JP2014035671A - Capacitance detection circuit of touch sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチセンサの静電容量検出回路に関し、より詳細には、静電容量型のタッチパネルを含むタッチセンサの静電容量検出回路などに関する。 The present invention relates to a capacitance detection circuit of a touch sensor, and more particularly to a capacitance detection circuit of a touch sensor including a capacitance type touch panel.
従来から携帯電話，携帯音響機器，携帯ゲーム機器，テレビジョン，パーソナルコンピュータなどの各種電子機器の入力装置として、タッチセンサが知られている。この種のタッチパネルを含むタッチセンサに関するものとしては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。
この特許文献１に記載のものは、タッチパネル上の２つ以上の位置を同時にタッチする場合においてタッチ位置を確実に検出するもので、タッチパネル上のタッチ位置を検出するタッチセンサ用の信号処理回路に関し、駆動回路とマルチプレクサと２つの基準容量と電荷増幅器とを備えている。
Conventionally, touch sensors are known as input devices for various electronic devices such as mobile phones, mobile audio devices, mobile game devices, televisions, and personal computers. For example,
The one described in
この駆動回路は、基板上の一方向に延びた複数の駆動ラインの中から１本の駆動ラインを選択し、選択された駆動ラインに交流駆動電圧を供給する。また、マルチプレクサは、複数の駆動ラインと交差するように延びた基板上の複数のセンスラインの中から２本のセンスラインを選択するものである。
さらに、電荷増幅器は、差動増幅器が使用され、マルチプレクサによって選択された１つの駆動ラインと２つのセンスラインの間の容量値Ａ１，Ａ２において、容量値Ａ１と基準容量の差及び容量値Ａ２と基準容量との差に応じた電圧を出力するもので、この電荷増幅器から出力された出力電圧に基づいてタッチ位置を検出している。
This drive circuit selects one drive line from a plurality of drive lines extending in one direction on the substrate, and supplies an AC drive voltage to the selected drive line. The multiplexer selects two sense lines from a plurality of sense lines on the substrate extending so as to intersect with the plurality of drive lines.
Further, as the charge amplifier, a differential amplifier is used, and in the capacitance values A1 and A2 between one drive line and two sense lines selected by the multiplexer, the difference between the capacitance value A1 and the reference capacitance and the capacitance value A2 A voltage corresponding to the difference from the reference capacitance is output, and the touch position is detected based on the output voltage output from the charge amplifier.
しかしながら、上述した特許文献１に記載のものは、駆動ラインとセンスラインの間の容量値と基準容量値との差を出力するため、微小な静電容量の変化を検出することはできるが、微小な静電容量の高精度な検出のためには、基準容量はタッチパネルで発生する容量の微小変化と同程度の分解能で高精度に等しい必要があり、パネルで構成される容量の構成要素と集積回路に実装する基準容量の構成要素は組成が異なるため、種々のタッチパネルに最適な高精度の基準容量のを実装することが本質的にできないという問題点がある。
However, since the thing of the
このような状況下において、タッチセンサの静電容量検出回路に関して新たな検出手法を採用するようにしたタッチセンサの静電容量検出回路の出現が望まれている。
さらに、タッチセンサの静電容量検出回路の新たな出現に際しては、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることが望まれている。
Under such circumstances, the appearance of a capacitance detection circuit for a touch sensor that employs a new detection method for the capacitance detection circuit for a touch sensor is desired.
Furthermore, when a capacitance detection circuit for a touch sensor newly appears, it is desired to reduce noise generated when a finger touches the touch panel and to improve S / N.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、種々のタッチパネルの寄生容量の影響を受けないように、差動検出によってタッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができ、かつＳ／Ｎの向上を図り、正確なタッチ情報の検出を行えるようにしたタッチセンサの静電容量検出回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to occur when a finger is touched on the touch panel by differential detection so as not to be affected by the parasitic capacitance of various touch panels. It is an object of the present invention to provide a capacitance detection circuit of a touch sensor that can reduce noise, improve S / N, and detect accurate touch information.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数の第１のライン（１）と、該複数の第１のライン（１）と絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のライン（２）とを備えているタッチパネル（３）を含むタッチセンサの静電容量検出回路において、前記タッチパネルの前記複数の第１のライン（１）に接続されている第１の選択回路（５）と、前記タッチパネルの前記複数の第２のライン（２）に接続されている第２の選択回路（６）と、前記第１の選択回路（５）と前記第２の選択回路（６）に接続されている検出回路（７）と、該検出回路（７）に接続されている演算回路（８）と、前記第１の選択回路（５）と前記第２の選択回路（６）に接続されている駆動回路（４）とを備え、前記演算回路（８）が、前記複数の第１ライン（１）と前記複数の第２ライン（２）の間に構成される複数の静電容量において、前記第１の選択回路（５）と前記第２の選択回路（６）により順次出力される出力信号を演算することにより、前記タッチパネル（３）の前記複数の第１のライン（１）と前記複数の第２のライン（２）で構成される隣接する前記複数の静電容量の差を算出することを特徴とする。（図１；実施例１）
The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動回路（４）は、第１の駆動端子（４ａ）及び第２の駆動端子（４ｂ）とを有し、前記検出回路（７）は、第１の検出端子（７ａ）及び第２の検出端子（７ｂ）と、前記第１の検出端子（７ａ）と前記第２の検出端子（７ｂ）の差を出力する出力端子（７ｃ）とを有し、前記第１の選択回路（５）が、前記タッチパネルの前記複数の第１のライン（１）を前記第１の駆動端子（４ａ）及び第２の駆動端子（４ｂ）又は前記第１の検出端子（７ａ）及び前記第２の検出端子（７ｂ）に接続し、前記第２の選択回路（６）が、前記タッチパネルの前記複数の第２のライン（２）を前記第１の検出端子（７ａ）及び第２の検出端子（７ｂ）又は前記第１の駆動端子（４ａ）及び前記第２の駆動端子（４ｂ）に接続し、前記演算回路（８）が、前記検出回路（７）の前記出力端子（７ｃ）に接続され、前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）とで前記タッチパネル（３）上に形成されている前記第１の駆動端子（４ａ）と前記第１の検出端子（７ａ）の間に接続されている第１の静電容量（Ｃ１１）と、前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）とで前記タッチパネル（３）上に形成されている前記第２の駆動端子（４ｂ）と前記第１の検出端子（７ａ）の間に接続されている第２の静電容量（Ｃ２１）と、前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）とで前記タッチパネル（３）上に形成されている前記第１の駆動端子（４ａ）と前記第２の検出端子（７ｂ）の間に接続されている第３の静電容量（Ｃ１２）と、前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）とで前記タッチパネル（３）上に形成されている前記第２の駆動端子（４ｂ）と前記第２の検出端子（７ｂ）の間に接続されている第４の静電容量（Ｃ２２）とを備え、前記第５の静電容量（Ｃ５）と第５のスイッチ（ＳＷ５）を直列に接続し、前記第５の静電容量（Ｃ５）と前記第５のスイッチ（ＳＷ５）とから構成される直列回路を前記第３の静電容量（Ｃ１２）と並列に接続し、前記第６の静電容量（Ｃ６）と第６のスイッチ（ＳＷ６）を直列に接続し、前記第６の静電容量（Ｃ６）と前記第６のスイッチ（ＳＷ６）とから構成される直列回路を前記第４の静電容量（Ｃ２２）と並列に接続し、前記第５のスイッチ（ＳＷ５）をオフ、かつ前記第６のスイッチ（ＳＷ６）をオフとした時の、前記第１の静電容量（Ｃ１１）と前記第２の静電容量（Ｃ２１）と前記第３の静電容量（Ｃ１２）と前記第４の静電容量（Ｃ２２）の変化量を前記検出回路（７）の前記出力端子（７ｃ）に第１の出力信号として出力し、前記第５のスイッチ（ＳＷ５）をオン、かつ前記第６のスイッチ（ＳＷ６）をオンとした時の、前記第１の静電容量（Ｃ１１）と前記第２の静電容量（Ｃ２１）と前記第３の静電容量（Ｃ１２）と前記第４の静電容量（Ｃ２２）の変化量を前記検出回路（７）の前記出力端子（７ｃ）に第２の出力信号として出力することを特徴とする。（図１及び図７，図８；実施例１）
The invention according to
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第５の静電容量（Ｃ５）の値は、前記第３の静電容量（Ｃ１２）の変化量が前記第２の検出端子（７ｂ）に観測されないように前記第３の静電容量（Ｃ１２）の変化量よりも十分に大きな容量値とし、前記第６の静電容量（Ｃ６）の値は、前記第４の静電容量（Ｃ２２）の変化量が前記第２の検出端子（７ｂ）に観測されないように前記第４の静電容量（Ｃ２２）の変化量よりも十分に大きな容量値とすることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記第５の静電容量（Ｃ５）と前記第６の静電容量（Ｃ６）は、集積回路に実装することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項２，３又は４に記載の発明において、前記第１の駆動端子（４ａ）と前記第２の駆動端子（４ｂ）は、振幅が等しく、かつ位相が１８０度異なる交流の駆動波形を出力することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the value of the fifth capacitance (C5) is the amount of change in the third capacitance (C12). The capacitance value is sufficiently larger than the change amount of the third capacitance (C12) so as not to be observed at the second detection terminal (7b), and the value of the sixth capacitance (C6) is The capacitance value is sufficiently larger than the change amount of the fourth capacitance (C22) so that the change amount of the capacitance (C22) of 4 is not observed at the second detection terminal (7b). Features.
According to a fourth aspect of the invention, in the invention of the second or third aspect, the fifth electrostatic capacity (C5) and the sixth electrostatic capacity (C6) are mounted on an integrated circuit. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the present invention, in the second, third or fourth aspect of the invention, the first drive terminal (4a) and the second drive terminal (4b) have the same amplitude, and An AC drive waveform having a phase difference of 180 degrees is output.
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記第１の選択回路（５）と前記第２の選択回路（６）が、前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）を順次選択する各期間において、前記第１の駆動端子（４ａ）と前記第２の駆動端子（４ｂ）は、出力する前記交流の駆動波形の周期が１周期以上であることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記演算回路（８）は、前記複数の第１ライン（１）と前記複数の第２ライン（２）の間に構成される複数の静電容量において、前記第１の選択回路（５）と前記第２の選択回路（６）により順次出力される、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を演算することで、前記タッチパネル（３）の前記第１のライン（１）と前記第２のライン（２）で構成される全ての隣接する静電容量の差を算出し、静電容量の変化量に関連付けられたタッチセンサ（３）へのタッチ情報を算出することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the first selection circuit (5) and the second selection circuit (6) are connected to the first line (1). In each period in which the second line (2) is sequentially selected, the first drive terminal (4a) and the second drive terminal (4b) output at least one cycle of the alternating drive waveform to be output. It is characterized by being.
The invention according to
また、請求項８に記載の発明は、請求項２乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第１の選択回路（５）は、前記複数の第１のライン（１）から偶数本のラインを駆動ラインとして選択し、前記駆動ラインの半数を前記第１の駆動端子（４ａ）に順次接続し、残りの半数を前記第２の駆動端子（４ｂ）に順次接続し、前記第２の選択回路（６）は、前記複数の第２のライン（２）から偶数本のラインを検出ラインとして選択し、前記検出ラインの半数を、前記第１の検出端子（７ａ）に順次接続し、残りの半数を前記第２の検出端子（７ｂ）に順次接続する第１の制御状態と、前記第１の選択回路（５）は、前記複数の第１のライン（１）から偶数本のラインを検出ラインとして選択し、前記検出ラインの半数を前記第１の検出端子（７ａ）に順次接続し、残りの半数を前記第２の検出端子（７ｂ）に順次接続し、前記第２の選択回路（６）は、前記複数の第２のライン（２）から偶数本のラインを駆動ラインとして選択し、前記駆動ラインの半数を前記第１の駆動端子（４ａ）に順次接続し、残りの半数を前記第２の駆動端子（４ｂ）に順次接続する第２の制御状態とに制御されることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
本発明によれば、新たな検出手法を採用するようにしたため、タッチパネルに形成される静電容量と集積回路に実装するキャパシタにおいて、組成や特性の違いに影響されず、正確なタッチセンサの静電容量検出が可能なタッチセンサの静電容量検出回路を実現することができる。また、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。 According to the present invention, since a new detection method is employed, the capacitance of the touch sensor and the capacitor mounted on the integrated circuit are not affected by the difference in composition and characteristics, and the touch sensor is accurately detected. A capacitance detection circuit of a touch sensor capable of detecting capacitance can be realized. In addition, noise generated when a finger touches the touch panel can be reduced, and S / N can be improved.
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明に係るタッチセンサの静電容量検出回路の実施例１を説明するための回路ブロック図である。図中符号１は複数の第１のライン、２は複数の第２のライン、３はタッチパネル、４は駆動回路、４ａは第１の駆動端子、４ｂは第２の駆動端子、５は第１の選択回路、６は第２の選択回路、７は検出回路、７ａは第１の検出端子、７ｂは第２の検出端子、７ｃは出力端子、８は演算回路、８ａは入力端子、８ｂは出力端子を示している。
FIG. 1 is a circuit block diagram for explaining Example 1 of a capacitance detection circuit of a touch sensor according to the present invention. In the figure,
本発明のタッチセンサの静電容量検出回路は、複数の第１のライン１と、この複数の第１のライン１と絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のライン２とを備えているタッチパネル３を含むタッチセンサの静電容量検出回路である。
本実施例１が適用される静電容量検出回路は、図１に示すように、タッチパネル３と第１の選択回路５と第２の選択回路６と駆動回路４とキャパシタ５とキャパシタ６とスイッチ（ＳＷ）５とスイッチ（ＳＷ）６と検出回路７と演算回路８とを備えている。
The capacitance detection circuit of the touch sensor according to the present invention includes a plurality of
As shown in FIG. 1, the capacitance detection circuit to which the first embodiment is applied includes a touch panel 3, a first selection circuit 5, a second selection circuit 6, a
タッチパネル３は、ガラスなどからなる基板（図示せず）で形成され、その基板上に、例えば、ｍ本の電極ライン（Ｌ１１〜Ｌ１ｍ）１が所定の間隔で配置される。また、電極ライン１と絶縁層を介して交差するように、例えば、ｎ本の電極ライン（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）２が所定の間隔で配置される。このため、電極ライン（Ｌ１１〜Ｌ１ｍ）１と電極ライン（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）２とは絶縁層を介して互いに絶縁され、かつ容量結合している。
The touch panel 3 is formed of a substrate (not shown) made of glass or the like, and m electrode lines (L11 to L1m) 1 are arranged on the substrate at a predetermined interval, for example. Further, for example, n electrode lines (L21 to L2n) 2 are arranged at a predetermined interval so as to intersect with the
また、第１の選択回路５が、タッチパネル３の複数の第１のライン１を第１の駆動端子４ａ及び第２の駆動端子４ｂ又は第１の検出端子７ａ及び第２の検出端子７ｂに接続しており、第２の選択回路６が、タッチパネル３の複数の第２のライン２を第１の検出端子７ａ及び第２の検出端子７ｂ又は第１の駆動端子４ａ及び第２の駆動端子４ｂに接続している。
Also, the first selection circuit 5 connects the plurality of
第１の選択回路５は、後述するスイッチ制御により、タッチパネルの電極ライン（Ｌ１１〜Ｌ１ｍ）１のうちの２本以上の偶数本を選択し、選択された電極ラインの半数を駆動回路の第１の駆動端子４ａに接続し、その残りを第２の駆動端子４ｂに接続する。または、スイッチ制御により、選択された電極ラインの半数を第１の検出端子７ａに接続し、その残りを第２の検出端子７ｂに接続している。
The first selection circuit 5 selects an even number of two or more of the electrode lines (L11 to L1m) 1 of the touch panel by switch control to be described later, and halves the selected electrode lines to the first of the drive circuit. The
また、第２の選択回路６は、後述するスイッチ制御により、タッチパネルの電極ライン（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）２のうちの２本以上の偶数本を選択し、選択された電極ラインの半数を検出回路の第１の検出端子７ａに接続し、その残りを第２の検出端子７ｂに接続する。または、スイッチ制御により選択された電極ラインの半数を第１の駆動端子４ａに接続し、その残りを第２の駆動端子４ｂに接続している。
In addition, the second selection circuit 6 selects an even number of two or more of the electrode lines (L21 to L2n) 2 of the touch panel by switch control described later, and half of the selected electrode lines are detected by the detection circuit. The
つまり、第１の選択回路５は、複数の第１のライン１から偶数本のラインを駆動ラインとして選択し、駆動ラインの半数を第１の駆動端子４ａに順次接続し、残りの半数を第２の駆動端子４ｂに順次接続し、第２の選択回路６は、複数の第２のライン２から偶数本のラインを検出ラインとして選択し、検出ラインの半数を、第１の検出端子７ａに順次接続し、残りの半数を第２の検出端子７ｂに順次接続する第１の制御状態と、第１の選択回路５は、複数の第１のライン１から偶数本のラインを検出ラインとして選択し、検出ラインの半数を第１の検出端子７ａに順次接続し、残りの半数を第２の検出端子７ｂに順次接続し、第２の選択回路６は、複数の第２のライン２から偶数本のラインを駆動ラインとして選択し、駆動ラインの半数を第１の駆動端子４ａに順次接続し、残りの半数を第２の駆動端子４ｂに順次接続する第２の制御状態とに制御される。
That is, the first selection circuit 5 selects an even number of lines from the plurality of
また、駆動回路４は、第１の選択回路５と第２の選択回路６に接続され、第１の駆動端子４ａ及び第２の駆動端子４ｂとを備え、後述のように電圧値（振幅）が変化する交流信号電圧を生成し、この生成した駆動信号を駆動回路４の第１の駆動端子４ａに出力し、この第１の駆動端子４ａに出力される信号に対し、位相が１８０度回転した駆動信号を第２の駆動端子４ｂに出力するものである。
The
第１の選択回路５と第２の選択回路６が、第１のライン１と第２のライン２を順次選択する各期間において、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂは、出力する交流の駆動波形の周期が１周期以上である。
また、検出回路７は、第１の選択回路５と第２の選択回路６に接続され、第１の検出端子７ａ及び第２の検出端子７ｂと、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂとの差を出力する出力端子７ｃとを備え、後述のように第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂの差を、駆動回路４と同期して、出力端子７ｃに直流信号に変換して出力するものである。
In each period in which the first selection circuit 5 and the second selection circuit 6 sequentially select the
The
また、演算回路８は、複数の第１ライン１と複数の第２ライン２の間に構成される複数の静電容量において、第１の選択回路５と第２の選択回路６により順次出力される出力信号を演算することにより、タッチパネル３の複数の第１のライン１と複数の第２のライン２で構成される隣接する複数の静電容量の差を算出するものである。
また、演算回路８の入力端子８ａが、検出回路７の出力端子７ｃと接続され、この演算回路８は、後述のように検出回路７の出力を元に演算を行い、タッチパネル３に発生する、タッチによる静電容量の変化に関連付けられるタッチの情報を演算回路８の出力端子８ｂに出力するものである。
The arithmetic circuit 8 is sequentially output by the first selection circuit 5 and the second selection circuit 6 in a plurality of capacitances configured between the plurality of
Further, the
また、キャパシタＣ５とスイッチＳＷ５は、直列に接続され、キャパシタＣ５とスイッチＳＷ５で構成する直列回路は、第１の駆動端子４ａと第２の検出端子７ｂとの間に接続されている。また、キャパシタＣ６とスイッチＳＷ６は、直列に接続され、キャパシタＣ６とスイッチＳＷ６で構成する直列回路は、第２の駆動端子４ｂと第２の検出端子７ｂとの間に接続されている。
The capacitor C5 and the switch SW5 are connected in series, and the series circuit formed by the capacitor C5 and the switch SW5 is connected between the
つまり、第５の静電容量Ｃ５と第５のスイッチＳＷ５を直列に接続し、第５の静電容量Ｃ５と第５のスイッチＳＷ５とから構成される直列回路を駆動回路４の第１の駆動端子４ａと検出回路７の第２の検出端子７ｂの間に構成される第３の静電容量Ｃ１２と並列に接続し、第６の静電容量Ｃ６と第６のスイッチＳＷ６を直列に接続し、第６の静電容量Ｃ６と第６のスイッチＳＷ６とから構成される直列回路を駆動回路４の第２の駆動端子４ｂと検出回路７の第２の検出端子７ｂの間に構成される第４の静電容量Ｃ２２と並列に接続している。
That is, the fifth capacitance C5 and the fifth switch SW5 are connected in series, and a series circuit constituted by the fifth capacitance C5 and the fifth switch SW5 is a first drive of the
第５の静電容量Ｃ５の値は、第３の静電容量Ｃ１２の変化量が第２の検出端子７ｂに観測されないように第３の静電容量Ｃ１２の変化量よりも十分に大きな容量値とし、第６の静電容量Ｃ６の値は、第４の静電容量Ｃ２２の変化量が第２の検出端子７ｂに観測されないように第４の静電容量Ｃ２２の変化量よりも十分に大きな容量値とする。また、第５の静電容量Ｃ５と第６の静電容量Ｃ６は、集積回路に実装する。
The value of the fifth capacitance C5 is a capacitance value sufficiently larger than the change amount of the third capacitance C12 so that the change amount of the third capacitance C12 is not observed at the
次に、図１に示す第１の選択回路５が第１の電極ライン１を第１の駆動端子４ａ又は第２の駆動端子４ｂに接続し、第２の選択回路６が第２の電極ライン２を第１の検出端子７ａ又は第２の検出端子７ｂに接続する例について説明する。
図２は、図１に示す第１の選択回路の具体的な回路構成図である。この第１の選択回路５は、図２に示すように、タッチパネルの電極ライン（Ｌ１１〜Ｌ１ｍ）１に接続されるスイッチＳＷａ１１〜ＳＷａ１ｍ、ＳＷｂ１１〜ＳＷｂ１ｍ、ＳＷｃ１１〜ＳＷｃ１ｍ、ＳＷｄ１１〜ＳＷｄ１ｍを備えている。スイッチは、ＯＮすることでスイッチが接続されている電極ラインを選択し、ＯＦＦすることでスイッチが接続されている電極ラインを非選択とする。例えば、スイッチＳＷａ１１がオンすると、電極ラインＬ１１は、第１の駆動端子（Ｄ１）４ａに接続され、スイッチＳＷｂ１１がオンすると、電極ラインＬ１１は、第２の駆動端子（Ｄ２）４ｂに接続され、ＳＷｃ１１がオンすると、電極ラインＬ１１は、第１の検出端子（Ｓ１）７ａに接続され、スイッチＳＷｄ１１がオンすると、電極ラインＬ１１は、第２の検出端子（Ｓ２）７ｂに接続される。他のスイッチについても同様である。
Next, the first selection circuit 5 shown in FIG. 1 connects the
FIG. 2 is a specific circuit configuration diagram of the first selection circuit shown in FIG. As shown in FIG. 2, the first selection circuit 5 includes switches SWa11 to SWa1m, SWb11 to SWb1m, SWc11 to SWc1m, SWd11 to SWd1m connected to the electrode lines (L11 to L1m) 1 of the touch panel. . When the switch is turned on, the electrode line to which the switch is connected is selected, and when the switch is turned off, the electrode line to which the switch is connected is not selected. For example, when the switch SWa11 is turned on, the electrode line L11 is connected to the first drive terminal (D1) 4a. When the switch SWb11 is turned on, the electrode line L11 is connected to the second drive terminal (D2) 4b. When SWc11 is turned on, the electrode line L11 is connected to the first detection terminal (S1) 7a, and when the switch SWd11 is turned on, the electrode line L11 is connected to the second detection terminal (S2) 7b. The same applies to the other switches.
図４（ａ），（ｂ）は、図１に示す第１の選択回路の具体的な動作について説明するための制御タイミングを示す図である。
図４（ａ）に示す各スイッチの制御タイミングは、タッチパネルの電極ライン１の本数が４本、選択するライン数が２本の場合について、各電極ラインを順次全て選択する例を示している。スイッチの制御信号はＨｉｇｈ期間がスイッチＯＮ期間、Ｌｏｗ期間がスイッチＯＦＦ期間を示している。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing control timings for explaining a specific operation of the first selection circuit shown in FIG.
The control timing of each switch shown in FIG. 4A shows an example in which all electrode lines are sequentially selected when the number of
期間１では、スイッチＳＷａ１１とスイッチＳＷｂ１２がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ１１が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ１２が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。
期間２では、スイッチＳＷａ１２とスイッチＳＷｂ１３がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ１２が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ１３が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。
In the
In the
期間３では、スイッチＳＷａ１３とスイッチＳＷｂ１４がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ１３が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ１４が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。このようにして、第１の選択回路５は、タッチパネル３の第１の電極ライン１の全てを順次選択して駆動回路４に接続する。
In the period 3, since the switch SWa13 and the switch SWb14 are turned on and all other switches are turned off, the electrode line L13 is selected for the
図３は、図１に示す第２の選択回路の具体的な回路構成図である。この第２の選択回路６は、図３に示すように、タッチパネルの第２の電極ライン（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）２に接続されるスイッチＳＷａ２１〜ＳＷａ２ｎ、ＳＷｂ２１〜ＳＷｂ２ｎ、ＳＷｃ２１〜ＳＷｃ２ｎ、ＳＷｄ２１〜ＳＷｄ２ｎを備えている。スイッチは、ＯＮすることでスイッチが接続されている電極ラインを選択し、ＯＦＦすることでスイッチが接続されている電極ラインを非選択とする。例えば、スイッチＳＷａ２１がオンすると、電極ラインＬ２１は、第１の駆動端子（Ｄ１）４ａに接続され、スイッチＳＷｂ２１がオンすると、電極ラインＬ２１は、第２の駆動端子（Ｄ２）４ｂに接続され、ＳＷｃ２１がオンすると、電極ラインＬ２１は検出端子１（Ｓ１）７ａに接続され、スイッチＳＷｄ２１がオンすると、電極ラインＬ２１は検出端子２（Ｓ２）７ｂに接続される。他のスイッチについても同様である。 FIG. 3 is a specific circuit configuration diagram of the second selection circuit shown in FIG. As shown in FIG. 3, the second selection circuit 6 includes switches SWa21 to SWa2n, SWb21 to SWb2n, SWc21 to SWc2n, SWd21 to SWd2n connected to the second electrode lines (L21 to L2n) 2 of the touch panel. I have. When the switch is turned on, the electrode line to which the switch is connected is selected, and when the switch is turned off, the electrode line to which the switch is connected is not selected. For example, when the switch SWa21 is turned on, the electrode line L21 is connected to the first drive terminal (D1) 4a. When the switch SWb21 is turned on, the electrode line L21 is connected to the second drive terminal (D2) 4b. When SWc21 is turned on, the electrode line L21 is connected to the detection terminal 1 (S1) 7a, and when the switch SWd21 is turned on, the electrode line L21 is connected to the detection terminal 2 (S2) 7b. The same applies to the other switches.
図５（ａ），（ｂ）は、図１に示す第２の選択回路の具体的な動作について説明するための制御タイミングを示す図である。
図５（ａ）に示す各スイッチの制御タイミングは、タッチパネル３の第２の電極ライン２の本数が４本、選択するライン数が２本の場合について、各電極ラインを順次全て選択する例を示している。スイッチの制御信号は、Ｈｉｇｈ期間がスイッチＯＮ期間、Ｌｏｗ期間がスイッチＯＦＦ期間を示している。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing control timings for explaining a specific operation of the second selection circuit shown in FIG.
The control timing of each switch shown in FIG. 5A is an example in which all the electrode lines are sequentially selected when the number of
期間１では、スイッチＳＷｃ２１とスイッチＳＷｄ２２がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ２１が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ２２が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。
期間２では、スイッチＳＷｃ２２とスイッチＳＷｄ２３がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ２２が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ２３が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。
In the
In the
期間３では、スイッチＳＷｃ２３とスイッチＳＷｄ２４がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ２３が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ２４が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。このようにして、第２の選択回路６は、タッチパネル３の第２の電極ライン２の全てを順次選択して検出回路７に接続する。
In the period 3, since the switch SWc23 and the switch SWd24 are ON and all the other switches are OFF, the electrode line L23 is selected for the
次に、図１に示す第１の選択回路５が第１の電極ライン１を第１の検出端子７ａ又は第２の検出端子７ｂに接続し、第２の選択回路６が第２の電極ライン２を第１の駆動端子４ａ又は第２の駆動端子４ｂに接続する例について説明する。
図４（ｂ）に示す各スイッチの制御タイミングは、タッチパネル３の第１の電極ライン１の本数が４本、選択するライン数が２本の場合について、各電極ラインを順次全て選択する例を示している。スイッチの制御信号は、Ｈｉｇｈ期間がスイッチＯＮ期間、Ｌｏｗ期間がスイッチＯＦＦ期間を示している。
Next, the first selection circuit 5 shown in FIG. 1 connects the
The control timing of each switch shown in FIG. 4B is an example in which all the electrode lines are sequentially selected when the number of
期間１ではスイッチＳＷｃ１１とスイッチＳＷｄ１２がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ１１が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ１２が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。
期間２では、スイッチＳＷｃ１２とスイッチＳＷｄ１３がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ１２が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ１３が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。
In the
In the
期間３では、スイッチＳＷｃ１３とスイッチＳＷｄ１４がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の検出端子７ａには電極ラインＬ１３が選択され、第２の検出端子７ｂには電極ラインＬ１４が選択され、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂには何も接続されていない。このようにして、第１の選択回路５は、タッチパネル３の第１の電極ライン１の全てを順次選択して検出回路７に接続する。
In the period 3, since the switch SWc13 and the switch SWd14 are ON and all the other switches are OFF, the electrode line L13 is selected for the
次に、図１に示す第２の選択回路６の具体的な動作について説明する。図５（ｂ）に示す各スイッチの制御タイミングは、タッチパネル３の第２の電極ライン２の本数が４本、選択するライン数が２本の場合について、各電極ラインを順次全て選択する例について示している。スイッチの制御信号は、Ｈｉｇｈ期間がスイッチＯＮ期間、Ｌｏｗ期間がスイッチＯＦＦ期間を示している。
Next, a specific operation of the second selection circuit 6 shown in FIG. 1 will be described. The control timing of each switch shown in FIG. 5B is an example in which all the electrode lines are sequentially selected when the number of the
期間１ではスイッチＳＷａ２１とスイッチＳＷｂ２２がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ２１が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ２２が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。
期間２では、スイッチＳＷａ２２とスイッチＳＷｂ２３がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ２２が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ２３が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。
In the
In the
期間３では、スイッチＳＷａ２３とスイッチＳＷｂ２４がＯＮし、その他のスイッチは全てＯＦＦしているため、第１の駆動端子４ａには電極ラインＬ２３が選択され、第２の駆動端子４ｂには電極ラインＬ２４が選択され、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには何も接続されていない。このようにして、第２の選択回路６は、タッチパネル３の第２の電極ライン２の全てを順次選択して駆動回路４に接続する。
In the period 3, since the switch SWa23 and the switch SWb24 are turned on and all other switches are turned off, the electrode line L23 is selected for the
図６（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示す駆動回路について説明するための図である。図６（ａ）は、駆動回路のブロック図を示したものである。交流信号発生器１４を備えており、この交流信号発生器１４の出力は第１の駆動端子４ａに接続されている。駆動回路４は、位相を１８０度回転させる機能を備え、その出力は第２の駆動端子４ｂに接続されている。位相１８０度回転機能は交流信号発生器１４に内包されていてもよく、第１の駆動端子４ａと第２の駆動端子４ｂの位相を１８０度回転させることを目的としている。
6A to 6D are diagrams for explaining the drive circuit shown in FIG. FIG. 6A shows a block diagram of the drive circuit. An
図６（ｂ）は、駆動波形が矩形波の場合の一例を示しており、矩形波発生器１５と、位相を１８０度回転させるインバータとを備えている。図６（ｃ）は、図４及び図５に示す各期間において１周期の交流信号を出力している例の図であり、図６（ｄ）は、各期間において２周期の交流信号を出力している例の図である。各期間の駆動波形の周期は１周期以上であればよいので、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示した以外にも３周期や１０周期などでもよい。
FIG. 6B shows an example where the drive waveform is a rectangular wave, and includes a
図７は、タッチパネルと駆動回路と検出回路の接続状態を示す図で、図４（ａ），５（ａ），６（ｃ）に示される期間１で、かつ図１に示すスイッチ５，６がＯＦＦの場合の、タッチパネルと駆動回路と検出回路の接続状態を示した図である。図１に示すキャパシタＣ５，Ｃ６は、スイッチＳＷ５，６をＯＦＦとしており回路動作に関与しないため、図７には図示していない。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state of the touch panel, the drive circuit, and the detection circuit. In the
電極ライン（Ｌ１１〜Ｌ１４）１と電極ライン（Ｌ２１〜Ｌ２４）２は、絶縁層を介して容量結合しており、図７に示すように、キャパシタＣ１１〜Ｃ４４を形成している。
また、タッチパネル３には、第１のライン１と第２のライン２とでタッチパネル３上に形成されている第１の駆動端子４ａと第１の検出端子７ａの間に接続されている第１の静電容量Ｃ１１と、第１のライン１と第２のライン２とでタッチパネル３上に形成されている第２の駆動端子４ｂと第１の検出端子７ａの間に接続されている第２の静電容量Ｃ２１と、第１のライン１と第２のライン２とでタッチパネル３上に形成されている第１の駆動端子４ａと第２の検出端子７ｂの間に接続されている第３の静電容量Ｃ１２と、第１のライン１と第２のライン２とでタッチパネル３上に形成されている第２の駆動端子４ｂと第２の検出端子７ｂの間に接続されている第４の静電容量Ｃ２２とを有している。
The electrode lines (L11 to L14) 1 and the electrode lines (L21 to L24) 2 are capacitively coupled through an insulating layer to form capacitors C11 to C44 as shown in FIG.
Further, the touch panel 3 includes a
第５のスイッチＳＷ５をオフ、かつ第６のスイッチＳＷ６をオフとした時の、第１の静電容量Ｃ１１と第２の静電容量Ｃ２１と第３の静電容量Ｃ１２と第４の静電容量Ｃ２２の変化量を検出回路７の出力端子７ｃに第１の出力信号として出力し、第５のスイッチＳＷ５をオン、かつ第６のスイッチＳＷ６をオンとした時の、第１の静電容量Ｃ１１と第２の静電容量Ｃ２１と第３の静電容量Ｃ１２と第４の静電容量Ｃ２２の変化量を検出回路７の出力端子７ｃに第２の出力信号として出力する。
When the fifth switch SW5 is turned off and the sixth switch SW6 is turned off, the first capacitance C11, the second capacitance C21, the third capacitance C12, and the fourth capacitance The first capacitance when the change amount of the capacitor C22 is output as the first output signal to the
図７では、第１の駆動端子４ａに電極ラインＬ１１が選択され、第２の駆動端子４ｂに電極ラインＬ１２が選択され、第１の検出端子７ａに電極ラインＬ２１が選択され、第２の検出端子７ｂに電極ラインＬ２２が選択されている。このとき、第１の駆動端子４ａ及び第２の駆動端子４ｂの駆動波形の振幅をＶＡ，第１の検出端子７ａの電圧をＶ１、第２の検出端子７ｂの電圧をＶ２とすると、Ｖ１，Ｖ２は、次式のようにあらわされる。
In FIG. 7, the electrode line L11 is selected for the
検出回路７の出力端子７ｃには、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂの差が出力されるため、図７に示す接続の検出回路７の出力電圧をＶＯ１とすると、次式のようにあらわされる。
Since the difference between the
通常、タッチ位置の検出において良好な線形性を得るために、タッチパネルの電極ラインの形状及び間隔は均一に形成する。このため、キャパシタＣ１１〜Ｃ４４は等しい値となるため、タッチしていない時は、 Usually, in order to obtain good linearity in detecting the touch position, the shape and interval of the electrode lines of the touch panel are formed uniformly. For this reason, since the capacitors C11 to C44 have the same value,
となる。ここで、タッチによりキャパシタＣ１１〜Ｃ４４がそれぞれΔＣ１１〜ΔＣ４４だけ変化すると、出力電圧ＶＯ１は、次式のようになる。 It becomes. Here, when the capacitors C11 to C44 change by ΔC11 to ΔC44, respectively, by the touch, the output voltage VO1 is expressed by the following equation.
さらに、通常用いられるタッチパネルのように、キャパシタＣ１１〜Ｃ４４に対してΔＣ１１〜ΔＣ４４が十分小さい場合は、ΔＣ１１〜ΔＣ４４は、第１の検出端子７ａ、第２の検出端子７ｂに高い線形性を持って出力されるため、次式で表すことができる。
Further, when ΔC11 to ΔC44 are sufficiently small with respect to the capacitors C11 to C44 as in a commonly used touch panel, ΔC11 to ΔC44 have high linearity in the
例えば、Ｃ１１＝５ｐＦ、ΔＣ１１＝０．１ｐＦの場合、線形性誤差は０．１％程度であるため、出力端子７ｃのＶＯ１は、式（６）〜式（８）に示すように表され、タッチによる容量変化を線形、かつ正確に反映することができる。
For example, when C11 = 5 pF and ΔC11 = 0.1 pF, the linearity error is about 0.1%. Therefore, VO1 of the
図８は、タッチパネルと駆動回路と検出回路の接続状態を示す図で、図４（ａ），５（ａ），６（ｃ）に示される期間１であり、かつ、図１に示すスイッチ５，６がＯＮの場合のタッチパネルと駆動回路と検出回路の接続状態を示した図である。キャパシタＣ５は、キャパシタＣ１２と並列に接続され、キャパシタＣ６は、キャパシタＣ２２と並列に接続されており、キャパシタＣ５，Ｃ６の容量は、ΔＣ１２，ΔＣ２２より十分大きな容量値と設定するため、ΔＣ１２，ΔＣ２２の変化量は、第２の検出端子７ｂから検出されない。一方、キャパシタＣ５，Ｃ６は、ΔＣ１１，ΔＣ２１には影響を与えないため、第１の検出端子７ａからはΔＣ１１，ΔＣ２１が観測される。
検出回路７の出力電圧を、上述した高い線形性を考慮してＶＯ２とすると、次式のようになる。
FIG. 8 is a diagram showing a connection state of the touch panel, the drive circuit, and the detection circuit, which is the
When the output voltage of the
一般に、タッチパネルのタッチによる容量変化ΔＣ１２，ΔＣ２２等は０．１ｐＦ以下で非常に小さい値である。キャパシタＣ５，Ｃ６の容量値は、ΔＣ１２，ΔＣ２２等よりも十分大きければよいので、本発明によれば、キャパシタＣ５，Ｃ６を集積回路に実装するにあたっては、チップサイズの拡大を伴わない容量値を設定できる特徴がある。 In general, capacitance changes ΔC12, ΔC22 and the like due to touch on the touch panel are very small values of 0.1 pF or less. Since the capacitance values of the capacitors C5 and C6 need only be sufficiently larger than ΔC12, ΔC22, etc., according to the present invention, when the capacitors C5 and C6 are mounted on an integrated circuit, the capacitance values without increasing the chip size are used. There are features that can be set.
また、本発明によれば、キャパシタＣ５，Ｃ６は、タッチによる容量変化（ΔＣ１２，ΔＣ２２など）より十分大きければよいので、キャパシタＣ５，Ｃ６の容量の絶対値精度は、高精度である必要がない。つまり、タッチパネルに形成されるキャパシタの変化量と集積回路に実装されるキャパシタとの組成や特性が異なっていても、検出特性への影響が無く、正確にタッチパネルのキャパシタの変化量を検出することが可能である。 Further, according to the present invention, the capacitors C5 and C6 need only be sufficiently larger than the capacitance change (ΔC12, ΔC22, etc.) due to the touch, and therefore the absolute value accuracy of the capacitors C5 and C6 does not need to be high accuracy. . In other words, even if the amount of change in the capacitor formed on the touch panel differs from that of the capacitor mounted on the integrated circuit, the change in the touch panel capacitor can be accurately detected without affecting the detection characteristics. Is possible.
また、本発明によれば、タッチパネル上の電極ラインで形成される容量の変化の差を検出する構成をとるため、タッチパネルに指を触れるときに、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂにはノイズがコモンモードとして重畳するため、ＶＯ１とＶＯ２出力においてはノイズを常にキャンセルすることができ、ノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。
In addition, according to the present invention, the
図９は、図１に示した検出回路の具体的な回路構成図で、図中符号７１は検波回路、７２は減算回路、７３はアンチエイリアスフィルタ、７４はＡ／Ｄコンバータを示している。
第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂには、式（６），式（７）又は式（９），式（１０）の電圧が出力され、ＶＡは交流信号であるため、Ｖ１，Ｖ２も交流信号である。図９に示す検波回路７１は、交流信号を直流信号に復調するための回路である。
FIG. 9 is a specific circuit diagram of the detection circuit shown in FIG. 1. In FIG. 9,
Since the voltage of Expression (6), Expression (7) or Expression (9), Expression (10) is output to the
図１０（ａ），（ｂ）は、図９に示した検波回路のスイッチ制御タイミングを示す図である。
検波回路７１のスイッチＳＷｅ１〜ＳＷｅ４の制御においては、検波回路７１の制御タイミングと駆動回路の制御タイミングとは同期していることが重要であり、例えば、駆動回路４の制御タイミングが図６（ｃ）の場合は、図１０（ａ）の制御タイミングで検波回路７１のスイッチを制御する。また、駆動回路４の制御タイミングが図６（ｄ）の場合は、図１０（ｂ）の制御タイミングで復調回路のスイッチを制御する。この検波回路７１の制御タイミングにより、交流信号であるＶ１，Ｖ２を検波し、直流信号へ復調することができる。
10A and 10B are diagrams showing switch control timings of the detection circuit shown in FIG.
In controlling the switches SWe1 to SWe4 of the
図９に示す減算回路７２は、検波復調された信号の差を出力し、式（８）と式（１１）を得るためのものである。ここで、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、Ｒ１＝Ｒ２，Ｒ３＝Ｒ４と設定する。また、Ｒ３＞Ｒ１とすることでゲインを持たせてもよい。また、図１０に示す減算回路７２は、オペアンプの基準電圧とオペアンプの負帰還動作によって、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂに交流信号に対する直流バイアスを与える働きもしている。
The subtracting
本発明によれば、タッチパネル上の電極ラインで形成される容量の変化の差を検出する構成をとるため、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを常にキャンセルすることで、ノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。
図９に示すアンチエイリアスフィルタ７３は、次段のＡ／Ｄコンバータ７４で実行されるサンプリング時に発生するエイリアスノイズを除去するためのものである。図９では１次のＲＣローパスフィルタを示しているが、２次以上のフィルタであってもよい。また、減算回路７２を構成する際に、この減算回路７２にローパスフィルタ特性を内包する構成をとってもよい。例えば、図９に示す減算回路７２のＲ３と並列にキャパシタを接続することでアンチエイリアス効果のある減算回路を実現できる。
According to the present invention, since it is configured to detect the difference in capacitance change formed by the electrode lines on the touch panel, the noise generated by touching the touch panel with a finger is always canceled to reduce the noise. In addition, the S / N can be improved.
The
図９に示すＡ／Ｄコンバータ７４は、減算回路７２の出力をデジタル値に変換し、検出回路７の出力端子７ｃに出力する回路である。
次に、図１に示す演算回路の詳細について説明する。
演算回路８は、複数の第１ライン１と複数の第２ライン２の間に構成される複数の静電容量において、第１の選択回路５と第２の選択回路６により順次出力される、第１の出力信号と第２の出力信号を演算することで、タッチパネル３の第１のライン１と第２のライン２で構成される全ての隣接する静電容量の差を算出し、静電容量の変化量に関連付けられたタッチセンサ３へのタッチ情報を算出する。
The A /
Next, details of the arithmetic circuit shown in FIG. 1 will be described.
The arithmetic circuit 8 is sequentially output by the first selection circuit 5 and the second selection circuit 6 in a plurality of capacitances configured between the plurality of
また、演算回路８は、入力端子８ａと出力端子８ｂとを備えている。入力端子８ａは検出回路７の出力端子７ｃと接続され、出力端子８ｂには演算結果が出力される。この演算回路８は、第１の電極ライン１と第２の電極ライン２の間に構成される複数の静電容量において、図１に示すスイッチ５とスイッチ６がＯＦＦの時に、第１の選択回路５と第２の選択回路６により順次出力される、検出回路７の出力端子７ｃの信号ＶＯ１と、スイッチ５とスイッチ６がＯＮの時に、第１の選択回路５と第２の選択回路６により順次出力される、検出回路７の出力端子７ｃの信号ＶＯ２を演算することで、タッチパネル上の全ての隣接する静電容量の差を算出し、静電容量の変化に関連付けられたタッチセンサへのタッチ情報を検出することを目的としている。
The arithmetic circuit 8 includes an
例えば、図７で示す接続において、図４（ａ），図５（ａ）の駆動と検出を、順次全ての電極ラインの組み合わせに対して行うと、図４（ａ）による駆動パターンは、期間１，２，３の３パターンあり、図５（ａ）による検出パターンは、期間１，２，３の３パターンあるため、３×３＝９パターンの出力信号を得る。検出回路７の出力端子７ｃには、次の様な出力を得る。
ＶＯ１１＝（（ΔＣ１１―ΔＣ２１）―（ΔＣ１２―ΔＣ２２））ＶＡ
・・・（１０１）
ＶＯ１２＝（（ΔＣ１２―ΔＣ２２）―（ΔＣ１３―ΔＣ２３））ＶＡ
・・・（１０２）
ＶＯ１３＝（（ΔＣ１３―ΔＣ２３）―（ΔＣ１４―ΔＣ２４））ＶＡ
・・・（１０３）
ＶＯ１４＝（（ΔＣ２１―ΔＣ３１）―（ΔＣ２２―ΔＣ３２））ＶＡ
・・・（１０４）
ＶＯ１５＝（（ΔＣ２２―ΔＣ３２）―（ΔＣ２３―ΔＣ３３））ＶＡ
・・・（１０５）
ＶＯ１６＝（（ΔＣ２３―ΔＣ３３）―（ΔＣ２４―ΔＣ３４））ＶＡ
・・・（１０６）
ＶＯ１７＝（（ΔＣ３１―ΔＣ４１）―（ΔＣ３２―ΔＣ４２））ＶＡ
・・・（１０７）
ＶＯ１８＝（（ΔＣ３２―ΔＣ４２）―（ΔＣ３３―ΔＣ４３））ＶＡ
・・・（１０８）
ＶＯ１９＝（（ΔＣ３３―ΔＣ４３）―（ΔＣ３４―ΔＣ４４））ＶＡ
・・・（１０９）
For example, in the connection shown in FIG. 7, when the driving and detection in FIGS. 4A and 5A are sequentially performed on all electrode line combinations, the driving pattern in FIG. Since there are three patterns of 1, 2, and 3 and the detection pattern shown in FIG. 5A has three patterns of
VO11 = ((ΔC11−ΔC21) − (ΔC12−ΔC22)) VA
... (101)
VO12 = ((ΔC12−ΔC22) − (ΔC13−ΔC23)) VA
... (102)
VO13 = ((ΔC13−ΔC23) − (ΔC14−ΔC24)) VA
... (103)
VO14 = ((ΔC21−ΔC31) − (ΔC22−ΔC32)) VA
... (104)
VO15 = ((ΔC22−ΔC32) − (ΔC23−ΔC33)) VA
... (105)
VO16 = ((ΔC23−ΔC33) − (ΔC24−ΔC34)) VA
... (106)
VO17 = ((ΔC31−ΔC41) − (ΔC32−ΔC42)) VA
... (107)
VO18 = ((ΔC32−ΔC42) − (ΔC33−ΔC43)) VA
... (108)
VO19 = ((ΔC33−ΔC43) − (ΔC34−ΔC44)) VA
... (109)
また、図８で示す接続において、図４（ａ），図５（ａ）に示す駆動、検出を行い、検出回路７の出力端子７ｃに次の様な出力を得る。
ＶＯ１１ｂ＝（ΔＣ１１―ΔＣ２１）ＶＡ ・・・（１１０）
ＶＯ１４ｂ＝（ΔＣ２１―ΔＣ３１）ＶＡ ・・・（１１１）
ＶＯ１７ｂ＝（ΔＣ３１―ΔＣ４１）ＶＡ ・・・（１１２）
Further, in the connection shown in FIG. 8, the drive and detection shown in FIGS. 4A and 5A are performed, and the following output is obtained at the
VO11b = (ΔC11−ΔC21) VA (110)
VO14b = (ΔC21−ΔC31) VA (111)
VO17b = (ΔC31−ΔC41) VA (112)
また、図８で示す接続において、図４（ｂ），図５（ｂ）に示す駆動、検出を行い、検出回路７の出力端子７ｃに次の様な出力を得る。
ＶＯ２１ｂ＝（ΔＣ１１―ΔＣ１２）ＶＡ ・・・（１１３）
ＶＯ２２ｂ＝（ΔＣ１２―ΔＣ１３）ＶＡ ・・・（１１４）
ＶＯ２３ｂ＝（ΔＣ１３―ΔＣ１４）ＶＡ ・・・（１１５）
式（１１０）〜式（１１５）を演算することでタッチパネル上の全ての隣接する静電容量の差を算出することができる。
図１１は、ＶＡで規格化した演算結果のタッチパネルに対応したマトリクスを示す図である。
以上のことから、本発明によれば、全ての電極ラインの差分情報を差動検出で取得できるので、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。
Further, in the connection shown in FIG. 8, the drive and detection shown in FIGS. 4B and 5B are performed, and the following output is obtained at the
VO21b = (ΔC11−ΔC12) VA (113)
VO22b = (ΔC12−ΔC13) VA (114)
VO23b = (ΔC13−ΔC14) VA (115)
By calculating Expressions (110) to (115), it is possible to calculate the difference between all adjacent capacitances on the touch panel.
FIG. 11 is a diagram illustrating a matrix corresponding to a touch panel of calculation results normalized by VA.
From the above, according to the present invention, since differential information of all electrode lines can be obtained by differential detection, noise generated when a finger touches the touch panel can be reduced, and S / N can be reduced. Improvements can be made.
図１２は、本発明に係るタッチセンサの静電容量検出回路の実施例２を説明するためのタッチパネルと駆動回路と検出回路の接続状態を示す図である。
本実施例２は、上述した実施例１の説明に示したタッチパネルの電極ライン数と、選択するライン数の変形例であり、６本の第１の電極ライン１と４本の第２の電極ライン２とで構成されるタッチパネルの場合の例である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a connection state of the touch panel, the drive circuit, and the detection circuit for explaining the second embodiment of the capacitance detection circuit of the touch sensor according to the present invention.
The second embodiment is a modification of the number of electrode lines of the touch panel and the number of lines to be selected as described in the description of the first embodiment, and includes six
本実施例２では、第１の電極ライン１と第２の電極ライン２からそれぞれ偶数本を選択し、それぞれ駆動ラインと検出ラインとし、駆動ラインの半数を第１の駆動端子４ａに接続し、その残りを第２の駆動端子４ｂに接続し、検出ラインの半数を第１の検出端子７ａに接続し、その残りを第２の検出端子７ｂに接続する。
図１２は、第１の電極ライン１から４本を駆動ラインとして選択し、第１の駆動端子４ａにＬ１１とＬ１２を選択し、第２の駆動端子４ｂにＬ１４とＬ１５を選択し、第１の検出端子７ａにＬ２１を選択し、第２の検出端子７ｂにＬ２２を選択した場合の図である。
In the second embodiment, an even number is selected from each of the
In FIG. 12, four of the
図１２の接続により、第１の検出端子７ａの検出信号Ｖ１と第２の検出端子７ｂの検出信号Ｖ２は、以下の式であらわされる。
Ｖ１＝［｛（ΔＣ１１＋ΔＣ２１）−（ΔＣ４１＋ΔＣ５１）｝］ＶＡ
Ｖ２＝［｛（ΔＣ１２＋ΔＣ２２）−（ΔＣ４２＋ΔＣ５２）｝］ＶＡ
ＶＯ１＝Ｖ１−Ｖ２＝［｛（ΔＣ１１＋ΔＣ２１）−（ΔＣ４１＋ΔＣ５１）｝―｛（ΔＣ１２＋ΔＣ２２）−（ΔＣ４２＋ΔＣ５２）｝］ＶＡ
図１２に、キャパシタＣ５，Ｃ６を接続する場合も第１の実施形態で示したものと同様に、キャパシタＣ５を第１の駆動端子４ａと第２の検出端子７ｂに接続し、キャパシタＣ６を第２の駆動端子４ｂと第２の検出端子７ｂに接続すれば、同様の効果が得られ、
Ｖ１＝［｛（ΔＣ１１＋ΔＣ２１）−（ΔＣ４１＋ΔＣ５１）｝］ＶＡ
Ｖ２＝０
ＶＯ２＝Ｖ１−Ｖ２＝［｛（ΔＣ１１＋ΔＣ２１）−（ΔＣ４１＋ΔＣ５１）｝］ＶＡ
を得ることができる。
With the connection of FIG. 12, the detection signal V1 of the
V1 = [{(ΔC11 + ΔC21) − (ΔC41 + ΔC51)}] VA
V2 = [{(ΔC12 + ΔC22) − (ΔC42 + ΔC52)}] VA
VO1 = V1-V2 = [{(ΔC11 + ΔC21) − (ΔC41 + ΔC51)} − {(ΔC12 + ΔC22) − (ΔC42 + ΔC52)}] VA
In the case of connecting the capacitors C5 and C6 in FIG. 12, as in the first embodiment, the capacitor C5 is connected to the
V1 = [{(ΔC11 + ΔC21) − (ΔC41 + ΔC51)}] VA
V2 = 0
VO2 = V1-V2 = [{(ΔC11 + ΔC21) − (ΔC41 + ΔC51)}] VA
Can be obtained.
このように、図１２に示す例においても、タッチパネルに形成されるキャパシタの変化量と集積回路に実装されるキャパシタとの組成や特性が異なっていても、検出特性への影響が無く、正確にタッチパネルのキャパシタの変化量を検出することが可能である。
また、タッチパネル上の電極ラインで形成される容量の変化の差を検出する構成をとるため、タッチパネルに指を触れるときに、第１の検出端子７ａと第２の検出端子７ｂにはノイズがコモンモードとして重畳するため、ＶＯ１とＶＯ２出力においてはノイズを常にキャンセルすることができ、ノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。
Thus, even in the example shown in FIG. 12, even if the amount of change in the capacitor formed on the touch panel and the capacitor mounted on the integrated circuit are different, the detection characteristics are not affected and accurate. It is possible to detect the amount of change in the capacitor of the touch panel.
In addition, since it is configured to detect a difference in capacitance change formed by electrode lines on the touch panel, noise is common to the
図１３は、本発明に係るタッチセンサの静電容量検出回路の実施例３を説明するための検出回路の具体的な回路構成図である。なお、図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例３は、上述した実施例１の説明に示した検出回路において、タッチパネルにタッチする際に発生する低周波数帯域のノイズを除去する特徴がある。図１３においては、図９の検波回路７１に直列にキャパシタＣ１０，Ｃ１１を追加したものである。低周波数帯域のノイズとしては、商用電源の５０Ｈｚや６０Ｈｚといったものが知られている。これらのノイズを除去できるよう、キャパシタＣ１０，Ｃ１１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されるハイパスフィルタのカットオフ周波数を設定する。
FIG. 13 is a specific circuit configuration diagram of a detection circuit for explaining Example 3 of the capacitance detection circuit of the touch sensor according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.
The third embodiment has a feature of removing noise in a low frequency band generated when the touch panel is touched in the detection circuit described in the description of the first embodiment. In FIG. 13, capacitors C10 and C11 are added in series to the
図１４は、本発明に係るタッチセンサの静電容量検出回路の実施例４を説明するための検出回路の具体的な回路構成図で、図中符号７２ａは減算回路を示している。なお、図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例４は、上述した実施例１の説明に示した検出回路７における、減算回路７２の変形例であり、減算回路７２ａで設定するゲインと、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を個別に設定できるようにしたものである。
FIG. 14 is a specific circuit configuration diagram of a detection circuit for explaining the fourth embodiment of the capacitance detection circuit of the touch sensor according to the present invention, and reference numeral 72a in the drawing denotes a subtraction circuit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.
The fourth embodiment is a modification of the
図１４は、減算回路７２ａを計装アンプの構成としたものである。計装アンプの直流動作点は、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３で設定する。また、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、キャパシタＣ１０と抵抗Ｒ１０／／Ｒ１１、キャパシタＣ１１と抵抗Ｒ１２／／Ｒ１３で設定する。
In FIG. 14, the
図１５は、本発明に係るタッチセンサの静電容量検出回路の実施例５を説明するための検出回路の具体的な回路構成図で、図中符号７２ｂは減算回路を示している。なお、図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例５は、上述した実施例１の説明に示した検出回路７における、減算回路７２の変形例であり、減算回路７２ｂで設定するゲインと、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を個別に設定できるようにし、さらに、計装アンプを構成するオペアンプ１Ａ，オペアンプ１Ｂが持つオフセットを除去できるようにしたものである。ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、キャパシタＣ１０と抵抗Ｒ１０／／Ｒ１１、キャパシタＣ１１と抵抗Ｒ１２／／Ｒ１３で設定する。オペアンプ１Ａ，オペアンプ１Ｂが持つオフセットは、検波回路７１の検波周波数に変調される。一方、検出端子１及び検出端子２に入力される、静電容量の変化量を示す交流信号は、検波回路７１により直流に復調される。次段のアンチエイリアスフィルタ７３のカットオフ周波数を検波周波数より低く設定することで、検波周波数に変調されたオペアンプのオフセットを除去しつつ、直流に復調された静電容量の変化量を効率的に検出することが可能である。
FIG. 15 is a specific circuit configuration diagram of a detection circuit for explaining the fifth embodiment of the capacitance detection circuit of the touch sensor according to the present invention, and reference numeral 72b in the drawing denotes a subtraction circuit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.
The fifth embodiment is a modification of the
１ 複数の第１のライン
２ 複数の第２のライン
３ タッチパネル
４ 駆動回路
４ａ 第１の駆動端子
４ｂ 第２の駆動端子
５ 第１の選択回路
６ 第２の選択回路
７ 検出回路
７ａ 第１の検出端子
７ｂ 第２の検出端子
７ｃ 出力端子
８ 演算回路
８ａ 入力端子
８ｂ 出力端子
１４ 交流信号発生器
１５ 矩形波発生器
７１ 検波回路
７２，７２ａ，７２ｂ 減算回路
７３ アンチエイリアスフィルタ
７４ Ａ／Ｄコンバータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記タッチパネルの前記複数の第１のラインに接続されている第１の選択回路と、前記タッチパネルの前記複数の第２のラインに接続されている第２の選択回路と、前記第１の選択回路と前記第２の選択回路に接続されている検出回路と、該検出回路に接続されている演算回路と、前記第１の選択回路と前記第２の選択回路に接続されている駆動回路とを備え、
前記演算回路が、前記複数の第１ラインと前記複数の第２ラインの間に構成される複数の静電容量において、前記第１の選択回路と前記第２の選択回路により順次出力される出力信号を演算することにより、前記タッチパネルの前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインで構成される隣接する前記複数の静電容量の差を算出することを特徴とするタッチセンサの静電容量検出回路。 Capacitance detection circuit for a touch sensor including a touch panel including a plurality of first lines and a plurality of second lines arranged to intersect the plurality of first lines via an insulating layer In
A first selection circuit connected to the plurality of first lines of the touch panel; a second selection circuit connected to the plurality of second lines of the touch panel; and the first selection circuit. And a detection circuit connected to the second selection circuit, an arithmetic circuit connected to the detection circuit, a drive circuit connected to the first selection circuit and the second selection circuit Prepared,
In the plurality of capacitances configured between the plurality of first lines and the plurality of second lines, the arithmetic circuit outputs sequentially output by the first selection circuit and the second selection circuit. By calculating a signal, a difference between the plurality of adjacent capacitances constituted by the plurality of first lines and the plurality of second lines of the touch panel is calculated. Capacitance detection circuit.
前記検出回路は、第１の検出端子及び第２の検出端子と、前記第１の検出端子と前記第２の検出端子の差を出力する出力端子とを有し、
前記第１の選択回路が、前記タッチパネルの前記複数の第１のラインを前記第１の駆動端子及び第２の駆動端子又は前記第１の検出端子及び前記第２の検出端子に接続し、
前記第２の選択回路が、前記タッチパネルの前記複数の第２のラインを前記第１の検出端子及び第２の検出端子又は前記第１の駆動端子及び前記第２の駆動端子に接続し、
前記演算回路が、前記検出回路の前記出力端子に接続され、
前記第１のラインと前記第２のラインとで前記タッチパネル上に形成されている前記第１の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続されている第１の静電容量と、
前記第１のラインと前記第２のラインとで前記タッチパネル上に形成されている前記第２の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続されている第２の静電容量と、
前記第１のラインと前記第２のラインとで前記タッチパネル上に形成されている前記第１の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続されている第３の静電容量と、
前記第１のラインと前記第２のラインとで前記タッチパネル上に形成されている前記第２の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続されている第４の静電容量とを備え、
前記第５の静電容量と第５のスイッチを直列に接続し、前記第５の静電容量と前記第５のスイッチとから構成される直列回路を前記第３の静電容量と並列に接続し、
前記第６の静電容量と第６のスイッチを直列に接続し、前記第６の静電容量と前記第６のスイッチとから構成される直列回路を前記第４の静電容量と並列に接続し、
前記第５のスイッチをオフ、かつ前記第６のスイッチをオフとした時の、前記第１の静電容量と前記第２の静電容量と前記第３の静電容量と前記第４の静電容量の変化量を前記検出回路の前記出力端子に第１の出力信号として出力し、
前記第５のスイッチをオン、かつ前記第６のスイッチをオンとした時の、前記第１の静電容量と前記第２の静電容量と前記第３の静電容量と前記第４の静電容量の変化量を前記検出回路の前記出力端子に第２の出力信号として出力することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサの静電容量検出回路。 The drive circuit has a first drive terminal and a second drive terminal,
The detection circuit includes a first detection terminal and a second detection terminal, and an output terminal that outputs a difference between the first detection terminal and the second detection terminal,
The first selection circuit connects the plurality of first lines of the touch panel to the first drive terminal and the second drive terminal or the first detection terminal and the second detection terminal;
The second selection circuit connects the plurality of second lines of the touch panel to the first detection terminal and the second detection terminal or the first drive terminal and the second drive terminal;
The arithmetic circuit is connected to the output terminal of the detection circuit;
A first capacitance connected between the first drive terminal and the first detection terminal formed on the touch panel by the first line and the second line;
A second capacitance connected between the second drive terminal and the first detection terminal formed on the touch panel by the first line and the second line;
A third capacitance connected between the first drive terminal and the second detection terminal formed on the touch panel by the first line and the second line;
A fourth capacitance connected between the second drive terminal and the second detection terminal formed on the touch panel by the first line and the second line; ,
The fifth capacitance and the fifth switch are connected in series, and a series circuit composed of the fifth capacitance and the fifth switch is connected in parallel with the third capacitance. And
The sixth capacitance and the sixth switch are connected in series, and a series circuit composed of the sixth capacitance and the sixth switch is connected in parallel with the fourth capacitance. And
The first capacitance, the second capacitance, the third capacitance, and the fourth static when the fifth switch is turned off and the sixth switch is turned off. The amount of change in capacitance is output as a first output signal to the output terminal of the detection circuit,
The first capacitance, the second capacitance, the third capacitance, and the fourth static when the fifth switch is turned on and the sixth switch is turned on. The capacitance detection circuit of the touch sensor according to claim 1, wherein an amount of change in capacitance is output as a second output signal to the output terminal of the detection circuit.
前記第６の静電容量の値は、前記第４の静電容量の変化量が前記第２の検出端子に観測されないように前記第４の静電容量の変化量よりも十分に大きな容量値とすることを特徴とする請求項２に記載のタッチセンサの静電容量検出回路。 The value of the fifth capacitance is a capacitance value sufficiently larger than the amount of change of the third capacitance so that the amount of change of the third capacitance is not observed at the second detection terminal. age,
The value of the sixth capacitance is a capacitance value sufficiently larger than the amount of change of the fourth capacitance so that the amount of change of the fourth capacitance is not observed at the second detection terminal. The capacitance detection circuit of the touch sensor according to claim 2, wherein
前記第２の選択回路は、前記複数の第２のラインから偶数本のラインを検出ラインとして選択し、前記検出ラインの半数を、前記第１の検出端子に順次接続し、残りの半数を前記第２の検出端子に順次接続する第１の制御状態と、
前記第１の選択回路は、前記複数の第１のラインから偶数本のラインを検出ラインとして選択し、前記検出ラインの半数を前記第１の検出端子に順次接続し、残りの半数を前記第２の検出端子に順次接続し、
前記第２の選択回路は、前記複数の第２のラインから偶数本のラインを駆動ラインとして選択し、前記駆動ラインの半数を前記第１の駆動端子に順次接続し、残りの半数を前記第２の駆動端子に順次接続する第２の制御状態と
に制御されることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のタッチセンサの静電容量検出回路。 The first selection circuit selects an even number of lines from the plurality of first lines as drive lines, sequentially connects half of the drive lines to the first drive terminal, and the remaining half of the first lines. Connected to the two drive terminals sequentially,
The second selection circuit selects an even number of lines from the plurality of second lines as detection lines, sequentially connects half of the detection lines to the first detection terminal, and transfers the remaining half to the first detection terminal. A first control state sequentially connected to the second detection terminal;
The first selection circuit selects an even number of lines from the plurality of first lines as detection lines, sequentially connects half of the detection lines to the first detection terminal, and the remaining half of the first lines. Connected to the two detection terminals in sequence,
The second selection circuit selects an even number of lines from the plurality of second lines as drive lines, sequentially connects half of the drive lines to the first drive terminal, and the remaining half of the second lines as the first line. The capacitance detection circuit for a touch sensor according to claim 2, wherein the capacitance detection circuit is controlled to a second control state in which the drive terminals are sequentially connected to the two drive terminals.
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