静电电容检测装置以及静电电容检测方法制造方法及图纸

提供抑制了信号的相位的延迟所导致的检测灵敏度的降低的静电电容检测装置以及静电电容检测方法。静电电容检测装置包含：1个或多个检测电极；屏蔽电极，其接近所述检测电极而配置；交流信号源，其对所述屏蔽电极供给交流信号；检测电路，其基于从所述检测电极输出的检测信号和从所述交流信号源输出的交流信号，来检测接近所述检测电极的对象物与所述检测电极之间的静电电容；和相位调整电路，其设于所述交流信号源与所述屏蔽电极之间，将由所述交流信号源输出的交流信号的相位超前。交流信号源输出的交流信号的相位超前。交流信号源输出的交流信号的相位超前。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】静电电容检测装置以及静电电容检测方法


[0001]本专利技术涉及静电电容检测装置以及静电电容检测方法。

技术介绍

[0002]以往，有一种阻抗检测电路，能输出与被测定电容所具有的静电电容成正比的信号，具备：交流信号产生器，其产生交流信号；运算放大器，其具有反相输入端子、正相输入端子以及输出端子，所述输出端子与所述反相输入端子之间通过反馈电阻连接，在所述正相输入端子被施加所述交流信号；信号线，其能一端与所述反相输入端子连接，将所述被测定电容与另一端连接；屏蔽线，其使所述信号线的一部分露出且与所述正相输入端子连接；和补偿电路，其接受所述交流信号，用于补偿该交流信号的相位以及振幅，将该补偿电路的输出连接到所述运算放大器的所述反相输入端子(例如，参考专利文献1)。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：JP特开2002
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350477号公报

技术实现思路

[0006]‑
专利技术所要解决的课题
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[0007]在以往的阻抗检测电路中，关于相位的补偿，进行补正，以使得不在运算放大器的输出的相位中产生通过信号线的寄生电容和反馈电阻而产生的反相输入端子的输入的相位滞后的影响。但由于运算放大器的反相输入端子的输入的相位自身不发生改变，因此，会在运算放大器的反相输入端子的输入和正相输入端子的输入产生相位差。为此，即使对反相输入端子输入补偿电路的输出，设为检测对象的静电电容向反相输入端子的输入的相对于正相输入端子的输入的相位的滞后也不会消失。这是因为，在从设为检测对象的静电电容到反相输入端子的布线中存在电阻值，应检测的输入需要作为电流取出，但在正相输入端子的电压与检测对象的静电电容的电极之间产生电位差。在这样的补偿方法中，特别在检测对象与反相输入端子之间的布线的电阻大的情况下、存在于布线的寄生电容大的情况下，由于未实质地补正电阻值的影响所导致的应检测的输入电流的相位滞后，因此运算放大器的输出的灵敏度(检测灵敏度)降低。
[0008]为此，目的在于，提供抑制了信号的相位的延迟所导致的检测灵敏度的降低的静电电容检测装置以及静电电容检测方法。
[0009]‑
用于解决课题的手段
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[0010]本专利技术的实施方式的静电电容检测装置包含：1个或多个检测电极；屏蔽电极，其与所述检测电极接近配置；交流信号源，其对所述屏蔽电极供给交流信号；检测电路，其基于从所述检测电极输出的检测信号和从所述交流信号源输出的交流信号来检测接近所述检测电极的对象物与所述检测电极之间的静电电容；和相位调整电路，其设于所述交流信号源与所述屏蔽电极之间，将由所述交流信号源输出的交流信号的相位超前。
[0011]‑
专利技术效果
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[0012]能提供抑制了信号的相位的延迟所导致的检测灵敏度的降低的静电电容检测装置以及静电电容检测方法。
附图说明
[0013]图1是表示实施方式的静电电容检测装置100的图。
[0014]图2是表示检测电路130的结构的图。
[0015]图3是表示相移电路140A的输出信号相对于输入信号的相位和增益的频率特性的模拟结果的图。
[0016]图4是表示从交流信号源120在检测电极111之间得到的信号的相位的关系的图。
[0017]图5是表示静电电容检测装置100的传感器部110中的电阻和静电电容的图。
[0018]图6是表示静电电容检测装置100中的各部的信号波形的图。
[0019]图7是表示差动放大器135的图。
[0020]图8是表示实施方式的变形例的静电电容检测装置100M的图。
[0021]图9是表示静电电容检测装置100M的各部的信号波形的图。
[0022]图10是说明静电电容检测装置100M的相位调整电路140中的相位调整量的图。
具体实施方式
[0023]以下，说明运用了本专利技术的静电电容检测装置以及静电电容检测方法的实施方式。
[0024]<实施方式>
[0025]图1是表示实施方式的静电电容检测装置100的图。静电电容检测装置100包含传感器部110、交流信号源120、检测电路130以及相位调整电路140。静电电容检测方法是为了在静电电容检测装置100中检测静电电容而进行后述的相位的调整的方法。
[0026]以下，关于传感器部110，定义XYZ坐标系来进行说明。此外，关于传感器部110，为了方便说明，将
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Z方向侧称作下侧或下，将+Z方向侧称作上侧或上，但并不表征普遍的上下关系。此外，关于传感器部110，将进行XY面观察称作俯视观察。
[0027]作为一例，传感器部110包含12个检测电极111以及1个有源屏蔽电极112。12个检测电极111阵列状以3行
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4列配置。检测电极111是以自电容式检测特别是与手等人体之间的静电电容的电极，作为一例，用ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)膜这样具有数10Ω/口～100ΩΩ/
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程度的薄层电阻值的导电材料制作。这在现有技术中是会带来灵敏度的降低的影响的等级。手等人体是成为静电电容检测装置100的检测对象的对象物的一例。
[0028]在此，ITO膜等作为导电材料，若不对施加在有源屏蔽电极112的交流信号进行后述的相位调整电路140的相位的调整，就会造成会在检测电极111中传播的交流信号中产生招致检测电路130的检测灵敏度的降低程度的相位的延迟程度大的时间常数。作为一例，检测电极111形成于透明基板的表面。另外，检测电极111的材料并不限于ITO，也可以是氧化锌、氧化锡、氧化钛等。此外，检测电极111也可以不透明。
[0029]有源屏蔽电极112配设在俯视观察下与12个检测电极111重叠的位置，设于12个检测电极111的下侧(背侧)。此外，在有源屏蔽电极112经由相位调整电路140连接交流信号源
120。有源屏蔽电极112为了从噪声屏蔽12个检测电极111且为了抑制寄生电容而设，被施加从交流信号源120输出且通过相位调整电路140将相位超前的交流信号。
[0030]作为一例，有源屏蔽电极112含有ITO膜这样的导电材料。对有源屏蔽电极112使用ITO膜所导致的相位延迟的影响和检测电极111是同样的，具有如下那样的电阻值：若不对施加在有源屏蔽电极112的交流信号进行后述的相位调整电路140的相位的调整，就会造成在有源屏蔽电极112中传播的交流信号中产生招致检测电路130的检测灵敏度的降低程度的相位的延迟程度大的时间常数。
[0031]有源屏蔽电极112与12个检测电极111接近配置。所谓有源屏蔽电极112与12个检测电极111接近，是指如下程度地有源屏蔽电极112位于12个检测电极111的附近：有源屏蔽电极112主要能针对来自下方的噪声将12个检测电极111屏蔽程度，此外抑制与周边、下方的耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种静电电容检测装置，其特征在于，包含：1个或多个检测电极；屏蔽电极，其接近所述检测电极而配置；交流信号源，其对所述屏蔽电极供给交流信号；检测电路，其基于从所述检测电极输出的检测信号和从所述交流信号源输出的交流信号，来检测接近所述检测电极的对象物与所述检测电极之间的静电电容；和相位调整电路，其设于所述交流信号源与所述屏蔽电极之间，将由所述交流信号源输出的交流信号的相位超前。2.根据权利要求1所述的静电电容检测装置，其特征在于，所述相位调整电路将所述交流信号的相位超前，以使得输入到所述检测电路的所述检测信号和所述交流信号的相位对齐。3.根据权利要求1或2所述的静电电容检测装置，其特征在于，所述相位调整电路具有：相移电路，其使所述交流信号的相位滞后；和反相放大电路，其使所述交流信号的相位反相。4.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测装置，其特征在于，所述检测电路具有：乘法运算器，其将所述检测信号和所述交流信号相乘。5.根据权利要求4所述的静电电容检测装置，其特征在于，所述检测电路还具有：低通滤波器，其使所述乘法运算器的输出当中的截止频率以下的频带分量通过。6.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤由达巳，松田厚志，
申请(专利权)人：阿尔卑斯阿尔派株式会社，
类型：发明
国别省市：