静电容量式触摸传感器 【技术领域】
本发明涉及一种静电容量式触摸传感器。背景技术 以往， 作为各种设备的输入装置， 已知一种静电容量式触摸传感器。 以往的静电容 量式触摸传感器具备 ： 触摸面板， 其具有显示面， 在显示面上显示要进行数据输入的输入内 容； 以及检测部， 其检测操作者对显示在显示面上的输入内容进行指示的情况， 检测部检测 操作者的手指靠近形成在绝缘性电路基板上的检测电极而导致的静电容量的变化， 来识别 操作者所指示的输入内容。
专利文献 1 ： 日本特开 2005-190950 号公报
发明内容 发明要解决的问题
然而， 在以往的静电容量式触摸传感器中， 在触摸面板上检测多个触摸位置、 即增 加数据输入量受到限制。
因此， 本发明的目的在于， 提供一种能够使用较少的检测电极来检测多个触摸位 置的静电容量式触摸传感器。
本发明的其它目的在于， 提供一种提高传感器输出与触摸位置的线性相关性， 从 而提高触摸位置的检测精度的静电容量式传感器。
用于解决问题的方案
本发明的静电容量式触摸传感器的特征在于， 具备 ： 基板 ； 第一共用电位线， 其设 置在上述基板上 ； 第二共用电位线， 其设置在上述基板上且包围上述第一共用电位线 ； 第 一检测电极和第二检测电极， 其设置在由上述第一共用电位线和上述第二共用电位线包围 的区域中并且相对于穿过上述第一共用电位线和上述第二共用电位线的共用的中心的 Y 轴线对称 ； 第三检测电极和第四检测电极， 其设置在上述区域中并且相对于穿过上述共用 的中心且与上述 Y 轴正交的 X 轴线对称 ； 以及电荷放大器， 其生成第一输出电压和第二输出 电压， 上述第一输出电压与第一电容和第二电容的电容差成比例， 上述第一电容形成在上 述第一检测电极与上述第一共用电位线和上述第二共用电位线之间， 上述第二电容形成在 上述第二检测电极与上述第一共用电位线和上述第二共用电位线之间， 上述第二输出电压 与第三电容和第四电容的电容差成比例， 上述第三电容形成在上述第三检测电极与上述第 一共用电位线和上述第二共用电位线之间， 上述第四电容形成在上述第四检测电极与上述 第一共用电位线和上述第二共用电位线之间。
本发明的另一静电容量式触摸传感器的特征在于， 具备 ： 基板 ； 第一共用电位线， 其设置在上述基板上 ； 第二共用电位线， 其设置在上述基板上且与上述第一共用电位线相 邻； 第一检测电极至第四检测电极， 其设置在由上述第一共用电位线和上述第二共用电位 线包围的区域中 ； 以及电荷放大器， 其生成第一输出电压和第二输出电压， 上述第一输出电
压与第一电容和第二电容的电容差成比例， 上述第一电容形成在上述第一检测电极与上述 第一共用电位线和上述第二共用电位线之间， 上述第二电容形成在上述第二检测电极与上 述第一共用电位线和上述第二共用电位线之间， 上述第二输出电压与第三电容和第四电容 的电容差成比例， 上述第三电容形成在上述第三检测电极与上述第一共用电位线和上述第 二共用电位线之间， 上述第四电容形成在上述第四检测电极与上述第一共用电位线和上述 第二共用电位线之间。
发明的效果
根据本发明的静电容量式触摸传感器， 可提供一种能够使用四个检测电极来检测 多个触摸位置的静电容量式触摸传感器。另外， 能够通过提高传感器输出与触摸位置的线 性相关性， 来提高触摸位置的检测精度。 附图说明
图 1 是表示本发明的第一实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。
图 2 是表示图 1 的静电容量式触摸传感器的触摸面板部的结构的图。
图 3 是沿图 1 的 A-A 线的截面图。
图 4 是表示检测电极的电容变化 ΔC1、 ΔC2 与扇形的旋转角度的关系的图。 -1
图 5 是表示 tan (ΔC1/ΔC2) 与扇形的旋转角度的关系的图。
图 6 是电荷放大器的电路图。
图 7 是说明电荷放大器的动作的图。
图 8 是表示本发明的第二实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。
图 9 是表示本发明的第三实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。
图 10 是表示本发明的第四实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的 图。
图 11 是表示本发明的第五实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的 图。
附图标记说明
10 ： 绝缘基板 ； 11、 11a ～ 11d ： 第一检测电极 ； 12、 12a ～ 12d ： 第二检测电极 ； 13、 13a ～ 13d ： 第三检测电极 ； 14、 14a ～ 14d ： 第四检测电极 ； 15、 15a ～ 15d ： 第一共用电位线 ； 16、 16a ～ 16d ： 第二共用电位线 ； COM ： 共用电位端子 ； CO1 ： 第一输出端子 ； CO2 ： 第二输出端 子； CO3 ： 第三输出端子 ； CO4 ： 第四输出端子 ； 18、 25 ： 时钟发生器 ； 19 ： 选择电路 ； 20 ： 电荷 放大器 ； 21 ： AD 转换器 ； 22 ： 绝缘膜 ； 26 ： 差动放大器 ； 30 ： 运算装置 ； C1 ： 第一电容 ； C2 ： 第二 电容 ； C3 ： 第三电容 ； C4 ： 第四电容 ； SW1 ～ SW6 ： 开关 ； Cf1 ： 第一反馈电容 ； Cf2 ： 第二反馈电 容； BL1 ～ BL4 ： 边界区域。 具体实施方式
[ 第一实施方式 ]
图 1 是表示本发明的第一实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。 图 2 是表示图 1 的静电容量式触摸传感器的触摸面板部的结构的图。图 3 是沿图 1 的 A-A 线的截面图。静电容量式触摸传感器由触摸面板部和信号处理电路部构成。 触摸面板部构成为 包括 ： PCB 基板等绝缘基板 10、 设置在绝缘基板 10 上的第一检测电极至第四检测电极 11、 12、 13、 14、 第一共用电位线和第二共用电位线 15、 16、 共用电位配线 17、 共用电位端子 COM、 以及第一输出端子至第四输出端子 CO1、 CO2、 CO3、 CO4。
信号处理电路部构成为包括 ： 时钟发生器 18、 选择电路 19、 电荷放大器 20、 AD 转换 器 21、 以及运算装置 30。
第一共用电位线 15 设置在具有中心 O 的半径为 R 的圆周上。第二共用电位线 16 设置在具有中心 O 的半径为 (R+W) 的圆周上。也就是说， 第一共用电位线 15 和第二共用电 位线 16 分别设置在两个同心圆的圆周上。 在这种情况下， 较为理想的是， 例如 R 为 12.5mm、 W 为 5mm， 第一共用电位线 15 和第二共用电位线 16 的宽度大约为 0.5mm。
第一共用电位线 15 和第二共用电位线 16 通过共用电位配线 17 进行电连接。共 用电位配线 17 是第一输出端子至第四输出端子 CO1 ～ CO4 的上层或下层的配线， 且与第一 输出端子至第四输出端子 CO1 ～ CO4 之间电绝缘。共用电位配线 17 与共用电位端子 COM 相连接。对共用电位端子 COM 施加来自时钟发生器 18 的重复 H 电平与 L 电平的时钟。由 此， 构成了对第一共用电位线 15 和第二共用电位线 16 施加上述时钟的结构。 第一检测电极至第四检测电极 11 ～ 14 设置在环形区域 RE 中， 该环形区域 RE 是 由第一共用电位线 15 和第二共用电位线 16 围的具有宽度 W 的区域。第一检测电极 11 和 第二检测电极 12 相对于穿过中心 O 的 Y 轴线对称地设置， 第三检测电极 13 和第四检测电 极 14 相对于穿过中心 O 的 X 轴线对称地设置。X 轴和 Y 轴相互正交。
换言之， 第一检测电极 11 和第二检测电极 12 是相对于中心 O 点对称的一对月牙 状图案， 第三检测电极 13 和第四检测电极 14 相对于中心 O 点对称。第一检测电极 11 和第 二检测电极 12 是一对全等的月牙状图案， 第三检测电极 13 和第四检测电极 14 是一对全等 的月牙状图案。第一检测电极 11 和第二检测电极 12 的宽度在 Y ＝ 0 时取最大值， 第三检 测电极 13 和第四检测电极 14 的宽度在 X ＝ 0 时取最大值。该最大值例如大约为 4mm。
第一检测电极 11 的右端与第二共用电位线 16 的右半边相隔微小的距离 ( 约 0.5mm) 并互相对置， 第二检测电极 12 的左端与第二共用电位线 16 的左半边相隔微小的距 离 ( 约 0.5mm) 并互相对置， 另外， 第三检测电极 13 的下端与第一共用电位线 15 的上半边 相隔微小的距离 ( 约 0.5mm) 并互相对置， 第四检测电极 14 的上端与第一共用电位线 15 的 下半边相隔微小的距离 ( 约 0.5mm) 并互相对置。
在由 X 轴、 Y 轴构成的 X-Y 坐标系的第一象限中， 第一检测电极 11 和第三检测电 极 13 被狭窄的边界区域 BL1 分离。观察图 3 的 A-A 线截面图可知， 在绝缘基板 10 上设置 有第一检测电极 11、 第三检测电极 13、 第一共用电位线 15 以及第二共用电位线 16， 覆盖这 些部件而形成的绝缘膜 22。
另外， 在 X-Y 坐标系的第二象限中， 第二检测电极 12 和第三检测电极 13 被狭窄的 边界区域 BL2 分离。同样地， 在 X-Y 坐标系的第三象限中， 第二检测电极 12 和第四检测电 极 14 被狭窄的边界区域 BL3 分离。同样地， 在 X-Y 坐标系的第四象限中， 第一检测电极 11 和第四检测电极 14 被狭窄的边界区域 BL4 分离。边界区域 BL1、 BL2 相对于 Y 轴线对称， 边 界区域 BL3、 BL4 相对于 Y 轴线对称。边界区域 BL1 ～ BL4 的宽度大约为 0.5mm。
此外， 第一共用电位线 15、 第二共用电位线 16、 第一检测电极至第四检测电极
11 ～ 14 可以使用 ITO 等透明导电材料、 或铝等金属材料来形成。
如果着眼于第一象限中的第一检测电极 11 和第三检测电极 13 的边界区域 BL1， 则 边界区域 BL1 的中心线 ( 在图 1、 图 2 中用双点划线表示 ) 上的点 A 的坐标 (X、 Y) 可以用 下面的数式表示。
X ＝ (R+W×n/90° )×cos(π×n/180° )...(1)
Y ＝ (R+W×n/90° )×sin(π×n/180° )...(2)
在此， n 为 0°～ 90°。即， 当 n ＝ 0°时， (X、 Y) ＝ (R、 0)， 点 A 位于第一共用电 位线 15 所描绘的圆周上。当 n ＝ 90°时， (X、 Y) ＝ (0、 R+W)， 点 A 位于第二共用电位线 16 所描绘的圆周上。
如图 2 所示， 关于第二共用电位线 16 所描绘的圆， 考虑了中心角 δ 例如为 10°的 扇形。能够将该扇形与由第一共用电位线 15 和第二共用电位线 16 围成的环形区域 RE 的 重叠区域、 即图 2 中被附以斜线的区域假定为人的指尖所触摸的触摸区域。
将该触摸区域所包含的第一检测电极 11 的面积设为 S1、 第三检测电极 13 的面积 设为 S2。当前， 设为该扇形在 X-Y 坐标系的第一象限中以中心 O 为旋转中心逆时针旋转。 这相当于与触摸面板部相接触的人的指尖在环形区域 RE 中逆时针旋转。 旋转角度为 0°的 情况与图 2 的状态对应。当旋转角度从 0°起开始增加直到变为 80°时， 扇形的端点 B 到 达 Y 轴上。 面积 S1、 S2 相对于扇形 ( 中心角 δ ＝ 10° ) 的旋转角度的变化如图 4 所示。即， 当扇形的旋转角度增加时， 面积 S1 线性地减少而面积 S2 线性地增加。S1+S2 是固定的。在 图 4 中， 纵轴是相对尺度， 设定为 S1+S2 ＝ 50。
从电容变化的观点来看， 在第一检测电极 11 与第一共用电位线和第二共用电位 线 15、 16 之间形成第一电容 C1， 在第二检测电极 12 与第一共用电位线和第二共用电位线 15、 16 之间形成第二电容 C2。 当人的指尖远离触摸面板部时， 第一电容 C1 和第二电容 C2 的 电容值相等。当人的指尖触摸环形区域 RE 时， 第一电容 C1 与面积 S1 成比例地增加。这是 因为在人的指尖作为电介质进行动作的电介质模型中， 在第一检测电极 11 与第一共用电 位线和第二共用电位线 15、 16 之间通过人的手指的电力线的数量增加。因而， 第一电容 C1 与第二电容 C2 的电容差 ΔC1 与面积 S1 成比例地变化。但是， 在人的指尖接地而屏蔽电场 的电场屏蔽模型的情况下， 第一电容 C1 与面积 S1 成比例地减少。以下的说明基于电介质 模型。
同样地， 在第三检测电极 13 与第一共用电位线和第二共用电位线 15、 16 之间形成 第三电容 C3， 在第四检测电极 14 与第一共用电位线和第二共用电位线 15、 16 之间形成第四 电容 C4。 当人的指尖远离触摸面板部时， 第三电容 C3 和第四电容 C4 的电容值相等， 当人的 指尖触摸环形区域 RE 时， 第三电容 C3 与面积 S2 成比例地增加。因而， 第三电容 C3 与第四 电容 C4 的电容差 ΔC2 与面积 S2 成比例地变化。
于是， 如图 4 所示， 当扇形的旋转角度增加时， 电容差 ΔC1 线性地减小， 电容差 ΔC2 相对于扇形的旋转角度而线性地增大。
因此， 如果用计算式 ATAN2(ΔC1， ΔC2) ＝ tan-1(ΔC1/ΔC2) 进行角度计算， 则 -1 能够得到图 5。tan 是 tan 的反函数。图 5 的横轴是扇形的旋转角度。图 5 的纵轴是 tan-1(ΔC1/ΔC2)， 其单位是弧度。图 5 的 tan-1(ΔC1/ΔC2) 相对于旋转角度的曲线为直
线， 将与理想的线性特性 ( 图 5 的单点划线 ) 之间的偏差控制在 1％以下。因而， 能够由信 号处理部电气地求出电容差 ΔC1、 ΔC2， 根据上述计算式高精度地求出扇形的旋转角度、 即 人的指尖的接触位置。
下面， 详细地说明信号处理部的结构。第一检测电极至第四检测电极 11 ～ 14 分 别与设置在绝缘基板 10 上的第一输出端子至第四输出端子 CO1 ～ CO4 相连接。第一输出 端子至第四输出端子 CO1 ～ CO4 与选择电路 19 的对应的输入端子相连接。选择电路 19 以 第一相选择第一输出端子 CO1 和第二输出端子 CO2， 以第二相选择第三输出端子 CO3 和第四 输出端子 CO4。
以第一相选择出的第一输出端子 CO1 和第二输出端子 CO2 分别与电荷放大器 20 的非反转输入端子 (+)、 反转输入端子 (-) 相连接。 以第二相选择出的第三输出端子 CO3 和 第四输出端子 CO4 分别与电荷放大器 20 的非反转输入端子 (+)、 反转输入端子 (-) 相连接。
电荷放大器 20 构成为如下 ： 以第一相输出与第一电容 C1 和第二电容 C2 的电容差 ΔC1 成比例的第一输出电压 V1(Vout ＝ V1)， 以第二相输出与第三电容 C3 和第四电容 C4 的 电容差 ΔC2 成比例的第二输出电压 V2。当 (Vout ＝ V2) 时， 关系式 V1/V2 ＝ ΔC1/ΔC2、 -1 -1 tan (ΔC1/ΔC2) ＝ tan (V1/V2) 成立。 AD 转换器 21 将电荷放大器 20 的第一输出电压 V1 和第二输出电压 V2 转换为数字 信号。运算装置 30 例如是微型计算机， 使用被转换为数字信号的第一输出电压 V1 和第二 -1 输出电压 V2 进行 tan (V1/V2) 的计算， 并根据 tan-1(V1/V2) 与扇形的旋转角度之间的关系 来检测扇形的旋转角度、 即人的指尖的触摸位置。
在这种情况下， tan-1(V1/V2) 相对于旋转角度的曲线与 tan-1(ΔC1/ΔC2) 相对于 旋转角度的曲线相同， 大致为直线。 因而， 能够根据计算式 tan-1(V1/V2) 来高精度地求出扇 形的旋转角度、 即人的指尖的触摸位置。另外， 根据本实施方式， 通过以差动方式来检测人 的指尖的触摸而导致的电容变化， 因此， 抗噪声特性优良。并且， 通过对触摸位置分配要进 行数据输入的输入内容， 能够构成数据输入装置。
如上所述， 对 X-Y 坐标系的第一象限中的触摸位置的检测进行了说明， 第二象限、 第三象限、 第四象限中的触摸位置的检测也同样。
[ 电荷放大器 20 的结构例 ]
下面， 根据图 6 和图 7 来说明电荷放大器 20 的具体的结构例。电荷放大器 20 构 成为包括 ： 时钟发生器 18、 25、 电容 CX1、 CX2、 差动放大器 26、 开关 SW5、 SW6、 第一反馈电容 Cf1、 以及第二反馈电容 Cf2。
图 6 示出了以下情况 ： 由选择电路 19 选择第一输出端子 CO1 和第二输出端子 CO2， 对电荷放大器 20 的非反转输入端子 (+) 施加来自第一输出端子 CO1 的信号， 对电荷放大器 20 的反转输入端子 (-) 施加来自第二输出端子 CO2 的信号。在图 6 中， 用虚线包围的部分 是绝缘基板 10， 形成有上述第一电容 C1 和第二电容 C2。
时钟发生器 18 构成电荷放大器 20 的一部分， 由交替地接通 / 断开的开关 SW1、 SW2 形成。当接通开关 SW1、 关断开关 SW2 时， 时钟发生器 18 输出接地电压 (0V)， 而当关断开关 SW1、 接通开关 SW2 时， 时钟发生器 18 输出基准电压 Vref( 正电压 )。也就是说， 时钟发生器 18 输出交替地重复基准电压 Vref(H 电平 ) 与 0V(L 电平 ) 的时钟。
另外， 第一电容 C1 与电容 CX1 串联地连接， 第二电容 C2 与电容 CX2 串联地连接。
电容 CX1、 CX2 的共用连接点上连接有与时钟发生器 18 相同的时钟发生器 25。时钟发生器 25 由交替地接通 / 断开的开关 SW3、 SW4 形成。当接通开关 SW3、 关断开关 SW4 时， 时钟发生 器 25 输出接地电压 (0V)， 而当关断开关 SW3、 接通开关 SW4 时， 时钟发生器 25 输出基准电 压 Vref( 正电压 )。并且， 时钟发生器 18、 25 构成为输出互为反相的时钟。
差动放大器 26 是普通的差动放大器， 其非反转输入端子 (+) 上连接有从第一电容 C1 与电容 CX1 的连接点节点 N2 引出的配线， 其反转输入端子 (-) 上连接有从第二电容 C2 与电容 CX2 的连接点节点 N1 引出的配线。
差动放大器 26 的反转输出端子 (-) 与非反转输入端子 (+) 之间连接有第一反馈 电容 Cf1， 差动放大器 26 的非反转输出端子 (+) 与反转输入端子 (-) 之间连接有第二反馈 电容 Cf2。第一反馈电容 Cf1 和第二反馈电容 Cf2 具有相等的电容值 CfA。
开关 SW5 连接在差动放大器 26 的反转输出端子 (-) 与非反转输入端子 (+) 之间， 开关 SW6 连接在差动放大器 26 的非反转输出端子 (+) 与反转输入端子 (-) 之间。 开关 SW5、 SW6 同时接通 / 断开。也就是说， 当开关 SW5、 SW6 接通时， 差动放大器 26 的反转输出端子 (-) 与非反转输入端子 (+) 之间短路， 并且差动放大器 26 的非反转输出端子 (+) 与反转输 入端子 (-) 之间短路。
将来自差动放大器 26 的反转输出端子 (-) 的输出电压设为 Vom， 将来自差动放大 器 26 的非反转输出端子 (+) 的输出电压设为 Vop， 将二者的差电压设为 Vout( ＝ Vop-Vom)。
接着， 根据图 7 来说明上述结构的电荷放大器 20 的动作。电荷放大器 20 具有两 个动作模式、 即电荷蓄积模式和电荷传输模式， 这两个动作模式交替地重复多次。
首先， 在图 7 的 (a) 的电荷蓄积模式时， 时钟发生器 18 的开关 SW1 断开， 开关 SW2 接通， 由此对第一电容 C1 和第二电容 C2 施加基准电压 Vref。另外， 时钟发生器 25 的开关 SW4 断开， 开关 SW3 接通， 由此对电容 CX1、 CX2 施加接地电压 (0V)。
另外， 接通开关 SW5、 SW6。由此， 差动放大器 26 的反转输出端子 (-) 与非反转输 入端子 (+) 之间短路， 并且差动放大器 26 的非反转输出端子 (+) 与反转输入端子 (-) 之间 短路。其结果， 节点 N1、 节点 N2、 反转输出端子 (-) 以及非反转输出端子 (+) 的电压分别为 1/2Vref。其中， 将差动放大器 26 的共模电压设为基准电压的 1/2 即 1/2Vref。
接着， 在图 7 的 (b) 的电荷传输模式时， 时钟发生器 18 的开关 SW1 接通， 开关 SW2 断开， 由此对第一电容 C1 和第二电容 C2 施加接地电压 (0V)。另外， 时钟发生器 25 的开关 SW4 接通， 开关 SW3 断开， 由此对电容 CX1、 CX2 施加基准电压 Vref。另外， 开关 SW5、 SW6 断 开。之后， 返回到图 7 的 (a) 的电荷蓄积模式， 之后， 再次转向电荷传输模式。
将电容 CX1、 CX2 的电容值 CX1A、 CX2A 设为相等。也就是说， CX1A ＝ CX2A ＝ C。另 外， 将第一电容 C1 和第二电容 C2 的电容值分别设为 C1A、 C2A。将初始状态、 即人的指尖远 离触摸面板部的状态下的电容值 C1A、 C2A 设为 C。并且， 将人的指尖等触摸到第一检测电 极 11 时的第一电容 C1 与第二电容 C2 的电容差设为 ΔC1。也就是说， C1A-C2A ＝ ΔC1。这 样， C1A ＝ C+ΔC1、 C2A ＝ C 成立。
如果针对节点 N2 应用电荷守恒定律， 则如下面那样。
在电荷蓄积模式下， 下面的数式 (3) 成立。
节点 N2 的电荷量＝ (C+ΔC1)×(-1/2Vref)+C×(1/2Vref)...(3)
在此， (C+ΔC1)×(-1/2Vref) 是第一电容 C1 的电荷量， C×(1/2Vref) 是电容 CX1的电荷量。
在电荷传输模式下， 下面的数式 (4) 成立。
节 点 N2 的 电 荷 量 ＝ (C+ΔC1)×(1/2Vref)+C×(-1/2Vref)+CfA×(Vom-1/2Vre f)...(4)
在此， (C+ΔC1)×(1/2Vref) 是第一电容 C1 的电荷量， C×(-1/2Vref) 是电容 CX1 的电荷量， CfA×(Vom-1/2Vref) 是第一反馈电容 Cf1 的电荷量。
电荷蓄积模式下的节点 N2 的电荷量与电荷传输模式下的节点 N2 的电荷量是相等 的， 因此数式 (3) ＝数式 (4)。
如果针对 Vom 求解该方程式， 则能够得到下式。
Vom ＝ 1/2Vref×(1-2·ΔC1/CfA)...(5)。
同样地， 如果针对节点 N1 应用电荷守恒定律， 则如下面那样。
在电荷蓄积模式下， 下面的数式 (6) 成立。
节点 N1 的电荷量＝ C×(-1/2Vref)+C×(1/2Vref) ＝ 0...(6)
在电荷传输模式下， 下面的数式 (7) 成立。
节点 N1 的电荷量＝ C×(1/2Vref)+C×(-1/2Vref)+CfA×(Vop-1/2Vref)...(7) 电荷蓄积模式下的节点 N1 的电荷量与电荷传输模式下的节点 N1 的电荷量是相等 的， 因此数式 (6) ＝数式 (7)。
如果针对 Vop 求解该方程式， 则能够得到下式。
Vop ＝ 1/2Vref...(8)
根据数式 (5) 和数式 (8) 可知，
Vout ＝ Vop-Vom ＝ Vref×ΔC1/CfA...(9)。
因而， 电荷放大器 20 的输出电压 Vout( ＝ V1) 与第一电容 C1 和第二电容 C2 的电 容差 ΔC1 成比例地变化。
以上， 对通过选择电路 19 选择了第一输出端子 CO1 和第二输出端子 CO2 的情况进 行了说明， 但以下情况也是同样 ： 通过选择电路 19 而选择第三输出端子 CO3 和第四输出端 子 CO4， 对电荷放大器 20 的非反转输入端子 (+) 施加来自第三输出端子 CO3 的信号， 对电荷 放大器 20 的反转输入端子 (-) 施加来自第四输出端子 CO4 的信号。即， 在这种情况下， 电 荷放大器 20 的输出电压 Vout( ＝ V2) 与电容差 ΔC2 成比例地变化， 该电容差 ΔC2 是第三 电容 C3 与第四电容 C4 的电容差。
[ 第二实施方式 ]
图 8 是表示本发明的第二实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。 与第一实施方式的区别在于触摸面板部的结构。即， 第一共用电位线 15a 设置在具有中心 O 的第一椭圆的圆周上。第二共用电位线 16a 设置在具有相同的中心 O 的第二椭圆的圆周 上。第二椭圆大于第一椭圆。
并且， 第一检测电极至第四检测电极 11a ～ 14a 设置在由第一共用电位线 15a 和 第二共用电位线 16a 围成的环形区域 REa 中。第一检测电极 11a 和第二检测电极 12a 相对 于穿过中心 O 的 Y 轴线对称地设置， 第三检测电极 13a 和第四检测电极 14a 相对于穿过中 心 O 的 X 轴线对称地设置。X 轴与 Y 轴相互正交。此外， 在图 8 中， 省略了图 1 那样的边界 区域 BL1 ～ BL4 的图示。
关于第二共用电位线 16a 所描绘的椭圆， 考虑了中心角 δ 例如为 10°的扇形。 能 够将该扇形与由第一共用电位线 15a 和第二共用电位线 16a 围成的环形区域 REa 的重叠区 域、 即图 8 中被附以斜线的区域假定为人的指尖所触摸的触摸区域。
将该触摸区域所包含的第一检测电极 11a 的面积设为 S1a、 第三检测电极 13a 的面 积设为 S2a。当前， 设为该扇形在 X-Y 坐标系的第一象限中， 以中心 O 为旋转中心逆时针旋 转。这相当于与触摸面板部相接触的人的指尖在环形区域 REa 中逆时针旋转。于是， 在本 实施方式中也是， 当扇形的旋转角度增加时面积 S1a 减少， S2a 增加。其它结构与第一实施 方式相同。
电荷放大器 20 的第一输出电压 V1 和第二输出电压 V2 被定义为与第一实施方式 的相同。并且， 根据本实施方式， tan-1(V1/V2) 相对于旋转角度的曲线的线性特性比第一实 施方式稍差， 但是根据上述计算式 tan-1(V1/V2) 能够高精度地求出扇形的旋转角度、 即人 的指尖的触摸位置。
[ 第三实施方式 ]
图 9 是表示本发明的第三实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的图。 与第一实施方式的区别在于触摸面板部的结构。即， 第一共用电位线 15b 设置在具有中心 O 的第一正方形的外周上。第二共用电位线 16b 设置在具有相同的中心 O 的第二正方形的 外周上。第二正方形大于第一正方形。 并且， 第一检测电极至第四检测电极 11b ～ 14b 设置在由第一共用电位线 15b 和 第二共用电位线 16b 围成的环形区域 REb 中。第一检测电极 11b 和第二检测电极 12b 相对 于穿过中心 O 的 Y 轴线对称地设置， 第三检测电极 13b 和第四检测电极 14b 相对于穿过中 心 O 的 X 轴线对称地设置。X 轴与 Y 轴相互正交。此外， 在图 9 中， 省略了图 1 那样的边界 区域 BL1 ～ BL4 的图示。
关于第二共用电位线 16b 所描绘的第二正方形， 考虑了中心角 δ 例如为 10°的扇 形。能够将该扇形与由第一共用电位线 15b 和第二共用电位线 16b 围成的环形区域 REb 的 重叠区域、 即图 9 中被附以斜线的区域假定为人的指尖所触摸的触摸区域。
将该触摸区域所包含的第一检测电极 11b 的面积设为 S1b、 第三检测电极 13b 的面 积设为 S2b。当前， 设为该扇形在 X-Y 坐标系的第一象限中， 以中心 O 为旋转中心逆时针旋 转。这相当于与触摸面板部相接触的人的指尖在环形区域 REb 中逆时针旋转。于是， 在本 实施方式中也是， 当扇形的旋转角度增加时面积 S1b 减少， S2b 增加。其它结构与第一实施 方式相同。
电荷放大器 20 的第一输出电压 V1 和第二输出电压 V2 被定义为与第一实施方式 的相同。根据本实施方式， tan-1(V1/V2) 相对于旋转角度的曲线的线性特性比第一实施方 式稍差， 但是根据上述计算式 tan-1(V1/V2) 能够高精度地求出扇形的旋转角度、 即人的指 尖的触摸位置。
[ 第四实施方式 ]
图 10 是表示本发明的第四实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的 图， 与第一实施方式的区别在于触摸面板部的结构。即， 第一共用电位线 15c 设置在具有中 心 O 的半径为 R 的第一圆弧的外周上。第二共用电位线 16c 设置在具有相同的中心 O 且半 径为 (R+W) 的第二圆弧的外周上。第一共用电位线 15c 和第二共用电位线 16c 的两端部通
过用配线相互连接而形成闭合的环形区域 REc。
并且， 第一检测电极至第四检测电极 11c ～ 14c 设置在由第一共用电位线 15c 和 第二共用电位线 16c 围成的环形区域 REc 中。此外， 在图 10 中， 省略了图 1 那样的边界区 域 BL1 ～ BL4 的图示。
关于第二共用电位线 16c 所描绘的第二圆弧， 考虑了中心角 δ 例如为 10°的扇 形。能够将该扇形与由第一共用电位线 15c 和第二共用电位线 16c 围成的环形区域 REc 的 重叠区域、 即图 10 中被附以斜线的区域假定为人的指尖所触摸的触摸区域。
将该触摸区域所包含的第一检测电极 11c 的面积设为 S1c、 第三检测电极 13c 的面 积设为 S2c。当前， 设为该扇形以中心 O 为旋转中心逆时针旋转。这相当于与触摸面板部相 接触的人的指尖在环形区域 REc 中逆时针旋转。于是， 在本实施方式中也是， 当扇形的旋转 角度增加时面积 S1c 减少， S2c 增加。其它结构与第一实施方式相同。
电荷放大器 20 的第一输出电压 V1 和第二输出电压 V2 被定义为与第一实施方式 的相同。并且， 根据本实施方式， tan-1(V1/V2) 相对于旋转角度的曲线的线性特性比第一实 施方式稍差， 但是根据上述计算式 tan-1(V1/V2) 能够高精度地求出扇形的旋转角度、 即人 的指尖的触摸位置。 [ 第五实施方式 ]
图 11 是表示本发明的第五实施方式所涉及的静电容量式触摸传感器的结构的 图， 与第一实施方式的区别在于触摸面板部的结构。即， 第一共用电位线 15d 设置在具有中 心 O 的四叶状的第一图形的外周上。第二共用电位线 16d 设置在具有相同的中心 O 的四叶 状的第二图形的外周上。第二图形大于第一图形。
并且， 第一检测电极至第四检测电极 11d ～ 14d 设置在由第一共用电位线 15d 和 第二共用电位线 16d 围成的环形区域 REd 中。第一检测电极 11d 和第二检测电极 12d 相对 于穿过中心 O 的 Y 轴线对称地设置， 第三检测电极 13d 和第四检测电极 14d 相对于穿过中 心 O 的 X 轴线对称地设置。X 轴与 Y 轴相互正交。此外， 在图 11 中， 省略了图 1 那样的边界 区域 BL1 ～ BL4 的图示。
关于第二共用电位线 16d 所描绘的第二图形， 考虑了中心角 δ 例如为 10°的扇 形。能够将该扇形与由第一共用电位线 15d 和第二共用电位线 16d 围成的环形区域 REd 的 重叠区域、 即图 11 中被附以斜线的区域假定为人的指尖所触摸的触摸区域。
将该触摸区域所包含的第一检测电极 11d 的面积设为 S1d、 第三检测电极 13d 的面 积设为 S2d。当前， 设为该扇形在 X-Y 坐标系的第一象限中， 以中心 O 为旋转中心逆时针旋 转。这相当于与触摸面板部相接触的人的指尖在环形区域 REd 中逆时针旋转。于是， 在本 实施方式中， 当扇形的旋转角度增加时面积 S1d 减少， S2d 增加。其它结构与第一实施方式 相同。
电荷放大器 20 的第一输出电压 V1 和第二输出电压 V2 被定义为与第一实施方式 的相同。并且， 根据本实施方式， tan-1(V1/V2) 相对于旋转角的曲线的线性特性比第一实施 方式稍差， 但是根据上述计算式 tan-1(V1/V2) 能够高精度地求出扇形的旋转角度、 即人的 指尖的触摸位置。