CN103713787A - 信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置及电子设备 - Google Patents

信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

实现一种信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置及电子设备。上述信号处理电路适合与静电电容方式的位置检测传感器的信号接收导体连接，消耗电力少，电路规模也小，此外能够减小用于进行IV转换的电容器的静电电容值。在通过箝位电路(31a)将接收导体(11X)箝位为预定的电位之后，将箝位为该预定的电位的接收导体11X经由门电路(31b)连接到电容器电路(31c)，从而在电容器电路(31c)上生成与手指等指示体所指示的位置对应地变化的电位，将该电容器电路(31c)上所生成的电压信号转换为数字信号并输出。

Description

信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置及电子设备
技术领域
本发明涉及一种信号处理电路、信号处理方法及包括他们的位置检测装置、电子设备，适合和能够检测(多点检测)手指等多个指示体各自的指示位置的静电电容方式的位置检测传感器一起使用。
背景技术
触摸面板等位置检测装置得到广泛使用，产生了涉及位置检测装置的各种发明。例如，后述的专利文献1中公开了涉及静电电容方式的触摸面板装置的发明。专利文献1所公开的发明中，格子状配置多个发送电极2和多个接收导体3而形成面板主体4，向发送电极2供给预定的信号。在由作为指示体的手指指示的位置，电流经由手指而分流，从而在发送电极2与接收导体3之间所形成的静电电容发生变化，将该静电电容的变化作为接收导体3上流动的电流的变化而检测出来。
因此，通过检测发送电极2与接收导体3的各交点处电流的变化，能够检测由指示体指示的面板主体4上的位置。但是，接收导体3上变化的电流是微弱的。因此，将微弱电流转换为适当的信号电平的电压来进行处理。在上述专利文献1中，也说明了采用使用了运算放大器OPA的IV转换部(电流电压转换部)31，将接收导体3上流动的微弱电流转换为电压来进行处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-243081号公报
然而，上述专利文献1中所公开的包括IV转换部的触摸面板装置无法应对近年来迅速普及的称为智能手机等便携设备的输入装置。智能手机具有例如4英寸左右的显示画面，具有通过该显示画面上所配置的触摸面板装置(位置检测装置)来检测用户用笔或手指等指示体指示的指示位置的功能，但作为便携设备，希望实现消耗电力的节约化、小型化及轻量化。
然而，IV转换部(电流电压转换部)如上述专利文献1的图5所示一般为在运算放大器(operational amplifier)的输入输出端之间连接有电容器和电阻的结构，但是用运算放大器进行电流电压转换时消耗电力大。此外，IV转换部需要电容值比较大的电容器，在集成电路(IC)上使用半导体工艺形成电容器的情况下，形成电容器的半导体面积与其他电路元件相比非常大，难以IC化。因此，在专利文献1所记载的触摸面板装置中，具有多个接收导体共用一个IV转换部31的结构，多个接收导体通过切换电路21与一个IV转换部31连接而进行电流电压转换。
但是，在多个接收导体共用一个IV转换部31的情况下，根据用于依次切换多个接收导体来与一个IV转换部31连接并将电流转换为电压的处理速度与指示体在触摸面板上的移动速度之间的关系，存在无法及时进行指示位置的检测处理的情况，此时存在错过在适当的定时检测出指示体的指示位置的情况。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种信号处理电路及信号处理方法，并提供使用他们的位置检测装置及电子设备，能够减小消耗电力，电路规模也小，此外能够将用于IV转换的电容器的静电电容值设定得较小。
为了解决上记问题，技术方案1中所记载的发明的信号处理电路，连接于检测与指示体的位置指示对应的静电电容的变化的静电电容方式的位置检测传感器的信号接收导体，上述位置检测传感器包括在第1方向上所配置的多个信号发送导体和在与上述第1方向交叉的第2方向上所配置的多个上述信号接收导体，上述信号处理电路的特征在于，包括箝位电路、门电路、电容器电路及门控制电路，在上述箝位电路的一端上连接有上述信号接收导体并且连接有上述门电路的一端，在上述门电路的另一端上连接有上述电容器电路的一端，上述箝位电路的另一端及上述电容器电路的另一端被设定为各自的预定的电位，并且，通过上述门控制电路进行上述门电路的导通控制，从而将经由上述箝位电路设定为预定的电位的上述信号接收导体经由上述门电路连接到上述电容器电路，由此与指示体的位置指示对应的静电电容的变化作为电压信号而从上述电容器电路输出。
根据该技术方案1所记载的发明的信号处理电路，通过箝位电路将接收导体箝位为预定的电位之后，将箝位为该预定的电位的接收导体经由门电路连接到电容器电路，从而在电容器电路上生成与手指等指示体所指示的位置对应地变化的电位，该电容器电路上所生成的电位作为电压信号而被输出。
由此，与采用由运算放大器构成的现有的IV转换电路(电流电压转换电路)的情况相比，能够简化电路结构，能够实现省电力化。此外，与使用运算放大器的IV转换电路中所使用的电容器的电容值相比，本发明中所使用的电容器的电容值能够设为较小的值，因此能够减小集成电路中形成有电容器电路时的电路规模。因此，根据本发明，能够实现省电力、小电路规模，因此能够实现具有多个接收导体上分别连接有IV转换电路的电路结构的位置检测装置及电子设备。
根据本发明，消耗电力少，且电路规模也小，因此能够实现适合和静电电容方式的位置检测传感器一起使用的信号处理电路及信号处理方法、以及通过具备他们而能够小型化、轻量化及长时间使用的位置检测装置及电子设备。
附图说明
图1用于说明适用本发明的电子设备的图。
图2是用于说明适用本发明的位置检测装置的结构例的图。
图3是用于说明本发明的第1实施方式的信号处理电路的结构例的图。
图4是用于说明适合和本发明一起使用的A/D转换器的结构例的图。
图5是用于概念性地说明适合和本发明一起使用的A/D转换器的动作的图。
图6是用于说明本发明的第1实施方式的信号处理电路的动作的时序图。
图7是用于说明本发明的第2实施方式的信号处理电路的结构例的图。
图8是用于说明本发明的第2实施方式的信号处理电路的动作的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的信号处理电路、信号处理方法、位置检测装置、电子设备的实施方式。本发明的信号处理电路、信号处理方法适用于静电电容方式的位置检测传感器。
[第1实施方式]
[适用本发明的信号处理电路、信号处理方法的位置检测装置]
图1表示包括适用本发明的信号处理电路、信号处理方法的一个实施方式而构成的位置检测装置1的电子设备的一例。图1所示的电子设备2是包括例如LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等显示装置的显示画面2D的被称为智能手机等便携设备，在显示画面2D的前表面部配置有构成静电电容方式的位置检测装置1的触摸面板。此外，在电子设备2的上部和下部，分别设置有听筒3及话筒4。在后文说明该位置检测装置1的详细情况。
并且，若在配置在电子设备2的显示画面2D的前表面部上的触摸面板上用手指等进行位置指示操作，则位置检测装置1检测用手指等操作的位置，能够通过电子设备2所具有的微型计算机实施与操作位置对应的显示处理。
[静电电容方式的位置检测装置的结构例]
接着，说明图1所示的电子设备2等中所使用的位置检测装置1的结构例。图2是用于说明本实施方式的位置检测装置1的结构例的图。本实施方式的位置检测装置1适用本发明的信号处理电路及信号处理方法的一个实施方式而构成。本实施方式的位置检测装置1为交叉点型静电电容方式。另外，关于交叉点型静电电容方式的位置检测装置的原理等，在本申请的发明人的发明所涉及的申请的公开公报即日本特开2011-3035号公报、日本特开2011-3036号公报、日本特开2012-123599号公报等中详细地进行了说明。
并且，如图2所示，本实施方式的位置检测装置1包括构成触摸面板(位置检测传感器)的传感器部100、发送部200、接收部300、控制电路400及时钟产生电路500。控制电路400是用于控制本实施方式的位置检测装置1的各部的电路，例如搭载微型计算机而构成。时钟产生电路500产生预定的时钟信号并向各部供给，根据情况还有包括在微型计算机等中的情况。
传感器部100从下层侧依次层叠发送导体组12、绝缘层、接收导体组11而形成。发送导体组12在图2中以彼此隔着预定间隔的方式排列配置有在X轴方向上延伸的多个发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46。此外，接收导体组11以彼此隔着预定间隔的方式排列配置有在与发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46交叉的方向(图2的Y轴方向)上延伸的多个接收导体11X1、11X2、…、11X72。
在本实施方式的位置检测装置1中，构成接收导体组11的多个接收导体11X1、11X2、…、11X72为第1导体，构成发送导体组12的多个发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46为第2导体。这样，在交叉点型静电电容方式的位置检测装置中，具有如下结构：根据使发送导体和接收导体交叉而形成的各交点处的静电电容的变化，检测手指等指示体所指示的位置。
并且，本实施方式的位置检测装置1如用图1所说明的那样搭载在例如称为智能手机的便携设备上来使用。因此，传感器部100与便携设备所具有的显示装置的显示画面的大小对应，由具有光透过性的接收导体组11和发送导体组12形成画面尺寸为例如4英寸左右的大小的指示输入面100S。另外，作为便携设备的显示装置，使用LCD(Liquid Crystal Display)、有机EL(Organic Electro-Luminescence：有机电致发光)显示器等薄的显示装置。此外，接收导体组11和发送导体组12可以是分别配置在传感器基板的同一面侧上的结构，也可以是在传感器基板的一面侧配置接收导体组11、在另一面侧配置发送导体组12的结构。
在本实施方式中，如图2所示，传感器部100的发送导体组12由46个发送导体12Y1～12Y46构成。发送部200的发送信号生成电路21根据控制电路400的控制，在根据来自时钟产生电路500的时钟信号CLK形成的定时，生成46个不同的发送信号，向各发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46供给预定的发送信号。另外，作为向46个发送导体12Y1～12Y46分别供给的发送信号的具体例，例如能够适用PN(pseudorandom noise：伪随机噪声)码、哈达玛码等正交码。
发送部200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。本实施方式的位置检测装置1如前文也进行过说明的那样是交叉点型静电电容方式，根据与向发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46供给的发送信号对应地在接收导体11X1～11X72上感应产生的信号的变化，检测指示体的位置，是根据与手指等指示体的位置指示对应的静电电容的变化进行检测的位置检测方式。
因此，与由发送信号生成电路21生成的发送信号中“0”连续或相反地“1”连续的情况对应地，在信号极性反转电路22中，判定对各发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46刚刚供给的信号(码)与接下来应供给的信号(码)是否相同，在相同的信号(码)连续的情况下，生成发送信号的信号电平(高电平/低电平)被切换(或者反转)的发送信号(发送码)。
具体地说，在发送信号像“00”这样“0”连续的情况下，在发送信号电平被设定为低电平的之前的“0”之后，暂时将发送信号的信号电平设定为高电平，之后，与接下来的“0”的发送对应地，将信号电平设定为低电平。相反，在发送信号像“11”这样“1”连续的情况下，在发送信号电平被设定为高电平的之前的“1”之后，暂时将发送信号的信号电平设定为低电平，之后，与接下来的“1”的发送对应地，将信号电平设定为高电平。
这样，在本说明书中将以下处理称为极性反转处理：在发送信号之前将发送信号的信号电平设为高电平或设为低电平，从而适当设置发送信号的上升、下降。另外，在发送信号像“01”或“10”这样发送不同的信号(码)的情况下，由于适当地设置有发送信号的上升及下降，因此不需要进行发送信号的极性切换(极性反转)。
这样，在本实施方式的位置检测装置1中，采用根据静电电容的变化检测手指等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控制向发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46供给的发送信号的信号电平，由此适当设置发送信号的上升、下降。与此对应地，在接收导体11X1、11X2、…、11X72上感应产生的接收信号的信号电平也成为适当地变化的信号。并且，监视接收导体11X1、11X2、…、11X72上所感应产生的接收信号，检测与供给到哪个发送导体的发送信号对应的接收信号发生了变化。
即，在本实施方式的位置检测装置1的接收部300中，在各交叉点检测各发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46与各接收导体11X1、11X2、…、11X72的交叉点（Cross Point）处感应产生的与静电电容的变化对应的信号的变化。由此，能够确定与手指等指示体对传感器部100的接近或触摸对应地静电电容发生了变化的交叉点。
另外，具有来自各接收导体11X1～11X72的接收信号供给到信号处理电路31，且来自接收导体11X1～11X72的各接收信号同时被A/D转换的结构。并且，信号处理电路31以电流的形式接收来自各接收导体11X1～11X72的信号并转换为电压信号，并通过多重积分型的ADC(Analog Digital Converter：模拟数字转换器)对其进行A/D(Analog/Digital：模拟/数字)转换，在后文对此进行详细说明。多重积分型的ADC用不同值的多个基准电流依次进行放电/充电，从而将充电到电容器中的电荷转换为与充电到电容器的电荷对应的数字信号。
并且，位置检测电路32进行使用与从发送信号生成电路21供给到各发送导体12Y1、12Y2、…、12Y46的发送信号(发送码)对应的信号(码)而进行的相关运算，计算出相关运算值。因此，相关运算中所使用的信号(相关运算信号)从发送信号生成电路21供给到位置检测电路32。并且，位置检测电路32根据控制电路400的控制进行动作，根据计算出的相关运算值，检测手指等指示体在传感器部100上指示的位置，与指示体的指示位置对应的输出数据供给到例如未图示的便携设备上所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。
具有这种结构的本实施方式的位置检测装置1同时向46个发送导体12Y1～12Y46分别供给发送信号，同时处理来自72个接收导体11X1～11X72各自的接收信号。并且，根据46个发送导体12Y1～12Y46与72个接收导体11X1～11X72所形成的3312个交叉点处的指示体的指示状态，检测指示体在指示输入面100S上所指示的位置。
另外，以下，除了特别区分来表示的情况以外，将各接收导体11X1～11X72统一记载为接收导体11X，将各发送导体12Y1～12Y46统一记载为发送导体12Y。
[第1实施方式的信号处理电路31的具体结构例]
图3是用于说明第1实施方式的位置检测装置1中所使用的信号处理电路31的结构例的图。如图3所示，第1实施方式的信号处理电路31包括与72个接收导体11X1～11X72分别对应的72个信号处理电路31A(1)～31A(72)。并且，72个信号处理电路31A(1)～31A(72)分别具有相同的结构。因此，以下，除了特别区分来表示的情况以外，将信号处理电路31A(1)～31A(72)统一记载为信号处理电路31A。
图3所示的信号处理电路31A中，由电阻元件构成的箝位电路31a的一端与接收导体11X连接。此外，门电路31b的一端也与接收导体11X连接。电容器电路31c的一端与门电路31b的另一端连接。箝位电路31a的另一端和电容器电路31c的另一端设定为预定的电位。在图3中，通过与基准电压设定电路31Y连接而设定预定的电位。电容器电路31c的一端上所生成的电压通过ADC31d转换为数字信号。
即，箝位电路31a如后文详细说明那样将各接收导体箝位为预定的电位。门电路31b将通过箝位电路31a箝位为预定的电位的接收导体连接到电容器电路31c。电容器电路31c经由门电路31b蓄积与接收导体被箝位电路31a箝位而设定的预定的电位对应的电荷。与电容器电路31c中所蓄积的电荷对应地在电容器电路31c上生成的电压通过ADC31d转换为数字信号。
另外，在图3中，为了简化说明，在信号处理电路31内设置有基准电压设定电路31Y。但是，基准电压设定电路31Y不需要设置在信号处理电路31内。关键是箝位电路31a的另一端和电容器电路31c的另一端成为所希望的电位即可。
从而，在本实施方式中，使用被供给电源电压Vcc的单一电源，因此将由基准电压设定电路31Y设定的基准电压(Vref)设为电源电压Vcc的2分之1(1/2·Vcc)，能够切实地检测接收信号的上升和下降双方。简单地说，在发送信号为“1”的情况下，电容器电路31c上生成的电压比基准电压(1/2·Vcc)大，相反在发送信号为“0”的情况下，电容器电路31c上生成的电压比基准电压(1/2·Vcc)小，这样无论在发送信号为“1”、“0”的任何情况下，在电容器电路31c中都能够以适当的信号电平产生电压变化。
即，若是通过能够同时供给电源电压±Vcc的电源进行驱动的信号处理电路，则基准电压(Vref)还能够设定为零伏，因此，此时意味着不需要基准电压设定电路31Y，或者作为基准电压设定电路31Y，仅通过将箝位电路31a和电容器电路31c各自的另一端接地，将其电位设定为零伏的布线连接。另外，在图3所示的信号处理电路31中，除了箝位电路31a及电容器电路31c以外，ADC31d也设定为同一基准电压(1/2·Vcc)，但是不需要一定将它们设定为同一电位。
但是，如图3所示，若它们彼此电连接而设定为同一电位，则在基准电压变动的情况下，箝位电路31a、电容器电路31c、ADC31d分别受到相同的电压变动的影响，因此具有在箝位电路31a、电容器电路31c、ADC31d之间实质上排除电压变动的影响的优点。
并且，在第1实施方式的信号处理电路31A中所使用的ADC31d是多重积分型ADC。图4是用于说明第1实施方式中所使用的ADC31d的结构例的图。此外，图5是用于概念性地说明ADC31d的动作的图。如图4所示，第1实施方式的ADC31d包括比较器d1、A/D控制逻辑部d2、电流输出型DAC(Digital/Analog Converter：数字/模拟转换器)d3。
并且，在信号处理电路31A的电容器电路31c上，将基准电压(Vref)设为基准电位，供给预定时间的作为从接收导体11X供给的接收信号的电荷，从而成为与电荷对应的电位并保持，对此在后文中还要进行说明。该电容器电路31c上所保持的电位通过ADC31d转换为数字信号。在ADC31d中所进行的A/D转换处理的概要如下所述。
即，在ADC31d中，将来自电流输出型DACd3的参照电流(图4中所示的64IREF～1IREF)供给到电容器电路31c与构成ADC31d的比较器d1之间。该参照电流被设定为消除电容器电路31c上所保持的电荷。由此，在电容器电路31c中进行对该参照电流进行逆积分的处理，通过该逆积分处理，产生与电容器电路31c上所保持的电荷对应的数字信号。
此时，用比较器d1比较通过使用参照电流IREF进行的逆积分处理而变化的电容器电路31c上所产生的电位与基准电压Vref，该比较结果供给到A/D控制逻辑部d2，检测电容器电路31c上所生成的电位的极性是否被切换。并且，在ADC31d中，反复进行逆积分→比较→极性反转检测这样的一系列处理，从而A/D控制逻辑部d2计测与电容器电路31c上所保持的电荷对应的处理时间。另外，虽然没有图示，但A/D控制逻辑部d2包括根据时钟信号CLK动作的计数器、控制该计数器的复位定时及计数值的输出定时等的控制器等。
接着，详细说明图4所示的多重积分型的ADC31d中所进行的A/D转换处理。在图4的例子中，设为通过箝位电路31a成为正电位的接收导体与电容器电路31c连接，在电容器电路31c上生成正电位。此外，ADC31d进行4重积分处理，在电流输出型DACd3上，根据A/D控制逻辑部d2的控制设定预定的参照电流。
从电流输出型DACd3输出基准电流(IREF)的-64倍的参照电流，以消除电容器电路31c上保持的电荷，即电容器电路31c上生成的电位成为逆极性，到电容器电路31c上所生成的电位的极性反转为止进行逆积分，通过A/D控制逻辑部d2计测在此期间的时间，该计测时间的64倍的时间数据保存到存储器中。
接着，若通过A/D控制逻辑部d2检测到电容器电路31c上所生成的电位的极性反转，则电流输出型DACd3根据A/D控制逻辑部d2的控制，输出基准电流的+16倍的参照电流，到电容器电路31c上所生成的电位的极性再次反转为止进行逆积分，通过A/D控制逻辑部d2计测在此期间的时间，该计测时间的16倍的时间数据与已保存在存储器中的时间数据相加并进行保存。
接着，若通过A/D控制逻辑部d2检测到电容器电路31c上所生成的电位的极性反转，则电流输出型DACd3根据A/D控制逻辑部d2的控制，输出基准电流的-4倍的参照电流，到电容器电路31c上所生成的电位的极性再次反转为止进行逆积分，通过A/D控制逻辑部d2计测在此期间的时间，该计测时间的4倍的时间数据与已保存在存储器中的时间数据相加并进行保存。
最后，若通过A/D控制逻辑部d2检测到电容器电路31c上所生成的电位的极性反转，则电流输出型DACd3根据A/D控制逻辑部d2的控制，输出基准电流的+1倍的参照电流，到电容器电路31c上所生成的电位的极性再次反转为止进行逆积分，通过A/D控制逻辑部d2计测在此期间的时间，该计测时间与已保存在存储器中的时间数据相加并进行保存。
这样，反复进行一系列的积分处理，在处理完成的时刻读出存储器中所保存的时间数据，从而通过箝位电路31a设为预定的电位的接收导体与电容器电路31c连接，电容器电路31c上所生成的预定的电位转换为对应的数字信号。另外，在接收导体通过箝位电路31a设为负电位从而在电容器电路31c上生成负电位的情况下，只要从电流输出型DACd3输出当初的基准电流(IREF)的64倍的参照电流即可，这一点是很明显的。
并且，在本第1实施方式中，如图3所示，各信号处理电路31A的门电路31b通过来自控制电路400的门电路31b用的定时信号Tm进行接通/断开控制(开闭控制)。门电路31b用的定时信号Tm是与来自时钟产生电路500的时钟信号CLK同步的信号。此外，如上文中也进行过说明那样，ADC31d如图2所示通过来自控制电路400的ADC31d用的定时信号CT1控制动作/非动作。
另外，构成本发明的信号处理电路31A的作为将电容器电路31c上所生成的电位转换为数字信号的ADC，不限定于上述积分型ADC，但在组合上述信号处理电路31A和积分型ADC31d的情况下，积分型ADC31d通过用预定的参照电流消除构成信号处理电路31A的电容器电路31c上所保持的电荷，能够输出与电容器电路31c上所保持的电荷对应的数字信号。即，构成信号处理电路31A的电容器电路31c还作为积分型ADC31d的构成要件而发挥功能，在作为集成电路将信号处理电路31A和积分型ADC31d一体构成的情况下成为适合的组合。
[信号处理电路31A的动作概要]
接着，说明构成信号处理电路31的各信号处理电路31A的动作的概要。图6是用于说明第1实施方式的信号处理电路31A的动作的时序图。图6A表示在发送信号生成电路21中生成的发送信号(发送码)的具体例。此外，图6B表示通过发送信号生成电路21及信号极性反转电路22向发送导体12Y供给的信号的状态。此外，图6C表示经由构成信号处理电路31A的门电路31b供给有从连接有箝位电路31a的接收导体11X接收的接收信号的电容器电路31c上的信号的状态。
如图6A所示，在该例子中，设向发送导体12Y供给的信号(发送码)为例如“0010”。如该例子的发送信号那样“0”连续，或相反“1”连续的情况下，无法适当地设定发送信号的上升及下降，在电容器电路31c上无法生成与发送信号的信号电平的变化对应的静电电容的变化。因此，为了向发送导体12Y发送信号之前调整发送信号的极性(高电平/低电平)，设置有通过控制电路400控制的信号极性反转电路22。
即，通常情况下，与图6A所示的发送信号(发送码)的信号电平对应的信号电平的信号被供给到发送导体12Y。另外，用时刻Sd表示发送信号的信号电平发生变化的定时。例如，若设在发送信号为“0”的情况下向发送导体12Y供给的信号的信号电平为低电平，且在发送信号为“1”的情况下向发送导体12Y供给的信号的信号电平为高电平，则在图6A中发送信号从“0”变化为“1”的时刻Sd，如图6B所示，向发送导体12Y供给的信号的信号电平从低电平切换为高电平。同样，在图6A中发送信号从“1”向“0”变化的时刻Sd，如图6B所示，向发送导体12Y供给的信号的信号电平从高电平切换为低电平。
然而，在发送信号在接着“0”之后连续有“0”的情况下，或者在发送信号在接着“1”之后连续有“1”的情况下，通过由控制电路400控制的信号极性反转电路22，向发送导体12Y供给的信号的信号电平暂时反转。
即，在图6A中，在时刻Sd在发送信号接着“0”之后连续有“0”的情况下，如图6B所示，向发送导体12Y供给的信号的信号电平暂时切换为高电平，但在时刻Sj进行将信号电平再次设为低电平的处理。这样，在发送信号中“0”连续，或相反“1”连续的情况下，通过将向发送导体12Y供给的信号的信号电平暂时反转，即使在发送信号中“0”连续的情况下，在发送信号中“1”连续的情况下，也能够在电容器电路31c上生成静电电容的变化。另外，在该例子中，与发送信号“0”对应地将信号电平设为低电平，但很显然也可以与信号电平“0”对应地将信号电平设为高电平。
即，如图6B所示，原则上，向发送导体12Y供给的信号的信号电平(或者极性)设定为，在发送信号的状态发生变化的时刻Sd，与来自发送信号生成电路21的发送信号的状态即“0”或“1”对应，但是在发送信号中存在连续的“0”或连续的“1”的情况下，通过信号极性反转电路22，在时刻Sd切换向发送导体12Y供给的信号的信号电平，并且在从时刻Sd起经过预定的时间后的时刻Sj将向发送导体12Y供给的信号的信号电平切换为恢复原来的电平。
根据供给到发送导体12Y的信号，在构成与接收导体11X连接的信号处理电路31A的电容器电路31c上生成的电位，通过用图3说明的信号处理电路31A的箝位电路31a、门电路31b大致成为图6C所示的信号电平。即，在图6C中，如用记号cp表示的直线部分所示那样，在切换发送信号的信号电平的时刻Sd之前的预定期间，通过箝位电路31a，接收导体11X被箝位为基准电压Vref(Vref=1/2·Vcc)。
并且，如图6C所示，与供给到发送导体12Y的信号对应的接收信号被供给到与接收导体11X连接的信号处理电路31A。即，通过箝位电路31a箝位为基准电压Vref的接收导体11X经由门电路31b与电容器电路31c连接，从而在电容器电路31c上生成信号电平以基准电压Vref为中心电位发生变动的与接收信号对应的电位。并且，通过上述ADC31d，电容器电路31c的电位转换为数字信号。
因此，在第1实施方式的各信号处理电路31A中，门电路31b通过图6D所示的门电路31b用的定时信号Tm进行控制。另外，在第1实施方式中，门电路31b如图6D所示在A/D转换处理结束之后、且如图6C所示在接收导体11X被箝位电路31a箝位从而信号电平设定为基准电压Vref的状态下导通。在图6D的例子中，在时刻Sd接通，但不限于该时刻，只要在时刻t2到时刻Sd的期间的cp期间切换即可。
若门电路31b通过定时信号Tm接通(闭状态)，则信号电平被箝位电路31a箝位而设定为基准电压Vref的接收导体11X接收与供给到发送导体12Y的信号的信号电平对应的信号，电荷供给到电容器电路31c，电容器电路31c的电位发生变化。
并且，通过定时信号Tm，在时刻Sd接通的门电路31b在与供给到发送导体12Y的信号的信号电平切换的时刻Sj相等或在时刻Sj之前的时刻t5断开(开状态)。由于门电路31b断开(开状态)，在电容器电路31c上保持与接收信号的信号电平对应的电位。
在电容器电路31c上所保持的电位在时刻t5之后的时刻t6通过ADC31d开始进行A/D转换处理并在时刻t7结束，输出与电容器电路31c上所保持的电位对应的数字信号。另外，ADC31d通过ADC31d用的定时信号CT1控制为在图6E所示的动作定时进行动作。另外，各时刻t2、t3、t4、t5、Sd、Sj根据由时钟产生电路500产生的时钟信号CLK进行设定。
[第2实施方式]
接着，说明本发明的信号处理电路、信号处理方法的第2实施方式。本第2实施方式的信号处理电路、信号处理方法也像用图1所说明的那样，适用于智能手机等电子设备的位置检测装置1。并且，在本第2实施方式中，在图3中表示结构例的位置检测装置1的信号处理电路31的结构与第1实施方式不同。
即，在上述第1实施方式的信号处理电路31的各信号处理电路31A(1)～31A(72)中，作为用于将接收导体设为预定的基准电压的箝位电路31a，适用了电阻元件。因此，将接收导体11X的电压稳定地箝位为基准电压为止需要一定程度的时间。因此，在本第2实施方式的信号处理电路31X中，使用开关电路作为箝位电路31a，从而缩短将接收导体11X箝位为预定的基准电压为止所需的时间。
[第2实施方式的信号处理电路31X的具体结构例]
图7是用于说明第2实施方式的信号处理电路31X的结构例的图。图7所示的信号处理电路31X与图3所示的位置检测装置1的信号处理电路31对应。并且，图7所示的第2实施方式的信号处理电路31X包括与72个接收导体11X1～11X72分别对应的72个信号处理电路31B(1)～31B(72)。并且，72个信号处理电路31B(1)～31B(72)分别具有相同的结构。因此，以下除了特别区分来表示的情况以外，将信号处理电路31B(1)～31B(72)统一记载为信号处理电路31B。
并且，比较图3与图7可知，在第1实施方式的信号处理电路31A和第2实施方式的信号处理电路31B中，不同点在于使用开关电路31e作为箝位电路。并且，作为箝位电路的开关电路31e是通过来自控制电路400X的定时信号Tm1进行控制的结构。该控制电路400X与图2所示的控制电路400对应，与第1实施方式的控制电路400的不同点在于，除了形成与第1实施方式的门电路31b用的定时信号Tm对应的定时信号Tm2以外，还形成向开关电路31e供给的开关电路31e用的定时信号Tm1。
除此以外构成为与第1实施方式的情况相同。因此，关于本第2实施方式的信号处理电路31X及其周边部分，对与第1实施方式的情况同样地构成的部分标以相同的参照标号，并省略其详细说明。
具体地说，在第2实施方式的信号处理电路31B中，如图7所示，在接收导体11X上连接有作为箝位电路的开关电路31e的一端和门电路31b的一端。并且，开关电路31e的另一端、电容器电路31c的另一端与第1实施方式同样与基准电压设定电路31Y连接。并且，如图7所示，包括将电容器电路31c上所生成的电位转换为数字信号的ADC31d。
即，如以下详细说明那样，图7所示的开关电路31e通过定时信号Tm1控制接通断开动作，与图3所示的构成箝位电路31a的电阻元件不同，将各接收导体立即箝位为基准电压Vref。
[第2实施方式的信号处理电路31B的动作概要]
接着，说明构成第2实施方式的信号处理电路31X的各信号处理电路31B的动作概要。图8是用于说明第2实施方式的信号处理电路31B的动作的时序图。在图8中，图8A、图8B、图8C所示的各信号与图6所示的图6A、图6B、图6C所示的各信号相同。但是，如图8B所示，在第2实施方式中，表示使发送信号的极性反转的定时的时刻Sj在时间上可以设定为比图6B所示的第1实施方式中的时刻Sj靠后的时刻。
这是因为，在第1实施方式中，由于使用由电阻元件构成的箝位电路31a，因此将接收导体11X的电位稳定地箝位为基准电压Vref为止花费时间。但是，在第2实施方式中，由于使用由开关电路31e构成的箝位电路，因此能够将接收导体11X的电位迅速箝位为基准电压Vref，因此不需要将表示使发送信号的极性反转的定时的时刻Sj设定于接近发送信号的发送定时Sd的位置。此外，在图8中，时刻t0表示与表示需要反转发送信号的极性的情况下的定时的时刻Sj对应的时刻。
并且，在本第2实施方式中，各信号处理电路31B的开关电路31e如图7所示通过来自控制电路400X的开关电路31e用的定时信号Tm1进行切换控制。开关电路31e如图8F所示在开始进行A/D转换处理之后接通。由此，接收导体11X与基准电压设定电路31Y连接，如图8C所示，能够将接收导体11X的电位迅速箝位为基准电压Vref。另外，在图8F的例子中，开关电路31e在时刻t1接通，但不限于该时刻，只要在A/D转换开始时刻t6到A/D转换结束时刻t7的期间切换为接通即可。
并且，开关电路31e如图8F所示到下一个发送动作定时的时刻Sd之前断开。由此，完成将接收导体11X的电位箝位为基准电压Vref的处理。另外，在图8F的例子中，开关电路31e在时刻t3断开，但不限于该时刻，只要在到下一个发送动作定时的时刻Sd之前的时刻断开即可。
此外，第2实施方式的各信号处理电路31B的门电路31b通过图8D所示的门电路31b用的定时信号Tm2进行控制。图8D所示的门电路31b用的定时信号Tm2基本上提供与图6D所示的第1实施方式的各信号处理电路31A的门电路31b用的定时信号Tm相同的定时。但是，在第2实施方式中，由于使用由开关电路构成的开关电路31e，因此只要在A/D转换处理结束之后、接收导体11X的电位箝位为基准电压Vref之后电位稳定的时刻t2′到时刻Sd的期间的cp期间切换即可。即，第2实施方式中所使用的门电路31b用的定时信号Tm2(图8D)能够在比第1实施方式中所使用的门电路31b用的定时信号Tm(图6D)的时刻t2早的时刻t2′接通门电路31b。
此外，如图8E所示，ADC31d进行A/D转换处理的开始定时及结束定时与图6E所示的第1实施方式的ADC31d进行A/D转换处理的开始定时及结束定时相同。此外，各时刻t0、t1、t2′、t3、t4、t5、t6、t7、Sd、Sj根据由时钟产生电路500产生的时钟信号CLK进行设定。
这样，在第2实施方式的信号处理电路31B的情况下，使用由开关电路31e构成的箝位电路，从而将各接收导体11X的电位迅速箝位为基准电压Vref之后，将根据接收信号保持在电容器电路31c上的电位在时刻t5之后的时刻t6通过ADC31d开始进行A/D转换处理并在时刻t7结束A/D转换处理，能够输出与电容器电路31c上所保持的电位对应的数字信号。
另外，在图7所示的第2实施方式的信号处理电路31B中，从图8F、D也可知，能够设置开关电路31e和门电路31b均接通的期间。这样，在设置有开关电路31e和门电路31b均接通的期间的情况下，能够将接收导体11X的电位箝位为基准电压Vref，并且将电容器电路31c的电位(保持电压)也同时设定为基准电压Vref。这样，能够在将电容器电路31c的电位始终设定为预定的电位之后将电容器电路31c的电位设为与接收信号对应的电位。此时，能够将来自接收导体11X的接收信号作为与预先设定的基准电压Vref的差分电压值保持在电容器电路31c上并对其进行A/D转换。
此外，在本第2实施方式中，优选的是，开关电路31e控制为，缓慢进行从断开到接通的切换，迅速进行从接通到断开的切换。这样缓慢接通开关电路31e的原因在于，从图8可知，存在开关电路31e接通的定时还处于A/D转换处理的中途的可能性。因此，是为了防止在开关电路31e接通时在基准电压设定电路31Y上流过大电流，基准电压(Vref)发生变动，对ADC31d中的A/D转换处理带来障碍。此外，迅速断开开关电路31e的原因在于，若到发送信号的信号电平切换的极性切换定时Sd为止开关电路31e不断开，则存在接收导体11X上的被箝位的电压的电平(箝位电平)发生变动。
[实施方式的效果]
在上述实施方式的位置检测装置1中，如图2所示，成为来自各接收导体11X的接收信号直接供给到信号处理电路31(31X)的结构。因此，无需像现有的位置检测装置那样使用由运算放大器等构成的IV转换电路(电流电压转换电路)，就能够实现消耗电力的节约。
此外，由于不使用现有的IV转换电路，因此能够减小电路规模，IC化变得容易，能够实现进一步的小型化、轻量化。即，在为了进行IV转换而使用电容器的情况下，成为大的静电电容值，但是经由门电路连接有通过箝位电路箝位为基准电位的接收导体的电容器，由于电路结构的不同，能够实现小的静电电容值，因此能够减小电路规模，IC化变得容易，能够实现进一步的小型化、轻量化。
此外，本发明的信号处理电路是小的电路规模，因此还能够与所有的接收导体分别进行连接来进行A/D转换处理，从而能够进一步改善指示位置的检测特性。
[变形例]
另外，在上述实施方式中，说明了使用多重积分型的ADC31d的方式，但不限于此。作为ADC31d，能够使用积分型、逐次比较型及其他各种方式。
此外，在上述实施方式中，主要是信号处理电路31、31X和控制电路400、400X构成其主要部分。但是，例如也可以仅将信号处理电路31、31X进行IC化，或将由信号处理电路31、31X和控制电路400、400X构成的部分进行IC化。此外，也可以将由信号处理电路31、31X和位置检测电路32构成的部分即接收部300进行IC化。此外，也可以将由接收部300和控制电路400、400X构成的部分进行IC化。
此外，将由发送部200和信号处理电路31、31X构成的部分进行IC化、将由发送部200和接收部300构成的部分进行IC化、将它们和控制电路400、400X相加的部分进行IC化等也是能够实现的。即，在图2所示的位置检测装置1中，能够将除了传感器部100以外的部分适当组合并进行IC化。
此外，在具有用图3说明的结构的信号处理电路31中用图5所说明的那样，或者，在具有用图7说明的结构的信号处理电路31X中用图8所说明的那样，一边至少控制门电路31b一边控制ADC31d的方法对应于本发明的方法。
此外，在上述实施方式中，由于使用单一电源，因此以将基准电压设为正电源电压Vcc的2分之1的情况为适当的例子进行了说明，但不限于此。在使用正负电源(正电源和负电源)的结构的情况、使用不需要基准电压的单一电源用电路的情况下，基准电压也可以是0(零)V(伏)或GND(接地)。
此外，在上述实施方式中，在时刻t5进行的门电路的开动作和在时刻t6进行的A/D转换开始动作也可以同时进行，此外上述动作也可以与极性反转定时Sj同时进行。此外，也可以使在时刻t1进行的门电路的闭动作与在时刻t7进行的A/D转换结束动作同步，或使在时刻t2、t2′进行的箝位开始动作与在时刻t7进行的A/D转换结束动作同步。
此外，在上述实施方式中，以发送导体12Y是46个、接收导体11X是72的情况为例进行了说明，但不限于此。发送导体12Y及接收导体11X的数量可以设定为适当的数量。

Claims (17)

1.一种信号处理电路，连接于检测与指示体的位置指示对应的静电电容的变化的静电电容方式的位置检测传感器的信号接收导体，上述位置检测传感器包括在第1方向上所配置的多个信号发送导体和在与上述第1方向交叉的第2方向上所配置的多个上述信号接收导体，上述信号处理电路的特征在于，
包括箝位电路、门电路、电容器电路及门控制电路，
在上述箝位电路的一端连接有上述信号接收导体并且连接有上述门电路的一端，
在上述门电路的另一端连接有上述电容器电路的一端，
上述箝位电路的另一端及上述电容器电路的另一端被设定为各自的预定的电位，并且，
通过上述门控制电路进行上述门电路的导通控制，从而将经由上述箝位电路设定为预定的电位的上述信号接收导体经由上述门电路连接到上述电容器电路，由此与指示体的位置指示对应的静电电容的变化作为电压信号而从上述电容器电路输出。
2.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
上述箝位电路包括电阻，并且构成为上述信号接收导体经由上述电阻被箝位为预定的电位。
3.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
上述箝位电路包括开关电路，并且构成为上述信号接收导体经由上述开关电路被箝位为预定的电位。
4.根据权利要求3所述的信号处理电路，其特征在于，
上述开关电路在上述门电路的导通控制之前被进行导通控制，从而将上述信号接收导体在预定的时间维持为预定的电位。
5.根据权利要求4所述的信号处理电路，其特征在于，
上述开关电路在上述门电路的导通控制之前被进行导通控制，并且具有分别进行上述开关电路的导通控制和上述门电路的导通控制的导通控制的重叠期间。
6.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
上述箝位电路的另一端及上述电容器电路的另一端分别设定为相同的电位。
7.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
在上述信号处理电路中包括与上述电容器电路的一端连接的多重积分型AD转换电路，从而构成为以数字信号的形式输出与指示体的位置指示对应的静电电容的变化。
8.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
在上述信号处理电路中包括发送信号供给电路，该发送信号供给电路用于向构成上述位置检测传感器的多个信号发送导体分别供给发送信号。
9.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，
在上述发送信号供给电路中包括信号极性反转电路，该信号极性反转电路使向上述信号发送导体供给的发送信号的极性反转。
10.根据权利要求9所述的信号处理电路，其特征在于，
在对预定的信号发送导体刚刚供给的发送信号与接下来应供给的发送信号为相同极性的信号的情况下，上述信号极性反转电路使接下来应对上述信号发送导体供给的发送信号的极性反转。
11.根据权利要求10所述的信号处理电路，其特征在于，
在预定期间对上述信号发送导体发送极性反转后的发送信号之后，上述信号极性反转电路对上述信号发送导体送出当初的极性的发送信号。
12.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，
包括积分型A/D转换电路，该积分型A/D转换电路具有预定的电流源，并且被控制为上述电容器电路上所蓄积的电荷被上述电流源消除，从而将上述电容器电路上所生成的电位转换为对应的数字信号。
13.一种位置检测装置，其特征在于，包括：
静电电容方式的位置检测传感器，具有在第1方向上所配置的多个信号发送导体和在与上述第1方向交叉的第2方向上所配置的多个信号接收导体，用于检测与指示体的位置指示对应的静电电容的变化；
发送信号供给电路，用于向构成上述位置检测传感器的多个信号发送导体分别供给发送信号；
信号处理电路，包括箝位电路、门电路、电容器电路及门控制电路，在上述箝位电路的一端连接有上述位置检测传感器的上述信号接收导体并且连接有上述门电路的一端，在上述门电路的另一端连接有上述电容器电路的一端，上述箝位电路的另一端及上述电容器电路的另一端被设定为各自的预定的电位，并且，通过上述门控制电路进行上述门电路的导通控制，从而将经由上述箝位电路设定为预定的电位的上述位置检测传感器的上述信号接收导体经由上述门电路连接到上述电容器电路，由此将与指示体的位置指示对应的静电电容的变化作为电压信号而从上述电容器电路输出；以及
位置检测电路，根据从上述信号处理电路输出的电压信号，检测上述指示体的指示位置。
14.一种便携设备，其特征在于，
包括显示装置和上述权利要求13所述的位置检测装置，
构成上述位置检测装置的上述位置检测传感器重叠配置于上述显示装置的显示画面，在上述显示装置的显示画面上，进行基于由构成上述位置检测装置的上述位置检测电路检测到的指示体的指示位置的显示。
15.一种信号处理方法，处理由检测与指示体的位置指示对应的静电电容的变化的静电电容方式的位置检测传感器的信号接收导体接收到的信号，所述位置检测传感器包括在第1方向上所配置的多个信号发送导体和在与上述第1方向交叉的第2方向上所配置的多个上述信号接收导体，上述信号处理方法的特征在于，包括以下步骤：
将上述信号接收导体箝位为预定的电位；
将被箝位为上述预定的电位的上述信号接收导体与电容器电路连接预定的时间；以及
将上述电容器电路上所生成的电位转换为对应的数字信号。
16.根据权利要求15所述的信号处理方法，其特征在于，
将上述信号接收导体箝位为预定的电位的步骤由箝位开始步骤和箝位结束步骤构成，
将上述信号接收导体与电容器电路连接预定的时间的步骤是在执行上述箝位开始步骤之后进行的。
17.根据权利要求16所述的信号处理方法，其特征在于，
上述箝位结束步骤是在执行将上述信号接收导体与电容器电路连接预定的时间的步骤的过程中进行的。
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