JP2010282539A

JP2010282539A - 静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路

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Publication number: JP2010282539A
Application number: JP2009137037A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Suzuki; 達也鈴木; Kazuyuki Kobayashi; 一行小林; Kumiko Fukai; 久美子深井; Yasuhiro Kaneda; 安弘金田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; System Solutions Co Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-12-16
Also published as: US20100307840A1; US8619057B2

Abstract

【課題】タッチパネル上の２つ以上の位置を同時にタッチする場合において、タッチ位置を確実に検出する。
【解決手段】駆動回路は、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍの中から一本のＸラインを選択し、選択されたラインに交流駆動電圧を供給する。マルチプレクサ１３は、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍと交差するように延びたＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの中から、第１のセンスラインＹＬｓと第２のセンスラインＹＬｓを選択する。電荷増幅器１４は、第１のセンスラインＹＬｓと駆動回路により選択されたＸラインとの間の第１の容量値と、第２のセンスラインＹＬｓ＋１と駆動回路により選択されたＸラインとの間の第２の容量値との差に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。そして、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいてタッチ位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路に関する。

従来、携帯電話、携帯音響機器、携帯ゲーム機器、テレビジョン、パーソナルコンピュータ等の各種電子機器の入力装置として、タッチセンサが知られている。

図１０は、タッチパネル１を含んで構成されたタッチセンサであり、タッチパネル１上のＸ方向にｍ本のＸラインＸＬ１〜ＸＬｍが形成され、Ｙ方向にＸラインＸＬ１〜ＸＬｍと交差するようにｎ本のＹラインＹＬ１〜ＹＬｎが形成される。ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍとＹラインＹＬ１〜ＹＬｎは絶縁層を介して互いに絶縁され、かつ容量結合している。

ＸセンサＩＣ２は、人間の指がタッチすることによりＸラインＸＬ１〜ＸＬｍに生じる容量値の変化を検出するＩＣであり、ＹセンサＩＣ３は、人間の指がタッチすることによりＹラインＸＬ１〜ＸＬｎに生じる容量値の変化を検出するＩＣである。

例えば、人間の指が図１０のＸラインＸＬ１とＹラインＹＬ１の交差点であるポイントＰ１をタッチしたとすると、ＸセンサＩＣ２はＸラインＸＬ１の容量変化を検出し、検出信号を出力し、ＹセンサＩＣ３はＹラインＹＬ１の容量変化を検出し、検出信号を出力する。これにより、ポイントＰ１がタッチされたことが検出される。

特開２００５−１９００５０号公報

しかしながら、上述のタッチセンサにおいては、２つのポイントが同時にタッチされるようなマルチタッチの場合には、その２つのポイントを特定することができないという問題があった。例えば、図１０のポイントＰ１，Ｐ２が同時にタッチされた場合、ＸセンサＩＣ２は、ＸラインＸＬ１，ＸＬ２の容量変化を検出し、それぞれの検出信号を出力し、ＹセンサＩＣ３は、ＹラインＹＬ１，ＹＬ２の容量変化を検出し、それぞれの検出信号を出力する。一方、図９のポイントＰ３，Ｐ４が同時にタッチされた場合にも同じ検出信号が出力されるので、両者を区別することができない。

本発明の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路は、一方向に延びた複数の駆動ラインの中から一本の駆動ラインを選択し、選択された駆動ラインに交流駆動電圧を供給する駆動回路と、前記複数の駆動ラインと交差するように延びた複数のセンスラインの中から、第１のセンスラインと第２のセンスラインを選択するマルチプレクサと、前記第１のセンスラインと前記駆動回路により選択された駆動ラインとの間の第１の容量値と、前記第２のセンスラインと前記駆動回路により選択された駆動ラインとの間の第２の容量値との差に応じた出力電圧を出力する電荷増幅器と、を備え、前記電荷増幅器から出力された出力電圧に基づいてタッチ位置を検出することを特徴とする。

本発明の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路によれば、タッチパネル上の２つ以上の位置を同時にタッチする場合においても、タッチ位置を確実に検出することが可能になる。

本発明の第１の実施形態による静電容量型タッチセンサの信号処理回路を示す図である。信号処理回路の動作タイミング図である。マルチプレクサにより選択されたラインと電荷増幅器の接続関係の一例を示す回路図である。静電容量型タッチセンサの断面図である。本発明の第２の実施形態による静電容量型タッチセンサの信号処理回路を示す図である。本発明の第３の実施形態による静電容量型タッチセンサの信号処理回路を示す図である。電荷増幅器の回路図である。電荷増幅器の動作を説明する図である。電荷増幅器の特性を示す図である。従来のタッチセンサを示す図である。信号処理回路の具体的な回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態によるタッチセンサは、図１に示すように、タッチパネル１と信号処理回路１０を含んで構成される。タッチパネル１は、ガラス等からなる基板１ａで形成され、基板１ａ上に、ｍ本のＸラインＸＬ１〜ＸＬｍがＸ方向に形成される。また、基板１ａ上に、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍと交差するようにｎ本のＹラインＹＬ１〜ＹＬｎがＹ方向に形成される。ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍとＹラインＹＬ１〜ＹＬｎは絶縁層を介して互いに絶縁され、かつ容量結合している。これらのＸラインＸＬ１〜ＸＬｍ及びＹラインＹＬ１〜ＹＬｎは、ＩＴＯ等の透明電極で形成されることが好ましい。

信号処理回路１０は、タッチパネル１のＸラインＸＬ１〜ＸＬｍを選択的に駆動し、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの容量変化を検出することで、タッチ位置を検出する。この場合、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍは駆動ライン、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎはセンスラインになる。
信号処理回路１０は、交流駆動電圧（パルス電圧を含む）を発生する交流電源１１、Ｘ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ、マルチプレクサ１３、電荷増幅器１４、ＡＤ変換器１５、Ｉ^２Ｃインターフェース回路１６等の外部回路との通信手段を含んで構成される。

スイッチＳＸｉ（ｉ＝１〜ｍ）は交流電源１１とＸラインＸＬｉ（ｉ＝１〜ｍ）の間に設けられ、スイッチＳＸｉがオンするとＸラインＸＬｉに交流電源１１から交流駆動電圧が供給されるようになっている。Ｘ選択回路１２は、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍのオンオフを制御する制御信号φ１〜φｍを出力する。制御信号φ１〜φｍはパルス信号であり、基準パルス信号を順次遅延して作成される。交流電源１１、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ及びＸ選択回路１２が駆動回路を構成している。

即ち、図２に示すように、先ず、制御信号φ１がＨレベルの期間、他の制御信号φ２〜φｍはＬレベルであり、スイッチＳＸ１だけがオンする。したがって、この期間はＸラインＸＬ１に交流電源１１から交流駆動電圧が供給される。次に、制御信号φ２がＨレベルの期間、他の制御信号φ１，φ３〜φｍはＬレベルであり、スイッチＳＸ２だけがオンする。したがって、この期間はＸラインＸＬ２に交流電源１１から交流駆動電圧が供給される。以下、同様に、Ｙ方向スキャンが行われる。

マルチプレクサ１３は、各スイッチＳＸ１〜ＳＸｍがオンしている期間毎に、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの中から、第１のＹラインＹＬｓと第２のＹラインＹＬｓ＋１を順次選択する。つまり、第１のＹラインＹＬ１と第２のＹラインＹＬ２が選択され、次に、第３のＹラインＹＬ３と第４のＹラインＹＬ４が選択され、次に、第５のＹラインＹＬ５と第６のＹラインＹＬ６が選択されるというように、Ｘ方向スキャンが行われる。

選択された第１及び第２のＹラインＹＬｓ，ＹＬｓ＋１は、それぞれ電荷増幅器１４の非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）に入力される。電荷増幅器１４は、第１のＹラインＹＬｓとＸ選択回路１２により選択されたＸラインＸＬｉとの間の第１の容量値と、第２のＹラインＹＬｓ＋１とＸ選択回路１２により選択されたＸラインＸＬｉとの間の第２の容量値との差に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。

図３は、マルチプレクサ１３により選択されたラインと電荷増幅器１４の接続関係の一例を示す図である。この例では、Ｘ選択回路１２によりＸラインＸＬ１が選択され、マルチプレクサ１３により、第１のＹラインＹＬ１及び第２のＹラインＹＬ２が選択される。これにより、ＸラインＸＬ１に交流電源１１から交流駆動電圧が供給された状態で、第１のＹラインＹＬ１が電荷増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続され、第２のＹラインＹＬ２が電荷増幅器１４の反転入力端子（−）に接続される。

すると、電荷増幅器１４は、第１のＹラインＹＬ１とＸラインＸＬ１との間に形成される静電容量Ｃ１の第１の容量値Ｃ１と、第２のＹラインＹＬ２とＸラインＸＬ１の間に形成される静電容量Ｃ２の第２の容量値Ｃ２との差に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。

図４は、この場合の静電容量型タッチセンサの断面図である。図示のように、基板１ａ上にＸラインＸＬ１が配置され、絶縁層１７を介して、その上方に第１のＹラインＹＬ１
と第２のＹラインＹＬ１が配置されている。

人の指がタッチしていない状態では、Ｃ１＝Ｃ２であり、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖである。人の指が第１のＹラインＹＬ１とＸラインＸＬ１の交差点のポイントＰ１をタッチすると、容量値Ｃ１が容量値Ｃ２に対して変化する。これは、人間の指は導電性を持っており容量電極として働くことから、指とＸラインＸＬ１、指と第１のＹラインＹＬ１との間にそれぞれ静電容量が生じるためである。

この結果、例えば、Ｃ１＞Ｃ２の時、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔはプラス（＋）の電圧となる。その後、マルチプレクサ１３によりＸ方向スキャンが行われるが、マルチプレクサ１３により選択された他の二本のＹライン（例えば、ＹラインＹＬ３、ＹラインＹＬ４）については、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔは常に０Ｖである。このようにして、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいてタッチ位置を検出することができる。

次に、マルチタッチの検出について説明する。図１に示すように、タッチパネル１上のポイントＰ１，Ｐ２が同時にタッチされたとする。この場合、ポイントＰ１については、上述のように、ＸラインＸＬ１を駆動した状態で同様に検出が行われる。

そして、ポイントＰ２については、次のＸラインＸＬ２を駆動した状態で検出が行われる。マルチプレクサ１３により、第１のＹラインＹＬ１と第２のＹラインＹＬ２が選択されると、ＸラインＸＬ２に交流電源１１から交流駆動電圧が供給された状態で、第１のＹラインＹＬ１が電荷増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続され、第２のＹラインＹＬ２が電荷増幅器１４の反転入力端子（−）に接続される。この場合は、容量値Ｃ２が容量値Ｃ１に対して増加するので、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔはマイナス（−）の電圧になる。このようにして、ポイントＰ２が検出される。このように、タッチパネル１上の各交差点はＸ、Ｙ方向スキャンにより、個別に検出されるので、図１に示すようなポイントＰ１，Ｐ２のタッチと、ポイントＰ３，Ｐ４のタッチも区別することが可能である。

また、本実施形態によれば、差動容量検出方式を採用しているので、ノイズ耐性を向上させることができる。例えば、選択された第１のＹラインＹＬ１と第２のＹラインＹＬ２にノイズが印加された場合、ノイズは互いにキャンセルされ、ノイズの影響が電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔに出ることが抑制される。

なお、マルチプレクサ１３は、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの中から、互いに隣接した第１のＹラインＹＬｓと第２のＹラインＹＬｓ＋１を順次選択するが、マルチプレクサ１３は、隣接しない二本のＹラインを順次選択しても良い。

また、マルチプレクサ１３は、一本の第１のＹラインＹＬｓだけを順次選択するようにしても良い。この場合、マルチプレクサ１３により選択された第１のＹラインＹＬｓが電荷増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続される。電荷増幅器１４の反転入力端子（−）には、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの中のいずれか一本のＹラインが接続される。あるいは、電荷増幅器１４の反転入力端子（−）には、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎ以外のダミーのＹラインを接続しても良い。ダミーのＹラインは、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎと同様に、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍと交差する。

電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔは、ＡＤ変換器１５によりデジタル信号変換される。そのデジタル信号は、Ｉ^２Ｃインターフェース回路１６を介して、シリアルクロックＳＣＬに同期したシリアルデータとして、タッチセンサの外部に出力される。そして、外部に設けられたマイクロコンピュータ（不図示）により受信され、タッチ位置の決定のための信号処理が行われる。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態による静電容量型タッチセンサの信号処理回路１０ａを示す図である。図示のように、マルチプレクサ１３は、各スイッチＳＸ１〜ＳＸｍがオンする期間毎に、タッチパネル１上のＹラインＹＬ１〜ＹＬｎの中から、一本のＹラインＹＬｓだけを順次選択する。例えば、スイッチＳＸ１がオンし、ＸラインＸＬ１に交流駆動電圧が供給されている期間に、ＹラインＹＬ１を選択し、次に、ＹラインＹＬ２を選択し、次に、ＹラインＹＬ３を選択する。以下、同様である。

そして、選択されたＹラインＹＬｓは、電荷増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続される。電荷増幅器１４の反転入力端子（−）には、基準容量Ｃｒｅｆが接続される。これにより、電荷増幅器１４は、マルチプレクサ１３によって選択されたＹラインＹＬｓと駆動回路より選択されたＸラインＸＬｉとの間の容量値Ｃ１と基準容量Ｃｒｅｆの容量値の差に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。

ＹラインＹＬｓとＸラインＸＬｉとの交差点がタッチされていない時は、Ｃ１＝Ｃｒｅｆであり、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖになる。一方、ＹラインＹＬｓとＸラインＸＬｉとの交差点がタッチされている時は、Ｃ１＞Ｃｒｅｆとなるため、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔはプラス（＋）の電圧になる。これにより、第１の実施形態と同様に、タッチ位置の検出が可能になる。

［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態による静電容量型タッチセンサの信号処理回路１０ｂを示す図である。第１の実施形態では、タッチパネル１のＸラインＸＬ１〜ＸＬｍは駆動ライン、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎはセンスラインとして用いられる。それに対応して、Ｘ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ、マルチプレクサ１３が設けられる。

本実施形態では、タッチパネル１のＸラインＸＬ１〜ＸＬｍ、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎは、一方が駆動ラインであれば、他方がセンスラインになるように信号処理回路を構成したものである。即ち、信号処理回路１０ｂにおいて、Ｘ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍと同様に構成されたＹ選択回路１８、スイッチＳＹ１〜ＳＹｎがＹラインＹＬ１〜ＹＬｎ側に追加される。

即ち、スイッチＳＹｊ（ｊ＝１〜ｎ）は交流電源１１とＹラインＹＬｊ（ｉ＝１〜ｎ）の間に設けられ、スイッチＳＹｊがオンするとＹラインＹＬｉに交流電源１１から交流駆動電圧が供給されるようになっている。Ｙ選択回路１８は、スイッチＳＹ１〜ＳＹｎのオンオフを制御する制御信号を出力する。

マルチプレクサ１９は、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍだけでなく、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎを選択するように構成される。これにより、第１の実施形態と反対に、ＹラインＹＬ１〜ＹＬｎを駆動ラインとし、ＸラインＸＬ１〜ＸＬｍをセンスラインとして使うことが可能になる。

信号処理回路１０ｂにおいて、Ｘ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ、Ｙ選択回路１８、スイッチＳＹ１〜ＳＹｎ、マルチプレクサ１９は、図１１に示すように構成することが好ましい。図示のように、端子ＣＩＮ_１〜ＣＩＮ_Ｘ（Ｘ＝ｎ＋ｍ）に対応して、出力バッファＢＵＦ_１〜ＢＵＦ_Ｘと、トランスファゲートＴＧ_１〜ＴＧ_Ｘが設けられる。

出力バッファＢＵＦ_１〜ＢＵＦ_Ｘには、交流電源１１からの交流駆動電圧が入力され、それぞれが制御信号ＣＤＲＶ_１〜ＣＤＲＶ_Ｘにより制御される。出力バッファＢＵＦ_１〜ＢＵＦ_Ｘは、対応する制御信号ＣＤＲＶ_１〜ＣＤＲＶ_Ｘが第１のレベル（例えば、Ｈレベル）のとき、出力バッファとして機能し、制御信号ＣＤＲＶ_１〜ＣＤＲＶ_Ｘが第２のレベル（例えば、Ｌレベル）のとき、その出力インピーダンスは、高インピーダンス状態に設定される。即ち、出力バッファＢＵＦ_１〜ＢＵＦ_Ｘは、Ｘ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ、Ｙ選択回路１８、スイッチＳＹ１〜ＳＹｎと等価な回路である。

また、トランスファゲートＴＧ_１〜ＴＧ_Ｘは、対応する制御信号ＭＵＸ_１〜ＭＵＸ_Ｘによりオンオフが制御される。トランスファゲートＴＧ_１〜ＴＧ_Ｘは、マルチプレクサ１９と等価な回路である。このような構成によれば、端子ＣＩＮ_１〜ＣＩＮ_Ｘ（Ｘ＝ｎ＋ｍ）に対応して、同じ構成の回路を配置しているので、半導体チップ上の無駄なスペースを無くし、チップサイズを小さくすることができる。また、このような構成は、第１の実施形態（図１）のＸ選択回路１２、スイッチＳＸ１〜ＳＸｍ、マルチプレクサ１３にも適用することができる。

［電荷増幅器の構成］
以下、電荷増幅器１４の具体的な構成例について、図７及び図８に基づいて説明する。図７に示すように、破線で囲まれた部分が基板１ａであり、第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２が形成される。第１の静電容量Ｃ１は、例えば図３のＣ１に対応し、第２の静電容量Ｃ２は、例えば図３のＣ２に対応するものである。そして、基板１ａ以外の構成部分が信号処理回路である。

交流電源１１は、交互にスイッチングするスイッチＳＷ１、ＳＷ２で形成される。交流電源１１は、スイッチＳＷ１が閉じスイッチＳＷ２が開くと接地電圧（０Ｖ）を出力し、スイッチＳＷ１が開きスイッチＳＷ２が閉じると、励起電圧Ｖｒｅｆ（プラス電圧）を出力する。この場合、交流電源１１の交流駆動電圧は励起電圧Ｖｒｅｆ（Ｈレベル）と０Ｖ（Ｌレベル）を交互に繰り返すクロック信号電圧である。

また、第１の静電容量Ｃ１に直列に第３の静電容量Ｃ３が接続され、第２の静電容量Ｃ２に直列に第４の静電容量Ｃ４が接続される。ここで、Ｃ３、Ｃ４の容量値は、等しく設定され、Ｃ１、Ｃ２と同程度であることが好ましい。

第３及び第４の静電容量Ｃ３、Ｃ４の共通接続点には、交流電源１１と同様の交流電源２０が接続される。交流電源２０は、交互にスイッチングするスイッチＳＷ３、ＳＷ４で形成される。交流電源２０は、スイッチＳＷ３が閉じスイッチＳＷ４が開くと接地電圧（０Ｖ）を出力し、スイッチＳＷ３が開きスイッチＳＷ４が閉じると、励起電圧Ｖｒｅｆ（プラス電圧）を出力する。そして、交流電源１１と交流電源２０は互いに逆相のクロック信号電圧を出力するように構成されている。

２２は、一般的な差動増幅器であり、その非反転入力端子（＋）に第１及び第３の静電容量Ｃ１、Ｃ３の接続点からの引き出された配線が接続され、その反転入力端子（−）に第２及び第４の静電容量Ｃ２、Ｃ４の接続点からの引き出された配線が接続される。

また、差動増幅器２２の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）の間にフィードバック容量Ｃｆが接続され、差動増幅器２２の非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）の間に同じフィードバック容量Ｃｆが接続される。フィードバック容量Ｃｆの容量値をＣｆとする。

さらに、スイッチＳＷ５が差動増幅器２２の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）の間に接続され、スイッチＳＷ６が差動増幅器２２の非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）の間に接続される。スイッチＳＷ５，ＳＷ６は同時にスイッチングする。つまり、スイッチＳＷ５，ＳＷ６が閉じると、差動増幅器２２の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）とが短絡されると共に、差動増幅器２２の非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）とが短絡される。

差動増幅器２２の反転出力端子（−）からの出力電圧をＶｏｍとし、差動増幅器２２の非反転出力端子（＋）からの出力電圧をＶｏｐとし、両者の差電圧をＶｏｕｔ（＝Ｖｏｐ−Ｖｏｍ）とする。

次に、上記構成の回路の動作を図８に基づき説明する。この回路は第１相（電荷蓄積モード）と第２相（電荷転送モード）という２つの相（phase）を有しており、この２つの相が交互に多数回繰り返される。

先ず、図８（ａ）の第１相の場合、交流電源１１のＳＷ１が開き、ＳＷ２が閉じることにより、第１及び第２の静電容量Ｃ１、Ｃ２に励起電圧Ｖｒｅｆが印加される。また、交流電源２０のＳＷ４が開き、ＳＷ３が閉じることにより、第３及び第４の静電容量Ｃ３、Ｃ４に接地電圧（０Ｖ）が印加される。

また、ＳＷ５及びＳＷ６が閉じる。これにより、差動増幅器２２の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）とが短絡され、非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）とが短絡される。この結果、ノードＮ１（反転入力端子（−）に接続された配線ノード）、ノードＮ２（非反転入力端子（＋）に接続された配線ノード）、反転出力端子（−）、非反転出力端子（＋）の電圧はそれぞれ１／２Ｖｒｅｆになる。ただし、差動増幅器２２のコモンモード電圧を励起電圧の１／２である１／２Ｖｒｅｆとする。

次に、図８（ｂ）の第２相の場合、交流電源１１のＳＷ１が閉じ、ＳＷ２が開くことにより、第１及び第２の静電容量Ｃ１、Ｃ２に接地電圧（０Ｖ）が印加される。また、交流電源２０のＳＷ４が閉じ、ＳＷ３が開くことにより、第３及び第４の静電容量Ｃ３、Ｃ４に励起電圧Ｖｒｅｆが印加される。また、ＳＷ５及びＳＷ６が開く。

その後、図８（ａ）の第１相の状態に戻り、また第２相に移る。このような動作が多数回繰り返され、電荷増幅器１４は安定状態に至る。

この場合、Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃであり、Ｃ１、Ｃ２の初期状態の容量値をＣとする。また、人間の指がタッチパッドに近づいた場合のＣ１、Ｃ２の容量差をΔＣとする。
つまり、Ｃ１−Ｃ２＝ΔＣである。
そうすると、Ｃ１＝Ｃ＋１／２ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ−１／２ΔＣが成り立つ。

ノードＮ１について電荷保存則を適用すると、以下の通りである。
第１相において、

ここで、（Ｃ−１／２ΔＣ）・（−１／２Ｖｒｅｆ）はＣ２の電荷量であり、Ｃ・（１／２Ｖｒｅｆ）はＣ４の電荷量、Ｃｆ・０（＝０）はＣｆの電荷量である。

第２相において、

ここで、（Ｃ−１／２ΔＣ）・（１／２Ｖｒｅｆ）はＣ２の電荷量、Ｃ・（−１／２Ｖｒｅｆ）はＣ４の電荷量、Ｃｆ・（Ｖｏｐ−１／２Ｖｒｅｆ）はＣｆの電荷量である。
第１相と第２相においてノードＮ１の電荷量は等しいから、数１＝数２である。

この方程式をＶｏｐについて解くと次式が得られる。

同様にして、ノードＮ２について電荷保存則を適用し、その方程式をＶｏｍについて解くと、次式が得られる。

数３、数４から、Ｖｏｕｔを求める。

即ち、図９に示すように、電荷増幅器１４の出力電圧Ｖｏｕｔは、容量値Ｃ１、Ｃ２の容量差ΔＣに比例して変化することがわかる。

１タッチパネル１ａ基板１０，１０ａ，１０ｂ信号処理回路
１１，２０交流電源１２Ｘ選択回路１３マルチプレクサ
１４電荷増幅器１５ＡＤ変換器１６Ｉ^２Ｃインターフェース回路
１７絶縁層１８Ｙ選択回路１９マルチプレクサ
２２差動増幅器ＳＸ１〜ＳＸｍ，ＳＹ１〜ＳＹｍスイッチ

Claims

一方向に延びた複数の駆動ラインの中から一本の駆動ラインを選択し、選択された駆動ラインに交流駆動電圧を供給する駆動回路と、
前記複数の駆動ラインと交差するように延びた複数のセンスラインの中から、第１のセンスラインと第２のセンスラインを選択するマルチプレクサと、
前記第１のセンスラインと前記駆動回路により選択された駆動ラインとの間の第１の容量値と、前記第２のセンスラインと前記駆動回路により選択された駆動ラインとの間の第２の容量値との差に応じた出力電圧を出力する電荷増幅器と、を備え、前記電荷増幅器から出力された出力電圧に基づいてタッチ位置を検出することを特徴とする静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
前記駆動回路は、交流駆動電圧を発生する交流電源と、前記複数の駆動ラインに対応して設けられた複数のスイッチと、前記複数のスイッチを順番にオンさせる選択回路と、
を備え、前記選択回路によりオンされたスイッチを介して、前記交流電源により発生された交流駆動電圧を対応する駆動ラインに供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
前記第１のセンスラインと前記第２のセンスラインとは隣接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
前記電荷増幅器の出力電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換器を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
一方向に延びた複数の駆動ラインの中から一本の駆動ラインを選択し、選択された駆動ラインに交流駆動電圧を供給する駆動回路と、
前記複数の駆動ラインと交差するように延びた複数のセンスラインの中から、一本のセンスラインを選択するマルチプレクサと、
基準容量と、
前記マルチプレクサによって選択されたセンスラインと前記駆動回路により選択された駆動ラインとの間の容量値と、前記基準容量の容量値との差に応じた出力電圧を出力する電荷増幅器と、を備え、前記電荷増幅器から出力された出力電圧に基づいてタッチ位置を検出することを特徴とする静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。