JP6271732B2 - 静電容量値分布検出回路、タッチパネルシステム、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出する静電容量値分布検出回路、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に関する。特に、本発明は、隣接する第２信号線に沿って出力される線形和信号を差動増幅する差動増幅器の出力から当該分布を検出する静電容量値分布検出回路、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に関する。

従来、隣接するセンスラインに沿って出力される線形和信号を差動増幅する差動増幅器の出力から、複数のドライブラインと複数のセンスラインとの交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出するタッチパネルコントローラが知られている。差動増幅器によって複数のセンスラインの出力信号を増幅すると、タッチパネルコントローラのノイズ耐性を十分に強めることができる。このようなタッチパネルコントローラが特許文献１に開示されている。

図７は、特許文献１に開示されている、タッチパネルコントローラ３を備えたタッチパネルシステム１の構成を示す回路図である。タッチパネルシステム１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ３とを備えている。タッチパネル２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４との交点にそれぞれ形成されたキャパシタＣ１１〜Ｃ４４を有している。

タッチパネルコントローラ３は、キャパシタＣ１１〜Ｃ４４をドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に沿って駆動する駆動回路４を有している。

タッチパネルコントローラ３には、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４のうち隣接する２本に接続された複数の増幅回路７が設けられている。各増幅回路７は、駆動回路４により駆動されたキャパシタＣ１１〜Ｃ４４に基づく複数個の線形和信号をセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４に沿って読み出して増幅する。各増幅回路７は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４のうち接続された２本から線形和信号が入力され、これらの線形和信号を差動増幅する。増幅回路７は、差動増幅器１８と、差動増幅器１８に並列に接続された積分容量Ｃｉｎｔ及びリセットスイッチを有している。差動増幅器１８は、互いに隣接するセンスラインに沿って読み出される線形和信号を受け取って増幅する。

タッチパネルコントローラ３は、増幅回路７の出力をアナログ・デジタル変換するＡＤ変換回路１３と、アナログ・デジタル変換された増幅回路７の出力に基づいてキャパシタＣ１１〜Ｃ４４の静電容量を推定する復号演算回路８とを有している。

国際公開第２０１４／０４２１５３号公報（２０１４年３月２０日公開）

しかしながら、差動増幅器１８によって増幅回路７を構成したタッチパネルシステム１では、差動増幅器１８の出力信号に壁ノイズが混入する可能性がある。壁ノイズとは、タッチパネル２とタッチパネル２に接触または近接する物体との間に形成される容量（いわゆる、自己容量）に起因して、差動増幅器１８の出力信号に重畳するノイズである。壁ノイズは、全てのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に対応する、復号演算回路８による復号の結果を概ね均一に変動させ、これにより、タッチパネルシステム１では、キャパシタＣ１１〜Ｃ４４の静電容量の推定結果に悪影響が及び、タッチ位置を誤認識する可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることを可能とする静電容量値分布検出回路、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る静電容量値分布検出回路は、Ｄ本の第１信号線（Ｄは複数）と一対の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出する静電容量値分布検出回路であって、Ｍ行Ｎ列の符号系列（Ｍ、ＮはＤ＜Ｎ≦Ｍを満たす整数）のうちのＭ行Ｄ列の部分符号系列に基づいて、前記複数のキャパシタを並列駆動する駆動回路と、前記駆動回路により並列駆動されたキャパシタに蓄積された電荷に基づく線形和信号を前記一対の第２信号線に沿って読み出し、差動増幅して出力する差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と前記Ｍ行Ｎ列の符号系列との内積演算に基づいて前記差動増幅器の出力を復号する復号回路と、前記復号回路による復号結果のうち、前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列に対応する復号結果である実復号結果を、前記Ｍ行Ｎ列の符号系列から前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列を除去した残余符号系列に対応する復号結果であるダミー復号結果を参照して補正する補正回路とを備えていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。 図２の（ａ）及び（ｂ）は、壁ノイズの発生メカニズムを説明する図である。 図３の（ａ）及び（ｂ）は、壁ノイズがほとんどない場合の復号の結果と、大きな壁ノイズがある場合の復号の結果とを対比するグラフである。 復号演算について説明する図である。 後述する成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合の、静電容量値推定回路による補正について説明するグラフである。 本発明の実施の形態２に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。 従来技術に係るタッチパネルコントローラを備えたタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３に係る電子機器の構成を示すブロック図である。

〔壁ノイズの発生メカニズム〕
図２の（ａ）及び（ｂ）、並びに、図７を参照して、壁ノイズの発生メカニズムについて説明する。

図２の（ａ）及び（ｂ）は、図７に示す増幅回路７を参照して、壁ノイズの発生メカニズムを説明する図である。図２の（ａ）は増幅回路７のリセット状態を示しており、図２の（ｂ）は増幅回路７の積分状態を示している。

図２の（ａ）及び（ｂ）中、キャパシタＣａ１及びＣｂ１は、いわゆる相互容量である。キャパシタＣａ１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４のいずれかであるセンスラインＳＬａと、センスラインＳＬａと交差するドライブラインＤＬ１と、の交点に形成されるキャパシタを示している。同様に、キャパシタＣｂ１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４のいずれかでありセンスラインＳＬａに隣接するセンスラインＳＬｂと、センスラインＳＬｂと交差するドライブラインＤＬ１と、の交点に形成されるキャパシタを示している。つまり、キャパシタＣａ１及びＣｂ１は、キャパシタＣ１１〜Ｃ４１（図７参照）のいずれか１つに相当し、静電容量方式のタッチパネルシステムの動作原理上、必要不可欠なものである。

一方、図２の（ａ）及び（ｂ）中、容量Ｃｐ１及びＣｐ２は、各センスラインＳＬａ及びＳＬｂと対ＡＣ接地ノード間との容量成分である。容量Ｃｐ１及びＣｐ２は例えば、２層のプリント基板（図示しない）上の一層に各センスラインＳＬａ及びＳＬｂ、もう一方の一層にベタＧＮＤが配置されていて、各センスラインＳＬａ及びＳＬｂがベタＧＮＤ上に配線されている場合の（寄生）容量成分であったり、タッチパネル２とタッチパネル２に接触または近接する物体との間に形成されるいわゆる自己容量等である。容量Ｃｐ１及びＣｐ２の静電容量の変化は、相互静電容量方式のタッチパネルシステムの動作を妨げ得るものであり、発生しないほうが好ましい。しかしながら、容量Ｃｐ１及びＣｐ２は一種の寄生容量であり、容量Ｃｐ１及びＣｐ２の静電容量の変化を発生させないようにすることは難しい。

増幅回路７の差動増幅器１８の各入力端子には、コモンモード電圧Ｖｃが印加されている。ここで、図２の（ａ）に示すとおり、増幅回路７のリセット状態においては、ドライブラインＤＬ１は接地されており、各リセットスイッチは短絡されている。

増幅回路７の積分状態になると、図２の（ｂ）に示すとおり、ドライブラインＤＬ１に駆動電圧Ｖｄが印加され（ドライブラインＤＬ１が駆動され）、各リセットスイッチは解放される。

ここで、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すノードＸにおける電荷保存より、下記数式（１）が成り立つ。また、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すノードＹにおける電荷保存より、下記数式（２）が成り立つ。

（Ｃａ１＋Ｃｐ１）Ｖｃ＝Ｃａ１（Ｖｃ＋Ｖｏｆｆ−Ｖｄ）＋Ｃｐ１（Ｖｃ＋Ｖｏｆｆ）＋Ｃｉｎｔ（Ｖｏｆｆ＋Ｖｏｕｔ／２） ・・・（１）
（Ｃｂ１＋Ｃｐ２）Ｖｃ＝Ｃｂ１（Ｖｃ＋Ｖｏｆｆ−Ｖｄ）＋Ｃｐ２（Ｖｃ＋Ｖｏｆｆ）＋Ｃｉｎｔ（Ｖｏｆｆ−Ｖｏｕｔ／２） ・・・（２）
これにより、増幅回路７の積分状態におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆは、下記数式（３）によって求められる。また、増幅回路７の積分状態における増幅回路７の出力Ｖｏｕｔは、下記数式（４）によって求められる。

Ｖｏｆｆ＝（Ｃａ１＋Ｃｂ１）Ｖｄ／（Ｃａ１＋Ｃｂ１＋Ｃｐ１＋Ｃｐ２＋２Ｃｉｎｔ） ・・・（３）
Ｖｏｕｔ＝｛（Ｃａ１−Ｃｂ１）（Ｖｄ−Ｖｏｆｆ）−（Ｃｐ１−Ｃｐ２）Ｖｏｆｆ｝／Ｃｉｎｔ ・・・（４）
数式（４）から、出力Ｖｏｕｔは、相互容量であるキャパシタＣａ１及びＣｂ１の容量差に比例する成分と、容量Ｃｐ１及びＣｐ２の容量差に比例する成分とを含んでいる。つまり、出力Ｖｏｕｔは、容量Ｃｐ１及びＣｐ２の静電容量の変化に依存して変化し、この出力Ｖｏｕｔを変化させるノイズが、壁ノイズであると言える。

なお、オフセット電圧Ｖｏｆｆが駆動電圧Ｖｄと比較して十分小さく、かつＣｐ１＝Ｃｐ２である場合、下記数式（５）に示す出力Ｖｏｕｔを得ることができる。

Ｖｏｕｔ＝（Ｃａ１−Ｃｂ１）Ｖｄ／Ｃｉｎｔ ・・・（５）
また、以下、出力Ｖｏｕｔにおける、キャパシタＣａ１及びＣｂ１の容量差に比例する成分（Ｃａ１−Ｃｂ１）（Ｖｄ−Ｖｏｆｆ）を成分Ａと称し、容量Ｃｐ１及びＣｐ２の容量差に比例する成分−（Ｃｐ１−Ｃｐ２）Ｖｏｆｆを成分Ｂと称する。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、壁ノイズがほとんどない場合の復号の結果（図３の（ａ））と、大きな壁ノイズがある場合の復号の結果（図３の（ｂ））とを対比するグラフである。図３の（ａ）及び（ｂ）において、横軸は復号の結果に対応する各ドライブラインの位置を示しており、縦軸は復号の結果の大きさを示している。また、タッチ位置Ｔｐの横軸の位置（範囲）は、図３の（ａ）と図３の（ｂ）とで互いに同じである。

図３の（ａ）では、タッチ位置Ｔｐ以外において復号の結果は０に近い値となっている。一方、図３の（ｂ）では、壁ノイズに起因して、復号の結果の値は、タッチに伴う出力が正の場合は大きく、同出力が負の場合は小さくなっている。なお、このような復号の結果の値の変動は、タッチ位置Ｔｐ内であるか否かに関係無く、全ドライブラインの位置において同程度（図３の（ｂ）中、ｗｎ＋及びｗｎ−）生じている。

なお、図３の（ａ）に示す、壁ノイズがほとんどない復号の結果が得られる条件は、例えば符号長が１５であり、駆動されるドライブラインの総数が１５である。

なお、図３の（ａ）及び（ｂ）中「系列１」は例えば、後述する実施の形態１における、センスラインＳＬ４からの線形和信号とセンスラインＳＬ３からの線形和信号との差である。また、図３の（ａ）及び（ｂ）中「系列２」は例えば、後述する実施の形態１における、センスラインＳＬ６からの線形和信号とセンスラインＳＬ５からの線形和信号との差である。

〔実施の形態１〕
説明の便宜上、先に説明した部材と同じ符号を付記する部材については、同じ機能を有し、その説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係る静電容量値分布検出回路を備えているタッチパネルシステム１０１の構成を示す回路図である。タッチパネルシステム１０１は、タッチパネル１０２とタッチパネルコントローラ１０３とを備えている。タッチパネル１０２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ７とセンスライン（第２信号線）ＳＬ１〜ＳＬ７とを備えている。また、タッチパネル１０２は、ドライブライン（第１信号線）ＤＬ１〜ＤＬ５とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ７との交点にそれぞれ形成されたキャパシタＣ１１〜Ｃ７５を有している。

タッチパネルコントローラ１０３は、キャパシタＣ１１〜Ｃ７５をドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５に沿って駆動する駆動回路１０４を有している。ここで、駆動回路１０４は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ７のうち、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５を並列駆動する一方、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７を駆動しない。

また、駆動回路１０４は、並列駆動されるドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５の本数（Ｄ本）より多い行数（Ｍ行）及び列数（Ｎ列）を有する符号系列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５を並列駆動する。例えば、駆動回路１０４は、７行７列（Ｍ行Ｎ列）の直交符号系列のうちの７行５列（Ｍ行Ｄ列）に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５を駆動する（符号長：７）。

タッチパネルコントローラ１０３には、センスラインＳＬ１〜ＳＬ７のうち隣接する２本に接続された複数の増幅回路７が設けられている。各増幅回路７は、駆動回路１０４により駆動されたキャパシタＣ１１〜Ｃ７５に蓄積された電荷に基づく複数個の線形和信号をセンスラインＳＬ１〜ＳＬ７に沿って読み出して増幅する。各増幅回路７は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ７のうち接続された２本（一対の第２信号線）から線形和信号が入力され、これらの線形和信号を差動増幅する。増幅回路７は、差動増幅器１８と、差動増幅器１８に並列に接続された積分容量Ｃｉｎｔ及びリセットスイッチを有している。差動増幅器１８は、互いに隣接するセンスラインに沿って読み出される線形和信号を受け取って増幅する。

タッチパネルコントローラ１０３は、増幅回路７の出力をアナログ・デジタル変換するＡＤ変換回路（アナログ・デジタル変換回路）１３と、アナログ・デジタル変換された増幅回路７の出力に基づいてキャパシタＣ１１〜Ｃ７５の静電容量を推定する復号演算回路１０８とを有している。

復号演算回路１０８は、復号回路１０８ａと静電容量値推定回路（補正回路）１０８ｂとを備えている。復号回路１０８ａは、アナログ・デジタル変換された各増幅回路７の出力と、前記７行７列の直交符号系列との内積演算に基づいて各増幅回路７の出力を復号する。静電容量値推定回路１０８ｂは、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ７との交点に対応する復号回路１０８ａによる復号の結果（実復号結果）を、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ７との交点に対応する復号回路１０８ａによる復号の結果（ダミー復号結果）を参照して補正し、キャパシタＣ１１〜Ｃ７５の静電容量を推定する。前記実復号結果は、前記７行５列の部分符号系列に対応する復号結果である。前記ダミー復号結果は、前記７行７列の符号系列から前記７行５列の部分符号系列を除去した符号系列（残余符号系列）に対応する復号結果である。

（復号演算及び壁ノイズ成分の特定）
図４は、復号演算について説明する図である。図４では、センスラインＳＬ１〜ＳＬ７のうちの任意の１本であるセンスラインＳＬに着目する。

例えば、タッチパネルシステム１０１では、７行７列のＭ系列符号のうちの７行５列によりキャパシタを並列駆動することによって静電容量を推定することができる。数式（６）〜数式（８）に示すように、線形和信号である読取値Ｙａ〜Ｙｇと前記７行７列のＭ系列符号との内積を演算することにより、キャパシタＣａ〜Ｃｅの静電容量を推定することができる。「Ｍ系列」は、二進擬似乱数列の一種であり、１と−１（または１と０）の２値のみから構成される。Ｍ系列の１周期の長さは、２^ｎ−１である。長さ＝２^３−１＝７のＭ系列の例としては、「１、−１、−１、１、１、１、−１」が挙げられる。ここでは、駆動回路１０４が７行７列の直交符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５を並列駆動する例を説明する。

センスラインＳＬとドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５との交点のそれぞれには、キャパシタＣａ〜Ｃｅが形成されている。キャパシタＣａ〜Ｃｅは相互容量であり、キャパシタＣ１１〜Ｃ１５、キャパシタＣ２１〜Ｃ２５、・・・、キャパシタＣ７１〜７５のいずれか（図１参照）に相当する。

駆動回路１０４（図１参照）は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５をＴｉｍｅ１〜Ｔｉｍｅ７の７回並列駆動し、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７は駆動せず、当該並列駆動毎にセンスラインＳＬから出力される線形和信号を増幅回路７が読み取る（読取値Ｙａ〜Ｙｇ）。このとき、キャパシタＣａ〜Ｃｅの静電容量と読取値Ｙａ〜Ｙｇとの関係は、図４の数式（６）となる。ここで、数式（６）の左辺にある７行７列の行列は、駆動回路１０４がドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５を駆動するための駆動符号である。当該駆動符号の各行は７回の並列駆動の各々に相当し、当該駆動符号の各列は各ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ７に相当する。なお、数式（６）にて７行７列の行列の計算を可能にするため、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７に駆動符号を割り当てると共に、センスラインＳＬとドライブラインＤＬ６及びＤＬ７との交点のそれぞれに架空のキャパシタＣｆ及びＣｇが存在する設定としている。ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７については、駆動されず、実際にキャパシタを有していないことは言うまでもない。

復号演算回路１０８の復号回路１０８ａ（図１参照）は、数式（６）の両辺に、左から、上記駆動符号の転置行列（復号符号）を掛け（内積演算を実施し）、復号を行う（数式（７））。

数式（８）の左辺には、数式（７）の左辺において、復号符号（駆動符号の転置行列）と駆動符号との内積をとったものを示している。数式（８）の右辺は、復号回路１０８ａによる復号後のデータに相当する。

ここからは、タッチパネルシステム１０１において壁ノイズ成分を特定する原理について説明する。ここでは、符号長が７であり、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ７のうちドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５のみを駆動する場合を例に説明する。また、ここでは、センスラインＳＬとドライブラインＤＬ１〜ＤＬ７との交点のそれぞれを交点Ｄ１〜Ｄ７と称する。

交点Ｄ３に対してタッチが行われたとする。この場合、交点Ｄ３にあるキャパシタＣｃの静電容量が変化することでセンスラインＳＬから出力される線形和信号のレベルが変化し、交点Ｄ１〜Ｄ５の各々における自己容量の存在に起因して当該線形和信号のレベルが変化する。ここでは、当該線形和信号のレベルが変化する要素を、交点Ｄ１〜Ｄ７のそれぞれについて、成分Ａに係る信号変化量であるＡ３と成分Ｂに係る信号変化量であるＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、及びＢ５とを用いて、下記のように表す。

交点Ｄ１：Ｂ１
交点Ｄ２：Ｂ２
交点Ｄ３：Ａ３＋Ｂ３
交点Ｄ４：Ｂ４
交点Ｄ５：Ｂ５
交点Ｄ６：０（ドライブラインＤＬ６が駆動されておらず、信号出力が無いと解釈されるため）
交点Ｄ７：０（ドライブラインＤＬ７が駆動されておらず、信号出力が無いと解釈されるため）
また、復号演算回路１０８の復号回路１０８ａによる復号により、上記線形和信号から、交点Ｄ１〜Ｄ７の各々に対応する復号の結果が得られる。すなわち、交点Ｄ１〜Ｄ７の各々に対応する復号の結果は、下記のとおりである（説明を簡潔にするために、交点Ｄ１〜Ｄ７のそれぞれに対応する前記線形和信号のレベルが変化する要素について、Ｄ１〜Ｄ７と称している）。ここでは、簡単化のため、Ａ３＝ＡかつＢ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝Ｂ４＝Ｂ５＝Ｂとする。

復号の結果（交点Ｄ１に対応）：＋７Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４−Ｄ５−Ｄ６−Ｄ７＝＋７Ｂ１−Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４−Ｂ５−０−０＝−Ａ＋３Ｂ
復号の結果（交点Ｄ２に対応）：−Ｄ１＋７Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４−Ｄ５−Ｄ６−Ｄ７＝−Ｂ１＋７Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４−Ｂ５−０−０＝−Ａ＋３Ｂ
復号の結果（交点Ｄ３に対応）：−Ｄ１−Ｄ２＋７Ｄ３−Ｄ４−Ｄ５−Ｄ６−Ｄ７＝−Ｂ１−Ｂ２＋７（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４−Ｂ５−０−０＝７Ａ＋３Ｂ
復号の結果（交点Ｄ４に対応）：−Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３＋７Ｄ４−Ｄ５−Ｄ６−Ｄ７＝−Ｂ１−Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）＋７Ｂ４−Ｂ５−０−０＝−Ａ＋３Ｂ
復号の結果（交点Ｄ５に対応）：−Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４＋７Ｄ５−Ｄ６−Ｄ７＝−Ｂ１−Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４＋７Ｂ５−０−０＝−Ａ＋３Ｂ
復号の結果（交点Ｄ６に対応）：−Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４−Ｄ５＋７Ｄ６−Ｄ７＝−Ｂ１−Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４−Ｂ５＋０−０＝−Ａ−５Ｂ
復号の結果（交点Ｄ７に対応）：−Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４−Ｄ５−Ｄ６＋７Ｄ７＝−Ｂ１−Ｂ２−（Ａ３＋Ｂ３）−Ｂ４−Ｂ５−０＋０＝−Ａ−５Ｂ
つまり、対応するドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５が駆動されている交点Ｄ１〜Ｄ５ではいずれも、復号の結果において３Ｂの成分が観測されている。一般化して述べると、対応するドライブラインが駆動されている前記交点では、復号の結果（真復号結果）において「（符号長−駆動されるドライブラインの総数＋１）×Ｂ」の成分が観測される。

一方、対応するドライブラインＤＬ６及びＤＬ７が駆動されていない交点Ｄ６及びＤ７ではいずれも、復号の結果において−５Ｂの成分が観測されている。一般化して述べると、対応するドライブラインが駆動されていない前記交点では、復号の結果（ダミー復号結果）において「（−駆動されるドライブラインの総数）×Ｂ」の成分が観測される。

成分Ａ＞＞成分Ｂであり、成分Ａに対して成分Ｂが無視できる場合、成分Ａに係る信号変化があった交点Ｄ３以外の各交点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、及びＤ７に対応する復号の結果は、−Ａとなり、信号変化には無かった成分が現れている。

一方、成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合、成分Ａに係る信号変化があった交点Ｄ３以外の各交点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、及びＤ５に対応する復号の結果は、＋３ＢのＢ成分を有し、各交点Ｄ６及びＤ７に対応する復号の結果は、−５ＢのＢ成分を有する。つまり、本来検出したい成分Ａに係る信号変化以外に、各交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果には、＋３Ｂの壁ノイズ成分が、各交点Ｄ６及びＤ７に対応する復号の結果には、−５Ｂの壁ノイズ成分が混入した結果となる。

（交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果の補正）
静電容量値推定回路１０８ｂは、まず、交点Ｄ６及びＤ７に対応する復号の結果の平均値を求める。なお、静電容量値推定回路１０８ｂが当該平均値を求めることは、最も好適な例の一つに過ぎず、静電容量値推定回路１０８ｂは、交点Ｄ６及びＤ７に対応する復号の結果のいずれかを選択してもよい。

成分Ａに対して成分Ｂが無視できる場合、静電容量値推定回路１０８ｂは、交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果から前記平均値を減算する。こうして、静電容量値推定回路１０８ｂは、交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果を補正する。

成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合、静電容量値推定回路１０８ｂは、前記平均値に含まれるＢ（比例係数）に相当する当該平均値の変化量を算出する。そして、静電容量値推定回路１０８ｂは、交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果からＢに比例する交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果の成分を減算する。こうして、静電容量値推定回路１０８ｂは、交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果を補正する。

成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合の、静電容量値推定回路１０８ｂによる補正について、図５に示すグラフを参照して詳細に説明する。図５に示すグラフでは、符号長が３１であり、駆動するドライブラインの総数が１８である場合を例示している。図５に示すグラフにおいて、横軸はセンスラインとドライブラインとの交点の番号を示しており、縦軸は復号の結果の値を示している。図５に示すグラフでは、交点の番号１〜１８のそれぞれにある各ドライブラインが駆動されており、交点の番号１９〜３１のそれぞれにある各ドライブラインが駆動されていないものとする。

符号長が３１であり、駆動するドライブラインの総数が１８である場合、交点の番号１〜１８に対応する復号の結果において１４Ｂの成分が観測され、交点の番号１９〜３１に対応する復号の結果において−１８Ｂの成分が観測される。

ここで、正である復号の結果（折れ線）５１ｐに関し、交点の番号１９〜３１に対応する復号の結果はおよそ−５０で均一となっている。このことから、交点の番号１９〜３１に対応する復号の結果の平均値を−５０とすると、Ｂに相当する当該平均値の変化量は、−５０／−１８で表され、交点の番号１〜１８に対応する復号の結果に含まれるＢに比例する成分１４Ｂは、１４・−５０／−１８、すなわちおよそ３８．９で表される。

そして、静電容量値推定回路１０８ｂは、復号の結果（折れ線）５１ｐから、１４Ｂに相当する３８．９を減算し、補正後の復号の結果（折れ線）５２ｐを得る。

なお、負である復号の結果（折れ線）５１ｎに関しても、復号の結果（折れ線）５１ｎに、前記と同様の手順で求められた成分１４Ｂに相当する復号の結果の変化量を減算すればよい。復号の結果（折れ線）５１ｎに対する補正の手順は、復号の結果（折れ線）５１ｐに対する補正の手順と同様であるため、詳細な説明については省略する。

なお、成分Ａに対して成分Ｂが無視できるか否かが不明である場合、静電容量値推定回路１０８ｂは、成分Ａに対して成分Ｂが無視できる場合の補正（第１補正）と、成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合の補正（第２補正）との両方を実施する。そして、交点の番号１〜１８に対応する復号の結果の各値（複数のキャパシタの静電容量の推定値に対応）のうち、より多くが所定の数値範囲ｔｈに収まるほうの補正により、交点の番号１〜１８に対応する復号の結果を補正すればよい。所定の数値範囲ｔｈは、交点の番号１〜１８に対応する復号の結果の値として許容できる範囲を適宜設定すればよい。

このように、成分Ａに対して成分Ｂが無視できる場合の補正と成分Ａに対して成分Ｂが無視できない場合の補正とのうち、より適切な補正が行われているほうを選択することにより、より高精度の補正を行うことができる。

タッチパネルシステム１０１によれば、壁ノイズに起因する復号の結果の変化を補正することができるため、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることが可能となる。

すなわち、タッチパネルシステム１０１によれば、交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果を、交点Ｄ６及びＤ７に対応する復号の結果を参照して補正することにより、線形和信号から壁ノイズ成分を特定することが可能となる。そして、特定した壁ノイズ成分を排除するように交点Ｄ１〜Ｄ５に対応する復号の結果を補正することにより、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることが可能となる。

並列駆動されるドライブラインの総数をＤ、前記符号系列の行数をＭ、前記符号系列の列数をＮとすると、Ｄは複数であり、Ｄ、Ｍ、ＮはＤ＜Ｎ≦Ｍを満たす整数であればよい。

〔実施の形態２〕
説明の便宜上、先に説明した部材と同じ符号を付記する部材については、同じ機能を有し、その説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係る静電容量値分布検出回路を備えているタッチパネルシステム２０１の構成を示す回路図である。

図６に示すタッチパネルシステム２０１は、タッチパネル１０２のかわりにタッチパネル２０２を備えている点が、図１に示すタッチパネルシステム１０１と異なっており、その他の構成はタッチパネルシステム１０１と同じである。図６に示すタッチパネル２０２は、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７を備えていない点が、図１に示すタッチパネル１０２と異なっており、その他の構成はタッチパネル１０２と同じである。

前記線形和信号のレベルが変化する要素を、センスラインＳＬ１〜ＳＬ７とドライブラインＤＬ６及びＤＬ７との交点のそれぞれについて表せば、０である。換言すれば、理論上、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７の有無は、当該線形和信号に影響を及ぼさない。

このことから、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７を省略することが可能である。換言すれば、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７を、実体の無い架空のドライブライン（駆動されていない）として取り扱うことができる。

タッチパネルシステム２０１では、ドライブラインＤＬ６及びＤＬ７が省略されているため、タッチパネルシステム１０１に比べ、タッチパネルの小型化および低コスト化が期待できる。

〔付記事項〕
本発明は、駆動回路１０４と、差動増幅器１８を有している増幅回路７と、ＡＤ変換回路１３と、復号回路１０８ａ及び静電容量値推定回路１０８ｂを有している復号演算回路１０８とを備えている静電容量値分布検出回路と解釈することもできる。当該静電容量値分布検出回路をタッチパネル１０２または２０２と組み合わせることで、タッチパネルシステム１０１または２０１と同様の効果を得ることができるためである。

〔実施の形態３〕
タッチパネルシステム１０１を備えた電子機器についても、本発明の範疇に入る。当該電子機器としては、携帯電話機等が挙げられる。

図８は、本実施の形態に係る携帯電話機（電子機器）９０の構成を示すブロック図である。携帯電話機９０は、ＣＰＵ９６と、ＲＡＭ９７と、ＲＯＭ９８と、カメラ９５と、マイクロフォン９４と、スピーカ９３と、操作キー９１と、表示パネル９２ｂ及び表示制御回路９２ａを含む表示部９２と、タッチパネルシステム１０１とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。

ＣＰＵ９６は、携帯電話機９０の動作を制御する。ＣＰＵ９６は、たとえばＲＯＭ９８に格納されたプログラムを実行する。操作キー９１は、携帯電話機９０のユーザによる指示の入力を受ける。ＲＡＭ９７は、ＣＰＵ９６によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー９１を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ９８は、データを不揮発的に格納する。

また、ＲＯＭ９８は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。なお、図８には示していないが、携帯電話機９０が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。

カメラ９５は、ユーザの操作キー９１の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ９７や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン９４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機９０は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機９０は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ９３は、たとえば、ＲＡＭ９７に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。

タッチパネルシステム１０１は、タッチパネル１０２とタッチパネルコントローラ１０３とを有している。ＣＰＵ９６は、タッチパネルシステム１０１の動作を制御する。

表示パネル９２ｂは、表示制御回路９２ａにより、ＲＯＭ９８、ＲＡＭ９７に格納されている画像を表示する。表示パネル９２ｂは、タッチパネル１０２に重ねられているか、タッチパネル１０２を内蔵している。

勿論、タッチパネルシステム１０１およびタッチパネル１０２の組み合わせは、タッチパネルシステム２０１およびタッチパネル２０２の組み合わせに変更されてもよい。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係る静電容量値分布検出回路は、Ｄ本（５本）の第１信号線（Ｄは複数）（ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ５）と一対の第２信号線（センスラインＳＬ１〜ＳＬ７）との交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出する静電容量値分布検出回路であって、Ｍ行Ｎ列（７行７列）の符号系列（Ｍ、ＮはＤ＜Ｎ≦Ｍを満たす整数）のうちのＭ行Ｄ列（７行５列）の部分符号系列に基づいて、前記複数のキャパシタを並列駆動する駆動回路と、前記駆動回路により並列駆動されたキャパシタに蓄積された電荷に基づく線形和信号を前記一対の第２信号線に沿って読み出し、差動増幅して出力する差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と前記Ｍ行Ｎ列の符号系列との内積演算に基づいて前記差動増幅器の出力を復号する復号回路と、前記復号回路による復号結果のうち、前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列に対応する復号結果である実復号結果を、前記Ｍ行Ｎ列の符号系列から前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列を除去した残余符号系列に対応する復号結果であるダミー復号結果を参照して補正する補正回路（静電容量値推定回路１０８ｂ）とを備えている。

前記の構成によれば、実復号結果を、ダミー復号結果を参照して補正することにより、線形和信号から壁ノイズ成分を特定することが可能となる。そして、特定した壁ノイズ成分を排除するように実復号結果を補正することにより、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることが可能となる。

また、本発明の別の態様に係る静電容量値分布検出回路は、前記補正回路は、前記実復号結果から前記ダミー復号結果の平均値を減算して、前記実復号結果を補正する。

また、本発明のさらに別の態様に係る静電容量値分布検出回路は、前記補正回路は、前記ダミー復号結果の平均値に含まれる比例係数（Ｂ）に相当する当該平均値の変化量を算出し、前記実復号結果から当該比例係数に比例する当該実復号結果の成分を減算して、前記実復号結果を補正する。

前記の構成によれば、複数のダミー復号結果の平均値から、実復号結果を補正することができる。

また、本発明のさらに別の態様に係る静電容量値分布検出回路は、前記補正回路は、前記実復号結果から前記ダミー復号結果の平均値を減算して、前記実復号結果を補正する第１補正と、前記ダミー復号結果の平均値に含まれる比例係数に相当する当該平均値の変化量を算出し、前記実復号結果から当該比例係数に比例する当該実復号結果の成分を減算して、前記実復号結果を補正する第２補正とを行うことが可能であり、前記第１補正と前記第２補正とのうち、前記複数のキャパシタの静電容量の推定値のより多くが所定の数値範囲に収まるほうにより、前記実復号結果を補正する。

前記の構成によれば、第１補正と第２補正とのうち、より適切な補正が行われているほうを選択することにより、より高精度の補正を行うことができる。

また、本発明のさらに別の態様に係るタッチパネルシステムは、前記のいずれかの静電容量値分布検出回路を備えている。

また、本発明のさらに別の態様に係る電子機器は、前記タッチパネルシステムを備えている。

前記の構成によれば、本発明の各態様に係る静電容量値分布検出回路と同様に、壁ノイズに起因するタッチ位置の誤認識が発生する可能性を低減させることが可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出する静電容量値分布検出回路、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に利用することができる。特に、本発明は、隣接する第２信号線に沿って出力される線形和信号を差動増幅する差動増幅器の出力から当該分布を検出する静電容量値分布検出回路、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に利用することができる。当該電子機器の一例としては、携帯電話機が挙げられる。

７ 増幅回路
１３ ＡＤ変換回路（アナログ・デジタル変換回路）
１８ 差動増幅器
９０ 携帯電話機（電子機器）
１０１ タッチパネルシステム
１０４ 駆動回路
１０８ａ 復号回路
１０８ｂ 静電容量値推定回路（補正回路）
２０１ タッチパネルシステム
Ｃ１１〜Ｃ７５ キャパシタ
Ｃａ〜Ｃｅ キャパシタ
Ｄ１〜Ｄ５ 交点（並列駆動される複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点）
Ｄ６及びＤ７ 交点（並列駆動される複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点と異なる位置）
ＤＬ１〜ＤＬ５ ドライブライン（第１信号線）
ＳＬ センスライン（第２信号線）
ＳＬ１〜ＳＬ７ センスライン（第２信号線）
ｔｈ 所定の数値範囲

Claims (6)

1. Ｄ本の第１信号線（Ｄは複数）と一対の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数のキャパシタの静電容量の分布を検出する静電容量値分布検出回路であって、
   Ｍ行Ｎ列の符号系列（Ｍ、ＮはＤ＜Ｎ≦Ｍを満たす整数）のうちのＭ行Ｄ列の部分符号系列に基づいて、前記複数のキャパシタを並列駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路により並列駆動されたキャパシタに蓄積された電荷に基づく線形和信号を前記一対の第２信号線に沿って読み出し、差動増幅して出力する差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力と前記Ｍ行Ｎ列の符号系列との内積演算に基づいて前記差動増幅器の出力を復号する復号回路と、
   前記復号回路による復号結果のうち、前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列に対応する復号結果である実復号結果を、前記Ｍ行Ｎ列の符号系列から前記Ｍ行Ｄ列の部分符号系列を除去した残余符号系列に対応する復号結果であるダミー復号結果を参照して補正する補正回路とを備えていることを特徴とする静電容量値分布検出回路。
2. 前記補正回路は、前記実復号結果から前記ダミー復号結果の平均値を減算して、前記実復号結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の静電容量値分布検出回路。
3. 前記補正回路は、前記ダミー復号結果の平均値に含まれる比例係数に相当する当該平均値の変化量を算出し、前記実復号結果から当該比例係数に比例する当該実復号結果の成分を減算して、前記実復号結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の静電容量値分布検出回路。
4. 前記補正回路は、
   前記実復号結果から前記ダミー復号結果の平均値を減算して、前記実復号結果を補正する第１補正と、
   前記ダミー復号結果の平均値に含まれる比例係数に相当する当該平均値の変化量を算出し、前記実復号結果から当該比例係数に比例する当該実復号結果の成分を減算して、前記実復号結果を補正する第２補正とを行うことが可能であり、
   前記第１補正と前記第２補正とのうち、前記複数のキャパシタの静電容量の推定値のより多くが所定の数値範囲に収まるほうにより、前記実復号結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の静電容量値分布検出回路。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の静電容量値分布検出回路を備えていることを特徴とするタッチパネルシステム。
6. 請求項５に記載のタッチパネルシステムを備えていることを特徴とする電子機器。

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