CN101937283B - 位置检测装置、位置检测电路及位置检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种位置检测装置、位置检测电路及位置检测方法，能够通过简单的结构有效地抵消通过人体混入的噪声，精度极高且非常有用。具有：导体图形，在第一方向和与第一方向交叉的第二方向上分别配置有多个导体；发送信号供给电路，向第一方向上的导体供给发送信号；第一导体选择电路，将从发送信号供给电路输出的发送信号供给到第一方向上的预定导体；差动放大电路，具有第一和第二输入端子，对从第一和第二输入端子输入的信号进行差动放大并输出；和第二导体选择电路，选择第二方向上的包括位于相互接近的位置上的至少三个导体的多个导体，将来自选择的多个导体中位于两端侧的导体的信号供给到第一输入端子，将来自其他导体的信号供给到第二输入端子。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于位置检测装置、位置检测电路及位置检测方法的技术。更具体地讲，涉及降低从静电电容方式的位置检测装置的位置检测平面混入的噪声，提高手指的检测精度的技术。
背景技术
关于向计算机提供位置信息的输入装置有各种装置。其中，有被称为触摸屏的二维位置信息输入装置(以下称为“位置检测装置”)。
触摸屏是利用手指和专用笔等输入体接触检测平面，由此进行计算机等的操作的输入装置。检测手指和笔接触的位置，指定画面上的位置，并向计算机发出指示。
触摸屏在个人数字助理(PDA：Personal Digital Assistant)和银行的自动柜员机(ATM：Automated Teller Machine)、车站的售票机等中被广泛采用。
在触摸屏中采用的位置信息检测技术有各种技术。例如，有根据压力的变化来进行位置检测的电阻膜方式、和根据检测平面的表面的膜的静电电容的变化来进行位置检测的静电电容方式等。
说明静电电容方式的位置检测装置的动作原理。
在长方形等的绝缘板的表面和背面，将电极线布线成为整体呈网格状。向一面的电极线提供交流信号，从隔着绝缘板的另一面的电极线检测电流。在被布线成网格状的电极线的交点处隔着绝缘板形成电容器，所以在向两面的电极线施加交流电压时有电流流过。
此时，把交流信号的频率设定为例如200kHz，在人体的手指接近一面的电极线时，产生因交流电压而蓄积于电容器中的电荷的一部分被人体吸收的现象。这种由于电荷的一部分被人体吸收而产生的电容器的电容变化，通过流过该电容器的电流被检测到。但是，由于能够检测的电流极其微弱，所以通过公知的采用运算放大器的电流电压转换电路转换为电压信号并进行电压放大。
另外，专利文献1公开了与本申请人的发明相关的现有技术。
专利文献1：日本特开平10-020992号公报
即使是实施了电流电压转换处理并放大后的信号，由于本来就是微弱的电流，所以导致在检测到的信号中混入了装置周围的噪声。因此，进行公知的基于差动放大的噪声清除。
从接收侧的电极线中选择隔开能够检测手指的间隔的两个电极线，在将各接收侧的电极线与差动放大器连接时，如果手指接近一个电极线，则手指没有接近另一个电极线，所以通过获取各信号的差异，能够检测手指的存在。并且，在两个电极线中同相混入的噪声成分通过差动放大器被抵消。
可是，周围的电灯线的交流声等通过人体只混入到一个电极线中。
这种通过人体混入的噪声，在前面叙述的接收侧的电极线的结构中，产生不能通过差动放大器进行抵消的问题。结果，产生不能准确检测手指的位置、位置检测装置自身的错误动作的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种位置检测装置、位置检测电路及位置检测方法，能够通过简单的结构有效地抵消通过人体混入的噪声，精度极高且非常有用。
为了解决上述问题，本发明的一种位置检测装置，具有：导体图形，在第一方向和与该第一方向正交的第二方向上分别配置有多个导体；发送信号供给电路，用于向被配置于第一方向上的导体供给发送信号；第一导体选择电路，用于将从该发送信号供给电路输出的发送信号供给到被配置于第一方向上的多个导体中的预定导体；差动放大电路，具有第一输入端子和第二输入端子，用于对从该第一输入端子和第二输入端子输入的信号进行差动放大并输出；和第二导体选择电路，选择被配置于第二方向上的多个导体中的包括位于相互接近的位置上的至少三个导体的多个导体，将来自所选择的多个导体中位于两端侧的导体的信号供给到差动放大电路的第一输入端子，将来自除了位于两端侧的导体之外的其他导体的信号供给到差动放大电路的第二输入端子。
本发明的一种位置检测电路，具有：发送信号供给电路，用于向第一方向和与该第一方向交叉的第二方向上分别配置有多个导体的导体图形中被配置于第一方向上的导体供给发送信号；第一导体选择电路，将从发送信号供给电路输出的发送信号供给到被配置于第一方向上的多个导体中的预定导体；第二导体选择电路，用于从被配置于第二方向上的多个导体中选择预定导体；和差动放大电路，具有第一输入端子和第二输入端子，用于对输入到该第一输入端子和第二输入端子的信号进行差动放大并输出，由第二导体选择电路选择导体图形中的包括位于相互接近的位置上的至少三个导体的多个导体，将来自所选择的多个导体中位于两端侧的导体的信号供给到差动放大电路的第一输入端子，将来自除了位于两端侧的导体之外的其他导体的信号供给到差动放大电路的第二输入端子，由此从差动放大电路输出与对导体图形的接触对应的信号。
本发明的一种位置检测方法，包括：发送信号供给步骤，向第一方向上配置有多个导体并在与第一方向交叉的第二方向上配置有多个导体的导体图形中被配置于第一方向上的导体供给发送信号；第一导体选择步骤，用于选择导体图形中的被配置于第一方向上的预定导体，并选择性地供给通过发送信号供给步骤生成的发送信号；第二导体选择步骤，用于选择导体图形中的被配置于第二方向上的位于相互接近的位置上的至少三个导体；和差动放大步骤，对来自通过第二导体选择步骤选择的多个导体中位于两端侧的导体的信号和来自除了位于两端侧的导体之外的其他导体的信号进行差动放大并输出，通过差动放大步骤得到与对导体图形的接触对应的信号。
根据本发明能够提供一种位置检测装置、位置检测电路及位置检测方法，能够通过简单的结构有效地抵消通过人体混入的噪声，精度极高且非常有用。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的示例即带显示功能输入装置的外观透视图及分解透视图。
图2是带显示功能输入装置的剖视图。
图3是表示将感测基板分解后的状态的示意图。
图4是感测基板的局部剖视图、和表示动作原理的局部电路图。
图5是表示与现有技术进行比较的本实施方式的位置检测装置的接收电极的动作原理的简要图。
图6是本实施方式的位置检测装置的整体框图。
图7是接收电极选择开关及模拟信号处理部的框图。
图8是控制部的框图。
图9是各种信号的时序图。
图10是表示缓冲存储器与地址的关系的简要图。
图11是表示另一种接收电极及接收电极选择开关的结构的简要图。
具体实施方式
下面，参照图1～图11说明本发明的实施方式。
(带显示功能输入装置的外观)
图1(a)和图1(b)是本发明的一个实施方式的示例即带显示功能输入装置的外观透视图及分解透视图。
带显示功能输入装置101是将液晶显示器(LCD：Liquid CrystalDisplay)和静电电容方式的位置检测装置组合成一体而成的装置。
该带显示功能输入装置101将液晶模块部102收纳在壳体部103中。液晶模块部102的表面和壳体部103的周缘部分形成为相同的高度，以便在用户进行描画操作时能够进行自然的描画。
图1(b)是带显示功能输入装置101的分解透视图。
液晶模块部102在其表面具有由透明丙烯酸板构成的保护板104。树脂框105利用粘接剂粘接在保护板104的背面侧。金属边框(Bezel)106利用未图示的螺钉被旋合固定在树脂框105的下侧。
壳体部103是将上壳107和下壳108层叠而形成的。在上壳107的上表面的内周部分，形成有用于嵌合液晶模块部102的保护板104的周缘部分的凹部109。另一方面，下壳108将在后面叙述的图2中示出，其形成为保护液晶模块部102的背面侧的密封结构。
(带显示功能输入装置的内部结构)
图2是带显示功能输入装置101的沿图1(a)的a-a’线的剖视图。
在构成液晶模块部102的保护板104的周缘设有丝网印刷面202，用于遮挡与树脂框105的粘接面，以提高美观性。
树脂框105是比保护板104的面小一圈而制作的框体。树脂框105的一端利用粘接剂粘接在设于保护板104的周缘的丝网印刷面202上。
在树脂框105中，从保护板104的正下方开始以层叠状态依次收纳感测基板206、液晶单元203、导光板204、背照灯205以及支撑板207。
支撑板207的周缘通过将金属边框106旋合固定在树脂框105上而被压入，以防止感测基板206、液晶单元203、导光板204、背照灯205以及支撑板207从树脂框105脱离。
液晶单元203是LCD。背照灯205是荧光灯、白色LED等以低功率实现高亮度的发光的光源。导光板204是透明丙烯酸板，用于将背照灯205的光引导到液晶单元203，并且实现背照灯205的光的乱反射。
感测基板206是板状的透明挠性印刷基板，被印刷有构成静电电容方式的位置检测装置的传感器的发送电极和接收电极的图形。该感测基板206使用公知的ITO(氧化铟锡)膜等透明的布线图形，以便确保LCD的清晰度(Visibility)。另外，该感测基板206也可以使用透明的印刷基板。
下面，按照图3说明感测基板206的结构。
感测基板206是具有两层导电层的挠性印刷基板。该感测基板206例如由公知的聚酰亚胺等绝缘膜302构成，在其一面形成有由线状的导体构成的接收电极303，在另一面形成有由线状的导体构成的发送电极304，分别作为布线图形。
在接收电极303的保护板104一侧设有绝缘膜305。在发送电极304的液晶单元203一侧设有绝缘膜306。
另外，绝缘膜305、接收电极303、绝缘膜302、发送电极304、绝缘膜306的层叠状态，如图4(a)的剖视图所示。
接收电极303形成为与呈长方形的感测基板206的长边方向(第二方向)平行的印刷图形。该接收电极303的图形配置有粗的电极线及其两侧的细的电极线，并将这三个电极的组排列多个而构成。这三个电极的组相当于现有技术的一个接收电极。
发送电极304形成为与感测基板206的短边方向(第一方向)平行的印刷图形，与接收电极303是正交的关系。
图4(a)和图4(b)是感测基板206的局部剖视图和表示动作原理的局部电路图。另外，为了简化说明，省略图示保护板104。
正极侧电极线402是宽度较宽的电极线。
负极侧电极线403a和403b是配置于正极侧电极线402的两侧且宽度比正极侧电极线402窄的电极线。
图4(b)是表示接收电极303以及在其之后连接的信号处理电路的电路图。
正极侧电极线402通过电流电压转换电路405a与差动放大器406的正极侧输入端子连接。负极侧电极线403a和403b两者均通过电流电压转换电路405b与差动放大器406的负极侧输入端子连接。
下面，参照图5与现有技术对比说明本实施方式的位置检测装置的接收电极303的动作原理。另外，为了简化说明，省略了电流电压转换电路405a和405b。
接收电极303和发送电极304在其各交点处形成电容器。因此，向发送电极304施加交流电压，在接收电极303检测电流。
在手指接近接收电极303时，产生电力线(电荷)的一部分被手指吸收的现象。于是，电容器的静电电容变小，结果，在该电容器中检测的电流减小。静电电容方式的位置检测装置用于检测该现象。
在实际的装置中，由于能够检测的电流极其微弱，所以在通过由运算放大器构成的公知的电流电压转换电路转换为电压后进行放大。
即使是实施了电流电压转换处理并放大后的信号，由于本来就是微弱的电流，所以导致在检测到的信号中混入了装置周围的噪声。因此，进行公知的基于差动放大的噪声清除。
对手指接近的接收电极503a的信号、和手指没有接近的接收电极503b的信号进行差动放大。
在图5(a)中，手指接近正极侧的接收电极503a，但手指不接近负极侧的接收电极503b。这样，使接收电极503a和接收电极503b分离某种程度以上的距离，并按照图5(b)所示进行差动放大。于是，在接收电极503a和接收电极503b中混入的同相的噪声成分，通过采用运算放大器的差动放大器406被抵消。
但是，例如周围的电灯线的交流声(Hum noise)等通过人体混入到接收电极303中。这种通过人体混入的噪声，在图5(a)所示的接收电极303的结构中，噪声只混入到接近人体的接收电极503a中，所以不能通过差动放大器406被抵消。
因此，在本实施方式中构成为，使接收电极303自身具有噪声消除功能。
本实施方式的接收电极303将现有技术的接收电极303的一个电极线划分为三个。该划分后的一个接收电极303构成为，在其中央设置正极侧电极线402，在正极侧电极线402的两侧设置负极侧电极线403a和403b。
正极侧电极线402的宽度与负极侧电极线403a和403b的宽度之比例如为2∶1。即，在正极侧电极线402和发送电极304的交点处形成的电容器的静电电容、与在两个负极侧电极线403a及403b和发送电极304的交点处形成的电容器的静电电容相同。
并且，只有从配置于正极侧电极线402的两侧的两个负极侧电极线403a和403b产生的电力线被手指吸收。
如图5(c)所示，利用正极侧电极线402和负极侧电极线403a及403b构成现有技术的接收电极303的一个电极线，所以如图5(d)所示，仅通过一个接收电极303就能够进行差动放大。
由于是这种结构的接收电极303，所以通过人体的手指407混入的噪声也能够通过差动放大器406被抵消。
说明以上所述的接收电极303的尺寸。
在实际设计位置检测装置时，为了确实地检测出手指407，必须考虑接收电极303的宽度。假定一般利用小指接触时的面积，认为能够检测到直径约7～8mm的大小即可。因此，是其一半的数值，优选正极侧电极线402和负极侧电极线403a及403b的合计宽度为3.2mm左右。
在正极侧电极线402和负极侧电极线403a及403b的合计宽度为3.2mm的情况下，
·正极侧电极线402的宽度为3.2mm÷2＝1.6mm
·负极侧电极线403a及403b的宽度为1.6mm÷2＝0.8mm
是从这些数值再减去用于确保绝缘的槽的宽度而得到的宽度。
下面，把一个正极侧电极线402与配置于正极侧电极线402两侧的负极侧电极线403a及403b的组，定义为“接收电极线的组”。该一组接收电极线相当于现有技术的一个接收电极。
接收电极线的组之间的间隔被设定为与现有技术大致相同。即，如果密集就能提高分辨率，但由于该接收电极线的组的数量相应增加，所以在扫描感测基板206的位置检测面整体时，将花费时间。在现有技术中，通过后面叙述的基于重心运算的插值，能够提高分辨率，所以电极与电极之间只要是能够充分确保该分辨率的间隔即可。
(位置检测装置的结构及动作)
参照图6～图10说明本实施方式的位置检测装置的结构及动作。
位置检测装置601由信号供给电路602、发送电极选择开关603、接收电极选择开关604、模拟信号处理部605、A/D转换器606、控制部607、和包括多个发送电极304及接收电极303的矩阵电极619构成。
信号供给电路602是向发送电极304供给交流信号的电路。
发送电极选择开关603是向构成发送电极304的各电极线，依次施加由信号供给电路602根据后面叙述的控制部607的控制而生成的交流电压信号的开关。
接收电极选择开关604是根据后面叙述的控制部607的控制，将构成接收电极303的各电极线依次与后段的模拟信号处理部605连接的开关。在该接收电极选择开关604的后段连接有模拟信号处理部605，将通过接收电极选择开关604检测到的微弱的电流信号放大，并且转换为电压信号并输出。
A/D转换器606把从模拟信号处理部605输出的电压信号转换为数字值并输出。
控制部607例如由微型计算机构成，根据从A/D转换器606输出的数字数据，计算检测到手指的位置的数据并输出。
说明信号供给电路602的内部情况。
信号供给电路602由正弦波ROM 612、读取部613、时钟生成器614、D/A转换器615、低通滤波器(LPF)616、放大器617、和发送控制开关618构成。
正弦波ROM 612是按照地址存储正弦波形的数字数据的只读存储器(ROM：Read Only Memory)。
读取部613根据由时钟生成器614生成的时钟，读取正弦波ROM612，并输出与正弦波类似的数字数据。
从该读取部613输出的数字数据通过D/A转换器615被转换为模拟信号。
从D/A转换器615输出的模拟信号通过LPF 616被去除不需要的高频成分，被整形成为更平滑的正弦波。
从LPF 616输出的正弦波模拟信号通过放大器617进行电压放大，然后通过发送控制开关618输出给发送电极选择开关603。该发送控制开关618根据控制部607的控制，按照接收侧的模拟信号处理部605及A/D转换器606的动作定时，进行接通/断开(ON/OFF)控制。
下面，参照图7具体说明接收电极选择开关604及模拟信号处理部605。
接收电极选择开关604由两个模拟多路输出选择器(Analogde-multiplexer)702a和702b构成。一个模拟多路输出选择器702a是将构成各接收电极303的正电极线402选择性地与模拟信号处理部605连接的开关。另一个模拟多路输出选择器702b是将构成各接收电极303的负电极线403a选择性地与模拟信号处理部605连接的开关。
这两个模拟多路输出选择器702a和702b具有数量相同的端子，根据相同地址指定数据进行切换控制。该地址指定数据由控制部607供给到模拟多路输出选择器702a和702b。
模拟信号处理部605由两个电流电压转换电路405a、405b、两个差动放大器406、704、同步检波器703和复位开关706构成。正极侧电极线402的输出信号、和负极侧电极线403a及403b的输出信号，分别输入电流电压转换电路405a及405b。
电流电压转换电路405a及405b把负极侧电极线403a及403b的输出信号转换为电压信号，并分别输入差动放大器406。
差动放大器406是公知的由运算放大器构成的差动放大器。差动放大器406对从电流电压转换电路405a及405b输入的电压信号进行差动放大并输出。通过该差动放大器406的差动放大，将分别混入正极侧电极线402及负极侧电极线403a和403b的同相噪声成分抵消。
差动放大器406的输出信号被输入到同步检波器703。
同步检波器703例如是由公知的运算放大器构成的模拟乘法器。从信号供给电路602输入的正弦波电压信号(检波信号)、和差动放大器406的输出信号，被输入到该同步检波器703。并且，该同步检波器703对来自差动放大器406的输出信号进行同步检波并输出。从该同步检波器703输出的信号被输入积分器707。
积分器707由运算放大器704和电容器C705构成。复位开关706与该积分器707连接。
复位开关706是按照控制部607的控制进行接通/断开控制的开关，与电容器C705并联连接。并且，根据该复位开关706的接通/断开，进行电容器C705的电荷充电及放电。
并且，从同步检波器703输出的信号，在该积分器707中进行积分处理并输出。
积分器707的输出信号被输入A/D转换器606，在此进行模拟-数字转换并输出。另外，A/D转换器606的转换定时由控制部607控制。
该A/D转换器606的输出数据被输入控制部607。控制部607根据从A/D转换器606得到的数据，输出表示手指是否接近感测基板206的状态信息、和表示手指位于哪个位置的位置信息。
下面，按照图8说明控制部607的结构及动作。该控制部607由定时信号生成部802、发送电极地址计数器803、缓冲存储器804、接收电极地址计数器805和重心运算部806构成。
定时信号生成部802向信号供给电路602、模拟信号处理部605和A/D转换器606分别输出定时信号，并且向发送电极地址计数器803供给时钟。
发送电极地址计数器803对由定时信号生成部802供给的时钟进行计数，把该计数值作为发送电极侧地址供给到发送电极选择开关603和缓冲存储器804。
发送电极地址计数器803是能够计数到与发送电极304的数量相同的最大值的计数器，构成为在计数值超过发送电极304的数量、即最大值时恢复为1的循环计数器。并且，该发送电极地址计数器803在从最大值继续进行计数并恢复为1时，溢出位为1。该溢出位被输出，并供给到接收电极地址计数器805。
接收电极地址计数器805对由发送电极地址计数器803供给的溢出位进行计数，把该计数值作为接收电极侧地址供给到接收电极选择开关604和缓冲存储器804。
该接收电极地址计数器805是能够计数到与接收电极303的数量相同的最大值的计数器，构成为在计数值超过接收电极303的数量时恢复为1的循环计数器。并且，该接收电极地址计数器805在从最大值继续进行计数并恢复为1时，溢出位为1。该溢出位被输出，并供给到重心运算部806。
缓冲存储器804是临时存储从A/D转换器606得到的数据的存储器。存储在该缓冲存储器804中的数据的地址，根据从发送电极地址计数器803输出的发送电极侧地址、和从接收电极地址计数器805输出的接收电极侧地址确定。
重心运算部806参照缓冲存储器804中的数据，运算是否存在手指及其位置。
下面，使用图9所示的时序图说明图6所示的位置检测装置601的动作。
发送电极侧地址(图9(b))从1开始，值n(n是自然数)为最大值。该值n与构成发送电极304的电极的数量相同。在发送电极侧地址达到n时，接收电极侧地址增加1(图9(a))。
接收电极侧地址(图9(a))从1开始，值m(m是自然数)为最大值。该值m与构成接收电极303的正极侧电极线402和配置于正极侧电极线402两侧的负极侧电极线403a及403b的组的数量、即接收电极线的组相同。
图9(c)是表示发送电极侧地址的时序图，是表示将图9(b)的局部时间轴放大的状态的图。
图9(d)是信号供给电路602的输出信号的波形图。
图9(e)是从控制部607供给到信号供给电路602的发送控制开关618的发送控制信号的波形图。发送控制开关618在发送控制信号为高电平时(t1～t2、t6～t7及t11～t12)处于接通状态，在发送控制信号为低电平时(t2～t6及t7～t11)处于断开状态。因此，信号供给电路602的输出信号(图9(d))是只在发送控制信号为高电平时输出的正弦波的信号。
图9(f)是表示从差动放大器406得到的输出信号的波形图。在不存在手指的部位没有出现波形(t1～t2)，但在手指接近接收电极303的电极线的部位，出现与从信号供给电路406输出的交流电压信号相同波形的信号(t6～t7)。该波形在手指越接近接收电极303时，其电平越高(t11～t12)。
图9(g)是积分器707的输出信号的波形图。
图9(h)是从控制部607供给到A/D转换器606的触发信号的波形图。
图9(i)是从控制部607供给到积分器707的复位开关706的复位信号的波形图。
触发信号(图9(h))在发送控制信号为低电平时(t2、t7及t12)、即发送控制开关618断开时，成为高电平。该触发信号是针对A/D转换器606的起动脉冲，所以在经过预定的时间后，触发信号被控制为断开(t3、t8及t13)。
并且，在经过A/D转换器606完成输入电压的模拟/数字转换处理所需的足够时间后，将复位信号(图9(i))设为高电平，以使储存在积分器707的电容器C705中的电荷放电(t4、t9及t14)。于是，复位开关706被控制为接通，电容器C705的电荷被放电。将储存在电容器C705中的电荷放电的时间极短即可，所以不久复位信号就被控制为断开(t5、t10及t15)。
图10是表示缓冲存储器804与地址的关系的简要图。
缓冲存储器804是字节数与矩阵电极619的交点的数量相同的存储器。矩阵电极619的各交点根据发送电极侧地址与接收电极侧地址的组来确定。
在各交点检测到的信号强度被存储在缓冲存储器804中。
在检测完全部交点的信号强度后，在缓冲存储器804中存储有全部交点的信号强度的值。图10示意地表示此时的状态。
在缓冲存储器804中的手指所在的范围中，信号强度的值随着朝向手指的中心而变大。重心运算部706检测这种信号强度的值的分布，并运算其中心点即重心。
以上根据图6～图10说明的位置检测装置601，除了矩阵电极619的结构之外，其他与现有技术的静电电容方式的位置检测装置的信号处理几乎相同。尤其是作为硬件的信号供给电路602、模拟信号处理部605和A/D转换器606，几乎不需要变更设计。
根据矩阵电极619来变更通过程序实现的控制部607的定时信号生成部802、发送电极地址计数器803、接收电极地址计数器805及重心运算部806，由此现有技术的静电电容方式的位置检测装置的硬件结构基本保持原状，只需根据矩阵电极619变更软件即可容易实现。并且，该位置检测装置601与现有技术的静电电容方式的位置检测装置相比，能够在差动放大器406中有效抵消从人体的手指混入的噪声。
关于本实施方式可以考虑以下所述的应用示例。
(1)正极侧电极线402的宽度与负极侧电极线403a及403b的宽度之比，不一定是严格的2∶1。这是因为，通过差动放大器406的调整，能够吸收输入信号的电平的偏差。
(2)关于构成接收电极303的各电极，把配置于中央的电极定义为正极侧电极线402，把配置于正极侧电极线402两侧的电极定义为负极侧电极线403a和403b，但对于差动放大器406的正极侧输入端子，位于电极的中心的电极也可以不是正极侧电极线402。即，差动放大器406与电极线的极性也可以相反，例如，可以把中央的电极设为“负极侧电极线”，把其两侧的电极设为“正极侧电极线”，并与差动放大器406连接。
(3)关于接收电极，也可以不是位于其中央的正极侧电极线402比配置于正极侧电极线402两侧的负极侧电极线403a和403b粗的结构。
图11是表示另一种接收电极及接收电极选择开关的结构的简要图。
接收电极1103由粗细均匀的导体构成。
接收电极选择开关1104将接收电极1103的多个导体与模拟信号处理部605的正极侧端子连接，将配置于两侧的导体与模拟信号处理部605的负极侧端子连接。即，通过接收电极选择开关1104与模拟信号处理部605的正极侧端子或负极侧端子连接的导体的数量，实现实质上与接收电极的粗细等效的电气特性。
在采用图11所示的接收电极1103及接收电极选择开关1104的结构时，在接收电极选择开关1104的连接状态下，能够将一个导体与模拟信号处理部605的正极侧端子或负极侧端子中的任一个连接。因此，能够使接收电极选择开关1104的连接图形按照构成接收电极1103的每一个导体为单位移动，所以能够提高用于检测手指的位置的分辨率。
这样，将构成接收电极的各接收电极线分割成三部分，将中心的电极线与差动放大器的正极侧输入端子连接，将两侧的电极线与差动放大器的负极侧输入端子连接，由此本发明的位置检测装置能够通过差动放大器有效抵消从人体的手指混入的噪声。
以上说明了本发明的实施方式示例，但本发明不限于上述实施方式示例，也包括不脱离权利要求书记述的本发明的宗旨的其他变形例、应用例。
Claims (8)
1.一种位置检测装置，具有：
导体图形，在第一方向和与该第一方向交叉的第二方向上分别配置有多个导体；
发送信号供给电路，向被配置于所述第一方向上的导体供给发送信号；
第一导体选择电路，将从该发送信号供给电路输出的发送信号供给到被配置于所述第一方向上的多个导体中的预定导体；
差动放大电路，具有第一输入端子和第二输入端子，对从该第一输入端子和第二输入端子输入的信号进行差动放大并输出；和
第二导体选择电路，选择被配置于所述第二方向上的多个导体中的包括位于相互接近的位置上的至少三个导体的多个导体，将来自所选择的所述多个导体中位于两端侧的导体的信号合成，将合成的合成信号同时供给到同一所述差动放大电路的所述第一输入端子，将来自位于所述位于两端侧的导体之间的其他导体的信号供给到所述差动放大电路的所述第二输入端子，
其中，位于两端侧的导体之间的其他导体的宽度比位于两端侧的导体的宽度宽，或者，在两端侧连接的导体的合计个数和位于两端侧的导体之间的其他导体的个数相等。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，
所述导体图形中的被配置于所述第二方向上的导体由位于相互接近的位置上的至少三个导体构成一个单位，
由所述第二导体选择电路按照所述一个单位分别向所述差动放大电路供给信号。
3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，
被配置于所述第二方向上的多个导体由相邻的至少三个导体构成一个单位，并且构成所述一个单位的至少一个导体包含于与所述一个单位相邻的另一个单位中。
4.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，
所选择的所述三个导体中，位于两端侧的电极之间的电极的宽度比该两端侧的电极的宽度宽。
5.一种位置检测电路，
具有：发送信号供给电路，向第一方向和与该第一方向交叉的第二方向上分别配置有多个导体的导体图形中被配置于所述第一方向上的导体供给发送信号；
第一导体选择电路，将从所述发送信号供给电路输出的所述发送信号供给到被配置于所述第一方向上的多个导体中的预定导体；
第二导体选择电路，从被配置于所述第二方向上的多个导体中选择预定导体；和
差动放大电路，具有第一输入端子和第二输入端子，对输入到该第一输入端子和第二输入端子的信号进行差动放大并输出，
由所述第二导体选择电路选择所述导体图形中的包括位于相互接近的位置上的至少三个导体的多个导体，将来自所选择的所述多个导体中位于两端侧的导体的信号合成并一起供给到同一所述差动放大电路的所述第一输入端子，将来自位于所述位于两端侧的导体之间的其他导体的信号供给到所述差动放大电路的所述第二输入端子，由此从所述差动放大电路输出与对所述导体图形的接触对应的信号，
其中，位于两端侧的导体之间的其他导体的宽度比位于两端侧的导体的宽度宽，或者，在两端侧连接的导体的合计个数和位于两端侧的导体之间的其他导体的个数相等。
6.根据权利要求5所述的位置检测电路，其中，
由所述第二导体选择电路选择所述导体图形中的相互相邻的至少三个导体，将来自所选择的所述三个导体中位于两端侧的导体的信号供给到所述差动放大电路的所述第一输入端子，将来自除了所述位于两端侧的导体之外的导体的信号供给到所述差动放大电路的所述第二输入端子，由此从所述差动放大电路输出与对所述导体图形的接触对应的信号。
7.一种位置检测方法，
包括：发送信号供给步骤，向第一方向上配置有多个导体并在与所述第一方向交叉的第二方向上配置有多个导体的导体图形中被配置于所述第一方向上的导体供给发送信号；
第一导体选择步骤，选择所述导体图形中的被配置于所述第一方向上的预定导体，并选择性地供给通过所述发送信号供给步骤生成的发送信号；
第二导体选择步骤，选择所述导体图形中的被配置于所述第二方向上的位于相互接近的位置上的至少三个导体；和
差动放大步骤，对来自通过所述第二导体选择步骤选择的多个导体中位于两端侧的导体的信号所合成的信号和来自位于所述位于两端侧的导体之间的其他导体的信号进行差动放大并输出，
通过所述差动放大步骤得到与对所述导体图形的接触对应的信号，
其中，位于两端侧的导体之间的其他导体的宽度比位于两端侧的导体的宽度宽，或者，在两端侧连接的导体的合计个数和位于两端侧的导体之间的其他导体的个数相等。
8.根据权利要求7所述的位置检测方法，其中，
通过所述第二导体选择步骤选择相互相邻的至少三个导体，在所述差动放大步骤中，对来自所选择的所述三个导体中位于两端侧的导体的信号所合成的信号和来自位于所述位于两端侧的导体之间的其他导体的信号进行差动放大并输出。
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| US20120212445A1 (en) * | 2011-02-23 | 2012-08-23 | Nokia Corporation | Display With Rear Side Capacitive Touch Sensing |
| TW201303679A (zh) * | 2011-07-07 | 2013-01-16 | Raydium Semiconductor Corp | 觸控感測裝置及其方法 |
| WO2013021414A1 (ja) * | 2011-08-06 | 2013-02-14 | Smk株式会社 | 静電容量式入力検出方式 |
| US9088255B2 (en) * | 2011-08-15 | 2015-07-21 | Innolux Corporation | Sensing devices and display devices using a plurality of differential amplifiers and sensing circuits to minimize the time to detect presence of an object |
| JP5870575B2 (ja) * | 2011-09-21 | 2016-03-01 | Smk株式会社 | 静電容量式タッチパネル |
| CN105094447B (zh) * | 2011-11-27 | 2018-01-16 | 宸鸿科技(厦门)有限公司 | 触控感测装置及其制造方法 |
| US9183779B2 (en) * | 2012-02-23 | 2015-11-10 | Broadcom Corporation | AMOLED light sensing |
| JP5912727B2 (ja) * | 2012-03-23 | 2016-04-27 | 株式会社ワコム | 位置検出装置 |
| US9348470B2 (en) * | 2012-03-30 | 2016-05-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Projected capacitance touch panel with reference and guard electrode |
| JP5341224B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-11-13 | シャープ株式会社 | 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 |
| US9740884B2 (en) * | 2012-04-10 | 2017-08-22 | Good Technology Holdings Limited | Method and device for generating a code |
| JP5984259B2 (ja) * | 2012-09-20 | 2016-09-06 | 株式会社ワコム | 位置検出装置 |
| CN105283827B (zh) * | 2013-09-27 | 2020-04-14 | 株式会社和冠 | 位置检测装置 |
| CN105099298A (zh) * | 2014-04-25 | 2015-11-25 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 可移动部件控制装置、方法及电机纹波信号处理电路 |
| TWI632492B (zh) * | 2014-06-13 | 2018-08-11 | 凌巨科技股份有限公司 | 觸控顯示面板之模組結構 |
| CN107003762B (zh) * | 2015-01-06 | 2020-02-28 | 株式会社和冠 | 位置检测装置 |
| JP6728152B2 (ja) * | 2015-05-28 | 2020-07-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | タッチパネル |
| EP3109793B1 (en) * | 2015-06-22 | 2020-07-22 | Nxp B.V. | Fingerprint sensing system |
| WO2017006770A1 (ja) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | 日本写真印刷株式会社 | アンテナ併設タッチパネル |
| JP2020187427A (ja) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | 株式会社ジャパンディスプレイ | センサ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4591710A (en) * | 1983-07-11 | 1986-05-27 | Electro Mechanical Systems, Inc. | Ambient light and electromagnetic noise reduction circuit |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0784712A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 座標入力装置 |
| JP3434415B2 (ja) | 1996-07-05 | 2003-08-11 | アルプス電気株式会社 | 座標入力装置 |
| JP3394187B2 (ja) * | 1997-08-08 | 2003-04-07 | シャープ株式会社 | 座標入力装置および表示一体型座標入力装置 |
| JP2003028607A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Sony Corp | 静電容量検出装置およびこれを用いた指紋照合装置 |
| JP3880888B2 (ja) * | 2002-06-18 | 2007-02-14 | Ｓｍｋ株式会社 | タブレット装置 |
| GB0319945D0 (en) * | 2003-08-26 | 2003-09-24 | Synaptics Uk Ltd | Inductive sensing system |
| JP4364609B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2009-11-18 | アルプス電気株式会社 | 容量検出回路及びそれを用いた指紋センサ |
| JP4387773B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2009-12-24 | アルプス電気株式会社 | 容量検出回路及び検出方法並びにそれを用いた指紋センサ |
| WO2007017848A2 (en) * | 2005-08-11 | 2007-02-15 | N-Trig Ltd. | Apparatus for object information detection and methods of using same |
| CN101263446B (zh) * | 2005-09-14 | 2010-06-23 | 夏普株式会社 | 坐标位置检测装置 |
| US20080238881A1 (en) | 2007-03-27 | 2008-10-02 | N-Trig Ltd. | Shield for a digitizer sensor |
| JP5373819B2 (ja) * | 2008-01-15 | 2013-12-18 | ピクサー マイクロエレクトロニクス カンパニー リミテッド | 電気的不均衡を定量化するための装置及びそれを組み込む接触検出システム |
| CN104636016B (zh) * | 2008-02-28 | 2018-12-18 | 3M创新有限公司 | 触屏传感器 |
-
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US4591710A (en) * | 1983-07-11 | 1986-05-27 | Electro Mechanical Systems, Inc. | Ambient light and electromagnetic noise reduction circuit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151021 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |