JP4955116B1 - タッチパネルシステムおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タッチパネルシステム1は、タッチ操作を検出する主センサ31と、タッチ操作を検出せずノイズ成分を検出する副センサ32と、主センサ31からの出力信号から副センサ32の出力信号を減算する減算部41とを備える。減算部41は、減算処理により、主センサ31からの出力信号からノイズ成分を除去し、タッチ操作本来の信号を抽出する。
【選択図】図1
Description
上記タッチパネルは、上記タッチパネルのタッチ操作を検出する主センサ部と、上記主センサ部が設けられたタッチパネル上の面と同一面内に設けられた副センサ部とを備え、
上記タッチパネルコントローラは、上記主センサ部および副センサ部からの信号を受信し、上記主センサ部からの信号から、上記副センサ部からの信号を減算する減算部を備え、
上記主センサ部は、複数のセンスラインを備え、
上記副センサ部は、センスラインと同一方向に延びるサブセンスラインを備え、
上記減算部は、
上記センスラインから選択されたセンスラインSnの信号と、センスラインSnに隣接する2つのセンスライン(センスラインSn+1,センスラインSn−1)のうち、一方のセンスラインSn+1の信号との差分である第1の差分((Sn+1)−Sn)、および、
センスラインSnの信号とセンスラインSnに隣接する他方のセンスラインSn−1の信号との差分である第2の差分(Sn−(Sn−1))を算出すると共に、サブセンスラインとサブセンスラインに隣接するセンスラインとの差分である第3の差分を算出し、
上記タッチパネルコントローラは、上記第1の差分と第2の差分と第3の差分とを加算する加算部を備えることを特徴としている。
上記センスラインまたはサブセンスラインと、上記ドライブラインとの間に静電容量が形成されており、
上記ドライブライン駆動回路は、直交系列またはM系列を用いて、上記ドライブラインを並列に駆動するようになっており、
上記センスラインおよびサブセンスラインごとの出力信号を読み出し、その出力信号と上記ドライブラインを並列駆動する符号系列とを内積し、上記静電容量の容量値を算出する演算部を備えていてもよい。
上記減算部は、上記第1のAD変換部でデジタル信号を用いて上記第1の差分〜第3の差分を算出するようになっていてもよい。
上記第2のAD変換部は、上記減算部により上記アナログ信号を用いて算出された上記第1の差分〜第3の差分をデジタル信号に変換するようになっていてもよい。
(1)タッチパネルシステム1の構成
図1は、本発明の実施の一形態に係るタッチパネルシステム1の基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1は、表示装置2、タッチパネル3、タッチパネルコントローラ4、およびドライブライン駆動回路5を備えており、ノイズキャンセル機能を有する。以下では、使用者が利用する側を、前面(または上方)として説明する。
形成することができる。センスライン33、サブセンスライン34、およびドライブライン35は、タッチパネル3におけるセンサ電極であるともいえる。
タッチパネルシステム1は、タッチパネルコントローラ4で検出される静電容量の変化に基づいて、タッチ操作の有無を検出する。しかし、タッチパネル3が表示装置2の前面(使用者側)に接着されている。このため、タッチパネルシステム1は、表示装置2が発生するクロック等のノイズだけでなく、その他外来からのノイズの影響を受けやすい。その結果、タッチ操作の検出感度(座標検出部42の検出感度)が低下してしまう。
(1)タッチパネルシステム1aの構成
図4は、本発明に係る別のタッチパネルシステム1aの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1aの基本的な構成は、実施の形態1のタッチパネルシステム1と略同様である。以下では、タッチパネルシステム1との相違点を中心に、タッチパネルシステム1aについて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態1にて説明した図面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。
タッチパネルシステム1aは、タッチパネルコントローラ4で検出される静電容量の変化に基づいて、タッチ操作の有無およびタッチされた位置を検出する。しかし、タッチパネルシステム1aにおいても、タッチパネルシステム1と同様に、各種ノイズの影響を受けやすい。このため、タッチ操作の検出感度(座標検出部の検出感度)が低下してしまう。具体的には、図5は、図4のタッチパネルシステム1aにおいて、副センサ群32aを備えないタッチパネル3bを示す概略図である。図5のように、タッチパネル3bは、主センサ群31aのみを備え、副センサ群32aを備えていない。すなわち、図5のタッチパネル3bは、ノイズ対策前の構成である。この場合、タッチパネル3bが、各種ノイズの影響を受けてしまう。従って、各センスライン33から出力された信号には、各種ノイズ成分が含まれ、タッチ操作の検出感度が低下してしまう。
(1)タッチパネルシステム1bの構成
図7は、本発明に係る別のタッチパネルシステム1bの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1bの基本的な構成は、実施の形態2のタッチパネルシステム1aと略同様である。以下では、タッチパネルシステム1aとの相違点を中心に、タッチパネルシステム1bについて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態1,2にて説明した図面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および図8に基づいて、タッチパネルシステム1bのノイズ処理について説明する。図8は、タッチパネルシステム1bの基本処理であるノイズキャンセル処理を示すフローチャートである。
・配列(2)−配列(1)(この差分値をAとする)
・配列(4)−配列(3)(この差分値をCとする)
・配列(6)−配列(5)(この差分値をEとする)
・配列(8)−配列(7)(この差分値をGとする)
の4つの差分信号処理を行う。つまり、ステップF603では、サブセンスライン34を含む配列(1)〜(8)の差分信号処理を行う。
・配列(3)−配列(2)(この差分値をBとする)
・配列(5)−配列(4)(この差分値をDとする)
・配列(7)−配列(6)(この差分値をFとする)
の3つの差分信号処理を行う。つまり、ステップF606では、サブセンスライン34を含まない配列(2)〜(7)の差分信号処理を行う。
差分値A+差分値B={配列(2)−配列(1)}+{配列(3)−配列(2)}
=配列(3)−配列(1)(この差分値を差分値Hとする)
となり、配列(3)−配列(1)信号が取得できる。加算部46は、このような処理を順次進める。
・配列(2)−配列(1)信号=差分値A
・配列(3)−配列(1)信号=差分値H
・配列(4)−配列(1)信号=差分値I
・配列(5)−配列(1)信号=差分値J
・配列(6)−配列(1)信号=差分値K
・配列(7)−配列(1)信号=差分値L
・配列(8)−配列(1)信号=差分値M
の各信号が出力される。
本発明のタッチパネルシステムの駆動方法は、特に限定されるものではないが、直交系列駆動方式であることが好ましい。言い換えれば、ドライブライン35を並列駆動することが好ましい。図9は、従来のタッチパネルシステムにおけるタッチパネルの駆動方式を示す図である。図10は、本発明のタッチパネルシステムにおけるタッチパネルの駆動方式(直交系列駆動方式)を示す図である。
X1=C1×V/Cint
となる。
X2=C2×V/Cint
となる。
X3=C3×V/Cint
となる。
X4=C4×V/Cint
となる。
Y1=(C1+C2+C3+C4)×V/Cint
となる。
Y2=(C1−C2+C3−C4)×V/Cintとなる。
を印加する。これにより、Voutの3回目の測定結果(Y3)は、
Y3=(C1+C2−C3−C4)×V/Cint
となる。
Y4=(C1−C2−C3+C4)×V/Cint
となる。
C1=1×Y1+1×Y2+1×Y3+1×Y4=4C1×V/Cint
C2=1×Y1+(−1)×Y2+1×Y3+(−1)×Y4=4C2×V/Cint
C3=1×Y1+1×Y2+(−1)×Y3+(−1)×Y4=4C3×V/Cint
C4=1×Y1+(−1)×Y2+(−1)×Y3+(−1)×Y4
=4C3×V/Cint
となる。
Vout=Cf×Vdrive×N/Cint
によって求められる。
sj=(sj1,...,sjN)
=(Σ(k=1,...,M)Ckj×dk1,...,Σ(k=1,...,M)Ckj×dkN)×(Vdrive/Cint)
=(Σ(k=1,...,M)Ckj×(dk1,...,dkN)×(Vdrive/Cint)
=Σ(k=1,...,M)(Ckj×dk)×(Vdrive/Cint)
となる。
di・sj=di・(Σ(k=1,...,M)(Ckj×dk)×(Vdrive/Cint))
=Σ(k=1,...,M)(Ckj×di・dk)×(Vdrive/Cint)
=Σ(k=1,...,M)(Ckj×N×δik)×(Vdrive/Cint) [δik=1 if i=k, 0 if else]
=Cij×N×(Vdrive/Cint)
となる。
図13は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1dの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1dは、上述した図7で示されるノイズキャンセル機能付きタッチパネルシステム1bに対し、図10,図12で示されるタッチパネルシステム1cにおけるドライブライン35の直交系列駆動方式を適用したものである。タッチパネルシステム1dの動作については、上述したタッチパネルシステム1b,1cと同様であるため、説明を省略する。
図14は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1eの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1eは、減算部41の構成が異なる。
図15は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1fの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1fは、減算部41の構成が異なる。
図16は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1gの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1gは、減算部41の構成が異なる。タッチパネルシステム1gは、図15のタッチパネルシステム1fにおける差動増幅器49の代わりに、全差動増幅器50を備えている。
図18は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1hの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1hは、減算部41の構成及びタッチパネル3bの駆動方式が異なる。タッチパネルシステム1hは、図15のタッチパネルシステム1fにおける差動増幅器49の代わりに、全差動増幅器50を備えている。
実施の形態1〜9では、副センサ32(サブセンスライン34)を備えたタッチパネルシステムについて説明した。しかし、本発明のタッチパネルシステムにおいて、副センサ32は、必須の構成ではない。本実施形態では、副センサ32を備えていないタッチパネルパネルシステムについて説明する。
図20および図21に基づいて、タッチパネルシステム1iのノイズ処理について説明する。図21は、タッチパネルシステム1iの基本処理であるノイズキャンセル処理を示すフローチャートである。
次に、スイッチSWにおいて、下側の端子を選択する(F702)。そして、減算部41aにおいて、センスライン33(センスラインSn)と、あるセンスライン33に隣接する2つのセンスライン33のうち、一方のセンスライン(センスラインSn+1)との間の差分を取る(センスライン(Sn+1)−Sn:第1の差分)(F703)。
・配列(2)−配列(1)(この差分値をAとする)
・配列(4)−配列(3)(この差分値をCとする)
・配列(6)−配列(5)(この差分値をEとする)
・配列(8)−配列(7)(この差分値をGとする)
の4つの差分信号処理を行う。つまり、ステップF703では、センスライン33における配列(1)〜(8)の差分信号処理を行う。
図20の配列(1)〜(8)の場合、減算部41aは、
・配列(3)−配列(2)(この差分値をBとする)
・配列(5)−配列(4)(この差分値をDとする)
・配列(7)−配列(6)(この差分値をFとする)
の3つの差分信号処理を行う。つまり、ステップF706では、配列(2)〜(7)の差分信号処理を行う。
図22は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1jの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1jは、上述した図20で示されるノイズキャンセル機能付きタッチパネルシステム1iに対し、ドライブライン35を並列駆動するドライブライン駆動回路(図示せず)を適用したものである。さらに、タッチパネルシステム1jは、減算部41aで算出された静電容量の差分値を、復号化する復号部58と、非タッチ操作時に復号部58で復号化された静電容量の差分分布を記憶する非タッチ操作時情報記憶部61と、タッチ操作時に復号部58で復号化された静電容量の差分分布を較正する較正部62とを備えている。タッチパネルシステム1jの動作については、上述したタッチパネルシステム1iと同様であるため、説明を省略する。そこで、以下では、減算部41a、復号部58、非タッチ操作時情報記憶部61、および較正部62での処理を中心に説明する。また、以下では、並列駆動のための符号列として、直交系列またはM系列を用いる例について説明する。
d1 = (d11,d12,・・・,d1N)
d2 = (d21,d22,・・・,d2N)
・
・
・
dM = (dM1,dM2,・・・,dMN)
とする。以下のこの系列を、直交系列、あるいは、符号長N(=2^n−1)のM系列をシフトした系列とする。このような系列では、以下の式が成立するという性質を有する。
Sj,1:スイッチSWが下側の時のd1〜 dMに対する出力系列
Sj,2:スイッチSWが上側の時のd1〜 dMに対する出力系列
と定義する。
(∂sC)kj,1=Ck,2j− Ck,2j−1
(∂sC)kj,2=Ck,2j+1− Ck,2j
と定義する。
図23は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1kの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1kは、減算部41aの構成が異なる。
図24は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1mの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1mは、減算部41aの構成が異なる。
図25は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1nの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1nは、減算部41aの構成が異なる。タッチパネルシステム1nは、図24のタッチパネルシステム1mにおける差動増幅器49の代わりに、全差動増幅器50を備えている。
図26は、本実施形態に係るタッチパネルシステム1oの基本構成を示す概略図である。タッチパネルシステム1oは、減算部41aの構成が異なる。タッチパネルシステム1oは、図26のタッチパネルシステム1mにおける差動増幅器49の代わりに、全差動増幅器50を備えている。
次に、上述の実施形態に係るタッチパネルシステムによるタッチ操作の認識方法について説明する。以下では、図22のタッチパネルシステムテム1jを例に説明するが、他の実施形態のタッチパネルシステムテムについても同様である。タッチパネルシステム1jは、減算部41aおよび復号部58で算出された互いに隣接するセンスライン33の信号の差分と、正および負の閾値との比較に基づいて、タッチ操作の有無を判定する判定部59を備えている。なお、判定部59には、較正部62で較正処理された信号(静電容量の差分分布)、または、較正部62で較正処理されていない信号(静電容量の差分分布)が入力される。較正部62で較正処理されていない信号が、判定部59に入力される場合、復号部58で復号化された静電容量の差分分布が、判定部59に直接入力されることになる。以下では、較正部62で較正処理されていない信号が、判定部59に入力される場合について説明する。しかし、較正処理された信号が、判定部59に入力される場合も同様である。
図29は、タッチパネルシステム1を搭載した携帯電話機10の構成を示す機能ブロック図である。携帯電話機(電子機器)10は、CPU51と、RAM53と、ROM52と、カメラ54と、マイクロフォン55と、スピーカ56と、操作キー57と、タッチパネルシステム1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。
ッチパネルシステム。
上記タッチパネルは、上記タッチパネルのタッチ操作を検出する主センサ部と、上記主センサ部が設けられたタッチパネル上の面と同一面内に設けられた副センサ部とを備え、
上記タッチパネルコントローラは、上記主センサ部および副センサ部からの信号を受信し、上記主センサ部からの信号から、上記副センサ部からの信号を減算する減算部を備える構成であってもよい。
上記タッチパネルは、複数のセンスラインを有し、上記タッチパネルのタッチ操作を検出するセンサ部を備え、
上記タッチパネルコントローラは、上記センサ部からの信号を受信し、互いに隣接するセンスラインの信号の差分を算出する減算部を備える構成であってもよい。
上記タッチパネルは、複数のセンスラインを有し、上記タッチパネルのタッチ操作を検出するセンサ部を備え、
上記タッチパネルコントローラは、上記センサ部からの信号を受信し、互いに隣接するセンスラインの信号の差分を算出する減算部を備え、上記センスラインに対し交差して設けられたドライブラインと、上記ドライブラインを駆動するドライブライン駆動回路とを備え、上記センスラインと、上記ドライブラインとの間に静電容量が形成されており、上記ドライブライン駆動回路は、上記ドライブラインを並列に駆動するようになっており、上記減算部は、上記センスラインごとの出力信号を受信し、上記互いに隣接するセンスラインの信号の差分として、上記センスライン方向における静電容量の差分を算出し、上記減算部で算出された静電容量の差分値を、復号化する復号部を備える構成であってもよい。
上記減算部は、上記第3のAD変換部でデジタル信号を用いて算出された、上記互いに隣接するセンスラインの信号の差分を算出してもよい。
1a タッチパネルシステム
1b タッチパネルシステム
1c タッチパネルシステム
1d タッチパネルシステム
1e タッチパネルシステム
1f タッチパネルシステム
1g タッチパネルシステム
1h タッチパネルシステム
1i タッチパネルシステム
1j タッチパネルシステム
1k タッチパネルシステム
1m タッチパネルシステム
1n タッチパネルシステム
1o タッチパネルシステム
2 表示装置
3 タッチパネル
3a タッチパネル
3b タッチパネル
3c タッチパネル
4 タッチパネルコントローラ
31 主センサ(主センサ部)
31a 主センサ群(主センサ部)
31b 主センサ群(センサ部)
32 副センサ(副センサ部)
32a 副センサ群(副センサ部)
33 センスライン
34 サブセンスライン
35 ドライブライン
41 減算部
41a 減算部
46 加算部
47 電荷積分器(演算部)
48 AD変換部(第1のAD変換部,第2のAD変換部)
48a AD変換部(第3のAD変換部,第4のAD変換部)
49 差動増幅器
50 全差動増幅器
58 復号部
59 判定部
61 非タッチ操作時情報記憶部
62 較正部
Claims (14)
- タッチパネルと、
上記タッチパネルからの信号を処理するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムにおいて、
上記タッチパネルは、上記タッチパネルのタッチ操作を検出する主センサ部と、上記主センサ部が設けられたタッチパネル上の面と同一面内に設けられた副センサ部とを備え、
上記タッチパネルコントローラは、上記主センサ部および副センサ部からの信号を受信し、上記主センサ部からの信号から、上記副センサ部からの信号を減算する減算部を備え、
上記主センサ部は、複数のセンスラインを備え、
上記副センサ部は、センスラインと同一方向に延びるサブセンスラインを備え、
上記減算部は、
上記センスラインから選択されたセンスラインSnの信号と、センスラインSnに隣接する2つのセンスライン(センスラインSn+1,センスラインSn−1)のうち、一方のセンスラインSn+1の信号との差分である第1の差分((Sn+1)−Sn)、および、
センスラインSnの信号とセンスラインSnに隣接する他方のセンスラインSn−1の信号との差分である第2の差分(Sn−(Sn−1))を算出すると共に、
サブセンスラインとサブセンスラインに隣接するセンスラインとの差分である第3の差分を算出し、
上記タッチパネルコントローラは、上記第1の差分と第2の差分と第3の差分とを加算する加算部を備えることを特徴とするタッチパネルシステム。 - 上記センスラインおよびサブセンスラインに対し交差して設けられたドライブラインと、
上記ドライブラインを駆動するドライブライン駆動回路とを備え、
上記センスラインまたはサブセンスラインと、上記ドライブラインとの間に静電容量が形成されており、
上記ドライブライン駆動回路は、直交系列またはM系列を用いて、上記ドライブラインを並列に駆動するようになっており、
上記センスラインおよびサブセンスラインごとの出力信号を読み出し、その出力信号と上記ドライブラインを並列駆動する符号系列とを内積し、上記静電容量の容量値を算出する演算部を備えることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルシステム。 - 上記減算部は、上記減算部に入力されたセンスラインまたはサブセンスラインからのアナログ信号を、デジタル信号に変換する第1のAD変換部を備え、
上記減算部は、上記第1のAD変換部でデジタル信号を用いて上記第1の差分〜第3の差分を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネルシステム。 - 上記減算部は、上記減算部に入力されたセンスラインまたはサブセンスラインからのアナログ信号を、デジタル信号に変換する第2のAD変換部を備え、
上記第2のAD変換部は、上記減算部により上記アナログ信号を用いて算出された上記第1の差分〜第3の差分をデジタル信号に変換することを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネルシステム。 - 上記減算部は、上記アナログ信号を用いて上記第1の差分〜第3の差分を算出する全差動増幅器を備えることを特徴とする請求項4に記載のタッチパネルシステム。
- 上記全差動増幅器は、入力コモンモード電圧範囲が、レールトゥレール動作するようになっていることを特徴とする請求項5に記載のタッチパネルシステム。
- 上記加算部は、上記サブセンスラインからの距離が近い順に加算処理を進め、加算結果を次の加算処理に用いるようになっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のタッチパネルシステム。
- 上記副センサ部は、上記タッチパネルのタッチ操作を検出しないようになっていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のタッチパネルシステム。
- 上記副センサ部は、上記タッチパネル上のタッチ操作されない領域に設けられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のタッチパネルシステム。
- 上記主センサ部と副センサ部とが、互いに隣接して設けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のタッチパネルシステム。
- 上記主センサ部は、マトリクス状に配置された複数の主センサからなることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルシステム。
- 表示装置をさらに備え、
上記タッチパネルは、上記表示装置の前面に設けられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のタッチパネルシステム。 - 上記表示装置は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、または有機ELディスプレイ、電界放出ディスプレイであることを特徴とする請求項12に記載のタッチパネルシステム。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載のタッチパネルシステムを備えることを特徴とする電子機器。
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