JP2011175452A - タッチセンサ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示装置などからのノイズの影響を受けやすい静電容量型タッチパネルのタッチ又は非タッチの検出においてノイズの影響を軽減するタッチセンサ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】タッチパネルの容量電極に対するタッチ又は非タッチに応ずる充電電荷を蓄積して電圧に変換する一対の検出回路（８５，８７）を設け、一対の検出回路による異なる容量電極に対する検出電圧の差分を差動増幅する（８９）場合、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいて、前記容量電極に対するタッチまたは非タッチを判別する。一対の検出回路による異なる容量電極は例えば隣接する電極とされる。また、前記タッチ又非タッチを判別する場合に、例えば、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に対して平均を求めて利用する。
【選択図】図４
【解決手段】タッチパネルの容量電極に対するタッチ又は非タッチに応ずる充電電荷を蓄積して電圧に変換する一対の検出回路（８５，８７）を設け、一対の検出回路による異なる容量電極に対する検出電圧の差分を差動増幅する（８９）場合、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいて、前記容量電極に対するタッチまたは非タッチを判別する。一対の検出回路による異なる容量電極は例えば隣接する電極とされる。また、前記タッチ又非タッチを判別する場合に、例えば、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に対して平均を求めて利用する。
【選択図】図４
Description
本発明は、静電容量型タッチパネルのタッチ、非タッチ（接触、非接触）を判別するタッチセンサ装置に関し、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に重ねて配置された静電容量型タッチパネルを備えたタッチセンサ装置に適用して有効な技術に関する。
透明導電膜（ＩＴＯ）で形成される電極容量の、指等のタッチによる変動を検出する、静電容量型タッチパネルにおいて、容量の変動を検出する方式として、外部電源から電極容量へのチャージ手段、電極容量から外部容量への電荷移動を利用する方式が一般的である。
この電荷移動を利用した方法として、外部電源を電圧源とし，外部容量への電荷移動量を電圧として計測することにより電極容量の変動を検出する方式が特許文献１に、外部電源を電流源とし、外部容量への電荷移動の時間を計測することにより電極容量の変動を検出する方式が特許文献２に開示されている。
しかしながら、上記特許文献の技術は、ノイズによる影響について考慮されておらず、特にタッチパネルがＬＣＤ等の表示装置に貼り付けられることを考慮すると、表示によるノイズは無視できない。また、電極容量の絶対値を検出するための方式のため、電極容量に対する指タッチでの容量変動分が非常に微小であることから、さらにノイズの影響を受けやすくなる。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、表示装置などからのノイズの影響を受けやすい静電容量型タッチパネルのタッチ又は非タッチの検出においてノイズの影響を軽減するタッチセンサ装置を提供することを目的とする。
また、容量変動分が非常に微小であることから、後のディジタル信号処理のために必須となるアナログディジタル変換の精度あるいは回路規模が問題となる。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、微小なアナログ電圧を小さい回路規模で精度よくディジタル変換するアナログディジタル変換手段を備えた静電容量型タッチパネル装置を提供することを目的とする。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、タッチパネルの容量電極に対するタッチ又は非タッチに応ずる充電電荷を蓄積して電圧に変換する一対の検出回路を設け、一対の検出回路による異なる容量電極に対する検出電圧の差分を差動増幅する場合、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいて、前記容量電極に対するタッチまたは非タッチを判別する。
一対の検出回路による異なる容量電極は例えば隣接する電極とされる。また、前記タッチ又非タッチを判別する場合に、例えば、一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に対して平均を求めて利用する。また、検出回路がタッチ又は非タッチに応ずる充電電荷を検出容量素子に蓄積して電圧に変換する場合に、一対の検出回路の検出容量素子の容量値は同一ではなく例えばタッチと非タッチによる容量値の差以上でアンバランスにする。
また、タッチパネルの容量電極に対するタッチ又は非タッチに応ずる充電電荷を蓄積して電圧に変換する検出回路によって検出されるアナログ電圧値を、電圧−周波数変換回路と周波数−カウント値変換回路で構成されるアナログディジタル変換手段によりディジタル変換する。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、差分を増幅することにより、タッチと非タッチによる微小な容量変化を容易に拡大でき、更にＬＣＤ等の表示装置からのノイズのような同相ノイズの除去にも資することができる。同相ノイズの除去という点では隣接する電極容量の差分を増幅することが優位である。
検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に対して平均を採ることにより、検出容量素子の容量値のばらつきによる検出電圧の誤差の解消に役立つ。そして、双方の検出容量素子の容量値に所定の差を持たせることにより、差動増幅入力の大小関係を、タッチと非タッチによる容量変動や配線容量による容量差にかかわらず常に一定とすることができ、タッチセンサ装置の回路規模の縮小と動作の安定に寄与する。
また、アナログディジタル変換手段として電圧−周波数変換回路と周波数−カウント値変換回路を設けることにより、構成部品が一般的にコンパレータ等のアナログ回路を必要とするアナログディジタル変換回路に比べて、インバータやカウンタといったディジタル回路で構成でき、規模を小さくすることができる。また、周波数−カウント値変換回路において周波数をカウントする期間を長くすることにより精度を上げることが可能であり、回路規模の増加を伴わない。
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るタッチセンサ装置は、各々が電極容量を持ち複数の容量電極（１８，１９）によって構成された静電容量型タッチパネル(１５)と、接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を第１の検出電圧(８６)として検出する第１の電極容量検出回路(８５)と、第１の電極容量検出回路とは別に接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を第２の検出電圧(８８)として検出する第２の電極容量検出回路(８７)と、前記第１の電極容量検出回路及び前記第２の電極容量検出回路の夫々に接続する容量電極を選択するスイッチ回路（５１〜５４、６０〜６３、６９〜７２）と、前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部(４５)と、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分を増幅して出力する差動増幅部（８９）と、前記差動増幅部の出力をディジタル変換するアナログディジタル変換部(９１)と、前記アナログディジタル変換部の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部（５０）と、を備える。前記制御部は、一対の容量電極に対して、一方を前記第１の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に接続して前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力された後に、一方を前記第２の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に繋ぎ代えて前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力されるように、前記スイッチ回路を制御する。
一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいてタッチ又は非タッチを判別するから、タッチと非タッチによる微小な容量変化を容易に拡大でき、ＬＣＤ等の表示装置からのノイズのような同相ノイズの除去にも資することができる。
〔２〕項１のタッチセンサ装置において、前記静電容量型タッチパネルは、例えば直交する複数のＸ電極線（２０〜２５）とＹ電極線（２６〜３５）を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられた構造を有する。
〔３〕項１のタッチセンサ装置において、前記制御部は例えば前記一対の容量電極として隣接する容量電極を前記スイッチ回路に選択させる。同相ノイズの除去という点で好適である。
〔４〕項１のタッチセンサ装置において、前記アナログディジタル変換回路は、例えば前記差動増幅部の出力電圧に応ずる周波数信号を出力する電圧−周波数変換回路（１７１）と、電圧−周波数変換回路から出力される周波数信号のサイクル数を計数する周波数−カウント値変換回路（１７３）とを備える。
〔５〕項１のタッチセンサ装置において、前記座標変換部は、一対の容量電極の一方が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧の作動増幅出力に応ずる値と、当該一対の容量電極の一方が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値との平均を求めることによって、当該一対の容量電極の何れか一方へのタッチ又非タッチを判別する。
電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅回路による差動増幅出力に対してその出力の極性を考慮して平均を採ることにより、電極容量のばらつき等に起因する検出回路による検出電圧の誤差を容易に解消するのに役立つ。即ち、容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲であれば、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転するから前後２回の差動出力の絶対値の和の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転しないから前後２回の差動出力の絶対値の差分の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。
〔６〕本発明の代表的な別の実施の形態に係るタッチセンサ装置は、各々が電極容量を持ち複数の容量電極によって構成された静電容量型タッチパネルと、接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を第１の検出容量素子(１４０)に受けて得られる電圧を第１の検出電圧(８６)として検出する第１の電極容量検出回路(８５)と、第１の電極容量検出回路とは別に接続された容量電極に対する充電動作による電荷を第２の検出容量(１４０)に受けて得られる電圧を第２の検出電圧（８８）として検出する第２の電極容量検出回路(８７)と、前記第１の電極容量検出回路及び前記第２の電極容量検出回路の夫々に接続する容量電極を選択するスイッチ回路と、前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部と、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分を増幅して出力する差動増幅部と、前記差動増幅部の出力をディジタル変換するアナログディジタル変換部と、前記アナログディジタル変換部の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部と、を備える。前記制御部は、一対の容量電極に対して、一方を前記第１の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に接続して前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力された後に、一方を前記第２の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に繋ぎ代えて前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力されるように、前記スイッチ回路を制御する。前記第１の検出容量素子は前記第２の検出容量素子とは異なる容量値を有する。
一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいてタッチ又は非タッチを判別するから、タッチと非タッチによる微小な容量変化を容易に拡大でき、ＬＣＤ等の表示装置からのノイズのような同相ノイズの除去にも資することができる。
〔７〕項６のタッチセンサ装置において、前記第１の検出容量素子と前記第２の検出容量素子との間の容量値の差は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとの差による容量値の差よりも大きくされている。
これによれば、前記第１の検出容量素子と前記第２の検出容量素子との間の容量値の差がタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転しないから、差動増幅入力の大小関係を、タッチと非タッチによる容量変動や配線容量による容量差にかかわらず常に一定とすることができ、タッチセンサ装置の回路規模の縮小と動作の安定に寄与する。
〔８〕項６のタッチセンサ装置において、前記第１の検出容量素子及び前記第２の検出容量素子の容量値は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとに拘らず前記第１検出電圧を必ず前記第２検出電圧よりも大きくする値である。この観点によっても項７と同様の作用効果を奏する。
〔９〕項６のタッチセンサ装置において、前記静電容量型タッチパネルは、例えば直交する複数のＸ電極線とＹ電極線を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられている。
〔１０〕項６のタッチセンサ装置において、前記制御部は前記一対の容量電極として例えば隣接する容量電極を前記スイッチ回路に選択させる。同相ノイズの除去という点で好適である。
〔１１〕項６のタッチセンサ装置において、前記アナログディジタル変換回路は、例えば前記差動増幅部の出力電圧に応ずる周波数信号を出力する電圧−周波数変換回路と、電圧−周波数変換回路から出力される周波数信号のサイクル数を計数する周波数−カウント値変換回路とを備える。
〔１２〕項６のタッチセンサ装置において、前記座標変換部は、例えば一対の容量電極の一方が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値と、当該一対の容量電極の一方が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値との平均を求めることによって、当該一対の容量電極の何れか一方へのタッチ又非タッチを判別する。
電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅回路による差動増幅出力に対してその出力の極性を考慮して平均を採ることにより、電極容量等の容量値のばらつき等に起因する検出回路による検出電圧の誤差を容易に解消するのに役立つ。前述の如く、容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲であれば、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転するから前後２回の差動出力の絶対値の和の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転しないから前後２回の差動出力の絶対値の差分の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。
〔１３〕本発明の代表的な更に別の実施の形態に係るタッチセンサ装置は、各々が電極容量を持ち複数の容量電極（１８，１９）によって構成された静電容量型タッチパネル（１５）と、個別に接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を検出電圧（８６，８８）として検出する一対の電極容量検出回路（８５，８７）と、前記一対の電極容量検出回路による異なる容量電極に対する検出電圧の差分を増幅する差動増幅回路（８９）と、前記一対の電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の前記差動増幅回路による差分出力に基づいて前記容量電極に対するタッチまたは非タッチを判別する判別部(５０)と、を備える。
一対の検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅による差分出力に基づいてタッチ又は非タッチを判別するから、タッチと非タッチによる微小な容量変化を容易に拡大でき、ＬＣＤ等の表示装置からのノイズのような同相ノイズの除去にも資することができる。
〔１４〕項１３のタッチセンサ装置において、前記判別部は、前記一対の電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の前記差動増幅回路による差分出力に応ずる値との平均を求めることによって前記タッチ又非タッチを判別する。
電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の差動増幅回路による差動増幅出力に対してその出力の極性を考慮して平均を採ることにより、電極容量等の容量値のばらつき等に起因する検出回路による検出電圧の誤差を容易に解消するのに役立つ。前述の如く、容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲であれば、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転するから前後２回の差動出力の絶対値の和の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転しないから前後２回の差動出力の絶対値の差分の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。
〔１５〕項１３のタッチセンサ装置において、前記夫々の電極容量検出回路は、接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を受けて電圧に変換する検出容量素子を有し、夫々の電極容量検出回路が備える検出容量素子の容量値の差は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとの差による容量値の差よりも大きくされている。
これによれば、夫々の電極容量検出回路が備える検出容量素子の間の容量値の差がタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると、電極容量検出回路に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力の大小関係が逆転しないから、差動増幅入力の大小関係を、タッチと非タッチによる容量変動や配線容量による容量差にかかわらず常に一定とすることができ、タッチセンサ装置の回路規模の縮小と動作の安定に寄与する。
〔１６〕項１３のタッチセンサ装置において、前記夫々の電極容量検出回路は、接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を受けて電圧に変換する検出容量素子(１４０)を有し、夫々の電極容量検出回路が備える検出容量素子の容量値は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとに拘らず一方の前記電極容量検出回路による検出電圧を必ず他方の前記電極容量検出回路による検出電圧よりも大きくする値である。この観点によっても項１５と同様の作用効果を奏する。
〔１７〕本発明の代表的な実施の形態に係るタッチセンサ装置は、各々が電極容量を持ち複数の容量電極（１８，１９）によって構成された静電容量型タッチパネル(１５)と、接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を検出電圧(８６)として検出する電極容量検出回路(８５)と、前記電極容量検出回路に接続する容量電極を選択するスイッチ回路（５１〜５４）と、前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部(４５)と、前記電極容量検出回路の出力を、電圧値に応じた周波数のクロックを生成する電圧−周波数変換回路（１７１）と、電圧−周波数変換回路から出力されるクロックを一定期間カウントすることにより周波数に応じたディジタル値に変換する周波数−カウント値変換回路（１７３）と、前記周波数−カウント値変換回路の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部（５０）と、を備える。
電極容量検出回路からのタッチと非タッチによる微小な容量変化アナログ出力を、電圧−周波数変換回路と周波数−カウント値変換回路によりディジタル値に変換することにより、タッチと非タッチによる微小な容量変化を小さい回路規模で制度よく容易に拡大でき、ＬＣＤ等の表示装置からのノイズのような同相ノイズの除去にも資することができる。
〔１８〕項１７のタッチセンサ装置において、前記静電容量型タッチパネルは、例えば直交する複数のＸ電極線（２０〜２５）とＹ電極線（２６〜３５）を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられた構造を有する。
２．実施の形態の詳細
［第一の実施形態］
実施の形態について更に詳述する。
［第一の実施形態］
実施の形態について更に詳述する。
図１は本発明の一実施の形態に係るタッチセンサ装置を適用したＬＣＤ表示装置の例である。図１において、１は水平同期信号、２は垂直同期信号、３はデータイネーブル、４は表示データ、５は同期クロックである。垂直同期信号１は表示一画面周期（１フレーム周期）の信号、水平同期信号２は一水平周期の信号、データイネーブル信号３は表示データ４が有効である期間（表示有効期間）を示す信号で、全ての信号が同期クロック５に同期して入力される。本実施形態では、これら表示データが、一画面分が左上端の画素から順次ラスタスキャン形式で転送され、１画素分の情報は６ビットのディジタルデータからなるものとして以下説明する。６は表示制御ユニット、７はデータ線およびタッチパネル制御信号、８は走査線制御信号であり、表示制御ユニット６は、垂直同期信号１、水平同期信号２、データイネーブル信号３、表示データ４、同期クロック５から、表示制御とタッチパネル制御のためのデータ線およびタッチパネル制御信号７と、表示の走査制御のための走査線制御信号８を生成する。９はＬＣＤパネル、１０はタッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット、１１はデータ線駆動信号、１２は走査線駆動ユニット、１３は走査線選択信号、１４は表示画素アレイであり、ＬＣＤパネル９は、１枚のガラス基板上にタッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０、走査線駆動ユニット１２、表示画素アレイ１４を設けたものである。本実施形態では、タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０はＬＳＩで、走査線駆動ユニット１２と表示画素アレイ１４はガラス基板上に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）で構成されるものとして以下説明する。タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０は、従来と同様にデータ線およびタッチパネル制御信号７のうちの表示制御に関する信号から、表示画素アレイ１４に書き込む信号電圧を生成するとともに、タッチパネル制御に関する信号からタッチパネルの座標を示す信号（後述）を生成する。走査線駆動ユニット１２は、従来と同様、データ線駆動信号１１として出力される書込み信号電圧を書き込む走査線を選択するための走査線選択信号１３を出力する。表示画素アレイ１４は、従来と同様、走査線選択信号１３によって選択したライン上の画素にデータ線駆動信号１１として出力される書込み信号電圧を書込み、書込み電圧に応じた階調制御を行う。１５は静電容量型タッチパネル、１６は検出電極線、１７は座標信号であり、静電容量型タッチパネル１５は、直交する複数の透明導電膜（ＩＴＯ）による電極線を備える基板である。各々の電極線は検出電極線１６としてタッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０に入力され、座標信号１７に変換される。
図２は図１記載の静電容量型タッチパネル１５の内部構成の一実施形態である。１８はＸ１−１電極、１９はＹ１−２電極であり、各々水平方向に配置されるＸ電極線と垂直方向に配置されるＹ電極線の交点以外の領域に設ける。本実施形態は、交点以外の領域を同じ形、面積の菱形で埋める構成として以下説明する。２０は第１Ｘ電極線、２１は第２Ｘ電極線、２２は第３Ｘ電極線、２３は第４Ｘ電極線、２４は第５Ｘ電極線、２５は第６Ｘ電極線、２６は第１Ｙ電極線、２７は第２Ｙ電極線、２８は第３Ｙ電極線、２９は第４Ｙ電極線、３０は第５Ｙ電極線、３１は第６Ｙ電極線、３２は第７Ｙ電極線、３３は第８Ｙ電極線、３４は第９Ｙ電極線、３５は第１０Ｙ電極線であり、ＸとＹが直交する形で配置され、すべての電極線が検出電極線１６として出力される。本実施形態では、Ｘ電極線が６本、Ｙ電極線が１０本で構成されるものとして、以下説明する。したがって、Ｘ１−１電極１８、Ｙ１−２電極１９と同一の電極が、Ｘ電極線上に１０個、Ｙ電極線上に６個、設けられることとなる。
図３は図１記載のタッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０の内部構成の一実施形態である。３６はデータシフト部、３７はデータ開始信号、３８はデータシフトクロック、３９はシリアル表示データ、４０はパラレル表示データであり、データシフト部３６は、従来と同様に、データ開始信号３７を基準に、データシフトクロック３８に従ってシリアル表示データ３９を取り込み、パラレル表示データ４０として順次出力する。４１は１ラインラッチ部、４２は水平ラッチクロック、４３は１ラインデータであり、１ラインラッチ部４１は、従来と同様に、順次出力されるパラレル表示データ４０を、１ライン分の出力が終了するタイミングを示す水平ラッチクロック４２に従って、１ラインデータ４３として出力する。４４はＤ／Ａ変換部であり、従来と同様に、ディジタル値である１ラインデータ４３をアナログ値に変換し、画素への書込み信号となるデータ線駆動信号１１として出力する。４５は検出制御部、４６は検出スイッチ駆動信号、４７は座標変換タイミング信号、４８は容量差分検出部、４９は容量差分値、５０は座標変換部であり、検出制御部４５は、容量差分検出部４８における検出動作を制御するための検出スイッチ駆動信号４６と、座標変換部５０における動作を制御するための座標変換タイミング信号４７を生成する。本実施形態では、検出動作、座標変換動作が水平ラッチクロック４２に同期して一水平期間を基準として行うものとして、以下説明する。容量差分検出部４８は、検出電極線１６のなかの２本ずつの容量差分を、容量差分値４９として出力する。座標変換部５０は、容量差分値４９から各々の電極線の容量を計算し、その容量の分布状態から座標を算出、座標信号１７として出力する。
図４は図３記載の容量差分検出部４８の内部構成の一実施形態である。５１は第１Ｘ電極線第１選択スイッチ、５２は第２Ｘ電極線第１選択スイッチ、５３は第３Ｘ電極線第１選択スイッチ、５４は第１０Ｙ電極線第１選択スイッチであり、すべては図示していないが、Ｘ電極６本、Ｙ電極１０本、各々に、差分検出のための第１の対象となる電極を選択する選択スイッチ（計１６個）が接続される。５５は第１選択スイッチ信号、５６は第１Ｘ電極線第１選択信号、５７は第２Ｘ電極線第１選択信号、５８は第３Ｘ電極線第１選択信号、５９は第１０Ｙ電極線第１選択信号であり、すべては図示していないが、差分検出のための第１の対象となる電極を選択する信号（計１６本）が入力される。前記第１選択スイッチ信号５５は前記選択スイッチ信号５６乃至５９を総称する。
６０は第１Ｘ電極線第２選択スイッチ、６１は第２Ｘ電極線第２選択スイッチ、６２は第３Ｘ電極線第２選択スイッチ、６３は第１０Ｙ電極線第２選択スイッチであり、すべては図示していないが、Ｘ電極６本、Ｙ電極１０本、各々に、差分検出のための第２の対象となる電極を選択する選択スイッチ（計１６個）が接続される。６４は第２選択スイッチ信号、６５は第１Ｘ電極線第２選択信号、６６は第２Ｘ電極線第２選択信号、６７は第３Ｘ電極線第２選択信号、６８は第１０Ｙ電極線第２選択信号であり、すべては図示していないが、差分検出のための第２の対象となる電極を選択する信号（計１６本）が入力される。前記第２選択スイッチ信号６４は前記選択スイッチ信号６５乃至６８を総称する。
６９は第１Ｘ電極線非選択スイッチ、７０は第２Ｘ電極線非選択スイッチ、７１は第３Ｘ電極線非選択スイッチ、７２は第１０Ｙ電極線非選択スイッチであり、すべては図示していないが、Ｘ電極６本、Ｙ電極１０本、各々に、差分検出のための第１の対象、第２の対象、どちらにも選択されない電極を選択してＧＮＤに接続するスイッチ（計１６個）が接続される。７３は非選択スイッチ信号、７４は第１Ｘ電極線非選択信号、７５は第２Ｘ電極線非選択信号、７６は第３Ｘ電極線非選択信号、７７は第１０Ｙ電極線非選択信号であり、すべては図示していないが、差分検出のための第１の対象、第２の対象、どちらにも選択されない電極を選択する信号（計１６本）が入力される。前記非選択スイッチ信号７３は前記非選択信号７４乃至７７を総称する。
７８は第１Ｘ電極容量、７９は第２Ｘ電極容量、８０は第３Ｘ電極容量、８１は第１０Ｙ電極容量であり、すべては図示していないが、各々の電極（計１６本）が容量を持つことを等価的に表すものである。８２は第１選択電極線、８３は第２選択電極線であり、第１選択電極線８２は、第１Ｘ電極線第１選択スイッチ５１〜第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ５４のなかから１つ選択された電極線が、差分検出の第１の対象として接続される。第２選択電極線８３は、第１Ｘ電極線第２選択スイッチ６０〜第１０Ｙ電極線第２選択スイッチ６３のなかから１つ選択された電極線が、差分検出の第２の対象として接続される。８４は電極線検出タイミング信号、８５は第１電圧変換回路、８６は第１電極線電圧、８７は第２電圧変換回路、８８は第２電極線電圧であり、第１電圧変換回路８５は第１選択電極線８２の容量を電圧に変換し、第１電極線電圧８６として出力する。第２電圧変換回路８７は第２選択電極線８３の容量を電圧に変換し、第２電極線電圧８８として出力する。８９は差動増幅部，９０は容量差分電圧であり、差動増幅部８９は、第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８を差動入力とする差動増幅部であり、増幅後の電圧を容量差分電圧９０として出力する。９１はＡ／Ｄ変換部であり、アナログ値である容量差分電圧９０をディジタル値に変換し、容量差分値４９として出力する。
図５は図２記載の静電容量タッチパネル１５の各々の菱形電極が持つ容量に対して、指で触ったとき（タッチ）の容量変化を等価的に示した図である。９２は検出電源、９３はＸ電極容量、９４はＹ電極容量、９５は指、９６はＸ−指容量、９７はＹ−指容量、９８は接地容量であり、検出電源９２から見た容量は、指９５がない場合にはＸ電極容量９３のみであるのに対し、指が接触することにより、Ｘ−指容量９６を介したＹ−指容量９７、Ｙ電極容量９４が合成された容量となる。この容量変化を検出することにより、静電容量タッチパネルの座標検出が行われる。
図６は図４記載の第１Ｘ電極線第１選択スイッチ５１〜第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ５４、および第１Ｘ電極線第２選択スイッチ６０〜第１０Ｙ電極線第２選択スイッチ６３、第１電極線非選択スイッチ６９〜第１０Ｙ電極線非選択スイッチ７２の動作の詳細の一実施形態である。９９は第１Ｘ電極線第１選択信号波形、１００は第２Ｘ電極線第１選択信号波形、１０１は第５Ｘ電極線第１選択信号波形、１０２は第６Ｘ電極線第１選択信号波形、１０３は第１Ｙ電極線第１選択信号波形、１０４は第２Ｙ電極線第１選択信号波形、１０５は第３Ｙ電極線第１選択信号波形、１０６は第９Ｙ電極線第１選択信号波形、１０７は第１０Ｙ電極線第１選択信号波形、１０８は第１Ｘ電極線第２選択信号波形、１０９は第２Ｘ電極線第２選択信号波形、１１０は第５Ｘ電極線第２選択信号波形、１１１は第６Ｘ電極線第２選択信号波形、１１２は第１Ｙ電極線第２選択信号波形、１１３は第２Ｙ電極線第２選択信号波形、１１４は第３Ｙ電極線第２選択信号波形、１１５は第９Ｙ電極線第２選択信号波形、１１６は第１０Ｙ電極線第２選択信号波形、１１７は第１選択電極線状態、１１８は第２選択電極線状態であり、ある期間で選択された電極線は次の期間では第１選択と第２選択を入れ替えて選択される。例えば、第１選択電極線状態１１７がＸ１電極、第２選択電極線状態１１８がＸ２電極である次の期間では、第１選択電極線状態１１７がＸ２電極、第２選択電極線状態１１８がＸ１電極となるよう、各選択信号は動作する。本実施形態では、第１選択電極線８２、第２選択電極線８３は隣接する電極線が選択され、Ｘ１とＸ２、Ｘ２とＸ１（先の入替え）、Ｘ２とＸ３、Ｘ３とＸ２（先の入替え）、・・・、Ｘ５とＸ６、Ｘ６とＸ５（先の入替え）が選択された後、Ｙ１とＹ２、Ｙ２とＹ１（先の入替え）、Ｙ２とＹ３、Ｙ３とＹ２（先の入替え）、・・・、Ｙ９とＹ１０、Ｙ１０とＹ９（先の入替え）と選択されるものとして、以下説明する。
図７は図４記載の第１Ｘ電極線非選択スイッチ６９〜第１０Ｙ電極線非選択スイッチ７２の動作の詳細の一実施形態である。１１９は第１Ｘ電極線非選択信号波形、１２０は第２Ｘ電極線非選択信号波形、１２１は第５Ｘ電極線非選択信号波形、１２２は第６Ｘ電極線非選択信号波形、１２３は第１Ｙ電極線非選択信号波形、１２４は第２Ｙ電極線非選択信号波形、１２５は第３Ｙ電極線非選択信号波形、１２６は第９Ｙ電極線非選択信号波形、１２７は第１０Ｙ電極線非選択信号波形であり、図６記載の第１選択スイッチ信号５５、第２選択スイッチ信号６４のいずれの信号も選択していない電極線を非選択とするような波形とする。本実施形態では、非選択スイッチにより、検出に関係のない電極線はＧＮＤに接続するものとして、以下説明する。１２８はＸ１電極接続状態、１２９はＸ２電極接続状態、１３０はＸ６電極接続状態、１３１はＹ１電極接続状態、１３２はＹ２電極接続状態、１３３はＹ１０電極接続状態であり、検１、検２とは、各々第１選択電極線８２、第２選択電極線８３に接続されている状態を示す。Ｘ、Ｙ各々の端となるＸ１電極線接続状態１２８、Ｘ６電極線接続状態１３０、Ｙ１電極線接続状態１３１、Ｙ１０電極線接続状態１３３は、差分検出のため第１選択、第２選択が１回ずつでその他の期間はＧＮＤ接続となり、それ以外のＸ２電極線接続状態１２９（Ｘ３からＸ５も同様）、Ｙ２電極線接続状態１３２（Ｙ３からＹ９も同様）は第１選択、第２選択が２回ずつでその他の期間はＧＮＤ接続となる。
図８は図４記載の第１電圧変換回路８５の内部構成の一実施形態である。第２電圧変換回路８７も同様の構成である。１３４はチャージ信号、１３５はシェア信号、１３６はリセット信号、１３７はチャージスイッチ、１３８はチャージ電源、１３９はシェアスイッチ、１４０は検出容量、１４１はリセットスイッチ、１４２は電極合成容量であり、チャージスイッチ１３７は、チャージ信号１３４に従って、図４記載の電極容量７８から８１に対し図５記載の等価回路による容量変動分を合成した（タッチなしの場合は合成なし）電極合成容量１４２とチャージ電源１３８を接続する。シェアスイッチ１３９は、シェア信号１３５に従って、検出容量１４０と電極合成容量１４２を接続する。リセットスイッチ１４１は、リセット信号１３６に従って、検出容量１４０とＧＮＤを接続する。特に制限されないが、タッチパネル駆動ユニット内蔵データ先駆動ユニット１０が半導体チップに半導体集積回路として構成される場合、前記検出容量１４０は当該半導体修正回路の外に接続される所謂外付け容量素子によって構成される。
図９は図８記載の第１電圧変換回路８５内のチャージスイッチ１３７、シェアスイッチ１３９、リセットスイッチ１４１の、検出動作の第１ステップにおける状態と、電極合成容量１４２、検出容量１４０間の電荷移動の状態の一実施形態である。１４３はチャージ電荷移動、１４４はディスチャージ電荷移動であり、チャージスイッチ１３７とリセットスイッチ１４１を“ＯＮ”、シェアスイッチ１３９を“ＯＦＦ”状態とすることにより、電極合成容量１４２にチャージ電源１３８からのチャージ電荷移動１４３が発生するとともに、検出容量１４０からＧＮＤへディスチャージ電荷移動１４４が発生する。このとき、チャージ電荷移動１４３は、電極合成容量１４２が大きいほど大きくなるため、指タッチがある場合大きくなることとなる。
図１０は図８記載の第１電圧変換回路８５内のチャージスイッチ１３７、シェアスイッチ１３９、リセットスイッチ１４１の、検出動作の第２ステップにおける状態と、電極合成容量１４２、検出容量１４０間の電荷移動の状態の一実施形態である。１４５はシェア電荷移動であり、シェアスイッチ１３９を“ＯＮ”、チャージスイッチ１３８、リセットスイッチ１４１を“ＯＦＦ”状態とすることにより、第１ステップでチャージされた電極合成容量１４２から、検出容量１４０へのシェア電荷移動１４５が発生する。このとき、シェア電荷移動１４５は、電極合成容量１４２にチャージされている電荷量に依存するため、指タッチがある場合はチャージ量が大きいことから、シェア量も大きくなる。したがって、第１電極線電圧８６は、指タッチがある場合のほうが大きい電圧となる。
図１１は図８記載の第１電圧変換回路８５内のチャージスイッチ１３７、シェアスイッチ１３９、リセットスイッチ１４１の、検出動作の第３ステップにおける状態と、電極合成容量１４２、検出容量１４０間の電荷移動の状態の一実施形態である。チャージスイッチ１３７を“ＯＮ”、シェアスイッチ１３９とリセットスイッチ１４１を“ＯＦＦ”状態とすることにより、今度は電極合成容量１４２にチャージ電源１３８からのチャージ電荷移動１４３のみ発生する。このとき、検出容量１４０に蓄積した電荷は保持したまま、電極合成容量１４２に電荷を再チャージする。以降、第２ステップと第３ステップを繰り返すことにより、検出容量１４０に蓄積した電荷に、シェア電荷移動１４５を積み重ねることとする。
図１２は図９から図１１記載の第１から第３ステップ動作を用いた検出動作による電圧波形を示す図である。１４６はリセット信号波形、１４７はチャージ信号波形、１４８はシェア信号波形であり、本実施形態では、左から、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップと繰り返す、つまり、チャージとシェアの動作を６回行うものとして、以下説明する。１４９は１回目第１電極線電圧波形、１５０は２回目第１電極線電圧波形、１５１はＸ１Ｘ２差分検出期間、１５２は１回目検出期間、１５３は２回目検出期間、１５４はタッチ容量差分電圧であり、本実施形態では、Ｘ２電極に指を接触していることとして、以下説明する。１回目第１電極線電圧波形１４９は、Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１のなかの、１回目検出期間１５２にあたり、非タッチのＸ１電極線の容量を検出する期間の電圧波形となり、２回目第１電極線電圧波形１５０は、Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１のなかの、２回目検出期間１５３にあたり、タッチのＸ２電極線の容量を検出する期間の電圧波形となる。したがって、１回目第１電極線電圧波形１４９の到達レベルと２回目第１電極線電圧波形１５０の到達レベルの差が、タッチ容量差分電圧１５４となる。１５５は１回目第２電極線電圧波形、１５６は２回目第２電極線電圧波形であり、１回目第２電極線電圧波形１５５は、Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１のなかの、１回目検出期間１５２にあたり、第１電極線電圧波形とは反対に、タッチのＸ２電極線の容量を検出する期間の電圧波形となり、２回目第２電極線電圧波形１５６は、Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１のなかの、２回目検出期間１５３にあたり、非タッチのＸ１電極線の容量を検出する期間の電圧波形となる。したがって、ここでも１回目第２電極線電圧波形１５５の到達レベルと２回目第２電極線電圧波形１５６の到達レベルの差が、タッチ容量差分電圧１５４となる。Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１以降も、同様に隣接する電極を換えながら（Ｘ２Ｘ３、Ｘ３Ｘ４、・・・Ｘ５Ｘ６、Ｙ１Ｙ２、Ｙ２Ｙ３、・・・Ｙ９Ｙ１０）差分を出力する。
図１３は図４記載の差動増幅部８９の内部構成の一実施形態である。１５７は容量差比較回路、１５８は容量差比較結果であり、容量差比較回路１５７は第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８を比較し、第１電極線電圧８６の方が大きいとき“１”を、容量差比較結果１５８として出力する。１５９は容量差比較結果反転回路、１６０は容量差比較結果反転出力、１６１は第１差動入力第１電極線選択スイッチ、１６２は第２差動入力第２電極線選択スイッチ、１６３は第１差動入力第２電極線選択スイッチ、１６４は第２差動入力第２電極線選択スイッチ、１６５は第１差動入力、１６６は第２差動入力であり、第１差動入力第１電極線選択スイッチ１６１と第２差動入力第２電極線選択スイッチ１６２は、容量差比較結果１５８が“１”のときに、第１電極線電圧８６を差動入力のプラス側となる第１差動入力１６５へ、第２電極線電圧８８を差動入力のマイナス側となる第２差動入力１６６へ、各々選択出力する。第１差動入力第２電極線選択スイッチ１６３と第２差動入力第１電極線選択スイッチ１６４は、容量差比較結果反転出力１６０が“１”のときに、第２電極線電圧８８を差動入力のプラス側となる第１差動入力へ、第１電極線電圧８６を差動入力のマイナス側となる第２差動入力へ、各々選択出力する。つまり、差動入力が常にプラス側となる第１差動入力１６５が大きくなるよう制御する。１６７は差動増幅回路、１６８は容量差分電圧絶対値であり、差動増幅回路１６７は、任意の増幅率に応じた電圧を、容量差分電圧絶対値１６８として出力する。ここで、差動増幅回路１６７は図に示すとおり一般的な増幅回路とし、任意の抵抗値により増幅率を設定する。また容量差分絶対値１６８は容量差比較結果１５８をプラスマイナスの符号とする容量差分電圧９０として出力される。
図１４は図１３記載の差動増幅部８９の動作の詳細の一実施形態である。１６９は容量差分増幅電圧、１７０は容量差比較結果波形であり、第１差動入力１６５と第２差動入力１６６の波形を重ね合わせたときの到達レベルの差分を任意の倍率で増幅し、容量差分増幅電圧１６９を得る。また、1回目検出期間１５２では１回目第１電極線電圧波形１４９の方が小さいため、容量差比較結果出力波形１７０は“０”となり、符合としてはマイナスを示す。逆に、２回目検出期間１５３では２回目第1電極線電圧は敬意１５０の方が大きいいため、容量差比較結果出力波形１７０は“１”となり、符合としてはプラスを示す。
図１５は図４記載のＡ／Ｄ変換部９１の内部構成の一実施形態である。本実施形態では、一般的なＡ／Ｄ変換部ではなく、電圧―周波数変換手段、いわゆるＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を用いるものとして、以下説明する。１７１は電圧−周波数変換回路、１７２は電圧−周波数変換クロックであり、電圧−周波数変換回路１７１は、容量差分絶対値１６８の大きさに応じた周波数で発振するクロックである電圧―周波数変換クロック１７２を出力する。１７３はカウンタ、１７４は容量差分ディジタル絶対値であり、リセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングを基準として、電圧―周波数変換クロック１７２をカウントすることにより、容量差分絶対値１６８をディジタル変換した容量差分ディジタル絶対値１７４を出力する。
図１６は図１５記載の電圧−周波数変換回路１７１およびカウンタ１７３の動作の詳細の一実施形態である。１７５は電圧―周波数変換クロック波形、１７６は１回目カウント期間、１７７は２回目カウント期間であり、電圧―周波数変換クロック波形１７５は、リセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングを基準として、そのときの差分電圧の増幅結果に応じた周波数となり、次のリセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングまでを１回目カウント期間１７６として、この間電圧―周波数変換クロック数をカウントし、２回目カウント期間１７７が後に続く。１７８は容量差分ディジタル絶対値出力、１７９は１回目差分ディジタル出力期間であり、容量差分ディジタル絶対値出力１７８は、１回目カウント期間１７６に続く１時回目差分ディジタル出力期間１７９において、１回目検出結果が出力される。
図１７は図８記載の検出容量１４０が第１電圧変換回路８５と第２電圧変換回路８７で等しい容量値の場合の、図１４記載の第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８の差分が示す値とタッチによる変動分との関係を示す図である。１回目の検出では、第２電極線電圧波形１５５がタッチの電圧差分だけ高くなり、２回目の検出では第１電極線電圧波形１５０がタッチの電圧差分だけ高くなる。検出容量の容量値に差がないため、非タッチの基準は同一レベルとなる。したがって、タッチの電圧差分は２回の平均をとることにより求められる。尚、検出容量の容量値に差がないことが保証される場合には、２回の平均をとる必要もないことになる。
図１８は図８記載の検出容量１４０が第１電圧変換回路８５と第２電圧変換回路８７で容量値がばらつく場合の、図１４記載の第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８の差分が示す値とタッチによる変動分と検出容量のばらつきの関係と、２回の平均をとる必要性を示す図である。１回目の検出では、第２電極線電圧波形１５５がタッチの電圧差分だけ高くなるが、非タッチの第１電圧線電圧波形１４９が検出容量のばらつきの分変動する。２回目の検出では第１電極線電圧波形１５０がタッチの電圧差分だけ高くなるが、この基準が検出容量のばらつき分変動しているため、そこを基準としてタッチの電圧差分だけ高くなる。したがって、１回目の差分と２回目の差分の関係は、差分の差がタッチ分×２となっていることがわかり、（１回目の差分―２回目の差分）÷２で求めることができ、検出容量のばらつき分をキャンセルできる。
上記図１７で説明した平均と図１８で説明した「（１回目の差分―２回目の差分）÷２」にについて更に説明を加える。容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲であれば（例えば図１７）、第１電圧変換回路８５と第２電圧変換回路８７に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動増幅部８９の差動入力８６，８８の大小関係が逆転するから前後２回の差動出力１６８，１５８の絶対値の和の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。容量値のばらつきがタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えると（例えば図１８）、第１電圧変換回路８５と第２電圧変換回路８７に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動入力８６，８８の大小関係が逆転しないから前後２回の差動出力１６８，１５８の絶対値の差分の半分がタッチによる電圧の変動分に相当する。１５８は上記大小関係の逆転又は非逆転を表す符号信号とされ、座標変換部５０は符号信号１５８を参照してＡ／Ｄ変換部９１からの変換データ４９に対して上記平均を行って、タッチ又は非タッチを判別する。
以下、図１〜１８を用いて、本実施形態における静電容量型タッチパネルの指等のタッチによる容量変動の検出について説明する。
まず、図１を用いて、表示データの流れを説明する。図１で、表示制御ユニット６は、水平同期信号１、垂直同期信号２、データイネーブル３、表示データ４、同期クロック５から、ＬＣＤパネル９の表示タイミングに合わせて、データ線駆およびタッチパネル制御信号７、走査線制御信号８を生成する。タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０は、データ線駆動およびタッチパネル制御信号７に含まれるディジタルの階調表示データから、ＬＣＤパネル9のガラス基板上に形成される表示画素アレイ１４を表示するためのアナログ信号電圧に変換するとともに、静電容量型タッチパネル１５を構成する電極線からの検出電極線１６の容量変動を検出し、座標信号１７として出力する。詳細は後で説明する。走査線駆動ユニット１２は、表示画素アレイ１４の走査線を順次選択するよう、走査線駆動信号１３を出力する。表示画素アレイ１４は、走査線駆動信号１３によって選択されたライン上の画素に、アナログ信号電圧であるデータ線駆動信号１１を書き込み、この電圧に応じた階調表示を行う。以上、ＬＣＤパネル９の表示動作に関しては従来と同様である。
図２、３、５を用いて、図１記載の静電容量型タッチパネル１５上の指等のタッチを、タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０において検出する詳細動作について説明する。図２で、静電容量型タッチパネル１５上には、Ｘ１−１電極１８、Ｙ１−２電極１９と同形の菱形電極が、電極線２０〜３５の交点以外の領域に、導電透明膜によって形成され、電極線２０〜３５は全線、検出電極線１６として、図１に示すとおり、タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０へ接続されている。図５で、菱形電極であるＸ１−１電極１８、Ｙ１−２電極１９に指９５が接触すると、電極との間にＸ−指容量９６と、Ｙ−指容量９７が発生し、結果として、指がない場合にＸ電極容量９３だけであった容量がＸ−指容量９６、Ｙ−指容量９７、Ｙ電極容量９４の合成容量となり、図１の検出電極線１６各々の容量はタッチと非タッチで差を持つこととなる。図３で、データシフト部３６、１ラインラッチ部４１、Ｄ／Ａ変換部４４は従来と同様の動作である。検出制御部４５は容量差分検出部４８において、２本の電極線を選択し差分を検出するための制御信号となる検出スイッチ制御信号４６を生成し、容量差分検出部４８は、この検出スイッチ制御信号４６に従って、検出電極線１６のうちの２本を選択して容量の差を検出し、容量差分値４９として出力する。詳細は跡で説明する。座標変換部５０は、容量差分値４９から、検出電極線１６の各々の容量値の分布を導出し、指のタッチがある位置の座標を計算、座標信号１７として出力する。
図４、６、７を用いて、図３記載の容量差分検出部４８の、２本の検出電極線の容量差分を検出する詳細動作について説明する。図４で、第１Ｘ電極線第１選択スイッチ５１から第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ５４は、第１Ｘ電極線第１選択信号５６から第１０Ｙ電極線第１選択信号５９に従って、検出電極線１６のうちの１本を、差分をとる第１の対象として選択し、第１選択電極線８２として出力する。第１Ｘ電極線第２選択スイッチ６０から第１０Ｙ電極線第２選択スイッチ６８は、第１Ｘ電極線第２選択信号６５から第１０Ｙ電極線第２選択信号６８に従って、検出電極線１６のうちの１本を、差分をとる第２の対象として選択し、第２選択電極線８３としてする。図６で、第１選択電極線８２、および第２選択電極線８３には、各々１本の電極線が出力され、各々の選択された組合せは、次の期間で必ず第１選択と第２選択を入替えた組合せを選択することとする。例えば、Ｘ１とＸ２が選択された次の期間では、Ｘ２とＸ１を選択する。また、本実施形態では、隣接する電極（Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２、・・・）を選択しているが、本発明はこれに限定するものではない。また、第１選択電極線８２と第２選択電極線８３に接続する電極線を選択すると同時に、図４で、第１Ｘ電極非選択スイッチ６９から第１０Ｙ電極非選択スイッチ７２は、第１Ｘ電極線非選択信号７４から第１０Ｙ電極非選択信号７７に従って、第１選択電極線８２、第２選択電極線８３、いずれにも選択されない電極線を選択しＧＮＤと接続する。図７で、Ｘ１電極線接続からＹ１０電極線接続は、検１と示す第１選択電極線８２として選択されるか、検２と示す第２選択電極線８３として選択されるか、それ以外の期間はＧＮＤに接続されることを示している。図４で、第１選択電極線８２、第２選択電極線８３は、容量の大きさを電圧に変換し、第１電極線電圧８６、第２電極線電圧８８として出力する。詳細は後で説明する。差動増幅部８９は、隣接する２本の容量の大きさを示す第１電極線電圧８６、第２電極線電圧８８の差分、つまり容量差を増幅し、容量差分電圧９０として出力する。詳細は後で説明する。最後に、Ａ／Ｄ変換部９１が、アナログ値である容量差分電圧９０をディジタル値に変換し、容量差分値４９として出力する。
図８〜１２を用いて、図４記載の第１電圧変換回路８５の、電極容量の値を電圧値に変換する動作の詳細を説明する。図８で、電極合成容量１４２は、指によるタッチがない場合は電極容量、タッチがある場合は指による容量変動を合成した容量となる。まず第１ステップとして、図９で、チャージスイッチ１３７と、リセットスイッチ１４１を“ＯＮ”状態とすることにより、電極合成容量１４２にチャージ電源１３８からのチャージ電荷移動１４３が発生するとともに、検出容量１４０からＧＮＤへディスチャージ電荷移動１４４が発生する。このとき、チャージ電荷移動１４３は、電極合成容量１４２が大きいほど大きくなるため、指タッチがある場合大きくなることとなる。ここまでがリセット動作である。次に第２ステップとして、図１０で、シェアスイッチ１３９を“ＯＮ”、チャージスイッチ１３８、リセットスイッチ１４１を“ＯＦＦ”状態とすることにより、第１ステップでチャージされた電極合成容量１４２から、検出容量１４０へのシェア電荷移動１４５が発生する。このとき、シェア電荷移動１４５は、電極合成容量１４２にチャージされている電荷量に依存するため、指タッチがある場合はチャージ量が大きいことから、シェア量も大きくなる。したがって、第１電極線電圧８６は、指タッチがある場合のほうが大きい電圧となる。この動作がシェア動作である。次に第３ステップとして、図１１で、チャージスイッチ１３７を“ＯＮ”、シェアスイッチ１３９とリセットスイッチ１４１を“ＯＦＦ”状態とすることにより、今度は電極合成容量１４２にチャージ電源１３８からのチャージ電荷移動１４３のみ発生する。このとき、検出容量１４０に蓄積した電荷は保持したまま、電極合成容量１４２に電荷を再チャージする。この動作がチャージ動作である。以降、第２ステップのシェア動作と第３ステップのチャージ動作を繰り返すことにより、検出容量１４０に蓄積した電荷に、シェア電荷移動１４５を積み重ねる。以上の動作を、図１２で、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第２ステップの順で繰り返す、つまり、チャージとシェアの動作を６回行うと、先に説明したとおり、Ｘ２電極に指が接触している場合、１回目第１電極線電圧波形１４９の到達レベルと２回目第１電極線電圧波形１５０の到達レベルの差が、タッチ容量差分電圧１５４となる。また、１回目第２電極線電圧波形１５５の到達レベルと２回目第２電極線電圧波形１５６の到達レベルの差が、タッチ容量差分電圧１５４となる。Ｘ１Ｘ２差分検出期間１５１以降も、同様に隣接する電極を換えながら（Ｘ２Ｘ３、Ｘ３Ｘ４、・・・Ｘ５Ｘ６、Ｙ１Ｙ２、Ｙ２Ｙ３、・・・Ｙ９Ｙ１０）差分を出力することにより、全電極間の容量差を電圧に変換して出力する。
図１３、１４を用いて、図４記載の差動増幅部８９の、第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８の差分を増幅する動作の詳細を説明する。図１３で、第１電極線電圧８６と第２電極線電圧８８は容量差比較回路１５７によって大小が比較され、その結果となる容量差比較結果１５８と容量差比較結果反転出力１５９と、電極線選択スイッチ１６１から１６４によって、差動増幅器１６７の入力のプラス側となる第１差動入力１６５には、第１電極線電圧８６、第２電極線電圧８８の大きい方の電圧が、差動増幅器１６７の入力のマイナス側となる第２差動入力１６６には、第１電極線電圧８６、第２電極線電圧８８の小さい電圧が、必ず入力されることとなる。図１４で、第１差動入力１６５と第２差動入力１６６の波形を重ね合わせたときの到達レベルの差分を任意の倍率で増幅し、容量差分増幅電圧１６９を得る。このとき、得られる容量差分電圧は１回目と２回目で同じであるが、1回目検出期間１５２では１回目第１電極線電圧波形１４９の方が小さいため、容量差比較結果出力波形１７０は“０”となり、符合としてはマイナスを示す。逆に、２回目検出期間１５３では２回目第1電極線電圧は敬意１５０の方が大きいいため、容量差比較結果出力波形１７０は“１”となり、符合としてはプラスを示す。
図１５、１６を用いて、図４記載のＡ／Ｄ変換部９１の、容量差分電圧９０をディジタル値である容量差分値４９に変換する動作の詳細を説明する。図１５で、電圧−周波数変換回路１７１は、容量差分絶対値１６８の大きさに応じた周波数で発振するクロックである電圧―周波数変換クロック１７２を出力し、カウンタ１７３は、リセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングを基準として、電圧―周波数変換クロック１７２をカウントすることにより、容量差分絶対値１６８をディジタル変換した容量差分ディジタル絶対値１７４を出力する。図１６で、電圧―周波数変換クロック波形１７５は、リセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングを基準として、そのときの差分電圧の増幅結果に応じた周波数となり、次のリセット信号１３６が入力されてからシェア信号１３５が６回入力された直後のタイミングまでを１回目カウント期間１７６として、この間電圧―周波数変換クロック数をカウントし、２回目カウント期間１７７が後に続く。１７８は容量差分ディジタル絶対値出力、１７９は１回目差分ディジタル出力期間であり、容量差分ディジタル絶対値出力１７８は、１回目カウント期間１７６に続く１時回目差分ディジタル出力期間１７９において、１回目検出結果が出力される。
最後に、図１７、図１８を用いて、２回の検出により２つの検出容量のばらつきが解消される動作の詳細を説明する。容量のばらつきがない場合の図１７では、１回目の検出では、第２電極線電圧波形１５５がタッチの電圧差分だけ高くなり、２回目の検出では第１電極線電圧波形１５０がタッチの電圧差分だけ高くなる。検出容量の容量値に差がないため、非タッチの基準は同一レベルとなる。したがって、タッチの電圧差分は２回の平均、即ち、前述のように、前後２回の差動出力１６８，１５８の絶対値の和の半分によってタッチによる電圧の変動分が求められる。容量のばらつきがある場合の図１８では、１回目の検出で、第２電極線電圧波形１５５がタッチの電圧差分だけ高くなるが、非タッチの第１電圧線電圧波形１４９が検出容量のばらつきの分変動する。２回目の検出では第１電極線電圧波形１５０がタッチの電圧差分だけ高くなるが、この基準が検出容量のばらつき分変動しているため、そこを基準としてタッチの電圧差分だけ高くなる。したがって、１回目の差分と２回目の差分の関係は、差分の差がタッチ分×２となっていることがわかり、（１回目の差分―２回目の差分）÷２により、即ち、前述のように前後２回の差動出力１６８，１５８の絶対値の差分の半分によってタッチによる電圧の変動分を求めることができ、検出容量１４０のばらつき分をキャンセルすることができる。
検出容量１４０のばらつきという点に関しては、図１７及び図１８の説明から、第１電圧変換回路８５と第２電圧変換回路８７に接続する検出容量１４０に所定の差を持たせることにより、検出する電圧の値を任意に制御できることがわかる。例えば、常に第１電極線電圧８６の方が大きくなるように検出容量１４０に差を持たせることにより、図１３の容量差比較回路１５７は不要になる。要するに、符号信号１５８が不要になる。即ち、第１電圧変換回路８５に接続する検出容量１４０と第２電圧変換回路８７に接続する検出容量１４０との間の容量値の差を、前記容量電極に対するタッチと非タッチとの差による容量値の差よりも大きくする。換言すれば、第１電圧変換回路８５に接続する検出容量１４０と第２電圧変換回路８７に接続する検出容量１４０の容量値は、前記容量電極１８，１９に対するタッチと非タッチとに拘らず一方の検出電圧（例えば８６）を他方の検出電圧（例えば８８）よりも大きくする値である。
これにより、第１電圧変換回路８５に接続する検出容量１４０と第２電圧変換回路８７に接続する検出容量１４０との間の容量値の差がタッチと非タッチによる容量差の範囲を超えるから、電圧変換回路８５，８７に接続するタッチと非タッチの容量電極を相互に入れ換える前と後では差動増幅部８９の差動入力８６，８８の大小関係が逆転しないから、差動増幅入力の大小関係を、タッチと非タッチによる容量変動や配線容量による容量差にかかわらず常に一定とすることができる。したがって、容量差比較回路１５７が不要になり、タッチセンサ装置の回路規模の縮小と動作の安定に寄与する。
以上説明した実施の形態によれば以下の作用効果を得る。静電容量型タッチパネルの指タッチによる微小な容量変動の検出において、隣接する２つの電極線容量を電圧に変換した結果を差動増幅回路に入力することにより、同相ノイズを除去するとともに微小な差分を増幅できる。また、２つの電極線容量に接続する検出手段８５，８７の接続を切り替えて２回検出することにより、検出容量をはじめとする電圧変換手段のばらつきを解消することができる。検出手段８５，８７の検出容量に対して、その他の検出経路でのばらつきを考慮して所定の容量差を持たせることにより、タッチセンサ装置の回路規模を縮小することができると共に差動増幅部８９を安定して動作させることができる。
［第二の実施形態］
実施の形態について更に詳述する。本実施形態のタッチセンサ装置を適用したＬＣＤ表示装置の例は図１と同様である。本実施形態の静電容量型タッチパネル１５の内部構成の一実施形態は図２と同様である。
実施の形態について更に詳述する。本実施形態のタッチセンサ装置を適用したＬＣＤ表示装置の例は図１と同様である。本実施形態の静電容量型タッチパネル１５の内部構成の一実施形態は図２と同様である。
図１９は図１記載のタッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット１０の内部構成の一実施形態である。図３と同じ番号を付した部分は、第一の実施形態と同様である。１８０は容量検出部、１８１は容量値であり、検出電極線１６のなかの１本の容量を、容量値１８１として出力する部分のみ、第一の実施形態と異なる。
図２０は図１９記載の容量検出部１８０の内部構成の一実施形態である。図４と同じ番号を付した部分は、第一の実施形態と同様である。１８２は電極線選択スイッチ信号、１８３は第１Ｘ電極線選択信号、１８４は第２Ｘ電極線選択信号、１８５は第３Ｘ電極線選択信号、１８６は第１０Ｙ電極線選択信号であり、すべては図示していないが、検出の対象となる電極を選択する信号（計１６本）が入力される。前記電極線選択スイッチ信号１８２は前記選択スイッチ信号１８３乃至１８６を総称する。
１８７は非選択スイッチ信号、１８８は第１Ｘ電極線非選択信号、１８９は第２Ｘ電極線非選択信号、１９０は第３Ｘ電極線非選択信号、１９１は第１０Ｙ電極線非選択信号であり、すべては図示していないが、差分検出のための対象として選択されない電極を選択する信号（計１６本）が入力される。前記非選択スイッチ信号１８７は前記非選択信号１８８乃至１９１を総称する。
１９２は選択電極線であり、第１Ｘ電極線第１選択スイッチ５１〜第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ５４のなかから１つ選択された電極線が、検出の対象として接続される。第１電圧変換回路８５は選択電極線１９２の容量を電圧に変換し、第１電極線電圧８６として出力する。Ａ／Ｄ変換部９１は、アナログ値である第１電極線電圧８６をディジタル値に変換し、容量値１８１として出力する。
第２選択スイッチ、第２電圧変換回路、及び差動増幅回路は存在しない。
本実施形態の静電容量タッチパネル１５の各々の菱形電極が持つ容量に対して、指で触ったとき（タッチ）の容量変化を等価的に示した図は図５と同様である。
以降、容量変化の検出動作は、第一の実施形態に示す隣接電極間の差分検出動作と異なり、外部電源を電圧源とし、外部容量への電荷移動量を電圧として計測することにより電極容量の変動を検出する従来の方式と同様である。
Ａ／Ｄ変換部９１の内部構成の一実施形態は図１５と同様である。
以上説明した実施の形態によれば以下の作用効果を得る。アナログディジタル変換手段として電圧−周波数変換回路と周波数−カウント値変換回路を設けることにより、構成部品が一般的にコンパレータ等のアナログ回路を必要とするアナログディジタル変換回路に比べて、インバータやカウンタといったディジタル回路で構成でき、規模を小さくすることができる。また、周波数−カウント値変換回路において周波数をカウントする期間を長くすることにより精度を上げることが可能であり、回路規模の増加を伴わない。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、タッチパネルの容量電極の形状は図２に示される菱形に限定されず適宜変更可能である。本発明は、タッチパネルがＬＣＤディスプレイに重ねられた構成に限定されず、プラズマディスプレイ等のその他のディスプレイに重ねられる場合、更にはノイズ源となるその他の回路と一緒に用いられる場合などにも広く適用することができる。本発明のタッチセンサ装置は、携帯電話やＤＳＣ（digital still camera）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）といった情報処理端末の表示装置の駆動ドライバＩＣに、表示装置表面に貼り付ける静電容量型タッチパネルの制御手段を内蔵する技術として広くて起用可能である。
１…水平同期信号
２…垂直同期信号
３…データイネーブル
４…表示データ
５…同期クロック
６…表示制御ユニット
７…データ線およびタッチパネル制御信号
８…走査線制御信号
９…ＬＣＤパネル
１０…タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット
１１…データ線駆動信号
１２…走査線駆動ユニット
１３…走査線選択信号
１４…表示画素アレイ
１５…静電容量型タッチパネル
１６…検出電極線
１７…座標信号
１８…Ｘ１−１電極
１９…Ｙ１−２電極
２０…第１Ｘ電極線
２１…第２Ｘ電極線
２２…第３Ｘ電極線
２３…第４Ｘ電極線
２４…第５Ｘ電極線
２５…第６Ｘ電極線
２６…第１Ｙ電極線
２７…第２Ｙ電極線
２８…第３Ｙ電極線
２９…第４Ｙ電極線
３０…第５Ｙ電極線
３１…第６Ｙ電極線
３２…第７Ｙ電極線
３３…第８Ｙ電極線
３４…第９Ｙ電極線
３５…第１０Ｙ電極線
３６…データシフト部
３７…データ開始信号
３８…データシフトクロック
３９…シリアル表示データ
４０…パラレル表示データ
４１…１ラインラッチ部
４２…水平ラッチクロック
４３…１ラインデータ
４４…Ｄ／Ａ変換部
４５…検出制御部
４６…検出スイッチ駆動信号
４７…座標変換タイミング信号
４８…容量差分検出部
４９…容量差分値
５０…座標変換部
５１…第１Ｘ電極線第１選択スイッチ
５２…第２Ｘ電極線第１選択スイッチ
５３…第３Ｘ電極線第１選択スイッチ
５４…第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ
５５…第１選択スイッチ信号
５６…第１Ｘ電極線第１選択信号
５７…第２Ｘ電極線第１選択信号
５８…第３Ｘ電極線第１選択信号
５９…第１０Ｙ電極線第１選択信号
６０…第１Ｘ電極線第２選択スイッチ
６１…第２Ｘ電極線第２選択スイッチ
６２…第３Ｘ電極線第２選択スイッチ
６３…第１０Ｙ電極線第２選択スイッチ
６４…第２選択スイッチ信号
６５…第１Ｘ電極線第２選択信号
６６…第２Ｘ電極線第２選択信号
６７…第３Ｘ電極線第２選択信号
６８…第１０Ｙ電極線第２選択信号
６９…第１Ｘ電極線非選択スイッチ
７０…第２Ｘ電極線非選択スイッチ
７１…第３Ｘ電極線非選択スイッチ
７２…第10Ｙ電極線非選択スイッチ
７３…非選択スイッチ信号
７４…第１Ｘ電極線非選択信号
７５…第２Ｘ電極線非選択信号
７６…第３Ｘ電極線非選択信号
７７…第１０Ｙ電極線非選択信号
７８…第１Ｘ電極容量
７９…第２Ｘ電極容量
８０…第３Ｘ電極容量
８１…第１０Ｙ電極容量
８２…第１選択電極線
８３…第２選択電極線
８４…電極線検出タイミング信号
８５…第１電圧変換回路
８６…第１電極線電圧
８７…第２電圧変換回路
８８…第２電極線電圧
８９…差動増幅部
９０…容量差分電圧
９１…Ａ／Ｄ変換部
９２…検出電源
９３…Ｘ電極容量
９４…Ｙ電極容量
９５…指
９６…Ｘ−指容量
９７…Ｙ−指容量
９８…接地容量
９９…第１Ｘ電極線第１選択信号波形
１００…第２Ｘ電極線第１選択信号波形
１０１…第５Ｘ電極線第１選択信号波形
１０２…第６Ｘ電極線第１選択信号波形
１０３…第１Ｙ電極線第１選択信号波形
１０４…第２Ｙ電極線第１選択信号波形
１０５…第３Ｙ電極線第１選択信号波形
１０６…第９Ｙ電極線第１選択信号波形
１０７…第１０Ｙ電極線第１選択信号波形
１０８…第１Ｘ電極線第２選択信号波形
１０９…第２Ｘ電極線第２選択信号波形
１１０…第５Ｘ電極線第２選択信号波形
１１１…第６Ｘ電極線第２選択信号波形
１１２…第１Ｙ電極線第２選択信号波形
１１３…第２Ｙ電極線第２選択信号波形
１１４…第３Ｙ電極線第２選択信号波形
１１５…第９Ｙ電極線第２選択信号波形
１１６…第１０Ｙ電極線第２選択信号波形
１１７…第１選択電極線状態
１１８…第２選択電極線状態
１１９…第１Ｘ電極線非選択信号波形
１２０…第２Ｘ電極線非選択信号波形
１２１…第５Ｘ電極線非選択信号波形
１２２…第６Ｘ電極線非選択信号波形
１２３…第１Ｙ電極線非選択信号波形
１２４…第２Ｙ電極線非選択信号波形
１２５…第３Ｙ電極線非選択信号波形
１２６…第９Ｙ電極線非選択信号波形
１２７…第１０Ｙ電極線非選択信号波形
１２８…Ｘ１電極接続状態
１２９…Ｘ２電極接続状態
１３０…Ｘ６電極接続状態
１３１…Ｙ１電極接続状態
１３２…Ｙ２電極接続状態
１３３…Ｙ１０電極接続状態
１３４…チャージ信号
１３５…シェア信号
１３６…リセット信号
１３７…チャージスイッチ
１３８…チャージ電源
１３９…シェアスイッチ
１４０…検出容量
１４１…リセットスイッチ
１４２…電極合成容量
１４３…チャージ電荷移動
１４４…ディスチャージ電荷移動
１４５…シェア電荷移動
１４６…リセット信号波形
１４７…チャージ信号波形
１４８…シェア信号波形
１４９…１回目第１電極線電圧波形
１５０…２回目第１電極線電圧波形
１５１…Ｘ１Ｘ２差分検出期間
１５２…１回目検出期間
１５３…２回目検出期間
１５４…タッチ容量差分電圧
１５５…１回目第２電極線電圧波形
１５６…２回目第２電極線電圧波形
１５７…容量差比較回路
１５８…容量差比較結果
１５９…容量差比較結果反転回路
１６０…容量差比較結果反転出力
１６１…第１差動入力第１電極線選択スイッチ
１６２…第２差動入力第２電極線選択スイッチ
１６３…第１差動入力第２電極線選択スイッチ
１６４…第２差動入力第２電極線選択スイッチ
１６５…第１差動入力
１６６…第２差動入力
１６７…差動増幅回路
１６８…容量差分電圧絶対値
１６９…容量差分増幅電圧
１７０…容量差比較結果波形
１７１…電圧−周波数変換回路
１７２…電圧−周波数変換クロック
１７３…カウンタ
１７４…容量差分ディジタル絶対値
１７５…電圧―周波数変換クロック波形
１７６…１回目カウント期間
１７７…２回目カウント期間
１７８…容量差分ディジタル絶対値出力
１７９…１回目差分ディジタル出力期間
１８０…容量検出部
１８１…容量値
１８２…電極線選択スイッチ信号
１８３…第１Ｘ電極線選択信号
１８４…第２Ｘ電極線選択信号
１８５…第３Ｘ電極線選択信号
１８６…第１０Ｙ電極線選択信号
１８７…非選択スイッチ信号
１８８…第１Ｘ電極線非選択信号
１８９…第２Ｘ電極線非選択信号
１９０…第３Ｘ電極線非選択信号
１９１…第１０Ｙ電極線非選択信号
１９２…選択電極線
２…垂直同期信号
３…データイネーブル
４…表示データ
５…同期クロック
６…表示制御ユニット
７…データ線およびタッチパネル制御信号
８…走査線制御信号
９…ＬＣＤパネル
１０…タッチパネル駆動ユニット内蔵データ線駆動ユニット
１１…データ線駆動信号
１２…走査線駆動ユニット
１３…走査線選択信号
１４…表示画素アレイ
１５…静電容量型タッチパネル
１６…検出電極線
１７…座標信号
１８…Ｘ１−１電極
１９…Ｙ１−２電極
２０…第１Ｘ電極線
２１…第２Ｘ電極線
２２…第３Ｘ電極線
２３…第４Ｘ電極線
２４…第５Ｘ電極線
２５…第６Ｘ電極線
２６…第１Ｙ電極線
２７…第２Ｙ電極線
２８…第３Ｙ電極線
２９…第４Ｙ電極線
３０…第５Ｙ電極線
３１…第６Ｙ電極線
３２…第７Ｙ電極線
３３…第８Ｙ電極線
３４…第９Ｙ電極線
３５…第１０Ｙ電極線
３６…データシフト部
３７…データ開始信号
３８…データシフトクロック
３９…シリアル表示データ
４０…パラレル表示データ
４１…１ラインラッチ部
４２…水平ラッチクロック
４３…１ラインデータ
４４…Ｄ／Ａ変換部
４５…検出制御部
４６…検出スイッチ駆動信号
４７…座標変換タイミング信号
４８…容量差分検出部
４９…容量差分値
５０…座標変換部
５１…第１Ｘ電極線第１選択スイッチ
５２…第２Ｘ電極線第１選択スイッチ
５３…第３Ｘ電極線第１選択スイッチ
５４…第１０Ｙ電極線第１選択スイッチ
５５…第１選択スイッチ信号
５６…第１Ｘ電極線第１選択信号
５７…第２Ｘ電極線第１選択信号
５８…第３Ｘ電極線第１選択信号
５９…第１０Ｙ電極線第１選択信号
６０…第１Ｘ電極線第２選択スイッチ
６１…第２Ｘ電極線第２選択スイッチ
６２…第３Ｘ電極線第２選択スイッチ
６３…第１０Ｙ電極線第２選択スイッチ
６４…第２選択スイッチ信号
６５…第１Ｘ電極線第２選択信号
６６…第２Ｘ電極線第２選択信号
６７…第３Ｘ電極線第２選択信号
６８…第１０Ｙ電極線第２選択信号
６９…第１Ｘ電極線非選択スイッチ
７０…第２Ｘ電極線非選択スイッチ
７１…第３Ｘ電極線非選択スイッチ
７２…第10Ｙ電極線非選択スイッチ
７３…非選択スイッチ信号
７４…第１Ｘ電極線非選択信号
７５…第２Ｘ電極線非選択信号
７６…第３Ｘ電極線非選択信号
７７…第１０Ｙ電極線非選択信号
７８…第１Ｘ電極容量
７９…第２Ｘ電極容量
８０…第３Ｘ電極容量
８１…第１０Ｙ電極容量
８２…第１選択電極線
８３…第２選択電極線
８４…電極線検出タイミング信号
８５…第１電圧変換回路
８６…第１電極線電圧
８７…第２電圧変換回路
８８…第２電極線電圧
８９…差動増幅部
９０…容量差分電圧
９１…Ａ／Ｄ変換部
９２…検出電源
９３…Ｘ電極容量
９４…Ｙ電極容量
９５…指
９６…Ｘ−指容量
９７…Ｙ−指容量
９８…接地容量
９９…第１Ｘ電極線第１選択信号波形
１００…第２Ｘ電極線第１選択信号波形
１０１…第５Ｘ電極線第１選択信号波形
１０２…第６Ｘ電極線第１選択信号波形
１０３…第１Ｙ電極線第１選択信号波形
１０４…第２Ｙ電極線第１選択信号波形
１０５…第３Ｙ電極線第１選択信号波形
１０６…第９Ｙ電極線第１選択信号波形
１０７…第１０Ｙ電極線第１選択信号波形
１０８…第１Ｘ電極線第２選択信号波形
１０９…第２Ｘ電極線第２選択信号波形
１１０…第５Ｘ電極線第２選択信号波形
１１１…第６Ｘ電極線第２選択信号波形
１１２…第１Ｙ電極線第２選択信号波形
１１３…第２Ｙ電極線第２選択信号波形
１１４…第３Ｙ電極線第２選択信号波形
１１５…第９Ｙ電極線第２選択信号波形
１１６…第１０Ｙ電極線第２選択信号波形
１１７…第１選択電極線状態
１１８…第２選択電極線状態
１１９…第１Ｘ電極線非選択信号波形
１２０…第２Ｘ電極線非選択信号波形
１２１…第５Ｘ電極線非選択信号波形
１２２…第６Ｘ電極線非選択信号波形
１２３…第１Ｙ電極線非選択信号波形
１２４…第２Ｙ電極線非選択信号波形
１２５…第３Ｙ電極線非選択信号波形
１２６…第９Ｙ電極線非選択信号波形
１２７…第１０Ｙ電極線非選択信号波形
１２８…Ｘ１電極接続状態
１２９…Ｘ２電極接続状態
１３０…Ｘ６電極接続状態
１３１…Ｙ１電極接続状態
１３２…Ｙ２電極接続状態
１３３…Ｙ１０電極接続状態
１３４…チャージ信号
１３５…シェア信号
１３６…リセット信号
１３７…チャージスイッチ
１３８…チャージ電源
１３９…シェアスイッチ
１４０…検出容量
１４１…リセットスイッチ
１４２…電極合成容量
１４３…チャージ電荷移動
１４４…ディスチャージ電荷移動
１４５…シェア電荷移動
１４６…リセット信号波形
１４７…チャージ信号波形
１４８…シェア信号波形
１４９…１回目第１電極線電圧波形
１５０…２回目第１電極線電圧波形
１５１…Ｘ１Ｘ２差分検出期間
１５２…１回目検出期間
１５３…２回目検出期間
１５４…タッチ容量差分電圧
１５５…１回目第２電極線電圧波形
１５６…２回目第２電極線電圧波形
１５７…容量差比較回路
１５８…容量差比較結果
１５９…容量差比較結果反転回路
１６０…容量差比較結果反転出力
１６１…第１差動入力第１電極線選択スイッチ
１６２…第２差動入力第２電極線選択スイッチ
１６３…第１差動入力第２電極線選択スイッチ
１６４…第２差動入力第２電極線選択スイッチ
１６５…第１差動入力
１６６…第２差動入力
１６７…差動増幅回路
１６８…容量差分電圧絶対値
１６９…容量差分増幅電圧
１７０…容量差比較結果波形
１７１…電圧−周波数変換回路
１７２…電圧−周波数変換クロック
１７３…カウンタ
１７４…容量差分ディジタル絶対値
１７５…電圧―周波数変換クロック波形
１７６…１回目カウント期間
１７７…２回目カウント期間
１７８…容量差分ディジタル絶対値出力
１７９…１回目差分ディジタル出力期間
１８０…容量検出部
１８１…容量値
１８２…電極線選択スイッチ信号
１８３…第１Ｘ電極線選択信号
１８４…第２Ｘ電極線選択信号
１８５…第３Ｘ電極線選択信号
１８６…第１０Ｙ電極線選択信号
１８７…非選択スイッチ信号
１８８…第１Ｘ電極線非選択信号
１８９…第２Ｘ電極線非選択信号
１９０…第３Ｘ電極線非選択信号
１９１…第１０Ｙ電極線非選択信号
１９２…選択電極線
Claims (18)
- 各々が電極容量を持ち複数の容量電極によって構成された静電容量型タッチパネルと、
接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を第１の検出電圧として検出する第１の電極容量検出回路と、
第１の電極容量検出回路とは別に接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を第２の検出電圧として検出する第２の電極容量検出回路と、
前記第１の電極容量検出回路及び前記第２の電極容量検出回路の夫々に接続する容量電極を選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部と、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分を増幅して出力する差動増幅部と、
前記差動増幅部の出力をディジタル変換するアナログディジタル変換部と、
前記アナログディジタル変換部の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部と、を備え、
前記制御部は、一対の容量電極に対して、一方を前記第１の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に接続して前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力された後に、一方を前記第２の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に繋ぎ代えて前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力されるように、前記スイッチ回路を制御する、タッチセンサ装置。 - 前記静電容量型タッチパネルは、直交する複数のＸ電極線とＹ電極線を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられた、請求項１記載のタッチセンサ装置。
- 前記制御部は前記一対の容量電極として隣接する容量電極を前記スイッチ回路に選択させる、請求項１記載のタッチセンサ装置。
- 前記アナログディジタル変換回路は、前記差動増幅部の出力電圧に応ずる周波数信号を出力する電圧−周波数変換回路と、電圧−周波数変換回路から出力される周波数信号のサイクル数を計数する周波数−カウント値変換回路とを備える、請求項１記載のタッチセンサ装置。
- 前記座標変換部は、一対の容量電極の一方が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値と、当該一対の容量電極の一方が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値との平均を求めることによって、当該一対の容量電極の何れか一方へのタッチ又非タッチを判別する、請求項１記載のタッチセンサ装置。
- 各々が電極容量を持ち複数の容量電極によって構成された静電容量型タッチパネルと、
接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を第１の検出容量素子に受けて得られる電圧を第１の検出電圧として検出する第１の電極容量検出回路と、
第１の電極容量検出回路とは別に接続された容量電極に対する充電動作による電荷を第２の検出容量に受けて得られる電圧を第２の検出電圧として検出する第２の電極容量検出回路と、
前記第１の電極容量検出回路及び前記第２の電極容量検出回路の夫々に接続する容量電極を選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部と、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分を増幅して出力する差動増幅部と、
前記差動増幅部の出力をディジタル変換するアナログディジタル変換部と、
前記アナログディジタル変換部の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部と、を備え、
前記制御部は、一対の容量電極に対して、一方を前記第１の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に接続して前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力された後に、一方を前記第２の電極容量検出回路に、他方を前記第２の電極容量検出回路に繋ぎ代えて前記差動増幅部による検出電圧の差分が出力されるように、前記スイッチ回路を制御し、
前記第１の検出容量素子は前記第２の検出容量素子とは異なる容量値を有する、タッチセンサ装置。 - 前記第１の検出容量素子と前記第２の検出容量素子との間の容量値の差は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとの差による容量値の差よりも大きくされている、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 前記第１の検出容量素子及び前記第２の検出容量素子の容量値は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとに拘らず前記第１検出電圧を必ず前記第２検出電圧よりも大きくする値である、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 前記静電容量型タッチパネルは、直交する複数のＸ電極線とＹ電極線を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられた、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 前記制御部は前記一対の容量電極として隣接する容量電極を前記スイッチ回路に選択させる、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 前記アナログディジタル変換回路は、前記差動増幅部の出力電圧に応ずる周波数信号を出力する電圧−周波数変換回路と、電圧−周波数変換回路から出力される周波数信号のサイクル数を計数する周波数−カウント値変換回路とを備える、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 前記座標変換部は、一対の容量電極の一方が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値と、当該一対の容量電極の一方が接続する前記第２の電極容量検出回路の検出電圧に対する他方の容量電極が接続する前記第１の電極容量検出回路の検出電圧の差動増幅出力に応ずる値との平均を求めることによって、当該一対の容量電極の何れか一方へのタッチ又非タッチを判別する、請求項６記載のタッチセンサ装置。
- 各々が電極容量を持ち複数の容量電極によって構成された静電容量型タッチパネルと、
個別に接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を検出電圧として検出する一対の電極容量検出回路と、
前記一対の電極容量検出回路による異なる容量電極に対する検出電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、
前記一対の電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の前記差動増幅回路による差分出力に基づいて前記容量電極に対するタッチまたは非タッチを判別する判別部と、を備えたタッチセンサ装置。 - 前記判別部は、前記一対の電極容量検出回路に接続する容量電極を相互に入れ換える前と後の夫々の前記差動増幅回路による差分出力に応ずる値に対して平均を求めることによって前記タッチ又非タッチを判別する、請求項１３記載のタッチセンサ装置。
- 前記夫々の電極容量検出回路は、接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を受けて電圧に変換する検出容量素子を有し、
夫々の電極容量検出回路が備える検出容量素子の容量値の差は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとの差による容量値の差よりも大きくされている、請求項１３記載のタッチセンサ装置。 - 前記夫々の電極容量検出回路は、接続された前記容量電極に対する充電動作による電荷を受けて電圧に変換する検出容量素子を有し、
夫々の電極容量検出回路が備える検出容量素子の容量値は、前記容量電極に対するタッチと非タッチとに拘らず一方の前記電極容量検出回路による検出電圧を必ず他方の前記電極容量検出回路による検出電圧よりも大きくする値である、請求項１３記載のタッチセンサ装置。 - 各々が電極容量を持ち複数の容量電極によって構成された静電容量型タッチパネルと、
接続された前記容量電極に対する充電動作によって得られる電圧を検出電圧として出力する電極容量検出回路と、
前記電極容量検出回路に接続する容量電極を選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路による選択状態を順次切り換える制御を行う制御部と、
前記検出電圧をディジタル変換するアナログディジタル変換部と、
前記アナログディジタル変換部の出力と前記制御部による選択状態の切換えタイミングとに基づいてタッチされた容量電極の座標情報を取得する座標変換部と、を備え、
前記アナログディジタル変換部を、電圧値に応じた周波数のクロックを生成する電圧−周波数変換回路と、前記電圧−周波数変換回路から出力されるクロックを一定期間カウントすることにより周波数に応じたディジタル値に変換する周波数−カウント値変換回路で構成することを特徴とする、タッチセンサ装置。 - 前記静電容量型タッチパネルは、直交する複数のＸ電極線とＹ電極線を備え、夫々の電極線に複数の容量電極が設けられた、請求項１７記載のタッチセンサ装置。
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