WO2013069290A1 - タッチパネル装置 - Google Patents

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WO2013069290A1
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electrode
electrodes
touch panel
signal
changeover switch
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PCT/JP2012/007182
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基之 岳山
英則 北村
福島 奨
信次 藤川
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パナソニック株式会社
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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

  • the present invention relates to a capacitive touch panel device.
  • touch panel devices for inputting necessary information by touching an image displayed on a display with a mobile terminal, a personal computer, a bank ATM (Automatic Teller Machine) terminal, or the like have become widespread.
  • the touch panel device needs to detect the position of a detection target object such as a finger touched on the surface with high accuracy and high sensitivity.
  • Capacitive touch panel devices are superior in terms of their lifetime, responsiveness, and detection accuracy compared to resistive thin film methods, and are widely used.
  • the capacitive touch panel device monitors a change in capacitance when a detection target object touches the surface of the touch panel device, and detects a touch position.
  • Patent Document 1 discloses a touch panel device in which a plurality of detection electrodes of a touch panel are electrically coupled, and the amount of change in capacitance to be detected is increased to increase detection sensitivity.
  • the position detection accuracy decreases when a plurality of detection electrodes are electrically coupled.
  • the touch panel device is electrically connected in series between a touch panel having first and second electrodes, an AC signal source for inputting an AC signal to the first electrode, and the AC signal source and the first electrode. And a detection circuit for detecting a change in capacitance between the first electrode and the second electrode when a detection target touches the touch panel based on a change in a signal output from at least the second electrode.
  • This touch panel device can increase detection sensitivity with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a touch panel of a touch panel device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating the operating principle of a mutual capacitance type touch panel device.
  • 2B is an equivalent circuit diagram of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • 2C is an equivalent circuit diagram of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2D is a diagram showing a voltage waveform of electrodes of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2E is a diagram showing a voltage waveform of electrodes of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the touch panel device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the touch panel device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart showing a switching control signal of the touch panel device in the first embodiment.
  • FIG. 5A is a configuration diagram of the touch panel device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the touch panel device shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a touch panel device of a comparative example. 6B is a schematic cross-sectional view of the touch panel device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 7A is a configuration diagram of another touch panel device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 7B is a configuration diagram of still another touch panel device according to Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of still another touch panel device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of still another touch panel device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of the touch panel device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of Modification 1 of the touch panel device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a second modification of the touch panel device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a third modification of the touch panel device according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of Modification 4 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of Modification Example 5 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15A is a configuration diagram of Modification 6 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15B is a configuration diagram of Modification Example 7 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15A is a configuration diagram of Modification 6 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15B is a configuration diagram of Modification Example 7 of the touch panel device according to
  • FIG. 16 is a configuration diagram of the touch panel device according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram of the touch panel device shown in FIG.
  • FIG. 18 is a configuration diagram of another touch panel device according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram of the touch panel device shown in FIG.
  • FIG. 20A is a schematic cross-sectional view of the touch panel device according to Embodiment 4.
  • FIG. 20B is a diagram showing a waveform of a signal of the touch panel device in the fourth exemplary embodiment.
  • FIG. 20C is a schematic cross-sectional view of another touch panel device according to Embodiment 4.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of the touch panel device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the touch panel device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 23A is a schematic cross-sectional view illustrating the operating principle of a self-capacitance touch panel device.
  • FIG. 23B is an equivalent circuit diagram of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 23C is a diagram showing a waveform of an electrode voltage of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 23D is a diagram showing a waveform of an electrode voltage of the touch panel device shown in FIG. 2A.
  • FIG. 24A is a configuration diagram of the touch panel device according to Embodiment 6.
  • FIG. 24B is a configuration diagram of another touch panel device according to Embodiment 6.
  • FIG. 25A is a schematic cross-sectional view of the touch panel device according to Embodiment 7.
  • FIG. 24A is a schematic cross-sectional view of the touch panel device according to Embodiment 7.
  • FIG. 25B is a schematic cross-sectional view of another touch panel device according to Embodiment 7.
  • FIG. 26 is a configuration diagram of a touch panel of the touch panel device according to the eighth embodiment.
  • FIG. 27 is a configuration diagram of a touch panel of another touch panel device according to the eighth embodiment.
  • FIG. 28 is a configuration diagram of the touch panel device according to the ninth embodiment.
  • FIG. 29A is a diagram showing frequency characteristics of signals propagating through the electrodes of the touch panel device according to Embodiments 1 to 5.
  • FIG. 29B is a diagram illustrating frequency characteristics of signals propagating through the electrodes of the touch panel device of the comparative example.
  • FIG. 30A is a diagram showing a frequency characteristic of a signal propagating through the electrode of the touch panel device in the first to fifth embodiments.
  • FIG. 30B is a diagram illustrating frequency characteristics of signals propagating through the electrodes of the touch panel device of the comparative example.
  • FIG. 31 is a configuration diagram of the touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 32 is a configuration diagram of another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 33 is a block diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 34 is a configuration diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 35 is a configuration diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 36 is a block diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 37 is a block diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 38 is a block diagram of still another touch panel device according to the tenth embodiment.
  • the capacitive touch panel device detects a change in capacitance of transparent electrodes facing each other in a lattice shape with an insulating layer such as a dielectric interposed therebetween.
  • Capacitive touch panel devices include a self-capacitance type that detects changes in the capacitance of the electrode itself (capacitance between the electrode and ground) and a mutual capacitance type that detects a change in capacitance between opposing electrodes. There are two types. The touch panel device according to the embodiment described below can be applied to both self-capacitance type and mutual capacitance type touch panel devices.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a touch panel 100 mounted on the touch panel device 1 according to the first embodiment.
  • the touch panel device 1 is a mutual capacitance type touch panel device.
  • the touch panel 100 includes a liquid crystal display element (hereinafter referred to as LCD) 107 that is an image display element, an electrode layer 108, a glass layer 105, a shield layer 106, and a protective layer 101.
  • the electrode layer 108, the glass layer 105, the shield layer 106, and the protective layer 101 are transparent.
  • the LCD 107 and the electrode layer 108 are disposed to face each other with the glass layer 105 and the shield layer 106 interposed therebetween.
  • the electrode layer 108 includes a drive electrode 104, a glass layer 103 that is an insulating layer, and a detection electrode 102 that faces the drive electrode 104 with the glass layer 103 interposed therebetween.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are formed by arranging transparent electrodes such as ITO (Indium Tin Oxide) in a grid pattern in directions orthogonal to each other.
  • An AC signal is input to the drive electrode 104 and output from the detection electrode 102. By detecting this AC signal, a change in capacitance between the drive electrode 104 and the detection electrode 102 is detected.
  • the transparent shield layer 106 is connected to the ground, and noise generated when driving the LCD 107 jumps into the drive electrode 104 and the detection electrode 102 to prevent the touch panel 100 from malfunctioning.
  • An LCD substrate on which the LCD 107 is mounted is also connected to the ground.
  • the shield layer 106 and the LCD substrate are collectively referred to as a panel ground.
  • the shield layer 106 is not an essential component for the touch panel device in the embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view for explaining the operation principle of the mutual capacitance type touch panel device 1 and is an enlarged view of the electrode layer 108.
  • FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of the touch panel device 1 in a state where the detection target F such as an operator's finger is not touching the touch panel 100.
  • FIG. 2C is an equivalent circuit diagram of the touch panel device 1 in a state where the detection target F touches the touch panel 100.
  • FIG. 2D shows a waveform of the drive voltage Vs that is an AC signal applied to the drive electrode 104.
  • FIG. 2E shows a waveform of a detection voltage Vd that is an AC signal detected from the detection electrode 102.
  • the stray capacitance between the detection electrode 102 and the ground and the drive electrode 104 and the ground are made easy to understand the operation principle of the mutual capacitance type touch panel device 1.
  • the stray capacitance between them is not taken into consideration.
  • a coupling capacitance Ce exists between the drive electrode 104 and the detection electrode 102 at the intersection where the drive electrode 104 and the detection electrode 102 intersect via the insulating layer 103.
  • the drive voltage Vs of the AC signal is applied to the drive electrode 104, the AC signal current i1 flows to the detection electrode 102 through the coupling capacitor Ce and is converted to the detection voltage Vd by the resistor R.
  • the capacitance Cf is connected between the detection object F and the detection electrode 102 in parallel with the coupling capacitor Ce. At this time, a part of the charge accumulated in the coupling capacitor Ce escapes to the ground via the capacitance Cf. Therefore, as shown in FIG. 2C, a part of the AC signal current i1 (current i3) flows through the capacitance Cf, and the current i2 flowing through the resistor R is smaller than the current i1. Therefore, the detection voltage Vd2 generated in the resistor R is a value smaller than the detection voltage Vd1 when the detection target F is not touched.
  • a predetermined threshold voltage Vth is set between the detection voltage Vd1 and the detection voltage Vd2, and the detection circuit 114, which will be described later, compares the detection voltage Vd with the threshold voltage Vth. If the detection voltage Vd is higher than the threshold voltage Vth, it is determined that the detection target F is not touched. Conversely, if the detection voltage Vd is lower than the threshold voltage Vth, the detection target F is touched. It is determined that
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the touch panel device 1 according to the first embodiment.
  • the touch panel device 1 includes a touch panel 100, an AC signal source 110, a drive electrode changeover switch 112, a detection electrode changeover switch 113, a detection circuit 114, and a control circuit 115.
  • An inductance element 111 as a matching element is connected in series between the AC signal source 110 and the drive electrode changeover switch 112.
  • the longitudinal direction of the touch panel 100 is defined as the X axis, and the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the touch panel 100 includes a plurality of drive electrodes 104 (first electrodes) arranged in a substantially equal interval in the X-axis direction (first direction) and extending in the Y-axis direction (second direction), and the Y-axis direction.
  • first electrodes arranged in a substantially equal interval in the X-axis direction (first direction) and extending in the Y-axis direction (second direction), and the Y-axis direction.
  • detection electrodes 102 second electrodes
  • the drive electrode 104 is composed of six drive electrodes X1 to X6, and the detection electrode 102 is composed of six detection electrodes Y1 to Y6.
  • the drive electrodes X1 to X6 and the detection electrodes Y1 to Y6 are arranged in a lattice pattern so as to be orthogonal to each other.
  • the AC signal source 110 generates an AC signal having a frequency of about 1.0 MHz to 1.5 MHz, for example.
  • the drive electrode changeover switch 112 (first electrode changeover switch) includes switches TSW1 to TSW6 that are electrically connected to the drive electrodes X1 to X6, respectively.
  • the drive electrode Xm (electrically connected to the inductance element 111) m is an integer satisfying 1 ⁇ m ⁇ 6), and other drive electrodes not selected are connected to the ground.
  • the drive electrode changeover switch 112 has one terminal electrically connected to the drive electrodes X1 to X6 and the other terminal electrically connected to the inductance element 111.
  • the drive electrode selector switch 112 switches the connection state between the drive electrodes X1 to X6 and the inductance element 111 between an open state and a short circuit state. The drive electrode in the open state is connected to the ground.
  • the drive electrodes X1, X2, X4, X5, and X6 that are not selected are connected to the ground.
  • the AC signal source 110 inputs an AC signal to the drive electrode X3 selected by the drive electrode changeover switch 112 via the inductance element 111.
  • the drive electrodes X1, X2, X4, X5, and X6 that are in the open state are connected to the ground.
  • the detection electrode changeover switch 113 (second electrode changeover switch) includes switches RSW1 to RSW6 that are electrically connected to the detection electrodes Y1 to Y6, respectively, and is a detection electrode Yn (electrically connected to the detection circuit 114).
  • n is an integer satisfying 1 ⁇ n ⁇ 6), and other detection electrodes not selected are connected to the ground. That is, one terminal of the detection electrode selector switch 113 is electrically connected to the detection electrodes Y1 to Y6, and the other terminal is electrically connected to the input side of the detection circuit 114. Then, the connection state between the detection electrodes Y1 to Y6 and the detection circuit 114 is switched between an open state and a short circuit state. The detection electrode that has been opened is connected to the ground.
  • the detection electrodes Y1, Y2, Y4, Y5, and Y6 that are not selected are connected to the ground.
  • the detection electrodes Y1, Y2, Y4, Y5, and Y6 in the open state are connected to the ground.
  • the control circuit 115 outputs a switching control signal SEL1 to the drive electrode switch 112, and controls switching of the switches TSW1 to TSW6. Similarly, the control circuit 115 outputs a switching control signal SEL2 to the detection electrode switch 113 to control switching of the switches RSW1 to RSW6.
  • the detection circuit 114 generates a detection voltage Vd from the AC signal output from the detection electrode Yn (1 ⁇ n ⁇ 6) selected by the detection electrode switch 113 (short-circuited with the detection circuit 114). By comparing with the voltage Vth, it is detected whether or not the detection object F has touched the touch panel 100.
  • the electrode that is short-circuited between the AC signal source, the inductance element, the detection circuit, and the like by the drive electrode changeover switch and the detection electrode changeover switch is referred to as a “selected electrode or selection electrode”,
  • An electrode that is in an open state may be referred to as an “unselected electrode or non-selected electrode”.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the switching timing of the switching control signal SEL1 for controlling the switches TSW1 to TSW6 of the drive electrode switching switch 112 and the switching control signal SEL2 for controlling the switches RSW1 to RSW6 of the detection electrode switching switch 113. is there.
  • the drive electrode changeover switch 112 scans the drive electrodes X1 to X6 connected to the AC signal source 110 so as to be sequentially selected at a constant time interval Td.
  • the detection electrode selector switch 113 sets all the detection electrodes Y1 to Y6. Are sequentially selected at a constant time interval Ts, and an AC signal is output to the detection circuit 114 from the selected detection electrodes Yn (1 ⁇ n ⁇ 6).
  • the scan is repeated after returning to the first drive electrode X1. All scans of the drive electrodes X1 to X6 and the detection electrodes Y1 to Y6 are completed at the frame time Tf, and the scan of the next frame is started. This scanning operation is sequentially repeated under the control of the control circuit 115.
  • the detection circuit 114 detects the position on the touch panel 100 touched by the detection object F based on the switching control signals SEL1 and SEL2 input from the control circuit 115 and the comparison result between the detection voltage Vd and the threshold voltage Vth.
  • the switch control signal SEL1 of the switch TSW3 is at the high level “H” and the switch RSW3 is switched.
  • the detection circuit 114 detects the detection voltage Vd smaller than the threshold voltage Vth.
  • the detection circuit 114 detects the touch of the detection object F at the timing when the drive electrode X3 is connected to the AC signal source 110 and the detection electrode Y3 is connected to the detection circuit 114.
  • FIG. 5A is a configuration diagram of a region touched by the detection target F of the touch panel device 1 illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of a transmission path from the AC signal source 110 to the detection circuit 114.
  • the AC signal source 110 When the drive electrode X3 and the detection electrode Y3 are selected in the touch panel device 1, the AC signal source 110, the inductance element 111, the input terminal P1 of the drive electrode X3, the intersection P33 of the drive electrode X3 and the detection electrode Y3, and the detection electrode Y3 A transmission path 117 through which an AC signal current that reaches the detection circuit 114 via the output terminal P3 flows is formed.
  • a resistor Rd exists from the input terminal P1 of the drive electrode X3 to the intersection P33 of the drive electrode X3 and the detection electrode Y3, and a resistance Rs exists from the intersection P33 to the output terminal P3 of the detection electrode Y3.
  • the drive electrodes X2 and X4 adjacent to the drive electrode X3 are connected to the ground. Therefore, stray capacitances Cs1 and Cs2 exist between the drive electrode X3 and the drive electrodes X2 and X4, respectively. Further, a stray capacitance Cs3 also exists between the drive electrode X3 and the panel ground.
  • the detection electrodes Y2 and Y4 adjacent to the detection electrode Y3 are connected to the ground. Therefore, stray capacitances Cs4 and Cs5 exist between the detection electrode Y3 and the detection electrodes Y2 and Y4. Further, a stray capacitance Cs6 exists also between the detection electrode Y3 and the panel ground.
  • a series resonant circuit is formed by the capacitance.
  • the resonance frequency fres of this series resonance circuit is expressed by (Equation 1).
  • the stray capacitance Csd is determined by the width of the drive electrode X3, the distance to the adjacent drive electrodes X2 and X4, the panel ground, the shield layer 106, and the like.
  • the inductance element 111 When the inductance element 111 is not electrically connected between the drive electrode and the AC signal source 110 in a touch panel mounted on a general information terminal (for example, a smartphone or a tablet PC), resonance of the drive electrode The frequency becomes a high frequency of several tens of MHz or more. On the other hand, the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110 of the touch panel device mounted on a general information terminal is about several tens of kHz to 500 kHz. Also from this, unless the inductance element 111 is electrically connected between the drive electrode and the AC signal source 110, it is generally difficult to resonate the drive electrode at the frequency of the AC signal.
  • the resonance frequency of the drive electrode can be reduced.
  • the frequency of the AC signal The drive electrode can be made to resonate and the sensitivity of the touch panel 100 can be improved.
  • the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110 of the touch panel device mounted on a general information terminal is about several tens of kHz to 500 kHz is when the AC signal is transmitted between the drive electrode and the detection electrode. This is because the drive electrode and the detection electrode function as a low-pass filter, and when an AC signal having a high frequency of 500 kHz or higher is input, the AC signal is greatly attenuated during transmission through each electrode. Therefore, in general, the frequency of the AC signal is a frequency that is equal to or lower than the cutoff frequency when the drive electrode and the detection electrode function as a low-pass filter, and reduces power loss during signal transmission through each electrode. Yes.
  • the resonance frequency of the drive electrode and the like can be lowered by further increasing the inductance of the inductance element 111.
  • the drive electrode and the like can be resonated even at a frequency of 500 kHz or less. It becomes possible. Thereby, a highly sensitive touch panel device 1 can be realized.
  • the inductance of the inductance element 111 when the inductance of the inductance element 111 is increased in order to lower the resonance frequency of the drive electrode or the like to be lower than the cutoff frequency of the drive electrode, the resistance loss of the inductance element 111 increases in proportion to the magnitude of the inductance. End up. If the inductance is excessively increased, the sensitivity of the touch panel device 1 may decrease due to power loss in the inductance element 111. For this reason, the structure of the drive electrode or the like may be designed so that the cutoff frequency of the drive electrode or the like is as high as possible.
  • the target value of the resonance frequency by the inductance element 111 and the drive electrode or the like is near the cutoff frequency of the drive electrode or the like (for example, about 1.0 MHz to 1.5 MHz for a touch panel device for a general communication device). It is good also as a structure which considers so that it may set and the inductance of the inductance element 111 may not become large too much.
  • the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110 is set in the vicinity of the resonance frequency fres formed by the inductance element 111 and the drive electrode.
  • the cutoff frequency fc of the transmission line 117 is the time constant (Rd ⁇ Csd) of the low-pass filter constituted by the drive electrode X3 and the time constant of the low-pass filter constituted by the detection electrode Y3. It has a relationship of (Rs ⁇ Css) and (Equation 2).
  • FIG. 6A shows the intensity of the electric field reaching the detection electrode from the drive electrode in the touch panel device of the comparative example to which the inductance element 111 is not connected.
  • FIG. 6B is a diagram showing the intensity of the electric field reaching the detection electrode from the drive electrode in the touch panel device 1 in Embodiment 1 in which the drive electrode and the like are resonated at the frequency of the AC signal of the AC signal source 110 by the inductance element 111.
  • the same inductance element 111 is connected to all the drive electrodes X1 to X6.
  • the values of the resistance Rd and the stray capacitance Csd of the drive electrodes X1 to X6 vary, the input impedances of the drive electrodes do not match and vary. Therefore, when the drive electrodes X1 to X6 are resonated using the same inductance element 111, the resonance frequencies of the drive electrodes X1 to X6 have different values. As a result, when the frequency of the AC signal is one, it may be difficult to flow a large resonance current through all the drive electrodes X1 to X6.
  • FIG. 7A is a configuration diagram of another touch panel device 1002 according to Embodiment 1. 7A, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 1 shown in FIG. In the touch panel device 1002 shown in FIG. 7A, the drive electrodes X1 to X6 are divided into two groups: a group GA composed of drive electrodes X1 to X3 having close input impedance and a group GB composed of drive electrodes X4 to X6 having close input impedance.
  • An inductance element 111a having an inductance La is connected in series to the drive electrodes X1 to X3 belonging to the group GA.
  • An inductance element 111b having an inductance Lb is connected in series to the drive electrodes X4 to X6 belonging to the group GB.
  • FIG. 7B is a configuration diagram of still another touch panel device 1003 according to Embodiment 1. 7B, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 1002 shown in FIG. 7A. In the touch panel device 1003 shown in FIG.
  • the drive electrodes X1, X6 at both ends are grouped into a group GA, and the drive electrodes X2, X3, X4, X5 between the drive electrodes X1, X6 are grouped into a group GB. It is considered that the driving electrodes X1 and X6 at both ends are different from the driving electrodes X2, X3, X4, and X5 between the driving electrodes X1 and X6 in the surroundings and have different stray capacitances. On the other hand, the drive electrodes X1 and X6 belonging to the group GA are in a similar surrounding situation, and thus have similar stray capacitances.
  • the drive electrodes X2, X3, X4, and X5 belonging to the group GB are in a similar surrounding situation, and thus have similar stray capacitances. Thereby, the variation in the input impedance of the drive electrodes of the groups GA and GB can be reduced.
  • an inductance element that can resonate each drive electrode may be electrically connected between each of the drive electrodes X1 to X6 and the drive electrode changeover switch 112.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of still another touch panel device 1004 according to the first embodiment.
  • inductance elements 111-1 to 111-6 are arranged between the drive electrode changeover switch 112 and the drive electrodes X1 to X6, and different inductance elements are provided for all the drive electrodes X1 to X6.
  • 111-1 to 111-6 are connected. That is, in FIG. 8, one terminal of the drive electrode selector switch 112 is connected to the inductance elements 111-1 to 111-6, and the other terminal is connected to the AC signal source 110.
  • the drive electrode selector switch 112 switches the connection state between the inductance elements 111-1 to 111-6 and the AC signal source 110 between an open state and a short circuit state.
  • the resonance frequency fres can be adjusted more accurately.
  • the detection sensitivity can be made uniform in all the drive electrodes X1 to X6.
  • the number of inductance elements is increased to cope with variations in the input impedance of the drive electrodes and the like.
  • the AC signal source has a frequency at which each electrode resonates due to the input impedance of each electrode and the inductance shown in FIG.
  • the frequency of the output signal may be changed for each electrode to be driven.
  • an inductance element for resonating the detection electrodes Y1 to Y6 is electrically connected between the detection electrodes (second electrodes) Y1 to Y6 and the detection circuit 114. It is good also as composition which is not done. In this configuration, the resonance frequency of each of the detection electrodes Y1 to Y6 is different from the frequency of the AC signal, and it is possible to avoid the detection sensitivity of the detection electrodes Y1 to Y6 from becoming too high.
  • the detection electrodes Y1 to Y6 receive noise radiated from these noise sources with high sensitivity, and it is difficult for the detection circuit 114 to detect an AC signal. Can be avoided.
  • the “resonance frequency” in the first embodiment refers to the first electrode changeover switch (drive electrode changeover switch or X electrode changeover) from the connection point of the inductance element with the AC signal source or the detection signal input point of the detection circuit.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of the touch panel device 2 according to the second embodiment.
  • the touch panel device 2 according to the second embodiment includes a touch panel 120 instead of the touch panel 100 and further includes a divided electrode changeover switch 127.
  • the drive electrode Xm (1 ⁇ m ⁇ 6) is substantially equal to the drive electrode Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) (third electrode) and Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6) (fourth electrode) is divided into two drive electrodes.
  • the divided electrode changeover switch is further added to the drive electrode changeover switch 112. 127 are connected in series.
  • the divided electrode changeover switch 127 includes switches TSW7 to TSW12.
  • the control circuit 115 controls the divided electrode changeover switch 127 to connect the drive electrode Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6) to the AC signal source 110 while the detection electrode changeover switch 113 scans the detection electrodes Y1 to Y3.
  • the drive electrode Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) is connected to the AC signal source 110, and an AC signal is input to the drive electrode.
  • the drive electrodes X1 to X6 are divided into two in this way, the effective length of each drive electrode after division can be shortened (substantially 1 ⁇ 2 in FIG. 9) compared to the drive electrode before division.
  • the resistance Rd and stray capacitance Csd of the drive electrode are smaller than those of the drive electrode that is not divided.
  • the cut-off frequency fc when the drive electrode is viewed as a transmission line can be made higher than the cut-off frequency fc when the drive electrode is not divided.
  • the frequency of the AC signal can be increased as compared with the case where the drive electrode is not divided, so that the inductance of the inductance element 111 can be reduced and the resistance loss in the inductance element 111 can be reduced. Thereby, the electric field and magnetic field radiated from the drive electrode can be enhanced.
  • the AC signal input from the AC signal source 110 passes through the path 122.
  • the AC signal input from the AC signal source 110 passes through the path 123.
  • the length of the drive electrode X32 included in the path 123 is shorter than the length of the drive electrode (X3) included in the path 122.
  • the inductance element 111 is one element.
  • the circuit configuration is simplified, and a small and inexpensive touch panel device can be realized.
  • the touch panel device 2 of FIG. 9 can be realized by one AC signal source 110, the circuit configuration is simplified and the power consumption can be reduced.
  • the divided electrode changeover switch 127 is configured as a switch different from the drive electrode changeover switch 112, but the divided electrode changeover switch 127 may be included in the drive electrode changeover switch 112.
  • the drive electrode is divided into two at a substantially central portion in the Y-axis direction.
  • a pair of divided electrodes for example, the drive electrodes X11 and X12
  • the input impedance of the pair is approximate, it is not necessary to prepare an inductance element for each of the divided electrodes. Thereby, a small touch panel device can be realized.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of Modification 1 of touch panel device 2 according to the second embodiment.
  • AC signals having opposite phases are simultaneously input from one AC signal source 110 to the two divided drive electrodes Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) and drive electrodes Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6).
  • An inductance element 111 is connected to the AC signal source 110.
  • the inductance element 111 is connected to the drive electrode changeover switch 124 directly and via the phase inversion circuit 125.
  • the drive electrode selector switch 124 is composed of six switches TSW13 to 18 that are sequentially switched, and each of the switches TSW13 to TSW18 is composed of two switches SW1 and SW2 that operate so as to be simultaneously interrupted. Therefore, the AC signals whose phases are mutually inverted from the AC signal source 110 are simultaneously applied to the two drive electrodes Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) and the drive electrodes Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6) selected by the drive electrode changeover switch 124. Is entered.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a second modification of the touch panel device 2 according to the second embodiment.
  • in-phase AC signals are simultaneously input from one AC signal source 110 to the two divided drive electrodes Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) and drive electrodes Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6).
  • This modified example is different from the touch panel device 2 in that the drive electrode Xm1 and the drive electrode Xm2 are simultaneously connected to the AC signal source 110 without being switched, and an in-phase AC signal is simultaneously input to each drive electrode. is there.
  • the divided electrode changeover switch 127 of FIG. 9 is not necessary, and the circuit configuration can be simplified, and the phase inversion circuit 125 of FIG. 10 is also unnecessary, and the circuit configuration can be further simplified.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a third modification of the touch panel device according to the second embodiment. In this modification, AC signals from different AC signal sources are simultaneously input to the two divided drive electrodes.
  • AC signals are input from two different AC signal sources 110a and 110b to the drive electrode Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) and the drive electrode Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6) divided into two.
  • the drive electrode Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) is connected to the AC signal source 110a via the drive electrode changeover switch 112a and the inductance element 111a.
  • the drive electrode Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6) is connected to the AC signal source 110b via the drive electrode changeover switch 112b and the inductance element 111b.
  • the drive electrode changeover switch 112a and the drive electrode changeover switch 112b are switched so as to select the same drive electrodes Xm1 and Xm2 of the integer m at the same time.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of Modification 4 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • the drive electrodes X1 to X6 are divided, but the same effect can be obtained by dividing the detection electrodes Y1 to Y6.
  • the detection electrodes Y1 to Y6 are divided into two at a substantially central portion in the X-axis direction, and the divided detection electrode Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6) (fifth electrode) and detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6) (sixth electrode) outputs AC signals separately.
  • the detection electrodes Y1 to Y6 are each divided into two detection electrodes, that is, a detection electrode Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6) and a detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6).
  • the detection electrode Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6) is connected to the detection circuit 114a via the detection electrode changeover switch 113a.
  • the detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6) is connected to the detection circuit 114b through the detection electrode switch 113b.
  • the detection electrode change-over switch 113a scans the detection electrodes Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6) sequentially connected to the detection circuit 114a while the drive electrodes X1 to X3 are selected by the drive electrode change-over switch 112.
  • the detection electrode change-over switch 113b scans so that the detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6) is sequentially connected to the detection circuit 114b while the drive electrodes X4 to X6 are selected by the drive electrode change-over switch 112.
  • the average effective length of the detection electrode in the transmission path from the AC signal source 110 to the detection circuit 114a or the detection circuit 114b can be shortened.
  • the average effective value of the resistance Rs and the stray capacitance Css of the detection electrode becomes smaller than before the division.
  • the cut-off frequency fc of the transmission line can be made higher than the cut-off frequency fc when the detection electrode is not divided.
  • the touch panel 121 of Embodiment 2 uses a long-axis electrode (Y electrode) longer than the X electrode as the detection electrode, the effect of increasing the cut-off frequency is greater when the detection electrode is divided. From this technical idea, the electrodes may be divided in preference to those having a long electrode length.
  • one drive electrode of the drive electrodes (drive electrode Xn (1 ⁇ n ⁇ 3) in FIG. 13) facing the detection electrode Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6) and the detection electrode Yn2 (1
  • the AC signal from the AC signal source 110 is input to one of the drive electrodes (in FIG. 13, the drive electrode Xn (4 ⁇ n ⁇ 6)) opposed to ⁇ n ⁇ 6).
  • the drive electrode changeover switch 112 may be controlled.
  • two of the drive electrodes X1 to X6 can be scanned simultaneously, and the scan time of the drive electrodes X1 to X6 can be shortened.
  • the detection circuits 114a and 114b are connected to the respective divided detection electrodes. However, the detection electrode changeover switch 113a and the detection circuit 114a, and the detection electrode changeover switch 113b and the detection circuit 114b are not operated simultaneously. Thus, similarly to the touch panel device 2 shown in FIG. 9, one detection electrode changeover switch and one detection circuit can be switched and controlled by the divided electrode changeover switch. In this way, since only one detection circuit is required, the circuit configuration is simplified and power consumption can be reduced.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of Modification 5 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • both the drive electrode and the detection electrode are divided into two at the substantially central portions thereof.
  • the drive electrode Xm (1 ⁇ m ⁇ 6) is divided into the drive electrode Xm1 (1 ⁇ m ⁇ 6) and the drive electrode Xm2 (1 ⁇ m ⁇ 6), and the detection electrode Yn (1 ⁇ n ⁇ 6) is the detection electrode Yn1. (1 ⁇ n ⁇ 6) and detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6).
  • Other configurations are the same as those shown in FIGS.
  • the average effective lengths of the drive electrodes and the detection electrodes in the transmission path from the AC signal source 110a to the detection circuit 114a and in the transmission path from the AC signal source 110b to the detection circuit 114b are further shortened.
  • the average effective value of the resistance Rd of the drive electrode, the resistance Rs of the detection electrode, the stray capacitance Csd of the drive electrode, and the stray capacitance Css of the detection electrode is further reduced as compared with a touch panel device having electrodes that are not divided.
  • the cut-off frequency fc of the transmission line can be made higher than the cut-off frequency fc when the electrodes are not divided.
  • the AC signal source, the drive electrode changeover switch, and the detection electrode changeover switch may be one system, and the divided drive electrode and detection electrode may be switched.
  • one of the drive electrodes (in FIG. 14, Xn1 (1 ⁇ n ⁇ 3)) and Xn2 (1 ⁇ n ⁇ 3) are opposed to the detection electrode Yn1 (1 ⁇ n ⁇ 6). 3) and a drive electrode (in FIG. 14, Xn1 (4 ⁇ n ⁇ 6)) facing one of the drive electrodes of the pair) and the detection electrode Yn2 (1 ⁇ n ⁇ 6).
  • the AC signal sources 110a and 110b is applied to one drive electrode of one of the two and a pair of Xn2 (a pair of 4 ⁇ n ⁇ 6).
  • the switches 112a and 112b may be controlled.
  • the short-axis electrode (X electrode) is used as the drive electrode
  • the long-axis electrode (Y electrode) may be used as the drive electrode.
  • the resistance Rd and the stray capacitance Csd of the drive electrode are larger than when the drive electrode is used as the X electrode, so that the effect of dividing the electrode is greater.
  • FIG. 15A is a configuration diagram of Modification 6 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • an AC signal is detected by a differential amplifier connected to two detection electrodes.
  • FIG. 15A only selected electrodes are indicated by solid lines, and unselected electrodes are indicated by broken lines.
  • FIG. 15A relates to detection of Modification 2 shown in FIG.
  • the differential amplifier 126 has a non-inverting input terminal (+), an inverting input terminal ( ⁇ ), and an output terminal, and is obtained by subtracting a signal input to the inverting input terminal from a signal input to the non-inverting input terminal. The difference is output from the output terminal.
  • the drive electrode X3 is divided into a drive electrode X31 and a drive electrode X32.
  • the detection signal from the detection electrode Y2 that intersects the drive electrode X32 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 126.
  • a detection signal from the detection electrode Y4 that intersects the drive electrode X31 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 126.
  • the differential amplifier 126 outputs a difference between the detection signal of the detection electrode Y2 and the detection signal of the detection electrode Y4 to the detection circuit 114. Thereby, in-phase noise from the LCD 107 and the like picked up by the detection electrode Y2 and the detection electrode Y4 can be removed, and the detection sensitivity of the touch panel device 2 can be increased.
  • detection as to which of the detection electrodes Y2 and Y4 is touched can be specified by the polarity of the detection signal of the differential amplifier 126.
  • the voltage of the signal output from the detection electrode closer to the detection target F becomes lower as shown in FIG. 2E. Therefore, in the circuit shown in FIG.
  • the detection circuit 114 can determine that the detection electrode Y2 is touched. When the absolute value of the signal output from the differential amplifier 126 is less than a predetermined threshold value, the detection circuit 114 can determine that it is not touched near either of the detection electrodes Y2 and Y4.
  • FIG. 15B is a configuration diagram of Modification 7 of the touch panel device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15B relates to detection of the fourth modification illustrated in FIG. 13.
  • the detection electrode Y2 is divided into two detection electrodes Y21 and Y22.
  • a detection signal from the detection electrode Y22 that intersects the drive electrode X5 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 126.
  • the detection signal from the detection electrode Y21 that does not intersect the drive electrode X5 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 126.
  • the differential amplifier 126 outputs a difference between the detection signal of the detection electrode Y22 and the detection signal of the detection electrode Y21 to the detection circuit 114.
  • the detection as to which of the detection electrodes Y21 and Y22 is touched can be specified by the polarity of the detection signal of the differential amplifier 126. Similar to the circuit shown in FIG. 15A, in the circuit shown in FIG. 15B, when the signal output from the differential amplifier 126 is positive and the absolute value of the signal is equal to or greater than a predetermined threshold, the detection electrode Y21 The detection circuit 114 can determine that a touch has been made nearby.
  • the detection circuit 114 can determine that the detection electrode Y22 has been touched. When the absolute value of the signal output from the differential amplifier 126 is less than a predetermined threshold value, the detection circuit 114 can determine that it is not touched near any of the detection electrodes Y21 and Y22.
  • the detection electrodes connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 126 are similarly close to the touched position even if the detection electrodes shown in FIGS. 15A and 15B are reversed.
  • the detection electrode can be detected.
  • FIG. 16 and 17 are configuration diagrams of the touch panel device 3 according to the third embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those of touch panel device 1 in the first embodiment shown in FIG. Unlike the first embodiment, the touch panel device 3 according to the third embodiment receives an AC signal from both ends of one drive electrode.
  • one end Pe1 and the other end Pe2 of the drive electrode X3 are driven by one AC signal source 110 in a state where the drive electrode X3 and the detection electrode Y5 are selected (a state where the touch of the intersection P35 is detected).
  • AC signal is input from.
  • both ends (end Pe1 and end Pe2) of drive electrode X3 are electrically connected. That is, one terminal electrically connected to the drive electrode X3 of the drive electrode changeover switch is electrically connected to two ends of the drive electrode X3 in the Y-axis direction in a short-circuited state.
  • a path 131 and a path 132 as shown in FIG. 16 exist as paths through which the AC signal passes from the AC signal source 110 to the detection circuit 114.
  • the path 131 is a path that reaches the detection circuit 114 via the end Pe1 of the drive electrode X3 and the intersection P35.
  • the path 132 is a path that reaches the detection circuit 114 via the end Pe2 of the drive electrode X3 and the intersection P35.
  • the length of the drive electrode X3 included in the path 131 is shorter than the length of the drive electrode X3 included in the path 132. Therefore, the resistance Rd1 of the drive electrode X3 included in the path 131 is smaller than the resistance Rd2 of the drive electrode X3 included in the path 132. Therefore, a larger AC signal current flows through the path 131.
  • one end Pe1 and the other end Pe2 of the drive electrode X3 from one AC signal source 110 in a state where the drive electrode X3 and the detection electrode Y2 are selected (a state in which a touch at the intersection P32 is detected).
  • AC signal is input from.
  • the two ends (the end Pe1 and the end Pe2) of the drive electrode X3 are electrically connected in a short-circuited state.
  • the path 133 is a path that reaches the detection circuit 114 via the end Pe1 of the drive electrode X3 and the intersection P32.
  • the path 134 is a path that reaches the detection circuit 114 via the end Pe2 of the drive electrode X3 and the intersection P32.
  • the length of the drive electrode X3 included in the path 134 is shorter than the length of the drive electrode X3 included in the path 133. Accordingly, the resistance Rd4 of the drive electrode X3 included in the path 134 is smaller than the resistance Rd3 of the drive electrode X3 included in the path 133. Therefore, a larger AC signal current flows through the path 134.
  • FIG. 18 and 19 are configuration diagrams of another touch panel device 3A according to the third embodiment. 18 and 19, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of touch panel device 1 in the first embodiment shown in FIG.
  • an AC signal is input from the AC signal source 110 to the drive electrode X2 in a state where the drive electrode X2 and the detection electrode Y2 are selected (a state in which a touch at the intersection P22 is detected), and the detection electrode
  • One end Ps1 and the other end Ps2 of Y2 are connected to one detection circuit 114.
  • both ends (the end Ps1 and the end Ps2) of the detection electrode Y2 are electrically connected.
  • one terminal electrically connected to the detection electrode Y2 of the detection electrode changeover switch is electrically connected to both ends of the detection electrode Y2 in the X-axis direction in a short-circuited state.
  • a path 135 is a path that reaches the detection circuit 114 via the AC signal source 110, the intersection P22, and the end portion Ps1.
  • the path 136 is a path that reaches the detection circuit 114 via the AC signal source 110, the intersection P22, and the end portion Ps2.
  • the length of the detection electrode Y2 included in the path 135 is shorter than the length of the detection electrode Y2 included in the path 136. Accordingly, the resistance Rs1 of the detection electrode Y2 included in the path 135 is smaller than the resistance Rs2 of the detection electrode Y2 included in the path 136. Therefore, more AC signal current flows through the path 135.
  • a path 137 is a path that reaches the detection circuit 114 via the AC signal source 110, the intersection P25, and the end portion Ps1.
  • the path 138 is a path that reaches the detection circuit 114 via the AC signal source 110, the intersection P25, and the end portion Ps2.
  • the length of the detection electrode Y2 included in the path 138 is shorter than the length of the detection electrode Y2 included in the path 137. Accordingly, the resistance Rs4 of the detection electrode Y2 included in the path 138 is smaller than the resistance Rs3 of the detection electrode Y2 included in the path 137. Therefore, more AC signal current flows through the path 138.
  • FIG. 20A is a schematic cross-sectional view of touch panel device 1000 according to Embodiment 4.
  • FIG. 20B is a diagram illustrating a waveform of a signal of the touch panel device 1000.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those of touch panel device 1 in the first embodiment shown in FIG.
  • noise generated from the LCD 107 or the like is efficiently shielded.
  • the touch panel 100 has a shield layer 106 disposed between the LCD 107 and the electrode layer 108.
  • the shield layer 106 is disposed near the electrode layer 108, stray capacitances (stray capacitances Cs3 and Cs6 in FIG. 5A) are generated between the drive electrode 104, the detection electrode 102, and the shield layer 106, and the transmission line The cut-off frequency fc decreases.
  • Touch panel device 1000 according to the fourth embodiment further includes a ground switch SW10 connected between shield layer 106 and the ground and controlled by control circuit 115. By controlling the ground switch SW10, the stray capacitance can be reduced while shielding noise from the LCD 107 or the like.
  • the LCD 107 periodically reverses the polarity of the drive signal of the LCD 107 in order to prevent its own damage.
  • Spike-like noise occurs during a predetermined period Tn (hereinafter referred to as noise period Tn) when the polarity is reversed.
  • the noise period Tn is a predetermined period in an image display frame period T (for example, 1/60 Hz) for displaying an image. If the drive electrode 104 and the detection electrode 102 of the touch panel 100 pick up this noise, it causes a false detection.
  • the LCD 107 generates noise larger than the other periods in the noise period Tn.
  • the control circuit 115 is grounded so that the shield layer 106 is connected to the ground during the noise period Tn, and the shield layer 106 is disconnected from the ground during a part or all of the period excluding the noise period Tn.
  • the switch SW10 is controlled.
  • the control circuit 115 sets the frequency of the AC signal only during the noise period Tn.
  • the AC signal source 110 may be controlled so as to be lower than the cutoff frequency and lower than the frequency in a period other than the noise period Tn.
  • FIG. 20C is a schematic cross-sectional view of another touch panel device 1000A according to the fourth embodiment. 20C, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 1000 illustrated in FIG. 20A.
  • a touch panel device 1000A illustrated in FIG. 20C includes a variable inductance element 111V that can change the inductance instead of the inductance element 111.
  • the control circuit 115 switches the inductance of the variable inductance element 111V so as to lower the resonance frequency.
  • the control circuit 115 sets the inductance of the variable inductance element 111V during the noise period Tn to be larger than the period other than the noise period Tn, and the resonance frequency is increased even if the stray capacitance is increased by the conduction of the ground switch SW10. Can be matched to the frequency of the AC signal.
  • the variable inductance element 111V can be constituted by a plurality of inductance elements selected by the control circuit 115, for example.
  • the variable inductance element 111V can be configured by a plurality of inductance elements connected in series and a plurality of switches respectively connected in parallel to the inductance elements.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of the touch panel device 1005 according to the fifth embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those of touch panel device 1 in the first embodiment shown in FIG.
  • Touch panel device 1005 in the fifth embodiment efficiently shields noise generated from LCD 107 (FIG. 1) or the like.
  • electrodes drive electrodes and detection electrodes
  • LCD 107 LCD 107
  • the surrounding electrodes of the selected electrode are connected to the ground, and the stray capacitances Cs1, Cs2, Cs4, and Cs5 (FIG. 5A) between the selected electrode and the surrounding electrodes are increased, and the alternating current is increased.
  • the cutoff frequency fc of the transmission line from the signal source 110 to the detection circuit 114 is lowered. As a result, the attenuation amount of the AC signal input from the AC signal source 110 increases, and the detection sensitivity of the touch panel 100 decreases.
  • the control circuit 115 separates and opens only the electrode adjacent to the selection electrode having the largest stray capacitance between the selection electrode and the ground, the AC signal source 110, and the detection circuit 114,
  • the drive electrode changeover switch 112 and the detection electrode changeover switch 113 are controlled so that the selection electrode and the electrodes other than the electrode selection electrode adjacent thereto are connected to the ground. For example, as shown in FIG. 21, in a state in which a certain drive electrode X3 and a certain detection electrode Y3 are selected, the control circuit 115 performs another drive electrode X2, X4 adjacent to a certain drive electrode X3 and a certain detection.
  • the drive electrode changeover switch 112 and the detection electrode are connected so that the other detection electrodes Y2 and Y4 adjacent to the electrode Y3 are separated from the ground and opened, and the drive electrodes X1, X5 and X6 and the detection electrodes Y1, Y5 and Y6 are connected to the ground.
  • the changeover switch 113 is controlled.
  • Such control makes it possible to prevent the cutoff frequency fc from being lowered and to simultaneously block noise from the LCD 107 or the like, and to realize a touch panel device 1005 with high detection sensitivity. Furthermore, since the electrode close to the selection electrode is separated from the ground, the intensity of the electromagnetic field radiated from the selection electrode is increased, and detection of a farther detection target is possible.
  • the electrode to be separated from the ground does not have to be both the drive electrode and the detection electrode, and may be at least one of the electrodes.
  • the control circuit 115 connects the electrodes other than the selected electrode to the ground during the noise period Tn, and the period other than the noise period Tn. You may make it isolate
  • the electrode for cutting off the connection with the ground is not limited to the adjacent electrode, and an electrode further away from the selection electrode may be separated from the ground.
  • Embodiment 6 Touch panel device 6 according to Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 22 to 24B.
  • the touch panel device in Embodiments 1 to 5 is a mutual capacitance type touch panel device
  • the touch panel device in Embodiment 6 is a self-capacitance type touch panel device.
  • the self-capacitance type touch panel device detects the change in mutual capacitance at the intersection of the drive electrode and the detection electrode arranged in a grid
  • the self-capacitance type serves as the drive electrode and the detection electrode, It detects a change in capacitance (self-capacitance) between itself and ground.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of touch panel 200 mounted on touch panel device 6 in the sixth embodiment.
  • the touch panel 200 is a self-capacitance type touch panel and has substantially the same structure as the mutual capacitance type touch panel 100.
  • the touch panel 200 includes a glass layer 103 that is an insulating layer, and a Y electrode 202 and an X electrode 204 that face each other with the glass layer 103 interposed therebetween.
  • the glass layer 103, the Y electrode 202, and the X electrode 204 constitute an electrode layer 208.
  • the Y electrode 202 and the X electrode 204 are arranged in a lattice pattern so as to extend at right angles to each other.
  • a drive voltage Vs which is an AC signal, is applied to each electrode from an AC signal source, and a change in the self-capacitance of each electrode is detected as a change in the AC signal voltage.
  • the Y electrode 202 is located closer to the protective layer 101 than the X electrode 204. Since both the X electrode 204 and the Y electrode 202 operate on the same principle, the Y electrode 202 closer to the protective layer 101, that is, the surface will be described below.
  • FIG. 23A to FIG. 23D are diagrams for explaining the operation principle of the self-capacitance type touch panel device 6.
  • FIG. 23A is a schematic cross-sectional view of the electrode layer 208 of the touch panel 200 of the touch panel device 6.
  • FIG. 23B is an equivalent circuit diagram of the touch panel 200 shown in FIG. 23A.
  • FIG. 23C shows the waveform of the drive voltage Vs applied to the Y electrode 202.
  • FIG. 23D shows a waveform of the detection voltage Vd3 when the detection target F such as the operator's finger is not touched, and a waveform of the detection voltage Vd4 when there is a touch.
  • a stray capacitance Csy exists between the Y electrode 202 and the ground.
  • a capacitance Cey is generated between the Y electrode 202 and the detection target F. Since a part of the electric charge charged in the stray capacitance Csy escapes to the ground through the finger due to the electrostatic capacitance Cey, the detection voltage Vd4 becomes smaller than the detection voltage Vd3 when there is no touch. Therefore, it is possible to detect a touch on the touch panel 200 by comparing the threshold voltage Vth set in advance with the detection voltage Vd.
  • the X electrode 204 operates similarly to the Y electrode 202.
  • FIG. 24A is a configuration diagram of the touch panel device 6 according to the sixth embodiment.
  • the touch panel device 6 includes a touch panel 200, AC signal sources 210a and 210b, an X electrode changeover switch 212a, a Y electrode changeover switch 212b, detection circuits 214a and 214b, and a control circuit 215. Prepare.
  • the longitudinal direction of the touch panel 200 is defined as the X axis, and the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the touch panel 200 includes a plurality of X electrodes 204 (first electrodes) and a plurality of Y electrodes 202 (second electrodes).
  • the plurality of X electrodes 204 are arranged at substantially equal intervals in the X-axis direction (first direction) and extend in the Y-axis direction (second direction).
  • the plurality of Y electrodes 202 are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • the X electrode 204 is composed of six X electrodes XS1 to XS6, and the Y electrode 202 is composed of six Y electrodes YS1 to YS6.
  • the X electrodes XS1 to XS6 are arranged in a lattice shape so as to extend at right angles to the Y electrodes YS1 to YS6 and to face each other through the glass layer 105.
  • the AC signal source 210a is connected to the X electrode changeover switch 212a (first electrode changeover switch) and the detection circuit 214a via the inductance element 211a.
  • the X electrode changeover switch 212a is connected to the X electrodes XS1 to XS6.
  • the AC signal source 210b is connected to the Y electrode changeover switch 212b (second electrode changeover switch) and the detection circuit 214b via the inductance element 211b.
  • the Y electrode changeover switch 212b is connected to the Y electrodes YS1 to YS6.
  • the X electrode changeover switch 212a and the Y electrode changeover switch 212b are controlled by the control circuit 215.
  • the configuration and operation of the X electrode changeover switch 212a and the Y electrode changeover switch 212b operate in the same manner as the drive electrode changeover switch 112 and the detection electrode changeover switch 113 of the first embodiment.
  • a stray capacitance Csx exists between the X electrodes XS1 to XS6 and the ground.
  • the resonance frequency fresx of the series resonance circuit in the transmission path from the AC signal source 210a to the detection circuit 214a is determined by the value of the inductance La of the inductance element 211a and the stray capacitance Csx, and is expressed by (Equation 3).
  • the cutoff frequency fcx of the transmission line from the AC signal source 210a to the detection circuit 214a is proportional to the reciprocal of the time constant (Rx ⁇ Csx) determined by the product of the resistance Rx of the X electrodes XS1 to XS6 and the stray capacitance Csx. To do. That is, the cutoff frequency fcx is expressed by (Equation 4).
  • a stray capacitance Csy exists between the Y electrodes YS1 to YS6 and the ground.
  • the resonance frequency fresy of the series resonance circuit in the transmission path from the AC signal source 210b to the detection circuit 214b is determined by the value of the inductance Lb of the inductance element 211b and the stray capacitance Csy, and is expressed by (Equation 5).
  • the cutoff frequency fcy of the transmission line from the AC signal source 210b to the detection circuit 214b is proportional to the reciprocal of the time constant (Ry ⁇ Csy) determined by the product of the resistance Ry of the Y electrodes YS1 to YS6 and the stray capacitance Csy. To do. That is, the cutoff frequency fcy is expressed by (Equation 6).
  • a resonance circuit is formed by connecting an inductance element between an AC signal source and an electrode, and a resonance current is passed through the electrode.
  • the electric field intensity around the electrode can be increased, and the detection sensitivity can be improved.
  • the self-capacitance type touch panel device is different from the mutual capacitance type touch panel device in detection principle, but the factors that determine the resonance frequency of the transmission path, the factors that determine the cutoff frequency, and the influence of noise from the LCD Are the same as those of the mutual capacitance type touch panel device. Therefore, the technology of the touch panel device in the first to fifth embodiments can be similarly applied to the touch panel device 6 in the sixth embodiment and has the same effect.
  • FIG. 24B is a configuration diagram of another touch panel device 6A according to the sixth embodiment. 24B, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 6 shown in FIG. 24A.
  • the touch panel device 6A includes inductance elements 211a-1 to 211a-6 and 211b-1 to 211b-6 instead of the inductance elements 211a and 211b of the touch panel device 6 shown in FIG. 24A, and includes an X electrode changeover switch 1212a and a Y electrode changeover switch. 1212b.
  • inductance elements 211a-1 to 211a-6 are connected in series between the X electrodes XS1 to XS6 and the X electrode changeover switch 212a to which AC signals are input.
  • Inductance elements 211b-1 to 211b-6 are connected in series between Y electrodes YS1 to YS6 to which AC signals are input and Y electrode changeover switch 212b, respectively.
  • the X electrode change-over switch 1212a sequentially connects the X electrodes XS1 to XS6 to the detection circuit 214a similarly to the X electrode change-over switch 212a, and the Y electrode change-over switch 1212b connects the Y electrodes YS1 to YS6 in the same manner as the Y electrode change-over switch 212b. This is connected to the sequential detection circuit 214b. Specifically, when the X electrode changeover switch 212a connects the inductance elements 211a-m (1 ⁇ m ⁇ 6) to the AC signal source 210a, the X electrode changeover switch 1212a connects the X electrode XSm to the detection circuit 214a. To do.
  • the Y electrode changeover switch 1212b connects the Y electrode YSn to the detection circuit 214b.
  • a circuit similar to the touch panel device 6 shown in FIG. 24A can be formed for each of the X electrodes XS1 to XS6 and the Y electrodes YS1 to YS6, and the position where the detection object F touches the touch panel 200 is highly sensitive. And it can detect with high precision.
  • FIG. 25A is a schematic cross-sectional view of touch panel device 1007 in the seventh embodiment.
  • Touch panel device 1007 shown in FIG. 25A further includes inductance element 140 connected in series between the input side of drive electrode 104 of touch panel device 1 in Embodiment 1 and the ground. That is, the inductance element 140 is connected in series between one end portion of the drive electrode 104 electrically connected to the inductance element 111 and the ground.
  • the stray capacitance Csd of the drive electrode 104 is selected by selecting the inductance of the inductance element 140 so that the inductance element 140 and the stray capacitance Csd of the drive electrode 104 resonate at the frequency of the AC signal of the AC signal source 110. Apparently small. Thereby, the cutoff frequency of the drive electrode can be increased, and the inductance of the inductance element 111 can be reduced. Thereby, the resistance loss in the inductance element 111 can be reduced, and the sensitivity of the touch panel device 1007 can be increased.
  • FIG. 25B is a schematic cross-sectional view of another touch panel device 1007A according to the seventh embodiment.
  • Touch panel device 1007A shown in FIG. 25B further includes shunt capacitor 141 connected in series between the output side end of drive electrode 104 of touch panel device 1 in Embodiment 1 and the ground. That is, the capacitor 141 is connected in series between at least one end in the extending direction of the drive electrode 104 electrically connected to the inductance element 111 and the ground.
  • the resonance frequency of the drive electrode 104 can be lowered, and as a result, the inductance of the inductance element 111 can be reduced.
  • the resistance loss in the inductance element 111 can be reduced, and the sensitivity of the touch panel device 1007A can be increased.
  • FIG. 26 is a configuration diagram of the touch panel 221 of the touch panel device according to the eighth embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same portions as those of touch panel 200 of touch panel device 6 in Embodiment 6 shown in FIG. 24A.
  • a long-axis electrode (Y electrode in FIG. 26) has a larger resistance than a short-axis electrode (X electrode in FIG. 26).
  • the width W1 in the direction perpendicular to the X-axis direction in which the long-axis electrode extends is made wider than the width W2 in the direction perpendicular to the Y-direction in which the short-axis electrode extends. Thereby, the cutoff frequency of the transmission line from the AC signal source to the detector can be increased.
  • FIG. 27 is a configuration diagram of the touch panel 222 of another touch panel device according to the eighth embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the touch panel 200 of the touch panel device 6 in the sixth embodiment shown in FIGS. 22 and 24A.
  • an electrode closer to the shield layer 106 (X electrode in FIG. 27) has a larger stray capacitance with the shield layer 106 than an electrode farther from the shield layer 106 (Y electrode in FIG. 27).
  • X electrode in FIG. 27 an electrode closer to the shield layer 106
  • Y electrode in FIG. 27 In the touch panel 222 in the eighth embodiment shown in FIG.
  • the width W4 in the direction perpendicular to the direction of the Y axis extending from the X electrode close to the shield layer 106 is perpendicular to the direction of the X axis extending from the Y electrode far from the shield layer 106. It is preferable to make it wider than the width W3 in the direction. Thereby, the resistance of the X electrode close to the shield layer 106 can be lowered, and the cutoff frequency of the transmission path from the AC signal source to the detector can be increased.
  • the configuration of the touch panel device in Embodiments 7 and 8 shown in FIGS. 25A to 27 can be applied to all of the touch panel devices in Embodiments 1 to 6, and has the same effect.
  • FIG. 28 is a configuration diagram of the touch panel device according to the ninth embodiment. 28, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of touch panel device 1 in the first embodiment shown in FIG.
  • a touch panel device 1009 shown in FIG. 28 includes a touch panel 1019 instead of the touch panel 100 in the first embodiment.
  • the extending direction of the drive electrodes X1 to X6 is not perpendicular to the extending direction of the detection electrodes Y1 to Y6.
  • the intersection where the detection object F touches can be detected with high sensitivity. And has a similar effect.
  • the touch panel 100 may include only one drive electrode X1 and only one detection electrode Y1 facing the drive electrode X1.
  • This touch panel device can be used as a touch sensor that detects with high sensitivity whether or not a detection object has touched touch panel 100, and has the same effect as touch panel device 1 in the first embodiment.
  • the configuration of the touch panel device in the ninth embodiment can be applied to all the touch panel devices in the first to eighth embodiments and has the same effect.
  • the touch panel devices according to the first to eighth embodiments can increase both the detection position accuracy and the detection sensitivity with a simple configuration.
  • the LCD 107 is attached to the touch panels 100 and 200.
  • the LCD 107 is not necessarily an indispensable component in applications where touch detection is performed without displaying an image on the touch panel surface.
  • the drive electrode 104, the detection electrode 102, the X electrode 204, and the Y electrode 202 are arranged at substantially equal intervals. They may be arranged at different intervals. For example, if an area where the finger is frequently touched is specified on the touch panel 100, the resolution of the touch position can be increased by arranging the gap between the electrodes 102 and 104 in the area narrower than other areas. .
  • control circuits 115 and 215 sequentially switch the drive electrode switch 112, the detection electrode switch 113, the X electrode switch 212a, and the Y electrode switch 212b.
  • the electrodes are not necessarily switched sequentially. It may not be necessary and may be switched while skipping one or more electrodes.
  • control circuits 115 and 215 may switch the electrode changeover switches 112, 113, 212a, and 212b so as to select a plurality of electrodes simultaneously.
  • the control circuit 115 simultaneously maintains a plurality of adjacent drive electrodes X1, X2 among the plurality of drive electrodes X1 to X6 to the inductance element 111, and then drives the drive electrode X1.
  • the drive electrode changeover switch 112 may be controlled so that the drive electrodes X2 and X3 adjacent to each other are separated from the inductance element 111 and the connection to the inductance element 111 is maintained at the same time. Thereby, the sensitivity of the touch panel device 1 can be increased.
  • the touch panel device 1004 shown in FIG. 8 may be operated similarly.
  • the X electrodes XS1 and XS2 adjacent to each other among the plurality of X electrodes XS1 to XS6 are simultaneously connected to the inductance element 211a, and the Y electrodes YS1 to YS6 are mutually connected.
  • a plurality of adjacent Y electrodes YS1 and YS2 are simultaneously connected to the inductance element 211b, and then the electrodes XS1 and YS1 are disconnected from the inductance elements 211a and 211b, and a plurality of adjacent X electrodes XS2 and XS3 are simultaneously connected to the inductance element 211a.
  • the electrode change-over switches 212a and 212b may be controlled so that the plurality of Y electrodes YS2 and YS3 that are connected to each other are simultaneously connected to the inductance element 211b. Thereby, the sensitivity of the touch panel device 6 can be increased.
  • the touch panel device 6A shown in FIG. 24B may be operated similarly.
  • the plurality of electrodes selected at the same time may not be adjacent to each other.
  • the detection circuit 114 and 214 will detect a change in capacitance between the detection electrodes 102, Y from the electrode 202 to input AC signal electrodes or between electrodes and ground, always It may not be an AC signal, and may be another signal such as a DC signal.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are divided at substantially the center in the direction in which each electrode extends.
  • the electrode may be divided at an arbitrary position other than the substantially central portion in the extending direction of the electrode.
  • the division position may be different in each electrode in consideration of the usage state of the touch panel. Thereby, for example, when the drive electrode is divided, the amount of energy loss lost in the drive electrode when an AC signal is transmitted through the drive electrode can be suppressed to the maximum, and a highly sensitive touch panel device can be realized.
  • the electrode is divided into two, but the same effect can be obtained even if the electrode is divided into three or more electrodes.
  • a rectangular wave may be used as an AC signal.
  • the resonance frequency of each electrode may vary from electrode to electrode.
  • the frequency of the AC signal and the resonance frequency of each electrode are significantly different, and an electrode with low sensitivity may be generated. Therefore, by using a rectangular wave having a frequency occupation band wider than that of a sine wave as an AC signal, even if the resonance frequency of each electrode varies, it is possible to prevent the AC signal frequency and the resonance frequency of each electrode from greatly differing. Can do.
  • the touch panel device includes a touch panel 100 having a drive electrode (first electrode) 104 and a detection electrode (second electrode) 102, and an AC signal having a predetermined frequency.
  • a touch panel 100 having a drive electrode (first electrode) 104 and a detection electrode (second electrode) 102, and an AC signal having a predetermined frequency.
  • the detection circuit 114 may detect a change in capacitance between the drive electrode 104 and the detection electrode 102 when a detection target touches the surface of the touch panel 100 based on a change in a signal output from the detection electrode 102.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are arranged in a state where they are insulated from each other in a direct current manner.
  • the drive electrodes 104 are arranged at substantially equal intervals in the X-axis direction (first direction), and the Y-axis direction (second second) orthogonal to the X-axis direction.
  • the detection electrodes 102 (second electrodes) are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • the configuration of the drive electrode 104 and the detection electrode 102 is not limited to this, and the drive electrode 104 and the detection electrode 102 may be arranged and extended in an arbitrary direction.
  • the effects of the touch panel device according to the first to fifth embodiments are similarly exhibited even if the arrangement direction and the extending direction of the drive electrodes 104 and the detection electrodes 102 are arbitrary.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are not only composed of a plurality of electrodes but also one electrode. The case where it consists of is also included.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are Both may be formed on the same layer of the touch panel 100.
  • the drive electrode 104 and the detection electrode 102 are arranged on the same layer of the touch panel 100. Even if both of the detection electrodes 102 are formed, they are not short-circuited to each other.
  • the touch panel 100 can be thinned and the manufacturing process can be simplified.
  • the touch panel device includes a touch panel 100, an AC signal source 110, an inductance element 111, and a detection circuit 114.
  • the touch panel 100 is arranged at an arbitrary interval in the first direction and extends in a second direction different from the first direction, and a drive electrode 104 (first electrode) and an arbitrary interval in the third direction.
  • a detection electrode 102 (second electrode) that is arranged and extends in a fourth direction that is different from the third direction and three-dimensionally intersects with the second direction, and is disposed opposite to the drive electrode 104 with an insulating layer interposed therebetween;
  • Have The AC signal source 110 inputs an AC signal having a predetermined frequency to the drive electrode 104.
  • the inductance element 111 is electrically connected in series between the AC signal source 110 and the drive electrode 104.
  • the detection circuit 114 detects a change in capacitance at the intersection of the drive electrode 104 and the detection electrode 102 when a detection target touches the surface of the touch panel 100 based on a change in a signal output from the detection electrode 102.
  • the drive electrodes 104 are arranged at substantially equal intervals in the X-axis direction (first direction), and the Y-axis direction (second second) orthogonal to the X-axis direction.
  • the detection electrodes 102 are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction, but the drive electrodes 104 and the detection electrodes 102
  • the configuration need not be limited to this.
  • the extending direction of the drive electrode 104 (second direction) and the extending direction of the detection electrode 102 (fourth direction) are three-dimensionally crossed, and the first direction and the second direction.
  • the first, second, third, and fourth directions can be freely selected as long as the conditions are different and the conditions that the third direction and the fourth direction are different are satisfied.
  • the first direction and the third direction may be the same direction
  • the first direction and the fourth direction may be the same direction
  • the second direction and the third direction. May be in the same direction. Even if the first, second, third, and fourth directions have such a relationship, the effects of the touch panel device in the first to fifth embodiments are similarly exhibited.
  • both the drive electrode 104 (first electrode) and the detection electrode 102 (second electrode) may be composed of a plurality of electrodes.
  • the touch panel device outputs a drive electrode changeover switch 112 (first electrode changeover switch) that selects an electrode to which an AC signal is input from a plurality of drive electrodes 104 and a plurality of detection electrodes 102.
  • a configuration including a detection electrode changeover switch 113 (second electrode changeover switch) that selects an electrode whose signal is detected by the detection circuit 114, and a control circuit 115 that controls the drive electrode changeover switch 112 and the detection electrode changeover switch 113. It may be.
  • the drive electrode changeover switch 112 has a function of selecting an electrode to which an AC signal is input from the plurality of drive electrodes 104, and the detection electrode changeover switch 113 is selected from the plurality of detection electrodes 102. If the output signal has a function of selecting an electrode detected by the detection circuit 114, the effect of the touch panel device in the embodiment using the mutual capacitive touch panel can be exhibited.
  • a touch panel device using a self-capacitance type touch panel includes a touch panel 200 having an X electrode 204 (first electrode) and a Y electrode 202 (second electrode), and an AC signal having a predetermined frequency as X.
  • AC signal sources 210a and 210b input to the electrode 204 and the Y electrode 202, an inductance element 211a electrically connected in series between the AC signal source 210a and the X electrode 204, and detection circuits 114a and 114b, respectively.
  • the detection circuits 114a and 114b indicate the change in capacitance between the X electrode 204 and the ground or the change in capacitance between the Y electrode 202 and the ground when the detection object touches the surface of the touch panel 200.
  • Detection is based on changes in signals output from the electrode 204 and the Y electrode 202.
  • the X electrodes 204 are arranged at substantially equal intervals in the X-axis direction (first direction) and in the Y-axis direction (second direction) orthogonal to the X-axis direction.
  • the Y electrodes 202 (second electrodes) are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • the configurations of the X electrode 204 and the Y electrode 202 are the same.
  • the X electrode 204 and the Y electrode 202 may be arranged and extended in an arbitrary direction.
  • the effect of the touch panel device 6 in the sixth embodiment is exhibited similarly even if the arrangement direction and the extending direction of the X electrode 204 and the Y electrode 202 are arbitrary.
  • the X electrode 204 and the Y electrode 202 are not only composed of a plurality of electrodes, but only one. The case where it comprises from the electrode of this is also included. In this case, the X electrode changeover switch 212a and the Y electrode changeover switch 212b in FIG. 24A become unnecessary.
  • the X electrode 204 and the Y electrode 202 are Both may be configured to be formed in the same layer of the touch panel 200.
  • the arrangement direction and the extending direction of the X electrode 204 and the Y electrode 202 are determined so that the X electrode 204 and the Y electrode 202 do not cross each other, the X electrode 204 and the Y electrode 202 are arranged on the same layer of the touch panel 200. Even if both of the Y electrodes 202 are formed, they are not short-circuited to each other. In this manner, by forming both the X electrode 204 and the Y electrode 202 in the same layer of the touch panel 200, the touch panel 200 can be thinned and the manufacturing process can be simplified.
  • the touch panel device includes the touch panel 200, AC signal sources 210a and 210b, inductance elements 211a and 211b, and detection circuits 214a and 214b.
  • the touch panel 200 is arranged at an arbitrary interval in the first direction, and has a plurality of X electrodes 204 (first electrodes) extending in a second direction different from the first direction, and an arbitrary number in the third direction.
  • a plurality of Y electrodes 202 (second electrodes) arranged in an interval, extending in a fourth direction that is different from the third direction and intersecting the second direction, and arranged to face the X electrode 204 with an insulating layer interposed therebetween. Electrode).
  • the AC signal sources 210 a and 210 b input an AC signal having a predetermined frequency to the X electrode 204 and the Y electrode 202.
  • the inductance element 211a is electrically connected in series between the AC signal source 210a and the X electrode 204.
  • the inductance element 211b is electrically connected in series between the AC signal source 210a and the Y electrode 202.
  • the detection circuits 214a and 214b indicate the change in capacitance between the X electrode 204 and the ground or the change in capacitance between the Y electrode 202 and the ground when the detection object touches the surface of the touch panel 200. Detection is based on changes in signals output from the electrode 204 and the Y electrode 202.
  • the X electrodes 204 are arranged at substantially equal intervals in the X-axis direction (first direction), and the Y-axis direction (second direction) orthogonal to the X-axis direction.
  • the Y electrodes 202 (second electrodes) are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • the configuration of the X electrode 204 and the Y electrode 202 is Need not be limited to this.
  • the extending direction (second direction) of the X electrode 204 and the extending direction (fourth direction) of the Y electrode 202 are three-dimensionally crossed, and the first direction and the second direction
  • the first, second, third, and fourth directions can be freely selected as long as the conditions are different and the condition that the third direction and the fourth direction are different is satisfied.
  • the first direction and the third direction may be the same direction
  • the first direction and the fourth direction may be the same direction
  • the second direction and the third direction. May be in the same direction. Even if the first, second, third, and fourth directions have such a relationship, the effect of the touch panel device in the sixth embodiment is exhibited in the same manner.
  • both the X electrode 204 and the Y electrode 202 may be composed of a plurality of electrodes.
  • the touch panel device includes an X electrode changeover switch 212a for selecting an electrode for inputting an AC signal among a plurality of X electrodes 204, a Y electrode changeover switch 212b for selecting an electrode for inputting an AC signal among Y electrodes 202,
  • a configuration including a control circuit 215 for controlling the electrode changeover switch 212a and the Y electrode changeover switch 212b may be employed.
  • the X electrode changeover switch 212 a has a function of selecting an electrode to which an AC signal is input from among the plurality of X electrodes 204, and the Y electrode changeover switch 212 b is selected from among the plurality of Y electrodes 202. If the output signal has a function of selecting an electrode detected by the detection circuit 214, the effect described in the embodiment using the self-capacitance type touch panel can be exhibited.
  • the first electrode (the drive electrode 104 or the X electrode 204) of the touch panel device according to the embodiment using the self-capacitance touch panel and the mutual capacitance touch panel has the third electrode and the fourth electrode at arbitrary positions. It is divided into The control circuit (115 or 215) switches the first electrode so that an in-phase or out-of-phase AC signal is input simultaneously or alternately from the AC signal source (110a, 110b or 210a) to the third electrode and the fourth electrode.
  • the switch (drive electrode switch 112a, 112b or X electrode switch 212a) may be controlled. For example, in the touch panel device shown in FIG.
  • the drive electrode 104 is divided into the third electrode Xn1 and the fourth electrode Xn2 at an arbitrary position on the Y axis, but it is not necessary to be limited to the Y axis.
  • the effect of the touch panel device shown in FIG. 14 can be obtained.
  • this configuration can be applied not only to the mutual capacitive touch panel but also to a self capacitive touch panel, and has the same effect.
  • the X electrode 204 is divided into a third electrode and a fourth electrode at an arbitrary position in the Y-axis direction. Even if the changeover switch 212a is configured to determine the electrical connection state between the third electrode and the fourth electrode, and the AC signal source 210a and the detection circuit 214a, the effect of the divided electrodes shown in FIG. Can be exhibited similarly.
  • the second electrode (detection electrode 102 or Y electrode 202) of the touch panel device according to the embodiment using the self-capacitance touch panel and the mutual capacitance touch panel is divided into fifth and sixth electrodes at an arbitrary position. May be.
  • the control circuit (115 or 215) may be configured to control the second electrode changeover switch so that signals output from the fifth electrode and the sixth electrode are input to the detection circuit.
  • the detection electrode 102 is divided into the fifth electrode Yn1 and the sixth electrode Yn2 at an arbitrary position in the X-axis direction, but the detection electrode 102 needs to be limited to the X-axis direction. There is no.
  • the advantageous effects of the touch panel device shown in FIG. 14 can be obtained.
  • this configuration can be applied not only to a mutual capacitive touch panel but also to a touch panel device using a self capacitive touch panel.
  • the Y electrode 202 may be divided into a fifth electrode and a sixth electrode at an arbitrary position in the X-axis direction.
  • FIG. 1 Even if the Y electrode selector switch 212b is configured to determine the electrical connection state between the fifth electrode and the sixth electrode, and the AC signal source 210b and the detection circuit 214b, FIG. The effect of the divided electrodes shown can be exhibited as well.
  • each electrode is illustrated in a rectangular shape, but the shape is not limited to this, and the diamond shape and backgammon shape used in the current touch panel device are not limited thereto. The same effect can be obtained even if the shape is different.
  • a change in capacitance between the first electrode (X electrode) or the second electrode (Y electrode) and the ground when the detection target object touches the surface of the touch panel Is detected by a change in the signal output from the first electrode and the second electrode ”means a change in capacitance between the first electrode and the ground or between the second electrode and the ground.
  • the detection circuit detects a change in capacitance between only the change in the signal output from the first electrode, and a case where the detection circuit detects only a change in the signal output from the second electrode
  • the detection circuit detects from a change in the signal output from both the first electrode and the second electrode.
  • the change in the signal output from the X electrode 204 causes a change between the X electrode 204 and the ground.
  • the detection circuit 214a may detect a change in the capacitance of the Y electrode 202, or the detection circuit 214b may detect a change in the capacitance between the Y electrode 202 and the ground from the change in the signal output from the Y electrode 202. May be. Further, the change in capacitance between the X electrode 204 and the ground and the change in capacitance between the Y electrode 202 and the ground may be detected by the detection circuit 214a and the detection circuit 214b, respectively. The same applies when an AC signal is input from the AC signal source 210b to the Y electrode 202 (second electrode).
  • the inductance element in the embodiment refers to a chip component having an inductance component at the frequency of the AC signal, and does not refer to a transmission path from the AC signal source 110 to the detection circuit 114.
  • the frequency of the AC signal of the AC signal source 110 of the touch panel device 1 in the first to fifth embodiments is such that the first electrode changeover switch 112 and the second electrode have the maximum transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114. This is determined based on the resonance frequency of the electrode in the combination of connection states of the changeover switch 113. For this reason, in the combination of the first electrode and the second electrode with the maximum transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114, the relationship between the resonance frequency of the electrode and the frequency of the AC signal can be optimized, and the resonance current Therefore, it is possible to increase the sensitivity of the electrode whose detection sensitivity of the touch panel device 1 is most deteriorated.
  • the combination of the first electrode and the second electrode that maximizes the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114 is the combination of the electrode X3 and the electrode Y3 in FIG. That is, the electrodes X1, X2, X4 to X6, the electrodes Y1, Y2, and Y4 to Y6 are short-circuited to the ground, the electrode X3 is short-circuited to the inductance element 111, and the electrode Y3 is short-circuited to the detection circuit 114.
  • the first electrode changeover switch 112 and the second electrode changeover switch 113 are controlled by the control circuit 115 so as to be in the state, the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114 is maximized.
  • the electrode changeover switch 112 connects a certain first electrode X3 of the plurality of first electrodes X1 to X2 and the inductance element 111, and the second electrode changeover switch 113
  • a certain second electrode Y3 of the plurality of second electrodes Y1 to Y2 is connected to the detection circuit 114, and the other first electrodes X1, X2, and X4 to X6 are not connected to the inductance element 111.
  • the other second electrodes Y1, Y2, Y4 to Y6 are connected to the ground without being connected to the detection circuit 114, the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114 is maximized. .
  • the frequency of the AC signal source 110 is determined based on the resonance frequency of a certain first electrode X3 when the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114 is maximized.
  • the frequency of the AC signal source 110 is made the same as this resonance frequency.
  • the AC signal sources 210a and 210b include, for example, a certain first electrode XS3 and a plurality of second electrodes out of the plurality of first electrodes XS1 to XS6.
  • the transmission loss from the AC signal source 210a to the detection circuit 214a is maximized when an AC signal is input to a certain second electrode YS3 of the electrodes YS1 to YS6, and the transmission loss from the AC signal source 210b to the detection circuit 214b is maximized. Transmission loss is maximized.
  • the frequency of the AC signal is determined based on the resonance frequency of a certain first electrode XS3.
  • the frequency of the AC signal may be the same as this resonance frequency.
  • the transmission loss here refers to a transmission loss in a state where there is no detection target in an area where the detection target near the touch panel 100 can be detected.
  • the transmission loss is an AC signal input to the detection circuit 114 for the power level of the AC signal output from the AC signal source 110 when an AC signal output from the AC signal source 110 is input to the detection circuit 114. It refers to the degree of decrease in the signal power level.
  • the control circuit 115 controls the first electrode changeover switch 112 and the second electrode changeover switch 113 and the combination of the electrode X3 and the electrode Y3 is selected, the electrode X3 to which an AC signal is input. Is the frequency f1.
  • the frequency of the AC signal is set to the frequency f1
  • a resonance current that contributes to an improvement in detection sensitivity is generated in the combination of the electrode X3 and the electrode Y3, which has the largest transmission loss and the detection sensitivity of the touch panel may decrease. I can do things.
  • the frequency of the AC signal is the same as the resonance frequency f1 of the electrode X3.
  • the present invention is not limited to this, and a frequency around the resonance frequency f1 may be selected based on the resonance frequency f1. Since the conductivity of the transparent electrode, etc. is low, the Q value of the electrode does not become so high, so even if it slightly deviates from the resonance frequency of the electrode, the current value of the AC signal flowing through the electrode is greatly greater than the resonance current value at the resonance frequency. There is no decrease.
  • an AC signal input from an AC signal source can be resonated by a resonance circuit formed by the inductance element and the stray capacitance of the electrode, and a large resonance current can flow through the electrode. Since the resonance current can increase the strength of the electric field generated from the touch panel, a touch panel device with high detection position accuracy and high detection sensitivity can be provided.
  • the resonance frequency of each electrode is often different for each electrode. This is because the length of the transmission path between each electrode and the AC signal source is different, and also because each electrode has a different stray capacitance value. Therefore, when the frequency of the AC signal supplied from the AC signal source to each electrode is made common at the same frequency, the resonance frequency of the electrode and the frequency of the AC signal are greatly different in a certain electrode, and a large resonance current flows. It may also be difficult.
  • the AC signal source of the touch panel device according to the embodiment is based on the resonance frequency of the electrode in the combination of the connection states of the first and second electrode changeover switches that maximize the transmission loss from the AC signal source to the detection circuit. The frequency is determined.
  • the relationship between the resonance frequency of the electrode and the frequency of the AC signal can be optimized, and the resonance current Since it is possible to flow to the electrode, the sensitivity of the electrode having the lowest detection sensitivity of the touch panel device can be increased.
  • the “resonance frequency” in the embodiment refers to the first electrode changeover switch (drive electrode changeover switch or X electrode) from the connection point between the inductance element 111 (111-1 to 111-6) and the AC signal source 110.
  • the frequency at which the imaginary component of the input impedance when the target electrode is viewed via the changeover switch) or the second electrode changeover switch (detection electrode changeover switch or Y electrode changeover switch) is zero.
  • the AC signal source 110 is electrically connected to the AC signal source 110 in a combination of the connection states of the first and second electrode changeover switches 112 and 113 that maximize the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114. Is determined based on the resonance frequency of the electrode connected to the first electrode switch 112 and the second electrode switching switch 112 and the second frequency, in which the transmission loss from the AC signal source 110 to the detection circuit 114 is maximized.
  • the combination of the connection states of the electrode changeover switch 113 is the same as the resonance frequency of the electrode electrically connected to the AC signal source 110.
  • the technical idea is other than the mutual capacitance type touch panel device in the first to fifth embodiments. Can also be adapted.
  • the frequency of the AC signal includes the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes.
  • the frequency of the AC signal is determined from the resonance frequency of the electrode that maximizes the transmission loss from the AC signal source 110 or the AC signal source of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes.
  • FIG. 29A shows the frequency characteristics Q1 and Q2 of the power of the signal propagating through a certain part of the electrode X2 in the touch panel device 1 in the first to fifth embodiments shown in FIG.
  • FIG. 29B shows frequency characteristics Q1 and Q2 of power of a signal propagating through a certain part of the electrode X2 in the touch panel device of the comparative example.
  • the vertical axis indicates the power propagating through that portion of the electrode X2
  • the horizontal axis indicates the frequency.
  • the plurality of first electrodes X1 to X6 and the plurality of first electrodes in the first state where the detection target does not exist in the detectable range of the touch panel 100 The resonance frequency of one of the two electrodes Y1 to Y6 is the frequency f0.
  • the frequency fb of the AC signal output from the AC signal source 110 may satisfy the relationship of (Equation 7).
  • the AC signal input from the AC signal source 110 is resonated by the resonance circuit formed by the stray capacitance of the inductance element 111 and the electrodes Xm and Yn (1 ⁇ m ⁇ 6, 1 ⁇ n ⁇ 6).
  • a large resonance current can be passed through the electrodes Xm and Yn. Since this resonance current can increase the strength of the electric field generated from the touch panel, it is possible to provide the touch panel device 1 having both high detection position accuracy and high detection sensitivity.
  • the resonance frequency of the electrode X2 in the second state where the detection target object touches the surface of the touch panel 100 is a frequency f1 lower than the frequency f0.
  • the frequency fb of the AC signal is substantially the same as the resonance frequency f0 of the electrode X2 in the first state.
  • the resonance frequency of the electrode X2 changes to the lower side by the change amount ⁇ f and becomes the frequency f1.
  • the power propagating through any part of the electrode X2 changes greatly from the power P0 in the first state to the power P1 in the second state, and decreases.
  • the power of the signal output from each of the electrodes Y1 to Y6 also greatly differs between the first state and the second state.
  • the detection circuit 114 By detecting the amount of change in the power of the signal output from each of the electrodes Y1 to Y6 by the detection circuit 114, it is possible to detect with high sensitivity whether or not the detection target has touched the surface of the touch panel 100 or in the vicinity thereof. Can do.
  • the condition of (Equation 7) for example, there is a difference between the power of the signal output from the electrode Y1 in the first state and the power of the signal output from the electrode Y1 in the second state. This can be similarly applied to the electrodes Y2 to Y6 other than the electrode Y1.
  • the frequency fb of the AC signal is between the resonance frequencies f0 and f1, and the frequency characteristics Q1 and Q2 intersect.
  • the power P0 of the signal propagating through any part of the electrode X2 in the first state and the power P1 of the signal propagating through that part of the electrode X2 in the second state are substantially the same.
  • the difference between the power value of the signal output from the electrode Y1 in the first state and the power value of the signal output from the electrode Y1 in the second state is reduced.
  • the touch panel device can detect with high sensitivity whether or not the detection target object touches the surface or the vicinity of the touch panel 100.
  • the frequency fb of the AC signal is lower than the resonance frequency f0 of the electrode Xm (1 ⁇ m ⁇ 6), and the electrode Xm when the detection target object touches the surface of the touch panel or is positioned nearby.
  • the resonance frequency f1 is the same, the power of the signal propagating through the electrode is higher in the situation where the detection object touches the surface of the touch panel than in the situation where the detection object does not exist in the detectable range of the touch panel. Increased by a factor of 2 (Ma> 1).
  • Ma a factor of 2
  • the power of the propagated signal is 1 / Mb times.
  • Ma and Mb are in the relationship of (Equation 8)
  • the difference from the value of the signal output from the electrode Yn when it does not exist in the possible range is small.
  • the resonance frequency f0 of the electrode and the frequency fb of the AC signal when the detection target does not exist in the detectable range of the touch panel satisfy the relationship of (Equation 7).
  • the frequency fb of the AC signal is always the resonance frequency f1 of the electrode (the resonance frequency of the electrode Xm when the detection object touches the surface of the touch panel).
  • the power of the signal propagating through the electrode Xm is smaller than when the detection target does not exist in the detectable range of the touch panel. That is, Ma takes a value smaller than 1.
  • the touch panel device of the embodiment does not satisfy (Equation 8), the value of the signal output from the second electrode Yn when the detection target touches the surface of the touch panel and the detection target are The difference from the value of the signal output from the second electrode Yn when it does not exist in the detectable range of the touch panel becomes large. Therefore, the touch panel device 1 with high detection sensitivity of the detection target can be realized.
  • FIG. 30A shows frequency characteristics Qn1 and Qn2 of normalized power of a signal propagating through a certain part of the electrode X2 in the touch panel device 1 in the first to fifth embodiments shown in FIG.
  • FIG. 30B shows frequency characteristics Qn1 and Qn2 of power of a signal propagating through a certain part of the electrode X2 in the touch panel device of the comparative example.
  • the vertical axis indicates the normalized power propagating through that portion of the electrode X2
  • the horizontal axis indicates the frequency.
  • the normalized power is a value obtained by dividing the power value shown in FIG. 29A by the maximum power value, that is, the power value at the resonance frequency.
  • the resonance frequencies f0 and f1 and the frequency fb of the AC signal may be configured so as to satisfy the condition shown in (Equation 9).
  • the frequency fb shown in FIG. 30A satisfies the relationship of (Equation 9) and is further away from the frequency f0 than from the frequency f1.
  • the normalized power of the signal propagating through any part of the electrode X2 changes from the normalized power Pn1 to the normalized power Pn2. That is, by changing from the first state to the second state, the absolute value of the difference between the frequency fb of the AC signal and the resonance frequency of the electrode X2 increases from the difference ⁇ f0 to the difference ⁇ f1.
  • the frequency fb of the AC signal is separated from the resonance frequency of the electrode X2, the power of the signal propagating through any part of the electrode X decreases.
  • the touch panel device in which the relationship between the resonance frequencies f0 and f1 and the frequency fb of the AC signal satisfies (Equation 9) has high sensitivity to the detection target.
  • the resonance frequencies f0 and f1 and the frequency fb of the AC signal do not satisfy the relationship of (Equation 9).
  • the absolute value of the difference between the frequency fb of the AC signal and the resonance frequency of the electrode X2 decreases from the difference ⁇ f0 to the difference ⁇ f1. That is, the amount of attenuation from the power value at the resonance frequency of the signal propagating through any part of the electrode X2 is smaller in the second state than in the first state. In other words, more power can be propagated to the electrode X2 in the second state than in the first state from the viewpoint of the resonance phenomenon.
  • FIGS. 29A and 29B can be applied not only to the electrode X2 but also to electrodes other than the electrode X2. These relationships can be similarly applied to the self-capacitance type touch panel shown in the sixth embodiment as well as the mutual capacitance type touch panel device in the first to fifth embodiments, and the same effect can be obtained.
  • the “detectable range” in the embodiment refers to a range in which the detection circuit of the touch panel device can detect the detection target.
  • the “resonance frequency” in the embodiment refers to a first electrode changeover switch (referred to as a drive electrode changeover switch or an X electrode changeover switch) or a second electrode from the connection point of the inductance element with the AC signal source.
  • a changeover switch referring to a detection electrode changeover switch, a Y electrode changeover switch, or the like.
  • the “frequency of the AC signal” in the embodiment may be different for each electrode. Thereby, the relationship between the resonance frequencies f0 and f1 of the respective electrodes can be easily changed so as to satisfy (Equation 7) or (Equation 9).
  • the AC signal When the frequency is f0 and the resonance frequency of one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes when the detection target touches the surface of the touch panel 100 is f1, the AC signal
  • the frequency fb satisfies the relationship of (Equation 9) can be applied to other than the mutual capacitance type touch panel device shown in the first to fifth embodiments. Specifically, even for the self-capacitance type touch panel device described in Embodiment 6, the advantageous effects obtained by the mutual capacitance type touch panel device can be obtained in the same manner.
  • FIG. 31 is a configuration diagram of the touch panel device 2001 according to the tenth embodiment.
  • the touch panel device 2001 further includes a variable capacitor 150 a electrically connected in series with the inductance element 111 between the AC signal source 110 and the drive electrode changeover switch 112.
  • the variable capacitor 150 a is connected in series between the AC signal source 110 and the inductance element 111.
  • the resonance frequency of each electrode X1 to X6 can be designed to be approximately the same value. Is possible. As a result, by fixing the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110 in the vicinity of the resonance frequency, a large resonance current can be passed through each of the electrodes X1 to X6. Control of the capacitance value of the variable capacitor 150 a is performed by the control circuit 115.
  • the control circuit 115 confirms at least the connection state of the drive electrode changeover switch 112, recognizes the electrode electrically connected to the AC signal source 110 among the electrodes X1 to X6, and is electrically connected thereto.
  • the capacitance value of the variable capacitor 150a is adjusted to a desired value.
  • the capacitance value of the variable capacitor 150a required to shift the resonance frequency of each electrode to the vicinity of the frequency of the output signal of the AC signal source 110 is stored in the storage unit of the control circuit 115 in correspondence with each electrode. Also good.
  • only the switch TSW3 of the drive electrode selector switch 112 is electrically connected to the AC signal source 110 side, that is, only the electrode X3 of the electrodes X1 to X6 is electrically connected to the AC signal source 110. Yes.
  • the control circuit 115 reads the capacitance value corresponding to the electrode X3 recorded in the storage unit, and sends a control signal for adjusting the capacitance value of the variable capacitor 150a to the read capacitance value to the variable capacitor 150a.
  • the capacitance value of the variable capacitor 150a recorded in the storage unit is not only the value corresponding to the connection state of the drive electrode changeover switch 112 but also the combination of the connection state of the drive electrode changeover switch 112 and the detection electrode changeover switch 113.
  • the capacitance value may be set corresponding to In FIG.
  • the capacitance value of the variable capacitor 150a is set so that the resonance frequency of the plurality of electrodes is close to the frequency of the output signal of the AC signal source 110 in a state where the plurality of electrodes are electrically connected to the AC signal source 110. Adjusted. That is, the control circuit 115 holds the optimum capacitance value of the variable capacitor 150a corresponding to the combination of a plurality of electrodes selected from the electrodes X1 to X6 in the storage unit. As a result, a plurality of electrodes can be coupled to increase the conductivity of the electrode equivalently, and a resonance current can flow through the coupled electrodes, so that the sensitivity of the touch panel device 2001 can be remarkably improved. .
  • variable capacitor 150a is electrically connected in series between the AC signal source 110 and the inductance element 111.
  • the variable capacitor 150a is connected between the inductance element 111 and the drive electrode selector switch 112. May be electrically connected in series, and the same effect can be obtained.
  • the variable capacitor 150 a may be integrated with the control circuit 115. Further, the variable capacitor 150a may be formed by the same semiconductor process as the control circuit 115. As a result, a small and inexpensive touch panel device 2001 can be realized.
  • FIG. 32 is a configuration diagram of another touch panel device 2002 according to the tenth embodiment. 32, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 2001 shown in FIG.
  • a touch panel device 2002 shown in FIG. 32 includes a variable capacitor 150b instead of the variable capacitor 150a of the touch panel device 2001 shown in FIG.
  • the variable capacitor 150b is not electrically connected in series between the AC signal source 110 and the inductance element 111, and the AC signal source 110 and the inductance element 111 between the AC signal source 110 and the inductance element 111 are connected.
  • the connection point 1150b is electrically connected in series with the ground. Also in the touch panel device 2002 shown in FIG. 32, the same advantageous effect as that of the touch panel device 2001 in FIG.
  • 32 can be obtained by a combination of the inductance of the inductance element 111 and the capacitance value of the variable capacitor 150b. 32 is not a connection point 1150b between the inductance element 111 and the AC signal source 110 at one end of the variable capacitor 150b, but the inductance element 111 and the drive electrode changeover switch 112 between the inductance element 111 and the drive electrode changeover switch 112. Even when connected to the connection point 2150b to which are connected, the same advantageous effects as those of the touch panel device 2002 shown in FIG. 32 can be obtained.
  • FIG. 33 is a configuration diagram of still another touch panel device 2003 according to the tenth embodiment. 33, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel devices 2001 and 2002 shown in FIGS.
  • a touch panel device 2003 shown in FIG. 33 includes capacitors 142a to 142f having fixed capacitances instead of the variable capacitors 150a and 150b shown in FIGS.
  • the capacitors 142a to 142f used are connected in series between the electrodes X1 to X6 and the drive electrode changeover switch 112.
  • the resonance frequencies of the electrodes X1 to X6 can be designed to be substantially the same value.
  • the structure of the touch panel device 2003 can be simplified.
  • the electrodes X1 to X6 are electrically connected to the capacitors 142a to 142f, respectively.
  • At least one of the electrodes X1 to X6 may not be electrically connected to the capacitor. It is possible to resonate the electrode not connected to the capacitor to the frequency f1 by the inductance of the inductance element 111, and to resonate the other electrodes to the frequency f1 by connecting a capacitor in series with the drive electrode changeover switch 112. .
  • the capacitors 142a ⁇ 142f may be a variable capacitance capacitor instead of a fixed capacitor having a fixed capacitance value. In this case, by controlling the capacitance of the capacitor 142a ⁇ 142f by the control circuit 115, it is possible for resonating electrodes X1 ⁇ X6 at the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110.
  • FIG. 34 is a configuration diagram of still another touch panel device 2004 according to the tenth embodiment. 34, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 2003 shown in FIG.
  • a touch panel device 2004 shown in FIG. 34 includes capacitors 143a to 143f instead of the capacitors 142a to 142f of the touch panel device 2003 shown in FIG.
  • the capacitors 143a to 143f are electrically connected between the connection points 1143a to 1143f where the drive electrodes X1 to X6 and the drive electrode changeover switch 112 are connected between the drive electrodes X1 to X6 and the drive electrode changeover switch 112, respectively, and the ground.
  • the same advantageous effect as that of the touch panel device 2003 shown in FIG. 33 can be obtained by combining the inductance of the inductance element 111 and the capacitance values of the capacitors 143a to 143f.
  • FIG. 35 is a block diagram of still another touch panel device 3006 according to the tenth embodiment. 35, the same reference numerals are assigned to the same portions as those of self-capacitance type touch panel device 6 in the sixth embodiment shown in FIG. 24A.
  • the touch panel device 3006 further includes variable capacitors 250a and 250b.
  • the variable capacitor 250a is electrically connected in series between the AC signal source 210a and the inductance element 211a, or between the inductance element 211a and the X electrode changeover switch 212a. That is, the variable capacitor 250a is electrically connected in series with the inductance element 211a between the AC signal source 210a and the X electrode changeover switch 212a.
  • variable capacitor 250b is electrically connected in series between the AC signal source 210b and the inductance element 211b, or between the inductance element 211b and the Y electrode changeover switch 212b. That is, the variable capacitor 250b is electrically connected in series with the inductance element 211b between the AC signal source 210b and the Y electrode changeover switch 212b.
  • the resonance frequency of each electrode is often different for each electrode. This is because the length of the transmission line between each electrode and the AC signal source is different, and also because each electrode has a different stray capacitance value. Therefore, when the frequency of the AC signal supplied from the AC signal source 110 to each electrode is made common at the same frequency, the resonance frequency of the electrode and the frequency of the AC signal are greatly different in a certain electrode, and a large resonance current flows. It also occurs when things are difficult.
  • the resonance frequency of each of the electrodes XS1 to XS6 is adjusted by adjusting the capacitance value of the variable capacitor 250a for each X electrode electrically connected to the AC signal source 210a. It is possible to design to approximately the same value. As a result, by fixing the frequency of the AC signal output from the AC signal source 210a to a frequency in the vicinity of the resonance frequency, a large resonance current can be passed through each electrode.
  • the control circuit 215 controls the capacitance value of the variable capacitor 250a.
  • the control circuit 215 confirms at least the connection state of the X electrode changeover switch 212a, recognizes the X electrode electrically connected to the AC signal source 210a among the plurality of X electrodes, and then sets the resonance frequency of the electrode. In order to shift to the vicinity of the frequency of the output signal of the AC signal source 210a, the capacitance value of the variable capacitor 250a is adjusted to a desired value. The capacitance value of the variable capacitor 250a necessary for shifting the resonance frequency of each electrode to the vicinity of the frequency of the output signal of the AC signal source 210a is stored in the storage unit of the control circuit 215 in a form corresponding to each electrode. May be.
  • the capacitance value of the variable capacitor 250a recorded in the storage unit is not only the value corresponding to the connection state of the X electrode changeover switch 212a, but also the combination of the connection state of the X electrode changeover switch 212a and the Y electrode changeover switch 212b.
  • a capacitance value may be set for.
  • two or more electrodes may be electrically connected to the AC signal source 210a at the same time.
  • the capacitance value of the variable capacitor 250a is set so that the resonance frequency of the plurality of electrodes is close to the frequency of the output signal of the AC signal source 210a in a state where the plurality of electrodes are electrically connected to the AC signal source 210a. Adjusted.
  • control circuit 215 may hold the optimum capacitance value of the variable capacitor 250a corresponding to the combination of a plurality of electrodes selected from the electrodes XS1 to XS6 in the storage unit.
  • the control circuit 215 may hold the optimum capacitance value of the variable capacitor 250a corresponding to the combination of a plurality of electrodes selected from the electrodes XS1 to XS6 in the storage unit.
  • the conductivity of the electrodes is equivalently increased, and a resonance current can flow through the combined electrodes. Therefore, the sensitivity of the touch panel device 3006 can be significantly improved.
  • the variable capacitor 250b operates in the same manner as the variable capacitor 250a with respect to the Y electrodes YS1 to YS2, and the same effect is obtained.
  • variable capacitor 250a is electrically connected in series between the AC signal source 210a and the inductance element 211a, but the variable capacitor 250a is connected between the inductance element 211a and the X electrode changeover switch 212a. Even if they are electrically connected in series, the same effect can be obtained.
  • variable capacitor 250b is electrically connected in series between the AC signal source 210b and the inductance element 211b, but the variable capacitor 250b is connected between the inductance element 211b and the Y electrode changeover switch 212b. Even if they are electrically connected in series, the same effect can be obtained.
  • variable capacitors 250a and 250b may be integrated with the control circuit 215. Furthermore, at least one of the variable capacitors 250a and 250b may be formed by the same semiconductor process as the control circuit 215. Thereby, a small and inexpensive touch panel device 3006 can be realized.
  • touch panel device 3006 may not include one of the variable capacitors 250a and 250b.
  • FIG. 36 is a block diagram of still another touch panel device 3007 according to the tenth embodiment. 36, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 3006 shown in FIG.
  • a touch panel device 3007 shown in FIG. 36 includes variable capacitors 250c and 250d instead of the variable capacitors 250a and 250b of the touch panel device 3006 shown in FIG.
  • the variable capacitor 250c is electrically connected in series between a connection point 1250c between the AC signal source 210a and the inductance element 211a where the AC signal source 210a and the inductance element 211a are connected, and the ground.
  • the variable capacitor 250d is electrically connected in series between a connection point 1250d between the AC signal source 210b and the inductance element 211b, where the AC signal source 210b and the inductance element 211b are connected, and the ground.
  • the touch panel device 3007 shown in FIG. 36 has a combination of the inductance of the inductance element 211a and the capacitance value of the variable capacitor 250c, and the combination of the inductance value of the inductance element 211b and the capacitance value of the variable capacitor 250d.
  • the same advantageous effect as 3006 can be obtained.
  • variable capacitor 250c is electrically connected not between the connection point 1250c but between the connection point 2250c between the inductance element 211a and the X electrode changeover switch 212a and the X electrode changeover switch 212a and the ground. Even when connected in series, the same advantageous effects as those of the touch panel device 3007 shown in FIG. 36 can be obtained.
  • variable capacitor 250d is not at the connection point 1250d, but between the connection point 2250d between the inductance element 211b and the Y electrode changeover switch 212b and the connection point 2250d and the ground. Even if they are electrically connected in series, the same advantageous effects as those of the touch panel device 3007 shown in FIG. 36 can be obtained.
  • FIG. 37 is a block diagram of still another touch panel device 3008 according to the tenth embodiment. 37, the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel devices 3006 and 3007 shown in FIGS.
  • a touch panel device 3008 shown in FIG. 37 includes capacitors 242a to 242l having fixed capacitances instead of the variable capacitors 250a to 250d shown in FIGS.
  • the capacitors 242a to 242f are electrically connected in series between each of the electrodes XS1 to XS6 and the X electrode changeover switch 212a.
  • the capacitors 242g to 242l are electrically connected in series between each of the electrodes YS1 to YS6 and the Y electrode changeover switch 212b.
  • the resonant frequencies of the electrodes XS1 to XS6 can be designed to be substantially the same value.
  • the capacitance values of the capacitors 242g to 242l for each of the Y electrodes YS1 to YS6 can be designed to be substantially the same value.
  • the touch panel device 3008 does not need to control the capacitance value of the capacitor by the control circuit 215, the structure can be simplified.
  • the electrodes XS1 to XS6 and YS1 to YS6 are electrically connected to the capacitors 242a to 242f and 242g to 242l, respectively, but at least one of the electrodes XS1 to XS6 and YS1 to YS6 is used.
  • the capacitor does not have to be electrically connected to the electrode.
  • resonance is caused, for example, at the frequency f1 by the inductance of the inductance element 211a or the inductance of the inductance element 211b.
  • a capacitor is provided between the X electrode changeover switch 212a or the Y electrode changeover switch 212b. By connecting in series, it is possible to resonate at the frequency f1.
  • the capacitors 242a to 242l may be variable capacitors.
  • the control circuit 215 controls the capacitance values of the variable capacitors 242a to 242l so that the electrodes can resonate at the frequency of the AC signal output from the AC signal sources 210a and 210b.
  • FIG. 38 is a configuration diagram of the touch panel device 3009 according to the tenth embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same portions as those of the touch panel device 3008 shown in FIG.
  • a touch panel device 3009 shown in FIG. 38 includes capacitors 243a to 243l instead of the capacitors 242a to 242l of the touch panel device 3008 shown in FIG.
  • Capacitors 243a to 243f are respectively connected to connection points 1243a to 1243f between the X electrodes XS1 to XS6 and the X electrode changeover switch 212a between the X electrodes XS1 to XS6 and the X electrode changeover switch 212a and the ground. They are electrically connected in series.
  • Capacitors 243g to 243l are respectively connected to connection points 1243g to 1243l where the Y electrodes YS1 to YS6 and the Y electrode changeover switch 212b are connected between the Y electrodes YS1 to YS6 and the Y electrode changeover switch 212b, respectively. They are electrically connected in series.
  • the combinations of the capacitance values of the capacitors 243a to 243f and the inductance of the inductance element 211a, and the combinations of the capacitance values of the capacitors 243g to 243l and the inductance of the inductance element 211b are shown in FIG. Advantageous effects similar to those of the touch panel device 3008 can be obtained.
  • the reactance element such as a capacitor is connected between the electrode and the AC signal source, thereby varying the resonance frequency of each electrode.
  • the variation in the resonance frequency of each electrode may be reduced depending on the structure of the touch panel device. For example, it is possible to reduce the variation in the value of the stray capacitance between each electrode of the touch panel 100, 200 and the ground, or to reduce the variation in the electrical length from the AC signal source to each electrode, thereby resonating each electrode. Frequency variations can be suppressed.
  • the “resonance frequency” refers to a first electrode changeover switch (referring to a drive electrode changeover switch or an X electrode changeover switch) or a second electrode changeover switch (detection) from the connection point of the inductance element with the AC signal source. This indicates the frequency at which the imaginary component is 0 in the impedance characteristic when the target electrode is viewed via the electrode changeover switch, the Y electrode changeover switch, or the like.
  • a noise removal filter is provided at the input stage of the detection circuit. The filter has a pass band that can substantially pass the frequency of the AC signal output from the AC signal source.
  • a variable capacitor 150a that is selected according to the state of the drive electrode switch 112 or the detection electrode switch 113.
  • the capacitance values 150b and 250a to 250d are recorded in advance in the storage unit of the control circuit 115 before use, but are not limited to such a configuration.
  • a capacitance value required for the control circuit 115 to resonate for each electrode may be measured and recorded in the storage unit.
  • the inductance element is electrically connected in series between the AC signal source and the electrode.
  • the present invention is not limited to this, and the connection point between the AC signal source and the electrode. Even if they are electrically connected in series between the ground and the ground, the same effect is obtained.
  • the AC signal source 110 of the touch panel device 1 varies the frequency of the AC signal input to at least two of the plurality of first electrodes X1 to X6.
  • the “resonance frequency” refers to a first electrode changeover switch (referring to a drive electrode changeover switch or an X electrode changeover switch) or a second electrode changeover switch (detection) from the connection point of the inductance element with the AC signal source.
  • a filter for removing noise is provided at the input stage of the detection circuit, and this filter has a pass band that can pass substantially the frequency of the AC signal.
  • the drive electrode changeover switch 112 electrically connects each of the electrodes X1 to X6 and the AC signal source 110 sequentially, the electrical length of the signal line from the AC signal source 110 to the electrode X1. Is longer than the electrical length of the signal line from the AC signal source 110 to the electrode X6.
  • the resonance frequency of each electrode also changes depending on the electrical length of the signal line from the AC signal source 110 to each electrode, and the resonance frequency of the electrode X1 is lower than the resonance frequency of the electrode X6. In this state, when the frequency of the AC signal output from the AC signal source 110 is the same as the resonance frequency of the electrode X1, the resonance frequency of the electrode X6 may be greatly different from the frequency of the AC signal.
  • the frequency of the AC signal input to electrode X1 is different from the frequency of the AC signal input to electrode X6.
  • the frequency of the AC signal input to the electrode X1 is the same as the resonance frequency of the electrode X1
  • the frequency of the AC signal input to the electrode X6 is the same as the resonance frequency of the electrode X6.
  • touch panel device 1 can avoid a situation in which the detection sensitivity of electrode X6 is significantly deteriorated relative to the detection sensitivity of electrode X1.
  • the frequency of the AC signal input to each electrode is the same as the resonance frequency of each electrode.
  • the frequency of the AC signal input to each electrode is not limited to this, and is the frequency around the resonance frequency of each electrode. If there is no problem.
  • the frequencies of the AC signals input to the electrodes X1 and X6 are different from each other.
  • the frequencies of the AC signals input to the other two electrodes or three or more electrodes may be different from each other. The effect is obtained.
  • Differentiating the frequency of the AC signal depending on the input electrodes can be applied not only to the mutual capacitance type touch panel device in the first to fifth embodiments but also to the self-capacitance type touch panel device in the sixth embodiment.
  • the same effect can be obtained by making the frequencies of the AC signals input to at least two of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes different from each other.
  • the AC signal source 110 is used when the frequency of the AC signal input to at least two of the plurality of first electrodes (electrodes X1 to X6) is different. May switch the frequency of the AC signal input to one of the plurality of first electrodes in terms of time.
  • alternating current is input to at least two of the plurality of first electrodes (electrodes XS1 to XS6) and the plurality of second electrodes (electrodes YS1 to YS6).
  • the AC signal sources 110a and 110b may switch the frequency of the AC signal input to one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes in terms of time. good.
  • the resonance frequency of the electrode may change.
  • the resonance frequency of the electrode and the frequency of the AC signal input to the electrode may be greatly different.
  • a touch panel device with high detection sensitivity can be realized by selecting an appropriate AC signal frequency according to environmental changes.
  • the AC signal source may change the frequency of the AC signal in consideration of the change amount.
  • the touch panel device may further include an environmental sensor 901 such as a temperature sensor for detecting an ambient environment of the touch panel device.
  • an environmental sensor 901 such as a temperature sensor for detecting an ambient environment of the touch panel device.
  • the frequency of the AC signal is determined based on the output value from the environment sensor 901.
  • the frequency of the AC signal can be determined based on the output value from the environment sensor 901.
  • the AC signal source 110 may detect the resonance frequency of at least one of the plurality of first electrodes X1 to X6 and determine the frequency of the AC signal based on the detected resonance frequency.
  • the AC signal sources 110a and 110b detect the resonance frequency of at least one of the plurality of first electrodes XS1 to XS6 and the plurality of second electrodes YS1 to YS6, and based on the detected resonance frequency. Alternatively, the frequency of the AC signal may be determined.
  • the AC power supply 110 (110a, 110b, 210a, 210b), for example, changes the frequency of the AC signal input to each electrode, and the voltage value detected by the detection circuit 114 (114a, 114b, 214a, 214b) is the highest.
  • the increasing frequency can be detected as the resonance frequency of the electrode.
  • the AC signal source 110 may detect the resonance frequency of each electrode when the touch panel device is activated, and may repeat detection of the resonance frequency every predetermined period after the activation of the touch panel device.
  • the AC signal source 110 detects the resonance frequency of each electrode every predetermined period after activation, so that even if the resonance frequency of each electrode fluctuates with time, an appropriate AC signal frequency is set as needed. It is possible to select and input to each electrode. When determining the frequency of the AC signal input to each electrode based on the detected resonance frequency of each electrode, for example, the frequency of the AC signal is selected to be the same as or around the resonance frequency of each electrode.
  • the resonance frequency of each electrode is measured at the time of manufacturing the touch panel device, and the measured resonance frequency is stored in the control circuit 115.
  • the AC power supply 110 (110a, 110b) is based on the recorded resonance frequency. You may determine the frequency of the alternating current signal input into each electrode.
  • a sine wave signal may be used as the AC signal.
  • the resonance frequency of each electrode may vary, generally, a signal having a wideband frequency component such as a rectangular wave is used as an AC signal.
  • a rectangular wave signal may be used as the AC signal. Since a circuit for generating a rectangular wave signal is simpler than a sine wave signal, the circuit scale of the AC signal source can be reduced.
  • the touch panel device according to the present invention is widely applicable to touch panel devices used for portable terminals, personal computers, ATM terminals, and the like.

Abstract

 タッチパネル装置は、第1と第2の電極とを有するタッチパネルと、交流信号を第1の電極に入力する交流信号源と、交流信号源と第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、検出対象物がタッチパネルにタッチした際の第1の電極と第2の電極の間の静電容量の変化を少なくとも第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路とを備える。このタッチパネル装置は、簡単な構成により検出感度を高めることができる。

Description

タッチパネル装置
 本発明は、静電容量方式のタッチパネル装置に関する。
 近年、携帯端末、パーソナルコンピュータ、銀行のATM(Automatic Teller Machine)端末などでディスプレイに表示された画像を指でタッチして必要な情報を入力するタッチパネル装置が普及している。タッチパネル装置は、表面にタッチされた指等の検出対象物の位置を精度よく高感度で検出する必要がある。
 タッチパネルの検出方式としては、抵抗薄膜方式、静電容量方式などが知られている。静電容量方式のタッチパネル装置は、抵抗薄膜方式と比較して、その寿命、応答性および検出精度の点で優れており、広く使用されている。静電容量方式のタッチパネル装置は検出対象物がタッチパネル装置の表面に接触したときの静電容量の変化を監視し、タッチ位置を検出する。
 特許文献1はタッチパネルの複数の検出電極を電気的に結合し、検出する静電容量の変化量を大きくして検出感度を高くしたタッチパネル装置を開示している。
 しかし、複数の検出電極を電気的に結合すると位置検出精度が低下する。
特開2008-153025号公報
 タッチパネル装置は、第1と第2の電極とを有するタッチパネルと、交流信号を第1の電極に入力する交流信号源と、交流信号源と第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、検出対象物がタッチパネルにタッチした際の第1の電極と第2の電極の間の静電容量の変化を少なくとも第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路とを備える。
 このタッチパネル装置は、簡単な構成により検出感度を高めることができる。
図1は実施の形態1におけるタッチパネル装置のタッチパネルの断面模式図である。 図2Aは相互容量型のタッチパネル装置の動作原理を説明する断面模式図である。 図2Bは図2Aに示すタッチパネル装置の等価回路図である。 図2Cは図2Aに示すタッチパネル装置の等価回路図である。 図2Dは図2Aに示すタッチパネル装置の電極の電圧の波形を示す図である。 図2Eは図2Aに示すタッチパネル装置の電極の電圧の波形を示す図である。 図3は実施の形態1におけるタッチパネル装置の構成図である。 図4は実施の形態1におけるタッチパネル装置の切替制御信号を示すタイミングチャートである。 図5Aは実施の形態1におけるタッチパネル装置の構成図である。 図5Bは図5Aに示すタッチパネル装置の等価回路図である。 図6Aは比較例のタッチパネル装置の断面模式図である。 図6Bは実施の形態1におけるタッチパネル装置の断面模式図である。 図7Aは実施の形態1における他のタッチパネル装置の構成図である。 図7Bは実施の形態1における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図8は実施の形態1における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図9は実施の形態2におけるタッチパネル装置の構成図である。 図10は実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例1の構成図である。 図11は実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例2の構成図である。 図12は実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例3の構成図である。 図13は実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例4の構成図である。 図14は実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例5の構成図である。 図15Aは実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例6の構成図である。 図15Bは実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例7の構成図である。 図16は実施の形態3におけるタッチパネル装置の構成図である。 図17は図16に示すタッチパネル装置の構成図である。 図18は実施の形態3における他のタッチパネル装置の構成図である。 図19は図18に示すタッチパネル装置の構成図である。 図20Aは実施の形態4におけるタッチパネル装置の断面模式図である。 図20Bは実施の形態4におけるタッチパネル装置の信号の波形を示す図である。 図20Cは実施の形態4における他のタッチパネル装置の断面模式図である。 図21は実施の形態5におけるタッチパネル装置の構成図である。 図22は実施の形態6におけるタッチパネル装置の断面模式図である。 図23Aは自己容量型のタッチパネル装置の動作原理を説明する断面模式図である。 図23Bは図2Aに示すタッチパネル装置の等価回路図である。 図23Cは図2Aに示すタッチパネル装置の電極の電圧の波形を示す図である。 図23Dは図2Aに示すタッチパネル装置の電極の電圧の波形を示す図である。 図24Aは実施の形態6におけるタッチパネル装置の構成図である。 図24Bは実施の形態6における他のタッチパネル装置の構成図である。 図25Aは実施の形態7におけるタッチパネル装置の断面模式図である。 図25Bは実施の形態7における他のタッチパネル装置の断面模式図である。 図26は実施の形態8におけるタッチパネル装置のタッチパネルの構成図である。 図27は実施の形態8における他のタッチパネル装置のタッチパネルの構成図である。 図28は実施の形態9におけるタッチパネル装置の構成図である。 図29Aは実施の形態1~5におけるタッチパネル装置の電極を伝搬する信号の周波数特性を示す図である。 図29Bは比較例のタッチパネル装置の電極を伝搬する信号の周波数特性を示す図である。 図30Aは実施の形態1~5におけるタッチパネル装置の電極を伝搬する信号の周波数特性を示す図である。 図30Bは比較例のタッチパネル装置の電極を伝搬する信号の周波数特性を示す図である。 図31は実施の形態10におけるタッチパネル装置の構成図である。 図32は実施の形態10における他のタッチパネル装置の構成図である。 図33は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図34は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図35は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図36は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図37は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。 図38は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置の構成図である。
 静電容量方式のタッチパネル装置は誘電体などの絶縁層を挟んで格子状に対向した透明電極の容量変化を検出するものである。静電容量方式のタッチパネル装置には、その電極自身の静電容量(電極とグランド間の静電容量)変化を検出する自己容量型と、対向する電極間の容量変化を検出する相互容量型の2種類がある。以下に記載する実施の形態におけるタッチパネル装置は、自己容量型および相互容量型の両方の方式のタッチパネル装置に適用可能である。
 (実施の形態1)
 図1は実施の形態1におけるタッチパネル装置1に搭載されるタッチパネル100の断面模式図である。タッチパネル装置1は相互容量型のタッチパネル装置である。タッチパネル100は、画像表示素子である液晶表示素子(以下、LCDという)107と電極層108とガラス層105とシールド層106と保護層101とを備える。電極層108とガラス層105とシールド層106と保護層101は透明である。LCD107と電極層108とがガラス層105とシールド層106を介して対向配置されている。操作者の指等の検出対象物がタッチする電極層108の上側(表面側)は保護層101により覆われて保護されている。電極層108は、駆動電極104と、絶縁層であるガラス層103と、ガラス層103を挟んで駆動電極104に対向する検出電極102とを備える。駆動電極104および検出電極102はITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極を互いに直交する方向に格子状に配列して形成されている。駆動電極104には、交流信号が入力され、検出電極102から出力される。この交流信号を検出することにより駆動電極104と検出電極102間の静電容量の変化を検出する。静電容量に変化があると、指等の検出対象物がタッチパネル100にタッチしたことが分かる。透明なシールド層106はグランドに接続されており、LCD107を駆動する際に発生するノイズが駆動電極104および検出電極102に飛び込み、タッチパネル100が誤動作することを防止している。また、LCD107を搭載したLCD基板もグランドに接続されている。以下、シールド層106およびLCD基板を総称してパネルグランドと称する。なお、シールド層106については、実施の形態におけるタッチパネル装置に不可欠な構成ではない。
 図2Aは相互容量型のタッチパネル装置1の動作原理を説明するための断面模式図であり、電極層108の拡大図である。図2Bはタッチパネル100に操作者の指等の検出対象物Fがタッチしていない状態のタッチパネル装置1の等価回路図である。図2Cはタッチパネル100に検出対象物Fがタッチした状態のタッチパネル装置1の等価回路図である。図2Dは駆動電極104に印加される交流信号である駆動電圧Vsの波形を示す。図2Eは検出電極102から検出される交流信号である検出電圧Vdの波形を示す。なお、図2Bと図2Cに示す等価回路図では、相互容量型のタッチパネル装置1の動作原理の理解が容易となるように、検出電極102とグランドとの間の浮遊容量や駆動電極104とグランドの間の浮遊容量等は考慮していない。図2Aに示すように、駆動電極104と検出電極102とが絶縁層103を介して交差している交差部では駆動電極104と検出電極102との間に結合容量Ceが存在している。駆動電極104に交流信号の駆動電圧Vsが印加されると、交流信号電流i1が結合容量Ceを介して検出電極102に流れ、抵抗Rにより検出電圧Vdに変換される。
 検出対象物Fがタッチパネル100にタッチしていない状態では、図2Bに示すように、交流信号電流i1はすべて抵抗Rに流れ、抵抗Rには検出電圧Vd1が発生する。
 一方、検出対象物Fがタッチパネル100にタッチした状態では、検出対象物Fと検出電極102との間に結合容量Ceと並列に静電容量Cfが接続されることになる。このとき、結合容量Ceに蓄積された電荷の一部が静電容量Cfを介してグランドに逃げていく。従って、図2Cに示すように、交流信号電流i1の一部(電流i3)が静電容量Cfに流れ、抵抗Rに流れる電流i2は電流i1より減少する。したがって、抵抗Rに発生する検出電圧Vd2は、検出対象物Fがタッチしていない場合の検出電圧Vd1よりも小さい値となる。そこで、検出電圧Vd1と検出電圧Vd2の間に所定の閾値電圧Vthを設定し、後述する検出回路114で検出電圧Vdと閾値電圧Vthを比較する。もし検出電圧Vdが閾値電圧Vthよりも大きい場合には、検出対象物Fがタッチしていないと判定し、逆に検出電圧Vdが閾値電圧Vthよりも小さい場合には、検出対象物Fがタッチしたと判定する。
 図3は実施の形態1におけるタッチパネル装置1の構成図である。タッチパネル装置1は、タッチパネル100と、交流信号源110と、駆動電極切替スイッチ112と、検出電極切替スイッチ113と、検出回路114と、制御回路115とを備える。交流信号源110と駆動電極切替スイッチ112との間には整合素子としてのインダクタンス素子111が直列に接続されている。
 図3において、タッチパネル100の長手方向をX軸、X軸に直交する方向をY軸とする。タッチパネル100は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、Y軸方向(第2の方向)に延在した複数の駆動電極104(第1の電極)と、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在した複数の検出電極102(第2の電極)から構成される。説明を簡単にするために本実施の形態では、駆動電極104は6本の駆動電極X1~X6から構成され、検出電極102は6本の検出電極Y1~Y6から構成されているものとする。駆動電極X1~X6と検出電極Y1~Y6とはお互いが直交するように格子状に配列されている。
 交流信号源110は、例えば1.0MHz~1.5MHz程度の周波数の交流信号を発生する。駆動電極切替スイッチ112(第1の電極切替スイッチ)は、駆動電極X1~X6のそれぞれと電気的に接続されたスイッチTSW1~TSW6からなり、インダクタンス素子111と電気的に接続される駆動電極Xm(mは1≦m≦6を満たす整数)を選択するとともに、選択されなかった他の駆動電極をグランドに接続する。すなわち、駆動電極切替スイッチ112は、一方の端子が駆動電極X1~X6に電気的に接続され、他方の端子がインダクタンス素子111と電気的に接続されている。そして、駆動電極切替スイッチ112は、駆動電極X1~X6とインダクタンス素子111との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える。開放状態となった駆動電極はグランドと接続される。
 例えば、図3において、駆動電極X3が選択された場合には、選択されなかった駆動電極X1、X2、X4、X5、X6はグランドに接続される。交流信号源110は、駆動電極切替スイッチ112で選択された駆動電極X3にインダクタンス素子111を介して交流信号を入力する。このように、駆動電極X3とインダクタンス素子111とが短絡状態に切り替えられた場合には、開放状態となった駆動電極X1、X2、X4、X5、X6がグランドと接続されることになる。
 検出電極切替スイッチ113(第2の電極切替スイッチ)は、検出電極Y1~Y6のそれぞれと電気的に接続されているスイッチRSW1~RSW6からなり、検出回路114と電気的に接続する検出電極Yn(nは1≦n≦6を満たす整数)を選択するとともに、選択されなかった他の検出電極をグランドに接続する。すなわち、検出電極切替スイッチ113の一方の端子が検出電極Y1~Y6に電気的に接続され、他方の端子が検出回路114の入力側と電気的に接続されている。そして、検出電極Y1~Y6と検出回路114との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える。開放状態となった検出電極がグランドと接続される。
 例えば、図3において、検出電極Y3が選択された場合には、選択されなかった検出電極Y1、Y2、Y4、Y5、Y6はグランドに接続される。このように、検出電極Y3と検出回路114とが短絡状態に切り替えられた場合には、開放状態となった検出電極Y1、Y2、Y4、Y5、Y6がグランドに接続されることになる。
 上記説明において、交流信号源110に対して開放状態となった駆動電極と、検出回路114に対して開放状態となった検出電極とをグランドに接続するのは、交流信号源110に対して短絡状態となった駆動電極と、検出回路114に対して短絡状態となった検出電極とに対するLCD107の駆動時に発生するノイズの影響を低減するためである。この構成により、図1のシールド層106を削除した構成であっても、LCD107の駆動時に発生するノイズの影響を低減できる。なお、交流信号源110に対して開放状態となった駆動電極、および、検出回路114に対して開放状態となった検出電極を必ずしもグランドに接続する必要はない。開放状態となった電極をグランドに接続するか否かは、LCD107が発生するノイズの量や、シールド層106が配置されているか否かに応じて、適宜、判断してもよい。
 制御回路115は、駆動電極切替スイッチ112に切替制御信号SEL1を出力し、各スイッチTSW1~TSW6の切り替えを制御する。同様に、制御回路115は、検出電極切替スイッチ113に切替制御信号SEL2を出力して、各スイッチRSW1~RSW6の切り替えを制御する。
 検出回路114は、検出電極切替スイッチ113により選択された(検出回路114と短絡状態となった)検出電極Yn(1≦n≦6)から出力される交流信号から検出電圧Vdを生成し、閾値電圧Vthと比較することにより、検出対象物Fがタッチパネル100にタッチしたか否かを検出する。
 以下の説明において、駆動電極切替スイッチ、検出電極切替スイッチにより、交流信号源、インダクタンス素子、検出回路などとの間が短絡状態となる電極のことを「選択された電極または選択電極」と呼び、開放状態となる電極のことを「選択されなかった電極または非選択電極」と呼ぶことがある。
 次に、タッチパネル100上のタッチ位置を検出する原理を説明する。図4は、駆動電極切替スイッチ112の各スイッチTSW1~TSW6を制御する切替制御信号SEL1、および検出電極切替スイッチ113の各スイッチRSW1~RSW6を制御する切替制御信号SEL2の切り替えタイミングを示すタイミングチャートである。
 図4において、スイッチTSW1~TSW6の切替制御信号SEL1がハイレベル“H”の期間(Td)では、駆動電極X1~X6がインダクタンス素子111を介して交流信号源110に接続され、切替制御信号SEL1がローレベル“L”の期間では駆動電極X1~X6がグランドに接続される。同様に、スイッチRSW1~RSW6の切替制御信号SEL2がハイレベル“H”の期間(Ts)では、検出電極Y1~Y6が検出回路114に接続され、切替制御信号SEL2がローレベル“L”の期間は、検出電極Y1~Y6がグランドに接続される。
 図4に示すように、駆動電極切替スイッチ112は交流信号源110に接続する駆動電極X1~X6を一定の時間間隔Tdで順次選択するようにスキャンする。ある特定の駆動電極Xm(1≦m≦6)が交流信号源110と接続されている期間(交流信号が入力されている期間)に、検出電極切替スイッチ113は、すべての検出電極Y1~Y6を一定の時間間隔Tsで順次選択するようにスキャンし、選択された検出電極Yn(1≦n≦6)から交流信号を検出回路114に出力する。駆動電極X6の選択が終了すると、最初の駆動電極X1に戻ってこのスキャンを繰り返す。駆動電極X1~X6、検出電極Y1~Y6はフレーム時間Tfですべてのスキャンが終了し、次のフレームのスキャンに移る。このスキャン動作が制御回路115の制御により順次繰り返される。
 このフレームのスキャンの速度は検出対象物Fの動きに比べて十分速い(フレーム時間Tfは十分小さい)ので、検出対象物Fのタッチ位置を、駆動電極と検出電極の交差点の間隔精度で検出することができる。検出回路114は、制御回路115から入力される切替制御信号SEL1、SEL2と、検出電圧Vdと閾値電圧Vthとの比較結果とにより、検出対象物Fがタッチしたタッチパネル100上の位置を検出する。
 例えば、図3において、タッチパネル100上の駆動電極X3と検出電極Y3が交差する位置に検出対象物Fがタッチした場合、スイッチTSW3の切替制御信号SEL1がハイレベル“H”で、スイッチRSW3の切替制御信号SEL2がハイレベル“H”のタイミング(図4のタイミングTp)で、検出回路114は閾値電圧Vthよりも小さい検出電圧Vdを検出することになる。
 言い換えれば、駆動電極X3が交流信号源110に接続され、かつ、検出電極Y3が検出回路114と接続されたタイミングで、検出回路114は検出対象物Fのタッチを検出することになる。
 本実施の形態におけるタッチパネル装置1では、交流信号源110と駆動電極X1~X6との間にインダクタンス素子111が接続されている。以下にインダクタンス素子111の効果を説明する。図5Aは、図3に示すタッチパネル装置1の検出対象物Fがタッチしている領域の構成図である。図5Bは、交流信号源110から検出回路114までの伝送路の等価回路図である。
 タッチパネル装置1において、駆動電極X3および検出電極Y3がそれぞれ選択されると、交流信号源110、インダクタンス素子111、駆動電極X3の入力端P1、駆動電極X3と検出電極Y3の交差点P33、検出電極Y3の出力端P3を経由して検出回路114に至る交流信号電流が流れる伝送路117が形成される。
 駆動電極X3の入力端P1から駆動電極X3と検出電極Y3の交差点P33までには抵抗Rdが存在し、交差点P33から検出電極Y3の出力端P3までには抵抗Rsが存在している。
 また、駆動電極X3に隣り合う駆動電極X2、X4はグランドに接続されている。そのため、駆動電極X3と駆動電極X2、X4間には、浮遊容量Cs1、Cs2がそれぞれ存在する。さらに、駆動電極X3とパネルグランドとの間にも浮遊容量Cs3が存在する。
 同様に、検出電極Y3に隣り合う検出電極Y2、Y4はグランドに接続されている。そのため、検出電極Y3と検出電極Y2、Y4間には、浮遊容量Cs4およびCs5が存在する。さらに、検出電極Y3とパネルグランドとの間にも浮遊容量Cs6が存在する。
 図5Bに示すように、伝送路117にはインダクタンス素子111のインダクタンスLと、駆動電極X3の浮遊容量Csd(=Cs1+Cs2+Cs3)、結合容量Ceおよび検出電極Y3の浮遊容量Css(=Cs4+Cs5+Cs6)で決まる静電容量によって直列共振回路が形成される。ここで、結合容量Ceの値は、浮遊容量Csd、Cssの値と比較して十分小さいため、この直列共振回路の共振周波数fresは、(数1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、浮遊容量Csdは駆動電極X3の幅、隣り合う駆動電極X2、X4やパネルグランド、シールド層106等までの距離などにより決まる。このように、インダクタンス素子111を駆動電極と交流信号源110との間に電気的に接続する事により、交流信号の周波数において駆動電極を共振させることが可能となり、駆動電極を流れる交流信号の振幅値を大きくできる。その結果、駆動電極近傍の電界強度・磁界強度を増強させることができ、タッチパネル100の感度の向上が可能となる。
 一般的な情報端末(例えば、スマートフォンやタブレットPC等)に装着されているタッチパネルにおいて、駆動電極と交流信号源110との間にインダクタンス素子111を電気的に接続しない場合には、駆動電極の共振周波数は数10MHz以上の高い周波数となってしまう。一方、一般的な情報端末に装着されているタッチパネル装置の交流信号源110の出力する交流信号の周波数は、数10kHzから500kHz程度が用いられている。このことからも、インダクタンス素子111が駆動電極と交流信号源110との間に電気的に接続されていなければ、一般的に、交流信号の周波数において、駆動電極を共振させることは困難である。実施の形態1におけるタッチパネル装置1では、インダクタンス素子111が駆動電極と交流信号源110との間に電気的に接続されているため、駆動電極の共振周波数を低減でき、その結果、交流信号の周波数において駆動電極を共振させることができ、タッチパネル100の感度向上が可能となる。
 なお、一般的な情報端末に装着されているタッチパネル装置の交流信号源110が出力する交流信号の周波数が数10kHzから500kHz程度である理由としては、駆動電極および検出電極を交流信号が伝送する際、駆動電極および検出電極はローパスフィルタとして機能し、500kHz以上の高い周波数の交流信号を入力した場合には、交流信号が各電極を伝送中に大幅に減衰してしまうためである。そのため、一般的に交流信号の周波数としては、駆動電極および検出電極がローパスフィルタとして機能したときのカットオフ周波数以下の周波数を採用し、各電極を信号が伝送中の電力ロスの低減を図っている。実施の形態1では、更に、インダクタンス素子111のインダクタンスを大きくすることにより、駆動電極等の共振周波数を下げることが可能となるため、例えば、500kHz以下の周波数においても駆動電極等を共振させることが可能となる。これにより高感度なタッチパネル装置1を実現できる。
 しかしながら、駆動電極等の共振周波数を駆動電極等のカットオフ周波数以下に下げるため、インダクタンス素子111のインダクタンスを大きくしていくと、インダクタンスの大きさに比例してインダクタンス素子111の抵抗損失も増えてしまう。インダクタンスを大きくしすぎた場合には、インダクタンス素子111での電力損失によりタッチパネル装置1の感度が下がってしまう恐れもある。このため、駆動電極等のカットオフ周波数ができるだけ高くなるように駆動電極等の構造等を設計してもよい。そして、インダクタンス素子111と駆動電極等による共振周波数の目標値を駆動電極等のカットオフ周波数付近(一般的な通信機器用のタッチパネル装置であれば、例えば、1.0MHz~1.5MHz程度)に設定し、インダクタンス素子111のインダクタンスが大きくなりすぎないように配慮する構成としても良い。交流信号源110の出力する交流信号の周波数は、インダクタンス素子111と駆動電極等とによる共振周波数fres付近に設定される。
 図5Bの等価回路に示すように、伝送路117のカットオフ周波数fcは、駆動電極X3により構成されるローパスフィルタの時定数(Rd×Csd)および検出電極Y3により構成されるローパスフィルタの時定数(Rs×Css)と(数2)の関係を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 従って、カットオフ周波数fcを高くするためには、駆動電極X3の抵抗Rd、浮遊容量Csd、検出電極Y3の抵抗Rs、浮遊容量Cssの少なくともいずれかを小さくする必要がある。
 図6Aは、インダクタンス素子111が接続されていない比較例のタッチパネル装置における駆動電極から検出電極へ到達する電界の強度を示す。図6Bは、インダクタンス素子111により駆動電極等を交流信号源110の交流信号の周波数において共振させる実施の形態1におけるタッチパネル装置1における駆動電極から検出電極へ到達する電界の強度を示す図である。
 図6Bに示すように、インダクタンス素子111のインダクタンスLと浮遊容量Csdによって決まる共振周波数fresの交流信号電圧が駆動電極104へ印加されると、駆動電極104には振幅値の大きな共振電流が流れる。この共振電流により、駆動電極104から検出電極102に到達する電界E2の強度は、図6Aに示す比較例のタッチパネル装置の電極近傍の電界E1の強度よりも大きくなる。その結果、電界E2はタッチパネル100の表面から遠くまで到達することになる。電界E2の到達範囲内に検出対象物Fが接近すると検出対象物Fと検出電極102との間に、前述した静電容量Cfが形成される。従って、電界の到達距離が大きいほどタッチパネル100の検出対象物Fに対する検出感度は上がることになる。
 図3に示すタッチパネル装置1では、すべての駆動電極X1~X6に同じインダクタンス素子111が接続される。しかし、駆動電極X1~X6の抵抗Rd、浮遊容量Csdの値にはバラツキがあるので、各駆動電極の入力インピーダンスは一致しておらず、ばらついている。よって、同じインダクタンス素子111を用いて各駆動電極X1~X6を共振させた場合、各駆動電極X1~X6の共振周波数は異なった値となる。その結果、交流信号の周波数が1種類の場合には、すべての駆動電極X1~X6で大きな共振電流を流すことが困難となる場合がある。
 そこで、インダクタンス素子111の代わりに、インダクタンスの異なる複数のインダクタンス素子をスイッチで選択し、交流信号を入力する電極に応じて最適なインダクタンスを有するインダクタンス素子を選択する構成としても良い。図7Aは、実施の形態1における他のタッチパネル装置1002の構成図である。図7Aにおいて、図1に示すタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図7Aに示すタッチパネル装置1002では、駆動電極X1~X6を、入力インピーダンスの近い駆動電極X1~X3からなるグループGAと、入力インピーダンスの近い駆動電極X4~X6からなるグループGBの2つのグループに分割する例を示す。グループGAに属する駆動電極X1~X3には、インダクタンスLaを有するインダクタンス素子111aが直列に接続される。グループGBに属する駆動電極X4~X6には、インダクタンスLbを有するインダクタンス素子111bが直列に接続される。このようにすると、入力インピーダンスの近い電極グループごとに、最適なインダクタンスLを持つインダクタンス素子が接続されるので、グループ間で共振周波数のバラツキを抑えることができる。その結果、各電極を駆動時に、振幅値の大きな共振電流を流すことが可能となり、タッチパネル装置1002の感度を向上させることができる。
 駆動電極のグループ分けの方法として、各々の駆動電極の周囲状況(グランド等や他電極との位置関係)を確認し、その周囲状況が似ている駆動電極同士をグループ化する、すなわち浮遊容量Csdの値の近い複数のグループに分けてもよい。周囲状況が似ていれば、その駆動電極の持つ浮遊容量の大きさも近似してくるため、グループ化した電極同士の入力インピーダンスのバラツキを低く抑えることが可能となる。図7Bは、実施の形態1における更に他のタッチパネル装置1003の構成図である。図7Bにおいて、図7Aに示すタッチパネル装置1002と同じ部分には同じ参照番号を付す。図7Bに示すタッチパネル装置1003では、両端にある駆動電極X1、X6をグループGAにグループ化し、駆動電極X1、X6間にある駆動電極X2、X3、X4、X5をグループGBにグループ化する。両端にある駆動電極X1、X6は、駆動電極X1、X6間にある駆動電極X2、X3、X4、X5と周囲状況が異なり、浮遊容量が異なると考えられる。一方、グループGAに属する駆動電極X1、X6は互いに類似する周囲状況にあり、したがって類似する浮遊容量を有する。また、グループGBに属する駆動電極X2、X3、X4、X5は互いに類似する周囲状況にあり、したがって類似する浮遊容量を有する。これにより、グループGA、GBの駆動電極の入力インピーダンスのバラツキを低減できる。
 更に、図3のインダクタンス素子111の代わりに、各駆動電極X1~X6と駆動電極切替スイッチ112との間に、それぞれの駆動電極を共振させられるインダクタンス素子を電気的に接続する構成としても良い。このような構成を採用することで、それぞれの電極が共振する最適なインダクタンスを選択でき、電極周囲の電界・磁界強度を向上させることができる。
 図8は、実施の形態1における更に他のタッチパネル装置1004の構成図である。図8において、図1に示すタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図8に示すタッチパネル装置1004では、インダクタンス素子111-1~111-6を、駆動電極切替スイッチ112と各駆動電極X1~X6の間に配置し、すべての駆動電極X1~X6にそれぞれ異なるインダクタンス素子111-1~111-6を接続する。すなわち、図8では、駆動電極切替スイッチ112の一方の端子がインダクタンス素子111-1~111-6と接続され、他方の端子が交流信号源110と接続されている。そして、駆動電極切替スイッチ112はインダクタンス素子111-1~111-6と交流信号源110との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える。
 このようにすると、駆動電極ごとにインダクタンス素子のインダクタンスを調整できるので、より正確に共振周波数fresを合わすことができる。その結果、すべての駆動電極X1~X6において検出感度を揃えることができる。
 なお、上記においては、インダクタンス素子の数を増やして、駆動電極等の入力インピーダンスのバラツキに対応したが、各電極の入力インピーダンスと図3のインダクタンスとにより各電極が共振する周波数に、交流信号源の出力信号の周波数を駆動する電極ごとに変更しても良い。これにより、インダクタンス素子の数を増やさず、各電極において共振現象を起こすことが可能となり、小型で安価なタッチパネル装置を実現できる。
 尚、実施の形態1におけるタッチパネル装置1において、検出電極(第2の電極)Y1~Y6と検出回路114との間には、検出電極Y1~Y6を共振させる為のインダクタンス素子が電気的に接続されない構成としてもよい。この構成においては、検出電極Y1~Y6のそれぞれの共振周波数と交流信号の周波数とが異なることになり、検出電極Y1~Y6の検出感度が高くなりすぎる事を回避できる。結果、タッチパネル装置の近傍に液晶パネル等のノイズ源が存在する場合に、それらノイズ源から放射されるノイズを検出電極Y1~Y6が感度良く受信してしまい、検出回路114において交流信号が検出困難となる状況を回避できる。
 尚、実施の形態1における「共振周波数」とは、インダクタンス素子の交流信号源との接続点または検出回路の検出信号の入力点から、第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチやX電極切替スイッチ等を指す)または第2の電極切替スイッチ(検出電極切替スイッチやY電極切替スイッチ等を指す)を介して対象の電極を見たときの入力インピーダンス特性において、虚数成分が0となる周波数を指している。
 (実施の形態2)
 図9は実施の形態2におけるタッチパネル装置2の構成図である。本実施の形態が、図9において、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態2におけるタッチパネル装置2は、タッチパネル100に代えてタッチパネル120を備え、分割電極切替スイッチ127を更に備える。
 図9に示すように、タッチパネル120では、駆動電極Xm(1≦m≦6)がY軸方向の略中央部において駆動電極Xm1(1≦m≦6)(第3の電極)とXm2(1≦m≦6)(第4の電極)の2つの駆動電極に2分割されている。
 そして、1つの交流信号源110から2つの駆動電極Xm1(1≦m≦6)とXm2(1≦m≦6)に交流信号を入力するために、駆動電極切替スイッチ112にさらに分割電極切替スイッチ127を直列接続している。分割電極切替スイッチ127はスイッチTSW7~TSW12からなる。制御回路115は分割電極切替スイッチ127を制御して、検出電極切替スイッチ113が検出電極Y1~Y3をスキャンしている間に駆動電極Xm2(1≦m≦6)を交流信号源110に接続し、検出電極切替スイッチ113が検出電極Y4~Y6をスキャンしている間に駆動電極Xm1(1≦m≦6)を交流信号源110に接続して、交流信号を駆動電極に入力する。このように駆動電極X1~X6を2分割すると、分割前の駆動電極と比較して分割後の各駆動電極の実効長を短く(図9においては略1/2)することができる。その結果、駆動電極の抵抗Rdおよび浮遊容量Csdの値が分割しない駆動電極に比べて小さくなる。これにより、駆動電極を伝送路として見たときのカットオフ周波数fcを、駆動電極を分割しない場合のカットオフ周波数fcと比較して高くすることができる。その結果、駆動電極を分割しない場合と比較して交流信号の周波数を上げることが可能となるため、インダクタンス素子111のインダクタンスを下げることができ、インダクタンス素子111での抵抗損失を低減できる。これにより、駆動電極から放射される電界・磁界を増強させることができる。
 また、図9において、例えばタッチを検出する位置が交差点P13の場合、駆動電極を分割していない実施の形態1では、交流信号源110から入力された交流信号は経路122を通ることになる。一方、駆動電極を2分割した本実施の形態では、交流信号源110から入力された交流信号は経路123を通ることとなる。経路123に含まれる駆動電極X32の長さは、経路122に含まれる駆動電極(X3)の長さよりも短くなる。これにより、交流信号が駆動電極を伝送する際に、駆動電極において損失されるエネルギー損失量を抑圧でき、高感度なタッチパネル装置を実現できる。
 また、図9に示すタッチパネル装置2のように、インダクタンス素子111が駆動電極切替スイッチ112と交流信号源110との間に電気的に接続されている構成によれば、インダクタンス素子111が1素子で済み、回路構成が簡単になり、小型で安価なタッチパネル装置を実現できる。また、図9のタッチパネル装置2は、1系統の交流信号源110で実現可能であるため、回路構成が簡単になると共に、消費電力を下げることができる。
 なお、図9において、分割電極切替スイッチ127を駆動電極切替スイッチ112とは別のスイッチとして構成しているが、分割電極切替スイッチ127を駆動電極切替スイッチ112に含めた構成としてもよい。
 また、図9において、駆動電極はY軸方向の略中央部において2分割されているが、略中央部で電極を分割することにより、分割後の電極のペア(例えば、駆動電極X11とX12のペア)の入力インピーダンスが近似するため、分割後の電極それぞれに対してインダクタンス素子を用意する必要はなくなる。これにより、小型なタッチパネル装置を実現できる。
 以下、実施の形態2の変形例1~7について図10から図15Bを参照して説明する。図10から図15Bにおいて、図9に示すタッチパネル装置2と同じ部分には同じ参照番号を付す。
 (変形例1)
 図10は、実施の形態2におけるタッチパネル装置2の変形例1の構成図である。本変形例では、2つの分割された駆動電極Xm1(1≦m≦6)および駆動電極Xm2(1≦m≦6)に1つの交流信号源110から互いに逆相の交流信号を同時に入力する。
 交流信号源110には、インダクタンス素子111が接続されている。インダクタンス素子111は駆動電極切替スイッチ124と直接および、位相反転回路125を介して接続されている。駆動電極切替スイッチ124は、順次切り替えられる6個のスイッチTSW13~18から構成され、それぞれのスイッチTSW13~18は、互いに同時に断続するように動作する2つのスイッチSW1、SW2から構成されている。したがって、駆動電極切替スイッチ124により選択された2つの駆動電極Xm1(1≦m≦6)および駆動電極Xm2(1≦m≦6)には交流信号源110から同時にお互いに位相の反転した交流信号が入力される。
 これにより、本変形例では図9の分割電極切替スイッチ127が不要となり、回路構成が簡略化できる。
 (変形例2)
 図11は、実施の形態2におけるタッチパネル装置2の変形例2の構成図である。本変形例では、2つの分割された駆動電極Xm1(1≦m≦6)および駆動電極Xm2(1≦m≦6)に1つの交流信号源110から同相の交流信号を同時に入力する。本変形例がタッチパネル装置2と異なる点は、駆動電極Xm1と駆動電極Xm2を切り替えずに同時に交流信号源110に接続して、同相の交流信号を同時にそれぞれの駆動電極に入力している点である。
 これにより、本変形例では図9の分割電極切替スイッチ127が不要となり、回路構成が簡略化できると共に、図10の位相反転回路125も不要となり回路構成をさらに簡略化できる。
 (変形例3)
 図12は、実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例3の構成図である。本変形例では、2つの分割された駆動電極にそれぞれ異なる交流信号源から交流信号を同時に入力する。
 2つに分割された駆動電極Xm1(1≦m≦6)および駆動電極Xm2(1≦m≦6)には、2つの異なる交流信号源110a、110bから交流信号がそれぞれ入力される。駆動電極Xm1(1≦m≦6)は、駆動電極切替スイッチ112a、インダクタンス素子111aを介して交流信号源110aに接続される。一方、駆動電極Xm2(1≦m≦6)は、駆動電極切替スイッチ112b、インダクタンス素子111bを介して交流信号源110bに接続される。駆動電極切替スイッチ112aおよび駆動電極切替スイッチ112bは、同時刻に整数mの同じ駆動電極Xm1、Xm2を選択するように切り替え動作が行われる。
 このように、2つに分割された駆動電極に2つの異なる交流信号源から交流信号を入力することにより、交流信号源から駆動電極までの配線を互いに絶縁するようにブリッジさせる必要がないので、配線基板等の配線層数を少なくすることができる。
 (変形例4)
 図13は、実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例4の構成図である。変形例1~3では、駆動電極X1~X6が分割されているが、検出電極Y1~Y6を分割しても同様の効果がある。本変形例では、検出電極Y1~Y6をX軸方向の略中央部で2つに分割し、分割された検出電極Yn1(1≦n≦6)(第5の電極)および検出電極Yn2(1≦n≦6)(第6の電極)から別々に交流信号を出力する。
 本変形例のタッチパネル121では、検出電極Y1~Y6をそれぞれ検出電極Yn1(1≦n≦6)および検出電極Yn2(1≦n≦6)の2つの検出電極に分割する。検出電極Yn1(1≦n≦6)は検出電極切替スイッチ113aを介して検出回路114aと接続される。検出電極Yn2(1≦n≦6)は検出電極切替スイッチ113bを介して検出回路114bと接続される。検出電極切替スイッチ113aは、駆動電極切替スイッチ112により、駆動電極X1~X3が選択されている間に、検出電極Yn1(1≦n≦6)を検出回路114aに順次接続するようにスキャンする。検出電極切替スイッチ113bは、駆動電極切替スイッチ112により、駆動電極X4~X6が選択されている間に、検出電極Yn2(1≦n≦6)を検出回路114bに順次接続するようにスキャンする。
 このように、検出電極を2分割すると、交流信号源110から検出回路114aまたは検出回路114bまでの伝送路中の検出電極の平均実効長を短くできる。その結果、検出電極の抵抗Rsおよび浮遊容量Cssの平均実効値が分割前に比べて小さくなる。これにより、伝送路のカットオフ周波数fcを、検出電極を分割しない場合のカットオフ周波数fcに比べて高くすることができる。実施の形態2のタッチパネル121は、X電極より長い長軸の電極(Y電極)を検出電極としているために、検出電極を分割した方がカットオフ周波数を高くする効果は大きくなる。この技術思想から、電極長の長いものから優先して電極の分割化を行っても良い。
 なお、検出電極Yn1(1≦n≦6)に対向している駆動電極(図13においては、駆動電極Xn(1≦n≦3))の内の1つの駆動電極と、検出電極Yn2(1≦n≦6)に対向している駆動電極(図13においては、駆動電極Xn(4≦n≦6))の内の1つの駆動電極とに、交流信号源110からの交流信号が入力されるように駆動電極切替スイッチ112が制御される構成としても良い。これにより駆動電極X1~X6の電極の内、2つの電極を同時にスキャンすることが可能となり、駆動電極X1~X6のスキャン時間を短縮することが可能となる。
 このような効果が得られるのも、検出電極が分割されている為である。
 また、図13においては、分割した検出電極それぞれに検出回路114a、114bを接続したが、検出電極切替スイッチ113aおよび検出回路114aと、検出電極切替スイッチ113bおよび検出回路114bとを同時に動作させない構成とすることで、図9に示すタッチパネル装置2と同様に、1つの検出電極切替スイッチおよび1つの検出回路を、分割電極切替スイッチで切替制御することもできる。このようにすると、検出回路が1系統で済むので回路構成が簡単になるとともに、消費電力を下げることができる。
 (変形例5)
 図14は、実施の形態2におけるタッチパネル装置の変形例5の構成図である。本変形例では、駆動電極と検出電極の両方をそれぞれの略中央部で2分割する。駆動電極Xm(1≦m≦6)が駆動電極Xm1(1≦m≦6)および駆動電極Xm2(1≦m≦6)に分割され、検出電極Yn(1≦n≦6)が検出電極Yn1(1≦n≦6)と検出電極Yn2(1≦n≦6)に分割されている。その他の構成は、図12、図13と同じであるので、説明を省略する。
 これにより、交流信号源110aから検出回路114aまでの伝送路中および、交流信号源110bから検出回路114bまでの伝送路中の駆動電極および検出電極の平均実効長がさらに短くなる。その結果、駆動電極の抵抗Rd、検出電極の抵抗Rsおよび駆動電極の浮遊容量Csd、検出電極の浮遊容量Cssの平均実効値が分割されていない電極を有するタッチパネル装置に比べてさらに小さくなる。これにより、伝送路のカットオフ周波数fcを、電極を分割しない場合のカットオフ周波数fcに比べてさらに高くすることができる。
 なお、変形例4同様に、交流信号源、駆動電極切替スイッチおよび検出電極切替スイッチを1系統とし、分割された駆動電極および検出電極をそれぞれ切り替えてもよい。更に、変形例4同様に、検出電極Yn1(1≦n≦6)に対向している駆動電極(図14においては、Xn1(1≦n≦3)のうちの1つとXn2(1≦n≦3)のうちの1つとのペア)の内の1つの駆動電極と、検出電極Yn2(1≦n≦6)に対向している駆動電極(図14においては、Xn1(4≦n≦6)のうちの1つとXn2(4≦n≦6)のうちの1つとのペア)の内の1つの駆動電極とに、交流信号源110a、110bからの交流信号が印加されるように駆動電極切替スイッチ112a、112bが制御される構成としても良い。
 上記いずれの変形例でも、短軸の電極(X電極)を駆動電極とした場合を例示しているが、長軸の電極(Y電極)を駆動電極としてもよい。Y電極を駆動電極とする場合は、駆動電極の抵抗Rdおよび浮遊容量CsdがX電極を駆動電極する場合と比較して大きくなるので、電極を分割する効果はより大きくなる。
 (変形例6)
 図15Aは、実施の形態2のタッチパネル装置の変形例6の構成図である。本変形例は、2つの検出電極に接続された差動増幅器により交流信号を検出する。なお、図15Aでは選択された電極のみを実線で示し、選択されなかった電極は破線で示している。
 図15Aは、図10に示す変形例2の検出に関するものである。差動増幅器126は非反転入力端子(+)と反転入力端子(-)と出力端子とを有し、非反転入力端子に入力された信号から反転入力端子に入力された信号を引いて得られた差を出力端子から出力する。駆動電極X3が駆動電極X31と駆動電極X32に分割されている。駆動電極X32と交差する検出電極Y2からの検出信号は差動増幅器126の非反転入力端子に接続されている。一方、駆動電極X31と交差する検出電極Y4からの検出信号が差動増幅器126の反転入力端子に接続されている。差動増幅器126は、検出電極Y2の検出信号と検出電極Y4の検出信号の差分を検出回路114へ出力する。これにより、検出電極Y2および検出電極Y4が拾うLCD107等からの同相ノイズを除去することができ、タッチパネル装置2の検出感度を高めることができる。なお、図15Aにおいて、検出電極Y2、Y4のどちらにタッチがあったかについての検出は、差動増幅器126の検出信号の極性により特定することが可能である。検出対象物Fにより近い検出電極から出力される信号の電圧は図2Eに示すように低くなる。したがって、図15Aに示す回路では、差動増幅器126から出力された信号が正でありかつその信号の絶対値が所定の閾値以上である場合には、検出電極Y4の近くにタッチされたと検出回路114は判定できる。また、差動増幅器126から出力された信号が負でありかつその信号の絶対値が所定の閾値以上である場合には検出電極Y2の近くにタッチされたと検出回路114は判定できる。差動増幅器126から出力された信号の絶対値が所定の閾値未満である場合には検出電極Y2、Y4のいずれの近くにもタッチされていないと検出回路114は判定できる。
 (変形例7)
 図15Bは、実施の形態2のタッチパネル装置の変形例7の構成図である。図15Bは、図13に示した変形例4の検出に関するものである。検出電極Y2が2つの検出電極Y21および検出電極Y22に分割されている。駆動電極X5と交差する検出電極Y22からの検出信号が差動増幅器126の非反転入力端子に接続されている。一方、駆動電極X5と交差しない検出電極Y21からの検出信号は差動増幅器126の反転入力端子に接続されている。差動増幅器126は、検出電極Y22の検出信号と検出電極Y21の検出信号の差分を検出回路114へ出力する。これにより、検出電極Y21、Y22が拾うLCD107等からの同相ノイズを除去することができ、タッチパネル装置2の検出感度を高めることができる。なお、図15Bにおいて、検出電極Y21、Y22のどちらにタッチがあったかについての検出は、差動増幅器126の検出信号の極性により特定することが可能である。図15Aに示す回路と同様に、図15Bに示す回路では、差動増幅器126から出力された信号が正でありかつその信号の絶対値が所定の閾値以上である場合には、検出電極Y21の近くにタッチされたと検出回路114は判定できる。また、差動増幅器126から出力された信号が負でありかつその信号の絶対値が所定の閾値以上である場合には検出電極Y22の近くにタッチされたと検出回路114は判定できる。差動増幅器126から出力された信号の絶対値が所定の閾値未満である場合には検出電極Y21、Y22のいずれの近くにもタッチされていないと検出回路114は判定できる。
 変形例6、7において、差動増幅器126の反転入力端子と非反転入力端子に接続される検出電極は図15Aと図15Bに示す検出電極と逆であっても同様にタッチされた位置に近い検出電極を検出することができる。
 (実施の形態3)
 図16と図17は実施の形態3におけるタッチパネル装置3の構成図である。図16において、図3に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態3におけるタッチパネル装置3では、実施の形態1と異なり、1つの駆動電極の両端から交流信号が入力される。
 図16では、駆動電極X3と検出電極Y5が選択された状態(交差点P35のタッチを検出する状態)で、1つの交流信号源110により駆動電極X3の一方の端部Pe1および他方の端部Pe2から交流信号が入力されている。ここで、駆動電極X3の両端(端部Pe1および端部Pe2)は電気的に接続されている。すなわち、駆動電極切替スイッチの駆動電極X3と電気的に接続される一方の端子は、駆動電極X3のY軸方向の2つの端部と電気的に短絡状態で接続されている。この場合、交流信号源110から検出回路114まで交流信号が通過する経路としては、図16に示すような経路131および経路132が存在する。経路131は、駆動電極X3の端部Pe1、交差点P35を経由して検出回路114に至る経路である。経路132は、駆動電極X3の端部Pe2、交差点P35を経由して検出回路114に至る経路である。ここで、経路131に含まれる駆動電極X3の長さは経路132に含まれる駆動電極X3の長さより短くなる。従って、経路131に含まれる駆動電極X3の抵抗Rd1は、経路132に含まれる駆動電極X3の抵抗Rd2よりも小さい。したがって、より大きな交流信号電流が経路131を流れることになる。
 図17では、駆動電極X3と検出電極Y2が選択された状態(交差点P32のタッチを検出する状態)で、1つの交流信号源110から駆動電極X3の一方の端部Pe1および他方の端部Pe2から交流信号が入力されている。ここで、駆動電極X3の2つの端部(端部Pe1および端部Pe2)は電気的に短絡状態で接続されている。この場合、交流信号源110から検出回路114まで交流信号電流が流れる経路としては、経路133および経路134が存在する。経路133は、駆動電極X3の端部Pe1、交差点P32を経由して検出回路114に至る経路である。経路134は、駆動電極X3の端部Pe2、交差点P32を経由して検出回路114に至る経路である。ここで、経路134に含まれる駆動電極X3の長さは経路133に含まれる駆動電極X3の長さより短くなる。従って、経路134に含まれる駆動電極X3の抵抗Rd4は、経路133に含まれる駆動電極X3の抵抗Rd3よりも小さい。したがって、より大きな交流信号電流が経路134を流れることになる。
 このように、1つの駆動電極の両端を電気的に接続し、両端から交流信号電圧を印加すると、交流信号源110から検出回路114までのより短い経路(より抵抗の小さい経路)を通って、より多くの交流信号電流が流れる。したがって、駆動電極の一方の端部Pe1のみから交流信号電圧を印加する場合に比べて、伝送路の実効抵抗を小さくすることができるので、伝送路のカットオフ周波数fcを高くすることが可能となる。同様に、伝送路の実効抵抗を小さくすることができるので、交流信号の伝送ロスを低減でき、低消費なタッチパネル装置3を実現できる。
 図16と図17に示すタッチパネル装置3では、1つの駆動電極の両端から交流信号が入力されるが、同様の思想で、1つの検出電極の両端から検出信号を出力しても、検出電極の抵抗を下げることができ、カットオフ周波数fcを高くすることができる。
 図18と図19は実施の形態3における他のタッチパネル装置3Aの構成図である。図18と図19において、図3に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図18に示すタッチパネル装置3Aでは、駆動電極X2と検出電極Y2が選択された状態(交差点P22のタッチを検出する状態)で、交流信号源110から駆動電極X2へ交流信号が入力され、検出電極Y2の一方の端部Ps1および他方の端部Ps2が1つの検出回路114に接続されている。ここで、検出電極Y2の両端(端部Ps1および端部Ps2)は電気的に接続されている。すなわち、検出電極切替スイッチの検出電極Y2と電気的に接続される一方の端子は、検出電極Y2のX軸方向の両端部と電気的に短絡状態で接続されている。この場合、交流信号源110から検出回路114まで交流信号電流が流れる経路としては、経路135および経路136が存在する。経路135は、交流信号源110、交差点P22、端部Ps1を経由して検出回路114に至る経路である。経路136は、交流信号源110、交差点P22、端部Ps2を経由して検出回路114に至る経路である。ここで、経路135に含まれる検出電極Y2の長さは経路136に含まれる検出電極Y2の長さより短くなる。従って、経路135に含まれる検出電極Y2の抵抗Rs1は、経路136に含まれる検出電極Y2の抵抗Rs2よりも小さい。したがって、より多くの交流信号電流が経路135を流れることになる。
 一方、図19では、駆動電極X5と検出電極Y2が選択された状態(交差点P25のタッチを検出する状態)で、交流信号源110から駆動電極X5へ交流信号が入力され、検出電極Y2の一方の端部Ps1および他方の端部Ps2を1つの検出回路114に接続されている。ここで、検出電極Y2の両端(端部Ps1および端部Ps2)は電気的に接続されている。この場合、交流信号源110から検出回路114まで交流信号電流が流れる経路は、経路137および経路138が存在する。経路137は、交流信号源110、交差点P25、端部Ps1を経由して検出回路114に至る経路である。経路138は、交流信号源110、交差点P25、端部Ps2を経由して検出回路114に至る経路である。ここで、経路138に含まれる検出電極Y2の長さは経路137に含まれる検出電極Y2の長さより短くなる。従って、経路138に含まれる検出電極Y2の抵抗Rs4は、経路137に含まれる検出電極Y2の抵抗Rs3よりも小さい。したがって、より多くの交流信号電流は経路138を流れることになる。
 このように、1つの検出電極の両端を電気的に接続し、この両端から交流信号を出力すると、交流信号源から検出回路までのもっとも短い経路(伝送抵抗の小さい経路)を通って交流信号電流は流れる。したがって、検出電極の一方の端部Ps1のみから交流信号電流を取り出す場合に比べて、伝送路の実効抵抗を小さくすることができるので、伝送路のカットオフ周波数fcを高くすることが可能となる。同様に、伝送路の実効抵抗を小さくすることができるので、交流信号の伝送ロスを低減でき、低消費なタッチパネル装置3Aを実現できる。
 (実施の形態4)
 図20Aは実施の形態4におけるタッチパネル装置1000の断面模式図である。図20Bはタッチパネル装置1000の信号の波形を示す図である。図20Aにおいて、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態4では、LCD107等から発生するノイズを効率よく遮蔽する。
 図20Aに示すようにタッチパネル100にはLCD107と電極層108との間にシールド層106が配置されている。電極層108の近くにシールド層106が配置されていると、駆動電極104および検出電極102と、シールド層106との間に浮遊容量(図5Aの浮遊容量Cs3、Cs6)が発生し、伝送路のカットオフ周波数fcが下がる。実施の形態4におけるタッチパネル装置1000は、シールド層106とグランドとの間に接続されて制御回路115により制御される接地スイッチSW10を更に備える。接地スイッチSW10の制御により、LCD107等からのノイズを遮蔽しつつ、上記浮遊容量を低減することができる。
 LCD107では、自身の損傷を防ぐために、LCD107の駆動信号の極性を周期的に反転している。この極性を反転する時の所定の期間Tn(以下、ノイズ期間Tnという)にスパイク状のノイズが発生する。ノイズ期間Tnは、画像を表示する画像表示フレーム期間T(例えば、1/60Hz)のうちの所定の期間である。タッチパネル100の駆動電極104および検出電極102がこのノイズを拾うと誤検出の原因となる。LCD107はノイズ期間Tnでは、それ以外の期間より大きいノイズを発生する。
 図20Bに示すように、ノイズ期間Tnの間はシールド層106をグランドに接続し、ノイズ期間Tnを除く期間の一部または全部の期間はシールド層106をグランドから切り離すように制御回路115が接地スイッチSW10を制御する。
 このような制御をすることにより、LCD107から発生するノイズが駆動電極104および検出電極102に飛び込むのを遮蔽するとともに、駆動電極104および検出電極102とシールド層106との間の浮遊容量を低減することが可能となる。
 また、接地スイッチSW10を制御してシールド層106をグランドと接続しているノイズ期間Tnは、浮遊容量が大きくなってカットオフ周波数が下がるので、制御回路115はノイズ期間Tnだけ交流信号の周波数を低下させてカットオフ周波数以下となり、ノイズ期間Tn以外の期間での周波数より下げるように交流信号源110を制御してもよい。
 図20Cは実施の形態4における他のタッチパネル装置1000Aの断面模式図である。図20Cにおいて、図20Aに示すタッチパネル装置1000と同じ部分には同じ参照番号を付す。図20Cに示すタッチパネル装置1000Aは、インダクタンス素子111の代わりに、インダクタンスを変えられる可変インダクタンス素子111Vを備える。タッチパネル装置1000Aでは、交流信号の周波数を低くする際に、制御回路115は共振周波数を低くするように可変インダクタンス素子111Vのインダクタンスを切り替える。具体的には、制御回路115はノイズ期間Tnでの可変インダクタンス素子111Vのインダクタンスをノイズ期間Tn以外の期間より大きくして、接地スイッチSW10が導通することで浮遊容量が大きくなっても、共振周波数を交流信号の周波数に一致させることができる。これにより高感度なタッチパネル装置1000Aを実現できる。可変インダクタンス素子111Vは、例えば、制御回路115により選択される複数のインダクタンス素子により構成することができる。もしくは、可変インダクタンス素子111Vは、直列に接続された複数のインダクタンス素子と、それらのインダクタンス素子にそれぞれ並列接続された複数のスイッチとで構成することもできる。
 (実施の形態5)
 図21は実施の形態5におけるタッチパネル装置1005の構成図である。図21において、図3に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態5におけるタッチパネル装置1005は、LCD107(図1)等から発生するノイズを効率よく遮蔽する。
 図3に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1では、タッチパネル100において選択されていない電極(駆動電極および検出電極)はグランドに接続されて、LCD107等からのノイズが選択された電極に影響を与えるのを防止している。しかしながら、選択された電極の周囲の電極がグランドに接続されている状態では、選択された電極と周囲の電極との間の浮遊容量Cs1、Cs2、Cs4、Cs5(図5A)が大きくなり、交流信号源110から検出回路114までの伝送路のカットオフ周波数fcが低くなる。その結果、交流信号源110から入力された交流信号の減衰量が大きくなり、タッチパネル100の検出感度が低下する。
 実施の形態5におけるタッチパネル装置1005では、制御回路115は選択電極との間の浮遊容量が最も大きい選択電極に隣り合う電極のみをグランドと交流信号源110と検出回路114とから切り離して開放し、選択電極とそれに隣り合う電極選択電極以外の電極をグランドに接続するように、駆動電極切替スイッチ112および検出電極切替スイッチ113を制御する。例えば、図21に示すように、或る駆動電極X3と或る検出電極Y3が選択された状態では、制御回路115は或る駆動電極X3に隣り合う別の駆動電極X2、X4および或る検出電極Y3に隣り合う別の検出電極Y2、Y4をグランドから切り離して開放し、駆動電極X1、X5、X6および検出電極Y1、Y5、Y6をグランドに接続するように駆動電極切替スイッチ112および検出電極切替スイッチ113を制御する。
 このような制御により、カットオフ周波数fcの低下を防ぎ、かつLCD107等からのノイズの遮蔽を両立させることが可能となり、検出感度の高いタッチパネル装置1005を実現できる。更に、選択電極に近接した電極がグランドから切り離されるので、選択電極から放射される電磁界強度が大きくなり、より遠方の検出対象物の検知が可能となる。
 なお、グランドから切り離す電極は駆動電極および検出電極の両方である必要はなく、少なくとも一方の電極であってもよい。また、図20Aと図20Cに示す実施の形態4におけるタッチパネル装置1000、1000Aと同様に、制御回路115はノイズ期間Tnの間は選択電極以外をグランドに接続し、ノイズ期間Tnを除く期間の一部または全部で選択電極に隣り合う電極をグランドと切り離すようにしてもよい。また、グランドとの接続を切り離す電極は、隣り合う電極のみでなく、さらに選択電極から離れた電極をグランドから切り離してもよい。
 (実施の形態6)
 実施の形態6におけるタッチパネル装置6について図22~図24Bを用いて説明する。実施の形態1~5におけるタッチパネル装置は、相互容量型のタッチパネル装置であるが、実施の形態6におけるタッチパネル装置は自己容量型のタッチパネル装置である。
 まず自己容量型のタッチパネル装置の動作原理を簡単に説明する。相互容量型が格子状に配列された駆動電極と検出電極の交差部の相互容量の変化を検出するのに対して、自己容量型は1つの電極が駆動電極と検出電極の役割を果たし、電極自身とグランド間の静電容量(自己容量)の変化を検出するものである。
 図22は、実施の形態6におけるタッチパネル装置6に搭載されるタッチパネル200の断面模式図である。図22において、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル100と同じ部分には同じ参照番号を付す。タッチパネル200は自己容量型のタッチパネルであり、相互容量型のタッチパネル100とほぼ同様の構造を有する。タッチパネル200は、図22に示すように、絶縁層であるガラス層103と、ガラス層103を挟んで互いに対向するY電極202とX電極204とを備える。ガラス層103とY電極202とX電極204は電極層208を構成する。Y電極202とX電極204は互いに直角に延びるように格子状に配列されている。それぞれの電極には、交流信号源から交流信号である駆動電圧Vsが印加され、各電極の自己容量の変化を交流信号電圧の変化として検出する。Y電極202はX電極204に比べて保護層101の近くに位置する。X電極204、Y電極202はともに同じ原理で動作するので、以下、保護層101すなわち表面により近いY電極202について説明する。
 図23Aから図23Dは自己容量型のタッチパネル装置6の動作原理を説明する図である。図23Aはタッチパネル装置6のタッチパネル200の電極層208の断面模式図である。図23Bは図23Aに示すタッチパネル200の等価回路図である。図23CはY電極202に印加される駆動電圧Vsの波形を示す。図23Dは操作者の指等の検出対象物Fのタッチが無い場合の検出電圧Vd3の波形および、タッチがある場合の検出電圧Vd4の波形を示す。
 Y電極202とグランドの間には浮遊容量Csyが存在している。この状態で、検出対象物Fがタッチパネル200の表面にタッチするとY電極202と検出対象物Fとの間で静電容量Ceyが発生する。静電容量Ceyにより、浮遊容量Csyに充電された電荷の一部が指を通してグランドに逃げるので、検出電圧Vd4は、タッチのない場合の検出電圧Vd3より小さくなる。従って、予め設定した閾値電圧Vthと検出電圧Vdを比較することで、タッチパネル200へのタッチを検出することが可能となる。X電極204もY電極202と同様に動作する。
 図24Aは、実施の形態6におけるタッチパネル装置6の構成図である。図24Aに示すように、タッチパネル装置6は、タッチパネル200と、交流信号源210a、210bと、X電極切替スイッチ212aと、Y電極切替スイッチ212bと、検出回路214a、214bと、制御回路215とを備える。
 図24Aにおいて、タッチパネル200の長手方向をX軸、X軸に直交する方向をY軸とする。タッチパネル200は、複数のX電極204(第1の電極)と、複数のY電極202(第2の電極)から構成される。複数のX電極204は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、Y軸方向(第2の方向)に延在する。複数のY電極202は、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在する。説明を簡単にするために本実施の形態では、X電極204は6本のX電極XS1~XS6から構成され、Y電極202は6本のY電極YS1~YS6から構成されているものとする。X電極XS1~XS6はY電極YS1~YS6と直角に延びてガラス層105を介して互いに対向するように格子状に配列されている。
 交流信号源210aは、インダクタンス素子211aを介してX電極切替スイッチ212a(第1の電極切替スイッチ)および検出回路214aに接続されている。X電極切替スイッチ212aはX電極XS1~XS6に接続されている。交流信号源210bはインダクタンス素子211bを介してY電極切替スイッチ212b(第2の電極切替スイッチ)および検出回路214bに接続されている。Y電極切替スイッチ212bはY電極YS1~YS6に接続されている。
 X電極切替スイッチ212aおよびY電極切替スイッチ212bは、制御回路215により制御される。X電極切替スイッチ212aおよびY電極切替スイッチ212bの構成および動作は、実施の形態1の駆動電極切替スイッチ112および検出電極切替スイッチ113と同様に動作する。
 タッチパネル装置6においては、X電極XS1~XS6とグランドとの間には浮遊容量Csxが存在する。交流信号源210aから検出回路214aまでの伝送路の直列共振回路の共振周波数fresxは、インダクタンス素子211aのインダクタンスLaの値と浮遊容量Csxとで決まり、(数3)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 従って、交流信号源210aから周波数fresxの交流信号電圧を印加すると共振電流が流れ、実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じようにタッチパネル装置6の検出感度を高くすることができる。
 また、交流信号源210aから検出回路214aまでの伝送路のカットオフ周波数fcxは、X電極XS1~XS6の抵抗Rxと、浮遊容量Csxとの積で決まる時定数(Rx×Csx)の逆数に比例する。すなわち、カットオフ周波数fcxは(数4)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 従って、X電極XS1~XS6を含む伝送路のカットオフ周波数fcxを高くするためには、抵抗Rxおよび浮遊容量Csxの少なくとも一方を小さくする必要がある。
 同様に、Y電極YS1~YS6とグランドとの間には浮遊容量Csyが存在する。交流信号源210bから検出回路214bまでの伝送路の直列共振回路の共振周波数fresyは、インダクタンス素子211bのインダクタンスLbの値と浮遊容量Csyとで決まり、(数5)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 従って、交流信号源210bから周波数fresyの交流信号電圧を印加すると共振電流が流れ、実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じようにタッチパネル装置6の検出感度を高くすることができる。
 また、交流信号源210bから検出回路214bまでの伝送路のカットオフ周波数fcyは、Y電極YS1~YS6の抵抗Ryと、浮遊容量Csyとの積で決まる時定数(Ry×Csy)の逆数に比例する。すなわち、カットオフ周波数fcyは(数6)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 従って、Y電極YS1~YS6を含む伝送路のカットオフ周波数fcyを高くするためには、抵抗Ryおよび浮遊容量Csyの少なくとも一方を小さくする必要がある。
 このように、実施の形態6によれば、自己容量型のタッチパネル装置6でも、交流信号源と電極間にインダクタンス素子を接続することで、共振回路を構成し、電極に共振電流を流すことによって、電極周囲の電界強度を高めることができ、検出感度を向上させることが可能となる。
 また、上述したように、自己容量型のタッチパネル装置は、相互容量型のタッチパネル装置と検出原理は異なるが、伝送路の共振周波数を決める要因、カットオフ周波数を決める要因、LCDからのノイズの影響等は相互容量型のタッチパネル装置と同様である。従って、実施の形態1~実施の形態5におけるタッチパネル装置の技術は、実施の形態6におけるタッチパネル装置6にも同様に適用でき、同様の効果を有する。
 図24Bは実施の形態6における他のタッチパネル装置6Aの構成図である。図24Bにおいて、図24Aに示すタッチパネル装置6と同じ部分には同じ参照番号を付す。タッチパネル装置6Aは図24Aに示すタッチパネル装置6のインダクタンス素子211a、211bの代わりにインダクタンス素子211a-1~211a-6、211b-1~211b-6を備え、X電極切替スイッチ1212aとY電極切替スイッチ1212bとを更に備える。図8に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1004と同様に、交流信号が入力されるX電極XS1~XS6とX電極切替スイッチ212aとの間にインダクタンス素子211a-1~211a-6がそれぞれ直列に接続され、交流信号が入力されるY電極YS1~YS6とY電極切替スイッチ212bとの間にインダクタンス素子211b-1~211b-6がそれぞれ直列に接続されている。X電極切替スイッチ1212aはX電極切替スイッチ212aと同様に、X電極XS1~XS6を順次検出回路214aに接続し、Y電極切替スイッチ1212bはY電極切替スイッチ212bと同様に、Y電極YS1~YS6を順次検出回路214bに接続する。詳細には、X電極切替スイッチ212aがインダクタンス素子211a-m(1≦m≦6)を交流信号源210aに接続しているときに、X電極切替スイッチ1212aはX電極XSmを検出回路214aに接続する。また、Y電極切替スイッチ212bがインダクタンス素子211b-n(1≦n≦6)を交流信号源210bに接続しているときに、Y電極切替スイッチ1212bはY電極YSnを検出回路214bに接続する。この動作により、X電極XS1~XS6とY電極YS1~YS6のそれぞれに対して図24Aに示すタッチパネル装置6と同様の回路を形成でき、検出対象物Fがタッチパネル200にタッチした位置を高感度に且つ高精度に検出することができる。
 (実施の形態7)
 図25Aは実施の形態7におけるタッチパネル装置1007の断面模式図である。図25Aにおいて、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図25Aに示すタッチパネル装置1007は、実施の形態1におけるタッチパネル装置1の駆動電極104の入力側とグランドとの間に直列に接続されたインダクタンス素子140を更に備える。すなわち、駆動電極104のインダクタンス素子111と電気的に接続されている一方の端部とグランドとの間にインダクタンス素子140が直列に接続されている。ここで、交流信号源110の交流信号の周波数において、インダクタンス素子140と駆動電極104の浮遊容量Csdとが共振するように、インダクタンス素子140のインダクタンスを選択することで、駆動電極104の浮遊容量Csdを見かけ上小さくすることができる。これにより、駆動電極のカットオフ周波数を上げることが可能となり、インダクタンス素子111のインダクタンスを小さくすることができる。これにより、インダクタンス素子111における抵抗ロスを低減でき、タッチパネル装置1007の感度を高めることができる。
 図25Bは実施の形態7における他のタッチパネル装置1007Aの断面模式図である。図25Bにおいて、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図25Bに示すタッチパネル装置1007Aは、実施の形態1におけるタッチパネル装置1の駆動電極104の出力側の端部とグランドとの間に直列に接続されたシャント用のコンデンサ141を更に備える。すなわち、インダクタンス素子111と電気的に接続される駆動電極104の延在する方向の少なくとも一方の端部とグランドの間にコンデンサ141が直列に接続されている。これにより、駆動電極104の共振周波数を下げることが可能となり、結果、インダクタンス素子111のインダクタンスを低減させることができる。これにより、インダクタンス素子111における抵抗ロスを低減でき、タッチパネル装置1007Aの感度を高めることができる。
 (実施の形態8)
 図26は実施の形態8におけるタッチパネル装置のタッチパネル221の構成図である。図26において、図24Aに示す実施の形態6におけるタッチパネル装置6のタッチパネル200と同じ部分には同じ参照番号を付す。一般的に長軸の電極(図26ではY電極)は、短軸の電極(図26ではX電極)に比べて抵抗が大きくなる。図26に示すタッチパネル221では、長軸の電極の延びるX軸の方向と直角の方向の幅W1を、短軸の電極の延びるY方向と直角の方向の幅W2よりも広くする。これにより、交流信号源から検出器までの伝送路のカットオフ周波数を高くすることができる。
 図27は実施の形態8における他のタッチパネル装置のタッチパネル222の構成図である。図26において、図22と図24Aに示す実施の形態6におけるタッチパネル装置6のタッチパネル200と同じ部分には同じ参照番号を付す。一般的にシールド層106により近い電極(図27ではX電極)は、シールド層106からより遠い電極(図27ではY電極)に比べてシールド層106との浮遊容量が大きくなる。図27に示す実施の形態8におけるタッチパネル222では、シールド層106から近いX電極の延びるY軸の方向と直角の方向の幅W4をシールド層106から遠いY電極の延びるX軸の方向と直角の方向の幅W3よりも広くすることが好ましい。これにより、シールド層106から近いX電極の抵抗を下げることができ、交流信号源から検出器までの伝送路のカットオフ周波数を高くすることができる。
 なお、図25Aから図27に示す実施の形態7、8におけるタッチパネル装置の構成は、実施の形態1~6におけるタッチパネル装置の全てに適用でき、同じ効果を有する。
 (実施の形態9)
 図28は実施の形態9におけるタッチパネル装置の構成図である。図28において、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。図28に示すタッチパネル装置1009は実施の形態1におけるタッチパネル100の代わりにタッチパネル1019を備える。タッチパネル1019では駆動電極X1~X6の延びる方向は検出電極Y1~Y6の延びる方向と直角ではない。しかし、実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同様に、駆動電極X1~X6が検出電極Y1~Y6に対向する交差部のうち、検出対象物Fがタッチした交差部を高感度に検出することができ、同様の効果を有する。
 なお、図1に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1では、タッチパネル100は1つのみの駆動電極X1と、駆動電極X1に対向する1つのみの検出電極Y1とを備えてもよい。このタッチパネル装置は検出対象物がタッチパネル100にタッチしたか否かを高感度に検出するタッチセンサとして用いることができ、実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同様の効果を有する。
 なお、実施の形態9におけるタッチパネル装置の構成は、実施の形態1~8におけるタッチパネル装置の全てに適用でき、同じ効果を有する。
 以上説明したように、実施の形態1~8におけるタッチパネル装置は、簡単な構成で検出位置精度および検出感度をともに高くすることが可能である。
 なお、上記実施の形態では、タッチパネル100、200にはLCD107が装着される。タッチパネル表面に画像を表示せずにタッチ検出する用途ではLCD107は必ずしも不可欠な構成部品ではない。
 また、上記実施の形態では、駆動電極104、検出電極102、X電極204およびY電極202は、略等間隔で配列されているが、必ずしも等間隔で配列されていなくてもよく、位置により異なった間隔で配列されていてもよい。例えば、タッチパネル100で、指が頻繁にタッチされる領域が特定されていれば、その領域の電極102、104の間隔を他の領域より狭く配置することで、タッチ位置の分解能を高めることができる。
 また、上記実施の形態では、制御回路115、215は駆動電極切替スイッチ112、検出電極切替スイッチ113、X電極切替スイッチ212aおよびY電極切替スイッチ212bを順次切り替えるが、電極の切り替えは必ずしも順次行われていなくてもよく、1本以上の電極を飛ばしながら切り替えてもよい。
 また、制御回路115、215は複数の電極を同時に選択するように電極切替スイッチ112、113、212a、212bを切り替えてもよい。
 例えば、図3に示すタッチパネル装置1では、制御回路115は、複数の駆動電極X1~X6のうち互いに隣り合う複数の駆動電極X1、X2を同時にインダクタンス素子111に接続維持し、その後、駆動電極X1をインダクタンス素子111から切り離して互いに隣り合う駆動電極X2、X3を同時にインダクタンス素子111に接続維持するように駆動電極切替スイッチ112を制御してもよい。これにより、タッチパネル装置1の感度を上げることができる。図8に示すタッチパネル装置1004も同様に動作させても良い。
 また、図24Aに示すタッチパネル装置6では、複数のX電極XS1~XS6のうち互いに隣り合う複数のX電極XS1、XS2を同時にインダクタンス素子211aに接続維持して複数のY電極YS1~YS6のうち互いに隣り合う複数のY電極YS1、YS2を同時にインダクタンス素子211bに接続維持し、その後、電極XS1、YS1をインダクタンス素子211a、211bから切り離して互いに隣り合う複数のX電極XS2、XS3を同時にインダクタンス素子211aに接続して互いに隣り合う複数のY電極YS2、YS3を同時にインダクタンス素子211bに接続するように電極切替スイッチ212a、212bを制御してもよい。これにより、タッチパネル装置6の感度を上げることができる。図24Bに示すタッチパネル装置6Aも同様に動作させても良い。
 上記において、同時に選択される複数の電極は互いに隣り合っていなくてもよい。
 また、上記実施の形態では、検出回路114、214は、検出電極102、Y電極202から交流信号を入力して電極間または電極とグランドとの間の静電容量の変化を検出するが、必ずしも交流信号でなくてもよく、直流信号など他の信号であってもよい。
 また、実施の形態2では、駆動電極104および検出電極102は、それぞれの電極が延在する方向の略中央部において電極を分割されるが、必ずしも電極の略中央部で電極を分割する必要はなく、電極の延在する方向における略中央部以外の任意の位置で電極を分割してもよい。また、タッチパネルの使用状態等を勘案し、各電極において分割位置が異なっていても良い。これにより、例えば駆動電極を分割した場合、交流信号が駆動電極を伝送する際に、駆動電極において損失されるエネルギー損失量を最大限抑圧でき、高感度なタッチパネル装置を実現できる。更に、上記実施の形態においては、電極を2つに分割するが、3つ以上の電極に分割しても、同様の効果が得られる。
 尚、上記のすべての実施の形態におけるタッチパネル装置において、交流信号として矩形波を用いてもよい。各電極の共振周波数は、電極ごとにばらつく場合がある。この場合には、交流信号として正弦波を採用した場合、交流信号の周波数と各電極の共振周波数とが大きく異なり、感度の低い電極が発生する恐れがある。そこで、正弦波より広い周波数占有帯域を有する矩形波を交流信号として用いる事により、各電極の共振周波数がばらついたとしても、交流信号の周波数と各電極の共振周波数とが大きく異なることを防ぐことができる。
 尚、相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置は、駆動電極(第1の電極)104と検出電極(第2の電極)102とを有するタッチパネル100と、所定の周波数の交流信号を駆動電極104に入力する交流信号源110と、交流信号源110と駆動電極104との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子111と、検出回路114とを備える。検出回路114は、検出対象物がタッチパネル100の表面にタッチした際の駆動電極104と検出電極102の間の静電容量の変化を検出電極102から出力される信号の変化により検出してもよい。尚、駆動電極104と検出電極102とは、相互に、直流的に絶縁された状態で配置されている。
 例えば、実施の形態1~5に示したタッチパネル装置では、駆動電極104は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、X軸方向と直交するY軸方向(第2の方向)に延在しており、検出電極102(第2の電極)は、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在している。しかし、駆動電極104および検出電極102の構成はこれに限られる必要は無く、駆動電極104および検出電極102は任意の方向に配列および延在していてもよい。実施の形態1~5におぇるタッチパネル装置の効果は、駆動電極104および検出電極102の配列方向および延在方向が任意であっても同様に発揮される。尚、駆動電極104および検出電極102が任意の方向に配列および延在されている構成において、駆動電極104及び検出電極102とは、複数の電極から構成されている場合だけでなく、1つの電極から構成される場合も含んでいる。
 また、上述の通り、駆動電極104および検出電極102の配列方向および延在方向が任意方向であった場合に、駆動電極104(第1の電極)と検出電極102(第2の電極)とは共にタッチパネル100の同一層に形成される構成であってもよい。例えば、駆動電極104および検出電極102が相互に交差しないように、駆動電極104および検出電極102の配列方向、延在方向が決定されている場合には、タッチパネル100の同一層に駆動電極104および検出電極102の両方が形成されていても、相互に短絡することはない。このように、駆動電極104および検出電極102の両方の電極をタッチパネル100の同一層に形成する事により、タッチパネル100の薄型化や製造プロセスの簡易化を図ることができる。
 尚、相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置は、タッチパネル100と交流信号源110とインダクタンス素子111と検出回路114とを備える。タッチパネル100は、第1の方向に任意の間隔で配列され、第1の方向と異なる第2の方向へ延在する駆動電極104(第1の電極)と、第3の方向に任意の間隔で配列され、第3の方向と異なり且つ第2の方向と立体交差する第4の方向へ延在し、駆動電極104と絶縁層を挟んで対向配置された検出電極102(第2の電極)とを有する。交流信号源110は、所定の周波数の交流信号を駆動電極104に入力する。インダクタンス素子111は交流信号源110と駆動電極104との間に電気的に直列接続されている。検出回路114は、検出対象物がタッチパネル100の表面にタッチした際の駆動電極104と検出電極102の交差部の静電容量の変化を検出電極102から出力される信号の変化により検出する。例えば、実施の形態1~5に示したタッチパネル装置では、駆動電極104は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、X軸方向と直交するY軸方向(第2の方向)に延在しており、検出電極102(第2の電極)は、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在しているが、駆動電極104および検出電極102の構成はこれに限られる必要は無い。具体的には、駆動電極104の延在方向(第2の方向)と検出電極102の延在方向(第4の方向)とが立体交差する関係であり、且つ、第1の方向と第2の方向が異なり、且つ、第3の方向と第4の方向とが異なるという条件を満たしさえすれば、第1、2、3、4の方向は自由に選択することができる。例えば、第1の方向と第3の方向とが同一方向でも良いし、または、第1の方向と第4の方向とが同一方向でもよいし、または、第2の方向と第3の方向とが同一方向でもよい。第1、2、3、4の方向がこのような関係であったとしても、実施の形態1~5におけるタッチパネル装置の効果は同様に発揮される。
 尚、上記の相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態におけるタッチパネル装置において、駆動電極104(第1の電極)と検出電極102(第2の電極)とは共に複数の電極で構成されていてもよい。そのタッチパネル装置は、複数の駆動電極104の中から、交流信号が入力される電極を選択する駆動電極切替スイッチ112(第1の電極切替スイッチ)と、複数の検出電極102の中から出力される信号が検出回路114において検出される電極を選択する検出電極切替スイッチ113(第2の電極切替スイッチ)と、駆動電極切替スイッチ112と検出電極切替スイッチ113を制御する制御回路115とを備えた構成であっても良い。つまり、駆動電極切替スイッチ112は、複数の駆動電極104の中から交流信号が入力される電極を選択する機能を有しており、検出電極切替スイッチ113は、複数の検出電極102の中から、出力される信号が検出回路114において検出される電極を選択する機能を有していれば、上記の相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態におけるタッチパネル装置の効果を発揮する事ができる。
 自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置は、X電極204(第1の電極)とY電極202(第2の電極)とを有するタッチパネル200と、所定の周波数の交流信号をX電極204およびY電極202にそれぞれ入力する交流信号源210a、210bと、交流信号源210aとX電極204との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子211aと、検出回路114a、114bとを備える。検出回路114a、114bは検出対象物がタッチパネル200の表面にタッチした際のX電極204とグランドとの間の静電容量の変化またはY電極202とグランドとの間の静電容量の変化をX電極204とY電極202とから出力される信号の変化により検出する。例えば、実施の形態6におけるタッチパネル装置6では、X電極204は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、X軸方向と直交するY軸方向(第2の方向)に延在しており、Y電極202(第2の電極)は、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在しているが、X電極204およびY電極202の構成はこれに限られる必要は無く、X電極204およびY電極202は任意の方向に配列および延在していてもよい。実施の形態6におけるタッチパネル装置6の効果は、X電極204およびY電極202の配列方向および延在方向が任意であっても同様に発揮される。尚、X電極204およびY電極202が任意の方向に配列および延在されている構成において、X電極204及びY電極202とは、複数の電極から構成されている場合だけでなく、1つのみの電極から構成される場合も含んでいる。この場合、図24AにおけるX電極切替スイッチ212a、Y電極切替スイッチ212bが不要となる。
 また、上述の通り、X電極204およびY電極202の配列方向および延在方向が任意方向であった場合に、X電極204(第1の電極)とY電極202(第2の電極)とは共にタッチパネル200の同一層に形成される構成であってもよい。例えば、X電極204およびY電極202が相互に交差しないように、X電極204およびY電極202の配列方向、延在方向が決定されている場合には、タッチパネル200の同一層にX電極204およびY電極202の両方が形成されていても、相互に短絡することはない。このように、X電極204およびY電極202の両方の電極をタッチパネル200の同一層に形成する事により、タッチパネル200の薄型化や製造プロセスの簡易化を図ることができる。
 尚、自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置は、タッチパネル200と交流信号源210a、210bとインダクタンス素子211a、211bと検出回路214a、214bとを備える。タッチパネル200は、第1の方向に任意の間隔で配列され、第1の方向と異なる第2の方向へ延在する複数のX電極204(第1の電極)と、第3の方向に任意の間隔で配列され、第3の方向と異なり且つ第2の方向と交差する第4の方向へ延在し、X電極204と絶縁層を挟んで対向配置された複数のY電極202(第2の電極)とを有する。交流信号源210a、210bは、所定の周波数の交流信号をX電極204およびY電極202に入力する。インダクタンス素子211aは交流信号源210aとX電極204との間に電気的に直列接続されている。インダクタンス素子211bは交流信号源210aとY電極202との間に電気的に直列接続されている。検出回路214a、214bは検出対象物がタッチパネル200の表面にタッチした際のX電極204とグランドとの間の静電容量の変化またはY電極202とグランドとの間の静電容量の変化をX電極204とY電極202とから出力される信号の変化により検出する。例えば、実施の形態6に示したタッチパネル装置6では、X電極204は、X軸方向(第1の方向)に略等間隔に配列され、X軸方向と直交するY軸方向(第2の方向)に延在しており、Y電極202(第2の電極)は、Y軸方向に略等間隔に配列され、X軸方向に延在しているが、X電極204およびY電極202の構成はこれに限られる必要は無い。具体的には、X電極204の延在方向(第2の方向)とY電極202の延在方向(第4の方向)とが立体交差する関係であり、且つ、第1の方向と第2の方向が異なり、且つ、第3の方向と第4の方向とが異なるという条件を満たしさえすれば、第1、2、3、4の方向は自由に選択することができる。例えば、第1の方向と第3の方向とが同一方向でも良いし、または、第1の方向と第4の方向とが同一方向でもよいし、または、第2の方向と第3の方向とが同一方向でもよい。第1、2、3、4の方向がこのような関係であったとしても、実施の形態6におけるタッチパネル装置の効果は同様に発揮される。
 尚、上記の自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態におけるタッチパネル装置において、X電極204とY電極202とは共に複数の電極で構成されていてもよい。そのタッチパネル装置は、複数のX電極204のうち交流信号を入力する電極を選択するX電極切替スイッチ212aと、Y電極202のうち交流信号を入力する電極を選択するY電極切替スイッチ212bと、X電極切替スイッチ212aおよびY電極切替スイッチ212bを制御する制御回路215とを備えた構成であっても良い。つまり、X電極切替スイッチ212aは、複数のX電極204の中から、交流信号が入力される電極を選択する機能を有しており、Y電極切替スイッチ212bは、複数のY電極202の中から、出力される信号が検出回路214において検出される電極を選択する機能を有していれば、上記の自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態において説明した効果を発揮する事ができる。
 尚、自己容量型タッチパネルおよび相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置の第1の電極(駆動電極104またはX電極204)は、任意の位置において第3の電極および第4の電極に分割されている。制御回路(115または215)は交流信号源(110a、110bまたは210a)から同相または逆相の交流信号を第3の電極および第4の電極に同時または交互に入力するように第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチ112a、112bまたはX電極切替スイッチ212a)を制御する構成としてもよい。例えば、図14に示すタッチパネル装置は、駆動電極104がY軸上の任意の位置で第3の電極Xn1と第4の電極Xn2とに分割されているが、Y軸上に限られる必要はなく、例えば駆動電極104の延在する方向がY軸方向以外であるタッチパネル装置においても、図14に示すタッチパネル装置の効果を得る事ができる。また、この構成は、相互容量型タッチパネルだけでなく、自己容量型タッチパネルに適用でき、同様の効果を有する。具体的には、図24Aに示す自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態において、X電極204がY軸方向で任意の位置で第3の電極と第4の電極に分割されており、X電極切替スイッチ212aが、第3の電極および第4の電極と、交流信号源210aおよび検出回路214aとの電気的な接続状態を決定する構成であっても、図14に示す分割された電極による効果を同様に発揮することができる。
 尚、自己容量型タッチパネルおよび相互容量型タッチパネルを用いた実施の形態に係るタッチパネル装置の第2の電極(検出電極102またはY電極202)は、任意の位置において第5および第6の電極に分割されていてもよい。この場合には、制御回路(115または215)は第5の電極および第6の電極から出力される信号を検出回路に入力するように第2の電極切替スイッチを制御する構成としても良い。例えば、図14に示すタッチパネル装置は、検出電極102がX軸の方向の任意の位置で第5の電極Yn1と第6の電極Yn2とに分割されているが、X軸の方向に限られる必要はない。例えば検出電極102の延在する方向がX軸方向以外であるタッチパネル装置においても、図14に示すタッチパネル装置の有利な効果を得る事ができる。また、この構成は、相互容量型タッチパネルだけでなく、自己容量型タッチパネルを用いたタッチパネル装置にも同様に適用できる。具体的には、図24Aに示す自己容量型タッチパネルを用いた実施の形態において、Y電極202がX軸の方向において任意の位置で第5の電極と第6の電極に分割されてもよい。この場合には、Y電極切替スイッチ212bが、第5の電極および第6の電極と、交流信号源210bおよび検出回路214bとの電気的な接続状態を決定する構成であっても、図14に示す分割された電極の効果を同様に発揮することができる。
 尚、実施の形態に係るタッチパネル装置においては、便宜上、各電極の形状を長方形状にて図示したが、これに限られる必要はなく、現行のタッチパネル装置において使用されているダイヤモンド形状やバックギャモン形状等の別形状であっても、同様の効果が得られる。
 尚、実施の形態において、「検出対象物がタッチパネルの表面にタッチした際の第1の電極(X電極)または第2の電極(Y電極)と、グランドと、の間の静電容量の変化を、第1の電極と第2の電極とから出力される信号の変化により検出する」とは、第1の電極とグランドとの間の静電容量の変化または第2の電極とグランドとの間の静電容量の変化を、第1の電極から出力される信号の変化のみから検出回路が検出する場合と、第2の電極から出力される信号の変化のみから検出回路が検出する場合と、第1の電極および第2の電極の両方の電極から出力される信号の変化から検出回路が検出する場合とを含んでいる。例えば図24Aに示すタッチパネル装置6では、交流信号源210aからX電極204(第1の電極)へ交流信号を入力した場合、X電極204から出力される信号の変化からX電極204とグランドの間の静電容量の変化を検出回路214aが検出しても良いし、Y電極202から出力される信号の変化からY電極202とグランドとの間の静電容量の変化を検出回路214bが検出しても良い。また、検出回路214aと検出回路214bにより、X電極204とグランドの間の静電容量の変化とY電極202とグランドの間の静電容量の変化をそれぞれ検出しても良い。交流信号源210bからY電極202(第2の電極)へ交流信号を入力した場合も同様である。
 尚、実施の形態におけるインダクタンス素子とは、交流信号の周波数においてインダクタンス成分を有するチップ部品等を指しており、交流信号源110から検出回路114までの伝送路を指していない。
 実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1の交流信号源110の交流信号の周波数は、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる第1の電極切替スイッチ112および第2の電極切替スイッチ113の接続状態の組み合わせにおける電極の共振周波数に基づいて決定される。このため、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる第1の電極と第2の電極の組み合わせにおいて、電極の共振周波数と交流信号の周波数の関係が最適化でき、共振電流を当該電極へ流す事が可能となるため、タッチパネル装置1の検出感度が最も劣化する電極の感度底上げを図ることができる。例えば、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる第1の電極と第2の電極の組み合わせが、図3において電極X3と電極Y3の組み合わせである場合の例について説明する。つまり、電極X1、X2、X4~X6、電極Y1、Y2、Y4~Y6はグランドに対して短絡状態となっており、電極X3がインダクタンス素子111と短絡状態となり、電極Y3が検出回路114と短絡状態となるように、第1の電極切替スイッチ112と第2の電極切替スイッチ113が制御回路115により制御された場合に、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる。
 すなわち、タッチパネル装置1において、電極切替スイッチ112が複数の第1の電極X1~X2のうちの或る第1の電極X3とインダクタンス素子111とを接続して、かつ第2の電極切替スイッチ113が複数の第2の電極Y1~Y2のうちの或る第2の電極Y3と検出回路114とを接続して、他の第1の電極X1、X2、X4~X6をインダクタンス素子111に接続せずにグランドに接続し、他の第2の電極Y1、Y2、Y4~Y6を検出回路114に接続せずにグランドに接続したときに交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる。交流信号源110の周波数を交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となるときの或る第1の電極X3の共振周波数基づいて決定する。例えば、交流信号源110の周波数をこの共振周波数と同一にする。
 また、図24Aと図24Bに示すタッチパネル装置6、6Aにおいて、交流信号源210a、210bが、例えば、複数の第1の電極XS1~XS6のうちの或る第1の電極XS3と複数の第2の電極YS1~YS6のうちの或る第2の電極YS3とに交流信号を入力したときに交流信号源210aから検出回路214aまでの伝送ロスが最大となり、交流信号源210bから検出回路214bまでの伝送ロスが最大となる。この場合に、交流信号の周波数は、或る第1の電極XS3の共振周波数に基づいて決定される。交流信号の周波数はこの共振周波数と同一であってもよい。
 尚、ここでの伝送ロスとは、タッチパネル100近傍の検出対象物を検知できる領域に検出対象物か存在しない状態での伝送ロスを指している。また、伝送ロスとは、交流信号源110から出力された交流信号が検出回路114へ入力される場合に、交流信号源110から出力された交流信号の電力レベルに対する検出回路114へ入力された交流信号の電力レベルの減少の度合いを指している。
 上記の通り、制御回路115が第1の電極切替スイッチ112と第2の電極切替スイッチ113を制御し、電極X3と電極Y3の組み合わせが選択された場合に、交流信号が入力されている電極X3の共振周波数を周波数f1とする。ここで、交流信号の周波数を周波数f1とした場合、最も伝送ロスが大きく、タッチパネルの検出感度が落ちる恐れのある電極X3と電極Y3の組み合わせにおいて、検出感度の向上に寄与する共振電流を発生させる事ができる。この事例では、交流信号の周波数を電極X3の共振周波数f1と同一にしたが、これに限る必要はなく、共振周波数f1に基づいて、共振周波数f1周辺の周波数を選択すればよい。透明電極等の導電率は低い為、電極のQ値はそれほど高い値とはならないため、電極の共振周波数から少々ずれても、電極を流れる交流信号の電流値は共振周波数における共振電流値から大きく減少する事はない。
 このような構成により、交流信号源から入力される交流信号をインダクタンス素子と電極の浮遊容量により形成された共振回路で共振させて、電極に大きな共振電流を流すことができる。この共振電流によりタッチパネルから発生する電界の強度を大きくすることができるので検出位置精度および検出感度がともに高いタッチパネル装置を提供できる。
 尚、各電極の共振周波数は、各電極で異なる場合が多い。これは、各電極と交流信号源との間の伝送路の長さが異なる為であり、また、各電極で浮遊容量の値が異なる為でもある。よって、交流信号源から各電極へ供給する交流信号の周波数を同じ周波数で共通化した場合、ある電極においては電極の共振周波数と交流信号の周波数とが大きく異なってしまい、大きな共振電流を流す事が困難な場合も発生する。実施の形態におけるタッチパネル装置の交流信号源は、交流信号源から検出回路までの伝送ロスが最大となる第1および第2の電極切替スイッチの接続状態の組み合わせにおける電極の共振周波数に基づいて交流信号の周波数を決定している。このため、交流信号源から検出回路までの伝送ロスが最大となる第1の電極と第2の電極の組み合わせにおいて、電極の共振周波数と交流信号の周波数の関係が最適化でき、共振電流を当該電極へ流す事が可能となるため、タッチパネル装置の検出感度が最も低い電極の感度を上げることができる。
 尚、実施の形態における「共振周波数」とは、インダクタンス素子111(111-1~111-6)と交流信号源110との接続点から、第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチやX電極切替スイッチ)または第2の電極切替スイッチ(検出電極切替スイッチやY電極切替スイッチ)を介して対象の電極を見たときの入力インピーダンスの虚数成分が0となる周波数を指している。
 尚、交流信号の周波数が、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる第1および第2の電極切替スイッチ112、113の接続状態の組み合わせにおいて、交流信号源110と電気的に接続された電極の共振周波数に基づいて決定される」又は「交流信号の周波数が、交流信号源110から検出回路114までの伝送ロスが最大となる第1の電極切替スイッチ112および第2の電極切替スイッチ113の接続状態の組み合わせにおいて、交流信号源110と電気的に接続された電極の共振周波数と同一である」という技術思想は実施の形態1~5における相互容量型のタッチパネル装置以外にも適応できる。具体的には、実施の形態6に示した自己容量型のタッチパネル装置に対しても、同様の技術思想である「交流信号の周波数が、複数の第1の電極および複数の第2の電極のうち交流信号源110からの伝送ロスが最大となる電極の共振周波数に基づいて決定される」又は「交流信号の周波数が、複数の第1の電極および複数の第2の電極のうち交流信号源110からの伝送ロスが最大となる電極の共振周波数と同一である」構成を採用することで、相互容量型のタッチパネル装置で得られる有利な効果を、自己容量型のタッチパネル装置でも同様に得る事ができる。
 図29Aは図3に示す実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1において電極X2の或る部位を伝搬する信号の電力の周波数特性Q1、Q2を示す。図29Bは比較例のタッチパネル装置において電極X2の或る部位を伝搬する信号の電力の周波数特性Q1、Q2を示す。図29Aと図29Bにおいて、縦軸は電極X2のその部位を伝播する電力を示し、横軸は周波数を示す。図3に示す実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1において検出対象物がタッチパネル100の検出可能範囲に存在しない状態である第1の状態での複数の第1の電極X1~X6および複数の第2の電極Y1~Y6の中のある1つの電極の共振周波数が周波数f0である。この場合に、交流信号源110が出力する交流信号の周波数fbは(数7)の関係を満たしていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 このような構成により、交流信号源110から入力する交流信号をインダクタンス素子111と電極Xm、Yn(1≦m≦6、1≦n≦6)の浮遊容量により形成された共振回路で共振させて、電極Xm、Ynに大きな共振電流を流すことができる。この共振電流によりタッチパネルから発生する電界の強度を大きくすることができるので検出位置精度および検出感度がともに高いタッチパネル装置1を提供できる。
 図3に示すタッチパネル装置1において、検出対象物がタッチパネル100の表面をタッチした状態である第2の状態における電極X2の共振周波数は周波数f0より低い周波数f1である。図29Aに示すように、交流信号の周波数fbは第1の状態における電極X2の共振周波数f0と概ね同一である。第2の状態においては操作者の指等の検出対象物の影響により、電極X2の共振周波数は変化量Δfだけ低い方へ変化し、周波数f1となる。この結果、電極X2の任意の部位を伝搬する電力は、第1の状態の場合の電力P0から第2の状態の場合の電力P1へ大きく変化して低下する。これに伴い、電極Y1~Y6のそれぞれの電極から出力される信号の電力も、第1の状態と第2の状態とでは大きく異なる事になる。電極Y1~Y6のそれぞれの電極から出力される信号の電力の変化量を検出回路114で検出する事により、タッチパネル100の表面または近傍に検出対象物がタッチしたか否かを感度よく検知する事ができる。尚、(数7)の条件を満たす限り、例えば、第1の状態における電極Y1から出力される信号の電力と第2の状態における電極Y1から出力される信号の電力とに差をもたらす事ができ、この事は、電極Y1以外の電極Y2~Y6においても同様に適用できる。
 一方、図29Bに示す比較例のタッチパネル装置では、交流信号の周波数fbが共振周波数f0、f1間にあり、周波数特性Q1、Q2が交わる周波数である。この場合には、第1の状態における電極X2の任意の部位を伝搬する信号の電力P0と第2の状態における電極X2のその部位を伝搬する信号の電力P1とは概ね同一となる。この結果、例えば、第1の状態における電極Y1から出力される信号の電力値と第2の状態における電極Y1から出力される信号の電力値との差が小さくなる。この事は、電極Y1以外の電極Y2~Y6においても同様に言える。よって、タッチパネル100の表面または近傍に検出対象物がタッチしたか否かを感度よく検知する事が困難となる。しかし、このような状況は、第1の状態における電極X2の共振周波数f0と交流信号の周波数fbとが(数7)の関係を満たす限り発生しないため、(数7)の関係を満たしているタッチパネル装置はタッチパネル100の表面または近傍に検出対象物がタッチしたか否かを感度よく検知する事が可能である。
 交流信号の周波数fbが、電極Xm(1≦m≦6)の共振周波数f0よりも低い周波数であり、且つ、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチした場合または近傍に位置した場合の電極Xmの共振周波数f1と同一である場合には、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチした状況の方が、検出対象物がタッチパネルの検出可能範囲に存在しない状況よりも電極を伝搬する信号の電力がMa倍(Ma>1)だけ大きくなる。一方、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチする際には、電極Xm、Yn(1≦n≦6)を伝搬する信号の電力の一部が検出対象物に漏れ出す為、電極Xm、Ynを伝搬する信号の電力は1/Mb倍となる。ここで、MaとMbとが(数8)の関係にある場合、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチしている場合の電極Ynから出力される信号の値と、検出対象物がタッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の電極Ynから出力される信号の値との差が小さなものとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 MaとMbとが(数8)の関係にあると、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチしたことによる電極Xm、Yn上を伝搬する信号の増加分と減少分とが相殺される為、電極Ynから出力される信号の値に変化が生じず、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチしているか否かを判定できなくなる。
 実施の形態におけるタッチパネル装置では、検出対象物がタッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の電極の共振周波数f0と、交流信号の周波数fbとが、(数7)の関係を満たす。これにより、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチした場合には、必ず、交流信号の周波数fbが電極の共振周波数f1(検出対象物がタッチパネルの表面をタッチした場合の電極Xmの共振周波数)と異なり、結果、検出対象物がタッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合と比べて電極Xmを伝搬する信号の電力は小さくなる。つまり、Maは1より小さな値を取る。これにより実施の形態のタッチパネル装置は(数8)を満たさない為、検出対象物がタッチパネルの表面をタッチしている場合の第2の電極Ynから出力される信号の値と、検出対象物がタッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の第2の電極Ynから出力される信号の値との差が大きなものとなる。よって、検出対象物の検出感度の高いタッチパネル装置1を実現する事ができる。
 図30Aは図3に示す実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1において電極X2の或る部位を伝搬する信号の正規化電力の周波数特性Qn1、Qn2を示す。図30Bは比較例のタッチパネル装置において電極X2の或る部位を伝搬する信号の電力の周波数特性Qn1、Qn2を示す。図30Aと図30Bにおいて、縦軸は電極X2のその部位を伝播する正規化電力を示し、横軸は周波数を示す。正規化電力は、図29Aに示す電力の値をその電力の最大値すなわち共振周波数での電力の値で割った値である。実施の形態1~5に係るタッチパネル装置1において、共振周波数f0、f1と交流信号の周波数fbとが(数9)に示す条件を満たす関係で構成されていても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 図30Aに示す周波数fbは(数9)の関係を満たし、周波数f1からに比べて周波数f0からより離れている。この場合、第1の状態から第2の状態へ変化した際、電極X2の任意の部位を伝搬する信号の正規化電力は正規化電力Pn1から正規化電力Pn2へ変化する。つまり、第1の状態から第2の状態へ変化することで、交流信号の周波数fbと電極X2の共振周波数との差分の絶対値は差分Δf0から差分Δf1へと大きくなる。電極X2の共振周波数から交流信号の周波数fbが離れるほど、電極Xの任意の部位を伝搬する信号の電力は減少していく。したがって、電極X2のその部位を伝搬する信号の共振周波数での電力値からの減衰量は第1の状態より第2の状態の方が大きい。ここに、更に、検出対象物の近接に伴う電力ロスが加わるため、第1の状態から第2の状態へ変化する事による電極X2の任意の部位を伝搬する信号の電力値の変化量は大きなものとなる。故に、共振周波数f0、f1と交流信号の周波数fbの関係が(数9)を満たしているタッチパネル装置は、検出対象物に対する高い感度を有している。
 一方、図30Bに示す比較例のタッチパネル装置では、共振周波数f0、f1と交流信号の周波数fbが(数9)の関係を満たさない。この場合には、第1の状態から第2の状態へ変化することで、交流信号の周波数fbと電極X2の共振周波数との差分の絶対値は差分Δf0から差分Δf1へと小さくなる。つまり、電極X2の任意の部位を伝搬する信号の共振周波数での電力値からの減衰量は、第1の状態より第2の状態の方が小さい。つまり、第1の状態に対し第2の状態の方が、共振現象の観点からは、より多くの電力を電極X2に伝搬させる事ができる。第1の状態から第2の状態へ変化した際には検出対象物の近接に伴う電力ロスが上記の変化と逆の方向に加わり、電極X2を伝搬する信号は減衰する。よって、(数9)の条件を満たさないタッチパネル装置は(数9)の条件を満たしたタッチパネル装置と比べ、検出感度が下がる。
 尚、図29Aと図29Bに示す関係は、電極X2のみならず電極X2以外の電極においても適用できる。また、これらの関係は、実施の形態1~5における相互容量型のタッチパネル装置のみならず、実施の形態6に示す自己容量型のタッチパネルについても同様に適用でき、同様の効果が得られる。
 また、実施の形態における「検出可能範囲」とは、タッチパネル装置の検出回路が検出対象物を検出可能な範囲を指している。
 更に、実施の形態における「共振周波数」とは、インダクタンス素子の交流信号源との接続点から、第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチやX電極切替スイッチ等を指す)または第2の電極切替スイッチ(検出電極切替スイッチやY電極切替スイッチ等を指す)を介して対象の電極を見たときのインピーダンス特性において、虚数成分が0となる周波数を指している。また、実施の形態における「交流信号の周波数」は電極ごとに異なっていても良い。これにより、各電極の共振周波数f0、f1との関係が(数7)または(数9)を満たすように容易に変更することができる。
 尚、「検出対象物がタッチパネル100の検出可能範囲に存在しない場合の複数の第1の電極および複数の第2の電極の中の1つの電極の共振周波数をf0とした場合に、交流信号の周波数fbは(数7)の関係を満たす」又は「検出対象物がタッチパネル100の検出可能範囲に存在しない場合の複数の第1の電極および複数の第2の電極の中の1つの電極の共振周波数をf0とし、検出対象物がタッチパネル100の表面をタッチした場合の複数の第1の電極および複数の第2の電極の中の1つの電極の共振周波数をf1とした場合に、交流信号の周波数fbは(数9)の関係を満たす」という技術思想は実施の形態1~5に示した相互容量型のタッチパネル装置以外にも適応できる。具体的には、実施の形態6に示した自己容量型のタッチパネル装置に対しても、相互容量型のタッチパネル装置で得られる有利な効果を同様に得る事ができる。
 (実施の形態10)
 図31は実施の形態10におけるタッチパネル装置2001の構成図である。図31において、図3に示す実施の形態1におけるタッチパネル装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。タッチパネル装置2001は、交流信号源110と駆動電極切替スイッチ112との間にインダクタンス素子111と電気的に直列接続された可変容量コンデンサ150aをさらに備える。タッチパネル装置2001では、可変容量コンデンサ150aは交流信号源110とインダクタンス素子111との間に直列に接続されている。
 電極X1~X6のうち交流信号源110に電気的に接続される電極ごとに可変容量コンデンサ150aの容量値を調整する事により、各電極X1~X6の共振周波数を概ね同一の値に設計する事が可能となる。その結果、交流信号源110から出力される交流信号の周波数を、その共振周波数近辺に固定する事により、各電極X1~X6に大きな共振電流を流す事が可能となる。可変容量コンデンサ150aの容量値の制御は、制御回路115により行われる。制御回路115は、少なくとも駆動電極切替スイッチ112の接続状態を確認し、電極X1~X6のうちの交流信号源110に電気的に接続されている電極を認知し、その電気的に接続されている電極の共振周波数を交流信号源110の出力信号の周波数近傍へシフトさせるため、可変容量コンデンサ150aの容量値を所望の値に調整する。各電極の共振周波数を交流信号源110の出力信号の周波数近傍にシフトするために必要となる可変容量コンデンサ150aの容量値は、制御回路115の記憶部に各電極に対応させて保存されていても良い。図31では、駆動電極切替スイッチ112のスイッチTSW3のみが交流信号源110側に電気的に接続されている、すなわち電極X1~X6のうち電極X3のみが交流信号源110に電気的に接続されている。このとき、制御回路115は記憶部に記録されている電極X3に対応する容量値を読み出し、可変容量コンデンサ150aの容量値をこの読み出した容量値に調整するための制御信号を可変容量コンデンサ150aへ送信する。尚、記憶部に記録されている可変容量コンデンサ150aの容量値は、駆動電極切替スイッチ112の接続状態に対応したものだけでなく、駆動電極切替スイッチ112と検出電極切替スイッチ113の接続状態の組み合わせに対応して容量値を設定してもよい。また、図31においては、交流信号源110に電気的に接続されているのは電極X3のみであるが、タッチパネル装置2001では電極X1~X6のうち2つ以上の電極が同時に交流信号源110に電気的に接続されてもよい。この場合、複数の電極が交流信号源110に電気的に接続される状態で、複数の電極の共振周波数が交流信号源110の出力信号の周波数近傍となるように可変容量コンデンサ150aの容量値が調整される。つまり、電極X1~X6のうちから選択された複数の電極の組合わせに対応した可変容量コンデンサ150aの最適な容量値を、制御回路115は記憶部に保持している。これにより、複数の電極を結合して等価的に電極の導電率が増加させると共に、共振電流をこの結合した電極に流す事ができるので、タッチパネル装置2001の感度を著しく向上させることが可能となる。
 尚、図31においては、可変容量コンデンサ150aが交流信号源110とインダクタンス素子111との間に電気的に直列接続されるが、可変容量コンデンサ150aがインダクタンス素子111と駆動電極切替スイッチ112との間に電気的に直列接続されていてもよく、同様の効果を得ることができる。また、可変容量コンデンサ150aは制御回路115と一体化されていてもよい。更に、可変容量コンデンサ150aは制御回路115と同一の半導体プロセスにより形成されても良い。これにより、小型で且つ安価なタッチパネル装置2001を実現する事ができる。
 図32は実施の形態10における他のタッチパネル装置2002の構成図である。図32において、図31に示すタッチパネル装置2001と同じ部分には同じ参照番号を付す。図32に示すタッチパネル装置2002は、図31に示すタッチパネル装置2001の可変容量コンデンサ150aの代わりに可変容量コンデンサ150bを備える。可変容量コンデンサ150bは交流信号源110とインダクタンス素子111との間に電気的に直列接続されず、交流信号源110とインダクタンス素子111との間の交流信号源110とインダクタンス素子111とが接続されている接続点1150bとグランドとの間に電気的に直列接続されている。図32に示すタッチパネル装置2002でも、インダクタンス素子111のインダクタンスと可変容量コンデンサ150bの容量値の組み合わせにより、図32のタッチパネル装置2001と同様の有利な効果を得ることが可能となる。図32の可変容量コンデンサ150bの一端がインダクタンス素子111と交流信号源110との間の接続点1150bではなく、インダクタンス素子111と駆動電極切替スイッチ112との間のインダクタンス素子111と駆動電極切替スイッチ112とが接続されている接続点2150bに接続されていても、図32に示すタッチパネル装置2002と同様の有利な効果を得ることができる。
 図33は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置2003の構成図である。図33において、図31と図32に示すタッチパネル装置2001、2002と同じ部分には同じ参照番号を付す。図33に示すタッチパネル装置2003は、図31と図32に示す可変容量コンデンサ150a、150bの代わりに固定容量を有するコンデンサ142a~142fを備える。用い、コンデンサ142a~142fは電極X1~X6と駆動電極切替スイッチ112との間に直列接続されている。コンデンサ142a~142fの容量値を、コンデンサ142a~142fが接続される電極X1~X6ごとに調整する事により、電極X1~X6の共振周波数を概ね同一の値に設計する事が可能となる。交流信号源110から出力される交流信号の周波数をその共振周波数近辺に固定する事により、各電極に大きな共振電流を流す事が可能となる。タッチパネル装置2003では、制御回路115によりコンデンサの容量値を制御する必要が無い為、タッチパネル装置2003の構造を簡略化することができる。尚、図33に示すタッチパネル装置2003では、電極X1~X6がコンデンサ142a~142fとそれぞれ電気的に接続されている。電極X1~X6のうちの少なくとも1つの電極はコンデンサに電気的に接続しなくてもよい。コンデンサに接続されない電極がインダクタンス素子111のインダクタンスにより周波数f1に共振させ、それ以外の電極については駆動電極切替スイッチ112との間にコンデンサを直列接続する事で周波数f1に共振させる事が可能である。
 尚、図33に示すタッチパネル装置2003では、コンデンサ142a~142fは固定容量値を有する固定容量コンデンサではなく可変容量コンデンサであってもよい。この場合には、制御回路115によりコンデンサ142a~142fの容量値を制御することにより、電極X1~X6を交流信号源110の出力する交流信号の周波数で共振させる事ができる。
 図34は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置2004の構成図である。図34において、図33に示すタッチパネル装置2003と同じ部分には同じ参照番号を付す。図34に示すタッチパネル装置2004は、図33に示すタッチパネル装置2003のコンデンサ142a~142fの代わりにコンデンサ143a~143fを備える。コンデンサ143a~143fは駆動電極X1~X6と駆動電極切替スイッチ112との間で駆動電極X1~X6と駆動電極切替スイッチ112とが接続されている接続点1143a~1143fとグランドとの間にそれぞれ電気的に直列接続されている。このような構成においても、インダクタンス素子111のインダクタンスとコンデンサ143a~143fの容量値との組み合わせにより、図33に示すタッチパネル装置2003と同様の有利な効果を得ることが可能となる。
 図35は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置3006の構成図である。図35において、図24Aに示す実施の形態6における自己容量型のタッチパネル装置6と同じ部分には同じ参照番号を付す。タッチパネル装置3006は可変容量コンデンサ250a、250bを更に備える。可変容量コンデンサ250aは交流信号源210aとインダクタンス素子211aとの間、または、インダクタンス素子211aとX電極切替スイッチ212aとの間に電気的に直列接続されている。すなわち、可変容量コンデンサ250aは交流信号源210aとX電極切替スイッチ212aとの間にインダクタンス素子211aと電気的に直列接続されている。可変容量コンデンサ250bは、交流信号源210bとインダクタンス素子211bとの間、または、インダクタンス素子211bとY電極切替スイッチ212bとの間に電気的に直列接続されている。すなわち、可変容量コンデンサ250bは、交流信号源210bとY電極切替スイッチ212bとの間にインダクタンス素子211bと電気的に直列接続されている。
 尚、各電極の共振周波数は、各電極で異なる場合が多い。これは、各電極と交流信号源との間の伝送線路の長さが異なる為でもあり、また、各電極で浮遊容量の値が異なる為でもある。よって、交流信号源110から各電極へ供給する交流信号の周波数を同じ周波数で共通化した場合、ある電極においては電極の共振周波数と交流信号の周波数とが大きく異なってしまい、大きな共振電流を流す事が困難な場合も発生する。
 図35に示す相互容量型のタッチパネル装置3006では、可変容量コンデンサ250aの容量値を交流信号源210aに電気的に接続されるX電極ごとに調整する事により、各電極XS1~XS6の共振周波数を概ね同一の値に設計する事が可能となる。その結果、交流信号源210aから出力される交流信号の周波数をその共振周波数近辺の周波数に固定する事により、各電極に大きな共振電流を流す事が可能となる。可変容量コンデンサ250aの容量値の制御は、制御回路215により行われる。制御回路215は、少なくともX電極切替スイッチ212aの接続状態を確認し、複数のX電極のうちの交流信号源210aに電気的に接続されているX電極を認知した後、その電極の共振周波数を交流信号源210aの出力信号の周波数近傍へシフトさせるため、可変容量コンデンサ250aの容量値を所望の値に調整する。各電極の共振周波数を交流信号源210aの出力信号の周波数近傍にシフトするために必要となる可変容量コンデンサ250aの容量値は、制御回路215の記憶部に各電極に対応する形で保存されていても良い。尚、記憶部に記録されている可変容量コンデンサ250aの容量値は、X電極切替スイッチ212aの接続状態に対応したものだけでなく、X電極切替スイッチ212aとY電極切替スイッチ212bの接続状態の組み合わせに対して容量値を設定してもよい。また、タッチパネル装置3006は、同時に2つ以上の電極が交流信号源210aに電気的に接続されることもある。この場合、複数の電極が交流信号源210aに電気的に接続される状態で、複数の電極の共振周波数が交流信号源210aの出力信号の周波数近傍となるように可変容量コンデンサ250aの容量値が調整される。つまり、電極XS1~XS6のうちから選択された複数の電極の組み合わせに対応した可変容量コンデンサ250aの最適な容量値を、制御回路215は記憶部に保持していても良い。これにより、複数の電極を結合する事により等価的に電極の導電率が大きくなり、共振電流をこの結合された電極に流す事ができるため、タッチパネル装置3006の感度を著しく向上させることが可能となる。可変容量コンデンサ250bはY電極YS1~YS2に対して可変容量コンデンサ250aと同様に動作し同様の効果が得られる。
 尚、図35においては、可変容量コンデンサ250aが交流信号源210aとインダクタンス素子211aとの間に電気的に直列接続されるが、可変容量コンデンサ250aがインダクタンス素子211aとX電極切替スイッチ212aとの間に電気的に直列接続されても、同様の効果を得ることができる。同様に、図35においては、可変容量コンデンサ250bが交流信号源210bとインダクタンス素子211bとの間に電気的に直列接続されるが、可変容量コンデンサ250bがインダクタンス素子211bとY電極切替スイッチ212bとの間に電気的に直列接続されても、同様の効果を得ることができる。
 また、可変容量コンデンサ250a、250bのうち少なくとも一方は、制御回路215と一体化されていてもよい。更に、可変容量コンデンサ250a、250bのうち少なくとも一方は、制御回路215と同一の半導体プロセスにより形成されても良い。これにより、小型で且つ安価なタッチパネル装置3006を実現する事ができる。
 尚、タッチパネル装置3006は可変容量コンデンサ250a、250bのうちの一方を備えていなくてもよい。
 図36は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置3007の構成図である。図36において、図35に示すタッチパネル装置3006と同じ部分には同じ参照番号を付す。図36に示すタッチパネル装置3007は、図35に示すタッチパネル装置3006の可変容量コンデンサ250a、250bの代りに可変容量コンデンサ250c、250dを備える。可変容量コンデンサ250cは、交流信号源210aとインダクタンス素子211aとの間の交流信号源210aとインダクタンス素子211aとが接続されている接続点1250cとグランドとの間に電気的に直列接続されている。可変容量コンデンサ250dは、交流信号源210bとインダクタンス素子211bとの間の交流信号源210bとインダクタンス素子211bとが接続されている接続点1250dとグランドとの間に電気的に直列接続されている。
 図36に示すタッチパネル装置3007では、インダクタンス素子211aのインダクタンスと可変容量コンデンサ250cの容量値の組み合わせ、および、インダクタンス素子211bのインダクタンス値と可変容量コンデンサ250dの容量値の組み合わせにより、図35のタッチパネル装置3006と同様の有利な効果を得ることが可能となる。
 可変容量コンデンサ250cは接続点1250cではなく、インダクタンス素子211aとX電極切替スイッチ212aとの間のインダクタンス素子211aとX電極切替スイッチ212aとが接続されている接続点2250cとグランドとの間に電気的に直列接続されても、図36に示すタッチパネル装置3007と同様の有利な効果を得ることができる。同様に、可変容量コンデンサ250dは接続点1250dではなく、インダクタンス素子211bとY電極切替スイッチ212bとの間のインダクタンス素子211bとY電極切替スイッチ212bとが接続されている接続点2250dとグランドとの間に電気的に直列に接続されていても、図36に示すタッチパネル装置3007と同様の有利な効果を得ることができる。
 図37は実施の形態10における更に他のタッチパネル装置3008の構成図である。図37において、図35と図36に示すタッチパネル装置3006、3007と同じ部分には同じ参照番号を付す。図37に示すタッチパネル装置3008は、図35と図36に示す可変容量コンデンサ250a~250dの代わりに固定容量を有するコンデンサ242a~242lを備える。コンデンサ242a~242fは電極XS1~XS6のそれぞれとX電極切替スイッチ212aとの間にそれぞれ電気的に直列接続されている。コンデンサ242g~242lは電極YS1~YS6のそれぞれとY電極切替スイッチ212bとの間に電気的に直列接続されている。コンデンサ242a~242fの容量値をX電極XS1~XS6ごとに調整する事により、電極XS1~XS6の共振周波数を概ね同一の値に設計する事が可能となる。交流信号源210aから出力される交流信号の周波数をその共振周波数近辺の周波数に固定する事により、各電極XS1~XS6に大きな共振電流を流す事が可能となる。同様に、コンデンサ242g~242lの容量値を、Y電極YS1~YS6ごとに調整する事により、各電極YS1~YS6の共振周波数を概ね同一の値に設計する事が可能となる。交流信号源210bから出力される交流信号の周波数をその共振周波数近辺の周波数に固定する事により、電極YS1~YS6に大きな共振電流を流す事が可能となる。
 タッチパネル装置3008では、制御回路215によりコンデンサの容量値を制御する必要が無い為、構造を簡略化することができる。尚、タッチパネル装置3008においては、電極XS1~XS6、YS1~YS6がそれぞれコンデンサ242a~242f、242g~242lと電気的に接続されているが、電極XS1~XS6、YS1~YS6のうちの少なくとも1つの電極にコンデンサが電気的に接続しなくてもよい。コンデンサを接続しない電極については、インダクタンス素子211aのインダクタンスまたはインダクタンス素子211bのインダクタンスにより例えば周波数f1に共振させ、それ以外の電極についてはX電極切替スイッチ212aまたはY電極切替スイッチ212bとの間にコンデンサを直列接続する事で周波数f1に共振させる事が可能である。
 尚、コンデンサ242a~242lは可変容量コンデンサであってもよい。この場合には、制御回路215により可変容量コンデンサ242a~242lの容量値を制御することで、電極を交流信号源210a、210bの出力する交流信号の周波数で共振させる事ができる。
 図38は実施の形態10におけるタッチパネル装置3009の構成図である。図38において、図37に示すタッチパネル装置3008と同じ部分には同じ参照番号を付す。図38に示すタッチパネル装置3009は、図37に示すタッチパネル装置3008のコンデンサ242a~242lの代わりにコンデンサ243a~243lを備える。コンデンサ243a~243fは、X電極XS1~XS6のそれぞれとX電極切替スイッチ212aとの間でX電極XS1~XS6のそれぞれとX電極切替スイッチ212aとが接続された接続点1243a~1243fとグランドとの間に電気的に直列接続されている。コンデンサ243g~243lは、Y電極YS1~YS6のそれぞれとY電極切替スイッチ212bとの間でY電極YS1~YS6のそれぞれとY電極切替スイッチ212bとが接続された接続点1243g~1243lとグランドとの間に電気的に直列接続されている。タッチパネル装置3009では、コンデンサ243a~243fの容量値のそれぞれとインダクタンス素子211aのインダクタンスとの組み合わせ、および、コンデンサ243g~243lの容量値のそれぞれとインダクタンス素子211bのインダクタンスとの組み合わせにより、図37に示すタッチパネル装置3008と同様の有利な効果を得ることが可能となる。
 実施の形態10における図31~図38に示すタッチパネル装置2001~2004、3006~3009においては、コンデンサ等のリアクタンス素子を電極と交流信号源の間に接続することにより、各電極の共振周波数のばらつきを小さくするが、タッチパネル装置の構造により、各電極の共振周波数のばらつきを小さくしても良い。たとえば、タッチパネル100、200の各電極とグランド間の浮遊容量の値のばらつきを低減したり、または、交流信号源から各電極までの電気長のばらつきを低減したりすることで、各電極の共振周波数のばらつきを抑圧する事ができる。
 尚、「共振周波数」とは、インダクタンス素子の交流信号源との接続点から、第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチやX電極切替スイッチ等を指す)または第2の電極切替スイッチ(検出電極切替スイッチやY電極切替スイッチ等を指す)を介して対象の電極を見たときのインピーダンス特性において、虚数成分が0となる周波数を指している。また、検出回路の入力段にはノイズ除去用のフィルタが設けられており。そのフィルタは、交流信号源が出力する交流信号の周波数を概ね通過できる通過帯域を有している。
 尚、図31と図32、図35、図36に示すタッチパネル装置2001、2002、3006、3007において、駆動電極切替スイッチ112または検出電極切替スイッチ113の状態に応じて選択される可変容量コンデンサ150a、150b、250a~250dの容量値は制御回路115の記憶部に使用前に予め記録されているが、そのような構成に限られるわけではない。タッチパネル装置2001、2002、3006、3007の使用中に、制御回路115が電極ごとに共振させるために必要となる容量値を測定して記憶部に記録しても良い。制御回路115が電極ごとに共振させるために必要となる容量値を測定する方法としては、測定したい電極に交流信号が供給される状態に駆動電極切替スイッチ112および検出電極切替スイッチ113を制御した後、可変容量コンデンサの容量値をスイープさせて、検出回路114において検出される信号の値が最も大きくなる時の容量値を求める方法が考えられる。これにより、工場出荷時からタッチパネル装置の状態が変化し、各電極の共振周波数が変化してしまったとしても、最適な可変容量コンデンサの素子値を電極ごとに選択することが可能となり、長期間安定して高い感度を維持できるタッチパネル装置を実現できる。
 尚、実施の形態10におけるタッチパネル装置においては、インダクタンス素子は交流信号源と電極との間に電気的に直列接続されているが、これに限らず、交流信号源と電極との間の接続点とグランドとの間に電気的に直列接続されていても、同様の効果を有する。
 (実施の形態11)
 実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1の交流信号源110は、複数の第1の電極X1~X6のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数を互いに異ならせる。例えば、図3において、複数の第1の電極X1~X6のうちの2つの電極X1、X6に入力する交流信号の周波数を異ならせた場合のタッチパネル装置1の動作について、以下、説明する。尚、「共振周波数」とは、インダクタンス素子の交流信号源との接続点から、第1の電極切替スイッチ(駆動電極切替スイッチやX電極切替スイッチ等を指す)または第2の電極切替スイッチ(検出電極切替スイッチやY電極切替スイッチ等を指す)を介して対象の電極を見たときのインピーダンス特性において、虚数成分が0となる周波数を指している。また、検出回路の入力段にはノイズ除去用のフィルタが設けられており、このフィルタは交流信号の周波数を概ね通過できる通過帯域を有している。
 図3におけるタッチパネル装置1で、駆動電極切替スイッチ112が電極X1~X6のそれぞれと交流信号源110とを順次電気的に接続する場合に、交流信号源110から電極X1までの信号線路の電気長は、交流信号源110から電極X6までの信号線路の電気長よりも長い。各電極の共振周波数は、交流信号源110から各電極までの信号線路の電気長によっても変化し、電極X1の共振周波数は電極X6の共振周波数よりも低い。この状態で、交流信号源110が出力する交流信号の周波数が電極X1の共振周波数と同一であった場合、電極X6の共振周波数と交流信号の周波数とが大きく異なる場合がある。この結果、電極X6上に共振電流を流す事が困難となり、電極X6を用いた検出対象物の検出感度が電極X1を用いた場合と比べて大きく下がる。実施の形態11におけるタッチパネル装置1は、電極X1へ入力する交流信号の周波数と電極X6へ入力する交流信号の周波数とは互いに異なる。例えば、電極X1へ入力する交流信号の周波数が電極X1の共振周波数と同一であり、電極X6へ入力する交流信号の周波数が電極X6の共振周波数と同一である。この構成により、実施の形態11におけるタッチパネル装置1は電極X1の検出感度に対し電極X6の検出感度が著しく劣化する状況を回避できる。この例では、各電極へ入力される交流信号の周波数を各電極の共振周波数と同一としたが、各電極へ入力する交流信号の周波数はこれに限らず、各電極の共振周波数周辺の周波数であれば問題ない。また、上記では電極X1と電極X6へ入力される交流信号の周波数が互いに異なるが、他の2つの電極や3つ以上の電極へ入力される交流信号の周波数を互いに異ならせてもよく、同様の効果が得られる。入力される電極により交流信号の周波数を異ならせることは実施の形態1~5における相互容量型のタッチパネル装置だけでなく、実施の形態6における自己容量型のタッチパネル装置にも同様に適用できる。この場合、複数の第1の電極および複数の第2の電極のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数を互いに異ならせることで同様の効果が得られる。
 尚、実施の形態1~5におけるタッチパネル装置1では、複数の第1の電極(電極X1~X6)のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数を異ならせる場合には、交流信号源110は複数の第1の電極のうちの1つの電極に入力する交流信号の周波数を時間的に切り替えても良い。同様に、実施の形態6におけるタッチパネル装置6、6Aでは、複数の第1の電極(電極XS1~XS6)および複数の第2の電極(電極YS1~YS6)のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数を異ならせる場合には、交流信号源110a、110bは複数の第1の電極および複数の第2の電極の内の1つの電極に入力する交流信号の周波数を時間的に切り替えても良い。タッチパネル100の温度等の周囲環境が変化した場合、電極の共振周波数が変化する恐れがあり、結果、電極の共振周波数とその電極へ入力される交流信号の周波数とが大きく異なる恐れがあるが、環境変化に応じて適切な交流信号の周波数を選択する事で、検出感度の高いタッチパネル装置を実現する事ができる。時間的に電極の共振周波数の変化量が予め得られている場合には、交流信号源はその変化量を考慮して交流信号の周波数を変化させても良い。
 また、図31~図38に示すように、タッチパネル装置はタッチパネル装置の周囲環境を検出する温度センサ等の環境センサ901を更に備えていてもよい。この場合には、環境センサ901からの出力値に基づいて交流信号の周波数を決定する。この場合、電極の共振周波数と環境センサ901の出力値との相関データを予め格納しておくことで、環境センサ901からの出力値に基づいて交流信号の周波数を決定することが可能となる。
 尚、交流信号源110は、複数の第1の電極X1~X6のうちの少なくとも1つの電極の共振周波数を検出し、検出された共振周波数を基に交流信号の周波数を決定してもよい。また、交流信号源110a、110bは、複数の第1の電極XS1~XS6および複数の第2の電極YS1~YS6のうちの少なくとも1つの電極の共振周波数を検出し、検出された共振周波数を基に交流信号の周波数を決定してもよい。交流電源110(110a、110b、210a、210b)は、例えば、各電極に入力する交流信号の周波数を遷移させて、検出回路114(114a、114b、214a、214b)で検出される電圧値が最も高くなる周波数をその電極の共振周波数として検出することができる。交流信号源110(110a、110b)はタッチパネル装置の起動時に各電極の共振周波数を検出してもよく、また、タッチパネル装置の起動後、所定期間毎に共振周波数の検出を繰り返してもよい。起動後に所定期間毎に交流信号源110(110a、110b)が各電極の共振周波数を検出する事で、各電極の共振周波数が時間的に変動したとしても、随時、適切な交流信号の周波数を選択し、各電極へ入力することが可能となる。検出された各電極の共振周波数を基に各電極へ入力される交流信号の周波数を決定する際は、例えば、交流信号の周波数は各電極の共振周波数と同一またはその周辺値が選択される。尚、各電極の共振周波数は、タッチパネル装置の製造時に測定し、その測定された共振周波数を制御回路115に記憶しておき、交流電源110(110a、110b)は記録された共振周波数を基に各電極へ入力する交流信号の周波数を決定してもよい。
 上記の実施の形態におけるタッチパネル装置では、交流信号としては正弦波の信号を用いてもよい。各電極の共振周波数がばらつく恐れがある場合には、一般的には、矩形波等の広帯域の周波数成分を有する信号が交流信号として用いられる。しかし、上記の実施の形態におけるタッチパネル装置では、各電極の共振周波数に基づき、適切な交流信号の周波数を電極毎に決定することが可能である為、交流信号として正弦波の信号を用いることで、検出回路で検出される信号の振幅を大きくすることが可能である。一方、交流信号として矩形波の信号を用いてもよい。正弦波の信号に比べ、矩形波の信号を生成する回路は簡易であるため、交流信号源の回路規模を小さくする事が可能となる。
 本発明におけるタッチパネル装置は、携帯端末、パーソナルコンピュータ、ATM端末などに使用されるタッチパネル装置に広く適用可能である。
1,2,3,6  タッチパネル装置
100,120,121,200,221,222  タッチパネル
102  検出電極(第2の電極)
103  ガラス層(絶縁層)
104  駆動電極(第1の電極)
106  シールド層
107  液晶表示素子(画像表示素子)
110,110a,110b,210a,210b  交流信号源
111,111b,111-1~111-6,140,211a,211b  インダクタンス素子
112,112a,112b  駆動電極切替スイッチ(第1の電極切替スイッチ)
113,113a,113b  検出電極切替スイッチ(第2の電極切替スイッチ)
114,114a,114b,214a,214b  検出回路
115,215  制御回路
141  コンデンサ
202  Y電極(第2の電極)
204  X電極(第1の電極)
212a  X電極切替スイッチ(第1の電極切替スイッチ)
212b  Y電極切替スイッチ(第2の電極切替スイッチ)
901  環境センサ
X1~X6  駆動電極(第1の電極)
Y1~Y6  検出電極(第2の電極)
Xm1(1≦m≦6)  駆動電極(第3の電極)
Xm2(1≦m≦6)  駆動電極(第4の電極)
Yn1(1≦n≦6)  検出電極(第3の電極、第5の電極)
Yn2(1≦n≦6)  検出電極(第4の電極、第6の電極)
XS1~XS6  X電極(第1の電極)
YS1~YS6  Y電極(第2の電極)

Claims (25)

  1. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のぞれぞれと前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記交流信号源と前記第1の電極切替スイッチとの間で前記インダクタンス素子と電気的に直列接続された可変容量コンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  2. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のそれぞれと前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記交流信号源と前記インダクタンス素子との間の接続点と前記インダクタンス素子と前記第1の電極切替スイッチとの間の接続点とのうちの一方の接続点とグランドとの間に電気的に直列接続された可変容量コンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  3. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極と前記交流信号源との間に電気的にそれぞれ直列接続された複数のインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極と前記複数のインダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極と前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡
    状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記第1の電極切替スイッチとの間に前記複数のインダクタンス素子と電気的にそれぞれ直列接続された複数のコンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  4. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極と前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のぞれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のぞれぞれと前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記第1の電極切替スイッチとの間の複数の接続点とグランドとの間に電気的にそれぞれ直列接続された複数のコンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  5. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化を、前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極と前記交流信号源との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記交流信号源と前記第1の電極切替スイッチとの間で前記インダクタンス素子と電気的に直列接続された可変容量コンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  6. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化を、前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のぞれぞれと前記交流信号源との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記交流信号源と前記インダクタンス素子との間の接続点と前記インダクタンス素子と前記第1の電極切替スイッチとの間の接続点とのうちの一方の接続点とグランドとの間に電気的に直列接続された可変容量コンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  7. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    所定の周波数の交流信号を前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化を、前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のぞれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極と前記交流信号源との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記複数の第1の電極のぞれぞれと前記第1の電極切替スイッチとの間にそれぞれ電気的に直列接続された複数のコンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  8. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極とグランドとの間の静電容量の変化を、前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のそれぞれと前記交流信号源との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記第1の電極切替スイッチとの間の複数の接続点でグランドとの間にそれぞれ電気的に直列接続された複数のコンデンサと、
    を備えたタッチパネル装置。
  9. 第1の電極と第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記交流信号源と前記第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記第1の電極と前記第2の電極の間の静電容量の変化を前記第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記検出対象物が前記タッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の1つの電極の共振周波数は周波数f0であり、
    前記共振周波数f0と前記交流信号の周波数fbは以下の関係を満たす、タッチパネル装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
  10. 第1の電極と第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記交流信号源と前記第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記第1の電極と前記第2の電極の間の静電容量の変化を前記第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記検出対象物が前記タッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の1つの電極の共振周波数は周波数f0であり、
    前記検出対象物が前記タッチパネルの表面をタッチした場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の前記1つの電極の共振周波数は周波数f1であり、
    前記周波数f0と前記周波数f1と前記交流信号の周波数fbは以下の関係を満たす、タッチパネル装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  11. 第1の電極と第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記第1の電極および前記第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記交流信号源と前記第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記第1の電極とグランドとの間の静電容量の変化または前記第2の電極とグランドとの間の静電容量の変化を前記第1の電極と前記第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    検出対象物が前記タッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の1つの電極の共振周波数は周波数f0であり、
    前記周波数f0と前記交流信号の周波数fbは以下の関係を満たす、タッチパネル装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
  12. 第1の電極と第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記第1の電極および前記第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記交流信号源と前記第1の電極との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記第1の電極とグランドとの間の静電容量の変化または前記第2の電極とグランドとの間の静電容量の変化を前記第1の電極と前記第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記検出対象物が前記タッチパネルの検出可能範囲に存在しない場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の1つの電極の共振周波数は周波数f0であり、
    前記検出対象物が前記タッチパネルをタッチした場合の前記第1の電極および前記第2の電極の中の前記1つの電極の共振周波数は周波数f1であり、
    前記周波数f0と前記周波数f1と前記交流信号の周波数fbは以下の関係を満たす、タッチパネル装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
  13. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記複数の第1の電極のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数は互いに異なる、タッチパネル装置。
  14. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極と前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極のそれぞれとグランドとの間の静電容量の変化を、前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極のうち少なくとも2つの電極に入力する交流信号の周波数は互いに異なる、タッチパネル装置。
  15. 前記交流信号源は前記複数の第1の電極のうちの1つの電極に入力する交流信号の周波数を時間的に切り替える、請求項13または請求項14に記載のタッチパネル装置。
  16. 前記タッチパネルの周囲環境を検出する環境センサを更に備え、
    前記交流信号源は前記検出された周囲環境に基づいて前記複数の第1の電極のうちの前記1つの電極に入力する前記交流信号の前記周波数を決定する、請求項15に記載のタッチパネル装置。
  17. 前記交流信号源は前記複数の第1の電極のうちの少なくとも1つの第1の電極の共振周波数を検出し、前記検出された共振周波数を基に前記交流信号の前記周波数を決定する、請求項13または請求項14に記載のタッチパネル装置。
  18. 前記少なくとも2つの電極に入力する前記交流信号の前記周波数は、それぞれ、前記少なくとも2つの電極の共振周波数に基づいて決定される、請求項13または請求項14に記載のタッチパネル装置。
  19. 前記交流信号は正弦波である、請求項13または請求項14に記載のタッチパネル装置。
  20. 前記交流信号は矩形波である、請求項13または請求項14に記載のタッチパネル装置。
  21. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極の間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のそれぞれと前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    を備え、
    前記交流信号の周波数は前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチの接続状態に基づいて決定され、
    前記交流信号源は前記複数の第1の電極のうちの1つの電極に入力する交流信号の周波数を時間的に切り替える、タッチパネル装置。
  22. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    所定の周波数の交流信号を前記複数の第1の電極に入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極のそれぞれと前記複数の第2の電極のそれぞれとの間の静電容量の変化を前記複数の第2の電極から出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記インダクタンス素子との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第1の電極切替スイッチと、
    前記複数の第2の電極のそれぞれと前記検出回路との接続状態を開放状態と短絡状態の間で切り替える第2の電極切替スイッチと、
    前記第1の電極切替スイッチおよび前記第2の電極切替スイッチを制御する制御回路と、
    を備え、
    前記第1の電極切替スイッチが前記複数の第1の電極のうちの或る第1の電極と前記インダクタンス素子とを接続し、かつ前記第2の電極切替スイッチが前記複数の第2の電極のうちの或る第2の電極と前記検出回路とを接続したときに前記交流信号源から前記検出回路までの伝送ロスが最大となり、
    前記所定の周波数は、前記第1の電極切替スイッチが前記複数の第1の電極のうちの或る第1の電極と前記インダクタンス素子とを接続し、かつ前記第2の電極切替スイッチが前記複数の第2の電極のうちの或る第2の電極と前記検出回路とを接続したときの前記或る第1の電極の共振周波数に基づいて決定される、タッチパネル装置。
  23. 前記所定の周波数は前記共振周波数と同一である、請求項22に記載のタッチパネル装置。
  24. 複数の第1の電極と複数の第2の電極とを有するタッチパネルと、
    所定の周波数の交流信号を前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに入力する交流信号源と、
    前記複数の第1の電極のそれぞれと前記交流信号源との間に電気的に直列接続されたインダクタンス素子と、
    検出対象物が前記タッチパネルにタッチした際の前記複数の第1の電極とグランドとの間の静電容量の変化または前記複数の第2の電極とグランドとの間の静電容量の変化を前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とから出力される信号の変化により検出する検出回路と、
    を備え、
    前記交流信号源が、前記複数の第1の電極のうちの或る第1の電極と前記複数の第2の電極のうちの或る第2の電極とに前記交流信号を入力したときに前記交流信号源から前記検出回路までの伝送ロスが最大となり、
    前記所定の周波数は、前記或る第1の電極の共振周波数に基づいて決定される、タッチパネル装置。
  25. 前記交流信号の周波数は前記共振周波数と同一である、請求項24に記載のタッチパネル装置。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015049821A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 アルパイン株式会社 位置検出装置
CN104423688A (zh) * 2013-09-03 2015-03-18 新唐科技股份有限公司 感应元件
CN104503627A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 京东方科技集团股份有限公司 触控结构、触控显示面板和触控显示装置
JP2015115021A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
JP2016099897A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置およびタッチ検出方法
KR20160092594A (ko) * 2015-01-27 2016-08-05 삼성디스플레이 주식회사 터치 표시 장치 및 그 구동 방법
US9501169B2 (en) 2014-06-27 2016-11-22 Synaptics Incorporated Acquiring multiple capacitive partial profiles with orthogonal sensor electrodes
JP2017091490A (ja) * 2015-11-10 2017-05-25 ハイマックス テクノロジーズ リミテッド インセル型タッチ表示パネル
CN106775037A (zh) * 2015-11-20 2017-05-31 奇景光电股份有限公司 内嵌式触控显示面板
US9703430B2 (en) 2014-06-30 2017-07-11 Synaptics Incorporated Driving sensor electrodes for proximity sensing
US10073555B2 (en) 2013-09-03 2018-09-11 Nuvoton Technology Corporation Sensing device
JP2019125015A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 Tianma Japan株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
US10901558B2 (en) 2018-06-21 2021-01-26 International Business Machines Corporation Highly sensitive capacitive touch with resonant coupling
CN112805667A (zh) * 2018-11-27 2021-05-14 阿尔卑斯阿尔派株式会社 具有斜交检测电极组的接近检测装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11209919B1 (en) * 2021-03-03 2021-12-28 Himax Technologies Limited Knob device applicable to touch panel

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58182744A (ja) * 1982-04-20 1983-10-25 Fujitsu Ltd 座標検出装置
JPS605324A (ja) * 1983-06-23 1985-01-11 Fujitsu Ltd 指示位置検出装置
JPH11143626A (ja) * 1997-11-10 1999-05-28 Sharp Corp 座標入力装置
JP2009192306A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Wacom Co Ltd 位置検出装置
JP2009244958A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Sony Corp タッチセンサ付き表示装置
WO2010133070A1 (zh) * 2009-05-21 2010-11-25 智点科技(深圳)有限公司 触控式平板显示器及其驱动电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58182744A (ja) * 1982-04-20 1983-10-25 Fujitsu Ltd 座標検出装置
JPS605324A (ja) * 1983-06-23 1985-01-11 Fujitsu Ltd 指示位置検出装置
JPH11143626A (ja) * 1997-11-10 1999-05-28 Sharp Corp 座標入力装置
JP2009192306A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Wacom Co Ltd 位置検出装置
JP2009244958A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Sony Corp タッチセンサ付き表示装置
WO2010133070A1 (zh) * 2009-05-21 2010-11-25 智点科技(深圳)有限公司 触控式平板显示器及其驱动电路

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104423688A (zh) * 2013-09-03 2015-03-18 新唐科技股份有限公司 感应元件
TWI511014B (zh) * 2013-09-03 2015-12-01 Nuvoton Technology Corp 感應元件
US10073555B2 (en) 2013-09-03 2018-09-11 Nuvoton Technology Corporation Sensing device
US9898123B2 (en) 2013-09-03 2018-02-20 Nuvoton Technology Corporation Sensing device
CN104423759A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 阿尔派株式会社 位置检测装置
JP2015049821A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 アルパイン株式会社 位置検出装置
US9600126B2 (en) 2013-09-04 2017-03-21 Alpine Electronics, Inc. Location detection device
JP2015115021A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
US9678599B2 (en) 2014-06-27 2017-06-13 Synaptics Incorporated Acquiring multiple capacitive partial profiles for interleaved capacitive sensing
US9501169B2 (en) 2014-06-27 2016-11-22 Synaptics Incorporated Acquiring multiple capacitive partial profiles with orthogonal sensor electrodes
US9703430B2 (en) 2014-06-30 2017-07-11 Synaptics Incorporated Driving sensor electrodes for proximity sensing
US10275107B2 (en) 2014-11-25 2019-04-30 Japan Display Inc. Display and touch detection method
US9965121B2 (en) 2014-11-25 2018-05-08 Japan Display Inc. Display and touch detection method
JP2016099897A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置およびタッチ検出方法
CN104503627A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 京东方科技集团股份有限公司 触控结构、触控显示面板和触控显示装置
WO2016112672A1 (zh) * 2015-01-14 2016-07-21 京东方科技集团股份有限公司 触控结构、触控显示面板和触控显示装置
US10310658B2 (en) 2015-01-14 2019-06-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Touch structures with closable electrodes, touch display panels and touch display devices including the same
KR20160092594A (ko) * 2015-01-27 2016-08-05 삼성디스플레이 주식회사 터치 표시 장치 및 그 구동 방법
KR102302139B1 (ko) 2015-01-27 2021-09-14 삼성디스플레이 주식회사 터치 표시 장치 및 그 구동 방법
JP2017091490A (ja) * 2015-11-10 2017-05-25 ハイマックス テクノロジーズ リミテッド インセル型タッチ表示パネル
CN106775037A (zh) * 2015-11-20 2017-05-31 奇景光电股份有限公司 内嵌式触控显示面板
JP2019125015A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 Tianma Japan株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
JP7011159B2 (ja) 2018-01-12 2022-01-26 Tianma Japan株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
US10901558B2 (en) 2018-06-21 2021-01-26 International Business Machines Corporation Highly sensitive capacitive touch with resonant coupling
CN112805667A (zh) * 2018-11-27 2021-05-14 阿尔卑斯阿尔派株式会社 具有斜交检测电极组的接近检测装置

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Publication number Publication date
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