CN107003762B - 位置检测装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种去除噪声的影响的同时即使触控笔快速地移动也能够稳定且准确地得到来自触控笔的附带信息的位置检测装置。具备：差动放大电路，具有+侧端子和‑侧端子，将在两个端子中产生的信号的差分进行放大而输出；以及选择电路，从在传感器中设置的多个电极中选择第一电极或者选择由包括第一电极的多个电极构成的第一电极组并将其与差动放大电路的+侧端子连接，且选择第二电极或者选择由包括第二电极的多个电极构成的第二电极组并将其与差动放大电路的‑侧端子连接。选择电路在检测触控笔的指示位置的期间，选择隔着预定的间隔的电极作为第一电极和第二电极，在检测数据检测用信号的期间，选择隔着比预定的间隔还要窄的间隔的电极作为第一电极和第二电极。

Description

位置检测装置
技术领域
本发明涉及配置在显示装置的前面、且能够进行手指和笔型的位置指示器(以下，将笔型的位置指示器称为触控笔(Stylus pen))这双方的操作的具备透明的传感器的位置检测装置。
背景技术
近年来，关于计算机的输入，为了容易进行手写字符输入或图片或说明等的描绘，有成为能够进行触控笔的输入的技术。作为用于此的笔输入技术，广泛地使用在专利文献1(日本特开昭63-70326公报)中公开的方法。
根据上述的专利文献1的方法，在作为触控笔的位置指示器中设置谐振电路，通过与作为位置检测装置的数位板的传感器的电磁感应而检测指示位置。在该方式中，通过位置检测装置的传感器侧的线圈(传感器线圈＝环路线圈)、和由在触控笔中内置的线圈和电容器构成的谐振电路之间的谐振动作，进行信号的发送接收。
在位置检测装置中，触控笔的位置的附近的传感器线圈被选择，从该传感器线圈发送信号，触控笔在谐振电路的线圈中接收该信号，并向传感器线圈发回信号。在发回的信号中，有时包括多个信息。作为来自触控笔的信息，有位置检测用信号或笔压信息等。在位置检测装置中，即使是触控笔正在移动的情况下，也追随地从触控笔的附近的传感器线圈发送信号，与位置指示器进行信息的交换。
近年来，广泛地使用搭载了触摸面板的数位板式信息终端。在上述专利文献1中公开的数位板中，需要在显示装置的背面设置构成数位板的传感器。这是因为：由于需要在传感器线圈中设置的环路线圈中流过某种程度的电流，所以不能将传感器设为透明化。
因此，使用ITO(氧化铟锡(Indium Tin Oxide))等透明电极，将传感器设为透明化的静电电容方式的传感器近年来成为主流。但是，在该透明的传感器中存在问题。一个问题在于，由于在显示装置的显示画面上重叠配置传感器，所以会受到显示装置例如液晶等产生的噪声的影响，难以准确地求出坐标位置。此外，相对于现有的由铜线而成的导体，由ITO构成的电极具有高电阻值。因此，难以进行从数位板的传感器发送信号，在触控笔中接收该信号，并向传感器发回这样的信号的发送接收。
作为解决这个问题的静电电容方式的触控笔和位置检测装置之一，存在触控笔具有电源且从触控笔侧单向地将信号向位置检测装置的传感器侧送出的方式，且具有该方式的位置检测装置增多(参照专利文献2(特开2014-63249号公报))。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-70326公报
专利文献2：日本特开2014-63249号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的专利文献2中记载的位置检测装置的传感器成为沿着相互正交的方向分别配设了多个透明电极的传感器。在该专利文献2的位置检测装置中，检测作为指示体的手指的位置时，对沿着正交的方向内的一个方向配置的多个电极顺次流过信号，在沿着另一个方向配置的多个电极中检测信号的变化。此外，专利文献2的位置检测装置在检测触控笔的指示位置时，顺次切换一个以及另一个方向的多个电极而进行检测。
在该专利文献2中使用的触控笔的特征在于，包括电源，对传感器侧单向地发送信号。此外，在位置检测装置中，通过使用差动放大电路对在传感器的透明电极中接收到的、来自触控笔的接收信号进行放大，从而抵消在接收信号中包含的外部噪声。此时，在从触控笔发送的信号中，包括用于检测由触控笔所指示的位置的位置检测用信号、和对触控笔的笔头施加的笔压值的信息等信息。触控笔将笔压值的信息等作为进行了ASK(幅移键控(Amplitude Shift Keying))调制的数据(附带信息)而发送给传感器。
并且，位置检测装置中的由触控笔所指示的位置的检测如下进行：针对来自触控笔的位置检测用信号，对传感器上的全部电极进行扫描，基于通过该扫描而取得的信号分布来进行。在该位置检测时，对传感器上的全部电极进行扫描(全体扫描)，从而在某种程度上筛选触控笔的指示位置之后，进行进一步决定详细的位置的处理(部分扫描)。
并且，在位置检测装置中，针对笔压值的信息等附带信息，通过在最靠近根据位置检测用信号所确定的触控笔的指示位置的电极中接收信号，从而得到附带信息。
在专利文献2中记载的位置检测装置中，使用差动放大电路是为了消除在从触控笔接收到的信号中混入的噪声。在专利文献2中记载的位置检测装置中，在基于位置检测用信号的位置检测处理时的部分扫描中与差动放大电路的+端连接的传感器的电极和与-端连接的传感器的电极成为隔着预定距离的各一条电极。选择隔着预定距离的电极的理由在于，在检测位置检测用信号的情况下，信号的强度变得重要，但若与差动放大电路的+端以及-端连接的电极相邻，则在该相邻的电极中同样地接收到来自触控笔的位置检测用信号，通过差动放大而原本应检测的位置检测用信号被抵消，其信号强度变小。
但是，另一方面，将与差动放大电路的+端以及-端连接的电极的距离离得越远，则基于差动放大的噪声降低的效果下降，会受到噪声的影响。
在该位置检测装置中的数据检测用信号的接收时，与差动放大电路的+端以及-端连接的电极被固定为最靠近在基于位置检测用信号的位置检测处理的部分扫描中检测出的、触控笔的指示位置的传感器的各一条电极。
在位置检测时的部分扫描中，为了使得将前述的隔着预定距离的电极连接到差动放大电路的+端以及-端而检测触控笔的指示位置，作为最靠近触控笔的指示位置的传感器的电极而检测出的电极是那些隔着预定距离的各一条电极。因此，在位置检测装置中的数据检测用信号的接收时，与差动放大电路的+端以及-端连接的电极成为与位置检测时同样地隔着预定距离的电极。因此，在专利文献2的情况下，在位置检测装置中，包括所检测的附带信息的信号大幅受到噪声的影响。
进一步，近年来，除了笔压值的信息之外，还将触控笔的识别信息(ID(Identification))等附带信息也发送给传感器侧的情况增多。并且，识别信息的数据量也逐渐变大，在位置检测用信号的发送后的长时间内传送附带信息的情况增多。具体而言，以往，笔压值的数据是8比特左右，但需要根据笔压数据的详细化而成为例如12比特或者发送触控笔固有的30比特左右的识别信息。
从连接到差动放大电路的+端以及-端中的一方的一条电极接收从触控笔在附带信息发送期间作为数据检测用信号而发送来的附带信息。但是，还存在在触控笔被使用者在传感器上快速移动的情况等，在能够完整地接收从触控笔发送的附带信息之前触控笔离开所述一条接收电极的情况。在这样的情况下，在位置检测装置中，不能准确地接收来自触控笔的附带信息，存在丢失笔压数据的准确性或识别信息被错误地检测出的顾虑。
本发明鉴于以上的问题点，其目的在于，提供一种去除噪声的影响的同时即使触控笔快速地移动也能够稳定且准确地得到来自触控笔的附带信息的位置检测装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题，本发明提供一种位置检测装置，具备将由透明的导电材料构成的电极分别沿着相互交叉的第一方向和第二方向排列多个且配置在显示装置上的透明的传感器，且接收来自触控笔的、用于检测所述传感器上的位置的位置检测用信号和根据预定的数字数据而生成的数据检测用信号，其特征在于，所述位置检测装置具备：
差动放大电路，具有+侧端子和-侧端子，将在所述+侧端子和所述-侧端子中产生的信号的差分进行放大而输出；以及
选择电路，从在所述传感器中设置的多个所述电极中选择第一电极或者选择由包括所述第一电极的多个电极构成的第一电极组并将其与所述+侧端子连接，且选择第二电极或者选择由包括所述第二电极的多个电极构成的第二电极组并将其与所述-侧端连接，
所述选择电路在基于所述位置检测用信号而检测所述触控笔的指示位置的期间，选择隔着预定的间隔的电极作为所述第一电极和所述第二电极，在检测所述数据检测用信号的期间，选择隔着比所述预定的间隔还要窄的间隔的电极作为所述第一电极和所述第二电极。
根据上述的结构的本发明的位置检测装置，在差动放大电路中，在检测数据检测用信号的期间，连接到+端的电极和连接到-端的电极的间隔成为比在检测触控笔的指示位置的期间的电极的间隔还要窄的间隔。因此，基于差动放大的噪声降低效果变大，能够从数据检测用信号检测出更加准确的附带信息。
此外，根据本发明的位置检测装置，由于在差动放大电路的+端和-端上，连接有由包括第一电极的多个电极构成的第一电极组和由包括第二电极的多个电极构成的第二电极组，所以即使触控笔快速地移动，也能够从这些多个电极取得数据检测用信号，因此能够完整地取得附带信息。因此，即使触控笔快速地移动，也能够稳定且准确地得到。
此外，优选在本发明中，在检测所述数据检测用信号的期间，所述选择电路选择相互相邻的电极或者电极组作为所述第一电极组和所述第二电极组，进一步，所述第一电极组和所述第二电极组中的一方由相互相邻的多个电极构成，所述第一电极组和所述第二电极组中的另一方的多个电极由分散在由所述相互相邻的多个电极构成的电极组的两侧的电极构成。
此时，在接收来自触控笔的笔压等的数据时，以触控笔的指示位置为中心的连续的预定条数的电极被选择作为差动放大电路的+端(或者-端)，以分散在该被选择的电极的两侧的方式，同一条数的电极被选择作为-端(或者+端)。因此，即使触控笔快速地移动，笔的指示位置也不会从作为所述+端(或者-端)来选择的区域脱离，能够准确地接收笔压等数据。因此，即使进行快速的笔记或描绘，线也不会切断，能够进行操作性好的输入。
此外，由于以分散在作为+端(或者-端)来选择的电极组的区域的两侧的方式，作为-端(或者+端)来选择同一条数的电极，所以即使在差动放大电路的+端和-端分别选择了多条电极，也能够可靠地消除噪声，稳定地进行动作。
发明效果
根据本发明，能够提供一种去除噪声的影响的同时即使触控笔快速地移动也能够稳定且准确地得到来自触控笔的附带信息的位置检测装置。
附图说明
图1是表示本发明的位置检测装置的实施方式中的透明传感器的结构的图。
图2是图1的例的透明传感器的剖视图。
图3是本发明的位置检测装置的实施方式的结构图。
图4是表示了在本发明的位置检测装置的实施方式中使用的触控笔的内部结构例的图。
图5是表示了图4的例的触控笔的电路例的图。
图6是图5的触控笔的电路例中的信号波形图。
图7是表示了本发明的位置检测装置的实施方式中的X轴全面扫描动作的图。
图8是表示了本发明的位置检测装置的实施方式中的向部分扫描的转移动作的图。
图9是表示了本发明的位置检测装置的实施方式中的部分扫描动作的图。
图10是用于说明位置检测装置中的附带信息的检测处理时的电极的选择方法的现有例的图。
图11是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式中的附带信息的检测处理时的电极的选择方法的例子的图。
图12是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式中的附带信息的检测处理时的电极的选择方法的例子的图。
图13是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式中的附带信息的检测处理时的电极的选择方法的例子的图。
图14是表示了本发明的位置检测装置的实施方式中的部分扫描动作的图。
图15是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式中的附带信息的检测处理时的电极的选择方法的例子的图。
图16是表示了本发明的位置检测装置的实施方式中的部分扫描动作的图。
具体实施方式
图1是表示了在本发明的位置检测装置的实施方式中，与显示部一体组合的透明传感器的结构的图。在图1中，11是LCD(Liquid Crystal Display；液晶显示器)面板，12是具有由ITO(氧化铟锡(Indium Tin Oxide))形成的电极的透明传感器。12a是由ITO电极的线构成的X电极12d沿着相互正交的X方向以及Y方向中的X方向配列多个而成的ITO玻璃。12b是由ITO电极的线构成的Y电极12e沿着Y方向排列多个而成的ITO玻璃。12c是厚度均匀的透明绝缘片材，例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate))薄膜构成。
透明传感器12通过将ITO玻璃12a和ITO玻璃12b的各ITO面面对，且在中间夹着透明绝缘片材12c粘结而制成。透明传感器12以位置检测区域与LCD面板11的显示区域刚好重合的方式，与LCD面板11重合配置。另外，ITO玻璃12a上的X电极12d以及ITO玻璃12b上的Y电极12e通过ACF(各向异性导电膜(Anisotropic conductive film))连接，经由未图示的挠性电路板连接到未图示的印刷电路板。
图2是在Y电极12e上切断了透明传感器12的剖视图。在该实施方式中，ITO玻璃12a侧成为操作面侧，该ITO玻璃12a向外部的露出面成为触摸面12f。
图3是本发明的位置检测装置的实施方式的结构图。在图3中，12是透明传感器，13是连接到透明传感器12的X电极12d而从X电极12d中选择两组电极作为+端以及-端的X选择电路，14是连接到透明传感器12的Y电极12e而从Y电极12e中选择两组电极作为+端以及-端的Y选择电路。在本实施例中，作为X电极12d为40条(X1～X40)、Y电极12e为30条(Y1～Y30)来进行说明。
另外，在图3中，表示了X选择电路13以及Y选择电路14选择透明传感器12的多个X电极12d以及多个Y电极12e内的各一条电极作为+端以及-端，但这些X选择电路13以及Y选择电路14构成为能够同时选择透明传感器12的多个X电极12d以及多个Y电极12e内的各多条电极作为+端以及-端。
15是触控笔，固定频率的信号被供应给顶端部的电极以及包围它的外周电极之间。
16是切换电路，选择由X选择电路13所选择的+端及-端或者由Y选择电路14所选择的+端及-端中的任一个并将其与差动放大电路17连接。即，在求出触控笔15的指示位置的X轴坐标时，将来自控制电路18的控制信号a作为低电平“0”，选择X选择电路13侧。此外，在求出触控笔15的指示位置的Y轴坐标时，将控制信号a作为高电平“1”，选择Y选择电路14侧。此时，X选择电路13或者Y选择电路14的+端侧连接到差动放大电路17的同相输入端子(+侧端子)，X选择电路13或者Y选择电路14的-端侧连接到差动放大电路17的反相输入端子(-侧端子)。
19是具有以触控笔15输出的信号频率为中心的预定的带宽的带通滤波器电路，经由开关20而被供应来自差动放大电路17的输出信号j。开关20根据来自控制电路18的控制信号b而被控制为打开(ON)状态或者关闭(OFF)状态。即，在控制信号b为高电平“1”时，开关20成为打开状态，来自差动放大电路17的输出信号j被供应给带通滤波器电路19，在控制信号b为低电平“0”时，开关20成为关闭状态，来自差动放大电路17的输出信号j不会被供应给带通滤波器电路19。
带通滤波器电路19的输出信号k通过检波电路21进行检波，且基于来自控制电路18的控制信号c，通过模拟-数字转换电路(以下，简称为AD转换电路)22而被转换为数字值。来自该AD转换电路22的数字数据d通过微处理器(MCU)23而被读取并进行处理。这里，开关20为打开状态的期间是在AD转换电路22中进行采样而转换为数字信号的接收期间，开关20为关闭状态的期间成为在AD转换电路22中不进行采样的接收停止期间，在开关20的打开状态和关闭状态下，交替成为接收期间和接收停止期间。
通过控制电路18将控制信号e供应给X选择电路13，X选择电路13选择两组X电极作为+端以及-端。此外，通过控制电路18将控制信号f供应给Y选择电路14，Y选择电路14选择两组Y电极作为+端以及-端。
微处理器23在内部具备ROM(只读存储器(Read Only Memory))以及RAM(随机存取存储器(Random Access Memory))，且根据在ROM中保存的程序而动作。
微处理器23基于在ROM中保存的程序，输出控制信号g而对控制电路18进行控制，使得控制电路18在预定的定时输出控制信号a～f。控制电路18生成控制信号a～f，使得与水平同步脉冲h同步地进行信号接收和AD转换。
[触控笔15的结构例]
图4是表示了在本实施方式中使用的触控笔15的内部结构例的图。在图4中，在顶端部设置有芯30，在芯30的内部埋入电极31。在芯30的除了顶端部之外的外周，以包围芯30的方式设置有屏蔽电极32。屏蔽电极32连接到在电路中电位最稳定的部分(GND；接地电极)。该屏蔽电极32具有即使触控笔15斜着置于透明传感器12上也不会使检测坐标值发生偏差的效果。
33是与芯30进行物理结合，从而电容根据经由芯30而被施加的笔压发生变化的可变电容器。34是印刷电路板，35是电池。在印刷电路板34上设置有以固定的频率振荡的振荡电路，其振荡输出被供应给电极31。被施加到可变电容器33的笔压通过后述的动作进行二进制代码化而控制所述振荡电路，从而输出进行了ASK调制的信号。在印刷电路板34上，还设置有用于此的ASK调制电路。
图5是表示了触控笔15的电路的一例的图。在图5中，将与图4相同的部分使用同一标记来表示。31是在触控笔15的顶端部设置的电极，35是电池，33是电容根据笔压而发生变化的可变电容器。在图5中，线圈L1和电容器C1以及电容器C2构成振荡电路的一部分，该振荡输出被与线圈L1耦合的线圈L2所感应，被供应给电极31。
在图5中，36是CPU，根据预定的程序而动作。来自CPU36的输出端子P1的控制信号p连接到前述的振荡电路，将振荡控制为启动或者停止状态。振荡电路在控制信号p为低电平“0”时停止振荡，在控制信号p为高电平“1”时进行振荡。可变电容器33与电阻并联连接，且连接到CPU36的端子P2。将该P2端子的信号作为q，将被供应给电极31的信号作为r来说明触控笔15的动作。
图6是表示了图5中的信号p、q、r的各波形的图。CPU36将信号p在固定期间维持高电平“1”的输出而继续振荡电路的动作。在该期间，在位置检测装置侧进行后述的坐标检测动作。此外，在该信号p为高电平“1”的连续发送期间，CPU36检测对可变电容器33所施加的笔压。为了进行该笔压检测，CPU36在开始了前述的连续发送之后，将端子P2设定为高电平“1”输出。由此，信号q成为高电平“1”，可变电容器33被充电为电池35的电压。
若该充电完成，则CPU36将端子P2设为输入设定，即设为高阻抗设定。由此，在可变电容器33中被充电的电荷通过与其并联连接的电阻而被放电，所以信号q即端子P2的电压缓慢降低。在CPU36中，若端子P2的电压成为预定的阈值电压以下，则内部逻辑成为低电平。CPU36将在将端子P2切换为输入设定之后端子P2的电压达到所述阈值以下为止的时间作为Tp(参照图6)来测量。由于该时间Tp根据可变电容器33的电容、即笔压的大小发生变化，所以CPU36将笔压从零到最大为止的范围所测量的时间Tp作为10比特的数字值来求出。
若前述的连续发送期间结束，则稍后CPU36根据该10比特的笔压数据而控制端子P1，从而进行ASK调制。即，在数据为“0”时，将端子P1设为低电平，在数据为“1”时，设为高电平。在图6中，作为最初的数据的起始信号(Start signal)必定会作为“1”来送出。这是为了使微处理器23能够准确地预测后续数据的定时。另外，在图6中，时间Td是送出1比特的数据的周期。
下面，说明这样构成的本实施方式的位置检测装置如何检测触控笔15的坐标位置以及笔压数据。
[触控笔15的指示位置的检测处理例]
图7表示X轴全面扫描动作。具体而言，是表示了X选择电路13通过顺次选择全部X电极而接收信号，从而求出触控笔15被放置的大致的位置的X轴全面扫描动作的图。首先，微处理器23对控制电路18输出控制信号g来进行控制，使得切换电路16选择X侧，作为X选择电路13的+端侧而选择X电极X1，作为-端侧，在该例中选择在与+端侧的X电极之间隔着4条电极的X电极X6。
接着，微处理器23进行控制，使得将X选择电路13进行选择的电极的号码逐一递增，作为+端侧而选择X电极X2，作为-端侧而选择X电极X7。在该状态下，与前述同样地求出信号电平。此时，与水平同步脉冲h同步地进行信号接收和AD转换。
同样地，微处理器23将X选择电路13进行选择的X电极的号码顺次递增的同时求出信号电平，直到+端侧的选择成为X电极X35、-端侧的选择成为X电极X40为止进行。
此时，若AD转换输出d的值在前述的全部情况下都没有达到固定电平，则判断为透明传感器12上没有触控笔15，重复上述的X轴全面扫描动作。
进一步，在图7中，表示触控笔15被置于透明传感器12的X电极X11附近的情况。此时，如图7所示，在X选择电路13中X电极X11被选择作为+端侧或者-端侧中的任一个时信号电平成为峰值。这样，根据在更新了X电极的选择时的信号电平的分布，能够求出触控笔15的大致的位置。若根据图7的信号电平分布，得知触控笔15被置于X电极X11附近，则接着进行向部分扫描的转移动作。
另外，在图7中表示的X轴全面扫描动作中，在X选择电路13中将作为+端侧而选择的电极和作为-端侧而选择的电极之间隔着4条，但也可以设为4条以外的条数。
图8是表示了向部分扫描的转移动作的图，检测触控笔15成为图6中的连续发送期间的定时，且求出触控笔15在透明传感器12中的Y方向的大致的位置。此时，也与水平同步脉冲h同步地进行信号接收和AD转换是与前述同样的。
首先，微处理器23对控制电路18输出控制信号g来进行控制，使得切换电路16选择X侧，作为X选择电路13的+端侧而选择X电极X1，作为-端侧而选择X电极X16。此时，若触控笔15进入图6所示的连续发送期间，则从AD转换电路22输出的信号电平重复成为预定值以上。若信号电平在预定时间Ts(参照图8)以上重复超过预定值而被检测，则微处理器23判断为触控笔15进入连续发送期间，从而转移到Y轴全面扫描动作。设该预定时间Ts为比触控笔15在数据发送期间发送的周期Td充分长的时间。
为了进行Y轴全面扫描动作，微处理器23对控制电路18输出控制信号g来进行控制，使得切换电路16选择Y侧，作为Y选择电路14的+端侧而选择Y电极Y1，作为-端侧而选择Y电极Y6。接着，与X轴全面扫描时同样地，微处理器23将Y选择电路14进行选择的电极的号码逐一递增的同时求出信号电平，直到+端侧的选择成为Y电极Y25、-端侧的选择成为Y电极Y30为止进行。此时，也与X轴全面扫描时同样地，得到在Y选择电路14的+端侧或者-端侧中的任一个选择了靠近触控笔15的电极时成为峰值的信号分布。在本实施方式中，作为触控笔15被置于Y电极Y20附近来进行以下的说明。
通过以上说明的图7以及图8的动作，得知触控笔15被置于X电极X11以及Y电极Y20的交点附近的情况。接着，微处理器23转移到顺次选择以X电极X11作为中心的5条X电极以及以Y电极Y20作为中心的5条Y电极而求出信号电平的部分扫描动作。
图9是表示了部分扫描动作的图。在X选择电路13作为+端侧以及-端侧而选择了X电极X11以及X电极X16的状态下，从AD转换电路22输出的信号电平在预定时间Ts继续为预定值以上时，微处理器23判断为开始了来自触控笔15的连续发送期间，转移到坐标检测动作(图9的步骤1)。与在图8中说明的同样地，设该时间Ts为比触控笔15在数据发送期间发送的数字信号的周期Td充分长的时间。
为了求出触控笔15的X坐标，微处理器23在切换电路16选择了X侧的状态下，作为X选择电路13的+端侧而顺次选择以X电极X11作为中心的5条X电极(X9～X13)而读取信号电平(步骤1)。此时，X选择电路13的-端侧选择X电极X14～X18作为离在+端侧所选择的X电极充分远的X电极。
在本实施方式中，对同一电极进行4次检测，并将其平均电平作为接收信号电平来保存。
在图9中，将在检测出最高的信号电平时作为+端侧来选择的X电极的号码(这里为X11)及其信号电平VPX和由其两侧的X电极所检测出的电平作为VAX、VBX来保存(步骤1)。
接着，为了求出触控笔15的Y坐标，微处理器23使切换电路16选择Y侧，作为Y选择电路14的+端侧来顺次选择以Y电极Y20作为中心的5条Y电极(Y18～Y22)而读取信号电平(步骤1)。此时，Y选择电路14的-端侧选择Y电极Y23～Y27作为离在+端侧所选择的Y电极充分远的Y电极。此时也与水平同步脉冲h同步地进行信号接收和AD转换，且对同一电极进行4次检测，并将其平均电平作为接收信号电平来保存。
并且，将在检测出最高的信号电平时作为+端侧来选择的Y电极的号码(这里为Y20)及其信号电平VPY和由其两侧的Y电极所检测出的电平作为VAY、VBY来保存(步骤1)。
这里求出的信号电平VPX、VAX、VBX、VPY、VAY、VBY用于通过后述的计算式来计算坐标值。
接着，微处理器23进行用于等待来自触控笔15的连续发送期间的结束的动作。微处理器23进行控制，使得切换电路16选择X侧，且进行控制，使得作为X选择电路13的+端侧而选择在前述的坐标检测动作中检测出峰值的X电极X11，作为-端侧而选择X电极X16。在该状态下接收到的信号电平未达到预定值的时刻成为来自触控笔15的连续发送期间的结束时刻(步骤1)。
接着，说明根据在上述的步骤1中求出的接收电平而求出触控笔15的坐标位置的方法。
根据在步骤1中求出的接收电平VPX、VAX、VBX、VPY、VAY、VBY，通过下式分别计算触控笔15的坐标值(X、Y)。
X＝Px+(Dx/2)×((VBX-VAX)/(2×VPX-VAX-VBX))……(式1)
其中，设Px为在X轴中检测出最大电平的X电极(这里为X11)的坐标位置，设Dx为X电极间的排列间距。
Y＝Py+(Dy/2)×((VBY-VAY)/(2×VPY-VAY-VBY))……(式2)
其中，设Py为在Y轴中检测出最大电平的Y电极(这里为Y20)的坐标位置，设Dy为Y电极间的排列间距。
前述的计算式的(式1)以及(式2)是一例，并非限定为最佳方法。最佳的计算方法根据X电极、Y电极的宽度或间距、触控笔15的电极形状而改变。
在上述的实施方式中，在步骤1中的由触控笔15所指示的位置的检测处理中，作为X选择电路13以及Y选择电路14选择的电极，使+端侧成为触控笔15的附近，但也可以选择为将-端侧设为触控笔15的附近。此外，将作为+端和-端而选择的电极中间隔着4条电极来进行了选择，但也可以隔着其他条数。另外，作为X选择电路13以及Y选择电路14的+端以及-端而选择的2个电极优选隔着成为比从触控笔15的电极31辐射的电场的辐射区域稍微宽的间隔的条数。
在上述的实施方式中，根据切换电路16来切换了由触控笔15所指示的位置的X轴侧的坐标检测和Y轴侧的坐标检测，但也可以在X轴侧和Y轴侧分别设置差动放大电路或AD转换电路等，同时进行接收处理。
在上述的实施方式中，作为X选择电路13以及Y选择电路14的+端侧和-端侧而选择了各一条电极，但也可以同时选择相同数目的多条。
在本实施方式中，在求出由触控笔15所指示的位置的X坐标和Y坐标的部分扫描中，对同一电极求出了4次信号电平，但也可以对同一电极设为1次，也可以设为其他次数。
[来自触控笔15的附带信息的检测处理例]
接着，说明作为从触控笔15发送的附带信息的例子的笔压数据的检测处理例。另外，在该实施方式的位置检测装置中，基于在X选择电路13或者Y选择电路14中的一方被固定地选择的电极或者电极组中接收到的来自触控笔15的信号，进行附带信息的检测。被固定地选择的电极或者电极组以将通过位置检测处理(X轴全面扫描或者Y轴全面扫描)而被检测作为触控笔15的指示位置附近的X电极或者Y电极包含在差动放大电路17的+侧端子或者-侧端子中的一方的方式进行选择。在以下的说明中，说明根据来自在X选择电路13中所选择的X电极或者X电极组的信号，进行附带信息的检测的情况。
若检测出来自触控笔15的连续发送期间的结束，则微处理器23进入检测在笔压数据之前发送的图6所示的起始信号(Start signal)的定时的动作(步骤2)。
此时，如图9所示，将信号电平成为前述的预定值以上的时刻作为t1来存储。微处理器23在从时刻t1等待了固定时间Tw的时刻起，开始来自触控笔15的数据接收动作(步骤2)。设该时间Tw为在结束了来自触控笔15的起始信号的发送之后接收到的信号电平几乎消失为止的时间，设为预先求出的时间。
微处理器23在前述的等待时间达到时间Tw的同时启动未图示的定时器。该定时器在从零开始到与前述的时间Td(来自触控笔15的数据发送周期)一致的值为止重复计数(步骤2)。在定时器的一个周期的动作期间中，微处理器23重复进行信号接收以及AD转换，读取信号电平。若在这个期间的信号电平一次也没有达到前述的预定值，则判断为没有来自触控笔15的发送，将那一次的数据作为“0”来保存，在这个期间检测出预定值以上的信号电平的情况下，判断为有来自触控笔15的发送，将那一次的数据作为“1”来保存(步骤2)。
将前述的定时器的计数进行10次，保存10比特的数据。该10比特的数据对应于在图7中表示的10比特的笔压数据。在图9中，表示笔压数据为“0101110101”的情况。
若在步骤2中结束10比特的笔压数据的接收，则转移到检测来自触控笔15的连续发送期间的开始的动作(步骤1)，微处理器23重复进行图9的动作。
＜关于附带信息的检测处理时的电极的选择＞
以往，在检测附带信息时，选择与在检测触控笔15的位置的期间作为与+端以及-端连接的电极而选择的电极隔着相同的间隔的2条电极。其中，其中一条电极是通过位置检测处理而检测作为是触控笔15的指示位置的附近的电极。
图10是用于说明该现有的附带信息的检测处理时的X选择电路13中的选择状态的图。如上所述，在该实施方式中，由于由触控笔15所指示的位置的附近的电极是X电极X11，所以X选择电路13的+端连接到该X电极X11，在-端上连接中间隔着4条电极的X电极X16。
因此，连接到+端的电极和连接到-端的电极的间隔大，在图10的例子的电极的选择方法中，容易受到噪声的影响。因此，该实施方式在附带信息的检测处理时，触控笔15的指示位置的检测时变更连接到X选择电路13(Y选择电路14的情况也是同样)中的+端以及-端的电极的选择，设为比在触控笔15的指示位置的检测时连接到+端以及-端的电极的间隔更短的间隔。
例如，如图11所述，微处理器23对X选择电路13进行控制，使得将连接到+端的X电极依然设为触控笔15的指示位置附近的X电极X11，但将连接到-端的电极设为与连接到+端的X电极隔着2条的X电极X14。
根据该图11的例子，由于间隔比位置检测处理时更短的2条电极被选择为与差动放大电路17的+侧端子以及-侧端子连接，所以该2条电极的噪声成为近似的噪声，噪声降低的效果增大，能够更加准确地检测附带信息。
但是，从触控笔15送出的附带信息伴随着除了笔压数据之外还追加识别信息等而引起的附带信息的比特数的增加，来自触控笔15的附带信息的发送时间变长，难以取得触控笔15的快速移动时的附带信息。因此，在该实施方式中，如以下所说明，通过将与差动放大电路17的+侧端子以及-侧端子连接的电极分别设为由多条电极构成的电极组而并非是1条，能够解决上述的噪声的问题和难以取得触控笔15的快速移动时的附带信息的问题的双方。另外，此时，设构成第一电极组的电极数和构成第二电极组的电极数为相同数目。
＜电极选择的第一例＞
图12是表示附带信息的检测处理时的电极选择的第一例的图。在该图12的例中，X选择电路13通过微处理器23进行控制，使得将通过位置检测处理而检测出的触控笔15的指示位置附近的X电极X11和其两侧的X电极X10以及X电极X12这3条电极作为第一电极组，连接到差动放大电路17的+侧端子，此外，将与X电极X11隔着2条的X电极X14和其两侧的X电极X13以及X电极X15这3条电极作为第二电极组，连接到差动放大电路17的-侧端子。在图9的步骤2中，表示了该例的情况下的选择电极。
在这样选择了电极的情况下，X电极X11位于检测出的触控笔15的指示位置的附近，通过触控笔15快速移动而从X电极X11移动，也能够在其两侧的X电极X10或者电极X12中接收来自触控笔15的信号。因此，位置检测装置能够取得来自触控笔15的全部附带信息。
并且，在该图12的例子的情况下，由于连接到差动放大电路17的+侧端子的由X电极X10、X11、X12构成的第一电极组和连接到-侧端子的由X电极X13、X14、X15构成的第二电极组相邻，所以在两个电极组中包含的噪声近似，能够有效地消除噪声。
＜电极选择的第二例＞
图13是表示附带信息的检测处理时的电极选择的第二例的图。在该图13的例中，与第一例同样地，X选择电路13通过微处理器23进行控制，使得将触控笔15的指示位置附近的X电极X11和其两侧的X电极X10以及X电极X12这3条电极作为第一电极组，连接到差动放大电路17的+侧端子。
在该第二例中，将构成与差动放大电路17的-侧端子连接的第二电极组的多个电极设定在第一电极组的两侧。即，在图13的例中，X选择电路13将位于第一电极组的两侧的X电极X8、X9、X13进行电连接而设为第二电极组，连接到差动放大电路17的-侧端子。图14表示在该第二例的情况下的部分扫描动作时的定时图。
在该第二例中，检测出的触控笔15的位置成为由第一电极组和第二电极组构成的多个电极的大致中央，即使是在触控笔15更加快速地移动的情况下，也能够更加可靠地取得附带信息。此外，根据该第二例，由于连接到差动放大电路17的+侧端子的电极和连接到-侧端子的电极比第一例时更加靠近，所以基于差动放大的噪声降低效果比第一例变得更大，抗噪声能力变得更强。
＜电极选择的第三例＞
图15是表示附带信息的检测处理时的电极选择的第三例的图，且是第二例的变形例。该第三例是在触控笔15的位置位于X电极X11和X电极X12的中间时，触控笔15快速地移动到哪一侧，都能够接收附带信息的情况下的例子。
即，在该第三例中，X选择电路13通过微处理器23进行控制，使得以通过位置检测处理而检测出的触控笔15的位置作为中心，将该位置的两侧的各2条X电极X10、X11、X12、X13作为第一电极组，连接到差动放大电路17的+侧端子，且将该第一电极组的两侧的各2条X电极X8、X9、X14、X15连接到差动放大电路17的-侧端子。图16表示在该第三例的情况下的部分扫描动作时的定时图。
在该实施方式中，如图9、图14以及图16所示，在附带信息的检测处理时，由于分别由多条X电极构成的第一电极组和第二电极组连接到差动放大电路17的+侧端子以及-侧端子，所以在预定时间Ts，检测是否进入连续发送期间时，也根据由多条X电极构成的第一电极组和第二电极组的差分来进行检测。因此，与现有的使用各1条电极的差分时相比，能够容易检测是否进入连续发送期间。
此外，根据上述的第一例～第三例，在附带信息的检测处理时，由于分别由多条X电极构成的第一电极组和第二电极组连接到差动放大电路17的+侧端子以及-侧端子，所以与现有的使用各1条电极的差分时相比，还具有附带信息的检测也变得容易的效果。
另外，在上述的说明中，在进行附带信息的检测的步骤2中，从X电极中选择检测出最大电平的X电极X11而进行了数据的接收，但也可以从Y电极中选择检测出最大电平的Y电极Y20而进行该数据的接收。
此外，在上述的实施方式中，作为X选择电路13以及Y选择电路14进行选择的电极，设+端侧包括成为触控笔15的附近的电极，但也可以选择为-端侧包括成为触控笔15的附近的电极。
附图标记说明
11…LCD面板、12…透明传感器、13…X选择电路、14…Y选择电路、15…触控笔、16…切换电路、17…差动放大电路、23…微处理器。

Claims (11)

1.一种位置检测装置，具备配置在显示装置上的透明的传感器，该传感器将由透明的导电材料构成的电极分别沿着相互交叉的第一方向和第二方向排列多个，该位置检测装置接收来自触控笔的、用于检测所述传感器上的位置的位置检测用信号和根据预定的数字数据而生成的数据检测用信号，其特征在于，所述位置检测装置具备：
差动放大电路，具有+侧端子和-侧端子，将在所述+侧端子和所述-侧端子中产生的信号的差分进行放大而输出；以及
选择电路，从在所述传感器中设置的多个所述电极中选择第一电极或者选择由包括所述第一电极的多个电极构成的第一电极组并与所述+侧端子连接，且选择第二电极或者选择由包括所述第二电极的多个电极构成的第二电极组并与所述-侧端连接，
所述选择电路在基于所述位置检测用信号而检测所述触控笔的指示位置的期间，选择隔着预定的间隔的电极作为所述第一电极和所述第二电极，在检测所述数据检测用信号的期间，选择隔着比所述预定的间隔还要窄的间隔的电极作为所述第一电极和所述第二电极。
2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
在检测所述数据检测用信号的期间由所述选择电路所选择的所述第一电极或者所述第二电极中的至少一方为在检测所述指示位置的期间检测出的、由所述触控笔所指示的位置或者其附近的电极。
3.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
在检测所述数据检测用信号的期间，所述选择电路选择相互相邻的电极或者电极组作为所述第一电极或所述第一电极组、及所述第二电极或所述第二电极组。
4.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
在检测所述数据检测用信号的期间由所述选择电路所选择的电极是所述第一电极组和所述第二电极组，所述第一电极组和所述第二电极组中的一方由相互相邻的多个电极构成，所述第一电极组和所述第二电极组中的另一方的多个电极由分散在由所述相互相邻的多个电极构成的电极组的两侧的电极构成。
5.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
在所述触控笔中设置有笔压检测电路，将从所述触控笔发送来的、在所述笔压检测电路中检测出的笔压值作为所述数字数据来接收。
6.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
在所述触控笔中设置有开关，将从所述触控笔发送来的、所述开关的状态作为所述数字数据来接收。
7.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
将从所述触控笔发送来的、所述触控笔的识别信息作为所述数字数据来接收。
8.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
从所述触控笔作为所述数字数据而发送来的信号是将交流信号根据所述数字数据进行了ASK调制的信号。
9.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
通过所述传感器的电极和所述触控笔的电场耦合而接收来自所述触控笔的所述位置检测用信号和所述数字数据。
10.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
在检测所述数据检测用信号的期间的所述第一电极和所述第二电极的间隔是可变的。
11.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
在检测所述数据检测用信号的期间由所述选择电路所选择的电极是所述第一电极组和所述第二电极组，构成所述第一电极组以及所述第二电极组的多个电极的数目是可变的。
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