JP2013080290A - タッチセンサの信号処理回路、およびタッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネル上でのホバリングの検出時に、十分な感度を得ることができるようにしたタッチセンサの信号処理回路の提供。
【解決手段】この発明は、ＸラインＸ１〜Ｘ８の中から３つのラインを左側、中央、および右側のラインとして選択し、またはＹラインＹ１〜Ｙ８の中から３つのラインを左側、中央、および右側のラインとして選択する選択回路２と、選択回路２で選択された３つのラインのうち、左側および右側のラインのそれぞれに電圧を供給する駆動回路３と、選択回路２で選択された中央のライン上に生ずる電圧を入力し、この入力電圧を基に、中央のラインと選択回路２で選択された左側のラインとの間の静電容量と、中央のラインと選択回路２で選択された右側のラインとの間の静電容量との差に応じた電圧を出力する電圧検出回路４と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電容量型のタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路などに関するものである。

従来、この種のタッチパネルを含むタッチセンサに関する発明としては、例えば特許文献１に記載される発明が知られている。
この特許文献１に記載の発明は、第１の方向に延びる複数の第１電極と、第１の方向とは異なる第２の方向に延びる複数の第２電極と、駆動回路と、検出回路と、座標位置演算回路とを有している。

駆動回路は、複数の第１電極の中から２つの第１電極を順次選択し、当該選択された２つの第１電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給する。また、検出回路は、選択した第２電極と高電位の電圧が供給された第１電極との間の静電容量Ａと、選択した第２電極と基準電圧が供給された第１電極との間の静電容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出する。さらに、座標位置演算回路は、選択された第１電極および第２電極の位置と、容量差（Ａ−Ｂ）に基づき観察者のタッチパネルへのタッチ位置を演算する。

特開２００９−１５４８９号公報

特許文献１に記載の発明によれば、観察者のタッチパネルへのタッチ位置を検出する場合には実用的である。
しかし、タッチパネル上における指の接近状態を検出すること、言い換えるとタッチパネル上でのホバリングを検出するためには十分な感度が得られないという課題がある。
そこで、本発明の目的は、タッチパネル上でのホバリングの検出時に、十分な感度を得ることができるようにしたタッチセンサの信号処理回路を提供することにある。

上記の課題を解決して本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成される。
第１の発明は、複数の第１のラインと、前記複数の第１のラインと絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のラインと、を備えるタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路であって、前記複数の第１のラインの中から駆動ラインと検出ラインとを少なくとも１つずつ選択し、または前記複数の第２のラインの中から駆動ラインと検出ラインとを少なくとも１つずつ選択する選択部と、前記選択部で選択された駆動ラインおよび検出ラインの中から、予め定めた駆動ラインと検出ラインとの間で形成される２つの静電容量の差を検出する容量検出部と、を備える。

第２の発明は、第１の発明において、前記選択部は、前記複数の第１のラインの中から少なくとも３つのラインを選択し、または前記複数の第２のラインの中から少なくとも３つのラインを選択する。

第３の発明は、第２の発明において、前記容量検出部は、前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた少なくとも２つの駆動ラインに電圧をそれぞれ供給する駆動回路と、前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた検出ライン上に生ずる電圧を入力し、当該入力電圧を基に、前記検出ラインと前記選択部で選択された前記駆動ラインの中から予め定めた一の駆動ラインとの間の静電容量と、前記検出ラインと前記駆動ラインの中から予め定めた他の駆動ラインとの間の静電容量との差に応じた電圧を出力する電圧検出回路と、を備える。

第４の発明は、第２の発明において、予め定めた静電容量を有する第１のコンデンサと第２のコンデンサとをさらに備え、前記容量検出部は、前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた駆動ラインに電圧を供給し、かつ、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの各一端に電圧を供給する駆動回路と、第１の入力端子と第２の入力端子とを有し、前記第１および第２の入力端子のそれぞれは、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの各一端に接続され、かつ、前記第１および第２の入力端子のそれぞれに、前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた一の検出ライン上に生ずる電圧と他の検出ライン上に生ずる電圧をそれぞれ入力し、当該入力した両電圧を基に、前記駆動ラインと前記一の検出ラインとの間の容量値と、前記駆動ラインと前記他の検出ラインとの間の容量値との差に応じた電圧を出力する電圧検出回路と、を備える。

このような構成の本発明では、タッチパネル上でのホバリングの検出において、交差していない複数の第１のラインあるいは複数の第２のラインのいずれかを使用するようにした。このため、タッチパネル上のホバリングの検出時において、十分な感度を得ることができる。

本発明の第１実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。 図１の選択回路の具体的な構成を示す回路図である。 図１の駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。 図１の電圧検出回路の具体的な構成を示す回路図である。 第１実施形態の動作を説明する図であり、（Ａ）は状態１の動作、（Ｂ）は状態２の動作を示す。 図１のタッチパネルの具体的な構成を示す平面図である。 ライン間の電気力線の分布例を示す図である。 本発明の第２実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。 図８の選択回路の具体的な構成を示す回路図である。 図８の電圧検出回路の具体的な構成を示す回路図である。 第２実施形態の動作を説明する図であり、（Ａ）は状態１の動作、（Ｂ）は状態２の動作を示す。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態の構成）
図１は、本発明の第１実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
第１実施形態が適用されるタッチセンサは、図１に示すように、タッチパネル１と、選択回路２と、駆動回路３と、電圧検出回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、ホバリング検出回路６と、制御回路８と、アドレス生成回路９と、メモリ１０と、ラッチ１１と、を備えている。

タッチパネル１は、ガラスなどからなる基板（図示せず）で形成され、その基板上に、例えば８本のＸラインＸ１〜Ｘ８がＸ方向に所定の間隔で配置される。また、その基板上に、ＸラインＸ１〜Ｘ８と絶縁層を介して交差するように、例えば８本のＹラインＹ１〜Ｙ８がＹ方向に所定の間隔で配置される。このため、ＸラインＸ１〜Ｘ８とＹラインＹ１〜Ｙ８とは絶縁層を介して互いに絶縁され、かつ容量結合している。

タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８とＹラインＹ１〜Ｙ８の平面形状を図６に示す。ＸラインＸ１〜Ｘ８のそれぞれは、図６に示すように、幅広の電極１５が連なっている。また、ＹラインＹ１〜Ｙ８のそれぞれは、図６に示すように、幅広の電極１６が連なっている。
選択回路２は、メモリ１０から読み出されてラッチ１１に記憶される設定データを基に、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちから３つのラインを選択し、またはＹラインＹ１〜Ｙ８のうちから３つのラインを選択する。

駆動回路３は、所定の電圧を生成し、これらの電圧を選択回路２で選択された３のラインのうち、中央に位置するラインを除く、左右のラインに駆動電圧として供給する。
電圧検出回路４は、選択回路２で選択された３つのラインのうち、中央のライン上に生ずる電圧を入力し、この電圧を基に、中央のラインと、この中央のラインの両隣に位置するラインとの間で形成される２つの静電容量の差に応じた電圧を出力する。

Ａ／Ｄ変換回路５は、電圧検出回路４の出力電圧をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換した電圧をホバリング検出回路６に出力する。
ホバリング検出回路６は、Ａ／Ｄ変換回路５でＡ／Ｄ変換された電圧検出回路４の出力電圧を基に、タッチパネル１上における指の接近状態を検出する。
制御回路８は、タッチパネル１上のホバリングを検出するときに、駆動回路３、電圧検出回路４、アドレス生成回路９、およびラッチ１１を後述のようにそれぞれ制御する。

アドレス生成回路９は、制御回路８からの指示に基づき、メモリ１０に格納される選択回路２の動作を制御するための設定データを読み出すためのアドレスを生成する。
メモリ１０は、タッチパネル１上のホバリングを検出するときの動作手順に従って予め定めてある、選択回路２が行うラインの選択と接続の制御に係る設定データを格納する。その設定データは、具体的には選択回路２の後述のスイッチをオンオフ制御するデータである。
ラッチ１１は、選択回路２の後述のスイッチをオンオフ制御する場合に、メモリ１０から読み出される設定データを一時的に記憶する。

次に、図１の選択回路２の具体的な構成について、図２を参照して説明する。
選択回路２は、図２に示すように、スイッチ部２１−１〜２１−８と、スイッチ部２２−１〜２２−８と、デコーダ２３−１〜２３−８と、デコーダ２４−１〜２４−８と、接続ライン２５〜２９と、を備えている。
スイッチ部２１−１〜２１−８は、ＸラインＸ１〜Ｘ８ごとに設けられている。そして、スイッチ部２１−１〜２１−８のそれぞれは、自己のＸラインと、電圧検出回路４、駆動回路３、およびグランド電圧ＶＳＳのうちのいずれかとの接続を、接続ライン２５〜２９を介して行う。

スイッチ部２２−１〜２２−８は、ＹラインＹ１〜Ｙ８ごとに設けられている。そして、スイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれは、自己のＹラインと、電圧検出回路４、駆動回路３、およびグランド電圧ＶＳＳのうちのいずれかとの接続を、接続ライン２５〜２９を介して行う。
このため、スイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれは、５つのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を備えている。ただし、スイッチＳＷ１１は、不使用とする。

スイッチＳＷ１２は、電圧検出回路４の入力端子とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１３は、駆動回路３の出力端子３３とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１４は、駆動回路３の出力端子３４とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１５は、ＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインをグランド電圧ＶＳＳに接続するために使用する。

デコーダ２３−１〜２３−８は、スイッチ部２１−１〜２１−８に対応して設けている。そして、デコーダ２３−１〜２３−８のそれぞれは、メモリ１０から読み出されてラッチ１１に記憶される設定データに応じて、スイッチ部２１−１〜２１−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１５のオンオフ制御を行う。
デコーダ２４−１〜２４−８は、スイッチ部２２−１〜２２−８に対応して設けている。そして、デコーダ２４−１〜２４−８のそれぞれは、メモリ１０から読み出されてラッチ１１に記憶される設定データに応じて、スイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１５のオンオフ制御を行う。

次に、図１の駆動回路３の具体的な構成について、図３を参照して説明する。
駆動回路３は、図３に示すように、第１駆動回路３１と、第２駆動回路３２と、２つの出力端子３３、３４とを備えている。
第１駆動回路３１は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２を直列に接続し、スイッチＳＷ１の一端に高電位の電源電圧ＶＤＤ（例えば３．３Ｖ）を印加し、スイッチＳＷ２の一端に低電位の電源電圧ＶＳＳ（例えば０Ｖ）を印加している。そして、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンオフ制御することにより、電源電圧ＶＤＤと電源電圧ＶＳＳとを出力端子３３から選択的に出力する。

第２駆動回路３２は、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４を直列に接続し、スイッチＳＷ３の一端に電源電圧ＶＤＤを印加し、スイッチＳＷ４の一端に電源電圧ＶＳＳを印加している。そして、スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンオフ制御することにより、電源電圧ＶＤＤと電源電圧ＶＳＳとを出力端子３４から選択的に出力する。

次に、図１の電圧検出回路４の具体的な構成について、図４を参照して説明する。
電圧検出回路４は、図４に示すように、オペアンプＯＰ４と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ１０と、を備えている。
オペアンプＯＰ４の反転入力端子（−）には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子（＋）はＶＣＯＭに接続されている。また、オペアンプＯＰ４の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣｆとスイッチＳＷ１０との並列回路が接続されている。

（第１実施形態の動作）
次に、第１実施形態において、タッチパネル１上でのホバリングを検出する場合の動作について、図面を参照して説明する。
第１実施形態の動作の説明に先立って、本発明に係るホバリングの検出を採用するようにした理由について、図６を参照して説明する。図６（Ａ）は図５の符号ａの部分の断面図、図６（ｂ）は図５の符号ｂの部分の断面図である。
図６（Ａ）に示すように、ＸラインＸ１を駆動ライン（駆動電極）として使用し、ＹラインＹ２を検出ライン（センス電極）して使用する場合には、ＸラインＸ１の電極１５からＹラインＹ２の電極１６に向かう電気力線がＸラインＸ１とＹラインＹ２が隣接するパネル表面付近の狭い領域に集中する。

これに対して、図６（Ｂ）に示すように、ＹラインＹ１を駆動ライン（駆動電極）として使用し、ＹラインＹ２を検出ライン（センス電極）して使用する場合には、ＹラインＹ１の電極１５からＹラインＹ２の電極１６に向かう電気力線は電極の表面に集中することなく、広く分布する。
そこで、本発明では、同一方向に配列されるＸラインＸ１〜Ｘ８を駆動ラインと検出ラインの双方に使用し、あるいは同一方向に配列されるＹラインＹ１〜Ｙ８を駆動ラインと検出ラインの双方に使用することにより、タッチパネル上でのホバリングの検出感度の向上を図るようにしたものである。

次に、第１実施形態のタッチパネル１上でのホバリングの検出動作について、図面を参照して説明する。
第１実施形態では、タッチパネル１上でのホバリングの検出のときの動作手順に従って予め定めてある、選択回路２の選択と接続の制御に係るデータが、メモリ１０に予め格納されている。
すなわち、メモリ１０には、予め定めてある動作手順に応じて作成した、選択回路２のスイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれのスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１５をオンオフ制御するためのデータが格納されている。

そして、タッチパネル１上におけるホバリングの検出動作が開始されると、制御回路８は、選択回路２の動作の制御に必要な設定データをメモリ１０から読み出すためのアドレスの生成を、アドレス生成回路９に指示する。この指示により、アドレス生成回路９はそのアドレスを生成し、この生成アドレスにより必要な設定データが、メモリ１０からラッチ１１に読み出される。

ラッチ１１に記憶される設定データに応じて、選択回路２は、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちから３つのラインを選択し、またはＹラインＹ１〜Ｙ８のうちから３つのラインを選択する。例えば、３つのラインとしてＹラインＹ１〜Ｙ３を選択する。
また、選択回路２は、その選択したＹラインＹ１〜Ｙ３のラインのうち、中央に位置するラインＹ２を除く、左右のラインＹ１、Ｙ３を駆動回路３の出力端子と接続する。さらに、選択回路２は、その選択したＹラインＹ１〜Ｙ３のラインのうち、中央に位置するラインＹ２を電圧検出回路４の入力端子と接続する。

このため、デコーダ２４−１がスイッチ部２２−１のスイッチＳＷ１４をオンとし、デコーダ２４−２がスイッチ部２２−２のスイッチＳＷ１２をオンとし、デコーダ２４−３がスイッチ部２２−３のスイッチＳＷ１３をオンとする。
この結果、選択回路２で選択されたＹラインＹ１〜Ｙ３と、駆動回路２の出力端子および電圧検出回路４の入力端子との関係は、図５に示すようになる。図５において、Ｃ１はＹラインＹ２とＹラインＹ３との間の静電容量であり、Ｃ２はＹラインＹ２とＹラインＹ１との間の静電容量である。

次に、駆動回路３および電圧検出回路４は、図５（Ａ）に示す「状態１」の動作と図５（Ｂ）に示す「状態２」の動作とを行う。
「状態１」の動作では、図５（Ａ）に示すように、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、ＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ１０がオンになる。また、「状態２」の動作では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ１０がオフとなる。

この結果、電圧検出回路４からは次式で示す出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。
Ｖｏｕｔ＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（１）
電圧検出回路４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換回路５でＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換された出力電圧Ｖｏｕｔに基づき、ホバリング検出回路６は、タッチパネル１上における指の接近状態を検出する。

ＹラインＹ１〜Ｙ８と、駆動回路３および電位検出回路４との接続状態を順に変更し、その変更するたびに、駆動回路３および電位検出回路４を動作させて電位検出回路４から出力電圧Ｖｏｕｔを出力するようにすることにより、タッチパネル１上のホバリングのＹ座標を検出する。同様の動作をＸラインＸ１〜Ｘ８についても行うことにより、タッチパネル１上のホバリングのＸ座標を検出する。以上によりホバリングのＸ，Ｙ座標を検出することができる。
以上のように、第１実施形態では、同一方向に配列されるラインを駆動ラインと検出ラインの双方に使用することにより、タッチパネル上でのホバリングの検出を行うようにしたので、その検出感度を向上することができる。

（第１実施形態の変形例）
上記の実施形態では、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうち３つのＹラインＹ１〜Ｙ３を選択し、このうちＹラインＹ１、Ｙ３を駆動ラインとして選択し、ＹラインＹ２を検出ラインとして選択する場合について説明した。
しかし、例えば、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうち５つのＹラインＹ１〜Ｙ５を選択し、このうちＹラインＹ１、Ｙ２、Ｙ４、Ｙ５を駆動ラインとして選択し、ＹラインＹ３を検出ラインとして選択するようにしても良い。

（第２実施形態の構成）
図８は、本発明の第２実施形態が適用されるタッチセンサの概略構成を示すブロック図である。
第２実施形態が適用されるタッチセンサは、図８に示すように、タッチパネル１と、選択回路２Ａと、駆動回路３と、電圧検出回路４Ａと、Ａ／Ｄ変換回路５と、ホバリング検出回路６と、制御回路８Ａと、アドレス生成回路９と、メモリ１０と、ラッチ１１と、オフセット調整用の静電容量回路１２と、を備えている。

このように、第２実施形態は、図１に示す第１実施形態の構成を基本とし、図１の選択回路２、電圧検出回路４、および制御回路８を、図８に示すように、選択回路２Ａ、電圧検出回路４Ａ、および制御回路８Ａに置き換え、かつ静電容量回路１２を追加したものである。
ここで、第２実施形態は、第１実施形態の構成要素と共通する部分があり、この共通の構成要素には同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。

選択回路２Ａは、図９に示すように構成し、図１に示す選択回路２と同様に、スイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれは、５つのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を備えている。ただし、スイッチＳＷ１４は、不使用とする。
スイッチＳＷ１１は、電圧検出回路４の入力端子４４とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１２は、電圧検出回路４の入力端子４５とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１３は、駆動回路３の出力端子３３とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。

デコーダ２３−１〜２３−８は、スイッチ部２１−１〜２１−８に対応して設けている。そして、デコーダ２３−１〜２３−８のそれぞれは、メモリ１０から読み出されてラッチ１１に記憶される設定データに応じて、スイッチ部２１−１〜２１−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３およびスイッチ１５のオンオフ制御を行う。
デコーダ２４−１〜２４−８は、スイッチ部２２−１〜２２−８に対応して設けている。そして、デコーダ２４−１〜２４−８のそれぞれは、メモリ１０から読み出されてラッチ１１に記憶される設定データに応じて、スイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３およびスイッチ１５のオンオフ制御を行う。

電圧検出回路４Ａは、図１０に示すように、後述の入力電圧を積分する積分回路４１と、後述の入力電圧を積分する積分回路４２と、積分回路４１の出力電圧と積分回路４２の出力電圧との差分を求める演算をする減算回路４３と、２つの入力端子４４、４５と、を備えている。
積分回路４１は、図１０に示すように、オペアンプＯＰ１と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ６と、を備えている。
オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）には電圧ＶＣＯＭ（ＶＤＤ／２）が印加される。また、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣｆとスイッチＳＷ６との並列回路が接続されている。

積分回路４２は、図１０に示すように、オペアンプＯＰ２と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ５と、を備えている。
オペアンプＯＰ２の反転入力端子には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には電圧ＶＣＯＭ（ＶＤＤ／２）が印加される。また、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣｆとスイッチＳＷ５との並列回路が接続されている。
減算回路４３は、図１０に示すように、オペアンプＯＰ３と、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、を備えている。

オペアンプＯＰ３の反転入力端子には、積分回路４２の出力が抵抗Ｒ２を介して供給され、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子には、積分回路４１の出力が抵抗Ｒ１を介して供給される。また、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ３を介してＶＣＯＭに接続されている。そして、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗として抵抗Ｒ４が接続されている。

静電容量回路１２は、図８に示すように、それぞれが予め定めた静電容量値を有するオフセット調整用のコンデンサＣＲ１、ＣＲ２と、スイッチＳＷ７、ＳＷ８とを備えている。
コンデンサＣＲ１の一端側は電圧検出回路４の入力端子４４に接続され、コンデンサＣＲ１の他端側はスイッチＳＷ７を介して駆動回路３の出力端子３４に接続されている。また、コンデンサＣＲ２の一端側は電圧検出回路４の入力端子４５に接続され、コンデンサＣＲ２の他端側はスイッチＳＷ８を介して駆動回路３の出力端子３４に接続されている。

第２実施形態では、タッチパネル１上のホバリングを検出するときに、後述のように、上記の第１実施形態とは選択回路２Ａの動作手順が異なる。
このため、メモリ１０には、タッチパネル１上のホバリングを検出するときの動作手順に従って予め定めてある、選択回路２Ａが行うラインの選択と接続の制御に係る設定データを格納する。その設定データは、具体的には選択回路２Ａの後述のスイッチをオンオフ制御するデータである。
制御回路８Ａは、タッチパネル１上のホバリングを検出するときに、駆動回路３、電圧検出回路４Ａ、アドレス生成回路９、ラッチ１１、および静電容量回路１２を後述のようにそれぞれ制御する。

（第２実施形態の動作）
次に、第２実施形態において、タッチパネル１上におけるホバリングを検出する場合の動作について、図面を参照して説明する。
第２実施形態では、タッチパネル１上におけるホバリングの検出のときの動作手順に従って予め定めてある、選択回路２Ａの選択と接続の制御に係るデータが、メモリ１０に予め格納されている。
すなわち、メモリ１０には、予め定めてある動作手順に応じて作成した、選択回路２Ａのスイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３およびスイッチＳＷ１５をオンオフ制御するためのデータが格納されている。

そして、タッチパネル１上におけるホバリングの検出動作が開始されると、制御回路８Ａは、選択回路２Ａの動作の制御に必要な設定データをメモリ１０から読み出すためのアドレスの生成を、アドレス生成回路９に指示する。この指示により、アドレス生成回路９はそのアドレスを生成し、この生成アドレスにより必要な設定データが、メモリ１０からラッチ１１に読み出される。

ラッチ１１に記憶される設定データに応じて、選択回路２Ａは、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちから３つのラインを選択し、またはＹラインＹ１〜Ｙ８のうちから３つのラインを選択する。例えば、３つのラインとしてＹラインＹ１〜Ｙ３を選択する。
また、選択回路２Ａは、その選択したＹラインＹ１〜Ｙ３のラインのうち、中央に位置するラインＹ２を駆動回路３の出力端子３３と接続する。さらに、選択回路２は、その選択したＹラインＹ１〜Ｙ３のラインのうち、中央に位置するラインＹ２を除く左右のラインＹ１、Ｙ３を電圧検出回路４の入力端子４４、４５と接続する。

このため、デコーダ２４−１がスイッチ部２２−１のスイッチＳＷ１１をオンとし、デコーダ２４−２がスイッチ部２２−２のスイッチＳＷ１３をオンとし、デコーダ２４−３がスイッチ部２２−３のスイッチＳＷ１２をオンとする。
この結果、選択回路２で選択されたＹラインＹ１〜Ｙ３と、駆動回路２の出力端子および電圧検出回路４の入力端子との関係は、図１１に示すようになる。図１１において、Ｃ１はＹラインＹ２とＹラインＹ３との間の静電容量であり、Ｃ２はＹラインＹ２とＹラインＹ１との間の静電容量である。

次に、駆動回路３および電圧検出回路４Ａは、図１１（Ａ）に示す「状態１」の動作と図１１（Ｂ）に示す「状態２」の動作とを行う。
「状態１」の動作では、図１１（Ａ）に示すように、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、ＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオンになり、静電容量回路１２のスイッチＳＷ７、ＳＷ８はオンとなる。

このため、駆動回路３により、ＹラインＹ２には高電位の電源電圧ＶＤＤ（例えば３．３Ｖ）が印加され、コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の一端には低電位の電源電圧ＶＳＳ（例えば０Ｖ）が印加される。またＳＷ５、ＳＷ６がオンになることにより、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２はボルテージフォロワとなり、ＹラインＹ１、Ｙ３は電圧ＶＣＯＭに駆動される。これにより、静電容量Ｃ１、Ｃ２が充電されるとともにコンデンサＣＲ１、ＣＲ２が充電される。そして、ＹラインＹ１、Ｙ２上の電圧が、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２のそれぞれの反転入力端子に印加される。

その後、「状態２」の動作では、図１１（Ｂ）に示すように、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４ＡのスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオフとなる。このため、静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に充電された電荷の一部が積分回路４１、４２の積分コンデンサＣｆに移動し、オペアンプＯＰ１の出力端子には、以下の（２）式のような出力電圧Ｖｏｕｔ１が現れ、オペアンプＯＰ２の出力端子には、以下の（３）式のような出力電圧Ｖｏｕｔ２が現れる。
Ｖｏｕｔ１＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−ＣＲ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（２）
Ｖｏｕｔ２＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ２−ＣＲ１）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（３）

オペアンプＯＰ３では、オペアンプＯＰ１の出力電圧とオペアンプＯＰ２の出力電圧の差を求める演算が行われる。この結果、電圧検出回路４Ａの出力電圧Ｖｏｕｔは、以下の（４）式のようになる。
Ｖｏｕｔ＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２−ＣＲ１＋ＣＲ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（４）
なお、ＣＲ１＝ＣＲ２に調整することにより、出力電圧Ｖｏｕｔは次式となる。
Ｖｏｕｔ＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（４’）
電圧検出回路４Ａの出力電圧Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換回路５でＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換された出力電圧Ｖｏｕｔに基づき、ホバリング検出回路６は、タッチパネル１上における指の接近状態を検出する。

ＹラインＹ１〜Ｙ８と、駆動回路３および電位検出回路４Ａとの接続状態を順に変更し、その変更するたびに、駆動回路３および電位検出回路４Ａを動作させて電位検出回路４Ａから出力電圧Ｖｏｕｔを出力するようにすることにより、タッチパネル１上のホバリングのＹ座標を検出する。同様の動作をＸラインＸ１〜Ｘ８についても行うことにより、タッチパネル１上のホバリングのＸ座標を検出する。以上によりホバリングのＸ，Ｙ座標を検出することができる。
以上のように、第２実施形態では、同一方向に配列されるラインを駆動ラインと検出ラインの双方に使用することにより、タッチパネル上でのホバリングの検出を行うようにしたので、その検出感度を向上することができる。

（第２実施形態の変形例）
上記の実施形態では、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうち３つＹラインＹ１〜Ｙ３を選択し、このうちＹラインＹ２を駆動ラインとして選択し、ＹラインＹ１、Ｙ３を検出ラインとして選択する場合について説明した。
しかし、例えば、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうち５つのＹラインＹ１〜Ｙ５を選択し、このうちをＹラインＹ３を駆動ラインとして選択し、ＹラインＹ１、Ｙ２、Ｙ４、Ｙ５を検出ラインとして選択するようにしても良い。

本発明のタッチセンサの信号処理回路は、タッチセンサに適用できる上に、そのタッチセンサを含む表示装置にも適用することができる。

１・・・タッチパネル
２、２Ａ・・・選択回路
３・・・駆動回路
４、４Ａ・・・電圧検出回路
５・・・Ａ／Ｄ変換回路
６・・・ホバリング検出回路
８、８Ａ・・・制御回路
９・・・アドレス生成回路
１０・・・メモリ
１１・・・ラッチ
１２・・・静電容量回路
２１−１〜２１−８、２２−１〜２２−８・・・スイッチ部
２３−１〜２３−８、２４−１〜２４−８・・・デコーダ
２５〜２９・・・接続ライン
ＳＷ１〜ＳＷ６・・・スイッチ
ＳＷ１１〜ＳＷ１５・・・スイッチ

Claims (8)

1. 複数の第１のラインと、前記複数の第１のラインと絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のラインと、を備えるタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路であって、
   前記複数の第１のラインの中から駆動ラインと検出ラインとを少なくとも１つずつ選択し、または前記複数の第２のラインの中から駆動ラインと検出ラインとを少なくとも１つずつ選択する選択部と、
   前記選択部で選択された駆動ラインおよび検出ラインの中から、予め定めた駆動ラインと検出ラインとの間で形成される２つの静電容量の差を検出する容量検出部と、
   を備えることを特徴とするタッチセンサの信号処理回路。
2. 前記選択部は、
   前記複数の第１のラインの中から少なくとも３つのラインを選択し、または前記複数の第２のラインの中から少なくとも３つのラインを選択することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサの信号処理回路。
3. 前記容量検出部は、
   前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた少なくとも２つの駆動ラインに電圧をそれぞれ供給する駆動回路と、
   前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた検出ライン上に生ずる電圧を入力し、当該入力電圧を基に、前記検出ラインと前記選択部で選択された前記駆動ラインの中から予め定めた一の駆動ラインとの間の静電容量と、前記検出ラインと前記駆動ラインの中から予め定めた他の駆動ラインとの間の静電容量との差に応じた電圧を出力する電圧検出回路と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
4. 予め定めた静電容量を有する第１のコンデンサと第２のコンデンサとをさらに備え、
   前記容量検出部は、
   前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた駆動ラインに電圧を供給し、かつ、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの各一端に電圧を供給する駆動回路と、
   第１の入力端子と第２の入力端子とを有し、前記第１および第２の入力端子のそれぞれは、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの各一端に接続され、かつ、前記第１および第２の入力端子のそれぞれに、前記選択部で選択された少なくとも３つのラインの中から予め定めた一の検出ライン上に生ずる電圧と他の検出ライン上に生ずる電圧をそれぞれ入力し、当該入力した両電圧を基に、前記駆動ラインと前記一の検出ラインとの間の容量値と、前記駆動ラインと前記他の検出ラインとの間の容量値との差に応じた電圧を出力する電圧検出回路と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
5. 前記複数の第１のラインの中から選択されるラインは、互いに隣接することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
6. 前記複数の第２のラインの中から選択されるラインは、互いに隣接することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
7. 前記容量検出部の検出出力を基に、前記タッチパネル上のホバリングを検出するホバリング検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
8. 請求項１乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路を備えることを特徴とするタッチセンサ。

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