WO2014203598A1 - タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネル装置、および電子機器 - Google Patents

タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネル装置、および電子機器 Download PDF

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correlation
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雄亮 金澤
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    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel controller, an integrated circuit including the touch panel controller, a touch panel device, and an electronic device.
  • M drive lines M is an integer of 2 or more
  • L sense lines L is Patent Document 1 discloses a touch panel device that detects a distribution of capacitance values of capacitances of a capacitance matrix formed in the vicinity of an intersection of two or more integers.
  • the touch panel device detects a change (for example, a decrease) in the capacitance value of the capacitance at the touched position. The position of is detected.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2013-3603 (published on January 7, 2013)”
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of the touch panel system 61 according to Patent Document 1. As shown in FIG.
  • the touch panel system 61 includes a touch panel 52 and a touch panel controller 63.
  • the touch panel 52 includes drive lines DL1 to DL4 and sense lines SL1 to SL4.
  • Capacitances C11 to C44 are formed at positions where the drive lines DL1 to DL4 and the sense lines SL1 to SL4 intersect.
  • the touch panel controller 63 is provided with a drive unit 54.
  • the drive unit 54 drives the drive line based on the code sequence MC1 shown in FIG.
  • Patent Document 1 shows an example in which an M sequence having a sequence length of 31 as shown in FIG. 13 is used as a code sequence.
  • Drives 1 to 4 in the series shown in FIG. 13 are assigned as a plurality of drive signals for driving the drive lines DL1 to DL4.
  • the code sequence element is either “1” or “ ⁇ 1”.
  • the drive unit 54 applies the voltage Vdrive when the code sequence element is “1”, and applies ⁇ Vdrive when the element is “ ⁇ 1”.
  • a power supply voltage is used as the voltage Vdrive. Further, it may be a voltage other than the power supply voltage such as a reference voltage.
  • the touch panel system 61 has at least two differential amplifiers 55 arranged at positions corresponding to the sense lines SL1 to SL4, respectively.
  • the differential amplifier 55 receives the linear sum signals X1, X2, X3, and X4 output from the capacitance sense line driven by the drive unit 54, and amplifies the difference.
  • the drive unit 54 applies the voltage Vdrive to the drive lines DL1, DL3, and DL4 and applies ⁇ Vdrive to the drive line DL2 in the drive by the 1st Vector of the code sequence of FIG.
  • the output Y of the differential amplifier 55 to which the sense lines SL3 and SL4 are connected is Given in. If the series used for the i-th drive given to the drive lines DL1 to DL4 in the code series of FIG. 13 is D i1 , D i2 , D i3 , D i4 , the output Y of the differential amplifier 55 is Given in.
  • the capacitance of the touch panel system 61 can be estimated (specified) by executing an inner product operation of a signal based on the output signal of the differential amplifier 55 and a code sequence.
  • a code sequence used to drive the drive line DL1
  • 31Th vector from 1 st vector drives 31 times conducted obtained
  • the inner product between the same sequences takes the same value as the sequence length, and the inner product between different sequences takes the value “ ⁇ 1”. Therefore, the above formula (A) is It becomes.
  • the capacitances C31 to C41 Since the coefficient applied to is 31 times larger than other capacitances, the influence of other capacitances is negligibly small. The capacitances C31 to C41 can be estimated.
  • Patent Document 1 obtains a larger signal by driving the capacitance a plurality of times (31 times in the above example), reduces the influence of noise, and enables more accurate capacitance estimation. Yes.
  • the detection target used for touch input moves away from the surface of the touch panel, the change itself due to the touch input of the capacitance formed between the sense line and the drive line becomes small, making detection difficult. There are points (issues).
  • An object of the present invention has been made in view of the above problems, and provides a touch panel controller that can more accurately detect a touch input by a detection target located slightly away from the surface of the touch panel.
  • the main purpose is to provide a touch panel controller that can more accurately detect a touch input by a detection target located slightly away from the surface of the touch panel.
  • a touch panel controller includes a plurality of drive lines in which columns of a plurality of capacitances arranged in a matrix are arranged, and the plurality of capacitances.
  • a linear sum signal based on charges accumulated in a plurality of capacitances arranged in a corresponding row is obtained from at least one sense line of a touch panel including a plurality of sense lines arranged in each row of the plurality of rows.
  • a capacity driving unit that outputs the drive lines by driving the drive lines in parallel; a drive signal generation unit that outputs each of the plurality of drive signals that drive the plurality of drive lines in parallel using a code sequence to the capacity driving unit; In accordance with a detection distance that is a distance between the surface of the touch panel and the detection target, control for switching the correlation of the code sequence is performed.
  • Seki controller characterized in that it comprises a.
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 18 as follows.
  • the configurations described in the following embodiments are not merely intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples.
  • descriptions of configurations other than those described in the following specific embodiments may be omitted as necessary, but when described in other embodiments, the configurations are the same.
  • members having the same functions as the members shown in each embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a change in capacitance between the drive line and the sense line due to touch input.
  • 18A shows a case where there is no touch input
  • FIG. 18B shows a case where there is a touch input by a detection target (for example, a finger or a pen tip of a touch pen) on the surface of the touch panel.
  • FIG. 18C and FIG. 18D show a case where a detection target object related to touch input exists at a position away from the surface of the touch panel.
  • the capacitance between the sense line and the drive line becomes small, and it becomes difficult to detect touch input.
  • the electric force lines between the sense line and the drive line are terminated by the detection target. Changes.
  • the detection object moves away from the surface of the touch panel as shown in FIG. 18 (c)
  • the change in the capacitance becomes small because the electric force line between the sense line and the drive line is hardly changed.
  • FIG. 18D there is a change in capacitance between the detection target and the sense line even when the detection target is slightly separated.
  • the present inventor realizes detection of a touch input (detection object) existing at a position slightly away from the surface of the touch panel by utilizing the change in capacitance between the detection object and the sense line. I thought it was possible.
  • Each of the embodiments embodying the present invention described below is devised based on the above-described new ideas that have not existed before.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the touch panel device 1a. As shown in the figure, the touch panel device 1a includes a touch panel 2 and a touch panel controller 3a.
  • the touch panel 2 has M (M is an integer of 2 or more) drive lines DL 1 to DL M and N (N is an integer of 2 or more) sense lines SL 1 to SL N. Drive the line DL 1 ⁇ DL M and the sense lines SL 1 ⁇ SL N and cross position, the capacitance value C 1, 1 ⁇ C M each of the capacitance, the capacitance C 1, 1 ⁇ a N Each of CM and N is arranged in a matrix.
  • Capacitances C Y, 1 to C Y, N correspond to capacitances (capacitance arrays) arranged in Y rows of a plurality of capacitances arranged in a matrix. It shall be.
  • the output signal of the differential amplifier 6 is converted into a digital signal by the AD conversion unit 7, and then subjected to inner product calculation processing in the TP control unit 9a, and M electrostatic capacitances C 1, arranged in the row X of the sense line SLx . Capacitance values of X 1 to C M and X are estimated.
  • the S1 control unit 8 displays “S1” and “ ⁇ S1” in the vicinity of each of the control signal S1 and the control signal ⁇ S1 (hereinafter, these control signals are collectively referred to as the S1 control signal SS). Controls the opening and closing of each switch. In the following, when the switch described as “S1” is open in the vicinity thereof, the switch described as “ ⁇ S1” is closed in the vicinity thereof, and conversely as “S1”. When the described switch is closed, the switch described as “ ⁇ S1” is open. That is, the control signal S1 and the control signal -S1 are in an inverted relationship with each other.
  • the TP control unit 9a of the present embodiment includes an inner product calculation unit 91, a detection signal analysis unit (distance determination unit) 92, and a drive control unit (correlation control unit) 93.
  • the inner product calculation unit 91 is based on (derived from) a linear sum that is output from at least one sense line SL X in the touch panel 2 and accumulated in each of a plurality of capacitances arranged in the corresponding row X. Capacitance values of a plurality of capacitances arranged in the corresponding row X of the sense line SL X are estimated by an inner product operation of the signal and a code sequence described later.
  • the detection signal analysis unit 92 uses a capacitance value of each of the plurality of capacitances estimated by the inner product calculation unit 91, and a detection distance that is a distance between the surface of the touch panel 2 and the detection target is predetermined. It is determined whether or not it is larger than the threshold value.
  • the “predetermined threshold value” includes “when the touch input is in contact with the touch panel surface, or when the touch input is not touched but the distance is sufficiently small” and “when the touch input is away from the touch panel surface”. This is a threshold value set for discrimination.
  • the drive control unit 93 determines whether the correlation of the code sequences output from the drive signal generation units 4a to 4d is high or low depending on the determination result of whether or not the detection distance determined by the detection signal analysis unit 92 is larger than the threshold value. Control to switch between. More specifically, when the detection distance is equal to or smaller than the threshold, the drive control unit 93 causes the drive signal generation units 4a to 4d to output low correlation code sequences having low correlation as the code sequences. On the other hand, when the detection distance is larger than the threshold, the drive signal generation units 4a to 4d are made to output a high correlation code sequence having a high correlation with the low correlation code sequence as the code sequence.
  • the drive signal generators 4a to 4d respectively send a plurality of drive signals for driving the M drive lines DL 1 to DL M in parallel to the capacitive drive unit 5 using a code sequence (or the same signal) described later. Output.
  • the capacitance driving unit 5 converts the charges accumulated in each of the M electrostatic capacitances C 1, X 1 to C M, X arranged in the corresponding row X from at least one sense line SL X in the touch panel 2.
  • the linear sum signal is output by driving the M drive lines DL 1 to DL M in parallel.
  • Vd + Vcm and ⁇ Vd + Vcm are applied to the terminal TM + and the terminal TM ⁇ of the capacitance driving unit 5, respectively. Further, when the switch SW + of the capacity driving unit 5 is closed and the switch SW ⁇ is opened, Vd + Vcm is applied to each of the drive lines DL 1 to DL M. On the other hand, when the switch SW + of the capacity driving unit 5 is opened and the switch SW ⁇ is closed, ⁇ Vd + Vcm is applied to each of the drive lines DL 1 to DL M.
  • one of the plurality of capacitances C M and N is driven by the capacitance driving unit 5 connected to the drive lines DL 1 to DL M.
  • the capacity driver 5 is provided with code sequences D 1 to D M from the drive signal generators 4a to 4d.
  • the capacity driving unit 5 applies the voltage Vd + Vcm to the corresponding drive line when the code of the code sequence is “1”, and applies the voltage ⁇ Vd + Vcm to the corresponding drive line when the code is “ ⁇ 1”.
  • Vcm is a voltage serving as a reference for the drive voltage.
  • each of the drive signal generators 4a to 4d When detecting the touch state when the detection target object is in contact with the surface of the touch panel 2 or not touching but the distance is sufficiently small (when the detection distance is equal to or less than the threshold value), Different code sequences are given. As this code sequence, it is desirable to use a code sequence having a low correlation with each other such as an M sequence, Hadamard sequence, or Walsh sequence (hereinafter, referred to as “low correlation code sequence” as appropriate).
  • FIGS. 14 and 15 show examples of Walsh sequences (Walsh codes). In these figures, for the sake of convenience, the first half and the second half of an example of the Walsh sequence are separated into two drawings of FIGS. That is, FIG.
  • FIG. 14 shows code sequences from drive lines DL 1 to DL 16
  • FIG. 15 shows code sequences from drive lines DL 17 to DL 32
  • FIG. 16 shows an example of a Hadamard sequence (Hadamard code).
  • FIG. 17 shows an example of a ternary M series.
  • the code sequence applicable to the present invention is not limited to a binary code sequence. That is, it is also possible to use a multi-level code sequence of three or more values.
  • the drive control unit 93 of the TP control unit 9a generates a low correlation code sequence as a drive signal generation unit when the distance (detection distance) between the surface of the touch panel 2 and the detection target is equal to or less than a predetermined threshold. Control to output to 4a to 4d is performed.
  • the code sequence given to the capacity driving unit 5 is a code sequence having a high correlation with each other as compared with the low correlation code sequence. (Hereinafter referred to as “high correlation code sequence” as appropriate).
  • the drive control unit 93 of the TP control unit 9a performs control to output the high correlation code sequence to the drive signal generation units 4a to 4d when the detection distance is larger than the threshold value.
  • a highly correlated code sequence for example, by giving the same code sequence (or the same signal) to all the drive lines DL 1 to DL M , a highly correlated code sequence can be given. it can.
  • an M-sequence using a linear feedback shift register is used as a code sequence (hereinafter referred to as an M-sequence code)
  • the mode for embodying the present invention is not limited to such a mode.
  • another code sequence orthogonal to each other may be used as the code sequence.
  • the drive signal generators 4a to 4d include at least a linear feedback shift register (41) that outputs an M-sequence code and a plurality of shift registers 42 (corresponding to each of the plurality of drive lines DL 1 to DL M ). 1 to M).
  • the drive signal generators 4a to 4d bit-shift the M sequence code output from the linear feedback shift register 41 by each of the plurality of shift registers 42 (1 to M), thereby generating M types of low correlation code signals. Output.
  • the drive signal generators 4a to 4d provide the same signals as the plurality of drive signals to the drive lines DL 1 to DL M , respectively, thereby increasing the correlation of the code sequences and increasing the correlation. Outputs a code sequence. Thereby, the level of the correlation of a code sequence can be switched with a simple configuration.
  • the drive signal generator 4a includes a first switch group 43 that operates according to the touch state control signal TS.
  • the first switch group 43 outputs the outputs of the shift registers 42 (1 to M) according to the state control signal TS. Switching between the case where each signal is output and the state where all the output signals become the output signals of the shift register 1 are switched.
  • an example in which the code sequence output from the shift register 1 is commonly given to all the drive lines DL 1 to DL M is shown as an example of the highly correlated code sequence.
  • a code sequence output from any one shift register selected from the shift registers 42 (1 to M) may be given in common to all the drive lines DL1 to DLM. That is, in the drive signal generation unit 4a, when the detection distance is equal to or smaller than a predetermined threshold (when the touch input is in contact with the surface of the touch panel or not in contact but the distance is sufficiently small), the first switch group 43 is The output signals of the shift registers 42 (1 to M) are output according to the control signals. On the other hand, when the detection distance is larger than the threshold value (when the touch input is away from the touch panel surface), all output signals are the same as the output signals of the shift register 1.
  • the drive signal generation unit 4a includes a second switch group 44 controlled by the same signal as the S1 control signal SS installed in the differential amplifier 6 shown in FIG.
  • the switch SW + controlled by the control signal S1 is turned on (switch SW ⁇ is turned off)
  • the second switch group 44 gives the output of the first switch group 43 to the drive lines DL 1 to DL M as they are.
  • the switch SW + controlled by the control signal S1 is turned off (switch SW ⁇ is turned on)
  • a signal obtained by inverting the output signal of the first switch group 43 is given to the drive lines DL 1 to DL M.
  • a fixed signal (the same signal) and You may control so that it may become.
  • GND ground potential
  • the signal input to the shift register 1 may be controlled to be a fixed signal.
  • FIG. 4 shows an example in which GND is used as the fixed signal. More specifically, when the detection distance is equal to or smaller than the threshold value, the switch SW1 is closed and the switch SW2 is opened. As a result, the M-sequence code from the linear feedback shift register 41 is supplied to each shift register 42 (1 to M), and the low correlation code sequence is applied to each drive line DL 1 to DL M. On the other hand, when the detection distance is larger than the threshold value, the switch SW1 is opened and the switch SW2 is closed. As a result, the signal input to the shift register 1 becomes a fixed signal (GND). As a result, the same fixed signal is supplied to each shift register 42 (1 to M), and a high correlation code sequence is applied to each drive line DL 1 to DL M.
  • the linear feedback shift register is used as the code generation unit that outputs the sequence code.
  • the code sequence may be generated by other methods.
  • the drive signal generation unit may control the code generation unit that generates the code sequence by the touch state control signal TS. For example, when the touch input is away from the surface of the touch panel, all “1” or “ ⁇ A code sequence (or signal) such as “1” may be output.
  • a fully differential amplifier is used as the differential amplifier 6, and adjacent sense lines are connected to the input / output side of the differential amplifier 6.
  • the differential amplifier 6 does not have to be a fully differential amplifier, and adjacent sense lines do not necessarily have to be connected via the differential amplifier 6.
  • Code sequence storage unit M 2 to 5 described above, as means for generating a code sequence, a linear feedback shift register 41 and a shift register 42 (corresponding to each of the plurality of drive lines DL 1 to DL M ) are provided. 1 to M) are shown, but the mode for embodying the present invention is not limited to this.
  • data related to the code sequence is stored in advance in the code sequence storage unit M, and the drive control unit 93 of the TP control unit 9a sequentially reads out the code sequence recorded in the code sequence storage unit M, so that the drive signal You may supply to the capacity
  • the code sequence storage unit M is not particularly required to be provided. That is, since the code sequence storage unit M is not provided, the memory capacity can be saved and the circuit configuration can be simplified.
  • each voltage of the sense line is Vcm.
  • Vd + Vcm is given to the drive lines DL 1 to DL M when the code sequence given thereto is “1”
  • ⁇ Vd + Vcm is given when the code sequence is “ ⁇ 1”. Therefore, the charges Q1a and Q2a stored in the capacitors connected to the upper and lower two sense lines are Given in.
  • C p1 and C p2 are capacitances between the sense lines and GND (ground potential).
  • the estimated capacitance value is added to each of the M drive lines DL 1 to DL M. It becomes.
  • each of a plurality of drive signals given to each of the drive lines DL 1 to DL M is correlated with each other. Switch to a higher signal. Briefly, the same signal is applied to all of the drive lines DL 1 to DL M.
  • the output signal of the differential amplifier 6 is Given in.
  • the estimated value in this case is It becomes.
  • the influence of noise is about 1 / ⁇ M compared to the result of the above equation (2), which is more accurate.
  • the capacity value can be estimated.
  • the touch panel device 1a it is possible to more accurately detect the touch input by the detection object located slightly away from the surface of the touch panel 2.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a touch panel device (integrated circuit) 1b according to the second embodiment.
  • the touch panel device 1a shown in the first embodiment when the sense line direction is the X axis and the drive line direction is the Y axis, the coordinate in the Y axis direction can be detected, but the coordinate in the X axis direction cannot be detected. There is a problem.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a touch input coordinate detection function by the touch panel device according to the first embodiment and the second embodiment.
  • FIG. 7 shows the state of the touch panel device 1a when the detection object related to the touch input (touch operation) is in contact with the surface of the touch panel 2 or is not in contact but the distance is sufficiently small. Yes.
  • the sense lines SL 1 to SL N are physically separated, it is possible to separate the coordinates in the Y direction.
  • each of the plurality of drive signals applied to each of the drive lines DL 1 to DL M is input to the same sense line through a plurality of capacitances, but there is a correlation between the plurality of drive signals (code sequences). Since it is low, the coordinates in the X direction can be separated.
  • (b) of FIG. 7 shows the state of the touch panel device when the detection object related to the touch input exists at a position away from the surface of the touch panel.
  • the sense lines SL 1 to SL N are physically separated, the coordinates in the Y direction can be separated as in the case of FIG. 7A.
  • the same signal is given to each of the drive lines DL 1 to DL M , there arises a secondary problem that the coordinates in the Y direction cannot be separated.
  • the present inventor combines the aspect of FIG. 7 (b) and the aspect of (c) of FIG. 7 when the detection target related to touch input exists at a position away from the surface of the touch panel. I thought that the above-mentioned secondary problems could be solved.
  • the touch panel device 1b of the present embodiment includes switches that are controlled by an S1 control signal SS included in the switch group SB and the switch group SA (a switch controlled by the control signal S1 and a switch controlled by the control signal -S1). By switching between opening and closing, the function of the drive lines DL 1 to DL M and the function of the sense lines SL 1 to SL N can be switched.
  • the S1 controller 8 controls the opening and closing of each switch included in the switch group SA to the switch group SC.
  • the capacitance driving unit 5 is based on the electric charges accumulated in each of the plurality of capacitances C Y, 1 to C Y, N arranged in the corresponding column Y from at least one drive line DL Y in the touch panel 2.
  • a (derived) linear sum signal (another linear sum signal) is output by driving a plurality of drive lines DL 1 to DL M in parallel.
  • the touch panel device 1b it is possible to detect coordinates related to a two-dimensional touch input with reference to two directions of the sense line direction and the drive line direction (X direction and Y direction).
  • the present inventor further supplies each voltage of the sense lines SL 1 to SL N when the switch controlled by the control signal S1 connected in parallel between the input terminal and the output terminal of the differential amplifier 6 is turned on to the drive line. It has been newly found that the influence of noise may be further reduced by changing according to a plurality of drive signals (code sequences) applied to DL 1 to DL M.
  • the touch panel device 1c shown in FIG. 8 shows an example of a form using the above points.
  • the S1 control unit (switching control unit) 8 enables the above switching by controlling the opening and closing of each switch included in the switch group SA to SC (switching means).
  • the switch controlled by the control signal S1 included in the switch group SA is ON, the switch controlled by the control signal -S1 included in the switch group SB is OFF, and the switch group SC
  • the switch controlled by the control signal S1 included in the switch group SA is OFF, the switch controlled by the control signal -S1 included in the switch group SB is ON, and controlled by the control signal S1 included in the switch group SC.
  • the switch is turned off, the charge is distributed to the capacitance C int of the differential amplifier 6, the plurality of capacitances C 1, X to C M, X (capacitance array) arranged in the row X, and the ground capacitances Cp1, Cp2. Is done.
  • the output (Vout t described later) of the differential amplifier 6 becomes a signal sent to the next stage.
  • a switch that disconnects each of the sense lines SL 1 to SL N and the differential amplifier 6 when a switch controlled by the control signal S1 included in the switch group SA is turned ON is provided.
  • a voltage that changes in accordance with the code sequence D1 applied to the drive lines DL 1 to DL M is applied to the line SL X.
  • the above-mentioned Q1a t, Q2a t is, It becomes.
  • the estimated capacity value is It becomes.
  • the configuration of the present embodiment can increase the coefficient for the estimated value of the capacitance value. The influence of noise can be further reduced.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a main configuration of the mobile phone 10 according to the present embodiment.
  • the mobile phone 10 includes touch panel devices 1a to 1d, a display panel 11, a display control circuit 12, a CPU 13, a ROM 14, a RAM 15, a camera 16, a microphone 17, a speaker 18, and an operation.
  • a key 19 is provided.
  • the components of the mobile phone 10 are connected to each other by a data bus.
  • the touch panel device 1 includes a touch panel 2 and touch panel controllers 3a to 3c.
  • the touch panel devices 1a to 1d touch panel 2 and touch panel controllers 3a to 3c included in the mobile phone 10 according to the present embodiment are the same as any of the touch panel devices 1a to 1d according to the first to third embodiments and the fifth embodiment described later. Since it is the same, description is abbreviate
  • the CPU 13 comprehensively controls the operation of the mobile phone 10.
  • the CPU 13 controls the operation of the mobile phone 10 by executing a program stored in the ROM 14.
  • a form in which the above-described TP control unit 9a and a TP control unit 9b to be described later are provided independently of the CPU 13 is described.
  • the form for embodying the present invention is not limited thereto.
  • the CPU 13 may have the functions of the TP control units 9a and 9b.
  • the configuration of the touch panel controllers 3a to 3c can be simplified (refer to the form of FIG. 12 described later).
  • the ROM (Read Only Memory) 14 is a readable and non-writable memory that stores fixed data such as a program executed by the CPU 13 such as an EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory).
  • a RAM (Random Access Memory) 15 is a readable and writable memory, such as a flash memory, in which variable data such as data referred to by the CPU 13 for calculation and data generated by the CPU 13 is stored. .
  • the operation key 19 receives an instruction input from the user to the mobile phone 10. Data input via the operation key 19 is stored in the RAM 15 in a volatile manner.
  • the camera 16 shoots a subject based on a shooting instruction input by the user via the operation key 19.
  • Image data of a subject photographed by the camera 16 is stored in the RAM 15 or an external memory (for example, a memory card).
  • the microphone 17 receives the user's voice input.
  • the input voice data (analog data) indicating the user's voice is converted into digital data by the mobile phone 10 and sent to another mobile phone (communication partner).
  • the speaker 18 outputs sound represented by music data stored in the RAM 15 or the like, for example.
  • the display control circuit 12 drives the display panel 11 to display an image represented by the image data stored in the ROM 14 or the RAM 15 based on a user instruction input via the operation key 19.
  • the display panel 11 may be provided so as to overlap the touch panel 2, or may include the touch panel 2, and the configuration thereof is not particularly limited.
  • the mobile phone 10 may further include an interface (IF) (not shown) for wired connection with other electronic devices.
  • IF interface
  • the mobile phone 10 since the mobile phone 10 according to the present embodiment includes any one of the touch panel devices 1a to 1d, the capacitance can be estimated more accurately, and thus the touch panel controllers 3a to 3c can be operated satisfactorily. It becomes possible. Therefore, since the mobile phone 10 can recognize the touch operation by the user more accurately, the mobile phone 10 can more accurately execute the process desired by the user.
  • the touch panel device 1d according to the present embodiment is provided with a distance sensor 20 (or a distance measuring sensor) instead of the detection signal analysis unit 92 according to the first embodiment.
  • the TP control unit 9b of the touch panel device 1d includes only an inner product calculation unit 91 and a drive control unit (correlation control unit, distance determination unit) 93.
  • the drive control unit 93 of the present embodiment determines whether or not the detection distance detected by the distance sensor 20 is greater than the predetermined threshold. Further, the drive control unit 93 performs control to switch the correlation of the code sequences output from the drive signal generation units 4a to 4d according to the determination result of whether or not the detection distance is larger than the threshold value. Therefore, if the correspondence relationship between the detection signal of the distance sensor 20 and the detection distance is examined in advance, it can be determined whether or not the detection distance is greater than the threshold value.
  • an image sensor (an example of a distance measuring sensor) is provided in the vicinity of the display panel, and a touch state in the vicinity of the display panel is recognized by image analysis of an image captured by the image sensor.
  • the embodiment embodying the present invention is not limited to this.
  • the touch panel device incorporates a plurality of image sensors arranged in a plurality of matrices
  • the image sensor is an example of a distance measuring sensor.
  • the touch panel device 1e of the present embodiment excludes the TP control unit 9a and the code sequence storage unit M from the internal configuration of the touch panel controller 3a of the first embodiment, and instead, the role of the TP control unit 9a is changed to that of the touch panel device 1e.
  • a form is shown in which the external CPU 13 is in charge and the role of the code sequence storage unit M is in the external ROM 14.
  • the output data from the AD conversion unit 7 is directly input to the CPU 13, and the CPU 13 performs various information processing (similar to the processes of the inner product calculation unit 91, the detection signal analysis unit 92, and the drive control unit 93 described above). Process) to control the S1 control unit 8 and the drive signal generation units 4a to 4d in the touch panel controller 3e.
  • the configuration of the touch panel controller itself can be extremely simplified because it is not necessary to provide the TP control unit and the code sequence storage unit inside the touch panel controller.
  • the form in which the TP control unit 9a and the code sequence storage unit M are excluded from the internal configuration of the touch panel controller 3a in the first embodiment is shown, but the form in which the present invention is embodied is limited to this.
  • the TP control unit 9a and the code sequence storage unit M are excluded from the touch panel controllers 3b to 3d of Embodiments 2 to 3 and 5, and the role of the TP control unit 9a is assigned to the external CPU 13 so that the code sequence storage unit M
  • the form in which the role is assigned to the external ROM 14 is also included in the scope of the present invention.
  • the touch panel controllers (3a to 3c) have a plurality of drive lines (DL 1 to DL) in which columns of a plurality of capacitances (C 11 to C MN ) arranged in a matrix are arranged. M ), and at least one sense line of the touch panel having a plurality of sense lines (SL 1 to SL N ) in which the plurality of rows of the plurality of capacitances are arranged, a plurality of static lines arranged in the corresponding row.
  • the drive signal generation unit that outputs each of the drive signals to the capacitive drive unit, and a detection distance that is a distance between the surface of the touch panel and its detection target. Te, comprising correlation control unit that performs control to switch the high and low correlation of the code sequence (drive controller 93), the.
  • the correlation control unit switches the level of the correlation of the code sequence according to the detection distance.
  • the detection distance is a distance between the surface of the touch panel and its detection target.
  • the present inventor detects a touch input by a detection object located at a position (slightly) away from the surface of the touch panel, if the correlation of the code sequence is increased, the correlation of the code sequence is not changed.
  • the inventors have newly found that the influence of noise on a touch input detection signal (hereinafter referred to as a touch signal) can be reduced. Therefore, according to the said structure, the detection of the touch input by the detection target object in the position slightly away from the surface of the touch panel can be performed more correctly.
  • the touch panel controller according to Aspect 2 of the present invention is the touch panel controller according to Aspect 1, wherein, when the detection distance is equal to or smaller than a predetermined threshold, the correlation control unit uses a low correlation code sequence having a low correlation as the code sequence as the drive signal. Control that causes the generation unit to output a high-correlation code sequence having a high correlation with the low-correlation code sequence as the code sequence when the detection distance is greater than the threshold value. May be performed.
  • the correlation control unit when the detection distance is greater than the predetermined threshold, the correlation control unit outputs, as a code sequence, a high correlation code sequence having a high correlation with the low correlation code sequence to the drive signal generation unit.
  • the “predetermined threshold value” includes “when the touch input is in contact with the touch panel surface, or when the touch input is not touched but the distance is sufficiently small” and “when the touch input is away from the touch panel surface”. This is a threshold value set for discrimination. Therefore, compared with the case where the correlation of the code sequence is not changed, it is possible to reduce the influence of noise when detecting the touch input by the detection target located slightly away from the surface of the touch panel.
  • the touch panel controller according to Aspect 3 of the present invention is the touch panel controller according to Aspect 1 or 2, wherein the capacitance driving unit drives the plurality of sense lines in parallel, so that a column corresponding to at least one drive line in the touch panel is provided. Output another linear sum signal based on the charges accumulated in the plurality of capacitances arranged in the capacitor, and the drive signal generation unit causes the capacitance drive unit to drive the plurality of sense lines in parallel. Another linear sum signal may be output.
  • the touch panel controller according to aspect 4 of the present invention is the touch panel controller according to aspects 1 to 3, in which the linear sum signal is output from the one sense line and the linear sum signal is not output from the one sense line.
  • the voltage corresponding to a plurality of drive signals for driving the plurality of drive lines in parallel is applied to the output side of the one sense line, and the output A switching control unit (S1 control unit 8) that controls not to apply a voltage corresponding to the plurality of driving signals to the output side of the one sense line when switching to the mode may be provided.
  • the influence of noise when detecting a touch input by a detection target located slightly away from the surface of the touch panel is further reduced as compared with the case where the above modes are not switched. be able to.
  • the touch panel controller according to aspect 5 of the present invention is the touch panel controller according to aspect 2, in which the drive signal generation unit is provided corresponding to each of the linear feedback shift register (41) that outputs an M-sequence code and the plurality of drive lines.
  • the correlation of the code sequences may be increased by generating the low correlation code sequence and applying the same signals as the plurality of drive signals to each of the plurality of drive lines.
  • the correlation between code sequences can be switched with a simple configuration.
  • the touch panel controller according to Aspect 6 of the present invention is the touch panel controller according to Aspects 1 to 5, in which a plurality of electrostatic capacitances arranged in a corresponding row of the one sense line are obtained by inner product calculation of the linear sum signal and the code sequence. You may provide the inner product calculating part (91) which estimates each capacitance value of a capacity
  • the influence of noise when detecting a touch input by a detection target located slightly away from the surface of the touch panel is reduced, and arranged in a corresponding row of the one sense line. Capacitance values of a plurality of capacitances can be estimated.
  • a touch panel controller includes a distance determination unit (detection signal analysis unit 93, drive control unit 93) that determines whether or not the detection distance is larger than the threshold value in aspect 6 above. Control for switching the correlation level of the code sequence output from the drive signal generation unit may be performed based on the determination result of the correlation control unit.
  • the touch signal detected by the touch panel has a small signal range and a high signal level when the detection distance is small (when the distance between the surface of the touch panel and the detection target is short).
  • the signal range tends to be large and the signal level tends to be small. Therefore, for example, if the correspondence between the detection distance and the touch signal is examined in advance using the above tendency, it is possible to determine whether or not the detection distance is larger than the threshold value.
  • An integrated circuit, a touch panel device, and an electronic device including any one of the touch panel controllers according to the first to seventh aspects are also included in the scope of the present invention.
  • the touch panel controller uses M code lines respectively formed between M drive lines (M is an integer of 2 or more) and one sense line as a code sequence.
  • a touch panel controller including a drive unit (capacitance drive unit) that is driven in parallel with a signal based on the signal and outputs a linear sum signal based on the charges accumulated in the M capacitances from the sense line, A case where an inner product operation unit for estimating the M capacitance values is calculated by an inner product operation of one linear sum signal and the code sequence, and a first code sequence having a low correlation is used as the code sequence; You may switch the case where another code sequence with a mutual correlation high compared with a 1st code sequence is used.
  • touch panel controller may be configured such that the sense line and the drive line can be interchanged with the touch panel controller described above.
  • the touch panel controller may be any of the touch panel controllers described above, and may control a voltage of a terminal where the capacitance is not driven in accordance with a signal for driving the capacitance. .
  • the integrated circuit according to one embodiment of the present invention may integrate any of the touch panel controllers described above.
  • the touch panel device may include any one of the touch panel controllers described above and a touch panel controlled by the touch panel controller.
  • an electronic device may include any one of the touch panel controllers described above and a touch panel controlled by the touch panel controller.
  • the present invention can be used for a touch panel controller that estimates or detects a capacitance configured in a matrix by driving a plurality of drive lines in parallel, and an electronic device using the touch panel controller.
  • the present invention can also be applied to a fingerprint detection system.

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Abstract

　タッチパネル（２）の表面とその検出対象物との間の距離である検出距離に応じて、駆動信号生成部（４ａ～４ｄ）が出力する符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う駆動制御部（９３）を備える。

Description

タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネル装置、および電子機器
　本発明は、タッチパネルコントローラ、ならびに、該タッチパネルコントローラを備えた（集積した）集積回路、タッチパネル装置および電子機器に関する。
　マトリックス状に分布した（配列された）静電容量の容量値を検出（推定）する装置として、Ｍ本のドライブライン（Ｍは、２以上の整数）と、Ｌ本のセンスライン（Ｌは、２以上の整数）と、の交点の近傍に形成される静電容量行列の各静電容量の容量値の分布を検出するタッチパネル装置が特許文献１に開示されている。このタッチパネル装置は、ユーザが指やペンなどでタッチパネルに触れたときに、触れられた位置における静電容量の容量値の変化（例えば、小さくなる）を検出することによって、ユーザが触れたタッチパネル上の位置を検出するようになっている。
日本国公開特許公報「特開２０１３－３６０３号公報（２０１３年１月７日公開）」
　ここで、特許文献１に記載のタッチパネルシステム６１について、図１９を参照して説明する。図１９は、特許文献１に係るタッチパネルシステム６１の構成を示す回路図である。
　タッチパネルシステム６１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ６３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とを備えている。また、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は、静電容量Ｃ１１～Ｃ４４が形成されている。
　タッチパネルコントローラ６３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図１３に示される符号系列ＭＣ１に基づいてドライブラインを駆動する。特許文献１では、図１３に示すような系列長３１のＭ系列を符号系列として用いる例が示されている。ここでは、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する複数の駆動信号として、図１３に示す系列のうち、Drive１～４を割り当てるとして説明する。符号系列の要素は、「１」および「－１」のいずれかである。駆動部５４は、符号系列の要素が「１」である場合には電圧Ｖdriveを印加し、要素が「－１」である場合には－Ｖdriveを印加する。電圧Ｖdriveは、例えば電源電圧を用いる。また、参照電圧などの電源電圧以外の電圧であっても良い。
　タッチパネルシステム６１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少なくとも２個の差動増幅器５５を有している。差動増幅器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から出力される線形和信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を受け取り、その差を増幅する。
　例えば、駆動部５４は、１回目の駆動では、図１３の符号系列の1st Vectorによる駆動において、ドライブラインＤＬ１，ＤＬ３，ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、ドライブラインＤＬ２に－Ｖdriveを印加する。このとき、センスラインＳＬ３，ＳＬ４が接続される差動増幅器５５の出力Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で与えられる。図１３の符号系列のうち、ドライブラインＤＬ１～４に与えられるｉ回目の駆動に用いる系列をそれぞれ、Ｄｉ１，Ｄｉ２，Ｄｉ３，Ｄｉ４とすると、差動増幅器５５の出力Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 で与えられる。
　特許文献１に記載のタッチパネルシステム６１では、タッチパネルシステム６１の静電容量は、差動増幅器５５の出力信号に基づく信号と、符号系列の内積演算を実行することにより推定（特定）することができる。例えば、ドライブラインＤＬ１の駆動に用いた符号系列を用いて、静電容量Ｃ３１－Ｃ４１を推定する場合、上記の駆動を３１回行なって（1st vectorから31th vectorを使用）得られた、３１個の線形和信号Ｙｉ（ｉ＝１・・・３１）と符号系列Ｄｉ１との内積を、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式（Ａ）のように計算する。
　Ｍ系列符号は、同じ系列同士の内積は系列長と同じ値をとり、異なる系列同士の内積は「－１」の値をとることが知られている。したがって、上記式（Ａ）は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 となる。ここで、すべてのセンスライン、すべてのドライブラインはそれぞれ均一の幅で作られていると仮定して静電容量Ｃ３１～Ｃ４４の容量値がほぼ同じ値になるとすれば、静電容量Ｃ３１－Ｃ４１に掛かる係数は他の静電容量に比べて３１倍大きいため、他の静電容量の影響は無視できるほど小さくなり、上式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 と簡略化でき、静電容量Ｃ３１－Ｃ４１を推定できる。特許文献１に記載の技術は、静電容量を複数回駆動（上記の例では３１回）することでより大きな信号を取得し、雑音の影響を軽減し、より正確な容量推定を可能にしている。しかしながら、タッチ入力に用いられる検出対象物がタッチパネルの表面から離れていくと、センスライン－ドライブライン間に形成される静電容量のタッチ入力による変化自体が小さくなり、検出が困難になるという問題点（課題）がある。
　本発明の目的は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出をより正確に行うことができるタッチパネルコントローラを提供することを主たる目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、マトリクス状に配置された複数の静電容量の各列が配置された複数のドライブライン、および上記複数の静電容量の各行が配置された複数のセンスラインを備えたタッチパネルの少なくとも一本のセンスラインから、対応する行に配置された複数の静電容量に蓄積される電荷に基づく線形和信号を、上記複数のドライブラインを並列駆動させることで出力させる容量駆動部と、符号系列を用いて上記複数のドライブラインを並列駆動させる複数の駆動信号のそれぞれを上記容量駆動部に対して出力する駆動信号生成部と、上記タッチパネルの表面とその検出対象物との間の距離である検出距離に応じて、上記符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う相関制御部と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出をより正確に行うことができるという効果を奏する。
　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明の実施形態１に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 上記タッチパネル装置に関し、駆動信号生成部の一構成例を示す回路図である。 駆動信号生成部の別の構成例を示す回路図である。 駆動信号生成部のさらに別の構成例を示す回路図である。 駆動信号生成部のさらに別の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態２に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 上記実施形態１および上記実施形態２に係るタッチパネル装置によるタッチ入力の座標の検出機能を説明するための図であり、（ａ）は、タッチ入力（タッチ操作）に係る検出対象物がタッチパネルの表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合におけるタッチパネル装置の状態を示し、（ｂ）は、検出対象物がタッチパネルの表面から離れた位置に存在している場合におけるタッチパネル装置の状態を示し、（ｃ）は、検出対象物が表面から離れた位置に存在している場合におけるタッチパネル装置の別の状態を示す。 本発明の実施形態３に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態４に係る携帯電話機の構成を示す回路図である。 上記実施形態１に係るタッチパネル装置の動作を説明するための回路図であり、（ａ）は、制御信号Ｓ１にて制御されるスイッチを閉じたときの状態を示し、（ｂ）は、制御信号Ｓ１にて制御されるスイッチを開いたときの状態を示す。 本発明の実施形態５に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態６に係るタッチパネル装置の構成を示す回路図である。 符号系列（Ｍ系列符号）の一例を示す図である。 符号系列（ウォルシュ符号）の一例のうちの前半部分を示す図である。 符号系列（ウォルシュ符号）の一例のうちの後半部分を示す図である。 符号系列（アダマール符号）の一例を示す図である。 符号系列（３値Ｍ系列符号）の一例を示す図である。 タッチ入力によるドライブラインおよびセンスライン間の静電容量の変化を説明するための模式図であり、（ａ）タッチ入力が存在しない場合を示し、（ｂ）は、タッチパネルの表面に検出対象物が接触している場合を示し、（ｃ）および（ｄ）は、タッチパネルの表面から離れた位置にタッチ入力に係る検出対象物が存在している場合を示す。 従来のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
　本発明の実施の形態について図１～図１８に基づいて説明すれば以下のとおりである。但し、以下の各実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、以下の特定の実施形態で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明されている場合は、その構成と同じである。さらに、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
　〔タッチ入力およびセンスライン間の静電容量の変化について〕
　まず、図１８に基づき、タッチ入力によるドライブラインおよびセンスライン間の静電容量の変化について説明する。図１８は、タッチ入力によるドライブラインおよびセンスライン間の静電容量の変化を説明するための模式図である。図１８の（ａ）は、タッチ入力が存在しない場合を示し、図１８の（ｂ）は、タッチパネルの表面に検出対象物（例えば、指やタッチペンのペン先など）によるタッチ入力がある場合を示し、図１８の（ｃ）および図１８の（ｄ）は、タッチパネルの表面から離れた位置にタッチ入力に係る検出対象物が存在している場合を示す。
　タッチパネルの表面から（僅かに）離れた位置に検出対象物が存在している場合、センスライン－ドライブライン間の静電容量が小さくなり、タッチ入力の検出が困難となる。例えば、図１８の（ｂ）に示すように、タッチパネルの表面に検出対象物が接触している場合、センスライン－ドライブライン間の電気力線が検出対象物で終端されることにより静電容量に変化が生じる。しかしながら、図１８の（ｃ）に示すようにタッチパネルの表面から検出対象物が離れると、センスライン－ドライブライン間の電気力線にほとんど変化を与えないため静電容量の変化が小さくなる。
　一方、図１８の（ｄ）に示すように、検出対象物が僅かに離れている場合でも、検出対象物－センスライン間には静電容量の変化が存在する。本発明者は、この検出対象物－センスライン間の静電容量の変化を利用することで、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置に存在するタッチ入力（検出対象物）の検出を実現することができると考えた。以下に記載する本発明を具現化した各形態は、上のような従来にない新規な発想に基づき考案されたものである。
　〔実施形態１〕
　以下、図１～図５を参照して、本発明の実施形態１に係るタッチパネル装置（集積回路）１ａについて説明する。
　＜タッチパネル装置の構成＞
　図１にタッチパネル装置１ａの構成を示す回路図を示す。同図に示すように、タッチパネル装置１ａは、タッチパネル２およびタッチパネルコントローラ３ａを備えている。
　（タッチパネル２）
　タッチパネル２は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭと、Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のセンスラインＳＬ１～ＳＬＮとを有している。ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭとセンスラインＳＬ１～ＳＬＮとが交差する位置には、静電容量の容量値がそれぞれＣ１，１～ＣＭ，Ｎである静電容量Ｃ１，１～ＣＭ，Ｎのそれぞれがマトリクス状に配置されている。なお、以下では、静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘ（ｘ＝１～Ｎ）は、マトリクス状に配置された複数の静電容量のＸ行に配置された静電容量（容量アレイ）に対応するものとする。また、静電容量ＣＹ，１～ＣＹ，Ｎ（Ｙ＝１～Ｍ）は、マトリクス状に配置された複数の静電容量のＹ列に配置された静電容量（容量アレイ）に対応するものとする。
　（タッチパネルコントローラ３ａ）
　図１に示すように、タッチパネルコントローラ３ａは、駆動信号生成部４ａ～４ｄ、容量駆動部５、差動増幅器６、ＡＤ変換部７、Ｓ１制御部８、およびＴＰ（タッチパネル）制御部９ａを備えている。なお、タッチパネルコントローラ３ａは、図１に示す符号系列記憶部Ｍを必ずしも備えていなくても良いが、以下の説明にて登場するため、図１では説明の便宜上、タッチパネルコントローラ３ａの構成に含めている。また、各センスラインＳＬｘ（Ｘ＝１～Ｎ）の出力端子側には、そのラインに沿う方向（以下、「センスライン方向」という）の左側から右側に向けて、対地容量Ｃｐｘ、差動増幅器６、およびＡＤ変換器７がこの順で接続されている。また、各差動増幅器６の入力端子－出力端子間には、静電容量Ｃｉｎｔおよび制御信号Ｓ１にて開閉を制御されるスイッチが並列接続されている。
　（差動増幅器６，ＡＤ変換部７）
　差動増幅器６の出力信号はＡＤ変換部７によってデジタル信号に変換された後にＴＰ制御部９ａにて内積演算処理を行いセンスラインＳＬｘの行Ｘに配置されたＭ個の静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘのそれぞれの容量値が推定される。
　（Ｓ１制御部８）
　Ｓ１制御部８は、制御信号Ｓ１および制御信号－Ｓ１（以下、これらの制御信号を纏めてＳ１制御信号ＳＳと称する）のそれぞれで、その近傍に「Ｓ１」および「－Ｓ１」と表示されている各スイッチの開閉を制御する。なお、以下、その近傍にて「Ｓ１」と記載されているスイッチが開いている場合、その近傍にて「－Ｓ１」と記載されているスイッチは閉じているものとし、逆に「Ｓ１」と記載されているスイッチが閉じている場合、「－Ｓ１」と記載されたスイッチは開いているものとする。すなわち、制御信号Ｓ１と、制御信号－Ｓ１とは、互いに反転の関係にある。
　（ＴＰ制御部９ａ）
　本実施形態のＴＰ制御部９ａは、内積演算部９１、検出信号解析部（距離判定部）９２、駆動制御部（相関制御部）９３を備える。
　内積演算部９１は、タッチパネル２における少なくとも一本のセンスラインＳＬＸから出力される、対応する行Ｘに配置された複数の静電容量のそれぞれに蓄積された電荷に基づく（由来する）線形和信号と後述する符号系列との内積演算により、センスラインＳＬＸの対応する行Ｘに配置された複数の静電容量のそれぞれの容量値を推定する。
　（検出信号解析部９２、駆動制御部９３）
　検出信号解析部９２は、内積演算部９１によって推定された上記複数の静電容量のそれぞれの容量値を用いて、タッチパネル２の表面と検出対象物との間の距離である検出距離が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。ここで、「所定の閾値」は、「タッチ入力がタッチパネル表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合」と、「タッチ入力がタッチパネル表面から離れている場合」とを判別するために設定される閾値である。また、駆動制御部９３は、検出信号解析部９２によって判定される上記検出距離が上記閾値よりも大きいか否かの判定結果によって、駆動信号生成部４ａ～４ｄが出力する符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う。より具体的には、駆動制御部９３は、上記検出距離が上記閾値以下の場合に、上記符号系列として互いに相関の低い低相関符号系列を駆動信号生成部４ａ～４ｄに出力させる。一方、上記検出距離が上記閾値よりも大きい場合に、上記符号系列として上記低相関符号系列と比較して互いの相関が高い高相関符号系列を駆動信号生成部４ａ～４ｄに出力させる。
　タッチパネル２で検出したタッチ信号（＝推定されたＭ個の静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘのそれぞれの容量値）は、検出距離が小さい場合（タッチパネルの表面と検出対象物との間の距離が近い場合）は信号の範囲が小さく、かつ、信号レベルが大きい。一方、検出距離が大きい場合（タッチパネルの表面と検出対象物との間の距離が遠い場合）は、信号範囲が大きく、かつ、信号レベルが小さい傾向がある。よって、例えば、上記のような傾向を利用し、検出距離とタッチ信号との対応関係を予め調べておけば、上記検出距離が上記閾値よりも大きいか否かを判定することが可能になる。
　（駆動信号生成部４ａ～４ｄ、容量駆動部５）
　駆動信号生成部４ａ～４ｄは、後述する符号系列（または互いに同一の信号）を用いてＭ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを並列駆動させる複数の駆動信号のそれぞれを容量駆動部５に対して出力する。容量駆動部５は、タッチパネル２における少なくとも一本のセンスラインＳＬＸから、対応する行Ｘに配置されたＭ個の静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘのそれぞれに蓄積された電荷に基づく線形和信号を、Ｍ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを並列駆動させることで出力させる。容量駆動部５の端子ＴＭ＋および端子ＴＭ－のそれぞれには、Ｖｄ＋Ｖｃｍおよび－Ｖｄ＋Ｖｃｍが印加されている。また、容量駆動部５のスイッチＳＷ＋が閉じ、スイッチＳＷ－が開いている場合には、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれには、Ｖｄ＋Ｖｃｍが印加される。一方、容量駆動部５のスイッチＳＷ＋が開き、スイッチＳＷ－が閉じている場合には、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれには、－Ｖｄ＋Ｖｃｍが印加される。
　次に、駆動信号生成部４ａ～４ｄおよび容量駆動部５のより具体的な動作を説明する。本実施形態のタッチパネル装置１ａでは、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに接続される容量駆動部５によって、上記の複数の静電容量ＣＭ，Ｎのいずれかが駆動される。容量駆動部５には駆動信号生成部４ａ～４ｄから符号系列Ｄ１～ＤＭが与えられる。容量駆動部５は、符号系列の符号が「１」の場合は対応するドライブラインに電圧Ｖｄ＋Ｖｃｍを印加し、符号が「－１」の場合は対応するドライブラインに電圧－Ｖｄ＋Ｖｃｍを印加する。ここで、Ｖｃｍは駆動電圧の基準となる電圧である。
　次に、図２～５に基づき、駆動信号生成部４ａ～４ｄのそれぞれの動作を説明する。検出対象物がタッチパネル２の表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合のタッチ状態を検出する場合（検出距離が閾値以下の場合）、容量駆動部５には、それぞれ異なる符号系列が与えられる。この符号系列はＭ系列やアダマール系列、ウォルシュ系列などの互いに相関の低い符号系列（以下、適宜「低相関符号系列」という）を用いることが望ましい。例えば、図１４および図１５にウォルシュ系列（ウォルシュ符号）の一例を示す。なお、これらの図では、便宜上、ウォルシュ系列の一例の前半部分と後半部分とを図１４および１５の２つの図面に分離している。すなわち、図１４は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ１６まで、図１５は、ドライブラインＤＬ１７～ＤＬ３２までの符号系列を示す。また、図１６に、アダマール系列（アダマール符号）の一例を示す。さらに、図１７に３値Ｍ系列の一例を示す。なお、この例に示すように、本発明に適用可能な符号系列は、２値の符号系列に限定されない。すなわち、３値以上の多値の符号系列を使用することも可能である。
　より具体的には、ＴＰ制御部９ａの駆動制御部９３は、タッチパネル２の表面と検出対象物間の距離（検出距離）が所定の閾値以下の場合に、低相関符号系列を駆動信号生成部４ａ～４ｄに出力させる制御を行う。
　一方、検出対象物がタッチパネル２の表面から僅かに離れている場合のタッチ状態を検出する場合、容量駆動部５に与える符号系列として、上記の低相関符号系列と比べて互いに相関の高い符号系列（以下、適宜「高相関符号系列」）を与える。
　より具体的には、ＴＰ制御部９ａの駆動制御部９３は、検出距離が上記閾値よりも大きい場合に、高相関符号系列を駆動信号生成部４ａ～４ｄに出力させる制御を行う。
　なお、高相関符号系列のより簡単な例として、例えば、すべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに同一の符号系列（または、同一の信号）を与えることで、相関の高い符号系列を与えることができる。
　次に、図２～５に基づき、駆動信号生成部の構成例を幾つか示す。ここでは、線形帰還シフトレジスタを用いたＭ系列を符号系列（以下、Ｍ系列符号という）として用いる場合の例を示すが、本発明を具現化する形態はこのような形態に限られない。例えば、符号系列として、互いに直交する別の符合系列を用いても良い。
　駆動信号生成部４ａ～４ｄは、少なくとも、Ｍ系列符号を出力する線形帰還シフトレジスタ（４１）と、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに対応して設けられた複数のシフトレジスタ４２（１～Ｍ）と、を備えている。駆動信号生成部４ａ～４ｄは、線形帰還シフトレジスタ４１から出力されるＭ系列符号を、複数のシフトレジスタ４２（１～Ｍ）のそれぞれでビットシフトさせることで、Ｍ種類の低相関符号信号を出力する。
　一方、駆動信号生成部４ａ～４ｄは、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに、上記複数の駆動信号として、互いに同一の信号を与えることで、符号系列の相関を高くし、高相関符号系列を出力する。これにより、簡単な構成で、符号系列の相関の高低を切り替えることができる。
　図２に示す駆動信号生成部４ａは、線形帰還シフトレジスタ４１により得られるＭ系列をシフトレジスタ４２（１～Ｍ）によってビットシフトして互いに相関の低い符号系列を生成する。
　また、駆動信号生成部４ａはタッチ状態制御信号ＴＳに応じて動作する第一スイッチ群４３を備え、第一スイッチ群４３は状態制御信号ＴＳに応じて各シフトレジスタ４２（１～Ｍ）の出力信号をそれぞれ出力する場合と、すべての出力信号がシフトレジスタ１の出力信号となる状態とを切り替える。
　なお、本実施形態では、高相関符号系列の例として、シフトレジスタ１が出力する符号系列をすべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに共通に与える例を示したが、本発明を具現化する形態は、これに限定されない。例えば、シフトレジスタ４２（１～Ｍ）の中から選択した任意の一つのシフトレジスタが出力する符号系列をすべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに共通に与えても良い。すなわち、駆動信号生成部４ａでは、検知距離が所定の閾値以下の場合（タッチ入力がタッチパネルの表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合）、第一スイッチ群４３は制御信号に応じて各シフトレジスタ４２（１～Ｍ）の出力信号をそれぞれ出力する。一方、検知距離が上記閾値よりも大きい場合（タッチ入力がタッチパネル表面から離れている場合）、すべての出力信号がシフトレジスタ１の出力信号と同一となる。
　また、駆動信号生成部４ａは、図１に示す差動増幅器６に設置されるＳ１制御信号ＳＳと同じ信号で制御される第二スイッチ群４４を備える。第二スイッチ群４４は、制御信号Ｓ１で制御されるスイッチＳＷ＋がＯＮ（スイッチＳＷ－がＯＦＦ）となる場合には、第一スイッチ群４３の出力をそのまま各ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与える。一方、制御信号Ｓ１で制御されるスイッチＳＷ＋がＯＦＦ（スイッチＳＷ－がＯＮ）になる場合は、第一スイッチ群４３の出力信号を反転した信号を各ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与える。このように動作する駆動信号生成部４ａを用いることで、後述する式（３）に示すような容量推定が可能になる。
　次に、図３に示す駆動信号生成部４ｂのように、検出対象物がタッチパネルの表面から離れている場合（検出距離が所定の閾値よりも大きい場合）に、固定信号（同一の信号）となるように制御してもよい。本実施形態では、このような固定信号としてＧＮＤ（接地電位）を用いる例を示した。
　次に、図４に示す駆動信号生成部４ｃのように、タッチ入力がタッチパネルの表面から離れている場合に、シフトレジスタ１に入力される信号が固定信号になるように制御しても良い。図４では固定信号としてＧＮＤを用いる例を示した。より具体的には、検出距離が上記閾値以下のとき、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開く。これにより、線形帰還シフトレジスタ４１からのＭ系列符号が、各シフトレジスタ４２（１～Ｍ）に供給され、低相関符号系列が各ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与えられる。一方、検出距離が上記閾値よりも大きい場合、スイッチＳＷ１を開き、スイッチＳＷ２を閉じる。これにより、シフトレジスタ１に入力される信号が固定信号（ＧＮＤ）になる。これにより、各シフトレジスタ４２（１～Ｍ）に同一の固定信号が供給され、高相関符号系列が各ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与えられる。
　次に、図５に示す駆動信号生成部４ｃのように、タッチ入力がタッチパネルの表面から離れている場合（検出距離が上記閾値以上の場合）に、すべてのシフトレジスタ４２（１～Ｍ）をリセットすることにより、すべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに同一の信号を与えても良い。なお、第一スイッチ群４３以降の構成要素（特に、第二スイッチ群４４）は、図２の場合と同様であるので、図３では、第二スイッチ群４４をブラックボックスとして記載し、図４および５では、完全に省略した。なお、図２～５に示す形態では、系列符号を出力する符号発生部として線形帰還シフトレジスタを用いていたが、それ以外の方法で符号系列を生成してもよい。
　また、駆動信号生成部は、符号系列を発生させる符号発生部をタッチ状態制御信号ＴＳによって制御しても良い、例えば、タッチ入力がタッチパネルの表面から離れている場合にすべて「１」もしくは「－１」となるような符号系列（または信号）を出力しても良い。
　また、本実施形態では、差動増幅器６として全差動型の増幅器を用いており、互いに隣り合うセンスラインどうしが差動増幅器６の入出力側に接続されている。しかしながら、差動増幅器６は、全差動型の増幅器である必要はなく、必ずしも隣り合うセンスラインどうしを、差動増幅器６を介して接続する必要はない。
　（符号系列記憶部Ｍ）
　上述した図２～５に示した各形態では、符号系列を生成する手段として、線形帰還シフトレジスタ４１と、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに対応して配置されるシフトレジスタ４２（１～Ｍ）とを用いる例を示したが、本発明を具現化する形態は、これに限定されない。例えば、符号系列記憶部Ｍに、予め符号系列に関するデータを格納しておき、ＴＰ制御部９ａの駆動制御部９３が、符号系列記憶部Ｍに記録されている符号系列を順次読出して、駆動信号生成部を介して容量駆動部５に供給しても良い。なお、駆動信号生成部として、上記の駆動信号生成部４ａ～４ｄを用いる場合には、特に符号系列記憶部Ｍを設ける必要はない。すなわち、符号系列記憶部Ｍを設けない分、メモリ容量の節約ができ、かつ回路構成を簡単にできる。
　＜タッチパネル装置１ａの作用効果＞
　次に、図１０を用いて、タッチパネル装置１ａの作用効果について詳細に説明する。
　まず、図１０の（ａ）に示すように、各差動増幅器６の制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮとなる場合、ドライブラインに沿う方向（ドライブライン方向）に対して上下の２つのセンスラインのそれぞれの電圧はＶｃｍとなる。この場合、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭには、それぞれに与えられる符号系列が「１」の際には、Ｖｄ＋Ｖｃｍ、「－１」の際には－Ｖｄ＋Ｖｃｍが与えられる。したがって、上下の２つのセンスラインのそれぞれに接続される容量に蓄えられる電荷Ｑ１ａ，Ｑ２ａは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 で与えられる。ここで、Ｃｐ１，Ｃｐ２は上記各センスラインとＧＮＤ（接地電位）との間の静電容量である。
　次に、１０の（ｂ）に示すように、各差動増幅器６の制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＦＦとなる場合、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭには、制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮである場合に与えた信号を反転させた信号を与える。
　上記各センスラインの電圧をＶｓ１＋Ｖｃｍ，Ｖｓ２＋Ｖｃｍとすると、上記各センスラインに接続される容量に蓄えられる電荷Ｑ１ｂ，Ｑ２ｂは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 で与えられる。
　ここで、Ｑ１ａｔ＝Ｑ１ｂｔ，Ｑ２ａｔ＝Ｑ２ｂｔがそれぞれ成り立つので、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 となる。この式を変形していくと以下のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 となる。
　ここで、センスライン－ドライブライン間の容量が均一（＝Ｃｘ）である場合を考えれば、差動増幅器６の出力信号は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 で与えられる。
　よって、差動増幅器６の出力信号が上記のように与えられる場合の、あるドライブラインＫに接続される容量の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 となる。
　ここで、特許文献１に記載のように直交する符号系列（例えば、特許文献１参照）をドライブラインの駆動に使用すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 となる。Ｍ本のドライブラインそれぞれに対して推定された容量値を加算すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・式（１）となる。
　ここで、差動増幅器６の出力信号にノイズＶｎが含まれる場合を考える。この場合の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 で与えられる。
　ノイズの影響を軽減するために、Ｍ本のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに対して推定された容量値を加算すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 となる。
　タッチパネルの表面から離れた位置にタッチ入力に係る検出対象物があり、タッチ入力の電位はＧＮＤであり、一方のセンスライン－ＧＮＤ間の容量がΔＣ変化したとし、またＣｐ１＝Ｃｐ２＝Ｃｐ＞＞ΔＣであるとする。この場合の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・式（２）となる。
　タッチ入力による容量変化ΔＣが非常に小さい場合、式（２）の第二項であるノイズの影響で容量が正確に推定できない場合がある。
　そこで、本実施形態のタッチパネル装置１ａでは、タッチパネルの表面から離れた位置にある検出対象物を検出する場合に、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに与える複数の駆動信号のそれぞれを互いの相関が高い信号に切り替える。簡単には、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのすべてに同一の信号を与える。
　以下では、このような例として、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのすべてに同一の信号Ｄ１を与える場合を示す。
　この場合、差動増幅器６の出力信号は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 で与えられる。
　上記のＤ１を用いて容量値を推定する場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 となり、式（１）と同じ結果が得られる。
　ここで、差動増幅器６の出力信号にノイズＶｎが含まれる場合を考えると、この場合の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
 となる。
　上記と同様に、タッチパネルの表面から離れた位置に検出対象物があり、一方のセンスライン－ＧＮＤ間の容量がΔＣ変化したとし、またＣｐ１＝Ｃｐ２＝Ｃｐ＞＞ΔＣである場合の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・式（３）となる。
　ノイズＶｎとドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに与える符号系列の相関が十分低いとすると、上記の式（２）の結果に比べて、ノイズの影響が１／√Ｍ程度となり、より正確な容量値の推定が可能となる。
　以上により、タッチパネル装置１ａによれば、タッチパネル２の表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出をより正確に行うことができる。
　〔実施形態２〕
　図６は、実施形態２に係るタッチパネル装置（集積回路）１ｂの構成を示す回路図である。上記の実施形態１に示したタッチパネル装置１ａでは、センスライン方向をＸ軸、ドライブライン方向をＹ軸とした場合、Ｙ軸方向の座標の検出はできるがＸ軸方向の座標の検出ができないという問題点がある。そこで、まず、図７に基づき、上記の問題点について詳細に説明する。図７は、上記実施形態１および上記実施形態２に係るタッチパネル装置によるタッチ入力の座標の検出機能を説明するための図である。
　図７の（ａ）は、タッチ入力（タッチ操作）に係る検出対象物がタッチパネル２の表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合におけるタッチパネル装置１ａの状態を示している。このとき、センスラインＳＬ１～ＳＬＮが物理的に分かれているため、Ｙ方向の座標を分離することが可能である。一方、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれに与えられる複数の駆動信号のそれぞれは、複数の静電容量を通じて同一のセンスラインに入力されるが、複数の駆動信号（符号系列）間の相関が低いため、Ｘ方向の座標を分離することができる。
　次に、図７の（ｂ）は、タッチ入力に係る検出対象物がタッチパネルの表面から離れた位置に存在している場合におけるタッチパネル装置の状態を示している。このとき、センスラインＳＬ１～ＳＬＮが物理的に分かれているため、Ｙ方向の座標を分離することが可能である点は、図７の（ａ）の場合と同様である。しかしながら、この場合、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのそれぞれには、同一の信号が与えられるため、Ｙ方向の座標が分離不可能となってしまうという副次的な問題点が生じる。
　次に、図７の（ｃ）に示すように、図７の（ｂ）のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭの機能とセンスラインＳＬ１～ＳＬＮの機能とを入れ替えた場合について考える。この場合、センスラインＳＬ１～ＳＬＮのそれぞれには、同一の信号が与えられるため、Ｘ方向の座標が分離不可能となる。しかしながら、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭが物理的に分かれているため、Ｘ方向の座標の分離が可能になる。
　そこで、本発明者は、タッチ入力に係る検出対象物がタッチパネルの表面から離れた位置に存在している場合、上記図７の（ｂ）の態様および上記７の（ｃ）の態様を組わせることで、上記の副次的な問題点を解決できると考えた。
　本実施形態のタッチパネル装置１ｂは、スイッチ群ＳＢおよびスイッチ群ＳＡに含まれるＳ１制御信号ＳＳで制御されるスイッチ（制御信号Ｓ１で制御されるスイッチ、および制御信号－Ｓ１で制御されるスイッチ）の開閉の切り替えにより、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭの機能とセンスラインＳＬ１～ＳＬＮの機能との切り替えが可能となっている。なお、スイッチ群ＳＡ～スイッチ群ＳＣに含まれる各スイッチの開閉の制御は、Ｓ１制御部８が行う。
　容量駆動部５は、タッチパネル２における少なくとも一本のドライブラインＤＬＹから、対応する列Ｙに配置された複数の静電容量ＣＹ，１～ＣＹ，Ｎのそれぞれに蓄積された電荷に基づく（由来する）線形和信号（別の線形和信号）を、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを並列駆動させることで出力させる。
　以上により、タッチパネル装置１ｂによれば、センスライン方向およびドライブライン方向（Ｘ方向およびＹ方向）の２方向を基準とする２次元的なタッチ入力に係る座標の検出が可能となる。
　〔実施形態３〕
　本発明者は、さらに、差動増幅器６の入力端子－出力端子間に並列接続された制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮとなる場合のセンスラインＳＬ１～ＳＬＮの各電圧をドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与える複数の駆動信号（符号系列）に応じて変更することで、さらにノイズの影響を軽減できる場合がある点を新たに見出した。図８に示すタッチパネル装置１ｃは、以上の点を利用した形態の一例を示す。
　本実施形態のタッチパネル装置（集積回路）１ｃでは、
　（１）ある一本のセンスラインから線形和信号を出力しない場合に、複数のドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを並列駆動させる複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加するモード（非出力モード）と、
　（２）上記一本のセンスラインから線形和信号を出力する場合に、上記複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加しないモード（出力モード）と、を切り替える。
　Ｓ１制御部（切替制御部）８は、スイッチ群ＳＡ～ＳＣ（切替手段）に含まれる各スイッチの開閉を制御することで、上記の切り替えを可能にしている。
　より具体的には、図８に示すようにスイッチ群ＳＡに含まれる制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮ、スイッチ群ＳＢに含まれる制御信号－Ｓ１で制御されるスイッチがＯＦＦ、スイッチ群ＳＣに含まれる制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮになる場合、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭのすべての電圧とセンスラインＳＬｘのすべての電圧が同一（＝Ｖｄ＋Ｖｃｍ）になるため、行Ｘに配置された複数の静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘ（容量アレイ）には電荷は蓄えられないが、対地容量Ｃｐ１，Ｃｐ２には電荷が蓄えられる（電荷量は、後述するＱ１ａｔ，Ｑ２ａｔ参照）。
　一方、スイッチ群ＳＡに含まれる制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＦＦ、スイッチ群ＳＢに含まれる制御信号－Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮ、スイッチ群ＳＣに含まれる制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＦＦになる場合、差動増幅器６の容量Ｃｉｎｔ、行Ｘに配置された複数の静電容量Ｃ１，Ｘ～ＣＭ，Ｘ（容量アレイ）、対地容量Ｃｐ１，Ｃｐ２に電荷が分配される。ここでの差動増幅器６の出力（後述するＶｏｕｔｔ）が次段に送られる信号になる。これにより、上記の切り替えを行わない場合と比較して、タッチパネル２の表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力を検出する際のノイズによる影響をより低減させることができる。
　＜タッチパネル装置１ｃの作用効果＞
　次に、図１０を用いて、タッチパネル装置１ｃの作用効果について詳細に説明する。
　スイッチ群ＳＡに含まれる制御信号Ｓ１で制御されるスイッチがＯＮとなる場合に、センスラインＳＬ１～ＳＬＮのそれぞれと差動増幅器６とを切り離すスイッチ（スイッチ群ＳＢ）を備え、さらに、センスラインＳＬＸにドライブラインＤＬ１～ＤＬＭに与える符号系列Ｄ１に応じて変化する電圧を与える。この場合、上記のＱ１ａｔ，Ｑ２ａｔは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 となる。
　一方、上記のＱ１ｂｔ，Ｑ２ｂｔは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
 となる。ここで、Ｑ１ａｔ＝Ｑ１ｂｔ，Ｑ２ａｔ＝Ｑ２ｂｔがそれぞれ成り立つので、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 となる。この式を変形していくと、以下のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 となる。
　ここで、センスライン－ドライブライン間の容量が均一（＝Ｃｘ）である場合を考えると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
 となる。
　上記のＤ１を用いて容量を推定する場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 となる。
　次に、タッチパネル２の表面から離れた位置にタッチ入力（検出対象物）があり、タッチ入力の電位はＧＮＤであり、一方のセンスライン－ＧＮＤ間の容量がΔＣ変化したとし、また、Ｃｐ１＝Ｃｐ２＝Ｃｐ＞＞ΔＣであるとする。
　このとき、容量値の推定値は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 となる。
　上記の式（３）の第一項と比較すると、静電容量Ｃｐ，静電容量Ｃｉｎｔが大きい場合は、本実施形態の構成のほうが容量値の推定値にかかる係数を大きくできるため、ノイズの影響をより軽減させることができる。
　〔実施形態４〕
　次に、実施形態１～３および後述する実施形態５に係るタッチパネル装置１ａ～１ｄのいずれかを備える電子機器の一例として、携帯電話機（電子機器）１０について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る携帯電話機１０の要部構成を示すブロック図である。
　＜携帯電話機１０の構成＞
　本実施形態に係る携帯電話機１０は、図９に示すように、タッチパネル装置１ａ～１ｄ、表示パネル１１、表示制御回路１２、ＣＰＵ１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、カメラ１６、マイクロフォン１７、スピーカ１８、および、操作キー１９を備えている。また、携帯電話機１０の各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
　タッチパネル装置１は、タッチパネル２およびタッチパネルコントローラ３ａ～３ｃを備えている。なお、本実施形態に係る携帯電話機１０の備えるタッチパネル装置１ａ～１ｄ（タッチパネル２およびタッチパネルコントローラ３ａ～３ｃ）は、実施形態１～３および後述する実施形態５に係るタッチパネル装置１ａ～１ｄのいずれかと同じであるため、ここでは、適宜説明を省略する。
　ＣＰＵ１３は、携帯電話機１０の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ１３は、例えば、ＲＯＭ１４に格納されたプログラムを実行することによって、携帯電話機１０の動作を制御する。なお、本明細書では、上述したＴＰ制御部９ａおよび後述するＴＰ制御部９ｂがＣＰＵ１３とは独立して設けられた形態について説明しているが、本発明を具現化する形態はこれに限定されない。例えば、ＣＰＵ１３がＴＰ制御部９ａ，９ｂの機能を併有していても良い。この場合は、タッチパネルコントローラ３ａ～３ｃの構成をより簡単にすることができる（後述する図１２の形態参照）。
　ＲＯＭ（Read Only Memory）１４は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）など、ＣＰＵ１３によって実行されるプログラムなどの固定データが格納される、読み出し可能かつ書き込み不能なメモリである。
　ＲＡＭ（Random Access Memory）１５は、例えばフラッシュメモリなど、ＣＰＵ１３が演算のために参照するデータや、ＣＰＵ１３が演算によって生成したデータなどの可変データが格納される、読み出し可能かつ書き込み可能なメモリである。
　操作キー１９は、ユーザによる携帯電話機１０への指示の入力を受ける。操作キー１９を介して入力されたデータは、ＲＡＭ１５に揮発的に格納される。
　カメラ１６は、操作キー１９を介してユーザにより入力される撮影指示に基づき、被写体を撮影する。カメラ１６によって撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ１５または外部メモリ（たとえば、メモリカード）などに格納される。
　マイクロフォン１７は、ユーザの音声の入力を受付ける。入力されたユーザの音声を示す音声データ（アナログデータ）は、携帯電話機１０においてデジタルデータに変換され、他の携帯電話機（通信相手）に送られる。
　スピーカ１８は、例えばＲＡＭ１５などに格納されている音楽データが表す音声を出力する。
　表示制御回路１２は、操作キー１９を介して入力されるユーザ指示に基づき、ＲＯＭ１４またはＲＡＭ１５などに格納されている画像データの表す画像を表示するよう表示パネル１１を駆動する。表示パネル１１は、タッチパネル２に重ねて設けられていてもよいし、タッチパネル２を内蔵していてもよいし、その構成は特に限定されない。
　また、携帯電話機１０は、さらに、他の電子機器と有線接続するためのインターフェイス（ＩＦ）（不図示）を備えていても良い。
　本実施形態に係る携帯電話機１０は、タッチパネル装置１ａ～１ｄのいずれかを備えていることによって、静電容量の推定をより正確に行うことができるため、タッチパネルコントローラ３ａ～３ｃを良好に動作させることが可能となる。したがって、携帯電話機１０は、ユーザによるタッチ操作をより正確に認識することができるため、ユーザが所望する処理をより正確に実行することができる。
　〔実施形態５〕
　次に、図１１に基づき、本発明の実施形態５に係るタッチパネル装置（集積回路）１ｄの構成について説明する。
　本実施形態のタッチパネル装置１ｄは、実施形態１の検出信号解析部９２に替えて、距離センサ２０（または測距センサ）を設けている点にある。
　このため、タッチパネル装置１ｄのＴＰ制御部９ｂは、内積演算部９１および駆動制御部（相関制御部，距離判定部）９３のみから構成されている。
　本実施形態の駆動制御部９３は、距離センサ２０が検出した検出距離が上記の所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。また、駆動制御部９３は、上記検出距離が上記閾値よりも大きいか否かの判定結果によって、駆動信号生成部４ａ～４ｄが出力する符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う。よって、距離センサ２０の検出信号と検出距離との対応関係を予め調べておけば、検出距離が上記閾値よりも大きいか否かを判定することが可能になる。
　なお、本実施形態は、例えば、表示パネルの近傍に撮像素子（測距センサの一例）を設け、撮像素子によって撮像された画像の画像解析により表示パネルの近傍のタッチ状態を認識する形態を想定したものであるが、本発明を具現化する形態はこれに限定されない。例えば、タッチパネル装置が複数のマトリクス状に配置された複数の撮像素子を内蔵している場合には、該撮像素子が測距センサの一例となる。
　〔実施形態６〕
　次に、図１２に基づき、本発明の実施形態６に係るタッチパネル装置（集積回路）１ｅの構成について説明する。
　本実施形態のタッチパネル装置１ｅは、実施形態１のタッチパネルコントローラ３ａの内部の構成から、ＴＰ制御部９ａおよび符号系列記憶部Ｍを除外し、その代り、ＴＰ制御部９ａの役割をタッチパネル装置１ｅの外部のＣＰＵ１３に担わせ、符号系列記憶部Ｍの役割を外部のＲＯＭ１４に担わせた形態を示している。
　すなわち、ＡＤ変換部７からの出力データは、直接、ＣＰＵ１３に入力され、このＣＰＵ１３が、各種の情報処理（上述した内積演算部９１、検出信号解析部９２、駆動制御部９３の処理と同様の処理）を行って、タッチパネルコントローラ３ｅの内部のＳ１制御部８および駆動信号生成部４ａ～４ｄを制御する。
　本実施形態のタッチパネル装置１ｅによれば、タッチパネルコントローラの内部にＴＰ制御部や符号系列記憶部を設ける必要がない分、タッチパネルコントローラそのものの構成を極めて簡単にすることができる。
　なお、本実施形態では、実施形態１のタッチパネルコントローラ３ａの内部の構成から、ＴＰ制御部９ａおよび符号系列記憶部Ｍを除外する形態を示したが、本発明を具現化する形態はこれに限定されない。例えば、実施形態２～３および５のタッチパネルコントローラ３ｂ～３ｄからＴＰ制御部９ａおよび符号系列記憶部Ｍを除外し、ＴＰ制御部９ａの役割を外部のＣＰＵ１３に担わせ、符号系列記憶部Ｍの役割を外部のＲＯＭ１４に担わせた形態も本発明の範疇に含まれる。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係るタッチパネルコントローラ（３ａ～３ｃ）は、マトリクス状に配置された複数の静電容量（Ｃ１１～ＣＭＮ）の各列が配置された複数のドライブライン（ＤＬ１～ＤＬＭ）、および上記複数の静電容量の各行が配置された複数のセンスライン（ＳＬ１～ＳＬＮ）を備えたタッチパネルの少なくとも一本のセンスラインから、対応する行に配置された複数の静電容量に蓄積される電荷に基づく線形和信号を、上記複数のドライブラインを並列駆動させることで出力させる容量駆動部（５）と、符号系列を用いて上記複数のドライブラインを並列駆動させる複数の駆動信号のそれぞれを上記容量駆動部に対して出力する駆動信号生成部と、上記タッチパネルの表面とその検出対象物との間の距離である検出距離に応じて、上記符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う相関制御部（駆動制御部９３）と、を備える。
　上記構成によれば、相関制御部は、検出距離に応じて符号系列の相関の高低を切り替える。検知距離は、タッチパネルの表面とその検出対象物との間の距離である。ここで、本発明者は、タッチパネルの表面から（僅かに）離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出を行う場合、符号系列の相関を高くすると、符号系列の相関を変化させない場合と比較してタッチ入力の検出信号（以下、タッチ信号という）に対するノイズの影響を軽減することができることを新たに見出した。よって、上記構成によれば、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出をより正確に行うことができる。
　本発明の態様２に係るタッチパネルコントローラは、上記態様１において、上記相関制御部は、上記検出距離が所定の閾値以下の場合に、上記符号系列として互いに相関の低い低相関符号系列を上記駆動信号生成部に出力させ、上記検出距離が上記閾値よりも大きい場合に、上記符号系列として上記低相関符号系列と比較して互いの相関が高い高相関符号系列を上記駆動信号生成部に出力させる制御を行っても良い。
　上記構成によれば、相関制御部は、検出距離が所定の閾値よりも大きい場合に、符号系列として低相関符号系列と比較して互いの相関が高い高相関符号系列を駆動信号生成部に出力させる。ここで、「所定の閾値」は、「タッチ入力がタッチパネル表面に接触している、または接触していないが距離が十分小さい場合」と、「タッチ入力がタッチパネル表面から離れている場合」とを判別するために設定される閾値である。よって、符号系列の相関を変化させない場合と比較して、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力の検出の際のノイズの影響を軽減させることができる。
　本発明の態様３に係るタッチパネルコントローラは、上記態様１または２において、上記容量駆動部は、上記複数のセンスラインを並列駆動させることで、上記タッチパネルにおける少なくとも一本のドライブラインから、対応する列に配置された複数の静電容量に蓄積される電荷に基づく別の線形和信号を出力し、上記駆動信号生成部は、上記容量駆動部に、上記複数のセンスラインを並列駆動させることで上記別の線形和信号を出力させても良い。
　上記構成によれば、センスライン方向およびドライブライン方向の２方向を基準とする２次元的なタッチ入力に係る座標の検出が可能となる。
　本発明の態様４に係るタッチパネルコントローラは、上記態様１～３において、上記一本のセンスラインから上記線形和信号を出力する出力モードと、上記一本のセンスラインから上記線形和信号を出力しない非出力モードとを切り替え、上記非出力モードに切り替えた場合に、上記複数のドライブラインを並列駆動させる複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加し、上記出力モードに切り替えた場合に、上記複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加しないように制御する切替制御部（Ｓ１制御部８）を備えても良い。
　上記構成によれば、上記の各モードの切り替えを行わない場合と比較して、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力を検出する際のノイズによる影響をより低減させることができる。
　本発明の態様５に係るタッチパネルコントローラは、上記態様２において、上記駆動信号生成部は、Ｍ系列符号を出力する線形帰還シフトレジスタ（４１）と、上記複数のドライブラインのそれぞれに対応して設けられた複数のシフトレジスタ（４２；１～Ｍ）と、を備え、上記線形帰還シフトレジスタから出力される上記Ｍ系列符号を、上記複数のシフトレジスタのそれぞれでビットシフトさせることで、複数種類の上記低相関符号系列を生成し、上記複数のドライブラインのそれぞれに、上記複数の駆動信号として、互いに同一の信号を与えることで、上記符号系列の相関を高くしても良い。
　上記構成によれば、簡単な構成で、符号系列の相関の高低を切り替えることができる。
　本発明の態様６に係るタッチパネルコントローラは、上記態様１～５において、上記線形和信号と上記符号系列との内積演算により、上記一本のセンスラインの対応する行に配置された複数の静電容量のそれぞれの容量値を推定する内積演算部（９１）を備えていても良い。
　上記構成によれば、タッチパネルの表面から僅かに離れた位置にある検出対象物によるタッチ入力を検出する際のノイズによる影響を低減させて、上記一本のセンスラインの対応する行に配置された複数の静電容量のそれぞれの容量値を推定することができる。
　本発明の態様７に係るタッチパネルコントローラは、上記態様６において、上記検出距離が上記閾値よりも大きいか否かを判定する距離判定部（検出信号解析部９３，駆動制御部９３）を備え、上記相関制御部の判定結果によって、上記駆動信号生成部が出力する上記符号系列の相関の高低を切り替える制御を行っても良い。
　タッチパネルで検出したタッチ信号は、検出距離が小さい場合（タッチパネルの表面と検出対象物との間の距離が近い場合）は信号の範囲が小さく、かつ、信号レベルが大きい。一方、検出距離が大きい場合（タッチパネルの表面と検出対象物との間の距離が遠い場合）は、信号範囲が大きく、かつ、信号レベルが小さい傾向がある。よって、例えば、上記のような傾向を利用し、検出距離とタッチ信号との対応関係を予め調べておけば、検出距離が上記閾値よりも大きいか否かを判定することが可能になる。
　上記態様１から７までのいずれかのタッチパネルコントローラを備える集積回路、タッチパネル装置、および電子機器も本発明の範疇に含まれる。
　〔本発明の別の表現〕
　本発明は以下のように表現することもできる。
　すなわち、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、Ｍ本のドライブライン（Ｍは２以上の整数）と１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成されるＭ個の静電容量を、符号系列に基づく信号により並列駆動し、上記Ｍ個の静電容量に蓄積された電荷に基づく線形和信号を上記センスラインから出力させる駆動部（容量駆動部）を備えたタッチパネルコントローラであって、上記第一の線形和信号と、上記符号系列との内積演算により、上記Ｍ個の静電容量の値を推定する内積演算部を備え、上記符号系列として互いに相関の低い第一符号系列を用いる場合と第一符号系列に比べると互いの相関が高い別の符号系列を用いる場合を切り替えても良い。
　また、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、上記のタッチパネルコントローラで、センスラインとドライブラインとを入れ替えられるようになっていても良い。
　また、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、上記のいずれかのタッチパネルコントローラで、静電容量を駆動する信号に応じて、静電容量の駆動されていない端子の電圧を制御しても良い。
　また、本発明の一態様に係る集積回路は、上記のいずれかのタッチパネルコントローラを集積していても良い。
　また、本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、上記のいずれかのタッチパネルコントローラと、上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、を備えていても良い。
　また、本発明の一態様に係る電子機器は、上記のいずれかのタッチパネルコントローラと、上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、を備えていても良い。
　〔付記事項〕
　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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量を推定または検出するタッチパネルコントローラ、およびこれを用いた電子機器に利用することができる。また本発明は、指紋検出システムに適用することもできる。
　１ａ～１ｅ　タッチパネル装置（集積回路）
　２　タッチパネル
　３ａ～３ｅ　タッチパネルコントローラ
　４ａ～４ｄ　駆動信号生成部
　５　容量駆動部
　８　Ｓ１制御部（切替制御部）
１０　携帯電話機（電子機器）
２０　距離センサ
４１　線形帰還シフトレジスタ
４２　シフトレジスタ（１～Ｍ）
９１　内積演算部
９２　検出信号解析部（距離判定部）
９３　駆動制御部（相関制御部，距離判定部）
Ｃｉｎｔ　静電容量
ＣＭ，Ｎ　静電容量
ＤＬＭ　ドライブライン
ＳＬＮ　センスライン

Claims (10)

  1. 　マトリクス状に配置された複数の静電容量の各列が配置された複数のドライブライン、および上記複数の静電容量の各行が配置された複数のセンスラインを備えたタッチパネルの少なくとも一本のセンスラインから、対応する行に配置された複数の静電容量に蓄積される電荷に基づく線形和信号を、上記複数のドライブラインを並列駆動させることで出力させる容量駆動部と、
    　符号系列を用いて上記複数のドライブラインを並列駆動させる複数の駆動信号のそれぞれを上記容量駆動部に対して出力する駆動信号生成部と、
    　上記タッチパネルの表面とその検出対象物との間の距離である検出距離に応じて、上記符号系列の相関の高低を切り替える制御を行う相関制御部と、を備えることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  2. 　上記相関制御部は、
    　上記検出距離が所定の閾値よりも小さい場合に、上記符号系列として互いに相関の低い低相関符号系列を上記駆動信号生成部に出力させ、
    　上記検出距離が上記閾値以上の場合に、上記符号系列として上記低相関符号系列と比較して互いの相関が高い高相関符号系列を上記駆動信号生成部に出力させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  3. 　上記容量駆動部は、
    　上記複数のセンスラインを並列駆動させることで、上記タッチパネルにおける少なくとも一本のドライブラインから、対応する列に配置された複数の静電容量に蓄積される電荷に基づく別の線形和信号を出力し、
    　上記駆動信号生成部は、上記容量駆動部に、上記複数のセンスラインを並列駆動させることで上記別の線形和信号を出力させることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネルコントローラ。
  4. 　上記一本のセンスラインから上記線形和信号を出力する出力モードと、上記一本のセンスラインから上記線形和信号を出力しない非出力モードとを切り替え、
    　上記非出力モードに切り替えた場合に、上記複数のドライブラインを並列駆動させる複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加し、
    　上記出力モードに切り替えた場合に、上記複数の駆動信号に応じた電圧を上記一本のセンスラインの出力側に印加しないように制御する切替制御部を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラ。
  5. 　上記駆動信号生成部は、
    　Ｍ系列符号を出力する線形帰還シフトレジスタと、
    　上記複数のドライブラインのそれぞれに対応して設けられた複数のシフトレジスタと、を備え、
    　上記線形帰還シフトレジスタから出力される上記Ｍ系列符号を、上記複数のシフトレジスタのそれぞれでビットシフトさせることで、複数種類の上記低相関符号系列を生成し、
    　上記複数のドライブラインのそれぞれに、上記複数の駆動信号として、互いに同一の信号を与えることで、上記符号系列の相関を高くすることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
  6. 　上記線形和信号と上記符号系列との内積演算により、上記一本のセンスラインの対応する行に配置された複数の静電容量のそれぞれの容量値を推定する内積演算部を備えていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラ。
  7. 　上記検出距離が上記閾値よりも大きいか否かを判定する距離判定部を備え、上記相関制御部は、上記距離判定部の判定結果によって、上記駆動信号生成部が出力する上記符号系列の相関の高低を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
  8. 　請求項１から７までのいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを備えることを特徴とする集積回路。
  9. 　請求項１から７までのいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを備えることを特徴とするタッチパネル装置。
  10. 　請求項１から７までのいずれか１項に記載のタッチパネルコントローラを備えることを特徴とする電子機器。
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