(57)【要約】【課題】マトリクス状に配置されたセンサで構成されるタッチパネル装置において、座標検出のための走査を高速化することを課題とする。【解決手段】センサ１３〜２４がマトリクス状に配置されるタッチパネル装置において、Ｘ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２と、同様の構成のＹ方向スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部８を設け、タッチ検出時のスキャン範囲を、タッチ位置を中心に制限することにより、スキャンシフトクロック１を高速化することなく、Ｘ座標信号７及びＹ座標信号１２の検出速度を高速化する。【選択図】図１
2006127101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数のセンサ部と、各々の前記センサ部のセンス出力を垂直方向に出力するために配線されるＸセンサ線と、各々の前記センサ部のセンス出力を水平方向に出力するために配線されるＹセンサ線と、前記Ｘセンサ線に出力されるＸセンス出力をシリアル変換して出力するＸ座標パラレル／シリアル変換部と、前記Ｙセンサ線に出力されるのＹセンス出力をシリアル変換して出力するＹ座標パラレル／シリアル変換部とを備えたタッチパネル装置において、
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線に応じて、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する範囲を可変、シリアル変換する速度を一定とし、前記Ｙ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線に応じて、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する範囲を可変、シリアル変換する速度を一定とすることを特徴とするタッチパネル装置
【請求項２】
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｘセンス出力がない場合は、すべての前記Ｘセンス出力をシリアル変換し、前記Ｙ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｙセンス出力がない場合は、すべての前記Ｙセンス出力をシリアル変換することを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル装置
【請求項３】
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｘセンス出力がある場合は、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線の位置を中心として、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する位置を決定し、前記Ｙセンス出力がある場合は、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線の位置を中心として、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する位置を決定することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置
【請求項４】
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線の位置の移動に追従して、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する範囲を決定し、前記Ｙ座標パラレル／シリアル変換部が、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線の位置の移動に追従して、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置
【請求項５】
マトリクス状に配置された複数のセンサ部と、各々の前記センサ部のセンス出力を垂直方向に出力するために配線されるＸセンサ線と、各々の前記センサ部のセンス出力を水平方向に出力するために配線されるＹセンサ線と、前記Ｘセンサ線に出力されるＸセンス出力をシリアル変換して出力するＸ座標パラレル／シリアル変換部と、前記Ｙセンサ線に出力されるのＹセンス出力をシリアル変換して出力するＹ座標パラレル／シリアル変換部とを備えたタッチパネル装置の座標検出制御方法において、
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、シリアル変換する速度は一定に保ち、前記Ｘセンス出力がない場合は、すべての前記Ｘセンス出力をシリアル変換し、前記Ｘセンス出力がある場合は、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線の位置を中心として、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する位置を決定し、前記Ｙセンス出力がない場合は、すべての前記Ｙセンス出力をシリアル変換し、前記Ｙセンス出力がある場合は、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線の位置を中心として、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する位置を決定することを特徴とするの座標検出制御方法
【請求項６】
マトリクス状に配置された複数のセンサ部と、各々の前記センサ部のセンス出力を垂直方向に出力するために配線されるＸセンサ線と、各々の前記センサ部のセンス出力を水平方向に出力するために配線されるＹセンサ線と、前記Ｘセンサ線に出力されるＸセンス出力をシリアル変換して出力するＸ座標パラレル／シリアル変換部と、前記Ｙセンサ線に出力されるのＹセンス出力をシリアル変換して出力するＹ座標パラレル／シリアル変換部とを備えたタッチパネル装置の座標検出制御方法において、
前記Ｘ座標パラレル／シリアル変換部が、シリアル変換する速度は一定に保ち、前記Ｘセンス出力がない場合は、すべての前記Ｘセンス出力をシリアル変換し、前記Ｘセンス出力がある場合は、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線の位置の移動に追従してシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｘセンス出力が出力される前記Ｘセンサ線の位置を中心として、前記Ｘセンス出力をシリアル変換する位置を決定し、前記Ｙセンス出力がない場合は、すべての前記Ｙセンス出力をシリアル変換し、前記Ｙセンス出力がある場合は、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線の位置の移動に追従してシリアル変換する範囲を限定し、前記Ｙセンス出力が出力される前記Ｙセンサ線の位置を中心として、前記Ｙセンス出力をシリアル変換する位置を決定することを特徴とするタッチパネル装置の座標検出制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ部をマトリクス上に配置したタッチパネル装置及びその座標検出制御方法に係り、特に、ペン入力に対応した高速座標検出を実現するタッチパネル装置及びその座標検出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス上に配置されたタッチパネルでは、どのセンサがタッチされたかを検出するため、画面上を走査する形で、Ｘ方向線、Ｙ方向線からの各々のパルスの変化を検出している。その際、検出の効率を上げるために下（１）ないし（８）が下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
（１）Ｘ方向走査でタッチが検出された場合のみ、Ｙ方向走査を開始する。（２）あらかじめ定めた領域のみを走査する。（３）指タッチの場合は予め間引いて走査する。（４）タッチ位置で走査を終了する。（５）領域をブロック分割し、並列に走査する。（６）Ｘ方向、Ｙ方向同時に走査する。（７）あらかじめタッチ頻度の高い領域の走査比率を高くする。（８）通常は間引き走査を行い、タッチ検出時は間引かずに走査する。
【特許文献１】特開平７−２８１８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記背景技術では、ペン入力等の高速検出は考慮されておらず、上記（１）ないし（８）において高速検出に対して下記（１）ないし（８）の課題が存在する。
【０００５】
（１）全画面同一速度での走査となり、手書き入力対応のためには常に高速検出が必要。（２）タッチ領域が限定される。（３）ペン入力対応不可となる。（４）画面右下のタッチでは高速化効果なし。（５）高速化し易いが、出力本数が多くなる。（６）全画面同一速度での走査となり、手書き入力対応のためには常に高速検出が必要。（７）画面、タッチ領域が限定される。（８）通常時、つまりタッチ待機状態よりも、タッチ検出時の速度の方が遅くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、座標スキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル変換部を、Ｘ方向、Ｙ方向、各々のセンサ線上に設ける。
【発明の効果】
【０００７】
センサ線上に設けたスキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル変換部により、外部からの制御信号は、パラレル／シリアル変換のクロックのみで、ペン入力時にセンサスキャン範囲を限定しスキャン動作を高速化できる。
【０００８】
したがって、本発明は、携帯電話や小型端末に搭載あるいは同一ガラス基板上に構成されるタッチパネル利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例であるタッチパネル装置の例である。図１において、１はスキャンシフトクロック、２はＸ座標スキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、３はＸ１センサ線、４はＸ２センサ線、５はＸ３センサ線、６はＸ２４０センサ線、７はＸ座標信号であり、Ｘ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２は、スキャンシフトクロック１に従って、タッチしていない状態ではＸ１センサ線３からＸ２４０センサ線６までを全線スキャン、各々のセンサ線の電圧変化信号をＰ／Ｓ変換して、Ｘ座標信号７として出力し、タッチしている状態では、タッチを検出した部分を中心に、スキャンするセンサ線を限定してスキャン、各々のセンサ線の電圧変化信号をＰ／Ｓ変換して、Ｘ座標信号７として出力する。なお、信号のパラレル／シリアル変換は必須ではない。
【００１１】
ここで、本実施例では、Ｘ方向センサ線は２４０本とし、つまりセンサ線６がＸ２４０センサ線であるものとして、また、タッチ検出時のスキャンするセンサ線を８０本に限定するものとして、以下説明する。
【００１２】
８はＹ座標スキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、９はＹ１センサ線、１０はＹ２センサ線、１１はＹ３２０センサ線、１２はＹ座標信号であり、Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部８は、Ｘ座標と同様に、スキャンシフトクロック１に従って、タッチしていない状態では、Ｙ１センサ線９からＹ３２０センサ線１１までを全線スキャン、各々のセンサ線の電圧変化信号をＰ／Ｓ変換して、Ｙ座標信号１２として出力し、タッチしている状態では、タッチを検出した部分を中心に、スキャンするセンサ線を限定してスキャン、各々のセンサ線の電圧変化信号をＰ／Ｓ変換して、Ｙ座標信号１２として出力する。なお、信号のパラレル／シリアル変換は必須ではない。
【００１３】
ここで、本実施例では、Ｙ方向センサ線は３２０本とし、つまりセンサ線１１がＹ３２０センサ線であるものとして、また、タッチ検出時のスキャンするセンサ線を８０本に限定するものとして、以下説明する。
【００１４】
したがって、本実施例におけるタッチパネルは、２４０×３２０の解像度を持つこととなり、タッチ検出時のスキャン範囲は８０ドット×８０ラインの領域となる。
【００１５】
１３はＸ１Ｙ１センサ、１４はＸ２Ｙ１センサ、１５はＸ３Ｙ１センサ、１６はＸ２４０Ｙ１センサ、１７はＸ１Ｙ２センサ、１８はＸ２Ｙ２センサ、１９はＸ３Ｙ２センサ、２０はＸ２４０Ｙ２センサ、２１はＸ１Ｙ３２０センサ、２２はＸ２Ｙ３２０センサ、２３はＸ３Ｙ３２０センサ、２４はＸ２４０Ｙ３２０センサである。
【００１６】
１０１はセンサ線リセット信号、１０２はＸセンサ線出力制御部、１０３はＸ１センサ線リセットスイッチ、１０４はＸ２センサ線リセットスイッチ、１０５はＸ３センサ線リセットスイッチ、１０６はＸ２４０センサ線リセットスイッチである。
【００１７】
１０７はＸ１センサ線出力バッファ、１０８はＸ２センサ線出力バッファ、１０９はＸ３センサ線出力バッファ、１１０はＸ２４０センサ線出力バッファである。
【００１８】
１１１はＸ１センサ線バッファ容量、１１２はＸ２センサ線バッファ容量、１１３はＸ３センサ線バッファ容量、１１４はＸ２４０センサ線バッファ容量である。
【００１９】
１１５はＸセンサ線リセット電圧、１１６はＸセンサ線充電電圧、１１７はＸ１出力線、１１８はＸ２出力線、１１９はＸ３出力線、１２０はＸ２４０出力線である。
【００２０】
Ｘ１センサ線リセットスイッチ１０３からＸ２４０センサ線リセットスイッチ１０６は、任意の周期でリセットタイミングを入力するセンサ線リセット信号１０１に従ってＯＮ、ＯＦＦ動作を行い、各々、Ｘ１センサ線３からＸ２４０センサ線６をＸセンサ線リセット電圧１１５の電圧にリセットする。
【００２１】
このとき、Ｘ１センサ線出力バッファ１０７からＸ２４０センサ線出力バッファ１１０のゲート電圧もＸセンサ線リセット電圧にリセットされる。
【００２２】
Ｘ１センサ線バッファ容量１１１からＸ２４０センサ線バッファ容量１１４は、リセット解除後、センサのタッチ、非タッチに従って変化する時定数に従って、Ｘセンサ線充電電圧１１６が充電される。
【００２３】
したがって、Ｘ１センサ線出力バッファ１０７からＸ２４０センサ線出力バッファ１１０のゲート電圧がタッチ、非タッチに応じて異なることとなり、この電圧差によってＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００２４】
Ｘ１出力線１１７からＸ２４０出力線１２０は、予め固定電圧に初期化されているＸ座標信号７とＸ座標スキャン範囲切替付きＰ／Ｓ変換部２を介して順次接続されるため、Ｘ１センサ線出力バッファ１０７からＸ２４０センサ線出力バッファ１１０のＯＮ／ＯＦＦ動作に従った電圧変動を生じる。したがって、この電圧変動が、Ｘ座標信号７として出力されることとなる。
【００２５】
ここで、本実施例では、Ｘセンサ線リセット電圧１１５をグランド（ＧＮＤ）０Ｖ、Ｘセンサ線充電電圧１１６を１０Ｖとして、以下説明する。
【００２６】
１２１はＹセンサ線出力制御部、１２２はＹセンサ線充電電圧であり、Ｙセンサ線出力制御部１２１はＸセンサ線出力制御部１０２と全く同様の構成であり、動作もリセットタイミングに従ってセンサ線をＧＮＤにリセット後、センサのタッチ、非タッチに応じた時定数でＹセンサ線充電電圧１２２へ変化（充電）する。
【００２７】
１２３はセンサリセット信号であり、各々のセンサ１３から２４は、センサリセット信号１２３のタイミングに従って負荷を初期状態にリセットし、リセット解除後、センサのタッチ、非タッチに従って各センサの負荷を変動させることにより、各Ｘセンサ線３から６及び各Ｙセンサ線９から１１の時定数を変化させ、Ｘセンサ線充電電圧１１６、Ｙセンサ線充電電圧１２２への充電速度を、タッチ、非タッチに違いによって異ならせる。
【００２８】
図２は、図１に記載のセンサ１３〜２４のうち、Ｘ１Ｙ１センサ１３の内部構成の一実施例である。Ｘ２Ｙ１センサ１４〜Ｘ２４０Ｙ３２０センサ２４についても、同様の構成である。
【００２９】
図２において、２０１はセンサリセットスイッチ、２０２はセンサ正電源、２０３はセンサ負電源、２０４はホトダイオード、２０５はＸ座標バッファ、２０６はＹ座標バッファであり、センサリセットスイッチ２０１は、センサリセット信号１２３のタイミングに従ってＯＮ状態とし、このときセンサ正電源２０２＝センサ負電源２０３とすることにより、Ｘ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６のゲート電圧をセンサ正電源２０２と同じ電圧にリセットする。
【００３０】
リセット解除後、センサ負電源２０３をセンサ正電源２０２より低くし、センサリセット信号１２３に従ってセンサリセットスイッチ２０１をＯＦＦ状態とすることにより、ホトダイオード２０４は、光に応じた電流が流れることとなる。
【００３１】
ここでは、タッチしていないときは光が当たり電流が流れ、タッチ時は影となるため電流が流れないものとして以下説明する。また、センサ正電源２０２を６Ｖ、リセット解除後のセンサ負電源２０３をＧＮＤ（０Ｖ）として以下説明する。
【００３２】
Ｘ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６のゲート電圧は、ホトダイオード２５に流れる電流ＩD、各々のバッファの容量ＣB、タッチ時間ｔによって式１で表されるΔＶの電圧変化が生じる。
【００３３】
ΔＶ＝ＩD×ｔ／ＣB ………（式１）
【００３４】
つまり、非タッチ時は電流が流れるため、Ｘ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６のゲート電圧はセンサ正電源２０２の６ＶからΔＶだけ電圧が下がった状態、タッチ時には電流が流れないためＸ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６のゲート電圧はセンサ正電源２０２の６Ｖとなる。
【００３５】
この電圧変化が、Ｘ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６の負荷（ＯＮ抵抗）の変化となり、Ｘ１センサ線３、Ｙ１センサ線９の時定数の変化となる。
【００３６】
図３は、図１に記載のＸセンサ線３〜６、Ｙセンサ線９〜１１の電圧変化の一例を、Ｘ２Ｙ２センサ１８（グレー部分）がタッチされた場合を例に示した図である。
【００３７】
図３において、３３はＸ１センサ線波形、３４はＸ２センサ線波形、３５はＸ３センサ線波形、３６はＸ２４０センサ線波形、３７はＹ１センサ線波形、３８はＹ２センサ線波形、３９はＹ３２０センサ線波形、３０１はタッチ時電圧変化量、４０は非タッチ時電圧変化量であり、Ｘ１センサ線波形３３、Ｘ３センサ線波形３５、Ｘ２４０センサ線波形３６、Ｙ１センサ線波形３７、Ｙ３２０センサ線波形３９は、非タッチ状態のためセンサ線の時定数が小さく、非タッチ時電圧変化量４０は大きくなる。
【００３８】
Ｘ２センサ線波形３４、Ｙ２センサ線波形３８は、タッチ状態のためセンサ線の時定数が大きく、タッチ時電圧変化量３０１は小さくなる。
【００３９】
図４は、図１に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の内部構成の一実施例である。Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部８についても、同様の構成である。
【００４０】
図４において、４１はスキャン開始位置決定手段、４２はタッチ有無検知信号、４３はスキャン開始位置信号であり、スキャン開始位置決定手段４１は、センサ線３〜６の信号電圧の変化からタッチの有無を検出し、タッチ有無検知信号４２として出力する。
【００４１】
また、“タッチなし”状態の場合、本実施例では１から２４０（Ｙ座標の場合１から３２０）までとなるスキャン開始位置のうち左端を示す“１”をスキャン開始位置信号４３として出力し、“タッチあり”となった場合はタッチ座標を判別し、判別した座標を中心に本実施例では８０ラインのスキャン範囲を決定するようスキャン開始位置を決定し、スキャン開始位置信号４３として出力する。
【００４２】
スキャン開始位置決定方法の一例として、検出された座標ＸD、スキャン範囲をＤSとしたときのスキャン開始位置ＰSを式２に示す。
【００４３】
ＰS＝ＸD−（ＤS／２）−１………（式２）
【００４４】
４４はスキャン開始パルス生成手段、４５はスキャン開始パルスであり、スキャン開始パルス生成手段４４は、タッチ有無検知信号４２に従って、スキャンの一周期を示すスキャン開始パルス４５を生成する。
【００４５】
ここでは、タッチ有無検知信号が、“タッチなし”を示す場合、スキャン開始パルス４５を、Ｘセンサ線２４０ラインをスキャンする周期で出力し、“タッチあり”を示す場合、スキャン開始パルス４５を、スキャン範囲を限定して、ここでは８０ラインをスキャンする周期、つまり“タッチなし”の場合に比べて短い周期で出力する。
【００４６】
４６はスキャン開始位置スイッチ、４７はＸ１スキャン開始入力、４８はＸ２スキャン開始入力、４９はＸ３スキャン開始入力、５０はＸ２４０スキャン開始入力であり、スキャン開始位置スイッチ４６は、本実施例では１〜２４０で表されるスキャン開始位置信号４３が示すＸ１〜Ｘ２４０センサ線に対応したＸ１〜Ｘ２４０スキャン開始入力４７〜５０のうちの一つに対して、スキャン開始パルス４５を選択出力する。
【００４７】
５１はシフトレジスタ、５２はＸ１選択線、５３はＸ２選択線、５４はＸ３選択線、５５はＸ２４０選択線、５６はＸ１選択スイッチ、５７はＸ２選択スイッチ、５８はＸ３選択スイッチ、５９はＸ２４０選択スイッチ、４０１はＸ座標出力電源であり、シフトレジスタ５１は、スキャン開始入力４７〜５０のうちのいずれかから入力されるスキャン開始パルス４５を、入力に対応した選択線５２〜５４のうちのいずれかから出力し、スキャンシフトクロック１に従って順次右側へシフトしてパルスを出力する。
【００４８】
例えば“タッチなし”の場合、スキャン開始パルス４５はＸ１スキャン開始入力４７から入力されるため、Ｘ１選択線５２から、Ｘ２選択線５３、…、と、順次右側にシフトしてパルスを出力する。
【００４９】
“タッチあり”で、スキャン開始パルス４５が、Ｘ２スキャン開始入力４８から入力された場合は、Ｘ２選択線５３から、Ｘ３選択線５４、…と順次右側へシフトしてパルスを出力し、Ｘ１選択線５２からはパルスを出力しない。この場合、スキャン開始位置信号４３からは開始位置“２”が出力されている。
【００５０】
最後に、Ｘ１選択スイッチ５６〜Ｘ２４０選択スイッチ５９が、順次ＯＮ状態となる各々のＸ１選択線５２〜Ｘ２４０選択線５５によって、各々のＸ１出力線１１７〜Ｘ２４０出力線１２０とＸ座標信号７を順次接続する。
【００５１】
Ｘ座標信号７はＸ座標出力電源４０１に接続されており、Ｘ１出力線１１７〜Ｘ２４０出力線１２０は、図１に記載のＸ１センサ線出力バッファ１０７〜Ｘ２４０センサ線出力バッファ１１０に接続されているため、Ｘ１出力線１１７〜Ｘ２４０出力線１２０の電圧は、初期化状態のＸ座標出力電源４０１から、タッチ、非タッチによって異なるＸ１センサ線出力バッファ１０７〜Ｘ２４０センサ線出力バッファ１１０のゲート電圧に従って変化する。この電圧変化が、Ｘ座標信号７を介してシリアル出力されることとなる。
【００５２】
図５は、図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２による、非タッチ時とタッチ時のスキャン範囲切替動作の概念を示した図である。
【００５３】
図５において、６０はタッチパネル搭載表示領域、６１は非タッチ時座標スキャン範囲、６２はペンタッチ開始位置、６３はタッチ開始時座標スキャン範囲であり、ペンタッチ開始位置６２にタッチされる前は、非タッチ時座標スキャン範囲６１はタッチパネル搭載表示領域６０の全面となり、ペンタッチ開始位置６２にタッチされた場合、スキャン範囲はタッチ開始時座標スキャン範囲６３となる。
【００５４】
本実施例では、タッチパネル搭載表示領域６０は２４０×３２０ドット、タッチ開始時座標スキャン範囲６３は８０×８０ドットとなる。
【００５５】
図６は、図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２による、タッチ位置移動時のスキャン範囲切替動作の概念を示した図である。
【００５６】
図６において、６４はペンタッチ移動位置、６５はタッチ移動時座標スキャン範囲であり、ペン位置がペンタッチ開始位置６２からペンタッチ移動位置６４に移動した場合、スキャン範囲はタッチ開始時スキャン範囲６３からタッチ移動時スキャン範囲６５へと移動する。したがって、スキャン範囲は常にペン先に追従することになる。
【００５７】
図７は、図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、非タッチ時の動作の詳細を示した図である。
【００５８】
図７において、６６はスキャン開始パルス波形、６７は非タッチ時スキャン開始パルス周期、６８はスキャンシフトクロック波形、６９はＸ１スキャン開始入力波形、７０はＸ１１スキャン開始入力波形、７１はＸ５１スキャン開始入力波形、７２はＸ１選択線波形、７３はＸ２選択線波形、７４はＸ１１選択線波形、７５はＸ１２選択線波形、７６はＸ５１選択線波形、７７はＸ５２選択線波形、７８はＸ８０選択線波形、７９はＸ８１選択線波形、８０はＸ９０選択線波形、８１はＸ９１選択線波形、８２はＸ１３０選択線波形、８３はＸ１３１選択線波形、８４はＸ２４０選択線波形、８５はＸ座標信号波形である。
【００５９】
非タッチ時においては、非タッチ時スキャン開始パルス周期６７は、全ラインをスキャンする時間である。なお、Ｘ方向については、２４０ラインをスキャンし、Ｙ方向については、３２０ラインを同時にスキャンするとして、以下説明する。
【００６０】
また、非タッチ時では、スキャン開始パルスはＸ１スキャン開始入力へ入力されるため、Ｘ１スキャン開始入力波形６９がスキャン開始パルス波形６６と同様となり、Ｘ１１スキャン開始入力波形７０、Ｘ５１スキャン開始入力波形７１他、Ｘ１スキャン開始入力波形６９以外には、何のパルスも入力されない。
【００６１】
Ｘ１スキャン開始入力波形６９は、Ｘ１選択線波形７２から順次、Ｘ２選択線波形７３、…、Ｘ１１選択線波形７４、Ｘ１２選択線波形７５、…、Ｘ５１選択線波形７６、Ｘ５２選択線波形７７、…、Ｘ８０選択線波形７８、Ｘ８１選択線波形７９、…、Ｘ９０選択線波形８０、Ｘ９１選択線波形８１、…、Ｘ１３０選択線波形８２、Ｘ１３１選択線波形８３、…、Ｘ２４０選択線波形８４と、全ての選択線に、パルスがスキャンシフトクロック波形６８に従ってシフトして出力される。
【００６２】
Ｘ座標信号線波形８５は、各々の選択線のパルスに従って、各々のセンサ線の信号状態、つまりタッチの状態が出力されるため、Ｘ座標がシリアル化されて出力されていることとなる。
【００６３】
なお、図示はされていないが、スキャン開始パルスの前に必ず、リセット動作を行うためのセンサ線リセット信号１０１とセンサリセット信号１２３が入力される。
【００６４】
図８は、図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、タッチ開始時の動作の詳細を、Ｘ５０の位置のセンサにタッチされた場合を例に示した図である。
【００６５】
図８において、６６はタッチ時スキャン開始パルス周期であり、タッチ時においては、タッチ時スキャン開始パルス周期８６は、本実施例では８０ラインスキャンする時間となる。
【００６６】
また、Ｘ５０の位置のセンサをタッチした場合、本実施例では、式２からスキャン開始位置が“１１”となり、スキャン開始パルスはＸ１１スキャン開始入力へ入力されるため、Ｘ１１スキャン開始入力波形７０がスキャン開始パルス波形６６と同様となり、Ｘ１スキャン開始入力波形６９、Ｘ５１スキャン開始入力波形７１他、Ｘ１１スキャン開始入力波形７０以外には、何のパルスも入力されない。
【００６７】
Ｘ１１スキャン開始入力波形７０は、Ｘ１１選択線波形７４から順次、Ｘ１２選択線波形７５、…、Ｘ５１選択線波形７６、Ｘ５２選択線波形７７、…、Ｘ８０選択線波形７８、Ｘ８１選択線波形７９、…、Ｘ９０選択線波形８０と、８０ライン分の選択線に、パルスがスキャンシフトクロック波形６８に従ってシフトして出力される。
【００６８】
スキャン範囲ではないＸ１選択線７２、Ｘ２選択線７３、Ｘ９１選択線８１、Ｘ１３０選択線８２、Ｘ１３１選択線８３、Ｘ２４０選択線８４他、Ｘ１１〜Ｘ９０以外の選択線には、何のパルスも出力されない。
【００６９】
Ｘ座標信号線波形８５は、各々の選択線のパルスに従って、各々のセンサ線の信号状態、つまりタッチの状態が出力されるため、Ｘ１１〜Ｘ９０までのＸ座標がシリアル化されて出力されていることとなる。
【００７０】
なおここでも、図示はされていないが、スキャン開始パルスの前に必ず、リセット動作を行うためのセンサ線リセット信号１０１とセンサリセット信号１２３が入力される。
【００７１】
図９は、図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、タッチ移動時の動作の詳細を、Ｘ９０の位置のセンサにタッチされた場合を例に示した図である。
【００７２】
図９において、タッチ移動時は、タッチ時スキャン開始パルス周期８６は、タッチ開始時と同様、本実施例では８０ラインスキャンする時間となる。また、Ｘ９０の位置のセンサをタッチした場合、本実施例では、式２からスキャン開始位置が“５１”となり、スキャン開始パルスはＸ５１スキャン開始入力へ入力されるため、Ｘ５１スキャン開始入力波形７１がスキャン開始パルス波形６６と同様となり、Ｘ１スキャン開始入力波形６９、Ｘ１１スキャン開始入力波形７０他、Ｘ５１スキャン開始入力波形７１以外には、何のパルスも入力されない。
【００７３】
Ｘ５１スキャン開始入力波形７１は、Ｘ５１選択線波形７６から順次、Ｘ５２選択線波形７７、…、Ｘ８０選択線波形７８、Ｘ８１選択線波形７９、…、Ｘ９０選択線波形８０、Ｘ９１選択線波形８１、…、Ｘ１３０選択線波形８２と、８０ライン分の選択線に、パルスがスキャンシフトクロック波形６８に従ってシフトして出力される。
【００７４】
スキャン範囲ではないＸ１選択線７２、Ｘ２選択線７３、Ｘ１１選択線７４、Ｘ１２選択線７５、Ｘ１３１選択線８３、Ｘ２４０選択線８４他、Ｘ５１〜Ｘ１３０以外の選択線には、何のパルスも出力されない。
【００７５】
Ｘ座標信号線波形８５は、各々の選択線のパルスに従って、各々のセンサ線の信号状態、つまりタッチの状態が出力されるため、Ｘ５１〜Ｘ１３０までのＸ座標がシリアル化されて出力されていることとなる。
【００７６】
なおここでも、図示はされていないが、スキャン開始パルスの前に必ず、リセット動作を行うためのセンサ線リセット信号１０１とセンサリセット信号１２３が入力される。
【００７７】
以下、図１〜９を用いて、本実施例におけるタッチパネル装置の座標検出制御方法について説明する。まず、図１、図５を用いて、座標検出の流れを説明する。
【００７８】
図１で、センサ１３〜２４はタッチの有無を光による電流変動を検出し、電流変動は各々接続されたＸセンサ線３〜６、Ｙセンサ線９〜１１の負荷変動となる。詳細は後で説明する。
【００７９】
Ｘセンサ線３〜６、Ｙセンサ線９〜１１の負荷変動は、Ｘセンサ線充電電圧１１６、Ｙセンサ線充電電圧１２２の充電時間の変動となり、タッチ、非タッチに応じて、Ｘ１センサ線出力バッファ１０７〜Ｘ２４０センサ線出力バッファ１１０のゲート電圧の差となる。
【００８０】
Ｘ１センサ線出力バッファ１０７〜Ｘ２４０センサ線出力バッファ１１０は、このゲート電圧の差に従ってＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。
【００８１】
Ｘ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２は、Ｘ１出力線１１７〜Ｘ２４０出力線１２０をスキャンシフトクロック１に従ってＸ座標信号７に順次接続し、Ｘ１センサ線出力バッファ１０７〜Ｘ２４０センサ線出力バッファ１１０のＯＮ／ＯＦＦ動作による電圧変動をパラレルに出力する。このとき、非タッチ時はタッチパネル全面２４０ライン分のＰ／Ｓ変換を行うが、タッチ時は８０ライン分のＰ／Ｓ変換を行う。詳細は後で説明する。
【００８２】
Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ部８は、パラレルに出力されるＹセンサ線の電圧変動を、スキャンシフトクロック１に従ってシリアル変換して、Ｙ座標信号１２として出力する。このとき、非タッチ時はタッチパネル全面３２０ライン分のＰ／Ｓ変換を行うが、タッチ時は８０ライン分のＰ／Ｓ変換を行う。詳細は後で説明する。
【００８３】
したがって、図５に示すように、非タッチ時はタッチパネル搭載領域６０全面をスキャンし、タッチ時は、タッチ開始時座標スキャン範囲６３のみをスキャンすることになる。
【００８４】
ここで、本実施例のタッチパネルは、２４０×３２０ドット、タッチ時のスキャン範囲を８０×８０ドットとしているが、本発明は、タッチパネルの構成をこれに限定するものではない。特にタッチ時のスキャン範囲は、ペン入力の速度に応じて変えることも可能である。
【００８５】
図２、図３を用いて、図１に記載のセンサ部のタッチ検出動作の詳細について説明する。図２で、ホトダイオード２０４は、非タッチ時は光が当たるため電流が流れ、タッチ時には影となるため電流が流れないこととなる。
【００８６】
Ｘ座標バッファ２０５、Ｙ座標バッファ２０６のゲート電圧は、この電流に従って、式１に示す電圧変動ΔＶが生じるため、Ｘセンサ線３及びＹセンサ線９は、非タッチ時には負荷が小さく、タッチ時には負荷が大きくなることとなる。
【００８７】
この結果、図３に示すグレーのセンサ１８がタッチされたとすると、非タッチ状態であるＸ１センサ線３、Ｘ３センサ線５、Ｘ２４０センサ線６、Ｙ１センサ線９、Ｙ３２０センサ線１１は変化量が大きい非タッチ時電圧変化量４０、Ｘ２センサ線４、Ｙ２センサ線１０が変化量が小さいタッチ時電圧変化量３０１となり、タッチ部が各センサ線の電圧差となって検出可能となる。
【００８８】
ここで、本実施例のセンサでは、光を検出するためのホトダイオードを記載しているが、光検出手段であれば、ａ−Ｓｉや低温Ｐｏｌｙ−ＳｉのＴＦＴの光によるオフリーク電流を利用することも可能であり、タッチ検出を電圧変動で行う方法であれば、センサの構成を限定するものではない。
【００８９】
図４、図６〜図９を用いて、図１に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２、Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部８の、座標スキャン範囲切替による、座標検出高速化の詳細について説明する。
【００９０】
図４で、スキャン開始位置決定手段４１は、各センサ出力線１１７〜１２０の電圧変動の有無を検知し、タッチ有無検知信号４２として出力する。
【００９１】
また、タッチを示すセンサ線がない場合は、スキャン開始位置を“１”として、スキャン開始位置信号４３を出力し、タッチを示すセンサ線がある場合は、そのセンサ線の位置から、式２に従ってスキャン開始位置を決定し、スキャン開始位置信号４３として出力する。スキャン開始位置信号４３は、タッチがある場合は常に式２に従って決定されるため、図６に示すように、ペンが移動した場合はスキャンの開始位置も移動することとなる。
【００９２】
図７を用いて、図４に記載のスキャン開始パルス生成手段４４、スキャン開始位置スイッチ４６、シフトレジスタ５１、選択スイッチ５６〜５９による、非タッチ時のＸ座標信号７を生成する動作の詳細について説明する。
【００９３】
図７で、非タッチ時のスキャン開始パルス波形６６の周期である非タッチ時スキャン開始パルス周期６７は２４０ライン分であり、スキャン開始パルスはＸ１スキャン開始入力に入力されるため、順次すべての選択線にパルスが出力され、その結果、Ｘ座標信号線波形８５は、Ｘ１センサ線３からＸ２４０センサ線６までの電圧レベルがすべてシリアル変換して出力されていることを示している。したがって、検出時間はスキャンシフトクロック６８の周期の２４０倍ということとなる。
【００９４】
図８、図９を用いて、図４に記載のスキャン開始パルス生成手段４４、スキャン開始位置スイッチ４６、シフトレジスタ５１、選択スイッチ５６〜５９による、タッチ時のＸ座標信号７を生成する動作の詳細について説明する。
【００９５】
図８で、タッチ時のスキャン開始パルス波形６６の周期であるタッチ時スキャン開始パルス周期８６の周期は８０ライン分であり、タッチ位置がＸ５０の場合、スキャン開始パルスはＸ１１スキャン開始入力に入力されるため、順次、Ｘ１１〜Ｘ９０までの選択線にパルスが出力され、その結果、Ｘ座標信号線波形８５は、Ｘ１１センサ線からＸ９０センサ線までの電圧レベルのみがシリアル変換して出力されていることを示している。
【００９６】
したがって、検出時間はスキャンシフトクロック６８の周期の８０倍ということとなり、スキャンシフトクロック６８の速度は変えずに、検出速度が非タッチ時に比べて３倍となる。
【００９７】
図９も、タッチ時のスキャン開始パルス波形６６の周期であるタッチ時スキャン開始パルス周期８６の周期は８０ライン分であり、タッチ位置がＸ９０の場合、スキャン開始パルスはＸ５１スキャン開始入力に入力されるため、順次、Ｘ５１〜Ｘ１３０までの選択線にパルスが出力され、その結果、Ｘ座標信号線波形８５は、Ｘ５１センサ線からＸ１３０センサ線までの電圧レベルのみがシリアル変換して出力されていることを示している。
【００９８】
したがって、この場合も、検出時間はスキャンシフトクロック６８の周期の８０倍ということとなり、スキャンシフトクロック６８の速度は変えずに、検出速度が非タッチ時に比べて３倍となる。
【００９９】
なお、Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部８の動作も同様の動作である。この場合、Ｙ方向は、３２０ラインであるから、検出速度が非タッチ時に比べて４倍となる。
【０１００】
以上で、タッチ時のスキャン範囲をタッチ位置を中心として決定する制御により、ペン入力時等の高速座標検出を実現する。
【０１０１】
ここで、本実施例ではタッチパネル単体での構成を示したが、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを形成するガラス基板上に、本発明のセンサ、スキャン制御回路を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施例であるタッチパネル装置の構成図
【図２】図１に記載のセンサ１３〜２４のうち、Ｘ１Ｙ１センサ１３の内部構成図
【図３】図１に記載のセンサ線３〜６、９〜１１の電圧変化の一例を、Ｘ２Ｙ２センサ１８（グレー部分）がタッチされた場合を例に示した図
【図４】図１に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の内部構成図
【図５】図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２による、非タッチ時とタッチ時のスキャン範囲切替動作の概念を示した図
【図６】図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２による、タッチ位置移動時のスキャン範囲切替動作の概念を示した図
【図７】図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、非タッチ時の動作の詳細を示した図
【図８】図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、タッチ開始時の動作の詳細を、Ｘ５０の位置のセンサにタッチされた場合を例に示した図
【図９】図４に記載のＸ座標スキャン範囲切替機能付きＰ／Ｓ変換部２の、タッチ移動時の動作の詳細を、Ｘ９０の位置のセンサにタッチされた場合を例に示した図
【符号の説明】
【０１０３】
１…スキャンシフトクロック、２…Ｘ座標スキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、３…Ｘ１センサ線、４…Ｘ２センサ線、５…Ｘ３センサ線、６…Ｘ２４０センサ線、７…Ｘ座標信号、８…Ｙ座標スキャン範囲切替機能付きパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、９…Ｙ１センサ線、１０…Ｙ２センサ線、１１…Ｙ３２０センサ線、１２…Ｙ座標信号、１３…Ｘ１Ｙ１センサ、１４…Ｘ２Ｙ１センサ、１５…Ｘ３Ｙ１センサ、１６…Ｘ２４０Ｙ１センサ、１７…Ｘ１Ｙ２センサ、１８…Ｘ２Ｙ２センサ、１９…Ｘ３Ｙ２センサ、２０…Ｘ２４０Ｙ２センサ、２１…Ｘ１Ｙ３２０センサ、２２…Ｘ２Ｙ３２０センサ、２３…Ｘ３Ｙ３２０センサ、２４…Ｘ２４０Ｙ３２０センサ、３３…Ｘ１センサ線波形、３４…Ｘ２センサ線波形、３５…Ｘ３センサ線波形、３６…Ｘ２４０センサ線波形、３７…Ｙ１センサ線波形、３８…Ｙ２センサ線波形、３９…Ｙ３２０センサ線波形、４０…非タッチ時電圧変化量、４１…スキャン開始位置決定手段、４２…タッチ有無検知信号、４３…スキャン開始位置信号、４４…スキャン開始パルス生成手段、４５…スキャン開始パルス、４６…スキャン開始位置スイッチ、４７…Ｘ１スキャン開始入力、４８…Ｘ２スキャン開始入力、４９…Ｘ３スキャン開始入力、５０…Ｘ２４０スキャン開始入力、５１…シフトレジスタ、５２…Ｘ１選択線、５３…Ｘ２選択線、５４…Ｘ３選択線、５５…Ｘ２４０選択線、５６…Ｘ１選択スイッチ、５７…Ｘ２選択スイッチ、５８…Ｘ３選択スイッチ、５９…Ｘ２４０選択スイッチ、６０…タッチパネル搭載表示領域、６１…非タッチ時座標スキャン範囲、６２…ペンタッチ開始位置、６３…タッチ開始時座標スキャン範囲、６４…ペンタッチ移動位置、６５…タッチ移動時座標スキャン範囲、６６…スキャン開始パルス波形、６７…非タッチ時スキャン開始パルス周期、６８…スキャンシフトクロック波形、６９…Ｘ１スキャン開始入力波形、７０…Ｘ１１スキャン開始入力波形、７１…Ｘ５１スキャン開始入力波形、７２…Ｘ１選択線波形、７３…Ｘ２選択線波形、７４…Ｘ１１選択線波形、７５…Ｘ１２選択線波形、７６…Ｘ５１選択線波形、７７…Ｘ５２選択線波形、７８…Ｘ８０選択線波形、７９…Ｘ８１選択線波形、８０…Ｘ９０選択線波形、８１…Ｘ９１選択線波形、８２…Ｘ１３０選択線波形、８３…Ｘ１３１選択線波形、８４…Ｘ２４０選択線波形、８５…Ｘ座標信号波形、８６…タッチ時スキャン開始パルス周期、１０１…センサ線リセット信号、１０２…Ｘセンサ線出力制御部、１０３…Ｘ１センサ線リセットスイッチ、１０４…Ｘ２センサ線リセットスイッチ、１０５…Ｘ３センサ線リセットスイッチ、１０６…Ｘ２４０センサ線リセットスイッチ、１０７…Ｘ１センサ線出力バッファ、１０８…Ｘ２センサ線出力バッファ、１０９…Ｘ３センサ線出力バッファ、１１０…Ｘ２４０センサ線出力バッファ、１１１…Ｘ１センサ線バッファ容量、１１２…Ｘ２センサ線バッファ容量、１１３…Ｘ３センサ線バッファ容量、１１４…Ｘ２４０センサ線バッファ容量、１１５…Ｘセンサ線リセット電圧、１１６…Ｘセンサ線充電電圧、１１７…Ｘ１出力線、１１８…Ｘ２出力線、１１９…Ｘ３出力線、１２０…Ｘ２４０出力線、１２１…Ｙセンサ線出力制御部、１２２…Ｙセンサ線充電電圧、１２３…センサリセット信号、２０１…センサリセットスイッチ、２０２…センサ正電源、２０３…センサ負電源、２０４…ホトダイオード、２０５…Ｘ座標バッファ、２０６…Ｙ座標バッファ、３０１…タッチ時電圧変化量、４０１…Ｘ座標出力電源
【図１】
2006127101.tif 000003
【図２】
2006127101.tif 000004
【図４】
2006127101.tif 000005
【図７】
2006127101.tif 000006
【図８】
2006127101.tif 000007
【図９】
2006127101.tif 000008
【図３】
2006127101.tif 000009
【図５】
2006127101.tif 000010
【図６】
2006127101.tif 000011