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技術 静電容量タッチパネル

出願人 富士通クライアントコンピューティング株式会社
発明者 佐藤研二
出願日 2019年3月20日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-053272
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-154797
状態 特許登録済
技術分野 位置入力装置
主要キーワード コモンノイズ 識別信号発生器 送信識別 スキャン周期 アナログ増幅器 静電容量タッチパネル コモンモードノイズ ADC
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年9月24日)のものです。
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図面 (3)

課題

静電容量タッチパネルにおけるゴーストタッチ等の誤動作の発生を抑制し、電子機器の意図しない動作や、ユーザが希望する操作を行えないことを抑制する。

解決手段

静電容量タッチパネルは、TX電極103と、TX電極に対して充電電圧印加する信号発生器と、TX電極とRX電極104間に印加される電圧信号デジタル信号に変換するADCと、タッチ信号に対して信号処理を実行して位置データとして出力するDSPと、TX電極に対する充電電圧の印加に先立って、予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、TX電極に対して送信識別信号が印加された際にTX電極とRX電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備る。DSPは、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、位置データを出力し、一致しなかった場合、位置データを出力しない。

概要

背景

投影型の静電容量タッチパネルスマートフォンタブレット等の電子機器に多用されている。静電容量タッチパネルは、TX電極とRX電極間印加される電圧信号デジタルタッチ信号に変換し、当該タッチ信号に信号処理を実行して位置データとして出力する。

概要

静電容量タッチパネルにおけるゴーストタッチ等の誤動作の発生を抑制し、電子機器の意しない動作や、ユーザが希望する操作を行えないことを抑制する。静電容量タッチパネルは、TX電極103と、TX電極に対して充電電圧を印加する信号発生器と、TX電極とRX電極104間に印加される電圧信号をデジタル信号に変換するADCと、タッチ信号に対して信号処理を実行して位置データとして出力するDSPと、TX電極に対する充電電圧の印加に先立って、予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、TX電極に対して送信識別信号が印加された際にTX電極とRX電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備る。DSPは、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、位置データを出力し、一致しなかった場合、位置データを出力しない。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

TX電極と、前記TX電極と容量結合されるRX電極と、前記TX電極に対して充電電圧印加する信号発生器と、前記TX電極と前記RX電極間に印加される電圧信号デジタルタッチ信号に変換する変換部と、前記変換部によりデジタルに変換された前記タッチ信号に対して信号処理を実行して、当該タッチ信号を位置データとして出力する信号処理部と、前記TX電極に対する前記充電電圧の印加に先立って、前記TX電極に対して予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、前記TX電極に対して前記送信識別信号が印加された際に前記TX電極と前記RX電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、前記送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備え、前記信号処理部は、前記受信識別信号と前記送信識別信号とが一致した場合、前記位置データを出力し、前記受信識別信号と前記送信識別信号とが一致しなかった場合、前記位置データを出力しない、静電容量タッチパネル

請求項2

前記信号発生器は、所定の周期で、前記TX電極に対して前記充電電圧を印加し、前記識別信号発生器は、前記各周期において、前記TX電極に対する前記充電電圧の印加に先立って、前記TX電極に対して前記送信識別信号を印加する請求項1に記載の静電容量タッチパネル。

請求項3

前記周期は、前記TX電極と前記RX電極の交点に対するタッチ操作を検出するスキャン周期である請求項2に記載の静電容量タッチパネル。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、静電容量タッチパネルに関する。

背景技術

0002

投影型の静電容量タッチパネルがスマートフォンタブレット等の電子機器に多用されている。静電容量タッチパネルは、TX電極とRX電極間印加される電圧信号デジタルタッチ信号に変換し、当該タッチ信号に信号処理を実行して位置データとして出力する。

先行技術

0003

特開2018−5659号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、静電容量タッチパネルは、ユーザによるタッチ操作が行われた場合に発生するコモンノイズ等のノイズが、TX電極とRX電極間に印加される電圧信号に重畳される場合、ゴーストタッチ等の誤動作が発生する。そして、ユーザが意図しない位置においてゴーストタッチが発生すると、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりする。

課題を解決するための手段

0005

本発明の第1態様にかかる静電容量タッチパネルは、TX電極と、TX電極と容量結合されるRX電極と、TX電極に対して充電電圧を印加する信号発生器と、TX電極とRX電極間に印加される電圧信号をデジタルのタッチ信号に変換する変換部と、変換部によりデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行して、当該タッチ信号を位置データとして出力する信号処理部と、TX電極に対する充電電圧の印加に先立って、TX電極に対して予め設定された電圧信号である送信識別信号を印加する識別信号発生器と、TX電極に対して送信識別信号が印加された際にTX電極とRX電極間に印加される電圧信号である受信識別信号と、送信識別信号と、が一致するか否かを判断する比較器と、を備え、信号処理部は、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、位置データを出力し、受信識別信号と送信識別信号とが一致しなかった場合、位置データを出力しない。

発明の効果

0006

本発明の上記第1態様によれば、TX電極とRX電極間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなるので、静電容量タッチパネルにおけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

図面の簡単な説明

0007

図1は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの構成の一例を示す図である。
図2は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルにおける位置データの出力処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

実施例

0008

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの一例について説明する。

0009

図1は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルの構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル1は、信号発生器101、識別信号発生器102、TX電極103、RX電極104、アナログ増幅器105,108、ADC106、DSP107、および比較器109を有する。

0010

TX電極103は、後述する信号発生器101または識別信号発生器102によって電圧が印加される電極である。

0011

RX電極104は、TX電極103と容量結合される電極である。本実施形態では、静電容量タッチパネル1は、TX電極103とRX電極104とが網目状に配線されているものとする。

0012

信号発生器101は、TX電極103に対して充電電圧を印加する。本実施形態では、信号発生器101は、所定の周期で、TX電極103に対して充電電圧を印加する。ここで、所定の周期は、TX電極103とRX電極104の交点に対するタッチ操作を検出するスキャン周期である。

0013

識別信号発生器102は、信号発生器101によるTX電極103に対する充電電圧の印加に先立って、TX電極103に対して送信識別信号を印加する。ここで、送信識別信号は、予め設定された電圧信号である。本実施形態では、送信識別信号は、デジタル信号である。

0014

本実施形態では、識別信号発生器102は、各スキャン周期において、TX電極103に対する充電電圧の印加に先立って、TX電極103に対して送信識別信号を印加する。また、本実施形態では、識別信号発生器102は、送信識別信号を、TX電極103およびRX電極104を介さずに、比較器109に出力する。

0015

本実施形態では、異なるモジュール(信号発生器101および識別信号発生器102)によってTX電極103に対して充電電圧および送信識別信号を印加しているが、同一のモジュール(例えば、信号発生器101)によってTX電極103に対して充電電圧および送信識別信号を印加しても良い。

0016

アナログ増幅器105は、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号(アナログ信号)を増幅する。そして、アナログ増幅器105は、増幅した電圧信号をADC106に出力する。

0017

アナログ増幅器108は、TX電極103に対して送信識別信号が印加された際にTX電極とRX電極104間に印加される電圧信号である受信識別信号を増幅する。そして、アナログ増幅器108は、増幅した受信識別信号を比較器109に出力する。

0018

ADC(Analog to Digital Converter)106は、アナログ増幅器105によって増幅された電圧信号をデジタルの信号(以下、タッチ信号と言う)に変換する変換部である。そして、ADC106は、デジタルに変換したタッチ信号をDSP107に出力する。

0019

DSP(Digital Signal Processor)107は、ADC106によってデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行する信号処理部である。そして、DSP107は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置に出力する。

0020

比較器109は、アナログ増幅器108により増幅された受信識別信号と、識別信号発生器102から入力される送信識別信号と、を比較して、受信識別信号と送信識別信号とが一致するか否かを判断する。そして、比較器109は、受信識別信号と送信識別信号とが一致するか否かの判断結果を、DSP107に出力する。なお、比較器109は、受信識別信号と送信識別信号とが完全に一致していなくても、受信識別信号と送信識別信号との差分が予め定められた範囲内であれば両信号が一致していると判断しても良い。

0021

ところで、静電容量タッチパネル1は、ユーザによるタッチ操作が行われた場合に発生するコモンノイズ等のノイズが、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号に重畳される。当該電圧信号に重畳されるノイズが大きい場合、ゴーストタッチ等の誤動作が発生する。そして、ユーザが意図しない位置においてゴーストタッチが発生すると、当該静電容量タッチパネル1を備えたスマートフォンやタブレット等の電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりする。

0022

そのため、静電容量タッチパネル1では、TX電極103に印加する充電電圧を上げて、タッチ信号のS/N比を高くしたり、TX電極103に印加する充電電圧の周波数をノイズの周波数と異ならせたりしているが、広帯域のノイズがタッチ信号に重畳されると、当該ノイズによる電子機器の誤動作を防止することができない。

0023

そこで、本実施形態では、DSP107は、比較器109によって受信識別信号と送信識別信号とが一致すると判断された場合、位置データを外部装置へ出力する。すなわち、受信識別信号と送信識別信号とが一致した場合、タッチ信号に対してノイズが重畳される可能性が低いため、DSP107は、位置データを外部装置へ出力する。

0024

一方、DSP107は、比較器109によって受信識別信号と送信識別信号とが一致しないと判断された場合、位置データを外部装置へ出力しない。すなわち、受信識別信号と送信識別信号とが一致しない場合、タッチ信号に対してノイズが重畳される可能性が高いため、DSP107は、位置データを外部装置へ出力しない。

0025

これにより、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなる。その結果、静電容量タッチパネル1におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

0026

次に、図2を用いて、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル1における位置データの出力処理の流れの一例について説明する。図2は、本実施形態にかかる静電容量タッチパネルにおける位置データの出力処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

0027

識別信号発生器102は、図2に示すように、TX電極103とRX電極104のある交点(以下、対象交点と言う)がスキャン周期となると、TX電極103に対する充電電圧の印加に先立って、対象交点のTX電極103に対して送信識別信号を印加する。例えば、識別信号発生器102は、図2に示すように、「1010」のデジタルの電圧信号を送信識別信号として対象交点のTX電極103に印加する。

0028

比較器109は、送信識別信号が印加された際に対象交点のTX電極103とRX電極104間に印加される受信識別信号と、識別信号発生器102によりTX電極103に印加される送信識別信号と、が一致するか否かを判断する。言い換えると、比較器109は、受信識別信号と送信識別信号とが同じ波形であるか否かを判断する。例えば、比較器109は、受信識別信号が、「1010」の送信識別信号が否かを判断する。

0029

その後、信号発生器101は、図2に示すように、対象交点のTX電極103に対して充電電圧を印加する。TX電極103に対して充電電圧が印加された後、TX電極103とRX電極104間に充電された充電電圧は放電し、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号は降下する。DSP107は、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号からデジタルに変換されたタッチ信号に対して信号処理を実行する。

0030

そして、比較器109によって受信識別信号と送信識別信号が一致していると判断された場合には、DSP107は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力する。受信識別信号(例えば、「1010」のデジタルの信号)と送信識別信号例えば、「1010」のデジタルの信号)とが一致している場合、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号に対してノイズが重畳される可能性が低い。

0031

この場合、例えば、図2に示すように、TX電極103に対して充電電圧が印加された後、TX電極103とRX電極104間の放電時に、ユーザによるタッチ操作が発生したとしても、コモンモードノイズ等による大きな電圧信号の降下は発生する可能性が低い(破線L1で示す)。そのため、DSP107は、TX電極103とRX電極104間の電圧信号の降下時におけるタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力する。

0032

一方、比較器109によって受信識別信号と送信識別信号とが一致していないと判断された場合には、DSP107は、信号処理を実行したタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力しない。受信識別信号(例えば、「0010」のデジタルの信号)と送信識別信号(例えば、「1010」のデジタルの信号)とが一致しなかった場合、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号に対してノイズが重畳される可能性が高い。

0033

この場合、例えば、図2に示すように、TX電極103に対して充電電圧が印加された後、TX電極103とRX電極104間の放電時に、コモンモードノイズ等による大きな電圧信号の降下し(破線L2で示す)、静電容量タッチパネル1におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生する可能性が高い。そのため、DSP107は、TX電極103とRX電極104間の電圧信号の降下時におけるタッチ信号を位置データとして外部装置へ出力しない。

0034

外部装置への位置データの出力が完了すると、若しくは外部装置へ位置データを出力しないと判断されると、対象交点については、次にスキャン周期となって、再び、対象交点になるまで、位置データを出力しない。静電容量タッチパネル1は、上述した処理と同様にして、TX電極103とRX電極104の全ての交点について位置データの出力処理を実行する。

0035

このように、本実施形態にかかる静電容量タッチパネル1によれば、TX電極103とRX電極104間に印加される電圧信号に対するコモンモードノイズ等のノイズの影響が大きい場合、位置データが外部装置へ出力されなくなる。その結果、静電容量タッチパネル1におけるゴーストタッチ等の誤動作が発生することを抑制でき、電子機器が意図しない動作を行ったり、ユーザが希望する操作を行えなかったりすることを抑制できる。

0036

1静電容量タッチパネル
101信号発生器
102識別信号発生器
103 TX電極
104 RX電極
105,108アナログ増幅器
106ADC
107 DSP
109 比較器

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