(57)【要約】【課題】ノイズに強く、感度が十分に高いセンシング装置を提供する。【解決手段】センシング装置１００は、制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０，ＣＢ１〜ＣＢ２４０と、感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０と、制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０と感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０との交差に対応して設けられた複数のセンサ回路Ｑと、感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０に対応して設けられた複数の増幅回路Ｗとを備える。センサ回路Ｑは、対応する制御線を介して供給される制御信号によって制御され、対応する感知データ線へセンシング信号を出力する。増幅回路Ｗは、一方の入力端子には対応する感知データ線からの信号が供給され、他方の入力端子には参照用信号が供給される差動増幅器を備える。感知データ線ＳＬ２〜ＳＬ３２０に対応する増幅回路Ｗは、対応する感知データ線の隣の感知データ線からの信号を参照用信号とする。【選択図】図２
2011053865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御線と、
複数の感知データ線と、
前記複数の制御線と前記複数の感知データ線との交差に対応して設けられた複数のセンサ回路と、
前記複数の感知データ線に対応して設けられた複数の増幅回路とを備え、
前記複数のセンサ回路の各々は、センサを有し、対応する前記制御線を介して供給される制御信号によって制御され、前記センサの感知結果に応じたセンシング信号を対応する前記感知データ線へ出力し、
前記複数の増幅回路の各々は、正入力端子と負入力端子とを有し、一方の入力端子には対応する前記感知データ線からの信号が供給され、他方の入力端子には参照用信号が供給される差動増幅器を備え、前記差動増幅器で増幅された電圧を出力し、
前記感知データ線に対応する前記増幅回路は、対応する前記感知データ線の前記一端側の隣の前記感知データ線からの信号を前記参照用信号とする、
ことを特徴とするセンシング装置。
【請求項２】
前記複数の増幅回路の各々の前記差動増幅器はＡ級増幅器である、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
前記複数の増幅回路の各々は、前記Ａ級増幅器の貫通電流を遮断可能なスイッチング素子を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
前記複数の増幅回路の各々の前記差動増幅器はＢ級増幅器である、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項５】
前記増幅された前記電圧を出力しない第１ダミー回路を備え、
前記第１ダミー回路は、前記複数の感知データ線のうちの一端の前記感知データ線に対応する前記増幅回路へ前記参照用信号を供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のセンシング装置。
【請求項６】
前記増幅された前記電圧を出力しない第２ダミー回路を備え、
前記第２ダミー回路は、前記複数の感知データ線のうちの他端の前記感知データ線からの信号を受け取る、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のセンシング装置。
【請求項７】
前記複数の感知データ線および前記複数の増幅回路に対応する複数の補償部を備え、
前記複数の補償部の各々は、対応する前記感知データ線と対応する前記増幅回路との間に介挿され、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とを有する介挿容量素子を備え、第１期間においては、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とに固定の第１電位を供給し、前記第１期間に続く第２期間においては、前記感知データ線側の電極に前記第１電位を供給せず、前記増幅回路側の電極に前記第１電位を供給し、前記第２期間に続く第３期間においては、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とのいずれにも前記第１電位を供給せず、
前記複数のセンサ回路の各々は、押圧により容量値が変化する可変容量素子と容量値が固定の固定容量素子とを直列に接続した容量対と、前記可変容量素子と前記固定容量素子との接続点に電気的に接続されたゲート電極を有し、前記ゲート電極の電位と閾値電圧とに応じた前記センシング信号を出力するトランジスタとを有し、前記第２期間においては前記ゲート電極が前記容量対における容量値の比に応じた電位となり、前記第３期間においては前記ゲート電極へ固定の第２電位を供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のセンシング装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のセンシング装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサが配列されたセンシング装置と電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のセンサが配列されたセンシング装置の一種に、押圧による容量値の変化を感知する容量方式のタッチパネルがある。特許文献１に記載のタッチパネルでは、押圧により容量値が変わる可変容量素子（検出容量素子）Ｃｖと容量値が固定の固定容量素子Ｃｐとを直列に接続した容量対（センサ）が一定のピッチでアレイ状に配列されており、容量対における二つの容量素子の接続点は、行方向に延在する感知データ線によって行毎に結線されるとともに、列方向に延在する感知データ線によって列毎に結線されており、これらの感知データ線の各々の端部に、初期電圧を与える回路や積分型の増幅器が配置されている。一方、特許文献２に記載のタッチパネルでは、容量対ごとに増幅用トランジスタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２２７３３号公報（図８）
【特許文献２】特開２００５−１３４３７１号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の容量方式のタッチパネルの感度について検討する。
まず、特許文献１の図８において、感知データ線の電位変化の検出効率を最大とするために、固定容量素子Ｃｐの容量値を５０ｆＦ、可変容量素子Ｃｖの押圧が無いときの容量値を５０ｆＦと想定する。また、１本の感知データ線に結線されている容量対の数を１２０と想定する。強目の押圧でも、可変容量素子Ｃｖの容量値の変化は高々１０％程度にすぎない。つまり、５０ｆＦが５５ｆＦに増加する程度である。１本の感知データ線につながる容量は、寄生容量を無視しても、合計で（５０＋５０）ｆＦ×１２０＝１２ｐＦであるから、５５−５０＝５ｆＦという変化量は、５ｆＦ／１２ｐＦ≒０．０４％の変動にすぎない。したがって、Ｖｃｏｍのレベルが５Ｖから０Ｖに変化し、感知データ線の電位が５Ｖの半分の２．５Ｖほど変化したときの、押圧が無いときの感知データ線の電位変化量と押圧が有るときの感知データ線の電位変化量との差分は、２．５Ｖ×０．０４％＝１ｍＶ程度の非常に小さなものとなる。感知データ線の電位は、オペアンプ（演算増幅器）や定電流源で構成される積分型の増幅器で増幅されるが、その増幅率は５倍程度にすぎないから、高い感度を得ることはできない。
【０００５】
次に、特許文献２の図２において、列線Ｃの電位の振幅を５Ｖ、固定容量素子の容量値を５０ｆＦ、可変容量素子ＣＦの容量値を、押圧が無いときには５０ｆＦ、押圧が有るときには５５ｆＦと想定する。また、増幅用トランジスタの寄生容量を無視するものとする。この場合、押圧が無いときと有る時の増幅用トランジスタのゲート電位の差分は、特許文献２の数１３の式から、{５０／（５０＋５０）−５０／（５５＋５０）}×５Ｖ≒１１９ｍＶとなる。したがって、仮に感知データ線（出力線）の寄生容量が大きかったり、増幅用トランジスタの能力や感知データ線を充電する時間が不足気味であったりしても、押圧が無いときの感知データ線の電位変化量と押圧が有る時の感知データ線の電位変化量との差分として、１００ｍＶ近い電圧が得られる。しかし、１００ｍＶ近い差分電圧が得られるのは、押圧が強めの場合であり、押圧が弱めの場合には、やはり差分電圧が不十分となる。つまり、特許文献２に記載の構成でも、十分に高い感度を得ることはできない。
【０００６】
上述したように、従来の容量方式のタッチパネルには、感度が不十分で、十分に高い精度の検出を行うためには、やや大きな力で表示パネルを押す必要があるという欠点がある。また、従来のタッチパネルを用いて接触の有無や接触位置を検出する場合には、センサから出力されるセンシング信号と予め定められた基準値とを比較してセンサ毎に押圧の有無を判定することになるが、センシング信号の伝送路にはノイズが乗りやすいから、誤判定による検出精度の低下が生じやすい。つまり、従来のセンシング装置には、ノイズに弱いという欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ノイズに強く、感度が十分に高いセンシング装置を提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の制御線と、複数の感知データ線と、前記複数の制御線と前記複数の感知データ線との交差に対応して設けられた複数のセンサ回路と、前記複数の感知データ線に対応して設けられた複数の増幅回路とを備え、前記複数のセンサ回路の各々は、センサを有し、対応する前記制御線を介して供給される制御信号によって制御され、前記センサの感知結果に応じたセンシング信号を対応する前記感知データ線へ出力し、前記複数の増幅回路の各々は、正入力端子と負入力端子とを有し、一方の入力端子には対応する前記感知データ線からの信号が供給され、他方の入力端子には参照用信号が供給される差動増幅器を備え、前記差動増幅器で増幅された電圧を出力し、前記複数の感知データ線のうちの一端の前記感知データ線以外の前記感知データ線に対応する前記増幅回路は、対応する前記感知データ線の前記一端側の隣の前記感知データ線からの信号を前記参照用信号とする、ことを特徴とするセンシング装置を提供する。
【０００９】
上記の「センサ回路」には、押圧により容量値が変わる可変容量素子と容量値が固定の固定容量素子とを直列に接続した容量対（センサ）を有し、この容量対における容量値の比に応じたセンシング信号を出力するセンサ回路や、フォトダイオード等の光センサを有し、この光センサの受光強度に応じたセンシング信号を出力する光センサ回路などの任意のセンサ回路が含まれる。また、「線形増幅する増幅器」には、いわゆる線形増幅回路の他に、入出力特性が略線形の任意の増幅器が含まれる。また、「対応する前記感知データ線の前記一端側の隣の前記感知データ線」は、例えば、複数の感知データ線が左右に並ぶ場合、左端の感知データ線を「一端」の感知データ線とする場合には対応する感知データ線の左隣の感知データ線であり、右端の感知データ線を「一端」の感知データ線とする場合には対応する感知データ線の右隣の感知データ線である。
【００１０】
このセンシング装置を用いれば、隣り合う感知データ線からの信号の差分に基づいて所望の検出を行うことができる。例えば、このセンシング装置をタッチパネルに適用した場合には、外部の物体と接触している領域の輪郭を検出し、検出した輪郭に基づいて接触の有無や接触位置の検出することができる。また、このセンシング装置によれば、差動増幅器によって増幅された電圧を用いて上記の検出を行うことができる。差動増幅器の増幅率は積分型の増幅器の増幅率よりも著しく高いから、このセンシング装置によれば十分かつ非常に高い感度が得られる。これは、検出精度の向上のみならず、後段の回路の簡素化にも寄与する。
【００１１】
ところで、通常、感知データ線にはノイズが乗りやすい。しかし、隣り合う感知データ線に乗るノイズの大きさは略等しくなることが多く、このセンシング装置では隣り合う感知データ線からの信号の差分電圧を用いて検出が行われるから、ノイズによる検出精度の低下が抑制される。つまり、このセンシング装置には、ノイズに強いという利点がある。また、このセンシング装置には、素子特性のばらつきに強いという利点もある。
【００１２】
なお、光方式のタッチパネルにおいて、光が入射しうる光センサ回路と、光が入射し得ない光センサ回路とを感知データ線毎に交互に配置し、隣り合う感知データ線からの信号の差分を増幅する構成とすれば、ノイズによる検出精度の低下を抑制しつつ接触の有無や接触位置を検出することができる。しかし、この構成では、光が入射し得ない光センサ回路を、光が入射しうる光センサ回路と同じ数だけ配置する必要があるから、検出の解像度（ｄｐｉ）が大幅に低下してしまう。これに対して、本発明に係るセンシング装置では、そのような必要がない。
【００１３】
上記のセンシング装置において、前記複数の増幅回路の各々の前記差動増幅器として少ない素子数のＡ級増幅器を採用してもよいし、消費電力が小さく増幅率が大きいＢ級増幅器を採用してもよい。さらに、Ａ級増幅器を採用する場合には、前記複数の増幅回路の各々が、前記Ａ級増幅器の貫通電流を遮断可能なスイッチング素子を有するようにしてもよい。このスイッチング素子としては、Ａ級増幅器の貫通電流の流路に設けられ、オン状態では当該貫通電流を遮断せず、オフ状態では当該貫通電流を遮断するトランジスタを例示可能である。このセンシング装置によれば、Ａ級増幅器を動作させる必要のない期間において、貫通電流を遮断して消費電力を低減することが可能となる。例えば、外部の回路が増幅された差分を読み出す期間（サンプリング期間）の少し前から当該期間の終了までの期間では貫通電流を遮断せず、他の期間では貫通電流を遮断する。
【００１４】
上記の各センシング装置において、前記増幅された前記電圧を出力しない第１ダミー回路を備え、前記第１ダミー回路は、前記一端の前記感知データ線に対応する前記増幅回路へ前記参照用信号を供給する、ようにしてもよい。さらに、上記の各センシング装置において、前記増幅された前記電圧を出力しない第２ダミー回路を備え、前記第２ダミー回路は、前記複数の感知データ線のうちの他端の前記感知データ線からの前記センシング信号を受け取る、ようにしてもよい。
【００１５】
上記の各センシング装置において、前記複数の感知データ線および前記複数の増幅回路に対応する複数の補償部を備え、前記複数の補償部の各々は、対応する前記感知データ線と対応する前記増幅回路との間に介挿され、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とを有する介挿容量素子を備え、第１期間においては、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とに固定の第１電位を供給し、前記第１期間に続く第２期間においては、前記感知データ線側の電極に前記第１電位を供給せず、前記増幅回路側の電極に前記第１電位を供給し、前記第２期間に続く第３期間においては、前記感知データ線側の電極と前記増幅回路側の電極とのいずれにも前記第１電位を供給せず、前記複数のセンサ回路の各々は、押圧により容量値が変化する可変容量素子と容量値が固定の固定容量素子とを直列に接続した容量対と、前記可変容量素子と前記固定容量素子との接続点に電気的に接続されたゲート電極を有し、前記ゲート電極の電位と閾値電圧とに応じた前記センシング信号を出力するトランジスタとを有し、前記第２期間においては前記ゲート電極が前記容量対における容量値の比に応じた電位となり、前記第３期間においては前記ゲート電極へ固定の第２電位を供給する、ようにしてもよい。
【００１６】
このセンシング装置では、第３期間において、介挿容量素子の増幅回路側の電極の電位が、可変容量素子と前記固定容量素子との容量値の比に応じた電位と第２電位との差分に近づく。この電位にはトランジスタの閾値電圧に依存する成分が含まれないから、複数のセンサ回路間でトランジスタの閾値電圧がばらついても、検出の精度は低下しない。つまり、このセンシング装置は、素子特性のばらつきに著しく強くなる。なお、容量対に印加される電圧が第３期間において一定に保たれるようにするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る電子機器は、上記の各センシング装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器としては、モニタ、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、電子カメラなどが該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンシング装置１００の構成を示す図である。
【図２】同センシング装置１００のセンシング機能に係る部分の回路図である。
【図３】同センシング機能に係るタイムチャートである。
【図４】センシング装置１００の読出回路４０の構成例を示す図である。
【図５】同センシング装置１００のコンパレータＯｐの構成例（Ａ級）を示す回路図である。
【図６】同コンパレータＯｐの別の構成例（Ｂ級）を示す回路図である。
【図７】Ａ級増幅器を採用したセンシング装置１００においてＶｔｈを変化させたときの読出電位のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】Ｂ級増幅器を採用したセンシング装置１００においてＶｔｈを変化させたときの読出電位のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】第１ダミー回路ＤＭＬ及び第２ダミー回路ＤＭＲの配置を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るセンシング装置１００のセンシング機能に係る部分の回路図である。
【図１１】図１０に対応するタイムチャートである。
【図１２】センシング装置１００における押圧の一例を示すグラフである。
【図１３】図１１に対応する読出電位のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】コンパレータＯｐの伝達特性の一例を示すグラフである。
【図１５】センシング装置１００の応用例に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１６】センシング装置１００の応用例に係る別の電子機器を示す斜視図である。
【図１７】センシング装置１００の応用例に係るさらに別の電子機器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以降、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下に述べる各実施形態に係るセンシング装置１００は、画面に画像を表示するための表示機能と、画面と指やペン等の外部の物体との接触の有無や接触位置を検出するためのセンシング機能とを有する装置であり、上記の表示や検出に用いられる。なお、本発明は、以下に述べる各実施形態に限定されるものではなく、これらの変形例や応用例をも技術的範囲に含みうる。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るセンシング装置１００の構成を示す図である。センシング装置１００は、基板上に形成された２４０×３２０個の単位回路Ｕと、２４０本の走査線Ｙ１〜Ｙ２４０と、３２０本のデータ線Ｘ１〜Ｘ３２０と、２４０本の第１制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０と、２４０本の第２制御線ＣＢ１〜ＣＢ２４０と、３２０本の感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０と、３２０本の読出データ線ＲＤ１〜ＲＤ３２０と、３２０個の増幅回路Ｗと、走査線駆動回路１０と、データ線駆動回路２０と、制御線駆動回路３０と、読出回路４０とを備える。
【００２１】
走査線Ｙ１〜Ｙ２４０、第１制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０及び第２制御線ＣＢ１〜ＣＢ２４０は、いずれも主走査方向（左右方向）に延在しており、データ線Ｘ１〜Ｘ３２０及び感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０は、いずれも副走査方向（上下方向）に延在しており、単位回路Ｕは、両者の交差に対応して一つずつ配置されている。つまり、単位回路Ｕは２４０行３２０列のアレイ状に配列されており、第ｉ行第ｊ列の単位回路Ｕは、走査線Ｙｉ、第１制御線ＣＡｉ及び第２制御線ＣＢｉと、データ線Ｘｊ及び感知データ線ＳＬｊとの交差に対応して配置されている。
【００２２】
各単位回路Ｕは、液晶の光透過率を変化させて指定された階調を表示する画素回路と、容量方式のタッチセンサとして機能するセンサ回路Ｑとを一つずつ含む。第ｉ行第ｊ列のセンサ回路Ｑは、容量対を有し、対応する第１制御線ＣＡｉを介して供給される選択信号Ｓｉと、対応する第２制御線ＣＢｉを介して供給されるリセット信号Ｒｉとによって制御され、当該容量対における容量値の比に応じたセンシング信号を対応する感知データ線ＳＬｊへ出力する。
【００２３】
走査線駆動回路１０は、走査線Ｙ１〜Ｙ２４０を順次選択する回路であり、走査線Ｙ１〜Ｙ２４０のうち、選択中の走査線Ｙｉの電位のみがＨレベル（アクティブレベル）となるように、各走査線に走査信号を供給する。データ線駆動回路２０は、２４０×３２０個の画素回路を駆動する回路であり、走査線駆動回路１０によって選択された走査線Ｙｉに対応する３２０個の画素回路の各々に階調を指定する。
【００２４】
制御線駆動回路３０は、第１制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０を順次選択するとともに、第２制御線ＣＢ１〜ＣＢ２４０を順次選択する回路であり、第１制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０のうち、選択中の第１制御線ＣＡｉの電位のみがＨレベルとなるように、第１制御線ＣＡ１〜ＣＡ２４０に選択信号Ｓ１〜Ｓ２４０をそれぞれ供給する一方、第２制御線ＣＢ１〜ＣＢ２４０のうち、選択中の第２制御線ＣＢｉの電位のみがＨレベルとなるように、第２制御線ＣＢ１〜ＣＢ２４０にリセット信号Ｒ１〜Ｒ２４０をそれぞれ供給する。
【００２５】
増幅回路Ｗは、感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０に対応して一つずつ配置されている。第ｉ列の感知データ線ＳＬｉに対応する増幅回路Ｗ、すなわち第ｉ列の増幅回路Ｗは、図示しない参照用信号と、対応する感知データ線ＳＬｉからのセンシング信号との差分を線形増幅して読出データ線ＲＤｉへ出力する。読出回路４０は、読出データ線ＲＤ１〜ＲＤ３２０の電位を読み出して外部の回路へ供給する。この外部の回路は、供給された電位に基づいて接触の有無や接触位置を検出する。
【００２６】
図２は、センシング装置１００のセンシング機能に係る部分の回路図であり、図３はそのタイムチャートである。ただし、図２に示す回路は、隣り合う３列（第Ａ列、第Ｂ列および第Ｃ列）分のものである。各列には、１本の感知データ線ＳＬと当該感知データ線ＳＬに対応する２４０個のセンサ回路Ｑと１個の増幅回路Ｗとが含まれる。そして、第ｉ行のセンサ回路Ｑには、選択信号Ｓｉ及びリセット信号Ｒｉが供給される。
【００２７】
まず、センサ回路Ｑについて説明する。図２に示すように、センサ回路Ｑは、固定の容量値（５０ｆＦ程度）の固定容量素子Ｃｐと押圧により容量値が変化する可変容量素子Ｃｖとを直列に接続した容量対と、初期化用のトランジスタＴｒ１と、増幅用のトランジスタＴｒ２とを備える。固定容量素子Ｃｐは一方の電極Ｄ１と他方の電極Ｄ２とを有し、可変容量素子Ｃｖは一方の電極Ｄ３と他方の電極Ｄ４とを有する。電極Ｄ３と電極Ｄ４との間には例えば液晶層が配置されている。押圧が無いときの可変容量素子Ｃｖの容量値は、固定容量素子Ｃｐの容量値と同程度に設定されている。なお、本実施形態で用いられるトランジスタはいずれもＴＦＴ（薄膜トランジスタ）である。
【００２８】
固定容量素子Ｃｐと可変容量素子Ｃｖとの接続点であるノードＮ１には、固定容量素子Ｃｐの電極Ｄ１と、可変容量素子Ｃｖの電極Ｄ３と、トランジスタＴｒ２のゲート電極とが電気的に接続されている。第ｉ行のセンサ回路Ｑでは、ノードＮ１と第１制御線ＣＡｉとの間にトランジスタＴｒ１が介挿されており、トランジスタＴｒ１のゲート電極は第２制御線ＣＢｉと電気的に接続されている。したがって、トランジスタＴｒ１は、リセット信号ＲｉがＨレベルの場合にはオン状態となり、Ｌレベルの場合にはオフ状態となる。また、第ｉ行のセンサ回路Ｑでは、固定容量素子Ｃｐの他方の電極は第１制御線ＣＡｉと電気的に接続されている。また、第ｉ行第Ｂ列のセンサ回路Ｑでは、トランジスタＴｒ２は第１制御線ＣＡｉと第Ｂ列の感知データ線ＳＬとの間に介挿されている。
【００２９】
可変容量素子Ｃｖの電極Ｄ４には、一定周期（例えば７０μｓ周期）で変動する電位Ｃｏｍが供給される。リセット信号Ｒｉ及び選択信号Ｓｉは、いずれも、第ｉ行のセンサ回路Ｑを制御するパルス信号（制御信号）であり、一定長の期間においてＬレベルを維持し、他の期間においてＨレベルを維持する。リセット信号Ｒ１〜Ｒ２４０における一定長の期間は、例えば、長さが３３−３＝３０μｓであり、７０μｓ刻みで順次ずれている。選択信号Ｓ１〜Ｓ２４０における一定長の期間は、長さが例えば３２−４＝２８μｓであり、例えば７０μｓ刻みで順次ずれている。リセット信号ＲｉがＬレベルの期間はＣｏｍがＬレベルの期間に含まれており、選択信号ＳｉがＨレベルの期間はリセット信号ＲｉがＬレベルの期間に含まれている。
【００３０】
第ｉ行のセンサ回路Ｑでは、ＣｏｍがＨレベルからＬレベルへ遷移してから、リセット信号ＲがＨレベルからＬレベルへ遷移するまでの期間において、トランジスタＴｒ１によってノードＮ１が初期化される。具体的には、トランジスタＴｒ１がオン状態となり、Ｌレベルの選択信号ＳｉがノードＮ１へ供給される。また、この期間では、プリチャージ信号ＰＣがＨレベルを維持し、感知データ線ＳＬの電位が初期化される。プリチャージ信号ＰＣは、感知データ線ＳＬ１〜ＳＬ３２０の各々と接地線（ＧＮＤ＝Ｌレベル）との間に介挿された３２０個のトランジスタＴｒ３のゲート電極に供給される信号であり、ＣｏｍがＨレベルからＬレベルへ遷移してから、制御線駆動回路３０によって選択された行のリセット信号ＲがＨレベルからＬレベルへ遷移するまでの期間においてＨレベルを維持し、他の期間においてＬレベルを維持する。
【００３１】
次にリセット信号ＲｉがＨレベルからＬレベルへ遷移してから選択信号ＳｉがＬレベルからＨレベルへ遷移する。これにより、第ｉ行第Ｂ列のセンサ回路Ｑでは、ノードＮ１が、固定容量素子Ｃｐの電極Ｄ２の電位（Ｈレベル）と、可変容量素子Ｃｖの電極Ｄ４の電位（Ｃｏｍ）と、固定容量素子Ｃｐと可変容量素子Ｃｖとの容量値の比で決まる電位となり、その電位からトランジスタＴｒ２の閾値電圧Ｖｔｈを差し引いた電位まで、トランジスタＴｒ２が対応する感知データ線ＳＬを充電する。そして、選択信号ＳｉがＬレベルへ遷移し、リセット信号ＲｉがＨレベルへ遷移すると、トランジスタＴｒ１によってノードＮ１の電位がＬレベルに戻る。そして、ＣｏｍがＬレベルからＨレベルへ遷移し、再びＬレベルへ遷移すると、次の行について上述した感知動作が行われる。
【００３２】
ここで、従来技術と比較するために、選択信号Ｓｉの振幅を５Ｖ、固定容量素子Ｃｐの容量値を５０ｆＦ、可変容量素子Ｃｖの容量値を、押圧が無いときで５０ｆＦ、強めに押した時で５５ｆＦとし、他の寄生容量を無視する。すると、押圧が無いときと有るときのノードＮ１の電位の差は、{５０／（５０＋５０）−５０（５５＋５０）}×５Ｖ≒１１９ｍＶとなる。つまり、感知データ線ＳＬの寄生容量が大きかったり、トランジスタＴｒ２の能力や感知データ線ＳＬを充電する時間が不足気味であったりしても、押圧が無いときと有るときの感知データ線ＳＬの電位変化量として１００ｍＶ近い差分電圧が得られる。
【００３３】
次に、増幅回路Ｗについて説明する。ただし、以降の説明では、第ｉ行第Ｂ列のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値Ｃｖ＿Ｂが、押圧により、第ｉ行第Ａ列や第ｉ行第Ｃ列のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値Ｃｖ＿ＡやＣｖ＿Ｃよりも大きくなっているものとする。図３のノードＮ１の電位の波形のうち、太線が第Ｂ列についての波形であり、細線が他の列についての波形である。ただし、図では、両波形の差分を誇張して示している。第Ａ列、第Ｂ列、第Ｃ列のノードＮ１の電位を、それぞれ、ＶＮ１＿Ａ、ＶＮ１＿Ｂ、ＶＮ１＿Ｃとし、第Ａ列、第Ｂ列、第Ｃ列の感知データ線ＳＬの電位を、それぞれ、ＳＬＡ、ＳＬＢ、ＳＬＣとしたとき、押圧によってＣｖ＿Ｂ＞Ｃｖ＿Ａ≒Ｃｖ＿Ｃとなると、選択信号ＳｉがＨレベルの期間では、ＶＮ１＿Ｂ＜ＶＮ１＿Ａ≒ＶＮ１＿Ｃとなり、この期間の感知データ線ＳＬの電位はＳＬＢ＜ＳＬＡ≒ＳＬＣとなる。
【００３４】
図２に示すように、増幅回路ＷはコンパレータＯｐを備える。コンパレータＯｐは作動増幅器を含むオペアンプであり、正入力端子（非反転入力端子）と負入力端子（反転入力端子）とを有する。コンパレータＯｐの内部の具体的な回路例は後述する。コンパレータＯｐの負入力端子（Ｖｉｎ−）には対応する感知データ線ＳＬの電位（第Ｂ列に注目するとＳＬＢ）が供給され、正入力端子（Ｖｉｎ＋）には隣の列の感知データ線ＳＬの電位（第Ｂ列に注目するとＳＬＡ）が供給される。なお、コンパレータＯｐの入力端子の正負は逆であってもよい。
【００３５】
前述したように、選択信号ＳｉがＨレベルの期間における感知データ線ＳＬの電位がＳＬＢ＜ＳＬＡ≒ＳＬＣの場合、第Ｂ列のコンパレータＯｐの出力電位は他の列のコンパレータＯｐの出力電位よりも高くなり、第Ｃ列のコンパレータＯｐの出力電位は他の列のコンパレータＯｐの出力電位よりも低くなる。第ｉ列のコンパレータＯｐの出力電位は、サンプリング信号ＳＨのレベルに応じてオン／オフするスイッチＳＷを通して読み出され、第ｉ列の読出データ線ＲＤｉへ出力される。サンプリング信号ＳＨは、一定周期（例えば７０μｓ周期）のパルス信号であり、選択信号Ｓ１〜Ｓ２４０のいずれかがＨレベルからＬレベルへ遷移する直前の一定長（例えば３２−２８＝４μｓ）の期間においてＨレベルを維持し、他の期間においてＬレベルを維持する。なお、図示を略すが、サンプリング電位を保持するために、読出データ線ＲＤ１〜ＲＤ３２０の各々へ数ｐＦ程度の容量を付けることが好ましい。
【００３６】
図４は、読出回路４０の構成例を示す図である。この図に示すように、読出回路４０は、読出データ線ＲＤ１〜ＲＤ３２０を、１６本ずつ、第１ブロックから第２０ブロックまでの２０個のブロックに分けている。ｍを１以上２０以下の整数としたとき、第ｍブロックにはサンプリングパルスＳＰｍが供給される。サンプリングパルスＳＰ１〜ＳＰ２０は、図３に示すように、サンプリング信号ＳＨがＬレベルの期間（長さは６６μｓ）において、順次、排他的に、一定の期間だけＨレベルとなる。第ｍブロックでは、サンプリングパルスＳＰｍがＨレベルの期間において、１６本の読出データ線ＲＤ１６×（ｍ−１）＋１〜ＲＤ１６×ｍの電位が並列に読み出され、それぞれ１６本の読出線ＲＯ１〜ＲＯ１６を介して外部の回路へ供給される。つまり、外部への読み出しは１６相で並列処理される。
【００３７】
以上の説明では主にＢ列に注目したが、Ｃ列に注目すると、選択信号ＳｉがＨレベルの期間ではＳＬＣ＞ＳＬＢであるから、サンプリング信号ＳＨがＬレベルからＨレベルへ遷移するとときの読出データ線ＲＤＣの電位の変化の向きは、第Ｂ列における変化の向きと逆方向になる。
【００３８】
次にコンパレータＯｐの内部回路について説明する。図５及び図６は、それぞれコンパレータＯｐの具体的な回路であり、図５の回路はＡ級の、図６の回路はＢ級の増幅動作をする。トランジスタＭＥ〜ＭＮは標準的な作動増幅部を構成し、トランジスタＭＰ及びＭＯは出力部を構成する。作動増幅部および出力部は差動増幅器を構成する。点線で囲んだ部分はＢｉａｓ形成部であり、作動増幅部に必要なバイアス電圧ＶｂＡ又はＶｂＢを形成する。Ｂｉａｓ形成部は、各列のコンパレータＯｐに含ませる必要は無く、共通要素として列外にまとめて設け、各列のコンパレータＯｐへＶｂＡ又はＶｂＢを供給するようにしてもよい。
【００３９】
図５のＢｉａｓ形成部内のＭＵは、信号ＰｕがＬレベルの場合には、オン状態となり、ＶｂＡをＨレベルに固定し、作動増幅器の動作を止め、消費電流を減らす役割を果たす。Ａ級増幅器では、その動作時にＭＰとＭＯがオン状態となり、貫通電流が流れる。コンパレータの動作が必要なのは図３において選択信号Ｓ１〜Ｓ２４０のいずれかがＨレベルの期間だけであるから、図５の回路を採用する場合には、その期間を除いて選択信号Ｓ１〜Ｓ２４０をＬレベルとし、無駄な消費電流を抑えるのが好ましい。Ｂ級増幅器では、ＭＰとＭＯが同時にオン状態となることがないから、図６の回路を採用する場合には、そうした配慮は不要である。
【００４０】
本実施形態では、図２内のコンパレータＯｐとして、図５と図６のどちらの回路も使用可能である。図５の回路の方が素子数は少なくて済むが、無効な消費電力が大きく、増幅率が小さい。図６の回路はその逆であるので、仕様を考慮して適切な方を選択すればよい。いずれを採用しても、コンパレータＯｐの二つの入力端子に入力された電位の差分は通常１００倍程度に増幅される。したがって、本実施形態によれば、押圧がこれまでの想定の１／１０と弱い場合でも、押圧がある場合と無い場合との差分が１Ｖ程度と著しく大きくなる。
【００４１】
外部の回路は、第１列〜第３２０列の読出電位に基づいて、外部の物体と接触している領域の輪郭を検出し、検出した輪郭に基づいて接触の有無や接触位置を検出する。輪郭の検出方法は任意であり、例えば、ある行について、第１列から第３２０列までの読出電位と予め定められた第１基準電位とを順次比較していき、読出電位が第１基準電位以上の場合には当該読出電位に対応するセンサ回路Ｑの位置を当該行の左輪郭位置とし、当該読出電位の次以降の読出電位と予め定められた第２基準電位とを順次比較していき、読出電位が第２基準電位以下の場合には、当該読出電位の直前の読出電位に対応するセンサ回路Ｑの位置を当該行の右輪郭位置とする。右輪郭位置は左輪郭位置と一致してもよい。この処理を第１行から第２４０行まで繰り返せば、輪郭を検出することができる。ただし、第１基準電位は、あるセンサ回路Ｑから押圧が無いときに出力されるセンシング信号と参照用信号の供給元の隣の列の同一行のセンサ回路Ｑから押圧が無いときに出力されるセンシング信号との差分電圧の変動範囲の上限よりも高く定められ、第２基準電位は、当該変動範囲の下限よりも低く定められる。
【００４２】
本実施形態では、上記の通りに接触の有無や接触位置の検出が行われるから、押圧が弱い場合でも押圧がある場合と無い場合との差分が著しく大きいことは、上記の検出に必要な感度が十分かつ非常に高いことと等価である。また、本実施形態では、隣接する列のセンシング信号間で差分をとる処理を経て読出電位が定まるから、ノイズに強い。
【００４３】
また、本実施形態には、素子特性のばらつきに強いという利点がある。この利点について、図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８は、センシング装置１００においてＶｔｈを変化させたときの読出電位のシミュレーション結果を隣り合う第Ａ列〜第Ｆ列の６列分について示すグラフであり、図７はＡ級増幅器、図８はＢ級増幅器を採用した場合ものである。縦軸は読出電位そのものである。これらのシミュレーションでは、電源電圧ＶＤＤを５Ｖとし、押圧がこれまでの想定の１／５と弱く、押圧によって第Ｃ列の数行のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値が５０ｆＦから５１ｆＦへ変化し、他のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値が５０ｆＦを維持した場合を想定している。図７,８において、Low,Typ,HighはPch,Nch双方のVthが各々Low,Typ,Highであることを示し、PL_NHはPchのVthがLowでNchのVthがHighであり、PH_NLはPchのVthがHighでNchのVthがLowであることを示している。
【００４４】
これらの図において、太線が本実施形態に係るシミュレーション結果であり、第Ｃ列の感知データ線ＳＬの電位が第Ａ列、第Ｂ列、第Ｅ列および第Ｆ列の感知データ線ＳＬの電位よりも２０〜２１ｍＶ低いだけなのに対して、他の列の読出電位に比べて遥かに高く、第Ｄ列の読出電位が遥かに低くなっている。すなわち、本実施系形態によれば、Ｖｔｈがばらついても、十分かつ非常に高い増幅率（感度）を得ることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態と比較するために、特許文献２に記載の表示パネルに特許文献１に記載の積分型の増幅器を適用したタッチパネルを想定する。このタッチパネルによれば高い感度が得られるが、高い感度が得られるＶｔｈの範囲は、本実施形態において十分かつ非常に高い感度が得られるＶｔｈの範囲よりも狭い。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、感知データ線ＳＬ１を一端の感知データ線としたとき、一端の感知データ線以外の感知データ線ＳＬ２〜ＳＬ３２０に対応する増幅回路Ｗは、対応する感知データ線ＳＬの一端側の隣の感知データ線ＳＬからのセンシング信号を参照用信号とする。一方、第１列の増幅回路Ｗが如何なる信号を参照用信号とするかについては未説明である。第１列の増幅回路Ｗからの出力を接触の有無や接触位置の検出に利用しない場合には、任意の信号を第１列の増幅回路Ｗの参照用信号としてよいが、この場合には、上記の検出に利用することのできる有効な列が第２列〜第３２０列に限られてしまう虞がある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、図９に示すように、第１列〜第３２０列を有効な列とするために、第１列の左脇に第１ダミー回路ＤＭＬを設けてある。第１ダミー回路ＤＭＬは、一端（第１列）の増幅回路Ｗへ参照用信号を供給する回路であり、図２の回路の一部（１本の感知データ線ＳＬと当該感知データ線ＳＬに対応する２４０個のセンサ回路Ｑとを含む部分）に相当する構成を有する。第１ダミー回路ＤＭＬに対応する読出データ線ＲＤは存在せず、第１ダミー回路ＤＭＬが接触の有無や接触位置の検出に用いられる信号を出力することはない。
【００４８】
さらに、本実施形態では、第１列の増幅回路Ｗへの参照用信号の入力容量値を他の列の増幅回路Ｗへの参照用信号の入力容量値と同等とするために、第１ダミー回路ＤＭＬは、トランジスタＴｒ３やコンパレータＯｐも有する。なお、ここでいう「同等」は、第１列の増幅回路Ｗへの参照用信号の入力容量値が、第２列〜第３２０列の増幅回路Ｗへの参照用信号の入力容量値のうちの最小値以上かつ最大値以下となることを意味する。
【００４９】
また、本実施形態では、第３２０列の右脇に第２ダミー回路ＤＭＲを設けてある。第２ダミー回路ＤＭＲは、他端（第３２０列）の感知データ線ＳＬからの信号を受け取る回路である。第２ダミー回路ＤＭＲに対応する読出データ線ＲＤは存在せず、第２ダミー回路ＤＭＲが接触の有無や接触位置の検出に用いられる信号を出力することはない。
【００５０】
さらに、本実施形態では、第３２０列の増幅回路Ｗへの対応する感知データ線ＳＬからのセンシング信号の入力容量値を他の列の増幅回路Ｗへの対応する感知データ線ＳＬからのセンシング信号の入力容量値と同等とするために、第２ダミー回路ＤＭＲは、コンパレータＯｐを有する。なお、ここでいう「同等」は、第３２０列の増幅回路Ｗへの対応する感知データ線ＳＬからのセンシング信号の入力容量値が、第２列〜第３２０列の増幅回路Ｗへの対応する感知データ線ＳＬからのセンシング信号の入力容量値のうちの最小値以上かつ最大値以下となることを意味する。また、本実施形態を変形し、第２ダミー回路ＤＭＲを設けない構成としてもよい。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るセンシング装置１００について説明する。ただし、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。図１０は本発明の第２実施形態に係るセンシング装置１００のセンシング機能に係る部分の回路図であり、図１１はそのタイムチャートである。図１０の図２との違いは、トランジスタＴｒ２のＶｔｈのばらつきを補償するための補償部Ｚを感知データ線ＳＬ（増幅回路Ｗ）毎に備える点のみである。また、図１１と図３とを比較すれば明らかなように、本実施形態では、リセット信号ＲｉがＬレベルからＨレベルへ遷移するタイミングが早められており、リセット信号ＲｉがＬレベルの期間が短縮されており、リセット信号Ｒｉ及び選択信号Ｓｉが共にＨレベルとなる期間が設けられている。
【００５２】
第１実施形態では、図２及び図３に示すように、選択信号ＳｉがＨレベルの期間に、トランジスタＴｒ２が、固定容量素子Ｃｐと可変容量素子Ｃｖとの容量値の比で決まるノードＮ１の電位からトランジスタＴｒ２のＶｔｈを差し引いた電位まで感知データ線ＳＬを充電するので、Ｖｔｈがばらつくと感知データ線ＳＬの充電電位もばらついて誤差となる。これに対して、本実施形態では、図１０の構成とし、図１１のように動作させることで、Ｖｔｈのばらつきが補償される。詳しくは次に述べる通りである。
【００５３】
補償部Ｚは、対応する感知データ線ＳＬと対応する増幅回路Ｗとの間に介挿された介挿容量素子Ｃｔと、トランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ４とを有する。介挿容量素子Ｃｔは、感知データ線ＳＬ側の電極Ｄ７と増幅回路Ｗ側の電極Ｄ８（ノードＳｘ）とを有する。トランジスタＴｒ３は、電極Ｄ７と接地線との間に介挿されたスイッチング素子であり、第１実施形態と同様に動作する。トランジスタＴｒ４は、電極Ｄ８と接地線との間に介挿されたスイッチング素子であり、信号ＡＧがＨレベルの場合にオン状態となり、信号ＡＧがＬレベルの場合にオフ状態となる。信号ＡＧは、図１１に示すように、一定周期（例えば７０μｓ周期）のパルス信号であり、プリチャージ信号ＰＣとともにＬレベルからＨレベルへ遷移し、リセット信号ＲｉがＬレベルからＨレベルへ遷移する直前までの一定の期間だけＨレベルを維持し、他の期間においてＬレベルを維持する。
【００５４】
第ｉ行の補償部Ｚでは、まず、プリチャージ信号ＰＣがＬレベルからＨレベルへ遷移してから再びＬレベルへ遷移するまでの第１期間Ｔ１において、トランジスタＴｒ３はオン状態を維持するから、介挿容量素子Ｃｔの電極Ｄ７（対応する感知データ線ＳＬ）の電位がＬレベル（第１電位）に初期化される。第１期間Ｔ１では、信号ＡＧもＨレベルを維持するから、トランジスタＴｒ４もオン状態を維持し、介挿容量素子Ｃｔの電極Ｄ８（ノードＳｘ）の電位もＬレベル（第１電位）に初期化される。
【００５５】
次に、プリチャージ信号ＰＣがＬレベルへ遷移してからリセット信号ＲｉがＬレベルからＨレベルへ遷移するまでの第２期間Ｔ２において、トランジスタＴｒ３はオフ状態を維持し、選択信号ＳｉはＬレベルからＨレベルへ遷移してＨレベルを維持するから、第２期間Ｔ２の終了直前のノードＮ１の電位は固定容量素子Ｃｐと可変容量素子Ｃｖとの容量値の比で決まる電位ＶＮ１＿Ｃｐ，Ｃｖとなり、感知データ線ＳＬはＶ１＝ＶＮ１＿Ｃｐ，Ｃｖ−Ｖｔｈに近い電位まで充電される。また、第２期間Ｔ２の終了直前には、信号ＡＧがＬレベルへ遷移し、トランジスタＴｒ４がオフ状態となる。
【００５６】
次に、リセット信号ＲｉがＨレベルへ遷移してから選択信号ＳｉがＬレベルへ遷移するまでの第３期間Ｔ３において、リセット信号Ｒｉ及び選択信号Ｓｉは共にＨレベルを維持するから、ノードＮ１は選択信号ＳｉのＨレベル（第２電位）に近い電位となり、感知データ線ＳＬは、その電位からＶｔｈを差し引いた電位Ｖ２近くまで充電される。つまり、感知データ線ＳＬの電位は、Ｖ１に近い電位からＶ２に近い電位まで変化する。第３期間Ｔ３において、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４は共にオフ状態を維持するから、ノードＳｘには、この電位変化量を電位とした信号が供給される。つまり、第３期間Ｔ３の終了直前のノードＳｘの電位（第Ｂ列に注目すると電位ＳｘＢ）は、Ｖ２−Ｖ１に近くなる。Ｖ２−Ｖ１では−Ｖｔｈの項が相殺されるから、ノードＳｘ電位およびノードＳｘの後段の電位には、Ｖｔｈのばらつきの影響が及ばない。したがって、本実施形態に係るセンシング装置１００では、センサ回路Ｑ間でＶｔｈがばらついても、検出精度は低下しない。よって、本実施形態に係るセンシング装置１００は、素子特性のばらつきに著しく強くなる。
【００５７】
上述したように、選択信号ＳｉがＨレベルからＬレベルへ遷移する直前でのノードＳｘの電位は、Ｖ２−Ｖ１に近くなるため、すなわち−Ｖ１の項を含むため、押圧の有無によるノードＳｘの電位変化の方向は第１実施形態の感知データ線ＳＬの電位変化の方向と逆になり、読出電位が変化する方向も第１実施形態と逆になる。したがって、第１実施形態で例示した輪郭の検出手順をそのまま適用することはできず、第２基準電位以下の基準電位が見つかったら第１基準電位以上の基準電位を見つけるように変形する必要がある。
【００５８】
また、本実施形態では、感知サイクル時間を第１実施形態と同じ長さ（７０μｓ）としたまま、トランジスタＴｒ２のＶｔｈのばらつきを補償する機能を追加したため、感知データ線ＳＬやノードＳｘの充電期間が短くなり、押圧の有無による感知データ線ＳＬやノードＳｘの電位変化量は第１実施形態よりも少し低下するが、選択信号Ｓｉやリセット信号Ｒｉの振幅を最適化することで、十分に高い感度とすることができる。
【００５９】
＜補足＞
次に、上述した各実施形態において、図１２に示すように、押圧によって、第１列〜第１２列のうち、第５列〜第８列の数行のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値が５０ｆＦから５１ｆＦへ変化し、第４列および第９列のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値が５０ｆＦから５０．５ｆＦへ変化し、第１列〜第３列および第１０列〜第１２列のセンサ回路Ｑの可変容量素子Ｃｖの容量値が５０ｆＦを維持した場合の動作について説明する。
【００６０】
図１３は、この場合の読出電位のシミュレーション結果を示すグラフである。この図において、Ａは第１実施形態においてＡ級増幅器を採用して信号ＰｕをＨレベル一定とした場合、Ａ２は第２実施形態においてＡ級増幅器を採用して信号ＰｕをＨレベル一定とした場合、ＡＩはＡにおいて信号Ｐｕのレベルを適宜に変化させて消費電流の低減を図った場合、Ａ２ＩはＡ２において信号Ｐｕのレベルを適宜に変化させて消費電流の低減を図った場合、Ｂは第１実施形態においてＢ級増幅器を採用した場合のシミュレーション結果であり、電源電圧を０Ｖ（ＧＮＤ）及び５Ｖ（ＶＤＤ）と想定したときのものである。なお、シミュレーションに要する時間を短縮するために、第１列のコンパレータＯｐの正入力端子には第１２列の感知データ線ＳＬの電位または第１２列のノードＳｘの電位が供給されるようにしてある。
【００６１】
第１列〜第３列、第６列〜第８列、第１１列および第１２列の読出電位は、コンパレータＯｐの入力端子間の電位差が零となるから、後述するように、０Ｖと５Ｖとの中間レベルとなる。第４列、第５列、第９列および第１０列の読出電位は、コンパレータＯｐの入力端子間の電位差が零とならないから、０Ｖまたは５Ｖに近いレベルとなる。詳細には、第４列および第５列の読出電位は５Ｖに近いレベルとなり、第９列および第１０列の読出電位は０Ｖに近いレベルとなる。
【００６２】
図１４はコンパレータＯｐの伝達特性の一例を示すグラフであり、正入力端子の電位Ｖｉｎ＋を２．４Ｖに固定し、負入力端子の電位Ｖｉｎ−を２．４Ｖの前後で変化させたときのコンパレータＯｐの出力端子の電位（Ｖｏｕｔ）を示している。理論的には、Ｖｉｎ−＜２．４Ｖの場合にはＶｏｕｔ＝５Ｖ（ＶＤＤ）となり、Ｖｉｎ−＞２．４Ｖの場合にはＶｏｕｔ＝０Ｖ（ＧＮＤ）となり、Ｖｉｎ−＝２．４Ｖの場合にはＶｏｕｔは不定となるが、実際にはコンパレータＯｐの直流増幅率が有限であるため、図１４に示すように、Ｖｉｎ−＝２．４Ｖの場合にはＶｏｕｔは０Ｖと５Ｖとの中間レベルとなる。中間レベルは、図１４の例では２．５Ｖ程度であるが、素子特性等に依存して変化しうる。
【００６３】
＜変形例＞
上述した各実施形態において、差動増幅器としてＡ級増幅器を採用する場合に、Ａ級増幅器の貫通電流の流路にスイッチング素子として制御用のトランジスタを介挿し、当該トランジスタのゲート電極に所定の制御用信号を供給することにより、不要な貫通電流を遮断して消費電力を低減するようにしてもよい。この制御用信号は、サンプリング信号ＳＨがＬレベルからＨレベルへ遷移する前にＬレベルからＨレベルへ遷移し、サンプリング信号ＳＨがＨレベルからＬレベルへ遷移するまでＨレベルを維持してサンプリング信号ＳＨとともにＬレベルへ遷移する信号であり、ＬレベルからＨレベルへ遷移するタイミングとしては、サンプリング信号ＳＨがＬレベルからＨレベルへ遷移する直前が好適である。なお、トランジスタの挿入位置は、貫通電流の流路に限らない。
【００６４】
上述した各実施形態では、可変容量素子Ｃｖの押圧が無いときの容量値は固定容量素子Ｃｐの容量値と同程度に設定されているが、ノードＮ１に得たい電位を考慮して、固定容量素子Ｃｐの容量値の１／３倍〜３倍の範囲内で適宜に調整してもよい。また、上述した各実施形態では、電位Ｃｏｍを一定周期で変動する電位としたが、固定電位としてもよい。また、上述した各実施形態では、読出回路４０として１６相で並列処理する回路を採用しているが、並列度がより高い回路や直列処理する回路を採用してもよい。
【００６５】
また、上述した各実施形態では、図２の第Ｂ列に注目した場合の隣の列の感知データ線ＳＬとして左隣の第Ａ列の感知データ線ＳＬを採用しているが、右隣の第Ｃ列の感知データ線ＳＬを採用してもよい。この場合、右端の列（第３２０列）が「一端」となる。もちろん、各列が左右方向に延在して複数の列が上下方向に並ぶようにしてもよく、この場合には、上端または下端の列が「一端」となる。
【００６６】
上述した各実施形態では、指定された階調を表示する画素回路として液晶の光透過率を変化させるものを採用したが、これに限らず、指定された階調を表示する任意の画素回路を採用可能である。また、センシング装置１００がセンシング機能のみを有するようにしてもよい。
【００６７】
上述した各実施形態では、感知データ線ＳＬ、増幅回路Ｗ及び読出データ線ＲＤの数を共に３２０とし、第１制御線ＣＡ及び第２制御線ＣＢの数を共に２４０としているが、これらの数をそれぞれ任意の複数としてもよい。例えば、感知データ線ＳＬ、増幅回路Ｗ及び読出データ線ＲＤの数を共に６４０とし、第１制御線ＣＡ及び第２制御線ＣＢの数を共に４８０とする。また、上述した各実施形態では、画素回路の配置ピッチとセンサ回路Ｑの配置ピッチとが等しいが、両ピッチを相違させてもよい。例えば、６４０行４８０列の画素回路を第１ピッチで配置し、３２０行２４０列のセンサ回路Ｑを第１ピッチの２倍の第２ピッチで配置する。
【００６８】
上述した各実施形態では、センサ回路Ｑとして、容量素子の対を有し、この対の容量値の比に応じたセンシング信号を出力する回路（容量方式のタッチセンサ）を採用したが、フォトダイオード等の光センサを有し、この光センサの受光強度に応じたセンシング信号を出力する回路（光学式のタッチセンサ）を採用してもよいし、検出する対象に応じた任意のセンサを採用してもよい。また、検出の対象は、接触の有無や接触位置に限らない。輪郭を検出することで検出可能な任意の対象を検出の対象とすることができる。
【００６９】
＜応用例＞
次に、センシング装置１００を応用した電子機器について説明する。図１４は、センシング装置１００を表示機能付きのタッチパネルとして採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、センシング装置１００と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。
【００７０】
図１５に、センシング装置１００を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびにセンシング装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、センシング装置１００に表示される画像をスクロール可能である。
【００７１】
図１６に、センシング装置１００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。携帯情報端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびにセンシング装置１００を備える。なお、センシング装置１００は、図１４から図１６に示したものに限らず、モニタや電子カメラ等の任意の電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１００……センシング装置、ＣＡ……第１制御線、ＣＢ……第２制御線、Ｃｐ……固定容量素子、Ｃｔ……介挿容量素子、Ｃｖ……可変容量素子、ＤＭＬ……第１ダミー回路、ＤＭＲ……第２ダミー回路、Ｏｐ……コンパレータ、Ｑ……センサ回路、ＳＬ……感知データ線、Ｔｒ２……トランジスタ、Ｗ……増幅回路、Ｚ……補償部。
【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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