JP2015118553A - タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 - Google Patents
タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015118553A JP2015118553A JP2013261697A JP2013261697A JP2015118553A JP 2015118553 A JP2015118553 A JP 2015118553A JP 2013261697 A JP2013261697 A JP 2013261697A JP 2013261697 A JP2013261697 A JP 2013261697A JP 2015118553 A JP2015118553 A JP 2015118553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- noise
- touch panel
- inner product
- vector
- code sequence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
【課題】容量変化と雑音混入とを区別できるタッチパネルコントローラなどを提供する。【解決手段】タッチパネルコントローラ(1)は、M系列又は直交系列の符号系列に含まれるn(n>m)個の行ベクトルのうちの一つの行ベクトルに含まれるm個の列の要素を用いて、ドライブライン(DL1〜DLm)を駆動し、容量素子(C11〜Cnm)からの線形和出力ベクトルと、m個の列以外の列ベクトルとの間の内積を演算する雑音検出部(16)とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された容量素子の静電容量値を推定又は検出するタッチパネルコントローラと、当該タッチパネルコントローラが集積された集積回路と、当該タッチパネルコントローラが用いられたタッチパネル装置と、当該タッチパネルコントローラが用いられた電子機器とに関する。
<従来のタッチパネルの構成>
特許文献1は、マトリックス状に構成された容量素子の静電容量値を推定又は検出するタッチパネルコントローラを開示している。
特許文献1は、マトリックス状に構成された容量素子の静電容量値を推定又は検出するタッチパネルコントローラを開示している。
図13は、特許文献1に開示される従来のタッチパネルコントローラ63の構成を示す模式図である。
タッチパネルコントローラ63は、ユーザが指やペンなどでタッチパネル52に触れたときに、触れられた位置における静電容量の値の変化(例えば、小さくなる)を検出することによって、タッチパネル52上の、ユーザが触れた位置を検出する。
図13に示されるように、タッチパネルコントローラ63は、タッチパネル52を駆動する駆動部54と、差動増幅器55とを備える。
ここで、タッチパネル52は、4本のドライブラインDL1〜DL4と、4本のセンスラインSL1〜SL4と、各ドライブラインDL1〜DL4と各センスラインSL1〜SL4との間に形成された容量素子C11〜C44とを備える。
差動増幅器55は、一対の積分容量素子Cintを備え、センスラインSL3・SL4と接続されている。
<従来のタッチパネルの動作>
駆動部54は、各ドライブラインDL1〜DL4に電圧を印加する。各センスラインSL1〜SL4は、当該印加される電圧と、各容量素子C11〜C44の静電容量値とに応じた線形和出力を出力する。差動増幅器55は、センスラインSL3・SL4から出力される線形和出力の差分を増幅する。
駆動部54は、各ドライブラインDL1〜DL4に電圧を印加する。各センスラインSL1〜SL4は、当該印加される電圧と、各容量素子C11〜C44の静電容量値とに応じた線形和出力を出力する。差動増幅器55は、センスラインSL3・SL4から出力される線形和出力の差分を増幅する。
(符号系列に基づく駆動)
駆動部54が印加する電圧は、符号系列に基づいている。
駆動部54が印加する電圧は、符号系列に基づいている。
なお、当該電圧は、例えば電源電圧から供給される。また、当該電圧は、電源電圧以外の電圧(例えば、参照電圧)から供給されてもよい。
図14は、符号系列の例を示す図である。
図14に示されるように、符号系列は、要素が「1」又は「−1」である、M系列の符号系列である。また、符号系列は、「1st vector」、「2nd vector」、…、「31st vector」と示される31個の、長さ(要素の数)が31のベクトルからなる。
ここで、符号系列の「Drive 1」と示される第1列目の要素は、図13において、駆動部54がドライブラインDL1に印加する電圧に対応する。該要素が「1」ならば、印加される電圧は「Vdrive」になる。また、該要素が「−1」ならば、印加される電圧は「−Vdrive」になる。このように、各ドライブラインDL1〜DL4は、符号系列の特定列のいずれか一つに対応する。
つまり、タッチパネル52が、4本のドライブラインDL1〜DL4を備えるので、駆動部54は、符号系列のいずれか4列に基づいて、ドライブラインDL1〜DL4を駆動する。
(線形和信号の取得)
ドライブラインDL1〜DL4が駆動され、タッチパネルコントローラ63は、差動増幅器55から線形和出力の差分Yを取得する。線形和出力の差分Yは、例えば、以下の式(1)のように表される。
ドライブラインDL1〜DL4が駆動され、タッチパネルコントローラ63は、差動増幅器55から線形和出力の差分Yを取得する。線形和出力の差分Yは、例えば、以下の式(1)のように表される。
Y:差動増幅器55から出力される線形和出力の差分の値
Vdrive:各ドライブラインDL1〜DL4に印加される電圧の絶対値
Cint:積分容量素子Cintの静電容量値
Cij:容量素子Cijの静電容量値(1≦i≦31、1≦j≦4)
式(1)の右辺では、(C31−C41)の係数は「1」となり、(C32−C42)の係数は「−1」となり、(C33−C43)の係数は「1」となり、かつ、(C34−C44)の係数は「1」となっている。つまり、式(1)は、図13において、駆動部54が、符号系列のうち[1,−1,1,1]という要素を含むベクトルに基づいて、ドライブラインDL1〜DL4を駆動した状況を表す。
より具体的には、式(1)は、駆動部54が、当該ベクトルの1個目の要素に基づいて、ドライブラインDL1を駆動し、当該ベクトルの2個目の要素に基づいて、ドライブラインDL2を駆動し、当該ベクトルの3個目の要素に基づいて、ドライブラインDL3を駆動し、かつ、当該ベクトルの4個目の要素に基づいて、ドライブラインDL4を駆動した状況を表す。
以下の式(2)は、当該ベクトルの要素をDi,1〜Di,4と表すことにより、式(1)を一般化した式である。
Yi:符号系列のうちi番目のベクトルに基づいて、ドライブラインDL1〜DL4が駆動されるときに、差動増幅器55から出力される線形和出力の差分の値(1≦i≦31)
Di,j:当該i番目のベクトルのj個目の要素(1≦i≦31、1≦j≦4)
式(2)が表す状況では、駆動部54は、符号系列のうちのi番目のベクトルに基づいて、ドライブラインDL1〜DL4を1回駆動する。そして、i番目のベクトルのj個目の要素は、ドライブラインDLjに印加される電圧の符号に対応する(1≦i≦31、1≦j≦4)。
ここで、ドライブラインDL1〜DL4は、複数回にわたって駆動される。より具体的には、ドライブラインDL1〜DL4は、符号系列のうち1〜31番目の31個のベクトルに基づいて、31回にわたって駆動される。
したがって、31個(複数)の線形和出力の差分が、差動増幅器55から出力される。
(内積演算による静電容量値の推定)
以下では、複数の線形和出力の差分のうちのi個目の線形和出力の差分の値を、i個目の要素とするベクトルを、「線形和出力ベクトル」と呼ぶ。
以下では、複数の線形和出力の差分のうちのi個目の線形和出力の差分の値を、i個目の要素とするベクトルを、「線形和出力ベクトル」と呼ぶ。
また、符号系列のi番目のベクトルのj個目の要素を、i個目の要素とするベクトルを、「符号系列のj列目の列ベクトル」と呼ぶ。なお、符号系列のj列目の列ベクトルは、図14に示される符号系列において、「Drive j」(1≦j≦31)と示される列に対応する。
そして、線形和出力ベクトルと、符号系列の列ベクトルとの間の内積を演算することにより、容量素子C11〜C44の静電容量値が推定される。
線形和出力ベクトルYiと、符号系列の1列目の列ベクトル(要素:Di,1)との間の内積は、以下の式(3)で表される(1≦i≦31)。
したがって、式(3)は、以下の式(5)に変形される。
ここで、ドライブラインDL1〜DL4の幅と、センスラインSL3・SL4の幅とが、すべて均一の幅になると仮定すれば、容量素子C31〜C34、C41〜C44の静電容量値は、ほぼ同じ値になる。そして、式(5)において、(C31−C41)の係数の絶対値は、(C32−C42)の係数の絶対値、(C33−C43)の係数の絶対値、および(C34−C44)の係数の絶対値よりも31倍大きいので、相対的に小さい影響を無視すれば、式(5)は、以下の式(6)のように簡略化できる。
同様に、式(3)において、線形和出力ベクトルYiと、符号系列の1番目の列ベクトル(要素:Di,1)との間の内積を演算するのではなく、線形和出力ベクトルYiと、符号系列のj番目の列ベクトル(要素:Di,j)との間の内積を演算することで、容量素子C3jの静電容量値と、容量素子C4jの静電容量値との差が、それぞれ推定される(2≦j≦4)。
しかしながら、特許文献1が開示する従来のタッチパネルコントローラ63は、センスラインSL3・SL4に混入する雑音が大きいと、容量素子C11〜C44の静電容量値の変化と、当該雑音の混入とを区別できないという問題がある。
まず、符号系列のi番目のベクトルに基づいて、ドライブラインDL1〜DL4が駆動されるときに、センスラインSL3・SL4に混入する雑音をNiと表すと、差動増幅器55から出力される、雑音が混入した線形和出力の差分の値を要素とするベクトル(以下、雑音が混入した線形和出力ベクトル)Ziは、以下の式(7)によって表される。
換言するならば、式(8)の内積を演算しても、容量素子C11〜C44の静電容量値を推定できない。これに起因し、タッチパネル52が、誤動作することもある。
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、容量素子の静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを区別できるタッチパネルコントローラなどを提供することを目的とする。
上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、m本のドライブラインと、センスラインと、前記m本のドライブラインと前記センスラインとの間に形成される複数の容量素子とを備えたタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、M系列又は直交系列の符号系列に含まれるn(n>m)個の行ベクトルのうちの一つの行ベクトルに含まれるm個の列の要素を用いて前記m本のドライブラインを並列駆動する1回の駆動を、前記行ベクトルを重複させずにn回実施し、前記複数の容量素子からの線形和出力を、前記センスラインからn個出力させる駆動部と、n個の前記線形和出力のうちのi個目(1≦i≦n)の前記線形和出力をi個目の要素とする線形和出力ベクトルと、前記駆動部が前記i個目の前記線形和出力を前記センスラインから出力させるときに用いる前記行ベクトルの前記m個の列以外の特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算して前記センスラインに混入する雑音の有無を検出する雑音検出部とを備える。
また、本発明の他の態様に係るタッチパネル装置は、上述のタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラによって制御されるタッチパネルとを備える。
また、本発明の他の態様に係る電子機器は、上述のタッチパネル装置を備える。
本発明の各態様によれば、容量素子の静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを区別できるという効果を奏する。
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について、図1〜図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本発明の一実施形態について、図1〜図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
<タッチパネルコントローラの構成>
図1は、本実施形態のタッチパネルコントローラ1の構成を示す模式図である。
図1は、本実施形態のタッチパネルコントローラ1の構成を示す模式図である。
図1に示されるように、タッチパネルコントローラ1は、タッチパネル2を駆動する駆動部11と、符号生成部12と、複数の差動増幅器13とを備える。さらに、タッチパネルコントローラ1には、AD変換部14と、容量推定部15と、雑音検出部16と、周波数制御部19とが、各差動増幅器13に対応して備えられている。
そして、タッチパネルシステム10(タッチパネル装置)は、タッチパネルコントローラ1と、タッチパネルコントローラ1によって制御されるタッチパネル2とを備える。
ここで、タッチパネル2は、m本のドライブラインDL1〜DLmと、n本のセンスラインSL1〜SLnと、各ドライブラインDL1〜DLmと各センスラインSL1〜SLnとの間に形成された容量素子C11〜Cnmとを備える。
符号生成部12は、駆動部11と、容量推定部15と、雑音検出部16とに接続されている。
各差動増幅器13は、一対の積分容量素子Cintを備え、センスラインSL1〜SLnのうちの2本のセンスラインと接続されている。
AD変換部14は、対応する差動増幅器13と、容量推定部15とに接続されている。
雑音検出部16は、容量推定部15に接続されている。
周波数制御部19は、駆動部11と、符号生成部12とに接続されている。
(駆動部11)
駆動部11は、符号生成部12と接続された、各ドライブラインDL1〜DLmに対応するスイッチを備える。
駆動部11は、符号生成部12と接続された、各ドライブラインDL1〜DLmに対応するスイッチを備える。
該スイッチには、電圧Vdと電圧Vcmとを足した第1の電圧、又は、電圧−Vdと電圧Vcmとを足した第2の電圧が、印加されている。タッチパネル2のドライブラインDL1〜DLmは、対応する該スイッチを介し、第1の電圧又は第2の電圧を印加される。
ここで、電圧Vcmは、ドライブラインDL1〜DLmに印加される電圧(駆動電圧)の基準となる電圧である。
該スイッチは、符号生成部12が生成する符号系列(要素:Di,1〜Di,m)に基づいて、オン/オフされる。
このように、駆動部11は、符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLmを並列駆動する。
(符号生成部12)
符号生成部12は、M系列の符号系列を生成する。
符号生成部12は、M系列の符号系列を生成する。
ここで、符号系列は、例えば、図14に示される符号系列である。
符号系列の要素は、「1」又は「−1」である。
駆動部11のスイッチは、符号生成部12から与えられる符号系列の要素が「1」なら、該スイッチに対応するドライブラインDL1〜DLmに上述の第1の電圧を与え、該要素が「−1」なら、該スイッチに対応するドライブラインDL1〜DLmに上述の第2の電圧を与える。
以下では、従来技術との対比のため、第1の電圧を「Vdrive」と、第2の電圧を「−Vdrive」と記載して説明する。
また、符号系列は、n個の、長さ(要素の数)がnのベクトルからなる。例えば、図14に示される例では、符号系列は、「1st vector」、「2nd vector」、…、「31st vector」と示される31個の、長さが31のベクトルからなる。
なお、符号系列を一つの行列として扱えば、当該ベクトルは、符号系列の行ベクトルであると言える。駆動部11は、当該行ベクトルを重複させずに、少なくとも行ベクトルの個数に応じた回数(つまり、n回)、ドライブラインDL1〜DLmを並列駆動する。
図1において、Di,jは、符号系列のうちi番目のベクトルのj個目の要素である(1≦i≦n、1≦j≦m)。
ここで、符号系列の「Drive j」と示される第j列目の要素は、図1において、駆動部11がドライブラインDLjに印加する電圧の符号に対応する。このように、各ドライブラインDL1〜DLmは、符号系列の特定列のいずれか一つに対応する。
より具体的には、図1に示されるタッチパネルシステム10では、タッチパネル2が、m本のドライブラインDL1〜DLmを備えるので、駆動部11は、符号系列のいずれかm列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLmを駆動する。
(M系列の符号系列を生成するための構成例)
図2は、M系列の符号系列を生成するための構成例を示すブロック図である。
図2は、M系列の符号系列を生成するための構成例を示すブロック図である。
図2に示されるように、M系列生成部3は、線形帰還シフトレジスタSRと、シフトレジスタSR1〜SRk(kは変数)とを備える。
ここで、M系列の符号系列をビットシフトした符号系列は、元の符号系列との相関が低い符号系列になることが知られている。
図2に示されるように、線形帰還シフトレジスタSRが出力するM系列の符号系列は、シフトレジスタSR1〜SRKによってビットシフトされ、新たなM系列の符号系列(要素:Di,1、Di,2、…、Di,k−1、Di,k)が出力される。
上述の符号生成部12は、M系列生成部3を備えてよい。また、変数kは、所望の値に設定されてよい(例えば、ドライブラインDL1〜DLmの本数より多い数)。
(差動増幅器13)
差動増幅器13は、センスラインSL1〜SLnのうちの2本のセンスラインから出力される線形和信号の差分を出力する。
差動増幅器13は、センスラインSL1〜SLnのうちの2本のセンスラインから出力される線形和信号の差分を出力する。
ここで、線形和信号は、ドライブラインDL1〜DLmに与えた符号系列の重み付き和であると言える。
図1では、センスラインSL1・SL2に接続された差動増幅器13と、センスラインSLn−1・SLnに接続された差動増幅器13とが示されているが、これらに限定されるわけではない。例えば、差動増幅器13は、センスラインSL3・SL4に接続されていてもよいし、任意の2本のセンスラインに接続されていてもよい。
ここで、差動増幅器13が出力する線形和信号の差分は、例えば、上述の式(2)に示される線形和信号の差分である。なお、式(2)に示される線形和信号の差分は、センスラインSL3・SL4から出力される線形和信号の差分を表す。
(AD変換部14)
AD変換部14は、差動増幅器13が出力する線形和信号の差分を、デジタル値に変換し、容量推定部15と、雑音検出部16とへ出力する。
AD変換部14は、差動増幅器13が出力する線形和信号の差分を、デジタル値に変換し、容量推定部15と、雑音検出部16とへ出力する。
なお、図1に記載されるwは、AD変換部14の出力を表す。
(容量推定部15)
容量推定部15は、AD変換部14の出力と、符号生成部12の出力とから、上述の、式(3)〜式(6)の内積演算により、容量素子C11〜Cnmの静電容量値を推定する。
容量推定部15は、AD変換部14の出力と、符号生成部12の出力とから、上述の、式(3)〜式(6)の内積演算により、容量素子C11〜Cnmの静電容量値を推定する。
なお、図1に記載されるxは、容量推定部15の出力を表す。
(雑音検出部16)
雑音検出部16は、AD変換部14の出力と、符号生成部12の出力とから、後述する動作により、センスラインSL1〜SLnに混入した雑音の有無を検出する。
雑音検出部16は、AD変換部14の出力と、符号生成部12の出力とから、後述する動作により、センスラインSL1〜SLnに混入した雑音の有無を検出する。
なお、図1に記載されるyは、雑音検出部16の出力を表す。
(周波数制御部19)
周波数制御部19は、クロック信号の周波数を制御する。
周波数制御部19は、クロック信号の周波数を制御する。
ここで、クロック信号とは、駆動部11が、符号生成部12から出力される符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLmに電圧を印加する1回の駆動を複数回行うときの、駆動と駆動との間隔(つまり、周波数)を制御する信号を意味する。換言するならば、クロック信号は、タッチパネル2の動作周波数である。
<タッチパネルコントローラの動作>
(符号系列に基づく駆動)
符号生成部12が生成する符号系列の長さnは、ドライブラインDL1〜DLmの個数mよりも大きい。すなわち、n>mである。
(符号系列に基づく駆動)
符号生成部12が生成する符号系列の長さnは、ドライブラインDL1〜DLmの個数mよりも大きい。すなわち、n>mである。
よって、符号系列の列のうち、(n−m)個の列は、ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられない。
なお、図1に記載されるvaは、符号生成部12が生成する符号系列の列のうち、ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられる列を意味する。
また、図1に記載されるvbは、符号生成部12が生成する符号系列の列のうち、ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられない列を意味する。
(内積演算による雑音検出)
以下では、差動増幅器13から出力される、複数の線形和出力の差分のうちのi個目の線形和出力の差分の値を、i個目の要素とするベクトルを、「線形和出力ベクトル」と呼ぶ。
以下では、差動増幅器13から出力される、複数の線形和出力の差分のうちのi個目の線形和出力の差分の値を、i個目の要素とするベクトルを、「線形和出力ベクトル」と呼ぶ。
また、符号系列のi番目のベクトルのj個目の要素を、i個目の要素とするベクトルを、「符号系列のj列目の列ベクトル」と呼ぶ。なお、符号系列のj列目の列ベクトルは、例えば、図14の符号系列において、「Drive j」(1≦j≦31)と示される列に対応する。
ここで、発明者は、線形和出力ベクトルと、「ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられない」符号系列の列ベクトルとの間の内積を演算することにより、センスラインSL1〜SLnに混入した雑音の有無を検出できることを見出した。
まず、例えば、符号系列の1〜4番目のベクトルに基づいて、ドライブラインDL1〜DL4が駆動されるときに、センスラインSL3・SL4に混入する雑音をNiと表すと、センスラインSL3・SL4に接続された差動増幅器13から出力される、雑音が混入した線形和出力の差分の値を要素とするベクトル(以下、雑音が混入した線形和出力ベクトルZi)は、上述の式(7)によって表される。なお、線形和出力の差分は、AD変換部14により、デジタル値に変換される。
次に、雑音検出部16は、雑音が混入した線形和出力ベクトルZiと、符号系列の、例えば5列目の列ベクトルとの間の内積を演算する。当該内積は、以下の式(9)によって表される。
式(9)に示されるように、(C31−C41)の係数と、(C32−C42)の係数と、(C33−C43)の係数と、(C34−C44)の係数とは、すべて「−1」となる。つまり、式(9)の右辺の第一項〜第四項の値の変化(タッチ入力によって容量素子C31〜C34・C41〜C44の静電容量値が変化したことに対応)は、式(9)の右辺の第五項の値の変化(雑音が混入したことに対応)に対して小さくなる余地があるため、雑音を検出しやすくなる。
換言するならば、線形和出力ベクトルZiと、「ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられない」符号系列の列ベクトルとの相関は、雑音Niと、当該列ベクトルとの相関よりも小さくなるため、雑音を検出しやすくなる。
以上の例において、駆動するドライブラインDL1〜DL4を、駆動するドライブラインDL1〜DLmと一般化しても、及び/又は、符号系列の5列目の列ベクトルを、符号系列の(m+1)〜n列目の列ベクトルと一般化しても、同様の結果が得られる。
(雑音推定シミュレーション)
上述の内積演算による雑音検出が有用であることを、シミュレーションによって説明する。雑音推定シミュレーションは、図1に示されるタッチパネルコントローラ1において、以下に列挙する条件下で行った。
・タッチパネルコントローラ1は、2本のセンスラインSL1・SL2を備える。
・タッチパネルコントローラ1は、18本のドライブラインDL1〜DL18を備える(m=18)。
・容量素子C11〜C2(18)の静電容量値は、2.2pFである。
・積分容量素子Cintの静電容量値は、8pFである。
・タッチ入力がある場合、容量素子C11〜C2(18)の静電容量値は、0.2pF小さくなる。
・クロック信号の周波数は、1MHzである。
・Vdriveは、3.3Vである。
・−Vdriveは、0Vである。
・雑音容量素子Cp1〜Cp2の静電容量値は、1pFである。
・センスラインSL1・SL2には、雑音容量素子Cpを介し、振幅1Vかつ周波数120kHzの正弦波である雑音が混入する。
・センスラインSL2と、ドライブラインDL8〜DL11との交点上に、タッチ入力がある。
・符号系列は、6個のシフトレジスタで構成される線形帰還シフトレジスタが生成した、符号長が63である、M系列の符号系列(要素:D1,1〜D63,63)である(n=63)。
上述の内積演算による雑音検出が有用であることを、シミュレーションによって説明する。雑音推定シミュレーションは、図1に示されるタッチパネルコントローラ1において、以下に列挙する条件下で行った。
・タッチパネルコントローラ1は、2本のセンスラインSL1・SL2を備える。
・タッチパネルコントローラ1は、18本のドライブラインDL1〜DL18を備える(m=18)。
・容量素子C11〜C2(18)の静電容量値は、2.2pFである。
・積分容量素子Cintの静電容量値は、8pFである。
・タッチ入力がある場合、容量素子C11〜C2(18)の静電容量値は、0.2pF小さくなる。
・クロック信号の周波数は、1MHzである。
・Vdriveは、3.3Vである。
・−Vdriveは、0Vである。
・雑音容量素子Cp1〜Cp2の静電容量値は、1pFである。
・センスラインSL1・SL2には、雑音容量素子Cpを介し、振幅1Vかつ周波数120kHzの正弦波である雑音が混入する。
・センスラインSL2と、ドライブラインDL8〜DL11との交点上に、タッチ入力がある。
・符号系列は、6個のシフトレジスタで構成される線形帰還シフトレジスタが生成した、符号長が63である、M系列の符号系列(要素:D1,1〜D63,63)である(n=63)。
なお、Vdriveと、−Vdriveとは、電源電圧VDDと電圧VCMとにより、以下に列挙するように記載できる。
・Vdrive=(VDD/2)+VCM=3.3V
・−Vdrive=(−VDD/2)+VCM=0V
また、「雑音容量素子Cp1〜Cp2」は、シミュレーションにおいて、センスラインSL1・SL2に雑音を混入させるための仮想的な容量素子であり、図1に示されるように、センスラインSL1・SL2と、グランドとの間に接続されている。
・Vdrive=(VDD/2)+VCM=3.3V
・−Vdrive=(−VDD/2)+VCM=0V
また、「雑音容量素子Cp1〜Cp2」は、シミュレーションにおいて、センスラインSL1・SL2に雑音を混入させるための仮想的な容量素子であり、図1に示されるように、センスラインSL1・SL2と、グランドとの間に接続されている。
(雑音推定シミュレーション結果)
雑音推定シミュレーション結果を、推定された容量(静電容量値)によって評価することを考える。
雑音推定シミュレーション結果を、推定された容量(静電容量値)によって評価することを考える。
「推定された容量」とは、上述の式(6)における、(C31−C41)に対応する値を意味する。ここで、式(6)は、以下の式(10)のように変形できる。
図3は、図1に示されるタッチパネルコントローラ1における、雑音推定シミュレーション結果を示すグラフである。
図3に示されるように、センスラインSL1・SL2に、雑音が混入しない場合の雑音推定シミュレーションと、雑音が混入する場合の雑音推定シミュレーションとを、内積演算に用いられる符号系列の19〜63列目の列ベクトル(Di,19〜Di,63[1≦i≦63])ごとに実施した。
図3では、縦軸に推定された容量が、横軸に内積演算に用いられた符号系列の列ベクトルの列の番号(以下、符号系列の番号)が示されている。
ここで、符号系列の19〜63列目の列ベクトルは、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられなかった、符号系列の列ベクトルである。
まず、雑音がない場合には、推定された容量の値が一定となった。これは、内積演算結果も、一定の値となることを示している。
次に、雑音がある場合には、推定された容量の値が、各符号系列の番号に対して異なる値となった。
例えば、符号系列の番号が19であるとき、雑音がある場合の推定された容量の値は、−0.114.8pFとなった。
当該値は、雑音検出部16が、線形和出力ベクトルと、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられなかった符号系列の列ベクトルとの間の内積を演算することにより、センスラインSL1・SL2に混入した雑音の有無を検出(判定)できることを示している。
なお、符号系列の番号が30であるとき、雑音がある場合の推定された容量の値は、0.0045pFとなっている。このように、雑音がある場合でも、推定された容量の値(内積演算結果)は、偶発的に小さくなることがある。
したがって、雑音検出部16は、線形和出力ベクトルと、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられなかった符号系列の列ベクトルとの間の内積を、複数の列ベクトルごとに演算し、内積演算結果の時間変化に基づいて、雑音の有無を判定することが望ましい。
換言するならば、雑音検出部16は、線形和出力ベクトルと、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられなかった符号系列の列ベクトルとの間の内積を演算した後、線形和出力ベクトルと、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられなかった他の符号系列の列ベクトルとの間の他の内積を演算し、内積と他の内積との間の差分を演算して雑音の有無を検出する。
(比較例)
図4は、図3に結果が示される雑音推定シミュレーションにおける、線形和信号の差分の例を示すグラフである。
図4は、図3に結果が示される雑音推定シミュレーションにおける、線形和信号の差分の例を示すグラフである。
図4では、縦軸に、差動増幅器13の出力が、電圧の振幅によって示されている。また、横軸には、時間の経過が示されている。
図4に示されるように、差動増幅器13は、1MHzのクロック信号に基づいて、1μsの間隔で、センスラインSL1からの線形和出力と、センスラインSL2からの線形和出力との間の差分を出力している。
上述のように、図3に結果が示される雑音推定シミュレーションでは、センスラインSL1・SL2に混入する雑音の振幅は、1Vである。しかし、雑音がある場合も、雑音がない場合も、差動増幅器13の出力は、同じような値となるので、雑音検出部16は、差動増幅器13の出力(つまり、線形和出力の差分)だけからでは、雑音の有無を検知できない。
図5は、図3に結果が示される雑音推定シミュレーションに対する、比較例の雑音推定シミュレーション結果を示すグラフである。
図5に示されるように、雑音が混入しない場合の雑音推定シミュレーションと、センスラインSL1・SL2に雑音が混入する場合のシミュレーションとを、内積演算に用いられる符号系列の1〜18列目の列ベクトル(Di,1〜Di,18[1≦i≦63])ごとに実施した。
なお、図5の縦軸・横軸は、図3の縦軸・横軸に対応している。
また、図5に結果が示される雑音推定シミュレーションにおける条件は、内積演算に用いられる符号系列の列ベクトルを除き、図3に結果が示されるシミュレーションにおける条件と同様である。
ここで、符号系列の1〜18列目の列ベクトルは、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられた、符号系列の列ベクトルである。
まず、雑音がない場合には、符号系列の番号が8から11であるとき、推定された容量の値が大きくなっている。当該値は、ドライブラインDL8〜DL11上に、タッチ入力があったことに対応している。
次に、雑音がある場合には、符号系列の番号が6から11であるときと、該番号が14から16であるときとにおいて、推定された容量の値が大きくなっている。つまり、推定された容量の値は、当該タッチ入力があったことだけに対応しておらず、雑音がセンスラインSL1・SL2に混入したことの影響を受けている。
したがって、雑音がある場合には、非タッチ部分においても容量素子の静電容量の変化が検出されており、当該変化が、実際のタッチ入力に起因するのか、雑音の混入に起因するかを切り分けることは難しい。
<タッチパネルコントローラの効果>
以上より、雑音検出部16が演算した内積は、上述の式(9)に示されるように、下記(1)〜(2)を表す成分からなる。
(1)容量素子C11〜Cnmの静電容量値の変化
(2)センスラインSL1〜SLnに混入する雑音
なお、前記(1)は、上述の式(9)の右辺における第一項〜第四項に対応する。また、前記(2)は、上述の式(9)の右辺における第五項に対応する。
以上より、雑音検出部16が演算した内積は、上述の式(9)に示されるように、下記(1)〜(2)を表す成分からなる。
(1)容量素子C11〜Cnmの静電容量値の変化
(2)センスラインSL1〜SLnに混入する雑音
なお、前記(1)は、上述の式(9)の右辺における第一項〜第四項に対応する。また、前記(2)は、上述の式(9)の右辺における第五項に対応する。
ここで、M系列又は直交系列の符号系列の性質により、前記(1)を表す成分は、前記(2)を表す成分よりも小さくなる余地がある。
よって、雑音検出部16は、内積が概ね前記(2)の成分を表すと扱うことで、内積の値から雑音の有無を検出できる。
すなわち、容量素子C11〜Cnmの静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを区別できる。
〔変形例〕
本発明の実施形態1の変形例について、図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の実施形態1の変形例について、図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図6は、図1に示されるタッチパネルコントローラ1の変形例である、タッチパネルコントローラ1aの構成を示す模式図である。
図6に示されるように、タッチパネルコントローラ1aは、差動増幅器13ではなく、増幅器13aを備える点が、タッチパネルコントローラ1と異なる。
タッチパネルコントローラ1aは、複数の増幅器13aを備える。
各増幅器13aは、積分容量素子Cintを備え、センスラインSL1〜SLnのうちのいずれか一つと、AD変換部14とに接続されている。
そして、タッチパネルコントローラ1aでは、雑音検出部16が演算する、雑音が混入した線形和出力ベクトルZiと、符号系列の、例えば5列目の列ベクトルとの間の内積は、以下の式(11)によって表される。
式(11)に示されるように、C31の係数と、C32の係数と、C33の係数と、C34の係数とは、すべて「−1」となる。つまり、式(11)の右辺の第一項〜第四項の値の変化(タッチ入力によって容量素子C31〜C34の静電容量値が変化したことに対応)は、式(11)の右辺の第五項の値の変化(雑音が混入したことに対応)に対して小さくなる余地があるため、雑音を検出しやすくなる。
以上のように、タッチパネルコントローラ1aも、タッチパネルコントローラ1と同様の効果を奏し得るので、差動増幅器が必須であるわけではない。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について、図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図7は、本実施形態のタッチパネルコントローラ1bにおける、雑音検出部16Aの構成を示す模式図である。
タッチパネルコントローラ1bは、図1に示されるタッチパネルコントローラ1と同様の構成を備える。しかし、図7に示されるように、タッチパネルコントローラ1bは、雑音検出部16のかわりに、雑音検出部16とは内部構成が異なる雑音検出部16Aを備える点が、タッチパネルコントローラ1とは異なる。
雑音検出部16Aは、内積演算部16a(第1の内積演算部)と、内積演算部16b(第2の内積演算部)と、雑音差分検出部17とを含む。
雑音検出部16Aに入力される信号であるwは、図1に示されるAD変換部14の出力wと同じ信号である。
また、雑音検出部16Aが出力する信号であるyは、図1に示される雑音検出部16の出力yに対応している。
ここで、符号生成部12が出力する列ベクトルvba・vbbは、図1に示される列ベクトルvbに対応しており、符号生成部12が生成する符号系列の列のうち、ドライブラインDL1〜DLmの駆動に用いられない列を意味する。
しかし、列ベクトルvbaが意味する符号系列の特定列と、列ベクトルvbbが意味する符号系列の特定列とは、異なっている(vba≠vbb)。
そして、列ベクトルvbaは、内積演算部16aに入力される。また、列ベクトルvbbは、内積演算部16bに入力される。
内積演算部16a・16bは、それぞれに入力される信号に対し、雑音検出部16と同様の内積演算を行う。そして、雑音差分検出部17は、内積演算部16aが演算した内積である出力yaと、内積演算部16bが演算した内積である出力ybとの差分を演算する。
(雑音差分検出部17による差分演算)
例えば、列ベクトルvbaを、ドライブラインDL1〜DL4の駆動に用いられなかった、符号系列の5列目の列ベクトルとし、列ベクトルvbbを、ドライブラインDL1〜DL4の駆動に用いられなかった、符号系列の6列目の列ベクトルとすれば、内積演算部16aの出力yaと、内積演算部16bの出力ybとの間の差分は、以下の式(12)によって表される。
例えば、列ベクトルvbaを、ドライブラインDL1〜DL4の駆動に用いられなかった、符号系列の5列目の列ベクトルとし、列ベクトルvbbを、ドライブラインDL1〜DL4の駆動に用いられなかった、符号系列の6列目の列ベクトルとすれば、内積演算部16aの出力yaと、内積演算部16bの出力ybとの間の差分は、以下の式(12)によって表される。
(本実施形態の効果)
以上より、上述の式(12)に示される、雑音差分検出部17が演算した差分は、容量素子C11〜Cnmの静電容量値の変化に対応する成分を含まず、センスラインSL1〜SLnに混入する雑音に対応する成分のみを含む。
以上より、上述の式(12)に示される、雑音差分検出部17が演算した差分は、容量素子C11〜Cnmの静電容量値の変化に対応する成分を含まず、センスラインSL1〜SLnに混入する雑音に対応する成分のみを含む。
よって、雑音差分検出部17は、差分をセンスラインSL1〜SLnに混入する雑音の大きさと扱うことで、差分の値から雑音の有無を検出できる。
すなわち、容量素子の静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを正確に区別できる。
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図8〜図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について、図8〜図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態では、図1に示されるタッチパネルコントローラ1において、雑音検出部16の出力信号に基づいて、駆動部11の動作を変えることで、タッチパネルコントローラ1の性能を向上できることについて、シミュレーションに基づいて説明する。
(クロック信号の周波数の変更)
実施形態1に記載される雑音推定シミュレーションでは、周波数制御部19は、クロック信号の周波数を1MHzとした。一方、本実施形態の雑音推定シミュレーションでは、周波数制御部19は、クロック信号の周波数を120kHzとする。
実施形態1に記載される雑音推定シミュレーションでは、周波数制御部19は、クロック信号の周波数を1MHzとした。一方、本実施形態の雑音推定シミュレーションでは、周波数制御部19は、クロック信号の周波数を120kHzとする。
なお、クロック信号の周波数を除いて、本実施形態の雑音推定シミュレーションにおける条件と、実施形態1に記載される雑音推定シミュレーションにおける条件とは、同様である。
図8は、本実施形態の雑音推定シミュレーション結果を示すグラフである。
なお、図8の縦軸・横軸は、図3の縦軸・横軸に対応している。
図8に示されるように、雑音がない場合にも、雑音がある場合にも、推定された容量の値は、図3に示される雑音がある場合の推定された容量の値と比較して小さい。
よって、クロック信号の周波数を120kHzとした場合には、容量推定部15(図1)は、雑音の混入の影響を受け難く、容量素子C11〜C44の静電容量値を推定できると予測できる。
図9は、図8に結果が示される雑音推定シミュレーションと同様の条件で実施する、容量推定シミュレーション結果を示すグラフである。
なお、図9の縦軸・横軸は、図5の縦軸・横軸に対応している。
図9に結果が示されるシミュレーションにおける条件は、内積演算に用いられる符号系列の列ベクトルを除き、図8に結果が示されるシミュレーションにおける条件と同様である。
そして、図9に結果が示されるシミュレーションにおける、内積演算に用いられた符号系列の列ベクトルは、図5に結果が示されるシミュレーションと同様に、ドライブラインDL1〜DL18の駆動に用いられた、符号系列の列ベクトルである。
図9に示されるように、雑音がない場合にも、雑音がある場合にも、符号系列の番号が8から11であるとき、推定された容量の値が大きくなっている。当該値は、ドライブラインDL8〜DL11上に、タッチ入力があったことに対応している。
つまり、図8に示される雑音検出結果から予想されたとおり、容量推定部15(図1)は、雑音の混入の影響を受けずに、容量素子C11〜C44の静電容量値を推定できる。
(クロック信号の周波数の最適化)
図10は、図8に結果が示される雑音推定シミュレーションにおいて、クロック信号の周波数が変更されるときの、シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は周波数が110kHzである結果を示し、(b)は周波数が130kHzである結果を示す。
図10は、図8に結果が示される雑音推定シミュレーションにおいて、クロック信号の周波数が変更されるときの、シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は周波数が110kHzである結果を示し、(b)は周波数が130kHzである結果を示す。
図10の(a)及び図10の(b)に示されるように、図8に示されるシミュレーション結果とは異なり、雑音がある場合には、推定された容量の値が、各符号系列の番号に対して異なる値となった。
図11は、図9に結果が示される容量推定シミュレーションにおいて、クロック信号の周波数が変更されるときの、シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は周波数が110kHzである結果を示し、(b)は周波数が130kHzである結果を示す。
図11の(a)及び図11の(b)に示されるように、図9に示されるシミュレーション結果とは異なり、雑音がある場合には、符号系列の番号が5から10であるときと、該番号が17から18であるときとにおいて、推定された容量の値が大きくなっている。つまり、推定された容量の値は、ドライブラインDL8〜DL11上へのタッチ入力があったことだけに対応しておらず、雑音がセンスラインSL1・SL2に混入したことの影響を受けている。
したがって、クロック信号の周波数を、110kHz又は130kHzに変更した場合には、クロック信号の周波数を120kHzに変更した場合とは異なり、容量推定部15(図1)は、雑音の混入の影響を受けずに、容量素子C11〜C44の静電容量値を推定できるわけではないことがわかる。
(本実施形態の効果)
以上より、周波数制御部19は、駆動部11が実施する複数回の駆動における周波数であるクロック信号の周波数(タッチパネルの動作周波数)を制御(例えば、110kHz、120kHz、130kHzに当該周波数を変更)しながら雑音検出部16の検出結果を評価し、当該周波数を、雑音の影響をほとんど受けない周波数(例えば、120kHz)に設定できる。
以上より、周波数制御部19は、駆動部11が実施する複数回の駆動における周波数であるクロック信号の周波数(タッチパネルの動作周波数)を制御(例えば、110kHz、120kHz、130kHzに当該周波数を変更)しながら雑音検出部16の検出結果を評価し、当該周波数を、雑音の影響をほとんど受けない周波数(例えば、120kHz)に設定できる。
すなわち、雑音環境下であっても正確な容量推定が可能となる。
〔その他の構成〕
(誤りが大きい容量推定の防止)
図1に示される容量推定部15において、上述の、式(3)〜式(6)の内積演算を実施する前に、ドライブラインDL1〜DLmの数(つまり、m)よりも少ない数の符号系列の列ベクトルを使って雑音を検出する。そして、雑音検出部16の出力(上述の式(9)の値)が、所定のレベルより大きければ、容量推定部15を動作させないことで、誤りが大きい場合の容量推定を避ける事ができる。
(誤りが大きい容量推定の防止)
図1に示される容量推定部15において、上述の、式(3)〜式(6)の内積演算を実施する前に、ドライブラインDL1〜DLmの数(つまり、m)よりも少ない数の符号系列の列ベクトルを使って雑音を検出する。そして、雑音検出部16の出力(上述の式(9)の値)が、所定のレベルより大きければ、容量推定部15を動作させないことで、誤りが大きい場合の容量推定を避ける事ができる。
(フレームレートを維持した、誤りが大きい容量推定の防止)
センスラインSL1〜SLnに混入する雑音が大きいことに応じて容量推定を行わなければ、フレームレート(タッチパネル2がタッチを検知するレート)の低下を招く虞がある。
センスラインSL1〜SLnに混入する雑音が大きいことに応じて容量推定を行わなければ、フレームレート(タッチパネル2がタッチを検知するレート)の低下を招く虞がある。
そこで、符号系列の系列長(つまり、n)よりも長い期間の線形和出力を、メモリ(非図示)などに保持し、保持される線形和出力のうちの、符号長分の線形和出力に対して、それぞれ雑音検出を行い、雑音検出部16の出力yが最も小さいデータをこの期間の代表値とする。
これにより、雑音環境下であってもフレームレートを落とさずに誤りが大きい場合の容量推定を避ける事ができる。
又は、雑音検出部16の出力yが、所定のレベルより大きければ、線形和出力に対してフィルタリングを行うなどの動作変更をしてもよい。
雑音検出部16の出力yが、所定のレベルより大きければ、ドライブラインDL1〜DLmに与える符号系列の符号長を長くする等、駆動回数を増やし、信号雑音比を大きくするような動作変更してもよい。
(直交系列の利用)
上述のM系列の符号系列を、直交系列の符号系列としても、タッチパネルコントローラ1・1a・1bは、同様の効果を奏する。
上述のM系列の符号系列を、直交系列の符号系列としても、タッチパネルコントローラ1・1a・1bは、同様の効果を奏する。
なお、直交系列の符号系列を利用した場合には、上述の式(4)の特に「d1〜dnが直交系列の時…」との記載に基づいて、上述の内積が演算される。
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(携帯電話機などの電子機器への応用)
図12は、本実施形態の携帯電話機40(電子機器)の構成を示すブロック図である。
図12は、本実施形態の携帯電話機40(電子機器)の構成を示すブロック図である。
図12に示されるように、携帯電話機40は、CPU43と、RAM45と、ROM44と、カメラ46と、マイクロフォン47と、スピーカ48と、操作キー49と、表示パネル41と、表示制御回路42と、タッチパネルシステム10とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
CPU43は、携帯電話機40の動作を制御する。CPU43は、たとえばROM44に格納されたプログラムを実行する。操作キー49は、携帯電話機40のユーザによる指示の入力を受ける。RAM45は、CPU43によるプログラムの実行により生成されたデータ、又は操作キー49を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ROM44は、データを不揮発的に格納する。
また、ROM44は、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なROMである。なお、図12には示していないが、携帯電話機40が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス(IF)を備える構成としてもよい。
カメラ46は、ユーザの操作キー49の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、RAM45や外部メモリ(たとえば、メモリカード)に格納される。マイクロフォン47は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機40は、当該入力された音声(アナログデータ)をデジタル化する。そして、携帯電話機40は、通信相手(たとえば、他の携帯電話機)にデジタル化した音声を送る。スピーカ48は、たとえば、RAM45に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
タッチパネルシステム10は、タッチパネル2とタッチパネルコントローラ1とを有している。CPU43は、タッチパネルシステム10の動作を制御する。CPU43は、例えばROM44に記憶されたプログラムを実行する。RAM45は、CPU43によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ROM44は、データを不揮発的に格納する。
表示パネル41は、表示制御回路42により、ROM44、RAM45に格納されている画像を表示する。表示パネル41は、タッチパネル2に重ねられているか、タッチパネル2を内蔵している。
(本実施形態の効果)
本実施形態の携帯電話機40は、タッチパネルコントローラ1を備えることによって、静電容量の推定をより正確に行うことができるため、タッチパネルシステム10を良好に動作させることが可能となる。したがって、携帯電話機40は、ユーザによるタッチ操作をより正確に認識することができるため、ユーザが所望する処理をより正確に実行することができる。
本実施形態の携帯電話機40は、タッチパネルコントローラ1を備えることによって、静電容量の推定をより正確に行うことができるため、タッチパネルシステム10を良好に動作させることが可能となる。したがって、携帯電話機40は、ユーザによるタッチ操作をより正確に認識することができるため、ユーザが所望する処理をより正確に実行することができる。
なお、上述の実施形態のAD変換部14の出力をCPU43に与え、上述の実施形態におけるAD変換部14以降(つまり、容量推定部15、雑音検出部16、雑音差分検出部17など)の処理をCPU43で行ってもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るタッチパネルコントローラ1・1a・1bは、m本のドライブラインDL1〜DLmと、センスラインSLiと、前記m本のドライブラインと前記センスラインとの間に形成される複数の容量素子C11〜Cnmとを備えたタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、M系列又は直交系列の符号系列に含まれるn(n>m)個の行ベクトルd1〜dnのうちの一つの行ベクトルdiに含まれるm個の列の要素を用いて前記m本のドライブラインを並列駆動する1回の駆動を、前記行ベクトルを重複させずにn回実施し、前記複数の容量素子からの線形和出力を、前記センスラインからn個出力させる駆動部11と、n個の前記線形和出力のうちのi個目(1≦i≦n)の前記線形和出力をi個目の要素とする線形和出力ベクトルZiと、前記駆動部が前記i個目の前記線形和出力を前記センスラインから出力させるときに用いる前記行ベクトルの前記m個の列以外の特定列(符号系列のj列目の列)の要素Dijをi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算して前記センスラインに混入する雑音の有無を検出する雑音検出部16・16Aとを備える。
本発明の態様1に係るタッチパネルコントローラ1・1a・1bは、m本のドライブラインDL1〜DLmと、センスラインSLiと、前記m本のドライブラインと前記センスラインとの間に形成される複数の容量素子C11〜Cnmとを備えたタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、M系列又は直交系列の符号系列に含まれるn(n>m)個の行ベクトルd1〜dnのうちの一つの行ベクトルdiに含まれるm個の列の要素を用いて前記m本のドライブラインを並列駆動する1回の駆動を、前記行ベクトルを重複させずにn回実施し、前記複数の容量素子からの線形和出力を、前記センスラインからn個出力させる駆動部11と、n個の前記線形和出力のうちのi個目(1≦i≦n)の前記線形和出力をi個目の要素とする線形和出力ベクトルZiと、前記駆動部が前記i個目の前記線形和出力を前記センスラインから出力させるときに用いる前記行ベクトルの前記m個の列以外の特定列(符号系列のj列目の列)の要素Dijをi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算して前記センスラインに混入する雑音の有無を検出する雑音検出部16・16Aとを備える。
前記構成によれば、雑音検出部が演算した内積は、下記(1)〜(2)を表す成分からなる。
(1)容量素子の静電容量値の変化
(2)センスラインに混入する雑音
ここで、M系列又は直交系列の符号系列の性質により、前記(1)を表す成分は、前記(2)を表す成分よりも小さくなる余地がある。
(1)容量素子の静電容量値の変化
(2)センスラインに混入する雑音
ここで、M系列又は直交系列の符号系列の性質により、前記(1)を表す成分は、前記(2)を表す成分よりも小さくなる余地がある。
よって、雑音検出部は、内積が概ね前記(2)の成分を表すと扱うことで、内積の値から雑音の有無を検出できる。
すなわち、容量素子の静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを区別できる。
本発明の態様2に係るタッチパネルコントローラでは、前記態様1において、前記雑音検出部は、前記線形和出力ベクトルと、前記特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算する第1の内積演算部(内積演算部16a)と、前記線形和出力ベクトルと、他の特定列の要素をi個目の要素とする他の列ベクトルとの間の他の内積を演算する第2の内積演算部(内積演算部16b)と、前記第1の内積演算部が演算した内積と、前記第2の内積演算部が演算した他の内積との間の差分を演算して前記雑音の有無を検出する雑音差分検出部17とを含んでもよい。
前記構成によれば、雑音差分検出部が演算した差分は、前記(1)の成分を含まず、前記(2)の成分のみを含む。
よって、雑音差分検出部は、差分を前記(2)の大きさと扱うことで、差分の値から雑音の有無を検出できる。
すなわち、容量素子の静電容量値の変化(タッチ入力)と、雑音の混入とを正確に区別できる。
本発明の態様3に係るタッチパネルコントローラでは、前記態様1において、前記雑音検出部は、前記雑音検出部は、前記線形和出力ベクトルと、前記特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算した後、前記線形和出力ベクトルと、他の特定列の要素をi個目の要素とする他の列ベクトルとの間の他の内積を演算し、各内積演算結果の時間変化に基づいて、前記雑音の有無を検出してもよい。
本発明の態様4に係るタッチパネルコントローラは、前記態様1から3のいずれか1態様において、前記雑音検出部の検出結果に応じて、前記駆動部が実施するn回の前記駆動における周波数を制御する周波数制御部19をさらに備えてもよい。
前記構成によれば、周波数制御部は、駆動部が実施する複数回の駆動における周波数を制御しながら雑音検出部の検出結果を評価し、当該周波数を、雑音の影響をほとんど受けない周波数に設定できる。
すなわち、雑音環境下であっても正確な容量推定が可能となる。
本発明の態様5に係る集積回路は、前記態様1から4のいずれか1態様におけるタッチパネルコントローラが集積されている。
本発明の態様6係るタッチパネル装置は、前記態様1から4のいずれか1態様におけるタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラによって制御されるタッチパネル2とを備える。
本発明の態様7に係る電子機器(携帯電話機40)は、前記態様6におけるタッチパネル装置(タッチパネルシステム10)を備える。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量を推定又は検出するタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器に利用することができる。また本発明は、指紋検出システムに適用することもできる。
1 タッチパネルコントローラ
1a タッチパネルコントローラ
1b タッチパネルコントローラ
10 タッチパネルシステム(タッチパネル装置)
11 駆動部
16 雑音検出部
16A 雑音検出部
16a 内積演算部(第1の内積演算部)
16b 内積演算部(第2の内積演算部)
17 雑音差分検出部
40 携帯電話機(電子機器)
Cij(1≦i≦n、1≦j≦m) 容量素子
DLj(1≦j≦m) ドライブライン
Dij(1≦i≦n) 符号系列の要素
Ni(1≦i≦n) 雑音
SLi(1≦i≦n) センスライン
1a タッチパネルコントローラ
1b タッチパネルコントローラ
10 タッチパネルシステム(タッチパネル装置)
11 駆動部
16 雑音検出部
16A 雑音検出部
16a 内積演算部(第1の内積演算部)
16b 内積演算部(第2の内積演算部)
17 雑音差分検出部
40 携帯電話機(電子機器)
Cij(1≦i≦n、1≦j≦m) 容量素子
DLj(1≦j≦m) ドライブライン
Dij(1≦i≦n) 符号系列の要素
Ni(1≦i≦n) 雑音
SLi(1≦i≦n) センスライン
Claims (5)
- m本のドライブラインと、センスラインと、前記m本のドライブラインと前記センスラインとの間に形成される複数の容量素子とを備えたタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、
M系列又は直交系列の符号系列に含まれるn(n>m)個の行ベクトルのうちの一つの行ベクトルに含まれるm個の列の要素を用いて前記m本のドライブラインを並列駆動する1回の駆動を、前記行ベクトルを重複させずにn回実施し、前記複数の容量素子からの線形和出力を、前記センスラインからn個出力させる駆動部と、
n個の前記線形和出力のうちのi個目(1≦i≦n)の前記線形和出力をi個目の要素とする線形和出力ベクトルと、前記駆動部が前記i個目の前記線形和出力を前記センスラインから出力させるときに用いる前記行ベクトルの前記m個の列以外の特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算して前記センスラインに混入する雑音の有無を検出する雑音検出部と、
を備えたことを特徴とするタッチパネルコントローラ。 - 前記雑音検出部は、
前記線形和出力ベクトルと、前記特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算する第1の内積演算部と、
前記線形和出力ベクトルと、他の特定列の要素をi個目の要素とする他の列ベクトルとの間の他の内積を演算する第2の内積演算部と、
前記第1の内積演算部が演算した内積と、前記第2の内積演算部が演算した他の内積との間の差分を演算して前記雑音の有無を検出する雑音差分検出部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルコントローラ。 - 前記雑音検出部は、前記線形和出力ベクトルと、前記特定列の要素をi個目の要素とする列ベクトルとの間の内積を演算した後、前記線形和出力ベクトルと、他の特定列の要素をi個目の要素とする他の列ベクトルとの間の他の内積を演算し、各内積演算結果の時間変化に基づいて、前記雑音の有無を検出することを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルコントローラ。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のタッチパネルコントローラと、
前記タッチパネルコントローラによって制御されるタッチパネルと、
を備えたことを特徴とするタッチパネル装置。 - 請求項4に記載のタッチパネル装置を備えた電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013261697A JP2015118553A (ja) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013261697A JP2015118553A (ja) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015118553A true JP2015118553A (ja) | 2015-06-25 |
Family
ID=53531214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013261697A Pending JP2015118553A (ja) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015118553A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017010454A1 (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | シャープ株式会社 | タッチパネルコントローラおよび電子機器 |
EP3309666A4 (en) * | 2016-08-08 | 2018-12-12 | Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. | Common mode noise processing method and common mode noise processing device |
-
2013
- 2013-12-18 JP JP2013261697A patent/JP2015118553A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017010454A1 (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | シャープ株式会社 | タッチパネルコントローラおよび電子機器 |
EP3309666A4 (en) * | 2016-08-08 | 2018-12-12 | Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. | Common mode noise processing method and common mode noise processing device |
US10359886B2 (en) | 2016-08-08 | 2019-07-23 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Common mode noise processing method and apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8976154B2 (en) | Touch panel system and electronic device | |
JP4955116B1 (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
US8902192B2 (en) | Touch panel system and electronic device | |
JP2013092872A (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
JP5989906B2 (ja) | タッチパネルコントローラ、集積回路、及び電子機器 | |
JP5341224B2 (ja) | タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器 | |
JP5973072B2 (ja) | タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネル装置、および電子機器 | |
JP5281701B2 (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
JP2013142993A (ja) | 線形系係数推定方法及びそれを用いた集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器 | |
WO2014002907A1 (ja) | タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネル装置、及び電子機器 | |
JP5969127B2 (ja) | タッチパネルコントローラ及び電子機器 | |
JP2015118553A (ja) | タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び電子機器 | |
JP2013149223A (ja) | 線形系係数推定方法及びそれを用いた集積回路、タッチパネル装置、及び電子機器 | |
JP5872670B2 (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
JP2015007912A (ja) | タッチパネルコントローラ、及び電子機器 | |
JP5663104B2 (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
JP2013008316A (ja) | 線形系係数推定方法、集積回路、及び電子機器 | |
JP5449461B2 (ja) | タッチパネルコントローラ、及びこれを用いた集積回路、タッチパネル装置、電子機器 | |
JP2015153109A (ja) | タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置、及び、電子機器 | |
WO2014208174A1 (ja) | タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、および電子機器 | |
JP2013127680A (ja) | 線形系係数推定方法、集積回路、タッチパネル装置、及び電子機器 | |
JP5620018B2 (ja) | タッチパネルシステムおよび電子機器 | |
US9195355B2 (en) | Method for increasing accuracy of touch coordinate calculation in a capacitive multi-touch system | |
WO2017010453A1 (ja) | タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、および電子機器 | |
US20140092059A1 (en) | Touch sensing device and method |