触摸面板控制器、集成电路、触摸面板系统和电子设备.pdf

触摸面板控制器(3)包括驱动部(4)、差动放大器(5)、可变积分电容(Cint1、Cint2)和控制可变积分电容(Cint1、Cint2)以校正静电电容(C31～C34、C41～C44)的线依赖性的电容控制部(6)。

1.  一种触摸面板控制器，其特征在于，包括：
驱动部，其对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在所述M个驱动线与和所述一个读出线相邻的另一个读出线之间的多个第二静电电容，驱动所述M个驱动线，使来自所述多个第一静电电容的第一线性和输出从所述一个读出线输出，使来自所述多个第二静电电容的第二线性和输出从所述另一个读出线输出；和
将所述第一线性和输出与所述第二线性和输出之差放大的差动放大器，
所述差动放大器具有：接收所述第一线性和输出的非反转输入端子；与所述非反转输入端子对应的第一输出端子；接收所述第二线性和输出的反转输入端子；和与所述反转输入端子对应的第二输出端子，
该触摸面板控制器还包括：
与所述非反转输入端子和所述第一输出端子连接的第一可变积分电容；
与所述反转输入端子和所述第二输出端子连接的第二可变积分电容；和
控制单元，其控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，以校正所述第一静电电容和所述第二静电电容的线依赖性。

2.  如权利要求1所述的触摸面板控制器，其特征在于：
所述驱动部基于规定的编码序列驱动所述M个驱动线，
所述触摸面板控制器还包括：
推定单元，其通过由所述差动放大器放大后的所述第一线性和输出与所述第二线性和输出之差和所述编码序列的内积运算，推定所述多个第一静电电容和所述多个第二静电电容的值；和
校正单元，其基于由所述控制单元控制后的第二可变积分电容的值，校正由所述推定单元推定出的所述多个第二静电电容的值。

3.  如权利要求2所述的触摸面板控制器，其特征在于：
所述校正单元校正所述第二静电电容的值，以消除由所述控制单元控制后的第二可变积分电容的值的变化。

4.  如权利要求1所述的触摸面板控制器，其特征在于：
还包括校准单元，该校准单元基于所述差动放大器的输出信号控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值。

5.  如权利要求4所述的触摸面板控制器，其特征在于：
所述校准单元在不存在对所述第一静电电容和所述第二静电电容的触摸输入的期间，控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得所述差动放大器的输出信号接近零。

6.  如权利要求4所述的触摸面板控制器，其特征在于：
所述校准单元按每规定的时间间隔控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，
所述校准单元的所述时间间隔比对所述第一静电电容和所述第二静电电容的触摸输入的持续时间长。

7.  如权利要求4所述的触摸面板控制器，其特征在于：
所述驱动部基于包含第一矢量和第二矢量的编码序列来驱动所述M个驱动线，
所述校准单元在校准动作时生成第一控制信号和第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得与基于所述第一矢量进行的驱动对应的差动放大器的输出信号接近零，所述第二控制信号用于控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得与基于所述第二矢量进行的驱动对应的差动放大器的输出信号接近零，
所述触摸面板控制器还包括存储由所述校准单元生成的第一控制信号和第二控制信号的存储单元，
所述控制单元，在基于所述第一矢量驱动所述驱动线时，基于存储在所述存储单元的第一控制信号来控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值，在基于所述第二矢量驱动所述驱动线时，基于存储在所述存储单元的第二控制信号来控制所述第一可变积分电容和所述第二可变积分电容中的至少一方的值。

8.  一种集成电路，其特征在于：
集成有权利要求1所述的触摸面板控制器。

9.  一种触摸面板系统，其特征在于：
安装有权利要求1所述的触摸面板控制器。

10.  一种电子设备，其特征在于：
安装有权利要求1所述的触摸面板控制器。

触摸面板控制器、集成电路、触摸面板系统和电子设备
技术领域
本发明涉及并行驱动多个驱动线、对呈矩阵状构成的静电电容的电容值进行推定或检测的触摸面板控制器以及使用它的集成电路、触摸面板系统和电子设备。
背景技术
在专利文献1中公开有对呈矩阵状分布的静电电容值进行检测的装置，例如对在M个驱动线和L个读出线之间形成的静电电容矩阵(行列)的静电电容值的分布进行检测的电容检测装置。该电容检测装置在以手指或笔触碰触摸面板时，被触碰的静电电容的电容值会发生变化，因此检测出电容值的变化，从而检测手指或笔的触摸。
图16是表示现有的触摸面板系统91的结构的示意图。图17是用于说明触摸面板系统91的驱动方法的图。触摸面板系统91包括触摸面板92。触摸面板92具有驱动线DL1～DL4、读出线SL1～SL4和配置在驱动线DL1～DL4与读出线SL1～SL4交叉的位置的静电电容C11～C44。
在触摸面板系统91设置有驱动部94。驱动部94根据图17的式3所示的4行4列的编码序列来驱动驱动线DL1～DL4。如果编码矩阵的要素为“1”，则驱动部94施加电压Vdrive，如果要素为“0”则施加零伏。
触摸面板系统91具有配置在分别与读出线SL1～SL4对应的位置的四个放大器98。放大器98接收沿被驱动部94驱动的读出线设置的静电电容的线性和Y1、Y2、Y3、Y4而进行放大。
例如，在基于上述4行4列的编码序列进行的4次驱动中最初的驱动中，驱动部94对驱动线DL1施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL2～DL4施加零伏。这样，例如从放大器98输出来自与以图17的式1表示的静电电容C31对应的读出线SL3的测定值Y1。
之后，在第二次驱动中，对驱动线DL2施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL1、DL3、DL4施加零伏。这样，从放大器98输出来自与以图17的式2表示的静电电容C32对应的读出线SL3的测定值Y2。
接着，在第三次驱动中，对驱动线DL3施加电压Vdrive，对其余的驱动线施加零伏。之后，在第四次驱动中，对驱动线DL4施加电压Vdrive，对其余的驱动线施加零伏。
这样，如图17的式3和式4所示，测定值Y1、Y2、Y3、Y4自身分别与静电电容值C1、C2、C3、C4相关联。另外，在图17的式3～式4，为了简化书写，对测定值Y1～Y4省略记载系数(-Vdrive/Cint)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“专利第4387773号说明书(2005年6月16日公开)”
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述图16和图17所示的结构中，利用一次测定只能取得与一个驱动线交叉的电容数据，因此噪声成分变大，为了正确地检测静电电容的电容变化，需要重复多次进行同样的传感动作并进行平均化处理，存在难以提高处理速度的问题。
本发明的目的在于，提供能够利用更少的传感动作正确地检测静电电容的电容变化的触摸面板控制器以及将该触摸面板控制器集成而得到的集成电路、触摸面板装置和电子设备。
用于解决问题的方式
为了解决上述问题，本发明的触摸面板控制器的特征在于，包括：驱动部，其对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在上述M个驱动线与和上述一个读出线相邻的另一个读出线之间的多个第二静电电容，驱动上述M个驱动线，使来自上述多个第一静电电容的第一线性和输出从上述一个读出线输出，使来自上述多个第二静电电容的第二线性和输出从上述另一个读出线输出；和将上述第一线性和输出与上述第二线性和输出之差放大 的差动放大器，上述差动放大器具有：接收上述第一线性和输出的非反转输入端子；与上述非反转输入端子对应的第一输出端子；接收上述第二线性和输出的反转输入端子；和与上述反转输入端子对应的第二输出端子，该触摸面板控制器还包括：与上述非反转输入端子和上述第一输出端子连接的第一可变积分电容；与上述反转输入端子和上述第二输出端子连接的第二可变积分电容；和控制单元，其控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，以校正上述第一和上述第二静电电容的线依赖性。
本发明的集成电路的特征在于：集成有本发明的触摸面板控制器。
本发明的触摸面板系统的特征在于：安装有本发明的触摸面板控制器。
本发明的电子设备的特征在于：安装有本发明的触摸面板控制器。
发明的效果
本发明的触摸面板控制器控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一个可变积分电容的值，以校正上述第一静电电容和上述第二静电电容的线依赖性。因此，即使由于制造工艺的影响，制造成依赖于线路而不同的电容值，也能够正确地检测被触摸的第一静电电容和第二静电电容的电容变化。
附图说明
图1是表示成为实施方式的前提的触摸面板系统的结构的示意图。
图2是用于利用正交编码序列驱动上述触摸面板系统而推定电容的数学式的图。
图3是用于说明利用正交编码序列进行的全驱动线驱动有利的理由的图，(a)表示用于利用正交编码序列驱动而推定电容的数学式，(b)表示用于驱动一个驱动线求取电容的数学式。
图4是用于说明利用正交编码序列的全驱动线驱动有利的理由的图。
图5是用于说明利用正交编码序列的全驱动线驱动有利的理由的图。
图6是表示成为实施方式的前提的另一触摸面板系统的结构的示 意图。
图7是用于说明上述触摸面板系统的问题的图表。
图8是表示成为实施方式的前提的另一触摸面板系统的结构的示意图。
图9是表示实施方式1的触摸面板系统的结构的示意图。
图10是表示用于驱动上述触摸面板系统的M序列编码的图。
图11是表示利用上述M序列编码驱动的情况下用于解码的解码矩阵的图。
图12是表示取测定值与上述解码矩阵的内积的结果的图。
图13是表示实施方式2和3的触摸面板系统的结构的示意图。
图14是表示实施方式4的触摸面板系统的结构的示意图。
图15是表示实施方式5的电子设备的结构的框图。
图16是表示现有的触摸面板系统的额结构的示意图。
图17是用于说明上述触摸面板系统的驱动方法的图。
具体实施方式
本申请的申请人在之前申请的专利申请1(日本专利申请申请号特愿2011-022022号，申请日：平成23年2月9日(2011.02.09)，优先日：平成22年11月12日(2010.11.12)中提案有将多个驱动线并行驱动而推动电容的触摸面板系统，本实施方式以该提案的触摸面板系统为前提。此外，在之前申请的专利申请2(日本专利申请申请号特愿2011-130604号，申请日：平成23年6月10日(2011.06.10)，“タッチパネルコントローラ、およびこれを用いた電子機器(触摸面板控制器和使用它的电子设备)”)中、提案有具有对读出线-驱动线间的电容差进行校正的校正单元的触摸面板系统，本实施方式以该提案的触摸面板系统为前提。
由此，首先作为本实施方式的前提对上述之前申请的专利申请1和2中提案的触摸面板系统进行说明，之后对本实施方式的各种触摸面板系统进行说明。
(本实施方式的前提)
(利用正交编码序列进行的驱动)
图1是表示成为实施方式的前提的触摸面板系统51的结构的示意图。图2是表示用于利用正交编码序列驱动触摸面板系统51而推定电容的数学式的图。触摸面板系统51包括触摸面板52和触摸面板控制器53。触摸面板52具有驱动线DL1～DL4和读出线SL1～SL4、配置在驱动线DL1～DL4与读出线SL1～SL4交差的位置的静电电容C11～C44。
在触摸面板控制器53设置有驱动部54。驱动部54基于图2的式7所示的4行4列正交编码序列来驱动驱动线DL1～DL4。正交编码序列的要素为“1”和“-1”的任一个。如果要素为“1”，则驱动部54施加电压Vdrive，如果要素为“-1”，则施加-Vdrive。此处，电压Vdrive既可以为电源电压，也可以为电源电压以外的电压。
在本说明书中，“正交编码序列”是指编码长度N的编码序列di＝(di1、di2、……、diN)(i＝1、……、M)满足下述所示的条件。
[数学式1]
di·dk=Σj=1Ndij×dkj=N×δik]]>
此处，
δik＝1 if i＝k
δik＝0 if i≠k。
作为“正交编码序列”的例子，能够列举利用西尔维斯特(sylvester)法生成的哈达玛(Hadamard)矩阵。
利用西尔维斯特法生成的哈达玛矩阵中，作为基本的结构制作2行×2列的基本单位。该基本单位的右上、左上和左下的比特(bit，位)相同，右下为它们的比特反转。
接着，将上述2×2的基本要素在右上、左上、右下和左下作为块合成四个，制作4行×4列的比特排列的编码。此处，与2×2的基本单位的制作同样地，右下的块成为比特反转。按同样的方法生成8行×8列、16行×16列的比特排列的编码。这些行列满足上述本发明的“正交编码序列”的定义。图2所示的4行×4列的正交编码序列是利用西尔维斯特法生成的4行×4列哈达玛矩阵。
此处，哈达玛(Hadamard)矩阵是指，要素为1或-1中的任一个且各行彼此正交的方阵。即，哈达玛矩阵的任意的两个行表示彼此垂直的矢量(vector)。
本发明的“正交编码序列”能够使用从M次的哈达玛矩阵任意地取出N行而生成的矩阵(此处，N≤M)。如以下所述，在本发明中也能够应用利用西尔维斯特法以外的方法生成的哈达玛矩阵。
利用西尔维斯特法生成的N次哈达玛矩阵为M＝2的乘方，但是如果M为4的倍数，则存在哈达玛矩阵存在的预测，例如，M＝12时和M＝20时存在哈达玛矩阵。这些利用西尔维斯特法以外的方法生成的哈达玛矩阵也能够作为本实施方式的正交编码序列使用。
触摸面板系统51具有配置在与读出线SL1～SL4分别对应的位置的四个放大器55。放大器55接收由驱动部54驱动的静电电容的沿着读出线的线性和Y1、Y2、Y3、Y4而进行放大。
例如，在利用上述4行×4列的正交编码序列进行的四次驱动中最初的驱动中，驱动部54对所有的驱动线DL1～DL4施加电压Vdrive。这样，例如从放大器55输出来自以下述的式5表示的读出线SL3的测定值Y1。而且，在第二次的驱动中，对驱动线DL1和DL3施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL2和DL4施加-Vdrive。这样，从放大器55输出来自以下述的式6表示的读出线SL3的测定值Y2。
[数学式2]
第一矢量
-(C31+C32+C33+C34)VdriveCint]]>    ···(式5)
第二矢量
-(C31-C32+C33-C34)VdriveCint]]>    ···(式6)
接着，在第三次的驱动中，对驱动线DL1和DL2施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL3和DL4施加-Vdrive。这样，从放大器55输出来自读出线SL3的测定值Y3。之后，在第四次的驱动中，对驱动线DL1和DL4施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL2和DL3施加-Vdrive。这样，从放大器55输出来自读出线SL3的测定值Y4。
此处，图1所示的静电电容C31～C34在图2的式7～式9中为了 便于说明而有C1～C4表示。此外，在图2和图3(a)的式7～式9、图3(b)的式10和式11中，为了简化书写，对测定值Y1～Y4省略系数(-Vdrive/Cint)地进行记载。
之后，通过如图2的式8所示那样取测定值Y1、Y2、Y3、Y4与正交编码序列的内积，能够如式9所示那样推定静电电容C1～C4。
(利用正交编码序列进行的驱动有利的理由)
图3是用于说明利用正交编码序列进行的驱动线驱动有利的理由的图，(a)是表示用于利用正交编码序列进行驱动而推定电容的数学式，(b)表示用于按每驱动线进行驱动而求取电容的数学式。图4和图5是用于说明利用正交编码序列进行的所有驱动线驱动有利的理由的图。
为了简化说明，考虑不使用差动放大器检测电容差而按各个读出线配置放大器的单模的动作。如图4所示，例如在静电电容C1＝2.0pF、C2＝1.9pF、C3＝2.2pF、C4＝2.1pF的情况下，在上述利用图3、图4说明的现有的按每一个驱动线、以Vdrive[V]进行驱动的方式中，线性和输出的测定值Y1～Y4如式12所示那样成为1.9～2.2p/Cint×Vdrive。
另一方面，在使用上述利用图1、图2说明的正交编码序列驱动所有驱动线的方式中，如式13所示，线性和输出的测定值Y1成为-8.2p/Cint×Vdrive，测定值Y2～Y4成为+0.4～-0.2p/Cint×Vdrive。
关于测定值Y2～Y4，利用正交编码序列的驱动方式的信号成分更小。因为正交编码序列的因素全部为“1”的测定值Y1的输出变大，所以需要取大的动态范围，但是如果以利用差动放大器抽出电容差的方式构成，则测定值Y1的输出应该不变大。
如果假定图5的式14所示的噪声Noise1～Noise4没有关系，但是如式16和式17所示，利用正交编码序列的全驱动线驱动方式在噪声方面比按每一个线驱动的方式有利。这样，利用正交编码序列的全驱动线驱动方式在SN比(噪声)方面有利被认为是因为：利用一次测定取得与多个驱动线交叉的静电电容的数据，取得与编码长度相应的数据，因此如果考虑内积运算之后的SN比，则噪声成分变小。此外，当令编码长度为L时，SN比仅有利L^1/2的量，在将利用正交编码序列的全驱动线驱动方式应用于大型面板时特别有利。
此外，当采用利用差动放大器抽出电容差的差动结构时，因为仅抽出静电电容的差成分，所以例如在令静电电容成分为2pF、假定电容变化为10％时，仅抽出0.2pF，因此不输出绝对电容成分。因此，能够相对地使积分电容变小(使增益变大)，能够缓和对AD转换器的要求规格。
(成为实施方式的前提的其它触摸面板系统61的结构)
图6是表示成为实施方式的前提的其它触摸面板系统61的结构的示意图。图7是用于说明触摸面板系统61的问题的图表。对上述参照图1说明的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记。不重复进行这些构成要素的信息的说明。
触摸面板系统61具有触摸面板52和触摸面板控制器63。触摸面板控制器63具有差动放大器65。差动放大器65将从彼此相邻的驱动线输出的线性和输出之差放大。在差动放大器65设置有分别与彼此相邻的读出线对应的一对积分电容Cint。在图6中，为了便于说明，仅表示与读出线SL3、SL4结合的差动放大器65。驱动部54与图1所示的驱动部54一样根据图2所示的4行×4列利用西尔维斯特法产生的哈达玛矩阵来驱动驱动线DL1～DL4。
(对本申请发明的问题的注目)
专利申请2的发明人发现了这样的问题：当利用上述结构驱动驱动线DL1～DL4时，如图7所示，在将驱动线DL1～DL4全部以Vdrive驱动的上述哈达玛矩阵的第一次驱动时的期间T1，差动放大器65的输出与第二次以后的驱动时的期间相比异常地变大而超过范围。
在图6所示的触摸面板系统61的结构中，在通过利用上述西尔维斯特法生成的哈达玛矩阵的正交编码序列来进行的四次驱动中的最初的驱动中，驱动部54对所有的驱动线DL1～DL4施加电压Vdrive。这样，从与读出线SL3、SL4结合的差动放大器65输出以下述的式18表示的线性和输出。而且，在第二次的驱动中，对驱动线DL1和DL3施加电压Vdrive，对其余的驱动线DL2和DL4施加-Vdrive。这样，从差动放大器65输出以下述的式19表示的线性和输出。
[数学式3]
第一矩阵
(C41+C42+C43+C44)VdriveCint-(C31+C32+C33+C34)VdriveCint=((C41-C31)+(C42-C32)+(C43-C33)+(C44-C34))VdriveCint]]>    ···(式18)
第二矩阵
(C41-C42+C43-C44)VdriveCint-(C31-C32+C33-C34)VdriveCint=((C41-C31)-(C42-C32)+(C43-C33)-(C44-C34))VdriveCint]]>    ···(式19)
如式18所示，当对所有的驱动线DL1～DL4施加电压Vdrive时，从差动放大器65输出从与读出线SL4结合的静电电容减去与读出线SL3结合的静电电容而得到的值的线性和。
因为在触摸面板52形成的各静电电容的电容值以全部成为相同的值为目标进行制造，所以本来各静电电容的电容值就应该全部为相同的值，当以手指、笔等不触碰触摸面板52的状态驱动驱动线时，应该从差动放大器65输出零。
但是，实际上由于制造工艺的影响，在触摸面板52形成的电容值产生偏差。如果电容值的偏差为随机的，则加法运算、减法运算的组合多样，应该相互抵消，因此应该不像图7所示那样仅某个特定的时刻的电压图案变大，但是根据本发明的发明人的实验结果，存在仅在上述哈达玛矩阵的第一次的驱动时的期间T1、差动放大器65的输出异常变大的趋势，对该趋势没有合理的解释。
由于读出线形成的基板的寄生电容、寄生成分、读出线的引绕的图案等的影响，每个读出线的电容并不一定，被认为具有在驱动线的长度方向上具有一定倾斜地变化的读出线依赖性。而且，当触摸面板52的静电电容具有这样的读出线依赖性时，能够使得将驱动线DL1～DL4全部以Vdrive驱动的、上述西尔维斯特法的哈达玛矩阵的第一行的驱动时的差动放大器65的输出异常地变大。实际上当尝试制造触摸面板进行测定时，上述现象时常产生，本发明具有要解决上述问题的侧面。
(成为实施方式的前提的另一触摸面板系统81)
此外，图8是表示成为实施方式的前提的另一触摸面板系统81的 结构的示意图。对与上述参照图1、图6说明的构成要素相同的构成要素，标注相同的参照附图标记。不重复进行这些构成要素的详细说明。
在触摸面板系统81，为了解决上述电容的读出线依赖性，具有抵消线依赖性的抵消部86。该抵消部86包括：用于输入用于抵消线依赖性的信号的结合电容Ccal；用于生成用于施加至结合电容Ccal的、抵消线依赖性的信号的DA转换器87；和产生被输入DA转换器87的数字信号的数字信号发生器88，因此触摸面板控制器83的电路变得复杂，产生导致触摸面板控制器83的面积、消耗电力的增大的问题。本实施方式具有要解决上述问题的侧面。
(实施方式1)
(触摸面板系统1的结构)
图9是表示实施方式1的触摸面板系统1的结构的示意图。
触摸面板系统1包括触摸面板2和触摸面板控制器3。触摸面板控制器3具有驱动部4。驱动部4与图1所示的驱动部54一样根据图2的式7所示的4行×4列利用西尔维斯特法产生的哈达玛矩阵驱动驱动线DL1～DL4。
触摸面板控制器3具有差动放大器5。差动放大器5将从彼此相邻的读出线输出的线性和输出之差放大。在差动放大器5设置有分别与彼此相邻的读出线对应的可变的积分电容C_int1、C_int2。
差动放大器5具有与读出线SL3结合的非反转输入端子I1、与非反转输入端子I1对应的输出端子O1、与读出线SL4结合的反转输入动作I2和与反转输入动作I2对应的输出端子O2。
积分电容C_int1与非反转输入端子I1和输出端子O1结合。而且，积分电容C_int2与反转输入端子I2和输出端子O2结合。
在图9，为了便于说明，仅表示与读出线SL3、SL4结合的差动放大器5。在读出线SL3连接有静电电容C₃₁、C₃₂、C₃₃、C₃₄(多个第一静电电容)。在读出线SL4连接有静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄(多个第二静电电容)。触摸面板控制器3具有用于控制可变的积分电容C_int1、C_int2的电容值的电容控制部6。
电容控制部6以校正静电电容C₃₁、C₃₂、C₃₃、C₃₄与静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄的线依赖性的方式控制积分电容C_int1和积分电容C_int2中 的至少一个值。
在触摸面板控制器3设置有推定部7。推定部7通过被差动放大器5放大后的第一线性和输出与第二线性和输出之差、和驱动驱动线DL1～DL4后的编码序列的内积运算，推定静电电容C₃₁、C₃₂、C₃₃、C₃₄(多个第一静电电容)和静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄(多个第二静电电容)的值。
在触摸面板控制器3设置有校正部8。校正部8根据被电容控制部6控制的可变的积分电容C_int2的值，校正被推定部7推定的静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄(多个第二静电电容)的值。
校正部8对静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄(多个第二静电电容)的值进行校正，以消除被电容控制部6控制的积分电容C_int2的值的变化。
(触摸面板系统1的动作)
此处，考虑对触摸面板系统1施加图9所示的1st vector(第一矢量)的情况。此外，不存在触摸输入。差动放大器5的输出信号Y成为：
[数学式4]
Y=VDriveC31+C32+C33+C34Cint1-VDriveC41+C42+C43+C44Cint2]]>    ···(式20)。
首先，考虑不进行可变的积分电容C_int1、积分电容C_int2的控制的情况。在这种情况下，C_int1＝C_int2＝C_int。输出信号Y成为：
[数学式5]
Y=VDrive(C31+C32+C33+C34)-(C41+C42+C43+C44)Cint]]>    ···(式21)。
此处，考虑不存在驱动线依赖性、仅存在读出线依赖性的情况。即，C₃₁＝C₃₂＝C₃₃＝C₃₄＝C₃、C₄₁+C₄₂+C₄₃+C₄₄＝C₄，令读出线依赖性为C₃-C₄＝ΔC。此处，考虑在读出线SL4存在具有读出线依赖性的电容变化的情况。即，读出线SL3与读出线SL1、SL2的电容为相同的值。在这种情况下，输出信号Y成为：
[数学式6]
Y=VDrive4·C3-4·C4Cint=VDrive4·(C4+ΔC)-4·C4Cint=VDrive4·ΔCCint]]>    ···(式22)。 如式22所示那样成为差动放大器5的输出信号Y依赖于读出线依赖性ΔC，在读出线依赖性ΔC大的情况下，存在差动放大器5的输出信号Y变大超过电源电压、即差动放大器5饱和的可能性。
此处，考虑对可变的积分电容C_int1、C_int2分别进行控制的情况。差动放大器5的输出信号Y成为：
[数学式7]
Y=VDriveC31+C32+C33+C34Cint1-VDriveC41+C42+C43+C44Cint2]]>    ···(式23)
Y=VDrive(4·C3Cint1-4·C4Cint2)=VDrive(4·(C4+ΔC)Cint1-4·C4Cint2)]]>    ···(式24)。此处，如果以下述的式25所示那样控制可变的积分电容Cint2，则
[数学式8]
Cint2=Cint1·C4C4+ΔC]]>        ···(式25)。
差动放大器5的输出信号Y成为下述的式26所示那样，
[数学式9]
Y=VDrive(4·C3Cint1-4·C4Cint2)=VDrive(4·(C4+ΔC)Cint1-4·C4Cint1·C4C4+ΔC)=0]]>    ···(式26)。
由于不包括依赖于读出线依赖性ΔC的成分，所以不出现饱和趋势。
另外，列举了以具有上述式25所示的关系的方式控制可变的积分电容C_int2的例子，但是本发明并不限定于此。在读出线SL3存在具有读出线依赖性的电容变化的情况下，也可以以具有上述式25所示的关系的方式控制积分电容C_int1。此外，在读出线SL3、SL4的双方存在具有读出线依赖性的电容变化的情况下，也可以以具有上述式25所示的关系的方式控制积分电容C_int1、C_int2的双方。
之后，通过利用推定部7进行上述差动放大器5的输出信号Y与驱动中使用的编码的内积运算，推定触摸面板的静电电容。
此时，积分电容C_int2的电容值如上述那样成为C_int1×C₄/(C₄+ΔC)，因此，在读出线SL4的电容的推定值中，如果令施加至其它读出线的 推定值的增益为1，则施加(C₄+ΔC)/C₄的增益。在这种情况下，也可以通过利用校正部8使读出线SL4的电容的推定值为C₄/(C₄+ΔC)倍，校正增益差。这样，校正部8对静电电容C₄₁、C₄₂、C₄₃、C₄₄(多个第二静电电容)的值进行校正，以消除被电容控制部6控制的积分电容C_int2的电容值的变化。
另外，在实施方式1中，列举了从由哈达玛矩阵构成的正交编码序列的第一行起依次进行驱动的例子，但是本发明并不限定于此。也可以从哈达玛矩阵的最后的行起进行驱动，还可以以任意地替换排列后的顺序进行驱动。在后述的实施方式中也相同。
在实施方式1中列举了利用正交编码序列进行驱动的例子，但是本发明并不限定于此，例如也可以利用基于M序列的编码序列进行驱动。后述的实施方式也相同。不过，当利用正交编码序列进行驱动时，与利用基于M序列的编码序列进行驱动相比能够获得SN比变大的优势。
图10是表示用于驱动触摸面板系统1的M序列编码MC1的图。图11是表示在利用M序列编码MC1进行驱动的情况下用于解码的解码矩阵MC2的图。图12是表示取测定值与解码矩阵MC2的内积的结果的矩阵MC3的图。
M序列编码MC1是31横×31列的矩阵，基于M序列编码MC1，31个驱动线通过第一矢量～第三十一矢量被驱动31次，能够获得31个测定值Y1～Y31。M序列编码MC1的要素“1”意味着将+V伏施加至驱动线，要素“0”在图10中书写为“-1”，意味着将-V伏施加至驱动线。
在利用该M序列编码MC1驱动的情况下用于解码的解码矩阵MC2为31行×31列的矩阵，当取测定值Y1～Y31与解码矩阵MC2的内积时，能够获得图12所示的矩阵MC3。
使用测定值中的16个数据来推定电容。信号成分为16倍，噪声成分如果假定为没有相关则为4倍，使用作为正交编码序列的哈达玛编码的情况相当于使用16个矢量的情况。这样，在使用M序列编码的情况下，尽管矢量数为31，但是哈达玛编码的使用16个矢量的情况下的信号成分和噪声成分相同。因此，当使用正交编码序列时，与使 用M序列编码相比具有SN比大的优点。
(实施方式2)
(触摸面板系统1A的结构)
图13是表示实施方式2的触摸面板系统1A的结构的示意图。对图9所示的、与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记。不重复这些构成要素的详细说明。
触摸面板系统1A具有以差动放大器5的输出信号为输入、与电容控制部6连接的控制信号生成部9A。控制信号生成部9A在触摸面板系统1A中不存在触摸输入的期间进行用于决定可变的积分电容C_int1、C_int2的电容值的校准。
即，控制信号生成部9A基于差动放大器5的输出信号控制积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值。而且，控制信号生成部9A在不存在对静电电容的触摸输入的期间，以使得差动放大器5的输出信号接近零的方式，控制积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值。
(触摸面板系统1A的动作)
在用于决定可变的积分电容C_int1、C_int2的电容值的校准时，首先，驱动部4通过第一矢量(1^st vector)，对所有的驱动线DL1～DL4施加Vdrive的信号。这样，如实施方式1所示那样，差动放大器5输出依赖于读出线依赖性(电容差)ΔC的信号。控制信号生成部9A监视该依赖于读出线依赖性(电容差)ΔC的信号。而且，在下一步骤，电容控制部6基于控制信号生成部9A的监视结果改变积分电容C_int1、C_int2的值，使得差动放大器5的输出信号变小。
在实施方式1所示的读出线依赖性(电容差)ΔC为正的情况下，读出线SL3的静电电容存在比读出线SL4的静电电容大的趋势。因此，或者使积分电容C_int1的值大，或者使积分电容C_int2的值小，或者进行其双方。
接着，再次对所有的驱动线DL1～DL4施加Vdrive的信号，改变积分电容C_int1、C_int2的值，使得差动放大器5的输出信号变小。
重复进行积分电容C_int1、C_int2的值的改变，直至差动放大器5的输出信号成为零或者该输出信号的正负反转。这样，控制信号生成部9A能够在校准时、在没有触摸输入的期间，通过以使得差动放大器5的 输出信号接近零的方式控制积分电容C_int1、C_int2，恰当地设定积分电容C_int1、C_int2的值。由此，能够抑制读出线依赖的电容偏差导致的差动放大器5的饱和。
(实施方式3)
通常，对触摸面板系统的输入通过触摸进行。认为该通过触摸进行的输入中，为进行输入而触碰画面的时间比不触碰的时间短得多。
当这样假定时，如果以将在实施方式2中说明的控制信号生成部9A的触摸输入不存在的校准时的校准动作、不仅在不存在触摸输入的校准时而且在对触摸面板进行通常的触摸输入时也总进行的方式构成，则由于周围温度、附着于画面的异物等环境原因而静电电容的偏差变化的情况下也能够抑制差动放大器5的饱和。
在这种情况下，通过令控制信号生成部9A使积分电容C_int1、C_int2的电容值变化的速度与设想的触摸期间相比足够慢，能够减轻校准引起的信号的错误。例如，如果控制信号生成部9A通过电容控制部6更新积分电容C_int1、C_int2的值的频度为1秒钟里一次，则只要为进行输入而触碰画面的触摸的持续时间为1秒钟以内，就只引起积分电容C_int1、C_int2的电容变化的1步骤的错误。只要下一秒钟里没有触摸输入就能够校正错误。
实施方式3的控制信号生成部9A按每规定的时间间隔控制积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值。而且，控制信号生成部9A的规定的时间间隔比对静电电容的触摸输入的持续时间长。
(实施方式4)
(触摸面板系统1B的结构)
图14是表示实施方式4的触摸面板系统1B的结构的示意图。对图13所示的、与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记。不重复这些构成要素的详细说明。
实施方式2中的触摸面板系统1A对读出线依赖的静电电容偏差进行补偿，但是仅在驱动部4的输出信号全部为Vdrive的情况下进行校准，因此影响依赖于驱动部4的输出信号而变化的驱动线依赖的静电电容偏差不能补偿。
实施方式4的触摸面板系统1B的触摸面板控制器3B与触摸面板 系统1A的触摸面板控制器3A一样，具有以差动放大器5的输出信号为输入、与电容控制部6连接的控制信号生成部9A。而且，触摸面板控制器3B具有与控制信号生成部9A连接的控制信号存储部10。
(触摸面板系统1B的动作)
控制信号生成部9A在触摸面板系统1B中不存在触摸输入的期间进行用于决定可变积分电容C_int1、C_int2的电容值的校准。在该校准时，驱动部4输出图14所示的第一矢量。与实施方式2中介绍的情况一样，控制信号生成部9A进行积分电容C_int1、C_int2的值的更新，直至差动放大器5的输出信号成为零或者该输出信号的正负反转。
一旦确定可变积分电容C_int1、C_int2的电容值，就将利用控制信号生成部9A生成的该当时的控制信号的值存储在控制信号存储部10。接着，驱动部4输出图14所示的第二矢量，差动放大器5、控制信号生成部9A同样地进行动作，控制信号生成部9A将所生成的控制信号的值存储在控制信号存储部10。之后，控制信号生成部9A对使用的所有矢量生成控制信号，存储在控制信号存储部10。
与使用的矢量相应地调出这样存储在控制信号存储部10的控制信号，并基于所调出的控制信号对可变积分电容C_int1、C_int2的电容值进行更新，由此，能够补偿依赖于驱动线的静电电容的偏差。
这样，控制信号生成部9A在校准动作时生成第一控制信号和第二控制信号，该第一控制信号用于控制可变积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值，以使得与通过第一矢量进行的驱动对应的差动放大器5的输出信号接近零，该第二控制信号用于控制可变积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值，以使得与通过第二矢量进行的驱动对应的差动放大器5的输出信号接近零。
之后，控制信号存储部10存储由控制信号生成部9A生成的控制信号(第一控制信号、第二控制信号)。电容控制部6在通过第一矢量驱动驱动线DL1～DL4时，基于存储在控制信号存储部10的第一控制信号来控制可变积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值，在通过第二矢量驱动驱动线DL1～DL4时，基于存储在控制信号存储部10的第二控制信号来控制可变积分电容C_int1、C_int2的至少一方的值。
(实施方式5)
按照图15对作为安装有本发明的利用集成电路控制的触摸面板的电子设备的例子的移动电话300进行说明。
图15是表示实施方式5的移动电话300的结构的功能框图。移动电话300包括CPU310、RAM312、ROM311、摄像机313、麦克风314、扬声器315、操作键316、显示面板318、显示控制电路309和触摸面板系统301。各构成要素通过数据总线相互连接。
CPU310控制移动电话300的动作。CPU310执行例如存储在ROM311的程序。操作键316接收使用者对移动电话300的指示的输入。RAM312易失地存储通过由CPU310执行程序而生成的数据或通过操作键316被输入的数据。ROM311非易失地存储数据。
此外，ROM311是能够进行EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory：可擦除可编程只读存储器)或闪存器等的写入和删除的ROM。此外，虽然在图15中未图示，但是移动电话300也可以包括用于通过有线与其它电子设备连接的接口(IF)。
摄像机313根据使用者的操作键316的操作对被摄体进行摄影。另外，被摄影的被摄体的图像数据存储在RAM312和/或外部存储器(例如存储卡)。麦克风314受理使用者的声音的输入。移动电话300将该被输入的声音(模拟数据)数字化。而且，移动电话300将数字化后的声音发送至通信的对方(例如其它移动电话)。扬声器315例如将基于存储在RAM312的音乐数据等的声音输出。
触摸面板系统301具有触摸面板302和触摸面板控制器303(集成电路)。CPU310控制触摸面板系统301的动作。CPU310执行例如存储在ROM311的程序。RAM312易失地存储通过由CPU310执行程序而生成的数据。ROM311非易失地存储数据。
显示面板318通过显示控制断路309显示存储在ROM311、RAM312的图像。显示面板318既可以与触摸面板302重叠，也可以内置于触摸面板302。
(本发明的发明点)
为了解决上述问题，本发明的触摸面板控制器的特征在于，包括：驱动部，其对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在上述M个驱动线与和上述一个读出线相邻 的另一个读出线之间的多个第二静电电容，驱动上述M个驱动线，使来自上述多个第一静电电容的第一线性和输出从上述一个读出线输出，使来自上述多个第二静电电容的第二线性和输出从上述另一个读出线输出；和将上述第一线性和输出与上述第二线性和输出之差放大的差动放大器，上述差动放大器具有：接收上述第一线性和输出的非反转输入端子；与上述非反转输入端子对应的第一输出端子；接收上述第二线性和输出的反转输入端子；和与上述反转输入端子对应的第二输出端子，该触摸面板控制器还包括：与上述非反转输入端子和上述第一输出端子连接的第一可变积分电容；与上述反转输入端子和上述第二输出端子连接的第二可变积分电容；和控制单元，其控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，以校正上述第一和上述第二静电电容的线依赖性。
在本说明书中，“线依赖性”是指如下现象：虽然以使得形成在驱动线与读出线之间的静电电容的电容值和包含配线的寄生成分的电容值从一开始就为彼此相等的电容值为目标来制造，但是实际上由于制造工艺的影响，呈现依赖于读出线而成为不同的值的趋势或依赖于驱动线而成为不同的值的趋势。
根据上述特征，控制第一可变积分电容和第二可变积分电容的至少一方的值，以校正上述第一静电电容和上述第二静电电容的线依赖性，其中，该第一可变积分电容与将上述第一线性和输出与上述第二线性和输出之差放大的差动放大器的上述非反转输入端子和上述第一输出端子连接的可变积分电容，该第二可变积分电容与上述反转输入端子和上述第二输出端子连接。因此，能够提供一种触摸面板控制器，其校正第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性，所以即使第一静电电容和第二静电电容由于制造工艺的影响而被制造成依赖于线路而不同的电容值，也能够正确地检测被触摸后的第一静电电容和第二静电电容的电容变化。
在本发明的触摸面板控制器，上述驱动部基于规定的编码序列驱动上述M个驱动线，上述触摸面板控制器还包括：推定单元，其通过由上述差动放大器放大后的上述第一线性和输出与上述第二线性和输出之差和上述编码序列的内积运算，推定上述多个第一静电电容和上 述多个第二静电电容的值；和校正单元，其基于由上述控制单元控制后的第二可变积分电容的值，校正由上述推定单元推定出的上述多个第二静电电容的值。
根据上述结构，基于由上述控制单元控制后的第二可变积分电容的值，校正由上述推定单元推定出的上述多个第二静电电容的值，因此能够提供一种触摸面板控制器，其能够减轻由于校正第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性的操作而导致的错误，即使第一静电电容和第二静电电容由于制造工艺的影响而被制造成依赖于线路而不同的电容值，也能够正确地检测被触摸后的第一静电电容和第二静电电容的电容变化的触摸面板控制器。
本发明的触摸面板控制器中，优选上述校正单元校正上述第二静电电容的值，以消除由上述控制单元控制后的第二可变积分电容的值的变化。
根据上述结构，校正上述第二静电电容的值，以消除由上述控制单元控制后的第二可变积分电容的值的变化，因此能够减轻由于校正第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性的操作而导致的错误。
本发明的触摸面板控制器中，优选还包括校准单元，该校准单元基于上述差动放大器的输出信号控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值。
根据上述结构，即使在触摸面板存在个体差的情况下，也能够对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在上述M个驱动线与和上述一个读出线相邻的另一个读出线之间的多个第二静电电容，基于长度N(N≥M)的编码序列，驱动上述M个驱动线，使来自上述多个第一静电电容的第一线性和输出从上述一个读出线输出，使来自上述多个第二静电电容的第二线性和输出从上述另一个读出线输出，在将该第一线性和输出与第二线性和输出之差放大时，对第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性进行校正，因此，即使第一静电电容和第二静电电容由于制造工艺的影响而制造成依赖于线路而不同的电容值，也能够正确地检测被触摸后的第一静电电容和第二静电电容的电容变化。
本发明的触摸面板控制器中，优选上述校准单元在不存在对上述第一静电电容和上述第二静电电容的触摸输入的期间，控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得上述差动放大器的输出信号接近零。
根据上述结构，能够提供如下的触摸面板控制器：校准部的动作在通常动作时不产生影响，对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在上述M个驱动线与和上述一个读出线相邻的另一个读出线之间的多个第二静电电容，基于长度N(N≥M)的编码序列，驱动上述M个驱动线，使来自上述多个第一静电电容的第一线性和输出从上述一个读出线输出，使来自上述多个第二静电电容的第二线性和输出从上述另一个读出线输出，在将该第一线性和输出与第二线性和输出之差放大时，对第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性进行校正，因此，即使第一静电电容和第二静电电容由于制造工艺的影响而制造成依赖于线路而不同的电容值，也能够正确地检测被触摸后的第一静电电容和第二静电电容的电容变化。
本发明的触摸面板控制器中，优选上述校准单元按每规定的时间间隔控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，上述校准单元的上述时间间隔比对上述第一静电电容和上述第二静电电容的触摸输入的持续时间长。
根据上述结构，能够提供如下的触摸面板控制器：即使在面板的电容由于温度和附着在面板的异物而变化的情况下，也不太对通常的动作产生影响，对于分别形成在M个驱动线与一个读出线之间的多个第一静电电容、以及分别形成在上述M个驱动线与和上述一个读出线相邻的另一个读出线之间的多个第二静电电容，基于长度N(N≥M)的编码序列，驱动上述M个驱动线，使来自上述多个第一静电电容的第一线性和输出从上述一个读出线输出，使来自上述多个第二静电电容的第二线性和输出从上述另一个读出线输出，在将该第一线性和输出与第二线性和输出之差放大时，对第一静电电容的电容值和第二静电电容的电容值的线依赖性进行校正，因此，即使第一静电电容和第二静电电容由于制造工艺的影响而制造成依赖于线路而不同的电容 值，也能够正确地检测被触摸后的第一静电电容和第二静电电容的电容变化。
此外，因为上述校准单元的上述时间间隔比对上述第一静电电容和上述第二静电电容的触摸输入的持续时间长，所以在触摸输入后，能够通过上述校准单元的下一次的控制来校正触摸输入引起的错误。
本发明的触摸面板控制器中，优选上述驱动部基于包含第一矢量和第二矢量的编码序列来驱动上述M个驱动线，上述校准单元在校准动作时生成第一控制信号和第二控制信号，其中，上述第一控制信号用于控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得与基于上述第一矢量进行的驱动对应的差动放大器的输出信号接近零，上述第二控制信号用于控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，使得与基于上述第二矢量进行的驱动对应的差动放大器的输出信号接近零，上述触摸面板控制器还包括存储由上述校准单元生成的第一控制信号和第二控制信号的存储单元，上述控制单元，在基于上述第一矢量驱动上述驱动线时，基于存储在上述存储单元的第一控制信号来控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值，在基于上述第二矢量驱动上述驱动线时，基于存储在上述存储单元的第二控制信号来控制上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值。
根据上述结构，与使用的矢量相应地调出存储在存储单元中的第一控制信号、第二控制信号，并基于所调出的第一或第二控制信号对上述第一可变积分电容和上述第二可变积分电容中的至少一方的值进行更新，因此，能够补偿依赖于驱动线的静电电容的偏差。
本发明的集成电路的特征在于：集成有本发明的触摸面板控制器。
本发明的触摸面板系统的特征在于：安装有本发明的触摸面板控制器。
本发明的电子设备的特征在于：安装有本发明的触摸面板控制器。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够在技术方案所示的范围内进行各种变更，将在上述实施方式中分别公开的技术方法适当地进行组合而得到的其它实施方式也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够应用于并行驱动多个驱动线、推定或检测呈矩阵状构成的静电电容的电容值的触摸面板控制器、以及使用该触摸面板控制器的集成电路、触摸面板系统和电子设备。
附图标记的说明
1  触摸面板系统
2  触摸面板
3  触摸面板控制器
4  驱动部
5  差动放大器
6  电容控制部(控制单元)
7  推定部(推定单元)
8  校正部(校正单元)
9A 控制信号生成部(校准单元)
10 控制信号存储部
DL1～DL4  驱动线
SL1～SL4  读出线
C11～C44  静电电容
I1  非反转输入端子
I2  反转输入端子
O1  输出端子(第一输出端子)
O2  输出端子(第二输出端子)
Cint1  积分电容(第一可变积分电容)
Cint2  积分电容(第二可变积分电容)