JP2005301974A - Coordinate position detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coordinate position detector of a capacity coupling system touch panel improved so as to shorten detection time and to reduce power consumption. <P>SOLUTION: The coordinate position detector of the capacity coupling system touch panel comprises means 22, 24 for charging coupling capacity, means 27, 28 for converting charged amount of charges into voltage, means 29, 30 for sampling the converted voltage, means 22, 24 for returning the charged coupling capacity to a state before charging and means 27, 28 for returning the converted voltage to a state before charging. An intermittent operation is made possible by each means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般に、容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置に関するものであり、より特定的には検出時間の短縮と消費電力の低減が図れるように改良された容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置に関する。この発明はまた、タッチパネルが受ける外来ノイズの影響を補償することができるように改良された座標位置検出装置に関する。タッチパネルとは、ディスプレイへの直接入力に使われる入力デバイスで、LCDなどの表示デバイスである。マウスなどとは異なり、絶対座標を入力できるポインティングデバイスである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a coordinate position detecting device for a capacitively coupled touch panel, and more specifically, an improved coordinate position detecting device for a capacitively coupled touch panel that can reduce detection time and power consumption. About. The present invention also relates to a coordinate position detection apparatus improved so as to compensate for the influence of external noise applied to the touch panel. A touch panel is an input device used for direct input to a display, and is a display device such as an LCD. Unlike a mouse, it is a pointing device that can input absolute coordinates.

まず、図5を参照しながら、本発明で採用する容量結合方式による位置検出方法の基本原理を説明する。   First, the basic principle of the position detection method using the capacitive coupling method employed in the present invention will be described with reference to FIG.

図5では、説明を簡単にするため、電極Aおよび電極Bに挟まれた1次元抵抗体が示されている。実際の表示装置では、2次元的な広がりを持つタッチパネルがこの1次元抵抗体と同様の機能を発揮する。     In FIG. 5, a one-dimensional resistor sandwiched between the electrode A and the electrode B is shown for the sake of simplicity. In an actual display device, a touch panel having a two-dimensional spread exhibits the same function as this one-dimensional resistor.

電極Aおよび電極Bのそれぞれには、電流−電圧変換用の抵抗rが接続されている。電極A、Bは、スイッチング回路を介して位置検出回路に接続される。   Each of the electrode A and the electrode B is connected to a resistance r for current-voltage conversion. The electrodes A and B are connected to the position detection circuit via a switching circuit.

電極Aとグランドとの間、および、電極Bとグランドとの間には、位置検出モードにおいて同相同電位の電圧(交流e)が印加される。このとき、電極Aと電極Bは常に同電位にあるため、電極Aと電極Bとの間を電流は流れない。   In the position detection mode, a voltage having the same homologous potential (AC e) is applied between the electrode A and the ground and between the electrode B and the ground. At this time, since the electrode A and the electrode B are always at the same potential, no current flows between the electrode A and the electrode B.

指などで位置Cをタッチするとする。ここで、指による接触位置Cから電極Aまでの抵抗をR1、接触位置Cから電極Bまでの抵抗をR2、R=R1+R2とする。このとき、人の指のインピーダンスをZとし、電極Aを流れる電流をi1、電極Bを流れる電流をi2とした場合、以下の式が成立する。   It is assumed that the position C is touched with a finger or the like. Here, the resistance from the contact position C to the electrode A by the finger is R1, the resistance from the contact position C to the electrode B is R2, and R = R1 + R2. At this time, when the impedance of the human finger is Z, the current flowing through the electrode A is i1, and the current flowing through the electrode B is i2, the following equation is established.

e=r×i1+R1×i1+(i1+i2)Z (式1)   e = r * i1 + R1 * i1 + (i1 + i2) Z (Formula 1)

e=r×i2+R2×i2+(i1+i2)Z (式2)   e = r * i2 + R2 * i2 + (i1 + i2) Z (Formula 2)

誘導は省略するが、上記の式1および式2から、式(3)が得られる。   Although induction is omitted, Equation (3) is obtained from Equation 1 and Equation 2 above.

R1/R=(2r/R+1)i2/(i1+i2)−r/R (式3)   R1 / R = (2r / R + 1) i2 / (i1 + i2) -r / R (Formula 3)

rとRは既知であるので、電極Aを流れる電流i1と電極Bを流れる電流i2を測定によって求めれば、式3からR1/Rを決定することができ、ひいては、座標位置を決定することができる。なお、R1/Rは、指で接触した人間を含むインピーダンスZに依存しない。したがって、インピーダンスZがゼロ、無限大でない限り、式3が成立し、人、材料による変化、状態を無視できる。   Since r and R are known, if the current i1 flowing through the electrode A and the current i2 flowing through the electrode B are obtained by measurement, R1 / R can be determined from Equation 3, and the coordinate position can be determined accordingly. it can. Note that R1 / R does not depend on the impedance Z including a person touching with a finger. Therefore, as long as the impedance Z is not zero and infinite, Equation 3 is established, and changes and states due to people and materials can be ignored.

次に、図6および図7を参照しながら、上記1次元の場合における関係式を2次元の場合に拡大した場合を説明する。ここでは、図6に示すように、タッチパネル11の4隅に4つの電極A、B、C、Dを形成している。これらの電極A〜Dは、位置検出回路に接続される。   Next, the case where the relational expression in the one-dimensional case is expanded to the two-dimensional case will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Here, as shown in FIG. 6, four electrodes A, B, C, and D are formed at four corners of the touch panel 11. These electrodes A to D are connected to a position detection circuit.

図7を参照して、タッチパネル11の4隅の電極A,B,C,Dには、同相同電位の交流電圧が印加される。指などの接触によってタッチパネル7の4隅を流れる電流をそれぞれi1、i2、i3、およびi4とする。この場合、前述の計算と同様の計算により、以下の式が得られる。   Referring to FIG. 7, an alternating voltage having the same homologous potential is applied to electrodes A, B, C, and D at the four corners of touch panel 11. The currents that flow through the four corners of the touch panel 7 when touched by a finger or the like are denoted by i1, i2, i3, and i4, respectively. In this case, the following expression is obtained by the same calculation as the above-described calculation.

X=k1+k2・(i2+i3)/(i1+i2+i3+i4) (式4)   X = k1 + k2 · (i2 + i3) / (i1 + i2 + i3 + i4) (Formula 4)

Y=k1+k2・(i1+i2)/(i1+i2+i3+i4) (式5)   Y = k1 + k2 · (i1 + i2) / (i1 + i2 + i3 + i4) (Formula 5)

ここで、Xは対向導電膜上における接触位置のX座標、Yは対向導電膜上における接触位置のY座標である。また、k1はオフセット、k2は倍率である。k1およびk2は、人のインピーダンスに依存しない定数である。   Here, X is the X coordinate of the contact position on the counter conductive film, and Y is the Y coordinate of the contact position on the counter conductive film. K1 is an offset, and k2 is a magnification. k1 and k2 are constants that do not depend on human impedance.

上記の式4および式5に基づけば、4つの電極を流れるi1〜i4の測定値から接触位置を決定することができる。   Based on the above formulas 4 and 5, the contact position can be determined from the measured values of i1 to i4 flowing through the four electrodes.

図8は、このような容量結合方式の原理を用いた従来の座標位置検出回路の構成図である(例えば特許文献1参照)。   FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional coordinate position detection circuit using the principle of such capacitive coupling system (see, for example, Patent Document 1).

図8を参照して、座標位置検出回路は、4つの電流変化検出回路1を備えている。電流変化検出回路1は、タッチパネルの抵抗膜rの電極7、8、9、10の各々とグランドとの間を流れる電流を測定する。指などの接触による各電極7、8、9、10とグランドとの間のインピーダンスの変化を、電流の変化として電流変化検出回路1は検出して、これに基づいて座標位置が検出される。指などのインピーダンスは容量成分から成っているため、各電極7、8、9、10には、交流発振回路5によって交流電圧が印加されており、各電極7、8、9、10には交流電流が流れる。検出回路1の出力は、アナログ信号処理回路2によって増幅およびバンドパスフィルタリングの処理を受ける。アナログ信号処理回路(以下、バンドパスフィルタという)2の出力は、検波フィルタリング回路3によって検波された後、更に、ノイズ消去直流化回路4に入力される。ノイズ消去直流化回路4は、検波フィルタリング回路3の出力を直流化し、各電極7、8、9、10を流れる電流に比例した値が制御装置6に入力される。制御装置6はこの値に基づいて座標位置を検出する。   Referring to FIG. 8, the coordinate position detection circuit includes four current change detection circuits 1. The current change detection circuit 1 measures a current flowing between each of the electrodes 7, 8, 9, and 10 of the resistance film r of the touch panel and the ground. The current change detection circuit 1 detects a change in impedance between each electrode 7, 8, 9, 10 and the ground due to contact with a finger or the like as a change in current, and the coordinate position is detected based on this change. Since the impedance of a finger or the like is composed of a capacitive component, an AC voltage is applied to each electrode 7, 8, 9, 10 by the AC oscillation circuit 5, and an AC voltage is applied to each electrode 7, 8, 9, 10. Current flows. The output of the detection circuit 1 is subjected to amplification and band-pass filtering processing by the analog signal processing circuit 2. The output of the analog signal processing circuit (hereinafter referred to as a band-pass filter) 2 is detected by the detection filtering circuit 3 and then input to the noise canceling DC circuit 4. The noise elimination DC circuit 4 converts the output of the detection filtering circuit 3 to DC, and a value proportional to the current flowing through each electrode 7, 8, 9, 10 is input to the control device 6. The control device 6 detects the coordinate position based on this value.

また、図9のようにトランスを使用して、タッチパネルに印加したパルスの応答を検出して座標位置を検出する装置も提案されている(例えば特許文献2参照)。
特開2003−66417号公報 特開平7−219708号公報
In addition, as shown in FIG. 9, there has been proposed an apparatus that detects a coordinate position by detecting a response of a pulse applied to a touch panel using a transformer (see, for example, Patent Document 2).
JP 2003-66417 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-219708

従来の座標位置検出装置は以上のように構成されている。しかしながら、特許文献1の開示技術においては、2次元の場合である事から、4方向の電流を検出する事によって座標を求めるが、ここで加えられる信号は交流である為、1回の検出だけではデータ(信号波形)として極めて不安定である。よって、まともなデータを得るために、この交流信号を複数回取って平均しなければ実用的でない。従って、平均を求めるため、ある一定期間の動作が必要であり、その分だけ回路の動作時間を要し、システムとしての消費電力が多くなってしまうという問題点があった。   The conventional coordinate position detection apparatus is configured as described above. However, in the disclosed technique of Patent Document 1, since it is a two-dimensional case, coordinates are obtained by detecting currents in four directions. However, since the signal applied here is alternating current, only one detection is performed. Then, it is extremely unstable as data (signal waveform). Therefore, in order to obtain decent data, it is not practical unless the AC signal is taken a plurality of times and averaged. Therefore, in order to obtain the average, an operation for a certain period is necessary, and the operation time of the circuit is required correspondingly, and there is a problem that the power consumption as the system increases.

また、特許文献2の開示技術においてはトランスを使用することでICへの集積化が困難であるという問題点があった。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that it is difficult to integrate into an IC by using a transformer.

さらに、従来の座標位置検出装置は、以下のような問題点もあった。   Further, the conventional coordinate position detection apparatus has the following problems.

図10を参照して、バンドパスフィルタ2は交流発振回路5の発振周波数を通過帯域としており、発振周波数以外の成分が除去されるので、バンドパスフィルタ2はノイズ補償手段として機能する。したがって、タッチパネル11が受ける外来ノイズは検出回路1によりVnoise1として出力されるが、バンドパスフィルタ2により、Vnoise1の成分は削除される。しかし、バンドパスフィルタ2によっても、バンドパスフィルタ2の通過帯域付近のノイズ成分は削除されずに、バンドパスフィルタ2を通過して、ノイズ消去直流化回路4によって直流レベルの変化として出力信号に現われるという問題点があった。   Referring to FIG. 10, bandpass filter 2 uses the oscillation frequency of AC oscillation circuit 5 as a passband, and components other than the oscillation frequency are removed. Therefore, bandpass filter 2 functions as noise compensation means. Therefore, the external noise received by the touch panel 11 is output as Vnoise 1 by the detection circuit 1, but the component of Vnoise 1 is deleted by the bandpass filter 2. However, the noise component in the vicinity of the pass band of the bandpass filter 2 is not deleted by the bandpass filter 2, but passes through the bandpass filter 2 and is converted into an output signal as a change in DC level by the noise elimination DC circuit 4. There was a problem of appearing.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、検出時間短縮による消費電流の低減が図られ、かつICへの集積化が可能な座標位置検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a coordinate position detection device that can reduce current consumption by shortening detection time and can be integrated into an IC. And

この発明の他の目的は、バンドパスフィルタの中心周波数付近のノイズも含めて、ノイズの補償が可能な座標位置検出装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a coordinate position detection apparatus capable of compensating for noise including noise near the center frequency of a bandpass filter.

本発明の座標位置検出装置は、結合容量を充電する手段と、充電された電荷量を電圧に変換する手段と、変換された電圧をサンプリングする手段と、充電された結合容量を充電前の状態に戻す手段と、変換された電圧を充電前の状態に戻す手段を備え、各手段は間歇動作が可能にされている。各手段の操作を繰り返すことで連続的に座標位置検出が可能となる。上記各手段はICへの集積化が可能な抵抗、容量、トランジスタを使用して実現される。   The coordinate position detection apparatus of the present invention includes a unit for charging a coupling capacitor, a unit for converting a charged amount of charge into a voltage, a unit for sampling the converted voltage, and a state before the charged coupling capacitor is charged. And means for returning the converted voltage to the state before charging, and each means is capable of intermittent operation. By repeating the operation of each means, the coordinate position can be continuously detected. Each of the above means is realized by using a resistor, a capacitor, and a transistor that can be integrated into an IC.

この発明の他の局面に従う座標位置検出装置は、上記結合容量を充電する手段を放電する手段に置き換えたものである。すなわち、当該座標位置検出装置は、結合容量を放電する手段と、放電された電荷量を電圧に変換する手段と、変換された電圧をサンプリングする手段と、放電された結合容量を放電前の状態に戻す手段と、変換された電圧を放電前の状態に戻す手段とを備え、上記各手段は、間歇動作が可能にされている。   A coordinate position detection apparatus according to another aspect of the present invention is obtained by replacing the means for charging the coupling capacitance with a means for discharging. That is, the coordinate position detecting device includes a unit for discharging the coupling capacitance, a unit for converting the discharged charge amount into a voltage, a unit for sampling the converted voltage, and the discharged coupling capacitance in a state before discharging. And a means for returning the converted voltage to the state before discharge, and each means is capable of intermittent operation.

本発明の好ましい実施態様によれば、充電時に流れる電流の中で、タッチパネルの寄生容量へ流れる電流を補償する手段をさらに備える。   According to a preferred embodiment of the present invention, there is further provided means for compensating for the current flowing to the parasitic capacitance of the touch panel among the current flowing during charging.

この発明のさらに他の局面に従う座標位置検出装置は、タッチパネルの出力信号から接触位置を決定する容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置において、外来ノイズを受信するノイズ受信手段と、上記タッチパネルの出力信号から上記ノイズ受信手段で受信したノイズ信号を引き算する手段とを備えたことを特徴とする。このように構成することにより、ノイズの影響を補償可能とすることができる。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a coordinate position detection apparatus including a noise receiving unit that receives external noise and an output signal of the touch panel in a coordinate position detection apparatus of a capacitively coupled touch panel that determines a contact position from an output signal of the touch panel. And subtracting the noise signal received by the noise receiving means. With this configuration, the influence of noise can be compensated.

この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記ノイズ信号の利得を調整する手段をさらに備える。このように構成することにより、精度よくノイズ補償を可能とすることができる。   According to a further preferred embodiment of the present invention, there is further provided means for adjusting the gain of the noise signal. With this configuration, it is possible to perform noise compensation with high accuracy.

本発明にかかる座標位置検出装置によれば、パネルの周囲から、一定の周期で電圧を加えてパネルを充電(放電)している。従って、指がパネルに触れていない場合や、指が触れていても充電が完了した状態では、充電(放電)電流は流れない。つまり、指が触れた状態であれば1回でも充電によって位置が特定できるので、短時間でかつ正確に座標がわかる。更に、座標位置検出期間だけ回路が動作するように制御することで、全体的に低消費電力化に寄与する。例えば、16.7msの周期で0.2msの期間、座標位置検出をする場合、座標位置検出期間だけ回路を動作するように制御することで、消費電力は常に回路が動作している時と比較して、0.2/16.7倍、すなわち約1/80倍に低減される。   According to the coordinate position detection apparatus according to the present invention, the panel is charged (discharged) by applying a voltage at a constant cycle from the periphery of the panel. Therefore, when the finger is not touching the panel or when charging is completed even when the finger is touching, the charging (discharging) current does not flow. That is, since the position can be specified by charging once even if the finger is touched, the coordinates can be accurately determined in a short time. Furthermore, by controlling the circuit to operate only during the coordinate position detection period, it contributes to a reduction in power consumption as a whole. For example, when coordinate position detection is performed for a period of 0.2 ms with a period of 16.7 ms, the power consumption is always compared with when the circuit is operating by controlling the circuit to operate only during the coordinate position detection period. Thus, it is reduced to 0.2 / 16.7 times, that is, about 1/80 times.

本発明の他の局面に従う座標位置検出装置によれば、タッチパネルの出力信号からノイズ受信手段で受信したノイズ信号を引き算する手段を備えるので、バンドパスフィルタの中心周波数付近のノイズも含めてノイズの影響を補償することが可能である。   According to the coordinate position detection apparatus according to another aspect of the present invention, the coordinate position detection apparatus includes means for subtracting the noise signal received by the noise reception means from the output signal of the touch panel, so that noise including noise near the center frequency of the bandpass filter is included. It is possible to compensate for the effects.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例にかかる座標位置検出装置は、容量結合式のタッチパネルに於いて、人間の指(或いはペンなど)がパネルに触れた場合に、その触れた場所をパネル中の座標として認識するに当たり、指(或いはペン)を容量(キャパシタ)と見立てて、その容量をパネルの抵抗成分を介して充電(放電)する際の、電流値(及びその積分値)によって座標を求めるものである。   A coordinate position detection apparatus according to an embodiment of the present invention recognizes a touched position as a coordinate in a panel when a human finger (or pen or the like) touches the panel in a capacitively coupled touch panel. In this case, the finger (or pen) is regarded as a capacitor (capacitor), and the coordinates are obtained by the current value (and its integrated value) when the capacitor is charged (discharged) through the resistance component of the panel.

この場合、本実施例ではパネルの周囲から、一定の周期で電圧を加えてパネルを充電(放電)している。この動作を間歇動作と称している。従って、指がパネルに触れていない場合や、指が触れていても充電が完了した状態では、充電(放電)電流は流れない。つまり、指が触れた状態であれば1回でも充電によって位置が特定できるので、短時間でかつ正確に座標がわかる。更に、必要な時だけ消費電流(充電、放電)が流れるので、全体的に低消費電力化に寄与する。   In this case, in this embodiment, the panel is charged (discharged) by applying a voltage from the periphery of the panel at a constant cycle. This operation is called an intermittent operation. Therefore, when the finger is not touching the panel or when charging is completed even when the finger is touching, the charging (discharging) current does not flow. That is, since the position can be specified by charging once even if the finger is touched, the coordinates can be accurately determined in a short time. Furthermore, current consumption (charging and discharging) flows only when necessary, which contributes to a reduction in power consumption as a whole.

但し、この場合の指に流れる電流の差による、全体のシステムに対する消費電力低減化への寄与は僅かなものである。ここでシステムの低消費電力化に寄与するのは、間歇的にパルスを加える事ができる点である。即ち、必要な時だけに(指で触れる時だけに)電流の検出動作を行えばよい点が、本発明の特徴となる。特に、図7に示すような従来の技術では、定常的に(継続的に)回路動作を行わなければならないために、システム全体で消費電流が多くなってしまう。   However, in this case, the difference in the current flowing through the finger contributes little to reducing the power consumption of the entire system. Here, what contributes to lower power consumption of the system is that pulses can be intermittently applied. That is, a feature of the present invention is that the current detection operation may be performed only when necessary (only when touching with a finger). In particular, in the conventional technique as shown in FIG. 7, since the circuit operation must be performed constantly (continuously), the current consumption increases in the entire system.

尚、本実施例において、電流を電圧に変換する手段は、指である容量負荷を充電する時の、電流を積分するものである。そして充電手段は、その電流の流れをスイッチするものである。   In this embodiment, the means for converting the current into the voltage integrates the current when charging the capacitive load as a finger. The charging means switches the current flow.

なお、本実施例では1次元の場合を述べて説明するが、これは2次元の場合(実際の場合)に容易に拡張できる。1次元の場合は電流積分手段が左右2組であるが、2次元の場合にはこれが4方向で4組となる。   In this embodiment, a one-dimensional case will be described and described, but this can be easily extended to a two-dimensional case (actual case). In the case of one dimension, there are two sets of current integration means on the left and right, but in the case of two dimensions, this is four sets in four directions.

図1は本発明の実施例1にかかる座標位置検出装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the coordinate position detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

実施例にかかる座標位置検出装置は、タッチパネルの結合容量を充電する手段とおよび充電された結合容量を充電前の状態に戻す手段の、2つの手段を備えたブロック22、24を備える。ブロック27、28は、充電された電流を電圧に変換する手段および変換された電圧を充電前の状態に戻す手段の、2つの手段を備える。座標位置検出装置は、さらに変換された電圧をサンプリングする手段29、30を備える。サンプリングする手段29、30は制御装置31に接続されている。36はタッチパネル、37はタッチパネルの抵抗膜、38はタッチパネルにタッチされた指先のインピーダンスである。   The coordinate position detection apparatus according to the embodiment includes blocks 22 and 24 each including two means, that is, a means for charging the coupling capacity of the touch panel and a means for returning the charged coupling capacity to a state before charging. The blocks 27 and 28 comprise two means: means for converting the charged current into voltage and means for returning the converted voltage to the state before charging. The coordinate position detection apparatus further includes means 29 and 30 for sampling the converted voltage. The sampling means 29 and 30 are connected to the control device 31. 36 is a touch panel, 37 is a resistive film of the touch panel, and 38 is the impedance of a fingertip touched on the touch panel.

説明を簡単にするため、ここでは1次元の抵抗膜37が示されている。実際の表示装置では、2次元的な広がりを持つ抵抗膜がこの1次元抵抗膜と同様の機能を発揮する。   In order to simplify the description, a one-dimensional resistance film 37 is shown here. In an actual display device, a resistive film having a two-dimensional extent exhibits the same function as this one-dimensional resistive film.

図1を参照して、タッチパネル36に、タッチパネル36の周囲から周期的に電圧を加えている。即ち、タッチパネル36にパルスを加えているが、これによってタッチパネル36に指(ペンなど)が触れた場合は、指に対して電流の充電が始まる。例えば、指の容量値は約100Pf程度であり、印加するパルス電圧は1μSec程度である。   With reference to FIG. 1, a voltage is periodically applied to touch panel 36 from around touch panel 36. That is, although a pulse is applied to the touch panel 36, when a finger (such as a pen) touches the touch panel 36, charging of the current starts to the finger. For example, the capacitance value of the finger is about 100 Pf, and the applied pulse voltage is about 1 μSec.

タッチパネル36が指(ペンなど)にタッチされた時、インピーダンス38に電流を流すことにより、タッチパネル36の座標位置が検出される。タッチパネル36の抵抗膜37の両端の電圧v01、v02は、充電手段22、24によって、それぞれ同相の電圧が印加され、v01=v02=v0(v)からv01=v02=v0+Vref (v)に充電される。充電時に、充電する手段22、24から供給される電流の中で、一方の電流i1は、タッチ位置Aから抵抗膜37の左側の部分の抵抗r1を介してインピーダンス38に流れる。他方の電流i2は、タッチされたタッチ位置Aから抵抗膜37の右側の部分の抵抗r2を介してインピーダンス38に流れる。この時、電圧v01、v02は充電手段22、24から同相電圧が印加されているため、抵抗r1、r2にも同相電圧が印加されており、電流i1、i2はそれぞれ抵抗r1、r2の抵抗値に反比例した値になる。これより電流i1、i2の比は次式で表される。   When the touch panel 36 is touched with a finger (such as a pen), the coordinate position of the touch panel 36 is detected by causing a current to flow through the impedance 38. The voltages v01 and v02 at both ends of the resistance film 37 of the touch panel 36 are applied with in-phase voltages by the charging units 22 and 24, respectively, and are charged from v01 = v02 = v0 (v) to v01 = v02 = v0 + Vref (v). The At the time of charging, among the currents supplied from the charging means 22 and 24, one current i 1 flows from the touch position A to the impedance 38 through the resistor r 1 on the left side of the resistance film 37. The other current i <b> 2 flows from the touched position A to the impedance 38 via the resistor r <b> 2 on the right side of the resistive film 37. At this time, since the common-mode voltage is applied to the voltages v01 and v02 from the charging means 22 and 24, the common-mode voltage is also applied to the resistors r1 and r2, and the currents i1 and i2 are resistance values of the resistors r1 and r2, respectively. The value is inversely proportional to. Accordingly, the ratio of the currents i1 and i2 is expressed by the following equation.

i1 : i2 = r2 : r1   i1: i2 = r2: r1

電流i1、i2は、充電する手段22、24を介して、電圧に変換する手段27、28に入力される。電圧v01、v02がv01=v02=V0[V]からv01=v02=v0+Vref[V]に充電される時の、電流i1、i2の電荷量Q1、Q2は、それぞれ電圧に変換する手段27、28によって電圧v11、v12に変換され、サンプリングする手段29、30に入力される。この時、電流i1、i2の比は一定のため、電荷量Q1、Q2の比は、電流i1、i2の比と同じであり、次式が成立する。   The currents i1 and i2 are inputted to the means 27 and 28 for converting into voltage via the means 22 and 24 for charging. When the voltages v01 and v02 are charged from v01 = v02 = V0 [V] to v01 = v02 = v0 + Vref [V], the charge amounts Q1 and Q2 of the currents i1 and i2 are converted into voltages 27 and 28, respectively. Are converted into voltages v11 and v12 and input to sampling means 29 and 30. At this time, since the ratio between the currents i1 and i2 is constant, the ratio between the charge amounts Q1 and Q2 is the same as the ratio between the currents i1 and i2, and the following equation is established.

v11 : v12 = Q1 : Q2 = i1 : i2 = r2 : r1   v11: v12 = Q1: Q2 = i1: i2 = r2: r1

サンプリングする手段29、30は、電圧v11、v12をサンプリングして、サンプリング出力を制御装置31へ入力する。電圧v11 、v12はパネルのタッチした位置によって決定する抵抗r1、r2の比に基づいた値になっているため、制御装置31は、入力されに電圧の比率に基づいて、座標位置を検出することが可能である。   The sampling means 29 and 30 sample the voltages v11 and v12 and input the sampling output to the control device 31. Since the voltages v11 and v12 are values based on the ratio of the resistances r1 and r2 determined by the touched position of the panel, the control device 31 detects the coordinate position based on the input voltage ratio. Is possible.

サンプリング後、充電前の状態に戻す手段22、24により、電圧v01,v02はv01=v02=v0 + Vref(v)からv01=v02=v0 (v)に放電され、充電前の状態に戻される。また、サンプリング後、変換された電圧を充電前の状態に戻す手段27、28により、電圧v11、v12は充電される前の状態に戻される。これにより、再び充電をして座標位置を検出することが可能になる。以上の動作を繰り返すことで連続的な座標位置検出が可能になる。   After sampling, the voltages v01 and v02 are discharged from v01 = v02 = v0 + Vref (v) to v01 = v02 = v0 (v) by means 22 and 24 for returning to the state before charging, and returned to the state before charging. . Further, after sampling, the voltages v11 and v12 are returned to the state before charging by means 27 and 28 for returning the converted voltage to the state before charging. This makes it possible to charge again and detect the coordinate position. By repeating the above operation, continuous coordinate position detection is possible.

なお、「充電前の状態に戻す」事は、ほぼ「放電」に等しいが、あえてこの表現を用いたのは、完全に電荷がゼロの状態から充電をする場合と、初期状態ではある程度の電荷があった場合に、その上から充電を行って行く場合とを含ませる為である。   Note that “returning to the state before charging” is almost equivalent to “discharging”, but this expression was purposely used when charging from a state where the charge is completely zero, and at a certain level in the initial state. This is to include the case where charging is performed from above when there is a problem.

この座標位置検出装置は、最低で1回の充電で座標位置が検出可能なため、図7に示す従来技術と比較して検出時間が短く、検出期間外は各回路をOFFして、間歇動作させることで消費電力を低減することができる。   Since this coordinate position detection device can detect the coordinate position by at least one charge, the detection time is shorter than that of the prior art shown in FIG. 7, and each circuit is turned off outside the detection period to operate intermittently. By doing so, power consumption can be reduced.

また、図1の充電する手段22、24を、放電する手段に置き換えても、電圧に変換する手段27、28の出力の極性が反転するだけであるため、座標位置検出は可能である。   Further, even if the charging means 22 and 24 shown in FIG. 1 are replaced with discharging means, only the polarity of the output of the means 27 and 28 for converting to voltage is inverted, so that the coordinate position can be detected.

次に、タッチパネルに寄生容量が存在した時に、充電時に流れる電流の中で、タッチパネルの寄生容量による電流を補償する手段を設けた座標位置検出装置の実施例を図2のブロック図に示す。   Next, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a coordinate position detecting apparatus provided with means for compensating for the current due to the parasitic capacitance of the touch panel among the currents flowing during charging when the touch panel has parasitic capacitance.

図2は、図1の座標位置検出装置において、タッチパネルの寄生容量Ca、Cbと、補償手段21、23を追加した構成になっている。充電する手段22、24が電圧v01、v02をv01=v02=v0(v)からv01=v02=v0 +Vref(v)に充電する時、電流i1、i2のほかに、寄生容量Ca、Cbへの充電電流i3、i4が流れる。この時、補償手段21、23の端子Cから、電流i3、i4と同じ大きさの電流を出力することで、電圧に変換する手段27、28へ入力される電流はi1、i2のみになり、タッチパネルの寄生容量Ca、Cbによる影響を補償することが可能である。   FIG. 2 shows a configuration in which parasitic capacitances Ca and Cb of the touch panel and compensation means 21 and 23 are added to the coordinate position detection apparatus of FIG. When the charging means 22 and 24 charge the voltages v01 and v02 from v01 = v02 = v0 (v) to v01 = v02 = v0 + Vref (v), in addition to the currents i1 and i2, the parasitic capacitances Ca and Cb are supplied. Charging currents i3 and i4 flow. At this time, by outputting a current having the same magnitude as the currents i3 and i4 from the terminal C of the compensation means 21 and 23, the currents input to the means 27 and 28 for converting into voltages are only i1 and i2. It is possible to compensate for the influence due to the parasitic capacitances Ca and Cb of the touch panel.

次に、図2のブロック内の回路の一実施例を示す。   Next, an example of a circuit in the block of FIG. 2 is shown.

図3は、図2の各ブロック内の回路の一実施例である。簡単のため1系統でのブロック(21,22,27,29)内の回路を示している。もう1系統のブロック(23,24,28,30)も同様の回路である。   FIG. 3 is an example of a circuit in each block of FIG. For the sake of simplicity, the circuits in one block (21, 22, 27, 29) are shown. Another block (23, 24, 28, 30) is a similar circuit.

充電する手段22は、PchMOSトランジスタPMOS1とNchMOSトランジスタNMOS1と電圧源v0(v)により構成されている。PMOS1とNMOS1は制御装置からの信号でON/OFFが制御されている。充電が開始される前に、PMOS1がOFF、NMOS1がONになり、電圧v01はv0(v)になる。その後、PMOS1がON、NMOS1がOFFになり、電圧v01は、電圧に変換する手段27の端子Dと同電位になる。この時、電圧に変換する手段27の端子Dはv0 + Vref(v)に設定されているため、電圧v01はv0 + Vref(v)に充電される。電圧v01の充電により、電流i1はPMOS1を介して、電圧に変換する手段27に入力される。サンプリングする手段29によるサンプリングが完了後、再びPMOS1がOFF、NMOS1がONになり、充電開始ができる状態で待機する。   The charging means 22 includes a Pch MOS transistor PMOS1, an Nch MOS transistor NMOS1, and a voltage source v0 (v). PMOS 1 and NMOS 1 are ON / OFF controlled by signals from the control device. Before charging is started, PMOS1 is turned off, NMOS1 is turned on, and the voltage v01 becomes v0 (v). Thereafter, PMOS1 is turned on, NMOS1 is turned off, and the voltage v01 becomes the same potential as the terminal D of the means 27 for converting to voltage. At this time, since the terminal D of the means 27 for converting into voltage is set to v0 + Vref (v), the voltage v01 is charged to v0 + Vref (v). By charging the voltage v01, the current i1 is input to the means 27 for converting it into a voltage via the PMOS1. After the sampling by the sampling means 29 is completed, the PMOS 1 is turned off again and the NMOS 1 is turned on again, so that the charging can be started.

電圧に変換する手段27はPchMOSトランジスタPMOS2、PMOS3とNchMOSトランジスタNMOS2、NMOS3と電圧源v0 + Vref(v)と容量C3と、アンプ回路OP1により構成されている。PMOS2、PMOS3、NMOS2、NMOS3は制御装置からの信号でON/OFFが制御されている。   The means 27 for converting voltage comprises PchMOS transistors PMOS2, PMOS3, NchMOS transistors NMOS2, NMOS3, a voltage source v0 + Vref (v), a capacitor C3, and an amplifier circuit OP1. PMOS 2, PMOS 3, NMOS 2, and NMOS 3 are ON / OFF controlled by signals from the control device.

充電する手段22による充電が開始される前に、PMOS2、PMOS3、NMOS2、NMOS3はONになり、電圧に変換する手段27の端子Dはv0 + Vref(v)に、容量C1の両端の電圧は0(v)に設定される。その後、PMOS2、PMOS3、NMOS2、NMOS3がOFFになり、電圧に変換する手段27の端子Dはv0 + Vref(v)に保持される。充電する手段22による充電が開始されると、電流i1の電荷が容量C1に充電され、アンプ回路OP1に変換された電圧v11が出力される。   Before the charging by the charging means 22 is started, PMOS2, PMOS3, NMOS2, and NMOS3 are turned on, the terminal D of the means 27 for converting to voltage is v0 + Vref (v), and the voltage across the capacitor C1 is Set to 0 (v). Thereafter, PMOS2, PMOS3, NMOS2, and NMOS3 are turned off, and the terminal D of the means 27 for converting to voltage is held at v0 + Vref (v). When charging by the charging means 22 is started, the charge of the current i1 is charged in the capacitor C1, and the converted voltage v11 is output to the amplifier circuit OP1.

サンプリングする手段29により電圧v11がサンプリングされたあと、再びPMOS2、PMOS3、NMOS2、NMOS3はONになり、C1の両端の電圧は0(v)に設定され、充電前の状態で待機する。サンプリングする手段29はPchMOSトランジスタPMOS4とNchMOSトランジスタNMOS4と容量C4によりサンプルホールド回路が構成されている。PMOS4、NMOS4は制御装置からの信号でON/OFFが制御されている。サンプリング時、PMOS4、NMOS4はON、ホールド時PMOS4、NMOS4はOFFしている。   After the voltage v11 is sampled by the sampling means 29, the PMOS2, PMOS3, NMOS2, and NMOS3 are turned on again, the voltages at both ends of C1 are set to 0 (v), and stand by in the state before charging. As the sampling means 29, a PchMOS transistor PMOS4, an NchMOS transistor NMOS4, and a capacitor C4 constitute a sample and hold circuit. The PMOS 4 and NMOS 4 are controlled to be turned on / off by a signal from the control device. At the time of sampling, PMOS4 and NMOS4 are ON, and at the time of holding, PMOS4 and NMOS4 are OFF.

タッチパネルの寄生容量成分を補償する手段21はPchMOSトランジスタPMOS5とNchMOSトランジスタNMOS5と、補償容量C5と、電圧源v0 + Vref×2(V)により構成されている。充電する手段22のPMOS1がON、NMOS1がOFFのとき、タッチパネルの寄生容量Caの一端の電圧はv0(v)になる。この時、補償する手段21のPMOS5はON、NMOS5はOFFしており、補償容量C5の一端は電圧v0 + Vref×2(v)に充電されている。   The means 21 for compensating for the parasitic capacitance component of the touch panel includes a Pch MOS transistor PMOS5, an NchMOS transistor NMOS5, a compensation capacitor C5, and a voltage source v0 + Vref × 2 (V). When PMOS1 of the charging means 22 is ON and NMOS1 is OFF, the voltage at one end of the parasitic capacitance Ca of the touch panel is v0 (v). At this time, the PMOS 5 of the compensation means 21 is ON and the NMOS 5 is OFF, and one end of the compensation capacitor C5 is charged to the voltage v0 + Vref × 2 (v).

充電する手段22のPMOS1がOFF、NMOS1がONのとき、寄生容量の一端がv0 + Vref(v)に充電される。この時、補償する手段21のPMOS5はOFF、NMOS5はONして、補償容量C5の一端はv0 + Vref(v)に放電される。この時、寄生容量Caの充電電圧と、補償容量の放電電圧は、同じVref(v)であるため、寄生容量Caと補償容量C5を同じ容量値に設定しておくことで、寄生容量Caの充電電流とNMOS5のソース出力からの補償容量C5の放電電流は同じ電流量になり、寄生容量Caによる電流は補償される。   When PMOS 1 of the charging means 22 is OFF and NMOS 1 is ON, one end of the parasitic capacitance is charged to v0 + Vref (v). At this time, the PMOS 5 of the compensation means 21 is turned off, the NMOS 5 is turned on, and one end of the compensation capacitor C5 is discharged to v0 + Vref (v). At this time, the charging voltage of the parasitic capacitance Ca and the discharge voltage of the compensation capacitance are the same Vref (v). Therefore, by setting the parasitic capacitance Ca and the compensation capacitance C5 to the same capacitance value, The charge current and the discharge current of the compensation capacitor C5 from the source output of the NMOS 5 have the same amount of current, and the current due to the parasitic capacitance Ca is compensated.

また、図3に示す回路は、ICへの集積化が可能な電子部品である抵抗、容量、トランジスタで実現されている。   The circuit shown in FIG. 3 is realized by resistors, capacitors, and transistors, which are electronic components that can be integrated into an IC.

本実施例は、請求項4、5にかかる発明に相当する実施例である。   The present embodiment corresponds to the invention according to claims 4 and 5.

図4は実施例2にかかる座標位置検出装置の構成を示すブロック図である。図10に示す従来回路に、ノイズを受信するアンテナ12と、アンテナ12より受ける電流変化を電圧に変換する抵抗r2と、抵抗r2の両端の電圧を検出する回路13と、引き算回路14とが追加されている。アンテナ12は抵抗r2の一端と接続され、抵抗r2の反対電極はGNDに接続されている。抵抗r2の両端の電極は検出回路13に接続されている。引き算回路14は電流検出回路1とバンドパスフィルタ2の間にそれぞれ4回路接続されている。引き算回路14の+入力と−入力はそれぞれ、電流検出回路1の出力と検出回路13の出力に接続されている。引き算回路14の出力はバンドパスフィルタ2の入力と接続されている。アンテナ12は、タッチパネル11が受ける外来ノイズと同相のノイズを受信するように、タッチパネル11の近くに配置される。   FIG. 4 is a block diagram of the configuration of the coordinate position detection apparatus according to the second embodiment. An antenna 12 that receives noise, a resistor r2 that converts a current change received from the antenna 12 into a voltage, a circuit 13 that detects a voltage across the resistor r2, and a subtraction circuit 14 are added to the conventional circuit shown in FIG. Has been. The antenna 12 is connected to one end of the resistor r2, and the opposite electrode of the resistor r2 is connected to GND. The electrodes at both ends of the resistor r2 are connected to the detection circuit 13. Four subtraction circuits 14 are connected between the current detection circuit 1 and the band pass filter 2. The + input and − input of the subtraction circuit 14 are connected to the output of the current detection circuit 1 and the output of the detection circuit 13, respectively. The output of the subtraction circuit 14 is connected to the input of the bandpass filter 2. The antenna 12 is disposed near the touch panel 11 so as to receive noise having the same phase as the external noise received by the touch panel 11.

次に動作について説明する。外来ノイズが発生した場合、タッチパネル11が受ける外来ノイズは、従来回路と同様に電流検出回路1の出力にVnoise1として出力される。このとき、アンテナ12も外来ノイズを受信してノイズは電流の変化として抵抗r2に流れ、抵抗r2の両端に電圧が発生する。抵抗r2は抵抗r1と同じ抵抗である。抵抗r2の両端の電圧は検出回路13により検出され、Vnoise2として出力される。検出回路13は、検出回路1を外部入力により利得を調整可能にしてなる回路である。   Next, the operation will be described. When external noise occurs, the external noise received by the touch panel 11 is output as Vnoise1 to the output of the current detection circuit 1 as in the conventional circuit. At this time, the antenna 12 also receives external noise, and the noise flows as a current change to the resistor r2, and a voltage is generated across the resistor r2. The resistor r2 is the same resistor as the resistor r1. The voltage across the resistor r2 is detected by the detection circuit 13 and output as Vnoise2. The detection circuit 13 is a circuit that enables the gain of the detection circuit 1 to be adjusted by an external input.

検出した出力信号Vnoise2を、Vnoise1と振幅が同じになるように、外部入力によって利得調整する。引き算回路14の+入力にVnoise1、−入力にVnoise2が入力される。Vnoise1とVnoise2の振幅が同じになるように利得調整がされているため、引き算回路14の出力においてVnoise1とVnoise2は相殺され、ノイズ成分は引き算回路14の出力からは出力されない。すなわち、バンドパスフィルタ2以降の後段の回路には外来ノイズによる信号成分がない。   The gain of the detected output signal Vnoise2 is adjusted by an external input so that the amplitude is the same as that of Vnoise1. Vnoise1 is input to the + input of the subtraction circuit 14, and Vnoise2 is input to the-input. Since gain adjustment is performed so that the amplitudes of Vnoise1 and Vnoise2 are the same, Vnoise1 and Vnoise2 are canceled at the output of the subtraction circuit 14, and no noise component is output from the output of the subtraction circuit 14. That is, there is no signal component due to external noise in the subsequent circuit after the bandpass filter 2.

以上のように、従来技術ではバンドパスフィルタ2の通過帯域付近のノイズ成分は除去されずに通過していたが、本実施例によれば、バンドパスフィルタ12の前段でノイズは削除されているため、通過帯域付近のノイズが通過することがなくなった。   As described above, in the prior art, the noise component in the vicinity of the passband of the bandpass filter 2 passes without being removed. However, according to the present embodiment, the noise is deleted before the bandpass filter 12. Therefore, noise near the passband is no longer passed.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

以上のように、本発明によれば、従来技術よりも検出時間が短縮されることで消費電力の低減が図られ、かつICへの集積化が可能であり、産業上有用である。   As described above, according to the present invention, the detection time is shortened compared to the prior art, so that power consumption can be reduced and integration in an IC is possible, which is industrially useful.

実施例1にかかる座標位置検出装置の構成例を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration example of a coordinate position detection apparatus according to Embodiment 1; 実施例1にかかる、補償回路を含む座標位置検出装置の構成例を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration example of a coordinate position detection apparatus including a compensation circuit according to a first embodiment. 本発明の一実施例を示す回路図。The circuit diagram which shows one Example of this invention. 実施例2にかかる座標位置検出装置の構成例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a coordinate position detection apparatus according to a second embodiment. 容量結合方式による位置検出方法の基本原理を示す図。The figure which shows the basic principle of the position detection method by a capacitive coupling system. タッチパネルの平面図。The top view of a touch panel. 2次元の場合の座標位置検出装置の概念図。The conceptual diagram of the coordinate position detection apparatus in the case of two dimensions. 従来の座標位置検出装置の構成図。The block diagram of the conventional coordinate position detection apparatus. 他の従来例にかかる座標位置検出装置の構成図。The block diagram of the coordinate position detection apparatus concerning another prior art example. 従来の座標位置検出装置のさらなる問題点を示す図。The figure which shows the further problem of the conventional coordinate position detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

22、24 タッチパネルの結合容量を充電する手段
27、28 電圧に変換する手段
29、30 変換された電圧をサンプリングする手段
31 制御装置
36 タッチパネル
37 タッチパネルの抵抗膜
38 タッチパネルにタッチされた指先のインピーダンス


22, 24 Means for Charging the Capacitance of Touch Panel 27, 28 Means for Converting Voltage 29, 30 Means for Sampling Converted Voltage 31 Control Device 36 Touch Panel 37 Resistive Film of Touch Panel 38 Impedance of Fingertip Touched on Touch Panel


Claims (5)

容量結合方式タッチパネルにおいて、
結合容量を充電する手段と、
充電された電荷量を電圧に変換する手段と、
変換された電圧をサンプリングする手段と、
充電された結合容量を充電前の状態に戻す手段と、
変換された電圧を充電前の状態に戻す手段とを備え、
前記各手段は、間歇動作が可能にされている座標位置検出装置。
In capacitive coupling type touch panel,
Means for charging the coupling capacity;
Means for converting the amount of charged charge into voltage;
Means for sampling the converted voltage;
Means for returning the charged coupling capacity to the state before charging;
Means for returning the converted voltage to the state before charging,
Each of the means is a coordinate position detecting device in which an intermittent operation is enabled.
容量結合方式タッチパネルにおいて、
結合容量を放電する手段と、
放電された電荷量を電圧に変換する手段と、
変換された電圧をサンプリングする手段と、
放電された結合容量を放電前の状態に戻す手段と、
変換された電圧を放電前の状態に戻す手段とを備え、
前記各手段は、間歇動作が可能にされている座標位置検出装置。
In capacitive coupling type touch panel,
Means for discharging the coupling capacity;
Means for converting the amount of discharged electric charge into voltage;
Means for sampling the converted voltage;
Means for returning the discharged coupling capacitance to the state before discharge;
Means for returning the converted voltage to the state before discharge,
Each of the means is a coordinate position detecting device in which an intermittent operation is enabled.
充電時に流れる電流の中で、タッチパネルの寄生容量へ流れる電流を補償する手段をさらに備える請求項1または2に記載の座標位置検出装置。   The coordinate position detection apparatus according to claim 1, further comprising means for compensating a current flowing to the parasitic capacitance of the touch panel among currents flowing during charging. タッチパネルの出力信号から接触位置を決定する容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置において、
外来ノイズを受信するノイズ受信手段と、
前記タッチパネルの出力信号から前記ノイズ受信手段で受信したノイズ信号を引き算する手段とを備えたことを特徴とする座標位置検出装置。
In the coordinate position detection device of the capacitive coupling type touch panel that determines the contact position from the output signal of the touch panel,
Noise receiving means for receiving external noise;
A coordinate position detection apparatus comprising: means for subtracting a noise signal received by the noise receiving means from an output signal of the touch panel.
前記ノイズ信号の利得を調整する手段をさらに備える請求項4に記載の座標位置検出装置。

The coordinate position detection apparatus according to claim 4, further comprising means for adjusting a gain of the noise signal.

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