(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルなどに起因する外来ノイズの影響によりタッチ位置の検出精度が低下することを防ぐことができるようにする。【解決手段】互いに並走する複数の送信電極７および互いに並走する複数の受信電極８が格子状に設けられたパネル本体５と、送信電極を順次選択して駆動信号を印加する送信部９と、受信電極を順次選択して駆動信号に応じて受信電極から出力される応答信号を受信して電極交点ごとの検出データを出力する受信部１０と、受信部から出力される電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求める制御部１１と、同期検波用の参照信号を生成する参照信号発生部２０と、を備え、送信部は、参照信号から駆動信号を生成し、受信部は、受信電極からの応答信号に基づく信号を参照信号を用いて同期検波を行い、これで得られた信号から検出データを生成する。【選択図】図１
2012243058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並走する複数の送信電極および互いに並走する複数の受信電極が格子状に設けられたパネル本体と、
前記送信電極を順次選択して駆動信号を印加する送信部と、
前記受信電極を順次選択して前記駆動信号に応じて前記受信電極から出力される応答信号を受信して電極交点ごとの検出データを出力する受信部と、
前記受信部から出力される電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求める制御部と、
同期検波用の参照信号を出力する参照信号発生部と、を備え、
前記送信部は、前記参照信号から駆動信号を生成し、
前記受信部は、前記受信電極からの応答信号に基づく信号を前記参照信号を用いて同期検波を行う同期検波部を有し、この同期検波部から出力される信号から前記検出データを生成することを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記参照信号発生部は、連続したパルス波である参照信号を出力し、
前記送信部は、前記参照信号発生部から出力される参照信号から、前記受信電極の切り換え時を無信号区間とした間欠的なパルス波となる駆動信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記受信部は、前記参照信号発生部から出力される参照信号を正弦波に変換する正弦波変換部を有し、
前記同期検波部は、前記正弦波変換部により正弦波に変換された参照信号を用いて同期検波を行うことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記同期検波部から出力される信号がピーク値を示した後に低下するように、前記受信電極から出力される応答信号の長さが設定され、
前記受信部は、前記同期検波部から出力される信号が略最大となる値を取得するピーク値取得部を有し、このピーク値取得部から出力される信号から前記検出データを生成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記パネル本体は、プラズマディスプレイパネルの前面に配置され、
前記プラズマディスプレイパネルの維持放電期間を検知する維持放電検知手段を備え、
前記制御部は、前記維持放電検知手段の検知結果に基づいて、維持放電期間を除く期間で取得した電極交点ごとの検出データのみに基づいてタッチ位置を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のタッチパネル装置を、プラズマディスプレイパネルの前面に備えたことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量方式によりタッチ位置を検出するタッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル装置には、タッチ位置を検出する原理が異なる種々の方式があるが、抵抗膜方式や静電容量方式のように多数の電極をパネル内に配設した構成のものでは、電極がアンテナとして作用するため、外来ノイズの影響を受け易くなる。特に静電容量方式では、導電性物体（例えば人体）が接近あるいは接触することによる電極近傍の微小な静電容量の変化を利用してタッチ位置を検出することから、ノイズがタッチ位置の検出精度に大きく影響する。
【０００３】
一方、タッチパネル装置は、液晶ディスプレイパネルなどの画像表示装置と組み合わせて用いられることが一般的であるが、画像表示装置をタッチパネル装置と一体化した場合、画像表示装置がノイズ源となって、タッチ位置の検出精度を低下させるという問題があり、このような画像表示装置に起因するノイズによる影響を低減する技術が知られている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１７４１２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−００９４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、タッチパネル装置と組み合わせて用いられる画像表示装置にプラズマディスプレイパネルを採用することが考えられるが、プラズマディスプレイパネルは、放電に伴う放射ノイズが顕著であるため、前記の従来のノイズ対策は十分な解決策とはならず、タッチ位置の検出精度が大幅に低下して、実用上十分な検出精度を確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、プラズマディスプレイパネルなどに起因する外来ノイズの影響によりタッチ位置の検出精度が低下することを防ぐことができるように構成されたタッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタッチパネル装置は、互いに並走する複数の送信電極および互いに並走する複数の受信電極が格子状に設けられたパネル本体と、前記送信電極を順次選択して駆動信号を印加する送信部と、前記受信電極を順次選択して前記駆動信号に応じて前記受信電極から出力される応答信号を受信して電極交点ごとの検出データを出力する受信部と、前記受信部から出力される電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求める制御部と、同期検波用の参照信号を出力する参照信号発生部と、を備え、前記送信部は、前記参照信号から駆動信号を生成し、前記受信部は、前記受信電極からの応答信号に基づく信号を前記参照信号を用いて同期検波を行う同期検波部を有し、この同期検波部から出力される信号から前記検出データを生成する構成とする。
【０００８】
また、本発明のプラズマディスプレイ装置は、前記のタッチパネル装置を、プラズマディスプレイパネルの前面に備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、参照信号からこれと周波数および位相が同じ駆動信号を生成することで、受信電極では参照信号と周波数および位相が同じ応答信号が出力され、この受信電極からの応答信号に基づく信号を参照信号を用いて同期検波を行うことにより、参照信号と異なる周波数を有するノイズを除去して、参照信号と同一の周波数を有する受信電極の応答信号による信号値のみを取得することができる。これにより、外来ノイズの影響でタッチ位置の検出精度が低下することを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態にかかるプラズマディスプレイ装置１を示す全体構成図
【図２】送信電極７および受信電極８を示す平面図
【図３】ＰＤＰ２の放電制御を説明する模式図
【図４】ＰＤＰ２の放電制御を説明する模式図
【図５】ＰＤＰ２の放射ノイズを示す波形図
【図６】アンテナ受信回路１９の概略構成図
【図７】制御部１１で行われる処理の手順を示すフロー図
【図８】ＰＤＰ２のアドレス放電期間における放射ノイズの周波数特性を示す図
【図９】受信部１０の受信信号処理部１６の概略構成図
【図１０】参照信号、駆動信号、応答信号、および受信部１０の受信信号処理部１６の各出力信号の状況を示すタイミング図
【図１１】参照信号、受信信号、および乗算器５６の出力信号の周波数特性を示す図
【図１２】同期検波部５３の乗算器５６およびＬＰＦ５７の出力信号の波形を示す図
【図１３】ＬＰＦ５７の出力信号の波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、互いに並走する複数の送信電極および互いに並走する複数の受信電極が格子状に設けられたパネル本体と、前記送信電極を順次選択して駆動信号を印加する送信部と、前記受信電極を順次選択して前記駆動信号に応じて前記受信電極から出力される応答信号を受信して電極交点ごとの検出データを出力する受信部と、前記受信部から出力される電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求める制御部と、同期検波用の参照信号を出力する参照信号発生部と、を備え、前記送信部は、前記参照信号から駆動信号を生成し、前記受信部は、前記受信電極からの応答信号に基づく信号を前記参照信号を用いて同期検波を行う同期検波部を有し、この同期検波部から出力される信号から前記検出データを生成する構成とする。
【００１２】
これによると、参照信号からこれと周波数および位相が同じ駆動信号を生成することで、受信電極では参照信号と周波数および位相が同じ応答信号が出力され、この受信電極からの応答信号に基づく信号を参照信号を用いて同期検波を行うことにより、参照信号と異なる周波数を有するノイズを除去して、参照信号と同一の周波数を有する受信電極の応答信号による信号値のみを取得することができる。これにより、外来ノイズの影響でタッチ位置の検出精度が低下することを避けることができる。
【００１３】
また、第２の発明は、前記参照信号発生部は、連続したパルス波である参照信号を出力し、前記送信部は、前記参照信号発生部から出力される参照信号から、前記受信電極の切り換え時を無信号区間とした間欠的なパルス波となる駆動信号を生成する構成とする。
【００１４】
これによると、１本の受信電極の選択期間ごとに均一なパルス数の駆動信号を送信電極に印加することができる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記受信部は、前記参照信号発生部から出力される参照信号を正弦波に変換する正弦波変換部を有し、前記同期検波部は、前記正弦波変換部により正弦波に変換された参照信号を用いて同期検波を行う構成とする。
【００１６】
これによると、参照信号を正弦波に変換することで信号が単一の周波数成分を有するものとなるため、同期検波においてノイズ耐性を向上させることができる。
【００１７】
また、第４の発明は、前記同期検波部から出力される信号がピーク値を示した後に低下するように、前記受信電極から出力される応答信号の長さが設定され、前記受信部は、前記同期検波部から出力される信号が略最大となる値を取得するピーク値取得部を有し、このピーク値取得部から出力される信号から前記検出データを生成する構成とする。
【００１８】
これによると、同期検波部から出力される信号が一定値に収束するのを待って信号値を取得する場合に比較して、信号値を取得するタイミングを早くすることができるため、電極交点ごとの検出データを出力させる時間を短縮して、タッチ位置検出の高速化を図ることができる。
【００１９】
この場合、ピーク値取得部は、同期検波部から出力される信号がピーク値を示すタイミングの近傍でサンプリングを行うサンプルホールド部とすればよい。また、同期検波部から出力される信号のピーク値を保持するピークホールド部も可能である。
【００２０】
また、第５の発明は、前記パネル本体は、プラズマディスプレイパネルの前面に配置され、前記プラズマディスプレイパネルの維持放電期間を検知する維持放電検知手段を備え、前記制御部は、前記維持放電検知手段の検知結果に基づいて、維持放電期間を除く期間で取得した電極交点ごとの検出データのみに基づいてタッチ位置を求める構成とする。
【００２１】
これによると、維持放電期間において発生する大きな放射ノイズによる影響を避けることができる。
【００２２】
また、第６の発明は、プラズマディスプレイ装置であり、前記第１から第８の発明に係るタッチパネル装置を、プラズマディスプレイパネルの前面に備えた構成とする。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態にかかるプラズマディスプレイ装置１を示す全体構成図である。このプラズマディスプレイ装置１は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼称する）２と、ＰＤＰ制御部３と、タッチパネル装置４とからなっており、タッチパネル装置４のパネル本体５がＰＤＰ２の表示面の前側に配置されている。
【００２５】
タッチパネル装置４のパネル本体５は、指示物（ユーザの指先及びスタイラスや指示棒等の導電体）によるタッチ操作が行われるタッチ面６を備え、互いに並走する複数の送信電極７と互いに並走する複数の受信電極８とが格子状に配置されている。
【００２６】
また、タッチパネル装置４は、送信電極７に対して駆動信号を印加する送信部９と、送信電極７に印加された駆動信号に応答した受信電極８の応答信号を受信して、送信電極７と受信電極８とが交差する電極交点ごとの検出データを出力する受信部１０と、この受信部１０から出力される検出データに基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部９及び受信部１０の動作を制御する制御部１１とを備えている。
【００２７】
制御部１１から出力されるタッチ位置情報は、パソコンなどの外部機器１２に入力され、ここで生成した表示画面データがＰＤＰ２を制御するＰＤＰ制御部３に出力される。これによりパネル本体５のタッチ面６上でユーザが指示物で行ったタッチ操作に対応した画像がＰＤＰ２の画面に表示され、タッチ面６にマーカーで直接描画するのと同様の感覚で所要の画像を表示させることができ、またＰＤＰ２の表示画面に表示されたボタンなどを操作することができる。さらに、タッチ操作で描かれた画像を消去するイレーサを用いることもできる。
【００２８】
送信電極７と受信電極８とは、絶縁層を挟んで重なり合う態様で交差しており、この送信電極７と受信電極８とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指等の指示物でタッチ操作を行う際に、指示物がタッチ面６に接近あるいは接触すると、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。
【００２９】
ここでは、相互容量方式が採用されており、送信電極７に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極８に充放電電流が流れ、この充放電電流が応答信号として受信電極８から出力され、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極８の充放電電流、すなわち応答信号が変化し、この変化量に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、受信部１０で応答信号を信号処理して得られる検出データが、送信電極７と受信電極８とによる電極交点ごとに出力されるため、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。
【００３０】
制御部１１のタッチ位置算出部１７は、受信部１０から出力される電極交点ごとの検出データから所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ方向（受信電極８の配列方向、つまりＰＤＰ２の幅方向）とＹ方向（送信電極７の配列方向、つまりＰＤＰ２の高さ方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとの検出データから所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極７及び受信電極８の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。
【００３１】
また、制御部１１のタッチ位置算出部１７では、タッチ面６の全面に渡って電極交点ごとの検出データの受信が終了する１フレーム周期ごとにタッチ位置を求める処理が行われ、タッチ位置情報がフレーム単位で外部機器１２に出力される。外部機器１２では、時間的に連続する複数のフレームのタッチ位置情報に基づいて、各タッチ位置を時系列に連結する表示画面データを生成して、ＰＤＰ制御部３に出力する。なお、マルチタッチの場合には、複数の指示物によるタッチ位置を含むタッチ位置情報がフレーム単位で出力される。
【００３２】
送信部９は、駆動信号となるパルスを発生する送信パルス発生部１３と、送信電極７を１本ずつ選択して、送信パルス発生部１３から出力されたパルスを送信電極７に順次印加する電極選択部１４と、を備えている。
【００３３】
受信部１０は、受信電極８から出力される応答信号を処理する受信信号処理部１６と、受信電極８を１本ずつ選択して、受信電極８からの応答信号を受信信号処理部１６に順次入力させる電極選択部１５と、を備えている。
【００３４】
送信部９および受信部１０は、送信部９において１本の送信電極７に駆動信号を印加する間に、受信部１０において受信電極８を１本ずつ選択して受信電極８からの応答信号を受信信号処理部１６に順次入力させて信号処理を行わせ、この１ライン分のスキャン動作を全ての送信電極７について順次繰り返すことで、全ての電極交点ごとの検出データを取得することができる。
【００３５】
図２は、送信電極７および受信電極８を示す平面図である。送信電極７は、導線２１ａ，２１ｂが格子状に配置されたメッシュ状電極で構成されている。導線２１ａは、送信電極７の長手方向に対して時計方向に所定角度θだけ傾いた方向に延在し、導線２１ｂは、送信電極７の長手方向に対して反時計方向に所定角度θだけ傾いた方向に延在し、導線２１ａ，２１ｂの交差角度２θを９０度より小さくすることで、菱形格子が連続する形態をなしている。なお、導線２１ａ，２１ｂは、交差部分で互いに電気的に接続されている。
【００３６】
受信電極８も、送信電極７と同様に、導線２２ａ，２２ｂが格子状に配置されたメッシュ状電極で構成されており、導線２２ａ，２２ｂの配置形態も、送信電極７の導線２１ａ，２１ｂと同様であるが、受信電極８のメッシュピッチＰ２は、送信電極７のメッシュピッチＰ１より大きくなっている（Ｐ１＜Ｐ２）。
【００３７】
このように送信電極７および受信電極８を構成して、導線２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを微細な線径に形成することにより、送信電極７および受信電極８を見えにくくして、タッチパネル装置４の背面側に配置されるＰＤＰ２の画面の視認性を高めることができ、さらに、ＰＤＰ２の画素パターンに送信電極７および受信電極８が重なり合うことで発生するモアレを抑制することができる。また、受信電極８のメッシュピッチを大きくすることで、タッチ操作に応じた応答信号の変化率が大きくなり、タッチ位置の検出精度を高めることができる。
【００３８】
図３および図４は、ＰＤＰ２の放電制御を説明する模式図である。図３に示すように、ＰＤＰ２は、維持電極３１と、走査電極３２と、アドレス電極３３と、を備えている。維持電極３１および走査電極３２は互いに平行に配置され、アドレス電極３３は維持電極３１および走査電極３２に対して直交する向きに配置されている。ＰＤＰ２は、ＡＤＳサブフィールド法（Address and Display period Separated sub-field method，アドレス・表示分離型サブフィールド法）により駆動される。図４に示すように、１フィールドを時間軸上で複数（ここでは８つ）のサブフィールドに分割し、各サブフィールドでは、初期化放電とアドレス放電と維持放電とが順次繰り返される。これにより、多階調の画像を表示することができる。
【００３９】
図３（Ａ）に示したように、初期化放電では、維持電極３１と走査電極３２との間で放電が行われ、この放電は全ての放電セルに対して同時に行われる。図３（Ｂ）に示したように、アドレス放電では、走査電極３２とアドレス電極３３との間で放電が行われ、走査電極３２とアドレス電極３３との交点に位置する放電セルが選択される。図３（Ｃ）に示したように、維持放電では、維持電極３１と走査電極３２との間で放電が行われ、アドレス放電で選択された放電セルのみが放電し、これにより映像が表示される。
【００４０】
図５は、ＰＤＰ２の放射ノイズを示す波形図であり、（Ａ）の要部を（Ｂ）に拡大してして示す。初期化放電期間、アドレス放電期間、および維持放電期間のいずれにおいても放射ノイズが発生しているが、維持放電期間では、初期化放電期間およびアドレス放電期間に比較して特に大きな放射ノイズが発生しており、この放射ノイズの影響でタッチ位置の誤検出が発生する。そこで本実施形態では、以下に説明するように、特に放射ノイズが大きい維持放電期間を検知して、ノイズ耐性を高めるようにしている。
【００４１】
図１に示したように、タッチパネル装置４は、ＰＤＰ２の放射ノイズを検出するアンテナ１８を備えており、制御部１１は、アンテナ１８の出力信号に基づいてＰＤＰ２の維持放電期間を検知するアンテナ受信回路（維持放電検知手段）１９を備えており、タッチ位置算出部１７では、アンテナ受信回路１９の検知結果に基づいて、維持放電期間を除く期間で取得した電極交点ごとの検出データのみに基づいてタッチ位置を求めるようにしている。
【００４２】
図６は、アンテナ受信回路１９の概略構成図である。アンテナ受信回路１９は、アンテナ１８から出力されるアナログ信号を処理して、維持放電期間か否かを示す放電検知信号を出力するものであり、アンテナ出力検知部４１と、全波整流部４２と、平滑化部４３と、比較部４４と、を備えている。
【００４３】
このアンテナ受信回路１９では、アンテナ１８の出力信号がアンテナ出力検知部４１に入力し、全波整流部４２で全波整流が行われ、平滑化部４３で平滑化処理が行われ、比較部４４で所定の閾値との比較により維持放電期間か否かを示す放電検知信号を出力する。ＰＤＰ２では維持放電期間で放射ノイズが顕著になるため、放射ノイズの大きさで維持放電期間を検知することができる（図５参照）。なお、放電検知信号は、スキャン動作時にタッチ位置算出部１７が維持放電期間を参照できる信号形態とすれば良く、各種の信号形態を用いることができる。
【００４４】
アンテナ１８は、例えば基板上に導線をループ状に形成したものでよく、感度を高めるためにＰＤＰ２の動作周波数の近傍に共振周波数を有する特性に設定するとよい。このアンテナ１８は、ＰＤＰ２の表示領域外、すなわちタッチパネル装置４およびＰＤＰ２を収容する筐体４６のベゼル部４７で覆われる位置に配置すればよい。
【００４５】
図７は、制御部１１で行われる処理の手順を示すフロー図である。ここでは、スキャン動作、すなわち送信部９による送信電極７に対する駆動信号の印加および受信部１０による受信電極８からの出力信号の処理を、ＰＤＰ２の維持放電期間か否かに関係なく実行し、維持放電期間に取得した検出データを破棄して、その破棄された電極交点の検出データを再取得するためにスキャン動作をやり直すようにしている。
【００４６】
具体的には、まず、スキャン動作を実行して電極交点ごとの検出データを取得し（ＳＴ１０１）、ついでアンテナ受信回路１９から出力される放電検知信号が維持放電期間であることを示していると（ＳＴ１０２でＹｅｓ）、同じ電極交点の検出データを再取得のための処理が行われる（ＳＴ１０３）。一方、維持放電期間でなければ（ＳＴ１０２でＮｏ）、次の電極交点の検出データを取得するための処理が行われる（ＳＴ１０４）。
【００４７】
このようにして維持放電期間に取得した検出データを破棄してスキャン動作をやり直すことにより、維持放電期間を除く期間、すなわち初期化放電期間およびアドレス放電期間のみで取得した電極交点ごとの検出データを、１フレーム分取得することができ、１フレーム分の検出データが揃ったところで、その検出データに基づくタッチ位置算出処理が行われる。
【００４８】
なお、制御部１１では、スキャン動作により電極交点ごとの検出データを受信部１０から取得し、このときアンテナ受信回路１９の放電検知信号を同時に受信して、検出データが維持放電期間に取得したものか否かの判定（ＳＴ１０２）が行われる。また、検出データの破棄と、検出データを再取得するためにスキャン動作は、１本の送信電極７に対応する１ライン単位で行うようにするとよい。
【００４９】
図８は、ＰＤＰ２のアドレス放電期間における放射ノイズの周波数特性を示す図である。ここでは、ＰＤＰ２に斜め縞と白を全面に表示させたときの周波数特性を示す。
【００５０】
本実施形態では、前記のように、維持放電期間を除く期間、すなわち初期化放電およびアドレス放電期間で取得した電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求めるようにしたため、維持放電期間での放射ノイズは関係なく、また初期化放電もごく短時間となるため、主にアドレス放電期間での放射ノイズが問題となる。このアドレス放電期間では、図８に示すように、種々の周波数のノイズが発生しており、本実施形態では、ノイズが比較的小さい２．５ＭＨｚを駆動信号の周波数としている。
【００５１】
ここで、駆動信号の周波数以外の周波数成分のノイズを除去するには、一般的にＢＰＦ（バンドパスフィルタ）が用いられるが、駆動信号の周波数に近接する２．７ＭＨｚで比較的大きなノイズが発生する場合があり、このように駆動信号の周波数に近接する周波数成分のノイズを除去するには、ＢＰＦのＱ値を大きくとる（先鋭化する）必要がある。しかしながら、大きなＱ値を有するＢＰＦは、センター周波数がシフトしたり、郡遅延が大きい等の欠点があり、駆動信号の周波数に近接する周波数成分のノイズを適切に除去することが難しい。このため、大きなＱ値を有するＢＰＦを使わずに、ノイズ耐性を高めることが望まれる。
【００５２】
そこで本実施形態では、以下に説明するように、受信部１０において同期検波を行うとともに送信部９において同期検波用の参照信号から駆動信号を生成することで、ノイズ耐性を高めるようにしている。
【００５３】
図１に示したように、制御部１１は、同期検波用の参照信号を生成する参照信号発生部２０を備えている。この参照信号発生部２０では、連続したパルス波からなる参照信号を生成する。この参照信号発生部２０から出力される参照信号は、送信部９の送信パルス発生部１３に入力される。また、参照信号発生部２０から出力される参照信号は、受信部１０の受信信号処理部１６および電極選択部１５に入力される。なお、参照信号発生部２０は必ずしも制御部１１に設ける必要はなく、送信部９や受信部１０に設けるようにしてもよい。
【００５４】
図９は、受信部１０の受信信号処理部１６の概略構成図である。この受信信号処理部１６は、ＩＶ変換部５１と、ＢＰＦ（正弦波変換部）５２と、同期検波部５３と、サンプルホールド部５４と、ＡＤ変換部５５と、を備えている。同期検波部５３は、乗算器５６と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５７と、を備えている。
【００５５】
ＩＶ変換部５１では、電極選択部１５を介して入力される受信電極８の応答信号（充放電電流信号）を電圧信号に変換する。ＢＰＦ５２では、参照信号発生部２０から出力される連続したパルス波からなる参照信号を正弦波に変換する。このＢＰＦ５２は、参照信号の周波数をセンター周波数とする。同期検波部５３では、ＩＶ変換部５１の出力信号を、ＢＰＦ５２で正弦波に変換された参照信号を用いて同期検波を行う。サンプルホールド部５４では、同期検波部５３の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする。ＡＤ変換部５５では、サンプルホールド部５４の出力信号をＡＤ変換して電極交点ごとの検出データ（レベル信号）を出力する。
【００５６】
同期検波部５３の乗算器５６では、ＩＶ変換部５１の出力信号と、ＢＰＦ５２で正弦波に変換された参照信号とを乗算する。この乗算器５６の出力信号は、ＩＶ変換部５１の出力信号をＳＩＮ（ωｔ＋α）、ＢＰＦ５２の出力信号をＳＩＮ（ωｔ＋β）とすると、次式のように表される。
乗算器出力＝Ａ×ＳＩＮ（ωｔ＋α）×ＳＩＮ（ωｔ＋β）
＝Ａ／２×｛ＣＯＳ（β−α）−ＣＯＳ（２ωＴ＋α＋β）｝
ここで、ＣＯＳ（β−α）は直流成分、ＣＯＳ（２ωＴ＋α＋β）は２倍の周波数の交流成分となる。
【００５７】
ＬＰＦ５７では、乗算器５６の出力信号から２倍の周波数の交流成分が除去され、ＬＰＦ５７からは直流成分のみの信号が出力される。また、ＩＶ変換部５１の出力信号およびＢＰＦ５２の出力信号の周波数ωの近傍の周波数ω１のノイズが混入した場合には、乗算器５６での乗算により周波数が（ω１−ω）にシフトするため、ＬＰＦ５７によって除去することができる。
【００５８】
また、参照信号発生部２０から出力される参照信号は、パルス波であるため、＋αの周波数成分を含む。すなわち、参照信号は、ＳＩＮ（ωｔ＋β）＋ＳＩＮ（ω２ｔ＋β）＋・・・となる。このため、参照信号をパルス波のままで乗算器５６に入力すると、直流成分が、ノイズを含む場合とノイズを含まない場合とで異なるものとなり、ノイズの影響を受けることになる。そこで、本実施形態では、ＢＰＦ５２で参照信号を正弦波に変換するようにしており、これにより参照信号が単一の周波数成分を有するものとなり、ノイズ耐性を高めることができる。
【００５９】
図１０は、参照信号発生部２０から出力される参照信号、送信電極７に印加される駆動信号、受信電極８の応答信号、および受信部１０の受信信号処理部１６の各出力信号の状況と、電極選択部１５の動作状況を示すタイミング図である。
【００６０】
参照信号発生部２０では連続したパルス波である参照信号が出力される。この参照信号は、送信部９の送信パルス発生部１３に入力され、送信パルス発生部１３では参照信号から駆動信号を生成し、この駆動信号が送信電極７に印加される。
【００６１】
送信パルス発生部１３は、ゲート回路で構成され、連続したパルス波である参照信号から、間欠的なパルス波（バースト波）である駆動信号を生成する。ここでは、参照信号を選択的に取り出して駆動信号を生成する、換言すると、参照信号からパルスを選択的に除去して駆動信号を生成するようにしており、参照信号および駆動信号のパルスは周波数および位相が同一となる。
【００６２】
受信電極８では、送信電極７に印加される駆動信号に応じて、駆動信号と同一の周波数の応答信号（充放電電流信号）が発生する。受信部１０の電極選択部１５では、参照信号に同期して受信電極８の選択動作が行われ、電極選択部１５で選択された受信電極８の応答信号が受信信号処理部１６に入力される。
【００６３】
このとき、駆動信号においてパルスが除去された無信号区間で受信電極８が切り換えられ、パルスが残された信号区間の各々で選択状態にある受信電極８の応答信号が受信信号処理部１６に入力される。このように駆動信号を、受信電極８の選択タイミングに同期したバースト波とすることで、各受信電極８の選択期間、すなわち１本の受信電極８の応答信号を受信する期間ごとに均一な数のパルスを送信電極２に印加することができる。
【００６４】
受信信号処理部１６のＩＶ変換部５１では、受信電極８の応答信号が電圧信号に変換される。このＩＶ変換部５１の出力信号は概ね正弦波となる。ＢＰＦ５２では、参照信号発生部２０から出力される参照信号が正弦波に変換され、連続した正弦波からなる参照信号が出力される。乗算器５６では、ＩＶ変換部５１の出力信号とＢＰＦ５２の出力信号とが乗算され、２つの信号の周波数および位相が一致するため、全波整流に類似した波形の信号が出力される。ＬＰＦ５７では、乗算器５６の出力信号中の低周波成分のみを通過させ、信号値は積分効果により徐々に増大した後に低下する。このＬＰＦ５７の出力信号は、サンプルホールド部５４において所定のタイミングでサンプリングが行われる。
【００６５】
図１１は、参照信号、受信信号、これらを乗算する乗算器５６の出力信号の周波数特性を示す図であり、図１１（Ａ）に乗算器５６の出力信号の周波数特性を、図１１（Ｂ）にノイズ（２．７ＭＨｚ）が混入した場合の受信信号（ＩＶ変換部５１の出力信号）の周波数特性を、図１１（Ｃ）に参照信号（ＢＰＦ５２の出力信号）の周波数特性をそれぞれ示す。
【００６６】
図１１（Ｃ）に示すように、参照信号（ＢＰＦ５２の出力信号）では、動作周波数（２．５ＭＨｚ）の領域（図中のIVの領域）に山が観測され、この参照信号は連続した正弦波で単一の周波数成分となることから、サイドローブは発生しない。
【００６７】
図１１（Ｂ）に示すように、受信信号（ＩＶ変換部５１の出力信号）では、駆動信号に応じた応答信号が、駆動信号の元になる参照信号の周波数（２．５ＭＨｚ）と同一となることから、この周波数領域（図中のIIIの領域）に駆動信号に応じた応答信号による山が観測され、特に駆動信号がバースト波となるため、駆動信号に応じた応答信号による山にはサイドローブが発生する。また、受信信号にノイズが混入していると、このノイズによる山が出現し、ここではノイズを一定周波数の連続波としているため、ノイズによる山にサイドローブは発生しない。
【００６８】
図１１（Ｂ）に示す受信信号（ＩＶ変換部５１の出力信号）は、乗算器５６で図１１（Ｃ）に示す参照信号（ＢＰＦ５２の出力信号）と乗算されると、図１１（Ａ）に示すように、周波数が０の近傍の領域（図中のＩの領域）の直流成分と、２倍の周波数の領域（図中のIIの領域）の交流成分とに変換され、各々の領域にそれぞれ、駆動信号に応じた応答信号による山が観測される。また、受信信号にノイズが混入していると、IIの周波数領域とIIIの周波数領域にそれぞれ、ノイズによる山が出現する。
【００６９】
ここで、直流成分の領域（図中のＩの領域）に出現するノイズによる山は、駆動信号の周波数（２．５ＭＨｚ）とノイズの周波数（２．７ＭＨｚ）との差分である周波数（０．２ＭＨｚ）となり、この周波数より高い周波数領域をＬＰＦ５７によりカットすることにより、駆動信号に応じた応答信号による信号のみを取り出すことができる。このようにＬＰＦ５７でノイズ成分を除去するため、ＢＰＦのようなセンター周波数のシフトなどの問題がなく、安定してノイズ成分を除去することができる。
【００７０】
図１２は、同期検波部５３の乗算器５６およびＬＰＦ５７の出力信号の波形を示す図であり、図１２（Ａ）にＬＰＦ５７の出力信号を、図１２（Ｂ）にノイズ（２．７ＭＨｚ）が混入した場合の乗算器５６の出力信号を、図１２（Ｃ）にノイズが混入していない場合の乗算器５６の出力信号をそれぞれ示す。
【００７１】
図１２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、乗算器５６の出力信号には、駆動信号に応じた応答信号による波形が観測され、特に図１２（Ｂ）に示すようにノイズが混入した場合には、ノイズによる高い周波数と低い周波数とが重畳された波形が観測されるが、図１２（Ａ）に示すように、ＬＰＦ５７の出力信号は、ノイズが混入した場合とノイズが混入していない場合とで違いがなく、ノイズの影響を避けることができることがわかる。
【００７２】
図１３は、ＬＰＦ５７の出力信号の波形を示す図である。ＬＰＦ５７では、乗算器５６の出力信号のうちの直流成分のみの信号が出力され、このＬＰＦ５７から出力される信号値は、２点鎖線で示すように、一定値に収束する。しかし、ＬＰＦ５７から出力される信号値が収束するのに時間を要するため、信号値が収束したタイミングでサンプリングを行うと、信号値を取得するタイミングが遅くなる不都合が生じる。
【００７３】
そこで、本実施形態では、駆動信号を適宜な長さのバースト波として、駆動信号に応じて受信電極８から出力される応答信号（図１２参照）の長さを比較的短くしており、これによりＬＰＦ５７から出力される信号が、実線で示すように、ピーク値を示した後に低下する波形となり、サンプルホールド部（ピーク値取得部）５４において、ＬＰＦ５７の出力信号がピーク値を示すタイミングの近傍でサンプリングを行う。これにより、信号値を取得するタイミングを早くすることができるため、電極交点ごとの検出データを出力させる時間を短縮して、タッチ位置検出の高速化を図ることができる。
【００７４】
なお、サンプルホールド部５４に代えて、ＬＰＦ５７から出力される信号のピーク値を保持するピークホールド部を設けるようにしてもよい。
【００７５】
また、駆動信号に応じて受信電極８から出力される応答信号（図１２参照）の長さ（発生期間）は、周波数を一定とすると、受信電極８の１本あたりのパルス数、すなわち１本の受信電極８の選択期間に印加されるパルスの数に応じて定まり、受信電極８の１本あたりのパルス数を適切に設定することで、ＬＰＦ５７の出力信号を図１３の実線で示す波形とすることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、図１などに示したように、ＰＤＰ２の放射ノイズを検出するためにアンテナ１８を設けたが、受信電極８をアンテナとして利用して受信電極８で放射ノイズを検出する構成も可能である。
【００７７】
また、本実施形態では、アンテナ１８でＰＤＰ２の放射ノイズを検出して、そのアンテナ１８の出力信号に基づいてアンテナ受信回路１９にてＰＤＰ２の維持放電期間を検知するものとしたが、本発明における維持放電検知手段はこれに限定されるものではなく、例えば光センサでＰＤＰ２の放射光を検出して、その光センサの出力信号に基づいてＰＤＰ２の維持放電期間を検知する構成としてもよい。この場合、ＰＤＰ２の表示領域内における光センサによる監視領域の画素を常時点灯状態として、全てのサブフィールドで維持放電が行われるようにするとよい。また、光センサは、可視光および赤外光のいずれを検出するものであってもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、ＰＤＰ２の放射ノイズに基づいてＰＤＰ２の維持放電期間を検知するものとしたが、ＰＤＰ２側から維持放電期間か否かを示す信号を出力させ、その信号に基づいてタッチパネル装置２側で維持放電期間を検知する構成も可能である。この場合、ＰＤＰ２側に信号を生成出力する手段を設ける必要がある。これに対して、ＰＤＰ２の放射ノイズや放射光に基づいて維持放電期間を検知する構成は、ＰＤＰ２側に特別な構成を付加する必要がなく、簡便に実施することができ、製造コストの上昇を抑えることができる利点が得られる。
【００７９】
また、本実施形態では、図７に示したように、スキャン動作を、ＰＤＰ２の維持放電期間か否かに関係なく実行した上で、維持放電期間に取得した検出データを破棄して、その破棄された電極交点の検出データを再取得するためにスキャン動作をやり直すようにしたが、本発明では少なくとも、維持放電期間を除く期間で取得した電極交点ごとの検出データのみに基づいてタッチ位置を求めればよく、例えば、維持放電期間を避けてスキャン動作を行い、これにより取得した電極交点ごとの検出データに基づいてタッチ位置を求めるようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、図２に示したように、送信電極７および受信電極８をメッシュ状電極で構成したが、本発明における送信電極および受信電極はこれに限定されるものではなく、例えば電極となる導線を１方向に配列しただけの構成も可能であり、さらに不透明な金属材料を用いた電極の他に、ＩＴＯなどによる透明電極を採用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明にかかるタッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネルなどに起因する外来ノイズの影響によりタッチ位置の検出精度が低下することを防ぐことができる効果を有し、静電容量方式によりタッチ位置を検出するタッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１  プラズマディスプレイ装置
２  ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
４  タッチパネル装置
５  パネル本体
７  送信電極
８  受信電極
９  送信部
１０  受信部
１１  制御部
１６  受信信号処理部
１７  タッチ位置算出部
１８  アンテナ
１９  アンテナ受信回路（維持放電検知手段）
２０  参照信号発生部
５１  ＩＶ変換部
５２  ＢＰＦ（正弦波変換部）
５３  同期検波部
５４  サンプルホールド部（ピーク値取得部）
５５  ＡＤ変換部
５６  乗算器
５７  ＬＰＦ
【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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