JP2016206790A - タッチ制御方法、タッチ制御装置、及びタッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 タッチパネルの高解像度化に伴うタッチ機能の低下、消費電力の増大を抑制できるタッチ制御方法、タッチ制御装置、及びタッチ検出機能付き表示装置を提供する。【解決手段】 一方向に延伸するように並べて設けられた複数の第１電極（Ｔｘ、Ｒｘ）と、第１電極が延伸する方向と交差する方向に延伸するように配置された複数の第２電極（Ｒｘ、Ｔｘ）と、を有するタッチセンサを駆動して、タッチセンサ上の被検出物の位置を表すデータを収集して外部に出力するタッチ制御装置のタッチ制御方法において、第１電極をセルフ検出方式で駆動して被検出物を感知する少なくとも一つの第１電極を特定し、特定した第１電極と第２電極とを部分ミューチャル検出方式で駆動してタッチセンサ上の被検出物の位置を表すデータを収集するタッチ制御方法である。【選択図】図１６

Description

本発明の実施形態は、タッチ制御方法、タッチ制御装置、及びタッチ検出機能付き表示装置に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれるタッチ検出装置を液晶表示装置などの表示装置上に装着し、あるいはタッチパネルと表示装置を一体化し、その表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能とした表示装置が注目されている。このようなタッチ検出機能を有する表示装置は、キーボード、マウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。

タッチパネルの方式としては、一方向に延伸する複数の電極を互いに交差するように配置した静電容量式のタッチパネルが知られている。このタッチパネルでは、各電極は、それぞれ制御回路と接続され、制御回路から励磁電流を供給することにより、外部近接物体を検出するようになされている。

タッチ検出機能付表示装置としては、表示装置の表示面上にタッチパネルを形成した、いわゆるオンセルタイプの表示装置の他に、表示装置にもともと備えられている表示用の共通電極を、一対のタッチセンサ用電極のうちの一方として兼用し、他方の電極（タッチ検知電極）をこの共通電極と交差するように配置した、いわゆるインセルタイプの表示装置が提案されている。

またタッチ位置を検出する方式としては、ミューチャル（Ｍｕｔｕａｌ）検出方式、及びセルフ（Ｓｅｌｆ）検出方式が知られている。ミューチャル（Ｍｕｔｕａｌ）検出方式では、一方の電極に交流の駆動信号が入力され、この駆動信号によって他方の電極に発生する検出信号を処理することでタッチ位置が検知される。セルフ（Ｓｅｌｆ）検出方式では、それぞれの電極に交流の駆動信号が入力され、それぞれの自身の電極に発生する信号を処理することでタッチ位置が検知される。

特開２００９−２４４９５８号公報 特開２００９−２５８１８２号公報

ところで、インセルタイプのタッチ検出機能付き表示装置では、１フレーム期間が映像を表示する期間とタッチ位置を検出する期間とに区分される。このため、近年の表示装置の大型化・高精細化に伴うタッチパネルの高解像度化に伴って、次のような問題点が生ずるおそれがある。

（１）タッチ位置検出期間が増加することに伴い、相対的に表示期間の減少を招くため表示品質が低下する。また、タッチ駆動周波数が増加することに伴い、タッチ検出機能付き表示装置の消費電力が増大する。
（２）処理すべきタッチデータが増加することに伴い、タッチデータ転送時間を含むタッチデータ処理に遅延が発生する。また、タッチセンサ本数が増加することに伴い、タッチ検出機能付き表示装置の消費電力が増大する。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、タッチパネルの高解像度化に伴うタッチ機能の低下、消費電力の増大を抑制することのできるタッチ制御方法、タッチ制御装置、及びタッチ検出機能付き表示装置を提供することを目的とする。

一実施形態に係るタッチ制御方法は、一方向に延伸するように並べて設けられた複数の第１電極と、前記第１電極が延伸する方向と交差する方向に延伸するように配置された複数の第２電極と、を有するタッチセンサを駆動して、前記タッチセンサ上の被検出物の位置を表すデータを収集して外部に出力するタッチ制御装置のタッチ制御方法において、前記第１電極をセルフ検出方式で駆動して前記被検出物を感知する少なくとも一つの前記第１電極を特定し、前記特定した第１電極と前記第２電極とを部分ミューチャル検出方式で駆動して前記タッチセンサ上の前記被検出物の位置を表すデータを収集するタッチ制御方法である。

第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置における表示装置の概略の構成を示す図である。 第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置の構造をより詳細に示す断面図である。 第１の実施の形態のセンサ付き表示装置におけるセルフ検出方式の原理を説明するための図である。 第１の実施の形態のセンサ付き表示装置におけるセルフ検出方式の原理を説明するための図である。 第１の実施の形態のセンサ付き表示装置におけるセルフ検出方式を実現する基本回路の例を示す図である。 第１の実施の形態のセンサ付き表示装置のスイッチがオン、オフされる状態における等価回路を示す図である。 第１の実施の形態のセンサ付き表示装置の容量の電圧の変化波形と、比較器の出力波形を示す図である。 第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置のミューチャル検出方式の代表的な基本構成を示す図である。 第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置のタッチ駆動と検出動作に関わるタッチ制御装置の構成を示す図である。 第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置のタッチ制御装置の構成を詳細に説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置の送信電極セルフ検出動作を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置の受信電極セルフ検出動作を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置のスキャン位置判定動作を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置のミューチャル駆動動作を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置の位置情報出力動作を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るタッチ制御装置のタッチ制御動作を説明するためのタイムチャートである。 第１の実施の形態の第１のバリエーションに係るタッチ制御装置のスキャン位置判定動作を説明するための図である。 第１の実施の形態の第１のバリエーションに係るタッチ制御装置のタッチ制御動作を示すタイムチャートである。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

[第１の実施の形態]
図１は、第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰにおける表示装置の概略の構成を示す図である。なお、本実施の形態において、表示装置は液晶表示装置である。また、本願の「タッチ検出」は、指などがタッチパネルに接触したことを検知する意味の他、指などがタッチパネルに近接したことを検知する意味も含む用語として用いられる。

表示装置は、表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬを背面側から照明するバックライトＢＬＴと、を備えている。そして表示パネルＰＮＬには、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部が設けられている。

図１に示すように、表示部においては、複数の表示画素ＰＸが配列する行に沿って延びる走査線Ｇ（Ｇ１、Ｇ２…）と、複数の表示画素ＰＸが配列する列に沿って延びる信号線Ｓ（Ｓ１、Ｓ２…）と、走査線Ｇと信号線Ｓが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷとが備えられている。

画素スイッチＳＷは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えている。画素スイッチＳＷのゲート電極は対応する走査線Ｇと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのソース電極は対応する信号線Ｓと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのドレイン電極は対応する画素電極ＰＥと電気的に接続されている。

また、複数の表示画素ＰＸを駆動する駆動手段として、ゲートドライバＧＤ（左側ＧＤ−Ｌおよび右側ＧＤ−Ｒ）とソースドライバＳＤとが設けられている。複数の走査線ＧはゲートドライバＧＤの出力端子と電気的に接続されている。複数の信号線ＳはソースドライバＳＤの出力端子と電気的に接続されている。

ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、表示部の周囲の領域（額縁）に配置されている。ゲートドライバＧＤは複数の走査線Ｇにオン電圧を順次印加して、選択された走査線Ｇに電気的に接続された画素スイッチＳＷのゲート電極に当該画素スイッチをオン状態に切り替えるオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された画素スイッチＳＷの、ソース電極−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバＳＤは、複数の信号線Ｓのそれぞれに対応する出力信号を供給する。信号線Ｓに供給された信号は、ソース電極−ドレイン電極間が導通した画素スイッチＳＷを介して対応する画素電極ＰＥに印加される。

ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、表示パネルＰＮＬの外部に配置された制御回路ＣＴＲにより動作を制御される。また制御回路ＣＴＲは、後述する共通電極ＣＯＭＥに共通電圧Ｖｃｏｍを供給している。さらに制御回路ＣＴＲは、バックライトＢＬＴの動作を制御する。

図２は、第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰの構造をより詳細に示す断面図である。

タッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬ、バックライトＢＬＴ、第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２を備えている。図示した例では、表示パネルＰＮＬは、液晶表示パネルであるが、有機エレクトロルミネッセンス表示パネルなどの他のフラットパネルであっても良い。また、図示した表示パネルＰＮＬは、表示モードとして横電界モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していても良い。

表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及び、液晶層ＬＱを備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とは所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わされている。液晶層ＬＱは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間のセルギャップに保持されている。

第１基板ＳＵＢ１は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。第１基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基板１０の第２基板ＳＵＢ２に対向する側に、ソース線Ｓ、共通電極ＣＯＭＥ、画素電極ＰＥ、第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２、第３絶縁膜１３、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。
ここで、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＯＭＥは、これら電極間に配置される液晶層の画素領域とともに表示画素を構成し、表示画素は表示パネルＰＮＬにマトリクス状に配置されている。

第１絶縁膜１１は、第１絶縁基板１０の上に配置されている。なお、詳述しないが、第１絶縁基板１０と第１絶縁膜１１との間には、ゲート線Ｇ、スイッチング素子のゲート電極や半導体層などが配置されている。ソース線Ｓは、第１絶縁膜１１の上に形成されている。また、スイッチング素子のソース電極やドレイン電極なども第１絶縁膜１１の上に形成されている。図示した例では、ソース線Ｓは、共通電極ＣＯＭＥと平行して第２方向Ｙに延出している。

第２絶縁膜１２は、ソース線Ｓ及び第１絶縁膜１１の上に配置されている。共通電極ＣＯＭＥは、第２絶縁膜１２の上に形成されている。図示した例では、共通電極ＣＯＭＥは、複数のセグメントによって構成されている。共通電極ＣＯＭＥの各セグメントは、それぞれ第２方向Ｙに延出し、間隔をおいて第１方向Ｘに並んでいる。このような共通電極ＣＯＭＥは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの透明な導電材料によって形成されている。なお、図示した例では、共通電極ＣＯＭＥの上に金属層ＭＬが形成され、共通電極ＣＯＭＥを低抵抗化しているが、金属層ＭＬは省略しても良い。

第３絶縁膜１３は、共通電極ＣＯＭＥ、金属層ＭＬ及び第２絶縁膜１２の上に配置されている。画素電極ＰＥは、第３絶縁膜１３の上に形成されている。各画素電極ＰＥは、隣接するソース線Ｓの間にそれぞれ位置し、共通電極ＣＯＭＥと対向している。また、各画素電極ＰＥは、共通電極ＣＯＭＥと対向する位置にスリットＳＬを有している。このような画素電極ＰＥは、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電材料によって形成されている。第１配向膜ＡＬ１は、画素電極ＰＥ及び第３絶縁膜１３を覆っている。

一方、第２基板ＳＵＢ２は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第２絶縁基板１５を用いて形成されている。第２基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基板１５の第１基板ＳＵＢ１に対向する側に、ブラックマトリクスＢＭ、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。

ブラックマトリクスＢＭは、第２絶縁基板１５の内面に形成され、各画素を区画している。カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、それぞれ第２絶縁基板１５の内面に形成され、それらの一部がブラックマトリクスＢＭに重なっている。カラーフィルタＣＦＲは赤色カラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＧは緑色カラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＢは青色カラーフィルタである。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢを覆っている。オーバーコート層ＯＣは、透明な樹脂材料によって形成されている。第２配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。

検知電極Ｒｘは、第２絶縁基板１５の外面に形成されている。この検知電極Ｒｘは、島状に形成されているが、ここでは、簡略化して図示しており、リード線の図示を省略している。検知電極Ｒｘの詳細な構造については後述する。このような検知電極Ｒｘは、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電材料によって形成されている。

バックライトＢＬＴは、表示パネルＰＮＬの背面側に配置されている。バックライトＢＬＴとしては、種々の形態が適用可能であり、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であるが、詳細な構造については説明を省略する。

第１光学素子ＯＤ１は、第１絶縁基板１０とバックライトＢＬＴとの間に配置されている。第２光学素子ＯＤ２は、検知電極ＤＥＴＥの上に配置されている。第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。

続いて、本実施の形態のセンサ付き表示装置ＤＳＰに用いられるタッチセンサについて説明する。上述のようにタッチパネルに対して利用者の指或いはペンが触れていること、或いは近接していることを検出する方式として、セルフ（Ｓｅｌｆ）検出方式と、ミューチャル（Ｍｕｔｕａｌ）検出方式がある。以下、各検出方式の原理を説明する。

＜セルフ（Ｓｅｌｆ）検出方式＞
図３、図４は、第１の実施の形態のセンサ付き表示装置ＤＳＰにおけるセルフ検出方式の原理を説明するための図である。

図３は、タッチパネルに対してユーザの指が触れていない状態を示している。図３（１）は制御スイッチＳＷｃにより電源Ｖｄｄと検出電極ＤＥＴＥとが接続され、検出電極ＤＥＴＥがコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極ＤＥＴＥが有する容量Ｃｘ１が充電される。図３（２）は制御スイッチＳＷｃにより、電源Ｖｄｄと検出電極ＤＥＴＥとの接続がオフされ、検出電極ＤＥＴＥとコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷はコンデンサＣｃｒを介して放電される。

図４は、タッチパネルにユーザの指が触れている状態を示している。図４（１）は制御スイッチＳＷｃにより電源Ｖｄｄと検出電極ＤＥＴＥとが接続され、検出電極ＤＥＴＥがコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極ＤＥＴＥが有する容量Ｃｘ１のみでなく、検出電極ＤＥＴＥに近接している利用者の指により生じる容量Ｃｘ２も充電される。図４（２）は制御スイッチＳＷｃにより、電源Ｖｄｄと検出電極ＤＥＴＥがオフされ、検出電極ＤＥＴＥとコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷と容量Ｃｘ２の電荷とがコンデンサＣｃｒを介して放電される。

ここで、図３（２）に示す放電時（指がパネルに対して非タッチ状態）における容量Ｃｃｒの電圧変化特性に対して、図４（２）に示す放電時（指がパネルに対してタッチ状態）における容量Ｃｃｒの電圧変化特性は、容量Ｃｘ２が存在するために、明らかに異なる。したがって、セルフ検出方式では、容量Ｃｃｒの電圧変化特性が、容量Ｃｘ２の有り無しにより、異なることを利用して、指などの操作入力の有無を判定している。

図５は、第１の実施の形態のセンサ付き表示装置ＤＳＰにおけるセルフ検出方式を実現する基本回路の例を示す図である。
検出電極ＤＥＴＥは、分圧用の容量Ｃｒの一方の端子に接続されるとともに、比較器ＣＯＭＰの一方の入力端子に接続される。検出電極ＤＥＴＥは、自己の容量Ｃｘを有する。比較器ＣＯＭＰの他方の入力端子は、比較電圧Ｖｒｅｆの供給端子に接続されている。

容量Ｃｒの他方の端子は、スイッチＳＷ１を介して電圧Ｖｃｃの電源ラインに接続される。また容量Ｃｒの他方の端子は、抵抗Ｒｃを介して容量Ｃｃの一方の端子に接続されている。容量Ｃｃの他方の端子は、基準電位（例えばアース電位）に接続される。
スイッチＳＷ２は、容量Ｃｒの他方の端子と基準電位間に接続され、スイッチＳＷ３は、容量Ｃｒの一方の端子と基準電位間に接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３及び比較器ＣＯＭＰは、制御回路内に設けられている。

次に動作を説明する。スイッチＳＷ１は、一定の周期でオンし、容量Ｃｃを充電することができる。容量Ｃｃが充電されるときは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフされる。容量Ｃｃが充電されると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされ、容量Ｃｃの電荷が保持される。

次に、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が一定時間オンされる（なおスイッチＳＷ１はオフを維持する）。すると、容量Ｃｒ、Ｃｘの電荷のほとんどが放電されるとともに、容量Ｃｃの電荷の一部が、抵抗Ｒｃを介して放電される。
次に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされる。すると、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｒ，Ｃｘに移動する。次に、容量Ｃｘの電圧Ｖｘが比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧（或いはスレッシュホールド電圧）Ｖｒｅｆと比較される。

図６は、第１の実施の形態のセンサ付き表示装置ＤＳＰのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３がオン、オフされる状態における等価回路を示す図である。
図６の等価回路に示すように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフ状態にされると、容量Ｃｃの電荷が容量Ｃｒ，Ｃｘに移動し、次に、容量Ｃｘの電圧Ｖｘの変化が比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧Ｖｒｅｆと繰り返し比較される。

即ち、次の動作が繰り返し実行される。スイッチＳＷ２，ＳＷ３が一定時間オンされる（なおスイッチＳＷ１はオフを維持する）。すると、容量Ｃｒ、Ｃｘの電荷のほとんどが放電されるとともに、容量Ｃｃの電荷の一部が、抵抗Ｒｃを介して放電される。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされる。すると、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｒ，Ｃｘに移動する。

電圧Ｖｒ，Ｖｃ，Ｖｘと、容量Ｃｒ，Ｃｃ，Ｃｘの関係は次の式（１）−（３）で表される。
Ｖｃ＝Ｖｒ＋Ｖｘ ・・・・（１）
Ｖｒ：Ｖｘ＝（１／Ｃｒ）：（１／Ｃｘ）・・・・（２）
Ｖｘ＝（Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ｃｘ））×Ｖｃ・・・・（３）

上記したように、スイッチＳＷ１を介して容量Ｃｃが電圧Ｖｃまで充電された後、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンとオフを繰り返すと、次第に、Ｖｃの電圧Ｖｃが低下し、Ｃｘの電圧Ｖｘも低下する。この動作、つまり容量Ｃｃが電圧Ｖｃまで充電された後、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が繰り返しオンとオフを繰り返す動作は、電圧Ｖｘがスレッシュホールド電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなるまで続けられる。

図７は、第１の実施の形態のセンサ付き表示装置ＤＳＰの容量Ｃｃの電圧Ｖｃの変化波形と、比較器ＣＯＭＰの出力波形を示す図である。図７に示す座標の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。

スイッチＳＷ１がオンすると、容量Ｃｃの電圧Ｖｃは、容量Ｃｃと抵抗Ｒｃの時定数に従って電圧Ｖｃｃになるまで充電される。その後、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフ状態となり、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｒ，Ｃｘに移動する。次に、容量Ｃｘの電圧Ｖｘの変化が比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧Ｖｒｅｆと比較される。

電圧Ｖｃの変化の特性または変換の度合いは、容量ＣｒとＣｘの合計値に応じて変化する。すなわち、容量ＣｒとＣｘの合計値が大きいほど、ＳＷ２及びＳＷ３がオフしたときに容量Ｃｃから容量Ｃｒ及び容量Ｃｘに移動する電荷の量が大きいため、電圧Ｖｃが低下する度合いも大きくなる。また容量Ｃｘの値は、検出電極ＤＥＴＥに対するユーザの指の接近の程度に応じて異なる。

このために図７に示すように、ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥから遠い場合は、ゆっくりした変化を伴う特性ＶＣＰ１となり、ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥに近い場合は、すばやい変化を伴う特性ＶＣＰ２となる。ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥに近い場合に、遠い場合に比べて、Ｖｃの低下率が大きいのは、容量Ｃｃの値が指の容量により増加されたからである。

比較器ＣＯＭＰは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が繰り返してオンオフするのに同期して、電圧Ｖｒをスレッシュホールド電圧Ｖｒｅｆと比較する。そしてＶｒ＞Ｖｒｅｆのときは、比較器ＣＯＭＰは、出力パルスを得る。しかし比較器ＣＯＭＰは、Ｖｒ＜Ｖｒｅｆになると出力パルスを停止する。

比較器ＣＯＭＰの出力パルスは、図示しない計測回路或いは計測アプリケーションにより監視される。つまり、容量Ｃｃに対する１回の充電の後、上記したスイッチＳＷ２，ＳＷ３による短期間の繰り返し放電が実行され、電圧Ｖｒの値が繰り返し計測される。このとき、比較器ＣＯＭＰの出力が得られる期間（ＭＰ１或いはＭＰ２）が計測されてもよいし、比較器ＣＯＭＰの出力パルス数（容量Ｃｃの充電後からＶｒ＜Ｖｔｈになるまでのパルス数）が計測されてもよい。

ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥから遠い場合は、期間が長く、ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥに近い場合は、期間が短い。または、ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥから遠い場合は、比較器ＣＯＭＰの出力パルス数が多く、ユーザの指が検出電極ＤＥＴＥに近い場合は、比較器ＣＯＭＰの出力パルス数が少ない。

よって、タッチパネルの平面に対する指の近接度を検出パルスのレベルで判断することができる。また、同時に検出電極が２次元的（マトリックス）に配列されることにより、タッチパネルの平面上の指の２次元上の位置を検出することができる。
なお、上記のようにユーザの指が検出電極ＤＥＴＥに影響しているか否かが検出されるが、その検出時間は、例えば数百μｓ乃至数ｍｓオーダーである。

＜ミューチャル（Ｍｕｔｕａｌ）検出方式＞
図８は、第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰのミューチャル検出方式の代表的な基本構成を示す図である。共通電極ＣＯＭＥと検知電極ＤＥＴＥとが利用される。共通電極ＣＯＭＥは、複数のストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・を含む。この複数のストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・が走査（駆動）方向（Ｙ方向またはＸ方向）に配列されている。

一方、検知電極ＤＥＴＥは、複数のストライプ状検知電極Ｄｅｔｅ１，Ｄｅｔｅ２，Ｄｅｔｅ３，・・・・（ストライプ状共通電極よりも細い）を含む。この複数のストライプ状検知電極Ｄｅｔｅ１，Ｄｅｔｅ２，Ｄｅｔｅ３，・・・・は、ストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・と直交する方向（Ｘ方向またはＹ方向）に配列されている。

共通電極ＣＯＭＥと検知電極ＤＥＴＥは、間隔を置いて配置される。このために、複数のストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・と、複数のストライプ状検知電極Ｄｅｔｅ１，Ｄｅｔｅ２，Ｄｅｔｅ３，・・・・との間には、基本的に容量Ｃｃが存在する。

複数のストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・は所定の周期で駆動パルスＴＳＶＣＯＭにより走査される。今、ユーザの指がストライプ状検知電極Ｄｅｔｅ２に近接して存在するものとする。すると、ストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ２に駆動パルスＴＳＶＣＯＭが供給されたときに、ストライプ状検知電極Ｄｅｔｅ２からは、他のストライプ状検知電極から得られるパルスよりもレベルの低いパルスが得られる。これは、指により容量Ｃｘが生じ、これが容量Ｃｃに加えられるからである。ミューチャル検出では、この検出レベルの低いパルスを、ポジションＤＥＴＥの検出パルスとして取り扱うことができる。

上記の容量Ｃｘは、ユーザの指が検知電極ＤＥＴＥに近い場合と、遠い場合とで異なる。このために検出パルスのレベルもユーザの指が検知電極ＤＥＴＥに近い場合と、遠い場合とで異なる。よって、タッチパネルの平面に対する指の近接度を検出パルスのレベルで判断することができる。勿論、駆動パルスＴＳＶＣＯＭによる電極駆動タイミングと、検出パルスの出力タイミングにより、タッチパネルの平面上の指の２次元上の位置を検出することができる。

図９は、第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰのタッチ駆動と検出動作に関わるタッチ制御装置１００の構成を示す図である。

タッチ制御装置１００は、共通電極ＣＯＭＥ、検出電極ＤＥＴＥを駆動するとともに、これらの電極からの信号を処理してタッチ位置情報を取得する。そして、タッチ制御装置１００は、取得したタッチ位置情報を、表示パネルＰＮＬの外部に設けられたホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。

タッチ制御装置１００と共通電極ＣＯＭＥ、検出電極ＤＥＴＥとは信号線で接続され、タッチ制御装置１００は、共通電極ＣＯＭＥ、検出電極ＤＥＴＥとの間で信号を授受することによりセルフ検出、ミューチャル検出動作を制御して、タッチ位置情報を与える信号を受信する。セルフ検出時は特に限定するものではないが、図３、図４、図５に示したように検出電極ＤＥＴＥを駆動し、検出電極ＤＥＴＥの電圧をモニタすることで外部近接物体の有無を検出する。また、共通電極ＣＯＭＥを同様に駆動してセルフ検出を行うことも可能である。ミューチュアル検出時は共通電極ＣＯＭＥを駆動し、検出電極ＤＥＴＥの変化をモニタすることにより外部検出物体の有無を検出する。表示動作からタッチ検出動作への切り替えは図示しない、スイッチ等により共通電極ＣＯＭＥを表示動作用回路あるいはタッチ検出用回路との接続の切り替えにより行われる。セルフ検出からミューチュアル検出への切り替えは、例えば、スイッチ等により共通電極ＣＯＭＥ、検出電極ＤＥＴＥをセルフ検出を行うための回路あるいはミューチュアル検出を行うための回路への接続の切り替えにより行われる。なお、以下の記載では、共通電極ＣＯＭＥは送信電極Ｔｘ、検出電極ＤＥＴＥは受信電極Ｒｘと呼ぶことがある。なお、タッチ制御装置１００とホスト処理部ＨＯＳＴとの間は、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などの通信方式により情報の授受が行われる。

タッチ制御装置１００は、コントローラ（μCOM）２１、タッチドライバ（TP-IC）２２、ＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３、及びセルフスイッチ（Self-SW）２４を備えている。

タッチドライバ（TP-IC）２２は、タッチ駆動信号を生成して出力するとともに、共通電極ＣＯＭＥ、検出電極ＤＥＴＥからタッチ検知信号を入力する。ＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３は、ミューチャル検出モードにおいて、タッチ駆動信号の送信先のストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・を選択する。セルフスイッチ（Self-SW）２４は、セルフ検出とミューチャル検出とで信号の経路を切り替える。セルフスイッチ（Self-SW）２４は、セルフ検出時に、タッチドライバ（TP-IC）２２とストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・・との送受信信号のインターフェースとして動作する。セルフスイッチ（Self-SW）２４は、ミューチャル検出時に、タッチドライバ（TP-IC）２２からの駆動信号をストライプ状共通電極Ｃｏｍｅ１，Ｃｏｍｅ２，Ｃｏｍｅ３・・・に供給するインターフェースとして動作する。コントローラ（μCOM）２１は、タッチ制御装置１００の動作を統括して制御する。

図１０は、第１の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置ＤＳＰのタッチ制御装置１００の構成を詳細に説明するための図である。なお、既に説明した部分については適宜その説明を省略する。

コントローラ（μCOM）２１からは、セルフ制御信号（Self-Control）３１がセルフスイッチ２４に出力され、送信電極制御信号（Tx-Control）３２がＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３に出力され、垂直同期信号（TSVD）３３がタッチドライバ（TP-IC）２２に出力され、タッチデータ信号（TP-DATA）４０がホスト処理部ＨＯＳＴに出力されている。

そして、タッチドライバ（TP-IC）２２とセルフスイッチ２４との間で、複数の送信電極セルフ信号（Ｔｘ−Ｓｅｌｆ）３５が送受信され、タッチドライバ（TP-IC）２２からは、タッチデータ信号（TP-DATA）３６がコントローラ（μCOM）２１に出力され、駆動同期信号（EXVCOM）３７がＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３に出力されている。さらに、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・は、セルフスイッチ２４と電気的に接続し、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・は、タッチドライバ（TP-IC）２２と電気的に接続している。

セルフスイッチ２４には、セルフブロック２４ａとミューチャルブロック２４ｂとが設けられている。送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・は、セルフブロック２４ａとミューチャルブロック２４ｂとに分岐して接続されている。セルフブロック２４ａでは、複数の送信電極セルフ信号（Ｔｘ−Ｓｅｌｆ）３５を送受信する信号線が送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とスイッチを介して断続されるように構成されている。ミューチャルブロック２４ｂでは、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とＴＸセレクタ２３からの複数の信号線とがスイッチを介して断続されるように構成されている。尚、送信電極Ｔｘ、受信電極Ｒｘという電極名はミューチュアル検出時の電極名であるが、これらの電極はセルフ検出の電極としても使用されるため、セルフ検出時の説明においても同様の電極名を使用している。ただし、セルフ検出時は、図３、図４、図５での説明のとおり、送信電極Ｔｘあるいは受信電極Ｒｘには駆動信号が印加されるとともにその電極の信号の変化を検出している。

続いて、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００のタッチ制御動作について図を参照しつつ説明する。タッチ制御動作は、（１）送信電極Ｔｘセルフ検出動作、（２）受信電極Ｒｘセルフ検出動作、（３）スキャン位置判定動作、（４）ミューチャル駆動動作、（５）位置情報出力動作の５つの動作で構成されている。

図１１は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００の送信電極Ｔｘセルフ検出動作を説明するための図である。

１フレームが開始されたときは、ステップＳ０１において、コントローラ（μCOM）２１は、セルフ制御信号（Self-Control）３１をオン状態としてセルフスイッチ２４に出力する。これによって、セルフブロック２４ａのスイッチが動作して、複数の送信電極セルフ信号（Ｔｘ−Ｓｅｌｆ）３５を送受信する信号線が送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とスイッチを介して接続される。

ステップＳ０２において、コントローラ（μCOM）２１は、垂直同期信号（TSVD）３３をタッチドライバ（TP-IC）２２に出力する。タッチドライバ（TP-IC）２２は、垂直同期信号（TSVD）３３を受取ると、ステップＳ０３において、送信電極Ｔｘを用いたセルフ検出動作を実行する。上述のように、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とタッチドライバ（TP-IC）２２とは電気的に接続されている。従って、タッチドライバ（TP-IC）２２は、略同一のタイミングにおいて、並行して送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・に対してセルフ検出動作を実行することができる。

ステップＳ０４において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、セルフ検出動作によって取得したデータからタッチデータ信号（TP-DATA）３６を生成してコントローラ（μCOM）２１に出力する。図１１（２）は、タッチデータ信号（TP-DATA）３６を示している。図１１（１）に示すように、被検出物は、送信電極Ｔｘ３付近に存在している。このため、タッチデータ信号（TP-DATA）３６では、送信電極Ｔｘ２、３、４の出力データが他の位置のデータと比較して大きい値となっている。

図１２は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００の受信電極Ｒｘセルフ検出動作を説明するための図である。

上述の送信電極Ｔｘセルフ検出動作に続いて、ステップＳ１１において、コントローラ（μCOM）２１は、セルフ制御信号（Self-Control）３１のオン状態を継続する。これは、ミューチャル検出動作を防止するためである。ステップＳ１２において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、受信電極Ｒｘを用いたセルフ検出動作を実行する。上述のように、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・とタッチドライバ（TP-IC）２２とは電気的に接続されている。従って、タッチドライバ（TP-IC）２２は、略同一のタイミングにおいて、並行して受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・に対してセルフ検出動作を実行することができる。

ステップＳ１３において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、セルフ検出動作によって取得したデータからタッチデータ信号（TP-DATA）３６を生成してコントローラ（μCOM）２１に出力する。図１２（２）は、タッチデータ信号（TP-DATA）３６を示している。図１２（１）に示すように、被検出物は、受信電極Ｒｘ２付近に存在している。このため、タッチデータ信号（TP-DATA）３６では、受信電極Ｒｘ１〜Ｒｘ４の出力データが他の位置のデータと比較して大きい値となっている。

図１３は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００のスキャン位置判定動作を説明するための図である。

コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作でタッチドライバ（TP-IC）２２から送信されたタッチデータ信号（TP-DATA）３６を用いてスキャン位置判定動作を実行する。コントローラ（μCOM）２１は、しきい値（ここでは２０）以上の値となっている送信電極Ｔｘを抽出する。図１３に示す例では、送信電極Ｔｘ２、Ｔｘ３、Ｔｘ４がスキャン対象となる電極であるとして判定される。

図１４は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００のミューチャル駆動動作を説明するための図である。

ステップＳ２１において、コントローラ（μCOM）２１は、セルフ制御信号（Self-Control）３１をオフ状態としてセルフスイッチ２４に出力する。これによって、セルフブロック２４ａのスイッチはオフとなる。一方、ミューチャルブロック２４ｂでは、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とＴＸセレクタ２３からの複数の信号線とがスイッチを介して接続される。

ステップＳ２２において、コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘ２を指定した送信電極制御信号（Tx-Control）３２をＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３に出力する。これによって、ＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３は、入力端子と送信電極Ｔｘ２への出力端子とを接続する。ステップＳ２３において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、駆動同期信号（EXVCOM）３７をＴＸセレクタ２３に出力する。この結果、送信電極Ｔｘ２には駆動同期信号（EXVCOM）３７が入力される。ステップＳ２４において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・からの信号を取得してミューチャル検出を実行する。そして、ステップＳ２５において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、ミューチャル検出動作によって取得したデータからタッチデータ信号（TP-DATA）３６を生成してコントローラ（μCOM）２１に出力する。

これ以降、スキャン対象となる位置として判定された送信電極Ｔｘ３、Ｔｘ４について、上述のステップＳ２２〜ステップＳ２５の動作を繰り返して実行する。この動作によって、部分ミューチャル検出駆動が実行される。

部分ミューチャル検出駆動が終了したときは、ステップＳ３０において、コントローラ（μCOM）２１は、タッチドライバ（TP-IC）２２から送信されたタッチデータ信号（TP-DATA）３６に基づいて、新たなタッチデータ信号（TP-DATA）４０を生成してホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。
図１５は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００の位置情報出力動作を説明するための図である。

図１５（１）には、部分ミューチャル駆動によってコントローラ（μCOM）２１が受信したタッチデータ信号（TP-DATA）３６に基づいて、送信電極Ｔｘ２〜Ｔｘ４について取得した受信電極Ｒｘ１〜Ｒｘ８からの信号強度が平面図として示されている。図中、黒い丸で表した部分は、信号強度の強いことを表している。コントローラ（μCOM）２１は、このようにして得られた信号の内から検出物を含む一部の領域を抽出する。

上述のように、図１２のステップＳ１３において、コントローラ（μCOM）２１は受信電極Ｒｘセルフ検出動作によって取得したタッチデータ信号（TP-DATA）３６を受信している。コントローラ（μCOM）２１は、このタッチデータ信号（TP-DATA）３６からしきい値（ここでは２０）以上の値となっている受信電極Ｒｘを抽出する。図１５（２）に示す例では、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４が抽出される。コントローラ（μCOM）２１は、図１５（１）に示す、破線で囲まれた領域のデータ（送信電極Ｔｘ２〜Ｔｘ４について取得した受信電極Ｒｘ１〜Ｒｘ４のデータ）を、新たなタッチデータ信号（TP-DATA）４０として生成してホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。

図１６は、第１の実施の形態に係るタッチ制御装置１００のタッチ制御動作を説明するためのタイムチャートである。

時刻Ｔ１において垂直同期信号（TSVD）３３が入力されると、タッチドライバ（TP-IC）２２は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作を実行する。続いて時刻Ｔ２においてタッチドライバ（TP-IC）２２は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作を実行する。これらの検出データは、コントローラ（μCOM）２１に送信される。時刻Ｔ３において、コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作での検出データに基づいてスキャン対象となる送信電極Ｔｘを判断する。

時刻Ｔ４において、コントローラ（μCOM）２１とタッチドライバ（TP-IC）２２とは、協働して部分ミューチャル検出動作を実行する。時刻Ｔ５において、コントローラ（μCOM）２１は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作の検出データに基づいて、部分ミューチャル検出動作で得られたデータの一部を抽出して、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。

なお、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力するデータは、検出した電圧信号データ（生データ：Row Data）とすることができる。この際、一部のデータであることを表す範囲のデータを付加する。範囲のデータとしては、送信電極Ｔｘの開始と終了の範囲（例えば、Ｔｘ２、Ｔｘ４）、受信電極Ｒｘの開始と終了の範囲（例えば、Ｒｘ１、Ｒｘ４）を指定することができる。また、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力するデータには、上述のタッチデータ以外にタッチドライバ（TP-IC）２２の制御状態を表すデータ、表示装置への表示制御状態を表すデータなどが含まれていても良い。

以上説明した第１の実施の形態によれば、被検出物が存在する範囲を判断し、その範囲のデータをホスト処理部ＨＯＳＴに出力するため、従来方法（タッチセンサ全体のデータをホスト処理部ＨＯＳＴに出力する）に比してデータ転送時間を含むタッチ処理時間を短縮することができる。
また、送信電極Ｔｘセルフ検出動作に基づいて部分ミューチャル駆動動作を実行して、被検出物が存在する範囲の情報を取得するため、情報の取得に要する時間を短縮することができる。

また、受信電極Ｒｘセルフ検出動作で得られたデータを用いて、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力するデータ量を低減するため、処理時間を短縮することができる。
更に、上述の送信電極Ｔｘセルフ検出動作、及び受信電極Ｒｘセルフ検出動作は、略同一のタイミングで対象とする電極に駆動信号を供給して検出するため、逐次に（シーケンシャルに）電極に駆動信号を供給して検出する場合に比して処理時間を短縮することができる。

ここで、送信電極Ｔｘセルフ検出動作、及び受信電極Ｒｘセルフ検出動作で駆動する送信電極Ｔｘ及び受信電極Ｒｘは、ミューチャル駆動動作で駆動する送信電極Ｔｘ及び受信電極Ｒｘを間引いた電極とすることができる。例えば、ｎ本毎の電極をセルフ検出動作で駆動する電極とすることができる。これによって、上述の処理時間を更に短縮することができる。

[第１の実施の形態の第１のバリエーション]
第１の実施の形態の第１のバリエーションとして、被検出物の位置が２ヶ所であった場合のタッチ制御装置１００のタッチ制御動作について説明する。タッチ制御動作のうち、（１）送信電極Ｔｘセルフ検出動作、（２）受信電極Ｒｘセルフ検出動作は第１の実施の形態と同様である。なお、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図１７は、第１の実施の形態の第１のバリエーションに係るタッチ制御装置１００のスキャン位置判定動作を説明するための図である。

図１７（１）に示すように、被検出物が２ヶ所（送信電極Ｔ１〜Ｔ２の位置、及び送信電極Ｔ５〜Ｔ７の位置）に存在している。このとき送信電極Ｔｘセルフ検出動作によって図１７（２）に示す出力データが得られる。この出力データのうち閾値（ここでは２０）以上の値となっている部位を特定する。この結果、送信電極Ｔｘ１〜Ｔｘ２、Ｔｘ５〜Ｔｘ７が抽出される。従って、図１７（３）に示すように、送信電極Ｔｘ１〜Ｔｘ２を対象とした部分ミューチャル駆動動作と、送信電極Ｔｘ５〜Ｔｘ７を対象とした部分ミューチャル駆動動作とを実行する。

なお、被検出物の位置は２ヶ所に限られず、２ヶ所以上であっても同様に処理することができる。即ち、送信電極Ｔｘセルフ検出動作を実行して、得られた送信電極Ｔｘごとの検出データから、所定の閾値以上の値をもつ連続した送信電極Ｔｘのグループを抽出し、それぞれのグループの送信電極Ｔｘを対象とした部分ミューチャル駆動動作を実行することができる。

図１８は、第１の実施の形態の第１のバリエーションに係るタッチ制御装置１００のタッチ制御動作を示すタイムチャートである。

時刻Ｔ１において垂直同期信号（TSVD）３３が入力されると、タッチドライバ（TP-IC）２２は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作を実行する。続いて時刻Ｔ２においてタッチドライバ（TP-IC）２２は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作を実行する。これらの検出データは、コントローラ（μCOM）２１に送信される。時刻Ｔ３において、コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作の検出データに基づいて、スキャン対象となる送信電極Ｔｘを複数のグループに分類する。

そしてコントローラ（μCOM）２１は、最初にスキャン対象とするグループに属する送信電極Ｔｘを判断する。時刻Ｔ４において、コントローラ（μCOM）２１とタッチドライバ（TP-IC）２２とは、協働して部分ミューチャル検出動作を実行する。時刻Ｔ５において、コントローラ（μCOM）２１は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作の検出データに基づいて、部分ミューチャル検出動作で得られたデータの一部を抽出して、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。なお、データの一部抽出に際しては、受信電極Ｒｘセルフ検出動作によって得られた検出データから被検出物の候補位置を複数抽出し、その候補位置について部分ミューチャル検出動作で得られたデータを調べることで抽出すべきデータの位置を特定することができる。

続いて時刻Ｔ６において、コントローラ（μCOM）２１は、次にスキャン対象とするグループに属する送信電極Ｔｘを判断する。時刻Ｔ７において、コントローラ（μCOM）２１とタッチドライバ（TP-IC）２２とは、協働して部分ミューチャル検出動作を実行する。時刻Ｔ８において、コントローラ（μCOM）２１は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作の検出データに基づいて、部分ミューチャル検出動作で得られたデータの一部を抽出して、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。なお、データの一部抽出に際しては、受信電極Ｒｘセルフ検出動作によって得られた検出データから被検出物の候補位置を複数抽出し、その候補位置について部分ミューチャル検出動作で得られたデータを調べることで抽出すべきデータの位置を特定することができる。

以上説明した第１の実施の形態の第１のバリエーションによれば、複数の被検出物の位置を検出する場合であっても、従来方法（タッチセンサ全体のデータをホスト処理部ＨＯＳＴに出力する）に比してデータ転送時間を含むタッチ処理時間を短縮することができる。

[第１の実施の形態の第２のバリエーション]
第１の実施の形態の第２のバリエーションでは、セルフ検出動作を実行する時間帯が異なっている。なお、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

第１の実施の形態では、例えば、図１６に示すように送信電極Ｔｘセルフ検出動作と受信電極Ｒｘセルフ検出動作とを異なる時間帯で実施した。これに対して第２のバリエーションでは、これらのセルフ検出動作を同じ時間帯で独立して動作させる。セルフ検出動作は、送信電極Ｔｘと受信電極Ｒｘとが同期して動作する必要が無い。従って、それぞれの電極に対して独立に駆動信号を与えることができるため、タッチドライバ（TP-IC）２２がタイムシェアリングによって実行することが可能である。

以上説明した第１の実施の形態の第２のバリエーションによれば、送信電極Ｔｘセルフ検出動作と受信電極Ｒｘセルフ検出動作とに要する時間を更に短縮することができる。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では部分ミューチャル検出動作の方式が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図１４のステップＳ２１において、コントローラ（μCOM）２１は、セルフ制御信号（Self-Control）３１をオフ状態としてセルフスイッチ２４に出力する。これによって、セルフブロック２４ａのスイッチはオフとなる。一方、ミューチャルブロック２４ｂでは、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とＴＸセレクタ２３からの複数の信号線とがスイッチを介して接続される。

ステップＳ２２において、コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘ２を指定した送信電極制御信号（Tx-Control）３２をＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３に出力する。これによって、ＴＸセレクタ（Tx-Selector）２３は、入力端子と送信電極Ｔｘ２への出力端子とを接続する。ステップＳ２３において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、駆動同期信号（EXVCOM）３７をＴＸセレクタ２３に出力する。この結果、送信電極Ｔｘ２には駆動同期信号（EXVCOM）３７が入力される。

ここで、図１２のステップＳ１３において、コントローラ（μCOM）２１は受信電極Ｒｘセルフ検出動作によって取得したタッチデータ信号（TP-DATA）３６を受信している。コントローラ（μCOM）２１は、このタッチデータ信号（TP-DATA）３６からしきい値（ここでは２０）以上の値となっている受信電極Ｒｘを抽出する。図１５（２）に示す例では、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４が抽出される。コントローラ（μCOM）２１は、抽出した受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４をタッチドライバ（TP-IC）２２に指示する。

ステップＳ２４において、タッチドライバ（TP-IC）２２は、コントローラ（μCOM）２１から指定された受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４からの信号を取得する部分ミューチャル検出を実行する。そして、タッチドライバ（TP-IC）２２は、ミューチャル検出動作によって取得したデータから検出したタッチデータ信号（TP-DATA）３６をコントローラ（μCOM）２１に出力する。

これ以降、スキャン対象となる電極であるとして判定された送信電極Ｔｘ３、Ｔｘ４について、上述のステップＳ２２〜ステップＳ２５の動作を繰り返して実行する。この動作によって、部分ミューチャル検出駆動が実行される。

以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、部分ミューチャル検出動作の時間を短縮することができる。

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態では受信電極Ｒｘセルフ検出動作を実施しない点が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

第３の実施の形態では、タッチ制御動作は、（１）送信電極Ｔｘセルフ検出動作、（２）スキャン位置判定動作、（３）ミューチャル駆動動作、（４）位置情報出力動作の４つの動作で構成されている。（１）送信電極Ｔｘセルフ検出動作、（２）スキャン位置判定動作、（３）ミューチャル駆動動作は、第１の実施の形態と同様であるのでその詳細の説明は省略する。

図１５（１）には、部分ミューチャル駆動によってコントローラ（μCOM）２１が受信したタッチデータ信号（TP-DATA）３６に基づいて、送信電極Ｔｘ２〜Ｔｘ４について取得した受信電極Ｒｘ１〜Ｒｘ８からの信号強度が平面図として示されている。図中、黒い丸で表した部分は、信号強度の強いことを表している。コントローラ（μCOM）２１は、このようにして得られた信号の内から検出物を含む一部の領域を抽出する。

上述のように、図１４のステップＳ２５において、コントローラ（μCOM）２１は部分ミューチャル駆動動作によって取得したタッチデータ信号（TP-DATA）３６を受信している。コントローラ（μCOM）２１は、このタッチデータ信号（TP-DATA）３６からしきい値（ここでは２０）以上の値となっている受信電極Ｒｘを抽出する。本実施の形態では、受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４が抽出される。コントローラ（μCOM）２１は、図１５（１）に示す、破線で囲まれた領域のデータを、新たなタッチデータ信号（TP-DATA）４０として生成してホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。

以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、受信電極Ｒｘセルフ検出動作の時間を削除することができる。

[第４の実施の形態]
第４の実施の形態では、第１の実施の形態〜第３の実施の形態において説明した送信電極Ｔｘセルフ検出動作と受信電極Ｒｘセルフ検出動作とを入れ替えて構成している。従って、部分ミューチャル検出動作における送信電極Ｔｘと受信電極Ｒｘとの駆動方法も入れ替えて構成している。

例えば、図１６のタッチ制御装置１００のタッチ制御動作を説明するためのタイムチャートを参照して説明すると、第４の実施の形態では、図１６の順序と異なり、最初に受信電極Ｒｘセルフ検出動作を実行し、次に送信電極Ｔｘセルフ検出動作を実行する。これらの検出データは、コントローラ（μCOM）２１に送信される。時刻Ｔ３において、コントローラ（μCOM）２１は、受信電極Ｒｘセルフ検出動作での検出データに基づいてスキャン対象となる受信電極Ｒｘを判断する。

時刻Ｔ４において、コントローラ（μCOM）２１とタッチドライバ（TP-IC）２２とは、協働して部分ミューチャル検出動作を実行する。第４の実施の形態の部分ミューチャル検出動作では、タッチドライバ（TP-IC）２２は、全ての送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・、Ｔｘ８に対して駆動同期信号（EXVCOM）３７を入力し、スキャン対象となる一部の受信電極Ｒｘからの信号を取得する。時刻Ｔ５において、コントローラ（μCOM）２１は、送信電極Ｔｘセルフ検出動作の検出データに基づいて、部分ミューチャル検出動作で得られたデータの一部を抽出して、ホスト処理部ＨＯＳＴに出力する。

上述のタッチ制御動作を、図１０に示すタッチ制御装置１００の構成を参照して説明する。受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・とタッチドライバ（TP-IC）２２とは電気的に接続されている。従って、タッチドライバ（TP-IC）２２は、略同一のタイミングにおいて、並行して受信電極Ｒｘ１、Ｒｘ２、・・・に対してセルフ検出動作を実行する。また、送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・とタッチドライバ（TP-IC）２２とはセルフスイッチ２４を介して電気的に接続されている。従って、タッチドライバ（TP-IC）２２は、略同一のタイミングにおいて、並行して送信電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、・・・に対してセルフ検出動作を実行することができる。

従って、第４の実施の形態においても、図１０に示す構成のタッチ制御装置１００を用いてタッチ制御動作を実行することができる。

なお、図１８に示す複数の被検出物の位置を検出する方法においても、送信電極Ｔｘセルフ検出動作と受信電極Ｒｘセルフ検出動作とを入れ替えている。従って、部分ミューチャル検出動作における送信電極Ｔｘと受信電極Ｒｘとの駆動方法が入れ替わっている。しかし、この形態においても、上述と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の各実施の形態では、Ｒｘセルフ検出動作はタッチドライバ（ＴＰ−ＩＣ）と検出電極ＤＥＴＥとの間の信号の送受信を行う形態について説明したが、セルフスイッチ（Ｓｅｌｆ−ＳＷ）内にタッチドライバ（ＴＰ−ＩＣ）と検出電極ＤＥＴＥとの接続を切り替えるスイッチを設けて、Ｔｘセルフ検出と同様にセルフスイッチ（Ｓｅｌｆ−ＳＷ）を介して信号の送受信を行うような構成にすることも可能である。
また、ＴＸセレクタ２３に、コントローラ２１から指定された１つの受信電極Ｒｘに駆動同期信号（EXVCOM）３７を供給するように信号接続を切替える回路を設けることも可能である。

なお、上述の各実施の形態では、インセルタイプのタッチ制御装置について説明したが、アウトセルタイプのタッチ制御装置についても適用できることは明らかである。この場合は、タッチドライバ（TP-IC）２２に代わるコントローラ（例えば、ＣＰＵ：Central Processing Unit）がタッチ駆動動作を制御する構成である。アウトセルタイプのタッチ制御装置の場合は、表示駆動期間との関係での時間的な制約は少ないがタッチ処理時間を短縮できるため、タッチ精度の高いタッチ制御装置を得ることができる。

なお、本発明は、実施の形態に記載のパネル構造に限定されない。
実施の形態では、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの横電界方式の液晶を使用したパネルを例としたが、この形態に限定されずＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードなどの縦電界方式の液晶を使用したパネルについても適用することができる。

また、実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置として、いわゆるインセルタイプの表示装置を例としたが、表示装置の表示面上にタッチパネルを形成した、いわゆるオンセルタイプの表示装置についても適用することができる。

本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

ＤＳＰ…タッチ検出機能付き表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＣＯＭＥ…共通電極、ＤＥＴＥ…検知電極、ＨＯＳＴ…ホスト処理部、Ｔｘ…送信電極、Ｒｘ…受信電極、２１…コントローラ、２２…タッチドライバ、２３…ＴＸセレクタ、２４…セルフスイッチ、２４ａ…セルフブロック、２４ｂ…ミューチャルブロック、１００…タッチ制御装置。

Claims (11)

1. 一方向に延伸するように並べて設けられた複数の第１電極と、前記第１電極が延伸する方向と交差する方向に延伸するように配置された複数の第２電極と、を有するタッチセンサを駆動して、前記タッチセンサ上の被検出物の位置を表すデータを収集して外部に出力するタッチ制御装置のタッチ制御方法において、
   前記第１電極をセルフ検出方式で駆動して前記被検出物を感知する少なくとも一つの前記第１電極を特定し、
   前記特定した第１電極と前記第２電極とを部分ミューチャル検出方式で駆動して前記タッチセンサ上の前記被検出物の位置を表すデータを収集する
   タッチ制御方法。
2. 前記第２電極をセルフ検出方式で駆動して前記被検出物を感知する少なくとも一つの前記第２電極を特定し、
   前記部分ミューチャル検出方式で収集した前記データの内、前記特定した第２電極と対応する一部のデータを抽出し、
   前記抽出した前記一部のデータを外部に出力する
   請求項１に記載のタッチ制御方法。
3. 前記セルフ検出方式による前記第１電極の駆動と、前記セルフ検出方式による前記第２電極の駆動と、を異なる時間帯で実行する請求項２に記載のタッチ制御方法。
4. 前記セルフ検出方式による前記第１電極の駆動と、前記セルフ検出方式による前記第２電極の駆動と、を同じ時間帯で実行する請求項２に記載のタッチ制御方法。
5. 前記外部に出力する前記一部のデータは、前記部分ミューチャル検出方式で取得した生データと、前記一部のデータであることを表す範囲データとを含み、
   前記範囲データは、前記生データを与える前記第１電極及び前記第２電極を特定する情報を含む請求項２に記載のタッチ制御方法。
6. 前記第１電極をセルフ検出方式で駆動して得られた前記第１電極ごとの検出データから前記被検出物を感知する複数の第１電極群を特定し、
   前記特定した第１電極群ごとに、当該第１電極群に含まれる第１電極と前記第２電極とを部分ミューチャル検出方式で駆動して、前記タッチセンサ上の前記被検出物の位置を表すデータを収集する請求項２に記載のタッチ制御方法。
7. 前記第２電極をセルフ検出方式で駆動して前記被検出物を感知する少なくとも一つの前記第２電極を特定し、
   前記特定した第１電極と前記特定した第２電極とを部分ミューチャル検出方式で駆動し、
   前記タッチセンサ上の前記被検出物の位置を表すデータを収集する請求項１に記載のタッチ制御方法。
8. 一方向に延伸するように並べて設けられた複数の第１電極と、前記第１電極が延伸する方向と交差する方向に延伸するように配置された複数の第２電極と、を有するタッチセンサを駆動して、前記タッチセンサ上の被検出物の位置を表すデータを収集して外部に出力するタッチ制御装置において、
   前記タッチ制御装置を統括して制御するコントローラと、
   前記第１電極及び第２電極と電気的に接続されてセルフ検出方式及び部分ミューチャル検出方式を実行して前記タッチセンサ上の前記被検出物の位置を表すデータを収集して前記コントローラに出力するタッチドライバと、
   前記第１電極及び第２電極を前記部分ミューチャル検出方式で駆動する際、前記タッチドライバからの駆動同期信号を前記コントローラから指定された一つの前記第１電極に供給するように信号接続を切り替えるセレクタと、
   前記第１電極をセルフ検出方式で駆動する際、前記第１電極と前記タッチドライバとを信号接続するように切り替え、前記第１電極及び第２電極を前記部分ミューチャル検出方式で駆動する際、前記セレクタからの駆動同期信号が前記一つの第１電極に供給されるように信号接続を切り替えるセルフスイッチと
   を備えるタッチ制御装置。
9. 前記コントローラは、所定のタイミングにおいて、前記セルフスイッチ及び前記セレクタに対して前記信号接続を切り替えさせる信号を出力する請求項８に記載のタッチ制御装置。
10. 請求項８または９に記載のタッチ制御装置と、
    映像信号及び表示駆動信号に基づいて表示を行う表示画素と
    を備えるタッチ検出機能付き表示装置。
11. 前記タッチ制御装置は、インセルタイプである請求項１０に記載のタッチ検出機能付き表示装置。

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