KR20120111910A - 정전 용량식 터치 패널 및 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 - Google Patents

Abstract

간단한 구성으로 외란 노이즈의 저감과 터치 검출 시간의 단축이 가능한 정전 용량식 터치 패널을 얻는다. 터치 검출용 구동 신호가 인가되는 복수의 구동 전극과, 이들의 구동 전극과 교차하도록 배치되고, 구동 신호에 동기한 검출 신호를 출력하는 복수의 터치 검출 전극과, 검출 신호로부터 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제1 샘플링 회로[A/D 변환 회로(72, 73)]와, 검출 신호로부터 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제2 샘플링 회로[A/D 변환 회로(75, 76)]와, 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호에 대하여 고역 차단 처리를 행하는 필터 회로[디지털 LPF(81, 82)]와, 필터 회로의 출력에 기초하여 터치 검출용 신호를 구하는 연산 회로[감산 회로(90)]를 구비한다.

Description

정전 용량식 터치 패널 및 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치{ELECTROSTATIC CAPACITIVE TYPE TOUCH PANEL AND DISPLAY DEVICE EQUIPPED WITH A TOUCH DETECTION FUNCTION}

본 발명은, 유저가 손가락 등으로 접촉 또는 근접함으로써 정보 입력이 가능한 터치 패널에 관한 것으로, 특히, 정전 용량의 변화에 기초하여 터치를 검출하는 정전 용량식 터치 패널, 및 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 소위 터치 패널이라고 불리는 접촉 검출 장치를 액정 표시 장치 등의 표시 장치상에 장착하고, 그 표시 장치에 각종 버튼 화상을 표시시킴으로써, 통상의 기계식 버튼 대신으로서 정보 입력을 가능하게 한 표시 장치가 주목받고 있다. 터치 패널의 방식으로는, 광학식이나 저항식 등 몇 가지 방식이 존재하는데, 특히 휴대 단말기 등에서는, 비교적 단순한 구조를 가지며, 또한 저소비 전력을 실현할 수 있는 정전 용량식 터치 패널이 기대되고 있다. 그러나, 정전 용량식 터치 패널에는, 인버터 형광등이나 AM파, AC 전원 등에 기인하는 노이즈(이하, 외란 노이즈라고 함)에 대하여, 인체가 안테나의 역할을 하여, 그 노이즈가 터치 패널에 전파되어 오동작을 일으킬 가능성이 있다.

이러한 오동작은, 터치 패널에 유저가 손가락 등으로 접촉 또는 근접함으로써 발생하는 터치의 유무에 관한 신호(이하, 터치 신호라고 함)와 외란 노이즈를 구별할 수 없는 것에 기인한다. 따라서, 예를 들어 특허문헌 1에서는, 정전 용량식 터치 패널을 구동하는 신호(이하, 구동 신호)에 동기한 터치 신호를 검출할 때, 주파수가 서로 다른 복수의 구동 신호를 이용하여, 외란 노이즈의 영향을 받지 않는 조건을 선택해서 검출하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1:미국 특허 출원 공개 2007/0257890호

그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 정전 용량식 터치 패널의 구동 및 검출 방법에서는, 구동 신호의 주파수를 순차적으로 전환하여, 외란 노이즈의 영향을 받지 않는 조건을 선택할 필요가 있기 때문에, 그 조건을 선택하는데 시간이 걸릴 가능성이 있다. 즉, 검출 시간이 길어질 가능성이 있다. 또한, 복수의 주파수의 구동 신호를 준비하여, 그것들의 전환의 판단을 행할 필요가 있는 등, 회로 구성이 복잡하고 커질 가능성이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 비교적 간단한 회로 구성으로 외란 노이즈의 영향을 저감할 수 있으며 또한 터치 검출에 필요한 시간을 짧게 할 수 있는 정전 용량식 터치 패널, 및 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널은, 복수의 구동 전극과, 복수의 터치 검출 전극과, 제1 및 제2 샘플링 회로와, 필터 회로와, 연산 회로를 구비하고 있다. 여기서, 복수의 구동 전극과 복수의 터치 검출 전극은 교차하도록 배치되고, 그 교차 부분에 정전 용량이 형성되어 있고, 각 구동 전극에 인가된 구동 신호에 동기한 검출 신호가, 각 터치 검출 전극으로부터 출력된다. 제1 샘플링 회로는, 각 터치 검출 전극으로부터의 검출 신호로부터, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호를 추출하는 것이며, 제2 샘플링 회로는, 각 터치 검출 전극으로부터의 검출 신호로부터, 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호를 추출하는 것이다. 필터 회로는, 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호에 대하여 소정 주파수 이상의 대역을 차단하는 고역 차단 처리(high range cut process)를 행하는 소위 저역 통과 필터이다. 연산 회로는, 필터 회로의 출력에 기초하여 터치 검출용 신호를 구한다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 상기 본 발명의 일 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널을 구비한 표시 장치이다. 이 경우, 터치 검출용 구동 신호가 표시 구동 신호의 일부를 겸하도록 구성하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널 및 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에서는, 구동 전극에 인가된 구동 신호에 동기하여, 구동 전극과 터치 검출 전극의 사이의 정전 용량에 따른 진폭 파형의 극성 교번 신호가 검출 신호로서 터치 검출 전극으로부터 출력된다. 이때, 손가락 등의 외부 근접 물체가 존재하면, 이 물체에 대응한 부분에서의 구동 전극-터치 검출 전극 간의 정전 용량이 변화하고, 그 변화 분(터치 성분)이 검출 신호중에 나타난다. 그때, 외란 노이즈도 인체를 경유해서 터치 패널에 전파되어 터치 검출 전극에 그 노이즈 성분이 나타나, 검출 신호에 중첩된다. 이 검출 신호는, 제1 및 제2 샘플링 회로에 의해 각각 샘플링되어, 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호가 얻어진다. 이들 샘플링 신호는, 필터 회로에 의해 주파수 대역이 저역으로 제한되고, 또한, 거기에 포함되는 노이즈 성분이 저감된다. 이 필터 회로의 출력을 이용하여 연산 회로에서 소정의 연산을 행함으로써, 터치 검출용 신호를 얻을 수 있다. 이 터치 검출용 신호는, 외부 근접 물체의 유무나 위치의 검출에 도움이 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널에서는, 제1 계열의 샘플링 신호와 제2 계열의 샘플링 신호의 차분을 취함으로써, 터치 검출용 신호를 구하는 것이 가능하다. 이 경우, 필터 회로에 의해 처리된 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호 중 적어도 한쪽의 위상을 조정하여 양쪽 위상을 서로 일치시킨 다음, 그들 2개의 샘플링 신호의 차분을 취하도록 하는 것이 바람직하다.

구동 신호로는, 제1 전압의 구간과, 제1 전압과는 다른 제2 전압의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호를 사용할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 샘플링 회로에 있어서의 샘플링 주기를 동일하게 함과 함께, 그 타이밍을 서로 반주기분 어긋나도록 설정하는 것이 바람직하다. 이것은, 구동 신호의 듀티비를 50%에서 약간 어긋나게 함으로써 실현 가능하다. 이 경우의 샘플링 방법의 구체예로는, 예를 들어, 제1 샘플링 회로에 의해 구동 신호에 있어서의 한쪽의 전압 변화점 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링함과 함께, 제2 샘플링 회로에 의해 구동 신호에 있어서의 다른 쪽의 전압 변화점 직전의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링하는 방법이 있다. 이때, 제1 샘플링 회로로부터의 제1 계열의 샘플링 신호는, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 한편, 제2 계열의 샘플링 신호에는 노이즈 성분만이 포함되고, 제2 레벨의 신호 성분은 제로 레벨이 된다. 따라서, 양자의 차를 취하면, 노이즈 성분이 캔슬되고, 제1 레벨의 신호 성분이 추출된다.

샘플링 방법의 다른 구체예로는, 예를 들어 다음과 같은 방법도 있다. 즉, 구동 신호로서, 제1 진폭을 갖는 제1 극성 교번 파형의 구간과, 제1 진폭과는 다른 제2 진폭을 갖는 제2 극성 교번 파형의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호를 사용하고, 제1 샘플링 회로에 의해 제1 극성 교번 파형에 있어서의 극성 반전 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링함과 함께, 제2 샘플링 회로에 의해 제2 극성 교번 파형에 있어서의 극성 반전 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링한다. 이 경우, 제1 계열의 샘플링 신호와 제2 계열의 샘플링 신호의 차를 취하면, 노이즈 성분이 캔슬되고, 제1 레벨의 신호 성분과 제2 레벨의 신호 성분의 차분만이 추출된다.

또한, 이하와 같은 샘플링 방법을 사용해도 좋다. 즉, 구동 신호로서, 서로 위상이 어긋난 제1 극성 교번 파형 및 제2 극성 교번 파형의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호를 사용하고, 제1 샘플링 회로에 의해 제1 극성 교번 파형에 있어서의 전압 변화점 중 어느 하나의 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링함과 함께, 제2 샘플링 회로에 의해 제2 극성 교번 파형에 있어서의 전압 변화점 중 어느 하나의 직전의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 검출 신호를 샘플링한다. 이 경우, 제1 계열의 샘플링 신호와 제2 계열의 샘플링 신호의 차를 취하면, 노이즈 성분이 캔슬되고, 제1 레벨의 신호 성분과 제2 레벨의 신호 성분의 차분만이 추출된다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널 및 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의하면, 정전 용량의 변화에 따라서 터치 검출 전극으로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 물체의 접촉 또는 근접 위치를 검출할 때, 검출 신호로부터, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호와, 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호를 추출하고, 이것들의 샘플링 신호에 기초하여 터치 검출을 행하도록 하였기 때문에, 회로 구성이 심플해지고, 터치 검출에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 그 후단에 필터 회로를 도입하였기 때문에, 그 후단의 연산 회로가 보다 심플해져, 보다 작은 회로 구성으로 확실한 터치 검출을 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 정전 용량식 터치 패널에 있어서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이며, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 관한 정전 용량식 터치 패널에 있어서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이며, 손가락이 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 발명에 관한 정전 용량식 터치 패널에 있어서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이며, 구동 신호 및 검출 신호의 파형의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시한 터치 센서의 일 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시한 구동 신호 및 검출 신호의 파형과 샘플링 타이밍을 나타내는 타이밍 도이다.
도 7은 도 4에 도시한 A/D 변환부 및 신호 처리부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 위상차 검출 회로의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는, 도 4에 도시한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 외란 노이즈가 없는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 7에 나타낸 디지털 LPF에 의한 외부 노이즈 저감에 대해서 설명하기 위한 스펙트럼의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 4에 도시한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 샘플링 주파수의 3배 부근의 주파수를 갖는 외란 노이즈가 있는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는, 도 4에 도시한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 샘플링 주파수의 2배 부근의 주파수를 갖는 외란 노이즈가 있는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은, 도 4에 도시한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 터치 성분과 외란 노이즈가 있는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 도 4에 도시한 정전 용량식 터치 패널의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15에 도시한 A/D 변환부에 있어서의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍 차트 예이다.
도 17은, 도 15에 도시한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 터치 성분과 외란 노이즈가 있는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 관한 A/D 변환부에 있어서의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍 도이다.
도 19는, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 관한 정전 용량식 터치 패널에 있어서, 터치 성분과 외란 노이즈가 있는 상태에서의 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 20은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 21은, 도 20에 나타낸 표시부의 개략 단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 22는, 도 21에 나타낸 액정 표시 디바이스의 화소 구조를 나타내는 구성예이다.
도 23은 제3 실시 형태의 변형예에 관한 표시부의 개략 단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 24는 제1 실시 형태의 변형예에 관한 구동 신호 및 검출 신호의 파형과 샘플링 타이밍을 나타내는 타이밍 도이다.
도 25는, 상기 각 실시 형태를 적용한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 중, 적용예 1의 외관 구성을 나타내는 것이며, (A)는 겉측에서 본 외관도이며, (B)는 안측에서 본 외관을 나타내는 사시도이다.
도 26은, 적용예 2의 외관 구성을 나타내는 것이며, (A)는 겉측에서 본 외관을 나타내는 사시도이며, (B)는 안측에서 본 외관을 나타내는 사시도이다.
도 27은 적용예 3의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 28은 적용예 4의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 29는, 적용예 5의 외관 구성을 나타내는 것이며, (A)는 펼친 상태의 정면도, (B)는 그 측면도, (C)는 닫은 상태의 정면도, (D)는 좌측면도, (E)는 우측면도, (F)는 상면도, (G)는 하면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리

2. 제1 실시 형태

3. 제2 실시 형태

4. 제3 실시 형태

5. 적용예

<1. 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리>

먼저, 도 1~도 3을 참조하여, 본 발명의 정전 용량식 터치 패널에 있어서의 터치 검출 방식의 기본 원리에 대해서 설명한다. 이 터치 검출 방식은, 예를 들어 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 유전체(D)를 사이에 두고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극[구동 전극(E1) 및 검출 전극(E2)]을 사용하여 용량 소자를 구성한다. 이 구조는, 도 1의 (B)에 나타낸 등가 회로로서 나타내진다. 구동 전극(E1), 검출 전극(E2) 및 유전체(D)에 의해 용량 소자(C1)가 구성된다. 용량 소자(C1)는, 그 일단부가 교류 신호원(구동 신호원)(S)에 접속되고, 타단부(P)는 저항기(R)를 통해 접지됨과 함께, 전압 검출기(검출 회로)(DET)에 접속된다. 교류 신호원(S)으로부터 구동 전극(E1)[용량 소자(C1)의 일단부]에 소정의 주파수(예를 들어, 수 kHz~수십 kHz 정도)의 교류 구형파(Sg)[도 3의 (B)]를 인가하면, 검출 전극(E2)[용량 소자(C1)의 타단부(P)]에, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같은 출력 파형[검출 신호(Vdet)]이 나타난다. 또한, 이 교류 구형파(Sg)는, 후술하는 구동 신호(Vcom)에 상당하는 것이다.

손가락이 접촉(또는 근접)하지 않은 상태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 용량 소자(C1)에 대한 충방전에 수반하여, 용량 소자(C1)의 용량값에 따른 전류(I0)가 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단부(P)의 전위 파형은, 예를 들어 도 3의 (A)의 파형(V0)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다.

한편, 손가락이 접촉(또는 근접)한 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 손가락에 의해 형성되는 용량 소자(C2)가 용량 소자(C1)에 직렬로 추가된 형태가 된다. 이 상태에서는, 용량 소자(C1, C2)에 대한 충방전에 수반하여, 각각 전류(I1, I2)가 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단부(P)의 전위 파형은, 예를 들어 도 3의 (A)의 파형(V1)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다. 이때, 점(P)의 전위는, 용량 소자(C1, C2)를 흐르는 전류(I1, I2)의 값에 의해 정해지는 분압 전위가 된다. 이로 인해, 파형(V1)은, 비접촉 상태에서의 파형(V0)보다 작은 값이 된다. 전압 검출기(DET)는, 검출한 전압을 소정의 임계값 전압(Vth)과 비교하여, 이 임계값 전압 이상이면 비접촉 상태라고 판단하는 한편, 임계값 전압 미만이면 접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출이 가능하게 된다.

<2. 제1 실시 형태>

[구성예]

(전체 구성예)

도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(40)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 정전 용량식 터치 패널(40)은, Vcom 발생부(41)와, 디멀티플렉서(42)와, 터치 센서(43)와, 멀티플렉서(44)와, 검출부(45)와, 타이밍 제어부(46)와, 저항(R)을 구비하고 있다.

Vcom 발생부(41)는, 터치 센서(43)를 구동하기 위한 구동 신호(Vcom)를 발생하는 회로이다. 여기서, 구동 신호(Vcom)는, 후술하는 바와 같이, 그 듀티비가 50%에서 약간 어긋난 것으로 되어 있다.

디멀티플렉서(42)는, Vcom 발생부(41)로부터 공급된 구동 신호(Vcom)를, 후술하는 터치 센서(43)의 복수의 구동 전극에 순서대로 공급할 때, 그 공급처를 전환하는 회로이다.

터치 센서(43)는, 상술한 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리에 기초하여 터치를 검출하는 센서이다.

도 5는, 터치 센서(43)의 일 구성예를 사시 상태에서 나타내는 것이다. 터치 센서(43)는, 복수의 구동 전극(53)과, 그 구동 전극(53)을 구동하는 구동 전극 드라이버(54)와, 터치 검출 전극(55)을 갖는다.

구동 전극(53)은, 도면의 좌우 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 전극 패턴[여기서는, 일례로서 n개(n:2이상의 정수)의 구동 전극(531~53n)으로 이루어짐]으로 분할되어 있다. 각 전극 패턴에는, 구동 전극 드라이버(54)에 의해 구동 신호(Vcom)가 순차적으로 공급되어, 시분할적으로 선 순차 주사 구동이 행해지도록 되어 있다. 한편, 터치 검출 전극(55)은, 구동 전극(53)의 전극 패턴의 연장 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 구성되어 있다. 구동 전극(53)과 터치 검출 전극(55)에 의해 서로 교차된 전극 패턴은, 그 교차 부분에 정전 용량을 형성한다. 도 5에는, 그 정전 용량의 예로서, 터치 검출 전극(55)이 주목한 1전극과, 각 구동 전극(531~53n)과의 사이에 형성되는 정전 용량(C11~C1n)을 나타낸다.

구동 전극(53)은, 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리로서 도 1 및 도 2에 도시한 구동 전극(E1)에 대응하는 것이다. 한편, 터치 검출 전극(55)은, 도 1 및 도 2에 도시한 검출 전극(E2)에 대응하는 것이다. 이로 인해, 터치 센서(43)는, 상술한 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리에 따라서 터치를 검출할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 서로 교차된 전극 패턴은, 터치 센서를 매트릭스 형상으로 구성한다. 따라서, 터치한 위치의 검출도 가능해진다.

멀티플렉서(44)는, 터치 센서(43)로부터 출력된 검출 신호를 복수의 터치 검출 전극(55)으로부터 순서대로 취출할 때, 그 취출원을 전환하는 회로이다.

검출부(45)는, 멀티플렉서(44)에서 전환된 검출 신호를 기초로, 터치 센서(43)에 손가락 등이 접촉 또는 근접하고 있는지의 여부를 검출하고, 또한, 접촉 또는 근접하고 있는 경우에는 그 좌표 등을 검출하는 회로이다. 이 검출부(45)는, 아날로그 LPF(Low Pass Filter)(62)와, A/D 변환부(63)와, 신호 처리부(64)와, 좌표 추출부(65)를 갖고 있다.

아날로그 LPF(62)는, 검출 신호(Vdet)가 갖는 높은 주파수 성분을 제거하여 검출 신호(Vdet2)로서 출력하는 저역 통과 필터이다. A/D 변환부(63)는, 검출 신호(Vdet2)를 디지털 신호로 변환하는 회로이며, 신호 처리부(64)는, A/D 변환부(63)의 출력 신호를 기초로 터치의 유무를 판정하는 논리 회로이다. 또한, A/D 변환부(63) 및 신호 처리부(64)에 관한 상세한 사항은 후술한다. 좌표 추출부(65)는, 신호 처리부(64)에 있어서 터치 판정이 이루어진 터치 패널 좌표를 검출하는 논리 회로이다.

타이밍 제어부(46)는, Vcom 발생부(41), 디멀티플렉서(42), 멀티플렉서(44) 및 검출부(45)의 동작 타이밍을 제어하는 회로이다.

도 6은, 구동 신호(Vcom)의 파형(A) 및 검출 신호(Vdet2)의 파형(B)과 함께, A/D 변환부(63)에서의 샘플링 타이밍(C)을 나타내는 것이다.

구동 신호(Vcom)의 파형은, 극성이 교번(극성이 교대로 반전)하는 주기(T)의 구형파이며, 제1 전압(+Va)의 구간과 제2 전압(-Va)의 구간을 포함하고 있다. 단, 그 듀티비는, 상기한 바와 같이 50%에서 약간 어긋난 것으로 되어 있다. 검출 신호(Vdet2)의 파형은, 구동 신호(Vcom)에 동기한 파형이며, 구동 전극(53)과 터치 검출 전극(55)과의 사이의 정전 용량에 따른 진폭을 가지고 있다. 즉, 검출 신호(Vdet2)는, 손가락 등이 접촉 또는 근접하지 않은 상태에서는 큰 진폭의 파형(W1)이 되는 한편, 접촉 또는 근접하고 있는 상태에서는 작은 진폭의 파형(W2)이 된다.

도 6의 (C)에 나타낸 6개의 샘플링 타이밍(A1, A2, A3, B1, B2, B3)은, 구동 신호(Vcom)에 동기하고 있으며, 각각의 샘플링 주파수(fs)는 구동 신호(Vcom)의 주기(T)의 역수와 동일하다.

이들의 샘플링 타이밍(이하, 필요에 따라서 간단히 "타이밍"이라 함)은, 구동 신호(Vcom)의 상승 부근과 하강 부근에 각각 3개씩 서로 근접해서 존재한다. 구동 신호(Vcom)의 상승 부근에는, 시간이 빠른 것부터 순서대로 3개의 샘플링 타이밍(A1, A2, A3)이 설정되어 있다. 한편, 구동 신호(Vcom)의 하강 부근에는, 시간이 빠른 것부터 순서대로 3개의 샘플링 타이밍(B1, B2, B3)이 설정되어 있다.

이들의 상승 부근과 하강 부근에서의 서로 대응하는 샘플링 타이밍끼리의 시간차는, 구동 신호(Vcom)의 주기(T)의 절반으로 되어 있다. 즉, 샘플링 타이밍(A1)과 샘플링 타이밍(B1)의 시간차, 샘플링 타이밍(A2)과 샘플링 타이밍(B2)의 시간차, 샘플링 타이밍(A3)과 샘플링 타이밍(C3)의 시간차는 각각 T/2이다.

구동 신호(Vcom)의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍(A1~A3)은, 그 모두가 구동 신호(Vcom)의 상승 직전에 위치한다. 한편, 구동 신호(Vcom)의 하강 부근의 3개의 샘플링 타이밍 중, B1과 B2는 그 하강 직전에 존재하고, B3은 그 하강 직후에 위치하도록 되어 있다.

또한, 상기와 같이 구동 신호(Vcom)의 듀티비가 50%에서 약간 어긋난 것으로 되어 있는 것은, 샘플링 타이밍(A1, A2, A3, B1, B2, B3)이 상기의 관계를 만족하도록 하기 위해서이다.

(A/D 변환부 및 신호 처리부의 회로 구성예)

도 7은, A/D 변환부(63) 및 신호 처리부(64)의 회로 구성예를 나타내는 것이다.

A/D 변환부(63)는, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링해서 디지털화하는 회로이며, 상기의 6개의 샘플링 타이밍(A1, A2, A3, B1, B2, B3)에서 각각 검출 신호(Vdet2)를 샘플링하는 A/D 변환 회로(71~76)를 갖는다.

신호 처리부(64)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 감산 회로(77~80, 88, 90)와, 디지털 LPF(Low Pass Filter)(81~84)와, 승산 회로(85)와, 시프트 회로(86)와, 위상차 검출 회로(87)와, 레퍼런스 데이터 메모리(89)를 갖는다.

감산 회로(77~80)는, A/D 변환부(63)의 6개의 A/D 변환 회로(71~76)의 출력 신호를 사용해서 감산을 행하는 논리 회로이다. 구체적으로는, 감산 회로(77)는 A/D 변환 회로(76)[타이밍(B3)]의 출력 신호로부터 A/D 변환 회로(75)[타이밍(B2)]의 출력 신호를 감산하고, 감산 회로(78)는 A/D 변환 회로(73)[타이밍(A3)]의 출력 신호로부터 A/D 변환 회로(72)[타이밍(A2)]의 출력 신호를 감산하도록 되어 있다. 감산 회로(79)는 A/D 변환 회로(75)[타이밍(B2)]의 출력 신호로부터 A/D 변환 회로(74)[타이밍(B1)]의 출력 신호를 감산하고, 감산 회로(80)는 A/D 변환 회로(72)[타이밍(A2)]의 출력 신호로부터 A/D 변환 회로(71)[타이밍(A1)]의 출력 신호를 감산하도록 되어 있다.

여기에서 우선, 감산 회로(77, 78)에 주목한다. 도 7에 있어서, 감산 회로(77)는, 검출 신호(Vdet2)를, 타이밍(B3)에서 샘플링한 결과에서, 타이밍(B2)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 하강에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출하여 출력한다. 한편, 감산 회로(78)는, 검출 신호(Vdet2)를, 타이밍(A3)에서 샘플링한 결과에서, 타이밍(A2)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 상승 및 하강에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출하지 않는다. 즉, 감산 회로(77)의 출력에는 터치 동작에 의한 변화 분이 포함되지만, 감산 회로(78)의 출력에는 터치 동작에 의한 변화 분이 포함되지 않는다. 여기서, 또한, 검출 신호(Vdet2)에 외부 노이즈가 포함되는 경우를 생각한다. 이 경우, 감산 회로(77, 78)의 출력 신호의 양쪽에 노이즈 성분이 포함되게 된다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 감산 회로(77)의 출력 신호와 감산 회로(78)의 출력 신호의 차분을 취함으로써, 외부 노이즈 성분을 제거하고, 터치 검출용 신호를 구할 수 있다.

이어서, 감산 회로(79, 80)에 주목한다. 도 7에서, 감산 회로(79)는, 검출 신호(Vdet2)를, 타이밍(B2)에서 샘플링한 결과에서, 타이밍(B1)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 상승 및 하강에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출하지 않는다. 마찬가지로, 감산 회로(80)는, 검출 신호(Vdet2)를, 타이밍(A2)에서 샘플링한 결과에서, 샘플링 타이밍(A1)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 상승 및 하강에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출하지 않는다. 따라서, 감산 회로(79, 80)의 출력에는 터치 동작에 의한 변화 분이 포함되지 않는다. 여기서, 검출 신호(Vdet2)에 외부 노이즈가 포함되는 경우를 생각한다. 이 경우, 감산 회로(79, 80)의 출력 신호의 양쪽에 노이즈 성분이 포함되게 된다. 후술하는 바와 같이, 감산 회로(79, 80)는, 터치 동작의 영향을 받지 않고, 외부 노이즈의 변화량만을 검출하는 것이다.

디지털 LPF(81~84)는, 감산 회로(77~80)의 출력 신호의 시계열 데이터를 사용하여, 저역 통과 필터의 연산을 행하는 논리 회로이다. 구체적으로는, 디지털 LPF(81)는 감산 회로(77)의 출력 신호의 시계열 데이터를 사용해서 연산을 행하고, 디지털 LPF(82)는 감산 회로(78)의 출력 신호의 시계열 데이터를 사용해서 연산을 행한다. 또한, 디지털 LPF(83)는 감산 회로(79)의 출력 신호의 시계열 데이터를 사용해서 연산을 행하여, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)로서 출력하고, 디지털 LPF(84)는 감산 회로(80)의 출력 신호의 시계열 데이터를 사용해서 연산을 행하여, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)로서 출력한다.

승산 회로(85)는, 디지털 LPF(82)의 출력 신호와 후술하는 위상차 검출 회로(87)의 출력 신호인 위상차 검출 신호(Pdet1)를 승산하는 논리 회로이다. 또한, 시프트 회로(86)는, 승산 회로(85)의 출력 신호의 시계열 데이터를, 후술하는 위상차 검출 회로(87)의 출력 신호인 위상차 검출 신호(Pdet2)에 기초하여 시간축 방향으로 시프트하는 논리 회로이다.

위상차 검출 회로(87)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA, ΔB)를 입력으로 하여, 그 2개의 신호의 시계열 데이터의 위상차를 검출하고, 그 결과를 위상차 검출 신호(Pdet1, Pdet2)로서 출력하는 논리 회로이다.

도 8은 위상차 검출 회로(87)의 회로 구성예를 나타내는 것이다. 이 위상차 검출 회로(87)는, 보간 회로(91)와, 승산 회로(92)와, 푸리에 보간 회로(93)와, 제1 위상차 검출 회로(94)와, 제2 위상차 검출 회로(95)를 갖는다.

보간 회로(91)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)의 시계열 데이터에 대하여 보간 처리를 행하는 논리 회로이다. 제1 위상차 검출 회로(94)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 시계열 데이터와 보간 회로(91)의 출력 신호의 시계열 데이터와의 위상 관계를 검출하는 논리 회로이며, 그 위상 관계가 동상 관계와 역상 관계 중 어느 것인지를 검출하고, 그 결과를 위상차 검출 신호(Pdet1)로서 출력하도록 되어 있다.

승산 회로(92)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)와 제1 위상차 검출 회로(94)의 출력인 위상차 검출 신호(Pdet1)를 승산하는 논리 회로이다. 푸리에 보간 회로(93)는, 승산 회로(92)의 출력 신호의 시계열 데이터에 대하여 푸리에 보간 처리를 행하는 논리 회로이다. 제2 위상차 검출 회로(95)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 시계열 데이터와 푸리에 보간 회로(93)의 출력 신호의 시계열 데이터와의 위상차를 검출하는 논리 회로이다. 제2 위상차 검출 회로(95)가 검출 가능한 위상차는, 제1 위상차 검출 회로(94)에 비해 보다 상세한 것이다. 제2 위상차 검출 회로(95)는, 그 위상차의 검출 결과를 위상차 검출 신호(Pdet2)로서 출력하도록 되어 있다.

감산 회로(88)는, 디지털 LPF(81)의 출력 신호에서 시프트 회로(86)의 출력 신호를 감산하는 논리 회로이다. 레퍼런스 데이터 메모리(89)는, 디지털 신호를 기억해 두는 메모리이며, 터치 센서(43)에 손가락 등이 접촉 또는 근접하지 않은 때의 데이터가 기억되어 있다. 감산 회로(90)는, 감산 회로(88)의 출력 신호에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력 신호를 감산하는 논리 회로이다. 이 감산 회로(90)의 출력 신호는, 신호 처리부(64)의 출력이며, 좌표 추출부(65)에 공급되도록 되어 있다.

여기서, 샘플링 타이밍(B1~B3)에서 샘플링하는 A/D 변환 회로(74~76) 및 감산 회로(77)는, 본 발명에 있어서의 "제1 샘플링 회로"의 일 구체예에 대응한다. 즉, 감산 회로(77)의 출력은, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함한, 제1 계열의 샘플링 신호의 일 구체예에 대응한다.

한편, 샘플링 타이밍(A1~A3)에서 샘플링하는 A/D 변환 회로(71~73) 및 감산 회로(78)는, 본 발명에 있어서의 "제2 샘플링 회로"의 일 구체예에 대응한다. 즉, 감산 회로(78)의 출력은, 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호의 일 구체예에 대응하는 것이다. 단, 본 실시 형태에 있어서, 감산 회로(78)의 출력은, 제2 계열의 샘플링 신호에 있어서의 제2 레벨의 신호 성분을 0(제로)으로 한 것에 상당한다.

디지털 LPF(81, 82)는, 본 발명에 있어서의 "필터 회로"의 일 구체예에 대응한다. 감산 회로(79, 80, 88, 90)와, 디지털 LPF(83, 84)와, 승산 회로(85)와, 시프트 회로(86)와, 위상차 검출 회로(87)와, 레퍼런스 데이터 메모리(89)로 이루어지는 회로 부분은, 본 발명에 있어서의 "연산 회로"의 일 구체예에 대응한다. 이 "연산 회로"의 출력이 본 발명에 있어서의 "터치 검출용 신호"이며, 그 일 구체예에 대응하는 것이, 후술하는 감산 회로(90)의 출력(Dout)이다.

[동작 및 작용]

(전체의 기본 동작)

우선, 본 실시 형태의 정전 용량식 터치 패널(40)의 전체 동작을 설명한다.

Vcom 발생부(41)는, 구동 신호(Vcom)를 발생하여 디멀티플렉서(42)에 공급한다. 디멀티플렉서(42)는, 구동 신호(Vcom)의 공급처를 순차적으로 전환함으로써, 구동 신호(Vcom)를 터치 센서(43)의 복수의 구동 전극(531~53n)에 순서대로 공급한다. 터치 센서(43)의 각 터치 검출 전극(55)으로부터는, 상술한 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리에 기초하여, 구동 신호(Vcom)의 전압 변화 타이밍에 동기한 상승 및 하강을 갖는 파형의 검출 신호(Vdet)가 출력된다. 멀티플렉서(44)는, 터치 센서(43)의 각 터치 검출 전극(55)으로부터 출력된 검출 신호(Vdet)를, 그 취출원을 순차적으로 전환함으로써 순서대로 취출하여, 검출부(45)에 송출한다. 검출부(45)에서는, 아날로그 LPF(62)가, 검출 신호(Vdet)로부터 고주파수 성분을 제거하고, 검출 신호(Vdet2)로서 출력한다. A/D 변환부(63)는, 아날로그 LPF(62)로부터의 검출 신호(Vdet2)를 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(64)는, A/D 변환부(63)의 출력 신호를 기초로, 논리 연산에 의해, 터치 센서(43)에 대한 터치의 유무를 판정한다. 좌표 추출부(65)는, 신호 처리부(64)에 의한 터치 판정 결과를 기초로, 터치 센서 상의 터치 좌표를 검출한다. 이와 같이 하여, 유저가 터치 패널에 터치했을 경우에는, 그 터치 위치가 검출된다.

다음으로, 보다 상세한 동작을 설명한다.

(외란 노이즈가 없을 때의 동작)

우선, 외란 노이즈가 없을 때의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.

도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(40)의 타이밍 차트 예이며, 외란 노이즈가 없을 때의 예를 나타내는 것이다.

도 9의 (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 동작의 유무를 편의적으로 파형에 의해 나타낸 터치 상태 파형을 나타내고, (C)는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타낸다. 여기서, 터치 상태 파형(B)에 있어서, 고 레벨의 구간은 터치 패널에 손가락 등으로 접촉 또는 근접하고 있는 상태를 나타내며, 저 레벨의 구간은 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 나타낸다. 이에 따라, (C)에 도시한 바와 같이, 검출 신호(Vdet2)는, 상술한 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리에 기초하여, 터치 상태 파형이 고 레벨일 때에 작은 진폭의 파형이 되고, 한편으로 터치 상태 파형이 저 레벨일 때에 큰 진폭의 파형이 된다.

도 9의 (D)는 A/D 변환부(63)에 있어서의 6개의 샘플링 타이밍을 나타내고, (E)는 디지털 LPF(82)의 출력을 나타내고, (F)는 디지털 LPF(81)의 출력을 나타낸다. (E)는, 검출 신호(Vdet2)를 타이밍(A3)에서 샘플링한 결과에서, 검출 신호(Vdet2)를 타이밍(A2)에서 샘플링한 결과를 감산한 것이기 때문에, 0(제로)으로 되어 있다. 한편, (F)는, 검출 신호(Vdet2)를 타이밍(B3)에서 샘플링한 결과에서, 검출 신호(Vdet2)를 타이밍(B2)에서 샘플링한 결과를 감산한 것이기 때문에, 터치 동작에 의한 변화 분(이하, "터치 성분"이라 함)도 포함하는 파형이 출력되어 있다. 이것은, 이 회로가, 구동 신호(Vcom)의 하강을 이용하여 터치 성분을 취출하고 있음을 의미한다.

도 9의 (G)는 시프트 회로(86)의 출력을 나타내고, (H)는 감산 회로(88)의 출력을 나타낸다. 도 7에서, 디지털 LPF(82)의 출력은 승산 회로(85)에 공급되는데, 상술한 바와 같이 디지털 LPF(82)의 출력은 0(제로)이기 때문에, 승산 회로(85)의 출력도 0(제로)이 된다. 이 출력은 또한 시프트 회로(86)에 공급되는데, 마찬가지로 하여, 시프트 회로(86)의 출력(G)도 0(제로)이 된다. 따라서, 감산 회로(88)의 출력(H)은, 디지털 LPF(81)의 출력(F)과 동일해진다.

도 9의 (I)는 감산 회로(90)의 출력(Dout)을 나타낸다. 도 7에서, 레퍼런스 데이터 메모리(89)에는, 터치 패널에 손가락 등이 접촉 또는 근접하지 않을 때의 감산 회로(89)의 출력이 기억되어 있다. 감산 회로(90)는, 감산 회로(89)의 출력에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력을 감산함으로써, 터치 성분만을 추출한다. 즉, 감산 회로(90)의 출력(Dout)[도9의 (I)]은, 터치 상태 파형[도 9의 (B)]과 동등해진다.

(외란 노이즈가 있을 때의 동작)

다음으로, 외란 노이즈가 있을 때의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.

도 7에서, 디지털 LPF(81~84)는, A/D 변환부(63)에서의 샘플링에 의한 에일리어싱의 영향을 저감하기 위해서 도입된 것이다. 일반적으로, 샘플링 주파수(fs)에서 샘플링을 행하면, 그 입력 신호의 나이퀴스트 주파수(fs/2) 이상의 주파수 성분이, fs/2 이하의 주파수 성분으로서 출력 신호에 나타난다(에일리어싱). 입력 신호에 있어서의 나이퀴스트 주파수 이상의 성분은 통상적으로 불필요한 것이다. 디지털 LPF(81~84)는, 이 불필요한 신호가 존재하는 주파수 범위를 좁히는 효과가 있다.

도 10은, 디지털 LPF(81~84)의 출력 신호의 주파수 성분이, A/D 변환부(63)의 입력 신호인 검출 신호(Vdet2)의 어느 주파수 성분에 있는 것인가를 나타내는 것이다. 디지털 LPF(81~84)를 도입함으로써, 샘플링 주파수의 정수배 부근에 있는 불필요한 신호의 주파수 대역을 좁히고 있다. 그 대역 폭은, 디지털 LPF(81~84)의 컷오프 주파수(fc)를 사용하여, 2fc로 나타내진다. 이로부터, 컷오프 주파수(fc)는 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 한편, 터치 성분은 디지털 LPF(81~84)를 통과 할 필요가 있다. 따라서, 컷오프 주파수(fc)는 터치 성분의 주파수 정도로 설정된다.

도 10은, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 정수배 부근의 주파수 성분을 갖는 외란 노이즈가 디지털 LPF(81~84)를 통과하는 것을 의미하고 있다. 본 발명은, 이에 의한 오동작을 방지하는 구조도 가지고 있다.

이하, 외란 노이즈가 샘플링 주파수의 홀수배 부근에 있는 경우와, 외란 노이즈가 짝수배 부근에 있는 경우로 나누어서 상세하게 설명한다.

(I) 샘플링 주파수의 홀수배 부근에 외란 노이즈가 있는 경우

도 11은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(40)의 타이밍 차트 예이며, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 3배 부근의 주파수를 갖는 외란 노이즈가 있을 때의 예를 나타내는 것이다.

도 11의 (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 상태 파형을 나타내고, (C)는 외란 노이즈 이외의 신호에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타내고, (D)는 외란 노이즈에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타낸다. 여기서, 설명을 간단하게 하기 위하여, 검출 신호(Vdet2)를 (C)와 (D)로 나누어서 나타냈다. 실제의 검출 신호(Vdet2)의 파형은 이것들을 합한 것이며, 이 합해진 신호가 A/D 변환부(63)에서 샘플링된다. 또한, 전 기간에 걸쳐 터치 패널에 손가락 등이 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 상정하고 있다.

도 11의 (E)는 A/D 변환부(63)에 있어서의 6개의 샘플링 타이밍을 나타내고, (F)는 디지털 LPF(82)의 출력을 나타내고, (G)는 디지털 LPF(81)의 출력을 나타낸다. 도 11의 (F) 및 (G)에는, 도 9의 (E) 및 (F)와 비교하면 명백하듯이, 외란 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림이 나타나 있다. 또한, 도 11의 (F)와 (G)의 파형의 위상 관계는 서로 거의 역상이다. 이것은, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 3배에 가까운 것에 기인하고 있다. 또한, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에는 터치 성분이 포함되어 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 디지털 LPF(81)의 출력과 디지털 LPF(82)의 출력의 위상이 일치하도록 그 위상이 조정된다. 그리고, 그것들의 차분에 의해, 목적하는 터치 검출용 신호를 구할 수 있다.

도 11의 (H)는, 디지털 LPF(84)의 출력 신호인 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)를 나타내고, (I)는 디지털 LPF(83)의 출력 신호인 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)를 나타낸다. (H)와 (I)의 파형을 비교하면, 그 위상 관계는 서로 거의 역상이다. 이것도, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 3배에 가까운 것에 기인하고 있어, (F)와 (G)의 경우와 마찬가지이다. 즉, (F)와 (G)의 위상 관계는, (H)와 (I)의 위상 관계와 동일하게 된다. 한편, (H) 및 (I)는, (F) 및 (G)와는 달리, 터치 성분의 영향을 거의 받지 않는다. 이것은, (F) 와 (G)의 위상차를 보다 높은 정밀도로 검출하기 위해서는, (H)와 (I)를 사용할 수 있음을 의미하고 있다. 따라서, 위상차 검출 회로(87)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)(H)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)(I)의 위상차를 검출하고, 그 결과를 기초로 디지털 LPF(82)의 출력의 위상을 조정[승산 회로(85) 및 시프트 회로(86)] 하도록 되어 있다. (H)와 (I)의 파형의 위상 관계는 서로 거의 역상이기 때문에, 후술하는 바와 같이, 위상차 검출 신호(Pdet1)는 -1이 된다. 또한, 위상차 검출 신호(Pdet2)는, 설명의 편의상, 시프트 회로(86)에서의 위상 쉬프트량이 0(제로)이 되는 값으로 되어 있다.

도 11의 (J)는 시프트 회로(86)의 출력을 나타내고, (K)는 감산 회로(88)의 출력을 나타내고, (L)은 감산 회로(90)의 출력(Dout)을 나타낸다. 상술한 위상차 검출 신호(Pdet1, Pdet2)에 의해, 시프트 회로(86)의 출력(J)은, 디지털 LPF(82)의 출력(F)을 반전시킨 것으로 되어 있다. 감산 회로(88)의 출력(K)은, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에서 시프트 회로(86)의 출력(J)을 감산한 것이다. 이 감산에 의해, 외부 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림은 캔슬되어 있다. 그리고, 감산 회로(90)의 출력(L)은, 감산 회로(88)의 출력(K)에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력을 감산하여, 터치 성분만을 추출한다. 즉, 감산 회로(90)의 출력(L)은, 터치 상태 파형(B)과 동등해진다.

또한, 도 11은, 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 3배에 가까운 경우에 대해서 나타냈지만, 이 경우에 한하지 않고 샘플링 주파수의 홀수배에 가까운 경우라도 마찬가지이다. 또한, 외란 노이즈의 주파수가 샘플링 주파수의 홀수배와 동일한 경우라도 마찬가지이다.

(II) 샘플링 주파수의 짝수배 부근에 외란 노이즈가 있는 경우

도 12는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(40)의 타이밍 차트 예이며, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배 부근의 주파수를 갖는 외란 노이즈가 있을 때의 예를 나타내는 것이다.

도 12의 (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 상태 파형을 나타내고, (C)는 외란 노이즈 이외의 신호에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타내고, (D)는 외란 노이즈에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타낸다. 설명을 간단하게 하고, 도 11과 비교하기 쉽게 하기 위해서, 조건은 도 12와 동일하게 하고 있다.

도 12의 (E)는, A/D 변환부(63)에 있어서의 6개의 샘플링 타이밍을 나타내고, (F)는 디지털 LPF(82)의 출력을 나타내고, (G)는 디지털 LPF(81)의 출력을 나타낸다. 도 12의 (F) 및 (G)에는, 도 11(F) 및 (G)와 마찬가지로, 외란 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림이 나타나 있다. 한편, 도 12의 (F)와 (G)의 위상 관계는 도 11과는 달리 서로 거의 동상이다. 이것은, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배에 가까운 것에 기인하고 있다. 또한, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에는 터치 신호에 관한 정보가 포함되어 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 디지털 LPF(81)의 출력과 디지털 LPF(82)의 출력의 위상이 일치하도록 그 위상이 조정된다. 그리고, 그것들의 차분에 의해, 목적하는 터치 검출용 신호를 구할 수 있다.

도 12의 (H)는, 디지털 LPF(84)의 출력 신호인 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)를 나타내고, (I)는 디지털 LPF(83)의 출력 신호인 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)를 나타낸다. (H)와 (I)의 파형을 비교하면, 그 위상 관계는 서로 거의 동상이다. 이것도, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배에 가까운 것에 기인하고 있어, (F)와 (G)의 경우와 마찬가지이다. 즉, (F)와 (G)의 위상 관계는, (H)와 (I)의 위상 관계와 동일하게 된다. 한편, (H) 및 (I)는, (F) 및 (G)와는 달리 터치 성분의 영향을 거의 받지 않는다. 이것은, (F)와 (G)의 위상차를 보다 높은 정밀도로 검출하기 위해서는, (H)와 (I)를 사용할 수 있음을 의미하고 있다. 따라서, 위상차 검출 회로(87)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)(H)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)(I)의 위상차를 검출하고, 그 결과를 기초로 디지털 LPF(82)의 출력의 위상을 조정[승산 회로(85) 및 시프트 회로(86)] 하도록 되어 있다. (H)와 (I)의 파형의 위상 관계는 서로 거의 동상이기 때문에, 후술하는 바와 같이, 위상차 검출 신호(Pdet1)는 +1이 된다. 또한, 위상차 검출 신호(Pdet2)는, 설명의 편의상, 시프트 회로(86)에서의 위상 쉬프트량이 0(제로)이 되는 값으로 되어 있다.

도 12의 (J)는 시프트 회로(86)의 출력을 나타내고, (K)는 감산 회로(88)의 출력을 나타내고, (L)은 감산 회로(90)의 출력(Dout)을 나타낸다. 상술한 위상차 검출 신호(Pdet1, Pdet2)에 의해, 시프트 회로(86)의 출력(J)은, 디지털 LPF(82)의 출력(F)과 동등한 것으로 되어 있다. 감산 회로(88)의 출력(K)은, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에서 시프트 회로(86)의 출력(J)을 감산한 것이다. 이 감산에 의해, 외부 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림은 캔슬되어 있다. 그리고, 감산 회로(90)의 출력(L)은, 감산 회로(88)의 출력(K)에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력을 감산하여, 터치 성분만을 추출한다. 즉, 감산 회로(90)의 출력(L)은, 터치 상태 파형(B)과 동등해진다.

또한, 도 12는, 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배에 가까운 경우에 대해서 나타냈지만, 이 경우에 한하지 않고 샘플링 주파수의 짝수배에 가까운 경우라도 마찬가지이다. 또한, 외란 노이즈의 주파수가 샘플링 주파수의 짝수배와 동일한 경우에도 마찬가지이다.

[위상차 검출 회로(87)의 동작]

다음으로, 위상차 검출 회로(87)의 동작을 설명한다.

도 8에서, 위상차 검출 회로(87)는, 2단계의 위상차 검출을 행한다. 제1 단계에서는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA, ΔB)의 위상 관계가, 서로 동상 관계와 역상 관계 중 어느 것인지를 검출한다. 제2 단계에서는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA, ΔB)의 더욱 상세한 위상차를 검출한다.

보간 회로(91)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)의 시계열 데이터에 대하여 보간 처리를 행한다. 도 11에서, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)(H)는 샘플링 타이밍(A2)에서 생성된 것인 한편, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)(I)는 샘플링 타이밍(B2)에서 생성된 것이다. 따라서, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)의 시계열 데이터를 기초로, 샘플링 타이밍(B2)에서의 데이터인 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA2)를 보간 처리에 의해 생성한다. 제1 위상차 검출 회로(94)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA2)의 시계열 데이터 및 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 시계열 데이터를 기초로, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 위상 관계를 검출한다. 그 검출 방법으로는, 예를 들어, Σ(|ΔA2+ΔB|)와 Σ(|ΔA2-ΔB|)를 계산하여 그 대소 관계를 비교하는 방법이 가능하다. 즉,

Σ(|ΔA2+ΔB|)>Σ(|ΔA2-ΔB|)

가 성립되는 경우에는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 위상 관계가 서로 동상 관계에 있다. 한편,

Σ(|ΔA2+ΔB|) <Σ(|ΔA2-ΔB|)

가 성립되는 경우에는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 위상 관계는 서로 역상 관계에 있다. 제1 위상차 검출 회로(94)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 위상 관계가 서로 동상 관계의 경우에는 +1, 서로 역상 관계의 경우에는 -1을, 위상차 검출 신호(Pdet1)로서 출력한다.

승산 회로(92)는, 상술한 위상차 검출 신호(Pdet1)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)를 승산한다. 이로 인해, 그 출력 신호는 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)와 거의 동상의 위상 관계를 가지게 된다. 푸리에 보간 회로(93)는, 승산 회로(92)의 출력의 시계열 데이터를 기초로, 예를 들어 10점의 푸리에 보간 처리를 행한다. 또한, 보간 처리로는 푸리에 보간 이외의 것을 사용해도 상관없다. 제2 위상차 검출 회로(95)는, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 시계열 데이터와 푸리에 보간 회로(93)의 출력의 시계열 데이터를 기초로, 보다 상세한 위상차를 검출한다. 그 검출 방법으로는, 예를 들어, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)의 시계열 데이터와 푸리에 보간 회로(93)의 출력의 시계열 데이터를 서로 어긋나게 해서 감산 처리를 행하고, 그 감산 결과가 최소가 되는 최적의 위상 쉬프트량을 구하는 방법이 가능하다. 제2 위상차 검출 회로(95)는, 이 위상 쉬프트량에 관한 정보를 위상차 검출 신호(Pdet2)로서 출력한다.

(외란 노이즈와 터치 성분의 양쪽을 포함하는 경우의 동작)

도 13은, 본 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(40)의 타이밍의 일례를 나타내는 것이다. 여기에서는, 검출 신호(Vdet2)가, 터치 성분과, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배 부근의 주파수를 갖는 외란 노이즈를 포함하는 경우의 예를 나타내고 있다.

도 13의 (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 상태 파형을 나타내고, (C)는 외란 노이즈 이외의 신호에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타내고, (D)는 외란 노이즈에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타낸다. 여기에서는, 설명의 편의상, 검출 신호(Vdet2)를 (C)와 (D)로 나누어서 나타냈다. 실제의 검출 신호(Vdet2)의 파형은 이것들을 중첩시킨 것이며, 이 중첩된 신호가 A/D 변환부(63)에서 샘플링된다.

도 13의 (E)는 A/D 변환부(63)에 있어서의 6개의 샘플링 타이밍을 나타내고, (F)는 디지털 LPF(82)의 출력을 나타내고, (G)는 디지털 LPF(81)의 출력을 나타낸다. (F)에는, 외란 노이즈에 기인하는 파형이 나타나 있다. 한편, (G)에는, 외란 노이즈에 기인하는 파형과 터치 신호에 기인하는 파형의 합을 나타내는 파형이 나타나 있다. (F)와 (G)에서는, 외란 노이즈에 기인하는 파형의 위상 관계는 서로 거의 동상으로 되어 있다. 이것은, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 2배에 가까운 것에 기인하고 있다. 따라서, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)(도시하지 않음)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)(도시하지 않음)의 위상 관계도 서로 거의 동상이 된다. 이로써, 위상차 검출 신호(Pdet1)는 +1이 된다. 또한, 위상차 검출 신호(Pdet2)는, 설명의 편의상, 시프트 회로(86)에서의 위상 쉬프트량이 0(제로)이 되는 값으로 되어 있다.

도 13의 (H)는 시프트 회로(86)의 출력을 나타내고, (I)는 감산 회로(88)의 출력을 나타내고, (J)은 감산 회로(90)의 출력(Dout)를 나타낸다. 상술한 위상차 검출 신호(Pdet1, Pdet2)에 의해, 시프트 회로(86)의 출력(H)은, 디지털 LPF(82)의 출력(F)과 마찬가지의 것으로 되어 있다. 감산 회로(88)의 출력(I)은, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에서 시프트 회로(86)의 출력(H)을 감산한 것이다. 이 감산에 의해, 외부 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림은 캔슬되어 있다. 그리고, 감산 회로(90)의 출력(J)은, 감산 회로(88)의 출력(I)에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력을 감산하여, 터치 성분만을 추출한다. 즉, 감산 회로(90)의 출력 파형(J)은, 터치 상태 파형(B)과 동등해진다.

(외란 노이즈와 터치 성분의 양쪽을 포함하는 경우의 실험예)

도 14는, 정전 용량식 터치 패널(40)의 동작의 실험예를 나타내는 것이다. (A)는, 외란 노이즈의 파형과, 외란 노이즈 및 터치 성분의 파형으로부터, 터치 성분만을 추출하고 있는 것을 나타내고, (B)는, 터치 센서의 복수의 터치 검출 전극에서의 검출 신호에 대한 2치화의 예를 나타낸다. (C)는, (B)에 나타낸 2치화에 의한, 터치 패널상에서의 터치 위치의 검출 예를 나타낸다.

[효과]

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링할 때에 도 6에 도시한 바와 같이, 구동 신호(Vcom)의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍(A1~A3)에 관해서는, 그 모두를 그 상승 직전에 설정하는 한편, 구동 신호(Vcom)의 하강 부근의 3개의 샘플링 타이밍에 관해서는, B1과 B2를 구동 신호(Vcom)의 하강 직전에 위치하고, B3을 하강 직후에 설정하도록 했기 때문에, A1~A3에서의 샘플링 출력은 외란 노이즈 성분을 포함하고, B1~B3에서의 샘플링 출력은 터치 성분과 외란 노이즈 성분을 포함하게 되어, 그 차분에 의해 터치 검출용 신호를 구하는 것이 가능하게 된다.

또한, 샘플링 회로의 후단에 디지털 LPF를 도입함으로써, 외란 노이즈 성분을 저감함과 함께, 신호의 주파수 대역을 저역으로 제한할 수 있다. 이로 인해, 차분을 취해서 터치 검출용 신호를 구하는 연산 회로가 심플해진다. 따라서, 터치 검출을 위한 회로 구성이 작아짐과 함께, 터치 검출의 정밀도도 향상한다.

또한, 종래와 같이 구동 신호의 주파수를 순차적으로 전환해서 검출 조건을 선택할 필요가 없기 때문에, 검출 시간을 짧게 할 수도 있다.

[제1 실시 형태의 변형예]

(변형예 1-1)

상기의 실시 형태에서는, 구동 신호(Vcom)의 하강 근방의 타이밍에서 터치 성분을 취출하고 있지만, 그 대신에, 구동 신호(Vcom)의 상승 근방의 타이밍에서 터치 성분을 취출해도 좋다.

(변형예 1-2)

상기의 실시 형태에서는, 구동 신호(Vcom)의 파형은, 듀티비가 50%에서 약간 어긋난 극성 교번 파형을 사용했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 이 대신에, 예를 들어 도 24에 도시된 바와 같은, 서로 위상이 어긋난 2개의 극성 교번 파형(Y1, Y2)을 포함하는 파형을 사용해도 좋다. 이 경우, 샘플링 타이밍은, 예를 들어 도 24의 (C)와 같이 해도 좋고, 도 24의 (D)와 같이 해도 좋다. 도 24의 (C)에서, 3개의 샘플링 타이밍(A1~A3)은, 그 모두가 극성 교번 파형(Y1)의 상승 직전에 위치한다. 한편, 3개의 샘플링 타이밍(B1~B3)에 대해서는, B1과 B2는 극성 교번 파형(Y1)의 상승 직전에 존재하고, B3은 그 상승 직후에 위치한다. 또한, 도 24의 (D)에서, 3개의 샘플링 타이밍(A1~A3)은, 그 모두가 극성 교번 파형(Y1)의 하강 직전에 위치한다. 한편, 3개의 샘플링 타이밍(B1~B3)에 대해서는, B1과 B2는 극성 교번 파형(Y1)의 하강 직전에 존재하고, B3은 그 상승 직후에 위치한다. 이와 같은 구성에서도, 상기의 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기의 실시 형태의 경우(도 6)에 비해 샘플링 주기를 길게 할 수 있기 때문에, A/D 변환부(63) 등의 소비 전류를 저감할 수 있다. 또한, 본 변형예에 관한 구동 신호(Vcom)의 파형[도 24의 (A)]은, 상기 실시 형태의 경우[도 6의 (A)]와 상이하며, 극성 교번 파형(Y1, Y2)을 합친 주기에서의 서로 다른 극성의 기간을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 1 프레임 내의 양극성의 듀티는 변하지 않고, 홀수 프레임과 짝수 프레임에서 시간 평균값(직류 레벨)이 동등해지므로, 예를 들어 Vcom 발생부(41)가 용량을 통해 AC 구동에 의해 디멀티플렉서(42) 및 터치 센서(43)에 구동 신호(Vcom)를 공급하는 경우에도 생성하기 쉽다.

도 24에서는, 극성 교번 파형(Y1, Y2)은 각각 1주기의 극성 교번 파형으로 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 2주기 이상의 극성 교번 파형이어도 좋다. 이로써, 샘플링 주기를 더욱 길게 할 수 있어, A/D 변환부(63) 등의 소비 전류를 더욱 저감할 수 있다.

<3. 제2 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널에 대해서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다.

[구성예]

(전체 구성예)

도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(140)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 정전 용량식 터치 패널(140)은, Vcom 발생부(141)와, 디멀티플렉서(42)와, 터치 센서(43)와, 멀티플렉서(44)와, 검출부(45)와, 타이밍 제어부(146)와, 저항(R)을 구비하고 있다.

Vcom 발생부(141)는, 터치 센서(43)를 구동하기 위한 구동 신호(Vcom)를 발생하는 회로이다.

타이밍 제어부(146)는, Vcom 발생부(141)와, 디멀티플렉서(42)와, 멀티플렉서(44)와, 검출부(45)의 동작 타이밍을 제어하는 회로이다.

본 실시 형태는, 이 Vcom 발생부(141) 및 타이밍 제어부(146)에 관해서, 제1 실시 형태와 상이하다. 구체적으로는, Vcom 발생부가 발생하는 파형과, 타이밍 제어부에 의해 제어되는 A/D 변환부(63)에서의 샘플링 타이밍이, 제1 실시 형태의 것과 각각 상이하다.

도 16은, 구동 신호(Vcom)의 파형(A) 및 검출 신호(Vdet2)의 파형(B)과 함께, A/D 변환부(63)(C)에서의 샘플링 타이밍을 나타내는 것이다.

구동 신호(Vcom)의 파형은, 제1 진폭을 갖는 제1 극성 교번 파형의 구간과, 제1 진폭과는 다른 제2 진폭을 갖는 제2 극성 교번 파형의 구간이 이어진 주기(T)의 반복 신호이다. 제1 극성 교번 파형은 하강으로부터 시작되며, 그 진폭(제1 진폭)은 2Va다. 마찬가지로, 제2 극성 교번 파형도 또한 하강으로부터 시작되는데, 그 진폭(제2 진폭)은 Va이다.

검출 신호(Vdet2)의 파형은, 구동 신호(Vcom)에 동기한 파형이며, 구동 전극(53)과 터치 검출 전극(55)의 사이의 정전 용량에 따른 진폭을 가지고 있다. 즉, 검출 신호(Vdet2)는, 손가락 등이 접촉 또는 근접하지 않은 상태에서는 큰 진폭의 파형으로 되는 한편, 접촉 또는 근접하고 있는 상태에서는 작은 진폭의 파형으로 된다.

도 16의 (C)에 나타낸 6개의 샘플링 타이밍은, 구동 신호(Vcom)에 동기하고 있고, 각각의 샘플링 주파수(fs)는 구동 신호(Vcom)의 주기(T)의 역수와 동일하다.

이들의 샘플링 타이밍은, 구동 신호(Vcom)의 제1 극성 교번 파형의 상승 부근과 제2 극성 교번 파형의 상승 부근에 각각 3개씩 서로 근접해서 존재한다. 제1 극성 교번 파형의 상승 부근에는, 시간이 빠른 것부터 순서대로 3개의 샘플링 타이밍(A1, A2, A3)이 설정되어 있다. 한편, 제2 극성 교번 파형의 상승 부근에는, 시간이 빠른 것부터 순서대로 3개의 샘플링 타이밍(B1, B2, B3)이 설정되어 있다.

이들의 제1 극성 교번 파형과 제2 극성 교번 파형의 각각의 상승 부근에서의 서로 대응하는 샘플링 타이밍끼리의 시간차는, 구동 신호(Vcom)의 주기(T)의 절반으로 되어 있다. 즉, 샘플링 타이밍(A1)과 샘플링 타이밍(B1)의 시간차, 샘플링 타이밍(A2)과 샘플링 타이밍(B2)의 시간차, 샘플링 타이밍(A3)과 샘플링 타이밍(B3)의 시간차는, 각각 T/2이다.

제1 극성 교번 파형의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍 중, A1과 A2는 그 상승 직전에 위치하고, 한편, A3은 그 상승 직후에 위치하도록 되어 있다. 마찬가지로, 제2 극성 교번 파형의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍 중, B1과 B2는 그 상승 직전에 위치하고, 한편, B3은 그 상승 직후에 위치하도록 되어 있다.

여기서, 감산 회로(77, 78)에 주목한다. 도 16에서, 감산 회로(77)는, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링 타이밍(B3)에서 샘플링한 결과에서, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링 타이밍(B2)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 제2 극성 교번 파형의 상승에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출해 출력한다. 한편, 감산 회로(78)는, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링 타이밍(A3)에서 샘플링한 결과에서, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링 타이밍(A2)에서 샘플링한 결과를 감산하는 것이며, 구동 신호(Vcom)의 제1 극성 교번 파형의 상승에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 변화를 검출해 출력한다. 따라서, 감산 회로(77, 78)는, 구동 신호(Vcom)에 있어서의 제1 및 제2 극성 교번 파형의 각 상승 엣지의 변화량에 대응하여, 서로 다른 크기의 신호를 출력한다. 즉, 감산 회로(77, 78)의 출력에는，모두 터치 성분이 포함되지만, 그 신호의 크기가 서로 다르다. 여기서, 검출 신호(Vdet2)에 외부 노이즈가 포함되는 경우를 더 생각한다. 이 경우, 감산 회로(77, 78)의 출력 신호의 양쪽에 노이즈 성분이 포함되게 된다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 감산 회로(77)의 출력 신호와 감산 회로(78)의 출력 신호의 차분을 취함으로써, 외부 노이즈 성분을 제거하고, 목적하는 터치 검출용 신호를 구할 수 있다.

여기서, 샘플링 타이밍(B1~B3)에서 샘플링하는 A/D 변환 회로(74~76) 및 감산 회로(77)로 이루어지는 회로 부분은, 본 발명에 있어서의 "제1 샘플링 회로"의 일 구체예에 대응한다. 즉, 감산 회로(77)의 출력은, 본 발명에 있어서의 "제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호"의 일 구체예에 대응한다. 한편, 샘플링 타이밍(A1~A3)에서 샘플링하는 A/D 변환 회로(71~73) 및 감산 회로(78)로 이루어지는 회로 부분은, 본 발명에 있어서의 "제2 샘플링 회로"의 일 구체예에 대응한다. 즉, 감산 회로(78)의 출력은, 본 발명에 있어서의 "제1 레벨과는 서로 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호"의 일 구체예에 대응한다.

[동작 및 작용]

(외란 노이즈와 터치 성분의 양쪽을 포함하는 경우의 동작)

도 17은, 본 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널(140)의 타이밍의 일례를 나타내는 것이다. 여기에서는, 검출 신호(Vdet2)가, 터치 성분과, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 4배 부근의 주파수를 가지는 외란 노이즈를 포함할 때의 예를 나타내고 있다.

도 17의 (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 상태 파형을 나타내고, (C)는 외란 노이즈 이외의 신호에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타내고, (D)는 외란 노이즈에 기인하는 검출 신호(Vdet2)의 파형을 나타낸다. 여기서, 설명의 편의상, 검출 신호(Vdet2)를 (C)와 (D)로 나누어서 나타냈다. 실제의 검출 신호(Vdet2)의 파형은 이것들을 중첩시킨 것이며, 이 중첩된 신호가 A/D 변환부(63)에서 샘플링된다.

도 17의 (E)는 A/D 변환부(63)에 있어서의 6개의 샘플링 타이밍을 나타내고, (F)는 디지털 LPF(82)의 출력을 나타내고, (G)는 디지털 LPF(81)의 출력을 나타낸다. (F)와 (G)에는，모두 외란 노이즈에 기인하는 파형과 터치 신호에 기인하는 파형의 합을 나타내는 파형이 나타나 있다. 단, 터치 신호에 기인하는 파형은, (F)와 (G)로 그 크기가 서로 상이하다. 한편, 외란 노이즈에 기인하는 파형에 관해서는, (F)와 (G)로 그 위상 관계가 서로 거의 동상으로 되어 있다. 이것은, 상정하고 있는 외란 노이즈의 주파수가, A/D 변환부(63)의 샘플링 주파수의 4배에 가까운 것에 기인하고 있다. 따라서, 노이즈 변화량 검출 신호(ΔA)(도시하지 않음)와 노이즈 변화량 검출 신호(ΔB)(도시하지 않음)의 위상 관계도 서로 거의 동상이 된다. 이로 인해, 위상차 검출 신호(Pdet1)는 +1이 된다. 또한, 위상차 검출 신호(Pdet2)는, 설명의 편의상, 시프트 회로(86)에서의 위상 쉬프트량이 0(제로)이 되는 값으로 되어 있다.

도 17의 (H)는 시프트 회로(86)의 출력을 나타내고, (I)는 감산 회로(88)의 출력을 나타내고, (J)는 감산 회로(90)의 출력(Dout)을 나타낸다. 상술한 위상차 검출 신호(Pdet1, Pdet2)에 의해, 시프트 회로(86)의 출력(H)은, 디지털 LPF(82)의 출력(F)과 마찬가지의 것으로 되어 있다. 감산 회로(88)의 출력(I)은, 디지털 LPF(81)의 출력(G)에서 시프트 회로(86)의 출력(H)을 감산한 것이다. 이 감산에 의해, 외부 노이즈에 기인하는 파형의 흔들림은 캔슬되어 있다. 그리고, 감산 회로(90)는, 감산 회로(88)의 출력(I)에서 레퍼런스 데이터 메모리(89)의 출력을 감산하여, 터치 성분만을 포함하는 출력(J)을 출력한다. 즉, 감산 회로(90)의 출력(J)은, 터치 상태 파형(B)과 동등해진다. 또한, 그 밖의 부분의 동작은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

[효과]

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 검출 신호(Vdet2)를 샘플링할 때에 도 16에 도시한 바와 같이, 구동 신호(Vcom)의 제1 극성 교번 파형의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍 중, A1과 A2는 그 상승 직전에 설정하는 한편, A3은 그 상승 직후에 설정하고, 마찬가지로, 구동 신호(Vcom)의 제2 극성 교번 파형의 상승 부근의 3개의 샘플링 타이밍에 대해서도, B1과 B2는 그 상승 직전에 설정하는 한편, B3은 그 상승 직후에 설정하도록 했기 때문에, A1~A3에서의 샘플링 출력은 소정의 크기의 터치 성분과 외란 노이즈 성분을 포함하고, B1~B3에서의 샘플링 출력은 A1~A3에서의 샘플링 출력 중의 터치 성분과는 서로 다른 크기의 터치 성분과 외란 노이즈 성분을 포함하게 된다. 따라서, 그것들의 차분을 취함으로써 외란 노이즈 성분을 캔슬할 수 있고, 목적하는 터치 검출용 신호를 구하는 것이 가능해진다. 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이다.

[제2 실시 형태의 변형예]

(변형예 2-1)

상기의 실시 형태에서는, 구동 신호(Vcom)에 있어서의 제1 및 제2 극성 교번 파형 모두가, 상승 근방의 타이밍에서 터치 성분을 취출하고 있는데, 그 대신에, 구동 신호(Vcom)의 하강 근방의 타이밍에서 터치 성분을 취출해도 좋다. 이 경우, 도 16에서, 구동 신호(Vcom)는, 제1 및 제2 극성 교번 파형 모두가, 상승으로부터 시작되는 파형으로 하면 좋다.

(변형예 2-2)

또한, 예를 들어, 상기의 실시 형태에서는, 구동 신호(Vcom)의 제1 극성 교번 파형의 진폭은 제2 극성 교번 파형의 진폭의 2배로 했는데, 그 대신에, 1배 외에는 어떤 배수로 설정해도 좋다. 즉, 1배보다 커도 되고, 1배 미만이라도 좋다. 예를 들어, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 구동 신호(Vcom)의 제1 극성 교번 파형의 진폭을 제2 극성 교번 파형의 진폭의 0배로 하여도 좋다.

<4. 제3 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 대해서 설명한다. 또한, 상기 제1 및 제2 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 패널과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다.

[구성예]

(전체 구성예)

도 20은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(240)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 정전 용량식 터치 패널(240)은, Vcom 발생부(41)(141)와, 디멀티플렉서(242)와, 표시부(243)와, 멀티플렉서(44)와, 검출부(45)와, 타이밍 제어부(46)(146)와, 저항(R)을 구비하고 있다. 여기서, Vcom 발생부(41)가 이용되는 경우는 타이밍 제어부(46)가 이용되거나, 또는, Vcom 발생부(141)가 이용되는 경우는 타이밍 제어부(146)가 이용된다.

디멀티플렉서(242)는, Vcom 발생부(41) 또는 Vcom 발생부(141)로부터 공급된 구동 신호(Vcom)를, 후술하는 표시부(243)의 복수의 구동 전극에 순서대로 공급할 때, 그 공급처를 전환하는 회로이다.

표시부(243)는, 터치 센서(43)와 액정 표시 디바이스(244)를 갖는 디바이스이다.

게이트 드라이버(245)는 액정 표시 디바이스(244)에 표시하는 수평 라인을 선택하기 위한 신호를 액정 표시 디바이스(244)에 공급하는 회로이다.

소스 드라이버(246)는 화상 신호를 액정 표시 디바이스(244)에 공급하는 회로이다.

[표시부(243)의 구성예]

도 21은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시부(243)의 주요부 단면 구조의 예를 나타내는 것이다. 이 표시부(243)는, 화소 기판(2)과, 이 화소 기판(2)에 대향해서 배치된 대향 기판(5)과, 화소 기판(2)과 대향 기판(5)의 사이에 설치된 액정층(6)을 구비하고 있다.

화소 기판(2)은, 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)과, 이 TFT 기판(21) 상에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(22)을 갖는다. TFT 기판(21)에는, 도시하지 않지만, 각 화소의 TFT(박막 트랜지스터)나, 각 화소 전극에 화상 신호를 공급하는 소스선, 각 TFT를 구동하는 게이트선 등의 배선이 형성되어 있다. 또한,그 밖에, 도 20에 나타낸 회로의 일부 혹은 모두를 포함해서 형성되어 있어도 좋다.

대향 기판(5)은, 유리 기판(51)과, 이 유리 기판(51)의 한쪽 면에 형성된 컬러 필터(52)와, 이 컬러 필터(52) 상에 형성된 구동 전극(53)을 갖는다. 컬러 필터(52)는, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열해서 구성한 것으로, 각 표시 화소에 R, G, B의 3색이 1쌍으로서 대응되어 있다. 구동 전극(53)은, 터치 검출 동작을 행하는 터치 센서(43)의 구동 전극으로서도 공용되는 것이며, 도 1에서의 구동 전극(E1)에 상당한다. 구동 전극(53)은, 콘택트 도전 기둥(7)에 의해 TFT 기판(21)과 연결되어 있다. 이 콘택트 도전 기둥(7)을 통해, TFT 기판(21)으로부터 구동 전극(53)으로 교류 구형 파형의 구동 신호(Vcom)가 인가되도록 되어 있다. 이 구동 신호(Vcom)는, 화소 전극(22)에 인가되는 화소 전압과 함께 각 화소의 표시 전압을 획정하는 것인데, 터치 센서의 구동 신호로서도 공용되는 것이며, 도 1의 구동 신호원(S)으로부터 공급되는 교류 구형파(Sg)에 상당한다.

유리 기판(51)의 다른 쪽 면에는, 터치 센서용의 검출 전극인 터치 검출 전극(55)이 형성되고, 또한, 이 터치 검출 전극(55) 상에는, 편광판(56)이 배치되어 있다. 이 터치 검출 전극(55)은, 터치 센서의 일부를 구성하는 것으로, 도 1에서의 검출 전극(E2)에 상당한다.

액정층(6)은, 전계의 상태에 따라서 그곳을 통과하는 광을 변조하는 것이며, 예를 들어, TN(트위스티드 네마틱), VA(수직 배향), ECB(전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정이 사용된다.

또한, 액정층(6)과 화소 기판(2)의 사이 및 액정층(6)과 대향 기판(5)의 사이에는, 각각 배향막이 배치되고, 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판이 배치되는데, 여기에서는 도시를 생략하고 있다.

도 21에 나타낸 표시부에 사용되는 터치 센서의 구성예로는, 도 5에 나타낸 것을 사용할 수 있다.

도 22는, 액정 표시 디바이스(244)에 있어서의 화소 구조의 구성예를 나타내는 것이다. 액정 표시 디바이스(244)에는, TFT 소자(Tr)와 액정 소자(LC)를 갖는 복수의 표시 화소(20)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.

표시 화소(20)에는, 소스선(25)과, 게이트선(26)과, 구동 전극(53)(531~53n)이 접속되어 있다. 소스선(25)은, 각 표시 화소(20)에 화상 신호를 공급하기 위한 신호선이며, 소스 드라이버(46)에 접속되어 있다. 게이트선(26)은, 표시를 행하는 표시 화소(20)를 선택하는 신호를 공급하기 위한 신호선이며, 게이트 드라이버(45)에 접속되어 있다. 이 예에서는, 각 게이트선(26)은, 수평하게 배치된 모든 표시 화소(20)와 접속되어 있다. 즉, 이 액정 표시 디바이스(244)는, 각 게이트선(26)의 제어 신호에 의해, 수평 라인마다 표시하도록 되어 있다. 구동 전극(53)은, 액정을 구동하기 위한 구동 신호를 인가하는 전극이며, 구동 전극 드라이버(54)에 접속되어 있다. 이 예에서는, 각 구동 전극은, 수평하게 배치된 모든 표시 화소(20)와 접속되어 있다. 즉, 이 액정 표시 디바이스(244)는, 각 구동 전극의 구동 신호에 의해, 수평 라인마다 구동 되도록 되어 있다.

[동작 및 작용]

본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 상기의 제1 및 제2 실시 형태에 있어서의 터치 센서를 액정 표시 디바이스와 함께 형성한, 소위 인셀 타입의 터치 패널이며, 액정 표시와 함께 터치 검출을 행하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 예에서는, 구동 전극(53)과 터치 검출 전극(55)의 사이의 유전체층[유리 기판(51) 및 컬러 필터(52)]이 용량(C1)의 형성에 기여한다. 이 장치에서의 터치 검출에 관한 동작은, 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 것과 완전히 동일하므로, 그 설명을 생략하고, 여기에서는 표시에 관한 동작만 설명한다.

이 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에서는, 소스선(25)을 통해 공급된 화소 신호가, 게이트선(26)에 의해 선 순차적으로 선택된 표시 화소(20)의 TFT 소자(Tr)를 통해서 액정 소자(LC)의 화소 전극(22)에 인가됨과 함께, 구동 전극(53)(531~53n)에, 극성이 교번하는 구동 신호(Vcom)가 인가된다. 이로 인해, 액정 소자(LC)에 화소 데이터가 기입되어 화상 표시가 행해진다.

또한, 구동 전극(53)(531~53n)에 대한 구동 신호(Vcom)의 인가는, 표시 동작에 동기해서 개개의 구동 전극(531~53n)마다 선 순차적으로 행하도록 해도 좋지만, 표시 동작과는 별도의 타이밍에서 행하도록 해도 좋다. 후자의 경우에는, 복수개의 구동 전극군 단위로 선 순차적으로 구동 신호(Vcom)를 인가하도록 해도 좋다.

또한, 구동 신호(Vcom) 중 정 구간의 전압 파형만을 구동 전극(531~53n)에 인가하고, 부 구간의 전압 파형에 대해서는, 구동 전극(531~53n)에 인가하지 않도록 해도 좋다. 혹은, 구동 신호(Vcom) 중 정 구간의 전압 파형을 동시에 인가하는 구동 전극의 개수와, 부 구간의 전압 파형을 일시에 인가하는 구동 전극의 개수를 상이하게 하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 터치 검출 신호(Vdet)의 파형이 정부 비대칭이 되므로, 노이즈 제거를 위해서 설치된 아날로그 저역 통과 필터(62)에 의해 터치 검출 신호(Vdet)에 있어서의 정부의 신호 파형도 캔슬되어, 터치 검출이 저해되는 것을 피할 수 있다.

[효과]

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 터치 센서를 액정 표시 디바이스와 일체로 형성하고, 표시 구동을 위한 공통 전극과 터치 검출을 위한 구동 전극을 겸용함과 함께, 표시를 위한 극성 반전 구동에 사용되는 공통 구동 신호를, 터치 검출을 위한 구동 신호로도 사용하도록 했기 때문에, 박형이면서, 또한 심플한 구성의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 실현이 가능해진다. 그 밖의 효과는, 상기의 제1 및 제2 실시 형태의 경우와 마찬가지이다.

[제3 실시 형태의 변형예]

(변형예 3-1)

상기의 실시 형태에서는, TN(트위스티드 네마틱)이나 VA(수직 배향), ECB(전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정을 사용한 액정 표시 디바이스(244)와 터치 센서(43)를 일체화해서 표시부를 구성하는 예에 대해서 설명했는데, 그 대신에, FFS(프린지 필드 스위칭)나 IPS(인플레인 스위칭) 등의 횡전계 모드의 액정을 사용한 액정 표시 디바이스와 터치 센서를 일체화해도 좋다. 예를 들어, 횡전계 모드의 액정을 사용한 경우에는, 표시부(243B)를, 도 23에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다. 이 도는, 표시부(243B)의 주요부 단면 구조의 일례를 나타내는 것이며, 화소 기판(2B)과 대향 기판(5B)의 사이에 액정층(6B)이 협지된 상태를 나타내고 있다. 그 밖의 각부 명칭이나 기능 등은 도 21의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 이 예에서는, 도 21의 경우와는 달리, 표시용과 터치 검출용의 양쪽에 겸용되는 구동 전극(53)은, TFT 기판(21)의 바로 위에 형성되고, 화소 기판(2B)의 일부를 구성한다. 구동 전극(53)의 상방에는, 절연층(23)을 통해 화소 전극(22)이 배치된다. 이 경우, 구동 전극(53)과 터치 검출 전극(55)의 사이의, 액정층(6B)도 포함하는 모든 유전체가 용량(C1)의 형성에 기여한다.

<5. 적용예>

다음으로, 도 25~도 29를 참조하여, 상기 실시 형태 및 변형예에서 설명한 정전 용량식 터치 패널 및 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 적용예에 대해서 설명한다. 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 패널 및 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 혹은 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 실시 형태 등의 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 혹은 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 혹은 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다.

(제1 적용예)

도 25는, 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 텔레비전 장치의 외관을 나타내는 것이다. 이 텔레비전 장치는, 예를 들어, 프론트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있고, 상기 영상 표시 화면부(510)는, 상기 실시 형태 등에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의해 구성되어 있다.

(제2 적용예)

도 26은, 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 디지털 카메라의 외관을 나타내는 것이다. 상기 디지털 카메라는, 예를 들어, 플래시용의 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있고, 상기 표시부(522)는, 상기 실시 형태 등에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의해 구성되어 있다.

(제3 적용예)

도 27은, 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 외관을 나타내는 것이다. 상기 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들어, 본체(531), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(532) 및 화상을 표시하는 표시부(533)를 갖고 있고, 그 표시부(533)는, 상기 실시 형태 등에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의해 구성되어 있다.

(제4 적용예)

도 28은, 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 나타내는 것이다. 상기 비디오 카메라는, 예를 들어, 본체부(541), 상기 본체부(541)의 전방측면에 설치된 피사체 촬영용의 렌즈(542), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(543) 및 표시부(544)를 갖고 있다. 그리고, 상기 표시부(544)는, 상기 실시 형태 등에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의해 구성되어 있다.

(제5 적용예)

도 29는, 상기 실시 형태 등의 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 휴대 전화기의 외관을 나타내는 것이다. 상기 휴대 전화기는, 예를 들어, 상측 하우징(710)과 하측 하우징(720)을 연결부(힌지부)(730)로 연결한 것이며, 디스플레이(740), 서브 디스플레이(750), 픽처 라이트(760) 및 카메라(770)를 갖고 있다. 상기 디스플레이(740) 또는 서브 디스플레이(750)는, 상기 실시 형태 등에 관한 정전 용량식 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의해 구성되어 있다.

이상, 몇 개의 실시 형태 및 변형예에 대해서 설명했는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니라 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기의 각 실시 형태에서는, 구동 신호(Vcom)는 극성 반전하는 주기(T)의 구형파로 했기 때문에, 그 중심 전위가 0V로 되어 있지만, 그 대신에, 그 중심 전위를 0V 이외의 전위로 하여도 좋다.

Claims (15)

1. 터치 검출용 구동 신호가 각각 인가되는 복수의 구동 전극과,
   상기 복수의 구동 전극과 교차하도록 배치되고, 그 교차 부분에 정전 용량이 형성됨과 함께, 상기 구동 신호에 동기한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
   상기 복수의 터치 검출 전극으로부터 각각 출력되는 검출 신호로부터, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제1 샘플링 회로와,
   상기 터치 검출 전극으로부터 출력되는 검출 신호로부터, 상기 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제2 샘플링 회로와,
   상기 제1 및 제2 샘플링 회로로부터 각각 출력된 상기 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호에 대하여, 소정 주파수 이상의 대역을 차단하는 고역 차단 처리(high range cut process)를 행하는 필터 회로와,
   상기 필터 회로의 출력에 기초하여, 터치 검출용 신호를 구하는 연산 회로
   를 포함하는, 정전 용량식 터치 패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산 회로는 상기 제1 및 제2 샘플링 회로로부터 각각 출력된 상기 제1 계열의 샘플링 신호와 상기 제2 계열의 샘플링 신호의 차분을 취함으로써 상기 터치 검출용 신호를 구하는, 정전 용량식 터치 패널.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동 신호는, 제1 전압의 구간과, 상기 제1 전압과는 다른 제2 전압의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호이며,
   상기 복수의 구동 전극의 각각에 상기 구동 신호가 순차 시분할적으로 인가되도록 주사 제어가 행해지는, 정전 용량식 터치 패널.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 샘플링 회로에서의 샘플링의 주기가 동일하고, 또한 그 타이밍이 서로 반주기분 어긋나 있는, 정전 용량식 터치 패널.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연산 회로는, 상기 필터 회로에 의해 처리된 상기 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호 중 적어도 한쪽의 위상을 조정해서 양쪽 위상을 서로 일치시킨 다음, 그들의 2개의 샘플링 신호의 차분을 취함으로써 상기 터치 검출용 신호를 구하는, 정전 용량식 터치 패널.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 레벨의 신호 성분이 제로 레벨인, 정전 용량식 터치 패널.
7. 제6항에 있어서,
   상기 구동 신호의 듀티비가 50%에서 어긋나 있는, 정전 용량식 터치 패널.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 샘플링 회로는 상기 구동 신호에서의 한쪽의 전압 변화점 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하고,
   상기 제2 샘플링 회로는 상기 구동 신호에서의 다른 쪽의 전압 변화점 직전의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하는, 정전 용량식 터치 패널.
9. 제1항에 있어서,
   상기 구동 신호는, 제1 진폭을 갖는 제1 극성 교번 파형의 구간과, 상기 제1 진폭과는 다른 제2 진폭을 갖는 제2 극성 교번 파형의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호인, 정전 용량식 터치 패널.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 회로는 상기 제1 극성 교번 파형에서의 극성 반전 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하고,
    상기 제2 샘플링 회로는 상기 제2 극성 교번 파형에서의 극성 반전 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하는, 정전 용량식 터치 패널.
11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호는 서로 위상이 어긋난 제1 극성 교번 파형 및 제2 극성 교번 파형의 구간을 포함하는 주기적 파형의 신호인, 정전 용량식 터치 패널.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 회로는 상기 제1 극성 교번 파형에서의 전압 변화점 중 어느 하나의 전후의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하고,
    상기 제2 샘플링 회로는 상기 제2 극성 교번 파형에서의 전압 변화점 중 어느 하나의 직전의 서로 근접한 복수의 타이밍에서 상기 검출 신호를 샘플링하는, 정전 용량식 터치 패널.
13. 터치 검출용 구동 신호가 각각 인가되는 복수의 구동 전극과,
    상기 복수의 구동 전극과 교차하도록 배치되고, 그 교차 부분에 정전 용량이 형성됨과 함께, 상기 구동 신호에 동기한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 복수의 터치 검출 전극으로부터 각각 출력되는 검출 신호로부터, 제1 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제1 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제1 샘플링 회로와,
    상기 터치 검출 전극으로부터 출력되는 검출 신호로부터, 상기 제1 레벨과는 다른 제2 레벨의 신호 성분과 노이즈 성분을 포함하는 제2 계열의 샘플링 신호를 추출하는 제2 샘플링 회로와,
    상기 제1 및 제2 샘플링 회로로부터 각각 출력된 상기 제1 계열 및 제2 계열의 샘플링 신호에 대하여, 소정 주파수 이상의 대역을 차단하는 고역 차단 처리를 행하는 필터 회로와,
    상기 필터 회로의 출력에 기초하여, 터치 검출용 신호를 구하는 연산 회로와,
    화상 신호에 기초하여 화상을 표시하는 표시부
    를 포함하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 표시부는 액정 소자를 이용하여 구성되고,
    상기 터치 검출용 구동 신호는 상기 표시부를 구동하는 표시 구동 신호의 일부를 겸하고 있는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 표시 구동 신호는 상기 화상 신호에 기초하는 화소 신호와 공통 신호를 포함하고,
    상기 표시부는 상기 화소 신호 및 상기 공통 신호에 기초하는 상기 액정 소자에 대한 인가 전압의 극성을 시분할적으로 반전시키는 극성 반전 구동에 의해 표시가 행해지는 것이며,
    상기 터치 검출용 구동 신호가 상기 공통 신호를 겸하고 있는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.

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