JP2011044004A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】短時間に非接触の入力操作を検出でき、従って、入力操作の待機中に低消費電力のスリープモードで動作可能な静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】各検出電極の浮遊容量の大きさに応じて、検出電極へ入力操作を行わない間は、基準時ｔ０から第１経過時間の経過時に、検出電極に入力操作体が接近する入力操作の間は、基準時ｔ０から第２経過時間の経過後に、二値データが反転する二値信号を出力する複数の容量−時間変換手段を備え、いずれかの容量−時間変換手段から出力される二値信号の基準時ｔ０の二値データが、基準時ｔ０から第１経過時間の経過後で第２経過時間が経過する前の判定時であっても変化しない場合に、入力操作と判定し、低消費電力で動作するスリープモードから、入力操作位置を検出するノーマルモードへ移行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、指などの入力操作体が接近して浮遊容量が増大する検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルに関し、更に詳しくは、入力操作を待機している間に電力消費量の少ないスリープモードで動作する静電容量式タッチパネルに関する。

電子機器のディスプレーに表示されたアイコンなどを指示入力するポインティングデバイスとして、指などの入力操作体が入力操作面に接近することによる静電容量の変化を利用し、非接触で入力操作位置を検出し、ディスプレーの背面側に配置しても入力操作を検出可能な静電容量式タッチパネルが使用されている。

従来の静電容量式タッチパネルは、多数のＸ側電極とＹ側電極を絶縁基板の表裏で交差するようにマトリックス状に形成し、指などの入力操作体を接近させた付近で、交差する各Ｘ側電極とＹ側電極間の静電容量が変化することから、入力操作体による絶縁基板への操作位置を検出していた（特許文献１）。

この静電容量式タッチパネル１００では、図７に示すように、多数のＹ側電極１０１に順次、所定のパルス電圧を印加して走査し、各Ｙ側電極１０１にパルス電圧を印加している間に、パルス電圧が印加されたＹ側電極１０１と交差する各Ｘ側電極１０２の電圧を検出する。指などの入力操作体を絶縁基板へ接近させると、入力操作体が接近する位置で交差するＸ側電極１０２とＹ側電極１０１間の静電容量が変化することから、制御手段１０３は、静電容量の変化で電圧が変化したＸ側電極１０２と、その時にパルス電圧を印加したＹ側電極１０１の配置位置によって、入力操作体の絶縁基板への入力操作位置を検出する。

しかしながら、静電容量の変化から入力操作を検出するためには、多数のＹ側電極１０１に順次、所定のパルス電圧を印加する必要があり、入力操作が行われていない待機中にも、所定のパルス電圧を継続して発生させることから電力消費量が大きく、バッテリーがすぐに消耗してしまうので、携帯電話機などのポータブル機器のポインティングデバイスとして用いることはできなかった。

そこで、一定期間入力操作がなかった場合に、入力操作位置を検出する入力操作位置検出手段の動作を停止させるスリープモードに移行し、スリープモードでは入力操作を検出する入力判定手段のみ動作させ、入力操作を検出した場合に入力操作位置検出手段を再び動作させるノーマルモードに復帰する静電容量式センサが提供されている（特許文献２）。

この静電容量式センサ２００を、図８を用いて説明すると、入力操作を行う操作ボタン２０１の底面側に変位電極２０２が固着され、変位電極２０２と対向する絶縁基板２０３上に、扇状の容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４（Ｅ１、Ｅ２のみ図示）が９０度間隔に、その周囲にリング状に復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２が互いに絶縁して配設されている。

入力操作位置を検出するノーマルモードでは、容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４に周期信号が入力され、操作ボタン２０１が入力操作位置の方向に傾斜して押し下げられることから、変位電極２０２と容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４との間で構成される容量素子Ｃ１〜Ｃ４の静電容量値の変化を検出し、操作ボタン３１に対して加えられた力の方向を示す入力操作位置が検出される。

また、一定期間、容量素子Ｃ１〜Ｃ４の静電容量値が変化しない場合には、操作ボタン２０１への入力操作が行われていないものとして、容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４への周期信号の入力が停止し、復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２間の接触のみを検出するスリープモードに移行する。従って、このスリープモードでの電力消費量は低減される。入力操作を待機しているスリープモードで、操作ボタン２０１を押し下げる入力操作があると、どの方向に操作ボタン２０１が傾斜して押し下げられても、周囲にリング状に復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２間が変位電極２０２を介して接続し、入力操作が検出されノーマルモードに復帰する。

特開２００５−３３７７７３号公報（明細書の項目００１７乃至項目００３１、図１） 特開２００４−２０２１０号公報（明細書の項目００４７乃至項目６０、図５）

特許文献１により開示されている静電容量式タッチパネル１００は、指などの入力操作体を静電容量の変化から検出する為に、多数の電極へ順次所定のパルス電圧を印加する走査が必要であり、電力消費量が大きく、限られた電池容量で動作する携帯機器に備えることができない。

入力操作を待機しているスリープモードで、多数の電極へパルス電圧を印加する走査を間欠動作で実行し、電力消耗を図ることも考えられるが、多数の電極に順にパルス電圧を印加し、更に、個々のパルス電圧を印可した電極毎に、その電極に交差する電極との静電容量の変化を検出しなければならないために入力操作の検出を短時間で行うことができず、入力操作を確実に検出する例えば１００ｍｓｅｃの周期内で、充分な休止時間をとることができず、電力消費をおさえることができなかった。

特許文献２に開示されている静電容量式センサ２００は、スリープモードでの入力操作の検出をするために、操作ボタン２０１を押し下げて復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２間を接続するメカニカルスイッチを設けているものであり、非接触での入力操作を検知できないので、表示素子などの下方に配置することができない。

また、入力操作位置を検出する容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４の他に、入力操作を検知するための復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２を別に配置する必要があり、更に、操作ボタン２０１のいずれの入力操作位置が入力操作であっても検知しなければならないてので、容量素子用電極Ｅ１〜Ｅ４の周囲をリング状に囲って復帰スイッチ用電極Ｅ１１、Ｅ１２を配置するので、全体が大型化するという問題があった。

従って、非接触で入力操作を検出する静電容量式タッチパネルには、入力操作を行わない待機中にスリープモードとしてバッテリーの消耗を防ぐことが望まれているにも関わらず、短時間に非接触の入力操作を検知する手段がないので、低消費電力のスリープモードで入力操作を待機する静電容量式タッチパネルは実現できなかった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、短時間に非接触の入力操作を検出でき、従って、入力操作の待機中に低消費電力のスリープモードで動作可能な静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

また、ノーマルモードで入力操作位置を検出する為の検出電極を用いて、スリープモードで入力操作を検出する静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１の静電容量式タッチパネルは、絶縁パネル上に互いに絶縁して配置される複数の検出電極と、各検出電極に接続し、各検出電極の浮遊容量の大きさに応じてそれぞれ基準時ｔ０から二値データが反転するまでの経過時間が変化し、検出電極へ入力操作を行わない間は、基準時ｔ０から第１経過時間の経過時に、検出電極に入力操作体が接近する入力操作の間は、基準時ｔ０から第２経過時間の経過後に、二値データが反転する二値信号を出力する複数の容量−時間変換手段と、各容量−時間変換手段から出力される二値信号について、基準時ｔ０から第１経過時間の経過後で第２経過時間が経過する前の判定時の二値データと、基準時ｔ０の二値データとを比較し、いずれかの容量−時間変換手段から出力される二値信号の判定時の二値データが基準時ｔ０の二値データから変化しない場合に、入力操作と判定する入力判定手段と、各容量−時間変換手段から出力される二値信号から各検出電極の浮遊容量の大きさを比較し、特定の検出電極へ入力操作体を接近させる入力操作を検出する入力操作位置検出手段とを備え、ノーマルモードで動作する入力操作位置検出手段が所定期間入力操作を検出しない場合に、入力操作位置検出手段の動作が休止し、複数の各容量−時間変換手段と、入力判定手段が間欠動作するスリープモードに移行し、スリープモードで間欠動作する入力判定手段が入力操作と判定した場合に、入力操作位置検出手段が動作するノーマルモードに移行することを特徴とする。

各検出電極へ入力操作が行われない間は、二値信号の二値データが基準時ｔ０から第１経過時間の経過時に反転するので、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データは判定時に反転している。一方、入力操作によって入力操作体がいずれかの検出電極に接近すると、その検出電極の浮遊容量が増大し、検出電極に接続する容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データは、基準時ｔ０から第２経過時間が経過するまで反転しないので、いずれかの容量−時間変換手段から出力される二値信号の基準時ｔ０の二値データが判定時にも反転しないことから、入力判定手段で入力操作が検出され、ノーマルモードに移行する。

請求項２の静電容量式タッチパネルは、複数の各容量−時間変換手段が、検出電極の浮遊容量に直列若しくは並列に接続する抵抗と、前記抵抗の抵抗値と検出電極の浮遊容量とで定まる時定数で、基準時ｔ０から浮遊容量を充電若しくは放電し、検出電極の電位を第１電位と第１電位より高い第２電位との間で引き上げ若しくは引き下げる充放電回路と、検出電極の電位を、第１電位と第２電位との間に設定した基準電位と比較する比較回路とを備え、比較回路から、検出電極の浮遊容量の大きさに応じて、基準時ｔ０から二値データが反転するまでの経過時間が変化する二値信号を出力することを特徴とする。

検出電極の電位は、抵抗の抵抗値と検出電極の浮遊容量とで定まる時定数が大きいほど緩やかに上昇若しくは下降するので、基準時ｔ０から基準電位を越えるまでの時間が長くなり、容量−時間変換手段の比較回路は、検出電極の浮遊容量の大きさに応じて、基準時ｔ０から二値データが反転するまでの経過時間が変化する二値信号を出力する。

各検出電極の浮遊容量について、その検出電極に接続する容量−時間変換手段を用いて、それぞれ独立して浮遊容量の変化を検出できるので、検出時間を重複させて、全ての検出電極への入力操作を短時間に検出できる。

請求項３の静電容量式タッチパネルは、基準時ｔ０から二値信号の二値データが反転するまでの第１経過時間が、各容量−時間変換手段でほぼ同一となるように、検出電極と検出電極に接続する容量−時間変換手段の回路定数を調整するとともに、各容量−時間変換手段の基準時ｔ０を同期させ、入力判定手段は、各容量−時間変換手段から出力される二値信号について、同一時刻の判定時の二値データと、基準時ｔ０の二値データとを比較することを特徴とする。

各検出電極へ入力操作を行わない間は、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データは同一時刻の第１経過時間の経過時に反転する。一方、入力操作によって入力操作体がいずれかの検出電極に接近すると、その検出電極の浮遊容量が増大し、各容量−時間変換手段で共通の判定時に二値データが反転しないことから、入力判定手段で入力操作が検出され、ノーマルモードに移行する。

請求項４の静電容量式タッチパネルは、複数の各容量−時間変換手段の基準時ｔ０を同期させ、第２経過時間より充分に短い周期で、各容量−時間変換手段からそれぞれ出力される二値信号の二値データを、新たな二値データが入力されるまで複数ビットのパラレルデータとして一時記憶するパラレル入力レジスタと、パラレル入力レジスタに記憶されるパラレルデータを監視し、新たに入力される二値データによる前記パラレルデータの少なくともいずれかのビットデータの変化を検知するレジスタ値監視手段と、基準時ｔ０からの経過時間を計数するカウンタと、レジスタ値監視手段がパラレル入力レジスタに記憶されるパラレルデータの変化を検知する毎に、検知時のカンウター値と、検知時にパラレル入力レジスタに記憶されたパラレルデータとを関連づけて記憶する記憶手段とを備え、入力判定手段は、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データが反転した後、記憶手段に記憶されたカンウター値とパラレルデータとから、各容量−時間変換手段から出力される二値信号の判定時の二値データと、基準時ｔ０の二値データとを比較することを特徴とする。

複数の容量−時間変換手段は、基準時ｔ０を同期させるので、各検出電極の浮遊容量の大きさを含む容量−時間変換手段の回路定数に応じて順に二値データが反転した二値信号を出力し、二値データの反転出力時にその容量−時間変換手段に対応するビットを変化させたパラレルデータがパラレル入力レジスタに記憶される。記憶手段に記憶されたパラレルデータは、基準時ｔ０からの経過時間を示すカウンタ値と関連づけて記憶されるので、パラレルデータのいずれかのビットデータが変化する変化履歴を表し、カンウター値から得るその直前のパラレルデータとを比較することにより、変化したビットデータと、そのビットに対応する容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データが反転するまでの経過時間が得られる。いずれかの容量−時間変換手段の二値データが反転するまでの経過時間が、その容量−時間変換手段についての基準時ｔ０から判定時までの経過時間より長い場合に、入力操作があったと判定する。

請求項５の静電容量式タッチパネルは、基準時ｔ０から二値信号の二値データが反転するまでの第１経過時間が、各容量−時間変換手段でほぼ同一となるように、検出電極と検出電極に接続する容量−時間変換手段の回路定数を調整し、入力操作位置検出手段は、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データが反転した後、記憶手段に記憶されたカンウタ値とパラレルデータとから、特定の検出電極へ入力操作体を接近させる入力操作を検出することを特徴とする請求項４に記載の静電容量式タッチパネル。

複数の容量−時間変換手段は、基準時ｔ０を同期させるので、各検出電極の浮遊容量の大きさに応じて順に二値データが反転した二値信号を出力し、二値データの反転出力時にその容量−時間変換手段に対応するビットを変化させたパラレルデータがパラレル入力レジスタに記憶される。記憶手段に記憶されたパラレルデータは、基準時ｔ０からの経過時間を示すカウンタ値と関連づけて記憶されるので、パラレルデータのいずれかのビットデータが変化する変化履歴を表し、カンウター値から得るその直前のパラレルデータとを比較することにより、変化したビットデータと、基準時ｔ０からのそのビットデータが変化するまでの経過時間が得られる。

ビットデータが変化した基準時ｔ０からの経過時間は、そのビットに対応する容量−時間変換手段の二値データが反転するまでの経過時間であり、容量−時間変換手段が接続する検出電極の浮遊容量の大きさを表すので、ビットデータ毎に基準時ｔ０からの経過時間を比較し、浮遊容量が大きい検出電極を入力操作体が接近する特定の検出電極として、その配置位置から入力操作の入力操作位置が検出される。

請求項１の発明によれば、スリープモードでの入力操作の検出に専用の検出スイッチを別に備えることなく、ノーマルモードで入力操作位置を検出する為の容量−時間変換手段と検出電極を利用するので、構成を複雑、大型化することなく、スリープモードで非接触の入力操作を検出できる。

また、スリープモードでは、入力操作位置を検出しないので電力消費量が少なく、携帯機器へ搭載する指示入力装置として利用することができる。

また、スリープモードで、非接触の入力操作を検出することができるので、表示素子の背面側に配置し、表示素子に接近させるだけの入力操作であっても入力操作位置を検出するノーマルモードへ移行できる。

請求項２の発明によれば、パルス電圧などの検出信号を発生する発生手段を用いずに、時定数回路の簡単な構成で検出電極の浮遊容量の変化を検出できる。

各検出電極の浮遊容量の変化を、検出時間を重複させて短時間に検出できるので、スリープモード中に間欠動作させる休止期間Ｔｒｓを長くとることができ、電力消費を低減できる。

請求項３の発明によれば、全ての検出電極について入力操作の検出を同時に行うことができ、スリープモード中に充放電時間を短時間として、入力操作を検出できる。

また、同時刻である判定時に、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データを、基準時ｔ０の二値データと比較するだけで、非接触の入力操作の有無を判定できる。

請求項４の発明によれば、複数の容量−時間変換手段について共通する１つのカウンタとパラレル入力レジスタを用いて、複数の検出電極のいずれかの浮遊容量の変化を検出できる。

また、複数の検出電極の浮遊容量の変化を、基準時ｔ０を同期させて同時に検出できるので、短時間に、いずれかの検出電極に接近する入力操作を検出できる。

また、複数の容量−時間変換手段を構成する抵抗の抵抗値、充放電電圧、基準電位などが異なり、第１経過時間と第２経過時間が容量−時間変換手段毎に異なるものであっても、基準時ｔ０を同期させて、同時に各検出電極の浮遊容量の変化を検出できる。

請求項５の発明によれば、スリープモードで入力操作を検出するカウンタとパラレル入力レジスタを用いて、ノーマルモードで入力操作位置を検出できる。

本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１の複数の容量−時間変換回路２を示す回路図である。 静電容量式タッチパネル１の要部ブロック図である。 スリープモードでの各容量−時間変換回路２のａ、ｃの波形を示す波形図である。 各容量−時間変換回路２のａ、ｂ、ｃの波形を示す波形図である。 スリープモードとノーマルモードでの充放電時間と休止時間を示す波形図である。 第２実施の形態に係るスリープモードでの各容量−時間変換回路３０のａ、ｃの波形を示す波形図である。 従来の静電容量式タッチパネル１００を示すブロック図である。 従来の静電容量式センサ２００を示す縦断面図である。

以下、本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル（以下、タッチパネルという）１を、図１乃至図５を用いて説明する。このタッチパネル１は、図示しない絶縁パネル上に例えば数ｍｍの間隔で互いに絶縁して複数の検出電極３_１、３_２、３_３、３_４が配置される。各検出電極３の浮遊容量Ｃｓは、その周囲の導電パターン、機器を遮蔽するシールドケース、大地との間に形成される容量の総和で表されるが、他の容量が略一定であるの対して、操作者の指等の入力操作体が接近すると増大する。そこで、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓ_１、Ｃｓ_２、Ｃｓ_３、Ｃｓ_４を比較し、いずれかの検出電極３の浮遊容量Ｃｓが増大したときに、その検出電極３に対して入力操作の入力操作体が接近したものとして、入力操作と判定し、低消費電力で入力操作のみを検出するスリープモードから入力操作位置を検出するノーマルモードへ移行する。

ここでは、説明の都合上、タッチパネル１が４つの検出電極３_１、３_２、３_３、３_４の浮遊容量Ｃｓ_１、Ｃｓ_２、Ｃｓ_３、Ｃｓ_４のいずれかが増大することから入力操作を検出するものとして説明する。各検出電極３の浮遊容量Ｃｓ_１、Ｃｓ_２、Ｃｓ_３、Ｃｓ_４の大きさを監視するため、図１に示すように、各検出電極３には、それぞれの浮遊容量Ｃｓを二値信号の時間幅で表して出力する容量−時間変換回路２が接続されている。

各容量−時間変換回路２は、コモン端子を基準充電電圧Ｖｄｄと接地電位ＧＮＤとの間で切り換える充放電スイッチ４と、充放電スイッチ４のコモン端子と検出電極３間に直列に接続され、検出電極３の浮遊容量Ｃｓのコンデンサと時定数回路を形成する検出抵抗Ｒ１、Ｒ２と、非反転入力を検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点に接続し、反転入力を基準電位Ｖ_ＳＨの電位としたコンパレータ５とを備えている。基準電位Ｖ_ＳＨは、基準充電電圧Ｖｄｄと接地電位ＧＮＤの間の所定の電位で、ここではＶｄｄの７０％の電位に設定され、これにより、充放電スイッチ４が接地電位ＧＮＤから基準充電電圧Ｖｄｄ側に切り換えられると、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と浮遊容量Ｃｓから定まる時定数で浮遊容量Ｃｓが充電され、接地電位ＧＮＤから上昇する検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨを越えると、コンパレータ５の出力ｃが反転する。また、充放電スイッチ４が基準充電電圧Ｖｄｄから接地電位ＧＮＤ側へ切り換えられると、浮遊容量Ｃｓに蓄積されていた電荷が放電され、下降する検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨ未満となると、コンパレータ５の出力ｃが再び反転し、充放電スイッチ４が切り換えられない限り、検出電極３の電位は、接地電位ＧＮＤまで下降する。

本実施の形態では、容量−時間変換回路２の検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値、コンパレータ５等の回路定数、基準電位Ｖ_ＳＨの電位は、各容量−時間変換回路２について同一であり、又、各充放電スイッチ４は、同一の基準時ｔ０に基準充電電圧Ｖｄｄが印加されるように、図２に示すマイコン２０からの切り換え制御信号ａによって同時に切り換え制御される。従って、上述の浮遊容量Ｃｓ（説明上、浮遊容量Ｃｓのコンデンサを浮遊容量Ｃｓという）が基準充電電圧Ｖｄｄで充電される際の検出電極３の電位の上昇速度は、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値に浮遊容量Ｃｓを乗じた時定数で決定されるが、専ら浮遊容量Ｃｓに依存し、浮遊容量Ｃｓが大きくなるほど、電圧の上昇が緩やかになり、基準時ｔ０からコンパレータ５の出力ｃが反転するまでの時間も長くなる。一般に、検出電極３についての浮遊容量Ｃｓは、約１０ｐＦであり、指などの入力操作体の接近により変化する浮遊容量Ｃｓの変化量は、１乃至３ｐＦ程度であるので、その変化を出力ｃが反転するまでの時間から判別するために、各検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を、ここでは１０ＭΩとしている。

各容量−時間変換回路２の充放電スイッチ４へ切り換え制御するマイコン２０は、クロック発信回路９からここでは５０ＭＨｚのクロック信号が入力され、図５に示すスリープモードとノーマルモードで動作し、各モードでクロック信号から生成した切り換え制御信号ａを充放電スイッチ４へ出力する。スリープモードでは、入力操作の検出に必要な容量−時間変換回路２、マイコン２０、クロック発振回路９等を残して、入力操作位置を検出するための図２に示す第１レジスタ（Ｔ）６、第２レジスタ（Ｔ−１）７、レジスタ値比較回路８、カウンタ１１、ＲＡＭ１０の動作が停止し、これらの回路素子への電源供給が停止されることにより電力消費量が低減される。

図２に示すように、上記各容量−時間変換回路２のコンパレータ５の出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は、それぞれマイコン２０と４ビットのＰＩＰＯ（並列入力並列出力形）レジスタである第１レジスタ（Ｔ）６に接続し、スリープモードで、マイコン２０の入力ポートに入力されるとともに、ノーマルモードで、第１レジスタ（Ｔ）６に４ビットのパラレルデータとして並列入力される。

本実施の形態では、各容量−時間変換回路２を構成する回路素子の回路定数とし、検出電極３の浮遊容量Ｃｓへ同一の基準時ｔ０に同一電位の基準充電電圧Ｖｄｄで充電するので、入力操作が行われていない状態で、基準時ｔ０からコンパレータ５の出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４が反転するまでの第１経過時間は、各出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４で同一となっている。一方、いずれかの検出電極３に指などの入力操作体が接近すると、その検出電極３の浮遊容量Ｃｓが増加し、コンパレータ５の出力ｃは、第１経過時間より長い第２経過時間が経過した後に反転するので、基準時ｔ０から第１経過時間の経過後で第２経過時間が経過する前の判定時ｔｊにコンパレータ５の出力ｃが反転しているか否かで、入力操作を判定できる。

そこで、スリープモードで動作するマイコン２０は、各コンパレータ５の出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の二値データを、それぞれ各充放電スイッチ４が基準充電電圧Ｖｄｄ側に切り換えられる基準時ｔ０と上記判定時ｔｊとで比較し、いずれかの基準時ｔ０の二値データが判定時ｔｊであっても反転していない場合に入力操作があったものとしてノーマルモードへ移行する。

ノーマルモードで、第１レジスタ（Ｔ）６に入力されるパラレルデータの各ビットは、各出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４に対応し、２値信号の出力ｃが「Ｈ」であるときに「１」、「Ｌ」であるときに「０」のビットデータが記憶される。また、第１レジスタ（Ｔ）６の並列出力は、同様に構成された４ビットのＰＩＰＯレジスタである第２レジスタ（Ｔ−１）７の並列入力に接続している。第１レジスタ（Ｔ）６と第２レジスタ（Ｔ−１）７は、マイコン２０の共通するシフトクロック端子（ＳＦＴ）とリセット出力端子（ＲＥＳＥＴ）に接続し、クロック端子（ＳＦＴ）からシフトクロックが入力される毎に記憶する４ビットのレジスタ値の入出力を行うとともに、リセット出力端子（ＲＥＳＥＴ）からリセット信号が入力されると、記憶している４ビットのレジスタ値をリセットする。つまり、第１レジスタ（Ｔ）６は、シフトクロックが入力された際に４ビットのレジスタ値として記憶した各出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の二値データを次にシフトクロックが入力されるまで記憶し、同様に第２レジスタ（Ｔ−１）７は、第１レジスタ（Ｔ）６から出力される４ビットのレジスタ値を次にシフトクロックが入力されるまで記憶する。また、第１レジスタ（Ｔ）６は、後述するレジスタ値比較回路８からトリガー信号が入力されると、そのときに記憶しているレジスタ値をＲＡＭ１０へ記憶する。

第１レジスタ（Ｔ）６に出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の新たな４ビットのレジスタ値が記憶される毎に、レジスタ値比較回路８において、そのレジスタ値と第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されるレジスタ値とが比較され、少なくとも４ビットのいずれかのビットデータが異なる場合にレジスタ値比較回路８から第１レジスタ（Ｔ）６とカンウタ１１にトリガー信号が出力される。第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されるレジスタ値は、最新のシフトクロックが入力される直前に第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されたレジスタ値であるので、トリガー信号は、出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の少なくともいずれかの二値データが変化した場合に出力される。

ノーマルモードで動作するマイコン２０は、切り換え制御信号ａを出力して充放電スイッチ４を切り換え制御するとともに、５０ＭＨｚのクロック周波数を分周した周波数の上記シフトクロックによりレジスタ６、７の動作を制御する。ここで、入力操作によって出力ｃの二値データが反転するまでの時間差は、１０乃至３０μｓｅｃ程度であるので、その時間差を確実に検出するために、シフトクロックの周波数は少なくとも１ＭＨｚ以上の周波数としている。ノーマルモードで、マイコン２０は、図５の検出周期Ｔｐｎ毎にＲＡＭ１０に関連づけて記憶されたカウンタ値とレジスタ値との組合せから、入力操作体が接近する検出電極３を特定し、その検出電極３の配置位置への入力操作を検出する検出処理を実行する。

カウンタ１１は、クロック発振回路９から出力されるクロック信号の周波数を分周した周波数でカウンタ値をカウントアップする。カウンタ１１のカンウタ値は、マイコン２０から出力されるリセット信号でリセットされ、レジスタ値比較回路８からトリガー信号が入力されると、図２に示すように、その時のカウンタ値がＲＡＭ１０に出力される。

一時記憶装置であるＲＡＭ１０は、図２に示すように、レジスタ値比較回路８からトリガー信号が出力される毎に、その時のカンウタ１１のカウンタ値と第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されているレジスタ値とを関連付けて記憶し、全てのビットデータが「１」となるレジスタ値が入力されるまで、カンウター値と関連づけた各組合せを記憶する。ＲＡＭ１０に記憶されたこれらの各組合せのデータは、ノーマルモードでの検出周期Ｔｐｎ毎に基準時ｔ０前にマイコン２０からの制御によりクリアされる。

このように構成されたタッチパネル１は、マイコン２０のスリープモードとノーマルモードの２種類の動作モードに従って動作し、以下、図５に示すスリープモードとノーマルモードの順にその動作を説明する。

タッチパネル１を起動した直後は、マイコン２０は入力操作を検出するスリープモードで動作し、図３、図５に示すように、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓを充放電する充電時間Ｔｃと放電時間Ｔｄに休止時間Ｔｒｓを加えたスリープモード検出周期Ｔｐｓで、入力操作の検出を繰り返す。

充電時間Ｔｃは、充放電スイッチ４を基準充電電圧Ｖｄｄ側へ切り換える基準時ｔ０から接地電位ＧＮＤへ切り換える切り換え時ｔｇまでの時間であり、切り換え時ｔｇは、入力操作の有無に関わらず、基準時ｔ０から全ての検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨを越える第２経過時間が経過した以降の時に設定される。浮遊容量Ｃｓの最大値は、１０ｐＦ程度であり、本実施の形態では、１０ＭΩの直列に接続した検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して浮遊容量Ｃｓが充電されるので、検出電極３の電位がほぼ基準充電電圧Ｖｄｄに達するまでの時間は約１００μｓｅｃであり、切り換え時ｔｇまでの充電時間Ｔｃを、１００μｓｅｃとしている。

また、放電時間Ｔｄは、充電時間Ｔｃと同一の１００μｓｅｃに設定され、切り換え時ｔｇから放電時間Ｔｄが経過した後は、全ての検出電極３の電位が基準時ｔ０の電位である接地電位ＧＮＤとなる。

休止時間Ｔｒｓは、非接触の入力操作を確実に検出可能なスリープモード検出周期Ｔｐｓから充電時間Ｔｃと放電時間Ｔｄを除いた時間であり、ここでは、スリープモード検出周期Ｔｐｓを１００ｍｓｅｃとして、休止時間Ｔｒｓを９９ｍｓｅｃ以上としている。これにより、スリープモードでは、入力操作の検出に必要な容量−時間変換回路２、マイコン２０、クロック発振回路９等のみが動作するが、その動作期間も入力操作を待機している期間中の１％以下であり、極めて低消費電力で入力操作を検出できる。

全ての充放電スイッチ４を基準充電電圧Ｖｄｄ側へ切り換えた基準時ｔ０に、各検出電極３の電位は、基準電位Ｖ_ＳＨ未満の接地電位ＧＮＤであるので、マイコン２０へ入力されるコンパレータ５の出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は、図３に示すように「Ｌ」となっている。入力操作が行われていないものとすると、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓは増加せず、基準時ｔ０から第１経過時間Ｔｆが経過した時点で各検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨを越えて、各出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は「Ｈ」に反転する。従って、マイコン２０は、基準時ｔ０から第１経過時間より更に経過した判定時ｔｊに入力される全ての出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の二値データが、基準時ｔ０の「Ｌ」から「Ｈ」に反転していることから、入力操作が行われていないと判定し、スリープモードを継続させる。マイコン２０の上記判定に前後して、マイコン２０は、充放電スイッチ４を接地電位ＧＮＤ側へ切り換える切り換え制御信号ａを出力し、放電時間Ｔｄ中に検出電極３の電位を接地電位ＧＮＤとした後、動作を停止する休止時間Ｔｒｓ後に、次のスリープモード検出周期Ｔｐｓの動作を開始する。

スリープモード中に、例えば検出電極３_２へ入力操作体を接近させる入力操作があったものとすると、図３に示すように、充電時間Ｔｃ中にコンパレータ５の出力ｃ２が基準時ｔ０から第２経過時間Ｔｓが経過した後に反転する。つまり、基準時ｔ０から第１経過時間の経過後で第２経過時間が経過する前の判定時ｔｊに、マイコン２０に入力されるコンパレータ５の出力ｃ２は、基準時ｔ０と同じ二値データの「Ｌ」であり、マイコン２０は判定時ｔｊであっても基準時ｔ０から二値データが反転しない出力ｃ２があることから、入力操作と判定し、放電時間Ｔｄと休止時間Ｔｒｓが経過した後、入力操作位置を検出するノーマルモードへ移行する。

ノーマルモードに移行すると、スリープモードで動作していた各回路素子に加えて、第１レジスタ（Ｔ）６、第２レジスタ（Ｔ−１）７、レジスタ値比較回路８、カウンタ１１及びＲＡＭ１０にも電源が供給され、これらの回路素子が起動する。ノーマルモードでは、図５に示すように、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓを充放電する充電時間Ｔｃと放電時間Ｔｄに休止時間Ｔｒｎを加えたノーマルモード検出周期Ｔｐｎで、入力操作位置の検出を繰り返す。ノーマルモードにおいても、マイコン２０は、スリープモードと同じタイミングで、基準時ｔ０から切り換え制御信号ａを出力し、従って、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓは、スリープモードと同じ充電時間Ｔｃと放電時間Ｔｄで充放電される。

入力操作位置の検出頻度を上げるためには、放電時間Ｔｄが経過した時を基準時ｔ０として、必ずしもノーマルモード検出周期Ｔｐｎに休止時間Ｔｒｎを設けなくてもよいが、本実施の形態では、１．８ｍｓｅｃの休止時間Ｔｒｎを設けて、ノーマルモード検出周期Ｔｐｎを２ｍｓｅｃとしている。マイコン２０は、この放電時間Ｔｄから休止時間Ｔｒにかけて、ＲＡＭ１０に記憶されたデータから入力操作位置を算出する検出処理を行う。

このように、本実施の形態によれば、多数の容量−時間変換回路２の浮遊容量Ｃｓに対して同時に充放電を行うので、容量−時間変換回路２の数によって充電時間Ｔｃと放電時間Ｔｄが増加せず、充分に長い休止時間Ｔｒｎを設けても、短い検出周期Ｔｐで入力操作を検出できる。従って、マイコン２０が入力操作位置を検出するノーマルモードであっても、低電力消費量で非接触の入力操作位置を検出できる。

ノーマルモードのマイコン２０は、ノーマルモード検出周期Ｔｐｎが開始する基準時ｔ０に、リセット出力端子（ＲＥＳＥＴ）からリセット信号を出力し、第１レジスタ（Ｔ）６と第２レジスタ（Ｔ−１）７のレジスタ値とカウンタ１１のカンウタ値をリセットするとともに、ＲＡＭ１０に記憶されているデータをクリアする。ここでは、後述するように、基準時ｔ０での第１レジスタ（Ｔ）６のレジスタ値を、ＲＡＭ１０へ記憶させるため、第１レジスタ（Ｔ）６と第２レジスタ（Ｔ−１）７のリセットしたレジスタ値を全て「１」とするが、検出周期Ｔｐｎが経過した時点で第１レジスタ（Ｔ）６と第２レジスタ（Ｔ−１）７の各レジスタ値は、「１」となっているので、必ずしもリセットする必要はない。

また、マイコン２０は、同一の基準時ｔ０に各充放電スイッチ４を基準充電電圧Ｖｄｄ側に切り換える切り換え制御信号ａを出力し、検出電極３の浮遊容量Ｃｓを基準充電電圧Ｖｄｄで充電する。基準時ｔ０まで充放電スイッチ４が接地電位ＧＮＤに切り換えられていた検出電極３の電位は、基準電位Ｖ_ＳＨ以下の接地電位ＧＮＤであるので、基準時ｔ０の各コンパレータ５の出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は、いずれも「Ｌ」であり、第１レジスタ（Ｔ）６の４ビットの「００００」のパラレルデータが記憶される。

レジスタ値比較回路８は、このレジスタ値が、リセットにより第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されたレジスタ値「１１１１」と異なることからカンウター１１と第１レジスタ（Ｔ）６へトリガー信号を出力し、図２に示すように、ＲＡＭ１０は、基準時ｔ０を表すカンウター値Ｃｔ０と、基準時ｔ０に第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されるレジスタ値「００００」を関連づけて記憶する。

検出電極３_２の配置位置から離れ、入力操作の入力操作体による影響を受けない検出電極３_４の浮遊容量Ｃｓ_４は最小であり、図４に示すように、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値との時定数で上昇する検出電極３_４の電位が最も早く、基準時ｔ０から第１経過時間Ｔｆが経過した時刻ｔ１で基準電位Ｖ_ＳＨを越える。その結果、コンパレータ５の出力ｃ４が「Ｌ」から「Ｈ」に反転し、第１レジスタ（Ｔ）６に、最下位ビットが「１」となったパラレルデータ「０００１」が記憶される。レジスタ値比較回路８は、このレジスタ値が、第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されたレジスタ値「００００」と異なることからカンウター１１と第１レジスタ（Ｔ）６へトリガー信号を出力し、ＲＡＭ１０に、時刻ｔ１を表すカンウター値Ｃ（ｔ１）と、新たに第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されたレジスタ値「０００１」を関連づけて記憶される。

続いて検出電極３_２の両側に配置され、検出電極３_２に接近する入力操作体に対してほぼ等距離に配置された検出電極３_１と検出電極３_３の浮遊容量Ｃｓ_１、Ｃｓ_３が浮遊容量Ｃｓ_４より大きく、検出電極３_１、３_３の電位が時刻ｔ２で基準電位Ｖ_ＳＨを越え、コンパレータ５の出力ｃ１、ｃ３が「Ｌ」から「Ｈ」に反転し、第１レジスタ（Ｔ）６にパラレルデータ「１０１１」が記憶される。レジスタ値比較回路８は、このレジスタ値の１ビット目と３ビット目が、第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されたレジスタ値「０００１」と異なることからカンウター１１と第１レジスタ（Ｔ）６へトリガー信号を出力し、ＲＡＭ１０に、時刻ｔ２を表すカンウター値Ｃ（ｔ２）と関連づけて新たに第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されたレジスタ値「１０１１」が記憶される。

入力操作位置に最も近い検出電極３_２の浮遊容量Ｃｓ_２は他と比較して最大となるので、図４に示すように、その検出電極３_２の電位は、基準時ｔ０から第２経過時間Ｔｓが経過した時刻ｔ_３の最後に基準電位Ｖ_ＳＨを越え、コンパレータ５の出力ｃ３が「Ｌ」から「Ｈ」に反転する。その結果、第１レジスタ（Ｔ）６には、時刻ｔ_３にパラレルデータ「１１１１」が記憶され、レジスタ値比較回路８は、このレジスタ値が、第２レジスタ（Ｔ−１）７に記憶されたレジスタ値「１０１１」と異なることからカンウター１１と第１レジスタ（Ｔ）６へトリガー信号を出力し、図２に示すように、ＲＡＭ１０に、時刻ｔ３を表すカンウター値Ｃ（ｔ３）と、第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されたレジスタ値「１１１１」が関連づけて記憶される。

マイコン２０は、基準時ｔ０から充電時間Ｔｃが経過した切り換え時ｔｇに、各充放電スイッチ４を基準充電電圧Ｖｄｄ側から接地電位ＧＮＤへ切り換え、放電時間Ｔｄ中に各浮遊容量Ｃｓに蓄積された電荷を放電し、全ての検出電極３の電位を接地電位ＧＮＤとする。

切り換え時ｔｇには、全ての検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨを越えているので、第１レジスタ（Ｔ）６に記憶されるレジスタ値「１１１１」は、切り換え時ｔｇまで変化せず、マイコン２０は、切り換え時ｔｇにＲＡＭ１０に記憶されている各カンウター値Ｃ（ｔ）とレジスタ値との組合せを読み出す。カンウター値Ｃ（ｔ）は、充電を開始した基準時ｔ０からの経過時間を表し、レジスタ値は、その直前の組合せのレジスタ値と比較してビットデータが変化したビットを示している。また、各レジスタ値のビットは、各検出電極３の浮遊容量Ｃｓに対応し、浮遊容量Ｃｓの大きさによって基準時ｔ０からの経過時間が長くなるので、マイコン２０は、ＲＡＭ１０に記憶された各組合せのデータから、検出電極３の浮遊容量Ｃｓの大きさを比較できる。

ここでは、図２に示すように、第４ビット（ＬＳＢ）、第１ビット（ＭＳＢ）と第３ビット、第２ビットの順に４ビットのビットデータが変化するので、浮遊容量Ｃｓは、Ｃｓ_４、Ｃｓ_１とＣｓ_３、Ｃｓ_２の順に大きくなることが検出される。これにより、マイコン２０は、浮遊容量Ｃｓ_２が最大の検出電極３_２の配置位置に入力操作体が接近したものと判定でき、その検出電極３_２の配置位置を入力操作位置とする入力操作を検出する。

尚、入力操作位置の検出は、複数の検出電極３の浮遊容量Ｃｓの大きさを比較し、複数の浮遊容量Ｃｓを按分した比から得る複数の検出電極３の配置位置間の位置を、入力操作位置としてもよい。

また、マイコン２０は、検出周期Ｔｐ毎に入力操作位置への入力操作を検出するが、ＲＡＭ１０に記憶される各組合せのデータを、複数の検出周期Ｔｐｎの間残し、各検出周期Ｔｐｎで検出した浮遊容量Ｃｓや入力操作位置の異常値を除いて、複数の入力操作位置の相関から入力操作位置を算出してもよい。

また、ビットデータが変化したビットとカンウター値Ｃ（ｔ）との組合せから、そのビットに対応する容量−時間変換回路２の基準時ｔ０から出力ｃが反転するまでの経過時間がわかるので、基準時ｔ０からの経過時間が第２経過時間Ｔｓ以上である場合に、その容量−時間変換回路２の検出電極３が配置された位置から入力操作位置を検出できる。例えば、図４に示す基準時ｔ０から時刻ｔ_３までの経過時間が第２経過時間Ｔｓ以上であることから、検出電極３_２の配置位置を入力操作位置として検出することもできる。

マイコン２０は、このようにして検出した入力操作位置を、表示画面上のカーソル移動制御や電子機器の動作を制御する外部制御回路へ出力し、入力操作位置に応じた所定の処理を実行させる。

マイコン２０は、放電時間Ｔｄとその後の休止時間Ｔｒｎの間に、上記入力操作位置と入力操作の検出処理を実行し、入力操作を検出した後、次の検出周期Ｔｐｎが開始される基準時ｔ０前に、ＲＡＭ１０に記憶されているデータをクリアする。

マイコン２０はノーマルモードで動作する間、ノーマルモード検出周期Ｔｐｎで入力操作位置の検出を繰り返す。ノーマルモードで入力操作があったことは、入力操作位置として検出した検出電極３と隣接する位置に配置された複数の検出電極３の浮遊容量Ｃｓが増大することや、基準時ｔ０から第２経過時間Ｔｓを経過した後に、全てのビットデータが変化することから検出でき、ノーマルモードで、例えば２０秒間の一定期間、入力操作を検出しない場合には、スリープモードに移行し、上記スリープモードでの処理を繰り返す。

上記第１実施の形態では、各容量−時間変換回路２の検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値などの回路定数、コンパレータで比較する基準電位Ｖ_ＳＨの電位等を同一として、各容量−時間変換回路２について第１経過時間Ｔｆがほぼ同一となるようにしたが、必ずしもこれらの回路定数、基準電位Ｖ_ＳＨ等を同一としなくても、スリープモードで、一度の充電時間Ｔｃ若しくは放電時間Ｔｄ内に入力操作を検出できる。

第２実施の形態にかかる静電容量式タッチパネルは、図１に示す各容量−時間変換回路２の検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値が互いに異なっているもので、その他の構成は第１実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。図６は、この第２実施の形態にかかる各容量−時間変換回路２の充放電スイッチ４を第１実施の形態と同じタイミングでスリープモード中に切り換え制御した際の各コンパレータ５から出力される出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の波形を示した波形図である。

同図の左側に示す最初のスリープモード検出周期Ｔｐｓでは、入力操作が行われず、基準時ｔ０を同期させ、同一の基準充電電圧Ｖｄｄや基準電位Ｖ_ＳＨとしているにもかかわらず、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値に応じて基準時ｔ０からの第１経過時間Ｔｆが異なるものとなっている。従って、この第２実施の形態では、第１実施の形態のように、共通する判定時ｔｊでの各出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の二値データから入力操作を判定することはできず、予め各容量−時間変換回路２毎に異なる判定時ｔｊを定めておく。すなわち、各容量−時間変換回路２について、それぞれその検出電極３に入力操作が行われていない状態で、基準時ｔ０からコンパレータ５の出力ｃが反転するまでの第１経過時間Ｔｆと、検出電極３に接近する入力操作があった状態で、コンパレータ５の出力ｃが反転するまでの基準時ｔ０からの第２経過時間Ｔｓを予め検出しておき、各容量−時間変換回路２毎に第１経過時間Ｔｆの経過後で第２経過時間Ｔｓが経過するまでの判定時ｔｊを設定しておく。

スリープモードで動作するマイコン２０は、各スリープモード検出周期Ｔｐｓ毎に基準時ｔ０後に入力ポートに入力される出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の二値データが反転する各反転時を検出し、その出力ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、すなわち容量−時間変換回路２毎に設定した上記判定時ｔｊと比較する。その結果、いずれかの出力ｃについて、検出した反転時が判定時ｔｊの後であった場合には、判定時ｔｊに基準時ｔ０での二値データが反転していないことを表すので、入力操作と判定する。一方、全ての出力ｃについて、検出した反転時が判定時ｔｊ前であった場合には、判定時ｔｊに基準時ｔ０での二値データが反転していることを表すので、入力操作が行われていないと判定する。

図６の右側に示す２番目のスリープモード検出周期Ｔｐｓでは、検出電極３_２に入力操作体を接近させる入力操作があった場合であり、検出電極３_２に接続する容量−時間変換回路２の出力ｃ２の反転時が、その容量−時間変換回路２について設定した判定時ｔｊの後であり、マイコン２０は、検出電極３_２への入力操作があったものとして入力操作を検出する。

上記マイコン２０での入力操作の検出は、スリープモードで休止させていた第１実施の形態に係る第１レジスタ（Ｔ）６、第２レジスタ（Ｔ−１）７、レジスタ値比較回路８、カウンタ１１、ＲＡＭ１０を、少なくとも充電時間Ｔｃ中に動作させ、切り換え時ｔｇにＲＡＭ１０に記憶される各組合せのデータから検出してもよい。すなわち、ビットデータが変化したビットとそのビットデータが変化した時、すなわち二値データの反転時が、ＲＡＭ１０に記憶される各組合せのデータから得られるので、マイコン２０は、いずれかのビットについて、ビットデータが変化した変化時が、そのビットに対応する容量−時間変換回路２について設定した判定時ｔｊの後である場合に、入力操作があったものとして入力操作を検出できる。

このように入力操作位置を検出する為の回路素子を用いて入力操作を検出する場合には、第１実施の形態に比べて数ｍｓｅｃの処理時間を要し、スリープモード検出周期Ｔｐｓでの休止期間Ｔｐｎが短縮されるが、できる限り短い周期の例えば数ｍｓｅｃの周期で入力操作位置を検出することが望まれるノーマルモードでの場合と異なり、スリープモードでは、少なくとも一度の入力操作を行う間にその入力操作を検出すればよいので、スリープモード検出周期Ｔｐｓを上記の通り１００ｍｓｅｃ程度の長い周期とすることができ、充分に長い休止期間Ｔｐｎをとることができる。

上記第２実施の形態では、容量−時間変換回路２毎に基準時ｔ０からの第１経過時間Ｔｆと、第２経過時間Ｔｓが得られれば、その間の判定時ｔｊも容量−時間変換回路２毎に設定できるので、充放電スイッチ４を切り換える切換端子側の電位や基準電位Ｖ_ＳＨ等も容量−時間変換回路２毎に異なるものであってもよい。

上記各実施の形態では、レジスタ値比較回路８、第１レジスタ（Ｔ）６、第２レジスタ（Ｔ−１）７等の回路素子は、マイコン２０に内蔵するものであってもよい。

また、上記各実施の形態で容量−時間変換回路２は、充電時間Ｔｃに、検出電極３が基準電位Ｖ_ＳＨを越えるまでの経過時間で浮遊容量Ｃｓの変化を表したが、放電時間Ｔｄに、各検出電極３について同一の電位としておいた検出電極３の電位が基準電位Ｖ_ＳＨ未満となるまでの経過時間で浮遊容量Ｃｓの変化を表すこともできる。

本発明は、限られたバッテリーで動作する携帯機器に搭載され、非接触の入力操作を検出する静電容量式タッチパネルに適している。

１ 第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル
２ 容量−時間変換回路（容量−時間変換手段）
３ 検出電極
４ 充放電スイッチ（充放電回路）
５ コンパレータ（比較回路）
６ 第１レジスタ（Ｔ）（パラレル入力レジスタ）
８ レジスタ値比較回路（レジスタ値監視手段）
１０ ＲＡＭ（記憶手段）
１１ カウンタ
２０ マイコン
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗

Claims (5)

1. 絶縁パネル上に互いに絶縁して配置される複数の検出電極と、
   各検出電極に接続し、各検出電極の浮遊容量の大きさに応じてそれぞれ基準時（ｔ０）から二値データが反転するまでの経過時間が変化し、検出電極へ入力操作を行わない間は、基準時（ｔ０）から第１経過時間の経過時に、検出電極に入力操作体が接近する入力操作の間は、基準時（ｔ０）から第２経過時間の経過後に、二値データが反転する二値信号を出力する複数の容量−時間変換手段と、
   各容量−時間変換手段から出力される二値信号について、基準時（ｔ０）から第１経過時間の経過後で第２経過時間が経過する前の判定時の二値データと、基準時（ｔ０）の二値データとを比較し、いずれかの容量−時間変換手段から出力される二値信号の判定時の二値データが基準時（ｔ０）の二値データから変化しない場合に、入力操作と判定する入力判定手段と、
   各容量−時間変換手段から出力される二値信号から各検出電極の浮遊容量の大きさを比較し、特定の検出電極へ入力操作体を接近させる入力操作を検出する入力操作位置検出手段とを備え、
   ノーマルモードで動作する入力操作位置検出手段が所定期間入力操作を検出しない場合に、入力操作位置検出手段の動作が休止し、複数の各容量−時間変換手段と、入力判定手段が間欠動作するスリープモードに移行し、
   スリープモードで間欠動作する入力判定手段が入力操作と判定した場合に、入力操作位置検出手段が動作するノーマルモードに移行することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
2. 複数の各容量−時間変換手段は、
   検出電極の浮遊容量に直列若しくは並列に接続する抵抗と、
   前記抵抗の抵抗値と検出電極の浮遊容量とで定まる時定数で、基準時（ｔ０）から浮遊容量を充電若しくは放電し、検出電極の電位を第１電位と第１電位より高い第２電位との間で引き上げ若しくは引き下げる充放電回路と、
   検出電極の電位を、第１電位と第２電位との間に設定した基準電位と比較する比較回路とを備え、
   比較回路から、検出電極の浮遊容量の大きさに応じて、基準時（ｔ０）から二値データが反転するまでの経過時間が変化する二値信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
3. 基準時（ｔ０）から二値信号の二値データが反転するまでの第１経過時間が、各容量−時間変換手段でほぼ同一となるように、検出電極と検出電極に接続する容量−時間変換手段の回路定数を調整するとともに、各容量−時間変換手段の基準時（ｔ０）を同期させ、
   入力判定手段は、各容量−時間変換手段から出力される二値信号について、同一時刻の判定時の二値データと、基準時（ｔ０）の二値データとを比較することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。
4. 複数の各容量−時間変換手段の基準時（ｔ０）を同期させ、第２経過時間より充分に短い周期で、各容量−時間変換手段からそれぞれ出力される二値信号の二値データを、新たな二値データが入力されるまで複数ビットのパラレルデータとして一時記憶するパラレル入力レジスタと、
   パラレル入力レジスタに記憶されるパラレルデータを監視し、新たに入力される二値データによる前記パラレルデータの少なくともいずれかのビットデータの変化を検知するレジスタ値監視手段と、
   基準時（ｔ０）からの経過時間を計数するカウンタと、
   レジスタ値監視手段がパラレル入力レジスタに記憶されるパラレルデータの変化を検知する毎に、検知時のカンウター値と、検知時にパラレル入力レジスタに記憶されたパラレルデータとを関連づけて記憶する記憶手段とを備え、
   入力判定手段は、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データが反転した後、記憶手段に記憶されたカンウタ値とパラレルデータとから、各容量−時間変換手段から出力される二値信号の判定時の二値データと、基準時（ｔ０）の二値データとを比較することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
5. 基準時（ｔ０）から二値信号の二値データが反転するまでの第１経過時間が、各容量−時間変換手段でほぼ同一となるように、検出電極と検出電極に接続する容量−時間変換手段の回路定数を調整し、
   入力操作位置検出手段は、全ての容量−時間変換手段から出力される二値信号の二値データが反転した後、記憶手段に記憶されたカンウタ値とパラレルデータとから、特定の検出電極へ入力操作体を接近させる入力操作を検出することを特徴とする請求項４に記載の静電容量式タッチパネル。

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