专利名称：信号输出装置和基片装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号输出装置，其输出用于对控制对象装置进行控制的波形信号，并且特别涉及一种信号输出装置，当信号输出装置与安装在安装基片上的控制对象装置连接时，可以减少安装基片的组件安装区域。
背景技术：
输出用于驱动静电激励器的波形输出信号的信号输出装置是公知的(例如参见日本专利申请公开JP08-140367)。
在连接用于输出多个波形输出信号的信号输出装置和由多个波形输入控制的控制对象装置的基片的布线图案设计中，最优设置的确定要考虑许多限制，例如与其它装置的机械接口、诸如EMI的电气接口、组件安装区域、其它安装组件的设置、以及每一安装组件的管脚布局。
在上述信号输出装置中存在下述问题。在信号输出装置与控制对象装置的管脚设置之间不是总可能实现理想的设置。
图15的平面图所示为用于静电激励器的基片1。控制IC(信号输出装置)2安装在基片1上。在控制IC2中设置有终端3a至3h。激励器机构(控制对象元件)4安装在该基片1上。进一步，在基片1上形成盘5a至5h以及布线图案6。盘5a至5h用于连接激励器机构4。布线图案6连接终端3a至3h以及盘5a至5h。尽管单层基片可以用作基片1，但因为布线图案6的长度加长了，所以存在组件安装区域扩大的问题。
图16的平面图所示为用于静电激励器的基片11。控制IC12安装在基片11上。在控制IC12中设置有终端13a至13h。激励器机构14安装在基片11上。进一步，在基片11上形成盘15a至15h以及布线图案16。盘15a至15h用于连接激励器机构14。布线图案16连接终端13a至13h以及盘15a至15h。使用多层基片作为基片11，并且线路在该布线图案16中交叉。因此在多层基片中，尽管可以抑止组件安装区域中的增加，但是该基片的成本随着层数目的增加而增加，其导致安装成本的增加。进一步，随着层数目的增加，基片厚度也增加，其导致基片体积增加的问题。
为了解决管脚设置问题，考虑在控制IC中机械地改变输出管脚的设置。然而问题是开发成本增加，因为其需要再次生产芯片(封装)。
发明内容
在连接信号输出装置和控制对象装置的基片的布线图案设计中，本发明的目标是降低开发成本，同时布线长度可以缩短或者可以减少组件安装区域。
为了解决上述问题并实现本目标，根据本发明的实施例，提供一种信号输出装置，包括信号输出装置包括定时波形发生设备，其输出来自多个输出终端的每一信号；和输出端口交换设备，其与定时波形发生设备相连，输出端口交换设备具有将从定时波形发生设备输入的信号输出的输出端口，输出端口交换设备根据预定交换规则在输出终端与输出端口之间进行对应关系的转换。
进一步，根据本发明的实施例，提供一种信号输出装置，包括基片；定时波形发生设备，其设置在基片上，定时波形发生设备输出来自多个输出终端的每一信号；输出端口交换设备，其设置在基片上，并且与定时波形发生设备相连，输出端口交换设备具有将从定时波形发生装置输入的信号进行输出的输出端口，输出端口交换设备根据预定交换规则在输出终端与输出端口之间进行对应关系的转换；元件安装单元，其设置在基片上，元件安装单元具有用于连接由定时波形发生设备的输出控制的控制对象元件的导电部分；以及布线图案，其连接输出端口和元件安装单元。
进一步，根据本发明的实施例，提供一种信号输出装置，包括定时波形发生设备，其设置在第一基片上，并且其输出来自多个输出终端中每一个的信号；输出端口交换设备，其设置在第二基片上，并且与定时波形发生设备相连，输出端口交换设备具有将从定时波形发生设备输入的信号进行输出的输出端口，输出端口交换设备根据预定交换规则在输出终端与输出端口之间进行对应关系的转换；元件安装单元，其设置第一基片或第二基片上，元件安装单元具有用于连接由定时波形发生设备的输出控制的控制对象元件的导电部分；以及布线图案，其连接输出端口和元件安装单元。
根据本发明的实施例，在连接着信号输出装置和控制对象装置的基片的布线图案设计中，开发成本可以减少，同时布线长度可以缩短，或组件安装区域可以减少。
图1为基片的平面图，其中基片上安装有根据本发明第一实施例的控制电路和静电激励器；图2的方框图所示为安装在基片上的控制电路与静电激励器之间的连接关系；图3的方框图所示为控制电路的结构；图4的平面图所示为安装在基片上的静电激励器的上定子电极基片；图5的平面图所示为安装在基片上的静电激励器的下定子电极基片；图6的说明图所示为柔性电缆；图7的说明图所示为柔性电缆；
图8的说明图所示为输入到包括在控制电路中的输出端口交换设备中的输入数据段之间的相互关系；图9的说明图所示为输入数据中的func_onehot块数据串；图10的方框图所示为输出端口交换设备的结构；图11的平面图所示为基片的范例，其中输出端口交换设备应用于LED驱动装置；图12的平面图所示为基片的另一范例，其中输出端口交换设备应用于LED驱动装置；图13的平面图所示为基片的范例，其中输出端口交换设备应用于另一静电激励器；图14的方框图所示为根据本发明第二实施例的控制电路的结构；图15的平面图所示为基片的范例，其上面安装有控制电路和静电激励器；和图16的平面图所示为基片的另一范例，其上面安装有控制电路和静电激励器。
具体实施例方式
图1的平面图所示为基片40，其上面安装有根据本发明第一实施例的控制电路(信号输出装置)20和静电激励器(机电转换元件)30。图2的方框图所示为控制电路20与静电激励器30之间的连接。
如图3中所示，控制电路20包括控制单元21、定时波形发生设备22、输出端口交换设备23、升压设备(未示出)、以及切换设备(未示出)。定时波形发生设备22和输出端口交换设备23组成信号输出装置。
控制单元21包括寄存器21a。寄存器21a包括寄存器21b-21d。控制单元21输出波形时间寄存器数据D1、波形数据寄存器数据D2、以及输出端口交换数据D3。
将波形时间寄存器数据D1和波形数据寄存器数据D2输入到定时波形发生设备22，并且将输出端口交换数据D3输入到输出端口交换设备23。以12位数据串形成输出端口交换设备23的输出数据，并且每一位输出低电压或高电压。高电压状态大约为2.5V，并且高电压相对于静电激励器30的驱动电压足够小。例如，静电激励器30的驱动电压为100V。升压设备是产生静电激励器30的驱动电压的设备并且与切换电路相连。当输出端口交换设备23的每一位处于高状态时，切换电路输出驱动电压。切换电路的输出变为对静电激励器30的输出。
定时波形发生设备22根据波形时间寄存器以及波形数据寄存器的值输出时间序列定时波形，并且定时波形被输入到输出端口交换设备23。输出端口交换设备23根据如后所述通过输出端口交换数据D3确定的交换规则交换端口，并输出预定波形。由于在美国专利申请号No.10/950,449中公开了定时波形发生设备22的详情，这里不再重复该详细描述。
如图2中所示，静电激励器30包括定子框架31、上定子电极基片32和下定子电极基片33。上定子电极基片32连接到定子框架31，并且在上定子电极基片32中形成四组带电极。在下定子电极基片33中形成有两组下电极。在上定子电极基片32与下定子电极基片33之间设置有移动元件34和35以及图像拾取元件36。移动元件34和35通过定子电极基片32和33相反地(reciprocally)导向。
如图4中所示，在上定子电极基片32中，在每一输出波形端口中设置有电极盘32a至32d。通过向电极盘32a至32d施加驱动波形，可以向带电极施加预定的驱动电压。按照如图4中所示的顺序设置电极盘32a至32d。
如图5中所示，在下定子电极衬垫33中设置有电极盘33e至33h。电极盘33e和33f与下电极连接。电极盘33g与移动元件34的移动元件电极连接。电极盘33h与移动元件35的移动元件电极连接。通过向电极盘33e至33h施加驱动波形，将驱动力传递到移动元件。按照如图5中所示的顺序设置电极盘33e至33h。
在基片40中形成基片电极盘41a至41h。基片电极盘41a至41h通过布线42与控制电路20的输出端口交换设备23中的输出终端24a至24h连接。
图6和7所示为连接电极盘组的柔韧电缆50和51。基片电极盘41a至41d通过柔韧电缆50与电极盘32a至32d连接。基片电极盘41e至41h通过柔韧电缆51与电极盘32e至32h连接。柔韧电缆50和51中的电线保持彼此平行，而不与另一电线交叉。
如上配置的控制电路20以如下方式驱动静电激励器30。控制单元21输出波形时间寄存器数据D1、波形数据寄存器数据D2、以及输出端口交换数据D3。将波形时间寄存器数据D1和波形数据寄存器数据D2输入到定时波形发生设备22。定时波形发生设备22输出沿着波形时间寄存器以及波形数据寄存器的值的时间序列定时波形，并且定时波形被输入到输出端口交换设备23。输出数据被形成为能够存储在寄存器中的12位数据串，并且每一位涉及每一12通道输出端口。
输出端口交换设备23根据通过由端口交换数据D3所确定的交换规则交换输出终端，并输出预定波形。输出端口交换数据D3是存储在寄存器中的值，并存储关于每一输出端口的移位量。输出端口交换设备23从输出端口交换数据D3接收关于每一输出端口的移位量，以对数据的每一位执行移位操作。最后，输出端口交换设备23执行所有位的OR操作。操作结果成为输出端口交换设备23的输出。
图8表示作为输出端口交换设备23的输入的12位RI_WAVE_PTN、作为每一通道中的4位输出端口交换数据D3的RI_WAVE_OUT_PIN_CH0至RI_WAVE_OUT_PIN_CH11、以及作为输出端口交换设备23的输出的12位的MDE_OUT数据。
例如，RI_WAVE_OUT_PIN_CH0分配RI_WAVE_PTN
到MDE_OUT的哪一位。类似的，RI_WAVE_OUT_PIN_CH11分配RI_WAVE_PTN[11]。具体按如下方式执行分配RI_WAVE_OUT_PIN_CH0＝4RI_WAVE_OUT_PIN_CH1＝7RI_WAVE_OUT_PIN_CH2＝5
RI_WAVE_OUT_PIN_CH3＝6RI_WAVE_OUT_PIN_CH4＝2RI_WAVE_OUT_PIN_CH5＝1RI_WAVE_OUT_PIN_CH6＝0RI_WAVE_OUT_PIN_CH7＝3RI_WAVE_OUT_PIN_CH8＝8RI_WAVE_OUT_PIN_CH9＝9RI_WAVE_OUT_PIN_CH10＝10RI_WAVE_OUT_PIN_CH11＝11在按照上述方式执行分配的情况下，当输出端口交换设备23的输入为0xCCC时，输出端口成为0xC69。低8位分别连接通道a至h。
图10的方框图所示为输出端口交换设备23内部的结构。作为每一通道中4位输出端口交换数据D3的RI_WAVE_OUT_PIN_CH0数据至RI_WAVE_OUT_PIN_CH11数据被连接到ri_wave_out_pin_ch00至ri_wave_out_pin_ch11信号。通过func_onehot方框将每一信号转换为12位数据串。数据产生位串，其中只有每一通道的输出端口交换数据D3值的位为1，而其余的位为0。
图9的说明图所示为其中通过Verilog HDL语言描述的func_onehot方框的范例。通过AND操作和OR操作将func_onehot方框的输出位串转换成mde_out_wire信号。通过输出位串和连接到RI_WAVE_PTN数据的wave_ptn信号的每一位执行该AND操作。通过AND操作的所有操作结果执行OR操作。mde_out_wire信号与MDE_OUT数据连接并从输出端口输出。
根据如上所配置的控制电路20，在从定时波形发生设备22输出的输出数据中，可以通过输出端口交换设备23改变该输出位置。因此，可以设计基片40上布线42的布局，使得组件安装区域减少，其有利于缩微。控制电路20并不需要改进，于是也可以减少开发成本。
有可能从外部输入输出端口交换数据D3，或者可能预先在输出端口交换设备23的存储器中存储的输出端口交换数据D3。预先确定存储在存储器中的输出端口交换数据D3。
通过切换不仅可以使用根据一种类型的输出端口交换数据D3交换的输出终端、而且可以使用存储在输出端口交换设备23的存储器中的多个输出端口交换数据D3片段。通过将数据切换到外部新输入的数据，也可能使用输出端口交换数据D3。进一步，有可能在控制电路20运转的时候改变输出端口交换数据D3的片段。根据上面的配置，当在任意时间改变输出端口交换数据D3的片段时，可以立即改变输出端口。因此可以进行复杂的输出端口管理，诸如动态输出端口改变。
图11和12的平面图所示的状态中，在基片40上安装LED驱动器60和LED61来替代静电激励器30。在使用待控制的元件而不是静电激励器30的情况下，根据输出端口交换数据D3来交换CH0至CH3中每一通道的输出数据。因此，与在基片40上安装静电激励器30的情况相同，可以简化布线42，并可以减少组件安装区域。
图13的平面图所示为基片40的结构范例。在图13所示的基片40中可以得到与图1中所示的基片40相同的效果。
图14的方框图所示为根据本发明第二实施例的控制电路70的结构。在图14中，与图2相同的功能组件通过相同的标号表示，并且这里不再重复该详述。控制电路70包括定时波形发生设备22、输出端口交换设备23、升压设备71以及切换设备72。将输出端口交换数据D3、波形时间寄存器数据D1、波形数据寄存器数据D2以及升压比寄存器数据输入到定时波形发生设备22。将输出端口交换数据D3、波形时间寄存器数据D1和波形数据寄存器数据D2输入到输出端口交换设备23。将升压比寄存器数据输入到升压设备71。输出端口交换设备23和升压设备71的输出与切换设备72连接。
在从定时波形发生设备22输出的数据片段中，将升压比寄存器数据的值输入到升压设备71。升压设备71根据升压比寄存器数据产生驱动电压。例如，在定时波形发生设备22的输出电压是2.5V的高状态、而升压比寄存器数据是10的情况下，升压设备71产生25V作为静电激励器的驱动电压。通过切换设备72将驱动电压提供到静电激励器。
根据本发明第二实施例的控制电路70只在通过波形时间寄存器数据D1所指定的间隔期间以时间序列的方式使能输出端口交换数据D3、波形数据寄存器数据D2以及升压比寄存器数据。因此，升压比和输出端口交换数据D3可以在时间序列中改变。于是在控制电路70中，虽然通过输出端口交换设备23可以在时间序列中改变输出端口的分配，但是通过升压设备71可以在时间序列中改变升压比。因此，可以实现更加复杂的端口管理。
从控制电路的每一端口输出布线。能够以最短的路径完成布线布局，而不产生干扰。在控制电路中，可以使用单层基片只参看激励器的布线进行安装。
本领域的熟练技术人员可以很容易得出其它优点和修改。因此，本发明更广泛的方面并不限于此处所示和所述的具体细节和代表性实施例。相应地，可以作出各种修改而不脱离通过所附权利要求书及其等同物限定的一般发明意义的精神和范围。
权利要求
1.一种信号输出装置，包括定时波形发生设备，所述定时波形发生设备输出来自多个输出终端的信号；和输出端口交换设备，所述输出端口交换设备与所述定时波形发生设备相连，该输出端口交换设备具有将从所述定时波形发生设备输入的信号输出的输出端口，设备输出端口交换设备根据预定交换规则在所述输出终端与所述输出端口之间进行对应关系的转换。
2.根据权利要求1的信号输出装置，其中由确定输出移位量的输出端口交换数据确定所述交换规则。
3.根据权利要求2的信号输出装置，其中从外面输入所述输出端口交换数据。
4.根据权利要求2的信号输出装置，其中所述输出端口交换数据被存储在输出端口交换数据存储单元中，所述输出端口交换数据存储单元设置在所述输出端口交换设备中。
5.根据权利要求4的信号输出装置，其中所述多个输出端口交换数据片段被存储在所述输出端口交换数据存储单元中，并且使用所存储的多个输出端口交换数据片段中的任何一个。
6.根据权利要求5的信号输出装置，其中能够切换所使用的多个输出端口交换数据片段中的任何一个。
7.根据权利要求2的信号输出装置，其中能够将所述输出端口交换数据改变为外部重新输入的输出端口交换数据。
8.根据权利要求2的信号输出装置，其中预先确定所述输出端口交换数据。
9.一种基片装置，包括基片；定时波形发生设备，所述定时波形发生设备设置在所述基片上，所述定时波形发生设备输出来自多个输出终端的每一信号；输出端口交换设备，所述输出端口交换设备设置在所述基片上，并与所述定时波形发生设备相连，所述输出端口交换设备具有输出从所述定时波形发生设备输入的信号的输出端口，所述输出端口交换设备根据预定交换规则在所述输出终端与所述输出端口之间进行对应关系的转换；元件安装单元，所述元件安装单元设置在所述基片上，所述元件安装单元具有用于连接由所述定时波形发生设备的输出所控制的控制对象元件的导电部分；和所述输出端口和所述元件安装单元的布线图案。
10.根据权利要求9的基片装置，其中由确定输出移位量的输出端口交换数据确定所述交换规则。
11.根据权利要求10的基片装置，其中从外面输入所述输出端口交换数据。
12.根据权利要求10的基片装置，其中所述输出端口交换数据被存储在输出端口交换数据存储单元中，所述输出端口交换数据存储单元设置在所述输出端口交换设备中。
13.根据权利要求12的基片装置，其中所述多个输出端口交换数据片段被存储在所述输出端口交换数据存储单元中，并且使用所存储的多个输出端口交换数据片段中的任何一个。
14.根据权利要求13的基片装置，其中能够切换所使用的多个输出端口交换数据片段中的任何一个。
15.根据权利要求10的基片装置，其中可以将所述输出端口交换数据改变到外部重新输入的输出端口交换数据。
16.一种基片装置，包括定时波形发生设备，所述定时波形发生设备设置在第一基片上，并且输出来自多个输出终端中每一个的信号；输出端口交换设备，所述输出端口交换设备设置在第二基片上，并与所述定时波形发生设备相连，所述输出端口交换设备具有输出从所述定时波形发生设备输入的信号的输出端口，所述输出端口交换设备根据预定交换规则在所述输出终端与所述输出端口之间进行对应关系的转换；元件安装单元，所述元件安装单元设置在所述第一基片或所述第二基片上，所述元件安装单元具有用于连接由所述定时波形发生设备的输出控制的控制对象元件的导电部分；和布线图案，所述布线图案连接所述输出端口和所述元件安装单元。
全文摘要
一种信号输出装置，包括定时波形发生装置，其输出来自多个输出终端的每一信号；和输出端口交换装置，其与该定时波形发生装置相连，该输出端口交换装置具有输出从定时波形发生装置输入的信号的输出端口，该输出端口交换装置根据预定交换规则在输出终端与输出端口之间进行对应关系的转换。
文档编号H02N1/00GK1677828SQ20051006284
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者吉田充伸 申请人:株式会社东芝