WO2012147634A1 - 入力装置、接触位置検出方法、および入力装置を備える表示装置 - Google Patents

入力装置、接触位置検出方法、および入力装置を備える表示装置 Download PDF

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杉田 靖博
和寿 木田
有史 八代
山岸 慎治
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シャープ株式会社
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    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Definitions

  • a capacitive touch panel that detects the position of an object to be detected such as an operator's finger or pen based on a change in capacitance.
  • a touch input device using such a capacitive touch panel is generally used in combination with a display device such as a liquid crystal display device.
  • the size of the area of the drive electrode and the width of the drive electrode may be described as synonymous.
  • the number of times corresponding to the total number of drive electrodes within one vertical scanning period (referred to as the time required for driving from one drive electrode to the other drive electrode). Only the drive electrode needs to be selected and driven. That is, the drive frequency is lowered by the amount corresponding to the reduced width of the drive electrode (one vertical scanning period is lengthened). This decrease in drive frequency means that the position detection operation of the detection object is delayed. Further, if the drive frequency is not lowered, the sampling capacitor is not sufficiently charged, so the S / N ratio is lowered.
  • an object of the present invention is to provide an input device with improved detection accuracy without reducing the drive frequency and the S / N ratio. Another object of the present invention is to provide a method for detecting a contact position of an object to be detected on a touch panel with improved detection accuracy without reducing the drive frequency and S / N ratio. Another object of the present invention is to provide a display device including an input device with improved detection accuracy without reducing the driving frequency and the S / N ratio.
  • the drive signal generation circuit has Nd switching elements each having a control terminal connected to each bistable circuit; One of the plurality of signals having different potentials is applied to one of the conduction terminals of the Nd switching elements, The other of the conduction terminals of the Nd switching elements is connected to the Nd drive electrodes of the drive electrode group corresponding to each bistable circuit, A signal having the highest voltage among the plurality of signals having different voltages is provided on one of the conduction terminals of the switching element in which the other of the conduction terminals is connected to the drive electrode located in the center of the drive electrode group corresponding to each bistable circuit.
  • a twelfth aspect of the present invention is any one of the first to eleventh aspects of the present invention,
  • the Nd is an odd number.
  • a thirteenth aspect of the present invention includes M (M is a natural number of 5 or more) drive electrodes, and a plurality of detection electrodes that form capacitance between the drive electrodes, and the M drive electrodes And a plurality of detection electrodes orthogonal to each other and a method for detecting a contact position of an object to be detected on a touch panel arranged in a matrix,
  • the M drive electrodes are sequentially driven by a predetermined selection period in units of a drive electrode group composed of continuous Nd (3 ⁇ Nd ⁇ M) drive electrodes, and one of the continuous selection periods is selected.
  • a fourteenth aspect of the present invention is a display device, A display for displaying an image;
  • An input device The input device is: M (M is a natural number of 5 or more) drive electrodes, and a plurality of detection electrodes that form capacitance between the drive electrodes, and the M drive electrodes and the plurality of detection electrodes Touch panels that are orthogonal to each other and arranged in a matrix,
  • the M drive electrodes are connected to the M drive electrodes, and the M drive electrodes are sequentially driven by a predetermined selection period in units of a drive electrode group composed of continuous Nd (3 ⁇ Nd ⁇ M) drive electrodes.
  • a plurality of drive electrodes are simultaneously driven in each selection period, and the number of drive electrodes driven for each selection period is shifted to a plurality. Further, the detection voltage obtained when the detection object is not in contact with the position corresponding to each drive electrode group and the detection voltage obtained when the detection object is in contact with the position corresponding to the drive electrode The variation voltage, which is the difference, becomes smaller as the contact position of the detection object moves away from the position corresponding to the center of the drive electrode group.
  • the drive electrodes located in the center of the drive electrode group driven in one selection period and the drive electrodes group driven in the other selection period are centered.
  • the drive electrode ahead of the positioned drive electrode DL overlaps each other.
  • the fluctuating voltage which decreases as the contact position of the detection object moves away from the position corresponding to the center of the drive electrode group, overlaps so that the drive electrode groups adjacent to each other complement each other.
  • the detection accuracy can be increased without reducing the drive frequency and the S / N ratio.
  • the fluctuation voltage which is the difference from the detection voltage obtained when the contact is detected, decreases linearly as the contact position of the detection object moves away from the position corresponding to the center of the drive electrode group.
  • the drive circuit can be realized by the shift register and the drive signal generation circuit.
  • the eighth aspect of the present invention it is possible to detect the coordinates of a fine object to be detected such as a pen with high accuracy.
  • the drive circuit can be realized by a thin film transistor.
  • the same effect as in the first aspect of the present invention can be achieved.
  • FIG. 1 It is a circuit diagram which shows the structure by the side of the last stage of the drive signal generation circuit in the said 2nd Embodiment.
  • (A) to (C) are plan views for explaining a state in which a drive electrode to be driven transitions in the second embodiment.
  • It is a block diagram which shows the structure of a part of touch panel in the 3rd Embodiment of this invention.
  • It is a circuit diagram which shows the structure of the drive signal generation circuit in the 4th Embodiment of this invention.
  • FIGS. 30A to 30 (C) are plan views for explaining a state in which a drive electrode to be driven transitions in a conventional touch input device.
  • the conventional touch input device according to FIGS. 30A to 30C is referred to as a “first conventional example”.
  • the number of drive electrodes in the first conventional example is K (DL (1) to DL (K)).
  • the driving electrodes driven in the selection periods T1 to T3 are indicated by hatching (FIGS. 31A to 31C and 32A described later). ) To FIG. 32 (C), FIG. 17 (A) to FIG. 17 (C), and FIG. 21 (A) to FIG. 21 (C)).
  • the selection period T2 is a period subsequent to the selection period T1
  • the selection period T3 is a period subsequent to the selection period T2.
  • the drive electrodes are driven by being shifted one by one every selection period.
  • the number of drive electrodes driven simultaneously in each selection period is referred to as “simultaneous drive number Nd”.
  • the number of shifts of the drive electrodes driven for each selection period is referred to as “shift number Ns”.
  • the simultaneous drive number Nd is 1, and the shift number Ns is 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a mutual capacitive touch panel when an object to be detected is not in contact.
  • the touch panel includes a first dielectric 301, a drive electrode DL and a detection electrode SL arranged to face each other with the first dielectric 301 interposed therebetween, and a detection electrode SL.
  • the second dielectric 302 is arranged.
  • a capacitor (hereinafter referred to as “interelectrodelectrodelectrodelectrodelectrodelectrode capacitor Cf”) is formed between the drive electrode DL and the detection electrode SL.
  • a drive signal is applied to the drive electrode DL from the outside. Charge is induced in the detection electrode SL by this drive signal.
  • a sampling capacitor with one end grounded is connected to the detection electrode SL (not shown). Therefore, this sampling capacitor is charged according to the charge induced in the detection voltage SL.
  • driving electrode DL driving electrode DL
  • second insulating substrate 113 disposed on M driving electrodes DL (1) to DL (M)
  • N detection electrodes SL (1) to SL (N) arranged on the surface of the insulating substrate 113 detection electrodes SL
  • cover glass 115 disposed on SL (N).
  • the direction in which the drive electrodes DL (1) to DL (M) are arranged is referred to as “X direction”
  • the direction in which the detection electrodes SL (1) to SL (N) are arranged is referred to as “Y direction”.
  • the width of each drive electrode is 1 / m of that in the first conventional example, and the number of drive electrodes is m times. That is, the number M of drive electrodes DL in the present embodiment corresponds to the number K ⁇ m of drive electrodes DL in the second conventional example and the third conventional example.
  • the changeover switches SW (1) to SW (K) correspond to the drive electrode groups GDL (1) to GDL (K), respectively.
  • Each drive electrode group GDL is composed of five drive electrodes DL.
  • the drive electrode group GDL (i) includes five drive electrodes DL (j ⁇ 2) to DL (j + 2).
  • the drive electrode group GDL (i ⁇ 1) in the previous stage (hereinafter simply referred to as “previous stage”) of the drive electrode group GDL (i) in the X direction includes five drive electrodes DL (j-5) to DL (j ⁇ 1).
  • the last drive electrode group GDL (K) is composed of five drive electrodes DL (M-4) to DL (M).
  • the drive electrode group GDL (K) and the previous drive electrode group GDL (K-1) are in front of the drive electrode DL (M-2) located in the center of the drive electrode group GDL (K) and are driven.
  • Two drive electrodes DL (K-4) and DL (K-3) behind the drive electrode DL (M-5) located in the center of the electrode group GDL (K-1) overlap each other.
  • the two s drive electrodes DL (M-1) and DL (M) behind the drive electrode DL (M-2) located at the center of the drive electrode group GDL (K) overlap with other drive electrode groups GDL. Not done.
  • the common terminal of the changeover switch SW (i) is connected to the drive electrodes DL (j ⁇ 1) to (j-3), respectively, via, for example, 1 to 3 resistance elements Rd.
  • the drive electrode DL (j-3) is also connected to the common terminal of the selector switch SW (i-1) preceding the selector switch SW (i).
  • the common terminal of the changeover switch SW (i) is connected to the drive electrodes DL (j + 1) to DL (j + 3) via, for example, 1 to 3 resistance elements Rd.
  • the drive electrode DL (j + 3) is also connected to the common terminal of the selector switch SW (i + 1) at the subsequent stage of the selector switch SW (i).
  • Vd (i) Vnc ⁇ Vs (i) (1)
  • Vnc represents the detection voltage Vs obtained by the detection circuit 141 when each drive electrode group is driven and the object to be detected is not in contact with the drive electrode group.
  • this Vnc is referred to as “non-contact voltage Vnc”.
  • the fluctuation voltage Vd (i) obtained by the above equation (1) is 0 when the detection object is not in contact with the drive electrode group GDL (i).
  • the fluctuation voltage Vd (i) may be simply referred to as “fluctuation voltage Vd”.
  • Vs (i ⁇ 1) and Vs (i) are obtained by the following equations (3) and (4), respectively.
  • Vso (j-2) represents the detection voltage Vs obtained when the pen 304 is in contact with only the drive electrode DL (j-2).
  • Vso (j ⁇ 1) represents a detection voltage Vs obtained when the pen 304 is in contact with only the drive electrode DL (j ⁇ 1).
  • the coordinates of the contact position of the detection object in the X direction can be acquired.
  • the above-described processing is performed on the N detection circuits 141 (1) to 141 (N), thereby obtaining two-dimensional coordinates in the X direction and the Y direction.
  • the coordinates in the Y direction can be acquired based on which of the detection circuits 141 (1) to 141 (N) the detection voltage Vs is obtained from.
  • the resolution of position detection in the Y direction can be increased by increasing the number of detection circuits 141.
  • the coordinate data CD obtained by the coordinate acquisition unit 155 as described above is output to the outside of the touch input device 100.
  • the second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except for the drive signal generation circuit 132 and the drive electrode DL.
  • the same referential mark is attached
  • the drive signal generation circuit 132 in this embodiment corresponds to the flip-flops FF (1) to FF (K) (shifted output signals SOUT (1) to SOUT (K)), respectively.
  • the switch includes SW selector switches SW (1) to SW (K) and M + 1 resistance elements Rd having the same resistance value.
  • the frontmost drive electrode group GDL (1) is composed of nine drive electrodes DL (1) to DL (9).
  • the drive electrode group GDL (1) and the subsequent drive electrode group GDL (2) are behind the DL (5) located in the center of the drive electrode group GDL (1), and the drive electrode group GDL (2).
  • the four drive electrodes DL (6) to DL (9) in front of the drive electrode DL (10) located in the center of each other overlap each other.
  • the four drive electrodes DL (1) to DL (4) ahead of the drive electrode DL (5) located in the center of the drive electrode group GDL (1) do not overlap with the other drive electrode groups GDL.
  • FIG. 19 the frontmost drive electrode group GDL (1) is composed of nine drive electrodes DL (1) to DL (9).
  • the drive electrode group GDL (1) and the subsequent drive electrode group GDL (2) are behind the DL (5) located in the center of the drive electrode group GDL (1), and the drive electrode group GDL (2).
  • the drive electrodes DL adjacent to each other are connected to each other via one resistance element Rd.
  • a common terminal of each changeover switch SW is connected to a drive electrode DL located in the center of the drive electrode group GDL corresponding to the flip-flop FF that controls the changeover operation of the changeover switch, and via one or more resistance elements Rd. And connected to all other drive electrodes DL.
  • the common terminal of the changeover switch SW (i) is the drive electrode DL (j) located at the center of the drive electrode group GDL (i) corresponding to the flip-flop FF that controls the changeover operation of the changeover switch SW (i). And connected to all the other drive electrodes DL via one or more resistance elements Rd.
  • the gate terminals of the thin film transistors M1 (1) to M1 (K) are connected to the output terminals of the flip-flops FF (1) to FF (K), respectively, as shown in FIGS.
  • the gate terminals of the thin film transistors M2 (1) to M2 (K) are connected to the output terminals of the flip-flops FF (1) to FF (K), respectively.
  • the gate terminals of the thin film transistors M3 (1) to M3 (K) are connected to the output terminals of the flip-flops FF (1) to FF (K), respectively.
  • the gate terminals of the thin film transistors M4 (1) to M4 (K) are connected to the output terminals of the flip-flops FF (1) to FF (K), respectively.
  • the gate terminals of the thin film transistors M5 (1) to M5 (K) are connected to the output terminals of the flip-flops FF (1) to FF (K), respectively.
  • a source terminal as one of the conduction terminals of each of the thin film transistors M1 (1) to M1 (K) is a burst clock signal having a predetermined voltage (hereinafter referred to as a “high burst clock signal”) as shown in FIGS. It is connected to the wiring to which BCKh is given.
  • a source terminal as one of the conduction terminals of each of the thin film transistors M2 (1) to M2 (K) has a burst clock signal (hereinafter, “medium burst clock signal”) whose voltage is 2/3 of the high burst clock signal BCKh. It is connected to the wiring to which BCKm is given.
  • the drain terminal as the other conduction terminal of each of the thin film transistors M1 (1) to M1 (K) is connected to the drive electrode GDL located at the center of the corresponding drive electrode group GDL. ing.
  • the drain terminal of the thin film transistor M1 (i) is connected to the drive electrode DL (j) located at the center of the corresponding drive electrode group GDL (i).
  • the drain electrode of the thin film transistor in which the wiring to which the high burst clock signal BCKh is supplied is connected to the drive electrode DL located at the center of each drive electrode group GDL.
  • FIG. 26 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the drive signal generation circuit 132 in the present embodiment.
  • the lengths of the periods of the high burst clock signal BCKh, the medium burst clock signal BCKm, and the low burst clock signal BCKl are the same as those of the first drive clock signal DCK1 and the second drive clock signal DCK2. It is 1/8 of the length of each cycle.
  • These high burst clock signal BCKh, medium burst clock signal BCKm, and low burst clock signal BCKl include four pulses during one horizontal scanning period.
  • the display unit 210 includes a pair of electrode substrates and a liquid crystal layer sandwiched between them, and a polarizing plate is attached to the outer surface of each electrode substrate.
  • One of the pair of electrode substrates is an active matrix substrate called a TFT substrate.
  • This TFT substrate is provided on an insulating substrate such as a glass substrate in correspondence with a plurality of source lines and a plurality of gate lines arranged in a lattice pattern so as to cross each other, and each intersection of the source lines and the gate lines.
  • the TFT and the pixel electrode are formed.
  • the other of the pair of electrode substrates is called a counter substrate, and is composed of an insulating substrate such as glass and a common electrode formed over the entire surface of the insulating substrate.
  • the source driver 220 receives the image signal DV, the source start pulse signal SSP, the source clock signal SCK, and the like output from the display control unit 240, and applies a plurality of source signals to a plurality of source lines, respectively.
  • the source driver 220 is typically realized as an IC.
  • the capacitance division may be performed by using a capacitor instead of the resistance element Rd in the first and second embodiments.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Touch input device 110 ... Touch panel 130 ... Drive circuit 131 ... Shift register 132 ... Drive signal generation circuit 140 ... Detection circuit group 141 (1) -141 (N) ... Detection circuit 150 ... Control part 155 ... Coordinate acquisition part 200 ... Liquid crystal display device 210 ... Display unit BCK ... Burst clock signal BCKh ... High burst clock signal BCKm ... Medium burst clock signal BCKl ... Low burst clock signal Cf ... Interelectrode capacitors DL (1) to DL (M) ... Drive electrodes GDL (1 ) To GDL (K)...

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Abstract

 駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高める。 駆動電極群(GDL(i))の駆動電極(DL(j-2),DL(j-1))は駆動電極群(GDL(i-1))と、駆動電極(DL(j+1),DL(j+2))は駆動電極群(GDL(i+1))と重複する。切替スイッチ(SW(i))の第1切替端子はバーストクロック信号(BCK)が与えられる配線に接続され、第2切替端子には接地電位が与えられる。切替スイッチ(SW(i))の共通端子は、駆動電極群(GDL(i))の中央に位置する駆動電極(DL(j))に接続されると共に、1~3個の抵抗素子(Rd)を介して駆動電極(DL(j-1)~(j-3))にそれぞれ接続され、1~3個の抵抗素子(Rd)を介して駆動電極(DL(j+1)~DL(j+3))にそれぞれ接続される。

Description

入力装置、接触位置検出方法、および入力装置を備える表示装置
 本発明は、入力装置、接触位置検出方法、および入力装置を備える表示装置に関し、特に、静電容量方式のタッチパネルを用いたタッチ入力装置、当該タッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法、および当該タッチ入力装置を備える表示装置に関する。
 操作者の指またはペン等の被検出物の位置を静電容量の変化に基づき検出する、静電容量方式のタッチパネルが従来知られている。このような静電容量方式のタッチパネルを用いたタッチ入力装置は、一般に、液晶表示装置等の表示装置と組み合わせて用いられる。
 上記タッチ入力装置は、一般に、複数の駆動電極および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を含むタッチパネルと、複数の駆動電極に接続された駆動回路と、上記検出電極に接続された検出回路とにより構成される。駆動回路により複数の駆動電極が順次駆動され、検出電極に誘起された電荷により検出回路内のサンプリングコンデンサが充電される。このサンプリングコンデンサに保持された電圧と所定のしきい値電圧との比較結果に基づき、被検出物の位置が検出される。
 上記タッチ入力装置では、駆動電極の面積(幅)が小さい場合、タッチパネルに配置できる駆動電極の数が多くなるので被検出物の細かな位置検出が可能となるが、その一方で、検出電極から出力される電位の変化が小さくなる。これに対して駆動電極の面積(幅)が大きい場合、検出電極から出力される電位の変化が大きくなるが、その一方で、タッチパネルに配置することができる駆動電極の数が少なくなるので被検出物の細かな位置検出ができない。すなわち、検出電極の電位変化を検出する際のS/N比と、検出精度(駆動電極の並ぶ方向における位置検出の分解能をいう)とはトレードオフの関係にある。なお、以下では、駆動電極の面積の大きさと駆動電極の幅の大きさとを同義として説明することがある。
 本願発明に関連して、特許文献1には、幅を小さくした駆動電極をm個同時に駆動すると共に、連続する選択期間において、駆動するm個の駆動電極のうちのm-1個の駆動電極を互いに重複させるタッチ入力装置が開示されている。これにより、比較的面積の大きい指等の被検出物の位置を検出する際には、検出精度を向上させつつ、S/N比の低下を抑制することができる。
日本の特開2010-92275号公報 米国特許第6452514号明細書 米国特許第7812827号明細書
 しかし、上記特許文献1に開示されたタッチ入力装置では、1垂直走査期間(一端の駆動電極から他端の駆動電極までの駆動に要する時間をいう)内に、駆動電極の総数に相当する回数だけ駆動電極を選択し駆動する必要がある。すなわち、駆動電極の幅を小さくした分だけ駆動周波数が低下する(1垂直走査期間が長くなる)。この駆動周波数の低下は、被検出物の位置検出動作が遅くなることを意味する。また、駆動周波数を低下させないようにすると、上記サンプリングコンデンサへの充電が十分に行われなくなるのでS/N比が低下する。
 そこで、本発明は、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた入力装置を提供することを目的とする。また、本発明は、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた、タッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法を提供することを他の目的とする。また、本発明は、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた入力装置を備える表示装置を提供することを他の目的とする。
 本発明の第1の局面は、入力装置であって、
 M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を含み、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルと、
 前記M個の駆動電極に接続され、前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくする駆動回路と、
 前記複数の検出電極にそれぞれ接続され、該複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得する複数の検出回路と、
 前記駆動回路および前記複数の検出回路に接続された制御部とを備え、
 前記制御部は、前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出回路により取得された検出電圧と、他方において該検出回路により取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得する座標取得部を含むことを特徴とする。
 本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
 前記駆動回路が、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を線形に小さくすることを特徴とする。
 本発明の第3の局面は、本発明の第2の局面において、
 前記駆動回路が、
  互いに縦続接続され、出力信号が順次アクティブとなると共に、互いに異なる前記駆動電極群に対応するK(K<M)個の双安定回路を有するシフトレジスタと、
  各双安定回路からの出力信号に応じて該双安定回路に対応する駆動電極群の各駆動信号に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成回路とを含むことを特徴とする。
 本発明の第4の局面は、本発明の第3の局面において、
 前記駆動信号生成回路が、互いに抵抗値の等しい複数の抵抗素子を有し、
 各駆動電極群の中央に位置する駆動電極と、各駆動電極群の中央以外に位置する駆動電極とが1以上の前記抵抗素子を介して互いに接続され、
 各駆動電極群の中央以外に位置する駆動電極と、該駆動電極以外の駆動電極とが1以上の前記抵抗素子を介して互いに接続されていることを特徴とする。
 本発明の第5の局面は、本発明の第4の局面において、
 互いに隣接する駆動電極が、前記抵抗素子を介して互いに接続されていることを特徴とする。
 本発明の第6の局面は、本発明の第4の局面において、
 前記駆動信号生成回路が、前記K個の双安定回路の出力信号に基づいてそれぞれ切替動作が制御されるK個の切替スイッチを有し、
 各切替スイッチの共通端子には、該切替スイッチの切替動作を制御する双安定回路に対応する駆動電極群の中央に位置する駆動電極が接続され、
 各切替スイッチの切替端子の一方には所定の信号が与えられ、
 各切替スイッチの切替端子の他方には固定電位が与えられていることを特徴とする。
 本発明の第7の局面は、本発明の第3の局面において、
 前記駆動信号生成回路が、各双安定回路にそれぞれの制御端子が接続されたNd個のスイッチング素子を有し、
 前記Nd個のスイッチング素子の導通端子の一方には、互いに電位の異なる複数の信号のうちのいずれかが与えられ、
 各双安定回路に対応する駆動電極群のNd個の駆動電極には、前記Nd個のスイッチング素子の導通端子の他方がそれぞれ接続され、
 各双安定回路に対応する駆動電極群の中央に位置する駆動電極に導通端子の他方が接続されたスイッチング素子の導通端子の一方には、前記互いに電圧の異なる複数の信号うち最も電圧の高い信号が与えられ、
 各駆動電極に導通端子の他方が接続されたスイッチング素子の導通端子の一方に与えられる信号の電圧が、該駆動電極を含む駆動電極群の中央から該駆動電極が離れた位置にあるほど線形に小さくなることを特徴とする。
 本発明の第8の局面は、本発明の第1の局面において、
 各駆動電極が、1mm~2mmの幅で形成されていることを特徴とする。
 本発明の第9の局面は、本発明の第1の局面において、
 前記駆動回路が、前記タッチパネルと一体的に形成されていることを特徴とする。
 本発明の第10の局面は、本発明の第1の局面において、
 前記駆動回路が、薄膜トランジスタにより形成されていることを特徴とする。
 本発明の第11の局面は、本発明の第1の局面において、
 前記駆動回路が、前記制御部と一体的に形成されていることを特徴とする。
 本発明の第12の局面は、本発明の第1の局面から第11の局面までのいずれかにおいて、
 前記Ndが奇数であることを特徴とする。
 本発明の第13の局面は、M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を含み、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法であって、
 前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくするステップと、
 前記複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得するステップと、
 前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出電圧を取得するステップで取得された検出電圧と、他方において前記検出電圧を取得するステップで取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得するステップとを備えることを特徴とする。
 本発明の第14の局面は、表示装置であって、
 画像を表示するための表示部と、
 入力装置とを備え、
 前記入力装置は、
  M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を有し、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルと、
  前記M個の駆動電極に接続され、前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくする駆動回路と、
  前記複数の検出電極にそれぞれ接続され、該複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得する複数の検出回路と、
  前記駆動回路および前記複数の検出回路に接続された制御部とを含み、
 前記制御部は、前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出回路により取得された検出電圧と、他方において該検出回路により取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得する座標取得部を有することを特徴とする。
 本発明の第1の局面によれば、各選択期間において複数の駆動電極が同時に駆動され、かつ、選択期間毎に駆動する駆動電極がシフトされる数が複数となる。また、各駆動電極群に対応する位置に被検出物が接触していないときに得られる検出電圧と、駆動電極に対応する位置に被検出物が接触している場合に得られる検出電圧との差である変動電圧が、被検出物の接触位置が駆動電極群の中央に対応する位置から離れるにつれて小さくなる。これと同時に、連続する選択期間では、一方の選択期間に駆動される駆動電極群において中央に位置する駆動電極よりも後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動信号群において中央に位置する駆動電極DLよりも前方の駆動電極とが互いに重複する。これにより、被検出物の接触位置が駆動電極群の中央に対応する位置から離れるにつれて小さくなる上記変動電圧が、互いに隣接する駆動電極群同士で互いに補完するように重なり合う。その結果、連続する選択期間においてそれぞれ得られる変動電圧に基づいて、駆動電極の並ぶ方向における被検出物の接触位置を検出することができる。したがって、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めることができる。
 本発明の第2の局面によれば、各駆動電極群に対応する位置に被検出物が接触していないときに得られる検出電圧と、駆動電極に対応する位置に被検出物が接触している場合に得られる検出電圧との差である変動電圧が、被検出物の接触位置が駆動電極群の中央に対応する位置から離れるにつれて線形に小さくなる。これにより、駆動電極の個数よりも細かな検出精度を実現することができる。
 本発明の第3の局面によれば、シフトレジスタおよび駆動信号生成回路により駆動回路を実現することができる。
 本発明の第4の局面から第6の局面までのいずれかによれば、1つの駆動信号を互いに抵抗値の等しい抵抗素子で抵抗分割することにより、印加すべき駆動電極が当該駆動電極を含む駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど、電圧が線形に小さくなった複数の駆動信号を生成することができる。特に、本発明の第5の局面は、上記Ndが奇数である場合に好適である。
 本発明の第7の局面によれば、1つの双安定回路に対して複数設けられたスイッチング素子の動作に基づいて、M個の駆動電極に印加すべき駆動信号が生成されるので、消費電力を低減することができる。
 本発明の第8の局面によれば、ペン等の細かな被検出物の座標検出を高精度に行うことができる。
 本発明の第9の局面によれば、駆動回路がタッチパネルと一体的に形成されるので、駆動回路の配線数を低減することができる。
 本発明の第10の局面によれば、駆動回路を薄膜トランジスタにより実現することができる。
 本発明の第11の局面によれば、駆動回路をIC(Integrated Circuit)として実現できる。これにより、駆動回路を高精度かつ小面積で実現することができる。
 本発明の第12の局面によれば、検出精度をさらに高めることができる。
 本発明の第13の局面によれば、タッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法において、本発明の第1の局面と同様の効果を奏することができる。
 本発明の第14の局面によれば、タッチパネルを備える表示装置において、本発明の第1の局面と同様の効果を奏することができる。
非接触時におけるタッチパネルの動作を説明するための断面模式図である。 接触時におけるタッチパネルの動作を説明するための断面模式図である。 本発明の第1の実施形態に係るタッチ入力装置の概略構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるタッチパネルの構成を示す分解斜視図である。 図4に示すタッチパネルの断面模式図である。 上記第1の実施形態に係るタッチ入力装置の詳細な構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるシフトレジスタの動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における駆動信号生成回路の構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態における駆動信号生成回路の最前段側の構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態における駆動信号生成回路の最後段側の構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態における駆動信号生成回路の動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における検出回路および制御部の構成を説明するための回路図である。 上記第1の実施形態における電荷転送動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における座標計算の方法を説明するためのフローチャートである。 上記第1の実施形態における、被検出物の接触位置と変動電圧との関係を説明するための概念図である。 (A)~(C)は、上記第1の実施形態において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。 本発明の第2の実施形態における駆動信号生成回路の構成を示す回路図である。 上記第2の実施形態における駆動信号生成回路の最前段側の構成を示す回路図である。 上記第2の実施形態における駆動信号生成回路の最後段側の構成を示す回路図である。 (A)~(C)は、上記第2の実施形態において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。 本発明の第3の実施形態におけるタッチパネルの一部の構成を示すブロック図である。 本発明の第4の実施形態における駆動信号生成回路の構成を示す回路図である。 上記第4の実施形態における駆動信号生成回路の最前段側の構成を示す回路図である。 上記第4の実施形態における駆動信号生成回路の最後段側の構成を示す回路図である。 上記第4の実施形態における駆動信号生成回路の動作を説明するための信号波形図である。 本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。 上記第5の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明のその他の例を示す回路図である。 (A)~(C)は、基礎検討に係る第1の従来例において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。 (A)~(C)は、基礎検討に係る第2の従来例において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。 (A)~(C)は、基礎検討に係る第3の従来例において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。
 <0.基礎検討>
 本発明の実施形態について説明する前に、上記課題を解決すべく本願発明者によりなされた基礎検討について説明する。
 図30(A)~図30(C)は、従来のタッチ入力装置において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面図である。以下では、図30(A)~図30(C)に係る従来のタッチ入力装置を、「第1の従来例」という。ここで、第1の従来例における駆動電極の数はK本である(DL(1)~DL(K))。図30(A)~図30(C)ではそれぞれ、選択期間T1~T3において駆動される駆動電極をハッチングで示している(後述の図31(A)~図31(C)、図32(A)~図32(C)、図17(A)~図17(C)、および図21(A)~図21(C)でも同様である)。選択期間T2は選択期間T1の後続の期間であり、選択期間T3は選択期間T2の後続の期間である。図30(A)~図30(C)に示すように、第1の従来例では、駆動電極が選択期間毎に1つずつシフトして駆動される。以下では、各選択期間において同時に駆動される駆動電極の数を「同時駆動数Nd」という。また、選択期間毎に駆動する駆動電極がシフトされる数を「シフト数Ns」という。第1の従来例では、同時駆動数Ndは1、シフト数Nsは1である。
 第1の従来例では、各駆動電極の幅は例えば5mmである。この場合、比較的面積(幅)の大きい指を被検出物とするときには、当該指等の位置を十分に検出することができる。しかし、比較的幅の小さいペン(例えば幅が約1mmのペン)を被検出物とするときには、各駆動電極上のどの位置にペンが接触しているかを判別することができない。そこで、各駆動電極の幅をさらに小さくすることが考えられる。
 図31(A)~図31(C)は、他の従来のタッチ入力装置において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面式図である。以下では、図31(A)~図31(C)に係る従来のタッチ入力装置を、「第2の従来例」という。ここで、第2の従来例における駆動電極の数は、第1の従来例におけるものと異なり、K×m個である(DL(1)~DL(K×m))。以下では、適宜m=3である場合を例に挙げて説明する。第2の従来例は、第1の従来例において、各駆動電極をm分割したものである。すなわち、各駆動電極の幅の大きさが1/mとなると共に、駆動電極の個数がm倍となっている。これにより、駆動電極の幅が小さくなるので検出精度が高められる。なお、第2の従来例も第1の従来例と同様に、同時駆動数Ndは1、シフト数Nsは1である。
 しかし、第2の従来例では、1垂直走査期間内に、駆動電極の総数に相当する回数(K×m)だけ駆動電極を選択し駆動する必要がある。言い換えると、駆動電極の幅を1/mに縮小することにより、駆動周波数が1/mに低下する(1垂直走査期間が長くなる)。また、駆動周波数を低下させずに上記第1の従来例と同様にしようとすると、検出回路内のサンプリングコンデンサへの充電が十分に行われなくなるので、S/N比が低下する。例えば、このサンプリングコンデンサへの充電は、s個のパルスからなるバースト信号を選択された駆動電極に与えることにより行われる。そのため、上述のように駆動周波数を低下させずに上記第1の従来例と同様にしようとする場合、バースト信号のパルス数をs/m個にする必要がある。したがって、サンプリングコンデンサに保持される電圧値がs/mとなるので、上述のようにS/N比が低下する。
 また、第2の従来例では、同時駆動数Ndが第1の従来例と同じく1である一方で、各駆動電極の幅が第1の従来例におけるものの1/mとなっている。これは、比較的幅の大きい指が被検出物である場合でも同様である。すなわち、比較的幅の小さいペン等が被検出物である場合のみならず、高い検出精度が本来要求されない比較的幅の大きい指等が被検出物である場合でもS/N比が低下する。
 図32(A)~図32(C)は、特許文献1に開示されたタッチ入力装置において、駆動される駆動電極が遷移する様子を説明するための平面式図である。以下では、この特許文献1に開示されたタッチ入力装置を、「第3の従来例」という。ここで、駆動電極の数は、上記第2の従来例と同様にK×m個である(DL(1)~DL(K×m))。第3の従来例では、各選択期間においてm本の駆動電極を同時に駆動すると共に、連続する選択期間において、駆動するm個の駆動電極のうちのm-1個の駆動電極を互いに重複させている。これにより、比較的面積の大きい指等を被検出物とする場合には、検出精度を向上させつつ、S/N比の低下を抑制することができる。この第3の従来例では、同時駆動数Ndはm、シフト数Nsは1である。
 しかし、第3の従来例では、上記第2の従来例と同様にシフト数Nsが1であるので、駆動電極の総数に相当する回数(K×m)だけ駆動電極を選択し駆動する必要がある。言い換えると、駆動電極の幅を1/mに縮小することにより、駆動周波数が1/mに低下する(1垂直走査期間が長くなる)。また、駆動周波数を低下させずに上記第1の従来例と同様にしようとすると、上述のサンプリングコンデンサへの充電が十分に行われなくなるので、S/N比が低下する。
 以上の基礎検討に基づき本願発明者によりなされた本発明の実施形態について、以下、添付図面を参照しながら説明する。
 <1.第1の実施形態>
 まず、本発明の前提として、静電容量方式のうち、相互容量方式を採用したタッチパネル(以下、単に「相互容量方式のタッチパネル」という)の動作原理を説明する。
 <1.1 相互容量方式のタッチパネルの基本原理>
 図1は、相互容量方式のタッチパネルにおいて、被検出物が接触していない場合の断面模式図である。図1に示すように、このタッチパネルは、第1の誘電体301と、第1の誘電体301を挟んで互いに対向するように配置された駆動電極DLおよび検出電極SLと、検出電極SL上に配置された第2の誘電体302により構成されている。駆動電極DLと検出電極SLとの間にはコンデンサ(以下、「電極間コンデンサCf」という)が形成されている。駆動電極DLには、外部から駆動信号が印加される。この駆動信号により、検出電極SLに電荷が誘起される。この検出電極SLには、一端が接地されたサンプリングコンデンサが接続されている(図示しない)。したがって、このサンプリングコンデンサは、検出電圧SLに誘起された電荷に応じて充電される。
 図2は、図1に示すタッチパネルにおいて、被検出物が接触している場合の断面模式図である。ここで、被検出物は指303である。第2の誘電体302に指303が接触(または接近)すると、一端が接地されたコンデンサが検出電極SLに接続された場合と等価な状態となる。このように指303等の被検出物により形成されるコンデンサを、以下では「被検出物コンデンサCdet」という。この被検出物コンデンサCdetが検出電極SLに接続されることにより、検出電極DLに誘起される電荷の一部が、被検出物コンデンサCdetを介して放電される。これにより、指303がタッチパネルに接触している場合には、上述の指303がタッチパネルに接触していない場合に比べて、サンプリングコンデンサへの充電量が小さくなる。すなわち、この場合、サンプリングコンデンサと検出電極SLとの接続点における電位が、指303がタッチパネルに接触していない場合に比べて小さくなる。
 この相互容量方式のタッチパネルでは、サンプリングコンデンサと検出電極SLとの接続点における電位変化を後述の検出回路等を用いて読み取ることにより被検出物の位置を検出する。
 <1.2 タッチ入力装置の概略構成>
 図3は、本発明の第1の実施形態に係るタッチ入力装置の概略構成を示すブロック図である。図3に示すように、本実施形態に係るタッチ入力装置100は、タッチパネル110、およびタッチパネル110に接続されたタッチパネルコントローラTPCにより構成されている。このタッチパネルコントローラTPCはIC(Integrated Circuit)として実現されており、駆動回路130、検出回路群140、および制御部150により構成されている。なお、駆動回路130、検出回路群140、および制御部150がそれぞれ別のICとして実現されていてもよい。駆動回路130および検出回路群140はタッチパネル110に接続されている。制御部150は駆動回路130および検出回路群140に接続されている。
 <1.3 タッチパネルの構成>
 図4は、本実施形態における相互容量方式のタッチパネル110の構成を示す分解斜視図である。図5は、図4に示すタッチパネル110の断面模式図である。図4および図5に示すように、タッチパネル110は、第1絶縁基板111と、第1絶縁基板111の表面に配置されたM(Mは5以上の自然数)個の駆動電極DL(1)~DL(M)(以下、これらを区別しない場合に「駆動電極DL」という)と、M個の駆動電極DL(1)~DL(M)上に配置された第2絶縁基板113と、第2絶縁基板113の表面に配置されたN個の検出電極SL(1)~SL(N)(以下、これらを区別しない場合に「検出電極SL」という)と、N個の検出電極SL(1)~SL(N)上に配置されたカバーガラス115とにより構成されている。以下では、駆動電極DL(1)~DL(M)の並ぶ方向を「X方向」といい、検出電極SL(1)~SL(N)の並ぶ方向を「Y方向」という。
 本実施形態では、各駆動電極の幅が上記第1の従来例におけるものの1/mとなると共に、駆動電極の個数がm倍となっている。すなわち、本実施形態における駆動電極DLの数Mは、上記第2の従来例および第3の従来例における駆動電極DLの数K×mに相当する。ここで、本実施形態における各駆動電極DLの幅および駆動電極の個数Mは、上記第2の従来例および第3の従来例においてm=3である場合の各駆動電極DLの幅および駆動電極の個数K×3に相当する。
 図4に示すように、駆動電極DL(1)~DL(M)と検出電極SL(1)~SL(N)とは互いに直交すると共に、マトリクス状に配置されている。図5に示すように、駆動電極DL(1)~DL(M)が表面に配置された第1絶縁基板111と、検出電極SL(1)~SL(N)が表面に配置された第2絶縁基板113とは、透明接着剤112により互いに接着されている。また、検出電極SL(1)~SL(N)が表面に配置された第2絶縁基板113とカバーガラス115とは、透明接着剤114により互いに接着されている。第1絶縁基板111および第2絶縁基板113はガラスまたはアクリル等からなる。第2絶縁基板113は上述の第1の誘電体301に相当する。また、カバーガラス115は上述の第2の誘電体302に相当する。なお、本発明では、相互容量方式のタッチパネル110の構造は特に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、駆動電極DL(1)~DL(M)を、第1絶縁基板111の表面に代えて第2絶縁基板の裏面に配置してもよい。また、一般的なダイヤモンドパターンのように、駆動電極DL(1)~DL(M)と検出電極SL(1)~SL(N)とを同一平面上に配置してもよい。また、後述の第5の実施形態のように、タッチ入力装置100を表示装置と組み合わせて用いる場合には、第1絶縁基板111を設けずに、駆動電極DL(1)~DL(M)を表示装置における表示部の対向基板上に配置してもよい。
 <1.4 タッチ入力装置の詳細な構成>
 図6は、本実施形態に係るタッチ入力装置100の詳細な構成を示すブロック図である。図中の矢印は、X方向およびY方向を示している。図6に示すように、駆動回路130は、シフトレジスタ131およびシフトレジスタ131に接続された駆動出力回路としての駆動信号生成回路132により構成されている。駆動信号生成回路132は、駆動電極DL(1)~DL(M)に接続されている。この駆動回路130についての詳しい説明は後述する。
 検出回路群140は、N個の検出回路141(1)~141(N)(以下、これらを区別しない場合に「検出回路141」という)により構成されている。検出回路141(1)~141(N)は、検出電極SL(1)~SL(N)にそれぞれ接続されている。各検出回路141は、後述の検出電圧Vsを制御部150に与える。この検出回路141についての詳しい説明は後述する。
 制御部150には、外部から所定の電源電位が与えられる(図示しない)。制御部150は、後述の各フリップフロップを駆動するための所定の電源電位Vss(以下、単に「電源電位Vss」という)、第1ドライブクロック信号DCK1、第2ドライブクロック信号DCK2、ドライブスタートパルス信号DSP、ドライブエンドパルス信号DEPをシフトレジスタ131に与えると共に、バーストクロック信号BCKを駆動信号生成回路132に与える。また、制御部150は、検出制御信号CT1、CT2を各検出回路141に与える。この制御部150についての詳しい説明は後述する。
 <1.4.1 駆動回路の構成および動作>
 本実施形態における駆動回路130は、上述のようにICであるタッチパネルコントローラTPC内に実現される。したがって、この駆動回路130は、単結晶シリコン等を用いて実現される。この駆動回路130は、M個の駆動電極DL(1)~DL(M)を、連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からそれぞれなる駆動電極群GDL(1)~GDL(K)(以下、これらを区別しない場合に「駆動電極群GDL」という)を単位として、各選択期間ずつ順次に駆動する。以下では、このような駆動を実現するための駆動回路130の構成および動作を説明する。
 <1.4.1.1 シフトレジスタの構成および動作>
 図7は、駆動回路130内のシフトレジスタ131の構成を示すブロック図である。図7に示すように、シフトレジスタ131は複数段(K段)からなる。このシフトレジスタ131のK段はそれぞれ、各時点において2つの状態(第1の状態および第2の状態)のうちのいずれか一方の状態となっていて当該状態を示す信号(以下、「状態信号」という)を出力する双安定回路としてのフリップフロップFF(1)~FF(K)(以下、これらを区別しない場合に「フリップフロップFF」という)となっている。このように、このシフトレジスタ131は、K個のフリップフロップFF(1)~FF(K)により構成されている。これらのフリップフロップFF(1)~FF(K)は、上述の駆動電極群GDL(1)~GDL(K)にそれぞれ対応している。
 各フリップフロップFFには、クロック信号CK(以下、「入力クロックCK」という)を受け取るための入力端子、電源電位Vssを受け取るための入力端子、セット信号Sを受け取るための入力端子、リセット信号Rを受け取るための入力端子、および状態信号Qを出力するための出力端子が設けられている。
 シフトレジスタ131には、ドライブクロック信号DCKとして、2相のクロック信号である上述の第1ドライブクロック信号DCK1および第2ドライブクロック信号DCK2が与えられる。図8に示すように、第1ドライブクロック信号DCK1および第2ドライブクロック信号DCK2は互いに1水平走査期間だけ位相がずれており、いずれも2水平走査期間中の1水平走査期間だけハイレベル(Hレベル)の状態となる。
 各段のフリップフロップFFの入力端子に与えられる信号は次のようになっている。1段目のフリップフロップFF(1)については、第1ドライブクロック信号DCK1が入力クロックCKとして与えられる。2段目のフリップフロップFF(2)については、第2ドライブクロック信号DCK2が入力クロックCKとして与えられる。3段目以降については、上述した1段目および2段目の構成と同様の構成が2段ずつ繰り返される。また、1段目のフリップフロップFF(1)には、ドライブスタートパルス信号DSPがセット信号Sとして与えられる。2段目以降のフリップフロップFF(2)~FF(K)には、前段の状態信号Qがセット信号Sとして与えられる。さらに、K段目のフリップフロップFF(K)には、ドライブエンドパルス信号DEPがリセット信号Rとして与えられる。(K-1)段目以前のフリップフロップFF(1)~FF(K-1)には、次段の状態信号Qがリセット信号Rとして与えられる。このように、フリップフロップFF(1)~FF(K)は互いに縦続接続されている。なお、ドライブエンドパルス信号DEPを用いる代わりに、K段目のフリップフロップFF(K)の後段にダミーのフリップフロップ(K+1)を設けて、このフリップフロップ(K+1)の状態信号QをK段目のフリップフロップFF(K)にリセット信号Rとして与えてもよい。電源電位Vssは、全てのフリップフロップFFに共通的に与えられる。
 以上のような構成において、シフトレジスタ131の1段目のフリップフロップFF(1)にセット信号Sとしてのドライブスタートパルス信号DSPが与えられると、第1ドライブクロック信号DCK1および第2ドライブクロック信号DCK2に基づいて、ドライブスタートパルス信号DSPに含まれるパルス(このパルスは各フリップフロップFFから出力される状態信号Qに含まれる)が1段目のフリップフロップFF(1)からK段目のフリップフロップFF(K)へと順次に転送される。そして、このパルスの転送に応じて、フリップフロップFF(1)~FF(K)から出力される状態信号Qが順次にハイレベルとなる。これらのフリップフロップFF(1)~FF(K)から出力される状態信号Qはそれぞれ、シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)(以下、これらを区別しない場合に「シフト出力信号SOUT」という)として駆動信号生成回路132に与えられる。これにより、図8に示すように、1水平走査期間ずつ順次にハイレベル(アクティブ)となるシフト出力信号SOUTが駆動信号生成回路132に与えられる。すなわち、シフト出力信号SOUTがハイレベルとなる期間である選択期間が順次遷移する。以下では、シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)がハイレベルとなる選択期間をそれぞれ、符号T1~TKで表す。
 なお、本発明におけるシフトレジスタ131は上述の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
 <1.4.1.2 駆動信号生成回路の構成および動作>
 図9は、駆動信号生成回路132の構成と共に、当該駆動信号生成回路132と駆動電極DLとの接続関係を示すブロック図である。なお、図中の矢印はX方向を示している。図10は、駆動信号生成回路132のX方向における最前段(以下、単に「最前段」という)側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最前段側と駆動電極DLの最前段側との接続関係を示すブロック図である。図11は、駆動信号生成回路132の最後段(以下、単に「最後段」という)側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最後段側と駆動電極DLの最後段側との接続関係を示すブロック図である。図9~図11に示すように、駆動信号生成回路132は、フリップフロップFF(1)~FF(K)(シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K))にそれぞれ対応するK個の切替スイッチSW(1)~SW(K)(以下、これらを区別しない場合に「切替スイッチSW」という)と、互いに抵抗値の等しいM+1個の抵抗素子Rdとにより構成されている。
 図9~図11に示すように、切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ、上述の駆動電極群GDL(1)~GDL(K)に対応している。各駆動電極群GDLは、5つの駆動電極DLからなっている。例えば、図9に示すように、駆動電極群GDL(i)は、5つの駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)からなっている。この駆動電極群GDL(i)の、X方向における前段(以下、単に「前段」という)の駆動電極群GDL(i-1)は、5つの駆動電極DL(j-5)~DL(j-1)からなっている。また、駆動電極群GDL(i)の、X方向における後段(以下、単に「後段」という)の駆動電極群GDL(i+1)は、5つの駆動電極DL(j+1)~DL(j+5)からなっている。このように、連続する駆動電極群GDL(i-1)とGDL(i)とでは、駆動電極群GDL(i-1)の中央に位置する駆動電極DL(j-3)よりもX方向における後方(以下、単に「後方」という)、かつ、駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)よりもX方向における前方(以下、単に「前方」という)の2つの駆動電極DL(j-2)およびDL(j-1)が互いに重複している。同様に、連続する駆動電極群GDL(i)とGDL(i+1)とでは、駆動電極GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)よりも後方、かつ、駆動電極GDL(i+1)の中央に位置する駆動電極DL(j+3)よりも前方の2つの駆動電極DL(j+1)およびDL(j+2)が互いに重複している。
 図10に示すように、最前段の駆動電極群GDL(1)は、5つの駆動電極DL(1)~DL(5)からなっている。この駆動電極群GDL(1)と後段の駆動電極群GDL(2)とでは、駆動電極群GDL(1)の中央に位置するDL(3)よりも後方、かつ、駆動電極群GDL(2)の中央に位置する駆動電極DL(6)よりも前方の2つの駆動電極DL(4)およびDL(5)が互いに重複している。駆動電極群GDL(1)の中央に位置する駆動電極DL(3)よりも前方の2つの駆動電極DL(1)およびDL(2)は、他の駆動電極群GDLと重複していない。
 図11に示すように、最後段の駆動電極群GDL(K)は、5つの駆動電極DL(M-4)~DL(M)からなっている。この駆動電極群GDL(K)と前段の駆動電極群GDL(K-1)とでは、駆動電極群GDL(K)の中央に位置する駆動電極DL(M-2)よりも前方、かつ、駆動電極群GDL(K-1)の中央に位置する駆動電極DL(M-5)よりも後方の2つの駆動電極DL(K-4)およびDL(K-3)が互いに重複している。駆動電極群GDL(K)の中央に位置する駆動電極DL(M-2)よりも後方の2つのs駆動電極DL(M-1)およびDL(M)は、他の駆動電極群GDLと重複していない。
 切替スイッチSW(1)~SW(K)のそれぞれの切替端子の一方(以下、「第1切替端子」という)には、図9~図11に示すように、バーストクロック信号BCKが与えられる配線に接続されている。切替スイッチSW(1)~SW(K)のそれぞれの切替端子の他方(以下、「第2切替端子」という)には接地電位が与えられている。なお、この第2切替端子には、接地電位に代えて、バーストクロック信号BCKよりも電位の低い固定電位が与えられていてもよい。切替スイッチSW(1)~SW(K)における第1切替端子と第2切替端子との切替動作は、それぞれシフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)に基づいて制御される。シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)がハイレベルであるときには切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ第1切替端子を選択し、シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)がローレベルであるときには切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ第2切替端子を選択する。図9~図11は、シフト出力信号SOUT(i)がハイレベルであり、シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(i-1)およびシフト出力信号SOUT(i+1)~SOUT(K)がローレベルである例を示している。
 本実施形態では、互いに隣接する駆動電極DLが1つ抵抗素子Rdを介して互いに接続されている。各切替スイッチSWの共通端子は、当該切替スイッチの切替動作を制御するフリップフロップFFに対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLに接続されると共に、1以上の抵抗素子Rdを介して他のすべての駆動電極DLに接続されている。例えば、切替スイッチSW(i)の共通端子は、当該切替スイッチSW(i)の切替動作を制御するフリップフロップFFに対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)に接続されると共に、1以上の抵抗素子Rdを介して他のすべての駆動電極DLに接続されている。また、切替スイッチSW(i)の共通端子は例えば、1~3個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j-1)~(j-3)にそれぞれ接続されている。駆動電極DL(j-3)には、切替スイッチSW(i)の前段の切替スイッチSW(i-1)の共通端子も共に接続されている。さらに、切替スイッチSW(i)の共通端子は例えば、1~3個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j+1)~DL(j+3)にそれぞれ接続されている。駆動電極DL(j+3)には、切替スイッチSW(i)の後段の切替スイッチSW(i+1)の共通端子も共に接続されている。このように、各駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLと、当該中央以外に位置する駆動電極DLとが1以上の抵抗素子Rdを介して互いに接続されている。なお、抵抗素子Rdの抵抗値は、タッチパネル110の画面サイズおよび目標仕様によって異なるものとなるが、消費電力と駆動電極のCR時定数との関係から、1kΩ~10kΩであることが望ましい。
 また、各駆動電極群GDLの中央以外に位置する駆動電極DLと、当該駆動電極DL以外の駆動電極DLとが1以上の抵抗素子を介して互いに接続されている。図9に示すように、駆動電極群GDL(i)における駆動電極DL(j-1)は例えば、1~6個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j-2)~DL(j-7)にそれぞれ接続されている。同様に、駆動電極DL(j-1)は例えば、1~6個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j)~DL(j+5)にそれぞれ接続されている。
 なお、図10に示すように、M+1個の抵抗素子Rdが接続された配線は、最前段側で接地されている。同様に、図11に示すように、M+1個の抵抗素子Rdが接続された配線は、最後段側で接地されている。
 以上のような構成により、本実施形態における駆動信号生成回路132は、各シフト出力信号SOUTを抵抗分割する抵抗分割回路として機能する。この駆動信号生成回路132は、ハイレベルとなったシフト出力信号SOUTを抵抗分割することにより、当該シフト出力信号SOUTに対応する駆動電極群GDLを駆動するための5つの駆動信号を生成する。以下、このような駆動信号生成回路132の動作を説明する。
 図12は、本実施形態における駆動信号生成回路132の動作を説明するための信号波形図である。図12に示すように、バーストクロック信号BCKの周期の長さは、上述の第1ドライブクロック信号DCK1および第2ドライブクロック信号DCK2のそれぞれの周期の長さの1/8である。このバーストクロック信号BCKには、1水平走査期間中に4つのパルスが含まれている。
 選択期間がTiであるとき、すなわちシフト出力信号SOUT(i)がハイレベルであるとき、当該シフト出力信号SOUT(i)の前段のシフト出力信号SOUT(i-1)および後段のシフト出力信号SOUT(i+1)はローレベルである。このとき、図9に示すように、切替スイッチSW(i)は第1切替端子を選択し、切替スイッチSW(i-1)および切替スイッチSW(i+1)は第2切替端子を選択する。そのため、切替スイッチSW(i)の共通端子に接続された駆動電極DL(j)には、上述の1水平走査期間分のバーストクロック信号BCKである4つのパルスからなるバースト信号が駆動信号として駆動電極DL(j)に印加される。また、切替スイッチSW(i-1)およびSW(i+1)の共通端子がそれぞれ接続された駆動電極DL(j-3)およびDL(j+3)には接地電位が与えられる。
 上述のように、駆動電極DL(j)には1水平走査期間分のバーストクロック信号BCKである4つのパルスからなるバースト信号が駆動信号として印加され、駆動電極(j-3)は接地電位となっている。したがって、駆動電極DL(j)とDL(j-3)との間に位置する駆動電極DL(j-2)およびDL(j-1)には、バーストクロック信号BCKの電圧が抵抗分割されて印加される。上述のように、切替スイッチSW(i)の共通端子は、1~3個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j-1)~(j-3)にそれぞれ接続されている。そのため、図12に示すように、駆動電極DL(j-1)およびDL(j-2)にはそれぞれ、駆動電極DL(j)に印加されたバースト信号に対して、電圧が2/3および1/3となったバースト信号が駆動信号として印加される。同様に、駆動電極DL(j+1)およびDL(j+2)にはそれぞれ、駆動電極DL(j)に印加されたバースト信号に対して、電圧が2/3および1/3となったバースト信号が駆動信号として印加される。このように、駆動電極群GDL(i)を構成する駆動電極DLが当該駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、当該駆動電極DLに印加すべき駆動信号の電圧が線形に小さくなる。なお、このとき、駆動電極DL(1)~DL(j-4)、および駆動電極DL(j+4)~DL(M)は接地電位となっている。
 また、シフト出力信号SOUT(i+1)がハイレベルとなる次の選択期間Ti+1においても、同様の動作が行われる。図12に示すように、シフト出力信号SOUT(i)がハイレベルとなる選択期間およびシフト出力信号SOUT(i+1)がハイレベルとなる選択期間とで、2つの駆動電極DL(j+1)およびDL(j+2)が重複して駆動される。
 以上のように、本実施形態における駆動回路130では、各選択期間において、印加すべき駆動電極DLが当該駆動電極DLを含む駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、電圧が線形に小さくなった5つの駆動信号が生成され、それぞれ5つの駆動電極DLに印加される。また、連続する選択期間において、2つの駆動電極DLが互いに重複して駆動される。
 <1.4.2 検出回路および制御部の構成>
 図13は、本実施形態における検出回路141および制御部150の構成を説明するための回路図である。なお、図13では、説明および図示の便宜上1つの検出回路141のみを図示し、他のN-1個の検出回路141の図示を省略している。また、同様の理由から、駆動電極DL、検出電極SL、および電極間コンデンサCfをそれぞれ1つのみ図示している。実際には、M個の駆動電極DLと1つの検出電極SLとの間にそれぞれ、M個の上記電極間コンデンサCfが形成される。図13に示すように、検出回路141は、サンプリングスイッチSWs、リセットスイッチSWr、サンプリングコンデンサCs、アンプ142、およびADコンバータ143により構成されている。この検出回路141は検出電極SLに接続されている。被検出物がタッチパネル110に接触している場合には、検出電極SLに被検出物コンデンサCdetがさらに接続された状態となる。一方、被検出物がタッチパネル110に接触していない場合には、この被検出物コンデンサCdetは形成されない。検出回路141についての詳しい説明は後述する。
 図13に示すように、制御部150は、駆動制御部151、検出制御部152、および座標取得部155により構成されている。駆動制御部151では、電源電位Vss、第1ドライブクロック信号DCK1、第2ドライブクロック信号DCK2、ドライブスタートパルス信号DSP、ドライブエンドパルス信号DEP、およびバーストクロック信号BCK(以下、これらをまとめて「駆動制御信号」という)が生成される。この駆動制御信号は、駆動回路130に与えられる。検出制御部152では、検出制御信号CT1およびCT2が生成される。これらの検出制御信号CT1およびCT2はそれぞれ、サンプリングスイッチSWsおよびリセットスイッチSWrを制御するための信号であり、サンプリングスイッチSWsおよびリセットスイッチSWrに与えられる。座標取得部155では、タッチパネル110への被検出物のタッチ位置の座標が計算される。この座標取得部155で得られた座標データCDは、外部に出力される。座標取得部155についての詳しい説明は後述する。
 次に、検出回路141の構成について詳細に説明する。図13に示すように、サンプリングスイッチSWsの共通端子は検出電極SLに接続されている。上述のように被検出物がタッチパネル110に接触している場合には、サンプリングスイッチSWsの共通端子と共に、一端が接地された被検出物コンデンサCdetの他端が検出電極SLに接続される。サンプリングスイッチSWsの選択端子の一方(以下、「第3切替端子」という)は接地されている。サンプリングスイッチSWsの選択端子の他方(以下、「第4切替端子」という)と、サンプリングコンデンサCsの一端と、アンプ142の入力端子と、リセットスイッチSWrの一端とは互いに接続されている。これらが互いに接続されている領域(配線)のことを便宜上「ノードND」という。サンプリングコンデンサCsの他端およびリセットスイッチSWrの他端は接地されている。アンプ142の出力端子はADコンバータ143に接続されている。
 上述のように、サンプリングスイッチSWsには検出制御信号CT1が与えられる。この検出制御信号CT1によりサンプリングスイッチSWsの選択動作が制御される。詳細には、サンプリングスイッチSWsは、検出制御信号CT1がハイレベルのときに第4切替端子を選択し、ローレベルのときに第3切替端子を選択するように制御される。リセットスイッチSWrには検出制御信号CT2が与えられる。この検出制御信号CT2によりリセットスイッチSWrの開閉動作が制御される。詳細には、リセットスイッチSWrは、検出制御信号CT2がハイレベルのときに閉じ、ローレベルのときに開くように制御される。なお、検出回路141におけるサンプリングスイッチSWsおよびリセットスイッチSWrの動作以外についても、図示しない手段で制御部150により制御される。
 <1.4.3 検出電圧の測定方法>
 本実施形態では、検出電圧の測定方法として、いわゆる電荷転送方式が採用されている。なお、この電荷転送方式は、例えば特許文献2に開示されている。図14は、本実施形態における検出電圧の測定方法を説明するための信号波形図である。ここでは、駆動電極群GDL(i)を駆動しているものとする。
 まず始めに、検出制御信号CT1がローレベルかつ検出制御信号CT2がハイレベルとなっているので、サンプリングスイッチSWsが第3切替端子を選択し、リセットスイッチSWrが閉じた状態となっている。このとき、検出電極SLは、サンプリングスイッチSWsの第3切替端子を介して接地されている。またこのとき、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)はローレベルとなっている。次に、検出制御信号CT2がローレベルとなるので、リセットスイッチSWrが開いた状態となる。次に、検出制御信号CT1がハイレベルとなるので、サンプリングスイッチSWsが第4切替端子を選択する。これにより、検出電極SLとノードNDとがサンプリングスイッチSWsの第4切替端子を介して互いに接続される。この時点から、サンプリングスイッチSWsが再び第3切替端子を選択する時点までの間が電荷転送期間である。サンプリングスイッチSWsが第4切替端子を選択した後、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)がローレベルからハイレベルに変化する。すなわち、4つのパルスからなるバースト信号(駆動信号)のうちの1つ目のパルスが立ち上がる。この1つ目のパルスに対応する電荷がサンプリングコンデンサCsに転送される。その結果、ノードNDの電位Vndが上昇する。次に、検出制御信号CT1がローレベルとなるので、サンプリングスイッチSWsが再び第1端子を選択する。そのため、検出電極SLが接地される。その後、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)がハイレベルからローレベルに変化する。すなわち、1つ目のパルスが立ち下がる。以降、同様の動作が3回繰り返される。このように同様の動作を繰り返す毎に、電位Vndが上昇する。その結果、検出電極DLの電位に応じた検出電圧Vsが得られる。この検出電極DLの電位は、5つの駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)に印加された駆動信号により検出電極DLに誘起される電荷に対応する。
 その後、検出制御信号CT1および検出制御信号CT2がローレベルに維持されるので、サンプリングスイッチSWsが第3切替端子を選択し、かつ、リセットスイッチSWrが開いた状態に維持される。このとき、上述の検出電圧Vsの測定が行われる。この検出電圧Vsは、アンプ142を介してADコンバータ143に与えられる。このADコンバータ143により、アナログ値である検出電圧Vsがデジタル値に変換される。以下では、説明の便宜上、デジタル値の検出電圧も、アナログ値の検出電圧と同様に符号Vsで表す。また同様の理由から、以下の説明では、アナログ値の検出電圧Vsとデジタル値の検出電圧Vsとを区別しないことがある。
 駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)に対応する位置に被検出物が接触していない場合には、被検出物コンデンサCdetが検出電極DLに接続されないので、検出電極DLに誘起される電荷が被検出物コンデンサCdetを介して放電されることはない。ここで、駆動電極DLに対応する位置とは、カバーガラス115の表面における当該駆動電極DLに対向する位置をいう。以下では便宜上、「駆動電極DLに接触する」ことを「駆動電極DLに対応する位置に接触する」ことと同義として説明する。一方、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)に被検出物が接触している場合には、被検出物コンデンサCdetが検出電極SLに接続されることにより、検出電極DLに誘起される電荷の一部が、被検出物コンデンサCdetを介して放電される。これにより、ノードNDの電位Vndが、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)に対応する位置に被検出物が接触していない場合のものに比べて小さくなる。
 検出電圧Vsの測定後、リセットスイッチSWrが再度閉じた状態(検出制御信号CT2がハイレベル)となる。以上により、駆動電極群GDL(i)駆動時の検出電圧Vsの測定が終了する。駆動電極群GDL(i)の後続の駆動電極群GDL(i+1)等の駆動時についても、同様の方法により検出電圧Vsの測定が行われる。このように、検出回路141により、検出電極DLの電位に応じた検出電圧Vsが得られる。なお、以下では、駆動電極群GDL(1)~GDL(K)を駆動するときに得られる検出電圧を、それぞれ符号Vs(1)~Vs(K)で表す。
 <1.5 座標計算>
 本実施形態における座標取得部155は、例えば演算部および主記憶装置等により構成されている。図15は、本実施形態における座標取得部155により行われる座標計算の方法を説明するためのフローチャートである。図15に示すように、iを1にセットする(ステップS1)。
 次に、検出電圧Vs(i)を、下記の式(1)に基づき、変動電圧Vd(i)に変換する(ステップS2)。
  Vd(i)=Vnc-Vs(i)…(1)
ここで、Vncは、各駆動電極群を駆動する場合に、当該駆動電極群に被検出物が接触していないときに検出回路141により得られる検出電圧Vsを表す。以下では、このVncを「非接触時電圧Vnc」という。上記式(1)により得られる変動電圧Vd(i)は、駆動電極群GDL(i)に被検出物が接触していないときには0となる。なお、以下では変動電圧Vd(i)を単に「変動電圧Vd」ということがある。
 上記Vncは、各駆動電極群について共通の値であり、既知である。したがって、検出電圧Vs(i)が定まれば、変動電圧Vd(i)は一意に定まる。なお、ステップS2における検出電圧Vs(i)は、例えば、選択期間毎に検出回路141から取得する。また、これに代えて、検出回路141から検出電圧Vs(1)~Vs(K)予め取得し、これらを主記憶装置等に保持しておき、この主記憶装置等から検出電圧Vs(i)を順次に読み出してもよい。また、このステップS2で行われる変動電圧Vd(i)への変換が、検出回路141内で行われてもよい。この場合、ステップS2、後述のステップS3、およびS4は不要となる。
 次に、i=1であるか否かが判定される(ステップS3)。i=1である場合、iがインクリメントされ(ステップS4)、ステップS2に戻る。i=1でない場合、ステップS5に進む。
 次に、変動電圧Vd(i)および変動電圧Vd(i-1)から被検出物の座標xを計算する(ステップS5)。すなわち、連続する選択期間Ti-1およびTiのうち、先行(一方)の選択期間Ti-1に得られる検出電圧Vs(i-1)に対応する変動電圧Vd(i-1)と、後続(他方)の選択期間Tiに得られる検出電圧Vs(i)に対応する変動電圧Vd(i)とから、被検出物のX方向における座標xを算出する。なお、座標xの原点は、最前段の駆動電極DL(1)の端とする。この座標xは、下記の式(2)により算出できる。
  x=((Vd(i-1)×x(i-1))+(Vd(i)×x(i)))
    /(Vd(i-1)+Vd(i))               …(2)
ここで、x(i-1)は選択期間Ti-1に駆動される駆動電極群GDL(i-1)の中央に位置する駆動電極DL(j-3)のX方向における中心座標を表し、x(i)は選択期間Tiに駆動される駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)のX方向における中心座標を表す。
 図16は、被検出物であるペン304のX方向における接触位置と変動電圧Vdとの関係を説明するための概念図である。横軸はペン304のX方向における接触位置を、縦軸は各駆動電極群GDLの駆動時に得られる変動電圧Vdを表している。駆動電極群GDL(i)の駆動時に、駆動電極DL(j-2)~DL(j+2)に与えられる駆動信号の電圧(4つのパルスの積分値)を破線で表している。
 ここで、ペン304のX方向における接触位置と変動電圧Vdとの関係について、駆動電極群GDL(i)に注目して説明するが、他の駆動電極群GDLについても同様である。上述のように、駆動電極DL(j)に印加される駆動信号の電圧を1とすると、駆動電極DL(j-1)およびDL(j+1)に印加される駆動信号の電圧は2/3となり、駆動電極DL(j-2)およびDL(j+2)に印加される駆動信号の電圧は1/3となる。すなわち、駆動電極群GDL(i)を構成する駆動電極DLが当該駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、当該駆動電極DLに印加すべき駆動信号の電圧が線形に小さくなっている。ペン304の接触する駆動電極DLに印加されている駆動信号の電圧が高いほど、検出電極DLにおいてこの駆動電極DLに対向する位置に誘起される電荷量が多くなる。そのため、ペン304(被検出物コンデンサCdet)側に放電される電荷量も多くなる。このペン304側に放電される電荷量が多いほど、ペン304が接触していない場合と比べたノードNDの電位Vndの低下量が大きくなる。すなわち、ペン304の接触する駆動電極DLに印加されている駆動信号の電圧が高いほど、検出回路141で得られる検出電圧Vsが小さくなる。
 したがって、図16に示すように、駆動電極DL(i)にペン304が接触しているときに得られる変動電圧Vd(i)の大きさ1とすると、駆動電極DL(j-1)またはDL(j+1)に接触しているときに得られる変動電圧Vd(i)の大きさは2/3、駆動電極DL(j-2)またはDL(j+2)に接触しているときに得られる変動電圧Vd(i)の大きさは1/3となる。すなわち、駆動電極群GDL(i)において、接触位置が中央の駆動電極DL(j)であるときの変動電圧Vd(i)が最大となり、この中央位置から接触位置が離れるほど変動電圧Vd(i)の値が線形に小さくなる。
 次に、各駆動電極DLの幅を1mm、x(i-1)=10mm、x(i)=13mmとした具体例に基づき、上記式(2)に基づく座標xの計算方法について説明する。駆動電極DL(j-3)にペン304が接触している場合、Vs(i-1)=1、Vs(i)=0となる。この場合、上記式(2)により、座標xは10mm(=x(i-1))と算出される。また、駆動電極DL(j)にペン304が接触している場合、Vs(i-1)=0、Vs(i)=1となる。この場合、上記式(2)により、座標xは13mm(=x(i))と算出される。
 駆動電極DL(j-2)にペン304が接触している場合、Vs(i-1)=2/3、Vs(i)=1/3となる。この場合、上記式(2)により、座標xは11mm(図16における座標A)と算出される。また、駆動電極DL(j-1)にペン304が接触している場合、Vs(i-1)=1/3、Vs(i)=2/3となる。この場合、上記式(2)により、座標xは12mm(図16における座標B)と算出される。
 このように、本実施形態では、M個の駆動電極DL(1)~DL(M)のうちのどの駆動電極DLにペン304が接触しているかを検出できる。さらに、本実施形態では、互いに隣接する駆動電極DL間へのペン304の接触も検出できる。例えば、駆動電極DL(j-2)とDL(j-1)との間にペン304が接触している場合、ペン304の面積の半分が駆動電極DL(j-2)およびDL(j-1)のそれぞれに接触していることとなる。したがって、この場合ペン304側への放電量は、駆動電極DL(j-2)のみにペン304が接触している場合の放電量の1/2と駆動電極DL(j-1)のみにペン304が接触している場合の放電量の1/2との和となる。したがって、この場合、検出電圧Vs(i-1)およびVs(i)はそれぞれ下記の式(3)および式(4)により得られる。
  Vs(i-1)=(1/2)×Vso(j-2)+(1/2)×Vso(j-1)
         =(1/2)×(2/3)+(1/2)×(1/3)
         =1/2  …(3)
  Vs(i)=(1/2)×Vso(j-2)+(1/2)×Vso(j-1)
       =(1/2)×(1/3)+(1/2)×(2/3)
       =1/2  …(4)
ここで、Vso(j-2)は駆動電極DL(j-2)のみにペン304が接触している場合に得られる検出電圧Vsを表す。Vso(j-1)は駆動電極DL(j-1)のみにペン304が接触している場合に得られる検出電圧Vsを表す。
 この場合、上記式(2)により、座標xは11.5mm(図16における座標C)と算出される。したがって、本実施形態では、駆動電極DLの個数よりも細かな検出精度で、X方向における被検出物の接触位置を検出することができる。このような駆動電極DLの個数よりも細かな検出精度は、駆動信号の電圧の変化が線形であることにより実現される。駆動信号の電圧の変化が線形ではなく非線形である場合には、上述のように駆動電極DL(j-2)とDL(j-1)との間にペン304が接触していても、上記式(3)および式(4)によりそれぞれ得られるVs(i-1)およびVs(i)は互いに異なる値となる。したがって、座標xは11.5mm(図16における座標C)と異なる値として算出される。ただし、駆動信号の電圧の変化が非線形である場合でも、駆動電極DLの個数に相当する検出精度は得ることができる。なお、本実施形態では、上記式(2)~式(4)から、例えば図16における座標AとCとの間等の座標xも得ることが可能である。なお、ペン先の形状一般的に直径が1mm~2mmであり、指用の駆動電極幅が5~6mmであるので、本実施形態における駆動電極DLは、1mm~2mmの幅で形成されていることが望ましい。これにより、ペン等の細かな被検出物の座標検出を高精度に行うことができる。
 なお、駆動電極DL(j-5)~DL(j+2)のいずれにもペン304が接触していない場合にはVs(i-1)=Vs(i)=0となるので、座標xは0(原点)となる。このようにx=0となる場合には、被検出物が非接触であると判定される。また、これに代えて、Vs(i-1)=0かつVs(i)=0である場合にステップS5をスキップし、被検出物が非接触であると判定する処理を行ってもよい。
 次に、iがインクリメントされた(ステップS6)後、i=M+1であるか否かが判定される(ステップ7)。i=M+1でない場合にはステップS2に戻り、i=M+1である場合にはフローが終了する。以上のようにして、X方向における被検出物の接触位置の座標を取得することができる。なお、実際には、以上のような処理がN個の検出回路141(1)~141(N)について行われることにより、X方向およびY方向の2次元座標が得られる。なお、Y方向の座標は、検出電圧Vsが、検出回路141(1)~141(N)のいずれから得られたものであるかに基づき取得することができる。このY方向における位置検出の分解能は、検出回路141の数を増やすことにより高めることができる。以上のようにして座標取得部155により得られた座標データCDは、タッチ入力装置100の外部に出力される。
 <1.6 従来例との比較>
 図17(A)~図17(C)は、本実施形態において駆動される駆動電極DLが遷移する様子を説明するための平面図である。図17(A)~図17(C)に示すように、本実施形態では、同時駆動数Ndは5(=2×m-1)、シフト数Nsは3(=m)である。一方、上記第3の従来例では、図32(A)~図32(C)に示すように、同時駆動数Ndは3(=m)、シフト数Nsは1である。したがって、本実施形態では、上記第3の従来例と同様に複数本の駆動電極DLを同時に駆動することによりS/N比の低下を抑制することができる。さらに、本実施形態では、上記第3の従来例よりもシフト数Nsが増えるので、駆動周波数の低下を抑制することができる。またさらに、本実施形態では上記第3の従来例と異なり、上述のように駆動電極DLの個数よりも細かな分解能でX方向における被検出物の接触位置を検出することができる。
 <1.7 効果>
 本実施形態によれば、同時駆動数Ndが5、シフト数Nsが3となる。すなわち、各選択期間において複数の駆動電極DLが同時に駆動され、かつ、選択期間毎に駆動する駆動電極がシフトされる数が複数となるので、駆動周波数およびS/N比を十分に確保することができる。また、各駆動電極群GDLに被検出物が接触していないときに得られる検出電圧Vsである非接触電圧Vncと、駆動電極DLに被検出物が接触している場合に得られる検出電圧Vsとの差である変動電圧Vdが、被検出物の接触位置が駆動電極群GDLの中央から離れるにつれて小さくなる。これと同時に、連続する選択期間では、先行の選択期間に駆動される駆動電極群GDLにおいて中央に位置する駆動電極DLよりも後方の駆動電極と、後続の選択期間に駆動される駆動信号群GDLにおいて中央に位置する駆動電極DLよりも前方の駆動電極とが互いに重複する。これにより、図16に示すように、被検出物の接触位置が駆動電極群GDLの中央から離れるにつれて小さくなる上記変動電圧Vdが、互いに隣接する駆動電極群GDL同士で互いに補完するように重なり合う。その結果、連続する選択期間においてそれぞれ得られる変動電圧Vdに基づいて、X方向における被検出物の接触位置を検出することができる。したがって、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めることができる。
 また、本実施形態によれば、変動電圧Vdが、被検出物の接触位置が駆動電極群GDLの中央から離れるにつれて線形に小さくなる。これにより、駆動電極DLの個数よりも細かな検出精度を実現することができる。
 また、本実施形態によれば、複数のパルスを含むバースト信号が駆動信号として駆動電極DLに与えられる。本実施形態では、十分な長さの選択期間が確保されるので、このバースト信号に基づいたサンプリングコンデンサCsへの充電を十分に行うことができる。したがって、検出回路141において十分なS/N比を確保することができる。
 また、本実施形態によれば、駆動回路130がICとして実現される。したがって、駆動回路130を高精度かつ小面積で実現することができる。
 <2.第2の実施形態>
 本発明の第2の実施形態は、駆動信号生成回路132および駆動電極DL除き、上記第1の実施形態と同様の構成である。なお、本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態における各駆動電極DLの幅および駆動電極の個数Mは、上記第2の従来例および第3の従来例においてm=5である場合の各駆動電極DLの幅および駆動電極の個数K×3に相当する。したがって、本実施形態では、駆動電極DLの個数Mが上記第1の実施形態と比べて5/3となり、各駆動電極DLの幅が上記第1の実施形態と比べて3/5となっている。
 <2.1 駆動信号生成回路の構成>
 図18は、本実施形態における駆動信号生成回路132の構成と共に、当該駆動信号生成回路132と駆動電極DLとの接続関係を示すブロック図である。図中の矢印はX方向を示している。図19は、本実施形態における駆動信号生成回路132の最前段側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最前段側と駆動電極DLの最前段側との接続関係を示すブロック図である。図20は、本実施形態における駆動信号生成回路132の最後段側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最後段側と駆動電極DLの最後段側との接続関係を示すブロック図である。図18~図20に示すように、本実施形態における駆動信号生成回路132は、フリップフロップFF(1)~FF(K)(シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K))にそれぞれ対応するK個の切替スイッチSW(1)~SW(K)と、互いに抵抗値の等しいM+1個の抵抗素子Rdとにより構成されている。
 図18~図20に示すように、切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ、上述の駆動電極群GDL(1)~GDL(K)に対応している。本実施形態では、上記第1の実施形態と異なり、各駆動電極群GDLが9つの駆動電極DLからなっている。例えば、図18に示すように、駆動電極群GDL(i)は、9つの駆動電極DL(j-4)~DL(j-4)からなっている。この駆動電極群GDL(i)の前段の駆動電極群GDL(i-1)は、9つの駆動電極DL(j-9)~DL(j-1)からなっている。また、駆動電極群GDL(i)の後段の駆動電極群GDL(i+1)は、9つの駆動電極DL(j+1)~DL(j+9)からなっている。このように、連続する駆動電極群GDL(i-1)とGDL(i)とでは、駆動電極群GDL(i-1)の中央に位置する駆動電極DL(j-5)よりも後方、かつ、駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)よりも前方の4つの駆動電極DL(j-4)~DL(j-1)が互いに重複している。同様に、連続する駆動電極群GDL(i)とGDL(i+1)とでは、駆動電極GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)よりも後方、かつ、駆動電極GDL(i+1)の中央に位置する駆動電極DL(j+5)よりも前方の4つの駆動電極DL(j+1)~DL(j+4)が互いに重複している。
 図19に示すように、最前段の駆動電極群GDL(1)は、9つの駆動電極DL(1)~DL(9)からなっている。この駆動電極群GDL(1)と後段の駆動電極群GDL(2)とでは、駆動電極群GDL(1)の中央に位置するDL(5)よりも後方、かつ、駆動電極群GDL(2)の中央に位置する駆動電極DL(10)よりも前方の4つの駆動電極DL(6)~DL(9)が互いに重複している。駆動電極群GDL(1)の中央に位置する駆動電極DL(5)よりも前方の4つの駆動電極DL(1)~DL(4)は、他の駆動電極群GDLと重複していない。また、図20に示すように、最後段の駆動電極群GDL(K)は、9つの駆動電極DL(M-8)~DL(M)からなっている。この駆動電極群GDL(K)と前段の駆動電極群GDL(K-1)とでは、駆動電極群GDL(K)の中央に位置する駆動電極DL(M-4)よりも前方、かつ、駆動電極群GDL(K-1)の中央に位置する駆動電極DL(M-9)よりも後方の4つの駆動電極DL(M-8)~DL(M-5)が互いに重複している。駆動電極群GDL(K)の中央に位置する駆動電極DL(M-4)よりも後方の4つの駆動電極DL(M-3)~DL(M)は、他の駆動電極群GDLと重複していない。
 切替スイッチSW(1)~SW(K)のそれぞれの第1切替端子は、図18~図20に示すように、バーストクロック信号BCKが与えられる配線に接続されている。切替スイッチSW(1)~SW(K)のそれぞれの第2切替端子には接地電位が与えられている。なお、この第2切替端子には、接地電位に代えて、バーストクロック信号BCKよりも電位の低い固定電位が与えられていてもよい。切替スイッチSW(1)~SW(K)における第1切替端子と第2切替端子との切替動作は、それぞれシフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)に基づいて制御される。シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)がハイレベルであるときには切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ第1切替端子を選択し、シフト出力信号SOUT(1)~SOUT(K)がローレベルであるときには切替スイッチSW(1)~SW(K)はそれぞれ第2切替端子を選択する。
 本実施形態では、互いに隣接する駆動電極DLが1つ抵抗素子Rdを介して互いに接続されている。各切替スイッチSWの共通端子は、当該切替スイッチの切替動作を制御するフリップフロップFFに対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLに接続されると共に、1以上の抵抗素子Rdを介して他のすべての駆動電極DLに接続されている。例えば、切替スイッチSW(i)の共通端子は、当該切替スイッチSW(i)の切替動作を制御するフリップフロップFFに対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)に接続されると共に、1以上の抵抗素子Rdを介して他のすべての駆動電極DLに接続されている。また、切替スイッチSW(i)の共通端子は例えば、1~5個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j-1)~DL(j-5)にそれぞれ接続されている。駆動電極DL(j-5)には、切替スイッチSW(i)の前段の切替スイッチSW(i-1)の共通端子も共に接続されている。さらに、切替スイッチSW(i)の共通端子は例えば、1~5個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j+1)~DL(j+5)にそれぞれ接続されている。駆動電極DL(j+5)には、切替スイッチSW(i)の後段の切替スイッチSW(i+1)の共通端子も共に接続されている。このように、各駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLと、当該中央以外に位置する駆動電極DLとが1以上の抵抗素子Rdを介して互いに接続されている。
 また、各駆動電極群GDLの中央以外に位置する駆動電極DLと、当該駆動電極DL以外の駆動電極DLとが1以上の抵抗素子を介して互いに接続されている。例えば、図18に示すように、駆動電極群GDL(i)における駆動電極DL(j-1)は、1~8個の抵抗素子Rdを介して、駆動電極DL(j-2)~DL(j-9)にそれぞれ接続されている。同様に、駆動電極DL(j-1)は、1~10個の抵抗素子Rdを介して駆動電極DL(j)~DL(j+9)にそれぞれ接続されている。
 なお、図19に示すように、M+1個の抵抗素子Rdが接続された配線は、最前段側で接地されている。同様に、図20に示すように、M+1個の抵抗素子Rdが接続された配線は、最後段側で接地されている。
 以上のような構成により、本実施形態における駆動信号生成回路132は、各シフト出力信号SOUTを抵抗分割する抵抗分割回路として機能する。この駆動信号生成回路132の動作は、上記第1の実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。なお、本実施形態における駆動信号生成回路132では、駆動電極DL(j)に与えられる駆動信号の電圧に対して、駆動電極DL(j-1)~DL(j-3)に与えられる信号の電圧がそれぞれ4/5、3/5、2/5、および1/5となる。すなわち、この駆動信号生成回路132を含んだ本実施形態における駆動回路130では、各選択期間において、印加すべき駆動電極DLが当該駆動電極DLを含む駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、電圧が線形に小さくなった9つの駆動信号が生成され、それぞれ9つの駆動電極DLに印加される。また、連続する選択期間において、4つの駆動電極DLが互いに重複して駆動される。
 図21(A)~図21(C)は、本実施形態において駆動される駆動電極DLが遷移する様子を説明するための平面図である。図21(A)~図21(C)に示すように、本実施形態では、同時駆動数Ndは9(=2×m-1)、シフト数Nsは5(=m)である。このように、駆動電極DLの数が上記第1の実施形態よりも増えるのに伴い、駆動本数Ndおよびシフト数Nsが共に増えている。したがって、駆動電極DLの幅を小さくすることにより検出精度を高めた場合でも、駆動本数Ndが増えることにより十分なS/N比が確保されると共に、シフト数Nsが増えることにより駆動周波数を維持することができる。
 <2.2 効果>
 本実施形態によれば、駆動電極DLの数が増えると共に各駆動電極DLの幅が小さくなっているので、上記第1の実施形態よりも検出精度をさらに高めることができる。
 <3.第3の実施形態>
 本発明の第3の実施形態は、駆動回路130の配置を除き、上記第1の実施形態と同様の構成である。なお、本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
 <3.1 駆動回路の配置>
 図22は、本実施形態におけるタッチパネル110の一部の構成を示すブロック図である。本実施形態では、駆動回路130がタッチパネル110と一体的に形成されている。すなわち、この駆動回路130は、図22に示すように、M個の駆動電極DL(1)~DL(M)が配置された第1絶縁基板111の表面にモノリシック化されて実現されている。この駆動回路130は、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、または酸化物半導体等を用いて実現される。本実施形態における駆動回路130の構成および動作は、上記第1の実施形態におけるもの同様であるので、説明を省略する。なお、本実施形態におけるタッチパネルコントローラTPCは検出回路群140および制御部150により構成されている。
 <3.2 効果>
 本実施形態によれば、駆動回路130がモノリシック化されて実現されるので、配線数を低減することができる。また、配線長が短くなることにより配線抵抗を小さくできるので、駆動電極DLのCR時定数が低減される。これにより、高速駆動を行うことができる。また、額縁領域に配線が設けられないので、額縁面積を縮小することができる。
 <4.第4の実施形態>
 本発明の第4の実施形態は、駆動信号生成回路132を除き、上記第1の実施形態と同様の構成である。なお、本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
 <4.1 駆動信号生成回路の構成および動作>
 図23は、駆動信号生成回路132の構成と共に、当該駆動信号生成回路132と駆動電極DLとの接続関係を示すブロック図である。なお、図中の矢印はX方向を示している。図24は、本実施形態における駆動信号生成回路132の最前段側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最前段側と駆動電極DLの最前段側との接続関係を示すブロック図である。図25は、本実施形態における駆動信号生成回路132の最後段側の構成と共に、当該駆動信号生成回路132の最後段側と駆動電極DLの最後段側との接続関係を示すブロック図である。図23~図25に示すように、本実施形態における駆動信号生成回路132は、薄膜トランジスタM1(1)~M1(K)、M2(1)~M2(K)、M3(1)~M3(K)、M4(1)~M4(K)、およびM5(1)~M5(K)により構成されている。なお、各駆動電極群GLDの構成、およびX方向に隣り合う駆動電極群GDL同士の重複の仕方は、上記第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
 本実施形態では、1つのフリップフロップFF(シフト出力信号SOUT)に複数の薄膜トランジスタが対応している。すなわち、図23~図25に示すように、最前段側および最後段側を除き、1つのフリップフロップFF(シフト出力信号SOUT)に5つの薄膜トランジスタが対応している。例えば、シフト出力信号SOUT(i)を出力するフリップフロップFF(i)に5つの薄膜トランジスタM1(i)、M2(i)、M3(i)、M4(i)、およびM5(i)が対応している。
 薄膜トランジスタM1(1)~M1(K)のゲート端子は、図23~図25に示すように、それぞれフリップフロップFF(1)~FF(K)の出力端子に接続されている。薄膜トランジスタM2(1)~M2(K)のゲート端子も同様に、それぞれフリップフロップFF(1)~FF(K)の出力端子に接続されている。薄膜トランジスタM3(1)~M3(K)のゲート端子も同様に、それぞれフリップフロップFF(1)~FF(K)の出力端子に接続されている。薄膜トランジスタM4(1)~M4(K)のゲート端子も同様に、それぞれフリップフロップFF(1)~FF(K)の出力端子に接続されている。薄膜トランジスタM5(1)~M5(K)のゲート端子も同様に、それぞれフリップフロップFF(1)~FF(K)の出力端子に接続されている。
 薄膜トランジスタM1(1)~M1(K)のそれぞれの導通端子の一方としてのソース端子は、図23~図25に示すように、所定電圧のバーストクロック信号(以下、「高バーストクロック信号」という)BCKhが与えられる配線に接続されている。薄膜トランジスタM2(1)~M2(K)のそれぞれの導通端子の一方としてのソース端子は、高バーストクロック信号BCKhに対して電圧が2/3であるバーストクロック信号(以下、「中バーストクロック信号」という)BCKmが与えられる配線に接続されている。また、薄膜トランジスタM4(1)~M4(K)のそれぞれの導通端子の一方としてのソース端子も同様に、中バーストクロック信号BCKmが与えられる配線に接続されている。薄膜トランジスタM3(1)~M3(K)のそれぞれの導通端子の一方としてのソース端子は、高バーストクロック信号BCKhに対して電圧が1/3であるバーストクロック信号(以下、「低バーストクロック信号」という)BCKlが与えられる配線に接続されている。また、薄膜トランジスタM5(1)~M5(K)のそれぞれの導通端子の一方としてのソース端子も同様に、低バーストクロック信号BDKlが与えられる配線に接続されている。
 薄膜トランジスタM1(1)~M1(K)のそれぞれの導通端子の他方としてのドレイン端子は、図23~図25に示すように、対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極GDLに接続されている。例えば薄膜トランジスタM1(i)のドレイン端子は、対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)に接続されている。このように、各駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLには、高バーストクロック信号BCKhが与えられる配線がソース端子に接続された薄膜トランジスタのドレイン端子が接続される。
 薄膜トランジスタM2(1)~M2(K)のそれぞれの導通端子の他方としてのドレイン端子は、図23~図25に示すように、対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極GDLの前段の駆動電極DLに接続されている。例えば薄膜トランジスタM2(i)のドレイン端子は、対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)の前段の駆動電極DL(j-1)に接続されている。
 薄膜トランジスタM3(1)~M3(K)のそれぞれの導通端子の他方としてのドレイン端子は、図23~図25に示すように、対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極GDLの2つ前段の駆動電極DLに接続されている。例えば薄膜トランジスタM3(i)のドレイン端子は、対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)の2つ前段の駆動電極DL(j-2)に接続されている。
 薄膜トランジスタM4(1)~M4(K)のそれぞれの導通端子の他方としてのドレイン端子は、図23~図25に示すように、対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極GDLの後段の駆動電極DLに接続されている。例えば薄膜トランジスタM4(i)のドレイン端子は、対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)の後段の駆動電極DL(j+1)に接続されている。
 薄膜トランジスタM5(1)~M5(K)のそれぞれの導通端子の他方としてのドレイン端子は、図23~図25に示すように、対応する駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極GDLの2つ後段の駆動電極DLに接続されている。例えば薄膜トランジスタM5(i)のドレイン端子は、対応する駆動電極群GDL(i)の中央に位置する駆動電極DL(j)の2つ後段の駆動電極DL(j+2)に接続されている。
 以上のような構成により、駆動電極DLにドレイン端子が接続された薄膜トランジスタのソース端子に与えられるバーストクロック信号BCKの電圧が、当該駆動電極DLを含む駆動電極群GDL(i)の中央から当該駆動電極DLが離れた位置にあるほど線形に小さくなる。
 図26は、本実施形態における駆動信号生成回路132の動作を説明するための信号波形図である。図26に示すように、高バーストクロック信号BCKh、中バーストクロック信号BCKm、および低バーストクロック信号BCKlのそれぞれの周期の長さは、上述の第1ドライブクロック信号DCK1および第2ドライブクロック信号DCK2のそれぞれの周期の長さの1/8である。これらの高バーストクロック信号BCKh、中バーストクロック信号BCKm、および低バーストクロック信号BCKlには、1水平走査期間中に4つのパルスが含まれている。
 選択期間がTiであるとき、すなわちシフト出力信号SOUT(i)がハイレベルであるとき、当該シフト出力信号SOUT(i)の前段のシフト出力信号SOUT(i-1)および後段のシフト出力信号SOUT(i+1)はローレベルである。このとき、シフト出力信号SOUT(i)がゲート端子に与えられている薄膜トランジスタM1(i)、M2(i)、M3(i)、M4(i)、およびM5(i)は導通状態となる。そして、薄膜トランジスタM1(i)のドレイン端子に接続された駆動電極DL(j)には1水平期間分の高バーストクロック信号BCKhが駆動信号として印加される。また、薄膜トランジスタM2(i)およびM4(i)のドレイン端子にそれぞれ接続された駆動電極DL(j-1)およびDL(j+1)には1水平期間分の中バーストクロック信号BCKmが駆動信号として印加される。さらに、薄膜トランジスタM3(i)およびM5(i)のドレイン端子にそれぞれ接続された駆動電極DL(j-2)および(j+2)には1水平期間分の低バーストクロック信号BCKlが駆動信号として印加される。このように、駆動電極群GDL(i)を構成する駆動電極DLが当該駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、当該駆動電極DLに印加すべき駆動信号の電圧が線形に小さくなる。
 また、シフト出力信号SOUT(i+1)がハイレベルとなる次の選択期間Ti+1においても、同様の動作が行われる。図26に示すように、シフト出力信号SOUT(i)がハイレベルとなる選択期間およびシフト出力信号SOUT(i+1)がハイレベルとなる選択期間とで、2つの駆動電極DL(j+1)およびDL(j+2)が重複して駆動される。
 このような駆動信号生成回路132を含んだ本実施形態における駆動回路130では、各選択期間において、印加すべき駆動電極DLが当該駆動電極DLを含む駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、電圧が線形に小さくなった5つの駆動信号が生成され、それぞれ5つの駆動電極DLに印加される。また、連続する選択期間において、2つの駆動電極DLが互いに重複して駆動される。
 <4.2 効果>
 本実施形態によれば、1つのフリップフロップに対して複数の薄膜トランジスタを有する駆動信号生成回路132を用いることにより、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、薄膜トランジスタM1(1)~M1(K)、M2(1)~M2(K)、M3(1)~M3(K)、M4(1)~M4(K)、およびM5(1)~M5(K)の動作に基づいて駆動電極DL(1)~DL(M)に印加すべき駆動信号が生成されるので、上記第1の実施形態よりも消費電力を低減することができる。
 なお、本実施形態における駆動回路130は、上記第1の実施形態のようにICとして実現されていてもよく、上記第3の実施形態のようにタッチパネル110と一体的に形成されることにより実現されていてもよい。また、検出精度は劣ることとなるが、駆動電極群GDL(i)を構成する駆動電極DLが当該駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、当該駆動電極DLに印加すべき駆動信号の電圧が非線形に小さくなる構成としてもよい。ただし、このように駆動信号の電圧の変化が非線形である場合でも、駆動電極DLの個数に相当する検出精度を得ることができる。
 <5.第5の実施形態>
 <5.1 タッチ入力装置付き液晶表示装置の構成>
 図27は、本発明の第5の実施形態に係るタッチ入力装置付き液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図27に示すように、本実施形態に係るタッチ入力装置付き液晶表示装置は、タッチ入力装置100、および当該タッチ入力装置100の背面に配置された液晶表示装置200により構成されている。このタッチ入力装置100は、上記第1~第4の実施形態のいずれに係るものでもよいが、以下では、上記第1の実施形態に係るものとして説明する。なお、このタッチ入力装置100の詳細な説明は省略する。また、本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
 図28は、本実施形態に係るタッチ入力装置付き液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。図28に示すように、本実施形態におけるタッチ入力装置100は、タッチパネル110、およびタッチパネル110に接続されたタッチパネルコントローラTPCにより構成されている。タッチパネルコントローラTPCは、駆動回路130、検出回路群140、および制御部150により構成されている。液晶表示装置200は、画像を表示するための表示部210、ソースドライバ220、ゲートドライバ230、および表示制御部240により構成されている。
 表示部210は、1対の電極基板およびこれらに挟持された液晶層により構成され、各電極基板の外表面には偏光板が貼り付けられている。上記1対の電極基板の一方はTFT基板と呼ばれるアクティブマトリクス型の基板である。このTFT基板は、ガラス基板等の絶縁基板上に、互いに交差するように格子状に配置された複数のソースラインおよび複数のゲートラインと、ソースラインとゲートラインとの各交差点に対応して設けられたTFTおよび画素電極と等により構成されている。上記1対の電極基板の他方は対向基板と呼ばれ、ガラス等の絶縁基板、およびこの絶縁基板上の全面にわたって形成された共通電極等により構成されている。
 この表示部210とタッチパネル110は互いに対向するように配置されると共に、透明接着剤により互いに接着されている。この場合、表示部210の対向基板とタッチパネル110の第1絶縁基板111とが互いに接着される。上述のようにタッチ入力装置100において第1絶縁基板111を設けない場合には、タッチ入力装置100の駆動電極DL(1)~DL(M)を表示部210における上記対向基板上に配置すると共に、この対向基板とタッチ入力装置100の第2絶縁基板とが透明接着剤112により互いに接着される。なお、このような場合に上述のように駆動回路130をモノリシックして実現するときは、例えば対向基板上に当該駆動回路130を形成する。
 表示制御部240には、タッチ入力装置100の制御部150から座標データCDが与えられる。この表示制御部240は、座標データCDおよび他の外部から与えられた信号に基づき、表示部210に表示データDATの表す画像を表示させるための信号として、画像信号DV、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCK等を出力する。この表示制御部240は、典型的にはICとして実現されている。
 ソースドライバ220は、表示制御部240から出力される画像信号DV、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK等を受け取り、複数のソースラインにそれぞれ複数のソース信号を印加する。このソースドライバ220は、典型的にはICとして実現されている。
 ゲートドライバ230は、表示制御部240から出力されるゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCK等を受け取り、複数のゲートラインGL(1)~GL(m)を順次に選択し、選択したゲートラインにアクティブなゲート信号を印加する。なお、このゲートドライバ300は、単結晶シリコン等を用いてICとして実現されていてもよく、表示部210のTFT基板上に、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、酸化物半導体等を用いてモノリシック化されて実現されていてもよい。
 以上のようにして、各ソースラインにソース信号が印加され、各ゲートラインにゲート信号が印加されることにより、液晶層には、各画素電極と共通電極との電位差に相当する電圧が印加される。その結果、表示部210には、タッチ入力装置100の制御部150から表示制御部240に与えられた座標データCD等に基づく画像が表示される。
 <5.2 効果>
 本実施形態によれば、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めたタッチ入力装置付き液晶表示装置を実現することができる。
 <6.その他>
 上記第1および第4の実施形態では同時駆動数Ndを5とし、上記第2の実施形態では同時駆動数Ndを9としているように、検出精度を高めるためには同時駆動数Ndが3以上の奇数であることが望ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、同時駆動数Ndが4以上の偶数であってもよい。例えば、図29に示す例のように同時駆動数Ndを6としてもよい。図29に示すように、駆動電極群GDL(i)は6つの駆動電極DL(j-2)~DL(j+3)からなる。この駆動電極群GDL(i)において中央に位置する駆動電極DLは、駆動電極DL(j)およびDL(j+1)の2つである。この駆動電極群GDL(i)のうちの、2つの駆動電極DL(j-2)およびDL(j-1)は当該駆動電極群GDL(i)の前段の駆動電極群GDL(i-1)と重複し、2つの駆動電極DL(j+2)およびDL(j+3)は当該駆動電極群GDL(i)の後段の駆動電極群GDL(i+1)と重複している。各駆動電極群GDLの中央に位置する駆動電極DLと、当該中央以外に位置する駆動電極DLとが1以上の抵抗素子Rdを介して互いに接続されている。また、各駆動電極群GDLの中央以外に位置する駆動電極DLと、当該駆動電極DL以外の駆動電極DLとが1以上の抵抗素子を介して互いに接続されている。各駆動電極群GDLの中央に位置する2つの駆動電極DLは抵抗素子を介さずに互いに接続されている。これらの中央に位置する2つの駆動電極DLには、対応する切替スイッチSWの共通端子が接続されている。以上のような構成により、各選択期間において、印加すべき駆動電極DLが当該駆動電極DLを含む駆動電極群GDL(i)の中央から離れた位置にあるほど、電圧が線形に小さくなった6つの駆動信号が生成され、それぞれ6つの駆動電極DLに印加される。また、連続する選択期間において、2つの駆動電極DLが重複して駆動される。
 同時駆動数Ndを奇数とする場合、上述の5および9に限定されるものではない。例えば、同時駆動数Ndを3、7、11、13、15…などとしてもよい。
 上記第1および第2の実施形態における抵抗素子Rdに代えてコンデンサを用いることにより容量分割を行ってもよい。
 上記第5の実施形態では、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、液晶表示装置に代えて有機EL(Electro Luminescence)表示装置等を用いてもよい。
 上記第1の実施形態では、検出電圧の測定方法として電荷転送方式が採用されているが、本発明はこれに限定されるものではない。したがって、上記第1、2および第4の実施形態に示すようなバースト信号に代えて、1つパルスからなる信号を駆動信号として用いてもよい。また、上記第1および第2の実施形態では切替スイッチSW(1)~SW(K)を駆動信号生成回路132に設けているが、これらを用いずに、シフト出力信号SOUT(1)~(K)のそれぞれを抵抗分割することにより駆動信号を生成してもよい。
 本発明は、例えば特許文献3に開示された、所謂並列駆動にも適用可能である。この並列駆動により、バースト信号のパルス数を並列倍にできるので、S/N比を高めることができる。
 その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態を種々変形して実施することができる。
 以上により、本発明によれば、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた入力装置を提供することができる。また、本発明によれば、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた、タッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法を提供することができる。また、本発明によれば、駆動周波数およびS/N比を低下させることなく検出精度を高めた入力装置を備える表示装置を提供することができる。
 本発明は、静電容量方式のタッチパネルを用いたタッチ入力装置に適用することができる。
100…タッチ入力装置
110…タッチパネル
130…駆動回路
131…シフトレジスタ
132…駆動信号生成回路
140…検出回路群
141(1)~141(N)…検出回路
150…制御部
155…座標取得部
200…液晶表示装置
210…表示部
BCK…バーストクロック信号
BCKh…高バーストクロック信号
BCKm…中バーストクロック信号
BCKl…低バーストクロック信号
Cf…電極間コンデンサ
DL(1)~DL(M)…駆動電極
GDL(1)~GDL(K)…駆動電極群
M1(1)~M1(K)、M2(1)~M2(K)、M3(1)~M3(K)、M4(1)~M4(K)、M5(1)~M5(K)…薄膜トランジスタ(スイッチング素子)
Rd…抵抗素子
SL(1)~SL(N)…検出電極
SW(1)~SW(K)…切替スイッチ
TPC…タッチパネルコントローラ
Vd…変動電圧
Vs…検出電圧

Claims (14)

  1.  M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を含み、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルと、
     前記M個の駆動電極に接続され、前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくする駆動回路と、
     前記複数の検出電極にそれぞれ接続され、該複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得する複数の検出回路と、
     前記駆動回路および前記複数の検出回路に接続された制御部とを備え、
     前記制御部は、前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出回路により取得された検出電圧と、他方において該検出回路により取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得する座標取得部を含むことを特徴とする、入力装置。
  2.  前記駆動回路が、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を線形に小さくすることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
  3.  前記駆動回路が、
      互いに縦続接続され、出力信号が順次アクティブとなると共に、互いに異なる前記駆動電極群に対応するK(K<M)個の双安定回路を有するシフトレジスタと、
      各双安定回路からの出力信号に応じて該双安定回路に対応する駆動電極群の各駆動信号に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成回路とを含むことを特徴とする、請求項2に記載の入力装置。
  4.  前記駆動信号生成回路が、互いに抵抗値の等しい複数の抵抗素子を有し、
     各駆動電極群の中央に位置する駆動電極と、各駆動電極群の中央以外に位置する駆動電極とが1以上の前記抵抗素子を介して互いに接続され、
     各駆動電極群の中央以外に位置する駆動電極と、該駆動電極以外の駆動電極とが1以上の前記抵抗素子を介して互いに接続されていることを特徴とする、請求項3に記載の入力装置。
  5.  互いに隣接する駆動電極が、前記抵抗素子を介して互いに接続されていることを特徴とする、請求項4に記載の入力装置。
  6.  前記駆動信号生成回路が、前記K個の双安定回路の出力信号に基づいてそれぞれ切替動作が制御されるK個の切替スイッチを有し、
     各切替スイッチの共通端子には、該切替スイッチの切替動作を制御する双安定回路に対応する駆動電極群の中央に位置する駆動電極が接続され、
     各切替スイッチの切替端子の一方には所定の信号が与えられ、
     各切替スイッチの切替端子の他方には固定電位が与えられていることを特徴とする、請求項4に記載の入力装置。
  7.  前記駆動信号生成回路が、各双安定回路にそれぞれの制御端子が接続されたNd個のスイッチング素子を有し、
     前記Nd個のスイッチング素子の導通端子の一方には、互いに電位の異なる複数の信号のうちのいずれかが与えられ、
     各双安定回路に対応する駆動電極群のNd個の駆動電極には、前記Nd個のスイッチング素子の導通端子の他方がそれぞれ接続され、
     各双安定回路に対応する駆動電極群の中央に位置する駆動電極に導通端子の他方が接続されたスイッチング素子の導通端子の一方には、前記互いに電圧の異なる複数の信号うち最も電圧の高い信号が与えられ、
     各駆動電極に導通端子の他方が接続されたスイッチング素子の導通端子の一方に与えられる信号の電圧が、該駆動電極を含む駆動電極群の中央から該駆動電極が離れた位置にあるほど線形に小さくなることを特徴とする、請求項3に記載の入力装置。
  8.  各駆動電極が、1mm~2mmの幅で形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
  9.  前記駆動回路が、前記タッチパネルと一体的に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
  10.  前記駆動回路が、薄膜トランジスタにより形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
  11.  前記駆動回路が、前記制御部と一体的に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
  12.  前記Ndが奇数であることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載の入力装置。
  13.  M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を含み、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルへの被検出物の接触位置検出方法であって、
     前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくするステップと、
     前記複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得するステップと、
     前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出電圧を取得するステップで取得された検出電圧と、他方において前記検出電圧を取得するステップで取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得するステップとを備えることを特徴とする、接触位置検出方法。
  14.  画像を表示するための表示部と、
     入力装置とを備え、
     前記入力装置は、
      M(Mは5以上の自然数)個の駆動電極、および各駆動電極との間に静電容量を形成する複数の検出電極を有し、前記M個の駆動電極と前記複数の検出電極とが互いに直交すると共にマトリクス状に配置されたタッチパネルと、
      前記M個の駆動電極に接続され、前記M個の駆動電極を連続するNd(3≦Nd<M)個の駆動電極からなる駆動電極群を単位として所定の選択期間ずつ順次駆動すると共に、連続する選択期間のうちの一方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における後方の駆動電極と、他方の選択期間に駆動される駆動電極群の中央に位置する駆動電極よりも前記M個の駆動電極の並ぶ方向における前方の駆動電極とを互いに重複させ、かつ、各駆動電極群を構成する駆動電極が該駆動電極群の中央から離れた位置にあるほど該駆動電極に印加すべき駆動信号の電圧を小さくする駆動回路と、
      前記複数の検出電極にそれぞれ接続され、該複数の検出電極の電位にそれぞれ応じた検出電圧を取得する複数の検出回路と、
      前記駆動回路および前記複数の検出回路に接続された制御部とを含み、
     前記制御部は、前記連続する選択期間のうちの一方において前記検出回路により取得された検出電圧と、他方において該検出回路により取得された検出電圧とに基づき、前記M個の駆動電極の並ぶ方向における、前記タッチパネルへの被検出物の接触位置の座標を取得する座標取得部を有することを特徴とする、表示装置。
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