JP5042316B2 - タッチパネル及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、タッチパネル及びタッチパネルを備えた表示装置に関する。

指等によるタッチを検出してその位置座標を特定するタッチパネルは、優れたユーザーインタフェース手段の一つとして注目されており、抵抗膜方式や静電容量方式等の種々の方式によるタッチパネルが製品化されている。

静電容量方式の一つとして、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側を厚みが数ｍｍ程度のガラス板等の保護板で覆った場合でもタッチ検出が可能な投影型静電容量方式（Projected Capacitive Touchscreen）方式がある。この方式は、保護板を前面に配置できるので堅牢性に優れる点、手袋装着時でもタッチ検出が可能である点、及び可動部が無いため長寿命である点等の利点を有している。

例えば、特許文献１に記載のタッチパネルのタッチスクリーンは、静電容量を検出するための検出導体として、薄い誘電膜に形成された第１シリーズの導体エレメントと、絶縁膜を隔て形成された第２シリーズの導体エレメントとを備えており、各導体エレメント間には電気的接触はなく複数の交点を形成している。導体エレメントとして最適な材料は、例えば銀等の金属材料である。又、表示上その可視性が問題となり、可視性を低くする場合には、酸化インジウムが用いられる。又、導体エレメントに変えて、１０μｍ〜２０μｍの細い電線も使用可能である。又、静電容量を検出する導体エレメントは、出力線、マルチプレクサを介して、容量制御オシレータに接続される。その出力は、除算器でカウントされて、容量検出データとされる。更に、１以上の導体エレメントの検出容量相対値により、導体エレメント間のタッチ位置を補間することが出来る。

特表平９−５１１０８６号公報（７頁１９行〜８頁４行、８頁２３行〜９頁６行、１３頁４行〜１２行、１３頁２３行〜１４頁１０行、図１、図２、図６、図８）

この様なタッチパネルの容量制御オシレータとしては、弛張発振器を用いることが出来る。弛張発振器の発振周期は抵抗素子及び容量素子の充放電時定数により概ね決まるが、この容量素子の一部を、検出用配線と、使用者の指等（以下「指示体」と言う。）との間に形成される静電容量（以下「タッチ容量」と言う。）によって構成することにより、指示体によるタッチが生じた場合に、検出用配線と指示体との間に形成されるタッチ容量に応じて、弛張発振器の発振周期に変化が生じる。この発振周期の変化量を検出することによりタッチ容量を検出し、例えば隣接する検出用配線で検出されるタッチ容量によって、隣接配線間のタッチ位置をタッチ座標として補間により算出することが可能となる。

その際、タッチ座標の高精度な補間を行うためには、タッチ位置周辺の検出配線による容量検出感度を高めることが重要である。

しかしながら、どの検出用配線にも一律に容量検出感度を設定した場合に、検出配線数が多くなると、それに従って検出時間も増大し、検出時間が所望の検出時間（一般には１００ｍｓ以下と言われている。）を満足し得無くなり、操作上の違和感を生じさせることとなる。又、所望の検出時間を満足しようとすると、補間に必要な１検出配線当りの容量検出感度を確保することが出来ず、タッチ座標を正確に算出出来ないと言う問題があった。

この発明は斯かる技術状況に鑑みて成されたものであり、検出配線数が多い場合であっても、所望の検出時間内にて高精度にタッチ座標を補間することによりタッチ座標を算出することが出来るタッチパネル、及び、タッチ座標確定までに要する時間を短縮しつつ算出されるタッチ座標値の精度を向上させることが出来るタッチパネル機能を有する表示装置を得ることを、その目的とする。

この発明の主題に係るタッチパネルは、タッチスクリーンと、スイッチ回路と、静電容量検出回路と、タッチ位置検出回路と検出制御回路とを備える。前記タッチスクリーンは、行方向及び列方向の各々に形成された複数の検出配線を有する。前記スイッチ回路は、複数の前記検出配線のうちの一部を選択する回路である。前記静電容量検出回路は、設定された検出精度に基づいて、前記スイッチ回路により選択された前記検出配線と前記タッチスクリーンにタッチされた指示体との間に形成される静電容量に対応した検出値を出力する回路である。前記タッチ位置検出回路は、前記静電容量検出回路の前記検出値に基づいて、前記タッチスクリーン上における指示体によりタッチされた位置の座標を算出する回路である。前記検出制御回路は、前記スイッチ回路、前記静電容量検出回路及び前記タッチ位置算出回路を制御する回路である。そして、通常検出モードにおいて、前記検出制御回路は、第１の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、複数の前記検出配線各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御する。さらに、前記タッチ位置算出回路は、前記第１の検出精度が設定された前記静電容量検出回路の前記検出値に基づいて、第１の閾値以上かつ最大の前記静電容量が形成される前記検出配線であるタッチ検出配線を特定する。また、前記タッチ位置検出回路により前記タッチ検出配線が特定された場合に前記通常検出モードから移行される高精度検出モードにおいて、前記検出制御回路は、前記第１の検出精度よりも高い第２の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、前記タッチ検出配線及びそれに隣接する前記検出配線の各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御する。さらに、前記タッチ位置検出回路は、前記第２の検出精度が設定された前記静電容量検出回路の前記検出値から前記指示体によるタッチが無いときの前記検出値に基づくバックグランド検出値を減算した値に基づいて、前記指示体によりタッチされた位置の座標を算出する。また、前記タッチ位置検出回路により前記タッチ検出配線が特定されなかった場合に前記通常検出モードから移行されるバックグランド検出モードにおいて、前記検出制御回路は、前記第１の検出精度よりも高い第３の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、複数の前記検出配線各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御する。さらに、前記タッチ位置算出回路は、前記第３の検出精度が設定された前記静電容量検出回路により出力される複数の前記検出配線各々についての前記検出値の全てが第２の閾値よりも小さい場合に、該検出値に基づいて前記バックグランド検出値を算出する。前記高精度検出モード及び前記バックグランド検出モード各々の処理の終了後に前記通常検出モードへの移行が行われる。

本発明の主題によれば、指示体のタッチが検出されたときには検出精度を上げて再度検出を行い且つ補間処理を行う様に構成しているので、常時検出精度を上げる場合に比べて、検出精度を確保して検出に要する時間を短縮することが出来る。これにより、タッチ座標確定までに要する時間を短縮しつつ、算出されるタッチ座標精度を向上させることが出来る。

この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施の形態１に係るタッチパネルが有するタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの構成を示す部分斜視断面図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルの全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於けるタッチ位置検出・算出動作を行う回路系統の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルが有する発振回路の回路構成及び当該発振回路と検出用配線群との接続関係を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける検出・算出動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける通常検出モードのフローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける高精度検出モードのフローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於けるバックグランド検出モードのフローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける検出計数値のタッチ位置による変化の例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける補間処理のフローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネルに於ける補間特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に於いて、検出配線群の本数と検出時間短縮度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の構成を示す縦断面図である。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態に係るタッチパネルが有するタッチスクリーン１の構成を示す平面図であり、図２はその部分斜視断面図である。以下、図面を参照してタッチスクリーン１の構成について記載する。尚、実施の形態２の場合の図面をも含めて以下の各図面に於いて、各図中の図１及び図２と同一の符号は、同一又は相当の構成要素を示す。

図１に示す様に、タッチスクリーン１は、列方向（図１中のｙ方向に相当。）に伸在し且つ所定ピッチで行方向（図１中のｘ方向に相当。）に平行配列された複数の検出用列配線２、及び、行方向ｘに伸在し且つ所定ピッチで列方向ｙに平行配列された複数の検出用行配線３を備えている。所定本数の検出用列配線２は、それぞれ上端及び下端で接続用配線４により共通に電気的に接続されており、一束の検出用列配線群６を構成している。同様に、所定本数の検出用行配線３は、それぞれ左端及び右端で接続用配線５により共通に電気的に接続されており、一束の検出用行配線群７を構成している。更に、所定本数の検出用列配線群６が行方向ｘに平行配列されており、所定本数の検出用行配線群７も列方向ｙに平行配列されている。図１では、検出用列配線群６及び検出用行配線群７（以下、それぞれの配線群６，７を共に「検出用配線群」と言う。）の一部の図示化を省略しているが、後述の通り、本実施の形態では、検出用配線群の所定本数を各々８系統（本）としている。検出用配線群は引き出し配線８，９により端子１０に接続している。図１では、指示体がタッチスクリーン１にタッチしたときに、検出用配線群を構成する検出用列配線２及び検出用行配線３（以下「検出用配線」と言う。）と指示体との間に、タッチ容量が形成される。尚、検出用配線群の本数及びその配線ピッチ、並びに、検出用配線群を構成する検出用配線の本数、配線幅及び配線ピッチは、タッチパネルのタッチ位置（タッチ座標値）の要求分解能から適宜に選択される。

ここで、検出用配線群を複数の検出用配線から構成するのではなく、検出用配線群を１本のいわゆるベタ配線として構成すると、タッチ容量は大きく確保出来るものの、表示パネルの前面にタッチパネルを配置して使用するに際しては、検出用配線群がその表示光の透過を妨げる要因となってしまい、表示光の透過率を低下させてしまう。そこで、本実施の形態では、検出用配線群を複数本の検出用配線から構成して、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きく設定することで、表示光の透過率の低下の抑制を図っている。但し、表示光の透過率の低下と言う問題点を甘受して、各検出用配線群を１本のいわゆるベタ配線として構成する変形例を適用しても良い。

次に、図２に基づいて、タッチスクリーン１の層構成を記載する。タッチスクリーン１の上面層は、透明なガラス材料又は透明な樹脂から成る透明基板（以下「ベース基板」と言う。）１２であり、ベース基板１２の裏面上には、ＩＴＯ等の透明配線材料から成る検出用列配線２が形成される。更に、その下には、検出用列配線２を被覆する様に、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の透明な層間絶縁膜１３が形成され、層間絶縁膜１３の裏面上に透明配線材料から成る検出用行配線３が形成される。更にその下に、層間絶縁膜１３と同様に、ＳｉＮ等の透明な保護膜１４が形成される。尚、検出用列配線２と検出用行配線３との配設位置を逆転させて、ベース基板１２の裏面上に検出用行配線３を形成し、層間絶縁膜１３の裏面上に検出用列配線２を形成することとしても良い。

尚、検出用配線はＩＴＯ等の透明配線材料を用いた透明配線ではなく、アルミニウム等の金属配線材料を用いて構成しても良い。この場合には、前述した様に、検出用配線群を複数本の検出用配線から構成して、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きく設定することで、表示光に対する透過率が確保される。

図３は、本実施の形態に係るタッチパネルの全体構成を模式的に示す図である。タッチスクリーン１の端子１０（図３には図示せず。図１参照。）に、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１７の端子が、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等を用いることにより実装されており、ＦＰＣ１７を介して、タッチスクリーン１の検出用配線群の端部とコントローラ基板１８とが電気的に接続されることにより、図３のパネルはタッチパネルとして機能する。又、コントローラ基板１８には、タッチ容量の検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上に於けるタッチ座標の算出処理を行う検出処理回路１９が搭載されており、検出処理回路１９によって算出された指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上に於けるタッチ座標の値は、検出座標データとして、外部のコンピュータ（図示せず。）等に出力される。

図４は、本実施の形態に係るタッチパネルに於けるタッチ動作検出・タッチ座標算出系の回路構成を示すブロック図である。尚、本実施の形態では、一例として、検出用列配線群６及び検出用行配線群７の本数を各々８系統（図４中、検出用列配線群Ｗｃ１〜Ｗｃ８、検出用行配線群Ｗｒ１〜Ｗｒ８）とした場合について、記載する。

図４に於いて、図３に示す検出処理回路１９は、第１スイッチ回路２０ａ，２０ｂ（以下、列用の第１スイッチ回路２０ａ及び行用の第１スイッチ回路２０ｂを、それぞれ、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂと言う。）、発振回路２１、第１計数回路２３ａ、第２計数回路２３ｂ、タッチ位置算出回路２４、クロック用発振器ＣＯ及び上記の構成要素２０ａ，２０ｂ，２１，２３ａ，２３ｂ，２４を制御する検出制御回路２５より構成されている。又、後述する通り、タッチ位置算出回路２４は、通常検出モードに於いて検出した検出用配線群が何れの検出用配線群であるかを示す検出結果を、検出制御回路２５に出力し、この検出結果の受信に応じて、検出制御回路２５は、通常検出モードから高精度検出モードに移行して、当該高精度検出モードで検出処理回路１９が動作する様に、検出処理回路１９内の上記の各構成要素を制御する。又、図４の検出用発振回路２２は、検出用列配線群６、検出用行配線群７、アナログ・マルチプレクサ回路２０a，２０ｂ及び発振回路２１より成る。

各検出用列配線群６の一端（図４中の上端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ａに接続されている。同様に、各検出用行配線群７の一端（図４中の右端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ｂに接続されている。そして、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂの出力端は、共に、発振回路２１の入力端に接続されている。ここで、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂの各々は、検出制御回路２５から出力される制御信号の指示に応じて、その接続を選択し、検出用配線群と発振回路２１との接続を１配線群ずつ順次に切り替える。

発振回路２１の出力端は第１計数回路２３ａの入力端に接続されており、発振回路２１が出力する発振出力信号が第１計数回路２３ａに入力される。第１計数回路２３ａは、検出制御回路２５から出力されるＲＥＳＥＴ信号及びそれに引き続くＥＮＡＢＬＥ信号の立ち上がりタイミングに応じて、発振回路２１が出力する発振出力信号をカウントし、その計数値（カウント値）を逐一検出制御回路２５に出力する。ここで、検出制御回路２５は、所定の計数値のデータを保有しており、第１計数回路２３ａより入力される計数値と上記の所定の計数値とを比較して、入力される計数値が所定の計数値に等しくなったタイミングに於いて、ＥＮＡＢＬＥ信号を立ち下げ、このＥＮＡＢＬＥ信号の出力停止ないしは立ち下げのタイミングに応じて、第１計数回路２３ａは、発振回路２１からの発振出力信号のカウント動作を停止する。即ち、第１計数回路２３ａは、ＲＥＳＥＴ後の発振回路２１からの発振出力信号の最初の入力時点から、カウント値が所定の計数値となるまで発振出力信号を計数する。しかも、第１計数回路２３ａの後段の第２計数回路２３ｂは、検出制御回路２５から出力されるＲＥＳＥＴ信号及びＥＮＡＢＬＥ信号の立ち上がり（出力）タイミングに応じて、クロック発振器ＣＯより出力される、予め定められた任意の周期を有するクロック信号Ｃｌｋのパルスのカウントを開始し出し、ＥＮＡＢＬＥ信号の出力停止ないしは立ち下げのタイミング迄の期間内にクロック信号Ｃｌｋのパルスのカウントを行い続けることにより、第１計数回路２３ａが発振回路２１からの発振出力信号の計数を開始してから、その計数値が、検出制御回路２５が有する上記の所定の計数値となるまでの期間（時間）を計数する。そして、第２計数回路２３ｂは、第２計数回路２３ｂによって計数されたこの期間を、「発振周期検出結果」として、ＥＮＡＢＬＥ信号の出力停止タイミングに応じて、タッチ位置算出回路２４に対して出力する。そして、検出制御回路２５は、ＥＮＡＢＬＥ信号の出力停止タイミングに応じて、上記の発振周期検出結果の取り込みを指示する制御信号をタッチ位置算出回路２４に対して出力する。この制御信号の入力タイミングに応じて、タッチ位置算出回路２４は、第２計数回路２３ｂが出力する発振周期検出結果を取り込み、この発振周期検出結果に基づいて、後述する通りに、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上でのタッチ座標値を算出する。

この様に、指示体のタッチパネルへのタッチに起因した発振回路２１の発振周期の変化に基づいて、検出用列配線群６と指示体との間の静電容量Ｃｔｃ、及び、検出用行配線群７と指示体との間の静電容量Ｃｔｒが、タッチ位置算出回路２４に於いて、実質的に算出される構成（静電容量Ｃｔｃ，Ｃｔｒを測定する手段乃至は測定方法の一例が、当該タッチパネルに設けられている。

図５は、本実施の形態に係るタッチパネルが有する発振回路２１の回 路構成と検出用配線群との接続関係を模式的に示す回路図である。本実施の形態では、発振回路２１は、オペアンプ回路３０を使用して構成されており、しかも、入力端子３４に入力される検出制御回路２５からの制御信号の指示に応じて２：１に接続を切り替える第２スイッチ回路（以下「アナログ・マルチプレクサ回路」と言う。）３１を備えている。尚、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ，３１を、「スイッチ回路」と総称する。

図５では、理解の便宜上、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂによって８系統の中から選択された１系統の検出用列配線群６及び検出用行配線群７のみが示されており、しかも、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂの図示化は省略されている。

図５中、Ａは検出用列配線群６上のタッチ位置（以下「タッチ列座標」と言う。）を示し、Ｂは検出用行配線群７上のタッチ位置（以下「タッチ行座標」と言う。）を示している。アナログ・マルチプレクサ回路２０ａによって選択された検出用列配線群６の上端側は発振回路２１の接続端子３２ａと接続されており、他方、アナログ・マルチプレクサ回路２０ｂによって選択された検出用行配線群７の右端側は接続端子３２ｂに接続されている。アナログ・マルチプレクサ回路３１は、検出用列配線群６の上端及び検出用行配線群７の右端という２つの接続端の中から１つの接続端を選択して、選択された接続端をオペアンプ回路３０の反転入力端に接続している。

オペアンプ回路３０の非反転入力端とグランドとの間には抵抗Ｒａが、又、非反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒｂが、それぞれ接続されている。又、オペアンプ回路３０の反転入力端とグランドとの間にはコンデンサＣ１が、又、反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒ１が、それぞれ接続されている。この様にオペアンプ回路３０を使用して、いわゆる弛張発振回路が構成されている。この発振回路２１は、出力飽和電圧から、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１に加えて、検出用列配線群６の抵抗（又は検出用行配線群７の抵抗）、及び、タッチ容量Ｃｔｃ（又はタッチ容量Ｃｔｒ）により構成される検出用帰還路３５により充放電が行われることにより、発振する。そして、出力端子３３から、発振出力信号が出力される。

端子３４から入力される検出制御回路２５の制御信号の指示に応じてアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続が切り替えられると、接続端子３２ａ，３２ｂとオペアンプ回路３０の反転入力端との接続が切り替えられる。第２スイッチ回路３１をこの様に切替えることにより、検出用列配線群６の上端及び検出用行配線群７の右端という２つの接続端の内の何れか１つが、オペアンプ回路３０の反転入力端に電気的に接続される。即ち、第２スイッチ回路３１により選択された検出用配線群は検出用帰還路３５の一部を構成することに成り、この選択された検出用配線群を含んだ検出用発振回路２２（図４）が形成されることになる。尚、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂのそれぞれに、どの入力との導通も禁止するイネーブル機能がある場合には、アナログ・マルチプレクサ回路３１は不要である。

この様な構成に設定することで、指示体がタッチスクリーン１にタッチすることにより、指示体が検出用列配線群６に近接してタッチ容量Ｃｔｃが発生し、或いは、指示体が検出用行配線群７に近接してタッチ容量Ｃｔｒが発生すると、検出用帰還路３５の伝達特性は変化し、タッチ容量Ｃｔｃ，Ｃｔｒが発生しないとき（指示体がタッチスクリーン１にタッチしていないとき）よりも、検出用発振回路２２の発振周期（＝発振回路２１の発振周期）は増加する。そして、後記する様に、この発振周期の変化によりタッチ容量Ｃｔｃ，Ｃｔｒを実質的に検出することで、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上でのタッチ座標値を算出することが可能となる。

検出用帰還路３５が無い発振回路２１単体での発振周期Ｔｃは、概ね下記の式（１）によって示す通りに与えられることとなり、発振周期Ｔｃは抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の時定数τに比例する。

検出用帰還路３５を含む検出用発振回路２２では、指示体のタッチスクリーン１へのタッチによりタッチ容量Ｃｔｃ，Ｃｔｒが形成されると、オペアンプ回路３０の反転入力端に電気的に接続される検出帰還路３５によって上記の時定数τが増加し、発振回路２１の発振周期も増加する。この発振周期の変化を、タッチ容量の検出、即ち、タッチ位置のタッチスクリーン１上でのタッチ座標値の検出に利用する。

ここで、検出制御回路２５による制御の下で前段の第１計数回路２３ａによって検出用発振回路２２の出力信号（＝発振回路２１の出力信号）を所定の計数値ＣＰとなるまで計数し（この計数カウント処理により、後述する様に、外来ノイズ等の影響を平滑化して測定の精度を高めることが可能となり）、更に、検出制御回路２５による制御の下で、第１計数回路２３ａが計数を開始してから所定の計数値ＣＰとなるまでの期間（＝（検出用発振回路２２の出力信号の発振周期）×（所定の計数値ＣＰ））を、後段の第２計数回路２３ｂによって計数することで、検出用発振回路２２の出力信号の発振周期は検出される（計数された期間を所定の計数値ＣＰで除算した値が、検出用発振回路２２の出力信号の発振周期である。）。

このとき、例えば、タッチパネルと組合せて使用される表示装置等の周辺装置からの外来ノイズ、又は、アナログ・マルチプレクサ回路等の回路要素自体が発生するランダムノイズが、検出用列配線群６、検出用行配線群７、及び引き出し配線８，９を含む発振回路２１への接続経路に混入すると、発振周波数に揺らぎが生じ、検出される容量値の精度が低下する。他方、第１計数回路２３ａで計数される所定の計数値ＣＰは、発振回路２１の発振周期の積算回数となる。即ち、外来ノイズ及びランダムノイズは発振回路２１の発振とは非同期であるため、この所定の計数値ＣＰを大きな値に設定するときには、積算により外来ノイズ等の影響が平均化されて低減化され、容量値の検出精度が向上する。但し、第２計数回路２３ｂで計数される、第１計数回路２３ａの計数値が所定の計数値ＣＰとなるまでの期間は、（発振周期）×（所定の計数値ＣＰ）で与えられる。

従って、第２計数回路２３ｂの計数結果として得られる検出値は、（発振周期）×（所定の計数値ＣＰ）×（計数用クロックＣｌｋの周波数）となる。このため、検出値は所定の計数値ＣＰに比例することになり、所定の計数値ＣＰが大きい程、同じ静電容量に対する検出値、即ち、静電容量検出感度も大きくなる。

他方、タッチ座標は補間処理により求められ得るが、検出精度ないしは検出感度の観点から、所定の計数値ＣＰをより大きく設定した方が、補間処理の精度、即ち、タッチ座標精度も向上する。

ところが、この所定の計数値ＣＰを大きな値に設定すると、１本の検出用配線群による検出時間も増大して、タッチパネルの所望の応答時間を満足することが困難となり、検出用配線群の数が多い場合には、この傾向は更に顕著となる。本実施の形態では、このトレードオフの関係にある問題点に着眼してこの点を逆に活かすべく、後述する様に、タッチ位置のタッチスクリーン１上のタッチ座標の算出（そのためのタッチ容量Ｃｔｃ，Ｃｔｒの検出）を、通常検出モードと高精度検出モードとの２段階の検出処理を行った上で補間処理を更に実行することで実現している。

尚、本実施の形態１では、検出用配線群、引き出し配線８，９及びその他の回路配線上の寄生静電容量並びにスイッチ回路の入出力端からみた静電容量（アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ，３１内部の静電容量）の図示は、簡単化のために省略している。実際には、これらの静電容量を加味して、抵抗値等の各回路パラメータが選定されるので、これらの静電容量は本実施の形態の本質に影響を及ぼすものではない。

次に、タッチ位置のタッチスクリーン１上でのタッチ座標値を検出する動作を、図４〜図１０を用いて記載する。図６は、本実施の形態に係るタッチパネルの動作を示すタイミングチャートである。

タッチ座標検出動作の概要としては、１）通常は、第１計数回路２３ａで計数される所定の計数値ＣＰが比較的に小さな値の所定の計数値ＣＰＬとして検出制御回路２５内に設定された場合に該当する、「通常検出モード」での動作が繰り返される。２）通常検出モードに於いて、タッチ位置算出回路２４がタッチ有無を判定してタッチ有りと判定したときに、検出制御回路２５は、所定の計数値ＣＰを、所定の計数値ＣＰＬよりも大きな値の所定の計数値ＣＰＨとして再設定した上で、「高精度検出モード」に移行する。３）タッチ位置算出回路２４は、高精度検出モードでの検出結果を用いて補間処理を行うことにより、正確なタッチ座標を算出して当該タッチ座標を外部に送出する。４）タッチが無いときの補間処理の基準となる第２計数回路２３ｂの計数値（以下「バックグランド検出値」と言う。）を検出する「バックグランド検出モード」を、動作初期時及び「通常検出モード」での動作の途中に於いて、適宜に実行する。

先ず、「通常検出モード」では、ａ側への切り替えを指示する検出制御回路２５からの制御信号が発振回路２１の端子３４に入力されると、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１は、その接続を図５中のａ側に切り替えて、検出対象を検出用列配線群６とする。次に、検出制御回路２５は、８本の検出用列配線群６を順次に切り替える指令を指示する制御信号をアナログ・マルチプレクサ回路２０ａに出力し、その制御信号に応じて、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａはその出力端子を順次に切り替えながら、図６に示す様に、８本の検出用列配線群６の中から検出対象となる列配線群を選択して、Ｗc1→Ｗc2→・・・→Ｗc7→Ｗc8の順で、検出用列配線群６の上端部を発振回路２１の接続端子３２ａと接続させる。その結果、選択された検出用列配線群６の上端部がオペアンプ回路３０の反転入力端と接続される。

この様な発振回路２１に接続する検出対象配線群の切り替え動作と連動して、第１計数回路２３ａは、検出制御回路２５からのリセット信号RESETが解除され且つ検出制御回路２５が出力するイネーブル信号ENABLEがアクティブレベルになった時点で（図６参照。）、検出用発振回路２２の発振出力信号の計数を開始し、所定の計数値ＣＰＬとなるまで計数を続行する。そして、検出制御回路２５は、第１計数回路２３ａが出力する計数値が所定の計数値ＣＰとなったことを検出した時点で、イネーブル信号ENABLEを非アクティブレベルに設定し、第１計数回路２３ａの計数動作を停止させる。

一方、後段の第２計数回路２３ｂは、検出制御回路２５が出力するイネーブル信号ENABLEがアクティブレベルとなっている期間を、計数用クロック信号Clkに基づいて計数する。即ち、第２計数回路２３ｂの計数値は、第１計数回路２３ａが計数動作を開始してからその計数値が所定の計数値ＣＰＬとなるまでの期間を示していることになる。従って、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１は、検出用発振回路２２の発振周期が所定の計数値ＣＰＬ回分積算されて平均化された値となる。そして、検出制御回路２５がイネーブル信号ENABLEを非アクティブレベルに設定した後に、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１を読み込む様に指示する制御信号を後段のタッチ位置算出回路２４に出力し、この制御信号の入力タイミングに応じて、タッチ位置算出回路２４は、図６に示すタイミングで、第２計数回路２３ｂが出力する発振周期検出結果ＣＶ１を取込む。

同様に、検出制御回路２５は、入力端子３４に入力する制御信号を発信して、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続をａ側から図５中のｂ側に切り替えることで、検出対象を検出用行配線群７とした上で、８本の検出用行配線群７を順次に切り替える指令を指示する制御信号をアナログ・マルチプレクサ回路２０ｂに出力し、その制御信号に応じて、アナログ・マルチプレクサ回路２０ｂはその出力端子を順次に切り替えながら、図６に示す様に、８本の検出用行配線群７の中から検出対象となる行配線群を選択して、Ｗｒ1→Ｗｒ2→・・・→Ｗｒ7→Ｗｒ8の順で、検出用行配線群７の上端部を発振回路２１のオペアンプ回路３０の反転入力端と接続させる。そして、同様に、リセット信号RESETの解除とイネーブル信号ENABLEのレベルのアクティブレベルへの変更とを検出制御回路２５が行い、第１及び第２計数回路２３ａ，２３ｂによって、各検出用行配線群７に関する、検出用発振回路２２の発振周期の所定の計数値ＣＰＬ回の積算値ＣＶ１が検出される。

詳細はフローチャートに基づき後述するが、このとき、１本以上の検出用列配線群６に対する第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１、及び１本以上の検出用行配線群７に対する第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１がそれぞれ所定の閾値（第１閾値）ＴＬ1以上のときには（ＣＶ１≧ＴＬ1）、タッチ位置算出回路２４は、指示体によるタッチがあったと判断する。そして、タッチ位置算出回路２４は、後述する補間処理のために、その計数値ＣＶ1が閾値ＴＬ1以上である検出用列配線群６及び検出用行配線群７の各々の内で、計数値ＣＶ１が最大となる列及び行の配線群を抽出し、抽出した行列各配線群の情報を検出制御回路２５に送信する。この抽出結果を受けて、検出制御回路２５は、抽出された行列各配線群及び当該列及び行の配線群のそれぞれに隣接する２本の配線群につき、所定の計数値ＣＰを、通常モードで設定した所定の計数値ＣＰＬよりも大きな値を有する所定の計数値ＣＰＨに再設定して検出精度を上げた上で、抽出された行列各配線群及び当該列及び行の配線群のそれぞれに隣接する２本の配線群について積算値ＣＶ１の再度の検出を行う「高精度検出モード」へ移行する。図６では、「高精度検出モード」の一例として、列配線群Ｗc4がその計数値ＣＶ１が最大値を示す列配線群として、及び、行配線群Ｗr5がその計数値ＣＶ１が最大値を示す行配線群として（抽出された行列各配線群として）、各々、例示されている。

これに対して、何れの検出用列配線群６に対する第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１、及び、何れの検出用列配線群７に対する第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１が、所定の閾値ＴＬ１未満の場合には、タッチ位置算出回路２４は、指示体によるタッチが無かったものと判断して、その判断結果を検出制御回路２５に送信し、この判断結果を受けて、検出制御回路２５は上記の「通常検出モード」の動作を繰り返す様に、各部を制御する。これにより、「通常検出モード」の動作が繰り返えされる。

「通常検出モード」における処理フローを、図７のフローチャートに示す。尚、検出用列配線群をタッチ座標のｘ座標を検出するための配線として「Ｘ配線」とも記載し、検出用行配線群をタッチ座標のｙ座標を検出するための配線として「Ｙ配線」とも記載し、検出用列配線群及び検出用行配線群の各々を単に「検出配線」とも以下に記載する。

先ず、各検出配線を発振回路２１へ順次に接続し、全ての検出配線について第１計数回路２３ａのカウント値が所定のカウント値ＣＰＬとなる期間t1を、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１として測定し、タッチ位置算出回路２４は各検出配線の計数値ＣＶ１を取り込む（ステップＳＡ１）。

次に、タッチ位置算出回路２４は、検出配線毎に、取り込んだ計数値ＣＶ１に基づき、ＣＶ１≧閾値ＴＬ1となるＸ配線及びＹ配線が有るか否かを判定する（ステップＳＡ２）。

この様な関係を満足するＸ配線及びＹ配線がある場合には、タッチ位置算出回路２４は、各Ｘ配線の内で当該Ｘ配線の計数値ＣＶ１が最大値となるＸ配線Ｘ(i)を求め（ステップＳＡ３）、同様に、各Ｙ配線の内で当該Ｙ配線の計数値ＣＶ１が最大値となるＹ配線Ｙ(j)を求めた上で（ステップＳＡ４）、計数値ＣＶ１が最大値となるＸ配線Ｘ(i)及びＹ配線Ｙ(j)の情報を検出制御回路２５に送信し、この情報を受けて、検出制御回路２５は、所定の計数値ＣＰを所定の計数値ＣＰＨに再設定した上で、各配線Ｘ(i−１)、Ｘ(i)、Ｘ(i＋１)、Ｙ(j−１)、Ｙ(i)、Ｙ(i＋１)に対する検出モードを「通常検出モード」から「高精度検出モード」へと移行する（ステップＳＡ５）。

他方、計数値ＣＶ１≧閾値ＴＬ1となるＸ配線及びＹ配線が無い場合には、その判断結果をタッチ位置算出回路２４より受けた検出制御回路２５は、「通常検出モード」を繰り返す（ステップＳＡ６）。

「高精度検出モード」へ移行すると、検出制御回路２５は、既述した通り、第１計数回路２３ａに於ける所定の計数値ＣＰを、「通常検出モード」で用いた所定の計数値ＣＰＬ（第１検出精度）よりも大きな値の所定の計数値ＣＰＨ（第２検出精度）に再設定する。図６に於いては、例えば、所定の計数値ＣＰＨが「通常検出モード」での所定の計数値ＣＰＬの４倍に該当する場合を示した。

その上で、検出制御回路２５による既述した制御の下で、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１が閾値ＴＬ１以上の値を示す検出用列配線群の内で計数値ＣＶ１が最大値を示す列配線群とそれに隣接する列配線群（図６の例示では、検出用列配線群Ｗｃ4とそれに隣接する２本の検出用列配線群Ｗｃ3，Ｗｃ5）とについて、順次に発振回路２１へ接続して当該列配線群による容量値を第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ２として検出する。

同様に、検出制御回路２５による既述した制御の下で、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１が閾値ＴＬ1以上の値を示す検出用行配線群の内で計数値ＣＶ１が最大値を示す行配線群とそれに隣接する２本の行配線群（図６の例示では、行配線群Ｗr5とそれと隣接する行配線群Ｗr4，Ｗr6）とについて、順次に発振回路２１へ接続して当該行配線群による容量値を第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ２として検出する。

ここで、「高精度検出モード」に於ける処理フローを図８のフローチャートに示す。

先ず、検出制御回路２５は、その出力する制御信号の指令に基づいて、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ１が閾値ＴＬ１以上の値を示すＸ配線の内で計数値ＣＶ１が最大値を示すＸ配線Ｘ(i)（以下「ピーク配線」とも称す。）とそれに隣接するＸ配線（Ｘ(i-1)、Ｘ(i+1)）、及びＹ配線の内で閾値ＴＬ１以上の計数値ＣＶ１が最大値を示すＹ配線Ｙ(j)とそれに隣接するＹ配線（Ｙ(j-1)、Ｙ(ｊ+1)）を、順次に発振回路２１に接続し、第１計数回路２３ａが所定の計数値ＣＰＨとなる期間t2を、第２計数回路２３ｂはその計数値ＣＶ２として再度測定する（ステップＳＢ１）。

次に、検出制御回路２５の制御に応じて計数値ＣＶ２を取り込んだタッチ位置算出回路２４は、各検出配線に関して、当該検出配線の計数値ＣＶ２から対応する検出配線のバックグランド検出値Ｇｂ（後述する。）を減算して、タッチ容量に相当する計数値ＣＶｂを算出し（ステップＳＢ２）、タッチ位置算出回路２４は後述する「補間処理」へと移行する（ステップＳＢ３）。

ここで、図７に示す、既述したバックグランド検出値（オフセット値に相当。）Ｇｂを検出するための「バックグランド検出モード」の処理フローを、図９のフローチャートに示す。尚、ここでは、「バックグランド検出モード」は、図７に示す「通常検出モード」の処理ステップＳＡ２に於ける判定結果がＮｏであり、且つ、「通常検出モード」の繰返しの途中に於いて実行されるものとし、バックグランド検出値Ｇｂの初期値が「通常検出モード」の所定繰返し数につき１回実行する。但し、動作開始の初期時においては、バックグランド検出値の初期値が、検出制御回路２５より、タッチ位置算出回路２４に設定される。バックグランド検出値Ｇｂは、後述する補間処理に於いて使用されるため、「バックグランド検出モード」では、検出制御回路２５は、第１計数回路２３ａの所定の計数値ＣＰを、「高精度検出モード」と同様の大きな値である所定の計数値ＣＰＨ（第３検出精度）に設定した上で、高精度で以ってバックグランド検出値Ｇｂの検出を行う。本実施の形態では「通常検出モード」の繰返しの度に「バックグランド検出モード」を実行しないのは、「高精度検出モード」では検出時間がかかるため、この検出時間がタッチ座標検出の不感時間となってしまい、応答時間に影響する可能性があるためである。バックグランド検出値Ｇｂは急峻に変動することは無いため、この様に検出間隔を広く設定しても、一般的には何等問題は無い。

検出制御回路２５による制御指令に応じて、各アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ，３１は各検出配線を発振回路２１のオペアンプ３０の反転端子（−）に順次に接続し、第１計数回路２３ａが所定の計数値ＣＰＨとなる期間t3を、第２計数回路２３ｂは、その計数値ＣＶ３（オフセット検出信号）として測定し、その計数値ＣＶ３をタッチ位置算出回路２４に送信する（ステップＳＣ１）。

次に、タッチ位置算出回路２４は、検出配線毎に、計数値ＣＶ３≧閾値ＴＬgとなる検出配線があるか否かを判定する（ステップＳＣ２）。

そして、計数値ＣＶ３≧閾値ＴＬgを満足する検出配線があると判定した場合には、タッチ位置算出回路２４は、前回の「バックグランド検出モード」の実行に於いて設定されたバックグランド検出値Ｇｂ(old)を更新することなく、そのまま当該値Ｇｂ(old)を、今回の検出で得られたバックグランド検出値Ｇｂ(new)に設定する（ステップＳＣ２Ａ）。

他方、上記の関係を満足する検出配線が無いと判定した場合には、タッチ位置算出回路２４は、各検出配線に於いて、前回の「バックグランド検出モード」で検出されたバックグランド検出値Ｇｂ(old)と今回測定された計数値ＣＶ３との指数平均を算出し、算出された値を新たなバックグランド検出値Ｇｂ(new)として同回路２４内のメモリに格納する（ステップＳＣ３）。

ここで、指数平均は、以下の式（２）により求められる。

バックグランド検出値の検出誤差を抑えて、補間処理の精度を上げる様に、ここでは、例えば指数平均により平滑化する。使用環境によるバックグランド検出値の変動度合い等をみて、αの値を適宜設定すれば良い。

次に、タッチ位置算出回路２４が行う「補間処理」について説明する。ここでは、簡単化のために、各検出配線による計数値ＣＶｂの偏差は生じていないものとする。

図１０は、「高精度検出モード」で検出された計数値ＣＶｂのタッチ位置による変化の例を示した図である。図１０中、参照記号ＦＧは、タッチパネルにタッチしている指を示している。図１０は、第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ２が最大となるＸ配線Ｘ(i)及びＹ配線Ｙ(j)の中心を原点として、Ｘ配線の場合には左右に、Ｙ配線の場合には上下にタッチされる指ＦＧの中心位置からの変位量（相対値）に対する計数値（相対値）ＣＶｂの関係を示している（配線Ｘ(i)及びＹ(j)の場合を実線、配線Ｘ(i-1)及びＹ(j-1) の場合を点線、配線Ｘ(i+1)及びＹ(ｊ+1) の場合を一点鎖線として示している。）。尚、図１０は、指ＦＧのタッチ寸法（タッチされるエリアの寸法）と配線幅（配線群の幅）と、配線群のピッチとをほぼ同等の値ｐとなる様に設定した場合の図である。指ＦＧのタッチ寸法には使用者又はタッチの程度によりバラツキが生じるが、標準的には、指ＦＧのタッチ寸法は、幅・長さ共に、１０ｍｍ程度と考えることができる。

図１０に示す様に、配線Ｘ(i)及びＹ(j)に於いて、指位置中心が配線中心から変位していくと、計数値ＣＶｂ(ｉ)及びＣＶｂ(ｊ)は次第に低下していき、隣接する配線中心のほぼ中央（ｐ／２（ｐ：配線ピッチ））まで変位すると、右若しくは上への変位の場合には、隣接配線Ｘ(i+1)及びＹ(j+1)による計数値ＣＶｂ(i+1)及びＣＶｂ(j+1)とほぼ同レベルになる。又、左若しくは下への変位の場合にも、計数値ＣＶｂ(ｉ)及びＣＶｂ(ｊ)は、隣接配線Ｘ(i-1)及びＹ(j-1)による計数値ＣＶｂ(i-1)及びＣＶｂ(j-1)とほぼ同レベルになる。これよりも変位量が大きくなると、隣接配線による計数値の方が大きくなるため、補間と考える上では、ｐ／２までの変位量に対してタッチ座標を補間すれば良いと考えることができる。

次に、本実施の形態に於ける「補間処理」のフローについて、図１１のフローチャートに基づいて記載する。

「高精度検出モード」に於いて測定されたＸ配線のピーク配線Ｘ(i)とその隣接配線Ｘ(i-1)，Ｘ(i+1)及びＹ配線のピーク配線Ｙ(j)とその隣接配線Ｙ(j-1)，Ｙ(j+1)の各計測値ＣＶｂx(i)、ＣＶｂx(i-1)、ＣＶｂx(i+1)、ＣＶｂy(j)、ＣＶｂy(j-1)、ＣＶｂy(j+1)を用いて、タッチ位置算出回路２４は補間処理を行う。但し、ここでは、配線番号iは左から右方向に、配線番号jは上から下方向に増加する様に、定義されるものとする。

先ず、タッチＸ座標Ｐxtを算出する処理として、タッチ位置算出回路２４は、ピーク配線に隣接する両配線の検出値の関係が、ＣＶｂx(i+1)≧ＣＶｂx(i-1)であるか否かを判定し、これによってタッチ位置がピークＸ配線Ｘ(i)の左右どちら側にあるかを判断する（ステップＳＤ１）。

ＣＶｂx(i+1)≧ＣＶｂx(i-1)の場合には、タッチ位置算出回路２４は、タッチ位置（タッチＸ座標Ｐxt）がピークＸ配線Ｘ(i)のＸ座標Ｐx(i)よりも右側にあると判断して、式（３）によって、補間量ΔＰxを算出する（ステップＳＤ２）。

尚、補間式については後述する。

他方、ＣＶｂx(i+1)＜ＣＶｂx(i-1)の場合には、タッチ位置算出回路２４は、タッチ位置（タッチＸ座標Ｐxt）がピークＸ配線Ｘ(i)のＸ座標Ｐx(i)よりも左側にあると判断して、式（４）によって、補間量ΔＰxを算出する（ステップＳＤ３）。

そして、タッチ位置算出回路２４は、ピークＸ配線Ｘ(i)のＸ座標Ｐx(i)と補間量ΔPxとから、タッチＸ座標Pxtを、数５の式（５）及び式（６）によって、算出する（ステップＳＤ４）。尚、各検出配線iのＸ座標Ｐx(i)及び各検出配線ｊのＹ座標Ｐy(j)、即ち、各検出用配線群の中心位置の座標は、タッチスクリーン１の寸法に応じて予め定められている固定の位置座標系によって、検出配線のｉ番目の値とｊ番目の値とが具体的に決まれば、タッチ位置算出回路２４によって自動的に決定される。タッチ位置算出回路２４は、この固定の位置座標系のデータを保有している。従って、全検出配線の中からピークＸ配線Ｘ(i)及びピークＹ配線Ｙ(j)を、「通常検出モード」に於いて、既述した処理によって、タッチ位置算出回路２４が定めると、タッチ位置算出回路２４は、その保有する上記の位置座標系のデータから、ピークＸ配線Ｘ(i)のＸ座標Ｐx(i)及びピークＹ配線Ｙ(j) のＹ座標Ｐy(j)を算出する。尚、タッチスクリーン１を有する本実施の形態に係るタッチパネルを液晶表示装置等の表示装置に組み合わせて使用する段階に於いては、タッチスクリーン１の上記の固定の位置座標系でその位置座標が定まる各検用配線の中心位置は、表示装置の表示画面に於いて、その最左上隅の位置を基準点として当該基準点から数えて何番目の画素にあたるかと言う画素位置に相当する。

同様に、タッチ位置算出回路２４は、タッチＹ座標Ｐytを算出する処理として、ピーク配線に隣接する両配線の検出値の関係が、ＣＶｂy(j+1)≧ＣＶｂy(j-1)であるか否かを判定し（ステップＳＤ５）、タッチ位置がピークＹ配線Ｙ(j)の上下どちら側にあるかを判断する。

即ち、ＣＶｂy(j+1)≧ＣＶｂy(j-1)の場合には、タッチ位置算出回路２４は、タッチＹ座標Ｐytがピーク配線Ｙ(j)のＹ座標Ｐy(j)よりも下側にあると判断して、式（７）によって、補間量ΔＰyを算出する（ステップＳＤ６）。

尚、ここでは、タッチＸ座標Pxtの補間量ΔPxを算出するのと同じ補間式を使用するものとする。

他方、ＣＶｂy(j+1)＜ＣＶｂy(j-1)の場合には、タッチ位置算出回路２４は、タッチ位置（タッチＹ座標Ｐyt）がピークＹ配線Ｙ(j)のＹ座標Ｐy(j)よりも上側にあると判断して、式（８）によって、補間量ΔＰyを算出する（ステップＳＤ７）。

そして、タッチ位置算出回路２４は、ピークＹ配線Ｙ(j)の座標Ｐy(j)と補間量ΔPyとから、タッチＹ座標Pytを、式（９）及び式（１０）によって算出する（ステップＳＤ８）。

その後、タッチ位置算出回路２４は、補間処理を行って得られたタッチ座標（Ｐxt、Ｐyt）を外部へ送出し（ステップＳＤ９）、更に補間処理を終了したことを検出制御回路２５に送信し、その結果、検出制御回路２５は所定の計数値ＣＶを所定の計数値ＣＶ１に変更した上で、「通常検出モード」に戻る（ステップＳＤ１０）。

尚、各座標及び補間量は、例えば組み合わせて使用される表示装置の画素数を基準に算出すれば良い。

ここで、使用する補間式は、タッチ位置に対して、ピーク配線の検出値とその隣接配線の検出値とがどのように変化するかによって決定される。処理を単純にするために、式（１１）に示す線形補間を使用しても良い。

但し、ピーク配線の検出値とその隣接配線の検出値とがどのように変化するかは、一般的に非線形になる。これは、検出用配線群からタッチ面との距離（ベース基板１２の厚さ）及びタッチ形状にも依存している。

そこで、簡単化のために、タッチ形状を例えば方形、又は円形と仮定して、指示体のタッチにより、タッチ部と配線群との平行平板による容量が形成されると考えると、隣接間配線の容量比はタッチ部がそれぞれの配線と対向する部分の面積比となるため、補間係数の特性は、図１２のシミュレーション結果に示す様に成り、補間量は、図１２に示される補間係数の値に配線ピッチｐを乗じる形で求められる。尚、タッチ形状が方形ないし矩形の場合には左右又は上下の一方向にのみ指示体がずれるのみであり、補間係数の特性は線形性に近いものとなるが、タッチ形状が円形の場合には、最初は指示体のずれ量が小さく、次第に大きくなって、その後に小さく成っていくので、補間係数の特性ないしは補間関数ｆは、図１２に示される凸状の形状となる。又、図１２に示す補間係数の特性は、「高精度検出モード」に於いて算出された、バックグランド容量分の係数値Ｇｂを減じたタッチ容量に相当する係数値ＣＶｂに基づいて算出されたものである。よって、図１２に於いて、横軸の比が０の場合には、何れか一方の隣接配線の容量値（従って計数値ＣＶｂ）は０であると仮定されて、指示体のタッチ位置がピーク配線の中心位置にあると考え、補間係数の値は０に設定される。

ここでは、タッチ位置算出回路２４は、例えば図１２に示す補間係数の特性に従って逐一補間係数を得ることで補間式を決定し、これに従って補間量を算出する。或いは、タッチ位置算出回路２４は、補間曲線をルックアップテーブルとして設けておき、このルックアップテーブルを参照しながら補間量を算出していくこととしても良い。又、図１２はタッチ形状を方形又は円形と想定して補間係数をシミュレーションにより求めたものであるが、実測（タッチパネルにタッチした指を実際に逐一ずらしながら第２計数回路２３ｂの計数値ＣＶ２の増減量を測定して変化量ΔＣＶ２を求めていく。）により、補間係数を求めても良いことは言うまでもない。

ここで、本実施の形態に於ける検出時間の短縮効果について記載する。

補間処理を用いてタッチ座標を算出する場合、算出されるタッチ座標の精度は、検出配線によって検出されるタッチ容量の検出精度に依存する。本実施の形態では、算出座標精度は、補間処理に用いられる検出値が得られる高精度検出モードに於ける検出精度に依存することとなる。他方、検出精度を切り替えることなく検出を行う場合に、同等の検出精度を得るためには、全ての検出配線を本実施の形態に於ける高精度検出モードの検出精度で検出する必要性がある。

そこで、検出精度を切り替えずに全検出配線を高精度で検出する場合の検出時間を時間Ｔａと定義し、本実施の形態の様に検出精度を切り替える場合の検出時間を時間Ｔｂと定義して、各検出配線群（Ｘ配線及びＹ配線）の合計本数に対する検出時間の短縮度Ｔｂ／Ｔａの関係を、図１３に示す。図１３では、通常検出モード及び高精度検出モードに於ける所定の計数値をそれぞれＣＰＬ及びＣＰＨと定義した上で、それらの比ＣＰＬ／ＣＰＨがそれぞれ１／２，１／３及び１／４となる様に所定の計数値ＣＰＬ及びＣＰＨを設定した場合の上記関係が示されている。

図１３に示す様に、高精度検出モードに対する通常検出モードの検出精度比、即ち、検出感度比が小さくなる程に、又は、検出配線群の本数が大きくなる程に、検出時間の短縮度Ｔｂ／Ｔａは小さくなる。つまり、検出時間の改善効果は大きくなる。特に、タッチスクリーンのサイズが大きく検出配線群の本数を多くする必要性がある場合に、検出時間は大幅に短縮される。

尚、本実施の形態では、「バックグランド検出モード」に於いて指数平均処理による平滑化を行う様にしているが、補間精度等から判断して平滑化の必要性がなければ、指数平均処理は不要である（α＝０に相当。）。

又、本実施の形態では、検出用配線群が接続されない状態に於いても、抵抗等の素子（図５のＣ１及びＲ１）を接続することで、発振回路２１を構成している。これは、第１及び第２スイッチ回路２０ａ，２０ｂ，３１の切り替えタイミングによっては、何れの検出用配線群も発振回路２１のオペアンプ３０の反転入力端に接続されない可能性があり、その際に発振周期が大きくずれてしまい、検出用配線群が再度接続された状態に復帰したときに発振周波数の整定に時間がかかるのを防ぐためである。又、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂにより接続される検出用配線群の切り替えの過渡時に発振周波数ずれが小さく問題とならない場合には、発振回路２１のコンデンサＣ１及び抵抗素子Ｒ１を不要としても良い。

又、電源投入直後に発振回路２１自体の発振周期のドリフトが見られる様であるならば、投入直後はαを比較的小さな値として平滑度を下げ、時間の経過と共にαを次第に大きな値に設定して平滑度を上げる様にしても良い。

更に、本実施の形態の一例では、「通常検出モード」で使用される閾値ＴＬ1はＸ配線及びＹ配線の検出に共通に用いられているが、それぞれの検出感度（タッチ容量に対する検出値の変化度合い）が異なる場合等には、「通常検出モード」に於いて、Ｘ配線及びＹ配線のそれぞれに別個の閾値を設定することとしても良い。

又、本実施の形態の一例では、第１計数回路２３ａが発振回路２１の発振出力信号を所定の計数値ＣＰとなるまで計数して、計数を開始してから所定の計数値ＣＰとなるまでの期間（時間）を第２計数回路２３ｂで計数し、第２計数回路２３ｂがこの期間を発振周期検出結果としてタッチ位置算出回路２４に対して出力するという構成を採用している。しかしながら、この構成に代えて、第１計数回路２３ａで計数する期間を予め所定期間内に設定しておき（即ち、発振回路２１の出力信号を観測する期間を一定値にしておく。）、この所定期間内に第１計数回路２３ａによって計数される計数値を発振周期検出結果として用いる様に構成することも可能である（この場合、発振周期Ｔが大きい程に、第１計数回路２３ａのカウント数が小さくなる。）。

又、バックグランド容量の検出処理に於いては、「高精度検出モード」と同じ精度で検出を行う様にしているが、「通常検出モード」での検出精度よりも高い別の検出精度を設定してバックグランド容量の検出処理を行う様にしても良い。

又、補間処理はピーク配線と隣接配線の検出値を用いて行うようにしたが、指示体によるタッチによって隣接配線のみならず、ピーク配線に連続する検出配線（例えば隣々接配線）と支持体との間にもある程度のタッチ容量が形成される場合には、この検出結果も併せて用いて補間処理を行うことも可能である。

本実施の形態に係るタッチパネルの利点は、以下の通りである。

即ち、本実施の形態に於けるタッチパネルは、静電容量の検出精度（検出感度）の低い（粗い）「通常検出モード」で動作して指示体のタッチが検出されたときには、検出精度（検出感度）が「通常検出モード」よりも高い「高精度検出モード」に移行する。この様に、指示体のタッチに対応した検出配線及びそれに隣接する検出配線に対して、優先的に、検出時間が割り当てられる。そして、本実施の形態では、「高精度検出モード」にて再度検出される検出値を用いて、補間処理を介して、タッチ座標が算出される。これにより、常時、検出精度（検出感度）を上げる場合と比べて、検出精度（検出感度）を確保して検出に要する時間を短縮することが出来る。この様な効果は、特に大画面の表示装置にタッチパネルを装備させる場合に於いて、所望のタッチ分解能を得るために検出配線の数が多いときに顕著となる。

又、検出値が第１閾値ＴＬ１以上の検出配線の有無を判定し、この様な検出配線の内で検出値が最大となる検出配線を指示体のタッチに対応する配線に設定し、この配線の検出値と、それに隣接する検出配線の内で検出値の大きい一方の配線の検出値とを用いて、それぞれの配線座標の間を補間してタッチ座標を算出する様にしているので、簡便な方法で以ってタッチの有無及びタッチに対応する検出配線を識別しつつ、算出されるタッチ座標の精度を向上させることが出来る。

更に、発振回路２１の出力を第１計数回路２３ａにより計数して、その計数値が所定の計数値ＣＰになるまでの期間を第２計数回路２３ｂで計数する様にしているので、発振周期が積算されて平均化される結果、外来ノイズ等があっても安定した発振周期を検出して、静電容量検出結果を得ることが出来る。

又、第１計数回路２３ａが計数する所定の計数値ＣＰを変更することで、タッチ座標の検出精度を簡便に切換えることが出来る。

又、「バックグランド検出モード」により検出された静電容量の基準検出値（バックグランド検出値）を基準に補間を行えるので、補間によるタッチ座標の算出精度を向上させることができる。

又、「バックグランド検出モード」は、「通常検出モード」の所定回の繰返し毎に動作するので、指示体のタッチが発生したときの検出に際しての不感時間が生じる頻度を下げることが出来る。

（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１に於けるタッチスクリーン１を液晶表示パネルに貼り付けることにより、タッチパネルと液晶表示パネルとを一体化して成る液晶表示装置に関する。

図１４は、本実施の形態に係る液晶表示装置の縦断面構成を示す図である。液晶表示パネル４１は、ガラス基板上にカラーフィルタ、ブラックマトリックス、透明電極、及び配向膜が形成されて成るカラーフィルタ基板４４と、ガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が形成されて成るＴＦＴアレイ基板４６と、両基板４４，４６間に挟持されたＴＮ液晶から成る液晶層４５と、粘着層４７によりＴＦＴアレイ基板４６の後面側に粘着された偏光板４８とを備えている。更に、カラーフィルタ基板４４の前面上には、粘着層４３により、偏光板４２が粘着されている。又、液晶表示パネル４１の背面側には、光源であるバックライト４９が配設されている。

他方で、実施の形態１に係るタッチスクリーン１が、粘着層４０により、液晶表示パネル４１の前面側の偏光板４２に粘着されている。

ＴＦＴアレイ基板４６には、外部のドライバ回路（図１４に図示せず。）から、表示する画像に応じた信号が入力され、それに応じて、画素毎に形成されたＴＦＴによるスイッチング素子を介して、液晶総４５の印加電圧を制御して、その液晶分子の配列方向を変化させる。バックライト４９からの入射光は、偏光板４８を通過して直線偏光の光となり、液晶層４５を通過することにより表示する画像信号に応じて振動方向が曲げられて、カラーフィルタ基板４４に形成されたカラーフィルタを通過することにより三原色の光に分離され、更に前面側の偏光板４２を通過することで、画像信号に応じた光強度を有する光となる。そして、更に、偏光板４２を通過した光がその前面にあるタッチスクリーン１を通過して表示光として使用者に視認される。

この様にして、画像信号に応じてバックライト４９からの光の透過率を制御することで、液晶表示装置は所望の表示を行う。又、タッチスクリーン１を含むタッチパネルは、実施の形態１と同様に、発振周期の変化に基づきタッチ座標を算出して、そのタッチ座標を出力する。

このとき、実施の形態１で説明したタッチスクリーン１では、検出用配線群を複数の検出用配線から構成して、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きく設定することで、表示光の透過率の低下を抑制しているので、偏光板４２を通過した光の殆どはタッチスクリーン１を通過して表示光となる。このため、タッチスクリーン１が液晶表示パネル４１の前面に配設されていても、表示輝度を殆ど低下させることがない。

尚、ＳＴＮ液晶等のＴＮ液晶以外の液晶を用いても、本実施の形態と同様に、液晶表示装置を構成することが可能である。

又、本実施の形態では、表示装置として液晶表示装置を記載したが、有機又は無機のＥＬ表示装置やＰＤＰ装置等の他方式の表示装置であっても、同様に実施の形態１で記載したタッチパネルを備える表示装置を構成することが可能である。

本実施の形態によれば、タッチスクリーン１を液晶表示パネル４１と貼り付けて一体化して表示装置を構成しているので、従来では必要であったタッチスクリーンの保持機構を無くす事が出来、装置全体の厚みを薄くすることが可能となる。

更に、タッチスクリーン１と液晶表示パネル４１とが一体化されて表示装置が構成されているので、タッチスクリーン１と液晶表示パネル４１との間隙にゴミ等の異物が混入することによって生じ得る表示への悪影響を防止することが出来る。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。

例えば、検出処理回路１９は、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上に於けるタッチ座標のＸ座標値及びＹ座標値の両値の算出処理を行っているが、これに代えて、検出処理回路１９は、実施の形態１で記載した算出方法に基づいて、タッチ座標のＸ座標値及びＹ座標値の内の一方の座標値を算出し、他方の座標値に対しては別途他の方法に基づいて算出することとしても良い。

又、「検出配線」は、１本の検出用配線群が複数の検出用配線で以って構成されている場合（図１の場合）の他に、１本の検出用配線群を所謂ベタ配線から成る１本の配線として構成されている場合をも含む用語乃至は概念である。

本発明に係るタッチスクリーンは、例えばＴＦＴ液晶ディスプレイパネルに組合わせて液晶表示装置に適用して好適である。

Claims (7)

1. 行方向及び列方向の各々に形成された複数の検出配線を有するタッチスクリーンと、
   複数の前記検出配線のうちの一部を選択するスイッチ回路と、
   設定された検出精度に基づいて、前記スイッチ回路により選択された前記検出配線と前記タッチスクリーンにタッチされた指示体との間に形成される静電容量に対応した検出値を出力する静電容量検出回路と、
   前記静電容量検出回路の前記検出値に基づいて、前記タッチスクリーン上における指示体によりタッチされた位置の座標を算出するタッチ位置算出回路と、
   前記スイッチ回路、前記静電容量検出回路及び前記タッチ位置算出回路を制御する検出制御回路と、を備え、
   通常検出モードにおいて、
   前記検出制御回路は、第１の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、複数の前記検出配線各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御し、
   前記タッチ位置算出回路は、前記第１の検出精度が設定された前記静電容量検出回路の前記検出値に基づいて、第１の閾値以上かつ最大の前記静電容量が形成される前記検出配線であるタッチ検出配線を特定し、
   前記タッチ位置検出回路により前記タッチ検出配線が特定された場合に前記通常検出モードから移行される高精度検出モードにおいて、
   前記検出制御回路は、前記第１の検出精度よりも高い第２の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、前記タッチ検出配線及びそれに隣接する前記検出配線の各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御し、
   前記タッチ位置検出回路は、前記第２の検出精度が設定された前記静電容量検出回路の前記検出値から前記指示体によるタッチが無いときの前記検出値に基づくバックグランド検出値を減算した値に基づいて、前記指示体によりタッチされた位置の座標を算出し、
   前記タッチ位置検出回路により前記タッチ検出配線が特定されなかった場合に前記通常検出モードから移行されるバックグランド検出モードにおいて、
   前記検出制御回路は、前記第１の検出精度よりも高い第３の検出精度を前記静電容量検出回路に設定するとともに、複数の前記検出配線各々が順次選択されるよう前記スイッチ回路を制御し、
   前記タッチ位置算出回路は、前記第３の検出精度が設定された前記静電容量検出回路により出力される複数の前記検出配線各々についての前記検出値の全てが第２の閾値よりも小さい場合に、該検出値に基づいて前記バックグランド検出値を算出し、
   前記高精度検出モード及び前記バックグランド検出モード各々の処理の終了後に前記通常検出モードへの移行が行われることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記バックグランド検出モードの処理は、前記通常検出モードの処理が所定の回数繰り返される毎に、前記タッチ位置検出回路により前記タッチ検出配線が特定されなかった場合に行われることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記静電容量検出回路は、
   前記スイッチ回路により選択された前記検出配線と前記指示体との間に形成される前記静電容量に応じて発振周期が変化する発振出力信号を出力する発振回路と、
   前記発振回路の前記発振出力信号を、前記検出精度として設定される所定の計数値になるまで計数する第１の計数回路と、
   所定のクロック信号の計数により、前記第１の計数回路が計数動作を開始してから前記第１の計数回路の計数値が前記所定の計数値になるまでに要する期間を計数する第２の計数回路と、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。
4. 前記静電容量検出回路は、
   前記スイッチ回路により選択された前記検出配線と前記指示体との間に形成される前記静電容量に応じて発振周期が変化する発振出力信号を出力する発振回路と、
   前記発振回路の前記発振出力信号を、前記検出精度として設定される所定の期間内に亘って計数する計数回路と、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。
5. 前記タッチ位置検出回路は、前記通常検出モードにおいて特定した前記タッチ検出配線に対応する前記検出値と、前記タッチ検出配線に隣接する２つの前記検出配線各々に対応する前記検出値のうちの値が大きい方の一方と、に基づいて前記タッチ検出配線の座標と該タッチ検出配線に隣接する前記検出配線の座標との間の補間処理を行うことにより、前記指示体によりタッチされた位置の座標を算出することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
6. 請求項１に記載の前記タッチパネルと、
   表示パネルと、を備えることを特徴とする表示装置。
7. 前記タッチパネルが備えるタッチスクリーンが前記表示パネルの前面側に粘着されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。

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