JP3821002B2 - Touch panel device - Google Patents

Description

【０００７】
（１）式において、電圧Ｖ_ｌおよびＶ_２は計測により求められる値であり、また、（１）式中のＲ_Ｏ／Ｒ_Ｋは（２）式において、V₀₁およびV₀₂を計測することによって求められる値である。
【０００８】
したがって、電圧Ｖ_ｌおよびＶ_２を計測することにより、Ｒ_Ｌ／Ｒ_Ｏ、すなわち、電極間の幅（Ｒ_Ｏに相当）に対する一方の電極からの距離（Ｒ_Ｌに相当）の割合、換言すれば幅方向の位置を求めることができる。Ｘ軸とＹ軸の両方について、同様な計測を行うことにより、Ｘ−Ｙ座標におけるタッチ位置（座標）を求めることができる。
【０００９】
このような従来のタッチパネル装置は、例えば、特表昭５６−５００２３０号公報（「タッチパネルシステム及び方法」）、特開昭６３−１０８４２３号公報に（「指タッチ式座標出力装置」）などに開示されている。
【００１０】
タッチパネル装置は、前述のような長所がある反面、導電膜の特性（抵抗値）の経時的な変化、使用環境の変化等の影響を受け、タッチ位置の検出精度が低下するという欠点がある。このような問題を解決するための対策として、例えば、特開平５−８０９２２号公報には、自動的にキャリブレーションを行う方法が開示されている。この方法では、タッチパネルの押下回数の累積値を記憶するようにして、押下回数に応じて自動的に位置補正を行う対策が採られている。この方法により、ある程度の位置補正は可能と考えられる。しかし、使用回数などに伴って変化した状態の導電膜の抵抗値そのものが求められていないので、間接的な位置補正となっている。また、位置補正に、使用環境の変化が反映できないという欠点がある。
【００１１】
この他、タッチパネルには、製造の際に生じるタッチパネル面内における導電膜の抵抗値の不均一性に起因するタッチ位置の検出精度不良、導電膜の外周に設けられた抵抗値の低い導電性材料で構成された電極が抵抗を持っていることに起因するタッチ位置検出精度不良などの問題もある。
【００１２】
なお、この後者の電極の抵抗に起因する誤差は、次の理由による。すなわち、Ｘ軸またはＹ軸の両端におけるＲ_Ｌ／Ｒ_Ｏ値は、コーナー部では０または１となり、コーナー部以外の辺部では、０または１からずれた値となる。コーナー部以外の辺部では、コーナー部から辺部までの電極の抵抗に比例した電圧降下が生じるからである。そのため、上記（１）式では検出精度が著しく低い。 また、タッチパネルのタッチ位置検出に対しては、タッチパネル装置の電源や周辺の機器から放射されるノイズによる検出精度の低下がある。このようなノイズや装置固有の誤差に起因するデータのばらつきを補正する方法として、特開平１０−３３３８３５号公報には、複数のタッチデータを検出し、その内の最大値と最小値を除き、残りのデータの平均値を求める方法が開示されている。この場合には、測定時に発生するノイズに起因する誤差を補正することはある程度可能と考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
タッチパネルに描画や手書き入力が行われる場合のように、タッチ位置が連続的に移動する場合には、一連の動きの中で、移動に従ってタッチ圧が低下する傾向がある。例えば、指がタッチパネル上を移動する場合、移動とともにタッチ圧が低下しタッチパネルに対する接触面積が小さくなる。このようにタッチ圧が低下するとタッチ電圧が低下するので、タッチ信号か否かの判定条件によっては、タッチとして認識されないことが起こる。したがって、タッチ位置が連続的に移動する場合には、タッチ位置の検出精度が低下しやすいことが分かった。
【００１４】
この他、前述のように、ノイズの影響を防止するためには、前述の特開平１０−３３３８３５号公報に開示されているような平均値を求める方法がある。しかし、連続的に移動するタッチ位置の検出に平均値を求める方法を応用する場合、平均値を求めるためのデータの母数を多くすると、タッチ位置の検出を時間的に追随させることが難しく、逆に母数が少ないと平均値を求める効果が得られないことが確認された。
【００１５】
また、本発明者らは、タッチパネル装置の検出精度に及ぼす要因を検討した結果、上記の問題に加えて、個々のタッチパネル装置が持つ浮遊容量、すなわち、タッチパネル装置の導電膜、電極、引き回し線などと、大地（接地）またはタッチパネル装置を組み込んだ筐体との間に生じる浮遊容量が、タッチ位置の検出精度を低下させるという問題があることを見いだした。
【００１６】
図１は、本発明者らによって確認された、タッチパネル装置表面の導電膜、電極、引き回し配線などと、大地（接地）またはタッチパネル装置を組み込んだ筐体との間に生じる浮遊容量（Ｃ_１およびＣ_２）により、人の指やタッチペンが導電膜にタッチされていない状態でも、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端に、電圧（オフセット電圧）が発生することを説明するための回路図である。
【００１７】
タッチパネル装置におけるタッチ位置検出には、導電膜に人の指やタッチペンがタッチされていない場合には、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端に電圧が発生することがなく、タッチされた時にはじめて電圧が発生することが前提条件である。したがって、上記のようなオフセット電圧の存在は、検出精度の低下を引き起こす直接的な要因となる。
【００１８】
図１（ａ）に示したように、上記の浮遊容量は、タッチパネル装置の基本回路においては、Ｃ_１およびＣ_２として表すことができる。このＣ_１およびＣ_２の存在により、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端に、オフセット電圧（Ｖ_ｆ１、Ｖ_ｆ２）が発生することになる。導電膜に人の指やタッチペンがタッチされた場合にも、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧には、このオフセット電圧が含まれる。したがって、オフセット電圧の影響を取り除くことができなければ、正確にタッチ位置を検出することができないと言える。
【００１９】
上記の検討結果を考慮すると、前述の導電膜の経時的な変化、使用環境の変化等に起因するタッチ位置の検出精度低下および上記のタッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するタッチ位置の検出精度低下の両者の問題を同時に解決しなければ、タッチパネル装置のタッチ位置の検出精度を向上させることができないことを確認した。
【００２０】
本発明は、上記の問題を解決することができるタッチパネル装置、すなわち、タッチパネル装置の電源や周辺の機器から発生するノイズ、タッチ位置が連続的に移動する場合のタッチ圧の変動に起因するタッチ検出精度の低下の問題を解決することができる、製造コストが安いタッチパネル装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記の問題の解決に加えて、タッチパネルに設けられた導電膜の特性の経時的な変化、タッチパネル装置の使用環境の変化などに起因するタッチ位置の検出精度低下およびタッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するタッチ位置検出精度低下、等の問題をすべて解決することができる、タッチ位置検出精度に優れ、製造コストが安いタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るタッチパネル装置（請求項１に記載の装置）は、基板の表面に導電膜を備えるタッチパネルと、該タッチパネルの外周部に配置された第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および第２の電極に交流電流を供給する交流電流発生手段と、前記第１の電極と前記交流電流発生手段との間および前記第２の電極と前記交流電流発生手段との間にそれぞれ配置され、第１の電極側の電圧および第２の電極側の電圧を計測する電圧計測手段とを備え、計測された前記第１の電極側の電圧および前記第２の電極側の電圧からタッチ位置を算出するタッチパネル装置において、前記電圧計測手段によって検知されたタッチ判定用信号と予め設定されているタッチ判定用しきい値との比較を基に、タッチ信号であるか否かを判定するタッチ信号判定手段と、該タッチ信号判定手段によってタッチ信号と判定された場合、前記タッチ信号を基に、前記タッチパネルにタッチされた状態が連続的か否かを判定するタッチ状態判定手段と、該タッチ状態判定手段によってタッチされた状態が連続的と判定された場合、前記タッチ位置が前回のタッチ位置に対して移動したか否かを判定するタッチ位置移動判定手段と、該タッチ位置移動判定手段によって前記タッチ位置が連続的に移動していると判定された場合、前記タッチ判定用しきい値を低く設定するしきい値設定手段と、前記タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じて、最新のタッチ位置データを設定するタッチ位置データ設定手段と、該最新のタッチ位置データおよび前回までのタッチ位置判定結果を基に、今回のタッチ位置を判定するタッチ位置判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
上述の本発明に係るタッチパネル装置（請求項１に記載の装置）は、タッチ状態が連続的な場合には、今回のタッチ位置検出値と前回のタッチ位置判定値とを基に移動量を判定し、移動量に応じてタッチしきい値を決定するとともに、前回までのタッチ位置判定結果を利用して今回のタッチ位置を判定する手段を備えている。そのために、連続的にタッチされている状態でタッチ圧が変動し、タッチされているか否かの判定が難しいような場合でも、精度よくタッチ位置を判定することが可能である。それとともに、タッチ位置移動判定手段により、タッチ信号とノイズとを精度よく判別し、タッチ位置の判定からノイズを排除するようにしているので、タッチ位置の判定に対するノイズの影響を小さく抑えることができる。さらに、前回までのタッチ位置判定結果が、すでに平均化された精度の高い値であるので、平均値を求めるのに必要なデータの母数を少なくすることができるために、タッチ位置の判定結果を求めるのに要する時間が短い。したがって、タッチパネルに描画などが行われる場合であっても、精度よく、かつ追随性よくタッチ位置の判定を行うことができる。
【００２３】
本発明に係る別のタッチパネル装置（請求項２に記載の装置）は、基板の表面に導電膜を備えるタッチパネルと、該タッチパネルの外周部に配置された第１の電極および第２の電極とからなる２つの電極と、前記第１の電極および第２の電極に交流電流を供給する交流電流発生手段と、前記第１の電極と前記交流電流発生手段との間および前記第２の電極と前記交流電流発生手段との間に配置され、第１の電極側の電圧または第２の電極側の電圧を計測する電圧計測手段とを備え、計測された前記第１の電極側の電圧および前記第２の電極側の電圧からタッチ位置を算出するタッチパネル装置において、前記電圧計測手段によって検知されたタッチ判定用信号と予め設定されているタッチ判定用しきい値との比較を基に、タッチ信号であるか否かを判定するタッチ信号判定手段と、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極と前記交流発生手段の一端との間に、スイッチを介した抵抗器を備え、前記第１の電極側と第２の電極側毎にオフセット電圧Ｖ_fを判定するＶ_f値判定手段と、前記第１の電極側と第２の電極側毎に前記スイッチオンにおける前記電圧計測手段の両端の電圧Ｖ_０を判定するＶ_０値判定手段と、前記電圧Ｖ_fおよびＶ_０値を基に、タッチ位置検出値に対する自己補正値を求める自己補正値判定手段と、前記スイッチがオフで、タッチパネルにタッチされた状態における前記電圧計測手段の両端の電圧Ｖ_tを判定するＶ_t値判定手段と、前記自己補正値およびＶ_t値を基に、タッチパネル上のタッチ位置を判定する第１のタッチ位置判定手段と、前記タッチ信号判定手段によってタッチ信号と判定された場合、前記タッチ信号を基に、前記タッチパネルにタッチされた状態が連続的か否かを判定するタッチ状態判定手段と、該タッチ状態判定手段によってタッチされた状態が連続的と判定された場合、前記タッチ位置が前回のタッチ位置に対して移動したか否かを判定するタッチ位置移動判定手段と、該タッチ位置移動判定手段によって前記タッチ位置が連続的に移動していると判定された場合、前記タッチ判定用しきい値を低く設定するしきい値設定手段と、前記タッチ位置移動判定手段による判定結果に応じて、最新のタッチ位置データを設定するタッチ位置データ設定手段と、該最新のタッチ位置データおよび前回までのタッチ位置判定結果を基に、今回のタッチ位置を判定する第２のタッチ位置判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
また、上記のタッチパネル装置において、前記外周部に配置された電極の数が３以上であり、電極を結ぶ２以上の軸を座標軸とし、各座標軸方向毎に、前記タッチ位置を判定する前記第１のタッチ位置判定手段および前記第２のタッチ位置判定手段を有することが望ましい。
【００２５】
さらに、前記各座標軸に対応する２つの電極に対して、前記電圧計測手段の接続を切り替えるための切り替え手段を備えることが望ましい。
【００２６】
上記のタッチパネル装置においては、前記タッチパネル装置への電源投入時、またはタッチパネルにタッチ信号がない時に随時、自己補正値判定を実行する機能を有することが望ましい。
【００２７】
また、上記のタッチパネル装置において、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ位置座標と、標準のタッチパネルで実測された座標との関係を基に予め作成された補正表とを備え、タッチ信号に基づいて、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判定手段によって計算されたタッチ位置座標と、補正表の該当する座標とを照合し、前記補正表により、前記タッチ位置座標の補正を行う機能を備えることが望ましい。
【００２８】
上記の補正表による補正を行う装置に代えて、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ位置座標と、標準のタッチパネルで実測された座標との関係を基に、予め求められた補正演算手段を備え、前記第１のタッチ位置判定手段または前記第２のタッチ位置判定手段によって求められたタッチ位置座標に対して、前記補正演算手段を用いて補正を行う機能を備える装置としてもよい。
【００２９】
本発明に係るタッチパネル装置においては、前記タッチパネルが四角形以上の多角形で、前記座標軸が２軸以上であることが望ましい。
【００３０】
上述のように、本発明に係る別のタッチパネル装置は、上記の従来の装置構成に加えて、第１の電極および第２の電極のうちの少なくとも一方の電極と交流電流発生手段との一端間に、スイッチを介した抵抗器を備えており、このスイッチがオンの状態で、Ｖo値判定手段により、電圧計測手段の両端の電圧Ｖoが判定できるようになっている。そのために、タッチパネルの導電膜の抵抗値の経時的な変化や使用環境に起因する変化を検出し、導電膜の抵抗値を補正することができる。さらに、Ｖ_f値判定手段により、第１の電極側と第２の電極側毎に、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因する電圧Ｖ_fを検出することができる。
【００３１】
したがって、本発明に係る別のタッチパネル装置は、導電膜の抵抗値の経時的な変化および装置自体の持つ浮遊容量に起因するオフセット電圧を基に、タッチ位置の自己補正を行うことができるように構成されている。そして、この自己補正値の計算が、装置への電源投入時、特定の時間周期等、随時実行されるようになっている。さらに、前者の本発明に係るタッチパネル装置（請求項１に記載の装置）の持つ、前述の特性を合わせ備えているので、従来のタッチパネル装置に比べて、タッチ位置が連続的に移動するような場合でも、タッチ位置の検出精度に極めて優れている。なお、本発明に係る自己補正により、タッチ位置の検出精度が向上する理由については後述する。
【００３２】
また、本発明に係る装置に用いられるタッチパネルの形状は、円形、楕円形、多角形等を含み、特に制限されるものではない。このタッチパネルの形状が三角形の場合には、第１の電極と第２の電極に該当する電極とは、隣り合う辺に設けられた電極を意味する。また、他の多角形の場合には、第１の電極と第２の電極は、必ずしも正対する辺に設けられた電極同士である必要はない。ただし、正対する辺同士を選ぶことが望ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、請求項２に記載した発明を基に、本発明に係る好ましい実施の形態を詳細に説明する。請求項１に記載した発明は、請求項２に記載した発明の構成の一部を省略したものであるので、以下の実施の形態の説明の後にその要旨を説明する。
【００３４】
図２は、本発明に係るタッチパネル装置における、導電膜の抵抗値の経時的な変化、使用環境による変化の補正に関する原理を説明するための回路図である。なお、ここでは、浮遊容量に起因するオフセット電圧については、考慮しないことにする。導電膜（全幅の抵抗値Ｒ_Ｏ）の両端の電極には、それぞれ電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの一端が接続されており、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの他端は、共通接続点を介して、交流電源ｅに接続されている。この交流電源ｅの他端は接地されている。導電膜の一端（電極）とこの電極に接続された電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋの接続点に、スイッチＳを介して抵抗器Ｒ_Ｚが接続されており、抵抗器Ｒ_Ｚの他端は接地されている。
【００３５】
この回路において、タッチパネルに指等がタッチされた状態で、スイッチＳがオフの場合と、スイッチＳがオンの場合について、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧が計測されたとする。スイッチＳがオフの場合は、図１４に示した場合と同じ状態である。この時の電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧を、それぞれＶ_１、Ｖ_２とする。また、図２に示したように、タッチパネルに指等がタッチされていない状態で、スイッチＳがオンの場合については、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧を、それぞれＶ_Ｏ１、Ｖ_Ｏ２とする。オームの法則により、図１４の状態から前記の（１）式が導かれ、図２の状態から下記の（２）式が導かれる。
【００３６】
【数２】

【００３７】
この（２）式を前記の（１）式に代入すると、（３）式が得られる。
【００３８】
【数３】

【００３９】
（３）式において、Ｖ_Ｏ１、Ｖ_Ｏ２、Ｖ_１、Ｖ_２は、いずれも計測値であり、これらの値を（３）式に代入することにより、Ｒ_ＬとＲ_Ｏの比、Ｒ_Ｌ／Ｒ_Ｏを求めることができる。すなわち、タッチ時における導電膜全幅（電極間の間隔）に対するタッチ位置（一方の電極からの距離）の割合が求められる。この操作を、Ｘ軸とＹ軸について行うことにより、タッチ位置の座標を求めることができる。
【００４０】
このように、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋの接続点に、スイッチＳを介して抵抗器Ｒ_Ｚを設けることにより、タッチ時における導電膜の真の抵抗値を検出した場合とほぼ同等の精度を持つ、タッチ位置の検出が可能である。この方法、装置によれば、導電膜の抵抗値の経時的な変化や使用環境（温度、湿度等）による変化を補正することができる。ここで、前記の（２）式で表されるＲ_Ｋ／Ｒ_Ｏは、この補正値（自己補正値）に相当する。
【００４１】
図１（ｂ）に、本発明に係るタッチパネル装置において、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧がタッチ位置に及ぼす影響と、オフセット電圧の影響を補正する方法を説明するための回路図を示した。
【００４２】
タッチパネルに人の指等がタッチされていない状態における、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端のオフセット電圧を、それぞれＶ_ｆ１、Ｖ_ｆ２とする。タッチパネルに人の指等がタッチされた際に、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端に発生する電圧を、それぞれＶ_１’、Ｖ_２’とし、タッチパネルにタッチされたことに起因する電圧をＶ_１、Ｖ_２とする。Ｖ_１’、Ｖ_２’には、それぞれ、導電膜へのタッチに起因する電圧Ｖ_１、Ｖ_２と、オフセット電圧Ｖ_ｆ１、Ｖ_ｆ２とが含まれるので、Ｖ_１’、Ｖ_２’は次の（７）式、Ｖ_１、Ｖ_２は次の（８）式のように表される。
【００４３】
【数７】

【００４４】
【数８】

【００４５】
したがって、オフセット電圧を考慮した場合には、前出の（３）式は、下記の（４）式、すなわち下記の（５）式となる。
【００４６】
【数４】

【００４７】
【数５】

【００４８】
同様に、前出の（２）式は、（６）式のように表される。本発明においては、（６）式で求められるＲ_Ｋ／Ｒ_Ｏを自己補正値と呼ぶ。
【００４９】
【数６】

【００５０】
これらの（５）式および（６）式を用いることにより、タッチパネル装置固有のオフセット電圧のタッチ位置検出に及ぼす影響を補正することが可能で、オフセット電圧に起因するタッチ位置検出精度の低下を防止することができる。
【００５１】
本発明においては、上述の経時的な変化等に起因するタッチ位置検出精度の低下およびオフセット電圧に起因するタッチ位置の検出精度の低下という２つの重要な問題を解決するために、上記の説明からも明らかなように、具体的には、次の２つの対策を講じる。
【００５２】
その第１は、タッチパネルにタッチされていない状態で、オフセット電圧を計測し、タッチ位置の計算または装置に関する自己補正（自己補正値の計算）に反映させること、その第２は、導電膜の周囲の電極と交流発生手段との間に抵抗器を設け、抵抗器を利用することにより、導電膜の経時変化等の補正を可能にすることである。
【００５３】
これらの２つの対策を実現することができる、本発明に係るタッチパネル装置について、以下に具体的に説明する。
【００５４】
図３は、本発明の一実施の形態に係るタッチパネル装置の全体構成を示すブロック図である。また、図４は、図３に示したタッチパネル装置に用いられるタッチパネルの構成例を示す図である。
【００５５】
図４に示したタッチパネルは、パネルの形状が四角形、すなわち、座標軸がＸとＹの２つであり、もっともよく用いられる形状の例である。
【００５６】
タッチパネル１は、長方形のガラス、樹脂製のフィルム等の基板２と、その表面に形成された導電膜３と、導電膜３の外周部、すなわち４つの辺部に設けられた電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを備えている。これらの電極のうち、Ｘ軸またはＹ軸方向で対向する電極が第１の電極と第２の電極の組み合わせとなる。なお、タッチパネル用の基板２は、透明である必要はなく、適用する装置により適宜選択すればよい。
【００５７】
ここで、「タッチパネル面の相対する辺部」とは、図４に示したタッチパネルの例においては、Ｘ軸方向は左側の辺部と右側の辺部、Ｙ軸方向は上側の辺部と下側の辺部を意味する。四角形を超える多角形の場合についても、同様に相互に相対する辺部に位置する関係を表す。
【００５８】
導電膜の抵抗値は数百Ω〜数kΩ／方形が望ましい。また、電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄとしては、数Ω〜数100Ωが望ましく、導電膜よりも低い抵抗値でなければならない。実際のタッチパネルでは、電極は低い抵抗値ではあるが抵抗を有している。そのため、X軸またはY軸の両辺では、Ｒ_Ｌ／Ｒ_Ｏの値は、コーナー部では０または１となり、コーナー部以外の辺部では０または１からずれた値となる。パネル辺部で起こる曲線現象は、導電膜の抵抗値および電極の抵抗値を上記抵抗値の範囲内において調整することにより、ある程度直線化することが可能である。また、導電膜の表面には、タッチパネルの耐久性を向上させるために、絶縁性保護コートまたは保護用フィルムを設けてもよい。
【００５９】
なお、ここでは、おもに人の指で導電膜３がタッチされる場合を想定しているが、人の指以外の導電性リード線付きのタッチペン等を用いてもよいことは言うまでもない。この場合、リード線は大地に接続されていることが望ましいが、回路上の接地（ＧＮＤ）への接続でも差し支えない。
【００６０】
タッチパネル表面の導電膜３の外周部の４辺に設けられている電極４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄには、それぞれ外部接続用のリード部５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄが接続されている。これらのリード部と交流電源への接続は、切り替え手段による電極の組み合わせの選択により、導電膜におけるＸ軸方向の計測とＹ軸方向の計測とを切り替えることができる。すなわち、リード部５ｂと５ｄとの組み合わせにより、Ｘ軸方向の電極４ｂと４ｄとの間の計測、リード部５ａと５ｃとの組み合わせにより、Ｙ軸方向の電極４ａと４ｃとの間の計測を行うことができる。
【００６１】
図３に示したように、本発明の実施の形態に係るタッチパネル装置は、タッチパネル１、Ｘ−Ｙ切り替え回路１２、交流電流発生手段である交流電源ｅ、抵抗器Ｒ_Ｚ、そのオン、オフを行うためのスイッチＡとＢ、交流電源とのオン、オフを行うためのスイッチＣ、電圧計測手段である２つの電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋ、差動装置回路１５と１６、バンドパスフィルタ１７と１８、全波整流回路１９と２０、Ａ／Ｄコンバータ２１、比較回路２２、Ａ／Ｄコンバータ２１、制御手段であるマイコン１３を備えている。
【００６２】
この装置において、タッチパネル１の外部接続用リード部５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄは、Ｘ−Ｙ切り替え回路１２に接続されており、マイコン１３からの切り替え信号ＸＹＣによって、Ｘ軸方向の計測と、Ｙ軸方向の計測とが切り替えられるように構成されている。Ｘ−Ｙ切り替え回路１２の２つの出力端には、それぞれ電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの一端が接続されており、抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの他端は共通接続点を有し、スイッチＣを介して、一端が接地された交流電源ｅに、電気的に接続されている。そして、マイコン１３からのオン、オフ信号ＯＳＣによって、交流電源のオン、オフ（スイッチＣのオン、オフ）が行われる。
【００６３】
Ｘ−Ｙ切り替え回路１２の２つの出力端と電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋとの接続点には、それぞれスイッチＡ、Ｂの一端が接続され、スイッチＡ、Ｂの他端は共通接続点を有し、抵抗器Ｒ_Ｚが接続されており、Ｒ_Ｚの他端は接地されている。スイッチＡおよびＢは、それぞれマイコン１３からのオン、オフ信号ＬＧ、ＨＧによってオン、オフされる。
【００６４】
２つの抵抗器Ｒ_Ｋの両端の電圧は、それぞれ差動増幅回路１５、１６に入力され、差動装置回路１５、１６の出力は、それぞれバンドパスフィルタ１７、１８に入力され、ノイズ成分が除去された後、全波整流回路１９、２０に出力される。ここで交流が直流に変換され、Ａ／Ｄコンバータ２１に入力されて、アナログ信号がディジタル信号に変換されて、比較回路２２に出力される。Ａ／Ｄコンバータ２１でディジタル値に変換された出力値は、抵抗器Ｒ_Ｋの両端の電圧としてマイコン１３に入力され、後述する演算法により、タッチ位置が計算される。比較回路２２は、全波整流回路１９、２０からの入力に応じて、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔをマイコン１３に出力する。比較回路２２は、Ｖ_１、Ｖ_２のどちらかの信号がある規定値を超えて検出された時、タッチ有りと認識して、マイコン１３に信号を伝達する。
【００６５】
このような構成を持つタッチパネル装置により、浮遊容量に起因するオフセット電圧：Ｖ_ｆ値判定手段、各座標軸毎の導電膜の抵抗値の自己補正に用いられる電圧：Ｖ_ｏ値判定手段、Ｖ_ｆ値、Ｖ_Ｏ値を基にした自己補正値判定手段、タッチパネルにタッチされた際の電圧：Ｖ_ｔ値判定手段、これらのデータを基にした、タッチ位置判定手段等を実現することが可能である。
【００６６】
次に、本発明に係るタッチパネル装置内で実行される動作について、フローチャートを用いて具体的に説明する。全体のフローを図５〜図１１に分けて示す。図５は、オフセット電圧を取得する過程（Ｖ_ｆ値判定手段に関する動作等）、図６は、Ｘ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と計算結果の記憶手段への格納の過程（Ｖ_ｏ値判定手段、自己補正値判定手段に関する動作等）、図７は、Ｙ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と計算結果の記憶手段への格納の過程（Ｖ_ｏ値判定手段、自己補正値判定手段に関する動作等）、図８は、タッチ信号を検知した際に、タッチ位置を計算し出力する過程（Ｖ_ｔ値判定手段、第１のタッチ位置判定手段などに関する動作等）を示すフローチャートである。
【００６７】
また、図９は、図８に示したフローチャートの内のＤ−Ｅ部、すなわち、タッチ状態が連続的な場合におけるタッチ位置移動判定手段、第２のタッチ位置判定手段などに関する動作等を、図１０は、図９に示したフローチャートの内のＦ−Ｇ部、すなわち、連続的に検出されるタッチ信号が定常的な平均値を計算するための信号数に満たない場合の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
さらに、図１１は、図５に示されているデータ設定の初期化過程を詳細に示したフローチャートである。
【００６９】
図５は、装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧を取得する過程のフローチャートである。まず、マイコン内部のＲＡＭのクリアおよびマイコン内部のデータ設定の初期化を行う（ステップＳ５０）。
【００７０】
次に、オフセット電圧を計測する。はじめに、Ｘ−Ｙ切り替え回路１２によりＸ軸方向の計測に切り替える（ステップＳ５１）。その状態で、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔに関する判断を行い（ステップＳ５２）、タッチ信号ではない（Ｖ_Ｔ：“Ｌ”）と確認した場合には、図３に示したブロック図におけるスイッチＡおよびＢをオフ、スイッチＣをオンに設定する（ステップＳ５３）。さらに、タッチパネルに何もタッチされていない状態で、２つの電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧（Ｘ軸方向のオフセット電圧）、それぞれＶ_ｆ１Ｘ、Ｖ_ｆ２Ｘを計測し、取得する（ステップＳ５４）。続いて、Ｙ軸方向の計測に切り替え（ステップＳ５５）、Ｘ軸方向の場合と同様の手順で、タッチ信号か否かの判断（ステップＳ５６）を行い、タッチ信号ではない場合には、Ｙ軸方向のオフセット電圧Ｖ_ｆ１Ｙ、Ｖ_ｆ２Ｙを計測し、取得する（ステップＳ５７）。
【００７１】
なお、ステップＳ５２、ステップＳ５６で、タッチ信号である（Ｖ_Ｔ：“Ｈ”）と判断した場合（符号：ＮＯ）には、それぞれステップＳ５２、ステップＳ５６を繰り返す。これらの計測により、装置固有の浮遊容量の補正に必要なオフセット電圧に関するデータが得られ、これらの取得されたオフセット電圧Ｖ_ｆ１Ｘ、Ｖ_ｆ２ＸおよびＶ_ｆ１Ｙ、Ｖ_ｆ２Ｙを、いずれもマイコン１３内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納する。
【００７２】
ここで、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔとは、タッチ信号であるか否かを識別する信号である。この信号は、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧Ｖ_１、Ｖ_２が、比較回路２２に入力され、予め設定されているしきい値と比較され、しきい値より高ければ“Ｈ”、低ければ“Ｌ”と区別されて発信される信号である。すなわち、タッチ判定用信号が“Ｈ”であればタッチ信号、“Ｌ”であればタッチ信号ではないと識別できる信号である。タッチ信号であるかの判断は、上記のようなしきい値を用いてもよいが、信号の出力の立ち上がりを、時間で微分するような方法を採用することもできる。
【００７３】
次に、図６に示したフローチャートに従って、Ｘ軸方向について、導電膜の経時変化等の補正に必要なデータを取得し、これらのデータおよびオフセット電圧のデータを用いて、自己補正値を計算し、求められた自己補正値をマイコン内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納する。
【００７４】
まず、計測方向をＸ軸方向に切り替える（ステップＳ６１）。その状態で、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔに対する判断を行い（ステップＳ６２）、タッチ信号ではない（Ｖ_Ｔ：“Ｌ”）と判断した場合には、図３に示したブロック図におけるスイッチＡまたはＢがオン、スイッチＣをオンに設定する（ステップＳ６３）。人の指等がタッチパネルにタッチされていない状態で、電圧計測用抵抗器Ｒ_ｋ、Ｒ_ｋの両端の電圧Ｖ_Ｏ１Ｘ’、Ｖ_Ｏ２Ｘ’（オフセット電圧を含む電圧）を計測し、オフセット電圧Ｖ_ｆ１Ｘ、Ｖ_ｆ２Ｘを差し引くことにより、オフセット電圧を含まないＲ_ｋ、Ｒ_ｋの両端の電圧Ｖ_Ｏ１Ｘ、Ｖ_Ｏ２Ｘを求める（ステップＳ６４）。これらの得られた値を基に、（６）式により、Ｘ軸方向の自己補正値を計算する（ステップＳ６５）。
【００７５】
この段階で、スイッチＡおよびＢをオフ、スイッチＣをオンに設定し（ステップＳ６６）、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔに対する判断を行い（ステップＳ６７）、タッチ信号ではないこと（Ｖ_Ｔ：“Ｌ”）を確認すれば、Ｘ軸方向の自己補正値Ｒ_Ｋ／Ｒ_ＯＸとして、マイコン内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納し、保存する。なお、ステップＳ６７で、タッチ信号と判断した場合には、今回求められた自己補正値を破棄し、ステップＳ６１に戻って、同じ操作を繰り返す。また、ステップＳ６２で、タッチ信号と判断した場合にも、ステップＳ６１に戻る。
【００７６】
図７は、Ｙ軸方向について、導電膜の経時変化等の補正に必要なデータを取得し、これらのデータおよびオフセット電圧のデータを用いて、自己補正値を計算し、求められた自己補正値をマイコン内に保存する過程を示すフローチャートである。図７の場合には、上述のＸ軸方向について自己補正値を求める場合に比べて、計測方向がＹ軸方向という相違があるだけであるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
図５〜図７に示した過程に従って、Ｘ軸方向の自己補正値Ｒ_Ｋ／Ｒ_ＯＸ、Ｙ軸方向の自己補正値Ｒ_Ｋ／Ｒ_ＯＹが求められる。これらの自己補正値には、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧、導電膜の抵抗値の経時変化、使用環境の変化等、タッチ位置以外の外的要因に起因する、タッチ位置の検出精度を低下させる要因の補正が含まれている。したがって、タッチ信号が検知された際には、（５）式における自己補正値として、上記の過程で求められ、マイコン内に格納されている自己補正値を用いて、タッチ位置を演算すればよい。
【００７８】
上述の図５〜図７の過程に従って求められる、オフセット電圧Ｖ_ｆ１Ｘ、Ｖ_ｆ２ＸおよびＶ_ｆ１Ｙ、Ｖ_ｆ２Ｙならびに導電膜の経時変化とオフセット電圧の影響を含む電圧Ｖ_Ｏ１Ｘ’、Ｖ_Ｏ２Ｘ’は、タッチパネル装置が使用されていない任意の時間帯に計測することが可能である。したがって、自己補正値は、随時求めることができる。例えば、空き時間を利用して、一定の時間周期でこれらの計測を行い、自己補正値を計算し、常に最新の値を記憶手段に保存しておいてもよいし、タッチパネル装置の起動時に自己補正値を計算し記憶手段に保存しておいてもよく、これらを併用してもよい。この自己補正値を更新するための制御は、マイコン等を利用すればよい。
【００７９】
図８は、タッチ信号が検知された際に、タッチ位置を計算し、出力する過程を示すフローチャートである。ステップＳ７６の段階で、スイッチＡおよびＢがオフ、スイッチＣがオンに設定されているので、タッチ信号を検知できる状態にある。
【００８０】
タッチ位置の計測方向がＸ軸に切り替えられている状態で（ステップＳ８０）、タッチ判定用信号Ｖ_Ｔが入力されるのを待つ。タッチ判定用信号Ｖ_Ｔを検知すると、タッチ信号判定手段により、タッチ信号であるか否かを判断する（ステップＳ８１）。
【００８１】
ここで、以後の説明では、タッチ信号であるか否かを判定するためのしきい値を操作し変更するので、しきい値をγ_ＶＴで表示するものとし、ベースとするしきい値をγ_ＶＴ・０とする。先に記したＶ_Ｔ：“Ｈ”はＶ_Ｔ＞γ_ＶＴ・０を意味し、Ｖ_Ｔ：“Ｌ”はＶ_Ｔ≦γ_ＶＴ・０を意味する。
【００８２】
タッチ信号（Ｖ_Ｔ＞γ_ＶＴ・０）であれば、電圧計測用抵抗器Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋの両端の電圧、Ｖ_１Ｘ’、Ｖ_２Ｘ’を取得し、（８）式によりＶ_１Ｘ、Ｖ_２Ｘを計算する（ステップＳ８２）。これらのデータおよびマイコン等に格納されているＸ軸方向の自己補正値Ｒ_ＫＸ／Ｒ_ＯＸを基に、（５）式により、Ｘ軸方向のタッチ位置Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸを計算する（ステップＳ８３）。
【００８３】
次に、計測方向をＹ軸方向に切り替え（ステップＳ８４）、Ｘ軸の場合と同様な手順を経て、（５）式により、Ｙ軸方向のタッチ位置Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹを計算する（ステップＳ８５、Ｓ８６）。上記のステップＳ８０〜８６により、タッチ位置の座標（Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ、Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹ）が求められたことになる。この段階で求められるのが、第１のタッチ位置判定手段によって決定される第１のタッチ位置判定値である。
【００８４】
次に、タッチ状態が連続的か否か、タッチ状態の判断を行う（ステップＳ８７）。タッチ状態が連続的か否かの判断は、前回のタッチ信号Ｖ_Ｔの検出から今回の検出までに、所定の時間間隔、例えば１０μｓｅｃ程度の時間があれば非連続と判定し、その時間に満たない場合には連続と判断する。この他、一定の時間間隔でクロックを発生させ、そのクロックに応じてタッチ信号が検出されれば連続、検出されなければ非連続と判断してもよい。
【００８５】
タッチ状態が非連続と判断された場合には、ステップＳ８８−１へ進み、第１のタッチ位置判定手段によるタッチ位置判定値Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ（＝Ｘ_Ｐ・Ｃ）、Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹ（＝Ｙ_Ｐ・Ｃ）を、いったん記憶装置に格納する。次に、タッチ状態が非連続的な場合には、しきい値を変更する必要がないので、しきい値γ_ＶＴ・Ｐをγ_ＶＴ・０に設定する（ステップＳ８８−２）。
【００８６】
その後、ステップＳ８９において、タッチ信号であるか否かを再確認し、タッチ信号であれば、タッチ位置判定値を出力し（ステップＳ９０−１）、タッチ信号でないと判断された場合には、今回の判定値を破棄する（ステップＳ９０−２）。
【００８７】
ステップＳ８７において、タッチ状態を連続的と判断した場合には、図８に示されているＤに進み、タッチ信号が連続的な場合について、第２のタッチ位置判定を行う。本発明に関する重要な特徴は、このＤ〜Ｅ間にあり、本発明では、このステップを経ることにより、タッチパネルで描画が行われる場合のようなタッチ圧低下などの変動が検出精度に及ぼす影響を抑制するとともにノイズ等の影響を排除することにより、検出精度の向上を図っている。
【００８８】
図９は、図８に示したＤ〜Ｅ間における、第２のタッチ位置判定を行うための詳細な動作を示すフローチャートである。まず、前回までの連続するタッチ信号の検出数Ｐが、第２のタッチ位置判定手段による判定値を求める際に平均値を計算するのに必要な母数ｎに達しているか否かを判断し（ステップＳ９１）、ｎ未満の場合には後に説明するＦへ進み、ｎ以上の場合にはステップＳ９２に進む。ここで、今回のタッチ位置（最新のタッチ位置）は、第１のタッチ位置判定手段によって決定された値とし、Ｘ_{P ・Ｃ}、Ｙ_{P ・Ｃ}により表示するものとする。なお、Ｘ_{P ・Ｃ}、Ｙ_{P ・Ｃ}は、座標名Ｘ_P、Ｙ_Pに格納されている座標値（計算値）とする。
【００８９】
ステップＳ９２では、前回のタッチ位置判定値（後述の第２のタッチ位置判定値）であるＸ_{AV ・ (p-1)}、Ｙ_{AV ・ (p-1)}と今回の計算で求められたＸ_{P ・Ｃ}、Ｙ_{P ・Ｃ}とから、（９）式、（１０）式により、移動量ΔＸ_{P ・Ｃ}、ΔＹ_{P ・Ｃ}を計算する。
ΔＸ_{P ・Ｃ}＝Ｘ_{P ・Ｃ}−Ｘ_{AV ・ (p-1)} （９）式
ΔＹ_{P ・Ｃ}＝Ｙ_{P ・Ｃ}−Ｙ_{AV ・ (p-1)} （１０）式
次に、Ｘ軸について、移動量ΔＸ_{P ・Ｃ}が所定の値α_Ｘを超えているか否かを判断し（ステップＳ９３）、超えていない場合にはＸ_{P ・Ｃ}値を前回のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・ (p-1)}に設定する（ステップＳ９４）。なお、移動量ΔＸ_{P ・Ｃ}が所定の値α_Ｘを超えている場合にはＸ_{P ・Ｃ}をそのままの値としておく。Ｙ軸についても、Ｘ軸の場合と同様な処理を行う（ステップＳ９５、Ｓ９６）。
【００９０】
ここで、α_Ｘとα_Ｙは、座標分解能程度の１％前後でよい。この方法では、タッチ位置座標は、厳密にはαxとαｙを基準として段階状に変化することになるが、座標分解能程度の1％前後であれば、実用上十分な精度で、移動量ΔＸ_{P ・Ｃ}を採用すべきか否かの判断を行うことができる。なお、分解能１％とは、パネル面における長さの割合に相当し、例えば画面の幅が１００ｍｍの場合は１ｍｍを意味する。
【００９１】
上記の判断の結果、今回のＸ軸のタッチ位置計算値Ｘ_{P ・Ｃ}（最新のタッチ位置データと記す）の値は、移動量ΔＸ_{P ・Ｃ}が所定の値α_Ｘを超えている場合にはＸ_{P ・Ｃ}、ΔＸ_{P ・Ｃ}がα_Ｘ以下の場合にはＸ_{AV ・ (p-1)}となる。Ｙ軸の今回のタッチ位置計算値Ｙ_{P ・Ｃ}の値も同様である。
【００９２】
このように、上記のステップＳ９６までの動作により、タッチ位置Ｘ_{P ・Ｃ}、およびＹ_{P ・Ｃ}を決定して最新のタッチ位置データとして設定する。
【００９３】
ここで、タッチ判定用しきい値の設定を行う。ステップＳ９３およびＳ９５でＹＥＳの場合、すなわち、ΔＸ_{P ・Ｃ}＞α_Ｘ、ΔＹ_{P ・Ｃ}＞α_Ｙの場合には、タッチ位置が連続的に移動していることが明らかであり、タッチ圧が低下していくことが予想されるので、タッチ判定用しきい値を低くする。この操作がステップＳ９７であり、しきい値γ_ＶＴ・Ｐを、γ_{ＶＴ・（Ｐ−１）}×Ａ(係数)に置き換える。すなわち、しきい値γ_ＶＴ・Ｐを、（１１）式により設定する（ステップＳ９７）。
γ_ＶＴ・Ｐ＝γ_{ＶＴ・（Ｐ−１）}×Ａ （１１）式
一方、ΔＸ_{P ・Ｃ}、ΔＹ_{P ・Ｃ}のうちのいずれかが、ΔＸ_{P ・Ｃ}≦α_Ｘ、ΔＹ_{P ・Ｃ}≦α_Ｙの場合には、タッチ位置が移動していないと判断し、しきい値γ_ＶＴ・Ｐはそのままの値γ_{ＶＴ・（Ｐ−１）}とする（ステップＳ９８）。
【００９４】
なお、上記の係数Ａについては、０．５〜０．９の範囲が望ましく、０．６〜０．７の範囲がさらに望ましい。
【００９５】
次に、ステップＳ９６までに求めた最新のタッチ位置データＸ_{P ・Ｃ}、Ｙ_{P ・Ｃ}を、記憶手段に格納し（ステップＳ９９）、その後ステップＳ１００において、前回までのタッチ位置Ｘ_{AV ・（ p −ｎ）}〜Ｘ_{AV ・（ p −１）}、Ｙ_{AV ・（ p −ｎ）}〜Ｙ_{AV ・（ p −１）}および最新のタッチ位置データＸ_{P ・Ｃ}、Ｙ_{P ・Ｃ}を用いて、下記の（１２）式および（１３）式により、今回のタッチ位置座標（Ｘ_{AV ・ p}、Ｙ_{AV ・ p}）を計算する。なお、このステップＳ１００で求められるのが、第２のタッチ位置判定手段によって決定されるタッチ位置判定値であり、いったん記憶手段に格納する（ステップＳ１０１）。
【００９６】
【数９】

【００９７】
図１２は、ステップＳ９３〜Ｓ１００の間における第２のタッチ位置判定手段による第２のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・ p}の計算方法例を説明するための図である。図１２に示した方法は、Ｘ軸に関する第２のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・ p}を決定するのに、前回までのｎ個のＸ_P値を基に移動平均を行う方法である。計算式は上記（１２）式であり、図中にも示した。
【００９８】
図１２（ａ）に示されているように、読み取り回数Ｐに対応する座標名Ｘ_Pには、座標値として、Ｐが７、９、１２の場合には、Ｘ_{AV ・７}、Ｘ_{AV ・９}、Ｘ_{AV ・１２}が格納されている。これは、上記のステップＳ９３〜Ｓ９６で説明したように、Ｘ_{P ・Ｃ}が所定の値α_Ｘを超えなかったからである。このような値を含むそれぞれの座標Ｘ_Pにおける座標値Ｘ_{P ・Ｃ}値を用いて、図１２（ｂ）に示したような方法で移動平均値を求めて、第２のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・Ｐ}とする。Ｙ軸に関する第２のタッチ位置判定方法も同様である。
【００９９】
移動平均値を求めるための母数ｎについては、タッチパネル装置の特性、使用環境、時間に関する追随性等を考慮して決定するのがよい。通常、母数ｎは、５〜１５程度の範囲が望ましく、８程度がもっとも実用的である。
【０１００】
上記のようなステップを経て、第２のタッチ位置判定手段による判定結果が求められる。なお、ＲＡＭなどの記憶手段には、上記のＸ_Ｐ・Ｃ、Ｙ_Ｐ・Ｃ（最新のタッチ位置データ）および第２のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・Ｐ}、Ｙ_{AV ・Ｐ}の両者を格納するのがよい。ただし、記憶手段には、少なくとも第２のタッチ位置判定値Ｘ_{AV ・Ｐ}、Ｙ_{AV ・Ｐ}を格納する（ステップＳ１０１）。
【０１０１】
図１０は、説明を後回しにした図９におけるＦ〜Ｇの間の動作を示すフローチャートである。Ｆ〜Ｇ間は、タッチ状態が連続的ではあるが初期の段階であり、移動平均値を求めるためのタッチ位置データの母数が、所定の数ｎに満たない場合である。図１０に示した方法は、タッチ位置データの数Ｐがｎに達するまでの間は、それまでに検出したＸ_Ｐ・Ｃ、Ｙ_Ｐ・Ｃを加重平均し、今回のタッチ位置データとする方法である。加重平均における加重のかけ方は、図１０に示した（１４）式、（１５）式のように、今回のタッチ位置データに時間的に近いデータほど加重が大きくなるようにするのがよい。
【０１０２】
なお、加重のかけ方は、（１４）、（１５）式以外の方法でも差し支えない。ただし、今回のデータに近いほど、加重を大きくするのが望ましい。
【０１０３】
現実的には、タッチ信号の検出回数、すなわちタッチ位置データが、前述のステップＳ１０２〜Ｓ１０５における計算に必要な母数ｎに達するまでの時間は極めて短い。したがって、この間のタッチ位置データを無視したとしても、タッチ信号の検出条件によっては、視覚的にはほとんど見分けられない程度の場合がある。
【０１０４】
このために、上述のように、加重平均を取らずに、単にそれまでのデータの平均値を用いるようにすることもできる。さらに、タッチ信号の検出条件によっては、必要なｎ数に達した後に、前述のステップＳ９２以降に進むように設定することも可能である。
【０１０５】
また、図９に示したフローチャートの場合には、連続するタッチ信号として、初回のタッチ信号から採用することになる。タッチ位置判定の精度を向上させる必要がある場合には、始めのいくつかのデータ、例えば２〜３個をステップＳ９２以降の計算から除外するようにしてもよい。
【０１０６】
図８に戻り、ステップＳ８８が終わった段階で、タッチ位置計算に用いられた信号がタッチ信号であること（Ｖ_Ｔ＞γ_ＶＴ・Ｐ）を再確認する（ステップＳ８９）。タッチ信号であれば、タッチ状態が非連続的な場合にはタッチ位置の座標（Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ、Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹ）、すなわち（Ｘ_Ｐ・Ｃ、Ｙ_Ｐ・Ｃ）を出力し、タッチ状態が連続的な場合にはタッチ位置の座標（Ｘ_{AV ・Ｐ}、Ｙ_{AV ・Ｐ}）を出力する（ステップＳ９０−１）。タッチ信号ではない（Ｖ_Ｔ≦γ_ＶＴ）場合には、タッチ位置計算が正しく行われていないことになるので、今回求められたタッチ位置座標を破棄する（ステップＳ９０−２）。その後、ステップＳ８０に戻り、待機状態（タッチ判定用信号Ｖ_Ｔがしきい値γ_ＶＴ・０を超えるのを待つ）となり、タッチ信号の検知に備える。
【０１０７】
なお、ステップＳ８７でタッチ状態が非連続と判断された場合には、しきい値に変更がないため、γ_ＶＴ・Ｐにはγ_ＶＴ・０をそのまま用いる（ステップＳ８８−２）。
【０１０８】
また、上記の説明では、タッチ状態が非連続の場合には第１のタッチ位置判定結果を出力し、タッチ位置が移動することを想定した、タッチ状態が連続の場合には第２のタッチ位置判定を行い、前回までのタッチ位置判定値を利用して平均値を求め、その結果を出力する方法を説明した。しかし、タッチパネルが実用される際には、タッチ位置が移動しない場合でも、ある程度の時間同じ位置におけるタッチ信号が検出されるようなタッチのされ方がある。そのような場合には、タッチ位置が移動しない場合でも、タッチ状態が連続的であるとしてタッチ信号を処理することにより、タッチ位置の判定精度を向上させることが可能である。本発明に係る装置も、そのような設定にすることができる。
【０１０９】
図１１は、図５におけるステップＳ５０に示した、データ設定の初期化に関する手順を説明するためのフローチャートである。自己補正値の計算やタッチ位置の計算・出力に先立って、タッチパネル装置の調整を行っておく必要がある。ただし、この調整は、各タッチパネル装置について、一度だけ行なっておけばよい。
【０１１０】
先ず、初期化（ステップＳ１１１）を行った後、スイッチＡ、Ｂをオン（ステップＳ１１２）、スイッチＣをオフ（ステップＳ１１３）に設定し、全波整流回路１９および２０のオフセットを０に調整する（ステップＳ１１４）。次に、スイッチＣをオン（ステップＳ１１５）、スイッチＡをオン、スイッチＢをオフにして（ステップＳ１１６）、全波整流回路１９の増幅率Ｇ_１を調整し（ステップＳ１１７）、スイッチＡをオフ、スイッチＢをオンにして（ステップＳ１１８）、全波整流回路２０の増幅率Ｇ_２を調整し（ステップＳ１１９）、全波整流回路１９、２０の出力Ｖ_１、Ｖ_２が等しくなるようにする。最後にスイッチＢをオフにする（ステップＳ１２０）。もちろん、増幅率の調整は、差動増幅回路１５、１６で行ってもよい。
【０１１１】
上述の本発明の好ましい実施の形態に係るタッチパネル装置においては、上記のような動作が行われるので、導電膜の抵抗値の経時的な変化、使用環境、装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧等、タッチ位置検出に及ぼす外的要因の影響が補正されたタッチ位置が検出される。したがって、十分な検出精度を持っているが、次に述べる補正表に基づく補正または演算補正式に基づく補正を行うことにより、タッチ位置の検出精度をさらに向上させることができる。
【０１１２】
図１３に、タッチパネル面におけるタッチ位置検出座標（Ｘ、Ｙ）に対応する補正表を示す。補正表に示されているＸ_０、Ｘ_１、Ｘ_２、……、Ｘ_ｎ、Ｙ_０、Ｙ_ｌ、Ｙ_２、……、Ｙ_ｎは、前述のタッチ位置の計算で求められたＸ軸、Ｙ軸に対応する値Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ、Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹであり、この値に対する実際のタッチパネル上での位置座標を標準のタッチパネルで実測することにより、補正表は作成される。この補正表の情報をタッチパネル装置内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納しておく。そして、人の指等がタッチパネルにタッチされた際に、前述のタッチ位置の計算により、Ｘ＝Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ及びＹ＝Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹ、またはＸ＝Ｘ_Ｐ・Ｃ及びＹ_Ｐ・Ｃが求められると、そのＸ、Ｙに対応したタッチ座標（Ｘ、Ｙ）を補正表から読み取り、タッチ位置座標として出力する。
【０１１３】
タッチパネル装置が大型で、タッチパネルの面積が大きい場合には、タッチ位置座標の数が多くなり、タッチパネル装置内の記憶手段の記憶容量を大きくする必要が生じる。そのような場合には、補正表のＸ軸、Ｙ軸方向の分割間隔を大きくして座標数を減らし、記憶する容量を小さくしてもよい。その場合には、補正表にはないＸ、Ｙ（Ｘ_ｎ−ｌとＸ_ｎとの間、Ｙ_ｎ−ｌとＹ_ｎとの間）については、補間法等によりＸとＹの値を計算するようにしてもよい。
【０１１４】
また、上記の補正表によらずに、標準のタッチパネルにおける実測による座標と、前述のタッチ位置の計算方法で求められたＸ＝Ｒ_ＬＸ／Ｒ_ＯＸ及びＹ＝Ｒ_ＬＹ／Ｒ_ＯＹの値またはＸ＝Ｘ_Ｐ・Ｃ及びＹ_Ｐ・Ｃとの関係から、演算補正手段である演算補正式（近似式）を求め、この式を用いてマイコン等で補正処理を行い、タッチ位置座標として出力するようにしてもよい。
【０１１５】
なお、以上具体的な例として、Ｘ軸とＹ軸の２軸の場合について説明したが、本発明に係るタッチパネル装置は、タッチパネル形状として、細長い形や多角形や曲線で囲まれた形状を含んでいる。したがって、軸数が１の場合、３軸以上の場合がある。軸数が１の場合には、前述の本発明に係る実施の形態で説明したＸ軸およびＹ軸のうちの一方のみの動作が実行されるように設定すればよい。軸数が多い場合には、それぞれの軸について、前述のＸ軸方向、Ｙ軸方向の場合と同様な動作が実行されるように、装置を構成すればよい。
【０１１６】
以上、本発明に係る好ましい実施の形態について、請求項２に記載した発明について詳細に説明した。請求項１に記載した本発明は、タッチパネル装置に連続的にタッチされる場合のタッチ検出精度を向上させることができる発明であり、その場合には、タッチが連続的か否か、タッチ信号であるか否かを正確に判断できればよい。したがって、図５に示したステップＳ５０〜Ｓ５２、図６に示したステップＳ６１、Ｓ６２および図７に示したステップＳ７１、７２の後、（３）式により、タッチ位置を計算し、次に、図８に示したステップＳ８０、Ｓ８１、Ｓ８７〜Ｓ９０−２、図９に示したステップＳ９１〜１０１により、タッチ位置を判定すればよい。
【０１１７】
また、本発明のタッチパネル装置は、上述のように、１枚のパネルで１軸以上の方向の電極間の抵抗値を検出する方式に対して適用可能である。したがって、複層式のタッチパネルであっても、そのうちの１枚で１軸以上の方向の検出を行うパネルを備えるタッチパネル装置においても、同様な効果を得ることができる。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明に係るタッチパネル装着によれば、下記のような優れた効果が得られる。
（１）描画等の連続的なタッチが行われる場合にも、複数のデータを用いることにより、迅速かつ精度よくタッチ位置を検出することができるとともに、タッチ検出精度に対する装置の電源や周囲の装置から発生するノイズ等外的要因の影響を防止することができる。さらに、タッチ位置検出に及ぼす導電膜の抵抗値の経時的な変化の影響、使用環境の影響、装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧の影響等、外的要因の影響が補正されたタッチ位置が検出されるので、タッチ位置の検出精度が極めて高い。したがって、信頼性の高いタッチパネル装置が得られる。また、従来の装置に比べて、特殊な機構等を必要としないので、タッチパネル装置が安価である。
（２）本発明に係るタッチパネル装置では、装置内で実行される自己補正値の計算を、装置が使用されていない空き時間帯、または装置の起動時等、随時行うことができる。したがって、常に自己補正値の更新が可能であり、最良の値が保持されるので、タッチ位置の検出精度を常に最良の状態に置いておくことができる。また、タッチ信号が入力された場合にも、遅滞なく、タッチ位置を計算し、出力することができる。
（３）本発明に係るタッチパネル装置は、タッチ位置の座標に関する計算値と実測値との関係から求められた補正表を備えることができ、タッチ位置の計算値に対して、この補正表による補正を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネル装置において、タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧がタッチ位置の検出に及ぼす影響を説明するための回路図である。
【図２】本発明に係るタッチパネル装置における、導電膜の経時的な変化、使用環境による変化等の補正に関する原理を説明するための回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るタッチパネル装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るタッチパネル装置に用いられるタッチパネルの構成例を示す図である。
【図５】タッチパネル装置固有の浮遊容量に起因するオフセット電圧を取得する過程を示すフローチャートである。
【図６】Ｘ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と計算結果の保存の過程を示すフローチャートである。
【図７】Ｙ軸方向に関するオフセット電圧の補正を含めた自己補正値の計算と計算結果の保存の過程を示すフローチャートである。
【図８】タッチ信号を検出した際に、タッチ位置を計算し、出力する過程を示すフローチャートである。
【図９】図８に示したフローチャートの内のＤ−Ｅ部の動作を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】図９に示したフローチャートの内のＦ−Ｇ部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】タッチパネル装置におけるデータ設定の初期化に関する手順を示すフローチャートである。
【図１２】ステップＳ９５〜Ｓ９８およびステップＳ９９の第２のタッチ位置判定手段による今回のタッチ位置の計算方法を示す図である。
【図１３】本発明に係るタッチパネル装置に適用することができる、補正表によるタッチ位置計算値の補正に用いられる（Ｘ、Ｙ）タッチ位置検出座標補正表である。
【図１４】従来のタッチパネル装置に採用されている回路図であり、タッチ位置の検出原理を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｒ_Ｋ、Ｒ_Ｋ 電圧計測用抵抗器
Ｒ_Ｏ 導電膜の抵抗値
Ｒ_Ｚ 抵抗器
Ｓ スイッチ
ｅ 交流電源
１ タッチパネル
２ 基板
３ 導電膜
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 電極
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 外部接続用リード部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a touch panel device having a touch panel provided with a conductive film on a surface of a substrate, for selecting an item on the surface of a display (CRT, liquid crystal panel, etc.) excellent in touch position detection accuracy on the touch panel surface, particularly for drawing. The present invention also relates to a touch panel device suitable for handwriting input.
[0002]
[Prior art]
  The touch panel input device has advantages such as that an inputable area is arbitrary, a screen display can be freely designed, and handwriting input is possible. The touch panel used in this apparatus is composed of a substrate such as glass or film and a conductive film provided on the surface thereof. Then, when a human finger, a touch pen, or the like touches the surface of the touch panel, an electric circuit is configured so that a current flows through the conductive film and the touched position can be determined based on the detected current value. . The detection principle of the touch position is as follows.
[0003]
  FIG. 14 is a circuit diagram employed in a conventional touch panel device, and is a diagram for explaining the principle of detecting a touch position. In the following description, it is assumed that the shape of the touch panel is a quadrangle, and the touch position is displayed with an X coordinate and a Y coordinate. In FIG. 14, Ro means an electric resistance value (hereinafter simply referred to as a resistance value) in the X-axis direction or the Y-axis direction of the conductive film provided in the touch panel. Electrodes having a resistance value lower than that of the conductive film are provided at both ends of the conductive film in the X-axis and Y-axis directions. R_K, R_KIsVoltageIt is a measurement resistor, and one end of each resistor is connected to the electrode. on the other hand,VoltageThe other ends of the measuring resistors are all connected to an AC power source e, and the other end of the AC power source e is grounded. Z represents an impedance such as a finger or a conductive pen that is touched at an arbitrary position on the conductive film, and the other end thereof is grounded.
[0004]
  Here, the resistance value of the conductive film between the touch position and one electrode in the X-axis or Y-axis direction is R_L, The resistance value of the conductive film between the other electrode is R_HThe total resistance of the conductive film is Ro as described above. In addition, it is connected to the electrodes on both sidesVoltageThe resistance value of the measuring resistor is the same resistance value R._KAnd the voltage across the resistor when the finger is touched on the touch panel₁, V₂And
[0005]
  In the case of the circuit configuration shown in FIG. 14 and the above conditions, the following equation (1) is derived based on Ohm's law.
[0006]
[Expression 1]

[0007]
In the equation (1), the voltage V_lAnd V₂Is a value obtained by measurement, and R in the equation (1)_O/ R_KIs V in equation (2)₀₁And V₀₂Is a value obtained by measuring.
[0008]
  Therefore, the voltage V_lAnd V₂By measuring R_L/ R_OThat is, the width between the electrodes (R_OThe distance from one electrode to the_L), In other words, the position in the width direction can be obtained. By performing the same measurement on both the X axis and the Y axis, the touch position (coordinates) in the XY coordinates can be obtained.
[0009]
  Such a conventional touch panel device is disclosed in, for example, JP-T-56-500230 (“Touch panel system and method”), Japanese Patent Laid-Open No. 63-108423 (“finger touch coordinate output device”), and the like. Has been.
[0010]
  While the touch panel device has the advantages as described above, it has a drawback that the detection accuracy of the touch position is lowered due to the influence of changes in the characteristics (resistance value) of the conductive film over time, changes in the use environment, and the like. As a countermeasure for solving such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-80922 discloses a method of automatically performing calibration. In this method, a measure for automatically correcting the position in accordance with the number of times of pressing is taken by storing the accumulated value of the number of times the touch panel is pressed. It is considered that a certain amount of position correction is possible by this method. However, since the resistance value itself of the conductive film in a state that changes with the number of times of use or the like is not obtained, indirect position correction is performed. In addition, there is a drawback in that changes in the usage environment cannot be reflected in the position correction.
[0011]
  In addition, the touch panel includes a conductive material with a low resistance value provided on the outer periphery of the conductive film due to poor detection accuracy of the touch position due to the non-uniformity of the resistance value of the conductive film in the touch panel surface that occurs during manufacturing. There is also a problem such as a poor touch position detection accuracy due to the resistance of the electrode configured by.
[0012]
  The error resulting from the resistance of the latter electrode is due to the following reason. That is, R at both ends of the X-axis or Y-axis_L/ R_OValue is a corner-0 or 1 in the part, corner-In the side portions other than the portion, the value is shifted from 0 or 1. This is because a voltage drop proportional to the resistance of the electrode from the corner portion to the side portion occurs in the side portions other than the corner portion. Therefore, the detection accuracy is extremely low in the above formula (1). Further, for touch position detection of the touch panel, there is a decrease in detection accuracy due to noise radiated from the power source of the touch panel device and peripheral devices. As a method for correcting the variation in data due to such noise and device-specific error, Japanese Patent Laid-Open No. 10-333835 detects a plurality of touch data, excluding the maximum value and the minimum value, A method for obtaining an average value of the remaining data is disclosed. In this case, it is considered possible to some extent to correct errors due to noise generated during measurement.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
  When the touch position moves continuously as in the case where drawing or handwriting input is performed on the touch panel, the touch pressure tends to decrease with the movement in a series of movements. For example, when a finger moves on the touch panel, the touch pressure decreases as the finger moves and the contact area with the touch panel decreases. When the touch pressure decreases in this way, the touch voltage decreases, so that it may not be recognized as a touch depending on whether or not the touch signal is determined. Therefore, it has been found that when the touch position moves continuously, the detection accuracy of the touch position tends to be lowered.
[0014]
  In addition, as described above, in order to prevent the influence of noise, there is a method for obtaining an average value as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 10-333835. However, when applying a method for obtaining an average value for detection of a touch position that moves continuously, if the data parameter for obtaining the average value is increased, it is difficult to follow the detection of the touch position in time, On the other hand, it was confirmed that the effect of obtaining the average value cannot be obtained if the number of parameters is small.
[0015]
  Further, as a result of examining the factors affecting the detection accuracy of the touch panel device, the present inventors have found that, in addition to the above problems, the floating capacitance of each touch panel device, that is, the conductive film, electrode, lead line, etc. of the touch panel device And the stray capacitance generated between the ground (ground) or the housing incorporating the touch panel device has a problem that the detection accuracy of the touch position is lowered.
[0016]
  FIG. 1 shows the stray capacitance (C) generated between the conductive film, electrodes, routing wiring, etc. on the surface of the touch panel device and the ground (ground) or the housing incorporating the touch panel device, which has been confirmed by the present inventors.₁And C₂), Even when a finger or touch pen is not touching the conductive film,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KIt is a circuit diagram for demonstrating that a voltage (offset voltage) generate | occur | produces at both ends.
[0017]
  For touch position detection in the touch panel device, when a finger or a touch pen is not touched on the conductive film,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KIt is a precondition that no voltage is generated at both ends of the, and the voltage is generated only when touched. Therefore, the presence of the offset voltage as described above is a direct factor that causes a decrease in detection accuracy.
[0018]
  As shown in FIG. 1A, the above stray capacitance is C in the basic circuit of the touch panel device.₁And C₂Can be expressed as This C₁And C₂Due to the presence ofVoltageMeasuring resistor R_K, R_KAt both ends of the offset voltage (V_f1, V_f2) Will occur. When a finger or touch pen is touched on the conductive film,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KThis offset voltage is included in the voltage across the two. Therefore, it can be said that the touch position cannot be accurately detected unless the influence of the offset voltage can be removed.
[0019]
  Considering the above examination results, the detection accuracy of the touch position is reduced due to the change in the conductive film over time, the change in the usage environment, and the like, and the detection accuracy of the touch position is reduced due to the floating capacitance inherent in the touch panel device. It was confirmed that the touch position detection accuracy of the touch panel device could not be improved unless both of these problems were solved simultaneously.
[0020]
  The present invention is a touch panel device that can solve the above-described problems, that is, touch detection caused by fluctuations in touch pressure when the touch position continuously moves, noise generated from the power source of the touch panel device and peripheral devices, and the touch position. An object of the present invention is to provide a touch panel device that can solve the problem of reduced accuracy and that is inexpensive to manufacture. Furthermore, in addition to solving the above-described problems, the present invention reduces the detection accuracy of the touch position due to changes in the characteristics of the conductive film provided on the touch panel over time, changes in the usage environment of the touch panel apparatus, and the touch panel apparatus. It is an object of the present invention to provide a touch panel device that can solve all problems such as a decrease in touch position detection accuracy due to inherent stray capacitance, has excellent touch position detection accuracy, and is inexpensive to manufacture.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  A touch panel device according to the present invention (the device according to claim 1) includes a touch panel including a conductive film on a surface of a substrate, a first electrode and a second electrode disposed on an outer peripheral portion of the touch panel, and the first AC current generating means for supplying an AC current to the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the AC current generating means, and between the second electrode and the AC current generating means Each arranged, on the first electrode sideVoltageAnd on the second electrode sideVoltageMeasureVoltageMeasuring means, and the measured first electrode sideVoltageAnd on the second electrode sideVoltageIn the touch panel device that calculates the touch position fromVoltageTouch signal determination means for determining whether the signal is a touch signal based on a comparison between a touch determination signal detected by the measurement means and a preset threshold value for touch determination; and the touch signal determination means When the touch signal is determined by the touch signal, the touch state determination unit that determines whether or not the touched state on the touch panel is continuous based on the touch signal, and the touched state by the touch state determination unit continues. If it is determined that the touch position has moved, the touch position movement determining means for determining whether or not the touch position has moved relative to the previous touch position, and the touch position is continuously moved by the touch position movement determining means. If it is determined that the threshold value for touch determination is low, threshold setting means for setting the threshold value for touch determination low and the result of determination by the touch position movement determination means Touch position data setting means for setting the touch position data, and touch position determination means for determining the current touch position based on the latest touch position data and the previous touch position determination result, To do.
[0022]
  When the touch state is continuous, the touch panel device according to the present invention described above (the device according to claim 1) determines the movement amount based on the current touch position detection value and the previous touch position determination value. The touch threshold value is determined according to the amount of movement, and means for determining the current touch position using the previous touch position determination result is provided. Therefore, even when it is difficult to determine whether or not the touch pressure is changed while the touch is continuously touched, it is possible to accurately determine the touch position. At the same time, the touch position movement determination means accurately discriminates between the touch signal and the noise and eliminates the noise from the touch position determination, so that the influence of the noise on the touch position determination can be reduced. . Furthermore, since the touch position determination results up to the previous time are already averaged values with high accuracy, it is possible to reduce the parameter of the data necessary to obtain the average value. It takes a short time to find Therefore, even when drawing or the like is performed on the touch panel, it is possible to determine the touch position with high accuracy and good tracking.
[0023]
  Another touch panel device according to the present invention (the device according to claim 2) includes a touch panel including a conductive film on a surface of a substrate, and a first electrode and a second electrode disposed on an outer peripheral portion of the touch panel. Two electrodes, alternating current generating means for supplying an alternating current to the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the alternating current generating means, and between the second electrode and the Between the AC current generating means and the first electrode sideVoltageOr on the second electrode sideVoltageMeasureVoltageMeasuring means, and the measured first electrode sideVoltageAnd on the second electrode sideVoltageIn the touch panel device that calculates the touch position fromVoltageTouch signal determination means for determining whether the signal is a touch signal based on a comparison between a touch determination signal detected by the measurement means and a preset threshold value for touch determination; and the first electrode And a resistor through a switch between at least one of the second electrodes and one end of the AC generating means, and an offset voltage for each of the first electrode side and the second electrode side. V_fV to determine_fValue determining means, and the switch-on for each of the first electrode side and the second electrode sideVoltageVoltage V across the measuring means₀V to determine₀Value determination means and the voltage V_fAnd V₀A self-correction value determining means for obtaining a self-correction value for the touch position detection value based on the value; andVoltageVoltage V across the measuring means_tV to determine_tValue determination means, self-correction value and V_tA first touch position determination unit that determines a touch position on a touch panel based on a value, and a state in which the touch panel is touched based on the touch signal when the touch signal determination unit determines that the touch signal is a touch signal. Touch state determination means for determining whether or not the touch position is continuous, and if the touched state is determined to be continuous, whether or not the touch position has moved relative to the previous touch position Touch position movement determination means for determining the touch position threshold value setting means for setting the touch determination threshold value low when the touch position movement determination means determines that the touch position is continuously moving And touch position data setting means for setting the latest touch position data according to the determination result by the touch position movement determination means, and the latest touch position data Based on the touch position determination result up over data and the previous, characterized in that it comprises a second touch position determining means for determining the current touch position.
[0024]
  In the touch panel device described above, the number of electrodes arranged on the outer peripheral portion is 3 or more, and two or more axes connecting the electrodes are coordinate axes, and the first touch position is determined for each coordinate axis direction. It is desirable to have the touch position determining means and the second touch position determining means.
[0025]
  Further, for the two electrodes corresponding to the coordinate axes,VoltageIt is desirable to provide switching means for switching the connection of the measuring means.
[0026]
  The touch panel device preferably has a function of executing self-correction value determination whenever the touch panel device is turned on or when there is no touch signal on the touch panel.
[0027]
  Further, in the above touch panel device, the touch panel device is created in advance based on the relationship between the touch position coordinates obtained by the first touch position determination means or the second touch position determination means and the coordinates actually measured by a standard touch panel. The touch position coordinates calculated by the first touch position determination means or the second touch position determination means and the corresponding coordinates in the correction table are collated based on the touch signal. It is desirable to provide a function for correcting the touch position coordinates according to the correction table.
[0028]
  The relationship between the touch position coordinates obtained by the first touch position determination means or the second touch position determination means and the coordinates actually measured on a standard touch panel, instead of the device that performs the correction based on the correction table. Based on the above, a correction calculation means obtained in advance is provided, and the touch position coordinates obtained by the first touch position determination means or the second touch position determination means are corrected using the correction calculation means. It is good also as an apparatus provided with the function to perform.
[0029]
  In the touch panel device according to the present invention, it is desirable that the touch panel is a quadrilateral or more polygonal shape and the coordinate axes are two or more axes.
[0030]
  As described above, in another touch panel device according to the present invention, in addition to the conventional device configuration described above, between one end of at least one of the first electrode and the second electrode and the alternating current generating means. In addition, a resistor via a switch is provided, and when this switch is on, the Vo value judging meansVoltageThe voltage Vo at both ends of the measuring means can be determined. Therefore, the resistance value of the conductive film can be corrected by detecting the change over time of the resistance value of the conductive film of the touch panel or the change caused by the use environment. In addition, V_fBy the value determination means, the voltage V caused by the stray capacitance inherent in the touch panel device is provided for each of the first electrode side and the second electrode side._fCan be detected.
[0031]
  Therefore, another touch panel device according to the present invention can perform self-correction of the touch position based on the change in the resistance value of the conductive film over time and the offset voltage caused by the stray capacitance of the device itself. It is configured. The calculation of the self-correction value is executed at any time such as when a power supply to the apparatus is turned on and a specific time period. Furthermore, the touch panel device according to the first aspect of the present invention (the device according to claim 1) has the above-described characteristics, so that the touch position moves continuously as compared with the conventional touch panel device. Even in this case, the detection accuracy of the touch position is extremely excellent. The reason why the detection accuracy of the touch position is improved by the self-correction according to the present invention will be described later.
[0032]
  Moreover, the shape of the touch panel used for the apparatus according to the present invention includes a circle, an ellipse, a polygon, and the like, and is not particularly limited. When the shape of the touch panel is a triangle, the electrodes corresponding to the first electrode and the second electrode mean electrodes provided on adjacent sides. In the case of other polygons, the first electrode and the second electrode do not necessarily need to be electrodes provided on opposite sides. However, it is desirable to select the opposite sides.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, based on the invention described in claim 2, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail. Since the invention described in claim 1 omits a part of the configuration of the invention described in claim 2, the gist thereof will be described after the description of the following embodiments.
[0034]
  FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the principle relating to the correction of the change over time of the resistance value of the conductive film and the change due to the use environment in the touch panel device according to the present invention. Here, the offset voltage due to the stray capacitance is not considered. Conductive film (full width resistance R_O) On both ends of the electrodeVoltageMeasuring resistor R_K, R_KOne end of theVoltageMeasuring resistor R_K, R_KThe other end of is connected to an AC power source e through a common connection point. The other end of the AC power source e is grounded. One end (electrode) of conductive film and connected to this electrodeVoltageMeasuring resistor R_KIs connected to a resistor R via a switch S._ZIs connected and resistor R_ZThe other end of is grounded.
[0035]
  In this circuit, when the touch panel is touched with a finger or the like, the switch S is off and the switch S is on.VoltageMeasuring resistor R_K, R_KSuppose that the voltage at both ends is measured. When the switch S is off, the state is the same as that shown in FIG. At this timeVoltageMeasuring resistor R_K, R_KV₁, V₂And In addition, as shown in FIG. 2, when the switch S is on with no finger touched on the touch panel,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KV_O1, V_O2And According to Ohm's law, the above equation (1) is derived from the state of FIG. 14, and the following equation (2) is derived from the state of FIG.
[0036]
[Expression 2]

[0037]
  Substituting this equation (2) into the above equation (1) yields equation (3).
[0038]
[Equation 3]

[0039]
  In equation (3), V_O1, V_O2, V₁, V₂Are measured values, and by substituting these values into equation (3), R_LAnd R_ORatio of R_L/ R_OCan be requested. That is, the ratio of the touch position (distance from one electrode) to the entire width of the conductive film (interval between electrodes) at the time of touch is obtained. By performing this operation on the X axis and the Y axis, the coordinates of the touch position can be obtained.
[0040]
  in this way,VoltageMeasuring resistor R_KIs connected to a resistor R via a switch S._ZBy providing, it is possible to detect the touch position with almost the same accuracy as when the true resistance value of the conductive film at the time of touch is detected. According to this method and apparatus, it is possible to correct changes with time in the resistance value of the conductive film and changes due to the use environment (temperature, humidity, etc.). Here, R represented by the above formula (2)_K/ R_OCorresponds to this correction value (self-correction value).
[0041]
  FIG. 1B is a circuit diagram for explaining the influence of the offset voltage caused by the stray capacitance inherent in the touch panel device on the touch position and the method of correcting the influence of the offset voltage in the touch panel device according to the present invention. Indicated.
[0042]
  When the finger is not touched on the touch panel,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KOffset voltage at both ends of V_f1, V_f2And When a finger is touched on the touch panel,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KThe voltage generated at both ends of₁', V₂′ And the voltage resulting from touching the touch panel is V₁, V₂And V₁', V₂'Represents the voltage V resulting from the touch on the conductive film.₁, V₂And offset voltage V_f1, V_f2Is included, so V₁', V₂'Is the following equation (7), V₁, V₂Is expressed as the following equation (8).
[0043]
[Expression 7]

[0044]
[Equation 8]

[0045]
  Therefore, when the offset voltage is taken into consideration, the above expression (3) becomes the following expression (4), that is, the following expression (5).
[0046]
[Expression 4]

[0047]
[Equation 5]

[0048]
  Similarly, the above equation (2) is expressed as equation (6). In the present invention, R determined by the equation (6)_K/ R_OIs called a self-correction value.
[0049]
[Formula 6]

[0050]
  By using these formulas (5) and (6), it is possible to correct the influence of the offset voltage unique to the touch panel device on the touch position detection, and to prevent a decrease in touch position detection accuracy due to the offset voltage. can do.
[0051]
  In the present invention, in order to solve the two important problems of the above-described decrease in the touch position detection accuracy due to the change over time and the like and the decrease in the touch position detection accuracy due to the offset voltage, from the above description, As will be clear, the following two measures will be taken.
[0052]
  The first is to measure the offset voltage without touching the touch panel and reflect it in the calculation of the touch position or self-correction (calculation of the self-correction value) for the device, and the second is around the conductive film By providing a resistor between the electrode and the AC generating means and using the resistor, it is possible to correct a change with time of the conductive film.
[0053]
  The touch panel device according to the present invention capable of realizing these two countermeasures will be specifically described below.
[0054]
  FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the touch panel device according to the embodiment of the present invention. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a touch panel used in the touch panel device illustrated in FIG.
[0055]
  The touch panel shown in FIG. 4 is an example of the most commonly used shape, in which the panel has a quadrangular shape, that is, two coordinate axes, X and Y.
[0056]
  The touch panel 1 includes a substrate 2 such as a rectangular glass or a resin film, a conductive film 3 formed on the surface thereof, and electrodes 4 a and 4 b provided on the outer periphery of the conductive film 3, that is, four sides. 4c and 4d are provided. Of these electrodes, the electrodes facing each other in the X-axis or Y-axis direction form a combination of the first electrode and the second electrode. The touch panel substrate 2 does not need to be transparent, and may be appropriately selected depending on the device to which it is applied.
[0057]
  Here, in the example of the touch panel shown in FIG. 4, “the opposite sides of the touch panel surface” means the left side and the right side in the X axis direction, and the upper side and the lower side in the Y axis direction. Means the side of the side. Similarly, in the case of a polygon exceeding a quadrangle, the relationship between the sides facing each other is also expressed.
[0058]
  The resistance value of the conductive film is preferably several hundred Ω to several kΩ / square. The electrodes 4a, 4b, 4c, and 4d are preferably several Ω to several hundred Ω, and should have a lower resistance value than the conductive film. In an actual touch panel, the electrode has a resistance although it has a low resistance value. Therefore, on both sides of the X or Y axis, R_L/ R_OThe value of the corner-0 or 1 in the part, corner-In the side portions other than the portion, the value is shifted from 0 or 1. The curve phenomenon occurring at the side of the panel can be linearized to some extent by adjusting the resistance value of the conductive film and the resistance value of the electrode within the range of the resistance value. In addition, an insulating protective coat or a protective film may be provided on the surface of the conductive film in order to improve the durability of the touch panel.
[0059]
  In addition, although the case where the electrically conductive film 3 is mainly touched with a human finger is assumed here, it cannot be overemphasized that a touch pen with conductive lead wires other than a human finger may be used. In this case, the lead wire is preferably connected to the ground, but may be connected to the ground (GND) on the circuit.
[0060]
  External connection leads 5a, 5b, 5c and 5d are connected to the electrodes 4a, 4b, 4c and 4d provided on the four sides of the outer periphery of the conductive film 3 on the surface of the touch panel, respectively. The connection between these lead portions and the AC power supply can be switched between measurement in the X-axis direction and measurement in the Y-axis direction of the conductive film by selecting a combination of electrodes by the switching means. That is, the measurement between the electrodes 4b and 4d in the X-axis direction is performed by the combination of the lead portions 5b and 5d, and the measurement between the electrodes 4a and 4c in the Y-axis direction is performed by the combination of the lead portions 5a and 5c. It can be carried out.
[0061]
  As shown in FIG. 3, the touch panel device according to the embodiment of the present invention includes a touch panel 1, an XY switching circuit 12, an AC power source e that is an AC current generating unit, and a resistor R._Z, Switches A and B for turning on and off, switch C for turning on and off the AC power source,VoltageTwo measuring meansVoltageMeasuring resistor R_K, R_K, Differential circuit circuits 15 and 16, band pass filters 17 and 18, full wave rectifier circuits 19 and 20, an A / D converter 21, a comparison circuit 22, an A / D converter 21, and a microcomputer 13 as control means. .
[0062]
  In this apparatus, the external connection leads 5a, 5b, 5c and 5d of the touch panel 1 are connected to an XY switching circuit 12, and the measurement in the X-axis direction is performed by the switching signal XYC from the microcomputer 13, and Y It is configured to switch between axial measurement. There are two output terminals of the XY switching circuit 12 respectively.VoltageMeasuring resistor R_K, R_KOne end of the resistor R_K, R_KThe other end has a common connection point and is electrically connected via a switch C to an AC power source e having one end grounded. The AC power supply is turned on / off (switch C is turned on / off) by an on / off signal OSC from the microcomputer 13.
[0063]
  Two output terminals of the XY switching circuit 12;VoltageMeasuring resistor R_KAre connected to one end of the switches A and B, respectively, and the other ends of the switches A and B have a common connection point._ZIs connected and R_ZThe other end of is grounded. The switches A and B are turned on and off by on and off signals LG and HG from the microcomputer 13, respectively.
[0064]
  Two resistors R_KAre respectively input to differential amplifier circuits 15 and 16, and outputs of differential circuit circuits 15 and 16 are input to bandpass filters 17 and 18, respectively, and after noise components are removed, all waves are output. It is output to the rectifier circuits 19 and 20. Here, alternating current is converted into direct current, input to the A / D converter 21, an analog signal is converted into a digital signal, and output to the comparison circuit 22. A / D converter 21IThe output value converted to the digital value is the resistor R_KIs input to the microcomputer 13 as a voltage at both ends, and the touch position is calculated by an arithmetic method described later. The comparison circuit 22 receives the touch determination signal V in response to inputs from the full-wave rectification circuits 19 and 20._TIs output to the microcomputer 13. The comparison circuit 22₁, V₂When one of the above signals exceeds a predetermined value, the touch is recognized and the signal is transmitted to the microcomputer 13.
[0065]
  With the touch panel device having such a configuration, the offset voltage due to stray capacitance: V_fVoltage determining means, voltage used for self-correction of resistance value of conductive film for each coordinate axis: V_oValue judging means, V_fValue, V_OSelf-correction value determination means based on the value, voltage when touching the touch panel: V_tIt is possible to realize a value determination unit, a touch position determination unit based on these data, and the like.
[0066]
  Next, operations performed in the touch panel device according to the present invention will be specifically described with reference to flowcharts. The overall flow is shown separately in FIGS. FIG. 5 shows the process of obtaining the offset voltage (V_fFIG. 6 shows the process of calculating the self-correction value including the offset voltage correction in the X-axis direction and storing the calculation result in the storage means (V)._oFIG. 7 shows the process of calculating the self-correction value including the correction of the offset voltage in the Y-axis direction and storing the calculation result in the storage means (V)._oFIG. 8 shows a process of calculating and outputting a touch position (V) when a touch signal is detected._tFIG. 4 is a flowchart showing operations relating to a value determination unit, a first touch position determination unit, and the like.
[0067]
  FIG. 9 is a diagram illustrating operations related to the DE section in the flowchart shown in FIG. 8, that is, operations related to the touch position movement determination unit and the second touch position determination unit when the touch state is continuous. 10 is a flowchart showing the operation in the FG portion in the flowchart shown in FIG. 9, that is, the operation when the continuously detected touch signals are less than the number of signals for calculating a steady average value. is there.
[0068]
  Further, FIG. 11 is a flowchart showing in detail the initialization process of the data setting shown in FIG.
[0069]
  FIG. 5 is a flowchart of a process of acquiring an offset voltage due to the stray capacitance unique to the device. First, the RAM inside the microcomputer is cleared and the data setting inside the microcomputer is initialized (step S50).
[0070]
  Next, the offset voltage is measured. First, the measurement is switched to measurement in the X-axis direction by the XY switching circuit 12 (step S51). In this state, the touch determination signal V_TIs determined (step S52) and is not a touch signal (V_T: “L”), the switches A and B in the block diagram shown in FIG. 3 are turned off and the switch C is turned on (step S53). In addition, with nothing touched on the touch panel,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KVoltage at both ends (offset voltage in the X-axis direction), V_f1X, V_f2XIs measured and acquired (step S54). Subsequently, the measurement is switched to measurement in the Y-axis direction (step S55), and it is determined whether or not it is a touch signal (step S56) in the same procedure as in the X-axis direction. Directional offset voltage V_f1Y, V_f2YIs measured and acquired (step S57).
[0071]
  In step S52 and step S56, a touch signal (V_T: "H") (steps S52 and S56 are repeated, respectively). By these measurements, data relating to the offset voltage necessary for correcting the device-specific stray capacitance is obtained, and the obtained offset voltage V is obtained._f1X, V_f2XAnd V_f1Y, V_f2YAre stored in storage means (RAM) in the microcomputer 13.
[0072]
  Here, the touch determination signal V_TIs a signal for identifying whether or not it is a touch signal. This signal isVoltageMeasuring resistor R_K, R_KBoth endsPower ofPressure V₁, V₂Is a signal that is input to the comparison circuit 22 and compared with a preset threshold value, and is transmitted as distinguished from “H” if it is higher than the threshold value and “L” if it is lower. That is, it is a signal that can be identified as a touch signal if the touch determination signal is “H”, and not a touch signal if it is “L”. The determination as to whether the signal is a touch signal may use the threshold value as described above, but may employ a method of differentiating the rising edge of the signal output with respect to time.
[0073]
  Next, according to the flowchart shown in FIG. 6, data necessary for correcting the aging of the conductive film in the X-axis direction is acquired, and self-correction values are calculated using these data and offset voltage data. The obtained self-correction value is stored in storage means (RAM) in the microcomputer.
[0074]
  First, the measurement direction is switched to the X-axis direction (step S61). In this state, the touch determination signal V_TIs determined (step S62) and is not a touch signal (V_T: “L”), the switch A or B in the block diagram shown in FIG. 3 is turned on and the switch C is turned on (step S63). With no human finger touching the touch panel,VoltageMeasuring resistor R_k, R_kVoltage V across_O1X', V_O2X′ (Voltage including the offset voltage) is measured and the offset voltage V_f1X, V_f2XR which does not include the offset voltage by subtracting_k, R_kVoltage V across_O1X, V_O2XIs obtained (step S64). Based on these obtained values, a self-correction value in the X-axis direction is calculated by equation (6) (step S65).
[0075]
  At this stage, the switches A and B are turned off and the switch C is turned on (step S66), and the touch determination signal V is set._T(Step S67) and not a touch signal (V_T: “L”), self-correction value R in the X-axis direction_K/ R_OXAre stored in a storage means (RAM) in the microcomputer. If the touch signal is determined in step S67, the self-correction value obtained this time is discarded, and the process returns to step S61 to repeat the same operation. Also, if it is determined in step S62 that it is a touch signal, the process returns to step S61.
[0076]
  FIG. 7 shows the self-correction value obtained by obtaining data necessary for correction of the aging change of the conductive film in the Y-axis direction, calculating the self-correction value using these data and offset voltage data. It is a flowchart which shows the process which preserve | saves in microcomputer. In the case of FIG. 7, since there is only a difference that the measurement direction is the Y-axis direction as compared with the case where the self-correction value is obtained in the X-axis direction described above, detailed description is omitted.
[0077]
  According to the process shown in FIGS. 5 to 7, the self-correction value R in the X-axis direction_K/ R_OX, Self-correction value R in the Y-axis direction_K/ R_OYIs required. These self-correction values include touch position detection due to external factors other than the touch position, such as offset voltage due to the stray capacitance inherent to the touch panel device, changes over time in the resistance value of the conductive film, and changes in the usage environment. Includes corrections for factors that reduce accuracy. Therefore, when a touch signal is detected, the touch position may be calculated using the self-correction value obtained in the above process as the self-correction value in equation (5) and stored in the microcomputer. .
[0078]
  The offset voltage V obtained in accordance with the process shown in FIGS._f1X, V_f2XAnd V_f1Y, V_f2YIn addition, the voltage V including the influence of the aging of the conductive film and the offset voltage_O1X', V_O2X'Can be measured in an arbitrary time zone when the touch panel device is not used. Accordingly, the self-correction value can be obtained at any time. For example, these measurements may be performed at regular intervals using idle time, self-correction values may be calculated, and the latest values may be stored in the storage means at all times. Correction values may be calculated and stored in the storage means, or these may be used in combination. Control for updating the self-correction value may use a microcomputer or the like.
[0079]
  FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of calculating and outputting a touch position when a touch signal is detected. In step S76, since the switches A and B are set to OFF and the switch C is set to ON, the touch signal can be detected.
[0080]
  In a state where the measurement direction of the touch position is switched to the X axis (step S80), the touch determination signal V_TWait for input. Touch determination signal V_TIs detected, it is determined by the touch signal determination means whether or not it is a touch signal (step S81).
[0081]
  Here, in the following description, the threshold value for determining whether or not it is a touch signal is manipulated and changed._VTAnd the base threshold value is γ_{VT ・ 0}And V mentioned above_T: "H" is V_T> Γ_{VT ・ 0}Means V_T: "L" is V_T≦ γ_{VT ・ 0}Means.
[0082]
  Touch signal (V_T> Γ_{VT ・ 0})If,VoltageMeasuring resistor R_K, R_KVoltage at both ends, V_1X', V_2X′ Is obtained and V is obtained from the equation (8)._1X, V_2XIs calculated (step S82). These data and the self-correction value R in the X-axis direction stored in the microcomputer, etc._KX/ R_OXBased on the above, the touch position R in the X-axis direction is calculated by the equation (5)._LX/ R_OXIs calculated (step S83).
[0083]
  Next, the measurement direction is switched to the Y-axis direction (step S84), and the touch position R in the Y-axis direction is expressed by equation (5) through the same procedure as in the case of the X-axis._LY/ R_OYIs calculated (steps S85 and S86). The coordinates of the touch position (R_LX/ R_OX, R_LY/ R_OY) Is required. What is obtained at this stage is the first touch position determination value determined by the first touch position determination means.
[0084]
  Next, it is determined whether or not the touch state is continuous (step S87). Whether or not the touch state is continuous is determined by the previous touch signal V_TIf a predetermined time interval, for example, a time of about 10 μsec, is detected from the detection of this time to the current detection, it is determined as non-continuous, and if it is less than that time, it is determined as continuous. In addition, it may be determined that a clock is generated at a constant time interval and is continuous if a touch signal is detected according to the clock, and discontinuous if not detected.
[0085]
  If it is determined that the touch state is discontinuous, the process proceeds to step S88-1, and the touch position determination value R by the first touch position determination means is determined._LX/ R_OX(= X_PC), R_LY/ R_OY(= Y_PC) Is temporarily stored in the storage device. Next, if the touch state is discontinuous, there is no need to change the threshold value._{VT ・ P}Γ_{VT ・ 0}(Step S88-2).
[0086]
  Thereafter, in step S89, it is reconfirmed whether it is a touch signal, and if it is a touch signal, a touch position determination value is output (step S90-1). The determination value is discarded (step S90-2).
[0087]
  If it is determined in step S87 that the touch state is continuous, the process proceeds to D shown in FIG. 8, and the second touch position determination is performed for the case where the touch signal is continuous. An important feature related to the present invention is between D and E. In the present invention, through this step, the influence of fluctuations such as a decrease in touch pressure as in the case of drawing on the touch panel affects the detection accuracy. The detection accuracy is improved by suppressing the influence of noise and the like.
[0088]
  FIG. 9 is a flowchart showing a detailed operation for performing the second touch position determination between D and E shown in FIG. First, it is determined whether or not the number of consecutive touch signal detections P up to the previous time has reached a parameter n necessary for calculating an average value when determining a determination value by the second touch position determination means. (Step S91), if it is less than n, the process proceeds to F described later, and if it is n or more, the process proceeds to Step S92. Here, the current touch position (latest touch position) is a value determined by the first touch position determination means, and X_{P ・ C}, Y_{P ・ C}Shall be displayed. X_{P ・ C}, Y_{P ・ C}Is the coordinate name X_P, Y_PThe coordinate value (calculated value) stored in.
[0089]
  In step S92, X is the previous touch position determination value (second touch position determination value described later)._{AV ・ (p-1)}, Y_{AV ・ (p-1)}And X obtained by this calculation_{P ・ C}, Y_{P ・ C}From (9) and (10), the movement amount ΔX_{P ・ C}, ΔY_{P ・ C}Calculate
ΔX_{P ・ C}= X_{P ・ C}-X_{AV ・ (p-1)}              (9) Formula
ΔY_{P ・ C}= Y_{P ・ C}-Y_{AV ・ (p-1)}              (10) Formula
  Next, the movement amount ΔX about the X axis_{P ・ C}Is a predetermined value α_XIs determined (step S93), and if not, X_{P ・ C}Value is the previous touch position determination value X_{AV ・ (p-1)}(Step S94). In addition, movement amount ΔX_{P ・ C}Is a predetermined value α_XX if it exceeds_{P ・ C}Is left as is. The same processing as that for the X axis is performed for the Y axis (steps S95 and S96).
[0090]
  Where α_XAnd α_YMay be around 1% of the coordinate resolution. In this method, strictly speaking, the touch position coordinates change stepwise on the basis of αx and αy. However, if the coordinate is approximately 1% of the coordinate resolution, the movement amount ΔX with a practically sufficient accuracy._{P ・ C}It can be determined whether or not should be adopted. The resolution of 1% corresponds to the ratio of the length on the panel surface. For example, when the screen width is 100 mm, it means 1 mm.
[0091]
  As a result of the above determination, this X-axis touch position calculation value X_{P ・ C}The value of (the latest touch position data) is the movement amount ΔX_{P ・ C}Is a predetermined value α_XX if it exceeds_{P ・ C}, ΔX_{P ・ C}Is α_XX if:_{AV ・ (p-1)}It becomes. Y-axis touch position calculation value Y_{P ・ C}The value of is the same.
[0092]
  Thus, the touch position X is obtained by the operation up to step S96._{P ・ C}And Y_{P ・ C}Is determined and set as the latest touch position data.
[0093]
  Here, the threshold value for touch determination is set. If YES in steps S93 and S95, that is, ΔX_{P ・ C}> Α_X, ΔY_{P ・ C}> Α_YIn this case, it is clear that the touch position is continuously moving, and the touch pressure is expected to decrease, so the touch determination threshold value is lowered. This operation is step S97, and the threshold value γ_{VT ・ P}Γ_{VT ・ (P-1)}Replace with xA (coefficient). That is, the threshold γ_{VT ・ P}Is set according to equation (11) (step S97).
γ_{VT ・ P}= Γ_{VT ・ (P-1)}× A Formula (11)
  On the other hand, ΔX_{P ・ C}, ΔY_{P ・ C}Is one of ΔX_{P ・ C}≦ α_X, ΔY_{P ・ C}≦ α_YIn the case of, it is determined that the touch position has not moved, and the threshold value γ_{VT ・ P}Is the value γ_{VT ・ (P-1)}(Step S98).
[0094]
  In addition, about said coefficient A, the range of 0.5-0.9 is desirable, and the range of 0.6-0.7 is further more desirable.
[0095]
  Next, the latest touch position data X obtained up to step S96._{P ・ C}, Y_{P ・ C}Is stored in the storage means (step S99), and then in step S100, the touch position X up to the previous time is stored._{AV ・ ( p -N)}~ X_{AV ・ ( p -1)}, Y_{AV ・ ( p -N)}~ Y_{AV ・ ( p -1)}And latest touch position data X_{P ・ C}, Y_{P ・ C}Using the following formulas (12) and (13), the current touch position coordinates (X_{AV ・ p}, Y_{AV ・ p}). In addition, what is calculated | required by this step S100 is the touch position determination value determined by the 2nd touch position determination means, and once stores it in a memory | storage means (step S101).
[0096]
[Equation 9]

[0097]
  FIG. 12 shows the second touch position determination value X by the second touch position determination means between steps S93 and S100._{AV ・ p}It is a figure for demonstrating the example of a calculation method. The method shown in FIG. 12 uses the second touch position determination value X on the X axis._{AV ・ p}N number of Xs up to the previous time_PThis is a method of performing moving average based on the value. The calculation formula is the above formula (12), which is also shown in the figure.
[0098]
  As shown in FIG. 12A, the coordinate name X corresponding to the number of readings P_PHas a coordinate value of X when P is 7, 9, 12_{AV ・ 7}, X_{AV ・ 9}, X_{AV ・ 12}Is stored. This is because, as described in steps S93 to S96 above,_{P ・ C}Is a predetermined value α_XIt was because it did not exceed. Each coordinate X containing such a value_PCoordinate value X_{P ・ C}Using the value, the moving average value is obtained by the method as shown in FIG. 12B, and the second touch position determination value X_{AV ・ P}And The same applies to the second touch position determination method for the Y axis.
[0099]
  The parameter n for obtaining the moving average value is preferably determined in consideration of the characteristics of the touch panel device, the usage environment, the time followability, and the like. Usually, the parameter n is preferably in the range of about 5 to 15, and about 8 is the most practical.
[0100]
  Through the above steps, the determination result by the second touch position determination means is obtained. Note that the storage means such as RAM has the above X_PC, Y_PC(Latest touch position data) and second touch position determination value X_{AV ・ P}, Y_{AV ・ P}It is better to store both of them. However, the storage means stores at least the second touch position determination value X._{AV ・ P}, Y_{AV ・ P}Is stored (step S101).
[0101]
  FIG. 10 is a flowchart showing the operation between F and G in FIG. Between F and G, the touch state is continuous but in the initial stage, and the parameter of the touch position data for obtaining the moving average value is less than the predetermined number n. In the method shown in FIG. 10, X detected until then until the number P of touch position data reaches n._PC, Y_PCIs a weighted average to obtain the current touch position data. As for the weighting method in the weighted average, it is preferable that the weight becomes larger as the data is temporally closer to the current touch position data as shown in the equations (14) and (15) shown in FIG.
[0102]
  Note that the weighting method may be a method other than the equations (14) and (15). However, it is desirable to increase the weight as it is closer to the current data.
[0103]
  Actually, the time until the number of touch signal detections, that is, the touch position data reaches the parameter n necessary for the calculation in the above-described steps S102 to S105 is extremely short. Therefore, even if the touch position data during this period is ignored, there are cases where the touch position data is hardly visually recognized depending on the detection condition of the touch signal.
[0104]
  For this reason, as described above, it is possible to simply use the average value of the data so far without taking the weighted average. Further, depending on the detection condition of the touch signal, it is possible to set so as to proceed to the above-described step S92 after reaching the necessary n number.
[0105]
  In the case of the flowchart shown in FIG. 9, the first touch signal is adopted as a continuous touch signal. When it is necessary to improve the accuracy of touch position determination, some initial data, for example, two to three, may be excluded from the calculation after step S92.
[0106]
  Returning to FIG. 8, when step S88 is completed, the signal used for touch position calculation is a touch signal (V_T> Γ_{VT ・ P}) Is reconfirmed (step S89). If it is a touch signal, the coordinates of the touch position (R_LX/ R_OX, R_LY/ R_OY), Ie (X_PC, Y_PC) Is output, and the touch position coordinates (X_{AV ・ P}, Y_{AV ・ P}) Is output (step S90-1). Not a touch signal (V_T≦ γ_VT), The touch position calculation is not performed correctly, so the touch position coordinates obtained this time are discarded (step S90-2). Thereafter, the process returns to step S80, and the standby state (the signal V for touch determination V_TIs the threshold γ_{VT ・ 0}To prepare for touch signal detection.
[0107]
  If it is determined in step S87 that the touch state is discontinuous, the threshold value is not changed, and thus γ_{VT ・ P}For γ_{VT ・ 0}Is used as it is (step S88-2).
[0108]
  In the above description, the first touch position determination result is output when the touch state is discontinuous, and the second touch position is assumed when the touch state is continuous, assuming that the touch position moves. The method of performing the determination, obtaining the average value using the touch position determination values up to the previous time, and outputting the result has been described. However, when a touch panel is put into practical use, there is a touch method in which a touch signal at the same position is detected for a certain period of time even when the touch position does not move. In such a case, even if the touch position does not move, it is possible to improve the touch position determination accuracy by processing the touch signal on the assumption that the touch state is continuous. The apparatus according to the present invention can also be set as such.
[0109]
  FIG. 11 is a flowchart for explaining the procedure related to the initialization of data setting shown in step S50 in FIG. Prior to the calculation of self-correction values and the calculation / output of touch positions, it is necessary to adjust the touch panel device. However, this adjustment need only be performed once for each touch panel device.
[0110]
  First, after initialization (step S111), the switches A and B are turned on (step S112), the switch C is turned off (step S113), and the offsets of the full-wave rectifier circuits 19 and 20 are adjusted to zero. (Step S114). Next, the switch C is turned on (step S115), the switch A is turned on, the switch B is turned off (step S116), and the amplification factor G of the full-wave rectifier circuit 19 is set.₁(Step S117), the switch A is turned off, the switch B is turned on (step S118), and the amplification factor G of the full-wave rectifier circuit 20 is adjusted.₂Is adjusted (step S119), and the output V of the full-wave rectifier circuits 19 and 20 is adjusted.₁, V₂To be equal. Finally, the switch B is turned off (step S120). Of course, the adjustment of the amplification factor may be performed by the differential amplifier circuits 15 and 16.
[0111]
  In the touch panel device according to the preferred embodiment of the present invention described above, since the above-described operation is performed, the offset voltage due to the change in the resistance value of the conductive film over time, the usage environment, and the stray capacitance inherent to the device. For example, the touch position in which the influence of the external factor on the touch position detection is corrected is detected. Therefore, the detection accuracy of the touch position can be further improved by performing the correction based on the correction table described below or the correction based on the calculation correction formula, although the detection accuracy is sufficient.
[0112]
  FIG. 13 shows a correction table corresponding to the touch position detection coordinates (X, Y) on the touch panel surface. X shown in the correction table₀, X₁, X₂, ..., X_n, Y₀, Y_l, Y₂... Y_nIs a value R corresponding to the X-axis and Y-axis obtained by the calculation of the touch position described above._LX/ R_OX, R_LY/ R_OYThe correction table is created by actually measuring the position coordinates on the touch panel with respect to this value using a standard touch panel. Information of this correction table is stored in storage means (RAM) in the touch panel device. Then, when a human finger or the like is touched on the touch panel, X = R is calculated by calculating the touch position described above._LX/ R_OXAnd Y = R_LY/ R_OYOr X = X_PCAnd Y_PCIs obtained, the touch coordinates (X, Y) corresponding to the X and Y are read from the correction table and output as touch position coordinates.
[0113]
  When the touch panel device is large and the area of the touch panel is large, the number of touch position coordinates increases, and it is necessary to increase the storage capacity of the storage means in the touch panel device. In such a case, the division interval in the X-axis and Y-axis directions of the correction table may be increased to reduce the number of coordinates, and the storage capacity may be reduced. In that case, X, Y (X_n-lAnd X_nY_n-lAnd Y_nBetween the two), the values of X and Y may be calculated by an interpolation method or the like.
[0114]
  Further, without using the above correction table, X = R obtained by the actual measurement coordinates on the standard touch panel and the touch position calculation method described above._LX/ R_OXAnd Y = R_LY/ R_OYValue or X = X_PCAnd Y_PCFrom this relationship, a calculation correction formula (approximation formula) that is a calculation correction means may be obtained, correction processing may be performed by a microcomputer or the like using this formula, and output as touch position coordinates.
[0115]
  As a specific example, the case of the two axes of the X axis and the Y axis has been described. However, the touch panel device according to the present invention includes an elongated shape, a polygon, or a shape surrounded by a curve as the touch panel shape. It is out. Therefore, when the number of axes is 1, there may be three or more axes. When the number of axes is 1, it may be set such that only one of the X-axis and Y-axis operations described in the embodiment according to the present invention is executed. When the number of axes is large, the apparatus may be configured so that the same operation as in the X-axis direction and the Y-axis direction described above is performed for each axis.
[0116]
  As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail for the invention described in claim 2. The present invention described in claim 1 is an invention that can improve the touch detection accuracy when the touch panel device is continuously touched. In this case, whether or not the touch is continuous is determined by a touch signal. It is only necessary to accurately determine whether or not there is. Therefore, steps S50 to S52 shown in FIG.,After steps S61 and S62 shown in FIG. 6 and steps S71 and 72 shown in FIG. 7, the touch position is calculated by the equation (3), and then steps S80, S81 and S87 to S90 shown in FIG. -The touch position may be determined in steps S91 to S101 shown in FIG.
[0117]
  Further, as described above, the touch panel device of the present invention can be applied to a method of detecting a resistance value between electrodes in a direction of one axis or more with one panel. Therefore, even if it is a multi-layer type touch panel, the same effect can be obtained also in a touch panel device including a panel that detects one or more directions in one of them.
[0118]
【The invention's effect】
  According to the touch panel mounting according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) Even when continuous touches such as drawing are performed, by using a plurality of data, the touch position can be detected quickly and accurately, and the power source of the device and the surrounding devices for touch detection accuracy It is possible to prevent the influence of external factors such as noise generated from the noise. In addition, the touch position is corrected for the influence of external factors such as the influence of changes in the resistance value of the conductive film over time on the touch position detection, the influence of the usage environment, and the offset voltage due to the stray capacitance inherent to the device. Is detected, the detection accuracy of the touch position is extremely high. Therefore, a highly reliable touch panel device can be obtained. Further, since a special mechanism or the like is not required as compared with the conventional device, the touch panel device is inexpensive.
(2) In the touch panel device according to the present invention, the calculation of the self-correction value executed in the device can be performed at any time such as a free time zone when the device is not used or when the device is activated. Therefore, the self-correction value can always be updated and the best value is held, so that the touch position detection accuracy can always be kept in the best state. Even when a touch signal is input, the touch position can be calculated and output without delay.
(3) The touch panel device according to the present invention can include a correction table obtained from the relationship between the calculated value regarding the coordinates of the touch position and the actually measured value. Can be added.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the influence of an offset voltage caused by stray capacitance inherent in a touch panel device on detection of a touch position in the touch panel device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a principle relating to correction of a change in a conductive film over time, a change due to a use environment, and the like in the touch panel device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an overall configuration of a touch panel device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a touch panel used in the touch panel device according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of acquiring an offset voltage caused by a stray capacitance unique to the touch panel device.
FIG. 6 is a flowchart showing a process of calculating a self-correction value including correction of an offset voltage in the X-axis direction and storing the calculation result.
FIG. 7 is a flowchart showing a process of calculating a self-correction value including correction of an offset voltage in the Y-axis direction and storing the calculation result.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of calculating and outputting a touch position when a touch signal is detected.
9 is a flowchart showing in detail the operation of the DE section in the flowchart shown in FIG. 8. FIG.
10 is a flowchart showing the operation of the FG section in the flowchart shown in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure related to initialization of data setting in the touch panel device.
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of calculating the current touch position by the second touch position determination unit in steps S95 to S98 and step S99.
FIG. 13 is an (X, Y) touch position detection coordinate correction table used for correcting a touch position calculation value by a correction table, which can be applied to the touch panel device according to the present invention.
FIG. 14 is a circuit diagram employed in a conventional touch panel device, for explaining the principle of detecting a touch position.
[Explanation of symbols]
  R_K, R_K              Resistor for voltage measurement
  R_O                    Resistance value of conductive film
  R_Z                    Resistor
  S switch
  e AC power supply
  1 Touch panel
  2 Substrate
  3 Conductive film
  4a, 4b, 4c, 4d electrode
  5a, 5b, 5c, 5d External connection lead

Claims (8)

A touch panel having a conductive film on the surface of the substrate, a first electrode and a second electrode arranged on an outer periphery of the touch panel, and an alternating current generation for supplying an alternating current to the first electrode and the second electrode Between the first electrode and the alternating current generating means and between the second electrode and the alternating current generating means, the first electrode side voltage and the second electrode side, respectively. and a voltage measuring means for measuring the voltage, in a touch panel device which calculates a touch position from the measured first electrode side voltage and the second electrode side of the voltage,
Touch signal determination means for determining whether or not it is a touch signal based on a comparison between a touch determination signal detected by the voltage measurement means and a preset threshold value for touch determination;
When the touch signal is determined to be a touch signal by the touch signal determination unit, based on the touch signal, a touch state determination unit that determines whether the touched state on the touch panel is continuous;
Touch position movement determining means for determining whether or not the touch position has moved with respect to the previous touch position when the touched state is determined to be continuous by the touch state determining means;
Threshold value setting means for setting the touch determination threshold value low when the touch position movement determination means determines that the touch position is continuously moving;
Touch position data setting means for setting the latest touch position data according to the determination result by the touch position movement determination means;
A touch panel device comprising: touch position determination means for determining a current touch position based on the latest touch position data and a previous touch position determination result. A touch panel having a conductive film on the surface of the substrate, a first electrode and a second electrode arranged on an outer periphery of the touch panel, and an alternating current generation for supplying an alternating current to the first electrode and the second electrode Disposed between the first electrode and the alternating current generating means and between the second electrode and the alternating current generating means, and the first electrode side voltage or the second electrode side and a voltage measuring means for measuring the voltage, in the touch panel device which calculates a touch position from the measured first electrode side voltage and the second electrode side of the voltage,
Touch signal determination means for determining whether or not it is a touch signal based on a comparison between a touch determination signal detected by the voltage measurement means and a preset threshold value for touch determination;
A resistor is provided between at least one of the first electrode and the second electrode and one end of the alternating current generating means, and the first electrode side and the second electrode are provided. V _f value determining means for determining the offset voltage V _f for each side;
Said first electrode side and the V ₀ value determining means for determining the voltage V ₀ which both ends of the voltage measuring means in the switch-on for each side of the second electrode,
Self-correction value determining means for obtaining a self-correction value for the touch position detection value based on the voltages V _f and V ₀ ;
Wherein the switch is off, the V _t value determining means for determining the voltage V _t across the voltage measuring means in a state of being touched on the touch panel,
First touch position determination means for determining a touch position on the touch panel based on the self-correction value and the V _t value;
When the touch signal is determined to be a touch signal by the touch signal determination unit, based on the touch signal, a touch state determination unit that determines whether the touched state on the touch panel is continuous;
Touch position movement determining means for determining whether or not the touch position has moved with respect to the previous touch position when the touched state is determined to be continuous by the touch state determining means;
Threshold value setting means for setting the touch determination threshold value low when the touch position movement determination means determines that the touch position is continuously moving;
Touch position data setting means for setting the latest touch position data according to the determination result by the touch position movement determination means;
A touch panel device comprising: second touch position determination means for determining a current touch position based on the latest touch position data and a previous touch position determination result.   The number of electrodes arranged on the outer peripheral portion is 3 or more, and two or more axes connecting the two electrodes are used as coordinate axes, and the touch position is determined for each coordinate axis direction. The touch panel device according to claim 2, further comprising: means and second touch position determination means. The touch panel device according to claim 3, further comprising a switching unit for switching connection of the voltage measuring unit with respect to the two electrodes corresponding to the coordinate axes.   5. The touch panel device according to claim 2, wherein the touch panel device has a function of executing self-correction value determination whenever power is applied to the touch panel device or when there is no touch signal on the touch panel.   A correction table prepared in advance based on the relationship between the touch position coordinates obtained by the first touch position determination means or the second touch position determination means and the coordinates actually measured on a standard touch panel; Based on the touch signal, the touch position coordinates calculated by the first touch position determination means or the second touch position determination means are collated with the corresponding coordinates in the correction table, and the touch is performed based on the correction table. The touch panel device according to any one of claims 3 to 5, further comprising a function of correcting position coordinates.   Correction operation means determined in advance is provided based on the relationship between the touch position coordinates determined by the first touch position determination means or the second touch position determination means and the coordinates actually measured on a standard touch panel. A function of correcting the touch position coordinates obtained by the first touch position determination means or the second touch position determination means by using the correction calculation means is provided. The touch panel device according to any one of 3 to 5.   The touch panel device according to claim 3, wherein the touch panel is a quadrilateral or more polygonal shape and the coordinate axes are two or more axes.

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