输入装置制造方法及图纸

在增大了检测用电压(Vs)的振幅的情况下，在被检测电容(Cs)流通的驱动电流(Is)的振幅增大，因此检测电流(Izm)的振幅也增大。在此情况下，检测电流(Izm)的振幅的增大不被电路能够动作的电源电压范围(GND～VDD)的条件直接限制。因此，例如通过将电流输出电路(10)的电流转换比率(“α”)、电流‑电压转换电路(20)的电容(Cf)的电容值(“C”)等设定为适当的值，使电压(Vo)不超过电源电压范围的范围，从而能够避免检测电流(Izm)的振幅受到电源电压范围的条件限制。因此，能够将检测用电压(Vs)的振幅一直增大到电源电压范围的最大限。

Input device

In the case of increasing the amplitude of the detected voltage (Vs), the amplitude of the driving current (Is) of the detected capacitor (Cs) is increased, so that the amplitude of the detected current (Izm) is also increased. In this case, the increase in the amplitude of the detected current (Izm) is not directly limited by the power voltage range (GND to VDD) that the circuit can operate. Therefore, for example through the current output circuit (10) of the current conversion ratio (\alpha\), current voltage conversion circuit (20) of the capacitor (Cf) capacitance (\C\) set to the appropriate value, the voltage (Vo) range does not exceed the supply voltage range, which can to avoid detection current (Izm) amplitude limited power supply voltage range. As a result, the amplitude of the detected voltage (Vs) can be increased to the limit of the voltage range of the supply.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及输入与物体的接近对应的信息的输入装置，例如涉及具备静电电容对应于物体的接近而变化的检测电极的触控板、触摸传感器等输入装置。
技术介绍
作为智能手机等信息设备的用户界面装置，具备检测手指或笔的接触位置的传感器的触控板、触摸面板等装置广泛普及。检测物体的接触位置的传感器，有电阻膜方式、光学式等各种类型，但静电电容方式的传感器因为构成简单且能够小型化，因而近年被搭载在很多的移动设备中。静电电容式的传感器，主要有对驱动电极与检测电极间的静电电容的变化进行检测的互电容式传感器、及对相对于地线的检测电极的静电电容的变化进行检测的自电容式传感器。互电容式传感器能够在检测电极上的多个位置检测静电电容变化，因而与自电容式传感器相比适于多点检测。另一方面，自电容式传感器直接检测接近的物体与检测电极的静电电容变化，因此与互电容式传感器相比，有检测灵敏度高的优点。因此，在要实现对处于从操作面离开的位置的手指的操作进行检测的悬浮触控功能等的情况下，灵敏度高的自电容式的传感器是有利的。
技术实现思路
专利技术要解决的课题图14是表示一般的自电容式传感器的构成的图。图14A表示电路的构成，图14B表示交流电压Vs及输出电压Vout的波形。视为地线电位或固定电位的物体(手指等)接近检测电极81时，在检测电极81与地线之间形成电容Cs。该电容Cs对应于物体与检测电极81的距离而变化。因此，通过测定电容Cs的电容值，可获得与物体的接近状态有关的信息。运算放大器84的输出端子经由电容Cf与反转输入端子连接，因此通过运算放大器84的负反馈动作，反转输入端子的电压成为与非反转输入端子大致相等。即，与运算放大器84的反转输入端子连接的检测电极81的电压，成为与对非反转输入端子施加的交流电压Vs大致相等。由此，电容Cs中产生与交流电压Vs几乎相等的电压，与该交流电压相应的交流电流在电容Cs上流通。电容Cf中，流通与电容Cs大致相等的交流电流。因此，电容Cf上产生的交流电压的振幅，与电容Cs的电容值成比例。输出电压Vout成为将该电容Cf中产生的电压与交流电压Vs相加后的电压。如图14B所示，输出电压Vout与交流电压Vs相比，振幅更大。即使是灵敏度比较高的自电容式传感器，由于手指的接近引起的静电电容的变化非常微小，因此为了不易受到噪声的影响而希望尽可能增大灵敏度。在图14A所示的电路中为了增大灵敏度，只要使交流电压Vs的振幅增大而使电容Cs中流通的电流增加即可。然而，如图14B所示，输出电压Vout与交流电压Vs相比具有较大的振幅，因此在使输出电压Vout的振幅太大时，输出电压Vout将超出电源电压范围(VDD～GND)。实际上，如图14B所示那样未超出电源电压范围(VDD～GND)，因此输出电压Vout被限制在该电源电压范围内而成为畸变的波形。该问题，无论交流电压Vs是正弦波还是其他的波形(矩形波等)都是同样的，即使将电容Cf置换为电阻元件也不会改变。因此，在图14A所示的电路中，不能使驱动检测电极81的交流电压Vs的振幅太大，存在难以提高灵敏度的问题。另外，检测电极81中，除了存在电容Cf以外，还存在与接近的物体无关的寄生电容。作为降低检测电极81与周围的导电物的寄生电容的方法，例如考虑通过与交流电压Vs同电位的电极图案将检测电极81屏蔽的方法。然而，在运算放大器84的输入级，如图15所示那样存在寄生电容Cp。该寄生电容Cp是由晶体管85的元件构造引起的，不能通过屏蔽等消除。在存在这样的寄生电容时，在表观上，电容Cs的电容值变大，电容Cf的交流电压变大。因此，必须使交流电压Vs的振幅进一步减小，存在灵敏度低下的问题。通常，从静电电容的检测结果通过模拟的或数字的方法减去寄生电容的误差量，但在这样的后级侧的处理中，没有将图14A所示的初级的电路的输出电压Vout减小的效果。因此，上述的灵敏度的降低未得以避免。近来，在各种各样的用途中希望低功率化并且需要高灵敏度化。然而，在现有的技术中，难以在将电源电压抑制得较低的同时谋求高灵敏度化。本专利技术是鉴于该情况而做出的，其目的在于，提供能够高灵敏度地检测对应于物体的接近而变化的微小的静电电容的输入装置。用于解决课题的手段本专利技术的输入装置，是输入与物体的接近对应的信息的输入装置，其特征在于，具有：检测电极，在该检测电极与上述物体之间形成的被检测电容的静电电容值对应于物体的接近发生变化；以及电流输出电路，对上述检测电极输出驱动电流以在上述检测电极中产生电平周期性地变化的规定的检测用电压，并且输出与上述驱动电流成比例的检测电流。根据上述的构成，上述驱动电流从上述电流输出电路向上述检测电极流通，以使在上述检测电极中产生电平周期性地变化的上述检测用电压。上述驱动电流在上述被检测电容中流通，因此具有与上述被检测电容的静电电容值对应的值。从上述电流输出电路输出的上述检测电流，与该驱动电流成比例，因此具有与上述被检测电容的静电电容值对应的值。因此，上述检测电流，具有相应于上述物体的接近而变化的值，表示与物体的接近对应的信息。另外，在增大了上述检测用电压的振幅的情况下，在上述被检测电容中流通的上述驱动电流的振幅增大，因此上述检测电流的振幅也增大。在此情况下，上述检测电流的振幅的增大没有被电路能够动作的电源电压范围的条件直接限制。因此，通过适当设定例如电路常数等，能够避免上述检测电流的振幅被电源电压范围的条件限制。因此，能够使上述检测用电压的振幅增大到最大限，因此，能够实现灵敏度的提高。优选的是，上述电流输出电路也可以包括：放大电路，将被输入的上述检测用电压与上述检测电极中产生的电压之差放大，并将与该放大结果对应的上述驱动电流向上述检测电极输出；以及电流反射镜电路，输出与上述驱动电流成比例的上述检测电流。或者，上述电流输出电路也可以包括：第1放大电路，将被输入的上述检测用电压与上述检测电极的电压之差放大，并将与该放大结果对应的上述驱动电流向上述检测电极输出；以及第2放大电路，将被输入的上述检测用电压与上述检测电极的电压之差放大，并输出与该放大结果对应的上述检测电流。优选的是，上述输入装置具有输出与上述检测电流对应的电压的电流-电压转换电路。例如，上述电流-电压转换电路也可以包括：电容，该电容的一个端子被输入上述检测电流；以及第3放大电路，将上述电容的上述一个端子的电压与基准电压之差放大，并将与该放大结果对应的电压向上述电容的另一个端子输出。优选的是，上述输入装置也可以具有检测电流校正电路，该检测电流校正电路具备与上述检测电流从上述电流输出电路向上述电流-电压转换电路流通的电流路径、或上述驱动电流从上述电流输出电路向上述检测电极流通的电流路径连接的节点，从该节点输出使上述检测电流的振幅减少的校正电流。根据上述的构成，从与上述电流路径连接的上述节点供给上述校正电流，由此上述检测电流的振幅减少。因此，由使上述被检测电容的静电电容值在表观上增大的寄生的电容引起的误差，能够通过上述检测电流的振幅的减少来校正。另外，上述检测电流的振幅减少时，从上述电流-电压转换电路输出的电压的振幅减少，相对于电源电压范围，上述电流-电压转换电路的输出电压的裕度增加。因此，能够使上述检测用电压的振幅进一步增大，能够实现灵敏度的进一步的提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入装置，是输入与物体的接近对应的信息的输入装置，其特征在于，具有：检测电极，在该检测电极与上述物体之间形成的被检测电容的静电电容值对应于物体的接近发生变化；以及电流输出电路，对上述检测电极输出驱动电流以使在上述检测电极中产生电平周期性地变化的规定的检测用电压，并且输出与上述驱动电流成比例的检测电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 JP 2014-2104651.一种输入装置，是输入与物体的接近对应的信息的输入装置，其特征在于，具有：检测电极，在该检测电极与上述物体之间形成的被检测电容的静电电容值对应于物体的接近发生变化；以及电流输出电路，对上述检测电极输出驱动电流以使在上述检测电极中产生电平周期性地变化的规定的检测用电压，并且输出与上述驱动电流成比例的检测电流。2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，上述电流输出电路包括：放大电路，将被输入的上述检测用电压与在上述检测电极中产生的电压之差放大，并将与该放大结果对应的上述驱动电流向上述检测电极输出；以及电流反射镜电路，输出与上述驱动电流成比例的上述检测电流。3.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，上述电流输出电路包括：第1放大电路，将被输入的上述检测用电压与上述检测电极的电压之差放大，并将与该放大结果对应的上述驱动电流向上述检测电极输出；以及第2放大电路，将被输入的上述检测用电压与上述检测电极的电压之差放大，并输出与该放大结果对应的上述检测电流。4.根据权利要求1～3中任一项所述的输入装置，其特征在于，上述输入装置具有输出与上述检测电流对应的电压的电流-电压转换电路。5.根据权利要求4所述的输入装置，其特征在于，上述电流-电压转换电路包括：电容，该电容的一个端子被输入上述检测电流；以及第3放大电路，将上述电容的上述一个端子的电压与基准电压之差放大，并将与该放大结果对...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤由达巳，平馆泰彦，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP