JP2019139362A - タッチパネル駆動装置、タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルのセンシング精度の向上。【解決手段】タッチパネル駆動装置は、タッチパネルの一対の受信信号線からの、操作に伴う容量変化によって波形が変化する各受信信号を受信して、タッチパネル操作監視のための検出値を生成する受信回路を備える。この受信回路は、一方の受信信号線に接続した計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する動作を行って検出値を生成する。そして計測用容量部には、該計測用容量部の容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部が設けられているようにする。【選択図】図７

Description

本発明はタッチパネル駆動装置、タッチパネル装置に関し、特にタッチパネル操作検出に用いる技術に関する。

タッチパネルに関して各種の技術が知られており、下記特許文献１には同時に２組（一対の送信信号線と一対の受信信号線）の信号線（電極）のセンシングを行ってタッチ操作位置の検出を行うことで解像度を向上させるセンシング技術が開示されている。
また下記特許文献２には、Ｘ、Ｙ方向の電極配線において電極が交差する部分を設けないようにした、いわゆるシングルレイヤ方式の構造が開示されている。

特開２０１４−２１９９６１号公報 特開２０１０−１８２２７７号公報

タッチパネルにおいてセンシング精度を維持又は向上させることは重要である。そして操作の検出のためにはタッチパネルの信号線のスキャンを行うことになるが、静電容量方式のタッチパネルの場合、スキャンの際に、タッチ操作による容量変化に応じた信号線からの信号電圧の変化や差分を検出することになる。このため信号電圧の変化や差分を検出するための基準となる値の精度が、タッチパネル操作のセンシング精度を左右することになる。

本発明では、タッチパネルの一対の受信信号線からの各受信信号を受信して検出を行うことを考える。特に一方の受信信号線に接続される計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する動作を含むセンシング動作を行う。この場合に、容量値の精度を上げセンシング精度を向上させることを目的とする。

本発明に係るタッチパネル駆動装置は、タッチパネルに対し、順次、隣接する一対の送信信号線と隣接する一対の受信信号線を選択する走査を行うタッチパネル駆動装置であって、前記タッチパネルの一対の受信信号線からの、操作に伴う容量変化によって波形が変化する各受信信号を受信して、タッチパネル操作監視のための検出値を生成する受信回路を備える。前記受信回路は、一方の受信信号線に接続される計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する動作を行って前記検出値を生成するものとされる。そして前記計測用容量部には、該計測用容量部の容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部が設けられている。
このような本発明ではタッチパネルのセンシングとして差動方式を用いる。即ち一対の受信信号線からの受信信号の差分に相当する検出値を生成する。このための手法として、一方の受信信号線に接続した計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する。この動作によれば各受信信号のレベルが略同等となるときの容量値（又は容量値の選択制御信号）は、各受信信号の差分に相当する値となる。従って上記動作によりタッチパネル操作監視のための検出値を生成することができる。ところが計測用容量部の各段階の容量値のリニアリティが悪いと、正確な検出ができない。そこで各各容量値を得るための或る容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部が設けるようにする。これによりコンデンサの容量の種別を少なくし、コンデンサ間の容量誤差を小さくする。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部では、全ての前記容量部が、全て特定の容量値のコンデンサにより形成されているようにすることが考えられる。
計測用容量部において各容量値を得るためのコンデンサを、全て或る特定の容量値のコンデンサとすることで、コンデンサ間の容量誤差を均一化する。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部における前記特定の容量値よりも大きい容量値となる容量部は、前記特定の容量値の複数のコンデンサの並列接続で構成されていることが考えられる。
特定の容量値の複数のコンデンサの並列接続により、その容量値よりも大きな容量値の容量部を形成できる。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部における前記特定の容量値よりも小さい容量値となる容量部は、前記特定の容量値の複数のコンデンサの直列接続で構成されていることが考えられる。
特定の容量値の複数のコンデンサの直列接続により、その容量値よりも小さな容量値の容量部を形成できる。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部には、第１の特定の容量値のコンデンサの直列接続により前記第１の特定の容量値よりも小さい容量値を形成する前記容量部と、第２の特定の容量値のコンデンサの並列接続により前記第２の特定の容量値よりも大きい容量値を形成する前記容量部と、が設けられていることが考えられる。
小さい容量値を得る場合に第１の特定の容量値のコンデンサの直列接続を用いること、また大きい容量値を得る場合に第２の特定の容量値のコンデンサの並列接続を用いることで、コンデンサの容量種別を少なくする。これによりコンデンサ間の容量誤差を小さくする。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部は、前記一方の受信信号線に対してそれぞれ並列に接続可能な第１容量部から第Ｘ容量部までの複数の容量部が設けられ、前記第１容量部から前記第Ｘ容量部までの各容量部はそれぞれ独立して前記一方の受信信号線に対して接続オン／オフが可能に構成されていることが考えられる（Ｘは２以上の自然数）。
第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量部が並列的に一方の受信信号線に接続されることで、計測用容量部は容量部の選択によって合成容量値を複数段階に可変できる。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部における前記第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量部の容量値は、２のべき乗の関係の容量値とされていることが考えられる。
例えば第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量値は、２¹，２²，２³・・・２^Xの比の関係を持つ容量値のようにされている。

上記したタッチパネル駆動装置においては、前記計測用容量部には、前記容量部として、前記一方の受信信号線に対してそれぞれ並列に接続可能な第１容量部から第Ｘ容量部までの複数の容量部が設けられ、前記第１容量部から前記第Ｘ容量部までの各容量部はそれぞれ対応するスイッチにより独立して前記一方の受信信号線に対して接続オン／オフが可能に構成されているとともに、複数のコンデンサの並列接続で構成されている容量部に対応する前記スイッチは、前記複数のコンデンサのそれぞれに接続された複数のスイッチ素子により構成されていることが考えられる（Ｘは２以上の自然数）。
即ち並列接続されたコンデンサにより構成される容量部に対しては、コンデンサ毎にスイッチ素子を設け、各スイッチ素子は同時にオン／オフさせることで、その容量部のスイッチとして機能させる。

本発明のタッチパネル装置は、タッチパネルと、上記のタッチパネル駆動装置を有して構成される。
即ち容量精度を高くしたタッチパネル駆動装置を用いることで、センシング精度のよいタッチパネル装置を実現する。

本発明によれば、計測用容量部の容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部を設けることで、配置するコンデンサの容量種別の数を抑えることができる。これにより各コンデンサの容量誤差の影響を抑え、計測用容量部が受信信号線に与える各段階の容量のリニアリティが向上される。これによりタッチパネルのセンシング精度を向上させることができ、操作位置としての座標の再現性や正確性を向上させることができる。

本発明の実施の形態のタッチパネル装置のブロック図である。 実施の形態のタッチパネルの信号線構造の説明図である。 実施の形態のセンシング動作の説明図である。 実施の形態の計測用容量部の説明図である。 実施の形態のセンシング動作手順のフローチャートである。 異なる容量のレイアウトイメージの説明図である。 実施の形態の計測用容量部のコンデンサの構成例Ｉの説明図である。 実施の形態における座標検出精度向上の説明図である。 コンデンサ容量の製造誤差の影響の説明図である。 実施の形態の計測用容量部のコンデンサの構成例IIの説明図である。 実施の形態の計測用容量部のコンデンサの構成例IIIの説明図である。 実施の形態の計測用容量部のコンデンサの構成例IVの説明図である。

以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．タッチパネル装置の構成＞
＜２．センシング動作＞
＜３．リニアリティ改善のための構成＞
［３−１：構成例Ｉ］
［３−２：構成例II］
［３−３：構成例III］
［３−４：構成例IV］
＜４．実施の形態の効果及び変形例＞

＜１．タッチパネル装置の構成＞
実施の形態のタッチパネル装置１の構成例を図１に示す。
タッチパネル装置１は、各種機器においてユーザインターフェース装置として装着される。ここで各種機器とは、例えば電子機器、通信機器、情報処理装置、製造設備機器、工作機械、車両、航空機、建物設備機器、その他非常に多様な分野の機器が想定される。タッチパネル装置１は、これらの多様な機器製品においてユーザの操作入力に用いる操作入力デバイスとして採用される。
図１ではタッチパネル装置１と製品側ＭＣＵ（Micro Control Unit）９０を示しているが、製品側ＭＣＵ９０とは、タッチパネル装置１が装着される機器における制御装置を示しているものである。タッチパネル装置１は製品側ＭＣＵ９０に対してユーザのタッチパネル操作の情報を供給する動作を行うことになる。

タッチパネル装置１は、タッチパネル２と、タッチパネル駆動装置３を有する。
タッチパネル駆動装置３はセンサＩＣ（Integrated Circuit）４とＭＣＵ５を有する。
このタッチパネル駆動装置３は、タッチパネル側接続端子部３１を介してタッチパネル２と接続される。この接続を介してタッチパネル駆動装置３はタッチパネル２の駆動（センシング）を行う。
また操作入力デバイスとして機器に搭載される際には、タッチパネル駆動装置３は製品側接続端子部３２を介して製品側ＭＣＵ９０と接続される。この接続によりタッチパネル駆動装置３は製品側ＭＣＵ９０にセンシングした操作情報を送信する。

タッチパネル駆動装置３におけるセンサＩＣ４は、送信回路４１、受信回路４２、マルチプレクサ４３、インターフェース・レジスタ回路４４、電源回路４５を有する。

センサＩＣ４の送信回路４１は、マルチプレクサ４３によって選択されたタッチパネル２における端子に対して送信信号を出力する。また受信回路４２は、マルチプレクサ４３によって選択されたタッチパネル２における端子から信号を受信し、必要な比較処理等を行う。
図２に、送信回路４１、受信回路４２、マルチプレクサ４３とタッチパネル２の接続状態を模式的に示す。
タッチパネル２は、タッチ面を形成するパネル平面に、送信側の電極としてのｎ本の送信信号線２１−１から２１−ｎが配設される。
また同じくパネル平面に、受信側の電極としてのｍ本の受信信号線２２−１から２２−ｍが配設される。
なお送信信号線２１−１・・・２１−ｎ、受信信号線２２−１・・・２２−ｍを特に区別しない場合は、総称として「送信信号線２１」「受信信号線２２」と表記する。

送信信号線２１−１・・・２１−ｎと、受信信号線２２−１・・・２２−ｍは、図示するように交差して配設される場合もあれば、いわゆるシングルレイヤ構造として、上述の特許文献２のように交差が生じないように配設される場合もある。いずれにしても送信信号線２１と受信信号線２２が配設される範囲内でタッチ操作面が形成され、タッチ操作時の容量変化により操作位置が検出される構造となる。
図では送信信号線２１と受信信号線２２の間で生じる容量を一部のみ例示している（容量Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３２，Ｃ３３）が、タッチ操作面の全体に、送信信号線２１と受信信号線２２の間で生じる容量（例えば交差位置における容量）が存在し、タッチ操作により容量変化が生じた位置が受信回路４２により検出されることとなる。

送信回路４１は、マルチプレクサ４３により選択された送信信号線２１−１・・・２１−ｎに対して送信信号を出力する。本実施の形態では、マルチプレクサ４３が各タイミングで２本ずつ隣接する送信信号線２１を選択していく走査を行う。
受信回路４２は、マルチプレクサ４３により選択された受信信号線２２−１・・・２２−ｍからの受信信号を受信する。本実施の形態では、マルチプレクサ４３が各タイミングで２本ずつ隣接する受信信号線２２を選択していく。
送信回路４１、受信回路４２によるセンシング動作については後述する。

図１に戻って説明する。センサＩＣ４のインターフェース・レジスタ回路４４には、送信回路４１、マルチプレクサ４３、受信回路４２、電源回路４５に対する各種の設定情報がＭＣＵ５によって書き込まれる。送信回路４１、マルチプレクサ４３、受信回路４２、電源回路４５は、それぞれインターフェース・レジスタ回路４４に記憶された設定情報によって動作が制御される。
またインターフェース・レジスタ回路４４には、受信回路４２により検出された検出値（説明上「ＲＡＷ値」ともいう）を記憶し、ＭＣＵ５が取得できるようにしている。

電源回路４５は、駆動電圧ＡＶＣＣを生成し、送信回路４１，受信回路４２に供給する。後述するが、送信回路４１は駆動電圧ＡＶＣＣを用いたパルスをマルチプレクサ４３によって選択された送信信号線２１に印加する。
また受信回路４２は、センシング動作の際に、マルチプレクサ４３によって選択された受信信号線２２に対して駆動電圧ＡＶＣＣを印加することも行う。
電源回路４５の構成については後に詳述する。

ＭＣＵ５はセンサＩＣ４の設定、制御を行う。具体的にはＭＣＵ５はインターフェース・レジスタ回路４４に対して必要な設定情報を書き込むことで、センサＩＣ４の各部の動作を制御する。
またＭＣＵ５は受信回路４２からのＲＡＷ値をインターフェース・レジスタ回路４４から読み出すことで取得する。そしてＭＣＵ５は、ＲＡＷ値を用いて座標計算を行い、ユーザのタッチ操作位置情報としての座標値を製品側ＭＣＵ９０に送信する処理を行う。

＜２．センシング動作＞
以上の構成のタッチパネル装置１によるセンシング動作について説明する。
まず図３によりタッチパネル２に対する送信回路４１，受信回路４２の動作を説明する。図ではタッチパネル２において２つの送信信号線２１−２、２１−３と、２つの受信信号線２２−２、２２−３を示している。
本実施の形態の場合、先の図２に示したような送信信号線２１、受信信号線２２に対して、送信回路４１と受信回路４２が、それぞれ隣接する２本ずつ送信、受信を行っていくことでタッチ操作の検出を行うものとなる。つまり一対の送信信号線２１と一対の受信信号線２２の２本×２本を基本セルとして、順次セル単位で検出走査を行う。図３では、その１つのセル部分を示していることになる。

送信回路４１は、２本の送信信号線２１（図の場合では２１−２，２１−３）に対して、ドライバ４１１，４１２から駆動電圧ＡＶＣＣ１を出力する。つまりドライバ４１１，４１２の出力である送信信号Ｔ＋、Ｔ−がマルチプレクサ４３によって選択された送信信号線２１−２，２１−３に供給される。
なお、駆動電圧ＡＶＣＣ１は、図１の電源回路４５が生成する駆動電圧ＡＶＣＣ自体、もしくは駆動電圧ＡＶＣＣに基づく電圧である。
この場合、送信回路４１は、ドライバ４１１からの送信信号Ｔ＋は図示のように、アイドル（Idle）期間をロウレベル（以下「Ｌレベル」と表記）とする。例えば０Ｖとする。そして続くアクティブ（Active）期間にはハイレベル（以下「Ｈレベル」と表記）とする。この場合、Ｈレベルの信号として具体的には駆動電圧ＡＶＣＣ１の印加を行う。
また送信回路４１は、もう一つのドライバ４１２からの送信信号Ｔ−は、アイドル期間をＨレベル（駆動電圧ＡＶＣＣ１の印加）とし、続くアクティブ期間はＬレベルとする。
ここで、アイドル期間は受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位を安定させる期間であり、アクティブ期間は受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位変化をセンシングする期間となる。

このアイドル期間、アクティブ期間において、受信回路４２はマルチプレクサ４３によって選択された２つの受信信号線２２（図の場合では２２−３，２２−２）からの受信信号Ｒ＋、Ｒ−を受信する。
受信回路４２は、コンパレータ４２１、基準容量部４２２、スイッチ４２３，４２５、計測用容量部４２４、演算制御部４２６を備えている。
２つの受信信号線２２からの受信信号Ｒ＋、Ｒ−はコンパレータ４２１で受信される。コンパレータ４２１は、受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位を比較して、その比較結果をＨレベル又はＬレベルで演算制御部４２６に出力する。

基準容量部４２２を構成するコンデンサの一端には駆動電圧ＡＶＣＣ２が印加されている。駆動電圧ＡＶＣＣ２は、図１の電源回路４５が生成する駆動電圧ＡＶＣＣ自体、もしくは駆動電圧ＡＶＣＣに基づく電圧である。基準容量部４２２を構成するコンデンサの他端はスイッチ４２３の端子Ｔａを介してコンパレータ４２１の＋入力端子に接続されている。
また計測用容量部４２４の一端には駆動電圧ＡＶＣＣ２が印加されている。この計測用容量部４２４の他端はスイッチ４２５の端子Ｔａを介してコンパレータ４２１の−入力端子に接続されている。

スイッチ４２３、４２５は、アイドル期間には端子Ｔｉが選択される。従ってアイドル期間にはコンパレータ４２１の＋入力端子（受信信号線２２−３）、−入力端子（受信信号線２２−２）がグランド接続され、受信信号Ｒ＋、Ｒ−はグランド電位となる。
スイッチ４２３、４２５は、アクティブ期間には端子Ｔａが選択される。従ってアクティブ期間にはコンパレータ４２１の＋入力端子（受信信号線２２−３）、−入力端子（受信信号線２２−２）に駆動電圧ＡＶＣＣ２が印加される。

図３では当該セルが非タッチ状態の場合の受信信号Ｒ＋、Ｒ−の波形を実線で示している。アイドル期間ではスイッチ４２３、４２５が端子Ｔｉを選択していることで、受信信号Ｒ＋、Ｒ−は、或る電位（グランド電位）で安定されている。
アクティブ期間となるとスイッチ４２３、４２５が端子Ｔａを選択することで、受信信号線２２−３，２２−２に駆動電圧ＡＶＣＣ２が印加される。これにより受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位がΔＶ上昇する。非タッチの状態では、このΔＶの電位上昇は、受信信号Ｒ＋、Ｒ−共に発生する。
一方、送信回路４１側では、アクティブ期間となると、上述のように送信信号Ｔ＋が立ち上がり、送信信号Ｔ−が立ち下がる。これにより、タッチ操作があった場合には、受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位上昇の程度が変化する。
仮に容量Ｃ２２に影響を与えるＡ１位置がタッチされた場合、受信信号Ｒ−の電位がアクティブ期間において破線で示すようにΔＶＨだけ上昇する。
また仮に容量Ｃ３２が変化するＡ２位置がタッチされた場合、受信信号Ｒ−の電位がアクティブ期間において破線で示すΔＶＬだけ上昇する。
これらのように当該セルに対するタッチ操作位置に応じて、受信信号Ｒ−の電位変化量が受信信号Ｒ＋の電位変化量（ΔＶ）よりも大きくなったり小さくなったりする。
コンパレータ４２１はこのような受信信号Ｒ＋、Ｒ−を比較することになる。

なお、このように変化する受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位差分自体をＲＡＷ値（検出結果）として出力するようにしてもよいが、本実施の形態では受信回路４２は、演算制御部４２６が受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電圧バランスがとれるように計測用容量部４２４の設定変更を行い、ＲＡＷ値を得るようにしている。
演算制御部４２６は、インターフェース・レジスタ回路４４に書き込まれた設定情報に従って、スイッチ４２３，４２５のオン／オフや計測用容量部４２４の容量値の切替処理を行う。またコンパレータ４２１の出力を監視し、後述の処理でＲＡＷ値を算出する。演算制御部４２６で算出されたＲＡＷ値はインターフェース・レジスタ回路４４に書き込まれることでＭＣＵ５が取得可能とされる。

以上の図３において可変容量コンデンサの記号で示した計測用容量部４２４は、例えば図４のように複数の容量部ＣＭ（ＣＭ０〜ＣＭ７）とスイッチＳＷ（ＳＷ０〜ＳＷ７）により構成されている。
なお図４はスイッチ４２３，４２５が端子Ｔａに接続された状態（アクティブ期間）での等価回路として示しており、スイッチ４２３，４２５の図示は省略している。
各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７は、駆動電圧ＡＶＣＣ２の電位とコンパレータ４２１の−入力端子の間に並列に接続されている。また各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７に対してはそれぞれ直列にスイッチＳＷ０〜ＳＷ７が接続されている。つまりスイッチＳＷ０〜ＳＷ７のオン／オフにより、受信信号Ｒ−に影響を与える容量部ＣＭを変更できる構成である。
なお図４では各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を１つのコンデンサの記号で示しているが、本実施の形態では図７で後述するように、それぞれ１又は複数のコンデンサで構成される。
またスイッチＳＷ０〜ＳＷ７は、それぞれ例えばＦＥＴ（Field effect transistor）等のスイッチ素子を用いて構成されるが、図１１等で後述するように、１つのスイッチＳＷとして複数のスイッチ素子が設けられる場合もある。

各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の容量値は、例えば容量部ＣＭ０＝２ｆＦ（フェムトファラッド）、ＣＭ１＝４ｆＦ、ＣＭ２＝８ｆＦ、ＣＭ３＝１６ｆＦ、ＣＭ４＝３２ｆＦ、ＣＭ５＝６４ｆＦ、ＣＭ６＝１２８ｆＦ、ＣＭ７＝２５６ｆＦとされる。
容量部ＣＭ０からＣＭ７は、ビット“０”からビット“７”の８ビットの値で選択される。容量部ＣＭ０及びスイッチＳＷ０がビット０、容量部ＣＭ１及びスイッチＳＷ１がビット“１”、・・・容量部ＣＭ７及びスイッチＳＷ７がビット“７”として機能する。
そして８ビットの値として０（＝「００００００００」）から２５５（＝「１１１１１１１１」）の容量設定値が与えられる。容量設定値はＭＣＵ５がインターフェース・レジスタ回路４４に書き込む設定情報の一つである。
受信回路４２では、この８ビットの容量設定値に応じてスイッチＳＷ０〜ＳＷ７がオン／オフされる。即ちスイッチＳＷ０〜ＳＷ７は対応するビットが「０」であればオフ、「１」であればオンとなる。これにより計測用容量部４２４の全体の容量値が０ｆＦ〜５１０ｆＦの範囲で２５６段階に可変されることになる。

一方、受信信号Ｒ＋側の基準容量部４２２のコンデンサの容量値は例えば２５６ｆＦとされる。

上述のように受信信号Ｒ−は、タッチの有無及び位置によってアクティブ期間の波形の電位上昇の程度が変わる。受信信号Ｒ＋の波形上昇程度（ΔＶ）より大きくなったり小さくなったりする。
図４の構成では、計測用容量部４２４の容量設定値を変更していくことで受信信号Ｒ−の波形の電位上昇程度を変化させることができ、例えば受信信号Ｒ＋と同等となる計測用容量部４２４の容量設定値を見つけ出すことができる。
例えば図４の受信信号Ｒ−の破線で示す波形Ｓｇ１が初期状態であったとしたときに、計測用容量部４２４の容量を小さくすれば受信信号Ｒ−は波形Ｓｇ２のように波形Ｓｇ１より小さくなる。また、計測用容量部４２４の容量を大きくすれば受信信号Ｒ−は波形Ｓｇ３のように波形Ｓｇ１より大きくなる。
つまり、コンパレータ４２１で受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電圧レベルが同等となったときの計測用容量部４２４の容量設定値は、タッチによる受信信号Ｒ−の電圧変化に相当する値と等価となる。従って、コンパレータ４２１の出力をみながら計測用容量部４２４の容量設定値を変化させていき、受信信号Ｒ＋、Ｒ−のアクティブ期間の電圧が同等となる容量設定値を探索する。すると探索された容量設定値を、タッチ操作のセンシング情報としてのＲＡＷ値とできることになる。

以上のセンシング動作の具体的な手順を図５で説明する。この図５はＭＣＵ５がインターフェース・レジスタ回路４４に書き込んだ各種の設定情報に基づいて送信回路４１、受信回路４２で行われる処理を示したものである。
図５においてステップＳ１００からＳ１０９のループ処理は、１つのセル（２つの送信信号線２１と２つの受信信号線２２の組）に対するセンシングの手順を示している。なお、ＲＡＷ値を得るまでに容量設定値は８段階の異なる値を取る（初期状態から７回変更される）。

ステップＳ１００でまず変数ｎが初期値としてｎ＝７に設定される。また受信回路４２はＭＣＵ５の指示（容量設定値）に基づいて計測用容量部４２４の容量値を２５６ｆＦに設定する。つまり容量設定値＝１２８（＝１０００００００）とされ、ビット“７”のみが「１」であることでスイッチＳＷ７のみがオンとされる。

ステップＳ１０１ではアイドル期間の設定が行われる。
送信回路４１ではドライバ４１１からの送信信号Ｔ＋はＬレベル、送信信号Ｔ−はＨレベル（＝駆動電圧ＡＶＣＣ１）とする。
受信回路４２では、スイッチ４２３，４２５が端子Ｔｉに接続される。これによりコンパレータ４２１の＋入力端子、−入力端子はグランド接続される。

次にステップＳ１０２では所定の期間経過により、アイドル期間からアクティブ期間への切り替えが行われる。
送信回路４１ではドライバ４１１からの送信信号Ｔ＋はＨレベル（＝駆動電圧ＡＶＣＣ１）、ドライバ４１２からの送信信号Ｔ−はＬレベルとする。
受信回路４２では、スイッチ４２３，４２５が端子Ｔａに接続される。これによりコンパレータ４２１の＋入力端子は基準容量部４２２を介して駆動電圧ＡＶＣＣ２に接続され、−入力端子は計測用容量部４２４を介して駆動電圧ＡＶＣＣ２に接続される。

アクティブ期間となると受信信号Ｒ＋、Ｒ−がΔＶ上昇するが、送信信号Ｔ＋が立ち上がり送信信号Ｔ−が立ち下がることで、検出中のセルに対するタッチ操作の有無やタッチ操作位置に応じた受信信号Ｒ−の変化が生じる（上昇量がΔＶＨやΔＶＬとなる）。
ステップＳ１０３ではコンパレータ４２１が受信信号Ｒ＋、Ｒ−を比較し、比較結果を出力する。コンパレータ４２１からは、（受信信号Ｒ＋）＞（受信信号Ｒ−）であればＨレベル出力が得られ、（受信信号Ｒ＋）＜（受信信号Ｒ−）であればＬレベル出力が得られる。

ステップＳ１０４はコンパレータ４２１の出力に応じて処理が分岐される。
コンパレータ４２１の出力がＨレベルであれば、ステップＳ１０５で計測用容量部４２４の容量切替が行われる。この場合、ビット“ｎ”のスイッチをオンにしたまま、ビット“ｎ−１”のスイッチをオンとする。
それまで上記のように初期状態で容量設定値＝「１０００００００」とされてビット“７”のみオンとしていたときは、続いて容量設定値＝「１１００００００」とされてビット“７”とビット“６”がオンとされる。即ちスイッチＳＷ７，ＳＷ６がオンとされ、計測用容量部４２４の容量値は３８４ｆＦとなる。
そしてステップＳ１０７で変数ｎ＞０であれば、ステップＳ１０８で変数ｎをデクリメントしてステップＳ１０１に戻る。つまり、計測用容量部４２４の容量を大きくした上で、アイドル期間、アクティブ期間の動作を行ってコンパレータ４２１の出力を確認する。

またステップＳ１０４においてコンパレータ４２１の出力がＬレベルであれば、ステップＳ１０６で計測用容量部４２４の容量切替が行われる。この場合、ビット“ｎ”のスイッチをオフにして、ビット“ｎ−１”のスイッチをオンとする。
それまで初期状態で容量設定値＝「１０００００００」とされてビット“７”のみオンとしていたとすると、続いて容量設定値＝「０１００００００」とされてビット“７”がオフとされ、ビット“６”がオンとされる。即ちスイッチＳＷ７がオフとされスイッチＳＷ６がオンとされ、計測用容量部４２４の容量値は１２８ｆＦとなる。
そしてステップＳ１０７で変数ｎ＞０であれば、ステップＳ１０８で変数ｎをデクリメントしてステップＳ１０１に戻る。つまり、計測用容量部４２４の容量を小さくした上で、アイドル期間、アクティブ期間の動作を行ってコンパレータ４２１の出力を確認する。

この処理を変数ｎ＝０となるまで行うことで、受信信号Ｒ−のアクティブ期間の電圧値と受信信号Ｒ＋のアクティブ期間の電圧値とのバランスがとれたときの容量設定値が判定される。
なお変数ｎ＝０のときのステップＳ１０５，Ｓ１０６においては、ビット“ｎ−１”は存在しないので、ビット“ｎ−１”の処理は行わない。
ステップＳ１０７で変数ｎ＝０となっていたらステップＳ１０９に進み、受信回路４２はＲＡＷ値を算出する。これは計測用容量部４２４においてオンとなっているスイッチＳＷのビットの２のべき乗の総和をとるという処理となる。例えば仮に最終的にスイッチＳＷ５、ＳＷ３、ＳＷ２がオンになっていたとしたら、２⁵＋２³＋２²＝４４ということになり、ＲＡＷ値＝４４となる。

このように求められたＲＡＷ値はインターフェース・レジスタ回路４４を介して１つのセルの検出値としてＭＣＵ５に取得される。
タッチパネル２における各セル（２本の送信信号線２１と２本の受信信号線２２の組）について同様に図５の処理が行われ、ＲＡＷ値が求められる。
ＭＣＵ５は各セルについてのＲＡＷ値を取得し、タッチ操作位置の座標計算を行い、求めた座標値を製品側ＭＣＵ９０に送信する。

本実施の形態では以上のようなセンシング動作として、受信信号Ｒ＋、Ｒ−の差分をとることで、取得されるＲＡＷ値が、外部環境からの影響を受けにくいようにすることができ、タッチ操作の検出精度を向上できる。
特に非タッチ時には受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位のバランスがとれているようにし、タッチによる容量変化によって受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位に差が生ずるようにしている。これを計測用容量部４２４の容量を順次変化させて受信信号Ｒ＋、Ｒ−のバランスがとれる容量値を探索し、その容量値を指定する容量設定値からＲＡＷ値を得るようにしている。これによりタッチ操作による容量変化に起因する受信信号Ｒ＋、Ｒ−の差分を正確に検出できる。

なお受信回路４２から駆動電圧ＡＶＣＣ２を印加して、選択された受信信号線２２を充電する理由としては主に２つがある。
１つはタッチパネル２がシングルレイヤ構造の場合の事情である。シングルレイヤ構造の場合、非タッチの状態では、送信信号線２１と受信信号線２２の間で容量がほとんど生じない。つまり送信信号線２１と受信信号線２２の間（電極間）は絶縁状態にある。しかし非タッチ状態でも、アクティブ期間に受信信号波形が立ち上がるようにすることが必要である。このために駆動電圧ＡＶＣＣ２を送信することによって、シングルレイヤの場合にも対応して上記のセンシング動作が良好にできるようにしている。
またもう１つの理由はシングルレイヤに限ったことではない。上記のセンシング方式ではアクティブ期間に移行したときからの、受信信号Ｒ−の電位上昇幅を見ることになるが、送信信号Ｔ−の立ち下がりによる影響も把握したい。つまり図３に破線で示したΔＶＬの電位上昇も観測する必要がある。もしアクティブ期間での非タッチ状態での受信信号Ｒ＋、Ｒ−の電位が０Ｖだと、立ち下がりの影響を受ける場合、受信信号Ｒ−の電位がマイナス値になってしまい、受信回路４２において扱いにくいものとなる。そこで受信信号Ｒ−の電位が０Ｖ以下にならないように持ち上げておくようにし、送信信号Ｔ−の立ち下がりの影響による受信波形の電位を容易かつ適切に観測しやすくするために駆動電圧ＡＶＣＣ２を印加している。

＜３．リニアリティ改善のための構成＞
［３−１：構成例Ｉ］
ところで以上のように計測用容量部４２４の容量値を切り替えながら受信信号Ｒ＋、Ｒ−を比較していくことでタッチ時の容量変化を検出するセンシング動作では、その検出精度には、計測用容量部４２４の容量値のリニアリティ（線形性）が大きく関わる。

例えば容量設定値＝６３（＝００１１１１１１）でスイッチＳＷ０からＳＷ５がオンとなると、計測用容量部４２４の容量値は１２６ｆＦとなり、また容量設定値＝６４（＝０１００００００）でスイッチＳＷ６のみがオンとなると、計測用容量部４２４の容量値は１２８ｆＦとなるはずである。

ここで仮に容量部ＣＭ０〜ＣＭ７がそれぞれ１つのコンデンサであるとする。例えば容量部ＣＭ０は２ｆＦのコンデンサ、容量部ＣＭ１は４ｆＦのコンデンサ、容量部ＣＭ２は８ｆＦのコンデンサ、・・・容量部ＣＭ７は２５６ｆＦのコンデンサとする。
図６には、このようにそれぞれ１つのコンデンサを用いる場合の、各容量部ＣＭのコンデンサの面積を示している。
上記のように容量設定値＝６３のときは、容量部ＣＭ０〜ＣＭ５の６個のコンデンサの並列接続により計測用容量部４２４の容量値は１２６ｆＦとなり、容量設定値＝６４では容量部ＣＭ６により計測用容量部４２４の容量値は１２８ｆＦとなる。
ところが例えば２ｆＦというような極めて小さい容量のコンデンサは、正確な容量とすることが困難という事情がある。また面積の小さいコンデンサほど製造誤差の影響を受けやすいということもある。
これらのことから、容量部ＣＭ０〜ＣＭ５の６個のコンデンサの並列接続による容量が製造誤差の影響で、１２６ｆＦとはならず、１２８ｆＦよりも大きくなってしまうことがある。すると容量設定値＝６３のときの容量より、容量設定値＝６４の容量が小さくなってしまう。
このように容量設定値で制御されるべき２５６段階の容量値に、大小関係の逆転現象がおきることがある。このような逆転現象が多く起きる状態をリニアリティが悪い状態といっている。そして上述の図５の処理を考えれば理解されるとおり、リニアリティが悪いと、ＲＡＷ値を正確に生成できなくなる。

そこで本実施の形態では、計測用容量部４２４では、切り替えられる各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を得るための複数のコンデンサが、全て特定の容量値のコンデンサにより形成されているようにすることで、リニアリティを改善する。

図７に具体例を示す。計測用容量部４２４の容量部ＣＭ０〜ＣＭ７は、図４で説明した通り、２ｆＦ、４ｆＦ、８ｆＦ、１６ｆＦ、３２ｆＦ、６４ｆＦ、１２８ｆＦ、２５６ｆＦである。これを全て１６ｆＦのコンデンサで構成する。
容量部ＣＭ３は１６ｆＦのコンデンサ１つで構成する。
容量部ＣＭ４は１６ｆＦの２つのコンデンサの並列接続で３２ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ５は１６ｆＦの４つのコンデンサの並列接続で６４ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ６は１６ｆＦの８つのコンデンサの並列接続で１２８ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ７は１６ｆＦの１６個のコンデンサの並列接続で２５６ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ２は１６ｆＦの２つのコンデンサの直列接続で８ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ１は１６ｆＦの４つのコンデンサの直列接続で４ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ０は１６ｆＦの８つのコンデンサの直列接続で２ｆＦの容量を構成する。

このように構成することによるリニアリティ改善効果を図８に示す。
図８Ａは、各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７をそれぞれ容量値の異なる１つのコンデンサで形成した場合、図８Ｂは各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を図７のように全て同じ容量値のコンデンサで形成した場合である。
横軸は容量設定値としての０〜２５５を示す。縦軸は出力電圧Ｖｃとしている。この出力電圧Ｖｃとは、計測用容量部４２４を受信信号線２２に接続しない状態で、駆動電圧ＡＶＣＣ２を印加したときの立ち上がり波形の電圧値（コンパレータ４２１側に出力される電圧値）である。
観測される出力電圧Ｖｃは間接的に計測用容量部４２４の各段階の容量値を表すものとなる。

図８Ａの場合、計測用容量部４２４の容量値のリニアリティが悪いことが見て取れる。つまり観測される出力電圧Ｖｃ（容量値）の上下変動が大きく、リニアリティが大きく乱れている。
一方図８Ｂでは観測される出力電圧Ｖｃ（容量値）の上下変動がかなり抑えられており、リニアリティがかなり改善されていることがわかる。

各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を図７のように全て同じ容量値のコンデンサで形成した場合にリニアリティが改善される理由は次のように考えることができる。
コンデンサの容量は面積や周辺長に依存する。そしてＩＣ内におけるコンデンサのレイアウトの仕上がり寸法の誤差が容量誤差として表れる。このときに、レイアウト面積が大きいほど寸法誤差の影響を受けにくく、面積が小さいほど影響を受けやすくなる。
なお基本的（理論的）にはコンデンサ容量は面積に比例する。

ここで図９Ａに１６ｆＦと６４ｆＦの設計寸法と仕上がり寸法の例を示している。１６ｆＦのコンデンサは設計寸法が５μｍ×５μｍの正方形で、６４ｆＦのコンデンサは設計寸法が１０μｍ×１０μｍの正方形であるとする。
ここで、ＩＣ上での仕上がり寸法が＋０．１μｍとなった場合を想定する。
１６ｆＦのコンデンサは仕上がり寸法が５．１μｍ×５．１μｍの正方形で、６４ｆＦのコンデンサは仕上がり寸法が１０．１μｍ×１０．１μｍの正方形となる。

１６ｆＦの容量の変化量は、
（５．１μｍ×５．１μｍ）÷（５μｍ×５μｍ）＝１．０４
となり、４％の容量誤差が生じていることになる。
６４ｆＦの容量の変化量は、
（１０．１μｍ×１０．１μｍ）÷（１０μｍ×１０μｍ）＝１．０１
となり、２％の容量誤差が生じていることになる。

仕上がり寸法が＋０．１μｍとして、同様に計算すると実際の容量は次の通りとなる。
・１６ｆＦ：４％誤差＝１６．６４
・３２ｆＦ：２．８％の誤差＝３２．９ｆＦ
・６４ｆＦ：２％の誤差＝６５．２８ｆＦ
・１２８ｆＦ：１．４％の誤差＝１２９．７９ｆＦ
・２５６ｆＦ：１％の誤差＝２５８．５６ｆＦ

ここで、計測用容量部４２４の容量値を２５４ｆＦとする場合は、容量部ＣＭ０〜ＣＭ６の各容量値の総和をとることになる。
その容量部ＣＭ０〜ＣＭ６の各容量値の総和は、仮に２ｆＦから８ｆＦまでの誤差を１６ｆＦと同じ４％としても、２．０８＋４．１６＋８．３２＋１６．６４＋３２．９＋６５．２８＋１２９．７９＝２５９．１７［ｆＦ］となる。つまり容量を「２５４ｆＦ」としたいときの容量値が「２５９．１７ｆＦ」となる。
一方、実際の「２５６ｆＦ」のコンデンサは上記の誤差で２５８．５６ｆＦなので、「２５４ｆＦ」≧「２５６ｆＦ」となって逆転現象が起きてしまう。
即ち仕上がり寸法の誤差が与える容量誤差が容量毎にばらつくことで、このような逆転現象が例えば２５６段階という可変容量の各段階において多く発生し、リニアリティが悪化する。

これに対して本実施の形態の場合は「１６ｆＦ」のコンデンサしか使用しないので、仕上がり寸法の誤差が各コンデンサに与える容量誤差がほぼ均一となる。すると各容量部ＣＭに生ずる容量誤差が、その容量の大小に関わらずほとんど同じ誤差となる。
つまり、図９Ｂのように、仕上がり寸法が＋０．１μｍであると仮定して上記と同様に計算すると、実際の容量は次の通りとなる。全てのコンデンサが５．１μｍ×５．１μｍの正方形となる場合である。
・１６ｆＦの容量部ＣＭ３：４％誤差＝１６．６４ｆＦ
・３２ｆＦの容量部ＣＭ４：１６．６４ｆＦ×２＝３３．２８ｆＦ
・６４ｆＦの容量部ＣＭ５：１６．６４ｆＦ×４＝６６．５６ｆＦ
・１２８ｆＦの容量部ＣＭ６：１６．６４ｆＦ×８＝１３３．１２ｆＦ
・２５６ｆＦの容量部ＣＭ７：１６．６４ｆＦ×１６＝２６６．２４ｆＦ
この場合、容量誤差がすべて４％のため、上記の「２５４ｆＦ」≧「２５６ｆＦ」といったような逆転現象が起きない。従ってリニアリティが大幅に改善されることになる。

［３−２：構成例II］
リニアリティ改善のための計測用容量部４２４の他の構成（構成例II）を説明する。
先の図７のように、各容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を全て同じ容量値のコンデンサで形成することでリニアリティが改善できるが、さらに容量精度を向上させることができる例を図１０に示す。

図１０の計測用容量部４２４において容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の構成は図７と同じで、全て１６ｆＦのコンデンサを用いて構成している。
この図１０では、複数のコンデンサの並列接続により構成される容量部ＣＭ４〜ＣＭ７に対応するスイッチＳＷ４〜ＳＷ７は、スイッチ素子が、それぞれ容量素子に１：１で対応するように設けられている。

例えば容量部ＣＭ４は２つの１６ｆＦのコンデンサの並列接続により３２ｆＦが得られるようにしているが、スイッチＳＷ４としては、この２つのコンデンサのそれぞれに対応する２つのスイッチ素子を設けるようにしている。
スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７も同様である。例えば容量部ＣＭ７は１６個の１６ｆＦのコンデンサの並列接続により２５６ｆＦが得られるようにしているが、これに対応するスイッチＳＷ７としては、この１６個のコンデンサに対応する１６個のスイッチ素子を設けるようにしている。
このように計測用容量部４２４内の容量部ＣＭとして並列接続されるコンデンサについては、１つ１つの１６ｆＦのコンデンサに対応してスイッチ素子が設けられている。

１つの容量部ＣＭに対応するスイッチＳＷを構成する複数のスイッチ素子は、同時にオン／オフ制御される。
例えばスイッチＳＷ４の２つのスイッチ素子は、容量部ＣＭ４を選択するときに同時にオンとされ、また容量部ＣＭ４を全体の容量から外すときに同時にオフとされる。

このようにスイッチ素子も並列にすることでリニアリティの改善を促進できる。
容量部ＣＭのコンデンサとスイッチＳＷのスイッチ素子との配線間では寄生容量が生じるが、容量部ＣＭ４〜ＣＭ７において、並列の各コンデンサにそれぞれスイッチ素子を接続することで、寄生容量の均一化を図ることができ、これによって寄生容量に起因する容量誤差を低減し、精度の高い容量値を形成することができる。従ってリニアリティの改善に寄与できる。

［３−３：構成例III］
計測用容量部４２４の構成例IIIを図１１で説明する。
これは容量部ＣＭ０〜ＣＭ７について、第１の特定の容量値のコンデンサと第２の特定の容量値のコンデンサを用いる例である。

第１の特定の容量値のコンデンサを１６ｆＦのコンデンサ、第２の特定の容量値のコンデンサを３２ｆＦのコンデンサとする。
容量部ＣＭ０〜ＣＭ３については第１の特定の容量値である１６ｆＦのコンデンサを用いて、図７の例と同様に構成している。

一方、容量部ＣＭ４〜ＣＭ７については第２の特定の容量値である３２ｆＦのコンデンサを用いて次のように構成している。
容量部ＣＭ４は３２ｆＦの１つのコンデンサで構成する。
容量部ＣＭ５は３２ｆＦの２つのコンデンサの並列接続で６４ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ６は３２ｆＦの４つのコンデンサの並列接続で１２８ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ７は３２ｆＦの８つのコンデンサの並列接続で２５６ｆＦの容量を構成する。

なおこの図１１の例では、先の図１０のように、コンデンサを並列接続する場合には、それぞれにスイッチ素子を接続するようにしている。つまり図１１の容量部ＣＭ５〜ＣＭ７に対応するスイッチＳＷ５〜ＳＷ７では、それぞれコンデンサに対応するスイッチ素子が配置される例としている。
もちろんこれに限らず、図７のように容量部ＣＭ５〜ＣＭ７に対応するスイッチＳＷ５〜ＳＷ７が１つのスイッチ素子で形成されてもよい。

この図１１のように、第１の特定の容量値のコンデンサと第２の特定の容量値のコンデンサを用い、少ない容量種別（１６ｆＦと３２ｆＦという２種類の容量）のコンデンサで容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を形成することで、容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の全てをそれぞれ１つの容量素子（８種類の容量のコンデンサ）で形成する場合に比べて、容量誤差の影響を小さくでき、リニアリティ改善に有効となる。
なお、第１、第２の特定の容量値のコンデンサを１６ｆＦ、３２ｆＦのコンデンサとしたのは一例にすぎない。他の容量値を採用しても良いことはいうまでもない。

［３−４：構成例IV］
計測用容量部４２４の構成例IVを図１２で説明する。
これも容量部ＣＭ０〜ＣＭ７について、第１の特定の容量値のコンデンサと第２の特定の容量値のコンデンサを用いる例である。但し、第１の特定の容量値のコンデンサを１６ｆＦのコンデンサ、第２の特定の容量値のコンデンサを１２８ｆＦのコンデンサとするとともに、この第１、第２の特定の容量値以外の容量値のコンデンサも用いる例である。

容量部ＣＭ０〜ＣＭ３については第１の特定の容量値である１６ｆＦのコンデンサを用いて図７の例と同様に構成している。
容量部ＣＭ４は３２ｆＦの１つのコンデンサで構成する。
容量部ＣＭ５は６４ｆＦの１つのコンデンサで構成する。
容量部ＣＭ６は第２の特定の容量値である１２８ｆＦの１つコンデンサの並列接続で１２８ｆＦの容量を構成する。
容量部ＣＭ７は第２の特定の容量値である１２８ｆＦの２つコンデンサの並列接続で２５６ｆＦの容量を構成する。

このように第１の特定の容量値のコンデンサの直列接続や第２の特定の容量値のコンデンサの並列接続を用いることで、少ない容量種別（この場合、１６ｆＦと１２８ｆＦ、及び３２ｆＦ、６４ｆＦという４種類の容量）のコンデンサで容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を構成することができる。従って容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の全てをそれぞれ１つの容量素子（８種類の容量のコンデンサ）で形成する場合に比べて、容量誤差の影響を小さくでき、リニアリティ改善に有効となる。

なお、第１、第２の特定の容量値のコンデンサを１６ｆＦ、１２８ｆＦのコンデンサとしたのは一例にすぎない。他の容量値を採用しても良いことはいうまでもない。
また図１２の例でも、先の図１０のように、コンデンサを並列接続する場合には、それぞれにスイッチ素子を接続するようにしている（容量部ＣＭ７、スイッチＳＷ７）。もちろんこれに限らず、図７のように容量部ＣＭ７に対応するスイッチＳＷ７が１つのスイッチ素子で形成されてもよい。

＜４．実施の形態の効果及び変形例＞
以上の実施の形態のタッチパネル装置１又はタッチパネル駆動装置３によれば次のような効果が得られる。

実施の形態のタッチパネル駆動装置３（構成例Ｉ〜IV）は、タッチパネル２に対し、順次、隣接する一対の送信信号線２１と隣接する一対の受信信号線２２を選択する走査を行う。そしてタッチパネル２の一対の受信信号線２２からの、ユーザの操作に伴う容量変化によって波形が変化する各受信信号Ｒ＋、Ｒ−を受信して、タッチパネル操作監視のための検出値（ＲＡＷ値）を生成する受信回路４２を備えている。この受信回路４２は、一方の受信信号線に接続される計測用容量部４２４の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号Ｒ−、Ｒ＋のレベルを比較する動作を行ってＲＡＷ値を生成する。そして計測用容量部４２４には、計測用容量部４２４全体としての容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部ＣＭとして、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部ＣＭが設けられている。
コンデンサの並列接続又は直列接続を用いることで、計測用容量部４２４全体としてコンデンサの容量の種別の数を抑えることができる。或る容量値のコンデンサを用いて、各種の容量値の容量部を形成できるためである。これにより各コンデンサの容量誤差の影響を抑え、計測用容量部４２４が受信信号線２２に与える各段階の容量のリニアリティが向上される。これによりタッチパネルのセンシング精度を向上させることができ、操作位置としての座標の再現性や正確性を向上させることができる。

実施の形態の構成例Ｉ、IIの計測用容量部４２４を備えるタッチパネル駆動装置３は、計測用容量部４２４では、全ての容量部ＣＭが、全て特定の容量値（例えば１６ｆＦ）のコンデンサにより形成されている。
このように計測用容量部４２４で各容量値を得るためのコンデンサを、全て特定の容量値のコンデンサとすることで、コンデンサ間の容量誤差を均一化できる。
上述のようにＩＣ内のコンデンサの容量は膜厚、面積、周囲長に依存する。そして同一ＩＣ内で考えれば、各コンデンサに影響する膜厚は同等と考えられるため、個々のコンデンサについては面積や周囲長が容量ばらつきに影響する。そして仕上がり寸法の誤差は、各容量毎に影響の度合いがことなる。逆に言えば、全て同じ容量であれば、仕上がり寸法のばらつきによる容量誤差は均一化されていることになる。
このため本構成によれば、計測用容量部４２４の各コンデンサは同じ誤差を含む容量値となり、従って、例えば８ビットの容量設定値で制御される２５６段階の容量は、容量値の逆転ということが生じない、もしくは生じにくいということになる。
結果として、計測用容量部４２４のリニアリティが改善されることになり、これによりＲＡＷ値の正確性が確保される。従ってＭＣＵ５が求める操作位置座標の情報の精度も向上し、製品側ＭＣＵ９０に対して高精度な操作検出情報を提供できることになる。

実施の形態の構成例Ｉ、IIの計測用容量部４２４では、第１容量部から第Ｘ容量部のうちで、特定の容量値よりも大きい容量値となる容量部は、特定の容量値の複数のコンデンサの並列接続で構成されている。例えば容量部ＣＭ４〜ＣＭ７をこの並列構成により実現する。これにより容量部ＣＭ４〜ＣＭ７を特定の容量値（１６ｆＦ）のコンデンサで実現できる。

実施の形態の構成例Ｉ、IIの計測用容量部４２４では、第１容量部から第Ｘ容量部のうちで、特定の容量値よりも小さい容量値となる容量部は、特定の容量値の複数のコンデンサの直列接続で構成されている。例えば容量部ＣＭ０〜ＣＭ３をこの直列構成により実現する。これにより容量部ＣＭ０〜ＣＭ３を特定の容量値（１６ｆＦ）のコンデンサで実現できる。
また、図７のように１６ｆＦのコンデンサを用いて、２ｆＦ〜２５６ｆＦの８個の容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を形成することで、必要なコンデンサ数を少なくできる。例えば全て２ｆＦのコンデンサとすると、２５６ｆＦのためには１２８個のコンデンサを並列接続することになり、容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を構成するためには合計２５５個のコンデンサが必要になる。また全て２５６ｆＦのコンデンサとしても、容量部ＣＭ０〜ＣＭ７を構成するためには同じく合計２５５個のコンデンサが必要になる。これに対して、１６ｆＦ（又は３２ｆＦ）のコンデンサを用いれば容量部ＣＭ０〜ＣＭ７は合計４５個のコンデンサで実現できる。つまり容量部ＣＭ０〜ＣＭ７のうちの中央値となる容量のコンデンサを用いることで、必要なコンデンサ数を少なくでき、ＩＣ設計に有利となる。
さらには、１６ｆＦのコンデンサと３２ｆＦのコンデンサを用いる場合を比較すると、１つのコンデンサ面積は１６ｆＦの方が小さい。従って中央値となる容量のコンデンサが２種類ある場合は、小さい容量の方が、ＩＣレイアウトにおいて面積的に有利となる。
また、実施の形態のように、ｆＦオーダーという非常に小容量の場合、特に２ｆＦなどの容量は正確な製造が難しくなる。その意味で、容量部ＣＭ０〜ＣＭ７としての最小値となるコンデンサを用いず、中央値となるコンデンサを用いることで製造の安定性及びそれによる品質の向上にも好適である。

実施の形態の構成例III、IVの計測用容量部４２４は、第１の特定の容量値のコンデンサの直列接続により第１の特定の容量値よりも小さい容量値を形成する容量部（図１１,図１２の容量部ＣＭ０〜ＣＭ３）と、第２の特定の容量値のコンデンサの並列接続により第２の特定の容量値よりも大きい容量値を形成する容量部（図１１の容量部ＣＭ５〜ＣＭ７、図１２の容量部ＣＭ７）が設けられている。
つまり２つの特定の容量値のコンデンサを用いて、小さい容量値の容量部と、大きい容量値の容量部で使い分けることによっても、計測用容量部４２４全体としてコンデンサの容量の種別の数を抑えることができる。これにより各コンデンサの容量誤差の影響を抑え、計測用容量部４２４が受信信号線２２に与える各段階の容量のリニアリティが向上される。

実施の形態（構成例Ｉ〜IV）では、計測用容量部４２４は、一方の受信信号線に対してそれぞれ並列に接続可能な第１容量部（ＣＭ０）から第Ｘ容量部（ＣＭ７）までの複数の容量部が設けられ、第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量部はそれぞれ独立して一方の受信信号線に対して接続オン／オフが可能に構成されている
このように容量部ＣＭ０〜ＣＭ７が並列的に一方の受信信号線に接続されることで、計測用容量部４２４は容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の選択によって合成容量値を複数段階に可変できる。そして各コンデンサの容量誤差が均一化されていることで、このように複数段階のうちで、小さい容量値の方が大きい容量値よりも実際の容量が大きくなってしまうといった逆転現象が起きないようになる。従って第１容量部（ＣＭ０）から第Ｘ容量部（ＣＭ７）の選択によりリニアリティのよい多段階の合成容量値を受信信号線２２に与えることができる。

実施の形態（構成例Ｉ〜IV）の計測用容量部４２４は、第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量部の各容量値は、２のべき乗の関係の容量値とされている。
具体的には実施の形態の場合、容量部ＣＭ０〜ＣＭ７の各容量値は、２¹，２²，２³・・・２⁸の比の関係を持つ２の１乗から２のＸ乗までの容量値とされている。
これにより計測用容量部は容量部の選択によって合成容量値は２^X段階に可変できる。
そして各コンデンサの容量誤差が均一化されていることで、このように２^X段階のうちで、小さい容量値の方が大きい容量値よりも実際の容量が大きくなってしまうといった逆転現象が起きないようになる。
さらにこの場合、Ｘビットの容量設定値で容量可変制御をすることが好適となる。例えば８ビットの容量設定値で、各ビットを容量部ＣＭ０〜ＣＭ７のスイッチＳＷ０〜ＳＷ７のオン／オフ制御に割り当てる。これにより容量設定値自体が第１容量部（ＣＭ０）から第Ｘ容量部（ＣＭ７）の選択により実現される２５６段階の合成容量値を示す値となり、上述のように、容量設定値を用いてＲＡＷ値を得ることができる。これは演算処理上、非常に効率的な処理となる。

実施の形態（構成例II〜IV）の計測用容量部４２４では、容量部ＣＭにおいて複数のコンデンサを並列接続する場合に、対応するスイッチＳＷとして、スイッチ素子が各部コンデンサに対してそれぞれ設けられるようにした例を示した。このようにすることで、コンデンサとスイッチ素子間の配線間の寄生容量の誤差を抑制できるため、この構成もリニアリティの改善に寄与できる。

なお実施の形態では、計測用容量部４２４の２５６段階の容量値のリニアリティの改善のための手法としてのべたが、基準容量部４２２側も計測用容量部４２４のコンデンサと同じ容量値のコンデンサを用いることも考えられる。
例えば基準容量部４２２側は、１つの２５６ｆＦのコンデンサで構成すればよいが、比較基準としての精度向上を考えれば、基準容量部４２２も、１６ｆＦの１６個のコンデンサの並列接続で２５６ｆＦの容量を構成することも考えられる。

また実施の形態のタッチパネル装置１では、タッチ操作を行うものとして説明したが、いわゆるホバーセンシング（非接触近接操作）に対応するタッチパネル装置としても実現できる。

また実施の形態の構成や動作は一例である。本発明は他に様々な構成例、動作例が考えられる。
受信回路４２や計測用容量部４２４は図３や図７に示した構成に限らない。計測用容量部４２４は１６ｆＦのコンデンサを用いたが、もちろん３２ｆＦのコンデンサを用いたり、８ｆＦのコンデンサを用いるといった例も考えられる。
また容量部ＣＭ０〜ＣＭ７で２５６段階に容量可変できる構成としたが、より多数の容量部ＣＭを設け、より多段階に容量可変できるようにすることも考えられる。もちろん可変容量段階数を少なくする例も考えられる。

１…タッチパネル装置、２…タッチパネル、３…タッチパネル駆動装置、４…センサＩＣ、５…ＭＣＵ、２１，２１−１〜２１−ｍ…送信信号線、２２，２２−１〜２２−ｎ…受信信号線、４１…送信回路、４２…受信回路、４３…マルチプレクサ、４４…インターフェース・レジスタ回路、４５…電源回路、４１１，４１２…ドライバ、４２１…コンパレータ、４２２…基準容量部、４２３，４２５…スイッチ、４２４…計測用容量部、４２６…演算制御部

Claims (9)

1. タッチパネルに対し、順次、隣接する一対の送信信号線と隣接する一対の受信信号線を選択する走査を行うタッチパネル駆動装置であって、
   前記タッチパネルの一対の受信信号線からの、操作に伴う容量変化によって波形が変化する各受信信号を受信して、タッチパネル操作監視のための検出値を生成する受信回路を備え、
   前記受信回路は、
   一方の受信信号線に接続される計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する動作を行って前記検出値を生成するものとされ、
   前記計測用容量部には、該計測用容量部の容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部が設けられている
   タッチパネル駆動装置。
2. 前記計測用容量部では、全ての前記容量部が、全て特定の容量値のコンデンサにより形成されている
   請求項１に記載のタッチパネル駆動装置。
3. 前記計測用容量部における前記特定の容量値よりも大きい容量値となる容量部は、前記特定の容量値の複数のコンデンサの並列接続で構成されている
   請求項２に記載のタッチパネル駆動装置。
4. 前記計測用容量部における前記特定の容量値よりも小さい容量値となる容量部は、前記特定の容量値の複数のコンデンサの直列接続で構成されている
   請求項２又は請求項３のいずれかに記載のタッチパネル駆動装置。
5. 前記計測用容量部には、
   第１の特定の容量値のコンデンサの直列接続により前記第１の特定の容量値よりも小さい容量値を形成する前記容量部と、
   第２の特定の容量値のコンデンサの並列接続により前記第２の特定の容量値よりも大きい容量値を形成する前記容量部と、が設けられている
   請求項１に記載のタッチパネル駆動装置。
6. 前記計測用容量部には、前記容量部として、前記一方の受信信号線に対してそれぞれ並列に接続可能な第１容量部から第Ｘ容量部までの複数の容量部が設けられ、
   前記第１容量部から前記第Ｘ容量部までの各容量部はそれぞれ独立して前記一方の受信信号線に対して接続オン／オフが可能に構成されている
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタッチパネル駆動装置。但しＸは２以上の自然数。
7. 前記計測用容量部における前記第１容量部から第Ｘ容量部までの各容量部の容量値は、２のべき乗の関係の容量値とされている
   請求項６に記載のタッチパネル駆動装置。
8. 前記計測用容量部には、前記容量部として、前記一方の受信信号線に対してそれぞれ並列に接続可能な第１容量部から第Ｘ容量部までの複数の容量部が設けられ、
   前記第１容量部から前記第Ｘ容量部までの各容量部はそれぞれ対応するスイッチにより独立して前記一方の受信信号線に対して接続オン／オフが可能に構成されているとともに、
   複数のコンデンサの並列接続で構成されている容量部に対応する前記スイッチは、前記複数のコンデンサのそれぞれに接続された複数のスイッチ素子により構成されている
   請求項３又は請求項５に記載のタッチパネル駆動装置。但しＸは２以上の自然数。
9. タッチパネルと、
   前記タッチパネルに対し、順次、隣接する一対の送信信号線と隣接する一対の受信信号線を選択する走査を行うタッチパネル駆動装置とを有し、
   前記タッチパネル駆動装置は、前記タッチパネルの一対の受信信号線からの、操作に伴う容量変化によって波形が変化する各受信信号を受信して、タッチパネル操作監視のための検出値を生成する受信回路を備え、
   前記受信回路は、
   一方の受信信号線に接続した計測用容量部の容量値を順次切り替えながら一方と他方の受信信号線からの各受信信号のレベルを比較する動作を行って前記検出値を生成するものとされ、
   前記計測用容量部には、該計測用容量部の容量値の切り替えに用いる１つの容量値を形成する容量部として、複数のコンデンサの並列接続又は直列接続により或る容量値を形成する容量部が設けられている
   タッチパネル装置。

Images