TWI276302B - Input device with electrostatic inductor - Google Patents

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TWI276302B TW092135397A TW92135397A TWI276302B TW I276302 B TWI276302 B TW I276302B TW 092135397 A TW092135397 A TW 092135397A TW 92135397 A TW92135397 A TW 92135397A TW I276302 B TWI276302 B TW I276302B
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Description

1276302 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有靜電感應器的輸入裝置，特別是關於 具有檢測出因手或手指等人體的一部分接近或接觸而産生 的靜電電容，並輸出電信號的靜電感應器的輸入裝置。 【先前技術】 圖6表示一般的靜電感應器的一部分，（A)是靜電感應器 的俯視圖，（B)是表示該靜電感應器輸出信號的圖。 如圖6(A)所示，該靜電感應器5〇具有用於檢測靜電電容 的電極51和電極52。上述電極51和電極52的表面由絕緣片 所覆蓋’但在圖6(A)省略上述絕緣片。 在上述電極51、52上施加預定的電壓，當使手指或輸入 筆等的可動體Η與覆蓋該電極5丨、52的上述絕緣片的表面接 觸時，在上述可動體Η與對向的電極51、52之間形成靜電電 容c。設上述可動體Η與電極51之間的對向面積爲si、可動 體Η與電極52之間的對向面積爲S2、對向距離爲d、介電常 數爲ε，則在上述可動體]^與電極51之間形成的靜電電容 C1被規定爲Cl=e .si/d，在上述可動體Η與電極52之間形 成的靜電電容C2被規定爲C2= ε · S2/d。在使上述可動體η 在圖示XI或Χ2方向移動時，由於上述對向面積§1和對向面 積S2變化’所以也可使上述靜電電容c丨和靜電電容C2的大 小變化。 在上述靜電感應器50設置將靜電電容c變換成電壓的 c/v變換機構（未圖示），可以檢測因上述可動體11的移動引 89163-950321.doc 1276302 起隨時間變化的靜電電容C1和靜電電容〇的大小。 在使手指等可動體Η從圖示X1侧向χ2方向移動時，若設 上述c/v變換機構將靜電電容ci變換成電壓的信號爲V1、 將靜電電容C2變換成電壓的信號爲V2，則上述信號vi*v2 成爲圖6(B)所示般。 因此，未圖示的控制部，其從上述c/v變換機構輸出信號 的順序’當識別爲最初信號V1被檢測到、然後信號v2被檢 測到時，可檢測出上述可動體H是從圖示χι向χ2方向移 動相反地，在識別爲最初信號V2被檢測到、然後信號V1 被檢測到時，可檢測出上述可動體11是從圖示幻向幻方向 移動。 控制部根據如此的檢測資m，進行例如使晝面上的游標 移動專的控制。 上述電極5 1、5 2藉由將其電極的形成爲例如如圖7所示在 可動體的移動方向漸減（漸增）的形狀時，也可以僅形成丨個。 在如此先前的靜電感應器中，由於電極的尺寸大，接觸 手指等可動體時的靜電感應器的電容變化大，·回應性高。 但疋，最近隨著輸入裝置小型化、多功能化的要求，亦 產生了靜電感應器的電極小型化和增加筐體厚度的要求， 由於在小型化的靜電感應器+，靜電電容勢必減小，所以 難於檢測出由可動體接觸等實施的輸入。 在-般的攜帶用輸入裝置中，爲了謀求降低電力消耗， 所以間斷驅動使用靜電感應器的輸入裝置，具體地說，在 不使用輸入裝置的待機狀態，不輸出驅動靜電感應器的驅 89163-950321.doc 1276302 動脈衝（蚪4里k號），在開始使用時產生驅動脈衝。 但疋，在具有如此的靜電感應器的輸入装置中，在使手 扣等可動體接觸靜電感應器並從待機狀態起動之情形時， 到起動所需的時間約爲300 msec，因而存在使用初期動作 的回應性差，不適合間斷驅動的問題。 【發明内容】 本毛明乃疋鑒於這些問題而作出者，其目的在於提供一 種月b確只檢測並輸出小型化的靜電感應器的輸入、具有回 應丨生和可罪性優良的靜電感應器的輸入裝置。 =且本發明的目的是，提供一種在起動處於待機狀態 的靜電感應器時的起動時間非常短，回應性好並適合間斷 驅動、能確實進行降低電力消耗的靜電感應器的輸入裝置。 局了達到上述目的，本發明的具有靜電感應器的輸入裝 置’其特徵為具有：發生時鐘信號的時鐘信號生成機構； 根據在人體接近或接觸靜電感應器時檢測的靜電電容，對 上述時釦^諕附加上升延遲而發生延遲信號的延遲機構； 將上逃時鐘信號及延遲信號作爲輸入信號並輸出輸出信號 的AND機構。 ~ 此外，本發明的具有靜電感應器的輸入裝置，其特徵為 :不輸出上述時鐘信號的待機狀態而藉由人體接觸上述靜 :感應&使其起動時’纟由上述時鐘信號生成機構發生的 取初w k #u的脈衝長度，&長料到上述平滑機構的目 標輸出所需要的長度。 由於如此形成，使處於待機狀態的靜電感應器起動時的 89163-950321 .doc 1276302 I動4間非#短，回應性好，適於間斷驅動，能確實進行 降低電力消耗。 亚且，本發明的具有靜電感應器的輸入裝置，其特徵為 具有·發生時鐘信號的時鐘信號生成機構；根據在人體接 L或接觸電感應器時檢測的靜電電容，對上述時鐘信號附 加上升延遲並發生延遲信號的延遲機構；將上述時鐘信號 和延遲4唬作爲輸入信號並輸出輸出信號的and機構；用 上述日守鐘仏號切換AND機構的輸出並輸出的類比開關；平 滑類比開關的輸出並加以輸出的平滑機構。 、藉由如此形成，所以能確實檢測並輸出小型化後的靜電 感應器的輸入，回應性和可靠性優良。 【實施方式】 以下，說明本發明的實施例。 圖1係表不作爲本發明的具有靜電感應器的輸入裝置第1 實施例的攜帶用輸入裝置。 如圖1所示，搞帶用輸入裝置從内置的微電腦^的時鐘 信號生成機構2’將成爲驅動波的時鐘信號作爲AND機構的 AND電路3的一個輸人^ 丨口铷八姽輸出。在AND電路3的輸入側， 連接由從時鐘信號生成機構2側串聯連接的電阻4和靜電感 應器5構《的延遲機構6。在該延遲機構6,根據人體接近或 接觸靜電感應器4時檢測的靜電電容，將對時鐘信號賦予上 升延遲的延遲信號，作爲AND電路3的其他輸 在AND電路3的輸出側，連接作爲使其輸出平滑輸出的平滑 機構7的電阻8和電容器9。並連接成使平滑機構7的輸出被 89163-950321.doc 1276302 輪出到設置在微電腦1中的AD變換器1〇。 下面，根據圖2說明驅動圖i的輸入裝置的方法。圖2係圖 1各部的信號時序圖。 在本發明中，當以手指接觸處於待機狀態的靜電感應器5 並起動時，如圖2⑷所示’由微電腦i的時鐘信號生成機構 2’使時鐘信號的最初第m衝的脈衝長度（τι)延長到爲得 到平滑機構7的目標輸出所需要的長度，第2脈衝以後形成 規定的頻率的規則脈衝信號⑽期長爲Τ2,半周期的脈衝 長爲Τ3)，將時鐘信號(：]^輸出到AND電路3。 在每隔一定周期將時鐘信號CK的第丨脈衝輸入到延遲機 構6,根據由電阻4的電阻值汉和靜電感應器$的靜電電容。 決定的時間常數CR，將類比輸出輸入到細電路3。 在AND電路3，延遲機構6的輸出超過H位準和[位準的閾 值後，由於時鐘信號的第丨脈衝處於〇N狀態，將作爲AND 電路3的邏輯積輸出的邏輯積脈衝輸出到平滑機構了。該 AND電路3的邏輯積脈衝成爲將末端設定成和時鐘信號的 第1脈衝相同的脈衝長的長脈衝。 然後，由AND電路3的邏輯積脈衝組成的輸出，在平滑機 構7中根據由電阻8的電阻值…和電容器9的靜電電容ο決 定的時間常數Cl .R1進行平滑化，如圖2(b)所示，在時鐘信 號的第1脈衝長的期間上升到規定的檢測電壓，輸出到AD 變換器10，然後由AD變換器1〇變換成與檢測電壓對應的數 位值，例如d0〜d7的數位值。 在本實施例中，由於將時鐘信號的第1脈衝長度設定成一 89163-950321.doc -10- 1276302 舉達到作爲平滑機構7目標的檢測電壓的長度（例如4， 在4 msec的極短時間檢測靜電感應器5的〇N，然後能立刻進 行其後的資訊操作。時鐘信號第2脈衝後的平滑機構7的輸 出成爲恒定。具體地說，檢測電壓因靜電感應器的尺寸等 結構而不同，但若一旦決定結構，則成爲恒定。因此，若 決定檢測電壓和以丨、C1及乘數，由於可算出時鐘信號第丄 脈衝的脈衝長度丁丨的最佳時間，所以能求出到檢測的最短 時間，能實行間斷驅動，能確實地進行降低電力消耗。因 此，能迅速進行資訊的輸入。 接著，就適應攜帶用裝置的一例，說明本發明的具有靜 電感應器的輸入裝置的第2實施例。 如圖3所示，由攜帶用裝置内置的微電腦21的時鐘信號生 成機構22輸出成爲驅動波的時鐘信號，作爲AND電路的 一個輸入信號。在AND電路23的輸入側，連接由從時鐘信 號生成機構22側串聯連接的電阻24和靜電感應器25組成的 延遲機構26。在該延遲機構26，對應人體接近或接觸靜電 感應器25時檢測的靜電電容，將附加上升延遲於時鐘信號 的延遲信號，作爲AND電路23的其他輸入信號而輸出。該 靜電感應器25，如圖4所示，將電極28安裝在攜帶用裝置的 筐體27背面一側而形成。在AND電路23的輸出側，連接有 由時鐘信號轉換輸出AND電路23輸出的類比開關29。類比 開關29可以是習知的任一種形式，在該類比開關29的輸出 側’連接有作爲平滑輸出其輸出的平滑機構3〇的電阻31和 電容32。平滑機構3〇的輸出係連接成可輸出到設置在微電 89163-950321.doc -11 - 1276302 腦21的AD變換器33。 以下，說明本實施例的作用。 由微電腦21的時鐘信號生成機構22,輸出由圖5(勾所示的 預定頻率的規則脈衝信號（1周期長度爲T1，半周期長度爲 T2)組成的時鐘信號ck到AND電路23。 在人體未接觸靜電感應器25時，在時鐘信號ck經過延遲 機構26期間，根據由電阻24的電阻值及靜電感應器乃的靜 電電容c決定的時間常數CR，將圖5(b)所示的類比輸出輸入 到AND電路23。 在將AND電路23的Η位準和L位準的閾值Sl設定爲圖5(15) 所示般時，AND電路23的邏輯積如圖5(c)所示成爲以時間 的脈衝。 另一方面，在人體34接觸靜電感應器25時，在時鐘信號 ck經過延遲機構26期間，根據由電阻24的電阻值r和靜電 感應器25的靜電電容c決定的時間常數(：11，將圖5(幻所示的 類比輸出輸入到AND電路23。 在將AND電路23的H位準和L位準的閾值SL，如圖5(幻所 示般設定成與該圖（b)相同時，AND電路23的邏輯積和如圖 5(e)般成爲T4時間的脈衝。 圖5(c)和（e)所示的AND電路23的各輸出，在類比開關29 用時鐘信號CK進行切換並輸出到平滑機構3〇。之後，在平 滑機構30中，根據由電阻31的電阻值R1和電容器32的靜電 電容C1決定的時間常數C1.R1進行平滑化，輸出到ad變換 器33，然後由AD變換器33變換成數位值。 89163-95032l.doc -12- 1276302 在本實施例中’由於使用類比開關29，在人體接觸靜電 感應器25的情況和不接觸的情況，平滑機構3〇的輸出電壓 的電壓變化量係如式1所示。 V-{(T3-T4)/ T2 } VDD (式 〇 相對於此，在未設置圖3的類比開關29的先前例中，在人 體接觸靜電感應器25的情況和不接觸的情況，平滑機構3〇 輸出電壓的電壓變化量如式2所示。 V={(T3-T4)/ Tl } VDD (式 2) 若比較這些式1和式2，即可知道，本實施例（式υ與先前 例的情況相較，其電壓變化增大（Τ1/Τ2)。 因此，若採用本實施例，即使靜電感應器25的靜電電容 限定得很小，也能可靠且高精度地測定人體的接觸、非接 觸狀態’成爲回應性和可靠性優良的裝置。 此外，本發明不限於上述實施例，可以根據需要進行變 更。 如以上所說明，本發明的具有靜電感應器之輸入裝置可 取得以下效果，即起動處於待機狀態的靜電感應器時的起 動時間非常短，回應性好、適宜間斷驅動，能確實進行降 低龟力消耗，能迅速進行資訊處理等。 並且，還具有能準確地檢測並輸出小型化靜電感應器的 輸入、回應性和可靠性優良等的效果。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明的具有靜電感應器的輸入裝置第1實施 例的電路圖。 89163-950321.doc -13 - Ϊ276302 圖2係表示圖i的電路各部的信號的時序圖。 圖3係表示本發明的具有靜電感應器的輸入裝置第2實施 例的電路圖。 圖4係表示靜電感應器的1實施例的側視圖。 圖5係表示圖3的電路各部信號的時序圖。 圖6表示靜電感應器的一部分，（A)係其平面圖，係表 示輸出信號的說明圖。 圖7係表示靜電感應器的電極的變形例的說明圖。 【圖式代表符號說明】 1 微電腦 2 時鐘信號生成機構 3 AND電路 4 電阻 5 靜電感應器 6 延遲槪構 7 平滑機構 8 電阻 9 電容器 10 AD變換器 21 微電腦 22 時鐘信號生成機構 23 AND電路 24 電阻 25 靜電感應器 89163-950321.doc -14- 1276302 26 延遲機構 27 筐體 28 電極 29 類比開關 30 平滑機構 31 電阻 32 電容 33 AD變換器 34 人體 50 靜電感應器 51 電極 52 電極 CR 時間常數 CK 驅動波形 SL 閾值 R 電阻值 C 靜電電容 Cl 時間常數 C2 靜電電容 SI 對向面積 S2 對向面積 H 可動體 d 對向距離 89163-950321.doc

Claims (1)

127630,
令月q日修(更)正替換頁 拾、申請專利範圍： 1· 一種包含靜電感應器之輸入裴晉 罝’其特徵為包含：發生 時鐘信號的時鐘信號生成機構； ^ 根據在人體接近或接觸 靜龟感應器時檢測的靜電電容， 對上述時鐘信號附加上 升延遲而發生延遲信號的延遲播 迭埯構，將上述時鐘信號及 (遲仏號作爲輸人信號並輸出輪出信號的娜機構；平 滑化AND機構的輸出並加以輸出的平滑機構。 人體接觸上述靜電感應器使其起動時，使由上述時鐘信 號生成機構發生的最初時鐘信號的脈衝長度，延長到得 到上述平滑機構的目標輸出所需要的長度。 3. 一種包含靜電感應器的輸入裝置，其特徵為包含：發生 時鐘信號的時鐘信號生成機構；根據在人體接近或接觸 2.如申請專利範圍第1項之包含靜電感應器之輸入裝置，装 中上述延遲機構從*輸出上述時鐘信號的待機狀態而以 電感應器時檢測的靜電電容，對上述時鐘信號附加上升 延遲並發生延遲信號的延遲機構；將上述時鐘信號和延 遲k號作爲輸入信號並輸出輸出信號的and機構；用上 述日守鐘信號切換and機構的輸出並輸出的類比開關；平 滑類比開關的輸出並加以輸出的平滑機構。 89163-950321.doc I®硬號專利申請案 ----— 中文圖式替換頁(95年3月） 私年3月正替換頁 26 9
圖3
27 28
4 1276302 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 微電腦 2 時鐘信號生成機構 3 AND電路 4 電阻 5 靜電感應器 6 延遲機構 7 平滑機構 8 電阻 9 電容器 10 AD變換器 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 89163-950321.doc
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