特許 6087244 位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087244

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20170220BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20170220BHJP

   H04B 1/10 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 522

   G06F3/041 512

   G06F3/044 120

   H04B1/10 A

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-182677(P2013-182677)

(22)【出願日】2013年9月4日

(65)【公開番号】特開2015-49821(P2015-49821A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年2月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(72)【発明者】

【氏名】北村 一博

【審査官】 原 秀人

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０６９２９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１７２１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０２１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

Ｈ０４Ｂ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示装置の表示画面の表面に静電容量方式のタッチパネルを配置した位置検出装置であって、
互いに交差する向きに配置された複数の透明電極を有する前記タッチパネルと、
前記複数の透明電極の一部を選択してそれらの間の静電容量の変化を測定することにより指示体の接触位置を検出する位置検出手段と、
静電容量の変化測定の対象になっていない残りの前記透明電極を低インピーダンス状態にする低インピーダンス設定手段と、
を備え、ＡＭラジオとともに車両に搭載されており、前記ＡＭラジオで放送波を受信中に、前記低インピーダンス設定手段によって前記透明電極が低インピーダンス状態に設定されることを特徴とする位置検出装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記複数の透明電極には、第１の方向に沿って配置された複数の第１の電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された複数の第２の電極とが含まれており、
前記位置検出手段は、一部の前記第１の電極に向けて位置検出用信号を入力するとともに一部の前記第２の電極から出力される前記位置検出用信号に対応する信号を取り込んでおり、
前記低インピーダンス設定手段は、前記位置検出用信号の入力および前記位置検出信号に対応する信号の出力に用いられた前記透明電極以外の前記透明電極を低インピーダンス状態にすることを特徴とする位置検出装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記低インピーダンス設定手段は、前記透明電極を固定電位に接続することによりこの透明電極を低インピーダンス状態にすることを特徴とする位置検出装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記固定電位は、接地電位であり、
前記低インピーダンス設定手段は、前記透明電極を接地することによりこの透明電極を低インピーダンス状態にすることを特徴とする位置検出装置。

【請求項5】

請求項３または４において、
複数の前記透明電極のそれぞれにはスイッチが接続されており、
前記スイッチによって、前記位置検出用信号の入力あるいは前記位置検出用信号に対応する信号の出力と、前記固定電位に対する接続とを切り替えることを特徴とする位置検出装置。

【請求項6】

請求項３〜５のいずれか一項において、
前記位置検出用信号の入力あるいは前記位置検出用信号に対応する信号の出力が行われる一部の前記透明電極に隣接する他の前記透明電極は、前記固定電位に接続せずに開放することを特徴とする位置検出装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項において、
前記ＡＭラジオと同じ筐体に搭載されていることを特徴とする位置検出装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項において、
前記ＡＭラジオで受信中の放送波の受信周波数が、前記表示装置から放出されるノイズの周波数に一致する場合に、前記低インピーダンス設定手段によって前記透明電極が低インピーダンス状態に設定されることを特徴とする位置検出装置。

【請求項9】

請求項８において、
前記ＡＭラジオで受信中の放送波の受信周波数が、前記表示装置の水平同期周波数の高調波成分の周波数に一致する場合に、前記低インピーダンス設定手段によって前記透明電極が低インピーダンス状態に設定されることを特徴とする位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置）等の表示装置の表面に重ねて静電容量方式のタッチパネルを搭載した位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、表示パネルの観察側にタッチパネルを備えるとともに、表示パネルとタッチパネルとの間に電気的ノイズを防ぐためのシールド層を設けたタッチパネル付き表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このタッチパネル付き表示装置では、シールド層が導電性ポリマーを含む透明導電膜を用いて形成されており、表示装置の光学特性が低下しないように工夫されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６８７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した特許文献１に開示されたタッチパネル付き表示装置では、表示装置の表面に透明導電膜のシールド層が重ねて配置されるため、透明度が低下するという問題があった。また、表示装置やタッチパネルとは別にシールド層を追加する必要があるため、製造工程や組み付け工程が複雑化し、コスト上昇を招くという問題があった。

【0005】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、表示装置が発生するノイズを低減することができるとともに、透明度が低下せず、工程の複雑化によるコスト上昇を抑えることができる位置検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、表示装置の表示画面の表面に静電容量方式のタッチパネルを配置した位置検出装置であって、互いに交差する向きに配置された複数の透明電極を有するタッチパネルと、複数の透明電極の一部を選択してそれらの間の静電容量の変化を測定することにより指示体の接触位置を検出する位置検出手段と、静電容量の変化測定の対象になっていない残りの透明電極を低インピーダンス状態にする低インピーダンス設定手段とを備えている。

【0007】

位置検出用に一部の透明電極が選択されたときに、残りの透明電極を低インピーダンス状態にすることにより、表示装置の表面から放出されるノイズを遮蔽することが可能になる。また、位置検出用に従来から備わっている透明電極を用いており、別にシールド層を追加する必要がなく、そのための工程の追加も必要ないため、透明度の低下や、工程の複雑化によるコスト上昇を抑えることができる。

【0008】

また、上述した複数の透明電極には、第１の方向に沿って配置された複数の第１の電極と、第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された複数の第２の電極とが含まれており、位置検出手段は、一部の第１の電極に向けて位置検出用信号を入力するとともに一部の第２の電極から出力される位置検出用信号に対応する信号を取り込んでおり、低インピーダンス設定手段は、位置検出用信号の入力および位置検出信号に対応する信号の出力に用いられた透明電極以外の透明電極を低インピーダンス状態にすることが望ましい。このように、位置検出用に用いられる第１の電極と第２の電極を除くほとんどの電極を低インピーダンス状態にしているため、表示装置の表面から放出されるノイズを遮蔽する効果を高めることができる。

【0009】

また、上述した低インピーダンス設定手段は、透明電極を固定電位に接続することによりこの透明電極を低インピーダンス状態にすることが望ましい。特に、上述した固定電位は、接地電位であり、低インピーダンス設定手段は、透明電極を接地することによりこの透明電極を低インピーダンス状態にすることが望ましい。これにより、透明電極によってシールド層を形成して、表示装置の表面から放出されるノイズの外部に対する漏れを低減することができる。

【0010】

また、上述した複数の透明電極のそれぞれにはスイッチが接続されており、スイッチによって、位置検出用信号の入力あるいは位置検出用信号に対応する信号の出力と、固定電位に対する接続とを切り替えることが望ましい。このように、スイッチを追加するだけで、任意の透明電極を所定のタイミングで低インピーダンス状態にすることが可能となる。

【0011】

また、上述した位置検出用信号の入力あるいは位置検出用信号に対応する信号の出力が行われる一部の透明電極に隣接する他の透明電極は、固定電位に接続せずに開放することが望ましい。これにより、位置検出の感度を維持しつつ、表示装置から放出されるノイズの低減を図ることができる。

【0012】

また、本発明の位置検出装置はＡＭラジオとともに車両に搭載されている。あるいは、本発明の位置検出装置は、ＡＭラジオと同じ筐体に搭載されていることが望ましい。これにより、車両に搭載されたＡＭラジオについて、表示装置から放出されるノイズの影響を低減することができる。

【0013】

また、上述したＡＭラジオで放送波を受信中に、低インピーダンス設定手段によって透明電極が低インピーダンス状態に設定される。あるいは、上述したＡＭラジオで受信中の放送波の受信周波数が、表示装置から放出されるノイズの周波数に一致する場合に、低インピーダンス設定手段によって透明電極が低インピーダンス状態に設定されることが望ましい。また、上述したＡＭラジオで受信中の放送波の受信周波数が、表示装置の水平同期周波数の高調波成分の周波数に一致する場合に、低インピーダンス設定手段によって透明電極が低インピーダンス状態に設定されることが望ましい。これにより、表示装置から放出されるノイズが、受信中のＡＭ放送に混入することを確実に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態の車載装置の構成を示す図である。

【図2】タッチパネルとタッチパネル制御部によって構成される位置検出装置の構成を示す図である。

【図3】タッチパネルに含まれる第１および第２の透明電極の具体例を示す図である。

【図4】タッチパネルに含まれる第１および第２の透明電極の他の具体例を示す図である。

【図5】透明電極の低インピーダンス状態を実現するタッチパネルの接続状態の説明図である。

【図6】スイッチによる接続状態の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のタッチパネル付き表示装置を適用した一実施形態の車載装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車載装置の構成を示す図である。図１に示すように、車載装置１は、ナビゲーション処理部１０、ＡＭラジオチューナ１４、ＦＭラジオチューナ１６、ＡＶ処理部１８、表示処理部２０、表示装置２２、タッチパネル３０、タッチパネル制御部３２、操作部３４、入力処理部３６、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）４０、スピーカ４２、制御部５０を備えている。

【0016】

ナビゲーション処理部１０は、自車位置を検出するＧＰＳ装置１２とともに用いられ、地図データを用いて車載装置１が搭載された車両の走行を案内するナビゲーション動作を行う。ＡＭラジオチューナ１４は、ＡＭ放送の番組を受信し、番組内容に対応する音声をを再生する処理を行う。ＦＭラジオチューナ１６は、ＦＭ放送の番組を受信し、番組内容に対応する音声をを再生する処理を行う。ＡＶ処理部１８は、圧縮されてハードディスク装置等（図示せず）に記憶されている音楽データや映像データを読み出して再生する処理を行う。

【0017】

表示処理部２０は、各種の操作画面や入力画面等を表示する映像信号を出力して表示装置２２にこれらの画面を表示するとともに、ＡＶ処理部１８によって再生した映像画面等を表示する映像信号を出力して表示装置２２にこの画面を表示する。表示装置２２は、運転席と助手席の中央前方に配置されており、液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いて構成されている。例えば、９インチサイズで７６８×１０２４の画素数（解像度）を有し、水平同期周波数が６２ｋＨｚに設定されている。

【0018】

タッチパネル３０は、表示装置２２の表示画面の表面に配置されている。タッチパネル制御部３２は、タッチパネル３０を用いて位置検出を行うために必要な制御を行う。タッチパネル３０とタッチパネル制御部３２によって、静電容量方式で位置検出を行う位置検出装置が構成されている。表示装置２２に各種の操作画面や入力画面が表示された時点で、これらの操作画面や入力画面の一部を利用者が指などで直接指し示すことにより、操作画面や入力画面の表示項目を選択することができるようになっており、このような操作画面や入力画面を用いた操作を可能とするために、指し示された指などの位置を検出するタッチパネル３０が備わっている。タッチパネル制御部３２の詳細については後述する。

【0019】

操作部３４は、車載装置１に対する利用者による操作を受け付けるためのものであり、表示装置２２の周囲に配置された各種の操作キー、操作スイッチ、操作つまみ等を含んで構成されている。入力処理部３６は、操作部３４を監視しており、その操作内容を決定する。

【0020】

デジタル−アナログ変換器４０は、ナビゲーション処理部１０、ＡＭラジオチューナ１４、ＦＭラジオチューナ１６、ＡＶ処理部１８のそれぞれの処理によって生成される音声データや音楽データをアナログの音声信号に変換してスピーカ４２から出力する。なお、実際には、デジタル−アナログ変換器４０とスピーカ４２の間には信号を増幅する増幅器が接続されているが、図１ではこの増幅器は省略されている。また、デジタル−アナログ変換器４０とスピーカ４２との組合せは再生チャンネル数分備わっているが、図１では一組のみが図示されている。制御部５０は、車載装置１の全体を制御するためのものであり、ＲＯＭやＲＡＭなどに格納された所定のプログラムをＣＰＵで実行することにより実現される。上述した車載装置１の各構成は、スピーカ４２を除いて同じ筐体に収容されている。

【0021】

図２は、タッチパネル３０とタッチパネル制御部３２によって構成される位置検出装置の構成を示す図である。タッチパネル３０は、表示装置２２の表示画面の全体を覆う検出領域を有しており、この検出領域のＸ軸方向（水平方向）に沿って延在する複数の第１の透明電極３０Ａと、Ｙ軸方向（垂直方向）に沿って延在する複数の第２の透明電極３０Ｂとを有する。

【0022】

図３は、タッチパネル３０に含まれる第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂの具体例を示す図である。図３に示す例では、Ｘ軸方向に延在する第１の透明電極３０Ａは、一方の対角線がＸ軸と平行になるように配置された正方形電極をＸ軸に沿って複数個並べて相互に接続した形状を有する。同様に、Ｙ軸方向に延在する第２の透明電極３０Ｂは、一方の対角線がＹ軸と平行になるように配置された正方形電極をＹ軸に沿って複数個並べて相互に接続した形状を有する。図３に示すように、隣接する正方形電極を接続する連結部が互いに交差するように配置することで、表示画面の全体が第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂの正方形電極で覆われる。これら第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を用いて形成される。なお、一方の第２の透明電極３０Ｂにおいて、隣接する正方形電極を接続する連結部のみを金属材料で形成することにより、この連結部以外の第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂの全体を１層のＩＴＯ膜を用いて形成することが可能となる。

【0023】

図４は、タッチパネル３０に含まれる第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂの他の具体例を示す図である。図４に示す例では、Ｘ軸方向に延在する第１の透明電極３０Ａは、幅広の長方形形状を有する。また、Ｙ軸方向に延在する第２の透明電極３０Ｂは、幅が狭い長方形形状を有する。図４に示すように、幅広の長方形形状を有する第１の透明電極３０ＡをＹ軸方向に並べることにより、表示画面の全体が第１の透明電極３０Ａで覆われる。これら第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を用いて形成される。

【0024】

また、図２において、タッチパネル制御部３２は、制御部１３０、位置検出部１３２、低インピーダンス設定部１３４、スイッチ１４０、１４２、１４４、１４６を備えている。制御部１３０は、タッチパネル制御部３２の全体を制御する。

【0025】

位置検出部１３２は、タッチパネル３０に設けられた第１の透明電極３０Ａと第２の透明電極３０Ｂとの間の静電容量の変化を測定することにより、利用者の指等の指示体が指し示す位置を検出する。例えば、位置検出部１３２は、スイッチ１４０を介して一の第１の透明電極３０Ａを選択し、所定の位置検出用信号をこの選択した第１の透明電極３０Ａに入力するとともに、スイッチ１４２を切り替えて第２の透明電極３０Ｂを順番に選択してその電圧（位置検出用信号に対応する信号）を順番に検出する。この動作を、スイッチ１４０を切り替えてすべての第１の透明電極３０Ａについて繰り返すことにより、第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂ間の静電容量の変化が測定され、静電容量が変化した第１のおよび第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂの交差位置が指示体によって指し示された位置として特定される。

【0026】

低インピーダンス設定部１３４は、スイッチ１４４に指示を送って、スイッチ１４０による選択状態にない残りの第１の透明電極３０Ａを接地するとともに、スイッチ１４６に指示を送って、スイッチ１４２による選択状態にない残りの第２の透明電極３０Ｂを接地する。このように、信号の入出力（電圧検出）が行われていない第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂを接地することにより、これらの透明電極を低インピーダンス状態にすることができる。なお、第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂを接地する代わりに、グランド電位以外の固定電位、例えば電源の高電位側端子に接続するようにしてもよい。

【0027】

図５は、透明電極の低インピーダンス状態を実現するタッチパネル３０の接続状態の説明図である。図５に示すように、Ｘ軸方向に延在する複数の第１の透明電極３０Ａでは、位置検出用信号が入力される一の第１の透明電極３０Ａのみが位置検出部１３２に接続され、残りの第１の透明電極３０Ａがすべて接地される。また、Ｙ軸方向に延在する複数の第２の透明電極３０Ｂでは、電圧検出が行われる一の第２の透明電極３０Ｂのみが位置検出部１３２に接続され、残りの第２の透明電極３０Ｂがすべて接地される。なお、図２に示す構成では、スイッチ１４０とは別にスイッチ１４４を備えたが、図６に示すように、これらを一つのスイッチ１４０Ａで実現するようにしてもよい。スイッチ１４２、１４６についても同様である。

【0028】

このように、本実施形態の位置検出装置（タッチパネル３０およびタッチパネル制御部３２）では、位置検出用に一部の透明電極（第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂ）が選択されたときに、残りの透明電極を低インピーダンス状態にすることにより、表示装置２２の表面から放出されるノイズを遮蔽することが可能になる。また、位置検出用に従来から備わっている透明電極を用いており、別にシールド層を追加する必要がなく、そのための工程の追加も必要ないため、透明度の低下や、工程の複雑化によるコスト上昇を抑えることができる。特に、位置検出用に用いられる第１の透明電極３０Ａと第２の透明電極３０Ｂを除くほとんどの電極を低インピーダンス状態にしているため、表示装置２２の表面から放出されるノイズを遮蔽する効果を高めることができる。

【0029】

また、第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂを接地電位（あるいは固定電位）に接続して、これらの透明電極３０Ａ、３０Ｂを低インピーダンス状態にすることにより、透明電極３０Ａ、３０Ｂによってシールド層を形成して、表示装置２２の表面から放出されるノイズの外部に対する漏れを低減することができる。

【0030】

また、スイッチ１４０〜１４６によって、位置検出部１３２への接続と、接地電位（固定電位）に対する接続とを切り替えているため、一部のスイッチ１４４、１４６を追加するだけで、任意の透明電極を所定のタイミングで低インピーダンス状態にすることが可能となる。なお、信号の入出力に従来から備わっているスイッチ１４０、１４２の構成を一部変更してスイッチ１４４、１４６の機能を持たせる場合には、スイッチ１４４、１４６の追加も不要になる。

【0031】

また、本実施形態の位置検出装置は、ＡＭラジオ（ＡＭラジオチューナ１４）とともに車両に搭載されているとともに、ＡＭラジオと同じ筐体に搭載されている。表示装置２２の水平同期周波数が６２ｋＨｚであり、その１０次よりも高次の高調波成分の周波数がＡＭラジオ放送の周波数と重なる。このため、表示装置２２の表面から放出されたノイズが、ＡＭラジオ放送を受信する際のノイズとなるおそれがある。これに対し、本実施形態では、タッチパネル３０をシールド層として用いて表示装置２２の表面から放出されるノイズを低減しているため、ＡＭラジオでＡＭラジオ放送を受信する際のノイズの影響を低減することができる。

【0032】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、位置検出用信号の入力あるいは位置検出用信号に対応する信号の出力が行われる第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂ以外のすべての透明電極を接地するようにしたが、位置検出用信号の入力あるいは位置検出用信号に対応する信号の出力が行われる第１および第２の透明電極３０Ａ、３０Ｂに隣接する透明電極については、接地電位（あるいは固定電位）に接続せずに開放することが望ましい。例えば、図５に示す例において、第１の透明電極３０Ａ１、３０Ａ２と第２の透明電極３０Ｂ１、３０Ｂ２については接地せずに開放状態にすることが望ましい。これにより、位置検出の感度を維持しつつ、表示装置２２から放出されるノイズの低減を図ることができる。

【0033】

また、上述した実施形態では、ＡＭラジオの動作状態と関係なくタッチパネル３０をシールド層として用いて表示装置２２のノイズを低減したが、ＡＭラジオの動作状態と関連づけるようにしてもよい。例えば、ＡＭラジオ放送を受信中に限って、低インピーダンス設定部１３４（図２）の動作を有効にしてもよい。あるいは、ＡＭラジオ放送を受信中であって、このＡＭラジオ放送の受信周波数が、表示装置２２から放出されるノイズの周波数（同期周波数６２ｋＨｚの高調波成分の周波数）に一致する場合に限って、低インピーダンス設定部１３４（図２）の動作を有効にしてもよい。これにより、表示装置２２から放出されるノイズが、受信中のＡＭ放送に混入することを確実に防止することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0034】

上述したように、本発明によれば、位置検出用に一部の透明電極が選択されたときに、残りの透明電極を低インピーダンス状態にすることにより、表示装置の表面から放出されるノイズを遮蔽することが可能になる。また、位置検出用に従来から備わっている透明電極を用いており、別にシールド層を追加する必要がなく、そのための工程の追加も必要ないため、透明度の低下や、工程の複雑化によるコスト上昇を抑えることができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 車載装置
１４ ＡＭラジオチューナ
２０ 表示処理部
２２ 表示装置
３０ タッチパネル
３０Ａ 第１の透明電極
３０Ｂ 第２の透明電極
３２ タッチパネル制御部
１３０ 制御部
１３２ 位置検出部
１３４ 低インピーダンス設定部
１４０、１４２、１４４、１４６ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】