JP5449464B2 - タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置および電子情報機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルコントローラ、タッチパネル装置および電子情報機器に関し、特に、静電容量方式のタッチパネルを駆動するためのタッチパネルコントローラ、タッチパネル装置および電子情報機器に関するものである。

従来からタッチパネル装置には種々の方式がある。特に、静電容量を利用する静電容量方式のタッチパネル装置は、操作者の指先で直接タッチ操作を行ったり、導電性材料からなる簡便なスタイラスペンを介してタッチ操作を行うことができることから、高い利便性を有している。

一般に、静電容量方式のタッチパネル装置は、複数の駆動線（第１電極）と複数のセンス線（第２電極）とを立体交差するよう配置した構造のタッチパネル本体と、タッチパネル本体を制御するタッチパネルコントローラとを備える。タッチパネルコントローラは、駆動線に駆動信号を印加するとともに、センス線で生じたセンス信号（応答信号）に基づいてタッチ位置を検出する。具体的には、タッチパネル本体に導電性の物体が接近あるいは接触することにより、複数の駆動線と複数のセンス線との交差部に形成される静電容量が変化する。これにより、タッチパネルコントローラは、センス線で生じたセンス信号から、駆動線とセンス線との交差位置であるタッチパネル本体の各座標における信号強度を検出することにより、タッチ位置を検出できる。

静電容量方式のタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラについては、種々の構成が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、センス信号検出時のＳ／Ｎ比および検出精度の向上を図った接触検出装置が開示されている。図１１の（ａ）〜（ｄ）に示すように、特許文献１の接触検出装置は、走査方向に並ぶｎ個の駆動電極Ｅ１と、検出駆動走査部１１１と、複数の検出電極と、ｋ個の電圧検出器ＤＥＴとを有する。検出駆動走査部１１１は、ｎ個の駆動電極Ｅ１から連続するｍ（２≦ｍ＜ｎ）個の駆動電極を含む交流駆動電極ユニットＥＵを選択し、これを交流駆動する。検出駆動走査部１１１は、この選択対象を走査方向内で変更するシフト動作を、各シフト動作の前後で共通な１つ以上の駆動電極が選択対象に含まれるように繰り返す。各電圧検出器ＤＥＴは、検出駆動走査部１１１がシフト動作を行うたびに、対応する検出電極Ｅ２の電位を所定の閾値Ｖｔと比較する。

特開２０１０−９２２７５号公報（２０１０年４月２２日公開）

特許文献１に記載の構成では、複数本の駆動線が同時に交流駆動（パルス駆動）される。近年、タッチパネルのパネルサイズの大型化が進んでいるが、大型のタッチパネルにおいて、駆動線を同時にパルス駆動すると、タッチパネルからの電磁波の不要輻射（ＥＭＩ）が大きくなるという問題が生じる。

上述のように、静電容量方式のタッチパネルは、動作原理上、駆動線にパルス電圧を印加する必要がある。ＥＭＩの観点では、駆動線は電磁波を放射するアンテナに相当すると考えられる。タッチパネルのパネルサイズの大型化に伴って、アンテナ長（駆動線長）が長くなり、アンテナの放射効率が大きくなる。また、駆動線の密度を変更せずにタッチパネルを大型化すると、駆動線の本数も多くなることから、電磁波を放射するアンテナの本数も多くなる。

以上のように、静電容量方式のタッチパネルの大型化が進むと、アンテナの放射効率および本数が増大することから、タッチパネルからのＥＭＩが大きくなるという問題が生じる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、大型のタッチパネルでもＥＭＩが少ないタッチパネルコントローラ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、静電容量方式のタッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラであって、上記駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間が可変であり、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御する制御部を備え、上記駆動回路は、複数のインバータ回路を備え、上記制御部は、上記複数のインバータ回路を選択的に動作させることを特徴としている。

上記の構成によれば、駆動線を駆動するための駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間が可変であるため、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を長くすることによって、ＥＭＩを減少させることができる。したがって、大型のタッチパネルでもＥＭＩが少ないタッチパネルコントローラを提供することができる。
また、上記の構成によれば、駆動信号の出力に用いられるインバータ回路を制御部によって選択することにより、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を可変とすることができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御する制御部を備え、上記駆動回路は、複数のインバータ回路を備え、上記制御部は、上記複数のインバータ回路を選択的に動作させることが好ましい。

上記の構成によれば、駆動信号の出力に用いられるインバータ回路を制御部によって選択することにより、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を可変とすることができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、上記複数のインバータ回路は、１つの第１インバータ回路と、複数の第２インバータ回路と、第２インバータ回路と同数の複数のスイッチとを備え、第１インバータ回路の入力端子は、上記駆動回路の入力端子を構成し、第２インバータ回路の各々と上記スイッチの各々とが直列接続されることにより、第２のインバータ回路および上記スイッチと同数の複数の直列回路が構成され、上記複数の直列回路は、第１のインバータ回路の出力端子と上記駆動回路の出力との間で並列に接続され、上記制御部は、上記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することが好ましい。

上記の構成によれば、制御部が各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、第１インバータ回路と直列接続される第２インバータ回路が選択される。ここで、複数の第２インバータ回路の各々を互いに異なるサイズのトランジスタで構成したり、あるいは、複数の第２インバータ回路の各々を同一サイズのトランジスタで構成した場合であっても、選択する第２インバータ回路の個数を切り替えることによって、選択される第２インバータ回路の合成トランジスタサイズを切り替えることができる。これにより、制御部は、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を切り替えることができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、上記複数の第２インバータ回路の各々は、互いに異なるサイズのトランジスタで構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、選択される第２インバータ回路を切り替えることによって、選択される第２インバータ回路の合成トランジスタサイズ（Ｗ／Ｌ）を切り替えることができる。トランジスタサイズ（Ｗ／Ｌ）を小さくすると、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間は長くなるので、制御部は、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を切り替えることができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、第２インバータ回路の各々は、互いに異なるチャンネル幅を有するトランジスタで構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、選択される第２インバータ回路を切り替えることによって、選択される第２インバータ回路の合成チャンネル幅を切り替えることができる。これにより、制御部は、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を切り替えることができる。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、上記制御部は、上記タッチパネルコントローラの外部から入力される制御信号に基づいて、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御してもよい。

本発明に係るタッチパネルコントローラでは、上記タッチパネルのセンス線からのセンス信号を受信して、上記タッチパネルの静電容量を検出する受信部を備え、上記制御部は、上記受信部の出力信号に基づいて、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、タッチパネルコントローラの外部から制御信号を入力することなく、制御部は立ち上がり／立ち下がり時間を制御することができる。

本発明に係るタッチパネル装置は、静電容量方式のタッチパネルと、上記タッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラとを備えるタッチパネル装置であって、上記タッチパネルコントローラとして、本発明に係るタッチパネルコントローラを備えることを特徴としている。

本発明に係る電子情報機器は、画像を表示するディスプレイと、タッチパネル装置とを備える電子情報機器であって、上記タッチパネル装置は、前記ディスプレイ上に設けられる静電容量方式のタッチパネルと、上記タッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラとを備え、上記タッチパネルコントローラとして、本発明に係るタッチパネルコントローラを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係るタッチパネルコントローラは、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間が可変であるので、ＥＭＩ基準およびタッチ位置検出感度などに応じて、ＥＭＩを調整することができる。よって、複数種類のタッチパネルを同一のタッチパネルコントローラで駆動させることができる。これにより、タッチパネルコントローラの共通化が可能となり、タッチパネル装置および当該タッチパネル装置を備える電子情報機器のコストダウンが可能になる。

以上のように、本発明に係るタッチパネルコントローラは、静電容量方式のタッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラであって、上記駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間が可変であるため、大型のタッチパネルでもＥＭＩが少ないタッチパネルコントローラを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施例１に係る携帯電話機の概略構成を示すブロック図である。 上記携帯電話機のタッチパネル装置の全体構成を示す図である。 上記タッチパネル装置のさらに詳細な構成を示すブロック図である。 上記タッチパネル装置の駆動回路部およびタッチパネル本体の構成を示す図である。 上記駆動回路部の駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。 上記駆動回路の第２インバータ回路をさらに詳細に示した回路図である。 上記駆動回路のスイッチをさらに詳細に示した回路図である。 本発明の実施例２に係るタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。 サンプルホールド部からの出力信号に基づく、第２インバータ回路の合成チャンネル幅の設定を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る他のタッチパネル装置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。

〔実施例１〕
本発明の第１の実施例について図１〜図７に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施例では、本発明に係るタッチパネル装置を備える電子情報機器が携帯電話機である例について説明する。

（携帯電話機の構成）
図１は、携帯電話機１の概略構成を示すブロック図である。携帯電話機１は、タッチパネル装置１００、演算処理部１１０、無線通信部１２０およびディスプレイ１３０を備えている。

演算処理部１１０は、携帯電話機１の各種機能を制御するものである。例えば、演算処理部１１０は、アプリケーションの実行制御、無線通信部１２０によるデータの送受信制御、ディスプレイ１３０における画像の表示制御などを行う。

無線通信部１２０は、無線によって外部機器とのデータを送受信する機能を有している。

ディスプレイ１３０は、携帯電話機１を薄型に構成するために、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイのような平板型ディスプレイが好適に用いられる。

タッチパネル装置１００は、ディスプレイ１３０の表示画面上でタッチ操作を行うために設けられる入力機器であり、タッチパネル本体２およびタッチパネルコントローラ３を備えている。

タッチパネル本体２は、ディスプレイ１３０上に設けられている。タッチパネル本体２に対してタッチ操作が行われると、タッチパネル本体２は、タッチ位置に応じた信号をタッチパネルコントローラ３に出力する。本実施例では、タッチパネル本体２として、静電容量方式のタッチパネルを用いている。

タッチパネルコントローラ３は、タッチパネル本体２の駆動線にパルス性の駆動信号Ｄｓを出力するとともに、タッチパネル本体２から出力されるセンス信号Ｓｓに基づいて、タッチパネル本体２に対する入力操作を検出する機能を有している。タッチパネルコントローラ３の機能の詳細は後述する。

（タッチパネル装置の全体構成）
図２は、携帯電話機１のタッチパネル装置１００の全体構成を示す図である。図２に示すようにタッチパネル装置１００のタッチパネル本体２は、互いに平行に配置された複数の駆動線（ドライブライン、第１電極）ＤＬと、互いに平行に配置された複数のセンス線（センスライン、第２電極）ＳＬとを有している。駆動線ＤＬとセンス線ＳＬとは、立体交差するように配置されており、駆動線ＤＬはＸ方向（紙面横方向）に延び、センス線ＳＬはＸ方向と直交するＹ方向（紙面縦方向）に延びている。

タッチパネルコントローラ３は、送信部１０、受信部２０および制御部３０を備えている。送信部１０は、駆動線ＤＬに駆動信号Ｄｓを印加する。受信部２０は、駆動信号Ｄｓの印加に応答してセンス線ＳＬに生じた応答信号であるセンス信号Ｓｓを受信する。制御部３０は、送信部１０の動作を制御信号Ｃ１、Ｃ３によって制御し、受信部２０の動作を制御信号Ｃ２によって制御する。

操作者の指などがタッチパネル本体２に近接すると、駆動線ＤＬとセンス線ＳＬとの交差部で形成されるコンデンサの静電容量（以下、交差部の静電容量と略記する。）が変化する。タッチパネル装置１００は、交差部の静電容量の変化を、複数の駆動線ＤＬとセンス線ＳＬとの交差位置であるタッチパネル本体２の各座標の信号強度として検出して、タッチパネル本体２におけるタッチ位置を検出するよう構成されている。

（タッチパネルコントローラの説明）
図３は、タッチパネル装置１００のさらに詳細な構成を示すブロック図である。タッチパネル装置１００のタッチパネルコントローラ３は、図２を参照して説明したように、送信部１０、受信部２０および制御部３０を有し、送信部１０からの駆動信号Ｄｓが駆動線ＤＬに印加され、センス線ＳＬからのセンス信号Ｓｓが受信部２０に入力されるようになっている。

ここで、送信部１０は、駆動信号生成部１１と駆動回路部１２とを有している。駆動信号生成部１１は、制御部３０からの制御信号Ｃ１に基づき、系列信号（図示せず）を用いて駆動線ＤＬと同数の駆動信号Ｄｓ０を生成する。制御信号Ｃ１は動作タイミングの基本となるクロック信号である。

駆動回路部１２は、駆動信号生成部１１からの駆動信号Ｄｓ０に基づき、タッチパネル本体２の駆動線ＤＬを実際に駆動するための駆動信号Ｄｓを生成する。駆動回路部１２は、タッチパネル本体２の駆動線ＤＬに接続されており、駆動信号Ｄｓは駆動線ＤＬに印加される。

また、制御部３０は、外部制御信号Ｃ４を受けて制御信号Ｃ３を生成し、駆動回路部１２に出力する。後述するように、制御部３０は、制御信号Ｃ３によって、駆動回路部１２から出力される駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御することができる。

受信部２０は、アンプ部２１と、サンプルホールド部２２と、Ａ／Ｄ変換部２３と、復号部２４とを有している。アンプ部２１は、タッチパネル本体２のセンス線ＳＬに接続されており、センス線ＳＬからのセンス信号Ｓｓを増幅して、増幅されたセンス信号ＡＳｓを生成する。サンプルホールド部２２は、アンプ部２１によって増幅されたセンス信号ＡＳｓの信号レベルをサンプルホールドする。サンプルホールド部２２のサンプリングタイミングは、駆動回路部１２が駆動信号Ｄｓを駆動線ＤＬに印加するタイミングに基づいている。

Ａ／Ｄ変換部２３は、サンプルホールド部２２によってサンプルホールドされた信号ＨＳｓをデジタル値に変換することにより、アナログ信号である増幅されたセンス信号ＡＳｓをデジタル信号ＤＳｓに変換する。復号部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３で得られたデジタル信号ＤＳｓを、駆動信号Ｄｓの生成に用いた系列信号を用いて復号して、タッチパネル本体２の各座標における信号強度を示す信号Ｃｄを出力する。

また、タッチパネル装置１００は、受信部２０で得られた信号Ｃｄの大きさから、タッチパネル本体２上でのタッチ位置を示すタッチ位置座標を算出する位置算出部４を有している。

以上のように、タッチパネル装置１００では、タッチパネル本体２に対する操作者の指などの近接により駆動線ＤＬとセンス線ＳＬとの交差部で変化する静電容量を検出して操作者のタッチ位置を検出することができる。

（駆動回路部の構成）
図４は、図３に示す駆動回路部１２およびタッチパネル本体２の構成を示す図である。タッチパネル本体２には、駆動線ＤＬとして、ｍ本の駆動線ＤＬ１〜ＤＬｍが紙面横方向に延びるように設けられるとともに、センス線ＳＬとして、ｎ本のセンス線ＳＬ１〜ＳＬｎが紙面縦方向に延びるように設けられる。

駆動回路部１２は、駆動線ＤＬと同数であるｍ個の駆動回路ＤＣ１〜ＤＣｍを備えている。各駆動回路ＤＣ１〜ＤＣｍは、駆動線ＤＬ１〜ＤＬｍにそれぞれ接続されており、駆動信号生成部１１からの駆動信号Ｄｓ０に基づき、駆動線ＤＬ１〜ＤＬｍを実際に駆動するための駆動信号Ｄｓを出力する。各駆動回路ＤＣ１〜ＤＣｍの構成は同一であり、以下、駆動回路ＤＣ１〜ＤＣｍを総称する場合は、単に駆動回路ＤＣとする。

駆動回路ＤＣは、本願発明の特徴部である。以下、駆動回路ＤＣについて、図５〜図７を参照して説明する。

（駆動回路の構成）
図５は、駆動回路ＤＣの具体的な構成を示す回路図である。駆動回路ＤＣは、第１インバータ回路４０と、４個の第２インバータ回路４１〜４４と、４個のスイッチ４５〜４８とを備えている。駆動回路ＤＣは、図３に示す駆動信号生成部１１からの駆動信号Ｄｓ０を増幅して、駆動線ＤＬを駆動する駆動信号Ｄｓを生成するバッファ回路として機能する。

第１インバータ回路４０の入力端子は、駆動回路ＤＣの入力端子を構成しており、第１インバータ回路４０の入力端子には、駆動信号Ｄｓ０が入力される。第２インバータ回路４１〜４４の各々とスイッチ４５〜４８の各々とは直列接続されている。これにより、４個の直列回路、すなわち、第２インバータ回路４１とスイッチ４５との直列回路、第２インバータ回路４２とスイッチ４６との直列回路、第２インバータ回路４３とスイッチ４７との直列回路、および第２インバータ回路４４とスイッチ４８との直列回路が構成され、これらの４個の直列回路は、第１インバータ回路４０の出力端子と駆動回路ＤＣの出力端子との間で並列接続されている。

スイッチ４５〜４８は、図３に示す制御部３０からの４ビットの制御信号Ｃ３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

このように、駆動回路ＤＣは、第１インバータ回路４０および第２インバータ回路４１〜４４の２段構成になっていることから、駆動信号Ｄｓ０および駆動信号Ｄｓの極性は同一である。なお、第２インバータ回路およびスイッチの個数は、４個に限定されない。

ここで、第２インバータ回路４１〜４４の各々は、互いに異なるチャンネル幅のトランジスタで構成されている。すなわち、第２インバータ回路４１を構成するトランジスタのチャンネル幅と、第２インバータ回路４２を構成するトランジスタのチャンネル幅と、第２インバータ回路４３を構成するトランジスタのチャンネル幅と、第２インバータ回路４４を構成するトランジスタのチャンネル幅とは、互いに異なっている。

図６は、第２インバータ回路４１〜４４をさらに詳細に示した回路図である。図６に示すように、第２インバータ回路４１は、ＰＭＯＳトランジスタ４１ｐとＮＭＯＳトランジスタ４１ｎとで構成され、第２インバータ回路４２は、ＰＭＯＳトランジスタ４２ｐとＮＭＯＳトランジスタ４２ｎとで構成され、第２インバータ回路４３は、ＰＭＯＳトランジスタ４３ｐとＮＭＯＳトランジスタ４３ｎとで構成され、第２インバータ回路４４は、ＰＭＯＳトランジスタ４４ｐとＮＭＯＳトランジスタ４４ｎとで構成される。

ここで、ＰＭＯＳトランジスタ４１ｐ・４２ｐ・４３ｐ・４４ｐの各チャンネル幅をＷｐ１・Ｗｐ２・Ｗｐ３・Ｗｐ４とし、ＮＭＯＳトランジスタ４１ｎ・４２ｎ・４３ｎ・４４ｎの各チャンネル幅をＷｎ１・Ｗｎ２・Ｗｎ３・Ｗｎ４とすると、Ｗｐ１＝５ｕｍ、Ｗｎ１＝２．５ｕｍ、Ｗｐ２＝１０ｕｍ、Ｗｎ２＝５ｕｍ、Ｗｐ３＝２０ｕｍ、Ｗｎ３＝１０ｕｍ、Ｗｐ４＝４０ｕｍ、Ｗｎ４＝２０ｕｍとなっている。

上記のように、スイッチ４５〜４８は、４ビットの制御信号Ｃ３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。図７は、スイッチ４５〜４８をさらに詳細に示した回路図である。

スイッチ４５〜４８の各々は、ＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタとで構成されたアナログスイッチ回路で構成され、スイッチ４５〜４８のＯＮ／ＯＦＦは、制御信号Ｃ３から生成される制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ１Ｂ〜ＳＷ４Ｂで制御される。制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４と制御信号ＳＷ１Ｂ〜ＳＷ４Ｂとは極性が互いに異なる信号である。例えば、制御信号ＳＷ１がＨＩＧＨの時には制御信号ＳＷ１ＢはＬＯＷになり、スイッチ４５はＯＮになる。また、制御信号ＳＷ１がＬＯＷの時には制御信号ＳＷ１ＢはＨＩＧＨになり、スイッチ４５はＯＦＦになる。同様に、制御信号ＳＷ２〜ＳＷ４、ＳＷ２Ｂ〜ＳＷ４Ｂの値に従って、スイッチ４６〜４８のＯＮ／ＯＦＦが制御される。本実施例では４ビットの制御信号Ｃ３を用いて、制御信号ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ１Ｂ〜ＳＷ４Ｂを生成している。

なお、スイッチ４５〜４８全てをＯＦＦにした場合は、駆動線ＤＬを駆動できないため、スイッチ４５〜４８は、スイッチ４５〜４８の少なくとも１つがＯＮするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。したがって、スイッチ４５〜４８のＯＮ／ＯＦＦ制御により、第２インバータ回路４１〜４４のＰＭＯＳトランジスタの合成チャンネル幅Ｗｐは、５〜７５ｕｍの範囲で５ｕｍ刻み、第２インバータ回路４１〜４４のＮＭＯＳトランジスタの合成チャンネル幅Ｗｎは、２．５〜３７．５ｕｍの範囲で２．５ｕｍ刻みで切り替えられる。すなわち、下記の表１に示すように、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を１５種類から選択して設定することが可能である。

（ＥＭＩの低減）
ここで、駆動回路ＤＣから出力される駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間は、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅（以下、単に「合成チャンネル幅」と略記する）に応じて変化する。より正確には、合成チャンネル幅が小さくなるほど、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間が長くなる。そのため、制御部３０は、制御信号Ｃ３によって合成チャンネル幅を選択することにより、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御することができる。

また、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間が長くなると、タッチパネル本体２からの電磁波の不要輻射（ＥＭＩ）が減少する。そのため、合成チャンネル幅を小さくする設定することにより、ＥＭＩを減少させることが可能である。なお、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間は合成チャンネル幅で決定されるので、第１インバータ回路４０のチャンネル幅を可変にする必要はない。

一方、タッチパネル本体２のサイズが大きい場合、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間を長くすると、ＥＭＩが問題とならないとしても、駆動線ＤＬを十分に駆動できず、タッチ位置検出感度が低下するおそれがある。これに対し、本実施例では、合成チャンネル幅は１５種類から選択して設定可能である。そのため、合成チャンネル幅を比較的大きく設定することにより、ＥＭＩを抑えつつ、十分なタッチ位置検出感度を確保することができる。

十分なタッチ位置検出感度を確保するために必要となる合成チャンネル幅は、駆動線ＤＬおよびセンス線ＳＬの抵抗値や容量値によって決まる時定数や、タッチパネル本体２が必要とする駆動信号Ｄｓのパルス幅時間に依存する。そのため、合成チャンネル幅の具体的な設定値は厳密には決定できないが、概算値として、タッチパネル本体２が１０インチの場合、Ｗｐ＝５ｕｍ、Ｗｎ＝２．５ｕｍ、タッチパネル本体２が２０インチの場合、Ｗｐ＝１０ｕｍ、Ｗｎ＝５ｕｍ、タッチパネル本体２が６０インチの場合、Ｗｐ＝４０ｕｍ、Ｗｎ＝２０ｕｍ程度が必要となる。本実施例では、１５種類の合成チャンネル幅を設定可能であることから、同一のタッチパネルコントローラ３でパネルサイズの異なる複数種類のタッチパネル本体２を駆動させることが可能になる。これにより、タッチパネルコントローラ３の共通化が可能となり、タッチパネル装置１００、およびタッチパネル装置１００を備えた携帯電話機１などの電子情報機器のコストダウンが可能になる。

なお、従来のタッチパネル装置では、駆動線を駆動するための駆動回路は、２つのインバータ回路からなるバッファで構成されていた。そのため、駆動回路から出力される駆動信号の立ち上がり／立ち下り時間は固定であり、タッチパネル本体のパネルサイズおよびＥＭＩ基準によって、異なる駆動回路を有するタッチパネル装置を複数種類用意する必要があった。

（合成チャンネル幅の決定手法）
続いて、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を決定する手順について説明する。

まず、図３に示す外部制御信号Ｃ４によって、合成チャンネル幅が最大となるように（すなわち、ＥＭＩが最大となるように）制御して、ＥＭＩの測定とタッチ位置検出感度の確認を実施する。ＥＭＩの測定値が基準を満足しない場合は、再度外部制御信号Ｃ４を入力して、合成チャンネル幅を１段階小さくなるように設定し、ＥＭＩの測定とタッチ位置検出感度の確認を再度実施する。この動作を、ＥＭＩの測定値とタッチ位置検出感度の両項目が基準を満足するまで繰り返し実行する。これにより、ＥＭＩとタッチ位置検出感度（駆動線ＤＬの駆動能力）との両方を満足する合成チャンネル幅を設定することができる。

以上のように、合成チャンネル幅を最大値から順々に小さい値へと切り替えていくことにより、ＥＭＩ基準を満足しながら、最もタッチ位置検出感度が高くなるような合成チャンネル幅を選択できる。

（付記事項）
なお、タッチ位置検出感度よりもＥＭＩ基準を優先する場合は、上記とは逆に、合成チャンネル幅を最小値から順々に大きい値へと切り替えながら、最低限のタッチ位置検出感度が得られるという条件下で、最もＥＭＩが小さくなるような合成チャンネル幅を選択してもよい。

すなわち、外部制御信号Ｃ４によって、合成チャンネル幅が最小となるように（すなわち、ＥＭＩが最小となるように）制御して、ＥＭＩの測定とタッチ位置検出感度の確認を実施する。タッチ位置検出感度が基準を満足しない場合は、再度外部制御信号Ｃ４を入力して、合成チャンネル幅を１段階大きくなるように設定し、ＥＭＩの測定とタッチ位置検出感度の確認を再度実施する。この動作を、ＥＭＩの測定値とタッチ位置検出感度の両項目が基準を満足するまで繰り返し実行する。

〔実施例２〕
本発明の第２の実施例について図８〜図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施例では、実施例１に係るタッチパネル装置１００の変形例であるタッチパネル装置２００について説明する。

（タッチパネル装置の構成）
図８は、本実施例に係るタッチパネル装置２００の構成を示すブロック図である。タッチパネル装置２００は、図３に示すタッチパネル装置１００において、タッチパネルコントローラ３をタッチパネルコントローラ３ａに置き換えた構成である。タッチパネルコントローラ３ａは、タッチパネルコントローラ３において、制御部３０を制御部３０ａに置き換えた構成である。タッチパネル装置２００の制御部３０ａ以外の部材は、タッチパネル装置１００と略同一であるので、それらの部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

制御部３０ａには、図３に示す外部制御信号Ｃ４の代わりに、サンプルホールド部２２から出力される信号ＨＳｓが入力される。制御部３０ａは、信号ＨＳｓに基づいて、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御するための制御信号Ｃ３を生成して、駆動回路部１２に出力する。

（合成チャンネル幅の決定手法の概要）
制御部３０ａは、駆動回路部１２を構成する各駆動回路ＤＣ（図５参照）の第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅Ｗｐ、Ｗｎを段階的に変化させるとともに、サンプルホールド部２２からの信号ＨＳｓを、所定の期待値と比較する。信号ＨＳｓと期待値との比較は、例えばコンパレータ回路を用いることで実現できる。

例えば、制御部３０ａは、合成チャンネル幅が最小値から次第に大きくなるように段階的に変化させながら、信号ＨＳｓと期待値との比較を行うことにより、所定の出力信号レベルが維持された状態で、合成チャンネル幅が最小となるように設定することが可能である。このように設定された場合、所定以上のタッチ位置検出感度を確保するという条件下において合成チャンネル幅が最も小さくなるので、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下り時間が最も長くなり、電磁波の不要輻射（ＥＭＩ）を最小限に抑えることができる。

本実施例では、図３に示す外部制御信号Ｃ４を用いる必要がなく、タッチパネルコントローラ３自身が、信号ＨＳｓの値に基づいて、駆動線ＤＬを駆動するのに最適な第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を選択することが可能となる。

また、本実施例でも、前述の第１の実施例同様、ＥＭＩを減少させることが可能であり、同一のタッチパネルコントローラ３でパネルサイズの異なる複数種類のタッチパネル本体２を駆動させることが可能になる。これにより、タッチパネルコントローラ３の共通化が可能となり、タッチパネル装置２００、およびタッチパネル装置２００を備えた電子情報機器のコストダウンが可能になる。

（合成チャンネル幅の決定手法の具体例）
以下、図９を参照して、合成チャンネル幅の決定手法の具体例について説明する。

本実施例では、タッチパネルコントローラ３内でフィードバックを行うために利用する信号（信号ＨＳｓ）に対して２種類の閾値を設定して、信号ＨＳｓを閾値と比較することで最適な合成チャンネル幅を決定することができる。２種類の閾値として、「ＥＭＩの基準を満足するための最大閾値Ｖｔ１」と、「タッチ位置検出感度を満足するための最小閾値Ｖｔ２」とが設定されており、Ｖｔ１＞Ｖｔ２の関係がある。閾値Ｖｔ１、Ｖｔ２の具体的な値は、事前評価やシミュレーションなどにより決定しておく。

まず、合成チャンネル幅が最小となるように選択して、タッチパネル本体２の駆動線ＤＬを駆動する。これにより、受信部２０がセンス線ＳＬからのセンス信号Ｓｓを受信することにより、サンプルホールド部２２から信号ＨＳｓが出力される。信号ＨＳｓはＡ／Ｄ変換部２３とともに、制御部３０ａにも入力され、制御部３０ａは、信号ＨＳｓと上記閾値Ｖｔ１、Ｖｔ２とを比較する。

ここで、図９の（ａ）に示すように、Ｖｔ２＞ＨＳｓであれば、制御部３０ａは、タッチ位置検出感度が不足していると判断し、合成チャンネル幅が１段階大きくなるように、スイッチ４５〜４８（図５参照）のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。その後、駆動線ＤＬの駆動およびセンス信号Ｓｓの受信を再度行い、制御部３０ａは、信号ＨＳｓと上記閾値Ｖｔ１、Ｖｔ２とを再度比較する。そして、図９の（ｂ）に示すように、Ｖｔ２＜ＨＳｓ＜Ｖｔ１を満たすまで、この動作を繰り返す。これにより、最低限のタッチ位置検出感度を確保しつつ、最もＥＭＩが小さくなるような合成チャンネル幅を選択することができる。

また、上記とは逆に、合成チャンネル幅を最大値から小さくなる方向に切り替えることも可能である。具体的には、まず、合成チャンネル幅が最大となるように選択して、タッチパネル本体２の駆動線ＤＬを駆動する。これにより、受信部２０がセンス線ＳＬからのセンス信号Ｓｓを受信することにより、サンプルホールド部２２から信号ＨＳｓが出力される。信号ＨＳｓはＡ／Ｄ変換部２３とともに、制御部３０ａにも入力され、制御部３０ａは、信号ＨＳｓと上記閾値Ｖｔ１、Ｖｔ２とを比較する。

ここで、図９の（ｃ）に示すように、ＨＳｓ＞Ｖｔ１であれば、制御部３０ａは、ＥＭＩの基準が満足されていないと判断し、合成チャンネル幅が１段階小さくなるように、スイッチ４５〜４８（図５参照）のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。その後、駆動線ＤＬの駆動およびセンス信号Ｓｓの受信を再度行い、制御部３０ａは、信号ＨＳｓと上記閾値Ｖｔ１、Ｖｔ２とを再度比較する。そして、図９の（ｂ）に示すように、Ｖｔ２＜ＨＳｓ＜Ｖｔ１を満たすまで、この動作を繰り返す。これにより、ＥＭＩ基準を満足しながら、最もタッチ位置検出感度が高くなるような合成チャンネル幅を選択できる。

（変形例）
上記では、制御部３０ａは、サンプルホールド部の信号ＨＳｓを用いて、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御するための制御信号Ｃ３を生成していたが、制御部３０ａが制御信号Ｃ３を生成するためのフィードバック信号は、信号ＨＳｓに限定されない。例えば、当該フィードバック信号として、復号部２４から出力される信号Ｃｄを用いてもよい。

図１０は、本実施例に係るタッチパネル装置３００の構成を示すブロック図である。タッチパネル装置３００は、図８に示すタッチパネル装置２００において、タッチパネルコントローラ３ａをタッチパネルコントローラ３ｂに置き換えた構成である。タッチパネルコントローラ３ｂは、タッチパネルコントローラ３ａにおいて、制御部３０ａを制御部３０ｂに置き換えた構成である。制御部３０ｂには、復号部２４から出力される信号Ｃｄが入力される。制御部３０ｂは、信号Ｃｄに基づいて、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御するための制御信号Ｃ３を生成して、駆動回路部１２に出力する。

制御部３０ｂは、駆動回路部１２を構成する各駆動回路ＤＣ（図５参照）の第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅Ｗｐ、Ｗｎを段階的に変化させるとともに、復号部２４からの信号Ｃｄを、所定の期待値と比較する。信号Ｃｄと期待値との比較は、例えばコンパレータ回路を用いることで実現できる。

例えば、制御部３０ｂは、合成チャンネル幅が最小値から次第に大きくなるように段階的に変化させながら、信号Ｃｄと期待値との比較を行うことにより、所定の出力信号レベルが維持された状態で、合成チャンネル幅が最小となるように設定することが可能である。このように設定された場合、所定以上のタッチ位置検出感度を確保するという条件下において合成チャンネル幅が最も小さくなるので、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間が最も長くなり、電磁波の不要輻射（ＥＭＩ）を最小限に抑えることができる。

タッチパネル装置３００においても、図３に示す外部制御信号Ｃ４を用いる必要がなく、タッチパネルコントローラ３自身が、信号Ｃｄの値に基づいて、駆動線ＤＬを駆動するのに最適な第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を選択することが可能となる。

（付記事項）
本実施例において、「ＥＭＩの基準を満足するための最大閾値Ｖｔ１」および「タッチ位置検出感度を満足するための最小閾値Ｖｔ２」は、固定とする必要はなく、タッチパネル装置の使用目的に応じて適宜設定可能である。例えば、高速動作が必要な場合では、閾値Ｖｔ１を高めに設定し、閾値Ｖｔ２を低めに設定することにより、ＥＭＩ基準を緩和してタッチ位置検出感度を優先してもよい。

また、本実施例では、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を制御するための制御信号Ｃ３を生成するために、サンプルホールド部２２からの信号ＨＳｓまたは復号部２４からの信号Ｃｄを用いていたが、これらの信号に限定されない。例えば、Ａ／Ｄ変換部２３から出力されるデジタル信号ＤＳｓなど、センス信号Ｓｓの強度が反映される受信部２０の出力信号であれば、制御信号Ｃ３を生成するためのフィードバック信号として用いることができる。

〔実施例の総括〕
上述した各実施例では、図５に示すように、駆動回路ＤＣは、第２インバータ回路４１〜４４の各々が、互いに異なるチャンネル幅を有するトランジスタで構成されていたが、第２インバータ回路４１〜４４を構成するトランジスタのチャンネル幅が同一であってもよい。当該構成であっても、スイッチ４５〜４８のＯＮ／ＯＦＦ制御により、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を複数種類設定することができる。

また、上述した各実施例では、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を可変とするために、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル幅を切り替え可能としていたが、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル長を切り替えることにより、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間を変化させてもよい。例えば、第２インバータ回路４１〜４４の各々を、チャンネル長が異なるトランジスタで構成してもよい。この場合、第２インバータ回路４１〜４４の合成チャンネル長を長く設定するほど、駆動信号Ｄｓの立ち上がり／立ち下がり時間は長くなり、ＥＭＩを低減することができる。

また、上述した各実施例では、図５に示すように、駆動回路ＤＣは、１個の第１インバータ回路４０と複数個の第２インバータ回路４１〜４４とを備えていたが、駆動回路の構成はこれに限定されない。例えば、駆動回路を、複数個の第１インバータ回路と１個の第２インバータ回路とを備え、複数個の第１インバータ回路を選択的に動作させる構成としてもよい。また、第１インバータ回路と第２インバータ回路とを同数ずつ備え、第１インバータ回路の各々と第２インバータ回路の各々とを直列接続して、第１インバータ回路および第２インバータ回路の直列回路を複数構成し、当該直列回路を選択する構成としてもよい。これらの構成であっても、駆動信号の出力トランジスタのサイズ（Ｗ／Ｌ）を切り替えることにより、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を可変とすることができる。

また、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を可変とするために、駆動信号の出力トランジスタの不純物濃度や、ゲート酸化膜の厚みを切り替える構成としてもよい。例えば、図５に示す駆動回路ＤＣにおいて、第２インバータ回路４１〜４４を、不純物濃度またはゲート酸化膜の厚みの異なるトランジスタで構成してもよい。当該構成であっても、駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間を可変とすることができる。

本発明は上述した各実施例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、異なる実施例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、携帯電話機に限らず、タッチパネル装置を備えたあらゆる電子情報機器に利用することができる。

１ 携帯電話機（電子情報機器）
２ タッチパネル本体（タッチパネル）
３ タッチパネルコントローラ
３ａ タッチパネルコントローラ
３ｂ タッチパネルコントローラ
４ 位置算出部
１０ 送信部
１１ 駆動信号生成部
１２ 駆動回路部
２０ 受信部
２１ アンプ部
２２ サンプルホールド部
２３ Ａ／Ｄ変換部
２４ 復号部
３０ 制御部
３０ａ 制御部
３０ｂ 制御部
４０ 第１インバータ回路
４１〜４４ 第２インバータ回路
４１ｎ・４２ｎ・４３ｎ・４４ｎ ＮＭＯＳトランジスタ
４１ｐ・４２ｐ・４３ｐ・４４ｐ ＰＭＯＳトランジスタ
４５〜４８ スイッチ
１００ タッチパネル装置
１１０ 演算処理部
１２０ 無線通信部
１３０ ディスプレイ
２００ タッチパネル装置
３００ タッチパネル装置
ＡＳｓ センス信号
Ｃ１〜Ｃ３ 制御信号
Ｃ４ 外部制御信号
Ｃｄ 信号
ＤＣ 駆動回路
ＤＣ１〜ＤＣｍ 駆動回路
ＤＬ 駆動線
ＤＬ１〜ＤＬｍ 駆動線
ＤＳｓ デジタル信号
Ｄｓ 駆動信号
Ｄｓ０ 駆動信号
ＨＳｓ 信号
ＳＬ センス線
ＳＬ１〜ＳＬｎ センス線
ＳＷ１〜ＳＷ４ 制御信号
ＳＷ１Ｂ〜ＳＷ４Ｂ 制御信号
Ｓｓ センス信号
Ｖｔ１ 最大閾値
Ｖｔ２ 最小閾値
Ｗｎ 合成チャンネル幅
Ｗｐ 合成チャンネル幅

Claims (8)

1. 静電容量方式のタッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラであって、
   上記駆動信号の立ち上がり／立ち下がり時間が可変であり、
   上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御する制御部を備え、
   上記駆動回路は、複数のインバータ回路を備え、
   上記制御部は、上記複数のインバータ回路を選択的に動作させることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
2. 上記複数のインバータ回路は、
   １つの第１インバータ回路と、
   複数の第２インバータ回路と、
   第２インバータ回路と同数の複数のスイッチとを備え、
   第１インバータ回路の入力端子は、上記駆動回路の入力端子を構成し、
   第２インバータ回路の各々と上記スイッチの各々とが直列接続されることにより、第２インバータ回路および上記スイッチと同数の複数の直列回路が構成され、
   上記複数の直列回路は、第１インバータ回路の出力端子と上記駆動回路の出力との間で並列に接続され、
   上記制御部は、上記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
3. 上記複数の第２インバータ回路の各々は、互いに異なるサイズのトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
4. 第２インバータ回路の各々は、互いに異なるチャンネル幅を有するトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
5. 上記制御部は、上記タッチパネルコントローラの外部から入力される制御信号に基づいて、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラ。
6. 上記タッチパネルのセンス線からのセンス信号を受信して、上記タッチパネルの静電容量を検出する受信部を備え、
   上記制御部は、上記受信部の出力信号に基づいて、上記立ち上がり／立ち下がり時間を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラ。
7. 静電容量方式のタッチパネルと、
   上記タッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラとを備えるタッチパネル装置であって、
   上記タッチパネルコントローラとして、請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを備えることを特徴とするタッチパネル装置。
8. 画像を表示するディスプレイと、
   タッチパネル装置とを備える電子情報機器であって、
   上記タッチパネル装置は、
   前記ディスプレイ上に設けられる静電容量方式のタッチパネルと、
   上記タッチパネルの各駆動線に駆動信号を出力して各駆動線を駆動する複数の駆動回路を備えるタッチパネルコントローラとを備え、
   上記タッチパネルコントローラとして、請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを備えることを特徴とする電子情報機器。
   

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