JP5273418B2 - Input device and display device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電容量方式のタッチセンサと表示装置とを組み合わせて構成される画面入力型画像表示システムに関する。 The present invention relates to a screen input type image display system configured by combining a capacitive touch sensor and a display device.
表示画面にセンサ機能を設け、指やスタイラスペンなどによるタッチ操作で情報を入力する、画面入力機能をもつ画像表示装置は、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。このような画面入力機能を備えた画像表示装置に用いられるセンシング方式として、タッチされた部分の抵抗値変化、あるいは静電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、などが知られている。これらの中で、静電容量変化を検出する方式は、表示している画像の見え方に対する影響が少なく、且つ耐久性に優れるなどの点から特に利用が進んでいる。 An image display device with a screen input function that has a sensor function on the display screen and inputs information by touching with a finger or a stylus pen. Mobile electronic devices such as PDAs and portable terminals, various home appliances, unmanned reception It is used for stationary customer information terminals such as machines. As a sensing method used for an image display device having such a screen input function, a method of detecting a change in resistance value or a change in capacitance of a touched part, or a light amount change in a part shielded by touching is detected. The method is known. Among these methods, a method of detecting a change in electrostatic capacitance is particularly advanced in terms of having little influence on the appearance of a displayed image and having excellent durability.
特許文献１に、静電容量変化を検出する方式が開示されている。本方式は、電荷転送方式と呼ばれる方式である。人の指などがセンサに接触すると、センサ内部に設けられている電極との間に静電容量が形成される。検出手段は電流源、電荷蓄積容量、及び電荷検出手段を設け、前記静電容量を充電し、さらにその静電容量に蓄積された電荷を電荷蓄積容量に転送して蓄積し、蓄積量を検出する。センサに指などの接触が無い場合には、上記静電容量が形成されないため電荷蓄積容量へ蓄積される電荷が減少する。この様に、指などの接触の有無を、上記電荷蓄積容量に蓄積された電荷量の大小により判別する方式である。 Patent Document 1 discloses a method for detecting a change in capacitance. This method is a method called a charge transfer method. When a human finger or the like comes into contact with the sensor, a capacitance is formed between the sensor and an electrode provided inside the sensor. The detection means is provided with a current source, a charge storage capacitor, and a charge detection means, charges the capacitance, further transfers and accumulates the charge accumulated in the capacitance, and detects the accumulation amount. To do. When the sensor is not touched by a finger or the like, the electrostatic capacity is not formed, so that the charge accumulated in the charge storage capacity is reduced. In this manner, the presence or absence of contact with a finger or the like is determined based on the amount of charge stored in the charge storage capacitor.
また、特許文献２には、異なる方式による静電容量検出方式が開示されている。本方式は、連続近似容量方式と呼ばれる方式である。人の指などがセンサに接触すると、センサ内部に設けられている電極との間に静電容量が形成される。検出手段は電流源、電荷蓄積容量、及び電荷検出手段を設ける。先ず、前記静電容量の充放電を一定周期で繰り返し、これにより近似的に一定電流を前記電流源と電荷蓄積容量から取り出す。結果、予め一定電位に充電されていた電荷蓄積容量の充電電位が低下し、再度電荷蓄積容量の一定電位までの充電時間が変化する。この時間変化は、前記充放電により取り出される電荷量に依存する。さらに、この充放電により取り出される電荷量は、センサ内の電極と指などが形成する容量値に依存する。従って、前記充電時間の変化を計測することにより、指などのセンサへの接触の有無が判別可能である。
しかしながら、特許文献１、または２に開示されている静電容量検出方法によるセンサを、表示装置、例えば液晶ディスプレイなど、の表示面上に近接して設置した場合、表示装置の動作に起因する放射ノイズなどの影響を受け、測定精度の低下などの不具合が発生するおそれがある。従って、上記使用形態における放射ノイズなどの影響を低減する方式の確立が課題である。このような状況に鑑みて、本発明は、静電容量方式のタッチセンサを表示装置に近接して設置した場合にも、精度劣化無く検出可能とする技術の提供を目的とするものである。
However, when a sensor based on the capacitance detection method disclosed in
上記課題を解決するため、本願発明は、静電容量と、静電容量を充電する電源と、静電容量の充電状態に応じて蓄積される電荷量が変化する電荷蓄積容量と、電荷蓄積容量の基準電位を変化させるスイッチとを備える。静電容量の充電状態の計測期間において、電荷蓄積容量の基準電位を変化させる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electrostatic capacity, a power source for charging the electrostatic capacity, a charge storage capacity in which an amount of charge accumulated according to a charge state of the electrostatic capacity, and a charge storage capacity And a switch for changing the reference potential. The reference potential of the charge storage capacitor is changed during the measurement period of the charged state of the capacitance.
例えば、検出回路に電荷蓄積容量を設け、電源から供給される電荷を蓄える。電荷蓄積容量からタッチセンサの電極に移動する電荷量により、指接触による容量変化を検出する。スイッチにより、タッチセンサの電極に移動した電荷を適宜放電する。電荷蓄積容量の基準電位を、スイッチを介してノイズ発生源の電位に接続することで、タッチセンサの電極から電荷蓄積容量に侵入するノイズをキャンセルする。 For example, a charge storage capacitor is provided in the detection circuit to store charges supplied from a power source. A change in capacitance due to finger contact is detected based on the amount of charge moving from the charge storage capacitor to the electrode of the touch sensor. The electric charge moved to the electrode of the touch sensor is appropriately discharged by the switch. By connecting the reference potential of the charge storage capacitor to the potential of the noise generation source via a switch, noise entering the charge storage capacitor from the electrode of the touch sensor is canceled.
本発明によれば、静電容量検出方法によるセンサの測定精度の低下を抑制可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the measurement precision of the sensor by an electrostatic capacitance detection method can be suppressed.
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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of the examples.
図１は、本発明の実施例１を構成するタッチセンサパネルの構成例を説明する模式図である。図１（ａ）は、タッチセンサパネル１００の平面構成図である。指などによる接触を検出するため、複数のＸ座標電極１０１と複数のＹ座標電極１０２が配置されている。Ｘ座標電極は、列方向に接続されている。また、Ｙ座標電極は、行方向に接続されている。これら接続された電極群毎に電極端子１０３、１０４が設けられ電気的な信号の取出しが可能となっている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a touch sensor panel constituting Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a plan configuration diagram of the
図１（ｂ）は、タッチセンサパネル１００の断面構造を説明する図である。図１（ａ）中に示す領域１０５の対角線分ＡＢに垂直な方向から断面方向から見た図である。ガラス等が素材となる基板上に絶縁体層があり、その絶縁体層の内部に電気的な絶縁を保った状態で各Ｘ座標電極、Ｙ座標電極が形成されている。さらに最上部には保護膜が形成されている。
FIG. 1B is a diagram for explaining a cross-sectional structure of the
図２は、上記タッチセンサパネルに形成される静電容量を説明する図である、図２（ａ）は、指などの接触がない状態で形成される静電容量の状態を示している。図中のＸ座標電極２０１に注目すると、隣接電極間、大地間に静電容量が形成されている。図２（ｂ）は、タッチセンサパネルに指が接触することで形成される静電容量を説明する図である。図中の点線で示した楕円は指を示している。人体は大地に接地していると考えられるので、上記タッチセンサパネルが本来有する各静電容量に加え、指と電極間に新たな静電容量が形成される。タッチセンサパネルはこの静電容量の差を検出している。図２（ｃ）は、静電容量の変化を検出する検出回路方式の一例を示している。図１に示した電極端子に接続し、電気信号の変化からタッチセンサパネルの静電容量状態を計測するものである。図示した回路方式は電荷転送方式と呼ばれる方式である。本実施例では、この電荷転送方式に発明を適用した場合を説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the capacitance formed on the touch sensor panel. FIG. 2A shows the capacitance state formed without contact with a finger or the like. When attention is paid to the
図３は、電荷転送方式による静電容量計測の概念を説明する図である。図３（ａ）は、電荷転送方式の検出回路に静電容量が接続されている状態を示している。図３（ｂ）は、電荷転送方式の動作を示している。図３（ａ）に示す回路内のスイッチ１とスイッチ２が交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。スイッチ１がＯＮ（スイッチ２はＯＦＦ）すると図３（ａ）に示す被検出容量が充電される。その後、スイッチ２がＯＮ（スイッチ１はＯＦＦ）すると、被測定容量に充電された電荷が図３（ａ）に示す電荷蓄積容量に転送される。これを繰り返すことにより、図３（ｂ）に示す様に、電荷蓄積容量の電圧値がステップ状に上昇する。図３（ａ）に示すアンプは、基準電圧（Ｖｒｅｆ）との比較回路として動作しており、前記電荷蓄積容量の充電電位が基準電位を超えると出力が反転し、電荷蓄積容量の充電電位が基準電位を超えたことを検知可能である。上記スイッチ１とスイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ制御に伴う電荷蓄積容量の充電電位の上昇率は、被測定容量の大きさに比例する。従って、上記スイッチ１とスイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ制御の開始から、上記電荷蓄積容量の充電電位が基準電位を超えるまでの時間を計測することにより被検出容量の値の大小を知ることが可能である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the concept of capacitance measurement by the charge transfer method. FIG. 3A shows a state in which a capacitance is connected to a charge transfer type detection circuit. FIG. 3B shows the operation of the charge transfer method. Switch 1 and
図４は、上記説明の電荷転送方式による容量検出方式をタッチセンサパネルに適用し、指などによるセンサパネルへの接触を検出する方式を説明する図である。ここでは、上述したタッチセンサパネルが本来有する静電容量を電極容量として示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、指が接触している状態を示している。電極と指の間には静電容量が形成されている。この状態で、図４（ａ）の状態、スイッチ１をＯＮ（スイッチ２はＯＦＦ）と図４（ｂ）の状態、スイッチ２をＯＮ（スイッチ１はＯＦＦ）とを繰り返すと、電荷蓄積容量の充電電位は、図４（ｃ）に示す様に急激に上昇する。これは、指の接触により、静電容量が大きくなっているためである。これに対して、図４（ｄ）及び図４（ｅ）は、指が接触していない状態を示している。この状態で、図４（ｄ）の状態、スイッチ１をＯＮ（スイッチ２はＯＦＦ）と図４（ｅ）の状態、スイッチ２をＯＮ（スイッチ１はＯＦＦ）とを繰り返すと、電荷蓄積容量の充電電位は、図４（ｆ）に示す様にゆっくりと上昇する。これは、指の接触がないため、静電容量が小さくなっているためである。このように、タッチセンサパネルの静電容量の状態を検出することにより指などの接触が検知される。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of detecting contact with the sensor panel by a finger or the like by applying the above-described capacitance detection method by the charge transfer method to the touch sensor panel. Here, the capacitance inherent in the touch sensor panel described above is shown as the electrode capacitance. FIG. 4A and FIG. 4B show a state where the finger is in contact. A capacitance is formed between the electrode and the finger. In this state, when the state of FIG. 4A, the switch 1 is turned on (
図５は、上記説明のタッチセンサパネルを有する画面入力型の画像表示システムの構成図である。図５（ａ）において、表示装置１の表面にタッチセンサパネル３が貼り合わされている。表示装置１は、液晶表示パネル、有機ＥＬパネル、等で特に限定されるものではないが、本実施例では液晶表示パネルを例に説明する。タッチセンサパネル３に対する指等の接触を、上記電荷転送方式の検出回路を含む検出回路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を介してタッチセンサパネル制御回路６に渡され、接触座標（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５（ｂ）は、タッチセンサパネルと表示装置（液晶表示パネルを例にする）との関係を詳細に説明する図である。上側がタッチセンサパネルであり、断面構造は、上述したとおりである。本例では、タッチセンサパネルの最下面に透明電極１が形成されている。これは、電磁波を遮蔽するために設けられている。下側は、液晶表示パネルである。液晶表示パネルの構造は多種多様であるが、ここでは一般的な構造を示している。上下２枚のガラス基板の間に液晶層が封入されている。上側ガラス基板の内側には透明電極２がある。これは液晶層に電圧印加する際の基準電位を与える電極である。また、下側のガラス基板の内側には、電極３が形成されている。これは、液晶層に電圧印加する際のスイッチング素子に対し、印加電圧値や電圧印加タイミングを与える制御信号を伝送するための電極である。その他、構成要素は多々あるが本質とは関係が無いので説明は省略する。尚、上記透明電極１は、本例ではタッチセンサパネルに形成されている如く説明されているが、液晶表示パネルなどの表示装置側に形成されても、同様である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a screen input type image display system having the touch sensor panel described above. In FIG. 5A, the touch sensor panel 3 is bonded to the surface of the display device 1. The display device 1 is not particularly limited to a liquid crystal display panel, an organic EL panel, or the like, but in this embodiment, a liquid crystal display panel will be described as an example. The
図６は、上記説明の如くタッチセンサパネルと液晶表示パネルを組み合わせた際に形成される主な静電容量を説明する図である。ここでは、簡単のために、先に説明したタッチセンサパネルが本来有する静電容量（電極容量）は省略している。図６（ａ）に示す様に、多くの静電容量が形成される内、液晶表示パネル内の透明電極２とタッチセンサパネルに設けられた透明電極１との間に形成される静電容量Ｃ１とタッチセンサパネル内の各電極と透明電極１との間に形成される静電容量Ｃ２が主となる。尚、透明電極１は、それ自身の抵抗成分を介し接地されているものとする。図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態に対し、更に指などが接触した状態を示している。先に述べたように、指等は人体が接地していることから、タッチセンサパネル内の各電極と静電容量Ｃ３を形成する。
FIG. 6 is a diagram for explaining main capacitance formed when the touch sensor panel and the liquid crystal display panel are combined as described above. Here, for the sake of simplicity, the capacitance (electrode capacitance) that the touch sensor panel described above originally has is omitted. As shown in FIG. 6A, among the many capacitances formed, the capacitance formed between the
図７は、上記タッチセンサパネルと表示装置との組み合わせ構成において、前記電荷転送方式により指接触検出を行う状態を説明する図である。図７（ａ）、（ｃ）は、タッチセンサパネル内の電極の内の一つのＸ座標電極に注目し、図６で説明した各容量を考慮した形で静電容量検出系を等価回路で示した図で、図７（ａ）はスイッチ１がＯＮ、図７（ｃ）はスイッチ２がＯＮの状態を示している。透明電極２を制御する信号である共通電極信号の電圧が透明電極２、容量Ｃ１透明電極１、及び容量Ｃ２を介してＸ座標電極に結合している。Ｘ座標電極と指の間には容量Ｃ３が形成されている。更に、Ｘ座標電極は、電荷転送方式の検出回路に接続している。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すスイッチ１がＯＮ（スイッチ２はＯＦＦ）の状態における本例の表示装置である液晶表示パネルの制御信号と各電極電位の関係を説明する図である。前記電極３には液晶層への印加電圧値を確定する書き込み信号などが印加される。これに対して、透明電極２には共通電極信号としてある周期で変化する電圧信号が印加される。図７（ａ）に示す様に、各電極間は容量で結合されているため、透明電極１は共通電極信号に影響されて電位が変化する。これに対して、Ｘ座標電極は、透明電極１と容量結合しているが、スイッチ１がＯＮしているために電位Ｖｃｃにクランプされ安定している。つまり、容量Ｃ３が電位Ｖｃｃに充電されている。図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示すスイッチ２がＯＮ（スイッチ１はＯＦＦ）の状態における本例の表示装置である液晶表示パネルの制御信号と各電極電位の関係を説明する図である。液晶表示パネルは上記同様に動作している。これに対して、非同期に時刻ｔ１においてスイッチ２がＯＮ、スイッチ１がＯＦＦの状態に切り替わったとする。電荷蓄積容量に対して電荷が転送されるためＸ座標電極の電位は時刻ｔ１から低下し始める。この状態でＸ座標電極はクランプ状態でなくなるため透明電極１との間の静電容量Ｃ２を介して透明電極１の電位変化の影響を受け、その電位は電荷転送による低下と容量経由の電位変動影響が重畳した形で電位が変化する。例えば、電位変動が発生している時刻ｔ２でスイッチ１がＯＮ、スイッチ２がＯＦＦの状態に切り替わると、その変動が電荷蓄積容量の充電電位として保持されることとなる。この結果、電荷転送のみで決まるべき電荷蓄積容量の充電電位状態に誤差が発生してしまう。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which finger contact detection is performed by the charge transfer method in the combined configuration of the touch sensor panel and the display device. 7A and 7C pay attention to one X coordinate electrode among the electrodes in the touch sensor panel, and the capacitance detection system is an equivalent circuit in consideration of each capacitance described in FIG. FIG. 7A shows a state in which the switch 1 is ON, and FIG. 7C shows a state in which the
図８は、上記電荷蓄積容量の充電電位への誤差混入による影響を説明する図である。先に説明したように、電荷転送方式ではスイッチ１と２を交互にＯＮ，ＯＦＦすることで電荷蓄積容量の充電電位がステップ状に増加していく。ここで上記誤差の混入があると各ステップの電圧上昇率に誤差が発生し、基準電位Ｖｒｅｆに到達するまでの時間が変化してしまう。この時間変化が、容量検出誤差となる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the influence of mixing errors on the charge potential of the charge storage capacitor. As described above, in the charge transfer method, the charging potential of the charge storage capacitor increases stepwise by alternately turning on and off the
図９は、上記説明の容量検出誤差を低減するための本発明の実施形態の一例構成を説明する図である。本実施例では、上記容量検出誤差を低減するために、電荷蓄積容量の基準電位を任意のタイミングで切り替える機能を設けている。図９（ａ）は、各容量と検出回路系の構成を示している。電荷蓄積容量の基準電位側の端子にスイッチ３とスイッチ４を設けている。スイッチ３の他端は、透明電極１に接続されている。スイッチ４の他端は、グランドに接続されている。図９（ｂ）は、従来の構成で、スイッチ２がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。電荷蓄積容量には、容量Ｃ３からの電荷Ｑ１と、容量Ｃ１、Ｃ２を介して共通電極信号などから供給される電荷Ｑ２が蓄積される。電荷Ｑ２は、ランダムノイズ成分であるため、電荷蓄積容量の充電電位にノイズが発生する。図９（ｃ）は、本発明の実施形態の構成で、スイッチ２がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。具体的には、図９（ａ）に示したスイッチ３をＯＮ（スイッチ４をＯＦＦ）にして、透明電極１の電位を電荷蓄積容量の基準電位としている。従って、電荷蓄積容量には、容量Ｃ３からの電荷Ｑ１と、結合容量Ｃ２に蓄積されている微小電荷Ｑ３が蓄積され、ランダムノイズ成分となる電荷Ｑ４は、電荷蓄積容量の基準電位を透明電極１の電位としているため、同相変化となるため殆ど蓄積されない。これにより、電荷蓄積容量の充電電位ノイズが低減される。図９（ｄ）は、スイッチ１から４の動作タイミングを説明する図である。先に説明した通り、時刻ｔ１にスイッチ１がＯＦＦ、スイッチ２がＯＮすると、Ｘ座標電極電位は電荷転送により低下する。このとき、容量結合を介して液晶表示パネルの動作に起因する電位変動が影響し、変動が重畳する。先の時刻ｔ１のタイミングでスイッチ３をＯＮすると、電荷蓄積容量の基準電位は、透明電極１の電位になる。このため、Ｘ座標電極電位の変化に重畳している電位変動は、電荷蓄積容量の基準電位と略同相成分となる、従って、電荷蓄積容量電位に対する影響は軽減する。例えば、時刻ｔ２でスイッチ１をＯＮし、スイッチ２をＯＦＦしても電荷蓄積容量の電位には電位変動成分は混入しない。
FIG. 9 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an embodiment of the present invention for reducing the capacity detection error described above. In this embodiment, a function of switching the reference potential of the charge storage capacitor at an arbitrary timing is provided in order to reduce the capacitance detection error. FIG. 9A shows the configuration of each capacitor and the detection circuit system. A switch 3 and a
図１０は、本実施例の効果を説明する図である。先に説明したように、電荷転送方式ではスイッチ１と２を交互にＯＮ，ＯＦＦすることで電荷蓄積容量の充電電位がステップ状に増加していく。ここで上記誤差の混入があると各ステップの電圧上昇率に誤差が発生し、基準電位Ｖｒｅｆに到達するまでの時間が変化してしまうが、本実施例ではその混入の影響が低減されている。従って、容量検出誤差の発生が抑制される。
FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of this embodiment. As described above, in the charge transfer method, the charging potential of the charge storage capacitor increases stepwise by alternately turning on and off the
図１１は、本発明の第２の実施形態を説明する図である。図１１（ａ）に示すように、本実施例では、実施例１に示した構成に加えて、スイッチ５とスイッチ６を追加した構成となっている。スイッチ５とスイッチ６は、一端がそれぞれアンプの基準電位Ｖｒｅｆを生成する電圧源の基準電位に接続している。スイッチ５の他端は、電荷蓄積容量の基準電位側に、スイッチ６の他端はグランドに、それぞれ接続されている。スイッチ３とスイッチ４の動作は上記実施例１と同じである。スイッチ５とスイッチ６は、それぞれスイッチ３とスイッチ４に同期して動作するとする。図１１（ｂ）は、本実施例による効果を説明する図である。スイッチ５がスイッチ３と同期して動作することで、アンプの基準電位Ｖｒｅｆを生成する電圧源の基準電位が透明電極１の電位になる。これによりアンプの基準電位Ｖｒｅｆに対して透明電極１の電位変動が重畳する。これにより透明電極１の電位変化によりＸ座標電極が変化しても、同時にアンプの基準電位Ｖｒｅｆが変化するため、基準電位を超えるタイミングの揺らぎが抑制され、静電容量の検出精度の低下が抑えられる。
FIG. 11 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11A, in this embodiment, a
以下、連続近似容量方式による静電容量の検出方式に、本発明を適用した場合の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a capacitance detection method using a continuous approximate capacitance method will be described.
図１２は、連続近似容量方式による静電容量計測の概念を説明する図である。図１２（ａ）は、連続近似容量方式の検出回路に静電容量が接続されている状態を示している。図１２（ｂ）は、連続近似容量方式の動作を示している。図１２（ａ）に示す回路内のスイッチ１とスイッチ２が一定期間交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。スイッチ１がＯＮ（スイッチ２はＯＦＦ）すると図１２（ａ）に示す被検出容量が充電される。このとき、充電電荷は定電流源と電荷蓄積容量とから供給される。その後、スイッチ２がＯＮ（スイッチ１はＯＦＦ）すると、被測定容量に充電された電荷が放電され、被検出容量の充電電荷は０になる。この過程を一定期間繰り返すと、電荷蓄積容量は被検出容量への電荷放出と定電流源からの充電が繰り返される事により、図１２（ｂ）に示す様に、その充電電位が低い一定電位に安定する。この電荷蓄積容量の充電電位が安定する値は、被検出容量の大きさに依存しており、被検出容量が大きいほど低く、小さいほど高くなる。この後、スイッチ１をＯＦＦ、スイッチ２をＯＮの状態に保つと、電荷蓄積容量へは定電流源からの充電のみが行われる様になるため、その電位は一定増加率で上昇する。電荷蓄積容量の充電電位をアンプで基準電位と比較し、充電電位が基準電位を超えたことを検出する。充電電位が基準電位を超えるまでの時間は、上記スイッチ１とスイッチ２を交互にＯＮ、ＯＦＦさせる期間に電荷蓄積容量の充電電位が安定する電位に依存する。この電位が低いほど時間は長く、高いほど時間は短くなる。従って、この充電電位が基準電位を超えるまでの時間を計測することで被検出容量の容量値の大小を測定可能である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the concept of capacitance measurement by the continuous approximate capacitance method. FIG. 12A shows a state in which a capacitance is connected to a continuous approximate capacitance type detection circuit. FIG. 12B shows the operation of the continuous approximate capacity method. The
図１３は、上記連続近似容量方式による静電容量計測をタッチセンサパネルに適用し、指などの接触を検出する方式を説明する図である。図１３（ａ）は、タッチセンサパネルに指が接触している場合である。タッチセンサパネル内の電極は、それ自身が本来持つ電極容量に加え、指との間に容量が形成されている。この様態で得られる電荷蓄積容量の充電電位は、図１３（ｂ）の様になる。これに対して、図１３（ｃ）に示す、指の接触がない場合には、タッチセンサパネルの電極には本来の電極容量のみが形成されている状態となるため、得られる電荷蓄積容量の充電電位波形は、図１３（ｄ）様になる。スイッチ１とスイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ期間中の電位低下が少なく、その後の回復も早い。この差により、指のセンサへの接触の有無を検出することが可能となる。
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of detecting contact with a finger or the like by applying capacitance measurement by the continuous approximate capacitance method to the touch sensor panel. FIG. 13A shows a case where a finger is in contact with the touch sensor panel. The electrode in the touch sensor panel has a capacitance formed between itself and a finger in addition to the inherent electrode capacitance. The charge potential of the charge storage capacitor obtained in this manner is as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 13C, when there is no finger contact, only the original electrode capacitance is formed on the electrodes of the touch sensor panel. The charge potential waveform is as shown in FIG. The potential drop during the ON / OFF period of the switch 1 and the
図１４は、図６に示すタッチセンサパネルと表示装置（液晶表示パネル）とを組み合わせた構成に対し、上記連続近似容量方式を適用して指接触検出を行う工程を説明する図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a process of performing finger contact detection by applying the continuous approximate capacitance method to the configuration in which the touch sensor panel and the display device (liquid crystal display panel) illustrated in FIG. 6 are combined.
図１４（ａ）は、タッチセンサパネル内の電極の内の一つのＸ座標電極に注目し、図６で説明した各容量を考慮した形で静電容量検出系を等価回路で示した図である。透明電極２を制御する信号である共通電極信号の電圧が透明電極２、容量Ｃ１透明電極１、及び容量Ｃ２を介してＸ座標電極に結合している。Ｘ座標電極と指の間には容量Ｃ３が形成されている。更に、Ｘ座標電極は、連続近似容量方式の検出回路に接続している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す構成で検出動作を行った際に得られる電荷蓄積容量の充電電位変化を説明する図である。検出動作の前半は、スイッチ１とスイッチ２を交互にＯＮ、ＯＦＦし電荷蓄積容量の充電電位を低下させる。その後、スイッチ１をＯＦＦ、スイッチ２をＯＮの状態として、電荷蓄積容量を再度充電する。この充電電位が基準電位Ｖｒｅｆを超えるまでの時間を計測する。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）に点線で示す時間帯１３０１を拡大し、表示装置の動作波形とあわせて示した図である。表示装置内の各電極の電位が表示動作により変化すると、容量結合している透明電極１にも電位変化が発生する。更に、透明電極１と容量結合しているタッチセンサパネル内の電極にも電位変化が発生する。この様に発生したタッチセンサパネル内の電極の電位変動は、上記連続近似容量方式の検出動作に伴い電荷蓄積容量の充電電位に混入し充電電位の誤差となってしまう。
FIG. 14A is a diagram showing the capacitance detection system as an equivalent circuit in consideration of each capacitance described in FIG. 6 while paying attention to one X coordinate electrode among the electrodes in the touch sensor panel. is there. The voltage of the common electrode signal that is a signal for controlling the
図１５は、上記連続近似容量方式において、電荷蓄積容量の充電電位へ誤差が発生したことによる検出精度への影響を説明する図である。図１５（ａ）は、連続近似容量方式の動作全体波形を示している。図中の点線時間帯１５０１と１５０２を拡大して図１５（ｂ）に示す。図１４で説明したとおり、表示装置の動作による電位変動が電荷蓄積容量の充電電位に混入し誤差が発生している。スイッチ１とスイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ動作が終了し、スイッチ１がＯＦＦ、スイッチ２がＯＮの状態に切り替わる時点での電荷蓄積容量の充電電位は、上記電位変動の混入により誤差範囲内でランダムな値をとることとなる。この状態で、電荷蓄積容量の充電が進むと、時間帯１５０２内に示すように基準電位Ｖｒｅｆを超える時刻がばらつくため、静電容量の検出値に誤差を発生する。
FIG. 15 is a diagram for explaining the influence on the detection accuracy due to the occurrence of an error in the charge potential of the charge storage capacitor in the continuous approximate capacitance method. FIG. 15A shows the overall operation waveform of the continuous approximate capacity method. The
図１６は、上記説明の容量検出誤差を低減するための本発明の実施形態の一例構成を説明する図である。本実施例では、上記容量検出誤差を低減するために、電荷蓄積容量の基準電位を任意のタイミングで切り替える機能を設けている。図１６（ａ）は、各容量と検出回路系の構成を示している。電荷蓄積容量の基準電位側の端子にスイッチ３とスイッチ４を設けている。スイッチ３の他端は、透明電極１に接続されている。スイッチ４の他端は、グランドに接続されている。図１６（ｂ）は、従来の構成で、スイッチ１がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。電荷蓄積容量には、定電流源から供給される電荷Ｑ４、電荷容量Ｃ３に対して供給する電荷Ｑ１と、容量Ｃ１、Ｃ２を介して共通電極信号などから供給される電荷Ｑ２が、蓄積又は放出される。電荷Ｑ２は、ランダムノイズ成分であるため、電荷蓄積容量の充電電位にノイズが発生する。図１６（ｃ）は、本発明の実施形態の構成で、スイッチ１がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。具体的には、図１６（ａ）に示したスイッチ３をＯＮ（スイッチ４をＯＦＦ）にして、透明電極１の電位を電荷蓄積容量の基準電位としている。電荷蓄積容量には、定電流源から供給される電荷Ｑ４、電荷容量Ｃ３に対して供給する電荷Ｑ１が蓄積又は放出される。ランダムノイズ成分となる、容量Ｃ１、Ｃ２を介して共通電極信号などから供給される電荷は、電荷蓄積容量の基準電位を透明電極１の電位としているため、同相変化となり殆ど蓄積されない。これにより、電荷蓄積容量の充電電位ノイズが低減される。図１６（ｄ）に示す様に、Ｘ座標電極電位の変化に重畳している電位変動は、電荷蓄積容量の基準電位と略同相成分となる、従って、電荷蓄積容量電位に対する影響は軽減する。
FIG. 16 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an embodiment of the present invention for reducing the capacity detection error described above. In this embodiment, a function of switching the reference potential of the charge storage capacitor at an arbitrary timing is provided in order to reduce the capacitance detection error. FIG. 16A shows the configuration of each capacitor and the detection circuit system. A switch 3 and a
図１７は、本実施例の効果を説明する図である。図１７（ａ）は、連続近似容量方式の動作全体波形を示している。図中の点線時間帯１７０１と１７０２を拡大して図１７（ｂ）に示す。図１６で説明したとおり、電荷蓄積容量の基準電位を制御しているため、表示装置の動作による電位変動の電荷蓄積容量の充電電位への影響が殆ど発生していない。スイッチ１とスイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ動作が終了し、スイッチ１がＯＦＦ、スイッチ２がＯＮの状態に切り替わる時点での電荷蓄積容量の充電電位は、上記電位変動の混入が抑制されているために微小な誤差範囲内でランダムな値をとることとなる。この状態で、電荷蓄積容量の充電が進むと、時間帯１７０２内に示すように基準電位Ｖｒｅｆを超える時刻のばらつきも抑えられるため、静電容量の検出値に誤差を発生しない。
FIG. 17 is a diagram for explaining the effect of this embodiment. FIG. 17A shows the overall operation waveform of the continuous approximate capacity method. The
図１８は、本発明の第４の実施例を説明する図である。本実施例では、静電容量を検出する方式として連続近似容量方式を例にして説明する。本実施例では、電荷蓄積容量に対して蓄積される電荷が、タッチセンサパネルの電極に対して容量結合を介して雑音が混入することにより変動し、その結果、静電容量検出に誤差を発生する事を回避するため、上記タッチセンサパネルの電極に対して容量結合により雑音が混入することにより変動する電荷蓄積容量への蓄積電荷を、可変電流源により補正する機能を設けている。更に、可変電流源は、上記電荷の変動の原因となる電圧変動を反映する部位から参照した信号により制御されるものとしている。本例では、透明電極１の電位変化を参照して可変電流源を制御する構成としている。図１８（ｂ）は、従来の構成で、スイッチ１がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。電荷蓄積容量には、定電流源から供給される電荷Ｑ４、電荷容量Ｃ３に対して供給する電荷Ｑ１と、容量Ｃ１、Ｃ２を介して共通電極信号などから供給される電荷Ｑ２が、蓄積又は放出される。電荷Ｑ２は、ランダムノイズ成分であるため、電荷蓄積容量の充電電位にノイズが発生する。図１８（ｃ）は、本発明の実施形態の構成を適用した場合の、スイッチ１がＯＮとなっている時間帯の電荷移動状態を説明する図である。このとき、図１８（ａ）に示す構成の、スイッチ３がＯＮとなり、電荷蓄積容量と可変電流源は接続された状態である。電荷蓄積容量には、定電流源から供給される電荷Ｑ４、電荷容量Ｃ３に対して供給する電荷Ｑ１と、容量Ｃ１、Ｃ２を介して共通電極信号などから供給される電荷Ｑ２、更に可変電流源からの電荷Ｑ６が、蓄積又は放出される。電荷Ｑ２は、ランダムノイズ成分である。これに対して、可変電流減は、ランダムノイズ成分となる電荷Ｑ２を発生する透明電極１の電位を参照し、その電流値を制御しているため、電荷Ｑ２と電荷Ｑ６とは相殺する関係が成り立ち、電荷蓄積容量の充電電位にノイズ発生するノイズを補正可能である。 FIG. 18 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a continuous approximate capacity method will be described as an example of a method for detecting capacitance. In this embodiment, the charge stored in the charge storage capacitor fluctuates due to noise mixed into the electrodes of the touch sensor panel via capacitive coupling, resulting in an error in capacitance detection. In order to avoid this, a variable current source is used to correct the accumulated charge in the charge accumulation capacitor, which fluctuates when noise is mixed into the electrodes of the touch sensor panel due to capacitive coupling. Further, the variable current source is controlled by a signal referenced from a portion reflecting the voltage fluctuation that causes the fluctuation of the charge. In this example, the variable current source is controlled with reference to the potential change of the transparent electrode 1. FIG. 18B is a diagram illustrating a charge transfer state in a time zone in which the switch 1 is ON in the conventional configuration. In the charge storage capacitor, charge Q4 supplied from the constant current source, charge Q1 supplied to the charge capacitor C3, and charge Q2 supplied from the common electrode signal through the capacitors C1 and C2 are stored or released. Is done. Since the charge Q2 is a random noise component, noise is generated in the charge potential of the charge storage capacitor. FIG. 18C is a diagram for explaining a charge transfer state in a time zone in which the switch 1 is ON when the configuration of the embodiment of the present invention is applied. At this time, the switch 3 having the configuration shown in FIG. 18A is turned on, and the charge storage capacitor and the variable current source are connected. The charge storage capacitor includes a charge Q4 supplied from a constant current source, a charge Q1 supplied to the charge capacitor C3, a charge Q2 supplied from a common electrode signal through the capacitors C1 and C2, and a variable current source. Charge Q6 from is accumulated or released. The charge Q2 is a random noise component. On the other hand, the variable current reduction refers to the potential of the transparent electrode 1 that generates the charge Q2 that is a random noise component, and controls the current value. Therefore, the charge Q2 and the charge Q6 cancel each other. As a result, it is possible to correct noise generated in the charge potential of the charge storage capacitor.
本発明の第５の実施例は、フィルタ回路を用いて透明電極の電位をノイズキャンセルに適した波形に加工した後、電荷蓄積容量の基準端子に供給することで、誤差電圧の更なる低減を図ったものである。 In the fifth embodiment of the present invention, the potential of the transparent electrode is processed into a waveform suitable for noise cancellation using a filter circuit, and then supplied to the reference terminal of the charge storage capacitor, thereby further reducing the error voltage. It is intended.
図１９（ａ）は、本実施例における検出回路の構成を示したものである。この回路は、図１６の回路に対し、透明電極１と電荷蓄積容量の基準端子との間にフィルタ回路を設けた構成である。図１６の回路では、タッチセンサの電極上のノイズ波形は、透明電極１のノイズ波形を微分したものと考えられるため、図１９（ａ）のように、フィルタ回路を用いて透明電極１のノイズ波形を微分した後、電荷蓄積容量に供給することで、精度のよいノイズキャンセルを行うことができ、誤差電圧の更なる低減が可能となる。図１９（ｂ）は、フィルタ回路の具体例として、抵抗素子と容量素子による微分回路を用いた構成を示している。また、図１９（ｃ）は、容量素子によるローパスフィルタ回路を用いた構成を示したものである。この場合、透明電極１の高周波のノイズ成分は、ローパスフィルタ回路により除去されるため、タッチセンサの電極や検出回路へのノイズ混入を防止することが可能である。 FIG. 19A shows the configuration of the detection circuit in this embodiment. This circuit has a configuration in which a filter circuit is provided between the transparent electrode 1 and the reference terminal of the charge storage capacitor in the circuit of FIG. In the circuit of FIG. 16, since the noise waveform on the electrode of the touch sensor is considered to be a differentiation of the noise waveform of the transparent electrode 1, the noise of the transparent electrode 1 using a filter circuit as shown in FIG. By differentiating the waveform and then supplying it to the charge storage capacitor, accurate noise cancellation can be performed, and the error voltage can be further reduced. FIG. 19B shows a configuration using a differential circuit including a resistance element and a capacitance element as a specific example of the filter circuit. FIG. 19C shows a configuration using a low-pass filter circuit using a capacitive element. In this case, since the high-frequency noise component of the transparent electrode 1 is removed by the low-pass filter circuit, it is possible to prevent noise from entering the electrode of the touch sensor and the detection circuit.
本発明の第６の実施例は、電荷蓄積容量の基準電位をタッチセンサの休止電極に接続し、透明電極からの電位取得が困難な場合にも、精度の良いノイズキャンセルを可能としたものである。 In the sixth embodiment of the present invention, the reference potential of the charge storage capacitor is connected to the rest electrode of the touch sensor, and even when it is difficult to acquire the potential from the transparent electrode, it is possible to cancel noise with high accuracy. is there.
図２０（ｂ）は、本発明の第３の実施例における検出回路の構成を示したものである。第３の実施例において詳述したように、この回路では、電荷蓄積容量の基準電位をスイッチ３を介して基準電位に接続することで、電荷蓄積容量へのノイズ混入を防止し、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧の低減を図っている。図２０（ｂ）の下部は、タッチセンサのＸ方向の電極とＹ方向の電極を示したものである。 FIG. 20 (b) shows the configuration of the detection circuit in the third embodiment of the present invention. As described in detail in the third embodiment, in this circuit, the reference potential of the charge storage capacitor is connected to the reference potential via the switch 3, thereby preventing noise from entering the charge storage capacitor and the node voltage Vp. The error voltage is reduced. The lower part of FIG. 20B shows the X-direction electrode and the Y-direction electrode of the touch sensor.
図２０（ｃ）は、本発明の第６の実施例に係わる検出回路の構成を示したものである。この回路は、タッチセンサに多数設けられる電極のうち、測定を行っていない休止電極の電位を、スイッチを介して電荷蓄積容量の基準電位に接続した構成である。タッチセンサ付き表示装置においては、表示装置の動作に伴い、Ｘ方向とＹ方向の全ての電極にほぼ同じ波形のノイズが発生するため、ノイズキャンセルを行うためには、電荷蓄積容量の基準電位として、タッチセンサの任意の電極の電位を利用することが可能である。例えば、Ｘ方向の電極Ｘ５の容量検出を行う場合には、Ｘ５以外の電極は休止電極となるため、例えば電極Ｙ５の電位を電荷蓄積容量の基準電位として用いることができる。この場合、電極Ｙ５スイッチＳＹ５’をオン、スイッチＳＹ５をオフ、スイッチ４をオフすることで、電極Ｙ５の電位を電荷蓄積容量の基準電圧に接続する。図２０（ｃ）では、この場合のスイッチ状態を示している。
FIG. 20C shows the configuration of the detection circuit according to the sixth embodiment of the present invention. This circuit has a configuration in which the potential of a resting electrode that is not measured among a large number of electrodes provided in the touch sensor is connected to the reference potential of the charge storage capacitor via a switch. In a display device with a touch sensor, noise of almost the same waveform is generated in all the electrodes in the X direction and the Y direction with the operation of the display device. Therefore, in order to cancel the noise, the reference potential of the charge storage capacitor is used. The potential of any electrode of the touch sensor can be used. For example, when detecting the capacitance of the electrode X5 in the X direction, the electrodes other than X5 serve as rest electrodes, and therefore, for example, the potential of the electrode Y5 can be used as the reference potential of the charge storage capacitor. In this case, the electrode Y5 switch SY5 'is turned on, the switch SY5 is turned off, and the
図２０（ａ）は、座標検出のシーケンスを示したものである。座標検出を行うためには、測定を複数回行い、各測定期間において、Ｘ方向とＹ方向の全ての電極を順次測定する。例えば、電極Ｘ５を測定する場合には、他の電極は接地端子に接続し、固定電位とする。 FIG. 20A shows a coordinate detection sequence. In order to perform coordinate detection, the measurement is performed a plurality of times, and all the electrodes in the X direction and the Y direction are sequentially measured in each measurement period. For example, when measuring the electrode X5, the other electrode is connected to the ground terminal and is set to a fixed potential.
図２１は本実施例におけるタイミングを示したものである。図２１では、電極Ｘ５を測定する場合を示しているが、他の電極についても同様である。電極Ｘ５を測定する場合には、他の電極は休止電極となるので、例えば電極Ｙ５の電位を電荷蓄積容量の基準電位として利用することができる。この場合、容量検出期間、すなわち、スイッチ１とスイッチ２の開閉を繰り返す期間では、スイッチＳＹ５’をオン、スイッチＳＹ５をオフとる。この期間では、スイッチ１とスイッチ２の開閉を繰り返すことにより電荷蓄積容量の電荷が減少するため、ノード電圧Ｖｐが次第に低下する。このとき、休止電極Ｙ５のノイズは、測定電極Ｘ５のノイズと同じ波形であるため、本発明の第３の実施例と同様に、電荷蓄積容量へのノイズ混入を防止し、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧を低減することができる。
FIG. 21 shows the timing in this embodiment. FIG. 21 shows the case where the electrode X5 is measured, but the same applies to the other electrodes. When measuring the electrode X5, the other electrode becomes a resting electrode, and therefore, for example, the potential of the electrode Y5 can be used as the reference potential of the charge storage capacitor. In this case, the switch SY5 'is turned on and the switch SY5 is turned off in the capacitance detection period, that is, the period in which the opening and closing of the
本発明の第７の実施例は、タッチセンサにダミー電極を設け、電荷蓄積容量の基準電位をダミー電極に接続することで、ノイズキャンセルを行うものである。 In the seventh embodiment of the present invention, a dummy electrode is provided on the touch sensor, and noise cancellation is performed by connecting the reference potential of the charge storage capacitor to the dummy electrode.
図２２（ａ）は、従来のタッチセンサの電極配置を示したものである。従来のタッチセンサにおいては、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ複数の電極を配置し、各電極の容量を検出回路を用いて順次測定することで、座標検出を行う。図２２（ｂ）は、本発明の第７の実施例におけるタッチセンサの電極配置を示したものである。これは、従来のタッチセンサに対し、Ｘ方向とＹ方向に、それぞれダミー電極ＸｅｘとＹｅｘを設けた構成である。ここで、ダミー電極Ｘｅｘ、Ｙｅｘは、他の電極と同一基板上に設けられる。図２２（ｃ）は、ダミー電極を他の電極とは異なる基板上に設けた構成である。 FIG. 22A shows an electrode arrangement of a conventional touch sensor. In a conventional touch sensor, a plurality of electrodes are arranged in each of the X direction and the Y direction, and coordinate detection is performed by sequentially measuring the capacitance of each electrode using a detection circuit. FIG. 22 (b) shows the electrode arrangement of the touch sensor in the seventh embodiment of the present invention. This is a configuration in which dummy electrodes Xex and Yex are provided in the X direction and the Y direction, respectively, with respect to the conventional touch sensor. Here, the dummy electrodes Xex and Yex are provided on the same substrate as the other electrodes. FIG. 22C shows a configuration in which the dummy electrode is provided on a different substrate from the other electrodes.
図２３（ｂ）は、本実施例における検出回路の構成を示したものである。この回路は、電荷蓄積容量の基準電位を、ダミー電極Ｘｅｘ、Ｙｅｘから取得する構成である。 FIG. 23B shows the configuration of the detection circuit in the present embodiment. This circuit is configured to acquire the reference potential of the charge storage capacitor from the dummy electrodes Xex and Yex.
図２３（ａ）は、本実施例における容量検出のシーケンスを示したものである。座標検出を行うためには、測定を複数回行い、各測定期間において、Ｘ方向とＹ方向の全ての電極を順次測定する。例えば、電極Ｘ５を測定する場合には、他の電極は接地端子に接続し、固定電位とする。 FIG. 23A shows a capacity detection sequence in this embodiment. In order to perform coordinate detection, the measurement is performed a plurality of times, and all the electrodes in the X direction and the Y direction are sequentially measured in each measurement period. For example, when measuring the electrode X5, the other electrode is connected to the ground terminal and is set to a fixed potential.
図２４は、本実施例におけるタイミングを示したものである。図２４では、電極Ｘ５を測定する場合を示しているが、他の電極についても同様である。この回路では、容量検出期間、すなわち、スイッチ１とスイッチ２の開閉を繰り返す期間では、スイッチＳＸｅｘ’をオフ、ＳＹｅｘ’をオン、ＳＸｅｘをオン、ＳＹｅｘをオフ、スイッチ４をオフとし、ダミー電極Ｙｅｘの電位を電荷蓄積容量の基準電位に接続することで、ノイズキャンセルを行う。この期間では、スイッチ１とスイッチ２の開閉を繰り返すことにより電荷蓄積容量の電荷が減少するため、ノード電圧Ｖｐが次第に低下する。このとき、ダミー電極Ｙｅｘのノイズは、測定電極Ｘ５のノイズと同じ波形であるため、本発明の第３の実施例と同様に、電荷蓄積容量へのノイズ混入を防止し、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧を低減することができる。
FIG. 24 shows the timing in the present embodiment. FIG. 24 shows the case where the electrode X5 is measured, but the same applies to the other electrodes. In this circuit, in the capacitance detection period, that is, the period in which the switch 1 and the
本発明の第８の実施例は、電荷蓄積容量の一方の端子をスイッチ３を介して透明電極１に接続すると共に、スイッチ２の一方の端子を透明電極１に接続することで、容量Ｃ２を介したノイズ混入を防止し、誤差電圧の更なる低減を図ったものである。
In the eighth embodiment of the present invention, one terminal of the charge storage capacitor is connected to the transparent electrode 1 through the switch 3, and one terminal of the
本実施例の検出回路を図２５（ａ）に示す。この回路は、図１６の検出回路におけるスイッチ２の一方の端子を透明電極１に接続した構成である。この回路では、スイッチ２をオンすることで容量Ｃ２の両端をショートするため、液晶表示装置の動作に起因してタッチセンサの電極にノイズが発生した場合にも、スイッチ２がオンとなる期間では電極容量Ｃ２の電荷を完全にゼロに保つことができる。このため、スイッチ２がオフ、スイッチ１がオンとなるタイミングで、電荷蓄積容量から容量Ｃ２に流れ込む電荷量は、ノイズの有無にかかわらず一定であり、スイッチ１がオフからオンに切り替わるタイミングで発生するノード電圧Ｖｐの落ち込みは、ノイズの有無にかかわらず一定となる。従って、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧を更に低減することができる。
FIG. 25A shows the detection circuit of this example. This circuit has a configuration in which one terminal of the
図２５（ｂ）に本実施例における検出回路のタイミングを示す。図２５（ａ）の回路では、スイッチ１がオフからオンに切り替わる際、電荷蓄積容量の電荷が電極容量Ｃ２に移動するため、ノード電圧Ｖｐに落ち込みが発生する。ノード電圧Ｖｐの波形を図２５（ｂ）に示す。図２５（ｂ）では、ワーストケースとして、スイッチ１がオフからオンに切り替わるタイミングで、タッチセンサの電極に液晶表示装置の動作に起因するスパイク状のノイズが発生する場合を示している。この場合、ノード電圧Ｖｐの波形は、図２５（ｂ）に示すように、スイッチ１がオフからオンに切り替わるタイミングで、電圧の落ち込みと共に、スパイク状のノイズが重畳された波形となる。ここで、実線は、スイッチ２の一方の端子を透明電極１に接続した場合のノード電圧Ｖｐの波形を示している。また、点線は、スイッチ２の一方の端子を接地端子に接続した場合の波形を示している。
FIG. 25B shows the timing of the detection circuit in this embodiment. In the circuit of FIG. 25A, when the switch 1 is switched from OFF to ON, the charge in the charge storage capacitor moves to the electrode capacitor C2, and therefore the node voltage Vp drops. The waveform of the node voltage Vp is shown in FIG. FIG. 25B shows a case where spike-like noise caused by the operation of the liquid crystal display device is generated on the electrode of the touch sensor at the timing when the switch 1 is switched from OFF to ON as the worst case. In this case, as shown in FIG. 25B, the waveform of the node voltage Vp is a waveform in which spiked noise is superimposed along with the voltage drop at the timing when the switch 1 is switched from OFF to ON. Here, the solid line indicates the waveform of the node voltage Vp when one terminal of the
スイッチ２の一方の端子を接地端子に接続した場合、以下のメカニズムにより、タッチセンサの電極上のノイズが容量Ｃ２を介して検出回路に混入し、ノード電圧Ｖｐに誤差電圧が発生する。すなわち、スイッチ２がオンとなる期間では、電極容量Ｃ２の一方の端子が接地電位に固定されるため、液晶表示装置の動作に起因するノイズにより透明電極１の電位が瞬間的に上昇した場合には、容量Ｃ２の電荷がスイッチ２を介して接地端子に流れ込む。このため、スイッチ２がオフ、スイッチ１がオンとなる瞬間に電荷蓄積容量から容量Ｃ２に流れ込む電荷は、ノイズが存在しない場合よりも大きくなる。その結果、スイッチ１がオフからオンに切り替わる際のノード電圧Ｖｐの落ち込みは、ノイズが存在しない場合に比べて大きくなる。また、スイッチ２がオンとなる期間において、ノイズにより透明電極１の電位が瞬間的に下降した場合には、接地端子から容量Ｃ２に電荷が流入する。この場合、スイッチ２がオフ、スイッチ１がオンとなる瞬間に電荷蓄積容量から容量Ｃ２に流れ込む電荷は、ノイズが存在しない場合よりも小さくなる。その結果、スイッチ１がオフからオンに切り替わる際のノード電圧Ｖｐの落ち込みは、ノイズが存在しない場合に比べて小さくなる。以上のメカニズムにより、タッチセンサの電極上のノイズが容量Ｃ２を介して検出回路に混入し、ノード電圧Ｖｐの波形に誤差電圧が発生する。
When one terminal of the
これに対し、本実施例においては、スイッチ２の一方の端子を透明電極１に接続するため、液晶表示装置の動作に起因してタッチセンサの電極にノイズが発生した場合にも、スイッチ２がオンとなる期間では、容量Ｃ２の電荷を完全にゼロに維持することができる。このため、スイッチ１がオフからオンに切り替わる際のノード電圧Ｖｐの落ち込みは、ノイズの有無に関らず一定であり、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧を低減することができる。
On the other hand, in this embodiment, since one terminal of the
本実施例における検出回路の１サイクルの波形を図２６（ａ）に示す。スイッチ１とスイッチ２の開閉を繰り返す容量検出期間では、電荷蓄積容量の電荷が次第に減少し、ノード電圧Ｖｐが次第に低下するが、定電流源から電荷蓄積容量への電荷供給量と、電荷蓄積容量から容量Ｃ２への電荷移動速度がバランスした時点で、ノード電圧Ｖｐがほぼ一定値で安定する。その後、スイッチ１がオフ、スイッチ２がオンに固定されると、定電流源から電荷蓄積容量への電荷供給により、ノード電圧Ｖｐは一定の速さで上昇する。このとき、ノード電圧Ｖｐが参照電圧Ｖｒｅｆに達するまでの時間により、指の容量Ｃ３を検出する。図２６（ａ）における点線部２６０１と２６０２の拡大図を図２６（ｂ）に示す。スイッチ２の一方の端子を接地端子に接続した場合には、容量Ｃ２を介して検出回路にノイズが混入し、ノード電圧Ｖｐに誤差電圧が発生するが、本実施例では容量Ｃ２の一方の端子を透明電極１に接続するため、容量Ｃ２を介したノイズ混入を防止することができ、ノード電圧Ｖｐの誤差電圧を低減できる。
A waveform of one cycle of the detection circuit in this embodiment is shown in FIG. In the capacitance detection period in which the switch 1 and the
以上説明した各実施例はＸ座標電極を例にして説明しているが、Ｙ座標電極についても同様であることはいうまでもない。また、実施例２は電荷転送方式の場合を例にして説明しているが、連続近似容量方式の場合についても同様に適用できることはいうまでもない。また、実施例４〜８は連続近似容量方式の場合を例にして説明しているが、電荷転送方式の場合についても同様に適用できることはいうまでもない。 Each embodiment described above has been described by taking the X coordinate electrode as an example, but it goes without saying that the same applies to the Y coordinate electrode. In the second embodiment, the charge transfer method has been described as an example. Needless to say, the second embodiment can be similarly applied to the continuous approximate capacitance method. In the fourth to eighth embodiments, the case of the continuous approximate capacitance method is described as an example, but it goes without saying that the same applies to the case of the charge transfer method.
１００・・・タッチセンサパネル、１０１・・・Ｘ座標電極、１０２・・・Ｙ座標電極、１０３・・・Ｘ電極端子、１０４・・・Ｙ電極端子、１０５・・・着目領域、２０１・・・Ｘ座標電極、３０１、３０２、３０３・・・電圧波形、４０１、４０２・・・電圧波形、１・・・表示装置、２・・・表示制御回路、３・・・タッチセンサパネル、４・・・検出回路、５・・・ＡＤＣ、６・・・タッチセンサパネル制御回路、７・・・主制御回路、６０１・・・電圧波形、７０１、７０２・・・電圧波形
DESCRIPTION OF
Claims (16)
静電容量と、
前記静電容量を充電する電源と、
前記静電容量の充電状態に応じて蓄積される電荷量が変化する電荷蓄積容量と、
前記電荷蓄積容量の充電電位を判定する判定部と、を備え、
前記静電容量の充電状態の計測期間において、前記判定部が参照する閾値電位の基準電位を変化させることを特徴とする静電容量検出装置。 A capacitance type capacitance detection device,
Capacitance,
A power source for charging the capacitance;
A charge storage capacitor in which the amount of stored charge changes according to the charge state of the capacitance;
A determination unit for determining a charging potential of the charge storage capacitor,
A capacitance detection apparatus that changes a reference potential of a threshold potential referred to by the determination unit during a measurement period of the charged state of the capacitance.
静電容量と、
前記静電容量を充電する電源と、
前記静電容量の充電状態に応じて蓄積される電荷量が変化する電荷蓄積容量と、
前記電荷蓄積容量に対して任意の電荷量を増減させる可変電流源と、を備え、
前記静電容量の充電状態の計測期間において、前記電荷蓄積容量に対して任意の電荷量を増減させることを特徴とする静電容量検出装置。 A capacitance type capacitance detection device,
Capacitance,
A power source for charging the capacitance;
A charge storage capacitor in which the amount of stored charge changes according to the charge state of the capacitance;
A variable current source that increases or decreases an arbitrary charge amount with respect to the charge storage capacitor,
An electrostatic capacity detection apparatus, wherein an arbitrary charge amount is increased or decreased with respect to the charge storage capacity in a measurement period of the charged state of the electrostatic capacity.
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