JP2010020443A - 画面入力型画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＸＹ電極および回路規模の増加なく高分解能を可能とした容量結合方式の画面入力型画像表示装置の提供。
【解決手段】タッチセンサ３のＸ座標電極とＹ座標電極の間の容量変化を検出する検出回路４と、検出回路４の検出出力をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル・コンバータ５と、タッチされた座標を判定するタッチパネル制御回路６と、タッチパネル制御回路６のタッチ座標データを入力すると共に、装置全体を統括制御する主制御回路７と、表示装置１の表示を制御する表示制御回路２とを備え、主制御回路７は、タッチ座標データからユーザのタッチの発生とその座標を判断し、当該判断された座標に応じた表示信号を表示制御回路２を通して表示装置１に供給し、表示に反映させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画面入力型画像表示システムにかかり、特に、少ない電極数にて高分解能を可能にした容量結合方式のタッチセンサを備える画面入力型画像表示システムに関する。

表示画面にスタイラスペンなどによってタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）することによって、情報を入力する画面入力機能をもつタッチセンサ（タッチパネルとも称する）を備えた画像表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチ入力機能を備えた画像表示装置では、タッチされた部分の抵抗値変化あるいは容量変化を検出する方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する方式などが採用されたものが知られている。

そして、このようなタッチセンサを備える画像表示装置は、ユーザの操作性向上や新規アプリケーション（例えば、図形入力など）の実現のために、高分解能となる検出機能を持たせることが望まれている。

高分解能な検出方法に関して、たとえば下記特許文献１が開示する入力装置を挙げることができる。すなわち、特許文献１が開示する入力装置は、縦横二次元マトリクス状に配置した検出用縦方向の電極（Ｘ電極）に発信器からの信号を印加する第１のスイッチ群と、横方向の電極（Ｙ電極）の信号を取出す第２のスイッチ群と、信号検出回路（ＡＭ変調回路）で構成される。この構成において、第１のスイッチ群により選択した１本のＸ電極に発信器から信号を入力し、この状態で第２のスイッチ群によりＹ電極を１本ずつ順次選択し、該Ｘ電極において静電容量の増加が発生しているかをＡＭ変調回路で検出する。さらに、発信器からの信号を印加するＸ電極を順次選択する。この動作を繰り返すことで面でのタッチ箇所の静電容量の変化を検出する。
特開２００６−１７９０３５号公報

しかし、特許文献１に開示の構成と動作において、小さな押圧面積での分解能を高めるためには、電極の間隔を狭める（ＸＹ両座標電極の増加）こととなる。このため、電極数の増加に伴い、スイッチ群の回路規模の増加、それにともないコストアップとなり、回路規模及びコストの要求が厳しいモバイル機器などへの適用は不都合となる。

本名発明の目的は、ＸＹ両座標電極及び周辺回路の回路規模を増加することなく、高分解能を可能とした容量結合方式の画面入力型画像表示システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、Ｘ座標電極及びＹ座標電極から線幅の異なった複数の座標補助電極を引き出す電極パターンを形成し、上記Ｘ座標電極及びＹ座標電極の座標補助電極の間隔をスタイラスペン等の入力素子の押圧面積以下の間隔とすることで、接触位置に応じた静電容量の変化を作り出すようにしたものである。

本発明の構成は、たとえば、以下のようなものとすることができる。

（１）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、表示装置の表示面上のタッチ位置の二次元座標を検出するタッチセンサを備えた画面入力型画像表示システムであって、
前記タッチセンサは、
前記表示装置の表示面上で二次元マトリクス状に配置されて押圧による容量変化を検出するための複数のＸ座標電極と、該Ｘ座標電極と絶縁層を介して交叉配置した複数のＹ座標電極と、該Ｘ座標電極間毎に引き出される複数のＸ座標補助電極と、該Ｙ座標補助電極間毎に引き出される複数のＹ座標補助電極とを有しており、
前記Ｘ座標電極と前記Ｙ座標電極の間の容量変化を検出する検出回路と、前記検出回路の検出出力をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル・コンバータと、タッチされた座標を判定するタッチパネル制御回路と、前記タッチパネル制御回路のタッチ座標データを入力すると共に、装置全体を統括制御する主制御回路と、前記表示装置の表示を制御する表示制御回路と、を備え、
前記主制御回路は、前記タッチ座標データからユーザのタッチの発生とその座標を判断し、当該判断された座標に応じた表示信号を前記表示制御回路を通して前記表示装置に供給し、表示に反映させることを特徴とする。

（２）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１）において、前記複数のＸ座標補助電極は、前記Ｘ座標電極に対し垂直方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、
前記複数のＸ座標補助電極と絶縁膜を介して配置される前記複数のＹ座標補助電極は、前記Ｙ座標電極に対し垂直方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、前記Ｘ座標補助電極のそれぞれと交差して配置されていることを特徴とする。

（３）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（２）において、前記複数のＸ座標補助電極、および前記複数のＸ座標補助電極は、隣接する一対のＸ座標電極と隣接する一対のＹ座標電極で囲まれる領域に形成されていることを特徴とする。

（４）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（２）において、前記複数のＸ座標補助電極は、それらの並設方向にかけて順次線幅が大きくなっていることを特徴する。

（５）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（２）において、前記複数のＹ座標補助電極は、それらの並設方向にかけて順次線幅が大きくなっていることを特徴する。

（６）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１）において、前記タッチパネル制御回路は、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＸ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極の座標を接触座標として判定し、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＹ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極の座標を接触座標として判定し、
該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＸ座標補助電極よりタッチされたＸ座標補助電極の座標を判定し、該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＹ座標補助電極よりタッチされたＹ座標補助電極の座標を判定することにより、接触位置の座標を出力することを特徴とする。

（７）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（６）において、前記タッチパネル制御回路は、各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標補助電極にタッチされた場合のデジタルデータ値を保持する記憶回路を備え、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記記憶回路に保持した値と比較することによって、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする。

（８）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（７）において、タッチされた各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極にてデジタルデータ値の差が生じ、該デジタルデータ値の差が各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極の座標に応じたある係数により算出可能な場合、前記記憶回路に該係数を保持し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極の座標と、前記記憶回路に保持された係数と、前記記憶回路に保持された各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標補助電極にタッチされた場合のデジタルデータ値にて、座標判定基準となるライン毎のＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極のデジタルデータ値を算出し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記算出した判定基準となるライン毎のＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極のデジタルデータ値と比較し、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする。

（９）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（７）において、タッチされた各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極にてデジタルデータ値の差が生じた場合、各Ｘ座標電極の各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標電極の各Ｙ座標補助電極ごとのタッチされた場合のデジタルデータ値を前記記憶回路に保持し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記記憶回路に保持された各Ｘ座標電極の各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標電極の各Ｙ座標補助電極ごとのデジタルデータ値と比較し、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする。

（１０）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１）において、 前記複数のＹ座標補助電極は、前記Ｙ座標電極に対し垂直方向に延在された同形の三角形状をなし、絶縁膜を介して配置される前記Ｘ座標補助電極と交差することなく交互に配列されていることを特徴とする。

（１１）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１０）において、前記複数のＸ座標補助電極、および前記複数のＸ座標補助電極は、隣接する一対のＸ座標電極と隣接する一対のＹ座標電極で囲まれる領域に形成されていることを特徴とする。

（１２）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１０）において、 前記複数のＸ座標補助電極は、前記Ｙ座標補助電極の延在方向と同方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成されていることを特徴とする。

（１３）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１２）において、 前記前記複数のＸ座標補助電極は、その並設方向に順次線幅が大きくなっていることを特徴とする。

（１４）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１０）において、 三角形状をなす前記Ｙ座標補助電極は、その幅広の部分において前記Ｙ座標電極に接続されていることを特徴とする。

（１５）本発明の画面入力型画像表示システムは、たとえば、（１０）において、 三角形状をなす前記Ｙ座標補助電極は、その幅狭の部分において前記Ｙ座標電極に接続されていることを特徴とする。

なお、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

本発明の画面入力型画像表示システムによれば、Ｘ座標電極及びＹ座標電極から線幅が異なった複数の座標補助電極を引き出した電極パターンを形成し、アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＸ座標電極及び複数のＹ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極の座標を接触座標として判定し、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極及びＹ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、複数のＸ座標補助電極及びＹ座標補助電極よりタッチされた座標を判定することで、電極間隔以下の小さな押圧面積でも高分解能な座標検出が可能となるため、ユーザの操作性向上が図れる。また、ＸＹ両座標電極を増加することがないため、回路規模及びコストの増加を抑制することが出来る。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

〈実施例１〉
図１は、本発明の画面入力型画像表示システムの実施例１を示す概略構成図である。図１において、表示装置１に重ね合わせてタッチパネル３が貼り合わされて画面入力型画像表示装置が構成される。表示装置１は、液晶表示パネル、有機ＥＬパネルなどである。タッチパネル３は静電容量結合方式のタッチパネルであり、このタッチパネル３にスタイラスペン等が接触（タッチ）したことによる容量変化を検出回路４が検出する。この容量変化の検出結果に基づく検出回路４の検出出力ＣＭＰはアナログ−デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）５を介してタッチパネル制御回路６に渡され、タッチされた座標（Ｘ座標、Ｙ座標）が判定される。判定されたタッチ座標データＰＯＳは画面入力型画像表示装置の全体を制御する主制御回路（システム制御回路、マイコンやＣＰＵ等で構成される）７に転送される。主制御回路７は、タッチ座標データＰＯＳからユーザのタッチの発生とその座標を判断し、それに応じた表示信号ＳＩＧを表示制御回路２を通して表示装置１に供給し、表示に反映させる。検出回路４やＡＤＣ５はタッチパネル制御回路６により制御される。

図２は、本発明の実施例１を構成するタッチパネル３の構成例を説明する模式平面図である。図２において、タッチパネル３へのタッチによる容量変化を検出するため、複数のＸ座標電極３０１と複数のＹ座標電極３０３に接続されるＸＹ電極３０５が配置されている。なお、Ｘ座標電極３０１とＹ座標電極３０３との間には図示しない絶縁層（誘電体層）が介在する。また、Ｘ座標電極３０１とＹ座標電極３０３との間には、層間容量やフリンジ容量など電極自体の容量が形成される。また、タッチされる面には電極を劣化から保護する保護膜（図示せず）が形成されている。Ｘ座標電極３０１とＹ座標電極３０３はそれぞれの端子（Ｘ座標電極端子３０２、Ｙ座標電極端子３０４）を通して図１に示した検出回路４に接続される。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図２に示したＸＹ電極３０５の具体的な電極パターンを説明する図である。図３（ａ）は電極パターンの平面図である。図中ｙ方向に延在するＸ座標電極（たとえばＸ１）から、該Ｘ座標電極と平行に延在する、座標補助電極ＸＳ１ ３０６、座標補助電極ＸＳ２ ３０７、座標補助電極ＸＳ３ ３０８、座標補助電極ＸＳ４ ３０９が並設されて引き出されている。同様に、図中ｘ方向に延在するＹ座標電極（たとえばＹ１）から、該Ｙ座標電極と平行に延在する、座標補助電極ＹＳ１ ３１０、座標補助電極ＹＳ２ ３１１、座標補助電極ＹＳ３ ３１２、座標補助電極ＹＳ４ ３１３が並設されて引き出されている。これにより、ＸＹ電極３０５は、上記各座標補助電極によってメッシュ形状のパターンとなる。Ｘ座標電極の座標補助電極（以下、Ｘ座標補助電極と呼ぶ）は、同じ長さであり、線幅は、ＸＳ１ ３０６＜ＸＳ２ ３０７＜ＸＳ３ ３０８＜ＸＳ４ ３０９の関係にあってそれぞれ異なっている。同様に、Ｙ座標電極の座標補助電極（以下、Ｙ座標補助電極と呼ぶ）は、同じ長さであり、線幅は、ＹＳ１ ３１０＜ＹＳ２ ３１１＜ＹＳ３ ３１２＜ＹＳ４ ３１３の関係にあってそれぞれ異なっている。また、隣り合うＸ座標補助電極の間隔は、スタイラスペンなどの入力素子の押圧面積より小さく、同様に、隣り合うＹ座標補助電極の間隔はスタイラスペンなどの入力素子の押圧面積より小さくなっている。この理由は、スタイラスペンなどの入力素子の押圧面積がＸ座標補助電極の間隔またはＹ座標補助電極の間隔より小さく、且つタッチした箇所がＸ座標補助電極間もしくはＹ座標補助電極間の場合、静電容量の変化が生じず、タッチされた座標の検出ができなくなるのを回避するためである。図３（ｂ）は図３（ａ）の図中下側から見た断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）の図中右側から見た断面図であり、３１４は保護膜、３１５は絶縁膜（誘電体層）、３１６はシールド、３１７は基板である。Ｘ座標補助電極３０６〜３０９とＹ座標補助電極３１０〜３１３との間に絶縁膜３１５が介在し、またＸ座標補助電極３０６〜３０９とＹ座標補助電極３１０〜３１３との間には層間容量やフリンジ容量や交差容量など電極自体の容量が形成される。また、タッチされる面にはＸＹ電極を劣化から保護する保護膜３１４が形成される。このように、上記Ｘ座標補助電極３０６〜３０９および上記Ｙ座標補助電極３１０〜３１３の線幅を全て異ならせることで、各座標補助電極にタッチされたときの静電容量の変化が異なり、位置に応じた静電容量の変化を作り出すことが可能となる。なお、図３に示す電極パターンは、ＸＹ両座標補助電極の線幅の関係を、それぞれ、ＸＳ１＜ＸＳ２＜ＸＳ３＜ＸＳ４、ＹＳ１＜ＹＳ２＜ＹＳ３＜ＹＳ４としたが、これに限らず、各座標補助電極にタッチされたときの静電容量の変化が異なり、且つ後述する検出回路４にて座標補助電極毎に座標検出可能な静電容量の変化を得ることができれば問題ない。また、本実施例ではＸＹ座標補助電極の本数を４本ずつとしたが、これに限らず、例えばＹ１座標電極からＹ２座標電極までの長さをＬｙ、最小Ｘ座標補助電極間隔をＷｘ、最小Ｘ座標補助電極線幅をＡｘ、後述する検出回路４にて座標補助電極毎に座標検出可能な最小Ｘ座標補助電極線幅差Ｂｘ、目標Ｘ座標補助電極数をＣｘとした場合、下記式１を満たすことが可能であれば、Ｘ座標補助電極本数を増加し、分解能を高めることも可能である。同様に、Ｘ１座標電極からＸ２座標電極までの長さをＬｘ、最小Ｙ座標補助電極間隔をＷｙ、最小Ｙ座標補助電極線幅をＡｙ、後述する検出回路４にて座標補助電極毎に座標検出可能な最小Ｙ座標補助電極線幅差Ｂｙ、目標Ｙ座標補助電極数をＣｙとした場合、下記式２を満たすことが可能であれば、Ｙ座標補助電極本数を増加し、分解能を高めることも可能である。

図４は、本発明の実施例１を構成する検出回路４の構成例を説明するブロック図である。検出回路４は、Ｘ座標電極（Ｘ１、Ｘ２、・・・Ｘ６）と、Ｙ座標電極（Ｙ１、Ｙ２、・・・Ｙ８）のそれぞれに接続する容量検出回路４０１が設けられている。各容量検出回路４０１には図１に示したタッチパネル制御回路６からイネーブル信号ＥＮＢとリセット信号ＲＥＴが与えられ、検出出力ＣＭＰがアナログ−デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）５に出力される。イネーブル信号ＥＮＢとリセット信号ＲＳＴは制御信号ＣＴＬに含まれる。検出出力ＣＭＰは静電容量の変化に応じて幅が変化するパルス信号である。なお、この構成に限らず、各座標のＸ−Ｙ座標電極間の容量変化をアナログ／デジタルで検出できる回路であればよい。

図５は、図４に示した容量検出回路４０１の具体的な構成例を説明する図である。符号４０２は電流源、４０３と４０４はスイッチ、４０５はローパスフィルタとバッファアンプ、４０６は比較器である。この回路は、初期状態でリセット信号ＲＳＴによりスイッチ４０４をオンして各電極を接地電位ＧＮＤにリセットしておく。検出時にイネーブル信号ＥＮＢでスイッチ４０３をオンする（スイッチ４０４はオフ）ことで電極接続端子（３０２，３０４）に接続されるＸ座標電極、Ｙ座標電極に接続される容量成分へ電流源４０２からチャージし、そのチャージに必要となる時間を比較器４０６により検出する。これにより、座標を検出するためのＸ座標電極、Ｙ座標電極で検出される容量がタッチにより増加した場合、ある一定の電位に到達するまでの時間が長くなるため、比較器４０６の出力結果ＣＭＰに容量変化が反映される。

比較器４０６の出力結果ＣＭＰは、図１に示したＡＤＣ５によりデジタルデータに変換される。本実施例の場合には、ＡＤＣ５はイネーブル信号ＥＮＢが有効（オン）の期間で、且つ出力結果ＣＭＰがローレベルとなる期間を計算し、その結果をデジタルデータＣＮＴとして出力する。ＡＤＣ５の一例としては、上記イネーブル信号ＥＮＢが有効で、且つ出力結果ＣＭＰがローレベルとなる期間だけ、デジタルデータＣＮＴのパルスをカウントアップするカウンタを設けることで実現できる。

図６は、本発明の実施例１における座標を検出するためのＸ座標電極とＹ座標電極の全ての信号を検出する期間を説明する波形とタイミング図である。図６において、リセット信号ＲＳＴ（Ｘ１〜６,Ｙ１〜８）と、このＲＳＴ（Ｘ１〜６，Ｙ１〜８）に応じてイネーブル信号ＥＮＢ（Ｘ）、ＥＮＢ（Ｙ）が立ち上がって容量検出回路４０１が動作する。Ｘ座標の電極を検出する期間ＴsxではＹ座標の電極を接地ＧＮＤに接続しておき、Ｙ座標の電極を検出する期間ＴsyではＸ座標の電極を接地電位ＧＮＤに接続しておく。但し、検出する座標の電極以外の処理（ＧＮＤ接続、あるいは高インピーダンス接続等の他の処理）には制限されない。ここで、タッチで選択されている部分の電極（座標電極Ｘ２、座標電極Ｙ３）は容量成分が増加しているため、電荷の充電に時間がかかり、設定した基準電圧を超えるまでの時間が長くなる。それに応じてデジタルデータＣＮＴも、デジタルデータＣＮＴ（Ｘ１、Ｘ２）（Ｙ１、Ｙ３）は、ＤＸ２＞ＤＸ１、ＤＹ３＞ＤＹ１と大きくなっている。すなわち、例えば、タッチされたＸ座標電極の電荷の充電時間はＶＩＮＴ（Ｘ２）に示され、タッチされていないＸ座標電極の電荷の充電時間はＶＩＮＴ（Ｘ１）に示したようになる。Ｙ座標電極についても同様である。

図７は、図６で説明した動作によって第１の検出期間に得られたデジタルデータのパルスカウント値を示す図である。横軸にはＸ座標電極（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６）、Ｙ座標電極（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８）を、縦軸にはＸ座標電極、Ｙ座標電極のデジタルデータのパルスカウント値を示す（図では、単にカウント値として示す）。図７において、Ｘ座標電極のピークはＸ２、Ｙ座標電極のピークはＹ３となり、タッチされたＸＹ座標が検出可能となる。

図８は、図１に示したタッチパネル制御回路６の具体的な構成例を説明する図である。タッチパネル制御回路６では、Ｘ座標電極およびＹ座標電極を検出する各電極の信号に基づいて検出したデジタルデータＣＮＴから、Ｘ座標電極およびＹ座標電極の出力パルスのカウント値が最大となる座標（ＸＬ／ＹＬ）と、Ｘ座標電極およびＹ座標電極でのピーク値（ＭＣＮＴＸ／ＭＣＮＴＹ）をピーク座標検出部６０１で検出する。駆動制御部６０３は、ピーク座標検出部６０１の処理終了信号ＳＥに応じて、制御信号ＣＴＬを出力する。

演算処理部６０２は、ピーク座標検出部６０１より出力されるＸＬ／ＹＬ／ＭＣＮＴＸ／ＭＣＮＴＹにより、図３に示したＸ座標電極およびＹ座標電極の座標補助電極の座標（ＸＳＯＵＴ／ＹＳＯＵＴ）を検出し、ＸＬ／ＹＬと共に座標データＰＯＳとして主制御回路７に出力する。

図９および図１０は、図８の演算処理部のシーケンスの一例を説明するフローチャートおよびグラフである。まず、レジスタに保持しておいた係数Ａおよび係数Ｂを設定する。一般的に、ＸＹ座標電極端子に最も近いＸＹ電極と最も遠いＸＹ電極では、配線抵抗および寄生容量などの影響により、Ｘ電極３０２（図２参照）およびＹ電極３０４（図２参照）に最も近いＸＹ電極のＶＩＮＴに対し、最も遠いＸＹ電極のＶＩＮＴでは波形が鈍ってしまい、ＣＮＴ値が大きくなってしまう。そのため、タッチされた電極のラインに応じた正確なＣＮＴ値を判定するため、上記配線抵抗および寄生容量などの影響によるライン単位でのＣＮＴ増加係数をＡ（Ｘ座標電極用）およびＢ（Ｙ座標電極用）とし、レジスタに保持している。

次に、ＸＹ座標電極端子に最も近いＸＹ座標補助電極（ＸＳ１〜ＸＳ３／ＹＳ１〜ＹＳ３）を基準としたＣＮＴであるＲＥＦＸ１（ＸＳ１接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ２（ＸＳ２接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ３（ＸＳ３接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ４（ＸＳ４接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ１２（ＸＳ１とＸＳ２共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ２３（ＸＳ２とＸＳ３共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ３４（ＸＳ３とＸＳ４共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ１２３（ＸＳ１とＸＳ２とＸＳ３共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＸ２３４（ＸＳ２とＸＳ３とＸＳ４共に接触時のＣＮＴ）とＲＥＦＹ１（ＹＳ１接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ２（ＹＳ２接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ３（ＹＳ３接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ４（ＹＳ４接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ１２（ＹＳ１とＹＳ２共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ２３（ＹＳ２とＹＳ３共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ３４（ＹＳ３とＹＳ４共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ１２３（ＹＳ１とＹＳ２とＹＳ３共に接触時のＣＮＴ）、ＲＥＦＹ２３４（ＹＳ２とＹＳ３とＹＳ４共に接触時のＣＮＴ）をレジスタより設定する。

次に、上記設定したリファレンスＣＮＴ ＲＥＦＸに係数Ａとピーク座標検出部６０１より出力されたＹＬをかけた値 ＲＥＦＸ'を算出する。同様に、上記設定したリファレンスＣＮＴ ＲＥＦＹに係数Ｂとピーク座標検出部６０１より出力されたＸＬをかけた値 ＲＥＦＹ'を算出する。

次に、ピーク座標検出部６０１より出力されたＭＣＮＴＸおよびＭＣＮＴＹを、上記算出した各ＲＥＦＸ'と各ＲＥＦＹ'と比較する。比較方法としては図１０に示すように、タッチされるＸ座標補助電極でのＣＮＴ値（＝タッチされた補助電極の線幅）の関係を、ＸＳ１の線幅＝１、ＸＳ２の線幅＝２、ＸＳ３の線幅＝４、ＸＳ４の線幅＝６とした場合、ＲＥＦＸ１'（ＸＳ１の線幅）＜ＲＥＦＸ２'（ＸＳ２の線幅）＜ＲＥＦＸ１２'（ＸＳ１＋ＸＳ２の線幅）＜ＲＥＦＸ３'(ＸＳ３の線幅)＜ＲＥＦＸ２３'（ＸＳ２＋ＸＳ３の線幅）＜ＲＥＦＸ４'(ＸＳ４の線幅)＜ＲＥＦＸ１２３'（ＸＳ１＋ＸＳ２＋ＸＳ３の線幅）＜ＲＥＦＸ３４'（ＸＳ３＋ＸＳ４の線幅）＜ＲＥＦＸ２３４'(ＸＳ２＋ＸＳ３＋ＸＳ４の線幅)＜ＲＥＦＸ１２３４'（ＸＳ１＋ＸＳ２＋ＸＳ３＋ＸＳ４の線幅）とし、タッチされるＹ座標補助電極でのＣＮＴ値（＝タッチされた補助電極の線幅）の関係を、ＹＳ１の線幅＝１、ＹＳ２の線幅＝２、ＹＳ３の線幅＝４、ＹＳ４の線幅＝６とした場合、ＲＥＦＹ１'（ＹＳ１の線幅）＜ＲＥＦＹ２'（ＹＳ２の線幅）＜ＲＥＦＹ１２'（ＹＳ１＋ＹＳ２の線幅）＜ＲＥＦＹ３'(ＹＳ３の線幅)＜ＲＥＦＹ２３'（ＹＳ２＋ＹＳ３の線幅）＜ＲＥＦＹ４'(ＹＳ４の線幅)＜ＲＥＦＹ１２３'（ＹＳ１＋ＹＳ２＋ＹＳ３の線幅）＜ＲＥＦＹ３４'（ＹＳ３＋ＹＳ４の線幅）＜ＲＥＦＹ２３４'(ＹＳ２＋ＹＳ３＋ＹＳ４の線幅)＜ＲＥＦＹ１２３４'（ＹＳ１＋ＹＳ２＋ＹＳ３＋ＹＳ４の線幅）とし、上記各ＲＥＦＸ'および各ＲＥＦＹ'に±α（≧０となる値）とした範囲にて、ＭＣＮＴＸ(Ｘ２のＣＮＴ値)とＭＣＮＴＹ（Ｙ３のＣＮＴ）値が、どの範囲内であるか検出する。

本実施例ではＭＣＮＴＸはＲＥＦＸ３４'の範囲であることから、ＸＳＯＵＴにはＸＳ３とＸＳ４の座標補助電極２本がタッチされたことを示す値を設定する。同様に、ＭＣＮＴＹはＲＥＦＹ３４'の範囲であることから、ＹＳＯＵＴにはＹＳ３とＹＳ４の座標補助電極２本がタッチされたことを示す値を設定する。なお、上記算出した各ＲＥＦＸ'の範囲以上である場合は、ＸＳ１〜ＸＳ４の座標補助電極４本を同時にタッチしたことを示す値をＸＳＯＵＴに設定する。同様に、上記算出した各ＲＥＦＹ'の範囲以上である場合は、ＹＳ１〜ＹＳ４の座標補助電極４本を同時にタッチしたことを示す値をＹＳＯＵＴに設定する。

最後に、ピークＣＮＴを示したＸ座標電極およびＹ座標電極のライン値であるＸＬおよびＹＬと、上記設定したタッチされた補助電極座標を示すＸＳＯＵＴとＹＳＯＵＴを座標データＰＯＳとして主制御回路７に出力する。

なお、本実施例では、タッチされる補助電極の線幅の関係を、Ｘ座標補助電極にあって、（ＸＳ１）＜（ＸＳ２）＜（ＸＳ１＋ＸＳ２）＜（ＸＳ３）＜（ＸＳ２＋ＸＳ３）＜（ＸＳ４）＜（ＸＳ１＋ＸＳ２＋ＸＳ３）＜（ＸＳ３＋ＸＳ４）＜（ＸＳ２＋ＸＳ３＋ＸＳ４）＜（ＸＳ１＋ＸＳ２＋ＸＳ３＋ＸＳ４）とし、また、Ｙ座標補助電極にあって、（ＹＳ１）＜（ＹＳ２）＜（ＹＳ１＋ＹＳ２）＜（ＹＳ３）＜（ＹＳ２＋ＹＳ３）＜（ＹＳ４）＜（ＹＳ１＋ＹＳ２＋ＹＳ３）＜（ＹＳ３＋ＹＳ４）＜（ＹＳ２＋ＹＳ３＋ＹＳ４）＜（ＹＳ１＋ＹＳ２＋ＹＳ３＋ＹＳ４）とした。しかし、これに限定されることはない。各座標補助電極にタッチされたときの静電容量の変化が異なり、且つタッチされた座標補助電極の座標検出可能な静電容量の変化が成立すれば問題ない。

また、本実施例では、算出したリファレンスＣＮＴである各ＲＥＦＸ'と各ＲＥＦＹ'に同一の±αとした範囲にてＭＣＮＴＸとＭＣＮＴＹを座標判定したが、これに限らず、各ＲＥＦＸ'および各ＲＥＦＹ'ごとの値を設定しても問題ない。

以上より、Ｘ座標電極およびＹ座標電極から線幅の異なった複数の座標補助電極を引き出す電極パターンとし、アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数の座標電極及のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示した座標電極の座標を接触座標として判定し、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示した座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、複数の座標補助電極よりタッチされた座標を判定することで、Ｘ座標電極およびＹ座標電極の間隔以下の小さな押圧面積でも高分解能な座標検出が可能となるため、ユーザの操作性向上を実現できる。また、ＸＹ両座標電極の増加がないため、検出回路などの周辺回路の回路規模及びコストの増加を抑制することができる。

〈実施例２〉
次に、図１１を参照して本発明の実施例２を説明する。図１１は図３と対応した図となっている。前記した実施例１では、図３で説明したように、ＸＹ両座標電極より線幅の異なった複数の座標補助電極を引き出すことで（メッシュ形状）、各座標補助電極にタッチされたときの静電容量の変化が異なり、位置に応じた静電容量の変化を作り出したが、実施例２では、図１１に示すように、Ｘ座標補助電極は図３と同様であるが、Ｙ座標補助電極１１０１〜１１０４は三角形の同一形状であり、且つＸ座標補助電極間に配置される（くさび形状）。上記三角形の形状とすることで、先端部（一番線幅が細い部分）から後端部(一番線幅が太い部分)にかけて線幅が太くなることから、上記Ｙ座標補助電極のどの箇所をタッチしても、静電容量の変化は全て異なり、位置に応じた静電容量の変化を作り出すことが可能となる。また、実施例１で説明した図３のＸＹ電極の形状はメッシュ形状であるが、本実施例の図１１のＸＹ電極の形状はくさび形状であるため、Ｘ座標補助電極とＹ座標補助電極は交差しないため交差容量が存在せず、より理想値に近い静電容量の変化を作り出すことが可能となる。なお、本実施例ではＸＹ両座標補助電極の本数を４本ずつとしたが、これに限らず、実施例１で示した式１および式２を満たすことが出来れば、ＸＹ両座標補助電極の本数を増加し、分解能を高めることが可能となる。また、Ｙ座標補助電極の後端部とＹ座標電極を接続してるが、これに限らず、先端部とＹ座標電極を接続しても問題ない。以上より、実施例２により、Ｙ座標補助電極の形状を同一の三角形の形状とし、Ｘ座標補助電極間に配置することで、より詳細な座標検出が可能となり、ユーザの操作性向上を実現できる。

〈実施例３〉
次に、図１２を参照して本発明の実施例３を説明する。前記した実施例１では、図９で説明したように、上記配線抵抗および寄生容量などによるＣＮＴ増加係数ＡおよびＢと、各座標補助電極のリファレンスＣＮＴ値と、タッチされたＸＹ電極のライン数ＸＬ・ＹＬをかけた値を算出し、ピークＣＮＴであるＭＣＮＴＸ・ＭＣＮＴＹと上記算出値を比較し、ＸＹ両座標補助電極の座標を検出した。

しかし、この実施例３では、図１２に示すように、演算処理部６０２内にてルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と呼ぶ）を持ち、ＬＵＴにはタッチ時の各ＸＹ電極内の座標補助電極毎のリファレンスＣＮＴ値を保持し、ピーク座標検出部６０１より出力されたＸＬおよびＹＬに関連した上記ＣＮＴ値をＬＵＴより設定し、ピーク座標検出部６０１より出力されたＭＣＮＴＸおよびＭＣＮＴＹを上記ＬＵＴより設定したＣＮＴ値と比較するようにした。また、本実施例ではＬＵＴを用いて各ラインでのＸＹ電極のタッチ時のＣＮＴ値を保持したが、これに限らず、タッチ時の各ＸＹ電極のリファレンスＣＮＴ値を保持可能であり、検出データより参照可能であれば問題ない。また、本実施例ではＬＵＴに各ＸＹ電極のリファレンスＣＮＴを保持したが、これに限らず、例えば各ＸＹ電極のＣＮＴ増加係数などを保持し、該ＣＮＴ増加係数を元に各ＸＹ電極のリファレンスＣＮＴを算出するなど、正確なＸＹ座標補助電極位置を検出可能であれば問題ない。このことから、実施例３では、各ＸＹ電極のリファレンスＣＮＴ値を保持することで、例えば製造ばらつきなどによって、各ＸＹ電極での静電容量の変化がばらついても、正確に座標検出することが可能となる。

本発明の画面入力型画像表示システムの実施例１を説明する構成図である。 前記画面入力型画像表示システムに備えられるタッチパネルの構成の一実施例を説明する模式平面図である。 前記タッチパネルに備えられるＸＹ電極の構成の一実施例を説明する模式平面図である。 前記画面入力型画像表示システムに備えられる検出回路の一実施例を説明するブロック図である。 前記検出回路に備えられる容量検出回路の一実施例を説明する図である。 前記画面入力型画像表示システムにおける第１の検出期間を説明する波形とタイミング図である。 図６で説明した動作にて得たデジタルデータのパルスカウント値を示す図である。 前記画面入力型画像表示システムに備えられるタッチパネル制御回路の一実施例を説明する図である。 図８における演算処理部のシーケンスを説明するフローチャートである。 図７で説明したデジタルデータのパルスカウント値とタッチされた座標補助電極カウント範囲を説明する図である。 本発明の実施例２であるＸＹ電極の構成例を説明する模式平面図である。 本発明の実施例３である演算処理部のシーケンスを説明するフローチャートである。

符号の説明

１……表示装置、２……表示制御回路、３……タッチパネル、４……検出回路、５……ＡＤＣ、６……タッチパネル制御回路、７……主制御回路、３０１……Ｘ電極、３０２……Ｘ電極端子、３０３……Ｙ電極、３０４……Ｙ電極端子、３０５……ＸＹ電極、３０６……ＸＳ１、３０７……ＸＳ２、３０８……ＸＳ３、３０９……ＸＳ４、３１０……ＹＳ１、３１１……ＹＳ２、３１２……ＹＳ３、３１３……ＹＳ４、４０１……容量検出回路、４０２……電流源、４０３、４０４……スイッチ、４０５……ローパスフィルタとバッファアンプ、４０６……比較器、６０１……ピーク座標検出部、６０２……駆動制御部、６０３……演算処理部、１１０１、１１０２、１１０３、１１０４……Ｙ補助電極。

Claims (6)

1. 表示装置の表示面上のタッチ位置の二次元座標を検出するタッチセンサを備えた画面入力型画像表示システムであって、
   前記タッチセンサは、
   前記表示装置の表示面上で二次元マトリクス状に配置されて押圧による容量変化を検出するための複数のＸ座標電極と、該Ｘ座標電極と絶縁層を介して交叉配置した複数のＹ座標電極と、該Ｘ座標電極間毎に引き出される複数のＸ座標補助電極と、該Ｙ座標補助電極間毎に引き出される複数のＹ座標補助電極とを有しており、
   前記複数のＸ座標補助電極は、前記Ｘ座標電極に対し垂直方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、前記複数のＸ座標補助電極と絶縁膜を介して配置される前記複数のＹ座標補助電極は、前記Ｙ座標電極に対し垂直方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、前記Ｘ座標補助電極のそれぞれと交差して配置され、前記複数のＸ座標補助電極、および前記複数のＸ座標補助電極は、隣接する一対のＸ座標電極と隣接する一対のＹ座標電極で囲まれる領域に形成され、前記複数のＸ座標補助電極は、それらの並設方向にかけて順次線幅が大きくなっており、前記複数のＹ座標補助電極は、それらの並設方向にかけて順次線幅が大きくなっている電極形状を有しており、
   前記タッチセンサの前記Ｘ座標電極と前記Ｙ座標電極の間の容量変化を検出する検出回路と、前記検出回路の検出出力をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル・コンバータと、タッチされた座標を判定するタッチパネル制御回路と、前記タッチパネル制御回路のタッチ座標データを入力すると共に、装置全体を統括制御する主制御回路と、前記表示装置の表示を制御する表示制御回路と、を備え、前記主制御回路は、前記タッチ座標データからユーザのタッチの発生とその座標を判断し、当該判断された座標に応じた表示信号を前記表示制御回路を通して前記表示装置に供給し、表示に反映させる画面入力型画像表示システムにおいて、
   前記タッチパネル制御回路は、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＸ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極の座標を接触座標として判定し、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＹ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極の座標を接触座標として判定し、
   該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＸ座標補助電極よりタッチされたＸ座標補助電極の座標を判定し、該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＹ座標補助電極よりタッチされたＹ座標補助電極の座標を判定することにより、接触位置の座標を出力することを特徴とする画面入力型画像表示システム。
2. 前記複数のＹ座標補助電極は、前記Ｙ座標電極に対し垂直方向に延在された同形の三角形状をなし、絶縁膜を介して配置される前記Ｘ座標補助電極と交差することなく交互に配列されており、前記複数のＸ座標補助電極、および前記複数のＸ座標補助電極は、隣接する一対のＸ座標電極と隣接する一対のＹ座標電極で囲まれる領域に形成され、前記複数のＸ座標補助電極は、前記Ｙ座標補助電極の延在方向と同方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、前記複数のＸ座標補助電極は、その並設方向に順次線幅が大きくなっており、三角形状をなす前記Ｙ座標補助電極は、その幅広の部分において前記Ｙ座標電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画面入力型画像表示システム。
3. 前記タッチパネル制御回路は、各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標補助電極にタッチされた場合のデジタルデータ値を保持する記憶回路を備え、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記記憶回路に保持した値と比較することによって、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の画面入力型画像表示システム。
4. タッチされた各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極にてデジタルデータ値の差が生じ、該デジタルデータ値の差が各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極の座標に応じたある係数により算出可能な場合、前記記憶回路に該係数を保持し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極の座標と、前記記憶回路に保持された係数と、前記記憶回路に保持された各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標補助電極にタッチされた場合のデジタルデータ値にて、座標判定基準となるライン毎のＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極のデジタルデータ値を算出し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記算出した判定基準となるライン毎のＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極のデジタルデータ値と比較し、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする請求項３に記載の画面入力型画像表示システム。
5. タッチされた各Ｘ座標電極および各Ｙ座標電極にてデジタルデータ値の差が生じた場合、各Ｘ座標電極の各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標電極の各Ｙ座標補助電極ごとのタッチされた場合のデジタルデータ値を前記記憶回路に保持し、タッチされたＸ座標電極およびＹ座標電極のデジタルデータ値と前記記憶回路に保持された各Ｘ座標電極の各Ｘ座標補助電極および各Ｙ座標電極の各Ｙ座標補助電極ごとのデジタルデータ値と比較し、タッチされたＸ座標補助電極およびＹ座標補助電極の座標を判定することを特徴とする請求項３に記載の画面入力型画像表示システム。
6. 前記複数のＹ座標補助電極は、前記Ｙ座標電極に対し垂直方向に延在された同形の三角形状をなし、絶縁膜を介して配置される前記Ｘ座標補助電極と交差することなく交互に配列されており、前記複数のＸ座標補助電極、および前記複数のＸ座標補助電極は、隣接する一対のＸ座標電極と隣接する一対のＹ座標電極で囲まれる領域に形成され、前記複数のＸ座標補助電極は、前記Ｙ座標補助電極の延在方向と同方向に延在され、長さが同じで線幅はそれぞれ異なって形成され、前記複数のＸ座標補助電極は、その並設方向に順次線幅が大きくなっており、三角形状をなす前記Ｙ座標補助電極は、その幅広の部分において前記Ｙ座標電極に接続されている電極形状を有する画面入力型画像表示システムにおいて、
   前記タッチパネル制御回路は、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＸ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極の座標を接触座標として判定し、前記アナログ−デジタル・コンバータより出力された複数のＹ座標電極のデジタルデータより、非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極の座標を接触座標として判定し、該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＸ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＸ座標補助電極よりタッチされたＸ座標補助電極の座標を判定し、該非接触時のデジタルデータ値と最も差のあるデジタルデータ値を示したＹ座標電極のデジタルデータ値のレベルに応じて、前記複数のＹ座標補助電極よりタッチされたＹ座標補助電極の座標を判定し、接触位置の座標を出力することを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の画面入力型画像表示システム。

Images