CN107111413B - 静电笔 - Google Patents

Abstract

提高位置检测装置中的信息检测的精度。静电笔具备：开关部(27)，具有第一端部～第三端部(E1～E3)；笔头电极(24)，连接到第一端部(E1)；以及控制部(26)，通过对第二端部以及第三端部(E2、E3)分别供应电位，从而切换第二端部(E2)的电位高于第三端部(E3)的电位的第一状态和第二端部(E2)的电位为第三端部(E3)的电位以下的第二状态，开关部(27)具有第一二极管(27a)，该第一二极管(27a)的阳极连接到第一端部(E1)，阴极连接到第三端部(E3)。

Description

静电笔

技术领域

本发明涉及静电笔，尤其，涉及构成为根据在主体和笔头之间设置的开关的打开关闭而传送信息的无源式的静电笔。

背景技术

已知构成为能够根据手指或导电性的触摸笔等指示体而指示触摸传感器面内的位置的静电电容方式的输入系统。在静电电容方式的输入系统中，利用了投射式的互电容方式的触摸传感器构成为如下：在构成为能够检测指示体的位置的位置检测装置中，在传感器面内具有分别沿着X方向延伸的多个X方向电极和分别沿着Y方向延伸的多个Y方向电极。若在指示体靠近了X方向电极和Y方向电极的交点的状态下从X方向电极对Y方向电极流过包括交流分量的信号(以下，简称为“电流”)，则原本应流向Y电极的电流的一部分分支而流向指示体，所以在Y方向电极中检测到的电流减小。位置检测装置构成为，通过在多个Y方向电极的每一个中检测该检测到的电流的变化，从而检测指示体的位置。

从在静电电容方式的输入系统中使用的位置检测装置对指示体流过电流是因为，指示体通过人体而被接地，指示体的前端和接地端之间产生电流路径。当前，作为触摸传感器用的笔而被销售的大多数笔(被称为触摸笔、静电电容方式用的手写笔、无源ES(静电(electroStatic))笔等。以下，称为“无源式的静电笔”)在壳体的某位置具有与人体接触的接地部，提供该该电流路径。因此，若指示体例如由绝缘体构成，则不会产生如上所述的电流路径，所以位置检测装置不能检测指示体的位置。

当前存在的无源式的静电笔若没有构成为能够利用Bluetooth(注册商标)等单独的通信信道，则不能对位置检测装置传递指示位置以外的信息(笔压、笔类别、开关的打开关闭(ONOFF)等)。但是，利用上述的性质，已知即使是无源式的静电笔，不准备特殊的通信信道也能够对位置检测装置发送笔压等信息的技术。以下，详细说明这个技术。

与信息的发送对应的静电笔具有由导电体构成的主体、作为从主体绝缘的导电体的笔头电极、在笔头电极和主体之间设置的开关、根据发送信息而控制该开关的打开关闭状态的控制部而构成。在开关为打开时，会产生上述的电流路径，所以在Y方向电极中检测到的电流相对变小。另一方面，在开关为关闭时，不会产生上述的电流路径，所以在Y方向电极中检测到的电流相对变大。位置检测装置根据这样的检测到的电流的变化，能够得到开关的打开关闭状态，因此，能够得到静电笔发送的信息。

在专利文献1中，公开了与信息的发送对应的静电笔的例子。在该静电笔中，使用MOS晶体管作为上述开关。此外，在专利文献1中，公开了如下技术：通过从静电笔发送任意频率的信号，能够确定正在触摸的指示体的种类(是静电笔，还是手指等其他种类的指示体)或确定指示体的个体的技术(参照“0044”段落等)；以及例如通过使用摩尔斯电码(Morse code)而被编码的信号的发送，能够进行从静电笔的信息发送的技术(参照“0043”段落等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2012/0327040号说明书

发明内容

发明要解决的课题

但是，在如上述专利文献1那样使用MOS晶体管作为用于切换笔头电极和主体的导通状态的开关的情况下，产生位置检测装置中的信息检测的精度降低的问题。即，由于MOS晶体管具有非常大的寄生电容(例如，10pF)，所以即使在MOS晶体管成为关闭之后，通过该寄生电容，电流也会从位置检测装置流向静电笔。由于这样的电流的流动会减小在开关为打开时在Y方向电极中检测到的电流和在开关为关闭时在Y方向电极中检测到的电流之差，所以作为结果，位置检测装置中的信息检测的精度降低(误码率变大)。另外，同样的问题在使用一般的双极型晶体管作为上述开关时也会发生。若是高频用的双极型晶体管，则也有寄生电容为1pF以下的双极型晶体管，但由于在静电方面弱，所以实际上不能使用。

因此，本发明的目的之一在于，提供一种能够提高位置检测装置中的信息检测的精度的静电笔。

此外，进行信息发送的类型的静电笔以往以始终持续进行信息的发送作为前提来设计。在专利文献1中，也没有公开进行信息发送的类型的静电笔不进行信息的发送时的情况。其中，在假设对进行信息发送的类型的静电笔设置了不进行信息的发送的期间的情况下，若在该期间中上述的开关为关闭，则在指示体的前端和接地端之间没有形成电流路径的状态继续，所以会对位置检测产生障碍。

因此，本发明的另一目的之一在于，提供一种即使在对进行信息发送的类型的静电笔设置了不进行信息的发送的期间的情况下，也不会对位置检测产生障碍的静电笔。

进一步，在MOS晶体管或双极型晶体管中，难以得到打开和关闭之间的中间的状态。其结果，在现有的输入系统中，不能对从静电笔的信息发送使用多值调制。

因此，本发明的目的的又一个在于，提供一种能够使用多值调制而发送信息的静电笔。

用于解决课题的手段

本发明的一方面的静电笔的特征在于，所述静电笔具备：开关部，具有第一端部、第二端部和第三端部；笔头电极，连接到所述第一端部；以及控制部，通过对所述第二端部以及第三端部分别供应电位，从而切换所述第二端部的电位高于所述第三端部的电位的第一状态和所述第二端部的电位为所述第三端部的电位以下的第二状态，所述开关部具有第一二极管，该第一二极管的阳极连接到所述第一端部，阴极连接到所述第三端部。

也可以在上述静电笔中，所述开关部还具有逆流防止单元，该逆流防止单元设置在所述第一端部和所述第二端部之间，防止从所述第一端部流向所述第二端部的电流。

此外，也可以在上述静电笔中，所述控制部构成为，对所述第二端部供应控制信号，且对所述第三端部供应所述控制信号的反转信号，将所述控制信号和所述反转信号的电位差按两个阶段以上进行控制。

此外，本发明的另一方面的静电笔是与具备静电电容方式的传感器的电子设备一同被使用的静电笔，其特征在于，所述静电笔具备：笔头电极；接地部；开关部，一端连接到所述笔头电极，另一端连接到所述接地部；以及控制部，构成为通过对所述开关部的打开关闭进行控制，从而能够对所述电子设备发送信息，在不对所述电子设备发送信息的情况下，所述控制部通过将所述开关部设为打开的状态，从而设为所述笔头电极和所述接地部导通的状态。

此外，本发明的又一方面的静电笔是与具备静电电容方式的传感器的电子设备一同被使用的静电笔，其特征在于，所述静电笔具备：笔头电极；接地部；开关部，一端连接到所述笔头电极，另一端连接到所述接地部；以及控制部，构成为通过对所述开关部的打开关闭进行控制，从而能够对所述电子设备发送信息，所述控制部基于将根据所述开关部的打开关闭而产生的发送电平的转变的方向和所述信息的内容相对应的方式，进行所述信息的发送。

发明效果

根据本发明，在第一状态下成为第一二极管通过电流的状态，在第二状态下成为第一二极管不通过电流的状态。即，第一二极管作为开关发挥作用。并且，二极管的寄生电容比MOS晶体管或一般的双极型晶体管的寄生电容更小。因此，根据本发明，能够提高位置检测装置中的信息检测的精度。

此外，通过设置了防止从第一端部流向第二端部的电流的逆流防止单元，尤其在第二状态中防止了电流从第一端部流向第二端部。

此外，通过使用了由关闭时的电位差所引起的电容变化比MOS晶体管更加平滑的二极管作为开关，所以在将控制信号和反转信号的电位差按多个阶段进行控制的情况下，能够将从第一端部流向第三端部的电流按多个阶段进行控制。因此，能够使用多值调制而发送信息。

此外，由于构成为能够对电子设备发送信息，且在不对电子设备发送信息时将开关部设为打开的状态(设为笔头电极和接地部导通的状态)，所以即使在对进行信息发送的类型的静电笔设置了不进行信息的发送的期间的情况下，也能够没有问题地进行基于触摸传感器的位置检测。此外，由于在该不进行发送的期间检测到的信号还能够作为用于可靠地检测表示开始从静电笔发送信息的起始比特所需的空闲时间的信号来利用，所以触摸传感器能够可靠地检测与信息对应的信号的开始位置。

此外，通过控制部基于将根据开关部的打开关闭而产生的信号电平的转变的方向和所述信息的内容相对应的方式来进行信息的发送，不管信息的内容，必须能够在对1比特的信息进行通信的时间内混合位置检测装置能够检测静电笔的存在的时间，因此，能够不依赖信息的内容(二进制值的偏差)而进行位置检测，且进行信息通信。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的触摸式的输入系统1的系统结构的图。

图2是表示图1所示的静电笔2的内部结构的剖视图。

图3是表示图2所示的控制部26以及开关部27的内部结构的图。

图4(a)是表示图3所示的发送控制电路26b的动作的流程图，(b)是表示利用二值调制时的信号例的图，(c)是表示利用多值调制时的信号例的图。

图5是表示图1所示的信息提取处理部33的动作的流程图，(a)表示利用二值调制的情况，(b)表示利用多值调制的情况。

图6是表示本发明的第一实施方式的静电笔2的开关部27的图。

图7是表示图6所示的静电笔2的动作原理的图，(a)表示高电平的发送，(b)表示低电平的发送。

图8是表示本发明的第二实施方式的静电笔2的开关部27的图。

图9是表示图8所示的静电笔2的动作原理的图，(a)表示高电平的发送，(b)表示低电平的发送。

图10是表示本发明的第三实施方式的静电笔2的开关部27的图。

图11是表示图10所示的静电笔2的动作原理的图，(a)表示高电平的发送，(b)表示低电平的发送。

图12是表示一般的二极管的反向电压-端子间电容特性的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。在本说明书中，举3个实施方式来说明本发明的实施方式的触摸式的输入系统，但在开始说明3个实施方式所共同的部分之后，再分别说明3个实施方式。

首先，关于3个实施方式所共同的部分，如图1所示，本发明的实施方式的触摸式的输入系统1具备静电笔2以及触摸传感器3而构成。

静电笔2是用于人指示触摸传感器3上的位置的指示体，具有由筒状的导电体构成的主体20(接地部)、作为绝缘体或者电介质的笔头芯片21、存储在笔头芯片21的内部的笔头电极24、用于对笔头电极24和主体20之间的导通状态进行控制的开关部27而构成。由于静电笔2通常以在图1中所例示的手4保持主体20的状态被使用，所以主体20通常如图1所示通过人体而被接地。

触摸传感器3例如是数字化仪或平板PC这样的具有平板状的传感器的位置检测装置(电子设备)，构成为通过作为投射式的静电电容方式的一种的交叉点式的互电容方式，对静电笔2在传感器上所指示的位置进行检测。触摸传感器3的传感器具体具有分别沿着X方向延伸的m条X方向电极35(X方向电极35-1～35-m)和分别沿着Y方向(在传感器的表面内与X方向正交的方向)延伸的n条Y方向电极36(Y方向电极36-1～36-n)分别等间隔地配置的结构。

除了上述传感器之外，如图1所示，触摸传感器3还具有发送信号处理部30、接收信号处理部31、控制部32以及信息提取处理部33而构成。

发送信号处理部30具有对m条X方向电极35顺次输出预定的交流信号的功能。发送信号处理部30输出信号的定时由控制部32所控制。由发送信号处理部30对X方向电极35供应的交流信号通过与该X方向电极35在上下方向上对置的各Y方向电极36之间产生的静电电容而被供应给各Y方向电极36。接收信号处理部31具有用于接收这样到达各Y方向电极36的交流信号的模拟数字转换器而构成，通过该模拟数字转换器，将接收信号的值(电平)按每个Y方向电极36进行数字化，并输出给控制部32。控制部32构成为，根据这样被供应的信号值，检测触摸传感器3上的静电笔2的位置，且将被供应的信号值供应给信息提取处理部33。信息提取处理部33具有基于从控制部32被供应的信号值，接收静电笔2所发送的信息的功能。

说明静电笔2的位置的检测。例如，在X方向电极35-k(k为1～m的整数)和Y方向电极36-l(l为1～n的整数)的交点中，首先不存在静电笔2的笔头芯片21的情况下，存在将图1所示的静电电容C1和C2进行了合成的静电电容。这里，若静电笔2的笔头芯片21接近这个交点，则生成图1所示的静电电容D。静电电容D成为对通过在笔头芯片21不存在时将C1和C2进行了合成的静电电容而被供应的电流的一部分进行了感应的静电电容。若静电笔2的笔头芯片21接近而静电电容D相对于C2变大，则从X方向电极35-k送出的电流的一部分通过由静电笔2以及手4所形成的电流路径P2而向接地端流出(开关部27为打开的情况。关于开关部27为关闭的情况，将在后面叙述)。其结果，关于Y方向电极36-l在接收信号处理部31中检测到的电流变小，所以从接收信号处理部31关于Y方向电极36-l供应给控制部32的信号值变小。控制部32基于这样的信号值的变化，检测到静电笔2的笔头芯片21接近X方向电极35-k和Y方向电极35-l的交点的情况。

接着，说明静电笔2所发送的信息的接收。详细的将在后面叙述，静电笔2构成为，根据发送对象的信息而对开关部27的打开关闭状态进行控制。在开关部27为打开的状态下，由于笔头电极24和手4进行电连接，所以在笔头电极24和接地端之间形成上述的电流路径P2。因此，此时，若静电笔2的笔头芯片21接近X方向电极35和Y方向电极36的交点，则关于该交点，从接收信号处理部31供应给控制部32的信号值如上所述那样变小。另一方面，在开关部27为关闭的状态下，笔头电极24从接地端进行电断开而成为浮动状态，不会形成上述的电流路径P2。因此，此时，即使静电笔2的笔头芯片21接近了X方向电极35和Y方向电极36的交点，关于该交点，从接收信号处理部31供应给控制部32的信号值也不会如上所述那样变小。

这里，基于静电笔2的开关部27的打开关闭控制使用以下频率来进行，该频率能够识别在位置检测装置侧检测到的信号不是由人对静电笔2进行了操作所引起的信号。具体而言，开关部27以进行通信的信号的频率成为12Hz以上的速率来进行打开关闭控制。

这里，超过12Hz的数值是基于以下知识而决定的值：即使人将静电笔2相对于传感器上下(铅直方向)快速动作，在位置检测装置侧检测到静电笔2的次数在1秒间也不超过12次。另外，如后所述，在通过曼彻斯特码对信息进行编码而发送的情况下，根据0和1的排列，存在信号的频率成为开关的打开关闭的频率的一半的频率的情况，所以使开关以超过24Hz的速率来进行打开关闭。

因此，若将如上所述的信号值的变化解释为由信号值大和信号值小这二值构成的二值信号，则在该二值信号中，只有超过12Hz的频率分量中，被重叠静电笔2的发送信息。因此，信息提取处理部33从根据从控制部32供应的信号值的变化来表示的信号中，只取出超过12Hz的频率分量，基于所取出的频率分量，对静电笔2所发送的信息进行解调。

此外，基于静电笔2的开关部27的打开关闭控制的速率优选设为与触摸传感器3的扫描速率对应的频率的一半的频率以下的频率。例如，在使用传感器的扫描速率为200Hz的触摸传感器3的情况下，优选将基于静电笔2的开关部27的打开关闭控制的频率设为100Hz以下。这样，无论是什么样的二进制值的排列，信号的频率都被抑制为100Hz以下，能够将200Hz的扫描速率作为采样频率，可靠地进行触摸传感器3中的信息的接收。

参照图2以及图3，进一步详细说明静电笔2的结构。如图2所示，除了上述的主体20、笔头芯片21以及笔头电极24之外，静电笔2还具有绝缘部22以及基板23而构成。在基板23上形成有各种电路，由该电路构成电源部25、控制部26以及开关部27。

如上所述，主体20由导电体构成。另一方面，笔头芯片21以及绝缘部22由绝缘体构成。主体20经由这些绝缘体而支撑笔头电极24，因此，主体20和笔头电极24相互绝缘。此外，基板23与主体20进行电连接，且通过主体20以及接触到主体20的人体(手4)而被接地。

电源部25是用于供应控制部26以及开关部27的动作所需的电力的电源。作为电源部25，具体适合使用电池。

控制部26是生成应对触摸传感器3发送的信息，并基于所生成的信息来控制开关部27的功能部，如图3所示，具有发送数据生成电路26a、发送控制电路26b以及开关控制信号输出电路26c而构成。

发送数据生成电路26a是取得应对触摸传感器3发送的信息，并基于所取得的信息而组成发送信息的电路。在发送数据生成电路26a取得的信息中，可包括表示由静电笔2内的笔压检测机构(未图示)所检测到的笔压的信息、或表示在静电笔2的侧面设置的侧开关(未图示)的打开关闭的信息等，但发送数据生成电路26a取得的信息并不限定于这些。

发送控制电路26b是基于发送数据生成电路26a所生成的发送信息，进行开关部27的打开关闭控制的电路。具体而言，进行基于发送信息而决定发送电平，并将表示所决定的发送电平的数据向开关控制信号输出电路26c送出的处理。

参照图4(a)(b)，详细说明发送控制电路26b进行的发送电平的控制。如图4(a)所示，发送控制电路26b首先判定是否为信息发送期间(步骤S1)。在判定为不是信息发送期间的情况下，发送控制电路26b如图4(b)所示那样将发送电平设为“ON”的状态。由此，开关部27维持打开的状态，所以笔头电极24和主体20导通的状态被维持，因此，本实施方式的触摸传感器3在信息发送期间外也能够没有问题地检测静电笔2的位置。

另一方面，在步骤S1中判定为是信息发送期间的情况下，发送控制电路26b基于发送数据生成电路26a所生成的发送信息，进行发送电平的控制。更具体说明的话，发送控制电路26b首先对发送电平进行控制以表示预定的起始信号，接着，以比特单位进行基于发送信息的发送电平的控制，在结束了对于构成发送信息的全部比特的控制之后，对发送电平进行控制以表示预定的停止信号。

基于以比特单位的发送信息的发送电平的控制具体通过将发送电平的转变和信息的内容相对应的方式、所谓的曼彻斯特方式进行。在本实施方式中，发送控制电路26b只将发送电平的转变的方向与信息的内容相对应。更具体而言，如图4(b)所示，将发送电平的下降(从“ON”到“OFF”的转变)与发送信息“0”相对应，将发送电平的上升(从“OFF”到“ON”的转变)与发送信息“1”相对应。该对应当然也可以相反。

如图4(b)所示，起始信号以及停止信号都使用曼彻斯特码的1个码片的发送时间而被发送。在本实施方式中，发送控制电路26b针对起始信号进行与发送信息“1”同样的发送电平的控制，针对停止信号进行将发送电平固定为“ON”的控制。

这里，参照图5(a)，说明图1所示的信息提取处理部33中的接收信号的处理。如上所述，在信息提取处理部33中，从控制部32被顺次供应接收信号的信号值。信息提取处理部33对这样被供应的一系列的信号值进行监视，进行上述的起始信号的检测。具体而言，当信号值的发送电平在预定时间为恒定的电平之后上升了预定电平以上的情况下，判定为检测到起始信号。

检测到起始信号的信息提取处理部33接着进行数据的接收(步骤S11)。在本实施方式中，由于如上所述那样进行基于曼彻斯特方式的发送，所以信息提取处理部33对从控制部32被供应的一系列的信号值顺次进行二值的阈值判定，从而检测发送电平的变动(上升或者下降)，由此接收静电笔2所发送的数据(发送数据生成电路26a所生成的发送信息)。

信息提取处理部33在接收数据的期间重复进行上述的停止信号的检测(步骤S12)。具体而言，在从控制部32被供应的一系列的信号值的发送电平维持“ON”的状态下经过了预定时间的情况下，判定为检测到停止信号。在检测到停止信号的情况下，信息提取处理部33判断为结束了信息发送期间，返回到步骤S10，开始起始信号的检测动作。另外，虽然静电笔2和触摸传感器3之间的通信未必使用这样的停止信号，但通过使用停止信号，即使不固定信息发送期间的比特长度，也能够使信息提取处理部33掌握信息发送期间的结束。因此，能够从静电笔2对触摸传感器3发送任意的信息量的信息。

这样，在不进行维持“ON”的状态保持的信息发送的期间检测到的信号(信息)不仅用于位置检测装置的位置检测，也能够作为用于检测表示开始从静电笔发送信息的起始比特或停止比特所需的空闲时间的信号来利用。

返回到图3。开关控制信号输出电路26c是基于从发送控制电路26b被供应的数据，输出进行开关部27的打开关闭控制的信号的电路。具体而言，生成对应于发送电平“ON”而成为高电平且对应于发送电平“OFF”而成为低电平的控制信号Vsig，并供应给开关部27。开关控制信号输出电路26c还具有将控制信号Vsig的反转信号/Vsig或者接地电位GND(低电平的电位)供应给开关部27的功能。另外，在后述的第一实施方式(图6以及图7)以及第二实施方式(图8以及图9)中，说明从开关控制信号输出电路26c对开关部27供应控制信号Vsig以及接地电位GND的例子。另一方面，在后述的第三实施方式(图10以及图11)中，说明从开关控制信号输出电路26c对开关部27供应控制信号Vsig以及反转信号/Vsig的例子。

如图3所示，开关部27具有连接到笔头电极24的第一端部E1、从开关控制信号输出电路26c接受控制信号Vsig的供应的第二端部E2、从开关控制信号输出电路26c接受反转信号/Vsig或者接地电位GND的供应的第三端部E3、阳极连接到第一端部E1且阴极连接到第三端部E3的第一二极管27a、以及设置在第一端部E1和第二端部E2之间的逆流防止单元27b而构成。

在从开关控制信号输出电路26c被供应的控制信号Vsig为高电平的情况下，开关部27成为第二端部E2的电位高于第三端部E3的电位的状态(第一状态)。此时，由于第一二极管27a成为导通的状态，所以能够从第一端部E1对第三端部E3流过电流。即，开关部27成为打开的状态，形成图1所示的电流路径P2。另一方面，在从开关控制信号输出电路26c被供应的控制信号Vsig为低电平的情况下，开关部27成为第二端部E2的电位为第三端部E3的电位以下的状态(第二状态)。此时，由于第一二极管27a成为截止的状态，所以不能从第一端部E1对第三端部E3流过电流。即，开关部27成为关闭的状态，成为图1所示的电流路径P2被切断的状态。

这样，在静电笔2中，根据开关控制信号输出电路26c供应给开关部27的控制信号Vsig的电位电平，对开关部27的打开关闭进行控制。在开关部27内作为开关的实体来发挥作用的是第一二极管27a，不是如MOS晶体管或双极型晶体管这样的开关元件。由于二极管的寄生电容比MOS晶体管或一般的双极型晶体管更小，所以第一二极管27a能够在控制信号Vsig从高电平变化为低电平之后，更加可靠地切断电流路径P2。因此，根据静电笔2，能够提高触摸传感器3中的信息检测的精度。

另外，作为第一二极管27a，能够使用作为最基本的二极管的PN二极管，但更适合使用在PN间夹着电阻大的半导体层而成的PIN(P本征N(P-Intrinsic-N))二极管。由于PIN二极管在PN间存在电阻大的半导体层，所以具有端子间电容(PN间的耦合电容)小的特征。根据该特征，PIN二极管的寄生电容成为比PN二极管的寄生电容还要小的值。举具体的数值的话，在PN间的电位差为0的状态下的寄生电容为0.5pF左右，最大也是0.8pF左右。因此，通过使用PIN二极管作为第一二极管27a，能够实现1pF以下的低寄生电容，所以在控制信号Vsig从高电平变化为低电平之后，能够进一步可靠地切断从第一端部E1流入的电流，能够进一步提高触摸传感器3中的信息检测的精度。

逆流防止单元27b是尤其在第二端部E2的电位电平低的情况下，防止从第一端部E1对第二端部E2流过电流的单元。具体而言，能够利用电阻元件或二极管作为逆流防止单元27b，关于这一点，在后述的第一～第三实施方式中单独详细说明。

以上，说明了在本实施方式的触摸式的输入系统1中、3个实施方式所共同的部分。接着，顺次说明3个实施方式的每个实施方式。由于3个实施方式的差异在于开关控制信号输出电路26c以及开关部27的结构，所以以下着重说明这些。

如图6所示，本发明的第一实施方式的开关部27具有电阻元件27ba作为逆流防止单元27b而构成。此外，在第三端部E3中，从开关控制信号输出电路26c被供应接地电位GND。另外，对开关控制信号输出电路26c供应的接地电位GND通过主体20以及手4而被供应给基板23(参照图2)。

电阻元件27ba的作用点在于，抑制从第一端部E1对第二端部E2流过的电流(逆流)。因此，电阻元件27ba的电阻值需要大到能够充分抑制电流的程度。另一方面，若电阻元件27ba的电阻值过大，则开关部27的打开关闭的切换响应变慢，所以不能将电阻元件27ba的电阻值设为过大。举具体的数值的话，在本实施方式中，为了防止逆流，需要将电阻元件27ba设为100kΩ以上，此外，若考虑切换响应，则电阻元件27ba需要设为10MΩ以下。因此，在本实施方式中，电阻元件26ba的电阻值需要设为100kΩ以上且10MΩ以下，尤其适合设为3MΩ左右。

参照图7，说明本实施方式的开关部27的动作。另外，在以下的说明中，以如下状态设为前提：在图1所示的触摸传感器3内，从发送信号处理部30对接收信号处理部31通过图示的电流路径P1(从发送信号处理部30经由X方向电极35-k以及Y方向电极36-l到达接收信号处理部31的路径)发送预定的信号，进一步，由人所保持的静电笔2的笔头电极24接近X方向电极35-k和Y方向电极36-l的交点。

在控制信号Vsig为高电平的情况下，如图7(a)所示，第一二极管27a成为导通的状态。其结果，在笔头电极24和接地端之间形成电流路径P2。由于电流路径P2经由在笔头电极24和触摸传感器3的传感器面之间形成的静电电容D与电流路径P1耦合，所以从发送信号处理部30对接收信号处理部31流过的电流的一部分经由电流路径P2向接地端流出。由此，由接收信号处理部31内的模拟数字转换器所检测到的信号值相对减少，图1所示的信息提取处理部33根据该减少而得到接收信号Sig的值“ON”。

另一方面，在控制信号Vsig为低电平的情况下，如图7(b)所示，第一二极管27a成为截止的状态。其结果，由于不会形成如图7(a)的情况那样的从第一端部E1对第三端部流过的电流路径P2，所以从发送信号处理部30对接收信号处理部31流过的电流全部流入接收信号处理部31。由此，由接收信号处理部31内的模拟数字转换器所检测到的信号值相对增大，图1所示的信息提取处理部33根据该增大而得到接收信号Sig的值“OFF”。

这里，考虑从第一端部E1对第二端部E2流过的电流路径P2。假设在该电流路径P2中流过电流，则流入接收信号处理部31的电流相应地减少。但是，在本实施方式中，由于在第一端部E1和第二端部E2之间设置有具有大的电阻值的电阻元件27ba，所以电流几乎不会流过从第一端部E1向第二端部E2的方向进行分支的路径。因此，在将第一二极管27a设为截止的状态时，不会发生流入接收信号处理部31的电流减少，导致将Sig的值误检测为“ON”的情况。

如以上所说明，根据本实施方式的输入系统1，通过开关控制信号输出电路26c根据发送信息而对控制信号Vsig的电位电平进行控制，能够使信息提取处理部33接收发送信息。并且，由于在开关部27内作为开关的实体来发挥作用的是作为寄生电容小的二极管的第一二极管27a，所以在控制信号Vsig从高电平变化为低电平之后，能够可靠地切断电流路径P2。因此，能够提高触摸传感器3中的信息检测的精度。

此外，由于设置有作为逆流防止单元27b的电阻元件27ba，所以尤其在控制信号Vsig为低电平的情况下，还能够防止电流从第一端部E1对第二端部E2流过(逆流)。

接着，如图8所示，本发明的第二实施方式的输入系统1在逆流防止单元27b由串联连接的电阻元件27ba以及第二二极管27bb构成这一点上与第一实施方式的输入系统1不同，在其他点上与第一实施方式的输入系统1是同样的。本实施方式通过追加了第二二极管27bb，比第一实施方式减小了电阻元件27ba的电阻值，由此，实现开关部27的打开关闭的切换响应的高速化。以下，着重说明与第一实施方式的输入系统1的不同点。

电阻元件27ba以及第二二极管27bb按照这个顺序串联连接在第一端部E1和第二端部E2之间。即，电阻元件27ba的一端连接到第一端部E1，电阻元件27ba的另一端和第二二极管27bb的阳极相互连接，第二二极管27bb的阴极连接到第一端部E1。

如在第一实施方式中所说明，电阻元件27ba的电阻值需要大到能够充分抑制电流的程度，另一方面，要是过大的话，会使开关部27的打开关闭的切换响应变慢。即，切换响应的快慢和逆流防止效果存在此消彼长的关系。根据本实施方式，由于将阴极连接到第一端部E1的第二二极管27bb与电阻元件27ba串联设置，所以以截止作为条件，第二二极管27bb起到防止从第一端部E1对第二端部E2流过电流的作用。因此，即使电阻元件27ba的电阻值小，也能够得到充分的逆流防止效果，所以能够将切换响应高速化。

参照图9，说明本实施方式的开关部27的动作。图9的前提与图7时是同样的。

在控制信号Vsig为高电平的情况下，如图9(a)所示，第一二极管27a以及第二二极管27bb都成为导通的状态。其结果，在笔头电极24和接地端之间形成电流路径P2。形成电流路径P2所产生的效果与参照图7所说明的第一实施方式时是同样的。另外，此时，由于第二二极管27bb成为导通，所以如图9(a)所示那样电流也从第一端部E1流向第二端部E2，但即使该电流流过，由接收信号处理部31内的模拟数字转换器所检测到的信号值也不会变为减少。

另一方面，在控制信号Vsig为低电平的情况下，如图9(b)所示，第一二极管27a以及第二二极管27bb都成为截止的状态。其结果，当然不会形成如图9(a)时那样的电流路径P2，也不会形成连接第一端部E1和第二端部E2的电流路径。由此，可靠地防止流入接收信号处理部31的电流的一部分被流入静电笔2侧(泄漏)，所以图1所示的信息提取处理部33能够更加可靠地得到接收信号Sig的值“OFF”。

如以上所说明，根据本实施方式的输入系统1，除了与第一实施方式同样的效果之外，还能够得到如下的进一步的效果：在控制信号Vsig为低电平的情况下，更加可靠地防止电流从第一端部E1对第二端部E2流过(逆流)。此外，由于通过设置第二二极管27bb而能够减小电阻元件27ba的电阻值(例如，设为1kΩ～100kΩ)，所以与第一实施方式相比，能够将开关部27的打开关闭的切换响应高速化。

另外，与第一二极管27a同样地，也能够使用最基本的二极管即PN二极管作为第二二极管27bb，另一方面，更适合使用上述的PIN二极管。这样，在控制信号Vsig从高电平变化为低电平之后，能够更加可靠地切断从第一端部E1流入静电笔2的电流。

接着，如图10所示，本发明的第三实施方式的输入系统1在从开关控制信号输出电路26c对第三端部E3供应控制信号Vsig的反转信号/Vsig这一点上与第二实施方式的输入系统1不同，在其他点上与第二实施方式的输入系统1是同样的。以下，着重说明与第二实施方式的输入系统1的不同点。

通过对第三端部E3供应反转信号/Vsig，如图11(b)所示，控制信号Vsig为低电平时的第一二极管27a以及第二二极管27bb成为各自的阴极的电位高于各自的阳极的反向偏置状态。如图12的特性曲线A所述，二极管一般具有反向电压越大则端子间电容变得越小的性质。因为该性质，与通常阴极的电位和阳极的电位相同时相比，如上所述的反向偏置状态下的二极管的端子间电容减小。因此，根据本实施方式的输入系统1，与第二实施方式相比，能够更加可靠地切断从第一端部E1流入静电笔2的电流。从另一观点出发，也可以说：根据本实施方式的输入系统1，即使使用了PN二极管作为第一二极管27a和第二二极管27bb，而不是使用PIN二极管，也能够更加可靠地切断从第一端部E1流入静电笔2的电流。

除此之外，本实施方式的输入系统1还具有如下效果：在从静电笔2向触摸传感器3的信息的发送中能够使用多值调制。以下，作为本实施方式的一变形例，详细说明使用多值调制的情况。

在本变形例的输入系统1中，将控制信号Vsig的电位电平在第一二极管27a的两端间电压不会成为正向电压的区域(非正区域)中按两个阶段以上进行控制，从而实现多值调制。例如，若将控制信号Vsig的电位电平按1V、2V这两个阶段进行控制，则在第二端部E2和第三端部E3之间能够施加+2-(-2)＝4V、+1-(-1)＝2V、-1-(+1)＝-2V、-2-(+2)＝-4V这四个阶段的电位差，其中，-2V、-4V成为第一二极管27a的非正区域内的电位差。本变形例的开关控制信号输出电路26c通过利用这些位于非正区域内的-2V、-4V和在非正区域内没有的电位差中的一个(此时为4V或者2V)，实现多值调制。

这里，再次参照图12的特性曲线A的话，二极管的端子间电容具有相对于反向电压单调减少的性质。因此，如上所述，通过阶段性地对施加到第一二极管27a的反向电压进行控制，能够阶段性地控制在控制信号Vsig变化为低电平之后从第一端部E1流入静电笔2的电流。本变形例的发送控制电路26b(参照图10)通过利用这个按多个阶段来控制数据的发送电平，实现基于多值调制的数据的调制。以下，参照图4(c)以及图5(c)，具体说明本变形例中的数据发送接收的过程。

如图4(c)所示，本变形例的发送控制电路26b利用“ON”、“OFF2”、“OFF1”这3个电平作为数据的发送电平。发送电平的“ON”对应于开关部27为打开的状态。另一方面，发送电平“OFF2”、“OFF1”都对应于开关部27为关闭的状态，另一方面，分别对第一二极管27a的两端施加的电压互不相同。在图4(c)中，按照发送电平“OFF2”、“OFF1”的顺序，对第一二极管27a的两端施加的反向电压变大。

并且，本变形例的发送控制电路26b构成为基于将发送电平的转变的方向以及该转变的大小的组合和发送信息的内容相对应的方式，进行发送电平的控制。具体而言，如图4(c)所示，将发送电平的“ON”到“OFF1”的下降对应于发送信息“00”，将发送电平的“ON”到“OFF2”的下降对应于发送信息“01”，将发送电平的“OFF1”到“ON”的上升对应于发送信息“10”，将发送电平的“OFF2”到“ON”的上升对应于发送信息“10”。关于起始信号以及停止信号，如图4(c)所示，关于起始信号，进行与发送信息“10”同样的发送电平的控制，关于停止信号，进行将发送电平固定为“ON”的控制。由此，实现了基于多值调制的数据的发送。另外，在上述的发送电平控制中，虽然没有将发送电平的“OFF1”到“OFF2”的上升以及发送电平的“OFF2”到“OFF1”的下降对应于发送信息，但只要在位置检测中不会产生问题，则这些当然也可以对应于发送信息。

如图5(b)所示，作为这样使用多值调制而被发送的数据的接收侧的信息提取处理部33(参照图1)还利用中间电平进行数据的接收。即，上述的实施方式的信息提取处理部33通过对从控制部32被供应的一系列的信号值顺次进行二值的阈值判定，接收了静电笔2所发送的数据，但本变形例的信息提取处理部33通过对从控制部32被供应的一系列的信号值顺次进行多值(图4(c)的例中为三值)的阈值判定，接收静电笔2所发送的数据。由此，实现了基于多值调制的数据的接收。

如以上所说明，根据本变形例的输入系统1，通过将控制信号Vsig和反转信号/Vsig的电位差按多个阶段进行控制，能够将从第一端部E1流向第三端部E3的电流按多个阶段进行控制，所以在从静电笔2向触摸传感器3的信息的发送中能够使用多值调制。因此，与使用二值调制的情况相比，能够发送更多的信息。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不仅仅限定于这样的实施方式，本发明当然能够在不脱离其宗旨的范围内以各种方式实施。

例如，在上述实施方式中，说明了将本发明的静电笔与交叉点式的互电容方式的触摸传感器一同利用的情况，但本发明的静电笔还能够与对静电电容的变化进行检测的静电电容方式的各种类型的传感器一同利用。例如，能够与表面式的静电电容方式的传感器或投射式的静电电容方式的其他类型(自电容方式等)的传感器一同利用。

附图标记说明

1 输入系统

2 静电笔

3 触摸传感器

4 手

20 主体

21 笔头芯片

22 绝缘部

23 基板

24 笔头电极

25 电源部

26 控制部

26a 发送数据生成电路

26b 发送控制电路

26c 开关控制信号输出电路

27 开关部

27a 第一二极管

27b 逆流防止单元

27ba 电阻元件

27bb 第二二极管

30 发送信号处理部

31 接收信号处理部

32 控制部

33 信息提取处理部

35 X方向电极

36 Y方向电极

E1～E3 第一～第三端部

P1、P2 电流路径

Claims (22)

1.一种静电笔，其特征在于，所述静电笔具备：

导电性的主体；

笔头芯片，经由绝缘体而被所述导电性的主体支撑；

电极，包含于所述笔头芯片；

开关部，连接到所述电极；以及

控制部，控制电位向所述开关部的供应，

所述开关部包括：

第一端部，连接到所述电极；

第二端部和第三端部，连接到所述控制部；

电阻元件，连接到所述第一端部和第二端部；以及

二极管，具有连接到所述第一端部的阳极和连接到所述第三端部的阴极，

所述控制部控制所述电位向所述开关部的所述供应，从而所述开关部具有包括第一状态和第二状态的多个电位状态，在所述第一状态中，所述第二端部的电位比所述第三端部的电位高，并且从所述电极向所述二极管流过第一电流，在所述第二状态中，所述第二端部的所述电位比所述第三端部的所述电位低，并且，从所述电极向所述电阻元件流过第二电流，所述第一电流的大小大于所述第二电流的大小。

2.如权利要求1所述的静电笔，其特征在于，

所述静电笔还包括第二二极管，该第二二极管的阳极连接到所述电阻元件的另一端，阴极连接到所述第一端部。

3.如权利要求1或2所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为对所述第二端部供应控制信号。

4.如权利要求3所述的静电笔，其特征在于，

所述控制信号是取高电平和低电平中的任一值的二值信号。

5.如权利要求3所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为对所述第三端部供应所述控制信号的反转信号。

6.如权利要求5所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为将所述控制信号和所述反转信号的电位差按两个阶段以上进行控制。

7.如权利要求6所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为将所述控制信号和所述反转信号的电位差在所述二极管的非正区域中按两个阶段以上进行控制。

8.如权利要求1、2、4的任一项所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部连接到所述导电性的主体且通过接触到所述导电性的主体的人体而供应接地电位，所述控制部在所述第一状态中向所述第二端子供应高电平电位，并且在所述第二状态中向所述第二端子供应低电平电位，所述低电平电位比所述高电平电位低。

9.如权利要求1、2、4至7的任一项所述的静电笔，其特征在于，

所述二极管是PIN二极管。

10.如权利要求5至7的任一项所述的静电笔，其特征在于，

所述二极管是PN二极管。

11.如权利要求1、2、4至7的任一项所述的静电笔，其特征在于，

所述静电笔是与构成为能够与所述电极进行静电耦合的静电电容方式的传感器一同被使用的静电笔，

所述控制部基于从所述静电笔对所述传感器发送的信息，进行所述第一状态和所述第二状态的切换。

12.如权利要求11所述的静电笔，其特征在于，

在不对所述传感器发送信息的情况下，所述控制部维持所述第一状态。

13.如权利要求11所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部基于将根据所述控制部切换状态而产生的发送电平的转变和所述信息的内容相对应的方式，进行所述信息的发送。

14.如权利要求1所述的静电笔，其特征在于，

所述静电笔还具备接地部，

所述控制部构成为通过对所述开关部的打开关闭进行控制，从而能够对具备静电电容方式的传感器的电子设备发送信息，

在不对所述电子设备发送信息的情况下，所述控制部通过将所述开关部设为打开的状态，从而设为所述电极和所述接地部导通的状态。

15.如权利要求14所述的静电笔，其特征在于，

在发送所述信息之前或者之后的预定的时间，所述控制部将所述开关部设为打开的状态。

16.如权利要求14或15所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部通过以生成12Hz以上的信号的速率来控制所述开关部的打开关闭，从而进行所述信息的发送。

17.如权利要求16所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部通过以与所述传感器的扫描速率对应的频率的一半的频率以下的频率来控制所述开关部的打开关闭，从而进行所述信息的发送。

18.如权利要求16所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部基于将根据所述开关部的打开关闭而产生的发送电平的转变的方向和所述信息的内容相对应的方式，进行所述信息的发送。

19.如权利要求18所述的静电笔，其特征在于，

所述速率是24Hz，与所述传感器的扫描速率对应的频率的一半的频率是100Hz。

20.如权利要求18所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部基于将所述发送电平的转变的方向及该转变的大小的组合和所述信息的内容相对应的方式，进行所述信息的发送。

21.如权利要求14、15、17至20的任一项所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为，在开始所述信息的发送之前发送预定的起始信号，在结束了所述信息的发送之后发送预定的停止信号。

22.如权利要求1所述的静电笔，其特征在于，

所述控制部构成为通过对所述开关部的打开关闭进行控制，从而能够对具备静电电容方式的传感器的电子设备发送信息，

所述控制部基于将根据所述开关部的打开关闭而产生的发送电平的转变的方向和所述信息的内容相对应的方式，进行所述信息的发送。

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