JP2013065212A - タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、タッチパネル駆動方法、および電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルへの外来ノイズを利用環境に拘わらず常に抑制して高感度化を実現することができるタッチパネル装置を実現する。
【解決手段】タッチパネル装置１００において、複数のドライブラインと複数のセンスラインとを有するタッチパネル本体１と、タッチパネル本体１のドライブラインに駆動信号Ｄｓを印加し、この駆動信号Ｄｓの印加により生じたセンス信号Ｓｓのサンプリングにより該複数のドライブライン２とセンスラインとの交差位置であるタッチパネル本体の各座標での信号強度を検出するタッチパネル駆動部１１１とを有し、タッチパネル駆動部１１１を該複数のセンスラインに発生する応答信号をサンプリングする周波数を拡散させるよう構成した。
【選択図】図１

Description

本発明はタッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、タッチパネル駆動方法および電子情報機器に関し、特に、複数の第１電極と複数の第２電極とを立体交差するよう配置した構造のタッチパネル本体に対して、第１電極に駆動信号を印加することにより複数の第２電極で生じた応答信号から第１電極と第２電極との交差位置であるタッチパネル本体の各座標における信号強度を検出してタッチ位置を検出する駆動制御を行うタッチパネルコントローラ、このようなタッチパネルコントローラを用いたタッチパネル装置、このようなタッチパネル本体に対する駆動制御を行うタッチパネル駆動方法、およびこのようなタッチパネル装置を備えた電子情報機器に関するものである。

従来からタッチパネル装置には種々の方式があるが、特に、複数の第１電極と複数の第２電極との交差部に形成される静電容量が、タッチパネル本体に導電性の物体が接近あるいは接触することにより変化するという原理を利用した方式は、操作者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ペン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。

図１０は、このような方式の従来のタッチパネル装置を説明する図であり、このタッチパネル装置の全体構成を示している。

なお、携帯電話などでは、タッチパネル装置の下方に液晶表示パネルを配置したものが実用化されているが、以下の説明では液晶表示パネルの詳細は省略する。

このタッチパネル装置２００は、互いに平行に配置された複数の第１電極（以下、ドライブラインという。）２と互いに平行に配置された複数の第２電極（以下、センスラインという。）３とが立体交差するよう配置されたタッチパネル本体１と、このタッチパネル本体１を駆動するタッチパネル駆動部１１とを有している。ここで、ドライブライン２はＸ方向（紙面横方向）に延び、センスライン３はＸ方向と直交するＹ方向（紙面縦方向）に延びている。このタッチパネル駆動部１１は、ドライブライン２に駆動信号Ｄｓを印加する送信部１０と、この駆動信号Ｄｓの印加に応答してセンスライン３に生じた応答信号（以下、センス信号という。）Ｓｓを受信する受信部２０と、送信部１０及び受信部２０の動作をそれぞれ制御信号Ｃ１及びＣ２により制御する制御部３０とを有している。

このタッチパネル装置２００は、タッチパネル本体１に対する操作者の指などの近接によりドライブライン２とセンスライン３との交差部Ａで変化するコンデンサの静電容量（以下、交差部の静電容量と略記する。）を、複数のドライブライン２とセンスライン３との交差位置であるタッチパネル本体の各座標の信号強度として検出して操作者のタッチ位置を検出するよう構成されている。

図１１は、図１０に示すタッチパネル装置２００を構成するタッチパネル駆動部１１を説明するブロック図であり、このタッチパネル駆動部１１の詳細な構成を示している。

タッチパネル駆動部１１は、図１０で説明したように、送信部１０、受信部２０、及び制御部３０を有するとともに、送信部１０の出力側に設けられたインターフェース部１１ａと、受信部２０の入力側に設けられたインターフェース部１１ｂとを有しており、送信部１０からの駆動信号Ｄｓはインターフェース部１１ａを介してドライブライン２に印加され、センスライン３からのセンス信号Ｓｓはインターフェース部１１ｂを介して受信部２０に入力されるようになっている。

ここで、送信部１０は、制御部３０からの制御信号Ｃ１に基づいて系列信号を用いてドライブライン２の駆動信号Ｄｓを生成する駆動信号生成部１０ａを有している。この制御信号Ｃ１は動作タイミングの基本となるクロック信号である。

系列信号は少なくともドライブライン２の本数の〔０〕及び〔１〕の配列パターンを複数個配列してなる信号である。例えば、系列信号としてＭ系列のような行列を用いることにより、擬似ランダム信号を生成することができる。また、受信部２０で受信したセンス信号を復号するには、系列信号に基づく復号のための変換行列を用いるが、Ｍ系列行列を用いることにより、駆動信号Ｄｓの生成に用いた系列信号をそのまま用いて復号することができる。

受信部２０は、センスライン３からのセンス信号Ｓｓを増幅するアンプ部２１と、増幅されたセンス信号ＡＳｓの信号レベルをサンプルホールドするサンプルホールド部２２と、該サンプルホールドした信号レベルＨＳｓをデジタル値に変換することにより、アナログ信号である増幅したセンス信号ＡＳｓをデジタル信号ＤＳｓに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、このＡ／Ｄ変換部２３で得られたデジタル信号ＤＳｓを、駆動信号Ｄｓの生成に用いた系列信号を用いて復号して、タッチパネル本体の各座標における信号強度Ｃｄを取得する復号部２４とを有している。なお、サンプルホールド部２２のサンプリングタイミングは、送信部１０が駆動信号をドライブライン２に印加するタイミングに基づいている。

また、タッチパネル装置２００は、受信部２０で得られた信号強度Ｃｄの大きさから、タッチパネル本体１上でのタッチ位置を示すタッチ位置座標を算出する位置算出部１２を有している。

このようなタッチパネル装置２００では、タッチパネル１に対する操作者の指などの近接によりドライブライン２とセンスライン３との交差部で変化する静電容量を検出して操作者のタッチ位置を検出することができる。

ところで、タッチパネル装置には、通常、ドライブライン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、ドライブライン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ており、特許文献１および特許文献２には、このような外来ノイズに対する対策を施したものが開示されている。

例えば、特許文献１には、受信部から出力される信号レベル（信号強度）のばらつき度合を検出して、そのばらつき度合が小さくなるタイミングでサンプリングが行われるようサンプルホールド部のサンプルタイミングを設定するもの、あるいは受信部から出力される信号レベル（信号強度）のばらつき度合が小さくなるように、送信部からドライブラインに印加する駆動信号の周波数を設定する方法が開示されている。

また、特許文献２には、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、ドライブライン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で、外部ノイズの影響を抑制する方法が開示されている。

このような特許文献１あるいは特許文献２に開示の方法では、利用環境に応じて、駆動信号あるいはサンプリングの周波数を変更することで、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のを回避している。

特開２０１１−１２８８５８号公報 特開２０１１−１２８８５７号公報

以上説明したように、従来の技術はノイズの影響が少なくなる一定の周波数を検索し、検索した周波数でタッチパネル本体のドライブラインを駆動し、対応して発生するセンスラインのセンス信号をＡ／Ｄ変換及び復号処理して各座標の信号強度を取得し、この信号強度に基づいてタッチ位置情報を得る駆動方法であるが、現在、更なる大画面化が要望されている。

ところが、一定の周波数でタッチパネル上のドライブラインを駆動し、このドライブラインの駆動に対応して発生するセンス信号をＡ／Ｄ変換及び復号処理して各座標での信号強度を取得する駆動方法を大画面のパネルに適用すると、ノイズを受ける領域が増加することによりノイズの影響が大きくなる傾向にある。その結果、タッチパネル自体の感度が低下するという問題がある。

また、特許文献１では、受信部から出力される信号レベル（信号強度）のばらつき度合を検出して、そのばらつき度合が小さくなるタイミングでサンプリングが行われるようサンプルホールド部のサンプルタイミングを設定する、あるいは受信部から出力される信号レベル（信号強度）のばらつき度合が小さくなるように、送信部からドライブラインに印加する駆動信号の周波数を設定するので、特定の環境でタッチパネル装置を利用する場合は有効であるが、環境が変わると、例えば照明装置の周波数が環境により変化したり、あるいは周辺機器から受ける周波数が変わったりすると、その都度、駆動周波数やサンプリングタイミングを変更する必要が生じる。

さらに、特許文献２に開示の方法は、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、ドライブライン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で、外部ノイズの影響を抑制するものであるが、この方法では、予め、外来ノイズの影響の有無を判定する機能が必要となる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、外来ノイズを利用環境に拘わらず常に抑制して高感度化を実現することができるタッチパネルコントローラ、このようなタッチパネルコントローラを用いたタッチパネル装置、このようなタッチパネル駆動方法、およびこのようなタッチパネル装置を備えた電子情報機器を得ることを目的とする。

本発明に係るタッチパネルコントローラは、第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体を駆動制御するタッチパネルコントローラであって、該複数の第１電極に駆動信号を印加する送信部と、該駆動信号の印加により該複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングして該第１電極と該第２電極との交差位置である該タッチパネル本体の各座標での信号強度を検出する受信部とを備え、該受信部は、該複数の第２電極に発生する該応答信号をサンプリングする周波数を拡散させるよう構成したものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第１電極に対する前記駆動信号の印加により前記複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングするサンプリング処理を１フレーム期間内に既定回数行って、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度を各フレーム毎に取得するものであることが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第１電極へ前記駆動信号を既定の回数印加して得られる応答信号を、前記タッチパネル本体における各座標での信号強度にフレーム期間毎に変換する復号部と、該復号部で取得した１フレームに対応する各座標での信号強度を複数フレーム分格納するメモリ部と、該メモリ部に格納した複数フレーム分の信号強度に対する加算平均化処理を施す加算平均化処理部を有することが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を一様乱数に基づいてランダムに変更させることが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、一定時間間隔で増加または減少させることが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、該応答信号のサンプリングの度に変更することが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、前記複数の第１電極へ前記駆動信号を既定の回数印加して得られる応答信号を、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度にフレーム期間毎に変換し、前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、該フレーム期間毎に変更することが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記受信部は、受信した前記応答信号を増幅する増幅部と、増幅された該応答信号の信号レベルをサンプルホールドするサンプルホールド部と、該サンプルホールドした信号レベルをデジタル値に変換することにより、該応答信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを備え、該デジタル信号を復号して前記タッチパネル本体の各座標での信号強度を取得することが好ましい。

本発明は、上記タッチパネルコントローラにおいて、前記送信部および前記受信部を制御する制御部を備え、前記サンプルホールド部は、増幅された前記応答信号をサンプリングするタイミングを変更可能に構成されており、前記制御部は、該サンプルホールド部でのサンプリングのタイミングでサンプリングが行われるように前記送信部が前記駆動信号を出力するタイミングを制御することが好ましい。

本発明に係るタッチパネル装置は、第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体と、該タッチパネル本体を駆動制御するタッチパネル駆動部とを備えたタッチパネル装置であって、前記タッチパネル駆動部として、上述した本発明に係るタッチパネルコントローラを用い、前記タッチパネルコントローラで検出した前記タッチパネル本体の各座標での信号強度に基づいて該タッチパネル本体に対するタッチ位置を検出するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明に係るタッチパネル駆動方法は、第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体を駆動するタッチパネル駆動方法であって、該複数の第１電極に駆動信号を印加するステップと、該駆動信号の印加により該複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングして該第１電極と該第２電極との交差位置である該タッチパネル本体の各座標での信号強度を検出するステップとを含み、該信号強度を検出するステップでは、該複数の第２電極に発生する該応答信号をサンプリングする周波数を拡散させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記タッチパネル駆動方法において、前記信号強度を検出するステップでは、前記複数の第１電極に前記駆動信号を印加して該駆動信号の印加により前記複数の第２電極に発生した応答信号を検出する検出処理を１フレーム期間内に既定回数行って、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度を各フレーム毎に取得することが好ましい。

本発明に係る電子情報機器は、上述した本発明に係るタッチパネル装置を備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

次に作用について説明する。

本発明においては、第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有するタッチパネルにおける複数の第１電極に駆動信号を印加する送信部と、該駆動信号の印加により該複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングして該第１電極と該第２電極との交差位置である該タッチパネル本体の各座標での信号強度を検出する受信部とを備え、該受信部は、該複数の第２電極に発生する該応答信号をサンプリングする周波数を拡散させるよう構成したので、外来ノイズを利用環境に拘わらず常に抑制して高感度化を実現することができる。

また、場合によっては、サンプリングの周波数拡散だけでは、ノイズ低減効果が得られるものの、タッチパネル本体の特定の座標でのノイズピークが十分抑制されないこともあり、その場合には、センス信号の復号により得られた各フレームに対応する信号強度に対して、複数フレーム分に渡って加算平均処理を施すことで、確実にタッチパネル本体の特定の座標でのノイズピークを抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、タッチパネル本体に対する外来ノイズを利用環境に拘わらず常に抑制して高感度化を実現することができるタッチパネルコントローラ、このようなタッチパネルコントローラを用いたタッチパネル装置、このようなタッチパネル駆動方法、およびこのようなタッチパネル装置を備えた電子情報機器を実現することができる。

図１は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置を説明する図であり、このタッチパネル装置におけるタッチパネル駆動部の詳細な構成を示している。 図２は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置におけるタッチパネルを説明する図であり、図２（ａ）はタッチパネルの一部破断斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩＸｂ−ＩＩＸｂ’線部分の断面図である。 図３は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置を説明する図であり、図３（ａ）は、このタッチパネル装置におけるタッチパネル駆動部を構成する送信部の駆動信号生成部の構成及びこの駆動信号生成部が出力する駆動信号を示し、図３（ｂ）は、タッチパネル駆動部を構成する受信部でのサンプリングタイミングを示している。 図４は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置を説明する図であり、図３に示す駆動信号生成部を構成するタイミング生成部の構成を示している。 図５は、従来のタッチパネル装置あるいは本発明の実施形態１によるタッチパネル装置に対する外来ノイズを擬似的に再現する方法を説明する図であり、図５（ａ）は、このタッチパネル装置にノイズを印加する方法を示し、図５（ｂ）は、ノイズを擬似的に印加する条件を示している。 図６は、従来のタッチパネル装置あるいは本発明の実施形態１によるタッチパネル装置で発生するノイズの測定方法（図６（ａ））とともに、ノイズ評価の考え方（図６（ｂ））を示している。 図７は、本発明によるノイズ低減効果を説明する図であり、駆動信号をドライブラインに印加する周波数の拡散を行わない場合（図７（ａ）〜図７（ｄ））と、駆動信号をドライブラインに印加する周波数の拡散を行った場合（図７（ｅ）〜図７（ｈ））とを、センス信号から得られる信号強度の加算平均の対象となるフレームの数別に対比して示している。 図８は、本発明によるノイズ低減効果を説明する図であり、タッチパネル本体上の各座標での信号強度の加算平均の対象となるフレームの数の増加によりノイズレベルとしての信号強度（相対値）が低下することを示している。 図９は、本発明の実施形態２として、実施形態１のタッチパネル装置を入力操作部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 図１０は、従来のタッチパネル装置を説明する図であり、このタッチパネル装置の全体構成を示している。 図１１は、図１０に示す従来のタッチパネル装置におけるタッチパネル駆動部を説明するブロック図であり、このタッチパネル駆動部の詳細な構成を示している。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置を説明する図であり、このタッチパネル装置におけるタッチパネル駆動部（タッチパネルコントローラ）の詳細な構成を示している。

本実施形態１のタッチパネル装置１００は、複数のドライブライン（第１電極）と複数のセンスライン（第２電極）とを有するタッチパネル本体１と、タッチパネル本体１のドライブラインに駆動信号Ｄｓを印加し、この駆動信号Ｄｓの印加により生じたセンス信号Ｓｓをセンスラインから受信するタッチパネル駆動部（タッチパネルコントローラ）１１１とを有している。

ここで、タッチパネル本体１は従来のタッチパネル装置２００におけるものと同一の構成を有するものであり、互いに平行に配置された複数のドライブライン２と互いに平行に配置された複数のセンスライン３とを立体交差するよう配置した構造となっている。

図２は、タッチパネル本体１の構造を説明する図であり、図２（ａ）は一部破断斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩＸｂ−ＩＩＸｂ’線部分の断面図である。

このタッチパネル本体１は、相対向するよう間隔を空けて配置されたガラス基板などの上下一対の絶縁性基板１ａ及び１ｃを有している。上側の絶縁性基板１ａの下面には複数のドライブライン２がＸ方向に平行に配置され、下側の絶縁性基板１ｃの上面には複数のセンスライン３がＹ方向に平行に配置されている。ここで、ドライブライン２及びセンスライン３はそれぞれ帯状の導体層からなり、ドライブライン２とセンスライン３とはＰＥＴ樹脂などの絶縁層１ｂにより絶縁されている。ドライブライン２とセンスライン３とが絶縁性１ｂを介して立体的に交差する各交差部Ａには静電容量が形成されている。なお、各交差部Ａに形成される静電容量は、上記センス信号Ｓｓに対するサンプリングおよび復号化を含む信号処理により得られる、ドライブライン２とセンスライン３とが交差する交差位置（タッチパネル本体の各座標）での信号強度を解析することにより求められる。

また、このタッチパネル装置１００は、タッチパネル駆動部１１１にてセンス信号Ｓｓから算出したタッチパネル本体１の各座標での信号強度に基づいてタッチパネル本体１での操作者によるタッチ位置を算出する位置算出部１２を有している。

そして、このタッチパネル装置１００は、従来のタッチパネル装置２００と同様、タッチパネル本体１に対する操作者の指などの近接によりドライブライン２とセンスライン３との交差部Ａで変化するコンデンサの静電容量を上記信号強度から算出して操作者のタッチ位置を検出するよう構成されている。

ここで、この実施形態１によるタッチパネル装置１００を構成するタッチパネル本体１及び位置算出部１２は従来のタッチパネル装置２００におけるものと同一のものであるので、以下、本実施形態１のタッチパネル装置１００におけるタッチパネル駆動部１１１について詳しく説明する。

このタッチパネル駆動部１１１は、これがタッチパネル本体１のドライブライン２に駆動信号Ｄｓを印加する周期及びセンス信号Ｓｓをサンプリングする周期がランダムに変動するよう、言い換えると駆動信号を印加する周波数及びセンス信号Ｓｓのサンプリング周波数を拡散させるよう構成されている。ここで、ドライブラインに駆動信号を印加する周波数及びセンス信号Ｓｓのサンプリング周波数を変動させる範囲は、１３．１９Ｈｚから２１．３７Ｈｚとし、最大周波数（２１．３７Ｈｚ）の１００％から６２％の間で、３２段階に変化させる構成としている。

なお、実際の駆動信号の周波数及びセンス信号Ｓｓのサンプリング周波数の拡散は、最も短い周期（基本周期）を基準としてこれを増加させることで行うこととしている。

つまり、タッチパネル駆動部１１１は、駆動信号Ｄｓをタッチパネル本体１のドライブライン２に送信する送信部１１０と、駆動信号Ｄｓの送信によりタッチパネル本体１のセンスライン３で生じたセンス信号Ｓｓを受信し、このセンス信号Ｓｓに基づいてタッチパネル本体１の各座標の信号強度を検出する受信部１２０と、送信部１１０及び受信部１２０の動作を制御信号Ｃ１及びＣ２により制御する制御部１３０とを有している。

タッチパネル駆動部１１１は、送信部１１０の出力側に設けられたインターフェース部１１１ａと、受信部１２０の入力側に設けられたインターフェース部１１１ｂとを有しており、送信部１１０からの駆動信号Ｄｓはインターフェース部１１１ａを介してドライブライン２に印加され、センスライン３からのセンス信号Ｓｓはインターフェース部１１１ｂを介して受信部１２０に入力されるようになっている。

ここで、送信部１１０は、制御部１３０からの制御信号Ｃ１に基づいて擬似ランダム信号である系列信号を用いてドライブライン２の駆動信号Ｄｓを生成する駆動信号生成部１１０ａを有している。この制御信号Ｃ１は動作タイミングの基本となるクロック信号である。また、系列信号は、従来技術で説明したとおりＭ系列等の擬似ランダム信号を生成することができる行列で構成される。

受信部１２０は、センスライン３からのセンス信号Ｓｓを増幅するアンプ部１２１と、増幅されたセンス信号ＡＳｓの信号レベルをサンプルホールドするサンプルホールド部１２２と、該サンプルホールドした信号レベルＨＳｓをデジタル値に変換することにより、アナログ信号である増幅したセンス信号ＡＳｓをデジタル信号ＤＳｓに変換するＡ／Ｄ変換部１２３と、このＡ／Ｄ変換部１２３で得られたデジタル信号ＤＳｓを、駆動信号Ｄｓの生成に用いた系列信号に基づく復号のための変換信号を用いて復号して、タッチパネル本体１における各座標の信号強度Ｃｄを取得する復号部１２４とを有している。ここで、サンプルホールド部１２２のサンプリングタイミングは、送信部１１０が駆動信号をドライブライン２に印加するタイミングに基づいている。

そして、この実施形態１のタッチパネル装置１００では、受信部１２０は、復号部１２４で取得した１フレームに相当する信号強度Ｃｄを複数フレーム分格納するメモリ部１２５と、このメモリ部１２５に格納した複数フレーム分の信号強度Ｃｄに対して、これらの信号強度を加算平均する加算平均処理を施す加算平均処理部１２６とを有している。なお、複数フレーム分の信号強度Ｃｄの加算は実質的にメモリ部１２５で行われ、加算平均処理部１２６では、加算した複数フレーム分の静信号強度Ｃｄに対する平均化処理が行われる。ここで、フレーム周波数は２４０Ｈｚとしている。これはタッチパネルと併用するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の駆動速度に基づいて決定している。また、受信部１２０を構成する各部１２１〜１２６は、制御部１３０からの制御信号Ｃ２に基づいて動作し、さらに、各部の状態を示すステータス信号Ｓを制御部１３０に出力する構成となっている。

また、タッチパネル装置１００は、受信部１２０で得られた信号強度の加算平均値の大きさから、タッチパネル本体１上でのタッチ位置を示すタッチ位置座標を算出する位置算出部１２を有している。

図３は、本発明の実施形態１によるタッチパネル装置を説明する図であり、図３（ａ）は、このタッチパネル装置におけるタッチパネル駆動部を構成する送信部の駆動信号生成部の構成及びこの駆動信号生成部が出力する駆動信号を示し、図３（ｂ）は、タッチパネル駆動部を構成する受信部でのサンプリングタイミングを示している。

駆動信号生成部１１０ａは、擬似乱数信号である系列信号Ｍｓを格納した系列信号格納部１１０ａ１と、制御部１３０からの制御信号Ｃ１に基づいて、ドライブライン２を駆動するタイミングを決めるタイミング信号ＩＮＡを生成するタイミング信号生成部１１０ａ２と、この駆動タイミング信号ＩＮＡ及び系列信号Ｍｓに基づいてドライブライン２の駆動信号Ｄｓとして各ドライブライン２に信号電圧Ｄｓ１〜Ｄｓｎを出力する信号電圧出力部１１０ａ３とを有している。

例えば、ドライブライン２の本数が６４本であるタッチパネル本体１を駆動する駆動信号生成部１１０ａでは、信号電圧出力部１１０ａ３は、駆動信号Ｄｓとして、６４本のドライブライン２に対応した６４個の信号電圧Ｄｓ１〜Ｄｓｎ（ｎ＝６４）を出力する構成とする。この信号電圧Ｄｓ１〜Ｄｓｎは、２値信号でハイレベルは３Ｖ程度であり、ローレベルは０Ｖである。

ここで、系列信号格納部１１０ａ１は、各ドライブライン２に対応する、位相が異なる６４個の系列信号を格納している。

例えば、各ドライブライン２の系列信号がテーブル形式で格納されており、１つのドライブラインＤｓｉ（ｉ：１から６４までの整数）に印加する駆動信号の信号レベル（ハイレベル及びローレベル）が、１つの系列信号（行方向の〔１〕及び〔０〕の２値配列）Ｍｓｉにより規定される。また、例えば図３（ａ）に示す列方向の〔０〕及び〔１〕の２値配列（ベクタ）Ｍｔ１〜Ｍｔ４は、タイミング信号ＩＮＡにおける第１〜第４のパルス周期に６４本のドライブライン２に印加される信号電圧Ｄｓ１〜Ｄｓｎ（ｎ＝６４）の信号レベル（ハイレベル〔１〕及びローレベル〔０〕）を示している。

次に、タイミング信号生成部１１０ａ２について説明する。

図４は、このタイミング信号生成部１１０ａ２の構成を説明するブロック図である。

タイミング信号生成部１１０ａ２は、制御部１３０からの制御信号Ｃ１に基づいてカウント値ＣＴを出力するカウンタ１０１と、乱数値Ｒａを生成する乱数生成部１０３と、カウンタ１０１のカウント値ＣＴおよび乱数生成部１０３から取得した乱数値Ｒａに基づいて出力を反転する出力反転回路１０２とを有し、周期がランダムに変化するパルス信号を、駆動信号Ｄｓをドライブライン２に印加するタイミングを規定するタイミング信号ＩＮＡとして生成するよう構成されている。

ここで、このタイミング信号ＩＮＡはランダム周期のパルス信号である。つまり、タイミング信号ＩＮＡにおける各パルス周期Ｔｄｎは、基本周期Ｔｄｓに変動周期ΔＴｄｎを加えたもの（Ｔｄｎ＝Ｔｄｓ＋ΔＴｄｎ）であり、この変動周期ΔＴｄｎは乱数生成部１０３から読み出した乱数値Ｒａに応じて一定範囲内で変動するものである。なお、図３（ａ）では、このタイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１から第４パルス周期Ｔｄ４までの波形を示しているが、これらの周期はランダムに変化している。つまり、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１から第４パルス周期Ｔｄ４ではパルス信号としての周波数が変化している。

具体的には、出力反転回路１０２は、カウンタ１０１のカウンタ値ＣＴが乱数生成部１０３から読み出した乱数値Ｒａに相当する数だけ増加したときに出力を反転させる構成となっている。

例えば、出力反転回路１０２は、出力をローレベルからハイレベルに反転させたタイミングで乱数生成部１０３から乱数値Ｒａを読込み、この読み込んだ乱数値Ｒａを基準値に加えて目標値を作成し、出力の立ち上がり反転後にカウンタ値ＣＴが増加した増加数が目標値に達したときに出力をハイレベルからローレベルに反転させ、さらにその後、カウンタ値ＣＴが増加した増加数が目標値に達したとき、出力をローレベルからハイレベルに反転させる構成となっている。つまり、出力をローレベルからハイレベルに反転させたタイミングで読み込んだ乱数値に基づいてパルス信号の１周期の長さを各パルス周期でランダムに変更している。

例えば、図３（ａ）に示すタイミング信号ＩＮＡの第１から第４パルス周期（第１から第４ベクタ））は、上記基準値に乱数生成部から読み出した乱数値を加えた目標値に相当する長さとなっており、その長さがランダムに変化している。

ここでは、出力反転回路１０２は、１２７のパルス周期、つまり１フレーム分の信号強度を得るのにドライブライン２に駆動信号Ｄｓを印加する期間にわたって、出力反転動作を行ったときに、カウンタ１０１をリセット信号Ｃｒｓによりリセットする構成としている。ただし、カウンタ１０１のリセットは、出力をローレベルからハイレベルに反転させるタイミングで行ってもよい。

次に、信号電圧出力部１１０ａ３について詳しく説明する。

この信号電圧出力部１１０ａ３は、出力反転回路１０２から出力されたタイミング信号ＩＮＡ、および系列格納部１１０ａ１から読み出した系列信号Ｍｓに基づいて、各ドライブライン２に対して駆動信号Ｄｓ１〜Ｄｓｎ（ｎ＝６４）を出力するものであり、これらの駆動信号Ｄｓは、上述したように２値信号である。

つまり、信号電圧出力部１１０ａ３は、タイミング信号ＩＮＡの各パルス周期（例えば第１パルス周期Ｔｄ１）では、系列信号格納部１０ａ１の系列信号のテーブルから、１番目の２値配列Ｍｔ１を読出し、タイミング信号ＩＮＡの立ち上がりタイミングｔ１から一定時間Ｐｓだけ経過したタイミングで、６４本のドライブライン２の各々に対する信号レベルを２値配列Ｍｔ１に応じて決定して信号電圧群Ｄｓｔ１としてドライブライン２に印加するよう構成されている。ここで、タイミング信号ＩＮＡの立ち上がりタイミングｔ１は、出力反転回路１０２が乱数生成部１０３から読み出した乱数値Ｒａに応じて決まる期間であり、第１パルス期間Ｔｄ１が、タイミング信号ＩＮＡに設定されている基本パルス期間Ｔｄｓから増加した時間ΔＴｄ１に対応している。

また、タイミング信号ＩＮＡにおける各パルス期間では、パルス立ち上がりタイミングｔｎから遅れて駆動信号がドライブラインに印加されることとなる。

具体的には、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１では、第１番目のドライブライン２には、配列Ｍｔ１の一番上の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓとして印加され、第２番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の上から２番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ２として印加され、第３番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の上から３番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ３として印加されるが、タイミング信号ＩＮＡの第２パルス周期Ｔｄ２では、第１番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ２の一番上の値〔１〕に対応する３Ｖが駆動信号Ｄｓ１として印加され、第２番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ２の上から２番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ２として印加され、第３番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ２の上から３番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ３として印加される。

そして、タイミング信号ＩＮＡは受信部１２０にも供給され、受信部１２０のサンプルホールド部１２２は、このタイミング信号ＩＮＡに基づいてアンプ部１２１からのセンス信号のサンプリングを行う。具体的には、サンプルホールド部１２２では、タイミング信号ＩＮＡの立ち上がりタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、・・・から一定時間Ｐｒ（＞Ｐｓ）だけ経過したタイミングで、６４本のドライブライン２の各々に信号電圧群Ｄｓｔ１、Ｄｓｔ２、Ｄｓｔ３．Ｄｓｔ４、・・・を印加して生じたセンス信号Ｓｓの増幅信号ＡＳｓをそれぞれサンプルホールドし、Ａ／Ｄ変換部１２３に出力する。

言い換えると、タイミング信号ＩＮＡにおける各パルス期間では、このパルス期間が基本パルス期間Ｔｄｓより増加した時間ΔＴｄｎだけ、パルス立ち上がりタイミングｔｎから時間Ｐｓだけ遅れて駆動信号がドライブラインに印加されることとなり、さらに、パルス立ち上がりタイミングｔｎから時間Ｐｒだけ遅れてセンス信号に対するサンプリングが行われる。

次に動作について説明する。

このような構成の本実施形態１のタッチパネル装置１００では、制御部１３０から送信部１１０に制御信号Ｃ１が供給され、受信部１２０に制御信号Ｃ２が供給されると、送信部１１０では駆動信号生成部１１０ａにより駆動信号Ｄｓが生成され、この駆動信号Ｄｓがインターフェース部１１ａを介してタッチパネル本体１のドライブライン２に印加される。この駆動信号Ｄｓのドライブライン２への印加によりセンスライン３に生じたセンス信号Ｓｓはインターフェース１１ｂを介して受信部１２０に受信される。受信部１２０では、センス信号Ｓｓに対する信号処理として、増幅、サンプルホールド、ＡＤ変換、復号処理、および加算平均処理が行われ、タッチパネル本体１の各座標での信号強度Ｃｄがタッチパネル駆動部１１１から位置算出部１２に出力される。位置算出部１２では、この信号強度Ｃｄの解析によりタッチパネル本体１上のタッチ位置が検出される。

次に駆動信号生成部１１０ａの動作について詳しく説明する。

ここでは、タッチパネル本体１におけるドライブライン２の本数が６４であり、センスラインが３８本である場合について説明する。

系列信号格納部１１０ａ１には、例えば、系列信号Ｍｓが少なくともドライブライン２の本数（６４本）分格納されており、つまり〔０〕及び〔１〕の配列パターンが異なる６４個の系列信号が１２７個格納されている。

駆動信号生成部１１０ａでは、タイミング信号生成部１１０ａ２は、駆動信号Ｄｓをタッチパネル本体１のドライブライン２に印加するタイミングを決めるタイミング信号ＩＮＡを制御部１３０からの制御信号Ｃ１に基づいて生成する。このタイミング信号ＩＮＡは周期がランダムに変化するパルス信号である。

つまり、タイミング信号生成部１１０ａ２では、カウンタ１０１が制御部１３０からの制御信号Ｃ１に基づいて出力するカウント値ＣＴが出力反転回路１０２に入力されると、出力反転回路１０２は、乱数生成部１０３に格納されている乱数値Ｒａとカウンタ１０１からのカウント値ＣＴに基づいて出力を反転する動作を行う。

具体的には、出力反転回路１０２は、出力をローレベルからハイレベルに反転させたタイミングで乱数生成部１０３から乱数値Ｒａを読込み、この読み込んだ乱数値Ｒａを基準値に加えて目標値を作成し、出力の立ち上がり反転後にカウンタ値が増加した増加数が目標値に達したとき、出力をハイレベルからローレベルに反転させ、さらにその後、カウンタ値が増加した増加数が目標値に達したとき、出力をローレベルからハイレベルに反転させる。つまり、出力をローレベルからハイレベルに反転させたタイミングで読み込んだ乱数値に基づいてパルス信号の１周期の長さを各周期毎にランダムに変更している。

ここでは、出力反転回路１０２は、１２７のパルス周期、つまり所定タイミングでのタッチパネル本体１の全座標での信号強度を示す信号である１フレーム分の信号強度を得るのにドライブラインに駆動信号を印加する期間（１フレーム期間）にわたって、出力反転動作を行ったときに、カウンタ１０１をリセット信号Ｃｒｓによりリセットする。

例えば、図３に示すタイミング信号ＩＮＡの第１から第４パルス周期（第１から第４ベクタ））は、上記基準値に乱数生成部１１０ａ１から読み出した乱数値Ｒａを加えた目標値に相当する長さとなっており、その長さがランダムに変化している。具体的には、第１パルス周期での周波数は１７．９０ｋＨｚ、第２パルス周期での周波数は１６．０７ｋＨｚ、第３パルス周期での周波数は２０．１９ｋＨｚ、第４パルス周期での周波数は１４．４０ｋＨｚである。

次に、信号電圧出力部１１０ａ３は、タイミング信号生成部１１０ａ２からタイミング信号ＩＮＡおよび乱数値Ｒａを受けると、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１には、系列信号格納部１１０ａ１の系列信号Ｍｓのテーブルから１番目の２値配列Ｍｔ１を読出し、タイミング信号ＩＮＡの立ち上がりタイミングｔ１から所定時間Ｐｓだけ経過したタイミングで、６４本のドライブライン２の各々に対する信号電圧を２値配列Ｍｔ１に応じて決定して信号電圧群Ｄｓｔ１としてタッチパネル本体１のドライブライン２に印加する。

具体的には、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１では、第１番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の一番上の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ１として印加され、第２番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の上から２番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ２として印加され、第３番目のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の上から３番目の値〔０〕に対応する０Ｖが駆動信号Ｄｓ３として印加される。同様に、第４番目以降のドライブライン２には、２値配列Ｍｔ１の上から４番目以降の対応する値〔０〕あるいは〔１〕に対応する信号電圧（０Ｖあるいは３Ｖ）が駆動信号Ｄｓｎ（ｎ＝４〜６４）として印加される。

この信号電圧群Ｄｓｔ１の印加に応答してタッチパネル本体１では各センスライン３にセンス信号Ｓｓが発生し、このセンス信号Ｓｓはインターフェース部１１ｂを介してタッチパネル駆動部１１１の受信部１２０に受信される。

このとき、受信部１２０では、３８本のセンスライン３からセンス信号Ｓｓに対して処理する。つまり、センスライン３からのセンス信号Ｓｓはアンプ部１２１で増幅され、増幅されたセンス信号ＡＳｓの信号レベルがサンプルホールド部１２２にてサンプルホールドされる。Ａ／Ｄ変換部１２３では、このサンプルホールドされた信号レベルＨＳｓをデジタル値に変換されることにより、アナログ信号である増幅したセンス信号ＡＳｓがデジタル信号ＤＳｓに変換される。

このＡ／Ｄ変換部１２３で得られたデジタル信号ＤＳｓは復号部１２４に入力されると、タイミング信号ＩＮＡの最終パルス周期の駆動信号に対するセンス信号のデジタル信号が入力されるまで、復号化処理の前に一旦一時的にメモリ部１２５に保持される。

ここで、サンプルホールド部１２２が増幅されたセンス信号ＡＳｓの信号レベルをサンプルホールドするタイミングは、タイミング信号ＩＮＡの立ち上がりタイミングｔｎ（ｎ＝１〜６４）から既定期間Ｐｒ経過したタイミングである。

このようにタイミング信号ＩＮＡの第１パルス周期Ｔｄ１での駆動信号の印加とセンス信号の処理とが完了すると、さらに第２パルス期間Ｔｄ２以降のパルス期間で、第１パルス期間と同様に、送信部１１０によるドライブライン２への駆動信号Ｄｓの印加と、受信部１２０でのセンス信号Ｓｓに対する信号処理とが行われる。

このようにして、ここではタイミング信号ＩＮＡの１２７サイクルに渡って、各サイクルで系列信号Ｍｓに応じた駆動信号Ｄｓがドライブラインに印加され、各サイクルでセンスライン３に生じたセンス信号Ｓｓが受信部１２０で処理される。

そして、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス期間から第１２７パルス期間の全てで受信した各センスライン３からのセンス信号Ｓｓのデジタル信号が復号部１２４の一時保持メモリに格納された後、タイミング信号ＩＮＡの第１パルス期間から第１２７パルス期間のまでの各サイクルで各センスラインから取得したセンス信号Ｓｓに対して、駆動信号生成部１１０ａの系列信号格納部１０ａ３に格納されている６４行１２７列の行列から得られる変換行列を用いて、センス信号Ｓｓから各座標での信号強度Ｃｄを取得する復号処理が施される。これにより１フレーム分の画面の各交差部での信号強度の大きさが求められ、メモリ部１２５に格納される。

そして、このメモリ部１２５に、上記のように求められた各座標での信号強度が複数フレーム分格納された後、加算平均処理部１２６は、メモリ部１２５から、複数フレーム分（例えば８フレーム分）の各座標での信号強度を読み出して、各交点毎に加算平均して得られる、１フレームに相当する各座標での信号強度Ａｖｓを算出して位置算出部１２に出力する。

加算平均された信号強度Ａｖｓが位置算出回路１２に入力されると、該位置算出回路１２ではこの信号強度の大きさが検出され、検出された大きさに基づいてタッチ座標を示す位置座標が算出される。

このようにタッチパネル本体１がタッチパネル駆動部１１１により駆動されている状態で、操作者がタッチパネル本１にタッチすると、タッチした部分での各座標で信号強度が変化し、位置算出部１２では、この信号強度Ｃｄに基づいて算出され、同時に１以上のタッチ位置を検出することができる。

次に本発明の作用効果について説明する。

図５は、従来のタッチパネル装置あるいは本発明の実施形態１によるタッチパネル装置に対する外来ノイズを擬似的に再現して、ノイズの影響を測定する方法を説明する図であり、図５（ａ）は、このタッチパネル装置にノイズを印加する方法を示し、図５（ｂ）は、ノイズを擬似的に印加する条件を示している。

図５（ａ）に示すように、タッチパネル本体１の１つのドライブライン２ａと１つのセンスライン３ａとの交差部に操作者の指として金属柱５０ａを配置し、この金属柱５０ａに対して、本タッチパネル装置１００外部の信号ジェネレータ５０で生成した正弦波（振幅９６０ｍｖｐｐ）を、人体などを通してタッチパネルに印加されるノイズとして印加する。正弦波（振幅９６０ｍｖｐｐ）とは、正弦波の山と谷の間の振幅差が９６０ｍｖであることを示している。

ここで、測定対象とするタッチパネル装置は、ドライブラインの本数が６４本であり、センスラインの本数が３８本であり、サイズが２０インチのものとしている。

また、信号ジェネレータ５０で生成する正弦波の周波数として、図５（ｂ）に表されるように、第１の周波数〔１〕の４３．７４５（ｋＨｚ）、第２の周波数〔２〕の５０．１２８（ｋＨｚ）、第３の周波数〔３〕の５５．２０２（ｋＨｚ）、第４の周波数〔４〕の６７．８８４（ｋＨｚ）を用いる。

これらの周波数は、ドライブラインに駆動信号Ｄｓを印加する周波数の２倍から４倍の間でランダムに設定したものである。

図６は、従来のタッチパネル装置あるいは本発明の実施形態１によるタッチパネル装置で発生するノイズの測定方法（図６（ａ））とともに、ノイズ評価の考え方（図６（ｂ））を示している。

例えば、図６（ｂ）では、従来のタッチパネル装置におけるタッチパネル本体１の１つのドライブライン２ａと１つのセンスライン３ａとの交差部に操作者の指として金属柱５０ａを配置し、この金属柱５０ａに対してタッチパネル装置外部の信号ジェネレータ５０で生成した正弦波（振幅９６０ｍｖｐｐ）を、人体などを通してタッチパネルに印加されるノイズとして印加したときにタッチパネル駆動部１１１の受信部１２０で得られる、センスライン３ａ上の各座標（ドライブライン２との交差位置）での信号強度を示している。

つまり、図６（ｂ）に示す横軸はドライブラインの配列方向（図１０あるいは図２（ａ）におけるＹ方向）をとり、縦軸にセンスライン３ａ上に位置する各座標での信号強度Ｃｄを取っている。

この図６（ｂ）に示すグラフでは、タッチパネル本体１上の金属柱５０ａが配置された箇所（ドライブライン２ａとセンスライン３ａとの交差位置）では、金属柱５０ａを配置したことにより信号強度が高くなっており、タッチパネル装置では、操作者がこの部分にタッチしていると感知する。

一方、タッチパネル本体１の金属柱５０ａが配置された箇所以外の部分には、何も配置されていないにもかかわらず、センスライン３ａ上のいくつかの座標での信号強度がノイズの影響で高くなっている。

本来のタッチによる信号強度と、タッチ位置以外の位置でのノイズの信号強度との差が小さい場合は、タッチ位置の判別が困難となり、感度が低下することとなる。

なお、極端な場合として、タッチパネル装置にノイズが全くない場合、ドライブライン２ａとセンスライン３ａとの交差部にのみ信号強度が現れ、金属柱５０ａが配置された箇所以外の座標では信号強度が０となる。

特に、タッチパネル本体との接触面積の小さいペンなどは、タッチパネル本体上に生じる容量変化が小さいため、タッチ位置での信号強度のレベルが小さく、ノイズ強度との差が小さくなるため、タッチ位置の判別が問題となる。従って、ノイズのレベルを低減することで、タッチ位置を示す信号に対する感度が向上することとなる。

図７は、本発明によるノイズ低減効果を説明する図であり、図６（ｂ）に示すように、信号ジェネレータ５０で生成した正弦波（振幅９６０ｍｖｐｐ、周波数４３．７４５（ｋＨｚ））を、ドライブライン３とソースライン２との交差部に配置した金属柱５０ａを介してタッチパネル本体１に印加したときに得られる、タッチパネル本体のノイズ強度の分布を示している。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行なっていない場合（つまり、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数を一定とした場合）に対する測定結果を示し、図７（ｅ）〜図７（ｈ）は、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行った場合（つまり、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数をランダムに変化させた場合）に対する測定結果を示している。

図７（ａ）および図７（ｅ）に示す測定結果は、センス信号から得られる信号強度の加算平均を行わなかった場合を示している。

図７（ｂ）および図７（ｆ）に示す測定結果は、センス信号から得られる信号強度の加算平均を２フレーム間で行った場合を示し、図７（ｃ）および図７（ｇ）に示す測定結果は、センス信号から得られる信号強度の加算平均を４フレーム間で行った場合を示し、図７（ｄ）および図７（ｈ）に示す測定結果は、センス信号から得られる信号強度の加算平均を８フレーム間で行った場合を示している。

この測定結果から、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行わないでタッチ位置を検知する従来のタッチパネル装置では、８フレームに跨る信号強度の加算平均化処理を行ってもノイズの削減効果がないことが分かる。

一方、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行ってタッチ位置を検知する本発明のタッチパネル装置では、４フレームに跨る信号強度の加算平均化処理を行うと、図７（ａ）の測定結果に比べ明らかにノイズの削減効果があることが分かる。

また、加算平均に対象とするフレーム数を増加するほどノイズ削減効果が高くなる傾向があることが分かる。

なお、図７では、金属柱５０を配置した位置での信号強度が、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行なっていない場合（図７（ｂ）、図７（ｃ））に比べて、駆動信号をドライブラインに印加する周波数およびセンス信号をサンプリングする周波数の拡散を行なった場合（図７（ｆ）、図７（ｇ））の方が大きくなっているが、金属柱５０を配置した位置での信号強度は、金属柱の信号レベルにノイズのレベルが加えられたものであり、これらの対比は、本発明のように周波数拡散を行った場合の効果を否定するものではない。

また、図８は、信号強度の加算平均化処理における加算平均回数とノイズ強度の実測結果（信号強度の相対値）との相関関係を示す図である。

この図８からは、加算平均回数を増加するほどセンスライン上でセンスされる最大ノイズのレベルは単調に減少することが分かる。

なお、ここでは、図６に示す信号ジェネレータ５０で生成する正弦波の周波数として、４３．７４５（ｋＨｚ）、５０．１２８（ｋＨｚ）、５５．２０２（ｋＨｚ）、６７．８８４（ｋＨｚ）を用いた場合について、加算平均回数と信号強度（相対値）との相関関係を示している。

つまり、小さい黒丸を結ぶグラフは、４３．７４５（ｋＨｚ）の正弦波を金属柱５０ａによりタッチパネル本体に印加した場合の相関関係を表し、大きい黒丸を結ぶグラフは、５０．１２８（ｋＨｚ）の正弦波を金属柱５０ａによりタッチパネル本体に印加した場合の相関関係を表し、×印を結ぶグラフは、５５．２０２（ｋＨｚ）の正弦波を金属柱５０ａによりタッチパネル本体に印加した場合の相関関係を表し、黒三角を結ぶグラフは、３７．８８４（ｋＨｚ）の正弦波を金属柱５０ａによりタッチパネル本体に印加した場合の相関関係を表している。

ここで、これらの周波数で評価したのは、タッチパネル装置が影響を受けるノイズの周波数は、タッチパネル本体やその駆動回路の時定数により、その上限が決まり、影響のある範囲の周波数がサンプリング周波数（駆動信号をドライブライン２に印加するときの周波数の基準周波数）の２倍から４倍と考えられるためである。

また測定対象のタッチパネル装置には、パネルサイズが２０インチＬＣＤ（液晶ディスプレイ）と一体型のものを用い、金属柱５０ａには１２ｍｍΦのものを用い、１フレーム分の信号強度を取得するのに、駆動信号を１２７個のパルス周期にわたって印加するものとしている。

このように本実施形態では、複数のドライブライン２と複数のセンスライン３とを有するタッチパネル本体１と、タッチパネル本体１のドライブライン２に駆動信号Ｄｓを印加し、この駆動信号Ｄｓの印加により生じたセンス信号Ｓｓをセンスラインから受信するタッチパネル駆動部１１１とを有し、該センス信号Ｓｓに基づいてタッチパネル本体１に対するタッチ位置を検出するタッチパネル装置１００において、タッチパネル駆動部１１１を該複数のセンスラインに発生するセンス信号Ｓｓをサンプリングする周波数を拡散させるよう構成したので、ドライブラインに対する駆動信号に印加により生ずるセンス信号Ｓｓのノイズを利用環境に拘わらず常に抑制して高感度化を実現することができる。

特に、外来ノイズの周波数が一定である場合には、駆動信号をドライブライン２に印加することでセンスライン３に生ずるセンス信号をサンプリングする周波数を拡散させることで、センス信号からノイズを低減することが可能となる。

また、外来ノイズがランダムノイズである場合には、場合によっては、サンプリングの周波数拡散だけでは、ノイズ低減効果が得られるものの、タッチパネル本体の特定の交差部でのノイズピークが十分抑制されないこともあり、その場合には、センス信号の復号により得られた各フレームに対応する各座標での信号強度に対して、複数フレーム分に渡って加算平均処理を施すことで、確実にタッチパネル本体の特定の交差部でのノイズピークを抑えることができる。

なお、上記実施形態１では、タイミング信号ＩＮＡを送信部１１０における駆動信号生成部１１０ａで生成する場合について説明したが、このタイミング信号ＩＮＡは、制御部１３０で生成し、受信部１２０のサンプルホールド部１２２に、サンプリングタイミングを決める信号として供給するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、電子情報機器には上記実施形態１のタッチパネル装置を入力装置として用いたものがあり、携帯電話などでは、タッチパネル装置の下方に液晶表示パネルを配置したものが実用化されている。

その結果、タッチパネル装置の大型化にともない、センスライン上により多くノイズが重畳される傾向にあり、タッチ座標認識感度が低下するという課題を解決して、従来、携帯電話などで製品化され広く普及しているタッチパネルを、大型化したいとのユーザー要望に答えることができる。
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２として、実施形態１のタッチパネル装置を入力操作部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図９に示す本発明の実施形態２による電子情報機器９０は、本発明の実施形態１のタッチパネル装置１００を、操作者による情報入力を行うための入力操作部９０ａとして備えたものであり、この電子情報機器９０は、入力操作部９０ａから入力された入力情報を記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この入力情報を液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この入力情報を用いた通信処理を行う送受信装置などの通信部９４と、この入力情報を印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。また、この電子情報機器９０は、被写体の撮影を行う撮像部９１を有していてもよく、この場合は、記録メディアなどのメモリ部９２が、撮像部９１により得られた画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録し、上記表示部９３が、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示し、通信部９４が、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後にこの画像データに対する通信処理を行い、画像出力部９５がこの画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）するようにしてもよい。

なお、上記実施形態１では、タッチパネル駆動部は、複数の第１電極に駆動信号を印加する周期（周波数）及びセンス信号をサンプリングする周期（周波数）を一様乱数に基づいてランダムに変更させるものを示したが、このタッチパネル駆動部は、複数の第１電極（ドライブライン）に前記駆動信号を印加する周期及びセンス信号をサンプリングする周期を、一定時間間隔で増加または減少させるものでも、あるいはフレーム毎に変更するものでもよい。

また、上記実施形態１では、前記タッチパネル駆動部は、複数のドライブラインに駆動信号を印加する周期及びセンス信号をサンプリングする周期を、該センス信号のサンプリングの度に変更するものを示したが、前記タッチパネル駆動部は、複数のドライブラインにセンス信号をサンプリングする周期を、該センス信号の複数回のサンプリングの度に変更するものでもよい。

さらに、上記実施形態１では、タッチパネル駆動部は、複数の第１電極に駆動信号を印加する周期（周波数）及びセンス信号をサンプリングする周期（周波数）を拡散させるものを示したが、センス信号のサンプリング周波数のみを拡散させるようにしてもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、タッチパネル駆動方法、および電子情報機器の分野において、ドライブラインに対するドライブ信号の印加により生ずるセンス信号のノイズを抑制して高感度化を実現することができるタッチパネルコントローラ、このようなタッチパネルコントローラを用いたタッチパネル装置、このようなタッチパネル本体に対する駆動制御を行うタッチパネル駆動方法、およびこのようなタッチパネル装置を備えた電子情報機器を実現することができる。

１ タッチパネル本体
１ａ，１ｃ 絶縁性基板
１ｂ 絶縁層
２ ドライブライン（第１電極）
３ センスライン（第２電極）
１０、１１０ 送信部
１０ａ 駆動信号生成部
１０ａ１ 系列信号格納部
１０ａ２ タイミング信号生成部
１０ａ３ 信号電圧出力部
１１ タッチパネル駆動部
１１ａ，１１ｂ インターフェース部
１２ 位置算出部
９０ 電子情報機器
９０ａ 入力操作部
９１ 撮像部
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部
１００ タッチパネル装置
１１０ａ 駆動信号生成部
１１０ａ１ 系列信号格納部
１１０ａ２ タイミング信号生成部
１１０ａ３ 信号電圧出力部
１１１ タッチパネル駆動部
１２０ 受信部
１２１ アンプ部
１２２ サンプルホールド部
１２３ Ａ／Ｄ変換部
１２４ 復号部
１３０ 制御部
Ａ 交差部
ＡＳｓ 増幅されたセンス信号
Ｃ１，Ｃ２ 制御信号
Ｃｄ 信号強度
Ｄｓ 駆動信号
ＤＳｓ デジタル信号
Ｄｓ１〜Ｄｓｎ 信号電圧
Ｄｓｔ１〜Ｄｓｔ４ 信号電圧群
ＨＳｓ サンプルホールドした信号レベル
ＩＮＡ 駆動タイミング信号
Ｍｓ 系列信号
Ｍｔ１〜Ｍｔ４ ２値配列（ベクタ）
Ｓ ステータス信号
Ｓｓ センス信号（応答信号）
Ｔｄ１〜Ｔｄ４ パルス周期

Claims (13)

1. 第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体を駆動制御するタッチパネルコントローラであって、
   該複数の第１電極に駆動信号を印加する送信部と、
   該駆動信号の印加により該複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングして該第１電極と該第２電極との交差位置である該タッチパネル本体の各座標での信号強度を検出する受信部とを備え、
   該受信部は、該複数の第２電極に発生する該応答信号をサンプリングする周波数を拡散させるよう構成したものである、タッチパネルコントローラ。
2. 請求項１に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、前記複数の第１電極に対する前記駆動信号の印加により前記複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングするサンプリング処理を１フレーム期間内に既定回数行って、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度を各フレーム毎に取得するものである、タッチパネルコントローラ。
3. 請求項１または２に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、
   前記複数の第１電極へ前記駆動信号を既定の回数印加して得られる応答信号を、前記タッチパネル本体における各座標での信号強度にフレーム期間毎に変換する復号部と、
   該復号部で取得した１フレームに対応する各座標での信号強度を複数フレーム分格納するメモリ部と、
   該メモリ部に格納した複数フレーム分の信号強度に対する加算平均化処理を施す加算平均処理部とを有する、タッチパネルコントローラ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、
   前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を一様乱数に基づいてランダムに変更させる、タッチパネルコントローラ。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、
   前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、一定時間間隔で増加または減少させる、タッチパネルコントローラ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、該応答信号のサンプリングの度に変更する、タッチパネルコントローラ。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、
   前記複数の第１電極へ前記駆動信号を既定の回数印加して得られる応答信号を、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度にフレーム期間毎に変換し、
   前記複数の第２電極に発生する前記応答信号をサンプリングする周期を、該フレーム期間毎に変更する、タッチパネルコントローラ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記受信部は、受信した前記応答信号を増幅する増幅部と、
   増幅された該応答信号の信号レベルをサンプルホールドするサンプルホールド部と、
   該サンプルホールドした信号レベルをデジタル値に変換することにより、該応答信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを備え、
   該デジタル信号を復号して前記タッチパネル本体における各座標での信号強度を取得する、タッチパネルコントローラ。
9. 請求項８記載のタッチパネルコントローラにおいて、
   前記送信部および前記受信部を制御する制御部を備え、
   前記サンプルホールド部は、増幅された前記応答信号をサンプリングするタイミングを変更可能に構成されており、
   前記制御部は、該サンプルホールド部でのサンプリングのタイミングでサンプリングが行われるように前記送信部が前記駆動信号を出力するタイミングを制御する、タッチパネルコントローラ。
10. 第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体と、該タッチパネル本体を駆動制御するタッチパネル駆動部とを備えたタッチパネル装置であって、
    前記タッチパネル駆動部として、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを用い、
    前記タッチパネルコントローラで検出した前記タッチパネル本体の各座標での信号強度に基づいて該タッチパネル本体に対するタッチ位置を検出する、タッチパネル装置。
11. 第１の方向に延びる互いに平行な複数の第１電極および第２の方向に延びる互いに平行な複数の第２電極を有し、該複数の第１電極と該複数の第２電極とを立体交差するよう配置したタッチパネル本体を駆動するタッチパネル駆動方法であって、
    該複数の第１電極に駆動信号を印加するステップと、
    該駆動信号の印加により該複数の第２電極に発生した応答信号をサンプリングして該第１電極と該第２電極との交差位置である該タッチパネル本体の各座標での信号強度を検出するステップとを含み、
    該信号強度を検出するステップでは、該複数の第２電極に発生する該応答信号をサンプリングする周波数を拡散させる、タッチパネル駆動方法。
12. 請求項１１に記載のタッチパネル駆動方法において、
    前記信号強度を検出するステップでは、
    前記複数の第１電極に前記駆動信号を印加して該駆動信号の印加により前記複数の第２電極に発生した応答信号を検出する検出処理を１フレーム期間内に既定回数行って、前記タッチパネル本体の各座標での信号強度を各フレーム毎に取得する、タッチパネル駆動方法。
13. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のタッチパネル装置を備えた電子情報機器。