JP2009175784A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指等の入力手段が接触した場合の検出感度を向上することが可能なタッチパネル装置を得る。
【解決手段】タッチパネル部１はＸ，Ｙ軸方向に複数の電極を配置している。シールド電極切替制御回路３は、演算回路４が、タッチパネル部１のＸ軸方向を検知する際にはＸ軸電極を検知電極、Ｙ軸電極をシールド電極として扱い、演算回路４がＹ軸方向を検知する際には、Ｘ軸電極をシールド電極、Ｙ軸電極を検知電極として扱うよう制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、指などの入力手段で入力が可能なタッチパネル装置に関し、特に、Ｘ，Ｙ方向を検知する電極がマトリックス上に配置されたマトリックス型の静電容量タッチパネルにおいて指等の導体が近接したことを検知可能なタッチパネル装置に関する。

装置の小型化などにより、入力表示一体型のタッチパネル式入力装置が様々な分野で活用されるようになってきた。従来、指やペンによる入力を検知するタッチパネルには様々な方式のものが実用化されている。このなかで、静電容量方式と呼ばれるものは、タッチパネル面に微弱な電流を流して電界を形成し、指等の導電体が軽く触れた場合の静電容量値の変化を電圧の低下等に変換して検知し、その接触位置を検出するものである。

また、指等の２次元の入力位置座標を検出する方式として、マトリックス方式がある。これは、Ｘ方向の位置を検知するための電極とＹ方向の位置を検出するための電極を短冊状に直交させて配置したものである。例えば特許文献１に記載された情報入力装置では、マトリックス型の静電容量方式を採用したタッチパネルに関する内容が開示されている。

このような静電容量方式のタッチパネル装置の場合、微弱な静電容量の変化を検出する必要があるため、周囲の導電体の影響により検出精度が低下する場合がある。即ち、入力を指示するための指以外の導電体が存在する場合、その導電体と座標入力装置に配置された電極線との間に不要な静電結合（浮遊容量）が生じ、それを通して電流が流れてしまうため、出力部で検出されるべき本来の指の接触による電圧低下の感度が下がる可能性がある。

一方、このような外部の要因による浮遊容量を抑制するものとして、同相シールドがある。例えば、特許文献２に記載された静電容量形近接センサでは、センサとしての電極面の下に同相シールドパターンを配置して検出精度を安定化させる点について開示されている。

特開平７−１２９３２１号公報 特開平７−２９４６７号公報

上記従来のマトリックス型の静電容量タッチパネルを用いた情報入力装置では、例えばＹ座標位置を検出する際に、指先とＹ軸電極線との間の静電容量結合の変化を検出するのであるが、Ｙ座標位置検出には無関係なＹ軸電極線と直交するＸ軸電極線が導電体であるために、Ｙ軸電極線とＸ軸電極線との間に静電容量結合が生じ、これが浮遊容量となり、Ｙ軸電極線を用いた指先位置検知の感度を低下させる可能性があった。

一方、特許文献２に記載されたような検知電極と同電位となる同相シールド電極を使い、外部の導電体の影響を抑制するようにしたものでは、検知電極の他に、シールド用の同相シールド電極を新たに設置する必要があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、指等の入力手段が接触した場合の検出感度を向上することが可能なタッチパネル装置を得ることを目的とする。

この発明に係るタッチパネル装置は、複数の電極を配置したタッチパネル部と、タッチパネル部に対する入力手段の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出し、近接または接触位置を検出する演算回路と、複数の電極における一部の電極を検知電極、他の電極を、検知電極と同電位のシールド電極として接続するシールド電極切替制御回路とを備えたものである。

この発明のタッチパネル装置は、複数の電極における一部の電極を検知電極、他の電極を、検知電極と同電位のシールド電極として接続するようにしたので、指等の入力手段が接触した場合の検出感度を向上することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置を示す構成図である。
図において、タッチパネル装置は、タッチパネル部１、発振回路２、シールド電極切替制御回路３、演算回路４、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ、Ｘ軸出力側スイッチ６ａ、Ｙ軸出力側スイッチ６ｂ、制御回路７を備えている。

タッチパネル部１は、Ｘ軸方向の位置を検出するためのＸ軸電極線と、Ｙ軸方向の位置を検出するためのＹ軸電極線がマトリックス上に配置された座標入力用のタッチパネルである。発振回路２は、パルス信号を発生する発振回路である。シールド電極切替制御回路３は、タッチパネル部１のＸ，Ｙ軸電極線を、検知電極、あるいは検知電極と同電位となるシールド電極として制御するよう動的に切替える制御回路である。

演算回路４は、タッチパネル部１の電極線の信号を検出して、入力手段である指の入力位置を算出する演算回路である。Ｘ軸入力側スイッチ５ａは、Ｘ軸電極線の入力端へパルス信号を入力するためのスイッチであり、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂは、Ｙ軸電極線の入力端へパルス信号を入力するためのスイッチである。また、Ｘ軸出力側スイッチ６ａは、Ｘ軸電極線の出力端を演算回路４に接続するためのスイッチであり、Ｙ軸出力側スイッチ６ｂは、Ｙ軸電極線の出力端を演算回路４に接続するためのスイッチである。制御回路７は全体を制御する制御回路である。

図２は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ（Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ）の詳細を示す構成図である。
Ｘ軸入力側スイッチ５ａ（Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ）は、シールド電極切替制御回路３との接続線１０と、タッチパネル部１の電極線との接続線１２，１３，１４,…，Ｎと、接続線１０と接続線１２，１３，１４,…，Ｎとを結合するための結合部１１からなり、この結合部１１と接続線１２，１３，１４,…，Ｎとの結合をオン／オフすることにより、タッチパネル部１の電極線の選択を行うようになっている。尚、Ｘ軸出力側スイッチ６ａおよびＹ軸出力側スイッチ６ｂは、この逆構成、即ち、演算回路４との接続線とタッチパネル部１の複数の電極線との接続線とを選択的に接続するよう構成されている。

図３は、ある電極線に指先が近接あるいは接触した場合の等価回路を図示したものであり、Ｖｏは電極線の入力端に印加された電圧値、Ｒｓは電極線の抵抗値、Ｃｓは指先と電極線との間に生成される静電容量、Ｖｓは電極線の出力端で検出される電圧値を表す。

図４は、あるＸ軸電極線の一つ（Ｘ軸電極線２０で示す）とＹ軸電極線の１つ（Ｙ軸電極線２１で示す）を図示したものであり、両電極間に電位差がある場合に指先をＸ軸電極に近づけた状態を示している。図中、Ｃｓは、Ｘ軸電極線２０と指先の間の静電容量である。また、Ｃｆ１とＣｆ２はＸ軸電極線２０とＹ軸電極線２１との間に生じる静電容量である。

図５は、あるＸ軸電極線の一つ（Ｘ軸電極線２０で示す）とＹ軸電極線の一つ（Ｙ軸電極線２１で示す）を図示したものであり、両電極間に電位差がない場合に指先をＸ軸電極線２０に近づけた状態を示している。図中、Ｃｓは、Ｘ軸電極線２０と指先の間の静電容量である。

次に、実施の形態１のタッチパネル装置の動作について説明する。
以下、図１のタッチパネル部１に操作者が指を近づけた場合の動作を説明する。尚、操作者の指先がタッチパネル部１に近接した場合でも、接触した場合でも同じ動作となるため、以降では指先が近接した場合のみについて説明する。

本実施の形態では、指先のＸ座標位置を検出した後、Ｙ座標位置を検出する。先ず、制御回路７が、シールド電極切替制御回路３にＸ座標位置検出処理を行うよう指示する。シールド電極切替制御回路３は、Ｘ軸電極線の入力端のＸ軸入力側スイッチ５ａにおいて一つのＸ軸電極線を結合する。また、シールド電極切替制御回路３は、出力端のＸ軸出力側スイッチ６ａにおいて、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続したものと同じＸ軸電極線の出力端を結合する。即ち、Ｘ軸入力側スイッチ５ａでは、シールド電極切替制御回路３の指示により、結合部１１を介して、タッチパネル部１の電極線との接続線１２，１３，１４,…，Ｎのうちいずれかの接続線と、接続線１０とを結合する。また、Ｘ軸出力側スイッチ６ａでは、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続された電極線と演算回路４への接続線を結合する。
次に、シールド電極切替制御回路３は、Ｙ軸電極線の入力端のＹ軸入力側スイッチ５ｂにおいて、全てのＹ軸電極線を結合する。

次に、シールド電極切替制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続されたＸ電極線の入力端に、発振回路２のパルス信号を印加する。即ち、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続されたＸ軸電極線を検知電極として動作させる。また、これと同時にシールド電極切替制御回路３は、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂで接続された全Ｙ軸電極線に、検知電極に印加したものと同じパルス信号を印加する。即ち、Ｙ軸電極線全てをシールド電極として動作させ、検知電極と同一電位となるよう制御する。

シールド電極切替制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ内の接続線の結合を切り替えながら順次各々のＸ軸電極線にパルス信号を印加する。
ここで、操作者の指先がタッチパネル部１に近接すると、指先とＸ軸電極線とが静電結合し、Ｘ軸電極線から指先に、この静電容量を介して電流が流れる。演算回路４は、Ｘ軸出力側スイッチ６ａを介してＸ軸電極線の出力端での電圧値を順次求める。

次に、演算回路４の動作を図３を用いて説明する。
図３は、上述したように、あるＸ軸電極線に指が近接した場合の等価回路を示したものである。Ｘ軸電極線の抵抗値をＲｓ、指とＸ軸電極線との間の静電容量をＣｓ、発振回路２からＸ軸電極線の入力端に印加される電圧をＶｏとする。Ｘ軸電極線に指が近接する場合、電流が静電容量Ｃｓを介して人体（図３の等価回路ではアース）側に流れる。演算回路４ではＲｓに対応する電圧Ｖｓを検出する。ここで、Ｘ軸電極線に流れる電流の一部がＣｓを介してアース側に流れるため、演算回路４で検出する電圧Ｖｓは、Ｘ軸電極線の入力端に印加された電圧Ｖｏよりも低いものとなる。
演算回路４は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａとＸ軸出力側スイッチ６ａで順次結合されたＸ軸電極線に対して電圧値を検出していき、各Ｘ軸電極線に対するそれぞれの電圧低下値、即ち、ＶｏとＶｓの差を求める。

静電容量の大きさは、指先とＸ軸電極線の距離に反比例するため、指先が近接した位置に最も近いＸ軸電極線の静電容量が最も大きくなる。即ち、指先が近接した位置に最も近いＸ軸電極線から指先に流れる電流が最も大きくなり、演算回路４で検出する電圧低下値が最も大きくなる。演算回路４では、各Ｘ軸電極線から得られた電圧低下値のうち、最も大きい電圧低下値を示すＸ軸電極線の位置を求め指先のＸ座標位置とする。

Ｘ座標位置の検出が終わると、制御回路７は、シールド電極切替制御回路３にＹ座標位置検出処理を行うよう指示する。シールド電極切替制御回路３は、Ｙ軸電極線の入力端のＹ軸入力側スイッチ５ｂにおいて一つのＹ軸電極線を結合する。また、シールド電極切替制御回路３は、出力端のＹ軸出力側スイッチ６ｂにおいて、上記と同じＹ軸電極線の出力端を結合する。

次に、シールド電極切替制御回路３は、Ｘ軸電極線の入力端のＸ軸入力側スイッチ５ａにおいて全てのＸ軸電極線を結合する。
以下、Ｘ座標位置を求めた処理と同様な処理により、演算回路４でＹ座標位置を検出する。

ここで、図４、図５を用いて、指先が検知電極であるＸ軸電極線２０に近づいた場合の動作を説明する。Ｘ座標位置を検出する際に、Ｘ座標位置検出に必要のないＹ軸電極線がＹ軸入力側スイッチ５ｂで結合されていない場合、あるいは、基準電位となるようにグラウンドに接地されている場合等では、図４に示すように、検知電極２０と周辺に配置されたＹ軸電極線２１との間に電位差が生じる。このため、これら電極間に静電容量（浮遊容量）Ｃｆ１、Ｃｆ２が生成される。
ここで、指先が検知電極に近づくと、指先と検知電極２０との間に静電容量Ｃｓが生成される。即ち、指先と検知電極が静電結合し、人体にアースされた状態となる。これにより、検知電極２０から指先にＣｓを介して電流が流れる。演算回路４において、この電流の影響による電圧低下分を検出することで、指先が接触したことを検知するのであるが、図４の場合、検知電極２０から浮遊容量Ｃｆ１，Ｃｆ２を通しても電流が流れるため、結果的に指先へ流れる電流の量が小さくなる。即ち、指先が接触したことによる電圧低下分が小さくなり、演算回路４での電圧低下値の検出感度が低下する要因となる。

本実施の形態では、Ｘ座標位置検出の際は、Ｙ軸電極線をシールド電極として動作させるため、検知電極とＹ軸電極とは同電位となる。この場合、図５に示すように、検知電極であるＸ軸電極線２０とＹ軸電極線２１の間に静電容量が発生しない（図４のＣｆ１，Ｃｆ２が発生しない）。
本実施の形態においても、指先が検知電極に近接すると、指先と検知電極との間に静電容量Ｃｓが生成される。即ち、指先と検知電極が静電結合し、人体にアースされた状態となる。これにより、検知電極から指先にＣｓを介して電流が流れる。演算回路４において、この電流の影響による電圧低下分を検出することで、指先が近接したことを検知するのであるが、図４の場合と異なり、Ｃｆ１，Ｃｆ２の浮遊容量による電流の漏れがないため、図４の場合に比べて多くの電流が指先を通して人体側に流れることになる。これにより、指先が近接したことによる電圧低下分が大きくなり、演算回路４において、指先が近づいたことを検出する感度を高くすることができる。

このように、実施の形態１では、Ｘ座標位置を検出する際は、Ｘ軸方向の位置検出に関係のないＹ軸電極線をシールド電極として動作するよう制御し、他方Ｙ座標位置を検出する際は、Ｙ軸方向の位置検出に関係のないＸ軸電極線をシールド電極として動作するよう制御する構成にしたので、Ｘ軸方向の位置検出の際には、指とＹ軸電極線との間の電流の漏れを抑制し、Ｙ軸方向の位置検出の際には、指とＸ軸電極線との間の電流の漏れを抑制することができ、この結果、Ｘ座標位置、Ｙ座標位置の検出感度を向上することができる。
また、本構成にすることにより、シールド電極をＸ，Ｙ方向検知の電極とは別途に設ける必要がなく、装置の構成を簡略化することができる。

以上のように、実施の形態１のタッチパネル装置によれば、複数の電極を配置したタッチパネル部と、タッチパネル部に対する入力手段の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出し、近接または接触位置を検出する演算回路と、複数の電極における一部の電極を検知電極、他の電極を、検知電極と同電位のシールド電極として接続するシールド電極切替制御回路とを備えたので、指等の入力手段が接触した場合の検出感度を向上させることができる。

また、実施の形態１のタッチパネル装置によれば、タッチパネル部を、Ｘ軸およびＹ軸方向に配設された複数の電極からなるマトリックス型の電極配置としたので、Ｘ軸電極およびＹ軸電極を検知電極またはシールド電極として動的に制御することができる。

また、実施の形態１のタッチパネル装置によれば、シールド電極切替制御回路は、タッチパネル部のＸ軸方向を検知する際にはＸ軸電極を検知電極、Ｙ軸電極をシールド電極として扱い、Ｙ軸方向を検知する際には、Ｘ軸電極をシールド電極、Ｙ軸電極を検知電極として扱うよう制御するようにしたので、Ｘ，Ｙ位置座標の検出精度の向上を図ることが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２は、Ｘ軸電極とＹ軸電極との重なる面積が小さくなるよう配置したものである。
実施の形態２のタッチパネル装置におけるタッチパネル部１とシールド電極切替制御回路３や演算回路４といった図面上の構成は、実施の形態１と同様であるため、図１を用いて説明する。
先ず、実施の形態２のタッチパネル装置の説明に先立ち、短冊状に形成された電極形状のタッチパネル装置を説明する。
図６は、短冊状の電極線を有するタッチパネル部１の一部を示す説明図である。
図示のように、Ｘ軸電極線４０〜４３とＹ軸電極線４４〜４７は、それぞれ短冊状に形成されている。このように構成されたタッチパネル部１の電極線構造のうち、Ｘ軸電極線４０とＹ軸電極線４４のみを図７および図８に示す。

図７は、指先がＸ軸電極線４０とＹ軸電極線４４の重なり部分に近接した状態を示しており、図中のＣｓ１は指先とＹ軸電極線４４との間の静電容量を示している。また、図８は、指先がＸ軸電極線４０とＹ軸電極線４４の重なり部分以外の場所に近接した状態を示しており、図中のＣｓは指先とＹ軸電極線４４との間の静電容量である。

図６のように構成された電極線形状の場合、Ｙ軸電極線４４〜４７がＸ軸電極線４０〜４３の下側に配置されている。ここで、例えば、Ｙ座標位置を検出する場合、シールド電極切替制御回路３が、Ｙ軸電極線４４を検知電極として扱うよう制御し、Ｘ軸電極線全て、即ち、Ｘ軸電極線４０〜４３をシールド電極として扱うよう制御すると、検知電極であるＹ軸電極線４４と、シールド電極であるＸ軸電極線４０〜４３が重なる部分では、Ｙ軸電極線４４の上側にシールド電極が配置される状態となる。この場合、Ｙ軸電極線４４とシールド電極の重なり部分に指先が近接する際には、演算回路４において、指先の近接による電圧低下を検知する感度が低下する。

この点について図７、図８を用いて具体的に説明する。
Ｘ軸電極線４０をシールド電極として、Ｙ軸電極線４４を検知電極として動作させた場合、指先と検知電極であるＹ軸電極線４４との間に静電容量が生成される。図７の場合、即ち、指先がシールド電極であるＸ軸電極線４０と、検知電極であるＹ軸電極線４４との重なり部分に近接した場合、指先と検知電極との間に生成される静電容量を代表してＣｓ１として図示した。
一方、図８の場合、即ち、指先がシールド電極であるＸ軸電極線４０と、検知電極であるＹ軸電極線４４との重なり部分以外の場所にある場合、指先と検知電極との間に生成される静電容量をＣｓとして図示した。

ここで、検知電極であるＹ軸電極線４４からみると、図８の場合、即ち、指先がシールド電極であるＸ軸電極線４０と検知電極であるＹ軸電極線４４との重なり部分以外の場所にある場合に比べ、図７の場合、即ち、指先がシールド電極であるＸ軸電極線４０と検知電極であるＹ軸電極線４４との重なり部分にある場合の方が、指先と電極との間の距離が大きくなる。
静電容量の大きさは一般的に指先と電極との距離に反比例する。このため、指先がシールド電極であるＸ軸電極線４０と、検知電極であるＹ軸電極線４４との重なり部分にある場合、指先と検出電極であるＹ軸電極線４４との間の静電容量は小さくなり、演算回路４において、指先の近接による電圧低下を検知する感度が低下する。

このような検知感度の低下に対して、実施の形態２では次のような構成としている。
図９は、実施の形態２のタッチパネル部１に配置された電極線の一部を示したものであり、これは、Ｘ軸電極線とＹ軸電極線との重なり領域が小さくなる形状で構成したものである。
即ち、図９に示されたＸ軸電極線５０〜５３とＹ軸電極線５４〜５７は、その重なり部分の面積が小さくなるよう構成されている。
図１０は、図９のＸ軸電極線５１とＹ軸電極線５５の重なり部分の詳細を示したものであり、Ｃｓ２は指先とＹ軸電極線５５との間の静電容量である。

図９及び図１０に示すような実施の形態２の電極形状の場合、即ち、図６の短冊形の形状をしたＸ，Ｙ軸電極線に比べて、Ｘ，Ｙ軸電極線が重なる部分の面積を小さくした形状の場合には、例えばＹ座標位置を検出する際、シールド電極切替制御回路３がＹ軸電極線５４を検知電極として扱うよう制御し、Ｘ軸電極線全て、即ちＸ軸電極線５０〜５３をシールド電極として扱うよう制御しても、検知電極であるＹ軸電極線５４と、シールド電極であるＸ軸電極線５０〜５３の重なる部分が小さいために、指先がこの重なり部分に近接したとしても指先と電極の間の距離が短冊形状のＸ，Ｙ軸電極線の場合に比べて小さくなる。

図１０にその詳細を示すように、Ｘ軸電極線５１とＹ軸電極線５５が重なる部分の電極形状の幅を小さく構成しているため、指先と検知電極であるＹ軸電極線５５との距離が図７の場合に比べて小さくなる。このため静電容量Ｃｓ２は静電容量Ｃｓ１よりも大きくなり、演算回路４において検出される電圧低下値も大きくなる。このようにＹ座標位置を検出する際のＸ軸電極線をシールド電極として動作させることによる電極の重なり部分の悪影響を抑制することができ、検知感度の低下を抑えることができる。

また、図１１は、実施の形態２における他の例を示す構成図である。
図１１では、Ｘ，Ｙ軸電極線の構成のみを示している。この例では、Ｘ，Ｙ軸電極線の重なり部分の幅を小さくするとともに、それ以外の電極形状をひし形状（タッチパネル部端部の電極形状はひし形を半分とした三角形）になるよう構成している。即ち、図１１の構成では、Ｘ軸電極線６０〜６３とＹ軸電極線６４〜６７は、それぞれ複数のひし形状に形成され、かつ、それぞれのひし形を接続する接続部分で重なるよう配置されている。
このような構成により、重なり以外の電極部分を大きくすることができ、電極の重なり部分の悪影響を抑制するとともに、重なり部分以外の電極部分の面積を大きくすることで、更に指先の検出感度の向上を図ることが可能となる。

尚、実施の形態２では、重なり部分以外の電極線の形状を正方形またはひし形として構成したが、電極線の重なり部分が小さくなるような構成であれば、上記の形状以外の形状でも同様な効果が得られることはいうまでもない。

このように、タッチパネル部１に配設した電極線を上記のような構成にしたので、マトリックス電極の下側にある電極線を検知電極とし、上側にある電極線をシールド電極とした場合でも、電極の重なり部分を小さくすることで検出感度の低下を抑えることが可能となり、Ｘ，Ｙ位置座標の検出精度の向上を図ることが可能となる。

以上のように、実施の形態２のタッチパネル装置によれば、タッチパネル部に配置された電極は、Ｘ軸電極とＹ軸電極との重なる面積が小さくなるよう配置したので、検出感度の低下を抑えることができ、従って、Ｘ，Ｙ位置座標の検出精度の向上を図ることが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３は、シールド電極切替制御回路による電極接続に基づいて検知電極の静電容量の変化量を補正する補正回路を設け、この補正回路で補正された値に基づいて近接または接触位置を検出するようにしたものである。
図１２は、実施の形態３のタッチパネル装置を示す構成図である。
図示のタッチパネル装置は、タッチパネル部１、発振回路２、シールド電極切替制御回路３、演算回路４、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ、Ｘ軸出力側スイッチ６ａ、Ｙ軸出力側スイッチ６ｂ、制御回路７、補正回路８を備えている。ここで、タッチパネル部１〜制御回路７の構成は実施の形態１または実施の形態２と同様であるため、その説明は省略する。補正回路８は、演算回路４で得られた各Ｘ，Ｙ軸電極線の電圧低下値を元に、各電極線の電圧低下値を補正するよう構成されている。

次に、実施の形態３のタッチパネル装置の動作について説明する。
図１３は、タッチパネル部１に配置された図６と同様な電極線に指を近接させた状態を示した図であり、Ｘ軸電極線４１の真上に指を近接させた場合の図である。図１４は、図１３の状態のときに演算回路４で得られたＸ軸電極線４０，４１，４２の電圧低下量を模式的に示した説明図である。

図１５は、タッチパネル部１に配置された図６と同様な電極線に指を近接させた状態を示した図であり、Ｘ軸電極線４０とＸ軸電極線４１の中間の位置に指を近接させた場合の図である。図１６は、図１５の状態のときに演算回路４で得られたＸ軸電極線４０，４１，４２の電圧低下量を模式的に示した説明図である。

図１２のタッチパネル部１に操作者が指を近づけると、実施の形態１と同様な処理により、演算回路４は、指が近接したＸ，Ｙ軸電極線の位置を検出する。しかし、タッチパネル部１の電極線の構成が図６のような場合、実施の形態２で説明したように、Ｙ軸電極線の上にＸ軸電極線が重なる状態となり、指先がこの重なり部分に近接した場合には、演算回路４においてＹ軸電極線の電圧低下の検出感度が低下する可能性がある。
そこで、演算回路４は得られた値を補正回路８に出力し、補正回路８は、指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分に近接した場合には、演算回路４で得られたＹ軸電極線の電圧低下値の値を補正する。

電圧低下値の補正は、例えば次のようにして実施することができる。指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なりがない部分に近接した場合に演算回路４で得られる電圧低下値をＶａ、指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分に近接した場合に演算回路４で得られる電圧低下値をＶｂとする。このＶａ，Ｖｂは予め実験的に求めておくものとする。
ここで、補正回路８は、指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分にある場合に、演算回路４で得られるＹ軸電極線の電圧低下値を、重なりがない場合の電圧低下値に近づけるよう補正する。具体的には、補正前の電圧低下値をＶ、補正後の電圧低下値をＶ´とすると、例えば次式に従い電圧低下値を補正する。
Ｖ´＝Ｖ×（Ｖａ／Ｖｂ）

また、指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分に近接していることの判定は、例えば次のようにして実現できる。
補正回路８は、演算回路４で得られた各Ｘ軸電極線の電圧低下値から、指先がＸ軸電極線の真上に近接していることを判定し、この時、Ｘ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分に指先が近接していると判断する。

指先がＸ軸電極線の真上に近接している状態を判定する処理を図１３から図１６を用いて説明する。図１３に示すように、指先がＸ軸電極線４１の真上に近接している状態を考える。このとき、演算回路４で得られる電圧低下値は図１４のグラフのようになる。即ち、指先が真上に近接しているＸ軸電極線４１の電圧低下値が最も大きく、周辺（両隣）のＸ軸電極線４０、４２の電圧低下値はそれに比べて小さくなる。
一方、図１５に示すように、指先がＸ軸電極線４１の真上ではなく、Ｘ軸電極線４０とＸ軸電極線４１の中間位置に近接している状態を考える。このとき、演算回路４で得られる電圧低下値は図１６のグラフのようになる。即ち、指先の位置が、Ｘ軸電極線４０とＸ軸電極線４１の両方に同じように近いため、Ｘ軸電極線４０とＸ軸電極線４１の電圧低下値の差が小さくなる。

ここで、補正回路８は、演算回路４で得られたＸ軸電極線の電圧低下値のうち最も大きい値と、その両隣のＸ軸電極線の電圧低下値のうち、大きい方の値との差（図１４、図１６のＶｄ）を求める。この電圧低下値の差Ｖｄの値が、一定閾値Ｖｄｔｈよりも大きい場合に、指先が、Ｘ軸電極の真上に近接している、即ち、Ｘ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分に指先が近接していると判断する。
尚、上記一定閾値Ｖｄｔｈは、予めＸ軸電極の真上に指先を近接させた状態でのＸ軸電極線の電圧低下値の値から実験的に求めておくものとする。

次に、補正回路８によって補正された電圧値は演算回路４に送出され、演算回路４において、実施の形態１で説明したのと同様に、その電圧値に基づいてＸ，Ｙ軸方向の座標位置検出が行われる。

以上のように補正回路８を動作させることで、指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線との重なり部分にある場合に、演算回路４で得られるＹ軸電極線の電圧低下値を補正して電極線の重なりによる検出感度の低下を抑制することが可能となる。

尚、上記実施の形態３では、Ｘ軸電極線がＹ軸電極線の上側にある場合を説明したが、Ｘ軸電極線がＹ軸電極線の下側にある場合でも同様に適用することができる。即ち、この場合は、下側に位置するＸ軸電極線の電圧を補正することになる。
また、実施の形態３では実施の形態１に適用した場合を説明したが、実施の形態２と組み合わせてもよい。

以上のように、実施の形態３のタッチパネル装置によれば、シールド電極切替制御回路による電極接続に基づいて検知電極の静電容量の変化量を補正する補正回路を備え、演算回路は、補正回路で補正された値に基づいて近接または接触位置を検出するようにしたので、電極線の重なりによる検出感度の低下を抑制し、検出精度を向上することが可能となる。

尚、上記実施の形態１から実施の形態３では、指先が近接した際の静電容量の変化を電圧低下値に換算して検出しているが、例えば、直接電流の低下量を検出する方法や、静電容量の大きさに応じて電荷をチャージするのに要する時間を指標とする等、その他の方法により静電容量の変化を検出するものでもよい。

この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置の入力側スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のある電極線に指先が近接あるいは接触した場合の等価回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のＸ，Ｙ電極間に電位差がある場合に指先をＸ軸電極に近づけた状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のＸ，Ｙ電極間に電位差がない場合に指先をＸ軸電極に近づけた状態を示す説明図である。 短冊状の電極線を有するタッチパネル部の一部を示す説明図である。 図６の構成で指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線の重なり部分に近接した状態を示す説明図である。 図６の構成で指先がＸ軸電極線とＹ軸電極線の重なり部分に近接していない状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるタッチパネル装置のタッチパネル部の一部を示す説明図である。 図９のＸ軸電極線とＹ軸電極線の重なり部分の詳細を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるタッチパネル装置における他の例のタッチパネル部の一部を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるタッチパネル装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるタッチパネル装置のＸ軸電極線の真上に指を近接させた状態の説明図である。 図１３の状態のときに演算回路で得られたＸ軸電極線の電圧低下量を模式的に示した説明図である。 この発明の実施の形態３によるタッチパネル装置の二つのＸ軸電極線の中間に指を近接させた状態の説明図である。 図１５の状態のときに演算回路で得られたＸ軸電極線の電圧低下量を模式的に示した説明図である。

符号の説明

１ タッチパネル部、２ 発振回路、３ シールド電極切替制御回路、４ 演算回路、５ａ Ｘ軸入力側スイッチ、５ｂ Ｙ軸入力側スイッチ、６ａ Ｘ軸出力側スイッチ、６ｂ Ｙ軸出力側スイッチ、７ 制御回路、８ 補正回路、２０，４０〜４３，５０〜５３，６０〜６３ Ｘ軸電極線、２１，４４〜４７，５４〜５７，６４〜６７ Ｙ軸電極線、Ｃｓ，Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｆ１，Ｃｆ２， 静電容量。

Claims (5)

1. 複数の電極を配置したタッチパネル部と、
   前記タッチパネル部に対する入力手段の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出し、前記近接または接触位置を検出する演算回路と、
   前記複数の電極における一部の電極を検知電極、他の電極を、前記検知電極と同電位のシールド電極として接続するシールド電極切替制御回路とを備えたタッチパネル装置。
2. タッチパネル部は、Ｘ軸およびＹ軸方向に配設された複数の電極からなるマトリックス型の電極配置であることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
3. シールド電極切替制御回路は、タッチパネル部のＸ軸方向を検知する際にはＸ軸電極を検知電極、Ｙ軸電極をシールド電極として扱い、Ｙ軸方向を検知する際には、前記Ｘ軸電極をシールド電極、前記Ｙ軸電極を検知電極として扱うよう制御することを特徴とする請求項２記載のタッチパネル装置。
4. タッチパネル部に配置された電極は、Ｘ軸電極とＹ軸電極との重なる面積が小さくなるよう配置することを特徴とする請求項３記載のタッチパネル装置。
5. シールド電極切替制御回路による電極接続に基づいて検知電極の静電容量の変化量を補正する補正回路を備え、演算回路は、前記補正回路で補正された値に基づいて近接または接触位置を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のタッチパネル装置。

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