動電極Ｘ６の順に駆動信号を出力させて駆動電極切替スイッチ部３の駆動スイッチ３１〜３６を独立に制御するとともに、第１の検出電極Ｙ１から第６の検出電極Ｙ６の順に検出値を読出部６に出力させて検出電極切替スイッチ部４の検出スイッチ４１〜４６を独立に制御する信号である。
【００２９】
以上のように構成された制御部７は、第１〜第６の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６のうち、タッチパネル２のエッジ部に近い方の第１の駆動電極Ｘ１と駆動部５との間の接続状態を導通に切り替えた場合に、第１の駆動電極Ｘ１に隣り合う第２の駆動電極Ｘ２を駆動部５及びグランドから切り離してオープンに切り替えるように駆動電極切替スイッチ部３を制御するように構成されている。
【００３０】
制御部７は、タッチパネル２のエッジ部に近い方の第６の駆動電極Ｘ６と駆動部５との間の接続状態を導通に切り替えた場合においても、第６の駆動電極Ｘ６に隣り合う第５の駆動電極Ｘ５を駆動部５及びグランドから切り離してオープンに切り替えるように駆動電極切替スイッチ部３を制御する。
【００３１】
制御部７は更に、第１〜第６の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６の駆動毎に第１〜第６の検出電極Ｙ１〜Ｙ６の全てを順次グランドから切り離して検出電極Ｙ１〜Ｙ６と読出部６との接続状態を導通に切り替えるように検出電極切替スイッチ部４を制御する。
【００３２】
（入力装置の動作）
次に、図１〜図４を参照しながら、上記のように構成された入力装置１の動作の一例を説明する。
【００３３】
図１は、入力装置１の駆動部５が駆動信号を出力する前段階の状態を示している。図２は、入力装置１による動作の流れを示すフローチャートである。図３は、電極切替スイッチ部３，４の動作を説明するための構成ブロック図であり、図４は、電極切替スイッチ部３，４の他の動作を説明するための構成ブロック図である。
【００３４】
図１において、駆動部５が駆動信号を出力する前段階にあり、第１〜第６の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６及び第１〜第６の検出電極Ｙ１〜Ｙ６の全ての電極がグランドに接続されている。
【００３５】
図２において、図示しない電源が入ると、入力装置１の駆動がスタートする。ステップＳ１の処理において、制御部７は、１列目の駆動電極Ｘ１から最終列である６列目の駆動電極Ｘ６を順次駆動するための変数ｉを初期値であるｉ＝１に設定するとともに、クロック信号の計時を開始する。この変数ｉは、駆動電極Ｘ１〜Ｘ６に対応する列数である。
【００３６】
制御部７は、何列目の駆動電極Ｘ１〜Ｘ６に切替制御信号を出力する選択を行っているかを判定する。ステップＳ２の処理では、タッチパネル２のエッジ部の近くに配置された１列目の駆動電極Ｘ１に切替制御信号を出力する選択を行っているか、あるいは１列目以外のＮ（Ｎ＝２〜６）列目の駆動電極Ｘ２〜Ｘ６に切替制御信号を出力する選択を行っているかが判定される。
【００３７】
ステップＳ２の処理において、１列目の駆動電極Ｘ１に切替制御信号を出力する選択を行っていると判定した場合は、ステップＳ２からステップＳ３へ移行する。ステップＳ３の処理において、１列目の駆動電極Ｘ１に隣接する２列目の駆動電極Ｘ２は、図３に示すように、オープンに切り替わる。３列目の駆動電極Ｘ３から最終列である６列目の駆動電極Ｘ６は、グランドに接続されたままの状態に維持される。
【００３８】
タッチパネル２のエッジ部の近くに配置された６列目の駆動電極Ｘ６に切替制御信号を出力する選択を行っていると判定した場合にあっても、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。ステップＳ３の処理において、６列目の駆動電極Ｘ６に隣接する５列目の駆動電極Ｘ５は、オープンに切り替えられる。１列目の駆動電極Ｘ１から４列目の駆動電極Ｘ４は、グランドに接続されたままの状態に維持される。
【００３９】
２列目の駆動電極Ｘ２から５列目の駆動電極Ｘ５のいずれかに切替制御信号を出力する選択を行っていると判定した場合は、ステップＳ２からステップＳ４へ移る。ステップＳ４の処理において、例えば２列目の駆動電極Ｘ２に切替制御信号を出力する選択を行っている場合は、２列目の駆動電極Ｘ２以外の駆動電極Ｘ１，Ｘ３〜Ｘ６は、図４に示すように、グランドに落とされる。
【００４０】
ステップＳ５の処理は、制御部７が駆動電極Ｘ１〜Ｘ６の駆動毎に検出電極Ｙ１〜Ｙ６を順次切り替えるための変数ｊを初期値であるｊ＝１に設定する。この変数ｊは、検出電極Ｙ１〜Ｙ６に対応する行数である。
【００４１】
１行目の検出電極Ｙ１に切替制御信号を出力する選択を行っている場合は、図３に示すように、１行目の検出電極Ｙ１が読出部６を介して制御部７に電気的に接続される。２行目の検出電極Ｙ２から６行目の検出電極Ｙ６は、グランドに接続されたままの状態に維持される。
【００４２】
ステップＳ５の次のステップＳ６の処理において、読出部６は、制御部７から出力される読出制御信号に基づいて、駆動電極Ｘ１に応じて検出電極Ｙ１から出力されるタッチ検出信号としての静電容量測定値（検出値）Δｉｊを読み出す。読み出した静電容量測定値Δｉｊは、制御部７へ送られ、静電容量測定値Δｉｊが所定の閾値を超えたか否かによってタッチ位置（検出点）が検出される。
【００４３】
検出電極切替スイッチ部４は、ステップＳ２の処理からステップＳ４の処理において選択された駆動電極Ｘ１が駆動部５と接続されている間に、制御部７の指令に基づき検出電極Ｙ２〜Ｙ６を順次選択するように切り替わる。選択された検出電極Ｙ２〜Ｙ６からの静電容量測定値は、読出部６を介して制御部７へ送られ、静電容量測定値Δｉｊが所定の閾値を超えたか否かによってタッチ位置が検出される。
【００４４】
ステップＳ６の次のステップＳ７の処理において、制御部７によって１行目の検出電極Ｙ１から最終行であるＭ（Ｍ＝６）行目の検出電極Ｙ６まで切替制御信号を出力する選択を行ったか否かが判定される。
【００４５】
ステップＳ７の処理において、最終行の検出電極Ｙ６の選択が終了していないと判定した場合は、ステップＳ７からステップＳ８へ移る。ステップＳ８の処理では、選択が終了したｊ（ｊ＝１〜５）行目の検出電極Ｙｊから選択が終了していない（ｊ＋１）行目の検出電極Ｙ（ｊ＋１）に切替制御信号を出力する選択を行い、ステップＳ６の処理からステップＳ７の処理を順次繰り返す。
【００４６】
最終行の検出電極Ｙ６の選択が終了すると、ステップＳ７からステップＳ９へ進む。ステップＳ９の処理では、選択が終了した１列目の駆動電極Ｘ１の次の２列目の駆動電極Ｘ２に切替制御信号を出力する選択を行い、ステップＳ２の処理からステップＳ９の処理を順次繰り返す。
【００４７】
（実施の形態と比較例との対比）
次に、実施の形態に係る入力装置１のタッチパネル２上の感度を比較例とともに説明する。
【００４８】
図５には、タッチパネル上の感度をグラフ化した比較例が示されている。グラフ中の横軸に示す測定位置は、駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と検出電極Ｙ１〜Ｙ６とが交差する検出点であり、縦軸に示すΔ値は、タッチパネルに対してタッチ入力がない場合の静電容量値とタッチ入力がある場合の静電容量値との差分値である。
【００４９】
図５において実線で示す比較例の感度は、１列目の駆動電極Ｘ１と、最終列である６列目の駆動電極Ｘ６とに切替制御信号を出力する選択を行っている場合に、１列目の駆動電極Ｘ１に隣接する２列目の駆動電極Ｘ２と、６列目の駆動電極Ｘ６に隣接する５列目の駆動電極Ｘ５とをグランドに接続されたままの状態に維持した条件下で測定された感度を示す。
【００５０】
図５から分かるように、比較例では、１列目の駆動電極Ｘ１と、最終列である６列目の駆動電極Ｘ６との感度は、２〜５列目の駆動電極Ｘ２〜Ｘ５に切替制御信号を出力する選択を行っている場合の感度とのΔ値差が大きくなって悪化している。
【００５１】
ここで、図６を参照すると、同図には、二点鎖線で示す実施の形態のタッチパネル２上の感度と、実線で示す比較例のタッチパネル上の感度とをグラフ化した一例が示されている。グラフ中の横軸に示すタッチ位置は、図５と同様に、駆動電極Ｘ１〜Ｘ６と検出電極Ｙ１〜Ｙ６とが交差する検出点であり、縦軸に示すΔ１及びΔ１´は、タッチ位置を判定するためのタッチ閾値である。
【００５２】
実施の形態の感度は、１列目の駆動電極Ｘ１と、最終列である６列目の駆動電極Ｘ６とに切替制御信号を出力する選択を行っている場合に、１列目の駆動電極Ｘ１に隣接する２列目の駆動電極Ｘ２と、６列目の駆動電極Ｘ６に隣接する５列目の駆動電極Ｘ５とをオープンに切り替えた条件下の感度を示す。
【００５３】
この実施の形態では、２〜５列目の駆動電極Ｘ２〜Ｘ５に切替制御信号を出力する選択を行っている場合の感度は、比較例と同様であるが、１列目の駆動電極Ｘ１と、最終列である６列目の駆動電極Ｘ６との感度は、２〜５列目の駆動電極Ｘ２〜Ｘ５の感度とのΔ値差が僅かである。
【００５４】
図５及び図６から分かるように、実線で示す比較例では、１列目の駆動電極Ｘ１の感度と、最終列である６列目の駆動電極Ｘ６の感度とが劣化していることから、タッチ閾値をΔ１に下げる必要がある。しかしながら、タッチ閾値をΔ１に下げると、ノイズの影響を受けて誤判定が発生しやすくなるので好ましくない。
【００５５】
（実施の形態の効果）
これに対し、図６に二点鎖線で示す実施の形態によれば、比較例よりも感度を改善させることができるようになり、タッチパネル２全体の感度を略均一にさせることが可能になる。それに加えて、比較例よりもタッチ閾値をΔ１´に上げることができるようになり、タッチ閾値を上げることでノイズの影響を小さく抑制することが可能になる。
【００５６】
以上のように構成された実施の形態に係る入力装置１によると、タッチ閾値を高く設定することができるため、ノイズにより誤検出しにくくなるという効果が得られる。
【００５７】
なお、上記入力装置１は、車両のインストルメントパネル、ステアリングホイールやセンターコンソールなどの各種内装品に装着することができる。
【００５８】
また、上記入力装置１は、車載機器を遠隔操作するための入力装置、携帯電話機やカメラなどの各種の携帯情報端末装置の入力デバイスとして効果的に用いることができることは勿論である。
【００５９】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態及び図示例を例示したが、上記実施の形態及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６０】
１…入力装置、２…タッチパネル、３…駆動電極切替スイッチ部、４…検出電極切替スイッチ部、５…駆動部、６…読出部、７…制御部、８…周囲電極、３１〜３６…駆動スイッチ、４１〜４６…検出スイッチ、Ｘ１〜Ｘ６…駆動電極、Ｙ１〜Ｙ６…検出電極
【図１】
2016085550.tif 000003
【図２】
2016085550.tif 000004
【図３】
2016085550.tif 000005
【図４】
2016085550.tif 000006
【図５】
2016085550.tif 000007
【図６】
2016085550.tif 000008