特開 2024-115842 タッチパネルシステム及び表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115842

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】タッチパネルシステム及び表示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240820BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 600

G06F3/044 126

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021712

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003926

【氏名又は名称】弁理士法人イノベンティア

(72)【発明者】

【氏名】丸山 武紀

(72)【発明者】

【氏名】山岸 慎治

(72)【発明者】

【氏名】山本 琢磨

(72)【発明者】

【氏名】木田 和寿

(72)【発明者】

【氏名】杉田 靖博

(72)【発明者】

【氏名】福島 浩

(57)【要約】

【課題】タッチされた面積の影響を抑えて高精度でタッチされた位置が検出されるタッチパネルシステムを提供する。
【解決手段】タッチパネルシステムＳは、ドライブ電極、位置検出電極、及び押圧検出電極を有するタッチパネル１と、ドライブ電極に駆動信号を与え、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラ２と、を備え、コントローラは、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体によるタッチ範囲を検出し、押圧検出電極から得られた信号値のうち、タッチ範囲に対応した押圧検出範囲を決定し、押圧検出範囲内の信号値に基づいて、指示体による押圧の大きさを算出する、ように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドライブ電極、位置検出電極、及び押圧検出電極を有するタッチパネルと、
前記ドライブ電極に駆動信号を与え、前記位置検出電極及び前記押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体によるタッチ範囲を検出し、
前記押圧検出電極から得られた信号値のうち、前記タッチ範囲に対応した押圧検出範囲を決定し、
前記押圧検出範囲内の信号値に基づいて、前記指示体による押圧の大きさを算出する、ように構成されている
タッチパネルシステム。

【請求項2】

前記タッチ範囲を検出することは、前記位置検出電極から得られた信号値で構成された第１のマップから、前記信号値に基づいて前記タッチ範囲を検出することを含み、
前記押圧検出範囲を決定することは、前記押圧検出電極から得られた信号値で構成された第２のマップの、前記タッチ範囲の位置に対応した範囲を前記押圧検出範囲として決定することを含む
請求項１に記載のタッチパネルシステム。

【請求項3】

前記押圧の大きさを算出することは、前記押圧検出範囲内の少なくとも１つの信号値に基づいた暫定値を増幅することを含む
請求項２に記載のタッチパネルシステム。

【請求項4】

前記押圧の大きさを算出することは、前記押圧検出範囲内のすべての信号値に基づいたすべての暫定値の中の最大値を増幅することを含む
請求項３に記載のタッチパネルシステム。

【請求項5】

前記押圧の大きさを算出することは、前記押圧検出範囲内のすべての信号値に基づいたすべての暫定値を増幅することを含む
請求項３に記載のタッチパネルシステム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のタッチパネルシステムと、
画像を表示する表示部と、を備え、
前記表示部が画像を表示する表示面上に、前記タッチパネルが配置されている
表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タッチパネルシステム及び表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２２－７１２８４号公報（以下、特許文献１）は、指示体によってタッチされた位置と、指示体による押圧と、を検知するタッチパネルシステムを開示している。詳しくは、特許文献１は、ドライブ電極、位置検出電極及び押圧検出電極を備えたタッチパネルと、ドライブ電極に駆動信号を与え位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備えたタッチパネルシステムを開示している。このコントローラは、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体の位置を検出し、押圧検出電極から得られた信号値のうち、検出した指示体の位置に応じた押圧検出範囲内の信号値に基づいて、指示体による押圧の大きさを算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－７１２８４号公報

【発明の概要】

【0004】

圧力も検知するタッチパネルシステムにおいては、指示体によるタッチパネルに対する接触面積によって性能が影響を受ける。例えば、タッチするキーの位置によってはユーザが指を伸ばしてタッチすることがあるため、タッチされる面積が大きくなる。タッチされる面積が大きいと、小さい場合と比較してタッチパネルに対する押圧力が分散する。発明者らは、タッチパネルに対する指示体の接触範囲の大きさを考慮することにより、押圧の大きさをより精度高く検出できることを、新たに見出した。以下では、この知見に基づく新規なタッチパネルシステム及び表示装置を開示する。

【0005】

ある実施の形態に従うと、タッチパネルシステムは、ドライブ電極、位置検出電極、及び押圧検出電極を有するタッチパネルと、ドライブ電極に駆動信号を与え、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、コントローラは、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体によるタッチ範囲を検出し、押圧検出電極から得られた信号値のうち、タッチ範囲に対応した押圧検出範囲を決定し、押圧検出範囲内の信号値に基づいて、指示体による押圧の大きさを算出する、ように構成されている。

【0006】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施の形態に係るタッチパネルシステムの概略構成図である。

【図2】図２は、タッチパネルシステムに備えられるタッチパネルの一例を示す概略断面図である。

【図3】図３は、タッチパネルの第１電極層の構成の概略を表した平面図である。

【図4】図４は、タッチパネルの第２電極層の構成の概略を表した平面図である。

【図5】図５は、実施の形態に係る表示装置の概略図である。

【図6】図６は、指示体の接触面積と影響を受ける電極の範囲とを説明するための図である。

【図7】図７は、指示体の接触面積と影響を受ける電極の範囲とを説明するための図である。

【図8】図８は、指示体の接触面積と影響を受ける電極からの信号値とを説明するための図である。

【図9】図９は、指示体の接触面積と影響を受ける電極からの信号値とを説明するための図である。

【図10】図１０は、第１の実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。

【図11】図１１は、タッチパネルシステムのコントローラが処理する入力データの構成の一例を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。

【図13】図１３は、第３の実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。

【図14】図１４は、比較例に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。

【図15】図１５は、指示体によるタッチパネルへの接触面積が小さい場合の、実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法によって決定される押圧検出範囲を説明するための図である。

【図16】図１６は、指示体によるタッチパネルへの接触面積が大きい場合の、実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法によって決定される押圧検出範囲を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［タッチパネルシステムの説明］
図１は、本実施の形態に係るタッチパネルシステムＳの概略構成図である。タッチパネルシステムＳは、タッチパネル１と、コントローラ２と、を備える。

【0009】

タッチパネル１は、ドライブ電極１１１、位置検出電極１２１、及び押圧検出電極１２２を有する（図２～図４）。コントローラ２は、ドライブ電極１１１に駆動信号を与え、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２のそれぞれから信号を取得する。コントローラ２は、取得した信号に基づいて、少なくとも指示体による押圧の大きさを含む出力データを生成する。出力データは、例えばタッチパネルシステムＳを備えた表示装置Ｐにおいて、表示装置Ｐが表示する画像の制御などに利用される。

【0010】

タッチパネル１は、一例として、静電容量方式である。図２は、タッチパネル１の一例を示す概略断面図である。タッチパネル１は、誘電体である第１基板１５と第２基板１６との間に挟まれた、第１電極層１１０及び第２電極層１２０を有する。第１電極層１１０及び第２電極層１２０は、間に誘電体層１３０を挟んで積層されている。

【0011】

第１電極層１１０は、ドライブ電極１１１及び浮島電極１１２を含む。第２電極層１２０は、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２を含む。

【0012】

位置検出電極１２１と押圧検出電極１２２との間に、シールド電極１２３が配置されている。このため、位置検出電極１２１と押圧検出電極１２２とは、シールド電極１２３によって隔てられる。

【0013】

第１基板１５及び第２基板１６は、例えばガラスやＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フイルムなどの誘電性である透明な材料で構成される。ドライブ電極１１１、浮島電極１１２、位置検出電極１２１、及び押圧検出電極１２２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの、導電性のある透明な材料で構成される。誘電体層１３０は、例えば高分子材料、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）、ＯＣＲ（Optical Clear Resin）などの、弾性を有する、誘電性である透明な材料で構成される。

【0014】

第１基板１５及び第２基板１６は、第１基板１５の第１表面１５Ａと第２基板１６の第１表面１６Ａとが対向するように配置されている。ドライブ電極１１１は第１基板１５の第１表面１５Ａに形成されている。浮島電極１１２はフローティング状態であり、第１基板１５の第１表面１５Ａに形成されている。位置検出電極１２１は、第２基板１６の第１表面１６Ａに形成されている。押圧検出電極１２２は、第２基板１６の第１表面１６Ａに形成されている。

【0015】

ドライブ電極１１１にはコントローラ２から駆動信号が与えられる。位置検出電極１２１は、指示体Ｆの位置を検出するための電極である。押圧検出電極１２２は、指示体Ｆによる押圧の大きさを検出するための電極である。

【0016】

第１基板１５の第１表面１５Ａとは反対側の第２表面１５Ｂは、タッチパネル１の表面となる。第２表面１５Ｂは、指などの指示体Ｆによる接触を伴う操作を受け付ける。

【0017】

図３は、第１電極層１１０の構成の概略を表した平面図である。図４は、第２電極層１２０の構成の概略を表した平面図である。図２は、図３及び図４のＡ－Ａ断面図である。

【0018】

ドライブ電極１１１は、複数の菱形状の電極がその対角線方向に連結された形状（ダイヤパターン）である。また、浮島電極１１２は、連結されていない複数の菱形状電極で構成されている。位置検出電極１２１は、ドライブ電極１１１と同様に、複数の菱形状の電極が連結されたダイヤパターンである。また、押圧検出電極１２２も、複数の菱形状の電極が連結されたダイヤパターンである。位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２は、菱形状の電極のそれぞれの連結方向が平行であり、当該連結方向と垂直な方向に対して交互に配置されている。位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２それぞれにおける菱形状の電極の連結方向は、ドライブ電極１１１における菱形状の電極の連結方向に対して垂直である。

【0019】

第１基板１５から第２基板１６を見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において、ドライブ電極１１１は、押圧検出電極１２２の少なくとも一部を覆っている。タッチパネル１では、平面視において、ドライブ電極１１１を構成する１つの菱形状の電極が、押圧検出電極１２２を構成する１つの菱形状の電極を包含している。同様に、平面視において、浮島電極１１２を構成する１つの菱形状の電極が、位置検出電極１２１を構成する１つの菱形状の電極を包含している。

【0020】

タッチパネル１に対するユーザ操作（指示体Ｆのタッチ）は、押圧を伴わない接触と、押圧と、の少なくとも一方を含み、タッチパネルシステムＳはいずれも検出する。接触を検出することは、表面に接触されたこと、及び接触された位置（操作位置）を検出することを含む。押圧を検出することは、表面が押圧されたこと、及び押圧された位置（操作位置）を検出することを含む。押圧を検出することは、さらに、押圧の大きさを検出することを含む。

【0021】

図３の第１電極層１１０と図４の第２電極層１２０とが上記のように配置されていることで、浮島電極１１２と位置検出電極１２１とは、電気力線Ｆ１で示されるように容量結合している。指示体Ｆが表面に接触すると、電気力線Ｆ２で示されるように、ドライブ電極１１１と浮島電極１１２とが容量結合する。そのため、浮島電極１１２を介してドライブ電極１１１と位置検出電極１２１とが容量結合する。これにより、指示体Ｆを介してドライブ電極１１１と位置検出電極１２１との間の静電容量が減少するために位置検出電極１２１で検出される信号が変化する。位置検出電極１２１で検出される信号の変化に基づいて、タッチパネル１の表面に指示体Ｆが接触したこと、及び操作位置が検出される。

【0022】

図３の第１電極層１１０と図４の第２電極層１２０とが上記のように配置されていることで、電気力線Ｆ３で示されるように、ドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２とは容量結合している。指示体Ｆによって第１基板１５が押圧されると、誘電体層１３０が弾性を有する材料であるために圧縮され、ドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２との距離が短くなる。これにより、ドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２との間の静電容量が増加するために押圧検出電極１２２において検出される信号が変化する。押圧検出電極１２２において検出される信号の変化に基づいて、タッチパネル１の表面が指示体Ｆに押圧されたこと、操作位置、及び押圧の大きさが検出される。

【0023】

なお、指示体Ｆによって第１基板１５が押圧されてドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２との距離が短くなると、ドライブ電極１１１は、位置検出電極１２１よりシールド電極１２３の方に近いため、シールド電極１２３の方に容量結合しやすい。そのため、ドライブ電極１１１と位置検出電極１２１との間の静電容量が増大し難くなる。その結果、シールド電極１２３が配置されることで、指示体Ｆによって、ドライブ電極１１１と位置検出電極１２１との間の静電容量の減少分が相殺され難くなる。

【0024】

また、指示体Ｆと押圧検出電極１２２との経路上において、指示体Ｆは、押圧検出電極１２２よりシールド電極１２３の方に近いため、指示体Ｆはシールド電極１２３に容量結合しやすい。そのため、指示体Ｆがドライブ電極１１１及び押圧検出電極１２２それぞれと容量結合することが抑制される。その結果、その結果、シールド電極１２３が配置されることで、ドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２との間の静電容量が変動することが抑制される。

【0025】

図２～図４のタッチパネル１を備えることで、コントローラ２は、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２のそれぞれからの信号を用いて指示体Ｆによる操作位置（タッチされた位置）、及び押圧の大きさを検出する。

【0026】

［表示装置の説明］
タッチパネルシステムＳは、例えば表示装置に備えられる。図５は、本実施の形態に係る表示装置Ｐの概略図である。表示装置Ｐは、一例として、表示面１１Ａに画像を表示するディスプレイ１１を有するタブレットである。表示装置Ｐはタブレットの他、パーソナルコンピュータやスマートフォンなどの装置であってもよい。

【0027】

図５の部分Ａは、表示装置Ｐのディスプレイ１１の断面の一部の概略図である。ディスプレイ１１は、例えば、液晶ディスプレイや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで構成される。タッチパネル１はディスプレイ１１の表示面１１Ａ上に配置される。

【0028】

［コントローラの説明］
タッチパネルシステムＳのコントローラ２は、プロセッサ２１とメモリ２２とを有する。プロセッサ２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ２２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などを含む。

【0029】

メモリ２２は、プロセッサ２１で実行されるコンピュータプログラム（以下、プログラム）２２１を記憶している。プロセッサ２１はプログラム２２１を実行することによって、タッチパネル１に対するユーザ操作に応じた出力データを生成して出力するための処理を実行する。

【0030】

プロセッサ２１はプログラム２２１を実行することによって検出処理２１１を実行する。検出処理２１１は、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２それぞれからの信号に基づいて指示体Ｆによる操作位置及び押圧の大きさを検出することを含む。処理の流れは後述する。

【0031】

プロセッサ２１はプログラム２２１を実行することによって生成処理２１２を実行する。生成処理２１２は、少なくとも押圧値を含む出力データを生成することを含む。出力データを生成する方法は特定の方法に限定されない。

【0032】

［接触面積と押圧検出との関係］
図２～図４のタッチパネル１を有するタッチパネルシステムＳでは、位置検出電極１２１からの信号を用いて指示体Ｆによる操作位置を決定し、操作位置に応じて規定される範囲の押圧検出電極１２２からの信号を用いて指示体Ｆによる押圧の大きさを算出する方法を採ることができる。

【0033】

発明者らは、指示体Ｆのタッチパネル１に対する接触面積が異なると、同じ力で押圧された場合でも、検出される押圧の大きさが異なり得ることを見出した。図６～図９を用いて詳しく説明する。

【0034】

図６及び図７は、指示体Ｆの接触面積と影響を受ける電極の範囲とを説明するための図である。図８及び図９は、指示体Ｆの接触面積と影響を受ける電極からの信号値とを説明するための図である。図８及び図９のＸ方向は、ドライブ電極１１１が並ぶ方向、Ｙ方向は、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２が並ぶ方向を表している。図８及び図９では、Ｘ，Ｙの二次元座標で表された要素によって、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２それぞれから得られる信号値の入力データの一例を表している。図８及び図９において、（Ａ），（Ｂ）はタッチパネル１の同じ位置における位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２を表している。

【0035】

指示体Ｆがタッチパネル１に接触したことは、ドライブ電極１１１と位置検出電極１２１との間の静電容量によって検出される（図６（Ａ）及び図７（Ａ））。このとき、接触の影響を受ける範囲に存在する位置検出電極１２１からの信号値は増加する（図８（Ａ）及び図９（Ａ））。

【0036】

指示体Ｆがタッチパネル１に接触した後に押圧したことは、ドライブ電極１１１と押圧検出電極１２２との間の静電容量によって検出される（図６（Ｂ）及び図７（Ｂ））。このとき、押圧の影響を受ける範囲に存在する押圧検出電極１２２からの信号値は増加する（図８（Ｂ）及び図９（Ｂ））。

【0037】

図８（Ａ）と図９（Ａ）とを比較すると、接触によって静電容量が変化する電極の範囲は、接触面積が小さい場合の方が大きい場合より小さい。また、図８（Ｂ）と図９（Ｂ）とを比較すると、押圧によって静電容量が変化する電極の範囲は、接触面積が小さい場合の方が大きい場合より小さい。そのため、図８（Ｂ）と図９（Ｂ）とを比較すると、同じ力で押圧されても、接触面積が小さい方が、押圧力が集中するために信号値が大きくなり、接触面積が大きい方が、押圧力が分散するために信号値が小さくなる。

【0038】

図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示されるように、接触面積によって押圧される範囲と信号値とが変化する。そのため、操作位置に応じて決定される範囲の、押圧検出電極１２２からの信号値を用いて指示体による押圧の大きさを算出すると、接触面積によっては押圧の大きさが正確に得られない場合がある。すなわち、接触面積が小さい場合には、指示体が接触していない範囲の押圧検出電極１２２からの信号値によるノイズが混入する場合がある。また、接触面積が大きい場合には、信号値が小さかったり、指示体が接触している範囲の押圧検出電極１２２からの信号値が押圧の大きさの算出にすべて用いられなかったりする場合がある。この課題に対して、発明者らは、図６及び図７に示された、指示体Ｆによる接触面積と押圧の影響を受ける範囲との関連に着目し、下の検出方法を見出した。

【0039】

［第１の実施の形態］
［検出方法の説明］
図１０は、第１の実施の形態に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。図１０の検出方法は、コントローラ２のプロセッサ２１がプログラム２２１に従って検出処理２１１を実行することによって実現される、コントローラ２に搭載された検出方法である。図１１は、コントローラ２が処理する入力データ５００の構成の一例を示す模式図、及び、そのうちの部分Ｂの拡大図である。

【0040】

始めに、コントローラ２は、入力データ５００を取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１でコントローラ２は、ドライブ電極１１１に駆動信号を与え、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２それぞれから信号を取得することで、入力データ５００を取得する。

【0041】

入力データ５００は、Ｘ方向はドライブ電極１１１が並ぶ方向、Ｙ方向が位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２が並ぶ方向を表した、Ｘ，Ｙの二次元座標で表された要素を有するデータである。入力データ５００は、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２それぞれから得られる信号値を１つの二次元座標系の異なる領域に配置して組み合わせたデータを指す。以降の説明では、Ｙの値が増大する方向を下、減少する方向を上と表現する。

【0042】

図１１の入力データ５００は、ドライブ電極１１１が２５本、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２がそれぞれ２０本である場合に得られるデータである。詳しくは、図１１の入力データ５００は、位置検出電極１２１から得られた信号値が並べられた位置検出マップ（第１のマップ）ＴＭが上側、押圧検出電極１２２から得られた信号値が並べられた押圧検出マップ（第２のマップ）ＦＭが下側となるように、それぞれ異なる領域に配置されている。図３及び図４に示したように、位置検出電極１２１及び押圧検出電極１２２は交互に配置されているが、入力データ５００ではそれぞれの電極から得られた信号値が分離されて配置されている。図１１の入力データ５００において、タッチパネル１上のある角を原点としてＸ本目のドライブ電極１１１とＹ本目の位置検出電極１２１とで形成される静電容量に対応した信号値は、（Ｘ，Ｙ）の要素になる。一方、Ｘ本目のドライブ電極１１１とＹ本目の押圧検出電極１２２とで形成される静電容量に対応した信号値は、（Ｘ，Ｙ＋２０）の要素になる。

【0043】

コントローラ２は、入力データ５００の位置検出マップＴＭ内から、指示体Ｆが接触した範囲を表すタッチ範囲ＴＲを検出する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３でコントローラ２は、位置検出マップＴＭ内の要素のうち、信号値が所定の閾値以上の範囲をタッチ範囲ＴＲとして検出する。図１１の例では閾値を２０００として、信号値が２０００以上である範囲がタッチ範囲ＴＲとして検出されている。

【0044】

コントローラ２は、入力データ５００の押圧検出マップＦＭ内において、タッチ範囲ＴＲに対応した押圧検出範囲ＦＲを決定する（ステップＳ１０５）。ここでの押圧検出範囲ＦＲは、指示体Ｆによる押圧の大きさである押圧値Ｚを算出するために用いる信号値を得る電極の範囲を表す。

【0045】

ステップＳ１０５でコントローラ２は、一例として、タッチ範囲ＴＲを所定量、移動させた範囲を押圧検出範囲ＦＲと決定する。図１１の例では、コントローラ２は、タッチ範囲ＴＲをＸ方向は固定し、Ｙ方向を下に２０移動させ、つまり、Ｙ座標に２０を加算して得られる範囲を押圧検出範囲ＦＲと決定する。

【0046】

コントローラ２は、押圧検出範囲ＦＲ内の信号値に基づいて押圧値Ｚを算出する（ステップＳ１０７）。そして、コントローラ２は、少なくとも押圧値Ｚを含む出力データを生成し、出力する（ステップＳ１０９）。

【0047】

ステップＳ１０７でコントローラ２は、一例として、押圧検出範囲ＦＲ内の信号値の絶対値を合算して、図１１の例では下の式によって押圧値Ｚを得る。
Ｚ＝１００＋２１＋１３５＋１４＝２７０

【0048】

［第２の実施の形態］
好ましくは、押圧値Ｚを算出する際に、押圧検出範囲ＦＲ内の信号値を暫定値とし、その中の少なくとも１つの暫定値を増幅（ブースト処理）する。図１２は、第２の実施の形態に係るタッチパネルシステムＳでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。第２の実施の形態に係る検出方法は、図１０の第１の実施の形態に係る検出方法に対してステップＳ１０６Ａをさらに含む点が異なっている。

【0049】

詳しくは、第２の実施の形態に係る検出方法においてコントローラ２は、ステップＳ１０５で押圧検出範囲ＦＲを決定すると、押圧検出範囲ＦＲ内のすべての信号値を暫定値とし、暫定値の中の最大値を増幅する（ステップＳ１０６Ａ）。増幅は、一例として所定倍することで、所定倍は例えば１０倍である。図１１の例では、押圧検出範囲ＦＲ内の信号値１００，２１，１３５，１４のうちの１３５が１０倍される。

【0050】

第２の実施の形態に係る検出方法においてコントローラ２は、ステップＳ１０６Ａの増幅を経た押圧検出範囲ＦＲ内の信号値に基づいて押圧値Ｚ２を算出する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７でコントローラ２は、一例として、増幅された押圧検出範囲ＦＲ内の信号値の絶対値を合算して押圧値Ｚ２を算出し、図１１の例では信号値１００，２１，１３５０，１４を合算して、図１１の例では下の式によって押圧値Ｚ２を得る。
Ｚ２＝１００＋２１＋１３５０＋１４＝１４８５

【0051】

［第３の実施の形態］
なお、ブースト処理の他の例として、押圧検出範囲内のすべての暫定値を増幅してもよい。図１３は、第３の実施の形態に係るタッチパネルシステムＳでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。第３の実施の形態に係る検出方法は、図１０の第１の実施の形態に係る検出方法に対してステップＳ１０６Ｂをさらに含む点が異なっている。

【0052】

詳しくは、第３の実施の形態に係る検出方法においてコントローラ２は、ステップＳ１０５で押圧検出範囲ＦＲを決定すると、押圧検出範囲ＦＲ内のすべての信号値を暫定値とし、すべての暫定値をそれぞれ増幅する（ステップＳ１０６Ｂ）。増幅は、一例として所定倍することで、所定倍は例えば１０倍である。図１１の例では、押圧検出範囲ＦＲ内の信号値１００，２１，１３５，１４がそれぞれ１０倍される。

【0053】

第３の実施の形態に係る検出方法においてコントローラ２は、ステップＳ１０６Ｂの増幅を経た押圧検出範囲ＦＲ内の信号値に基づいて押圧値Ｚ３を算出する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７でコントローラ２は、一例として、増幅された押圧検出範囲ＦＲ内の信号値の絶対値を合算して、図１１の例では下の式によって押圧値Ｚ３を得る。
Ｚ３＝１０００＋２１０＋１３５０＋１４０＝２７００

【0054】

［実施の形態の効果］
タッチパネルシステムＳでは、位置検出電極１２１からの信号より得られるタッチ範囲ＴＲを用いて押圧検出範囲ＦＲが決定され、押圧検出範囲ＦＲから押圧値Ｚが算出される。つまり、タッチパネルシステムＳでは、指示体Ｆによる接触面積（タッチ範囲）に対応した範囲の押圧検出電極１２２からの信号値が押圧値Ｚの算出に用いられる。そのため、接触面積が大きい場合には押圧検出範囲ＦＲが大きくなり、押圧力が分散していてもそれらを用いて押圧値Ｚが算出される。また、接触面積が小さい場合には押圧検出範囲ＦＲが小さくなり、押圧されていない範囲の押圧検出電極１２２からの信号値によるノイズが抑えられる。その結果、指示体Ｆによる操作位置に基づいて規定される押圧検出範囲ＦＲを用いるより高精度で押圧値Ｚが得られる。

【0055】

図１４は、比較例に係るタッチパネルシステムでの検出方法の流れの一例を表したフローチャートである。図１４の比較例に係る検出方法は、図１０の第１の実施の形態に係る検出方法におけるステップＳ１０３，Ｓ１０５が異なる（ステップＳ１０３Ａ，Ｓ１０５Ａ）、また、ステップＳ１０４Ａを含んでいる。

【0056】

詳しくは、比較例に係る検出方法では、入力データ５００の位置検出マップＴＭ内から、指示体Ｆによってタッチされた範囲の重心位置であるタッチ重心位置ＴＰが検出される（ステップＳ１０３Ａ）。ステップＳ１０３Ａでは、一例として、位置検出マップＴＭ内の要素のうち、信号値が所定の閾値以上であり、かつ、位置検出マップＴＭ内で最大となる要素がタッチ重心位置ＴＰとして検出される。図１１の例では、信号値（３５００）の位置がタッチ重心位置ＴＰとして検出されている。

【0057】

次に、入力データ５００の押圧検出マップＦＭ内において、タッチ重心位置ＴＰに対応した押圧重心位置ＦＰが算出される（ステップＳ１０４Ａ）。一例として、押圧重心位置ＦＰは、タッチ重心位置ＴＰを所定量、移動させた位置が押圧重心位置ＦＰと決定される。図１１の例では、押圧重心位置ＦＰのＸ方向は固定し、Ｙ方向を下に２０移動させ、つまり、Ｙ座標に２０を加算して得られる位置が押圧重心位置ＦＰと決定されている。

【0058】

比較例に係る検出方法では、入力データ５００の押圧検出マップＦＭ内において、押圧重心位置ＦＰの周囲に押圧検出範囲ＦＲ１が決定される（ステップＳ１０５Ａ）。図１１の例では、押圧重心位置ＦＰを中心とした５×５の領域が押圧検出範囲ＦＲ１と決定されている。

【0059】

比較例に係る検出方法で決定された押圧検出範囲ＦＲ１と第１の実施の形態に係る検出方法で決定された押圧検出範囲ＦＲとを比較すると（図１１）、押圧検出範囲ＦＲ１は、実際の押圧範囲に対応した押圧検出範囲ＦＲより大きい。そのため、本実施の形態に係る検出方法で検出されることによって、接触していない位置の押圧検出電極１２２から信号値によるノイズを抑えて押圧値Ｚが算出されるようになる。つまり、図１４の検出方法より高精度で押圧値Ｚが算出される。

【0060】

図１１の例では、押圧検出範囲ＦＲ１から押圧値Ｚ１＝５５５が得られ、押圧検出範囲ＦＲから押圧値Ｚ＝２７０が得られた。それぞれのノイズの影響を、指示体Ｆが接触していない位置の押圧検出電極１２２からの信号値（例えば２５以下）の総和（ΣＵ２５）で表し、ΣＵ２５の押圧値に対する割合である指標値Ｉ１，Ｉ２で表す。比較例に係る検出方法での指標値Ｉ１＝５８［％］、及び、本実施の形態に係る検出方法で指標値Ｉ２＝１３［％］は、それぞれ下の式で得られた。したがって、本実施の形態に係る検出方法によって、指示体Ｆによる押圧値が精度よく算出されることが検証された。
Ｉ１＝（ΣＵ２５／Ｚ１）×１００＝５８［％］
Ｉ２＝（ΣＵ２５／Ｚ）×１００＝１３［％］

【0061】

さらに、第２の実施の形態に係るタッチパネルシステムＳではブースト処理が行われ、指示体Ｆによる押圧の影響を最も表している信号値が増幅されることになる。そのため、接触していない位置の押圧検出電極１２２から信号値によるノイズの影響を低減させ、より精度よく押圧値が得られる。

【0062】

図１１の例の場合の、第２の実施の形態に係る検出方法での指標値Ｉ３は２％と算出された。したがって、第２の実施の形態に係る検出方法によって、指示体Ｆによる押圧値がより精度よく算出されることが検証された。

【0063】

本実施の形態に係るタッチパネルシステムＳでの検出方法によって検出された押圧検出範囲に対してブースト処理を行って得られた押圧値と、比較例に係る検出方法で得られる押圧範囲に対してブースト処理を行って得られた押圧値とを比較する。図１５及び図１６は、それぞれ、指示体によるタッチパネル１への接触面積が小さい場合と大きい場合との、本実施の形態に係るタッチパネルシステムＳでの検出方法によって決定される押圧検出範囲を説明するための図である。図１５及び図１６は、図８及び図９に示された入力データを用いたものである。

【0064】

この例では、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）それぞれの位置検出電極１２１からの信号値の入力データより、閾値を２０００として信号値が２０００以上である範囲をタッチ範囲ＴＲａ，ＴＲｂが検出されている。

【0065】

本実施の形態に係る検出方法では、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）それぞれの押圧検出電極１２２信号値の入力データより、タッチ範囲ＴＲａ，ＴＲｂに対応した押圧検出範囲ＦＲａ，ＦＲｂが決定される（図１５（Ｂ），図１６（Ｂ））。

【0066】

第２の実施の形態に係るブースト処理を行うと、押圧検出範囲ＦＲａ，ＦＲｂから、それぞれ、下の式によって押圧値Ｚ４，Ｚ５が得られる。
Ｚ４＝１００＋２１＋１３５×１０＋１４＝１４８５
Ｚ５＝２２＋２０＋３５＋４０＋３９＋３０＋５０×１０＋４０＝７２６

【0067】

一方、比較例として、図８及び図９を用いて説明された、指示体による操作位置に応じて規定される押圧範囲について、同様に押圧値Ｚ６，Ｚ７を算出する。比較例に係る検出方法では、一例として、位置検出電極１２１からの信号値の入力データより信号値が最も大きい位置が操作位置とされ、押圧検出電極１２２の信号値の入力データより、操作位置に対応した位置から規定範囲が押圧範囲と決定される。図８の例では、図８（Ａ）の信号値３５００の位置が操作位置とされ、操作位置に対応した図８（Ｂ）の信号値１００を中心として５×５の範囲が押圧範囲と決定される。

【0068】

図８の例で比較例に係る検出方法により得られる押圧範囲は図８（Ｂ）と一致する。図９の例では、図９（Ａ）の信号値３２００の位置が操作位置とされ、比較例に係る検出方法により得られる押圧範囲は図９（Ｂ）と一致する。

【0069】

第２の実施の形態に係るブースト処理と同様のブースト処理を行うと、比較例に係る検出方法によって決定された図９（Ｂ）の押圧範囲及び図８（Ｂ）の押圧範囲から、それぞれ、下の式によって押圧値Ｚ６，Ｚ７が得られる。
Ｚ６＝１０＋８＋１１＋１５＋６＋９＋１２＋４＋１８＋２０＋１７＋１６＋１００＋２１＋９＋２３＋１０＋１３５×１０＋１４＋１７＋１２＋１３＋１７＋２０＋１８＝１７７０
Ｚ７＝１０＋８＋１１＋１５＋６＋９＋１５＋２２；２０＋２０＋１７＋３５＋４０＋３９＋９＋２３＋３０＋５０×１０＋４０＋１７＋１２＋１３＋２５＋２０＋１８＝９７４

【0070】

比較例に係る検出方法の場合の、接触面積が小さいときに得られた押圧値Ｚ６を１００％として、接触面積が大きいときに得られた押圧値Ｚ７の比率Ｒ１を、下の式によって算出した。この比率は、接触面積を同一となるように換算した押圧値の比率に相当する。
Ｒ１＝（Ｚ７÷Ｚ６）×１００＝（９７４÷１７７０）×１００＝５５［％］

【0071】

同様に、本実施の形態に係る検出方法で得られた押圧検出範囲ＦＲａ，ＦＲｂからブースト処理を行って算出された押圧値Ｚ４，Ｚ５について、接触面積が小さいときに得られた押圧値Ｚ４を１００％として、接触面積が大きいときに得られた押圧値Ｚ５の比率Ｒ２を、下の式によって算出した。
Ｒ２＝（Ｚ５×（８／４）÷Ｚ４）×１００＝（７２６×（８／４）÷１４８５）×１００＝９８［％］

【0072】

比率Ｒ１が５５［％］であることは、比較例に係る検出方法で得られた押圧範囲にブースト処理を行った場合、押圧検出電極１２２からの信号値の低下が接触面積に依存して顕著に生じることを表している。一方、比率Ｒ２が９８［％］であることは、実施の形態に係る検出方法で得られた押圧検出範囲にブースト処理を行った場合、つまり、第２の実施の形態に係る検出方法で押圧値Ｚ４，Ｚ５を算出した場合、押圧検出電極１２２からの信号値の、接触面積に依存した低下が緩和されたことを表している。したがって、第２の実施の形態に係る検出方法で押圧値を算出することで、押圧検出電極１２２からの信号値の、接触面積に依存した低下が大幅に緩和されることが検証された。

【0073】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。また、実施の形態に係るタッチパネルシステム及び表示装置は、次のように表すこともできる。

【0074】

（１）実施の形態に係るタッチパネルシステムは、ドライブ電極、位置検出電極、及び押圧検出電極を有するタッチパネルと、ドライブ電極に駆動信号を与え、位置検出電極及び押圧検出電極のそれぞれから信号値を取得するコントローラと、を備え、コントローラは、位置検出電極から得られた信号値に基づいて指示体によるタッチ範囲を検出し、押圧検出電極から得られた信号値のうち、タッチ範囲に対応した押圧検出範囲を決定し、押圧検出範囲内の信号値に基づいて、指示体による押圧の大きさを算出する、ように構成されている。

【0075】

この構成を有することによって、タッチパネルシステムでは、指示体によるタッチ範囲に対応した押圧検出範囲からの信号値が押圧の大きさの算出に用いられる。そのため、タッチ範囲が大きい場合には押圧検出範囲が大きくなり、押圧力が分散していてもそれらを用いて押圧の大きさが算出される。また、タッチ範囲が小さい場合には押圧検出範囲が小さくなり、押圧されていない範囲の押圧検出電極からの信号値によるノイズが抑えられる。したがって、タッチパネルに対する接触面積による影響を抑え、押圧の大きさを精度よく算出することができる。このことは、発明者らが行った、指示体による操作位置に基づいて規定される押圧検出範囲の信号値を用いて算出された押圧の大きさとの比較によって検証された。

【0076】

（２）（１）のタッチパネルシステムであって、好ましくは、タッチ範囲を検出することは、位置検出電極から得られた信号値で構成された第１のマップから、信号値に基づいてタッチ範囲を検出することを含み、押圧検出範囲を決定することは、押圧検出電極から得られた信号値で構成された第２のマップの、タッチ範囲の位置に対応した範囲を押圧検出範囲として決定することを含む。第１のマップ及び第２のマップを用いることで、容易に押圧検出範囲を決定することができる。

【0077】

（３）（２）のタッチパネルシステムであって、好ましくは、押圧の大きさを算出することは、押圧検出範囲内の少なくとも１つの信号値に基づいた暫定値を増幅することを含む。これにより、押圧検出範囲内の信号値の、接触面積に依存した低下が緩和される。その結果、押圧の大きさをより精度よく算出することができる。このことは、発明者らが行った、指示体による操作位置に基づいて規定される押圧検出範囲に対して同様にした場合との比較によって、接触面積に依存した信号値の低下が大幅に緩和されることが検証された。

【0078】

（４）（３）のタッチパネルシステムであって、好ましくは、押圧の大きさを算出することは、押圧検出範囲内のすべての信号値に基づいたすべての暫定値の中の最大値を増幅することを含む。

【0079】

（５）（３）のタッチパネルシステムであって、好ましくは、押圧の大きさを算出することは、押圧検出範囲内のすべての信号値に基づいたすべての暫定値を増幅することを含む。

【0080】

（６）実施の形態に係る表示装置は、（１）～（５）のいずれか１つに記載のタッチパネルシステムと、画像を表示する表示部と、を備え、表示部が画像を表示する表示面上に、タッチパネルが配置されているタッチパネルを有する。この構成を有することによって、表示装置は、タッチパネルシステムから精度よく算出された押圧の大きさを得ることができる。

【符号の説明】

【0081】

１：タッチパネル、２：コントローラ、１１：ディスプレイ、１１１：ドライブ電極、１２１：位置検出電極、１２２：押圧検出電極、Ｆ：指示体、ＦＭ：押圧検出マップ（第２のマップ）、ＦＲ：押圧検出範囲、Ｐ：表示装置、Ｓ：タッチパネルシステム、ＴＭ：位置検出マップ（第１のマップ）、ＴＲ：タッチ範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】