DE112008002731T5

DE112008002731T5 - Kapazitätsänderungserfassungsschaltung, Touch Panel und Bestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE112008002731T5
Application number: DE112008002731T
Authority: DE
Inventors: Kazuto Yamauchi; Yasunori Murayama; Sadahiko Tanaka; Keitaro Takizawa; Kouichi Yokohama Yamanoue
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Visteon Japan Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Visteon Japan Ltd
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP2009094849A; JP4941938B2; RU2433526C1; KR20100080554A; WO2009048077A1; CN101821947A; DE112008002731B4; US8587553B2; KR101126508B1; US20100230180A1; CN101821947B

Abstract

Kapazitätsänderungserfassungsschaltung mit:
mindestens einem Satz Kontaktelektroden mit einem Satz aus einer ersten Kontaktelektrode, der ein Pulssignal von einer Eingabeeinheit für das Pulssignal über eine Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird, und einer zweiten Kontaktelektrode, der das Pulssignal von der Eingabeeinheit zugeführt wird;
einer mit dem einen Satz Kontaktelektroden verbundenen Verstärkungseinrichtung;
einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigt;
einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigt; und
Ausgabeeinheiten, die mit der ersten Erfassungseinrichtung bzw. der zweiten Erfassungseinrichtung verbunden sind.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapazitätsänderungserfassungsschaltung, ein Touch Panel und ein Bestimmungsverfahren.
Hintergrundtechnik
In den letzten Jahren werden in Touch Panels, die in verschiedenen industriellen Einrichtungen verwendet werden, Berührungssensoren verwendet, die erfassen, welchen Teil des Berührungsbildschirms eine Person berührt hat. Wenn die Person eine Elektrode auf dem Panel berührt, wird der gleiche Zustand erhalten wie ein Zustand, in dem ein Kondensator mit einer elektrostatischen Kapazität, die derjenigen des Körpers der Person gleicht, mit der Elektrode verbunden ist. Unter Ausnutzung dieser Erscheinung erfasst der Berührungssensor eine Änderung der elektrostatischen Kapazität, die zwischen dieser Elektrode und Masse (Erde) erzeugt wird, als elektrische Kapazität und bestimmt, ob eine Berührung oder ein Kontakt stattgefunden hat oder nicht.
Als ein derartiger Berührungssensor ist ein Sensor mit einer nach außen freiliegenden Kontaktelektrode und einer mit der Kontaktelektrode verbundenen Oszillatorschaltung bekannt (vgl. Patentdokument 1). Mit diesem Berührungssensor führt die Oszillatorschaltung, wenn die Person die Kontaktelektrode nicht berührt, eine stetige Oszillation aus. Der Berührungs sensor setzt daher einen Oszillationsstopppunkt derart, dass, wenn die Person die Kontaktelektrode berührt und die äquivalente Impedanz des Körpers der Person einen für die Schaltung spezifischen Referenzwert überschreitet, die stetige Oszillation gestoppt wird. Der Berührungssensor setzt außerdem einen Oszillationsstartpunkt derart, dass, wenn die Person die Kontaktelektrode berührt und die äquivalente Impedanz eines zu erfassenden Objekts einen für die Schaltung spezifischen Referenzwert überschreitet, die Oszillation gestartet wird. Auf diese Weise gibt der Berührungssensor die Kontakt- und Kontaktunterbrechungszustände des Körpers der Person gemäß des Vorhandenseins und des Nichtvorhandenseins einer stetigen Oszillation aus.
Als ein weiterer Berührungssensor ist ein Sensor bekannt, der zusätzlich zur Kontaktelektrode eine Erfassungselektrode aufweist und dazu geeignet ist, eine Kapazitätsdifferenz zwischen diesen Elektroden zu erfassen (vgl. Patentdokument 2). Dieser Berührungssensor weist auf: ein Sensorgehäuse mit einem Isoliermaterial, eine auf der Innenfläche des Sensorgehäuses angeordnete Erfassungselektrode, eine an einer der Erfassungselektrode gegenüberliegenden Position auf der Außenfläche des Sensorgehäuses angeordnete Berührungselektrode, die mit der Erfassungselektrode kapazitiv gekoppelt ist, und eine mit der Erfassungselektrode verbundene Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Berührung eines Objekts mit der Berührungselektrode basierend auf einer Änderung der elektrostatischen Kapazität zwischen der Erfassungselektrode und Erde und zum Ausgeben eines Erfassungssignals.

Patentdokument 1 : JP-A-2003-46383 (vgl. Patentanspruch 1 und 2)
Patentdokument 2 : JP-A-2004-340662 (vgl. Patentanspruch 1 und 1)

Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei den vorstehend erwähnten Schaltungen ist es erforderlich gewesen, viele Schaltungselemente für die Konstruktion der Oszillatorschaltung zu verwenden. Daher sind sie teuer gewesen, und es trat das Problem auf, dass, weil mehr Elektroden benötigt werden, eine Integration schwierig wird.
Insbesondere im Fall der Schaltung mit der Kontaktelektrode und der Erfassungselektrode ist das Problem aufgetreten, dass aufgrund einer zwischen der Kontaktelektrode und der Erfassungselektrode anhaftenden dielektrischen Substanz eine fehlerhafte Reaktion auftritt.
Die Herausforderung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die in den herkömmlichen Techniken auftretenden, vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kapazitätsänderungserfassungsschaltung mit einer kleinen Anzahl von Schaltungselementen bereitzustellen, die für eine Integration geeignet ist und zu wenig fehlerhaften Reaktionen führt, und ferner ein Touch Panel bereitzustellen, in dem diese Kapazitätsänderungserfassungsschaltung verwendet wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bestimmungsverfahren mit dieser Kapazitätsänderungsschaltung bereitzustellen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung weist auf: mindestens einen Satz Kontaktelektroden, die einen Satz aus einer ersten Kontaktelektrode, der ein Pulssignal von einer Eingabeeinheit für das Pulssignal über eine Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird, und einer zweiten Kontaktelektrode aufweist, der das Pulssignal von der Eingabeeinheit zugeführt wird; eine mit dem einen Satz Kontaktelektroden verbundene Verstärkungseinrichtung; eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigt; eine zweite Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigt; und Ausgabeeinheiten, die jeweils mit der ersten Erfassungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrichtung verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung hat eine sehr einfache Konfiguration, gemäß der die eine Verstärkungseinrichtung und die beiden Erfassungseinrichtungen für den einen Satz Kontaktelektroden bereitgestellt werden und die Anzahl von Elementen oder Bauelementen vermindert werden kann. Diese Konfiguration ist durch Bereitstellen der Phasenumkehreinrichtung bzw. Phasenwechselrichters und Zuführen des Signals mit einer bezüglich der Phase des Signals der zweiten Kontaktelektrode entgegengesetzten Phase zur ersten Kontaktelektrode möglich geworden. D. h., die Signale, die die Zustände der beiden Elektroden anzeigen, haben einander entgegengesetzte Phasen. Auch wenn diese Signale kombiniert werden und das resultierende zusammengesetzte Signal durch die eine Verstärkungseinrichtung verstärkt wird, wirkt die erste Erfassungseinrichtung das den Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigende Signal entgegen, dessen Phase der Phase des den Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigenden Signals entgegengesetzt ist, und erfasst nur das den Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigende Signal; wohingegen die zweite Erfassungseinrichtung das den Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigende Signal entgegenwirkt, dessen Phase der Phase des den Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigenden Signals entgegengesetzt ist, und nur das den Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigende Signal erfasst. Infolgedessen ist die erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung derart konfiguriert, dass die eine Verstärkungseinrichtung und die zwei Erfassungseinrichtungen die jeweiligen Signale für den einen Satz Kontaktelektroden erfassen können. Außerdem verwendet die erfindungsgemäße Kapazi tätsänderungserfassungsschaltung nur die Kontaktelektroden als Elektroden, wodurch fehlerhafte Reaktionen vermindert werden.
In der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung weist die Verstärkungseinrichtung vorzugsweise einen Invertierer bzw. Inverter, einen auf der Eingangsseite des Inverters angeordneten Kondensator und einen zum Inverter parallel geschalteten Widerstand auf, ist die Ausgangsseite des Inverters vorzugsweise mit den Eingangsseiten der Erfassungseinrichtungen verbunden und bilden der Inverter und der Widerstand eine invertierende Verstärkungsschaltung mit negativer Rückkopplung. Weil die Verstärkungseinrichtung den Kondensator, den Inverter und den Widerstand aufweist, kann die Schaltung in einer einfachen Konfiguration mit verminderten Kosten ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist die Phasenumkehreinrichtung ein Inverter. Weil die Phasenumkehreinrichtung aus den Inverter aufweist, kann die Schaltung in einer einfachen Konfiguration und mit verminderten Kosten ausgebildet werden.
Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Erfassungseinrichtung jeweils eine Diode, einen Widerstand und einen Kondensator auf; ist die Kathodenseite der Diode der ersten Erfassungseinrichtung mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden, dem das Pulssignal von der Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird, und ist ihre Anodenseite mit einem zweiten Verbindungspunkt verbunden, der sich zwischen einer Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung und dem Widerstand der ersten Erfassungseinrichtung befindet; ist eine Kathodenseite der Diode der zweiten Erfassungseinrichtung mit einem dritten Verbindungspunkt verbunden, dem das Pulssignal von der Eingabeeinheit zugeführt wird, und ist ihre Anodenseite mit einem vierten Verbindungspunkt verbunden, der sich zwischen der Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung und dem Widerstand der zweiten Erfassungseinrichtung befindet; und bilden der Widerstand und der Kondensator jeder Erfassungseinrichtung eine Glättungsschaltung. Wenn die erste Erfassungseinrichtung auf diese Weise konfiguriert ist, ist die Phase des Signals, das dem zweiten Verbindungspunkt über die Diode zugeführt wird, das dem Signal gleicht, das der ersten Kontaktelektrode zugeführt wird, der Phase des den Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigenden Signals entgegengesetzt. Daher gleicht dieses Signal am zweiten Verbindungspunkt das den Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigende Signal vom durch die Verstärkungseinrichtung ausgegebenen Signal aus. Infolgedessen kann nur das Signal in der ersten Kontaktelektrode erfasst werden. Wenn die zweite Erfassungseinrichtung auf die vorstehende Weise konfiguriert ist, wird außerdem das den Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigende Signal am vierten Verbindungspunkt durch das Signal ausgeglichen bzw. aufgehoben, das dem vierten Verbindungspunkt über die Diode zugeführt wird und das dem der zweiten Kontaktelektrode zugeführten Signal gleicht. Dadurch kann nur das Signal der zweiten Kontaktelektrode erfasst werden.
Es ist bevorzugt, dass der zwischen der Phasenumkehreinrichtung und der ersten Kontaktelektrode angeordnete erste Widerstand und der zwischen der Eingabeeinheit und der zweiten Kontaktelektrode angeordnete zweite Widerstand den gleichen Widerstandswert haben. Wenn für diese beiden Widerstände der gleiche Widerstandswert verwendet wird, kann die vorliegende Kapazitätsänderungserfassungsschaltung noch einfacher konstruiert werden.
Es ist bevorzugt, dass der dritte Widerstand zwischen der ersten Kontaktelektrode und der Verstärkungseinrichtung und der vierte Widerstand zwischen der zweiten Kontaktelektrode und der Verstärkungseinrichtung angeordnet sind, und dass der dritte Widerstand und der vierte Widerstand den gleichen Widerstandswert haben. Es ist außerdem bevorzugt, wenn der erste Widerstand, der zweite Widerstand, der dritte Widerstand und der vierte Widerstand den gleichen Widerstandwert haben. Wenn diese Widerstände den gleichen Widerstandswert haben, kann die vorliegende Kapazitätsänderungserfassungsschaltung noch einfacher konstruiert werden.
Vorzugsweise ist ein fünfter Widerstand zwischen der Verstärkungsschaltung und der ersten Erfassungseinrichtung angeordnet und ist ein sechster Widerstand zwischen der Verstärkungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrichtung angeordnet, wobei der fünfte Widerstand und der sechste Widerstand den gleichen Widerstandswert haben. Weil diese Widerstände den gleichen Widerstandswert haben, kann die vorliegende Kapazitätsänderungserfassungsschaltung noch einfacher konstruiert werden.
Das erfindungsgemäße Touch Panel ist ein Touch Panel mit der vorstehend beschriebenen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung, einem Panelabschnitt und einer Steuereinheit, wobei das Touch Panel dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kontaktelektroden der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung im Panelabschnitt angeordnet sind und die Ausgabeeinheiten der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung mit der Steuereinheit verbunden sind. Die vorliegende Kapazitätsänderungserfassungsschaltung hat eine einfache Konfiguration, weist eine geringere Anzahl von Bauelementen oder Elementen auf und erleichtert die Integration. Daher kann durch die Verwendung der vorliegenden Kapazitätsänderungserfassungsschaltung ein Touch Panel mit mehreren Eingängen konstruiert werden.
Das erfindungsgemäße Bestimmungsverfahren ist ein Bestimmungsverfahren zum Bestimmen, ob ein Kontakt mit einer Kontaktelektrode besteht oder nicht, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erfassen eines Signals, das eine Differenz zwischen einem den Zustand einer ersten Kontaktelektrode anzeigenden Signal und einem den Zustand einer zweiten Kontaktelektrode anzeigenden Signal anzeigt; und Bestimmen, ob ein Kontakt mit irgendeiner der Kontaktelektroden besteht, basierend auf dem die Differenz anzeigenden Signal. Gemäß einem derartigen Bestimmungsverfahren kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kontakts mit der Kontaktelektrode auf eine einfache Weise bestimmt werden.
Wirkungen der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung zeigt ausgezeichnete Wirkungen dahingehend, dass die Anzahl der Bauelemente oder Elemente vermindert werden kann, ihre Konfiguration einfach ist und wenig Fehlfunktionen auftreten. Das erfindungsgemäße Touch Panel zeigt eine ausgezeichnete Wirkung dahingehend, dass ein Touch Panel mit mehreren Eingängen einfach konstruiert werden kann. Das erfindungsgemäße Bestimmungsverfahren zeigt ausgezeichnete Wirkungen dahingehend, dass exakt bestimmt werden kann, ob ein Kontakt mit der Kontaktelektrode vorliegt oder nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) und 1(b) zeigen Blockdiagramme zum Darstellen der erfindungsgemäßen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung;
2 zeigt ein Schaltungsdiagramm zum Darstellen der erfindungsgemäßen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung; und
3(a) bis 3(j) zeigen Graphen zum Darstellen der Wirkungen der in 2 dargestellten Schaltung.

1: Kapazitätsänderungserfassungsschaltung
2: Eingabeeinheit
3: Phasenumkehreinrichtung
41: Verstärkungseinrichtung
5A, 5B: Erfassungseinrichtung
6A, 6B: Ausgabeeinrichtung

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung wird nachstehend unter Bezug auf die 1(a) und 1(b) beschrieben.
Die 1(a) und 1(b) zeigen Blockdiagramme zum Darstellen der erfindungsgemäßen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung. Die erfindungsgemäße Kapazitätsänderungserfassungsschaltung 1 (die nachstehend einfach als Erfassungsschaltung 1 bezeichnet werden kann) weist einen Satz Kontaktelektroden A und B auf (die nachstehend einfach als Elektroden bezeichnet werden können). Die Erfassungsschaltung 1 weist außerdem eine Eingabeeinheit 2 zum Eingeben eines Eingangssignals, eine Phasenumkehreinrichtung 3 zum Umkehren der Phase des Signals (Verzögern der Phase um eine halbe Periode), eine Verstärkereinrichtung 41 zum Verstärken der Amplitude des eingegebenen Signals, eine Erfassungseinrichtung 5A zum Erfassen eines den Zustand der Elektrode A anzeigenden Signals vom eingegebenen Signal, eine Erfassungseinrichtung 5B zum Erfassen eines den Zustand der Elektrode B anzeigenden Signals vom eingegebenen Signal, und Ausgabeeinheiten 6A, 6B auf.
In der Erfassungsschaltung 1 liegen die Elektroden A und B beispielsweise an der Oberfläche eines Touch Panels frei, so dass eine Person sie berühren kann. Die Eingabeeinheit 2 ist mit der Elektrode A verbunden und ist außerdem über einen Verbindungspunkt X₁ mit der Elektrode B verbunden. Die eine Phasenumkehreinheit 3 zum Umkehren der Phase des Signals ist nur zwischen der Elektrode A und dem Verbindungspunkt X₁ geschaltet. Außerdem ist die Elektrode A mit der Eingangsseite der Verstärkungsschaltung 41 verbunden. Die Elektrode B ist über einen Verbindungspunkt X₂ zwischen der Elektrode A und der Verstärkungseinrichtung 41 mit der Eingangsseite der Ver stärkungseinrichtung 41 verbunden. Die Verstärkungseinrichtung 41 ist an ihrer Ausgangsseite über einen Verbindungspunkt X₃ mit den Eingangsseiten der zwei Erfassungseinrichtungen 5A und 5B verbunden. Außerdem sind die jeweiligen Erfassungseinrichtungen 5A, 5B an ihren Ausgangsseiten mit den jeweiligen Ausgabeeinheiten 6A bzw. 6B verbunden.
D. h., die erfindungsgemäße Erfassungsschaltung 1 hat eine sehr einfache Konfiguration, gemäß der für den einen Satz Elektroden eine einzelne Verstärkungseinrichtung und zwei Erfassungseinrichtungen bereitgestellt werden.
Mit der vorstehend beschriebenen, in 1(a) dargestellten Erfassungsschaltung 1 wird das Eingangssignal von der Eingabeeinheit bei Abwesenheit einer Berührung durch eine Person der Elektrode A über die Umkehreinrichtung 3 zugeführt und der Elektrode B direkt zugeführt, woraufhin diese eingegebenen Signale am Verbindungspunkt X₂ kombiniert werden. In diesem Fall werden das der Elektrode A zugeführte Signal und das der Elektrode B zugeführte Signal um eine halbe Periode phasenverschoben. Nach der Kombination am Verbindungspunkt X₂ werden daher die Amplituden der Signale ausgeglichen bzw. aufgehoben, wodurch eine konstante Spannung erhalten wird. Auch wenn diese Spannung der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführt wird, wird die Amplitude des erhaltenen zusammengesetzten Signals nicht verstärkt. Dieses Signal mit der konstanten Spannung wird am Verbindungspunkt X₃ abgeklemmt, und die erhaltenen abgeklemmten Signale werden den Erfassungseinrichtungen 5A und 5B zugeführt. Die Erfassungseinrichtung 5A kompensiert das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal, dessen Phase der Phase des den Zustand der Elektrode A anzeigenden Signals entgegengesetzt ist, erfasst nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal und gibt es an die Ausgabeeinheit 6A aus (Details werden später beschrieben). Die Erfassungseinrichtung 5B kompensiert das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal, dessen Phase der Phase des den Zustand der Elektrode B anzeigenden Signals entgegengesetzt ist, erfasst nur das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal von dem von der Verstärkungsschaltung 41 ausgegebenen Signal und gibt es an die Ausgabeeinheit 6B aus (Details werden später beschrieben). Die Ausgabeeinheiten 6A und 6B bestimmen jeweils, dass keine Berührung stattgefunden hat.
Wenn eine Person die Elektrode A berührt, wie in 1(b) dargestellt ist, wird der gleiche Zustand erreicht, als ob eine Verbindung eines Kondensators C mit der Elektrode A hergestellt würde, wodurch sich die Kapazitäten an den Elektroden A und B ändern. In diesem Fall wird das Eingangssignal von der Eingabeeinheit 2 der Elektrode A über die Phasenumkehreinrichtung 3 zugeführt und der Elektrode B direkt zugeführt, woraufhin diese zugeführten Signale am Verbindungspunkt X₂ kombiniert werden. Anders als im vorstehend beschriebenen Fall von 1(a) wirken sich jedoch ihre Amplituden nicht entgegen, so dass die Amplitude des zusammengesetzten Signals durch die Verstärkungseinrichtung 41 verstärkt wird. Dann wird in der Erfassungseinrichtung 5A nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen verstärkten Signal erfasst und an die Ausgabeeinheit 6A ausgegeben (Details werden später beschrieben). In der Erfassungseinrichtung 5B wird nur das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal von dem einen verstärkten Signal erfasst und an die Ausgabeeinheit 6B ausgegeben (Details werden später beschrieben).
D. h., die erfindungsgemäße Erfassungsschaltung 1 ist derart konfiguriert, dass das Signal mit der Phase, die der Phase des Signals für die Elektrode B entgegengesetzt ist, der Elektrode A durch die Phasenumkehreinrichtung 3 zugeführt wird. Durch diese Konfiguration werden an den Erfassungseinrichtungen 5A, 5B Signale, die die Zustände der Elektroden anzeigen und entgegengesetzte Phasen haben, von dem einen zusammengesetzten Signal aufgehoben, so dass nur Signale, die die Zustände der Elektroden A bzw. B anzeigen und die gleiche Phase haben (mit Kapazitätsänderungen in Beziehung stehende Signale) extrahiert werden können. Infolgedessen kann eine einfache Konfiguration realisiert werden, gemäß der für den Satz Elektroden nur eine Verstärkungsschaltung bereitgestellt wird.
Nachstehend wird diese Erfassungsschaltung 1 unter Bezug auf 2 ausführlich beschrieben. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm zum Darstellen der konkreten Konfiguration der vorstehend beschriebenen Kapazitätsänderungserfassungsschaltung. In 2 sind den gleichen Strukturelementen wie in den 1(a) und 1(b) die gleichen Bezugszeichen oder Symbole zugeordnet wie in den 1(a) und 1(b).
2 zeigt beispielsweise drei Elektrodensätze, d. h. einen Fall, in dem die Anzahl der Elektroden 6 beträgt, wobei alle Elektroden A bis F gleich sind.
Die Schaltungskonfiguration wird nachstehend nur unter Bezug auf die Elektroden A und B beschrieben.
Die Eingabeeinheit 2 ist mit der Elektrode A verbunden, und zwischen der Elektrode A und der Eingabeeinheit 2 sind die eine Phasenumkehreinrichtung 3 und ein Widerstand R₁ in dieser Folge von der Seite der Eingabeeinheit 2 geschaltet. Die Phasenumkehreinrichtung 3 ist dafür konfiguriert, die Phase des eingegebenen Signals umzukehren und weist beispielsweise einen Inverter IN₃₁ in CMOS-Konfiguration auf. Die Eingangsseite des Inverters IN₃₁ ist mit der Eingabeeinheit 2 verbunden, und die Ausgangsseite des Inverters ist mit dem Widerstand R₁ verbunden.
Die Eingabeeinheit 2 ist außerdem über den zwischen der Eingabeeinheit 2 und der Phasenumkehreinrichtung 3 angeordneten Verbindungspunkt X₁ nur durch einen Widerstand R₂ mit der Elektrode B verbunden. D. h., die Elektrode A und die Elektrode B sind dafür konfiguriert, Signale mit Phasen zu empfangen, die um eine halbe Periode voneinander verschoben sind.
Außerdem sind ein Widerstand R₁₁ mit der Elektrode A und ein Widerstand R₁₂ mit der Elektrode B verbunden. Der Widerstand R₁₁ ist mit der Eingangsseite der einen Verstärkungseinrichtung 41 verbunden, und der Widerstand R₁₂ ist über den zwischen dem Widerstand R₁₁ und der Eingangsseite der einen Verstärkungseinrichtung 41 angeordneten Verbindungspunkt X₂ mit der Eingangsseite der Verstärkungsschaltung 41 verbunden. An diesem Verbindungspunkt X₂ werden das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal und das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal kombiniert, und das resultierende zusammengesetzte Signal wird der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführt.
Die Verstärkungseinrichtung 41 weist einen Kondensator C₄₁, einen Inverter IN₄₁ und einen Widerstand R₄₁ auf. Der Kondensator C₄₁ ist mit dem Verbindungspunkt X₂ und der Eingangsseite des Inverters IN₄₁ verbunden, und der Widerstand R₄₁ ist zum Inverter IN₄₁ parallel geschaltet. Der Inverter IN₄₁ und der Widerstand R₄₁ bilden eine invertierende Verstärkungsschaltung mit negativer Rückkopplung. Durch diese Konfiguration wird die Phase des der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführten Signals umgekehrt und seine Amplitude verstärkt, und das Signal wird ausgegeben.
Die Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung 41 ist über den auf der Ausgangsseite angeordneten Verbindungspunkt X₃ mit den beiden Erfassungseinrichtungen 5A und 5B verbunden. Daher wird das von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebene Signal am Verbindungspunkt X₃ erneut verzweigt, um den jeweiligen Erfassungseinrichtungen 5A und 5B zugeführt zu werden. Ein Widerstand R₂₁ ist zwischen der Verstärkungseinrichtung 41 und der Erfassungseinrichtung 5A geschaltet, während ein Widerstand R₂₂ zwischen der Verstärkungseinrichtung 41 und der Erfassungseinrichtung 5B geschaltet ist.
An den jeweiligen Erfassungseinrichtungen 5A und 5B werden die die Zustände der Elektroden A bzw. B anzeigenden Sig nale von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen einen Signal erfasst. Zu diesem Zweck sind die Erfassungseinrichtungen 5A und 5B derart konfiguriert, dass die Erfassungseinrichtung 5A ein Signal zum Kompensieren des den Zustand der Elektrode B anzeigenden Signals empfangen wird, dessen Phase der Phase des der Elektrode A zugeführten Signals entgegengesetzt ist, während die Erfassungseinrichtung 5B ein den Zustand der Elektrode A anzeigendes Signal empfangen wird, dessen Phase der Phase des der Elektrode B zugeführten Signals entgegengesetzt ist. D. h., die Erfassungseinrichtung 5A ist dafür konfiguriert ist, nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal zu erfassen, während die Erfassungsschaltung 5B dafür konfiguriert ist, nur das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal zu erfassen. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die Erfassungseinrichtungen dafür konstruiert, die Signale an den jeweiligen Elektroden zu extrahieren. Daher entspricht die Anzahl der Erfassungseinrichtungen der Anzahl der Elektroden.
Insbesondere weist die Erfassungseinrichtung 5A eine Diode D₅₁, einen Widerstand R₅₁ und einen Kondensator C₅₁ auf. Der Widerstand R₅₁ ist mit dem Widerstand R₂₁ verbunden. Die Anodenseite der Diode D₅₁ ist mit einem zwischen dem Widerstand R₅₁ und dem Widerstand R₂₁ angeordneten Verbindungspunkt X₅₁ verbunden, und ihre Kathodenseite ist mit einem auf der Ausgangsseite der Phasenumkehreinrichtung 3 angeordneten Verbindungspunkt X₄ verbunden. Der Kondensator C₅₁ und der Widerstand R₅₁ bilden eine Glättungsschaltung.
In der derart konstruierten Erfassungseinrichtung 5A wird über die Diode D₅₁ ein Signal zugeführt, dessen Phase derjenigen des der Elektrode A zugeführten Signals gleicht. Von diesem Signal wird am Verbindungspunkt X₅₁ nur ein Signal mit einem niedrigen Spannungsanteil mit dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal kombiniert. Die Phase des Signals mit dem niedrigen Spannungsanteil ist der Phase des den Zustand der Elektrode B anzeigenden Signals entgegengesetzt. Daher wird von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal durch diese Signalkomponente aufgehoben. D. h., das Signal mit dem niedrigen Spannungsanteil ist das Signal zum Kompensieren des den Zustand der Elektrode B anzeigenden Signals. Aufgrund dieses Signals kann nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal an der Erfassungseinrichtung 5A extrahiert werden. Dieses extrahierte Signal wird durch den Widerstand R₅₁ und den Kondensator C₅₁ geglättet, und die Amplitude an der Elektrode A wird erfasst.
Die Erfassungseinrichtung 5B weist konkret eine Diode D₅₂, einen Widerstand R₅₂ und einen Kondensator C₅₂ auf. Der Widerstand R₅₂ ist mit dem Widerstand R₂₂ verbunden. Die Anodenseite der Diode D₅₂ ist mit einem zwischen dem Widerstand R₅₂ und dem Widerstand R₂₂ angeordneten Verbindungspunkt X₅₂ verbunden, und ihre Kathodenseite ist mit einem zwischen der Eingabeeinheit 2 und dem Verbindungspunkt X₁ angeordneten Verbindungspunkt X₅ verbunden. Der Kondensator C₅₂ und der Widerstand R₅₂ bilden eine Glättungsschaltung.
In der derart konstruierten Erfassungseinrichtung 5B wird ein Signal, dessen Phase der Phase des der Elektrode B zugeführten Signals gleicht, über die Diode D₅₂ zugeführt. Von diesem Signal wird am Verbindungspunkt X₅₂ nur ein Signal mit einem niedrigen Spannungsanteil mit dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal kombiniert. Die Phase des Signals mit dem niedrigen Spannungsanteil ist bezüglich der Phase des den Zustand der Elektrode A anzeigenden Signals um eine halbe Periode verschoben. Daher wird von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal durch das Signal mit dem niedrigen Spannungsanteil ausgelöscht bzw. aufgehoben. D. h., das Signal mit dem niedrigen Spannungsanteil ist das Signal zum Kompensieren des den Zustand der Elektrode A an zeigenden Signals. Aufgrund dieses Signals kann nur das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal an der Erfassungseinrichtung 5B extrahiert werden. Dieses extrahierte Signal wird durch den Widerstand R₅₂ und den Kondensator C₅₂ geglättet, und die Amplitude an der Elektrode B wird erfasst.
Die Ausgangsseiten der Erfassungseinrichtungen 5A, 5B sind jeweils mit den Ausgabeeinheiten 6A und 6B verbunden. Die Ausgabeeinheiten 6A, 6B sind dafür konfiguriert, die von den Erfassungseinrichtungen 5A, 5B ausgegebenen Signale mit einem Referenzsignal zu vergleichen. Wenn den Ausgabeeinheiten 6A, 6B ein Signal zugeführt wird, das dem Referenzsignal gleicht, wird bestimmt, dass kein Kontakt besteht. Wenn vom Referenzsignal unterschiedliche Signale eingegeben werden, wird bestimmt, dass ein Kontakt hergestellt worden ist. Hierin gleicht das Referenzsignal dem Signal, das den Ausgabeeinheiten 6A, 6B von den Erfassungseinrichtungen 5A, 5B zugeführt wird, wenn kein Kontakt mit den Elektroden A und B hergestellt ist bzw. wenn die Elektroden nicht berührt werden.
Die vorstehenden Erläuterungen sind zwar auf die Elektroden A und B beschränkt, aber die Elektroden C und D und die Elektroden E und F sind auf die gleiche Weise konfiguriert wie die Elektroden A und B.
Die Elektrode C und die zur Elektrode C parallel geschaltete Elektrode D werden nachstehend kurz beschrieben. Die Eingabeeinheit 2 ist über die Phasenumkehreinrichtung 3 und einen Widerstand R₃ mit der Elektrode C verbunden, und die Eingabeeinheit 2 ist über einen Widerstand R₄ mit der Elektrode D verbunden. Die Elektroden C und D sind über Widerstände R₁₃ bzw. R₁₄ mit der Eingangsseite einer Verstärkungseinrichtung 42 verbunden. Die Verstärkungseinrichtung 42 weist einen Kondensator C₄₂, einen Widerstand R₄₂ und einen Inverter IN₄₂ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Verstärkungseinrichtung 41. Mit der Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung 42 sind ein Widerstand R₂₃ und die Eingangsseite ei ner Erfassungseinrichtung 5C sowie ein Widerstand R₂₄ und die Eingangsseite einer Erfassungseinrichtung 5D verbunden. Die Ausgangsseiten der Erfassungseinrichtungen 5C und 5D sind jeweils mit Ausgabeeinheiten 6C und 6D verbunden. Die Erfassungseinrichtung 5C weist eine Diode D₅₃, einen Widerstand R₅₃ und einen Kondensator C₅₃ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Erfassungseinrichtung 5A. Die Erfassungseinrichtung 5D weist eine Diode D₅₄, einen Widerstand R₅₄ und einen Kondensator C₅₄ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Erfassungseinrichtung 5B.
Die Elektrode E und die zur Elektrode E parallel geschaltete Elektrode F werden nachstehend kurz beschrieben. Die Eingabeeinheit 2 ist über die Phasenumkehreinrichtung 3 und einen Widerstand R₅ mit der Elektrode E verbunden, und die Eingabeeinheit 2 ist über einen Widerstand R₆ mit der Elektrode F verbunden. Die Elektroden E und F sind über Widerstände R₁₅ bzw. R₁₆ mit der Eingangsseite einer Verstärkungseinrichtung 43 verbunden. Die Verstärkungseinrichtung 43 weist einen Kondensator C₄₃, einen Widerstand R₄₃ und einen Inverter IN₄₃ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Verstärkungseinrichtung 41. Mit der Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung 43 sind ein Widerstand R₂₅ und die Eingangsseite einer Erfassungseinrichtung 5E sowie ein Widerstand R₂₆ und die Eingangsseite einer Erfassungseinrichtung 5F verbunden. Die Ausgangsseiten der Erfassungseinrichtungen 5E und 5F sind mit Ausgabeeinheiten 6E bzw. 6F verbunden. Die Erfassungseinrichtung 5E weist eine Diode D₅₅, einen Widerstand R₅₅ und einen Kondensator C₅₅ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Erfassungseinrichtung 5A. Die Erfassungseinrichtung 5F weist eine Diode D₅₆, einen Widerstand R₅₆ und einen Kondensator C₅₆ auf und hat die gleiche Konfiguration wie die Erfassungseinrichtung 5B.
Die Funktionsweise der in 2 dargestellten Kapazitätsänderungserfassungsschaltung 1 wird nachstehend unter Be zug auf die 3(a) bis 3(j) beschrieben, wobei sich die Beschreibung auf die Elektroden A und B beschränkt. Die 3(a) bis 3(j) zeigen Graphen zum Darstellen der Wellenformen der Signale an Positionen (a) bis (j) in 2.
Zunächst wird die Funktionsweise bei Abwesenheit eines Kontakts bzw. einer Berührung an irgendeiner der Elektroden beschrieben. Anfängliche Rechteckimpulse, die von der Eingabeeinheit 2 zugeführt werden, haben eine Amplitude mit einem Maximalwert V_H und einem Minimalwert V_L (vgl. 3(a)). Dieses Eingangssignal verzweigt sich am Verbindungspunkt X₁, woraufhin eines der verzweigten bzw. abgeklemmten Signale dem Inverter IN₃₁ als die Phasenumkehreinrichtung 3 zugeführt und am Inverter IN₃₁ um eine halbe Periode verzögert wird (vgl. 3(b)). Dann wird das verzögerte Signal über den Widerstand R₁ der Elektrode A zugeführt. Daher wird die Amplitude der Rechteckimpulse auf V₂ – V₁ zusammengedrückt (vgl. das durch eine durchgezogene Linie in 3(c) dargestellte Signal). Andererseits wird das am Verbindungspunkt X₁ verzweigte Eingangssignal über den Widerstand R₂ der Elektrode B zugeführt, so dass die Amplitude der Rechteckimpulse auf V₁ – V₃ zusammengedrückt wird (vgl. das durch eine durchgezogene Linie in 3(d) dargestellte Signal). Hierbei werden die Werte der Widerstände R₁ und R₂ derart festgelegt, dass die jeweiligen Spannungen die Beziehungen V₁ = (V_H + V_L)/2, V₂ = 3(V_H + V_L)/4 und V₃ = (V_H + V_L)/4 erfüllen, wobei die Werte der Widerstände R₁ und R₂ vorzugsweise gleich sind.
Dann werden die den jeweiligen Elektroden A und B zugeführten Signale am Verbindungspunkt X₂ kombiniert. Weil die Phasen dieser Signale relativ zueinander umgekehrt sind, wird das resultierende zusammengesetzte Signal bei der Spannung V₁ (Konstantspannung) konstant, wie in 3(e) durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. Das zusammengesetzte Signal hat keine Amplitude, so dass, auch wenn es der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführt wird, die konstante Span nung V₁ annehmen wird, ohne dass sich die Spannung bezüglich der Spannung an der Position (e) ändert (vgl. 3(f)).
Daraufhin wird das Signal den Erfassungseinrichtungen 5A, 5B zugeführt. Zunächst wird die Funktionsweise der Erfassungseinrichtung 5A beschrieben. Am Verbindungspunkt X₅₁ der Erfassungseinrichtung 5A werden das Signal, das von der Eingabeeinheit 2 zugeführt wurde, den Inverter IN₃₁ für eine Phasenumkehr durchlaufen hat und dann über die Diode D₅₁ zugeführt wird und nur aus einem Spannungsabschnitt (V_L) besteht, und das von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebene Signal (vgl. 3(f)) kombiniert. Durch die Kombination wird das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal aufgehoben, so dass nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal extrahiert wird. Daher wird an der Position (g) ein in 3(g) dargestelltes rechteckimpulsförmiges Signal mit einer Amplitude V_L – V₁ und mit einer Periode erhalten, die derjenigen des der Elektrode A zugeführten Signals gleicht.
Wenn dieses Signal durch den Widerstand R₅₁ und den Kondensator C₅₁ geglättet wird, wird eine Konstantspannung mit einem konstanten Spannungswert V₃ erfasst (vgl. 3(h). In diesem Fall wird der Ausgabeeinheit 6A nur eine Spannung zugeführt, die der Referenzspannung gleicht. Daher wird bestimmt, dass kein Kontakt mit der Elektrode A hergestellt worden ist.
In der Erfassungseinrichtung 5B werden das von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebene Signal und das Signal, das nur aus dem Spannungsabschnitt (V_L) besteht und das über die Diode D₅₂ zugeführt worden ist, nachdem das Eingangssignal zugeführt wurde (vgl. 3(b)), am Verbindungspunkt X₅₂ kombiniert. Daher wird an der Position (i) ein rechteckimpulsförmiges Signal mit einer Amplitude V_L – V₁ erhalten, wie in 3(i) dargestellt ist.
Wenn dieses Signal durch den Widerstand R₅₂ und den Kondensator C₅₂ geglättet wird, wird eine Konstantspannung mit einem konstanten Spannungswert V₃ erfasst (vgl. 3(j)). In diesem Fall wird der Ausgabeeinheit 6B eine Spannung zugeführt, die der Referenzspannung gleicht. Dadurch wird bestimmt, dass kein Kontakt mit der Elektrode B hergestellt worden ist.
Nachstehend wird ein Fall beschrieben, in dem eine Person die Elektrode A oder B berührt bzw. einen Kontakt mit der Elektrode A oder B herstellt.
Wenn eine Person die Elektrode A oder B berührt, wird der gleiche Zustand erhalten als ob der Kondensator C mit der Elektrode verbunden wäre, wie in 1(b) dargestellt ist. Infolgedessen fließt ein elektrischer Strom in diesem Kondensator C, woraufhin die Spannung gesättigt wird. Dadurch werden die Wellenformen der Eingangssignale an den Elektroden A und B Signale mit nicht-rechteckigen Pulsformen, wie in den 3(c) und 3(d) durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
Wenn die Signale mit den durch die gestrichelten Linien in den 3(c) und 3(d) dargestellten Formen am Verbindungspunkt X₂ kombiniert werden, wird ein Signal mit einer nicht-rechteckigen Impulsform mit einer Amplitude erzeugt, deren Werte sich bezüglich der Spannung V₁ als Mitte nach oben und unten ändern, wie durch die gestrichelten Linien in 3(e) dargestellt ist.
Wenn das durch die gestrichelten Linien in 3(e) dargestellte erhaltene zusammengesetzte Signal der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführt wird, wird seine Phase umgekehrt und seine Amplitude verstärkt und wird somit zu einem Signal mit der Amplitude V_L – V_H, die um die Spannung V₁ zentriert ist (vgl. die durch gestrichelte Linien dargestellten Abschnitte in 3(f)). Dann wird das verstärkte Signal am Verbindungspunkt X₃ verzweigt, und die erhaltenen verzweigten Signale werden über die Widerstände R₂₁ und R₂₂ den Erfassungseinrichtungen 5A und 5B zugeführt.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Erfassungseinrichtung 5A bei Vorhandensein eines Kontakts mit der Elektrode A beschrieben. Am Verbindungspunkt X₅₁ werden das Signal, das vom anfänglichen Eingangssignal erhalten worden ist, das den Inverter IN₃₁ für eine Phasenumkehr durchlaufen hat und anschließend die Diode D₅₁ durchläuft und nur aus dem Spannungsabschnitt (V_L) besteht, und das von der Verstärkereinrichtung 41 ausgegebene Signal kombiniert. Infolgedessen wird das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal, dessen Phase der Phase des Signals an der Elektrode A entgegengesetzt ist, durch das nur aus dem Spannungsabschnitt (V_L) bestehende Signal kompensiert. Am Abschnitt (g) erscheint nur das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal, dessen Amplitude um ein Signalverstärkungsmaß größer ist als in dem Fall, in dem kein Kontakt hergestellt worden ist, wie in 3(g) durch die gestrichelte Linie dargestellt ist.
Wenn dieses Signal durch den Kondensator C₅₁ geglättet wird, wird die konstante Spannung (V₃ + V_A) erfasst, die um das Signalverstärkungsmaß höher ist als die Spannung V₃ (vgl. 3(h)). Dadurch wird der Ausgabeeinheit 6A eine Spannung zugeführt, die um V_A höher ist als die Referenzspannung (V₃). Daher wird bestimmt, dass ein Kontakt mit der Elektrode A hergestellt worden ist.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Erfassungseinrichtung 5B bei Vorhandensein eines Kontakts mit der Elektrode B beschrieben. Am Verbindungspunkt X₅₂ werden das von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebene Signal und das Signal kombiniert, das vom anfänglichen Eingangssignal erhalten worden ist, das über die Diode D₅₁ zugeführt wird und nur aus dem Spannungsabschnitt (V_L) besteht. Von dem von der Verstärkungseinrichtung 41 ausgegebenen Signal wird das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal, dessen Phase der Phase des der Elektrode B zugeführten Signals entgegengesetzt ist, durch das nur aus dem Spannungsabschnitt (V_L) bestehende Signal kompensiert. An der Position (i) wird das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal erhalten, dessen Wellenform durch die gestrichelte Linie in 3(i) dargestellt ist. Wenn diese Wellenform durch den Kondensator C₅₂ geglättet wird, wird eine konstante Spannung (V₃ + V_B) erfasst, die um das Signalverstärkungsmaß höher ist als die Spannung V₃ (vgl. 3(j)). Infolgedessen wird an die Ausgabeeinheit 6B eine Spannung ausgegeben, die um V_B höher ist als die Referenzspannung (V₃). Dadurch wird bestimmt, dass ein Kontakt mit der Elektrode B hergestellt worden ist.
Die vorstehende Beschreibung ist auf die Elektroden A und B beschränkt gewesen, die Elektroden C und D und die Elektroden und F zeigen jedoch die gleichen Wirkungen.
Mit der vorstehend beschriebenen Erfassungsschaltung 1 werden die den beiden Elektroden zuzuführenden Signale durch die Phasenumkehreinrichtung 3 um eine halbe Periode relativ zueinander phasenverschoben und dann kombiniert. Bei Abwesenheit eines Kontakts wird die Amplitude der Eingangsimpulse eliminiert. Bei Vorhandensein eines Kontakts wird die Amplitude der Eingangsimpulse durch die eine Verstärkungseinrichtung 41 verstärkt. Die Erfassungseinrichtungen 5A, 5B extrahieren nur die Signale, die die Zustände der jeweiligen Elektroden anzeigen. Dann entscheiden die Ausgabeeinheiten 6A, 6B, ob die Spannungen erfasst worden sind, die nach einer Verstärkung der Eingangsimpulse um ein Signalverstärkungsmaß, d. h. V_A oder V_B, höher sind als die Referenzspannung V₃. Basierend auf dieser Entscheidung können Kapazitätsänderungen an den Kontaktelektroden A und B unabhängig erfasst und kann eine Entscheidung getroffen werden.
Daher kann die erfindungsgemäße Erfassungsschaltung 1 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kontakts mit der Elektrode durch eine einfache Konfiguration erfassen, ge mäß der die eine Verstärkungseinrichtung und die beiden Erfassungseinrichtungen für die beiden Elektroden bereitgestellt werden.
Bei der vorliegenden Kapazitätsänderungserfassungsschaltung 1 verwendet keine der Einrichtungen selbst einen Transistor, sondern sie bestehen nur aus einem Inverter bzw. Wechselrichter, einem Widerstand, einem Kondensator und einer Diode.
Bei der vorliegenden Kapazitätsänderungserfassungsschaltung 1 kann außerdem in Abhängigkeit davon, welche der beiden Spannungspegel an den Ausgabeeinheiten 6A bis 6F ausgegeben wird, d. h., eine Spannung, die der Referenzspannung gleicht, oder eine höhere Spannung als die Referenzspannung, wie in einer Digitalschaltung logisch bestimmt werden, ob ein Kontakt vorhanden ist oder nicht. Daher hat die vorliegende Kapazitätsänderungserfassungsschaltung 1 den Vorteil, dass wenig Fehlfunktionen auftreten.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfassungsschaltung 1 ist es bevorzugt, wenn die Werte der Widerstände R₁ bis R₆ alle gleich sind. Es ist außerdem bevorzugt, dass die Werte der Widerstände R₁₁ bis R₁₆ alle gleich sind, und dass die Werte der Widerstände R₂₁ bis R₂₆ alle gleich sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Werte der Widerstände R₁ bis R₆ und R₁₁ bis R₁₆ alle gleich sind.
In 2 sind die Elektroden A und B, die Elektroden C und D und die Elektroden E und F paarweise angeordnet und mit einer Verstärkungseinrichtung 41, 42 bzw. 43 verbunden. Diese Elektroden können jedoch in einer beliebigen Kombination angeordnet sein, die es ermöglicht, den Elektroden Signale mit verschiedenen Phasen zuzuführen.
Außerdem können, wenn beispielsweise ein gleichzeitiger Kontakt mit zwei oder mehr Elektroden erforderlich ist, wenn beispielsweise die Elektroden A und B als Schalter gleichzeitig eingeschaltet werden sollen, die Elektroden A und C und die Elektroden B und D derart konfiguriert sein, dass sie jeweils ein Satz Kontaktelektroden werden. D. h., die Konfiguration ist derart, dass das Signal von der Eingabeeinheit 2 am Verbindungspunkt X₁ verzweigt und den Elektroden C und D zugeführt wird, und das Signal, dessen Phase durch die Phasenumkehreinrichtung 3 invertiert worden ist, den Elektroden A und B zugeführt wird. Die Konfiguration ist dann derart, dass das den Zustand der Elektrode A anzeigende Signal und das den Zustand der Elektrode C anzeigende Signal der Verstärkungseinrichtung 41 zugeführt werden, während das den Zustand der Elektrode B anzeigende Signal und das den Zustand der Elektrode D anzeigende Signal der Verstärkungseinrichtung 42 zugeführt werden.
Durch eine derartige Konfiguration der Erfassungsschaltung kann ein gleichzeitiger Kontakt erfasst werden. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung erzielt werden, auch wenn die Anordnung der Elektroden A und B geändert wird. D. h., wenn die Kontaktelektroden A, C, B und D in 2 in dieser Folge angeordnet sind, kann die gleiche Wirkung erzielt werden wie vorstehend erwähnt. Wenn ein gleichzeitiger Kontakt mit den Elektroden A und B in einem Fall auftritt, in dem ein gleichzeitiger Kontakt mit zwei oder mehr Kontaktelektroden nicht erforderlich ist, führt die Kombination der Signale, die die Zustände der jeweiligen Elektroden anzeigen, am Verbindungspunkt X₂ zu einer konstanten Spannung. Dies ist das gleiche Ergebnis wie bei der Abwesenheit eines Kontakts mit den Elektroden A und B. In diesem Fall können daher die erhaltenen Daten beispielsweise als Eingabefehler erfasst werden, vorausgesetzt, dass kein Kontakt hergestellt worden ist.
Wenn die vorstehend beschriebene Erfassungsschaltung 1 als Touch Panel verwendet wird, beispielsweise als Touch Panel, das als Schalter für ein Audioprodukt im Innenraum eines Automobils verwendet wird, werden nur die Elektroden auf der Oberfläche eines Panelabschnitts des Touch Panels derart be reitgestellt, dass eine Person sie berühren kann, und sind die Ausgabeeinheiten mit einer Audiosteuereinheit verbunden. Die vorliegende Erfassungsschaltung 1 hat eine einfache Konfiguration und erleichtert die Integration, auch wenn die Anzahl der Elektroden zunimmt. Daher ist die vorliegende Erfassungsschaltung 1 zum Konstruieren einer Schaltung mit mehreren Eingängen, z. B. als Schalter für ein Audioprodukt, geeignet. Die jeweiligen Elektroden können beispielsweise an einer Position angeordnet sein, die einen indirekten Kontakt ermöglicht, z. B. auf der Rückseite des Panelabschnitts oder im Inneren des Touch Panels, ohne auf der Oberfläche des Panelabschnitts angeordnet zu sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind Kontakte an den Kontaktelektroden in den jeweiligen Erfassungseinrichtungen erfasst worden. Die Erfassungsschaltung 1 kann jedoch beispielsweise derart konfiguriert sein, dass ein Spannungsunterschied zwischen den Ausgabeeinheiten 6A und 6B erfasst wird, wobei basierend auf diesem Spannungsunterschied bestimmt werden kann, ob an den Kontaktelektroden A, B Kontakte hergestellt worden sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Schaltung kann als Berührungssensor in organischen Elektrolumineszenz-(EL)Lagenmaterialien, Touch Panels (z. B. Display-Panels von Geräten und Schalter für in Automobilen installierten Audioprodukten), usw. verwendet werden. Die vorliegende Schaltung kann daher im Bereich industrieller Einrichtungen verwendet werden.
Zusammenfassung
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung, Touch Panel und Bestimmungsverfahren
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Erfassungsschaltung (1) bereitgestellt, mit: einer Eingabeeinheit (2); zwei Kontaktelektroden (A) und (B), die mit der Eingabeeinheit verbunden sind; einer Phasenumkehreinrichtung (3), die mit der Kontaktelektrode (A) verbunden ist; einer in jeder Kontakteinrichtung angeordneten Verstärkungseinrichtung (41); und Erfassungseinrichtungen (5A und 5B) zum Erfassen einer durch eine Kapazitätsänderung in jeder der Kontaktelektroden A und B verursachten Amplitudenänderung eines Eingangssignals als ein Maß einer elektrischen Änderung. Die Erfassungsschaltung (1) veranlasst, dass den beiden Elektroden Signale mit Phasen zugeführt werden, die unter Verwendung der Phasenumkehreinrichtung (3) um eine halbe Periode voneinander verschoben sind. Bei Anwesenheit eines Kontaktes wird die Amplitude der Eingangsimpulse durch die eine Verstärkungseinrichtung (41) verstärkt. Die jeweiligen Erfassungseinrichtungen (5A und 5B) erfassen Signale der jeweiligen Elektroden von dem einen verstärkten Signal und geben sie an die Ausgabeeinheiten (6A bzw. 6B) aus. (1)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-46383 A [0004]
- JP 2004-340662 A [0004]

Claims

Kapazitätsänderungserfassungsschaltung mit: mindestens einem Satz Kontaktelektroden mit einem Satz aus einer ersten Kontaktelektrode, der ein Pulssignal von einer Eingabeeinheit für das Pulssignal über eine Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird, und einer zweiten Kontaktelektrode, der das Pulssignal von der Eingabeeinheit zugeführt wird; einer mit dem einen Satz Kontaktelektroden verbundenen Verstärkungseinrichtung; einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der ersten Kontaktelektrode anzeigt; einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das einen Zustand der zweiten Kontaktelektrode anzeigt; und Ausgabeeinheiten, die mit der ersten Erfassungseinrichtung bzw. der zweiten Erfassungseinrichtung verbunden sind.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungseinrichtung einen Inverter, einen auf einer Eingangsseite des Inverters angeordneten Kondensator und einen zum Inverter parallel geschalteten Widerstand aufweist, wobei eine Ausgangsseite des Inverters mit den Eingangsseiten der Erfassungseinrichtung verbunden ist, und wobei der Inverter und der Widerstand eine invertierende Verstärkungsschaltung negativer Rückkopplung bilden.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenumkehreinrichtung einen Inverter aufweist.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste und die zweite Erfassungseinrichtung jeweils eine Diode, einen Widerstand und einen Kondensator aufweisen, wobei die Kathodenseite der Diode der ersten Erfassungseinrichtung mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden ist, dem das Pulssignal von der Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird, und die Anodenseite mit einem zweiten Verbindungspunkt verbunden ist, der zwischen einer Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung und dem Widerstand der ersten Erfassungseinrichtung angeordnet ist; wobei die Kathodenseite der Diode der zweiten Erfassungseinrichtung mit einem dritten Verbindungspunkt verbunden ist, dem das Pulssignal von der Eingabeeinheit zugeführt wird, und die Anodenseite mit einem vierten Verbindungspunkt verbunden ist, der zwischen der Ausgangsseite der Verstärkungseinrichtung und dem Widerstand der zweiten Erfassungseinrichtung angeordnet ist; und wobei der Widerstand und der Kondensator jeder der Erfassungseinrichtungen eine Glättungsschaltung bilden.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein erster Widerstand zwischen der Phasenumkehreinrichtung und der ersten Kontaktelektrode angeordnet ist, wobei ein zweiter Widerstand zwischen der Eingabeeinheit und der zweiten Kontaktelektrode angeordnet ist, und wobei der erste Widerstand und der zweite Widerstand den gleichen Widerstandswert haben.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein dritter Widerstand zwischen der ersten Kontaktelektrode und der Verstärkungseinrichtung angeordnet ist, wobei ein vierter Widerstand zwischen der zweiten Kontaktelektrode und der Verstärkungseinrichtung angeordnet ist, und wobei der dritte Widerstand und der vierte Widerstand den gleichen Widerstandswert haben.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach Anspruch 6, wobei der erste Widerstand, der zweite Widerstand, der dritte Widerstand und der vierte Widerstand den gleichen Widerstandswert haben.
Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein fünfter Widerstand zwischen der Verstärkungseinrichtung und der ersten Erfassungseinrichtung angeordnet ist, wobei ein sechster Widerstand zwischen der Verstärkungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrichtung angeordnet ist, und wobei der fünfte Widerstand und der sechste Widerstand den gleichen Widerstandswert haben.
Touch Panel mit: der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8; einem Panelabschnitt; und einer Steuereinheit; wobei die Kontaktelektroden der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung im Panelabschnitt angeordnet sind; und wobei die Ausgabeeinheiten der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung mit der Steuereinheit verbunden sind.
Bestimmungsverfahren zum Bestimmen, ob ein Kontakt mit einer Kontaktelektrode besteht oder nicht, unter Verwendung der Kapazitätsänderungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten: Erfassen eines Signals, das eine Differenz zwischen einem einen Zustand einer ersten Kontaktelektrode anzeigenden Signal und einem einen Zustand einer zweiten Kontaktelektrode anzeigenden Signal darstellt; und Bestimmen, ob ein Kontakt mit irgendeiner der Kontaktelektroden besteht oder nicht, basierend auf dem die Differenz darstellenden Signal.