WO2013151060A1 - タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器 - Google Patents

タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器 Download PDF

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WO2013151060A1
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touch panel
capacitance
value
variable integration
capacitances
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雄亮 金澤
義久 藤本
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シャープ株式会社
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel controller that drives or drives a plurality of drive lines in parallel to estimate or detect a capacitance value of a capacitance configured in a matrix, and an integrated circuit, a touch panel system, and an electronic apparatus using the touch panel controller. .
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional touch panel system 91.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a driving method of the touch panel system 91.
  • the touch panel system 91 includes a touch panel 92.
  • the touch panel 92 has drive lines DL1 to DL4, sense lines SL1 to SL4, and capacitances C11 to C44 arranged at positions where the drive lines DL1 to DL4 and sense lines SL1 to SL4 intersect. .
  • the touch panel system 91 is provided with a drive unit 94.
  • the drive unit 94 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the 4 ⁇ 4 code sequence shown in Equation 3 of FIG. If the element of the code matrix is “1”, the drive unit 94 applies the voltage Vdrive, and if the element is “0”, it applies zero volts.
  • the touch panel system 91 has four amplifiers 98 arranged at positions corresponding to the sense lines SL1 to SL4, respectively.
  • the amplifier 98 receives and amplifies the linear sums Y1, Y2, Y3, and Y4 of the electrostatic capacitances along the sense line driven by the driving unit 94.
  • the drive unit 94 applies the voltage Vdrive to the drive line DL1, and applies zero volts to the remaining drive lines DL2 to DL4. Then, for example, the measured value Y1 from the sense line SL3 corresponding to the electrostatic capacitance C31 represented by Equation 1 in FIG.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL2, and zero volts is applied to the remaining drive lines DL1, DL3, and DL4. Then, the measured value Y2 from the sense line SL3 corresponding to the electrostatic capacitance C32 represented by Expression 2 in FIG.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL3, and zero volts is applied to the remaining drive lines.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive line DL4, and zero volts is applied to the remaining drive lines.
  • Equation 3 and Equation 4 in FIG. 17 the measured values Y1, Y2, Y3, and Y4 themselves are associated with capacitance values C1, C2, C3, and C4, respectively.
  • the measurement values Y1 to Y4 are described with the coefficient ( ⁇ Vdrive / Cint) omitted to simplify the notation.
  • An object of the present invention is to provide a touch panel controller capable of correctly detecting a capacitance change with fewer sensing operations, and an integrated circuit, a touch panel device, and an electronic device in which the touch panel controller is integrated.
  • a touch panel controller includes a plurality of first capacitances formed between M drive lines and one sense line, and the M drives.
  • the first linear sum output from the first capacitance is output from the one sense line, and the second linear sum output from the plurality of second capacitances is output to the other one sense line.
  • a differential amplifier for amplifying a difference between the first linear sum output and the second linear sum output, and the differential amplifier receives the first linear sum output.
  • Terminal and the non-inverting input terminal A first output terminal corresponding to the second linear sum output, an inverting input terminal receiving the second linear sum output, and a second output terminal corresponding to the inverting input terminal, the non-inverting input terminal and the first output terminal,
  • the first variable integration capacitor coupled to the first input capacitor, the second variable integration capacitor coupled to the inverting input terminal and the second output terminal, and the line dependence of the first and second capacitances are corrected.
  • it further comprises control means for controlling at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor.
  • the integrated circuit according to the present invention is characterized by integrating the touch panel controller according to the present invention.
  • the touch panel system according to the present invention includes the touch panel controller according to the present invention.
  • the electronic device according to the present invention is characterized by mounting the touch panel controller according to the present invention.
  • the touch panel controller controls at least one of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor so as to correct the line dependency of the first and second capacitances. For this reason, even if it is manufactured to have different capacitance values depending on the line due to the influence of the manufacturing process, it is possible to correctly detect the capacitance change of the touched first capacitance and second capacitance.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the structure of the touchscreen system used as the premise of embodiment. It is a figure which shows the numerical formula for driving the said touch-panel system by an orthogonal code series, and estimating a capacity
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the M series code
  • FIG. It is a figure which shows the decoding matrix for decoding when it drives with the said M series code
  • 5 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system according to Embodiments 2 and 3.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the M series code
  • 5 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system according to Embodiments 2 and 3.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device according to a fifth embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional touch panel system. It is a figure for demonstrating the drive method of the said touchscreen system.
  • Patent application 1 Japanese Patent Application No. 2011-022022, application date: February 9, 2011 (February 09, 2011), priority date: November 2010 On the 12th (2010.11.12)
  • Patent application 2 of the prior application Japanese Patent Application No. 2011-130604, filing date: June 10, 2011 (June 10, 2011), “Touch Panel Controller and Electronic Device Using the Same”
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a touch panel system 51 which is a premise of the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating mathematical formulas for estimating the capacity by driving the touch panel system 51 with an orthogonal code sequence.
  • the touch panel system 51 includes a touch panel 52 and a touch panel controller 53.
  • the touch panel 52 has drive lines DL1 to DL4, sense lines SL1 to SL4, and capacitances C11 to C44 arranged at positions where the drive lines DL1 to DL4 and sense lines SL1 to SL4 intersect. .
  • the touch panel controller 53 is provided with a drive unit 54.
  • the drive unit 54 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the 4 ⁇ 4 orthogonal code sequence shown in Expression 7 of FIG.
  • the element of the orthogonal code sequence is either “1” or “ ⁇ 1”. If the element is “1”, the drive unit 54 applies the voltage Vdrive, and if the element is “ ⁇ 1”, it applies ⁇ Vdrive.
  • the voltage Vdrive may be a power supply voltage, but may be a voltage other than the power supply voltage.
  • orthogonal code sequence is a Hadamard matrix generated by a sylvester method.
  • the Hadamard matrix by the Sylvester method creates a basic unit of 2 rows x 2 columns as a basic structure.
  • the upper right, upper left, and lower left bits of the basic unit are the same, and the lower right is an inversion of these bits.
  • the above-described 2 ⁇ 2 basic elements are synthesized as four blocks in the upper right, upper left, lower right, and lower left to create a code of a bit array of 4 rows ⁇ 4 columns.
  • the lower right block is bit-inverted.
  • the code of the bit arrangement of 8 rows ⁇ 8 columns and 16 rows ⁇ 16 columns is generated in the same procedure.
  • These matrices satisfy the above-described definition of the “orthogonal code sequence” of the present invention.
  • the orthogonal code sequence of 4 rows ⁇ 4 columns shown in FIG. 2 is a Hadamard matrix of 4 rows ⁇ 4 columns by the Sylvester method.
  • the Hadamard matrix refers to a square matrix whose elements are either 1 or -1 and whose rows are orthogonal to each other. That is, any two rows of the Hadamard matrix represent vectors that are perpendicular to each other.
  • the “orthogonal code sequence” according to the present invention can use a matrix obtained by arbitrarily extracting N rows from an M-order Hadamard matrix (where N ⁇ M). As described below, a Hadamard matrix by a method other than the Sylvester method can also be applied to the present invention.
  • Hadamard matrices obtained by methods other than these Sylvester methods can also be used as orthogonal code sequences according to the present embodiment.
  • the touch panel system 51 has four amplifiers 55 arranged at positions corresponding to the sense lines SL1 to SL4, respectively.
  • the amplifier 55 receives and amplifies the linear sums Y1, Y2, Y3, and Y4 along the capacitance sense line driven by the driving unit 54.
  • the drive unit 54 applies the voltage Vdrive to all the drive lines DL1 to DL4. Then, for example, the measured value Y1 from the sense line SL3 expressed by the following formula 5 is output from the amplifier 55.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL3, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL2 and DL4. Then, the measured value Y2 from the sense line SL3 expressed by the following equation 6 is output from the amplifier 55.
  • the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL2, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL3 and DL4. Then, the measured value Y3 from the sense line SL3 is output from the amplifier 55. Thereafter, in the fourth drive, the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL4, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL2 and DL3. Then, the measured value Y4 from the sense line SL3 is output from the amplifier 55.
  • the capacitances C31 to C34 shown in FIG. 1 are indicated by C1 to C4 in the formulas 7 to 9 in FIG.
  • a coefficient ( ⁇ Vdrive / Cint) is omitted.
  • the capacitances C1 to C4 are estimated as shown in Equation 9 by taking the inner product of the measured values Y1, Y2, Y3, Y4 and the orthogonal code sequence. Can do.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the reason why all drive line driving by an orthogonal code sequence is advantageous.
  • FIG. 3A shows a formula for estimating capacity by driving with an orthogonal code sequence, and
  • FIG. Formulas for determining the capacity by driving for each drive line are shown.
  • 4 and 5 are diagrams for explaining the reason why all drive line driving by the orthogonal code sequence is advantageous.
  • the measured value Y1 of the linear sum output is ⁇ 8.2p / Cint ⁇ Vdrive as shown in Equation 13.
  • the measured values Y2 to Y4 are +0.4 to ⁇ 0.2 p / Cint ⁇ Vdrive.
  • the signal component is smaller in the driving method based on the orthogonal code sequence. Since the output of the measurement value Y1 in which the elements of the orthogonal code sequence are all “1” becomes large, it is necessary to increase the dynamic range. However, if the differential amplifier is configured to extract the capacitance difference, the measurement value Y1 The output of should not increase.
  • Equation 16 and Equation 17 the all-drive-line driving method using orthogonal code sequences is driven for each drive in terms of noise. It is more advantageous than the system.
  • all drive line drive systems based on orthogonal code sequences are advantageous in terms of the SN ratio (noise). Capacitance data intersecting a plurality of drive lines is acquired in one measurement. Since the data for the code length is acquired, the noise component is considered to be small when the S / N ratio after the inner product operation is taken into consideration. Further, when the code length is L, the SN ratio is advantageous by L 1/2, which is particularly advantageous when the full drive line driving system based on the orthogonal code series is applied to a large panel.
  • the differential configuration when used to extract the capacitance difference by the differential amplifier, only the difference component of the capacitance is extracted. For example, assuming that the capacitance component is 2 pF and the capacitance change is 10%, 0. Since only 2 pF is extracted, no absolute capacitance component is output. For this reason, it is possible to relatively reduce the integration capacity (increase the gain) and relax the required specifications for the AD converter.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of another touch panel system 61 which is a premise of the embodiment.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the problem of the touch panel system 61.
  • the same components as those described above with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the touch panel system 61 includes a touch panel 52 and a touch panel controller 63.
  • the touch panel controller 63 has a differential amplifier 65.
  • the differential amplifier 65 amplifies the difference between the linear sum outputs output from the adjacent sense lines.
  • the differential amplifier 65 is provided with a pair of integration capacitors Cint corresponding to the sense lines adjacent to each other. In FIG. 6, only the differential amplifier 65 coupled to the sense lines SL3 and SL4 is shown for simplicity of explanation.
  • the drive unit 54 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the Hadamard matrix based on the 4 rows ⁇ 4 columns Sylvester method shown in FIG.
  • the drive unit 54 applies the voltage Vdrive to all of the drive lines DL1 to DL4 in the first drive among the four times of driving by the orthogonal code sequence of the Hadamard matrix by the Sylvester method. To do. Then, a linear sum output represented by the following Expression 18 is output from the differential amplifier 65 coupled to the sense lines SL3 and SL4. In the second drive, the voltage Vdrive is applied to the drive lines DL1 and DL3, and ⁇ Vdrive is applied to the remaining drive lines DL2 and DL4. Then, a linear sum output represented by the following Expression 19 is output from the differential amplifier 65.
  • Equation 18 when the voltage Vdrive is applied to all the drive lines DL1 to DL4, a linear sum of values obtained by subtracting the capacitance coupled to the sense line SL3 from the capacitance coupled to the sense line SL4. Is output from the differential amplifier 65.
  • the capacitance values of the respective capacitances formed on the touch panel 52 are manufactured with the aim of having the same value, the capacitance values of the respective capacitances should originally be the same value.
  • the drive line is driven in a state where no finger, pen, or the like is touched on 52, zero should be output from the differential amplifier 65.
  • the capacitance value formed on the touch panel 52 varies due to the influence of the manufacturing process. If the variation in the capacitance value is random, the combination of addition and subtraction should be various and cancel each other, so that only the voltage pattern at a specific timing increases as shown in FIG. However, according to the experiment results of the present inventors, the output of the differential amplifier 65 tends to become abnormally large only in the period T1 at the time of the first driving of the Hadamard matrix. Cannot explain.
  • the capacitance for each sense line is not constant but varies with a certain inclination in the longitudinal direction of the drive line due to the influence of the parasitic capacitance, parasitic component, sense line routing pattern, etc. of the substrate on which the sense line is formed. It is considered to have sense line dependency. If the capacitance of the touch panel 52 has such a sense line dependency, the drive line DL1 to DL4 are all driven by Vdrive, and the differential at the time of driving the first line of the Sylvester Hadamard matrix is performed. The output of the amplifier 65 can become abnormally large. When a touch panel is actually manufactured and measured, the above phenomenon often occurs.
  • the present invention has an aspect in which the above problems are to be solved.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of still another touch panel system 81 which is a premise of the embodiment.
  • the same components as those described above with reference to FIGS. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the touch panel system 81 has a canceling unit 86 that cancels the line dependency in order to solve the sense line dependency of the capacitance described above.
  • the canceling unit 86 has a coupling capacitance Ccal for inputting a signal for canceling the line dependency, a DA converter 87 for generating a signal for canceling the line dependency to be given to the coupling capacitance Ccal, Since the digital signal generator 88 that generates the digital signal input to the DA converter 87 is included, the circuit of the touch panel controller 83 becomes complicated, causing a problem that the area of the touch panel controller 83 and the power consumption increase.
  • the present embodiment has an aspect in which the above problem is to be solved.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of the touch panel system 1 according to the first embodiment.
  • the touch panel system 1 includes a touch panel 2 and a touch panel controller 3.
  • the touch panel controller 3 has a drive unit 4.
  • the drive unit 4 drives the drive lines DL1 to DL4 based on the Hadamard matrix based on the 4 rows ⁇ 4 columns Sylvester method shown in Expression 7 of FIG.
  • the touch panel controller 3 has a differential amplifier 5.
  • the differential amplifier 5 amplifies a difference between linear sum outputs output from adjacent sense lines.
  • the differential amplifier 5 is provided with variable integration capacitors C int1 and C int2 respectively corresponding to the adjacent sense lines.
  • the differential amplifier 5 includes a non-inverting input terminal I1 coupled to the sense line SL3, an output terminal O1 corresponding to the non-inverting input terminal I1, an inverting input terminal I2 coupled to the sense line SL4, and an inverting input terminal I2.
  • Integration capacitor Cint1 is coupled to non-inverting input terminal I1 and output terminal O1.
  • Integration capacitor C int2 is coupled to inverting input terminal I2 and output terminal O2.
  • Capacitances C 31 , C 32 , C 33 , and C 34 are connected to the sense line SL3.
  • Capacitances C 41 , C 42 , C 43 , C 44 (a plurality of second capacitances) are connected to the sense line SL4.
  • the touch panel controller 3 includes a capacitance control unit 6 for controlling the capacitance values of the variable integration capacitors C int1 and C int2 .
  • the capacitance controller 6 integrates the capacitance C int1 so as to correct the line dependency of the capacitances C 31 , C 32 , C 33 , C 34 and the capacitances C 41 , C 42 , C 43, C 44. And at least one value of the integration capacitance C int2 is controlled.
  • the touch panel controller 3 is provided with an estimation unit 7.
  • the estimation unit 7 calculates the electrostatic capacitance C 31 by calculating the inner product of the difference between the first linear sum output and the second linear sum output amplified by the differential amplifier 5 and the code sequence driving the drive lines DL1 to DL4. , C 32 , C 33 , C 34 (a plurality of first capacitances) and capacitances C 41 , C 42 , C 43 , C 44 (a plurality of second capacitances) are estimated.
  • the touch panel controller 3 is provided with a correction unit 8.
  • the correction unit 8 is based on the value of the variable integral capacitance C int2 controlled by the capacitance control unit 6, and the capacitances C 41 , C 42 , C 43 , C 44 (a plurality of first capacitances) estimated by the estimation unit 7 2) is corrected.
  • the correction unit 8 has values of the capacitances C 41 , C 42 , C 43 , and C 44 (a plurality of second capacitances) so as to cancel the change in the value of the integration capacitance C int2 controlled by the capacitance control unit 6. Correct.
  • the output signal Y of the differential amplifier 5 depends on the sense line dependency ⁇ C.
  • the sense line dependency ⁇ C is large, the output signal Y of the differential amplifier 5 becomes large and the power supply The voltage may be exceeded, that is, the amplifier 5 may be saturated.
  • variable integration capacitors C int1 and C int2 are individually controlled.
  • the output signal Y of the differential amplifier 5 is
  • the output signal Y of the differential amplifier 5 is as shown in Equation 26 below.
  • ⁇ Saturation tendency does not appear because it does not contain components that depend on the sense line dependency ⁇ C.
  • the estimation unit 7 calculates the inner product of the output signal Y of the differential amplifier 5 and the code used for driving, thereby estimating the capacitance of the touch panel.
  • the estimated value of the sense line SL4 includes the estimated value of the other sense lines.
  • the gain to be applied is 1, a gain of (C 4 + ⁇ C) / C 4 is applied.
  • the gain difference may be corrected by the correction unit 8 multiplying the estimated value of the capacitance of the sense line SL4 by C 4 / (C 4 + ⁇ C).
  • the correction unit 8 has the capacitances C 41 , C 42 , C 43 , C 44 (a plurality of second static values so as to cancel the change in the capacitance value of the integral capacitance C int 2 controlled by the capacitance control unit 6. Correct the capacitance value.
  • Embodiment 1 an example of driving by an orthogonal code sequence is shown, but the present invention is not limited to this. You may drive by code sequences other than an orthogonal code sequence, for example, the code sequence based on M series. The same applies to the embodiments described later. However, driving with an orthogonal code sequence provides an advantage that the SN ratio is larger than driving with a code sequence based on an M sequence.
  • FIG. 10 is a diagram showing an M-sequence code MC1 for driving the touch panel system 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing a decoding matrix MC2 for decoding when driven by the M-sequence code MC1.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a matrix MC3 obtained as a result of taking the inner product of the measured value and the decoding matrix MC2.
  • the M-sequence code MC1 is a matrix of 31 rows ⁇ 31 columns, and 31 drive lines are driven 31 times by the 1st vector to 31st vector based on the M-sequence code MC1, and 31 measurement values Y1 to Y31 are obtained. can get.
  • the element “1” of the M-sequence code MC1 means that + V volt is applied to the drive line, and the element “0” is expressed as “ ⁇ 1” in FIG. 10 and ⁇ V volt is applied to the drive line. Means that.
  • the decoding matrix MC2 for decoding when driven by the M-sequence code MC1 is a 31-row ⁇ 31-column matrix, and if the inner product of the measured values Y1 to Y31 and the decoding matrix MC2 is taken, the matrix shown in FIG. MC3 is obtained.
  • ⁇ ⁇ ⁇ Capacity is estimated using 16 data of measured values. Assuming that the signal component is 16 times and the noise component is uncorrelated, the signal component is 4 times.
  • the Hadamard code which is an orthogonal code sequence it corresponds to the case where 16 vectors are used.
  • the M-sequence code when used, the signal component and the noise component are the same when 16 vectors of Hadamard codes are used even though the number of vectors is 31. Therefore, when an orthogonal code sequence is used, there is an advantage that the SN ratio becomes larger than when an M sequence code is used.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the touch panel system 1A according to the second embodiment.
  • the same components as those described above shown in FIG. 9 are given the same reference numerals. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the touch panel system 1A includes a control signal generation unit 9A that receives the output signal of the differential amplifier 5 and is connected to the capacitance control unit 6.
  • the control signal generation unit 9A performs calibration for determining the capacitance values of the variable integration capacitors C int1 and C int2 during a period when there is no touch input in the touch panel system 1A.
  • control signal generation unit 9A controls at least one of the value of the integral capacitance C int1, C int2 based on the output signal of the differential amplifier 5.
  • the control signal generation unit 9A controls at least one value of the integration capacitors C int1 and C int2 so that the output signal of the differential amplifier 5 approaches zero during a period when there is no touch input to the capacitance. .
  • the drive unit 4 applies Vdrive signals to all the drive lines DL1 to DL4 by 1 st vector (first vector). give. Then, as shown in the first embodiment, the differential amplifier 5 outputs a signal that depends on the sense line dependency (capacitance difference) ⁇ C.
  • the control signal generator 9A monitors a signal that depends on the sense line dependency (capacitance difference) ⁇ C. In the next step, the capacity control section 6, based on the monitoring result of the control signal generation unit 9A, so that the output signal of the differential amplifier 5 is reduced, changing the value of integrating capacitor C int1, C int2 .
  • the values of the integration capacitors C int1 and C int2 are repeatedly changed.
  • the control signal generation unit 9A controls the integration capacitors C int1 and C int2 so that the output signal of the differential amplifier 5 is close to zero in a period when there is no touch input during calibration.
  • the values of the integration capacitors C int1 and C int2 can be set appropriately. As a result, saturation of the differential amplifier 5 due to sense line dependent capacitance variations can be suppressed.
  • the calibration operation at the time of calibration without the touch input of the control signal generation unit 9A described in the second embodiment is performed not only at the time of calibration without the touch input but also with a normal touch panel. If it is configured so that it is always performed even at the time of touch input, saturation of the differential amplifier 5 can be suppressed even when the variation in capacitance changes due to environmental factors such as ambient temperature and foreign matter attached to the screen.
  • the control signal generation unit 9A reduces the error of the signal due to calibration by setting the speed at which the capacitance values of the integration capacitors C int1 and C int2 are changed sufficiently slower than the assumed touch period. be able to. For example, if the frequency at which the control signal generation unit 9A updates the values of the integration capacitors C int1 and C int2 by the capacitance control unit 6 is once per second, the duration of the touch that touches the screen for input is continued. If it is within one second, an error is given only for one step of the capacitance change of the integration capacitors C int1 and C int2 . If there is no touch input in the next one second, the error can be corrected.
  • the control signal generation unit 9A controls at least one value of the integration capacitors C int1 and C int2 at predetermined time intervals.
  • the predetermined time interval of the control signal generation unit 9A is longer than the duration of touch input to the capacitance.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of touch panel system 1B according to the fourth embodiment.
  • the same components as those described above shown in FIG. 13 are given the same reference numerals. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the touch panel system 1A shown in the second embodiment compensates for the sense line-dependent capacitance variation, but performs calibration only when the output signals of the drive unit 4 are all Vdrive. It is not possible to compensate for drive-line-dependent capacitance variations that vary depending on the influence.
  • the touch panel controller 3B of the touch panel system 1B is similar to the touch panel controller 3A of the touch panel system 1A, and receives the output signal of the differential amplifier 5 as an input, and a control signal generation unit 9A connected to the capacitance control unit 6
  • the touch panel controller 3B includes a control signal storage unit 10 connected to the control signal generation unit 9A.
  • the control signal generation unit 9A performs calibration for determining the capacitance values of the variable capacitors C int1 and C int2 during a period when there is no touch input in the touch panel system 1B.
  • the drive unit 4 outputs 1 st vector (first vector) shown in FIG.
  • the control signal generation unit 9A variable capacitance C int1, capacity C int2 Update the value.
  • control signal value generated by the control signal generation unit 9A is stored in the control signal storage unit 10.
  • the control drive unit 4 outputs the 2 nd vector (second vector) shown in FIG. 14, the differential amplifier 5, control signal generator 9A operates similarly, the control signal generation unit 9A is generated The value of the signal is stored in the control signal storage unit 10. Then, the control signal generation unit 9A generates a control signal for all the vectors to be used and stores it in the control signal storage unit 10.
  • control signal stored in control signal storage section 10 call depending on the vector to be used, based on the call control signal, by updating the capacitance value of the variable capacitance C int1, C int2, driveline It is possible to compensate for variations in capacitance depending on the.
  • the control signal generation unit 9A during the calibration operation, the variable capacitors C int1 , C so that the output signal of the differential amplifier 5 corresponding to driving by 1 st vector (first vector) approaches zero.
  • the variable capacitors C int1 , C so that the first control signal for controlling at least one value of int 2 and the output signal of the differential amplifier 5 corresponding to driving by 2 nd vector (second vector) approach zero. and a second control signal for controlling at least one value of int2 .
  • the control signal storage unit 10 stores the control signals (first control signal and second control signal) generated by the control signal generation unit 9A.
  • the capacitance control unit 6 is configured to change the variable capacitances C int1 , C based on the first control signal stored in the control signal storage unit 10. controlling at least one value of int2, when the drive lines DL1 ⁇ DL4 is driven by 2 nd vector (second vector), based on the second control signal stored in control signal storage unit 10, a variable capacitance Controls at least one of C int1 and C int2 .
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a configuration of the mobile phone 300 according to the fifth embodiment.
  • the cellular phone 300 includes a CPU 310, a RAM 312, a ROM 311, a camera 313, a microphone 314, a speaker 315, an operation key 316, a display panel 318, a display control circuit 309, and a touch panel system 301. .
  • Each component is connected to each other by a data bus.
  • CPU 310 controls the operation of mobile phone 300.
  • CPU 310 executes a program stored in ROM 311, for example.
  • the operation key 316 receives an instruction input from the user to the mobile phone 300.
  • the RAM 312 volatilely stores data generated by execution of a program by the CPU 310 or data input through the operation keys 316.
  • the ROM 311 stores data in a nonvolatile manner.
  • the ROM 311 is a ROM capable of writing and erasing, such as an EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) or a flash memory.
  • the mobile phone 300 may include an interface (IF) for connecting to another electronic device by wire.
  • IF interface
  • the camera 313 captures a subject according to the operation of the operation key 316 by the user.
  • the image data of the photographed subject is stored in the RAM 312 or an external memory (for example, a memory card).
  • the microphone 314 receives user's voice input.
  • the mobile phone 300 digitizes the input voice (analog data). Then, the mobile phone 300 sends the digitized voice to a communication partner (for example, another mobile phone).
  • the speaker 315 outputs sound based on, for example, music data stored in the RAM 312.
  • the touch panel system 301 includes a touch panel 302 and a touch panel controller 303 (integrated circuit).
  • CPU 310 controls the operation of touch panel system 301.
  • the CPU 310 executes a program stored in the ROM 311.
  • the RAM 312 volatilely stores data generated by the CPU 310 executing the program.
  • the ROM 311 stores data in a nonvolatile manner.
  • the display panel 318 displays images stored in the ROM 311 and the RAM 312 by the display control circuit 309.
  • the display panel 318 may be overlaid on the touch panel 302 or may incorporate the touch panel 302.
  • a touch panel controller includes a plurality of first capacitances formed between M drive lines and one sense line, and the M drives. Driving the M drive lines with respect to a plurality of second capacitances respectively formed between the line and another sense line adjacent to the one sense line; The first linear sum output from the first capacitance is output from the one sense line, and the second linear sum output from the plurality of second capacitances is output to the other one sense line. And a differential amplifier for amplifying a difference between the first linear sum output and the second linear sum output, and the differential amplifier receives the first linear sum output.
  • Terminal and the non-inverting input terminal A corresponding first output terminal; an inverting input terminal for receiving the second linear sum output; and a second output terminal corresponding to the inverting input terminal; and the non-inverting input terminal and the first output terminal.
  • a control means for controlling at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor.
  • line dependency means that the capacitance value of the capacitance formed between the drive line and the sense line and the capacitance value of the parasitic component including the wiring are originally equal to each other. However, it is a phenomenon that actually shows a tendency to become different values depending on the sense line or a different value depending on the drive line due to the influence of the manufacturing process.
  • at least one value of the second variable integration capacitor coupled to the inverting input terminal and the second output terminal is controlled so as to correct the line dependency of the first and second capacitances. To do. For this reason, since the line dependence of the capacitance value of the first capacitance and the capacitance value of the second capacitance is corrected, the first capacitance and the second capacitance are affected by the influence of the manufacturing process.
  • the touch panel controller that can correctly detect the capacitance change of the touched first capacitance and second capacitance can be provided even if the capacitance values are manufactured differently depending on.
  • the driving unit drives the M drive lines based on a predetermined code sequence, and the first linear sum output amplified by the differential amplifier and the second linear sum.
  • An estimation means for estimating values of the plurality of first capacitances and the plurality of second capacitances by an inner product operation of the difference between the output and the code sequence, and a second controlled by the control means It is preferable that the apparatus further includes a correction unit that corrects the plurality of second capacitance values estimated by the estimation unit based on a value of the variable integration capacitance.
  • the plurality of second capacitance values estimated by the estimation unit are corrected based on the value of the second variable integration capacitance controlled by the control unit, An error caused by an operation for correcting the line dependency between the capacitance value and the capacitance value of the second capacitance can be reduced, and the first capacitance and the second capacitance are affected by the manufacturing process. Even if the capacitance values are different depending on the line, it is possible to provide a touch panel controller that can correctly detect capacitance changes of the touched first capacitance and second capacitance.
  • the correction unit corrects the value of the second capacitance so as to cancel the change in the value of the second variable integration capacitance controlled by the control unit.
  • the value of the second capacitance is corrected so as to cancel the change in the value of the second variable integration capacitance controlled by the control means, so the capacitance value of the first capacitance and the second capacitance It is possible to reduce errors caused by an operation for correcting the line dependency of the capacitance with the capacitance value.
  • the touch panel controller preferably further comprises calibration means for controlling at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor based on an output signal of the differential amplifier.
  • M drive lines are driven to output a first linear sum output from the plurality of first capacitances from the one sense line, and a second from the plurality of second capacitances.
  • the first capacitance Even if the second capacitance is manufactured to have different capacitance values depending on the line due to the influence of the manufacturing process, the capacitance change of the touched first capacitance and second capacitance is correctly detected. be able to.
  • the calibration means may be configured such that the output signal of the differential amplifier approaches zero during a period when there is no touch input to the first and second capacitances. It is preferable to control at least one value of the variable integration capacitor and the second variable integration capacitor.
  • the plurality of first capacitances formed between the M drive lines and one sense line without affecting the operation of the calibration unit during normal operation, and the M lines Code sequence of length N (N ⁇ M) for a plurality of second capacitances formed between each drive line and another sense line adjacent to the one sense line And driving the M drive lines to output a first linear sum output from the plurality of first capacitances from the one sense line, and the plurality of second electrostatic capacitances.
  • the calibration unit controls at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor at predetermined time intervals, and the time of the calibration unit is determined.
  • the interval is preferably longer than the duration of touch input to the first and second capacitances.
  • a plurality of first capacitances and a plurality of second capacitances formed between the M drive lines and another sense line adjacent to the one sense line, respectively. And driving the M drive lines based on a code sequence of length N (N ⁇ M), and outputting the first linear sum output from the plurality of first capacitances to the one sense line. And a second linear sum output from the plurality of second capacitances is output from the other one sense line, and a difference between the first linear sum output and the second linear sum output is calculated.
  • the capacitance value of the first capacitance and 2 Since the line dependency with the capacitance value of the capacitance is corrected, even if the first capacitance and the second capacitance are manufactured to different capacitance values depending on the line due to the influence of the manufacturing process.
  • the touch control is followed by the next control of the calibration means. Errors due to input can be corrected.
  • the drive unit drives the M drive lines based on a code sequence including a first vector and a second vector
  • the calibration unit performs the calibration operation in the calibration operation.
  • a first control signal for controlling at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor so that an output signal of the differential amplifier corresponding to driving by the first vector approaches zero;
  • Second control for controlling at least one value of the first variable integration capacitor and the second variable integration capacitor so that the output signal of the differential amplifier corresponding to driving by the second vector approaches zero.
  • a storage means for storing the first control signal and the second control signal generated by the calibration means,
  • the control means calculates the first variable integration capacity and the second variable integration capacity based on the first control signal stored in the storage means.
  • the first variable integration capacitor and the second variable integration are based on a second control signal stored in the storage means. It is preferable to control at least one value of the capacity.
  • the first control signal and the second control signal stored in the storage unit are called according to the vector to be used, and the first variable integration capacitor and the second control signal are set based on the called first or second control signal. Since at least one of the two variable integration capacitors is updated, it is possible to compensate for variations in capacitance depending on the drive line.
  • the integrated circuit according to the present invention is characterized by integrating the touch panel controller according to the present invention.
  • the touch panel system according to the present invention includes the touch panel controller according to the present invention.
  • the electronic device according to the present invention is characterized by mounting the touch panel controller according to the present invention.
  • the present invention relates to a touch panel controller that drives or drives a plurality of drive lines in parallel to estimate or detect a capacitance value of a capacitance configured in a matrix, and an integrated circuit, a touch panel system, and an electronic device using the same. Can be used.

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Abstract

　タッチパネルコントローラ（３）は、駆動部（４）と、差動増幅器（５）と、可変積分容量（Ｃｉｎｔ１・Ｃｉｎｔ２）と、静電容量（Ｃ３１～Ｃ３４、Ｃ４１～Ｃ４４）のライン依存性を補正するように可変積分容量（Ｃｉｎｔ１・Ｃｉｎｔ２）を制御する容量制御部（６）とを備える。

Description

タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器
　本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量の容量値を推定または検出するタッチパネルコントローラ、並びに、これを用いた集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器に関する。
　マトリックス状に分布した静電容量値を検出する装置、例えば、Ｍ本のドライブラインとＬ本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する容量検出装置が、特許文献１に開示されている。この容量検出装置は、指やペンでタッチパネルに触れると、触れられた静電容量の容量値が変化するので、容量値の変化を検出して、指やペンのタッチを検出する。
　図１６は、従来のタッチパネルシステム９１の構成を示す模式図である。図１７は、タッチパネルシステム９１の駆動方法を説明するための図である。タッチパネルシステム９１は、タッチパネル９２を備えている。タッチパネル９２は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と、センスラインＳＬ１～ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４とセンスラインＳＬ１～ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１～Ｃ４４とを有している。
　タッチパネルシステム９１には、駆動部９４が設けられている。駆動部９４は、図１７の式３に示される４行４列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。符号行列の要素が「１」であれば、駆動部９４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「０」であれば、ゼロボルトを印加する。
　タッチパネルシステム９１は、センスラインＳＬ１～ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器９８を有している。増幅器９８は、駆動部９４により駆動されたセンスラインに沿った静電容量の線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
　例えば、上記４行４列の符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ１に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２～ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、例えば、図１７の式１で示される静電容量Ｃ３１に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器９８から出力される。
　そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、図１７の式２で示される静電容量Ｃ３２に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器９８から出力される。
　次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。
　そうすると、図１７の式３及び式４に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４そのものが、それぞれ静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と関連付けられる。なお、図１７の式３～式４においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１～Ｙ４について、係数（－Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。
日本国公開特許公報「特許第４３８７７７３号明細書（２００５年６月１６日公開）」
　しかしながら、上述した図１６及び図１７に示す構成では、１回の測定で１本のドライブラインと交差する容量データしか取得できないため、ノイズ成分が大きく、静電容量の容量変化を正しく検出するには、同様のセンシング動作を複数回繰り返して平均化処理を行う必要があり、処理速度を上げにくいという問題がある。
　本発明の目的は、より少ないセンシング動作で静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラ、及びこれを集積した集積回路及びタッチパネル装置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、本発明に係るタッチパネルコントローラは、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させる駆動部と、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器は、前記第１線形和出力を受け取る非反転入力端子と、前記非反転入力端子に対応する第１出力端子と、前記第２線形和出力を受け取る反転入力端子と、前記反転入力端子に対応する第２出力端子とを有し、前記非反転入力端子と前記第１出力端子とに結合された第１可変積分容量と、前記反転入力端子と前記第２出力端子とに結合された第２可変積分容量と、前記第１及び前記第２静電容量のライン依存性を補正するように前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
　本発明に係る集積回路は、本発明に係るタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする。
　本発明に係るタッチパネルシステムは、本発明に係るタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とする。
　本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とする。
　本発明に係るタッチパネルコントローラは、前記第１及び前記第２静電容量のライン依存性を補正するように前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する。このため、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
実施の形態の前提となるタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 上記タッチパネルシステムを直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。 直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図であり、（ａ）は直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示し、（ｂ）は１ドライブラインごとに駆動して容量を求めるための数式を示す。 直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。 直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。 実施の形態の前提となる他のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 上記タッチパネルシステムの課題を説明するためのグラフである。 実施の形態の前提となるさらに他のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 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模式図である。 上記タッチパネルシステムを駆動するためのＭ系列符号を示す図である。 上記Ｍ系列符号で駆動した場合に復号するための復号行列を示す図である。 測定値と上記復号行列との内積をとった結果を示す図である。 実施の形態２及び３に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 実施の形態４に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 実施の形態５に係る電子機器の構成を示すブロック図である。 従来のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。 上記タッチパネルシステムの駆動方法を説明するための図である。
　本願の出願人は、先願の特許出願１（日本国特許出願　出願番号特願２０１１－０２２０２２号、出願日：平成２３年２月９日（2011.02.09）、優先日：平成２２年１１月１２日（2010.11.12））において、複数のドライブラインを並列駆動して容量を推定するタッチパネルシステムを提案しており、本実施の形態は、この提案されたタッチパネルシステムを前提としている。また、先願の特許出願２（日本国特許出願　出願番号特願２０１１－１３０６０４号、出願日：平成２３年６月１０日（2011.06.10）、「タッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器」）において、センスライン-ドライブライン間の容量差を補正する補正手段を有するタッチパネルシステムを提案しており、本実施の形態は、この提案されたタッチパネルシステムを前提としている。
　よって、まず、本実施の形態の前提として上記先願の特許出願１及び２で提案したタッチパネルシステムを説明し、その後、本実施の形態に係る種々のタッチパネルシステムを説明することとする。
　（本実施の形態の前提）
　（直交符号系列による駆動）
　図１は、実施の形態の前提となるタッチパネルシステム５１の構成を示す模式図である。図２は、タッチパネルシステム５１を直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。タッチパネルシステム５１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ５３とを備えている。タッチパネル５２は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４と、センスラインＳＬ１～ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４とセンスラインＳＬ１～ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１～Ｃ４４とを有している。
　タッチパネルコントローラ５３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図２の式７に示される４行４列の直交符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。直交符号系列の要素は、「１」と「－１」とのいずれかであり。要素が「１」であれば、駆動部５４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「－１」であれば、－Ｖdriveを印加する。ここで、電圧Ｖdriveは、電源電圧でもよいが、電源電圧以外の電圧であってもよい。
　本明細書において、「直交符号系列」とは、符号長Ｎの符合系列ｄｉ＝（ｄｉ１、ｄｉ２、…、ｄｉＮ）（ｉ＝１、…、Ｍ）が、下記に示す条件を満足することをいうものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　「直交符号系列」の例としては、シルベスター（sylvester）法によって生成されるアダマール（Hadamard）行列が挙げられる。
　シルベスター法によるアダマール行列は、基本的な構造として、２行×２列の基本単位を作る。この基本単位の右上、左上、及び左下のビットは同一であり、右下はこれらのビット反転となっている。
　次に、前述した２×２の基本要素を、右上、左上、右下、及び左下にブロックとして４つ合成して、４行×４列のビット配列の符号を作る。ここで、２×２の基本単位の作成と同様に、右下のブロックはビット反転となる。同様な手順で、８行×８列、１６行×１６列のビット配列の符号を生成する。これらの行列は、前述した本発明の「直交符号系列」の定義を満足する。図２に示される４行×４列の直交符号系列は、シルベスター法による４行×４列のアダマール行列である。
　ここで、アダマール（Hadamard）行列とは、要素が１または－１のいずれかであり、かつ各行が互いに直交であるような正方行列をいう。すなわち、アダマール行列の任意の２つの行は、互いに垂直なベクトルを表す。
　本発明に係る「直交符号系列」は、Ｍ次のアダマール行列から任意にＮ行取り出した行列を使用することができる（ここで、Ｎ≦Ｍである）。以下に述べるように、シルベスター法以外の方法によるアダマール行列も本発明に適用することができる。
　シルベスター法によるＮ次のアダマール行列は、Ｍ＝２のべき乗になるが、Ｍが４の倍数であれば、アダマール行列は存在するという予想が存在し、例えば、Ｍ＝１２のとき、及び、Ｍ＝２０のときにアダマール行列が存在する。これらのシルベスター法以外の方法によるアダマール行列も、本実施の形態に係る直交符号系列として使用することができる。
　タッチパネルシステム５１は、センスラインＳＬ１～ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器５５を有している。増幅器５５は、駆動部５４により駆動された静電容量のセンスラインに沿った線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
　例えば、上記４行×４列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、例えば、下記の式５で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器５５から出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に－Ｖdriveを印加する。すると、下記の式６で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器５５から出力される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４に－Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ３が増幅器５５から出力される。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ３に－Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ４が増幅器５５から出力される。
　ここで、図１に示す静電容量Ｃ３１～Ｃ３４は、図２の式７～式９においては、説明の簡単のため、Ｃ１～Ｃ４により示している。また、図２及び図３（ａ）の式７～式９、図３（ｂ）の式１０及び式１１においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１～Ｙ４について、係数（－Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。
　そして、図２の式８に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４と直交符号系列との内積をとることにより、式９に示すように、静電容量Ｃ１～Ｃ４を推定することができる。
　（直交符号系列による駆動が有利な理由）
　図３は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図であり、（ａ）は直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示し、（ｂ）は１ドライブラインごとに駆動して容量を求めるための数式を示す。図４及び図５は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。
　説明の簡単化のため、差動増幅器を用いて容量差を検出する方式ではなく、各センスラインごとに増幅器を配置するシングルモードでの動作を考える。図４に示すように、例えば、静電容量Ｃ１＝２．０ｐＦ、Ｃ２＝１．９ｐＦ、Ｃ３＝２．２ｐＦ、Ｃ４＝２．１ｐＦである場合、図３、図４で前述した従来の１ドライブラインごとにＶｄｒｉｖｅ［Ｖ］で駆動する方式では、線形和出力の測定値Ｙ１～Ｙ４は、式１２に示すように、１．９～２．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。
　一方、図１、図２で前述した直交符号系列にて、全ドライブラインを駆動する方式では、式１３に示すように、線形和出力の測定値Ｙ１は、－８．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなり、測定値Ｙ２～Ｙ４は、＋０．４～－０．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。
　測定値Ｙ２～Ｙ４については、直交符号系列による駆動方式の方が信号成分は小さい。直交符号系列の要素がすべて「１」である測定値Ｙ１の出力は大きくなるので、ダイナミックレンジを大きくとる必要があるが、差動増幅器により容量差を抽出するように構成すれば、測定値Ｙ１の出力は大きくならないはずである。
　図５の式１４に示すノイズＮｏｉｓｅ１～Ｎｏｉｓｅ４は無相関と仮定すると、式１６及び式１７に示すように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズの点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。このように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式がＳＮ比（ノイズ）の点で有利になるのは、１回の測定で複数のドライブラインと交差する静電容量のデータを取得しており、符号長分のデータを取得しているので、内積演算した後のＳＮ比を考慮すると、ノイズ成分が小さくなるためと考えられる。また、符号長をＬとすると、ＳＮ比がＬ１／２だけ有利になり、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式を大型パネルに適用した時に特に有利となる。
　また、差動増幅器により容量差を抽出する差動構成とすると、静電容量の差成分のみを抽出するので、例えば、静電容量成分を２ｐＦとして、容量変化が１０％と仮定すると、０．２ｐＦのみを抽出するので、絶対容量成分が出力されない。このため、相対的に積分容量を小さくする（利得を大きくする）ことができ、ＡＤ変換器への要求仕様を緩和することができる。
　（実施の形態の前提となる他のタッチパネルシステム６１の構成）
　図６は、実施の形態の前提となる他のタッチパネルシステム６１の構成を示す模式図である。図７は、タッチパネルシステム６１の課題を説明するためのグラフである。図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
　タッチパネルシステム６１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ６３とを有している。タッチパネルコントローラ６３は、差動増幅器６５を有している。差動増幅器６５は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和出力の差分を増幅する。差動増幅器６５には、互いに隣接するセンスラインにそれぞれ対応する一対の積分容量Ｃｉｎｔが設けられている。図６では、説明の簡単化のため、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器６５のみを示している。駆動部５４は、図１に示す駆動部５４と同様に、図２に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。
　（本願発明の課題への着目）
　特許出願２の発明者らは、上記構成によりドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動すると、図７に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を全てＶdriveにより駆動する上記アダマール行列の１回目の駆動時の期間Ｔ１において、差動増幅器６５の出力が２回目以降の駆動時の期間に比べて異常に大きくなって振り切れてしまうという課題を見出した。
　図６に示すタッチパネルシステム６１の構成では、上記シルベスター法によるアダマール行列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動において、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器６５から、下記の式１８で示される線形和出力が出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に－Ｖdriveを印加する。すると、差動増幅器６５から、下記の式１９で示される線形和出力が出力される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式１８に示されるように、すべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加すると、センスラインＳＬ４に結合された静電容量からセンスラインＳＬ３に結合された静電容量を減算した値の線形和が差動増幅器６５から出力される。
　タッチパネル５２に形成された各静電容量の容量値はすべて同一の値になることを目指して製造されているので、本来各静電容量の容量値はすべて同一の値であるはずであり、タッチパネル５２に指、ペン等がタッチされない状態で、ドライブラインを駆動すると、差動増幅器６５からはゼロが出力されるはずである。
　しかしながら、実際には、製造プロセスの影響により、タッチパネル５２に形成される容量値にばらつきが生じる。もし、容量値のばらつきがランダムであれば、加算、減算の組み合わせが多様になって互いにキャンセルされるはずであるから、図７に示すように、ある特定のタイミングの電圧パターンのみが大きくなることはないはずであるが、本発明者らの実験結果によれば、上記アダマール行列の１回目の駆動時の期間Ｔ１においてのみ、差動増幅器６５の出力が異常に大きくなる傾向があり、この傾向は説明がつかない。
　センスラインが形成される基板の寄生容量、寄生成分、センスラインの引き回しのパターン等の影響により、センスライン毎の容量は、一定ではなく、ドライブラインの長手方向にある傾きをもって変化しているというセンスライン依存性を有していると考えられる。そして、タッチパネル５２の静電容量がこのようなセンスライン依存性を有していると、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を全てＶdriveにより駆動する上記シルベスター法のアダマール行列の１行目の駆動時の差動増幅器６５の出力が異常に大きくなり得る。実際にタッチパネルを製造して測定してみると、上記現象は往々にして生じる。本発明は、上記課題を解決しようとする側面を有する。
　（実施の形態の前提となるさらに他のタッチパネルシステム８１）
　また、図８は実施の形態の前提となるさらに他のタッチパネルシステム８１の構成を示す模式図である。図１、図６を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
　タッチパネルシステム８１では、前述の容量のセンスライン依存性を解決するため、ライン依存性を相殺する相殺部８６を有している。この相殺部８６は、ライン依存性を相殺するための信号を入力するための結合容量Ccalと、結合容量Ccalに与える、ライン依存性を相殺するための信号を生成するためのＤＡコンバータ８７と、ＤＡコンバータ８７に入力されるデジタル信号を発生させるデジタル信号発生器８８とを含むために、タッチパネルコントローラ８３の回路が複雑となり、タッチパネルコントローラ８３の面積、消費電力の増大を招くという問題が生じる。本実施の形態は、上記課題を解決しようとする側面を有する。
　（実施の形態１）
　（タッチパネルシステム１の構成）
　図９は、実施の形態１に係るタッチパネルシステム１の構成を示す模式図である。
　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。タッチパネルコントローラ３は、駆動部４を有している。駆動部４は、図１に示す駆動部５４と同様に、図２の式７に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づいてドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動する。
　タッチパネルコントローラ３は、差動増幅器５を有している。差動増幅器５は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和出力の差分を増幅する。差動増幅器５には、互いに隣接するセンスラインにそれぞれ対応する可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２が設けられている。
　差動増幅器５は、センスラインＳＬ３に結合された非反転入力端子Ｉ１と、非反転入力端子Ｉ１に対応する出力端子Ｏ１と、センスラインＳＬ４に結合された反転入力端子Ｉ２と、反転入力端子Ｉ２に対応する出力端子Ｏ２とを有している。
　積分容量Ｃｉｎｔ１は、非反転入力端子Ｉ１と出力端子Ｏ１とに結合されている。そして、積分容量Ｃｉｎｔ２は、反転入力端子Ｉ２と出力端子Ｏ２とに結合されている。
　図９では、説明の簡単化のため、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器５のみを示している。センスラインＳＬ３には、静電容量Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４（複数の第１静電容量）が接続されている。センスラインＳＬ４には、静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）が接続されている。タッチパネルコントローラ３は、可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を制御するための容量制御部６を有する。
　容量制御部６は、静電容量Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４と、静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４とのライン依存性を補正するように積分容量Ｃｉｎｔ１と積分容量Ｃｉｎｔ２との少なくとも一方の値を制御する。
　タッチパネルコントローラ３には、推定部７が設けられている。推定部７は、差動増幅器５により増幅された第１線形和出力と第２線形和出力との差分と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬ４を駆動した符号系列との内積演算により、静電容量Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４（複数の第１静電容量）と静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）との値を推定する。
　タッチパネルコントローラ３には、補正部８が設けられている。補正部８は、容量制御部６により制御された可変の積分容量Ｃｉｎｔ２の値に基づいて、推定部７により推定された静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）の値を補正する。
　補正部８は、容量制御部６により制御された積分容量Ｃｉｎｔ２の値の変化を打ち消すように静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）の値を補正する。
　（タッチパネルシステム１の動作）
　ここで、タッチパネルシステム１に、図９に示す１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ（第１ベクトル）が印加される場合を考える。また、タッチ入力は存在しないものとする。差動増幅器５の出力信号Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
となる。
　まず、可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の制御を行わない場合を考える。この場合、Ｃｉｎｔ１＝Ｃｉｎｔ２＝Ｃｉｎｔとする。出力信号Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
となる。
　ここで、ドライブライン依存性は存在せず、センスライン依存性のみ存在する場合を考える。すなわち、Ｃ３１＝Ｃ３２＝Ｃ３３＝Ｃ３４＝Ｃ３、Ｃ４１＋Ｃ４２＋Ｃ４３＋Ｃ４４＝Ｃ４とし、センスライン依存性を、Ｃ３－Ｃ４＝ΔＣとする。ここでは、センスラインＳＬ４にセンスライン依存性のある容量変化が存在する場合を考える。すなわち、センスラインＳＬ３はセンスラインＳＬ１、ＳＬ２の容量と同じ値であるとする。この場合、出力信号Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　となる。式２２に示すように、差動増幅器５の出力信号Ｙは、センスライン依存性ΔＣに依存することになり、センスライン依存性ΔＣが大きい場合、差動増幅器５の出力信号Ｙは大きくなり電源電圧を超えてしまう、すなわち増幅器５が飽和する可能性がある。
　ここで、可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２を個別に制御する場合を考える。差動増幅器５の出力信号Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
となる。ここで、可変の積分容量Ｃｉｎｔ２を、下記の式２５に示すように制御すれば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　差動増幅器５の出力信号Ｙは、下記の式２６に示すようになり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　センスライン依存性ΔＣに依存する成分を含まないため、飽和傾向は現れない。
　なお、可変の積分容量Ｃｉｎｔ２を、上記式２５に示す関係を有するように制御する例を示したが、本発明はこれに限定されない。センスラインＳＬ３にセンスライン依存性のある容量変化が存在する場合は、上記式２５に示す関係を有するように積分容量Ｃｉｎｔ１を制御してもよい。また、センスラインＳＬ３・ＳＬ４の双方にセンスライン依存性のある容量変化が存在する場合は、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の双方を上記式２５に示す関係を有するように制御してもよい。
　そして、推定部７により、上記差動増幅器５の出力信号Ｙと駆動に使用した符号との内積演算をすることで、タッチパネルの静電容量を推定する。
　この際、積分容量Ｃｉｎｔ２の容量値が上記のように、Ｃｉｎｔ１×Ｃ４／（Ｃ４＋ΔＣ）となるため、センスラインＳＬ４の容量の推定値には、他のセンスラインの推定値に掛かるゲインを１とすると、（Ｃ４＋ΔＣ）／Ｃ４のゲインが掛かることになる。この場合、補正部８により、センスラインＳＬ４の容量の推定値を、Ｃ４／（Ｃ４＋ΔＣ）倍することで、ゲイン差を補正しても良い。このように、補正部８は、容量制御部６により制御された積分容量Ｃｉｎｔ２の容量値の変化を打ち消すように静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）の値を補正する。
　なお、実施の形態１では、アダマール行列からなる直交符号系列の１行目から順番に駆動する例を示したが、本発明はこれに限定されない。アダマール行列の最後の行から順番に駆動しても良いし、行を任意に並べ替えた順番で駆動しても良い。後述する実施の形態においても同様である。
　実施の形態１では、直交符号系列による駆動の例を示したが、本発明はこれに限定されない。直交符号系列以外の符号系列、例えば、Ｍ系列に基づく符号系列によって駆動しても良い。後述する実施の形態も同様である。但し、直交符号系列により駆動すると、Ｍ系列に基づく符号系列によって駆動するよりもＳＮ比が大きくなる利点が得られる。
　図１０は、タッチパネルシステム１を駆動するためのＭ系列符号ＭＣ１を示す図である。図１１は、Ｍ系列符号ＭＣ１で駆動した場合に復号するための復号行列ＭＣ２を示す図である。図１２は、測定値と復号行列ＭＣ２との内積をとった結果の行列ＭＣ３を示す図である。
　Ｍ系列符号ＭＣ１は、３１行×３１列の行列であり、Ｍ系列符号ＭＣ１に基づいて３１本のドライブラインが、１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ～３１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒにより３１回駆動され、３１個の測定値Ｙ１～Ｙ３１が得られる。Ｍ系列符号ＭＣ１の要素「１」は、＋Ｖボルトをドライブラインに印加することを意味し、要素「０」は、図１０では「－１」と表記し、－Ｖボルトをドライブラインに印加することを意味する。
　このＭ系列符号ＭＣ１で駆動した場合に復号するための復号行列ＭＣ２は、３１行×３１列の行列であり、測定値Ｙ１～Ｙ３１と復号行列ＭＣ２との内積をとれば、図１２に示す行列ＭＣ３が得られる。
　測定値のうち、１６個のデータを用いて容量を推定している。信号成分は１６倍、ノイズ成分は、無相関であると仮定すると４倍であり、直交符号系列であるアダマール符号を使った場合では、１６個のｖｅｃｔｏｒを使った場合に相当する。このように、Ｍ系列符号を使用した場合、ｖｅｃｔｏｒ数が３１であるにもかかわらず、アダマール符号の１６個のｖｅｃｔｏｒを使った場合の信号成分及びノイズ成分と同じである。従って、直交符号系列を使用すると、Ｍ系列符号を使用するよりもＳＮ比が大きくなる利点がある。
　（実施の形態２）
　（タッチパネルシステム１Ａの構成）
　図１３は、実施の形態２に係るタッチパネルシステム１Ａの構成を示す模式図である。図９に示した、前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
　タッチパネルシステム１Ａは、差動増幅器５の出力信号を入力とし、容量制御部６と接続される制御信号生成部９Ａを有する。制御信号生成部９Ａは、タッチパネルシステム１Ａにタッチ入力が存在しない期間に、可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を決めるためのキャリブレーションを行う。
　すなわち、制御信号生成部９Ａは、差動増幅器５の出力信号に基づいて積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御する。そして、制御信号生成部９Ａは、静電容量へのタッチ入力が無い期間に、差動増幅器５の出力信号がゼロに近づくように、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御する。
　（タッチパネルシステム１Ａの動作）
　可変の積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を決めるためのキャリブレーション時において、まず、駆動部４は、１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ（第１ベクトル）により、すべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４にＶｄｒｉｖｅの信号を与える。すると、実施の形態１に示したように、差動増幅器５は、センスライン依存性（容量差）ΔＣに依存する信号を出力する。制御信号生成部９Ａは、このセンスライン依存性（容量差）ΔＣに依存する信号をモニタする。そして、次のステップで、容量制御部６は、制御信号生成部９Ａのモニタ結果に基づいて、差動増幅器５の出力信号が小さくなるように、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の値を変更する。
　実施の形態１に示したセンスライン依存性（容量差）ΔＣが正である場合、センスラインＳＬ３の静電容量が、センスラインＳＬ４の静電容量よりも大きい傾向にある。このため、積分容量Ｃｉｎｔ１の値を大きくするか、積分容量Ｃｉｎｔ２の値を小さくするか、もしくはその両方を行う。
　次に、再び、すべてのドライブラインＤＬ１～ＤＬ４にＶｄｒｉｖｅの信号を与え、差動増幅器５の出力信号が小さくなるように、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の値を変更する。
　差動増幅器５の出力信号がゼロになるか、この出力信号の正負が反転するまで、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の値の変更を繰り返す。このように、制御信号生成部９Ａは、キャリブレーション時において、タッチ入力がない期間に、差動増幅器５の出力信号がゼロに近くなるように、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２を制御することで、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の値を適切に設定することができる。これにより、センスライン依存の容量ばらつきによる差動増幅器５の飽和を抑えることが出来る。
　（実施の形態３）
　通常、タッチパネルシステムへの入力はタッチによる入力である。このタッチによる入力では、入力のために画面に触れている時間は、触れていない時間よりもはるかに短いと考えられる。
　そのように仮定すると、実施の形態２で説明した制御信号生成部９Ａのタッチ入力が存在しないキャリブレーション時におけるキャリブレーション動作を、タッチ入力が存在しないキャリブレーション時のみならず、タッチパネルへの通常のタッチ入力時にも常に行うように構成すると、周囲温度や、画面に付着した異物などの環境要因によって静電容量のばらつきが変化した場合でも差動増幅器５の飽和を抑えることが出来る。
　この場合は、制御信号生成部９Ａが積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を変化させるスピードを、想定されるタッチ期間よりも十分遅くしておくことにより、キャリブレーションによる信号のエラーを軽減することができる。例えば、制御信号生成部９Ａが容量制御部６により積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の値を更新する頻度を１秒間に１回とすれば、入力のために画面に触れているタッチの継続時間が１秒以内であれば、積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量変化の１ステップ分しかエラーを与えない。次の１秒間にタッチ入力がなければエラーを修正可能である。
　実施の形態３に係る制御信号生成部９Ａは、所定の時間間隔毎に積分容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御する。そして、制御信号生成部９Ａの所定の時間間隔は、静電容量へのタッチ入力の継続時間よりも長い。
　（実施の形態４）
　（タッチパネルシステム１Ｂの構成）
　図１４は、実施の形態４に係るタッチパネルシステム１Ｂの構成を示す模式図である。図１３に示した、前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
　実施の形態２に示したタッチパネルシステム１Ａはセンスライン依存の静電容量ばらつきを補償するが、駆動部４の出力信号がすべてＶｄｒｉｖｅの場合のみでキャリブレーションを行うため、駆動部４の出力信号に依存して影響が変化するドライブライン依存の静電容量ばらつきは補償することができない。
　実施の形態４に係るタッチパネルシステム１Ｂのタッチパネルコントローラ３Ｂは、タッチパネルシステム１Ａのタッチパネルコントローラ３Ａと同様に、差動増幅器５の出力信号を入力とし、容量制御部６と接続される制御信号生成部９Ａを有する。そして、タッチパネルコントローラ３Ｂは、制御信号生成部９Ａと接続される、制御信号記憶部１０を有する。
　（タッチパネルシステム１Ｂの動作）
　制御信号生成部９Ａは、タッチパネルシステム１Ｂにタッチ入力が存在しない期間に、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を決めるためのキャリブレーションを行う。このキャリブレーション時に、駆動部４は、図１４に示す１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ（第１ベクトル）を出力する。実施の形態２で紹介した場合と同様に、差動増幅器５の出力信号がゼロになるか、当該出力信号の正負が反転するまで、制御信号生成部９Ａは可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を更新する。
　可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値が確定したら、制御信号生成部９Ａにより生成されたその時の制御信号の値を制御信号記憶部１０に記憶する。次に、駆動部４は、図１４に示す２ｎｄ　ｖｅｃｔｏｒ（第２ベクトル）を出力し、差動増幅器５、制御信号生成部９Ａは同様に動作し、制御信号生成部９Ａは、生成した制御信号の値を制御信号記憶部１０に記憶する。そして、使用するすべてのベクタに対して、制御信号生成部９Ａは制御信号を生成し、制御信号記憶部１０に記憶する。
　このようにして制御信号記憶部１０に記憶した制御信号を、使用するベクタに応じて呼び出し、呼び出した制御信号に基づいて、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の容量値を更新することで、ドライブラインに依存した静電容量のばらつきを補償することができる。
　このように、制御信号生成部９Ａは、キャリブレーション動作時において、１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ（第１ベクトル）による駆動に対応する差動増幅器５の出力信号がゼロに近づくように、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御するための第１制御信号と、２ｎｄ　ｖｅｃｔｏｒ（第２ベクトル）による駆動に対応する差動増幅器５の出力信号がゼロに近づくように、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御するための第２制御信号とを生成する。
　そして、制御信号記憶部１０は、制御信号生成部９Ａにより生成された制御信号（第１制御信号、第２制御信号）を記憶する。容量制御部６は、１ｓｔ　ｖｅｃｔｏｒ（第１ベクトル）によりドライブラインＤＬ１～ＤＬ４が駆動されたときに、制御信号記憶部１０に記憶された第１制御信号に基づいて、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御し、２ｎｄ　ｖｅｃｔｏｒ（第２ベクトル）によりドライブラインＤＬ１～ＤＬ４が駆動されたときに、制御信号記憶部１０に記憶された第２制御信号に基づいて、可変容量Ｃｉｎｔ１、Ｃｉｎｔ２の少なくとも一方の値を制御する。
　（実施の形態５）
　本発明の集積回路により制御されるタッチパネルを搭載した電子機器の例である携帯電話機３００について、図１５に従って説明する。
　図１５は、実施の形態５に係る携帯電話機３００の構成を示す機能ブロック図である。携帯電話機３００は、ＣＰＵ３１０と、ＲＡＭ３１２と、ＲＯＭ３１１と、カメラ３１３と、マイクロフォン３１４と、スピーカ３１５と、操作キー３１６と、表示パネル３１８と、表示制御回路３０９と、タッチパネルシステム３０１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。
　ＣＰＵ３１０は、携帯電話機３００の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、たとえばＲＯＭ３１１に格納されたプログラムを実行する。操作キー３１６は、ユーザによる携帯電話機３００への指示の入力を受ける。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０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３１６を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。
　また、ＲＯＭ３１１は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）または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。また、図１５には示していないが、携帯電話機３００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３１３は、ユーザの操作キー３１６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、ＲＡＭ３１２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３１４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機３００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３００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３１５は、例えば、ＲＡＭ３１２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３０１は、タッチパネル３０２とタッチパネルコントローラ３０３（集積回路）とを有している。ＣＰＵ３１０は、タッチパネルシステム３０１の動作を制御する。ＣＰＵ３１０は、例えばＲＯＭ３１１に記憶されたプログラムを実行する。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３１０によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ３１１は、データを不揮発的に格納する。
　表示パネル３１８は、表示制御回路３０９により、ＲＯＭ３１１、ＲＡＭ３１２に格納されている画像を表示する。表示パネル３１８は、タッチパネル３０２に重ねられていてもよいし、タッチパネル３０２を内蔵していてもよい。
　（本発明の側面）
　上記の課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルコントローラは、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させる駆動部と、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器は、前記第１線形和出力を受け取る非反転入力端子と、前記非反転入力端子に対応する第１出力端子と、前記第２線形和出力を受け取る反転入力端子と、前記反転入力端子に対応する第２出力端子とを有し、前記非反転入力端子と前記第１出力端子とに結合された第１可変積分容量と、前記反転入力端子と前記第２出力端子とに結合された第２可変積分容量と、前記第１及び前記第２静電容量のライン依存性を補正するように前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
　本明細書において「ライン依存性」とは、ドライブラインとセンスラインとの間に形成される静電容量の容量値や配線を含む寄生成分の容量値が、本来は互いに等しい容量値になることを狙って製造されるが、実際は製造プロセスの影響により、センスラインに依存して異なる値となる傾向、またはドライブラインに依存して異なる値となる傾向を示す現象をいうものとする。
　上記特徴によれば、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器の前記非反転入力端子と前記第１出力端子とに結合された第１可変積分容量と、前記反転入力端子と前記第２出力端子とに結合された第２可変積分容量との少なくとも一方の値を、前記第１及び前記第２静電容量のライン依存性を補正するように制御する。このため、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラを提供できる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記駆動部は、所定の符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、前記差動増幅器により増幅された前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分と前記符号系列との内積演算により、前記複数の第１静電容量と前記複数の第２静電容量との値を推定する推定手段と、前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値に基づいて、前記推定手段により推定された前記複数の第２静電容量の値を補正する補正手段をさらに備えることが好ましい。
　上記構成により、前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値に基づいて、前記推定手段により推定された前記複数の第２静電容量の値を補正するので、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正する操作に起因するエラーを軽減することができ、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラを提供することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値の変化を打ち消すように前記第２静電容量の値を補正することが好ましい。
　上記構成により、前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値の変化を打ち消すように前記第２静電容量の値を補正するので、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正する操作に起因するエラーを軽減することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記差動増幅器の出力信号に基づいて前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するキャリブレーション手段をさらに備えることが好ましい。
　上記構成により、タッチパネルに個体差があった場合でも、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させ、この第１線形和出力と第２線形和出力との差分を増幅する際に、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記キャリブレーション手段は、前記第１及び前記第２静電容量へのタッチ入力が無い期間に、前記差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御することが好ましい。
　上記構成により、キャリブレーション部の動作が通常動作時に影響をあたえることなく、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させ、この第１線形和出力と第２線形和出力との差分を増幅する際に、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラを提供することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記キャリブレーション手段は、所定の時間間隔毎に前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御し、前記キャリブレーション手段の前記時間間隔は、前記第１及び前記第２静電容量へのタッチ入力の継続時間よりも長いことが好ましい。
　上記構成により、温度やパネルに付着する異物によってパネルの容量が変化した場合でも、通常の動作にあまり影響を与えずに、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させ、この第１線形和出力と第２線形和出力との差分を増幅する際に、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラを提供できる。
　また、前記キャリブレーション手段の前記時間間隔は、前記第１及び前記第２静電容量へのタッチ入力の継続時間よりも長いので、タッチ入力の後、記キャリブレーション手段の次の制御により、タッチ入力によるエラーを修正することができる。
　本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記駆動部は、第１ベクトル及び第２ベクトルを含む符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、前記キャリブレーション手段は、キャリブレーション動作時において、前記第１ベクトルによる駆動に対応する差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するための第１制御信号と、前記第２ベクトルによる駆動に対応する差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するための第２制御信号とを生成し、前記キャリブレーション手段により生成された第１制御信号と第２制御信号とを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記第１ベクトルにより前記ドライブラインが駆動されたときに、前記記憶手段に記憶された第１制御信号に基づいて、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御し、前記第２ベクトルにより前記ドライブラインが駆動されたときに、前記記憶手段に記憶された第２制御信号に基づいて、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御することが好ましい。
　上記構成により、記憶手段に記憶した第１制御信号、第２制御信号を、使用するベクタに応じて呼び出し、呼び出した第１または第２制御信号に基づいて、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値可変容を更新するので、ドライブラインに依存した静電容量のばらつきを補償することができる。
　本発明に係る集積回路は、本発明に係るタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする。
　本発明に係るタッチパネルシステムは、本発明に係るタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とする。
　本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とする。
　本発明は上述した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、上記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他の実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量の容量値を推定または検出するタッチパネルコントローラ、並びに、これを用いた集積回路、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。
　１　タッチパネルシステム
　２　タッチパネル
　３　タッチパネルコントローラ
　４　駆動部
　５　差動増幅器
　６　容量制御部（制御手段）
　７　推定部（推定手段）
　８　補正部（補正手段）
９Ａ　制御信号生成部（キャリブレーション手段）
１０　制御信号記憶部
ＤＬ１～ＤＬ４　ドライブライン
ＳＬ１～ＳＬ４　センスライン
Ｃ１１～Ｃ４４　静電容量
Ｉ１　非反転入力端子
Ｉ２　反転入力端子
Ｏ１　出力端子（第１出力端子）
Ｏ２　出力端子（第２出力端子）
Ｃｉｎｔ１　積分容量（第１可変積分容量）
Ｃｉｎｔ２　積分容量（第２可変積分容量）

Claims (10)

  1. 　Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させる駆動部と、
    　前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器とを備え、
    　前記差動増幅器は、前記第１線形和出力を受け取る非反転入力端子と、前記非反転入力端子に対応する第１出力端子と、前記第２線形和出力を受け取る反転入力端子と、前記反転入力端子に対応する第２出力端子とを有し、
    　前記非反転入力端子と前記第１出力端子とに結合された第１可変積分容量と、
    　前記反転入力端子と前記第２出力端子とに結合された第２可変積分容量と、
    　前記第１及び前記第２静電容量のライン依存性を補正するように前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  2. 　前記駆動部は、所定の符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、
    　前記差動増幅器により増幅された前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分と前記符号系列との内積演算により、前記複数の第１静電容量と前記複数の第２静電容量との値を推定する推定手段と、
    　前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値に基づいて、前記推定手段により推定された前記複数の第２静電容量の値を補正する補正手段をさらに備える請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  3. 　前記補正手段は、前記制御手段により制御された第２可変積分容量の値の変化を打ち消すように前記第２静電容量の値を補正する請求項２に記載のタッチパネルコントローラ。
  4. 　前記差動増幅器の出力信号に基づいて前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するキャリブレーション手段をさらに備える請求項１に記載のタッチパネルコントローラ。
  5. 　前記キャリブレーション手段は、前記第１及び前記第２静電容量へのタッチ入力が無い期間に、前記差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する請求項４に記載のタッチパネルコントローラ。
  6. 　前記キャリブレーション手段は、所定の時間間隔毎に前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御し、
    　前記キャリブレーション手段の前記時間間隔は、前記第１及び前記第２静電容量へのタッチ入力の継続時間よりも長い請求項４に記載のタッチパネルコントローラ。
  7. 　前記駆動部は、第１ベクトル及び第２ベクトルを含む符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、
    　前記キャリブレーション手段は、キャリブレーション動作時において、前記第１ベクトルによる駆動に対応する差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するための第１制御信号と、前記第２ベクトルによる駆動に対応する差動増幅器の出力信号がゼロに近づくように、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御するための第２制御信号とを生成し、
    　前記キャリブレーション手段により生成された第１制御信号と第２制御信号とを記憶する記憶手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記第１ベクトルにより前記ドライブラインが駆動されたときに、前記記憶手段に記憶された第１制御信号に基づいて、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御し、前記第２ベクトルにより前記ドライブラインが駆動されたときに、前記記憶手段に記憶された第２制御信号に基づいて、前記第１可変積分容量と前記第２可変積分容量との少なくとも一方の値を制御する請求項４に記載のタッチパネルコントローラ。
  8. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラを集積したことを特徴とする集積回路。
  9. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とするタッチパネルシステム。
  10. 　請求項１に記載のタッチパネルコントローラを搭載したことを特徴とする電子機器。
     
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