JP7623894B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル装置に関する。

特許文献１に記載のタッチパネルは、複数の第１の電極と、複数の第２の電極と、コンデンサと、信号発生回路と、検出回路とを備える。複数の第１の電極と複数の第２の電極とは、直交する。コンデンサは、第１の電極と第２の電極のそれぞれが交差する箇所に形成される。信号発生回路は、第１の電極と第２の電極のうちの一方の電極に対して、順次信号を供給する。検出回路は、コンデンサの容量変化を検出し、容量変化に応じた検出信号を増幅して出力する。

特開２０１０－００２９４９号公報

タッチ操作による静電容量の変化が小さい場合、検出信号に含まれる雑音に対する検出信号の強度が相対的に小さくなり、雑音によってタッチ操作の検出精度が低下する問題がある。しかしながら、特許文献１に記載のタッチパネルの検出回路は、検出信号に含まれる信号と雑音の両方を増幅してしまう。つまり、特許文献１に記載のタッチパネルの検出回路は、雑音により低下した検出精度を向上させることができない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、検出精度を向上できるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面によれば、タッチパネル装置は、複数の第１電極線と、複数の第２電極線と、ドライブ信号生成回路と、センス信号受信回路と、ドライブ信号増幅回路とを備える。前記複数の第１電極線は、第１方向に延びる。前記複数の第２電極線は、前記第１方向に交差する第２方向に延びる。前記ドライブ信号生成回路は、前記複数の第１電極線の各々に入力するドライブ信号を生成する。前記センス信号受信回路は、前記複数の第２電極線の各々から出力され、前記複数の第１電極線と前記複数の第２電極線との各交点における静電容量の大きさに応じたセンス信号を受信する。前記ドライブ信号増幅回路は、前記ドライブ信号生成回路と前記第１電極線との間に介在し、前記複数の第１電極線の各々に入力する前記ドライブ信号をそれぞれ増幅する。前記第１電極線には、前記ドライブ信号増幅回路が増幅した前記ドライブ信号が入力される。

本発明のタッチパネル装置によれば、検出精度を向上できる。

本発明の実施形態に係るタッチパネル装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るタッチパネル装置に設けられたタッチパネルの構成を示す模式図である。 本実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す説明図である。 本実施形態に係るドライブ信号増幅回路を示す図である。 パルス波形を変更する前のドライブ信号のパルス波形の表を示す。 パルス波形変形回路が変更した後のドライブ信号のパルス波形の表を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１～図４を参照して、本発明の実施形態に係るタッチパネル装置１００について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、タッチパネル装置１００に設けられたタッチパネル２０の構成を示す模式図である。図３は、タッチパネル２０の概略構成を示す説明図である。図４は、ドライブ信号増幅回路３６を示す図である。

図１から図３に示すように、タッチパネル装置１００は、ディスプレイ１０と、タッチパネル２０と、タッチ位置判定回路３０とを備える。

ディスプレイ１０は、画像を表示する表示パネル（例えば、液晶パネル）を有する。なお、タッチパネル装置１００は、ディスプレイ１０を備えていなくてもよく、少なくとも、タッチパネル２０と、タッチ位置判定回路３０とを備えていればよい。すなわち、タッチパネル装置１００は、少なくとも、タッチパネル機能を有していればよく、タッチパネル２０上に画像を表示する画像表示機能を有していなくてもよい。

図２に示すように、タッチパネル２０は、タッチ面２１と、複数の第１電極線ＨＬと、複数の第２電極線ＶＬと、複数の静電容量とを有する。

タッチ面２１は、タッチ操作を受け付ける。タッチ面２１は、例えば、電子黒板のタッチ面でもよく、または、スマートフォン及びタブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のような端末のタッチ面でもよい。

複数の第１電極線ＨＬは、タッチ面２１の裏側に配置される。複数の第１電極線ＨＬは、第１方向に延びる。複数の第１電極線ＨＬは、第１方向に沿って伸びており、第１方向に沿って互いに平行に配置される。複数の第１電極線ＨＬは、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭを含む。

複数の第２電極線ＶＬは、タッチ面２１の裏側に配置される。複数の第２電極線ＶＬは、第２方向に延びる。具体的には、複数の第２電極線ＶＬは、第２方向に沿って伸びており、第２方向に沿って互いに平行に配置される。第２方向は、第１方向に交差する方向を示す。具体的には、第２方向は、第１方向に対して垂直に交差する方向を示す。

複数の第２電極線ＶＬは、第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭを含む。第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭは、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭと複数の交点Ｄ１１～交点ＤＭＭで交差して配置される。

複数の静電容量は、静電容量Ｃ１１～静電容量ＣＭＭを含む。静電容量Ｃ１１～静電容量ＣＭＭは、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭと第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭとの交点Ｄ１１～交点ＤＭＭにそれぞれ形成される。

第１電極線群Ｈ及び第２電極線群Ｖを含むタッチパネル２０はディスプレイ１０もしくは、図示しない保護ガラスに貼合されて固定される。第２電極線群Ｖは、第１電極線群Ｈよりもディスプレイ１０に近い側に配置される。なお、第１電極線群Ｈが第２電極線群Ｖよりもディスプレイ１０に近い側に配置されてもよい。なお、実際には、第１電極線群Ｈ、第２電極線群Ｖ及びディスプレイ１０の間には、ＰＥＴフィルムが設けられているが、図３の説明では省略している。

タッチ位置判定回路３０は、例えば、半導体素子（ＣＰＵ、メモリ等）、抵抗、コンデンサ、コイル等で構成される。タッチ位置判定回路３０は、タッチパネル２０上の第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭと第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭとの交点Ｄ１１～交点ＤＭＭにそれぞれ形成される静電容量Ｃ１１～静電容量ＣＭＭの値の分布を検出して、タッチ面２１上のタッチされた位置を表すタッチ位置を判定する。

タッチ面２１上においてタッチ操作が行われると、交点Ｄ１１～交点ＤＭＭのうち、タッチ操作が行われた場所の周辺に位置する交点の静電容量が変化する。その結果、タッチ位置判定回路３０は、静電容量の変化に基づいてタッチ面２１上のタッチ位置を判定する。

タッチ位置判定回路３０は、ドライブ信号生成回路３１と、センス信号受信回路３２と、ＡＤ変換器３３と、タイミングジェネレータ３４と、検出部３５と、ドライブ信号増幅回路３６と、記録部３８と、タッチ位置判定部３９とを有する。

ドライブ信号生成回路３１は、複数の第１電極線ＨＬの各々に対してドライブ信号を入力する。ドライブ信号生成回路３１は、ドライブ信号増幅回路３６を介して、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭに接続される。ドライブ信号生成回路３１は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを介して、ドライブ信号増幅回路３６に接続される。ドライブ信号生成回路３１は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＭを介して、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭに電圧を印加することで、第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭの各々に対してドライブ信号を入力する。

センス信号受信回路３２は、複数の第２電極線ＶＬの各々から出力される出力信号を受信する。具体的には、センス信号受信回路３２は、複数の第１電極線ＨＬと複数の第２電極線ＶＬとの各交点における静電容量の大きさに応じたセンス信号を受信する。センス信号受信回路３２は、回路中にＭＯＳＦＥＴを含む。

更に具体的には、センス信号受信回路３２は、センスラインＳＬ１～ＳＬＭを介して、第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭからのセンス信号を検出することで、各静電容量（静電容量Ｃ１１～静電容量ＣＭＭの各々）に対応する静電容量情報を読み出す。静電容量情報は、電荷の線形和を示す情報である。そして、センス信号受信回路３２は、読み出した静電容量情報を、ＡＤ変換器３３に送信する。その結果、ＡＤ変換器３３が、静電容量情報を取得する。

ＡＤ変換器３３は、センス信号受信回路３２から取得した静電容量情報をＡＤ変換して検出部３５に送信する。その結果、検出部３５が、ＡＤ変換された静電容量情報を取得する。

タイミングジェネレータ３４は、ドライブ信号生成回路３１、タッチ位置判定部３９、及び、ドライブ信号増幅回路３６を制御する。タイミングジェネレータ３４は、ドライブ信号生成回路３１の動作を規定する信号と、センス信号受信回路３２の動作を規定する信号と、ＡＤ変換器３３の動作を規定する信号とを生成して、ドライブ信号生成回路３１、センス信号受信回路３２、及びＡＤ変換器３３に送信する。

検出部３５は、ＡＤ変換器３３から取得した静電容量情報と符号系列とに基づいて、タッチ面２１上の静電容量分布を計算する。すなわち、検出部３５は、複数の第１電極線ＨＬ（第１電極線ＨＬ１～第１電極線ＨＬＭ）と、複数の第２電極線ＶＬ（第２電極線ＶＬ１～第２電極線ＶＬＭ）によって形成される各交点（交点Ｄ１１～交点ＤＭＭの各々）における静電容量（静電容量Ｃ１１～静電容量ＣＭＭ）の変化に基づく検出値（静電容量の変化）を検出する。

検出部３５は、検出値（静電容量分布を示す情報）を、タッチ位置判定部３９に送信する。その結果、タッチ位置判定部３９が、検出部３５の検出値を取得する。

タッチ位置判定部３９は、ＡＤ変換器３３及び検出部３５を介して、センス信号受信回路３２に電気的に接続されている。タッチ位置判定部３９は、交点Ｄ１１～交点ＤＭＭにおける静電容量の変化に起因したセンス信号受信回路３２により検出される出力信号の変化に基づいて、タッチ面２１に対するタッチを検出する。例えば、タッチ位置判定部３９は、検出部３５によって検出された複数の交点（交点Ｄ１１～交点ＤＭＭ）の座標に対する検出値の分布、及び記録部３８に記録される判定条件に基づいてタッチ面２１におけるタッチ位置を判定する。

記録部３８は、判定条件を記録する。判定条件は、タッチ位置判定部３９がタッチ面２１上のタッチ位置を判定するために用いる情報を示す。

図３に示すように、タッチ面２１は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、第３領域Ａ３とを含む。ドライブ信号生成回路３１により生成されたドライブ信号は、ドライブ信号増幅回路３６とパルス波形変形回路３７を介して、更にケーブルが第１領域Ａ１に設けられた接続端子に接続されて、第１電極線群Ｈに入力される。第１電極線群Ｈに入力されたドライブ信号は、図示しない第１電極線群Ｈの周辺配線（引き回し線）により、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、第３領域Ａ３との各第１電極線ＨＬに対して入力される。周辺配線の配線長は、引き回しの長さに応じて第１電極線ＨＬごとに異なる長さとなっており、端子から最も近い第１領域Ａ１の配線長さが最も短く、第２領域Ａ２の配線長がその次に短く、端子から最も遠い第３領域Ａ３の配線長が最も長い。また、配線がもつ固有の時定数の大きさは端子の長さが大きくなるほど大きくなることから、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３の順に大きくなるように、配線は領域ごとに異なる時定数を持つ。

一般的に、雑音（バックグラウンドノイズ）の大きさは固定値であり、タッチ操作による静電容量の変化（信号強度）が小さくなるほど、センス信号に含まれる雑音に対するタッチ操作による静電容量の変化の比率が小さくなり、センス信号の信号雑音比（ＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ））が小さくなる。このため、特に、タッチ面２１から距離を隔てたホバー状態でタッチが行われる場合や、タッチ操作が非誘電体で行われた場合など、タッチ操作による静電容量の変化が小さくなる場合には、センス信号の信号雑音比が低下する傾向がある。センス信号の信号雑音比が低下すると、タッチ操作による静電容量の変化が雑音の中に埋没してしまい、タッチ操作の検出が困難となり、検出精度が低下する。タッチ操作による静電容量の変化の大きさはドライブ信号の大きさが大きくなる。したがって、ドライブ信号を増幅することによりセンス信号の信号雑音比を改善することができる。

ドライブ信号増幅回路３６は、ドライブ信号を増幅する。具体的には、ドライブ信号増幅回路３６は、複数の第１電極線ＨＬの各々に入力するドライブ信号を増幅する。ドライブ信号増幅回路３６は、ドライブ信号生成回路３１と第１電極線ＨＬとの間に介在する。つまり、第１電極線ＨＬには、ドライブ信号増幅回路３６が増幅したドライブ信号が入力される。したがって、第１電極線ＨＬに入力する前のドライブ信号を増幅するため、信号雑音比（ＳＮ比）を大きくできる。この結果、信号雑音比（ＳＮ比）が相対的に小さくなる場合であっても、検出精度を向上できる。

第２電極線から出力されるセンス信号を増幅する場合、センス信号に含まれるノイズも増幅してしまうため、信号雑音比を改善できない。一方、本実施形態では、ドライブ信号を増幅し、センス信号に含まれるノイズを増幅しない。したがって、ノイズに対する静電容量情報の信号雑音比（ＳＮ比）を大きくできる。この結果、通常であればタッチ操作による静電容量の変化が小さくなる場合であっても、タッチ操作による静電容量の変化を大きくすることができるので、雑音によって検出精度が悪化することを低減できる。

図４に示すように、ドライブ信号増幅回路３６は、アナログ増幅回路で構成される。アナログ増幅回路は、入力された電圧ＶＣＣの信号を増幅する。具体的には、アナログ増幅回路は、入力された最大電圧ＶＣＣの信号を最大電圧ＶＤＤまで増幅する。ドライブ信号増幅回路３６は、非反転増幅回路である。ドライブ信号増幅回路３６は、オペアンプＯＰと、抵抗器Ｒ１と、抵抗器Ｒ２とを含む。オペアンプＯＰは、非反転入力端子（＋）と、反転入力端子（－）とを有する。オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）には、後述する第２パルス波形変形回路３７Ｂの出力が接続されている。オペアンプＯＰの出力は、後述する第１パルス波形変形回路３７Ａに接続している。更に、オペアンプＯＰの出力は、抵抗器Ｒ２を介して反転入力端子（－）に接続している。オペアンプＯＰの反転入力端子（－）とグランドとの間には、抵抗器Ｒ１が接続される。

引き続き、図１～図４を参照して、タッチパネル装置１００を詳しく説明する。タッチパネル装置１００は、パルス波形変形回路３７を更に備える。パルス波形変形回路３７は、パルス波形を変形させる。また、ドライブ信号は、パルス信号である。パルス波形変形回路３７は、複数の第１電極線ＨＬに入力するドライブ信号の各々に対応して配置され、ドライブ信号増幅回路３６がドライブ信号を増幅する前または後のいずれか一方またはその両方において、ドライブ信号の各々に対し、パルス立ち上がり時間が増加するようにパルス波形を変形させる。したがって、パルス立ち上がり時間が小さいことでパルス信号が急峻となることを抑制できる。

発明者は、検証の結果、単にドライブ信号増幅回路３６によりドライブ信号を増幅しただけでは、増幅前のドライブ信号に比べて、増幅後のドライブ信号のパルス立つ上がり時間が小さくなり、パルス信号が急峻となりすぎることにより、増幅前に比べてセンス信号受信回路３２内に形成される寄生ダイオードからのリーク電流が大きくなり、検出信号の信号値（検出値）が想定値よりも低下してしまうという、新たな問題が発生する場合があること見出した。更に、ドライブ信号生成回路３１から第１電極線ＨＬまでの配線長が短いものほどパルス立つ上がり時間が大きく、長いものほどパルス立つ上がり時間が小さくなる傾向があり、ドライブ信号生成回路３１から第１電極線ＨＬまでの配線長の長さが大きいものほど検出信号の信号値の低下量が大きくなることから、タッチパネル装置１００内で検出値に差が生じてしまう問題が発生する場合があることを見出した。上述のパルス波形変形回路３７は、これらの問題を解決するためのものである。なお、これらの問題については後ほど詳細に説明する。

パルス波形変形回路３７がパルス立ち上がり時間を増加することで、センス信号受信回路３２の耐用限界までドライブ信号の電圧値をドライブ信号増幅回路３６が増幅してもセンス信号受信回路３２に発生するリーク電流を低減できる。また、センス信号受信回路３２に発生するリーク電流を低減することで、センス信号の検出値が低下することを抑制できる。

パルス波形変形回路３７がパルス立ち上がり時間を増加させる度合いは、ドライブ信号生成回路３１から第１電極線ＨＬまでの配線長が長いものほど小さい。具体的には、複数の第１電極線ＨＬに入力するドライブ信号の各々に対して、パルス波形変形回路３７がパルス立ち上がり時間を増加させる度合いは、ドライブ信号生成回路３１から第１電極線ＨＬまでの配線長が長いものほど小さい。

したがって、第１電極線ＨＬに接続する配線の配線長に起因するパルス波形の立ち上がり時間に差が生じることを抑制できる。つまり、パルス波形変形回路３７によるパルス立ち上がり時間と配線に起因するパルス立ち上がり時間との総和が、複数の第１電極線ＨＬごとで一定となる。この結果、センス信号の検出値に差が招じることを抑制できる。

図４に示すように、パルス波形変形回路３７は、第１パルス波形変形回路３７Ａと第２パルス波形変形回路３７Ｂとを含む。

第１パルス波形変形回路３７Ａは、ドライブ信号増幅回路３６が増幅した後のドライブ信号のパルス波形を変形する。第１パルス波形変形回路３７Ａは、ドライブ信号増幅回路３６と複数の第１電極線ＨＬの各々との間に介在する。したがって、ドライブ信号波形が急峻となり、センス信号受信回路３２内に形成される寄生ダイオードからのリーク電流が大きくなることを抑制できる。この結果、センス信号のそれぞれにノイズが生じることを抑制できる。

図４に示すように、第１パルス波形変形回路３７Ａは、複数の第１抵抗器ＲＡと複数の第１入力信号配線ＩＬ１とを含む。複数の第１抵抗器ＲＡのそれぞれは、第１入力信号配線ＩＬ１に直列する。第１抵抗器ＲＡは、ドライブ信号増幅回路３６と第１電極線ＨＬとの間に配置される。複数の第１入力信号配線ＩＬ１のそれぞれは、第１抵抗器ＲＡと第１電極線ＨＬとを接続する。したがって、配線内の寄生容量と第１抵抗器ＲＡとによって、第１パルス波形変形回路３７Ａはローパスフィルタとして機能する。この結果、タッチパネル装置１００の検出精度の低減を抑制しつつ、第１パルス波形変形回路３７Ａはパルス波形を変形できる。

静電容量式のタッチパネル装置の近くにコンデンサが配置される場合、検出精度が低減する可能性がある。よって、一般的には、コンデンサを含むローパスフィルタをタッチパネル装置の近くに配置しない。

本実施形態では、第１パルス波形変形回路３７Ａはタッチパネル装置１００の第１電極線ＨＬに接続される。具体的には、ドライブ信号増幅回路３６と第１パルス波形変形回路３７Ａと第１電極線ＨＬとは直列に接続される。更に具体的には、ドライブ信号増幅回路３６と第１パルス波形変形回路３７Ａの第１抵抗器ＲＡと第１電極線ＨＬとは直列に接続される。つまり、本実施形態の第１パルス波形変形回路３７Ａはローパスフィルタとして機能しつつも、コンデンサを含まないためタッチパネル装置１００の近くに配置できる。したがって、第１パルス波形変形回路３７Ａは検出精度の低減を抑制できる。この結果、第１パルス波形変形回路３７Ａはパルス波形を変形できる。

複数の第１抵抗器ＲＡのそれぞれは、パルス立ち上がり時間を増加させる度合いに対応した大きさの抵抗値をもつ。つまり、配線長に応じて、第１抵抗器ＲＡの抵抗値が設定される。したがって、パルス波形の立ち上がり時間に差が生じないように、複数の第１抵抗器ＲＡのそれぞれの抵抗値を設定できる。この結果、タッチ位置の場所によってセンス信号の検出値が低下することを更に抑制できる。

第１パルス波形変形回路３７Ａでは、回路内の寄生容量と第１抵抗器ＲＡの抵抗値との積で時定数が決定される。また、第１パルス波形変形回路３７Ａでは、第１抵抗器ＲＡの抵抗値を変更することで時定数を変更可能である。時定数を変更することで、パルス波形の立ち上がり時間を変更できる。よって、複数の第１パルス波形変形回路３７Ａの第１抵抗器ＲＡの抵抗値をそれぞれ変更することで、複数の第１パルス波形変形回路３７Ａのそれぞれの時定数を設定でき、パルス波形の立ち上がり時間に差が生じないようにできる。

第２パルス波形変形回路３７Ｂは、ドライブ信号増幅回路３６が増幅する前のドライブ信号の波形を変形する。第２パルス波形変形回路３７Ｂは、ドライブ信号生成回路３１とドライブ信号増幅回路３６との間に介在する。したがって、増幅が不要な信号成分を除くように、ドライブ信号の波形を変形できる。この結果、ドライブ信号増幅回路３６で増幅する信号を選択できる。

第２パルス波形変形回路３７Ｂは、高周波成分を除去するローパスフィルタ回路を含む。したがって、ドライブ信号のうち、増幅が不要な高周波成分を除くように、ドライブ信号の波形を変形できる。この結果、センス信号をより精度良く検知できる。

第２パルス波形変形回路３７Ｂは、第２抵抗器ＲＢと、コンデンサＣと、第２入力信号配線ＩＬ２とを含む。第２入力信号配線ＩＬ２は、ドライブ信号生成回路３１とドライブ信号増幅回路３６との間に配置される。

第２抵抗器ＲＢは、ドライブ信号生成回路３１とドライブ信号増幅回路３６との間に配置される。第２抵抗器ＲＢは、第２入力信号配線ＩＬ２に直列する。換言すると、ドライブ信号生成回路３１と第２抵抗器ＲＢとドライブ信号増幅回路３６とは、直列に接続される。

コンデンサＣは、ドライブ信号生成回路３１とドライブ信号増幅回路３６との間に配置される。コンデンサＣは、ドライブ信号生成回路３１に並列する。ドライブ信号のうち、増幅が不要な高周波成分を除くように、ドライブ信号の波形を変形できる。この結果、センス信号を更に精度良く検知できる。

第２パルス波形変形回路３７Ｂは、パルス立ち上がり時間を増加させる度合いに対応した大きさの時定数を有する。時定数に応じて、パルス立ち上がり時間が変更される。したがって、パルス波形の立ち上がり時間に差が生じないように、複数の第２パルス波形変形回路３７Ｂのそれぞれの時定数を設定できる。この結果、タッチ位置の場所によってセンス信号の検出値が低下することを更に抑制できる。

コンデンサＣの容量値と第２抵抗器ＲＢの抵抗値とのうち少なくとも一方を変更することで、時定数は変更可能である。つまり、設計者が望むパルス立ち上り時間になるように、コンデンサＣの容量値と第２抵抗器ＲＢの抵抗値とのうち少なくとも一方を変更して、時定数を設定できる。なお、コンデンサＣの容量値と第２抵抗器ＲＢの抵抗値との積で時定数は決定される。

本実施形態によれば、ドライブ信号生成回路３１は、複数のドライブ信号を出力する。そして、第２パルス波形変形回路３７Ｂは、複数のドライブ信号の波形を変形する。具体的には、第２パルス波形変形回路３７Ｂは、複数のドライブ信号の高周波成分を除去する。加えて、第２パルス波形変形回路３７Ｂが有する時定数に応じて、第２パルス波形変形回路３７Ｂはドライブ信号のパルス立ち上がり時間を変更する。

次に、ドライブ信号増幅回路３６は、波形が変更された複数のドライブ信号を増幅する。これにより、信号雑音比（ＳＮ比）を大きくすることができる。そして、第１パルス波形変形回路３７Ａは、ドライブ信号増幅回路３６が増幅した後の複数のドライブ信号のパルス波形を変形する。具体的には、第１パルス波形変形回路３７Ａは、パルス波形の立ち上がり時間に差が生じないように、複数のドライブ信号のパルス波形を変形する。したがって、センス信号の検出値が低下することを低減できる。この結果、タッチ操作の検出精度が低下することを低減できる。

次に、図４～図６を参照して、パルス波形変形回路３７を更に詳しく説明する。

図５は、パルス波形変形回路３７が無い場合のドライブ信号のパルス波形の表Ｇ１を示す。表Ｇ１は、第１欄Ｔ１～第９欄Ｔ９を含む。

図５に示す第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、ドライブ信号の入力波形である。なお、第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３の波形は、配線が持つ固有の時定数の効果によって波形が変形する前の波形である。すなわち、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、ドライブ信号生成回路３１がドライブ信号を生成した直後のドライブ信号の波形である。第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３の波形は、略同一の波形（方形波）となっている。また、第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３それぞれの波形の立ち上がり時間、τ１、τ２、τ３は、略同一の値であって、略零の値となる。

図５に示す第４欄Ｔ４、第５欄Ｔ５、及び、第６欄Ｔ６は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３に示すドライブ信号の入力波形が、更に配線が持つ固有の時定数の効果によって波形が変形した後の波形である。すなわち、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３において、ドライブ信号が複数の第１電極線ＨＬに到達した際の波形である。第４欄Ｔ４、第５欄Ｔ５、第６欄Ｔ６の波形は、第１欄Ｔ１、第２欄Ｔ２、第３欄Ｔ３の波形に比べて、それぞれ立ち上がり時間が、τ１、τ２、τ３から、τ４、τ５、τ６に増大している。また、配線が持つ固有の時定数の大きさは、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３の順で大きくなるので、τ４、τ５、τ６の大小関係は、τ４＜τ５＜τ６の関係となる。すなわち、ドライブ信号が複数の第１電極線ＨＬに到達した際の波形の立ち上がりの急峻さは、第１領域Ａ１が最大であり、続いて第２領域Ａ２が中程度であり、第３領域Ａ３が最小となる。

図５に示す第７欄Ｔ７、第８欄Ｔ８、第９欄Ｔ９は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、センス信号の波形である。第７欄Ｔ７の波形は、第４欄Ｔ４の波形の立ち上がりに対応して、センス信号の最初にピークを形成した後、リーク電流によって電圧が低下する。第４欄Ｔ４の波形の立ち上がりの急峻さが最大であることに対応して、リーク電流の大きさは最大となる。センス信号の受信強度に対応するセンス信号の平均電圧はＶ９となる。第８欄Ｔ８の波形は、第５欄Ｔ５の波形の立ち上がりに対応して、センス信号の最初にピークを形成した後、リーク電流によって電圧が低下する。第５欄Ｔ５の波形の立ち上がりの急峻さが中程度であることに対応して、リーク電流の大きさは中程度となり、センス信号の受信強度に対応するセンス信号の平均電圧はＶ８となる。第９欄Ｔ９の波形は、第６欄Ｔ６の波形の立ち上がりの急峻さが最低となることから、センス信号の最初にピークをほとんど形成せず、リーク電流による電圧の降下も最低となる。センス信号の受信強度に対応するセンス信号の平均電圧はＶ９となる。また、上記のごとく、リーク電流の大きさは、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３の順で大きくなるので、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９の大小関係は、Ｖ７＜Ｖ８＜Ｖ９の関係となる。すなわち、センス信号の受信強度は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３の順で大きくなり、領域ごとにセンス信号の受信強度に違いが生じてしまう。

図６は、パルス波形変形回路３７が有る場合のドライブ信号のパルス波形の表Ｇ２を示す。表Ｇ２は、第１１欄Ｔ１１～第１９欄Ｔ１９を含む。

図６に示す第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、ドライブ信号の入力波形である。なお、第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３の波形は、配線が持つ固有の時定数の効果によって波形が変形する前の波形である。すなわち、第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３における、ドライブ信号生成回路３１がドライブ信号を生成した後に、更にパルス波形変形回路３７によってドライブ信号の波形が変形された直後の波形である。パルス波形変形回路３７は、前記パルス立ち上がり時間を増加させる度合いは、ドライブ信号生成回路から第１電極線ＨＬまでの配線長が長いものほど小さい。よって、第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３のそれぞれの波形の立ち上がり時間、τ１１、τ１２、τ１３の大小関係は、τ１１＞τ１２＞τ１３の関係となる。すなわち、ドライブ信号生成回路３１がドライブ信号を生成した後に、更にパルス波形変形回路３７によってドライブ信号の波形が変形された直後の波形の立ち上がりの急峻さは、第３領域Ａ３が最大であり、続いて第２領域Ａ２が中程度であり、第１領域Ａ１が最小となる。

図６に示す第１４欄Ｔ１４、第１５欄Ｔ１５、第１６欄Ｔ１６は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３における、第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３に示すドライブ信号の入力波形が、更に配線が持つ固有の時定数の効果によって波形が変形した後の波形である。すなわち、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３において、ドライブ信号が複数の第１電極線ＨＬに到達した際の波形である。第１４欄Ｔ１４、第１５欄Ｔ１５、第１６欄Ｔ１６の波形は、第１１欄Ｔ１１、第１２欄Ｔ１２、第１３欄Ｔ１３の波形に比べて、それぞれ立ち上がり時間が、τ１１、τ１２、τ１３から、τ１４、τ１５、τ１６に増大している。この結果、第１４欄Ｔ１４、第１５欄Ｔ１５、第１６欄Ｔ１６のそれぞれの波形の立ち上がり時間、τ１４、τ１５、τ１６は、略同一の値となる。

図６に示す第１７欄Ｔ１７、第１８欄Ｔ１８、第１９欄Ｔ１９は、それぞれ、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３、における、センス信号の波形である。第１７欄Ｔ１７、第１８欄Ｔ１８、第１９欄Ｔ１９の波形は、第１４欄Ｔ１４、第１５欄Ｔ１５、第１６欄Ｔ１６のそれぞれの波形の立ち上がり時間、τ１４、τ１５、τ１６が略同一の値となることにより、類似した波形となる。また、リーク電流の大きさが略同一となることから、第１７欄Ｔ１７、第１８欄Ｔ１８、第１９欄Ｔ１９の波形のセンス信号それぞれの受信強度に対応するセンス信号の平均電圧は略同一となる。すなわち、センス信号の受信強度は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３の間で略同一となり、領域ごとにセンス信号の受信強度に違いが生じることがない。

第１５欄Ｔ１５は、図６に示す第１２欄Ｔ１２に対応する。第１５欄Ｔ１５は、図３に示す第２領域Ａ２に対応する複数の第１電極線ＨＬに入力されるドライブ信号の出力波形を示す。パルス波形変形回路３７によって、ドライブ信号の波形は時定数が大きくなるように変形される。つまり、第２領域Ａ２のリーク電流は小さくなる。リーク電流が大きい場合、図６の第１５欄Ｔ１５に示すように、ドライブ信号の出力波形のパルス立ち上がり時間が長くなる。つまり、ドライブ信号の出力波形のパルス波形は急峻とならない。

第１６欄Ｔ１６は、第１６欄Ｔ１６は、図６に示す第１３欄Ｔ１３に対応する。第１６欄Ｔ１６は、図３に示す第３領域Ａ３に対応する複数の第１電極線ＨＬに入力されるドライブ信号の出力波形を示す。パルス波形変形回路３７によって、ドライブ信号の波形は時定数が大きくなるように変形される。つまり、第３領域Ａ３のリーク電流は小さくなる。リーク電流が大きい場合、図６の第１６欄Ｔ１６に示すように、ドライブ信号の出力波形のパルス立ち上がり時間が長くなる。つまり、ドライブ信号の出力波形のパルス波形は急峻とならない。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、タッチパネル装置を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。

２０ ：タッチパネル
３１ ：ドライブ信号生成回路
３２ ：センス信号受信回路
３６ ：ドライブ信号増幅回路
３７ ：パルス波形変形回路
３７Ａ ：第１パルス波形変形回路
３７Ｂ ：第２パルス波形変形回路
１００ ：タッチパネル装置
Ｃ ：コンデンサ
ＨＬ ：第１電極線
ＩＬ１ ：第１入力信号配線
ＩＬ２ ：第２入力信号配線
ＲＡ ：第１抵抗器
ＲＢ ：第２抵抗器
ＶＬ ：第２電極線

Claims (12)

1. 第１方向に延びる複数の第１電極線と、
   前記第１方向に交差する第２方向に延びる複数の第２電極線と、
   前記複数の第１電極線の各々に入力するドライブ信号を生成するドライブ信号生成回路と、
   前記複数の第２電極線の各々から出力され、前記複数の第１電極線と前記複数の第２電極線との各交点における静電容量の大きさに応じたセンス信号を受信するセンス信号受信回路と、
   前記ドライブ信号生成回路と前記第１電極線との間に介在し、前記複数の第１電極線の各々に入力する前記ドライブ信号をそれぞれ増幅するドライブ信号増幅回路と
   を備え、
   前記第１電極線には、前記ドライブ信号増幅回路が増幅した前記ドライブ信号が入力され、
   前記ドライブ信号はパルス信号であり、
   前記複数の第１電極線の各々に対応して配置され、前記ドライブ信号増幅回路が前記ドライブ信号を増幅する前または後の少なくともいずれか一方において、前記ドライブ信号の各々に対し、パルス立ち上がり時間が増加するように、前記パルス信号のパルス波形を変形させるパルス波形変形回路を更に備え、
   前記複数の第１電極線に入力する前記ドライブ信号の各々に対して、前記パルス波形変形回路が前記パルス立ち上がり時間を増加させる度合いは、前記ドライブ信号生成回路から前記第１電極線までの配線長が長いものほど小さい、タッチパネル装置。
2. 前記パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号増幅回路と前記複数の第１電極線の各々との間に介在し、前記ドライブ信号増幅回路が増幅した後の前記ドライブ信号のパルス波形を変形する第１パルス波形変形回路を含む、請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記第１パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号増幅回路と前記第１電極線との間に配置される第１入力信号配線に直列する複数の第１抵抗器を含む、請求項２に記載のタッチパネル装置。
4. 複数の前記第１抵抗器のそれぞれは、前記パルス立ち上がり時間を増加させる度合いに対応した大きさの抵抗値をもつ、請求項３に記載のタッチパネル装置。
5. 前記パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号生成回路と前記ドライブ信号増幅回路との間に介在し、前記ドライブ信号増幅回路が増幅する前の前記ドライブ信号の波形を変形する第２パルス波形変形回路を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
6. 前記第２パルス波形変形回路は、高周波成分を除去するローパスフィルタ回路である、請求項５に記載のタッチパネル装置。
7. 前記第２パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号生成回路と前記ドライブ信号増幅回路との間に配置される第２入力信号配線に直列する第２抵抗器と、前記ドライブ信号生成回路に並列するコンデンサとを含む、請求項６に記載のタッチパネル装置。
8. 前記第２パルス波形変形回路は、前記パルス立ち上がり時間を増加させる度合いに対応した大きさの時定数を有する、請求項６または７に記載のタッチパネル装置。
9. 第１方向に延びる複数の第１電極線と、
   前記第１方向に交差する第２方向に延びる複数の第２電極線と、
   前記複数の第１電極線の各々に入力するドライブ信号を生成するドライブ信号生成回路と、
   前記複数の第２電極線の各々から出力され、前記複数の第１電極線と前記複数の第２電極線との各交点における静電容量の大きさに応じたセンス信号を受信するセンス信号受信回路と、
   前記ドライブ信号生成回路と前記第１電極線との間に介在し、前記複数の第１電極線の各々に入力する前記ドライブ信号をそれぞれ増幅するドライブ信号増幅回路とを備え、
   前記第１電極線には、前記ドライブ信号増幅回路が増幅した前記ドライブ信号が入力され、
   前記ドライブ信号はパルス信号であり、
   前記複数の第１電極線の各々に対応して配置され、前記ドライブ信号増幅回路が前記ドライブ信号を増幅する前または後の少なくともいずれか一方において、前記ドライブ信号の各々に対し、パルス立ち上がり時間が増加するように、前記パルス信号のパルス波形を変形させるパルス波形変形回路を更に備え、
   前記パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号生成回路と前記ドライブ信号増幅回路との間に介在し、前記ドライブ信号増幅回路が増幅する前の前記ドライブ信号の波形を変形する第２パルス波形変形回路を含む、タッチパネル装置。
10. 前記第２パルス波形変形回路は、高周波成分を除去するローパスフィルタ回路である、請求項９に記載のタッチパネル装置。
11. 前記第２パルス波形変形回路は、前記ドライブ信号生成回路と前記ドライブ信号増幅回路との間に配置される第２入力信号配線に直列する第２抵抗器と、
    前記ドライブ信号生成回路に並列するコンデンサとを含む、請求項１０に記載のタッチパネル装置。
12. 前記第２パルス波形変形回路は、前記パルス立ち上がり時間を増加させる度合いに対応した大きさの時定数を有する、請求項１０または１１に記載のタッチパネル装置。

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