JP2022174440A - タッチパネル及びタッチパネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ検出の精度と応答性を維持しつつ、タッチ電極の駆動に起因するタッチパネルから放射される電磁ノイズを抑える。【解決手段】表示パネル１１０は、配列された複数のタッチ電極ＴＥと、各タッチ電極ＴＥに接続されたドライバＩＣ１１とを備える。複数のタッチ電極ＴＥは、指等の検出対象物より小さい範囲に、異なるグループＧＡ，ＧＢに属する電極が含まれるように、複数のグループＧＡ，ＧＢにグループ分けされている。ドライバＩＣ１１は、駆動電圧を複数のグループＧＡ，ＧＢのタッチ電極ＴＥに交互にまたは順次印加し、各センサ電極ＴＥの容量を検出し、検出した容量に基づいてタッチの有無を検出する。【選択図】図２

Description

本開示は、タッチパネル及びタッチパネルの駆動方法に関する。

タッチパネルは、タッチセンシングのために、タッチ電極に所定の周波数のパルス信号から構成される駆動信号を印加する。この駆動信号が電磁妨害雑音（ＥＭＩ）の原因となる。タッチパネルは、電子機器として、ＥＭＩを一定水準以下に維持しなければならない。

一般的に、デジタル回路からの電磁妨害雑音（ＥＭＩ）の原因は、（１）デジタル信号が信号線に伝送される際、信号のＬｏｗ／Ｈｉｇｈ遷移に応じて信号線に流れるスパイク電流によるもの、（２）ＩＣ回路からデジタル信号を出力する際にＩＣ回路内部に流れる貫通電流によるもの、（３）ＩＣ回路のデカップリングコンデンサが充分に働かないことによるもの、（４）ＩＣ回路が搭載される装置のシグナルＧＮＤ（グランド）の脆弱性に起因したコモンモードノイズによるもの、などである。

タッチパネルは、駆動ＩＣからタッチパネル電極にパルス信号を出力して、タッチ検出をおこなう。したがって駆動ＩＣとタッチパネル電極までの配線にはパルス信号によるスパイク電流が流れるため、タッチパネルの駆動信号ならびに信号配線が、電磁妨害雑音（ＥＭＩ）の原因となり得る。しかし、表示装置において、タッチパネルは表示面側に配置されるので、例えば電磁妨害雑音（ＥＭＩ）を防ぐための電磁シールド等をタッチパネルの上に配置すると、タッチ検出精度が低下し、更に表示視認性も悪化する問題がある。また、各配線のパルス信号に対して、フィルタビーズなどのフィルタ素子を配置するには、必要となる数が多く、限られたスペースに配置することが難しいうえに、タッチ検出の精度に影響を及ぼす可能性がある。タッチパネルからの電磁妨害雑音（ＥＭＩ）を防ぐには、電磁シールドやフィルタ素子とは異なる対策が必要である。

タッチパネルの動作に起因して放射される電磁ノイズの低減策として、駆動周波数を切り替える駆動方法が提案されている。例えば、特許文献１に開示されているタッチ表示装置は、画像を表示するディスプレイモードとタッチ位置を検出するタッチモードとを有する。この駆動方法は、タッチモードの期間を複数の単位タッチ期間に区分し、各タッチ期間において、タッチ駆動信号の周波数を他の単位タッチ期間の周波数から変更して駆動し、いずれかの電極にタッチ駆動信号を出力すると、他の全ての電極に無負荷駆動信号を印加する。

また、特許文献２に記載のタッチ表示装置は、１フレーム内に複数のディスプレイ期間を有し、各ディスプレイ期間に表示領域を切り替えて表示し、非ディスプレイ領域でタッチを検出する。

また、非特許文献１は、表示装置のブランク期間に、駆動電極をマルチプレクサで選択して順次走査し、非駆動電極、データ線及びゲート線にも同位相のパルス信号を印加することを開示する。

特許第６５０１７５０号公報 米国特許出願公開第２０１９／０２３５６６３号明細書

SID2018「43inchUHD Digital Kiosk System Using Advanced In-cell Touch Technology」，30 May 2018，Jaehun Jun, Yongwoo Choi, Hongju Lee, Hyeongwon Kang, Myungho Shin, Juneyoun Hwang, Hyunkyu Park, Kyungjin Jang, Jongsang Baek

特許文献１に記載の検出手法では、ピーク周波数は低減する可能性があるが、その他の周波数帯域のノイズレベルは上昇する。また、駆動信号の周波数は、タッチ検出可能な最大駆動周波数に対して低い周波数に切り替える必要があるため、限られた表示ブランク期間に印加できる駆動電圧の数が少なくなり、タッチ検出の精度が低下する可能性がある。

特許文献２に記載の検出手法では、表示を分割して、表示領域毎に制御する必要があり、回路規模が大きくなる。また、非表示領域がタッチ検出領域となるため、表示領域毎にタッチ検出するタイミングが異なり、領域毎に応答性に差分が生じる。

非特許文献１に開示された駆動手法は、寄生容量の影響を低減するためのものであり、電磁ノイズについての考察がない。また、非センシング配線及び電極を、センシング配線及び電極と同位相で駆動する。このため、放射される電磁ノイズが大きくなってしまう。

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、タッチ検出の精度と応答性を維持しつつ、タッチ電極の駆動に起因してタッチパネルから放射される電磁ノイズを抑えることを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示のタッチパネルは、
配列された複数のセンサ電極と、
各センサ電極に接続されたドライバ回路と、
を備え、
前記センサ電極は、検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるように、複数のグループにグループ分けされており、
前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記複数のグループのセンサ電極に交互にまたは順次印加し、各センサ電極の容量を検出し、検出した容量に基づいてタッチの有無を検出する。

前記ドライバ回路は、駆動電圧を印加しないグループのセンサ電極に、基準電圧を印加することが望ましい。
例えば、前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、それぞれ、他のグループに属す少なくとも１つの前記センサ電極に隣接するようにグループ分けされており、前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記複数のグループのセンサ電極に交互に、または、順次印加する。

前記センサ電極は、例えば、列単位、行単位、または個別に交互に２つのグループのうちの一方または他方にグループ分けされている。

例えば、前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、１つおきに異なるグループに属すように、３つのグループにグループ分けされており、前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記センサ電極にグループ単位で順番に印加する。例えば、前記センサ電極は、行単位、列単位、または個別に３つのグループのいずれかに順番にグループ分けされている。

例えば、前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、複数の前記センサ電極で１つのユニットが形成され、隣接するユニットが異なるグループに属するようにグループ分けされており、前記ドライバ回路は、各ユニットを構成する前記センサ電極のうちの他のユニットに隣接していないセンサ電極の容量に基づいて、タッチの有無を検出する。例えば、前記センサ電極は、３列単位、３行単位、または３列３行単位でユニットを形成する。

前記ドライバ回路は、前記複数のセンサ電極のグループ分けを切り替えてもよい。
また、前記ドライバ回路は、制御信号が指示する場合、タッチが基準期間検出されない場合、このタッチパネルを備える電子機器の動作モードが特定の動作モードである場合、または、このタッチパネルの放射される電磁ノイズが基準以上である場合に、グループ分けを切り替えてもよい。

本開示のタッチパネルの駆動方法は、
配列された複数のセンサ電極を備えるタッチパネルを駆動する方法であって、
前記センサ電極は、検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるように、複数のグループにグループ分けされており、
前記センサ電極にグループ順に駆動電圧を印加し、各センサ電極の容量を検出し、検出した容量に基づいてタッチの有無を検出する。

本開示によれば、センサ電極を複数のグループに分け、グループ単位で駆動電圧を印加する。このため、センサ電極を一括で駆動する場合と比較して、駆動パルスに伴う電流量を抑えて電磁ノイズを抑えることができる。また、センサ電極が検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるように、複数のグループにグループ分けされており、領域を分けて検出する場合と異なり、応答よく検出でき、また、検出精度を高めることができる。

実施の形態１に係るタッチ表示装置の概略構成図である。 図１に示すタッチ表示装置のタッチ検出部の構成図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、図１及び図２に示すタッチ表示装置の動作を説明するタイミングチャートである。 （Ａ）と（Ｂ）は、図２に示すタッチ検出部のタッチがある状態を説明する図である。 実施の形態１に係るタッチ検出部の第１の変形例の構成図である。 実施の形態１に係るタッチ検出部の第２の変形例の構成図である。 実施の形態２に係るタッチ検出部の第１の例の構成図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、図７に示すタッチ表示装置の動作を説明するタイミングチャートである。 実施の形態２に係るタッチ検出部の第２の例の構成図である。 実施の形態２に係るタッチ検出部の第３の例の構成図である。 実施の形態３に係るタッチ検出部の第１の例の構成図である。 実施の形態３に係るタッチ検出部の第２の例の構成図である。 実施の形態３に係るタッチ検出部の第３の例の構成図である。 実施の形態４に係るタッチ検出部の構成図である。 タッチ電極をパルス駆動した際の、駆動方法別の近傍磁界のスペクトル分布を示す図である。

以下、実施の形態に係るタッチパネルとタッチパネルの駆動方法について、図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１～図４を参照して、実施の形態１に係るタッチパネルとタッチパネルの駆動方法について説明する。
まず、図１を参照して、実施の形態１に係るタッチ表示装置１００の構成を説明する。

図１はタッチ表示装置１００の概略的なシステム構成図である。図示するように、タッチ表示装置１００は、映像信号に該当するデータ電圧が印加される複数のデータラインＤＬと、ゲート信号が印加される複数のゲートラインＧＬとが配置され、データラインＤＬとゲートラインＧＬの交差位置近傍に配置された複数のサブピクセルＳＰを備える表示パネル１１０を含む。データラインＤＬは、図示せぬＴＦＴ（Thin Film Transistor）を介してサブピクセルＳＰに接続されている。各データラインＤＬには、図示せぬデータ駆動回路が接続されている。各ゲートラインＧＬは、同一列の複数のＴＦＴのゲートと、図示せぬゲート駆動回路が接続されている。データ駆動回路は、各データラインＤＬに、書き込み対象の行の表示画像を定義するデータ電圧を印加する。データ電圧は、その行のＴＦＴを介してサブピクセルＳＰに印加される。ゲート駆動回路は、データ電圧を書き込むサブピクセルＳＰに接続されたＴＦＴをオンするためのゲート信号を各ゲートラインＧＬに順次印加する。

表示パネル１１０のタッチ検出領域のほぼ全面には、タッチ検出用のタッチ電極ＴＥがマトリクス状に配置されている。タッチ電極ＴＥは、検出対象物の接触または近接を検出するためのセンサ電極の一例である。

図２に、タッチ表示装置１００のタッチ検出部１２０の構成を示す。ここでは、理解を容易にするため、タッチ電極ＴＥを５行４列に配置している例を示す。タッチ電極ＴＥの区別を容易にするため、第ｉ行ｊ列のタッチ電極にＴＥｉｊという符号を付す。タッチ電極ＴＥｉｊは、１個単位の繰り返しパターンでグループ分けされている。具体的には、列単位で、第１列と第３列のＡグループＧＡと第２列と第４列のＢグループＧＢの２つのグループに分けされている。各タッチ電極ＴＥｉｊは、駆動信号線ＳＬを介してドライバＩＣ（Integrated Circuit）１１に接続されている。タッチ電極ＴＥは、検出対象物のサイズ内に異なるグループに属すセンサ電極が存在するように配置されている。本実施の形態では、検出対象を成人の指先と想定し、例えば、検出対象物のサイズとして想定される５ｍｍ×５ｍｍ内に２つのグループに属するタッチ電極ＴＥが配置されるように、個々のタッチ電極ＴＥは、縦横１～５ｍｍの矩形状の透明電極から構成され、マトリクス状に配置されている。

ドライバＩＣ１１は、タッチの有無とタッチ位置を検出するためのドライバ回路であり、駆動信号線ＳＬを介して、各タッチ電極ＴＥｉｊに個別に接続されている。
タッチ位置を検出する際に、ドライバＩＣ１１は、まず、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに並行に正の駆動パルスを印加し、一方、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥには、基準電圧Ｖｃを印加する。駆動パルスのLow電圧は基準電圧Ｖｃであり、High電圧（駆動電圧）は、検出対象物の近接を検出できる程度の電圧に設定されている。ただし、駆動電圧の値は限定されるものではない。基準電圧Ｖｃは、例えば、接地電圧、電源電圧等の直流固定電圧である。ただし、タッチ電極ＴＥがフローティング状態になることを防止し、放射される電磁ノイズを抑えることができれば、どのような電圧でもよい。なお、ドライバＩＣ１１が、駆動パルスの立上り及び立下りを検出するセンサ回路である場合は、基準電圧Ｖｃを駆動パルスのHigh電圧とLow電圧の中間値とすることで、他グループの電極からの影響を立ち上がり、立下り時に均等化でき、検出精度を最適化することもできる。

人間の指がタッチ電極ＴＥに近接すると、指と近接するＡグループＧＡの１または複数のタッチ電極ＴＥの間及び近接するＢグループＧＢの１または複数のタッチ電極ＴＥとの間に同時に寄生容量が形成される。指の電位が安定している場合は、指と駆動されたＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥの間で寄生容量を介して電流が過渡的に流れ、一方、指の電位が不安定な場合には、駆動されたＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥから非駆動のＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥへ寄生容量および指を介して過渡的に電流が流れる。ドライバＩＣ１１は、駆動した各駆動信号線ＳＬを流れる電流をモニタすること等により、駆動した各タッチ電極ＴＥの寄生容量を検出する。ドライバＩＣ１１は、例えば、検出した寄生容量が基準値より大きいか否かにより、近接している指の有無を判別し、指の近接ありと判別した場合には、寄生容量の分布から指の座標位置（ｉ，ｊ）を特定する。

ドライバＩＣ１１は、次の検出タイミングでは、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに並行に正の駆動パルスを印加し、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥには、基準電圧Ｖｃを印加し、各駆動信号線ＳＬを流れる電流をモニタし、駆動した各タッチ電極ＴＥの寄生容量の分布を検出する。このときも、ドライバＩＣ１１は、例えば、検出した寄生容量が基準値より大きいか否かにより、近接している指の有無を判別し、指の近接ありと判別した場合には、寄生容量の分布から、指の座標位置（ｉ，ｊ）を特定する。

ドライバＩＣ１１は、以後、同様の動作、即ち、ｉ）ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに正の駆動パルスを印加し且つＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加し、各駆動信号線ＳＬを流れる電流をモニタすることにより、ＡグループＧＡの各タッチ電極ＴＥの寄生容量を検出し、各タッチ電極ＴＥの寄生容量と基準値とを比較することにより、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥの近傍に指があるか否かを判別し、寄生容量の分布から指の座標位置（ｉ，ｊ）を特定する動作と、続いて、ｉｉ）ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに正の駆動パルスを印加し且つＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加し、各駆動信号線ＳＬを流れる電流をモニタすることにより、ＢグループＧＢの各タッチ電極ＴＥの寄生容量を検出し、各タッチ電極ＴＥの寄生容量と基準値とを比較することにより、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥの近傍に指があるか否かを判別し、寄生容量の分布から指の座標位置（ｉ，ｊ）を特定する動作とを、繰り返す。ドライバＩＣ１１は、タッチ検出モードの終了時等に、ＡグループＧＡ駆動時の複数の検出分布及びＢグループＧＢ駆動時の複数の検出分布から指の、タッチ電極ＴＥのマトリクス内の座標位置（ｉ，ｊ）を特定し、上位装置に出力する。

次に、上記構成を有するタッチ表示装置１００の動作を説明する。
タッチ表示装置１００は、図３（Ａ）に示すように、画像を表示する表示モードＤＭと、タッチ位置（近接位置を含む）を検出するタッチ検出モードＴＭとを交互に繰り返す。

表示モードＤＭにおいては、図示せぬゲートドライバは、ゲートラインＧＬに順次ゲートパルスを印加し、各行のＴＦＴを順次オンする。データドライバは、ゲートドライバがゲートパルスを印加した行の各サブピクセルＳＰの諧調を指示するデータ電圧をデータラインＤＬに印加する。これにより、各サブピクセルＳＰの諧調が設定され、その諧調が１フレーム期間維持される。このような動作を全サブピクセルＳＰに繰り返すことにより、画像が表示される。

動作モードが表示モードＤＭからタッチ検出モードＴＭに移行すると、ドライバＩＣ１１がタッチ検出動作を開始する。ドライバＩＣ１１は、まず、タッチ電極ＴＥを、図２に示すように、ＡグループＧＡとＢグループＧＢにグループ分けする。ただし、この段階で、タッチ電極ＴＥを新たにグループ分けする必要はない。例えば、ドライバＩＣ１１の設計段階で、グループ分けが設定されている場合には、処理を進めればよい。本開示における、「グループ分けする」はこのような場合も含む概念である。

ドライバＩＣ１１は、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに図３（Ｂ）に示す駆動信号ＳＡを、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに図３（Ｃ）に示す駆動信号ＳＢを印加する。駆動信号ＳＡとＳＢは、互いに位相がほぼπずれた正極性の駆動パルスの列から構成される信号である。各駆動パルスのパルス幅は例えば、３～７μｓ、ここでは、５μｓとする。この場合、パルス周期は、例えば、３倍の１５μｓである。また、ドライバＩＣ１１は、各駆動信号線ＳＬに流れる電流、すなわち、各タッチ電極ＴＥに流れる電流を検出する。

この状態で、図４（Ａ）、（Ｂ）に例示するように、タッチ電極ＴＥ２３とタッチ電極ＴＥ３３の間の上方位置に指２１が近接して位置していると仮定する。この場合、指２１と近傍のタッチ電極ＴＥとの間に寄生容量が形成され、寄生容量の大きさは、指２１と各タッチ電極ＴＥとの間の距離に応じて変化する。図４では、理解を容易にするため、タッチ電極ＴＥ３２と指２１との間の寄生容量Ｃ１とタッチ電極ＴＥ３３と指２１との間の寄生容量Ｃ２を図示する。また、駆動パルスを印加している電圧にハッチングを付して示している。

ドライバＩＣ１１は、まず、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）に示すように、ＡグループＧＡ、すなわち、第１列と第３列のタッチ電極ＴＥに駆動信号ＳＡの駆動パルスを印加し、ＢグループＧＢ、すなわち、第２列と第４列のタッチ電極ＴＥに駆動信号ＳＢの基準電圧Ｖｃを印加する。すると、人間の指２１がタッチ電極ＴＥに近接していれば、寄生容量Ｃ２と人体、又は、寄生容量Ｃ２と指２１と寄生容量Ｃ１を介して、タッチ電極ＴＥ３３とその周囲のタッチ電極ＴＥに過渡的に電流が流れる。ドライバＩＣ１１は、各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出することにより、電流の分布、即ち、寄生容量の分布を求め、求めた分布から、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。

続いて、ドライバＩＣ１１は、図３（Ｃ）及び図４（Ｂ）に示すように、ＢグループＧＢ、すなわち、第２列と第４列のタッチ電極ＴＥに駆動信号ＳＢの駆動パルスを印加し、ＡグループＧＡ、すなわち、第１列と第３列のタッチ電極ＴＥに駆動信号ＳＢの基準電圧Ｖｃを印加する。すると、人間の指２１がタッチ電極ＴＥに近接していれば、寄生容量Ｃ１と人体、又は、寄生容量Ｃ１と指２１と寄生容量Ｃ２を介して、タッチ電極ＴＥ３２とその周囲のタッチ電極ＴＥに過渡的に電流が流れる。ドライバＩＣ１１は、各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出することにより、電流の分布、即ち、寄生容量の分布を求め、求めた分布から、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。

ドライバＩＣ１１は、同様な動作を数回繰り返し、外来ノイズ等による誤検出がないと判定できれば、ＡグループＧＡ駆動時の検出座標及びＢグループＧＢ駆動時の検出座標から最終的に算出した位置座標（ｉ，ｊ）を上位装置に出力する。算出手法は、平均値を採用する、多数決を採用する、等任意である。
その後、動作モードは、表示モードＤＭに移行する。ドライバＩＣ１１は、表示モードＤＭ期間中は、一定電位出力、または、ハイインピーダンス状態で、ノイズ源となるパルス出力をしない。

このような構成及びタッチ検出動作によれば、すべてのタッチ電極ＴＥを同期して一括して駆動する駆動方法に比して、駆動電極が半減し、放射される電磁ノイズを半減することができる。また、タッチ検出エリア全体を実質的に同時に検出することができ、駆動エリアを分割したことにより、タッチ検出の精度が低下することもない。

また、駆動対象のタッチ電極ＴＥにはパルス電圧、非駆動対象のタッチ電極ＴＥには基準電圧Ｖｃを印加しているので、タッチ電極ＴＥと駆動信号線ＳＬによる電磁シールド効果を得ることができる。さらに、指２１の近接時に、電圧一定状態のタッチ電極ＴＥの間にも寄生容量が発生するため、指２１が電気的にフローティング状態で不安定な場合でも、正確に存在の有無と存在する場合の位置を検出することができる。

なお、指２１を検出する例を示したが、検出の対象物は、タッチ電極ＴＥとの間で寄生容量を形成できるものであれば、生体の一部、スタイラスペン、タッチペン等任意である。なお、検出対象物のサイズに応じて、検出対象のサイズ内に異なるグループに属すセンサ電極が配置されるようにタッチ電極ＴＥのサイズおよびグループ分けが設定される。
また、表示モードＤＭとタッチ検出モードＴＭとを交互に設定する例を示したが、モードをどのように設定するかは任意である。
タッチパネルの例として、表示機能を備えるタッチ表示装置を説明したが、表示機能を備えないタッチ検出専用のタッチパネルでもよい。

上記実施の形態では、タッチ電極ＴＥを１行単位の繰り返しパターンでグループ分けすることにより、複数のセンサ電極がそれぞれ他のグループに属す少なくとも１つのセンサ電極に隣接するようにグループ分けしている。この開示はこれに限定されない。例えば、図５に例示するタッチ検出部１２１のように、タッチ電極ＴＥを１行おきの繰り返しパターンでグループ分けし、交互に駆動パルスを印加するようにしてもよい。この場合の駆動信号は図３（Ｂ），（Ｃ）に示すものと同一でよい。なお、図５では、タッチ電極ＴＥのグループ分けを分かり易くするために、タッチ電極ＴＥに、ハッチングを付している。以下の図面でも同様である。

以上の説明では、行単位あるいは列単位という複数個の検知単位の繰り返しパターンでタッチ電極ＴＥをグループ分けする例を示したが、これに限定されない。例えば、図６に例示するタッチ検出部１２２のように、タッチ電極ＴＥを１個単位の繰り返しパターン、すなわち、市松パターンでグループ分けし、交互に駆動パルスを印加するようにしてもよい。この場合の駆動信号は図３（Ｂ），（Ｃ）に示すものと同一でよい。

＜実施の形態２＞
以上の説明では、タッチ電極ＴＥを２つのグループに分け、交互に駆動パルスを印加する例を示したが、これに限定されない。２以上の任意の自然数であるｎ個のグループに分け、グループ単位で順番に駆動パルスを印加することが可能である。以下、グループ数ｎ＝３の例を説明する。

図７のタッチ検出部１２３では、列単位で、タッチ電極ＴＥを、ＡグループＧＡ、ＢグループＧＢ、ＣグループＧＣの３つのグループに分ける例を示す。図示するように、第１列と第４列のタッチ電極ＴＥは、ＡグループＧＡに、第２列と第５列のタッチ電極ＴＥは、ＢグループＧＢに、第３列と第６列のタッチ電極ＴＥは、ＣグループＧＣにグループ分けされている。このような構成の場合、タッチ電極ＴＥは、検出対象物のサイズの範囲に３つのグループＧＡ、ＧＢ、ＧＣに属すタッチ電極ＴＥが存在しうるように配置される。例えば、指２１の幅を５ｍｍとすると、タッチ電極ＴＥの幅×３＜５ｍｍとなるように設定される。

ドライバＩＣ１１は、図８（Ａ）～（Ｃ）に示すように、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥ→ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥ→ＣグループＧＣのタッチ電極ＴＥ→・・・の順に、駆動パルスをグループ順次印加し、非駆動タッチ電極ＴＥには基準電圧Ｖｃを印加する。すなわち、１フレーム内で、タッチ電極ＴＥを切り替えながら、全タッチ電極ＴＥを３回にわけて駆動する。

また、図９のタッチ検出部１２４では、行単位で、タッチ電極ＴＥを、ＡグループＧＡ、ＢグループＧＢ、ＣグループＧＣの３つのグループに分ける例を示す。図示するように、第１行と第４行のタッチ電極ＴＥは、ＡグループＧＡに、第２行と第５行のタッチ電極ＴＥは、ＢグループＧＢに、第３行と第６行のタッチ電極ＴＥは、ＣグループＧＣにグループ分けされている。ドライバＩＣ１１は、図８（Ａ）～（Ｃ）に示すように、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥ→ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥ→ＣグループＧＣのタッチ電極ＴＥ→・・・の順に、駆動パルスを順次印加し、非駆動タッチ電極ＴＥには基準電圧Ｖｃを印加する。

さらに、図１０のタッチ検出部１２５では、１個単位で、タッチ電極ＴＥを、ＡグループＧＡ、ＢグループＧＢ、ＣグループＧＣの３つのグループに分ける例を示す。ドライバＩＣ１１は、図８（Ａ）～（Ｃ）に示すように、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥ→ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥ→ＣグループＧＣのタッチ電極ＴＥ→・・・の順に、順次駆動パルスを印加し、非駆動タッチ電極ＴＥには基準電圧Ｖｃを印加する。

実施の形態２の構成によれば、実施の形態１以上に、放射される電磁ノイズを低減することができる。また、実施の形態１と同様に、電磁シールド効果を得ることができ、フローティング状態の指などをより正確に検出することが可能である。

＜実施の形態３＞
センサ電極ＴＥの数が増加した場合、センサ電極ＴＥ間のカップリングの影響により、誤検出が発生するおそれがある。本実施の形態では、ｎ列毎、ｎ行毎、縦横ｎ個毎のグループ分けにおいて、他のグループのタッチ電極ＴＥに隣接しているタッチ電極ＴＥの検出結果を位置検出に使用せず、隣接していないタッチ電極ＴＥの検出結果のみを使用して、検出対象物を検出することにより、タッチ電極ＴＥ間のカップリングの影響を低減する。なお、ｎ≧３である。

図１１のタッチ検出部１２６は、タッチ電極ＴＥを３列単位として、第１列～３列のタッチ電極ＴＥをＡグループＧＡ、第４列～第６列のタッチ電極ＴＥをＢグループＧＢとして、２つのグループに分ける例を示す。なお、この例でも、１つのグループＧＡ，ＧＢの幅＜検出対象物のサイズに設定されることが望ましい。

ドライバＩＣ１１は、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥ、即ち、第１列～第３列のタッチ電極ＴＥに図３（Ｂ）に示す駆動信号ＳＡを並行して印加し、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥ、即ち、第４列～第６列のタッチ電極ＴＥに図３（Ｃ）に示す駆動信号ＳＢを並行して印加する。

ドライバＩＣ１１は、グループＧＡ，ＧＢ内の最外列を除く各第２列のタッチ電極ＴＥ、即ち、第２列と第５列のタッチ電極ＴＥをタッチ検出に用いる。より詳細に説明すると、ドライバＩＣ１１は、第２列と第５列のタッチ電極ＴＥを過渡的に流れる電流のみをタッチ又は近接の検出に用い、第１列、第３列、第４列、第６列のタッチ電極ＴＥに駆動信号ＳＡ又はＳＢを印加するが、これらのタッチ電極ＴＥに流れる電流を検出せず、タッチ検出に使用しない。以下、電流を検出してタッチ検出に使用するタッチ電極を有効電極、駆動信号を印加するが、電流を検出せず、タッチ検出に使用しないタッチ電極を無効電極と呼ぶ。

次に、タッチ検出部１２６のタッチ検出動作を説明する。
ドライバＩＣ１１は、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに図３（Ｂ）に示す駆動信号ＳＡを印加し、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに図３（Ｃ）に示す駆動信号ＳＢを印加する。
ドライバＩＣ１１は、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに駆動パルスを印加し、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加するタイミングで、第２列のタッチ電極ＴＥに接続されている各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出し、電流の分布、即ち、寄生容量の分布を求め、求めた分布から、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。

続いて、ドライバＩＣ１１は、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加し、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに駆動パルスを印加するタイミングで、第５列のタッチ電極ＴＥに接続されている各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出し、電流の分布、即ち、寄生容量の分布を求め、求めた分布から、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。
ドライバＩＣ１１は、タッチ検出モードの間、同様の動作を繰り返す。

また、図１２のタッチ検出部１２７は、タッチ電極ＴＥを３行単位として、第１行～第３行のタッチ電極ＴＥをＡグループＧＡ、第４行～第６行のタッチ電極ＴＥをＢグループＧＢとして、２つのグループに分ける例を示す。なお、この例でも、１つのグループＧＡ，ＧＢの幅＜検出対象物のサイズに設定されることが望ましい。

ドライバＩＣ１１は、ＡグループＧＡのタッチ電極ＴＥに図３（Ｂ）に示す駆動信号ＳＡを並行して印加し、ＢグループＧＢのタッチ電極ＴＥに図３（Ｃ）に示す駆動信号ＳＢを並行して印加する。

ドライバＩＣ１１は、第２行と第５行のタッチ電極ＴＥを過渡的に流れる電流のみをタッチ又は近接の検出に用いる有効電極とし、第１行、第３行、第４行、第６行のタッチ電極ＴＥを、タッチ検出に使用しない無効電極とする。

また、図１３のタッチ検出部１２８では、タッチ電極ＴＥは、３列３行単位の９個で１つのユニットを構成する。複数のユニットは、隣接するユニットが異なるグループに属すように、グループＧＡとＧＢに分けられている。ユニットを構成する３列３行のタッチ電極ＴＥのうち、中心のタッチ電極ＴＥをタッチ検出用の有効電極とし、その周囲の８個のタッチ電極ＴＥを無効電極とする。ドライバＩＣ１１は、図３（Ｂ）に例示する駆動信号ＳＡを、グループＧＡのタッチ電極ＴＥに並行に印加し、図３（Ｃ）に例示する駆動信号ＳＢを、グループＧＢのタッチ電極ＴＥに並行して印加する。

ドライバＩＣ１１は、グループＧＡのタッチ電極ＴＥに駆動パルスを印加し、グループＧＢのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加するタイミングで、各ユニットの中央のタッチ電極ＴＥ、すなわち、タッチ電極ＴＥ22とＴＥ55に接続されている各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出し、電流の分布、即ち、寄生容量の分布を求め、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。続いて、ドライバＩＣ１１は、グループＧＢのタッチ電極ＴＥに駆動パルスを印加し、グループＧＡのタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加するタイミングで、各ユニットの中央のタッチ電極ＴＥ、すなわち、タッチ電極ＴＥ52とＴＥ25に接続されている各駆動信号線ＳＬに流れる電流を検出し、指の位置座標（ｉ，ｊ）を求める。ドライバＩＣ１１は、以後同様の動作をタッチ検出モードＴＭの間繰り返し、最終的な検出位置を出力する。

実施の形態３のタッチ検出部によれば，タッチ電極ＴＥ間のカップリングの影響を低減でき、検出精度を高めることができる。
なお、ｎは、４つ以上でもよい。その場合、他のユニットのタッチ電極ＴＥに隣接していないタッチ電極ＴＥを有効電極として、他のユニットのタッチ電極ＴＥに隣接するタッチ電極ＴＥを無効電極として、座標検出を実施する。

＜実施の形態４＞
グループ分けの数を多くすると、同時に駆動する電極数の数が少なくなり、放射される電磁ノイズは、小さくなるが、切り替えて駆動するため、検出時間が長くなる。表示のブランク期間は、入力される映像信号によって異なるため、それに応じたタッチ検出期間となるようにグループ分けの数を切り替えてもよい。

例えば、図１４のタッチ検出部１２９では、ノイズ検出部または動作モード検出部等の検出部１３がドライバＩＣ１１に接続されている。検出部１３は、基準以上の大きさの電磁ノイズを検出した場合及び／または電磁ノイズが発生しやすい予め設定された動作モードの場合には、例えば、電磁ノイズの発生を抑えるように、タッチ電極ＴＥをＮグループに分割して分割駆動し、基準未満の大きさの電磁ノイズを検出した場合及び／または電磁ノイズが発生しにくい予め設定された動作モードの場合には、電磁ノイズの増加を許容するように分割数Ｎをより小さくするようにドライバＩＣ１１に制御信号を出力するように構成してもよい。

また、ドライバＩＣ１１は、タッチが基準期間以上検出されない場合に、分割数Ｎを大きくして、ノイズを抑えるようにしてもよい。この場合、ドライバＩＣ１１は、例えば、タイマを内蔵し、タッチを検出するとタイマをリセットし、タイマが基準値をカウントすると、分割数Ｎを切り替えるようにすればよい。

タッチ電極ＴＥのグループ分けは、指等の検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるならば、任意のグループ分けが可能である。例えば、実施の形態１～４のいずれの組み合わせでもよく、３つ以上のグループ分けの形態、３つ以上の分割数Ｎを採用してもよい。このような構成とすることにより、動作環境に応じたグループ分けが可能となる。また、例えば、タッチパネルがある装置Ａに組み込まれた場合に、図２に示すグループ分けが様々な観点から望ましくない場合に、検出部１３が装置Ａに組み込まれたことを検出して、制御信号を出力し、ドライバＩＣ１１が、図２に示すグループ分け手法に替えて図１３に示すグループ分け手法を採用するようにしてもよい。また、駆動信号線ＳＬ及びタッチ電極ＴＥに寄生容量が存在する場合に、検出部１３が検出した寄生容量に基づいて、寄生容量の影響を小さくするように、グループ分けの手法を選択してもよい。ユーザの指示で、制御信号をドライバＩＣ１１に供給できるように構成してもよい。

図１５は、タッチ電極をパルス駆動した際のタッチパネル表面の近傍磁界を測定した結果を示す。タッチパネルの近傍磁界を測定することで、タッチパネルに流れるスパイク電流の大きさの程度とその周波数成分を確認することができる。縦軸は磁界強度であり単位はｄＢ、横軸は周波数Ｈｚである。（１）と（２）は一般的なタッチパネル駆動条件を想定したものであり、（１）は全てのタッチ電極を１００ｋＨｚのパルス信号で駆動した場合，（２）は５０ｋＨｚで駆動した場合である。（３）は駆動周波数を可変するタッチパネル駆動条件を想定しており、パルス信号の周波数を５ｋＨｚステップで５０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで変化させている。（４）は、本開示のタッチパネル駆動条件（例えば図３のＴＭ期間）を簡易的に模したものであり、タッチパネル電極の半分に５０ｋＨｚのパルス信号を、もう半分に定電位を印加するようにして、それぞれのタッチ電極の駆動状態が交互に変わる場合を示している。

図１５に示す測定結果（４）において、１ＭＨｚよりも低い周波数では、他の測定結果よりも磁界強度が低い。１ＭＨｚよりも高い周波数域においても、磁界強度は他の駆動方法による測定結果と同等以下であり、悪化は見られない。したがって本開示のタッチパネルの駆動形態が、タッチパネルに流れるスパイク電流を抑制し、スパイク電流波形に含まれる周波数成分を制御できることを確認できた。言い換えれば、本開示の実施の形態は、タッチパネルから放射される電磁ノイズを抑制し、電磁ノイズの周波数を制御し得る手段となり得る。

以上本開示の実施の形態を説明したが、本開示は実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、駆動パルスを印加したタッチ電極ＴＥに過渡的に流れる電流を検出することにより、そのタッチ電極ＴＥの容量を検出することにより、検出対象物を検出するように説明したが、電流を検出する以外の手法を用いてもよい。例えば、タッチ電極ＴＥに蓄積された電荷量、タッチ電極ＴＥの容量の検出等、検出対象物とタッチ電極ＴＥとの間に形成される容量の大きさに依存して変動する任意の物理量を検出する対象としてもよい。

上記実施の形態では、非駆動のタッチ電極ＴＥに基準電圧Ｖｃを印加したが、フローティング状態とする、あるいは、交流電圧を印加することも可能である。ただし、固定の直流基準電圧が望ましい。
例えば、タッチ検出装置は、表示機能を備えていなくてもよい。また、タッチ電極のグループ分けも上述の例に限定されない。すなわち、検出対象領域に配列されたタッチ電極ＴＥを、タッチ電極ＴＥそれぞれが異なるグループに属す少なくとも１つの電極ＴＥと隣接するように、グループ分けできるならば、どのようなグループ分けの手法を採用してもよい。

上記実施の形態では、ドライバＩＣ１１で、タッチの有無及びタッチの位置の検出を行ったが、ドライバＩＣ１１は、各検出処理で検出した容量分布を上位装置に伝達し、上位装置でタッチの有無、タッチ有りの場合のタッチ位置の特定を担当してもよい。ドライバＩＣ１１と上位装置との役割分担は任意である。

上記実施の形態においては、タッチ検出モードＴＭにおいて、各グループのタッチ電極ＴＥに印加する駆動パルスの数を８としたが、パルスの数は任意である。ただし、検出精度の観点から５以上を確保することが望ましい。また、パルス幅、パルスのデューティ等も任意である。また、駆動パルスの電圧（パルス高）も電磁ノイズを抑えつつ、タッチを検出できる範囲で適宜選択すればよい。駆動パルスとして正極性のパルスを例示したが、極性は任意である。
ドライバＩＣは、半導体装置でも、ディスクリート回路でも、ソフトウエアで制御されるプロセッサでもよい。

１１ ドライバＩＣ、１３ 検出部、１００ タッチ表示装置、１１０ 表示パネル、１２０～１２９ タッチ検出部、ＴＥ タッチ電極（センサ電極）、ＳＬ 駆動信号線。

Claims (11)

1. 配列された複数のセンサ電極と、
   各センサ電極に接続されたドライバ回路と、
   を備え、
   前記センサ電極は、検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるように、複数のグループにグループ分けされており、
   前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記複数のグループのセンサ電極に交互にまたは順次印加し、各センサ電極の容量を検出し、検出した容量に基づいてタッチの有無を検出する、
   タッチパネル。
2. 前記ドライバ回路は、駆動電圧を印加しないグループのセンサ電極に、基準電圧を印加する、
   請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、それぞれ、他のグループに属す少なくとも１つの前記センサ電極に隣接するようにグループ分けされており、
   前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記複数のグループのセンサ電極に交互にまたは順次印加する、
   請求項１または２に記載のタッチパネル。
4. 前記センサ電極は、列単位、行単位、または個別に交互に２つのグループのうちの一方または他方にグループ分けされている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
5. 前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、１つおきに異なるグループに属すように、３つのグループにグループ分けされており、
   前記ドライバ回路は、駆動電圧を前記センサ電極にグループ単位で順番に印加する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
6. 前記センサ電極は、行単位、列単位、または個別に３つのグループのいずれかに順番にグループ分けされている、
   請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記センサ電極は、マトリクス状に配置され、
   複数の前記センサ電極で１つのユニットが形成され、隣接するユニットが異なるグループに属するようにグループ分けされており、
   前記ドライバ回路は、各ユニットを構成する前記センサ電極のうちの他のユニットに隣接していないセンサ電極の容量に基づいて、タッチの有無を検出する、
   請求項１または２に記載のタッチパネル。
8. 前記センサ電極は、３列単位、３行単位、または３列３行単位でユニットを形成する、
   請求項７に記載のタッチパネル。
9. 前記ドライバ回路は、前記複数のセンサ電極のグループ分けを切り替える、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のタッチパネル。
10. 前記ドライバ回路は、制御信号が指示する場合、タッチが基準期間検出されない場合、このタッチパネルを備える電子機器の動作モードが特定の動作モードである場合、または、このタッチパネルの放射される電磁ノイズが基準以上である場合に、グループ分けを切り替える、
    請求項９に記載のタッチパネル。
11. 配列された複数のセンサ電極を備えるタッチパネルを駆動する方法であって、
    前記センサ電極は、検出対象物より小さい範囲に、異なるグループに属する電極が含まれるように、複数のグループにグループ分けされており、
    前記センサ電極にグループ順に駆動電圧を印加し、各センサ電極の容量を検出し、検出した容量に基づいてタッチの有無を検出する、
    タッチパネルの駆動方法。

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