JP2019071019A - タッチパネルの制御回路、制御方法、それを用いたタッチ式入力装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチタッチに起因する電流の変動成分を高精度に検出可能な制御回路を提供する。【解決手段】駆動回路２０４は、タッチパネル１００の第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間に駆動電圧を印加する。電流検出回路２０６は、第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間に流れるパネル電流Ｉｘから、所定電流を減じた電流量Ｉｘ’を示すデジタルの電流検出値Ｓ２を生成する。前記所定電流は、キャリブレーションで決定され、電流量Ｉｘ’が２点間距離がゼロであるシングルタッチ状態において実質的にゼロとなるように調節される。【選択図】図４

Description

本発明は、抵抗膜方式タッチパネルに関する。

近年のスマートホン、タブレット端末、ラップトップコンピュータ、ポータブルオーディオ機器、デジタルカメラなどの電子機器は、指で接触することによって電子機器を操作するためのタッチパネル（タッチセンサ）を備える（特許文献１）。

図１は、抵抗膜式タッチパネルを模式的に示す図である。抵抗膜式タッチパネル（以下、単にタッチパネルという）１００は、第１抵抗膜１０２、第２抵抗膜１０４、Ｘ電極のペア１０６、Ｙ電極１０８を有する。説明のために、Ｘ軸とＹ軸を図示の方向にとる。第１抵抗膜１０２および第２抵抗膜１０４は、ギャップを隔てて対向して配置される。Ｘ電極のペア１０６は、第１抵抗膜１０２の対向するＹ方向に延びる２辺に沿って形成される。またＹ電極のペア１０８は、第２抵抗膜１０４の対向するＸ方向に延びる２辺に沿って形成される。Ｘ電極のペア１０６からは、配線（端子）ＸＰ，ＸＮが引き出され、Ｙ電極のペア１０８からは、配線ＹＰ，ＹＮが引き出される。

ユーザが任意の点（接触点）Ｐ_Ｔで接触すると、その点Ｐ_Ｔにおいて第１抵抗膜１０２と第２抵抗膜１０４が接触する。接触抵抗はＲｃで示される。Ｘ座標を検出する際には、Ｘ電極のペア１０６の間に定電圧（駆動電圧）Ｖ_ＤＲＶが印加され、接触点Ｐ_Ｔには、定電圧Ｖ_ＤＲＶを抵抗Ｒｘ_１，Ｒｘ_２で分圧した電位Ｖｘが発生する。
Ｖｘ＝Ｖ_ＤＲＶ×Ｒｘ_１／（Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２）

Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２は、配線ＸＰとＸＮの間のパネルのインピーダンス（パネル抵抗Ｒｘという）であり、パネルに固有の値であるから、
Ｖｘ＝Ｖ_ＤＲＶ×Ｒｘ_１／Ｒｘ
となる。抵抗Ｒｘ_１はＸ座標に応じた値を有するから、測定される電圧Ｖｘは、Ｘ座標を表す。配線ＹＰ，ＹＮをともにハイインピーダンスとしたとき、配線ＹＰ，ＹＮの電位は、第２抵抗膜１０４を介して接触点の電位Ｖｘが観察される。

Ｙ座標を検出する際には、同様にしてＹ電極のペア１０８の間に定電圧Ｖ_ＤＲＶが印加され、第１抵抗膜１０２の電位Ｖｙが測定される。
Ｖｙ＝Ｖ_ＤＲＶ×Ｒｙ_１／（Ｒｙ_１＋Ｒｙ_２）

近年、マルチタッチに対応したタッチパネルが要求されている。特許文献２，３には、抵抗膜方式のタッチパネルにおけるマルチタッチの検出技術が開示される。図２は、マルチタッチが発生したときのタッチパネルの等価回路図である。Ｒｃ_１，Ｒｃ_２は、接触抵抗を表し、Ｒｙ_２は、第２抵抗膜１０４の２点Ｐ_１，Ｐ_２間のインピーダンスを表す。

マルチタッチの二点Ｐ_１，Ｐ_２間の距離が長いほど、第１抵抗膜１０２と第２抵抗膜１０４の合成インピーダンスが低下する。したがって、合成インピーダンスＺｘを検出することで、二点の座標を検出できる。合成インピーダンスＺｘの検出のために、パネルに流れる電流（パネル電流Ｉｘ）が検出される。Ｙ座標についても同様である。

特開２００９−４８２３３号公報 米国特許第８，３９０，５９６Ｂ２号明細書 米国特許第８，８６０，６７３Ｂ２号明細書

パネル電流Ｉｘは、以下の式で与えられる。
Ｉｘ＝Ｖ_ＤＲＶ／Ｚｘ
Ｚｘ＝Ｒｘ_１＋Ｒｘ_３＋Ｒｘ_２//（Ｒｃ_１＋Ｒｙ_２＋Ｒｃ_２）
//は並列な抵抗の合成抵抗を表す。
Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２＋Ｒｘ_３＝Ｒｘが成り立つ。

図３（ａ）、（ｂ）は、２点間距離Δｘとパネル電流Ｉｘの関係を示す図である。ここでは模式的に、この関係式を直線で示すが、実際にはより複雑な曲線となる。

１点タッチの状態は２点間距離Δｘのゼロに相当する。２点間距離ΔｘがゼロであるときのパネルのインピーダンスＺｘは、
Ｚｘ＝Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２＋Ｒｘ_３＝Ｒｘ
であり、非タッチ状態のそれと等しく、そのときのパネル電流Ｉｘ_０は、
Ｉｘ_０＝Ｖ_ＤＲＶ／Ｒｘ
で与えられる。２点間距離Δｘが大きくなると、パネル電流Ｉ_ｘはＩｘ_０から増大していく。つまり電流Ｉｘ_０はタッチの有無にかかわらず安定的に流れるものであり、本明細書において一定電流あるいは一定成分と称する。

近年、抵抗膜の低抵抗化が進められており、パネル抵抗Ｒｘが小さくなっている。図３（ａ）はパネル抵抗Ｒｘが相対的に大きい場合、図３（ｂ）はパネル抵抗Ｒｘが相対的に低い場合を示す。パネル電流Ｉｘは、比較しやすいように最大値が同じになるように正規化されている。図３（ａ）、（ｂ）の比較からわかるように、パネル抵抗Ｒｘが小さくなると、２点間距離Δｘの変化に対する、パネル電流Ｉｘの感度が低下する。

別の観点からみると、図３（ａ）、（ｂ）のパネル電流Ｉｘを、同じ電流分解能で量子化した場合、図３（ｂ）では、パネル電流Ｉｘに含まれる２点間距離に依存する変動成分の実効的な分解能が著しく低下する。なおこの問題を当業者の一般的な認識と捉えてはならない。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、タッチに起因する電流の変動成分を高精度に検出可能な制御回路の提供にある。

本発明のある態様は、タッチパネルの制御回路に関する。タッチパネルは、ギャップを隔てて設けられる第１抵抗膜および第２抵抗膜と、第１抵抗膜の対向する二辺から引き出される第１端子、第２端子と、を有するものである。制御回路は、第１端子と第２端子の間に駆動電圧を印加する駆動回路と、第１端子と第２端子の間に流れるパネル電流を検出する電流検出回路と、を備える。電流検出回路は、パネル電流から所定電流を減じた電流量を示すデジタルの電流検出値を生成する。

この態様によると、パネル電流から２点間距離に依存しない一定成分を除去あるいは低減し、２点間距離に依存する変動成分を検出対象とすることができる。これにより、変動成分に対する実効的な検出精度を高めることができる。

所定電流は、非タッチ状態において生成された電流検出値にもとづいて設定されてもよい。
キャリブレーション工程において、電流検出値が示す電流量がゼロに近づくように、所定電流の値を調節することにより、電流検出値に含まれる２点間距離に依存しない一定成分をゼロに近づけることができる。

電流検出回路は、パネル電流に応じたセンス電流を生成する電流コピー回路と、所定電流に対応する補正電流を生成する可変電流源と、センス電流と補正電流の差分をセンス電圧に変換するＩ／Ｖ（電流／電圧）変換回路と、センス電圧を電流検出値に変換するＡ／Ｄコンバータと、を含んでもよい。

Ｉ／Ｖ変換回路は、そのゲインが調節可能であってもよい。これによりＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを有効利用できる。

Ａ／Ｄコンバータは、その入力レンジが調節可能であってもよい。これにより、残留する一定成分を低減できる。

駆動回路は、プッシュプルの出力段を有してもよい。電流コピー回路は、出力段のハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタそれぞれに流れる電流のコピーを生成し、それらの差分をセンス電流としてもよい。
駆動回路が、パネル電流をソース（吐き出す）する構成では、パネル電流の大部分がハイサイドトランジスタに流れる電流となるが、ローサイドトランジスタにも無視できないアイドル電流が流れる場合がある。この構成によれば、出力段のアイドル電流の影響を除去して、パネル電流を正確に検出できる。

Ｉ／Ｖ変換回路は、一方の入力に駆動電圧を受け、他方の入力に、センス電流と補正電流の差分を受けるトランスインピーダンスアンプを含んでもよい。

制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明の別の態様は、タッチ式入力装置に関する。タッチ式入力装置は、タッチパネルと、タッチパネルと接続される上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、タッチ式入力装置を備えてもよい。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、マルチタッチに起因する電流の変動成分を高精度に検出できる。

抵抗膜式タッチパネルを模式的に示す図である。 マルチタッチが発生したときのタッチパネルの等価回路図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、２点間距離Δｘとパネル電流Ｉｘの関係を示す図である。 実施の形態に係るタッチ式入力装置を備える電子機器のブロック図である。 シングルタッチ時のＸ座標の検出の原理を説明する図である。 マルチタッチ時のＸ座標の検出の原理を説明する図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、制御回路における信号処理を説明する図である。 一実施例に係る電流検出回路の回路図である。 図８の電流検出回路の具体的な構成例を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図４は、実施の形態に係るタッチ式入力装置４を備える電子機器１のブロック図である。電子機器１は、スマートホン、タブレット端末、ノート型ＰＣ、ポータブルオーディオプレイヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであり、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルや有機ＥＬパネルを有するディスプレイパネル２を備える。タッチ式入力装置４は、ディスプレイパネル２とともに電子機器１に搭載される。

タッチ式入力装置４は、タッチパネル１００および制御回路２００を備える。タッチパネル１００は、ディスプレイパネル２の表層に配置され、タッチ式の入力装置として機能する。タッチ式入力装置４は、ユーザが指やペンなど（以下、指６）でタッチしたポイント（点）のＸ座標およびＹ座標を判定する。タッチパネル１００は４線（４端子）抵抗膜式であり、その構成は図１を参照して説明した通りである。

タッチパネル１００は、第１抵抗膜１０２、第２抵抗膜１０４、第１端子ＸＰ、第２端子ＸＮ、第３端子ＹＰ、第４端子ＹＮを備える。第１抵抗膜１０２および第２抵抗膜１０４は、Ｘ軸およびＹ軸に対して垂直なＺ軸方向にギャップを隔ててオーバーラップして配置される。第１抵抗膜１０２のＹ軸方向に延びる２辺は、第１端子ＸＰおよび第２端子ＸＮと接続される。第２抵抗膜１０４のＸ軸方向に延びる２辺は、第３端子ＹＰおよび第４端子ＹＮと接続される。

タッチ式入力装置４は、ユーザが１点でタッチするシングルタッチと、ユーザが２点（あるいは３点以上）でタッチするマルチタッチの入力をサポートする。制御回路２００は、タッチ式入力装置４の第１端子ＸＰ〜第４端子ＹＮと接続され、ユーザがタッチした点のＸ座標ならびにＹ座標を検出する。

制御回路２００は、座標検出回路２０２を備え、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。座標検出回路２０２は、タッチパネル１００に適切な電気信号を印加し、タッチの有無およびタッチした座標に応じてタッチパネル１００に生ずる電気的な変化にもとづいて、座標（あるいはジェスチャ入力）を検出する。座標検出回路２０２は、主として、以下の４つのモードで動作する。

φ１． シングルタッチ（１点タッチ）、Ｘ座標検出モード
φ２． シングルタッチ、Ｙ座標検出モード
φ３． マルチタッチ、Ｘ座標検出モード
φ４． マルチタッチ、Ｙ座標検出モード

座標検出回路２０２は、駆動回路２０４、電流検出回路２０６、電圧検出回路２０８、信号処理部２１０を含む。信号処理部２１０の処理の一部、あるいは全部は、制御回路２００の外部に設けられたプロセッサに委ねてもよい。

各モードにおける駆動回路２０４、電流検出回路２０６、電圧検出回路２０８の機能を説明する。

（シングルタッチ検出）
図５は、シングルタッチ時のＸ座標の検出の原理を説明する図である。モードφ１において、駆動回路２０４は、第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間に、駆動電圧（バイアス電圧）Ｖ_ＤＲＶを印加する。たとえば駆動回路２０４は、たとえば第１端子ＸＰに駆動電圧Ｖ_ＤＲＶに相当する定電圧Ｖ_ＲＥＧを供給し、第２端子ＸＮを接地してもよい。

この状態でユーザがある座標Ｐ_Ｔを１点タッチすると、座標Ｐ_Ｔの電位Ｖ_Ｔは、式（１）で与えられる。
Ｖ_Ｔ＝Ｖ_ＲＥＧ×Ｒｘ_２／（Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２）＝Ｖ_ＲＥＧ×Ｒｘ_２／Ｒｘ …（１）
Ｒｘ＝Ｒｘ_１＋Ｒｘ_２は、タッチしないときの第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間のインピーダンス、すなわち第１抵抗膜１０２の抵抗値を表す。Ｒｘ_２はＸＮとＰ_Ｔの距離に応じており、第２端子ＸＮをＸ＝０に取ったとき、Ｒｘ_２はＸ座標（ＸＮからの距離Ｘ）に比例する。ＸＰとＸＮの距離をＸ_ＭＡＸとするとき、
Ｒｘ_２＝Ｒｘ／Ｘ_ＭＡＸ×Ｘ …（２）
で表される。式（２）を式（１）に代入すると、式（３）を得る。
Ｖ_Ｔ＝Ｖ_ＲＥＧ×Ｘ／Ｘ_ＭＡＸ …（３）
すなわち点Ｐ_ＴをタッチしたときのＰ_Ｔの電位Ｖ_Ｔは、Ｘ座標を表す。

モードφ１において、第３端子ＹＰ、第４端子ＹＮはハイインピーダンスとされる。したがって第２抵抗膜１０４および接触抵抗Ｒ_Ｃに電流は流れず、電位差もゼロとなり、第３端子ＹＰおよび第４端子ＹＮには、点Ｐ_Ｔの電位Ｖ_Ｔが現れる。電圧検出回路２０８は、第３端子ＹＰ（あるいは第４端子ＹＮ）の電圧Ｖ_Ｙ（＝Ｖ_Ｔ）を測定し、電圧Ｖ_Ｙを示すデジタルの電圧検出値Ｓ１を生成する。信号処理部２１０は、電圧検出値Ｓ１（電圧Ｖ_Ｙ）にもとづいて、点Ｐ_ＴのＸ座標を生成する。

モードφ２においては、第１抵抗膜１０２と第２抵抗膜１０４を入れかえて同様の測定を行うことにより点Ｐ_ＴのＹ座標が検出される。具体的には駆動回路２０４は、第３端子ＹＰ−第４端子ＹＮ間に駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを印加し、電圧検出回路２０８は、そのときの第１端子ＸＰ（あるいは第４端子ＹＮ）の電圧Ｖ_Ｘを測定する。信号処理部２１０は、電圧検出値Ｓ１（電圧Ｖ_Ｘ）にもとづいて、点Ｐ_ＴのＹ座標を生成する。

（マルチタッチ検出）
図６は、マルチタッチ時のＸ座標の検出の原理を説明する図である。モードφ３において駆動回路２０４は、モードφ１と同様に、第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間に駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを印加する。モードφ３においても第３端子ＹＰ、第４端子ＹＮはハイインピーダンスとされ、電圧検出回路２０８は、第３端子ＹＰ（および／または第４端子ＹＮ）の電圧Ｖ_Ｙを測定し、電圧検出値Ｓ１を生成する。

この状態でユーザがある２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２をタッチしたとき、電圧Ｖ_Ｙは、２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２に応じた電位を有する。たとえば電圧Ｖ_Ｙは、２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２の中点を示すものとしてもよい。

電流検出回路２０６は、第１端子ＸＰと第２端子ＸＮの間に流れるパネル電流Ｉｘに応じたデジタルの電流検出値Ｓ２を生成する。本実施の形態において、電流検出値Ｓ２は、パネル電流Ｉｘそのものではなく、パネル電流Ｉｘから所定電流Ｉ_ＡＤＪを減じた電流量Ｉｘ’（＝Ｉｘ−Ｉ_ＡＤＪ）を示す。電流Ｉ_ＡＪＤの減算の処理は、デジタル領域ではなく、その前のアナログ領域で行われることに留意されたい。

所定電流Ｉ_ＡＤＪは、後述するキャリブレーションで決定される。電流Ｉ_ＡＤＪは、それを減算した後の電流Ｉｘ’が、２点間距離Δｘがゼロのシングルタッチ状態（あるいは非タッチ状態）において実質的にゼロとなるように調節するとよい。言い換えれば、電流Ｉ_ＡＤＪは、図３を参照して説明した一定成分Ｉｘ_０と実質的に一致させることが好ましい。

信号処理部２１０は、電圧検出値Ｓ１（電圧Ｖ_Ｙ）と、電流検出値Ｓ２（電流Ｉｘ’）にもとづいて、２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２のＸ座標（すなわちＸ_１，Ｘ_２）を生成する。

モードφ４においては、第１抵抗膜１０２と第２抵抗膜１０４を入れかえて同様の測定を行うことにより２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２のＹ座標が検出される。具体的には駆動回路２０４は、第３端子ＹＰと第４端子ＹＮの間に駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを印加する。電圧検出回路２０８は、そのときの第１端子ＸＰ（あるいは第４端子ＹＮ）の電圧Ｖ_Ｘを測定し、電流検出回路２０６は、第３端子ＹＰと第４端子ＹＮの間に流れるパネル電流Ｉｙを測定する。信号処理部２１０は、電圧検出値Ｓ１（電圧Ｖ_Ｘ）および電流検出値Ｓ２（電流Ｉｙ’）にもとづいて、２点Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２のＹ座標（すなわちＹ_１，Ｙ_２）を生成する。

以上が制御回路２００の構成である。続いて制御回路２００の利点を説明する。

図７（ａ）、（ｂ）は、制御回路２００における信号処理を説明する図である。図７（ａ）に示すようにパネル電流Ｉｘは、２点間距離Δｘに依存しない一定成分Ｉｘ_０と、２点間距離Δｘに依存する変動成分ΔＩに分解することができる。電流検出回路２０６は、変動成分ΔＩに相当する電流Ｉｘ’を検出対象とする。具体的にはパネル電流Ｉｘから、一定成分Ｉｘ_０に相当する所定電流Ｉ_ＡＤＪを減ずることにより、変動成分ΔＩが抽出される。

そして図７（ｂ）に示すように、変動成分ΔＩを対象として量子化処理を行う。その結果、一定成分Ｉｘ_０が大きく、相対的に変動成分ΔＩが小さい状況においても、後者を高い分解能で検出することができる。これにともなって、２点間距離Δｘの検出精度を高めることが可能となる。

本発明は、図４のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。

図８は、一実施例に係る電流検出回路２０６の回路図である。電流検出回路２０６は、電流コピー回路２３０、可変電流源２３２、Ｉ／Ｖ変換回路２３４、Ａ／Ｄコンバータ２３６を備える。

電流コピー回路２３０は、パネル電流Ｉｘに応じたセンス電流Ｉ_ＳＮＳを生成する。センス電流Ｉ_ＳＮＳはパネル電流Ｉｘのレプリカである。可変電流源２３２は、所定電流Ｉ_ＡＤＪに対応する補正電流Ｉ_ＣＭＰを生成する。センス電流Ｉ_ＳＮＳがパネル電流Ｉｘの１／Ｋ倍であるとき、補正電流Ｉ_ＣＭＰも所定電流Ｉ_ＡＤＪの１／Ｋ倍である。可変電流源２３２は、電流ＤＡＣを用いることができるがその限りでない。電流コピー回路２３０は、カレントミラー回路で構成することができる。

Ｉ／Ｖ変換回路２３４は、センス電流Ｉ_ＳＮＳと補正電流Ｉ_ＣＭＰの差分（Ｉ_ＳＮＳ−Ｉ_ＣＭＰ）をセンス電圧Ｖ_ＳＮＳに変換する。Ａ／Ｄコンバータ２３６は、センス電圧Ｖ_ＳＮＳを量子化し、電流検出値Ｓ２に変換する。

Ｉ／Ｖ変換回路２３４は、そのゲインが可変に構成される。またＡ／Ｄコンバータ２３６は、その入力レンジが可変に構成される。Ａ／Ｄコンバータ２３６の入力レンジは、基準電圧Ｖ_ＲＥＦに応じて変化させることができる。

図９は、図８の電流検出回路２０６の具体的な構成例を示す回路図である。

電流コピー回路２３０は、駆動回路２０４の出力段２０５のトランジスタとともにカレントミラー回路を形成するトランジスタを含む。出力段２０５はプッシュプル形式を有し、ハイサイドトランジスタＭ_ＨとローサイドトランジスタＭ_Ｌを含む。電流コピー回路２３０は、ハイサイドトランジスタＭ_ＨとローサイドトランジスタＭ_Ｌそれぞれに流れる電流のコピーを生成し、それらの差分をセンス電流Ｉ_ＳＮＳとする。

駆動回路２０４が、パネル電流Ｉｘをソース（吐き出す）する構成では、パネル電流Ｉｘの大部分がハイサイドトランジスタＭ_Ｈに流れるが、ローサイドトランジスタＭ_Ｌにも無視できないアイドル電流Ｉ_ＩＤＬＥが流れる場合がある。この構成によれば、出力段２０５のアイドル電流Ｉ_ＩＤＬＥの影響を除去して、パネル電流Ｉｘを正確に検出できる。

Ｉ／Ｖ変換回路２３４は、トランスインピーダンスアンプを含む。トランスインピーダンスアンプの一方の入力には、駆動電圧Ｖ_ＤＲＶが入力され、他方の入力には、センス電流Ｉ_ＳＮＳと補正電流Ｉ_ＣＭＰの差分Ｉ_ＳＮＳ’が供給される。Ｉ／Ｖ変換回路２３４の出力（センス電圧）Ｖ_ＳＮＳは、以下の式で表される。
Ｖ_ＳＮＳ＝Ｖ_ＤＲＶ−Ｒ×（Ｉ_ＳＮＳ−Ｉ_ＣＭＰ）
トランスインピーダンスアンプの抵抗Ｒは可変抵抗であり、この抵抗値がＩ／Ｖ変換回路２３４のゲインｇに対応する。

Ａ／Ｄコンバータ２３６の入力レンジを調節するために、Ａ／Ｄコンバータ２３６の上側の基準電圧Ｖ_ＲＥＦＨを生成する可変電圧源２３８が設けられる。可変電圧源２３８は、たとえばＤ／Ａコンバータで構成できる。

以上が電流検出回路２０６の構成である。続いて電流検出回路２０６のキャリブレーションを説明する。

制御回路２００の出荷前においてキャリブレーション工程が実施される。キャリブレーション工程では、所定電流Ｉ_ＡＤＪ、言い換えれば補正電流Ｉ_ＣＭＰおよびその他のパラメータが最適化される。

はじめに、非タッチ状態において、補正電流Ｉ_ＣＭＰを初期化した状態（たとえばゼロ）で、電流検出値Ｓ２の初期値Ｓ２_ＩＮＩＴが取得される。この初期値Ｓ２_ＩＮＩＴは、一定成分Ｉｘ_０を表す。したがって、初期値Ｓ２_ＩＮＩＴにもとづいて、一定成分Ｉｘ_０が相殺するような補正電流Ｉ_ＣＭＰを計算することができる。補正電流Ｉ_ＣＭＰは、一定成分がわずかに残るように定めてもよい。

なお、１回の測定で、最適な補正電流Ｉ_ＣＭＰの量を求めることは難しい場合、補正電流Ｉ_ＣＭＰを増やしていきながら、最適な補正電流Ｉ_ＣＭＰを決定してもよい。

またＩＣのプロセスばらつきにより、実際に生成される補正電流が誤差を含み、設定値に対応する理想電流量と一致しない場合がある。この場合、１回目の補正において、補正電流の誤差を測定し、２回目の補正では、誤差を考慮して、補正電流Ｉ_ＣＭＰの設定値を修正し、補正電流Ｉ_ＣＭＰを合わせ込んでもよい。

補正電流Ｉ_ＣＭＰが設定されると、続いてＩ／Ｖ変換回路２３４のゲインが最適化される。

補正電流Ｉ_ＣＭＰによる補正後のセンス電流Ｉ_ＳＮＳ’に一定成分が残留している場合のセンス電圧Ｖ_ＳＮＳは、以下の式で表される。
Ｖ_ＳＮＳ＝Ｖ_ＤＲＶ−Ｒ×（Ｉ_ＦＩＸ＋Ｉ_ＶＡＲ）
上側の基準電圧Ｖ_ＲＥＦＨを調節して、Ａ／Ｄコンバータ２３６の入力レンジの上限を、Ｖ_ＤＲＶ−Ｒ×Ｉ_ＦＩＸに近づけることにより、一定成分Ｉ_ＦＩＸの影響を除去できる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、補正後のパネル電流Ｉｘ’が、一定成分Ｉｘ_０を実質的に含まないようにキャリブレーションされるものとして説明したが、その限りでなく、一定成分Ｉｘ_０がわずかでも低減され、相対的に変動成分ΔＩの比率が増加していれば、本発明の効果を享受できる。

実施の形態では、Ｉ／Ｖ変換回路２３４をトランスインピーダンスアンプを用いて構成下がその限りでなない。たとえば一端が接地された変換抵抗を、補正後のセンス電流Ｉ_ＳＮＳ’の経路に配置し、変換抵抗の他端の電圧にもとづいてセンス電圧Ｖ_ＳＮＳを生成してもよい。

実施の形態では、駆動回路２０４のうち、高電位側（ＸＰ，ＹＰ）側、すなわちソース側で電流を検出する構成としたがその限りでなく、低電位側（ＸＮ，ＹＮ）、すなわちシンク側で電流を検出してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…電子機器、２…ディスプレイパネル、４…タッチ式入力装置、６…指、１００…タッチパネル、１０２…第１抵抗膜、１０４…第２抵抗膜、ＸＰ…第１端子、ＸＮ…第２端子、ＹＰ…第３端子、ＹＮ…第４端子、２００…制御回路、２０２…座標検出回路、２０４…駆動回路、２０６…電流検出回路、２０８…電圧検出回路、２１０…信号処理部、Ｓ１…電圧検出値、Ｓ２…電流検出値、２３０…電流コピー回路、２３２…可変電流源、２３４…Ｉ／Ｖ変換回路、２３６…Ａ／Ｄコンバータ、２３８…可変電圧源。

Claims (14)

1. タッチパネルの制御回路であって、
   前記タッチパネルは、
   ギャップを隔てて設けられる第１抵抗膜および第２抵抗膜と、
   前記第１抵抗膜の対向する二辺から引き出される第１端子、第２端子と、
   を有しており、
   前記制御回路は、
   前記第１端子と前記第２端子の間に駆動電圧を印加する駆動回路と、
   前記第１端子と前記第２端子の間に流れるパネル電流から所定電流を減じた電流量を示すデジタルの電流検出値を生成する電流検出回路と、
   を備えることを特徴とする制御回路。
2. 前記所定電流は、非タッチ状態において生成された前記電流検出値にもとづいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
3. 前記電流検出回路は、
   前記パネル電流に応じたセンス電流を生成する電流コピー回路と、
   前記所定電流に対応する補正電流を生成する可変電流源と、
   前記センス電流と前記補正電流の差分をセンス電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路と、
   前記センス電圧を前記電流検出値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の制御回路。
4. 前記Ｉ／Ｖ変換回路は、そのゲインが調節可能であることを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
5. 前記Ａ／Ｄコンバータは、その入力レンジが調節可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の制御回路。
6. 前記駆動回路は、プッシュプルの出力段を有し、
   前記電流コピー回路は、前記出力段のハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタそれぞれに流れる電流のコピーを生成し、それらの差分を前記センス電流とすることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の制御回路。
7. 前記Ｉ／Ｖ変換回路は、一方の入力に前記駆動電圧を受け、他方の入力に、前記センス電流と前記補正電流の差分を受けるトランスインピーダンスアンプを含むことを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の制御回路。
8. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御回路。
9. タッチパネルと、
   前記タッチパネルと接続される請求項１から８のいずれかに記載の制御回路と、
   を備えることを特徴とするタッチ式入力装置。
10. 請求項９に記載のタッチ式入力装置を備えることを特徴とする電子機器。
11. タッチパネルの制御方法であって、
    前記タッチパネルは、
    ギャップを隔てて設けられる第１抵抗膜および第２抵抗膜と、
    前記第１抵抗膜の対向する二辺から引き出される第１端子、第２端子と、
    を有しており、
    前記制御方法は、
    前記第１端子と前記第２端子の間に駆動電圧を印加するステップと、
    前記第１端子と前記第２端子の間に流れるパネル電流から所定電流を減じた電流量を示すセンス電圧を生成するステップと、
    Ａ／Ｄコンバータが前記センス電圧をデジタルの電流検出値に変換するステップと、
    前記電流検出値にもとづいてマルチタッチを検出するステップと、
    を備えることを特徴とする制御方法。
12. タッチ検出に先立つキャリブレーション工程において、前記タッチパネルに非タッチの状態における前記パネル電流にもとづいて前記所定電流を決定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記センス電圧を生成するステップは、
    前記パネル電流に応じたセンス電流を生成するステップと、
    前記所定電流に対応する補正電流を生成するステップと、
    前記センス電流と前記補正電流の差分をセンス電圧に変換するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の制御方法。
14. タッチ検出に先立つキャリブレーション工程において、前記Ａ／Ｄコンバータの測定レンジを最適化するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の制御方法。

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