(57)【要約】【課題】差動入力型のタッチセンサにおいて、データ入力を意図している指とデータ入力を意図していない指が同時にタッチパネルにタッチした場合においても、タッチ位置検出を正常に行う。【解決手段】ステップＳ１では、キャリブレーション回路１９により、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット調整が行われる。次のステップＳ２では、前記差動入力型のセンス回路により、タッチ位置の検出が行われる。次のステップＳ３では、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ（好ましくはＡＤ変換された値）に基づいて、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０以上か否かが判断される。もし、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０以上の場合（ｔｓ＞ｔ０）、キャリブレーション回路１９が動作し、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット調整が再度行われる。【選択図】図８
2011113188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンス線と、交流駆動信号が印加される駆動線と、を備えた静電容量型タッチパネルの信号処理回路であって、
前記複数のセンス線の中から第１及び第２のセンス線を選択し、前記第１のセンス線と前記駆動線との間に形成される第１の静電容量の容量値と前記第２のセンス線と前記駆動線との間に形成される第２の静電容量の容量値との容量差を検出し、前記容量差に応じた出力電圧を出力するセンサ回路と、
前記センサ回路の出力電圧のオフセットを調整するキャリブレーション回路と、
前記センサ回路の出力電圧に基づいて、タッチ検出時間が所定時間以上になった時、前記キャリブレーション回路を動作させて、前記センサ回路の出力電圧のオフセットを調整するように制御を行う制御回路と、を備えることを特徴とする静電容量型タッチパネルの信号処理回路。
【請求項２】
前記キャリブレーション回路は、前記第１の静電容量に直列に接続された第１の可変容量と、前記第２の静電容量に直列に接続された第２の可変容量と、を含み、前記第１又は第２の可変容量の容量値を調整する調整信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の静電容量型タッチパネルの信号処理回路。
【請求項３】
前記タッチ検出時間は、前記センサ回路の出力電圧が一定の範囲内である時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量型タッチパネルの信号処理回路。
【請求項４】
前記キャリブレーション回路は、前記センサ回路の出力電圧のオフセットが最小値となるようにオフセットの調整を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電容量型タッチパネルの信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型タッチパネルの信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、携帯音響機器、携帯ゲーム機器、テレビジョン、パーソナルコンピュータ等の各種電子機器のデータ入力装置として、静電容量型タッチセンサが知られている。
【０００３】
静電容量型タッチセンサには、差動入力型とシングル入力型がある。差動入力型のタッチセンサは、タッチパネル上に形成された一対のセンス線からの信号を差動増幅することによりタッチ位置を検出する。一方、シングル入力型はタッチセンサ上に形成された１つのセンス線からの信号に基づいてタッチ位置を検出する。
【０００４】
差動入力型のタッチセンサにおいては、タッチパネルに印加されるノイズが一対のセンス線によりキャンセルされるため、シングル入力型のタッチセンサに比べてＳ／Ｎ比が優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、差動入力型のタッチセンサは、タッチパネル上の２点検出、つまりマルチタッチの検出が困難であるという問題がある。そのため、タッチパネル上にデータ入力を意図しない指とデータ入力を意図した指とがタッチパネルに同時にタッチした時、データ入力を意図した指の位置検出が正常にできないという問題があった。
【０００７】
例えば、図９に示すように、タッチパネル５０を左手で持った状態で、右手の指５１により、データ入力を行う場合、まず、データ入力を意図しない左手の指５２がタッチパネル５０の検出面をタッチし、その後、左手の指５２がタッチした状態で、右手の指５１がタッチパネル５０の検出面の別の位置をタッチする。この場合、通常は、左手の指５２はデータ入力操作を行う右手の指５１に比して長時間継続してタッチパネル５０にタッチすることになる。
【０００８】
すると、差動入力型のタッチセンサにおいては、左手の指５２のタッチの影響により、本来検出したい右手の指５１のタッチ位置検出が正常にできないことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
複数のセンス線と、交流駆動信号が印加される駆動線と、を備えた静電容量型タッチパネルの信号処理回路であって、前記複数のセンス線の中から第１及び第２のセンス線を選択し、前記第１のセンス線と前記駆動線との間に形成される第１の静電容量の容量値と前記第２のセンス線と前記駆動線との間に形成される第２の静電容量の容量値との容量差を検出し、前記容量差に応じた出力電圧を出力するセンサ回路と、前記センサ回路の出力電圧のオフセットを調整するキャリブレーション回路と、前記センサ回路の出力電圧に基づいて決定されるタッチ検出時間が所定時間以上になった時、前記キャリブレーション回路を動作させて、前記センサ回路の出力電圧のオフセットを調整するように制御を行う制御回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電容量型タッチパネルの信号処理回路は、センス回路のタッチ検出時間（センス回路により、あるタッチ位置が検出されている時間）が所定時間以上になった時、センス回路の出力電圧のオフセット調整を行っている。つまり、タッチ検出時間が所定時間以上になった時は、そのタッチはデータ入力を意図していないと判断してオフセット調整を行うようにした。これにより、データ入力を意図していない指のタッチの影響をキャンセルして、データ入力を意図している指のタッチ位置検出を正常に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】静電容量型タッチパネル及び信号処理回路を含むタッチセンサの構成を示す図である。
【図２】本発明の静電容量型タッチパネルの信号処理回路の構成を示す図である。
【図３】差動入力型のセンサ回路の構成を示す図である。
【図４】キャリブレーション用の可変容量の構成を示す図である。
【図５】差動入力型のセンサ回路の動作を説明する図である。
【図６】差動入力型のセンサ回路の出力波形を示す図である。
【図７】静電容量型タッチパネルの信号処理回路の動作タイミング図である。
【図８】本発明の静電容量型タッチパネルの信号処理回路の動作を説明するフローチャートである。
【図９】タッチパネルの使用方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、静電容量型タッチセンサ１００は、タッチパネル１と、信号処理回路２Ｘ，２Ｙと、マイクロコンピュータ３を含んで構成される。
【００１３】
タッチパネル１は、ガラス基板２００上のＸ方向に延びたＸセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４、Ｘ駆動線ＤＲＸＬを有している。Ｘ駆動線ＤＲＸＬは、各Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４の両側に隣接して配置される。タッチパネル１は、更に、ガラス基板上のＹ方向に延び、Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４と交差したＹセンス線ＹＬ１〜ＹＬ４、Ｙ駆動線ＤＲＹＬを有している。Ｙ駆動線ＤＲＹＬは、各Ｙセンス線ＹＬ１〜ＹＬ４の両側に隣接して配置される。Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４、Ｘ駆動線ＤＲＸＬ、Ｙセンス線ＹＬ１〜ＹＬ４、Ｙ駆動線ＤＲＹＬの間は誘電層等により互いに電気的に絶縁されている。
【００１４】
信号処理回路２Ｘ，２Ｙは、ガラス基板２００上にタッチパネル１に隣接して配置されている。信号処理回路２Ｘは、第１乃至第４の入力端子ＣＩＮ１〜ＣＩＮ４、交流駆動信号を出力する駆動端子ＣＤＲＶを有しており、第１の入力端子ＣＩＮ１はＸセンス線ＸＬ１に接続され、第２の入力端子ＣＩＮ２はＸセンス線ＸＬ３に接続され、第３の入力端子ＣＩＮ３はＸセンス線ＸＬ２に接続され、第４の入力端子ＣＩＮ４はＸセンス線ＸＬ４に接続される。駆動端子ＣＤＲＶは、Ｘ駆動線ＤＲＸＬに接続される。
【００１５】
同様に、信号処理回路２Ｙは、第１乃至第４の入力端子ＣＩＮ１〜ＣＩＮ４、交流駆動信号（振幅電圧Ｖｒｅｆ）を出力する駆動端子ＣＤＲＶを有しており、第１の入力端子ＣＩＮ１はＹセンス線ＹＬ１に接続され、第２の入力端子ＣＩＮ２はＹセンス線ＹＬ３に接続され、第３の入力端子ＣＩＮ３はＹセンス線ＹＬ２に接続され、第４の入力端子ＣＩＮ４はＹセンス線ＹＬ４に接続される。駆動端子ＣＤＲＶは、Ｙ駆動線ＤＲＹＬに接続される。
【００１６】
さらに、信号処理回路２Ｘ，２Ｙは、それぞれシリアルクロック端子ＳＣＬ、シリアルデータ端子ＳＤＡを有している。シリアルクロック端子ＳＣＬは、シリアルクロック線４に共通接続され、シリアルデータ端子ＳＤＡは、シリアルデータ線５に共通接続されている。この場合、シリアルクロック線４、シリアルデータ線５はＩ２Ｃバスを形成する。
【００１７】
ガラス基板２００の外部のＰＣＢ基板（不図示）上には、マスターデバイスであるマイクロコンピュータ３が設けられる。シリアルクロック線４、シリアルデータ線５は、ＦＰＣ等を介してマイクロコンピュータ３に接続されている。これにより、マイクロコンピュータ３と信号処理回路２Ｘ，２Ｙとの間でデータ通信が可能に構成されている。なお、この例では、マスターデバイスとして、マイコンを用いているが、マイコン以外でも、例えば、ＤＳＰやロジック回路を用いても良い。
【００１８】
［信号処理回路の詳細な構成］
以下で、静電容量型タッチパネルの信号処理回路２Ｘ，２Ｙの詳細な構成を図２に基づいて説明する。この場合、信号処理回路２Ｘ，２Ｙは同じ構成を有しているので、信号処理回路２Ｙについて説明する。
【００１９】
図示のように、信号処理回路２Ｙは、選択回路１０、制御回路１１、交流駆動信号を発生する駆動回路１２、インバータ１３、第３の静電容量Ｃ３、第４の静電容量Ｃ４、差動増幅器１４、第１のフィードバック容量１５、第２のフィードバック容量１６、ＡＤ変換器１７、Ｉ２Ｃバスインターフェース回路１８、キャリブレーション回路１９、ＥＥＰＲＯＭ２０を含んで構成される。制御回路１１は、信号処理回路２Ｙの全体の動作を制御する回路である。
【００２０】
選択回路１０は、第１相と第２相を有し、第１相においては第１の入力端子ＣＩＮ１、第２の入力端子ＣＩＮ２からの信号を選択する。つまり、第１の入力端子ＣＩＮ１は配線２２を介して差動増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続され、第２の入力端子ＣＩＮ２は、配線２３を介して差動増幅器１４の反転入力端子（−）に接続される。
【００２１】
選択回路１０は、第２相においては、第３の入力端子ＣＩＮ３、第４の入力端子ＣＩＮ４からの信号を選択する。つまり、第３の入力端子ＣＩＮ３は配線２２を介して差動増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続され、第４の入力端子ＣＩＮ４は、配線２３を介して差動増幅器１４の反転入力端子（−）に接続される。
【００２２】
配線２２には、第３の静電容量Ｃ３の一方の端子が接続され、配線２３には、第４の静電容量Ｃ４の一方の端子が接続されている。第３及び第４の静電容量のそれぞれの他方の端子は共通接続され、それらの他方の端子には、駆動回路１２からの交流駆動信号ＳＣＤＲＶがインバータ１３を介して反転された反転交流駆動信号＊ＳＣＤＲＶが印加される。
【００２３】
これにより、図３に示すように、差動入力型のセンサ回路が形成される。図３は、選択回路１０が第１の入力端子ＣＩＮ１、第２の入力端子ＣＩＮ２からの信号を選択した場合（第１相）の構成を示している。この場合、図１に示すように、第１の入力端子ＣＩＮ１に接続されたＹセンス線ＹＬ１とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間に第１の静電容量Ｃ１が形成され、第２の入力端子ＣＩＮ２に接続されたＹセンス線ＹＬ３とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間に第２の静電容量Ｃ２が形成される。
【００２４】
すると、図３に示すように、第１の静電容量Ｃ１は第３の静電容量Ｃ３に直列に接続され、第２の静電容量Ｃ２は第４の静電容量Ｃ４に直列に接続される。第１の静電容量Ｃ１の共通接続ノード、つまり、Ｙ駆動線ＤＲＹＬには、駆動回路１２からの交流駆動信号ＳＣＤＲＶが印加される。
【００２５】
そして、第１の静電容量Ｃ１は第３の静電容量Ｃ３との接続ノードＮ２は、差動増幅器１４の非反転入力端子（＋）に接続される。第２の静電容量Ｃ２は第４の静電容量Ｃ４との接続ノードＮ１は、差動増幅器１４の反転入力端子（−）に接続される。
【００２６】
差動増幅器１４の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）の間に第１のフィードバック容量１５、スイッチＳＷ１が接続され、差動増幅器１４の非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）の間に第２のフィードバック容量１６、スイッチＳＷ２が接続される。
【００２７】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、信号伝達特性の線形性を良くするために、ＣＭＯＳのアナログスイッチであることが好ましい。また、第１及び第２のフィードバック容量１５，１６の容量値は同じＣｆであることが好ましい。
【００２８】
この差動入力型のセンサ回路は、第１の静電容量Ｃ１の容量値と第２の静電容量Ｃ２の容量値との差に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。その詳しい動作については、後述する。
【００２９】
上述したセンサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔはアナログ信号であるため、このままではデジタル信号処理ができない。そこで、ＡＤ変換器１７は、出力電圧Ｖｏｕｔをデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１７の出力は、Ｉ２Ｃバスインターフェース回路１８により、所定のフォーマットのシリアルデータに変換され、シリアルクロック端子ＳＣＬ、シリアルデータ端子ＳＤＡを介して、マイクロコンピュータ３に送信される。マイクロコンピュータ３は、受信したシリアルデータを演算処理して、タッチパネル１上のタッチ位置を決定する。
【００３０】
［キャリブレーションの構成］
上述したセンサ回路のキャリブレーションの構成について、図２及び図４に基づいて説明する。
【００３１】
センサ回路は、初期状態（人の指等が検出されない程度にタッチパネル１から遠く離れている状態）における第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２の容量値のアンバランス、つまり、両者の容量値に差があると、出力電圧Ｖｏｕｔのオフセットが生じる。オフセットが生じると、タッチセンサの検出精度が劣化してしまう。
【００３２】
また、前述のように、タッチパネル１上に、データ入力を意図しない指とデータ入力を意図した指とがタッチパネルに同時にタッチした時、データ入力を意図した指の位置検出が正常にできない。
【００３３】
そこで、第３及び第４の静電容量Ｃ３，Ｃ４を可変容量で構成し、出力電圧Ｖｏｕｔのオフセットを調整できるように構成している。
【００３４】
すなわち、キャリブレーション回路１９は、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ（好ましくは、ＡＤ変換後のデジタル値）に基づき、そのオフセットが所望の値、好ましくは最小値になるように、第３及び第４の静電容量Ｃ３，Ｃ４の容量値を調整する。
【００３５】
センサ回路図３参照のキャリブレーションについては、初期状態において、第１乃至第４の静電容量Ｃ１〜Ｃ４の容量値は、互いに等しいことが好ましい（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃ）。
【００３６】
しかし、例えば、第１の静電容量Ｃ１の容量値Ｃ１が第２の静電容量Ｃ２の容量値Ｃ２よりΔＣだけ大きい場合（Ｃ２＝Ｃ＋ΔＣ、Ｃ１＝Ｃ）には出力電圧Ｖｏｕｔのオフセットが生じる。そこで、第３の静電容量Ｃ３の容量値Ｃ３は、第４の静電容量Ｃ４の容量値Ｃ４よりΔＣだけ大きくなるように調整することにより、オフセットを最小値（ゼロ）にすることができる。（Ｃ４＝Ｃ＋ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ）
【００３７】
逆に、第１の静電容量Ｃ１の容量値Ｃ１が第２の静電容量Ｃ２の容量値Ｃ２よりΔＣだけ小さい場合（Ｃ２＝Ｃ−ΔＣ、Ｃ１＝Ｃ）には第３の静電容量Ｃ３の容量値Ｃ３は、第４の静電容量Ｃ４の容量値Ｃ４よりΔＣだけ小さくなるように調整する。（Ｃ４＝Ｃ−ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ）
【００３８】
この場合、第３の静電容量Ｃ３の構成例として、図４に示すように、第３の静電容量Ｃ３は、ｍ個の静電容量Ｃ３１〜Ｃ３ｍとスイッチＳ３１〜Ｓ３ｍを含んで構成される。静電容量Ｃ３１〜Ｃ３ｍの容量値は、第３の静電容量Ｃ３の容量値を細かく変化させるために、重み付けがされていることが好ましい。例えば、Ｃ３１の容量値をＣ０とすると、Ｃ３２＝１／２・Ｃ０、Ｃ３３＝１／４・Ｃ０、Ｃ３４＝１／８・Ｃ０、・・・Ｃ３ｍ＝１／２ｍ−１・Ｃ０である。そして、各スイッチＳ３１〜Ｓ３ｍは、キャリブレーション回路１９からの対応するｍビットの調整信号により、オンオフが制御されるようになっている。第４の静電容量Ｃ４も同様である。
【００３９】
このような構成によれば、キャリブレーション回路１９からの対応する２ｍビットの調整信号により、第３及び第４の静電容量Ｃ３，Ｃ４の容量値を調整することができる。そして、キャリブレーション回路１９は、出力電圧Ｖｏｕｔに基づき、そのオフセットが所望の値、好ましくは最小値となるような２ｍビットの調整信号を決定することができる。決定された調整信号は、電気的に書き込み及び消去可能な不揮発性メモリ、例えば、ＥＥＰＲＯＭ２０に書き込まれ、かつ保持される。
【００４０】
［センサ回路の動作］
次に、上述した差動入力型のセンサ回路図３参照の動作を図５、図６に基づいて説明する。この場合、交流駆動信号は、ハイレベル（＝Ｖｒｅｆ）、ローレベル（接地電圧＝０Ｖ）を交互に繰り返すクロック信号であるとする。また、差動増幅器１４の反転出力端子（−）からの出力電圧をＶｏｍとし、差動増幅器１４の非反転出力端子（＋）からの出力電圧をＶｏｐとし、両者の差電圧が出力電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｏｐ−Ｖｏｍ）である。
【００４１】
第１のセンサ回路は、電荷蓄積モードと電荷転送モードという２つのモードを有しており、この２つのモードが交互に繰り返される。
【００４２】
先ず、図５（ａ）の電荷蓄積モードの時、第１及び第２の静電容量Ｃ１、Ｃ２にＶｒｅｆが印加される。また、第３及び第４の静電容量Ｃ３、Ｃ４に接地電圧（０Ｖ）が印加される。
【００４３】
また、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオンする。これにより、差動増幅器１４の反転出力端子（−）と非反転入力端子（＋）とが短絡され、非反転出力端子（＋）と反転入力端子（−）とが短絡される。この結果、ノードＮ１（反転入力端子（−）に接続された配線ノード）、ノードＮ２（非反転入力端子（＋）に接続された配線ノード）、反転出力端子（−）、非反転出力端子（＋）の電圧はそれぞれ１／２Ｖｒｅｆに設定される。この場合、差動増幅器２２のコモンモード電圧を１／２Ｖｒｅｆとする。
【００４４】
次に、図５（ｂ）の電荷転送モードの時、第１及び第２の静電容量Ｃ１，Ｃ２には、電荷蓄積モードの時とは逆に接地電圧（０Ｖ）が印加される。また、第３及び第４の静電容量Ｃ３，Ｃ４にはＶｒｅｆが印加される。スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオフする。
【００４５】
そして、初期状態における各静電容量の容量値は、互いに等しいとする。（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃ）また、人間の指がタッチパッドに近づいた場合のＣ１，Ｃ２の容量差をΔＣとする。（Ｃ１−Ｃ２＝ΔＣ）この場合、Ｃ１＝Ｃ＋１／２ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ−１／２ΔＣとする。
【００４６】
図５（ａ）の電荷蓄積モードの時、ノードＮ１の電荷量は次式で与えられる。
【数１】
2011113188.tif 000003
ここで、（Ｃ−１／２ΔＣ）・（−１／２Ｖｒｅｆ）はＣ２の電荷量であり、Ｃ・（１／２Ｖｒｅｆ）はＣ４の電荷量、Ｃｆ・０（＝０）はＣｆの電荷量である。
【００４７】
図５（ｂ）の電荷転送モードの時、ノードＮ１の電荷量は次式で与えられる。
【数２】
2011113188.tif 000004
ここで、（Ｃ−１／２ΔＣ）・（１／２Ｖｒｅｆ）はＣ２の電荷量、Ｃ・（−１／２Ｖｒｅｆ）はＣ４の電荷量、Ｃｆ・（Ｖｏｐ−１／２Ｖｒｅｆ）はＣｆの電荷量である。
【００４８】
電荷保存則により、電荷蓄積モードの時と電荷転送モードの時のノードＮ１の電荷量は互いに等しいから、数１＝数２である。
この方程式をＶｏｐについて解くと次式が得られる。
【数３】
2011113188.tif 000005
【００４９】
同様にして、ノードＮ２について、電荷蓄積モードと電荷転送モードの時の電荷量を求め、電荷保存則を適用し、その方程式をＶｏｍについて解くと、次式が得られる。
【数４】
2011113188.tif 000006
【００５０】
数３、数４から、Ｖｏｕｔを求める。
【数５】
2011113188.tif 000007
即ち、差動入力型の第１のセンス回路の出力電圧Ｖｏｕｔは、第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２の容量値の差ΔＣに比例して変化することがわかる。
【００５１】
上述の計算は、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃ、であることを前提としているが、初期状態において、Ｃ１とＣ２に容量差がある場合には、Ｃ３とＣ４も同じ容量差を有するように、前述のキャリブレーション回路１９等を用いてＣ３、Ｃ４を調整することにより、出力電圧Ｖｏｕｔのオフセットを所定の値又は最小値にすることができる。
【００５２】
次に、第１のセンス回路の出力電圧Ｖｏｕｔのタッチセンサ特性を表１、図６に基づいて説明する。前述のように、選択回路１０は、第１相と第２相を有し、第１相においては第１の入力端子ＣＩＮ１、第２の入力端子ＣＩＮ２からの信号を選択し、第２相においては、第３の入力端子ＣＩＮ３、第４の入力端子ＣＩＮ４からの信号を選択する。
【００５３】
第１相の場合の第１のセンス回路の出力電圧をＶ１とし、第２相の場合の第２のセンス回路の出力電圧をＶ２とする。この場合、出力電圧Ｖ１は、Ｙセンス線ＹＬ１とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量とＹセンス線ＹＬ３とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値の差に比例した電圧である。
【００５４】
また、出力電圧Ｖ２は、Ｙセンス線ＹＬ２とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量とＹセンス線ＹＬ４とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値の差に比例した電圧である。そして、人の指等がシングルタッチにてＹセンス線ＹＬ１からＹセンス線ＹＬ４の範囲でタッチパネル１にタッチしたとする。
【００５５】
【表１】
2011113188.tif 000008
先ず、人の指等がＹセンス線ＹＬ１にタッチした場合、第１相の第１の出力電圧Ｖ１は、プラス（＋）の値になる。これは、Ｙセンス線ＹＬ１とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値がＹセンス線ＹＬ３とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値より大きくなるからである。また、第２相の第２の出力電圧Ｖ２は０Ｖになる。これは、人の指等がＹセンス線ＹＬ１にだけタッチしているので、Ｙセンス線ＹＬ２，ＹＬ４に係る容量値の変化はないからである。
【００５６】
次に、人の指等がＹセンス線ＹＬ２にタッチした場合、第１相の第１の出力電圧Ｖ１は０Ｖになる。これは、Ｙセンス線ＹＬ１，ＹＬ３に係る容量値の変化はないからである。一方、第２相の第２の出力電圧Ｖ２はプラス（＋）の値になる。これは、Ｙセンス線ＹＬ２とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値がＹセンス線ＹＬ４とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値より大きくなるからである。
【００５７】
次に、人の指等がＹセンス線ＹＬ３にタッチした場合、第１相の第１の出力電圧Ｖ１はマイナス（−）の値になる。これは、Ｙセンス線ＹＬ３とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値がＹセンス線ＹＬ１とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値より大きくなるからである。一方、第２相の第２の出力電圧Ｖ２は０Ｖになる。これは、人の指等がＹセンス線ＹＬ３にだけタッチしているので、Ｙセンス線ＹＬ２，ＹＬ４に係る容量値の変化はないからである。
【００５８】
最後に、人の指等がＹセンス線ＹＬ４にタッチした場合、第１相の第１の出力電圧Ｖ１は０Ｖになる。これは、Ｙセンス線ＹＬ１，ＹＬ３の容量値に変化はないからである。一方、第２相の第２の出力電圧Ｖ２はマイナス（−）の値になる。これは、Ｙセンス線ＹＬ４とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値がＹセンス線ＹＬ２とＹ駆動線ＤＲＹＬとの間の容量の容量値より大きくなるからである。なお、表１、図７において、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２の最大値の絶対値は「１」に規格化されている。
【００５９】
また、図７に示すように、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、タッチ位置に応じて連続的に変化することがわかる。即ち、Ｙセンス線ＹＬ１上の点を原点とし、横軸をＸ座標軸とすると、第１の出力電圧Ｖ１は、Ｖ１＝ｃｏｓＸで近似され、第２の出力電圧Ｖ２は、Ｖ２＝ｓｉｎＸで近似される。従って、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、タッチ位置（Ｙ座標）を検出することが可能である。
【００６０】
その一例を示すと、Ｖ２／Ｖ１＝ｔａｎＸが成り立つことから、Ｘ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ２／Ｖ１）の関係式と、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２の極性（＋，−）を使ってタッチ位置のＸ座標を求めることができる。ａｒｃｔａｎはｔａｎの逆関数である。この場合、前述のように、ＡＤ変換器１７によって、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２をデジタル値に変換し、Ｉ２Ｃバスインターフェース回路１８を介してマイクロコンピュータ３に送信する。そして、マイクロコンピュータ３により、前述の演算を行い、タッチ位置のＸ座標を求めることができる。
【００６１】
同様に、信号処理回路２Ｘを動作させることにより、第１及び第２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２にも基づき、Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４上のタッチ位置のＹ座標の検出が可能である。この場合、図７に示すように、例えば、信号処理回路２Ｘ，２Ｙを時系列的に動作させることにより、タッチ位置のＸ、Ｙ座標を求めることができる。
【００６２】
特に、差動入力型のセンス回路によれば、高感度であり、耐ノイズ性が高いという利点がある。一方、この第１のセンス回路ではマルチタッチを検出することができない場合がある。例えば、人の指等がＹセンス線ＹＬ１，ＹＬ３を同時にタッチした場合である。この場合は、Ｙセンス線ＹＬ１に係る容量とＹセンス線ＹＬ３に係る容量との容量差がなくなるため、第１の出力電圧Ｖ１はゼロになり、初期状態と区別がつかないためである。
【００６３】
［信号処理回路の動作シーケンス］
信号処理回路２Ｘ，２Ｙの動作シーケンスを図８のフローチャートに基づいて説明する。以下の動作シーケンスは制御回路１１により制御されるものとする。
【００６４】
まず、初期状態（人の指等が検出されない程度にタッチパネル１から遠く離れている状態）において、キャリブレーション回路１９により、前述のようにセンサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット調整が行われる。（ステップＳ１）
次のステップＳ２では、前記差動入力型のセンス回路により、タッチ位置の検出が行われる。
【００６５】
次のステップＳ３では、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ（好ましくはＡＤ変換された値）に基づいて、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０以上か否かが判断される。もし、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０以上の場合（ｔｓ＞ｔ０）、キャリブレーション回路１９が動作し、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット調整が再度行われる。
【００６６】
すなわち、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０以上になった時は、制御回路１１は、そのタッチはデータ入力を意図していないと判断し、キャリブレーション回路１９を動作させてオフセット調整を行うようにしている。つまり、この場合、センサ回路は、ステップＳ１におけるオフセット調整状態と同じ状態に設定される。
【００６７】
これにより、データ入力を意図している指のタッチ位置検出を正常に行い、データ入力を正常に行うことができる。
【００６８】
もし、タッチ検出時間ｔｓが所定時間ｔ０未満の場合（ｔｓ＜ｔ０）、制御回路１１は、そのタッチはデータ入力を意図していると判断し、キャリブレーション回路１９を動作させることなく、センサ回路による検出を継続する。
【００６９】
タッチ検出時間ｔｓは、具体的には、センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔが一定の範囲内にある時間と定義することが好ましい。センサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖ１、Ｖ２）が一定であれば、それに対応したタッチ位置が決定されるが、出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖ１、Ｖ２）の誤差やタッチ位置の多少の変動を考慮して、出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖ１、Ｖ２）が一定の範囲であれば、一定の位置がタッチされていると見做して、オフセット調整を行うことが好ましいからである。
【００７０】
また、前述のように、タッチパネル５０を左手で持った状態で、右手の指５１により、データ入力を行う場合、通常は、まず、データ入力を意図しない左手の指５２がタッチパネル５０の検出面をタッチし、その後、左手の指５２がタッチした状態で、右手の指５１がタッチパネル５０の検出面の別の位置をタッチする。図９参照このような場合、データ入力する右手の指５１のタッチ検出時間は１秒以下のことが多く、左手の指５２は数十秒数以上のことが多い。そこで、前記所定時間を例えば、数秒に設定することにより、データ入力を意図しているタッチかどうかを正しく判断することが可能である。
【００７１】
なお、図１の構成において、Ｘ駆動線ＤＲＸＬ、Ｙ駆動線ＤＲＹＬを設け、信号処理回路２Ｘ，２Ｙの駆動端子ＣＤＲＶからＸ駆動線ＤＲＸＬ、Ｙ駆動線ＤＲＹＬに交流駆動信号を供給しているが、Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４、Ｙセンス線ＹＬ１〜ＹＬ４を駆動線として利用することもできる。
【００７２】
この場合、信号処理回路２Ｙがタッチセンサの動作をしている時には、信号処理回路２Ｘから、各Ｘセンス線ＸＬ１〜ＸＬ４に交流駆動信号を供給する。一方、信号処理回路２Ｘがタッチセンサの動作をしている時には、信号処理回路２Ｙから、各Ｙセンス線ＹＬ１〜ＹＬ４に交流駆動信号を供給する。このような構成によれば、Ｘ駆動線ＤＲＸＬ、Ｙ駆動線ＤＲＹＬ等は不要になる。
【符号の説明】
【００７３】
１  タッチパネル      ２Ｘ、２Ｙ  信号処理回路
３  マイクロコンピュータ      ４  シリアルクロック線      ５  シリアルデータ線
１０  選択回路      １１  制御回路      １２  駆動回路
１３  インバータ      １４  差動増幅器      １５  第１のフィードバック容量
１６  第２のフィードバック容量      １７  ＡＤ変換器
１８  Ｉ２Ｃバスインターフェース回路      １９  キャリブレーション回路
２０  ＥＥＰＲＯＭ      ２２、２３  配線
【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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