(57)【要約】      （修正有）【課題】正確な検出が可能である電磁誘導方式のタッチ検出機能を備えるタッチ検出装置及び方法を提供する。【解決手段】タッチ検出装置はタッチパネルと差動増幅器とを具備する。タッチパネルは送信コイルと受信コイルを具備し、表示機能とタッチ検出機能を備える。受信コイルの両端が検出回路６２における差動増幅器の２つの入力端子に接続される。【選択図】図８
2018185559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信コイルと受信コイルを具備し、表示機能とタッチ検出機能を備えるタッチパネルと、
前記受信コイルの両端が接続される２つの入力端子を具備する差動増幅器と、
を具備するタッチ検出装置。
【請求項２】
前記差動増幅器は、第１演算増幅器と、第２演算増幅器と、第３演算増幅器とを具備し、
前記第１演算増幅器の出力端子が前記第３演算増幅器の反転入力端子に接続され、
前記第２演算増幅器の出力端子が前記第３演算増幅器の非反転入力端子に接続され、
前記第１演算増幅器の反転入力端子と前記第２演算増幅器の反転入力端子が互いに接続され、
前記受信コイルの一端が前記第１演算増幅器の非反転入力端子に接続され、
前記受信コイルの他端が前記第２演算増幅器の非反転入力端子に接続される請求項１記載のタッチ検出装置。
【請求項３】
前記第１演算増幅器の出力端子が第１抵抗を介して前記第１演算増幅器の反転入力端子に接続され、
前記第２演算増幅器の出力端子が第２抵抗を介して前記第２演算増幅器の反転入力端子に接続され、
前記第１抵抗と前記第２抵抗の間に第３抵抗が接続され、
前記第１演算増幅器の出力端子が第４抵抗を介して前記第３演算増幅器の反転入力端子に接続され、
前記第２演算増幅器の出力端子が第５抵抗を介して前記第３演算増幅器の非反転入力端子に接続され、
前記第３演算増幅器の出力端子が第６抵抗を介して前記第３演算増幅器の反転入力端子に接続され、
前記第３演算増幅器の非反転入力端子が第７抵抗を介して接地され、
前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗、前記第４抵抗、前記第５抵抗、前記第６抵抗、前記第７抵抗のうちの１つまたは複数の抵抗値を変えることにより、前記差動増幅器のゲインを変更するゲイン調整手段をさらに具備する請求項２記載のタッチ検出装置。
【請求項４】
前記ゲイン調整手段は前記差動増幅器の出力レベルが閾値以上か否かに基づいて前記差動増幅器のゲインを変更する請求項３記載のタッチ検出装置。
【請求項５】
前記ゲイン調整手段は、
前記差動増幅器の出力レベルが第１閾値以上の場合の場合低ゲインを選択し、
前記差動増幅器の出力レベルが第１閾値以下の第２閾値以下の場合前記低ゲインより高い高ゲインを選択する請求項４記載のタッチ検出装置。
【請求項６】
前記送信コイルに供給された駆動信号と前記差動増幅器の出力信号との位相差を検出する比較器をさらに具備する請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載のタッチ検出装置。
【請求項７】
前記差動増幅器の位相遅延を補償する補償回路をさらに具備し、
前記駆動信号は前記補償回路を介して前記比較器に入力される請求項６記載のタッチ検出装置。
【請求項８】
前記受信コイルの両端に接続されるスイッチ回路をさらに具備し、
前記スイッチ回路は、第１状態では前記受信コイルの両端を前記差動増幅器の２つの入力端子に接続させ、第２状態では前記受信コイルの両端を短絡させ、前記差動増幅器に接続させない請求項１乃至請求項７のいずれか一項記載のタッチ検出装置。
【請求項９】
前記スイッチ回路は前記差動増幅器の出力レベルが閾値以上か否かに基づいて前記第１状態と前記第２状態のいずれかに設定される請求項８記載のタッチ検出装置。
【請求項１０】
前記タッチパネルは
Ｘ方向とＹ方向の２次元アレイ状に配列された複数の画素と、
Ｘ方向に並ぶ画素行毎に接続されるＸ方向に延びる複数の駆動電極と、
Ｙ方向に並ぶ画素列毎に接続されるＹ方向に延びる複数の信号線と、を具備し
前記送信コイルは前記複数の駆動電極からなり、
前記受信コイルは前記複数の信号線からなる請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載のタッチ検出装置。
【請求項１１】
前記タッチパネルは
前記複数の画素が形成される第１基板と、
前記第１基板の上に配置され、カラーフィルタが形成される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置される液晶層と、を具備し、
前記複数の駆動電極は前記第１基板に形成され、前記複数の信号線は前記第２基板に形成される請求項１０記載のタッチ検出装置。
【請求項１２】
前記タッチパネルは
前記複数の画素が形成される第１基板と、
前記第１基板の上に配置され、カラーフィルタが形成される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置される液晶層と、を具備し、
前記複数の信号線は前記第１基板に形成され、前記複数の駆動電極は絶縁層を介して前記複数の信号線の上に形成される請求項１０記載のタッチ検出装置。
【請求項１３】
前記差動増幅器と、前記差動増幅器の出力を整流する整流器と、前記整流器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含むＩＣチップをさらに具備し、
前記ＩＣチップの出力はホスト装置に送信され、前記ホスト装置で前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいてタッチ位置の座標を計算させる請求項１乃至請求項１２のいずれか一項記載のタッチ検出装置。
【請求項１４】
前記差動増幅器と、前記差動増幅器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含むＩＣチップをさらに具備し、
前記ＩＣチップの出力はホスト装置に送信され、前記ホスト装置で前記Ａ／Ｄ変換器の出力を整流させ、整流結果を積分させ、積分結果に基づいてタッチ位置の座標を計算させる請求項１乃至請求項１２のいずれか一項記載のタッチ検出装置。
【請求項１５】
表示機能とタッチ検出機能を備えるタッチパネルの受信コイルの両端に誘起される信号を差動増幅器を用いて増幅するタッチ検出方法。
【請求項１６】
前記差動増幅器の出力レベルが閾値以上か否かに基づいて前記差動増幅器のゲインを変更することをさらに具備する請求項１５記載のタッチ検出方法。
【請求項１７】
前記差動増幅器の出力レベルが第１閾値以上の場合の場合低ゲインを選択し、
前記差動増幅器の出力レベルが第１閾値以下の第２閾値以下の場合前記低ゲインより高い高ゲインを選択する請求項１５記載のタッチ検出方法。
【請求項１８】
送信コイルに供給された駆動信号と前記差動増幅器の出力信号との位相差を検出することをさらに具備する請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項記載のタッチ検出方法。
【請求項１９】
第１状態では前記受信コイルの両端を前記差動増幅器の２つの入力端子に接続させ、第２状態では前記受信コイルの両端を短絡させる請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項記載のタッチ検出方法。
【請求項２０】
前記差動増幅器の出力レベルが閾値以上か否かに基づいて前記第１状態と前記第２状態のいずれかを設定する請求項１９記載のタッチ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はタッチ検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、タブレットパーソナルコンピュータ及びノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端子末が普及している。携帯端子末は液晶又は有機ＥＬ素子などを用いた平面型表示装置を備える。表示装置は２次元配列された画素を備え、画素は共通電極と画素電極を備え、共通電極と画素電極との間に液晶又は有機ＥＬ素子が配置される。ドライバが画素に画素信号を書き込むと、共通電極及び画素電極との間の液晶又は有機ＥＬ素子が制御され、画像が表示される。
【０００３】
一方、画面に指やタッチペン（スタイラスペンとも称する）等の入力物体が近接又は接触していることを検出するタッチパネルが広く使用されている。画面に入力物体を近接又は接触させる動作をタッチ動作又はタッチと称し、入力物体の位置検出をタッチ検出と称する。ペンを用いると、指より小さい領域の指定や手書き文字の入力がより容易である。ペンによるタッチを検出する方式は種々あり、その一つの方式として電磁誘導方式がある。電磁誘導方式では、ペンはコイルと容量を含み、タッチパネルは送信コイルと受信コイルを含み、タッチパネルの送信コイルが磁界を発生し、ペンの容量に磁界エネルギーが蓄えられ、タッチパネルの受信コイルがその磁界を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１９４５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電磁誘導方式のタッチ検出機能を備える表示装置では、表示装置の寄生容量や寄生抵抗の影響によりノイズが発生し、正確な検出が困難である。
本発明の目的は、正確な検出が可能である電磁誘導方式のタッチ検出機能を備えるタッチ検出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、タッチ検出装置はタッチパネルと差動増幅器とを具備する。タッチパネルは送信コイルと受信コイルを具備し、表示機能とタッチ検出機能を備える。受信コイルの両端が差動増幅器の２つの入力端子に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は実施形態によるタッチ検出機能付きの表示装置の一例の全体的な概略構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は画素アレイの一例を示すブロック回路図である。
【図３】図３は電磁誘導方式のタッチパネルの一例の断面図である。
【図４】図４は電磁誘導方式のタッチ検出原理を説明する。
【図５】図５は電磁誘導方式のタッチ検出原理を説明する波形図である。
【図６】図６は実施形態の表示装置の一例のブロック回路図である。
【図７】図７は送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの一例を示す断面図である。
【図８】図８は検出回路６２の一例を示すブロック回路図である。
【図９】図９は差動増幅器８２の一例を示す回路図である。
【図１０】図１０は第２実施形態の検出回路６２の一例を示すブロック回路図である。
【図１１】図１１は第２実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は第３実施形態の検出回路６２の一例を示すブロック回路図である。
【図１３】図１３は第３実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４はタッチ検出のための回路のレイアウトの一例を示すブロック回路図である。
【図１５】図１５はタッチ検出のための回路のレイアウトの他の例を示すブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実物通りではなく変更して模式的に表す場合もあるし、構造物を区別するために付したハッチングを省略する場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して詳細な説明を省略する場合もある。
【０００９】
タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置とタッチパネルを別々に製造し、表示装置の画面にタッチパネルを貼り付けるオンセルタイプ（外付けタイプとも称する）と、表示装置とタッチパネルが一体となっているインセルタイプ（内蔵タイプとも称する）を含む。インセルタイプの表示装置は、タッチ検出機能を有する部品の一部又は全部が表示機能を有する部品の一部又は全部と兼用される装置や、タッチ検出機能を有する部品と表示機能を有する部品とが互いに兼用されない装置を含む。インセルタイプの表示装置では、例えばカラーフィルタと偏光板の間に検出電極が形成され、ＴＦＴ基板上に形成される共通電極が駆動電極としても使用される。インセルタイプの表示装置は、外付けタッチパネルが無いので、全体が薄型・軽量化されるとともに、表示の視認性も向上する。実施形態はインセルタイプの表示装置を説明するが、本発明はオンセルタイプの表示装置にも適用可能である。
【００１０】
表示装置は液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ表示装置等を利用することができるが、一例として、液晶表示装置を用いた実施形態を説明するが、本発明は有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ表示装置等にも適用可能である。液晶表示装置の表示モードは表示機能層である液晶層の液晶分子の配向を変化させるための電界の印加方向により大きく２つに分類される。第１は表示装置の厚さ方向（あるいは面外方向）に電界が印加される所謂縦電界モードである。縦電界モードは例えばＴＮ（Twisted Nematic）モードや、ＶＡ（Vertical Alignment）モード等を含む。第２は表示装置の平面方向（あるいは面内方向）に電界が印加される所謂横電界モードである。横電界モードは例えばＩＰＳ（In-Plane Switching）モードや、ＩＰＳモードの一つであるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等を含む。以下で説明する技術は縦電界モードおよび横電界モードのいずれにも適用できるが、実施形態としては横電界モードの表示装置を説明する。
【００１１】
（第1実施形態）  
［概略構造］  
図１は実施形態によるタッチ検出機能付きの表示装置の一例の全体的な概略構成例を示す斜視図である。表示装置はタッチパネルＰＮＬと表示駆動回路とタッチ検出回路等を備える。タッチパネルＰＮＬはガラス、樹脂等の透明な第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向配置されたガラス、樹脂等の透明な第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２との間に形成された液晶層（図示せず）を備える。第１基板ＳＵＢ１にはＴＦＴ（Thin Film Transistor）の画素がマトリクス状に形成されるので、第１基板ＳＵＢ１は画素基板又はアレイ基板とも称する。第２基板ＳＵＢ２は対向基板とも称する。タッチパネルＰＮＬは第２基板ＳＵＢ２側から観察される。このため、第２基板ＳＵＢ２は上側基板、第１基板ＳＵＢ１は下側基板と称することもある。第１基板ＳＵＢ１は複数の導体パターンを有する。複数の導体パターンは、複数の走査線、複数の信号線、複数の駆動電極、複数の画素電極を含む。駆動電極はＩＴＯ（Indium tin oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明な導電材料により構成されても良い。第２基板ＳＵＢ２は遮光膜であるブラックマトリクス、カラーフィルタ等を備える。
【００１２】
タッチパネルＰＮＬは矩形の平板形状であり、短辺が沿う方向をＸ方向、長辺が沿う方向をＹ方向とする。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２は短辺のサイズは同じであるが、長辺のサイズが異なり、第１基板ＳＵＢ１の方が第２基板ＳＵＢ２より長い。長辺方向において第１基板ＳＵＢ１の一端子と第２基板ＳＵＢ２の一端子が揃っているので、第１基板ＳＵＢ１の他端子は第２基板ＳＵＢ２の他端子より突出している。長辺方向において第２基板ＳＵＢ２より突出している第１基板ＳＵＢ１の部分には、タッチパネルＰＮＬを画像表示のために駆動する表示駆動回路を構成するパネルドライバＩＣ１が搭載される。パネルドライバＩＣ１はＣＯＧ（Chip on Glass）チップからなる。パネルドライバはドライバチップ又は表示コントローラとも称する。第１基板ＳＵＢ１の中央部の表示領域又はアクティブエリアＤＡには、ＴＦＴの画素アレイが形成される。
【００１３】
第１基板ＳＵＢ１の裏側（つまり、タッチパネルＰＮＬの背面側）には、タッチパネルＰＮＬを照明する照明装置としてのバックライトユニットＢＬが配置される。バックライトユニットＢＬとしては、種々の形態のバックライトユニットが利用可能であり、光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したもの及び冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したもの等がある。照明装置は、タッチパネルＰＮＬの背面側に配置される導光板と、そのサイドに配置されるＬＥＤ又は冷陰極管により構成されてもよいし、タッチパネルＰＮＬの背面側に発光素子を平面的に配列した点状光源により構成されてもよい。照明装置は、バックライトに限らず、タッチパネルＰＮＬの表示面側に配置されるフロントライトを使用してもよい。さらに、反射型の表示装置の場合、又はタッチパネルＰＮＬが有機ＥＬを用いる場合、照明装置を備えない構成でもよい。
【００１４】
表示装置はホスト装置ＨＯＳＴに接続され得る。タッチパネルＰＮＬとホスト装置ＨＯＳＴは３つのフレキシブル配線基板ＦＰＣ１、ＦＰＣ２、ＦＰＣ３を介して接続される。ホスト装置ＨＯＳＴはフレキシブル配線基板ＦＰＣ１を介して第１基板ＳＵＢ１に接続される。ホスト装置ＨＯＳＴはフレキシブル配線基板ＦＰＣ２を介して第２基板ＳＵＢ２に接続される。ホスト装置ＨＯＳＴはフレキシブル配線基板ＦＰＣ３を介してバックライトユニットＢＬに接続される。
【００１５】
タッチ検出を制御するタッチパネルコントローラＩＣ２がフレキシブル配線基板ＦＰＣ２上に形成される。タッチパネルコントローラＩＣ２はＣＯＦ（Chip on Film）チップからなる。タッチパネルコントローラＩＣ２はタッチ検出チップ又はタッチコントローラとも称する。タッチパネルコントローラＩＣ２は、フレキシブル配線基板ＦＰＣ２上に形成されるＣＯＦチップではなく、第１基板ＳＵＢ１上に形成されるＣＯＧチップでもよい。同様に、パネルドライバＩＣ１は、第１基板ＳＵＢ１上に形成されるＣＯＧチップではなく、フレキシブル配線基板ＦＰＣ２上に形成されるＣＯＦチップでもよい。
【００１６】
パネルドライバＩＣ１とタッチパネルコントローラＩＣ２とは、相互に動作タイミングが連携しており、タイミングパルスなどで互いに電気的に接続される。パネルドライバＩＣ１とタッチパネルコントローラＩＣ２は、別々のＩＣチップではなく、同一のＩＣチップとして構成されてもよい。この場合、単一のＩＣチップは第１基板ＳＵＢ１上に形成してもよいし、フレキシブルＦＰＣ２上に形成してもよい。
【００１７】
図示していないが、表示装置は２次電池及び電源回路等を備える。また、後述するように、表示装置はタッチ検出のためのコイルを備える。
［画素アレイ］  
図２は画素アレイの一例を示すブロック回路図である。第１基板ＳＵＢ１の表示領域ＤＡは行方向（Ｘ方向）に延びる複数の走査線ＧＬと駆動電極ＴＬと、列方向（Ｙ方向）に延びる複数の信号線ＳＬを備える。表示領域ＤＡに画素アレイが形成される。画素は液晶素子ＬＣとＴＦＴ（Thin Film Transistor）からなるスイッチング素子ＳＷを有する。各行の画素のスイッチング素子ＳＷのゲート端子はＸ方向に延びるゲート線ＧＬに共通に接続される。ゲート線ＧＬの両端子は表示領域ＤＡの左右の額縁領域まで引き出され、額縁領域に配置されたゲート回路２４に接続される。ゲート回路２４は表示期間に画素を行毎に選択的にオンさせる。ゲート回路２４は表示領域ＤＡの左右の額縁領域に配置する必要は無く、図２に示すように、片側の額縁領域だけにゲート回路２４を配置してもよい。
【００１８】
各列の画素のスイッチング素子ＳＷのソース端子又はドレイン端子はＹ方向に延びる信号線（ソース線とも称する）ＳＬに共通に接続される。信号線ＳＬの一端子は上又は下の額縁領域まで引き出され、額縁領域に配置されたパネルドライバＩＣ１内のソース増幅器２２に接続される。ソース増幅器２２は表示期間に選択的にオンされている画素行の各列の画素に表示のための映像信号を供給する。映像信号は赤、緑、青の３色の色成分の映像信号からなり、ホスト装置ＨＯＳＴからパネルドライバＩＣ１に供給される映像信号は、赤、緑、青の３色の色成分の映像信号が多重化された信号である。そのため、図示しないが、パネルドライバＩＣ１は、多重化信号を赤、緑、青の３色の色成分の映像信号に分離するマルチプレクサを含み、各画素には赤、緑、青の３色の色成分の映像信号のいずれかが供給される。
【００１９】
各画素のスイッチング素子ＳＷのドレイン端子又はソース端子は液晶素子ＬＣの一端子に接続される。各行の画素の液晶素子ＬＣの他端子はＸ方向に延びる駆動電極ＴＬに共通に接続される。駆動電極ＴＬの両端子は表示領域ＤＡの左右の額縁領域まで引き出され、額縁領域に配置されたＴＸ駆動回路２６に接続される。ＴＸ駆動回路２６はタッチ検出期間に駆動電極ＴＬにタッチ駆動信号ＴＸを供給する。ＴＸ駆動回路２６は表示期間に駆動電極ＴＬに一定の直流電圧を供給する。タッチパネルでは、タッチ検出期間と表示期間が交互に繰り返される。ＴＸ駆動回路２６は表示領域ＤＡの左右の額縁領域に配置する必要はなく、図２に示すように、片側の額縁領域だけにＴＸ駆動回路２６を配置してもよい。
【００２０】
パネルドライバＩＣ１はゲート回路２４、ＴＸ駆動回路２６を制御するとともに、タッチパネルコントローラＩＣ２と連携する。タッチパネルコントローラＩＣ２は、タッチ検出信号を処理し、表示面に対するペンの接触位置の座標データを得る。座標データはホスト装置ＨＯＳＴに入力される。パネルドライバＩＣ１はホスト装置ＨＯＳＴと相互通信を行い、データの要求・受信などを行う。ホスト装置ＨＯＳＴは、パネルドライバＩＣ１に対して映像データ、コマンド、同期信号などを供給することができる。パネルドライバＩＣ１は座標データに基づいて所定のコマンドを入力してもよいし、座標データの軌跡を手書き文字として表示してもよい。
【００２１】
［電磁誘導方式のタッチ検出原理］
図３に示すように、液晶表示装置１は金属カバー内に収納され、導光板とセンサ板と磁性シートを備える。センサ板は種々の位置に配置可能であるが、図３では、例えば液晶表示装置１と金属カバーとの間に実装される。センサ板には複数のコイルが設けられる。センサ板に設けられている複数のコイルのうちの１個のコイルをセンサ板内コイルＬ２（単にコイルＬ２とも称する）として模式的に示す。
【００２２】
ペンはコイルと容量素子（図示省略）とを内蔵する。コイルはペン内コイルＬ１（単にコイルＬ１とも称する）として模式的に示される。コイルＬ１とコイルＬ２との間は磁界によって結合（磁界結合）される。
液晶表示装置１はＴＦＴガラス基板（第１基板ＳＵＢ１に対応）とカラーフィルタとＣＦガラス基板（第２基板ＳＵＢ２に対応）とを備える。ＴＦＴガラス基板上にＴＦＴ（図示せず）が形成され、ＴＦＴガラス基板上とＴＦＴ（図示せず）からなる構造体をＴＦＴ基板とも称する。ＣＦガラス基板とカラーフィルタからなり構造体をカラーフィルタ基板とも称する。ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間には図示しない液晶層が挟持される。導光板は、液晶表示装置１とセンサ板との間に挟まれるように固定部で固定される。
【００２３】
ペンが表示装置１に近接している又は接触している場合、コイルＬ１がコイルＬ２に近接又は接触し、コイルＬ１とコイルＬ２との間の磁界結合が発生し、ペンの近接又は接触が検出される。
図４を参照して検出の原理を説明する。図４（ａ）はコイルＬ２が磁界を発生している状態を示し、図４（ｂ）はコイルＬ１が磁界を発生している状態を示す。
【００２４】
ペンにおいて、コイルＬ１とペン内容量素子（単に容量素子とも称する）Ｃとは並列的に接続され、共振回路を構成する。コイルＬ２の巻線数は何回でも構わないが、図４では１回巻線のコイルＬ２が示される。コイルＬ２は１対の端子を有する。タッチ検出の際、コイルＬ２は一定期間に送信アンプＡＰ１の出力端子に接続され、一定期間経過後に接続が切り替えられ、次の一定期間に受信アンプＡＰ２の入力端子に接続される。説明の便宜上、図４は、コイルＬ２の一端子ＰＴが送信アンプＡＰ１又は、受信アンプＡＰ２に接続され、他端子が接地されている様子を示すが、後述するように、実施形態では、タッチ検出の際、コイルＬ２の両端子が差動方式の増幅器の２つの入力端子に接続される。
【００２５】
図５（ａ）、（ｂ）はタッチ検出を示す波形図である。図５（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間を示し、図５（ａ）は送信アンプＡＰ１の出力波形を示しており、図５（ｂ）は受信アンプＡＰ２の出力波形を示す。図５は１つのタッチ検出期間内の動作を示す。
【００２６】
最初の一定期間である磁界発生期間ＴＧＴに、周期的に変化する送信信号ＩＮが送信アンプＡＰ１に入力され、コイルＬ２は送信アンプＡＰ１の出力端子に接続される。このため、送信アンプＡＰ１は磁界発生期間ＴＧＴに、図５（ａ）に示すように、送信信号ＩＮの増幅信号である駆動信号をコイルＬ２に供給する。これにより、コイルＬ２が磁界を発生する。図４（ａ）では、このときの磁力線がφＧとして示されている。
【００２７】
磁力線φＧはコイルＬ２の巻線を中心として発生するため、コイルＬ２の内側の磁界が強くなる。ペンが表示装置１に近接又は接触し、図４（ａ）に示すように、コイルＬ１の中心軸Ｌ０がコイルＬ２のループ内側に存在すると、コイルＬ１にコイルＬ２の磁力線φＧが到達する。すなわち、コイルＬ１がコイルＬ２において発生している磁界内に配置され、コイルＬ１とコイルＬ２とが磁界結合される。コイルＬ２は送信信号ＩＮの増幅信号である駆動信号に従って周期的に変化する磁界φＧを発生する。そのため、コイルＬ２とコイルＬ１間の相互誘導の作用により、コイルＬ１に誘起電圧が生じる。容量素子ＣはコイルＬ１に生じた誘起電圧によって充電される。
【００２８】
磁界発生期間ＴＧＴが経過すると、コイルＬ２は次の一定期間である磁界検出期間又は電流検出期間ＴＤＴに受信アンプＡＰ２の入力端子に接続される。磁界検出期間ＴＤＴに、送信信号ＩＮは送信アンプＡＰ１に入力されない。先の磁界発生期間ＴＧＴにおいて容量素子Ｃが充電されていれば、磁界検出期間ＴＤＴにおいてコイルＬ１は容量素子Ｃに充電された電荷によって磁界を発生する。図４（ｂ）では、容量素子Ｃに充電された電荷によって発生したコイルＬ１の磁力線がφＤとして示されている。
【００２９】
ペンが表示装置１に近接又は接触していれば、磁界発生期間ＴＧＴに容量素子Ｃは充電され、磁界検出期間ＴＤＴにコイルＬ１の磁力線φＤがコイルＬ２に到達する。コイルＬ１と容量素子Ｃとにより共振回路が構成されているため、コイルＬ１の発する磁界は共振回路の時定数に従って変化する。コイルＬ１が発生する磁界が変化することにより、コイルＬ２に誘起電圧が生じる。この誘起電圧によってコイルＬ２の一方の端子ＰＴにおける信号が変化する。この信号の変化が磁界検出期間ＴＤＴに検出信号として受信アンプＡＰ２に入力され、増幅され、誘起電圧に応じて変化するセンサ信号ＯＵＴが受信アンプＡＰ２から出力される。
【００３０】
一方、コイルＬ１がコイルＬ２に近接又は接触していなければ、磁界発生期間ＴＧＴに容量素子Ｃは充電されない、または充電されたとしても充電電荷量は少ない。その結果、磁界検出期間ＴＤＴにコイルＬ１が発する磁界の磁力線φＤはコイルＬ２に到達せず、磁界検出期間ＴＤＴにコイルＬ２が接続される受信アンプＡＰ２からは一定のセンサ信号ＯＵＴが出力される。
【００３１】
図５（ａ）、（ｂ）はペンが表示装置１に近接又は接触していない時（左側）と、近接又は接触している時（右側）の両方の状態を示す。ペンが表示装置１に近接又は接触していない時は、図５（ｂ）の左側に示すように、磁界検出期間ＴＤＴに受信アンプＡＰ２からは一定のセンサ信号ＯＵＴが出力される。ペンが表示装置１に近接又は接触している時は、図５（ｂ）の右側に示すように、磁界検出期間ＴＤＴに受信アンプＡＰ２からは変動するセンサ信号ＯＵＴが出力される。センサ信号ＯＵＴが変動している場合を「ペン有り」と判定し、センサ信号ＯＵＴが一定である場合を「ペン無し」と判定することにより、ペンによるタッチを検出することができる。図５では「ペン有り」と「ペン無し」が判定されるが、コイルＬ１とコイルＬ２との間の距離に従ってセンサ信号ＯＵＴの振幅が変化するため、ペンと表示装置（センサ板）との間の距離又はペンの筆圧を判定することも可能である。なお、磁界発生期間ＴＧＴから磁界検出期間ＴＤＴへの切り替え時にコイルＬ２の接続を送信アンプＡＰ１の出力端子から受信アンプＡＰ２の入力端子へ切り替える場合、コイルＬ２を送信アンプＡＰ１の出力端子から切り離した後、コイルＬ２に蓄積されたエネルギーが放電するまでの所定時間だけコイルＬ２の端子ＰＴをフローティング状態にし、その後に受信アンプＡＰ２の入力端子に接続するようにしてもよい。
【００３２】
［回路構成］
タッチ検出原理の説明では、磁界発生と磁界検出を同じコイル（センサ板内コイルＬ２）で行ったが、実施形態においては、磁界発生に用いるコイルと磁界検出に用いるコイルとが異なってもよい。例えば、磁界発生期間ＴＧＴに駆動電極ＴＬにより送信コイルを形成して送信コイルにより磁界を発生してもよいし、磁界検出期間ＴＤＴに信号線ＳＬにより受信コイルを形成して受信コイルにより磁界を検出してもよい。この場合も、タッチ検出原理は、図３〜図５で説明した原理と同じである。すなわち、ペン内コイルＬ１は、磁界発生期間ＴＧＴに、駆動電極により形成された送信コイルにより発生された磁界に基づいて誘起電圧を発生し、容量素子Ｃ（図４）を充電する。信号線により形成された受信コイルは、磁界検出期間ＴＤＴに、ペン内コイルＬ１により発生された磁界に基づいて誘起電圧を発生し、信号線における電圧の変化をタッチ検出の結果を表すセンス信号（検出信号とも称する）として出力する。
【００３３】
図６はインセル型のタッチパネルＰＮＬの一例を示すブロック回路図である。２本あるいはそれ以上の偶数本の駆動電極ＴＬをループ状に接続することにより送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが形成され、２本あるいはそれ以上の偶数本の信号線ＳＬをループ状に接続することにより受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬが形成される。駆動電極ＴＬ、信号線ＳＬの両端子にそれぞれスイッチが接続される。スイッチを選択的にオンすることにより、２本あるいはそれ以上の偶数本の駆動電極ＴＬ又は信号線ＳＬを互いに接続し、１本のループ状のコイルを形成することができる。駆動電極ＴＬから構成される送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬはＸ方向に細長い形状であり、信号線ＳＬから構成される受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬはＹ方向に細長い形状である。複数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬはＹ方向に配列され、複数の受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬはＸ方向に配列される。
【００３４】
送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの両端子は第１基板ＳＵＢ１上のＴＸ駆動回路２６に接続される。ＴＸ駆動回路２６は複数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬにタッチ駆動信号ＴＸ（図４の送信信号ＩＮに相当）を順次供給し、複数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬをスキャン駆動する。これにより、複数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが順次磁界を発生する。図５の１つの磁界発生期間ＴＧＴに多数の駆動信号ＴＸが１つの送信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬに供給されてもよい。１つの磁界発生期間ＴＧＴに１つの送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬから磁界を発生し、次の磁界検出期間に全ての受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの誘起電圧を調べる。送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと誘起電圧を検出した受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬとの交点がタッチ位置であると判断でき、交点の座標がタッチ座標とされる。なお、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬを構成する駆動電極ＴＬの数を変えて、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬのサイズ／数を変えることもできる。タッチ位置の検出精度は送信コイルのサイズ／数によるので、大きなサイズの少数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬを用いて概略位置を検出してから、小さなサイズの多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬを用いて詳細位置を検出するようにしてもよい。
【００３５】
各受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子は検出回路６２１〜６２ｍ（６２と総称することもある）にそれぞれ接続される。検出回路６２１〜６２ｍはタッチパネルコントローラＩＣ２内に形成される。タッチパネルコントローラＩＣ２内には高周波パルスであるタッチ駆動信号ＴＸを発生するパルス発生器６８も形成される。検出回路６２１〜６２ｍの出力はタッチパネルコントローラＩＣ２内に形成されたＡ／Ｄ変換器６４を介してデジタル信号としてホスト装置ＨＯＳＴ内のプロセッサ６６に供給される。
【００３６】
図７は送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの配置例を示す断面図である。図７（ａ）の例では、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬ（駆動電極ＴＬ）は第１基板ＳＵＢ１上に配置され、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬ（信号線ＳＬ）は第２基板ＳＵＢ２上に配置される。図７（ｂ）の例では、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬ（信号線ＳＬ）は第１基板ＳＵＢ１上に配置され、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬ（駆動電極ＴＬ）は絶縁層７８を介して受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬ（信号線ＳＬ）の上に配置される。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）の例では、第２基板ＳＵＢ２は端子部に設けられたシーラント７４を介して第１基板ＳＵＢ１上に配置され、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に液晶層が配置される。図１の例では、タッチパネルコントローラＩＣ２はホスト装置ＨＯＳＴと第２基板ＳＵＢ２とを接続するフレキシブル配線基板ＦＰＣ２上に載置されるが、図７（ａ）の例では、タッチパネルコントローラＩＣ２は第２基板ＳＵＢ２に接続されるフレキシブル配線基板ＦＰＣ４上に載置される。フレキシブル配線基板ＦＰＣ４はコンタクト７２を介してフレキシブル配線基板ＦＰＣ１に接続される。図７（ｂ）の例では、タッチパネルコントローラＩＣ２はホスト装置ＨＯＳＴと第１基板ＳＵＢ１とを接続するフレキシブル配線基板ＦＰＣ１上に載置される。
【００３８】
図８はタッチパネルコントローラＩＣ２内の具体的な回路図の一例である。パルス発生器６８の出力であるタッチ駆動信号ＴＸがセレクタ９２を介してＴＸ駆動回路２６又は遅延調整回路９４に供給される。セレクタ９２の切り替えはプロセッサ６６の制御により行われる。セレクタ９２は磁界発生期間ＴＧＴにＴＸ駆動回路２６に接続され、磁界検出期間ＴＤＴに遅延調整回路９４に接続される。送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬは一端子がＴＸ駆動回路２６に接続され、他端子が接地される。受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子が差動増幅器８２の２つの入力端子に接続される。図８では送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬは１つしか示されていないが、実際にはＴＸ駆動回路２６には多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが接続され、多数の受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬが多数の差動増幅器８２にそれぞれ接続される。
【００３９】
図９は差動増幅器８２の回路図の一例である。差動増幅器８２は３つの演算増幅器１０２、１０４、１０６と７個の抵抗Ｒ１〜Ｒ７からなる。２つの演算増幅器１０２、１０４が入力段に接続され、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの一端子の信号が演算増幅器１０２の非反転入力端子に入力され、他端子の信号が演算増幅器１０４の非反転入力端子に入力される。演算増幅器１０２、１０４の出力端子間に３つの抵抗Ｒ２、Ｒ１、Ｒ３が直列に接続される。抵抗Ｒ１とＲ２の接続点が演算増幅器１０２の反転入力端子に入力され、抵抗Ｒ１とＲ３の接続点が演算増幅器１０４の反転入力端子に入力される。演算増幅器１０２の出力端子が抵抗Ｒ６を介して演算増幅器１０６の反転入力端子に接続され、演算増幅器１０４の出力端子が抵抗Ｒ４を介して演算増幅器１０６の非反転入力端子に接続される。演算増幅器１０６の出力端子が抵抗Ｒ７を介して演算増幅器１０６の反転入力端子に接続される。演算増幅器１０６の非反転入力端子が抵抗Ｒ５を介して接地される。演算増幅器１０６の出力が差動増幅器８２の出力となる。
【００４０】
抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ４の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ５の抵抗値が等しいとすると、演算増幅器１０６の出力Ｖｏは下記で表される。Ｖｐは正相信号、Ｖｎは逆相信号である。
Ｖｏ＝（Ｒ７／Ｒ６）（１＋（（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ１））（Ｖｐ−Ｖｎ）
各受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子の信号が差動増幅器８２の両入力端子にそれぞれ入力される。受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬには図４で示したようにペン内コイルＬ１からの磁束の変動による誘起電圧以外にも外乱ノイズによる電圧も生じる。誘起電圧は受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子で逆相の信号となるが、外乱ノイズによる電圧は両端子で同相の信号となる。そのため、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子の信号を差動増幅器８２で増幅すると、外乱ノイズ成分は打ち消されて、誘起電圧成分のみが増幅される。差動増幅器８２は、正相信号と逆相信号の振幅の絶対値の和の信号を増幅して出力する。
【００４１】
初段の差動増幅器８２の出力が次段の増幅器８４によりさらに増幅される。初段の差動増幅器８２でノイズが除去されているので、次段の増幅器８４は増幅率を高くすることができる。このため、微小なセンサ信号からでも、精度良くタッチ検出を行うことができる。
【００４２】
増幅器８４の出力が整流器８６で整流、例えば半波整流される。整流器８６の出力が積分器８８に入力され、センサ信号が累積される。積分器８８の出力がＡ／Ｄ変換器９０によりデジタル信号とされてからプロセッサ６６に供給される。プロセッサ６６はＡ／Ｄ変換器９０の出力デジタル信号がある閾値以上の場合、タッチを検出する。なお、センサ信号の累積値のヒステリシス特性を考慮して、非タッチからタッチへの変化を検出する閾値と、タッチから非タッチへの変化を検出する閾値とを異なる値としてもよい。
【００４３】
ペンが表示装置１へ押し付けられる力によってコイルＬ１のインダクタンス、キャパシタンスが変化し、共振周波数が変わる。共振周波数の変化に応じてコイルＬ１の発する磁界も変化し、コイルＬ２に生じる誘起電圧の位相が変化する。検出回路６２がタッチ駆動信号ＴＸに対するセンサ信号の位相を検出すれば、筆圧も検出可能である。このため、パルス発生器６８から出力されるタッチ駆動信号ＴＸが遅延調整回路９４を介して比較器９６の第２入力端子に供給される。共振周波数が変化しなくても、差動増幅器８２と増幅器８４においてセンサ信号は位相がずれる。遅延調整回路９４は、差動増幅器８２と増幅器８４におけるこの位相ずれを補償するものであり、タッチ駆動信号ＴＸの位相を差動増幅器８２と増幅器８４における位相ずれと同じ量だけずらす。これにより、比較器９６は整流回路８６の出力のうちタッチ駆動信号ＴＸと同じ位相成分のみを抽出するので、タッチ駆動信号ＴＸに対するセンサ信号の位相差を検出することができる。
【００４４】
比較器９６の出力である位相差検知信号が積分器９８に入力され、位相差検知信号が累積される。積分器９８の出力がＡ／Ｄ変換器１００によりデジタル信号とされてからプロセッサ６６に供給される。プロセッサ６６はＡ／Ｄ変換器１００の出力デジタル信号に応じて筆圧を検出する。なお、センサ信号の累積値のヒステリシス特性を考慮して、筆圧大から小への変化を検出する閾値と、筆圧小から大への変化を検出する閾値とを異なる値としてもよい。筆圧を検出すると、タッチ検出した座標の軌跡に基づき手書き文字を表示する際、筆圧に応じて文字の太さを変えることができ、タッチパネルの使い勝手が向上する。
【００４５】
［実施形態の纏め］  
第１実施形態によれば、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子が差動増幅器８２の２つの入力端子に接続される。ペン内コイルＬ１が発生する磁界の変化に応じて受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子には互いに逆相の誘起電圧が生じる。受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子の信号が差動増幅器８２により増幅されるので、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子に生じる同相の外乱ノイズによる電圧は打ち消され、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子に生じる互いに逆相の誘起電圧のみ増幅される。このため、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子に生じる信号の振幅が微小であっても、誘起電圧成分のみを増幅し、検出感度を高めることができる。さらに、第１実施形態によれば、タッチ駆動信号ＴＸに対するセンサ信号の位相差も検出することができるので、筆圧も検出することができる。
【００４６】
［第２実施形態］  
第１実施形態は近接（空中）と接触とを区別しないで両者をタッチとして検出したが、近接時と接触時とではセンサ信号のレベルがかなり違う場合がある。そのため、接触検出時のセンサ信号がＡ／Ｄ変換器９０、１００のダイナミックレンジを超える場合がある。
【００４７】
第２実施形態では、タッチ検出モードとして近接検出モード（ホバーモードとも称する）と接触検出モード（ペンモードとも称する）とを備え、センサ信号に応じて両者のいずれかが選択的に設定される。ペンは表示装置に近づく場合、接触する前に先ず近接し、その後接触する。そのため、先ず初期時にホバーモードが設定され、ペンの近接が判定される。ホバーモード時にセンサ信号が第１閾値より高くなったら、ペンが表示装置に非常に近接したと判断でき、検出モードがペンモードに切り替わる。第１閾値は、Ａ／Ｄ変換器９０のビット数が１０ビット（０〜１０２３）の場合、例えばダイナミックレンジの７５％（≒７６８）でもよい。そして、ペンモード時にセンサ信号が第２閾値より低くなったら、ペンが表示装置から離れたと判断でき、検出モードがホバーモードに切り替わる。第２閾値は、例えばダイナミックレンジの２５％（≒２５６）でもよい。
【００４８】
第２実施形態では、設定された検出モードに応じて検出回路６２のゲインが切り替えられる。例えば、図１０に示すように、差動増幅器８２Ａは、自身のゲインを高ゲインと低ゲインに切替えることができるスイッチ１０４を備える。スイッチ１０４は図９に示す抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６又はＲ７の抵抗値を変えるものであり、プロセッサ６６により切り替えが制御される。他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４９】
図１１は第２実施形態の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１２で、プロセッサ６６はホバーモードを実行するために差動増幅器８２Ａのゲインを高ゲインに設定する。ホバーモード時のセンサ信号は比較的小さいので、検出回路６２により高ゲインで増幅されても、増幅後のセンサ信号はＡ／Ｄ変換器９０、１００のダイナミックレンジ内に収まる。ステップＳ１４で、プロセッサ６６は、Ａ／Ｄ変換器９０の出力に基づいてペンの近接の有無を判断し、検出したペンの座標データを求める。近接検出の閾値はモード切替のための第１、第２閾値の中間の第３閾値（例えば、ダイナミックレンジの５０％（＝５１２））である。
【００５０】
ステップＳ１６で、ホストプロセッサ６６はＡ／Ｄ変換器９０の出力が第１閾値以上であるか否か判定する。Ａ／Ｄ変換器９０の出力信号が第１閾値以上でない場合（ステップＳ１６のＮＯ）、ペンは表示装置から離れていると判断でき、プロセッサ６６はステップＳ１４の近接検出処理を繰り返す。Ａ／Ｄ変換器９０の出力信号が第１閾値以上である場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、ペンは表示装置にかなり近接していると判断でき、プロセッサ６６は、ステップＳ１８で、モードを切替え、ペンモードを実行するために差動増幅器８２Ａのゲインを低ゲインに設定する。ペンモード時のセンサ信号は大きいので、検出回路６２により低ゲインで増幅されても、増幅後のセンサ信号はホバーモード時のセンサ信号と略等しく、Ａ／Ｄ変換器９０、１００のダイナミックレンジ内に収まる。ステップＳ２０で、ホストプロセッサ６６は、Ａ／Ｄ変換器９０の出力に基づいてペンの接触の有無を検出し、接触したペンの座標データを求める。接触検出の閾値はモード切替のための第１、第２閾値の中間の第４閾値であり、ホバーモード時の近接検出のための第３閾値と同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００５１】
ステップＳ２２で、プロセッサ６６はＡ／Ｄ変換器９０の出力が第２閾値以上であるか否か判定する。Ａ／Ｄ変換器９０の出力信号が第２閾値以上である場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ペンは表示装置にかなり接近していると判断でき、ホストプロセッサ６６はステップＳ２０の接触検出処理を繰り返す。Ａ／Ｄ変換器９０の出力信号が第２閾値以上でない場合（ステップＳ２２のＮＯ）、ペンは表示装置から離れていると判断でき、プロセッサ６６はステップＳ１２に戻り、検出モードをホバーモードに切替える。
【００５２】
［第２実施形態の纏め］  
第２実施形態によれば、センス信号に基づいてペンが表示装置から離れているか又はかなり近づいているかが判断され、判断結果に応じて検出回路の差動増幅器のゲインが切り替えられる。このため、接触時にセンサ信号がＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを超えることがなく、ホバーモードとペンモードの２つの検出モードの両方において好適にタッチ検出が行える。差動増幅器のゲインは差動増幅器の抵抗を切り替えることにより簡単に切替えることができる。なお、ゲインを高低の２レベル間で切替えたが、閾値を２つ以上設けて、より多いレベル間で切替えてもよい。
［第３実施形態］  
上述の実施形態は電磁誘導方式のタッチ検出に関するが、静電容量方式のタッチ検出も可能な第３実施形態を説明する。
【００５３】
図１２は第３実施形態の回路図の一例である。送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの一端子がスイッチ１１２を介して接地される。スイッチ１１２がオンの場合、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの一端子が接地され、スイッチ１１２がオフの場合、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの一端子はフローティング状態とされる。スイッチ１１２はプロセッサ６６により制御される。送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの他端子はＴＸ駆動回路２６に接続される。
【００５４】
受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬと差動増幅器８２の間にスイッチ回路１１０が接続される。スイッチ回路１１０は第１スイッチ１１０ａと第２スイッチ１１０ｂとを備える。第１スイッチ１１０ａの入力端子はＲＸ＿ＣＯＩＬの一端子（例えば正相信号側の端子子）に接続され、第１スイッチ１１０ａの第１出力端子は差動増幅器８２の第１入力端子（図９の演算増幅器１０２の非反転入力端子）に接続され、第１スイッチ１１０ａの第２出力端子は積分器８８に接続される。第２スイッチ１１０ｂの入力端子はＲＸ＿ＣＯＩＬの他端子（例えば逆相信号側の端子）に接続され、第２スイッチ１１０ｂの第１出力端子は第１スイッチ１１０ａの入力端子に接続され、第２スイッチ１１０ｂの第２出力端子は差動増幅器８２の第２入力端子（図９の演算増幅器１０４の非反転入力端子）に接続される。第１スイッチ１１０ａ、第２スイッチ１１０ｂの切り替えはプロセッサ６６により制御される。第１スイッチ１１０ａ、第２スイッチ１１０ｂは連動され、第１スイッチ１１０ａが第１出力端子側に切替えられる時は第２スイッチ１１０ｂも第１出力端子側に切替えられ、第１スイッチ１１０ａが第２出力端子側に切替えられる時は第２スイッチ１１０ｂも第２出力端子側に切替えられる。他の構成は第１実施形態と同じである。
【００５５】
第２スイッチ１１０ｂが第２出力側に接続されると、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子は短絡される。この時、第１スイッチ１１０ａも第２出力端子側に接続されるので、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの出力信号は積分回路８８で積分される。この時、スイッチ１１２をオフして送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬの一端子はフローティング状態とすると、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬに電流が流れず、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬは磁界を発生しない。そのため、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬはコイルではなく単なる導体となり、この導体によりユーザの指のタッチによる静電容量の変化が検出でき、検出回路６２は静電容量式のタッチ検出を行う。
【００５６】
第１、第２スイッチ１１０ａ、１１０ｂが第１出力側に接続されると、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子は差動増幅器８２の２つの入力端子にそれぞれ接続され、検出器６２は第１、第２実施形態と同様に電磁誘導方式のタッチ検出を行う。
図１３は図１２の回路構成を利用して電磁誘導方式と静電容量方式を動的に切替える動作の一例を示す。便宜上、電磁誘導方式のタッチ検出をペンモードと称し、静電容量方式のタッチ検出を指モードと称する。
【００５７】
タッチパネルでは表示とタッチ検出が交互に繰り返されるが、図１３は１つのタッチ検出期間の動作を示す。ステップＳ３２で、プロセッサ６６はペンモードを実行するためにスイッチ回路１１０を第１出力端子側に切替え、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子を差動増幅器８２の２つの入力端子にそれぞれ接続させる。ステップＳ３４で、ホストプロセッサ６６はスイッチ１１２をオンし、ＴＸ駆動回路２６からの駆動信号ＴＸを送信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬに流す。この時、略全部の駆動電極ＴＬが互いに接続され、１つの大きい送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが形成され、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが全面駆動される。送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが発生する磁界はコイルの大きさに比例するので、全面駆動により発生される磁界の方が順次スキャン駆動により発生される磁界より大きい。このため、ペンの近接を感度よく検知することができる。なお、第２実施形態で説明したように、ペンは先ず近接し、その後接触するので、全面駆動の際、差動増幅器８２を第２実施形態の差動増幅器８２Ａにして、そのゲインを高ゲインにしてもよい。
【００５８】
ステップＳ３６でプロセッサ６６は各検出器６２の出力をＡ／Ｄ変換器６４を介して受信する。ステップＳ３８でプロセッサ６６はいずれかの検出結果が閾値以上であるか否かを判定する。この閾値はＡ／Ｄ変換器９０のビット数が１０ビット（０〜１０２３）の場合、例えばダイナミックレンジの２５％（≒２５６）でもよい。いずれか１つの検出結果でも閾値以上である場合、プロセッサ６６はペンが近接状態にあると判断でき、ステップＳ４２でペンモードを実行するためにスイッチ回路１１０を第１出力端子側に切替え、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子を差動増幅器８２の２つの入力端子にそれぞれ接続させる。ステップＳ４４で、プロセッサ６６はスイッチ１１２をオンし、ＴＸ駆動回路２６からの駆動信号ＴＸを送信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬに流す。この時、駆動電極ＴＬは数本ずつが互いに接続され、多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが形成され、多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが順次スキャン駆動される。全面駆動の際差動増幅器８２のゲインを高ゲインにした場合は、スキャン駆動の際差動増幅器８２のゲインを低ゲインにする。
【００５９】
ステップＳ４６でプロセッサ６６は各検出器６２の出力をＡ／Ｄ変換器６４を介して受信し、ペンのタッチを検出し、ペンのタッチ位置を表すペンデータを出力する。１つのタッチ検出期間が終了すると、表示期間を経て次のタッチ検出期間になると、ステップＳ３２に戻る。
【００６０】
ステップＳ３８でいずれかの検出結果も閾値以上ではない場合、プロセッサ６６はペンが近接状態ではないと判断でき、ステップＳ４８で指モードを実行するためにスイッチ回路１１０を第２出力端子側に切替え、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端子を短絡し、検出コイルＲＸ＿ＣＯＩＬを積分器８８に接続する。ステップＳ５２で、プロセッサ６６はスイッチ１１２をオンし、ＴＸ駆動回路２６からの駆動信号ＴＸを送信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬに流す。この時、駆動電極ＴＬは数本ずつが互いに接続され、多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが形成され、多数の送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬが順次スキャン駆動される。全面駆動の際差動増幅器８２のゲインを高ゲインにした場合は、スキャン駆動の際差動増幅器８２のゲインを低ゲインにする。
【００６１】
ステップＳ５２でプロセッサ６６は各検出器６２の出力をＡ／Ｄ変換器６４を介して受信し、指のタッチを検出し、指のタッチ位置を表す指データを出力する。１つのタッチ検出期間が終了すると、表示期間を経て次のタッチ検出期間になると、ステップＳ３２に戻る。
【００６２】
[第３実施形態の纏め]  
第３実施形態によれば、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端を選択的に短絡するスイッチ回路１１０を設けることにより、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬをコイルではなく導体として機能させることができ、静電容量方式のタッチ検出も可能である。スイッチ回路１１０によりコイルの受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの両端を差動増幅器８２の２つの入力端子に接続させることもでき、電磁誘導方式のタッチ検出も可能である。さらに、略全部の駆動電極ＴＬを互いに接続し、１つの大きい送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬを形成し、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬを全面駆動した時の受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの出力レベルに基づいてペンモードと指モードを自動的に切替えることができる。
【００６３】
[レイアウト例]  
図１４、図１５は上述の実施形態の各回路のレイアウト例を示す。図１４では、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬをタッチパネルＰＮＬに設け、プロセッサ６６をホスト装置ＨＯＳＴに設け、それ以外をタッチパネルコントローラＩＣ２に設ける。図１４では差動増幅器８２から出力された受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの誘起電圧を表すアナログ信号がタッチパネルコントローラＩＣ２内で整流、比較、積分等の処理をされ近接又は接近を表すデジタルデータとしてプロセッサ６６に入力される。
【００６４】
図１５は、送信コイルＴＸ＿ＣＯＩＬと受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬをタッチパネルＰＮＬに設け、プロセッサ６６をホスト装置ＨＯＳＴに設け、それ以外をタッチパネルコントローラＩＣ２に設ける。図１４の例とは異なり図１５の例では、タッチパネルコントローラＩＣ２は整流、比較、積分等の処理を行わず、受信コイルＲＸ＿ＣＯＩＬの出力波形が単にＡ／Ｄ変換されデジタル波形データとしてプロセッサ６６に入力される。プロセッサ６６がデジタルデータに基づいて整流、比較、積分等の処理を行う。また、受信信号と駆動信号との位相差を検出するために、駆動信号もＡ／Ｄ変換器１４４を介してデジタルデータとしてプロセッサ６６に入力される。図１５の例では、タッチパネルコントローラＩＣ２の構成が簡略化され、消費電力が少ない。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
ＴＬ…駆動電極、ＳＬ…信号線、ＴＸ＿ＣＯＩＬ…送信コイル、ＲＸ＿ＣＯＩＬ…受信コイル、２６…ＴＸ駆動回路、６２…検出回路、６６…プロセッサ、８２…差動増幅器、８６…整流器、８８，９８…積分器、９０，１００…Ａ／Ｄ変換器、９４…遅延調整回路、９６…比較器。
【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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