專利名稱：容量變化檢測電路、觸摸面板及判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種容量變化檢測電路、觸摸面板及判定方法。
背景技術(shù)：
近年來，用于各種工業(yè)設(shè)備的觸摸面板使用接觸式傳感器，該接觸式傳感器對人體接觸了觸摸面板的哪個(gè)部分進(jìn)行檢測。如果人體接觸到面板上的電極，則形成與具有和 人體等價(jià)的靜電容量的電容被連接到電極上這一情況相同的狀況，接觸式傳感器利用這一 狀況，將在該電極與接地點(diǎn)(earth)之間形成的靜電容量的變化作為電容進(jìn)行檢測，判定 有無接觸。作為上述的接觸式傳感器，已知具有露出于外部的接觸電極、和與該接觸電極連 接的振蕩電路(參照專利文獻(xiàn)1)。對于該接觸式傳感器，在接觸電極與人體沒有接觸的情 況下，振蕩電路穩(wěn)態(tài)振蕩，該接觸式傳感器設(shè)定了振蕩停止點(diǎn)和振蕩開始點(diǎn)，該振蕩停止點(diǎn) 為在接觸電極與人體接觸而該人體的等價(jià)阻抗超過電路固有的基準(zhǔn)值的情況下，停止所 述穩(wěn)態(tài)振蕩，該振蕩開始點(diǎn)為在接觸電極與人體接觸而該被檢測物等價(jià)阻抗超過電路固 有的基準(zhǔn)值的情況下，振蕩電路開始振蕩，將人體的接觸及離開的狀態(tài)利用有無穩(wěn)態(tài)振蕩 進(jìn)行輸出。另外，作為其他的接觸式傳感器，已知除了接觸電極之外還具有檢測電極，并且對 這些電極之間的容量差進(jìn)行檢測的接觸式傳感器(參照專利文獻(xiàn)2)。該接觸式傳感器具 有由絕緣材料構(gòu)成的傳感器殼體；檢測電極，其配置在傳感器殼體的內(nèi)表面；接觸電極， 其配置在傳感器殼體的外表面的、與檢測電極相對的位置上，與檢測電極進(jìn)行容量耦合；以 及檢測電路，其與檢測電極連接，基于檢測電極與接地點(diǎn)之間的靜電容量的變化，檢測物體 對接觸電極的接觸并輸出檢測信號(hào)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-46383號(hào)公報(bào)(參照權(quán)利要求1及圖2)專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-340662號(hào)公報(bào)(參照權(quán)利要求1及圖1)

發(fā)明內(nèi)容
在上述電路的情況下，為了構(gòu)成振蕩電路，需要使用大量的電路元件，存在不僅成 本變高，而且隨著電極數(shù)量增加而難以集成化的問題。特別地，在具有接觸電極和檢測電極的情況下，存在因附著在接觸電極與檢測電 極之間的介電性物質(zhì)而導(dǎo)致產(chǎn)生誤反應(yīng)這樣的問題。因此，本發(fā)明的課題在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)，其提供一種電路元件較少 且可以集成化的容量變化檢測電路，該容量變化檢測電路的誤反應(yīng)較少，另外提供一種使 用該容量變化檢測電路的觸摸面板。進(jìn)而，本發(fā)明的課題還提供一種使用該容量變化檢測 電路的判定方法。本發(fā)明的容量變化檢測電路的特征在于，具有至少一組接觸電極，其將從脈沖信 號(hào)的輸入部經(jīng)由相位反轉(zhuǎn)單元供給脈沖信號(hào)的第1接觸電極、和從所述輸入部供給脈沖信號(hào)的第2接觸電極形成一組；一個(gè)放大單元，其與一組接觸電極連接；與所述放大單元連接 的第1檢測單元和第2檢測單元，其中，該第1檢測單元對表示第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào) 進(jìn)行檢測，第2檢測單元對表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行檢測；以及各個(gè)輸出部，它 們分別與第1檢測單元及第2檢測單元連接。本發(fā)明的容量變化檢測電路是針對一組接觸電極僅設(shè)置一個(gè)放大單元及兩個(gè)檢 測單元的非常簡潔的結(jié)構(gòu)，可以減少元件數(shù)量。該結(jié)構(gòu)設(shè)置相位反轉(zhuǎn)單元，使得可以向第1 接觸電極供給與第2接觸電極相反相位的信號(hào)。即，由于表示2個(gè)電極的狀態(tài)的信號(hào)相位 相反，所以即使進(jìn)行合成并通過一個(gè)放大單元進(jìn)行放大，在第1檢測單元中，消除與表示第 1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)相位相反的表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)，僅對表示第1接觸 電極的狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行檢測，在第2檢測單元中，消除與表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)相 位相反的表示第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)，僅對表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行檢測。 其結(jié)果，本發(fā)明的容量變化檢測電路，形成為相對于一組接觸電極可以利用一個(gè)放大單元 及兩個(gè)檢測單元檢測各個(gè)信號(hào)的結(jié)構(gòu)。并且，在本發(fā)明的容量變化檢測電路中，作為電極僅 使用接觸電極，由此，可以減少誤反應(yīng)。優(yōu)選在上述容量變化檢測電路中，所述放大單元由反相器、設(shè)置在反相器的輸入 側(cè)的電容、以及與反相器并聯(lián)的電阻構(gòu)成，所述反相器的輸出側(cè)與所述檢測單元的輸入側(cè) 連接，所述反相器和電阻構(gòu)成負(fù)反饋反轉(zhuǎn)放大電路。放大單元通過由電容、反相器、電阻構(gòu) 成，可以形成結(jié)構(gòu)簡單且將成本抑制得較低的電路。另外，優(yōu)選所述相位反轉(zhuǎn)單元為反相器。通過相位反轉(zhuǎn)單元由反相器構(gòu)成，可以形 成結(jié)構(gòu)簡單且將成本抑制得較低的電路。優(yōu)選所述第1及第2檢測單元各自由二極管、電阻及電容構(gòu)成，第1檢測單元的二 極管的陰極側(cè)與被供給來自所述相位反轉(zhuǎn)單元的脈沖信號(hào)的第1連接點(diǎn)連接，陽極側(cè)與設(shè) 置在放大單元的輸出側(cè)和第1檢測單元的電阻之間的第2連接點(diǎn)連接，第2檢測單元的二 極管的陰極側(cè)與被供給來自輸入部的脈沖信號(hào)的第3連接點(diǎn)連接，陽極側(cè)與設(shè)置在放大單 元的輸出側(cè)和第2檢測單元的電阻之間的第4連接點(diǎn)連接，利用各個(gè)檢測單元的電阻和電 容分別構(gòu)成平滑電路。如果如上所述構(gòu)成第1檢測單元，則經(jīng)由二極管供給到第2連接點(diǎn) 的、與供給至第1接觸電極的信號(hào)相同的信號(hào)，與表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)的相位相 反。由此，在第2連接點(diǎn)中，根據(jù)該信號(hào)，從由放大單元輸出的信號(hào)中消除表示第2接觸電 極的狀態(tài)的信號(hào)，其結(jié)果，可以僅檢測出第1接觸電極中的信號(hào)。另外，如果如上所述構(gòu)成 第2檢測單元，則根據(jù)經(jīng)由二極管供給至第4連接點(diǎn)的、與輸入至第2接觸電極的信號(hào)相同 的信號(hào)，在第4連接點(diǎn)中消除表示第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)，可以僅檢測出第2接觸電極 中的信號(hào)。優(yōu)選設(shè)置在所述相位反轉(zhuǎn)單元和第1接觸電極之間的第1電阻、和設(shè)置在所述輸 入部和第2接觸電極之間的第2電阻具有相同的電阻值。這是由于如果為相同電阻值，則 可以更簡易地構(gòu)成本容量變化檢測電路。優(yōu)選在所述第1接觸電極和放大單元之間設(shè)置第3電阻，在所述第2接觸電極和 放大單元之間設(shè)置第4電阻，第3電阻和第4電阻具有相同的電阻值。此外，優(yōu)選所述第1 電阻、所述第2電阻、所述第3電阻及所述第4電阻具有相同的電阻值。通過設(shè)置相同電阻 值，可以更簡易地構(gòu)成本容量變化檢測電路。
優(yōu)選在所述放大單元和第1檢測單元之間設(shè)置第5電阻，在所述放大單元和第2 檢測單元之間設(shè)置第6電阻，所述第5電阻和第6電阻具有相同的電阻值。通過設(shè)置相同 的電阻值，可以更簡易地構(gòu)成本容量變化檢測電路。本發(fā)明的觸摸面板是具有所述容量變化檢測電路、面板部和控制部的觸摸面板， 其特征在于，所述容量變化檢測電路的接觸電極設(shè)置在面板部上，并且，容量變化檢測電路 的輸出部與控制部連接。本容量變化檢測電路由于為簡潔的結(jié)構(gòu)、元件數(shù)量較少而容易集 成化，所以通過使用本容量變化檢測電路，可以構(gòu)成多輸入的觸摸面板。
另外，本發(fā)明的判定方法是一種使用上述容量變化檢測電路判定有無對接觸電極 進(jìn)行接觸的判定方法，其特征在于，對示出表示第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)、和表示第2接 觸電極的狀態(tài)的信號(hào)之差的信號(hào)進(jìn)行檢測，基于表示該差的信號(hào)判定有無對接觸電極進(jìn)行 接觸。根據(jù)所述的判定方法，可以簡單地判定有無對接觸電極進(jìn)行接觸。根據(jù)本發(fā)明的容量變化檢測電路，可以減少元件數(shù)量，并且實(shí)現(xiàn)以簡潔的結(jié)構(gòu)使 誤動(dòng)作減少的優(yōu)異效果。另外，根據(jù)本發(fā)明的觸摸面板，實(shí)現(xiàn)可以簡易地構(gòu)成多輸入的觸摸 面板的優(yōu)異效果。此外，根據(jù)本發(fā)明的判定方法，實(shí)現(xiàn)可以正確地判定有無對接觸電極進(jìn)行 接觸的優(yōu)異效果。


圖1是用于說明本發(fā)明的容量變化檢測電路的框圖。圖2是用于說明本發(fā)明的容量變化檢測電路的電路圖。圖3是用于說明圖2所示的電路的動(dòng)作的曲線圖。符號(hào)的說明1容量變化檢測電路2輸入部3相位反轉(zhuǎn)單元41 放大單元5A.5B 檢測單元6A.6B 輸出部
具體實(shí)施例方式使用圖1說明本發(fā)明的容量變化檢測電路。圖1是用于說明本發(fā)明的容量變化檢測電路的框圖。本發(fā)明的容量變化檢測電路 1(下面，也簡稱為檢測電路1)具有一組接觸電極(以下，也簡稱為電極)A及B。另外，檢 測電路1具有一個(gè)輸入部2，其輸入輸入信號(hào)；一個(gè)相位反轉(zhuǎn)單元3，其使信號(hào)的相位反轉(zhuǎn) (使相位延遲半個(gè)周期)；放大單元41，其對輸入來的信號(hào)的振幅進(jìn)行放大；檢測單元5A， 其用于根據(jù)輸入來的信號(hào)檢測表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)；檢測單元5B，其用于檢測表示電 極B的狀態(tài)的信號(hào)；以及各個(gè)輸出部6A、6B。在檢測電路1中，電極A及B例如露出于觸摸面板的表面，使人體可以進(jìn)行接觸。 輸入部2與電極A連接，并且經(jīng)由連接點(diǎn)X1與電極B連接。僅在電極A和連接點(diǎn)X1之間連 接有使信號(hào)相位反轉(zhuǎn)的一個(gè)相位反轉(zhuǎn)單元3。另外，電極A與放大單元41的輸入側(cè)連接。電極B從電極A與放大單元41之間的連接點(diǎn)X2與放大單元41的輸入側(cè)連接。該放大單元41在輸出側(cè)從連接點(diǎn)X3與兩個(gè)檢測單元5A、5B的輸入側(cè)連接。并且，各個(gè)檢測單元5A、5B 在輸出側(cè)與各個(gè)輸出部6A、6B連接。S卩，本發(fā)明的檢測電路1是相對于一組電極設(shè)置1個(gè)放大單元及2個(gè)檢測單元的 非常簡單的結(jié)構(gòu)。在所述的檢測電路1中，在如圖1(a)所示的沒有人體接觸的情況下，來自輸入部 的輸入信號(hào)經(jīng)由相位反轉(zhuǎn)單元3輸入到電極A，并直接輸入到電極B，在連接點(diǎn)X2處合成。 在此情況下，由于供給至電極A的信號(hào)和供給至電極B的信號(hào)之間的相位偏移半個(gè)周期，所 以通過在連接點(diǎn)X2處合成，信號(hào)的振幅消失而成為恒定電壓，輸入至放大電路41后信號(hào)的 振幅也不會(huì)被放大。該成為恒定電壓的信號(hào)在連接點(diǎn)X3處分支，輸入到檢測單元5A及5B。 在檢測單元5A中，消除與表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)相位相反的表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)， 僅檢測表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)，向輸出部6A輸出(詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述)。在檢測單元 5B中，消除與表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)相位相反的表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)，從放大單元 41中輸出的信號(hào)中僅檢測表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)，向輸出部6B輸出(詳細(xì)內(nèi)容在后面敘 述)。在各個(gè)輸出部6A、6B中判斷為沒有接觸。如果人體與電極A接觸，則如圖1(b)所示，形成與電容C連接到電極A這一情況 相同的狀態(tài)，由此，電極A、B中的容量變化。在此情況下，來自輸入部2的輸入信號(hào)經(jīng)由相 位反轉(zhuǎn)單元3輸入到電極A，并直接輸入到電極B，在連接點(diǎn)X2處合成，但與上述圖1(a)的 情況不同，由于振幅沒有抵消，所以信號(hào)的振幅由放大單元41放大。然后，在檢測單元5A 中，從由放大單元41輸出的放大后的一個(gè)信號(hào)中，僅檢測表示在電極A的狀態(tài)的信號(hào)，向輸 出部6A輸出(詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述)。在檢測單元5B中，從一個(gè)放大后的信號(hào)中僅檢測表 示電極B的狀態(tài)的信號(hào)，向輸出部6B輸出(詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述)。S卩，本發(fā)明的檢測電路1構(gòu)成為利用相位反轉(zhuǎn)單元3向電極A輸入與電極B相位 相反的信號(hào)。由此，在檢測單元5A、5B中，可以從一個(gè)合成后的信號(hào)中，消除反相位的表示 電極狀態(tài)的信號(hào)，僅取出同相位的表示在各個(gè)電極A、B的狀態(tài)的信號(hào)(與容量變化相關(guān)的 信號(hào))，其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)相對于一組電極僅設(shè)置一個(gè)放大單元的簡潔的結(jié)構(gòu)。對于該檢測電路1使用圖2進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是用于表示上述容量變化檢測電 路的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。此外，在圖2中，對于與圖1相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的參照符號(hào)。在圖2中，示出3組電極、即電極數(shù)設(shè)定為例如6個(gè)的情況，各個(gè)電極A F全部 相同。下面，首先僅針對電極A及B說明電路結(jié)構(gòu)。輸入部2與電極A連接，在電極A與輸入部2之間，從輸入部2側(cè)開始順次連接有 一個(gè)相位反轉(zhuǎn)單元3及電阻禮。相位反轉(zhuǎn)單元3使輸入的信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)，例如由C-MOS 的反相器IN31構(gòu)成。反相器IN31的輸入側(cè)與輸入部2連接，輸出側(cè)與電阻R1連接。另外，輸入部2從輸入部2與相位反轉(zhuǎn)單元3之間的連接點(diǎn)X1僅經(jīng)由電阻R2與電 極B連接。即，構(gòu)成為在電極A和電極B中輸入相位偏移半個(gè)周期的信號(hào)。并且，電極A與電阻R11連接，電極B與電阻R12連接。電阻R11與一個(gè)放大單元41 的輸入側(cè)連接，電阻R12從電阻R11和一個(gè)放大單元41的輸入側(cè)之間的連接點(diǎn)X2與放大單 元41的輸入側(cè)連接。在該連接點(diǎn)X2處，構(gòu)成為表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)和表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)被合成，并被輸入至一個(gè)放大單元41。放大單元41由電容C41、反相器IN41和電阻R41構(gòu)成，電容C41與連接點(diǎn)X2和反相 器IN41的輸入側(cè)連接，電阻R41相對于反相器IN41并聯(lián)連接。另外，由反相器IN41和電阻R41 構(gòu)成負(fù)反饋反轉(zhuǎn)放大電路。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，輸入至放大單元41的信號(hào)，其相位被反轉(zhuǎn)且其 振幅被放大后輸出。放大電路41的輸出側(cè)從輸出側(cè)的連接點(diǎn)X3與2個(gè)檢測單元5A及5B連接。由此， 從放大單元41輸出的信號(hào)在連接點(diǎn)X3處再次分支，輸入至各個(gè)檢測單元5A及5B。在放大 單元41和檢測單元5A之間連接有電阻R21，在放大單元41和檢測單元5B之間連接有電阻 1^22 0
在各個(gè)檢測單元5Α及5Β中，從由放大單元41輸出的一個(gè)信號(hào)中分別檢測表示各 個(gè)電極Α、Β的狀態(tài)的信號(hào)。因此，檢測單元5Α及5Β構(gòu)成為在檢測單元5Α中，輸入用于消 除表示在電極B的狀態(tài)的信號(hào)的信號(hào)，該表示在電極B的狀態(tài)的信號(hào)與供給至電極A的信 號(hào)相位相反，在檢測單元5Β中，輸入用于消除表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)的信號(hào)，該表示電極 A的狀態(tài)的信號(hào)與供給至電極B的信號(hào)相位相反。即，檢測單元5Α構(gòu)成為可以僅檢測表示 電極A的狀態(tài)的信號(hào)，檢測單元5Β構(gòu)成為可以僅檢測表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)。此外，檢 測單元由于如上述所示取出各個(gè)電極中的信號(hào)，所以檢測單元的數(shù)量與電極的數(shù)量一致。具體地說，檢測單元5Α由二極管D51、電阻R51、電容C51構(gòu)成。電阻R51與電阻R21連 接。二極管D51的陽極側(cè)與電阻R51和電阻R21之間的連接點(diǎn)X51連接，陰極側(cè)與設(shè)置在相位 反轉(zhuǎn)單元3的輸出側(cè)的連接點(diǎn)X4連接。利用電容C51與電阻R51構(gòu)成平滑電路。在如上述所示構(gòu)成的檢測單元5Α中，與供給至電極A的信號(hào)相位相同的信號(hào)經(jīng)由 二極管D51供給，在該信號(hào)中，僅低電壓部分的信號(hào)在連接點(diǎn)X51處與從放大單元41輸出的 信號(hào)合成。該低電壓部分的信號(hào)由于與表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)相位相反，所以從放大單 元41輸出的信號(hào)中的表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)，利用該信號(hào)成分而被消除。S卩，該低電壓 部分的信號(hào)為用于消除表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)的信號(hào)，由此，在檢測單元5Α中，可以僅取 出表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)。并且，該取出的信號(hào)經(jīng)由電阻R51及電容C51平滑化，并檢測電 極A中的振幅。另外，檢測單元5Β具體地由二極管D52、電阻R52和電容C52構(gòu)成。電阻R52與電阻 R22連接。二極管D52的陽極側(cè)與電阻R52和電阻R22之間的連接點(diǎn)X52連接，陰極側(cè)與設(shè)置在 輸入部2及連接點(diǎn)X1之間的連接點(diǎn)X5連接。利用電容C52和電阻R52構(gòu)成平滑電路。在如上述所示構(gòu)成的檢測電路5Β中，與供給至電極B的信號(hào)相位相同的信號(hào)經(jīng)由 二極管D52供給，在該信號(hào)中，僅低電壓部分的信號(hào)在連接點(diǎn)X52處與從放大單元41輸出的 信號(hào)合成。由于所述低電壓部分的信號(hào)與表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)的相位偏移半個(gè)周期， 所以在從放大單元41輸出的信號(hào)中，表示在電極A的狀態(tài)的信號(hào)利用所述低電壓部分的信 號(hào)被消除。即，該低電壓部分的信號(hào)為用于消除表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)的信號(hào)，由此，在 檢測單元5Β中，僅取出表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)。并且，該取出的信號(hào)經(jīng)由電阻R52及電容 C52被平滑化，并被檢測在電極B中的振幅。檢測單元5Α、5Β的輸出側(cè)分別與輸出部6Α、6Β連接。輸出部6Α、6Β形成為可以將 從檢測單元5Α、5Β輸出的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較的結(jié)構(gòu)，如果輸入了與基準(zhǔn)信號(hào)相同的 信號(hào)，則判斷為沒有接觸，如果輸入了與基準(zhǔn)信號(hào)不同的信號(hào)，則判斷為存在接觸。在這里，所謂基準(zhǔn)信號(hào)，是與在沒有與電極A及電極B接觸的情況下，從檢測單元5A、5B輸入至輸出部6A、6B的信號(hào)相同的信號(hào)。以上，僅針對電極A及B進(jìn)行了說明，但是對于電極C及D、電極E及F，也與電極 A及B相同地構(gòu)成。下面，對于電極C及與電極C并聯(lián)的電極D，進(jìn)行簡單地說明，電極C經(jīng)由相位反 轉(zhuǎn)單元3及電阻R3與輸入部2連接，電極D經(jīng)由電阻R4與輸入部2連接。電極C及D分別 經(jīng)由電阻R13及R14與一個(gè)放大單元42的輸入側(cè)連接。放大單元42由電容C42、電阻R42及 反相器IN42構(gòu)成，形成與放大單元41相同的結(jié)構(gòu)。該放大單元42的輸出側(cè)與電阻R23及檢 測單元5C的輸入側(cè)連接，并且與電阻R24及檢測單元5D的輸入側(cè)連接，這些檢測單元的輸 出側(cè)分別與輸出部6C、6D連接。檢測單元5C由二極管D53、電阻R53、電容C53構(gòu)成，為與檢 測單元5A相同的結(jié)構(gòu)。檢測單元5D由二極管D54、電阻R54、電容C54構(gòu)成，為與檢測單元5B 相同的結(jié)構(gòu)。另外，對于電極E及與電極E并聯(lián)的電極F，以下簡單地進(jìn)行說明，電極E經(jīng)由相位 反轉(zhuǎn)單元3及電阻R5與輸入部2連接，電極F經(jīng)由電阻R6與輸入部2連接。電極E及F分 別經(jīng)由電阻R15及R16與一個(gè)放大單元43的輸入側(cè)連接。放大單元43由電容C43、電阻R43 及反相器IN43構(gòu)成，形成與放大單元41相同的結(jié)構(gòu)。該放大單元43的輸出側(cè)與電阻R25及 檢測單元5E的輸入側(cè)連接，并且與電阻R26及檢測單元5F的輸入側(cè)連接，這些檢測單元的 輸出側(cè)分別與輸出部6E、6F連接。檢測單元5E由二極管D55、電阻R55、電容C55構(gòu)成，為與檢 測單元5A相同的結(jié)構(gòu)。檢測單元5F由二極管D56、電阻R56、電容C56構(gòu)成，為與檢測單元5B 相同的結(jié)構(gòu)。對于所述圖2所示的容量變化檢測電路1的動(dòng)作，僅針對電極A及B使用圖3進(jìn) 行說明。圖3(a) (j)是表示圖2中的位置(a) (j)處的信號(hào)波形的曲線圖。首先，說明任意一個(gè)電極都沒有接觸的情況下的動(dòng)作。從輸入部2輸入的初始矩 形脈沖，其振幅為最高VH、最低參照圖3(a))。該輸入信號(hào)在連接點(diǎn)X1處分支，其中 一個(gè)輸入至作為相位反轉(zhuǎn)單元3的反相器IN31，在反相器IN31中延遲半個(gè)周期后(參照圖 3(b))，經(jīng)由電阻禮供給至電極A，因此，矩形脈沖的振幅壓縮至^-義之間(參照圖3(c)的 實(shí)線所示的信號(hào))。另一方面，在連接點(diǎn)X1處分支的輸入信號(hào)，經(jīng)由電阻R2供給至電極B， 因此，矩形脈沖的振幅壓縮至V1-V3之間(參照圖3(d)的實(shí)線所示的信號(hào))。在這里，電阻 R1及R2的值設(shè)定為各個(gè)電壓滿足V1 = (Vh+VL)/2,V2 = 3(Vh+VL)/4,V3 = (VH+\)/4，優(yōu)選電 阻隊(duì)和電阻R2的值相同。然后，供給至各個(gè)電極A及B的信號(hào)，在連接點(diǎn)X2處合成。由于這些信號(hào)彼此相 位反轉(zhuǎn)，所以如圖3(e)中實(shí)線所示，電壓V1恒定(恒定電壓)。由于該合成后的信號(hào)沒有 振幅，所以即使輸入至放大單元41，位置(e)處的電壓也不會(huì)變化，電壓V1恒定(參照圖 3(f))。然后，信號(hào)被輸入至檢測單元5A、5B。下面，首先說明檢測單元5A的動(dòng)作。在檢測 單元5A的連接點(diǎn)X51中，僅由電壓\部分構(gòu)成的信號(hào)和從放大單元41輸出的信號(hào)(參照 圖3(f))被合成，該電壓\部分是從輸入部2通過反相器IN31而相位反轉(zhuǎn)后，經(jīng)由二極管 D51而被供給的。在合成后，從放大單元41輸出的信號(hào)中，消除表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)， 僅取出表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)。由此，在位置(g)處，得到如圖3(g)所示的振幅為八 V1且與供給至電極A的信號(hào)周期相同的矩形脈沖狀的信號(hào)。若該信號(hào)通過電阻R51及電容C51被平滑化，則檢測出電壓值為V3且恒定的恒定電 壓(參照圖3 (h))。在此情況下，由于輸出部6A中僅輸入了與基準(zhǔn)電壓相同的電壓，所以判 斷為電極A處沒有接觸。在檢測單元5B中，在 連接點(diǎn)X52處，從放大單元41輸出的信號(hào)和 僅由電壓\部分構(gòu)成的信號(hào)進(jìn)行合成，該電壓\部分是輸入信號(hào)(參照圖3(b))通過二極 管D52而被供給的，在位置(i)處，得到如圖3(i)所示的振幅為\ V1的矩形脈沖狀的信 號(hào)。若該信號(hào)通過電阻R52及電容C52被平滑化，則檢測出電壓值為V3且恒定的電壓 (參照圖3(j))。在此情況下，由于輸出部6B中僅輸入了與基準(zhǔn)電壓相同的電壓，所以判斷 為電極B處沒有接觸。下面，說明電極A或B與人體接觸的情況。如果電極A或B存在與人體的接觸，則如圖1(b)所示，形成與電容C連接到電極 這一情況相同的狀態(tài)，在該電容C中流過電流，然后電壓達(dá)到飽和。由此，各個(gè)電極A及B 中的輸入信號(hào)的波形如圖3(c)及(d)中以虛線所示的那樣，成為非矩形脈沖狀的信號(hào)。在圖3(c)或(d)中由虛線示出的形狀的信號(hào)，如果在連接點(diǎn)X2處合成，則如圖 3(e)中虛線所示那樣，成為以電壓V1為中心具有上下振幅的非矩形脈沖狀的信號(hào)。在該圖3 (e)中以虛線示出的合成信號(hào)，如果輸入至放大單元41，則相位反轉(zhuǎn)，同 時(shí)振幅被放大，成為以電壓V1為中心具有八 VH的振幅的信號(hào)(參照圖3(f)的虛線部)。 然后，放大后的信號(hào)在連接點(diǎn)X3處分支，經(jīng)由電阻R21及R22，輸入至檢測單元5A及5B。如果對電極A處存在接觸的情況下的檢測單元5A的動(dòng)作進(jìn)行說明，則如下所述， 在連接點(diǎn)X51處，僅由電壓\部分構(gòu)成的信號(hào)和從放大單元41輸出的信號(hào)進(jìn)行合成，該電 壓\部分是通過反相器IN31而相位反轉(zhuǎn)的初始輸入信號(hào)通過二極管D51而得到的。與電極 A相位相反的表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)，利用僅由電壓\部分構(gòu)成的信號(hào)來被消除，在位置 (g)處，如圖3(g)中虛線所示，僅形成為具有與沒有接觸的情況相比高出所放大的信號(hào)量 的振幅的表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)。在該信號(hào)通過電容C51而平滑化后，檢測出與電壓V3相比高出所放大的信號(hào)量的 恒定電壓(ν3+νΑ)(參照圖3(h))。這樣，由于在輸出部6A中，輸入了比基準(zhǔn)電壓(V3)高出 Va量的電壓，所以判斷為在電極A處存在接觸。如果對在電極B處存在接觸的情況下的檢測單元5B的動(dòng)作進(jìn)行說明，則如下所 述，在連接點(diǎn)X52中，從放大單元41輸出的信號(hào)和僅由電壓\部分構(gòu)成的信號(hào)進(jìn)行合成，該 電壓\部分是初始輸入信號(hào)通過二極管D52而得到的，在從放大單元41輸出的信號(hào)中，與 供給至電極B的信號(hào)相位相反的表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)，利用僅由電壓\部分構(gòu)成的信 號(hào)來被消除。并且，在位置⑴處，得到由圖3(i)的虛線示出的波形的表示電極B的狀態(tài) 的信號(hào)。若該波形通過電容C52被平滑化，則檢測出與電壓V3相比高出所放大的信號(hào)量的 恒定電壓(V3+VB)(圖3(j))。這樣，由于在輸出部6B中，輸出了與基準(zhǔn)電壓(V3)相比高出 Vb量的電壓，所以判斷為在電極B處存在接觸。在上述中，僅針對電極A及B進(jìn)行了說明，但電極C及D、電極E及F也示出了相同 的動(dòng)作。這樣，檢測電路1通過相位反轉(zhuǎn)單元3來使向2個(gè)電極供給的信號(hào)彼此相位偏移半個(gè)周期后進(jìn)行合成，在沒有接觸的情況下，輸入脈沖的振幅消失，在存在接觸的情況下， 在一個(gè)放大單元41中使輸入脈沖的振幅放大。并且，在檢測單元5A、5B中，僅取出表示各 個(gè)電極的狀態(tài)的信號(hào)，然后通過輸出部6A、6B，根據(jù)是否檢測出輸入脈沖的放大量，即與基 準(zhǔn)電壓V3相比僅高出Va或Vb量的電壓，從而可以獨(dú)立地檢測并判斷接觸電極A及B中的
容量變化。其結(jié)果，本發(fā)明的檢測電路1，可以利用相對于2個(gè)電極設(shè)置1個(gè)放大單元及2個(gè) 檢測單元的非常簡單的結(jié)構(gòu)，對電極中有無接觸進(jìn)行檢測。另外，在本容量變化檢測電路1中，各個(gè)單元不使用晶體管，僅由反相器、電阻、電 容、二極管構(gòu)成。此外，本容量變化檢測電路1，由于如數(shù)字電路那樣，根據(jù)輸出部6A 6F中是輸出 了與基準(zhǔn)電壓相同的電壓，還是輸出了較高的電壓這兩種電壓，而可以在邏輯上判斷有無 接觸，因此，具有誤動(dòng)作較少的優(yōu)點(diǎn)。
在上述檢測電路1中，優(yōu)選電阻R1 R6的值全部相同。另夕卜，優(yōu)選R11 R16的值 也全部相同，優(yōu)選R21 R26也相同。更優(yōu)選R1 R6、及R11 R16相同。在圖2中，電極A及B、電極C及D、電極E及F分別成對而與各個(gè)放大單元41連 接，但電極的組合只要是向電極供給不同相位的信號(hào)的組合即可，可以是任意組合。另外，在要求進(jìn)行對大于或等于2個(gè)的接觸電極同時(shí)接觸這樣的操作的情況下， 例如在要求作為開關(guān)的電極A及B同時(shí)進(jìn)行接通的操作的情況下，只要以電極A及C、電極 B及D分別成為一組接觸電極的方式來構(gòu)成即可。S卩，構(gòu)成為來自輸入部2的信號(hào)在接點(diǎn) X1處分支，輸入至電極C及D，同時(shí)利用相位反轉(zhuǎn)單元3而相位被反轉(zhuǎn)的信號(hào)被輸入至電極 A及電極B。并且，構(gòu)成為表示電極A的狀態(tài)的信號(hào)和表示電極C的狀態(tài)的信號(hào)輸入至放 大單元41，并且表示電極B的狀態(tài)的信號(hào)和表示電極D的狀態(tài)的信號(hào)輸入到放大單元42。通過如上所示構(gòu)成，可以檢測同時(shí)接觸。另外，在此情況下，即使變更電極A及B 的配置也可以得到相同的效果。即，只要在圖2中將接觸電極以A、C、B、D這樣的順序進(jìn)行 配置，則可以得到與上述相同的效果。此外，在沒有要求同時(shí)接觸大于或等于2個(gè)接觸電極 的操作的情況下，在電極A及B同時(shí)被接觸的情況下，由于在接點(diǎn)&處表示各個(gè)電極的狀態(tài) 的信號(hào)被合成后成為恒定電壓，所以成為與電極A及B沒有被接觸的情況相同的結(jié)果。由 此，在此情況下，作為沒有接觸的情況，例如作為輸入錯(cuò)誤進(jìn)行檢測即可。上述本檢測電路1在用于觸摸面板、例如汽車內(nèi)部的作為音響用開關(guān)的觸摸面板 等的情況下，僅電極設(shè)置在觸摸面板的面板部表面上以使人體可以接觸，輸出部與音響控 制部連接。本檢測電路1由于即使電極數(shù)量增加，其結(jié)構(gòu)也很簡單而容易集成化，因此適于 構(gòu)成音響用開關(guān)等多輸入電路。此外，也可以不將各個(gè)電極設(shè)置在面板部的表面上，而是設(shè) 置在例如面板部背面或觸摸面板內(nèi)部等可以間接地進(jìn)行接觸的位置上。另外，在上述實(shí)施方式中，在各個(gè)檢測單元中分別檢測接觸電極處的接觸，但也可 以構(gòu)成為例如在檢測電路1中檢測輸出部6A和6B之間的電壓差，基于該電壓差判定接觸 電極A、B上是否存在接觸。工業(yè)實(shí)用性本電路可以作為有機(jī)EL板、觸摸面板(例如搭載于車輛上的設(shè)備的顯示面板或音 響用開關(guān))等的接觸式傳感器使用。由此，可以在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域中進(jìn)行利用。
權(quán)利要求
一種容量變化檢測電路，其特征在于，具有至少一組接觸電極，其將從脈沖信號(hào)的輸入部經(jīng)由相位反轉(zhuǎn)單元供給該脈沖信號(hào)的第1接觸電極、以及從所述輸入部供給所述脈沖信號(hào)的第2接觸電極作為一組；一個(gè)放大單元，其與所述一組接觸電極連接；與所述放大單元連接的第1檢測單元及第2檢測單元，其中，該第1檢測單元對表示所述第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行檢測，該第2檢測單元對表示所述第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行檢測；以及各個(gè)輸出部，它們分別與所述第1檢測單元及所述第2檢測單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容量變化檢測電路，其特征在于，所述放大單元由反相器、設(shè)置在該反相器的輸入側(cè)的電容、和與所述反相器并聯(lián)的電 阻構(gòu)成，所述反相器的輸出側(cè)與所述檢測單元的輸入側(cè)連接，所述反相器和所述電阻構(gòu)成 負(fù)反饋反轉(zhuǎn)放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容量變化檢測電路，其特征在于，所述相位反轉(zhuǎn)單元由反相器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的容量變化檢測電路，其特征在于，所述第1及第2檢測單元各自由二極管、電阻以及電容構(gòu)成，第1檢測單元的所述二極 管的陰極側(cè)與被供給來自所述相位反轉(zhuǎn)單元的所述脈沖信號(hào)的第1連接點(diǎn)連接，陽極側(cè)與 設(shè)置在所述放大單元的輸出側(cè)和所述第1檢測單元的所述電阻之間的第2連接點(diǎn)連接，第 2檢測單元的所述二極管的陰極側(cè)與被供給來自所述輸入部的所述脈沖信號(hào)的第3連接點(diǎn) 連接，陽極側(cè)與設(shè)置在所述放大單元的輸出側(cè)和所述第2檢測單元的所述電阻之間的第4 連接點(diǎn)連接，利用各個(gè)檢測單元的所述電阻和所述電容來分別構(gòu)成平滑電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的容量變化檢測電路，其特征在于，在所述相位反轉(zhuǎn)單元和所述第1接觸電極之間設(shè)置第1電阻，在所述輸入部和所述第 2接觸電極之間設(shè)置第2電阻，該第1電阻和該第2電阻具有相同的電阻值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的容量變化檢測電路，其特征在于，在所述第1接觸電極和所述放大單元之間設(shè)置第3電阻，在所述第2接觸電極和所述 放大單元之間設(shè)置第4電阻，該第3電阻和該第4電阻具有相同的電阻值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容量變化檢測電路，其特征在于，所述第1電阻、所述第2電阻、所述第3電阻及所述第4電阻具有相同的電阻值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的容量變化檢測電路，其特征在于，在所述放大單元和所述第1檢測單元之間設(shè)置第5電阻，在所述放大單元和所述第2 檢測單元之間設(shè)置第6電阻，該第5電阻和該第6電阻具有相同的電阻值。
9.一種觸摸面板，其具有權(quán)利要求1 8所述的容量變化檢測電路、面板部和控制部，該觸摸面板的特征在于，所述容量變化檢測電路的接觸電極設(shè)置在該面板部上，并且所述容量變化檢測電路的輸出部與該控制部連接。
10.一種判定方法，其使用權(quán)利要求1 8所述的容量變化檢測電路來判斷有無對接觸 電極進(jìn)行接觸，其特征在于，對示出表示第1接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)和表示第2接觸電極的狀態(tài)的信號(hào)之間的差的信號(hào)進(jìn)行檢測，基于表示該差的信號(hào)來判定有無對所述接觸電極進(jìn)行接觸 。
全文摘要
檢測電路(1)具有輸入部(2)；2個(gè)接觸電極(A、B)，它們與輸入部連接；相位反轉(zhuǎn)單元(3)，其與接觸電極(A)連接；一個(gè)放大單元(41)，其設(shè)置在各個(gè)接觸單元上；以及檢測單元(5A、5B)，它們與放大單元(41)連接，將根據(jù)各個(gè)接觸電極(A、B)中的容量變化而形成的輸入信號(hào)的振幅變化，作為電氣變化量進(jìn)行檢測。檢測電路(1)通過相位反轉(zhuǎn)單元(3)，對2個(gè)電極輸入彼此相位偏移半個(gè)周期的信號(hào)。在存在接觸的情況下，使輸入脈沖的振幅在放大單元(41)中放大，從放大后的一個(gè)信號(hào)中，將各個(gè)電極中的信號(hào)利用各個(gè)檢測單元(5A、5B)進(jìn)行檢測，并向各個(gè)輸出部(6A、6B)輸出。
文檔編號(hào)H03K17/955GK101821947SQ20088011118
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者山內(nèi)一人, 山野上耕一, 村山靖典, 瀧澤敬太郎, 田中貞彥 申請人:三菱自動(dòng)車工業(yè)株式會(huì)社;偉世通日本有限公司