信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置及电子设备的制造方法_2

文档序号:8543360阅读:来源:国知局
部100中,构成接收导体组11的多个接收导体IlXp11X2、…、IlX72为第一导体,构成发送导体组12的多个发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46为第二导体。这样,在位置检测装置I中,具有使用使发送导体和接收导体交叉而形成的传感器模式来检测手指5或有源静电笔6等的指示体指示的位置的结构。
[0056]并且,该实施方式的位置检测装置I在如使用图1所说明的被称为智能手机的便携设备等的电子设备2中装配而使用。因此,传感器部100将与电子设备2具备的显示装置的显示画面2D的大小对应且画面尺寸为例如4寸前后的大小的指示输入面100S,由具有光透过性的接收导体组11和发送导体组12形成。
[0057]另外,接收导体组11和发送导体组12既可以分别配置在传感器基板的同一面侧,也可以在传感器基板的一面侧配置接收导体组11,而另一面侧配置发送导体组12。
[0058]多路复用器201具有根据控制电路204的切换控制,将传感器部100连接到手指触摸检测电路202和笔指示检测电路203中的任一个的切换电路的功能。
[0059]手指触摸检测电路202是检测手指5在传感器部100中的触摸的检测电路,由于使发送导体和接收导体交叉而形成的传感器模式的各自的交点中的静电电容在手指被触摸的位置中发生变化,所以通过检测该静电电容的变化来检测手指触摸的位置。
[0060]S卩,在手指触摸检测电路202中,将例如50kHz?200kHz左右的频率的发送信号提供给发送导体,将接收导体的接收信号提供给信号处理电路。在信号处理电路中,基于在手指被触摸的位置中静电电容发生变化,检测来自该位置的接收导体的接收信号的电平发生变化的情况,从而检测手指触摸位置。并且,手指触摸检测电路202将手指触摸的检测结果提供给控制电路204。
[0061]该手指触摸检测电路202应用本发明的信号处理电路及信号处理方法的一实施方式而构成。关于该手指触摸检测电路202的详细的结构例,在后面叙述。
[0062]笔指示检测电路203检测有源静电笔6在传感器部100中的指示位置。有源静电笔6在内部具有振荡电路6S,送出来自该振荡电路6S的、例如1.8MHz的频率的信号。笔指示检测电路203将来自该有源静电笔6的信号,除了在传感器部100的接收导体组11 (第一导体)中接收之外,还在发送导体组12(第二导体)中接收。并且,笔指示检测电路203关于构成第一导体及第二导体的各个导体,检查来自有源静电笔6的1.8MHz的信号的电平,从而检测在1.8MHz的信号成为高电平的接收导体上及处于信号接收状态的发送导体上存在的有源静电笔6的位置。并且,笔指示检测电路203将关于有源静电笔6指示的位置的检测结果提供给控制电路204。
[0063]另外,如上所述,在手指触摸检测电路202中处理的信号的频率为50?200kHz,在笔指示检测电路203中处理的信号的频率为1.8MHz,使用频率带大不相同,所以例如在带通滤波器中能够分离在检测电路202、203中处理的各个信号。另外,由于笔指示检测电路203可以是已知的结构,所以在这里省略其说明。通过将在两个检测电路202、203中处理的信号例如在带通滤波器中进行频带限制,从而能够除去相互的影响。
[0064]控制电路204是用于控制位置检测装置I的整体的动作的电路,在该例中,由MPU(microprocessor unit,微处理单元)构成。在该实施方式的位置检测装置I中,控制电路204进行控制,使得以时分方式进行手指触摸的检测和笔指示的检测。即,在该实施方式的位置检测装置I中,如图3所示,交替地以时分方式执行用于执行笔指示的检测的笔指示检测期间TP和用于执行手指触摸的检测的手指触摸检测期间TF。
[0065]控制电路204将多路复用器201控制为在笔指示检测期间TP中将传感器部100连接到笔指示检测电路203,并控制笔指示检测电路203为动作状态(有源状态)。此外,控制电路204将多路复用器201控制为在手指触摸检测期间TF中将传感器部100连接到手指触摸检测电路202,并控制手指触摸检测电路202为动作状态(有源状态)。
[0066]并且,在该实施方式的位置检测装置I中,将手指触摸检测期间TF进一步划分为执行手指触摸的检测的手指触摸检测执行期间TFm和执行自身电容测定的自身电容测定期间,并分别以时分方式执行。在该实施方式中,自身电容测定期间成为手指触摸检测期间TF的开始之后到手指触摸检测执行期间TFm的开始之前的期间TFss和手指触摸检测执行期间TFm的结束之后到手指触摸检测期间TF的结束之前的期间TFse的2个期间。
[0067]控制电路204进行该手指触摸检测期间TF中的手指触摸检测执行期间TFm和自身电容测定期间TFss、TFse的切换控制,且还进行手指触摸检测执行期间TFm和自身电容测定期间TFss、TFse中的动作控制。
[0068]图4是摘取了该实施方式的位置检测装置I的手指触摸检测用期间中的结构部分、即交叉点(互电容)型手指触摸检测方式的结构部分的图,省略了多路复用器201及笔指示检测电路203的部分。
[0069]如该图4所示,交叉点(互电容)型的手指触摸检测电路202由发送部20和接收部30构成。虽然在图2中省略图示,时钟产生电路40是产生预定的时钟信号CLK并提供给各部分的电路,且根据情况包括在控制电路204中。在手指触摸检测执行期间TFm中,发送部20及接收部30成为动作状态,如以下所说明那样,进行手指的指示位置的检测。另一方面,在自身电容测定期间TFss、TFse中,发送部20不为动作状态,发送信号不提供给发送导体12Y。如后所述,在自身电容测定期间TFss、TFse中,通过基于控制电路204的控制而在接收部30的信号处理电路31中进行电压供给控制,从而执行自身电容的测定。
[0070]在该实施方式中,图2所示,传感器部100的发送导体组12由46个发送导体12Yi? 12Y46构成。发送部20的发送信号生成电路21根据控制电路204的控制,在基于来自时钟产生电路40的时钟信号CLK而形成的定时,生成46个不同的发送信号,并对发送导体12t、12Y2、…、12Y46分别提供预定的发送信号。另外,作为分别提供给46个发送导体12Yi? 12Y46的发送信号的具体例,能够应用例如PN(pseudo random noise,伪随机操作)码或哈达玛(Hadamard)码等的正交码。
[0071]发送部20的信号极性反转电路22基于发送信号的码串,根据需要进行切换(反转)发送信号的极性的处理。如上所述,该实施方式的位置检测装置I采用交叉点型静电电容方式,根据提供给发送导体121、12Y2、…、12Y46的发送信号,基于来自接收导体IIX ^1以72的信号的变化来检测指示体的位置。即,是基于与手指等的指示体的位置指示对应的静电电容的变化的位置检测方式。
[0072]因此,与在通过发送信号生成电路21而生成的发送信号中码“O”连续或者相反码“I”连续的情况相对应,在信号极性反转电路22中,判定对各发送导体12Ypl2Y2、…、12Y46之前提供的信号(码)和接下来应提供的信号(码)是否相同,在相同的信号(码)连续的情况下,生成切换了发送信号的信号电平(高电平/低电平)的(或者反转的)发送信号(发送码)。
[0073]另外,在发送信号如“01”或“10”那样发送不同的信号(码)的情况下,由于适当地设置了发送信号的上升沿或下降沿,所以不需要进行发送信号的极性切换(极性反转)。
[0074]这样,在该实施方式的位置检测装置I的手指触摸检测电路202中,采用基于静电电容的变化而检测手指等的指示体指示的位置的静电电容方式。因此,通过信号极性反转电路22来控制对发送导体12Ypl2Y2、…、12Y46提供的发送信号的极性,适当地设置发送信号的上升沿、下降沿。对应于此,来自接收导体IlX1UlX2、…、11&2的接收信号的信号电平也成为适当地变化的信号。并且,监视来自接收导体IlX1UlX2、…、IlX72的接收信号,检测与提供给哪个发送导体的发送信号对应的接收信号发生了变化。
[0075]即,在该实施方式的位置检测装置I的接收部30中,对每个交叉点检测与在各个发送导体12Υρ12Υ2、…、12Y46和各个接收导体IlX1UlX^…、11\2的交叉点(交叉点)中的静电电容的变化对应的信号的变化。由此,能够确定与手指等的指示体对于传感器部100的接近或者触摸对应地静电电容发生了变化的交叉点。
[0076]另外,具有来自各接收导体IlX1-1lX72的接收信号提供给信号处理电路31,来自接收导体llXi? IlX72的各个接收信号同时进行A-D (Analog-Digital)转换(模拟_数字转换)的结构。并且,细节在后面叙述,信号处理电路31将来自各个接收导体IlX1-1lX72的信号以电流的形式接收并转换为电压信号,并将其用过多重积分型的ADC(Analog DigitalConverter,模拟数字转换器)进行A-D转换。多重积分型的ADC通过使用值不同的多个基准电流对被充电到电容器电路的电荷依次进行放电/充电,从而转换为与充电到电容器电路的电荷对应的数字信号。
[0077]并且,位置检测电路32进行使用了与从发送信号生成电路21提供给各发送导体12Yp12Y2、…、12Y46的发送信号(发送码)对应的信号(码)的相关运算,计算相关运算值。因此,用于相关运算的信号(相关运算信号)从发送信号生成电路21提供给位置检测电路32。并且,位置检测电路32根据控制电路204的控制而动作,基于计算出的相关运算值而检测手指等的指示体在传感器部100中所指示的位置,与指示体的指示位置对应的输出数据提供给例如在未图示的便携设备中设置的显示控制部等,从而在显示画面上进行与指示体的指示位置对应的显示。
[0078]具有这样的结构的该实施方式的位置检测装置I对46个发送导体121?12¥46分别同时提供发送信号,同时处理来自72个接收导体IlX1-1lX72的接收信号。并且,基于46个发送导体12Yi? 12Y46和72个接收导体IlX IlX 72形成的3312个交叉点中的指示体的指示状态,检测在指示输入面100S上指示体指示的位置。
[0079]另外,以下,除了特别区分表示的情况之外,将各个接收导体IlX1' IlX 72总称而记载为接收导体IIX,将各个发送导体12Yi? 12Y46总称而记载为发送导体12Y。
[0080]“第一实施方式的信号处理电路31的具体的结构例”
[0081]图5是用于说明在第一实施方式的位置检测装置I中使用的信号处理电路31的结构例的图。如图5所示,第一实施方式的信号处理电路31包括与72个接收导体IlX1'IlX72分别对应的72个信号处理电路31A(1)?31A(72)。该72个信号处理电路31A(I)?31A(72)分别具有相同的结构。因此,在以下的说明中,除了特别区分表示各个信号处理电路31A(1)?31A(72)的情况之外,将信号处理电路31A(1)?31A(72)中的一个记载为信号处理电路31A。另外,信号处理电路31A还可以是将其多个结构元素作为分立元件且将它们电连接的结构,在该例中,成为一个芯片的IC(Integrated circuit,集成电路)的结构。
[0082]在该实施方式中,信号处理电路31使用被提供电源电压Vdd的单一电源。
[0083]如图5所示,信号处理电路31A包括构成钳位电路的开关电路31a、采样用的栅极电路31b、用于保持被采样的电压的电容器电路31c、ADC (Analog Digital Converter,模拟数字转换器)31d、用于测定自身电容的电压切换用的开关电路31e而构成。
[0084]并且,在该第一实施方式中,如图5所示,从控制电路204对开关电路31a提供切换控制信号SW1,对栅极电路31b提供栅极控制信号SW2,对开关电路31e提供切换控制信号SW3。这些切换控制信号SWl和SW3及栅极控制信号SW2是与来自时钟产生电路40的时钟信号CLK同步的信号。此外,ADC31d通过从控制电路204的动作控制信号CT而被控制动作/不动作。
[0085]构成钳位电路的开关电路31a的一端连接到接收导体11X,另一端设定为预定的电压,该例中为后述的基准电压Vref。此外,栅极电路31b的一端也连接到接收导体11X。栅极电路31b的另一端连接到电容器电路31c的一端及ADC31d的输入端。电容器电路31c的另一端连接到开关电路31e的公共端子sO。在电容器电路31c的一端中产生的电压通过ADC31d而转换为数字信号。
[0086]开关电路31e是能够将公共端子sO切换连接到3个端子sl、s2、s3的切换电路,该3个端子中的一个端子Si被设定为预定的电压、该例中为基准电压Vref,另一个端子s2被设定为比预定的电压(基准电压Vref)低预定值EV的电压、该例中为接地电位GND,剩余的一个端子s3被设定为比预定的电压Vref高所述预定值EV的电压、该例中为电源电压Vddo在前述的手指触摸检测执行期间TFm中,开关电路31e始终切换到选择基准电压Vref的端子Si。如后所述,开关电路31e的其他的端子s2、s3在测定接收导体IlX的自身电容的自身电容测定期间TFss、TFse中使用。
[0087]开关电路31a通过来自控制电路204的切换控制信号SWl而导通,从而将各接收导体IlX钳位为预定的电压。栅极电路31b通过来自控制电路20
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