JP2011128857A - Touch panel device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a touch position with high accuracy even when increased a size. <P>SOLUTION: A touch panel device includes a reception part receiving a charge/discharge current signal of a reception electrode responding to a drive signal (a pulse signal) applied to a transmission electrode and outputting a level signal of each electrode intersection point, the reception part includes an IV conversion part converting the charge/discharge current signal into a voltage signal, and the IV conversion part is set with a conversion property such that amplitude phases of the voltage signal corresponding to rising and falling of one pulse wave in the drive signal are nearly brought into line and that amplitude phases of the voltage signal corresponding to falling of one pulse wave and rising of the next pulse wave are nearly brought into line. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1電極に印加された駆動信号に応答した第2電極の充放電電流信号を受信して電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部に、第2電極の充放電電流信号を電圧信号に変換するIV変換部を備えたタッチパネル装置に関するものである。   The present invention provides a receiving unit that receives a charge / discharge current signal of the second electrode in response to a drive signal applied to the first electrode, and outputs a level signal for each electrode intersection, to the charge / discharge current signal of the second electrode. The present invention relates to a touch panel device including an IV conversion unit that converts a voltage signal.

タッチパネル装置には、静電容量方式や、抵抗膜方式、電磁誘導方式などの種々の方式があるが、特に静電容量方式では、抵抗膜方式に比較してタッチ面の強度を高めることができる利点があり、また電磁誘導方式のように発振器などを内蔵した電子ペンが不要であり、ユーザの指先で直接、あるいは単なる導電性材料からなるスタイラスでタッチ操作を行うことができることから、高い利便性を有している。   There are various types of touch panel devices, such as a capacitance method, a resistance film method, and an electromagnetic induction method. In particular, the capacitance method can increase the strength of the touch surface compared to the resistance film method. There is an advantage, and there is no need for an electronic pen with a built-in oscillator etc. like the electromagnetic induction method, and it can be touched directly with the fingertip of the user or with a stylus made of a simple conductive material, so it is highly convenient have.

この静電容量方式では、格子状に配置された第1電極と第2電極との交点(以下、電極交点と呼称する)に形成されるコンデンサの静電容量が、導電性物体(例えば人体)が接近あるいは接触することで変化する原理を利用した、いわゆる投影型静電容量方式が、タッチ位置を高精度に検出することができる点で優れている。   In this capacitance method, the capacitance of a capacitor formed at an intersection (hereinafter referred to as an electrode intersection) between a first electrode and a second electrode arranged in a grid pattern is a conductive object (for example, a human body). A so-called projected capacitive method that utilizes the principle of changing by approaching or contacting is excellent in that the touch position can be detected with high accuracy.

この投影型静電容量方式には、電極交点ごとの静電容量の変化に伴う充放電電流の変化量に基づいてタッチの有無を検出する、いわゆる相互容量方式と、電極ごとの静電容量の変化量に基づいてタッチの有無を検出する、いわゆる自己容量方式とがあり、特に相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ(多点検出)が可能である(特許文献1参照)。   This projected capacitance method includes a so-called mutual capacitance method that detects the presence or absence of touch based on the amount of change in charge / discharge current accompanying the change in capacitance at each electrode intersection, and the capacitance of each electrode. There is a so-called self-capacitance method that detects the presence or absence of a touch based on the amount of change. In particular, the mutual capacitance method enables so-called multi-touch (multi-point detection) that simultaneously detects a plurality of touch positions (Patent Literature). 1).

また、タッチパネル装置は、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及しているが、このタッチパネル装置を、大画面の表示装置と組み合わせることで、多人数を対象にしたプレゼンテーションや講義で使用することができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いる技術が知られている(特許文献2参照)。   Touch panel devices are widely used in the field of personal computers and personal digital assistants, but can be used in presentations and lectures for a large number of people by combining this touch panel device with a large screen display device. A technique that can be used as a so-called interactive whiteboard is known (see Patent Document 2).

特開2002−342033号公報JP 2002-342033 A 特開2009−86855号公報JP 2009-86855 A

しかるに、タッチパネル装置をインタラクティブホワイトボードとして用いる場合、投影型静電容量方式、特にマルチタッチが可能な相互容量方式を採用すると、利便性を高めることができるが、タッチパネル装置の大型化に伴って第1電極と第2電極との間の全体的な静電容量が大きくなる。例えば77インチクラスでは静電容量が100pFを超える。一方、ユーザの指先やスタイラスによるタッチ操作に応じた静電容量の変化は、高々数百fFにすぎず、微々たるものである。このため、タッチパネル装置の大型化に伴って十分な検出精度を確保することができなくなるという課題があった。   However, when the touch panel device is used as an interactive whiteboard, the use of a projected capacitance method, particularly a mutual capacitance method capable of multi-touch, can improve convenience. The overall capacitance between the first electrode and the second electrode is increased. For example, in the 77 inch class, the capacitance exceeds 100 pF. On the other hand, the change in the capacitance according to the touch operation by the user's fingertip or stylus is only a few hundred fF at most, and is slight. For this reason, there existed a subject that it became impossible to ensure sufficient detection accuracy with the enlargement of a touch panel apparatus.

また、タッチパネル装置には、通常、第1電極に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去するバンドパスフィルタが設けられているが、第1電極の駆動信号と一致あるいはごく近接した周波数の外来ノイズが混入した場合、バンドパスフィルタで除去することができないため、タッチ位置の誤検出が発生する。特に、タッチパネル装置をインタラクティブホワイトボードとして用いる場合、タッチパネル装置の大型化に伴って電極が長くなることから、外来ノイズの影響を受け易くなるため、有効な外来ノイズ対策が望まれる。   The touch panel device is usually provided with a band-pass filter that removes a signal having a frequency component other than the frequency of the drive signal applied to the first electrode. When external noise having a close frequency is mixed, it cannot be removed by the band-pass filter, and erroneous detection of the touch position occurs. In particular, when the touch panel device is used as an interactive whiteboard, since the electrodes become longer as the touch panel device becomes larger, it is easy to be affected by the external noise, so that an effective countermeasure against external noise is desired.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、大型化した場合でもタッチ位置の検出を高精度に行うことができるように構成されたタッチパネル装置を提供することにある。さらに本発明は、外来ノイズによる影響でタッチ位置の検出精度が低下することを避けることができるように構成することも目的とする。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to be able to detect the touch position with high accuracy even when the size is increased. It is to provide a touch panel device. Another object of the present invention is to make it possible to avoid a decrease in touch position detection accuracy due to external noise.

本発明のタッチパネル装置は、互いに並走する複数の第1電極及び互いに並走する複数の第2電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第1電極に対して駆動信号を印加する送信部と、前記第1電極に印加された駆動信号に応答した第2電極の充放電電流信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部と、前記受信部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記送信部及び前記受信部の動作を制御する制御部とを備え、前記受信部は、前記充放電電流信号を電圧信号に変換するIV変換部を備え、前記IV変換部は、前記駆動信号おける1つの波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させると共に、1つの波の立下がりと次の波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させるように、変換特性が設定された構成とする。   The touch panel device according to the present invention includes a panel body in which a plurality of first electrodes that run in parallel to each other and a plurality of second electrodes that run in parallel to each other are arranged in a grid pattern, and transmission that applies a drive signal to the first electrodes. A reception unit that receives a charge / discharge current signal of the second electrode in response to a drive signal applied to the first electrode, and outputs a level signal for each electrode intersection, and a level output from the reception unit A control unit that detects a touch position based on a signal and controls operations of the transmission unit and the reception unit, and the reception unit includes an IV conversion unit that converts the charge / discharge current signal into a voltage signal; The IV converter substantially matches the amplitude phase of the voltage signal corresponding to the rising and falling of one wave in the drive signal, and corresponds to the falling of one wave and the rising of the next wave, respectively. The amplitude and phase of the pressure signal so as to substantially coincide, a configuration in which conversion characteristics set.

本発明によれば、1つの波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応する電圧信号の波形が重畳されると共に、1つの波の立下がりと次の波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の波形が重畳されることで、実質的に増幅された波形を得ることができる。このため、タッチパネル装置の大型化に伴って第1電極及び第2電極間の全体的な静電容量が増大しても、タッチ位置の検出を高精度に行うことができる。   According to the present invention, the waveform of the voltage signal corresponding to the rising and falling of one wave is superimposed, and the waveform of the voltage signal corresponding to the falling of one wave and the rising of the next wave, respectively. By superimposing, a substantially amplified waveform can be obtained. For this reason, even if the overall capacitance between the first electrode and the second electrode increases with an increase in the size of the touch panel device, the touch position can be detected with high accuracy.

本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図Overall configuration diagram showing a touch panel device according to the present invention 図1に示した受信電極及び受信部の概略構成図Schematic configuration diagram of the receiving electrode and receiving unit shown in FIG. 図2に示した受信信号処理部の概略構成図Schematic configuration diagram of the received signal processing unit shown in FIG. 図1に示した送信電極に印加される駆動信号及び図3に示したIV変換部から出力される電圧信号を示す波形図1 is a waveform diagram showing a drive signal applied to the transmission electrode shown in FIG. 1 and a voltage signal output from the IV converter shown in FIG. 図3に示したIV変換部の構成を詳細に示す回路図Circuit diagram showing in detail the configuration of the IV converter shown in FIG.

上記課題を解決するためになされた第1の発明は、互いに並走する複数の第1電極及び互いに並走する複数の第2電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第1電極に対して駆動信号を印加する送信部と、前記第1電極に印加された駆動信号に応答した第2電極の充放電電流信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部と、前記受信部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記送信部及び前記受信部の動作を制御する制御部とを備え、前記受信部は、前記充放電電流信号を電圧信号に変換するIV変換部を備え、前記IV変換部は、前記駆動信号おける1つの波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させると共に、1つの波の立下がりと次の波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させるように、変換特性が設定された構成とする。   In order to solve the above problems, a first invention is a panel body in which a plurality of first electrodes that run parallel to each other and a plurality of second electrodes that run parallel to each other are arranged in a grid pattern, and the first electrode A transmitter for applying a drive signal to the receiver, a receiver for receiving a charge / discharge current signal of the second electrode in response to the drive signal applied to the first electrode, and outputting a level signal for each electrode intersection; A control unit configured to detect a touch position based on a level signal output from the reception unit and to control operations of the transmission unit and the reception unit, and the reception unit converts the charge / discharge current signal into a voltage signal. An IV conversion unit for converting, the IV conversion unit substantially matches the amplitude phase of the voltage signal corresponding to the rising and falling of one wave in the drive signal, and the falling and next of one wave Rise of the wave The amplitude and phase of the corresponding voltage signal so as to substantially coincide, a configuration in which conversion characteristics set.

これによると、駆動信号おける1つの波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応する電圧信号の波形が重畳されると共に、1つの波の立下がりと次の波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の波形が重畳されることで、実質的に増幅された波形を得ることができる。このため、タッチパネル装置の大型化に伴って第1電極及び第2電極間の全体的な静電容量が増大しても、タッチ位置の検出を高精度に行うことができる。   According to this, the waveform of the voltage signal corresponding to the rise and fall of one wave in the drive signal is superimposed, and the waveform of the voltage signal corresponding to the fall of one wave and the rise of the next wave, respectively. Is superimposed, a substantially amplified waveform can be obtained. For this reason, even if the overall capacitance between the first electrode and the second electrode increases with an increase in the size of the touch panel device, the touch position can be detected with high accuracy.

前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記第1の発明において、前記送信部は、前記駆動信号の周波数を複数の周波数の間で切り替え可能に構成され、前記IV変換部は、変換特性を、前記駆動信号の複数の周波数にそれぞれ対応した複数の変換特性の間で切り替え可能に構成され、前記制御部は、前記駆動信号の周波数の切り替えに応じて、前記IV変換部の変換特性を切り替えるように制御する構成とする。   According to a second aspect of the present invention for solving the above problem, in the first aspect of the present invention, the transmitter is configured to be able to switch the frequency of the drive signal between a plurality of frequencies, and the IV converter is The conversion characteristic is configured to be switchable between a plurality of conversion characteristics respectively corresponding to a plurality of frequencies of the drive signal, and the control unit is configured to switch the frequency of the drive signal according to the switching of the frequency of the drive signal. It is configured to control to switch the conversion characteristics.

これによると、外来ノイズの周波数が、駆動信号のいずれか1つの周波数と略一致する場合、別の周波数に切り替えることで、第1電極の駆動信号の周波数と同一となる電圧信号の周波数を、外来ノイズの周波数と異なるようにすることができる。このため、第1電極の駆動信号の周波数と異なる周波数成分をカットするバンドパスフィルタで外来ノイズを確実に除去することが可能になり、外来ノイズによる影響でタッチ位置の検出精度が低下することを避けることができる。   According to this, when the frequency of the external noise substantially coincides with any one frequency of the drive signal, the frequency of the voltage signal that is the same as the frequency of the drive signal of the first electrode by switching to another frequency, It can be different from the frequency of the external noise. For this reason, it is possible to reliably remove external noise with a bandpass filter that cuts a frequency component different from the frequency of the drive signal of the first electrode, and the detection accuracy of the touch position is reduced due to the influence of the external noise. Can be avoided.

前記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第2の発明において、前記制御部は、全ての電極交点について充放電電流の受信が終了する1フレーム周期毎に、前記駆動信号の周波数及び前記IV変換部の変換特性を切り替えるように制御すると共に、フレーム単位で外来ノイズの影響の有無を判定して、外来ノイズの影響がある場合にはそのフレームのタッチ位置情報を破棄する構成とする。   According to a third aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the second aspect, the control unit is configured to output the drive signal for each frame period in which reception of charge / discharge current is completed for all electrode intersections. A configuration in which the frequency and the conversion characteristics of the IV conversion unit are controlled to be switched, the presence / absence of the influence of the external noise is determined on a frame basis, and the touch position information of the frame is discarded when the influence of the external noise is present And

これによると、第1電極に印加する駆動信号の周波数を定期的に切り替えるため、種々の周波数の外来ノイズが混入する場合でも、外来ノイズの影響を排除することができる。なお、切り替え可能な周波数が2つのみである場合、1フレーム周期毎に第1の周波数と第2の周波数とで交互に切り替えることになる。   According to this, since the frequency of the drive signal applied to the first electrode is switched periodically, the influence of the external noise can be eliminated even when external noise of various frequencies is mixed. When there are only two frequencies that can be switched, the switching is alternately performed between the first frequency and the second frequency every frame period.

この場合、外来ノイズの影響の有無は、フレーム単位で取得したタッチ位置のばらつき度合いで判定することができ、そのばらつき度合いが大である場合にそのフレームのタッチ位置情報を破棄すればよい。   In this case, the presence or absence of the influence of external noise can be determined based on the degree of variation in the touch position acquired in units of frames, and when the degree of variation is large, the touch position information for that frame may be discarded.

また、切り替え可能な周波数を3つ以上用意することも可能であるが、切り替え可能な周波数が2つの場合でも、2つとも外来ノイズの周波数と一致する可能性は極めて低く、また、タッチ位置情報の破棄はフレーム単位で行われるため、サンプリングレートが結果的に1/2と低下するものの、フレーム周期を十分に小さく設定すれば、タッチパネル装置としての信頼性を十分に確保することが可能となる。   It is also possible to prepare three or more frequencies that can be switched, but even when there are two frequencies that can be switched, it is very unlikely that both frequencies match the frequency of the external noise. However, if the frame period is set sufficiently small, the reliability as a touch panel device can be sufficiently ensured. .

なお、送信部では第1電極を1本ずつを選択して駆動信号を印加し、この1本の第1電極に駆動信号を印加する間に、受信部で第2電極を1本ずつを選択して第2電極の充放電電流を受信することで、全ての電極交点の充放電電流が受信され、この全ての電極交点について充放電電流の受信が終了する期間が、1フレーム周期となる。   The transmitter selects one first electrode at a time and applies a drive signal. While applying the drive signal to the first electrode, the receiver selects one second electrode at a time. Then, by receiving the charge / discharge current of the second electrode, the charge / discharge current of all the electrode intersections is received, and the period in which the reception of the charge / discharge current is completed for all the electrode intersections is one frame period.

前記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記第1〜第3の発明において、前記第2電極の充放電電流信号の前記受信部への入力を個別に断続するスイッチング手段を備え、前記第2電極及び前記スイッチング手段は、所定数ごとにグループ化され、各グループに属する前記スイッチング手段の互いに対応するもの同士が並行してオン/オフ制御される構成とする。   4th invention made | formed in order to solve the said subject WHEREIN: The said 1st-3rd invention is equipped with the switching means which intermittently interrupts the input to the said receiving part of the charging / discharging current signal of the said 2nd electrode. The second electrode and the switching means are grouped by a predetermined number, and the corresponding switching means belonging to each group are controlled to be turned on / off in parallel.

これによると、スイッチング手段の動作が複数のグループ間で並行して行われるため、全ての第2電極の充放電電流信号を受信するのに要する時間を短縮することができる。また、受信部での充放電電流信号の処理をグループごとに分割して行うことができるため、ハードウエア構成の大型化を抑えることができる。   According to this, since the operation of the switching means is performed in parallel between a plurality of groups, it is possible to shorten the time required to receive the charge / discharge current signals of all the second electrodes. In addition, since the processing of the charge / discharge current signal in the receiving unit can be performed for each group, an increase in the size of the hardware configuration can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図である。このタッチパネル装置1は、互いに並走する複数の送信電極(第1電極)2と互いに並走する複数の受信電極(第2電極)3とが格子状に配置されたパネル本体4と、送信電極2に対して駆動信号(パルス信号)を印加する送信部5と、送信電極2に印加された駆動信号に応答した受信電極3の充放電電流信号を受信して、送信電極2と受信電極3とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部6と、この受信部6から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部5及び受信部6の動作を制御する制御部7とを備えている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a touch panel device according to the present invention. The touch panel device 1 includes a panel body 4 in which a plurality of transmission electrodes (first electrodes) 2 that are parallel to each other and a plurality of reception electrodes (second electrodes) 3 that are parallel to each other are arranged in a lattice pattern, and the transmission electrodes 2 receives a charge / discharge current signal of the receiving electrode 3 in response to the driving signal applied to the transmitting electrode 2 and the transmitting electrode 5 that applies a driving signal (pulse signal) to the transmitting electrode 2 and the receiving electrode 3 A receiving unit 6 that outputs a level signal at each electrode intersection where the crossing points and a control that detects the touch position based on the level signal output from the receiving unit 6 and controls the operation of the transmitting unit 5 and the receiving unit 6 Part 7.

このタッチパネル装置1は、大画面の表示装置と組み合わせることで、プレゼンテーションや講義に用いることができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いられ、特にここでは、プロジェクタ装置と組み合わせて用いられ、タッチパネル装置1のタッチ面がプロジェクタ用のスクリーンとなる。   The touch panel device 1 is used as a so-called interactive whiteboard that can be used for presentations and lectures by being combined with a large-screen display device. In particular, the touch panel device 1 is used in combination with a projector device. The touch surface of 1 serves as a projector screen.

タッチパネル装置1から出力されるタッチ位置情報は、パソコンなどの外部機器8に入力され、外部機器8から出力される表示画面データに基づいてプロジェクタ装置9によりタッチパネル装置1のタッチ面上に投影表示される表示画面上に、タッチパネル装置1のタッチ面上でユーザが指先で直接、あるいはスタイラスを用いて行ったタッチ操作に対応した画像が表示され、タッチパネル装置のタッチ面にマーカーで直接描画をするのと同様の感覚で所要の画像を表示させることができ、また表示画面に表示されたボタンなどを操作することができる。さらに、タッチ操作で描かれた画像を消去するイレーサを用いることもできる。   Touch position information output from the touch panel device 1 is input to an external device 8 such as a personal computer, and is projected and displayed on the touch surface of the touch panel device 1 by the projector device 9 based on display screen data output from the external device 8. On the display screen, an image corresponding to the touch operation performed by the user directly with the fingertip or using the stylus on the touch surface of the touch panel device 1 is displayed, and the image is directly drawn with the marker on the touch surface of the touch panel device. It is possible to display a required image with the same feeling as described above, and to operate buttons and the like displayed on the display screen. Furthermore, an eraser that erases an image drawn by a touch operation can be used.

パネル本体4では、複数(例えば120本)の送信電極2がシート材11の表面に配置されると共に、複数(例えば186本)の受信電極3がシート材11の裏面に配置されている。送信電極2及び受信電極3は同一の配置ピッチ(例えば10mm)で配置されている。   In the panel body 4, a plurality (for example, 120) of transmission electrodes 2 are disposed on the surface of the sheet material 11, and a plurality (for example, 186) of the reception electrodes 3 are disposed on the back surface of the sheet material 11. The transmission electrode 2 and the reception electrode 3 are arranged at the same arrangement pitch (for example, 10 mm).

なお、パネル本体4では、送信電極2及び受信電極3とシート材11とで構成される電極シートの背面側に電極シートを支持する背面ボードが設けられ、また電極シートの表面側に電極シートを保護する表面ボードが設けられる。また、送信電極2と受信電極3は互いに絶縁されていればよく、例えば両方ともシート材11の表面側に絶縁層を介して配置された構成してもよい。   In the panel body 4, a back board for supporting the electrode sheet is provided on the back side of the electrode sheet composed of the transmission electrode 2, the reception electrode 3, and the sheet material 11, and the electrode sheet is provided on the surface side of the electrode sheet. A protective surface board is provided. The transmission electrode 2 and the reception electrode 3 may be insulated from each other. For example, both may be configured to be disposed on the surface side of the sheet material 11 via an insulating layer.

パネル本体4において送信電極2と受信電極3とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指先で直接、あるいはスタイラスを用いてタッチ操作を行うと、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。   In the panel body 4, a capacitor is formed at an electrode intersection where the transmission electrode 2 and the reception electrode 3 intersect. When the user performs a touch operation directly with a fingertip or using a stylus, the electrostatic capacitance at the electrode intersection is changed accordingly. By substantially reducing the capacity, it is possible to detect the presence or absence of a touch operation.

特にここでは、相互容量方式が採用され、送信電極2に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極3に充放電電流が流れ、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極3の充放電電流が変化し、この充放電電流の変化量を受信部6で電極交点ごとのレベル信号(ディジタル信号)に変換して制御部7に出力し、制御部7では、電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ(多点検出)が可能である。   In particular, here, the mutual capacitance method is adopted, and when a drive signal is applied to the transmission electrode 2, a charge / discharge current flows to the reception electrode 3 in response to this, and at this time, according to the touch operation of the user, When the capacitance changes, the charging / discharging current of the receiving electrode 3 changes, and the amount of change of the charging / discharging current is converted into a level signal (digital signal) for each electrode intersection by the receiving unit 6 and output to the control unit 7. In the control unit 7, the touch position is calculated based on the level signal for each electrode intersection. This mutual capacitance method enables so-called multi-touch (multi-point detection) in which a plurality of touch positions are detected simultaneously.

送信部5は、制御部7から出力されるタイミング信号に同期して、送信電極2を1本ずつを選択して駆動信号を印加する。受信部6は、1本の送信電極2に駆動信号を印加する間に、受信電極3を1本ずつを選択して受信電極3の充放電電流を受信する。これにより、全ての電極交点ごとの充放電電流を取り出すことができる。なお、例えば全ての電極交点(186×120(=22320))について充放電電流の受信が終了するフレーム周期が10msとすると、120本の送信電極2の1本あたりの駆動信号出力期間は約83μsとなる。   The transmission unit 5 selects one transmission electrode 2 at a time and applies a drive signal in synchronization with the timing signal output from the control unit 7. The receiving unit 6 receives the charging / discharging current of the receiving electrode 3 by selecting the receiving electrodes 3 one by one while applying the drive signal to one transmitting electrode 2. Thereby, the charging / discharging current for every electrode intersection can be taken out. For example, if the frame period at which the reception of the charge / discharge current is completed is 10 ms at all electrode intersections (186 × 120 (= 22320)), the drive signal output period per 120 transmission electrodes 2 is about 83 μs. It becomes.

制御部7は、受信部6から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置(タッチ領域の中心座標)を求める。このタッチ位置の演算では、X軸方向(送信電極2の延在方向)とY軸方向(受信電極3の延在方向)とでそれぞれ隣接する複数(例えば4×4)の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法(例えば重心法)を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極2及び受信電極3の配置ピッチ(10mm)より高い分解能(例えば1mm以下)でタッチ位置を検出することができる。   The control unit 7 obtains the touch position (center coordinate of the touch area) from the level signal for each electrode intersection output from the receiving unit 6 by a predetermined calculation process. In the calculation of the touch position, the level at each of a plurality of (for example, 4 × 4) electrode intersections adjacent to each other in the X-axis direction (extending direction of the transmitting electrode 2) and the Y-axis direction (extending direction of the receiving electrode 3). The touch position is obtained from the signal using a required interpolation method (for example, the center of gravity method). Thereby, the touch position can be detected with a resolution (for example, 1 mm or less) higher than the arrangement pitch (10 mm) of the transmission electrode 2 and the reception electrode 3.

図2は、図1に示した受信電極3及び受信部6の概略構成図である。各受信電極3には、受信電極3の充放電電流信号の受信部6への入力を断続するスイッチング素子(スイッチング手段)SWが接続されている。受信部6は、スイッチング素子SWを介して受信電極3から入力される充放電電流信号に対して所要の信号処理を行う受信信号処理部21とを備えている。各スイッチング素子SWは制御部7からの駆動信号に応じて個別にオン/オフ制御される。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the receiving electrode 3 and the receiving unit 6 shown in FIG. Each receiving electrode 3 is connected to a switching element (switching means) SW for intermittently inputting the charge / discharge current signal of the receiving electrode 3 to the receiving unit 6. The reception unit 6 includes a reception signal processing unit 21 that performs required signal processing on a charge / discharge current signal input from the reception electrode 3 via the switching element SW. Each switching element SW is individually on / off controlled in accordance with a drive signal from the control unit 7.

受信電極3及びスイッチング素子SWは、所定数(例えば24本)ごとにグループ化され、各グループに属するスイッチング素子SWの互いに対応するもの同士が並行してオン/オフ制御される。また、各グループごとに受信信号処理部21が設けられている。各グループではスイッチング素子SWが1つずつ順にオンとなるように制御され、残りのスイッチング素子SWはオフに制御されており、スイッチング素子SWをオンとすることで選択された1本の受信電極3の充放電電流信号が受信信号処理部21に入力される。   The receiving electrodes 3 and the switching elements SW are grouped by a predetermined number (for example, 24), and corresponding switching elements SW belonging to each group are ON / OFF controlled in parallel. A reception signal processing unit 21 is provided for each group. In each group, the switching elements SW are controlled so as to be sequentially turned on one by one, the remaining switching elements SW are controlled to be turned off, and one receiving electrode 3 selected by turning on the switching elements SW. The charge / discharge current signal is input to the reception signal processing unit 21.

このように、スイッチング素子SWのスイッチング動作が複数のグループ間で並行して行われるため、全ての受信電極3の充放電電流信号を受信するのに要する時間を短縮することができる。また、受信部6での充放電電流信号の処理をグループごとに分割して行うことができるため、ハードウエア構成の大型化を抑えることができる。   As described above, since the switching operation of the switching element SW is performed in parallel among a plurality of groups, the time required to receive the charge / discharge current signals of all the reception electrodes 3 can be shortened. Moreover, since the process of the charging / discharging current signal in the receiving unit 6 can be divided and performed for each group, an increase in the size of the hardware configuration can be suppressed.

なお、受信電極3のグループ化では、各グループに属する受信電極3の本数を同一とする必要はなく、例えば受信電極3が186本の場合、7つのグループA〜Gを24本とし、最後のグループHを18本とすればよい。   In the grouping of the reception electrodes 3, the number of reception electrodes 3 belonging to each group does not need to be the same. For example, when the number of reception electrodes 3 is 186, seven groups A to G are set to 24, and the last What is necessary is just to make 18 groups H.

図3は、図2に示した受信信号処理部21の概略構成図である。この受信信号処理部21は、IV変換部31と、バンドパスフィルタ32と、絶対値検出部33と、積分部34と、サンプルホールド部35と、AD変換部36とを備えている。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the received signal processing unit 21 shown in FIG. The reception signal processing unit 21 includes an IV conversion unit 31, a band pass filter 32, an absolute value detection unit 33, an integration unit 34, a sample hold unit 35, and an AD conversion unit 36.

IV変換部31では、スイッチング素子SWを介して入力される受信電極3の充放電電流信号(アナログ信号)が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ32では、IV変換部31の出力信号に対して、送信電極2に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部(整流部)33では、バンドパスフィルタ32の出力信号に対して全波整流が行われる。積分部34では、絶対値検出部33の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。サンプルホールド部35では、積分部34の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする処理が行われる。AD変換部36では、サンプルホールド部35の出力信号をAD変換してレベル信号(ディジタル信号)を出力する。   In the IV conversion unit 31, the charge / discharge current signal (analog signal) of the reception electrode 3 input via the switching element SW is converted into a voltage signal. In the band pass filter 32, a process for removing a signal having a frequency component other than the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2 is performed on the output signal of the IV conversion unit 31. The absolute value detection unit (rectification unit) 33 performs full-wave rectification on the output signal of the bandpass filter 32. The integration unit 34 performs processing for integrating the output signal of the absolute value detection unit 33 in the time axis direction. In the sample hold unit 35, a process of sampling the output signal of the integration unit 34 at a predetermined timing is performed. The AD converter 36 AD-converts the output signal from the sample hold unit 35 and outputs a level signal (digital signal).

図4は、図1に示した送信電極2に印加される駆動信号及び図3に示したIV変換部31から出力される電圧信号を示す波形図である。図4(A)は、従来技術による場合を、図4(B)は、本発明による場合をそれぞれ示す。なお、図示する電圧信号は、バンドパスフィルタ32にて、送信電極2に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号をカットした後の波形である。   FIG. 4 is a waveform diagram showing a drive signal applied to the transmission electrode 2 shown in FIG. 1 and a voltage signal output from the IV converter 31 shown in FIG. 4A shows a case according to the prior art, and FIG. 4B shows a case according to the present invention. The voltage signal shown in the figure is a waveform after the band-pass filter 32 cuts a signal having a frequency component other than the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2.

通常、送信電極2に駆動信号(パルス信号)を印加すると、図4(A)に示すように、パルス波の立ち上がり時に、電極交点のコンデンサへの充電による波形A1・A3が観測され、ついでその過渡応答として、電極交点のコンデンサからの放電による波形A2・A4が観測され、その後も次第に減衰する小さな波形が観測される。また、パルス波の立ち下がり時には、電極交点のコンデンサからの放電による波形B1が観測され、ついでその過渡応答として、電極交点のコンデンサへの充電による波形B2が観測され、その後も次第に減衰する小さな波形が観測される。   Normally, when a drive signal (pulse signal) is applied to the transmission electrode 2, as shown in FIG. 4A, waveforms A1 and A3 due to charging of the capacitor at the electrode intersection are observed at the rise of the pulse wave, and then As the transient response, waveforms A2 and A4 due to the discharge from the capacitor at the electrode intersection are observed, and thereafter a small waveform that gradually attenuates is observed. Further, at the fall of the pulse wave, a waveform B1 due to discharge from the capacitor at the electrode intersection is observed, and as a transient response, a waveform B2 due to charging of the capacitor at the electrode intersection is observed, and thereafter a small waveform that gradually attenuates. Is observed.

ここで、タッチ操作があると、電極交点のコンデンサの静電容量が低減するため、IV変換部31から出力される電圧信号の振幅が小さくなる。このため、波高値の変化でタッチ操作の有無を判定することができるが、ここでは、全波整流後に積分を行って得られる値、すなわち波形の面積の積算値で判定を行うようにしており、1つの電極交点ごとのパルス数を増やすことで、振幅の小さな変化でも高い精度で判定を行うことができる。   Here, when there is a touch operation, the capacitance of the capacitor at the electrode intersection is reduced, so the amplitude of the voltage signal output from the IV conversion unit 31 is reduced. For this reason, the presence or absence of a touch operation can be determined based on the change in the peak value, but here the determination is made using the value obtained by integration after full-wave rectification, that is, the integrated value of the waveform area. By increasing the number of pulses at each electrode intersection, even a small change in amplitude can be determined with high accuracy.

しかしながら、このタッチパネル装置1は、インタラクティブホワイトボードとして用いられるため、大型化に伴って、送信電極2及び受信電極3間の全体的な静電容量が大きくなり、全体的な静電容量に対するタッチ操作による静電容量変化が極端に小さくなるため、外来ノイズの影響を受け易くなり、タッチ位置の検出に高い精度を確保しようとすると、1つの電極交点あたりのパルス数を多くする必要がある。   However, since the touch panel device 1 is used as an interactive whiteboard, the overall capacitance between the transmission electrode 2 and the reception electrode 3 increases as the size of the touch panel device 1 increases. Since the capacitance change due to is extremely small, it is easily affected by external noise, and it is necessary to increase the number of pulses per electrode intersection in order to ensure high accuracy in detecting the touch position.

そこでここでは、IV変換部31が、送信部5から送信電極2に印加される駆動信号(パルス信号)おける1つのパルス波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応してIV変換部31から出力される電圧信号の振幅位相を略一致させると共に、1つのパルス波の立下がりと次のパルス波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させるように、変換特性が設定されている。   Therefore, here, the IV conversion unit 31 is output from the IV conversion unit 31 corresponding to the rising and falling of one pulse wave in the drive signal (pulse signal) applied from the transmission unit 5 to the transmission electrode 2. The conversion characteristics are set so that the amplitude phases of the voltage signals to be substantially matched and the amplitude phases of the voltage signals respectively corresponding to the fall of one pulse wave and the rise of the next pulse wave are substantially matched.

すなわち、1つのパルス波の立上がり時の放電(過渡応答)による波形A2に、同じパルス波の立下がり時の放電による波形B1が重畳されると共に、1つのパルス波の立下がり時の充電(過渡応答)による波形B2に、次のパルス波の立上がり時の充電による波形A3が重畳されるようにする。このような変換特性は、IV変換部31の変換回路の時定数を調整することで得ることができる。   That is, a waveform B1 due to discharge at the fall of the same pulse wave is superimposed on a waveform A2 due to discharge (transient response) at the rise of one pulse wave, and charging (transient at the fall of one pulse wave) The waveform A3 due to charging at the rise of the next pulse wave is superimposed on the waveform B2 due to (response). Such conversion characteristics can be obtained by adjusting the time constant of the conversion circuit of the IV conversion unit 31.

このようにすると、図4(B)に示すように、実質的に増幅された波形を得ることができる。これはインパルス応答における主パルス以降のパルスが累積加算されることによる。これにより、タッチパネル装置1の大型化に伴って送信電極2及び受信電極3間の全体的な静電容量が増大しても、1つの電極交点あたりのパルス数を多くすることなく、タッチ位置の検出を高精度に行うことができる。   In this way, a substantially amplified waveform can be obtained as shown in FIG. This is due to the cumulative addition of pulses after the main pulse in the impulse response. As a result, even if the overall capacitance between the transmission electrode 2 and the reception electrode 3 increases with an increase in the size of the touch panel device 1, the touch position can be increased without increasing the number of pulses per electrode intersection. Detection can be performed with high accuracy.

ところで、受信信号処理部21では、IV変換部31の後段にバンドパスフィルタ32が設けられており、外来ノイズが混入しても、その周波数が送信電極2に印加される駆動信号の周波数と大きく異なると、バンドパスフィルタ32で除去することができる。ところが、前記のように振幅位相を略一致させると、IV変換部31から出力される電圧信号が、送信電極2に印加される駆動信号と同一の周波数となり、このとき、駆動信号の周波数と略一致する周波数の外来ノイズが混入すると、バンドパスフィルタ32で除去することができない。このため、正確なタッチ位置の検出が困難になり、具体的には、検出されるタッチ位置(座標値)に一貫性、連続性がなくなり、タッチ位置がランダムに変化するため、タッチ位置の誤検出が発生する。   By the way, in the reception signal processing unit 21, a band pass filter 32 is provided at the subsequent stage of the IV conversion unit 31, and even if external noise is mixed, the frequency thereof is larger than the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2. If they are different, they can be removed by the band pass filter 32. However, when the amplitude phases are substantially matched as described above, the voltage signal output from the IV conversion unit 31 has the same frequency as the drive signal applied to the transmission electrode 2, and at this time, the frequency of the drive signal is substantially the same. If external noise having a matching frequency is mixed, the band-pass filter 32 cannot remove it. This makes it difficult to accurately detect the touch position. Specifically, the detected touch position (coordinate values) is not consistent and continuous, and the touch position changes randomly. Detection occurs.

そこでここでは、送信部5が、駆動信号の周波数を複数の周波数の間で切り替え可能に構成され、IV変換部31は、変換特性を、駆動信号の複数の周波数にそれぞれ対応した複数の変換特性の間で切り替え可能に構成され、制御部7は、駆動信号の周波数の切り替えに応じて、IV変換部31の変換特性を切り替えるように制御する。   Therefore, here, the transmission unit 5 is configured to be able to switch the frequency of the drive signal between a plurality of frequencies, and the IV conversion unit 31 has a plurality of conversion characteristics respectively corresponding to the plurality of frequencies of the drive signal. The control unit 7 performs control so as to switch the conversion characteristics of the IV conversion unit 31 in accordance with the switching of the frequency of the drive signal.

これにより、外来ノイズの周波数が、駆動信号のいずれか1つの周波数と略一致する場合、別の周波数に切り替えることで、送信電極2の駆動信号の周波数と同一となる電圧信号の周波数を、外来ノイズの周波数と異なるようにすることができる。このため、送信電極2の駆動信号の周波数と異なる周波数成分をカットするバンドパスフィルタで外来ノイズを確実に除去することが可能になり、外来ノイズによる影響でタッチ位置の検出精度が低下することを避けることができる。   As a result, when the frequency of the external noise substantially matches one of the frequencies of the drive signal, the frequency of the voltage signal that is the same as the frequency of the drive signal of the transmission electrode 2 is changed to the external frequency by switching to another frequency. It can be different from the noise frequency. For this reason, it is possible to reliably remove external noise with a band-pass filter that cuts a frequency component different from the frequency of the drive signal of the transmission electrode 2, and the detection accuracy of the touch position decreases due to the influence of the external noise. Can be avoided.

特にここでは、送信部5が、送信電極2に印加する駆動信号を、第1の周波数(例えば5MHz)と第2の周波数(例えば3MHz)とで切り替え可能に構成され、IV変換部31は、以下に説明するように、変換特性を、駆動信号の第1の周波数に対応した第1の変換特性と第2の周波数に対応した第2の変換特性とで切り替え可能に構成されている。   In particular, here, the transmission unit 5 is configured to be able to switch the drive signal applied to the transmission electrode 2 between a first frequency (for example, 5 MHz) and a second frequency (for example, 3 MHz), and the IV conversion unit 31 As will be described below, the conversion characteristics can be switched between a first conversion characteristic corresponding to the first frequency of the drive signal and a second conversion characteristic corresponding to the second frequency.

図5は、図3に示したIV変換部31の構成を詳細に示す回路図である。IV変換部31は、2つの異なる変換特性を有する第1の変換回路51a及び第2の変換回路51bと、この変換回路51a・51bのいずれか一方を選択する入力スイッチ52及び出力スイッチ53とで構成されている。   FIG. 5 is a circuit diagram showing in detail the configuration of the IV converter 31 shown in FIG. The IV conversion unit 31 includes a first conversion circuit 51a and a second conversion circuit 51b having two different conversion characteristics, and an input switch 52 and an output switch 53 that select one of the conversion circuits 51a and 51b. It is configured.

第1の変換回路51aは、オペアンプOPAaと、抵抗成分Raと、第1の容量成分Ca1と、第2の容量成分Ca2とを備えており、抵抗成分Ra及び第1の容量成分Ca1は、オペアンプOPAaの一方の入力側と出力側との間に並列接続されている。第2の容量成分Ca2は、オペアンプOPAaの他方の入力側に設けられてGND接続されている。第2の変換回路51bは、オペアンプOPAbと、抵抗成分Rb1と、第1の容量成分Cb1と、第2の容量成分Cb2とを備えており、第1の変換回路51aと同一の回路構成を有している。   The first conversion circuit 51a includes an operational amplifier OPAa, a resistance component Ra, a first capacitance component Ca1, and a second capacitance component Ca2. The resistance component Ra and the first capacitance component Ca1 are the operational amplifier. The OPAa is connected in parallel between one input side and the output side. The second capacitive component Ca2 is provided on the other input side of the operational amplifier OPAa and is GND-connected. The second conversion circuit 51b includes an operational amplifier OPAb, a resistance component Rb1, a first capacitance component Cb1, and a second capacitance component Cb2, and has the same circuit configuration as the first conversion circuit 51a. is doing.

第1の変換回路51aと第2の変換回路51bとでは、互いに対応する抵抗成分Ra・Rbが異なる抵抗値に設定され、また、第1の容量成分Ca1・Cb1は異なる容量値に設定され、第2の容量成分Ca2・Cb2が異なる容量値に設定されている。これにより第1の変換回路51aと第2の変換回路51bとはそれぞれ異なる時定数を備えたものとなる。   In the first conversion circuit 51a and the second conversion circuit 51b, the resistance components Ra and Rb corresponding to each other are set to different resistance values, and the first capacitance components Ca1 and Cb1 are set to different capacitance values. The second capacitance components Ca2 and Cb2 are set to different capacitance values. As a result, the first conversion circuit 51a and the second conversion circuit 51b have different time constants.

なお、各変換回路51a・51bにおいて、各構成要素の抵抗値や容量値を互いに対応するもの同士で全て異なる値に設定する必要はなく、所要の時定数が得られるように各構成要素の抵抗値や容量値を適宜に設定すればよい。また、各構成要素の抵抗値や容量値を0とする、例えば、第1の変換回路51aで、第2の容量成分Ca2の容量を0とする構成も可能である。   In each of the conversion circuits 51a and 51b, it is not necessary to set the resistance value and the capacitance value of each component to be different from each other, and the resistance of each component is obtained so that a required time constant can be obtained. What is necessary is just to set a value and a capacity | capacitance value suitably. In addition, a configuration in which the resistance value or the capacitance value of each component is set to 0, for example, the first conversion circuit 51a may have a configuration in which the capacitance of the second capacitance component Ca2 is set to 0 is possible.

ここで、第1の変換回路51aは、駆動信号の第1の周波数(例えば5MHz)に対応した第1の変換特性に設定される、すなわち第1の周波数で、図4(B)に示した振幅位相の一致による増幅が実現されるように時定数が調整されている。第2の変換回路51bは、駆動信号の第2の周波数(例えば3MHz)に対応した第2の変換特性に設定される、すなわち第2の周波数で、図4(B)に示した振幅位相の一致による増幅が実現されるように時定数が調整されている。   Here, the first conversion circuit 51a is set to the first conversion characteristic corresponding to the first frequency (for example, 5 MHz) of the drive signal, that is, at the first frequency, as shown in FIG. The time constant is adjusted so that amplification by matching the amplitude phase is realized. The second conversion circuit 51b is set to the second conversion characteristic corresponding to the second frequency (for example, 3 MHz) of the drive signal. That is, the second conversion circuit 51b has the amplitude and phase shown in FIG. The time constant is adjusted so that amplification by coincidence is realized.

制御部7では、送信電極2に印加される駆動信号の周波数の切り替えに応じて、第1の変換回路51aと第2の変換回路51bとを切り替える、すなわち駆動信号が第1の周波数であれば第1の変換回路51aが選択され、駆動信号が第2の周波数であれば第2の変換回路51bが選択される。   In the control unit 7, the first conversion circuit 51a and the second conversion circuit 51b are switched according to the switching of the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2, that is, if the drive signal is the first frequency. If the first conversion circuit 51a is selected and the drive signal is the second frequency, the second conversion circuit 51b is selected.

特にここでは、制御部7が、全ての電極交点について充放電電流の受信が終了する1フレーム周期毎に、送信部5から送信電極2に印加される駆動信号の周波数及びIV変換部31の変換特性を切り替えるように制御する。この実施形態では、駆動信号の周波数が第1の周波数と第2の周波数との2つのみであるため、1フレーム周期毎に、駆動信号の周波数が第1の周波数と第2の周波数と間で交互に切り替えられると共に、IV変換部の第1の変換回路と第2の変換回路とが交互に切り替えられる。   In particular, here, the control unit 7 converts the frequency of the drive signal applied from the transmission unit 5 to the transmission electrode 2 and the conversion of the IV conversion unit 31 every frame period in which the reception of the charge / discharge current is completed at all electrode intersections. Control to switch characteristics. In this embodiment, since there are only two frequencies of the drive signal, the first frequency and the second frequency, the frequency of the drive signal is between the first frequency and the second frequency every frame period. Are alternately switched, and the first conversion circuit and the second conversion circuit of the IV conversion unit are alternately switched.

このように、送信電極2に印加する駆動信号の周波数を定期的に切り替えるため、種々の周波数の外来ノイズが混入する場合でも、外来ノイズの影響を排除することができる。また、切り替え可能な周波数が2つの場合でも、2つとも外来ノイズの周波数と一致する可能性は極めて低く、信頼性を十分に確保することが可能となる。   As described above, since the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2 is periodically switched, even when external noise of various frequencies is mixed, the influence of the external noise can be eliminated. Further, even when there are two frequencies that can be switched, it is very unlikely that both of the frequencies coincide with the frequency of the external noise, and it is possible to sufficiently ensure reliability.

さらに、制御部7では、フレーム単位で取得したタッチ位置のばらつき度合いでタッチ位置の有効性を判定し、タッチ位置のばらつき度合いが大である、具体的にはばらつき度合いが所定のしきい値を超える場合には、外来ノイズの影響があるものと判断して、そのタッチ位置情報を破棄する。ここで、タッチ位置情報の破棄はフレーム単位で行われるため、サンプリングレートが結果的に1/2と低下するものの、フレーム周期を十分に小さく設定すれば、信頼性を十分に確保することが可能となる。   Further, the control unit 7 determines the effectiveness of the touch position based on the variation degree of the touch position acquired in units of frames, and the variation degree of the touch position is large. Specifically, the variation degree has a predetermined threshold value. If it exceeds, it is determined that there is an influence of external noise, and the touch position information is discarded. Here, since the discard of the touch position information is performed in units of frames, the sampling rate is reduced to ½ as a result. However, if the frame period is set sufficiently small, sufficient reliability can be ensured. It becomes.

ちなみに、外来ノイズが混入しない場合には、送信電極2に印加する駆動信号の周波数の違いに関係なく同一のタッチ位置が検出されることから、通常は周波数を定期的に切り替えてもなんら弊害はない。   By the way, when no external noise is mixed, the same touch position is detected regardless of the difference in the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2, so that even if the frequency is switched periodically, there is no problem. Absent.

なお、前記の例では、外来ノイズの影響の有無に関係なく、送信電極2に印加する駆動信号の周波数を定期的に切り替えるものとしたが、外来ノイズの影響があるものと判断されたところで、周波数の切り替え操作を行う構成も可能である。例えば初期動作は第1の周波数(例えば5MHz)で行われるようにしておき、所定のしきい値との比較により、検出されたタッチ位置のばらつき度合いが大と判定されると、第2の周波数(例えば3MHz)に切り替えるようにしてもよい。   In the above example, the frequency of the drive signal applied to the transmission electrode 2 is periodically switched regardless of the presence or absence of the influence of external noise, but when it is determined that there is an influence of external noise, A configuration for performing a frequency switching operation is also possible. For example, the initial operation is performed at the first frequency (for example, 5 MHz), and when the degree of variation in the detected touch position is determined to be large by comparison with a predetermined threshold value, the second frequency is set. You may make it switch to (for example, 3 MHz).

また、外来ノイズによる影響はユーザのタッチ操作がない状況でも認められ、バンドパスフィルタ32で除去不能な外来ノイズが混入すると、受信部6から出力されるレベル信号が不安定となる。そこで、レベル信号の安定性で外来ノイズの影響の有無を判定し、この判定結果に応じて駆動信号の周波数及びIV変換部の変換特性の切り替え操作を行うようにしても良い。この場合、タッチ操作に関係ないため、装置の起動時に実施されるキャリブレーション時に実行するとよい。   Further, the influence of the external noise is recognized even in a situation where there is no user touch operation. When external noise that cannot be removed by the bandpass filter 32 is mixed, the level signal output from the receiving unit 6 becomes unstable. Therefore, the presence or absence of the influence of external noise may be determined based on the stability of the level signal, and the switching operation of the frequency of the drive signal and the conversion characteristic of the IV conversion unit may be performed according to the determination result. In this case, since it is not related to the touch operation, it is preferable to execute the calibration at the time of starting the apparatus.

本発明にかかるタッチパネル装置は、大型化した場合でもタッチ位置の検出を高精度に行うことができる効果を有し、第1電極に印加された駆動信号に応答した第2電極の充放電電流信号を受信して電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部に、第2電極の充放電電流信号を電圧信号に変換するIV変換部を備えたタッチパネル装置などとして有用である。   The touch panel device according to the present invention has an effect that the touch position can be detected with high accuracy even when the size is increased, and the charge / discharge current signal of the second electrode in response to the drive signal applied to the first electrode. It is useful as a touch panel device or the like provided with an IV conversion unit that converts a charge / discharge current signal of the second electrode into a voltage signal in a receiving unit that receives the signal and outputs a level signal for each electrode intersection.

1 タッチパネル装置
2 送信電極(第1電極)
3 受信電極(第2電極)
4 パネル本体
5 送信部
6 受信部
7 制御部
21 受信信号処理部
31 IV変換部
32 バンドパスフィルタ
51a 第1の変換回路
51b 第2の変換回路
52 入力スイッチ
53 出力スイッチ
SW スイッチング素子
1 Touch Panel Device 2 Transmitting Electrode (First Electrode)
3 Receiver electrode (second electrode)
4 Panel body 5 Transmitter 6 Receiver 7 Controller 21 Received signal processor 31 IV converter 32 Band pass filter 51a First converter 51b Second converter 52 Input switch 53 Output switch SW Switching element

Claims (4)

互いに並走する複数の第1電極及び互いに並走する複数の第2電極が格子状に配置されたパネル本体と、
前記第1電極に対して駆動信号を印加する送信部と、
前記第1電極に印加された駆動信号に応答した第2電極の充放電電流信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部と、
前記受信部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記送信部及び前記受信部の動作を制御する制御部とを備え、
前記受信部は、前記充放電電流信号を電圧信号に変換するIV変換部を備え、
前記IV変換部は、前記駆動信号おける1つの波の立上がりと立下がりとにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させると共に、1つの波の立下がりと次の波の立上がりにそれぞれ対応する電圧信号の振幅位相を略一致させるように、変換特性が設定されたことを特徴とするタッチパネル装置。
A panel body in which a plurality of first electrodes that run parallel to each other and a plurality of second electrodes that run parallel to each other are arranged in a grid pattern;
A transmitter for applying a drive signal to the first electrode;
A receiving unit for receiving a charge / discharge current signal of the second electrode in response to the drive signal applied to the first electrode, and outputting a level signal for each electrode intersection;
A control unit that detects the touch position based on a level signal output from the reception unit and controls the operation of the transmission unit and the reception unit;
The receiver includes an IV converter that converts the charge / discharge current signal into a voltage signal,
The IV converter substantially matches the amplitude phase of the voltage signal corresponding to the rising and falling of one wave in the drive signal, and corresponds to the falling of one wave and the rising of the next wave, respectively. A touch panel device, wherein the conversion characteristics are set so that the amplitude phases of the voltage signals are substantially matched.
前記送信部は、前記駆動信号の周波数を複数の周波数の間で切り替え可能に構成され、
前記IV変換部は、変換特性を、前記駆動信号の複数の周波数にそれぞれ対応した複数の変換特性の間で切り替え可能に構成され、
前記制御部は、前記駆動信号の周波数の切り替えに応じて、前記IV変換部の変換特性を切り替えるように制御することを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル装置。
The transmission unit is configured to be able to switch the frequency of the drive signal between a plurality of frequencies,
The IV conversion unit is configured to be able to switch a conversion characteristic between a plurality of conversion characteristics respectively corresponding to a plurality of frequencies of the drive signal,
The touch panel device according to claim 1, wherein the control unit performs control so as to switch conversion characteristics of the IV conversion unit in accordance with switching of the frequency of the drive signal.
前記制御部は、全ての電極交点について充放電電流の受信が終了する1フレーム周期毎に、前記駆動信号の周波数及び前記IV変換部の変換特性を切り替えるように制御すると共に、フレーム単位で外来ノイズの影響の有無を判定して、外来ノイズの影響がある場合にはそのフレームのタッチ位置情報を破棄することを特徴とする請求項2に記載のタッチパネル装置。   The control unit controls to switch the frequency of the drive signal and the conversion characteristics of the IV conversion unit every frame period in which the reception of the charge / discharge current is completed for all the electrode intersections, and the external noise in units of frames. The touch panel device according to claim 2, wherein the touch position information of the frame is discarded when there is an influence of external noise. 前記第2電極の充放電電流信号の前記受信部への入力を個別に断続するスイッチング手段を備え、前記第2電極及び前記スイッチング手段は、所定数ごとにグループ化され、各グループに属する前記スイッチング手段の互いに対応するもの同士が並行してオン/オフ制御されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のタッチパネル装置。   Switching means for individually switching input / output of the charge / discharge current signal of the second electrode to the receiving unit, wherein the second electrode and the switching means are grouped by a predetermined number, and the switching belonging to each group The touch panel device according to any one of claims 1 to 3, wherein corresponding ones of the means are on / off controlled in parallel.
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