(57)【要約】【課題】スイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減する。【解決手段】複数の電極（Ｅ）を符号系列に基づいて並列駆動して充電された電荷に基づく線形和信号を読み出し、複数の電極（Ｅ）を反転符号系列に基づいて並列駆動して充電された電荷に基づく反転線形和信号を読み出し、線形和信号から反転線形和信号を減算して複数の電極（Ｅ）と検出対象との間の容量分布を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極を充電するために前記複数の電極を符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、
前記駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す読出し工程と、
前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を反転符号系列に基づいて並列駆動する反転駆動工程と、
前記反転駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく反転線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す反転読出し工程と、
前記線形和信号から前記反転線形和信号を減算して前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含することを特徴とする容量検出方法。
【請求項２】
マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極の電荷に基づく非駆動線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す非駆動読出し工程と、
前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、
前記駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す読出し工程と、
前記線形和信号から前記非駆動線形和信号を減算して前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含することを特徴とする容量検出方法。
【請求項３】
前記非駆動読出し工程が、測定対象が無い基準状態で基準非駆動線形和信号を読み出す基準非駆動読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で測定非駆動線形和信号を読み出す測定非駆動読出し工程とを含み、
前記読出し工程が、前記基準状態で基準線形和信号を読み出す基準読出し工程と、前記測定状態で測定線形和信号を読み出す測定読出し工程とを含み、
前記検出工程が、前記基準線形和信号から前記基準非駆動線形和信号を減算した基準減算信号と、前記測定線形和信号から前記測定非駆動線形和信号を減算した測定減算信号とを生成し、前記測定減算信号から前記基準減算信号を減算して前記容量分布又は容量変化分布を検出する請求項２に記載の容量検出方法。
【請求項４】
マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極を充電するために前記複数の電極を測定対象が無い基準状態で符号系列に基づいて並列駆動する基準駆動工程と、
前記基準駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく基準線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す基準読出し工程と、
測定対象を検出する測定状態で前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を前記符号系列に基づいて並列駆動する測定駆動工程と、
前記測定駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく測定線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す測定読出し工程とを包含し、
前記測定対象の影響を受けないように、前記複数の電極の一部は、交流成分を持たないように交流接地された電位を有する交流接地電極により周囲を囲まれてシールドされた基準電極として配置され、
前記測定線形和信号から前記基準線形和信号を減算した減算結果と前記符号系列とに基づいて、前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を復号する復号工程と、
前記複数の電極のうちの基準電極が配置された箇所の復号結果に基づいて、前記復号した容量分布又は容量変化分布を補正する補正工程とをさらに包含することを特徴とする容量検出方法。
【請求項５】
前記符号系列が、Ｍ（Maximum length sequence）行列であり、
前記復号工程が、前記Ｍ行列の転置行列と前記減算結果とに基づいて前記容量分布又は容量変化分布を復号する請求項４に記載の容量検出方法。
【請求項６】
前記符号系列が、アダマール（Hadamard）行列であり、
前記復号工程が、前記アダマール行列の逆行列の１行目を零に置換した行列と前記減算結果とに基づいて前記容量分布又は容量変化分布を復号する請求項４に記載の容量検出方法。
【請求項７】
前記符号系列が、アダマール（Hadamard）行列であり、
前記復号工程が、前記復号した容量分布又は容量変化分布の１列目の復号結果を除いた範囲を容量分布又は容量変化分布として採用する請求項４に記載の容量検出方法。
【請求項８】
前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の第２信号線と前記複数の電極との間に複数の第２スイッチ素子が形成され、
前記駆動工程が、前記第２信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動する請求項１又は２に記載の容量検出方法。
【請求項９】
前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の第２信号線と前記複数の電極との間に複数の第２スイッチ素子が形成され、
前記基準駆動工程及び前記測定駆動工程が、前記第２信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動する請求項４に記載の容量検出方法。
【請求項１０】
前記駆動工程が、前記第１信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動する請求項１又は２に記載の容量検出方法。
【請求項１１】
前記基準駆動工程及び前記測定駆動工程が、前記第１信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動する請求項４に記載の容量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極と検出対象との間の容量又は容量変化を検出するタッチパネルを使用した容量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電極と検出対象との間の容量又は容量変化を検出するタッチパネルを使用した容量検出方法が特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示される容量検出方法では、タッチパネルが、マトリックス状に互いに間隔を空けて配置された複数個の検出電極を備える。そして、各検出電極のそれぞれにセンスラインが結合される。各検出電極のそれぞれに結合されたセンスラインは読み出し回路に接続される。
【０００４】
このように構成されたタッチパネルを使用した容量検出方法では、各検出電極と検出対象との間の静電容量に対応する信号が対応するセンスラインを通って読み出し回路に読み出される。そして、上記静電容量又は静電容量変化のタッチパネル上の分布が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2015-32234号公報（2015年2月16日公開）
【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、上述のような従来技術は、静電容量又は静電容量変化のタッチパネル上の分布を検出するために、タッチパネルのすべての検出電極からセンスラインを読み出し回路まで引いてこなければならない。このため、タッチパネルの大型化を見据えた場合に、センスラインの配線抵抗が増大し、読み出し回路のチャネルの数（センスラインの本数）が、検出電極の行数と列数との乗算結果に比例して膨大になり、タッチパネルシステムの構成が複雑になるという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、例えば、一列に配置された複数個の検出電極毎に１本のセンスラインを配置し、上記センスラインと各検出電極との間にスイッチを設けるように構成してセンスラインの本数を削減することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、上記センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に影響を与えるという問題が生じる。スイッチングノイズは、一般的には一定のノイズであるため、検出データから基準データを減算するキャリブレーション処理により検出結果への影響を低減することができる。しかしながら、スイッチングノイズの影響が一定でない場合は、上記キャリブレーション処理を行っても、スイッチングノイズの検出結果への影響を低減することができない。
【０００９】
本発明の一態様は、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる容量検出方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極を充電するために前記複数の電極を符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す読出し工程と、前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を反転符号系列に基づいて並列駆動する反転駆動工程と、前記反転駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく反転線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す反転読出し工程と、前記線形和信号から前記反転線形和信号を減算して前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る他の容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極の電荷に基づく非駆動線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す非駆動読出し工程と、前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す読出し工程と、前記線形和信号から前記非駆動線形和信号を減算して前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るさらに他の容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極であって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線との間に複数の第１スイッチ素子が形成される複数の電極を充電するために前記複数の電極を測定対象が無い基準状態で符号系列に基づいて並列駆動する基準駆動工程と、前記基準駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく基準線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す基準読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で前記複数の電極を充電するために前記複数の電極を前記符号系列に基づいて並列駆動する測定駆動工程と、前記測定駆動工程により複数の電極に充電された電荷に基づく測定線形和信号を前記第１信号線に沿って読み出す測定読出し工程とを包含し、前記測定対象の影響を受けないように、前記複数の電極の一部は、交流成分を持たないように交流接地された電位を有する交流接地電極により周囲を囲まれてシールドされた基準電極として配置され、前記測定線形和信号から前記基準線形和信号を減算した減算結果と前記符号系列とに基づいて、前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を復号する復号工程と、前記複数の電極のうちの基準電極が配置された箇所の復号結果に基づいて、前記復号した容量分布又は容量変化分布を補正する補正工程とをさらに包含することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。
【図２】上記タッチパネルシステムの走査を示すタイミングチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、上記タッチパネルシステムによる容量推定演算を説明するための図である。
【図４】上記タッチパネルシステムにより取得されたデータの所望成分とノイズ成分とを説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は上記タッチパネルシステムに設けられた差動増幅器による読出し時のスイッチングノイズの影響を説明するための図である。
【図６】上記タッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。
【図７】実施形態２に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。
【図８】実施形態３に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。
【図９】実施形態４に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。
【図１０】実施形態４に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。
【図１１】実施形態４に係るＭ行列を使用した駆動／復号演算例を示す図である。
【図１２】上記Ｍ行列を使用した他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１３】上記Ｍ行列を使用したさらに他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１４】上記Ｍ行列を使用したさらに他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１５】実施形態５に係るアダマール行列を使用した駆動／復号演算例を示す図である。
【図１６】上記アダマール行列を使用した他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１７】上記アダマール行列を使用したさらに他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１８】上記アダマール行列を使用したさらに他の駆動／復号演算例を示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は実施形態５に係る容量検出結果例を示す図である。
【図２０】実施形態６に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。
【図２１】実施形態７に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。・・・
〔実施形態１〕
図１は実施形態１に係るタッチパネルシステム１の構成を示す回路図である。タッチパネルシステム１は、タッチパネル２と、このタッチパネル２を制御するタッチパネルコントローラ３とを備えている。
【００１６】
タッチパネル２は、互いに交差するＫ本（Ｋは複数）の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞（第２信号線）、及び、Ｍ本（Ｍは複数）のセンスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞（第１信号線）、並びに、Ｋ本の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞とＭ本のセンスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞との交差点に対応してマトリックス状に配置された（Ｋ×Ｍ）個の検出電極Ｅ（電極）を備えている。
【００１７】
タッチパネル２には、Ｋ本の駆動制御ラインＤＳ＜０＞〜ＤＳ＜Ｋ−１＞とＫ本のセンス制御ラインＳＳ＜０＞〜ＳＳ＜Ｋ−１＞とが、各駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞に対応して配置されている。各検出電極Ｅと、対応する駆動ラインとの間に駆動スイッチ素子ＤＴ（第２スイッチ素子）が形成されている。各検出電極Ｅと、対応するセンスラインとの間にセンススイッチ素子ＳＴ（第１スイッチ素子）が形成されている。駆動スイッチ素子ＤＴ及びセンススイッチ素子ＳＴは、トランジスタにより構成されている。各駆動スイッチ素子ＤＴのゲートは、対応する駆動制御ラインに結合されている。各センススイッチ素子ＳＴのゲートは、対応するセンス制御ラインに結合されている。
【００１８】
タッチパネル２は、各検出電極Ｅと指、ペン等の検出対象との間の容量又は容量変化を検出するために設けられている。
【００１９】
タッチパネルコントローラ３は、Ｋ本の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞に接続された駆動回路４と、Ｋ本の駆動制御ラインＤＳ＜０＞〜ＤＳ＜Ｋ−１＞とＫ本のセンス制御ラインＳＳ＜０＞〜ＳＳ＜Ｋ−１＞とに接続されたスイッチ素子制御回路８と、互いに隣接するセンスラインに接続された複数の読み出し回路５と、各読み出し回路５の出力に基づいて、各検出電極Ｅと検出対象との間の容量又は容量変化を検出する検出回路６とを有している。
【００２０】
各読み出し回路５は、互いに隣接するセンスラインの出力の差分を増幅する差動増幅器７と、差動増幅器７の一方の入力と一方の出力との間に、及び他方の入力と他方の出力との間に設けられた一対の積分容量Ｃｉｎｔを有している。なお、読み出し回路５は、積分容量Ｃｉｎｔの一方の端子と他方の端子とを短絡して差動増幅器７の状態をリセットするためのスイッチ（図示せず）を有する構成としても良い。
【００２１】
（タッチパネルシステム１の動作）
このように構成されたタッチパネルシステム１は以下のように動作する。
【００２２】
まず、スイッチ素子制御回路８が、Ｋ本の駆動制御ラインＤＳ＜０＞〜ＤＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個の駆動スイッチ素子ＤＴをオンし、Ｋ本のセンス制御ラインＳＳ＜０＞〜ＳＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個のセンススイッチ素子ＳＴをオフする。そして、駆動回路４が、Ｎ行Ｋ列の符号系列に基づいてＫ本の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞を並列に駆動し、各駆動スイッチ素子ＤＴを通して各検出電極Ｅを例えば電源電圧、又は、グランド電位に充電又は放電する。
【００２３】
次に、スイッチ素子制御回路８が、Ｋ本の駆動制御ラインＤＳ＜０＞〜ＤＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個の駆動スイッチ素子ＤＴをオフし、各検出電極Ｅをフローティング状態にする。その後、スイッチ素子制御回路８は、Ｋ本のセンス制御ラインＳＳ＜０＞〜ＳＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個のセンススイッチ素子ＳＴをオンする。
【００２４】
そして、各読み出し回路５が、オンされたセンススイッチ素子ＳＴを介して、隣接するセンスラインに沿って読み出された各検出電極Ｅの電荷に基づく線形和信号の差分を増幅する。次に、検出回路６が、各読み出し回路５から出力される線形和信号の差分と上記符号系列との内積演算に基づいて、タッチパネル２の各検出電極Ｅと検出対象との間の容量又は容量変化を検出する。その後、検出回路６は、検出された容量又は容量変化に基づいて、タッチパネル２上の検出対象の位置を検出する。
【００２５】
（スイッチングノイズ自体の低減）
図２は上記タッチパネルシステム１の走査を示すタイミングチャートである。サンプルホールド前に各信号の立上エッジと立下りエッジの回数を同じにしてスイッチングノイズ自体を低減することも可能である。
【００２６】
スイッチングノイズを低減する方法として、ダミースイッチを設けて極性反転の制御信号を印加する方法や、図２に示す立ち上がりエッジ数と立ち下がりエッジ数とを同じにする方法があるが、これらの方法を用いてもスイッチングノイズ自体を十分に抑圧できない場合がある。そのような場合でも、後述する本実施形態の容量推定演算技術を用いることにより、スイッチングノイズの影響を低減することができる。
【００２７】
（並列駆動時の容量推定演算におけるスイッチングノイズの混入）
図３（ａ）〜（ｃ）は、タッチパネルシステム１による容量推定演算を説明するための図である。タッチパネルシステム１による並列駆動時の容量推定演算では、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、Ｍ系列（Maximum length sequence）行列Ｍを用いた並列駆動で得られた線形和信号行列Ｄに、Ｍ系列行列Ｍの逆行列Ｍ−１を乗算して容量分布行列Ｃが得られる。
【００２８】
しかしながら、センススイッチ素子ＳＴ、駆動スイッチ素子Ｄｔのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが、各検出電極Ｅの電荷に基づく線形和信号に混入すると、図３（ｂ）に示すように、スイッチングノイズ行列Ｎが混入し、復号結果にスイッチングノイズの影響Ｎ＊Ｍ−１が混入するという問題がある。
【００２９】
図４はタッチパネルシステム１により取得されたデータの所望成分とノイズ成分とを説明するための図である。タッチパネル２の検出対象のタッチが存在しない基準状態におけるキャリブレーション用容量分布のＣ行列をＣｒとし、基準状態における基準データ取得時のノイズ行列をＮｒとする。そして、タッチが存在する測定状態における容量分布のＣ行列をＣｔとし、測定対象データ取得時のノイズ行列をＮｔとし、ドライフのための符号系列をＭとし、復号符号（逆行列）をＭ−１とする。そうすると、基準状態での基準データを求める容量推定演算は図４に示す（式１）で表され、測定状態での測定データを求める容量推定演算は図４に示す（式２）で表される。
【００３０】
スイッチングノイズの影響を低減するために、図４の（式３）に示すように、キャリブレーションのために基準データを測定データから減算する。ノイズ行列Ｎｔ・Ｎｒがランダムノイズである場合は、測定回数を増やす等の平均化処理によって、（式３）の右辺の項（Ｎｔ−Ｎｒ）の影響を低減することができる。また、ノイズ行列Ｎｔ・Ｎｒがランダムノイズではなく、平均化処理による低減ができない場合でも、Ｎｔ＝Ｎｒの場合は、キャリブレーション処理によりスイッチングノイズの影響を低減することができる。
【００３１】
しかしながら、ノイズ行列Ｎｔ・Ｎｒがランダムノイズで無く、且つ、Ｎｔ≠Ｎｒの関係の場合には、平均化処理によっても、キャリブレーション処理によっても、スイッチングノイズの抑圧効果が期待できないという問題が生じる。
【００３２】
（差動読出し時のアンプ出力）
図５（ａ）〜（ｃ）はタッチパネルシステム１に設けられた差動増幅器７による読出し時のスイッチングノイズの影響を説明するための図である。図５（ａ）は差動増幅器７のリセット時の状態を示し、図５（ｂ）は差動増幅器７の積分時の状態を示す。静電容量Ｃ１ｐ・Ｃ２ｐ・Ｃ１ｍ・Ｃ２ｍは、図１に示す検出電極Ｅに形成される静電容量に相当する。センスラインＳＬ＜０＞に寄生容量Ｃｐ１、及び、スイッチングノイズによるノイズ電荷混入経路を形成するノイズ容量Ｃｃ１が結合される。そして、センスラインＳＬ＜１＞に寄生容量Ｃｐ２、及び、ノイズ容量Ｃｃ２が結合される。静電容量Ｃ１ｐ・Ｃ２ｐは符号（＋１）で駆動される。静電容量Ｃ１ｍ・Ｃ２ｍは符号（−１）で駆動される。差動増幅器７の非反転入力端子に結合されるセンスラインＳＬ＜０＞に対応する電荷保存則より図５（ｃ）の（式４）が成立する。差動増幅器７の反転入力端子に結合されるセンスラインＳＬ＜１＞に対応する電荷保存則より図５（ｃ）の（式５）が成立する。これにより、（式６）及び（式７）が導かれる。
【００３３】
ここで、Ｃｉｎｔは積分容量であり、Ｃ１ｐ、Ｃ２ｐは符号（＋１）で駆動される検出電極Ｅで形成される静電容量であり、Ｃ１ｍ、Ｃ２ｍは符号（−１）で駆動される検出電極Ｅで形成される静電容量である。Ｃｐ１、Ｃｐ２は寄生容量であり、Ｃｃ１、Ｃｃ２はノイズ電荷混入経路を形成するノイズ容量である。Ｖｃはコモン電圧であり、Ｖｄはドライブ電圧である。Ｖｄ２はスイッチングノイズ電圧であり、ΔＶは入力コモンシフト電圧であり、Ｖｏｕｔ  出力電圧である。
【００３４】
（式７）において、（−ΔＶ）に係る成分、（＋ΔＶ）に係る成分、及び、（−（Ｃｐ１−Ｃｐ２）ΔＶ＋（Ｃｃ１−Ｃｃ２）（Ｖｄ２−ΔＶ））に係る成分は非所望成分(誤差成分)であり、残りの成分が所望成分である。（−ΔＶ）に係る成分、（＋ΔＶ）に係る成分は、Ｖｄ＞＞ΔＶの場合は所望成分と比較して小さいため影響は小さいが、（−（Ｃｐ１−Ｃｐ２）ΔＶ＋（Ｃｃ１−Ｃｃ２）（Ｖｄ２−ΔＶ））に係る成分は、（Ｃｐ１−Ｃｐ２）や（Ｃｃ１−Ｃｃ２）の値が大きい場合に、所望成分に影響を与えることがある。
【００３５】
簡単化のため、Ｖｄ＞＞ΔＶ、Ｃｐ１＝Ｃｐ２とすると、（式７）は（式８）に近似できる。（式８）の（（Ｃ１ｐ−Ｃ２ｐ）−（Ｃ１ｍ−Ｃ２ｍ））Ｖｄの所望成分が変化せず、且つ、Ｃｃ１、Ｃｃ２、Ｖｄ２が変化しなくても、（式６）の分母が変化するために、（Ｃｃ１−Ｃｃ２）（Ｖｄ２−ΔＶ）の非所望成分（ノイズ成分）が変化する場合がある。
【００３６】
このことは、（Ｃｃ１、Ｃｃ２、Ｖｄ２に起因する）スイッチグノイズ自体は変化しなくても、測定対象（タッチ動作）により静電容量Ｃ１ｐ、Ｃ１ｍ、Ｃ２ｐ、Ｃ２ｍが変化することによりスイッチングノイズの影響が変化することがあり得ることを示している。また、このスイッチングノイズはランダムノイズではないために、平均化処理によるノイズの抑圧効果も期待できないという問題が生じる。
【００３７】
（実施形態１に係る容量推定演算）
図６はタッチパネルシステム１による容量検出方法を説明するための図である。上記問題を解決するために実施形態１に係る容量推定演算は、マトリックス状に配置された複数の検出電極Ｅであって、マトリックスの第１方向に並ぶ複数のセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞との間に複数のセンススイッチ素子ＳＴが形成される複数の電極Ｅを充電するために複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ・Ｄｔｐ）を複数のセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出す読出し工程と、前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを反転符号系列（−Ｍ）に基づいて並列駆動する反転駆動工程と、前記反転駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく反転線形和信号（反転駆動測定値Ｄｒｎ・Ｄｔｎ）をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出す反転読出し工程と、前記線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ・Ｄｔｐ）から前記反転線形和信号（反転駆動測定値Ｄｒｎ・Ｄｔｎ）を減算して前記複数の電極Ｅと検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含する。
【００３８】
基準状態において、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図６の（式９）に示すように、通常駆動ノイズＮｒｐが生じる。そして、反転符号系列（−Ｍ）に基づいて並列駆動すると、反転駆動ノイズＮｒｎが生じる。次に、基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐから反転駆動測定値Ｄｒｎを（式１１）に示すように減算する。
【００３９】
その後、測定状態に置いて、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図５の（式１２）に示すように、通常駆動ノイズＮｔｐが生じる。そして、反転符号系列（−Ｍ）に基づいて並列駆動すると、反転駆動ノイズＮｔｎが生じる。次に、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐから反転駆動測定値Ｄｔｎを（式１４）に示すように減算する。
【００４０】
ここで、
ΔＶ∝（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ＋（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２、
であるので、
｜（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２｜＞＞｜（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ｜、
である時、
Ｎｒｐ≒Ｎｒｎ、及び、Ｎｔｐ≒Ｎｔｎ、
となる。
【００４１】
従って、図６の（式１５）の近似式が成立する。
【００４２】
このように、基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐから反転駆動測定値Ｄｒｎを減算することにより、基準状態の通常駆動ノイズＮｒｐと反転駆動ノイズＮｒｎとが相殺される。そして、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐから反転駆動測定値Ｄｔｎを減算することにより、測定状態の通常駆動ノイズＮｔｐと反転駆動ノイズＮｔｎとが相殺される。
【００４３】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００４４】
図７は実施形態２に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。実施形態２に係る容量推定演算は、マトリックス状に配置された複数の電極Ｅであって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数のセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞との間に複数のセンススイッチ素子ＳＴが形成される複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｒ０・Ｄｔ０）をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出す非駆動読出し工程と、前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ・Ｄｔｐ）をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出す読出し工程と、前記線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ・Ｄｔｐ）から前記非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｒ０・Ｄｔ０）を減算して前記複数の電極Ｅと検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含する。
【００４５】
基準状態において、複数の電極Ｅを駆動しないで、複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出すと、図７の（式１７）に示すように、駆動無しノイズＮｒ０が生じる。そして、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図７の（式１６）に示すように、通常駆動ノイズＮｒｐが生じる。次に、基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐから駆動無し測定値Ｄｒ０を（式１８）に示すように減算する。
【００４６】
その後、測定状態に置いて、複数の電極Ｅを駆動しないで、複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出すと、図７の（式２０）に示すように、駆動無しノイズＮｔ０が生じる。そして、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図７の（式１９）に示すように、通常駆動ノイズＮｔｐが生じる。次に、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐから駆動無し測定値Ｄｔ０を（式２１）に示すように減算する。
【００４７】
ここで、
ΔＶ∝（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ＋（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２、
であるので、
｜（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２｜＞＞｜（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ｜、
である時、
Ｎｒｐ≒Ｎｒ０、及び、Ｎｔｐ≒Ｎｔ０、
となる。
【００４８】
従って、図７の（式２２）の近似式が成立する。
【００４９】
このように、基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐから駆動無し測定値Ｄｒ０を減算することにより、基準状態の通常駆動ノイズＮｒｐと駆動無しノイズＮｒ０とが相殺される。そして、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐから駆動無し測定値Ｄｔ０を減算することにより、測定状態の通常駆動ノイズＮｔｐと駆動無しノイズＮｔ０とが相殺される。
【００５０】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５１】
図８は実施形態３に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。実施形態３に係る容量推定演算は、実施形態２に係る容量推定演算において、前記非駆動読出し工程が、測定対象が無い基準状態で基準非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｒ０）を読み出す基準非駆動読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で測定非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｔ０）を読み出す測定非駆動読出し工程とを含み、前記読出し工程が、前記基準状態で基準線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ）を読み出す基準読出し工程と、前記測定状態で測定線形和信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ）を読み出す測定読出し工程とを含み、前記検出工程が、前記基準線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ）から前記基準非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｒ０）を減算した基準減算信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ＿ｃｏｒ）と、前記測定線形和信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ）から前記測定非駆動線形和信号（駆動無し測定値Ｄｔ０）を減算した測定減算信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ＿ｃｏｒ）とを生成し、前記測定減算信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ＿ｃｏｒ）から前記基準減算信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ＿ｃｏｒ）を減算して前記容量分布又は容量変化分布を検出する。
【００５２】
基準状態において、複数の電極Ｅを駆動しないで、複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出すと、図８の（式１７）に示すように、駆動無しノイズＮｒ０に相当する駆動無し測定値Ｄｒ０（式２３）が観測される。
【００５３】
複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図８の（式１６）に示すように、通常駆動ノイズＮｒｐが含まれる通常駆動測定値Ｄｒｐが観測されることになるが、この時にキャンセル用電荷を注入（−Ｄｒ０）することにより、（式２４）の関係が得られる。（式２４）に示すように、キャンセル電荷注入後の基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐ＿ｃｏｒを得る。
【００５４】
その後、測定状態に置いて、複数の電極Ｅを駆動しないで、複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞に沿って読み出すと、図８の（式２０）に示すように、駆動無しノイズＮｔ０に相当する駆動無し測定値Ｄｔ０（式２５）が観測される。
【００５５】
複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図８の（式１９）に示すように、通常駆動ノイズＮｔｐが含まれる通常駆動測定値Ｄｔｐが観測されることになるが、この時にキャンセル用電荷を注入（−Ｄｔ０）することにより、（式２６）の関係が得られる。（式２６）に示すように、キャンセル電荷注入後の測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐ＿ｃｏｒを得る。
【００５６】
その後、通常駆動測定値Ｄｔｐ＿ｃｏｒから通常駆動測定値Ｄｒｐ＿ｃｏｒを（式２７）に示すように減算する。
【００５７】
ここで、
ΔＶ∝（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ＋（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２、
であるので、
｜（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２｜＞＞｜（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ｜、
である時、
Ｎｒｐ≒Ｎｒ０、及び、Ｎｔｐ≒Ｎｔ０、
となる。
【００５８】
従って、図８の（式２８）の近似式が成立する。
【００５９】
このように、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐ＿ｃｏｒから基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐ＿ｃｏｒを減算することにより、測定状態の通常駆動ノイズＮｔｐと駆動無しノイズＮｔ０とが相殺され、基準状態の通常駆動ノイズＮｒｐと駆動無しノイズＮｒ０とが相殺される。
【００６０】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図９〜図１４基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６１】
（基準電極）
図９は実施形態４に係るタッチパネルシステム１Ａの構成を示す回路図である。図１０は実施形態４に係るタッチパネルシステムによる容量検出方法を説明するための図である。タッチパネルシステム１Ａはタッチパネル２Ａとタッチパネルコントローラ３とを備える。タッチパネル２Ａは、互いに交差するＫ本の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞、及び、Ｍ本のセンスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞、並びに、Ｋ本の駆動ラインＤＬ＜０＞〜ＤＬ＜Ｋ−１＞とＭ本のセンスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞との交差点に対応してマトリックス状に配置された（Ｋ×Ｍ）個の検出電極Ｅ及び基準電極ＥＳを備えている。
【００６２】
図９に示す例では、基準電極ＥＳは１行目に配置され、検出電極Ｅは２行目からＫ行目に配置される。各基準電極ＥＳは、交流成分を持たないように交流接地された電位を有するシールド層１３（交流接地電極）により覆われている。このため、基準電極ＥＳは測定対象の影響を受けない。
【００６３】
実施形態４に係る容量推定演算は、マトリックス状に配置された複数の検出電極Ｅであって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数のセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ＋１＞との間に複数のセンススイッチ素子ＳＴが形成される複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを測定対象が無い基準状態で符号系列Ｍに基づいて並列駆動する基準駆動工程と、前記基準駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく基準線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ）をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ＋１＞に沿って読み出す基準読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを前記符号系列Ｍに基づいて並列駆動する測定駆動工程と、前記測定駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく測定線形和信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ）をセンスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ＋１＞に沿って読み出す測定読出し工程とを包含し、前記測定対象の影響を受けないように、前記複数の電極Ｅの一部は、交流成分を持たないように交流接地(ＡＣ接地)された電位を有する交流接地電極（シールド層１３）により周囲を囲まれてシールドされた基準電極ＥＳとして配置され、前記測定線形和信号（通常駆動測定値Ｄｔｐ）から前記基準線形和信号（通常駆動測定値Ｄｒｐ）を減算した減算結果と前記符号系列Ｍとに基づいて、前記複数の電極Ｅと検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を復号する復号工程と、前記複数の電極Ｅのうちの基準電極ＥＳが配置された箇所の復号結果に基づいて、前記復号した容量分布又は容量変化分布を補正する補正工程とをさらに包含する。
【００６４】
実施形態４では、複数の検出電極Ｅのうちの一部が基準電極ＥＳである。基準電極ＥＳは、外部環境の影響を受けないように、常に交流接地されてグランドにシールドされたシールド層１３（交流接地電極）により周囲を囲まれている。そして、この基準電極ＥＳからの線形和信号に基づく静電容量値の検出結果が零になるように、容量分布又は容量変化分布を補正する。
【００６５】
基準状態において、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図１０の（式１６）に示すように、通常駆動ノイズＮｒｐが含まれる通常駆動測定値Ｄｒｐが観測される。そして、測定状態において、複数の電極Ｅを符号系列Ｍに基づいて並列駆動すると、図１０の（式１９）に示すように、通常駆動ノイズＮｔｐが含まれる通常駆動測定値Ｄｔｐが観測される。
【００６６】
そして、図１０の（式２９）に示すように、測定状態の通常駆動測定値Ｄｔｐから、基準状態の通常駆動測定値Ｄｒｐを減算する。
【００６７】
ここで、
ΔＶ∝（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ＋（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２、
であるので、
｜（Ｃｃ１＋Ｃｃ２）Ｖｄ２｜＞＞｜（（Ｃ１ｐ−Ｃ１ｍ）＋（Ｃ２ｐ−Ｃ２ｍ））Ｖｄ｜、
である時、
Ｎｒｐ≒Ｎｒ＊Ｏｎｅｓ、及び、Ｎｔｐ≒Ｎｔ＊Ｏｎｅｓ、
となる。
【００６８】
ここで、Ｎｒ、Ｎｔはスカラー量であり、Ｏｎｅｓは全ての要素が「１」で構成された行列である。
【００６９】
そして、図１０の（式３０）が導かれる。この（式３０）は、（Ｄｔｐ−Ｄｒｐ）＊Ｍ−１の演算結果に、（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１の誤差が混入していることを意味している。
【００７０】
交流接地されてグランドにシールドされたシールド層１３（交流接地電極）により周囲を囲まれた基準電極ＥＳをタッチパネル２Ａに設けていれば、その基準電極ＥＳが配置された箇所は、（Ｃｔ−Ｃｒ）＝０である。このため、その基準電極ＥＳからの線形和信号の復号結果から、（（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）の影響を推定することができる。この基準電極ＥＳの（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１の影響を推定することができれば、（Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）は既知なので、検出電極Ｅが配置されたタッチパネル２Ａの全領域の（（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）の影響（Ｄｃａｌ）を推定することができる。そして、（式３１）に示すように、（（Ｄｔｐ−Ｄｒｐ）＊Ｍ−１）からＤｃａｌを減算することにより、スイッチングノイズを低減することができる。
【００７１】
（（Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）の影響）
Ｏｎｅｓ行列の復号演算結果（Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）の影響が小さくなる駆動／復号行列を選択する方法を説明する。（式３０）で前述したように、線形和信号の復号結果には、下記（式３２）の右辺の（（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）により表されるスイッチングノイズが混入する。
【００７２】
【数１】
2019016049.tif 000003
【００７３】
ここで（Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）について詳細に検討する。
【００７４】
図１１〜図１４は実施形態４に係るＭ行列を使用した駆動／復号演算例を示す図である。検出電極Ｅをドライブするための符号系列に図１１に示すＭ（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）行列を使用した場合、Ｍ−１は、Ｍ行列に含まれる要素「−１」を「０」に置換し、転置したものとなる。なお、Ｍ−１を逆行列とするには、正確には、（２／（符号長＋１））のスカラー量を乗算する必要があるが、ここでは無視して表記する。
【００７５】
復号行列に逆行列を使用した場合、図１１、図１２に示す例では、Ｍ＊Ｍ−１は８＊Ｅ（Ｅは単位行列）となり、Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１は８＊Ｏｎｅｓとなる。
【００７６】
復号行列に逆行列ではなく、Ｍ行列の転置行列（Ｍｔ）を使用した場合、図１３、図１４に示す例では、Ｍ＊ＭｔのＤｉｊ（ｉ＝ｊ）は１５、Ｄｉｊ（ｉ≠ｊ）は−１となり、Ｏｎｅｓ＊ＭｔはＯｎｅｓとなる。
【００７７】
図１３に示す例では、Ｄｉｊ（ｉ≠ｊ）が−１なので、他要素の影響（誤差）が入るが、ΣＤｉｊ（ｉ≠ｊ）≒０と近似できるシステムではこの影響（誤差）は小さくなる。
【００７８】
Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１の影響とＯｎｅｓ＊Ｍｔの影響とでは、転置行列（Ｍｔ）に係るＯｎｅｓ＊Ｍｔの方が小さいので、このノイズの影響を低減したい場合は、復号行列に転置行列（Ｍｔ）を採用すればよい。
【００７９】
１５行１５列のＭ行列（Ｍ）および全要素が１の行列（Ｏｎｅｓ）を、１５行１５列のＭ行列（Ｍ）の疑似逆行列（Ｍ−１）と１５行１５列のＭ行列の転置行列（Ｍｔ）とでそれぞれ復号した場合の行列演算結果が、図１１〜図１４に示されている。なお、疑似逆行列とは、駆動行列を転置し、−１を０に変更した行列を意味する。
【００８０】
駆動符号に依らず毎回同じスイッチングノイズ（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ）が入る場合のノイズの復号結果は、Ｏｎｅｓ行列の復号結果に相当する。
【００８１】
図１１、図１２に示す演算結果が示す通り、信号成分は８倍になり、ノイズ成分は８倍となる。
【００８２】
復号行列に転置行列（Ｍｔ）を使用した場合、信号成分は１５倍（他のラインからの回り込みは、−１倍が１４個）、ノイズ成分は１倍となる。
【００８３】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１５〜図１８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８４】
実施形態４で説明したように、線形和信号の復号結果には、下記（式３２）の右辺の（（Ｎｔ−Ｎｒ）＊Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１）により表されるスイッチングノイズが混入する。
【００８５】
【数１】
2019016049.tif 000004
【００８６】
図１５〜図１８は実施形態５に係るアダマール行列を使用した駆動／復号演算例を示す図である。検出電極Ｅをドライブする符号系列に図１５に示すＨ（Ｈａｄａｍａｒｄ、アダマール）行列を使用した場合、Ｈ−１はＨそのもの（Ｈを転置）となる。なお、Ｈ−１を逆行列とするためには、正確には、１／符号長のスカラー量を乗算する必要があるが、ここでは無視して表記する。
【００８７】
復号行列に逆行列を使用した場合、図１５、図１６に示す例では、Ｈ＊Ｈは１６＊Ｅ（Ｅは単位行列）となり、Ｏｎｅｓ＊Ｈの１列目のみ１６、その他は０となる。１列目の結果を無視してよいシムテムではこの図１６に示す行列を使用してもよい。
【００８８】
１６行×１６列のＨ行列（Ｈ）および全要素が１の行列（Ｏｎｅｓ）を、１６行×１６列のＨ行列の疑似逆行列（Ｈ＝Ｈ−１）と、Ｈ行列の１行目を０で置き換えた（Ｈ０）（＊１）とで復号した場合の行列演算結果が図１５〜図１８に示されている。駆動符号に依らず毎回同じスイッチングノイズ（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ）が入る場合のノイズの復号結果は、Ｏｎｅｓ行列の復号結果に相当する。
【００８９】
復号行列に逆行列の１行目を０に置換したＨ０行列を使用した場合、図１７、図１８に示す例では、Ｈ＊Ｈ０のＤｉｊ（ｉ＝ｊ）は１５、Ｄｉｊ（ｉ≠ｊ）は−１となり、Ｏｎｅｓ＊ＭｔはＯｎｅｓとなる。
【００９０】
図１７に示す例では、Ｄｉｊ（ｉ≠ｊ）が−１なので、他要素の影響（誤差）が入るが、ΣＤｉｊ（ｉ≠ｊ）≒０となるようなシステムではこの成分は小さくなる。
【００９１】
図１５、図１６に示す例では、全ドライブラインを１で駆動するデータを含めて復号演算をしているが、この条件は、差動増幅器７からのアンプ出力が飽和しやすくなることと、入力コモンシフト量が大きくなることにより、誤差の影響が大きくなることから、避けたい場合がある。
【００９２】
このような場合は、復号行列に逆行列の１行目を０に置換したＨ０行列を用いてもよい（ａｌｌ＝１の駆動は不要なので削除しても良い）。
【００９３】
図１９（ａ）（ｂ）は実施形態４に係る容量検出結果例を示す図である。図１９（ａ）（ｂ）は、検出電極Ｅをドライブするための符号系列にＭ１２７行列を使用し、（ａ）の復号符号には、Ｍ１２７行列の疑似逆行列を使用し、（ｂ）の復号符号には、Ｍ１２７行列の転置行列を使用している。疑似逆行列とは、駆動行列を転置し、−１を０に変更した行列を意味する。
【００９４】
図１９（ｂ）は復号符号に、Ｍ１２７行列の転置行列を使用した実施形態の検出結果例であるが、Ｍ１２７行列の転置行列で復号することにより、期待される容量分布が観測できる場合があることを示している。
【００９５】
〔実施形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について、図２０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９６】
図２０は実施形態６に係るタッチパネルシステム１Ｂの構成を示す回路図である。実施形態１〜５で前述した容量推定演算は、図２０に示すセンスラインを多重化したタッチパネルシステム１Ｂにも適用することができる。
【００９７】
乗算部１０は、符号乗算部１１と、増幅部１２とを備える。符号乗算部１１は、センスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞ごとにスイッチ素子ＳＷを備える。増幅部１２は、オペアンプ１２１を備える。オペアンプ１２１の非反転入力と、一方の出力との間には、積分容量Ｃｉｎｔが設けられている。オペアンプ１２１の反転入力と、他方の出力との間にも、積分容量Ｃｉｎｔが設けられている。なお、オペアンプ１２１は、積分容量Ｃｉｎｔの一方の端子と、他方の端子とを短絡することにより、オペアンプ１２１の状態をリセットするためのスイッチ（図示せず）を備えてもよい。
【００９８】
符号乗算部１１は、「＋１」または「−１」の値である検出符号Ｅ０〜ＥＭ−１に応じ、センスラインＳＬ＜０＞〜ＳＬ＜Ｍ−１＞ごとに備えるスイッチ素子ＳＷを切り換える。検出符号Ｅｉが「＋１」であるときに、符号乗算部１１は、センスラインＳＬｉを、増幅部１２のオペアンプ１２１の非反転入力に接続する。検出符号Ｅｉが「−１」であるときに、符号乗算部１１は、センスラインＳＬｉを、オペアンプ１２１の反転入力に接続する。ここで、ｉは、０〜Ｍ−１のいずれかの値である。つまり、タッチパネルシステム１Ａにおいて、複数のセンスラインは、一つのオペアンプに対応するように、多重化されている。一度の多重化において、複数のセンスラインに乗算される複数の検出符号からなる、検出符号系列が用いられる。
【００９９】
増幅部１２は、オペアンプ１２１の非反転入力および反転入力に接続されたセンスラインに沿って読み出された各検出電極Ｅの電荷に基づく線形和信号を増幅する。次に、検出回路６は、増幅部１２から出力される信号に基づいて、タッチパネル２の各検出電極Ｅと検出対象との間の容量または容量変化を検出する。その後、検出回路６は、検出された容量または容量変化に基づいて、タッチパネル２上の検出対象の位置を検出する。
【０１００】
〔実施形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について、図２１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０１】
図２１は実施形態７に係るタッチパネルシステム１Ｃの構成を示す回路図である。実施形態１〜５で前述した容量推定演算は、図２１に示す１トランジスタ方式の並列駆動に係るタッチパネルシステム１Ｃにも適用することができる。
【０１０２】
図２１に示すように構成されたタッチパネルシステム１Ｃは以下のように動作する。
【０１０３】
まず、スイッチ素子制御回路８が、（Ｋ×Ｍ）個の駆動センススイッチ素子ＤＳＴから、Ｋ本の制御ラインＤＳＳ＜０＞〜ＤＳＳ＜Ｋ−１＞を介してＫ行Ｎ列の符号系列の要素「１」に基づき選択した駆動センススイッチ素子ＤＳＴをオンする。このとき、選択していない駆動センススイッチ素子ＤＳＴはオフ状態である。また、切替えスイッチＳＷが、駆動回路４と、Ｍ本の駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞とを接続するように切り替わる。そして、駆動回路４が、Ｍ本の駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞を駆動し、選択された駆動センススイッチ素子ＤＳＴを通して各検出電極Ｅを＋Ｖ（例えば電源電圧）に充電する（第１駆動工程）。
【０１０４】
次に、スイッチ素子制御回路８が、（Ｋ×Ｍ）個の駆動センススイッチ素子ＤＳＴから、Ｋ本の制御ラインＤＳＳ＜０＞〜ＤＳＳ＜Ｋ−１＞を介してＫ行Ｎ列の符号系列の要素「−１」に基づき選択した駆動センススイッチ素子ＤＳＴをオンする。このとき、選択していない駆動センススイッチ素子ＤＳＴはオフ状態である。ここで、切替えスイッチＳＷは、駆動回路４と、Ｍ本の駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞とを接続するように切り替わっている。そして、駆動回路４が、Ｍ本の駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞を駆動し、選択された駆動センススイッチ素子ＤＳＴを通して各検出電極Ｅを−Ｖ（例えばグランド電圧）に充電する。
【０１０５】
次に、スイッチ素子制御回路８が、Ｋ本の制御ラインＤＳＳ＜０＞〜ＤＳＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個の駆動センススイッチ素子ＤＳＴをオフし、各検出電極Ｅをフローティング状態にする。また、切替えスイッチＳＷが、読み出し回路５と、Ｍ本の駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞とを接続するように切り替わる。その後、スイッチ素子制御回路８は、Ｋ本の制御ラインＤＳＳ＜０＞〜ＤＳＳ＜Ｋ−１＞を介して（Ｋ×Ｍ）個の駆動センススイッチ素子ＤＳＴをオンする。
【０１０６】
そして、各読み出し回路５が、オンされた駆動センススイッチ素子ＤＳＴを介して、隣接する駆動センスラインに沿って読み出された各検出電極Ｅの電荷に基づく線形和信号の差分を増幅する。次に、検出回路６が、各読み出し回路５から出力される線形和信号の差分と上記符号系列との積和演算に基づいて、タッチパネル２の各検出電極Ｅと検出対象との間の容量又は容量変化を検出する。その後、検出回路６は、検出された容量又は容量変化に基づいて、タッチパネル２上の検出対象の位置を検出する。
【０１０７】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極Ｅであって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）との間に複数の第１スイッチ素子（センススイッチ素子ＳＴ、駆動センススイッチ素子ＤＳＴ）が形成される複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す読出し工程と、前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを反転符号系列に基づいて並列駆動する反転駆動工程と、前記反転駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく反転線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す反転読出し工程と、前記線形和信号から前記反転線形和信号を減算して前記複数の電極Ｅと検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含する。
【０１０８】
上記の構成によれば、線形和信号から反転線形和信号が減算される。このため、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１０９】
本発明の態様２に係る容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極Ｅであって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）との間に複数の第１スイッチ素子（センススイッチ素子ＳＴ、駆動センススイッチ素子ＤＳＴ）が形成される複数の電極Ｅの電荷に基づく非駆動線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す非駆動読出し工程と、前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを符号系列に基づいて並列駆動する駆動工程と、前記駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す読出し工程と、前記線形和信号から前記非駆動線形和信号を減算して前記複数の電極と検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を検出する検出工程とを包含する。
【０１１０】
上記の構成によれば、線形和信号から非駆動線形和信号が減算される。このため、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１１１】
本発明の態様３に係る容量検出方法は、上記態様２において、前記非駆動読出し工程が、測定対象が無い基準状態で基準非駆動線形和信号を読み出す基準非駆動読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で測定非駆動線形和信号を読み出す測定非駆動読出し工程とを含み、前記読出し工程が、前記基準状態で基準線形和信号を読み出す基準読出し工程と、前記測定状態で測定線形和信号を読み出す測定読出し工程とを含み、前記検出工程が、前記基準線形和信号から前記基準非駆動線形和信号を減算した基準減算信号と、前記測定線形和信号から前記測定非駆動線形和信号を減算した測定減算信号とを生成し、前記測定減算信号から前記基準減算信号を減算して前記容量分布又は容量変化分布を検出してもよい。
【０１１２】
上記の構成によれば、前記基準線形和信号から前記基準非駆動線形和信号を減算した基準減算信号と、前記測定線形和信号から前記測定非駆動線形和信号を減算した測定減算信号とが生成される。そして、前記測定減算信号から前記基準減算信号が減算される。このため、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１１３】
本発明の態様４に係る容量検出方法は、マトリックス状に配置された複数の電極Ｅであって、前記マトリックスの第１方向に並ぶ複数の第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）との間に複数の第１スイッチ素子（センススイッチ素子ＳＴ、駆動センススイッチ素子ＤＳＴ）が形成される複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを測定対象が無い基準状態で符号系列に基づいて並列駆動する基準駆動工程と、前記基準駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく基準線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す基準読出し工程と、測定対象を検出する測定状態で前記複数の電極Ｅを充電するために前記複数の電極Ｅを前記符号系列に基づいて並列駆動する測定駆動工程と、前記測定駆動工程により複数の電極Ｅに充電された電荷に基づく測定線形和信号を前記第１信号線（センスラインＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞、駆動センスラインＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞）に沿って読み出す測定読出し工程とを包含し、前記測定対象の影響を受けないように、前記複数の電極Ｅの一部は、交流成分を持たないように交流接地された電位を有する交流接地電極により周囲を囲まれてシールドされた基準電極として配置され、前記測定線形和信号から前記基準線形和信号を減算した減算結果と前記符号系列とに基づいて、前記複数の電極Ｅと検出対象との間の容量分布又は容量変化分布を復号する復号工程と、前記複数の電極Ｅのうちの基準電極が配置された箇所の復号結果に基づいて、前記復号した容量分布又は容量変化分布を補正する補正工程とをさらに包含する。
【０１１４】
上記の構成によれば、前記複数の電極のうちの基準電極が配置された箇所の復号結果に基づいて、前記復号した容量分布又は容量変化分布が補正される。このため、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１１５】
本発明の態様５に係る容量検出方法は、上記態様４において、前記符号系列が、Ｍ（Maximum length sequence）行列であり、前記復号工程が、前記Ｍ行列の転置行列と前記減算結果とに基づいて前記容量分布又は容量変化分布を復号してもよい。
【０１１６】
上記の構成によれば、Ｏｎｅｓ＊Ｍ−１に係るノイズの影響を低減することができる。
【０１１７】
本発明の態様６に係る容量検出方法は、上記態様４において、前記符号系列が、アダマール（Hadamard）行列であり、前記復号工程が、前記アダマール行列の逆行列の１行目を零に置換した行列と前記減算結果とに基づいて前記容量分布又は容量変化分布を復号してもよい。
【０１１８】
上記の構成によれば、差動増幅器の出力の飽和を防止することができる。
【０１１９】
本発明の態様７に係る容量検出方法は、上記態様４において、前記符号系列が、アダマール（Hadamard）行列であり、前記復号工程が、前記復号した容量分布又は容量変化分布の１列目の復号結果を除いた範囲を容量分布又は容量変化分布として採用してもよい。
【０１２０】
上記の構成によれば、差動増幅器の出力の飽和に基づくノイズを排除することができる。
【０１２１】
本発明の態様８に係る容量検出方法は、上記態様１又は２において、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の第２信号線と前記複数の電極との間に複数の第２スイッチ素子が形成され、前記駆動工程が、前記第２信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動してもよい。
【０１２２】
本発明の態様９に係る容量検出方法は、上記態様４において、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の第２信号線と前記複数の電極との間に複数の第２スイッチ素子が形成され、前記基準駆動工程及び前記測定駆動工程が、前記第２信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動してもよい。
【０１２３】
上記の構成によれば、２トランジスタ方式、センスライン多重化方式のタッチパネルシステムにおいて、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１２４】
本発明の態様１０に係る容量検出方法は、上記態様１又は２において、前記駆動工程が、前記第１信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動してもよい。
【０１２５】
本発明の態様１１に係る容量検出方法は、上記態様４において、前記基準駆動工程及び前記測定駆動工程が、前記第１信号線に沿って前記前記複数の電極を並列駆動してもよい。
【０１２６】
上記の構成によれば、１トランジスタ方式のタッチパネルシステムにおいて、センスラインと各検出電極との間に設けられたスイッチのオン／オフ動作に起因するスイッチングノイズが容量等の検出結果に与える影響を低減することができる。
【０１２７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  タッチパネルシステム
２  タッチパネル
３  タッチパネルコントローラ
４  駆動回路
５  読み出し回路
６  検出回路
７  差動増幅器
８  スイッチ素子制御回路
１０  乗算部
１１  符号乗算部
１２  増幅部
１３  シールド層（交流接地電極）
Ｅ  検出電極（電極）
ＥＳ  基準電極
ＳＬ＜０＞…ＳＬ＜Ｍ−１＞  センスライン（第１信号線）
ＳＴ  センススイッチ素子（第１スイッチ素子）
ＤＬ＜０＞…ＤＬ＜Ｋ−１＞  駆動ライン（第２信号線）
ＤＳＬ＜０＞〜ＤＳＬ＜Ｍ−１＞  駆動センスライン（第１信号線）
ＳＳ＜０＞〜ＳＳ＜Ｋ−１＞  センス制御ライン
ＤＳ＜０＞〜ＤＳ＜Ｋ−１＞  駆動制御ライン
ＤＳＳ＜０＞〜ＤＳＳ＜Ｋ−１＞  制御ライン
ＤＴ  駆動スイッチ素子（第２スイッチ素子）
ＤＳＴ  駆動センススイッチ素子（第１スイッチ素子）
Ｃｉｎｔ  積分容量
Ｃ１ｐ、Ｃ２ｐ  符号（＋１）で駆動される検出電極Ｅで形成される静電容量
Ｃ１ｍ、Ｃ２ｍ  符号（−１）で駆動される検出電極Ｅで形成される静電容量
Ｃｐ１、Ｃｐ２  寄生容量
Ｃｃ１、Ｃｃ２  ノイズ電荷混入経路を形成するノイズ容量
Ｖｃ  コモン電圧
Ｖｄ  ドライブ電圧
Ｖｄ２  スイッチングノイズ電圧
ΔＶ  入力コモンシフト電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
Ｍ  符号系列
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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