JP2007179230A - 容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】手間をかけずに容易に寄生容量の補償を可能にすることができるように改良された座標位置検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる座標位置検出装置は、容量結合方式タッチパネルにおいて、タッチパネル36の寄生容量成分の補償を外付け容量の接続による大まかな補償を行う粗調整補償回路21A,23Aと、外部印加電圧を可変することによる細かい補償を行う微調整補償回路21B,23Bとを備え、タッチパネル36の寄生容量成分の2段階に分けた補償が可能にされている。寄生容量成分を粗調整補償回路21A,23Aで大まかに補償し、粗調整補償回路21A,23Aで補償しきれない分を微調整補償回路21B,23Bで補償する。これにより、パネルとしての使い勝手が良くなり、タッチパネル36の製造条件や、タッチパネル36の実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を簡単に補償できるようになる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明にかかる座標位置検出装置は、容量結合方式タッチパネルにおいて、タッチパネル36の寄生容量成分の補償を外付け容量の接続による大まかな補償を行う粗調整補償回路21A,23Aと、外部印加電圧を可変することによる細かい補償を行う微調整補償回路21B,23Bとを備え、タッチパネル36の寄生容量成分の2段階に分けた補償が可能にされている。寄生容量成分を粗調整補償回路21A,23Aで大まかに補償し、粗調整補償回路21A,23Aで補償しきれない分を微調整補償回路21B,23Bで補償する。これにより、パネルとしての使い勝手が良くなり、タッチパネル36の製造条件や、タッチパネル36の実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を簡単に補償できるようになる。
【選択図】図1
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し、より特定的にはタッチパネルの寄生容量成分の補償を容易にすることができ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。
図2は、従来提案されている容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置のブロック図である(例えば特許文献1参照)。図2を参照して、従来の座標位置検出装置は、タッチパネル36を備える。タッチパネル36は抵抗膜37を含む。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。説明を簡単にするために、ここでは1次元の抵抗膜37が示されているが、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。
座標位置検出装置のセンサー部は、充電する手段22,24と、電圧に変換する手段27,28と、サンプリングする手段29,30と、寄生容量成分を補償する手段21,23により構成されている(一方側の回路だけを図示しており、他方側は同じであるので、その図示を省略している)。センサー部の出力電圧v21,v22の大きさは、タッチされた指先のインピーダンス38の容量成分の大きさと、指先のタッチ位置Aにより左右に分割された抵抗膜の抵抗値r1,r2の比により決定される。31は、センサー部のv21,v22の出力を読み取り、v21,v22の電圧より座標位置を計算し、後段のシステムに、タッチされた座標情報を提供する装置である。
以下にセンサー部(21,22,23,27,28,29,30)の具体例と動作について説明する。充電する手段22,24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のON/OFFは、制御装置からの信号で制御されている。充電が開始される前に、PMOS1がOFF、NMOS1がONになり、電圧v01,v02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27,28の端子Dと同電位になる。この時、電圧に変換する手段27,28の端子Dはv0 + Vref(v)に設定されているため、電圧v01,v02はv0 + Vref(v)に充電される。電圧v01,v02の充電により、電流i1,i2はPMOS1を介して、電圧に変換する手段27,28に入力される。サンプリングする手段29,30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。
電圧に変換する手段27,28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、そのON/OFFが制御されている。
充電する手段22,24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27,28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27,28の端子Dはv0 + Vref(v)に保持される。充電する手段22,24による充電が開始されると、電流i1,i2の電荷が電圧に変換する手段27,28の容量C1に充電され、アンプ回路OP1の出力に変換された電圧v11,v12が出力される。
サンプリングする手段29,30により電圧v11,v12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29,30はPchMOSトランジスタPMOS4とNchMOSトランジスタNMOS4と容量C4を含むサンプルホールド回路で構成されている。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。
タッチパネルの寄生容量成分を補償する手段21,23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22,24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、23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。
充電する手段22,24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、タッチパネルの寄生容量成分を補償する手段21,23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i3とNMOS5のソース出力からの補償容量C5の放電電流i3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。
寄生容量成分Cbの補償についても同様であり、補償する手段23中の補償容量C5(図示省略)と寄生容量Cbとを同じ容量値に設定しておくことで、寄生容量Cbの充電電流i4と、NMOS5(図示省略)のソース出力からの補償容量C5の放電電流i4は同じ電流量になり、寄生容量Cbによる電流は補償される。
以上の動作により、V01,V02に同相の電圧が入力された場合、抵抗r1,r2には同じ電圧がかかるため、充電電流i1,i2の比はr1,r2の逆数の比と同じになる。
i1:i2=r2:r1 ・・・(1)
i1:i2=r2:r1 ・・・(1)
電圧に変換する手段27,28の容量C1に充電される電荷量Q1,Q2はi1:i2の比と同じであり、出力v11,v12の出力電圧はQ1,Q2の比と同じであるため、出力v11,v12はr1,r2の逆数の比と同じになる。
サンプリングする手段のサンプリング完了後の出力v21,v22はv11,v12と同じであるため、以下の式が成り立つ。
v21:v22=v11:v12=Q1:Q2=i1:i2=r2:r1 ・・・(2)
v21:v22=v11:v12=Q1:Q2=i1:i2=r2:r1 ・・・(2)
式(2)はv21,v22の出力電圧の比により、r1,r2の比を検出できることを意味しており、抵抗膜37の全面で抵抗値が一様であれば、r1,r2の比からタッチされた位置を計算することができる。
上述のように、図2に示す従来のタッチパネル位置検出装置においては、タッチパネルの寄生容量成分を補償する手段21,23の補償容量C5を寄生容量Ca,Cbと同じ容量値に設定することで、寄生容量の充電電流の補償が可能となっていた。
しかしながら、C5とCa,Cbを一致させることは実際の製品では手間がかかり、現実的ではない。実際の製品では、寄生容量Ca,Cbはタッチパネルの製品ラインアップごとに異なり、汎用性を考えた場合、C5はIC内部に組み込まずに、外付け部品にして、変更が可能にしておくことが必要である。この時、市販されている容量値のバラエティが限られているため、C5とCa,Cbを一致させるためには、複数の容量を並列もしくは直列に接続して調整することが必要になり、非常に手間がかかるという問題点があった。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、手間をかけずに、容易に寄生容量の補償を可能にすることができ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を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、パネルの製造条件や、パネルの実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を簡単に補償でき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を提供することにある。
本発明にかかる座標位置検出装置は、容量結合方式タッチパネルにおいて、上記タッチパネルの寄生容量成分の補償を、外付け容量の接続により、大まかに行う粗調整補償手段と、上記タッチパネルの寄生容量成分の補償を、外部印加電圧を可変することにより、細かく行う微調整補償手段とを備え、上記タッチパネルの寄生容量成分の2段階に分けた補償が可能にされている。
本発明にかかる座標位置検出装置によれば、寄生容量成分を粗調整補償手段で大まかに補償し、粗調整補償手段で補償しきれない分を微調整補償手段で補償する。これによりパネルとしての使い勝手が良くなり、タッチパネルの寄生容量の影響を容易に補償することが可能となる。
この発明にかかる他の局面に従う容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置は、パネル内において、人間の指が接触した時にその位置座標を、指をキャパシタとみなして充放電することによる、相対的な電圧の比として検出する様に構成された容量結合方式のタッチパネルの座標位置検出装置において、上記タッチパネルの寄生容量成分の補償を行う浮遊容量補償回路を備え、上記浮遊容量補償回路が、大きな容量値を有するコンデンサーを用いた粗調整補償回路と、小さな容量値を有するコンデンサーを用いた微調整補償回路とで構成されたことを特徴とする。
パネル内において、人間の指が接触した時にその位置座標を、指をキャパシタとみなして充放電することによる、相対的な電圧の比として検出する様に構成された容量結合方式のタッチパネルの座標位置検出装置において、指の充放電を行う際の、パネル等による浮遊容量を補償する回路が必要となるが、従来はその補償回路を、外付けのコンデンサーをほぼ浮遊容量に等しい値とすることで使用していた。これに対して、本発明ではパネルとしての使い勝手を良くする為に、補償回路を、粗調整回路と微調整回路とに分けた。そして、粗調整回路に使う外付けコンデンサーは大まかな浮遊容量に近い値とし、微調整回路に使うコンデンサーは粗調整回路のものより小さい値とし、かつ微調整回路においては、その駆動電圧値を変化させて、合計の補償すべき充放電電流を調整する事とした。これによって、パネルの製造条件や、パネルの実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を、簡単に補償できるようになった。
上記粗調整補償回路及び上記微調整補償回路のコンデンサーは、外付けであることが好ましい。
また、上記粗調整補償回路のコンデンサーは外付けであり、上記微調整補償回路のコンデンサーは回路作成基板内に作り込んであってもよい。
本発明によれば、補償容量C5がパネルの寄生容量Caと一致していなくても、外部印加電圧Vadj1を可変することで補償が可能になる。外部印加電圧の可変は、可変抵抗ボリュームなどで実現することが可能であり、C5の接続を変更するよりも容易に補償が可能になる。ひいては、パネルの製造条件や、パネルの実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を簡単に補償できるようになる。
手間をかけずに容易に寄生容量の補償を可能にすることができ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を得るという目的を、外付け容量の接続による大まかな補償とは別に、外部印加電圧を可変にすることによる細かい補償を追加し、タッチパネルの寄生容量の補償を、外付け容量の接続による大まかな補償と、外部印加電圧を可変することによる細かい補償との2段階に分けるということにより実現した。以下、この発明の実施例を図を用いて説明する。
図1は本発明の実施例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1に示すブロック図において、図2に示す従来技術と同一部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施例にかかる容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置では、図2に示す従来の座標位置検出装置に、タッチパネルの寄生容量成分を細かく補償する手段21B,23Bを追加し、従来の寄生容量成分を補償する手段21,23を寄生容量成分を大まかに補償する手段21A,23Aとした。タッチパネルの寄生容量成分を細かく補償する手段21B,23Bは、PchMOSトランジスタPMOS6,PMOS7と、NchMOSトランジスタNMOS6,NMOS7と容量C6とにより構成されている。
このように構成することにより、寄生容量Caの充電電流i3の補償を、まず(21A)の外付け容量C5を接続することで、おおまかな補償をする。従来技術では(21A)の外付け容量C5で微調整までしていたが、本実施例では市販のコンデンサの容量値のバラエティが許す範囲で、おおまかな補償にとどめておく。その後、(21B)で外部電圧Vadj1を調整することで、細かい補償をする。本実施例は(21A)の粗調整と(21B)の微調整の2段階の調整をする。
本実施例によれば、補償容量C5がパネルの寄生容量Caと一致していなくても、外部印加電圧Vadj1を可変することで補償が可能になる。外部印加電圧の可変は、可変抵抗ボリュームなどで実現することが可能であり、C5の接続を変更するよりも容易に補償が可能になる。
以下に回路の動作についてさらに詳細に説明する。
微調整された状態で、Vadj1端子にはVADJ1=V0+Vref+ΔVadj(V)の電圧が印加されている。充電する手段22のPMOS1がOFF、NMOS1がONで、寄生容量成分を大まかに補償する手段21AのPMOS5がON,NMOS5がOFFの時、寄生容量成分を細かく補償する手段21BのPMOS6とNMOS6はON、PMOS7とNMOS7がOFFになっている。これにより容量C6の両端の電圧は0(V)、端子Gの電圧はV0+Vref+ΔVadj(V)になっている。
次に、充電する手段22のPMOS1がON,NMOS1がOFFで、寄生容量成分を大まかに補償する手段21AのPMOS5がOFF、NMOS5がONの時、寄生容量成分を細かく補償する手段21BのPMOS6とNMOS6はOFF、PMOS7とNMOS7はONになっている。これにより端子Gの電圧は、V0+Vref(V)からV0+Vref+ΔVadj(V)になり、容量C6の両端の電圧はΔVadj(V)充電される。容量C6のΔVadj(V)の充電電流i3Bは、電圧に変換する手段27に流れ、容量C1に充電される。この充電による容量C1に充電される電荷量Qadjは次式の通りである。
Qadj=C6×ΔVadj(C)・・・(3)
Qadj=C6×ΔVadj(C)・・・(3)
このΔVadjを可変することで、寄生容量成分を大まかに補償する手段21Aで補償しきれない分を補償する。
寄生容量成分を大まかに補償する手段21Aの容量C5とパネルの寄生容量Caが一致していないとき、電圧に変換する手段27の容量C1には以下の余分な電荷Qaが充電される。
Qa=(Ca−C5)×Vref(C)・・・(4)
Qa=(Ca−C5)×Vref(C)・・・(4)
これは、充電する手段22によってv01=v0(V)からv0 + Vref(v)に充電する時にCaに流れる充電電流i3の電荷量と、寄生容量成分を大まかに補償する手段21Aによって補償容量C5の一端がv0 + 2Vref(V)からv0+Vref(V)に放電されるときに流れる放電電流i3Aの電荷量の差である。
式(3)と式(4)より容量C1に充電される電荷量Qc1は以下の式になる。
Qc1=Vref×(Ca−C5)+ΔVadj×C6(C)・・・(5)
Qc1=Vref×(Ca−C5)+ΔVadj×C6(C)・・・(5)
式(5)において、Vref×(Ca−C5)+ΔVadj×C6=0となるようにΔVadjを調整することで、Qc1=0(C)になり、タッチパネルの寄生容量による影響を完全に補償することが可能になる。
例えば、(Ca−C5)のばらつき範囲が±ΔC(pF)である場合、C6=ΔC(pF)以上にすれば、ΔVadj=±Vrefの範囲で、ΔVadjを変化させることで補償が可能になる。寄生容量成分Cbの補償についても同様にVadj2を可変とすることで±ΔCのばらつきの補償が可能になる。
以上のように、本発明によれば、補償容量C5がパネルの寄生容量Ca,Cbと一致していなくても、入力電圧Vadj1,Vadj2を変化させることで補償が可能になる。Vadj1,Vadj2の可変は外付けの可変抵抗ボリュームでの調整などが考えられ、C5の接続を変えるよりも容易である。
具体的な数値を用いて以上の実施例を説明すると次の通りである。即ち、2インチ程度の液晶パネルの例では、図1を再び参照して、浮遊容量Caは約50PF程度であり、この場合は粗調整用の外付けキャパシターC5は、約50PF程度になり、微調整用のキャパシターC6は、約30PF程度となる。この例では、微調整用のキャパシターC6は基板あるいはICチップに作りこむため、比較的小さな値となるが、あまり小さすぎると使い勝手が悪いため、浮遊容量の8割程度の値にする。この程度の値であれば、さまざまな条件変化にも柔軟に対応できる。又、本件の発明目的のひとつが、浮遊容量による充放電電流の補償ということであるために、本例では、補償は容量値から寄与する部分と、電圧変化により寄与する部分との合計で補償する。
今回開示された実施例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。
本発明によれば、パネルの製造条件や、パネルの実装状況等によって大きく変化する浮遊容量を簡単に補償できる、容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置が得られる。
21A,23A タッチパネルの寄生容量成分の補償を大まかに行う粗調整補償回路
21B,23B タッチパネルの寄生容量成分の補償を細かく行う微調整補償回路
22,24 充電する手段
27,28 電圧に変換する手段
29,30 サンプリングする手段
21B,23B タッチパネルの寄生容量成分の補償を細かく行う微調整補償回路
22,24 充電する手段
27,28 電圧に変換する手段
29,30 サンプリングする手段
Claims (4)
- 容量結合方式タッチパネルにおいて、
前記タッチパネルの寄生容量成分の補償を、外付け容量の接続により、大まかに行う粗調整補償手段と、
前記タッチパネルの寄生容量成分の補償を、外部印加電圧を可変することにより、細かく行う微調整補償手段とを備え、
前記タッチパネルの寄生容量成分の2段階に分けた補償が可能にされた容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置。 - パネル内において、人間の指が接触した時にその位置座標を、指をキャパシタとみなして充放電することによる、相対的な電圧の比として検出する様に構成された容量結合方式のタッチパネルの座標位置検出装置において、
前記タッチパネルの寄生容量成分の補償を行う浮遊容量補償回路を備え、
前記浮遊容量補償回路が、大きな容量値を有するコンデンサーを用いた粗調整補償回路と、小さな容量値を有するコンデンサーを用いた微調整補償回路とで構成されたことを特徴とする容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置。 - 前記粗調整補償回路及び前記微調整補償回路のコンデンサーは、外付けであることを特徴とする請求項2に記載の容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置。
- 前記粗調整補償回路のコンデンサーは外付けであり、前記微調整補償回路のコンデンサーは回路作成基板内に作り込んである事を特徴とする、請求項2に記載の容量結合方式タッチパネルの座標位置検出装置。
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