(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する複数の検出用配線を有するタッチスクリーンと、
検出ノードと接続された検出対象の前記検出用配線の静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記静電容量検出回路で検出された前記静電容量に基づいて、前記タッチスクリーン上での指示体によるタッチ入力を検出し、その位置座標を算出する位置座標算出回路と
を備え、
（ａ）前記検出ノードの電圧との電位差が小さい第１電圧を前記検出対象の検出用配線以外の検出用配線である非検出対象の前記検出用配線に付与している際に前記位置座標算出回路により複数点の前記タッチ入力が検出された場合には、前記検出対象の前記検出用配線と前記非検出対象の前記検出用配線とを変更しつつ、前記検出ノードの電圧との電位差が大きい第２電圧を前記非検出対象の前記検出用配線に付与して、前記静電容量検出回路により前記静電容量を検出し、
（ｂ）各前記検出用配線における、前記（ａ）で検出された前記静電容量の変化に基づいて、前記複数点のそれぞれにおける前記タッチ入力の有無を判別する、タッチパネル。
【請求項２】
請求項１に記載のタッチパネルであって、
前記第１電圧を、前記非検出対象の前記検出用配線に付与可能な第１電圧付与部と、
前記第２電圧を、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な第２電圧付与部と、
前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとを接続することが可能であり、かつ、前記非検出対象の検出用配線と、前記第１電圧を有する第１ノードまたは前記第２電圧を有する第２ノードとを接続することが可能なスイッチ回路と
をさらに備え、
（ａ−１）前記スイッチ回路により前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとが接続され、かつ、前記非検出対象の検出用配線と前記第１ノードとが接続された状態で、前記（ａ）における前記位置座標算出回路による前記複数点の前記タッチ入力の有無を検出するための前記静電容量を検出し、
（ａ−２）前記スイッチ回路により前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとが接続され、かつ、前記複数点に係る前記非検出対象の検出用配線と前記第２ノードとが接続された状態で、前記（ｂ）の判別を行うための前記（ａ）における前記静電容量の検出を行う、タッチパネル。
【請求項３】
請求項２に記載のタッチパネルであって、
前記第１電圧付与部は、前記検出ノードの電圧をバッファリングして得られた電圧を前記第１電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な回路であり、
前記第２電圧付与部は、グランド電圧を前記第２電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な、タッチパネル。
【請求項４】
請求項２に記載のタッチパネルであって、
前記第１電圧付与部は、前記検出ノードの電圧をバッファリングして得られた電圧を前記第１電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な回路であり、
前記第２電圧付与部は、低インピーダンスの電圧を前記第２電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な直流電圧駆動回路である、タッチパネル。
【請求項５】
請求項２に記載のタッチパネルであって、
前記第１電圧付与部は、前記検出ノードの電圧をバッファリングして得られた電圧を、前記第１電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な回路であり、
前記第２電圧付与部は、前記検出ノードの電圧をバッファリングし、かつ反転させて得られた電圧を前記第２電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な回路である、タッチパネル。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタッチパネルであって、
前記（ａ）及び前記（ｂ）は複数時点において行われ、
前記（ｂ）にて有ると判別された前記タッチ入力の数と、当該タッチ入力の前記位置座標とを前記複数時点について記憶する記憶手段を備え、
（ｃ）前後する前記時点の前記タッチ入力の位置座標の変化と、前記タッチ入力の数とに基づいて、前記タッチ入力の位置座標の確度を示す信頼度を算出し、当該信頼度に基づいて、前記（ｂ）の判別を行うための前記（ａ）における前記静電容量の前記検出に係る条件を変更する、タッチパネル。
【請求項７】
互いに交差する複数の検出用配線を有するタッチスクリーンと、
検出ノードと接続された検出対象の前記検出用配線の静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記静電容量検出回路で検出された前記静電容量に基づいて、前記タッチスクリーン上での指示体によるタッチ入力を検出し、その位置座標を算出する位置座標算出回路と
を備え、
（ａ）前記位置座標算出回路により複数点の前記タッチ入力が検出された場合には、当該検出時に前記検出用配線に付与した第１電圧と異なる第２電圧を前記検出用配線に付与して、前記静電容量検出回路により前記静電容量を再検出し、
（ｂ）前記（ａ）で検出された前記静電容量に基づいて、前記複数点のそれぞれにおける前記タッチ入力の有無を判別し、
前記検出ノードの電圧との電位差が小さい電圧を前記第１電圧として、前記検出対象の検出用配線以外の検出用配線である非検出対象の前記検出用配線に付与可能な第１電圧付与部と、
前記検出ノードの電圧との電位差が大きい電圧を前記第２電圧として、前記非検出対象の検出用配線に付与可能な第２電圧付与部と、
前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとを接続することが可能であり、かつ、前記非検出対象の検出用配線と、前記第１電圧を有する第１ノードまたは前記第２電圧を有する第２ノードとを接続することが可能なスイッチ回路と
をさらに備え、
（ａ−１）前記スイッチ回路により前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとが接続され、かつ、前記非検出対象の検出用配線と前記第１ノードとが接続された状態で、前記（ａ）における前記タッチ入力を検出するための前記静電容量を検出し、
（ａ−２）前記スイッチ回路により前記検出対象の検出用配線と前記検出ノードとが接続され、かつ、前記複数点に係る前記非検出対象の検出用配線と前記第２ノードとが接続された状態で、前記（ａ）における前記再検出を行う、タッチパネル。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のタッチパネルと、
当該タッチパネルとＧＵＩ機器を構成する表示パネルと
を備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影型静電容量方式のタッチパネル及びそれを備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの指などによるタッチをタッチスクリーンで検出して、そのタッチ位置を示す位置座標を特定するタッチパネルが、優れたユーザインターフェース手段として知られている。
【０００３】
従来、タッチパネルでのユーザによる意思表現は、１点のタッチ入力によって行われることが主流であったが、近年、同時の複数点のタッチ入力によって行われるようになってきている。そのため、より複雑なマンマシンインターフェースシステムが要求されており、複数点のタッチ入力を同時に検出可能なタッチパネルの技術開発が活発に行われている。
【０００４】
さて、タッチ位置の検出方式としては、静電容量方式などが知られている。この静電容量方式の一つである投影型静電容量方式においては、タッチスクリーン内に設けられたタッチセンサに対し人の指が持つ静電容量が与える僅かな変化を検出回路で検出し、その検出結果に基づいてタッチスクリーン上のタッチ位置（位置座標）を算出する。この静電容量方式では、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンが、その前面側を数ｍｍ厚程度のガラス板等の保護板で覆われた場合であってもタッチ位置が検出可能であり、堅牢性に優れている。また、この方式では手袋装着時でもタッチ位置の検出が可能である点や、可動部がないため長寿命である点なども利点として有している。
【０００５】
このような投影型静電容量方式には、タッチセンサの静電容量を直接測定する自己容量方式と呼ばれる測定（検出）方法と、タッチセンサ内の一方の電極から信号を印加し他方の電極に伝達された電荷量を測定し、当該電荷量に基づいて静電容量を測定する相互容量方式と呼ばれる測定（検出）方法がある。
【０００６】
自己容量方式は、相互容量方式よりも、１つのタッチ位置を計算するための検出動作回数が少なく、また一般的に消費電力が少ないなどのメリットがあることから、多くの装置に採用されている。しかし、下記非特許文献に記載されているように、自己容量方式には、ユーザにより同時に複数点のタッチ入力された場合に、実際にタッチされた位置だけでなく、タッチされていない位置もタッチ位置として誤認識してしまう現象、いわゆるゴースト現象が生じるという課題がある。そこで、自己容量方式では、２点のタッチ入力時の相対距離の変化を利用してゴースト現象の影響を抑制可能なジェスチャー認識が、一般的に使用されている。
【０００７】
一方、クロスポイント走査型の相互容量方式では、自己容量方式で生じるゴースト現象の対策が可能である。しかしながら、この方式は、自己容量方式と比較して、一般的に１点の位置座標を計算するための検出動作回数が多く、また多くのメモリを必要するなど大規模なハードウェア装置を必要とするデメリットがある。
【０００８】
そこで、双方の欠点を抑制するとともに費用対効果を高める手段として、自己容量方式とクロスポイント走査型の相互容量方式とを組合せる方法が、下記特許文献に開示されている。この方式では、必要な箇所においてのみクロスポイント走査を行うため、クロスポイント走査点数が大幅に削減でき、メモリを削減できるという効果を有している。しかし、自己容量方式とクロスポイント走査型の相互容量方式の両方が可能な検出回路が複数必要であり、複雑なハードウェアが必要である。また、人の指などの指示体と検出配線との間で結合されて生じる静電容量（以下「結合容量」と記すこともある）を検出する際に、隣接する検出配線がＧＮＤ（グランド）に固定されており、検出配線と隣接検出配線との間の結合容量が大きくなる。その結果、指示体と検出配線との間の結合容量が少なくなり、タッチパネルの感度が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１４０４６５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「モバイルＬＣＤ搭載タッチパネル技術」、月刊ディスプレイ１０年４月号、ｐ．３５−４１。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
さて、上述したように、投影型静電容量方式タッチパネルでは、上述のタッチセンサに対し人の指が持つ静電容量が与える僅かな変化を検出回路で検出し、その検出結果に基づいてタッチスクリーン上のタッチ位置（位置座標）を算出する。
【００１２】
この際に、人の指とタッチセンサとの間に形成される静電容量は、０．５〜２ｐＦ程度と非常に僅かであり、その大きさは、タッチスクリーン内に設けられたタッチセンサの形状や、タッチ面となる保護板及び保護板とタッチセンサ基板との間の部材の材質（誘電率）や厚さ、人の指とタッチセンサとの間及びその周辺の電界状態によって決まる。
【００１３】
その一方で、タッチパネルにおいては、機器の堅牢性を上げるために保護板の厚さを厚くすることが求められている。しかしながら、このように厚くした場合には、保護板とタッチセンサ基板との間の結合容量が小さくなり、その結果、タッチ入力に伴う静電容量の変化は小さくなるという問題がある。
【００１４】
また、投影型静電容量方式タッチパネルでは僅かな静電容量の変化が検出されるが、この静電容量はタッチセンサ周辺からの様々なノイズ（例えば、表示デバイスから受けるノイズや周辺機器、電源回路のスイッチングノイズ、インターフェース信号からのノイズ）に敏感である。一般的に、投影型静電容量方式タッチパネルのタッチセンサにおける静電容量の変化をシグナル（Ｓ）、タッチセンサのノイズをノイズ（Ｎ）とした場合、Ｓ／Ｎ比が高い程、タッチパネルの性能は良くなる。例えば、タッチを認識する感度、位置座標の直線性やタッチ認識の安定性（サンプリングごとのタッチ位置座標のバラツキ量やドラッグ操作時の検出安定性など）、タッチ入力の反応速度や検出速度といった、投影型静電容量方式における基本性能に、Ｓ／Ｎ比は大きな影響を与える。投影型静電容量方式タッチパネルにおいても、Ｓ／Ｎ比を上げることはタッチパネルの基本性能、マンマシンインターフェース機器の安定性や堅牢性、ユーザの操作感などを向上させることにつながる。
【００１５】
また、子供の指や女性の小指などは小さいため、それらの指によりタッチされるタッチ面積は小さく、その際のシグナル値も小さくなることから、相対的にＳ／Ｎ比が悪化する。また、一般に位置座標は複数のタッチセンサのシグナル値に基づいて算出されるため、Ｓ／Ｎ比が悪化すると、タッチを認識する率が低下するだけでなく、算出に使用されるセンサ値の誤差が大きくなり、位置座標の検出誤差も大きくなる。そして、測定サンプリングごとのＳ／Ｎ比の変化も大きくなり位置座標バラツキの原因にもなる。
【００１６】
以上のことから、投影型静電容量方式タッチパネルにおいては、Ｓ／Ｎ比を高めることが求められている。
【００１７】
そこで、Ｓ／Ｎ比を高めるためのノイズ量抑制手段として、平均化などの各種ノイズフィルタ処理を施す方法が考えられるが、この方法では、タッチ入力が行われてから位置座標を出力するまでの時間が長くなるため、タッチ入力の反応速度や検出速度を低下させてしまうことになる。
【００１８】
つまり、Ｓ／Ｎ比を上げるためにはノイズレベルを低減することだけでなく、よりシグナル値を大きくするように、指とタッチセンサとの間に形成される静電容量の検出感度を高めることが求められている。
【００１９】
また、上述したように、自己容量方式のタッチパネルは、ハードウェアの簡素化の観点からが好ましいが、上述のゴースト現象が問題となっていた。
【００２０】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、複数点のタッチ入力が行われた場合に、実際のタッチ入力を正しく判別することか可能な技術、好ましくは、静電容量の検出感度を高めることも可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係るタッチパネルは、互いに交差する複数の検出用配線を有するタッチスクリーンと、検出ノードと接続された検出対象の前記検出用配線の静電容量を検出する静電容量検出回路と、前記静電容量検出回路で検出された前記静電容量に基づいて、前記タッチスクリーン上での指示体によるタッチ入力を検出し、その位置座標を算出する位置座標算出回路とを備える。前記タッチパネルは、（ａ）前記検出ノードの電圧との電位差が小さい第１電圧を前記検出対象の検出用配線以外の検出用配線である非検出対象の前記検出用配線に付与している際に前記位置座標算出回路により複数点の前記タッチ入力が検出された場合には、前記検出対象の前記検出用配線と前記非検出対象の前記検出用配線とを変更しつつ、前記検出ノードの電圧との電位差が大きい第２電圧を前記非検出対象の前記検出用配線に付与して、前記静電容量検出回路により前記静電容量を検出する。前記タッチパネルは、（ｂ）各前記検出用配線における、前記（ａ）で検出された前記静電容量の変化に基づいて、前記複数点のそれぞれにおける前記タッチ入力の有無を判別する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、互いに異なる第１及び第２電圧を検出用配線に付与し、そのそれぞれについて、検出用配線の静電容量を検出する。指示体のタッチ入力の有無に応じて、当該静電容量に変化が生じることから、複数点のタッチ入力が行われた場合に、当該タッチ入力を正しく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に係る表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】タッチスクリーンの斜視図である。
【図３】タッチスクリーンがタッチされたときの様子を示す図である。
【図４】タッチスクリーンがタッチされたときの様子を示す断面図である。
【図５】タッチ容量値の実測例を示す図である。
【図６】タッチパネルの回路構成を示す図である。
【図７】スイッチ回路及びその周辺の構成を示す図である。
【図８】スイッチ回路及びその周辺の構成を示す図である。
【図９】スイッチ回路及びその周辺の構成を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示す図である。
【図１４】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示す図である。
【図１６】実施の形態１に係るタッチパネルの動作を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係るタッチパネルの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るタッチパネル及びそれを備えた表示装置の全体構成を示す図である。この表示装置は、タッチパネルと、当該タッチパネルとＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）機器を構成する表示デバイス２０（ここでは液晶パネル）とを備えている。
【００２５】
本実施の形態に係るタッチパネルは、タッチスクリーン１と、タッチコントローラ１８と、それらを電気的に接続するＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の接続基板１９とを備えている。このタッチパネルは、自己容量方式のタッチパネルであり、タッチスクリーン１と指（指示体）との間に結合されて生じる静電容量（結合容量）を検出し、当該静電容量（結合容量）に基づいて指（指示体）によりタッチ入力されたタッチスクリーン１上の位置を、位置座標として算出する。
【００２６】
タッチコントローラ１８は、基板と、当該基板に搭載された検出処理回路とを備えている。当該検出処理回路は、タッチスクリーン１と指（指示体）との間の結合容量に基づいて、タッチスクリーン１における指１３のタッチ入力を検出するとともに、その位置座標の算出処理を行う。そして、この検出処理回路は、その算出結果である検出座標データを外部装置（コンピュータなど）に出力する。
【００２７】
なお、他の実施の形態にて説明される図面も含めて、以下の各図面において同一の符号が付された構成要素は、互いに同一または対応しているものとする。
【００２８】
図２は、タッチスクリーン１の斜視図である。以下、この図２を用いてタッチスクリーン１の構成について説明する。
【００２９】
タッチスクリーン１は、互いに異なる二方向（ここでは行列方向）に延設されて互いに交差する複数の検出用配線２，３を有している。具体的には、タッチスクリーン１は、ベース基板１１と、列方向に延在する複数の検出用列配線２と、行方向に延在する複数の検出用行配線３と、絶縁層１２と、保護層１４とを備えている。絶縁層１２は、複数の検出用列配線２及び複数の検出用行配線３を互いに電気的に絶縁し、保護層１４は、複数の検出用行配線３及び絶縁層１２を保護している。
【００３０】
なお、図２には示していないが、タッチスクリーン１には、複数の検出用配線２，３と検出処理回路等とを互いに電気的に接続するための、引き出し配線、端子部、ＦＰＣによる接続を可能にする電気的接続手段を含んでいる。タッチスクリーン１の外形寸法は、検出用列配線２及び検出用行配線３が占める検出配線領域に、引き出し配線及び端子部が占める領域やクリアランスなどを含んだものとなる。
【００３１】
さて、検出用配線２，３上に指１３が存在する場合には、検出用配線２，３と指１３との間に静電容量が生じる。検出用列配線２、検出用行配線３の配線幅は、指の大きさ、容量検出方式などによって決まるが、例えば、５〜１０ｍｍ程度が好ましい。検出用列配線２、検出用行配線３の配線長、配線数は、タッチスクリーン１のサイズによって異なる。なお、本発明における作用、効果は、検出用配線２，３の本数には依存するものではない。
【００３２】
次に、図２を参照して、タッチスクリーン１の層構成について説明する。タッチスクリーン１の上面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂からなるベース基板１１（透明基板）であり、当該ベース基板１１の裏面上には、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）等の透明配線材料からなる複数の検出用列配線２が並べられて形成される。その下には、検出用列配線２を被覆するように、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）などの透明な絶縁層１２が形成され、当該絶縁層１２の裏面上に透明配線材料からなる検出用行配線３が並べられて形成される。さらに、その下には、絶縁層１２及び検出用行配線３を被覆するように保護層１４が積層される。
【００３３】
なお、絶縁層１２、保護層１４の材質は、上述に限ったものではなく、空気層、アクリル等の透明粘着材などから構成されても構わない。また、ここでは、ベース基板１１を指でタッチすることを前提としているが、ベース基板１１の上にまたは保護層１４の下に厚い保護板を配置し、その面をタッチすることを前提としても構わない。
【００３４】
また、タッチスクリーン１の構成はこれに限ったものではなく、検出用列配線２と検出用行配線３との配設位置を上述の構成と逆の構成、つまり、ベース基板１１の裏面上に検出用行配線３を形成し、絶縁層１２の裏面に検出用列配線２を形成する構成であってもよい。また、検出用配線２，３は、ＩＴＯ等の透明配線材料を用いた透明配線ではなく、アルミニウム等の非透明の金属配線材料を用いて構成してもよい。この場合には、各検出用配線２，３の配線幅を狭くし、検出用列配線２同士の間のスリット状開口部、及び、検出用行配線３同士のスリット状開口部のそれぞれの面積を大きく設定すれば、表示デバイス２０の表示光に対する透過率を確保することができる。
【００３５】
図３は、タッチスクリーン１のタッチ面側より見た時の検出用列配線２のパターンと、検出用行配線３のパターンと、タッチスクリーン１のタッチ面をタッチしている指１３とを表した図である。この図３においては、それぞれの間で結合している静電容量が示されており、図４は、その断面図である。
【００３６】
これらの図３，４において示される結合容量１５は、互いに交差する検出用列配線２と検出用行配線３との間で結合して形成される静電容量である。結合容量１６は、同一層において互いに隣接する検出用列配線２同士の間で結合して形成される静電容量、及び、同一層において互いに隣接する検出用行配線３同士の間で結合して形成される静電容量である。結合容量１７は、指１３と検出用列配線２との間で結合して形成される静電容量、及び、指１３と検出用行配線３との間で結合して形成される静電容量であり、タッチパネルで感度よく検出されるべき静電容量である。
【００３７】
なお、指１３、検出用列配線２及び検出用行配線３のそれぞれには、タッチスクリーン１の保護層１４や表示デバイス２０の表示面やその内部の電極（例えば液晶パネルのカラーフィルタに構成される対向電極）などとの間で様々な寄生容量が存在するが、ここでは本発明を説明するために必要な容量のみを記載する。
【００３８】
また、ここでは、図３に示されるように、菱形の検出用配線２，３が行及び列方向に並べられた一般的なレイアウトを有するタッチスクリーン１を前提にしている。しかし、静電容量を検出する対象となっている検出用配線２，３と、それ以外の検出用配線２，３との間の結合容量について、次の図５で説明する作用があれば、検出用配線２，３のパターンは、メッシュ状のパターンやそれ以外の配線形状（電極形状）であってもよい。なお、以下の説明において静電容量を検出する対象となっている検出用配線２，３を「検出対象の検出用配線２，３」と呼び、それ以外の検出用配線２，３を「非検出対象の検出用配線２，３」と呼ぶ。
【００３９】
図５は、タッチ容量値の実測例をグラフ化したものである。ここで、タッチ容量値とは、タッチスクリーン１に指１３によるタッチ（タッチ入力）が無い場合の静電容量値（以下「ベースライン値」と呼ぶ）と、タッチ入力がある場合の静電容量値との差分値に比例する値であり、後述の説明においては検出レベルと記載することもある。
【００４０】
この図５に示される条件１のタッチ容量値は、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との電位差が比較的大きい条件下で実測されたタッチ容量値を示す。なお、この図５においては、１本の検出用列配線２を、検出対象の検出用配線とし、当該検出用列配線２と絶縁層１２を介して交差する全ての検出用行配線３を、非検出対象の検出用配線としている。あるいは、１本の検出用行配線３を、検出対象の検出用配線とし、当該検出用行配線３と絶縁層１２を介して交差する全ての検出用列配線２を、非検出対象の検出用配線としている。一般的には、静電容量検出回路における検出対象の検出用配線２，３の電圧と、ＧＮＤに接続された非検出対象の検出用配線２，３の電圧とは大きく異なることから、この条件１の状態は通常の回路で実現可能である。
【００４１】
一方、条件２のタッチ容量値は、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との電位差が比較的小さい条件下で実測されたタッチ容量値を示す。この条件２を実現するために、ここでは、非検出対象の検出用配線２，３の電圧が、検出対象の検出用配線２，３の電圧とほぼ等しくなるように調整されている。検出対象の検出用配線２，３に付与される容量検出時の電圧波形を、低容量、高インピーダンスで受け、当該電圧との電位差が最小となる電圧を、伝播遅延が少なく、高速かつ低インピーダンスで、非検出対象の検出用配線２，３に出力する回路を設ければ、この条件２の状態は実現される。
【００４２】
条件２においては、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との間に電界が発生しない。したがって、条件２によれば、条件１よりも、指１３と検出対象の検出用配線２，３との間の結合容量１７を大きくすることができ、当該結合容量１７の検出感度を上げることができる。図５に示される実測例においても、条件２は、条件１よりも感度が約２５％改善している。
【００４３】
後述するように、本実施の形態に係るタッチパネルは、検出対象の検出用配線２，３に付与される電圧との電位差が小さい（好ましくは電位差がない）第１電圧を、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な第１電圧付与部を備える。この第１電圧付与部の機能により、条件２の状態を実現でき、高感度なタッチパネルとすることが可能となっている。
【００４４】
なお、検出対象の検出用配線２，３以外の少なくとも１つの検出用配線２，３に、この第１電圧を付与すれば、多少程度には差があるものの、上述と同様に結合容量１７の感度を改善することができる。例えば、１つの検出用列配線２を、検出対象の検出用配線とした場合、それと交差する検出用行配線３ではなく、それ以外の検出用列配線２に第１電圧を付与する場合であっても、上述と同様に感度を改善することができる。
【００４５】
また、後述するように、本実施の形態に係るタッチパネルは、上述の第１電圧付与部とは逆に、検出対象の検出用配線２，３に付与される電圧との電位差が大きい第２電圧を、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な第２電圧付与部を備えている。この第２電圧付与部の機能により、ゴースト現象が生じることなく、実際に指１３によりタッチ入力された各点の位置座標を検出することが可能となっている。このことについては後で詳細に説明する。
【００４６】
図６は、本実施の形態に係るタッチパネルにおけるタッチ動作検出系の回路構成を示したものである。以下、この図６を用いて、当該構成について説明する。なお、上述したように本発明の効果は検出用配線２，３の本数に依存しないので、ここでは説明が簡単となるように比較的本数が少ない場合（ここではそれぞれ５本）を例にして説明する。つまり、５本の検出用列配線２（ＷＸ１〜ＷＸ５）と、５本の検出用行配線３（ＷＹ１〜ＷＹ５）とが設けられたタッチスクリーン１を例にして説明する。
【００４７】
図６に示すように、本実施の形態に係るタッチパネルは、スイッチ回路Ｙ４と、スイッチ回路Ｘ５と、静電容量検出回路（容量検出回路６）と、第１電圧付与部（ここではバッファ７）と、第２電圧付与部（ここではＧＮＤ８）と、検出制御回路９と、演算回路１０とを備えている。
【００４８】
スイッチ回路Ｙ４は、複数の検出用列配線２と接続されている。このスイッチ回路Ｙ４は、検出制御回路９からの指示に基づいて、当該複数の検出用列配線２のなかから任意の検出用列配線２を、検出対象の検出用列配線２として選択し、当該検出対象の検出用列配線２を容量検出ノード（検出ノード）に接続する。容量検出回路６は、容量検出ノードに接続された検出対象の検出用列配線２の静電容量を検出する。なお、１回の容量検出動作を行うために容量検出ノードに接続される検出対象の検出用列配線２は通常１本であるが複数本であってもかまわない。
【００４９】
図７は、スイッチ回路Ｙ４の内部構成を示す図である。スイッチ回路Ｙ４の構成を詳細に説明する前に、この周辺の構成要素について説明する。
【００５０】
本実施の形態において第１電圧付与部であるバッファ７は、容量検出ノードの電圧との電位差が小さい第１電圧を、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な回路であり、容量検出ノードの電圧をバッファリングして得られた電圧を第１電圧として、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能となっている。つまり、バッファ７は、容量検出ノードの電圧波形を低インピーダンスに変換して得られる信号（バッファ信号）を、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能となっている。なお、バッファ７としては、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との電位差が最小となるように作用し、高インピーダンスで低容量な入力回路を持ち、高スルーレートで高速の周波数特性を持ち、伝播遅延が少ないオペアンプ等の回路を使用することが望ましい。
【００５１】
本実施の形態において第２電圧付与部であるＧＮＤ８は、容量検出ノードの電圧との電位差が大きい第２電圧を、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な回路であり、グランド電圧（ＧＮＤ電圧）を第２電圧として、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能となっている。なお、このように第２電圧付与部をＧＮＤ８とする構成は、本発明の最も簡単な構成であるが、これに限ったものではない。例えば、図８に示されるように、第２電圧付与部は、低インピーダンスの電圧を前記第２電圧として、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な直流電圧駆動回路８ａであってもよい。また、例えば、図９に示されるように、第２電圧付与部は、容量検出ノードの電圧をバッファリングし、かつ極性反転させて得られた電圧を第２電圧として、非検出対象の検出用配線２，３に付与可能な回路８ｂであってもよい。いずれの構成であっても、本実施の形態に係るタッチパネルを、省スペース、低コストで実現することができる。
【００５２】
さて、スイッチ回路Ｙ４に説明を戻すと、このスイッチ回路Ｙ４は、図７に示されるように、複数の検出用列配線２に対応する複数のスイッチを備える。各スイッチは、対応する検出用列配線２に、容量検出回路６と接続された容量検出ノード、バッファ７からの第１電圧を有する第１ノード、ＧＮＤ８からの第２電圧を有する第２ノードという３つのノードのうち１つのノードを接続する。このように構成されたスイッチ回路Ｙ４は、検出対象の検出用列配線２と容量検出ノードとを接続することが可能であり、かつ、非検出対象の検出用列配線２と第１電圧を有する第１ノードまたは第２電圧を有する第２ノードとを接続することが可能である。
【００５３】
スイッチ回路Ｘ５の構成は、スイッチ回路Ｙ４と同様である。具体的には、スイッチ回路Ｘ５は、複数の検出用行配線３と接続されている。このスイッチ回路Ｘ５は、検出制御回路９からの指示に基づいて、当該複数の検出用行配線３のなかから任意の検出用行配線３を検出対象の検出用行配線３として選択し、当該検出対象の検出用行配線３を容量検出ノードに接続する。容量検出回路６は、容量検出ノードに接続された検出対象の検出用行配線３の静電容量を検出する。なお、１回の容量検出動作を行うために容量検出ノードに接続される検出対象の検出用行配線３は通常１本であるが複数本であってもかまわない。
【００５４】
スイッチ回路Ｘ５の内部構成についても、スイッチ回路Ｙ４と同様である。具体的には、スイッチ回路Ｘ５は複数の検出用行配線３に対応する複数のスイッチを備える。各スイッチは、対応する検出用行配線３に、容量検出回路６と接続された容量検出ノード、バッファ７からの第１電圧を有する第１ノード、ＧＮＤ８からの第２電圧を有する第２ノードという３つのノードのうち１つのノードを接続する。このように構成されたスイッチ回路Ｘ５は、検出対象の検出用行配線３と容量検出ノードとを接続することが可能であり、かつ、非検出対象の検出用行配線３と第１電圧を有する第１ノードまたは第２電圧を有する第２ノードとを接続することが可能である。
【００５５】
以上のように、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５は、検出対象の検出用配線２，３と容量検出ノードとを接続することが可能であり、かつ、非検出対象の検出用配線２，３と、第１電圧を有する第１ノード、または、第２電圧を有する第２ノードとを接続することが可能である。
【００５６】
図６に戻って、容量検出回路６は、容量検出ノードと接続された検出対象の検出用配線２，３の静電容量を定期的に測定（検出）する。本実施の形態では、この静電容量には、寄生容量が多少含まれている。例えば、検出対象の検出用配線２，３における静電容量と、スイッチ回路Ｙ４またはスイッチ回路Ｘ５とにおける静電容量との和が測定されるが、なるべく前者の静電容量のみが測定されるように構成されることが好ましい。
【００５７】
容量検出回路６は、検出した静電容量を演算回路１０に出力する。この容量検出回路６は、一般的には、容量検出ノードの電圧波形に高周波成分を含まない正弦波を使用した回路や弛張発振回路などでの構成が望ましいが、これに限ったものではなく、短時間で高精度に測定できれば方式は問わない。容量検出回路６は、測定した静電容量に比例したアナログ量を、演算回路１０で演算しやすいデジタル量に変換し、それを演算回路１０に出力する。
【００５８】
検出制御回路９は、スイッチ回路Ｙ４、スイッチ回路Ｘ５、容量検出回路６に接続されており、これらスイッチ回路Ｙ４、スイッチ回路Ｘ５、容量検出回路６を制御する。本実施の形態では、検出制御回路９は、演算回路１０からの出力信号に基づいて、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５における検出対象及び非検出対象の検出用配線２，３の選択指示と、非検出対象の検出用配線２，３の接続先（バッファ７の第１電圧またはＧＮＤ８の第２電圧）の選択指示と、容量検出回路６の検出タイミングの制御等を行う。
【００５９】
位置座標算出回路である演算回路１０は、容量検出回路６で測定された静電容量に基づいて、タッチスクリーン１上での指１３（指示体）によるタッチ入力を検出し、その位置座標を算出する。本実施の形態では、この演算回路１０には、容量検出回路６により測定された複数の検出用配線２，３の静電容量値（デジタル量）を受けており、以前に測定された静電容量値から、基準となる上述のベースライン値を算出する。そして、演算回路１０は、当該ベースライン値と、直近に検出された静電容量値との差分値を算出する。演算回路１０は、当該差分値と、タッチスクリーン１（つまり検出用配線２，３）上においてタッチ入力が有るか否か判定するためのタッチ閾値との比較を行い、その比較結果に基づいて、タッチ入力が有るか否かを判定する。そして、演算回路１０は、タッチ入力が有ると判定された検出用列配線２及び検出用行配線３に基づいて、指１３の位置座標を算出する。
【００６０】
また、演算回路１０は、定期的にベースライン値を更新するとともに、検出制御回路９の制御を行う。また、演算回路１０は、指１３の位置座標情報を、通信インターフェースを介して接続された上位の装置（図示せず）に送る制御なども行う。
【００６１】
なお、検出制御回路９及び演算回路１０は、安価で汎用的なマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）で構成することが可能である。
【００６２】
図１０及び図１１は、位置座標を検出する際の本実施の形態に係るタッチパネルの一連の動作を示すフローチャートである。なお、図１０に示されるステップＳ４に、図１１に示されるステップＳ４ａ，Ｓ４ｂが対応し、図１０に示されるステップＳ５に、図１１に示されるステップＳ５ａ，Ｓ５ｂが対応している。
【００６３】
図１０に示されるように、本実施の形態に係る検出動作は、大きく分けて６ステップ（ステップＳ１〜Ｓ６）の動作で１回のスキャンを完了する。このタッチパネルは、通常、この６ステップの動作を繰り返し行うことで、任意の時間でのタッチ入力の検出が可能となっている。
【００６４】
以下、図１０及び図１１等を用いて、タッチパネルの各ステップの動作を説明する。なお、説明に不要なベースラインの更新動作や座標送信などについては説明が煩雑になるため、その説明は省略する。
【００６５】
まず、ステップＳ１にて、図５に示した高感度検出動作が、各検出用配線２，３に対して行われる。本実施の形態では、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５により、検出対象の検出用配線２，３と容量検出ノードとが接続され、かつ、非検出対象の検出用配線２，３と第１ノードとが接続される。その状態で、タッチ入力を検出するための静電容量が、容量検出回路６により測定（検出）される。つまり、バッファ７からのバッファ信号を非検出対象の検出用配線２，３に付与することにより、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との間の電位差を最小にした状態で静電容量を測定する。この測定は図５に示した条件２での検出と同じとなることから、本実施の形態に係るタッチパネルは、ステップＳ１において、指１３と検出対象の検出用配線２，３との間の結合容量を高感度で測定することが可能となっている。
【００６６】
スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５は、全検出用配線２，３のなかから、検出対象の検出用配線２，３とすべき検出用配線２，３を順次切り替えていき、容量検出回路６は、その各々について上述の静電容量を測定する。演算回路１０は、当該静電容量とベースラインとの差分値を、検出レベルとして取得する。上述した通り、この検出レベル（差分値）はタッチ容量値に比例する。
【００６７】
図１２は、１点のタッチ入力が行われたときの、タッチスクリーン１上の指１３の位置と、ステップＳ１により得られる各検出用配線２，３の検出レベル（ただし比率のため単位はない）を示す棒グラフとを表す図である。以下の説明において、検出用列配線２（ＷＹ１〜ＷＹ５）での検出レベルを検出レベルＬＹ１〜ＬＹ５とし、検出用行配線３（ＷＸ１〜ＷＸ５）での検出レベルをＬＸ１〜ＬＸ５とする。なお、棒グラフが高いほど、検出レベル（つまりステップＳ１で検出された静電容量）が高いことを意味する。このことは、以降の図においても同様である。
【００６８】
この図１２に示されるように、検出用列配線２（ＷＹ２）及び検出用行配線３（ＷＸ２）のそれぞれの上に指１３が実在する場合には、検出レベルＬＹ２，ＬＸ２がそれぞれ高くなる。
【００６９】
ステップＳ２にて、演算回路１０は、ステップＳ１で取得された検出レベル（タッチ容量値、実質的にはステップＳ１で検出された静電容量）に基づいて、タッチスクリーン１におけるタッチ入力の有無を検出する。本実施の形態では、演算回路１０は、各検出用配線２，３の検出レベル（タッチ容量値）を、タッチ入力の有無を検出するためのタッチ閾値と比較し、その比較結果に基づいてタッチ判定を行う。具体的には、演算回路１０は、検出レベルがタッチ閾値よりも大きい場合にタッチ入力が有ると判定する。例えば、図１２に示される例の場合には、検出用列配線２（ＷＹ２）の検出レベルＬＹ２がタッチ閾値（一点鎖線）よりも大きく、また、検出用列配線２（ＷＹ２）の検出レベルＬＹ２もタッチ閾値よりも大きいことから、タッチ入力が有ると判定する。
【００７０】
ステップＳ２のタッチ判定にて、タッチ入力が有ると判定された場合には、ステップＳ３に進む。一方、ステップＳ２のタッチ判定にて、タッチ入力が無いと判定された場合には、必要に応じてベースライン値の更新を行い、ステップＳ１に戻る。なお、モバイル用途等のアプリケーションによっては、消費電力低減の理由により一定の待ち時間を設け、当該時間が経過して後に検出動作Ｓ１を行ってもよい。
【００７１】
ステップＳ３にて、演算回路１０は、ステップＳ２で判定したタッチ入力が１点であるか、複数点（２点以上）であるかの判定を行う。本実施の形態では、ステップＳ２でタッチ入力が有ると判定された検出用列配線２及び検出用行配線３がそれぞれ１本ずつである場合には、タッチ入力が１点であると判定し、それ以外の場合には、タッチ入力が複数点であると判定する。
【００７２】
図１２に示される例では、タッチ入力が有ると判定された検出用列配線２が１本（ＷＹ２）あり、タッチ入力が有ると判定された検出用行配線３が１本（ＷＸ２）ある。この場合には、演算回路１０は、ステップＳ３にてタッチ入力が１点であると判定し、ステップＳ６に進む。
【００７３】
当該ステップＳ６においては、演算回路１０は、タッチ入力が有ると判定された検出用配線２，３の組合せに基づいて、指１３の位置座標を算出する。なお、図１２に示される例においては、タッチ入力が有ると判定された検出用列配線２と検出用行配線３との組合せは（ＷＸ２，ＷＸ２）の一つであり一意に決定することが可能であり、位置座標を算出することが可能である。ステップＳ６後のステップＳ１に戻る。このように、指１３の位置座標の算出を繰り返すことで、指１３の位置座標（つまりタッチ位置）が時々刻々と検出される。
【００７４】
次に、ステップＳ３にて、タッチ入力が複数点であると判定される場合について説明する。図１３は、複数点のタッチ入力が行われたときの様子を図１２と同じ形式で表す図である。たたし、この図１３においては、後の説明を容易にするため、図１３の接続状態で取得された検出レベルＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５を、それぞれ検出レベルＬＹ１ａ〜ＬＹ５ａ，ＬＸ１ａ〜ＬＸ５ａと記している。
【００７５】
この図１３に示される例では、実在する指１３ａ，１３ｂが、ハッチングされた円で示されている。図１３に示されるように、検出用列配線２（ＷＹ２，ＷＹ４）及び検出用行配線３（ＷＸ２，ＷＸ４）のそれぞれの上に指１３が実在する場合には、検出レベルＬＹ２，ＬＹ４，ＬＸ２，ＬＸ４がそれぞれ高くなる。つまり、タッチ閾値を超えた検出レベルを有する検出用列配線２が複数本（ＷＹ２，ＷＹ４）あり、タッチ閾値を超えた検出レベルを有する検出用行配線３が複数本（ＷＸ２，ＷＸ４）ある。この場合には、演算回路１０は、ステップＳ３にてタッチ入力が複数点であると判定する。
【００７６】
ここで、図１３においては、タッチ入力が有ると判定された検出用列配線２と検出用行配線３との組合せは、（ＷＸ２，ＷＹ２）、（ＷＸ４，ＷＹ４）だけでなく、（ＷＸ２，ＷＹ４）、（ＷＸ４，ＷＹ２）も得られることから、このままでは位置座標を決定することができない。従来技術では、このようにタッチ入力が複数点存在する場合には、実在する指１３ａ，１３ｂと、図１３において点線の円で示される実在しない指１３ｃ，１３ｄとを区別することができず、どちらが正しいタッチ入力かを特定することができなかった。
【００７７】
それに対し、本実施の形態に係るタッチパネルにおいては、タッチ入力が複数点存在する場合であっても、以下の動作を行うことにより、正しいタッチ入力を特定することが可能となっている。
【００７８】
タッチ入力が複数点であると判定された場合には、同ステップＳ３にて、当該複数点に係る検出用配線２，３の組合せを、指１３が実在する可能性がある候補位置として特定する。例えば、図１３に示される例では、検出用行配線３のＷＸ２上における指１３の位置は、検出用列配線２のＷＹ２上か、ＷＹ４上かのいずれかに絞られる。同様に、検出用行配線３のＷＸ４上における指１３の位置は、検出用列配線２のＷＹ２上か、ＷＹ４上かのいずれかに絞られる。ここでは、このような場合に、演算回路１０は、（ＷＸ２，ＷＹ２）を候補位置Ｐ１と特定し、（ＷＸ２，ＷＹ４）を候補位置Ｐ２と特定する。その後、ステップＳ４に進む。
【００７９】
ステップＳ４にて、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５により、検出対象の検出用配線２，３と容量検出ノードとが接続され、かつ、候補位置（複数点）に係る非検出対象の検出用配線２，３と第２ノードとが接続される。その状態で、静電容量の再測定（再検出）が、容量検出回路６により行われる。つまり、ステップＳ３にて演算回路１０により複数点のタッチ入力が検出された場合には、ステップＳ４にて当該検出時に検出用配線２，３に付与した第１電圧と異なる第２電圧を検出用配線２，３に付与して、容量検出回路６により、静電容量を再測定（再検出）する。
【００８０】
図１４及び図１５は、ステップＳ４の動作を説明するための図である。なお、ここでは、図１４、図１５の順に説明するが、実際の動作順はこれに限ったものではない。
【００８１】
まず、ステップＳ４に含まれるステップＳ４ａ（図１１）にて、図１４に示されるように、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５は、検出対象の検出用行配線３と容量検出ノードとを接続し、かつ、候補位置（ここでは候補位置Ｐ１）に対応する非検出対象の検出用列配線２（ＷＹ２）とＧＮＤ８の第２ノードとを接続する。スイッチ回路Ｘ５は、全検出用行配線３のなかから、検出対象の検出用行配線３とすべき検出用行配線３を順次切り替えていき、容量検出回路６はその各々について静電容量を再測定する。そうすると、演算回路１０は、当該静電容量に基づいて、図１４に示される検出レベルを取得する。なお、図１３の接続状態で取得された検出レベルＬＹ１ａ〜ＬＹ５ａ，ＬＸ１ａ〜ＬＸ５ａと区別するため、図１４の接続状態で取得された検出レベルＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５を、それぞれ検出レベルＬＹ１ｂ〜ＬＹ５ｂ，ＬＸ１ｂ〜ＬＸ５ｂと記している。
【００８２】
ここで、検出用列配線２（ＷＹ２）がＧＮＤ８に接続された場合には、検出用行配線３（ＷＸ２）と検出用列配線２（ＷＹ２）との間の交差部における結合容量が増加し（ここでの増加量を「ΔＣwx2-wy2」と記す）、検出レベルそのものも増加する。一方、検出用行配線３（ＷＸ２）から、ＧＮＤ８に接続された検出用列配線２（ＷＹ２）の方へ電界が広がり、結合が強くなるため、指１３と検出用行配線３（ＷＸ２）との間における結合容量は減少し（ここでの減少量を「ΔＣwx2-Touch」と記す）、検出レベルそのものも減少する。
【００８３】
以上の結果、検出用行配線３（ＷＸ２）の検出レベルＬＸ２ｂとして、
ＬＸ２ｂ＝ＬＸ２ａ＋ΔＣwx2-wy2−ΔＣwx2-Touch  ・・・（１）
がステップＳ４ａにて取得されることになる。ここで、式（１）に示されているＬＸ２ａは、図１３に示される検出用行配線３（ＷＸ２）の検出レベルＬＸ２ａである。
【００８４】
次に、ステップＳ４に含まれるステップＳ４ｂ（図１１）にて、図１５に示されるように、スイッチ回路Ｙ４，Ｘ５は、検出対象の検出用行配線３と容量検出ノードとを接続し、かつ、先とは別の候補位置（ここでは候補位置Ｐ２）に対応する非検出対象の検出用列配線２（ＷＹ４）とＧＮＤ８の第２ノードとを接続する。スイッチ回路Ｘ５は、上述と同様に、全検出用行配線３のなかから、検出対象の検出用行配線３とすべき検出用行配線３を順次切り替えていき、容量検出回路６はその各々について静電容量を再測定する。そうすると、演算回路１０は、当該静電容量に基づいて、図１５に示されるような検出レベルを取得する。なお、図１３及び図１４の接続状態で取得された検出レベルと区別するため、図１５の接続状態で取得された検出レベルＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５を、それぞれ検出レベルＬＹ１ｃ〜ＬＹ５ｃ，ＬＸ１ｃ〜ＬＸ５ｃと記している。
【００８５】
ここで、検出用列配線２（ＷＹ４）がＧＮＤ８に接続された場合には、検出用行配線３（ＷＸ２）と検出用列配線２（ＷＹ４）との間の交差部における結合容量が増加し（ここでの増加量を「ΔＣwx2-wy4」と記す）、検出レベルそのものも増加する。また、図１４の接続状態と同様、検出用行配線３（ＷＸ２）から、ＧＮＤ８に接続された検出用列配線２（ＷＹ４）の方へ電界が広がり、結合が強くなる。しかし、図１４の接続状態とは異なり、検出用列配線２（ＷＹ４）上には指１３が実在しないため、検出用行配線３（ＷＸ２）から検出用列配線２（ＷＹ４）の方へ電界が広がることにより検出レベルは変化しない。
【００８６】
以上の結果、検出用行配線３（ＷＸ２）の検出レベルＬＸ２ｃとして、
ＬＸ２ｃ＝ＬＸ２ａ＋ΔＣwx2-wy4  ・・・（２）
がステップＳ４ｂにて取得されることになる。
【００８７】
ステップＳ４の後、ステップＳ５にて、演算回路１０は、ステップＳ４で検出された静電容量に基づいて、候補位置（複数点）のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無を判別する。
【００８８】
本実施の形態では、演算回路１０は、次式（３）に示される判定値Ｄを求める。ここで、タッチスクリーン１上の各々の検出用列配線２は等幅、検出用行配線３も等幅であり、かつ、各検出用列配線２と各検出用行配線３とのギャップも同じであるとする。この場合、式（１）に示されるΔＣwx2-wy2と、式（２）に示されるΔＣwx2-wy4とは等価である。判定値Ｄ＝ＬＸ２ｂ−ＬＸ２ｃ＝−ΔＣwx2-Touch  ・・・（３）
そして、演算回路１０は、判定値Ｄの正負に基づいて、複数点のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無（実在する指１３の位置）を判別する。
【００８９】
例えば、演算回路１０は、判定値Ｄが負の値であれば、候補位置Ｐ１（ＷＸ２，ＷＹ２）においてタッチ入力が有ると判定し、候補位置Ｐ２（ＷＸ２，ＷＹ４）においてタッチ入力が無いと判定する。この際、組合せを考慮すれば、自動的に（ＷＸ４，ＷＹ４）においてタッチ入力が有り、（ＷＸ４，ＷＹ２）においてタッチ入力が無いことになる。
【００９０】
一方、演算回路１０は、判定値Ｄが正の値であれば、候補位置Ｐ１（ＷＸ２，ＷＹ２）においてタッチ入力が無いと判定し、候補位置Ｐ２（ＷＸ２，ＷＹ４）においてタッチ入力が有ると判定する。この際、組合せを考慮すれば、自動的に（ＷＸ４，ＷＹ４）においてタッチ入力が無く、（ＷＸ４，ＷＹ２）においてタッチ入力が有ることになる。
【００９１】
以上により、ステップＳ５にて、候補位置（複数点）のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無が判別される。なお、以上の説明では、ステップＳ４ａ，４ｂで測定された静電容量に基づいて、候補位置のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無を判別したが、これに限ったものではない。例えば、ステップＳ１で検出された静電容量（検出レベルＬＸ２ａ）と、ステップＳ４で検出された静電容量（検出レベルＬＸ２ｂ）とに基づいて、候補位置のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無を判別してもよい。この場合には、ステップＳ４で検出された検出レベルＬＸ２ｂが、ステップＳ１で検出された検出レベルＬＸ２ａと異なる場合には、候補位置Ｐ１（ＷＸ２，ＷＹ２）においてタッチ入力が有ると判定し、候補位置Ｐ２（ＷＸ２，ＷＹ４）においてタッチ入力が無いと判定する。一方、ステップＳ４で検出された検出レベルＬＸ２ｂが、それより前に検出された検出レベルＬＸ２ａと同じ場合には、候補位置Ｐ１（ＷＸ２，ＷＹ２）においてタッチ入力が無いと判定し、候補位置Ｐ２（ＷＸ２，ＷＹ４）においてタッチ入力が有ると判定する。
【００９２】
また、以上の説明では、判定値Ｄの正負に基づいて、複数点のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無（実在する指１３の位置）を判別したが、これに限ったものではない。例えば、判定値Ｄに基づいて判別することと実質的には同じであるが、図１１に示されているように、検出レベルＬＸ２ｂと検出レベルＬＸ２ｃとの大小を比較し（ステップＳ５ａ）、その比較結果に基づいて、複数点のそれぞれにおける指１３のタッチ入力の有無を判別する（ステップＳ５ｂ）ものであってもよい。
【００９３】
ステップＳ１またはステップＳ５の後、ステップＳ６にて、演算回路１０は、タッチ入力が有ると判別された検出用配線２，３の組合せに基づいて、指１３の位置座標を算出し、その後ステップＳ１に戻る。
【００９４】
以上のような本実施の形態に係るタッチパネル及び表示装置によれば、互いに異なる第１及び第２電圧を検出用配線２，３に付与し、そのそれぞれについて、検出用配線２，３の静電容量を検出する。指１３（指示体）のタッチ入力の有無に応じて、当該静電容量において変化が生じることから、複数点のタッチ入力が行われた場合に、当該タッチ入力を正しく判別することができる。
【００９５】
また、非検出対象の検出用配線２，３に第１電圧を付与することにより、検出対象の検出用配線２，３と、非検出対象の検出用配線２，３との電位差を小さくすることができる。したがって、指１３と、検出対象の検出用配線２，３との間の静電容量（結合容量）を大きくすることができ、高感度な容量検出を行うことができる。
【００９６】
つまり、本実施の形態に係るタッチパネルでは、低廉かつ簡便で、演算量が抑えられた回路構成でありながら、タッチ時の感度を高感度にすることができるとともに、ゴースト現象を抑制することもできる。なお、タッチ時との感度を高めることで厚手の手袋を装着したままの入力可能なタッチパネルや、３ｍｍ程度の厚い板ガラス等を用いた堅牢性を有するタッチパネルを実現することが期待できる。また、十分なマージンをとってタッチ閾値を設定することができることからノイズの影響を抑制可能なタッチパネルを実現することができる。
【００９７】
なお、以上のステップＳ４及びＳ５の説明においては、１本の検出用行配線３（ＷＸ２）上でのタッチ入力の有無を判別することについて説明したが、これと同様に、別の１本の検出用行配線３（ＷＸ４）上でのタッチ入力の有無を判別してもよい。また、複数本の検出用行配線３（ＷＸ２，ＷＸ４）上でのタッチ入力の有無を判別し、それらの判別結果を総合してもよい。複数本の検出用行配線３についての判別結果を総合する場合には、タッチ検出の確度を向上させることができる。例えば、検出用行配線３（ＷＸ２）上での判別結果と、検出用行配線３（ＷＸ４）上での判別結果とが一致した場合に位置座標を出力すれば、確度の高い位置座標を出力することができる。
【００９８】
また、以上のステップＳ４及びＳ５の説明においては、検出用行配線３上でのタッチ入力の有無に着目できるように、検出用列配線２をＧＮＤ８に順次に接続した。しかしこれに限ったものではなく、検出用列配線２上でのタッチ入力の有無に着目できるように、検出用行配線３をＧＮＤ８に順次に接続するものであってもよい。また、検出用列配線２及び検出用行配線３のそれぞれの上でのタッチ入力の有無を判別し、それらの判別結果を総合してもよい。検出用列配線２についての判別結果と検出用行配線３についての判別結果とを総合する場合には、タッチ検出の確度を向上させることができる。
【００９９】
また、検出用列配線２及び検出用行配線３のそれぞれの上でのタッチ入力の有無を、複数本の検出用列配線２及び複数本の検出用行配線３のそれぞれについて判別し、それらの判別結果を総合してもよい。この場合には、タッチ検出の確度をさらに向上させることができる。例えば、検出用列配線２及び検出用行配線３のそれぞれの上でのタッチ入力の有無を、２本の検出用列配線２（ＷＹ２，ＷＹ４）及び２本の検出用行配線３（ＷＸ２，ＷＸ４）のそれぞれについて判別する場合には４回の判別結果を総合することになる。ここで、この４回の判別結果のうち、例えば、３回の判別結果が互いに一致するが、残りの１回の判別結果がこれらと一致しない場合には、３回の判別結果から得られた座標を出力するとともに、確度が低いことを知らせるフラグを出力してもよい。このようにすることで、それら出力を受け取る上位アプリケーション側において位置座標の処理をどうするかを判断することが可能となる。
【０１００】
なお、以上の説明においては、２点（指１３ａ，１３ｂ）のタッチ入力における動作について説明したが、３点以上のタッチ入力の場合においても、上述と同様に行えば、実際のタッチ入力のみを検出することができる。
【０１０１】
なお、一般的なタッチパネルにおいては、タッチスクリーン１内での各検出用列配線２の配線幅、及び、各検出用行配線３の配線幅はそれぞれ同一であり、層間膜である絶縁層１２の厚さもほぼ均一であることから、以上の説明では、式（１）に示されるΔＣwx2-wy2と、式（２）に示されるΔＣwx2-wy4とは等価と仮定した。しかしこれに限ったものではなく、全ての候補位置での静電容量の検出（ステップＳ４）に対応するベースライン値を事前に測定して記憶しておき、ステップＳ４での静電容量の再測定を行う際に当該記憶済みのベースライン値を差分値の算出に使用することで、より正確な判別を行うことが可能となる。つまり、隣接する検出用配線２，３のパターン間距離のバラツキや、絶縁層１２の厚さバラツキなどにより検出用列配線２と検出用行配線３との交差部の容量がタッチスクリーン１内で異なっていても対応することができる。
【０１０２】
また、以上の説明では、ステップＳ４において、ＧＮＤ８からの第２電圧が付与される非検出対象の検出用列配線２を１本とした。しかし、検出用配線２，３のパターン形状や検出配線幅によっては、指１３と、検出対象の検出用配線２，３との容量結合をより弱めたいことがある。つまり、指１３近傍の非検出対象の検出用列配線２に対して第２電圧が付与されたときに生じる静電容量（結合容量）の変化を、大きくしたいことがある。
【０１０３】
この場合には、ＧＮＤ８からの第２電圧が付与される非検出対象の検出用列配線２を、複数（例えば２本）とした方が望ましい。例えば、ＧＮＤ８に接続すべき１本の非検出対象の検出用列配線２に隣接する２本の非検出対象の検出用列配線２のうち、検出レベルがより高い非検出対象の検出用列配線２を選択する。そして、当該１本の非検出対象の検出用列配線２と、選択した１本の非検出対象の検出用列配線２、つまり合計２本の非検出対象の検出用列配線２を、同時にＧＮＤ８に接続する。このようにすれば、上述の効果を高めることができる。
【０１０４】
図１６にこの例を示す。この図１６において、ＷＸ１〜ＷＸ５、ＷＹ１〜ＷＹ５の各検出用配線２，３の検出レベルが棒グラフで示されている。この図においては、検出用行配線３（ＷＸ３）と検出用列配線２（ＷＹ２，ＷＹ５）とがタッチ閾値を超えていると判定された後に、ステップＳ４において、検出用行配線３（ＷＸ３）上のうち、非検出対象の検出用列配線２（ＷＹ２）近傍に指１３があるかを、静電容量の再測定で確認している。この場合に、当該検出用列配線２（ＷＹ２）に隣接する検出用列配線２（ＷＹ１，ＷＹ３）の検出レベルを比較する。この図１６に示されるように、検出用列配線２（ＷＹ３）の検出レベルが検出用列配線２（ＷＹ１）よりも高い場合には、指１３が検出用列配線２（ＷＹ２）から検出用列配線２（ＷＹ３）に亘って偏在していることを検出することができる。そこで、このような場合には、２本の検出用列配線２（ＷＹ２，ＷＹ３）を、ＧＮＤ８に接続することが好ましい。これにより指１３近傍の電位を固定できるため、指１３近傍の非検出対象の検出用列配線２に対して第２電圧が付与されたときに生じる静電容量（結合容量）の変化を、大きくすることができる。
【０１０５】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、検出レベルがタッチ閾値を超えてタッチされたと判定された検出用列配線２と、それと同様にタッチされたと判定された検出用行配線３との予想される組合せを候補位置とし、原則としてその候補位置のそれぞれについて、静電容量を再測定することで、タッチスクリーン１上のタッチ入力の有無を判別した。しかし、タッチ入力された点が多くなると、予想される組合せ（候補位置）が増え、再測定数も増えると考えられる。
【０１０６】
例えば、タッチ入力が２点である場合には、予想される組合せ（候補位置）は４点であるが、タッチ入力が３点になると、予想される組合せ（候補位置）は９点となり、再測定数が急増する。また、指１３の位置が、互いに隣接する検出用列配線２同士または検出用行配線３同士の間の中点位置にある場合などは、再測定数がさらに増える。これらのように再測定数が増えると、判別のための演算時間も増えるため、１回のタッチ検出動作にかかる時間（１回の位置座標を出力する時間）が長くなる。
【０１０７】
その一方で、ドラッグ操作時などにおいては、指１３の位置は固定的ではなく動いている。それにもかかわらず、タッチ検出動作にかかる時間が長くなると、タッチ入力の検出中に指１３の位置が移動してしまい位置判定の信頼度が下がる。例えば、実施の形態１で記載したように、２点タッチにおいて、４回の再測定による結果（判別結果）から指１３の実在位置を判定すれば、指１３が固定されている限りにおいてはその位置判定の信頼度は高くなる。しかし、指１３が移動している場合には、判定時間が長くなる分だけ、判定された位置から離れてしまい、位置判定の信頼度が低下する。
【０１０８】
したがって、ステップＳ４での候補位置における静電容量の再測定は短時間で行われることが望ましい。そこで、本発明の本実施の形態２に係るタッチパネルにおいては、当該再測定を短時間で行うことが可能となっている。以下、このような本実施の形態に係るタッチパネルについて説明する。
【０１０９】
図１７は、位置座標を検出する際の本実施の形態に係るタッチパネルの一連の動作を示すフローチャートである。この図１７に示されるフローチャートは、先に説明した図４に示されるフローチャートに、ステップＳ３１〜Ｓ３４を追加したものとなっている。そこで、以下の説明においては、ステップＳ３１〜Ｓ３４について説明する。
【０１１０】
なお、この図１７に示されるように、本実施の形態に係るタッチパネルでは、上述のステップＳ１〜Ｓ６が繰り返すものとなっている。つまり、ステップＳ１〜Ｓ６が複数時点において行われるものとなっている。また、本実施の形態に係るタッチパネルは、タッチ入力の数と、当該タッチ入力の位置座標とを当該複数時点について記憶する記憶手段を備えており、この記憶動作がステップＳ６後のステップＳ３４にて行われるものとする。
【０１１１】
さて、ステップＳ３の後、ステップＳ３１にて、前後する時点のタッチ入力の位置座標の変化と、前の時点のタッチ入力の数とに基づいて、後の時点におけるタッチ入力の位置座標の確度を示す信頼度を算出する。ここでは、当該信頼度を、前の時点で判別されたタッチ入力の数（１点、２点、３点以上）に対応する信頼度Ａと、タッチ入力の位置座標の変化（つまり前の時点の位置座標と、後の時点の位置座標との相対距離）に対応する信頼度Ｂとの和として算出する。
【０１１２】
このように信頼度が算出される場合、例えば、ルックアップテーブルなどにおいて、前の時点のタッチ入力の数が１点である場合には、信頼度Ａが高い値に設定され、当該タッチ入力の数が３点以上である場合には、信頼度Ａが低い値に設定されている。また、例えば、ルックアップテーブルなどにおいて、前の時点の位置座標と後の時点の位置座標との相対距離が短い場合には、信頼度Ｂは高い値に設定され、当該相対距離が長い場合、または、初めて検出されたタッチ入力がある場合には、信頼度Ｂは低い値に設定されている。このステップＳ３１においては、このような信頼度Ａと信頼度Ｂとの和を、後の時点におけるタッチ入力の位置座標の確度を示す信頼度として、タッチ入力点ごとに算出する。
【０１１３】
例えば、１点のタッチ入力がほぼ同じ位置座標で連続して行なわれている場合には、信頼度Ａ及び信頼度Ｂが高くなることから、ステップＳ３１で算出される信頼度は高くなる。一方、その状態から、複数のタッチ入力が検出された場合には、ステップＳ３１で算出される信頼度が低くなる。
【０１１４】
ステップＳ３２にて、当該信頼度の判定を行う。本実施の形態では、信頼度が閾値以上か否かを、タッチ入力点ごとに判定する。信頼度が閾値以上のタッチ入力点については、再測定が不要であると判定して、ステップＳ３３、ステップＳ４、ステップＳ５を行わずに、ステップＳ６にてその位置座標を算出して確定する。信頼度が閾値より低いタッチ入力点については、再測定が必要であると判定して、ステップＳ３３に進む。
【０１１５】
ステップＳ３３にて、信頼度に基づいて、ステップＳ４での検出用配線２，３の再測定順（例えば、信頼度が低い検出用配線から順に再測定を行う）や再測定回数を変更する。その後ステップＳ４に進む。
【０１１６】
こうして、本実施の形態に係るタッチパネルは、以上のステップＳ３２，Ｓ３３にて、信頼度に基づいて、ステップＳ４における静電容量の再測定（再検出）に係る条件（再測定の実施有無、検出用配線２，３の再測定順及び再測定回数）を変更する。
【０１１７】
以上のような本実施の形態に係るタッチパネルによれば、信頼度に基づいて、静電容量の再測定（再検出）に係る条件を変更する。したがって、例えば、２点のタッチ入力が有る場合には４点の候補位置があるが、そのうちの１点の信頼度が高ければ、残りの点について静電容量の再測定を行わなくてもそれらの位置座標を確定することができる。つまり、複数点のタッチ入力の有無の判別を行う際に、静電容量の再測定の回数を低減することができることから、位置座標の算出時間を短くすることができ、その結果、ドラッグ操作などにより指１３が移動中であっても、タッチ入力の位置判定の信頼度を高めることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  タッチスクリーン、２  検出用列配線、３  検出用行配線、４  スイッチ回路Ｙ、５  スイッチ回路Ｘ、６  容量検出回路、７  バッファ、８  ＧＮＤ、８ａ  直流電圧駆動回路、８ｂ  回路、１０  演算回路、１３  指、２０  表示デバイス。
【図１】
0005721507.tif 000002
【図２】
0005721507.tif 000003
【図３】
0005721507.tif 000004
【図４】
0005721507.tif 000005
【図５】
0005721507.tif 000006
【図６】
0005721507.tif 000007
【図７】
0005721507.tif 000008
【図８】
0005721507.tif 000009
【図９】
0005721507.tif 000010
【図１０】
0005721507.tif 000011
【図１１】
0005721507.tif 000012
【図１２】
0005721507.tif 000013
【図１３】
0005721507.tif 000014
【図１４】
0005721507.tif 000015
【図１５】
0005721507.tif 000016
【図１６】
0005721507.tif 000017
【図１７】
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