JP2012164197A - タッチパネルの制御回路およびそれを用いたタッチパネル入力装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電圧生成部10aは、第1端子P1x、第1抵抗膜RF1、第2端子P2xを含む経路の第1端子P1x側の延長上に設けられた出力トランジスタ14を有し、第1端子P1xに第1バイアス電圧Vb1を印加する。電流検出部30aは、出力トランジスタ14とカレントミラー形式で接続された検出トランジスタ38と、検出トランジスタ38の経路上に設けられた検出抵抗Rsと、検出抵抗Rsの電圧降下Vsと所定の電圧VOFSとの差分を増幅し、パネル電流Ipを示す値として出力する増幅回路50と、を含む。
【選択図】図9
Description
バッファを設けない場合、A/Dコンバータの入力段のキャパシタがパネルの接触抵抗を介して充電されることになり、パネルの接触抵抗が大きいとサンプルホールドに要する時間が長くなる。そこで出力インピーダンスの小さなバッファを設けることにより、パネルの接触抵抗にかかわらず、サンプルホールド時間を短縮できる。
電流検出部は、第1状態と第2状態において、検出抵抗の抵抗値を切りかえ可能に構成されてもよい。
タッチパネルの縦の長さと横の長さ(つまりアスペクト比)が大きく異なる場合、縦方向の合成抵抗と横方向の合成抵抗が異なり、パネル電流のレンジがX方向とY方向とで異なる場合が想定される。この場合に、ミラー比や検出抵抗の値を切りかえることにより、検出抵抗の電圧降下の範囲を揃えることができる。
ユーザが2点に接触すると、その2点の間は、第1抵抗膜と第2抵抗膜が並列に接続されるため、第1から第2端子に至る経路の合成抵抗が低下し、したがってパネル電流が増大する。2点の距離が離れるほど、第1抵抗膜と第2抵抗膜が並列に接続される距離が長くなるため、合成抵抗は小さくなり、パネル電流は大きくなる。したがって、パネル電流にもとづいて2点の座標間隔を決定することができる。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
第1抵抗膜RF1および第2抵抗膜RF2は、X軸およびY軸に対して垂直なZ軸方向にギャップを隔ててオーバーラップして配置される。第1抵抗膜RF1のX軸と垂直な一辺E1は、第1端子P1xと接続される。辺E1と対向する辺E2は、第2端子P2xと接続される。第3端子P1yは、第2抵抗膜RF2のX軸と平行な一辺E3と接続され、第4端子P2yは、第2抵抗膜RF2の辺E3と対向する一辺E4と接続される。
以上がタッチパネル4の構成である。
第1端子Pc1x〜第4端子Pc2yはそれぞれ、タッチパネル4側の対応する第1端子P1x〜第4端子P2yと接続される。
電圧生成部10は、第1状態φxにおいて、第1端子P1x、第2端子P2xそれぞれに所定の第1バイアス電圧Vb1、第2バイアス電圧Vb2を印加する。ここではVb1>Vb2とする。好ましくは第2バイアス電圧Vb2は接地電圧(0V)である。また第1状態において、電圧生成部10は第3端子P1y、第4端子P2yをハイインピーダンス状態とする。
電圧生成部10は、第2状態φyにおいて、第3端子P1y、第4端子P2yそれぞれに所定の第1バイアス電圧Vb1、第2バイアス電圧Vb2を印加する。また第2状態φyにおいて、電圧生成部10は第1端子P1x、第2端子P2xをハイインピーダンス状態とする。第1状態および第2状態それぞれにおける第1バイアス電圧Vb1は同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。以下では、同じ値の場合を説明する。第2バイアス電圧Vb2も同様である。
図2(a)を参照する。ユーザが1点PUで接触すると、第1抵抗膜RF1は、第1端子P1xと点PU間の抵抗R11と、点PUと第2端子P2x間の抵抗R12に分割される。第1抵抗膜RF1と第2抵抗膜RF2は、点PUにおいて接触し、その接触抵抗はRcである。第2抵抗膜RF2の点PUから第3端子P1yに至る経路の抵抗はR2である。
Zs=R11+R12
で与えられ、接触点PUの位置によらずに一定と考えられ、さらにはユーザが接触していないときのインピーダンスZoともほぼ同じ値となる。
Zs≒Zo
以下、非接触状態とシングルタッチ状態のインピーダンスは特に区別せずに、基準インピーダンスZoと称す。
IPxo=(Vb1−Vb2)/Zo
で与えられる。このパネル電流IPxoを、基準パネル電流と称する。
図2(b)を参照する。ユーザが2点PU1、PU2で接触すると、第1抵抗膜RF1は、第1端子P1xと点PU1間の抵抗R11と、点PU1と点PU2の間の抵抗R12と、点PU2と第2端子P2x間の抵抗R13に分割される。第1抵抗膜RF1と第2抵抗膜RF2は、点PU1、PU2において接触し、それぞれの接触抵抗はRc1、Rc2である。
第2抵抗膜RF2上において、点PU1とPU2の間の抵抗はR21であり、点PU1から第3端子P1yに至る経路の抵抗はR22であり、点PU2から第3端子P1yに至る経路の抵抗はR23である。
Zm<Zo
が成り立つ。
IPxm>IPxo
の関係が成り立つ。
X1<X3<X2
が成り立つ。
演算部40は、こうして得られたパネル電圧VPx、パネル電流IPxに対応するデジタル値VPx’、IPx’を受ける。
そこで座標生成部48は、パネル電圧VPxを所定のしきい値電圧Vthと比較することで、タッチの有無を判定する。しきい値電圧Vthは、0V付近の値に設定される。
図4(a)、(b)は、マルチタッチ状態におけるパネル電流と点の関係を示す図である。
距離演算部44は、パネル電流IPxにもとづいて、テーブル46を参照することで、対応する距離ΔXを決定し、座標生成部48へと出力する。なお、テーブル46に代えて、図4(a)の特性の近似式を格納しておき、演算によって距離ΔXを算出してもよい。
バイパススイッチSW1xは、対応する検出抵抗Rsxと並列に設けられる。具体的には、バイパススイッチSW1xの一端は接地され、その他端は第2端子Pc2xと接続される。
制御回路100aの電圧生成部10aは、レギュレータ11、第1セレクタSEL1、第2セレクタSEL2を備える。
Vb1=Vref×(R1+R2)/R2
で与えられる。第1状態φxと第2状態φyとで、基準電圧Vrefの値を切りかえてもよい。
Is=K1×IP
が成り立つ。
Vs=Rs×Is=Rs×K1×IP
これに対して、図6の制御回路100aは、パネル電圧とパネル電流を同時並列的に測定できるため、処理を高速化でき、高速性が要求されるアプリケーションに適している。また座標を確定するために必要な2つのパラメータ、すなわち電圧と電流を同時に取得できるため、高精度に座標を確定することができる。
第1状態φxにおいて、まずスイッチSW4がオン、残りがオフする。この状態において第3端子P1yのパネル電圧VPx_1が測定される。続いて、スイッチSW5がオン、残りがオフする。この状態において第4端子P2yのパネル電圧VPx_2が測定される。後段の演算部40(不図示)は、2つのパネル電圧VPx_1、VPx_2およびパネル電流IPxの値にもとづき、ユーザが接触した点PUのX座標を判定する。
図9は、図6の制御回路の変形例を示す回路図である。図9の制御回路100cは、図6の構成に加えて、増幅回路50、スイッチSW8、およびバッファ60を備える。
V_Ip=A×(Vs−VOFS) …(1)
A=R12・(R13+R14)/(R13・(R11+R12)) …(2)
VOFS=R14・(R11+R12)/(R12・(R13+R14))×Va …(3)
A=R2/R1 …(2a)
VOFS=Va …(3a)
V_Ip=R2/R1×(Vs−Va) …(4)
Vinit=Rs×K1×Iinit …(5)
このときスイッチSW8はオンし、V_Ip=Vinitとなり、A/Dコンバータ34により初期電圧Vinitに対応するデジタル値が測定され、Va=Vinitとなるように電圧源56にデジタル値が与えられる。
V_Ip=R2/R1×Vinit …(6)
測定された電圧値V_Ipから初期電圧Vinitを算出でき、Va=Vinitとなるように電圧源56にデジタル値を与えてもよい。
Vs=(Iinit+ΔI)・Rs=Vinit+ΔV …(7)
となり、式(8)を得る。
V_Ip=A×(Vs−Va)=A×(Vinit+ΔV−Vinit)=A×ΔV
…(8)
つまり、V_Ipは、ユーザがタッチパネル4に接触したことによる電流の変化分ΔIに比例した電圧となる。
Claims (13)
- 第1、第2、第3端子と、一辺が前記第1端子と接続され、それと対向する辺が前記第2端子と接続される第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第3端子と接続される第2抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
前記第1、第2端子それぞれに所定の第1、第2バイアス電圧を印加する電圧生成部と、
前記第3端子に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、
前記第1端子、前記第1抵抗膜、前記第2端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
を備え、
前記電圧生成部は、
前記第1端子、前記第1抵抗膜、前記第2端子を含む経路の前記第1端子側の延長上に設けられた出力トランジスタを有し、前記第1端子に前記第1バイアス電圧を印加するレギュレータを含み、
前記電流検出部は、
前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
を含むことを特徴とする制御回路。 - 第1、第2、第3、第4端子と、その一辺が前記第1端子と接続され、それと対向する辺が前記第2端子と接続される第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第3端子と接続され、それと対向する辺が前記第4端子と接続される第2抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
第1状態において前記第1、第2端子それぞれに所定の第1、第2バイアス電圧を印加し、前記第3、第4端子をハイインピーダンス状態とし、第2状態において前記第3、第4端子それぞれに所定の第1、第2バイアス電圧を印加し、前記第1、第2端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、
前記第1状態において、前記第3、第4端子の一方に生ずるパネル電圧を検出し、前記第2状態において、前記第1、第2端子の一方に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、
前記第1状態において、前記第1端子、前記第1抵抗膜、前記第2端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、前記第2状態において、前記第3端子、前記第2抵抗膜、前記第4端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
を備え、
前記電圧生成部は、
出力トランジスタを有し、前記第1バイアス電圧を生成するレギュレータと、
その入力端子に前記第1バイアス電圧を受け、その第1出力端子に前記第1端子が接続され、その第2出力端子に前記第3端子が接続され、前記第1状態において前記第1出力端子側にオンし、前記第2状態において前記第2出力端子側にオンするセレクタと、
を含み、
前記電流検出部は、
前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
を含むことを特徴とする制御回路。 - 第1、第2、第3、第4端子と、その一辺が前記第1端子と接続され、それと対向する辺が前記第2端子と接続される第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第3端子と接続され、それと対向する辺が前記第4端子と接続される第2抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
第1状態において前記第1、第2端子それぞれに所定の第1、第2バイアス電圧を印加し、前記第3、第4端子をハイインピーダンス状態とし、第2状態において前記第3、第4端子それぞれに所定の第1、第2バイアス電圧を印加し、前記第1、第2端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、
前記第1状態において、前記第3、第4端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出し、前記第2状態において、前記第1、第2端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出する電圧検出部と、
前記第1状態において、前記第1端子、前記第1抵抗膜、前記第2端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、前記第2状態において、前記第3端子、前記第2抵抗膜、前記第4端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
を備え、
前記電圧生成部は、
出力トランジスタを有し、前記第1バイアス電圧を生成するレギュレータと、
その入力端子に前記第1バイアス電圧を受け、その第1出力端子に前記第1端子が接続され、その第2出力端子に前記第3端子が接続され、前記第1状態において前記第1出力端子側にオンし、前記第2状態において前記第2出力端子側にオンするセレクタと、
を含み、
前記電流検出部は、
前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
を含むことを特徴とする制御回路。 - 前記増幅回路は、
前記検出抵抗の電圧降下を受けるバッファと、
演算増幅器と、
前記バッファの出力と前記演算増幅器の第1入力端子との間に設けられた第1抵抗と、
前記演算増幅器の前記第1入力端子と固定電圧端子の間に設けられた第2抵抗と、
その一端に前記所定の電圧を受け、その他端が前記演算増幅器の第2入力端子と接続された第3抵抗と、
前記演算増幅器の前記第2入力端子と前記演算増幅器の出力端子の間に設けられた第4抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の制御回路。 - 前記電圧検出部は、
前記パネル電圧を受けるバッファと、
前記バッファの出力電圧をサンプルホールドし、サンプルホールドした値をデジタル値に変換するA/Dコンバータと、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の制御回路。 - 前記電流検出部は、前記第1状態と前記第2状態において、前記出力トランジスタと前記検出トランジスタのミラー比を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項2または3に記載の制御回路。
- 前記電流検出部は、前記第1状態と前記第2状態において、前記検出抵抗の抵抗値を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項2または3に記載の制御回路。
- 前記座標判定部は、前記パネル電流の値が所定の値より大きいとき、ユーザが複数の点を接触しているものと判定することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の制御回路。
- ユーザが2点に接触しているとき、前記パネル電流の値にもとづいて前記2点の座標間隔を決定することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の制御回路。
- ユーザがパネルに接触していないときに測定された前記パネル電流と、接触したときの前記パネル電流の差分にもとづいて、前記2点の座標間隔を決定することを特徴とする請求項9に記載の制御回路。
- 前記座標判定部は、
前記パネル電圧にもとづいて前記2点の中心座標を決定し、当該中心座標に前記2点の座標間隔に応じた値を加算することで、前記2点の一方の座標を決定し、前記中心座標から前記2点の座標間隔に応じた値を減算することで、前記2点の他方の座標を決定することを特徴とする請求項9に記載の制御回路。 - 第1、第2、第3端子と、一辺が前記第1端子と接続され、それと対向する辺が前記第2端子と接続される第1抵抗膜と、前記第1抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第3端子と接続される第2抵抗膜と、を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルを制御する請求項1から11のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とするタッチパネル入力装置。 - 請求項12に記載のタッチパネル入力装置を備えることを特徴とする電子機器。
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