JP2017021540A - Detection circuit and touch sensor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、相互容量方式のタッチパネルにおける物体のタッチを検出するための検出回路およびタッチセンサシステムに関する。 The present invention relates to a detection circuit and a touch sensor system for detecting a touch of an object on a mutual capacitive touch panel.
従来、タッチセンサシステムには、応答速度、検出感度、および座標抽出精度を考慮した結果、静電容量方式のタッチパネルが良く採用されている。静電容量方式のタッチパネルは大きく二通りに分かれ、1つは自己容量方式のタッチパネルであり、もう1つは相互容量方式のタッチパネルである。自己容量方式のタッチパネルにはマルチタッチ検出が困難であるという欠点があるため、多くのタッチセンサシステムには相互容量方式のタッチパネルが用いられる。 Conventionally, as a result of considering response speed, detection sensitivity, and coordinate extraction accuracy, a capacitive touch panel is often used in touch sensor systems. The capacitive touch panel is roughly divided into two types, one is a self-capacitance touch panel, and the other is a mutual capacitive touch panel. Since the self-capacitance type touch panel has a drawback that multi-touch detection is difficult, a mutual capacitance type touch panel is used in many touch sensor systems.
しかし、相互容量方式のタッチパネルにも問題がある。この方式のタッチパネルはその内部に配置される電極間の静電容量を読み取るため、対地容量を検出する自己容量方式に比べて小さい寄生容量が電極に負荷された状態で容量信号を検出することが多い。そのため、相互容量方式のタッチパネルでは、金属および水滴のようなインピーダンスの小さいフローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合に、これに応じた容量信号の値が大きくなるという傾向がある。この結果、タッチパネルへのフローティング状態の物体の接触を、指またはパッシブペンによるタッチであると誤検出する問題が生じ得る。 However, there is a problem with the mutual capacitive touch panel. Since this type of touch panel reads the capacitance between the electrodes placed inside it, it can detect capacitance signals with a small parasitic capacitance loaded on the electrodes compared to the self-capacitance method that detects the ground capacitance. Many. Therefore, in the mutual capacitance type touch panel, when an object in a floating state with a small impedance such as a metal or a water droplet comes into contact with the touch panel, the value of the capacitance signal corresponding to this tends to increase. As a result, there may arise a problem that the contact of the floating object with the touch panel is erroneously detected as a touch with a finger or a passive pen.
タッチセンサシステムを使用する際のユーザの利便性を向上すべく、このような誤検出を防ぐことが課題の1つとなっている。この課題を解決することを目的とした技術の1つとして、自己容量方式および相互容量方式の両方を兼ね備えたタッチスクリーンデバイスが、特許文献1に開示されている。
In order to improve the convenience of the user when using the touch sensor system, preventing such erroneous detection is one of the problems. As one of the technologies aimed at solving this problem, a touch screen device having both a self-capacitance method and a mutual capacitance method is disclosed in
しかしながら、特許文献1のタッチセンサシステムには、2種類の検知方法を実行するための構成を必要とするためにその実現コストが増加するという問題がある。さらには、相互容量方式の利点であるマルチタッチ検出の性能が劣化する欠点、および、タッチ検出の反応速度が落ちるといった欠点もある。
However, the touch sensor system of
本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することにある。 The present invention has been made to solve the above problems. The purpose is to avoid erroneous detection of floating objects on the touch panel while maintaining the advantages of the mutual capacitance method.
本発明に係る検出回路は、上記の課題を解決するために、相互容量方式のタッチパネルから読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和を計算する計算部と、上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the detection circuit according to the present invention includes a calculation unit that calculates a sum of capacitance signals of each capacitance within a predetermined range read from a mutual capacitance type touch panel, And a determination unit that determines whether an object that has touched the touch panel is a ground object or a floating object based on a result of comparison with a predetermined threshold.
本発明の一態様によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, there is an effect that erroneous detection of an object in a floating state on a touch panel can be avoided while maintaining the advantage of the mutual capacitance method.
〔実施形態1〕
本発明に係る第1実施形態について、図1〜図7に基づいて以下に説明する。
1st Embodiment which concerns on this invention is described below based on FIGS.
(タッチセンサシステム1の構成)
図1は、本発明の実施形態1に係るタッチセンサシステム1の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、タッチセンサシステム1は、タッチパネル5および検出回路10を備えている。タッチパネル5は、ユーザの指またはユーザが使用するパッシブペンによるタッチを受け付けるタッチ面を有しており、このタッチ面に対する指またはパッシブペンによるタッチを検出回路10が検出する。
(Configuration of touch sensor system 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a
タッチパネル5は、タッチ面内の第1の方向(水平方向)に沿って互いに平行に配置された複数の導電性のドライブラインDL1〜DLn(nは2以上の整数)と、第1の方向と直交する第2の方向(垂直方向)に沿って互いに平行に配置された複数の導電性のセンスラインSL1〜SLm(mは2以上の整数)と、ドライブラインDL1〜DLnとセンスラインSL1〜SLmとの交点にそれぞれ形成される複数の静電容量(図1には不図示)とを備えている。本実施形態では、タッチパネル5においてマトリックス上に形成される各静電容量が、タッチセンサシステム1におけるタッチ検出用の各センサとして機能する。
The
図1に示すように、検出回路10は、ドライバ11、センスアンプ12、タイミングジェネレータ13、AD変換器14、容量分布計算部15、タッチ認識部16(特定部)、総和値計算部17(計算部)、および誤タッチ抑制部18(判定部)を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ドライバ11は、タッチパネル5内のドライブラインDL1〜DLnに電圧を印加することによって、タッチパネル5内の各静電容量を駆動する。ドライバ11は、各静電容量を逐次駆動または並列駆動することができる。逐次駆動時には各ドライブラインに駆動信号が順次供給され、一方、並列駆動時には符号系列に基づいて全ドライブラインに駆動信号が同時に供給される。
The
センスアンプ12は、ドライバ11によって駆動された各静電容量に対応する電圧を、センスラインSL1〜SLmを通して読み出す。逐次駆動時、センスアンプ12は、各センスラインにおける、駆動信号が供給されたドライブラインとの交点に形成される静電容量に対応する電圧を、各センスラインから読み取る。一方、並列駆動時には、各センスラインにおける全静電容量に対応する全電圧の線形和を、各センスラインから読み取る。各センスラインから読み取られた電圧は、いずれもAD変換器14に出力される。
The
タイミングジェネレータ13は、ドライバ11、センスアンプ12、およびAD変換器14の動作のタイミングを制御する。本実施形態のタイミングジェネレータ13は、ドライバ11の動作を規定する信号を生成してドライバ11に出力し、センスアンプ12の動作を規定する信号を生成してセンスアンプ12に出力し、かつ、AD変換器14の動作を規定する信号を生成してAD変換器14に出力する。
The
AD変換器14は、センスラインSL1〜SLmを通して読み出された各静電容量に対応する電圧をAD変換し、変換後のデジタルデータを静電容量信号として容量分布計算部15に供給する。
The
容量分布計算部15は、AD変換器14から供給された静電容量信号に基づいて、タッチパネル5内の各静電容量の分布(容量分布)を計算する。
The capacitance
タッチ認識部16は、タッチパネル5における物体によるタッチの有無を判定する。その際、タッチ認識部16は、まず、容量分布計算部15から供給される容量分布に対し、所定の検出領域を設定する。この領域は、たとえば4個×4個の交点に対応する広さを有する。タッチ認識部16は、この検出領域に含まれる各交点に対応する各静電容量の値と、予め設定された強度閾値とを比較する。そして、所定数以上の交点の静電容量が強度閾値値よりも高いか否かを判定する。
The
さらに、タッチ認識部16は、容量分布計算部15から供給される容量分布に対し、上述した検出領域を含みかつそれよりも広い所定の周辺領域を設定する。この領域は、たとえば7個×7個の交点に対応する広さを有する。タッチ認識部16は、この周辺領域に含まれる各交点に対応する各静電容量の値と、予め設定された周辺閾値とを比較する。そして、所定数以上の交点の静電容量が周辺閾値値よりも高いか否かを判定する。
Furthermore, the
タッチ認識部16は、上述した2つの判定結果に基づき、設定された検出領域に対する物体のタッチがあるか否かを判定する。タッチがあると判定した場合、タッチ認識部16は、その検出領域におけるタッチ座標を計算し、総和値計算部17に出力する。
The
総和値計算部17はタッチ認識部16によってタッチと認識された領域から抽出された座標を基準とした所定範囲内の交点に対応する静電容量の総和を計算する。この総和値は、タッチパネル5にフローティング状態の物体が置かれることによって生じる、駆動信号に対する干渉の影響の度合を判定するために使用される。
The total
誤タッチ抑制部18は、干渉信号計算部17によって計算された総和値と、予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づき、タッチと判定された座標に実際に触れた物体が、グランド状態の物体(ユーザの指またはパッシブペン等)とフローティング状態の物体(水滴または金属片等)とのいずれであるかを判定する。そして、検出領域に触れた物体がグランド状態の物体であると判定した場合、その物体のタッチ情報(タッチ座標等)を、タッチセンサシステム1に接続されるホスト装置2に出力する。
The erroneous
ホスト装置2は、誤タッチ抑制部18から供給されたタッチ情報に基づいて、たとえばタッチ座標に応じた所定の処理を実行するように、ホスト装置2において現在アクティブなアプリケーションソフトを制御する。
Based on the touch information supplied from the erroneous
(総和値計算の詳細)
総和値計算部17による総和値の計算について、具体例を用いて以下に説明する。図2は、本発明の実施形態1に係る相互容量方式のタッチパネル5の詳細を示す模式図である。説明を簡単するため、タッチパネル5が、4本のドライブラインDL1〜DL4および4本のセンスラインSL1〜SL4を有する場合を対象にして説明する。
(Details of total value calculation)
The calculation of the total value by the total
図2の例では、ドライブラインDL1〜DL4とセンスラインSL1〜SL4との各交点に、静電容量C11〜C44が形成される。より詳細には、センスラインSL1におけるドライブラインDL1〜DL4との各交点に、静電容量C11〜C14が形成される。センスラインSL2におけるドライブラインDL1〜DL4との各交点に、静電容量C21〜C24が形成される。センスラインSL3におけるドライブラインDL1〜DL4との各交点に、静電容量C31〜C34が形成される。センスラインSL4におけるドライブラインDL1〜DL4との各交点に、静電容量C41〜C44が形成される。 In the example of FIG. 2, capacitances C 11 to C 44 are formed at the intersections of the drive lines DL 1 to DL 4 and the sense lines SL 1 to SL 4 . More specifically, capacitances C 11 to C 14 are formed at the intersections of the sense lines SL 1 with the drive lines DL 1 to DL 4 . Capacitances C 21 to C 24 are formed at the intersections of the sense lines SL 2 with the drive lines DL 1 to DL 4 . Capacitances C 31 to C 34 are formed at the intersections of the sense lines SL 3 with the drive lines DL 1 to DL 4 . Capacitances C 41 to C 44 are formed at the intersections of the sense lines SL 4 with the drive lines DL 1 to DL 4 .
ドライブラインDL1〜DL4にそれぞれ駆動信号が供給され、これらに対する容量がセンスラインSL1〜SL4を通じて読み取られる。相互容量方式のタッチセンサシステム1は、この時の信号変化を、各静電容量C11〜44の値として読み取る。
Drive signals are supplied to the drive lines DL 1 to DL 4 , respectively, and capacitances for these are read through the sense lines SL 1 to SL 4 . The mutual capacitive
(グランド状態の物体の接触)
図3は、本発明の実施形態1において、指などのグランド状態の物体が接触されたときのタッチパネル5の様子を示す模式図である。以下では、ドライブラインDL2に駆動信号が供給され、この駆動信号を静電容量C22を介してセンスラインSL2から容量信号として読み取る例を説明する。
(Ground object contact)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of the
図2のようにタッチパネル5上に何も接触されていない場合とは異なり、図3のようにグランド状態の物体がタッチパネル5上に接触されている場合では、タッチパネル5における接触範囲31とグランド32との間に一定の結合容量Cgndが形成される。これにより、ドライブラインDL2に供給された駆動信号のうち一部がこの結合容量Cgndを介してグランド32側に流れるので、センスラインSL2を通じて読み取られる信号値がその分減少する。検出回路10は、この信号値における変化(減少)を読み取ることによって、接触範囲31に対する物体の接触を検出する。
Unlike the case where nothing is touched on the
(フローティング状態の物体の接触)
図4は、本発明の実施形態1において、水滴などのフローティング状態の物体が接触されたときのタッチパネル5の様子を示す模式図である。以下では、ドライブラインDL2およびDL3に逐次的に駆動信号が供給され、各駆動信号を静電容量C22およびC23を介してセンスラインSL2から逐次的に各容量信号として読み取る例を説明する。
(Contact with floating object)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of the
図3では、タッチパネル5上にフローティング状態の物体が接触されている。フローティング状態の物体はグランド32に接続されていないため、タッチパネル5におけるフローティング状態の物体の接触範囲41には、静電容量C22を介した電流経路以外の他の電流経路が形成される。当該他の電流経路には、タッチパネル5とフローティング状態の物体との間にある一定の結合容量が形成される。ドライブラインDL2に供給される駆動信号のうちの一部の電荷が、この結合容量にチャージされる。これにより、静電容量C22に加わる駆動信号が減少するので、センスラインSL2を通じて読み取られる容量信号の値が、図2の場合に比べて減少する。
In FIG. 3, the floating object is in contact with the
静電容量C22の値が読み取られた後、タッチパネル5における接触範囲41とフローティング状態の物体との間に形成された結合容量にチャージされた電荷は残っている。この状態で、ドライブラインDL3に駆動信号を供給し、静電容量C23を介して、センスラインSL2から容量信号として読み取る場合を考える。この場合、ドライブラインDL3に供給される駆動信号に、接触範囲41とフローティング状態の物体との間の結合容量にチャージされている電荷が合算されて、容量信号としてセンスラインSL2から読み取られる。この結果、静電容量C23の値は、図2の場合に比べて増加する。
After the value of the capacitance C 22 is read, the electric charge charged in the coupling capacitance formed between the
以上のように、静電容量C22における信号値は、チャージ電荷分だけ減少し、一方、その隣にある静電容量C23における信号値は、チャージ電荷分だけ増加する。したがって、これらの信号値を合算すると、各信号値におけるチャージ電荷分の減少量と増加量とが相殺される。この結果、信号値の合算値は、図2のようにタッチパネル5上に何の物体も接触されない場合の静電容量C22と静電容量C23との合算値に等しくなる。
As described above, the signal value of the electrostatic capacitance C 22 is reduced by the charge amount of electric charge, while the signal value in the capacitance C 23 next to it, increased by charging charge amount. Therefore, when these signal values are added together, the decrease amount and the increase amount of the charge charge in each signal value are offset. As a result, the sum of the signal values becomes equal to the sum of the capacitance C 22 and the capacitance C 23 when no object is touched on the
この原理は、本発明の発明者によって明らかにされたものである。本発明は、この原理を利用している。 This principle has been clarified by the inventors of the present invention. The present invention utilizes this principle.
以上では、タッチパネル5を逐次駆動する場合を例に挙げて説明したが、タッチパネル5を並列駆動する場合も、同様の原理が成立する。並列駆動方式の場合、ドライブラインDL1〜DL4に同時に駆動信号が供給される。これにより、ドライブラインDL3に供給される駆動信号による影響が、静電容量C22の値に現れるようになる。しかし、逐次駆動方式と同様に、静電容量C22の信号値と静電容量C23の信号値との和は、図2のようにタッチパネル5に何の物体も接触されていない場合の静電容量C22の信号値と静電容量C23の信号値との和に等しくなる。
In the above, the case where the
(容量分布)
次に、容量分布計算部15によって作成される容量分布を参照することによって、本実施形態の具体例を説明する。
(Capacity distribution)
Next, a specific example of this embodiment will be described by referring to the capacity distribution created by the capacity
図5は、本発明の実施形態1における、グランド状態の物体(指)がタッチパネル5に接触された状態の容量分布を示す図である。図6は、本発明の実施形態1における、フローティング状態の物体(水滴)がタッチパネル5に接触された状態の容量分布を示す図である。図5および図6では、静電容量の分布(容量分布)を3次元の容量信号図として示す。図5のグラフ51では、容量信号の値はいずれも正極性である。一方、図6のグラフ61では、容量信号の値は正極性になったり負極性になったりしている。図5および図6に示す3次元容量分布に基づき、各センスラインにおけるそれぞれの交点の容量信号の総和を取り、センスライン番号を横軸として一次元の容量信号の総和値として図示すると、図7のようになる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a capacitance distribution in a state where an object (finger) in a ground state is in contact with the
図7は、本発明の実施形態1における、1次元の容量信号を示すグラフである。図7において、点線70は、図5に示すグランド状態の物体(指)の接触に基づく容量分布から計算される1次元の容量信号和を示す。一方、実線71は、図6に示すフローティング状態の物体(水滴)の接触に基づく容量分布から計算される1次元の容量信号和を示す。
FIG. 7 is a graph showing a one-dimensional capacitance signal in
図7の実線71に示すように、指などのグランド状態の物体の接触に基づく容量分布を対象に、接触範囲に含まれるセンスライン上の各交点の各静電容量の信号値を総和を取れば、当該総和は指の接触を反映する形で大きな値となる。
As shown by the
一方、図7の点線70に示すように、水滴などのフローティング状態の物体に基づく容量分布を対象に、接触範囲に含まれるセンスライン上の各交点の各静電容量の信号値を総和を取れば、センスラインの延伸方向で隣り合う交点間の駆動信号の干渉を打ち消し合うように容量信号値が相殺される。この結果、フローティング状態の物体の接触に応じた総和が、グランド状態の物体の接触に応じた総和に比べて、はるかに小さな値となる。 On the other hand, as indicated by a dotted line 70 in FIG. 7, for the capacitance distribution based on a floating object such as a water drop, the sum of the signal values of the respective capacitances at the respective intersections on the sense line included in the contact range is obtained. For example, the capacitance signal value is canceled so as to cancel the interference of the drive signal between the adjacent intersections in the extending direction of the sense line. As a result, the sum corresponding to the contact of the floating object is much smaller than the sum corresponding to the contact of the ground object.
この総和の差に基づき、タッチパネル5に接触された物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体のいずれであるかを見分けることができる。たとえば、計算された総和を、予め設定された閾値と比較することによって、総和が閾値以上であれば、グランド状態の物体がタッチパネル5に接触されたと判定し、一方、総和が閾値未満であればフローティング状態の物体がタッチパネル5に接触されたと判定する。
Based on the difference of the sum, it is possible to distinguish whether the object touched on the
(精度の向上)
次に、グランド状態の物体とフローティング状態の物体との判定の精度を高める工夫の具体例を以下に説明する。
(Improved accuracy)
Next, a specific example of a device for improving the accuracy of determination between an object in a ground state and an object in a floating state will be described below.
図3のように、タッチを検出させたい物体(指等)が複数のセンスラインにまたがる場合、これらの複数のセンスラインを対象に、静電容量の総和を個別に計算する。たとえば図3のように接触範囲31がセンスラインSL2およびSL3に重なっている場合、センスラインSL2上の静電容量C21、C22、C23、およびC24の総和(第1の総和)を計算し、さらに、センスラインSL3上の静電容量C31、C32、C33、およびC34の総和(第2の総和)をそれぞれ計算する。
As shown in FIG. 3, when an object (such as a finger) whose touch is to be detected extends over a plurality of sense lines, the total sum of capacitances is individually calculated for the plurality of sense lines. For example, when the
そして、たとえば、グランド状態の物体のタッチ検出精度をより高めたい場合、複数のセンスラインから計算した各総和の少なくともいずれかが、予め設定された基準値以上である場合に、グランド状態のタッチとすればよい。逆にフローティング状態の物体の誤検出回避制度を高めたい場合、複数の総和のすべてが予め設定された基準値以上である場合に、グランド状態の物体のタッチとすればよい。 For example, when it is desired to further improve the touch detection accuracy of an object in the ground state, when at least one of the totals calculated from the plurality of sense lines is equal to or greater than a preset reference value, do it. Conversely, when it is desired to improve the false detection avoidance system for floating objects, when all of a plurality of sums are equal to or greater than a preset reference value, the touch of a ground object may be used.
グランド状態の物体の接触によって容量信号が検出される範囲が予め判明していれば、センスライン上の静電容量の総和を取る範囲を、グランド状態の物体の接触によって容量信号が検出される範囲に限定すればよい。たとえば図3では、センスラインSL2上の、接触範囲31に含まれる静電容量C22と静電容量C23の2つを総和を取ればよい。これにより、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とを区別する際の判定精度をより高めることができる。
If the range in which the capacitance signal is detected by the contact of the grounded object is known in advance, the range in which the capacitance signal is detected by the contact of the grounded object is selected as the range where the total capacitance on the sense line is taken. It may be limited to. For example, in FIG. 3, the sum of the capacitance C 22 and the capacitance C 23 included in the
以上のように、本実施形態によれば、タッチセンサシステム1は、フローティング状態の物体を起因とする容量信号と、グランド状態の物体を起因とする容量信号とを正確に判別できる。これにより、タッチパネル5に対するフローティング状態の物体の接触を、グランド状態の物体によるタッチであると誤って検出することを未然に防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
〔実施形態2〕
本発明に係る実施形態2について、以下に説明する。上述した実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
タッチセンサシステム1は、グランド状態の物体として、指以外に先端径の小さいパッシブペンによるタッチを検出することもできる。一般に、径の小さいパッシブペンを読み取るためには、タッチセンサシステム1のSNR(シグナル−ノイズ比)をより高くする必要がある。本実施形態では、相互容量方式のタッチセンサシステム1において、SNRを高くするために、並列駆動を利用する。
The
並列駆動方式では、駆動信号を全ドライブラインに同時に供給し、それから、センスラインから読み取られる容量信号を、駆動信号に対応する信号を使用して復号する。これにより、タッチパネル5内の各交点における静電容量から得られる容量信号(相互静電信号)を生成する。
In the parallel drive method, the drive signal is supplied to all the drive lines simultaneously, and then the capacitance signal read from the sense line is decoded using a signal corresponding to the drive signal. Thereby, a capacitance signal (mutual electrostatic signal) obtained from the capacitance at each intersection in the
並列駆動方式では、全ドライブラインラインに同時に駆動信号を印加するため、復号される各交点の容量信号には、原理的に、対応するドライブラインする供給された駆動信号による信号のみならず、すべてのドライブラインに供給された各駆動信号による信号の成分が含まれる。通常、容量信号に対する、交点に対応するドライブラインの駆動信号以外のドライブラインの駆動信号による影響は小さい。しかし、パッシブペンによって生成される小さい容量信号を読み取るためには、この影響を無視できない。すなわち、センスライン上の所望の交点(静電容量)以外の箇所(他の交点)の静電容量に大きな変化が生じると、当該所望の交点において生じる小さい容量信号の判定が困難になる。 In the parallel drive method, since drive signals are simultaneously applied to all drive line lines, in principle, the capacity signals at the respective intersections to be decoded are all not only signals corresponding to the supplied drive signals supplied to the corresponding drive lines, but also all of them. The signal component of each drive signal supplied to the drive line is included. Normally, the influence of the drive line drive signals other than the drive line drive signals corresponding to the intersections on the capacitance signal is small. However, this effect cannot be ignored for reading small capacitive signals generated by passive pens. That is, when a large change occurs in the capacitance at other locations (other intersections) than the desired intersection (capacitance) on the sense line, it is difficult to determine a small capacitance signal generated at the desired intersection.
実施形態1において説明した、複数のセンスラインを対象とした各総和の計算に基づく判定方法は、パッシブペンによるタッチには適用しづらい。径が小さいためにパッシブペンがタッチパネル5において接触する範囲が非常に狭く、これによりパッシブペンの接触によって静電容量が変化する範囲(容量信号が検出される範囲)が非常に狭くなるからである。
The determination method based on the calculation of each sum for a plurality of sense lines described in the first embodiment is difficult to apply to touch with a passive pen. This is because the range in which the passive pen touches the
径の小さいパッシブペンによる接触(タッチ)と、フローティング状態の物体による接触とを区別するためには、容量信号の総和を取る範囲を工夫する必要がある。上述したように、並列駆動方式では、各交点からの容量信号に、全ドライブラインの駆動信号の成分が含まれている。しかし、あるセンスライン上の交点からのすべての容量信号の総和は、対応するドライブラインの駆動信号による容量信号のみがセンスラインを通じて読み取られるという理想の状態での総和に等しくなる。これは、センスラインから読み取られる容量信号に影響を与える信号が、駆動信号以外に存在しないからである。 In order to distinguish contact (touch) with a small-diameter passive pen from contact with a floating object, it is necessary to devise a range in which the sum of the capacitance signals is taken. As described above, in the parallel drive system, the drive signal components of all the drive lines are included in the capacitance signal from each intersection. However, the sum of all the capacitance signals from the intersection on a certain sense line is equal to the sum in an ideal state in which only the capacitance signal based on the drive signal of the corresponding drive line is read through the sense line. This is because there is no signal that affects the capacitance signal read from the sense line other than the drive signal.
計算される総和が理想の状態での総和と等しくならない場合、駆動信号を供給する信号源以外の他の信号源が存在し、これがセンスラインに信号を供給しているか、あるいは、センスライン以外に電荷の逃げ道がある。センスライン以外に電荷の逃げ道がある場合とは、グランド状態の物体がタッチパネル5上に置かれる場合である。フローティング状態の物体には電荷の逃げ道がない。したがって、フローティング状態の物体がタッチパネル5上に置かれるとき、あるセンスラインから計算される容量信号の総和は、理想状態の総和に等しくなる。すなわち、センスライン上のすべて交点からの容量信号の総和を取る結果、総和がゼロに近づくことは、グランド状態の物体がそのセンスラインに対応する交点上に置かれていないことを意味する。
If the calculated sum is not equal to the sum in the ideal state, there is another signal source other than the signal source that supplies the drive signal, which supplies the signal to the sense line, or other than the sense line There is a way to escape charges. The case where there is a charge escape path other than the sense line is a case where an object in the ground state is placed on the
本実施形態のタッチセンサシステム1は、この原理を利用するによって、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とを区別する。すなわち、誤タッチ抑制部18は、あるセンスライン上のすべての交点からの容量信号をすべて合算することによって、判定用の総和を計算する。そして、この総和が閾値を超えた場合に、グランド状態の物体がタッチパネル5にタッチされたと判定し、一方、総和が閾値未満ならフローティング状態の物体がタッチパネル5にタッチされたと判定する。これにより、径の小さいパッシブペンがタッチパネル5に接触した場合の、駆動信号の小さい干渉による小さい容量信号を考慮できるので、パッシブペンとフローティング状態の物体とを正確に判別できる。
The
〔実施形態3〕
本発明に係る実施形態3について、図8および図9に基づいて以下に説明する。上述した実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Embodiment 3]
A third embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Each member common to the above-described embodiment is denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態では、あるセンスラインにそれぞれのグランド状態の異なる物体(指およびパッシブペン)が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合に、これらを区別する方法について説明する。この実現のためには、実施形態1および2に比べてさらに工夫が必要である。 In the present embodiment, when objects (finger and passive pen) having different ground states are placed simultaneously on a certain sense line, and both a ground state object and a floating state object are placed on a certain sense line. In this case, a method for distinguishing these will be described. In order to realize this, further ingenuity is required as compared with the first and second embodiments.
図8は、本発明の実施形態3において、あるセンスラインにグランド状態の異なる物体(指およびパッシブペン)が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合のタッチパネル5の様子を示す図である。この図では、ドライブラインDL1〜DL16およびセンスラインSL1〜SL10を有するタッチパネル5を例に挙げて説明する。図中、煩雑さを避けるために、各交点に形成される各静電容量は図示していない。
FIG. 8 shows a case where objects having different ground states (finger and passive pen) are placed on a certain sense line at the same time in
図8において、センスラインSL3およびSL4に着目すると、これらの上には指81およびペン82の双方が置かれている。この状況では、指81の接触範囲からより高い容量信号が読み取られ、一方、ペン82の接触範囲からより低い容量信号が読み取られる。
8, focusing on the sense line SL 3 and SL 4, on top of both of these
ここで、センスラインSL3上の全交点の容量信号の総和を取ると、指81の置かれた位置における交点からの高い容量信号が総和に反映されるので、総和の値が非常に大きくなってしまう。したがって、この総和に基づきペン82のタッチを判定した場合、実際のペン82によるタッチであれば正しく判定できるが、実は狭い範囲でのフローティング物体による接触であった場合も同様に総和が閾値よりも大きくなるので、これを誤ってペン82のタッチであると判定してしまう。
Here, taking the sum of all the intersections of the capacitance signal on the sense line SL 3, since a high capacitance signal from the intersection of the placed position of the
これを避けるために、本実施形態では、センスラインSL3上の容量信号の総和を計算する際、指81用の総和と、ペン82用の総和とをそれぞれ計算する。その際、所定の基準値を設け、これよりも容量信号が大きくなる指81の接触範囲を対象にして総和を計算する場合、指81の接触範囲内の全交点(図8では3ライン分の交点)の容量信号を合算する。これにより、実施形態1と同様に、指81のタッチを正確に判定することができる。
To avoid this, in the present embodiment, when calculating the sum of the capacitance signal on the sense line SL 3, to calculate the sum for the
一方、ペン82用の総和を計算する際には、センスラインSL2上の全交点の容量信号のうち、所定の基準値よりも大きい容量信号を除くようにする。図8の例では、指81の接触範囲に含まれる3ライン分の交点の容量信号を総和に含めず、これら以外の各交点の容量信号の総和を取る。これにより、ペン82用の総和に指81に由来する大きい容量信号が反映されなくなるので、実施形態2と同様に、ペン82のタッチを正確に判定することができる。また、ペン82が置かれたセンスラインSL2上に、指81では無く、ペン82の接触によって発生する容量信号と同程度の容量信号を発生させる何らかのフローティング物体が置かれることもあり得る。そこで、これに対処すべく、所定の基準値よりも大きい容量信号を除くようにする範囲を、タッチ認識部16によって計算された座標を基準とした所定数(たとえば3本)のセンスライン分の範囲にする。これにより、フローティング物体がペン82と誤検出されることを防ぐことができる。
On the other hand, when calculating the sum of the
次に、図8において、センスラインSL8〜SL10に着目すると、これらの上にはフローティング物体83および指84の双方が置かれている。したがって、たとえばセンスラインSL8上の全交点の容量信号をすべて合算すると、これら両方の物体による容量信号が加算されるため、計算された総和の値が非常に大きくなる。また、こうして計算される総和を、フローティング物体83および指84のタッチ判定に使用する必要が生じる。
Next, focusing on the sense lines SL 8 to SL 10 in FIG. 8, both the floating
この結果、指84の方は、計算した総和が閾値よりも大きいことからグランド状態の物体によるタッチであると正確に判定される。一方、フローティング物体83の方も、総和が閾値よりも大きいために、指84と同様に、グランド状態の物体によるタッチであると判定されてしまい、これにより誤検出が生じる。
As a result, the
そこでこれを防ぐために、フローティング物体83用の総和と、指84用の総和とを個別に計算する。たとえば、フローティング物体83による容量信号が指84による容量信号と同じ程度の大きさであれば、フローティング物体83用の総和を、フローティング物体83の接触範囲内の所定数(たとえば3本)のドライブライン分の容量信号の総和として計算する。同様に、指84用の総和を、指84の接触範囲内の所定数(たとえば3本)のドライブライン分の容量信号の総和として計算する。これにより、フローティング物体83および指84のタッチを正確に判定することができる。
In order to prevent this, the sum for the floating
もしタッチパネル5において、3本のドライブライン以内にフローティング物体83と指84との双方が置かれていれば、これらを明確に区別することはできない。しかし、通常、2本のドライブライン間の距離は5mm程度であるため、フローティング物体83および指84の大きさを考えると、3本分の範囲で十分に問題のない広さであると言える。すなわち、3本のドライブライン分の範囲で容量信号の総和を取れば、フローティング物体83と指84とを十分正確に判別することができる。
If both the floating
以上のように、本実施形態では、容量信号に対して所定の閾値を設け、閾値よりも容量信号が大きい交点についてはより狭い範囲で容量信号の総和を計算し、一方、閾値よりも容量信号が小さい交点については、より広い範囲で総和を計算する。すなわち、閾値よりも大きい各容量信号を、指とフローティング状態の物体との判別のための総和の計算に利用し、一方、閾値よりも小さい各容量信号を、パッシブペンとフローティング状態の物体との判別のための総和に計算に利用する。これにより、あるセンスラインにグランド状態の異なる物体(指およびパッシブペン)が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合に、これらを正確に区別することができる。 As described above, in the present embodiment, a predetermined threshold is provided for the capacitance signal, and the sum of the capacitance signals is calculated in a narrower range for intersections where the capacitance signal is larger than the threshold, while the capacitance signal is larger than the threshold. For intersections where is small, the sum is calculated over a wider range. That is, each capacitance signal that is larger than the threshold is used to calculate the sum for discrimination between the finger and the floating object, while each capacitance signal that is smaller than the threshold is used for the passive pen and the floating object. It is used for calculation in the sum for discrimination. Thus, when objects with different ground states (finger and passive pen) are placed on a sense line at the same time, and when both a ground object and a floating object are placed on a sense line, Can be accurately distinguished.
(処理の流れ)
本実施形態におけるタッチセンサシステム1の処理フローについて、図9を参照して以下に説明する。図9は、本発明の各実施形態に係るタッチセンサシステム1における処理の流れを説明するフローチャートである。
(Process flow)
A processing flow of the
この図に示すように、まず、容量分布計算部15が、タッチパネル5における静電容量の分布を計算する(S1)。次に、タッチ認識部16が、タッチパネルに接触した物体を、指またはパッシブペンのいずれかであると特定する。その際、タッチ認識部は、容量分布における各容量信号の大きさおよび容量分布の形状に基づき、タッチパネル5における物体のタッチ座標およびタッチタイプ(指またはパッシブペン)を計算する(S2)。
As shown in this figure, first, the capacitance
次に総和値計算部17が、計算されたタッチタイプがペンタッチであるか否かを判定する(S3)。S3における判定の結果がYESであれば、総和値計算部17は、ペンタッチ座標を基準とした、パッシブペンに応じた予め設定された範囲内の容量信号の総和を計算する(S4)。一方、ステップS3における判定の結果がNoであれば、総和値計算部17は、指タッチ座標を含の予め設定された範囲内の容量信号を総和を計算する(S5)。
Next, the total
S4またはS5の後、誤タッチ抑制部18が、計算された総和が、予め設定された閾値以上か否かを判定する(S6)。ステップS6における判定の結果がYESであれば、誤タッチ抑制部18は、タッチ座標等を含むタッチ情報をホスト装置2に出力する(S7)。一方、ステップS6における判定の結果がNoであれば、誤タッチ抑制部18は、タッチ情報をホスト装置2に出力しない(S8)。S7またはS8の後、図8に示す処理は終了する。
After S4 or S5, the erroneous
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る検出回路は、相互容量方式のタッチパネルから読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和を計算する計算部(総和値計算部17)と、上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部(誤タッチ抑制部18)とを備えていることを特徴としている。
[Summary]
The detection circuit according to the first aspect of the present invention includes a calculation unit (total value calculation unit 17) that calculates a sum of capacitance signals of respective capacitances within a predetermined range read from a mutual capacitance type touch panel, and the total And a determination unit (erroneous touch suppression unit 18) that determines whether an object that has touched the touch panel is a ground state object or a floating state object based on a comparison result between the threshold value and a predetermined threshold value. It is characterized by being.
上記の構成によれば、フローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合、駆動信号による各静電容量への干渉の影響が、所定の範囲内の容量信号の総和を計算することによって、打ち消される。したがって、フローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合の容量信号の総和は、グランド状態の物体がタッチパネルに接触した場合の容量信号の総和に比べて著しく小さくなる。検出回路は、この原理に基づき、計算された総和が閾値以上であればグランド状態の物体がタッチパネルに接触し、一方、総和が閾値未満であればフローティング状態の物体がタッチパネルに接触したと、正確に判定することができる。 According to the above configuration, when an object in a floating state touches the touch panel, the influence of interference on each capacitance due to the drive signal is canceled by calculating the sum of the capacitance signals within a predetermined range. Therefore, the sum of the capacitance signals when the floating state object touches the touch panel is significantly smaller than the sum of the capacity signals when the ground state object touches the touch panel. Based on this principle, the detection circuit accurately detects that an object in the ground state touches the touch panel if the calculated sum is equal to or greater than the threshold value, while an object in the floating state touches the touch panel if the sum is less than the threshold value. Can be determined.
以上のように、本発明によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができる。 As described above, according to the present invention, erroneous detection of an object in a floating state on the touch panel can be avoided while maintaining the advantage of the mutual capacitance method.
本発明の態様2に係る検出回路は、上記態様1において、上記計算部は、上記タッチパネルのセンスラインの延伸方向における所定数の各容量信号の総和を計算することを特徴としている。
In the detection circuit according to
上記の構成によれば、駆動信号の干渉の影響を効果的に打ち消すことができるので、判定の精度を高めることができる。 According to said structure, since the influence of the interference of a drive signal can be canceled effectively, the precision of determination can be improved.
本発明の態様3に係る検出回路は、上記態様1または2において、上記タッチパネルに接触した上記物体を、指またはパッシブペンのいずれかであると特定する特定部(タッチ認識部16)をさらに備え、上記計算部は、上記総和を計算する際、上記特定部による特定結果に応じた異なる上記所定の範囲内の各上記静電容量を合算することを特徴としている。
The detection circuit according to
上記の構成によれば、タッチパネルへの接触範囲が広い指と狭いパッシブペンとで、容量信号を合算する範囲を異ならせることによって、指とフローティング状態の物体との判別、およびパッシブペンとフローティング状態の物体との判別をいずれも正確に行うことができる。 According to the above configuration, the finger and the passive pen are in a floating state by differentiating the range in which the capacitance signals are combined between a finger having a wide touch range to the touch panel and a narrow passive pen, and the passive pen and the floating state. It is possible to accurately discriminate from any other object.
本発明の態様4に係る検出回路は、上記態様3において、上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記指であると特定された場合、上記センスライン上の上記指に対応する範囲内の静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴としている。
In the detection circuit according to
上記の構成によれば、指に対応する範囲内の、より高い容量信号を合算して総和を計算するので、タッチパネルに接触した物体が指なのかフローティング状態の物体なのかを正確に判定することができる。 According to the above configuration, the sum of the higher capacity signals within the range corresponding to the finger is added to calculate the sum, so it is possible to accurately determine whether the object touching the touch panel is a finger or a floating object Can do.
本発明の態様5に係る検出回路は、上記態様4において、上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記パッシブペンであると特定された場合、上記センスライン上のすべての静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴としている。
In the detection circuit according to
上記の構成によれば、狭い範囲で小さい容量信号が生じるパッシブペンの接触を、フローティング状態の物体の接触であると誤検出することを回避することができる。 According to the above configuration, it is possible to avoid erroneously detecting a passive pen contact that generates a small capacitance signal in a narrow range as a contact of an object in a floating state.
本発明の態様6に係るタッチセンサシステム は、相互容量方式のタッチパネルと請求項1〜5のいずれか1項に記載された検出回路とを備えていることを特徴としている。
A touch sensor system according to an
上記の構成によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができるタッチセンサシステムを実現することができる。 According to said structure, the touch sensor system which can avoid the misdetection of the object of the floating state in a touch panel, maintaining the advantage of a mutual capacitance system is realizable.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものでは無く、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1 タッチセンサシステム
2 ホスト装置
5 タッチパネル
10 検出回路
11 ドライバ
12 センスアンプ
13 タイミングジェネレータ
14 AD変換器
15 容量分布計算部
16 タッチ認識部
17 総和値計算部
18 誤タッチ抑制部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部とを備えていることを特徴とする検出回路。 A calculation unit that calculates the sum of capacitance signals of each capacitance within a predetermined range read from the mutual capacitance type touch panel;
A determination unit configured to determine whether an object touching the touch panel is a ground state object or a floating state object based on a comparison result between the sum and a predetermined threshold value; Detection circuit.
上記計算部は、上記総和を計算する際、上記特定部による特定結果に応じた異なる上記所定の範囲内の各上記静電容量を合算することを特徴とする請求項1または2に記載の検出回路。 Further comprising a specifying unit for specifying the object in contact with the touch panel as either a finger or a passive pen;
3. The detection according to claim 1, wherein when calculating the sum, the calculation unit adds the capacitances in the predetermined range that differ according to a specification result by the specification unit. circuit.
請求項1〜5のいずれか1項に記載された検出回路とを備えていることを特徴とするタッチセンサシステム。 A touch sensor system comprising: a mutual capacitive touch panel; and the detection circuit according to claim 1.
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2015
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