电容检测电路、触摸检测电路和具备该电路的半导体集成电路的制作方法_3

文档序号:9432073阅读:来源:国知局
适的是垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync在进行显示面板控制器4的显示驱动的动作和触摸面板控制器3的触摸检测动作的之间的定时控制的情况下被使用。
[0069]在图5示出触摸面板I的简单的等效电路和触摸检测电路301的一个例子。在触摸检测电路301包含有连接于与X电极Xl~Xn的每个对应的端子Xl~Xn的检测电路10_l~10_n和充电电路20_l~20_n。虽然触摸面板I的电极和传感器电容的结构存在各种变形例,但是在图5中,图示为一个传感器电容Cxy经由一个端子(Xl~Xn)与一组的检测电路10和充电电路20连接的电路。这是示意性地示出一个检测电路的动作是电气地把一个传感器电容作为对象的测量动作的电路,实际上,传感器电容可以是多个电极的合成电容,或者也可以是追加选择电路等来从多个传感器电容逐个地依次被选择而设为测量对象的结构。检测电路10_l~10_n的输出Voutl~Voutn被传送至采样保持电路(SH) 302并被保持为电压值。选择器(SLCT) 303基于控制信号Csig4依次选择采样保持电路(SH) 302所保持的电压值并输入到AD转换电路304。AD转换电路304将采样保持电路(SH) 302所保持的电压值依次转换为数字值Dout并输出。
[0070]进一步详细说明触摸检测电路301的结构和动作。
[0071]图6是例示比较例的触摸检测电路(电容检测电路)的结构的电路图。仅示出将一个传感器电容Cxy设为检测对象的电路。在触摸检测电路301当中,由经由端子Χη(Χ1~Χη中的任一个)分别与作为检测对象的一个传感器电容Cxy连接的检测电路10和充电电路20构成。在图6 —并示出被输入有触摸检测电路301的输出VOUTl并保持的采样保持电路302内的电路以及选择所保持的电压并供给至AD转换电路304的选择器303内的电路。
[0072]检测电路10是例如图示那样的积分电路11,把被输入的电荷累积地相加并输出。即,作为积分电路11的检测电路10构成为包含:运算放大器AMPl,作为正极侧输入(+)的VIG被固定为初始化电压VHSP,虚拟接地电位设为VIG=VHSP ;积分电容Csl,连接在运算放大器AMPl的负极侧输入(_)与输出端子之间;开关SI,与积分电容Csl并联连接,能够使积分电容Csl短路来进行放电并初始化;以及开关S2,能够对作为积分电路11的输入的运算放大器AMPl的负极侧输入(_)与端子Xn间的连接进行导通/断开控制。
[0073]充电电路20构成为包含作为电压源的VSLF以及对该电压源VSLF与端子Xn的连接进行导通/断开控制的开关S7。电压源VSLF通过由运算放大器AMP2得到的电压跟随放大器来供给与初始化电压VHSP相比更高电位的充电电压Vcharge。
[0074]虽然采样保持电路302构成为包含保持检测电路10_l~10_n的输出Voutl~Voutn的η个采样保持电路,但是在图6仅示出其中一个。采样保持电路302构成为包含开关S4、采样保持电容Csh以及运算放大器ΑΜΡ4。经由开关S4输入的检测电路10的输出VOUTl被保持在采样保持电容Csh,从由运算放大器ΑΜΡ4构成的电压跟随放大器输出。
[0075]选择器303从被保持于采样保持电路302并输出的输出电压Voutl~Voutn中选择一个输出电压并依次供给至AD转换电路304,因此构成为包含η个开关S6_RXl~S6_RXn。在图6仅示出其中两个开关S6_RX1和S6_RXn。
[0076]图7是例示图6的触摸检测电路的动作的时序图。在横轴取时刻(Time,时间),在纵轴方向上从上开始以数字波形示出时钟clk、垂直同步信号Vsync、控制开关S7、S1、S2的信号,进一步地以模拟波形示出连接有检测对象的传感器电容Cxy的端子Xn的电位和输出Vout的电压。控制开关S7、S1、S2的信号是正逻辑,示出为在高时各开关被闭合(被导通),在低时各开关被打开(被断开)。
[0077]时刻t0~tI的期间是由充电电路20对传感器电容Cxy进行充电的充电期间,同时还进行积分电路11的初始化。例如在垂直同步信号Vsync变化的时刻t0,通过将开关S7闭合,从而经由端子Xn以与初始化电压VHSP相比更高电位的充电电压Vcharge对传感器电容Cxy进行充电。在相同的时刻t0,作为向积分电路11的输入的开关S2被打开而切断来自端子Xn的输入,通过将开关SI闭合,从而积分电容Csl被短路/放电而进行初始化,输出VOUTl被初始化为初始化电压VHSP。在时刻tl,将开关S7打开而传感器电容Cxy的充电结束,将开关SI打开而积分电容Csl的短路/放电结束,积分电路11的初始化结束。
[0078]之后,在时刻t2~t3期间,将开关S2闭合而传感器电容Cxy与作为检测电路10的积分电路11的输入端子连接。以与初始化电压VHSP相比更高电位的充电电压Vcharge对传感器电容Cxy进行充电,积分电路11的输入与运算放大器AMPl的正极侧输入相同,被虚拟接地为初始化电压VHSP,因此电荷(Vcharge-VHSP) X Cxy被输入(流入)到积分电路11,被输入的电荷量蓄积于积分电容Csl。在时刻t2~t3期间,作为传感器电容Cxy的电位的端子Xn的电位从Vcharge逐渐地下降至VHSP,伴随于此,积分电路11的输出VOUTl从初始化电压的VHSP开始上升。
[0079]之后,在时刻t4~t5期间(第二次充电期间)再次将开关S7闭合,经由端子Xn以充电电压Vcharge对传感器电容Cxy进行充电。与时刻tO~tl期间不同,开关SI为按原样地被打开,不进行初始化。在该期间,开关S2被打开,积分电路11的输出VOUTl从时刻t4起维持相同的电压。
[0080]之后,在时刻t6~t7期间(第二次积分期间)再次将开关S2闭合,电荷从传感器电容Cxy被输入至积分电路11,在积分电容Csl累积地相加。因此,积分电路11的输出电压VOUTl进一步上升被输入的电荷的量。
[0081]此后,通过将时刻t8~t9、tl2~tl3的第三次和第四次等的充电期间以及时刻tl0~tll、114~的第三次和第四次等的积分期间重复规定的次数,从而电荷(Vcharge-VHSP) XCxy在积分电容Csl累积地相加该规定次数的量、即进行积分。
[0082]虽然省略了图示,但是在规定次数的积分完成之后,输出电压VOUTl通过将开关S4闭合而被传送至采样保持电路302的采样保持电容Csh。之后,与时刻t0~tl同样地将开关SI闭合来使积分电容Csl短路/放电而进行初始化,并转移至下一电容检测。
[0083]图8是例示实施方式I的触摸检测电路(电容检测电路)的结构的电路图。与图6所示的比较例的触摸检测电路(电容检测电路)同样地仅示出将一个传感器电容Cxy设为检测对象的电路。在触摸检测电路301当中,通过经由端子Χη(Χ1~Χη中的任一个)分别与作为检测对象的一个传感器电容Cxy连接的检测电路10和充电电路20来构成。在图8也一并示出了被输入有触摸检测电路301的输出VOUTl并保持的采样保持电路302内的电路以及选择被保持的电压并供给至AD转换电路304的选择器303内的电路。
[0084]检测电路10是例如如图示那样的双边型积分电路12,具备积分电容Csl,把被输入的电荷在积分电容Csl以绝对值累积地相加并输出。即,作为双边型积分电路12的检测电路10构成为包含输入开关S2、运算放大器AMP1、积分电容Csl、开关S1、开关CFA1、开关CFA2、开关CFB1、开关CFB2、开关S5以及由运算放大器AMP3得到的电压跟随放大器。输入开关S2对运算放大器AMPl的负极侧输入(_)与端子Xn的连接进行导通/断开控制。积分电容Csl在运算放大器AMPl的负极侧输入(_)与输出端子之间连接而构成积分电路,被构成为能够通过并联连接的开关SI进行短路/放电而被初始化,并且通过开关CFAUCFA2、CFBl以及CFB2将向运算放大器AMPl的连接极性反转。即,在将开关CFAl和CFA2闭合并将开关CFBl和CFB2打开时以及相反地在将开关CFAl和CFA2打开并将开关CFBl和CFB2闭合时,积分电容Csl对于运算放大器AMPl的连接极性相互反转。开关S5和由运算放大器AMP3得到的电压跟随放大器在初始化电压VHSP与电位VHSP+ Δ V之间切换对运算放大器AMPl的正极侧输入端子施加的电压。运算放大器AMPl的虚拟接地电位VIG成为在初始化电压VHSP与电位VHSP+ Δ V之间切换。
[0085]充电电路20与图6所示的比较例同样地构成为包括作为电压源的VSLF以及对该电压源VSLF与端子Xn的连接进行导通/断开控制的开关S7。电压源VSLF通过由运算放大器AMP2得到的电压跟随放大器供给与初始化电压VHSP相比更高电位的充电电压Vcharge。
[0086]关于检测电路10的后级的采样保持电路302、选择器303以及AD转换电路304,与图6所示的比较例相同,因此省略说明。
[0087]关于本实施方式I的触摸检测电路的动作进行说明。
[0088]图9是例示图8的触摸检测电路的动作的时序图。与图7同样地,横轴为时刻(Time,时间),在纵轴方向上从上开始以数字波形示出时钟elk、垂直同步信号Vsync、控制开关S7、S1、S2、CFA1和CFA2、CFB1和CFB2的信号,进一步地以模拟波形示出双边型积分电路12的运算放大器AMPl的虚拟接地电位VIG、与传感器电容Cxy连接的端子Xn的电位以及输出VOUTl的电压。控制开关S7、S1、S2、CFAl和CFA2、CFBl和CFB2的信号是正逻辑,示出为在高时各开关被闭合(导通),在低时各开关被打开(断开)。虽然是不言而喻的,但是变更为负逻辑是容易的。
[0089]时刻t0~tI期间是由充电电路20对传感器电容Cxy进行充电的充电期间,同时地还进行双边型积分电路12的初始化。例如在垂直同步信号Vsync变化的时刻t0,通过将开关S7闭合,来经由端子Xn以与初始化电压VHSP相比更高电位的充电电压Vcharge对传感器电容Cxy进行充电。同样在时刻t0,向双边型积分电路12的输入开关S2被打开而输入被切断,开关SI被闭合,由此将积分电容Csl短路/放电而被初始化,输出VOUTl被初始化为初始化电压VHSP。在时刻tl,将开关S7打开而传感器电容Cxy的充电结束,开关SI被打开而积分电路12的初始化结束。
[0090]之后,在时刻tl~t2期间将开关S2闭合,传感器电容Cxy与作为检测电路10的双边型积分电
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