(57)【要約】【課題】信号雑音比を増加する方法及びそれを使用する容量式センサーとタッチパネルを提供する。【解決手段】容量式センサーは、第一検出電極、第二検出電極、タッチ検知回路、共振インダクタ、及び検出波出力回路を備える。タッチ検知回路の検知端は第二検出電極に接続される。共振インダクタの第一端は第一検出電極に接続される。検出波出力回路の出力端は前記共振インダクタの第二端に接続される。検出波出力回路の出力端からは検出波が出力され、共振インダクタ及び第一検出電極の等価容量により共振を発生させ、第一検出電極が共振正弦波を受信させる。タッチ検知回路の検知端により検知された電場信号が既定値より小さい場合、前記容量式センサーがタッチされたと判定される。【選択図】図３
2016024813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍは自然数であるＭ個の第一軸検出電極と、
Ｎは自然数であるＮ個の第二軸検出電極と、
Ｎ個の検知端からなり、第Ｉ個の検知端は第Ｉ個の第二軸検出電極に接続され、Ｉは自然数であり、且つ０＜Ｉ＜＝Ｎであるタッチ検知回路と、
各々が第一端及び第二端で構成され、第Ｊ個のそれの第一端は第Ｉ個の第一軸検出電極に接続され、Ｊは自然数であり、且つ０＜Ｊ＜＝ＭであるＭ個の共振インダクタと、
Ｍ個の出力端からなり、第Ｋ個の出力端は第Ｋ個の共振インダクタの第二端に接続され、Ｋは自然数であり、且つ０＜Ｋ＜＝Ｍである検出波出力回路を備え、
検出時間はＭ個の走査時間に分割され、
第Ｐ個の走査時間で、前記検出波出力回路の第Ｐ個の出力端からは検出波が出力され、前記共振インダクタ及び前記第Ｐ個の第一軸検出電極の等価容量により共振を発生させ、第Ｐ個の第一軸検出電極が共振正弦波を受信させ、
なお、第Ｐ個の走査時間で、前記タッチ検知回路の第Ｑ個の検知端により検知された電場信号が既定値より小さい場合、前記タッチパネルの（Ｐ、Ｑ）座標がタッチされたと判定され、
Ｐ及びＱは自然数であり、且つ０＜Ｐ＜＝Ｍ、０＜Ｑ＜＝Ｎであることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
各々が第一端及び第二端で構成され、第Ｌ個のそれの第一端は第Ｌ個の共振インダクタの第一端に接続され、第Ｌ個のそれの第二端は接触電圧に接続され、Ｌは自然数であり、且つ０＜Ｌ＜＝ＭであるＭ個の共振容量を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
各々が第一端及び第二端で構成され、第Ｒ個のそれの第一端は第Ｒ個の共振インダクタの第二端に接続され、第Ｒ個のそれの第二端は前記検出波出力回路の第Ｒ個の出力端に接続されるＭ個の品質係数抵抗器を更に備え、
各これら前記品質係数抵抗器により共振帯域幅及び電圧利得が決定され、Ｒは自然数であり、且つ０＜Ｒ＜＝Ｍであることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項４】
第一検出電極と、
第二検出電極と、
前記第二検出電極に接続される検知端からなるタッチ検知回路と、
第一端及び第二端で構成され、その第一端は前記第一検出電極に接続される共振インダクタと、
前記共振インダクタの第二端に接続される出力端からなる検出波出力回路を備え、
ここでは、前記検出波出力回路の出力端は検出波が出力され、前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の等価容量により共振を発生させ、前記第一検出電極が共振正弦波を受信させ、
前記タッチ検知回路の検知端により検知された電場信号が既定値より小さい場合、前記容量式センサーがタッチされたと判定されることを特徴とする容量式センサー。
【請求項５】
第一端及び第二端で構成され、その第一端は前記共振インダクタの第一端に接続され、第二端は接触電圧に接続される共振容量を更に備えることを特徴とする、請求項４に記載の容量式センサー。
【請求項６】
第一端及び第二端で構成され、その第一端は前記共振インダクタの第二端に接続され、その第二端は前記検出波出力回路の出力端に接続される品質係数抵抗器を更に備え、
ここでは、前記品質係数抵抗器により共振帯域幅及び電圧利得が決定されることを特徴とする、請求項４に記載の容量式センサー。
【請求項７】
第一検出電極及び第二検出電極を備える容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法であって、
前記第一検出電極とパルス供給源との間には共振インダクタが接続されるステップと、
前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の電路ノードの等価容量で構成される共振周波数の共振方形波を提供するステップと、
前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の等価容量により共振を発生させ、前記第一検出電極が共振正弦波を受信させるステップと、
前記第二検出電極の電場を検出させ、前記容量式タッチ装置がタッチされたか否かを判断させるステップを含むことを特徴とする容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法。
【請求項８】
前記第一検出電極及び前記共振インダクタのノードと接触電圧との間には共振容量が接続され、前記共振周波数を安定させるステップを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載の容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法。
【請求項９】
前記パルス供給源と前記共振インダクタとの間には品質係数抵抗器が接続され、前記容量式タッチ装置がタッチされた際の信号の減衰量を制御させるステップを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載の容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法及びそれを使用する容量式センサー（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）とタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、一般的には液晶ディスプレイ装置或いはノートパソコン装置に貼付される。使用者は、指やスタイラスペンでタッチパネル上の選択項目を押すことで、データ伝送やスクリーン上のメッセージの閲覧が可能になる。タッチパネルの応用範囲は非常に広く、以下の製品を含む。
（１）携帯式のＩＴ機器、家電機器：ＰＤＡ、タブレット端末、デジタルカメラ、ＩＴ家電、携帯電話等。
（２）金融用或いは商業用機器：ＡＴＭ、販売システム、遠隔テレビ会議、電話端末システム。
（３）工業用機器：工場自動制御システム、中央コントロールシステム、ワークステーションシステム。
（４）公報用機器：空港、駐車場、或いはショッピングセンターのガイドサービス、案内説明、及びデータ検索等。
【０００３】
また、タッチパネルの感知方式では、感知器が指でタッチされるとアナログ信号が出力され、制御器により上述の出力されたアナログ信号がパソコンで読み取れるデジタル信号に転換され、その後パソコンのタッチコントロールドライバにより各部材に整合させるようにコンパイルし、最後にビデオカードにより、スクリーン上に表示されたタッチされた位置にスクリーン信号が出力される。
【０００４】
図１は従来の容量式タッチパネルを示す概略図である。この容量式タッチパネルは相互容量形態（ｍｕｔｕａｌ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の容量式タッチパネルである。このタッチパネルは、駆動電極１０１、受信電極１０２、及びパルス出力回路１０３を備える。パルス出力回路１０３は３．３Ｖのパルスを駆動電極１０１に出力する。駆動電極１０１は外に対して電場信号を発生させる。この容量式タッチパネルが指でタッチされると、一部の電場が指に吸収され、充放電時間が変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術では、薄いタッチパネルではこの方法を実行可能であるが、タッチパネルが厚くなると（３ｍｍ  以上）、従来の低振幅（３．３Ｖ）の方形波は信号雑音比（ＳＮＲ）の不足により波形が見えにくくなる。
【０００６】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法及びそれを使用する容量式センサーとタッチパネルを提供することを主目的とし、換言すれば、タッチの感度を高める。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタッチパネルは、
Ｍは自然数であるＭ個の第一軸検出電極と、
Ｎは自然数であるＮ個の第二軸検出電極と、
Ｎ個の検知端からなり、第Ｉ個の検知端は第Ｉ個の第二軸検出電極に接続され、Ｉは自然数であり、且つ０＜Ｉ＜＝Ｎであるタッチ検知回路と、
各々が第一端及び第二端で構成され、第Ｊ個のそれの第一端は第Ｉ個の第一軸検出電極に接続され、Ｊは自然数であり、且つ０＜Ｊ＜＝ＭであるＭ個の共振インダクタと、
Ｍ個の出力端からなり、第Ｋ個の出力端は第Ｋ個の共振インダクタの第二端に接続され、Ｋは自然数であり、且つ０＜Ｋ＜＝Ｍである検出波出力回路を備え、
検出時間はＭ個の走査時間に分割され、
第Ｐ個の走査時間で、前記検出波出力回路の第Ｐ個の出力端からは検出波が出力され、前記共振インダクタ及び前記第Ｐ個の第一軸検出電極の等価容量により共振を発生させ、第Ｐ個の第一軸検出電極が共振正弦波を受信させ、
なお、第Ｐ個の走査時間で、前記タッチ検知回路の第Ｑ個の検知端により検知された電場信号が既定値より小さい場合、前記タッチパネルの（Ｐ、Ｑ）座標がタッチされたと判定され、
Ｐ及びＱは自然数であり、且つ０＜Ｐ＜＝Ｍ、０＜Ｑ＜＝Ｎであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る容量式感知器は、
第一検出電極と、
第二検出電極と、
前記第二検出電極に接続される検知端からなるタッチ検知回路と、
第一端及び第二端で構成され、その第一端は前記第一検出電極に接続される共振インダクタと、
前記共振インダクタの第二端に接続される出力端からなる検出波出力回路を備え、
ここでは、前記検出波出力回路の出力端は検出波が出力され、前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の等価容量により共振を発生させ、前記第一検出電極が共振正弦波を受信させ、
前記タッチ検知回路の検知端により検知された電場信号が既定値より小さい場合、前記容量式センサーがタッチされたと判定されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法は、第一検出電極及び第二検出電極を備える容量式タッチ装置の信号雑音比を増加する方法であって、
前記第一検出電極とパルス供給源との間には共振インダクタが接続されるステップと、
前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の回路ノードの等価容量で構成される共振周波数の共振方形波を提供するステップと、
前記共振インダクタ及び前記第一検出電極の等価容量により共振を発生させ、前記第一検出電極が共振正弦波を受信させるステップと、
前記第二検出電極の電場を検出させ、前記容量式タッチ装置がタッチされたか否かを判断させるステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、容量式センサー及び検知信号の間にはインダクタンスが接続される。且つ検知信号はインダクタンス及び容量の共振周波数と組み合わせて、上述のインダクタンス及び容量式センサーに共振を起こさせ、検知信号を増幅させる。これにより、容量式センサーがタッチされていない場合、検知信号の振幅が増幅されるため誤判定が発生しない。容量式センサーがタッチされた場合、共振周波数が偏移して検知信号が減衰する。このため、本発明では、容量式センサー、タッチパネル全体の信号雑音比、及び干渉抵抗力を増加させる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の容量式タッチパネルを示す概略図である。
【図２】本発明の一好ましい実施形態に係る容量式感知器を示す回路図である。
【図３】本発明の一好ましい実施形態に係る容量式感知器を示す回路図である。
【図４】本発明の一好ましい実施形態に係るタッチパネルを示す回路図である。
【図５】本発明の一好ましい実施形態に係るタッチパネルの共振パルス出力回路を示す操作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の第一実施形態について、図２乃至図５を参照しながら説明する。図２は本発明の一好ましい実施形態に係る容量式感知器を示す回路図である。容量式センサーは、第一検出電極２０１、第二検出電極２０２、共振インダクタ２０３、検出波発生回路２０４、及びタッチ検知回路２０５を備える。本技術分野で通常知識を有する者に本発明への理解を促すため、本実施形態では、ノードＮ２０及び等価容量（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）２０６を追加して図示する。
【００１５】
この好ましい実施形態では、ガラスの厚さが増えることで感知不能になるのを防ぎ、また、検出波発生回路２０４の出力電圧を増加させずにタッチコントロールの感度を上げるため、本実施形態では、検出波発生回路２０４と第一検出電極２０１との間に共振インダクタ２０３が配置される。このほか、検出波発生回路２０４の動作時に出力される検出信号（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＰの周波数は、共振インダクタ２０３及び等価容量２０６の共振周波数に近似する。
【００１６】
これにより、検出波発生回路２０４が検出信号（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＰを発信すると、第一検出電極２０１は共振正弦波信号（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｓｉｎｕｓｏｄａｌ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＳを受信する。本回路は共振周波数で動作するため、発信される検出信号（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＰの振幅は３．３Ｖであり、共振正弦波信号（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｓｉｎｕｓｏｄａｌ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＳの振幅は検出信号（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＰの数倍より大きくなる。また、容量式センサーがタッチされると、等価容量２０６が指にタッチされることで変化し、共振周波数が偏移する。この場合、共振正弦波信号（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｓｉｎｕｓｏｄａｌ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＳの振幅は大きく減衰し、相対的に、タッチ検知回路２０５が第二検出電極２０２から検知させる電場信号も大きく減少する。これによって、容量式センサーの信号雑音比（ＳＮＲ）が大幅に高まる。
【００１７】
上述の実施形態中の検出信号（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）ＲＰは方形波、三角波、正弦波等である。しかし、本発明はこれらに制限されるわけではない。
【００１８】
図３は本発明の一好ましい実施形態に係る容量式感知器を示す回路図である。図２及び図３から見ると、図３の容量式センサーと図２の容量式センサーとの差異は、図３の容量式センサーには１つの外掛け共振容量（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）３０１及び品質係数抵抗器３０２が増設される点である。外掛け共振容量３０１の容量値は安定しており、故に共振周波数が製造中に変化することはない。また、品質係数抵抗器３０２は共振回路の利得及び帯域幅の調整に用いられる。動作原理は同じであるため再述しない。
【実施例２】
【００１９】
図４は本発明の一好ましい実施形態に係るタッチパネルを示す回路図である。本回路はＸ軸検出電極４０１−１〜４０１−４、Ｙ軸検出電極４０２−１〜４０２−４、共振回路４０３−１〜４０３−４、検出波出力回路４０４、及びタッチ検知回路４０５を備える。本実施形態において、４×４の検出電極を有するタッチパネルを例示するが、しかしながら本技術分野で通常知識を有する者ならば、検出電極の配列は４×４に制限されないことが分かる。換言すれば、検出電極の配列の大きさは設計の違いによって改変可能であり、例えば２０×３０でもよい。本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
上述の実施形態では、各共振回路４０３−１〜４０３−４は品質係数抵抗器Ｒ４０、共振インダクタＬ４０、及び共振容量Ｃ４０をそれぞれ備える。図５は本発明の好ましい実施形態に係るタッチパネルの検出波出力回路４０４の操作波形図を図示する。ここでは、図４及び図５によれば、すなわち、本実施形態において、検出時間ＴＤＥＴは４つの走査時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４に分割される。
【００２１】
第一走査時間Ｔ１で、検出波出力回路４０４は検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０１を共振回路４０３−１に出力し、共振回路４０３−１が上述の検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０１を受信させて共振を行い、大きな振幅の共振正弦波を発生させてＸ軸検出電極４０１−１に送る。第二走査時間Ｔ２で、検出波出力回路４０４は検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０２を共振回路４０３−２に出力し、共振回路４０３−２が上述の検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０２を受信させて共振を行い、大きな振幅の共振正弦波を発生させてＸ軸検出電極４０１−２に送る。第三走査時間Ｔ３で、検出波出力回路４０４は検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０３を共振回路４０３−３に出力し、共振回路４０３−３が上述の検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０３を受信させて共振を行い、大きな振幅の共振正弦波を発生させてＸ軸検出電極４０１−３に送る。第四走査時間Ｔ４で、検出波出力回路４０４は検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０４を共振回路４０３−４に出力し、共振回路４０３−４が上述の検出パルス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｌｓｅ）５０４を受信させて共振を行い、大きな振幅の共振正弦波を発生させてＸ軸検出電極４０１−４に送る。
【００２２】
同様に、第一の走査時間Ｔ１で、タッチ検知回路の第三の検知端が検知させた電場信号が既定値より小さい場合、前記タッチパネルの（１、３）座標がタッチされたと判定される。第三の走査時間Ｔ３で、タッチ検知回路の第二の検知端が検知させた電場信号が既定値より小さい場合、前記タッチパネルの（３、２）座標がタッチされたと判定される。検知方法は上述の実施形態中で詳細に説明しているため、再度の説明は省く。
【００２３】
以上を総合すると、本発明の目的は、容量式センサーと検知信号との間にインダクタンスを接続させ、且つ検知信号にインダクタンス及び容量の共振周波数を組み合わせて、上述のインダクタンス及び容量式センサーに共振を発生させて検知信号を増幅させる。これにより、容量式センサーがタッチされていない場合、検知信号の振幅は増幅され、誤判定を生まない。容量式センサーがタッチされた場合、共振周波数が偏移し、検知信号が減衰する。よって、本発明では容量式センサー、タッチパネル全体の信号雑音比、及び干渉抵抗力が増加される。
【００２４】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２５】
１０１：        駆動電極
１０２：        受信電極
１０３：        パルス出力回路
２０１：        第一検出電極
２０２：        第二検出電極
２０３：        共振インダクタ
２０４：        検出波発生回路
２０５：        タッチ検知回路
２０６：        等価容量
Ｎ２０：        ノード
ＲＰ：          検出信号
ＲＳ：          共振正弦波信号
３０１：        外掛け共振容量
３０２：        品質係数抵抗器
Ｒ４０：        品質係数抵抗器
４０１−１：    Ｘ軸検出電極
４０１−２：    Ｘ軸検出電極
４０１−３：    Ｘ軸検出電極
４０１−４：    Ｘ軸検出電極
４０２−１：    Ｙ軸検出電極
４０２−２：    Ｙ軸検出電極
４０２−３：    Ｙ軸検出電極
４０２−４：    Ｙ軸検出電極
４０３−１：    共振回路
４０３−２：    共振回路
４０３−３：    共振回路
４０３−４：    共振回路
４０４：        検出波出力回路
４０５：        タッチ検知回路
Ｌ４０：        共振インダクタ
Ｃ４０：        共振容量
ＴＤＥＴ：      検出時間
Ｔ１：          第一走査時間
Ｔ２：          第二走査時間
Ｔ３：          第三走査時間
Ｔ４：          第四走査時間
５０１：        検出パルス
５０２：        検出パルス
５０３：        検出パルス
５０４：        検出パルス
【図５】
2016024813.tif 000003
【図１】
2016024813.tif 000004
【図２】
2016024813.tif 000005
【図３】
2016024813.tif 000006
【図４】
2016024813.tif 000007