JP5852818B2 - Touch panel controller, input device using the same, and electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、相互キャパシタンス方式のタッチパネルに関する。   The present invention relates to a mutual capacitance type touch panel.

近年のコンピュータや携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレット端末、デジタルカメラなどの電子機器は、指やペンで接触することによって電子機器を操作するための入力装置を備えるものが主流となっている。こうした入力装置として、相互キャパシタンス(Mutual Capacitance)方式が知られている(特許文献1)。   In recent years, electronic devices such as computers, mobile phone terminals, PDAs (Personal Digital Assistants), tablet terminals, and digital cameras are mainly provided with input devices for operating electronic devices by touching with a finger or a pen. ing. As such an input device, a mutual capacitance system is known (Patent Document 1).

国際公開第09/078944号パンフレットInternational Publication No. 09/078944 Pamphlet

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、相互キャパシタ方式の入力装置の検出感度の改善、または、センシング時間の短縮にある。   The present invention has been made in such a situation, and one of exemplary purposes of an aspect thereof is to improve detection sensitivity of a mutual capacitor type input device or to shorten sensing time.

本発明のある態様は、互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサの容量変化を検出するタッチパネルコントローラに関する。タッチパネルコントローラは、1回のセンシングごとに送信電極に複数のパルス信号を含む送信信号を印加する送信回路と、その第1入力端子に所定の基準電圧が印加された演算増幅器と、演算増幅器の出力端子とその第2入力端子の間に設けられたフィードバックキャパシタと、受信電極と演算増幅器の第2入力端子の間に設けられ、複数のパルス信号が生成される期間、オン状態となる第1スイッチと、各パルス信号のポジティブエッジごとに、演算増幅器の出力電圧に応じた検出電圧をデジタル値に変換することにより第1データ系列を生成するとともに、各パルス信号のネガティブエッジごとに、前記検出電圧をデジタル値に変換することにより第2データ系列を生成するA/Dコンバータと、を備える。   One embodiment of the present invention relates to a touch panel controller that detects a change in capacitance of a capacitive sensor that includes a transmission electrode and a reception electrode that are capacitively coupled to each other. The touch panel controller includes a transmission circuit that applies a transmission signal including a plurality of pulse signals to the transmission electrode for each sensing operation, an operational amplifier in which a predetermined reference voltage is applied to the first input terminal, and an output of the operational amplifier A feedback capacitor provided between the terminal and the second input terminal, and a first switch which is provided between the receiving electrode and the second input terminal of the operational amplifier and which is turned on during the generation of a plurality of pulse signals. And generating a first data series by converting a detection voltage corresponding to the output voltage of the operational amplifier into a digital value for each positive edge of each pulse signal, and for each negative edge of each pulse signal, the detection voltage An A / D converter that generates a second data series by converting the signal into a digital value.

この態様によると、各パルスのポジティブエッジに対応して第1データ系列が生成され、各パルスのネガティブエッジに対応して第2データ系列が生成されるため、2つのデータ系列を利用することにより、ポジティブエッジのみ、あるいはネガティブエッジのみを取得する場合に比べて情報量が2倍となる。したがって一方のエッジのみを利用する場合に比べて、センシング時間を短縮し、あるいは同じセンシング時間での感度を向上することができる。   According to this aspect, since the first data series is generated corresponding to the positive edge of each pulse and the second data series is generated corresponding to the negative edge of each pulse, the two data series are used. The amount of information is doubled compared to the case of acquiring only positive edges or only negative edges. Therefore, compared with the case where only one edge is used, the sensing time can be shortened or the sensitivity at the same sensing time can be improved.

ある態様のタッチパネルコントローラは、第1データ系列と第2データ系列それぞれに含まれる互いに対応するデジタル値の差分を算出し、各デジタル値の差分を積分する演算処理部をさらに備えてもよい。
第1データ系列と第2データ系列の差分を演算することにより、第1データ系列と第2データ系列に重畳する低周波数の同相ノイズを除去することができる。
The touch panel controller according to an aspect may further include an arithmetic processing unit that calculates a difference between digital values corresponding to each other included in each of the first data series and the second data series and integrates the difference between the digital values.
By calculating the difference between the first data series and the second data series, low-frequency in-phase noise superimposed on the first data series and the second data series can be removed.

ある態様のタッチパネルコントローラは、演算増幅器の出力電圧を受け、所定のカットオフ周波数より高い周波数を除去するフィルタをさらに備えてもよい。   The touch panel controller according to an aspect may further include a filter that receives an output voltage of the operational amplifier and removes a frequency higher than a predetermined cutoff frequency.

本発明の別の態様は、入力装置に関する。入力装置は、互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサと、容量センサの容量変化を検出する上述のタッチパネルコントローラと、を備える。   Another aspect of the present invention relates to an input device. The input device includes a capacitance sensor including a transmission electrode and a reception electrode that are capacitively coupled to each other, and the above-described touch panel controller that detects a change in capacitance of the capacitance sensor.

本発明のさらに別の態様は、電子機器に関する。この電子機器は、互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサと、容量センサの容量変化を検出する上述のタッチパネルコントローラと、を備える。   Still another embodiment of the present invention relates to an electronic device. The electronic apparatus includes a capacitive sensor including a transmission electrode and a reception electrode that are capacitively coupled to each other, and the above-described touch panel controller that detects a change in capacitance of the capacitive sensor.

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described components, or a conversion of the expression of the present invention between methods, apparatuses, and the like is also effective as an aspect of the present invention.

本発明のある態様によれば、相互キャパシタ方式の容量センサの検出感度を改善でき、または、センシング時間を短縮できる。   According to an aspect of the present invention, the detection sensitivity of a mutual capacitor type capacitance sensor can be improved, or the sensing time can be shortened.

実施の形態に係るタッチ式の入力装置を備える電子機器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an electronic device provided with the touch-type input device which concerns on embodiment. 実施の形態に係るタッチパネルコントローラを有する入力装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the input device which has the touchscreen controller which concerns on embodiment. 実施の形態に係るタッチパネルコントローラの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the touch panel controller which concerns on embodiment. 外来ノイズが混入したときの、タッチパネルコントローラの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of a touch panel controller when external noise mixes. 変形例に係る容量検出回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the capacity | capacitance detection circuit which concerns on a modification.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected to each other in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.

図1は、実施の形態に係るタッチ式の入力装置2を備える電子機器1の構成を示すブロック図である。電子機器1は、コンピュータや携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレット端末、デジタルカメラである。入力装置(タッチ式入力装置)2は、たとえばLCD(Liquid Crystal Display)8とオーバーラップする位置、つまりLCD8の表層に配置され、タッチパネルとして機能する。あるいは、LCD8とは別の箇所に配置されたトラックパッドのような入力デバイスであってもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device 1 including a touch input device 2 according to an embodiment. The electronic device 1 is a computer, a mobile phone terminal, a PDA (Personal Digital Assistant), a tablet terminal, or a digital camera. The input device (touch input device) 2 is disposed, for example, at a position overlapping with an LCD (Liquid Crystal Display) 8, that is, on the surface layer of the LCD 8, and functions as a touch panel. Alternatively, it may be an input device such as a track pad arranged at a different location from the LCD 8.

入力装置2は、タッチパネル(センサ部)4と、タッチパネルコントローラ3を備える。タッチパネル4は相互キャパシタンス方式のマトリクス型タッチパネルであり、マトリクスの列ごとに設けられた複数の送信電極10と、マトリクスの列ごとに設けられた複数の受信電極12を備える。行と列の割り当ては逆でもよい。送信電極10と受信電極12の各交点において、2つの電極は互いに容量的に結合される(Capacitively coupled)。各交点の送信電極10と受信電極12のペアは、ひとつの容量センサ(Capacitive sensor)5を形成する。つまりタッチパネル4は、マトリクス状に配置された複数の容量センサ5を含む。ユーザの指やペンなどの物体6が、ある容量センサ5に接触あるいは近接すると、その容量センサ5が形成する相互キャパシタンスが変化する。   The input device 2 includes a touch panel (sensor unit) 4 and a touch panel controller 3. The touch panel 4 is a mutual capacitance matrix touch panel, and includes a plurality of transmission electrodes 10 provided for each column of the matrix and a plurality of reception electrodes 12 provided for each column of the matrix. Row and column assignments may be reversed. At each intersection of the transmitting electrode 10 and the receiving electrode 12, the two electrodes are capacitively coupled to each other. A pair of the transmission electrode 10 and the reception electrode 12 at each intersection forms one capacitive sensor 5. That is, the touch panel 4 includes a plurality of capacitive sensors 5 arranged in a matrix. When an object 6 such as a user's finger or pen touches or approaches a certain capacitance sensor 5, the mutual capacitance formed by the capacitance sensor 5 changes.

タッチパネルコントローラ3は、容量検出回路100およびDSP(Digital Signal Processor)102を備える。   The touch panel controller 3 includes a capacitance detection circuit 100 and a DSP (Digital Signal Processor) 102.

容量検出回路100は、複数の送信電極10に対して、順にサイクリックに送信信号を印加し、容量検出の対象となる列を選択する。容量検出回路100は、選択された送信電極10が、複数の受信電極12それぞれとの間で形成する容量の変化を検出する。   The capacitance detection circuit 100 applies a transmission signal cyclically to the plurality of transmission electrodes 10 in order, and selects a column to be subjected to capacitance detection. The capacitance detection circuit 100 detects a change in capacitance formed between the selected transmission electrode 10 and each of the plurality of reception electrodes 12.

図2は、実施の形態に係るタッチパネルコントローラ3を有する入力装置2の構成を示す回路図である。図2には、ひとつの送信電極10と、それと直交する複数の受信電極12を有するタッチパネル4が示されるが、送信電極10は複数設けられてもよい。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the input device 2 having the touch panel controller 3 according to the embodiment. Although FIG. 2 shows the touch panel 4 having one transmission electrode 10 and a plurality of reception electrodes 12 orthogonal thereto, a plurality of transmission electrodes 10 may be provided.

送信電極10と、複数の受信電極12〜12はそれぞれ容量的に結合され、それらの間には、相互キャパシタンスCを含む容量センサ5〜5が形成される。容量検出回路100は、送信回路20、初期化回路33、増幅回路30、フィルタ36、サンプルホールド回路40、増幅器42、A/Dコンバータ44、制御部50を含む。容量検出回路100は、複数の容量センサ51〜mそれぞれの相互キャパシタンスCの変化を順にセンシングする。 A transmission electrode 10, a plurality of receiving electrodes 12 1 to 12 m are respectively capacitively coupled, between them, the capacitive sensor 5 1 to 5 m comprising a mutual capacitance C M is formed. The capacitance detection circuit 100 includes a transmission circuit 20, an initialization circuit 33, an amplification circuit 30, a filter 36, a sample hold circuit 40, an amplifier 42, an A / D converter 44, and a control unit 50. Capacitance detection circuit 100 sequentially sensing a change in the plurality of capacitive sensors 5 1 to m each mutual capacitance C M.

容量検出回路100は、送信端子(TX端子)と、受信電極12ごとに設けられた受信端子(RX端子)を有する。容量検出回路100のTX端子は送信電極10と接続され、容量検出回路100の各RX端子は、対応する受信電極12と接続される。 The capacitance detection circuit 100 includes a transmission terminal (TX terminal) and a reception terminal (RX terminal) provided for each reception electrode 12. The TX terminal of the capacitance detection circuit 100 is connected to the transmission electrode 10, and each RX i terminal of the capacitance detection circuit 100 is connected to the corresponding reception electrode 12 i .

送信回路20は、1回のセンシングごとに送信電極10に複数のパルス信号を含む送信信号S1を印加する。信号発生器22は、周期的なクロック信号を発生する。ドライバ24は、クロック信号を受け、それと同期した送信信号S1を送信電極10に出力する。送信信号S1は、第1電圧レベル(たとえば電源電圧Vdd)と、第2電圧レベル(たとえば接地電圧Vss)を交互に繰り返す周期信号である。複数の送信電極10が設けられるタッチパネル4においては、選択される送信電極10に送信信号S1が印加され、その他の送信電極10には、固定的な電圧レベル、たとえば接地電圧Vssが印加される。 The transmission circuit 20 applies a transmission signal S1 including a plurality of pulse signals to the transmission electrode 10 i for each sensing. The signal generator 22 generates a periodic clock signal. The driver 24 receives the clock signal and outputs a transmission signal S1 synchronized therewith to the transmission electrode 10. Transmission signal S1 is a periodic signal that alternately repeats a first voltage level (for example, power supply voltage Vdd) and a second voltage level (for example, ground voltage Vss). In the touch panel 4 provided with a plurality of transmission electrodes 10, the transmission signal S <b> 1 is applied to the selected transmission electrode 10, and a fixed voltage level, for example, the ground voltage Vss is applied to the other transmission electrodes 10.

増幅回路30は、複数の受信電極12それぞれが形成する容量センサ51〜mの相互キャパシタンスCの変化量を検出する。増幅回路30は、演算増幅器32、フィードバックキャパシタCFB、駆動バッファ34、第1スイッチSW1、第3スイッチSW3を備える。 Amplifier circuit 30 detects the amount of change in the mutual capacitance C M of the capacitive sensor 5 1 to m in which a plurality of receiving electrodes 12 respectively formed. The amplifier circuit 30 includes an operational amplifier 32, a feedback capacitor C FB , a drive buffer 34, a first switch SW1, and a third switch SW3.

演算増幅器32の第1入力端子(非反転入力端子)には、所定の基準電圧VREFが印加される。フィードバックキャパシタCFBは、演算増幅器32の出力端子とその第2入力端子(反転入力端子)の間に設けられる。 A predetermined reference voltage V REF is applied to the first input terminal (non-inverting input terminal) of the operational amplifier 32. The feedback capacitor C FB is provided between the output terminal of the operational amplifier 32 and its second input terminal (inverting input terminal).

複数の第1スイッチSW11〜mはそれぞれ、受信電極121〜mごとに設けられる。第1スイッチSW1は、対応する受信電極12と演算増幅器32の反転入力端子の間に設けられる。各第1スイッチSW1は、対応する容量センサ5がセンシングの対象であるときに、送信信号S1の複数のパルス信号が生成される期間、オン状態となる。 Each of the plurality of first switch SW1 1 to m, is provided for each receiving electrode 12 1 to m. The first switch SW1 i is provided between the corresponding receiving electrode 12 i and the inverting input terminal of the operational amplifier 32. Each first switch SW1 i is in an ON state during a period in which a plurality of pulse signals of the transmission signal S1 are generated when the corresponding capacitive sensor 5 is a sensing target.

複数の第3スイッチSW31〜mもそれぞれ、受信電極121〜mごとに設けられる。第3スイッチSW31〜mは、容量検出回路100の非動作状態においてオンとなり、それぞれが接続されるラインの電位を固定するために設けられる。 A plurality of third switches SW3 1- m are also provided for each of the receiving electrodes 121-m . The third switches SW31 to m are turned on when the capacitance detection circuit 100 is in an inoperative state, and are provided to fix the potentials of the lines to which the third switches SW31 to m are connected.

複数の第1スイッチSW11〜mは、検出対象の受信電極12を選択するためのセレクタ(マルチプレクサ)MUXとして把握することもできる。 The plurality of first switches SW11 to SWm can be grasped as a selector (multiplexer) MUX for selecting the reception electrode 12 to be detected.

初期化回路33は、センシングに先立ち、受信電極12の電位を基準電圧VREFに初期化する。初期化回路33は、演算増幅器32の出力端子とその第2入力端子(反転入力端子)の間に、フィードバックキャパシタCFBと並列に設けられたフィードバック抵抗RFBを含む。 Prior to sensing, the initialization circuit 33 initializes the potential of the receiving electrode 12 to the reference voltage VREF . The initialization circuit 33 includes a feedback resistor R FB provided in parallel with the feedback capacitor C FB between the output terminal of the operational amplifier 32 and its second input terminal (inverting input terminal).

送信信号S1が印加されると、相互キャパシタンスCが充電され、その容量値に応じた電荷が蓄えられる。そして送信信号S1の電圧レベルが変化すると、相互キャパシタンスCに蓄えられた電荷が充放電され、電流IRXが発生する。増幅回路30は、この電流IRXに応じた検出電圧Vsを生成する。 When the transmission signal S1 is applied, it is charged mutual capacitance C M is, charge is stored in accordance with the capacitance value. When the voltage level of the transmission signal S1 is changed, the charge stored in the mutual capacitance C M is charged and discharged, current I RX is generated. The amplifier circuit 30 generates a detection voltage Vs corresponding to the current I RX .

ローパスフィルタ46は、演算増幅器32からの検出電圧Vsをフィルタリングする。ローパスフィルタ46のカットオフ周波数は、送信回路20の送信周波数より高く設定され、検出電圧Vsに含まれる高周波ノイズを除去する。   The low pass filter 46 filters the detection voltage Vs from the operational amplifier 32. The cut-off frequency of the low-pass filter 46 is set higher than the transmission frequency of the transmission circuit 20, and removes high-frequency noise contained in the detection voltage Vs.

サンプルホールド回路40は、ローパスフィルタ46を通過した検出電圧Vsをサンプルホールドする。増幅器42は、必要に応じてサンプルホールドされた検出電圧Vsを増幅する。A/Dコンバータ44は、増幅された検出電圧Vsをデジタル値Dsに変換する。このデジタル値Dsは、各容量センサ5の容量変化を示す。   The sample hold circuit 40 samples and holds the detection voltage Vs that has passed through the low pass filter 46. The amplifier 42 amplifies the detection voltage Vs sampled and held as necessary. The A / D converter 44 converts the amplified detection voltage Vs into a digital value Ds. This digital value Ds indicates a change in capacitance of each capacitance sensor 5.

サンプルホールド回路40は、送信信号S1の各パルス信号のポジティブエッジ(ライジングエッジ、リーディングエッジともいう)ごとに、演算増幅器32の出力電圧に応じた検出電圧Vsをサンプルホールドし、A/Dコンバータ44は、サンプルホールドされた検出電圧Vsをデジタル値Dsに変換することにより第1データ系列DRを生成する。またサンプルホールド回路40は、送信信号S1の各パルス信号のネガティブエッジ(フォーリングエッジ、トレイリングエッジともいう)ごとに、検出電圧Vsをサンプルホールドし、A/Dコンバータ44は、サンプルホールドされた検出電圧Vsをデジタル値Dsに変換することにより第2データ系列DFを生成する。サンプルホールド回路40によるサンプルホールドのタイミングは、ポジティブエッジおよびネガティブエッジよりも所定時間後ろに設定される。A/Dコンバータ44がサンプルホールド機能を有する場合には、サンプルホールド回路40は省略してもよい。   The sample hold circuit 40 samples and holds the detection voltage Vs corresponding to the output voltage of the operational amplifier 32 for each positive edge (also referred to as a rising edge or a leading edge) of each pulse signal of the transmission signal S 1, and the A / D converter 44. Generates the first data series DR by converting the sampled and held detection voltage Vs into a digital value Ds. The sample hold circuit 40 samples and holds the detection voltage Vs for each negative edge (also referred to as a falling edge or a trailing edge) of each pulse signal of the transmission signal S1, and the A / D converter 44 is sampled and held. A second data series DF is generated by converting the detection voltage Vs into a digital value Ds. The timing of sample and hold by the sample and hold circuit 40 is set a predetermined time after the positive edge and the negative edge. When the A / D converter 44 has a sample and hold function, the sample and hold circuit 40 may be omitted.

制御部50は、送信回路20、第1スイッチSW1、第3スイッチSW3のオン、オフ状態、サンプルホールド回路40のサンプルホールド動作、A/Dコンバータ44の変換動作をシーケンス制御する。   The control unit 50 performs sequence control on the ON / OFF state of the transmission circuit 20, the first switch SW1, and the third switch SW3, the sample hold operation of the sample hold circuit 40, and the conversion operation of the A / D converter 44.

容量検出回路100により生成される第1データ系列DR、第2データ系列DFは、後段のDSP102に入力される。DSP102は、第1データ系列DR、第2データ系列DFを備える。   The first data series DR and the second data series DF generated by the capacity detection circuit 100 are input to the DSP 102 at the subsequent stage. The DSP 102 includes a first data series DR and a second data series DF.

DSP102は、第1データ系列DRと第2データ系列DFそれぞれに含まれる、互いに対応するデジタル値の差分を算出して差分データ系列DDを生成する。DSP102は、各デジタル値の差分である差分データ系列DDの要素を積分(積算)する。   The DSP 102 calculates a difference between digital values corresponding to each other included in each of the first data series DR and the second data series DF to generate a difference data series DD. The DSP 102 integrates (integrates) the elements of the difference data series DD, which is the difference between the digital values.

以上がタッチパネルコントローラ3の構成である。続いてその動作を説明する。図3は、実施の形態に係るタッチパネルコントローラ3の動作を示すタイムチャートである。スイッチの状態は、ハイレベルがオンを、ローレベルがオフを示す。ここでは説明の簡潔化、理解の容易化のために、ひとつの受信電極12に着目し、それが形成する相互キャパシタンスCを検出する動作を説明する。 The above is the configuration of the touch panel controller 3. Next, the operation will be described. FIG. 3 is a time chart showing the operation of the touch panel controller 3 according to the embodiment. The switch state indicates that the high level is on and the low level is off. Here simplicity of explanation, for ease of understanding, attention is paid to one of the receiving electrodes 12, the operation will be described for detecting the mutual capacitance C M to it form.

第1スイッチSW1は、時刻t0にオンとなる。第1スイッチSW1がオンする直前、演算増幅器32の反転入力端子(−)の電位は、フィードバック抵抗RFBの帰還により基準電圧VREFと等しくなっている。また、演算増幅器32の出力電圧Vsも、基準電圧VREFと等しくなっている。この状態で第1スイッチSW1がオンすると、受信電極12の電圧が、基準電圧VREFに初期化される。 The first switch SW1 is turned on at time t0. Immediately before the first switch SW1 is turned on, the potential of the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 32 becomes equal to the reference voltage V REF by feedback of the feedback resistor RFB . Further, the output voltage Vs of the operational amplifier 32 is also equal to the reference voltage VREF . When the first switch SW1 is turned on in this state, the voltage of the receiving electrode 12 is initialized to the reference voltage VREF .

1回のセンシングの間、送信信号S1はN個のパルス信号P〜Pを含む。第1スイッチSW1は、N個のパルス信号P〜Pが発生する期間、オンを維持する。パルス信号P〜Pそれぞれのポジティブエッジ、ネガティブエッジに応じて、受信電極12からRX端子を介して電流IRXが流れる。相互キャパシタンスCが大きいとき、電流IRXの振幅は大きくなり、相互キャパシタンスCMが小さいとき、電流IRXの振幅は小さくなる。電流IRXの向きは、送信信号S1のポジティブエッジとネガティブエッジで反対向きとなる。 During one sensing, the transmission signal S1 includes N pulse signals P 1 to P N. The first switch SW1 is kept on during a period in which N pulse signals P 1 to P N are generated. A current I RX flows from the reception electrode 12 via the RX terminal in accordance with the positive edge and the negative edge of each of the pulse signals P 1 to P N. When mutual capacitance C M is large, the amplitude of the current I RX increases, when mutual capacitance CM is small, the amplitude of the current I RX decreases. The direction of the current I RX is opposite between the positive edge and the negative edge of the transmission signal S1.

パルス信号P〜Pのポジティブエッジに応答して電流IRXが第1の向きに流れるとき、フィードバックキャパシタCFBが充電され、検出電圧Vsは上昇する。パルス信号P〜Pのネガティブエッジに応答して電流IRXが第2の向きに流れるとき、フィードバックキャパシタCFBが放電され、検出電圧Vsは低下する。上述のように、電流IRXの大きさは相互キャパシタンスCに応じているため、検出電圧Vsは、相互キャパシタンスCに応じた振幅を有する。 When the current I RX flows in the first direction in response to the positive edges of the pulse signals P 1 to P N , the feedback capacitor C FB is charged and the detection voltage Vs rises. When the current I RX flows in the second direction in response to the negative edges of the pulse signals P 1 to P N , the feedback capacitor C FB is discharged and the detection voltage Vs decreases. As described above, since the magnitude of the current I RX depends on the mutual capacitance C M , the detection voltage Vs has an amplitude corresponding to the mutual capacitance C M.

サンプルホールド回路40およびA/Dコンバータ44は、パルス信号P〜Pごとに、ポジティブエッジに応じた電流IRXによって変動した後の検出電圧Vsをデジタル値に変換し、第1データ系列DRを生成する。またサンプルホールド回路40およびA/Dコンバータ44は、パルス信号P〜Pごとに、ネガティブエッジに応じた電流IRXによって変動した後の検出電圧Vsをデジタル値に変換し、第2データ系列DFを生成する。 The sample hold circuit 40 and the A / D converter 44 convert the detection voltage Vs after being fluctuated by the current I RX corresponding to the positive edge into a digital value for each of the pulse signals P 1 to P N , and the first data series DR Is generated. Further, the sample hold circuit 40 and the A / D converter 44 convert the detection voltage Vs after being fluctuated by the current I RX corresponding to the negative edge into a digital value for each of the pulse signals P 1 to P N , and the second data series Generate a DF.

以上が容量検出回路100の動作である。
この容量検出回路100によれば、各パルスのポジティブエッジに対応して第1データ系列DRが生成され、各パルスのネガティブエッジに対応して第2データ系列DFが生成されるため、2つのデータ系列DR、DFを利用することにより、ポジティブエッジのみ、あるいはネガティブエッジのみを取得する場合に比べて情報量が2倍となる。したがって一方のエッジのみを利用する場合に比べて、センシング時間を短縮し、あるいは同じセンシング時間での感度を向上することができる。
The above is the operation of the capacitance detection circuit 100.
According to the capacitance detection circuit 100, the first data series DR is generated corresponding to the positive edge of each pulse, and the second data series DF is generated corresponding to the negative edge of each pulse. By using the series DR and DF, the amount of information is doubled compared to the case of acquiring only positive edges or only negative edges. Therefore, compared with the case where only one edge is used, the sensing time can be shortened or the sensitivity at the same sensing time can be improved.

DSP102は、第1データ系列DRと第2データ系列DFの差分を算出し、差分データ系列DDを生成し、差分データ系列DDの各データを積算する。
第1データ系列DRと第2データ系列DFの互いに対応するデジタル値DRiとDFiの差分(DRi−DFi)は、受信電極12の電圧VRXの振幅、すなわち相互キャパシタンスCの容量値を示す。したがって、差分(DRi−DFi)を積算した値Σi=1:N(DRi−DFi)は、相互キャパシタンスCの容量値に応じたデータとなる。
The DSP 102 calculates a difference between the first data series DR and the second data series DF, generates a difference data series DD, and integrates each data of the difference data series DD.
Digital value DRi and DFi difference corresponding to each other of the first data sequence DR and the second data sequence DF (DRi-DFi) shows the amplitude of the voltage V RX of the receiving electrode 12, i.e., the capacitance value of the mutual capacitance C M. Therefore, the difference value (DRi-DFi) by integrating the Σ i = 1: N (DRi -DFi) is a data corresponding to the capacitance value of the mutual capacitance C M.

DSP102の上述の処理により、受信電極12に混入する低周波数のノイズの影響を低減することができる。いま受信電極12に対して、パルス信号に加えて、送信周波数より低い周波数の外来ノイズが重畳する状況を考える。図4は、外来ノイズが混入したときの、タッチパネルコントローラ3の動作を示すタイムチャートである。   By the above-described processing of the DSP 102, the influence of low frequency noise mixed in the reception electrode 12 can be reduced. Consider a situation in which external noise having a frequency lower than the transmission frequency is superimposed on the reception electrode 12 in addition to the pulse signal. FIG. 4 is a time chart showing the operation of the touch panel controller 3 when external noise is mixed.

第1データ系列DRの各データは、容量センサ5の相互キャパシタンスCの変化に応じた成分DRと、ノイズに応じた成分Dnoiseを含む。第2データ系列DFの各データも同様である。ここでノイズの周波数が低いとき、同じパルス信号のポジティブエッジとネガティブエッジのタイミングのノイズの大きさはほとんど等しく、同相ノイズとみなすことができる。したがって、第1データ系列DRと第2データ系列DFの差分を演算することにより、ノイズの影響を除去し、入力動作を正確に検出することが可能となる。 Each data of the first data sequence DR includes a component DR in response to a change in the mutual capacitance C M of the capacitive sensor 5, a component Dnoise corresponding to noise. The same applies to each data of the second data series DF. Here, when the frequency of the noise is low, the magnitude of the noise at the timing of the positive edge and the negative edge of the same pulse signal is almost equal and can be regarded as in-phase noise. Therefore, by calculating the difference between the first data series DR and the second data series DF, it is possible to remove the influence of noise and accurately detect the input operation.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうし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。以下、こうした変形例について説明する。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

図5は、変形例に係る容量検出回路100aの構成を示す回路図である。容量検出回路100aの初期化回路33は、駆動バッファ34および第2スイッチSW21〜mを備える。
駆動バッファ34は、演算増幅器32の反転入力端子の電位を受ける。たとえば駆動バッファ34はボルテージフォロア回路である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit 100a according to a modification. The initialization circuit 33 of the capacitance detection circuit 100a includes a drive buffer 34 and second switches SW21 to m .
The drive buffer 34 receives the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 32. For example, the drive buffer 34 is a voltage follower circuit.

第2スイッチSW21〜mは、受信電極121〜mごとに設けられる。第2スイッチSW2は、対応する受信電極12と、駆動バッファ34の出力端子の間に設けられる。第2スイッチSW2はセンシングに先立ち、オンする。 The second switches SW2 1 to m are provided for each of the receiving electrodes 121 to m . The second switch SW2 i is provided between the corresponding receiving electrode 12 i and the output terminal of the drive buffer 34. The second switch SW2 i is turned on prior to sensing.

この構成によっても、図2の容量検出回路100と同様の効果を得ることができる。なお、図2の容量検出回路100は、駆動バッファ34および第2スイッチSW21〜mが不要であるため、図5よりも回路面積が小さくて済むという利点がある。 Also with this configuration, the same effect as that of the capacitance detection circuit 100 of FIG. 2 can be obtained. 2 does not require the drive buffer 34 and the second switches SW21 to m , and therefore has an advantage that the circuit area is smaller than that in FIG.

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。   Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.

1…電子機器、2…入力装置、4…タッチパネル、5…容量センサ、6…指、8…LCD、10…送信電極、12…受信電極、20…送信回路、22…ドライバ、30…増幅回路、32…演算増幅器、34…駆動バッファ、CFB…フィードバックキャパシタ、RFB…フィードバック抵抗、SW1…第1スイッチ、SW2…第2スイッチ、SW3…第3スイッチ、40…サンプルホールド回路、42…増幅器、43…差動増幅器、44…A/Dコンバータ、50…制御部、100…容量検出回路、102…DSP、C…相互キャパシタンス、S1…送信信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic device, 2 ... Input device, 4 ... Touch panel, 5 ... Capacitance sensor, 6 ... Finger, 8 ... LCD, 10 ... Transmission electrode, 12 ... Reception electrode, 20 ... Transmission circuit, 22 ... Driver, 30 ... Amplification circuit 32 ... operational amplifier 34 ... drive buffer CFB ... feedback capacitor RFB ... feedback resistor SW1 ... first switch SW2 ... second switch SW3 ... third switch 40 ... sample hold circuit 42 ... amplifier , 43... Differential amplifier, 44... A / D converter, 50... Control unit, 100... Capacitance detection circuit, 102 ... DSP, C M ... Mutual capacitance, S1.

Claims (7)

互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサの容量変化を検出するタッチパネルコントローラであって、
1回のセンシングごとに前記送信電極に複数のパルス信号を含む送信信号を印加する送信回路と、
その第1入力端子に所定の基準電圧が印加された演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子とその第2入力端子の間に設けられたフィードバックキャパシタと、
前記受信電極と前記演算増幅器の前記第2入力端子の間に設けられ、前記複数のパルス信号が生成される期間、オン状態となる第1スイッチと、
各パルス信号のポジティブエッジごとに、前記演算増幅器の出力電圧に応じた検出電圧をデジタル値に変換することにより第1データ系列を生成し、前記第1データ系列を出力するとともに、各パルス信号のネガティブエッジごとに、前記検出電圧をデジタル値に変換することにより第2データ系列を生成し、前記第2データ系列を出力するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータから出力される前記第1データ系列と前記第2データ系列を受け、前記第1データ系列と前記第2データ系列それぞれに含まれる、互いに対応するデジタル値の差分を算出し、各デジタル値の差分を積分する演算処理部と、
を備えることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
A touch panel controller that detects a change in capacitance of a capacitive sensor including a transmission electrode and a reception electrode that are capacitively coupled to each other,
A transmission circuit that applies a transmission signal including a plurality of pulse signals to the transmission electrode for each sensing;
An operational amplifier in which a predetermined reference voltage is applied to the first input terminal;
A feedback capacitor provided between the output terminal of the operational amplifier and its second input terminal;
A first switch that is provided between the reception electrode and the second input terminal of the operational amplifier and is turned on during a period in which the plurality of pulse signals are generated;
For each positive edge of each pulse signal, the detected voltage corresponding to the output voltage of the operational amplifier a first data sequence forms the raw by converting to a digital value, and outputs the first data sequence, each pulse signal An A / D converter that generates a second data series by converting the detected voltage into a digital value for each negative edge, and outputs the second data series ;
Receiving the first data series and the second data series output from the A / D converter , calculating a difference between digital values corresponding to each other included in each of the first data series and the second data series; An arithmetic processing unit that integrates the difference between each digital value;
A touch panel controller comprising:
前記演算増幅器の出力電圧に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタをさらに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コントローラ。   The touch panel controller according to claim 1, further comprising a filter that removes high frequency noise included in an output voltage of the operational amplifier. 前記センシングに先立ち、前記受信電極の電位を初期化する初期化回路をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネルコントローラ。   The touch panel controller according to claim 1, further comprising an initialization circuit that initializes the potential of the reception electrode prior to the sensing. 前記初期化回路は、
前記演算増幅器の出力端子とその第2入力端子の間に、前記フィードバックキャパシタと並列に設けられたフィードバック抵抗を含むことを特徴とする請求項3に記載のタッチパネルコントローラ。
The initialization circuit includes:
The touch panel controller according to claim 3, further comprising a feedback resistor provided in parallel with the feedback capacitor between the output terminal of the operational amplifier and the second input terminal.
前記初期化回路は、
前記演算増幅器の前記第2入力端子の電位を受ける駆動バッファと、
前記駆動バッファの出力端子と前記受信電極の間に設けられ、センシングに先立ちオンする第2スイッチと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のタッチパネルコントローラ。
The initialization circuit includes:
A drive buffer for receiving a potential of the second input terminal of the operational amplifier;
A second switch provided between the output terminal of the drive buffer and the receiving electrode and turned on prior to sensing;
The touch panel controller according to claim 3, further comprising:
互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサと、
前記容量センサの容量変化を検出する請求項1から5のいずれかに記載のタッチパネルコントローラと、
を備えることを特徴とする入力装置。
A capacitive sensor including a transmit electrode and a receive electrode capacitively coupled to each other;
The touch panel controller according to claim 1, which detects a change in capacitance of the capacitance sensor;
An input device comprising:
互いに容量的に結合された送信電極および受信電極を含む容量センサと、
前記容量センサの容量変化を検出する請求項1から5のいずれかに記載のタッチパネルコントローラと、
を備えることを特徴とする電子機器。
A capacitive sensor including a transmit electrode and a receive electrode capacitively coupled to each other;
The touch panel controller according to claim 1, which detects a change in capacitance of the capacitance sensor;
An electronic device comprising:
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