JP2014071885A - タッチセンサ回路およびタッチディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電効率および感知効率を向上させることのできるタッチセンサ回路およびタッチディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】タッチセンサ回路は、充電コンデンサと、第１電流供給ユニットと、第２電流供給ユニットと、スイッチユニットとを含む。充電コンデンサは、検出端子と基準電圧の間に直列に接続される。第１電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第１バイアス電圧信号を受信して、その第１バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第１充電電流を生成する。第２電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第２バイアス電圧信号を受信して、その第２バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第２充電電流を生成する。スイッチユニットの第２端子または第３端子は、それぞれ第１および第２バイアス電圧信号を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチセンサ回路に関するものであり、特に、複数の電流源を有するタッチセンサ回路に関するものである。

図１は、従来のタッチセンサ回路１００の概略図である。図１を参照すると、タッチセンサ回路１００は、パルス信号発生器１１０と、タッチセンスコンデンサＣＴＡと、リセットスイッチＳＷ１と、充電スイッチＳＷ２と、充電コンデンサＣ１と、アナログデジタルコンバータ（analog-to-digital converter, ADC）１２０とを含む。

詳しく説明すると、パルス信号生成器１１０の第１端子は、接地電圧ＧＮＤを受信し、パルス信号生成器１１０の第２端子は、タッチセンスコンデンサＣＴＡの第１端子に結合される。充電スイッチＳＷ２は、タッチセンスコンデンサＣＴＡの第２端子とアナログデジタルコンバータ１２０の入力端の間に直列に接続される。リセットスイッチＳＷ１は、タッチセンスコンデンサＣＴＡの第２端子と接地電圧ＧＮＤの間に直列に接続される。

操作において、タッチセンサ回路１００が、例えば、ユーザーの指がタッチセンサ回路１００に接触したというタッチイベントを感知した時、タッチセンスコンデンサＣＴＡがそのタッチイベントに反応する。パルス信号生成器１１０によって発信されたパルス信号ＰＬＳがタッチセンスコンデンサＣＴＡに印加され、タッチセンスコンデンサＣＴＡに接触する前にパルス信号ＰＬＳのパルス振幅と異なるパルス振幅を有するパルス信号ＰＬＳが生成されて充電スイッチＳＷ２に伝送された時、充電スイッチＳＷ２は、制御端子で固定された周波数のサンプリング信号ＳＰを受信し、それに基づいて導通または非導通を行う。ここで、パルス信号ＰＬＳは、充電をサンプリングした後に充電スイッチＳＷ２によって充電コンデンサＣ１に伝送されて充電コンデンサＣ１を充電し、それから、アナログデジタルコンバータ１２０の入力端で検出電圧Ｖｄｅｔが生成される。その後、アナログデジタルコンバータ１２０が検出電圧Ｖｄｅｔの電圧値を取り込む。タッチ前とタッチ後の電圧値の差異を利用して、接触状態であるかどうか、つまり、タッチセンサ回路１００がタッチイベントを感知したかどうかを判断することができる。また、リセットスイッチＳＷ１は、リセット信号ＲＳＴに基づいて、検出電圧Ｖｄｅｔをリセットする。

従来のタッチセンサ回路の充電効率は、依然として改善すべきところがある。

本発明は、少なくとも充電効率を向上させることのできるタッチセンサ回路および装置を提供する。

本発明は、また、感知効率を向上させることのできるタッチセンサ回路および装置を提供する。

本発明は、タッチセンスコンデンサと、充電コンデンサと、第１電流供給ユニットと、第２電流供給ユニットと、スイッチユニットとを含むタッチセンサ回路を提供する。タッチセンスコンデンサの第１端子は、タッチ状態に基づいて電圧を生成する。充電コンデンサは、検出端子と基準電圧の間に直列に接続される。第１電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第１バイアス電圧信号を受信して、その第１バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第１充電電流を生成する。第２電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第２バイアス電圧信号を受信して、その第２バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第２充電電流を生成する。スイッチユニットの第１端子は、タッチセンスコンデンサに結合される。タッチセンスコンデンサの第２端子および第３端子は、それぞれ第１および第２電流供給ユニットに結合される。制御信号に基づいて、スイッチユニットの第１端子は、第２端子または第３端子に結合される。スイッチユニットの第２端子または第３端子は、それぞれ第１および第２バイアス電圧信号を供給する。

本発明は、また、複数のタッチセンサ回路を含むタッチセンサ装置を提供する。各タッチセンサ回路は、タッチセンスコンデンサと、充電コンデンサと、第１電流供給ユニットと、第２電流供給ユニットと、スイッチユニットとを含む。タッチセンスコンデンサの第１端子は、タッチ状態に基づいて電圧を生成する。充電コンデンサは、検出端子と基準電圧の間に直列に接続される。第１電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第１バイアス電圧信号を受信して、その第１バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第１充電電流を生成する。第２電流供給ユニットは、検出端子に結合され、第２バイアス電圧信号を受信して、その第２バイアス電圧信号に基づいて検出端子で第２充電電流を生成する。スイッチユニットの第１端子は、タッチセンスコンデンサに結合される。タッチセンスコンデンサの第２端子および第３端子は、それぞれ第１および第２電流供給ユニットに結合される。制御信号に基づいて、スイッチユニットの第１端子は、第２端子または第３端子に結合される。スイッチユニットの第２端子または第３端子は、それぞれ第１および第２バイアス電圧信号を供給する。タッチセンサ装置は、検出端子の電圧値に基づいて、タッチ信号を対応して実行する。

本発明は、タッチセンサ回路およびそれを応用したタッチセンサ装置を提供する。タッチセンサ回路のスイッチユニットは、第２端子と第３端子で交互にバイアス電圧信号を供給する。この構造により、パルス源のコストを削減することができる。さらに、タッチセンサ回路は、２つの電流供給ユニットを含み、検出端子に交互に電流を供給することができる。この充電方法によって、タッチセンサ回路は、フルタイムで充電コンデンサを充電することができ、充電効率を向上させることができる。また、この構造により、タッチセンサ装置の製造コストを下げ、タッチ感度を向上させることができる。

理解すべき点として、前記概要及び下記詳細説明は、何れも典型的なものであり、且つ請求する発明を更に説明することを意図するものである。

付属図面は、発明を更に理解させることを意図するものであり、本明細書に組み込まれると共に本明細書を構成するものである。図面は、説明文と共に本発明の実施形態を示し、本発明の原理を説明するために提供されるものである。

従来のタッチセンサ回路１００の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係るタッチセンサ回路２００の機能ブロック図を示す概略図である。 本発明の別の実施形態に係るタッチセンサ回路３００の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るタッチセンサ回路４００の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る図４Ａの電流生成ユニット４１１および４２１の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係るタッチセンサ装置５００の概略図である。

図２は、本発明の１つの実施形態に係るタッチセンサ回路２００の機能ブロック図を示す概略図である。図２を参照すると、タッチセンサ回路２００は、電流供給ユニット２１０と、電流供給ユニット２２０と、スイッチユニット２３０と、タッチセンスコンデンサＣＴと、充電コンデンサＣｄｅｔと、リセットスイッチＳＷＲとを含む。充電コンデンサＣｄｅｔは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤの間に直列に結合される。本実施形態において、基準電圧ＧＮＤは、例えば、接地電圧であってもよい。電流供給ユニット２１０は、検出端子ＰＤ１に結合され、電流供給ユニット２２０も、検出端子ＰＤ１に結合される。スイッチユニット２３０は、３つの端子Ｅ１〜Ｅ３を有し、第１端子Ｅ１は、タッチセンスコンデンサＣＴに結合され、第２端子Ｅ２および第３端子Ｅ３は、それぞれ電流供給ユニット２１０および２３０に結合される。また、リセットスイッチＳＷＲは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤの間に直列に結合される。

操作において、スイッチユニット２３０は、制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２によって制御され、これらは異なる位相の制御信号ＣＴＲである。スイッチユニット２３０の第１端子Ｅ１の電圧ＶＴ１は、電流供給ユニット２１０または２２０に供給されて、電流供給ユニット２１０または２２０のバイアス電圧信号として使用される。さらに、タッチセンスコンデンサＣＴの第２端子は、タッチ基準電圧ＶＴ２を受信する。本発明の１つの実施形態において、タッチ基準電圧ＶＴ２は、接地電圧、または接地電圧の電圧レベルと異なる直流（direct-current, DC）レベルの他の電圧であってもよい。

制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２は、互いに位相を異にしたクロック信号である。制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２に基づいて、スイッチユニット２３０は、スイッチユニット２３０の第１端子Ｅ１、つまり、タッチセンスコンデンサＣＴに結合された端子において、電流供給ユニット２１０および２２０に電圧を交互に供給し、それぞれ電流供給ユニット２１０および２２０に対するバイアス電圧信号として使用する。

全体の操作に関しては、まず、リセット制御信号ＲＳＴ１をイネーブル（enable）にし、それによって導通されたリセット制御信号ＲＳＴ１をリセットスイッチＳＷＲが受信する。さらに、検出端子ＰＤ１の電圧レベルを基準電圧ＧＮＤの電圧レベルまで引き下げる。検出端子ＰＤ１の電圧レベルが引き下げられて基準電圧ＧＮＤと等しくなった時、リセット制御信号ＲＳＴ１がディセーブル（disable）になり、リセットスイッチＳＷＲは非導通になる。

さらに、スイッチユニット２３０の第１端子Ｅ１は、制御信号ＣＴＲに基づいて、第２端子Ｅ２または第３端子Ｅ３に結合されるため、タッチセンスコンデンサＣＴの電圧ＶＴ１が電流供給ユニット２１０または電流供給ユニット２２０に伝送される。注意すべきこととして、電流供給ユニット２１０が受信したバイアス電圧信号が電圧ＶＴ１と等しい時、電流供給ユニット２１０は、バイアス電圧信号、つまり受信した電圧ＶＴ１に基づいて充電電流ＩＣ１を生成し、生成された充電電流ＩＣ１を検出端子ＰＤ１に伝送して、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。一方、電流供給ユニット２２０が受信したバイアス電圧信号が電圧ＶＴ１と等しい時、電流供給ユニット２２０は、バイアス電圧信号、つまり受信した電圧ＶＴ１に基づいて充電電流ＩＣ２を生成し、生成された充電電流ＩＣ２を検出端子ＰＤ１に伝送して、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。

１つの実施形態において、タッチセンサ回路２００は、制御信号ＣＴＲを介して、充電電流ＩＣ１およびＩＣ２により充電コンデンサＣｄｅｔを繰り返し充電する。固定された時間周期の後、充電コンデンサＣｄｅｔの検出端子ＰＤ１における電圧値を検出することによって、タッチセンスコンデンサＣＴの等価容量（equivalent capacitance）を得ることができる。その後、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態が得られる。

図３は、本発明の別の実施形態に係るタッチセンサ回路３００の概略図である。図３を参照すると、タッチセンサ回路３００は、電流供給ユニット３１０および３２０と、スイッチユニット３３０と、制御論理ユニット３４０と、タッチセンスコンデンサＣＴと、充電コンデンサＣｄｅｔと、リセットスイッチＳＷＲとを含む。スイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１は、タッチセンスコンデンサＣＴから電圧ＶＴ１を受信する。また、タッチセンスコンデンサＣＴの別の端子は、タッチ基準電圧ＶＴ２を受信する。電流供給ユニット３１０および３２０の第１端子は、それぞれスイッチユニット３３０の第２端子Ｅ２および第３端子Ｅ３に結合され、電流供給ユニット３１０および３２０の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合される。さらに、充電コンデンサＣｄｅｔは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤ（例えば、接地電圧）の間に結合される。リセットスイッチＳＷＲは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤの間に結合され、リセット制御信号ＲＳＴ１に基づいて、導通または非導通を行う。制御論理ユニット３４０は、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２を生成するために使用される。

詳しく説明すると、１つの実施形態のスイッチユニット３３０は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を含むことができる。スイッチＳＷ１は、スイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１と第２端子Ｅ２の間に直列に結合される。スイッチＳＷ２は、スイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１と第３端子Ｅ３の間に直列に結合される。スイッチＳＷ１およびＳＷ２の制御端子は、それぞれ制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２を受信する。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２に基づいて、導通または非導通を行う。１つの実施形態において、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２は、互いに位相を異にしたクロック信号であるため、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の導通状態は、逆である。ここで、スイッチＳＷ１が制御信号ＣＴＲ１に基づいて導通された時、つまり、スイッチＳＷ２が制御信号ＣＴＲ２に基づいて導通されなかった時、スイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１が第２端子Ｅ２に接続され、電圧ＶＴ１が電流供給ユニット３１０に供給されて、バイアス電圧信号として使用される。反対に、スイッチＳＷ２が制御信号ＣＴＲ２に基づいて導通された時、つまり、スイッチＳＷ１が制御信号ＣＴＲ１に基づいて導通されなかった時、スイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１が第３端子Ｅ３に接続され、電圧ＶＴ１が電流供給ユニット３２０に供給されて、バイアス電圧信号として使用される。

電流供給ユニット３１０は、トランジスタＰ１（例えば、Ｐ型トランジスタ）およびトランジスタＰ２（例えば、Ｐ型トランジスタ）を含む。トランジスタＰ１およびトランジスタＰ２のそれぞれは、第１端子（例えば、ソース端子）、第２端子（例えば、ドレイン端子）、および制御端子（例えば、ゲート端子）を有する。トランジスタＰ１およびトランジスタＰ２の第１端子は、共同で電源電圧ＶＤＤを受信する。トランジスタＰ１の第２端子は、スイッチユニット３３０の第２端子Ｅ２に結合される。トランジスタＰ１の制御端子は、トランジスタＰ１の第２端子に結合される。トランジスタＰ２の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合され、トランジスタＰ２の制御端子は、トランジスタＰ１の制御端子に結合される。

さらに、電圧ＶＴ１がスイッチユニット３３０の第２端子（トランジスタＰ１の第２端子）に供給され、バイアス電圧信号として使用された時、トランジスタＰ１は、バイアス電圧信号、つまり、電圧ＶＴに基づいて、電流ＩＤ１を生成する。同時に、トランジスタＰ２は、トランジスタＰ１によって生成された電流からミラー反射することによって、電流ＩＣ１を生成する。トランジスタＰ２もまた、充電コンデンサＣｄｅｔに電流ＩＣ１を供給して、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。

一方、電流供給ユニット３２０は、トランジスタＮ１（例えば、Ｎ型トランジスタ）、トランジスタＮ２（例えば、Ｎ型トランジスタ）、トランジスタＰ３（例えば、Ｐ型トランジスタ）およびトランジスタＰ４（例えば、Ｐ型トランジスタ）を含む。トランジスタＮ１、Ｎ２、Ｐ３およびＰ４のそれぞれは、第１端子（例えば、ソース端子）、第２端子（例えば、ドレイン端子）、および制御端子（例えば、ゲート端子）を有する。トランジスタＮ１およびＮ２の第１端子は、基準電圧ＧＮＤ（例えば、接地電圧）を受信する。トランジスタＮ１の第２端子は、スイッチユニット３３０の第３端子Ｅ３に結合される。トランジスタＮ１の制御端子は、トランジスタＮ１の第２端子に結合される。トランジスタＮ２の制御端子は、トランジスタＮ１の制御端子に結合される。また、トランジスタＰ３およびＰ４の第１端子は、電源電圧ＶＤＤを受信する。トランジスタＰ３の第２端子は、トランジスタＮ２の第２端子に結合される。トランジスタＰ３の制御端子は、トランジスタＰ３の第２端子に結合される。トランジスタＰ４の制御端子は、トランジスタＰ３の制御端子に結合される。トランジスタＰ４の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合される。

電圧ＶＴ１がスイッチユニット３３０の第３端子Ｅ３（トランジスタＮ１の第２端子）に供給され、バイアス電圧信号として使用された時、トランジスタＮ１は、バイアス電圧信号（電圧ＶＴ１）に基づいて、電流ＩＤ２を生成する。トランジスタＮ２は、電流ＩＤ２をミラー反射することによって、電流ＩＣ３を生成する。トランジスタＰ３とＰ４の間に形成された電流ミラーは、ミラー電流ＩＤ３によって電流ＩＣ２を生成し、電流ＩＣ２が充電コンデンサＣｄｅｔに供給されて、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。

タッチセンスコンデンサＣＴとスイッチユニット３３０の第１端子Ｅ１の結合ノードにおける電圧ＶＴ１は、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態により変化する。そのため、固定された時間周期において、検出端子ＰＤ１は、電流ＩＣ１およびＩＣ２が充電コンデンサＣｄｅｔを充電するため、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態によって変化する電圧値を有する。したがって、固定された時間周期後に検出端子ＰＤ１の電圧値を検出することによって、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態を得ることができる。

また、１つの実施形態は、検出端子ＰＤ１に結合されるアナログデジタルコンバータ（図示せず）を有してもよく、検出端子ＰＤ１の電圧値は、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態を判断することのできるデジタルデータに変換される。

図４Ａは、本発明のさらに別の実施形態に係るタッチセンサ回路４００の概略図である。図４Ａを参照すると、タッチセンサ回路４００は、電流供給ユニット４１０および４２０と、スイッチユニット４３０と、タッチセンスコンデンサＣＴと、充電コンデンサＣｄｅｔと、リセットスイッチＳＷＲと、制御信号生成器４４０とを含む。スイッチユニット４３０の第１端子は、タッチセンスコンデンサＣＴの第１端子に結合され、電圧ＶＴ１を受信する。また、タッチセンスコンデンサＣＴの第２端子は、タッチ基準電圧ＶＴ２を受信する。スイッチユニット４３０の第２端子Ｅ２および第３端子Ｅ３は、それぞれ電流供給ユニット４１０および４２０の第１端子に結合される。電流供給ユニット４１０および４２０の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合される。充電コンデンサＣｄｅｔは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤ（例えば、接地電圧）の間に直列に結合される。リセットスイッチＳＷＲは、検出端子ＰＤ１と基準電圧ＧＮＤの間に直列に結合される。リセットスイッチＳＷＲは、リセット制御信号ＲＳＴ１に基づいて、導通または非導通を行う。制御信号生成器４４０は、電流供給ユニット４１０、電流供給ユニット４２０およびスイッチユニット４３０に結合される。

注意すべきこととして、前の実施形態と比較して、本実施形態は、電流供給ユニット４１０または電流供給ユニット４２０の電圧ＶＴ１に対する比較結果を検出することのできる制御信号生成器４４０を含み、それに基づいて制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２を生成した後、電流供給ユニット４１０または電流供給ユニット４２０に電圧ＶＴ１を通すようスイッチユニット４３０を制御する。制御信号生成器４４０は、前の比較結果に基づいて、電流調整信号ＡＤＪ１またはＡＤＪ２も生成する。電流供給ユニット４１０および４２０は、その後、電流調整信号ＡＤＪ１またはＡＤＪ２に基づいて、それぞれ充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。また、制御信号生成器４４０は、制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２の正パルスまたは負パルスをカウントすることができる。制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２の正パルスまたは負パルスのカウント数が予め設定されたしきい値に達した時、リセット制御信号ＲＳＴ１のイネーブル状態が生成され、リセットスイッチＳＷＲを導通して、検出端子ＰＤ１をリセットする。

詳しく説明すると、スイッチユニット４３０は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を含むことができる。スイッチＳＷ１は、スイッチユニット４３０の第１端子Ｅ１と第２端子Ｅ２の間に直列に結合される。スイッチＳＷ２は、スイッチユニット４３０の第１端子Ｅ１と第３端子Ｅ３の間に直列に結合される。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２に基づいて導通または非導通を行い、電流供給ユニット４１０および４２０に電圧ＶＴ１を交互に通して、電流供給ユニット４１０および４２０のバイアス電圧信号として使用する。ここで、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２は、互いに位相を異にしたクロック信号である。

電流供給ユニット４１０は、オペアンプ（operational amplifier）ＯＰ１と、トランジスタＰ１（例えば、Ｐ型トランジスタ）と、帰還抵抗（feedback resistor）Ｒ１と、電流生成ユニット４１１とを含む。オペアンプＯＰ１の第１入力端子は、スイッチユニット４３０の第２端子Ｅ２に結合される。オペアンプＯＰ１の第２入力端子は、しきい値電圧ＶＨを受信する。オペアンプＯＰ１の出力端子は、比較結果ＲＴ１を生成する。トランジスタＰ１は、第１端子（例えば、ソース端子）、第２端子（例えば、ドレイン端子）、および第３端子（例えば、ゲート端子）を有する。トランジスタＰ１の第１端子は、オペアンプＯＰ１の出力端子に結合される。トランジスタＰ１の第２端子は、帰還抵抗Ｒ１の第１端子に結合される。トランジスタＰ１の制御端子は、制御信号生成器４４０に結合され、電流調整信号ＡＤＪ１を受信する。帰還抵抗Ｒ１の第２端子は、オペアンプＯＰ１の第１入力端子に結合される。また、電流生成ユニット４１１は、制御信号生成器４４０に結合され、電流調整信号ＡＤＪ１を受信する。

さらに、電圧ＶＴ１が電流供給ユニット４１０の第１端子、つまり、オペアンプＯＰ１の第１入力端子に供給され、電流供給ユニット４１０のバイアス電圧信号として使用された時、また、バイアス電圧信号の電圧ＶＴ１がしきい値電圧ＶＨよりも小さい時、オペアンプＯＰ１は、比較結果ＲＴ１（例えば、電源電圧ＶＤＤ）を出力する。この時、制御信号生成器４４０は、比較結果ＲＴ１の状態に基づいて、電流調整信号ＡＤＪ１（例えば、基準電圧ＧＮＤの電圧レベル）を生成するため、電流調整信号ＡＤＪ１に基づいて、トランジスタＰ１が第２端子で電流ＩＤ１を生成する。一方、電流生成ユニット４１１は、検出端子ＰＤ１で充電電流ＩＣ１を生成し、この時の電流調整信号ＡＤＪ１に基づいて、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。

さらに、タッチセンスコンデンサＣＴが充電され、その電圧がしきい値電圧ＶＨよりも大きい時、つまり、電圧ＶＴ１がしきい値電圧ＶＨよりも大きい時、オペアンプＯＰ１が比較結果ＲＴ１（例えば、基準電圧ＧＮＤの電圧レベル）を出力し、制御信号生成器４４０がその比較結果ＲＴ１に基づいて電流調整信号ＡＤＪ１（例えば、電源電圧ＶＤＤの電圧レベル）を生成するため、電流生成器４１１が充電電流ＩＣ１の生成を停止する。一方、制御信号生成器４４０は、また、比較結果ＲＴ１に基づいて、制御信号ＣＴＲ１をディセーブルにしてスイッチＳＷ１を非導通にするとともに、制御信号ＣＴＲ２をイネーブルにしてスイッチＳＷ２を導通させる。

電流供給ユニット４２０は、オペアンプＯＰ２と、トランジスタＰ２（例えば、Ｐ型トランジスタ）と、帰還抵抗Ｒ２と、電流生成ユニット４２１とを含む。オペアンプＯＰ２の第１入力端子は、スイッチユニット４３０の第３端子Ｅ３に結合される。オペアンプＯＰ２の第２入力端子は、しきい値電圧ＶＬを受信する。オペアンプＯＰ２の出力端子は、比較結果ＲＴ２を生成する。トランジスタＰ２は、第１端子（例えば、ソース端子）、第２端子（例えば、ドレイン端子）、および第３端子（例えば、ゲート端子）を有する。トランジスタＰ２の第１端子は、帰還抵抗Ｒ２の第１端子に結合される。トランジスタＰ１の第２端子は、オペアンプＯＰ２の出力端子に結合される。トランジスタＰ２の制御端子は、制御信号生成器４４０に結合され、電流調整信号ＡＤＪ２を受信する。帰還抵抗Ｒ２の第２端子は、オペアンプＯＰ２の第１入力端子に結合される。また、電流生成ユニット４２１は、制御信号生成器４４０に結合され、電流調整信号ＡＤＪ２を受信する。

操作において、電圧ＶＴ１が電流供給ユニット４２０の第１端子、つまり、オペアンプＯＰ２の第１入力端子に供給され、電流供給ユニット４２０のバイアス電圧信号として使用された時、また、バイアス電圧信号の電圧ＶＴ１がしきい値電圧ＶＬよりも大きい時、オペアンプＯＰ２は、比較結果ＲＴ２（例えば、基準電圧ＧＮＤ）を出力する。この時、制御信号生成器４４０は、比較結果ＲＴ２の状態に基づいて、電流調整信号ＡＤＪ２（例えば、基準電圧ＧＮＤの電圧レベル）を生成するため、その電流調整信号ＡＤＪ２に基づいて、トランジスタＰ２が第１端子で電流ＩＤ２を生成する。一方、電流生成ユニット４２１は、検出端子ＰＤ１で充電電流ＩＣ２を生成し、この時の電流調整信号ＡＤＪ２に基づいて、充電コンデンサＣｄｅｔを充電する。

タッチセンスコンデンサＣＴが充電され、その電圧がしきい値電圧ＶＬよりも小さい時、つまり、電圧ＶＴ１がしきい値電圧ＶＬよりも小さい時、オペアンプＯＰ２が比較結果ＲＴ２（例えば、電源電圧ＶＤＤの電圧レベル）を出力する。制御信号生成器４４０は、比較結果ＲＴ２に基づいて、電流調整信号ＡＤＪ２（例えば、電源電圧ＶＤＤの電圧レベル）を生成するため、電流生成ユニット４２１が充電電流ＩＣ２の生成を停止する。また、制御信号生成器４４０は、比較結果ＲＴ２に基づいて、制御信号ＣＴＲ２をディセーブルにしてスイッチＳＷ２を非導通にするとともに、制御信号ＣＴＲ１をイネーブルにしてスイッチＳＷ１を導通させる。

本実施形態において、タッチセンスコンデンサＣＴとスイッチユニット４３０の第１端子Ｅ１の結合ノードにおける電圧ＶＴ１は、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態により変化する。そのため、比較結果ＲＴ１およびＲＴ２の変化時間もそれに従って異なるため、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２の周期もまた、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチにより異なる。さらに、制御信号生成器４４０は、カウント数が予め設定されたしきい値と等しくなるまで、制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２の正パルスまたは負パルスをカウントする。検出端子ＰＤ１に結合されたアナログデジタルコンバータ（図示せず）は、検出端子ＰＤ１の電圧値をデジタルデータに変換することができるため、タッチセンスコンデンサＣＴのタッチ状態を知ることができる。制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２の周期はタッチセンスコンデンサＣＴがタッチされた時に変化するため、制御信号ＣＴＲ１またはＣＴＲ２のパルスの固定されたカウント数において、充電コンデンサＣｄｅｔの充電時間も異なる。そのため、タッチセンスコンデンサＣＴがタッチされたかどうかにより、検出端子ＰＤ１において検出された電圧が異なるため、タッチに対する検出機能を達成することができる。

注意すべきこととして、本実施形態において、しきい値電圧ＶＨは、しきい値電圧ＶＬよりも大きい。また、制御信号ＣＴＲ１およびＣＴＲ２の周期は、しきい値電圧ＶＨおよびしきい値電圧ＶＬを変えることによって変化するため、制御信号のパルスにおけるカウント数の循環範囲を調整することができる。

図４Ｂは、本発明のさらに別の実施形態に係る図４Ａの電流生成ユニット４１１および４２１の概略図である。図４Ｂを参照すると、電流生成ユニット４１１は、トランジスタＰ３（例えば、Ｐ型トランジスタ）と、電流源Ａ１とを含む。電流生成ユニット４２１は、トランジスタＰ４（例えば、Ｐ型トランジスタ）と、電流源Ａ２とを含む。トランジスタＰ３およびＰ４のそれぞれは、第１端子（例えば、ソース端子）、第２端子（例えば、ドレイン端子）、および第３端子（例えば、ゲート端子）を有する。電流生成ユニット４１１に関し、電流源Ａ１は、電源電圧ＶＤＤとトランジスタＰ３の第１端子の間に直列に結合される。トランジスタＰ３の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合され、トランジスタＰ３の制御端子は、電流調整信号ＡＤＪ１を受信する。電流生成ユニット４２１に関し、電流源Ａ２は、電源電圧ＶＤＤとトランジスタＰ４の第１端子の間に直列に結合される。トランジスタＰ４の第２端子は、検出端子ＰＤ１に結合され、トランジスタＰ４の制御端子は、電流調整信号ＡＤＪ２を受信する。電流調整信号ＡＤＪ１が、例えば、基準電圧ＧＮＤの電圧レベルにある時、トランジスタＰ３が充電電流ＩＣ１の電流経路を導通する。また、電流調整信号ＡＤＪ２が、例えば、基準電圧ＧＮＤの電圧レベルにある時、トランジスタＰ４が充電電流ＩＣ２の電流経路を導通する。

また、１つの実施形態において、電流生成ユニット４１１および４２１は、電流源Ａ１およびＡ２を含む必要はない。この時、制御信号生成器４４０は、バイアス電圧信号を生成して電流調整信号ＡＤＪ１またはＡＤＪ２として使用するため、トランジスタＰ３またはＰ４がバイアス電圧信号に反応し、第２端子でそれぞれ充電電流ＩＣ１またはＩＣ２を生成する。

図５は、本発明の１つの実施形態に係るタッチセンサ装置５００の概略図である。図５を参照すると、タッチセンサ装置５００は、複数のタッチセンサ回路５１０１、５１０２、…、５１０Ｎを含む。タッチセンサ回路５１０１を例に挙げると、タッチセンサ回路５１０１は、電流供給ユニット５１１１と、電流供給ユニット５１３１と、スイッチユニット５１５１と、タッチセンスコンデンサＣＴ１と、充電コンデンサＣｄｅｔ１と、リセットスイッチＳＷＲ１とを含む。タッチセンサ回路５１０Ｎを例に挙げると、タッチセンサ回路５１０Ｎは、電流供給ユニット５１１Ｎと、電流供給ユニット５１３Ｎと、スイッチユニット５１５Ｎと、タッチセンスコンデンサＣＴＮと、充電コンデンサＣｄｅｔＮと、リセットスイッチＳＷＲＮとを含む。タッチセンサ回路５１０１〜５１０Ｎは、それぞれ検出端子ＰＤ１〜ＰＤＮの電圧をプロセッサ５２０１〜５２０Ｎに伝送するため、プロセッサ５２０１〜５２０Ｎがタッチ検出結果を生成する。

タッチセンサ回路５１０１〜５１０Ｎの操作は、タッチセンサ回路の前の実施形態で説明した操作と同じである。また、操作の詳細は、前の実施形態において説明しているため、ここでは繰り返し説明しない。

本発明は、タッチセンサ回路およびそのタッチセンサ回路で実現されるタッチセンサ装置を提供する。タッチセンサ回路のスイッチユニットは、第２端子および第３端子でバイアス電圧信号を交互に供給するため、この構造により、パルス源のコストを節約することができる。さらに、タッチセンサ回路の２つの電流供給ユニットは、フルタイムで充電コンデンサを交互に充電するため、充電効率を加速する。また、本発明のタッチセンサ回路は、固定された時間周期または制御信号のパルスの固定されたカウント数に基づいて、検出端子の電圧を検出することができるため、よりフレキシブルに応用することができる。本発明のタッチセンサ装置は、低コストおよび高感度を有する。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

本発明及びそのタッチセンサ回路は、電子装置を操作する為の様々な応用におけるタッチパネルとして形成されることができる。

１００ 従来のタッチセンサ回路
２００、３００、４００ タッチセンサ回路
ＣＴＡ センスコンデンサ
ＳＰ サンプリング信号
ＰＬＳ パルス信号
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
１１０ パルス信号生成器
１２０ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）
ＧＮＤ 接地電圧
ＶＴ１，ＶＴ２ 電圧
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 端子
ＶＤＤ 電源電圧
ＲＳＴ リセット信号
Ｃ１ 充電コンデンサ
２１０、３１０、４１０、２２０、３２０、４２０ 電流供給ユニット
２３０、３３０、４３０ スイッチユニット
３４０ 制御論理ユニット
４１１、４２１ 電流生成ユニット
４４０ 制御信号生成器
Ｃｄｅｔ 充電コンデンサ
ＣＴ タッチセンスコンデンサ
ＳＷＲ リセットスイッチ
ＰＤ１ 検出端子
ＣＴＲ，ＣＴＲ１，ＣＴＲ２ 制御信号
ＲＳＴ１ リセット制御信号
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ トランジスタ
Ｎ１，Ｎ２ トランジスタ
ＯＰ１，ＯＰ２ オペアンプ
ＡＤＪ１，ＡＤＪ２ 電流調整信号
Ｒ１，Ｒ２ 帰還抵抗
ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＣ１，ＩＣ２ 電流
ＲＴ１，ＲＴ２ 比較結果
ＶＨ，ＶＬ しきい値電圧
Ａ１，Ａ２ 電流源
５００ タッチセンサ装置
５１０１〜５１０Ｎ タッチセンサ回路
５１１１〜５１１Ｎ、５１３１〜５１３Ｎ 電流供給ユニット
５１５１〜５１５Ｎ スイッチユニット
５２０１〜５２０Ｎ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）

Claims (10)

1. 第１端子がタッチ状態に基づいて電圧を生成するタッチセンスコンデンサと、
   検出端子と基準電圧の間に直列に接続された充電コンデンサと、
   前記検出端子に結合され、第１バイアス電圧信号を受信して、前記第１バイアス電圧信号に基づいて、前記検出端子で第１充電電流を生成する第１電流供給ユニットと、
   前記検出端子に結合され、第２バイアス電圧信号を受信して、前記第２バイアス電圧信号に基づいて、前記検出端子で第２充電電流を生成する第２電流供給ユニットと、
   第１端子が前記タッチセンスコンデンサに結合され、第２端子および第３端子がそれぞれ前記第１電流供給ユニットおよび前記第２電流供給ユニットに結合され、前記第１端子が制御信号に基づいて前記第２端子または前記第３端子に結合され、前記第２および第３端子がそれぞれ前記第１および第２バイアス電圧信号を供給するスイッチユニットと
   を含むタッチセンサ回路。
2. 前記検出端子と接地電圧の間に結合され、リセット制御信号に基づいて前記検出端子をリセットするリセットスイッチをさらに含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
3. 前記スイッチユニットが、
   前記スイッチユニットの前記第１端子と前記第２端子の間に直列に結合され、前記制御信号に基づいて導通または非導通を行う第１スイッチと、
   前記スイッチユニットの前記第１端子と前記第３端子の間に直列に結合され、前記制御信号に基づいて導通または非導通を行う第２スイッチと
   を含み、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチが、導通または非導通の反対の接続状態を有する請求項１に記載のタッチセンサ回路。
4. 前記第１電流供給ユニットが、
   電源電圧を受信する第１端子、前記スイッチユニットに結合された第２端子、および前記第２端子に結合された制御端子を有する第１トランジスタと、
   前記電源電圧を受信する第１端子、前記検出端子に結合された第２端子、および前記第１トランジスタの前記制御端子に結合された制御端子を有する第２トランジスタと
   を含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
5. 前記第２電流供給ユニットが、
   前記基準電圧を受信する第１端子、前記スイッチユニットに結合された第２端子、および前記第２端子に結合された制御端子を有する第３トランジスタと、
   前記基準電圧を受信する第１端子、第２端子、および前記第３トランジスタの前記制御端子に結合された制御端子を有する第４トランジスタと、
   前記電源電圧を受信する第１端子、前記第４トランジスタの前記第２端子に結合された第２端子、および前記第２端子に結合された制御端子を有する第５トランジスタと、
   前記電源電圧を受信する第１端子、前記検出端子に結合された第２端子、および前記第５トランジスタの前記制御端子に結合された制御端子を有する第６トランジスタと
   を含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
6. 前記スイッチユニットに結合され、前記第１バイアス電圧信号または前記第２バイアス電圧信号に基づいて、前記制御信号を生成する制御論理ユニット
   をさらに含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
7. 前記第１電流供給ユニットが、
   第１入力端子が前記第１バイアス電圧信号を受信し、第２入力端子が第１しきい値電圧を受信し、出力端子が第１比較結果を生成する第１オペアンプと、
   第１端子、前記第１オペアンプの前記出力端子に結合された第２端子、および第１電流調整信号を受信する制御端子を有する第１トランジスタと、
   前記第１オペアンプの前記第１入力端子と前記第１トランジスタの前記第１端子の間に直列に結合される帰還抵抗と、
   前記第１トランジスタおよび前記充電コンデンサに結合され、前記第１電流調整信号を受信し、前記第１電流調整信号に基づいて第１充電電流を供給する第１電流生成器と
   を含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
8. 前記第２電流供給ユニットが、
   第１入力端子が前記第２バイアス電圧信号を受信し、第２入力端子が第２しきい値電圧を受信し、出力端子が第２比較結果を生成する第２オペアンプと、
   第１端子、前記第２オペアンプの前記出力端子に結合された第２端子、および第２電流調整信号を受信する制御端子を有する第２トランジスタと、
   前記第２オペアンプの前記第１入力端子と前記第２トランジスタの前記第１端子の間に直列に結合される帰還抵抗と、
   前記第２トランジスタおよび前記充電コンデンサに結合され、前記第２電流調整信号を受信し、前記第２電流調整信号に基づいて第２充電電流を供給する第２電流生成器と
   を含む請求項７に記載のタッチセンサ回路。
9. 前記スイッチユニット、前記第１電流供給ユニットおよび前記第２電流供給ユニットに結合され、前記第１バイアス電圧信号または前記第２バイアス電圧信号に基づいて、前記制御信号を生成するとともに、前記第１電流調整信号または前記第２電流調整信号を生成する制御信号生成器
   をさらに含む請求項１に記載のタッチセンサ回路。
10. 前記タッチセンサ回路のそれぞれが請求項１〜９のうちいずれか１項である複数のタッチセンサ回路
    を含み、前記検出端子の電圧値に基づいて、タッチ信号を対応して実行するタッチセンサ装置。

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