JP2010160789A - 静電容量式タッチパネルの検出回路及び検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式タッチパネルの検出回路及び検出方法に関する。
【解決手段】本発明は静電容量式タッチパネルの検出回路及び検出方法を提供し、該静電容量式タッチパネルの二つのトレースの交差点のバイパスコンデンサの変化を検出し、接触点と偽の接触点の判別を助ける。検出周期は二つの非重畳の位相を包含し、第１位相中で、該バイパスコンデンサと検出コンデンサの印加電圧を設定し、第２位相中で該バイパスコンデンサの第１端の電圧を変更し、並びに該バイパスコンデンサの第２端を該検出コンデンサの第１端に接続し、該検出コンデンサの第２端の電圧に変化を発生させる。この変化を該交叉点が接触されているかの判断に用いる。この検出方法と回路は該バイパスコンデンサの状態にリアルタイムで反応し、接触点位置の判断ミスを防止する。
【選択図】図５

Description

本発明は一種の静電容量式タッチパネルに係り、特に一種の静電容量式タッチパネルの検出回路及び検出方法に関する。

図１に示されるように、ＸＹ方向で規定された静電容量式タッチパネル１０は、複数のＸ軸トレースＴＸ１〜ＴＸ８及び複数のＹ軸トレースＴＹ１〜ＴＹ６を包含し、その定位方式は、Ｘ軸トレースＴＸ１〜ＴＸ８及びＹ軸トレースＴＹ１〜ＴＹ６を走査し、静電容量値の変化に基づき接触点の位置を判別する。例えば、手指が位置１２に接触するとトレースＴＸ８とＴＹ３の静電容量値の変化を引き起こし、これにより、手指がＴＸ８とＴＹ３の交差点１２にあると判断できる。しかし、このような定位方式は複数の指に応用する場合、正確に手指の位置を判断できない。例えば、図２に示される二つの指の接触では、二つの指が同時に位置２０及び位置２２に接触し、トレースＴＸ２、ＴＸ４、ＴＹ２及びＴＹ４の静電容量値の変化をもたらす。この静電容量値の変化により判断される接触点位置には二種類の可能性があり、手指２０及び２２の真正の接触点位置（ＴＸ２，ＴＹ４）及び（ＴＸ４，ＴＹ２）のほかに、二つの偽の接触点位置（ＴＸ２，ＴＹ２）及び（ＴＸ４，ＴＹ４）２４及び２６が出現し得て、これにより静電容量式タッチパネル１０は正確に真正の接触点位置２０及び２２を判断できなくなる。

これにより、静電容量式タッチパネルは真正の接触点と偽の接触点を判別できる方法を必要としている。

本発明の目的の一つは、静電容量式タッチパネルに使用される検出方法及び回路を提供することにある。

本発明の目的の一つは、静電容量式タッチパネルにおいて真正の接触点と偽の接触点を判別するための方法及び回路を提供することにある。

本発明によると、静電容量式タッチパネルの検出方法は、第１位相中に第１電圧を該静電容量式タッチパネルの第１トレース及び第２トレースに印加し、並びに検出コンデンサの印加電圧を設定する。及び第２位相中に該第１トレースの電圧を該第１電圧より第２電圧へと切換え、並びに該第２トレースを該検出コンデンサの第１端に接続し、これにより該検出コンデンサの第２端の電圧の変化を誘発する。

本発明によると、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路は、第１切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの第１トレースに接続され、第１位相中に該第１トレースを第１電圧端に接続し、第２位相中に該第１トレースを第２電圧端に接続する、上記第１切換え回路と、演算増幅器であって、第１入力端、第２入力端及び出力端を具え、該第１入力端が該第１電圧端に接続された、上記演算増幅器と、第２切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの第２トレースに接続され、該第１位相中に該第２トレースを該第１電圧端に接続し、該第２位相中に該第２トレースを該演算増幅器の第２入力端に接続する、上記第２切換え回路と、検出コンデンサであって、第１端と第２端を具え、該検出コンデンサの第１端は該演算増幅器の第２入力端に接続される、上記検出コンデンサと、第３切換え回路であって、該演算増幅器の第２入力端及び出力端の間に接続され、該第１位相において、該演算増幅器の出力端を該第２入力端に接続する、上記第３切換え回路と、第４切換え回路であって、該検出コンデンサの第２端に接続され、該第１位相において、該検出コンデンサの第２端を該第１電圧端に接続し、該第２位相において、該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続する、上記第４切換え回路と、を包含する。

本発明によると、静電容量式タッチパネルに用いられる検出方法は、第１位相中に第１電圧と第２電圧を該静電容量式タッチパネルの第１トレース及び第２トレースに印加し、並びに検出コンデンサの印加電圧を設定する。及び第２位相中に該第１トレースの電圧を該第１電圧より第３電圧へと切換え、並びに該第２トレースを該検出コンデンサの第１端に接続し、これにより該検出コンデンサの第２端の電圧の変化を誘発する。

本発明によると、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路は、第１切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの第１トレースに接続され、第１位相中に該第１トレースを第１電圧端に接続し、第２位相中に該第１トレースを第２電圧端に接続する、上記第１切換え回路と、演算増幅器であって、第１入力端、第２入力端及び出力端を具え、該第１入力端が該第２電圧端に接続された、上記演算増幅器と、第２切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの第２トレースに接続され、該第１位相中に該第２トレースを該第２電圧端に接続し、該第２位相中に該第２トレースを該演算増幅器の第２入力端に接続する、上記第２切換え回路と、検出コンデンサであって、第１端と第２端を具え、該検出コンデンサの第１端は該演算増幅器の第２入力端に接続される、上記検出コンデンサと、第３切換え回路であって、該演算増幅器の第２入力端及び出力端の間に接続され、該第１位相中に、該演算増幅器の出力端を該第２入力端に接続する、上記第３切換え回路と、第４切換え回路であって、該検出コンデンサの第２端に接続され、該第１位相中に該検出コンデンサの第２端を該第２電圧端に接続し、該第２位相中に該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続する、上記第４切換え回路と、を包含する。

本発明の検出方法及び回路は、二つのトレースの交叉点のバイパスコンデンサの静電容量値の変化を検出し、静電容量式タッチパネル上の接触点と偽の接触点とを判別し、且つ接触点の正確な定位を行う。

周知の静電容量式タッチパネルの表示図である。 ２本の指で静電容量式タッチパネルに接触する表示図である。 本発明の根拠の原理表示図である。 本発明の検出方法のフローチャートである。 本発明の検出回路の第１実施例図である。 図５の検出回路の接触点検出の表示図である。 図６の回路の第１の位相Ｐ１における等価回路表示図である。 図６の回路の第２の位相Ｐ２における等価回路表示図である。 図５の検出回路の偽の接触点検出の表示図である。 図９の回路の第１の位相Ｐ１中の等価回路表示図である。 図９の回路の第２の位相Ｐ２中の等価回路表示図である。 本発明の判断回路の第１実施例図である。 本発明の判断回路の第２実施例図である。 本発明の検出回路の第２実施例図である。 図１４の検出回路の接触点検出の表示図である。 図１５の回路の第１の位相Ｐ１における等価回路表示図である。 図１５の回路の第２の位相Ｐ２における等価回路表示図である。 図１４の検出回路の偽の接触点検出の表示図である。 図１８回路の第１の位相Ｐ１中の等価回路表示図である。 図１８の回路の第２の位相Ｐ２中の等価回路表示図である。

図３は本発明の根拠の原理表示図である。静電容量式タッチパネルの二つのトレースＴＸＮとＴＹＭの交差点は寄生のバイパスコンデンサ３０の存在を有し、Ｃｘｙでその静電容量値を示す。手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触する時、トレースＴＸＮ及びＴＹＭそれぞれの静電容量値の変化を引き起し、さらにバイパスコンデンサ３０の静電容量値の変化を引き起こし、この静電容量値の変化は静電容量式タッチパネルの定位において、真正の接触位置を識別するのに用いられる。例えば図２に示される二本の指で接触した状況において、接触位置（ＴＸ２，ＴＹ４）及び（ＴＸ４，ＴＹ２）のバイパス静電容量値は変化を発生し得るが、偽の接触位置（ＴＸ２，ＴＹ２）及び（ＴＸ４，ＴＹ４）のバイパス静電容量値は変化を発生しない。検出回路４０を利用してバイパス静電容量値を検出することにより、その変化の大きさから、真正の接触点と偽の接触点を判別できる。

図４は本発明の検出方法のフローチャートである。検出回路４０はバイパスコンデンサ３０の一つの検出周期に対して二つの位相を有する。ステップ９０では、検出回路４０は第１位相中に同一電圧を二つのトレースＴＸＮ及びＴＹＭに印加し、検出回路４０内部に包含された検出コンデンサは第１位相中にその印加電圧が設定される。検出コンデンサの印加電圧を設定する時に、同じ或いは異なる電圧を検出コンデンサの両端に印加でき、例えば、トレースＴＸＮ及びＴＹＭに印加する電圧を、同時に検出コンデンサの両端に印加することができる。ステップ９２では検出回路４０がトレースＴＸＮの電圧を変更し、並びにトレースＴＹＭを検出コンデンサの第１端に接続し、これにより検出コンデンサの第２端の電圧に変化を発生させる。この変化は当時のバイパスコンデンサ３０の静電容量値と関係があり、該交差点が接触されたか否かの判断に用いられて、接触点と偽の接触点が判別される。

図５は検出回路４０の実施例図である。図３のトレースＴＸＮ及びＴＹＭは等価回路５０とされ、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量値Ｃｘを有し、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は静電容量値Ｃｙを有し、トレースＴＸＮとＴＹＭの間のバイパスコンデンサ３０は静電容量値Ｃｘｙを有する。検出回路４０はトレースＴＸＮ及びＴＹＭに接続され、バイパスコンデンサ３０の静電容量値の変化を検出し、これにより手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触したか否かを判断する。検出回路４０中、切換え回路４００２は電圧端ＶｃとトレースＴＸＮの間に接続されたスイッチＳＷ１と、トレースＴＸＮと電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ２を具え、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２はそれぞれ位相Ｐ１及び位相Ｐ２に制御される。切換え回路４００４は、トレースＴＹＭと電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ３、及びトレースＴＹＭと演算増幅器４０１０の入力端４０１２の間に接続されたスイッチＳＷ４を具え、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４はそれぞれ位相Ｐ１及び位相Ｐ２に制御される。検出コンデンサＣＦは第１端４０１８と第２端４０２０を具え、第１端４０１８は演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、第２端４０２０は切換え回路４００８に接続される。切換え回路４００８は検出コンデンサＣＦの第２端４０２０及び電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ６と、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０と演算増幅器４０１０の出力端４０１６の間に接続されたスイッチＳＷ７を具え、スイッチＳＷ６及びスイッチＳＷ７はそれぞれ位相Ｐ１及び位相Ｐ２に制御される。位相Ｐ１及び位相Ｐ２は重畳しない。

図６は手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触する時の表示図である。トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４はそれぞれ静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙを有する。バイパスコンデンサ３０は静電容量増量値△Ｃｘｙを有する。図７及び図８は検出回路４０の位相Ｐ１及び位相Ｐ２における等価回路を示す。図７を参照されたい。位相Ｐ１において、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は閉じ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は開いており、これによりトレースＴＸＮ及びＴＹＭはいずれも電圧端Ｖｃｏｍに接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は電圧端Ｖｃｏｍに接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６はその入力端４０１２に接続されている。トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量増量値△Ｃｘを有し、ゆえにその電荷は、
Ｑｃｘ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｘ＋△Ｃｘ）・・・・公式１
で示され、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は静電容量増量値△Ｃｙを有し、ゆえにその電荷は、
Ｑｃｙ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｙ＋△Ｃｙ）・・・・公式２
で示される。バイパスコンデンサ３０の両端の電圧は等しく、これによりバイパスコンデンサ３０の電荷は０とされる。仮想短絡のゆえに、演算増幅器４０１０の入力端４０１２の電圧は入力端４０１４の電圧Ｖｃｏｍに等しくなり、これにより検出コンデンサＣＦの両端４０１８及び４０２０の電圧は等しくなり、検出コンデンサＣＦの電荷は０となり、演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧Ｖｏ＝Ｖｃｏｍとなる。続いて、図８を参照されたい。位相Ｐ１において、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は開き、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は閉じ、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃに接続され、トレースＴＹＭは演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は演算増幅器４０１０の出力端４０１６に接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６及び入力端４０１２の間は切断される。このとき、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２の電荷は、
Ｑｃｘ＝Ｖｃ×（Ｃｘ＋△Ｃｘ）・・・・公式３
で示され、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４の電荷は、
Ｑｃｙ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｙ＋△Ｃｙ）・・・・公式４
で示される。バイパスコンデンサ３０はＴＸＮ側の電圧がＶｃｏｍからＶｃへと切換えられ、且つそのＴＹＭ側の一端は検出コンデンサＣＦの第１端４０１８に接続され、これにより、バイパスコンデンサ３０の電荷は、
Ｑｃｘｙ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）・・・・公式５
で示され、電荷が一定に保たれるので、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０の電圧に変化が発生する。公式５から検出コンデンサＣＦ上の電荷、
Ｑｃｆ＝（Ｖｏ−Ｖｃｏｍ）×ＣＦ＝−（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）
・・・公式６
が得られ、公式６に基づき、さらに演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧
Ｖｏ＝［−（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）／ＣＦ］×（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）＋Ｖｃｏｍ
・・・公式７
が得られ、公式７から、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４の静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙは検出回路４０の出力端Ｖｏに対して影響を与えないことが分かる。

図９は偽の接触点検出の表示図である。トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４はそれぞれ静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙを有するが、手指はトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点には真に接触はしておらず、これによりバイパスコンデンサ３０に静電容量増量はない。図１０、図１１は検出回路４０の位相Ｐ１と位相Ｐ２中の等価回路を示す。図１０に示されるように、位相Ｐ１において、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は閉じ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は開いており、これによりトレースＴＸＮ及びＴＹＭはいずれも電圧端Ｖｃｏｍに接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は電圧端Ｖｃｏｍに接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６はその入力端４０１２に接続されている。トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量増量値△Ｃｘを有し、その電荷は、公式１のようである。トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は静電容量増量値△Ｃｙを有し、その電荷は、公式２のようである。バイパスコンデンサ３０の両端の電圧は等しく、これによりバイパスコンデンサ３０の電荷は０とされる。仮想短絡のゆえに、演算増幅器４０１０の入力端４０１２の電圧は入力端４０１４の電圧Ｖｃｏｍに等しくなり、これにより検出コンデンサＣＦの両端４０１８及び４０２０の電圧は等しくなり、検出コンデンサＣＦの電荷は０となり、演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧Ｖｏ＝Ｖｃｏｍとなる。続いて、図１１を参照されたい。位相Ｐ２において、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は開き、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は閉じ、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃに接続され、トレースＴＹＭは演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は演算増幅器４０１０の出力端４０１６に接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６及び入力端４０１２の間は切断される。このとき、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２の電荷は、公式３に示されるとおりであり、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４の電荷は、公式４に示されるとおりである。バイパスコンデンサ３０のＴＸＮ側の電圧がＶｃｏｍからＶｃへと切換えられ、且つそのＴＹＭ側のいずれか一端は検出コンデンサＣＦの第１端４０１８に接続され、これにより、バイパスコンデンサ３０の電荷は、
Ｑｃｘｙ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×Ｃｘｙ・・・・公式８
で示され、電荷が一定に保たれるので、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０の電圧に変化が発生する。公式８から検出コンデンサＣＦ上の電荷、
Ｑｃｆ＝（Ｖｏ−Ｖｃｏｍ）×ＣＦ＝−（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×Ｃｘｙ・・・公式９
が得られ、公式９に基づき、さらに演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧
Ｖｏ＝−（Ｃｘｙ／ＣＦ）×（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）＋Ｖｃｏｍ・・・公式１０
が得られ、公式１０から、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４の静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙは検出回路４０の出力端Ｖｏに対して影響を与えないことが分かる。
公式１０から分かるように、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４の静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙは検出回路４０の出力端Ｖｏｎｉｔａｉｓｉｔｅ影響を与えないことが分かる。公式７と公式１０を比較すると分かるように、接触点と偽の接触点のバイパスコンデンサ３０の静電容量値は異なるため、演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧Ｖｏも異なり、電圧Ｖｏの大きさにより手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触したか否かを判断できる。例えば、接触点Ｖｏと偽の接触点Ｖｏの間の差の値は△Ｃｘｙ（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）／ＣＦとされ、これにより、ただＶｏがある臨界値より大きいことを検出すれば、測定点が接触点であると認定できる。図１２は判断回路の実施例を示す。それは比較器４０３０を利用して電圧Ｖｏと臨界電圧Ｖｔｈを比較し、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点が接触されたか否かを判断する。例えば信号ＧＰが１であれば偽の接触点であることを示し、信号ＧＰが０であれば接触点であることを表示する。臨界電圧Ｖｔｈの値はバイパスコンデンサ３０の静電容量増量値△Ｃｘｙの感度を決定する。別の角度から見ると、接触点或いは偽の接触点に係わらず、第１位相Ｐ１の時、いずれもＶｏ＝Ｖｃｏｍの関係が存在する。ただし、第２位相Ｐ２の時、接触点と偽の接触点のＶｏは同じでない。これにより、Ｖｏの二つの位相Ｐ１とＰ２における変化により接触点と偽の接触点を判別できる。図１３は別の判断回路の実施例であり、増幅係数Ｋの差動増幅器４０３２の二つの入力端が電圧Ｖｏと電圧Ｖｃｏｍを受け、その出力と臨界電圧Ｖｔｈを比較器４０３０に送り、発生する信号ＧＰが１である時、該測定点は偽の接触点であることを表示し、信号ＧＰが０である時、該測定点は接触点であることを表示する。拡大係数Ｋと臨界電圧Ｖｔｈの値を規定することで回路のバイパスコンデンサ３０の静電容量増量値△Ｃｘｙの感度を決定できる。

図６から図１１に示される実施例中で、一つの検出周期は二つの非重畳の位相Ｐ１とＰ２を包含する。位相Ｐ１における操作は、バイパスコンデンサ３０と検出コンデンサＣＦの両端にかかる電圧を０にリセットし、その上の電荷を零にリセットする。異なる実施例においては、位相Ｐ１中でもバイパスコンデンサ３０の両端にかかる電圧を０以外に設定できる。その後、位相Ｐ２中で、バイパスコンデンサ３０のＴＸＮ側の電圧を変更し、及び電荷を一定に保持することで検出回路４０の出力端Ｖｏを変化させ、ゆえにリアルタイムで当時のバイパスコンデンサ３０の状況に検出回路４０の出力端Ｖｏを反応させ、これにより正確に接触点の位置を判断することができる。

検出回路４０を図１の静電容量式タッチパネル１０に応用し、図２のように、手指で静電容量式タッチパネル１０の位置２０及び２２に同時に接触すると、トレースＴＸ２、ＴＸ４、ＴＹ２、ＴＹ４の検出静電容量に変化が発生するが、手指で位置２４及び２６をタッチしてないので、トレースＴＸ２及びＴＹ２の交差点のバイパス静電容量に変化はなく、トレースＴＸ４及びＴＹ４のバイパス静電容量にも変化はなく、ゆえに、接触点が位置２４及び２６にある可能性は排除され、偽の接触点が判断エラーを引き起こす可能性が排除される。

図１４は位相Ｐ１中でバイパスコンデンサ３０の両端にかかる電圧を０以外に設定する実施例を示す。図３のトレースＴＸＮ及びＴＹＭは等価回路５０とされ、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量値Ｃｘを有し、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は静電容量値Ｃｙを有し、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの間のバイパスコンデンサ３０は静電容量値Ｃｘｙを有する。検出回路４０はトレースＴＸＮ及びＴＹＭに接続され、バイパスコンデンサ３０の静電容量値の変化を検出し、それに基づき手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触したか否かの判断が行われる。検出回路４０中、切換え回路４００２は電圧端Ｖｃ及びトレースＴＸＮの間に接続されたスイッチＳＷ１、及びトレースＴＸＮ及び電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ２を具え、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２はそれぞれ位相Ｐ１及び位相Ｐ２の制御を受ける。切換え回路４００４はトレースＴＹＭ及び電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ３と、トレースＴＹＭと演算増幅器４０１０の入力端４０１２の間に接続されたスイッチＳＷ４を具えている。切換え回路４００６は演算増幅器４０１０の入力端４０１２及び出力端４０１６の間に接続されたスイッチＳＷ５を具えて、位相Ｐ１の制御を受ける。検出コンデンサＣＦは第１端４０１８と第２端４０２０を具え、第１端４０１８は演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、第２端４０２０は切換え回路４００８に接続される。切換え回路４００８は検出コンデンサＣＦの第２端４０２０及び電圧端Ｖｃｏｍの間に接続されたスイッチＳＷ６と、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０と演算増幅器４０１０の出力端４０１６の間に接続されたスイッチＳＷ７を具え、スイッチＳＷ６及びスイッチＳＷ７はそれぞれ位相Ｐ１及び位相Ｐ２の制御を受ける。

図１５は手指が図１４の回路中のトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触した時の表示図である。トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４はそれぞれ静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙを有し、バイパスコンデンサ３０は静電容量増量値△Ｃｘｙを有する。図１６及び図１７は図１５中の検出回路４０の、位相Ｐ１及び位相Ｐ２における等価回路を示す。図１６に示されるように、位相Ｐ１において、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は閉じ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は開いており、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃに接続され、トレースＴＹＭは電圧端Ｖｃｏｍに接続され、検出コンデンサＣＦの第２端は電圧端Ｖｃｏｍに接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６はその入力端４０１２に接続される。トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量増量値△Ｃｘを有し、ゆえにその電荷は
Ｑｃｘ＝Ｖｃ×（Ｃｘ＋△Ｃｘ）・・・・公式１１
で示され、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は増加静電容量値△Ｃｙを有し、ゆえにその電荷は、
Ｑｃｙ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｙ＋△Ｃｙ）・・・・公式１２
で示される。バイパスコンデンサ３０の電荷は、
Ｑｃｘｙ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）・・・・公式１３
で示され、仮想短絡のため、演算増幅器４０１０の入力端４０１２の電圧は入力端４０１４の電圧Ｖｃｏｍに等しくなり、これにより検出コンデンサＣＦの両端４０１８と４０２０の電圧は等しくなり、検出コンデンサＣＦ上の電荷は０となり、このとき、演算増幅器４０１０の出力端４０１６上の電圧Ｖｏ＝Ｖｃｏｍとなる。続いて、図１７に示されるように、位相Ｐ２の時、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は開き、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ７は閉じ、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃｏｍに接続され、トレースＴＹＭは演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は演算増幅器４０１０の出力端４０１６に接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６及び入力端４０１２の間は切断される。このとき、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２の電荷
Ｑｃｘ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｘ＋△Ｃｘ）・・・・公式１４
であり、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４の電荷
Ｑｃｙ＝Ｖｃｏｍ×（Ｃｙ＋△Ｃｙ）・・・・公式１５
であり、バイパスコンデンサ３０の両端の電圧は等しく、ゆえに、バイパスコンデンサ３０上の電荷は０とされ、電荷が一定に保持されることにより検出コンデンサＣＦの第２端４０２０の電圧に変化が発生する。公式１３より検出コンデンサＣＦ上の電荷
Ｑｃｆ＝（Ｖｏ−Ｖｃｏｍ）×ＣＦ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）
・・・公式１６
が得られ、公式１６に基づき、さらに演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧
Ｖｏ＝［（Ｃｘｙ＋△Ｃｘｙ）／ＣＦ］×（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）＋Ｖｃｏｍ
・・・公式１７
が得られ、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４の静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙは検出回路４０の出力端Ｖｏに対して影響を与えないことが分かる。

図１８は図１４の電気回路の偽の接触点検出の表示図である。そのうち、トレースＴＸＮ及びＴＹＭの検出コンデンサ５００２及び５００４はそれぞれ静電容量増量値△Ｃｘと△Ｃｙを有するが、手指は真にはトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触していないため、バイパスコンデンサ３０に静電容量増量はない。図１９及び図２０はそれぞれ図１８中の検出回路４０の位相Ｐ１及び位相Ｐ２における等価回路を示す。位相Ｐ１の時、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は閉じ、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７は切断され、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃに接続され、トレースＴＹＭは電圧端Ｖｃｏｍに接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は電圧端Ｖｃｏｍに接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６はその入力端４０１２に接続される。トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２は静電容量増量値△Ｃｘを有し、ゆえにその電荷は公式１１に示されるようであり、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４は静電容量増量値△Ｃｙを有し、ゆえにその電荷は公式１２に示されるようであり、バイパスコンデンサ３０の電荷
Ｑｃｘｙ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×Ｃｘｙ・・・・公式１８
となり、仮想短絡ゆえに、演算増幅器４０１０の入力端４０１２の電圧は入力端４０１２の電圧Ｖｃｏｍに等しくなり、これにより検出コンデンサＣＦの両端４０１８及び４０２０の電圧は等しく、ゆえに検出コンデンサＣＦの電荷は０となり、このとき、演算増幅器４０１０の出力端４０１６上の電圧Ｖｏ＝Ｖｃｏｍとなる。続いて、図２０に示されるように、位相Ｐ２のとき、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は開き、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７は閉じ、これによりトレースＴＸＮは電圧端Ｖｃｏｍに接続され、トレースＴＹＭは演算増幅器４０１０の入力端４０１２に接続され、検出コンデンサＣＦの第２端４０２０は演算増幅器４０１０の出力端４０１６に接続され、演算増幅器４０１０の出力端４０１６及び入力端４０１２の間は切断され、このとき、トレースＴＸＮの検出コンデンサ５００２の電荷は公式１４に示されるようであり、トレースＴＹＭの検出コンデンサ５００４の電荷は公式１５に示されるようであり、バイパスコンデンサ３０の両端の電圧は等しく、ゆえに、バイパスコンデンサ３０上の電荷は０となり、電荷が一定に保持されることで検出コンデンサＣＦの第２端４０２０の電圧に変化が発生する。公式１８により検出コンデンサＣＦ上の電荷
Ｑｃｆ＝（Ｖｏ−Ｖｃｏｍ）×ＣＦ＝（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）×Ｃｘｙ・・・公式１９
が得られ、公式１９より演算増幅器４０１０の出力端４０１６上の電圧
Ｖｏ＝（Ｃｘｙ／ＣＦ）×（Ｖｃ−Ｖｃｏｍ）＋Ｖｃｏｍ・・・公式２０
が得られる。
公式１７及び公式２０から、接触点と偽の接触点のバイパスコンデンサ３０の静電容量値は異なり、演算増幅器４０１０の出力端４０１６の電圧Ｖｏも異なるため、電圧Ｖｏの大きさにより手指がトレースＴＸＮ及びＴＹＭの交差点に接触したか否かを判断することができる。

１０ 静電容量式タッチパネル
１２ 接触位置
２０ 接触点位置
２２ 接触点位置
２４ 偽の接触点位置
２６ 偽の接触点位置
３０ バイパスコンデンサ
４０ 検出回路
４００２ 切換え回路
４００４ 切換え回路
４００６ 切換え回路
４００８ 切換え回路
４０１０ 演算増幅器
４０１２ 演算増幅器の入力端
４０１４ 演算増幅器の入力端
４０１６ 演算増幅器の出力端
４０１８ 検出コンデンサの第１端
４０２０ 検出コンデンサの第２端
４０３０ 比較器
４０３２ 差動増幅器
５０ 等価回路
５００２ 検出コンデンサ
５００４ 検出コンデンサ

Claims (22)

1. 第１トレース及び第２トレースを具え、該第１トレースと該第２トレースの交差点がバイパスコンデンサを具えた静電容量式タッチパネルに用いられる接触検出方法において、 （ａ）第１位相中に第１電圧を該第１トレース及び該第２トレースに印加し、並びに検出コンデンサの両端にかかる電圧を設定するステップ、
   （ｂ）第２位相中に該第１トレースの電圧を該第１電圧より第２電圧に切換え、並びに該第２トレースを該検出コンデンサの第１端に接続し、これにより該検出コンデンサの第２端の電圧に変化を発生させるステップ、
   を包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
2. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、（ａ）のステップは第３電圧を該検出コンデンサの第１端及び第２端に印加することを包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
3. 請求項２記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、該第３電圧は該第１電圧に等しいことを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
4. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、（ｂ）のステップは、
   該第１電圧を演算増幅器の第１入力端に印加するステップ、
   該第２トレース及び該検出コンデンサの第１端を該演算増幅器の第２入力端に接続するステップ、及び、
   該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続するステップ、
   を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
5. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、該検出コンデンサの第２端の電圧変化に基づき該交差点が接触を受けたか否かを判断するステップをさらに包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
6. 第１トレース及び第２トレースを具え、該第１トレースと該第２トレースの交差点がバイパスコンデンサを具えた静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、
   第１切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの該第１トレースに接続され、第１位相中に該第１トレースを第１電圧端に接続し、第２位相中に該第１トレースを該第２電圧端に接続する、上記第１切換え回路と、
   演算増幅器であって、第１入力端、第２入力端及び出力端を具え、該第１入力端が該第１電圧端に接続された、上記演算増幅器と、
   第２切換え回路であって、該静電容量式タッチパネルの該第２トレースに接続され、該第１位相中に該第２トレースを該第１電圧端に接続し、該第２位相中に該第２トレースを該演算増幅器の第２入力端に接続する、上記第２切換え回路と、
   検出コンデンサであって、第１端と第２端を具え、該検出コンデンサの第１端は該演算増幅器の第２入力端に接続される、上記検出コンデンサと、
   第３切換え回路であって、該演算増幅器の第２入力端及び出力端の間に接続され、該第１位相中に、該演算増幅器の出力端を該第２入力端に接続する、該第３切換え回路と、
   第４切換え回路であって、該検出コンデンサの第２端に接続され、該第１位相中に該検出コンデンサの第２端を該第１電圧端に接続し、該第２位相中に該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続する、上記第４切換え回路と、
   を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
7. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第１切換え回路は、
   該第１トレース及び第２電圧端の間に接続された第１スイッチと、
   該第１トレースと該第１電圧端の間に接続された第２スイッチと、
   を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
8. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第２切換え回路は、
   該第２トレース及び第１電圧端の間に接続された第１スイッチと、
   該第２トレースと該演算増幅器の第２入力端の間に接続された第２スイッチと、
   を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
9. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第３切換え回路は、該演算増幅器の第２入力端及び出力端の間に接続されたスイッチを包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
10. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第４切換え回路は、
    該検出コンデンサの第２端と該第１電圧端の間に接続された第１スイッチと、
    該検出コンデンサの第２端と該演算増幅器の出力端の間に接続された第２スイッチと、を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
11. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該演算増幅器の出力端に接続されて、該第２位相において該出力端の電圧を臨界電圧値と比較して該交差点が接触を受けたか否かを判断する比較器を更に包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
12. 請求項６記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第１電圧端及び該演算増幅器の出力端に接続されて、該第１電圧端と該演算増幅器の出力端の間の電圧差値を増幅する差動増幅器と、該差動増幅器に接続されて該第２位相において該増幅された差値と臨界値とを比較し、該交差点が接触を受けたか否かを判断する比較器とを更に包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
13. 第１トレース及び第２トレースを具え、該第１トレースと該第２トレースの交差点がバイパスコンデンサを具えた静電容量式タッチパネルに用いられる接触検出方法において、 （ａ）第１位相中に第１電圧と第２電圧をそれぞれ該第１トレース及び該第２トレースに印加し、並びに検出コンデンサの両端にかかる電圧を設定するステップ、
    （ｂ）第２位相中に該第１トレースの電圧を該第１電圧より第３電圧に切換え、並びに該第２トレースを該検出コンデンサの第１端に接続し、これにより該検出コンデンサの第２端の電圧に変化を発生させるステップ、
    を包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
14. 請求項１３記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、（ａ）のステップは第４電圧を該検出コンデンサの第１端及び第２端に印加することを包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
15. 請求項１４記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、該第４電圧は該第２電圧に等しいことを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
16. 請求項１３記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、（ｂ）のステップは、
    該第２電圧を演算増幅器の第１入力端に印加するステップ、
    該第２トレース及び該検出コンデンサの第１端を該演算増幅器の第２入力端に接続するステップ、及び、
    該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続するステップ、
    を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
17. 請求項１３記載の静電容量式タッチパネルの接触検出方法において、該検出コンデンサの第２端の電圧変化に基づき該交差点が接触を受けたか否かを判断するステップをさらに包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルの接触検出方法。
18. 第１トレース及び第２トレースを具え、該第１トレースと該第２トレースの交差点がバイパスコンデンサを具えた静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、
    第１切換え回路であって、該第１トレースに接続され、第１位相中に該第１トレースを第１電圧端に接続し、第２位相中に該第１トレースを該第２電圧端に接続する、上記第１切換え回路と、
    演算増幅器であって、第１入力端、第２入力端及び出力端を具え、該第１入力端が該第２電圧端に接続された、上記演算増幅器と、
    第２切換え回路であって、該第２トレースに接続され、該第１位相中に該第２トレースを該第２電圧端に接続し、該第２位相中に該第２トレースを該演算増幅器の第２入力端に接続する、上記第２切換え回路と、
    検出コンデンサであって、第１端と第２端を具え、該検出コンデンサの第１端は該演算増幅器の第２入力端に接続される、上記検出コンデンサと、
    第３切換え回路であって、該演算増幅器の第２入力端及び出力端の間に接続され、該第１位相中に、該演算増幅器の出力端を該演算増幅器の第２入力端に接続する、上記第３切換え回路と、
    第４切換え回路であって、該検出コンデンサの第２端に接続され、該第１位相中に該検出コンデンサの第２端を該第２電圧端に接続し、該第２位相中に該検出コンデンサの第２端を該演算増幅器の出力端に接続する、上記第４切換え回路と、
    を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
19. 請求項１８記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第１切換え回路は、
    該第１トレース及び第１電圧端の間に接続された第１スイッチと、
    該第１トレースと該第２電圧端の間に接続された第２スイッチと、
    を包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
20. 請求項１８記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第２切換え回路は、
    該第２トレースと該第２電圧端の間に接続された第１スイッチと、
    該第２トレースと該演算増幅器の第２入力端の間に接続された第２スイッチと、
    を包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
21. 請求項１８記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第３切換え回路は、該演算増幅器の第２入力端と出力端の間に接続されたスイッチを包含することを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。
22. 請求項１８記載の静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路において、該第４切換え回路は、
    該検出コンデンサの第２端及び該第２電圧端の間に接続された第１スイッチと、
    該検出コンデンサの第２端及び該演算増幅器の出力端の間に接続された第２スイッチと、
    を包含したことを特徴とする、静電容量式タッチパネルに用いられる検出回路。

Images