CN101263446B

CN101263446B - 坐标位置检测装置

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Publication number: CN101263446B
Application number: CN2006800339052A
Authority: CN
Inventors: 长谷川隆生; 山口毅; 浜田浩; 高桥良太
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: WO2007032305A1; CN101263446A; US20100073317A1; US8350823B2; JPWO2007032305A1; JP4592755B2

Abstract

本发明提供一种坐标位置检测装置，其包括：位置检测用的导电体；连接在导电体的不同位置的多个端子；信号输出部，其具有用于积蓄电荷的电荷积蓄部，并输出表示与积蓄在电荷积蓄部中的电荷量对应的电压的信号；将电荷积蓄部的电压设定为规定值的设定部；和开关部，其对多个端子中的规定的端子与电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对规定的端子与规定的电源之间的连接和非连接进行切换。

Description

坐标位置检测装置

技术领域

本发明涉及能够检测显示面上手指等接触到的位置的坐标位置检测装置(也称为触摸传感器或触摸面板)，特别是涉及静电电容耦合方式的坐标位置检测装置。

背景技术

坐标位置检测装置是向LCD等显示器直接输入时使用的输入设备，是能够输入绝对坐标的定点设备。参照图9说明利用电容耦合方式的位置检测方法的基本原理。

在图9中，为了使说明简单，表示电极端子A和电极端子B所挟着的一维电阻体。在实际的显示装置中，具有二维的扩展的触摸面板起到与该一维电阻体同样的功能。

分别在电极端子A和电极端子B连接有电流-电压变换用的电阻r。电极端子A和B通过开关电路与位置检测电路连接。

在电极端子A与地之间以及在电极端子B与地之间，施加有同相同电位的交流电压e。此时，由于电极端子A和电极端子B通常为同电位，因此在电极端子A和电极端子B之间电流不流通。

用手指等触摸位置C。这里，使从手指的接触位置C到电极端子A的电阻为R1，从接触位置C到电极端子B的电阻为R2，R＝R1+R2。此时，在人的手指的阻抗为Z，流过电极端子A的电流为i1，流过电极端子B的电流为i2的情况下，下式成立。

e＝r×i1+R1×i1+(i1+i2)Z (式1)

e＝r×i2+R2×i2+(i1+i2)Z (式2)

省略推导，由(式1)和(式2)得到(式3)。

R1/R＝(2r/R+1)i2/(i1+i2)-r/R (式3)

由于r和R为已知，所以如果测定流过电极端子A的电流i1和流过电极端子B的电流i2，就能够由(式3)决定R1/R，由此，能够决定坐标位置。其中，R1/R不依赖于包括用手指接触的人的阻抗Z。因此，只要阻抗Z不为0或者无限大则(式3)成立，能够忽视人、材料引起的变化或者状态。

接着，参照图10和图11，说明将位置检测范围从一维扩大到二维时的关系式。在此，如图10所示，在触摸面板11的4角形成4个电极端子A、B、C和D。这些电极端子A～D与位置检测电路连接。

参照图11，在触摸面板11的4角的电极端子A～D施加同相同电位的交流电压。通过用手指等的接触使流通于触摸面板11的4角的电流分别为i1、i2、i3和i4。在这种情况下，通过与上述计算相同的计算，得到下式。

X＝k1+k2·(i2+i3)/(i1+i2+i3+i4) (式4)

Y＝k1+k2·(i1+i2)/(i1+i2+i3+i4) (式4)

这里，X为触摸面板11上的接触位置的X坐标，Y为触摸面板11上的接触位置的Y坐标。此外，k1为偏移量(offset)，k2为倍率。k1和k2是不依赖于人的阻抗的常数。如果测定流过四个电极的电流i1～i4的值，就能够由上述的(式4)和(式5)决定接触位置。

图12表示使用上述这种电容耦合方式的位置检测方法的基本原理的现有坐标位置检测装置(例如参照专利文献1)。

参照图12，坐标位置检测装置具备四个电流变化检测电路1。通过交流振荡电路5对各电极端子7～10施加交流电压。由于手指等的阻抗具有电容成分，所以在各电极端子7～10中流过交流电流。

电流变化检测电路1对设置在触摸面板的各个电极端子7、8、9和10与地之间流通的电流进行测定。电流变化检测电路1将手指等的接触引起的电极端子7～10与地之间的阻抗的变化作为电流的变化进行检测。电流变化检测电路1的输出信号通过模拟信号处理电路2接受放大和带通滤波器的处理。模拟信号处理电路2的输出信号通过检波滤波器电路3检波之后，再输入到噪声消除直流化电路4。噪声消除直流化电路4使检波滤波器电路3的输出信号直流化，向控制装置6输入表示与流过各电极端子7～10的电流成比例的电压值的信号。控制装置6基于该电压值检测坐标位置。

此外，也提出有，如图13所示的坐标位置检测装置，使用变压器，检测施加于触摸面板的脉冲信号的应答从而检测坐标位置的装置(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本专利特开2003-66417号公报

专利文献2：日本专利特开平7-219708号公报

发明内容

在图12所示的坐标位置检测装置中，由于为了将交流信号转换成直流信号需要跨多个周期的时间进行交流信号的取样，因此在坐标位置的检测时存在花费时间的问题。此外，在坐标位置的检测时伴随时间的花费，还存在系统整体的耗费电力增大的问题。

并且，如图13所示的坐标位置检测装置由于使用变压器所以存在难以集成电路化的问题。

本发明的目的在于提供实现坐标位置的检测时间缩短和耗费电力减低的坐标位置检测装置。

本发明的坐标位置检测装置，其特征在于，包括：位置检测用的导电体；连接在上述导电体的不同位置的多个端子；信号输出部，其具有用于积蓄电荷的电荷积蓄部，并输出表示与积蓄在上述电荷积蓄部中的电荷量对应的电压的信号；将上述电荷积蓄部的电压设定为规定值的设定部；和第一开关部，其对上述多个端子中的规定的端子与上述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对上述规定的端子与规定的第一电源之间的连接和非连接进行切换。

根据某实施方式，还包括控制上述第一开关部的动作的控制部，上述控制部通过使上述第一开关部动作，进行多次第一状态和第二状态的切换动作，上述第一状态是指在上述规定的端子上连接有上述电荷积蓄部而没有连接上述规定的第一电源的状态，上述第二状态是指在上述规定的端子上连接有上述规定的第一电源而没有连接上述电荷积蓄部的状态，上述信号输出部在上述多次的切换动作之后输出上述信号。

根据某实施方式，上述电荷积蓄部为第一电容器，上述设定部在上述多次的切换动作之前，将上述第一电容器的两端子设定为相同电位。

根据某实施方式，还包括电路，该电路包括：一个端子接地的第二电容器，和对上述信号输出部与上述第二电容器的另一个端子之间的连接和非连接进行切换的第二开关部。

根据某实施方式，还包括：补偿电路，其向上述规定的端子供给用于对在上述导电体与上述第一开关部之间形成的寄生电容中流过的电流进行补偿的电流。

根据某实施方式，上述补偿电路包括：一个端子接地的第三电容器；和第三开关部，其对上述第三电容器的另一个端子与上述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对上述第三电容器的另一个端子与规定的第二电源之间的连接和非连接进行切换。

根据某实施方式，上述控制部通过使上述第三开关部动作，执行以下动作：当上述第一状态时在上述第三电容器的另一个端子上连接上述电荷积蓄部而不连接上述规定的第二电源，当上述第二状态时在上述第三电容器的另一个端子上连接上述规定的第二电源而不连接上述电荷积蓄部。

根据某实施方式，还包括检测部，其基于从上述信号输出部输出的上述信号，检测在上述导电体上直接或者间接形成的接触点的位置。

本发明的坐标位置检测装置，其特征在于，包括：位置检测用的导电体；连接在上述导电体的不同位置的多个端子；信号输出部，其具有用于积蓄电荷的电荷积蓄部，并输出表示与积蓄在上述电荷积蓄部中的电荷量对应的电压的信号；将上述电荷积蓄部的电压设定为规定值的设定部；第一开关部，其对上述多个端子中的规定的端子与上述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对上述规定的端子与第一电源之间的连接和非连接进行切换；和控制上述第一开关部的动作的控制部，其中，上述控制部通过使上述第一开关部动作，进行多次第一状态和第二状态的切换动作，上述第一状态是指在上述规定的端子上连接有上述电荷积蓄部而没有连接上述第一电源的状态，上述第二状态是指在上述规定的端子上连接有上述第一电源而没有连接上述电荷积蓄部的状态，上述信号输出部在上述多次的切换动作之后输出上述信号，上述控制部基于上述信号表示的电压值调整对上述第一状态和上述第二状态进行切换的次数。

根据某实施方式，上述控制部调整上述切换次数，使得上述信号表示的电压值为规定的范围内的值。

根据某实施方式，分别包括多个上述信号输出部和上述第一开关部，上述多个端子分别通过对应的第一开关部与对应的信号输出部连接，上述控制部使用从上述多个信号输出部输出的信号所表示的电压值进行规定的运算，并按照使通过上述规定的运算得到的值为规定的范围内的值的方式对上述切换次数进行调整。

根据某实施方式，还包括补偿电路，其向上述规定的端子供给用于对在上述导电体与上述第一开关部之间形成的寄生电容中流过的电流进行补偿的电流。

根据某实施方式，上述补偿电路包括：一个端子接地的第二电容器，和第二开关部，其对上述第二电容器的另一个端子与上述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行补偿电路，，并且对上述第二电容器的另一个端子与第二电源之间的连接和非连接进行切换。

根据某实施方式，上述控制部，在上述第一状态时按照在上述第二电容器的另一个端子上连接上述电荷积蓄部而不连接上述第二电源的方式使上述第二开关部动作，在上述第二状态时按照在上述第二电容器的另一个端子上连接上述第二电源而不连接上述电荷积蓄部的方式使上述第二开关部动作。

本发明的坐标位置检测装置，其特征在于，包括：位置检测用的导电体；连接在上述导电体的不同位置的多个端子；信号输出部，其具有用于积蓄电荷的可变电容元件，并输出表示与积蓄在上述可变电容元件中的电荷量对应的电压的信号；将上述可变电容元件的电压设定为规定值的设定部；开关部，其对上述多个端子中的规定的端子与上述可变电容元件之间的连接和非连接进行切换，并且对上述规定的端子与规定的电源之间的连接和非连接进行切换；和控制部，其基于上述信号表示的电压值对上述可变电容元件的电容进行调整。

根据某实施方式，上述控制部调整上述可变电容元件的电容，使得上述信号表示的电压值为规定的范围内的值。

根据某实施方式，分别包括多个上述信号输出部和上述开关部，上述多个端子分别通过对应的开关部与对应的信号输出部连接，上述控制部使用从上述多个信号输出部输出的信号所表示的电压值进行规定的运算，并按照使通过上述规定的运算得到的值为规定的范围内的值的方式对上述可变电容元件的电容进行调整。

依据本发明，根据与通过开关元件连接导电体的电荷积蓄部的电荷量对应的电压，检测导电体上形成的接触点的位置。由于没有必要如现有技术那样跨多个周期的时间对交流信号进行取样，所以本发明能够实现坐标位置的检测时间的缩短和耗费电力的减低。

此外，依据本发明的某实施方式，基于与电荷积蓄部的电荷量对应的电压对电荷积蓄部的电容进行调整。并且，依据本发明的其他实施方式，基于与电荷积蓄部的电荷量对应的电压对电荷积蓄部连接导电体的次数进行调整。通过对电荷积蓄部的电容和/或连接次数进行调整，使得对应于电荷量的电压为正常范围的值，由此能够提高位置检测精度。

此外，由于在本发明的坐标位置检测装置中不需要变压器，所以容易实现装置的集成电路化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的坐标位置检测装置的图。

图2是表示本发明的实施方式2的坐标位置检测装置的图。

图3是表示本发明的实施方式2的开关元件的动作时间的时序图。

图4是表示本发明的实施方式2的坐标位置检测装置的动作的流程图。

图5是表示本发明的实施方式3的坐标位置检测装置的图。

图6是表示本发明的实施方式3的比较部的图。

图7是表示本发明的实施方式4的比较部的图。

图8是表示本发明的实施方式5的比较部的图。

图9是表示坐标位置检测方法的基本原理的图。

图10是触摸面板的平面图。

图11是表示二维的坐标位置检测方法的基本原理的图。

图12是表示现有的坐标位置检测装置的图。

图13是表示现有的其他坐标位置检测装置的图。

符号说明

100、200、300 坐标位置检测装置

101、102、201、202、301、302 变换电路

110 导电体

120 开关部

130、230、330 信号输出部

140 取样保持电路

150 补偿电路

160 运算电路

170、370 控制部

180 接触体

371 比较部

400 加法电路

500 最大最小电路

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的坐标位置检测装置的实施方式。

(实施方式1)

参照图1，说明本发明的坐标位置检测装置的第一实施方式。图1是表示本实施方式的坐标位置检测装置100的图。

坐标位置检测装置100包括：手指或笔等接触体180直接或者间接接触的导电体110；连接于导电体110的不同位置的多个端子111和112；和将接触体180接触的导电体110的位置变换成电压的变换电路101和102。变换电路101与端子111连接，变换电路102与端子112连接。由于变换电路101与变换电路102的结构要素和动作相同，所以这里说明变换电路101的结构要素和动作，省略变换电路102的结构要素和动作的说明。此外，为了使说明简单，作为位置检测用的导电体，对使用一维的导电体110的实施方式进行说明，但是在使用面板等二维的导电体的情况下，其动作也相同。

变换电路101包括：具有电容器131和差动放大器136的信号输出部130；用于连接端子111和信号输出部130的开关部120；对来自信号输出部130的输出信号进行取样保持的取样保持电路140；和用于对寄生电容中流过的电流进行补偿的补偿电路150。

电容器131作为用于积蓄电荷的电荷积蓄部发挥功能。电容器131的一端与差动放大器136的两个输入端的其中之一连接。差动放大器136的另一个输入端与施加有电压V₁的电源端子135连接。电容器131的另一端与差动放大器136的输出端连接。电压V₁为任意的电压。

信号输出部130还包括开关元件133和开关元件134，开关元件133用于对连接差动放大器136的输入端一侧的电容器131的端子与电源端子135之间的连接和非连接进行切换，开关元件134用于对电容器131的两端子之间的连接和非连接进行切换。开关元件133和134作为将电容器131的两端子的电压设定为规定值(V₁)的设定部发挥功能。

开关部120包括对端子111与电容器131之间的连接和非连接进行切换的开关元件121，和对端子111与施加有电压V₀的电源端子125之间的连接和非连接进行切换的开关元件122。电压V₀例如为接地电压。

取样保持电路140包括用于对来自信号输出部130的输出信号进行取样保持的电容器141，和对电容器141的一端与差动放大器136的输出端之间的连接和非连接进行切换的开关元件145。

补偿电路150包括电容器153、开关元件151和152。开关元件152对电容器153的一端与施加有电压(V₀+2V₁)的电源端子155之间的连接和非连接进行切换。开关元件151对电容器153的一端与开关元件121之间的连接和非连接进行切换。电容器153的另一端保持接地电位。开关元件151和152作为对电容器153的一端与电容器131之间的连接和非连接进行切换、并且对电容器153的一端与电源端子155之间的连接和非连接进行切换的开关部发挥功能。电容器153的电容设定为与形成在导电体110与开关部120之间的寄生电容154相同的电容。补偿电路150为了对寄生电容154中流过的电流I_p进行补偿，通过开关元件121向端子111侧供给相同大小的电流I_p。

坐标位置检测装置100还包括：检测在导电体110上直接或者间接形成的接触点的位置的运算电路160，和控制各开关元件的ON状态(连接状态)和OFF状态(非连接状态)的切换的控制部170。

运算电路160作为检测在导电体110上直接或者间接形成的接触点的位置的检测部发挥功能。运算电路160接受来自变换电路101和102分别具备的取样保持电路140的输出信号，基于这些输出信号表示的电压值进行运算，检测接触点的位置。

当控制部170向开关元件121和151输出控制信号Sa时，开关元件121和151变为ON状态，没有输出时则为OFF状态。当控制部170向开关元件122和152输出控制信号Sb时，开关元件122和152变为ON状态，没有输出时则为OFF状态。当控制部170向开关元件133和134输出控制信号Sc时，开关元件133和134变为ON状态，没有输出时则为OFF状态。当控制部170向开关元件145输出控制信号Sd时，开关元件145变为ON状态，没有输出时则为OFF状态。

导电体110预先分配有坐标，坐标位置检测装置100检测用手指或笔等接触体(阻抗)180接触的导电体110的位置的坐标。周期性地对导电体110施加电压，当接触体180接触导电体110时，接触体180中流通电流接触体180被充电。例如，手指的电容值大约100Pf程度，对导电体110施加1μSec程度的脉冲电压。

以下，说明坐标位置检测装置100的动作。

首先，控制部170使开关元件122、133、134和152为ON状态，同时使开关121、145和151为OFF状态。在该状态下，端子111的电压V₁₀设定为V₀，电容器153的两端子间的电位差设定为V₀+2V₁。并且，电容器131的两端子被设定为相同的电压V₁。此时，电容器131的两端子间的电位差为0V。

接着，控制部170使开关元件121、145和151为ON状态，同时使开关122、133、134和152为OFF状态。在该状态下，电容器131与端子111连接，接触体180中流通电流I₁₀。与接触体180的电容量和电阻r₁的大小对应的值的电流I₁₀在电容器131和端子111之间流通，电容器131中积蓄的电荷量发生变化(即，被充电或者放电)。电容器131和端子111与电容器153的一端连接，寄生电容154中流通的电流I_p通过从电容器153流通的相同大小的电流I_p补偿。差动放大器136输出表示与电容器131中积蓄的电荷量对应的电压V₃₀的信号，电容器141的两端子间的电位差变为V₃₀，电压V₃₀被取样。开关元件145变为OFF状态时，电压V₃₀被电容器141保持。

运算电路160接受从电容器141输出的表示电压V₃₀的信号。运算电路160从变换电路101和102分别具备的电容器141接受信号。与在端子111和变换电路101之间流通电流I₁₀的动作相同，在端子112和变换电路102之间流通电流I₂₀。对应于电阻r₁与电阻r₂的大小的差，电流I₁₀和电流I₂₀的大小互不相同。即，对应于电阻r₁与电阻r₂的大小的差，变换电路101的电容器141的输出信号与变换电路102的电容器141的输出信号，电压值变得互不相同。运算电路160从这两者的输出信号表示的电压值，运算决定在导电体110上形成的接触点的坐标位置。由此，能够检测与导电体110接触的接触体180的位置(接触点的位置)。

接着，对运算电路160从表示电压V₃₀的信号决定接触点的位置的动作更详细地进行说明。

当接触体180与导电体110接触时，在接触体180中流通电流。从接触位置115到端子111的电阻为r₁、从接触位置115到端子112的电阻为r₂。通过电阻r₁在接触体180中流通电流I₁₀，通过电阻r₂在接触体180中流通电流I₂₀。在电阻r₁和r₂上施加有同相的电压，电流I₁₀和I₂₀的值分别为与电阻r₁和r₂的值成反比例的值。由此电流I₁₀和I₂₀的比表示为I₁₀∶I₂₀＝r₂∶r₁。

电流I₁₀和I₂₀被输入到电容器131中。在信号输出部130中，与电流I₁₀对应的电荷量Q₁和与I₂₀对应的电荷量Q₂被转换为电压v₁₁和v₁₂(相当于电压V₃₀)。由于电流I₁₀与电流I₂₀的比和电荷量Q₁与电荷量Q₂的比相同，所以v₁₁∶v₁₂＝Q₁∶Q₂＝I₁₀∶I₂₀＝r₂∶r₁成立。这样，电压v₁₁与v₁₂的比和电阻r₁与r₂的比有一定的关系，因此运算电路160能够基于输入的信号的电压的比率检测坐标位置。

在坐标位置检测装置100中，将表示接触点的位置的电阻r₁和电阻r₂的大小作为积蓄在电容器131中的电荷量的变化进行检测。由于能够通过最少一次的电容器131的充电(或放电)检测接触点的位置，所以不必如现有技术那样跨多个周期的时间进行交流信号的取样，能够缩短坐标位置的检测时间。此外，由于取样保持电路不输出信号的期间能够使运算电路160处于休止状态，因此能够减低消耗电力。

(实施方式2)

参照图2、图3和图4，说明本发明的坐标位置检测装置的第二实施方式。

首先，参照图2。图2是表示本实施方式的坐标位置检测装置200的图。

图1所示的坐标位置检测装置100与坐标位置检测装置200的不同点在于包括变换电路201和202以代替变换电路101和102。由于变换电路201和变换电路202的结构要素和动作相同，所以这里说明变换电路201的结构要素和动作，省略变换电路202的结构要素和动作的说明。

与变换电路101进行比较，在变换电路201中，取样保持电路140被省略，具备信号输出部230以代替信号输出部130。信号输出部230在信号输出部130的结构要素的基础上，还具备对差动放大器136的输出端与运算电路160之间的连接和非连接进行切换的开关元件137。控制部170向开关元件137输出用于控制开关元件137的动作的控制信号Se。当控制部170向开关元件137输出控制信号Se时，开关元件137变为ON状态，没有输出时则为OFF状态。坐标位置检测装置200的这以外的结构要素与坐标位置检测装置100相同，但是各结构要素的动作时间与坐标位置检测装置100不同。

参照图1，从信号输出部130输出的表示电压V₃₀的信号被暂时保存在取样保持电路140的电容器141中。运算电路160通过电容器141的放电接受表示电压V₃₀的信号。通过调整取样保持电路140的时间常数，并对信号进行过滤，能够防止噪声等外界干扰引起的位置检测精度的下降。但是，由于以电容器141的时间常数为起因而需在电容器141的充放电中花费时间，因此导致运算电路160开始运算的时间延迟该部分。

本实施方式的坐标位置检测装置200通过省略取样保持电路140，以防止运算电路160开始运算的时间的延迟，并进一步提高位置检测速度。在坐标位置检测装置200中，为了防止噪声等外界干扰引起的位置检测精度的下降，在对电容器131进行多次充电(或者多次放电)之后，信号输出部230向运算电路160输出信号。通过向电容器131进行多次充电(或者多次放电)，能够减低噪声等外界干扰造成的影响。例如，在交流噪声(hum noise)等周期性波形的噪声存在的情况下，通过在噪声的一个周期的期间内多次向电容器131进行充电，能够减低噪声的影响。

以下，参照图2、图3和图4，说明坐标位置检测装置200的动作。图3是表示各开关元件的动作时间的时间流程图。图4是表示坐标位置检测装置200的动作的流程图。在图3和图4表示的动作例中，向电容器131进行N次充电(N为正数)。

首先，控制部170使开关元件122、133、134和152为ON状态，同时使开关元件121、137和151为OFF状态。在该状态下，端子111的电压V₁₀被设定为V₀，电容器153的两端子间的电位差被设定为V₀+2V₁。并且，电容器131的两端子被设定为相同的电压V₁。此时，电容器131的两端子间的电位差变为0V，积蓄的电荷被复位(S101)。

接着，控制部170使开关元件121和151为ON状态，同时使开关元件122、133、134和152为OFF状态。在该状态下，电容器131与端子111连接，在接触体180中流通电流I₁₀。与接触体180的电容量和电阻r₁的大小对应的值的电流I₁₀在电容器131和端子111之间流通，积蓄在电容器131中的电荷量发生变化(S102)。并且，电容器131和端子111与电容器153的一端连接，寄生电容154中流通的电流I_p通过从电容器153流通的相同大小的电流I_p补偿。之后，控制部170通过使开关元件122和152为ON状态，同时使开关元件121和151为OFF状态，由此端子111的电压V₁₀被复位，第一次的充电动作完成(S103)。

作为第二次的充电动作，使开关元件121和151为ON状态，同时使开关元件122和152为OFF状态。之后，控制部170使开关元件122和152为ON状态，同时使开关元件121和151为OFF状态。这样第二次的充电动作完成。重复这样的充电动作N次(S104)。

当第N次的充电动作完成时，控制部170使开关元件122、137和152为ON状态，同时使开关元件121和151为OFF状态。通过开关元件137变为ON状态，差动放大器136向运算电路160输出表示与通过N次的充电动作积蓄在电容器131中的电荷量对应的电压V₃₀的信号(S105)。

运算电路160从变换电路201和202分别具备的信号输出部230接受信号，运算决定在导电体110上形成的接触点的坐标位置。由此，能够检测与导电体110接触的接触体180的位置(S106)。

差动放大器136向运算电路160输出信号之后，开关元件137变为OFF状态，再进行N次充电动作中的第一次充电动作，重复进行N次的充电动作。

这样，在坐标位置检测装置200中，通过向电容器131进行(即进行累计处理)多次充电(或者多次放电)，能够减低噪声等外界干扰造成的影响。

此外，可以使电容器131的充电或者放电的次数(N的值)对应于噪声等外界干扰的级别变化。例如，在噪声小的条件下，即使是较少的充电次数(或者放电次数)，由于变换电路201的电容器131的电荷量与变换电路202的电容器131的电荷量的差明确，因此即使减少充电次数(或者放电次数)也能够高精度地进行位置检测动作。通过减少充电次数(或者放电次数)，能够进一步提高位置检测速度。噪声级别通过在坐标位置检测装置200中设置噪声传感器而测定，能够根据测定的噪声级别调整充电次数(或者放电次数)。此外，运算电路160或者控制部170通过对来自变换电路201的输出信号和来自变换电路202的输出信号进行比较判定噪声级别，根据该噪声级别调整充电次数(或者放电次数)也可以。例如，对接触体180接触导电体110的任意的点(例如导电体110的端部等)时的来自变换电路201的输出信号和来自变换电路202的输出信号进行比较。如果这些信号表示的电压值的差在规定的阈值以上，则判定噪声级别低，可以减少充电次数(或者放电次数)。

(实施方式3)

根据坐标位置检测装置的使用环境，信号输出部230的输出信号表示的电压V₃₀能够从正常的范围内变动。由于这样的电压V₃₀的变动引起位置检测精度的降低，因此优选调整电路常数和/或电路的动作使得电压V₃₀集中于正常的范围内。

参照图5和图6，说明本发明的坐标位置检测装置的第三实施方式。

首先，参照图5。图5是表示本实施方式的坐标位置检测装置300的图。

图2中所示的坐标位置检测装置200与坐标位置检测装置300的不同点在于包括变换电路301和302以代替变换电路201和202。并且，坐标位置检测装置300具备控制部370。由于变换电路301和变换电路302的结构要素和动作相同，因此这里说明变换电路301的结构要素和动作，省略变换电路302的结构要素和动作的说明。

与变换电路201进行比较，变换电路301具备信号输出部330以代替信号输出部230。信号输出部330具备可变电容元件331以代替电容器131。

控制部370基于信号输出部330的输出信号表示的电压V₃₀对可变电容元件331的电容进行调整。控制部370具备比较部371和控制部170。比较部371对电压V₃₀和参照电压进行比较，判定电压V₃₀是否在规定的范围内。

参照图6说明比较部371。图6是表示比较部371的图。比较部371包括比较器391和392。由于比较器391和比较器392的结构要素和动作相同，因此这里说明比较器391的结构要素和动作，省略比较器392的结构要素和动作的说明。比较器391具备第一比较电路381和第二比较电路382。第一比较电路381接受信号输出部330的输出信号，对电压V₃₀和参照电压V_ref1进行比较。第二比较电路382接受信号输出部330的输出信号，对电压V₃₀和参照电压V_ref2进行比较。这里V_ref1＜V_ref2，V_ref1～V_ref2的范围为电压V₃₀的正常范围。

第一和第二比较电路381和382，向控制部170输出对应于比较结果的信号V_com1和V_com2。第一比较电路381输出的信号V_com1如果是V₃0≥V_ref1则表示Hi，如果V₃₀＜V_ref1则表示Lo。第二比较电路382输出的信号V_com2如果是V₃₀≤V_ref2则表示Lo，如果是V₃₀＞V_ref2则表示Hi。

当比较器391和392输出的信号V_com1都表示Hi，并且比较器391和392输出的信号V_com2都表示Lo时由于电压V₃₀在正常的范围内，因此控制部170不变更可变电容元件331的电容而加以维持。另一方面，当比较器391和392输出的信号V_com1的至少一方表示Lo时由于电压V₃₀比正常的范围低，因此控制部170向可变电容元件331输出控制信号Sf，增加可变电容元件331的电容使得电压V₃₀变高。此外，当比较器391和392输出的信号V_com2的至少一方表示Hi时由于电压V₃₀比正常的范围高，因此控制部170向可变电容元件331输出控制信号Sf，减少可变电容元件331的电容使得电压V₃₀变低。

导电体110上的接触点的坐标由变换电路301的输出电压与变换电路302的输出电压的比求出，当各个输出电压的绝对值过大或者过小时，存在位置检测精度降低的可能性。例如，即使是相同坐标位置，空手触摸导电体110时和用带着手套的手触摸时，输出电压的绝对值不同。但是，如上所述，在电压V₃₀脱离正常的范围的情况下，通过调整可变电容元件331的电容使电压V₃₀返回到正常的范围内，能够防止位置检测精度的降低。并且，通过使用可变电容元件331，能够不进行元件的更换而进行电容的调整。

此外，在电压V₃₀脱离正常的范围的情况下，也可以通过调整可变电容元件331的充电次数或者放电次数(实施方式2的说明中所示的N的值)，使电压V₃₀返回到正常的范围内。在该例子中，当比较器391和392输出的信号V_com1都表示Hi，并且比较器391和392输出的信号V_com2都表示Lo时由于电压V₃₀处于正常的范围内，因此控制部170不变更可变电容元件331的充电次数(或者放电次数)而加以维持。另一方面，当比较器391和392输出的信号V_com1的至少一方表示Lo时，由于电压V₃₀比正常的范围低，因此控制部170增加充电次数(或者放电次数)使得电压V₃₀变高。此外，当比较器391和392输出的信号V_com2的至少一方表示Hi时由于电压V₃₀比正常的范围高，因此控制部170减少充电次数(或者放电次数)使得电压V₃₀变低。这样，在电压V₃₀脱离正常范围的情况下，通过调整可变电容元件331的充电次数(或者放电次数)使电压V₃₀返回到正常的范围内，能够提高位置检测精度。此外，在该例子中，也可以使用电容器131代替可变电容元件331。

如上所述，通过坐标位置检测装置300自动地进行(自动增益控制)可变电容元件311的电容和/或充电次数(或者放电次数)的调整，能够较高地维持位置检测精度。

并且，在坐标位置检测装置300的初始校正时也进行上述这样的可变电容元件331的电容和/或充电次数(或者放电次数)的调整，根据装置的个体差异和使用环境设定标准条件。

(实施方式4)

在图7中表示作为比较部371(图6)的另一个例子的比较部371a。比较部371a在比较部371的结构要素的基础上还具备最大最小电路500。

最大最小电路500接受变换电路301和302的输出信号，通过运算求出输出信号表示的电压值的绝对值的最大值和最小值。最大最小电路500向比较器391输出表示最大值V_max的信号，向比较器392输出表示最小值V_min的信号。比较器391对最大值V_max与参照电压V_ref1和V_ref2进行比较，执行与在实施方式3中说明的动作相同的动作，向控制部170输出信号V_com1和V_com2。比较器392对最小值V_min与参照电压V_ref1和V_ref2进行比较，执行与在实施方式3中说明的动作相同的动作，向控制部170输出信号V_com1和V_com2。控制部170执行与在实施方式3中说明的动作相同的动作，进行可变电容元件331的电容和/或充电次数(或者放电次数)的调整。

比较部371(图6)需要变换电路的数量的比较器，而比较部371a没有这个必要。当使用比较部371a时，即使与导电体110连接的端子的数量为三个以上(即变换电路的数量为三个以上)，比较器的数量也可以为两个，因此能够使电路结构更加简单。

(实施方式5)

在图8中表示作为比较部371(图6)的又一其他例子的比较部371b。在比较部371b中比较器392被省略。比较部371b包括加法电路400。

加法电路400接受变换电路301和302的输出信号，使两者的输出信号表示的电压值相加。加法电路400向比较器391输出表示相加后的电压值V₄₀。第一比较电路381对电压值V₄₀和参照电压V_ref3进行比较。第二比较电路382对电压值V₄₀和参照电压V_ref4进行比较。这里，V_ref3＜V_ref4，V_ref3～V_ref4的范围是电压V₄₀的正常范围。

第一和第二比较电路381和382向控制部170输出对应于比较结果的信号V_com1和V_com2。第一比较电路381输出的信号V_com1，如果V₄₀≥V_ref3表示Hi，如果V₄₀＜V_ref3表示Lo。第二比较电路382输出的信号V_com2，如果V₄₀≤V_ref4表示Lo，如果V₄₀＞V_ref4表示Hi。

当信号V_com1表示Hi且信号V_com2表示Lo时由于电压V₄₀处于正常范围，所以控制部170不变更可变电容元件331的电容而加以维持。另一方面，当信号V_com1表示Lo时由于电压V₄₀比正常的范围低，因此控制部170向可变电容元件331输出控制信号Sf，增加可变电容元件331的电容使得电压V₄₀变高。此外，当信号V_com2表示Hi时由于电压V₄₀比正常的范围高，因此控制部170向可变电容元件331输出控制信号Sf，减少可变电容元件331的电容使得电压V₄₀变低。

此外，与实施方式3同样，在电压V₄₀脱离正常范围的情况下，也可以通过调整可变电容元件331的充电次数或者放电次数，使电压V₄₀返回到正常的范围内。

在坐标位置检测装置300(图5和图6)中，控制部170使用比较器391和比较器392两者的输出信号进行运算，基于运算结果调整可变电容元件331的电容和/或充电次数(或者放电次数)。但是，通过使用比较部371b，控制部170可以不使用比较器392的输出信号而仅使用比较器391的输出信号进行运算，因此能够使控制程序简单。

此外，即使导电体110上的接触点的坐标改变，变换电路301的输出电压和变换电路302的输出电压的和也几乎表示同一值。因此，通过使用比较器371b，能够不被接触点的坐标的变化影响，能够进行与装置的个体差异和使用环境、接触体的电容的大小等对应的自动增益控制。

此外，坐标位置检测装置100～300执行的动作的至少一部分可以通过软件实现。例如，坐标位置检测装置100～300具备存储用于执行各动作的程序的存储元件，和读取并执行该程序的CPU(CENTRALPROCESSING UNIT：中央处理单元)。例如，控制部170和370以及运算电路160执行的处理通过CPU依照程序进行动作而实现。

在上述的实施方式1～5中，为了使说明简便，作为位置检测用的导电体使用一维的导电体110，但是在使用面板等二维的导电体的情况下其动作也相同，例如基于(式4)和(式5)能够检测坐标位置。

此外，实施方式1～5中所示的各开关元件例如是晶体管，但也不局限于此，只要是能够切换电连接和非连接的元件即可。并且，在实施方式1～5中所示的电路结构仅是一个例子，并不局限于此，也可以使用能够起到同样效果的其他的电路结构。

本发明特别适合用在能够对显示面上手指等接触的位置进行检测的坐标位置检测装置的领域中。

Claims

1.一种坐标位置检测装置，其特征在于，包括：

位置检测用的导电体；

连接在所述导电体的不同位置的多个端子；

信号输出部，其具有用于积蓄电荷的电荷积蓄部，并输出表示与积蓄在所述电荷积蓄部中的电荷量对应的电压的信号；

将所述电荷积蓄部的电压设定为规定值的设定部；

第一开关部，其对所述多个端子中的规定的端子与所述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对所述规定的端子与第一电源之间的连接和非连接进行切换；和

控制所述第一开关部的动作的控制部，其中，

所述控制部通过使所述第一开关部动作，进行多次第一状态和第二状态的切换动作，所述第一状态是指在所述规定的端子上连接有所述电荷积蓄部而没有连接所述第一电源的状态，所述第二状态是指在所述规定的端子上连接有所述第一电源而没有连接所述电荷积蓄部的状态，

所述信号输出部在所述多次的切换动作之后输出所述信号，

所述控制部基于所述信号表示的电压值调整对所述第一状态和所述第二状态进行切换的次数。

2.根据权利要求1所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

所述控制部调整所述切换次数，使得所述信号表示的电压值为规定的范围内的值。

3.根据权利要求1所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

分别包括多个所述信号输出部和所述第一开关部，

所述多个端子分别通过对应的第一开关部与对应的信号输出部连接，

所述控制部使用从所述多个信号输出部输出的信号所表示的电压值进行规定的运算，并按照使通过所述规定的运算得到的值为规定的范围内的值的方式对所述切换次数进行调整。

4.根据权利要求1所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

所述电荷积蓄部为第一电容器，

所述设定部在所述多次的切换动作之前，将所述第一电容器的两端子设定为相同电位。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的坐标位置检测装置，其特征在于，还包括：

补偿电路，其向所述规定的端子供给用于对在所述导电体与所述第一开关部之间形成的寄生电容中流过的电流进行补偿的电流。

6.根据权利要求5所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

所述补偿电路包括：

一个端子接地的第二电容器；和

第二开关部，其对所述第二电容器的另一个端子与所述电荷积蓄部之间的连接和非连接进行切换，并且对所述第二电容器的另一个端子与第二电源之间的连接和非连接进行切换。

7.根据权利要求6所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

所述控制部，在所述第一状态时按照在所述第二电容器的另一个端子上连接所述电荷积蓄部而不连接所述第二电源的方式使所述第二开关部动作；在所述第二状态时按照在所述第二电容器的另一个端子上连接所述第二电源而不连接所述电荷积蓄部的方式使所述第二开关部动作。

8.根据权利要求1所述的坐标位置检测装置，其特征在于，还包括：

检测部，其基于从所述信号输出部输出的所述信号，检测在所述导电体上直接或者间接形成的接触点的位置。

9.一种坐标位置检测装置，其特征在于，包括：

位置检测用的导电体；

连接在所述导电体的不同位置的多个端子；

信号输出部，其具有用于积蓄电荷的可变电容元件，并输出表示与积蓄在所述可变电容元件中的电荷量对应的电压的信号；

将所述可变电容元件的电压设定为规定值的设定部；

开关部，其对所述多个端子中的规定的端子与所述可变电容元件之间的连接和非连接进行切换，并且对所述规定的端子与规定的电源之间的连接和非连接进行切换；和

控制部，其基于所述信号表示的电压值对所述可变电容元件的电容进行调整。

10.根据权利要求9所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

所述控制部调整所述可变电容元件的电容，使得所述信号表示的电压值为规定的范围内的值。

11.根据权利要求9所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

分别包括多个所述信号输出部和所述开关部，

所述多个端子分别通过对应的开关部与对应的信号输出部连接，

所述控制部使用从所述多个信号输出部输出的信号所表示的电压值进行规定的运算，并按照使通过所述规定的运算得到的值为规定的范围内的值的方式对所述可变电容元件的电容进行调整。