JP5425950B2 - タッチ感知デバイス及びスキャン方法 - Google Patents

Description

本発明は、タッチ感知デバイス及びそのスキャン方法に関する。

近年、静電容量技術を利用したタッチ感知デバイスは種々の電子機器において広く用いられている。その結果、昨今のユーザは、種々の電子機器に対して、マルチタッチすることにより多種多様な情報を入力することができる。

図１は、従来の静電容量方式のタッチ感知デバイスの回路ブロック構成を示す。図示のように、静電容量方式のタッチ感知デバイス９は、電極マトリクス９０、第１のマルチプレクサ９１、駆動回路９２、第２のマルチプレクサ９３、積分器９４、Ａ／Ｄ変換器９５を備える。電極マトリクス９０は、複数の駆動線Ｌ_Ｄと複数の検出線Ｌ_Ｓを有する。各駆動線Ｌ_Ｄは、各検出線Ｌ_Ｓと交差し、１つの交差点が１つの交接ノード９０１を形成する。なお、電気特性の法則に従って、交接ノード９０１は、等価のコンデンサＣ_Ｅを形成する。以下、コンデンサＣ_Ｅを等価コンデンサＣ_Ｅともいう。

第１のマルチプレクサ９１は、複数のチャンネルを順次スイッチングすることにより、駆動回路９２から出力されたパルス信号を夫々の駆動線Ｌ_Ｄに順次伝送する。第２のマルチプレクサ９３は、夫々の検出線Ｌ_Ｓに起因する充電電圧（充電された電圧）を受けるようにスイッチングする。言い換えれば、第１のマルチプレクサ９１と駆動回路９２の動作を介して、上記パルス信号により、夫々の交接ノード９０１に起因する等価コンデンサＣ_Ｅのチャージとディスチャージが順次行われる。積分器９４は、第２のマルチプレクサ９３と接続されており、積分素子Ａ１を介して、夫々の等価コンデンサＣ_Ｅの電圧を積分コンデンサＣ１に蓄積する。Ａ／Ｄ変換器９５は、積分器９４と接続されており、Ａ／Ｄ変換を行う。

米国特許第２００６００９７９９１号公報

静電容量方式のタッチ感知デバイス９は、初期プロセスとタッチ感知プロセスを実行するように設計される。初期プロセスにおいて、静電容量方式のタッチ感知デバイス９は、各交接ノード９０１に起因する等価コンデンサＣ_Ｅの電位信号を、夫々、基準電位信号として保存する。その後、タッチ感知プロセスにおいて、静電容量方式のタッチ感知デバイス９は、夫々の交接ノード９０１に起因する等価コンデンサＣ_Ｅの現在の電位信号と、初期プロセスにおいて保存された相対応の基準電位信号とを比較する。従って、いずれかの交接ノード９０１がタッチされたならば、該交接ノード９０１に起因する等価コンデンサＣ_Ｅの現在の電位信号は、相対応の基準電位信号より低くなる。そのため、静電容量方式のタッチ感知デバイス９は、夫々の等価コンデンサＣ_Ｅの電位信号が変化したか否かを判定することにより、タッチされた交接ノード９０１の座標位置を決定する。このように、従来の技術では、１度につき１つの交接ノードのみについてスキャン及び検出することができる。静電容量方式のタッチパネルのサイズが大きい場合や、タッチ感知の精度要求が高い場合には、駆動線と検出線が増え、交接ノードも増える。必然的に、静電容量方式のタッチ感知デバイスは、全ての交接ノードのスキャンと検出により長い時間を要するため、感知効率が下がる。その結果、アプリケーションの要求を満たすことができなくなってしまう。

本発明は、上述した技術的な事情を鑑みてなされたものであり、ハードウェア回路の設計とスキャンプロセスの修正を含む。本発明は、スキャン手順を下記の２つのステージで実行する。まず、電極マトリクスの少なくとも１つの駆動線上の静電容量の変化の有無を判定するコーススキャンを実行する。そして、コーススキャンにより静電容量の変化があったと判定された駆動線に対して精細スキャンを実行する。精細スキャンにおいて、当該駆動線上の各交接ノードにおける静電容量の変化の有無を判定する。そのため、本発明は、タッチ認識の原理に基づき、実際のタッチポイントの座標位置を特定する処理を迅速に実行することができる。

本発明の１つの態様は、タッチ感知デバイスである。該タッチ感知デバイスは、電極マトリクスと、駆動回路と、検出回路を備える。駆動回路は、電極マトリクスに信号を印加し、検出回路は、電極マトリクスからの信号の検出に用いられる。該タッチ感知デバイスにおいて、検出回路は、コース・タッチ・ロケーションを判定した後に、少なくとも１つのタッチ・ロケーションを見付ける。

本発明の別の態様も、タッチ感知デバイスである。該タッチ感知デバイスは、電極マトリクスと、第１のスイッチングユニットと、第２のスイッチングユニットと、検出回路を備える。電極マトリクスは、複数の駆動線と複数の検出線を有し、各駆動線は、各検出線と交差し、１つの交差点が１つの交接ノードを形成する。第１のスイッチングユニットは、上記複数の駆動線と接続されている。第２のスイッチングユニットは、上記複数の検出線に夫々対応する複数のスイッチを有し、各スイッチは、片端が相対応する検出線と接続され、他端が共通ポイントと接続される。検出回路は、上記共通ポイントと接続されている。該タッチ感知デバイスでは、第１のスキャンステージにおいて、上記複数のスイッチは、１度に少なくとも２つがクローズドされるように順次クローズドされ、検出回路は、少なくも１つの駆動線における静電容量の変化の有無を判定する。第２のスキャンステージにおいて、上記複数のスイッチは、１度に１つクローズドされるように順次クローズドされ、検出回路は、静電容量の変化があったと判定された駆動線の少なくとも１つの交接ノードにおける静電容量の変化の有無を判定する。

本発明のさらなる別の態様は、電極マトリクスを備えるタッチ感知デバイスのスキャン方法である。該方法は、電極マトリクスの少なくとも１つの駆動線上における静電容量の変化の有無を判定するステップと、静電容量の変化があったと判定された駆動線の少なくとも１つの交接ノードにおける静電容量の変化の有無を判定するステップとを有する。

以上と以降の説明及び添付した図面の全ては、上述した本発明の目的を達成するために本発明で用いられた技術と手段のさらなる説明のために供される。

本発明にかかる技術によれば、コストの大幅な増加をせずに、ハードウェア回路の簡単な修正をすることにより、静電容量方式のタッチ感知デバイスのスキャンと検出時間を短縮し、効果的に効率アップを図ることができる。

従来の静電容量方式のタッチ感知デバイスの回路ブロック構成を示す図である。 本発明の１つの実施の形態にかかる静電容量方式のタッチ感知デバイスの回路ブロック構成を示す図である。 本発明の１つの実施の形態にかかるタッチ感知デバイスのスキャン方法によるフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかるタッチ感知デバイスにおける電極マトリクス上のタッチポイントを示す図である。

本発明は、２つのステージでスキャン手順を実施するデバイスを供する。該デバイスは、まず、コーススキャンにより、電極マトリクスの少なくとも１列（または１行）において静電容量の変化の有無が判定される。該最初のスキャン（コーススキャン）の後、コースキャンで静電容量の変化があったと判定された列（または行）に対して精細スキャンが実行され、静電容量の変化がどこで生じたかの判定がなされる。ここでは、該列（または行）上の各交接ノードについて、静電容量の変化の有無の判定がなされる。そのため、該デバイスにより、実際にタッチされた場所（タッチポイント）の座標位置の決定に供される関連の電位情報を得ることができ、ひいてはタッチポイントの座標位置の決定ができる。

図２は、本発明の実施の形態にかかる静電容量方式のタッチ感知デバイス１の回路構成を示す図である。図示のように、タッチ感知デバイス１は、電極マトリクス１０、第１のスイッチングユニット１１、第２のスイッチングユニット１２、検出回路１３、駆動回路１４、カーネル処理ユニット１５を備える。電極マトリクス１０は、複数の駆動線Ｌ_Ｄと複数の検出線Ｌ_Ｓを有し、各駆動線Ｌ_Ｄは、各検出線Ｌ_Ｓと交差し、１つの交差点が１つの交接ノード１０１を形成する。なお、電気特性の法則に従って、夫々の交接ノード１０１に起因して、等価コンデンサＣ_Ｅが形成される。

また、該分野の当業者なら理解されるところであるが、電極マトリクス１０の駆動線Ｌ_Ｄと検出線Ｌ_Ｓは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のように、２つの互いに分離された透明な導電膜として設計されてもよい。この２つの透明な導電膜は、石英基板や、適切な材料で作成された透明基板などの同じ面に夫々設けられ、選択された電気的パターンの形成プロセスに基づいて駆動線Ｌ_Ｄと検出線Ｌ_Ｓを形成する。従って、上述した構成は、静電容量方式のタッチパネルに該当する。なお。本発明を適用することができる電極マトリクス１０の電気的パターン及び静電容量方式のタッチパネルの構成は、本発明の説明時に列挙されたものに限定されることが無い。この点については、以下繰り返さない。

第１のスイッチングユニット１１は、例えば、１入力多出力のデマルチプレクサとして設計される。第１のスイッチングユニット１１の入力は、駆動回路１４に接続されており、その出力は、相対応する駆動線Ｌ_Ｄに接続される。第１のスイッチングユニット１１は、駆動回路１４が生成したパルス信号を受信すると、予め定められたサイクルに従って該パルス信号を駆動線Ｌ_Ｄに順次伝送することができる。

第２のスイッチングユニット１２は、上記複数の検出線Ｌ_Ｓに夫々対応する複数のスイッチ１２１を備える。各スイッチ１２１は、入力が相対応する検出線Ｌ_Ｓに接続され、出力が共通ポイントＴに接続される。なお、第２のスイッチングユニット１２は、多入力１出力マルチプレクサの構成を成すよう１度に１つのスイッチ１２１のみが接続するように制御されることができると共に、同時に複数のスイッチ１２１が接続するように制御されることもできる。

検出回路１３は、共通ポイントＴと接続されている。第２のスイッチングユニット１２の少なくとも１つのスイッチ１２１が閉じているときに、検出回路１３は、閉じているスイッチ１２１に対応する検出線Ｌ_Ｓについて検出を行うと共に信号（対応信号）を出力する。より具体的には、検出回路１３は、積分器１３１、増幅器１３２、Ａ／Ｄ変換器１３３を備える。積分器１３１は、閉じたスイッチ１２１に対応する検出線Ｌ_Ｓに起因する充電電圧を受けるために共通ポイントＴと接続されており、入力された信号を積分する。増幅器１３２は、波形信号を増幅するために積分器１３１の出力に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１３３は、増幅器１３２の出力に接続されており、増幅された波形信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。なお、検出回路１３から出力された信号は、さらに、タッチ感知デバイス１の記憶装置（図示せず）に保存される。

カーネル処理ユニット１５は、第１のスイッチングユニット１１、第２のスイッチングユニット１２、検出回路１３、駆動回路１４の動作を制御し、さらに、検出回路１３からの信号に基づいた比較処理を実行する。また、本実施の形態において、カーネル処理ユニット１５は、タッチ感知デバイス１によるスキャンプロセスを制御して、第１のスキャンステージ（コーススキャン）または第２のスキャンステージ（精細スキャン）における動作を行わせるように設計されている。

具体的には、カーネル処理ユニット１５は、第１のスイッチングユニット１１がパルス信号を１つの駆動線Ｌ_Ｄに伝送するようにスイッチングし、第２のスイッチングユニット１２が１度に少なくとも２つのスイッチ１２１を閉じるようにこれらのスイッチを順次閉じる場合において、第１のスキャンステージの処理が行われるように制御する。その結果、各回において、検出回路１３は、閉じた上記少なくとも２つのスイッチ１２１に夫々接続され、該少なくとも２つのスイッチ１２１に対応する検出線Ｌ_Ｓに起因する充電電圧の総和を求めると共に、１つの電位信号（対応信号）を出力する。従って、第１のスイッチングユニット１１からパルス信号を受信した現在の駆動線Ｌ_Ｄについて、第２のスイッチングユニット１２が全てのスイッチを順次閉じた後、検出回路１３は、現在の駆動線Ｌ_Ｄに対応する少なくとも１つの電位信号を生成することができる。

例えば、５本の駆動線Ｌ_Ｄと１０本の検出線Ｌ_Ｓがあり、第２のスイッチングユニット１２が１０個のスイッチ１２１を備えているとする。この場合、１度に５個のスイッチ１２１が閉じるようになっていると、第２のスイッチングユニット１２は、２度で１０個のスイッチ１２１の全てを閉じる。言い換えれば、各駆動線Ｌ_Ｄは、夫々２つの電位信号に対応する。勿論、第２のスイッチングユニット１２が１度に１０個のスイッチ１２１を閉じるようになっている場合、各駆動線Ｌ_Ｄは、夫々１つの電位信号にのみ対応する。

第１のスキャンステージにおける上記処理により、第１のスキャンステージの完了時、検出回路１３は、夫々の駆動線Ｌ_Ｄについて少なくとも１つの電位信号を生成して、記憶装置に保存することができる。そのため、本実施の形態では、第１のスキャンステージにおいて、夫々の駆動線Ｌ_Ｄについて少なくとも１つの電位信号（ライン電位信号）が記録され、駆動線Ｌ_Ｄのうちのどのコースがタッチされたか（コース・タッチ・ロケーション）の判定に供される。結果として、第１のスキャンステージにおいて、コース・タッチ・ロケーションが判定できる。

次に、カーネル処理ユニット１５は、第１のスイッチングユニット１１が１度において１つの指定された駆動線Ｌ_Ｄにパルス信号を伝送するようにスイッチングし、第２のスイッチングユニット１２は、１度に１つのスイッチ１２１を閉じるようにこれらのスイッチを順次閉じるときに、第２のスキャンステージの処理が行われるように制御する。その結果、第１のスイッチングユニット１１からパルス信号を受信した上記指定された駆動線Ｌ_Ｄについて、第２のスイッチングユニット１２が全てのスイッチ１２１を順次閉じた後、検出回路１３は、該駆動線Ｌ_Ｄ上の各交接ノード１０１に夫々対応する電位信号を個々に生成することができる。そのため、本実施の形態では、第２のスキャンステージにおいて、上記指定された駆動線Ｌ_Ｄ上の交接ノード１０１毎に１つの電位信号（ポイント電位信号）が記録され、該駆動線Ｌ_Ｄ上のどの交接ノード１０１がタッチされたか（タッチ・ロケーション）の判定に供される。このようにして、第２のスキャンステージにおいて、各コース・タッチ・ロケーション（タッチされた駆動線）からタッチ・ロケーション（タッチされた交接ノード）が検出される。

該システムは、タッチパネルにおける電位信号の前後を比較することによりタッチ・ロケーションを検出するように動作する。言い換えれば、静電容量方式のタッチ感知デバイス１は、基準の電位値を記録することから最初のプロセスに入り、そして、スキャン、検出、及び上述した比較の手法によるタッチポイントの求めを行う。これらの処理は、カーネル処理ユニット１５により制御され、常に、第１のスキャンステージに続いて第２のスキャンステージで実行される。

なお、第２のスキャンステージにおける上述した「指定された駆動線Ｌ_Ｄ」は、異なるプロセスで異なる定義で特定される。

１．最初のプロセスにおいて、全ての駆動線Ｌ_Ｄについて交接ノード１０１の電位信号を記録することが必要である。そのため、上記の「指定された駆動線Ｌ_Ｄ」は、全ての駆動線Ｌ_Ｄのうちの任意の１つを意味する。また、全ての駆動線Ｌ_Ｄは、夫々、パルス信号を順次受信する。

２．検出プロセスにおいて、カーネル処理ユニット１５は、該検出プロセスの第１のスキャンステージで記録されたライン電位信号と、最初のプロセスの第１のスキャンステージで記録されたライン電位信号との比較を行う。この比較処理は、駆動線Ｌ_Ｄの特定につながる。すなわち、ここでは、「指定された駆動線Ｌ_Ｄ」は、電位信号の変化があった駆動線Ｌ_Ｄを意味する。言い換えれば、「指定された駆動線Ｌ_Ｄ」は、タッチされた駆動線Ｌ_Ｄに仮定される。

最後に、本実施の形態における積分器１３１を詳細に説明する。積分器１３１は、積分素子Ａ１、第１の積分コンデンサＣ１、第２の積分コンデンサＣ２、スイッチング素子Ｓを備える。第１の積分コンデンサＣ１は、積分素子Ａ１のフィードバックパス上に設けられている。該第１の積分コンデンサＣ１は、充電電圧を蓄積するためのメインコンデンサとして設計されている。第２の積分コンデンサＣ２は、第１の積分コンデンサＣ１と並列に接続されている。該第２の積分コンデンサＣ２は、充電電圧を蓄積するための補助コンデンサとして設計されている。スイッチング素子Ｓは、第２の積分コンデンサＣ２の動作を制御するためのものであり、第２の積分コンデンサＣ２と直列に接続されている。

第１のスキャンステージにおいて、第２のスイッチングユニット１２が１度に少なくとも２つのスイッチ１２１を閉じるため、積分素子Ａ１は、少なくとも２つの検出線Ｌ_Ｓに夫々起因する充電電圧の総和を格納可能な比較的大容量のコンデンサが必要である。第１のスキャンステージにおいて、スイッチング素子Ｓは、第２の積分コンデンサＣ２を動作させるためにクローズドされている。第２のスキャンステージにおいて、第２のスイッチングユニット１２が１度に１つのスイッチ１２１を閉じるため、積分素子Ａ１が必要とする充電電圧の格納容量は比較的少なくなる。第２のスキャンステージにおいて、スイッチング素子Ｓは、第２の積分コンデンサＣ２を終端するために開いている。

実装に際して、大きなコンデンサによるレイアウトスペースの消費及び長いディスチャージ時間を考慮する必要がなければ、積分器１３１に対して、大きな容量を有する第１の積分コンデンサＣ１のみを設けるようにしてもよい。また、第１の積分コンデンサＣ１と第２の積分コンデンサＣ２の仕様は、第１のスキャンステージにおいて１度にクローズドされるスイッチの数により決まり、限定されることが無い。

また、例えば、上述した第１のスイッチングユニット１１、第２のスイッチングユニット１２、検出回路１３、駆動回路１４、カーネル処理ユニット１５は、デザイン上において１つのシングル・チップ・システムに集積されるようにしてもよい。なお、タッチ感知の感度と精度を高めるためにフィルタ（図示せず）などの周辺回路を検出回路１３に追加してもよいことは、当業者に理解されるところである。

図３は、本発明の実施の形態にかかる静電容量方式のタッチ感知デバイスのスキャン方法の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、該実施の形態におけるスキャン方法は、第１のステップ（Ｓ３０１）を有する。該ステップにおいて、タッチ感知デバイス１は、第１のスキャンステージの動作をし、パルス信号を駆動線Ｌ_Ｄに順次伝送する。１つの駆動線Ｌ_Ｄがパルス信号を受信すると、タッチ感知デバイス１は、該現在の駆動線Ｌ_Ｄ上の全ての交接ノード１０１について検出を行う（Ｓ３０３）。該ステップにおいて、タッチ感知デバイス１は、パルス信号を受信した駆動線Ｌ_Ｄについて１度に少なくとも２つの交接ノードについて検出するように全ての交接ノードを順次検出する。ステップＳ３０３が完了すると、上記少なくとも２つの交接ノード１０１に夫々起因する充電電圧の総和が保存され（Ｓ３０５）、そして、パルス信号を受信した現在の駆動線Ｌ_Ｄに対応する信号（ライン電位信号）が生成される（Ｓ３０７）。

次に、現在の駆動線Ｌ_Ｄ上の全ての交接ノード１０１についての検出が完了していなければ（Ｓ３０９：Ｎ）、現在の駆動線Ｌ_Ｄ上の全ての交接ノード１０１についての検出が完了する（Ｓ３０９：Ｙ）まで、ステップＳ３０３からステップＳ３０９までの処理が繰り返される。ステップＳ３０９の結果がｔｒｕｅ（Ｙ）であることは、第１のステージにおける現在の駆動線Ｌ_Ｄについてのスキャンが完了したことを意味する。また、現在の駆動線Ｌ_Ｄについて、少なくとも１つの対応する信号が生成される。

続いて、パルス信号の伝送が全ての駆動線Ｌ_Ｄに対して行われたか否かの判定がなされる（Ｓ３１１）。判定結果がｆａｌｓｅであれば（Ｓ３１１：Ｎ）、判定結果がｔｒｕｅになる（Ｓ３１１：Ｙ）まで、ステップＳ３０３及び他のステップの処理が繰り返される。ステップＳ３１１の結果がｔｒｕｅ（Ｙ）であることは、第１のスキャンステージにおける全ての駆動線Ｌ_Ｄについての検出が完了したことを意味する。ここで、全ての駆動線Ｌ_Ｄに対応する信号から少なくとも１つの駆動線Ｌ_Ｄにおいて静電容量の変化の有無の判定ができる。

ステップＳ３１１の後、静電容量方式のタッチ感知デバイス１は、第２のスキャンステージの処理をし、静電容量の変化があったと判定された駆動線Ｌ_Ｄにパルス信号を順次送信する（Ｓ３１３）。１つの駆動線Ｌ_Ｄが上記パルス信号を受信すると、タッチ感知デバイス１は、１度に１つの交接ノード１０１を検出するように、該駆動線Ｌ_Ｄ上の全ての交接ノード１０１について、静電容量の変化の有無を検出する（Ｓ３１５）。なお、１つの交接ノード１０１について検出が完了すると、タッチ感知デバイス１は、該交接ノード１０１に起因する充電電圧を保存する（Ｓ３１７）と共に、該交接ノード１０１に対応する信号（ポイント電位信号）を生成する（Ｓ３１９）。

次いで、現在の駆動線Ｌ_Ｄ上の全ての交接ノード１０１についての検出が完了したか否かの判定がなされる（Ｓ３２１）。ステップＳ３２１の判定結果がｆａｌｓｅであれば（Ｓ３２１：Ｎ）、ステップＳ３２１の判定結果がｔｒｕｅになる（Ｓ３２１：Ｙ）まで、ステップＳ３１５からステップ３２１までの処理が繰り返される。ステップＳ３２１の判定結果がｔｒｕｅ（Ｙ）であることは、第２のスキャンステージにおいて現在の駆動線Ｌ_Ｄについてのスキャンが完了したことを意味する。また、現在の駆動線Ｌ_Ｄ上の各交接ノード１０１について、１つの対応信号（ポイント電位信号）が生成されている。

また、ステップＳ３２１の判定結果がｔｒｕｅになると、静電容量の変化があった全ての駆動線Ｌ_Ｄに対してパルス信号を伝送したか否かの判定がなされる（Ｓ３２３）。ステップＳ３２３の判定結果がｆａｌｓｅであれば（Ｓ３２３：Ｎ）、ステップＳ３２３の判定結果がｔｒｕｅになる（Ｓ３２３：Ｙ）まで、ステップＳ３１３及びその他のステップの処理が繰り返される。ステップＳ３２３の判定結果がｔｒｕｅ（Ｙ）であることは、第２のスキャンステージにおいて、静電容量の変化があった全ての駆動線Ｌ_Ｄについてのスキャンが完了したことを意味する。ここで、各交接ノード１０１の対応信号に基づいて、静電容量の変化があった駆動線上の少なくとも１つの交接ノードにおける静電容量の変化の有無の判定ができる。

上記は、本実施の形態において、１サイクルにおけるスキャン手順の実行ステップを説明するものである。タッチ感知デバイス１は、動作中において上記手法を継続的に実行する。また、静電容量方式のタッチ感知デバイス１は、認識の原理により実際のタッチポイントの座標位置を特定する。

最後に、図４を参照して、本発明によるスキャン速度をさらに速くできる例を説明する。図４は、本発明を適用した電極マトリクスのタッチポイントのカバーエリアの例を示す。該実施の形態において、電極マトリクス１０は、１２８本の駆動線Ｌ_Ｄと６４本の駆動線Ｌ_Ｄを有し、これらの駆動線Ｌ_Ｄと検出線Ｌ_Ｓは、１２８×６４のアレーを形成する。本実施の形態において、駆動線Ｌ_Ｄと検出線Ｌ_Ｓの交差部分は図２に示す交接ノード１０１に該当し、ここで詳細な図示を省略している。

電極マトリクス１０の夫々の交接ノード１０１（等価コンデンサ）について検出を行う時間がｔであり、夫々異なる位置の１０個のタッチポイントがあるとする。また、この１０個のタッチポイントは、同時に駆動線Ｌ_Ｄの終端でオーバーラップしていない。１つのタッチポイントが電極マトリクス１０上で影響を及ぼす範囲は、３×３（総じて９個の交接ノード１０１）である。また、タッチ感知デバイス１が第１のスキャンステージでの動作中であり、１つの駆動線Ｌ_Ｄが既にパルス信号を受信したときに、第２のスイッチングユニット１２は、１度につき６４個のスイッチを閉じる。そのため、タッチ感知デバイス１は、１度に６４個の交接ノードについて検出することにより現在の駆動線Ｌ_Ｄをスキャンする。

下記において、本実施の形態における計算タイミングを説明する。

第１のスキャンステージにおいて、タッチ感知デバイス１が夫々の駆動線Ｌ_Ｄに対して１度に６４個の交接ノードについて検出をするため、１２８本の駆動線Ｌ_Ｄの全てをスキャンするために必要な時間は、下記Ｔｉｍｅ（１）になる。

１２８×ｔ＝１２８ｔ Ｔｉｍｅ（１）

ここで、１０個のタッチポイントが同時に生じ、１つのタッチポイントの影響範囲が３×３であると仮定されている。そのため、３０本の駆動線Ｌ_Ｄが影響される。これは、該３０本の駆動線Ｌ_Ｄのうちの任意の１本の電位信号のタッチ前後の違いに起因する。なお、実装に際して、１本の駆動線Ｌ_Ｄのみが、タッチポイントＰによりカバーされる主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１として「指定された駆動線Ｌ_Ｄ」にセットされる。ここで、主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１は、最大の影響を及ぼす駆動線Ｌ_Ｄを指す。通常、タッチポイントＰによりカバーされる３本の駆動線Ｌ_Ｄの中間の駆動線Ｌ_Ｄが、主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１になる。従って、第１のスキャンステージの完了後、１０本の主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１は、第２のスキャンステージでさらにスキャンされる。

第２のスキャンステージにおいて、タッチ感知デバイス１が１度に１つの交接ノードについて検出するように夫々の主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１をスキャンするため、１つの主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１のスキャンに６４回の検出が必要である。主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１を全てスキャンするに必要な時間は、下記Ｔｉｍｅ（２）になる。

１０×６４×ｔ＝６４０ｔ Ｔｉｍｅ（２）

第２のスキャンステージの完了後、確実に、夫々の主要影響駆動線のどの３つの交接ノード１０１が影響されたかの判定ができる。この影響は、タッチ前後において、該３つの交接ノード１０１のうちの任意の１つの電位信号の違いに起因する。

また、１つのタッチポイントＰにつき、主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１以外の２本のマイナー影響駆動線Ｌ_Ｄ２がある。認識の精度を高めるために、残りの２０本のマイナー影響駆動線Ｌ_Ｄ２に対して部分スキャンを行うことが好ましい。ここで、タッチ感知デバイス１は、夫々のタッチポイントＰの主要影響駆動線Ｌ_Ｄ１上の上述した３つの交接ノード１０１に対応するタッチポイントＰの２本のマイナー影響駆動線Ｌ_Ｄ２を夫々スキャンする。この部分スキャンに必要な時間は、下記Ｔｉｍｅ（３）になる。

２０×３×ｔ＝６０ｔ Ｔｉｍｅ（３）

Ｔｉｍｅ（１）、Ｔｉｍｅ（２）、Ｔｉｍｅ（３）を総計すると、本実施の形態において、１サイクルにつきスキャン手順を実施する時間は、下記のＴｉｍｅ（４）になる。

１２８ｔ＋６４０ｔ＋６０ｔ＝８２８ｔ Ｔｉｍｅ（４）

対して、もし、１度に１つの交接ノードについてのみ検出を行うようにして、全てのタッチポイントＰの座標位置を特定するために１２８×６４の電極マトリクス１０をスキャンする場合、かかる時間が、下記のＴｉｍｅ（５）になる。

１２８×６４×ｔ＝８１９２ｔ Ｔｉｍｅ（５）

Ｔｉｍｅ（４）とＴｉｍｅ（５）を比較すると分かるように、本実施の形態のタッチ感知デバイス１によれば、静電容量方式のタッチ感知デバイスのスキャン時間を短縮することができる。

要するに、本実施にかかる技術によれば、ハードウェア回路とスキャン手順の制御の簡単な修正だけで、静電容量方式のタッチ感知デバイスのスキャン時間と検出時間を短縮し、効果的に効率アップを図ることができる。また、この効率化は、コストの大幅な増加をすることがない。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述実施の形態に対して、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられ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。また、本発明は、図示の構成に限定されることもない。

１ タッチ感知デバイス
１０ 電極マトリクス
１１ 第１のスイッチングユニット
１２ 第２のスイッチングユニット
１３ 検出回路
１４ 駆動回路
１５ カーネル処理ユニット
１０１ 交接ノード
１２１ スイッチ
１３１ 積分器
１３２ 増幅器
１３３ Ａ／Ｄ変換器
９ 静電容量方式のタッチ感知デバイス
９０ 電極マトリクス
９１ 第１のマルチプレクサ
９２ 駆動回路
９３ 第２のマルチプレクサ
９４ 積分器
９５ Ａ／Ｄ変換器
９０１ 交接ノード
Ａ１ 積分素子
Ｃ１ 第１の積分コンデンサ
Ｃ２ 第２の積分コンデンサ
Ｃ_Ｅ 等価コンデンサ
Ｌ_Ｄ 駆動線
Ｌ_Ｄ１ 主要影響駆動線
Ｌ_Ｄ２ マイナー影響駆動線
Ｌ_Ｓ 検出線
Ｐ タッチポイント
Ｓ スイッチング素子

Claims (8)

1. 第１のスキャンステージと第２のスキャンステージを順次行うことによりタッチロケーションを検出するタッチ感知デバイスであって、
   第１の方向に伸びる複数の駆動線と第２の方向に伸びる複数の検出線とを有し、各前記駆動線と各前記検出線が交差して、複数の交接ノードを形成する電極マトリクスと、
   前記電極マトリクスに駆動信号を印加する駆動回路と、
   前記電極マトリクスからの信号を検出する検出回路とを備え、
   前記第１のスキャンステージにおいて、
   前記駆動回路は、前記複数の駆動線に前記駆動信号を順次印加し、
   前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、前記複数の検出線は、複数の検出グループに分けられ、該複数の前記検出グループが順次前記検出回路に接続され、夫々の前記検出グループが、２本以上の前記検出線が含まれており、前記検出回路に接続される際には該検出グループ内の全ての前記検出線が前記検出回路に接続され、
   前記検出回路は、前記駆動信号が印加される各前記駆動線毎に、接続された各前記検出グループ毎に、該検出グループ内の全ての前記検出線からの信号の総和を求めることにより、タッチが生じた前記駆動線であるコース・タッチ・ロケーションを検出し、
   前記第２のスキャンステージにおいて、
   前記駆動回路は、前記コース・タッチ・ロケーションとして検出された各前記駆動線に前記駆動信号を順次印加し、
   前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、前記複数の検出線は、１度に１本のみが前記検出回路に接続されるように、前記検出回路に順次接続され、
   前記検出回路は、前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、接続された各前記検出線毎に、該検出線からの信号を検出することにより、タッチが生じた前記交接ノードである前記タッチロケーションを判定する、
   タッチ感知デバイス。
2. 前記複数の駆動線に夫々接続され、対応する前記駆動線に前記駆動信号を印加するための複数のスイッチを有し、前記第１のスキャンステージと前記第２のスキャンステージにおいて、前記駆動信号が印加される前記駆動線に接続された前記スイッチのみがクローズドされるように制御される第１のスイッチングユニットと、
   前記複数の検出線と夫々対応する複数のスイッチであって、各前記スイッチが、片端が対応する前記検出線と接続され、他端が共通ポイントと接続される前記複数のスイッチを備える第２のスイッチングユニットとをさらに有し、
   前記第１のスキャンステージにおいて、
   前記第２のスイッチングユニットの前記複数のスイッチは、前記複数の検出線を前記複数の検出グループに分けて順次前記検出回路に接続されるように、１度に少なくとも２つがクローズドされ、
   前記第２のスキャンステージにおいて、
   前記第２のスイッチングユニットの前記複数のスイッチは、前記複数の検出線を順次前記前記検出回路に接続するように、１度に１つのみがクローズドされる、
   請求項１に記載のタッチ感知デバイス。
3. 前記検出回路は、
   接続された前記検出線に起因した充電電圧を積分する積分手段と、
   前記積分手段から出力された波形信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段により増幅された前記波形信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチ感知デバイス。
4. 静電容量方式のタッチ感知デバイスであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチ感知デバイス。
5. 前記積分手段は、
   積分素子と、
   前記積分素子のフィードバックパス上に配置され、前記充電電圧を蓄積するためのメインコンデンサである第１の積分コンデンサと、
   前記第１の積分コンデンサと並列に接続され、前記充電電圧を蓄積するための補助コンデンサである第２の積分コンデンサと、
   前記第２の積分コンデンサと直列に接続され、該第２の積分コンデンサの動作を制御するためのスイッチング素子とを備えることを特徴とする請求項３または４に記載のタッチ感知デバイス。
6. 前記スイッチング素子は、
   前記第１のステージにおいて、クローズして前記第２の積分コンデンサを動作させ、
   前記第２のステージにおいて、オープンして前記第２の積分コンデンサを終端することを特徴とする請求項５に記載のタッチ感知デバイス。
7. 第１の方向に伸びる複数の駆動線と第２の方向に伸びる複数の検出線とを有し、各前記駆動線と各前記検出線が交差して、複数の交接ノードを形成する電極マトリクスを備えたタッチ感知デバイスをスキャンする方法において、
   第１のスキャンステージを実行する工程と、
   第２のスキャンステージを実行する工程とを有し、
   前記第１のスキャンステージは、
   前記複数の駆動線に駆動信号を順次印加するステップと、
   前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、前記複数の検出線を複数の検出グループに分けて、該複数の検出グループを順次検出回路に接続するステップであって、夫々の前記検出グループが、２本以上の前記検出線が含まれており、前記検出回路に接続される際には該検出グループ内の全ての前記検出線が前記検出回路に接続される前記ステップと、
   前記駆動信号が印加される各前記駆動線毎に、接続された各前記検出グループ毎に、該検出グループ内の全ての前記検出線からの信号の総和を求めることにより、タッチが生じた前記駆動線（ｓ）であるコース・タッチ・ロケーションを検出するステップとを有し、
   前記第２のスキャンステージは、
   前記コース・タッチ・ロケーションとして検出された各前記駆動線に前記駆動信号を順次印加するステップと、
   前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、１度に１本の前記検出線みが前記検出回路に接続されるように、前記複数の検出線を前記検出回路に順次接続するステップと、
   前記駆動信号が印加される前記駆動線毎に、接続された各前記検出線毎に、該検出線からの信号を検出することにより、タッチが生じた前記交接ノードであるタッチロケーションを判定するステップとを有する、
   スキャン方法。
8. 前記第１のスキャンステージは、前記駆動線毎に、前記検出グループのスキャン結果の総和を第１の積分コンデンサと、該第１の積分コンデンサと並列に接続される第２の積分コンデンサとに蓄積するステップをさらに有することを特徴とする請求項７に記載のスキャン方法。

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