(57)【要約】【課題】マルチタッチ及びそのタッチ位置を検出する。【解決手段】駆動部１０により複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの両端に駆動信号が入力され、検出部２０によりその駆動されたＹ電極パターン３Ｙの両端から出力信号ＶＳ１，ＶＳ２が検出され、それらの少なくとも一方を用いて複数のＹ電極パターン３Ｙの中から操作体が近接した電極パターンを特定するとともに、その特定されたＹ電極パターン３Ｙから検出された出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の差（電位差）を用いてそのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体の近接位置を検出する。これらの結果から、すなわち特定されたＹ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）とそれぞれの電極パターン上での操作体の近接位置の検出結果（Ｘ位置）とから、操作面４ａ上での操作体の近接位置（ＸＹ位置）を特定する。それにより、マルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能となる。【選択図】図１
2015158781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面上への操作体の近接を検出するタッチパネルであって、
操作面上に配設された複数の電極パターンの一端及び他端に駆動信号を入力して、前記複数の電極パターンを駆動する駆動部と、
前記複数の電極パターンのうち前記駆動部により駆動された電極パターンの一端及び他端からそれぞれ第１及び第２信号を検出して、前記複数の電極パターンから出力信号を検出する検出部と、
前記第１及び第２信号の少なくとも一方を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定するとともに、該特定された電極パターンから検出された前記第１及び第２信号の差を用いて前記特定された電極パターン上での前記操作体の近接位置を検出する解析部と、
を備えるタッチパネル。
【請求項２】
前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向を長手とし、該第１方向に交差する第２方向に配列された電極パターンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記駆動部は、さらに、前記操作面上で前記第１方向に配列された複数の別の電極パターンに駆動信号を入力して、前記複数の別の電極パターンを駆動し、
前記検出部は、さらに、前記複数の別の電極パターンから出力信号を検出し、
前記解析部は、前記複数の別の電極パターンから検出される第３信号を用いて前記複数の別の電極パターンの中から前記操作体が近接した別の電極パターンを特定することを特徴とする、請求項２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記駆動部は、前記複数の電極パターンを各２回駆動し、
前記検出部は、前記複数の電極パターンのそれぞれについて、前記駆動部による１回目の駆動時に前記一端から前記第１信号を検出し、前記駆動部による２回目の駆動時に、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で前記第１信号の検出と同じタイミングで、前記他端から前記第２信号を検出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記駆動部は、前記複数の電極パターンを各１回駆動し、
前記検出部は、前記複数の電極パターンのそれぞれについて、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで、前記一端及び他端からそれぞれ前記第１及び第２信号を検出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項６】
前記第１及び第２信号の差は、前記第１及び第２信号の和を用いて規格化されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記駆動部は、前記複数の電極パターンのそれぞれを駆動するに際し、それぞれの電極パターンの一端及び他端に、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで、前記駆動信号を入力することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記駆動部は、前記一端及び他端に同電位の駆動信号を入力することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記検出部は、前記駆動部による電極パターンの駆動から遅延時間の経過後のレベルを含む前記出力信号の時間応答特性を検出することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項１０】
前記駆動部は、さらに、前記操作面の裏面側に前記複数の電極パターンと絶縁して形成されたシールド電極に前記駆動信号と共通の駆動信号を入力して、前記シールド電極を駆動することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項１１】
操作面上への操作体の近接を検出するタッチパネルであって、
操作面上に配設された複数の電極パターンのそれぞれの一端及び他端に駆動信号を入力して、前記複数の電極パターンを駆動する駆動部と、
前記複数の電極パターンのうち前記駆動部により駆動された電極パターンから該電極パターンの駆動から遅延時間の経過後のレベルを含む出力信号の時間応答特性を検出して、前記複数の電極パターンから出力信号を検出する検出部と、
前記出力信号を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定する解析部と、
を備え、前記駆動部は前記複数の電極パターンのそれぞれの一端及び他端に前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで同電位の駆動信号を入力することを特徴とする、タッチパネル。
【請求項１２】
前記検出部は、前記複数の電極パターンの一端及び他端からそれぞれ第１及び第２信号を検出し、
前記解析部は、前記第１及び第２信号の少なくとも一方を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定するとともに、該特定された電極パターンから検出された前記第１及び第２信号の差を用いて前記特定された電極パターン上での前記操作体の近接位置を検出することを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【請求項１３】
前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向を長手とし、該第１方向に交差する第２方向に配列された電極パターンを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１４】
前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向に配列された第１電極パターンと、前記第１方向に交差する第２方向に配列された第２電極パターンと、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
操作面上への操作体の近接を検出するタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルのような表示装置と組み合わせて用いられるポインティングデバイスの一種であり、表示装置の画面に指などでタッチすることによる入力操作を検出するタッチパネルが広く利用されるようになった。特に、２点以上のタッチ（マルチタッチ）、フリックやピンチといったジェスチャー操作等ができることから、画面上に２次元配設された複数の電極を用いて指などが近接することにより生じる静電容量の変化を積算検出する静電容量式タッチパネルが注目されている。
【０００３】
静電容量式タッチパネルは、一般的に、絶縁パネルの一面側にＹ軸方向を長手とするＸ電極パターンをＸ軸方向に複数配列し、絶縁パネルの他面側にＸ軸方向を長手とするＹ電極パターンをＹ軸方向に複数配列して、複数のＸ電極パターンと複数のＹ電極パターンとを絶縁パネルを介して互いに交差し格子状に積層することで構成される。係る構成のタッチパネルに指などの操作体が近接（接触を含む）すると、近接点の近傍で互いに交差する一組のＸ及びＹ電極パターンとの間で形成される浮遊容量（相互容量）、或いは近接点の近傍に配設されたＸ及びＹ電極パターンのそれぞれに形成される浮遊容量（自己容量）が変化する。この浮遊容量の変化を検出することにより、操作体の近接、すなわち入力操作及びそのパネル上の位置（タッチ位置）が検出される。
【０００４】
上述の構成の静電容量式タッチパネルにおいて、相互容量（の変化）は、Ｘ及びＹ電極パターンのすべての組み合わせについて順次、走査する、すなわち充放電し、蓄積された電荷の量を測定することで検出される（例えば、特許文献１参照）。この相互容量方式の検出原理では、Ｘ及びＹ電極パターンのすべての組み合わせについて走査するため、マルチタッチを判別することができる。しかし、長い電極パターンに対して、その大きな抵抗により消費電力が増大し、充放電時間が長くなるため応答特性が低下する。また、Ｘ及びＹ電極パターンの大きな数（組み合わせの数）に対して走査回数が増えるため、応答特性が低下する。これらの理由より、静電容量式タッチパネルの大型化が困難となっている。
【０００５】
一方、自己容量（の変化）は、Ｘ及びＹ電極パターンについて順次、走査することで、検出される。この自己容量方式の検出原理では、上述の相互容量方式と比較して走査回数が少なく、高い応答特性を維持することができる。しかし、マルチタッチがあった場合に、所謂ゴーストと呼ばれる現象が発生する（例えば、特許文献２参照）。例えば、操作体がパネル上の２点（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）に近接した場合、Ｘ電極パターンＸ１，Ｘ２及びＹ電極パターンＹ１，Ｙ２のそれぞれの自己容量の変化が検出され、それら４つの電極パターンに操作体が近接したことのみ判別される。そのため、実際には操作体が近接していない２点（Ｘ１，Ｙ２）及び（Ｘ２，Ｙ１）に操作体が近接した可能性を排除することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４２０３３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２１２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、自己容量方式の静電容量式タッチパネルにおいて、マルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能なタッチパネルを提供すること、応答特性を損なうことなく消費電力の低減が可能なタッチパネルを提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１のタッチパネルは、操作面上への操作体の近接を検出するタッチパネルであって、操作面上に配設された複数の電極パターンの一端及び他端に駆動信号を入力して、前記複数の電極パターンを駆動する駆動部と、前記複数の電極パターンのうち前記駆動部により駆動された電極パターンの一端及び他端からそれぞれ第１及び第２信号を検出して、前記複数の電極パターンから出力信号を検出する検出部と、前記第１及び第２信号の少なくとも一方を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定するとともに、該特定された電極パターンから検出された前記第１及び第２信号の差を用いて前記特定された電極パターン上での前記操作体の近接位置を検出する解析部と、を備える。
【０００９】
これによれば、特定された電極パターンの配設位置とその電極パターン上での操作体の近接位置の検出結果とから操作面上での操作体の近接位置が検出される。
【００１０】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向を長手とし、該第１方向に交差する第２方向に配列された電極パターンを含むことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、特定された電極パターンの配設位置と検出された近接位置とからそれぞれ操作面上での第２及び第１方向に関する操作体の近接位置が検出される。
【００１２】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、さらに、前記操作面上で前記第１方向に配列された複数の別の電極パターンに駆動信号を入力して、前記複数の別の電極パターンを駆動し、前記検出部は、さらに、前記複数の別の電極パターンから出力信号を検出し、前記解析部は、前記複数の別の電極パターンから検出される第３信号を用いて前記複数の別の電極パターンの中から前記操作体が近接した別の電極パターンを特定することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、さらに、特定された別の電極パターンの配設位置から操作面上での第１方向に関する操作体の近接位置が検出される。
【００１４】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、前記複数の電極パターンを各２回駆動し、前記検出部は、前記複数の電極パターンのそれぞれについて、前記駆動部による１回目の駆動時に前記一端から前記第１信号を検出し、前記駆動部による２回目の駆動時に、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で前記第１信号の検出と同じタイミングで、前記他端から前記第２信号を検出することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、駆動部による２回の駆動により、逐次、複数の電極パターンの一端及び他端から出力信号を検出するので、検出部を簡便に構成することができる。
【００１６】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、前記複数の電極パターンを各１回駆動し、前記検出部は、前記複数の電極パターンのそれぞれについて、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで、前記一端及び他端からそれぞれ前記第１及び第２信号を検出することを特徴とする。
【００１７】
これによれば、駆動部による１回の駆動により複数の電極パターンの両端から出力信号を検出するので、複数の電極パターンを少ない駆動回数で短時間で走査することができる。
【００１８】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記第１及び第２信号の差は、前記第１及び第２信号の和を用いて規格化されることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、操作体の電極パターンへの近接距離に応じた出力信号のレベルの変化によらず、第１及び第２信号の差から電極パターン上での操作体の近接位置が検出される。
【００２０】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、前記複数の電極パターンのそれぞれを駆動するに際し、それぞれの電極パターンの一端及び他端に、前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで、前記駆動信号を入力することを特徴とする。
【００２１】
これによれば、第１及び第２信号の差を用いて特定された電極パターン上での操作体の近接位置が十分に高い分解能で検出される。
【００２２】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、前記一端及び他端に同電位の駆動信号を入力することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、操作体の非近接時には電極パターンを駆動しても流れる電流が少ないため、電力消費を抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記検出部は、前記駆動部による電極パターンの駆動から遅延時間の経過後のレベルを含む前記出力信号の時間応答特性を検出することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、複数の電極パターンを高速で走査することができ高い応答特性が得られるとともに、高精度で操作体の近接位置を検出することができる。
【００２６】
また、本発明の第１のタッチパネルは、前記駆動部は、さらに、前記操作面の裏面側に前記複数の電極パターンと絶縁して形成されたシールド電極に前記駆動信号と共通の駆動信号を入力して、前記シールド電極を駆動することを特徴とする。
【００２７】
これによれば、シールド電極を設け、電極パターンとともに駆動することで、出力信号が操作体の近接により敏感に反応することとなり検出感度が向上する。
【００２８】
本発明の第２のタッチパネルは、操作面上への操作体の近接を検出するタッチパネルであって、操作面上に配設された複数の電極パターンのそれぞれの一端及び他端に駆動信号を入力して、前記複数の電極パターンを駆動する駆動部と、前記複数の電極パターンのうち前記駆動部により駆動された電極パターンから該電極パターンの駆動から遅延時間の経過後のレベルを含む出力信号の時間応答特性を検出して、前記複数の電極パターンから出力信号を検出する検出部と、前記出力信号を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定する解析部と、を備え、前記駆動部は前記複数の電極パターンのそれぞれの一端及び他端に前記出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで同電位の駆動信号を入力することを特徴とする。
【００２９】
これによれば、駆動部により駆動された電極パターンからその駆動から遅延時間の経過後のレベルを含む出力信号の時間応答特性を検出するため高い応答特性が得られるとともに、複数の電極パターンのそれぞれの一端及び他端に出力信号の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで同電位の駆動信号が入力されるため、操作体の非近接時には複数の電極パターンを駆動しても電流が流れず、電力消費を抑えることができる。
【００３０】
また、本発明の第２のタッチパネルは、前記検出部は、前記複数の電極パターンの一端及び他端からそれぞれ第１及び第２信号を検出し、前記解析部は、前記第１及び第２信号の少なくとも一方を用いて前記複数の電極パターンの中から前記操作体が近接した電極パターンを特定するとともに、該特定された電極パターンから検出された前記第１及び第２信号の差を用いて前記特定された電極パターン上での前記操作体の近接位置を検出することを特徴とする。
【００３１】
これによれば、特定された電極パターンの配設位置と検出されたその電極パターン上での操作体の近接位置とから操作面上での操作体の近接位置が検出される。
【００３２】
また、本発明の第２のタッチパネルは、前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向を長手とし、該第１方向に交差する第２方向に配列された電極パターンを含むことを特徴とする。
【００３３】
これによれば、特定された電極パターンの配設位置と検出された近接位置とからそれぞれ操作面上での第２及び第１方向に関する操作体の近接位置が検出される。
【００３４】
また、本発明の第２のタッチパネルは、前記複数の電極パターンは、前記操作面上の第１方向に配列された第１電極パターンと、前記第１方向に交差する第２方向に配列された第２電極パターンと、を含むことを特徴とする。
【００３５】
これによれば、特定された第１及び第２電極パターンの配設位置から操作面上での操作体の近接位置が検出される。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の第１のタッチパネルによれば、自己容量方式の静電容量式タッチパネルにおいて、マルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能となる。
【００３７】
本発明の第２のタッチパネルによれば、自己容量方式の静電容量式タッチパネルにおいて、高い応答特性が得られるとともに、電力消費を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る静電容量式タッチパネル（パネル本体部）、駆動部、及び検出部の概略構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の構成の静電容量式タッチパネルにおけるＹ電極パターン及び駆動部の等価回路を示す図、図２（Ｂ）はタッチパネル本体への操作体の近接がある場合の等価回路を示す図である。
【図３】図３（Ａ）はパルス信号ＶＣＬＫ、図３（Ｂ）はホールド信号Ｖｈｏｌｄ、図３（Ｃ）は出力信号ＶＳ、図３（Ｄ）はサンプルアンドホールド回路の出力信号ＶＯ、の時間変化を示す図である。
【図４】図４は、規格化された電位差〈ΔＶ〉と操作体の近接位置Ｘとの関係を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る静電容量式タッチパネル（パネル本体部）、駆動部、及び検出部の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、図５の構成の静電容量式タッチパネルにおけるタッチパネル本体への操作体の近接がある場合のＹ電極パターン、シールド電極パターン、及び駆動部の等価回路を示す図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る静電容量式タッチパネル（パネル本体部）、駆動部、及び検出部の概略構成を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は図７の構成の静電容量式タッチパネルにおけるＸ電極パターン及び駆動部の等価回路を示す図、図８（Ｂ）はタッチパネル本体への操作体の近接がある場合の等価回路を示す図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る静電容量式タッチパネルの変形構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図４を用いて説明する。
【００４０】
図１に、第１の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１の概略構成を示す。静電容量式タッチパネル１は、パネル本体部１ａ、駆動部１０、及び検出部２０から構成される。
【００４１】
パネル本体部１ａは、積層された絶縁パネル３とカバー４とを有する。ただし、図１では、説明の都合上、これらを積層せず、分解して斜視図により示している。絶縁パネル３とカバー４は、例えば、１２ｃｍ×９．５ｃｍの矩形状を有し、ＰＥＴフィルム等の絶縁フィルムを用いて形成されている。
【００４２】
絶縁パネル３の表面には、Ｘ軸方向を長手とする複数（例えば５０）のＹ電極パターン３Ｙが、互いに平行に、Ｙ軸方向に等間隔で配列されている。Ｙ電極パターン３Ｙは、ＩＴＯ等の導電材を用いて形成されている。Ｙ電極パターン３Ｙの両端は駆動部１０及び検出部２０に接続されている。
【００４３】
絶縁パネル３の表面にカバー４の裏面が粘着剤等を用いて接着され、カバー４の表面が指などの操作体９により操作される操作面４ａを形成する。
【００４４】
駆動部１０は、パルス生成器（ＣＬＫ）１１と、遅延器（ｄｅｌａｙ）１７と、複数の駆動器（ｄｒｉｖｅ）１３Ａ，１３Ｂとを有する。
【００４５】
パルス生成器（ＣＬＫ）１１は、例えば２００μｓｅｃの一定周期でＯＮ信号とＯＦＦ信号を繰り返すパルス信号ＶＣＬＫを生成する。図３（Ａ）にパルス信号ＶＣＬＫの一例を示す。ただし、パルス信号の生成周期は一定に限らず、電磁ノイズ、一定の周期に由来するノイズ等の影響の低減のために、例えばランダムでもよい。パルス信号ＶＣＬＫは、遅延器１７と複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂとのそれぞれに入力される。
【００４６】
遅延器（ｄｅｌａｙ）１７は、パルス生成器１１からのパルス信号ＶＣＬＫを受け、この信号に対して一定の遅延時間（Ｔｄｅｌａｙ）遅延するホールド信号Ｖｈｏｌｄを生成する。図３（Ｂ）にホールド信号Ｖｈｏｌｄの一例を示す。ホールド信号Ｖｈｏｌｄは、後述するサンプルアンドホールド回路２２に入力される。
【００４７】
複数の駆動器（ｄｒｉｖｅ）１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、複数のＹ電極パターン３Ｙの一端（＋Ｘ端）及び他端（−Ｘ端）に接続されている。複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂは、図２（Ａ）に示すように、それぞれ、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２とプルアップ抵抗（単に抵抗とも呼ぶ）Ｒｄ１，Ｒｄ２と電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｆ１，Ｆ２とを用いて構成される。ＦＥＴＦ１，Ｆ２として、例えば金属酸化膜型ＦＥＴ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）が採用される。ＦＥＴＦ１（Ｆ２）のゲートはパルス生成器１１（図１参照）に接続され、パルス信号ＶＣＬＫが入力される。ＦＥＴＦ１（Ｆ２）のドレインはＹ電極パターン３Ｙの一端（他端）と抵抗Ｒｄ１（Ｒｄ２）とを介して定電圧源Ｖｄｄ１（Ｖｄｄ２）に、ソースはグランド（基準電位）にクランプされる。
【００４８】
複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂは、パルス生成器１１からのパルス信号ＶＣＬＫを受けると、そのＯＦＦ信号の入力と同時に、それぞれ、振幅Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２のステップ状の駆動信号を抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２に入力する。これにより、Ｙ電極パターン３Ｙが駆動される。
【００４９】
検出部２０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２１と、サンプルアンドホールド回路（Ｓ＆Ｈ）２２と、ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）２３と、信号処理器（ＳＰ）２４と、ホストコンピュータ（ＰＣ）２５と、から構成される。ここで、マルチプレクサ２１の出力端はサンプルアンドホールド回路２２の入力端に、サンプルアンドホールド回路２２の出力端はＡＤ変換器２３の入力端に、ＡＤ変換器２３の出力端は信号処理器２４の入力端に、信号処理器２４の出力端はホストコンピュータ２５の入力端に、それぞれ、接続されている。
【００５０】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２１には、複数のＹ電極パターン３Ｙの両端（＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２（図２（Ａ）参照））が接続されている。マルチプレクサ２１は、複数のＹ電極パターン３Ｙのうち信号処理器２４又はホストコンピュータ２５により選択されたいずれかの一端を出力端に切換接続する多チャンネルスイッチである。これにより、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの一端の電位（＋Ｘ端３Ｙ１の電位ＶＳ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ２（図２（Ａ）参照））が、順次、切り換えて出力される。
【００５１】
なお、複数のＹ電極パターン３Ｙを２以上のグループに分け、そのグループ毎にマルチプレクサ２１を設けることとしてもよい。また、複数のＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端と−Ｘ端とで２つの端子群に分け、＋Ｘ端子群が接続される第１マルチプレクサと、−Ｘ端子群が接続される第２マルチプレクサと、端子群毎にマルチプレクサ２１を設けることとしてもよい。これに併せて、サンプルアンドホールド回路２２等、検出部２０の構成各部もグループ毎或いは端子群毎に設けることとしてもよい。
【００５２】
サンプルアンドホールド回路（Ｓ＆Ｈ）２２は、任意の時刻における入力信号をサンプルし、その信号を保持（ホールド）して出力する回路である。図３（Ｃ）及び（Ｄ）にそれぞれサンプルアンドホールド回路２２の入力信号ＶＩと出力信号ＶＯの一例を示す。サンプルアンドホールド回路２２は、遅延器１７から入力されるホールド信号Ｖｈｏｌｄ（図３（Ｂ）参照）に従い、ＯＦＦ信号が入力されている間（ｔ＜Ｔｄｅｌａｙ）、入力信号ＶＩ（ｔ）を出力し（ＶＯ（ｔ）＝ＶＩ（ｔ））、時刻ＴｄｅｌａｙにおけるＯＮ信号の入力（ＯＦＦ信号からＯＮ信号への切り換わり）に併せて入力信号ＶＩ（Ｔｄｅｌａｙ）を保持し、以降、ＯＮ信号が入力されている間（ｔ≧Ｔｄｅｌａｙ）、その保持した入力信号を出力する（ＶＯ（ｔ）＝ＶＩ（Ｔｄｅｌａｙ））。
【００５３】
ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）２３は、入力された信号（アナログ信号）ＶＯをデジタル信号に変換する。これにより、サンプルアンドホールド回路２２によりホールドされた複数のＹ電極パターン３Ｙのいずれかの一端からの出力信号ＶＩ（Ｔｄｅｌａｙ）がデジタル値に変換される。
【００５４】
信号処理器（ＳＰ）２４（又はホストコンピュータ（ＰＣ）２５）は、サンプルアンドホールド回路２２の出力信号ＶＯ＝ＶＩ（Ｔｄｅｌａｙ）に由来するデジタル信号を解析処理して、操作体９の近接、すなわち入力操作及びその操作面４ａ上の位置を検出する。解析処理の詳細は後述する。
【００５５】
上述の構成の静電容量式タッチパネル１において、操作面４ａに対する指などの操作体９の近接（接触を含む）を検出する原理を説明する。
【００５６】
まず、操作体９の近接がない場合において、駆動部１０によるＹ電極パターン３Ｙの駆動とそれに対する検出部２０の応答について説明する。
【００５７】
図２（Ａ）に、操作体９の近接がない場合におけるＹ電極パターン３Ｙと駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ）と検出部２０（マルチプレクサ２１及びサンプルアンドホールド回路２２）との等価回路を示す。ただし、マルチプレクサ２１によりサンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続する１つのＹ電極パターン３Ｙ（＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２）を図示している。
【００５８】
Ｙ電極パターン３Ｙ、Ｙ電極パターン３Ｙと駆動回路とに接続する配線、ＬＳＩの端子、駆動回路に並列に接続されるＥＳＤ保護素子等がグランドとカップリングすることで浮遊容量（例えば〜１０ｐＦ）が発生する。そこで、図２（Ａ）の等価回路において、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１側及び−Ｘ端３Ｙ２側に発生する容量をそれぞれまとめて浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２と表している。また、Ｙ電極パターン３Ｙは抵抗Ｒｐを用いて表している。
【００５９】
駆動器１３Ａ，１３Ｂにおいて、図３（Ａ）に示すパルス信号ＶＣＬＫがＦＥＴＦ１，Ｆ２のゲートに入力される。パルス信号ＶＣＬＫは、時刻Ｔ０（＝０）にてＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り換わる。ＦＥＴＦ１，Ｆ２にＯＮ信号が入力されている間、それらのドレインとソース間に電流（ドレイン電流）が流れる。なお、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２をグランドクランプすることと等価である。この時、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位（操作体９の近接がない場合のそれらの電位をそれぞれＶＳ１０，ＶＳ２０と表記する）はグランドレベルにある（ＶＳ１０＝ＶＳ２０＝０）。
【００６０】
ＦＥＴＦ１，Ｆ２にＯＦＦ信号が入力されると、それらのドレイン電流はゼロになる。なお、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２のグランドクランプを切断することと等価である。これにより、振幅Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２のステップ状の駆動信号が抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２にそれぞれ入力され、Ｙ電極パターン３Ｙが駆動される。それにより、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２からそれぞれ電流ｉ１０，ｉ２０が抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙに向けて供給され、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２にそれぞれ電流ｉＣ１，ｉＣ２が流れて充電される。なお、このときにＹ電極パターン３Ｙ（抵抗Ｒｐ）に流れる電流をｉＲ（＝ｉ１０−ｉＣ１＝−ｉ２０＋ｉＣ２）と表記する。
【００６１】
ここで、抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２に流れる電流ｉ１０，ｉ２０、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２に流れる電流ｉＣ１，ｉＣ２、Ｙ電極パターン３Ｙ（抵抗Ｒｐ）に流れる電流ｉＲは、連立方程式
【数１】
2015158781.tif 000003
に従う。
【００６２】
Ｙ電極パターン３Ｙの駆動（浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２の充電）に伴い、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ１０（＝Ｖｄｄ１−Ｒｄ１ｉ１０），ＶＳ２０（＝Ｖｄｄ２−Ｒｄ２ｉ２０）は、図３（Ｃ）に示すように、時間ｔに対して、
【数２】
2015158781.tif 000004
のように指数関数的に立ち上がる。ただし、τ１，τ２は時定数である。
【００６３】
ここで、操作体９の非近接時にＹ電極パターン３Ｙを駆動しても電流ｉＲが流れないよう（ｉＲ＝０（ｉＣ１＝ｉ１０，ｉＣ２＝ｉ２０））、すなわちＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端及び−Ｘ端に同電位が印加されるよう（ＶＳ１０＝ＶＳ２０（Ｖｄｄ１−Ｒｄ１ｉ１０＝Ｖｄｄ２−Ｒｄ２ｉ２０））、駆動器１３Ａ，１３Ｂが設計されているものとする。これらの条件の下で連立方程式（１）を解くことにより、条件Ｖｄｄ１＝Ｖｄｄ２（＝Ｖｄｄ）及びτ１＝τ２（＝τ０）が導かれる。ただし、τ１＝Ｃｐ１Ｒｄ１及びτ２＝Ｃｐ２Ｒｄ２である。また、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２からＹ電極パターン３Ｙに向けて供給される電流（抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２に流れる電流）ｉ１０，ｉ２０は、
【数３】
2015158781.tif 000005
と求められる。
【００６４】
一方、遅延器１７は、図３（Ｂ）に示すように、パルス信号ＶＣＬＫに対して一定の遅延時間（Ｔｄｅｌａｙ）遅延するホールド信号Ｖｈｏｌｄをサンプルアンドホールド回路２２に出力する。
【００６５】
サンプルアンドホールド回路２２は、図３（Ｄ）に示すように、ホールド信号Ｖｈｏｌｄ（ＯＦＦ信号）が入力されている間、マルチプレクサ２１により切換接続されたＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１又は−Ｘ端３Ｙ２からの入力信号ＶＳ１０（ｔ），ＶＳ２０（ｔ）を出力し、時刻ＴｄｅｌａｙにおけるＯＮ信号の入力（ＯＦＦ信号からＯＮ信号への切り換わり）に併せて入力信号ＶＳ１０（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２０（Ｔｄｅｌａｙ）を保持し、ＯＮ信号が入力されている間、その保持した入力信号を出力する。これにより、サンプルアンドホールド回路２２の出力ＶＯ（ｔ）は、
【数４】
2015158781.tif 000006
と振舞う。
【００６６】
次に、操作体９の近接がある場合における検出部２０の応答について説明する。
【００６７】
図２（Ｂ）は、操作体９の近接がある場合におけるＹ電極パターン３Ｙと駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ）と検出部２０（マルチプレクサ２１及びサンプルアンドホールド回路２２）との等価回路を示す。図２（Ａ）と同様に、マルチプレクサ２１によりサンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続する１つのＹ電極パターン３Ｙのみを図示している。
【００６８】
Ｙ電極パターン３Ｙには、グランドレベルとの間に形成される浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２の他に、操作体９の近接によりＹ電極パターン３Ｙ上の近接点とグランドレベルとの間に浮遊容量ΔＣ（例えば〜１ｐＦ）が形成される。なお、抵抗Ｒｐ１は浮遊容量Ｃｐ１と近接点までのＹ電極パターン３Ｙの抵抗であり、抵抗Ｒｐ２は近接点から浮遊容量Ｃｐ２までのＹ電極パターン３Ｙの抵抗であり、Ｒｐ１＋Ｒｐ２＝Ｒｐである。
【００６９】
駆動器１３Ａ，１３Ｂにおいて、図３（Ａ）に示すパルス信号ＶＣＬＫがＦＥＴＦ１，Ｆ２のゲートに入力される。パルス信号ＶＣＬＫが時刻Ｔ０（＝０）にてＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り換わると、ＦＥＴＦ１，Ｆ２のドレイン電流がゼロになる。これにより、振幅Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２のステップ状の駆動信号が抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２にそれぞれ入力され、Ｙ電極パターン３Ｙが駆動される。それにより、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２からそれぞれ電流ｉ１，ｉ２が抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙに向けて供給され、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２にそれぞれ電流ｉＣ１，ｉＣ２が流れて充電されるとともに、Ｙ電極パターン３Ｙ（抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２）を介して浮遊容量ΔＣに電流が流れて充電される。なお、このときにＹ電極パターン３Ｙを構成する抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２にそれぞれ流れる電流をｉＲ１，ｉＲ２と表記する。ただし、ｉＲ１＝ｉ１−ｉＣ１，ｉＲ２＝ｉ２−ｉＣ２である。また、浮遊容量ΔＣに流れる電流はｉＲ１＋ｉＲ２と与えられる。
【００７０】
ここで、抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２に流れる電流ｉ１，ｉ２、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２に流れる電流ｉＣ１，ｉＣ２、Ｙ電極パターン３Ｙ（抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２）に流れる電流ｉＲ１，ｉＲ２は、連立方程式
【数５】
2015158781.tif 000007
に従う。
【００７１】
Ｙ電極パターン３Ｙの駆動（浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣの充電）に伴い、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ１（＝Ｖｄｄ１−Ｒｄ１ｉ１），ＶＳ２（＝Ｖｄｄ２−Ｒｄ２ｉ２）は、図３（Ｃ）に示すように、時間ｔに対して指数関数的に立ち上がる。先述の操作体９の近接がない場合の電位ＶＳ１０，ＶＳ２０と比較して、浮遊容量ΔＣ及びＹ電極パターン３Ｙの抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２により時定数が大きくなるため、電位ＶＳ１，ＶＳ２はゆっくり立ち上がることとなる。また、操作体９が操作面４ａに近づくにつれて（操作体９とＹ電極パターン３Ｙとの離間距離が小さくなるにつれて）、浮遊容量ΔＣが大きくなるため、すなわち時定数がより大きくなるため、電位ＶＳ１，ＶＳ２はよりゆっくり立ち上がることとなる。
【００７２】
サンプルアンドホールド回路２２は、遅延時間Ｔｄｅｌａｙ後の入力信号ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）を保持して出力するため、その出力ＶＯ＝ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）は、操作体９の操作面４ａ（Ｙ電極パターン３Ｙ）への近接により、先述の近接がない場合と比較して、小さくなる。また、出力ＶＯは、近接距離が近くなる（浮遊容量ΔＣが大きくなる）につれてより小さくなる。
【００７３】
ホストコンピュータ２５は、全てのＹ電極パターン３Ｙを順次走査する。すなわち、駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ）を用いて、全てのＹ電極パターン３Ｙを各２回駆動する。ここで、マルチプレクサ２１を制御して、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれについて、例えば、１回目の駆動時に＋Ｘ端３Ｙ１を、２回目の駆動時に−Ｘ端３Ｙ２を、サンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続する。それにより、１回目の駆動時に＋Ｘ端３Ｙ１から出力信号ＶＯ＝ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ）を検出し、その検出と同じタイミングで、２回目の駆動時に−Ｘ端３Ｙ２からＶＯ＝ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）を検出することで、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの両端から出力信号ＶＯ＝ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）を検出する。その検出された出力信号ＶＯ（に由来するデジタル信号）は、例えば、Ｙ電極パターン３Ｙ及びその＋Ｘ端３Ｙ１又は−Ｘ端３Ｙ２に対応付けてメモリ（不図示）に記憶される。
【００７４】
なお、上述のＹ電極パターン３Ｙの走査において、１つのＹ電極パターン３Ｙを連続して２回駆動し、１回目の駆動時にその＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の一方からの出力信号を検出し、２回目の駆動時に他方からの出力信号を検出することを全てのＹ電極パターン３Ｙについて繰り返すとよい。それにより、１つのＹ電極パターン３Ｙからの検出結果の解析を次のＹ電極パターン３Ｙの走査と並行して進めることができる。また、検出結果の解析とＹ電極パターン３Ｙの走査とを並行する必要がない場合等には、全てのＹ電極パターン３Ｙの駆動を２回繰り返し、１回目の駆動時にその＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の一方からの出力信号を順次検出し、２回目の駆動時に他方からの出力信号を順次検出することで、Ｙ電極パターン３Ｙを走査してもよい。
【００７５】
１つの（或いは全ての）Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２からの出力信号ＶＯ（＝ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ））の検出が終了すると、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、その検出結果、すなわち出力信号ＶＯに由来するデジタル信号を解析処理する。信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、そのデジタル信号が、操作体９の操作面４ａ（Ｙ電極パターン３Ｙ）への近接により、リファレンスと比較して有意に小さくなっている場合に、対応するＹ電極パターン３Ｙへの操作体９の近接（入力操作）を検出する。ここで、リファレンスとして、操作体９の近接が無い場合の出力ＶＯ＝ＶＳ１０（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２０（Ｔｄｅｌａｙ）のレベル、操作体９が近接し得ない又はほとんど近接しない位置に配置されたＹ電極パターン３Ｙからの出力信号のレベル、後述するシールド電極パターン５Ｓからの出力信号のレベル等が採用される。
【００７６】
なお、操作体９の近接（入力操作）を検出する上で、出力信号ＶＯとして検出した＋Ｘ端３Ｙ１の電位ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ）、−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）、又はこれらの和ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ）＋ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）等の演算量のいずれを用いてもよい。
【００７７】
上述の通りＹ電極パターン３Ｙへの操作体９の近接（入力操作）が検出されると、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）はさらにそのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置を検出する。
【００７８】
ここで、Ｙ電極パターン３Ｙ上での近接位置の検出原理を説明するために、Ｙ電極パターン３Ｙの駆動時におけるその＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ１，ＶＳ２を求める。ただし、簡単のため、Ｙ電極パターン３Ｙの抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２は、例えば抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２に対して十分大きく、それらに流れる電流ｉＲ１，ｉＲ２は定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２から供給される電流ｉ１，ｉ２より十分小さいと仮定する（ｉＲ１≪ｉ１，ｉＲ２≪ｉ２）。この仮定の下、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２から供給される電流ｉ１，ｉ２は、操作体９の近接がない場合におけるそれら（電流ｉ１０，ｉ２０）に良い近似で等しいとする（ｉ１≒ｉ１０，ｉ２≒ｉ２０）。ただし、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ１＝（１／Ｃｐ１）∫ｉＣ１ｄｔ，ＶＳ２＝（１／Ｃｐ２）∫ｉＣ２ｄｔと与えられるものとする。
【００７９】
上記の条件の下で連立方程式（５）を解くことにより、Ｙ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ１，ＶＳ２の差（電位差）
【数６】
2015158781.tif 000008
が得られる。ただし、
【数７】
2015158781.tif 000009
である。ここで、Ｙ電極パターン３Ｙの浮遊容量が均等に分布している、すなわちＣｐ１＝Ｃｐ２（＝Ｃｐ）が成り立つとすると、式（６）は、
【数８】
2015158781.tif 000010
と書き換えられる。
【００８０】
式（８）において、電位差ΔＶ（＝ＶＳ１−ＶＳ２）は、Ｙ電極パターン３Ｙの抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２の差に比例する。抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２の大きさは、操作体９の近接点の位置より一意に定まる。Ｙ電極パターン３Ｙの長さを２Ｌ，その中央を基準とする近接点の位置Ｘとすると、Ｒｐ１／Ｒｐ＝（Ｌ−Ｘ）／２Ｌ，Ｒｐ２／Ｒｐ＝（Ｌ＋Ｘ）／２Ｌと与えられる。従って、式（８）より比例関係Ｘ／Ｌ∝−ΔＶが導かれる。
【００８１】
また、式（８）において、電位差ΔＶ（＝ＶＳ１−ＶＳ２）は操作体９の近接により発生する浮遊容量ΔＣの大きさに比例する。そこで、両端の電位ＶＳ１，ＶＳ２の和を用いて電位差ΔＶを規格化（正規化）する、すなわち（ＶＳ１−ＶＳ２）／（ＶＳ１＋ＶＳ２）と規格化する。或いは、さらに操作体９の近接がない場合の両端の電位ＶＳ１０，ＶＳ２０を用いて、（（ＶＳ１−ＶＳ１０）−（ＶＳ２−ＶＳ２０））／（（ＶＳ１−ＶＳ１０）＋（ＶＳ２−ＶＳ２０））＝（ＶＳ１−ＶＳ２）／（ＶＳ１−ＶＳ１０＋ＶＳ２−ＶＳ２０）と規格化してもよい。また、電位ＶＳ１，ＶＳ２を操作体９の近接がない場合の両端の電位ＶＳ１０，ＶＳ２０を用いて規格化し、その規格化された両端の電位から電位差を求めてもよい。規格化された電位差を〈ΔＶ〉と表記する。
【００８２】
上述の通り規格化（正規化）することで電位差ΔＶに含まれる浮遊容量ΔＣだけでなく浮遊容量Ｃｐ（Ｃｐ１，Ｃｐ２）、及び定電圧源の電位Ｖｄｄ（Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２）等が相殺される。さらに、式（７ａ）より、時定数τ０，Δτに対して十分長い時間ｔの経過（ｔ≫τ０，Δτ）に対して、Ｆ（ｔ）＝１が導かれる。それにより、電位差〈ΔＶ〉＝（Ｒｐ１−Ｒｐ２）／Ｒｐが導かれ、電位差〈ΔＶ〉は図４に示すようにＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置Ｘに明確に比例することとなる。すなわち、関係Ｘ／Ｌ＝−〈ΔＶ〉が成立する。
【００８３】
そこで、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、操作体９の近接（入力操作）が検出されたＹ電極パターン３Ｙの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２からの出力信号ＶＯ＝ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）を用いて電位差〈ΔＶ〉を求め、その結果からそのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置Ｘ（＝−〈ΔＶ〉Ｌ）を求める。
【００８４】
信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、上述の検出結果から、すなわち操作体９の近接（入力操作）が検出されたＹ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）とその電極パターン上での操作体９の近接位置の検出結果（Ｘ位置）とから、操作面４ａ上での操作体９の近接位置（ＸＹ位置）を特定する。
【００８５】
なお、２以上の異なるＹ電極パターン３Ｙからの出力信号ＶＯがリファレンスと比較して有意に小さくなったと検出された場合、シングルタッチにより操作体９がそれらのＹ電極パターン３Ｙに同時に近接した場合と、マルチタッチにより操作体９がそれらのＹ電極パターン３Ｙに同時に近接した場合と、を判別しなければならない。そこで、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、有意に小さくなった出力信号ＶＯが検出されたＹ電極パターン３Ｙに全てついて（或いは全てのＹ電極パターン３Ｙについて）、上述の通り、そのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置（Ｘ位置）を検出する。信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、隣接する２以上のＹ電極パターン３Ｙについて互いに等しいＸ位置が特定された場合、シングルタッチと判別する。全ての或いは一部のＹ電極パターン３Ｙについて異なるＸ位置が特定された場合、マルチタッチと判別する。
【００８６】
信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、検出精度或いは操作体９の大きさ等の範囲内で隣接する複数のＹ電極パターン３Ｙから操作体９の近接（入力操作）が検出され、且つそれらから検出精度或いは操作体９の大きさ等の範囲内で互いに等しいＸ位置が特定された場合、最も振幅の小さい出力信号ＶＯが検出されたＹ電極パターン３Ｙを操作体９が近接した（入力操作があった）Ｙ電極パターン３Ｙと特定し、その特定されたＹ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）及びそのＹ電極パターン３Ｙから検出されたＸ位置から操作面４ａ上での操作体９の近接点（入力操作点）のＸＹ位置を特定する。
【００８７】
また、この場合において、検出された出力信号ＶＯは、Ｙ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）について（離散的な）分布を有する。そこで、出力信号ＶＯの分布より、その振幅の最も小さい操作面４ａ上の位置から操作体９の近接点（入力操作点）のＹ位置を特定することとしてもよい。また、複数のＹ電極パターン３Ｙのうち、検出された出力信号ＶＯが閾値（リファレンス）を超えたＹ電極パターン３Ｙに操作体９が近接した（入力操作があった）ものと特定し、それらのＹ電極パターン３Ｙの操作面４ａ上の配設位置の中心から操作体９の近接点（入力操作点）の位置を特定してもよい。これにより、Ｙ電極パターン３Ｙの配設間隔以上の分解能で入力操作点のＹ位置を特定することができる。一方、操作体９の近接点（入力操作点）のＸ位置は、それぞれのＹ電極パターン３Ｙについて検出されたＸ位置を平均する、または出力信号ＶＯの振幅を用いて重み平均する等により、より高い分解能で特定することができる。
【００８８】
なお、Ｙ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置Ｘを検出する上で近接位置Ｘと電位差〈ΔＶ〉との比例関係（図４参照）が明確に成り立つのが望ましいことから、遅延時間Ｔｄｅｌａｙは時定数τ０，Δτに対して十分大きく定めることとする。ただし、応答特性を損なうことなく操作体９の近接（浮遊容量ΔＣ）を検出するには、図３（Ｄ）内に矢印を用いて示された範囲（最適範囲）内で遅延時間Ｔｄｅｌａｙを決めると検出効率（検出感度）が最良となる。そこで、最適な遅延時間Ｔｄｅｌａｙを決定するために（最適範囲内で決定するために）、電位ＶＳ１（ｔ），ＶＳ２（ｔ）（ＶＳ（ｔ）と表記する）の飽和時間を基準に遅延時間Ｔｄｅｌａｙを定めることとする。例えば、係数ａを用いて、関係ＶＳ（ｔ）＝ａＶｄｄを満たす時間ｔを遅延時間Ｔｄｅｌａｙと定める。ここで、係数ａは、電位ＶＳ（ｔ）の単位時間当たりの変化が十分小さくなる値、例えば０．８＜ａ＜０．９とする。又は、時定数τ０を基準に、例えば２．５τ０＜Ｔｄｅｌａｙ＜３τ０と定めることとする。又は、浮遊容量の変化ΔＣ（すなわち時定数Δτ）に対する電位ＶＳ（ｔ）の変化ｄＶＳ／Δτが最大となる時間、すなわちｄ２ＶＳ／ｄΔτｄｔ＝０を満たす時間ｔ（ＶＳが理想的な振舞いを示す場合、時定数Δτにほぼ等しい）、或いは温度ドリフトの影響を受け難くなる時間を基準に遅延時間Ｔｄｅｌａｙを決める。
【００８９】
ただし、検出部２０の機能を確保するためにパルス信号ＶＣＬＫの生成周期よりも十分短く、分解能の向上のためにノイズレベル（σと表記する）の信号変化を与える時間（σ／（ｄＶＳ／ｄｔ））よりも十分長く、定めることとする。これにより、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）が最適化される。
【００９０】
遅延時間Ｔｄｅｌａｙの最適化に代えて或いはこれと併せて、駆動器１３Ａ，１３Ｂ内のプルアップ抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を調整して、時定数、すなわちＹ電極パターン３Ｙからの出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の時間応答特性を調整することで、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）を最適化することもできる。駆動器１３Ａ，１３Ｂ内のプルアップ抵抗の値を大きくすると遅延時間Ｔｄｅｌａｙは長くなるため、例えば遅延時間の調整幅Ｔｄｉｖが遅延時間Ｔｄｅｌａｙの１０分の１程度になるように決めると、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）の高い遅延時間の選択が容易になる。
【００９１】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１によると、駆動部１０により複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの両端に駆動信号が入力されてその複数の電極パターン３Ｙが駆動され、検出部２０によりその駆動されたＹ電極パターン３Ｙの一端（＋Ｘ端３Ｙ１）及び他端（−Ｘ端３Ｙ２）から出力信号ＶＳ１，ＶＳ２が検出される。そして、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）により、出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の少なくとも一方を用いて複数のＹ電極パターン３Ｙの中から操作体９が近接した電極パターンが特定されるとともに、その特定されたＹ電極パターン３Ｙから検出された出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の差、すなわち電位差ΔＶ又は〈ΔＶ〉を用いてそのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置が検出される。これらの結果から、すなわち特定されたＹ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）とそれぞれの電極パターン上での操作体の近接位置の検出結果（Ｘ位置）とから、操作面４ａ上での操作体９の近接位置（ＸＹ位置）を特定することができる。それにより、マルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能となる。
【００９２】
また、電位差ΔＶ又は〈ΔＶ〉を用いて電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置を検出する検出原理においてその検出精度を向上するために、式（８）から明らかなように、電極パターン３Ｙの抵抗Ｒｐ（Ｒｐ１，Ｒｐ２）が大きいことが望ましい。これは、Ｙ電極パターン３Ｙの材質の選択の幅が広がるためパネル本体部１ａの設計において好適であるだけでなく、Ｙ電極パターン３Ｙを長く配設することができるためパネル本体部１ａの大型化にも好適である。なお、従来の静電容量式タッチパネル（例えば、特許文献１参照）では、充放電して、蓄積された電荷の量を測定することで浮遊容量が検出される。この検出原理では、長い電極パターンに対して、その大きな抵抗により消費電力が増大し、長い充放電時間により応答特性が低下するため、パネル本体部１ａの大型化は困難であった。本実施形態に係る検出原理は、これらの困難を本質的に解決するものである。
【００９３】
また、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１によると、駆動部１０により複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの一端（＋Ｘ端３Ｙ１）及び他端（−Ｘ端３Ｙ２）にステップ状の駆動信号が入力されてその複数の電極パターンが駆動され、検出部２０によりその駆動されたＹ電極パターン３Ｙの一端（＋Ｘ端３Ｙ１）及び他端（−Ｘ端３Ｙ２）からその駆動から遅延時間Ｔｄｅｌａｙの経過後のレベルＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）を含む出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の時間応答特性が検出される。ここで、駆動部１０は、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの両端に同電位の駆動信号を入力する。それにより、遅延時間Ｔｄｅｌａｙから定まる十分に高い応答特性が維持されるとともに、操作体の非近接時にＹ電極パターン３Ｙに電流が流れず消費電力の低減が可能となる。
【００９４】
また、パネル本体部１ａが大型化し、Ｙ電極パターン３Ｙが長くなると、その抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２（図２（Ｂ）参照）が大きくなり、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣの充放電時間（時定数）が長くなる。しかし、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１における検出原理では、その充放電時間（時定数）に関係なく、十分短い時間で全てのＹ電極パターン３Ｙを走査することができる。これにより、例えば、タッチパネルの応答速度として十分短い１０〜２０ｍ秒の間に５０程度の数のＹ電極パターン３Ｙを走査することができ、ひいては低消費電力化、パネル本体部１ａの大型化が可能となる。
【００９５】
また、従来の静電容量式タッチパネルは、Ｘ軸方向を長手とするＹ電極パターンがＹ軸方向に複数配列された絶縁パネルと、Ｙ軸方向を長手とするＸ電極パターンがＸ軸方向に複数配列された絶縁パネルとを積層する構成を採用するため、パネル本体部１ａの構成は複雑であり、特にＹ及びＸ電極パターンの正確な位置合わせを要する。それに対して、本実施形態の静電容量式タッチパネル１は、Ｙ電極パターン３ＹがＹ軸方向に複数配列された絶縁パネル３のみを有するため、パネル本体部１ａを簡素に構成することが可能となる。
【００９６】
なお、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１において、駆動器１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ同じＹ電極パターン３Ｙの一端及び他端に同じタイミングで同電位の駆動信号を入力するのが望ましいが、それらから検出される出力信号（電位ＶＳ１，ＶＳ２）の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで駆動信号を入力すればよい。それにより、電位差ΔＶ又は〈ΔＶ〉を用いて電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置を十分に高い分解能で検出することが可能となる。
【００９７】
また、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１では、検出部２０は、駆動部１０によるＹ電極パターン３Ｙの駆動から遅延時間Ｔｄｅｌａｙの経過後の出力信号ＶＳ１（Ｔｄｅｌａｙ），ＶＳ２（Ｔｄｅｌａｙ）のレベルを検出し、それらの差（電位差ΔＶ）を用いて電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置（Ｘ位置）を検出したが、これに代えて、例えば、出力信号ＶＳ１，ＶＳ２がそれぞれ予め定められた閾レベルを超える駆動からの経過時間Ｔ１，Ｔ２を検出し、それらの差或いはそれらに由来する演算量の差を用いて電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置（Ｘ位置）を検出することとしてもよい。電位差ΔＶのように近接位置（Ｘ位置）により定まる抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２の差（或いはそれらの一方）と比例関係（式（８）参照）を有する量を検出することができれば、遅延時間の経過後の出力信号のレベル、閾レベルを超える経過時間等の出力信号の時間応答特性を検出することとしてもよい。
【００９８】
また、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１では、複数のＹ電極パターン３Ｙを各２回駆動し、１つのマルチプレクサ２１を用いて複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２を順次切り換えてサンプルアンドホールド回路２２に接続することで、それらの電位ＶＳ１，ＶＳ２を順次検出することとした。それにより、検出部２０を簡便に構成することが可能となる。なお、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれについて、１回目の駆動時に＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の一方からその電位を検出し、その１回目の検出と同じタイミングで、２回目の駆動時に他方からその電位を検出するのが望ましいが、その一方の電位（出力信号）の応答時間より十分短い時間内で１回目の検出と同じタイミングで、２回目の駆動時に他方からその電位を検出すればよい。
【００９９】
また、これに代えて、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの＋Ｘ端３Ｙ１が接続される第１マルチプレクサ及びこれに接続するサンプルアンドホールド回路２２等の検出部２０の構成各部と、−Ｘ端子３Ｙ２が接続される第２マルチプレクサ及びこれに接続するサンプルアンドホールド回路２２等の検出部２０の構成各部と、を設けて、複数のＹ電極パターン３Ｙを各１回駆動し、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの＋Ｘ端３Ｙ１の電位ＶＳ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ２の両方を一度の駆動時に検出することとしてもよい。それにより、複数の電極パターンを少ない駆動回数、すなわち短時間で走査することが可能となる。なお、係る場合においても同様に、複数の電極パターン３Ｙのそれぞれについて、＋Ｘ端３Ｙ１の電位ＶＳ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ２を同じタイミングで検出するのが望ましいが、それらから検出される出力信号（電位ＶＳ１，ＶＳ２）の応答時間より十分短い時間内で同じタイミングで検出すればよい。
【０１００】
また、この場合において、検出された電位（出力信号）ＶＳ１，ＶＳ２の数値差を算出することで電位差ΔＶを検出することに代えて、上述の第１及び第２マルチプレクサの出力端を差分器を介して１つのサンプルアンドホールド回路等の検出部２０の構成各部に接続し、第１及び第２マルチプレクサを用いて複数のＹ電極パターン３Ｙを順次切り換えて、差分器及びサンプルアンドホールド回路２２等を用いてそれらの＋Ｘ端３Ｙ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位差ΔＶ＝ＶＳ１−ＶＳ２を順次検出することとしてもよい。
【０１０１】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図５及び図６を用いて説明する。
【０１０２】
第２の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１’の主要構成は先述の第１の実施形態におけるそれとほぼ同様のため、以下では、相違点を中心に説明する。また、第１の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。
【０１０３】
図５に、第２の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１’の概略構成を示す。静電容量式タッチパネル１’は、パネル本体部１ａ、駆動部１０、及び検出部２０から構成される。
【０１０４】
パネル本体部１ａは、積層された絶縁パネル３とカバー４とシールドパネル５とを有する。なお、図５では、説明の都合上、これらを積層せず、分解して斜視図により示している。シールドパネル５も、ＰＥＴフィルム等の絶縁フィルムを用いて形成されている。
【０１０５】
シールドパネル５の表面には、その全面にシールド電極パターン５Ｓが設けられている。シールド電極パターン５Ｓは、ＩＴＯ等の導電材を用いて形成される。シールドパネル５の表面は絶縁パネル３の裏面に、絶縁パネル３の表面はカバー４の裏面に、それぞれ粘着剤等を用いて接着されている。これにより、カバー４の表面が指などの操作体９により操作される操作面４ａを形成し、カバー４とシールドパネル５との間に、複数のＹ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓとが積層される。この構成において、シールドパネル５（シールド電極パターン５Ｓ）によりパネル本体部１ａ（操作面４ａ）の裏面が遮蔽され、裏面側から、特に表示装置の画面からの電磁ノイズが遮断される。
【０１０６】
また、シールド電極パターン５Ｓとグランドレベルとの間で浮遊容量Ｃｐ０（図６参照）が形成されることで、Ｙ電極パターン３Ｙ（グランドレベルとの間で形成される）の浮遊容量Ｃｐ1，Ｃｐ2の容量が小さくなり、相対的に、指などの操作体９が近接することにより生じる浮遊容量（の変化）ΔＣが大きくなる。これにより、Ｙ電極パターン３Ｙからの出力信号ＶＳ１，ＶＳ２が操作体９の近接により敏感に反応することとなり、変化ΔＣの検出効率（検出感度）が向上する。
【０１０７】
その一方、Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓとの間で浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮ（図６参照）が形成される。この浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮの容量は、Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓの大きな面積より、浮遊容量Ｃｐ1，Ｃｐ2の容量よりはるかに大きいため、Ｙ電極パターン３Ｙからの出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の変化はより緩やかとなり（時定数が大きくなり）、長い測定時間を要することとなる。
【０１０８】
そこで、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１’では、複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂと同様にパルス信号ＶＣＬＫの入力に従ってシールド電極パターン５Ｓを駆動する駆動器１５をさらに含めて駆動部１０が構成されている。駆動器１５は、複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂと同様に構成される。
【０１０９】
図６に、操作体９の近接がある場合における、静電容量式タッチパネル１’におけるＹ電極パターン３Ｙと駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ，１５）と検出部２０（マルチプレクサ２１及びサンプルアンドホールド回路２２）との等価回路を示す。ただし、マルチプレクサ２１によりサンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続するＹ電極パターン３Ｙのみを図示している。
【０１１０】
Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓには、グランドレベルとの間でそれぞれ浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ０が形成される。これに加えて、上述の通り、Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓとの間で浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮが形成される。また、Ｙ電極パターン３Ｙを抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２を用いて、シールド電極パターン５Ｓを抵抗Ｒｐ３を用いて、表すこととする。
【０１１１】
駆動器１３Ａ，１３Ｂ，１５にパルス信号ＶＣＬＫが入力されると（ＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り換わると）、Ｙ電極パターン３Ｙ及びシールド電極パターン５Ｓが駆動される。すなわち、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２から電流がそれぞれ抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙに向けて供給され、それにより浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２に電流が流れて充電され、且つ定電圧源Ｖｄｄ０から電流が抵抗Ｒｄ０を介してシールド電極パターン５Ｓに向けて供給され、浮遊容量Ｃｐ０に電流が流れて充電される。
【０１１２】
これと同時に、Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓとの間で形成される浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮのＹ電極パターン３Ｙ側の一端に定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２から抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２等を介して電位が加わり、シールド電極パターン５Ｓ側の他端に定電圧源Ｖｄｄ０から抵抗Ｒｄ０等を介して電位が加わる。ここで、Ｙ電極パターン３Ｙとシールド電極パターン５Ｓとの抵抗が同様に分布して構成されているものとすると、浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮの両端には同電位が印加されることとなる。係る場合、浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮは充放電されないため、Ｙ電極パターン３Ｙの両端からは、先述の第１の実施形態におけるシールド電極パターン５Ｓがない場合の出力信号ＶＳ１，ＶＳ２と同様の出力信号が出力されることとなる。
【０１１３】
従って、第１の実施形態における検出原理と同じ原理で、浮遊容量の変化ΔＣを検出することができる。
【０１１４】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１’によると、先述の第１の実施形態における静電容量式タッチパネル１と同様の効果が得られることに加え、シールド電極パターン５Ｓの浮遊容量Ｃｐ０が形成されることでＹ電極パターン３Ｙの浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２の容量が小さくなり、相対的に、指などの操作体９が近接することにより生じる浮遊容量の変化ΔＣが大きくなるため、変化ΔＣの検出効率（検出感度）が向上する。
【０１１５】
また、シールド電極パターン５Ｓにより、パネル本体部１ａ（操作面４ａ）の裏面側から、特に表示装置の画面からの電磁ノイズが遮断される。特に、Ｙ電極パターン３Ｙ及びシールド電極パターン５Ｓを同様に駆動することでこれらの間で形成される浮遊容量Ｃｑ１，…，ＣｑＮ等が充放電されることがなく、Ｙ電極パターン３Ｙからの出力信号にその効果は現れない。従って、シールド電極パターン５ＳをＹ電極パターン３Ｙにより近接して配置することができ、裏面側からの電磁ノイズをより遮断することが可能となる。また、パネル本体部１ａ（シールドパネル５）の裏面側で形成される浮遊容量の寄与も遮蔽されるため、静電容量式タッチパネル１’を表示装置等のセット内部に組み込んだ場合の調整が簡便化される。
【０１１６】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を、図７及び図８を用いて説明する。
【０１１７】
第３の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”の主要構成は先述の第１の実施形態におけるそれとほぼ同様のため、以下では、相違点を中心に説明する。また、第１の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。
【０１１８】
先述の第１及び第２の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１，１’では、駆動されたＹ電極パターン３Ｙの一端（＋Ｘ端３Ｙ１）及び他端（−Ｘ端３Ｙ２）からそれぞれ検出される出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の差（電位差）を用いることで、そのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の近接位置が検出される。この検出原理において、１つのＹ電極パターン３Ｙ上の２点に操作体９が近接した場合、その２点の近接位置を誤検出するおそれがある。係る場合において、その２点の近接位置を検出可能な構成を考える。
【０１１９】
図７に、第３の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”の概略構成を示す。静電容量式タッチパネル１”は、パネル本体部１ａ、駆動部１０、及び検出部２０から構成される。
【０１２０】
パネル本体部１ａは、積層された絶縁パネル２，３とカバー４とを有する。ただし、図７では、説明の都合上、これらを積層せず、分解して斜視図により示している。絶縁パネル２も、ＰＥＴフィルム等の絶縁フィルムを用いて形成されている。
【０１２１】
絶縁パネル２の表面には、Ｙ軸方向を長手とする複数（例えば５０）のＸ電極パターン２Ｘが、互いに平行に、Ｘ軸方向に等間隔で配列されている。Ｘ電極パターン２Ｘは、ＩＴＯ等の導電材を用いて形成されている。Ｘ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）は駆動部１０及び検出部２０に接続されている。なお、Ｘ電極パターン２Ｘの他端（−Ｙ端）は開放されている。
【０１２２】
絶縁パネル２の表面に絶縁パネル３の裏面が、絶縁パネル３の表面にカバー４の裏面が、それぞれ粘着剤等を用いて接着される。これにより、複数のＸ電極パターン２Ｘと複数のＹ電極パターン３Ｙとが、絶縁パネル３を介して、互いに交差して格子状に積層される。カバー４の表面が、指などの操作体９により操作される操作面４ａを形成する。
【０１２３】
駆動部１０は、さらに、複数の駆動器（ｄｒｉｖｅ）１２を有する。複数の駆動器（ｄｒｉｖｅ）１２は、複数のＸ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）に接続されている。その構成は、複数の駆動器１３Ａ，１３Ｂと同様である。
【０１２４】
検出部２０を構成するマルチプレクサ２１には、さらに、複数のＸ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）が接続されている。マルチプレクサ２１は、複数のＸ及びＹ電極パターン２Ｘ，３Ｙのうちホストコンピュータ２５により選択されたいずれかの一端を出力端に接続する。これにより、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの一端の電位（＋Ｘ端３Ｙ１の電位ＶＳ１及び−Ｘ端３Ｙ２の電位ＶＳ２（図２（Ａ）参照））に加えて、複数のＸ電極パターン２Ｘのそれぞれの一端の電位（＋Ｙ端の電位）が、順次、切り換えて出力される。
【０１２５】
その他のパネル本体部１ａ、駆動部１０、及び検出部２０の構成は先と同様である。また、複数のＹ電極パターン３Ｙを用いた操作体９の近接（接触を含む）及びその位置の検出原理も先と同様である。
【０１２６】
信号処理器２４又はホストコンピュータ２５は、１つのＹ電極パターン３Ｙ上の２点（或いはそれ以上の点）に操作体９が近接したことを検出すると、複数のＸ電極パターン２Ｘを用いて、その２点の近接位置を検出する。
【０１２７】
ここで、１つのＹ電極パターン３Ｙ上の複数点に操作体９が近接した場合、それによりＹ電極パターン３Ｙ上の複数の近接点のそれぞれとグランドレベルとの間に浮遊容量ΔＣが形成されるため、言い換えると、複数点に操作体９が近接することでＹ電極パターン３Ｙとグランドレベルとの間に形成される浮遊容量ΔＣの容量が大きくなるため、Ｙ電極パターン３Ｙから検出される出力信号ＶＯのレベルが小さくなる。そこで、閾レベルを定め、出力信号ＶＯのレベルがこれを超えない場合、そのＹ電極パターン３Ｙ上の１点のみに操作体９が近接し、超えた場合、複数点に近接したものと判別することができる。
【０１２８】
まず、操作体９の近接がない場合において、駆動部１０によるＸ電極パターン２Ｘの駆動と検出部２０の応答について説明する。
【０１２９】
図８（Ａ）に、操作体９の近接がない場合におけるＸ電極パターン２Ｘと駆動部１０（駆動器１２）と検出部２０（マルチプレクサ２１及びサンプルアンドホールド回路２２）との等価回路を示す。ただし、マルチプレクサ２１によりサンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続するＸ電極パターン２Ｘのみを図示している。
【０１３０】
Ｘ電極パターン２Ｘ（及びその他の素子）とグランドレベルとの間で浮遊容量Ｃｐ（例えば〜１０ｐＦ）が形成される。また、Ｘ電極パターン２Ｘの抵抗が、抵抗Ｒｐを用いて表されている。
【０１３１】
駆動器１２において、図３（Ａ）に示すパルス信号ＶＣＬＫがＦＥＴＦに入力される。パルス信号ＶＣＬＫは、時刻Ｔ０（＝０）にてＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り換わる。ＦＥＴＦにＯＮ信号が入力されている間、そのドレインとソース間に電流（ドレイン電流）が流れる。この時、Ｘ電極パターン２Ｘの一端の電位ＶＳはグランドレベルにある（すなわちＶＳ＝０）。ＦＥＴＦにＯＦＦ信号が入力されると、そのドレイン電流はゼロになる。これにより、振幅Ｖｄｄのステップ状の駆動信号が抵抗Ｒｄを介してＸ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）に入力され、Ｘ電極パターン２Ｘが駆動される。それにより、定電圧源Ｖｄｄから抵抗Ｒｄを介してＸ電極パターン２Ｘの浮遊容量Ｃｐに電流が流れ、浮遊容量Ｃｐが充電される。
【０１３２】
Ｘ電極パターン２Ｘの駆動（浮遊容量Ｃｐの充電）に伴い、Ｘ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）の電位ＶＳは、例えば図３（Ｃ）に示す振舞いと同様に、時間ｔに対して、
【数９】
2015158781.tif 000011
のように指数関数的に立ち上がる。ここで、時定数τ（＝τ０（＝ＣｐＲｄ））である。
【０１３３】
一方、遅延器１７は、図３（Ｂ）に示すように、パルス信号ＶＣＬＫに対して一定の遅延時間（Ｔｄｅｌａｙ）遅延するホールド信号Ｖｈｏｌｄをサンプルアンドホールド回路２２に出力する。
【０１３４】
サンプルアンドホールド回路２２は、図３（Ｄ）に示すように、ホールド信号Ｖｈｏｌｄ（ＯＦＦ信号）が入力されている間、Ｘ電極パターン２Ｘの一端からの出力信号ＶＳ（ｔ）を出力し、時刻ＴｄｅｌａｙにおけるＯＮ信号の入力（ＯＦＦ信号からＯＮ信号への切り換わり）に併せて出力信号ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）を保持し、ＯＮ信号が入力されている間、その保持した出力信号ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）を出力する。これにより、サンプルアンドホールド回路２２の出力ＶＯ（ｔ）は、
【数１０】
2015158781.tif 000012
と振舞う。
【０１３５】
次に、操作体９の近接がある場合における検出部２０の応答について説明する。
【０１３６】
図８（Ｂ）に、操作体９の近接がある場合におけるＸ電極パターン２Ｘと駆動部１０（駆動器１２）と検出部２０（マルチプレクサ２１及びサンプルアンドホールド回路２２）との等価回路を示す。図８（Ａ）と同様に、マルチプレクサ２１によりサンプルアンドホールド回路２２の入力端に接続するＸ電極パターン２Ｘのみを図示している。
【０１３７】
Ｘ電極パターン２Ｘには、グランドレベルとの間に形成される浮遊容量Ｃｐの他に、操作体９の近接によりＸ電極パターン２Ｘ上の近接点とグランドレベルとの間に浮遊容量ΔＣ（例えば〜１ｐＦ）が形成される。なお、抵抗Ｒｐ１は浮遊容量Ｃｐと近接点までのＸ電極パターン２Ｘの抵抗であり、抵抗Ｒｐ２は近接点から開放端までのＸ電極パターン２Ｘの抵抗であり、Ｒｐ１＋Ｒｐ２＝Ｒｐである。
【０１３８】
駆動器１２において、図３（Ａ）に示すパルス信号ＶＣＬＫがＦＥＴＦに入力される。パルス信号ＶＣＬＫが時刻Ｔ０（＝０）にてＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り換わると、ＦＥＴＦのドレイン電流がゼロになる。これにより、振幅Ｖｄｄのステップ状の駆動信号が抵抗Ｒｄを介してＸ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）に入力され、Ｘ電極パターン２Ｘが駆動される。それにより、定電圧源Ｖｄｄから抵抗Ｒｄを介してＸ電極パターン２Ｘの浮遊容量Ｃｐ及び操作体９の近接により形成された浮遊容量ΔＣに電流が流れ、浮遊容量Ｃｐ，ΔＣが充電される。
【０１３９】
Ｘ電極パターン２Ｘの駆動（浮遊容量Ｃｐ，ΔＣの充電）に伴い、Ｘ電極パターン２Ｘの一端（＋Ｙ端）の電位ＶＳは、例えば図３（Ｃ）に示す振舞いと同様に、時間ｔに対して指数関数的に立ち上がる。先述の操作体９の近接がない場合と比較して、浮遊容量Ｃｐの変化ΔＣにより時定数τが大きくなるため（τ＞τ０）、電位ＶＳはゆっくり立ち上がることとなる。また、操作体９が操作面４ａに近づくにつれて（操作体９とＸ電極パターン２Ｘとの離間距離が小さくなるにつれて）、浮遊容量ΔＣが大きくなるため、すなわち時定数τがより大きくなるため、電位ＶＳはよりゆっくり立ち上がることとなる。
【０１４０】
サンプルアンドホールド回路２２は、遅延時間Ｔｄｅｌａｙ後の出力信号ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）を保持して出力するため、その出力ＶＯ＝ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）は、操作体９の操作面４ａ（Ｘ電極パターン２Ｘ）への近接により、先述の近接がない場合と比較して、小さくなる。また、出力ＶＯは、近接距離が近くなる（浮遊容量ΔＣが大きくなる）につれてより小さくなる。
【０１４１】
信号処理器２４又はホストコンピュータ２５は、遅延時間Ｔｄｅｌａｙの経過後の入力信号、すなわち出力ＶＯ＝ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）に由来するデジタル信号を解析処理する。信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、そのデジタル信号が、操作体９の操作面４ａ（Ｘ電極パターン２Ｘ）への近接により、リファレンスと比較して有意に小さくなっている場合に、操作体９の近接を検出する。ここで、リファレンスとして、操作体９の近接が無い場合の出力ＶＯ＝ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）のレベル、操作体９が近接し得ない又はほとんど近接しない位置に配置されたＸ電極パターン２Ｘからの出力信号のレベル、後述するシールドパネル５に設けられるシールド電極パターン５Ｓからの出力信号のレベル等が採用される。
【０１４２】
１つのＹ電極パターン３Ｙ上の複数点に操作体９が近接した場合、その複数点のそれぞれに近接する各１つ（又は各１以上）のＸ電極パターン２Ｘから操作体９の近接が検出される。そこで、信号処理器２４（又はホストコンピュータ２５）は、上述の検出結果から、すなわち操作体９の近接が検出されたＸ電極パターン２Ｘの配設位置（Ｘ位置）から、１つのＹ電極パターン３Ｙ上での操作体９の複数の近接位置（Ｘ位置）を特定する。この結果と、操作体９の近接が検出されたＹ電極パターン３Ｙの配設位置（Ｙ位置）とから、操作面４ａ上での操作体９の複数の近接位置（ＸＹ位置）が特定される。
【０１４３】
なお、複数のＸ電極パターン２Ｘを用いた操作体９の近接位置の検出においても、先述のＹ電極パターン３Ｙを用いた近接位置の検出と同様、出力信号ＶＯの分布より、その振幅の最も小さい操作面４ａ上の位置から操作体９の近接点の位置を特定することとしてもよい。これにより、Ｘ電極パターン２Ｘの配設間隔より良い（細かい）の分解能で入力操作点の位置を特定することができる。
【０１４４】
また、先と同様に、電位ＶＳ（ｔ）の飽和時間を基準に遅延時間Ｔｄｅｌａｙを定めることで、最適な遅延時間Ｔｄｅｌａｙを決定することとする。ただし、検出部２０の機能を確保するためにパルス信号ＶＣＬＫの生成周期よりも十分短く、分解能の向上のためにノイズレベル（σと表記する）の信号変化を与える時間（σ／（ｄＶＳ／ｄｔ））よりも十分長く、定めることとする。これにより、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）が最適化される。
【０１４５】
また、遅延時間Ｔｄｅｌａｙの最適化に代えて或いはこれと併せて、駆動器１２内のプルアップ抵抗を調整して、時定数τ、すなわちＸ電極パターン２Ｘの一端からの出力信号ＶＳの時間応答特性を調整することで、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）を最適化することもできる。駆動器１２内のプルアップ抵抗の値を大きくすると遅延時間Ｔｄｅｌａｙは長くなるため、例えば遅延時間の調整幅Ｔｄｉｖが遅延時間Ｔｄｅｌａｙの１０分の１程度になるように決めると、浮遊容量の変化ΔＣの検出効率（検出感度）の高い遅延時間の選択が容易になる。
【０１４６】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”によると、先述の第１の実施形態における静電容量式タッチパネル１と同様の効果が得られることに加え、１つのＹ電極パターン３Ｙ上の２点（或いはそれ以上の点）に操作体９が近接した場合においても、複数のＸ電極パターン２Ｘを用いて、その２点の近接位置を検出することができる。それにより、誤検出することなく、マルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能となる。
【０１４７】
なお、先述の第２の実施形態に係る静電容量式タッチパネル１’と同様に、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”（及び後述するその変形構成）においてもシールドパネル５を設けてもよい。これにより、さらに、第２の実施形態における静電容量式タッチパネル１’と同様の効果が得られる。
【０１４８】
また、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”において、Ｘ電極パターン２Ｘに形成される浮遊容量を検出する方法として、浮遊容量Ｃｐの充電によるＸ電極パターン２Ｘの検出端の電位を検出するに限らず、様々な検出方法を採用することができる。例えば、基準容量を用意し、Ｘ電極パターン２Ｘの浮遊容量と基準容量との一方を定電位（Ｖｄｄ）に充電し、他方をグランド電位（ゼロ電位）に充電し、これら２つの容量を接続して電荷をシェアすることで決まる電位を検出することとしてもよい。
【０１４９】
また、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”において、複数のＸ電極パターン２Ｘ並びにこれに接続する駆動部１０及び検出部２０を、先述の複数のＹ電極パターン３Ｙ並びにこれに接続する駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ）及び検出部２０と同様に構成してもよい。すなわち、複数のＸ電極パターン２Ｘのそれぞれの両端に駆動信号を入力し、その駆動されたＸ電極パターン２Ｘの両端からそれぞれ出力信号を検出し、それらの少なくとも一方を用いて複数のＸ電極パターン２Ｘの中から操作体９が近接した電極パターンを特定するとともに、その特定されたＸ電極パターン２Ｘから検出された２つの出力信号の差（すなわち電位差）を用いてそのＸ電極パターン２Ｘ上での操作体９の近接位置を検出する。これらの結果から、すなわち特定されたＸ電極パターン２Ｘの配設位置（Ｘ位置）とそれぞれの電極パターン上での操作体の近接位置の検出結果（Ｙ位置）とから、さらに、操作面４ａ上での操作体９の近接位置（ＸＹ位置）を特定することとしてもよい。複数のＸ電極パターン２Ｘと複数のＹ電極パターン３Ｙとを用いることで、より正確なマルチタッチ及びそのタッチ位置の検出が可能となる。また、Ｘ電極パターン２Ｘのそれぞれの両端に同電位の駆動信号を入力することで、操作体の非近接時にＸ電極パターン２Ｘに電流が流れず消費電力の低減が可能となる。
【０１５０】
また、消費電力の低減を主な目的とする場合、図９に示す静電容量式タッチパネル１”の変形構成を採用することもできる。すなわち、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれの両端を駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ）に接続し、それぞれの一端のみを検出部２０に接続し、同様に複数のＸ電極パターン２Ｘのそれぞれの両端を駆動部１０（駆動器１２Ａ，１２Ｂ）に接続し、それぞれの一端のみを検出部２０に接続する。先述の通り、複数のＹ及びＸ電極パターン３Ｙ，２Ｘのそれぞれの両端に駆動信号を入力し、その駆動されたＹ及びＸ電極パターン３Ｙ，２Ｘのそれぞれの一端のみから出力信号を検出し、本実施形態に係る静電容量式タッチパネル１”におけるＸ電極パターン２Ｘを用いた検出原理と同様に、その検出結果（出力信号）のレベルをリファレンスと比較することで操作体９の近接を検出する。操作体９の近接を検出したＹ及びＸ電極パターン３Ｙ，２Ｘの配設位置からそれぞれ操作体９の近接点のＹ位置及びＸ位置が特定される。
【０１５１】
なお、上述の第１〜第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１，１’，１”では、複数のＹ電極パターン３Ｙのそれぞれにステップ状の入力信号を入れて駆動することとしたが、出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の時間応答特性を十分検出できる限りにおいて、例えば、一定の傾きを有するステップパルス、指数関数的に立ち上がるステップパルス、正弦波状パルス等、様々なステップ状の入力信号を用いてＹ電極パターン３Ｙを駆動することとしてもよい。静電容量式タッチパネル１，１’，１”において、パネル本体部１ａ（Ｙ電極パターン３Ｙ）及び駆動部１０（駆動器１３Ａ，１３Ｂ又は等価回路１２Ａ，１２Ｂ）は、検出部２０に対してカットオフ周波数ｆＣ＝１／２πＲｐＣｐを有するハイパスフィルタを構成する。従って、原理上、カットオフ周波数ｆＣより高い周波数成分を有するあらゆるステップ状の入力信号を用いることができる。それにより、複数の電極パターンを高速で走査することで高い応答特性が得られるとともに、高精度で操作体９の近接位置を検出することが可能となる。
【０１５２】
また、第１〜第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１，１’，１”では、ステップ状に立ち上がる入力信号を入れることでＹ電極パターン３Ｙを駆動することとしたが、ステップ状に立ち下がる入力信号を入れることでＹ電極パターン３Ｙを駆動することとしてもよい。また、第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１”において、Ｘ電極パターン２Ｘにはステップ状に立ち上がる（立ち下がる）入力信号を、Ｙ電極パターン３Ｙにはステップ状に立ち下がる（立ち上がる）入力信号を入れることで、それぞれ駆動することとしてもよい。
【０１５３】
また、ステップ状の入力信号に代えて正弦波等の周期振動する入力信号を入れてＹ電極パターン３Ｙを駆動することとしてもよい。係る場合、Ｙ電極パターン３Ｙの一端（及び他端）から、入力信号に対する出力信号の振幅の変化、位相のずれ等を検出することができる。
【０１５４】
また、第１〜第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１，１’，１”では、Ｙ電極パターン３Ｙを駆動して、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣを充電することにともなう出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の時間応答特性を検出する構成を採用したが、逆に、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣを放電することにともなう出力信号ＶＳ１，ＶＳ２の時間応答特性を検出する構成を採用することもできる。係る場合、遅延器１７は、パルス信号ＶＣＬＫ（ＯＦＦ信号からオン信号の切り換わり）に対して一定の遅延時間（Ｔｄｅｌａｙ）遅延するホールド信号Ｖｈｏｌｄを出力するよう構成する。パルス信号ＶＣＬＫがＯＦＦ信号の間、定電圧源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２から抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を介してＹ電極パターン３Ｙの浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２に電流が流れ、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣが充電され、パルス信号ＶＣＬＫがＯＮ信号に切り換わると、浮遊容量Ｃｐ１，Ｃｐ２，ΔＣが放電され、その切り換わりから遅延時間Ｔｄｅｌａｙ後の出力信号ＶＳ（Ｔｄｅｌａｙ）が検出される。
【０１５５】
また、第１〜第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１，１’，１”では、操作体９として指を想定して説明したが、Ｙ電極パターン３Ｙとの間に浮遊容量ΔＣが形成されるものであれば、指に限らず、専用入力ペンなどの専用デバイスを用いて入力操作するものとしてもよい。
【０１５６】
また、第１〜第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１，１’，１”では、Ｙ電極パターン３Ｙを絶縁パネル３上に線状に形成したが、電極パターンの形状は線状に限らず、操作体９の近接により浮遊容量が形成される限りにおいて、任意の形状を採用することができる。例えば、一連のダイヤモンド形状、四角形状、三角形状等でもよい。また、第３の実施形態の静電容量式タッチパネル１”において、操作体９の近接により大きな容量の浮遊容量が形成されるよう、Ｘ及びＹ電極パターン２Ｘ，３Ｙを積層することで操作面４ａの全面を覆う形状を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１…静電容量式タッチパネル、１ａ…パネル本体部、２，３…絶縁パネル、２Ｘ…Ｘ電極パターン、３Ｙ…Ｙ電極パターン、４…カバー、４ａ…操作面、５…シールドパネル、５Ｓ…シールド電極パターン、１０…駆動部、１１…パルス生成器、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１５…駆動器、１７…遅延器、２０…検出部、２１…マルチプレクサ、２２…サンプルアンドホールド回路、２３…ＡＤ変換器、２４…信号処理器、２５…ホストコンピュータ、Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ０，Ｃｑ１，ＣｑＮ，ΔＣ…浮遊容量、Ｒｄ０，Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｐ，Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３…抵抗、Ｔｄｅｌａｙ…遅延時間、ＶＩ…入力信号、ＶＯ，ＶＳ…出力信号、Ｖｄｄ０，Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２…定電圧源。
【図１】
2015158781.tif 000013
【図２】
2015158781.tif 000014
【図３】
2015158781.tif 000015
【図４】
2015158781.tif 000016
【図５】
2015158781.tif 000017
【図６】
2015158781.tif 000018
【図７】
2015158781.tif 000019
【図８】
2015158781.tif 000020
【図９】
2015158781.tif 000021