位置检测装置的制作方法

专利名称：位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于位置检测装置的技术。更详细地，涉及用于提高在静电电 容方式的位置检测装置的位置检测平面上的扫描速度的技术。
背景技术：
向计算机提供位置信息的输入装置多种多样。其中，有一种被称为触摸面板的位 置检测装置。该触摸面板是通过用手指及专用笔等指示体触摸检测平面来进行计算机等的操 作的位置检测装置。并且，触摸面板在PDA (Personal Digital Assistant 个人数字助理)、 银行的ATM (Automated Teller Machine 自动柜员机)及车站的售票机等中被广泛地利用。触摸面板中采用的位置信息检测技术多种多样。例如，根据压力的变化进行位置 检测的电阻膜方式及根据位置检测平面的表面的膜的静电电容的变化进行位置检测的静 电电容方式等。作为本发明的现有技术，对静电电容方式的位置检测装置进行说明。图15是表示现有的静电电容方式的位置检测装置的框图。驱动部1502生成例如最易被人体吸收的频率的200kHz的交流电压。由该驱动部 1502生成的200kHz的交流电压通过发送选择开关1503选择性地施加到感测基板203的X 轴方向的电极(以下称“X轴电极”)109上。该感测基板203纵横排列细长导体电极，并使未图示的大致呈板状的绝缘板位于 纵向排列的电极与横向排列的电极之间，从而形成电容器。在该电容器上施加200kHz的交 流电压。接收选择开关部1504是用于确定形成电容器的交点的开关。来自该接收选择开关部1504的输出被供给到前置放大器1505，并由A/D转换器 206转换成数字数据之后，输入到位置计算部207a中。由微型计算机构成的位置计算部207a接收从同步时钟生成部1506得到的地址信 息和从A/D转换器206得到的微小的信号变化的数据，并输出感测基板203上是否存在手 指及该手指的位置信息。具体地，对从A/D转换器206得到的数据进行积分处理后，检测其 峰值。并且，根据该计算的峰值及其前后的值进行重心运算。然后，根据得到的重心在时间 轴上的位置运算手指的位置。另外，为了方便说明，将感测基板203中的与发送选择开关1503连接的一侧的多 个电极总称为X轴电极209，将与接收选择开关1504连接的一侧的多个电极总称为Y轴电 极 210。接下来，对驱动部1502的内部进行说明。驱动部1502由时钟生成器1507、读取部 1508、正弦波ROM 1509、D/A转换器1510、低通滤波器(LPF) 1511和驱动器1512构成。时钟生成器1507为用于生成时钟的振荡器。时钟生成器1507生成的时钟被供给到读取部1508。正弦波ROM 1509是存储了例如8位X256采样的准正弦波的R0M(Rear Only Memory 只读存取器)。读取部1508根据由时钟生成器1507供给的时钟指定正弦波ROM 1509的地址并读取数据。读取部1508从正弦波ROM 1509中读取的数据在D/A转换器1510中被D/A转换 后，被输入LPF 1511，且通过在该LPF 1511中平滑化，转换成模拟的正弦波信号。然后，该 模拟正弦波信号在驱动器1512中被电压放大，从而成为施加到X轴电极209的交流电压。另外，关于本申请人的发明的现有技术记载在专利文献1及专利文献2中。专利文献1 美国专利第5861875号说明书专利文献2 日本特开平10-020992号公报近年，作为新的用户界面的方法，希望同时检测输入面上的多个手指。作为实现上 述检测的方法，例如有分时依次检测输入面上存在的多个手指的方法。专利文献1公开了以下技术内容将接收侧的Y轴电极大致分割为两个以上的区 域，将属于该分割区域的电极全部连接到差动放大器的正极侧输入端子和负极侧输入端子 上，并移动该区域的边界。但是，按照此方法不能很好地检测多个手指的存在。在专利文献2中，在构成接收侧的Y轴电极的全部电极上连接两个模拟电子开关， 并在该开关上连接差动放大器的正极侧输入端子和负极侧输入端子。如果切断两个模拟电 子开关双方，则能在位置平面上设置不能检测手指的存在的“非感测区域”，因此与专利文 献1相比，能检测多个手指的存在。但是，如果使用该方法，必须将Y轴电极的电极切换为 连接在差动放大部的正极侧输入端子上的状态、连接在差动放大器的负极侧输入端子上的 状态、不连接在差动放大器的任意一个端子上的状态，控制更复杂，并且部件件数增加。

发明内容
本发明是鉴于上述问题完成的，其目的在于提供一种能够以最简单的电路结构可 靠且高速地检测输入面上多个手指的存在的位置检测装置。本发明的一种位置检测装置，具有在第一方向上相互并列配置的多个导体；在 与第一方向正交的第二方向上相互并列配置的多个导体；信号检测电路，具有用于差动放 大所输入的信号的差动放大电路；以及导体选择电路，用于将第二方向上相互并列配置的 多个导体选择性地连接到差动放大电路上，该导体选择电路随着时间的经过选择第二方向 上相互并列配置的多个导体，以使所述第二方向上相互并列配置的多个导体中的相互相邻 的M根(M>2)导体连接到一个输入端子上，与相互相邻的M根导体接近并相互相邻的 N(N彡2)根导体连接到另一个输入端子上，除了 M根及N根以外的导体以相互相邻的导体 的数量被设定为小于N的方式连接到差动放大电路的任意一个输入端子上。根据本发明，可提供一种能够以最简单的电路结构可靠且高速地检测输入面上的 多个手指的存在的位置检测装置。


图1是作为本发明实施方式的例子的位置检测装置的外观透视图。图2是作为本发明的实施方式的例子的位置检测装置的整体框图。
图3是矩形波生成部的内部框图。图4是位置计算部的内部框图。图5是本实施方式的位置检测装置的等效电路。图6是本实施方式的位置检测装置的波形图。图7是表示矩阵电极的局部剖视图、向X轴电极施加电压的状态以及产生的电流 波形及电流积分波形的图。图8是接收选择开关部的框图。图9是开关数据生成部的功能框图。图10是说明粗探测数据及精探测数据的内容的示意图。图11是表示开关数据生成部所生成并输出的开关数据的图。图12是表示X轴电极和Y轴电极的状态变化的时序图。图13是示意性地说明粗探测模式的动作的图。图14是示意性地说明粗探测模式的动作的图。图15是表示现有技术的静电电容方式的位置检测装置的框图。
具体实施例方式以下，参照图1至图14对本发明的实施方式进行说明。图1是作为本发明实施方式的例子的位置检测装置的外观透视图。本发明的位置 检测装置101具有平板状的形状。在该位置检测装置101的上表面上设有长方形的位置检 测平面102。在该位置检测平面102的正下方设有后述的感测基板(未图示)。通过经由 电缆103与个人计算机及PDA (Personal Digital Assistant 个人数字助理)等未图示的 外部装置连接，该位置检测装置101被作为该外部装置的输入装置使用。并且，当手指104触摸位置检测平面102时，位置检测装置101将位置检测平面 102上的手指104所触摸的位置作为位置信息通过电缆103向外部装置输出。图2(a)是作为本发明实施方式的例子的位置检测装置的整体框图。位置检测装置101由矩形波生成部202、与该矩形波生成部202连接的感测基板 203及与该感测基板203连接的信号检测电路201构成。信号检测电路201由与感测基板 203连接的接收选择开关部204、与该接收选择开关部204连接的差动放大部205、与该差动 放大部205连接的A/D转换器206及与该A/D转换器206连接的控制部207构成。矩形波生成部202是生成被供给到构成感测基板203的X轴电极209上的矩形波 形状的单触发脉冲的电压、时钟脉冲和复位脉冲的信号供给部。由该矩形波生成部202生 成的时钟脉冲被供给到控制部207内的位置计算部207a，复位脉冲被分别供给到A/D转换 器206、位置计算部207a及控制部207内的开关数据生成部207b。另外，由该矩形生成部 202生成的单触发脉冲的脉冲幅度被设定为例如与从最易被人体吸收的200kHz的矩形波 中取出半周期的信号后的数值相等的2. 5 μ Sec0图2 (b)是感测基板203的局部剖视图。感测基板203是用于检测作为指示体的人体的手指104(参照图1)接近于位置检 测装置101的位置检测平面102上的哪个位置的传感器。该感测基板203由平行地排列m 根细长电极而构成的X轴电极209、平行地排列η根细长电极而构成的Y轴电极210、用于
6使X轴电极209与Y轴电极210绝缘的绝缘板211及用于保护X轴电极209的绝缘板212 构成。构成感测基板203的X轴电极209和Y轴电极210通过绝缘板211维持相互绝缘 状态，并纵横地排列而构成。因此，在X轴电极209与Y轴电极210的各交点上形成电容器。 并且，X轴电极209与矩形波生成部202连接，并被该矩形波生成部202施加矩形波形状的 单触发脉冲的电压。为了检测手指104的存在，构成感测基板203的X轴电极209和Y轴电极210的 各电极以空出恰当的间隔的方式排列。在本发明的实施方式中，例如假定普通成人的小指 接触位置检测平面时的直径为7-8mm，以作为其一半以下的间隔的3. 2mm的间隔排列。接收选择开关部204是用于选择性地将构成Y轴电极210的各电极连接到后段的 差动放大部205的正极侧输入端子及负极侧输入端子的任意一个上的开关。该接收选择开 关部204与矩形波生成部202及差动放大部205连接。并且，向该接收选择开关部204被 供给从矩形波生成部202输出的复位脉冲、从开关数据生成部207b输出的读取时钟及开关 数据。并且，该接收选择开关部204向差动放大部205输出从感测基板203输出的电流。差动放大部205将从感测基板203经由接收选择开关部204输出的微弱电流转换 为电压，将其放大并向A/D转换器206输出。A/D转换器206将由差动放大部205输入的模拟信号转换为数字数据并向位置计 算部207a输出。控制部207是用于根据由矩形波生成部202输入的时钟脉冲控制接收选择开关部 204，并计算手指104在输入面上触摸的位置并输出位置信息的微型计算机。该控制部207 由位置计算部207a和开关数据生成部207b构成。位置计算部207a是微型计算机的一个功能部分，对地址信息和数字数据进行预 定的演算处理，并计算位置信息。向该位置计算部207a输入从A/D转换器206输出的数字 数据、从矩形波生成部202输出的时钟脉冲及复位脉冲、从开关数据生成部207b输出的地 址信息。然后，位置计算部207a根据这些输入信号及数据进行演算处理，输出手指是否存 在，并在手指存在的情况下输出其位置信息。开关数据生成部207b对接收选择开关部204供给作为设定信息的开关数据。向 该开关数据生成部207b输入从矩形波生成部202输出的复位脉冲、从位置计算部207a输 出的检测Y轴地址及切换信号。然后，该开关数据生成部207b根据这些输入信号进行数据 处理，向接收选择开关部204输出开关数据和读取时钟，并向位置计算部207a输出第一 Y 轴地址及第二 Y轴地址。在此，第一 Y轴地址是用于快速(粗略)地检索位置检测平面102 整体的地址，第二 Y轴地址是用于细致(细微)地检索位置检测平面102的特定位置的地 址。(矩形波生成部)接下来，根据图3对矩形波生成部202的结构及动作进行详述。矩形波生成部202由时钟生成器302、分频器303、与门(AND gate)304、计数器 306、数字比较器305、常数η 307、移位寄存器308及单稳态多谐振荡器311构成。时钟生成器302是用于生成一定频率的矩形波的时钟的振荡器。时钟生成器302 生成例如12MHz ( 一周期8. 33ns)的矩形波。由时钟生成器302生成的12MHz的时钟被供给到分频器303。分频器303为公知的可编程计数器。该分频器303通过对从时钟生成器302输入 的时钟进行特定数的计数，将时钟的频率转换为1/N。在本实施方式中，分频器303的分频 比被设定为1/10，该时钟被分频为1200kHz ( 一周期0. 833 μ s)。从该分频器303输出的1200kHz的矩形波信号(以下简称矩形波)作为时钟脉冲 被供给到与门304，并且也被供给到移位寄存器308及后述的位置计算部207a。与门304为用于输出被输入的数据值的逻辑积的公知的门。并且，只有当从数字 比较器305供给的信号为表示逻辑值“真”的高电位、即输入“1”的值时，该与门304才将 从分频器303输入的时钟脉冲供给到计数器306。计数器306为在输入信号的上升沿使输出数值增加的公知的计数器。当向复位端 子提供表示逻辑值“真”的高电位时，计数器306的输出数值复位。另外，该计数器306的 初期值被设定为“0”。该计数器306的输入端子与与门304的输出端子连接，复位端子与后 述的单稳态多谐振荡器311连接。并且，当从与门304输入时钟脉冲时，计数器306输出每当输入时钟脉冲的上升沿 时加上1而得到的计数值(0、1、2、……)。另外，当向复位端子输入从后述的单稳态多谐 振荡器311输出的脉冲信号时，计数器306的计数值复位，并输出“0”。数字比较器305是用于比较两个输入数值的大小的比较器。该数字比较器305比 较丛正输入端输入的数值和从负输入端输入的数值，当从正输入端输入的数值较大时，输 出表示逻辑“真”(=1)的高电位。另外，数字比较器305的正输入端上连接有常数η 307，负输入端上连接有计数器 306。因此，数字比较器305比较从负输入端输入的计数器306的计数值和从正输入端输入 的常数η 307的数值，当常数η 307的数值比计数器306的输出值大时，输出值“ 1”，当计数 值等于或大于常数η 307的数值时，输出“0”。表示数字比较器305的比较结果的逻辑值输 出被输入到与门304及移位寄存器308。常数η 307通过寄存器等设置。该常数η 307被提供200kHz的自然数倍。在本 实施方式中，η被设定为“3”。该常数η 307被输入到数字比较器305的正输入端。移位寄存器308为公知的串行输入_并行输出型的移位寄存器，例如级联连接公 知的D触发器而成的移位寄存器。该移位寄存器308具有多个(m个)有效位单元309a至 309m,并在其末端具有3个无效位单元310a、3IOb及310c。有效位单元309a至309m分别 与构成X轴电极209的各电极连接。X轴电极209不与无效位单元310a、310b及310c连 接。无效位单元310a、310b及310c中的最后的无效位单元310c与单稳态多谐振荡器 311连接。单稳态多谐振荡器311的逻辑值输出被供给到计数器306的复位端子、接收选择 开关部204、位置计算部207a及开关数据生成部207b。移位寄存器308根据由分频器303输出的时钟脉冲的上升沿存储数字比较器305 的输出值，并将各单元的存储值移至相相邻的相邻单元(例如，如果是有效位单元309a，则 移至有效位单元309b)。当从数字比较器305或前面相邻的单元输入逻辑值“1”并输入时钟脉冲的上升沿时，移位寄存器308的有效位单元309a至309m向与输入所述逻辑值“1”的有效位单元连 接的X轴电极209的电极输出高电位。同样，当从数字比较器305或前面相邻的单元输入逻辑值“0”并输入时钟脉冲的 上升沿时，移位寄存器308的有效位单元309a至309m向连接的X轴电极209的电极输出 低电压。向各有效位单元309a至309m中的输入了逻辑值“0”的有效位单元输入逻辑值 “1”时，X轴电极209的电位从低电位转变为高电位。相反，向各有效位单元309a至309m中的输入了逻辑值“ 1 ”的有效位单元输入逻 辑值“0”时，X轴电极209的电位从高电位转变为低电位。S卩，通过随时间使输入到各有效位单元309a至309m的逻辑值发生 “0” 一 “1” 一 “0”的变化，移位寄存器308向X轴电极209的各电极供给单触发脉冲。单稳态多谐振荡器311以输入信号(来自无效位单元310c的信号)的上升沿为 触发而输出一定宽度的脉冲信号。在本实施方式中，该一定宽度的脉冲信号的宽度被设定 在上述矩形波信号的时钟的一个时钟以内。即，为了从无效位单元310c输出的信号的上升 生成计数器306的复位脉冲而设置单稳态多谐振荡器311。以下，详细描述矩形波生成部202的动作。由于计数器306的初期值为0，因此从其输出端子输出数值“0”。数字比较器305 比较由常数η 307提供的数值(η = 3)和从计数器306输入的数值“0”。在该时点，由于常 数η 307的数值比从计数器306输入的值大，因此数字比较器305输出逻辑值“1”。由于与 门304中输入了来自上述数字比较器305的逻辑值“ 1 ”，该与门304将从分频器303输出的 时钟脉冲供给到计数器306。由于从与门304输入时钟脉冲，计数器306输出值“1”。然后，向数字比较器305输入该值“1”，与门304、计数器306及数字比较器305在 从计数器306向数字比较器305输入的值变为“3”之前重复上述动作。当从计数器306向数字比较器305输入的值达到3时，从负输入端输入的值(“3”) 与从正输入端输入的常数η 307的数值“3”相同。因此，数字比较器305输出“假”即值 “0”。其结果，与门304不再向计数器306供给时钟脉冲。因此，计数器306中的计数被与 门304阻止。此后，计数器306被与门304停止时钟的供给，其结果，计数停止。S卩，进行上 述动作时，以时钟脉冲的每个定时从数字比较器305按“111000……”的顺序输出逻辑值。接下来，对移位寄存器308的动作进行说明。从数字比较器305输出的逻辑值被供给到移位寄存器308的有效位单元309a。根 据从分频器303供给的时钟脉冲的上升沿，移位寄存器308将保存在有效位单元309a中的 值“1”移至相邻的有效位单元309b，并将从数字比较器305新输出的值“1”保存在有效位 单元309a中。此后，每输入时钟脉冲时，移位寄存器308将特定的有效位单元309x的值依 次移至相邻的相邻有效位单元309 (x+1)。并且，保存在最后的有效位单元309m中的值被供 给到最初的无效位单元310a。同样，保存在最初的无效位单元310a中的值被供给到相邻的 相邻无效位单元310b，保存在无效位单元310b中的值被供给到最后的无效位单元310c。并且，当向移位寄存器308输入时钟脉冲时，保存在最后的无效位单元310c中的 值被供给到单稳态多谐振荡器311。这样，当移位寄存器308持续移动数据时，在最初阶段输入的“111”的值到达无效位单元310a至310c。当逻辑值“1”到达无效位单元的最后的单元310c时，单元310c的输出端子从低 电位变为高电位。单稳态多谐振荡器311接收该电压的变化即上升沿，生成复位脉冲。由 于复位脉冲被输入计数器306的复位端子，因此计数器306复位。然后，当向单稳态多谐振荡器311输入下一个值“1”时，该单稳态多谐振荡器311 不再向计数器306的复位输入端供给脉冲信号，因此计数器306从此时点重新开始计数。这样，矩形波生成部202向X轴电极209供给单触发脉冲。接下来，根据图4对位置计算部207a的结构及位置检测动作进行详述。位置计算部207a由积分部402、缓冲存储器403、峰值检测部404、重心运算部405 及X轴地址计数器406构成。积分部402是用于对从A/D转换器206得到的数字值进行积分的积分器。该积分 部402由例如未图示的存储器和加法器构成。该积分部402与矩形波生成部202、A/D转 换器206及缓冲存储器403连接。并且，每当输入从矩形波生成部202输出的时钟脉冲时， 该积分部402对从A/D转换器206输入的数字值和存储在存储器中的值进行加法运算并存 储，并且输出该相加值。缓冲存储器403是用于暂时性地存储积分部402的输出值的RAM。该缓冲存储器 403与矩形波生成部202、积分部402、峰值检测部404及重心运算部405连接，并将从积分 部402输出的相加值作为检测数据存储。并且，向该缓冲存储器403输入从矩形波生成部 202输出的时钟脉冲及从后述的X轴地址计数器406输出的X轴地址信息。并且，该缓冲存 储器403根据输入时钟脉冲的定时存储检测数据及X轴地址信息。峰值检测部404比较存储于缓冲存储器403中的检测数据，并将该检测数据中值 最大的检测数据检测为峰值。该峰值检测部404与缓冲存储器403及重心运算部405连接。 并且，在该峰值检测部404中检测的峰值被输出到后段的重心运算部405及区域判定部407 中。重心运算部405用于根据取得的数据运算重心的坐标，与缓冲存储器403、峰值检 测部404、X轴地址计数器406、后述的区域判定部407及开关数据生成部207b连接。向该 重心运算部405中输入从开关数据生成部207b输出的第二 Y轴地址、从矩形波生成部202 输出的时钟脉冲及从后述的X轴地址计数器406输出的X轴地址。并且，该重心运算部405根据表示从峰值检测部404输入的峰值的缓冲存储器403 上的地址和从开关数据生成部207b输入的第二 Y轴地址，从缓冲存储器403中至少取得表 示该峰值的缓冲存储器403上的地址及该地址前后的地址中所存储的数据，并运算上述三 个数据的重心。作为该重心运算部405的运算结果的重心的位置即为感测基板203上的手指的位 置即位置数据。X轴地址计数器406用于对从矩形波生成部202输出的时钟脉冲进行计数，其计 数值通过从矩形波生成部202输出的复位脉冲而被复位。该X轴地址计数器406的输出值 (计数结果)为选择了构成X轴电极209的电极中的一个电极的值。并且，该X轴地址计数器406的输出值作为X轴地址被供给到缓冲存储器403及 重心运算部405中。
区域判定部407根据取得的数据判定位置检测装置101的位置检测平面102上是 否存在手指，并在存在的情况下判定存在于什么位置(区域)。该区域判定部407与峰值运 算部304及开关数据生成部连接。并且，向该区域判定部407输入从开关数据生成部207b 输出的第一 Y轴地址。检测到手指存在时，区域判定部407向开关数据生成部207b输出切换信号及作为 检测Y轴地址的该手指的Y坐标即第一 Y轴地址。本实施方式的位置检测装置101用两种模式探测存在于感测基板203上的手指的位置。一种为将感测基板203粗略地分割为区域并检测手指的存在的粗探测模式，另一 种为在感测基板203的判明手指存在的区域中精细地检测手指位置的精探测模式。区域判定部407在位置检测装置101为粗探测模式时工作，并判定手指是否存在 以及手指存在的区域。判明手指的存在及其区域时，向开关数据生成部207b输出表示该信 息的切换信号。重心运算部405在位置检测装置101为精探测模式时工作，并在区域判定部407 检测的手指的存在区域的范围内，通过重心运算计算手指的存在位置。手指离开位置检测装置101的位置检测平面时，重心运算部405向区域判定部407 输出位置检测平面上不存在手指的信号。输入该位置检测平面上不存在手指的信号时，区 域判定部407使切换信号反转，并实施粗探测模式。接下来，根据图5及图6说明矩形波生成部202的工作原理。另外，为了便于说明， 以向构成X轴电极209的任意电极即第一 X轴电极502及第二 X轴电极503供给矩形波时 从Y轴电极210的任意一个电极即第一 Y轴电极506a输出的信号为例进行说明。观察第一 X轴电极502、第二 X轴电极503及第一 Y轴电极506a，图4所示的矩形 波生成部202、X轴电极209、Y轴电极210及差动放大部205能用图5所示的等效电路表 示。即，由于向该第一 X轴电极502和第二 X轴电极503供给矩形波的矩形波生成部202 分别向第一 X轴电极502和第二 X轴电极503供给矩形波，因此可视作第一矩形波电压源 504及第二矩形波电压源505。另外，在该图5中，用虚线表示手指507存在的位置。另外，图4所示的差动放大部205由包括与第一 Y轴电极506a连接的运算放大器 512a和电阻R513a的电流电压转换电路514a、包括与第二 Y轴电极506b连接的运算放大 器512b和电阻R513b的电流电压转换电路514b、包括与电流电压转换电路514a连接的电 阻R515a、与电流电压转换电路514b连接的电阻R515b及电阻R516和运算放大器517的差 动放大器518构成。由于公知的虚短路现象，构成电流电压转换电路514a的运算放大器512a的输入 端子维持虚短路的状态。因此，从第一 Y轴电极506a来看，形成与接地状态相同的状态。另 外，电流电压转换电路514b与电流电压转换电路514a的情况相同。电流电压转换电路514a及514b将微弱的电流转换为电压并放大。然后，向差动放 大器518输入该放大的电压信号，并放大到对后段的电路来说更容易处理的信号电平。另 外，差动放大器518具有消除以同相位混入第一 Y轴电极506a及第二 Y轴电极506b的噪 声的效果。
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接下来，对手指507接近电极的交点和没有接近时的第一 Y轴电极506a中出现的 电流波形的差异进行说明。向电容器施加矩形波的电压时，只有在其上升和下降时电容器中才流动电流。由 于在第一 X轴电极502和第一 Y轴电极506a的交点上形成有电容器，因此该形成于交点上 的电容器也产生相同的现象。因此，当向X轴电极施加在时点t0上升的矩形波信号时，手指507没有接近电极 的交点的情况下，即第二矩形波电压源505向第二 X轴电极503施加图6 (a)所示的矩形波 时，只有在该施加的矩形波信号上升时，构成于第二 X轴电极503与第一 Y轴电极506a之 间的电容器中才流动电流。其结果是该电容器中流动的电流形成图6(b)中所示的波形。与此相对，手指507接近电极的交点时，即第一矩形波电压源504向第一 X轴电极 502施加图6(a)所示的矩形波信号时，从第一 X轴电极502发出的电场线的一部分被手指 507吸收。其结果是与手指507没有接近电极的交点时(图6(b))相比，手指507接近该 交点时(图6(c))形成于电极交点的电容器的静电电容减少，因此与图6(b)相比图6(c) 中的电流波形的总面积减小。另外，众所周知，电流波形的总面积相当于电容器中储存的电 荷。另外，当向X轴电极施加在时点t0下降的矩形波信号时，手指507没有接近电极 的交点的情况下，即第二矩形波电压源505向第二 X轴电极503施加图6(d)中所示的矩形 波时，只有在该施加的矩形波信号下降时，形成于第二 X轴电极503与第一 Y轴电极506a 之间的电容器中才流动电流。其结果是该电容器中流动的电流形成图6(e)中所示的波形。接下来，对在时刻to的时点同时向第一 X轴电极502和第二 X轴电极503双方施 加矩形波信号的情况进行说明。在手指507没有接近第一 X轴电极502与第一 Y轴电极506a的交点的情况下， 比较向第一 X轴电极502施加在时点to上升的矩形波信号(图6(a))时的电流波形(图 6(b))与向第一 X轴电极502施加在时点t0下降的矩形波信号(图6(d))时的电流波形 (图6(e))，结果是两者相对于时间轴t形成线对称的关系。因此，当同时向相邻的X轴电 极(例如第一 X轴电极502和第二 X轴电极503)的一个施加图6(a)所示的电压，并向另一 个施加图6 (d)所示的电压时，第二 Y轴电极506b中同时流动图6 (b)所示的电流及图6 (e) 所示的电流。即，在时点t0手指507没有接近第一 X轴电极502与第一 Y轴电极506a的交点 的情况下，如果第一矩形波电压源504向第一 X轴电极502施加上升电压(图6(a))且第 二矩形波电压源505向第二 X轴电极503施加下降电压(图6 (d))，由于通过第一 X轴电 极502与第一 Y轴电极506a的交点形成的电容器的静电电容与通过第二 X轴电极503与 第一 Y轴电极506a的交点形成的电容器的静电电容相等，因此在各交点上产生的电流相抵 消。其结果是在第一 Y轴电极506a中不产生电流波形(图6(f))。 与此相对，手指507接近第一 X轴电极502与第一 Y轴电极506a的交点的情况下， 比较向第一 X轴电极502施加在时点t0上升的矩形波信号(图6(a))时的电流波形(图 6(c))与向第一 X轴电极502施加在时点t0下降的矩形波信号(图6(d))时的电流波形 (图6 (e))，结果是两者相对于时间轴t不形成线对称的关系。因此，当同时向相邻的X轴 电极(例如第一 X轴电极502和第二 X轴电极503)的一个施加图6(a)所示的电压，并向另一个施加图6(d)所示的电压时，第一 Y轴电极506a中同时流动图6(c)所示的电流及图 6(e)所示的电流。S卩，在时点t0手指507接近第一 X轴电极502与第一 Y轴电极506a的交点的情 况下，如果第一矩形波电压源504向第一 X轴电极502施加上升电压(图6(a))且第二矩 形波电压源505向第二 X轴电极503施加下降电压(图6 (d))，则通过第一 X轴电极502与 第一 Y轴电极506a的交点形成的电容器与通过第二 X轴电极503与第一 Y轴电极506a的 交点形成的电容器相比静电电容减少。其结果是在第一 Y轴电极506a中在负方向上产生 电流波形(图6(g))。如以上说明，手指507接近X轴电极和Y轴电极的交点时，形成于该交点的电容器 的静电电容减少。向静电电容减少的交点施加上升或下降的电压变化，与其它交点上出现 的电压变化所产生的电流的合成电流波形出现在Y轴电极上。另一方面，如图5所示，手指507没有接近第二 Y轴电极506b。因此，第二 Y轴电 极506b上不产生电流。向差动放大器518中以反相位输入对第一 Y轴电极506a的电流波形进行电压转 换后的信号和对第二 Y轴电极506b的电流波形进行电压转换后的信号，并差动放大。因此， 当手指507接近第一 X轴电极502与第一 Y轴电极506a的交点时，从差动放大器518输出 与第一 Y轴电极506a中产生的电流波形相同波形的电压信号。接下来，根据图4及图7对手指的检测动作进行说明。另外，在图7中，为了便于 说明，关注从图5的电流电压转换电路514a得到的信号的波形。图7 (a)是感测基板203的沿图2的A_A，的局部剖视图。图7(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)及(h)是表示向图7(a)所示的X轴电极209中 的任意X轴电极702a至702g施加电压的定时的波形图。在此，图7(b)至(h)中的时点tl 至t7表示向各X轴电极702a至702g施加单触发脉冲的时点，时点t2表示从时点tl推迟 一时钟后的时点，同样各时点tn表示从t(n-l)推迟一时钟后的时点。另外，向移位寄存器308的有效位单元309a输入值“ 1 ”时，矩形波生成部202向 与该有效位单元309a连接的X轴电极702a施加电压。并且，在向该有效位单元309a输入 值“1”期间，矩形波生成部202向X轴电极702a持续施加电压。然后，向有效位单元309a 输入值“0”时，矩形波生成部202终止向X轴电极702a施加电压。在此，由于使用在分频 器303中被分频且输出的时钟，值“ 1 ”被连续三次输入移位寄存器308，因此移位寄存器308 向X轴电极702a施加电压的时间为相当于输入到移位寄存器308的三个时钟的时间。其结 果，例如如果以向X轴电极702a施加单触发脉冲的时点tl为基准，则施加于X轴电极702a 的单触发脉冲在时点t4下降。如上所示，矩形波生成部202依次向与该矩形波生成部202的移位寄存器308连 接的X轴电极702a至702g施加单触发脉冲。并且，由于在各X轴电极702a至702g中由上 升时点与下降时点为相同时间的单触发脉冲的组合产生的电流相抵，因此在Y轴电极703 中不产生电流波形。例如，施加到X轴电极702c的单触发脉冲的下降时点Y轴电极703中 产生的电流与施加到X轴电极702f的单触发脉冲的上升时点Y轴电极703中产生的电流 合成的情况相当于上述情况。同样，在同一时点(例如时点t6)存在上升的单触发脉冲和下降的单触发脉冲的
13情况下，Y轴电极703中不产生电流，且即使向X轴电极703的各X轴电极整体施加单触发 脉冲的情况下，同样不产生电流波形。但是，如图7 (a)所示，由于手指507接近X轴电极702d与Y轴电极703的交点， 因此即使通过分别施加到X轴电极702d、702a及702g上的单触发脉冲而在Y轴电极703 中产生的各电流合成，也不会变为0。其结果是，如图7(i)所示，在t4时点及t7时点，分别 在Y轴电极703中产生电流波形。在该t4时点，对于手指507接近的X轴电极702d，出现 施加到X轴电极702d的单触发脉冲的上升和同时施加到X轴电极702a的单触发脉冲的下 降。另外，在t7时点，出现施加到X轴电极702d的单触发脉冲的下降和同时施加到X轴电 极702g的单触发脉冲的上升。图7(j)是对Y轴电极703中出现的电流波形进行积分后的波形。其假想性地模 拟表现位置计算部207a内的积分部402的输出数据。如图7(i)所示，Y轴电极703中出现的电流波形呈以零电位为中心大致对称的正 弦波交流波形。因此，如图7(j)所示，如果直接对该电流波形进行积分，可得到在负方向上 具有波峰的波形。波峰检测部404捕捉最接近于该波形的波峰的采样时钟的值。并且，重 心运算部405根据该波峰检测部404得到的值及其前后的值这三个值进行重心运算。重心运算部405为了确定表示感测基板203的X轴方向和Y轴方向的波峰的位置， 从X轴地址计数器406中获取X轴方向的地址数据，并从开关数据生成部207b中获取Y轴 方向的地址数据。并且，根据这些地址数据和重心运算的结果，计算正峰值及其在时间轴上 的位置。重心运算部405将计算结果作为表示接近感测基板203的手指的位置的位置数据 输出。接下来，参照图8对接收选择开关部204的结构及动作进行说明。该接收选择开 关部204由移位寄存器802、寄存器803、非门(NOT gate)804及切换开关805构成。移位寄存器802为串行输入_并行输出型的移位寄存器，具有多个单元802a至 802η。向该移位寄存器802输入从后述的开关数据生成部207b输出的读取时钟和开关数 据。并且，该移位寄存器802根据从开关数据生成部207b输入的读取时钟的定时依次将 从开关数据生成部207b输入的开关数据输入到该多个单元802a至802η中。该多个单元 802a至802η的各输出端子与寄存器803的各单元803a至803η连接。寄存器803由与构成移位寄存器802的多个单元相同数量的多个单元803a至 803η构成。这些单元803a至803η例如为公知的锁存器R-S型触发器。并且，向该寄存器 803的各单元803a至803η输入从移位寄存器802的各单元802a至802η输出的值。非门804用于生成供给到寄存器803的选通脉冲信号，通过反转从矩形波生成部 202输入的复位脉冲，生成选通脉冲信号。通过输入该选通脉冲信号，寄存器803以向移位 寄存器802输入复位脉冲的定时、即其输入选通脉冲信号的定时，将保存在各单元803a至 803η的逻辑值更新为分别与该各单元803a至803η连接的移位寄存器802的各单元802a 至802η的值。另外，寄存器803的各单元803a至803η分别与切换开关805的各开关805a 至805η连接。切换开关805由与移位寄存器802及寄存器803相同数量的例如多个模拟 电子开关805a至805η构成，根据寄存器803保存的值，选择性地将Y轴电极210的各电极 连接到差动放大部205的正极侧输入端子或负极侧输入端子的任一个上。图9是开关数据生成部207b的功能框图。
通过微型计算机的程序实现的开关数据生成部207b由粗探测数据902和精探测 数据903两种数据、读取粗探测数据902的第一读取控制部904、读取精探测数据903的第 二读取控制部905、用于向第一读取控制部904及第二读取控制部905供给时钟的读取时钟 生成部906、选择性地输出由第一读取控制部904及第二读取控制部905输出的开关数据的 切换开关907构成。另外，在图9之后的说明中，假定Y轴电极210的电极为20根来进行说明。第一读取控制部904根据区域判定部407输出的切换信号和矩形波生成部202 输出的复位脉冲，并按照读取时钟生成部906生成的读取时钟的定时读取存储在未图示的 ROM或RAM中的粗探测数据902。粗探测数据902是用于控制Y轴电极210的各电极与差动放大部205的哪个输入 端子连接的开关数据。粗探测数据902的各位为输入到移位寄存器802的数据。S卩，粗探 测数据902的位数与Y轴电极210的电极的根数相等。在图9中，粗探测数据902由20位 构成。第二读取控制部905根据区域判定部407输出的检测Y轴地址和矩形波生成部 202输出的复位脉冲，并按照读取时钟生成部906生成的读取时钟的定时读取存储在未图 示的ROM中的精探测数据903。精探测数据903也是与粗探测数据902同样地用于控制Y轴电极210的各电极与 差动放大部205的哪个输入端子连接的开关数据。即，精探测数据903的位数也与Y轴电 极210的电极的根数相等。在图9中，精探测数据903也由20位构成。读取时钟生成部906对第一读取控制部904供给用于读取粗探测数据902的定时 时钟。该读取时钟对于第二读取控制部905也是读取精探测数据903的定时时钟。另外，该读取时钟也是向图8的接收选择开关部204内的移位寄存器802写入开 关数据时的时钟。如上所述，粗探测数据902及精探测数据903具有与Y轴电极210的电极的数量 相等数量的位数。在本实施方式中，由于Y轴电极210的电极为20根，因此粗探测数据902 及精探测数据903分别为20位。第一读取控制部904按照一定的规则变换粗探测数据902的读取开始位置，并将 该变换的值作为第一 Y轴地址输出到区域判定部407中。第二读取控制部905按照一定的规则变换精探测数据903的读取开始位置，并将 该变换的值作为第二 Y轴地址输出到重心运算部405中。另外，通过切换开关907选择性地向接收选择开关部204输出第一读取控制部904 输出的开关数据和第二读取控制部905输出的开关数据。并且，还向接收选择开关部204输出读取时钟。图10是说明粗探测数据902及精探测数据903的内容的示意图。在图10中，分别排列构成粗探测数据902及精探测数据903的位，并对各位标注 代码。粗探测数据902按以下方式构成。首先，从位(bit)的位置Pl到P4的4个位的值为“0”。其次，从位的位置P5到 P8的4个位的值为“ 1 ”。并且，从位的位置P9到P20的12个位的值为“0”和“ 1 ”交替地连续且反复的模式。精探测数据903按以下方式构成。首先，从位的位置Pl到P3的3个位的值为“0”。其次，从位的位置P4到P6的3 个位的值为“1”。并且，从位的位置P7到P20的14个位的值为“0”和“1”交替地连续且反
复的模式。粗探测数据902及精探测数据903都是多个值为“0”的位连续、随后多个值为“ 1” 的位连续、然后多个值为“ 0 ”和“ 1”的位的组合连续。多个值为“0”的位连续、随后多个值为“1”的位连续的粗探测数据902的模式的 值排列为“00001111”。多个值为“0”的位连续、随后多个值为“1”的位连续的精探测数据903的模式的 值排列为“000111”。与此相对，多个值为“0”和“1”的位的组合连续且反复的粗探测数据902的模式 的值排列为“010101010101”。同样，多个值为“0”和“1”的位的组合连续且反复的精探测数据903的模式的值 排列为 “01010101010101”。该值为“0”和“1”的位的组合连续且反复多次的模式将Y轴电极210的相应电极 交替地连接在差动放大部205的正极侧输入端子和负极侧输入端子上。因此，手指接近该 区域时，根据由于手指的存在而减少的静电电容得到的电流的变化以反相位出现在差动放 大部205的正极侧输入端子和负极侧输入端子两者中。因此，电流变化相抵，从而不能检测 手指的存在。S卩，值为“0”和“1”的位的组合连续且反复多次的模式的开关数据形成不能检测 手指的存在的“非感测区域”。相反，多个值为“0”的位连续、随后多个值为“1”的位连续的 模式的开关数据形成可检测手指的存在的“有效区域”。在专利文献1中，没有不能检测手指的存在的非感测区域。没有非感测区域时，在 只存在一根接近位置检测平面的手指的情况下，该检测方式有效。但是在可能存在多根手 指的情况下，当扫描位置检测平面时，如果不按照可检测手指的存在的位置和不可检测手 指的存在的位置进行分割，则不能做出精细的检测。作为在Y轴电极210中设非感测区域的方法，如专利文献2所示，可以考虑不将电 极连接到差动放大部205上这个方法。但是，此时必须将图8的切换开关805变为三态型。 另外，为此移位寄存器802及寄存器803为了形成非连接状态而也多需要一个位。因此，电 路规模扩大。图11 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(1)、(m)、(η)、(ο)、 (P)、(q)、(r)及(s)是表示由开关数据生成部207b生成并输出的开关数据的图。图11 (a)、(b)、(c)及(d)表示开关数据生成部207b在粗探测模式时输出的开关 数据的转变。开关数据的“_(负)”相当于粗探测数据902的值为“0”的位，意思是将切换 开关805控制为使Y轴电极210的相应电极连接到差动放大部205的负极侧输入端子上。 开关数据的“ + (正)”相当于粗探测数据902的值为“1”的位，意思是将切换开关805控制 为使Y轴电极210的相应电极连接到差动放大部205的正极侧输入端子上。将图11 (a)的开关数据的“ _ (负)”换作“ 0 ”、“ + (正)”换作“ 1”时，与图9的粗
16探测数据902的开关数据802a相同。即，图11 (a)表示Y轴电极210的各电极在图11 (a) 的状态下与差动放大部205的正极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示第一读取控 制部904从读取位置P20到Pl依次读取图9的粗探测数据902并写入移位寄存器802中 的结果。同样，图11 (b)表示Y轴电极210的各电极在图11 (b)的状态下与差动放大部205 的正极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示移位寄存器802从图11(a)的状态转变 成的、第一读取控制部904从读取位置P20到P17依次读取图9的粗探测数据902并写入 移位寄存器802中的结果。同样，图11 (c)表示Y轴电极210的各电极在图11 (c)的状态下与差动放大部205 的正极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示移位寄存器802从图11(b)的状态转变 成的、第一读取控制部904从读取位置P16到P13依次读取图9的粗探测数据902并写入 移位寄存器802中的结果。同样，图11 (d)表示Y轴电极210的各电极在图11 (d)的状态下与差动放大部205 的正极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示移位寄存器802从图11(c)的状态转变 成的、第一读取控制部904从读取位置P12到P9依次读取图9的粗探测数据902并写入移 位寄存器802中的结果。为了从图11(d)的状态过渡到图11(a)的状态，移位寄存器802从图11(d)的状 态转变为第一读取控制部904从读取位置P8到Pl依次读取图9的粗探测数据902并写 入移位寄存器802中。即，当移位寄存器802处于初期状态时，一次性地将粗探测数据902的全部位写入 移位寄存器802中(图11(a))。然后，从粗探测数据902的低位的位到高位的位依次按照 4位(图ll(b))、4位(图ll(c))、4位(图ll(d))、8位(图11(a))的顺序读取，并写入移 位寄存器902中。如上所述，第一读取控制部904改变读取位置并从图9的下方朝上方读取粗探测 数据902。即，第一读取控制部904呈环状地从图9的下方朝上方读取粗探测数据902。图11(e)至(s)表示开关数据生成部207b在精探测模式时输出的开关数据的转 变情况。图11(e)表示Y轴电极210的各电极在图11(e)的状态下与差动放大部205的正 极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示第二读取控制部905从读取位置P20到Pl依 次读取图9的精探测数据903并写入移位寄存器802中的结果。图11(f)表示Y轴电极210的各电极在图11(f)的状态下与差动放大部205的正 极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示移位寄存器802从图11(e)的状态转变成的、 第二读取控制部905仅读取读取位置P20的位而将图9的精探测数据903写入移位寄存器 802中的结果。图11 (g)表示Y轴电极210的各电极在图11 (g)的状态下与差动放大部205的正 极侧输入端子或负极侧输入端子连接，并表示移位寄存器802从图11(f)的状态转变成的、 第二读取控制部905仅读取读取位置P19的位而将图9的精探测数据903写入移位寄存器 802中的结果。以下同样，从图11(h)到图11(8)，第二读取控制部905到读取位置P18、P17、P16…P7为止逐个位读取图9的精探测数据903，并写入移位寄存器802中。并且，为了从图Il(S)的状态过渡到图11(e)的状态，第二读取控制部905通过读 取从读取位置P6到Pl的6位的数据将图9的精探测数据903写入移位寄存器802中。其中，在精探测模式中，在从图11(e)到图Il(S)的状态下，不转变Y轴电极210。 精探测模式是用于先用粗探测模式确认手指存在的区域、然后精细地检测存在于该区域内 的手指的位置的模式。因此，精探测模式仅在用粗探测模式确认后的区域的范围内探测。例如，当通过粗探测模式的图11(a)确认了手指存在时，精探测模式重复从图 11(e)到图ll(j)的状态。为了再次从图ll(j)过渡到图11(e)的状态，第二读取控制部 905从读取位置P15到Pl读取图9的精探测数据903，并写入移位寄存器802中。同样，当通过粗探测模式的图11(b)确认了手指存在时，精探测模式重复从图 ll(i)到图ll(n)的状态。为了再次从图ll(n)过渡到图ll(i)的状态，第二读取控制部 905从读取位置Pll到Pl并进一步从读取位置P20到P17读取图9的精探测数据903，并 写入移位寄存器802中。图12(a)至(ζ)是表示X轴电极209和Y轴电极210的状态的变化的时序图。该 图12表示的时序图是使用图11(a)及(b)的开关数据时的时序图。图11(a)的开关数据对应于图12中的从时刻t0到tl之间的图12(g)至(ζ)。同 样，图11(b)对应于图12中的从时刻t2到t3之间的图12(g)至(Z)。S卩，图12是表示粗探测模式中的X轴电极209和Y轴电极210的状态的变化的时 序图，是抽取Y轴电极210在图11(a)及图11(b)的状态而表示的图。图12(a)至(f)表示施加到X轴电极209上的电压的定时。矩形波生成部202向 X轴电极209施加图7(b)至(h)所示的电压。在此期间，Y轴电极210维持恒定的状态。 这是指图12中的t0到tl的期间，也是指t2到t3的期间。S卩，图10所示的各模式是Y轴 电极210的各电极在由矩形波生成部202实施对X轴电极209的一周期的扫描时的开关数 据(连接模式)。因此，在粗探测模式中，起初实施图12(a)的连接模式，随后实施图12(b)的连接 模式，接着实施图12(c)的连接模式，接着实施图12(d)的连接模式。为此，第一读取控制 部904根据复位脉冲和切换信号周期性地变更粗探测数据902的读取开始位置。由第一读取控制部904读取的开关数据经由切换开关907通过图8的接收选择开 关部204的移位寄存器802被寄存器803读取。并且，Y轴电极210的各电极以被寄存器 803读取的连接模式与差动放大部205连接。粗探测模式是用于大致地掌握位置检测平面102上是否存在手指、以及存在时存 在于哪个区域的高速探测模式。图13(a)、(b)、(c)及图14(d)、(e)、(f)是示意性地说明粗探测模式的动作的图。如图13(a)所示，假设使用者用两手的食指触摸了位置检测装置101的位置检测 平面1302。图13(b)是粗探测模式的最初阶段，图11(a)的开关数据通过图8的接收选择开 关部204的移位寄存器802被寄存器803读取，Y轴电极210的各电极以图11 (a)的连接 模式与差动放大部205连接。右手的食指触摸之处为位置P1303，左手的食指触摸之处为位置P1304。
由于Y轴电极210的属于第一粗区域R1305的电极与差动放大部205的负极侧输 入端子连接，因此形成负极区域。由于Y轴电极210的第二粗区域R1306的电极与差动放 大部205的正极侧输入端子连接，因此形成正极区域。由于Y轴电极210的其它区域的电 极与差动放大部205的正极侧输入端子和负极侧输入端子交替地连接，因此形成非感测区 域。并且，由于使用者左手的食指(位置P1304)存在于位置检测平面1302的第一粗 区域R1305，因此在该时点能检测手指的存在。图13(c)是粗探测模式的下一阶段，图11(b)的开关数据通过图8的接收选择开 关部204的移位寄存器802被寄存器803读取，Y轴电极210的各电极以图11 (b)的连接 模式与差动放大部205连接。由于Y轴电极210的第一粗区域R1305的电极与差动放大部205的正极侧输入端 子和负极侧输入端子交替地连接，因此形成非感测区域。由于Y轴电极210的第二粗区域 R1306的电极与差动放大部205的负极侧输入端子连接，因此形成负极区域。由于Y轴电 极210的第三粗区域R1307的电极与差动放大部205的正极侧输入端子连接，因此形成正 极区域。由于Y轴电极210的其它区域的电极与差动放大部205的正极侧输入端子和负极 侧输入端子交替地连接，因此形成非感测区域。并且，由于使用者两手的食指(位置P1303及P1304)存在于位置检测平面1302 上的非感测区域，因此在该时点不能检测手指的存在。图14(d)是粗探测模式的下一阶段，图11 (c)的开关数据通过图8的接收选择开 关部204的移位寄存器802被寄存器803读取，Y轴电极210的各电极以图11 (c)的连接 模式与差动放大部205连接。由于Y轴电极210的第一粗区域R1305及第二粗区域R1306的电极与差动放大部 205的正极侧输入端子和负极侧输入端子交替地连接，因此形成非感测区域。由于Y轴电 极210的第三粗区域R1307的电极与差动放大部205的负极侧输入端子连接，因此形成负 极区域。由于Y轴电极210的第四粗区域R1308的电极与差动放大部205的正极侧输入端 子连接，因此形成正极区域。由于Y轴电极210的第五粗区域R1309的电极与差动放大部 205的正极侧输入端子和负极侧输入端子交替地连接，因此形成非感测区域。由于使用者右手的食指(位置P1303)存在于位置检测平面1302上的第四粗区域 R1308,因此在该时点能检测手指的存在。图14(e)是粗探测模式的最后阶段，图11 (d)的开关数据通过图8的接收选择开 关部204的移位寄存器802被寄存器803读取，Y轴电极210的各电极以图11 (d)的连接 模式与差动放大部205连接。由于Y轴电极210的第一粗区域R1305、第二粗区域R1306及第三粗区域R1307的 电极与差动放大部205的正极侧输入端子和负极侧输入端子交替地连接，因此形成非感测 区域。由于Y轴电极210的第四粗区域R1308的电极与差动放大部205的负极侧输入端子 连接，因此形成负极区域。由于Y轴电极210的第五粗区域R1309的电极与差动放大部205 的正极侧输入端子连接，因此形成正极区域。由于使用者右手的食指(位置P1303)存在于 位置检测平面1302上的第四粗区域R1308，因此在该时点能检测手指的存在。通过根据以上检测结果进行判断，确认在位置检测平面1302的第一粗区域R1305
19和第四粗区域R1308上分别存在手指的可能性。因此，接下来转移到精探测模式。精探测模式仅使用图11(e)至(S)中的对应于确定了手指存在的区域的连接模 式。此时，比区域的范围稍广地设定探测范围。这由图14(f)来表示。为了探测图14(f)表示的第一粗区域R1305，使用图11(e)、(f)、(g)、(h)及⑴ 的模式。如果仅探测第一粗区域R1305的范围，只需图11(e)、(f)、(g)及(h)即可，但为 了进一步求得可靠性，也使用图ll(i)的模式。此时，在比第一粗区域R1305稍广的边界线 L1310的范围内进行探测。为了探测图14(f)表示的第四粗区域R1308，使用图11(1)、(m)、(η)、(ο)及(ρ) 的模式。如果仅探测第四粗区域R1308的范围，只需图ll(m)、(n)及(ο)即可，但为了进一 步求得可靠性，也使用图11(1)及(P)的模式。此时，在比第四粗区域R1308稍广的边界线 L1311及L1312的范围内进行探测。图4的区域判定部407在粗探测模式时，如上所述对位置检测平面1302上的手指 的存在和大致区域进行判定。如果能判定出区域，区域判定部407使切换信号反转，并过渡 到精探测模式，并且将确认手指的存在的区域的信息作为检测Y轴地址向图9的第二读取 控制部905输出。第二读取控制部905根据从区域判定部407提供的检测Y轴地址，变更精探测数 据903的读取位置并输出开关数据。如前述，在改变Y轴电极210的状态时，粗探测数据902及精探测数据903的读取 位置从图11的下方向上方变化。通过按一定的规则转换该读取位置，能转换成Y轴电极 210的位置、即Y轴地址。如用图13及图14所作的说明，由于存在非感测区域，能可靠地确定哪个区域中存 在手指。本实施方式可考虑以下应用例。(1)在上述实施方式中，为了检测手指的位置，设置了粗探测模式和精探测模式的 两种模式。沿用这一技术思想，可以考虑设置多个不同区域大小的粗探测模式，并从广阔且 高速扫描的粗探测模式逐渐过渡到区域大小缩小的粗探测模式。正如扩大地图比例的图像。(2)在图10中，非感测区域以“0”和“1”的位交替反复的模式形成，但如果形成不 能检测手指的存在的特定的反复模式，则没有该限制。例如，“011001”等反复模式相应于 此。此时，要求Y轴电极210的电极的粗度及间隔相对于手指的粗度足够细。非感测区域通过在差动放大部的同一端子上连接具有比构成能检测手指的区域 (在此称为“感测区域”)的相邻的导体连接在差动放大部的同一端子上的根数少的根数的 导体而构成。例如，感测区域由四根导体的组构成时，非感测区域可以是三根以下的导体的 组的反复。另外，为了提高利用差动放大部205消除信号的效果，在形成非感测区域时，优选 “0”位的总数与“ 1，，位的总数相同。 在本实施方式中，公开了位置检测装置。 用差动放大器检测静电电容方式的位置检测装置的接受侧的电极，并且设置存在 多根连接在负极侧输入端子上的电极的区域、存在多根连接在正极侧输入端子上的电极的区域、以及交替地存在连接在负极侧输入端子上的电极和连接在正极侧输入端子上的电极 的区域(非感测区域)。通过采用该结构，全部接受侧电极必然与差动放大器的正极侧输入端子或负极侧 输入端子的任意一个的端子连接。因此，能够使连接接收电极和差动放大器的开关的端子 数减少，并形成简单的结构。另外，由于不存在接收电极电悬浮的状态，因此与现有技术相 比噪声的混入减少。其结果是能提供与一种现有技术相比成本低且能够可靠地检测多个手指的存在 的静电电容方式位置检测装置。以上对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明并不限于上述实施方式，只要 不脱离权利要求范围中记载的本发明的主旨，可以包含其它变形例、应用例。
权利要求
一种位置检测装置，具有被供给预定的信号且在第一方向上相互并列配置的多个导体；在与所述第一方向正交的第二方向上相互并列配置的多个导体；信号检测电路，包括具有第一输入端子和第二输入端子且用于差动放大经由该第一输入端子和第二输入端子输入的信号的差动放大电路；以及导体选择电路，将所述第二方向上相互并列配置的多个导体选择性地连接到所述差动放大电路的第一输入端子和第二输入端子上，所述位置检测装置根据来自所述信号检测电路的输出信号检测由指示体指示的位置，其中，所述导体选择电路进一步随着时间的经过选择所述第二方向上相互并列配置的多个导体，以使所述第二方向上相互并列配置的多个导体中的相互相邻的M根导体连接到所述差动放大电路的所述第一输入端子上，与所述相互相邻的M根导体接近并相互相邻的N根导体连接到所述差动放大电路的所述第二输入端子上，除了所述M根及N根以外的导体以相互相邻的导体的数量被设定为小于所述N的方式连接到所述差动放大电路的任意一个输入端子上，其中M≥2，N≥2。
2.如权利要求1所述的位置检测装置，其中，所述导体选择电路将除了所述M根及N根以外的导体中的相互相邻的导体彼此连接到 所述差动放大电路的不同输入端子上。
3.如权利要求2所述的位置检测装置，其中，所述导体选择电路将所述多个导体连接到所述差动放大电路的输入端子上，以使连接 到所述差动放大电路的第一输入端子上的导体的总数与连接到所述差动放大电路的第二 输入端子上的导体的总数相等。
4.如权利要求1所述的位置检测装置，其中，所述位置检测装置还具有用于供给所述预定的信号的信号供给电路， 该信号供给电路以一定的时间间隔向所述第一方向上相互并列配置的多个导体依次 供给所述信号。
5.如权利要求4所述的位置检测装置，其中， 所述信号是具有预定宽度的脉冲波，所述信号供给电路将所述一定的时间间隔控制为所述信号的脉冲宽度的整数倍。
6.如权利要求5所述的位置检测装置，其中，所述信号以其上升时的电平与下降时的电平相同的方式被供给。
7.一种位置检测装置的位置检测方法，该位置检测装置具有被供给预定的信号且在第一方向上相互并列配置的多个导体； 在与所述第一方向正交的第二方向上相互并列配置的多个导体； 信号检测电路，包括具有第一输入端子和第二输入端子且用于差动放大经由该第一输 入端子和第二输入端子输入的信号的差动放大电路；以及导体选择电路，用于将所述第二方向上相互并列配置的多个导体选择性地连接到所述 差动放大电路的第一输入端子和第二输入端子上，根据来自所述信号检测电路的输出信号检测由指示体指示的位置，其中，所述导体选择电路随着时间的经过选择所述第二方向上相互并列配置的多个导体，以 使所述第二方向上相互并列配置的多个导体中的相互相邻的M根导体连接到所述差动放 大电路的所述第一输入端子上，与所述相互相邻的M根导体接近并相互相邻的N根导体连 接到所述差动放大电路的所述第二输入端子上，除了所述M根及N根以外的导体以相互相 邻的导体的数量被设定为小于所述N的方式连接到所述差动放大电路的任意一个输入端 子上,其中M彡2，N彡2。
全文摘要
一种能够以最简单的电路结构可靠且高速地检测输入面上的多个手指的存在的位置检测装置。设置将接收侧电极必然连接到差动放大部的正极输入端子和负极输入端子的任意一个上的切换开关。对该切换开关进行控制，以形成与正极输入端子连接的电极排列多个而成的正极区域、与负极输入端子连接的电极排列多个而成的负极区域、以及电极与正极输入端子和负极输入端子交替连接而成的非感测区域。
文档编号G06F3/044GK101937299SQ20101022059
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者松原正树 申请人:株式会社和冠