WO2018235706A1 - 位置検出装置およびそれを備えた電子機器、ならびに位置検出方法 - Google Patents

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touch sensor
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昌史 真弓
照久 増井
青木　淳
陽介 中邨
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the following disclosure relates to a position detection device including a touch panel (touch sensor) and a position detection method using the touch panel (touch sensor).
  • a capacitive touch panel the position (touch position) of a recognition target such as a finger of a user (operator) or a pen (touch pen) is detected based on a change in capacitance.
  • a capacitive touch panel is generally used by being integrated with a display device such as a liquid crystal display device.
  • a device configured of a touch panel and a controller (touch panel controller) that controls the operation of the touch panel is referred to as a “position detection device”.
  • a self-capacitance system and a mutual-capacitance system are known as a system of position detection by a capacitive system.
  • the self-capacitance method is a method of measuring the position of the recognition target by detecting that the capacitance has increased due to the touch or approach of the recognition target on the touch panel.
  • the mutual capacitance method is a method of measuring the position of the recognition object based on the difference in capacitance between adjacent sensors caused due to the touch or approach of the recognition object on the touch panel.
  • the touch panel which can perform position detection using both a self-capacitance system and a mutual-capacitance system is also developed.
  • the touch panel is susceptible to noise (display noise) from the display device.
  • noise display noise
  • High-sensitivity capacitive touch panels are particularly susceptible to noise, so if the touch panel drive and the display device drive interfere with each other, an unintended malfunction is caused.
  • noise that affects the operation of the touch panel also exists. For example, common mode noise, power supply noise, radio wave noise from the outside, etc. affect the operation of the touch panel. Therefore, various measures have been conventionally taken to reduce the influence of such noise.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-028342 uses both the response of the sensor system during the period when the excitation generator outputs a sine wave and the response of the sensor system during the period when the excitation generator does not output a sine wave.
  • an invention of an electronic device capable of performing touch detection with high accuracy by generating a demodulation signal is disclosed.
  • the touch detection elements are driven in N touch detection periods provided in the unit drive period, and the unit drive period is performed.
  • the invention of a display device in which display drive for M horizontal lines is sequentially performed (M> N) is disclosed.
  • the sensor sensitivity in the capacitive touch panel is determined according to the distance between the sensor and an object to be recognized such as a finger or a pen. More specifically, as the distance from the sensor to the object to be recognized becomes longer, as shown in FIG. 31, the signal value of the detection signal is attenuated, so that the sensor sensitivity is lowered. Therefore, when the protective sheet or the protective glass is stuck on the touch panel, the distance from the sensor to the object to be recognized such as a finger (distance from the sensor to the contact surface) becomes longer as understood from FIG. The sensitivity is reduced. As a result, the response of the touch panel becomes worse.
  • a display device in which a display panel and a touch panel are integrated has been advanced.
  • Such a display device internally includes a portion functioning as a touch sensor.
  • a touch sensor built-in display device is generally called an "in-cell touch panel”.
  • a touch panel is provided between two glass substrates constituting a display panel (for example, a liquid crystal panel), so the distance from the sensor to the object to be recognized inevitably becomes long. For this reason, it is difficult to secure sufficient sensor sensitivity as compared with the case where an out-cell or on-cell touch panel is adopted.
  • the disclosure below aims to realize a position detection device that is strong against noise and has good sensitivity.
  • the position detection device is a position detection device provided with a touch sensor, A sensor drive unit for driving the touch sensor by giving a sinusoidal drive signal to the touch sensor; And a position detection unit that detects a position at which a touch on the touch sensor is performed, based on a detection signal obtained from the touch sensor according to the drive signal.
  • the position detection unit is A first detection processing unit that performs touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch sensor based on the detection signal using an amplitude modulation method; And a second detection processing unit that performs the touch detection process using a frequency modulation method based on the detection signal, A first detection processing period in which the touch detection processing is performed by the first detection processing unit and a second detection processing period in which the touch detection processing is performed by the second detection processing unit are provided.
  • the position detection method is a position detection method using a touch sensor, and A sensor driving step of driving the touch sensor by giving a sinusoidal drive signal to the touch sensor; A position detection step of detecting a position at which a touch on the touch sensor is performed, based on a detection signal obtained from the touch sensor in response to the drive signal; In the position detection step, A first detection processing step of performing touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch sensor based on the detection signal using an amplitude modulation method; And a second detection processing step of performing the touch detection processing using a frequency modulation method based on the detection signal, A first detection processing period in which the touch detection processing is performed in the first detection processing step and a second detection processing period in which the touch detection processing is performed in the second detection processing step are provided.
  • touch detection processing using an amplitude modulation method and touch detection processing using a frequency modulation method are performed. Therefore, two types of detection results (detection results based on the amplitude modulation method and detection results based on the frequency modulation method) are obtained as a result of the touch detection process. Then, based on the two types of detection results, it is possible to determine the presence or absence of a touch at each position and to specify a touch position.
  • the touch detection process using the amplitude modulation method is performed, the number of times of sampling can be increased to reduce noise by performing high-speed driving of the touch sensor.
  • noise generated in the amplitude direction of the detection signal can be removed when touch detection processing using a frequency modulation method is performed, tolerance to noise can be enhanced.
  • the discrimination sensitivity can be enhanced by comparing the detection value with a large number of threshold values when touch detection processing using a frequency modulation method is performed. As described above, a position detection device and a position detection method having noise resistance and good sensitivity are realized.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 44 in FIG. 5 regarding the simulation result.
  • FIG. 6 is a signal waveform diagram showing waveforms of detection signals when no touch is performed and when a touch is performed.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a configuration of a touch panel in the embodiment. It is a signal waveform diagram for demonstrating the drive timing of the touch panel in the said embodiment. It is a signal waveform diagram for demonstrating the drive timing of the touch panel in a 1st modification.
  • the drive surface has been improved as compared to the prior art.
  • a drive method using a sine wave as a drive signal for driving the touch panel there is a drive method using a sine wave as a drive signal for driving the touch panel.
  • an amplitude modulation method, a frequency modulation method, and a phase modulation method are known as modulation methods
  • touch detection each position on the touch panel is performed using the amplitude modulation method and the frequency modulation method
  • Determination of the presence or absence of a touch at a position of the touch panel to detect a touched position on the touch panel Determination of the presence or absence of a touch at a position of the touch panel to detect a touched position on the touch panel).
  • FIG. 2 is a signal waveform diagram for describing an amplitude modulation method.
  • the waveform of the detection signal when the touch on the touch panel is performed is represented by a solid line
  • the waveform of the detection signal when the touch on the touch panel is not performed is represented by a dotted line.
  • a difference occurs in the amplitude of the detection signal (sine wave) between when the touch is performed and when the touch is not performed.
  • sampling of the difference (variation amount) of the amplitude of a sine wave is performed, and an integrated value of values obtained by the sampling is calculated as a detection value for determining the presence or absence of a touch.
  • the detection value obtained by this amplitude modulation method may be referred to as a "first detection value" in order to be distinguished from the detection value obtained by the frequency modulation method.
  • the detected value does not necessarily increase as much as the driving frequency is increased.
  • the detected value is the largest when the drive frequency is 150 kHz.
  • the fact that increasing the drive frequency does not increase the detected value by any amount is related to the load model of the panel of the touch sensor built-in type display device, and if the drive frequency is too high, a sufficient amount of change (touch Difference between the amplitude of the detection signal at the time when the touch detection is performed and the amplitude of the detection signal when the touch is not performed is not obtained.
  • FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the frequency modulation method.
  • FIG. 4 shows the waveforms of the detection signal for each of the reference value REF as a reference and the detection capacitance value. The legend is shown in a frame indicated by reference numeral 43 in FIG.
  • the capacitance component of the finger is about 3 to 5 pF. It is understood from FIG. 4 that the phase shift is generated depending on the magnitude of the detected capacitance value. That is, the frequency of the detection signal changes according to the magnitude of the detection capacitance value.
  • the capacitance value is detected by using the change in the frequency of the detection signal according to the magnitude of the detection capacitance value.
  • FIGS. 5 shows the waveform of the detection signal when the drive frequency is 10 kHz
  • FIG. 6 shows an enlarged view of the portion indicated by reference numeral 44 in FIG. 5
  • FIG. 7 shows the drive frequency 100 kHz.
  • the detection signal at one time is shown as a waveform.
  • the waveform of the detection signal when the touch on the touch panel is performed is represented by a solid line
  • the waveform of the detection signal when the touch on the touch panel is not performed is represented by a dotted line.
  • the drive frequency is 10 kHz
  • a sufficiently detectable phase change is obtained
  • the drive frequency is 100 kHz
  • the phase change is so difficult to detect. It is understood that it is small.
  • the frequency modulation method when the touch panel is driven at high speed, the detection accuracy is reduced.
  • a value corresponding to the phase change amount of the detection signal is obtained as a detection value for determining the presence or absence of a touch.
  • the detected value obtained by this frequency modulation method may be referred to as a "second detected value”.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit model of the touch panel.
  • a circuit internal capacity code C b represents the parasitic capacitance in the code C p, represent the touch capacitance (capacitance that occurs when touched with a finger is performed) by the symbol C t.
  • the detection capacitance C when the touch is not performed is represented by the following expression (1)
  • the detection capacitance C 'when the touch is performed is represented by the following expression (2).
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an equivalent circuit model when the mutual capacitance method is adopted.
  • the mutual capacitance method is adopted, as shown in FIG. 9, a portion functioning as a transmitter and a portion functioning as a receiver are provided.
  • an integration circuit including an operational amplifier, a capacitor C f , and a switch SW is formed, but there is also an internal circuit resistance r.
  • the wiring resistance R of the touch panel is significantly larger than the circuit internal resistance r, the circuit internal resistance r can be ignored when calculating the phase change amount.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an equivalent circuit model when the self capacitance method is adopted.
  • an integration circuit is provided in the IC as in the configuration shown in FIG. Further, reference numerals switches marked with the SWa, when charging the parasitic capacitance C p in the touch panel is connected to the terminal ST2 and the terminal ST3, the parasitic capacitance C p integrating circuit charges charged in the inside panel Terminal ST2 and terminal ST1 are connected.
  • An internal circuit resistance r also exists in this IC. However, if the wiring resistance R of the touch panel is significantly larger than the circuit internal resistance r, the circuit internal resistance r can be ignored when calculating the phase change amount.
  • the phase change amount is examined using the concept of complex numbers. Assuming that the voltage is V and the wiring resistance is R, the current I R corresponding to the real axis is V / R. Assuming that the drive frequency is f, the current I c corresponding to the imaginary axis when the touch is not performed is 2 ⁇ fCV, and the current I ′ c ′ corresponding to the imaginary axis when the touch is performed is 2 ⁇ fC′V . C is shown in the above equation (1), and C 'is shown in the above equation (2). From the above, the current I when no touch is performed is represented as "I R + I c ", and the current I 'when a touch is performed is represented as "I R + I' c ' ".
  • phase change amount occurs.
  • the waveform of the detection signal when the touch is not performed is represented by a dotted line with reference numeral 45
  • the waveform of the detection signal when the touch is performed is represented by a solid line with reference numeral 46.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining the functional configuration of an electronic device 1 including a position detection device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 1 is configured of a position detection device 10 and a liquid crystal display device 20.
  • FIG. 1 is a figure which shows a function structure, it is different from the actual about the positional relationship between components, etc.
  • FIG. 1 is a figure which shows a function structure, it is different from the actual about the positional relationship between components, etc.
  • the position detection device 10 is configured of a touch panel controller 100 and a touch panel (touch sensor) 130.
  • the touch panel controller 100 includes a touch panel drive unit 110 and a touch sensing unit 120.
  • the touch sensing unit 120 includes a first detection processing unit 121 and a second detection processing unit 122.
  • the touch panel driver 110 realizes a sensor driver
  • the touch sensor 120 realizes a position detector.
  • the touch panel controller 100 controls the operation of the touch panel 130.
  • the touch panel drive unit 110 applies a sine wave drive signal SD for performing touch detection to the touch panel 130.
  • the touch panel 130 detects a touch (more specifically, contact or approach of a recognition target) by a recognition target such as a finger of a user (an operator of the electronic device 1) or a touch pen. The detection timing is determined based on the drive signal SD supplied from the touch panel controller 100.
  • the touch panel 130 provides the touch panel controller 100 with a detection signal SX as a detection result.
  • the touch sensing unit 120 detects the position at which the touch panel 130 is touched based on the detection signal SX obtained from the touch panel 130 according to the drive signal SD.
  • touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch panel 130 is performed in the first detection processing unit 121 or the second detection processing unit 122 according to the period.
  • the first detection processing unit 121 performs touch detection processing using an amplitude modulation method based on the detection signal SX output from the touch panel 130.
  • the second detection processing unit 122 performs touch detection processing using a frequency modulation method based on the detection signal SX output from the touch panel 130.
  • the control signal CTL is supplied from the touch panel controller 100 to the display controller 200 according to the touch position.
  • the touch panel drive unit 110 sets the drive signal SD having a relatively high frequency in a period in which the first detection processing unit 121 is to perform touch detection processing, that is, in a period in which touch detection processing using an amplitude modulation method is to be performed.
  • a period in which the touch detection process is to be performed by the second detection processing unit 122 that is, a period in which the touch detection process using the frequency modulation method is to be performed by the second detection processing unit 122 give.
  • the liquid crystal display device 20 includes a display controller 200, a source driver (video signal line drive circuit) 210, a gate driver (scan signal line drive circuit) 220, a common electrode driver 230, and a liquid crystal panel 240.
  • the liquid crystal panel 240 includes a display unit 242 that displays an image.
  • a configuration (monolithic configuration) in which at least one of source driver 210, gate driver 220, and common electrode driver 230 is provided in liquid crystal panel 240 can also be adopted.
  • the display unit 242 is provided with a plurality (n) of source bus lines (video signal lines) SL1 to SLn and a plurality (m) of gate bus lines (scanning signal lines) GL1 to GLm. It is set up.
  • a pixel formation portion 3 for forming a pixel is provided corresponding to each intersection of the source bus lines SL1 to SLn and the gate bus lines GL1 to GLm. That is, the display unit 242 includes a plurality (n ⁇ m) of pixel formation units 3.
  • the plurality of pixel formation portions 3 are arranged in a matrix to form a pixel matrix of m rows by n columns.
  • Each pixel formation portion 3 has a TFT 30 which is a switching element in which the gate terminal is connected to the gate bus line GL passing the corresponding intersection and the source terminal is connected to the source bus line SL passing the intersection
  • a liquid crystal capacitance 32 and a storage capacitance 33 formed by the pixel electrode 31 and the storage capacitance electrode 35 are included.
  • the liquid crystal capacitance 32 and the auxiliary capacitance 33 constitute a pixel capacitance 36.
  • the display part 242 in FIG. 1 only the component corresponding to one pixel formation part 3 is shown.
  • the TFT 30 in the display portion 242 for example, a thin film transistor (oxide semiconductor TFT) in which an oxide semiconductor is used for a semiconductor layer can be adopted. More specifically, In—Ga—Zn—O (indium gallium zinc oxide) which is an oxide semiconductor containing indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O) as main components
  • In—Ga—Zn—O indium gallium zinc oxide
  • IGZO-TFT in which a channel layer is formed
  • an oxide semiconductor has high electron mobility
  • the use of an oxide semiconductor TFT such as an IGZO-TFT makes it possible to miniaturize the TFT 30, which is advantageous in achieving high definition and high aperture ratio.
  • a-Si TFT thin film transistors
  • LTPS-TFT low temperature polysilicon
  • the display controller 200 receives the image data DAT sent from the outside and the control signal CTL sent from the touch panel controller 100, and sends a digital video signal DV, a source start pulse signal SSP, a source clock signal SCK, and a latch strobe to the source driver 210.
  • the signal LS is output, the gate start pulse signal GSP and the gate clock signal GCK are output to the gate driver 220, and the common electrode drive signal SVC is output to the common electrode driver 230.
  • the source driver 210 receives the digital video signal DV, the source start pulse signal SSP, the source clock signal SCK, and the latch strobe signal LS sent from the display controller 200, and applies driving video signals to the respective source bus lines SL. At this time, the source driver 210 sequentially holds the digital video signal DV indicating the voltage to be applied to each source bus line SL at the timing when the pulse of the source clock signal SCK is generated. Then, at the timing when the pulse of the latch strobe signal LS is generated, the held digital video signal DV is converted into an analog voltage. The converted analog voltages are simultaneously applied to all the source bus lines SL1 to SLn as drive video signals.
  • the gate driver 220 repeats the application of the active scanning signal to each gate bus line GL based on the gate start pulse signal GSP and the gate clock signal GCK sent from the display controller 200, with one vertical scanning period as a cycle.
  • the common electrode driver 230 applies a predetermined voltage Vcom to the common electrode 34 based on the common electrode drive signal SVC sent from the display controller 200.
  • driving video signals are applied to the source bus lines SL1 to SLn, scanning signals are applied to the gate bus lines GL1 to GLm, and a predetermined voltage Vcom is applied to the common electrode 34.
  • An image based on the image data DAT sent from the image is displayed on the display unit 242.
  • processing according to the touch position is performed in the electronic device 1.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a configuration of touch panel 130.
  • the configuration of the touch panel 130 described here is an example, and other configurations can also be adopted.
  • a plurality of electrodes (hereinafter, referred to as “position detection electrode group”) for performing position detection are formed in a region corresponding to the display unit 242 of the liquid crystal display device 20. ing.
  • i drive lines DRL1 to DRLi and j sense lines SNL1 to SNLj are disposed in touch panel 130 as position detection electrode groups so as to intersect each other. ing.
  • the position detection by the electrostatic capacitance method is performed using the above-described position detection electrode group.
  • a self-capacitance system and a mutual-capacitance system are known as a system of position detection by the electrostatic capacity system.
  • the drive lines DRL1 to DRLi are driven one by one in a state where all the sense lines SNL1 to SNLj are turned on.
  • the position detection process is performed by the self-capacitance method, all the drive lines DRL1 to DRLi and all the sense lines SNL1 to SNLj are simultaneously driven.
  • position detection may be performed using only the self-capacitance system, or position detection may be performed using only the mutual-capacitance system, using both the self-capacitance system and the mutual-capacitance system.
  • Position detection may be performed.
  • FIG. 14 is a signal waveform diagram for describing the drive timing of the touch panel 130 in the present embodiment.
  • the driving of the liquid crystal panel 240 and the driving of the touch panel 130 are performed asynchronously. In the example shown in FIG.
  • the drive signal SD having a relatively high frequency is applied to the touch panel 130 in a period from a time point t10 to a time point t11 and a time point t13 to a time point t14 in one frame period (ie, Drive signal SD of relatively low frequency is applied to touch panel 130 during a period from time t11 to time t12 and a period from time t14 to time t15) (ie, low speed of touch panel 130) Drive is done).
  • touch detection processing using an amplitude modulation method that is, touch detection processing by the first detection processing unit 121 is performed in a period from time point t10 to time point t11 and in a period from time point t13 to time point t14.
  • Touch detection processing using a frequency modulation method (that is, touch detection processing by the second detection processing unit 122) is performed in a period from t11 to t12 and a period from t14 to t15. As described above, the touch detection process is performed while selectively using the amplitude modulation method and the frequency modulation method according to the time.
  • FIG. 15 is a signal waveform diagram for describing drive timing of the touch panel 130 in the first modified example. Also in this modification, the driving of the liquid crystal panel 240 and the driving of the touch panel 130 are performed asynchronously.
  • the drive signal SD having a relatively high frequency is applied to the touch panel 130 in a period from a time t20 to a time t21 and a time t21 to a time t22 in one frame period (ie, Drive signal SD of relatively low frequency is applied to touch panel 130 during a period from time t23 to time t24 and a period from time t24 to time t25 (ie, the low speed of touch panel 130 is low).
  • Drive is done).
  • touch detection processing using the amplitude modulation method (that is, touch detection processing by the first detection processing unit 121) is performed in a period from time t20 to time t21 and a period from time t21 to time t22.
  • the touch detection process using the frequency modulation method (that is, the touch detection process by the second detection processing unit 122) is performed in the period from t23 to t24 and in the period from t24 to t25.
  • the touch detection process using the amplitude modulation method is continuously performed in a certain period, and the touch detection process using the frequency modulation method is continuous in a certain other period. To be done.
  • FIG. 16 is a signal waveform diagram for describing the drive timing of touch panel 130 in the second modification.
  • the driving of the liquid crystal panel 240 and the driving of the touch panel 130 are performed in synchronization with each other. Therefore, in the present modification, the display controller 200 causes the touch panel controller 100 to receive a drive synchronization signal (for example, a vertical synchronization signal or a horizontal synchronization signal) for synchronizing the driving of the touch panel 130 with the driving of the liquid crystal panel 240.
  • a drive synchronization signal for example, a vertical synchronization signal or a horizontal synchronization signal
  • Sent Based on the drive synchronization signal, one frame period is divided into a period Ta for driving the liquid crystal panel 240 and a period Tb for driving the touch panel 130, as shown in FIG. 16, for example.
  • the vertical blanking period and the horizontal blanking period are assigned to the period Tb for driving the touch panel 130.
  • the period from time t31 to time t32, the time from time t33 to time t34, the time from time t36 to time t37, and the time from time t38 to time t39 drive the touch panel 130.
  • the drive signal SD having a relatively low frequency is applied to the touch panel 130 in the period from the time point t36 to the time point t37 and the time period from the time point t38 to the time point t39 (that is, low speed driving of the touch panel 130 is performed). Then, in the period from time point t31 to time point t32 and the period from time point t33 to time point t34, touch detection processing using the amplitude modulation method (that is, touch detection processing by the first detection processing unit 121) is performed. Touch detection processing using a frequency modulation method (that is, touch detection processing by the second detection processing unit 122) is performed in a period from t36 to t37 and a period from t38 to t39. As described above, in the present modification, the touch detection process is performed in a period in which the liquid crystal panel 240 is not driven. Therefore, the influence of display noise is suppressed.
  • FIG. 17 is a signal waveform diagram for describing drive timing of the touch panel 130 in the third modification.
  • the driving of the liquid crystal panel 240 and the driving of the touch panel 130 are performed in synchronization with each other.
  • a drive synchronization signal is sent from the display controller 200 to the touch panel controller 100.
  • one frame period is divided into a period Ta for driving the liquid crystal panel 240 and a period Tb for driving the touch panel 130, as shown in FIG. 17, for example.
  • a period from time t41 to time t43 is a period Tb for driving the touch panel 130.
  • the drive signal SD having a relatively high frequency is applied to the touch panel 130 in the period from time t41 to time t42 (that is, the touch panel 130 is driven at high speed), and the period from time t42 to time t43.
  • the drive signal SD having a relatively low frequency is applied to the touch panel 130 (ie, the touch panel 130 is driven at low speed).
  • touch detection processing using an amplitude modulation method that is, touch detection processing by the first detection processing unit 121
  • touch detection process using the frequency modulation method that is, the touch detection process by the second detection processing unit 122
  • the period (first detection processing period) in which the touch detection process is performed by the first detection processing unit 121 and the touch detection process is performed by the second detection processing unit 122. And a second detection process period).
  • the driving of the touch panel 130 may be performed asynchronously with the driving of the liquid crystal panel 240, or may be performed in synchronization with the driving of the liquid crystal panel 240.
  • touch detection processing by the amplitude modulation method and touch detection processing by the frequency modulation method are performed while being separated according to time, the touch detection processing by the amplitude modulation method and the touch detection processing by the frequency modulation method alternate. Or both may be executed together in a continuous manner.
  • a timer is provided in the touch panel controller 100 as means for separating touch detection processing by the amplitude modulation method and touch detection processing by the frequency modulation method according to time, and each processing is performed at a predetermined timing. You should do it.
  • FIG. 19 is a table showing the relationship between the number of sampling times and noise. It is understood from FIGS. 18 and 19 that noise decreases as the number of samplings increases. The noise is thus reduced because the noise data is averaged as the number of samplings increases. With regard to random noise, when the number of times of sampling is N times, the noise level is (1 / N) times. As described above, according to the amplitude modulation method, since the number of times of sampling can be increased, noise can be reduced. If the touch panel drive unit 110 applies the drive signal SD having a frequency of, for example, 100 kHz or more to the touch panel 130 during a period in which touch detection processing using an amplitude modulation method is performed in order to effectively reduce noise. good.
  • noise caused by driving of the display device and noise received from the outside have many noise components of relatively low frequency band (specifically, frequency band of 100 kHz or less) It contains. Therefore, if the frequency of the drive signal SD is set to 100 kHz or less, it is susceptible to such band noise. On the other hand, when the frequency of the drive signal SD is set to 100 kHz or more as described above, in addition to the effect of noise reduction due to the increase in the number of samplings being obtained, the effect of band noise is also suppressed. can get.
  • noise countermeasures during that period are important. is there. From this viewpoint as well, it is preferable to make the frequency of the drive signal SD 100 kHz or less to make it less susceptible to band noise.
  • the frequency of the drive signal SD in a period in which the touch detection process using the amplitude modulation method is performed may be determined in consideration of the SNR (SN ratio). This will be described below.
  • the noise value is 50 when the signal value is 1000, it is necessary to determine the number of times of sampling so that the noise value is 10 or less.
  • the noise level is (1 / NN) times when the number of sampling times is N times
  • the noise value is as shown in FIG. 20 as the number of sampling times increases. It becomes smaller.
  • the SNR increases as shown in FIG. 21 as the number of samplings increases.
  • the noise value becomes 10 (see the portion of the arrow 48 in FIG. 20) and the SNR is 40 dB (the arrow 49 in FIG. 21). See the part of).
  • the frequency of the drive signal SD during the first detection processing period so that the number Scnt satisfies the following equation (8).
  • Vs is a signal value of the detection signal SX
  • Vn is a noise value.
  • Scnt ⁇ 25 is obtained. That is, in the above example, it is preferable to set the frequency of the drive signal SD during the first detection processing period so that the number of times of sampling is 25 or more.
  • the frequency modulation method has been conventionally used in various fields, and as a configuration for demodulating a frequency-modulated signal (modulated signal), for example, a configuration as shown in FIG. 22 can be mentioned.
  • a configuration as shown in FIG. 22 can be mentioned.
  • the configuration shown in FIG. 22 first, only the frequency component within the desired band is extracted by the band limiting filter 51 from the frequency components included in the modulation signal.
  • the amplitude limiter 52 is provided, even if noise in the amplitude direction is included in the modulation signal, only a desired frequency component is extracted ignoring the variation of the amplitude.
  • the amplitude of the output from the band limiting filter 51 becomes constant by passing through the amplitude limiter 52. Then, the output from the amplitude limiter 52 is applied to the frequency-voltage conversion circuit 53 to obtain a demodulated signal. In this way, it is possible to obtain a demodulated signal that is highly resistant to noise.
  • the amplitude modulation method by combining the amplitude modulation method and the frequency modulation method, it is possible to effectively remove the influence of noise. For example, when a change in frequency is detected by the frequency modulation method when it is not possible to determine the presence or absence of a touch in the amplitude modulation method because noise is large, it is determined that the touch on the touch panel 130 has been performed. When no change in frequency is detected by the frequency modulation method, it can be determined that the touch panel 130 is not touched. As described above, even under an environment susceptible to noise, it is possible to detect a touch position with high accuracy while preventing erroneous detection.
  • FIG. 23 schematically shows detection values (first detection values) within a certain range obtained by touch detection processing using an amplitude modulation method when a touch is performed using a certain glove.
  • FIG. 24 schematically shows detection values (first detection values) within a certain range obtained by touch detection processing using an amplitude modulation method when a touch is performed using a certain conductive pen.
  • FIG. 23 the legend is shown in a frame with reference numeral 61, and in FIG. 24, the legend is shown in a frame with reference numeral 62. From FIG.
  • the range in which a low detection value can be obtained is wider in the case of using a glove than in the case of using a conductive pen. From such a thing, identification of a recognition target was conventionally performed based on the area of the foot range in FIG.23 and FIG.24. However, as shown in FIG. 25, there are various types of gloves. For this reason, depending on the type of glove, it may be difficult to distinguish between the conductive pen and the glove. That is, when the identification based on the above-mentioned area is performed, there is a possibility that an erroneous detection may occur.
  • the resolution of the detection value (second detection value) when the touch detection process using the frequency modulation method is performed is increased as follows. You should do it. First, using the amplitude modulation method, the detection value (first detection value) is compared with two threshold values 63 and 64 as schematically shown in FIG. As a result, it is determined that the touch by the finger has been performed, and that the touch by the conductive pen or the glove has been performed. Further, the detection value (second detection value) is compared with four threshold values 71 to 74 as schematically shown in FIG. 27 using a frequency modulation method.
  • the detected value is larger than the threshold 71, it is judged that the touch by the glove using high dielectric material (nylon, cotton, etc.) is performed, and the detected value is smaller than the threshold 71 and larger than the threshold 72. For example, it is determined that a glove using a low dielectric material (rubber, polyethylene, etc.) has been touched, and if the detected value is less than the threshold 72 and greater than the threshold 73, a high dielectric material (barium titanate) Etc.) and if the detected value is less than threshold 73 and greater than threshold 74, then touch with conductive pen using low dielectric material (polyacetal etc.) To determine that has been done.
  • a low dielectric material rubber, polyethylene, etc.
  • the recognition target such as identifying the material of the glove, for example. Further, for example, since the identification between the conductive pen and the glove is performed with high accuracy, the occurrence of false detection is prevented.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating an example of a procedure of touch detection processing in which the amplitude modulation method and the frequency modulation method are combined.
  • the frequency modulation method is used to determine whether there is a change in the frequency of the detection signal SX (step S100). ). As a result, when a change in frequency is detected, the process proceeds to step S110. On the other hand, when the change of the frequency is not detected, it is determined that the touch on the touch panel 130 is not performed (step S200). That is, when a signal change (change in amplitude of detection signal SX) is detected by the amplitude modulation method, amplitude modulation is performed when a signal change (change in frequency of the detection signal SX) is not detected by the frequency modulation method. A determination is made that the signal change in the scheme is due to noise.
  • step S110 it is determined whether or not the detection value (first detection value) is larger than a predetermined finger detection threshold (a threshold for determining whether a finger is touched) by the amplitude modulation method. A determination is made. As a result, if the detection value is larger than the finger detection threshold value, it is determined that the touch by the finger has been performed (step S210). On the other hand, if the detection value is less than or equal to the finger detection threshold, the process proceeds to step S120.
  • a predetermined finger detection threshold a threshold for determining whether a finger is touched
  • a conductive pen detection threshold (a threshold for determining whether or not a touch by a conductive pen has been made) or a glove detection threshold (a touch by a glove) is detected according to an amplitude modulation method. It is determined whether the threshold value is greater than the threshold value for determining whether or not it is determined. As a result, if the detected value is larger than the conductive pen detection threshold or the glove detection threshold, it is determined that the conductive pen detection threshold or the touch by the glove is performed (step S220). On the other hand, if the detected values are equal to or less than those threshold values, the process proceeds to step S130. Thus, when the process proceeds to step S130, a weak signal is detected.
  • step S130 it is determined whether the detection value (second detection value) is larger than a predetermined first threshold value by the frequency modulation method. As a result, if the detected value is larger than the first threshold, processing corresponding to the first threshold is performed (step S230). On the other hand, if the detected value is less than or equal to the first threshold, the process proceeds to step S140.
  • step S140 it is determined whether the detected value is larger than a predetermined second threshold value by the frequency modulation method. As a result, if the detected value is greater than the second threshold, processing corresponding to the second threshold is performed (step S240). On the other hand, if the detected value is less than or equal to the second threshold, the process proceeds to step S150.
  • step S150 it is determined whether or not the detected value is larger than a predetermined third threshold according to the frequency modulation method. As a result, if the detected value is larger than the third threshold, processing corresponding to the third threshold is performed (step S250). On the other hand, if the detected value is less than or equal to the third threshold, the process proceeds to step S160.
  • step S160 it is determined whether or not the detected value is larger than a predetermined fourth threshold according to the frequency modulation method. As a result, if the detected value is larger than the fourth threshold, processing corresponding to the fourth threshold is performed (step S260). On the other hand, if the detected value is less than or equal to the fourth threshold value, it is determined that the touch panel 130 is not touched (step S270).
  • the magnitude relationship between the first to fourth threshold values is determined so as to satisfy “first threshold value> second threshold value> third threshold value> fourth threshold value”.
  • the first to fourth threshold values are set to correspond to the threshold values 71 to 74 shown in FIG. 27, respectively.
  • the number of threshold values is not particularly limited.
  • steps S230 to S260 can be appropriately determined according to the recognition target corresponding to each threshold. Possible processes include, for example, an increase in the number of times of sampling, an increase in drive voltage, a change in sensor gain, and a change in mode.
  • processing is performed to compare the detected value (second detected value) with the predetermined threshold value for the weak signal.
  • operation means of the touch panel 130 For example, it is possible to improve the resistance to noise by optimizing the sensitivity of the touch panel 130 by changing the drive voltage to high voltage or changing the sensor gain, or changing the number of times of sampling.
  • switching to an optimal mode for example, switching from the finger mode to the glove mode
  • the first application example it is possible to accurately detect the touch position while preventing erroneous detection even in an environment susceptible to noise. Further, according to the second application example, it is possible to more finely identify the recognition target. Furthermore, according to the third application example, it is possible to enhance the identification sensitivity to weak signals. As described above, according to the present embodiment, a position detection device that is strong against noise and has good sensitivity is realized.
  • FIG. 29 is a diagram for describing a structure of an in-cell (full in-cell) touch panel.
  • the liquid crystal panel 240 (see FIG. 1) is composed of a TFT array substrate, which is two glass substrates facing each other, and a color filter substrate. Components for touch detection are provided on the TFT array substrate 244 of the two glass substrates. As shown in FIG. 29, on the TFT array substrate 244, as components for touch detection, a common electrode 34 (see also FIG. 1), a common electrode wiring 246, and a touch and display driver integration (TDDI) are referred to. An IC 245 is provided. Further, on the TFT array substrate 244, a contact portion 247 for connecting the common electrode 34 and the common electrode wiring 246 is provided.
  • TDDI touch and display driver integration
  • the common electrode 34 is divided into a plurality of rows and columns of rectangular pads. One pad is the smallest unit for detecting the position. With the above configuration, the common electrode 34 contributes not only to image display but also to touch detection. When the structure shown in FIG. 29 is employed, touch detection using a self-capacitance method is performed.
  • touch detection is performed column by column, row by row, or collectively according to the number of AFEs in the IC 245.
  • the common electrode 34 is divided into 48 (eight vertical by six horizontal) pads, but if 48 AFEs are provided in the IC 245, all the pads are grouped together. Can be driven by
  • 16 AFEs 801 to 816 are provided in IC 245, the connection relationship between AFEs 801 to 816 and common electrode wiring 246 is controlled as follows, for example, to drive the pads for each column. be able to. For a predetermined period, as shown in FIG.
  • the AFEs 801 to 808 are connected to the common electrode wiring 246 disposed in the third column and the AFEs 809 to 816 are disposed in the fourth column. Connect to the wire 246.
  • the AFEs 801 to 808 are connected to the common electrode wiring 246 disposed in the second column, and the AFEs 809 to 816 are connected to the common electrode wiring 246 disposed in the fifth column.
  • the AFEs 801 to 808 are connected to the common electrode wiring 246 disposed in the first column, and the AFEs 809 to 816 are connected to the common electrode wiring 246 disposed in the sixth column.
  • the pads can be driven for each row by switching the connection destination row of each AFE every predetermined period.
  • the following configuration can be considered as a configuration of a position detection apparatus or the like that is strong against noise and has good sensitivity.
  • a position detection device comprising a touch sensor, wherein A sensor drive unit for driving the touch sensor by giving a sinusoidal drive signal to the touch sensor; And a position detection unit that detects a position at which a touch on the touch sensor is performed, based on a detection signal obtained from the touch sensor according to the drive signal.
  • the position detection unit is A first detection processing unit that performs touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch sensor based on the detection signal using an amplitude modulation method; And a second detection processing unit that performs the touch detection process using a frequency modulation method based on the detection signal, A first detection processing period in which the touch detection processing is performed by the first detection processing unit and a second detection processing period in which the touch detection processing is performed by the second detection processing unit are provided.
  • Position detection device A first detection processing unit that performs touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch sensor based on the detection signal using an amplitude modulation method; And a second detection processing unit that performs the touch detection process using a frequency modulation method based on the detection signal, A first detection processing period in which the touch detection processing is performed by the first detection processing unit and a second detection processing period in which the touch detection processing is performed by the second detection processing unit are provided.
  • Position detection device A first detection processing unit that performs touch detection processing including processing
  • the sensor drive unit is Applying the drive signal having a relatively high frequency to the touch sensor during the first detection processing period;
  • the second detection processing unit A band limiting unit for extracting only a predetermined frequency component of frequency components included in the detection signal; And an amplitude limiter for making the amplitude of the output from the band limiter constant.
  • the first detection processing unit is obtained from a difference between the amplitude of the detection signal when the touch sensor is touched and the amplitude of the detection signal when the touch sensor is not touched. Performing the touch detection processing based on the detection value of 1, The second detection processing unit is obtained from a difference between the frequency of the detection signal when the touch sensor is touched and the frequency of the detection signal when the touch sensor is not touched.
  • the position detection device wherein the touch detection process is performed based on a detection value of 2.
  • the first detection processing unit transmits at least the first detection value to the touch sensor before the second detection processing unit compares the second detection value with the plurality of threshold values.
  • the position detection device according to appendix 7, wherein the position detection device is compared with a threshold value for determining whether a touch by a finger has been performed.
  • the position detection unit is configured such that, even when the first detection processing unit determines that a touch on the touch sensor has been made, the second detection processing unit performs a touch on the touch sensor.
  • the position detecting device according to Supplementary Note 1, wherein it is determined that the touch on the touch sensor is not performed when it is determined that the touch sensor has not been removed.
  • An electronic apparatus comprising: a display device having a display panel for displaying an image; and the position detection device according to claim 1 integrated with each other.
  • the display device provides the position detection device with a synchronization signal indicating a drive timing of the display panel.
  • a position detection method using a touch sensor A sensor driving step of driving the touch sensor by giving a sinusoidal drive signal to the touch sensor; A position detection step of detecting a position at which a touch on the touch sensor is performed, based on a detection signal obtained from the touch sensor in response to the drive signal;
  • a first detection processing step of performing touch detection processing including processing of determining presence or absence of a touch on the touch sensor based on the detection signal using an amplitude modulation method;
  • a second detection processing step of performing the touch detection processing using a frequency modulation method based on the detection signal A first detection process period in which the touch detection process is performed in the first detection process step and a second detection process period in which the touch detection process is performed in the second detection process step are provided. And the position detection method.
  • touch detection processing using an amplitude modulation method and touch detection processing using a frequency modulation method are performed. Therefore, two types of detection results (detection results based on the amplitude modulation method and detection results based on the frequency modulation method) are obtained as a result of the touch detection process. Then, based on the two types of detection results, it is possible to determine the presence or absence of a touch at each position and to specify a touch position.
  • the touch detection process using the amplitude modulation method is performed, the number of times of sampling can be increased to reduce noise by performing high-speed driving of the touch sensor.
  • noise generated in the amplitude direction of the detection signal can be removed when touch detection processing using a frequency modulation method is performed, tolerance to noise can be enhanced.
  • the discrimination sensitivity can be enhanced by comparing the detection value with a large number of threshold values when touch detection processing using a frequency modulation method is performed. As described above, a position detection device and a position detection method having noise resistance and good sensitivity are realized.

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Abstract

ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置を実現する。　位置検出装置（１０）は、タッチパネル（１３０）を駆動するタッチパネル駆動部（１１０）と、タッチパネル（１３０）に対するタッチが行われた位置を検出するタッチ感知部（１２０）とによって構成される。タッチ感知部（１２０）には、検出信号（ＳＸ）に基づいて振幅変調方式を用いてタッチ検出処理を行う第１の検出処理部（１２１）と、検出信号（ＳＸ）に基づいて周波数変調方式を用いてタッチ検出処理を行う第２の検出処理部（１２２）とが含まれる。このような位置検出装置（１０）において、第１の検出処理部（１２１）によってタッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と第２の検出処理部（１２２）によってタッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられる。

Description

位置検出装置およびそれを備えた電子機器、ならびに位置検出方法
　以下の開示は、タッチパネル（タッチセンサ）を備えた位置検出装置およびタッチパネル（タッチセンサ）を用いた位置検出方法に関する。
　近年、指やペンなどで画面に触れることにより操作可能な電子機器が普及している。例えば、タッチパネルを備えた電子機器（携帯電話、タブレット端末など）が著しく普及している。静電容量方式のタッチパネルでは、ユーザー（操作者）の指またはペン（タッチペン）などの認識対象物の位置（タッチ位置）が、静電容量の変化に基づいて検出される。このような静電容量方式のタッチパネルは、一般に、液晶表示装置等の表示装置と一体化して用いられる。なお、本明細書においては、タッチパネルと当該タッチパネルの動作を制御するコントローラ（タッチパネルコントローラ）とで構成される装置のことを「位置検出装置」という。
　静電容量方式による位置検出の方式としては、自己容量方式と相互容量方式とが知られている。自己容量方式は、タッチパネルへの認識対象物の接触あるいは接近に起因して静電容量が増加したことを検知することによって当該認識対象物の位置を測定する方式である。相互容量方式は、タッチパネルへの認識対象物の接触あるいは接近に起因して生じる隣接センサ間の静電容量の差分に基づいて当該認識対象物の位置を測定する方式である。なお、自己容量方式および相互容量方式の双方の方式を用いて位置検出を行うことのできるタッチパネルも開発されている。
　ところで、タッチパネルに関しては、表示装置からのノイズ（ディスプレイノイズ）を受けやすいことが従来より知られている。高感度の静電容量方式のタッチパネルは特にノイズの影響を受けやすいので、タッチパネルの駆動と表示装置の駆動とが互いに干渉しあうと、意図しない誤動作が引き起こされる。また、ディスプレイノイズ以外にもタッチパネルの動作に影響を及ぼすノイズは存在する。例えば、コモンモードノイズ，電源ノイズ，外部からの電波ノイズなどがタッチパネルの動作に影響を及ぼす。そこで、従来より、このようなノイズによる影響を小さくするために、各種の対策が施されている。
　なお、本件に関し、以下の先行技術文献が知られている。日本の特開２０１６－０２８３４２号公報には、励振生成部が正弦波を出力した期間のセンサシステムの応答と励振生成部が正弦波を出力していない期間のセンサシステムの応答との両者を用いて復調信号を生成することにより精度良くタッチ検出を行えるようにした電子機器の発明が開示されている。また、日本の特開２０１３－０８４１６８号公報には、タッチ検出動作の自由度を高めるために、単位駆動期間に設けられたＮ個のタッチ検出期間においてタッチ検出素子を駆動しつつ単位駆動期間においてＭ本の水平ラインに対する表示駆動を順次に行う（Ｍ＞Ｎ）ようにした表示装置の発明が開示されている。
日本の特開２０１６－０２８３４２号公報 日本の特開２０１３－０８４１６８号公報
　ところが、近年、静電容量方式のタッチパネルを備えた電子機器に関し、タッチパネル上に保護シートや保護ガラスを貼り付けることに起因してタッチパネルの反応が悪くなるという問題が生じている。静電容量方式のタッチパネルにおけるセンサ感度は、指やペンなどの認識対象物とセンサとの距離に応じて決まる。詳しくは、センサから認識対象物までの距離が長くなるほど、図３１に示すように検出信号の信号値が減衰するので、センサ感度は低下する。従って、タッチパネル上に保護シートや保護ガラスが貼り付けられると、図３２から把握されるようにセンサから指などの認識対象物までの距離（センサからコンタクト面までの距離）が長くなるので、センサ感度が低下する。その結果、タッチパネルの反応が悪くなる。
　また、近年、装置全体の軽量化・薄型化を図るために、表示パネルとタッチパネルとが一体化した構成の表示装置の開発が進んでいる。このような表示装置では、内部にタッチセンサとして機能する部分が含まれている。以下、このような表示装置を「タッチセンサ内蔵型の表示装置」という。なお、タッチセンサ内蔵型の表示装置におけるタッチパネルは、一般に「インセル型のタッチパネル」と呼ばれている。タッチセンサ内蔵型の表示装置では、表示パネル（例えば液晶パネル）を構成する２枚のガラス基板の間にタッチパネルが設けられるので、センサから認識対象物までの距離が必然的に長くなる。このため、アウトセル型やオンセル型のタッチパネルが採用されている場合と比較して、充分なセンサ感度を確保することが難しくなっている。
　以上より、ノイズの影響を受けることなく充分なセンサ感度を確保することが課題となっている。なお、装置の設計段階で感度を調整しておくことも考えられるが、感度の最適値は使用者や使用方法に大きく依存するので、装置の設計段階で感度を最適化しておくことは困難である。
　そこで、以下の開示は、ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置を実現することを目的とする。
　一実施形態による位置検出装置は、タッチセンサを備えた位置検出装置であって、
　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動部と、
　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出部と
を備え、
　前記位置検出部は、
　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理部と、
　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理部と
を含み、
　前記第１の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられる。
　また、一実施形態による位置検出方法は、タッチセンサを用いた位置検出方法であって、
　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動ステップと、
　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出ステップと
を含み、
　前記位置検出ステップは、
　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理ステップと、
　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理ステップと
を含み、
　前記第１の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられる。
　以上のような構成によれば、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理と周波数変調方式を用いたタッチ検出処理とが行われる。従って、タッチ検出処理の結果として２種類の検出結果（振幅変調方式に基づく検出結果および周波数変調方式に基づく検出結果）が得られる。そして、それら２種類の検出結果に基づいて各位置におけるタッチの有無の判断やタッチ位置の特定を行うことが可能となる。ここで、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際にタッチセンサの高速駆動を行うことによって、サンプリング回数を多くしてノイズを低減することができる。また、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に検出信号の振幅方向に生じたノイズを除去することができるので、ノイズへの耐性を高めることもできる。さらに、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に検出値を多数の閾値と比較することによって、識別感度を高めることができる。以上より、ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置、位置検出方法が実現される。
本発明の一実施形態に係る位置検出装置を含む電子機器の機能構成を説明するためのブロック図である。 振幅変調方式について説明するための信号波形図である。 振幅変調方式に関し、駆動周波数と検出値との関係を示すグラフである。 周波数変調方式について説明するための信号波形図である。 シミュレーション結果に関し、駆動周波数が１０ｋＨｚであるときの検出信号の波形を示す信号波形図である。 シミュレーション結果に関し、図５において符号４４で示す部分の拡大図である。 シミュレーション結果に関し、駆動周波数が１００ｋＨｚであるときの検出信号の波形を示す信号波形図である。 タッチパネルの等価回路モデルの一例を示す図である。 相互容量方式が採用されているときの等価回路モデルの一例を示す図である。 自己容量方式が採用されているときの等価回路モデルの一例を示す図である。 位相変化量について説明するための図である。 タッチが行われていない時およびタッチが行われた時の検出信号の波形を示す信号波形図である。 上記実施形態において、タッチパネルの構成について説明するための図である。 上記実施形態におけるタッチパネルの駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。 第１の変形例におけるタッチパネルの駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。 第２の変形例におけるタッチパネルの駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。 第３の変形例におけるタッチパネルの駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。 振幅変調方式に関し、サンプリング回数とノイズとの関係を表すグラフである。 振幅変調方式に関し、サンプリング回数とノイズとの関係を示す表である。 サンプリング回数の増加に伴ってノイズ値が小さくなることを説明するためのグラフである。 サンプリング回数の増加に伴ってＳＮＲが大きくなることを説明するためのグラフである。 周波数変調方式に関し、周波数変調が施された信号（変調信号）を復調するための構成を示すブロック図である。 或る手袋を用いてタッチが行われた際に振幅変調方式を用いたタッチ検出処理によって得られた或る範囲内の検出値を模式的に示した図である。 或る導電性ペンを用いてタッチが行われた際に振幅変調方式を用いたタッチ検出処理によって得られた或る範囲内の検出値を模式的に示した図である。 手袋には様々な種類が存在することを説明するための図である。 上記実施形態の第２の応用例に関し、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に用いられる閾値について説明するための図である。 上記実施形態の第２の応用例に関し、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に用いられる閾値について説明するための図である。 上記実施形態の第３の応用例に関し、振幅変調方式と周波数変調方式とを組み合わせたタッチ検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。 インセル型（フルインセル型）のタッチパネルの構造について説明するための図である。 インセル型（フルインセル型）のタッチパネルの駆動例について説明するための図である。 センサから認識対象物までの距離と検出信号の信号値との関係を示す図である。 タッチパネル上に保護シートや保護ガラスが貼り付けられることによってセンサ感度が低下することについて説明するための図である。
＜１．はじめに＞
　実施形態について説明する前に、以下の実施形態に関連する基本的な事項について説明する。近年、携帯電話（スマートフォン）に使用される表示装置は、上述したインセル型のタッチパネルを採用するもの（すなわち、タッチセンサ内蔵型の表示装置）が主流となっている。タッチセンサ内蔵型の表示装置は、装置全体が薄型化されるという点や製造コストが低減されるという点で有利である。しかしながら、タッチパネルを構成する部分が表示装置の内部に設けられることに起因して、ディスプレイノイズの影響を受けやすくなることや寄生容量が増加すること（負荷の増加）が懸念される。また、表示パネルの内部にセンサが設けられているため、アウトセル型やオンセル型のタッチパネルを採用している表示装置と比較してセンサ面とタッチ面との距離が長くなることにより検出信号の信号値が減衰するという不利な点もある。そこで、従来より駆動面の改善が図られている。
　駆動面の改善の一例として、タッチパネルを駆動するための駆動信号に正弦波を用いるという駆動方法が挙げられる。これに関し、変調方式としては振幅変調方式，周波数変調方式，および位相変調方式が知られているが、以下の実施形態では、振幅変調方式および周波数変調方式を用いてタッチ検出（タッチパネル上の各位置におけるタッチの有無を判断してタッチパネル上のタッチされた位置を検出すること）が行われる。
　図２は、振幅変調方式について説明するための信号波形図である。図２では、タッチパネルに対するタッチが行われた時の検出信号の波形を実線で表し、タッチパネルに対するタッチが行われていない時の検出信号の波形を点線で表している。図２において符号４１，４２で示す部分から把握されるように、タッチが行われた時とタッチが行われていない時とでは検出信号（正弦波）の振幅に差が生じる。振幅変調方式では、正弦波の振幅の差（変化量）のサンプリングが行われ、そのサンプリングで得られた値の積算値がタッチの有無を判断するための検出値として算出される。なお、以下においては、この振幅変調方式によって得られる検出値のことを周波数変調方式によって得られる検出値と区別するために「第１の検出値」という場合もある。
　ところで、振幅変調方式では、駆動周波数を高くするほど上記サンプリングの回数は増加する。しかしながら、図３に示すように、駆動周波数を高くすればいくらでも検出値（第１の検出値）が大きくなるわけではない。図３に示す例では、駆動周波数が１５０ｋＨｚであるときに検出値が最も大きくなっている。このように駆動周波数を高くすればいくらでも検出値が大きくなるわけではないのは、タッチセンサ内蔵型の表示装置のパネルの負荷モデルと関係があり、駆動周波数が高すぎると充分な変化量（タッチが行われた時の検出信号の振幅とタッチが行われていない時の検出信号の振幅との差）が得られないためである。このようなことから、振幅変調方式を採用する場合には、パネルの負荷モデルに準じた最適な駆動周波数の設定が必要となる。そこで、以下の実施形態では、振幅変調方式を用いてタッチ検出が行われる際には最適な駆動周波数の駆動信号がタッチパネルに与えられるものと仮定する。
　図４は、周波数変調方式について説明するための信号波形図である。図４には、基準となる参照値ＲＥＦおよび検出容量値毎の検出信号の波形を示している。図４において符号４３を付した枠内に凡例を示している。なお、一般的に指の容量成分は約３～５ｐＦである。図４より、検出容量値の大きさによって位相のずれが生じていることが把握される。すなわち、検出容量値の大きさに応じて検出信号の周波数が変化する。このように、周波数変調方式では、検出容量値の大きさに応じて検出信号の周波数が変化することを利用して容量値の検出が行われる。
　また、タッチセンサ内蔵型の表示装置等の高負荷環境下において周波数変調方式を用いた場合の特徴として、タッチパネルの駆動に高周波数帯域が使用されると検出信号の周波数の変化量が小さくなって検出精度が低下することが知られている。これに関するシミュレーション結果を図５～図７に示す。図５には駆動周波数が１０ｋＨｚであるときの検出信号の波形を示しており、図６には図５において符号４４で示す部分の拡大図を示しており、図７には駆動周波数が１００ｋＨｚであるときの検出信号を波形を示している。なお、図５～図７では、タッチパネルに対するタッチが行われた時の検出信号の波形を実線で表し、タッチパネルに対するタッチが行われていない時の検出信号の波形を点線で表している。図５～図７より、駆動周波数が１０ｋＨｚであるときには充分に検出可能な程度の位相変化量が得られているのに対し、駆動周波数が１００ｋＨｚであるときには位相変化量がその検出が困難なほど小さいことが把握される。このように、周波数変調方式では、タッチパネルの高速駆動が行われると検出精度が低下する。なお、周波数変調方式では、検出信号の位相変化量に相当する値がタッチの有無を判断するための検出値として求められる。以下、この周波数変調方式によって得られる検出値のことを「第２の検出値」という場合もある。
　ここで、周波数変調方式で高速駆動が行われると検出精度が低下することについて詳しく説明する。図８は、タッチパネルの等価回路モデルの一例を示す図である。図８では、回路内部容量を符号Ｃbで表し、寄生容量を符号Ｃpで表し、タッチ容量（指でタッチが行われる際に生じる容量）を符号Ｃtで表している。タッチが行われていない時の検出容量Ｃは下記の式（１）で表され、タッチが行われた時の検出容量Ｃ’は下記の式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　但し、位相変化量を算出する際には、タッチパネルの配線抵抗を考慮する必要がある。ところで、相互容量方式が採用されているときの等価回路モデルと自己容量方式が採用されているときの等価回路モデルとは異なるが、位相変化量を考える際には両者で同じ考え方を用いることができる。
　図９は、相互容量方式が採用されているときの等価回路モデルの一例を示す図である。相互容量方式が採用されるときには、図９に示すように、トランスミッターとして機能する部分とレシーバーとして機能する部分とが設けられる。レシーバーには、オペアンプ，コンデンサＣf，およびスイッチＳＷからなる積分回路が形成されているが、回路内部抵抗ｒも存在する。しかしながら、回路内部抵抗ｒよりもタッチパネルの配線抵抗Ｒの方が顕著に大きければ、位相変化量を算出する際には回路内部抵抗ｒを無視することができる。
　図１０は、自己容量方式が採用されているときの等価回路モデルの一例を示す図である。この構成においては、ＩＣ内に、図９に示した構成と同様に積分回路が設けられている。また、符号ＳＷａを付したスイッチについては、タッチパネル内の寄生容量Ｃpの充電を行う際には端子ＳＴ２と端子ＳＴ３とが接続され、タッチパネル内の寄生容量Ｃpに充電された電荷を積分回路に与える際には端子ＳＴ２と端子ＳＴ１とが接続される。このＩＣ内にも回路内部抵抗ｒが存在する。しかしながら、回路内部抵抗ｒよりもタッチパネルの配線抵抗Ｒの方が顕著に大きければ、位相変化量を算出する際には回路内部抵抗ｒを無視することができる。
　図１１を参照しつつ、複素数による考え方を用いて、位相変化量について検討する。電圧をＶとし、配線抵抗をＲとすると、実軸に対応する電流ＩRはＶ／Ｒとなる。駆動周波数をｆとすると、タッチが行われていない時の虚軸に対応する電流Ｉcは２πｆＣＶとなり、タッチが行われた時の虚軸に対応する電流Ｉ’c'は２πｆＣ’Ｖとなる。なお、Ｃについては上式（１）に示しており、Ｃ’については上式（２）に示している。以上より、タッチが行われていない時の電流Ｉは“ＩR＋Ｉc”と表され、タッチが行われた時の電流Ｉ’は“ＩR＋Ｉ’c'”と表される。図１１から把握されるように、タッチが行われていない時の位相θとタッチが行われた時の位相θ’との間には差が生じている。すなわち、位相変化量が生じている。これに関し、図１２には、タッチが行われていない時の検出信号の波形を符号４５を付した点線で表し、タッチが行われた時の検出信号の波形を符号４６を付した実線で表している。
　図１１から把握されるように、タッチが行われていない時に関しては下記の式（３）が成立し、タッチが行われた時に関しては下記の式（４）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　上式（３）より下記の式（５）が成立し、上式（４）より下記の式（６）が成立するので、位相変化量θ－θ’は下記の式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　上式（１），（２），および（７）より、位相変化量を大きくする方法として、寄生容量Ｃpを小さくすること，回路内部容量Ｃbを小さくすること，および駆動周波数ｆを低くすることが考えられる。これに関し、寄生容量Ｃpや回路内部容量Ｃbについては容易に変更することはできない。従って、位相変化量を大きくするためには、駆動周波数ｆを低くする必要がある。しかしながら、図３から把握されるように、駆動周波数ｆを低くすると、振幅変調方式において充分な変化量（タッチが行われた時の検出信号の振幅とタッチが行われていない時の検出信号の振幅との差）が得られないことがある。
　以上より、インセル型やオンセル型のタッチパネルを備えた表示装置等の高負荷環境下において、同じ周波数帯域の駆動信号を用いて振幅変調方式を用いたタッチ検出と周波数変調方式を用いたタッチ検出とを行うことは困難である。そこで、以下の実施形態では、振幅変調方式を用いたタッチ検出が行われる際には比較的高い周波数の駆動信号が用いられ、周波数変調方式を用いたタッチ検出が行われる際には比較的低い周波数の駆動信号が用いられる。
　以上の点を踏まえ、以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
＜２．全体構成および動作概要＞
　図１は、本発明の一実施形態に係る位置検出装置１０を含む電子機器１の機能構成を説明するためのブロック図である。この電子機器１は、位置検出装置１０と液晶表示装置２０とによって構成されている。なお、図１は機能構成を示す図であるので、構成要素間の位置関係などについては実際とは異なっている。
　位置検出装置１０は、タッチパネルコントローラ１００とタッチパネル（タッチセンサ）１３０とによって構成されている。タッチパネルコントローラ１００は、タッチパネル駆動部１１０とタッチ感知部１２０とを有している。タッチ感知部１２０には、第１の検出処理部１２１と第２の検出処理部１２２とが含まれている。なお、本実施形態においては、タッチパネル駆動部１１０によってセンサ駆動部が実現され、タッチ感知部１２０によって位置検出部が実現されている。
　タッチパネルコントローラ１００は、タッチパネル１３０の動作を制御する。その際、タッチパネル駆動部１１０が、タッチ検出を行うための正弦波の駆動信号ＳＤをタッチパネル１３０に与える。タッチパネル１３０は、ユーザー（電子機器１の操作者）の指やタッチペンなどの認識対象物によるタッチ（より詳しくは、認識対象物の接触あるいは接近）を検知する。検知タイミングは、タッチパネルコントローラ１００から与えられる駆動信号ＳＤに基づいて決定される。タッチパネル１３０は、検知結果としての検出信号ＳＸをタッチパネルコントローラ１００に与える。タッチ感知部１２０は、タッチパネル１３０から駆動信号ＳＤに応じて得られる検出信号ＳＸに基づいて、タッチパネル１３０に対するタッチが行われた位置を検出する。その際、期間に応じて、第１の検出処理部１２１または第２の検出処理部１２２において、タッチパネル１３０に対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理が行われる。第１の検出処理部１２１は、タッチパネル１３０から出力される検出信号ＳＸに基づいて振幅変調方式を用いてタッチ検出処理を行う。第２の検出処理部１２２は、タッチパネル１３０から出力される検出信号ＳＸに基づいて周波数変調方式を用いてタッチ検出処理を行う。以上のようにしてタッチ感知部１２０によって認識対象物のタッチ位置が特定されると、当該タッチ位置に応じて制御信号ＣＴＬがタッチパネルコントローラ１００から表示コントローラ２００に与えられる。
　なお、タッチパネル駆動部１１０は、第１の検出処理部１２１によってタッチ検出処理が行われるべき期間すなわち振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われるべき期間には比較的高い周波数の駆動信号ＳＤをタッチパネル１３０に与え、第２の検出処理部１２２によってタッチ検出処理が行われるべき期間すなわち周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われるべき期間には比較的低い周波数の駆動信号ＳＤをタッチパネル１３０に与える。
　液晶表示装置２０は、表示コントローラ２００，ソースドライバ（映像信号線駆動回路）２１０，ゲートドライバ（走査信号線駆動回路）２２０，共通電極ドライバ２３０，および液晶パネル２４０を備えている。液晶パネル２４０には、画像を表示する表示部２４２が含まれている。なお、ソースドライバ２１０，ゲートドライバ２２０，および共通電極ドライバ２３０のうちの少なくとも１つが液晶パネル２４０内に設けられた構成（モノリシック構成）を採用することもできる。
　図１に関し、表示部２４２には、複数本（ｎ本）のソースバスライン（映像信号線）ＳＬ１～ＳＬｎと複数本（ｍ本）のゲートバスライン（走査信号線）ＧＬ１～ＧＬｍとが配設されている。ソースバスラインＳＬ１～ＳＬｎとゲートバスラインＧＬ１～ＧＬｍとの各交差点に対応して、画素を形成する画素形成部３が設けられている。すなわち、表示部２４２には、複数個（ｎ×ｍ個）の画素形成部３が含まれている。上記複数個の画素形成部３はマトリクス状に配置されてｍ行×ｎ列の画素マトリクスを構成している。各画素形成部３には、対応する交差点を通過するゲートバスラインＧＬにゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するソースバスラインＳＬにソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ３０と、そのＴＦＴ３０のドレイン端子に接続された画素電極３１と、上記複数個の画素形成部３に共通的に設けられた共通電極３４および補助容量電極３５と、画素電極３１と共通電極３４とによって形成される液晶容量３２と、画素電極３１と補助容量電極３５とによって形成される補助容量３３とが含まれている。液晶容量３２と補助容量３３とによって画素容量３６が構成されている。なお、図１における表示部２４２内には、１つの画素形成部３に対応する構成要素のみを示している。
　ところで、表示部２４２内のＴＦＴ３０としては、例えば、半導体層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ（酸化物半導体ＴＦＴ）を採用することができる。より具体的には、インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），亜鉛（Ｚｎ），および酸素（Ｏ）を主成分とする酸化物半導体であるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ（酸化インジウムガリウム亜鉛）によりチャネル層が形成されたＴＦＴ（以下、「ＩＧＺＯ－ＴＦＴ」という。）をＴＦＴ３０として採用することができる。酸化物半導体は電子移動度が高いため、ＩＧＺＯ－ＴＦＴなどの酸化物半導体ＴＦＴを用いることにより、ＴＦＴ３０の小型化が可能となり高精細化・高開口率化の点で有利となる。また、リーク電流が低減されるため、低消費電力化の点で有利となる。さらに、画素の電圧保持率が高められる。なお、薄膜トランジスタの半導体層の材料については、様々なバリエーションが適用可能である。半導体層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの他、例えば、半導体層にアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ａ－Ｓｉ　ＴＦＴ），半導体層に微結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ，半導体層に低温ポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ－ＴＦＴ）などを採用することもできる。
　表示コントローラ２００は、外部から送られる画像データＤＡＴおよびタッチパネルコントローラ１００から送られる制御信号ＣＴＬを受け取り、ソースドライバ２１０に対してデジタル映像信号ＤＶ，ソーススタートパルス信号ＳＳＰ，ソースクロック信号ＳＣＫ，およびラッチストローブ信号ＬＳを出力し、ゲートドライバ２２０に対してゲートスタートパルス信号ＧＳＰおよびゲートクロック信号ＧＣＫを出力し、共通電極ドライバ２３０に対して共通電極駆動信号ＳＶＣを出力する。
　ソースドライバ２１０は、表示コントローラ２００から送られるデジタル映像信号ＤＶ，ソーススタートパルス信号ＳＳＰ，ソースクロック信号ＳＣＫ，およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、各ソースバスラインＳＬに駆動用映像信号を印加する。このとき、ソースドライバ２１０では、ソースクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各ソースバスラインＳＬに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号ＤＶが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号ＤＶがアナログ電圧に変換される。その変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号として全てのソースバスラインＳＬ１～ＳＬｎに一斉に印加される。
　ゲートドライバ２２０は、表示コントローラ２００から送られるゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、アクティブな走査信号の各ゲートバスラインＧＬへの印加を１垂直走査期間を周期として繰り返す。
　共通電極ドライバ２３０は、表示コントローラ２００から送られる共通電極駆動信号ＳＶＣに基づいて、共通電極３４に所定の電圧Ｖｃｏｍを印加する。
　以上のようにして、ソースバスラインＳＬ１～ＳＬｎに駆動用映像信号が印加され、ゲートバスラインＧＬ１～ＧＬｍに走査信号が印加され、共通電極３４に所定の電圧Ｖｃｏｍが印加されることにより、外部から送られた画像データＤＡＴに基づく画像が表示部２４２に表示される。また、タッチパネルコントローラ１００内のタッチ感知部１２０によってタッチパネル１３０に対するタッチが検出されると、タッチ位置に応じた処理がこの電子機器１で行われる。
＜３．タッチパネルの構成および位置検出の概要＞
　図１３は、タッチパネル１３０の構成について説明するための図である。なお、ここで説明するタッチパネル１３０の構成は一例であって、他の構成を採用することもできる。本実施形態においては、タッチパネル１３０には、液晶表示装置２０の表示部２４２に対応する領域に、位置検出を行うための複数の電極（以下、「位置検出用電極群」という。）が形成されている。具体的には、図１３に示すように、位置検出用電極群として、ｉ本の駆動ラインＤＲＬ１～ＤＲＬｉとｊ本の感知ラインＳＮＬ１～ＳＮＬｊとが互いに交差するようにタッチパネル１３０内に配設されている。
　本実施形態においては、上述の位置検出用電極群を用いて、静電容量方式による位置検出が行われる。上述したように、静電容量方式による位置検出の方式としては、自己容量方式と相互容量方式とが知られている。相互容量方式で位置検出が行われる際には、全ての感知ラインＳＮＬ１～ＳＮＬｊがオンにされた状態で駆動ラインＤＲＬ１～ＤＲＬｉが１ラインずつ駆動される。これに対して、自己容量方式で位置検出処理が行われる際には、全ての駆動ラインＤＲＬ１～ＤＲＬｉおよび全ての感知ラインＳＮＬ１～ＳＮＬｊが一斉に駆動される。なお、自己容量方式のみを用いて位置検出が行われても良いし、相互容量方式のみを用いて位置検出が行われても良いし、自己容量方式および相互容量方式の双方の方式を用いて位置検出が行われても良い。
＜４．タッチパネルの駆動タイミング＞
　次に、タッチパネル１３０の駆動タイミングについて説明する。図１４は、本実施形態におけるタッチパネル１３０の駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。なお、本実施形態においては、液晶パネル２４０の駆動とタッチパネル１３０の駆動とは非同期で行われる。図１４に示す例では、或る１フレーム期間において、時点ｔ１０から時点ｔ１１までの期間および時点ｔ１３から時点ｔ１４までの期間には比較的高い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられ（すなわち、タッチパネル１３０の高速駆動が行われ）、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの期間および時点ｔ１４から時点ｔ１５までの期間には比較的低い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられる（すなわち、タッチパネル１３０の低速駆動が行われる）。そして、時点ｔ１０から時点ｔ１１までの期間および時点ｔ１３から時点ｔ１４までの期間には振幅変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第１の検出処理部１２１によるタッチ検出処理）が行われ、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの期間および時点ｔ１４から時点ｔ１５までの期間には周波数変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第２の検出処理部１２２によるタッチ検出処理）が行われる。以上のように、時間に応じて振幅変調方式と周波数変調方式とを使い分けながらタッチ検出処理が行われる。
＜４．１　変形例＞
　ところで、タッチ検出処理に関し、振幅変調方式と周波数変調方式との使い分け（高速駆動と低速駆動との使い分け）については図１４に示した例には限定されない。以下、その変形例について説明する。
＜４．１．１　第１の変形例＞
　図１５は、第１の変形例におけるタッチパネル１３０の駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。本変形例においても、液晶パネル２４０の駆動とタッチパネル１３０の駆動とは非同期で行われる。図１５に示す例では、或る１フレーム期間において、時点ｔ２０から時点ｔ２１までの期間および時点ｔ２１から時点ｔ２２までの期間には比較的高い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられ（すなわち、タッチパネル１３０の高速駆動が行われ）、時点ｔ２３から時点ｔ２４までの期間および時点ｔ２４から時点ｔ２５までの期間には比較的低い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられる（すなわち、タッチパネル１３０の低速駆動が行われる）。そして、時点ｔ２０から時点ｔ２１までの期間および時点ｔ２１から時点ｔ２２までの期間には振幅変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第１の検出処理部１２１によるタッチ検出処理）が行われ、時点ｔ２３から時点ｔ２４までの期間および時点ｔ２４から時点ｔ２５までの期間には周波数変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第２の検出処理部１２２によるタッチ検出処理）が行われる。このように、本変形例においては、ある期間には振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が連続的に行われ、また、ある別の期間には周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が連続的に行われる。
＜４．１．２　第２の変形例＞
　図１６は、第２の変形例におけるタッチパネル１３０の駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。本変形例においては、液晶パネル２４０の駆動とタッチパネル１３０の駆動とは同期して行われる。このため、本変形例においては、表示コントローラ２００からタッチパネルコントローラ１００に対して、タッチパネル１３０の駆動を液晶パネル２４０の駆動と同期させるための駆動同期信号（例えば、垂直同期信号や水平同期信号）が送られる。この駆動同期信号に基づいて、１フレーム期間が、例えば図１６に示すように、液晶パネル２４０を駆動するための期間Ｔａとタッチパネル１３０を駆動するための期間Ｔｂとに分けられる。具体的には、垂直帰線期間や水平帰線期間がタッチパネル１３０を駆動するための期間Ｔｂに割り当てられる。図１６に示す例では、時点ｔ３１から時点ｔ３２までの期間，時点ｔ３３から時点ｔ３４までの期間，時点ｔ３６から時点ｔ３７までの期間，および時点ｔ３８から時点ｔ３９までの期間がタッチパネル１３０を駆動するための期間Ｔｂとなっている。それらの期間Ｔｂに関し、時点ｔ３１から時点ｔ３２までの期間および時点ｔ３３から時点ｔ３４までの期間には比較的高い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられ（すなわち、タッチパネル１３０の高速駆動が行われ）、時点ｔ３６から時点ｔ３７までの期間および時点ｔ３８から時点ｔ３９までの期間には比較的低い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられる（すなわち、タッチパネル１３０の低速駆動が行われる）。そして、時点ｔ３１から時点ｔ３２までの期間および時点ｔ３３から時点ｔ３４までの期間には振幅変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第１の検出処理部１２１によるタッチ検出処理）が行われ、時点ｔ３６から時点ｔ３７までの期間および時点ｔ３８から時点ｔ３９までの期間には周波数変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第２の検出処理部１２２によるタッチ検出処理）が行われる。以上のようにして、本変形例においては、液晶パネル２４０が駆動されていない期間にタッチ検出処理が行われる。このため、ディスプレイノイズの影響を受けることが抑制される。
＜４．１．３　第３の変形例＞
　図１７は、第３の変形例におけるタッチパネル１３０の駆動タイミングについて説明するための信号波形図である。本変形例においては、第２の変形例と同様、液晶パネル２４０の駆動とタッチパネル１３０の駆動とは同期して行われる。このため、本変形例においても、表示コントローラ２００からタッチパネルコントローラ１００に対して、駆動同期信号が送られる。この駆動同期信号に基づいて、１フレーム期間が、例えば図１７に示すように、液晶パネル２４０を駆動するための期間Ｔａとタッチパネル１３０を駆動するための期間Ｔｂとに分けられる。図１７に示す例では、時点ｔ４１から時点ｔ４３までの期間がタッチパネル１３０を駆動するための期間Ｔｂとなっている。その期間Ｔｂに関し、時点ｔ４１から時点ｔ４２までの期間には比較的高い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられ（すなわち、タッチパネル１３０の高速駆動が行われ）、時点ｔ４２から時点ｔ４３までの期間には比較的低い周波数の駆動信号ＳＤがタッチパネル１３０に与えられる（すなわち、タッチパネル１３０の低速駆動が行われる）。そして、時点ｔ４１から時点ｔ４２までの期間には振幅変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第１の検出処理部１２１によるタッチ検出処理）が行われ、時点ｔ４２から時点ｔ４３までの期間には周波数変調方式を用いたタッチ検出処理（すなわち、第２の検出処理部１２２によるタッチ検出処理）が行われる。
＜４．２　タッチパネルの駆動タイミングに関するまとめ＞
　以上のように、電子機器１の動作期間中、第１の検出処理部１２１によってタッチ検出処理が行われる期間（第１の検出処理期間）と第２の検出処理部１２２によってタッチ検出処理が行われる期間（第２の検出処理期間）とが設けられる。タッチパネル１３０の駆動は、液晶パネル２４０の駆動と非同期で行われても良いし、液晶パネル２４０の駆動と同期して行われても良い。また、振幅変調方式によるタッチ検出処理と周波数変調方式によるタッチ検出処理とが時間に応じて切り分けながら実行されるのであれば、振幅変調方式によるタッチ検出処理と周波数変調方式によるタッチ検出処理とが交互に実行されるようにしても良いし、両者がそれぞれ連続的にまとめて実行されるようにしても良い。なお、振幅変調方式によるタッチ検出処理と周波数変調方式によるタッチ検出処理とを時間に応じて切り分ける手段としては、例えば、タッチパネルコントローラ１００内にタイマーを設けておき、各処理が所定のタイミングで行われるようにすれば良い。
＜５．具体的な応用例および効果＞
　以上のように、本実施形態によれば、位置検出装置１０では、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理と周波数変調方式を用いたタッチ検出処理とが行われる。従って、タッチ検出処理の結果として２種類の検出結果（振幅変調方式に基づく検出結果および周波数変調方式に基づく検出結果）が得られる。それら２種類の検出結果に基づいて各位置におけるタッチの有無の判断やタッチ位置の特定を行うことにより、様々な効果を奏することができる。そこで、以下、様々な効果を奏するための具体的な応用例を説明する。
＜５．１　第１の応用例＞
　まず、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理と周波数変調方式を用いたタッチ検出処理との組み合わせをノイズへの対処に適用する例について説明する。振幅変調方式によれば、最適な駆動周波数において、検出信号についての最大の振幅変化が得られる。すなわち、上述した第１の検出値は、最適な駆動周波数で最大となる（図３参照）。その最適な駆動周波数は、比較的高い周波数である。このように、振幅変調方式には、高負荷の環境下においてもタッチパネル１３０の高速駆動が可能であるという利点がある。従って、振幅変調方式によれば、高速駆動を行うことによってサンプリング回数を多くすることができる。図１８は、サンプリング回数とノイズとの関係を表すグラフである。また、図１９は、サンプリング回数とノイズとの関係を示す表である。図１８および図１９より、サンプリング回数が多くなるにつれてノイズが低減することが把握される。このようにノイズが低減されるのは、サンプリング回数が多くなるとノイズデータが平均化されるためである。ランダムノイズに関しては、サンプリング回数がＮ倍になると、ノイズレベルは（１／√Ｎ）倍となる。以上より、振幅変調方式によれば、サンプリング回数を多くすることができるので、ノイズを低減することが可能となる。なお、効果的にノイズを低減するために、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる期間にはタッチパネル駆動部１１０が例えば１００ｋＨｚ以上の周波数の駆動信号ＳＤをタッチパネル１３０に与えるようにすれば良い。
　ところで、表示装置の駆動に起因するノイズや外部から受けるノイズ（例えば、電源のＡＣチャージャーノイズ、光源ノイズ）は、比較的低い周波数帯域（具体的には１００ｋＨｚ以下の周波数帯域）のノイズ成分を多く含んでいる。従って、仮に駆動信号ＳＤの周波数を１００ｋＨｚ以下にすると、このようなバンドノイズの影響を受けやすくなる。これに対して、上述のように駆動信号ＳＤの周波数を１００ｋＨｚ以上にすると、サンプリング回数が多くなることによるノイズ低減の効果が得られるのに加えて、バンドノイズの影響が抑制されるという効果も得られる。また、第１の検出処理期間（第１の検出処理部１２１によってタッチ検出処理が行われる期間）には振幅変調方式の特性としてノイズの影響を受けやすいので、当該期間中のノイズ対策は重要である。この観点からも、駆動信号ＳＤの周波数を１００ｋＨｚ以下にしてバンドノイズの影響を受けにくくすることは好ましい。
　また、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる期間の駆動信号ＳＤの周波数をＳＮＲ（ＳＮ比）を考慮して決定するようにしても良い。これについて、以下に説明する。周知のとおり、ＳＮＲは“２０ｌｏｇ（信号値／ノイズ値）”で定義される。なお、ｌｏｇは常用対数である。一般的には、ＳＮＲを４０ｄＢ（デシベル）以上にすることが推奨されている。ＳＮＲの定義から把握されるように、“信号値：ノイズ値＝１００：１”が成立しているときにＳＮＲは４０ｄＢとなる。仮に信号値が１０００であれば、ノイズ値が１０のときにＳＮＲが４０ｄＢとなる。従って、仮に信号値が１０００のときにノイズ値が５０であれば、ノイズ値が１０以下となるようサンプリング回数を定める必要がある。この例に関し、上述したようにサンプリング回数がＮ倍になるとノイズレベルは（１／√Ｎ）倍となるので、理論的には、サンプリング回数の増加に伴って図２０に示すようにノイズ値は小さくなる。また、理論的には、サンプリング回数の増加に伴って図２１に示すようにＳＮＲは大きくなる。これにより、この例では、サンプリング回数を２５回にすれば、ノイズ値は１０となって（図２０において符号４８の矢印の部分を参照）、ＳＮＲは４０ｄＢとなる（図２１において符号４９の矢印の部分を参照）。
　サンプリング回数がＮ倍になるとノイズレベルは（１／√Ｎ）倍となること及び“信号値：ノイズ値＝１００：１”が成立しているときにＳＮＲは４０ｄＢとなることを考慮すると、サンプリング回数Ｓｃｎｔが下記の式（８）を満たすように、第１の検出処理期間中における駆動信号ＳＤの周波数を設定するのが好ましい。なお、Ｖｓは検出信号ＳＸの信号値であって、Ｖｎはノイズ値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 上式（８）において、Ｖｓに１０００を代入し、Ｖｎに５０を代入すると、“Ｓｃｎｔ≧２５”が得られる。すなわち、上記の例ではサンプリング回数が２５回以上となるよう第１の検出処理期間中における駆動信号ＳＤの周波数を設定するのが好ましい。
　上述のように振幅変調方式によればノイズを低減することが可能となるが、振幅変調方式と周波数変調方式とを組み合わせることにより、以下のように、更にノイズへの耐性を高めることができる。これに関し、周波数変調方式は従来より様々な分野で利用されており、周波数変調が施された信号（変調信号）を復調するための構成として例えば図２２に示すような構成が挙げられる。図２２に示す構成によれば、まず、帯域制限フィルタ５１によって、変調信号に含まれている周波数成分から所望の帯域内の周波数成分のみが抽出される。また、振幅制限器５２が設けられているので、変調信号に振幅方向のノイズがのっていても、振幅の変化分を無視して所望の周波数成分のみが抽出される。すなわち、帯域制限フィルタ５１からの出力の振幅が振幅制限器５２を介することによって一定となる。そして、振幅制限器５２からの出力を周波数－電圧変換回路５３に与えることによって復調信号が得られる。このようにして、ノイズへの強い耐性を有する復調信号を得ることができる。
　以上より、振幅変調方式と周波数変調方式とを組み合わせることによって、ノイズによる影響を効果的に取り除くことが可能となる。例えば、ノイズが大きいために振幅変調方式ではタッチの有無を判定することができない場合に、周波数変調方式によって周波数の変化が検出されたときには、タッチパネル１３０へのタッチが行われた旨の判断を行うことができ、周波数変調方式によって周波数の変化が検出されなかったときには、タッチパネル１３０へのタッチが行われていない旨の判断を行うことができる。以上のように、ノイズを受けやすい環境下においても誤検出を防止しつつ精度良くタッチ位置を検出することが可能となる。
＜５．２　第２の応用例＞
　次に、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理と周波数変調方式を用いたタッチ検出処理との組み合わせを検出値の分解レベルの向上に適用する例について説明する。図２３は、或る手袋を用いてタッチが行われた際に振幅変調方式を用いたタッチ検出処理によって得られた或る範囲内の検出値（第１の検出値）を模式的に示した図である。図２４は、或る導電性ペンを用いてタッチが行われた際に振幅変調方式を用いたタッチ検出処理によって得られた或る範囲内の検出値（第１の検出値）を模式的に示した図である。なお、図２３では符号６１を付した枠内に凡例を示しており、図２４では符号６２を付した枠内に凡例を示している。図２３および図２４より、低い検出値が得られる範囲（裾野範囲）が、導電性ペンを用いた場合よりも手袋を用いた場合の方が広いことが把握される。このようなことから、従来、図２３や図２４における裾野範囲の面積に基づいて認識対象物の識別が行われていた。しかしながら、図２５に示すように、手袋には様々な種類が存在する。このため、手袋の種類によっては、導電性ペンと手袋との識別が困難な場合もある。すなわち、上述した面積に基づく識別が行われた場合には、誤検出が発生するおそれがある。
　そこで、上述のような誤検出の発生を防止するために、例えば以下のようにして、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際の検出値（第２の検出値）の分解能を高めるようにすれば良い。まず、振幅変調方式を用いて、検出値（第１の検出値）を図２６に模式的に示すような２つの閾値６３，６４と比較する。これにより、指によるタッチが行われた旨の判断や導電性ペンまたは手袋によるタッチが行われた旨の判断が行われる。さらに、周波数変調方式を用いて、検出値（第２の検出値）を図２７に模式的に示すような４つの閾値７１～７４と比較する。そして、検出値が閾値７１よりも大きければ、高誘電性材料（ナイロン、木綿など）を用いた手袋によるタッチが行われた旨の判断を行い、検出値が閾値７１以下かつ閾値７２よりも大きければ、低誘電性材料（ゴム、ポリエチレンなど）を用いた手袋によるタッチが行われた旨の判断を行い、検出値が閾値７２以下かつ閾値７３よりも大きければ、高誘電性材料（チタン酸バリウムなど）を用いた導電性ペンによるタッチが行われた旨の判断を行い、検出値が閾値７３以下かつ閾値７４よりも大きければ、低誘電性材料（ポリアセタールなど）を用いた導電性ペンによるタッチが行われた旨の判断を行う。このようにして周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際の検出値の分解能を高めることにより、例えば手袋の材質を識別するなど認識対象物の識別をより細かく行うことが可能となる。また、例えば導電性ペンと手袋との識別が精度良く行われるので、誤検出の発生が防止される。
＜５．３　第３の応用例＞
　また、上述した第２の応用例と関連しているが、振幅変調方式と周波数変調方式とを組み合わせることにより、微弱信号に対する識別感度を高めることが可能となる。以下、どのようにして微弱信号に対する識別感度を高めることが可能となるのかを図２８を参照しつつ説明する。図２８は、振幅変調方式と周波数変調方式とを組み合わせたタッチ検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
　この例では、振幅変調方式によって信号変化（検出信号ＳＸの振幅の変化）が検出されると、まず、周波数変調方式を用いて検出信号ＳＸの周波数の変化の有無の判定が行われる（ステップＳ１００）。その結果、周波数の変化が検出された場合には、処理はステップＳ１１０に進む。一方、周波数の変化が検出されなかった場合には、タッチパネル１３０へのタッチは行われていない旨の判断が行われる（ステップＳ２００）。すなわち、振幅変調方式で信号変化（検出信号ＳＸの振幅の変化）が検出された場合に、周波数変調方式で信号変化（検出信号ＳＸの周波数の変化）が検出されなかった場合には、振幅変調方式での信号変化はノイズに起因するものであるとの判断が行われる。
　ステップＳ１１０では、振幅変調方式によって、検出値（第１の検出値）が予め定められた指検出閾値（指によるタッチが行われたか否かを判断するための閾値）よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が指検出閾値よりも大きければ、指によるタッチが行われた旨の判断が行われる（ステップＳ２１０）。一方、検出値が指検出閾値以下であれば、処理はステップＳ１２０に進む。
　ステップＳ１２０では、振幅変調方式によって、検出値が予め定められた導電性ペン検出閾値（導電性ペンによるタッチが行われたか否かを判断するための閾値）もしくは手袋検出閾値（手袋によるタッチが行われたか否かを判断するための閾値）よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が導電性ペン検出閾値もしくは手袋検出閾値よりも大きければ、導電性ペン検出閾値もしくは手袋によるタッチが行われた旨の判断が行われる（ステップＳ２２０）。一方、検出値がそれらの閾値以下であれば、処理はステップＳ１３０に進む。このようにして処理がステップＳ１３０に進むときには、微弱信号が検出されたこととなる。
　ステップＳ１３０では、周波数変調方式によって、検出値（第２の検出値）が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が第１の閾値よりも大きければ、第１の閾値に対応する処理が行われる（ステップＳ２３０）。一方、検出値が第１の閾値以下であれば、処理はステップＳ１４０に進む。
　ステップＳ１４０では、周波数変調方式によって、検出値が予め定められた第２の閾値よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が第２の閾値よりも大きければ、第２の閾値に対応する処理が行われる（ステップＳ２４０）。一方、検出値が第２の閾値以下であれば、処理はステップＳ１５０に進む。
　ステップＳ１５０では、周波数変調方式によって、検出値が予め定められた第３の閾値よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が第３の閾値よりも大きければ、第３の閾値に対応する処理が行われる（ステップＳ２５０）。一方、検出値が第３の閾値以下であれば、処理はステップＳ１６０に進む。
　ステップＳ１６０では、周波数変調方式によって、検出値が予め定められた第４の閾値よりも大きいか否かの判定が行われる。その結果、検出値が第４の閾値よりも大きければ、第４の閾値に対応する処理が行われる（ステップＳ２６０）。一方、検出値が第４の閾値以下であれば、タッチパネル１３０へのタッチは行われていない旨の判断が行われる（ステップＳ２７０）。
　上述の処理に関し、第１～第４の閾値の大小関係は、「第１の閾値＞第２の閾値＞第３の閾値＞第４の閾値」を満たすように定められる。また、例えば、第１～第４の閾値はそれぞれ図２７に示した閾値７１～７４に相当するように定められる。なお、ここでは、周波数変調方式において４つの閾値が用いられる例を示したが、閾値の数については特に限定されない。
　ところで、ステップＳ２３０～ステップＳ２６０で行われる処理については、各閾値に対応する認識対象物に応じて適宜に定めることができる。考えられる処理としては、例えば、サンプリング回数の増加，駆動電圧の高電圧化，センサゲインの変更，モードの切り替えなどが挙げられる。
　以上のように、上記ステップＳ１３０～Ｓ１６０では、微弱信号に対して、その検出値（第２の検出値）を所定の閾値と比較する処理が行われる。これにより、微弱信号に対する識別感度を高めて、ユーザーの使用方法（タッチパネル１３０の操作手段）に応じた処理を行うことが可能となる。例えば、駆動電圧の高電圧化やセンサゲインの変更を行うことによりタッチパネル１３０の感度を最適化することやサンプリング回数を変更することによりノイズへの耐性を高めることが可能となる。また、ユーザーによるタッチパネル１３０の現時点における操作手段に応じて、システム側において使用用途等を考慮した最適なモードへの切り替え（例えば、指モードから手袋モードへの切り替え）を行うことが可能となる。
＜５．４　まとめ＞
　上述したように、第１の応用例によれば、ノイズを受けやすい環境下においても誤検出を防止しつつ精度良くタッチ位置を検出することが可能となる。また、第２の応用例によれば、認識対象物の識別をより細かく行うことが可能となる。さらに、第３の応用例によれば、微弱信号に対する識別感度を高めることが可能となる。以上より、本実施形態によれば、ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置が実現される。
＜６．その他＞
　タッチパネルの構造には「インセル型」，「セミインセル型」，「オンセル型」，「アウトセル型」などがあるが、振幅変調方式および周波数変調方式の双方を用いてタッチ検出処理を行うことができるのであれば、本発明は、いずれの構造を有するタッチパネルにも適用することができる。これに関し、上記においては、アウトセル型であって自己容量方式および相互容量方式の双方の方式を用いることのできる構造を例に挙げて説明したが（図１３参照）、以下に、近年の主流な構造であるインセル型（フルインセル型）の概略について説明する。
　図２９は、インセル型（フルインセル型）のタッチパネルの構造について説明するための図である。液晶パネル２４０（図１参照）は、互いに対向する２枚のガラス基板であるＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とによって構成されている。それら２枚のガラス基板のうちのＴＦＴアレイ基板２４４上に、タッチ検出のための構成要素が設けられている。図２９に示すように、ＴＦＴアレイ基板２４４上には、タッチ検出のための構成要素として、共通電極３４（図１も参照）と共通電極用配線２４６とＴＤＤＩ（Ｔｏｕｃｈ　ａｎｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるＩＣ２４５とが設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板２４４上には、共通電極３４と共通電極用配線２４６とを接続するためのコンタクト部２４７が設けられている。ＩＣ２４５の内部には、所定数のＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ）が含まれている。共通電極３４は、図２９に示すように、複数行×複数列の矩形状のパッドに分割されている。１つのパッドが、位置を検出する最小の単位となっている。以上のような構成により、共通電極３４は、画像表示に寄与するとともにタッチ検出にも寄与する。なお、図２９に示した構造が採用されている場合には、自己容量方式を用いたタッチ検出が行われる。
　以上のような構成において、タッチ検出は、ＩＣ２４５内のＡＦＥの数に応じて、列毎にあるいは行毎にあるいは一括で行われる。図２９に示す例では共通電極３４は４８個（縦８個×横６個）のパッドに分割されているが、仮にＩＣ２４５内に４８個のＡＦＥが設けられていれば、全てのパッドを一括で駆動することができる。また、仮にＩＣ２４５内に１６個のＡＦＥ８０１～８１６が設けられていれば、ＡＦＥ８０１～８１６と共通電極用配線２４６との接続関係を例えば次のように制御することにより、列毎にパッドを駆動することができる。或る所定期間には、図３０に示すように、ＡＦＥ８０１～８０８を３列目に配設された共通電極用配線２４６に接続するとともにＡＦＥ８０９～８１６を４列目に配設された共通電極用配線２４６に接続する。次の所定期間には、ＡＦＥ８０１～８０８を２列目に配設された共通電極用配線２４６に接続するとともにＡＦＥ８０９～８１６を５列目に配設された共通電極用配線２４６に接続する。さらに次の所定期間には、ＡＦＥ８０１～８０８を１列目に配設された共通電極用配線２４６に接続するとともにＡＦＥ８０９～８１６を６列目に配設された共通電極用配線２４６に接続する。同様に、所定期間毎に各ＡＦＥの接続先の行を切り替えることにより、行毎にパッドを駆動することもできる。
　タッチパネルの構造に以上のようなインセル型を採用することによって、装置全体の薄型化・軽量化や低消費電力化を実現することが可能となる。
＜７．付記＞
　ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置等の構成として、以下に記す構成が考えられる。
（付記１）
　タッチセンサを備えた位置検出装置であって、
　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動部と、
　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出部と
を備え、
　前記位置検出部は、
　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理部と、
　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理部と
を含み、
　前記第１の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられることを特徴とする、位置検出装置。
（付記２）
　前記センサ駆動部は、
　　前記第１の検出処理期間には、比較的高い周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与え、
　　前記第２の検出処理期間には、比較的低い周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与えることを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
（付記３）
　前記第２の検出処理部は、
　　前記検出信号に含まれる周波数成分のうちの所定の周波数成分のみを抽出する帯域制限部と、
　　前記帯域制限部からの出力の振幅を一定にするための振幅制限部と
を有し、
　　前記振幅制限部からの出力に基づいて得られる復調信号に基づいて前記タッチ検出処理を行うことを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
（付記４）
　前記センサ駆動部は、前記第１の検出処理期間には、１００ｋＨｚ以上の周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与えることを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
（付記５）
　前記検出信号の信号値をＶｓとし、ノイズ値をＶｎとしたとき、サンプリング回数Ｓｃｎｔが下記の式（８）を満たすように、前記第１の検出処理期間における前記駆動信号の周波数が設定されていることを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
（付記６）
　前記第１の検出処理部は、前記タッチセンサに対するタッチが行われた時の前記検出信号の振幅と前記タッチセンサに対するタッチが行われていない時の前記検出信号の振幅との差から得られる第１の検出値に基づいて前記タッチ検出処理を行い、
　前記第２の検出処理部は、前記タッチセンサに対するタッチが行われた時の前記検出信号の周波数と前記タッチセンサに対するタッチが行われていない時の前記検出信号の周波数との差から得られる第２の検出値に基づいて前記タッチ検出処理を行うことを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
（付記７）
　前記第２の検出処理部は、前記第２の検出値を複数種類の認識対象物にそれぞれ対応する複数の閾値と比較することを特徴とする、付記６に記載の位置検出装置。
（付記８）
　前記第１の検出処理部は、前記第２の検出処理部によって前記第２の検出値と前記複数の閾値との比較が行われる前に、少なくとも、前記第１の検出値を前記タッチセンサに対して指によるタッチが行われたか否かを判定するための閾値と比較することを特徴とする、付記７に記載の位置検出装置。
（付記９）
　前記位置検出部は、前記第１の検出処理部によって前記タッチセンサに対するタッチが行われた旨の判定がなされた場合であっても、前記第２の検出処理部によって前記タッチセンサに対するタッチが行われていない旨の判定がなされた場合には、前記タッチセンサに対するタッチが行われていない旨の判定を行うことを特徴とする、付記１に記載の位置検出装置。
（付記１０）
　画像を表示する表示パネルを有する表示装置と付記１に記載の位置検出装置とが一体化して構成されていることを特徴とする、電子機器。
（付記１１）
　前記センサ駆動部は、前記表示パネルの駆動とは非同期で前記タッチセンサを駆動することを特徴とする、付記１０に記載の電子機器。
（付記１２）
　前記表示装置は、前記表示パネルの駆動タイミングを示す同期信号を前記位置検出装置に与え、
　前記センサ駆動部は、前記同期信号に基づき、前記表示パネルが駆動されていない期間に前記タッチセンサを駆動することを特徴とする、付記１０に記載の電子機器。
（付記１３）
　タッチセンサを用いた位置検出方法であって、
　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動ステップと、
　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出ステップと
を含み、
　前記位置検出ステップは、
　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理ステップと、
　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理ステップと
を含み、
　前記第１の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられることを特徴とする、位置検出方法。
　以上のような付記１から付記１３に記載の構成によれば、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理と周波数変調方式を用いたタッチ検出処理とが行われる。従って、タッチ検出処理の結果として２種類の検出結果（振幅変調方式に基づく検出結果および周波数変調方式に基づく検出結果）が得られる。そして、それら２種類の検出結果に基づいて各位置におけるタッチの有無の判断やタッチ位置の特定を行うことが可能となる。ここで、振幅変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際にタッチセンサの高速駆動を行うことによって、サンプリング回数を多くしてノイズを低減することができる。また、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に検出信号の振幅方向に生じたノイズを除去することができるので、ノイズへの耐性を高めることもできる。さらに、周波数変調方式を用いたタッチ検出処理が行われる際に検出値を多数の閾値と比較することによって、識別感度を高めることができる。以上より、ノイズに強くかつ良好な感度を有する位置検出装置、位置検出方法が実現される。
＜８．優先権主張に関して＞
　本願は、２０１７年６月２１日に出願された「位置検出装置およびそれを備えた電子機器、ならびに位置検出方法」という名称の日本出願２０１７－１２０９９３号に基づく優先権を主張する出願であり、この日本出願の内容は、引用することによって本願の中に含まれる。
　１…電子機器
　１０…位置検出装置
　２０…液晶表示装置
　１００…タッチパネルコントローラ
　１１０…タッチパネル駆動部
　１２０…タッチ感知部
　１２１…第１の検出処理部
　１２２…第２の検出処理部
　１３０…タッチパネル（タッチセンサ）
　２００…表示コントローラ
　２４０…液晶パネル
　ＳＤ…駆動信号
　ＳＸ…検出信号
　Ｔａ…液晶パネルを駆動するための期間
　Ｔｂ…タッチパネルを駆動するための期間

Claims (13)

  1. 　タッチセンサを備えた位置検出装置であって、
    　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動部と、
    　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出部と
    を備え、
    　前記位置検出部は、
    　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理部と、
    　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理部と
    を含み、
    　前記第１の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理部によって前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられることを特徴とする、位置検出装置。
  2. 　前記センサ駆動部は、
    　　前記第１の検出処理期間には、比較的高い周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与え、
    　　前記第２の検出処理期間には、比較的低い周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与えることを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 　前記第２の検出処理部は、
    　　前記検出信号に含まれる周波数成分のうちの所定の周波数成分のみを抽出する帯域制限部と、
    　　前記帯域制限部からの出力の振幅を一定にするための振幅制限部と
    を有し、
    　　前記振幅制限部からの出力に基づいて得られる復調信号に基づいて前記タッチ検出処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
  4. 　前記センサ駆動部は、前記第１の検出処理期間には、１００ｋＨｚ以上の周波数の前記駆動信号を前記タッチセンサに与えることを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
  5. 　前記検出信号の信号値をＶｓとし、ノイズ値をＶｎとしたとき、サンプリング回数Ｓｃｎｔが下記の式（８）を満たすように、前記第１の検出処理期間における前記駆動信号の周波数が設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  6. 　前記第１の検出処理部は、前記タッチセンサに対するタッチが行われた時の前記検出信号の振幅と前記タッチセンサに対するタッチが行われていない時の前記検出信号の振幅との差から得られる第１の検出値に基づいて前記タッチ検出処理を行い、
    　前記第２の検出処理部は、前記タッチセンサに対するタッチが行われた時の前記検出信号の周波数と前記タッチセンサに対するタッチが行われていない時の前記検出信号の周波数との差から得られる第２の検出値に基づいて前記タッチ検出処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
  7. 　前記第２の検出処理部は、前記第２の検出値を複数種類の認識対象物にそれぞれ対応する複数の閾値と比較することを特徴とする、請求項６に記載の位置検出装置。
  8. 　前記第１の検出処理部は、前記第２の検出処理部によって前記第２の検出値と前記複数の閾値との比較が行われる前に、少なくとも、前記第１の検出値を前記タッチセンサに対して指によるタッチが行われたか否かを判定するための閾値と比較することを特徴とする、請求項７に記載の位置検出装置。
  9. 　前記位置検出部は、前記第１の検出処理部によって前記タッチセンサに対するタッチが行われた旨の判定がなされた場合であっても、前記第２の検出処理部によって前記タッチセンサに対するタッチが行われていない旨の判定がなされた場合には、前記タッチセンサに対するタッチが行われていない旨の判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
  10. 　画像を表示する表示パネルを有する表示装置と請求項１に記載の位置検出装置とが一体化して構成されていることを特徴とする、電子機器。
  11. 　前記センサ駆動部は、前記表示パネルの駆動とは非同期で前記タッチセンサを駆動することを特徴とする、請求項１０に記載の電子機器。
  12. 　前記表示装置は、前記表示パネルの駆動タイミングを示す同期信号を前記位置検出装置に与え、
    　前記センサ駆動部は、前記同期信号に基づき、前記表示パネルが駆動されていない期間に前記タッチセンサを駆動することを特徴とする、請求項１０に記載の電子機器。
  13. 　タッチセンサを用いた位置検出方法であって、
    　前記タッチセンサに正弦波の駆動信号を与えることによって前記タッチセンサを駆動するセンサ駆動ステップと、
    　前記タッチセンサから前記駆動信号に応じて得られる検出信号に基づいて、前記タッチセンサに対するタッチが行われた位置を検出する位置検出ステップと
    を含み、
    　前記位置検出ステップは、
    　　前記タッチセンサに対するタッチの有無を判定する処理を含むタッチ検出処理を前記検出信号に基づいて振幅変調方式を用いて行う第１の検出処理ステップと、
    　前記タッチ検出処理を前記検出信号に基づいて周波数変調方式を用いて行う第２の検出処理ステップと
    を含み、
    　前記第１の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第１の検出処理期間と前記第２の検出処理ステップで前記タッチ検出処理が行われる第２の検出処理期間とが設けられることを特徴とする、位置検出方法。
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