WO2014084089A1 - タッチパネルコントローラ、並びにこれを用いた電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、ドライブラインを並列駆動するタッチパネルシステムにおいて、電磁ノイズを受けた人体の手、指等のパネルへのタッチに起因して生じるノイズの影響を除去するために、複数の静電容量がその交点に形成される複数の第1信号線と複数の第2信号線とを交互に駆動する構成を提案している(特願2011-142164号、平成23年6月27日出願)。
図1は、本発明の前提となるタッチパネルシステム50の構成を示すブロック図である。図2は、タッチパネルシステム50に設けられたタッチパネル3の構成を示す模式図である。
図5の(a)(b)、図6は、タッチパネルシステム50の動作方法を説明するための模式図である。図6に示すように、ファントムノイズNZが、お手付き領域HDRにセンスラインSL1~SLMに沿って外接する外接ラインL1・L2の間であって、お手付き領域HDRの外側に発生するという問題がある。しかしながら、図5の(a)に示すように、お手付き領域HDRと重ならないセンスライン上、即ち、外接ラインL1・L2の外側に存在するペン入力位置Pに入力されたペン信号は、ペン入力位置Pを通るセンスライン上にファントムノイズNZが発生しないので、ファントムノイズNZによるSNRの劣化が無く、検出可能である。
図8は、上記タッチパネルシステムの第1及び第2信号線に寄生容量を介して容量結合するフローティングノードを説明するための回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図10は、実施の形態1に係るタッチパネルシステム1aの構成を示すブロック図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図11の(a)はタッチパネルシステム1aの制御信号S1を示す波形図であり、図11の(b)はタッチパネルシステム1aのフローティングノードの電圧を示す波形図であり、図11の(c)はタッチパネルシステム1aの信号線HL1~HLMの電圧を示す波形図であり、図11の(d)は信号線HL1~HLMに接続された差動増幅器の出力波形を示す波形図である。
(タッチパネルシステム1bの構成)
図12は、実施の形態2に係るタッチパネルシステム1bの構成を示すブロック図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図13の(a)(b)は、タッチパネルシステム1bにより静電容量を反転駆動する方法を説明するための図である。
(タッチパネルシステム1cの構成)
図14は、実施の形態3に係るタッチパネルシステム1cの構成を示すブロック図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
静電容量値分布検出装置2cは静電容量を検出するが、実際にタッチパネル3に接続したときは、タッチパネル3に製造バラつきがあるので、タッチパネル3にタッチ入力が無いときも、タッチパネル3からの出力は零にならず、何らかの出力データが出力される。この動作モードをキャリブレーションモードと呼び、このときの出力データをキャリブレーションデータという。また、タッチ入力を検出する動作モードをスキャンモードと呼び、このときの出力データをスキャンデータという。そして、スキャンデータからキャリブレーションデータを減算して静電容量の値の分布を求める。
(タッチパネルシステム1dの構成)
図16は、実施の形態4に係るタッチパネルシステム1dの構成を示すブロック図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図8及び図9で前述したように、信号線のモードをドライブモードからセンスモードへ反転した後は、フローティングノードの電圧信号S21・S22がゆっくり変化するので、この電圧信号S21・S22が安定するまで、ドライバ5bによる次のタイミングの駆動を待ち、電圧信号S21・S22が安定するまでは、フローティングノードに基づくノイズが入るので、ドライバ5bはドライブラインを介して信号線VL1~VLMを駆動しない。この構成により、フローティングノードに基づくノイズを低減することができる。
(携帯電話90の構成)
図17は、実施の形態5に係る電子機器(携帯電話90)の構成を示すブロック図である。携帯電話機90は、CPU96と、RAM97と、ROM98と、カメラ95と、マイクロフォン94と、スピーカ93と、操作キー91と、表示パネル92b及び表示制御回路92aを含む表示部92と、タッチパネルシステム1a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。
本発明の態様1に係るタッチパネルコントローラ(静電容量値分布検出回路2a)は、複数の第1信号線(信号線HL1~HLM)と複数の第2信号線(信号線VL1~VLM)との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の値の分布を算出するタッチパネルコントローラであって、前記第1信号線は、第1寄生容量を介して第1フローティングノードと容量結合しており、前記第2信号線は、第2寄生容量を介して第2フローティングノードと容量結合しており、第1時刻において、前記複数の第1信号線を同じ駆動値で駆動して前記静電容量の電荷に基づく第1線形和信号を前記第2信号線から出力させる駆動部(ドライバ5a)と、前記第1時刻において、前記第2信号線から出力された第1線形和信号を増幅する増幅器(センスアンプ6)とを備え、前記駆動部は、前記第1時刻の次の駆動タイミングである第2時刻において、前記第2信号線を符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第2線形和信号を前記第1信号線から出力させ、前記増幅器は、前記第2時刻において、前記第1信号線から出力された第2線形和信号を増幅し、前記増幅器は、隣接する第1信号線及び隣接する第2信号線に対応する差動増幅器であり、前記第2線形和信号と前記符号系列とに基づいて前記静電容量の値の分布を計算する容量分布計算部とをさらに備えている。
2a~2d 静電容量値分布検出回路(タッチパネルコントローラ)
5a~5d ドライバ
6 センスアンプ(増幅器)
9、9c、9d 容量分布計算部
90 携帯電話(電子機器)
HL1~HLM 信号線(第1信号線)
VL1~VLM 信号線(第2信号線)
Cp 寄生容量(第1寄生容量、第2寄生容量)
Float1、Float2 フローティングノード(第1フローティングノード、第2フローティングノード)
Claims (6)
- 複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の値の分布を算出するタッチパネルコントローラであって、
前記第1信号線は、第1寄生容量を介して第1フローティングノードと容量結合しており、前記第2信号線は、第2寄生容量を介して第2フローティングノードと容量結合しており、
第1時刻において、前記複数の第1信号線を同じ駆動値で駆動して前記静電容量の電荷に基づく第1線形和信号を前記第2信号線から出力させる駆動部と、
前記第1時刻において、前記第2信号線から出力された第1線形和信号を増幅する増幅器とを備え、
前記駆動部は、前記第1時刻の次の駆動タイミングである第2時刻において、前記第2信号線を符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第2線形和信号を前記第1信号線から出力させ、
前記増幅器は、前記第2時刻において、前記第1信号線から出力された第2線形和信号を増幅し、
前記増幅器は、隣接する第1信号線及び隣接する第2信号線に対応する差動増幅器であり、
前記第2線形和信号と前記符号系列とに基づいて前記静電容量の値の分布を計算する容量分布計算部とをさらに備えることを特徴とするタッチパネルコントローラ。 - 複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の値の分布を算出するタッチパネルコントローラであって、
第1時刻において、前記第1信号線を符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第1線形和信号を前記第2信号線から出力させる駆動部と、
前記第1時刻において、前記第2信号線から出力された第1線形和信号を増幅する増幅器とを備え、
前記駆動部は、第2時刻において、前記第2信号線を前記符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第2線形和信号を前記第1信号線から出力させ、
前記増幅器は、前記第2時刻において、前記第1信号線から出力された第2線形和信号を増幅し、
前記第2信号線は、寄生容量を介してフローティングノードと容量結合しており、
前記駆動部は、前記第1線形和信号の符号の正負が時系列に沿って反転するように前記第1信号線を駆動することを特徴とするタッチパネルコントローラ。 - 複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の値の分布を算出するタッチパネルコントローラであって、
前記第1信号線は、第1寄生容量を介して第1フローティングノードと容量結合しており、前記第2信号線は、第2寄生容量を介して第2フローティングノードと容量結合しており、
前記タッチパネルコントローラは、前記静電容量へのタッチ入力が無いキャリブレーションモードと、前記静電容量へのタッチ入力を検出するスキャンモードとを有し、
キャリブレーションモード第1時刻において、前記第1信号線を符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づくキャリブレーションモード第1線形和信号を前記第2信号線から出力させると共に、キャリブレーションモード第2時刻において、前記第2信号線を前記符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づくキャリブレーションモード第2線形和信号を前記第1信号線から出力させる駆動部と、
前記キャリブレーションモード第1時刻において、前記第2信号線から出力されたキャリブレーションモード第1線形和信号を増幅すると共に、前記キャリブレーションモード第2時刻において、前記第1信号線から出力されたキャリブレーションモード第2線形和信号を増幅する増幅器と、
前記キャリブレーションモード第1線形和信号と前記キャリブレーションモード第2線形和信号と前記符号系列とに基づいて、キャリブレーションモード静電容量値分布を計算する容量分布計算部とを備え、
前記駆動部は、スキャンモード第1時刻において、前記第1信号線を前記符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づくスキャンモード第1線形和信号を前記第2信号線から出力させると共に、スキャンモード第2時刻において、前記第2信号線を前記符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づくスキャンモード第2線形和信号を前記第1信号線から出力させ、
前記増幅器は、前記スキャンモード第1時刻において、前記第2信号線から出力されたスキャンモード第1線形和信号を増幅するとともに、前記スキャンモード第2時刻において、前記第1信号線から出力されたスキャンモード第2線形和信号を増幅し、
前記容量分布計算部は、前記スキャンモード第1線形和信号と前記スキャンモード第2線形和信号と前記符号系列とに基づいて、スキャンモード静電容量値分布を計算し、前記スキャンモード静電容量値分布から前記キャリブレーションモード静電容量値分布を減算することにより前記複数の静電容量の値の分布を算出し、
前記キャリブレーションモードにおける動作タイミングと、前記スキャンモードにおける動作タイミングとを同じにしたことを特徴とするタッチパネルコントローラ。 - 複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の値の分布を算出するタッチパネルコントローラであって、
第1時刻において、前記第1信号線を符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第1線形和信号を前記第2信号線から出力させる駆動部と、
前記第1時刻において、前記第2信号線から出力された第1線形和信号を増幅する増幅器とを備え、
前記駆動部は、第2時刻において、前記第2信号線を前記符号系列に基づいて駆動して前記静電容量の電荷に基づく第2線形和信号を前記第1信号線から出力させ、
前記増幅器は、前記第2時刻において、前記第1信号線から出力された第2線形和信号を増幅し、
前記第2時刻は、寄生容量を介して前記第1信号線と容量結合するフローティングノードの電圧が安定した後の時刻であることを特徴とするタッチパネルコントローラ。 - 前記増幅器は、隣接する第1信号線及び隣接する第2信号線に対応する差動増幅器である請求項2~4のいずれかに記載のタッチパネルコントローラ。
- 請求項1~4のいずれかに記載のタッチパネルコントローラを有するタッチパネルシステムを備えたことを特徴とする電子機器。
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