CN102576271B - 静电电容式触控面板 - Google Patents

Abstract

提供一种静电电容式触控面板，该静电电容式触控面板可同时检测多个检测电极的寄生电容的变化，并且，即使寄生电容的变化微小，也可根据检测电极的电位到达临界电位为止的经过时间来检测对检测电极的输入操作。由检测电极的寄生电容与检测电极的电阻来形成CR时间常数电路，间隔一定的时间比的休止期间对检测电极的寄生电容进行充电或放电控制。能够通过扩大并检测出检测电极的电位到达临界电位为止的经过时间，以对因接近检测电极的输入操作而微小地增加的寄生电容进行检测。

Description

静电电容式触控面板

技术领域

本发明涉及根据检测电极的寄生电容的增加，以非接触的方式来检测对配置于绝缘面板上的检测电极的输入操作的静电电容式触控面板。

背景技术

作为对电子设备的显示器所显示的图标(icon)等进行指示输入的指示器，已知一种静电电容式触控面，该静电电容式触控面利用若手指等输入操作体接近输入操作面则在其附近的静电电容会发生变化的现象，根据静电电容的变化，即使配置在显示器的背面侧，也可以用非接触的方式来检测输入操作。

以往的静电电容式触控面板形成为矩阵状，以使多个X电极与Y电极在输入操作面上彼此绝缘地进行交叉，在使手指等输入操作体接近的附近，相交叉的各X电极与Y电极之间的静电电容会发生变化，因此检测出对静电电容发生变化后的X电极与Y电极的配置位置的输入操作(专利文献1)。

在该专利文献1所记载的静电电容式触控面板中，对多个Y电极依次施加预定的脉冲电压以进行扫描，从而检测与被施加脉冲电压的Y电极相交叉的各X电极的电压。若使手指等输入操作体接近绝缘面板时，在输入操作体所接近的位置相交叉的X电极与Y电极之间的静电电容会发生变化，根据因静电电容的变化而使电压发生变化的X电极、以及此时施加脉冲电压的Y电极的配置位置，对输入操作体对绝缘面板的操作位置进行检测。

然而，若绝缘面板的输入操作面为大面积，则存在如下问题：即，随着其输入面积的增加，检测静电电容的变化的X电极与Y电极的数量会增大，针对各电极的交叉位置进行扫描的扫描周期会变长，且无法在短时间内检测输入操作位置。而且，除了必须设置施加脉冲电压的单元以外，为了扫描以矩阵状布线而成的多个X电极与Y电极，必须使用与适当的个数相对应的多路扫描装置，从而会导致电路构成复杂、大型化。

因此，作为以更简单的电路结构来检测关于检测电极的静电电容(寄生电容)的变化的单元，已知一种根据静电电容与已知的电阻值的时间常数来检测在输入操作位置的未知的静电电容的方法。该检测方法如下所述：即，形成将作为未知电容的静电电容的电容器C与检测电阻R串联或并联连接的CR时间常数电路，对检测电阻R的一侧施加预定的电压Vdd或将该一侧接地，将取决于由电容器C的静电电容c与检测电阻R的电阻值r所决定的时间常数rc而上升或下降的电容器C的电位与预定的临界电位进行比较，根据到达临界电位为止的充电时间或放电时间来判别静电电容的大小。根据该检测方法，若手指等输入操作体接近，则配置在绝缘面板上的检测电极的寄生电容(检测电极与接地之间的静电电容)会增大且充放电时间变长，因此对检测电极的电位成为预定的临界电位为止的充放电时间进行计时，与未进行输入操作情况下的充放电时间进行比较，从而能够检测出有无接近检测电极的输入操作。

但是，使手指接近检测电极时的寄生电容c仅从10pF左右稍微增加几pF，因此在使用CR时间常数电路的检测方法中，即使为了检测例如增加1pF的静电电容而串联连接10M Ω的检测电阻，时间常数仅变化10μsec，要根据到达临界电位为止的充电时间或放电时间的比较来检测出对检测电极的直接的输入操作是极其困难的。为了解决上述问题，考虑一种进一步增大检测电阻的电阻值的方法，但是这样会形成为接近绝缘状态的高阻抗而使检测电流流过施加检测电压的微机等中，从而导致无法进行检测。因此，提出了如下的静电电容检测方法：即事先准备更大电容的电容器，将寄生电容的充电电荷反复移至该电容器中，以比较电容器的充电时间的电荷转换方式的静电电容检测方法(专利文献2)。

下面使用图5、图6来说明电荷转换方式的静电电容检测方法。图5所示的电容器C1是用于检测出电容变化的具有小电容c1的电容器，例如在操作者的手指与图案之间所产生的微小寄生电容的电容器。当电容器C1的一侧通过操作者而接地、而另一侧的SW1为ON动作的期间，以充电电压Vdd进行充电。此外，与电容器C1并联且通过SW2连接有电容器C2，该电容器C2的电容c2相对电容器C1的静电电容为充分大。

关于如上构成的检测电路，在第1步骤中，将SW1设定为ON，将SW2设定为OFF，以充电电压Vdd对电容器C1进行充电，在充电之后，在第2步骤中，将SW1与SW2均设定为OFF。在该第2步骤中，电容器C1的电压V1为Vdd。接着，在第3步骤中，将SW1设定为OFF，将SW2设定为ON，将电容器C1的充电电荷的一部分转移至电容器C2，然后，在第4步骤中，将SW1与SW2这两者再次设定为OFF。在该第4步骤中，电容器C1的电压V1与电容器C2的电压V2变锝相等。

反复了N次第1步骤至第4步骤的处理时的电容器C2的电压V2以V2＝Vdd×(1-c2/(c1+c2)^N)表示，由于充电电压Vdd、电容器C2的电容c2是已知的，因此若求出电容器C2的电压V2达到设定为图6所示的充电电压Vdd的1/2的临界电位Vref为止的次数N，则可得到想要检测出的电容器C1的静电电容c1。

如图6所示，因为静电电容c1越是增大，则到达Vref的反复次数N就越少，因此，在仅需要检测出输入操作体接近检测电极即可的静电电容方式触控面板中，将反复次数的临界值Nref设定为例如图中的1100，在以比该临界值Nref更少的反复次数到达Vref的情况下，形成为输入操作的手指接近而产生10pF以上的寄生电容，从而检测出对检测电极的输入操作。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2005-337773号公报(说明书第0017段至第0031段、图1)

专利文献2：日本专利特开2009-70004号公报(说明书第0014段至第0020段、图2)

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所记载额现有的静电电容式触控面板中，由于必须对所有的检测电极施加脉冲电压，因此渴望如下的检测方法：即同时对所有检测电极的寄生电容进行充放电，能在更短时间内检测静电电容的变化的CR时间常数电路的检测方法，但是，因为由输入操作所造成的寄生电容的变化微小，因此很难根据到达临界电位为止的充放电时间的差来检测出这种变化，只能利用专利文献2所记载的电荷转换方式来扩大这种变化以进行检测。

然而，该电荷转换方式中，为了检测静电电容的一次变化，必须对SW1与SW2进行1000次以上的动作控制，结果导致无法在短时间内根据寄生电容的变化来检测出接近检测电极的输入操作。

本发明正是考虑到上述的现有问题而发明的，目的在于提供一种静电电容式触控面板，该静电电容式触控面板可同时检测多个检测电极的寄生电容的变化，并且，即使寄生电容的变化微小，也可根据到达临界电位为止的充放电时间来检测出对检测电极的输入操作。

此外，目的还在于提供一种静电电容式触控面板，该静电电容式触控面板可按照与充电电压Vdd或检测电极的电位Vc进行比较的临界电位，来选择检测精度更高的电压控制方法。

(解决课题的手段)

为了达成上述目的，第一发明的静电电容式触控面板系具备有：检测电极，该检测电极配置在绝缘面板上，且其寄生电容会随着输入操作体的接近而增加；电阻元件，该电阻元件在与检测电极的寄生电容的值之间形成CR时间常数电路；充放电开关，该充放电开关将电阻元件一侧的公共端子连接到从基准时刻起为预定的充电电位或接地电位的切换端子，且以所述CR时间常数电路的时间常数对寄生电容进行充电或放电，将检测电极的电位由接地电位提高到所述充电电位，或由所述充电电位降低到接地电位；以及计时单元，该计时单元计测经过时间，所述经过时间是指从基准时刻起对寄生电容进行充电或放电、而位于所述充电电位或接地电位的检测电极的电位，到达设定于所述充电电位与接地电位之间的预定的临界电位为止的经过时间，所述静电电容式触控面板根据随着寄生电容的增加而增加的经过时间来检测对检测电极的配置位置的输入操作，

充放电开关是根据以预定的调制值对固定频率的矩形波脉冲信号进行脉冲宽度调制后得到的PWM调制信号来进行切换控制的，按照PWM调制信号的二进制信号值，电阻元件一侧的公共端子与所述切换端子进行连接分离。

PWM调制信号按照调制值对充放电开关进行切换控制的二进制信号值的占空比(duty ratio)发生变化，电阻元件的一侧在充电电位或接地电位与开放电位之间以由调制值所决定的时间间隔比进行交替切换。电阻元件的一侧在位于充电电位或接地电位的期间，位于接地电位或充电电位的检测电极的电位根据由电阻的电阻值和寄生电容所决定的时间常数而上升或下降，但是，在位于开放电位的期间，检测电极的电位并不会改变，上述上升或下降会停止。因此，降低在对寄生电容进行充放电时检测电极的电位所改变的斜率，可根据调制值来延长从基准时刻至检测电极的电位到达临界电位为止的经过时间，因此，即使因输入操作而引起的寄生电容变化为微小的增加，也可根据经扩大的经过时间的增加来进行检测。

第二发明的静电电容式触控面板中，根据PWM调制信号，对充放电开关的公共端子与位于所述充电电位的第1切换端子、位于接地电位的第2切换端子、及开放后的第3切换端子之中的任一个的连接进行切换控制，按照PWM调制信号的二进制信号值，在第1切换端子与第3切换端子间进行切换地连接所述公共端子，以对检测电极的寄生电容进行充电，以及/或者，在第2切换端子与第3切换端子间进行切换地连接所述公共端子，以对检测电极的寄生电容进行放电。

在对寄生电容进行充电控制时，在第1切换端子与第3切换端子之间对公共端子进行切换连接，在进行放电控制时，在第2切换端子与第3切换端子之间间对公共端子进行切换连接，以公共的充放电开关，在任何情形下，均可按照调制值来延长从基准时刻至检测电极的电位到达临界电位为止的经过时间。

第三发明的静电电容式触控面板中，对于在每个在绝缘面板上彼此绝缘地配置的多个检测电极，配置电阻元件与充放电开关，针对各检测电极，比较计时单元所计测到的经过时间，根据经过时间增加的检测电极的配置位置来检测输入操作位置

针对多个检测电极，使用CR时间常数电路来检测各检测电极的寄生电容的变化，因此，同时对多个检测电极的寄生电容进行充电或放电，可在短时间内检测出对任何检测电极的输入操作。

(发明的效果)

根据第一发明，使用CR时间常数电路，即使因输入操作而引起的检测电极的寄生电容的增加是微小的，也可检测出对检测电极的输入操作。

根据第二发明，无论是在对寄生电容进行充电以检测其变化的情况下、还是在进行放电以检测其变化的情形下，均可使用公共的充放电开关，将按照调制值来延长从基准时刻至检测电极的电位到达临界电位为止的经过时间，且可确实地检测出微小变化的寄生电容。

此外，在对寄生电容进行充电的期间和进行放电的期间，因为在从基准时刻起所经过的经过时间内，检测电位变化的斜率会不同，因此，配合临界电位可选择如下的寄生电容的充电控制或放电控制：即，在临界电位的附近，检测电极的电位的斜率会变小，且寄生电容的变化随着经过时间而进一步扩大。

根据第三发明，在对寄生电容进行充放电控制的一个周期内，检测配置在绝缘面板上的多个检测电极的各寄生电容的变化，可在短期间内检测出输入操作位置

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的静电电容式触控面板1的多个检测电极3与电容-时间转换电路2的电路图。

图2是检测静电电容式触控面板1的输入操作的输入位置检测电路的框图。

图3是说明检测出有输入操作体接近的检测电极3的方法的波形图。

图4是将图1的a、b、c的各波形与现有方法的波形a’、b’相比较而示出的波形图。

图5是示出现有的电荷转换方式的静电电容检测方法的框图。

图6是示出图5所示的静电电容检测方法中的充电次数N与电容器C2的电压V2之间的关系的波形图。

标号说明

1静电电容式触控面板

2电容-时间转换电路

3检测电极

4充放电开关

5微机

8寄存器值比较电路

10RAM

11计数器

20PWM调制电路

21分频电路

具体实施方式

以下使用图1至图4，说明本发明的一个实施方式所涉及的静电电容式触控面板(以下称为触控面板)1。该触控面板1中，在未图示的绝缘面板上以例如几mm的间隔彼此绝缘地配置有多个检测电极3₁、3₂、3₃、3₄。各检测电极3的寄生电容Cs以在与其周围的导电图案、遮蔽设备的屏蔽外壳、大地之间所形成的电容总和来表示，但是相比于其它电容大致为恒定值，若操作者的手指等输入操作体接近时则会增大。因此，对各检测电极3的寄生电容Cs₁、Cs₂、Cs₃、Cs₄进行比较，若输入操作的输入操作体接近与其它经过比较而得到的寄生电容Cs为最大的检测电极3，则检测出接近该检测电极3的配置位置的输入操作。

在此，为了方便说明，说明触控面板1对4个检测电极3₁、3₂、3₃、3₄的寄生电容Cs₁、Cs₂、Cs₃、Cs₄进行比较以检测出输入操作的情况。为了比较各检测电极3的寄生电容Cs₁、Cs₂、Cs₃、Cs₄，如图1所示，在各检测电极3上分别连接有电容-时间转换电路2，该电容-时间转换电路2以二值信号c的时间宽度来表示寄生电容Cs并进行输出。

各电容-时间转换电路2具备有：在作为基准充电电压Vdd的电位的第1切换端子4₁、作为接地电位GND的第2切换端子4₂、及开放后的第3切换端子4₃之间切换公共端子4c的充放电开关4；充放电开关4的公共端子4c与检测电极3间的检测电阻R1、R2；以及将同相输入连接于检测电阻R1、R2的连接点，将反相输入作为临界电位V_SH的比较器5。检测电阻R2是检测电极3的电阻，由检测电极3的寄生电容Cs的电容器与串联连接的检测电阻R1、R2来形成CR时间常数电路。

临界电位V_SH是在基准充电电压Vdd与接地电位GND之间任意设定的电位，在此将其设为Vdd的70％的电位，由此，若充放电开关4的公共端子4c从接地电位GND的第2切换端子4₂切换到基准充电电压Vdd的第1切换端子4₁一侧，则以由检测电阻R1、R2的电阻值r与寄生电容Cs的寄生电容cs(在说明上，将寄生电容Cs的电容器的电容称为寄生电容cs)所决定的时间常数csr来对寄生电容Cs进行充电，若从接地电位GND开始上升的检测电极3的电位超过临界电位V，则比较器5的输出c发生反相。

如图4所示，在由微机5进行的充电控制期间Tc中，若根据固定「H」电平的切换控制信号a’来对充放电开关4进行切换控制，则当将从施加充电电压Vdd的基准时刻t0起的经过时间设为t、将自然对数设为ε时，在基准时刻t0位于接地电位GND的检测电极的电位Vc以下式来表示，

Vc＝Vdd(1-ε^-t/csr)…(1)式

如图中b’所示显示为上升，经过t＝5csr的过渡期间之后，大致到达充电电压Vdd(以下，在本说明书中，为了方便说明，将其称为已到达充电电压Vdd)。

在此，在充电控制期间Tc中，关于以基准充电电压Vdd对寄生电容Cs进行充电时的检测电极3的电位Vc的上升速度，虽然由对检测电阻R1、R2的电阻值r乘以寄生电容cs后所得到的时间常数来决定，但是主要取决于寄生电容cs，寄生电容cs越大，则电压的上升越为平缓，从基准时刻t0到比较器5的输出c发生反相为止的经过时间也越长。但是，一般而言，检测电极3的寄生电容cs约为10pF，因手指等输入操作体的接近而发生变化的寄生电容cs的变化量为1至3pF左右，因此，即使将检测电阻R1、R2的电阻值r增大到10M Ω，该变化到输出c发生反相为止的经过时间内的差也仅为10至30μsec这样微小的时间，很难判别。

因此，在本实施方式中，在充电控制期间Tc中，根据由微机5所输出的切换控制信号a，在第1切换端子4₁与第3切换端子4₃之间切换地连接充放电开关4的公共端子4c。切换控制信号a是在微机5的后述PWM调制电路20中以预定的调制值对固定频率的方波脉冲信号进行PWM调制后得到的信号，形成为由与调制值对应的占空比D构成的PWM调制信号。在此，对2.5MHz的矩形波脉冲信号进行PWM调制，对于0.4μsec的一个周期，由微机5输出「H」电平的脉冲宽度为0.16μsec、且占空比为0.4的PWM调制信号a。

充放电开关4在切换控制信号(PWM调制信号)a为「H」电平的期间，将公共端子4c连接到位于基准充电电压Vdd的第1切换端子4₁上，为「L」电平的期间，则连接到被开放的第3切换端子4₃上。结果，充电控制期间Tc中的检测电极的电位Vc以放大图4的波形b的方式来示出，在切换控制信号a为「H」电平的期间，按照上述式(1)而上升，为「L」电平的期间，则维持该电位，然后反复上述过程。也就是说，在切换控制信号a为「L」电平的期间，由于检测电极的电位Vc不会上升，因此上升的斜率以相当于占空比D的比例而降低，如图中波形b所示的那样平缓地上升。

根据与b’相比为较为平缓的倾斜的检测电极3的电位Vc的波形b，因输入操作而引起的1至3pF左右的寄生电容cs的变化如下所述，即从基准时刻t0至到达临界电位V_SH为止的经过时间的差扩大2.5倍为25至75μsec，即使后述的计测经过时间的单元的解析力较低，也能够充分地根据该差分来检测出输入操作。

在本实施方式中，关于电容-时间转换电路2的检测电阻R1、R2的电阻值r、比较器5等的电路常数、以及临界电位V_SH的电位，各检测电极3₁、3₂、3₃、3₄都是相同的，而且，根据图2所示的微机5的相同的切换控制信号a，以同时对各充放电开关4进行切换控制，因此，与基准时刻t0同步，在第1切换端子4₁与第3切换端子4₃之间切换地连接各充放电开关4。

因输入操作而引起的检测电极3的寄生电容cs的变化在切换时刻tg之后的放电控制期间Td中，也能够以相同的方法进行检测。以切换控制信号a或a’对充放电开关4进行切换控制，关于在切换时刻tg位于充电电压Vdd的检测电极的电位Vc，通过将充放电开关4的公共端子4c连接到作为接地电位GND的第2切换端子4₂，以时间常数csr对寄生电容Cs进行放电。若将从作为充电电压Vdd的切换时刻tg的经过时间设为t’，则检测电极的电位Vc以下式来表示，

Vc＝Vdd×ε^-t’/csr…(2)式

在经过了t’＝5csr的过渡期间之后，检测电极的电位Vc大致到达接地电位(以下，在本说明书中，为了方便说明，将其称为已到达接地电位)。

为了检测在该放电控制期间Td中发生微小变化的寄生电容cs，根据由微机5所输出的切换控制信号a，在第2切换端子4₂与第3切换端子4₃之间切换地连接充放电开关4的公共端子4c。在此，切换控制信号a与在充电控制期间Tc中所说明的切换控制信号a相同，切换控制信号a为「H」电平的期间，将公共端子4c与位于接地电位GND的第2切换端子4₂相连接，为「L」电平的期间，则与被开放的第3切换端子4₃相连接。结果，放电控制期间Td的检测电极的电位Vc在切换控制信号a为「H」电平的期间，按照上述式(2)下降，在为「L」电平的期间，则维持该电位，然后反复上述过程。因此，检测电极的电位Vc下降的斜率也以相当于占空比D的比例而变得平缓，由于因输入操作而引起的寄生电容cs的微小变化所产生的、从切换时刻tg至到达临界电位V_SH为止的经过时间的差扩大为占空比D的倒数的2.5倍，即使在放电控制期间Td中，也完全能够根据该差分来检测出输入操作。

在此，在与检测电极的电位Vc相比的临界电位V_SH接近充电电压Vdd的情况下，若根据前者的充电控制，则由于在临界电位V_SH的附近靠近过渡期间，因此相对于经过时间，检测电极的电位Vc的上升较少，若根据后者的放电控制，则在临界电位V_SH的附近，检测电极的电位Vc的下降较大。因此，在对临界电位V_SH与检测电极的电位Vc进行比较的比较电路的解析力较低的情况下，最好采用后者的放电控制，在计测经过时间t的计测电路的解析力较低的情况下，则最好采用前者的充电控制。

相反地，在与检测电极的电位Vc相比的临界电位V_SH接近接地电位GND的情况下，若根据前者的充电控制，则在临界电位V_SH的附近，检测电极的电位Vc的上升较大，若根据后者的放电控制，则由于在临界电位V_SH的附近靠近过渡期间，因此检测电极的电位Vc的下降较小。因此，在对临界电位V_SH与检测电极的电位Vc进行比较的比较电路的解析力较低的情况下，最好采用前者的充电控制，在计测经过时间t的计测电路的解析力较低的情况下，则最好采用后者的放电控制，根据临界电位V_SH的电平或检测电路的解析力，能够在不变更电路结构的情况下选择适当的控制。

如图2所示，将各电容-时间转换电路2的比较器5的输出c1、c2、c3、c4作为4位的并行数据而被并联输入到4位的PIPO(并入并出形式)寄存器、即第1寄存器(T)6中。并行数据的各位数据与各输出c1、c2、c3、c4的二进制信号的值相对应，当输出为「H」时，被存储为「1」，当输出为「L」时，被存储为「0」。此外，第1寄存器(T)6的并行输出同样地被连接到4位的PIPO寄存器、即第2寄存器(T-1)7的并行输入。第1寄存器(T)6与第2寄存器(T-1)7与微机5的公共的移位时钟脉端子(SFT)与复位输出端子(RESET)相连接，在每次从时钟端子(SFT)输入移位时钟时，对所存储的4位的寄存器值进行输入输出，并且若从复位输出端子(RESET)输入复位信号，则对所存储的4位的寄存器值进行复位。也就是说，第1寄存器(T)6对在输入移位时钟时存储为4位的寄存器值的各输出c1、c2、c3、c4的二进制数据加以存储直到输入移位时钟为止，同样地，第2寄存器(T-1)7对由第1寄存器(T)6所输出的4位的寄存器值加以存储直到输入移位时钟为止。此外，若由后述的寄存器值比较电路8输入触发信号，则第1寄存器(T)6将此时所存储的寄存器值存储到RAM10中。

在每次向第1寄存器(T)6中存储输出c1、c2、c3、c4的新的4位的寄存器值时，在寄存器值比较电路8中，对该寄存器值与存储在第2寄存器(T-1)7中的寄存器值进行比较，当至少4位中的某一位数据不同时，由寄存器值比较电路8向第1寄存器(T)6与后述的计数器11中输出触发信号。此外，在本实施方式中，为了在检测输入操作的基准时刻t0，也使后述的计数值与寄存器值相关联地存储在RAM10中，由寄存器值比较电路8输出触发信号。存储在第2寄存器(T-1)7中的寄存器值是在输入最新的移位时钟之前被存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值，因此，触发信号在除了基准时刻t0以外的输出c1、c2、c3、c4中的至少一个二进制数据发生变化时被输出。

微机5由时钟振荡电路9输入时钟信号，且内置有对20MHz的时钟信号的频率进行8分频以形成为2.5MHz的频率的分频电路21，以及以预定的调制值对由分频电路21所输出的2.5MHz的方波脉冲信号进行脉冲宽度调制的PWM调制电路20，将由分频电路21所输出的2.5MHz的时钟信号作为上述移位时钟来控制寄存器6、7的动作，并且将由PWM调制电路20所输出的PWM调制信号作为切换控制信号a来对各电容-时间转换电路2的充放电开关4进行切换控制。

在本实施方式中，如上所述，PWM调制信号被调制成占空比为0.4的脉冲信号，且同时对各充放电开关4进行切换控制。此外，移位时钟的频率如上所述，因为直到因输入操作而使输出c的二进制数据发生反相为止的时间差为25至75μsec左右，因此为了确实地检测出该时间差，至少该移位时钟的频率设为1MHz以上的频率(周期1μsec以下)，在此设为1周期为0.4μsec且频率为2.5MHz。

此外，微机5根据在每个图4的检测周期Tp被关联地存储在RAM10中的计数值与寄存器值的组合，来确定输入操作体所接近的检测电极3，执行检测处理，该检测处理用于检测对该检测电极3的配置位置的输入操作。

计数器11以至少移位时钟的频率以上的频率，且以根据从时钟振荡电路9所输出的时钟信号所得到的频率，使计数值进行计数(count up)。计数器11的计数值以由微机5所输出的复位信号来进行复位，若由寄存器值比较电路8输入触发信号，则如图2所示，此时的计数值被输出至RAM10。作为临时存储装置的RAM10如图2所示，每当由寄存器值比较电路8输出触发信号时，对此时的计数器11的计数值与被存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值关联地进行记忆，直到输入所有位数据为「1」的寄存器值为止，对与计数值关联的各组合进行存储。被存储在RAM10中的这些组合的数据每隔检测周期Tp在基准时刻t0之前，根据来自微机5的控制进行清除(clear)

下面说明检测如上构成的触控面板1的输入操作的动作。微机5以检测输入操作的动作模式，如图4所示，以在对各检测电极3的寄生电容Cs进行充放电的充电时间Tc和放电时间Td加上休止时间Tr所得到的检测周期Tp，来反复输入操作的检测。在此，说明在对寄生电容Cs进行充电控制的充电时间Tc检测对检测电极3的输入操作。充电时间Tc是指从在位于基准充电电压Vdd的第1切换端子4₁、与被开放的第3切换端子4₃之间切换充放电开关4的基准时刻t0到切换时刻tg为止的时间，切换时刻tg与有无输入操作无关，被设定为在所有检测电极3的电位超过临界电位V_SH而到达基准充电电压Vdd之后的时刻。寄生电容Cs的最大值为10pF左右，由10M Ω的串联连接的检测电阻R1、R2所构成的时间常数为100μsec，直到根据占空比为0.4的切换控制信号a对寄生电容Cs进行充电的检测电极3的电位大致到达基准充电电压Vdd为止的经过时间为2.5msec，将直到切换时刻tg为止的充电时间Tc设为3msec。

此外，在放电时间Td中，由于并未检测出输入操作，因此如图4所示，切换时刻tg之后的切换控制信号a为「L」电平，充放电开关4的公共端子4c与位于接地电位GND的第2切换端子4₂相连接，从切换时刻tg开始经过放电时间Td后的所有检测电极3的电位成为接地电位GND。放电时间Td中，由于寄生电容Cs经常被放电，因此从切换时刻tg至到达接地电位GND为止的经过时间为0.5msec，将放电时间Td设定为比充电时间Tc短的1msec。为了进一步提高输入操作的检测频率，将经过放电时间Td的时刻设为基准时刻t0，虽然并非一定要在检测周期Tp中设置休止时间Tr，但是在本实施方式中，设置0.5msec的休止时间Tr，将检测周期Tp设为4msec。微机5系从该放电时间Td到休止时间Tr为止，进行根据存储于RAM10中的数据来计算出输入操作位置的检测处理。

如上所示，根据本实施方式，由于对多个电容-时间转换电路2的寄生电容Cs同时进行充放电，因此在不因电容-时间转换电路2的数量而增加充电时间Tc和放电时间Td的情况下，即使设置休止时间Tr，也能够以较短的检测周期Tp来检测输入操作。因此，即使设为微机5检测输入操作的动作模式，在使用于耗电量较小、遥控发信机或手机等无法由外部获得电源的便携设备的输入装置时，可在长时间不更换电池的情况下使用。

微机5在基准时刻t0，从复位输出端子(RESET)输出复位信号，对第1寄存器(T)6与第2寄存器(T-1)7的寄存器值、以及计数器11的计数值进行复位，并且清除被存储在RAM10中的数据。然后，在经过了检测周期Tp的时刻，第1寄存器(T)6与第2寄存器(T-1)7的各寄存器值成为「0」，因此并非一定需要进行复位。

此外，微机5在相同的基准时刻t0，输出使各电容-时间转换电路2的充放电开关4在基准充电电压Vdd与开放电位间进行切换的切换控制信号a，以占空比0.4的时间比对检测电极3的寄生电容Cs进行充电。直到基准时刻t0为止，充放电开关4被切换到接地电位GND的检测电极3的电位成为临界电位V_SH以下的接地电位GND，因此基准时刻t0的各比较器5的输出c1、c2、c3、c4均为「L」，被存储为第1寄存器(T)6的4位的「0000」的并行数据。

寄存器值比较电路8在基准时刻t0对计数器11与第1寄存器(T)6输出触发信号，如图2所示，RAM10将表示基准时刻t0的计数值C(t0)、和在基准时刻t0被存储到第1寄存器(T)6中的寄存器值「0000」关联地进行存储。

若进行输入操作的手指等输入操作体接近检测电极3₂的配置位置，则因输入操作体离开而不会受到输入操作体的影响的检测电极3₄的寄生电容Cs₄为最小，因此，如图3所示，以与检测电阻R1、R2的电阻值的时间常数呈阶梯状地上升的检测电极3₄的电位在最早的时刻t1超越临界电位V_SH。结果，比较器5的输出c4由「L」反相成「H」，在第1寄存器(T)6中存储有最低位为「1」的并行数据「0001」。寄存器值比较电路8由于该寄存器值与被存储在第2寄存器(T-1)7中的寄存器值「0000」不同，因此对计数器11与第1寄存器(T)6输出触发信号，将表示时刻t1的计数值C(t1)、和重新存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值「0001」关联地存储在RAM10中。

接着，配置在检测电极3₂的两侧、且相对接近检测电极3₂的输入操作体而言以大致相等的距离所配置的检测电极3₁和检测电极3₃的寄生电容Cs₁、Cs₃大于寄生电容Cs₄，检测电极3₁、3₃的电位在时刻t2超过临界电位V_SH，比较器5的输出c1、c3由「L」反相成「H」，在第1寄存器(T)6存储有并行数据「1011」。寄存器值比较电路8由于该寄存器值的第1位和第3位与存储在第2寄存器(T-1)7中的寄存器值「0001」不同，因此对计数器11与第1寄存器(T)6输出触发信号，在RAM10与表示时刻t2的计数值C(t2)相关联地存储有重新被存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值「1011」。

最接近输入操作位置的检测电极3₂的寄生电容Cs₂与其它的检测电极的寄生电容相比较是最大的，因此如图3所示，该检测电极3₂的电位在时刻t3的最后超过临界电位V_SH，比较器5的输出c3由「L」反相成「H」。结果，在时刻t3向第1寄存器(T)6中存储并行数据「1111」，寄存器值比较电路8由于该寄存器值与存储在第2寄存器(T-1)7中的寄存器值「1011」不同，因此对计数器11与第1寄存器(T)6输出触发信号，如图2所示，将表示时刻t3的计数值C(t3)、和存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值「1111」相关联地存储在RAM10中。

微机5在从基准时刻t0开始经过充电时间Tc之后的切换时刻tg，将各充放电开关4切换至接地电位GND，在放电时间Td中对被蓄积在各寄生电容Cs中的电荷进行放电，将所有检测电极3的电位设为接地电位GND。

在切换时刻tg，由于所有检测电极3的电位超过临界电位V_SH，因此存储在第1寄存器(T)6中的寄存器值「1111」直到切换时刻tg为止都不会发生变化，微机5在切换时刻tg读出被存储在RAM10中的各计数值C(t)与寄存器值的组合。计数值C(t)表示从开始充电的基准时刻t0起所经过的经过时间，寄存器值表示与之前的组合的寄存器值相比较位数据发生变化的位。此外，各寄存器值的位与各检测电极3的寄生电容Cs相对应且因寄生电容Cs的大小不同而导致从基准时刻t0起所经过的经过时间变长，因此，微机5可根据存储在RAM10中的各组合的数据，来比较检测电极3的寄生电容Cs的大小。在此，如图2所示，由于4位的位数据按照第4位(LSB)、第1位(MSB)与第3位、第2位的顺序发生变化，因此检测出寄生电容Cs是按照Cs₄、Cs₁与Cs₃、Cs₂的顺序变大的。由此，微机5可判定出输入操作体接近寄生电容Cs₂为最大的检测电极3₂的配置位置，从而检测将该检测电极3₂的配置位置设为输入操作位置的输入操作。

微机5将如上所示检测出的输入操作位置，输入至控制显示画面上的光标移动控制或电子设备的动作的外部控制电路，使其执行与输入操作位置相对应的预定处理。

微机5在放电时间Td及其后的休止时间Tr的期间，执行上述输入操作位置与输入操作的检测处理，在检测出输入操作后，在下一个基准时刻t0之前，清楚被存储在RAM10中的数据。

另外，输入操作位置的检测也可以将通过比较多个检测电极3的寄生电容Cs的大小，来将由对多个寄生电容Cs按比例分配所得的多个检测电极3的配置位置间的位置作为输入操作位置。

在上述实施方式中，说明了将多个电容器的各电容作为多个检测电极的各寄生电容来进行比较，从而检测对寄生电容为最大的检测电极的输入操作的静电电容式触控面板，但是，若可将电容器的电容转换成能够以计数器的计数值来计测的时间，则不限于寄生电容，也可适用于对其它种类的电容器的电容进行比较的电容判别装置。

此外，寄存器值比较电路8、第1寄存器(T)6、第2寄存器(T-1)7等电路组件也可内置于微机5中。

此外，将充放电开关4当作在作为基准充电电压Vdd的电位的第1切换端子4₁、作为接地电位GND的第2切换端子4₂、及开放后的第3切换端子4₃等3个切换端子之间进行切换的开关来进行说明，但是，在仅以充放电控制的一方来检测输入操作时，可省略第1切换端子4₁与第2切换端子4₂之中的一个。而且，若能够以预定的占空比进行如下控制：即在充电控制中，公共端子与第1切换端子4₁连接分离，或者在放电控制中，公共端子与第2切换端子4₂连接分离的方式，则并非一定需要设置开放后的第3切换端子4₃。

工业上的实用性

本发明适用于根据因输入操作而发生微小变化的静电电容、以非接触的方式来检测输入操作的静电电容式触控面板。

Claims (3)

1.一种静电电容式触控面板，其特征在于，具备有：

检测电极，该检测电极配置在绝缘面板上，且其寄生电容会随着输入操作体的接近而增加；

电阻元件，该电阻元件在与检测电极的寄生电容的值之间形成CR时间常数电路；

充放电开关，该充放电开关将电阻元件一侧的公共端子连接到从基准时刻起为预定的充电电位或接地电位的切换端子，且以所述CR时间常数电路的时间常数对寄生电容进行充电或放电，将检测电极的电位由接地电位提高到所述充电电位，或由所述充电电位降低到接地电位；以及

计时单元，该计时单元计测经过时间，所述经过时间是指从基准时刻起对寄生电容进行充电或放电，位于所述充电电位或接地电位的检测电极的电位到达设定于所述充电电位与接地电位之间的预定的临界电位为止的经过时间，

所述静电电容式触控面板根据随着寄生电容的增加而增加的经过时间来检测对检测电极的配置位置的输入操作，充放电开关是根据以预定的调制值对固定频率的矩形波脉冲信号进行脉冲宽度调制后得到的PWM调制信号来进行切换控制的，按照PWM调制信号的二进制信号值，电阻元件一侧的公共端子与所述切换端子进行连接分离。

2.如权利要求1所述的静电电容式触控面板，其特征在于，

根据PWM调制信号，对充放电开关的所述公共端子与位于所述充电电位的第1切换端子、位于接地电位的第2切换端子、及开放后的第3切换端子之中的任一个的连接进行切换控制，

按照PWM调制信号的二进制信号值，在第1切换端子与第3切换端子间进行切换地连接所述公共端子，以对检测电极的寄生电容进行充电，以及/或者，在第2切换端子与第3切换端子间进行切换地连接所述公共端子，以对检测电极的寄生电容进行放电。

3.如权利要求1或2中所述的静电电容式触控面板，其特征在于，

对于在每个在绝缘面板上彼此绝缘地配置的多个检测电极，配置电阻元件与充放电开关，

针对各检测电极，比较计时单元所计测到的经过时间，根据经过时间增加的检测电极的配置位置来检测输入操作位置。