WO2015045867A1 - 位置検出装置 - Google Patents

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勇次 桂平
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株式会社ワコム
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • the present invention relates to a position detection device that detects a plurality of indication positions by a conductor such as a finger by an electrostatic method, and more specifically, detects the indication positions of a plurality of indicators on a position detection sensor, and The present invention relates to a technique for improving detection accuracy by reducing noise mixed in a detection sensor.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-179871
  • a plurality of electrodes are arranged vertically and horizontally on the panel surface, and intersections formed by these electrodes are sequentially selected.
  • An electrostatic induction method for obtaining a signal intensity and obtaining a finger position from the signal distribution is widely used.
  • the apparatus of Patent Document 1 since a signal corresponding to a finger placed near the intersection of the selected vertical line and horizontal line is detected, they interfere with each other even if a plurality of fingers are placed on the panel at the same time. The position of each finger can be accurately obtained without any problem.
  • the above-mentioned devices are often used in combination with a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display).
  • a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display).
  • noise generated by the display device is mixed, the finger position cannot be obtained correctly or an incorrect position is detected, which often causes a malfunction. For this reason, noise removal has been an important issue for electrostatic induction touch panels.
  • the differential amplifier was used as the most effective method for removing noise. That is, by selecting two electrode lines at the same time and connecting one to the plus side input and the other to the minus side input, the noise component is canceled and only the signal difference due to the approach of the finger is detected.
  • Patent Document 2 JP-A-5-6153
  • Patent Document 3 JP-A-10-20992
  • each receiving electrode is divided into three parts, the central electrode is used as a positive input terminal of the differential amplifier, and both side electrodes are used as negative input terminals of the differential amplifier.
  • a sensor in which a plurality of electrodes are arranged is formed of transparent glass, PET film, or the like, and a circuit in which an analog switch for switching electrodes, a differential amplifier, or the like is mounted. It is connected to the substrate by an ACF (Anisotropic Conductive Film) connection or a connector.
  • ACF Anaisotropic Conductive Film
  • a receiving electrode having an equal thickness is arranged, a plurality of electrodes are selected on the plus side, and the electrodes on both sides are arranged on the minus side.
  • the pitch for arranging the receiving electrodes must be made sufficiently fine compared to the width of the contact surface by the finger, and the sensor There is no change in the number of connections between the circuit board and the circuit board.
  • the position detection device of Patent Document 4 has a problem that when the size is increased, the number of electrodes is increased and the sampling speed is reduced.
  • the present invention provides a multi-touch panel (position detection device) that can input a plurality of points with a plurality of fingers and that can be stably input without being affected by noise. For the purpose.
  • the present invention has an object to provide a multi-touch panel (position detection device) that is low in cost and highly reliable by reducing the number of connection between the position detection sensor and the circuit board.
  • the present invention proposes a position detection device having the following configuration.
  • a position detection sensor having a plurality of electrodes arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, and a transmission signal generation circuit for supplying a transmission signal to the electrodes arranged in the first direction And a first electrode selection circuit that supplies a transmission signal output from the transmission signal generation circuit to a predetermined electrode among the plurality of electrodes arranged in the first direction.
  • a differential amplifier circuit having first and second input terminals for differentially amplifying and outputting signals input to the first and second input terminals; and a plurality of differential amplifier circuits arranged in the second direction An even number and a predetermined number of electrodes adjacent to each other are selected from at least four of the electrodes, and half of the selected even number of electrodes excluding both ends are adjacent to the first input of the differential amplifier circuit. And a second electrode selection circuit that supplies the other half of the selected even number of electrodes including both ends to the second input terminal of the differential amplifier circuit.
  • the position detection device configured as described above has a finger or the like at each intersection between two sets of receiving electrodes connected to the first and second input terminals and the transmitting electrode selected by the first electrode selection circuit.
  • a signal appears at the output of the differential amplifier circuit. Whether the placed indicator is on the electrode connected to the first or second input terminal of the differential amplifier circuit. This can be determined by the polarity of the signal appearing at the output of the synchronous detection circuit.
  • the electrode connected to the first input terminal side of the differential amplifier circuit is selected so that the number of adjacent electrodes is larger than the electrode connected to the second input terminal side. A strong signal can be detected when a receiving electrode near the body is selected as the first input terminal side.
  • the electrodes connected to the second input terminal side of the differential amplifier circuit are arranged in a distributed manner, the effect of canceling external noise from the liquid crystal or the like is high.
  • the processing circuit further includes a signal from the synchronous detection circuit when the indicator is placed on an electrode connected to the first input terminal of the differential amplifier circuit by the second electrode selection circuit.
  • the output polarity from the synchronous detection circuit when the direction of the output polarity is valid and the indicator is placed on the electrode connected to the second input terminal of the differential amplifier circuit by the second electrode selection circuit A position detecting device is proposed which performs processing so as to invalidate the direction.
  • the direction of the output polarity from the synchronous detection circuit when the indicator conductor is placed on the electrode connected to the first input terminal of the differential amplifier circuit by the second electrode selection circuit is further determined.
  • the direction of the output polarity from the synchronous detection circuit when the indicator conductor is placed on the electrode connected to the second input terminal of the differential amplifier circuit by the second electrode selection circuit is negative.
  • the distribution of the output voltage from the synchronous detection circuit when the selection electrode by the second electrode selection circuit is sequentially updated is If there are two peak points in the positive direction and there is a point with a voltage greater than or equal to a predetermined value in the negative direction between the two peak points, the two peak points are due to independent indicators. And determine the location between the two peak points.
  • the two peak points if there is a point to a more negative voltage proposes a position detecting apparatus that determines to be due to the same indicator.
  • the present invention further proposes a position detecting device characterized by combining the position detecting device with a display device such as a liquid crystal and using a transparent conductive material as an electrode of the position detecting sensor.
  • a plurality of transmission electrodes arranged in the first direction of the position detection surface, And a capacitance between the transmission electrode and the reception electrode when a conductor such as a finger contacts the position detection surface.
  • the position detection sensor includes a plurality of reception electrodes arranged in a second direction orthogonal to the direction of In a position detection device that detects a signal corresponding to a change, a position detection device having the following configuration is proposed.
  • a plurality of signal processing circuits connected to a predetermined number of the plurality of receiving electrodes are provided.
  • Each of the plurality of signal processing circuits includes: an electrode selection circuit that selects two sets of electrodes from the predetermined number of reception electrodes to be connected and outputs them as + end and ⁇ end; and the + end and ⁇ end And a differential amplifier circuit for detecting a difference in signals by connection.
  • the position detection surface is divided into a plurality of regions in the second direction, and a receiving electrode is connected to the plurality of signal processing circuits for each region, but a specific number of receiving electrodes located near the boundary of the region Are commonly connected to the two signal processing circuits. These signal processing circuits are preferably operated simultaneously.
  • the external noise can be canceled by the differential amplifier circuit, and the indicator is on the electrode connected to either the first or second input terminal of the differential amplifier circuit. Since it can be determined by the polarity of the signal appearing at the output of the synchronous detection circuit, the conventional problem that one indicator is detected as a plurality of locations can be solved. When these are placed, their positions can be detected correctly.
  • the position detection surface is divided into a plurality of regions and processed by a plurality of signal processing circuits
  • the signal of the reception electrode is processed in parallel by a plurality of differential amplifiers even on a wide position detection surface. And detection with a high sampling rate can be performed.
  • FIG. It is a figure which shows distribution of the signal polarity in FIG.
  • FIG. it is a diagram showing another example in which there is an indicator conductor straddling a plurality of Y electrodes. It is a figure which shows distribution of the signal polarity in FIG. It is a block diagram of the 2nd Example of the position detection apparatus by this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a position detection unit of a first embodiment of a position detection apparatus according to the present invention.
  • 11 is an LCD panel
  • 12 is a transparent sensor having electrodes formed of ITO (Indium Tin Oxide).
  • 12a is ITO glass in which a plurality of ITO electrode lines are arranged in the X direction.
  • 12b is ITO glass in which a plurality of ITO electrode lines are arranged in the Y direction.
  • 12c is a PET (Polyethylene Terephthalate) film having a uniform thickness.
  • the transparent sensor 12 is made by adhering the ITO glass 12a and the ITO glass 12b with each ITO surface facing each other and sandwiching a PET film 12c therebetween.
  • the transparent sensor 12 is arranged so as to overlap the LCD panel 11 so that the detection area just overlaps the display area of the LCD panel 11.
  • the X electrode on the ITO glass 12a and the Y electrode on the ITO glass 12b are connected to a printed board (not shown) via a flexible board (not shown) by ACF connection.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the transparent sensor 12 cut on the Y electrode.
  • FIG. 3 is a block diagram of the first embodiment of the position detecting device according to the present invention.
  • 12 is a transparent sensor
  • 13 is an X selection circuit which is connected to the X electrode of the transparent sensor 12 and selects two sets of electrodes from the X electrodes as a + end and a ⁇ end
  • 14 is a Y of the transparent sensor 12.
  • This is a Y selection circuit that is connected to an electrode and selects one (or a plurality of adjacent electrodes) from among Y electrodes.
  • description will be made assuming that 40 X electrodes (X0 to X39) and 30 Y electrodes (Y0 to Y29) are used.
  • the transmission circuit 16 is a circuit that converts a signal from the oscillator 15 into a predetermined voltage and outputs the voltage. The output signal is applied to the Y electrode selected by the Y selection circuit 14.
  • a differential amplifier 17 has a first input terminal and a second input terminal (a non-inverting input terminal (+) and an inverting input terminal ( ⁇ )) that are selected by the X selection circuit 13 as a + terminal and a ⁇ terminal. It is connected to the.
  • Reference numeral 18 denotes a synchronous detection circuit which is connected to the output terminals of the differential amplifier 17 and the oscillator 15 and outputs a signal obtained by synchronous detection of the output signal from the differential amplifier 17 based on the signal from the oscillator 15.
  • the synchronous detection circuit 18 detects the intensity of the output signal of the differential amplifier 17 by synchronously detecting the output signal of the differential amplifier 17 based on the signal (transmission signal) from the oscillator 15.
  • the value is output as a positive or negative value corresponding to the phase of the output signal of the differential amplifier 17 based on the phase of the signal (transmission signal) from the oscillator 15.
  • the output signal of the synchronous detection circuit 18 is smoothed by a low-pass filter 19, sampled and held by a sample hold circuit 20, and signal strength is digitized by an AD (Analog to Digital) conversion circuit 21.
  • AD Analog to Digital
  • the digital data converted by the AD conversion circuit 21 is read and processed by the microprocessor 22. Control signals are supplied from the microprocessor 22 to the X selection circuit 13, the Y selection circuit 14, the sample hold circuit 20, and the AD conversion circuit 21, respectively.
  • FIG. 4 is a diagram showing a basic operation mode of the present embodiment.
  • the microprocessor 22 sends a control signal to the Y selection circuit 14 to select one of the Y electrodes and connect it to the transmission circuit 16. Further, the microprocessor 22 sends a control signal to the X selection circuit 13 to select four adjacent electrodes from among the X electrodes, and among the four, the central two are + of the X selection circuit 13. Two of the four ends are connected to the negative end of the X selection circuit 13. That is, the microprocessor 22 selects four X electrodes having consecutive numbers from the X selection circuit 13 and selects these four electrodes in the order of “ ⁇ ++ ⁇ ”.
  • “ ⁇ ” in “ ⁇ ++ ⁇ ” means connecting to the ⁇ end of the X selection circuit 13, and “+” means connecting to the + end of the X selection circuit 13.
  • FIG. 5 is a diagram showing the difference in the received signal depending on the designated position of the conductor.
  • A shows the output signal of the differential amplifier 17 when a conductor is placed on the intersection of the X and Y electrodes selected as the + end.
  • B shows the selection as the-end.
  • 3 shows an output signal of the differential amplifier 17 when a conductor is placed on the intersection of the X electrode and the Y electrode. In this way, the output signal of the differential amplifier 17 determines whether the conductor is placed on the + end side of the X electrode or on the ⁇ end side (that is, the conductor is selected as the + end of the X selection circuit 13).
  • the phase is inverted by 180 ° depending on whether it is placed on the X electrode side or on the X electrode side selected as the end.
  • a positive or negative voltage appears from the low-pass filter 19 depending on the position of the indicator.
  • the microprocessor 22 can determine whether the indicator is placed on the + end side or the ⁇ end side of the X electrode by reading this voltage as digital data from the AD conversion circuit 21.
  • FIG. 6 is a diagram showing how a signal is detected when one indicator conductor is placed at a position straddling the electrode X4 and the electrode X5.
  • the microprocessor 22 selects the line on which the indicator conductor is placed as the Y electrode, and the X electrode selects four electrodes having consecutive numbers in the order of “ ⁇ ++ ⁇ ”. To do.
  • the microprocessor 22 selects the electrodes X0 to X3 in step 0, selects the electrodes X1 to X4 in step 1, selects the electrodes X2 to X5 in step 2, and so on, Increase the electrode selection number by one.
  • the microprocessor 22 detects a positive signal based on the output of the differential amplifier 17. Is done.
  • the indicator conductor is located at a position straddling the + side electrode and the ⁇ side electrode. Therefore, the influence of the conductor just cancels out in the differential amplifier 17, and the microprocessor 22 cannot detect the signal. .
  • the microprocessor 22 detects a plus direction signal at the time of step 3, so that it can be seen that the indicator conductor exists at an intermediate position between the electrode X4 and the electrode X5.
  • FIG. 7 is a diagram showing how a signal is detected when a large indicator conductor is placed so as to extend from the electrode X4 to the electrode X8.
  • the microprocessor 22 selects the line on which the indicator conductor is placed as the Y electrode, and the X electrode selects four electrodes having consecutive numbers in the order of “ ⁇ ++ ⁇ ”. As in 6, the X electrode selection number is incremented by 1 for each step. At this time, in step 1 and step 8, the indicator conductor comes only on one X electrode selected as the negative end side of the X selection circuit 13, and thus a negative signal is detected.
  • Step 2 Step 4, Step 5, and Step 7, the same number of designated conductive electrodes are used for the X electrode selected as the + end side of the X selection circuit 13 and the X electrode selected as the ⁇ end side of the X selection circuit 13. Since they are included in the body region, the effects of the conductors just cancel each other out and no signal is detected by the microprocessor 22.
  • the X electrode included in the indicator conductor region has one X end side and two + end sides of the X selection circuit 13, so the microprocessor 22 detects a positive signal. Is done. In the example of FIG. 7, when compared with FIG. 6, a signal as if the pointing conductor is present at two positions is detected.
  • FIG. 8 is a diagram showing how signals are detected when two indicator conductors are placed at a position straddling the electrodes X4 and X5 and a position straddling the electrodes X7 and X8. It is.
  • the microprocessor 22 selects the line on which the indicator conductor is placed as the Y electrode, and the X electrode selects four electrodes having consecutive numbers in the order of “ ⁇ ++ ⁇ ”. Similarly, the X electrode selection number is incremented by 1 at each step. At this time, in step 1 and step 8, the indicator conductor comes only on one X electrode selected as the negative end side of the X selection circuit 13, so that the microprocessor 22 detects a signal in the minus direction.
  • step 2 and step 7 no signal appears because the X electrode on the + end side and the ⁇ end side of the X selection circuit 13 come to the indicator conductor region one by one.
  • step 3 and step 6 the indicator conductor comes across the two X electrodes selected as the + end side of the X selection circuit 13, and there is no indicator conductor on the-end side electrode, so a positive signal Appears.
  • Step 4 and Step 5 the X electrode included in the indicator conductor region has two negative ends and one positive end, so a negative signal is detected.
  • FIG. 9 is an example showing the positional relationship between the contact region and the electrodes X and Y when the indicator conductors straddling a plurality of X electrodes and Y electrodes are placed.
  • FIG. 10 shows the polarity distribution of the voltage output from the low-pass filter 19 when the selection of the electrodes X and Y in FIG. 9 is updated, and the vertical direction indicates the Y electrode on the transmitting side. The selection number is shown, and the horizontal direction shows the step number when four consecutive X electrodes are selected as “ ⁇ ++ ⁇ ” as in FIG.
  • the microprocessor 22 selects the electrodes X0 to X3 in Step 0, selects the electrodes X1 to X4 in Step 1, selects the electrodes X2 to X5 in Step 2, and so on,
  • the electrode selection number is increased by one.
  • FIG. 10 when the voltage output from the low-pass filter 19 is almost zero, it is represented as “0”, when it is a positive voltage, “+”, and when it is a negative voltage, it is represented as “ ⁇ ”. Yes.
  • the values of the six points when the X selection step is the step 4 and the step 5 are “0”. Since the values displayed in step 3, that is, the values in step 3 and step 6 are “+”, in this embodiment, the values of the six points (the values of the six points in the case of steps 4 and 5) are “+”. ”And process. Specifically, the average value of the voltages obtained in step 3 and step 6 may be replaced with these values, or the higher value of step 3 and step 6 may be replaced.
  • the processing is performed in the same manner as described with reference to FIG. 7, and when the X electrode selection step is updated, a negative signal does not appear between two peaks appearing in the positive direction. This is because it can be seen that a continuous indicator is placed between the two peaks.
  • FIG. 11 shows another example in which indicator conductors straddling a plurality of Y electrodes are placed.
  • FIG. 12 shows the polarity distribution of the voltage output from the low-pass filter 19 when the selection of the electrodes X and Y in FIG. 11 is updated, as in FIG.
  • the number of X electrodes selected is four, and the selection is made in the order of “ ⁇ ++ ⁇ ”. This is because the fingers that are close to each other are properly separated even if the arrangement pitch of the X electrodes is wide. It is an optimal selection method for recognition.
  • the number of X electrodes selected may be an even number greater than four, for example, six, and may be selected as “ ⁇ ++++ ⁇ ” or “ ⁇ ++++ ⁇ ”.
  • the number of Y electrodes selected is one, but this is an optimum selection method for properly separating and recognizing fingers that are close to each other even if the arrangement pitch of the Y electrodes is wide.
  • the number of selected Y electrodes may be two or more.
  • both sides of the electrode selected as the + end side of the X selection circuit 13 are selected as the ⁇ end side, but this may be reversed.
  • the case where the output voltage of the synchronous detection circuit 18 and the low-pass filter 19 when the indicator conductor is placed on the electrode connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 17 is positive is effective.
  • the indicator conductor is placed on the electrode connected to the inverting input terminal ( ⁇ ) of the differential amplifier 17, the case where the output voltages of the synchronous detection circuit 18 and the low-pass filter 19 are in the negative direction is invalidated.
  • a circuit configuration in which this is reversed may be employed.
  • FIG. 13 shows the configuration of a second embodiment of the position detection apparatus according to the present invention.
  • a configuration is shown in which a plurality of circuits for processing a reception signal from a reception electrode are provided and the sampling speed is improved as a whole by operating them simultaneously.
  • the position detection unit has the same structure as that shown in FIGS.
  • reference numeral 23 denotes a transparent sensor, in which 67 electrodes (X1 to X67) are arranged in the X direction and 30 electrodes (Y1 to Y30) are arranged in the Y direction.
  • An analog multiplexer 24 is connected to the Y electrode of the transparent sensor 23 and selects one of the Y electrodes.
  • the transmission circuit 25 is a transmission signal generation circuit for generating a signal of a predetermined frequency, and its output signal is supplied to the transmission circuit 26.
  • the transmission circuit 26 is a circuit that converts the signal from the transmission signal generation circuit 25 into a predetermined voltage and outputs the voltage. The output signal is applied to the Y electrode selected by the analog multiplexer 24.
  • 27a to 27d are signal processing circuits each having the same configuration, and include the same circuits as the X selection circuit, differential amplifier, synchronous detection circuit, low-pass filter, sample hold circuit, and AD conversion circuit in FIG.
  • Each of the X selection circuits of the signal processing circuits 27a to 27d includes 19 input terminals (A0 to A18), and selects four terminals having consecutive numbers from these input terminals, and two of them at both ends. Is selected as the-side, and the middle two are selected as the + side.
  • the + side terminal and the ⁇ side terminal selected by each selection circuit of the signal processing circuits 27a to 27d are connected to the input of the differential amplifier, and the output signal from the differential amplifier is a synchronous detection circuit, a low-pass filter, a sample Digital conversion is performed by the AD conversion circuit via the hold circuit.
  • a microprocessor 29 includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and operates according to a predetermined program.
  • the microprocessor 29 controls the signal processing circuits 27a to 27d via the control circuit 28 and performs each signal processing.
  • the AD conversion output output from the circuits 27 a to 27 d is read via the control circuit 28.
  • the output signal of the transmission signal generation circuit 25 is supplied to the synchronous detection circuits of the signal processing circuits 27a to 27d via the control circuit 28.
  • 67 X electrodes are divided and connected to 19 input terminals (A0 to A18) of the four signal processing circuits 27a to 27d.
  • Input terminals A0 to A18 of the signal processing circuit 27a are connected to electrodes X1 to X19, respectively.
  • the input terminals A0 to A18 of the signal processing circuit 27b are connected to the electrodes X17 to X35, respectively.
  • the input terminals A0 to A18 of the signal processing circuit 27c are connected to the electrodes X33 to X51, respectively, and the input terminals A0 to A18 of the signal processing circuit 27d are connected to the electrodes X49 to X67, respectively.
  • the microprocessor 29 is provided with a memory V (x, y) for storing signal level values output from the signal processing circuits 27a to 27d.
  • x is 64 (1 to 64) and y is 30 (1 to 30).
  • the microprocessor 29 repeats the operations of Step 1 to Step 16 described below.
  • the microprocessor 29 selects four of the X electrodes connected to the signal processing circuits 27a to 27d in order of "-++-" from the smallest numbered X electrodes. To control. That is, the signal processing circuit 27a selects the electrodes X1 to X4, the signal processing circuit 27b selects the electrodes X17 to X20, the signal processing circuit 27c selects the electrodes X33 to X36, and the signal processing circuit 27d selects the electrodes X49 to X52.
  • Step 1 is further divided into 30 processing periods.
  • the analog multiplexer 24 selects the electrode Y1, and the transmission signal from the transmission circuit 26 is supplied to the electrode Y1.
  • the microprocessor 29 differentially amplifies the signal from the selected X electrode from each of the signal processing circuits 27a to 27d, and outputs it through the synchronous detection circuit, the low-pass filter, the sample hold circuit, and the AD conversion circuit.
  • the signal level value to be read is read via the control circuit 28.
  • the analog multiplexer 24 selects the electrode Y2, and the signal level output from each of the signal processing circuits 27a to 27d is read by the microprocessor 29.
  • the analog multiplexer selects the 24 electrode Y3, and the signal level output from each of the signal processing circuits 27a to 27d is read by the microprocessor 29.
  • the microprocessor 29 reads the signal level while sequentially updating the selection number of the Y electrode, and the signal level is read by selecting the electrode Y30 in the thirty processing period.
  • the microprocessor 29 sequentially stores the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27a in the memories V (1, 1) to V (1, 30) in the microprocessor 29. Further, the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27b are sequentially stored in the memories V (17, 1) to V (17, 30). Further, the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27c are sequentially stored in the memories V (33, 1) to V (33, 30). Further, the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27d are sequentially stored in the memories V (49, 1) to V (49, 30).
  • the microprocessor 29 controls the control circuit 28 so that the number of the X electrode selected by each of the signal processing circuits 27a to 27d is incremented one by one from that in Step 1. . That is, the signal processing circuit 27a selects the electrodes X2 to X5, the signal processing circuit 27b selects the electrodes X18 to X21, the signal processing circuit 27c selects the electrodes X34 to X37, and the signal processing circuit 27d selects the electrodes X50 to X53.
  • step 2 similarly to the case of step 1, the signal level is read by the microprocessor 29 from each of the signal processing circuits 27a to 27d when the analog multiplexer 24 sequentially selects the electrodes Y1 to Y30.
  • the microprocessor 29 sequentially stores the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27a in the memories V (2, 1) to V (2, 30).
  • the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27b are sequentially stored in the memories V (18, 1) to V (18, 30).
  • the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27c are sequentially stored in the memories V (34, 1) to V (34, 30).
  • the 30 signal levels read from the signal processing circuit 27d are sequentially stored in the memories V (50, 1) to V (50, 30).
  • step 3 the X electrode numbers selected by the signal processing circuits 27a to 27d are incremented one by one from those in step 2, the signal processing circuit 27a has electrodes X3 to X6, and the signal processing circuit 27b has electrodes X19 to X19.
  • the signal level is similarly read by selecting X22, the signal processing circuit 27c selecting the electrodes X35 to X38, and the signal processing circuit 27d selecting the electrodes X51 to X54.
  • the signal levels read from the signal processing circuits 27a to 27d are the memories V (3, 1) to V (3, 30), the memories V (19, 1) to V (19, 30), and the memory V (35), respectively. 1) to V (35, 30) and the memories V (51, 1) to V (51, 30).
  • the X electrode selection number is incremented by one to read the signal level from each of the signal processing circuits 27a to 27d.
  • the signal processing circuits 27a to 27d The read signal levels are the memories V (16, 1) to V (16, 30), the memories V (32, 1) to V (32, 30), and the memories V (48, 1) to V (48, 48), respectively. 30) and stored in the memories V (64, 1) to V (64, 30).
  • the signal level when the Y side selection electrode number is “y” and the X side selection electrode number is “x to x + 3” is V (x, y ). Since the signal level obtained in this way takes a positive or negative value in the same manner as in the first embodiment, the position and number of the indicators are obtained by the same method as described in FIGS. Can do.
  • the signal level of the entire surface can be obtained in a short time by dividing the position detection surface into four regions and processing with four signal processing circuits.
  • the X electrode located near the boundary of the region is commonly connected to the two signal processing circuits, the signal is detected in the same manner as the continuous detection surface as a whole, and each signal processing circuit is Even if it is configured as an integrated circuit (IC), it can be processed as a continuous detection surface without the presence of a dead area.
  • IC integrated circuit
  • the number of divisions of the position detection surface is four. However, the number is not limited to this, and the number may be more or less than four.

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Abstract

　複数の指による複数のポイントの入力が可能であり、かつノイズの影響を受け難く安定した入力が可能なマルチタッチパネル（位置検出装置）を提供する。　位置検出センサーの第一の方向に配列された複数の電極のうち所定の電極に、送信信号生成回路から出力される送信信号を供給する。位置検出センサーの第一の方向に直交する第二の方向に配列された複数の電極のうちから互いに隣接する少なくとも４本以上で偶数の電極を選択し、該選択した偶数本の電極のうち両端を除き互いに隣接する半数を差動増幅回路の第一の入力端子に供給し、残り半数を差動増幅回路の第二の入力端子に供給する。位置検出センサー上に置かれた指示体が差動増幅回路の第一および第二のどちらの入力端子に接続される電極上に有るのかを、差動増幅回路の出力を同期検波する同期検波回路の出力に現れる信号の極性により判定する。

Description

位置検出装置
　本発明は、静電方式によって指などの導電体による複数の指示位置を検出する位置検出装置に関するもので、詳しくは位置検出センサー上での複数本の指示体の指示位置を検出するとともに、位置検出センサーに混入するノイズを低減して検出精度を向上させる技術に関する。
　近年、タッチパネルを搭載したタブレット型情報端末が多く用いられるようになってきた。特に複数の指位置を同時に入力するマルチタッチの技術改革が進んでいる。
　この種の技術としては、たとえば特許文献１（特開平０８－１７９８７１号公報）に開示されているように、パネル面の縦横に電極を複数配置してそれらの電極が形成する交点を順次選択して信号強度を求めて、その信号分布により指位置を求める静電誘導方式が広く用いられている。特許文献１の装置によれば、選択した縦ラインおよび横ラインによる交点付近に置かれた指に対応した信号が検出されるので、パネル上に複数の指が同時に置かれていても互いに干渉することなく各指の位置を正確に求めることができる。
　前述した装置はＬＣＤ（Liquid　Crystal　Display；液晶ディスプレイ）などの表示装置と組み合わせて使用することが多い。その場合、表示装置が発生するノイズが混入するため、指位置を正しく求めることができなかったり、誤った位置を検出したりして、誤動作の原因となることが多かった。このため、静電誘導方式のタッチパネルではノイズの除去ということが重要な課題であった。
　ノイズを除去するための最も効果的な方法として用いられたのが差動増幅器である。即ち、２つの電極ラインを同時に選択して一方をプラス側入力、他方をマイナス側入力に接続することにより、ノイズ成分をキャンセルして指の接近による信号差のみを検出するようにしていた。たとえば特許文献２（特開平５－６１５３号公報）や特許文献３（特開平１０－２０９９２号公報）に記載された技術などがその具体例である。
　しかしながら、複数の指を同時に検出するマルチタッチパネルにおいては前述した差動入力による検出は実用化されていない。その理由は、差動入力では必ず複数のポイントで指の接近が検出可能となるため、仮に信号が検出されたとしてもどのポイントに指が置かれたかを判定することが難しいためである。このような問題を解決する技術として特許文献４（特開２０１１－８７２３号公報）の発明が提案されている。
　この特許文献４に記載の位置検出装置においては、各々の受信電極を三分割して、中央の電極を差動増幅器のプラス側入力端子に、両脇の電極を差動増幅器のマイナス側入力端子に接続することで、ノイズを相殺するとともに指でタッチした際の変化を検出できるような構成となっている。
特開平０８－１７９８７１号公報 特開平５－６１５３号公報 特開平１０－２０９９２号公報 特開２０１１－８７２３号公報
　ところで、この種の位置検出装置では、多くの場合、複数の電極を配置したセンサーを透明なガラスやＰＥＴフィルム等で形成しており、電極を切り替えるアナログスイッチや差動増幅器等が実装された回路基板とはＡＣＦ（Anisotropic　Conductive　Film）接続やコネクタ等によって接続されている。このとき、センサーと回路基板との接続本数が多いほど装置がコスト高となり、故障発生率も高くなるが、前記の特許文献４の例では、従来の１本の電極を三分割したことにより、センサーと回路基板との接続本数が多くなるという問題がある。
　特許文献４に記載の他の実施例（図１１）では、受信電極として均等な太さのものを配列して、複数本の電極をプラス側に選択し、その両脇の電極をマイナス側に選択するようにして前述したのと同様な効果を実現しようとしているのであるが、そのためには受信電極を配列するピッチを指による接触面の幅に比べて十分に細かくしなければならず、センサーと回路基板との接続本数が多くなることに変わりはない。
　また、特許文献４の位置検出装置では、サイズが大きくなると電極の本数が増えることによりサンプリング速度が低下するという問題もある。
　本発明は前述したような問題点に対して、複数の指による複数のポイントの入力が可能であり、かつノイズの影響を受け難く安定した入力が可能なマルチタッチパネル（位置検出装置）を提供することを目的とする。
　本発明は、前述した目的に加えて、位置検出センサーと回路基板との接続本数を少なくすることにより、低コストで、かつ、信頼性の高いマルチタッチパネル（位置検出装置）を提供することを目的とする。
　本発明はさらに、サイズが大きくなっても速いサンプリング速度で、複数の指による入力を、ノイズの影響を受けることなく安定に行うことができるマルチタッチパネル（位置検出装置）を提供することを目的とする。
　本発明では前記目的を達成するため、以下のような構成を備えた位置検出装置を提案する。
　第一の方向及び該第一の方向に直交する第二の方向にそれぞれ複数の電極を配列した位置検出センサーと、前記第一の方向に配列された電極に送信信号を供給する送信信号生成回路と、該送信信号生成回路から出力される送信信号を前記第一の方向に配列された複数の電極のうち所定の電極に供給する第一の電極選択回路と、を設ける。
　第一および第二の入力端子を有し該第一および第二の入力端子に入力される信号を差動増幅して出力する差動増幅回路と、前記第二の方向に配列された複数の電極のうちから互いに隣接する少なくとも４本以上で偶数本かつ所定本数の電極を選択し、該選択した偶数本の電極のうち両端を除き互いに隣接する半数を差動増幅回路の前記第一の入力端子に供給し、該選択した偶数本の電極のうち両端を含む残り半数を差動増幅回路の前記第二の入力端子に供給する第二の電極選択回路と、を設ける。
　前記差動増幅回路が出力する受信信号の強度を検出する回路であって、該受信信号の位相が前記送信信号の位相を基準として正方向または負方向の値として出力する同期検波回路と、前記第一の電極選択回路および第二の電極選択回路によって選択される電極を順次切り替えた際に、前記同期検波回路が出力する信号の強度および正または負で表される極性の分布より、指などの指示導体による指示位置を求める処理回路と、を設ける。
　このように構成した本発明による位置検出装置は、第一および第二の入力端子に接続される２組の受信電極と第一の電極選択回路によって選択される送信電極との各交点に指などの指示体が置かれると差動増幅回路の出力に信号が現れるが、置かれた指示体が差動増幅回路の第一および第二のどちらの入力端子に接続される電極上に有るのかを同期検波回路の出力に現れる信号の極性により判定することができる。
　また、差動増幅回路の前記第一の入力端子側に接続される電極は第二の入力端子側に接続される電極よりも隣接している本数が多くなるように選択されているので、指示体付近の受信電極が前記第一の入力端子側として選択された際に強い信号を検出することができる。
　また、差動増幅回路の前記第二の入力端子側に接続する電極を分散して配置するので、液晶などからの外来ノイズのキャンセル効果が高い。
　本発明ではさらに、前記処理回路が、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される電極上に指示体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を有効とし、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される電極上に指示体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を無効とする、ように処理することを特徴とする位置検出装置を提案する。
　本発明ではさらに、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を正とし、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を負とした場合に、前記第一の電極選択回路が特定の電極を選択している時の前記第二の電極選択回路による選択電極を順番に更新した際の前記同期検波回路からの出力電圧の分布が正方向に２つのピーク点を持ち、かつ２つのピーク点間に負方向で所定以上の大きさの電圧となる点が存在すれば前記２つのピーク点はそれぞれ独立の指示体によるものであると判断し、前記２つのピーク点間に所定以上の負方向電圧となる点が存在しなければ前記２つのピーク点は同一の指示体によるものであると判断するようにした位置検出装置を提案する。
　このように処理することにより、２つの指示体が接近して置かれてもこれらの２点をはっきりと区別することができ、また、広い領域に跨った指示体についても正しく判断することが可能となる。
　本発明ではさらに、前記位置検出装置を液晶などの表示装置と組み合わせるとともに、前記位置検出センサーの電極として透明導電材を用いたことを特徴とする位置検出装置を提案する。
　本発明では、もう一つの目的として、サイズが大きくなっても速いサンプリング速度かつ耐ノイズ性の高い検出を行うため、位置検出面の第一の方向に配列した複数の送信電極と、該第一の方向に直交する第二の方向に配列した複数の受信電極とからなる位置検出センサーを備え、指などの導電体が前記位置検出面に接触した際の前記送信電極と前記受信電極間の容量変化に応じた信号を検出する位置検出装置において、以下のような構成を備えた位置検出装置を提案する。
　前記複数の受信電極中の所定本数と接続する信号処理回路が複数設けられている。
　前記複数の信号処理回路にはそれぞれ、前記接続される所定本数の受信電極の中から２組の電極を選択して＋端および－端として出力する電極選択回路と、前記＋端および－端と接続して信号の差を検出する差動増幅回路とが設けられている。
　前記位置検出面を前記第二の方向に複数の領域に分割して、それぞれの領域毎に受信電極を前記複数の信号処理回路に接続するが、領域の境界付近に位置する特定本数の受信電極を２つの信号処理回路に共通に接続する。また、これらの信号処理回路は同時に動作させることが好ましい。
　本発明による位置検出装置によれば、差動増幅回路により外来ノイズをキャンセルすることができるとともに、指示体が差動増幅回路の第一および第二のどちらの入力端子に接続される電極上に有るのかを同期検波回路の出力に現れる信号の極性により判定することができるので、一つの指示体が複数箇所として検出されてしまうという従来の問題点を解決することができ、複数個所に指示体が置かれた場合にはそれらの位置を正しく検出することができる。
　本発明によれば、位置検出面を複数の領域に分割して、複数の信号処理回路により処理するので、広い位置検出面であっても受信電極の信号を複数の差動増幅器によって並列処理することができ、サンプリング速度の速い検出を行うことができる。
　また、領域の境界付近に位置する特定本数の受信電極を２つの信号処理回路に共通に接続するようにしたので、全体として連続した検出面と同じように信号が検出されるし、個々の信号処理回路が集積回路（ＩＣ）として構成されていても不感領域が存在したりすることなく連続した検出面として処理することができる。
　また、選択する受信電極の範囲を１本ずつ変える動作が可能であるため、電極の配列ピッチを広くしても指示位置を詳細に求めることが可能となり、位置検出センサーと回路基板との接続本数を少なくすることができ、低コストで、かつ信頼性の高いタッチパネルが実現できる。
本発明による位置検出装置の第一実施例の位置検出部の構成を示した図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例に用いる透明センサー一例の断面図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例の構成図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例の基本的な動作形態を示した図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、導電体の指示位置による受信信号の違いを示した図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、電極Ｘ４と電極Ｘ５に跨る位置に指示導電体がある場合の図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、電極Ｘ４～電極Ｘ８上に跨る大きな指示導電体がある場合の図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、電極Ｘ４～電極５および電極Ｘ７～電極Ｘ８上に指示導体がある場合の図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、複数のＸ電極およびＹ電極に跨る指示導体がある場合の図である。 図９における信号極性の分布を示す図である。 本発明による位置検出装置の第一実施例において、複数のＹ電極に跨る指示導体がある他の例を示す図である。 図１１における信号極性の分布を示す図である。 本発明による位置検出装置の第二実施例の構成図である。
　［第一実施例（第１の実施形態）］
　図１は本発明による位置検出装置の第一実施例の位置検出部の構成を示した図である。図において、１１はＬＣＤパネル、１２はＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）により形成した電極を有する透明センサーである。１２ａはＩＴＯ電極のラインがＸ方向に複数配列してなるＩＴＯガラスである。１２ｂはＩＴＯ電極のラインがＹ方向に複数配列してなるＩＴＯガラスである。１２ｃは厚みが均一なＰＥＴ（Polyethylene　Terephthalate）フィルムである。透明センサー１２は、ＩＴＯガラス１２ａとＩＴＯガラス１２ｂとを各ＩＴＯ面を向かい合わせるとともに間にＰＥＴフィルム１２ｃを挟んで接着することにより作られている。透明センサー１２は、検出領域がＬＣＤパネル１１の表示領域とちょうど重なるように、ＬＣＤパネル１１と重ねて配置されている。なお、ＩＴＯガラス１２ａ上のＸ電極およびＩＴＯガラス１２ｂ上のＹ電極はＡＣＦ接続により図示しないフレキシブル基板を経由して図示しないプリント基板に接続されている。図２は透明センサー１２をＹ電極上で切断した断面図である。
　図３は本発明による位置検出装置の第一実施例の構成図である。図３において、１２は透明センサー、１３は透明センサー１２のＸ電極に接続されてＸ電極の中から２組の電極を＋端および－端として選択するＸ選択回路、１４は透明センサー１２のＹ電極に接続されてＹ電極の中から一つ（または隣接する複数本）の電極を選択するＹ選択回路である。本実施例ではＸ電極が４０本（Ｘ０～Ｘ３９）、Ｙ電極が３０本（Ｙ０～Ｙ２９）として説明する。
　１５は所定の周波数で発振する発振器で、その出力信号は送信回路１６に供給されている。送信回路１６は、発振器１５からの信号を所定の電圧に変換して出力する回路で、その出力信号はＹ選択回路１４によって選択されるＹ電極に加えられる。
　１７は差動増幅器で、その第一の入力端子及び第二の入力端子（非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（－））は、Ｘ選択回路１３によって選択された＋端および－端に接続されている。１８は同期検波回路で、差動増幅器１７と発振器１５の各出力端に接続され、差動増幅器１７からの出力信号を発振器１５からの信号に基づき同期検波した信号を出力する。同期検波回路１８は、発振器１５からの信号（送信信号）により差動増幅器１７の出力信号を同期検波して、差動増幅器１７の出力信号の強度を検出するものであり、その検出結果を、発振器１５からの信号（送信信号）の位相を基準とした当該差動増幅器１７の出力信号の位相に応じた正方向または負方向の値として出力する。同期検波回路１８の出力信号は、ローパスフィルター１９によって信号が滑らかにされた後、サンプルホールド回路２０によってサンプル＆ホールドされ、さらにＡＤ（Analog　to　Digital）変換回路２１によって信号強度がデジタル化される。
　ＡＤ変換回路２１によって変換されたデジタルデータはマイクロプロセッサ２２によって読み取られ処理される。マイクロプロセッサ２２からは、Ｘ選択回路１３、Ｙ選択回路１４、サンプルホールド回路２０、ＡＤ変換回路２１にそれぞれ制御信号が供給されている。
　まず、このように構成した本実施例の基本的な動作原理について説明する。図４は、本実施例の基本的な動作形態を示した図である。マイクロプロセッサ２２はＹ選択回路１４に対して制御信号を送出して、Ｙ電極の中の１本を選択して送信回路１６に接続する。また、マイクロプロセッサ２２はＸ選択回路１３に対して制御信号を送出して、Ｘ電極の中から隣り合う４本を選択するとともに、該４本のうち中央の２本はＸ選択回路１３の＋端に接続し、該４本のうち両端の２本をＸ選択回路１３の－端に接続する。すなわち、マイクロプロセッサ２２は、Ｘ選択回路１３に対して、番号が連続する４本のＸ電極を選択すると共に、それらの４本の電極を、”－＋＋－”順で選択する。ここで、”－＋＋－”における「－」はＸ選択回路１３の－端に接続することを意味し、「＋」はＸ選択回路１３の＋端に接続することを意味する。
　このとき、選択したＹ電極と該４本のＸ電極とのいずれの交点付近にも指などの導電体が無い場合には、これらの４つの交点による誘導電圧は差動増幅器１７においてキャンセルされ、差動増幅器１７には出力として現れないが、いずれかの交点に指などの導電体が置かれるとその位置に応じて差動増幅器１７からは信号が現れる。
　図５は、導電体の指示位置による受信信号の違いを示した図である。（Ａ）は、＋端として選択したＸ電極とＹ電極との交点上に導電体が置かれた場合の差動増幅器１７の出力信号を示したもので、（Ｂ）は、－端として選択したＸ電極とＹ電極との交点上に導電体が置かれた場合の差動増幅器１７の出力信号を示したものである。このように、差動増幅器１７の出力信号は、導電体がＸ電極の＋端側に置かれるか－端側に置かれるか（すなわち、導電体がＸ選択回路１３の＋端として選択されたＸ電極側に置かれるか、－端として選択されたＸ電極側に置かれるか）によって位相が１８０°反転する。このような信号を同期検波回路１８およびローパスフィルター１９を通すことにより、ローパスフィルター１９からは指示体の位置によって正または負の電圧が現れる。
　マイクロプロセッサ２２は、この電圧をＡＤ変換回路２１からのデジタルデータとして読み取ることにより、指示体がＸ電極の＋端側に置かれたのか－端側に置かれたのかを判定することができる。
　図６は、一つの指示導電体が電極Ｘ４と電極Ｘ５とに跨る位置に置かれた場合について、信号がどのように検出されるかを示した図である。図６では、マイクロプロセッサ２２は、Ｙ電極としてちょうど指示導電体が置かれたラインを選択しているものとし、Ｘ電極は番号が連続する４本の電極を、”－＋＋－”順で選択する。そして、マイクロプロセッサ２２は、ステップ０では電極Ｘ０～Ｘ３を選択し、ステップ１では電極Ｘ１～Ｘ４を選択し、ステップ２では電極Ｘ２～Ｘ５を選択し、というように、ステップを繰り上げる毎にＸ電極の選択番号を１ずつ増やしてゆく。
　この場合、ステップ１とステップ５ではＸ選択回路１３の－端側として選択したＸ電極上に指示導電体が来るので、差動増幅器１７の出力に基づきマイクロプロセッサ２２ではマイナス方向の信号が検出される。また、ステップ３ではＸ選択回路１３の＋端側として選択した２本のＸ電極に跨る位置に指示導電体が来るので、差動増幅器１７の出力に基づきマイクロプロセッサ２２ではプラス方向の信号が検出される。また、ステップ２とステップ４では指示導電体が＋側電極と－側電極とに跨る位置に来るため、差動増幅器１７では導電体の影響がちょうど打ち消し合い、マイクロプロセッサ２２では信号が検出されなくなる。図６の例では、マイクロプロセッサ２２ではステップ３の時にプラス方向の信号が検出されるので、指示導電体が電極Ｘ４と電極Ｘ５との中間位置に存在することがわかる。
　図７は、電極Ｘ４から電極Ｘ８にかけて跨るような大きい指示導電体が置かれた場合について、信号がどのように検出されるかを示した図である。図７でも、マイクロプロセッサ２２は、Ｙ電極としてちょうど指示導電体が置かれたラインを選択し、Ｘ電極は番号が連続する４本の電極を、”－＋＋－”順で選択を行い、図６と同様に各ステップ毎にＸ電極の選択番号を１ずつ増やしてゆくものとする。このとき、ステップ１とステップ８ではＸ選択回路１３の－端側として選択した１本のＸ電極上のみに指示導電体が来るので、マイナス方向の信号が検出される。また、ステップ２、ステップ４、ステップ５、ステップ７では、Ｘ選択回路１３の＋端側として選択したＸ電極と、Ｘ選択回路１３の－端側として選択したＸ電極とがちょうど同数だけ指示導電体の領域に含まれるため、導電体の影響がちょうど打ち消し合い、マイクロプロセッサ２２では信号が検出されなくなる。また、ステップ３とステップ６では指示導電体の領域に含まれるＸ電極は、Ｘ選択回路１３の－端側が１本で＋端側が２本となるため、マイクロプロセッサ２２ではプラス方向の信号が検出される。図７の例では、図６と比較して見ると、２つの位置に指示導電体が存在するかのような信号が検出される。
　図８は、２つの指示導電体が電極Ｘ４と電極Ｘ５とに跨る位置、および電極Ｘ７と電極Ｘ８とに跨る位置に置かれた場合について、信号がどのように検出されるかを示した図である。図８でもマイクロプロセッサ２２は、Ｙ電極としてちょうど指示導電体が置かれたラインを選択し、Ｘ電極は番号が連続する４本の電極を”－＋＋－”順で選択を行い、図６と同様に各ステップ毎にＸ電極の選択番号を１ずつ増やしてゆくものとする。このとき、ステップ１とステップ８ではＸ選択回路１３の－端側として選択した１本のＸ電極上のみに指示導電体が来るので、マイクロプロセッサ２２ではマイナス方向の信号が検出される。また、ステップ２とステップ７ではＸ選択回路１３の＋端側と－端側のＸ電極が各１本ずつ指示導電体の領域に来るため信号が現れない。ステップ３とステップ６ではＸ選択回路１３の＋端側として選択した２本のＸ電極に跨るように指示導電体が来て、－端側電極上には指示導電体が無いのでプラス方向の信号が現れる。ステップ４とステップ５では指示導電体の領域に含まれるＸ電極は、－端側が２本で、＋端側が１本となるためマイナス方向の信号が検出される。
　図７と図８とを比較して見ると、ステップ３とステップ６においてマイクロプロセッサ２２ではプラス方向の信号が検出されるので、どちらも２つの指示導電体が存在するかのように見える。しかし、図８では、Ｘ電極選択のステップを更新した際に正方向に現れる２つのピーク間に負方向の信号が現れるステップが存在しているのに対して、図７では正方向に現れる２つのピーク間に負方向の信号が現れることが無い。このように、同一の送信電極を選択した状態で受信側電極選択のステップを更新したときに複数の正方向のピークが現れた場合に、各ピーク間に負方向の信号が現れるステップが存在すればその両側の正方向ピークは独立した指示体によるものであり、負方向の信号が現れるステップが存在しなければ２つの正方向ピークは連続した指示体によるものであると判断することができる。
　次に、複数のＹ電極に跨る比較的大きな接触面を持つ指示導体が置かれた場合について、信号がどのように検出されるかについて説明する。図９は、複数のＸ電極およびＹ電極に跨る指示導体が置かれた場合の接触領域と、電極Ｘおよび電極Ｙの各電極との位置関係を示した一例である。図１０は、図９において電極Ｘおよび電極Ｙの各電極に対する選択を更新した際にローパスフィルター１９から出力される電圧の極性の分布を示したもので、縦方向は送信側であるＹ電極の選択番号を表し、横方向は図６と同様に連続する４本のＸ電極を”－＋＋－”と選択したときのステップ番号を表している。即ち、マイクロプロセッサ２２は、ステップ０では電極Ｘ０～Ｘ３を選択し、ステップ１では電極Ｘ１～Ｘ４を選択し、ステップ２では電極Ｘ２～Ｘ５を選択し、というように、ステップを繰り上げる毎にＸ電極の選択番号が１ずつ増やすようにする。図１０では、ローパスフィルター１９から出力される電圧がほぼゼロであった場合を”０”とし、正電圧であった場合を”＋”とし、負電圧であった場合を”－”として表している。
　図１０において、Ｙ電極として電極Ｙ４、電極Ｙ５、電極Ｙ６を選択した際のＸ選択ステップがステップ４およびステップ５の場合の６点の値が”０”となっているが、これらの両脇に表示される値、即ちステップ３およびステップ６における値が”＋”となっているため、本実施例では前記６点の値（ステップ４およびステップ５の場合の６点の値）が”＋”であったものと見なして処理を行う。具体的には、ステップ３およびステップ６で得られた電圧の平均値を、これらの値に置き換えても良いし、ステップ３およびステップ６の高い方の値を置き換えても良い。このように処理を行うのは、図７に関して説明したのと同様で、Ｘ電極選択のステップを更新した際に、正方向に現れる２つのピーク間に負方向の信号が現れていないことから、２つのピーク間には連続した指示体が置かれていることがわかるためである。
　図１１は、複数のＹ電極に跨る指示導体が置かれた他の例について示したものである。図１２は、図１１において電極Ｘおよび電極Ｙの各電極に対する選択を更新した際にローパスフィルター１９から出力される電圧の極性の分布を図１０と同様に示したものである。
　図１２においてＹ電極として電極Ｙ４、電極Ｙ５、電極Ｙ６を選択した際に、Ｘ選択ステップがステップ３およびステップ６で正方向の信号が出ているが、これらの間のステップ４およびステップ５において負方向の信号が現れているため、ステップ３において＋端側に選択された電極Ｘ４～Ｘ５の位置とステップ６において＋端側に選択された電極Ｘ７～Ｘ８の位置にはそれぞれ独立した指示体が置かれていることが判るのである。
　本実施例では、Ｘ電極の選択数を４本として”－＋＋－”の順で選択するようにしているが、これはＸ電極の配列ピッチが広くても互いに接近した指をきちんと分離して認識するための最適な選択方法である。また、Ｘ電極の選択数を４本よりも多い偶数本、たとえば６本として”－＋＋＋－－”または”－－＋＋＋－”のように選択しても良い。
　本実施例では、Ｙ電極の選択数を１本としているが、これはＹ電極の配列ピッチが広くても互いに接近した指をきちんと分離して認識するための最適な選択方法である。しかし、Ｙ電極の選択本数を連続する２本以上としても良い。
　本実施例では、Ｘ電極の選択においてＸ選択回路１３の＋端側として選択した電極の両脇を－端側として選択するようにしたが、この逆であっても良い。
　本実施例では、差動増幅器１７の非反転入力端子（＋）に接続される電極上に指示導体が置かれた際の同期検波回路１８およびローパスフィルター１９の出力電圧が正方向の場合を有効とし、差動増幅器１７の反転入力端子（－）に接続される電極上に指示導体が置かれた際の同期検波回路１８およびローパスフィルター１９の出力電圧が負方向の場合を無効とするような構成となっているが、この逆になるような回路構成としても良い。
　［第二実施例］
　図１３は、本発明による位置検出装置の第二実施例の構成を示したものである。本実施例では受信電極からの受信信号を処理する回路を複数設けて、これらを同時に動作させることにより全体としてサンプリング速度を向上させるような構成について示す。
　本実施例においても位置検出部は図１および図２と同様な構造となっている。図１３において、２３は透明センサーで、Ｘ方向に６７本（Ｘ１～Ｘ６７）、Ｙ方向に３０本（Ｙ１～Ｙ３０）の電極がそれぞれ配列されている。２４は、透明センサー２３のＹ電極に接続されてＹ電極の中から一つの電極を選択するアナログマルチプレクサである。
　２５は所定の周波数の信号を生成する送信信号発生回路で、その出力信号は送信回路２６に供給されている。送信回路２６は、送信信号発生回路２５からの信号を所定の電圧に変換して出力する回路で、その出力信号はアナログマルチプレクサ２４によって選択されるＹ電極に加えられる。
　２７ａ～２７ｄはそれぞれ同一構成を有する信号処理回路で、図３におけるＸ選択回路、差動増幅器、同期検波回路、ローパスフィルター、サンプルホールド回路、ＡＤ変換回路と同じ回路を備えている。
　信号処理回路２７ａ～２７ｄのＸ選択回路は、それぞれ１９個の入力端子（Ａ０～Ａ１８）を備え、これらの入力端子の中から番号が連続する４つの端子を選択して、そのうち両端の２つを－側として、中央の２つを＋側として選択する。
　この信号処理回路２７ａ～２７ｄのそれぞれの選択回路が選択した＋側の端子および－側の端子は差動増幅器の入力に接続され、差動増幅器からの出力信号は同期検波回路およびローパスフィルター、サンプルホールド回路を経由してＡＤ変換回路によりデジタル変換される。これらの動作は前述した第一実施例の動作と同じである。
　２９は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory）を備え、所定のプログラムによって動作するマイクロプロセッサで、コントロール回路２８を介して各信号処理回路２７ａ～２７ｄを制御するとともに、各信号処理回路２７ａ～２７ｄが出力するＡＤ変換出力をコントロール回路２８を経由して読み取る。
　送信信号発生回路２５の出力信号は、コントロール回路２８を介して信号処理回路２７ａ～２７ｄの各同期検波回路に供給されている。
　本実施例では、６７本のＸ電極が４つの信号処理回路２７ａ～２７ｄの各１９個の入力端子（Ａ０～Ａ１８）に分割して接続されている。信号処理回路２７ａの入力端子Ａ０～Ａ１８はそれぞれ、電極Ｘ１～Ｘ１９に接続されている。また、信号処理回路２７ｂの入力端子Ａ０～Ａ１８はそれぞれ、電極Ｘ１７～Ｘ３５に接続されている。信号処理回路２７ｃの入力端子Ａ０～Ａ１８はそれぞれ電極Ｘ３３～Ｘ５１に接続され、信号処理回路２７ｄの入力端子Ａ０～Ａ１８はそれぞれ電極Ｘ４９～Ｘ６７に接続されている。
　ここで、信号処理回路２７ａおよび２７ｂ、また、信号処理回路２７ｂおよび２７ｃ、更に、信号処理回路２７ｃおよび２７ｄのそれぞれに共通に接続されているＸ電極の本数は、Ｘ選択回路が＋端および－端として選択するＸ電極の本数の合計数から１を減じた本数であり、この例では、４－１＝３本とされるものである。即ち、Ｘ１７～Ｘ１９の３本の電極は２つの信号処理回路２７ａおよび２７ｂに共通に接続されており、Ｘ３３～Ｘ３５の３本の電極は２つの信号処理回路２７ｂおよび２７ｃに共通に接続されており、Ｘ４９～Ｘ５１の３本の電極は２つの信号処理回路２７ｃおよび２７ｄに共通に接続されている。
　マイクロプロセッサ２９には信号処理回路２７ａ～２７ｄから出力される信号レベル値を保存するメモリー Ｖ（ｘ、ｙ）が備えられている。このメモリーのアドレスとして、ｘは６４個（１～６４）、ｙは３０個（１～３０）となっている。
　マイクロプロセッサ２９は、以下に説明するステップ１～ステップ１６の動作を繰り返し行う。
　ステップ１を開始するに当たり、マイクロプロセッサ２９は、信号処理回路２７ａ～２７ｄにそれぞれ接続されているＸ電極のうち番号の少ない方から４本を”－＋＋－”の順に選択するようにコントロール回路２８を制御する。即ち、信号処理回路２７ａは電極Ｘ１～Ｘ４を、信号処理回路２７ｂは電極Ｘ１７～Ｘ２０を、信号処理回路２７ｃは電極Ｘ３３～Ｘ３６を、信号処理回路２７ｄは電極Ｘ４９～Ｘ５２を、それぞれ選択する。
　ステップ１は、さらに３０回の処理期間に分割されており、その第１の処理期間ではアナログマルチプレクサ２４が電極Ｙ１を選択して、送信回路２６からの送信信号が電極Ｙ１に供給される。そのときマイクロプロセッサ２９は、各信号処理回路２７ａ～２７ｄから、前記選択したＸ電極からの信号を差動増幅して、同期検波回路およびローパスフィルター、サンプルホールド回路、ＡＤ変換回路を経由して出力される信号レベル値を、コントロール回路２８を経由して読み取る。
　次に、ステップ１の第２の処理期間では、アナログマルチプレクサ２４が電極Ｙ２を選択して、各信号処理回路２７ａ～２７ｄから出力される信号レベルが、マイクロプロセッサ２９で読み取られる。同様に、第３の処理期間では、アナログマルチプレクサが２４電極Ｙ３を選択して、各信号処理回路２７ａ～２７ｄから出力される信号レベルが、マイクロプロセッサ２９で読み取られる。このようにマイクロプロセッサ２９はＹ電極の選択番号を順次更新しながら信号レベルを読み取り、第３０の処理期間では電極Ｙ３０を選択して信号レベルが読み取られる。
　このときマイクロプロセッサ２９は、信号処理回路２７ａから読み取られた３０個の信号レベルをマイクロプロセッサ２９内のメモリーＶ（１、１）～Ｖ（１、３０）に順番に保存する。また、信号処理回路２７ｂから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（１７、１）～Ｖ（１７、３０）に順番に保存する。また、信号処理回路２７ｃから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（３３、１）～Ｖ（３３、３０）に順番に保存する。また、また、信号処理回路２７ｄから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（４９、１）～Ｖ（４９、３０）に順番に保存する。
　続いてステップ２を開始するに当たり、マイクロプロセッサ２９は、各信号処理回路２７ａ～２７ｄが選択しているＸ電極の番号を前記ステップ１の時よりも１本ずつ繰り上げるようにコントロール回路２８を制御する。即ち、信号処理回路２７ａは電極Ｘ２～Ｘ５を、信号処理回路２７ｂは電極Ｘ１８～Ｘ２１を、信号処理回路２７ｃは電極Ｘ３４～Ｘ３７を、信号処理回路２７ｄは電極Ｘ５０～Ｘ５３を、それぞれ選択する。
　ステップ２においてもステップ１の時と同様にして、アナログマルチプレクサ２４が電極Ｙ１～Ｙ３０を順次選択したときの各信号処理回路２７ａ～２７ｄから信号レベルがマイクロプロセッサ２９で読み取られる。このとき、マイクロプロセッサ２９は、信号処理回路２７ａから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（２、１）～Ｖ（２、３０）に順番に保存する。また、信号処理回路２７ｂから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（１８、１）～Ｖ（１８、３０）に順番に保存する。また、信号処理回路２７ｃから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（３４、１）～Ｖ（３４、３０）に順番に保存する。また、また、信号処理回路２７ｄから読み取られた３０個の信号レベルをメモリーＶ（５０、１）～Ｖ（５０、３０）に順番に保存する。
　続いてステップ３では、信号処理回路２７ａ～２７ｄが選択するＸ電極の番号をステップ２の時よりも１本ずつ繰り上げ、信号処理回路２７ａは電極Ｘ３～Ｘ６を、信号処理回路２７ｂは電極Ｘ１９～Ｘ２２を、信号処理回路２７ｃは電極Ｘ３５～Ｘ３８を、信号処理回路２７ｄは電極Ｘ５１～Ｘ５４を、それぞれ選択して同様に信号レベルが読み取られる。各信号処理回路２７ａ～２７ｄから読み取られた信号レベルはそれぞれ、メモリーＶ（３、１）～Ｖ（３、３０）、メモリーＶ（１９、１）～Ｖ（１９、３０）、メモリーＶ（３５、１）～Ｖ（３５、３０）、メモリーＶ（５１、１）～Ｖ（５１、３０）に保存される。
　同様にして、ステップ番号を更新する毎にＸ電極の選択番号を１本ずつ繰り上げて各信号処理回路２７ａ～２７ｄからの信号レベルが読み取られ、最後のステップ１６では各信号処理回路２７ａ～２７ｄから読み取られた信号レベルはそれぞれ、メモリーＶ（１６、１）～Ｖ（１６、３０）、メモリーＶ（３２、１）～Ｖ（３２、３０）、メモリーＶ（４８、１）～Ｖ（４８、３０）、メモリーＶ（６４、１）～Ｖ（６４、３０）に保存される。
　このようにして本実施例ではステップ１～１６により、Ｙ側選択電極の番号を”ｙ”とし、Ｘ側選択電極の番号を”ｘ～ｘ＋３”としたときの信号レベルをＶ（ｘ、ｙ）として求めることができる。このようにして得られた信号レベルは第一実施例と同じように正または負の値を取るため、図６～図１２において説明したのと同様な方法で指示体の位置や個数を求めることができる。
　本実施例では、位置検出面を４つの領域に分割して４つの信号処理回路により処理することにより、短時間で全面の信号レベルを求めることができる。
　また、領域の境界付近に位置するＸ電極を２つの信号処理回路に共通に接続するようにしたので、全体として連続した検出面と同じように信号が検出されるし、個々の信号処理回路が集積回路（ＩＣ）として構成されていても不感領域が存在したりすることなく連続した検出面として処理することができる。
　なお、本実施例では、位置検出面の分割数を４としたが、これに限定されるものではなく、４より多くしても良いし、少なくしても良い。
　１１…ＬＣＤパネル
　１２、２３…透明センサー
　１３…Ｘ選択回路
　１４…Ｙ選択回路
　１５…発振器
　１６、２６…送信回路
　１７…差動増幅器
　１８…同期検波回路
　１９…ローパスフィルター
　２０…サンプルホールド回路
　２１…ＡＤ変換回路
　２２、２９…マイクロプロセッサ
　２４…アナログマルチプレクサ
　２５…送信信号発生回路
　２７…信号処理回路
　２８…コントロール回路
 

Claims (9)

  1. 　第一の方向及び前記第一の方向に直交する第二の方向にそれぞれ複数の電極を配列した位置検出センサーと、
    　前記第一の方向に配列された電極に送信信号を供給する送信信号生成回路と、
    　前記送信信号生成回路から出力される前記送信信号を前記第一の方向に配列された複数の電極のうちの所定の電極に供給する第一の電極選択回路と、
    　第一の入力端子および第二の入力端子を有し、前記第一の入力端子および第二の入力端子に入力される信号を差動増幅して出力する差動増幅回路と、
    　前記第二の方向に配列された複数の電極のうちから互いに隣接する少なくとも４本以上で偶数本の電極を選択し、前記選択した偶数本の電極のうち両端を含まない互いに隣接する半数を差動増幅回路の前記第一の入力端子に供給し、前記選択した偶数本の電極のうち前記両端を含む残り半数を差動増幅回路の前記第二の入力端子に供給する第二の電極選択回路と、
    　前記差動増幅回路が出力する受信信号の強度を検出する回路であって、前記送信信号の位相を基準とした前記受信信号の位相に応じた正方向または負方向の値として出力する同期検波回路と、
    　前記第一の電極選択回路および前記第二の電極選択回路によって選択される電極を順次切り替えた際に、前記同期検波回路が出力する信号の強度および正または負で表される極性の分布より、指示導体による指示位置を求める処理回路と、
    　を設けたことを特徴とする位置検出装置。
  2. 　前記処理回路は、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を有効とし、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を無効とするように処理することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 　前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を正（または負）とし、前記第二の電極選択回路によって前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される電極上に指示導体が置かれた際の前記同期検波回路からの出力極性の方向を負（または正）とした場合、前記第一の電極選択回路が特定の電極を選択している時の、前記第二の電極選択回路による選択電極を順番に更新した際の前記同期検波回路からの出力電圧の分布において、正方向（または負方向）に２つのピーク点を持ち、かつ２つのピーク点間に負方向（または正方向）で所定以上の大きさの電圧となる点が存在すれば、前記２つのピーク点はそれぞれ独立の指示導体によるものであると判断し、前記２つのピーク点間に所定以上の負方向電圧（または正方向電圧）となる点が存在しなければ、前記２つのピーク点は同一の指示導体によるものであると判断することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  4. 　前記第二の電極選択回路が選択する電極数を４本としたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の位置検出装置。
  5. 　位置検出面の第一の方向に配列した複数の送信電極と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配列した複数の受信電極と、からなる位置検出センサーを備え、指示導体が前記位置検出面に接触した際の前記送信電極と前記受信電極間の容量変化に応じた信号を検出する位置検出装置において、
    　前記複数の受信電極中の所定本数と接続する信号処理回路を複数設け、
    　前記複数の信号処理回路には、それぞれ、前記接続される所定本数の受信電極の中から２組の電極を選択して＋端および－端として出力する電極選択回路と、前記＋端および－端と接続して信号の差を検出する差動増幅回路とを設けるとともに、
    　前記位置検出面を、前記第二の方向に複数の領域に分割し、それぞれの前記領域毎に前記受信電極を前記複数の信号処理回路のそれぞれに接続すると共に、前記領域の境界付近に位置する特定本数の前記受信電極を２つの前記信号処理回路に共通に接続することを特徴とする位置検出装置。
  6. 　前記特定本数が、前記電極選択回路が＋端および－端として選択する電極の合計数から１を減じた数であることを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
  7. 　前記電極選択回路は、＋端および－端として選択するそれぞれの電極が同数かつ２本以上で、＋端および－端の一方を互いに隣接して選択するとともに、＋端および－端の他方を前記一方として選択した電極の両脇に分散して選択するようにしたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の位置検出装置。
  8. 　前記信号処理回路を一つの集積回路（ＩＣ）に納めたことを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の位置検出装置。
  9. 　前記第一の方向および前記第二の方向に配列された電極が透明導電材を用いて構成され、前記位置検出センサーを表示装置と組み合わせたことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の位置検出装置。
     
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