信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法、位置檢測(cè)裝置及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合與能夠檢測(cè)手指、有源靜電筆等的多個(gè)指示體的各自的指示位置的、靜電電容方式的位置檢測(cè)傳感器一同使用的信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法及具備這些的位置檢測(cè)裝置、電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]通過廣泛地使用觸摸面板等的位置檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了有關(guān)位置檢測(cè)裝置的各種發(fā)明。例如，在專利文獻(xiàn)I (特開2011-243081號(hào)公報(bào))中，公開了有關(guān)靜電電容方式的觸摸面板裝置的發(fā)明。在專利文獻(xiàn)I中公開的位置檢測(cè)裝置中，如圖1所示，將多個(gè)發(fā)送電極(發(fā)送導(dǎo)體)2和多個(gè)接收電極(接收導(dǎo)體)3配置成格子狀而形成面板主體4 (位置檢測(cè)傳感器)，并對(duì)發(fā)送電極2提供預(yù)定的信號(hào)。在通過作為指示體的手指而被指示的位置中，經(jīng)由手指而電流(電荷)被分流，從而在發(fā)送電極2和接收電極3之間形成的靜電電容(互電容)發(fā)生變化，檢測(cè)基于該靜電電容的變化的接收電極3中的電流的變化。
[0003]因此，通過檢測(cè)基于發(fā)送電極2和接收電極3的各個(gè)交點(diǎn)中的互電容的變化的電流的變化，能夠檢測(cè)通過指示體而被指示的面板主體4上的位置。
[0004]但是，在通過手指等的指示體而被指示的位置的接收電極3中變化的電流是微弱的。因此，進(jìn)行將微弱的電流轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)男盘?hào)電平的電壓或者電流而處理。在上述的專利文獻(xiàn)I中，也說明了通過使用了運(yùn)算放大器(operat1nal amplifier)OPA(圖5)的IV轉(zhuǎn)換部(電流電壓轉(zhuǎn)換部或者電荷量電壓轉(zhuǎn)換部)31，將在接收電極3中流過的微弱的電流轉(zhuǎn)換為電壓而處理。
[0005]此外，作為指示體，也已知被稱為有源(active)靜電筆的位置指示器。在該有源靜電筆中，已知本身具有發(fā)信機(jī)并將其發(fā)信信號(hào)提供給位置檢測(cè)裝置的類型或接收來自位置檢測(cè)裝置的信號(hào)并將其放大后提供給位置檢測(cè)裝置的類型。位置檢測(cè)裝置將來自有源靜電筆的信號(hào)通過電場(chǎng)耦合而在傳感器的電極(導(dǎo)體)中接收，并對(duì)每個(gè)電極(導(dǎo)體)判定其接收信號(hào)，從而檢測(cè)通過有源靜電筆而被指示的位置。
[0006]另外，包括在上述的專利文獻(xiàn)I中公開的IV轉(zhuǎn)換部的觸摸面板裝置不適合作為近年來急劇地普及的被稱為智能手機(jī)等的便攜設(shè)備的輸入裝置。智能手機(jī)具有例如4寸左右的顯示畫面，具有通過在該顯示畫面中配置的觸摸面板裝置(位置檢測(cè)裝置)而檢測(cè)從用戶基于筆或者手指等的指示體的指示位置的功能，作為便攜設(shè)備，期望功耗的節(jié)省化、小型化、輕量化。
[0007]但是，如在上述的專利文獻(xiàn)I的圖5中也所示，IV轉(zhuǎn)換部一般是在運(yùn)算放大器的輸入輸出端之間連接了電容器和電阻的結(jié)構(gòu)，但因使用運(yùn)算放大器而進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，所以功耗大。此外，在IV轉(zhuǎn)換部中，需要電容值比較大的電容器。因此，在IV轉(zhuǎn)換部的集成電路化(IC化)中使用半導(dǎo)體工藝而形成電容器的情況下，形成電容器的半導(dǎo)體面積比其他的電路元件非常大，將IV轉(zhuǎn)換部的IC化的難度加大。
[0008]此外，在專利文獻(xiàn)I中記載的觸摸面板裝置中，具有多個(gè)接收電極共用一個(gè)IV轉(zhuǎn)換部31的結(jié)構(gòu)，多個(gè)接收電極通過切換電路21連接到一個(gè)IV轉(zhuǎn)換部31而進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換。
[0009]但是，在多個(gè)接收電極共用一個(gè)IV轉(zhuǎn)換部31的情況下，根據(jù)用于使多個(gè)接收電極(接收導(dǎo)體)依次切換而連接到IV轉(zhuǎn)換部31而將電流轉(zhuǎn)換為電壓的處理速度和指示體的觸摸面板上的移動(dòng)速度的關(guān)系，不能及時(shí)進(jìn)行指示位置的檢測(cè)處理，此時(shí)，有時(shí)被漏掉在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)的指示體的指示位置的檢測(cè)。
[0010]為了改善以上的問題點(diǎn)，申請(qǐng)人作為特愿2012-222472(2012年10月4日申請(qǐng))，提出了一種信號(hào)處理電路，其不使用由用于電流電壓轉(zhuǎn)換的運(yùn)算放大器和電容器及電阻構(gòu)成的IV轉(zhuǎn)換器，而構(gòu)成為通過電容器電路而接受在接收導(dǎo)體中獲得的電壓變化，在該電容器電路中，作為電壓信號(hào)而獲得與指示體的位置指示對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化。根據(jù)使用了該在先申請(qǐng)的信號(hào)處理電路的位置檢測(cè)裝置，由于功耗減少、電路規(guī)模也能夠減小，所以適合智能手機(jī)等的便攜設(shè)備。
[0011]【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0012]【專利文獻(xiàn)】
[0013]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2011-243081號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]另外，如專利文獻(xiàn)I所示，在使用IV轉(zhuǎn)換部，將在接收導(dǎo)體中流過的微弱電流轉(zhuǎn)換為電壓而處理的情況下，由于在接收導(dǎo)體中流過的全部電流流到在運(yùn)算放大器的輸入輸出端之間連接的電容器(IC內(nèi)的電容器)，所以包括發(fā)送導(dǎo)體及接收導(dǎo)體而構(gòu)成的位置檢測(cè)傳感器不會(huì)受到接收導(dǎo)體的自身電容的影響。
[0015]但是，在在先申請(qǐng)中提出的信號(hào)處理電路中使用的、在電容器電路中作為電壓信號(hào)而獲得與指示體的位置指示對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化的方式的情況下，電容器電路受到位置檢測(cè)傳感器的接收導(dǎo)體的自身電容的影響。
[0016]S卩，在專利文獻(xiàn)I的情況下，在通過經(jīng)由手指而電流(電荷)被分流從而檢測(cè)在發(fā)送電極2和接收電極3之間形成的靜電電容(互電容)的變化的類型的位置檢測(cè)傳感器中，若將經(jīng)由手指而被分流的量的電荷量設(shè)為-Q，將接收導(dǎo)體的自身電容設(shè)為Cx，將電容器電路的電容設(shè)為Co，則在通過手指而被指示的接收導(dǎo)體中產(chǎn)生的電壓變化V與-Q/(Cx+Co)成比例，受到接收導(dǎo)體的自身電容Cx的影響。
[0017]同樣地，在有源靜電筆的情況下，若將通過該有源靜電筆而施加到接收導(dǎo)體的電荷設(shè)為+Q，則在通過該有源靜電筆而被指示的接收導(dǎo)體中產(chǎn)生的電壓變化V與+Q/ (Cx+Co)成比例，受到接收導(dǎo)體的自身電容Cx的影響。
[0018]因此，若對(duì)位置檢測(cè)傳感器進(jìn)行基于手指等的指示體的指示輸入(接近位置檢測(cè)傳感器(手指的懸浮(hover)狀態(tài))或者手指觸摸)，則位置檢測(cè)傳感器的接收導(dǎo)體的自身電容增加，但由于該自身電容的增加量，與指示體的位置指示對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)減小，存在指示體的檢測(cè)靈敏度變動(dòng)的問題。
[0019]本發(fā)明是鑒于以上的問題點(diǎn)，其目的在于，提供一種在作為電壓信號(hào)的變化而獲得與指示體的位置指示對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化的情況下，改善受到位置檢測(cè)傳感器的接收導(dǎo)體的自身電容的影響而指示體的檢測(cè)靈敏度變動(dòng)的問題的信號(hào)處理電路。
[0020]為了解決上述的課題，技術(shù)方案I的發(fā)明是
[0021]一種信號(hào)處理電路，與配置有多個(gè)導(dǎo)體且具有自身電容的位置檢測(cè)傳感器的所述導(dǎo)體連接，檢測(cè)在所述導(dǎo)體和指示體之間產(chǎn)生的電荷的變化作為在電容器電路中產(chǎn)生的電壓信號(hào)的變化，其特征在于，
[0022]包括開關(guān)電路，該開關(guān)電路控制所述電容器電路和所述導(dǎo)體的連接，且包括電壓供給控制電路，該電壓供給控制電路與所述開關(guān)電路的控制協(xié)作，將連接所述導(dǎo)體的所述開關(guān)電路的一端暫時(shí)設(shè)定為預(yù)定的電壓且在所述開關(guān)電路的一端和連接所述電容器電路的所述開關(guān)電路的另一端之間設(shè)定預(yù)定的電位差，所述信號(hào)處理電路基于通過與所述開關(guān)電路的控制協(xié)作的、所述預(yù)定的電壓和所述預(yù)定的電位差的設(shè)定而產(chǎn)生的所述開關(guān)電路的所述另一端上的電壓變化，生成由所述位置檢測(cè)傳感器具有的所述自身電容所引起的信號(hào)。
[0023]根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案I的發(fā)明的信號(hào)處理電路，通過電壓供給控制電路，連接導(dǎo)體的開關(guān)電路的一端暫時(shí)設(shè)定為預(yù)定的電壓且在開關(guān)電路的一端和連接電容器電路的開關(guān)電路的另一端之間設(shè)定預(yù)定的電位差。并且，基于通過與開關(guān)電路的控制協(xié)作的、電壓供給控制電路的所述預(yù)定的電壓和所述預(yù)定的電位差的設(shè)定而產(chǎn)生的開關(guān)電路的另一端上的電壓變化，生成由位置檢測(cè)傳感器具有的自身電容所引起的信號(hào)。
[0024]即，通過與開關(guān)電路的控制協(xié)作的、電壓供給控制電路的所述預(yù)定的電壓和所述預(yù)定的電位差的設(shè)定而產(chǎn)生的開關(guān)電路的另一端上的電壓變化，包括位置檢測(cè)傳感器具有的自身電容的量。即，在基于由位置檢測(cè)傳感器具有的自身電容所引起而產(chǎn)生的所述開關(guān)電路的另一端上的電壓變化，檢測(cè)指示體的指示位置時(shí)，通過校正在連接電容器電路的開關(guān)電路的另一端中獲得的電壓信號(hào)，能夠除去位置檢測(cè)傳感器的接收導(dǎo)體的自身電容的影響。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在作為電壓信號(hào)的變化而獲得與指示體的位置指示對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化的情況下，改善受到位置檢測(cè)傳感器的接收導(dǎo)體的自身電容的影響而指示體的檢測(cè)靈敏度變動(dòng)的問題的信號(hào)處理電路。
【附圖說明】
[0026]圖1是用于說明本發(fā)明的電子設(shè)備的實(shí)施方式的例的圖。
[0027]圖2是用于說明本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)例的概要的框圖。
[0028]圖3是用于說明本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的動(dòng)作的圖。
[0029]圖4是本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的手指觸摸檢測(cè)電路的框圖。
[0030]圖5是表示本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0031]圖6是表不構(gòu)成圖5的信號(hào)處理電路的一部分的ADC的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0032]圖7是表示用于說明本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的手指觸摸檢測(cè)電路中的手指觸摸的檢測(cè)動(dòng)作的定時(shí)圖的圖。
[0033]圖8是用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第一實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的圖。
[0034]圖9是表示用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第一實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的流程的流程圖的圖。
[0035]圖10是表示本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0036]圖11是用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第二實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的圖。
[0037]圖12是表示用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第二實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的流程的流程圖的圖。
[0038]圖13是表示本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0039]圖14是用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第三實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的圖。
[0040]圖15是用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第三實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的圖。
[0041]圖16是表示用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第三實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的流程的流程圖的圖。
[0042]圖17是用于說明本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置的其他的實(shí)施方式的圖。
[0043]圖18是表示用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第一實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的數(shù)學(xué)式的圖。
[0044]圖19是表示用于說明本發(fā)明的信號(hào)處理電路的第二實(shí)施方式中的主要部分的動(dòng)作的數(shù)學(xué)式的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法、位置檢測(cè)裝置、電子設(shè)備的實(shí)施方式。本發(fā)明的信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法適合應(yīng)用于靜電電容方式的位置檢測(cè)傳感器。
[0046][第一實(shí)施方式]
[0047][應(yīng)用了本發(fā)明的信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法的位置檢測(cè)裝置]
[0048]圖1表示包括應(yīng)用本發(fā)明的信號(hào)處理電路、信號(hào)處理方法的一實(shí)施方式而構(gòu)成的位置檢測(cè)裝置I的電子設(shè)備的一例。圖1所示的例的電子設(shè)備2是包括例如LCD(LiquidCrystal Display，液晶顯示器)等的顯示裝置的顯示畫面2D的被稱為智能手機(jī)等的便攜設(shè)備，在顯示畫面2D的前面部配置有構(gòu)成位置檢測(cè)裝置I的傳感器部(位置檢測(cè)傳感器)。此外，在電子設(shè)備2的上部和下部，分別設(shè)置有聽筒3及話筒4。
[0049]若在電子設(shè)備2的顯示畫面2D的前面部中配置的傳感器部上通過手指或作為位置指示器的有源靜電筆等的指示體來進(jìn)行位置指示操作，則位置檢測(cè)裝置I檢測(cè)通過手指或有源靜電筆而被操作的位置，且能夠通過電子設(shè)備2具有的微型計(jì)算機(jī)來實(shí)施與操作位置對(duì)應(yīng)的顯示處理。
[0050]S卩，在該實(shí)施方式的電子設(shè)備2中，位置檢測(cè)裝置I除了能夠檢測(cè)對(duì)于傳感器部的手指的位置指示操作(手指觸摸)之外，還能夠檢測(cè)送出發(fā)送信號(hào)的有源靜電筆的筆指示操作。
[0051][靜電電容方式的位置檢測(cè)裝置I的結(jié)構(gòu)例]
[0052]接著，說明在圖1所示的電子設(shè)備2等中使用的位置檢測(cè)裝置I的結(jié)構(gòu)例。圖2是用于說明該實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置I的概略結(jié)構(gòu)例的圖。該例的位置檢測(cè)裝置I包括所謂的交叉點(diǎn)(互電容)結(jié)構(gòu)的傳感器部，在檢測(cè)手指等的靜電觸摸、尤其檢測(cè)多觸摸的情況下，對(duì)在第一方向上配置的導(dǎo)體提供發(fā)送信號(hào)且從在與第一方向不同的第二方向上配置的導(dǎo)體接收信號(hào)。此外，在指示體為有源靜電筆的情況下，從在第一方向及第二方向上配置的各個(gè)導(dǎo)體接收信號(hào)。另外，關(guān)于交叉點(diǎn)型靜電電容方式的位置檢測(cè)裝置的原理等，在與本申請(qǐng)的發(fā)明人的發(fā)明有關(guān)的申請(qǐng)的公開公報(bào)即特開2011-3035號(hào)公報(bào)、特開2011-3036號(hào)公報(bào)、特開2012-123599號(hào)公報(bào)等中詳細(xì)說明。
[0053]如圖2所示，該實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置I由構(gòu)成觸摸面板(位置檢測(cè)傳感器)的傳感器部100和控制裝置部200構(gòu)成?？刂蒲b置部200由包括與傳感器部100的輸入輸出接口的多路復(fù)用器201、手指觸摸檢測(cè)電路202、筆指示檢測(cè)電路203、控制電路204構(gòu)成。
[0054]在該例中，傳感器部100通過從下層側(cè)依次將發(fā)送導(dǎo)體組12、絕緣層、接收導(dǎo)體組11層疊而形成。如圖2及后述的圖4所示，發(fā)送導(dǎo)體組12是例如將在橫方(X軸方向)上延伸存在的多個(gè)發(fā)送導(dǎo)體12Ypl2Y2、…、12Y46相互隔著預(yù)定間隔而并列配置的。此外，接收導(dǎo)體組11是將在相對(duì)于發(fā)送導(dǎo)體12Ypl2Y2、…、12Y46交叉、該例中正交的縱向(Y軸方向)上延伸存在的多個(gè)接收導(dǎo)體11Χρ11Χ2、…、IlX72相互隔著預(yù)定間隔而并列配置的。
[0055]在該實(shí)施方式的傳感器