タッチパネル
【課題】ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出可能な静電容量方式のタッチパネルを提供する。
【解決手段】第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力する。前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
【解決手段】第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力する。前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルに係わり、特に、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出することができる静電容量方式のタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面に使用者の指またはペンなどを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine）等に用いられている。このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量方式、または光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。
静電容量方式のタッチパネルは、縦横二次元マトリクス状に配置した検出用縦方向の電極（Ｘ電極）と検出用横方向の電極（Ｙ電極）とを設け、入力処理部で各電極の容量を検出する。タッチパネルの表面に指などの導体が接触した場合には、各電極の容量が増加するため、入力処理部でこれを検知し、各電極が検知した容量変化の信号を基に入力座標を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２５７４４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２０１０−２７７４４３号公報
【０００５】
【特許文献３】特開２０１０−２６７２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、タッチパネルに対して、薄型・軽量化、表示パネルとの一体化等の要求が強まってきており、表示パネルにタッチパネル機能を作りこむオンセル方式や、従来のガラス基板を薄い樹脂フィルムに置き換えるフィルム方式などが提案されている。この場合、検出電極とディスプレイとの距離が近くなるとともに、ディスプレイからのノイズを軽減するためのシールド電極（検出電極とディスプレイの間に設置）を設けることができないため、ノイズが増加する。
このように、従来のタッチパネルでは、その基板の裏側に表示パネルからのノイズを遮蔽するためのシールド電極が設けられていたが、前述した新しい方式では、薄さやの要求や構造上の制約によりシールド電極を設けることが難しい。
そのため、シールド電極を設けず、ノイズを除去する方法が、前述の特許文献１ないし特許文献３に開示されている。
前述の特許文献１では、ノイズを含んだアナログデータからノイズ信号を抽出し、このノイズデータを反転した信号を元のノイズを含んだアナログデータに加算することでノイズ成分のみをキャンセルしている。
しかながら、特許文献１に記載された方法では、検出すべき信号とノイズ信号の分離方法と正確なキャンセルのための振幅調整が困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、前述の特許文献２では、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、物体の接触（近接）位置を検出する。このとき、検出回路において、ブランキング期間において所定の検出用パターン信号を供給することにより得られるノイズ検出信号を用いて、検出信号Ｖｄｅｔを補正して検出動作を行う。これにより、従来のようなシールド層を用いることなく、内部ノイズや外部ノイズの影響を低減しつつ検出動作を行うことができる。
さらに、前述の特許文献３では、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、物体の接触位置を検出する。また、検出回路において、コモン駆動信号Ｖｃｏｍにおける極性反転前の検出信号Ｖｄｅｔを用いて、極性反転後における検出動作を行う。これにより、従来のようなシールド層を用いることなく、上記反転後ノイズの影響を取り除きつつ、極性反転後の検出動作を行うことができる。
しかながら、特許文献２または特許文献３に記載された方法では、検出期間が限定されるため十分なデータを得るために長い時間を要し、検出応答性が低下するという問題点があった。
そこで、表示パネルからのノイズを受けても検出精度を保てるような機能の実現が要望されている。
本発明は、前述の要望に基づき成されたものであり、本発明の目的は、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出可能な静電容量方式のタッチパネルを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。
（２）（１）において、前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力する。
（３）（１）または（２）において、前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、ランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有する。
【０００９】
（５）第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号が重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。
（６）（５）において、前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を入力する。
（７）（５）または（６）において、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
（８）（５）ないし（７）の何れかにおいて、前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出可能な静電容量方式のタッチパネルを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルが搭載されるタッチパネル付きディスプレイの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルを説明するための図である。
【図３】シールド電極の機能を説明するための図である。
【図４】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図であり、タッチパネルへの入力がない場合の検出手順を説明するための図である。
【図５】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図であり、タッチパネルへ入力がある場合の検出手順を説明するための図である。
【図６】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順における、ノイズの影響を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順において、ノイズの影響が除去できることを説明するための図である。
【図９】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの他の例を示す平面図である。
【図１０】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図である。
【図１１】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図である。
【図１２】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１３】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１４】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１５】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
［実施例］
図１は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルが搭載されるタッチパネル付きディスプレイの概略構成を示す図である。
図１において、１０６は、本実施例の静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル１０６は、後述するように、容量検出用のＸ電極と、Ｙ電極を有する。
タッチパネル１０６は、表示装置１０１の前面に設置される。従って、表示パネル１０１に表示された画像を使用者が見る場合には、表示画像がタッチパネル１０６を透過する必要があるため、タッチパネル１０６は光透過率が高いことが望ましい。
タッチパネル１０６のＸ電極とＹ電極は、配線１０７によってタッチパネル制御部１０８に接続される。
タッチパネル制御部１０８は、Ｙ電極を走査電極として、順次駆動パルス（駆動電圧）を印加し、Ｘ電極を検出電極とすることで、各電極交点における電極間容量を測定し、各電極間の交点の容量値によって変化する容量検出信号から入力座標を演算して求める。
タッチパネル制御部１０８は、Ｉ／Ｆ信号１０９を用いて、入力座標をシステム制御部１０５に転送する。
システム制御部１０５は、タッチ操作によりタッチパネル１０６から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号１０４として表示制御回路１０３に転送する。
表示制御回路１０３は、表示制御信号１０４により転送される表示画像に応じて表示信号１０２を生成し、表示パネル１０１に画像を表示する。
【００１３】
なお、表示パネルとしては、タッチパネル１０６を用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いる表示パネル、あるいは、有機ＥＬ表示パネルなども使用可能である。
表示パネル１０１として、液晶表示パネルを使用する場合、液晶表示パネルの観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト（図示せず）を備える。ここで、液晶表示パネルは、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。
良く知られているように、液晶表示パネルは、対向して配置された２枚の基板が貼り合わされて形成されており、２枚の基板の外側には偏光板が設けられている。
【００１４】
図２は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルを説明するための図であり、同図（ａ）は、平面図である。
図２（ａ）に示すように、本実施例のタッチパネル１０６は、容量検出用のＸ電極２０２と、Ｙ電極２０１を有する。ここでは、例えば、Ｘ電極２０２を５本、Ｙ電極２０１を７本で図示しているが、電極数はこれに限らない。
図２（ｂ）、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ切断面に沿った断面構造を示す断面図である。図２（ｂ）は、シールド電極２０５を備える構造の断面図を、図２（ｃ）は、シールド電極２０５を備えない構造の断面図を示す。
図２（ｂ）、図２（ｃ）において、２０６は、ガラス基板やＰＥＴフィルム等で構成されるタッチパネル基板であり、図２に示すタッチパネル１０６は、タッチパネル基板２０６上に、Ｙ電極２０１、層間絶縁膜２０３、Ｘ電極２０２、保護膜２０３が順次積層されて構成される。図２（ｂ）では、タッチパネル基板２０６の表示パネル側の面にシールド電極２０５が形成される。
図３は、シールド電極２０５の機能を説明するための図である。
シールド電極２０５は、通常、グランド電位（ＧＮＤ）３０２に接続されている。このため、図３（ａ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備える構造の場合、表示パネル１０１から放射されるノイズ３０３は遮蔽され、タッチパネル検出機能に影響しない。
しかしながら、図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備えない構造の場合は、表示パネル１０１からのノイズ３０３が、Ｙ電極２０１などに到達し検出性能を劣化させる。
【００１５】
図４は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順を説明するための図であり、タッチパネル１０６への入力がない場合の検出手順を説明するための図である。
図４（ａ）は、平面図であり、図４（ａ）に示すように、Ｙ電極２０１をＹ１〜Ｙ７、Ｘ電極２０２をＸ１〜Ｘ５とする。また、図４（ｂ）は波形図であり、図４（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
図４（ｂ）に示すように、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１に対して、１検出期間毎に、順次駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力される。これに対して、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２の波形は、駆動電圧の入力に同期して変化するようになる。図４では、タッチパネル１０６への入力がないので、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号の振幅に大きな変化は発生しない。
図５は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順を説明するための図であり、タッチパネル１０６へ入力がある場合の検出手順を説明するための図である。
図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は波形図であり、図５（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
図５（ａ）に示すように、タッチパネル１０６に対して、破線円５０１で示す位置に入力があったとする。
図４で説明したように、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１に対して、１検出期間毎に、順次駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力される。これに対して、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２の波形には、入力５０１の位置、つまりＹ３のＹ電極とＸ３のＸ電極、即ち、Ｙ３−Ｘ３の交点を中心に信号振幅の変化が見られるようになる。この変化を抽出して処理することで入力座標が得られる。
【００１６】
図６は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順における、ノイズの影響を説明するための図である。図６は、図５（ｂ）に示す、Ｘ３のＸ電極２０２の検出信号４０２を抜き出して図示したものである。
図６（ａ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がない場合を図示している。図６（ａ）の場合、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出することができる。この図６（ａ）の場合、閾値を下回る成分が、容量検出信号６０２の振幅となっている。
図６（ｂ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合を図示している。図６（ｂ）に示すように、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合、Ｘ３のＸ電極２０２で検出される検出信号６０４は、もともとの信号レベルがノイズ６０３に埋もれてしまうため、閾値６０１の大小にかかわらず、本来の信号（検出信号６０２）が抽出されない信号となってしまう。
【００１７】
［本実施例のタッチパネルの特徴］
本実施例は、静電容量式のタッチパネルにおいて、ノイズ低減を目的とし、Ｘ電極２０２で検出される検出信号に対して、意図的に注入したホワイトノイズ（周波数成分が一定で、振幅がランダムな信号）と、表示パネル１０１からのノイズとを確率的に共鳴させてＳＮ比を改善することを特徴とする。
タッチパネル１０６が、表示パネル１０１から大きなノイズを受けている場合、Ｘ電極２０２で検出される検出信号はそのノイズに埋もれてしまう。つまり、Ｘ電極２０２で検出されるノイズの内部には、検出信号は含まれており、検出信号の大小は、Ｘ電極２０２で検出されるノイズに対して影響を与える。
このような信号に対して、ホワイトノイズを重畳すると、検出信号上のノイズとホワイトノイズは強めあったり打ち消しあったりする。この‘強めあう’、または‘打ち消す’は、確率的な現象と捉えられる。
さらに、検出信号が含まれている（または、比較的大きい）場合の強め合った結果が達する値は、検出信号が含まれていない（または、比較的小さい）場合のものに比べて高く（大きく）なる頻度が高くなる。これもまた確率的な現象である。このような確率的な現象を利用してノイズに埋もれた信号を抽出する信号処理は確立共鳴として知られている。
このように、本実施例の静電容量方式のタッチパネルでは、検出信号が、表示パネル１０１からのノイズに埋もれてしまうような状況において、確立共鳴によりＳＮ比が向上するように、意図的にホワイトノイズを検出信号に加える。この後、閾値処理をすることで、閾値を超える状態の密度が含まれる信号の状態に対応するようにする。これにより、タッチパネルの検出性能が向上する。
そのため、シールド電極２０５が設けられないような場合にも、本実施例の信号処理によりノイズ低減が可能となるため、薄型、一体型の実現と検出性能実現の両立を図ることができる。
【００１８】
図７は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図である。図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は波形図であり、図７（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
本実施例のタッチパネルの構造は、図２に示す従来のタッチパネルと同じである。本実施例では、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１への入力は、駆動電圧（駆動パルス）４０１だけでなく、その後に、隣接するＹ電極２０１に駆動電圧が入力される期間（１検出期間）内は、ホワイトノイズ７０１を入力する。このホワイトノイズ７０１は、タッチパネル制御部１０８で生成される。
これにより、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２は、隣接するＹ電極２０１から入力されたホワイトノイズ７０２が重畳したものとなる。
なお、ホワイトノイズ７０１は、駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力されるＹ電極２０１に隣接するＹ電極から入力する以外に、駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力されるＹ電極２０１に隣接しないＹ電極から入力するようにしてもよい。
【００１９】
図８は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順において、ノイズの影響が除去できることを説明するための図である。図８は、図７（ｂ）に示す、Ｘ３のＸ電極２０２の検出信号４０２を抜き出して図示したものである。
図８（ａ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がない場合を図示している。図８（ａ）の場合、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出しようとしても、本来の検出信号に、注入したホワイトノイズ７０１が重畳した波形が測定される。このため、容量検出信号６０２は、閾値６０１の大小にかかわらず本来の信号が検出されない波形となってしまう。
図８（ｂ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合を図示している。図８（ｂ）の場合も、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出しようとしても、注入するホワイトノイズ７０１が最適でない（たとえば、振幅が大きいなど）ときには、測定される信号６０３は、ノイズがより大きくなった状態の信号であり、検出される信号６０４の波形は本来の波形を示すものにはならない。
これに対して、図８（ｃ）に示すように、注入するホワイトノイズ７０１を最適化した場合（即ち、注入するホワイトノイズ７０１の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整し、最適化した場合）、測定される信号６０３は、確立共鳴現象により、ノイズ同士が相殺するケースと、強調するケースに２極化する。そのため、新たに閾値８０１を設定すると、状態を２値化することが可能である。これにより、信号８０２を検出することができる。この信号を、検出期間に同期する信号８０３が、Ｈｉｇｈレベルの時間領域に同期して積分を行うことで、信号８０４を得ることができる。この信号８０４は、本来の検出信号を示している。
なお、注入するホワイトノイズ７０１を最適化するために、タッチパネル制御部１０８内には、注入するホワイトノイズ７０１の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段が設けられる。
また、本発明は、図３（ａ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備える構造、あるいは、図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備えない構造のいずれの構造にも適用可能である。
【００２０】
以下、本実施例の静電容量方式のタッチパネルに適用される他の静電容量方式のタッチパネルについて説明する。
図９は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの他の例を示す平面図である。
図１０、図１１は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１１は、図９のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
なお、図９において、６は配線、７は接続端子である。また、ＡＲは有効タッチ領域であり、有効タッチ領域ＡＲは、タッチパネル１０６を、指、あるいは、導電性のペンでタッチした時に、当該タッチを検出可能な領域を示す。
図９に示す静電容量方式のタッチパネルのタッチパネルは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上において、第２の方向（例えばＹ方向）に延在し、第２の方向と交差する第１の方向（例えばＸ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極２０２と、この複数のＸ電極２０２と交差して第１の方向に延在し、第２の方向に所定の配列ピッチで並設される複数のＹ電極２０１とを有する。タッチパネル基板１５としては、例えばガラス等の透明な絶縁性基板が用いられている。
複数のＸ電極２０２の各々は、細線部１ａと、この細線部１ａの幅よりも広い幅のパッド部１ｂとが、第２の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数のＹ電極２０１の各々は、細線部２ａと、この細線部２ａの幅よりも広い幅のパッド部２ｂとが、第１の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
複数のＹ電極２０１及びＸ電極２０２が配置された領域が有効タッチ領域ＡＲであり、この有効タッチ領域ＡＲの周囲には、図９に示すように、複数のＹ電極２０１の各々と、複数のＸ電極２０２の各々と電気的に接続される複数の配線６が配置されている。
【００２１】
複数のＸ電極２０２は、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に配置される。複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に、Ｘ電極２０２とは分離して形成されている。
複数のＹ電極２０１の細線部２ａは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成された絶縁膜（ＰＡＳ１）上に配置される。なお、複数のＹ電極２０１の細線部２ａは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極２０１の細線部２ａと、Ｘ電極２０２の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
複数のＸ電極２０２及び複数のＹ電極２０１は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される。また、配線６は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される下層の透明導電層と、例えば、銀合金材料等から成る上層の金属層とで構成される。
【００２２】
図１２、図１３は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１３は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１４は、図９のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１２、図１３に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＹ電極２０１の細線部２ａが、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＸ電極２０２の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＸ電極２０２の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極２０１の細線部２ａと、Ｘ電極２０２の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
【００２３】
図１４、図１５は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１４は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１５は、図９のＢ−Ｂ ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１４、図１５に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＸ電極２０２の細線部１ａとパッド部１ｂが、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＹ電極２０１の細線部２ａとパッド部２ｂが、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＹ電極２０１の細線部２ａとパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
図１４、図１５に示す静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ電極２０２とＹ電極２０１とをそれぞれ異なる層に形成したものであり、Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差している。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ，２ａ 細線部
１ｂ，２ｂ パッド部（個別電極）
６，１０７ 配線
７ 接続端子
１５，２０６ タッチパネル基板、
１０１ 表示パネル
１０３ 表示制御回路
１０５ システム制御部
１０６ タッチパネル
１０８ タッチパネル制御部
２０１，Ｙ１〜Ｙ７ Ｙ電極
２０２，Ｘ１〜Ｘ５ Ｘ電極
２０３，ＰＡＳ２ 保護膜
２０４，ＰＡＳ１，ＰＡＳ３ 絶縁膜
２０５ シールド電極
ＡＲ 有効タッチ領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルに係わり、特に、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出することができる静電容量方式のタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面に使用者の指またはペンなどを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine）等に用いられている。このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量方式、または光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。
静電容量方式のタッチパネルは、縦横二次元マトリクス状に配置した検出用縦方向の電極（Ｘ電極）と検出用横方向の電極（Ｙ電極）とを設け、入力処理部で各電極の容量を検出する。タッチパネルの表面に指などの導体が接触した場合には、各電極の容量が増加するため、入力処理部でこれを検知し、各電極が検知した容量変化の信号を基に入力座標を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２５７４４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２０１０−２７７４４３号公報
【０００５】
【特許文献３】特開２０１０−２６７２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、タッチパネルに対して、薄型・軽量化、表示パネルとの一体化等の要求が強まってきており、表示パネルにタッチパネル機能を作りこむオンセル方式や、従来のガラス基板を薄い樹脂フィルムに置き換えるフィルム方式などが提案されている。この場合、検出電極とディスプレイとの距離が近くなるとともに、ディスプレイからのノイズを軽減するためのシールド電極（検出電極とディスプレイの間に設置）を設けることができないため、ノイズが増加する。
このように、従来のタッチパネルでは、その基板の裏側に表示パネルからのノイズを遮蔽するためのシールド電極が設けられていたが、前述した新しい方式では、薄さやの要求や構造上の制約によりシールド電極を設けることが難しい。
そのため、シールド電極を設けず、ノイズを除去する方法が、前述の特許文献１ないし特許文献３に開示されている。
前述の特許文献１では、ノイズを含んだアナログデータからノイズ信号を抽出し、このノイズデータを反転した信号を元のノイズを含んだアナログデータに加算することでノイズ成分のみをキャンセルしている。
しかながら、特許文献１に記載された方法では、検出すべき信号とノイズ信号の分離方法と正確なキャンセルのための振幅調整が困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、前述の特許文献２では、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、物体の接触（近接）位置を検出する。このとき、検出回路において、ブランキング期間において所定の検出用パターン信号を供給することにより得られるノイズ検出信号を用いて、検出信号Ｖｄｅｔを補正して検出動作を行う。これにより、従来のようなシールド層を用いることなく、内部ノイズや外部ノイズの影響を低減しつつ検出動作を行うことができる。
さらに、前述の特許文献３では、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、物体の接触位置を検出する。また、検出回路において、コモン駆動信号Ｖｃｏｍにおける極性反転前の検出信号Ｖｄｅｔを用いて、極性反転後における検出動作を行う。これにより、従来のようなシールド層を用いることなく、上記反転後ノイズの影響を取り除きつつ、極性反転後の検出動作を行うことができる。
しかながら、特許文献２または特許文献３に記載された方法では、検出期間が限定されるため十分なデータを得るために長い時間を要し、検出応答性が低下するという問題点があった。
そこで、表示パネルからのノイズを受けても検出精度を保てるような機能の実現が要望されている。
本発明は、前述の要望に基づき成されたものであり、本発明の目的は、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出可能な静電容量方式のタッチパネルを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。
（２）（１）において、前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力する。
（３）（１）または（２）において、前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、ランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有する。
【０００９】
（５）第１の方向に設けられる複数の走査電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を重畳する手段２と、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号が重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有する。
（６）（５）において、前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を入力する。
（７）（５）または（６）において、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有する。
（８）（５）ないし（７）の何れかにおいて、前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、ノイズを低減して高精度でタッチ位置を検出可能な静電容量方式のタッチパネルを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルが搭載されるタッチパネル付きディスプレイの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルを説明するための図である。
【図３】シールド電極の機能を説明するための図である。
【図４】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図であり、タッチパネルへの入力がない場合の検出手順を説明するための図である。
【図５】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図であり、タッチパネルへ入力がある場合の検出手順を説明するための図である。
【図６】従来の静電容量方式のタッチパネルの検出手順における、ノイズの影響を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順において、ノイズの影響が除去できることを説明するための図である。
【図９】本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの他の例を示す平面図である。
【図１０】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図である。
【図１１】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図である。
【図１２】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１３】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１４】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【図１５】図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
［実施例］
図１は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルが搭載されるタッチパネル付きディスプレイの概略構成を示す図である。
図１において、１０６は、本実施例の静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル１０６は、後述するように、容量検出用のＸ電極と、Ｙ電極を有する。
タッチパネル１０６は、表示装置１０１の前面に設置される。従って、表示パネル１０１に表示された画像を使用者が見る場合には、表示画像がタッチパネル１０６を透過する必要があるため、タッチパネル１０６は光透過率が高いことが望ましい。
タッチパネル１０６のＸ電極とＹ電極は、配線１０７によってタッチパネル制御部１０８に接続される。
タッチパネル制御部１０８は、Ｙ電極を走査電極として、順次駆動パルス（駆動電圧）を印加し、Ｘ電極を検出電極とすることで、各電極交点における電極間容量を測定し、各電極間の交点の容量値によって変化する容量検出信号から入力座標を演算して求める。
タッチパネル制御部１０８は、Ｉ／Ｆ信号１０９を用いて、入力座標をシステム制御部１０５に転送する。
システム制御部１０５は、タッチ操作によりタッチパネル１０６から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号１０４として表示制御回路１０３に転送する。
表示制御回路１０３は、表示制御信号１０４により転送される表示画像に応じて表示信号１０２を生成し、表示パネル１０１に画像を表示する。
【００１３】
なお、表示パネルとしては、タッチパネル１０６を用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いる表示パネル、あるいは、有機ＥＬ表示パネルなども使用可能である。
表示パネル１０１として、液晶表示パネルを使用する場合、液晶表示パネルの観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト（図示せず）を備える。ここで、液晶表示パネルは、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。
良く知られているように、液晶表示パネルは、対向して配置された２枚の基板が貼り合わされて形成されており、２枚の基板の外側には偏光板が設けられている。
【００１４】
図２は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルを説明するための図であり、同図（ａ）は、平面図である。
図２（ａ）に示すように、本実施例のタッチパネル１０６は、容量検出用のＸ電極２０２と、Ｙ電極２０１を有する。ここでは、例えば、Ｘ電極２０２を５本、Ｙ電極２０１を７本で図示しているが、電極数はこれに限らない。
図２（ｂ）、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ切断面に沿った断面構造を示す断面図である。図２（ｂ）は、シールド電極２０５を備える構造の断面図を、図２（ｃ）は、シールド電極２０５を備えない構造の断面図を示す。
図２（ｂ）、図２（ｃ）において、２０６は、ガラス基板やＰＥＴフィルム等で構成されるタッチパネル基板であり、図２に示すタッチパネル１０６は、タッチパネル基板２０６上に、Ｙ電極２０１、層間絶縁膜２０３、Ｘ電極２０２、保護膜２０３が順次積層されて構成される。図２（ｂ）では、タッチパネル基板２０６の表示パネル側の面にシールド電極２０５が形成される。
図３は、シールド電極２０５の機能を説明するための図である。
シールド電極２０５は、通常、グランド電位（ＧＮＤ）３０２に接続されている。このため、図３（ａ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備える構造の場合、表示パネル１０１から放射されるノイズ３０３は遮蔽され、タッチパネル検出機能に影響しない。
しかしながら、図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備えない構造の場合は、表示パネル１０１からのノイズ３０３が、Ｙ電極２０１などに到達し検出性能を劣化させる。
【００１５】
図４は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順を説明するための図であり、タッチパネル１０６への入力がない場合の検出手順を説明するための図である。
図４（ａ）は、平面図であり、図４（ａ）に示すように、Ｙ電極２０１をＹ１〜Ｙ７、Ｘ電極２０２をＸ１〜Ｘ５とする。また、図４（ｂ）は波形図であり、図４（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
図４（ｂ）に示すように、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１に対して、１検出期間毎に、順次駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力される。これに対して、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２の波形は、駆動電圧の入力に同期して変化するようになる。図４では、タッチパネル１０６への入力がないので、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号の振幅に大きな変化は発生しない。
図５は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順を説明するための図であり、タッチパネル１０６へ入力がある場合の検出手順を説明するための図である。
図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は波形図であり、図５（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
図５（ａ）に示すように、タッチパネル１０６に対して、破線円５０１で示す位置に入力があったとする。
図４で説明したように、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１に対して、１検出期間毎に、順次駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力される。これに対して、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２の波形には、入力５０１の位置、つまりＹ３のＹ電極とＸ３のＸ電極、即ち、Ｙ３−Ｘ３の交点を中心に信号振幅の変化が見られるようになる。この変化を抽出して処理することで入力座標が得られる。
【００１６】
図６は、従来の静電容量方式のタッチパネル１０６の検出手順における、ノイズの影響を説明するための図である。図６は、図５（ｂ）に示す、Ｘ３のＸ電極２０２の検出信号４０２を抜き出して図示したものである。
図６（ａ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がない場合を図示している。図６（ａ）の場合、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出することができる。この図６（ａ）の場合、閾値を下回る成分が、容量検出信号６０２の振幅となっている。
図６（ｂ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合を図示している。図６（ｂ）に示すように、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合、Ｘ３のＸ電極２０２で検出される検出信号６０４は、もともとの信号レベルがノイズ６０３に埋もれてしまうため、閾値６０１の大小にかかわらず、本来の信号（検出信号６０２）が抽出されない信号となってしまう。
【００１７】
［本実施例のタッチパネルの特徴］
本実施例は、静電容量式のタッチパネルにおいて、ノイズ低減を目的とし、Ｘ電極２０２で検出される検出信号に対して、意図的に注入したホワイトノイズ（周波数成分が一定で、振幅がランダムな信号）と、表示パネル１０１からのノイズとを確率的に共鳴させてＳＮ比を改善することを特徴とする。
タッチパネル１０６が、表示パネル１０１から大きなノイズを受けている場合、Ｘ電極２０２で検出される検出信号はそのノイズに埋もれてしまう。つまり、Ｘ電極２０２で検出されるノイズの内部には、検出信号は含まれており、検出信号の大小は、Ｘ電極２０２で検出されるノイズに対して影響を与える。
このような信号に対して、ホワイトノイズを重畳すると、検出信号上のノイズとホワイトノイズは強めあったり打ち消しあったりする。この‘強めあう’、または‘打ち消す’は、確率的な現象と捉えられる。
さらに、検出信号が含まれている（または、比較的大きい）場合の強め合った結果が達する値は、検出信号が含まれていない（または、比較的小さい）場合のものに比べて高く（大きく）なる頻度が高くなる。これもまた確率的な現象である。このような確率的な現象を利用してノイズに埋もれた信号を抽出する信号処理は確立共鳴として知られている。
このように、本実施例の静電容量方式のタッチパネルでは、検出信号が、表示パネル１０１からのノイズに埋もれてしまうような状況において、確立共鳴によりＳＮ比が向上するように、意図的にホワイトノイズを検出信号に加える。この後、閾値処理をすることで、閾値を超える状態の密度が含まれる信号の状態に対応するようにする。これにより、タッチパネルの検出性能が向上する。
そのため、シールド電極２０５が設けられないような場合にも、本実施例の信号処理によりノイズ低減が可能となるため、薄型、一体型の実現と検出性能実現の両立を図ることができる。
【００１８】
図７は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順を説明するための図である。図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は波形図であり、図７（ｂ）に示す波形図において横軸は時間、縦軸は振幅を示す。
本実施例のタッチパネルの構造は、図２に示す従来のタッチパネルと同じである。本実施例では、Ｙ１〜Ｙ７のＹ電極２０１への入力は、駆動電圧（駆動パルス）４０１だけでなく、その後に、隣接するＹ電極２０１に駆動電圧が入力される期間（１検出期間）内は、ホワイトノイズ７０１を入力する。このホワイトノイズ７０１は、タッチパネル制御部１０８で生成される。
これにより、Ｘ１〜Ｘ５のＸ電極２０２で検出される検出信号４０２は、隣接するＹ電極２０１から入力されたホワイトノイズ７０２が重畳したものとなる。
なお、ホワイトノイズ７０１は、駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力されるＹ電極２０１に隣接するＹ電極から入力する以外に、駆動電圧（駆動パルス）４０１が入力されるＹ電極２０１に隣接しないＹ電極から入力するようにしてもよい。
【００１９】
図８は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの検出手順において、ノイズの影響が除去できることを説明するための図である。図８は、図７（ｂ）に示す、Ｘ３のＸ電極２０２の検出信号４０２を抜き出して図示したものである。
図８（ａ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がない場合を図示している。図８（ａ）の場合、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出しようとしても、本来の検出信号に、注入したホワイトノイズ７０１が重畳した波形が測定される。このため、容量検出信号６０２は、閾値６０１の大小にかかわらず本来の信号が検出されない波形となってしまう。
図８（ｂ）は、表示パネル１０１からのノイズ（図の３０３）がある場合を図示している。図８（ｂ）の場合も、検出信号４０２に対して閾値６０１を設定し、その値との関係から容量検出信号６０２を算出しようとしても、注入するホワイトノイズ７０１が最適でない（たとえば、振幅が大きいなど）ときには、測定される信号６０３は、ノイズがより大きくなった状態の信号であり、検出される信号６０４の波形は本来の波形を示すものにはならない。
これに対して、図８（ｃ）に示すように、注入するホワイトノイズ７０１を最適化した場合（即ち、注入するホワイトノイズ７０１の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整し、最適化した場合）、測定される信号６０３は、確立共鳴現象により、ノイズ同士が相殺するケースと、強調するケースに２極化する。そのため、新たに閾値８０１を設定すると、状態を２値化することが可能である。これにより、信号８０２を検出することができる。この信号を、検出期間に同期する信号８０３が、Ｈｉｇｈレベルの時間領域に同期して積分を行うことで、信号８０４を得ることができる。この信号８０４は、本来の検出信号を示している。
なお、注入するホワイトノイズ７０１を最適化するために、タッチパネル制御部１０８内には、注入するホワイトノイズ７０１の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段が設けられる。
また、本発明は、図３（ａ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備える構造、あるいは、図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１０６が、シールド電極２０５を備えない構造のいずれの構造にも適用可能である。
【００２０】
以下、本実施例の静電容量方式のタッチパネルに適用される他の静電容量方式のタッチパネルについて説明する。
図９は、本発明の実施例の静電容量方式のタッチパネルの他の例を示す平面図である。
図１０、図１１は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１１は、図９のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
なお、図９において、６は配線、７は接続端子である。また、ＡＲは有効タッチ領域であり、有効タッチ領域ＡＲは、タッチパネル１０６を、指、あるいは、導電性のペンでタッチした時に、当該タッチを検出可能な領域を示す。
図９に示す静電容量方式のタッチパネルのタッチパネルは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上において、第２の方向（例えばＹ方向）に延在し、第２の方向と交差する第１の方向（例えばＸ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極２０２と、この複数のＸ電極２０２と交差して第１の方向に延在し、第２の方向に所定の配列ピッチで並設される複数のＹ電極２０１とを有する。タッチパネル基板１５としては、例えばガラス等の透明な絶縁性基板が用いられている。
複数のＸ電極２０２の各々は、細線部１ａと、この細線部１ａの幅よりも広い幅のパッド部１ｂとが、第２の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数のＹ電極２０１の各々は、細線部２ａと、この細線部２ａの幅よりも広い幅のパッド部２ｂとが、第１の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
複数のＹ電極２０１及びＸ電極２０２が配置された領域が有効タッチ領域ＡＲであり、この有効タッチ領域ＡＲの周囲には、図９に示すように、複数のＹ電極２０１の各々と、複数のＸ電極２０２の各々と電気的に接続される複数の配線６が配置されている。
【００２１】
複数のＸ電極２０２は、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に配置される。複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に、Ｘ電極２０２とは分離して形成されている。
複数のＹ電極２０１の細線部２ａは、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成された絶縁膜（ＰＡＳ１）上に配置される。なお、複数のＹ電極２０１の細線部２ａは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極２０１の細線部２ａと、Ｘ電極２０２の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
複数のＸ電極２０２及び複数のＹ電極２０１は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される。また、配線６は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される下層の透明導電層と、例えば、銀合金材料等から成る上層の金属層とで構成される。
【００２２】
図１２、図１３は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１３は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１４は、図９のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１２、図１３に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＹ電極２０１の細線部２ａが、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＸ電極２０２の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＸ電極２０２の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極２０１のパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極２０１の細線部２ａと、Ｘ電極２０２の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
【００２３】
図１４、図１５は、図９に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１４は、図９のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１５は、図９のＢ−Ｂ ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１４、図１５に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＸ電極２０２の細線部１ａとパッド部１ｂが、タッチパネル基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＹ電極２０１の細線部２ａとパッド部２ｂが、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＹ電極２０１の細線部２ａとパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
図１４、図１５に示す静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ電極２０２とＹ電極２０１とをそれぞれ異なる層に形成したものであり、Ｙ電極２０１の細線部２ａは、Ｘ電極２０２の細線部１ａと平面的に交差している。
平面的に見たとき、Ｙ電極２０１のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極２０２の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極２０２のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極２０１の細線部２ａの間に配置されている。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ，２ａ 細線部
１ｂ，２ｂ パッド部（個別電極）
６，１０７ 配線
７ 接続端子
１５，２０６ タッチパネル基板、
１０１ 表示パネル
１０３ 表示制御回路
１０５ システム制御部
１０６ タッチパネル
１０８ タッチパネル制御部
２０１，Ｙ１〜Ｙ７ Ｙ電極
２０２，Ｘ１〜Ｘ５ Ｘ電極
２０３，ＰＡＳ２ 保護膜
２０４，ＰＡＳ１，ＰＡＳ３ 絶縁膜
２０５ シールド電極
ＡＲ 有効タッチ領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に設けられる複数の走査電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、
前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、
前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、
前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有することを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、ランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、
前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、
前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有することを特徴と請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項５】
第１の方向に設けられる複数の走査電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、
前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、
前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を重畳する手段２と、
前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号が重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有することを特徴とするタッチパネル。
【請求項６】
前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を入力することを特徴と請求項５に記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、
前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、
前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有することを特徴と請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記タッチパネルは、搭載される表示パネル側の面にシールド電極を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項１０】
前記タッチパネルは、搭載される表示パネル側の面にシールド電極を備えないことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項１】
第１の方向に設けられる複数の走査電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、
前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、
前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、ホワイトノイズを重畳する手段２と、
前記それぞれの検出電極で検出された、ホワイトノイズが重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有することを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記ホワイトノイズを入力することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記ホワイトノイズの周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、ランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、
前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、
前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有することを特徴と請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項５】
第１の方向に設けられる複数の走査電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に設けられる複数の検出電極と、
前記各走査電極に、順次１走査期間毎に駆動電圧を入力する手段１と、
前記それぞれの検出電極で検出される検出信号に、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を重畳する手段２と、
前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号が重畳された検出信号から容量検出信号を検出し、当該検出した容量検出信号に基づき、タッチパネル上のタッチ位置を検出する手段３とを有することを特徴とするタッチパネル。
【請求項６】
前記手段２は、１走査期間内に前記駆動電圧が入力される走査電極に隣接する走査電極に、前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号を入力することを特徴と請求項５に記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記周波数成分が一定でランダムな振幅を有する信号の周波数成分、および振幅の少なくとも一方を調整する手段４を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記手段３は、前記それぞれの検出電極で検出された、周波数成分が一定でランダム信号が重畳された検出信号に対して、所定の閾値を設け、それに対する大小を判定する手段３１と、
前記手段３１での判定結果に基づき、大、または小の状態を示す信号を生成する手段３２と、
前記手段３２で生成された信号を、１走査期間に同期して積分して、前記容量検出信号を検出する手段３３とを有することを特徴と請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記タッチパネルは、搭載される表示パネル側の面にシールド電極を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【請求項１０】
前記タッチパネルは、搭載される表示パネル側の面にシールド電極を備えないことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３０４７１（Ｐ２０１２−２３０４７１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７０９９（Ｐ２０１１−９７０９９）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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