(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサーを有するタッチセンサーパネルと、
前記タッチセンサーの静電容量を測定するパネルコントローラと、
少なくとも前記タッチセンサーパネル、および、前記パネルコントローラを含む表示装置における前記表示装置の筐体と、
前記パネルコントローラのグラウンドに交流信号を印加可能な信号発生回路とを備え、
前記筐体は、前記パネルコントローラの前記グラウンドに電気的に接続され、
前記パネルコントローラは、前記グラウンドに前記信号発生回路によって前記交流信号が印加された場合に、前記タッチセンサーの前記静電容量を測定する、
表示装置。
【請求項２】
前記信号発生回路は、矩形波信号を印加可能である、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記信号発生回路は、正弦波信号を印加可能である、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記信号発生回路は、前記パネルコントローラにおけるＡＤコンバータ回路を制御する制御信号に基づいて、前記パネルコントローラの前記グラウンドに交流信号を印加する、
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示装置は、さらに、
平面視において、前記タッチセンサーパネルと重なって配置される液晶モジュールを備え、
前記液晶モジュールのグラウンドは、前記パネルコントローラの前記グラウンドに電気的に接続される、
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示装置は、さらに、
前記パネルコントローラと電気的に接続される、信号絶縁回路と、
前記信号絶縁回路と電気的に接続されるホスト機器とを備える、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、タッチセンサーパネルおよび表示装置に関し、たとえば、投影型静電容量方式のタッチセンサーパネルと、タッチセンサーパネルを備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指などの指示体によるタッチを検出し、タッチされた位置を示す座標、すなわち、タッチ座標を特定するタッチセンサーパネルは、各種の情報処理装置に広く用いられている。特に、タッチセンサーパネルが表示装置の画面上に取り付けられる形態は、情報処理装置の新たなユーザーインターフェイスとして普及している。
【０００３】
静電容量方式の１つである投影型静電容量方式は、タッチした人の手指によってタッチセンサーパネル内に設けられたタッチセンサーに与える僅かな静電容量の変化を測定し、その測定結果に基づいてタッチされた位置を示す座標を算出する方式である。
【０００４】
投影型静電容量方式では、タッチセンサーが内蔵されるタッチセンサーパネルの表面を厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合でも、タッチされた位置の検出が可能である。
【０００５】
投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、保護板を表面に配置することができるため、堅牢性に優れる。また、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、手袋などを装着した状態でもタッチ検出が可能である。また、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、可動部が存在しないため長寿命である。
【０００６】
投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルの保護板は、たとえば、アクリルまたはポリカーボネートなどの透明樹脂基板、または、ガラス基板などで構成される。
【０００７】
そして、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルにおいて、保護ガラスの大きさを、静電容量を測定するタッチセンサーが内蔵された領域の大きさよりも大きくすることも可能である。そのような構造とした場合には、意匠性に優れた製品を提供できるだけでなく、表示装置の筐体と組み合わせる際のシーリングにも優れた製品を提供することができる。
【０００８】
このため、抵抗膜方式などを採用する従来のタッチセンサーパネルでは使用できなかった、雨、海水、飲み物、または、薬品などが付着するような場所でも、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルを使用することができる。また、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、手袋などを装着した状態であっても高感度な検出が可能である。
【０００９】
一方で、水分などが付着しても誤検出をせずに安定に動作するタッチセンサーパネルが求められる。
【００１０】
防水仕様の装置に最適なタッチセンサーパネルとして、たとえば、特許文献１（特開２００９−２７６８２１号公報）には、移動体通信端末などに適用可能な防水性の高いタッチセンサーパネルが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２７６８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示されるタッチセンサーパネルは、保護板で筐体の開口部を覆うことによって防水性を高めるものである。特許文献１に開示されるタッチセンサーパネルでは、保護板と筐体内の表示装置の検出部との間に所定の間隔が設けられる。
【００１３】
そして、特許文献１に開示されるタッチセンサーパネルでは、保護板に手指などが触れることによって保護板が撓む。そうすることによって、保護板と筐体内の表示装置の検出部との間の所定の間隔が変化する。
【００１４】
保護板と筐体内の表示装置の検出部との間の所定の間隔が変化することによって、静電容量が変化する位置を検出することができる。これによって、タッチされた位置を特定することができる。
【００１５】
このように、特許文献１に開示されるタッチセンサーパネルは、保護板が撓むことを前提とする構成である。そのため、堅牢性の観点で問題がある。
【００１６】
一方で、静電容量方式の１つである表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルは、従来から使用されてきたタッチセンサーパネルである。この表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルでは、センサー電極が酸化インジウムスズ（ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ  または  ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ、すなわち、ＩＴＯ）などの透明配線材料で形成され、かつ、センサー電極がガラス基板表面、すなわち、指などにタッチされる面に形成される。
【００１７】
このため、タッチセンサーが内蔵された領域に水分が付着した場合、たとえば、付着した水分が指などを介してアースされなければ、タッチとして検出されない。すなわち、表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルは、誤検出をしにくいという特徴を有する。
【００１８】
表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルでは、タッチセンサーパネルのセンサー電極がガラス基板の表面全体に成膜され、全体で１つのセンサーとなる。そのため、水などの比誘電率が非常に高い物質、たとえば、比誘電率が８０である物質がタッチセンサーが内蔵された領域に付着した場合であっても、当該物質を介して結合する電位が同電位となる。
【００１９】
したがって、比誘電率の高い物質の付着による静電容量の変化が、手指などによる静電容量の変化に対して非常に小さくなる。その結果、比誘電率の高い物質の付着による静電容量の変化が位置情報の入力として検出されることがないため、表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルは、水が付着することによる誤検出が生じにくい。
【００２０】
しかしながら、表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルでは、位置情報を入力することができる領域の周囲に、タッチセンサーが内蔵された領域に電界を均一に印加するための配線を形成する。当該配線は、銀などで形成される。
【００２１】
当該配線構造は、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルの構造と比較すると、堅牢性、または、意匠性において劣る面がある。
【００２２】
また、表面型静電容量結合方式を採用するタッチセンサーパネルは、原理上、同時に複数の点を検出すること、および、手袋などを装着した状態でのタッチを検出することができない。そのため、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルと比較すると、使用用途が限定されるという問題がある。
【００２３】
一方、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、位置情報を入力することができる領域に複数配置されたセンサー電極を有する。投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルでは、複数のセンサー電極の静電容量をセンサー電極単位で測定する自己容量方式、または、一方のセンサー電極から交流信号を入力し他方のセンサー電極から静電容量を測定する相互容量方式など、多様な容量測定方式が開発されている。そして、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、同時に複数の点を検出すること、および、手袋装着した状態でのタッチの検出が可能である。
【００２４】
ただし、一般的に、投影型静電容量方式を採用するタッチセンサーパネルは、保護板越しに指示体の静電容量を測定することができるような高感度の測定回路を有する。
【００２５】
そのため、静電容量の測定対象であるセンサー電極とその周囲の配線との間で電位差が発生する測定方式のタッチセンサーパネルにおいては、水などの比誘電率が非常に高い物質、たとえば、比誘電率８０である物質がタッチセンサーが内蔵された領域に付着した場合に発生する静電容量の変化と、手指などの指示体がタッチした場合に生じる静電容量の変化との区別が付かず、水滴などがタッチセンサーが内蔵された領域に付着した場合でも、位置情報の入力として認識されるという誤検出の問題がある。
【００２６】
このようなタッチセンサーパネルにおける誤検出を抑制するためには、タッチセンサーが内蔵された領域における比誘電率の高い物質による静電容量の変化が小さくなるように、タッチセンサーが内蔵された領域内が同電位となるような容量測定方法を採用することが望ましい。
【００２７】
しかしながら、比誘電率の高い物質が、タッチセンサーが内蔵された領域とタッチセンサーが内蔵されていない周辺領域とに跨って付着した場合には、表示装置の筐体などと結合した静電容量が、保護板と水滴とを介した静電容量として認識され得る。
【００２８】
そのため、上記のような容量測定方法の工夫を行った場合であっても、比誘電率の高い物質による静電容量の変化と、手指などの指示体による静電容量の変化との区別が付かず、誤検出が生じてしまうという問題があった。
【００２９】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、水などの比誘電率の高い物質が付着した場合でも誤検出を抑制することができる技術に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、タッチセンサーを有するタッチセンサーパネルと、前記タッチセンサーの静電容量を測定するパネルコントローラと、少なくとも前記タッチセンサーパネル、および、前記パネルコントローラを含む表示装置における前記表示装置の筐体と、前記パネルコントローラのグラウンドに交流信号を印加可能な信号発生回路とを備え、前記筐体は、前記パネルコントローラの前記グラウンドに電気的に接続され、前記パネルコントローラは、前記グラウンドに前記信号発生回路によって前記交流信号が印加された場合に、前記タッチセンサーの前記静電容量を測定する。
【発明の効果】
【００３１】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、タッチセンサーを有するタッチセンサーパネルと、前記タッチセンサーの静電容量を測定するパネルコントローラと、少なくとも前記タッチセンサーパネル、および、前記パネルコントローラを含む表示装置における前記表示装置の筐体と、前記パネルコントローラのグラウンドに交流信号を印加可能な信号発生回路とを備え、前記筐体は、前記パネルコントローラの前記グラウンドに電気的に接続され、前記パネルコントローラは、前記グラウンドに前記信号発生回路によって前記交流信号が印加された場合に、前記タッチセンサーの前記静電容量を測定する。このような構成によれば、水などの比誘電率の高い物質がタッチセンサーパネルとその周辺の領域とに跨って付着した場合であっても、誤検出を抑制することができる。
【００３２】
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。
【図２】図１に例示される表示装置の構造を概略的に例示する平面図である。
【図３】図１に例示される表示装置の構造を概略的に例示する断面図である。
【図４】一般的なＧＮＤ接続条件でのＹタッチセンサー群１０２の静電容量を測定した値を例示する図である。
【図５】実施の形態におけるＧＮＤ接続条件でのＹタッチセンサー群１０２の静電容量を測定した値を例示する図である。
【図６】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置の基本動作を例示するフローチャートである。
【図７】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置のステップＳＴ１の動作を例示するフローチャートである。
【図８】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置のステップＳＴ５の動作を例示するフローチャートである。
【図９】図７のフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【図１０】図８のフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【図１１】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。
【図１２】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置の動作を例示するフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【図１４】実施の形態に関する、タッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
【００３５】
なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される画像の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
【００３６】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００３７】
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
【００３８】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する表示装置について説明する。
【００３９】
＜表示装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。図１は、以下の説明に必要な回路を模式的に示すものであり、一般的に設けられるバイパスコンデンサ、または、電源保護回路などは、図示が省略される。
【００４０】
図１に例示されるように、タッチセンサーパネルを備える表示装置は、タッチセンサーパネル１と、パネルコントローラ２と、絶縁型電源回路３と、信号発生回路４と、信号絶縁回路５と、ホスト機器６とを備える。ホスト機器６としては、たとえば、一般的なパーソナルコンピュータ、または、プロセッサが搭載された基板、すなわち、組み込み向けボードなどが想定される。
【００４１】
タッチセンサーパネル１は、タッチを検出するためのタッチセンサーを内蔵するパネルである。タッチセンサーパネル１は、パネルコントローラ２に接続される。タッチセンサーパネル１は、Ｘタッチセンサー群１０１と、Ｙタッチセンサー群１０２とを備える。
【００４２】
Ｘタッチセンサー群１０１は、タッチセンサーパネル１の垂直方向に伸延し、かつ、タッチセンサーパネル１の水平方向に並んで配設される。
【００４３】
Ｙタッチセンサー群１０２は、タッチセンサーパネル１の水平方向に伸延し、かつ、タッチセンサーパネル１の垂直方向に並んで配設される。
【００４４】
Ｘタッチセンサー群１０１とＹタッチセンサー群１０２とは、互いに直交するように配置される。説明を簡単にするために、図１に例示されるように、タッチセンサー構成は、タッチセンサーＸ０、タッチセンサーＸ１、タッチセンサーＸ２、および、タッチセンサーＸ３の４本と、タッチセンサーＹ０、タッチセンサーＹ１、タッチセンサーＹ２、および、タッチセンサーＹ３の４本とからなるものとする。
【００４５】
それぞれのタッチセンサーには、自己容量と、相互容量Ｃｍとが存在する。自己容量は、タッチセンサーパネル１が貼り付けられる液晶表示（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＬＣＤ）装置のコモン電極などとの間に寄生する静電容量である。図１においては、Ｘタッチセンサー群１０１の自己容量１０３と、Ｙタッチセンサー群１０２の自己容量１０４とが例示される。
【００４６】
より具体的には、図１においては、Ｘタッチセンサー群１０１の自己容量１０３である、自己容量Ｃｇｘ０、自己容量Ｃｇｘ１、自己容量Ｃｇｘ２、および、自己容量Ｃｇｘ３と、Ｙタッチセンサー群１０２の自己容量１０４である、自己容量Ｃｇｙ０、自己容量Ｃｇｙ１、自己容量Ｃｇｙ２、および、自己容量Ｃｇｙ３とが例示される。
【００４７】
相互容量Ｃｍは、ＸタッチセンサーとＹタッチセンサーとの間に存在する静電容量である。
【００４８】
また、指またはスタイラスなどの指示体７によってタッチされている状態を表現するため、タッチセンサーＹ０に接続される、保護板とタッチセンサーとの間の結合容量７０１、人体容量７０２、および、外部ＧＮＤ３０１が図示される。なお、以降の説明において「外部ＧＮＤ」とは、ケーブルなど（ここでは図示しない）を通じてホスト機器６のグラウンドと直接接続されるグラウンド電位である。
【００４９】
タッチセンサーパネル１におけるそれぞれのタッチセンサーは、フレキシブル配線基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ、すなわち、ＦＰＣ）などを介して、パネルコントローラ２に接続される。
【００５０】
パネルコントローラ２は、励起制御回路２０３と、積分アンプ２０４と、サンプルホールド回路２０５と、ＡＤコンバータ回路２０６と、メモリ演算回路２０７と、制御演算回路２０８とを備える。
【００５１】
励起制御回路２０３は、Ｘタッチセンサー群１０１に接続され、それぞれのＸタッチセンサーに励起電圧を印加する。すなわち、励起制御回路２０３は、タッチセンサーＸ０に励起電圧Ｔｘ０を印加し、タッチセンサーＸ１に励起電圧Ｔｘ１を印加し、タッチセンサーＸ２に励起電圧Ｔｘ２を印加し、タッチセンサーＸ３に励起電圧Ｔｘ３を印加する。
【００５２】
積分アンプ２０４は、Ｙタッチセンサー群１０２に接続され、かつ、Ｙタッチセンサー群１０２からの出力電流を電圧に変換する。具体的には、タッチセンサーＹ０からの出力、タッチセンサーＹ１からの出力、タッチセンサーＹ２からの出力、および、タッチセンサーＹ３からの出力電流をそれぞれ電圧に変換する。
【００５３】
サンプルホールド回路２０５は、積分アンプ２０４に接続され、かつ、特定のタイミングで積分アンプ２０４からの出力を保持する。
【００５４】
ＡＤコンバータ回路２０６は、サンプルホールド回路２０５に接続され、かつ、サンプルホールド回路２０５からの出力をデジタル信号に変換する。
【００５５】
メモリ演算回路２０７は、ＡＤコンバータ回路２０６に接続され、かつ、ＡＤコンバータ回路２０６からの出力を記憶する。
【００５６】
そして、積分アンプ２０４、サンプルホールド回路２０５、ＡＤコンバータ回路２０６、および、メモリ演算回路２０７を用いることによって、Ｙタッチセンサー群１０２から静電容量を測定する。すなわち、タッチセンサーＹ０、タッチセンサーＹ１、タッチセンサーＹ２、および、タッチセンサーＹ３から静電容量を測定する。
【００５７】
制御演算回路２０８は、励起制御回路２０３、メモリ演算回路２０７、信号絶縁回路５、および、信号発生回路４に接続される。制御演算回路２０８は、メモリ演算回路２０７、さらには、サンプルホールド回路２０５、および、ＡＤコンバータ回路２０６を制御する。
【００５８】
そして、制御演算回路２０８は、測定されたＹタッチセンサー群１０２からの静電容量に基づいてタッチされた位置の座標を計算する。
【００５９】
そして、制御演算回路２０８は、ホスト機器６に当該座標を含むタッチ情報を出力する。
【００６０】
パネルコントローラ２は、信号絶縁回路５、さらには、ホスト機器６に接続される。信号絶縁回路５は、フォトカプラなどの、電気的に絶縁しながら信号を伝達する回路である。
【００６１】
パネルコントローラ２は、コネクタ（ここでは、図示しない）またはケーブル（ここでは、図示しない）などを介してホスト機器６に接続される。
【００６２】
パネルコントローラ２からホスト機器６へ、タッチの有無、および、タッチされた座標を含むタッチ情報が出力される。パネルコントローラ２とホスト機器６との間の通信方式は特に限定されるものではなく、たとえば、ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ（ＵＳＢ）、ｉｎｔｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）、または、非同期シリアル送受信（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ、すなわち、ＵＡＲＴ）などが考えられる。
【００６３】
絶縁型電源回路３は、外部電源１０００、および、外部ＧＮＤ３０１に接続される。そして、絶縁型電源回路３は、外部電源１０００、および、外部ＧＮＤ３０１に基づいて、パネルコントローラ２の内部電源１００１、および、パネルコントローラ２の内部ＧＮＤ３０２を生成する。なお、以降の説明において「外部電源」とは、ケーブルなど（ここでは図示しない）を通じてホスト機器６から供給される電源である。また、以降の説明において「内部電源」および「内部ＧＮＤ」とは、絶縁型電源回路３によって生成される電源およびグラウンド電位である。
【００６４】
絶縁型電源回路３は、たとえば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＳＮ６５０５などの、制御ＩＣ、トランス、スイッチングダイオード、コンデンサ、または、レギュレータＩＣなどが組み合わせられた回路である。ここで、外部電源１０００の電圧、および、内部電源１００１の電圧は、パネルコントローラ２に必要な電源電圧およびホスト機器６に必要な電源電圧などから設定される。また、外部電源１０００の電圧と、内部電源１００１の電圧とは、異なる電圧値であってもよい。
【００６５】
信号発生回路４は、外部電源１０００、および、接地点である外部ＧＮＤ３０１を基準として交流信号を発生させる回路である。信号発生回路４は、信号絶縁回路５０と、スイッチ４０１とを備える。信号絶縁回路５０は、フォトカプラなどの、電気的に絶縁しながら信号を伝達する回路である。また、信号発生回路４は、信号絶縁回路５０を介してパネルコントローラ２に接続される。
【００６６】
スイッチ４０１は、信号絶縁回路５０を介してパネルコントローラ２から入力される制御タイミング信号ｔＳｔｘによって制御される。制御タイミング信号ｔＳｔｘは、パネルコントローラ２で生成される。外部電源１０００は、スイッチ４０１を介して、外部ＧＮＤ３０１から絶縁された内部ＧＮＤ３０２へ矩形波を与える。
【００６７】
スイッチ４０１は、機械式ではなく半導体素子で構成される。また、スイッチ４０１は、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＨ電圧、すなわち、Ｈｉｇｈレベル電圧である場合にオン状態、すなわち、外部電源１０００に接続された状態となる。
【００６８】
また、信号発生回路４は、抵抗４０２を備える。抵抗４０２は、スイッチ４０１の保護を目的とする抵抗であり、スイッチ４０１の出力電流を制限する。
【００６９】
また、信号発生回路４は、バリスタ４０３を備える。バリスタ４０３は、タッチセンサーパネル１、パネルコントローラ２、および、スイッチ４０１を静電気放電（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、すなわち、ＥＳＤ）から保護するための構成である。
【００７０】
なお、抵抗４０２、および、バリスタ４０３が備えられていない場合であっても、表示装置として動作可能である。
【００７１】
外部電源１０００および外部ＧＮＤ３０１による電圧振幅が、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量を測定するための励起電圧となる。静電容量を測定する際の電荷量Ｑは、積分アンプ２０４、さらには、その後段の回路のダイナミックレンジが許容される範囲内でできるだけ大きいことが望ましい。したがって、スイッチ４０１のオン状態における電圧は、外部電源１０００をさらに昇圧した電圧であってもよい。
【００７２】
図２は、図１に例示される表示装置の構造を概略的に例示する平面図である。図２は、表示装置をタッチする面から見た図である。
【００７３】
図３は、図１に例示される表示装置の構造を概略的に例示する断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【００７４】
図２に例示されるように、タッチセンサーパネルを備える表示装置は、タッチセンサーパネル１と、パネルコントローラ２と、それらを接続するＦＰＣ２０２とを備える。また、タッチセンサーパネルを備える表示装置は、タッチセンサーパネル１、パネルコントローラ２、および、ＦＰＣ２０２を囲んで配置される装置筐体９を備える。
【００７５】
タッチセンサーパネル１は、透明基板である保護板１０６と、タッチセンサー１００と、透明粘着材１０７とを備える。タッチセンサー１００は、Ｘタッチセンサー群１０１と、Ｙタッチセンサー群１０２とを含む。透明粘着材１０７は、保護板１０６とタッチセンサー１００とを粘着させる。
【００７６】
タッチセンサーパネル１は、タッチセンサーパネル１の下方に配置される画像表示液晶モジュール８に、両面テープなどで貼り付けられる。タッチセンサーパネル１および画像表示液晶モジュール８は、装置筐体９に取り付けられる。
【００７７】
図２、および、図３では、指などの指示体７、および、水などの比誘電率の高い物質７０３が付加的に表現される。指示体７は、タッチセンサー１００の直上の保護板１０６に接触する。比誘電率の高い物質７０３は、タッチセンサー１００の直上の保護板１０６と、装置筐体９とに跨って付着する。
【００７８】
画像表示液晶モジュール８は、液晶パネル８０２と、液晶パネル８０２の下方に配置されるバックライト８０３と、液晶パネル８０２とバックライト８０３とを覆う金属製のフレーム８０１とを備える。
【００７９】
液晶パネル８０２は、ガラス基板、液晶層、および、偏光フィルターなどの構成が積層されたパネルである。
【００８０】
一般的に、画像表示液晶モジュール８のＧＮＤおよび装置筐体９は、ホスト機器６のシステムＧＮＤか、装置全体の接地点に接続されることが多い。図１においては、外部ＧＮＤ３０１が接地点である。ここで、画像表示液晶モジュール８のＧＮＤには、フレーム８０１を含む。また、装置全体の接地点には、一般的なＧＮＤ接続条件で接続されるものとする。
【００８１】
しかしながら、本実施の形態においては、画像表示液晶モジュール８のＧＮＤおよび装置筐体９は、図１におけるパネルコントローラ２の内部ＧＮＤ３０２に接続される。当該接続を、本実施の形態におけるＧＮＤ接続条件とする。
【００８２】
図４、および、図５は、図３に例示される構造におけるＹタッチセンサー群１０２の静電容量を測定した結果を例示する図である。
【００８３】
図４は、一般的なＧＮＤ接続条件でのＹタッチセンサー群１０２の静電容量を測定した値を例示する。図４に例示されるＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０、Ｙ１１、Ｙ１２、および、Ｙ１３は、図３に例示されるＹタッチセンサー群１０２のそれぞれのタッチセンサーに対応する。
【００８４】
図４のＹ０に例示されるように、一般的なＧＮＤ接続条件で接続された場合には、比誘電率の高い物質７０３を介して、電位の異なる装置筐体９による結合容量７０６、電位の異なるフレーム８０１による結合容量７０５、および、タッチセンサーパネル１による結合容量７０４が、しきい値７０９を超える静電容量７０８として測定される。
【００８５】
一方で、図５は、本実施の形態におけるＧＮＤ接続条件でのＹタッチセンサー群１０２の静電容量を測定した値を例示する。図５に例示されるＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０、Ｙ１１、Ｙ１２、および、Ｙ１３は、図３に例示されるＹタッチセンサー群１０２のそれぞれのタッチセンサーに対応する。
【００８６】
図５のＹ０に例示されるように、本実施の形態におけるＧＮＤ接続条件で接続された場合には、比誘電率の高い物質７０３を介しても、しきい値７０９を超える静電容量は測定されない。
【００８７】
＜表示装置の動作について＞
次に、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置の動作を図６から図１０を参照しつつ説明する。
【００８８】
図６から図８は、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置の動作を例示するフローチャートである。
【００８９】
図６のフローチャートはタッチセンサーパネルの基本動作に関するものであり、ステップＳＴ１から始まり、ステップＳＴ４またはステップＳＴ６が実行された後、再びステップＳＴ１に戻るという動作が繰り返し行われる。
【００９０】
図７は、図６におけるステップＳＴ１の動作を詳細に例示するフローチャートであり、図８は、図６におけるステップＳＴ５の動作を詳細に例示するフローチャートである。
【００９１】
まず、図６に例示される動作について説明する。以下の動作は、主に図１における制御演算回路２０８において行われる動作である。
【００９２】
ステップＳＴ１では、Ｙタッチセンサー群１０２の静電容量を測定する。
【００９３】
次に、ステップＳＴ２において、測定された静電容量と、基準となる静電容量、すなわち、ベースライン静電容量との差分を計算する。そして、当該差分を、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量として算出する。
【００９４】
ここで、あらかじめ測定された、基準となる静電容量、すなわち、ベースライン静電容量とは、指示体７によるタッチがない状態でのタッチセンサーパネル１の静電容量である。
【００９５】
次に、ステップＳＴ３において、図４および図５に例示されるように、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量７０７が、タッチの有無を判定するしきい値７０９を越えているか否かを判定する。
【００９６】
タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量がしきい値７０９を超えていない場合、すなわち、図６に例示されるステップＳＴ３から分岐する「ＮＯ」に対応する場合には、タッチがないと判定される。そして、ステップＳＴ４において、測定されたタッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量とベースライン容量とに基づいて、最新のベースライン容量を生成する。そして、ステップＳＴ１に戻る。
【００９７】
一方で、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量がしきい値７０９を超えている場合、すなわち、図６に例示されるステップＳＴ３から分岐する「ＹＥＳ」に対応する場合には、タッチがあると判定される。そして、ステップＳＴ５へ進む。
【００９８】
次に、ステップＳＴ５において、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量に基づく、一般的な相互容量方式による詳細な位置検出を行う。
【００９９】
そして、ステップＳＴ６において、ステップＳＴ５における検出結果に基づいて、タッチの有無および座標を示すタッチ情報をホスト機器６に出力する。ここで、当該タッチ情報に含まれるタッチの有無は、タッチがある場合の情報である。
【０１００】
次に、より詳細な動作について説明する。
【０１０１】
図９は、図７のフローチャートに対応するタイミングチャートである。図１０は、図８のフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【０１０２】
図６のステップＳＴ１におけるＹタッチセンサー群１０２静電容量の測定は、図１における内部ＧＮＤ３０２から与えられる励起電圧を用いて行われる。内部ＧＮＤ３０２から与えられる当該励起電圧は、信号発生回路４が動作することによって得られる。これによって、タッチセンサーパネル１と指示体７との間の静電容量を測定する。
【０１０３】
このとき、励起電圧は、外部ＧＮＤ３０１を基準とする。そして、すべてのタッチセンサー、パネルコントローラ２、画像表示液晶モジュール８のＧＮＤ、および、装置筐体９は、同時に同電位で励起される。
【０１０４】
また、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３は、停止した状態で動作する。
【０１０５】
図９のタイミングチャートは、制御タイミング信号ｔＳｔｘの５サイクル分、すなわち、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、および、ｐ１を例示する。ＡＤコンバータ回路２０６の出力、すなわち、図９におけるｒａｗｄａｔａは、サンプリングタイミングｔＡｄｃの立ち下りで変化し、１サイクル遅れてデータが更新される。
【０１０６】
しかしながら、静電容量の測定動作自体は１サイクルで完了する。そのため、１サイクルにおける動作のみを説明する。
【０１０７】
図６におけるステップＳＴ１について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１０８】
静電容量の測定動作の１サイクルは、センサーリセット（ステップＳＴ１０１を参照）、センサーリセットの解除（ステップＳＴ１０２を参照）、センサー励起（ステップＳＴ１０３を参照）、積分回路出力のホールド（ステップＳＴ１０４を参照）、および、積分回路出力のＡＤ変換（ステップＳＴ１０５を参照）に分けられる。
【０１０９】
まず、ステップＳＴ１０１において、センサーリセットを行う。すなわち、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３をＬ電圧、すなわち、Ｌｏｗレベル電圧に固定する。Ｌ電圧を、ＶｏＬとする。
【０１１０】
また、スイッチ４０１をオフ状態とする。このとき、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＬ電圧である。これは、図９におけるｐ１−０に例示される。
【０１１１】
また、積分アンプ２０４をリセットする。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＨ電圧である。これは、図９におけるｐ１−２に例示される。そして、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオン状態となる。
【０１１２】
タッチセンサーＸ０は、励起電圧Ｔｘ０で充電される。タッチセンサーＸ１は、励起電圧Ｔｘ１で充電される。タッチセンサーＸ２は、励起電圧Ｔｘ２で充電される。タッチセンサーＸ３は、励起電圧Ｔｘ３で充電される。
【０１１３】
タッチセンサーＹ０、タッチセンサーＹ１、タッチセンサーＹ２、および、タッチセンサーＹ３は、Ｖｒｅｆ電圧で充電される。
【０１１４】
すべての相互容量Ｃｍは、Ｖｒｅｆ電圧−励起電圧（ＶｏＬ）に充電されることで、励起による電荷の移動のみを、積分アンプ２０４で時間積分することができる。
【０１１５】
次に、ステップＳＴ１０２において、センサーリセットの解除を行う。すなわち、積分アンプ２０４のリセットを解除する。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＬ電圧であり、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオフ状態となる。これは、図９におけるｐ１−３に例示される。
【０１１６】
次に、ステップＳＴ１０３において、センサー励起を行う。すなわち、スイッチ４０１をオン状態とする。このとき、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＨ電圧である。これは、図９におけるｐ１−４に例示される。そして、信号発生回路４は、内部ＧＮＤ３０２の電位を、外部ＧＮＤ３０１を基準に外部電源１０００で励起する。すなわち、信号発生回路４は、パネルコントローラ２のグラウンドである内部ＧＮＤ３０２に交流信号を印加する。
【０１１７】
次に、ステップＳＴ１０４において、積分回路出力のホールドを行う。すなわち、出力が安定した後に、サンプルホールド回路２０５の制御信号ｔＳｈをＨ電圧とする。これは、図９におけるｐ１−５に例示される。そして、サンプルホールド回路２０５をホールド状態に切り換える。
【０１１８】
次に、ステップＳＴ１０５において、積分回路出力のＡＤ変換を行う。すなわち、積分回路出力のホールド後、ＡＤコンバータ回路２０６のサンプリング信号ｔＡｄｃがＨ電圧であるタイミングで、ＡＤ変換を行う。これは、図９におけるｐ１−６に例示される。ＡＤ変換の出力は、次のＡＤ変換まで保持される。
【０１１９】
なお、図１では、それぞれの測定線、すなわち、タッチセンサーＹ０からの出力を伝達する測定線Ｒｘ０、タッチセンサーＹ１からの出力を伝達する測定線Ｒｘ１、タッチセンサーＹ２からの出力を伝達する測定線Ｒｘ２、および、タッチセンサーＹ３からの出力を伝達する測定線Ｒｘ３に対し、それぞれのＡＤコンバータ回路２０６が配置される。
【０１２０】
しかしながら、静電容量を測定するための周波数、すなわち、制御タイミング信号ｔＳｔｘの逆数である１／ｔＳｔｘは、一般的に、１０ＫＨｚから数１００ＫＨｚである。この周波数は、半導体回路で構成されるＡＤ変換の最大変換速度に対し十分遅い。
【０１２１】
そのため、サンプルホールド回路２０５のホールド出力を時分割で高速にＡＤ変換すれば、ＡＤコンバータ回路２０６は削減することができる。
【０１２２】
次に、ステップＳＴ１０６において、安定した測定を行うために、ステップＳＴ１０１からステップＳＴ１０５までを複数回繰り返す。そして、ステップＳＴ１０１からステップＳＴ１０５までで得られる測定値を平均化すれば、Ｓ／Ｎ比が向上し動作が安定する。
【０１２３】
ただし、指などの指示体７の動きに対し誤差が大きくならないように、静電容量を測定するための周波数は、１回のタッチ有無の判定が、たとえば、１０ｍｓ以下になるように選択されることが望ましい。
【０１２４】
次に、図６におけるステップＳＴ５について、図１０のタイミングチャートを用いて説明する。図６におけるステップＳＴ３でタッチがあると判定された場合、ステップＳＴ５が実行される。
【０１２５】
ステップＳＴ５は、一般的な相互容量方式の容量測定動作である。この相互容量方式を採用した場合、ＸタッチセンサーとＹタッチセンサーとの間のそれぞれの相互容量Ｃｍに対応した静電容量が、２次元データとして得られる。そのため、たとえば、３点以上のマルチタッチ識別が容易である。
【０１２６】
仮に、１点タッチのみを検出するアプリケーションにおいては、ステップＳＴ１でＸタッチセンサー群１０１の静電容量の測定も可能なアキテクチャーとすれば、ステップＳＴ５を省略することも可能である。
【０１２７】
図１０のタイミングチャートは、制御タイミング信号ｔＳｔｘの５サイクル分、すなわち、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、および、ｐ１を例示する。図１０におけるｐ１からｐ４は、タッチセンサーＸ０、タッチセンサーＸ１、タッチセンサーＸ２、および、タッチセンサーＸ３それぞれの相互容量Ｃｍに対応する。なお、図９に例示されるｐ１と図１０に例示されるｐ１とは、負荷となる容量が異なるため周期が異なる。図９に例示されるｐ１の周期が、たとえば、数十ＫＨｚであるのに対し、図１０に例示されるｐ１の周期が、たとえば、数百ＫＨｚである。
【０１２８】
ｐ１では、Ｘ０と交差する相互容量Ｘ０Ｙ０、相互容量Ｘ０Ｙ１、相互容量Ｘ０Ｙ２、および、相互容量Ｘ０Ｙ３の測定を行う。
【０１２９】
ｐ２では、Ｘ１と交差する相互容量Ｘ１Ｙ０、相互容量Ｘ１Ｙ１、相互容量Ｘ１Ｙ２、および、相互容量Ｘ１Ｙ３の測定を行う。
【０１３０】
ｐ３では、Ｘ２と交差する相互容量Ｘ２Ｙ０、相互容量Ｘ２Ｙ１、相互容量Ｘ２Ｙ２、および、相互容量Ｘ２Ｙ３の測定を行う。
【０１３１】
ｐ４では、Ｘ３と交差する相互容量Ｘ３Ｙ０、相互容量Ｘ３Ｙ１、相互容量Ｘ３Ｙ２、および、相互容量Ｘ３Ｙ３の測定を行う。
【０１３２】
また、ｐ１からｐ４のＡＤ変換後の測定結果は、１サイクル遅れて保持される。
【０１３３】
図９における場合と同様に、静電容量の測定自体は１サイクルで完了する。そのため、１サイクルにおける動作のみを説明する。
【０１３４】
静電容量の測定動作の１サイクルは、センサーリセット（ステップＳＴ５０１を参照）、センサーリセットの解除（ステップＳＴ５０２を参照）、センサー励起（ステップＳＴ５０３を参照）、積分回路出力のホールド（ステップＳＴ５０４を参照）、および、積分回路出力のＡＤ変換（ステップＳＴ５０５を参照）に分けられる。
【０１３５】
まず、ステップＳＴ５００において、Ｘタッチセンサーの序数を、
【０１３６】
【数１】
0006675936.tif 000002
【０１３７】
に設定する。
【０１３８】
次に、ステップＳＴ５０１において、センサーリセットを行う。すなわち、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３をＬ電圧に固定する。
【０１３９】
また、スイッチ４０１をオフ状態とする。このとき、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＬ電圧である。これは、図１０におけるｐ１−０に例示される。
【０１４０】
また、積分アンプ２０４をリセットする。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＨ電圧である。これは、図１０におけるｐ１−２に例示される。そして、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオン状態となる。
【０１４１】
次に、ステップＳＴ５０２において、センサーリセットの解除を行う。すなわち、積分アンプ２０４のリセットを解除する。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＬ電圧であり、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオフ状態となる。これは、図１０におけるｐ１−３に例示される。
【０１４２】
次に、ステップＳＴ５０３において、センサー励起を行う。スイッチ４０１をオフ状態に維持する。このとき、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＬ電圧である。
【０１４３】
そして、励起制御回路２０３の、序数に対応する励起電圧をＨ電圧とする。
【０１４４】
ここでは、ＳＴ５００においてｎが０に設定されているため、励起電圧Ｔｘ０をＨ電圧とする。一方で、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３はＬ電圧に維持する。これは、図１０におけるｐ１−４に例示される。
【０１４５】
また、以降ステップＳＴ５０３を行う際には、Ｈ電圧とする箇所を順次変更し、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ１のみをＨ電圧（これは、図１０におけるｐ２−４に例示される）、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ２のみをＨ電圧（これは、図１０におけるｐ３−４に例示される）、さらには、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ３のみをＨ電圧（これは、図１０におけるｐ４−４に例示される）と設定していく。
【０１４６】
次に、ステップＳＴ５０４において、積分回路出力のホールドを行う。すなわち、出力が安定した後に、サンプルホールド回路２０５の制御信号ｔＳｈをＨ電圧とする。これは、図１０におけるｐ１−５に例示される。そして、サンプルホールド回路２０５をホールド状態に切り換える。
【０１４７】
次に、ステップＳＴ５０５において、積分回路出力のＡＤ変換を行う。すなわち、積分回路出力のホールド後、ＡＤコンバータ回路２０６のサンプリング信号ｔＡｄｃがＨ電圧であるタイミングで、ＡＤ変換を行う。これは、図１０におけるｐ１−６に例示される。ＡＤ変換の出力は、次のＡＤ変換まで保持される。
【０１４８】
次に、ステップＳＴ５０６において、安定した測定を行うために、ステップＳＴ５０１からステップＳＴ５０５までを複数回繰り返す。そして、ステップＳＴ５０１からステップＳＴ５０５までで得られるそれぞれの測定値を平均化すれば、Ｓ／Ｎ比が向上し動作が安定する。
【０１４９】
次に、ステップＳＴ５０７において、Ｘタッチセンサーの序数を示すｎに１を加える。
【０１５０】
次に、ステップＳＴ５０８において、Ｘタッチセンサーの序数を示すｎがＸタッチセンサーの総数よりも小さい否かを判定する。
【０１５１】
Ｘタッチセンサーの序数を示すｎがＸタッチセンサーの総数よりも小さい場合、すなわち、図８に例示されるステップＳＴ５０８から分岐する「ＹＥＳ」に対応する場合には、ステップＳＴ５０１に戻る。そして、ステップＳＴ５０３において、序数に対応する励起電圧をＨ電圧とする。
【０１５２】
このようにして、励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３それぞれが順次Ｈ電圧に設定されるように、ステップＳＴ５０１からステップＳＴ５０５までを行う。
【０１５３】
一方で、Ｘタッチセンサーの序数を示すｎがＸタッチセンサーの総数と同じ、または、Ｘタッチセンサーの序数を示すｎがＸタッチセンサーの総数よりも大きい場合、すなわち、図８に例示されるステップＳＴ５０８から分岐する「ＮＯ」に対応する場合には、動作を終了する。
【０１５４】
図９における場合と異なる点は、図９における場合では、ステップＳＴ１０１おいて、励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３がＬ電圧に固定され、かつ、ステップＳＴ１０３において、制御タイミング信号ｔＳｔｘによって内部ＧＮＤ３０２の電位が励起されるのに対し、図１０における場合では、ステップＳＴ５０３において内部ＧＮＤ３０２の電位は励起されず、かつ、ステップＳＴ５０３において、励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３が順次励起されていく点である。
【０１５５】
図１０では、説明を簡単にするため、それぞれのＸタッチセンサーにおける測定動作を１回としたが、ｐ１からｐ４のステップをそれぞれ複数回繰り返した上で、測定値を平均化することによって、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１５６】
次に、本実施の形態の効果について、図２から図５を参照しつつ説明する。
【０１５７】
図２および図３においては、タッチセンサーパネル１には、指などの指示体７でタッチされているとともに、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサー１００の直上の保護板１０６と装置筐体９とに跨って付着している。
【０１５８】
指示体７がタッチセンサー１００と結合した状態において測定される静電容量は、指などの指示体７とタッチセンサー１００との間の結合容量７０１のみならず、比誘電率の高い物質７０３と画像表示液晶モジュール８のフレーム８０１との間の結合容量７０５、または、比誘電率の高い物質７０３と装置筐体９との間の結合容量７０６が含まれる。
【０１５９】
画像表示液晶モジュール８のＧＮＤ、および、装置筐体９が、表示装置全体の接地点に接続された一般的なＧＮＤ接続条件においては、図４に例示されるように、指示体７による静電容量７０７、および、比誘電率の高い物質７０３による静電容量７０８は、タッチ判定しきい値７０９を超える。そのため、比誘電率の高い物質７０３による測定値も、指示体７によるタッチと誤検出される。
【０１６０】
しかしながら、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置では、図６のステップＳＴ１、より詳細には、図７のステップＳＴ１０３において、内部ＧＮＤ３０２を励起する。
【０１６１】
そうすることによって、指示体７が容量結合する接地点以外はすべて同じ電位で励起される。そのため、タッチセンサー１００と画像表示液晶モジュール８のフレーム８０１との間、または、タッチセンサー１００と装置筐体９との間に電位差が発生しない。
【０１６２】
したがって、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサー１００の直上の保護板１０６と装置筐体９とに跨って付着している状態においても、比誘電率の高い物質７０３による静電容量はしきい値を超える値として測定されることはない。図５に例示されるように、指示体７による静電容量７０７のみがしきい値を超える値として測定され、水などの比誘電率の高い物質７０３が付着した場合をタッチと誤検出されることはない。
【０１６３】
以上のように、本実施の形態のタッチセンサーパネルを備える表示装置では、指示体７によるタッチと比誘電率の高い物質７０３によるタッチとを識別することができる。そのため、水などの比誘電率の高い物質７０３が付着した場合の誤検出を抑制することができる。
【０１６４】
なお、本実施の形態のタッチセンサーパネルを備える表示装置では、Ｘ−Ｙのマトリックス型のタッチセンサーが説明されたが、セグメントタイプの１層構造のタッチセンサーであっても適用は可能である。
【０１６５】
さらに、図１では、パネルコントローラ２とホスト機器６との間には信号絶縁回路５が設けられているが、タッチ座標を処理するホスト機器ＧＮＤも内部ＧＮＤ３０２と共通となるようにすれば、信号絶縁回路５は不要となる。
【０１６６】
また、本実施の形態では、ステップＳＴ５の相互容量測定動作時には、制御タイミング信号ｔＳｔｘがＬ電圧である。
【０１６７】
しかしながら、静電容量を測定するための周波数、すなわち、制御タイミング信号ｔＳｔｘの逆数である１／ｔＳｔｘを、相互容量測定動作に干渉しない周波数、たとえば、制御タイミング信号ｔＳｔｘの基本波、制御タイミング信号ｔＳｔｘの３次高調波、または、制御タイミング信号ｔＳｔｘの５次高調波などの奇数高調波とすることで、制御タイミング信号ｔＳｔｘを停止させずにステップＳＴ５を動作させることも可能である。
【０１６８】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する表示装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【０１６９】
＜表示装置の構成について＞
図１１は、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。図１１は、以下の説明に必要な回路を模式的に示すものであり、一般的に設けられるバイパスコンデンサ、または、電源保護回路などは、図示が省略される。
【０１７０】
図１１に例示されるように、タッチセンサーパネルを備える表示装置は、タッチセンサーパネル１と、パネルコントローラ２と、絶縁型電源回路３と、信号発生回路４Ａと、信号絶縁回路５と、ホスト機器６とを備える。
【０１７１】
信号発生回路４Ａは、イネーブル制御機能付きのオペアンプ４０４と、バンドパスフィルター４０５とを備える。また、信号発生回路４Ａは、信号絶縁回路５０を介してパネルコントローラ２に接続される。
【０１７２】
また、信号発生回路４Ａは、オペアンプ４０４の利得を決定する抵抗４０６と、抵抗４０７とを備える。また、信号発生回路４Ａは、オペアンプ４０４の出力のうちの直流成分を除去するコンデンサ４０８と、バイアスレベルを安定化するための抵抗４０９と、バリスタ４１０とを備える。
【０１７３】
オペアンプ４０４は、信号絶縁回路５０を介してパネルコントローラ２の制御演算回路２０８から入力されるｔＥＮｘ信号によって制御される。
【０１７４】
また、信号絶縁回路５０は、パネルコントローラ２から制御タイミング信号ｔＳｔｘが入力される。また、バンドパスフィルター４０５には、制御タイミング信号ｔＳｔｘが入力される。
【０１７５】
バンドパスフィルター４０５は、制御タイミング信号ｔＳｔｘの基本周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルター４０５の出力は、オペアンプ４０４の非反転入力端子に入力される。
【０１７６】
以上の構成によれば、信号発生回路４Ａは、ｔＳｔｘ周波数の正弦波信号を発生させる。そして、ｔＳｔｘ周波数の正弦波信号は、内部ＧＮＤ３０２を励起する信号として使用される。
【０１７７】
なお、ここでは図示されないが、信号発生回路４Ａの回路電源には、外部電源１０００、または、外部電源１０００から昇圧回路などを使用して生成された電源などが使用される。
【０１７８】
コンデンサ４０８、および、抵抗４０９は、電源電圧構成で回路のダイナミックレンジを考慮した上で、必要に応じて追加される。
【０１７９】
＜表示装置の動作について＞
次に、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置の動作を図１２を参照しつつ説明する。
【０１８０】
図１２は、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置の動作を例示するフローチャートである。
【０１８１】
図１２は、図６におけるステップＳＴ１の動作を詳細に例示するフローチャートであり、図１３は、図１２のフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【０１８２】
図６におけるステップＳＴ１について、図１２のフローチャート、および、図１３のタイミングチャートを用いて説明する。
【０１８３】
静電容量の測定動作の１サイクルは、センサーリセット（ステップＳＴ１１０を参照）、センサーリセットの解除（ステップＳＴ１１１を参照）、正弦波信号によるセンサー励起（ステップＳＴ１１２を参照）、正弦波信号の正極および負極時の積分回路出力のホールド（ステップＳＴ１１３、および、ステップＳＴ１１５を参照）、および、ホールド信号された正極および負極の積分回路出力のＡＤ変換（ステップＳＴ１１４、および、ステップＳＴ１１６を参照）に分けられる。
【０１８４】
まず、ステップＳＴ１１０において、センサーリセットを行う。すなわち、励起制御回路２０３の励起電圧Ｔｘ０、励起電圧Ｔｘ１、励起電圧Ｔｘ２、および、励起電圧Ｔｘ３をＬ電圧に固定する。Ｌ電圧を、ＶｏＬとする。
【０１８５】
また、オペアンプ４０４をリセットする。このとき、ｔＥＮｘ信号はＬ電圧であり、オペアンプ４０４の出力イネーブルスイッチはオフ状態である。
【０１８６】
また、積分アンプ２０４をリセットする。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＨ電圧である。これは、図１３におけるｐ１０に例示される。そして、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオン状態となる。
【０１８７】
次に、ステップＳＴ１１１において、センサーリセットの解除を行う。すなわち、積分アンプ２０４のリセットを解除する。このとき、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗがＬ電圧であり、それぞれの積分アンプ２０４におけるスイッチＳ０、スイッチＳ１、スイッチＳ２、および、スイッチＳ３がすべてオフ状態となる。これは、図１３におけるｐ１１に例示される。
【０１８８】
次に、ステップＳＴ１１２において、センサー励起を行う。制御タイミング信号ｔＳｔｘは常時トグルとする。そして、ｔＥＮｔｘ信号をオン状態、すなわち、Ｈ電圧とすることで、内部ＧＮＤ３０２電位を、外部ＧＮＤ３０１基準に正弦波信号で励起する。これは、図１３におけるｐ１２に例示される。そして、内部ＧＮＤ３０２の電位を、外部ＧＮＤ３０１を基準に外部電源１０００で励起する。
【０１８９】
次に、ステップＳＴ１１３において、正極時の積分回路出力のホールドを行う。すなわち、出力が安定した後に、正弦波信号の極性反転にあわせてサンプルホールド回路２０５の制御信号ｔＳｈをＨ電圧とする。これは、図１３におけるｐ１３−１に例示される。そして、サンプルホールド回路２０５をホールド状態に切り換える。
【０１９０】
次に、ステップＳＴ１１４において、正極時の積分回路出力のＡＤ変換を行う。すなわち、積分回路出力のホールド後、ＡＤコンバータ回路２０６のサンプリング信号ｔＡｄｃがＨ電圧であるタイミングで、ＡＤ変換を行う。これは、図１３におけるｐ１３−２に例示される。ＡＤ変換の出力は、次のＡＤ変換まで保持される。
【０１９１】
次に、ステップＳＴ１１５において、負極時の積分回路出力のホールドを行う。すなわち、出力が安定した後に、正弦波信号の極性反転にあわせてサンプルホールド回路２０５の制御信号ｔＳｈをＨ電圧とする。これは、図１３におけるｐ１３−３に例示される。そして、サンプルホールド回路２０５をホールド状態に切り換える。
【０１９２】
次に、ステップＳＴ１１６において、負極時の積分回路出力のＡＤ変換を行う。すなわち、積分回路出力のホールド後、ＡＤコンバータ回路２０６のサンプリング信号ｔＡｄｃがＨ電圧であるタイミングで、ＡＤ変換を行う。これは、図１３におけるｐ１３−４に例示される。ＡＤ変換の出力は、次のＡＤ変換まで保持される。
【０１９３】
次に、ステップＳＴ１１７において、正極時のデータから負極時のデータを差し引いた値を測定値とする。
【０１９４】
ｒａｗｄａｔａは、ステップＳＴ１１２からステップＳＴ１１７の複数回実施において平均化することで得られる。これは、図１２におけるステップＳＴ１１８に対応する動作である。
【０１９５】
図１１において、正弦波を発生させる信号発生回路４Ａはアナログ回路であるため、位相の遅れなどタイミングの遅れが発生する。したがって、位相の遅れが発生した場合であっても正弦波信号の正負極のピークタイミングでサンプルホールドすることができるように、ｔＳｔｘ信号は連続波形とする。そして、その出力タイミングは、制御演算回路２０８で調整される。
【０１９６】
以上のように、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置では、内部ＧＮＤ３０２電位を励起するための信号として正弦波信号を使用する。
【０１９７】
歪成分の少ない正弦波は、基本波成分のエネルギーのみで高調波成分を含まない。そのため、タッチセンサーパネル１から放射される他の装置への干渉源となる電磁妨害（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、すなわち、ＥＭＩ）を減らすことが可能となる。
【０１９８】
本実施の形態に例示された構成によれば、第１の実施の形態における場合と同様に、水などの付着によるタッチセンサーパネルの誤検出を抑制することができる。
【０１９９】
また、本実施の形態に例示された構成によれば、他の装置への干渉源となる電磁妨害（ＥＭＩ）が少ないタッチセンサーパネルを備える表示装置を提供することができる。
【０２００】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する表示装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【０２０１】
＜表示装置の構成について＞
図１４は、本実施の形態に関するタッチセンサーパネルを備える表示装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。図１４は、以下の説明に必要な回路を模式的に示すものであり、一般的に設けられるバイパスコンデンサ、または、電源保護回路などは、図示が省略される。
【０２０２】
図１４に例示されるように、タッチセンサーパネルを備える表示装置は、タッチセンサーパネル１と、パネルコントローラ２と、絶縁型電源回路３Ｂと、信号発生回路４Ｂと、信号絶縁回路５と、ホスト機器６とを備える。
【０２０３】
絶縁型電源回路３Ｂは、外部電源１０００、および、外部ＧＮＤ３０１に接続される。そして、絶縁型電源回路３Ｂは、外部電源１０００、および、外部ＧＮＤ３０１に基づいて、パネルコントローラ２の内部電源１００１、および、パネルコントローラ２の内部ＧＮＤ３０２を生成する。
【０２０４】
信号発生回路４Ｂは、外部電源１０００、および、接地点である外部ＧＮＤ３０１を基準として交流信号を発生させる回路である。信号発生回路４Ｂは、信号絶縁回路５０と、スイッチ４０１とを備える。また、信号発生回路４は、信号絶縁回路５０を介してパネルコントローラ２に接続される。
【０２０５】
絶縁型電源回路３Ｂは、スイッチ４０１を制御する制御タイミング信号ｔＳｔｘを生成する。そして、絶縁型電源回路３Ｂは、制御タイミング信号ｔＳｔｘを信号絶縁回路５０、および、スイッチ４０１へ出力する。
【０２０６】
信号絶縁回路５０は、制御タイミング信号ｔＳｔｘを制御演算回路２０８へ出力する。そうすることで、制御演算回路２０８は、積分アンプ２０４の制御信号ｔＳｗ、サンプルホールド回路２０５の制御信号ｔＳｈ、および、ＡＤコンバータ回路２０６のサンプリング信号ｔＡｄｃなどを、制御タイミング信号ｔＳｔｘと同期させながら生成することができる。
【０２０７】
一般に、絶縁型電源回路３Ｂは、出力電源を生成するためにクロックを使用している。そして、その周波数は、容量測定に使用される１００ＫＨｚ前後であることが多い。
【０２０８】
絶縁型電源回路３Ｂによる２次側ＧＮＤである内部ＧＮＤ３０２へのノイズは、極力ない電源を選択することが望ましい。しかしながら、本実施の形態では、絶縁型電源回路３Ｂによる電源生成時のクロックと同期をとることによって、内部ＧＮＤ３０２へのノイズが大きい絶縁型電源回路３Ｂを使用した場合においても、内部ＧＮＤ３０２の励起を伴う動作を安定化させることができる。
【０２０９】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下では、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
【０２１０】
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【０２１１】
以上に記載された実施の形態によれば、表示装置は、タッチセンサーパネル１と、パネルコントローラ２と、表示装置の筐体と、信号発生回路４とを備える。ここで、装置筐体９は、表示装置の筐体に対応するものである。タッチセンサーパネル１は、タッチセンサー１００を有する。パネルコントローラ２は、タッチセンサー１００の静電容量を測定する。装置筐体９は、少なくともタッチセンサーパネル１、および、パネルコントローラ２を含む表示装置における筐体である。また、装置筐体９は、パネルコントローラ２のグラウンドに電気的に接続されるものである。また、信号発生回路４は、パネルコントローラ２のグラウンドに交流信号を印加可能である。また、パネルコントローラ２は、グラウンドに信号発生回路４によって交流信号が印加された場合に、タッチセンサー１００の静電容量を測定する。
【０２１２】
このような構成によれば、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って付着した場合であっても、誤検出を抑制することができる。具体的には、パネルコントローラ２のグラウンドと装置筐体９とが電気的に接続されることによって、タッチセンサー１００と装置筐体９との間に電位差を発生させずに、タッチセンサー１００と指示体７との間の静電容量に交流信号が印加される。そのため、タッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って比誘電率の高い物質７０３が付着した場合であっても、装置筐体９と比誘電率の高い物質７０３との間の結合容量７０６がしきい値を越える値として測定されることがない。その結果、タッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って比誘電率の高い物質７０３が付着したことによる誤検出を抑制すると同時に、比誘電率の高い物質７０３が付着していない位置における指示体７によるタッチ位置を精度よく検出することができる。
【０２１３】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【０２１４】
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
【０２１５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、信号発生回路４は、パネルコントローラ２のグラウンドに交流信号である矩形波信号を印加可能である。このような構成によれば、パネルコントローラ２のグラウンドと電気的に接続された装置筐体９にも上記の矩形波信号を印加することができる。そして、その状態でタッチセンサー１００の静電容量を測定することによって、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って付着した場合であっても、精度よく指示体７のタッチ位置を検出することができる。
【０２１６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、信号発生回路４Ａは、パネルコントローラ２のグラウンドに正弦波信号を印加可能である。このような構成によれば、パネルコントローラ２のグラウンドと電気的に接続された装置筐体９にも上記の正弦波信号を印加することができる。そして、その状態でタッチセンサー１００の静電容量を測定することによって、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って付着した場合であっても、精度よく指示体７のタッチ位置を検出することができる。
【０２１７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、信号発生回路は、パネルコントローラ２におけるＡＤコンバータ回路２０６を制御する制御信号であるサンプリングタイミングｔＡｄｃに基づいて、パネルコントローラ２のグラウンドに交流信号を印加する。このような構成によれば、タッチセンサー１００の静電容量を測定するタイミングを、パネルコントローラ２のグラウンドに交流信号を印加するタイミングに同期させることができる。
【０２１８】
また、以上に記載された実施の形態によれば、表示装置は、液晶モジュールを備える。ここで、画像表示液晶モジュール８は、液晶モジュールに対応するものである。画像表示液晶モジュール８は、平面視において、タッチセンサーパネル１と重なって配置される。また、画像表示液晶モジュール８のグラウンドは、パネルコントローラ２のグラウンドに電気的に接続される。このような構成によれば、パネルコントローラ２のグラウンドと画像表示液晶モジュール８のグラウンドとが電気的に接続されることによって、パネルコントローラ２と画像表示液晶モジュール８との間に電位差が発生しない。そのため、画像表示液晶モジュール８と比誘電率の高い物質７０３との間の結合容量７０６がしきい値を越える値として測定されることがない。したがって、水などの比誘電率の高い物質７０３がタッチセンサーパネル１とその周辺の領域とに跨って付着した場合であっても、誤検出を抑制し、精度よく指示体７のタッチ位置を検出することができる。
【０２１９】
また、以上に記載された実施の形態によれば、表示装置は、信号絶縁回路５と、ホスト機器６とを備える。信号絶縁回路５は、パネルコントローラ２と電気的に接続される。ホスト機器６は、信号絶縁回路５と電気的に接続される。このような構成によれば、パネルコントローラ２とホスト機器６とが電気的に接続されず、それぞれを別々のＧＮＤとすることができる。
【０２２０】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
【０２２１】
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【０２２２】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【０２２３】
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【０２２４】
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【０２２５】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【０２２６】
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
【符号の説明】
【０２２７】
１  タッチセンサーパネル、２  パネルコントローラ、３，３Ｂ  絶縁型電源回路、４，４Ａ，４Ｂ  信号発生回路、５，５０  信号絶縁回路、６  ホスト機器、７  指示体、８  画像表示液晶モジュール、９  装置筐体、１００，Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３  タッチセンサー、１０１  Ｘタッチセンサー群、１０２  Ｙタッチセンサー群、１０３，１０４  自己容量、１０６  保護板、１０７  透明粘着材、２０２  ＦＰＣ、２０３  励起制御回路、２０４  積分アンプ、２０５  サンプルホールド回路、２０６  ＡＤコンバータ回路、２０７  メモリ演算回路、２０８  制御演算回路、３０１  外部ＧＮＤ、３０２  内部ＧＮＤ、４０１  スイッチ、４０２，４０６，４０７，４０９  抵抗、４０３，４１０  バリスタ、４０４  オペアンプ、４０５  バンドパスフィルター、４０８  コンデンサ、７０１，７０４，７０５，７０６  結合容量、７０２  人体容量、７０３  比誘電率の高い物質、７０７，７０８  静電容量、７０９  しきい値、８０１  フレーム、８０２  液晶パネル、８０３  バックライト、１０００  外部電源、１００１  内部電源、Ｃｇｘ０，Ｃｇｘ１，Ｃｇｘ２，Ｃｇｘ３，Ｃｇｙ０，Ｃｇｙ１，Ｃｇｙ２，Ｃｇｙ３  自己容量、Ｒｘ０，Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３  測定線、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  スイッチ、Ｔｘ０，Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３  励起電圧、Ｃｍ，Ｘ０Ｙ０，Ｘ０Ｙ１，Ｘ０Ｙ２，Ｘ０Ｙ３，Ｘ１Ｙ０，Ｘ１Ｙ１，Ｘ１Ｙ２，Ｘ１Ｙ３，Ｘ２Ｙ０，Ｘ２Ｙ１，Ｘ２Ｙ２，Ｘ２Ｙ３，Ｘ３Ｙ０，Ｘ３Ｙ１，Ｘ３Ｙ２，Ｘ３Ｙ３  相互容量。
【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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