WO2014038519A1 - タッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、電子機器 - Google Patents

タッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、電子機器 Download PDF

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WO2014038519A1
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drive
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panel controller
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雄亮 金澤
義久 藤本
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • 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

  • a drive circuit that drives M capacitances formed between a sense line and M drive lines in parallel based on N M-dimensional vectors, and is driven in parallel by the drive circuit.
  • a touch panel controller comprising: an inner product operation circuit that estimates a value of the M capacitances by an inner product operation of a linear sum signal based on the charges of the M capacitances and the N M-dimensional vectors;
  • the present invention relates to an integrated circuit, a touch panel device, and an electronic apparatus including the same.
  • Capacitance detection circuit for detecting a distribution of capacitance values of a capacitance matrix formed between M drive lines and L sense lines as a device for detecting capacitance values distributed in a matrix
  • Patent Document 1 In the capacitance detection device, when the touch panel is touched with a finger or a pen, the capacitance value of the capacitance becomes small at the touched position. By detecting the change in the capacitance value, The contact position with the touch panel by the pen is detected.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the touch panel device 51 disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating mathematical formulas for estimating the capacity by driving the touch panel device 51 with an orthogonal code sequence.
  • the touch panel device 51 includes a touch panel 52 and a touch panel controller 53.
  • the touch panel 52 has drive lines DL1 to DL4, sense lines SL1 to SL4, and capacitances C11 to C44 arranged at positions where the drive lines DL1 to DL4 and sense lines SL1 to SL4 intersect. .
  • the touch panel controller 53 is provided with a drive unit 54.
  • the drive unit 54 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the 4 ⁇ 4 orthogonal code sequence shown in Expression 7 of FIG.
  • the element of the orthogonal code sequence is either “1” or “ ⁇ 1”. If the element is “1”, the drive unit 54 applies the voltage Vdrive, and if the element is “ ⁇ 1”, it applies ⁇ Vdrive.
  • the voltage Vdrive may be a power supply voltage, but may be a voltage other than the power supply voltage.
  • orthogonal code sequence is a Hadamard matrix generated by a sylvester method.
  • the Hadamard matrix by the Sylvester method creates a basic unit of 2 rows x 2 columns as a basic structure.
  • the upper right, upper left, and lower left bits of the basic unit are the same, and the lower right is an inversion of these bits.
  • the above-mentioned 2 ⁇ 2 basic elements are synthesized as four blocks in the upper right, upper left, lower right, and lower left to create a code of a 4 ⁇ 4 bit array.
  • the lower right block is bit-inverted.
  • the code of the bit arrangement of 8 rows ⁇ 8 columns and 16 rows ⁇ 16 columns is generated in the same procedure.
  • These matrices satisfy the above-described definition of the “orthogonal code sequence” of the present invention.
  • the orthogonal code sequence of 4 rows ⁇ 4 columns shown in FIG. 12 is a Hadamard matrix of 4 rows ⁇ 4 columns by the Sylvester method.
  • the Hadamard matrix refers to a square matrix whose elements are either 1 or -1 and whose rows are orthogonal to each other. That is, any two rows of the Hadamard matrix represent vectors that are perpendicular to each other.
  • the “orthogonal code sequence” according to the present invention can use a matrix obtained by arbitrarily extracting N rows from an M-order Hadamard matrix (where N ⁇ M). As described below, a Hadamard matrix by a method other than the Sylvester method can also be applied to the present invention.
  • Hadamard matrices obtained by methods other than these Sylvester methods can also be used as orthogonal code sequences according to the present embodiment.
  • the touch panel system 51 has four amplifiers 55 arranged at positions corresponding to the sense lines SL1 to SL4, respectively.
  • the amplifier 55 receives and amplifies the linear sums Y1, Y2, Y3, and Y4 along the capacitance sense line driven by the driving unit 54.
  • the drive unit 54 applies the voltage Vdrive to all the drive lines DL1 to DL4. Then, for example, the measured value Y1 from the sense line SL3 expressed by the following formula 5 is output from the amplifier 55.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL3, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL2 and DL4. Then, the measured value Y2 from the sense line SL3 expressed by the following equation 6 is output from the amplifier 55.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL2, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL3 and DL4. Then, the measured value Y3 from the sense line SL3 is output from the amplifier 55. Thereafter, in the fourth drive, the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL4, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL2 and DL3. Then, the measured value Y4 from the sense line SL3 is output from the amplifier 55.
  • the capacitances C31 to C34 shown in FIG. 11 are indicated by C1 to C4 in the formulas 7 to 9 of FIG.
  • the measurement values Y1 to Y4 are shown with the coefficient ( ⁇ Vdrive / Cint) omitted.
  • the capacitances C1 to C4 are estimated as shown in Equation 9 by taking the inner product of the measured values Y1, Y2, Y3, Y4 and the orthogonal code sequence. Can do.
  • FIG. 13A is a circuit diagram showing a configuration of another conventional touch panel device 97
  • FIG. 13B is a circuit diagram for explaining the operation of the other touch panel device 97
  • 14A is a diagram for explaining another operation of the other touch panel device 97
  • FIG. 14B is a waveform diagram for explaining another operation of the other touch panel device 97. It is.
  • the number of drive lines is 4, the number of sense lines is 1, and the drive lines DL1 and DL3 are each given a code sequence in which the given codes are all “ ⁇ 1”, and the drive lines DL2 and DL4 Is provided with a code sequence whose codes are all “1”.
  • the drive line is connected to the drive voltage source VDD if the switches S1 to S4 are “ON”, and is connected (grounded) to the ground voltage GND if the switches S1 to S4 are “OFF”.
  • the reference voltage Vref is given by VDD / 2.
  • period a a reset period in which the analog integrator 94 is reset (a period in which the switch Rst is “ON”) will be described with reference to FIG.
  • this reset period is referred to as period a.
  • period b a reading period in which the output signal of the analog integrator 94 is read (a period in which the switch Rst is “OFF”) will be described with reference to FIG.
  • this period is referred to as period b.
  • the touch panel capacitance C11, C12, C13, C14 is increased, or the touch panel drive cycle is shortened, or the touch panel capacitance drive voltage (drive voltage in each example shown) is increased. As a result, the current consumption increases. In addition, there is a problem that current consumption increases even when the number of drive lines and the number of sense lines in the touch panel increase.
  • the touch panel device described above with reference to FIGS. 13 and 14 has a problem in that power consumption increases due to an increase in touch panel capacitance, the number of sense lines, the number of drive lines, the voltage for driving the touch panel, and the drive speed of the touch panel. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a touch panel controller with low power consumption, an integrated circuit including the touch panel controller, a touch panel device, and an electronic device.
  • a touch panel controller parallels M capacitances formed between a sense line and M drive lines based on N M-dimensional vectors.
  • a value of the M capacitances is calculated by an inner product operation of a drive circuit to be driven and a linear sum signal based on the charges of M capacitances driven in parallel by the drive circuit and the N M-dimensional vectors.
  • An inner product calculation circuit for estimating wherein the drive circuit drives the capacitance so as to increase a value of a linear sum signal based on charges of the M capacitances; and the linear sum Switching between a decreasing driving state for driving to decrease the value of the signal and a sustaining driving state for driving to maintain the value of the linear sum signal based on the N M-dimensional vectors. .
  • the touch panel controller reduces the value of the linear sum signal and the increased driving state in which the capacitance is driven so as to increase the value of the linear sum signal based on the charges of the M electrostatic capacitors.
  • the reduced drive state that is driven in this manner and the sustain drive state that is driven so as to maintain the value of the linear sum signal are switched based on the N M-dimensional vectors.
  • the drive power of the drive line can be reduced, and a touch panel controller with low power consumption can be provided.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a touch panel device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a diagram showing the configuration of a code sequence assigned to the drive line of the touch panel device
  • FIG. 2B is a diagram showing the inner product calculation result of the code sequence. It is a wave form diagram for demonstrating operation
  • 4A to 4D are circuit diagrams for explaining the operation of the touch panel device based on the waveform diagram. It is a wave form diagram for demonstrating other operation
  • FIGS. 6A to 6D are circuit diagrams for explaining another operation of the touch panel device based on the waveform diagram. It is a figure for demonstrating the structure of the code series production
  • FIG. 9A is a block diagram for explaining the configuration of the inner product arithmetic circuit provided in the touch panel device
  • FIG. 9B is a diagram showing the configuration of a code sequence supplied to the inner product arithmetic circuit.
  • . 6 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile phone according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional touch panel apparatus. It is a figure which shows the numerical formula for demonstrating operation
  • FIG. 13A is a circuit diagram showing the configuration of another conventional touch panel device, and FIG. 13B is a circuit diagram for explaining the operation of the other touch panel device.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining another operation of the other touch panel device, and FIG. 14B is a waveform diagram for explaining another operation of the other touch panel device.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of touch panel device 7 according to the first embodiment.
  • the touch panel device 7 includes a touch panel 6 and a touch panel controller 1 that controls the touch panel 6.
  • the touch panel 6 includes a plurality of drive lines, a plurality of sense lines, and a plurality of capacitances formed in a matrix between the plurality of drive lines and the plurality of sense lines.
  • FIG. 1 only four drive lines DL1 to DL4, one sense line SL, and four capacitances C11 to C14 are shown and described for the sake of simplicity.
  • the touch panel controller 1 has a drive circuit 2.
  • the drive circuit 2 drives in parallel four capacitances C11 to C14 formed between the sense line SL and the four drive lines DL1 to DL4 based on N M-dimensional vectors.
  • FIG. 2A is a diagram showing the configuration of a code sequence assigned to the drive lines DL1 to DL4 of the touch panel device 7, and FIG. 2B is a diagram showing the inner product calculation result of the code sequence.
  • the touch panel device 7 uses a code sequence having three values “1”, “ ⁇ 1”, and “0” as a code sequence to be assigned to the drive lines DL1 to DL4.
  • FIG. 2A shows an example of a ternary code sequence. Here, four code sequences are shown assuming a touch panel with four drive lines.
  • FIG. 3B shows the inner product calculation result of the code sequence shown in FIG. Since the inner product between the same code sequences is “8” and the inner product between different code sequences is “0”, it is possible to estimate the capacitance as in the touch panel device having the conventional configuration shown in FIG. .
  • the drive circuit 2 has a switch S1 having one end connected to the drive line DL1 and the other end connected to the drive voltage source VDD, and a switch having one end connected to the drive line DL1 and the other end connected to the ground voltage source GND.
  • a switch S3 having one end connected to the drive line DL3 and the other end connected to the drive voltage source VDD; a switch S3X having one end connected to the drive line DL3 and the other end connected to the ground voltage source GND; Is connected to the drive line DL4, the other end is connected to the drive voltage source VDD, and one end is the drive driver. It is connected to the down DL4, the other end and a switch S4X connected to the ground voltage source GND.
  • the touch panel controller 1 is provided with an analog integrator 4.
  • the analog integrator 4 reads a linear sum signal based on the electric charges of the capacitances C11 to C14 along the sense line SL.
  • the analog integrator 4 has an operational amplifier 8. One input of the operational amplifier 8 is coupled to the sense line SL, and the other input is coupled to the reference voltage Vref.
  • An integration capacitor Cint and a switch Rst are provided in parallel with each other between one input of the operational amplifier 8 and the output of the operational amplifier 8.
  • a switch Samp is connected to the output of the operational amplifier 8.
  • the touch panel controller 1 has an inner product arithmetic circuit 3.
  • the inner product calculation circuit 3 estimates the values of the capacitances C11 to C14 by the inner product calculation of the linear sum signal read by the analog integrator 4 and N M-dimensional vectors.
  • the drive circuit 2 is driven to increase the drive state of the capacitances C11 to C14 so as to increase the value of the linear sum signal based on the charges of the capacitances C11 to C14, and to decrease the value of the linear sum signal.
  • the reduced drive state to be switched and the sustain drive state to drive so as to maintain the value of the linear sum signal are switched based on the N M-dimensional vectors.
  • the drive circuit 2 connects the drive lines DL1 to DL4 to the drive voltage source VDD in the reset period in which the analog integrator 4 is reset, and the drive line in the read period in which the analog integrator 4 reads the linear sum signal.
  • DL1 to DL4 are connected to the ground voltage source GDD.
  • the drive circuit 2 connects the drive lines DL1 to DL4 to the ground voltage source GND in the reset period, and connects the drive lines DL1 to DL4 to the drive voltage source VDD in the read period.
  • the drive circuit 2 maintains the connection state of the drive lines DL1 to DL4 before switching.
  • the touch panel controller 1 is provided with a code sequence generation circuit 5.
  • the code sequence generation circuit 5 generates N M-dimensional vectors based on a generation signal for generating N M-dimensional vectors and a delay generation signal obtained by delaying the generation signal.
  • FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the touch panel device 7.
  • FIGS. 4A to 4D are circuit diagrams for explaining the operation of the touch panel device 7 based on the waveform diagram.
  • FIG. 5 is a waveform diagram for explaining another operation of the touch panel device 7.
  • FIGS. 6A to 6D are circuits for explaining another operation of the touch panel device 7 based on the waveform diagram.
  • FIG. 3 shows an example when the value of the code sequence changes from “ ⁇ 1” to “0”.
  • the switch S1 is “ON” and the switch Rst is “ON”. (Vref ⁇ VDD) ⁇ C11 Is stored.
  • FIG. 5 shows an example of a waveform diagram when the value of the code sequence changes from “1” to “0”.
  • the switch S1 is “OFF” and the switch Rst is “ON”.
  • Vref ⁇ C11 Is stored.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the code sequence generation circuit 5. The same components as those described above are given the same reference numerals. Therefore, detailed description of these components will not be repeated.
  • the code sequence generation circuit 5 has a linear feedback shift register 9.
  • the linear feedback shift register 9 includes shift registers 10a to 10d connected in series. A clock signal is input to each of the shift registers 10a to 10d.
  • the linear feedback shift register 9 is provided with a NOR circuit 11 that receives the outputs of the shift registers 10c and 10d and supplies the output to the shift register 10a.
  • the code sequence generation circuit 5 is provided with shift registers 10e to 10h connected in series to the shift register 10d. A clock signal is input to each of the shift registers 10e to 10h.
  • the code sequence generation circuit 5 generates a code sequence that realizes the above-described operation and supplies it to the drive circuit 2.
  • a code sequence having 15 elements is generated by the linear feedback shift register 9.
  • a necessary number of code sequences are obtained by delaying the output signal of the linear feedback shift register 9 by the shift registers 10e to 10h.
  • the output signal D1a of the shift register 10a and the output signal D1b of the shift register 10b are assigned to the drive line DL1
  • the output signals D2a and D2b of the shift registers 10c and 10d are assigned to the drive line DL2
  • the shift register The output signals D3a and D3b of 10e and 10f are assigned to the drive line DL3
  • the output signals D4a and D4b of the shift registers 10g and 10h are assigned to the drive line DL4.
  • the output signals D1b, D2b, D3b, and D4b are applied to the switches S1, S2, S3, and S4 of the drive lines DL1 to DL4, respectively.
  • the output signals D1a, D2a, D3a, and D4a are applied to the switches S1, S2, S3, and S4 of the drive lines DL1 to DL4, respectively. If the signal applied to the switches S1, S2, S3, S4 is “1”, the drive line is connected to the drive voltage source VDD, and if it is “ ⁇ 1”, the drive line is grounded to the ground voltage source GND.
  • FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the code sequence generation circuit 5.
  • the signal pattern given in FIG. 7 will be described using the example shown in FIG. Here, only the drive line DL1 is shown for simplicity.
  • the drive line DL1 In the period a1, since the output signal D1b is “ ⁇ 1”, the drive line DL1 is grounded to the ground voltage source GND. Since the output signal D1a is “1” in the period b1, the drive line DL1 is connected to the drive voltage source VDD.
  • the drive line DL1 is connected to the drive voltage source VDD. Since the output signal D1a is “1” in the period b2, the drive line DL1 is connected to the drive voltage source VDD.
  • the operation of the switch S1 when the output signal D1a is given as a code sequence to the touch panel controller shown in FIG. 13 is shown as “S1 (conventional configuration)” in FIG.
  • “S1 (conventional configuration)” shifts from “OFF” to “ON”, transition from period b1 to period a2, transition from period a3 to period b3, and transition from period a4 to period b4. And consumes power three times.
  • the number of times of power consumption of the touch panel controller according to the first embodiment is one only when the period is shifted from the period a1 to the period b1. Therefore, power consumption can be reduced by using the touch panel controller according to Embodiment 1.
  • FIG. 9A is a block diagram for explaining the configuration of the inner product calculation circuit 3
  • FIG. 9B is a diagram showing the configuration of a code sequence supplied to the inner product calculation circuit 3.
  • the analog / digital converter 12 AD-converts the linear sum signal read by the analog integrator 4 and supplies it to the inner product arithmetic circuit 3.
  • the inner product calculation circuit 3 multiplies the linear sum signal supplied from the analog / digital converter 12 by the code sequence D1 corresponding to the drive line DL1 generated by the code sequence generation circuit 5, and supplies the result to the integrator I1.
  • a multiplier M1 a multiplier that multiplies the code sequence D2 corresponding to the drive line DL2 generated by the code sequence generation circuit 5 and the linear sum signal supplied from the analog / digital converter 12, and supplies the multiplier I2 to the integrator I2.
  • a multiplier M3 that multiplies M2, the code sequence D3 corresponding to the drive line DL3 generated by the code sequence generation circuit 5, and the linear sum signal supplied from the analog-digital converter 12 and supplies the product to the integrator I3;
  • the code sequence D4 corresponding to the drive line DL4 generated by the code sequence generation circuit 5 and the analog / digital converter 12 are supplied.
  • a multiplier M4 and supplies by multiplying the linear sum signal to the integrator I4 was.
  • FIG. 9B shows an example of signals D1a, D1b, D2a, D2b, D3a, D3b, D4a, and D4b assigned to the drive lines DL1, DL2, DL3, and DL4.
  • An analog / digital conversion is performed on the output signal of the analog integrator 4 shown in FIG. 7, and the inner product calculation circuit 3 applies the drive lines DL1 and DL2 shown in FIG. 9B to the digitally converted signal.
  • DL3, and DL4 are multiplied by code sequences D1, D2, D3, and D4, respectively, and an inner product operation is performed by integrating them.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of mobile phone 300 according to Embodiment 2.
  • a mobile phone 300 which is an example of an electronic device equipped with a touch panel controlled by the integrated circuit of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the cellular phone 300 includes a CPU 310, a RAM 312, a ROM 311, a camera 313, a microphone 314, a speaker 315, an operation key 316, a display panel 318, a display control circuit 309, and a touch panel device 7. .
  • Each component is connected to each other by a data bus.
  • CPU 310 controls the operation of mobile phone 300.
  • CPU 310 executes a program stored in ROM 311, for example.
  • the operation key 316 receives an instruction input from the user to the mobile phone 300.
  • the RAM 312 volatilely stores data generated by execution of a program by the CPU 310 or data input through the operation keys 316.
  • the ROM 311 stores data in a nonvolatile manner.
  • the ROM 311 is a ROM capable of writing and erasing, such as an EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) or a flash memory.
  • the mobile phone 300 may include an interface (IF) for connecting to another electronic device by wire.
  • IF interface
  • the camera 313 captures a subject according to the operation of the operation key 316 by the user.
  • the image data of the photographed subject is stored in the RAM 312 or an external memory (for example, a memory card).
  • the microphone 314 receives user's voice input.
  • the mobile phone 300 digitizes the input voice (analog data). Then, the mobile phone 300 sends the digitized voice to a communication partner (for example, another mobile phone).
  • the speaker 315 outputs sound based on, for example, music data stored in the RAM 312.
  • the touch panel device 7 includes a touch panel 6 and a touch panel controller 1 (integrated circuit).
  • the CPU 310 controls the operation of the touch panel device 7.
  • the CPU 310 executes a program stored in the ROM 311.
  • the RAM 312 volatilely stores data generated by the CPU 310 executing the program.
  • the ROM 311 stores data in a nonvolatile manner.
  • the display panel 318 displays images stored in the ROM 311 and the RAM 312 by the display control circuit 309.
  • the display panel 318 may be overlaid on the touch panel 302 or may incorporate the touch panel 302.
  • a touch panel controller parallels M capacitances formed between a sense line and M drive lines based on N M-dimensional vectors.
  • a value of the M capacitances is calculated by an inner product operation of a drive circuit to be driven and a linear sum signal based on the charges of M capacitances driven in parallel by the drive circuit and the N M-dimensional vectors.
  • An inner product calculation circuit for estimating wherein the drive circuit drives the capacitance so as to increase a value of a linear sum signal based on charges of the M capacitances; and the linear sum Switching between a decreasing driving state for driving to decrease the value of the signal and a sustaining driving state for driving to maintain the value of the linear sum signal based on the N M-dimensional vectors.
  • the increased driving state in which the capacitance is driven so as to increase the value of the linear sum signal based on the charges of the M capacitances, and the value of the linear sum signal is decreased.
  • the electrostatic capacity is driven by switching between the decreasing driving state for driving and the sustaining driving state for driving to maintain the value of the linear sum signal based on the N M-dimensional vectors. For this reason, the frequency
  • the touch panel controller further includes an analog integrator that reads the linear sum signal along the sense line, and the drive circuit is configured to reset the analog integrator in a reset period in the increased drive state.
  • a drive line connected to a drive voltage source; and the analog integrator connects the drive line to a ground voltage source in a read period in which the linear sum signal is read; and in the reduced drive state, the drive line is connected in the reset period It is preferable to connect to a ground voltage source, connect the drive line to the drive voltage source in the read period, and maintain the connection state of the drive line before switching in the sustain drive state.
  • the number of times of charging the capacitance can be reduced with a simple configuration.
  • the drive power of the drive line can be reduced, and a touch panel controller with low power consumption can be provided.
  • the N M-dimensional vectors are preferably code sequences that can take three types of values.
  • a code sequence generation for generating the N M-dimensional vectors based on a generation signal for generating the N M-dimensional vectors and a delay generation signal obtained by delaying the generation signal It is preferable to further comprise a circuit.
  • N M-dimensional vectors that switch between three types of driving states: an increasing driving state, a decreasing driving state, and a sustaining driving state.
  • the integrated circuit according to the present invention is characterized by integrating the touch panel controller according to the present invention.
  • the touch panel device includes the touch panel controller according to the present invention and a touch panel controlled by the touch panel controller.
  • An electronic apparatus includes the touch panel controller according to the present invention and a touch panel controlled by the touch panel controller.
  • a drive circuit that drives M capacitances formed between a sense line and M drive lines in parallel based on N M-dimensional vectors, and is driven in parallel by the drive circuit.
  • a touch panel controller comprising: an inner product operation circuit that estimates a value of the M capacitances by an inner product operation of a linear sum signal based on the charges of the M capacitances and the N M-dimensional vectors; It can be used for an integrated circuit, a touch panel device, and an electronic device including this.

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Abstract

　タッチパネルコントローラ（１）は、静電容量（Ｃ１１～Ｃ１４）の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように静電容量（Ｃ１１～Ｃ１４）を駆動する増加駆動状態と、線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替える駆動回路（２）を備える。

Description

タッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、電子機器
　本発明は、センスラインとＭ本のドライブラインとの間にそれぞれ形成されたＭ個の静電容量をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する駆動回路と、この駆動回路により並列駆動されたＭ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号と前記Ｎ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算回路とを備えたタッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、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を検出する装置として、Ｍ本のドライブラインと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容量検出回路が、特許文献１に開示されている。上記容量検出装置では、指やペンでタッチパネルに触れたとき、触れられた位置において静電容量の容量値が小さくなることを利用しており、上記容量値の変化を検出することによって、指やペンによるタッチパネルとの接触位置を検出する。
　（従来のタッチパネル装置）
　図１１は、上記特許文献１に開示されているタッチパネル装置５１の構成を示す模式図である。図１２は、タッチパネル装置５１を直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。タッチパネル装置５１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ５３とを備えている。タッチパネル５２は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と、センスラインＳＬ１～ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４とセンスライン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。
　タッチパネルコントローラ５３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図１２の式７に示される４行４列の直交符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。直交符号系列の要素は、「１」と「－１」とのいずれかであり。要素が「１」であれば、駆動部５４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「－１」であれば、－Ｖdriveを印加する。ここで、電圧Ｖdriveは、電源電圧でもよいが、電源電圧以外の電圧であってもよい。
　本明細書において、「直交符号系列」とは、符号長Ｎの符合系列ｄｉ＝（ｄｉ１、ｄｉ２、…、ｄｉＮ）（ｉ＝１、…、Ｍ）が、下記に示す条件を満足することをいうものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　「直交符号系列」の例としては、シルベスター（sylvester）法によって生成されるアダマール（Hadamard）行列が挙げられる。
　シルベスター法によるアダマール行列は、基本的な構造として、２行×２列の基本単位を作る。この基本単位の右上、左上、及び左下のビットは同一であり、右下はこれらのビット反転となっている。
　次に、前述した２×２の基本要素を、右上、左上、右下、及び左下にブロックとして４つ合成して、４行×４列のビット配列の符号を作る。ここで、２×２の基本単位の作成と同様に、右下のブロックはビット反転となる。同様な手順で、８行×８列、１６行×１６列のビット配列の符号を生成する。これらの行列は、前述した本発明の「直交符号系列」の定義を満足する。図１２に示される４行×４列の直交符号系列は、シルベスター法による４行×４列のアダマール行列である。
　ここで、アダマール（Hadamard）行列とは、要素が１または－１のいずれかであり、かつ各行が互いに直交であるような正方行列をいう。すなわち、アダマール行列の任意の２つの行は、互いに垂直なベクトルを表す。
　本発明に係る「直交符号系列」は、Ｍ次のアダマール行列から任意にＮ行取り出した行列を使用することができる（ここで、Ｎ≦Ｍである）。以下に述べるように、シルベスター法以外の方法によるアダマール行列も本発明に適用することができる。
　シルベスター法によるＮ次のアダマール行列は、Ｍ＝２のべき乗になるが、Ｍが４の倍数であれば、アダマール行列は存在するという予想が存在し、例えば、Ｍ＝１２のとき、及び、Ｍ＝２０のときにアダマール行列が存在する。これらのシルベスター法以外の方法によるアダマール行列も、本実施の形態に係る直交符号系列として使用することができる。
　タッチパネルシステム５１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５５を有している。増幅器５５は、駆動部５４により駆動された静電容量のセンスラインに沿った線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
　例えば、上記４行×４列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、例えば、下記の式５で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器５５から出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に－Ｖdriveを印加する。すると、下記の式６で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器５５から出力される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４に－Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ３が増幅器５５から出力される。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ３に－Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ４が増幅器５５から出力される。
　ここで、図１１に示す静電容量Ｃ３１～Ｃ３４は、図１２の式７～式９においては、説明の簡単のため、Ｃ１～Ｃ４により示している。また、図１２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。
　そして、図１２の式８に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４と直交符号系列との内積をとることにより、式９に示すように、静電容量Ｃ１～Ｃ４を推定することができる。
　（従来の他のタッチパネル装置）
　図１３の（ａ）は従来の他のタッチパネル装置９７の構成を示す回路図であり、図１３の（ｂ）は上記他のタッチパネル装置９７の動作を説明するための回路図である。図１４の（ａ）は上記他のタッチパネル装置９７の他の動作を説明するための図であり、図１４の（ｂ）は上記他のタッチパネル装置９７の他の動作を説明するための波形図である。
　図１３及び図１４を用いて、特許文献１に記載されているタッチパネル装置の課題を説明する。ここでは、簡単のため、ドライブライン数を４、センスライン数を１とし、ドライブラインＤＬ１とＤＬ３には、与えられる符号がすべて「－１」となる符号系列が与えられ、ドライブラインＤＬ２とＤＬ４には符号がすべて「１」となる符号系列が与えられている。また、簡単のために、スイッチＳ１～Ｓ４が「ＯＮ」であれば、ドライブラインは駆動電圧源ＶＤＤに接続され、「ＯＦＦ」であればグランド電圧ＧＮＤに接続される（接地される）とする。また、参照電圧ＶｒｅｆはＶＤＤ／２で与えられるとする。
　はじめに、アナログ積分器９４がリセットされているリセット期間（スイッチＲｓｔが「ＯＮ」となっている期間）、について図１３を用いて説明する。以降このリセット期間を期間aとする。期間aでは、センスラインＳＬの電圧は、リセットされているアナログ積分器９４によってＶｒｅｆ（＝ＶＤＤ／２）にバイアスされている。ドライブラインＤＬ１・ＤＬ３は接地され、ドライブラインＤＬ２・ＤＬ４は電源に接続されていることから、静電容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４に蓄えられる電荷Ｑ１１ａ、Ｑ１２ａ，Ｑ１３ａ，Ｑ１４ａは、それぞれ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
で与えられる。つぎに、アナログ積分器９４の出力信号を読み出す読み出し期間（スイッチＲｓｔが「ＯＦＦ」となっている期間）について図１４を用いて説明する。以降この期間を期間ｂとする。期間ｂでは、アナログ積分器９４のオペアンプ９８のゲインが十分に大きければ、センスラインＳＬの電圧はＶｒｅｆ（＝ＶＤＤ／２）とほぼ等しくなる。ドライブラインＤＬ２、ＤＬ４は接地され、ドライブラインＤＬ１、ＤＬ３は電源に接続されていることから、静電容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４に蓄えられる電荷Ｑ１１ｂ、Ｑ１２ｂ，Ｑ１３ｂ，Ｑ１４ｂは、それぞれ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
で与えられる。
　期間ａから期間ｂに移行する際に、静電容量Ｃ１１とＣ１３とを充電する必要があるため、電源より、ＶＤＤ・Ｃ１１＋ＶＤＤ・Ｃ１３の電荷が供給される。静電容量Ｃ１２とＣ１４の電荷はＧＮＤに放電される。また、期間ｂから期間ａに移行する際に、静電容量Ｃ１２とＣ１４を充電する必要があるため、電源より、ＶＤＤ・Ｃ１２＋ＶＤＤ・Ｃ１４の電荷が供給される。静電容量Ｃ１１とＣ１３の電荷はＧＮＤに放電される。すなわち、動作の１サイクル（期間ａから期間ｂを経て期間ａに至るサイクル）に掛かる時間をＴとすると、１サイクルで消費される電流Ｉｃｙｃｌｅは、電源より供給される電荷の総量を時間Ｔで除算することで与えられ、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
となる。タッチパネルの静電容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４が大きくなるか、もしくはタッチパネルを駆動する周期が短くなるか、もしくはタッチパネルの静電容量を駆動する電圧（個々の示した例では駆動電圧）が大きくなると、消費電流が増大する。また、タッチパネルのドライブライン数、センスライン数が増えても消費電流が増大するという課題がある。
日本国公開特許公報「特許第4927216号（2012年2月17日登録）」
　図１３及び図１４を参照して前述したタッチパネル装置では、タッチパネル容量、センスライン数、ドライブライン数、タッチパネルを駆動する電圧、タッチパネルの駆動速度の増加によって、消費電力の増大を招くという問題がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力の小さいタッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、電子機器を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルコントローラは、センスラインとＭ本のドライブラインとの間にそれぞれ形成されたＭ個の静電容量をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する駆動回路と、前記駆動回路により並列駆動されたＭ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号と前記Ｎ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算回路とを備え、前記駆動回路は、前記Ｍ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように前記静電容量を駆動する増加駆動状態と、前記線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、前記線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替えることを特徴とする。
　本発明に係るタッチパネルコントローラは、前記Ｍ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように前記静電容量を駆動する増加駆動状態と、前記線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、前記線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替える。その結果、ドライブラインの駆動電力を小さくすることができ、消費電力の小さいタッチパネルコントローラを提供することができる。
実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 図２の（ａ）は上記タッチパネル装置のドライブラインに割り当てる符号系列の構成を示す図であり、図２の（ｂ）は上記符号系列の内積演算結果を示す図である。 上記タッチパネル装置の動作を説明するための波形図である。 図４の（ａ）～（ｄ）は、上記波形図に基づく上記タッチパネル装置の動作を説明するための回路図である。 上記タッチパネル装置の他の動作を説明するための波形図である。 図６の（ａ）～（ｄ）は、上記波形図に基づく上記タッチパネル装置の他の動作を説明するための回路図である。 上記タッチパネル装置に設けられた符号系列生成回路の構成を説明するための図である。 上記符号系列生成回路の動作を説明するための波形図である。 図９の（ａ）は上記タッチパネル装置に設けられた内積演算回路の構成を説明するためのブロック図であり、（ｂ）は上記内積演算回路に供給される符号系列の構成を示す図である。 実施の形態２に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。 従来のタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 上記タッチパネル装置の動作を説明するための数式を示す図である。 図１３の（ａ）は従来の他のタッチパネル装置の構成を示す回路図であり、（ｂ）は上記他のタッチパネル装置の動作を説明するための回路図である。 図１４の（ａ）は上記他のタッチパネル装置の他の動作を説明するための図であり、（ｂ）は上記他のタッチパネル装置の他の動作を説明するための波形図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　（タッチパネル装置７の構成）
　図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置７の構成を示す回路図である。タッチパネル装置７は、タッチパネル６と、タッチパネル６を制御するタッチパネルコントローラ１とを備えている。タッチパネル６は、複数のドライブラインと、複数のセンスラインと、複数のドライブラインと複数のセンスラインとの間にマトリックス状に形成された複数の静電容量を有している。図１では、説明を簡素にするために、４本のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４、１本のセンスラインＳＬ、４個の静電容量Ｃ１１～Ｃ１４のみを示して説明する。
　タッチパネルコントローラ１は、駆動回路２を有している。駆動回路２は、センスラインＳＬと４本のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４との間にそれぞれ形成された４個の静電容量Ｃ１１～Ｃ１４をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する。
　図２の（ａ）はタッチパネル装置７のドライブライＤＬ１～ＤＬ４に割り当てる符号系列の構成を示す図であり、図２の（ｂ）は上記符号系列の内積演算結果を示す図である。タッチパネル装置７は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に割り当てる符号系列として「１」、「－１」、「０」の３値を取る符号系列を用いる。図２の（ａ）は３値の符号系列の一例を示している。ここでは、ドライブライン数４のタッチパネルを仮定して４つの符号系列を示した。また、図３の（ｂ）に図３の（ａ）に示した符号系列の内積計算結果を示す。同一の符号系列間の内積が「８」となり、異なる符号系列間の内積が「０」となることから、図１１に示す従来の構成のタッチパネル装置と同様に静電容量の推定が可能である。
　駆動回路２は、一端がドライブラインＤＬ１に接続され、他端が駆動電圧源ＶＤＤに接続されたスイッチＳ１と、一端がドライブラインＤＬ１に接続され、他端がグランド電圧源ＧＮＤに接続されたスイッチＳ１Ｘと、一端がドライブラインＤＬ２に接続され、他端が駆動電圧源ＶＤＤに接続されたスイッチＳ２と、一端がドライブラインＤＬ２に接続され、他端がグランド電圧源ＧＮＤに接続されたスイッチＳ２Ｘと、一端がドライブラインＤＬ３に接続され、他端が駆動電圧源ＶＤＤに接続されたスイッチＳ３と、一端がドライブラインＤＬ３に接続され、他端がグランド電圧源ＧＮＤに接続されたスイッチＳ３Ｘと、一端がドライブラインＤＬ４に接続され、他端が駆動電圧源ＶＤＤに接続されたスイッチＳ４と、一端がドライブラインＤＬ４に接続され、他端がグランド電圧源ＧＮＤに接続されたスイッチＳ４Ｘとを有している。
　タッチパネルコントローラ１には、アナログ積分器４が設けられている。アナログ積分器４は、静電容量Ｃ１１～Ｃ１４の電荷に基づく線形和信号をセンスラインＳＬに沿って読み出す。
　アナログ積分器４は、オペアンプ８を有している。オペアンプ８の一方の入力はセンスラインＳＬに結合され、他方の入力は基準電圧Ｖｒｅｆに結合されている。オペアンプ８の一方の入力とオペアンプ８の出力との間には、積分容量ＣｉｎｔとスイッチＲｓｔとが互いに並行に設けられている。オペアンプ８の出力にはスイッチＳａｍｐが接続されている。
　タッチパネルコントローラ１は、内積演算回路３を有している。内積演算回路３は、アナログ積分器４により読み出された線形和信号とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により静電容量Ｃ１１～Ｃ１４の値を推定する。
　駆動回路２は、静電容量Ｃ１１～Ｃ１４の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように静電容量Ｃ１１～Ｃ１４を駆動する増加駆動状態と、線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替える。
　駆動回路２は、増加駆動状態では、アナログ積分器４がリセットされるリセット期間においてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動電圧源ＶＤＤに接続し、アナログ積分器４が線形和信号を読み出す読み出し期間においてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４をグランド電圧源ＧＤＤに接続する。駆動回路２は、減少駆動状態では、リセット期間においてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４をグランド電圧源ＧＮＤに接続し、読み出し期間においてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動電圧源ＶＤＤに接続する。駆動回路２は、維持駆動状態では、切り替え前のドライブラインＤＬ１～ＤＬ４の接続状態を維持する。
　タッチパネルコントローラ１には、符号系列生成回路５が設けられている。符号系列生成回路５は、Ｎ個のＭ次元ベクトルを生成するための生成信号、及びこの生成信号を遅延させた遅延生成信号に基づいてＮ個のＭ次元ベクトルを生成する。
　（タッチパネル装置１の動作）
　実施の形態１に係るタッチパネル装置７の静電容量Ｃ１１～Ｃ１４の駆動方法について容量Ｃ１１を例に挙げて説明する。
　図３はタッチパネル装置７の動作を説明するための波形図であり、図４の（ａ）～（ｄ）は上記波形図に基づくタッチパネル装置７の動作を説明するための回路図である。図５はタッチパネル装置７の他の動作を説明するための波形図であり、図６の（ａ）～（ｄ）は、上記波形図に基づくタッチパネル装置７の他の動作を説明するための回路図である。
　図５及び図６の（ａ）（ｂ）に示すように、符号系列の値が「１」であれば（減少駆動状態）、期間ａでは、静電容量Ｃ１１に電荷Ｑａ１１＝Ｖｒｅｆ×Ｃ１１が蓄えられる。期間ｂでは、静電容量Ｃ１１に電荷Ｑｂ１１＝（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１が蓄えられる。また、積分容量Ｃｉｎｔの電荷は、Ｑｂｉｎｔ＝（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔで与えられ、
Ｑａ１１＝Ｑｂ１１＋Ｑｂｉｎｔ
となるため、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１＝（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１　＋　（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔ
であるから、
Ｖｏｕｔ＝－ＶＤＤ×Ｃ１１／Ｃｉｎｔ　＋　Ｖｒｅｆ
となる。
　符号系列の値が「－１」であれば（増加駆動状態）、図３及び図４の（ａ）（ｂ）に示すように、期間ａでは、静電容量Ｃ１１に電荷Ｑａ１１＝（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１が蓄えられる。期間ｂでは、静電容量Ｃ１１に電荷Ｑｂ１１＝Ｖｒｅｆ×Ｃ１１が蓄えられる。積分容量Ｃｉｎｔの電荷は、Ｑｂｉｎｔ＝（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔで与えられ、
Ｑａ１１＝Ｑｂ１１＋Ｑｂｉｎｔ
となるため、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１＝Ｖｒｅｆ×Ｃ１１　＋　（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔ
であるから、
Ｖｏｕｔ＝ＶＤＤ×Ｃ１１／Ｃｉｎｔ　＋　Ｖｒｅｆ
となる。
　符号系列の値が「０」の場合は、１クロック前の符号系列の値によって１クロック前の接続状態を維持する。
　図３は、符号系列の値が「－１」から「０」に変化した場合の例を示す。符号系列が「－１」の際の期間ａでは、スイッチＳ１が「ＯＮ」であり、スイッチＲｓｔが「ＯＮ」であるため、前述のように、静電容量Ｃ１１には、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「－１」の際の期間ｂでは、スイッチＳ１が「ＯＦＦ」、Ｒｓｔが「ＯＦＦ」であるため、前述のように、静電容量Ｃ１１には、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「０」の際の期間ａでは、図３、図４の（ｃ）に示すように、スイッチＳ１が「ＯＦＦ」、スイッチＲＳＴが「ＯＮ」であるため、前述のように、容量Ｃ１１には、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「０」の際の期間ｂでは、図３、図４の（ｄ）に示すように、スイッチＳ１が「ＯＦＦ」、スイッチＲｓｔが「ＯＦＦ」であるため、静電容量Ｃ１１には、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。符号系列が「－１」の際の期間ａから期間ｂへの移行以外では電荷の移動がない。
　符号系列が「０」の際の期間ｂでは、積分容量Ｃｉｎｔの電荷は、Ｑｂｉｎｔ＝（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔで与えられ、
Ｑａ１１＝Ｑｂ１１＋Ｑｂｉｎｔ
となるため、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１＝Ｖｒｅｆ×Ｃ１１　＋　（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔ
であるから、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ
となり、符号系列が「０」の際は、出力電圧に静電容量Ｃ１１に起因する成分が含まれない。
　次に、図５に符号系列の値が「１」から「０」へと変化した場合の波形図の例を示す。符号系列が「１」の際の期間ａでは、スイッチＳ１が「ＯＦＦ」、スイッチＲｓｔが「ＯＮ」であるため、前述のように、静電容量Ｃ１１には、
Ｖｒｅｆ×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「１」の際の期間ｂでは、スイッチＳ１が「ＯＮ」、スイッチＲｓｔが「ＯＦＦ」であるため、前述のように、静電容量Ｃ１１には、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「０」の際の期間ａでは、スイッチＳ１が「ＯＮ」、スイッチＲｓｔが「ＯＮ」であるため、静電容量Ｃ１１には、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。
　符号系列が「０」の際の期間ｂでは、スイッチＳ１が「ＯＮ」、スイッチＲｓｔが「ＯＦＦ」であるため、静電容量Ｃ１１には、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１
の電荷が蓄えられる。符号系列が「１」の際の期間ａから　期間ｂへの移行以外では電荷の移動がない。
　符号系列が「０」の際の期間ｂでは、積分容量Ｃｉｎｔの電荷は、Ｑｂｉｎｔ＝（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔで与えられ、
Ｑａ１１＝Ｑｂ１１＋Ｑｂｉｎｔ
となるため、
（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１＝（Ｖｒｅｆ－ＶＤＤ）×Ｃ１１　＋　（Ｖｒｅｆ－Ｖｏｕｔ）×Ｃｉｎｔ
であるから、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ
となり、符号系列が「０」の際は、出力電圧に静電容量Ｃ１１に起因する成分が含まれない。
（符号系列生成回路５の具体構成）
　図７は、符号系列生成回路５の構成を説明するための図である。前述した構成要素と同一の構成要素は同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
　符号系列生成回路５は、線形帰還シフトレジスタ９を有している。線形帰還シフトレジスタ９は、直列に接続されたシフトレジスタ１０ａ～１０ｄを有している。各シフトレジスタ１０ａ～１０ｄにはクロック信号が入力される。線形帰還シフトレジスタ９には、シフトレジスタ１０ｃ・１０ｄの出力を受け取って、出力をシフトレジスタ１０ａに供給するＮＯＲ回路１１が設けられている。
　符号系列生成回路５には、シフトレジスタ１０ｄに直列に接続されたシフトレジスタ１０ｅ～１０ｈが設けられている。各シフトレジスタ１０ｅ～１０ｈにはクロック信号が入力される。
　符号系列生成回路５は、前述した動作を実現する符号系列を生成して駆動回路２に供給する。線形帰還シフトレジスタ９によって、１５個の要素を持つ符号系列を生成する。線形帰還シフトレジスタ９の出力信号をシフトレジスタ１０ｅ～１０ｈによって遅延させることにより必要な数の符号系列を得る。
　図７に示す例では、シフトレジスタ１０ａの出力信号Ｄ１ａとシフトレジスタ１０ｂの出力信号Ｄ１ｂとをドライブラインＤＬ１に割り当て、シフトレジスタ１０ｃ、１０ｄの出力信号Ｄ２ａ、Ｄ２ｂをドライブラインＤＬ２に割り当て、シフトレジスタ１０ｅ、１０ｆの出力信号Ｄ３ａ、Ｄ３ｂをドライブラインＤＬ３に割り当て、シフトレジスタ１０ｇ、１０ｈの出力信号Ｄ４ａ，Ｄ４ｂをドライブラインＤＬ４に割り当てている。
　図７に示すクロック信号が「ハイ」である期間は、各ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４のスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４にそれぞれ、出力信号Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ｂが与えられる。クロック信号が「ロー」である期間は、各ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４のスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４にそれぞれ、出力信号Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、Ｄ４ａが与えられる。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に与えられる信号が「１」であれば、そのドライブラインは駆動電圧源ＶＤＤに接続され、「－１」であればグランド電圧源ＧＮＤに接地される。
　図８は、符号系列生成回路５の動作を説明するための波形図である。図７に与えられる信号パターンを図８に示す例を用いて説明する。ここでは、簡単のためドライブラインＤＬ１についてのみ示した。期間ａ１では、出力信号Ｄ１ｂが「－１」であるため、ドライブラインＤＬ１はグランド電圧源ＧＮＤに接地される。期間ｂ１では出力信号Ｄ１ａが「１」であるため、ドライブラインＤＬ１は駆動電圧源ＶＤＤに接続される。期間ａ２では、出力信号Ｄ１ｂが「１」であるため、ドライブラインＤＬ１は駆動電圧源ＶＤＤに接続される。期間ｂ２では出力信号Ｄ１ａが「１」であるため、ドライブラインＤＬ１は駆動電圧源ＶＤＤに接続される。
　期間ａ３では、出力信号Ｄ１ｂが「１」であるため、ドライブラインＤＬ１は駆動電圧源ＶＤＤに接続される。期間ｂ３では出力信号Ｄ１ａが「－１」であるため、ドライブラインＤＬ１はグランド電圧源ＧＮＤに接地される。期間ａ４では、出力信号Ｄ１ｂが「－１」であるため、ドライブラインＤＬ１は接地される。期間ｂ４では出力信号Ｄ１ａが「－１」であるため、ドライブラインＤＬ１は接地される。ドライブラインＤＬ１が駆動電圧源ＶＤＤに接続される場合、前述のように、容量Ｃ１１には、Ｖｒｅｆ＝ＶＤＤ／２とすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
の電荷が蓄えられ、接地される場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
の電荷が蓄えられる。従って、電荷の移動があり、かつ駆動電圧源ＶＤＤから電荷を供給する必要があるのは、期間ａ１から期間ｂ１へ移行するときのみであり、それ以外では電力を消費しない。
　比較のため、図１３に示すタッチパネルコントローラに、符号系列として出力信号Ｄ１ａを与えた場合のスイッチＳ１の動作を「Ｓ１（従来構成）」として図８に示す。この場合、「Ｓ１（従来構成）」が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に移行する、期間ｂ１から期間ａ２への移行と、期間ａ３から期間ｂ３への移行と、期間ａ４から期間ｂ４への移行とで、３回電力を消費する。実施の形態１に係るタッチパネルコントローラの電力消費の回数は、前述したとおり、期間ａ１から期間ｂ１へ移行するときのみ１回である。従って、実施の形態１に係るタッチパネルコントローラを用いることで消費電力を削減することができる。
　図９の（ａ）は内積演算回路３の構成を説明するためのブロック図であり、図９の（ｂ）は内積演算回路３に供給される符号系列の構成を示す図である。
　アナログ・デジタル変換器１２は、アナログ積分器４が読み出した線形和信号をＡＤ変換して内積演算回路３に供給する。
　内積演算回路３は、アナログ・デジタル変換器１２から供給された線形和信号と、符号系列生成回路５により生成されたドライブラインＤＬ１に対応する符号系列Ｄ１とを乗算して積分器Ｉ１に供給する乗算器Ｍ１と、符号系列生成回路５により生成されたドライブラインＤＬ２に対応する符号系列Ｄ２とアナログ・デジタル変換器１２から供給された線形和信号とを乗算して積分器Ｉ２に供給する乗算器Ｍ２と、符号系列生成回路５により生成されたドライブラインＤＬ３に対応する符号系列Ｄ３とアナログ・デジタル変換器１２から供給された線形和信号とを乗算して積分器Ｉ３に供給する乗算器Ｍ３と、符号系列生成回路５により生成されたドライブラインＤＬ４に対応する符号系列Ｄ４とアナログ・デジタル変換器１２から供給された線形和信号とを乗算して積分器Ｉ４に供給する乗算器Ｍ４とを有している。
　図９の（ｂ）は、ドライブラインＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４に割り当てる信号Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ａ、Ｄ４ｂの例を示している。
　図７に示すアナログ積分器４の出力信号に対してアナログ・デジタル変換を行い、デジタル変換された信号に対して、内積演算回路３は、図９の（ｂ）に示したドライブラインＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４にそれぞれ与えられる符号系列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を乗算し、それを積分することで内積演算を行う。
　（実施の形態２）
　（携帯電話機３００の構成）
　図１０は、実施の形態２に係る携帯電話機３００の構成を示すブロック図である。本発明の集積回路により制御されるタッチパネルを搭載した電子機器の例である携帯電話機３００について、図１０に従って説明する。
　携帯電話機３００は、ＣＰＵ３１０と、ＲＡＭ３１２と、ＲＯＭ３１１と、カメラ３１３と、マイクロフォン３１４と、スピーカ３１５と、操作キー３１６と、表示パネル３１８と、表示制御回路３０９と、タッチパネル装置７とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
　ＣＰＵ３１０は、携帯電話機３００の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、たとえばＲＯＭ３１１に格納されたプログラムを実行する。操作キー３１６は、ユーザによる携帯電話機３００への指示の入力を受ける。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー３１６を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。
　また、ＲＯＭ３１１は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。また、図１０には示していないが、携帯電話機３００が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。
　カメラ３１３は、ユーザの操作キー３１６の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ３１２や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン３１４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機３００は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機３００は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ３１５は、例えば、ＲＡＭ３１２に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
　タッチパネル装置７は、タッチパネル６とタッチパネルコントローラ１（集積回路）とを有している。ＣＰＵ３１０は、タッチパネル装置７の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、例えばＲＯＭ３１１に記憶されたプログラムを実行する。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。
　表示パネル３１８は、表示制御回路３０９により、ＲＯＭ３１１、ＲＡＭ３１２に格納されている画像を表示する。表示パネル３１８は、タッチパネル３０２に重ねられていてもよいし、タッチパネル３０２を内蔵していてもよい。
　（本発明の他の側面）
　上記の課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルコントローラは、センスラインとＭ本のドライブラインとの間にそれぞれ形成されたＭ個の静電容量をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する駆動回路と、前記駆動回路により並列駆動されたＭ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号と前記Ｎ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算回路とを備え、前記駆動回路は、前記Ｍ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように前記静電容量を駆動する増加駆動状態と、前記線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、前記線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替えることを特徴とする。
　この特徴によれば、前記Ｍ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように前記静電容量を駆動する増加駆動状態と、前記線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、前記線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替えて静電容量が駆動される。このため、ドライブラインに接続される静電容量を充電する回数を減少させることができる。その結果、ドライブラインの駆動電力を小さくすることができ、消費電力の小さいタッチパネルコントローラを提供することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記線形和信号を前記センスラインに沿って読み出すアナログ積分器をさらに備え、前記駆動回路は、前記増加駆動状態では、前記アナログ積分器がリセットされるリセット期間において前記ドライブラインを駆動電圧源に接続し、前記アナログ積分器が前記線形和信号を読み出す読み出し期間において前記ドライブラインをグランド電圧源に接続し、前記減少駆動状態では、前記リセット期間において前記ドライブラインを前記グランド電圧源に接続し、前記読み出し期間において前記ドライブラインを前記駆動電圧源に接続し、前記維持駆動状態では、切り替え前のドライブラインの接続状態を維持することが好ましい。
　上記構成により、簡単な構成で静電容量を充電する回数を減少させることができる。その結果、ドライブラインの駆動電力を小さくすることができ、消費電力の小さいタッチパネルコントローラを提供することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、３種類の値をとり得る符号系列であることが好ましい。
　上記構成により、増加駆動状態と減少駆動状態と維持駆動状態との３種類の駆動状態をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて容易に切り替えることができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルを生成するための生成信号、及び前記生成信号を遅延させた遅延生成信号に基づいて前記Ｎ個のＭ次元ベクトルを生成する符号系列生成回路をさらに備えることが好ましい。
　上記構成により、増加駆動状態と減少駆動状態と維持駆動状態との３種類の駆動状態を切り替えるＮ個のＭ次元ベクトルを容易に生成することができる。
　本発明に係る集積回路は、本発明に係るタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする。
　本発明に係るタッチパネル装置は、本発明に係るタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする。
　本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、センスラインとＭ本のドライブラインとの間にそれぞれ形成されたＭ個の静電容量をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する駆動回路と、この駆動回路により並列駆動されたＭ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号と前記Ｎ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算回路とを備えたタッチパネルコントローラ、及びこれを含む集積回路、タッチパネル装置、電子機器に利用することができる。
　１　タッチパネルコントローラ
　２　駆動回路
　３　内積演算回路
　４　アナログ積分器
　５　符号系列生成回路
　６　タッチパネル
　７　タッチパネル装置
　８　オペアンプ
　９　線形帰還シフトレジスタ
１０ａ～１０ｈ　シフトレジスタ
１１　ＮＯＲ回路
１２　アナログ・デジタル変換器
ＶＤＤ　駆動電圧源
ＧＮＤ　グランド電圧源
 

Claims (7)

  1. 　センスラインとＭ本のドライブラインとの間にそれぞれ形成されたＭ個の静電容量をＮ個のＭ次元ベクトルに基づいて並列駆動する駆動回路と、
    　前記駆動回路により並列駆動されたＭ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号と前記Ｎ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算回路とを備え、
    　前記駆動回路は、前記Ｍ個の静電容量の電荷に基づく線形和信号の値を増加させるように前記静電容量を駆動する増加駆動状態と、前記線形和信号の値を減少させるように駆動する減少駆動状態と、前記線形和信号の値を維持させるように駆動する維持駆動状態とを、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルに基づいて切り替えることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  2. 　前記線形和信号を前記センスラインに沿って読み出すアナログ積分器をさらに備え、
    　前記駆動回路は、前記増加駆動状態では、前記アナログ積分器がリセットされるリセット期間において前記ドライブラインを駆動電圧源に接続し、前記アナログ積分器が前記線形和信号を読み出す読み出し期間において前記ドライブラインをグランド電圧源に接続し、前記減少駆動状態では、前記リセット期間において前記ドライブラインを前記グランド電圧源に接続し、前記読み出し期間において前記ドライブラインを前記駆動電圧源に接続し、前記維持駆動状態では、切り替え前のドライブラインの接続状態を維持する請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  3. 　前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、３種類の値をとり得る符号系列である請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  4. 　前記Ｎ個のＭ次元ベクトルを生成するための生成信号、及び前記生成信号を遅延させた遅延生成信号に基づいて前記Ｎ個のＭ次元ベクトルを生成する符号系列生成回路をさらに備える請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  5. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする集積回路。
  6. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラと、
    　前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
  7. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラと、
    　前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルとを備えたことを特徴とする電子機器。
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