WO2014002371A1 - タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステムおよび電子機器 - Google Patents

タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステムおよび電子機器 Download PDF

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濱口　睦
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Sharp Corp
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    • G06F3/0446—Digitisers, 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 touch panel controller, a touch sensor panel, and a touch panel controller that detect a touch position on a screen by driving a drive line of a touch sensor panel to estimate or detect a capacitance value of a capacitance between the sense line and the drive line.
  • the present invention relates to a touch panel system using a touch panel and an electronic device using the touch panel system.
  • a touch sensor panel mounted on a display screen of a display device is known as a conventional position input device that detects a position where capacitance values distributed in a matrix are changed.
  • a conventional capacitance detection device that detects a distribution of capacitance values of a capacitance matrix formed between M drive lines and L sense lines orthogonal thereto is disclosed as a touch sensor panel. It is proposed in Document 1.
  • the touch sensor panel as the conventional capacitance detection device touches the touch panel surface with a finger or a pen
  • the capacitance value at the touched position changes. This is detected as an input position touched by the pen.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a main part of a conventional touch panel system disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a driving method of the touch panel system of FIG.
  • capacity detection is performed by driving a plurality of drive lines in parallel (simultaneously), but here, a simple example is shown to explain the basic principle of capacity detection.
  • the conventional touch panel system 100 drives the touch sensor panel 110, the touch panel controller 120 that detects the position where the capacitance of the touch sensor panel 110 has changed, and the drive lines DL1 to DL4 of the touch sensor panel 110. And a drive unit 130.
  • the touch sensor panel 110 includes a plurality of drive lines DL1 to DL4 arranged in the vertical direction, a plurality of sense lines SL1 to SL4 that are three-dimensionally intersected with the drive lines DL1 to DL4, and a plurality of drive lines DL1.
  • the description is simplified when the number of drive lines DL1 to DL4 and the number of sense lines SL1 to SL4 are 4 ⁇ 4.
  • the touch panel system 100 is provided with a drive unit 130.
  • the drive unit 130 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the 4 ⁇ 4 code sequence shown in (Equation 3) of FIG. If the element of the code matrix is “1”, the drive unit 130 applies the voltage Vdrive, and if the element is “0”, it applies zero volts. In short, the driving unit 130 sequentially drives the drive lines DL1 to DL4.
  • the touch panel system 100 has four amplifiers 140 arranged at positions corresponding to the sense lines SL1 to SL4, respectively.
  • the amplifier 140 receives and amplifies the linear sums Y1, Y2, Y3, and Y4 of the electrostatic capacitances along the sense line through the drive line driven by the driving unit 130.
  • the drive unit 130 applies the voltage Vdrive to the drive line DL1, and applies zero volts to the remaining drive lines DL2 to DL4. Then, for example, the measured value Y1 from the sense line SL3 corresponding to the capacitance C31 shown in (Equation 1) of FIG.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL2, and zero volts is applied to the remaining drive lines DL1, DL3, and DL4. Then, the measured value Y2 from the sense line SL3 corresponding to the capacitance C32 shown in (Equation 2) of FIG.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL3, and zero volts is applied to the remaining drive lines.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL4, and zero volts is applied to the remaining drive lines.
  • the above is a basic configuration example of the conventional touch panel system 100 including the touch sensor panel 110, the touch panel controller 120, and the driving unit 130.
  • Patent Document 2 proposes a touch panel system as a capacity detection device having another configuration.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration example of a conventional touch panel controller disclosed in Patent Document 2.
  • the conventional touch panel controller 200 there is a differential amplifier 201 for detecting the position capacitance of the touch sensor panel, and a switch SW1 that can switch the connection state of the input section of the differential amplifier 201, SW2, SW3 and SW4 and a selection circuit are arranged. Switching between the differential input mode and the single input mode is realized by the states of the switches SW1, SW2, SW3, and SW4.
  • it is configured to detect the capacitance or capacitance difference of the input line selected by the selection circuit and estimate the location of capacitance change due to touch.
  • Vref / 2 generated by the reference voltage source 202 is different from the operating point voltage of the differential amplifier 201 even when the SW4 is turned off, an error due to a leakage current is generated only in one input of the differential amplifier 201. Therefore, there is a problem that an error is mixed in the output value from the differential amplifier 201.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problem, and reduces the influence of error factors due to leakage current via an off-resistance when a switch is arranged on the input side of an amplifier, and more accurate capacitance change It is an object of the present invention to provide a touch panel controller that can correctly detect a touch panel, a good touch panel system using the touch panel controller, and a good electronic device using the touch panel controller.
  • the touch panel controller of the present invention drives a plurality of drive lines of a touch sensor panel, amplifies the capacitance value of the capacitance between the sense line and the drive line by an amplifier, and then estimates or detects the capacitance value on the screen.
  • the touch panel controller for detecting a touch position, at least two switch means connected in series between the input terminal of the amplifier and the sense line, and when the two switch means are in an OFF state, And a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage to a node between them, thereby achieving the above object.
  • the predetermined voltage applying means in the touch panel controller of the present invention comprises: a switch means having one end connected to the node; and a predetermined voltage output unit connected to the other end of the switch means and outputting a predetermined voltage.
  • a switch means having one end connected to the node
  • a predetermined voltage output unit connected to the other end of the switch means and outputting a predetermined voltage.
  • the predetermined voltage in the touch panel controller of the present invention is the same voltage as the operating point voltage of the amplifier or a voltage of Vdd / 2.
  • At least two switch means connected in series in the touch panel controller of the present invention are CMOS switch means or MEMS switch means.
  • At least one drive line in the touch panel controller of the present invention is sequentially driven one by one, and a plurality of first static lines formed between the plurality of drive lines and each one of the sense lines.
  • a drive unit that outputs a first linear sum output from the capacitance from each one sense line, and the amplifier amplifies the first linear sum output with one input.
  • the plurality of drive lines in the touch panel controller of the present invention are sequentially driven at least one by one and formed between the plurality of drive lines and one of the plurality of sense lines.
  • a first linear sum output from the plurality of first capacitances is output from the one sense line, and the plurality of drive lines and another one sense line adjacent to the one sense line;
  • a driving unit for outputting a second linear sum output from a plurality of second capacitances formed between the other one of the sense lines, and the amplifier includes the first linear sum output and the first linear sum output.
  • This is a differential amplifier that differentially amplifies the difference between the two linear sum outputs.
  • a plurality of switch means for exchanging the drive line and the sense line with each other are provided between the amplifier and the drive line and the sense line corresponding thereto in the touch panel controller of the present invention
  • Each of the plurality of switch means includes at least two switch means connected in series and a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage to a node between the two switch means when the two switch means are in an OFF state. And have.
  • the capacitance values of the capacitances in the plurality of sense lines in the touch panel controller of the present invention are each amplified in a time division manner using one amplifier.
  • the touch panel controller in the touch panel controller according to the present invention, at least two switch means connected in series between one input terminal of the one amplifier and the plurality of sense lines, and the two switches And a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage to a node between the two switch means when the means is in an OFF state.
  • the touch panel controller of the present invention at least two switch means connected in series between one input terminal of the one amplifier and the plurality of sense lines, and the two switches And a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage to a node between the two switch means when the means is in an OFF state, and each between the other input terminal of the one amplifier and the plurality of sense lines. And at least two switch means connected in series, and the predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage to a node between the two switch means when the two switch means are in an OFF state.
  • the configuration connected to both differential input terminals of the differential amplifier in the touch panel controller of the present invention is a symmetrical circuit configuration.
  • the touch panel system of the present invention includes the touch panel controller of the present invention and the touch sensor panel used for the touch panel controller, thereby achieving the above object.
  • the electronic device of the present invention uses the touch panel system of the present invention as a position input device on a display screen, thereby achieving the above object.
  • the capacitance value is estimated or detected to determine the touch position on the screen.
  • the touch panel controller to detect, at least two switch means connected in series between the input terminal of the amplifier and the sense line, and a node between the two switch means when the two switch means are in an OFF state And a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of each of switches SW1 to SW4 used in the touch panel system of FIG.
  • FIG. 1 it is a schematic diagram for demonstrating the case where it amplifies sequentially by a time division using one amplifier with respect to several sense line SL.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a case where a plurality of sense lines SL are sequentially amplified in a time-division manner using a single 2-input differential amplifier in the touch panel system of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where the touch panel system 1Aa of FIG. 5 is connected as a chip A and a chip B.
  • FIG. It is a block diagram which shows schematic structural example of electronic devices, such as a mobile telephone apparatus using the touchscreen system of Embodiment 1, 2 of this invention as Embodiment 3 of this invention. It is a schematic diagram which shows the principal part structural example of the conventional touch panel system currently disclosed by patent document 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating an example of the drive method of the touchscreen system of FIG.
  • FIG. 2 shows the structural example of the conventional touchscreen controller currently disclosed by patent document 2.
  • Embodiments 1 and 2 of the touch panel controller of the present invention and a touch panel system using the same, and Embodiment 3 of an electronic apparatus such as a camera-equipped mobile phone using the same will be described in detail with reference to the drawings. explain.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part of a touch panel system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the touch panel system 1 is generated between a touch sensor panel 10, M drive lines DL1 to DLm of the touch sensor panel 10, and N sense lines SL1 to SLn that are three-dimensionally intersected therewith. And a touch panel controller 20 that detects positions where a plurality of matrix capacitances C11 to Cnm change.
  • the touch sensor panel 10 includes M drive lines DL1 to DLm arranged in the vertical direction, and three sense lines SL1 to SLn arranged in the horizontal direction and M drive lines DL1 to DLm arranged in the horizontal direction. A plurality of holding portions of capacitances C11 to Cnm are generated at the positions where the lines DL1 to DLm and the N sense lines SL1 to SLn intersect.
  • the touch sensor panel 10 is arranged on the display screen of the display unit, and the touch panel controller 20 detects a touch position on the touch sensor panel 10 with a finger or a pen.
  • the touch panel controller 20 includes a driving unit 2 that sequentially drives at least one of the M drive lines DL1 to DLm of the touch sensor panel 10, an amplifier 3 that amplifies a capacitance signal from the sense lines SL1 to SLn, and a driving unit 2 And switch means 4 for exchanging the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn between the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn.
  • the touch panel controller 20 detects a position on the touch sensor panel 10 where the capacitance has changed, using the amplified output from the amplifier 3 constituting the previous stage.
  • the driving unit 2 sequentially drives at least one drive line DL1 to DLm sequentially based on the code sequence of n rows and m columns. If the element of the code matrix is “1”, the driving unit 2 applies a drive voltage, and if the element of the code matrix is “0”, it applies zero volts.
  • the elements of the code matrix are not limited to binary, but may be multivalued. For example, if the element of the code matrix is “ ⁇ 1”, a minus drive voltage is applied, and if the element of the code matrix is “0.5”, a voltage that is half the drive voltage of “1” is applied. .
  • the drive unit 2 sequentially drives at least one of the drive lines DL1 to DLm based on a code sequence having a length P (P ⁇ M), and a plurality of first capacitances Ca1 to Cam (a is A first linear sum output from a natural number (a ⁇ n) is output from one sense line SLa (a is an arbitrary number of sense lines SL).
  • the amplifier 3 includes a plurality of drive lines DL1 to DLm that are sequentially driven and a plurality of N sense lines SL1 to SLn that intersect with the drive lines DL1 to DLm.
  • the first linear sum output from the first capacitances C11 to Cnm is amplified and output with one input.
  • the amplifier 3 is arranged for each of the N sense lines SL1 to SLn.
  • the N sense lines SL1 to SLn may be configured to be amplified and output in a time division manner using a single amplifier 3a described later. This case is shown in FIG.
  • the switch means 4 includes switches SW1 to SW4, and can switch the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn by on / off control of the switches SW1 to SW4.
  • the drive voltage supply end of the drive line DLm is connected to the amplifier input end which is the end of the sense line SLn via the switch SW1.
  • the drive voltage supply end of the drive line DLm is connected to the inverter output end of the drive unit 2 via the switch SW2.
  • An end portion of the sense line SLn is connected to a connection point between the amplifier input end and the switch SW1 via the switch SW3.
  • the connection point between the switch SW2 and the inverter output terminal of the drive unit 2 is connected to the connection point between the end of the sense line SLn and the switch SW3 via the switch SW4.
  • the drive line DL and the sense line SL work normally, but when this function is switched, the switch SW2 and the switch SW3 are off. Thus, the switch SW1 and the switch SW4 are turned on.
  • the drive voltage supply terminal of the drive line DL is connected to the amplifier input terminal via the switch SW1, and the drive line is no longer a sense line.
  • the inverter output terminal of the drive unit 2 is connected to the end of the sense line SLn via the switch SW4 to drive the sense line SL, and the sense line is no longer a drive line.
  • the switch SW1 is turned off to open the connection between the end portion of the drive line DL and the amplifier input end, and the end portion of the sense line SL is connected to the amplifier input end via the switch SW3.
  • the switch SW4 is turned off to open the connection between the inverter output terminal of the drive unit 2 and the end of the sense line SL, and the inverter output terminal of the drive unit 2 is connected to the drive voltage drive terminal of the drive line via the switch SW2. Connect to.
  • the switch SW3 When the drive line DL is switched to the sense line SL, the switch SW3 is turned off to open the connection between the end of the sense line SL and the amplifier input end, and the drive line drive voltage supply end is input to the amplifier via the switch SW1. Connect to the end.
  • the switch SW2 When the sense line SL is switched to the drive line DL, the switch SW2 is turned off to open the connection between the inverter output terminal of the drive unit 2 and the drive voltage supply terminal of the drive line, and the inverter output terminal of the drive unit 2 is The switch SW4 is connected to the end of the sense line SL.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of each of the switches SW1 to SW4 used in the touch panel system 1 of FIG.
  • each of the switches SW1 to SW4 of the line replacement mechanism has a T-shaped connection configuration in which one end of the switch SWC is connected to a connection point between the two switches SWA and SWB.
  • Two switches SWA and SWB turn the line on or off.
  • a predetermined voltage is applied to the connection point thereof via the switch SWC.
  • This predetermined voltage is the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2 (for example, Vdd / 2).
  • Switches SW1 to SW4 are provided as switch means 4 between the input terminal of the amplifier 3 and the drive line DL and sense line SL.
  • Each switch SW constituting the switch means 4 includes at least two switches SWA and SWB connected in series, and two switches SWA and SWB when the at least two switches SWA and SWB are in an OFF state.
  • a predetermined voltage applying means for applying a predetermined voltage via the switch SWC.
  • the predetermined voltage applying means includes a switch SWC and a predetermined voltage output unit Vcom that outputs a predetermined voltage to the node via the switch SWC.
  • the same voltage for example, Vdd / 2
  • Vdd / 2 the same voltage
  • the amplifier side voltages of the two switches SWA and SWB and the connection point voltage of the two switches SWA and SWB are the same voltage, and no leakage current flows through the switch-off resistor. Therefore, it is possible to eliminate or reduce the influence of the error factor due to the leakage current through the off-resistance when the switch is arranged on the input side of the amplifier 2, and to detect the capacitance change of the capacitance more accurately and quickly. it can.
  • the present invention is not limited to this, and one amplifier 3a described later is used for the plurality of sense lines SL. You may make it amplify sequentially by a time division. This case is shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a case where the touch panel system 1 in FIG. 1 sequentially amplifies a plurality of sense lines SL in a time division manner using one amplifier.
  • the sense line SL and the drive line DL are shown in common for the sense line / drive line switching mechanism.
  • a switch SW1a, a switch SW2a,..., A switch SW (n-1) a, and a switch SWna are sequentially turned on from the OFF state at the input terminal of one amplifier 3a.
  • a switch SW (n-1) a, and a switch SWna are sequentially turned on from the OFF state at the input terminal of one amplifier 3a.
  • N switches SW for switching each sense line SL are required instead. And the processing speed is slow.
  • the line switching mechanism (sense line / drive line switching mechanism) of the plurality of drive lines DL and the plurality of sense lines SL is the switches SW1b to SWmb of the switching mechanism of the drive lines DL and the senses.
  • the switches SL1a to SWna of the line SL switching mechanism are provided.
  • the switch means in which one end of the switch SWC is connected to the connection point between the two switches SWA and SWB is used for each of the switches SW1a to SWna and SW1b to SWmb. Also in this case, when the two switches SWA and SWB are turned off, a predetermined voltage is applied to the connection point via the switch SWC to suppress or prevent the switch-off current.
  • This predetermined voltage is preferably the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2 (for example, Vdd / 2). As a result, the leakage current from other lines can be suppressed.
  • the switches SW1b to SWmb constituting the line replacement mechanism and the switches SW1a to SWna for switching the sense lines SL for one amplifier 3a are respectively provided with two switches SWA. And a switch means in which one end of the switch SWC is connected to the connection point of the switch SWB, and when the two switches SWA and SWB are turned off, a switch means for applying a predetermined voltage to the connection point via the switch SWC is applied.
  • the present invention is not limited to this, and in the case where there is no line replacement mechanism, two switches SWA and SWB are connected to the switches SW1a to SWna for switching each sense line SL for one amplifier 3a.
  • One end of the switch SWC is connected to the point When the two switches SWA and SWB are turned off, a predetermined voltage (for example, the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2; for example, Vdd / 2) is applied to the connection point between the switches SWA and SWB via the switch SWC. Only the switch means may be applied.
  • a predetermined voltage for example, the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2; for example, Vdd / 2
  • the touch panel controller 20 for detecting the touch position on the screen by estimating or detecting the capacitance value after amplification by the amplifier 3, at least two switch means connected in series between the input terminal of the amplifier 3 and the sense line SL SWA, SWB, and a predetermined voltage application unit Vcom for outputting a predetermined voltage via the switch means SWC to a node between the two switch means SWA, SWB when the two switch means SWA, SWB are in an OFF state. ing.
  • a plurality of drive lines DL are sequentially driven one by one, and a first linear sum output from a plurality of first capacitances formed between the plurality of drive lines DL and each one sense line SL is generated.
  • the drive unit 2 outputs the signal from one sense line SL.
  • the amplifier 3 amplifies the first linear sum output with one input.
  • SWB has predetermined voltage application means (here, switch SWC and voltage source Vcom) for applying a predetermined voltage to the node between SWB, so that switch means (switches SW1, SW3) are arranged on the input side of the amplifier 3 or 3a.
  • predetermined voltage application means here, switch SWC and voltage source Vcom
  • the leakage current from other lines can be suppressed, the sense line and the drive line can be shared, and the versatility of the chip can be improved.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part of the touch panel system according to the second embodiment of the present invention.
  • the touch panel system 1A is generated between the touch sensor panel 10A, M drive lines DL1 to DLm of the touch sensor panel 10A, and N sense lines SL1 to SLn that are three-dimensionally intersected with this. And a touch panel controller 20A that detects positions where a plurality of matrix capacitances C11 to Cnm change.
  • the touch sensor panel 10A includes M drive lines DL1 to DLm arranged in the vertical direction and three sense lines SL1 to SLn arranged in the horizontal direction and M drive lines DL1 to DLm arranged in the horizontal direction. A plurality of holding portions of capacitances C11 to Cnm are generated at the positions where the lines DL1 to DLm and the N sense lines SL1 to SLn intersect.
  • the touch sensor panel 10A is disposed on the display screen of the display unit, and the touch panel controller 20A detects a touch position on the touch sensor panel 10A with a finger or a pen.
  • the touch panel controller 20A includes a drive unit 2A that sequentially drives at least one of the M drive lines DL1 to DLm of the touch sensor panel 10A, and an amplifier 3A that differentially amplifies two capacitance signals from the sense lines SL1 to SLn.
  • the drive unit 2A and the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn have switch means 4A for exchanging the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn.
  • the driving unit 2A sequentially drives at least one drive line DL1 to DLm sequentially based on the code sequence of n rows and m columns. If the element of the code matrix is “1”, the driving unit 2 applies a drive voltage, and if the element of the code matrix is “0”, it applies zero volts.
  • the elements of the code matrix are not limited to binary, but may be multivalued. For example, if the element of the code matrix is “ ⁇ 1”, a minus drive voltage is applied, and if the element of the code matrix is “0.5”, a voltage that is half the drive voltage of “1” is applied. .
  • the drive unit 2 sequentially drives at least one of the drive lines DL1 to DLm based on a code sequence having a length P (P ⁇ M), and thereby a plurality of first capacitance units Ca1 to Cam (a Is a natural number; a first linear sum output from a ⁇ n) is output from the two sense lines SLa.
  • the amplifier 3A includes a plurality of drive lines DL1 to DLm that are sequentially driven and one of, for example, one of the N sense lines SL1 to SLn that intersect with the drive lines DL1 to DLm. Formed between the first linear sum output from the first capacitances C11 to C1m and the M drive lines DL1 to DLm and another sense line SL2 adjacent to the one sense line SL1. The difference component from the second linear sum output from the plurality of second capacitance units C21 to C2m is amplified and output.
  • the amplifier 3A is arranged for each of N sense lines SL1 to SLn.
  • the N sense lines SL1 to SLn may be configured to be differentially amplified and output in a time division manner using one amplifier 3A. This case is shown in FIG.
  • the switch means 4A is composed of switches SW1 to SW4, and can switch the drive lines DL1 to DLm and the sense lines SL1 to SLn by on / off control of the switches SW1 to SW4.
  • the drive voltage supply end of the drive line DLm-1 is connected to the amplifier input end which is the end of the sense line SLn-1 via the switch SW1.
  • the drive voltage supply terminal of the drive line DLm-1 is connected to the inverter output terminal of the drive unit 2A via the switch SW2.
  • the end of the sense line SLn-1 is connected to the connection point between the first amplifier input terminal and the switch SW1 via the switch SW3.
  • the connection point between the switch SW2 and the inverter output terminal of the drive unit 2A is connected to the connection point between the end of the sense line SLn-1 and the switch SW3 via the switch SW4.
  • the drive voltage supply terminal of the drive line DLm is connected to the amplifier input terminal which is the end of the sense line SLn via the switch SW1.
  • the drive voltage supply end of the drive line DLm is connected to the inverter output end of the drive unit 2A via the switch SW2.
  • An end portion of the sense line SLn is connected to a connection point between the amplifier input end and the switch SW1 via the switch SW3.
  • the connection point between the switch SW2 and the inverter output end of the drive unit 2A is connected to the connection point between the end of the sense line SLn and the switch SW3 via the switch SW4.
  • the drive line DL and the sense line SL work normally, but when this function is switched, the switch SW2 and the switch SW3 are off. Thus, the switch SW1 and the switch SW4 are turned on.
  • the drive voltage supply terminal of the drive line DL is connected to the amplifier input terminal via the switch SW1, and the drive line is no longer a sense line.
  • the inverter output terminal of the drive unit 2A is connected to the end of the sense line SLn via the switch SW4 to drive the sense line SL, and the sense line is no longer a drive line.
  • the switch SW1 is turned off to open the connection between the end portion of the drive line DL and the amplifier input end, and the end portion of the sense line SL is connected to the amplifier input end via the switch SW3. Further, the switch SW4 is turned off to open the connection between the inverter output end of the drive unit 2A and the end of the sense line SL, and the inverter output end of the drive unit 2A is supplied to the drive line DL via the switch SW2. Connect to the end.
  • the switch SW3 When the drive line DL is the sense line SL, the switch SW3 is turned off to open the connection between the end of the sense line SL and the amplifier input end, and the drive voltage supply end of the drive line DL is amplified via the switch SW1. Connect to the input end.
  • the switch SW2 When the sense line SL is the drive line DL, the switch SW2 is turned off to open the connection between the inverter output terminal of the drive unit 2 and the drive voltage supply terminal of the drive line DL, and the inverter output terminal of the drive unit 2 Is connected to the end of the sense line SL via the switch SW4.
  • each of the switches SW1 to SW4 has a T connection configuration in which one end of the switch SWC is connected to a connection point between the two switches SWA and SWB.
  • a predetermined voltage is applied to the connection point thereof via the switch SWC.
  • the predetermined voltage is the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2 (for example, Vdd / 2).
  • a single two-input amplifier 3Aa may be used to sequentially amplify in a time division manner. This case is shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a case where the touch panel system 1A of FIG. 4 sequentially amplifies the plurality of sense lines SL by time division using one 2-input differential amplifier.
  • the sense line SL and the drive line DL are shown in common for the sense line / drive line switching mechanism.
  • the switch SW (n-2) a, the switch SW (n-1) a are sequentially turned off from the two input ends of one amplifier 3Aa.
  • the switch SW (n ⁇ 1) a ′, the switch SWna ′ are sequentially turned off while the sense signal from each sense line SL is sequentially input to one input terminal. And the sense signal from each sense line SL is sequentially input to the other input terminal.
  • Switch SW (n ⁇ 2) a and switch SW (n ⁇ 1) a ′, switch SW (n ⁇ 1) a and switch SWna ′ are sequentially input.
  • N switches SW for switching the sense lines SL are required instead.
  • the processing speed is slow.
  • the line switching mechanism (sense line / drive line switching mechanism) between the plurality of drive lines DL and the sense line SL is the switch SW1b to the switch SWmb of the drive line DL switching mechanism and the switching of the sense line SL.
  • the switches SW1a to SWna and SW1a ′ to SWna ′ of the mechanism are included.
  • the switches SW1a to SWna and SW1a ′ to SWna ′, and further the switches SW1b to SWmb are constituted by switch means in which one end of the switch SWC is connected to the connection point of the two switches SWA and SWB. . Also in this case, when the two switches SWA and SWB are turned off, a predetermined voltage is applied to the connection point thereof via the switch SWC. This predetermined voltage is the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2 (for example, Vdd / 2). As a result, the leakage current from other lines can be suppressed.
  • switches SW1b to SWmb constituting a line replacement mechanism (sense line / drive line switching mechanism) and switches for switching each sense line SL for one amplifier 3Aa.
  • SW1a to switch SWna and switch SW1a ′ to switch SWna ′ are switch means in which one end of the switch SWC is connected to the connection point of the two switches SWA and SWB, respectively, and when the two switches SWA and SWB are turned off, Although switch means for applying a predetermined voltage via the switch SWC is applied to those connection points, the present invention is not limited to this, and there is no line replacement mechanism, and each sense line SL is connected to one amplifier 3Aa.
  • Switch SW1a to switch Switch means in which one end of the switch SWC is connected to the connection point of the two switches SWA and SWB to each of Wna and the switch SW1a ′ to the switch SWna ′, and the connection is made when the two switches SWA and SWB are turned off.
  • the switch means for applying a predetermined voltage for example, the same voltage as the operating point voltage of the amplifier 2; for example, Vdd / 2 to the point via the switch SWC may be applied.
  • the switches SWA, SWB, and SWC are the MOS transistor switch means of FIG. 6A, the CMOS switch means of FIG. 6B, and FIG. 6C. Any of these MEMS switch means may be combined.
  • the CMOS switch means in the case of a switch composed only of NMOS or PMOS, the on-resistance increases at the time of high voltage or low voltage, so the CMOS switch means is required to realize a good on-resistance in a wide voltage range. desirable. Further, by using the MEMS switch means, the on-resistance of the switch is smaller and the off-resistance is larger, and a more ideal switching operation can be performed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a case where the touch panel system 1Aa of FIG.
  • a (N + 0) processed by chip A is also input to chip B.
  • a (N + 2) and A (N + 1) processed by the chip B are affected via the off-resistance (switches SW1a and SW1a ').
  • it is connected to the common voltage Vcom through an off-resistance.
  • the (N + 0) line capacitance signal of the chip A is suppressed or prevented from being input to the chip B via the off-resistance (switches SW1a and SW1a ').
  • the line of A (N + 0) processed by the chip A does not affect A (N + 2) and A (N + 1).
  • the leakage current from other lines can be suppressed.
  • the touch panel controller 20A for detecting the touch position on the screen by estimating or detecting the capacitance value after amplification by the amplifier 3A at least two connected in series between the two input terminals of the amplifier 3A and each sense line SL.
  • the switch means SWA, SWB, and a predetermined voltage application unit Vcom that outputs a predetermined voltage via the switch means SWC to a node between the two switch means SWA, SWB when the two switch means SWA, SWB are in an OFF state.
  • At least one of the plurality of drive lines DL is sequentially driven, and a plurality of first lines formed between the plurality of drive lines DL and one sense line SL among the plurality of sense lines SL intersecting therewith.
  • the first linear sum output from the capacitance is output from one sense line SL, and between the plurality of drive lines DL and another sense line SL adjacent to the one sense line SL.
  • a drive unit 2A for outputting a second linear sum output from a plurality of second capacitances to be formed from another sense line SL.
  • the amplifier 3A has a first linear sum output and a second linear sum output.
  • the differential amplifier differentially amplifies the difference between
  • switch SWA and SWB connected in series between the two input terminals of the amplifier 3A or 3Aa and each sense line SL, and two when the two switches SWA and SWB are in the OFF state, respectively. Since it has predetermined voltage application means (here, switch SWC and voltage source Vcom) for applying a predetermined voltage to a node between the switches SWA and SWB, switch means (switches SW1 and SW3) are provided on the input side of the amplifier 3A or 3Aa. It is possible to reduce the influence of an error factor due to a leakage current via an off-resistance when it is arranged, and to accurately detect a capacitance change of capacitance more accurately.
  • predetermined voltage application means here, switch SWC and voltage source Vcom
  • leakage current from other lines can be suppressed. In this way, leakage current from other lines can be suppressed, the sense line and the drive line can be shared, and the versatility of the chip can be improved.
  • the number of the M lines is different from that of the N lines, and the M lines are different.
  • the number of amplifiers 3 or 3A or the number of wirings at the input end of the amplifier 3a or 3Aa is prepared in advance for M lines, or N is more than M If the number is too large, it is necessary to prepare the number of output terminals from the drive unit 2 or 2A for N lines in advance.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an electronic apparatus such as a mobile phone device using the touch panel system 1, 1a, 1A, or 1Aa according to Embodiments 1 and 2 of the present invention as Embodiment 3 of the present invention. .
  • an electronic device 90 is configured by a computer system.
  • the touch panel system 1, 1a, 1A, or 1Aa according to the first and second embodiments, and a keyboard or mouse that allows various input commands.
  • the display unit 92 that can display various images such as an initial screen, a selection screen, and a processing screen, a speaker 93, a microphone 94, and a camera 95 on the display screen according to various input commands.
  • a CPU 96 central processing unit as a control unit that performs overall control
  • a RAM 97 as a temporary storage unit that works as a work memory when the CPU 96 is started up
  • a control program for operating the CPU 96 and various types used for this
  • a OM98 a computer-readable readable recording medium
  • the ROM 98 is configured by a readable recording medium (storage means) such as a hard disk, an optical disk, a magnetic disk, and an IC memory.
  • a readable recording medium storage means
  • the control program and various data used for the control program may be downloaded from a portable optical disk, magnetic disk, IC memory, or the like to the ROM 98, a computer hard disk, or downloaded from the hard disk to the ROM 98. Alternatively, it may be downloaded to the ROM 98 via wireless, wired, the Internet, or the like.
  • a mobile phone device such as a camera-equipped mobile phone device, a mobile terminal device, an information processing device, and the like can be considered.
  • portable terminal devices include smartphones and tablets
  • information processing devices include PC monitors, signage, electronic blackboards, and information displays.
  • the present invention relates to a touch panel controller, a touch sensor panel, and a touch panel controller that detect a touch position on a screen by driving a drive line of a touch sensor panel to estimate or detect a capacitance value of a capacitance between the sense line and the drive line.
  • a touch panel controller that detects a touch position on a screen by driving a drive line of a touch sensor panel to estimate or detect a capacitance value of a capacitance between the sense line and the drive line.

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Abstract

【課題】増幅器の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出する。 【解決手段】　タッチセンサパネル１０の複数のドライブラインＤＬを駆動して、センスラインとドライブライン間の静電容量Ｃの容量値を増幅器３で増幅した後に容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラ２０において、増幅器３の入力端とセンスラインＳＬの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢと、２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢのオフ状態時に２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢの間のノードにスイッチ手段ＳＷＣを介して所定電圧を出力する所定電圧印加部Ｖｃｏｍとを有している。

Description

タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステムおよび電子機器
　本発明は、タッチセンサパネルのドライブラインを駆動してセンスラインとドライブライン間の静電容量の容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラ、タッチセンサパネルおよびタッチパネルコントローラを用いたタッチパネルシステム、このタッチパネルシステムを用いた電子機器に関する。
　マトリックス状に分布した静電容量値の変化した位置を検出する従来の位置入力装置として、表示装置の表示画面に搭載されるタッチセンサパネルがある。タッチセンサパネルは、例えば、Ｍ本のドライブラインとこれに直交するＬ本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する従来の容量検出装置が特許文献１に提案されている。
　この従来の容量検出装置としてのタッチセンサパネルは、指やペンでタッチパネル表面に触れると、触れられた位置の静電容量値が変化するので、容量値が変化した位置を検出して、指やペンのタッチした入力位置として検出するものである。
　図９は、特許文献１に開示されている従来のタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。図１０は、図９のタッチパネルシステムの駆動方法の一例を説明するための図である。特許文献１では、複数のドライブラインを並列（同時）に駆動して容量検出を行っているが、ここでは、容量検出の基本原理を説明するため、簡単な事例で示している。
　図９において、従来のタッチパネルシステム１００は、タッチセンサパネル１１０と、タッチセンサパネル１１０の静電容量が変化した位置を検出するタッチパネルコントローラ１２０と、タッチセンサパネル１１０のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する駆動部１３０とを備えている。
　このタッチセンサパネル１１０は、縦方向に配列された複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と、これと立体交差し、横方向に配列された複数のセンスラインＳＬ１～ＳＬ４と、これらの複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と複数のセンスラインＳＬ１～ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１～Ｃ４４とを有している。ここでは、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と複数のセンスラインＳＬ１～ＳＬ４とが４本×４本の場合に簡略化して説明する。
　タッチパネルシステム１００には、駆動部１３０が設けられている。この駆動部１３０は、図１０の（式３）に示される４行４列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。符号行列の要素が「１」であれば、駆動部１３０は電圧Ｖdriveを印
加し、要素が「０」であれば、ゼロボルトを印加する。要するに、駆動部１３０はドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に対して順次駆動する。
　タッチパネルシステム１００は、センスラインＳＬ１～ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器１４０を有している。増幅器１４０は、駆動部１３０により駆動されたドライブラインを介してセンスラインに沿った静電容量の線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取ってこれを増幅する。
　例えば、上記４行４列の符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部１３０はドライブラインＤＬ１に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２～ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、例えば、図１０の（式１）で示される静電容量Ｃ３１に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器１４０から出力される。
　２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラ
インＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ４にはゼロボルトを印加する。すると、図１０の（式２）で示される静電容量Ｃ３２に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器１４０から出力される。
　次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドラ
イブラインにゼロボルトを印加する。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。
　そうすると、図１０の（式３）および（式４）に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４そのものが、それぞれ静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と関連付けられる。なお、図１０の（式３）～（式４）においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１～Ｙ４について、係数（－Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。
　以上が、タッチセンサパネル１１０、タッチパネルコントローラ１２０および駆動部１３０を有する従来のタッチパネルシステム１００の基本構成例である。
　次に、別の構成を持つ容量検出装置としてのタッチパネルシステムが特許文献２に提案されている。
　図１１は、特許文献２に開示されている従来のタッチパネルコントローラの構成例を示す構成図である。
　図１１に示すように、従来のタッチパネルコントローラ２００において、タッチセンサパネルの位置容量を検出するための差動増幅器２０１があり、差動増幅器２０１の入力部の接続状態を切り替えることができるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４や選択回路が配置されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４の状態によって、差動入力モードとシングル入力モードの切替を実現している。
　また、選択回路によって選択された入力ラインの容量または、容量差を検出し、タッチによる容量変化の場所を推定する構成になっている。
特許第４３８７７７３号公報 特開２０１１－１１３１８６号公報
　しかしながら、特許文献２に開示されている従来のタッチパネルコントローラ２００における図１１の差動増幅器２０１の入力側のスイッチ構成では、オフ状態のスイッチにおいて、オフ抵抗を介したリーク電流により、差動増幅器２０１に誤差要因を与えてしまう。
　例えばＳＷ４がオフしている状態でも基準電圧源２０２が生成するＶｒｅｆ／２と差動増幅器２０１の動作点の電圧が異なっている場合、差動増幅器２０１の一入力のみにリーク電流起因の誤差が混入するので、差動増幅器２０１からの出力値に誤差を混入してしまうという問題を有していた。
　また、特許文献２の明細書段落番号００２５に記載されているように、スイッチ部には一般的に、ＣＭＯＳのアナログスイッチを使うことが望ましい。ただし、スイッチ構成をＮＭＯＳとＰＭＯＳを組み合わせたＣＭＯＳスイッチを使用した場合、プロセスばらつきによってＭＯＳの閾値が低くなった場合や高温動作時にオフ抵抗が小さくなるが、その場合に誤差が大きくなることが指摘されている。
　本発明は、上記従来の問題を解決するもので、増幅器の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラ、これを用いた良好なタッチパネルシステムおよびこれを用いた良好な電子機器を提供することを目的とする。
　本発明のタッチパネルコントローラは、タッチセンサパネルの複数のドライブラインを駆動してセンスラインとドライブライン間の静電容量の容量値を増幅器で増幅した後に該容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラにおいて、該増幅器の入力端とセンスラインの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　また、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける所定電圧印加手段は、前記ノードに一端が接続されるスイッチ手段と、該スイッチ手段の他端に接続されて所定電圧を出力する所定電圧出力部とを有する。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける所定電圧は前記増幅器の動作点電圧と同一電圧またはＶｄｄ／２の電圧とする。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段はＣＭＯＳスイッチ手段またはＭＥＭＳスイッチ手段である。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける複数のドライブラインを少なくとも１本づつ順次駆動して、該複数のドライブラインと各１本の前記センスラインとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を、該各１本のセンスラインから出力させる駆動部を有し、前記増幅器は該第１線形和出力を１入力で増幅する。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける複数のドライブラインを少なくとも１本づつ順次駆動して、該複数のドライブラインと前記複数のセンスラインのうちの１本のセンスラインとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を該１本のセンスラインから出力させると共に、該複数のドライブラインと当該１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間に形成される複数の第２静電容量からの第２線形和出力を該他の１本のセンスラインから出力させる駆動部を有し、前記増幅器は該第１線形和出力と該第２線形和出力との差分を差動増幅する差動増幅器である。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける増幅器と前記ドライブラインおよびこれに対応する前記センスラインとの間に、該ドライブラインと該センスラインを互いに入れ替えるための複数のスイッチ手段が設けられ、該複数のスイッチ手段はそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段とを有する。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける複数のセンスラインにおける前記静電容量の容量値をそれぞれ一つの増幅器を用いて時分割で増幅させる。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおいて、前記一つの増幅器の一つの入力端と前記複数のセンスラインの間にそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する前記所定電圧印加手段とを有する。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおいて、前記一つの増幅器の一方の入力端と前記複数のセンスラインの間にそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する前記所定電圧印加手段とを有し、該一つの増幅器の他方の入力端と該複数のセンスラインの間にそれぞれ、該直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する該所定電圧印加手段とを有する。
　さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルコントローラにおける差動増幅器の両差動入力端にそれぞれ接続される構成を対称な回路構成とする。
　本発明のタッチパネルシステムは、本発明の上記タッチパネルコントローラと、これに用いられる前記タッチセンサパネルとを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　本発明の電子機器は、本発明の上記タッチパネルシステムを位置入力装置として表示画面上に使用したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
　上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
　本発明においては、タッチセンサパネルの複数のドライブラインを駆動してセンスラインとドライブライン間の静電容量の容量値を増幅器で増幅した後に容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラにおいて、該増幅器の入力端とセンスラインの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段とを有している。
　これによって、増幅器の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することが可能となる。
　以上により、本発明によれば、増幅器の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
本発明の実施形態１におけるタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。 図１のタッチパネルシステムに用いたスイッチＳＷ１～スイッチＳＷ４のそれぞれの詳細構成を示す回路図である。 図１のタッチパネルシステムにおいて、複数のセンスラインＳＬに対して一つの増幅器を用いて時分割で順次増幅する場合を説明するための模式図である。 本発明の実施形態２におけるタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。 図４のタッチパネルシステムにおいて、複数のセンスラインＳＬに対して一つの２入力の差動増幅器を用いて時分割で順次増幅する場合を説明するための模式図である。 本発明で用いるスイッチ手段として、（ａ）はＭＯＳトランジスタスイッチ手段、（ｂ）はＣＭＯＳスイッチ手段、（ｃ）はＭＥＭＳスイッチ手段を示す図である。 図５のタッチパネルシステム１ＡａがチップＡとチップＢとして接続された場合を示す模式図である。 本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２のタッチパネルシステムを用いた携帯電話装置などの電子機器の概略構成例を示すブロック図である。 特許文献１に開示されている従来のタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。 図６のタッチパネルシステムの駆動方法の一例を説明するための図である。 特許文献２に開示されている従来のタッチパネルコントローラの構成例を示す構成図である。
　１、１ａ、１Ａ、１Ａａ　タッチパネルシステム
　２、２Ａ　駆動部
　３、３ａ、３Ａ，３Ａａ　増幅器
　４、４Ａ　スイッチ手段
　１０、１０Ａ　タッチセンサパネル
　２０、２０Ａ　タッチパネルコントローラ
　９０　電子機器
　９１　操作キー
　９２　表示部
　９３　スピーカ
　９４　マイクロフォン
　９５　カメラ
　９６　ＣＰＵ（中央演算処理装置）
　９７　ＲＡＭ
　９８　ＲＯＭ
　ＤＬ１～ＤＬｍ　ドライブライン
　ＳＬ１～ＳＬｎ、ＳＬａ　センスライン
　Ｃ１１～Ｃｎｍ、Ｃ１ａ～Ｃｎａ　静電容量
　ＳＷ１～ＳＷ４、ＳＷ１ａ～ＳＷｎａ、ＳＷ１ａ’～ＳＷｎａ’、ＳＷ１ｂ～ＳＷｍｂ
　スイッチ（スイッチ手段）
　ＳＷＡ～ＳＷＣ　スイッチ
　Ｖｃｏｍ　所定電圧出力部
　以下に、本発明のタッチパネルコントローラおよび、これを用いたタッチパネルシステムの実施形態１、２および、これらを用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。
　（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１におけるタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。
　図１において、本実施形態１のタッチパネルシステム１は、タッチセンサパネル１０と、タッチセンサパネル１０のＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとこれと立体交差するＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎ間に発生するマトリックス状の複数の静電容量Ｃ１１～Ｃｎｍが変化した位置を検出するタッチパネルコントローラ２０とを有している。
　タッチセンサパネル１０は、配列された縦方向でＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍと、これと立体交差し、配列された横方向でＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎと、これらのＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎとが交差する位置に容量がマトリックス状に発生する複数の静電容量Ｃ１１～Ｃｎｍの保持部とを有している。このタッチセンサパネル１０が表示部の表示画面上に配設されて、指やペンによるタッチセンサパネル１０上のタッチ位置をタッチパネルコントローラ２０が検出するようになっている。
　タッチパネルコントローラ２０は、タッチセンサパネル１０のＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍを少なくとも１本づつ順次駆動する駆動部２と、センスラインＳＬ１～ＳＬｎからの容量信号を増幅する増幅器３と、駆動部２とドライブラインＤＬ１～ＤＬｍおよびセンスラインＳＬ１～ＳＬｎ間に、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとセンスラインＳＬ１～ＳＬｎを入れ替えるためのスイッチ手段４とを有している。タッチパネルコントローラ２０は、前段を構成する増幅器３からの増幅出力を用いて、タッチセンサパネル１０上の静電容量が変化した位置を検出する。
　駆動部２は、ｎ行ｍ列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬｍを少なくとも１本づつ順次駆動する。符号行列の要素が「１」であれば、駆動部２はドライブ電圧を印加し、符号行列の要素が「０」であればゼロボルトを印加する。なお、符号行列の要素は、２値に限定されるわけではなく、多値でも良い。例えば、符号行列の要素が「－１」であれば、マイナスのドライブ電圧を印加し、符号行列の要素が「０．５」であれば、「１」のドライブ電圧の半分の電圧を印加する。駆動部２は、長さＰ（Ｐ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍに対して少なくとも１本を順次駆動して、複数の第１静電容量Ｃａ１～Ｃａｍ（ａは自然数；ａ≦ｎ）からの第１線形和出力を各１本のセンスラインＳＬａ（ａは任意の行数のセンスラインＳＬ）から出力させる。
　増幅器３は、順次駆動されるＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍと、これと交差するＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎのうちの各１本のセンスラインＳＬとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量Ｃ１１～Ｃｎｍからの第１線形和出力を１入力で増幅出力する。ここでは、増幅器３はＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれに対して配置されている。なお、Ｎ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎに対して、後述の一つの増幅器３ａを用いて時分割で増幅出力させるように構成することもできる。この場合を図３に示している。
　スイッチ手段４は、スイッチＳＷ１～ＳＷ４により構成されて、スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフ制御により、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとセンスラインＳＬ１～ＳＬｎを入れ替えることができる。
　例えば、ドライブラインＤＬｍの駆動電圧供給端をセンスラインＳＬｎの端部である増幅器入力端にスイッチＳＷ１を介して接続する。ドライブラインＤＬｍの駆動電圧供給端はスイッチＳＷ２を介して駆動部２のインバータ出力端に接続されている。センスラインＳＬｎの端部がスイッチＳＷ３を介して増幅器入力端とスイッチＳＷ１との接続点に接続されている。さらに、スイッチＳＷ２と駆動部２のインバータ出力端との接続点はスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬｎの端部とスイッチＳＷ３との接続点に接続されている。
　例えば、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３がオンで、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４がオフのときに、ドライブラインＤＬとセンスラインＳＬとして通常のように働くが、この機能を入れ替える場合、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３がオフで、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４をオンにする。このとき、ドライブラインＤＬの駆動電圧供給端はスイッチＳＷ１を介して増幅器入力端に接続されて、もはやドライブラインはセンスラインになっている。また、駆動部２のインバータ出力端はスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬｎの端部に接続されてセンスラインＳＬを駆動でき、もはやセンスラインはドライブラインになっている。
　要するに、スイッチＳＷ１をオフしてドライブラインＤＬの端部と増幅器入力端との接続を開放すると共に、スイッチＳＷ３を介してセンスラインＳＬの端部を増幅器入力端に接続する。また、スイッチＳＷ４をオフして駆動部２のインバータ出力端とセンスラインＳＬの端部との接続を開放すると共に、駆動部２のインバータ出力端をスイッチＳＷ２を介してドライブラインの駆動電圧供給端に接続する。
　ドライブラインＤＬをセンスラインＳＬに切り替える場合、スイッチＳＷ３をオフしてセンスラインＳＬの端部と増幅器入力端との接続を開放すると共に、スイッチＳＷ１を介してドライブラインの駆動電圧供給端を増幅器入力端に接続する。また、センスラインＳＬをドライブラインＤＬに切り替える場合、スイッチＳＷ２をオフして駆動部２のインバータ出力端とドライブラインの駆動電圧供給端との接続を開放すると共に、駆動部２のインバータ出力端をスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬの端部に接続する。
　ここで、増幅部３の入力部に対するスイッチ手段のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減する本発明の原理について図２を用いて説明する。
　図２は、図１のタッチパネルシステム１に用いたスイッチＳＷ１～スイッチＳＷ４のそれぞれの詳細構成を示す回路図である。
　図２において、ライン入れ替え機構のスイッチＳＷ１～スイッチＳＷ４はそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したＴ字接続構成である。２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢがラインをオンまたはオフする。２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加する。この所定電圧は増幅器２の動作点電圧と同一の電圧（例えばＶｄｄ／２）とする。
　増幅器３の入力端とドライブラインＤＬおよびセンスラインＳＬとの間にスイッチ手段４としてスイッチＳＷ１～スイッチＳＷ４が設けられている。スイッチ手段４を構成する各スイッチＳＷはそれぞれ、直列接続された少なくとも２個のスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢと、その少なくとも２個のスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢのオフ状態時に、２個のスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの間のノードに所定電圧をスイッチＳＷＣを介して印加する所定電圧印加手段とを有している。この所定電圧印加手段はスイッチＳＷＣとそのノードにスイッチＳＷＣを介して所定電圧を出力する所定電圧出力部Ｖｃｏｍとから構成されている。
　これによって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点（ノード）にスイッチＳＷＣを介して、増幅器２の動作点電圧と同一の電圧（例えばＶｄｄ／２）を印加すれば、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢの増幅器側電圧と、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢの接続点電圧とが同一電圧となって、スイッチオフ抵抗を介したリーク電流は流れない。このため、増幅器２の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を排除または低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しくかつ素早く検出することができる。
　以上は、複数のセンスラインＳＬのそれぞれに対して増幅器３を用いて同時に信号増幅する場合について説明したが、これに限らず、複数のセンスラインＳＬに対して後述の一つの増幅器３ａを用いて時分割で順次増幅するようにしてもよい。この場合を図３に示している。
　図３は、図１のタッチパネルシステム１において、複数のセンスラインＳＬに対して一つの増幅器を用いて時分割で順次増幅する場合を説明するための模式図である。なお、図３では、センスライン／ドライブラインのライン切替機構に対してセンスラインＳＬとドライブラインＤＬを共通に記載している。
　図３において、タッチパネルシステム１ａにおいて、一つの増幅器３ａの入力端には、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ２ａ、・・・スイッチＳＷ（ｎ－１）ａ、スイッチＳＷｎａが順次オフからオンして各センスラインＳＬからのセンス信号が順次入力される。この場合には、時分割動作を用いて１台の増幅器３ａで構成したことにより、増幅器３ａが占めるチップ領域は小さくなるものの、その代わりに各センスラインＳＬを切り替えるＮ個のスイッチＳＷが必要になり、且つ、処理速度が遅くなるというトレードオフの関係にある。
　一方、破線内は複数本のドライブラインＤＬと複数本のセンスラインＳＬとのライン入れ替え機構（センスライン／ドライブラインのライン切替機構）はドライブラインＤＬの切替機構のスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂと、センスラインＳＬの切替機構のスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａとを有している。
　これらのスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａおよびスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂにもそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段を用いる。この場合にも、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加してスイッチオフ電流を抑制または防止する。この所定電圧は増幅器２の動作点電圧と同一の電圧（例えばＶｄｄ／２）とするのがよい。これによって、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができる。
　なお、本実施形態１の図３では、ライン入れ替え機構を構成するスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂおよび、１台の増幅器３ａに対して各センスラインＳＬを切り替えるスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａにそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段であって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加するスイッチ手段を適用したが、これに限らず、ライン入れ替え機構を持たない場合であって、１台の増幅器３ａに対して各センスラインＳＬを切り替えるスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａにそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段であって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧（例えば増幅器２の動作点電圧と同一の電圧；例えばＶｄｄ／２）を印加するスイッチ手段を適用するだけでもよい。
　以上により、本実施形態１によれば、タッチセンサパネル１０の複数のドライブラインＤＬを駆動してこれに立体交差する複数のセンサラインＳＬから、マトリックス状に発生した静電容量Ｃの容量値を増幅器３で増幅した後に容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラ２０において、増幅器３の入力端とセンスラインＳＬの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢと、２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢのオフ状態時に２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢの間のノードにスイッチ手段ＳＷＣを介して所定電圧を出力する所定電圧印加部Ｖｃｏｍとを有している。複数のドライブラインＤＬを少なくとも１本づつ順次駆動して、複数のドライブラインＤＬと各１本のセンスラインＳＬとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を、各１本のセンスラインＳＬから出力させる駆動部２を有し、増幅器３は第１線形和出力を１入力で増幅するものである。
　これによって、増幅器３または３ａの入力端と各センスラインＳＬの間に直列接続された少なくとも２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢと、該２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢのオフ状態時に該２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢの間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段（ここではスイッチＳＷＣと電圧源Ｖｃｏｍ）とを有するため、増幅器３または３ａの入力側にスイッチ手段（スイッチＳＷ１、ＳＷ３）を配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができる。要するに、オフ抵抗を介したリーク電流起因による増幅誤差の影響を小さくしている。
　また、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができ、センスラインとドライブラインの共有ができ、チップの汎用性高めることができる。
　（実施形態２）
　上記実施形態１では、タッチパネルコントローラ２０の増幅器３または３ａが１入力の場合について説明したが、本実施形態２では、後述するタッチパネルコントローラ２０Ａの増幅器３Ａまたは３Ａａが２入力の差動増幅器の場合について説明する。
　図４は、本発明の実施形態２におけるタッチパネルシステムの要部構成例を示す模式図である。
　図４において、本実施形態２のタッチパネルシステム１Ａは、タッチセンサパネル１０Ａと、タッチセンサパネル１０ＡのＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとこれと立体交差するＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎ間に発生するマトリックス状の複数の静電容量Ｃ１１～Ｃｎｍが変化した位置を検出するタッチパネルコントローラ２０Ａとを備えている。
　タッチセンサパネル１０Ａは、配列された縦方向でＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍと、これと立体交差し、配列された横方向でＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎと、これらのＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎとが交差する位置に容量がマトリックス状に発生する複数の静電容量Ｃ１１～Ｃｎｍの保持部とを有している。このタッチセンサパネル１０Ａは表示部の表示画面上に配設され、指やペンによるタッチセンサパネル１０Ａ上のタッチ位置をタッチパネルコントローラ２０Ａが検出する。
　タッチパネルコントローラ２０Ａは、タッチセンサパネル１０ＡのＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍを少なくとも１本づつ順次駆動する駆動部２Ａと、センスラインＳＬ１～ＳＬｎからの２つの容量信号を差動増幅する増幅器３Ａと、駆動部２ＡとドライブラインＤＬ１～ＤＬｍおよびセンスラインＳＬ１～ＳＬｎ間に、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとセンスラインＳＬ１～ＳＬｎを入れ替えるためのスイッチ手段４Ａとを有している。
　駆動部２Ａは、ｎ行ｍ列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬｍを少なくとも１本づつ順次駆動する。符号行列の要素が「１」であれば、駆動部２はドライブ電圧を印加し、符号行列の要素が「０」であればゼロボルトを印加する。なお、符号行列の要素は、２値に限定されるわけではなく、多値でも良い。例えば、符号行列の要素が「－１」であれば、マイナスのドライブ電圧を印加し、符号行列の要素が「０．５」であれば、「１」のドライブ電圧の半分の電圧を印加する。駆動部２は、長さＰ（Ｐ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍに対して少なくとも１本を順次駆動して、複数の第１静電容量部Ｃａ１～Ｃａｍ（ａは自然数；ａ≦ｎ）からの第１線形和出力を２本のセンスラインＳＬａから出力させる。
　増幅器３Ａは、順次駆動されるＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍと、これと交差するＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎのうちの１本の例えばセンスラインＳＬ１との間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量Ｃ１１～Ｃ１ｍからの第１線形和出力と、Ｍ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬｍと当該１本のセンスラインＳＬ１に隣接する他の１本のセンスラインＳＬ２との間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量部Ｃ２１～Ｃ２ｍからの第２線形和出力との差成分を増幅して出力する。ここでは、増幅器３ＡはＮ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎの２本づつに対してそれぞれ配置されている。なお、Ｎ本のセンスラインＳＬ１～ＳＬｎに対して一つの増幅器３Ａを用いて時分割で差動増幅出力させるように構成することもできる。この場合を図５に示している。
　スイッチ手段４Ａは、スイッチＳＷ１～ＳＷ４により構成されて、スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフ制御により、ドライブラインＤＬ１～ＤＬｍとセンスラインＳＬ１～ＳＬｎを入れ替えることができるようになっている。
　例えば、ドライブラインＤＬｍ－１の駆動電圧供給端をセンスラインＳＬｎ－１の端部である増幅器入力端にスイッチＳＷ１を介して接続する。ドライブラインＤＬｍ－１の駆動電圧供給端はスイッチＳＷ２を介して駆動部２Ａのインバータ出力端に接続される。センスラインＳＬｎ－１の端部がスイッチＳＷ３を介して第１増幅器入力端とスイッチＳＷ１との接続点に接続されている。さらに、スイッチＳＷ２と駆動部２Ａのインバータ出力端との接続点はスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬｎ－１の端部とスイッチＳＷ３との接続点に接続されている。
　また同様に、ドライブラインＤＬｍの駆動電圧供給端をセンスラインＳＬｎの端部である増幅器入力端にスイッチＳＷ１を介して接続する。ドライブラインＤＬｍの駆動電圧供給端はスイッチＳＷ２を介して駆動部２Ａのインバータ出力端に接続される。センスラインＳＬｎの端部がスイッチＳＷ３を介して増幅器入力端とスイッチＳＷ１との接続点に接続されている。さらに、スイッチＳＷ２と駆動部２Ａのインバータ出力端との接続点はスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬｎの端部とスイッチＳＷ３との接続点に接続されている。
　例えば、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３がオンで、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４がオフのときに、ドライブラインＤＬとセンスラインＳＬとして通常のように働くが、この機能を入れ替える場合、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３がオフで、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４をオンにする。このとき、ドライブラインＤＬの駆動電圧供給端はスイッチＳＷ１を介して増幅器入力端に接続されて、もはやドライブラインはセンスラインになっている。また、駆動部２Ａのインバータ出力端はスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬｎの端部に接続されてセンスラインＳＬを駆動でき、もはやセンスラインはドライブラインになっている。
　要するに、スイッチＳＷ１をオフしてドライブラインＤＬの端部と増幅器入力端との接続を開放すると共に、スイッチＳＷ３を介してセンスラインＳＬの端部を増幅器入力端に接続する。また、スイッチＳＷ４をオフして駆動部２Ａのインバータ出力端とセンスラインＳＬの端部との接続を開放すると共に、駆動部２Ａのインバータ出力端をスイッチＳＷ２を介してドライブラインＤＬの駆動電圧供給端に接続する。
　ドライブラインＤＬをセンスラインＳＬとする場合、スイッチＳＷ３をオフしてセンスラインＳＬの端部と増幅器入力端との接続を開放すると共に、スイッチＳＷ１を介してドライブラインＤＬの駆動電圧供給端を増幅器入力端に接続する。また、センスラインＳＬをドライブラインＤＬとする場合、スイッチＳＷ２をオフして駆動部２のインバータ出力端とドライブラインＤＬの駆動電圧供給端との接続を開放すると共に、駆動部２のインバータ出力端をスイッチＳＷ４を介してセンスラインＳＬの端部に接続する。
　図２に示すように、スイッチＳＷ１～スイッチＳＷ４はそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したＴ接続構成である。２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加する。所定電圧は増幅器２の動作点電圧（例えばＶｄｄ／２）と同一の電圧とする。
　これによって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点（ノード）にスイッチＳＷＣを介して、増幅器２の動作点電圧と同一の電圧を印加すれば、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢの増幅器側電圧と、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢの接続点電圧とが同一電圧となって、スイッチのオフ抵抗を介したリーク電流は流れない。このため、増幅器２Ａの入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
　以上は、複数のセンスラインＳＬの２本づつに対して２入力の増幅器３Ａを複数用いて同時に差動増幅する場合について説明したが、これに限らず、複数のセンスラインＳＬに対して後述の一つの２入力の増幅器３Ａａを用いて時分割で順次増幅するようにしてもよい。この場合を図５に示している。
　図５は、図４のタッチパネルシステム１Ａにおいて、複数のセンスラインＳＬに対して一つの２入力の差動増幅器を用いて時分割で順次増幅する場合を説明するための模式図である。なお、図５では、センスライン／ドライブラインのライン切替機構に対してセンスラインＳＬとドライブラインＤＬを共通に記載している。
　図５において、タッチパネルシステム１Ａａにおいて、一つの増幅器３Ａａの２入力端には、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ２ａ、・・・スイッチＳＷ（ｎ－２）ａ、スイッチＳＷ（ｎ－１）ａが順次オフからオンして各センスラインＳＬからのセンス信号が一方の入力端に順次入力されると共に、スイッチＳＷ２ａ’、スイッチＳＷ３ａ’、・・・スイッチＳＷ（ｎ－１）ａ’、スイッチＳＷｎａ’が順次オフからオンして各センスラインＳＬからのセンス信号が他方の入力端に順次入力される。要するに、一つの増幅器３Ａａの２入力端には、スイッチＳＷ１ａとスイッチＳＷ２ａ’、スイッチＳＷ２ａとスイッチＳＷ３ａ’、・・・スイッチＳＷ（ｎ－２）ａとスイッチＳＷ（ｎ－１）ａ’、スイッチＳＷ（ｎ－１）ａとスイッチＳＷｎａ’が順次入力される。この場合には、時分割動作を用いて１台の増幅器３Ａａで構成したことにより、増幅器３Ａａが占めるチップ領域は小さくなるものの、その代わりに各センスラインＳＬを切り替えるＮ個のスイッチＳＷが必要になり、且つ、処理速度が遅くなるというトレードオフの関係になる。
　一方、破線内は複数のドライブラインＤＬとセンスラインＳＬとのライン入れ替え機構（センスライン／ドライブラインのライン切替機構）はドライブラインＤＬの切替機構のスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂと、センスラインＳＬの切替機構のスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａおよびスイッチＳＷ１ａ’～スイッチＳＷｎａ’とを有している。
　これらのスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａおよびスイッチＳＷ１ａ’～スイッチＳＷｎａ’、さらにスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂはそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段で構成されている。この場合にも、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加する。この所定電圧は増幅器２の動作点電圧と同一の電圧（例えばＶｄｄ／２）とする。これによって、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができる。
　なお、本実施形態２の図５では、ライン入れ替え機構（センスライン／ドライブラインのライン切替機構）を構成するスイッチＳＷ１ｂ～スイッチＳＷｍｂおよび、１台の増幅器３Ａａに対して各センスラインＳＬを切り替えるスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａおよびスイッチＳＷ１ａ’～スイッチＳＷｎａ’にそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段であって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧を印加するスイッチ手段を適用したが、これに限らず、ライン入れ替え機構を持たない場合であって、１台の増幅器３Ａａに対して各センスラインＳＬを切り替えるスイッチＳＷ１ａ～スイッチＳＷｎａおよびスイッチＳＷ１ａ’～スイッチＳＷｎａ’にそれぞれ、２つのスイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢの接続点にスイッチＳＷＣの一端を接続したスイッチ手段であって、２つのスイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのオフ時に、それらの接続点にスイッチＳＷＣを介して所定電圧（例えば増幅器２の動作点電圧と同一の電圧；例えばＶｄｄ／２）を印加するスイッチ手段を適用するだけでもよい。
　なお、上記実施形態１，２では、特に説明しなかったが、スイッチＳＷＡ、ＳＷＢ、ＳＷＣは図６（ａ）のＭＯＳトランジスタスイッチ手段、図６（ｂ）のＣＭＯＳスイッチ手段および図６（ｃ）のＭＥＭＳスイッチ手段のいずれかであるがこれらを組み合わせてもよい。特に、ＣＭＯＳスイッチ手段において、ＮＭＯＳまたはＰＭＯＳのみで構成されるスイッチの場合、高電圧時または低電圧時にオン抵抗が大きくなるので、広い電圧範囲で良好なオン抵抗を実現するにはＣＭＯＳスイッチ手段が望ましい。また、ＭＥＭＳスイッチ手段を用いることにより、スイッチのオン抵抗はより小さく、オフ抵抗は大きくなり、より理想的なスイッチング動作ができる。
　図７は、図５のタッチパネルシステム１ＡａがチップＡとチップＢとして接続された場合を示す模式図である。
　図７において、１つの動作タイミングの例としてチップＡではＡ（Ｎ＋０）－Ａ（Ｎ－１）を検出、チップＢではＡ（Ｎ＋２）－Ａ（Ｎ＋１）を検出しているタイミングを考える。
　チップＡで処理しているＡ（Ｎ＋０）は、チップＢにも入力される。チップＢで処理しているＡ（Ｎ＋２）とＡ（Ｎ＋１）は、オフ抵抗（スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ａ’）を介して影響を受ける。本発明では、オフ抵抗を介してコモン電圧Ｖｃｏｍと繋がっている。前述したように、このコモン電圧Ｖｃｏｍが増幅器３Ａａの動作点と同じ電圧であれば、オフ抵抗にリーク電流は流れない。このため、チップＡの（Ｎ＋０）のライン容量信号はオフ抵抗（スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ａ’）を介してチップＢにも入力されることが抑制または防止される。このため、チップＡで処理しているＡ（Ｎ＋０）のラインは、Ａ（Ｎ＋２）とＡ（Ｎ＋１）に影響を与えない。これによって、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができる。
　以上により、本実施形態２によれば、タッチセンサパネル１０Ａの複数のドライブラインＤＬを駆動してこれに立体交差する複数のセンサラインＳＬから、マトリックス状に発生した静電容量Ｃの容量値を増幅器３Ａで増幅した後に容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラ２０Ａにおいて、増幅器３Ａの２入力端と各センスラインＳＬの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢと、２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢのオフ状態時に２個のスイッチ手段ＳＷＡ，ＳＷＢの間のノードにスイッチ手段ＳＷＣを介して所定電圧を出力する所定電圧印加部Ｖｃｏｍとを有している。複数のドライブラインＤＬを少なくとも１本を順次駆動して、複数のドライブラインＤＬとこれと交差する複数のセンスラインＳＬのうちの１本のセンスラインＳＬとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を１本のセンスラインＳＬから出力させると共に、複数のドライブラインＤＬと当該１本のセンスラインＳＬに隣接する他の１本のセンスラインＳＬとの間に形成される複数の第２静電容量からの第２線形和出力を他の１本のセンスラインＳＬから出力させる駆動部２Ａを有し、増幅器３Ａは第１線形和出力と第２線形和出力との差分を差動増幅する差動増幅器である。
　これによって、増幅器３Ａまたは３Ａａの２入力端と各センスラインＳＬの間にそれぞれ、直列接続された少なくとも２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢと、該２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢのオフ状態時に２個のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢの間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段（ここではスイッチＳＷＣと電圧源Ｖｃｏｍ）とを有するため、増幅器３Ａまたは３Ａａの入力側にスイッチ手段（スイッチＳＷ１、ＳＷ３）を配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
　差動信号を扱う場合でも、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができる。このように、他のラインからのリーク電流の回り込みを抑えることができ、センスラインとドライブラインの共有ができ、チップの汎用性高めることができる。
　さらに、増幅器３Ａまたは３Ａａの両差動入力端に接続される構成を対称な構成とすることにより、仮にリーク電流があっても、差動入力に同様に入るので出力には現れにくい。
　なお、上記実施形態１，２では、特に説明しなかったが、Ｍ本のドライブラインＤＬとＮ本のセンスラインＳＬを入れ替える場合で、Ｍ本とＮ本で数が異なり、Ｍ本の方がＮ本よりも数が多い場合には、増幅器３または３Ａの数または増幅器３ａまたは３Ａａの入力端の配線数をＭ本のライン分予め用意しておくかまたは、Ｎ本の方がＭ本よりも数が多い場合には、駆動部２または２Ａからの出力端の数をＮ本のライン分予め用意しておく必要がある。
　（実施形態３）
　図８は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２のタッチパネルシステム１、１ａ、１Ａまたは１Ａａを用いた携帯電話装置などの電子機器の概略構成例を示すブロック図である。
　図８において、本実施形態３の電子機器９０は、コンピュータシステムで構成されており、上記実施形態１、２のタッチパネルシステム１、１ａ、１Ａまたは１Ａａと、各種入力指令を可能とするキーボードやマウスなどの操作キー９１と、各種入力指令に応じて表示画面上に、初期画面、選択画面および処理画面などの各種画像を表示可能とする表示部９２と、スピーカ９３と、マイクロフォン９４と、カメラ９５と、全体的な制御を行う制御部としてのＣＰＵ９６（中央演算処理装置）と、ＣＰＵ９６の起動時にワークメモリとして働く一時記憶手段としてのＲＡＭ９７と、ＣＰＵ９６を動作させるための制御プログラムおよびこれに用いる各種データなどが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体（記憶手段）としてのＲＯＭ９８とを有している。
　ＲＯＭ９８は、ハードディスク、光ディスク、磁気ディスクおよびＩＣメモリなどの可読記録媒体（記憶手段）で構成されている。この制御プログラムおよびこれに用いる各種データは、携帯自在な光ディスク、磁気ディスクおよびＩＣメモリなどからＲＯＭ９８にダウンロードされてもよいし、コンピュータのハードディスクであってもよいし、ハードディスクからＲＯＭ９８にダウンロードされてもよいし、無線または有線、インターネットなどを介してＲＯＭ９８にダウンロードされてもよい。
　この電子機器９０としては、例えばカメラ付き携帯電話装置などの携帯電話装置、携帯端末装置および情報処理装置などが考えられる。携帯端末装置としては、スマートフォン、タブレットなどがあり、情報処理装置としては、ＰＣモニタ、サイネージ、電子黒板、インフォメーションディスプレイなどがある。
　なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態１～３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１～３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１～３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
　本発明は、タッチセンサパネルのドライブラインを駆動してセンスラインとドライブライン間の静電容量の容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラ、タッチセンサパネルおよびタッチパネルコントローラを用いたタッチパネルシステム、このタッチパネルシステムを用いた電子機器の分野において、増幅器の入力側にスイッチを配置する場合のオフ抵抗を介したリーク電流による誤差要因の影響を低減し、より正確な静電容量の容量変化を正しく検出することができる。

Claims (13)

  1. 　タッチセンサパネルの複数のドライブラインを駆動して、センスラインとドライブライン間の静電容量の容量値を増幅器で増幅した後に該容量値を推定または検出して画面上のタッチ位置を検出するタッチパネルコントローラにおいて、
    　該増幅器の入力端とセンスラインの間に、直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段とを有するタッチパネルコントローラ。
  2. 　前記所定電圧印加手段は、前記ノードに一端が接続されるスイッチ手段と、該スイッチ手段の他端に接続されて所定電圧を出力する所定電圧出力部とを有する請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  3. 　前記所定電圧は前記増幅器の動作点電圧と同一電圧またはＶｄｄ／２の電圧とする請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
  4. 　前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段はＣＭＯＳスイッチ手段またはＭＥＭＳスイッチ手段である請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  5. 　前記複数のドライブラインを少なくとも１本づつ順次駆動して、該複数のドライブラインと各１本の前記センスラインとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を、該各１本のセンスラインから出力させる駆動部を有し、前記増幅器は該第１線形和出力を１入力で増幅する請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  6. 　前記複数のドライブラインを少なくとも１本づつ順次駆動して、該複数のドライブラインと前記複数のセンスラインのうちの１本のセンスラインとの間に形成される複数の第１静電容量からの第１線形和出力を該１本のセンスラインから出力させると共に、該複数のドライブラインと当該１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間に形成される複数の第２静電容量からの第２線形和出力を該他の１本のセンスラインから出力させる駆動部を有し、前記増幅器は該第１線形和出力と該第２線形和出力との差分を差動増幅する差動増幅器である請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  7. 　前記増幅器と前記ドライブラインおよびこれに対応する前記センスラインとの間に、該ドライブラインと該センスラインを互いに入れ替えるための複数のスイッチ手段が設けられ、該複数のスイッチ手段はそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する所定電圧印加手段とを有する請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  8. 　前記複数のセンスラインにおける前記静電容量の容量値をそれぞれ一つの増幅器を用いて時分割で増幅させる請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  9. 　前記一つの増幅器の一つの入力端と前記複数のセンスラインの間にそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する前記所定電圧印加手段とを有する請求項８に記載のタッチパネルコントローラ。
  10. 　前記一つの増幅器の一方の入力端と前記複数のセンスラインの間にそれぞれ、前記直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する前記所定電圧印加手段とを有し、
    　該一つの増幅器の他方の入力端と該複数のセンスラインの間にそれぞれ、該直列接続された少なくとも２個のスイッチ手段と、該２個のスイッチ手段のオフ状態時に該２個のスイッチ手段の間のノードに所定電圧を印加する該所定電圧印加手段とを有する請求項８に記載のタッチパネルコントローラ。
  11. 　前記差動増幅器の両差動入力端にそれぞれ接続される構成を対称な回路構成とする請求項６に記載のタッチパネルコントローラ。
  12. 　請求項１から１１のいずれかに記載のタッチパネルコントローラと、これに用いられる前記タッチセンサパネルとを有するタッチパネルシステム。
  13. 　請求項１２に記載のタッチパネルシステムを位置入力装置として表示画面上に使用した電子機器。
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