專利名稱：靜電電容傳感器及其控制方法、檢測電路、輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量靜電電容的傳感器。
背景技術(shù)：
近年的計(jì)算機(jī)、便攜式電話終端、PDA (Personal Digital Assistant: 個人數(shù)字助理)等電子設(shè)備中，具備通過用手指施加壓力來操作電子設(shè)備 的輸入裝置的電子設(shè)備正成為主流。作為這樣的輸入裝置，已知有操作桿 (joy stick )、 觸摸板(touch pad)等。
作為這樣的輸入裝置，已知有利用了通過用戶接觸到電極而使得在該 電極與其周圍之間形成的靜電電容發(fā)生變化這一原理的靜電傳感器。
〔專利文獻(xiàn)1〕日本特開2001 - 325858號公報(bào) 〔專利文獻(xiàn)2〕日本特表2003 - 511799號公報(bào)
利用了上述靜電電容的變化的輸入裝置具有用于將靜電電容轉(zhuǎn)換成 電壓來進(jìn)行檢測的電容電壓轉(zhuǎn)換電路。這里，因用戶的接觸而使得兩個電 極間距離變化時所發(fā)生的靜電電容的變化是數(shù)pF或者比這更小的非常微 小的值，所以電容電壓轉(zhuǎn)換電路的檢測靈敏度會對輸入裝置的性能產(chǎn)生較 大影響。為加大靜電電容的變化量，考慮了增大電極面積的方法等，但若 增大電極的面積，則輸入裝置的尺寸會變大。該問題可以通過提高電容電 壓轉(zhuǎn)換電路的靈敏度來解決，但若提高靈敏度，就又變得容易受到周圍噪 聲的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而設(shè)計(jì)的，其一個方案的例示性目的之一在 于提供一種抑制了噪聲的影響的靜電傳感器。
本發(fā)明的一個方案涉及一種靜電電容傳感器。該靜電電容傳感器包 括傳感器電極；設(shè)置在傳感器電極附近的屏蔽電極；以及檢測傳感器電 極與周圍間形成的靜電電容的檢測電路。檢測電路包括通過反復(fù)執(zhí)行預(yù)
5定的工序來將靜電電容轉(zhuǎn)換成電壓的電容電壓轉(zhuǎn)換電路；同步于預(yù)定的工序地切換屏蔽電極的電狀態(tài)的屏蔽電極驅(qū)動部。
根據(jù)該方案，通過同步于工序地切換屏蔽電極的狀態(tài)，能夠用屏蔽電極阻斷噪聲向傳感器電極的傳遞。
屏蔽電極驅(qū)動部可以根據(jù)傳感器電極的電狀態(tài)來切換屏蔽電極的電狀態(tài)。
屏蔽電極驅(qū)動部可以在電容電壓轉(zhuǎn)換電路使傳感器電極成為高阻狀態(tài)的時刻，對屏蔽電極施加固定電壓。傳感器電極為高阻時，最容易受來自周圍的噪聲的影響。因此，通過在該時刻固定屏蔽電極的電位，能恰當(dāng)?shù)刈钄嘣肼暋?br> 固定電壓可以是接地電壓。此時能簡化電路。
屏蔽電極驅(qū)動部在電容電壓轉(zhuǎn)換電路使傳感器電極成為高阻狀態(tài)的時刻和對傳感器電極施加電壓的時刻，對屏蔽電極施加不同的電壓。通過根據(jù)施加到傳感器電極的電壓來改變屏蔽電極的電位，能消除掉屏蔽電極與傳感器電極間所形成的電容。
本發(fā)明的另一方案是一種輸入裝置。該裝置具有上述任一方案的靜電電容傳感器。
本發(fā)明的再一個方案涉及一種檢測電路，與具有傳感器電極和設(shè)在傳感器電極附近的屏蔽電極的傳感器部相連接，檢測傳感器電極與周圍之間所形成的靜電電容。該檢測電路包括第1電壓施加部，對于傳感器電極，在第1狀態(tài)下施加預(yù)定的第1固定電壓，在第2狀態(tài)下施加比第1固定電壓低的第2固定電壓；第2電壓施加部，對于與周圍之間形成固定的靜電電容的參考電極，在第1狀態(tài)下施加第2固定電壓，在第2狀態(tài)下施加第1固定電壓；第1采樣保持電路，在第1狀態(tài)下對傳感器電極和參考電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均，并保持作為第l檢測電壓；第2采樣保持電路，
作為第2檢測電壓；放大部，對第1檢測電壓與第2檢測電壓的電位差進(jìn)行放大；以及屏蔽電極驅(qū)動部，同步于第1、第2電壓施加部及第1、第2采樣保持電路的動作地切換屏蔽電極的電狀態(tài)。
屏蔽電極驅(qū)動部可以在第1、第2采樣保持電路分別采樣第1、第2檢測電壓的期間，對屏蔽電極提供第3固定電壓。第3固定電壓可以是接地電壓。
屏蔽電極驅(qū)動部可以在第1電壓施加部對傳感器電極施加第1固定電壓的期間，對屏蔽電極提供第4固定電壓，在第1電壓施加部對傳感器電極施加第2固定電壓的期間，對屏蔽電極提供比第4固定電壓低的第5固定電壓。
可以是第1固定電壓與第4固定電壓相等，第2固定電壓與第5固定電壓相等。
放大部可以是被輸入第l檢測電壓和第2檢測電壓的差動放大器。
通過對第l檢測電壓與第2檢測電壓進(jìn)行差動放大，能除去同相噪聲，能較好地檢測出靜電電容的差。
第1、第2采樣保持電路可以通過使傳感器電極與參考電極相連接，來對傳感器電極和參考電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均。此時兩個電極間發(fā)生電荷的傳輸，能夠得到兩個電極所呈現(xiàn)的電壓的平均值。
第2固定電壓可以是接地電壓。
檢測電路可以被一體集成在一個半導(dǎo)體集成電路上。所謂"一體集成"，包括電路的結(jié)構(gòu)要件全都形成在半導(dǎo)體襯底上的情形，和電路的主要結(jié)構(gòu)要件被一體集成的情形，也可以為調(diào)節(jié)電路常數(shù)而將一部分電阻器、電容器等設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的外部。
本發(fā)明的再一個方案涉及一種在具有傳感器電極和設(shè)在傳感器電極附近的屏蔽電極的電容傳感器中，檢測傳感器電極與周圍之間所形成的靜電電容的方法。該方法執(zhí)行以下處理
1. 對傳感器電極施加預(yù)定的第1固定電壓，對與周圍之間形成固定的靜電電容的參考電極施加低于第1固定電壓的第2固定電壓的第l步驟；
2. 對傳感器電極施加第2固定電壓，對參考電極施加第1固定電壓的第2步驟；
3. 在第1步驟中對傳感器電極和參考電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均，并保持作為第l檢測電壓的步驟；
4. 在第2步驟中對傳感器電極和參考電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均，并保持作為第2檢測電壓的步驟；
5. 對第l檢測電壓與第2檢測電壓的電位差進(jìn)行放大的步驟；
6. 同步于步驟1~5的轉(zhuǎn)變地切換屏蔽電極的電狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意，上述結(jié)構(gòu)要件的任意組合或重新配置等都如所提出的實(shí)施例一樣有效，或者已被所提出的實(shí)施例覆蓋。
此外，該發(fā)明內(nèi)容并不一定描述了全部必要特征，因此本發(fā)明還可以是這些所描述的特征的子組合。


以下參照附圖以示例的方式對實(shí)施方式進(jìn)行描述，這些附圖意在示例
而非限制，并且對各附圖中相同的單元標(biāo)以相同的標(biāo)號，其中
圖1是表示具有實(shí)施方式的輸入裝置的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2的(a)和(b)是表示傳感器部的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。圖3是表示實(shí)施方式的檢測電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是表示圖3的檢測電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖5是圖4的檢測電路的動作波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過以下對優(yōu)選實(shí)施方式的il明而得以明確。這些實(shí)施方式只是例示，并非限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施方式中所描述的所有特征及其組合，不一定就是本發(fā)明的本質(zhì)特征。
圖1是表示具有實(shí)施方式的輸入裝置2的電子設(shè)備1的結(jié)構(gòu)的框圖。輸入裝置2被配置在例如LCD (Liquid Crystal Display:液晶顯示器)9的表層，作為觸摸屏來發(fā)揮作用。
輸入裝置2具有傳感器部4、檢測電路100、 DSP (Digital SignalProcessor) 6。用戶用手指8接觸或按壓傳感器部4的表面時，配置在傳感器部4內(nèi)部的傳感器電極(未圖示)發(fā)生變形或變位，電極與周圍間形成的靜電電容發(fā)生變化。傳感器部4可以是具有單一傳感器電極的開關(guān)，也可以是配置成矩陣狀的多個傳感器電極的陣列。
檢測電路100檢測傳感器電極的靜電電容的變化，將與檢測結(jié)果相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出到DSP6。 DSP6解析來自檢測電路100的數(shù)據(jù)，判斷用戶輸入動作的有無、種類。例如通過用戶的手指8對傳感器部4施加壓力，來選擇顯示于LCD9上的項(xiàng)目、對象，或者輔助文字輸入。
檢測電路100檢測傳感器電極所形成的靜電電容的極微小的變化量。由于傳感器部4設(shè)于LCD9的表層，所以傳感器部4內(nèi)部的傳感器電極容易受到來自LCD9的噪聲輻射N的影響，若噪聲重疊于靜電電容的變化量，則無法判別來自用戶的正確的操作信息。即使傳感器部沒有被設(shè)于LCD9的表層，也能預(yù)想其會受到來自電子設(shè)備1內(nèi)部其它電路塊的噪聲輻射N的影響。
下面詳細(xì)說明不容易受到噪聲輻射N的影響的輸入裝置2。
圖2的(a)和(b)是表示傳感器部4的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。圖2的(a)是從上方來看的平面圖。傳感器部4具有多個傳感器電極SE。傳感器電極SE由為^r測行方向的輸入位置而按行方向配置的5行行電極(row electrode)(黑)SER0W、和為檢測列方向的輸入位置而按列方向配置的4列列電極(column electrode )(灰)SEcol枸成。行和列的數(shù)量僅是例示，可以是任意數(shù)。
從第i行(i為整數(shù))的行電極SErow引出有信號線Yi，從第j列的列電極SEcot引出有信號線Xj。另外，從屏蔽電極5引出有信號線SLD。
圖2的(b)表示圖2的(a)的傳感器部4的剖面圖。行電極SERow被形成在第1布線層ML1，列電極SEo^被形成在第2布線層ML2，屏蔽電極5被形成在第3布線層ML3。
布線層ML1 ML3是ITO (銦錫氧化物)等透明電極，在對應(yīng)的基層BL1 ~ BL3各自的表面以'減射(sputtering )法、或使墨水化后的ITO涂布、加熱、熱粘于基層的方法等來形成。作為基層BL1-BL3，可以使用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、玻璃及其它膜劑。另外，對于布線層ML1 ~ML3也可以使用ITO以外的材料?；鶎覤L和與之相鄰的布線層ML用粘4妄劑60相粘接。
以上是傳感器部4的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式的檢測電路100與具備傳感器電極SE、設(shè)在傳感器電極SE附近的屏蔽電極5的傳感器部4協(xié)作，來降低噪聲的影響。
圖3是表示實(shí)施方式的檢測電路100的結(jié)構(gòu)的電路圖。檢測電路100與傳感器部4相連接，檢測傳感器電極SE與其周圍之間所形成的靜電電容C1。圖3中為簡化說明并易于理解，僅示出一個傳感器電極SE。檢測電路100具有電容電壓轉(zhuǎn)換電路90和屏蔽電極驅(qū)動部92。電容電壓轉(zhuǎn)換電路卯通過反復(fù)執(zhí)行預(yù)定的工序(s叫uence)來將靜電電容C1轉(zhuǎn)換成電壓Vout。作為電容電壓轉(zhuǎn)換電路，已提案有多種技術(shù)， 采用其一即可。
屏蔽電極驅(qū)動部92同步于預(yù)定工序地轉(zhuǎn)換屏蔽電極5的電狀態(tài)。從 其它觀點(diǎn)來說，屏蔽電極驅(qū)動部92根據(jù)傳感器電極SE的電狀態(tài)來切換屏 蔽電極5的電狀態(tài)。所謂電狀態(tài)，是指電位、阻抗。屏蔽電極驅(qū)動部92 根據(jù)傳感器電極SE的狀態(tài)，在傳感器電極SE易于受到來自外部的噪聲的 影響時將屏蔽電極5設(shè)定為最降低噪聲的狀態(tài)。
例如，屏蔽電極驅(qū)動部92如下這樣控制屏蔽電極5的狀態(tài)。
屏蔽電極驅(qū)動部92在電容電壓轉(zhuǎn)換電路卯使傳感器電極SE為高阻 狀態(tài)的時候?qū)ζ帘坞姌O5施加固定電壓。優(yōu)選固定電壓是接地電壓0V, 但也可以是其它的電源電壓Vdd或中間電壓Vdd/2，只要設(shè)定為最降低噪 聲的值即可。高阻時，最容易受到來自外部的噪聲的影響。因此，只要在 這時候固定屏蔽電極5的電位，就能恰當(dāng)?shù)刈钄嘣肼暋?br> 另外，優(yōu)選屏蔽電極驅(qū)動部92在電容電壓轉(zhuǎn)換電路卯使傳感器電極 SE為高阻狀態(tài)的時候和對傳感器電極SE施加電壓的時候，對屏蔽電極5 施加不同的電壓。通過根據(jù)傳感器電極SE所被施加的電壓來使屏蔽電極 5的電位變化，能消除屏蔽電極5與傳感器電極SE間所形成的電容。
圖4是表示圖3的檢測電路100的結(jié)構(gòu)例的電路圖。檢測電路100是 被一體集成在一個半導(dǎo)體集成電路上的功能IC,具有第1端子102、第2 端子104、輸出端子106。第1端子102與傳感器電極SE相連接。
第2端子104與參考電極7相連接。參考電極7同傳感器電極SE — 樣，與其周圍形成靜電電容C2。由于靜電電容C2取不發(fā)生變化的固定值， 所以也稱作參考電容C2。
電容電壓轉(zhuǎn)換電路90檢測出傳感器電極SE所形成的靜電電容C1的 變化，將與電容變化相應(yīng)的數(shù)據(jù)從輸出端子106輸出到外部。
電容電壓轉(zhuǎn)換電路90具有第1電壓施加部10、第2電壓施加部12、 第1采樣保持電路14、第2采樣保持電路16、放大部20、處理部22、電 容器C12、第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2。在本實(shí)施方式中，第1開關(guān) SW1至第6開關(guān)SW6由使用了晶體管的傳輸門(transfer gate )構(gòu)成。
第1電壓施加部IO對于傳感器電極SE在第l狀態(tài)下施加預(yù)定的第1 固定電壓，在第2狀態(tài)下施加比第1固定電壓低的第2固定電壓。具體來說，第1電壓施加部10在第1控制信號SIG1為高電平期間輸出所被輸入 的第1驅(qū)動電壓Vdrvl,在第1控制信號SIG1為低電平期間使輸出端子 為高阻狀態(tài)。第l驅(qū)動電壓Vdrvl在第l狀態(tài)下成為預(yù)定的第1固定電壓， 在第2狀態(tài)下切換為比第1固定電壓低的第2固定電壓。在本實(shí)施方式中， 第1固定電壓被設(shè)定為電源電壓Vdd，第2固定電壓被設(shè)定為接地電壓0V。
第2電壓施加部12在第1狀態(tài)下對參考電極7施加第2固定電壓(接 地電壓OV),在第2狀態(tài)下施加第1固定電壓(電源電壓Vdd)。具體來 說，第2電壓施加部12在第2控制信號SIG2為高電平期間輸出所被輸入 的第2驅(qū)動電壓Vdrv2，在第2控制信號SIG2為低電平期間使輸出端子 為高阻。第2驅(qū)動電壓Vdrv2在第1狀態(tài)下成為第2固定電壓即接地電壓 0V，在第2狀態(tài)下成為第1固定電壓即電源電壓Vdd。
即，傳感器電極SE在第l狀態(tài)下被第1電壓施加部IO施加第1固定 電壓、在第2狀態(tài)下被施加第2固定電壓，而參考電極7在第1狀態(tài)下被 第2電壓施加部12施加第2固定電壓、在第2狀態(tài)下^皮施加第1固定電 壓。這樣，與第1端子102、第2端子104相連的傳感器電極SE、參考電 極7在第1、第2狀態(tài)下被相輔地施加高低相反的電壓。
第1端子102與第2端子104之間設(shè)有第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2。 第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2都導(dǎo)通時，傳感器電極SE和參考電極7 相互連接。其結(jié)果，傳感器電極SE和參考電極7中積累的電荷在兩個電 極間傳輸，各電極所呈現(xiàn)的電壓Vxl、 Vx2被平均化。
第1采樣保持電路14在第1狀態(tài)下對傳感器電極SE和參考電極7各 自呈現(xiàn)的電壓Vxl、 Vx2進(jìn)行平均，并保持作為第1檢測電壓Vdetl。
第1采樣保持電路14包括第3開關(guān)SW3、第4開關(guān)SW4、電容器 C10,當(dāng)?shù)?開關(guān)SW3導(dǎo)通時，電壓Vxl、 Vx2的平均電壓被采樣作為第 1檢測電壓Vdetl，當(dāng)?shù)?開關(guān)SW3截止時，第1檢測電壓Vdetl被保持。
另外，第2采樣保持電路16在第2狀態(tài)下對傳感器電極SE和參考電 極7各自呈現(xiàn)的電壓Vxl 、 Vx2進(jìn)行平均，并保持作為第2檢測電壓Vdet2。 第2采樣保持電路16的結(jié)構(gòu)同第1采樣保持電路14 一樣。
放大部20是被輸入第1檢測電壓Vdetl和第2檢測電壓Vdet2,并對 兩個電壓進(jìn)行差動放大的差動放大器。放大部20的差動輸入端子間設(shè)有 電容器C12。由放大部20放大后的電壓被輸入到處理部22。
ii處理部22對從放大部20輸出的檢測電壓Vout進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并進(jìn) 行預(yù)定的信號處理后，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從輸出端子106輸出。若要將檢測電 壓Vout作為模擬電壓就此輸出，則不需要處理部22。
屏蔽電極驅(qū)動部92同步于電容電壓轉(zhuǎn)換電路卯的工序地驅(qū)動屏蔽電極5。
屏蔽電極驅(qū)動部92在第1采樣保持電路14、第2采樣保持電路16 分別采樣第1檢測電壓Vdetl、第2檢測電壓Vdet2期間，對屏蔽電極5 提供接地電壓(OV)。
屏蔽電極驅(qū)動部92在第1電壓施加部10對傳感器電極SE施加第1 固定電壓(Vdd)期間，對屏蔽電極5提供第4固定電壓，在第1電壓施 加部10對傳感器電才及SE施加第2固定電壓(OV)期間，對屏蔽電極5 提供比第4固定電壓低的第5固定電壓。
優(yōu)選的是，第4固定電壓被設(shè)定為與第1固定電壓相等，即第4固定 電壓是電源電壓Vdd。另夕卜，第5固定電壓被設(shè)定為與第2固定電壓相等， 即第5固定電壓是接地電壓0V。
下面說明如上那樣構(gòu)成的檢測電路100的動作。圖5是檢測電路100 的動作波形圖。圖5的波形圖中從上至下依次表示出第1驅(qū)動電壓Vdrvl、 第2驅(qū)動電壓Vdrv2、第1控制信號SIG1、第2控制信號SIG2、第1開 關(guān)SW1至第6開關(guān)SW6的導(dǎo)通截止?fàn)顟B(tài)、以及施加到屏蔽電極5的電壓
vsux
在圖5中，第1開關(guān)SW1至第6開關(guān)SW6的高電平對應(yīng)于導(dǎo)通，低 電平對應(yīng)于截止。在圖5中，時刻T0-T2表示第1狀態(tài)，時刻T2~T4 表示第2狀態(tài)。
第1狀態(tài)的時刻T0-T2期間，輸入到第1電壓施加部10的第l驅(qū)動 電壓Vdrvl是電源電壓Vdd，輸入到第2電壓施加部12的第2驅(qū)動電壓 Vdrv2是4妄地電壓0V。
時刻T0 T1期間，第l控制信號SIG1、第2控制信號SIG2都成為 高電平。其結(jié)果，傳感器電極SE被第1驅(qū)動電壓Vdrvl = Vdd充電，參 考電極7被第2驅(qū)動電壓Vdrv2 = OV充電。
在此期間，屏蔽電極驅(qū)動部92使屏蔽電極5的電位VSLD為與傳感 器電極SE相同的電位、即電源電壓Vdd。其結(jié)果，屏蔽電極5與傳感器電極SE之間的寄生電容的影響能夠降低。
在時刻Tl第1控制信號SIG1、第2控制信號SIG2成為低電平時， 對傳感器電極SE、參考電極7的電壓施加被停止。
接下來，第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2導(dǎo)通，所積累的電荷在傳感 器電極SE、參考電極7間傳輸，傳感器電極SE和參考電極7所呈現(xiàn)的電 壓Vxl、 Vx2^皮平均化。
第3開關(guān)SW3與第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2同時地變成導(dǎo)通，第 1采樣保持電路14將平均化后的電壓Vx采樣保持作為第1檢測電壓 Vdetl。
在時刻Tl -T2期間，第1電壓施加部10和第2電壓施加部12的輸 出阻抗都成為高阻，傳感器電極SE的阻抗變高。在此期間，屏蔽電極驅(qū) 動部92對屏蔽電極5施加接地電壓0V,阻斷噪聲。
在時刻T2轉(zhuǎn)變?yōu)榈?狀態(tài)。第2狀態(tài)的時刻T2 T4期間，輸入到 第1電壓施加部10的第1驅(qū)動電壓Vdrvl是接地電壓OV,輸入到第2電 壓施加部12的第2驅(qū)動電壓Vdrv2是電源電壓Vdd。
在時刻T2 ~ T3期間，第1控制信號SIG1、第2控制信號SIG2再次 成為高電平。其結(jié)果，傳感器電極SE被第l驅(qū)動電壓Vdrvl-OV充電， 參考電極7被第2驅(qū)動電壓Vdrv2-Vdd充電。該充電的結(jié)果是，傳感器 電極SE、參考電極7各自所呈現(xiàn)的電壓分別變成Vxl = 0、 Vx2 = Vdd。
在時刻T2 ~ T3期間，屏蔽電極驅(qū)動部92使屏蔽電極5的電位VSLD 成為與傳感器電極SE相同的電位、即接地電壓OV。其結(jié)果，屏蔽電極5 與傳感器電極S E之間的寄生電容的影響能夠降低。
在時刻T3第1控制信號SIG1、第2控制信號SIG2成為低電平時， 對傳感器電極SE、參考電極7的電壓施加被停止。
接下來，第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2導(dǎo)通，所積累的電荷在傳感 器電極SE、參考電極7之間傳輸，各電極所呈現(xiàn)的電壓Vxl、 Vx2被平均 化。
第5開關(guān)SW5與第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2同時地變成導(dǎo)通，第 2采樣保持電路16將被平均化后的電壓Vx采樣保持作為第2檢測電壓 Vdet2。
在時刻T3 ~ T4期間也是第1電壓施加部10和第2電壓施加部12的輸出阻抗都成為高阻，傳感器電極SE的阻抗變高。在此期間，屏蔽電極 驅(qū)動部92對屏蔽電極5施加接地電壓OV,阻斷噪聲。
在時刻T4第4開關(guān)SW4、第6開關(guān)SW6導(dǎo)通時，第1采樣保持電 路14、第2采樣保持電路16分別將各自采樣保持的第l檢測電壓Vdetl、 第2檢測電壓Vdet2輸出到放大部20。
該第1檢測電壓Vdetl 、第2檢測電壓Vdet2被放大部20差動放大。 設(shè)放大部20的差動放大增益為Av,則放大部20的輸出電壓Vout成為Vout =Av x ( Vdetl - Vdet2 )。
在時刻T5再次回到第1狀態(tài)，反復(fù)進(jìn)行同樣的處理。
經(jīng)過該工序，能夠恰當(dāng)?shù)刈钄鄟碜酝獠康尼槍鞲衅麟姌OSE的噪聲， 能夠高靈敏度地檢測出靜電電容C1的變化。
實(shí)施方式的檢測電路100的特征可以如下這樣歸納。即，檢測電路100 具有能將屏蔽電極5的電位固定為任意值的屏蔽電極驅(qū)動部92。其結(jié)果， 能夠設(shè)定屏蔽電極的電位，以使得噪聲對傳感器電極SE的影響被降到最 低。
基于實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但顯然實(shí)施方式僅是表示本發(fā)明 的原理、應(yīng)用，在不脫離權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)，可 以對實(shí)施方式進(jìn)行很多變形例以及變更配置。
權(quán)利要求
1.一種靜電電容傳感器，其特征在于，包括傳感器電極；設(shè)置在上述傳感器電極附近的屏蔽電極；以及檢測上述傳感器電極與周圍間所形成的靜電電容的檢測電路；其中，上述檢測電路包括通過反復(fù)執(zhí)行預(yù)定的工序來將上述靜電電容轉(zhuǎn)換成電壓的電容電壓轉(zhuǎn)換電路，和同步于上述預(yù)定的工序地切換上述屏蔽電極的電狀態(tài)的屏蔽電極驅(qū)動部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容傳感器，其特征在于電極的電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容傳感器，其特征在于:器電極成為高阻狀態(tài)的時候，對上述屏蔽電極施加固定電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電電容傳感器，其特征在于 上述固定電壓是接地電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容傳感器，其特征在于為高阻狀態(tài)的時候和對上述傳感器電極施加電壓的時候，對上述屏蔽電極 施加不同的電壓。
6. —種輸入裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的 靜電電容傳感器。
7. —種檢測電路，與具有傳感器電極和設(shè)在所述傳感器電極附近的屏 蔽電極的傳感器部相連接，檢測所述傳感器電極與周圍之間所形成的靜電 電容，該;險測電路的特征在于，包括第1電壓施加部，在第1狀態(tài)下對上述傳感器電極施加預(yù)定的第1固 定電壓，在第2狀態(tài)下施加比上述第1固定電壓低的第2固定電壓；第2電壓施加部，對于與周圍間形成固定的靜電電容的參考電極，在上述第1狀態(tài)下施加上述第2固定電壓，在上述第2狀態(tài)下施加上述第1 固定電壓；第1采樣保持電路，在上述第l狀態(tài)下對上述傳感器電極和上述參考 電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均，并保持作為第l檢測電壓；第2采樣保持電路，在上述第2狀態(tài)下對上述傳感器電極和上述參考 電極各自呈現(xiàn)的電壓進(jìn)行平均，并保持作為第2檢測電壓；放大部，對上述第l檢測電壓與上述第2檢測電壓的電位差進(jìn)行放大；以及屏蔽電極驅(qū)動部，同步于上述第1、第2電壓施加部及上述第1、第2 采樣保持電路的動作地切換上述屏蔽電極的電狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測電路，其特征在于 上述屏蔽電極驅(qū)動部在上述第1、第2采樣保持電路分別采樣上述第1、第2檢測電壓的期間，對上述屏蔽電極提供第3固定電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測電路，其特征在于 上述第3固定電壓是接地電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的任一項(xiàng)所述的檢測電路，其特征在于 上述屏蔽電極驅(qū)動部在上述第1電壓施加部對上述傳感器電極施加上述第1固定電壓的期間，對上述屏蔽電極提供第4固定電壓，在上述第1 電壓施加部對上述傳感器電極施加上述第2固定電壓的期間，對上述屏蔽 電極提供比上述第4固定電壓低的第5固定電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的檢測電路，其特征在于上述第1固定電壓與上述第4固定電壓相等，上述第2固定電壓與上 述第5固定電壓相等。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的任一項(xiàng)所述的檢測電路，其特征在于 上述放大部是被輸入上述第l檢測電壓和上述第24企測電壓的差動放大器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的任一項(xiàng)所述的檢測電路，其特征在于 上述第1、第2采樣保持電路通過使上述傳感器電極與上述參考電極
14. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的任一項(xiàng)所述的檢測電路，其特征在于 上述第2固定電壓是接地電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的任一項(xiàng)所述的檢測電路，其特征在于 本檢測電路被一體集成在一個半導(dǎo)體集成電路上。
16. —種在具有傳感器電極和設(shè)在所述傳感器電極附近的屏蔽電極的 電容傳感器中，檢測所述傳感器電極與周圍間所形成的靜電電容的方法， 其特征在于，包括對上述傳感器電極施加預(yù)定的第1固定電壓，對與周圍間形成固定的 靜電電容的參考電極施加低于上述第1固定電壓的第2固定電壓的第1步 驟；對上述傳感器電極施加上述第2固定電壓，對上述參考電極施加上述 第1固定電壓的第2步驟；在上述第l步驟中對上述傳感器電極和上述參考電極各自呈現(xiàn)的電壓 進(jìn)行平均，并保持作為第l檢測電壓的步驟；在上述第2步驟中對上述傳感器電極和上述參考電極各自呈現(xiàn)的電壓 進(jìn)行平均，并保持作為第2檢測電壓的步驟；對上述第l檢測電壓與上述第2檢測電壓的電位差進(jìn)行放大的步驟；以及同步于各步驟的轉(zhuǎn)變地切換上述屏蔽電極的電狀態(tài)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降低噪聲影響的靜電電容傳感器及其控制方法、檢測電路、輸入裝置。屏蔽電極(5)與傳感器電極(SE)平行設(shè)置。檢測電路(100)檢測傳感器電極(SE)與周圍間形成的靜電電容。電容電壓轉(zhuǎn)換電路(90)通過反復(fù)執(zhí)行預(yù)定的工序來將靜電電容(C1)轉(zhuǎn)換為電壓。屏蔽電極驅(qū)動部(92)同步于預(yù)定的工序地切換屏蔽電極(5)的電狀態(tài)。屏蔽電極驅(qū)動部(92)根據(jù)傳感器電極(SE)的電狀態(tài)切換屏蔽電極(5)的電狀態(tài)。
文檔編號G01R27/26GK101666832SQ20091016023
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者矢野茂秀, 齊藤孝一 申請人:羅姆股份有限公司