JP5449461B2 - タッチパネルコントローラ、及びこれを用いた集積回路、タッチパネル装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数のドライブラインと複数のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた集積回路、タッチパネル装置、及び電子機器に関する。

マトリックス状に分布した静電容量値を検出する装置として、Ｍ本のドライブラインとＬ本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する容量検出回路が、特許文献１に開示されている。上記容量検出装置では、指やペンでタッチパネルに触れたとき、触れられた位置において静電容量の容量値が小さくなることを利用しており、上記容量値の変化を検出することによって、指やペンによるタッチパネルとの接触位置を検出する。

（符号系列による駆動）
図４は、従来のタッチパネル装置９１の構成を示す模式図である。また、図５は、タッチパネル装置９１の駆動方法を説明するための図である。タッチパネル装置９１は、タッチパネル９２とタッチパネルコントローラ９３とを備える。タッチパネル９２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４と、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１〜Ｃ４４とを有している。また、タッチパネルコントローラ９３は、駆動部９４及び増幅器９８を有している。

以下では、タッチパネル装置９１において、どのような方法によって静電容量値を測定値（検出値）に変換しているのかを説明する。

駆動部９４は、図１２の（式３）に示される、４行４列の符号系列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。符号系列の要素が「１」であれば、駆動部９４は電源電圧ＶＤＤを印加し、要素が「０」であれば、ゼロボルトを印加する。

タッチパネル装置９１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４のそれぞれに対応するように配置された、４個の増幅器９８を有している。４個の増幅器９８は、駆動部９４により駆動されたセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４に沿った、静電容量に蓄積された電荷の線形和Ｙ１〜Ｙ４を受け取って増幅する。

具体的には、例えば、上記４行×４列の符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ１に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインＤＬ２〜ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、例えばセンスラインＳＬ３からは、図１２の（式１）で示される静電容量Ｃ３１に対応する出力が、測定値Ｙ１として増幅器９８に供給される。

そして、２回目の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ２に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、センスラインＳＬ３からは、図１２の（式２）で示される静電容量Ｃ３２に対応する出力が、測定値Ｙ２として増幅器９８に供給される。

同様に、３回目の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ３に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。その後、４回目の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ４に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。３回目の駆動、４回目の駆動によって、それぞれ、静電容量Ｃ３３、Ｃ３４に対応する測定値Ｙ３、Ｙ４が得られる。

以上によって、図５の（式３）及び（式４）に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４が、それぞれ、静電容量値Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４と関連付けられる。

（直交符号系列による駆動）
図６は、従来の他のタッチパネルシステム５１の構成を示す模式図である。図７は、タッチパネルシステム５１を直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。タッチパネルシステム５１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ５３とを備えている。タッチパネル５２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４と、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１〜Ｃ４４とを有している。

タッチパネルコントローラ５３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図７の式７に示される４行４列の直交符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。直交符号系列の要素は、「１」と「−１」とのいずれかであり。要素が「１」であれば、駆動部５４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「−１」であれば、−Ｖdriveを印加する。ここで、電圧Ｖdriveは、電源電圧でもよいが、電源電圧以外の電圧であってもよい。

本明細書において、「直交符号系列」とは、符号長Ｎの符合系列ｄｉ＝（ｄｉ１、ｄｉ２、…、ｄｉＮ）（ｉ＝１、…、Ｍ）が、下記に示す条件を満足することをいうものとする。

「直交符号系列」の例としては、シルベスター（sylvester）法によって生成されるアダマール（Hadamard）行列が挙げられる。

シルベスター法によるアダマール行列は、基本的な構造として、２行×２列の基本単位を作る。この基本単位の右上、左上、及び左下のビットは同一であり、右下はこれらのビット反転となっている。

次に、前述した２×２の基本要素を、右上、左上、右下、及び左下にブロックとして４つ合成して、４行×４列のビット配列の符号を作る。ここで、２×２の基本単位の作成と同様に、右下のブロックはビット反転となる。同様な手順で、８行×８列、１６行×１６列のビット配列の符号を生成する。これらの行列は、前述した本発明の「直交符号系列」の定義を満足する。図２２に示される４行×４列の直交符号系列は、シルベスター法による４行×４列のアダマール行列である。

ここで、アダマール（Hadamard）行列とは、要素が１または−１のいずれかであり、かつ各行が互いに直交であるような正方行列をいう。すなわち、アダマール行列の任意の２つの行は、互いに垂直なベクトルを表す。

本発明に係る「直交符号系列」は、Ｍ次のアダマール行列から任意にＮ行取り出した行列を使用することができる（ここで、Ｎ≦Ｍである）。以下に述べるように、シルベスター法以外の方法によるアダマール行列も本発明に適用することができる。

シルベスター法によるＮ次のアダマール行列は、Ｍ＝２のべき乗になるが、Ｍが４の倍数であれば、アダマール行列は存在するという予想が存在し、例えば、Ｍ＝１２のとき、及び、Ｍ＝２０のときにアダマール行列が存在する。これらのシルベスター法以外の方法によるアダマール行列も、本実施の形態に係る直交符号系列として使用することができる。

タッチパネルシステム５１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器５５を有している。増幅器５５は、駆動部５４により駆動された静電容量のセンスラインに沿った線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。

例えば、上記４行×４列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、例えば、下記の式５で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器５５から出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に−Ｖdriveを印加する。すると、下記の式６で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器５５から出力される。

次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４に−Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ３が増幅器５５から出力される。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ３に−Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ４が増幅器５５から出力される。

ここで、図６に示す静電容量Ｃ３１〜Ｃ３４は、図２２の式７〜式９においては、説明の簡単のため、Ｃ１〜Ｃ４により示している。また、図７及び図８（ａ）の式７〜式９、図８（ｂ）の式１０及び式１１においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１〜Ｙ４について、係数（−Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。

そして、図７の式８に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４と直交符号系列との内積をとることにより、式９に示すように、静電容量Ｃ１〜Ｃ４を推定することができる。

（直交符号系列による駆動が有利な理由）
図８は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図であり、（ａ）は直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示し、（ｂ）は１ドライブラインごとに駆動して容量を求めるための数式を示す。図９及び図１０は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。

説明の簡単化のため、差動増幅器を用いて容量差を検出する方式ではなく、各センスラインごとに増幅器を配置するシングルモードでの動作を考える。図９に示すように、例えば、静電容量Ｃ１＝２．０ｐＦ、Ｃ２＝１．９ｐＦ、Ｃ３＝２．２ｐＦ、Ｃ４＝２．１ｐＦである場合、図８、図９で前述した従来の１ドライブラインごとにＶｄｒｉｖｅ［Ｖ］で駆動する方式では、線形和出力の測定値Ｙ１〜Ｙ４は、式１２に示すように、１．９〜２．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。

一方、図６、図７で前述した直交符号系列にて、全ドライブラインを駆動する方式では、式１３に示すように、線形和出力の測定値Ｙ１は、−８．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなり、測定値Ｙ２〜Ｙ４は、＋０．４〜−０．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。

測定値Ｙ２〜Ｙ４については、直交符号系列による駆動方式の方が信号成分は小さい。直交符号系列の要素がすべて「１」である測定値Ｙ１の出力は大きくなるので、ダイナミックレンジを大きくとる必要があるが、差動増幅器により容量差を抽出するように構成すれば、測定値Ｙ１の出力は大きくならないはずである。

図１０の式１４に示すノイズＮｏｉｓｅ１〜Ｎｏｉｓｅ４は無相関と仮定すると、式１６及び式１７に示すように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズの点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。このように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式がＳＮ比（ノイズ）の点で有利になるのは、１回の測定で複数のドライブラインと交差する静電容量のデータを取得しており、符号長分のデータを取得しているので、内積演算した後のＳＮ比を考慮すると、ノイズ成分が小さくなるためと考えられる。また、符号長をＬとすると、ＳＮ比がＬ^１／２だけ有利になり、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式を大型パネルに適用した時に特に有利となる。

また、差動増幅器により容量差を抽出する差動構成とすると、静電容量の差成分のみを抽出するので、例えば、静電容量成分を２ｐＦとして、容量変化が１０％と仮定すると、０．２ｐＦのみを抽出するので、絶対容量成分が出力されない。このため、相対的に積分容量を小さくする（利得を大きくする）ことができ、ＡＤ変換器への要求仕様を緩和することができる。

特開２００５−１５２２２３号公報（平成１７年 ６月１６日公開）

しかしながら、上記した構成は、タッチパネルにタッチ入力が存在しない場合であっても、センスラインまたはドライブラインを駆動する必要がある。このため、タッチパネルコントローラの消費電力の増大を招くという問題がある。本発明の目的は、センスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力が少ないタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた集積回路、タッチパネル装置、及び電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルコントローラは、Ｍ本のドライブラインと、互いに隣接する第１センスラインとの交点にそれぞれ形成された第１静電容量、及び、前記Ｍ本のドライブラインと、互いに隣接する第２センスラインとの交点にそれぞれ形成された第２静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、Ｎ個のＭ次元ベクトルを有する符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを並列駆動して、前記第１静電容量の電荷に基づく第１線形和信号を前記第１センスラインに沿って出力させ、前記第２静電容量の電荷に基づく第２線形和信号を前記第２センスラインに沿って出力させる駆動回路と、前記互いに隣接する第１センスラインに沿って出力される第１線形和信号の差分を増幅する第１オペアンプと、前記互いに隣接する第２センスラインに沿って出力される第２線形和信号の差分を増幅する第２オペアンプと、
前記第１線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記第１静電容量の値を推定する第１内積演算回路と、前記第２線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記第２静電容量の値を推定する第２内積演算回路と、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記第１内積演算回路の動作を停止させる第１信号比較回路と、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、前記第２線形和信号との比較結果に応じて、前記第２内積演算回路の動作を停止させる第２信号比較回路とを備えたことを特徴とする。

この特徴により、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される線形和信号の値に対応する無タッチ線形和信号と、前記線形和信号との比較結果に基づいて該当のセンスライン上のタッチ入力の有無を判定し、タッチ入力がある場合のみ内積演算を行うように内積演算回路の動作を制御することができる。このため、タッチ入力がない場合に内積演算回路を停止することができるため、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記第１信号比較回路は、前記第１無タッチ線形和信号と前記第１線形和信号との間の差異が所定値以下であるときに、前記第１内積演算回路の動作を停止させることが好ましい。

上記構成によれば、簡単な構成により、該当のセンスライン上のタッチ入力の有無を判定することができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記第１無タッチ線形和信号を記憶する記憶回路をさらに備え、前記第１信号比較回路は、前記記憶回路に記憶した第１無タッチ線形和信号と前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記第１内積演算回路の動作を停止させることが好ましい。

上記構成によれば、タッチパネルを駆動する前に、予め無タッチ状態で生成した無タッチ線形和信号を記憶回路に記憶しておき、この記憶回路に記憶した無タッチ線形和信号を用いてタッチ入力の有無を判定することができる。

本発明に係る他のタッチパネルコントローラは、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、第１時刻において、符号系列に基づいて前記第１信号線を駆動して前記静電容量の電荷に基づく第１線形和信号を前記第２信号線に沿って出力させ、前記第１時刻よりも後の第２時刻において、前記第１及び前記第２信号線の接続を切替制御し、前記第２時刻よりも後の第３時刻において、前記符号系列に基づいて前記第２信号線を駆動して前記静電容量の電荷に基づく第２線形和信号を前記第１信号線に沿って出力させる駆動回路と、前記第１時刻において、前記第２信号線に沿って出力された第１線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記静電容量の値を推定し、前記第３時刻において、前記第１信号線に沿って出力された第２線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記静電容量の値を推定する内積演算回路と、前記第１時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させ、前記第３時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、前記第２線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させる信号比較回路とを備えたことを特徴とする。

この特徴によれば、前記第１時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させ、前記第３時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、前記第２線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させる。このため、第１無タッチ線形和信号と、第１線形和信号との比較結果に基づいて該当のセンスライン上のタッチ入力の有無を判定し、第２無タッチ線形和信号と、第２線形和信号との比較結果に基づいて該当のドライブライン上のタッチ入力の有無を判定することができる。

従って、タッチ入力がある場合のみ内積演算を行うように内積演算回路の動作を制御することができる。このため、タッチ入力がない場合に内積演算回路を停止することができるため、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

本発明に係る集積回路は、本発明に係るタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする。

この特徴によれば、本発明に係る集積回路は本発明に係るタッチパネルコントローラを集積しているので、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

本発明に係るタッチパネル装置は、本発明に係るタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする。

この特徴によれば、本発明に係るタッチパネル装置は本発明に係るタッチパネルコントローラを備えているので、タッチパネルコントローラの回路を適応的に動作させることが出来、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする。

この特徴によれば、本発明に係る電子機器は本発明に係るタッチパネルコントローラを備えているので、タッチパネルコントローラの回路を適応的に動作させることが出来、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

本発明に係るタッチパネルコントローラは、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される線形和信号の値に対応する無タッチ線形和信号と、前記線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させる。このため、該当のセンスライン上のタッチ入力の有無を判定し、タッチ入力がある場合のみ内積演算を行うように内積演算回路の動作を制御することができる。このため、タッチ入力がない場合に内積演算回路を停止することができるため、タッチパネルコントローラのセンスラインまたはドライブラインを駆動する消費電力を小さくすることが出来る。

実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係るタッチパネル装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。 従来のタッチパネル装置の構成を示す図である。 上記タッチパネル装置の駆動方法を説明するための図である。 従来の他のタッチパネル装置の構成を示す図である。 上記タッチパネル装置の駆動方法を説明するための図である。 上記タッチパネル装置の駆動方法を説明するための図である。 上記タッチパネル装置の駆動方法を説明するための図である。 上記タッチパネル装置の駆動方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
（タッチパネル装置７の構成）
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置７の構成を示す図である。タッチパネル装置７は、タッチパネル６とタッチパネルコントローラ１とを備えている。タッチパネル６は、Ｍ本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭと（Ｍは２以上の整数）、Ｋ本のセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫとを有している（Ｋは２以上の整数）。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭとセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫとが交差する位置には、静電容量値がそれぞれＣ１１〜ＣＭＫである静電容量Ｃ_１１〜Ｃ_ＭＫが配置されている。

タッチパネルコントローラ１は、駆動回路５を有している。駆動回路５は、Ｎ個のＭ次元ベクトル（Ｎは２以上の整数）を有する符号系列に基づいてＭ本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動して、静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫの電荷に基づく線形和信号をＫ本のセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫに沿って出力させる。

タッチパネルコントローラ１には、増幅部９が設けられている。増幅部９は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和信号の差分を増幅する複数のオペアンプ１０を有している。

タッチパネルコントローラ１は、内積演算部１２を有している。内積演算部１２は、オペアンプ１０により増幅された線形和信号と、駆動回路５によりＭ本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動するための符号系列との内積演算に基づいて、対応するセンスラインに形成された静電容量の値を推定する複数の内積演算回路３を有している。

タッチパネルコントローラ１には、記憶部１３が設けられている。記憶部１３は、タッチパネル６の対応するセンスラインにタッチ入力がないときに駆動回路５によりセンスラインに沿って出力されてオペアンプ１０により増幅された線形和信号の値に対応する無タッチ線形和信号を記憶する複数の記憶回路４を有している。

タッチパネルコントローラ１は、信号比較部１１を有している。信号比較部１１は、オペアンプ１０により増幅された線形和信号と、記憶回路４に記憶された無タッチ線形和信号との比較結果に応じて、対応する内積演算回路３とオペアンプ１０との動作を停止させる複数の信号比較回路２を有している。

（タッチパネル装置７の動作）
実施の形態１のタッチパネル装置７では、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに接続される駆動回路５によって、静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫが駆動される。駆動回路５には、互いに相関の低い符号系列Ｄ１〜ＤＭが与えられ、符号系列が「１」の場合は対応するドライブラインに電圧Ｖｄｒｉｖｅを印加し、符号が「−１」の場合は対応するドライブラインに電圧−Ｖｄｒｉｖｅを印加する。

実施の形態１では、記憶回路４に記憶される信号例として、タッチパネル６へのタッチ入力がない状態で、すべてのドライブラインに「１」をあたえる記憶用符号系列に基づいて駆動回路５により駆動した場合のオペアンプ１０の出力信号を記憶することにする。

すべてのドライブラインに「１」を与える場合、あるセンスラインＳＬｉに接続される静電容量に蓄えられる電荷の合計は、

となる。前述したセンスラインＳＬｉと、センスラインＳＬｉと隣り合うセンスラインＳＬ（ｉ＋１）とが接続されるオペアンプの出力Ｙは、

となる。

実施の形態１のタッチパネルコントローラ１に搭載される記憶回路４には、このタッチ入力がない場合の出力信号である無タッチ線形和信号

を記憶する。

次に、センスラインＳＬｉとドライブラインＤＬｉとの交点にタッチ入力がある場合を考える。この場合、センスラインＳＬｉとドライブラインＤＬｉとの交点の容量Ｃｉｉの容量がΔＣ変化する。この場合、オペアンプの出力信号Ｙは、

となる。記憶回路４に記憶されているタッチ入力がない場合の無タッチ線形和信号と、タッチ入力がある場合の線形和信号とは、

より、ΔＣ×Ｖｄｒｉｖｅの差がある。

実施の形態１では、駆動回路５に与える、互いに相関の低い符号系列Ｄ１〜ＤＭでタッチパネル６の静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫを駆動する前に、すべて「１」となる判定用符号系列を駆動回路５に与える。その場合のオペアンプ１０から出力される線形和信号と、記憶回路４から読み出した無タッチ線形和信号とを比較する。

そして、その線形和信号と無タッチ線形和信号との間の差が所定値以下である場合は、そのセンスライン上にタッチ入力がないと判定し、後続の、互いに相関の低い符号系列Ｄ１〜ＤＭでタッチパネル６の静電容量を駆動する期間、対応するオペアンプ１０と内積演算回路３との動作を止める。

これにより、入力がないセンスラインに対応するオペアンプ１０と内積演算回路３との動作時間を減らすことができ、消費電力を小さくすることが出来る。

実施の形態１では、説明を簡単にするため、信号比較回路２による信号比較に用いる無タッチ線形和信号として、Ｍ個ともすべて「１」の比較用符号系列を駆動回路５に与えた場合に出力される線形和信号を用いたが、本発明はこれに限定されない。タッチパネル６へのタッチ入力の有無を判定出来ればよいので、すべて「−１」の比較用符号系列を与えても良いし、「１」と「−１」とが混在する比較用符号系列を与えてもよい。

実施の形態１では、説明を簡単にするため、信号比較回路２による信号比較に用いる無タッチ線形和信号として、駆動回路５にすべて「１」の比較用符号系列を与えた場合の１回のみで無タッチ入力であるか否かの判定をおこなっている例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。タッチ入力の有無をより高い精度で判定するため、オペアンプ１０からの線形和信号を複数回、信号比較回路２が取得して無タッチ線形和信号と複数回比較する判定を行なっても良い。その場合、駆動回路５に与える比較用符号系列を変えながらタッチ入力の有無を判定してもよい。また、オペアンプ１０のゲインを変えながら無タッチ線形和信号と複数回比較する判定を行なっても良い。

実施の形態１では、説明を簡単にするため、タッチパネル６へのタッチ入力の有無を信号比較回路２により判定する期間と、符号系列でタッチパネル６の静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫを駆動する期間とを分けているが、本発明はこれに限定されない。符号系列の初めの信号に基づいて駆動回路５が静電容量を駆動したときに出力される線形和信号を記憶回路４に記憶することにより、符号系列でタッチパネル６の静電容量を駆動する期間の一部をタッチ入力の有無を判定する期間として利用してもよい。

（実施の形態２）
（タッチパネル装置７ａの構成）
図２は、実施の形態２に係るタッチパネル装置７ａの構成を示す図である。前述した構成要素と同一の構成要素は同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。

タッチパネル装置７ａは、タッチパネル６とタッチパネルコントローラ１ａとを備えている。タッチパネルコントローラ１ａは、スイッチ回路８を有している。スイッチ回路８は、駆動回路５をドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに接続し、増幅部９をセンスラインＳＬ１〜ＳＬＮに接続する第１接続状態と、駆動回路５をセンスラインＳＬ１〜ＳＬＮに接続し、増幅部９をドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに接続する第２接続状態とを切り替える。

駆動回路５は、第１時刻において、符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを駆動して静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫの電荷に基づく第１線形和信号をセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫに沿って出力させ、第１時刻よりも後の第２時刻において、スイッチ回路８がドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭ及びセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫの接続を切替制御し、第２時刻よりも後の第３時刻において、符号系列に基づいてセンスラインＳＬ１〜ＳＬＮを駆動して静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫの電荷に基づく第２線形和信号をドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに沿って出力させる。

内積演算回路３は、第１時刻において、センスラインＳＬ１〜ＳＬＫに沿って出力された線形和信号と符号系列との内積演算に基づいて、静電容量の値を推定し、第３時刻において、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに沿って出力された線形和信号と符号系列との内積演算に基づいて、静電容量の値を推定する。

信号比較回路２は、第１時刻において、タッチパネル６にタッチ入力がないときに駆動回路５により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、第１線形和信号との比較結果に応じて、内積演算回路３の動作を停止させ、第３時刻において、タッチパネル６にタッチ入力がないときに駆動回路５により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、第２線形和信号との比較結果に応じて、内積演算回路３の動作を停止させる。

このように、図２に示すタッチパネル装置７ａは、図１に示すタッチパネル装置７において、タッチパネル６と、駆動回路５及び増幅部９との間に、センスラインＳＬ１〜ＳＬＫとドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭとの接続先を入れ替えるスイッチ回路８を設けたものである。

（タッチパネル装置７ａの動作）
このスイッチ回路８の制御信号Ｓが「１」の場合は、センスラインＳＬ１〜ＳＬＫが増幅部９に接続され、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭが駆動回路５に接続される。スイッチ回路８の制御信号Ｓが「−１」の場合は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭが増幅部９に接続され、センスラインＳＬ１〜ＳＬＫが駆動回路５に接続される。このようにスイッチ回路５はセンスラインＳＬ１〜ＳＬＫとドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭの接続先を入れ替える機能を持つ。

タッチパネル装置７ａは、図１に示したタッチパネル装置７と同様に、タッチ入力の有無を判定する。まず、スイッチ回路８の制御信号Ｓを「１」として、タッチ入力の有無を判定する。この場合、センスライン上のタッチ入力の有無を判定できる。次に、スイッチ回路５の制御信号Ｓを「−１」として、タッチ入力の有無を判定する。この場合、図１に示したタッチパネル装置７の例とは異なり、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭが増幅部９と接続され、センスラインＳＬ１〜ＳＬＫが駆動回路５と接続される。この場合、実施の形態１に示した方法と同様にタッチ入力の有無の判定を行うことで、ドライブライン上のタッチ入力の有無も判定することができる。

実施の形態２では、駆動回路５に与える、互いに相関の低い符号系列Ｄ１〜ＤＭでタッチパネル６の静電容量を駆動する前に、スイッチ回路８の制御信号を「−１」とし、駆動回路５にすべて「１」となる比較用符号系列を与える。その場合のオペアンプ１０からの線形和信号と記憶回路４からの無タッチ線形和信号とを比較し、その差が所定値以下である場合は、そのドライブライン上にタッチ入力が無いと判定する。

続いて、スイッチ回路８の制御信号を「１」とし、駆動回路５にすべて「１」となる比較用符号系列を与える。その場合のオペアンプ１０からの線形和信号と、記憶回路４からの無タッチ線形和信号とを比較し、その差が所定値以下である場合は、そのセンスライン上にタッチ入力がないと判定する。

後続の、互いに相関の低い符号系列Ｄ１〜ＤＭでタッチパネル６の静電容量を駆動する期間、タッチ入力が無いと判定されたドライブラインに接続される静電容量を駆動回路５は駆動しない。また、信号比較回路２は、タッチ入力が無いと判定されたセンスラインに接続されるオペアンプ１０と内積演算回路３との動作を止める。これにより、駆動回路５、オペアンプ１０、及び内積演算回路３の動作時間を減らすことができる。この結果、タッチパネルコントローラ１ａの消費電力を小さくすることが出来る。

（実施の形態３）
（携帯電話機３００の構成）
図３は、実施の形態３に係る携帯電話機３００の構成を示すブロック図である。携帯電話機３００は、ＣＰＵ３１０と、ＲＡＭ３１２と、ＲＯＭ３１１と、カメラ３１３と、マイクロフォン３１４と、スピーカ３１５と、操作キー３１６と、表示パネル３１８と、表示制御回路３０９と、タッチパネルシステム３０１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。

ＣＰＵ３１０は、携帯電話機３００の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、たとえばＲＯＭ３１１に格納されたプログラムを実行する。操作キー３１６は、ユーザによる携帯電話機３００への指示の入力を受ける。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー３１６を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。

また、ＲＯＭ３１１は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。また、図３には示していないが、携帯電話機３００が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。

カメラ３１３は、ユーザの操作キー３１６の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ３１２や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン３１４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機３００は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機３００は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ３１５は、例えば、ＲＡＭ３１２に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。

タッチパネルシステム３０１は、タッチパネル３０２とタッチパネルコントローラ３０３（集積回路）とを有している。ＣＰＵ３１０は、タッチパネルシステム３０１の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、例えばＲＯＭ３１１に記憶されたプログラムを実行する。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。

表示パネル３１８は、表示制御回路３０９により、ＲＯＭ３１１、ＲＡＭ３１２に格納されている画像を表示する。表示パネル３１８は、タッチパネル３０２に重ねられていてもよいし、タッチパネル３０２を内蔵していてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、複数のドライブラインと複数のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラに利用することができる。

１ タッチパネルコントローラ
２ 信号比較回路
３ 内積演算回路
４ 記憶回路
５ 駆動回路（駆動手段）
６ タッチパネル
７ タッチパネル装置
８ スイッチ回路（駆動手段）
９ 増幅部
１０ オペアンプ
１１ 信号比較部
１２ 内積演算部
１３ 記憶部
ＤＬ１〜ＤＬＭ ドライブライン（第１信号線）
ＳＬ１〜ＳＬＮ センスライン（第２信号線）
Ｃ１１〜ＣＭＫ 静電容量

Claims (7)

1. Ｍ本のドライブラインと、互いに隣接する第１センスラインとの交点にそれぞれ形成された第１静電容量、及び、前記Ｍ本のドライブラインと、互いに隣接する第２センスラインとの交点にそれぞれ形成された第２静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、
   Ｎ個のＭ次元ベクトルを有する符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを並列駆動して、前記第１静電容量の電荷に基づく第１線形和信号を前記第１センスラインに沿って出力させ、前記第２静電容量の電荷に基づく第２線形和信号を前記第２センスラインに沿って出力させる駆動回路と、
   前記互いに隣接する第１センスラインに沿って出力される第１線形和信号の差分を増幅する第１オペアンプと、
   前記互いに隣接する第２センスラインに沿って出力される第２線形和信号の差分を増幅する第２オペアンプと、
   前記第１線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記第１静電容量の値を推定する第１内積演算回路と、
   前記第２線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記第２静電容量の値を推定する第２内積演算回路と、
   前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記第１内積演算回路の動作を停止させる第１信号比較回路と、
   前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、前記第２線形和信号との比較結果に応じて、前記第２内積演算回路の動作を停止させる第２信号比較回路とを備えたことを特徴とするタッチパネルコントローラ。
2. 前記第１信号比較回路は、前記第１無タッチ線形和信号と前記第１線形和信号との間の差異が所定値以下であるときに、前記第１内積演算回路の動作を停止させる請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
3. 前記第１無タッチ線形和信号を記憶する記憶回路をさらに備え、
   前記第１信号比較回路は、前記記憶回路に記憶した第１無タッチ線形和信号と前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記第１内積演算回路の動作を停止させる請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
4. 複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、
   第１時刻において、符号系列に基づいて前記第１信号線を駆動して前記静電容量の電荷に基づく第１線形和信号を前記第２信号線に沿って出力させ、前記第１時刻よりも後の第２時刻において、前記第１及び前記第２信号線の接続を切替制御し、前記第２時刻よりも後の第３時刻において、前記符号系列に基づいて前記第２信号線を駆動して前記静電容量の電荷に基づく第２線形和信号を前記第１信号線に沿って出力させる駆動回路と、
   前記第１時刻において、前記第２信号線に沿って出力された第１線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記静電容量の値を推定し、前記第３時刻において、前記第１信号線に沿って出力された第２線形和信号と前記符号系列との内積演算に基づいて、前記静電容量の値を推定する内積演算回路と、
   前記第１時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第１線形和信号の値に対応する第１無タッチ線形和信号と、前記第１線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させ、前記第３時刻において、前記タッチパネルにタッチ入力がないときに前記駆動回路により出力される第２線形和信号の値に対応する第２無タッチ線形和信号と、前記第２線形和信号との比較結果に応じて、前記内積演算回路の動作を停止させる信号比較回路とを備えたことを特徴とするタッチパネルコントローラ。
5. 請求項１または４に記載のタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする集積回路。
6. 請求項１または４に記載のタッチパネルコントローラと、
   前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
7. 請求項１または４に記載のタッチパネルコントローラと、
   前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする電子機器。

Images