(57)【要約】【課題】静電容量を検出する座標入力装置において、微小入力容量を高信号ノイズ比で検出可能な容量検出回路を実現する。【解決手段】容量センサ電極と、容量センサ電極にかかわる容量を検出するため、容量センサ電極に一定電位を印加するためのスイッチ素子ＳＡと、容量センサ電極に蓄積された電荷を転送するためのスイッチ素子ＳＢと、容量センサ電極からスイッチ素子ＳＢを介して転送される電荷を検出するための積分回路で構成され、一定電位を供給する電圧源は、スイッチ素子ＳＡを介して容量センサ電極に接続され、また容量センサ電極はスイッチ素子ＳＢを介して積分回路の入力端子にされる容量検出回路において、容量検出回路の積分回路の入力端子は、積分回路の基準レベルに短絡するためのスイッチ素子ＳＣと調整容量Ｃａが接続され、調整容量Ｃａのもう一方の端子には調整用信号ＡＤＪが印加される。【選択図】図１
2010250522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量を検出するための容量センサ電極と、前記容量センサ電極に一定電位を印加するための第１スイッチ素子と、前記容量センサ電極に蓄積された電荷を転送するための第２スイッチ素子と、前記容量センサ電極から前記第２スイッチ素子を介して転送される電荷を検出するための積分回路と、を備え、前記一定電位を供給する電圧源は前記第１スイッチ素子を介して前記容量センサ電極に接続され、前記容量センサ電極は前記第２スイッチ素子を介して前記積分回路の入力端子に接続される静電容量結合方式の座標入力装置において、
前記積分回路の入力端子には、前記積分回路の基準レベルに短絡するための第３スイッチ素子と調整容量が接続され、前記調整容量のもう一方の端子に調整用信号が印加されること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の座標入力装置において、
第１手順で、前記第１スイッチ素子、第２スイッチ素子、および前記３スイッチ素子をオフ状態として、前記積分回路の出力信号をリセットし、
第２手順で、前記第１スイッチ素子をオン状態として、前記容量センサ電極にかかわる容量に前記一定電位を印加し、
第３手順で、前記第１スイッチ素子をオフ状態として、前記第２スイッチ素子をオン状態とすることで、前記容量センサ電極にかかわる容量に蓄積された電荷を前記積分回路に転送し、
第４手順で、前記第２スイッチ素子をオフ状態として、前記調整用信号を調整電圧だけ変化させ、
第５手順で、前記第３スイッチ素子をオン状態として、前記調整用信号を前記変化前の電位にリセットし、
第６手順で、前記第３スイッチ素子をオフ状態にし、
前記第１から第６までの手順を前記容量センサ電極にかかわる容量検出周期とすること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の座標入力装置において、
前記容量センサ電極に対して入力動作がない状態における前記容量検出回路の出力信号が小さくなるように、前記調整電圧を設定すること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
請求項２に記載の座標入力装置において、
前記容量検出周期をｎ回（但し、ｎは２以上の整数）繰り返すことで、前記容量センサ電極にかかわる容量を検出する場合に、
前記容量検出周期の初回は、前記第１手順で前記積分回路の出力信号リセット動作を行い、前記容量検出周期の２回目以降は、前記第１手順で前記積分回路の出力信号リセット動作を停止すること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
請求項２に記載の座標入力装置を備える表示装置において、
表示制御部から出力される表示制御信号により映像を表示する表示部を備え、
前記座標入力装置は、
前記容量センサ電極を水平方向に複数並べたＸ電極と、前記容量センサ電極を垂直方向に複数並べたＹ電極とが、絶縁層を介して交差されて配置された座標入力部と、
前記Ｘ電極と前記Ｙ電極にかかわる容量を夫々検出するための複数の容量検出回路と、
前記容量検出回路を制御する制御信号を生成する入力座標検出制御部と、を備え、
前記座標入力部を透明とすることで、前記座標入力部と前記表示部を重ね、表示領域上におけるタッチ位置座標を容量検出にて検知すること
を特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の表示装置において、
前記表示装置の表示用電極の電位変化のタイミングが、前記容量検出周期の前記第５手順の期間内になるように、前記容量検出回路の制御信号を生成すること
を特徴とする表示装置。
【請求項７】
走査センサ電極と、前記走査センサ電極と絶縁層を介して交差するように配置される検出センサ電極と、前記走査センサ電極に一定電位を印加するための第１スイッチ素子と前記走査センサ電極の電位をリセットするための第２スイッチ素子とを有する走査用回路と、前記検出センサ電極に流れる電荷を検出するための積分回路からなる検出用回路と、を備える静電容量結合方式の座標入力装置において、
前記検出用回路の前記積分回路の入力端子には、前記積分回路の基準レベルに短絡するための第３スイッチ素子と調整容量が接続され、前記調整容量のもう一方の端子には調整用信号が印加されること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項８】
請求項７に記載の座標入力装置において、
第１手順で、前記第１スイッチ素子と第３スイッチ素子をオフ状態として、前記第２スイッチ素子をオン状態として前記走査センサ電極の電位をリセットすると共に、前記積分回路の出力信号をリセットし、
第２手順で、前記第２スイッチ素子をオフ状態とし、前記第１スイッチ素子をオン状態として、前記走査センサ電極にかかわる容量に前記一定電位を印加し、この際に前記走査センサ電極と前記検出センサ電極との交差部付近の容量を介して流れる電流を前記積分回路が検出し、
第３手順で、前記第１スイッチ素子をオフ状態として、次に前記調整用信号を調整電圧だけ変化させ、
第４手順で、前記第３スイッチ素子をオン状態として、前記調整用信号を前記変化前の電位にリセットし、また、前記第２スイッチ素子をオン状態として、前記走査センサ電極をリセットし、
第５手順で、前記第２スイッチ素子と前記第３スイッチ素子をオフ状態にし、
前記第１手順から第５手順までを前記容量検出回路が容量を検出する容量検出周期とすること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項９】
請求項７に記載の座標入力装置において、
前記走査センサ電極と前記検出センサ電極からなる入力容量検出部に対して入力動作がない状態における前記検出用回路の出力信号が小さくなるように、前記調整電圧を設定すること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の座標入力装置において、
前記容量検出周期をｎ回（但し、ｎは２以上の整数）繰り返すことで、前記入力容量検出部に入力された入力容量を検出する場合に、
前記容量検出周期の初回は、前記第１手順で前記積分回路の出力信号と前記走査センサ電極のリセット動作を行い、前記容量検出周期の２回目以降は、前記第１手順で前記積分回路の出力信号と前記走査センサ電極のリセット動作を停止すること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の座標入力装置を備える表示装置において、
表示制御部から出力される表示制御信号により映像を表示する表示部を備え、
前記座標入力装置は、
前記検出センサ電極を水平方向に複数並べたＸ電極と、前記走査センサ電極を垂直方向に複数並べたＹ電極とが、絶縁層を介して交差されて配置された座標入力部と、
前記Ｘ電極に接続される複数の前記検出用回路と、
前記Ｙ電極に接続される複数の前記走査用回路と、
前記検出用回路と前記走査用回路とを制御する制御信号を生成する入力座標検出制御部と、を備え、
前記座標入力部を透明とすることで、前記座標入力部と前記表示部を重ね、表示領域上におけるタッチ位置座標を容量検出にて検知すること
を特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の表示装置において、
前記表示装置の表示用電極の変化タイミングが、前記容量検出周期の前記第４手順から前記第５手順にかけて前記第３スイッチ素子がオン状態である期間内で収まるように、前記容量検出回路の制御信号を生成すること
を特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１の座標入力装置において、
前記調整容量に代えて調整用電流源が接続され、前記調整容量のもう一方の端子に調整用信号を印加することに代えて前記調整用電流源により調整電流を流すこと
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の座標入力装置において
第１手順で、前記第１スイッチ素子、第２スイッチ素子、および前記３スイッチ素子をオフ状態として、前記積分回路の出力信号をリセットし、また前記調整用電流源は出力電流が零となるように制御され、
第２手順で、前記第１スイッチ素子をオン状態として、前記容量センサ電極にかかわる容量に前記一定電位を印加し、
第３手順で、前記第１スイッチ素子をオフ状態として、前記第２スイッチ素子をオン状態とすることで、前記容量センサ電極にかかわる容量に蓄積された電荷を前記積分回路に転送し、
第４手順で、前記第２スイッチ素子をオフ状態として、前記調整用電流源から調整電流をある一定期間出力させ、
第５手順で、前記第３スイッチ素子をオン状態として、
第６手順で、前記第３スイッチ素子をオフ状態にし、
前記第１から第６までの手順を前記容量センサ電極にかかわる容量検出周期とすること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の座標入力装置において、
前記容量センサ電極に対して入力動作がない状態における前記容量検出回路の出力信号が小さくなるように、前記調整電流を設定すること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１６】
請求項７の座標入力装置において、
前記調整容量に代えて調整用電流源が接続され、前記調整容量のもう一方の端子に調整用信号を印加することに代えて前記調整用電流源により調整電流を流すこと
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の座標入力装置において、
第１手順で、前記第１スイッチ素子と第３スイッチ素子をオフ状態として、前記第２スイッチ素子をオン状態として前記走査センサ電極の電位をリセットすると共に、前記積分回路の出力信号をリセットし、
第２手順で、前記第２スイッチ素子をオフ状態とし、前記第１スイッチ素子をオン状態として、前記走査センサ電極にかかわる容量に前記一定電位を印加し、この際に前記走査センサ電極と前記検出センサ電極との交差部付近の容量を介して流れる電流を前記積分回路が検出し、
第３手順で、前記第１スイッチ素子をオフ状態として、次に前記調整用電流源から調整電流をある一定期間出力させ、
第４手順で、前記第３スイッチ素子をオン状態として、前記調整用信号を前記変化前の電位にリセットし、また、前記第２スイッチ素子をオン状態として、前記走査センサ電極をリセットし、
第５手順で、前記第２スイッチ素子と前記第３スイッチ素子をオフ状態にし、
前記第１手順から第５手順までを前記容量検出回路が容量を検出する容量検出周期とすること
を特徴とする座標入力装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の座標入力装置において、
前記容量センサ電極に対して入力動作がない状態における前記容量検出回路の出力信号が小さくなるように、前記調整電流を設定すること
を特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面へ座標を入力する座標入力装置、およびそれを備える表示装置に関し、特に静電容量結合方式の座標入力装置における座標検出精度の高精度化に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面に使用者の指などを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する画面入力機能をもつ入力装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチによる入力装置として、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式、などが知られている。
【０００３】
これらの方式のなかで、最近では静電容量結合方式のタッチパネルが注目されている。モバイル用電子機器の表示装置に表示するボタンやスライダーなどを用いて、タッチにより入力装置に入力を行う場合、表示装置の前面に入力装置を配置する必要がある。この場合には、表示装置の表示輝度低下を少なくして表示画質を維持しつつ、入力機能を組み込むことが必要となる。ここで、一般的に抵抗膜式や光センサ方式では透過率が８０％程度と低いのに対し、静電容量結合方式は約９０％と透過率が高い。そのため、表示画質を低下させない点で有利となる。また、抵抗膜式は抵抗膜の機械的な接触によりタッチ位置を検知する。そのため、タッチ（機械的接触）回数が増えて抵抗膜が劣化または破損すると、検出誤差が大きくなることや検出不能となる問題がある。一方、静電容量結合方式では、検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触はなく、耐久性の点からも有利となる。
【０００４】
静電容量結合方式における容量検出回路としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。この開示された方式では、容量を検出するためのセンサ電極容量に、一定電圧で電荷を充電させ、その電荷量を後段の積分回路で検出する。その積分回路で用いるオペアンプのオフセットをキャンセルする為に、スイッチ制御によりセンサ電極容量からの充電時の積分電圧と、放電時の積分電圧を交互に測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７２３５９８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示した静電容量の検出方式の課題を、図１７から図１８を用いて説明する。図１７は従来の静電容量の検出回路ＤＣＫＴを簡潔に示した図である。従来の検出回路ＤＣＫＴは、容量検出用のセンサ電極（容量）Ｃｓへ一定電圧ＶＤＤを充電する為のスイッチＳＡと、センサ電極容量Ｃｓに充電された電荷を積分回路へ転送する為のスイッチＳＢ、および積分容量Ｃｉと積分値をリセットするためのスイッチＳＲ、およびオペアンプとで構成される積分回路からなる。端子ｖｉは、検出回路ＤＣＫＴとセンサ電極容量Ｃｓとを接続する入力端子で、端子ｖｏは検出回路ＤＣＫＴの出力電圧端子である。
【０００７】
図１８は、センサ電極容量Ｃｓの充放電１回で得られる積分電圧を、容量検出の出力信号とする場合の波形図である。図１８（ａ）は、図１７において入力端子ｖｉにセンサ電極容量Ｃｓだけが接続されている場合の波形図であり、図１８（ｂ）は、センサ電極容量Ｃｓにタッチが発生し、新たに入力容量Ｃｆが加わった場合の波形図である。検出周期Ｔｄｅｃ＿ｒにおいて、期間ｔａ＿ｒは、積分容量Ｃｉのリセット期間であり、スイッチＳＲがオン状態となることで積分容量Ｃｉに蓄積された積分電圧がリセットされる。次に、期間ｔｂ＿ｒにおいて、スイッチＳＡのみオン状態とすることで、センサ電極容量Ｃｓおよび入力容量Ｃｆに一定電圧ＶＤＤを充電する。最後に期間ｔｃ＿ｒにおいて、スイッチＳＡをオフとしスイッチＳＢをオンとすることで、ＣｓおよびＣｆに充電された電荷を積分回路に転送する。ここで、図１８（ａ）のようにセンサ電極容量Ｃｓのみの場合、積分電圧は−ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉとなり、図１８（ｂ）のように入力容量Ｃｆがある場合、積分電圧は−ＶＤＤ・（Ｃｓ＋Ｃｆ）／Ｃｉとなる。座標入力装置では、これらの積分電圧値（出力信号）をＡＤ変換によりデジタル化した後、入力が無い場合のデジタル信号と入力がある場合のデジタル信号との差分を入力信号として検出し、タッチ座標を計算する。
【０００８】
ここで、指などの静電容量による入力容量Ｃｆは数ｐＦ以下と小さいのに対し、センサ電極容量Ｃｓは入力画面のサイズ等にもよるが数十ｐＦと大きい。そのため、ＡＤ変換前に積分回路の出力電圧をアンプにより増幅させようとしてもセンサ電極容量Ｃｓによる積分値がオフセットとしてあるため、充分な増幅をえることが出来ず、ＡＤ変換後の入力信号のダイナミックレンジが狭くなり、精度よく入力座標を検出することが出来ないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、静電容量を検出する座標入力装置において、微小入力容量を高信号ノイズ比で検出可能な容量検出回路を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決を実現するため本発明では、静電容量を検出するための容量センサ電極と、前記容量センサ電極にかかわる容量を検出するため、前記容量センサ電極に一定電位を印加するための第１スイッチ素子と、前記容量センサ電極に蓄積された電荷を転送するための第２スイッチ素子と、前記容量センサ電極から前記第２スイッチ素子を介して転送される電荷を検出するための積分回路で構成され、前記一定電位を供給する電圧源は前記第１スイッチ素子を介して前記容量センサ電極に接続され、また前記容量センサ電極は前記第２スイッチ素子を介して前記積分回路の入力端子にされる容量検出回路において、前記容量検出回路の前記積分回路の入力端子には、前記積分回路の基準レベルに短絡するための第３スイッチ素子と調整容量が接続され、前記調整容量のもう一方の端子には調整用信号が印加される容量検出回路を用いる。この容量検出回路を動作させる手順として、第１に、前記第１スイッチ素子、第２スイッチ素子、および前記３スイッチ素子をオフ状態として、前記積分回路の出力信号をリセットし、第２に、前記第１スイッチ素子をオン状態として、前記容量センサ電極にかかわる容量に前記一定電位を印加し、第３に、前記第１スイッチ素子をオフ状態として、前記第２スイッチ素子をオン状態とすることで、前記容量センサ電極にかかわる容量に蓄積された電荷を前記積分回路に転送し、第４に、前記第２スイッチ素子をオフ状態として、前記調整用信号を調整電圧だけ変化させ、第５に、前記第３スイッチ素子をオン状態として、前記調整用信号を前記変化前の電位にリセットし、第６に、前記第３スイッチ素子をオフ状態にし、前記第１から第６までの手順を前記容量センサ電極にかかわる容量検出周期として動作させる。ここで、前記容量センサ電極に対して入力動作がない状態で、前記第１から第３手順で得られる前記積分回路の出力電圧と、前記第４手順で、前記調整容量に充電するために流れる電流を前記積分回路が検知することで生じる前記積分回路の出力電圧の変化量がほぼ等しく、その結果、前記容量センサ電極に対して入力動作がない状態における前記容量検出回路の出力信号がほぼ零になるように、前記調整容量と前記調整電圧を設定することで、タッチにより増加する入力容量だけを出力信号として検出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タッチにより増加する入力容量だけを出力信号として検出できるため、検出可能な入力容量のダイナミックレンジが広くなり、検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明第１の実施例における容量検出回路の回路図
【図２】本発明第１の実施例における充放電１回での容量検出回路の電圧波形図
【図３】本発明第１の実施例における充放電２回での容量検出回路の電圧波形図
【図４】本発明第１の実施例における座標入力装置、およびそれを用いた表示装置のシステムブロック図
【図５】本発明第１の実施例における座標入力装置の容量検出シーケンス
【図６】本発明第１の実施例における座標入力装置のデジタル出力信号
【図７】本発明第１の実施例における座標入力装置の容量検出タイミングチャート
【図８】本発明第２の実施例における容量検出回路の回路図
【図９】本発明第２の実施例における充放電１回での容量検出回路の電圧波形図
【図１０】本発明第２の実施例における充放電２回での容量検出回路の電圧波形図
【図１１】本発明第２の実施例における座標入力装置、およびそれを用いた表示装置のシステムブロック図
【図１２】本発明第２の実施例における座標入力装置の容量検出シーケンス
【図１３】本発明第２の実施例における座標入力装置のデジタル出力信号
【図１４】本発明第２の実施例における座標入力装置の容量検出タイミングチャート
【図１５】本発明第３の実施例における容量検出回路の回路図
【図１６】本発明第３の実施例における充放電１回での容量検出回路の電圧波形図
【図１７】従来技術における容量検出回路の回路図
【図１８】従来技術における充放電１回での容量検出回路の電圧波形図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明第１の実施例における座標入力装置で使用する容量検出回路について、図１から３を用いて説明する。図１は、本発明第１の実施例における容量検出回路の回路図である。容量検出回路ＤＣＫＴは、入力端子ｖｉに接続されたセンサ電極容量Ｃｓ、およびセンサ電極にタッチすることで増加する入力容量Ｃｆを検出するための回路である。
【００１５】
容量検出回路ＤＣＫＴは、一定電圧ＶＤＤをセンサ電極容量Ｃｓへ充電するためのスイッチＳＡ、充電した電荷を転送する為のスイッチＳＢ、リセット用のスイッチＳＲ付きの積分回路、センサ電極容量Ｃｓの積分電圧値（以下、電極オフセット電圧と呼ぶ）を調整して出力信号ｖｏから除くための調整容量Ｃａからなる。積分回路は、積分容量Ｃｉとオペアンプから構成される。また、調整容量Ｃａの一方の端子は、調整用信号ＡＤＪが印加される。
【００１６】
図２は、本発明第１の実施例の容量検出回路ＤＣＫＴの動作を説明するための電圧波形図である。図２（ａ）は、入力がセンサ電極容量Ｃｓだけの場合であり、図２（ｂ）は入力容量Ｃｆがタッチにより発生した場合を示す。図２は、入力端子ｖｉに接続される容量に１回充放電を行うことで、容量を検出するタイミングチャートである。この場合には、高速で容量を検出することができるため、後段のデジタルフィルタを増やしたり、また入力装置の反応時間（座標検出時間）を早くしたりする事ができる。１回の充放電周期であるＴｄｅｃ＿ｒにおいて、期間ｔａ＿ｒではリセット用のスイッチＳＲをオン状態として積分容量Ｃｉの積分電圧をリセットする。次に、期間ｔｂ＿ｒではスイッチＳＡをオン状態とすることで、入力端子ｖｉに接続される容量に一定電圧ＶＤＤを印加して充電する。つぎの期間ｔｃ＿ｒでは、スイッチＳＡがオフの状態でスイッチＳＢをオン状態とすることで、入力端子ｖｉに接続されている容量に充電された電荷を、積分回路に転送する。よって、期間ｔｃ＿ｒにおいて、センサ電極容量Ｃｓだけの場合には図２（ａ）に示すように積分電圧が−ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉとなり、タッチにより入力容量Ｃｆが増加した図２（ｂ）の場合には積分電圧が−ＶＤＤ・（Ｃｓ＋Ｃｆ）／Ｃｉとなる。次の期間ｔｄ＿ｒで、センサ電極容量Ｃｓによる電極オフセット電圧を調整する。まず、調整用信号ＡＤＪをＧＮＤから−Ｖａｄｊとすることで、調整容量Ｃａに電荷を充電する。このとき調整容量Ｃａには電荷Ｃａ＊Ｖａｄｊが充電されるため、積分回路の出力はＶａｄｊ・Ｃａ／Ｃｉだけ増加する。ここで、図２（ａ）におけるセンサ電極容量Ｃｓの電極オフセット電圧ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉと、調整容量Ｃａへの充電による調整量Ｖａｄｊ・Ｃａ／Ｃｉとが等しくなるように調整電圧ＶａｄｊおよびＣａを設定すれば、センサ電極容量による電極オフセット電圧を出力電圧ｖｏから除く事が可能となる。その後、期間ｔｄ＿ｒ内に、スイッチＳＣをオン状態とする。スイッチＳＣをオン状態として接地（ＧＮＤ）と導通しても、オペアンプの負端子は仮想接地であるため電流は流れず、積分電圧は変化しない。ここで、スイッチＳＣのオン抵抗は充分低いこととする。この状態で調整容量Ｃａの電荷を放電するために調整用信号ＡＤＪをＧＮＤへ戻す。このとき発生する調整容量Ｃａからの放電電流は、スイッチＳＣのオン抵抗が充分低いため積分回路へは流れずに、スイッチＳＣを介してＧＮＤへと放電する。
【００１７】
上記動作により、図２（ａ）に示すように、入力端子ｖｉに接続される容量がセンサ電極容量Ｃｓの場合には、オフセット電圧が調整されて出力信号ｖｏは０Ｖとなる。一方、タッチにより入力容量Ｃｆが増加した場合、図２（ｂ）に示すように、出力信号ｖｏは入力容量Ｃｆに比例した積分電圧−ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉとなる。このように、電極オフセット電圧を出力電圧から排除することができるため、ＡＤ変換前に出力電圧信号を増幅しても、ＡＤ変換のレンジをフルに使用する事ができ、検出可能な入力容量のダイナミックレンジを大きくする事ができる。
【００１８】
図３は、本発明第１の実施例における容量検出回路ＤＣＫＴを用いた、もう一つの容量検出方法を示す電圧波形図である。図３において、入力端子ｖｉに接続される容量に対し２回の充放電を行う。期間Ｔｐｄは入力容量の検出周期であり、その最初の充放電期間は積分容量Ｃｉのリセット動作を行う充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒとし、次の放電期間は積分容量Ｃｉのリセット動作を行わない充放電期間Ｔｄｅｃとする。充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒとＴｄｅｃとの差は、期間ｔａ＿ｒで積分容量Ｃｉのリセット動作を行うのに対し、期間ｔａでは積分容量Ｃｉのリセット動作を行わないことである。それ以外の期間ｔｂ＿ｒとｔｂ、期間ｔｃ＿ｒとｔｃ、期間ｔｄ＿ｒとｔｄは、同じ設定としてもよい。これらの期間は、既に図２で説明したように入力端子ｖｉに接続された容量対して電荷を充電し、放電される電荷を積分したのち調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａにより電極オフセット電圧をキャンセルする動作を行う。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、各充放電期間で電極オフセット電圧をキャンセルするため、充放電回数が２回であっても入力容量がない場合には出力電圧ｖｏは０Ｖとなる。これに対し、入力容量Ｃｆがタッチにより発生した場合には、図３（ｂ）に示すように積分回路には入力容量Ｃｆに依存した積分電圧ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉが充放電の回数に応じて加算されるため、出力電圧ｖｏは２・ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉとなる。図３では充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒを１回とし、充放電期間Ｔｄｅｃを１回とすることで合計２回の充放電検出としたが、ここで充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒを１回とし、充放電期間Ｔｄｅｃをｎ−１回とすることで、合計ｎ回（但し、ｎは２以上の整数）の充放電検出とすることも可能である。これにより、出力電圧はｎ・ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉと１回充放電の場合のｎ倍とすることができる。
【００２０】
このように、アナログ回路部分で信号加算を行うことにより、各充放電時に発生するノイズを平均化して低減することが可能となる。また、入力容量Ｃｆが微小な場合でもアナログ信号の増幅無しで出力信号を増加できるため、高い信号ノイズ比を得る事が可能となる。
【００２１】
以上のように、本発明第１の実施例における容量検出回路では、タッチによる入力が無いときの出力電圧を、調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａによりキャンセルする事ができるため、微小な入力容量Ｃｆを検出する事が可能となり、この容量検出回路ＤＣＫＴを用いた座標入力装置において、入力座標を高精度で検出することが可能となる。ここで、タッチによる入力が無いときの出力電圧は、電極オフセット電圧で決まる場合もあり、またオペアンプや各スイッチの各種特性を反映して決まる場合もあるが、いずれも調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａの設定によりキャンセル可能である。
【００２２】
また、本実施例の説明では、タッチによる入力が無いときの出力電圧を負電位と仮定して説明したが、タッチによる入力が無いときの出力電圧が正電位の場合には、調整用信号ＡＤＪを正方向の電圧に変化させることでキャンセルする事が可能である。
【００２３】
次に、図４から図６を用いて、本発明第１の実施例における座標入力装置と、それを備えた表示装置について説明する。図４は、本発明第１の実施例における座標入力装置と、それを備えた表示装置のシステムブロック図である。座標入力部１０１は、通常透明基板に透明電極からなるセンサ電極ＴＰを有する。ここではマトリクス状にセンサ電極を配置しており、横方向にＸ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｘを４本並べて配置し、縦方向にＹ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｙを４本並べて配置している。但し、電極数や電極配置方法は、これに限らない。各センサ電極には、それぞれのセンサ電極容量を検出するための、図１に示した容量検出回路ＤＣＫＴが接続される。各容量検出回路ＤＣＫＴは、入力座標検出制御部１０３から出力される各種制御信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＲ，ＡＤＪ）に基づいて動作し、それぞれのセンサ電極とそれに入力される容量の検出結果である出力信号ｖｏをＡＤ変換部ＡＤＣに出力する。ＡＤ変換部ＡＤＣは、入力座標検出制御部１０３が出力するＡＤ変換タイミング信号ＡＤＴに応じて、各容量検出回路の出力信号ｖｏをＡＤ変換し、その結果のデジタル信号ＤＡＴＡを入力座標検出制御部１０３へ出力する。入力座標検出制御部１０３は、デジタル信号ＤＡＴＡから入力の有無、および入力座標を判定すると共に、その判定結果をシステム１０５へ出力する。システムは、入力座標や入力アクションに応じた処理を実行し、それに基づいた画像を表示装置制御部１０４へ出力する。表示装置制御部１０４は、画像を表示するための信号データ、および表示装置を駆動するための表示制御信号ＤＰＣを表示部１０２に出力する。ここで、表示制御信号ＤＰＣは、入力座標検出制御部１０３へも出力される。以上の構成により、入力（タッチ）に応じてシステムのアプリケーションを実行し、その実行結果に基づいた映像を表示装置に表示することが出来る。
【００２４】
次に、図５を用いて本発明第１の実施例における座標入力装置の動作シーケンスを説明する。本発明第１の実施例における座標入力装置では、各センサ電極の容量を順次検出する。図５ではＴＰ＿Ｘ１電極からＴＰ＿Ｘ４電極、ＴＰ＿Ｙ１電極からＴＰ＿Ｙ４電極へと順次検出するが、検出順序はこれに限らない。各検出動作回路の検出方法は、図２に示したように１回の充放電による検出でもよいし、図３に示したようにｎ回の充放電による検出でもよい。これらは、座標入力装置としての入力検出速度に依存して設計される項目である。各容量検出回路の出力信号はＡＤ変換タイミング信号ＡＤＴに応じて、デジタル信号ＤＡＴＡを出力する。よって、ＤＡＴＡは各センサ電極の容量検出結果がシリアルで出力されることになる。
【００２５】
図６は、図４に示す座標入力部１０１において、タッチによる容量増加がＦＡの１箇所で発生した場合の、各センサ電極の容量検出結果である。タッチがＦＡの箇所で発生した場合には、センサ電極ＴＰ＿Ｘ２とＴＰ＿Ｙ２で入力容量が増加するため、これらに対応するデジタル信号ＤＸ２とＤＹ２のデジタル信号が高くなり、これらのセンサ電極に対応する座標に入力があったと判定できる。
【００２６】
次に、図７を用いて、本発明第１の実施例における容量検出回路において、表示装置からのノイズを軽減するための検出方法について説明する。図４において、座標入力部１０１と表示部１０２は縦方向に重ねて配置される。そのため、表示部１０２に含まれる画像表示用の駆動電極と、座標入力部１０１のセンサ電極ＴＰとの間に寄生容量が発生する。この寄生容量を介して、表示部１０２に含まれる画像表示用の駆動電極における電位変動が、座標入力部１０１のセンサ電極ＴＰへ伝播するため、容量検出回路の出力にノイズが発生する原因となる。そこで、図７に示すように、画像表示用の駆動電極における電位変動のタイミング（図７では、表示制御信号ＤＰＣが切り替るタイミング）が、必ず期間ｔｄ＿ｒ、またはｔｄ内に収まるように、入力座標検出制御部１０３は表示制御信号ＤＰＣに基づいて、容量検出回路の各種制御信号を制御する。これにより、容量検出のための電荷充放電を行う期間ｔａ＿ｒ、ｔａ、ｔｂ＿ｒ、ｔｂ、ｔｃ＿ｒ、ｔｃでは表示部１０２によるノイズが発生しない。また、期間ｔｄ＿ｒ、ｔｄにおいては、スイッチＳＢがオフ状態となっているため、表示部１０２において表示制御信号ＤＰＣが変動することでセンサ電極ＴＰにノイズが発生しても出力電圧ｖｏには影響を及ぼさない。よって、前述のように入力座標検出制御部１０３が表示制御信号ＤＰＣに基づいて、表示部１０２の映像表示用の駆動電極信号が切り替るタイミングを各検出周期におけるｔｄ＿ｒ、またはｔｄ内に収まるように制御することで、表示部１０２からのノイズを軽減することが出来る。これにより、タッチによる入力座標を高精度に検出することができる。
【００２７】
前記映像表示用の駆動電極は、例えば液晶表示装置の場合には、信号電圧を液晶に供給する信号電圧線や、コモン電極などである。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明第２の実施例にかかる座標入力装置で使用する容量検出回路について、図８から図１０を用いて説明する。図８は、本発明第２の実施例における容量検出回路の回路図である。容量検出回路は、走査用回路ＳＣＫＴと検出用回路ＤＣＫＴの２つ対で構成される。走査用回路ＳＣＫＴの出力端子ｖｉには、容量検出用の走査センサ電極ＴＰ＿Ｙが接続される。検出用回路ＤＣＫＴの入力端子ｖｓには、容量検出用の検出センサ電極ＴＰ＿Ｘが接続される。端子ｖｏは検出用回路ＤＣＫＴの出力電圧を出力する。本発明第２の実施例にかかる容量検出回路では、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近で生じる容量を検出する。容量Ｃｓは、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差容量等の入力が無い状態での容量である。容量Ｃｆは、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近にタッチによる入力があった場合に生じる入力容量である。
【００２９】
走査用回路ＳＣＫＴは、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙに一定電位ＶＤＤを充電する為のスイッチＳＡと、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙに充電された一定電位ＶＤＤをＧＮＤに放電するためのスイッチＳＢとからなる。検出用回路ＤＣＫＴは、積分容量Ｃｉの積分電圧をリセットする為のスイッチＳＲ、積分容量Ｃｉとオペアンプからなる積分回路、および積分回路の出力電圧を調整するための調整容量ＣａとスイッチＳＣからなる。調整容量ＣａとそのＣａの一方の端子を駆動する調整用信号ＡＤＪは、タッチによる入力容量Ｃｆが無い状態で容量Ｃｓを検出した結果得られる積分電圧（以下、電極オフセット電圧と呼ぶ）を調整し、出力信号ｖｏから除くために使用する。またスイッチＳＣは、走査センサ電極のリセットや、調整容量Ｃａのリセット、およびノイズ抑制時などに使用する。
【００３０】
図９は、本発明第２の実施例の容量検出回路であるＳＣＫＴとＤＣＫＴの動作を説明するための電圧波形図である。図９（ａ）は、入力がセンサ電極容量Ｃｓだけの場合であり、図９（ｂ）は入力容量Ｃｆがタッチにより発生した場合を示す。図９は、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量に１回充放電を行うことで、容量を検出するタイミングチャートである。この場合には、高速で容量を検出することができるため、後段のデジタルフィルタを増やしたり、また入力装置の反応時間（座標検出時間）を早くしたりする事ができる。
【００３１】
１回の充放電周期であるＴｄｅｃ＿ｒにおいて、期間ｔａ＿ｒではリセット用のスイッチＳＲをオン状態として積分容量Ｃｉの積分電圧をリセットする。また、走査センサ電極の電位をＧＮＤにリセットするために、スイッチＳＢをオン状態とする。次に、期間ｔｂ＿ｒではスイッチＳＡをオン状態とすることで、出力端子ｖｉに接続される走査センサ電極ＴＰ＿Ｙに一定電圧ＶＤＤを印加する。このとき検出センサ電極ＴＰ＿Ｘの電位は、ＤＣＫＴの入力端子ｖｓを介してオペアンプの負端子に接続されているため接地ＧＮＤとなる。そのため、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量は一定電位ＶＤＤに応じた電荷が充電される。この充電のために必要な電荷が積分回路に積分される。このため、図９（ａ）に示すようにタッチによる入力が無い場合には、出力電圧ｖｏの電位は−ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉとなり、一方、図９（ｂ）に示すようにタッチによる入力が有る場合には、出力電圧ｖｏの電位は−ＶＤＤ・（Ｃｓ＋Ｃｆ）／Ｃｉとなる。次の期間ｔｃ＿ｒで、電極オフセット電圧の調整、走査センサ電極のリセットを行う。まず、調整用信号ＡＤＪをＧＮＤから−Ｖａｄｊとすることで、調整容量Ｃａに電荷を充電する。このとき調整容量Ｃａには電荷Ｃａ＊Ｖａｄｊが充電されるため、積分回路の出力はＶａｄｊ・Ｃａ／Ｃｉだけ増加する。ここで、図９（ａ）における電極オフセット電圧ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉと、調整容量Ｃａへの充電による調整量Ｖａｄｊ・Ｃａ／Ｃｉとが等しくなるように調整電圧ＶａｄｊおよびＣａを設定すれば、電極オフセット電圧を出力電圧ｖｏから除く事が可能となる。調整用信号ＡＤＪを変化させた後で、スイッチＳＣをオン状態とする。スイッチＳＣをオン状態として接地（ＧＮＤ）と導通しても、オペアンプの負端子は仮想接地であるため電流は流れず、積分電圧は変化しない。ここで、スイッチＳＣのオン抵抗は充分低いこととする。この状態でスイッチＳＢをオン状態として走査センサ電極ＴＰ＿Ｙの電位をＧＮＤにリセットする。この際、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量から電荷が放電されるが、これによる電流はスイッチＳＣを介してＧＮＤへ流れるため積分回路の出力電圧ｖｏへは影響しない。また、同じくスイッチＳＣがオン状態で、調整容量Ｃａの電荷を放電するために調整用信号ＡＤＪをＧＮＤへ戻す。このとき発生するＣａからの放電電流は、スイッチＳＣのオン抵抗が充分低いため積分回路へは流れずに、スイッチＳＣを介してＧＮＤへと放電する。
【００３２】
上記動作により、図９（ａ）に示すように、タッチによる入力が無い場合には、電極オフセット電圧が調整されて出力信号ｖｏは０Ｖとなる。一方、タッチにより入力容量Ｃｆが増加した場合、図９（ｂ）に示すように、出力信号ｖｏは入力容量Ｃｆに比例した積分電圧−ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉとなる。このように、電極オフセット電圧を出力電圧から排除することができるため、ＡＤ変換前に出力電圧信号を増幅しても、ＡＤ変換のレンジをフルに使用する事ができ、検出可能な入力容量のダイナミックレンジを大きくする事ができる。
【００３３】
図１０は、本発明第２の実施例における容量検出回路ＳＣＫＴとＤＣＫＴを用いた、もう一つの容量検出方法を示す電圧波形図である。図１０においては、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量に対し２回の充放電を行う。期間Ｔｐｄは入力容量の検出周期であり、その最初の充放電期間は積分容量Ｃｉと走査センサ電極のリセット動作を行う充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒとし、次の放電期間はリセット動作を行わない充放電期間Ｔｄｅｃとする。充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒとＴｄｅｃとの差は、期間ｔａ＿ｒで積分容量Ｃｉと走査センサ電極のリセット動作を行うのに対し、期間ｔａではリセット動作を行わないことである。それ以外の期間ｔｂ＿ｒとｔｂ、期間ｔｃ＿ｒとｔｃは、同じ設定としてもよい。これらの期間は、既に図９で説明したように走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量対して電荷を充電し、その際に流れる電流を積分したのち調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａにより電極オフセット電圧をキャンセルする動作を行う。図１０（ａ）に示すように、Ｔｄｅｃ＿ｒとＴｄｅｃのそれぞれの充放電期間で電極オフセット電圧をキャンセルするため、充放電回数が２回であっても入力容量がない場合には出力電圧ｖｏは０Ｖとなる。これに対し、入力容量Ｃｆがタッチにより発生した場合には、図１０（ｂ）に示すように積分回路には入力容量Ｃｆに依存した積分電圧ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉが充放電の回数に応じて加算されるため、出力電圧ｖｏは２・ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉとなる。図１０では充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒを１回とし、充放電期間Ｔｄｅｃを１回とすることで合計２回の充放電検出としたが、ここで充放電期間Ｔｄｅｃ＿ｒを１回とし、充放電期間Ｔｄｅｃをｎ−１回とすることで、合計ｎ回の充放電検出とすることも可能である。これにより、出力電圧はｎ・ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉと１回充放電の場合のｎ倍とすることができる。
【００３４】
このように、アナログ回路部分で信号加算を行うことにより、各充放電時に発生するノイズを平均化して低減することが可能となる。また、入力容量Ｃｆが微小な場合でもアナログ信号の増幅無しで出力信号を増加できるため、高い信号ノイズ比を得る事が可能となる。
【００３５】
以上のように、本発明第２の実施例における容量検出回路では、タッチによる入力が無いときの出力電圧を、調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａによりキャンセルする事ができるため、微小な入力容量Ｃｆを検出する事が可能となり、この容量検出回路ＤＣＫＴを用いた座標入力装置において、入力座標を高精度で検出することが可能となる。ここで、タッチによる入力が無いときの出力電圧は、電極オフセット電圧で決まる場合もあり、またオペアンプや各スイッチの各種特性を反映して決まる場合もあるが、いずれも調整用信号ＡＤＪと調整容量Ｃａの設定によりキャンセル可能である。
【００３６】
次に、図１１から図１３を用いて、本発明第２の実施例における座標入力装置と、それを備えた表示装置について説明する。
【００３７】
図１１は、本発明第２の実施例における座標入力装置と、それを備えた表示装置のシステムブロック図である。座標入力部１０１は、通常透明基板に透明電極からなるセンサ電極ＴＰを有する。ここではマトリクス状にセンサ電極を配置しており、横方向にＸ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｘを４本並べて配置し、縦方向にＹ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｙを４本並べて配置している。但し、電極数は、これに限らない。ここで、Ｙ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｙは、走査センサ電極として走査用回路ＳＣＫＴに接続され、Ｘ座標検知用の電極ＴＰ＿Ｘは、検出センサ電極として検出用回路ＤＣＫＴに接続される。
【００３８】
各走査用回路ＳＣＫＴは、入力座標検出制御部１０３から出力される制御信号（ＳＡ、ＳＢ）に基づいて動作する。ここでは、各走査センサ電極をＴＰ＿Ｙ１からＴＰ＿Ｙ４へと順次選択し、選択された走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと各検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量に一定電圧を充電する。各検出用回路ＤＣＫＴは、入力座標検出制御部１０３から出力される制御信号（ＳＣ，ＳＲ，ＡＤＪ）に基づいて動作し、前記走査用回路ＳＣＫＴにより選択された走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと各検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の容量に充電される電流を検出し、タッチによる入力容量の検出結果である出力信号ｖｏをＡＤ変換部ＡＤＣに出力する。ＡＤ変換部ＡＤＣは、入力座標検出制御部１０３が出力するＡＤ変換タイミング信号ＡＤＴに応じて、各検出用回路ＤＣＫＴの出力信号ｖｏをＡＤ変換し、その結果のデジタル信号ＤＡＴＡを入力座標検出制御部１０３へ出力する。入力座標検出制御部１０３は、デジタル信号ＤＡＴＡから入力の有無、および入力座標を判定すると共に、その判定結果をシステム１０５へ出力する。システムは、入力座標や入力アクションに応じた処理を実行し、それに基づいた画像を表示装置制御部１０４へ出力する。表示装置制御部１０４は、画像を表示するための信号データ、および表示装置を駆動するための表示制御信号ＤＰＣを表示部１０２に出力する。ここで、表示制御信号ＤＰＣは、入力座標検出制御部１０３へも出力される。以上の構成により、入力（タッチ）に応じてシステムのアプリケーションを実行し、その実行結果に基づいた映像を表示装置に表示することが出来る。
【００３９】
次に、図１２を用いて本発明第２の実施例における座標入力装置の動作シーケンスを説明する。本発明第２の実施例における座標入力装置では、走査用回路ＳＣＫＴにより走査センサ電極ＴＰ＿Ｙを順次選択して、選択された走査センサ電極ＴＰ＿Ｙと各検出センサ電極ＴＰ＿Ｘとの交差部付近の入力容量を検出する。そのため、ＳＣＫＴ１により走査センサ電極ＴＰ＿Ｙ１を選択した場合には、各検出用回路ＤＣＫＴ１〜４で検出される結果は、それぞれ検出センサ電極ＴＰ＿Ｘ１からＴＰ＿Ｘ４との交差部付近の入力容量を検出した結果となる。よって、走査用回路を順次選択し、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙ１からＴＰ＿Ｙ４までの検出を行うことで、全ての交差部付近の入力容量を検出することができる。各検出動作の検出方法は、図９に示したように１回の充放電による検出でもよいし、図１０に示したようにｎ回の充放電による検出でもよい。各検出用回路の出力信号はＡＤ変換タイミング信号ＡＤＴに応じて、デジタル信号ＤＡＴＡを出力する。よって、ＤＡＴＡは選択された走査センサ電極と各検出センサ電極との交差部付近の入力容量検出結果をパラレルで出力することになる。ここでは、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙ１と各検出センサ電極との交差部付近の入力容量検出結果を、ＤＸ１（Ｙ１）からＤＸ４（Ｙ１）で表している。
【００４０】
図１３は、図１１に示す座標入力部１０１において、タッチによる容量増加がＦＡとＦＢの２箇所で発生した場合の、各センサ電極の交差部付近における入力容量を検出した結果である。タッチがＦＡの箇所で発生した場合には、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙ２と検出センサ電極ＴＰ＿Ｘ２との交差部付近のデータＤＸ２（Ｙ２）と、走査センサ電極ＴＰ＿Ｙ４と検出センサ電極ＴＰ＿Ｘ４との交差部付近のデータＤＸ４（Ｙ４）の２つのデータが入力容量Ｃｆに応じて高くなり、この２点に対応する座標で入力があったと判定できる。
【００４１】
次に、図１４を用いて、本発明第２の実施例における容量検出回路において、表示装置からのノイズを軽減するための検出方法について説明する。図８において、座標入力部１０１と表示部１０２は縦方向に重ねて配置される。そのため、実施例１で説明したように表示部１０２に含まれる画像表示用の駆動電極と、座標入力部１０１のセンサ電極ＴＰとの間に寄生容量が発生する。この寄生容量を介して、表示部１０２に含まれる画像表示用の駆動電極における電位変動が、座標入力部１０１のセンサ電極ＴＰへ伝播するため、容量検出回路の出力にノイズが発生する原因となる。
【００４２】
そこで、図１４に示すように、画像表示用の駆動電極における電位変動のタイミング（図１４では、表示制御信号ＤＰＣが切り替るタイミング）が、必ず期間ｔｃ＿ｒまたはｔｃ内のスイッチＳＣがオン状態となる期間（図１４ではｔｓｃ＿ｒ）に収まるように、入力座標検出制御部１０３は表示制御信号ＤＰＣに基づいて、容量検出回路の各種制御信号を制御する。これにより、容量検出のための電荷充電を行う期間ｔａ＿ｒ、ｔａ、ｔｂ＿ｒ、ｔｂでは表示部１０２によるノイズが発生しない。また、期間ｔｃ＿ｒ、ｔｃにおいては、スイッチＳＣがオン状態となっているため、表示部１０２において表示制御信号ＤＰＣが変動することで検出センサ電極ＴＰ＿Ｘにノイズにより電流が発生しても、スイッチＳＣを介してＧＮＤに流れるため、積分回路の出力電圧ｖｏには影響を及ぼさない。よって、前述のように入力座標検出制御部１０３が表示制御信号ＤＰＣに基づいて、表示部１０２の映像表示用の駆動電極信号が切り替るタイミングを各検出周期におけるｔｃ＿ｒ、またはｔｃ内のスイッチＳＣがオン状態である期間に収まるように制御することで、表示部１０２からのノイズを軽減することが出来る。これにより、タッチによる入力座標を高精度に検出することができる。
【実施例３】
【００４３】
次に、本発明第３の実施例にかかる座標入力装置で使用する容量検出回路について、図１５から図１６を用いて説明する。本発明第３の実施例にかかる容量検出回路は、前述した実施例１と実施例２において電極オフセット電圧、またはタッチ入力が無い場合の容量検出回路における積分電圧を調整容量Ｃａと調整用信号ＡＤＪでキャンセルしたのに対し、電流源ＩＡで制御する方式である。容量検出回路ＤＣＫＴは、入力端子ｖｉに接続されたセンサ電極容量Ｃｓ、およびセンサ電極にタッチすることで増加する入力容量Ｃｆを検出するための回路である。
【００４４】
図１５は、本発明第３の実施例における容量検出回路の回路図である。容量検出回路ＤＣＫＴは、一定電圧ＶＤＤをセンサ電極容量Ｃｓへ充電するためのスイッチＳＡ、充電した電荷を転送する為のスイッチＳＢ、リセット用のスイッチＳＲ付きの積分回路、センサ電極容量Ｃｓの積分電圧値（以下、電極オフセット電圧と呼ぶ）を調整して出力信号ｖｏから除くための調整用電流源ＩＡからなる。積分回路は、積分容量Ｃｉとオペアンプから構成される。また電流源ＩＡは、タイミングに応じて電流量を制御する。
【００４５】
図１６は、本発明第３実施例の容量検出回路ＤＣＫＴの動作を説明するための電圧波形図である。図１６（ａ）は、入力がセンサ電極容量Ｃｓだけの場合であり、図１６（ｂ）は入力容量Ｃｆがタッチにより発生した場合を示す。図１６は、入力端子ｖｉに接続される容量に１回充放電を行うことで、容量を検出するタイミングチャートである。１回の充放電周期であるＴｄｅｃ＿ｒにおいて、期間ｔａ＿ｒではリセット用のスイッチＳＲをオン状態として積分容量Ｃｉの積分電圧をリセットする。次に、期間ｔｂ＿ｒではスイッチＳＡをオン状態とすることで、入力端子ｖｉに接続される容量に一定電圧ＶＤＤを印加して充電する。つぎの期間ｔｃ＿ｒでは、スイッチＳＡがオフの状態でスイッチＳＢをオン状態とすることで、入力端子ｖｉに接続されている容量に充電された電荷を、積分回路に転送する。よって、期間ｔｃ＿ｒにおいて、センサ電極容量Ｃｓだけの場合には図１６（ａ）に示すように積分電圧が−ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉとなり、タッチにより入力容量Ｃｆが増加した図１６（ｂ）の場合には積分電圧が−ＶＤＤ・（Ｃｓ＋Ｃｆ）／Ｃｉとなる。これまでの期間、調整用電流源ＩＡの出力電流は積分回路の積分電圧に影響を及ぼさないよう充分小さくする。
【００４６】
期間ｔｃ＿ｒにおいて、センサ電極容量Ｃｓによる電極オフセット電圧を調整する。ここでは、ある一定期間ｔｉａだけ定電流ｉａを電流源ＩＡが生成する。図１５の場合には積分回路から電流源にむけて電流ｉａが流れるため、積分電圧はｉａ・ｔｉａ／Ｃｉだけ上昇する。ここで、図１６（ａ）におけるセンサ電極容量Ｃｓの電極オフセット電圧ＶＤＤ・Ｃｓ／Ｃｉと、電流源ＩＡによる調整量ｉａ・ｔｉａ／Ｃｉとが等しくなるように調整用電流ｉａと期間ｔｉａを設定すれば、センサ電極容量による電極オフセット電圧を出力電圧ｖｏから除く事が可能となる。その後、期間ｔｄ＿ｒ内に、スイッチＳＣをオン状態とする。スイッチＳＣをオン状態として接地（ＧＮＤ）と導通しても、オペアンプの負端子は仮想接地であるため電流は流れず、積分電圧は変化しない。ここで、スイッチＳＣのオン抵抗は充分低いこととする。
【００４７】
上記動作により、図１６（ａ）に示すように、入力端子ｖｉに接続される容量がセンサ電極容量Ｃｓの場合には、オフセット電圧が調整されて出力信号ｖｏは０Ｖとなる。一方、タッチにより入力容量Ｃｆが増加した場合、図１６（ｂ）に示すように、出力信号ｖｏは入力容量Ｃｆに比例した積分電圧−ＶＤＤ・Ｃｆ／Ｃｉとなる。このように、電極オフセット電圧を出力電圧から排除することができるため、ＡＤ変換前に出力電圧信号を増幅しても、ＡＤ変換のレンジをフルに使用する事ができ、検出可能な入力容量のダイナミックレンジを大きくする事ができる。
【００４８】
本発明第３の実施例における容量検出回路においても、図示しないが実施例１と同様に複数回の充放電による容量検出は可能である。また、本発明第３の実施例における容量検出回路において電極オフセット電圧調整のために用いた電流源ＩＡは、本発明第２の実施例における容量検出回路へも適用可能である。この場合には、図８において調整用容量Ｃｓの代わりとして電流源ＩＡを適用する。この場合、電流源ＩＡによる電極オフセット電圧の調整は、図９の電圧波形図において期間ｔｃ＿ｒまたはｔｃにて行う。具体的には、期間ｔｃ＿ｒにおいて、スイッチＳＣがオフ状態である期間を、電流源ＩＡが電流ｉａを生成する期間ｔｉａとする。これにより、電極オフセット電圧を調整したのち、スイッチＳＣをオン状態として走査センサ電極のリセット動作をおこなう。上記制御により、本発明第３の実施例における電流源ＩＡを用いた出力電圧ｖｏの調整は、実施例２の容量検出回路にも適用できる。
【００４９】
また、本発明第３の実施例にかかる容量検出回路を用いた座標入力装置、およびそれを備えた表示装置については、前述した実施例１と実施例２と同様であるため、説明は省略する。
【００５０】
以上のように、本発明第３の実施例における容量検出回路では、タッチによる入力が無いときの出力電圧を、電流源ＩＡによりキャンセルする事ができるため、微小な入力容量Ｃｆを検出する事が可能となり、この容量検出回路ＤＣＫＴを用いた座標入力装置において、入力座標を高精度で検出することが可能となる。
【００５１】
ここで、タッチによる入力が無いときの出力電圧は、電極オフセット電圧で決まる場合もあり、またオペアンプや各スイッチの各種特性を反映して決まる場合もあるが、いずれも調整用電流ｉａと期間ｔｉａの設定によりキャンセル可能である。また、本実施例の説明では、タッチによる入力が無いときの出力電圧を負電位と仮定して説明したが、タッチによる入力が無いときの出力電圧が正電位の場合には、電流源ＩＡの電流方向を逆にすることでキャンセルする事が可能である。
【００５２】
また、本発明第１から第３の実施例において、図１、図８、または図１５で示した容量検出回路、または検出用回路ＤＣＫＴで使用するオペアンプからの出力電流量を調整するため、スイッチ素子ＳＣの端子とオペアンプの負側入力端子との間に、調整用の抵抗を挿入しても良い。
【００５３】
本発明の実施例によれば、タッチにより増加する入力容量だけを出力信号として検出できるため、検出可能な入力容量のダイナミックレンジが広くなり、検出精度が向上する。また、充放電を複数回繰り返して入力容量にかかわるアナログ信号だけを加算することができるため、各充放電時に発生するノイズが平均化されてノイズ成分が減少し、信号ノイズ比の高い検出結果が得られる。また、微小な入力容量でも充放電回数を増やすだけで信号を増加させる事が出来るため、オペアンプで単純にアナログ信号を増幅させる場合に比べて高い信号ノイズ比を得ることが出来る。これにより高精度な座標検出結果を得る事ができる。
【００５４】
さらに、通常の充放電周期の期間内で表示装置からのノイズ成分を除去できるため、ノイズ成分を単純にマスクする場合に比べて検出時間を短縮でき、座標入力装置として高速な座標検出を実現することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
タッチ操作により入力した位置を入力座標として検出する入力装置として利用される。
【符号の説明】
【００５６】
Ｃｆ  タッチによる入力容量
Ｃｓ  タッチ入力がない場合の容量
ＳＡ  スイッチ、およびその制御信号
ＳＢ  スイッチ、およびその制御信号
ＳＣ  スイッチ、およびその制御信号
ＳＲ  スイッチ、およびその制御信号
Ｃｉ  積分容量
Ｃａ  調整容量
ＡＤＪ  調整用信号
Ｔｄｅｃ＿ｒ          充放電周期
Ｔｄｅｃ  充放電周期
Ｔｐｄ  ｎ回充放電を行う場合の検出周期
ＴＰ＿Ｘ  Ｘ座標検出用センサ電極
ＴＰ＿Ｙ  Ｙ座標検出用センサ電極
ＡＤＣ  ＡＤ変換部
ＤＡＴＡ  デジタル出力データ
１０１  座標入力部
１０２  表示部
１０３  入力座標検出制御部
１０４  表示装置制御部
１０５  システム（ＣＰＵ）
ＤＰＣ  表示制御信号
ＦＡ  タッチによる入力箇所
ＦＢ  タッチによる入力箇所
ＤＣＫＴ  容量検出回路、または検出用回路
ＳＣＫＴ  走査用回路
ＩＡ  調整用電流源
ｉａ  調整用電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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