JP2014206844A - Detection circuit, semiconductor integrated circuit device, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量方式のタッチパネルに形成された静電容量型センサーにおける容量値の変化を検出する検出回路に関する。さらに、本発明は、そのような検出回路を含む半導体集積回路装置及び電子機器等に関する。 The present invention relates to a detection circuit that detects a change in capacitance value in a capacitive sensor formed on a capacitive touch panel. Furthermore, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit device including such a detection circuit, an electronic device, and the like.
多くの電子機器において、画像表示と情報入力との2つの機能を備えた各種のタッチパネルが用いられている。その中でも、静電容量方式のタッチパネルは、抵抗膜方式のタッチパネルと並んで多く用いられている。静電容量方式のタッチパネルにおいては、人の指先が触れたセンサー部分における透明電極間の静電容量の変化に基づいて、指先が触れた位置が検出される。また、指先がセンサー部分に近付くだけで静電結合が起こる性質を利用して、指先がセンサー部分に触れる前に、指先が近付いた位置を検出することも可能である。 In many electronic devices, various touch panels having two functions of image display and information input are used. Among them, capacitive touch panels are often used alongside resistive touch panels. In a capacitive touch panel, a position touched by a fingertip is detected based on a change in capacitance between transparent electrodes in a sensor portion touched by a human fingertip. In addition, it is possible to detect the position where the fingertip has approached before the fingertip touches the sensor portion by utilizing the property that electrostatic coupling occurs only when the fingertip approaches the sensor portion.
関連する技術として、特許文献1には、回路を構成するアンプのオフセット電圧やスイッチングトランジスターの電荷の影響を除去し、周囲温度の影響を受けることなく極めて安定に容量比を検出することを可能とする容量型センサー用検出回路が開示されている。この検出回路は、容量型センサーの容量の基準容量に対する容量比を電気信号に変換するスイッチトキャパシター回路と、互いに異なるサンプリングタイミングでスイッチトキャパシター回路の出力をサンプリングする複数のサンプルホールド回路と、それらのサンプルホールド回路の出力差を増幅して検出信号として出力する差動増幅器とを含む。
As a related technique,
また、特許文献2には、考えられる幾種類の容量型センサーに適応可能な容量検出回路が開示されている。この容量検出回路は、反転入力端子と出力端子間にフィードバック容量成分を接続した演算増幅器と、外力により静電容量が変化する容量型センサーと、フィードバック容量成分を放電させる第1のクロックタイミングで容量型センサーにおける容量成分の充放電端子を基準電圧源に接続して電荷を充電すると共に、第2のクロックタイミングで充放電端子をフィードバック容量成分に切り替え接続して電荷を転送する充放電制御手段と、転送された電荷を電圧変換してセンサー出力を電圧変換値として出力する電圧変換手段とを備える。 Patent Document 2 discloses a capacitance detection circuit that can be applied to various types of capacitive sensors. The capacitance detection circuit includes an operational amplifier in which a feedback capacitance component is connected between an inverting input terminal and an output terminal, a capacitive sensor whose capacitance is changed by an external force, and a capacitance at a first clock timing for discharging the feedback capacitance component. Charge / discharge control means for charging the charge by connecting the charge / discharge terminal of the capacitive component to the reference voltage source and transferring the charge by switching the charge / discharge terminal to the feedback capacitive component at the second clock timing Voltage conversion means for converting the transferred charge into a voltage and outputting the sensor output as a voltage conversion value.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2には、検出目的に応じて検出回路における検出感度を切り換えることは開示されていない。そこで、本発明の目的の1つは、静電容量方式のタッチパネルの特性を利用して、電子機器のほぼ全ての機能が停止した待機モードにおいても、人の接近を感知することにより、タッチパネルに人が近付いた際に通常動作モードへの復帰指示を与えることである。
However,
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る検出回路は、タッチパネルに形成された静電容量型センサーに接続される検出回路であって、静電容量型センサーの第1の電極に所定の電位を印加する駆動回路と、静電容量型センサーの第2の電極に接続される反転入力端子を有し、非反転入力端子に印加される基準電位と反転入力端子に印加される電位との差分を増幅して出力端子から検出信号を出力する差動増幅器と、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された第1のスイッチ回路と、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を切り換える第2のスイッチ回路と、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間を周期的に短絡するように第1のスイッチ回路を制御すると共に、待機モードにおいて、キャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくするように第2のスイッチ回路を制御し、検出信号に基づいて通常動作モードへの移行を制御する制御部とを含む。 In order to solve the above problems, a detection circuit according to a first aspect of the present invention is a detection circuit connected to a capacitive sensor formed on a touch panel, and is a first circuit of the capacitive sensor. A drive circuit for applying a predetermined potential to the electrode and an inverting input terminal connected to the second electrode of the capacitive sensor, and applied to the reference potential applied to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal A differential amplifier that amplifies a difference from the output potential and outputs a detection signal from the output terminal; a first switch circuit connected between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier; A second switch circuit that switches a capacitance value of a capacitor connected between the output terminal and the inverting input terminal, and a first switch that periodically short-circuits between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier. While controlling the switch circuit, In machine mode, and a control unit which controls the second switch circuit so as to be smaller than in the normal operation mode the capacitance value of the capacitor, to control the shift to the normal operation mode based on the detection signal.
本発明の第1の観点によれば、静電容量方式のタッチパネルの特性を利用して、電子機器のほぼ全ての機能が停止した待機モードにおいても、人の接近を感知することにより、タッチパネルに人が近付いた際に通常動作モードへの復帰指示を与えることができる。 According to the first aspect of the present invention, by utilizing the characteristics of a capacitive touch panel, even in a standby mode in which almost all functions of an electronic device are stopped, a touch of a person is detected by detecting the approach of a person. When a person approaches, an instruction to return to the normal operation mode can be given.
ここで、待機モードにおいては、駆動回路が、静電容量型センサーの第1の電極に印加すべき所定の電位を通常動作モードにおけるよりも小さくするようにしても良い。また、制御部が、間欠動作を行うように差動増幅器を制御しても良い。その場合には、待機モードにおける消費電力を低減することができる。 Here, in the standby mode, the drive circuit may make the predetermined potential to be applied to the first electrode of the capacitive sensor smaller than in the normal operation mode. Further, the control unit may control the differential amplifier so as to perform an intermittent operation. In that case, power consumption in the standby mode can be reduced.
本発明の第2の観点に係る検出回路は、待機モードにおいて、検出信号の電位が参照電位よりも高いか低いかを判定するコンパレーターをさらに含む。本発明の第2の観点によれば、待機モードにおいて、検出信号をA/D変換するA/D変換器への電力供給を停止して消費電力を低減することができる。 The detection circuit according to the second aspect of the present invention further includes a comparator that determines whether the potential of the detection signal is higher or lower than the reference potential in the standby mode. According to the second aspect of the present invention, in the standby mode, the power supply to the A / D converter that A / D converts the detection signal can be stopped to reduce the power consumption.
本発明の第3の観点に係る検出回路は、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に、第2のスイッチ回路と直列に接続された第1のキャパシターと、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続され、第1のキャパシターの容量値よりも小さい容量値を有する第2のキャパシターとをさらに含む。本発明の第3の観点によれば、待機モードにおいて、キャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくして、検出感度を向上させることができる。 A detection circuit according to a third aspect of the present invention includes a first capacitor connected in series with a second switch circuit between an output terminal and an inverting input terminal of a differential amplifier, and an output of the differential amplifier. And a second capacitor connected between the terminal and the inverting input terminal and having a capacitance value smaller than the capacitance value of the first capacitor. According to the third aspect of the present invention, in the standby mode, the capacitance value of the capacitor can be made smaller than that in the normal operation mode to improve detection sensitivity.
本発明の第4の観点に係る検出回路は、タッチパネルにおいて、複数の静電容量型センサーが2次元マトリックス状に形成されており、複数行の静電容量型センサーの内から1行の静電容量型センサーを選択して、選択された1行の静電容量型センサーの第2の電極に差動増幅器の反転入力端子を接続する選択回路をさらに含む。本発明の第4の観点によれば、1つの差動増幅器を用いて、複数行の静電容量型センサーからの信号を順次増幅することができる。 In the detection circuit according to the fourth aspect of the present invention, in the touch panel, a plurality of capacitive sensors are formed in a two-dimensional matrix, and one row of electrostatic sensors is formed from among the plurality of rows of capacitive sensors. The circuit further includes a selection circuit that selects the capacitive sensor and connects the inverting input terminal of the differential amplifier to the second electrode of the selected one row of the capacitive sensor. According to the fourth aspect of the present invention, signals from a plurality of rows of capacitive sensors can be sequentially amplified using one differential amplifier.
ここで、駆動回路が、通常動作モードにおいて、複数列の静電容量型センサーの第1の電極に対して第1のインターバル時間毎に所定の電位の印加を開始し、待機モードにおいて、複数列の静電容量型センサーの第1の電極に対して前記第1のインターバル時間よりも長い第2のインターバル時間毎に所定の電位の印加を開始するようにしても良い。 Here, in the normal operation mode, the drive circuit starts applying a predetermined potential to the first electrodes of the plurality of columns of capacitive sensors every first interval time, and in the standby mode, the plurality of columns Application of a predetermined potential to the first electrode of the capacitive sensor may be started every second interval time longer than the first interval time.
さらに、待機モードにおいては、選択回路が、タッチパネルの領域に形成された静電容量型センサーの一部の第2の電極に差動増幅器の反転入力端子を接続するようにしても良い。あるいは、駆動回路が、タッチパネルの領域に形成された静電容量型センサーの一部の第1の電極に所定の電位を印加するようにしても良い。その場合には、待機モードにおける消費電力を低減することができる。 Further, in the standby mode, the selection circuit may connect the inverting input terminal of the differential amplifier to a part of the second electrode of the capacitive sensor formed in the touch panel region. Alternatively, the drive circuit may apply a predetermined potential to a part of the first electrodes of the capacitive sensor formed in the touch panel region. In that case, power consumption in the standby mode can be reduced.
本発明の1つの観点に係る半導体集積回路装置は、上記いずれかの検出回路を含む。これにより、回路規模や消費電流が比較的小さい半導体集積回路装置を実現することができる。また、本発明の1つの観点に係る電子機器は、静電容量型センサーが形成されたタッチパネルと、上記いずれかの検出回路とを含む。これにより、タブレット型PC(パーソナルコンピューター)、スマートフォン、切符等の自動販売機等の電子機器において、タッチパネルに人が近付いた際に通常動作モードへの復帰指示を与えることができる。 A semiconductor integrated circuit device according to one aspect of the present invention includes any one of the detection circuits described above. Thereby, a semiconductor integrated circuit device with a relatively small circuit scale and current consumption can be realized. An electronic apparatus according to one aspect of the present invention includes a touch panel on which a capacitive sensor is formed and any one of the detection circuits described above. Thereby, in an electronic device such as a vending machine such as a tablet PC (personal computer), a smartphone, or a ticket, an instruction to return to the normal operation mode can be given when a person approaches the touch panel.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る検出回路を備えた電子機器の構成の一部を示す回路図である。この電子機器は、タブレット型PC(パーソナルコンピューター)、スマートフォン、切符等の自動販売機等の電子機器であるが、図1においては、検出回路及びその周辺部分のみが示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a part of the configuration of an electronic apparatus including a detection circuit according to an embodiment of the present invention. This electronic device is an electronic device such as a tablet PC (personal computer), a smart phone, or a vending machine such as a ticket. In FIG. 1, only the detection circuit and its peripheral portion are shown.
図1に示すように、この電子機器は、静電容量方式のタッチパネル10と、タッチパネル10に形成された静電容量型センサーにおける容量値の変化を検出する検出回路20とを含んでおり、通常動作モードと待機モードとにおいて動作する。通常動作モードにおいては、人の指先がタッチパネル10のセンサー部分に触れた際に、検出回路20が、そのセンサー部分の位置を検出して、検出された位置に対応する動作を電子機器に行わせる。一定期間において電子機器が操作されない場合には、電子機器が待機モードに移行する。待機モードにおいては、電子機器のほぼ全ての機能が停止し、タッチパネル10が人の接近を感知することにより、タッチパネル10に人が近付いた際に、検出回路20が通常動作モードへの復帰指示を与える。
As shown in FIG. 1, this electronic device includes a
静電容量方式のタッチパネルには、表面型と投影型との2種類が存在するが、以下においては、投影型のタッチパネルについて説明する。一般に、投影型のタッチパネルは、ガラス又はプラスチック等の基板上に、ITO(酸化インジウムスズ)等の透明電極によって縦横2層の多数のモザイク状電極パターンが形成され、その上に絶縁体フィルムが配置された構造を有している。タッチパネルに指先が触れると、その付近の電極間の静電容量が変化するので、縦横2つの電極を介して電極間の静電容量を検出することにより、指先が触れた位置を精密に判別することができる。 There are two types of capacitive touch panels, a surface type and a projection type. Hereinafter, a projection type touch panel will be described. In general, a projection-type touch panel has a plurality of mosaic electrode patterns of two layers, vertical and horizontal, formed by transparent electrodes such as ITO (indium tin oxide) on a glass or plastic substrate, and an insulator film is disposed thereon. Has a structured. When the fingertip touches the touch panel, the capacitance between the neighboring electrodes changes, so the position where the fingertip touches is accurately determined by detecting the capacitance between the electrodes via the two vertical and horizontal electrodes. be able to.
図1においては、縦方向に延在する複数列の第1の電極が、X0、X1、・・・、XMで表されており、横方向に延在する複数行の第2の電極が、Y0、Y1、・・・、YNで表されている。また、第1の電極と第2の電極との間に形成される静電容量が、C0,0、C1,0、・・・、CM,Nで表されている。それらの静電容量と、複数列の第1の電極と、複数行の第2の電極とによって、タッチパネル10に2次元マトリックス状に形成された複数の静電容量型センサーが構成される。
In FIG. 1, a plurality of columns of first electrodes extending in the vertical direction are represented by X 0 , X 1 ,..., X M , and a plurality of rows of second electrodes extending in the horizontal direction. electrodes, Y 0, Y 1, ··· , are represented by Y N. In addition, the capacitance formed between the first electrode and the second electrode is represented by C 0,0 , C 1,0 ,..., C M, N. A plurality of capacitance-type sensors formed in a two-dimensional matrix on the
検出回路20は、タッチパネル10に形成された静電容量型センサーに接続され、電源電位VDD及びVSSが供給されて動作する。例えば、電源電位VDDは5Vであり、電源電位VSSは0Vである。検出回路20は、駆動回路21と、選択回路22と、差動増幅器23と、第1のスイッチ回路24と、第2のスイッチ回路25と、キャパシターC1及びC2と、サンプルホールド回路(S/H)26と、A/D変換器(ADC)27と、コンパレーター28と、制御部29とを含んでいる。検出回路20の構成要素の内の少なくとも一部は、半導体集積回路装置に内蔵されても良い。これにより、回路規模や消費電流が比較的小さい半導体集積回路装置を実現することができる。
The
駆動回路21は、複数の電圧バッファー等を含んでおり、制御部29の制御の下で、2次元マトリックス状に形成された複数の静電容量型センサーの複数列の第1の電極X0〜XMに、所定の電位VSを印加する。
The
選択回路22は、2次元マトリックス状に形成された複数の静電容量型センサーの複数行の第2の電極Y0〜YNに対応して、トランスミッションゲート等の半導体スイッチSW0〜SWNを含んでいる。選択回路22は、制御部29の制御の下で、それらの半導体スイッチSW0〜SWNを順次オンすることによって、複数行の静電容量型センサーの内から1行の静電容量型センサーを選択して、選択された1行の静電容量型センサーの第2の電極に差動増幅器23の反転入力端子を接続する。これにより、1つの差動増幅器23を用いて、複数行の静電容量型センサーからの信号を順次増幅することができる。
The
差動増幅器23は、オペアンプ等によって構成され、選択回路22を介して静電容量型センサーの第2の電極に接続される反転入力端子と、基準電位VAG(アナロググランド電位)が印加される非反転入力端子と、差動増幅された信号を出力する出力端子とを有している。例えば、基準電位VAGは、(VDD−VSS)/2に設定される。差動増幅器23は、非反転入力端子に印加される基準電位VAGと反転入力端子に印加される電位との差分を増幅して、出力端子から検出信号を出力する。
The
第1のスイッチ回路24は、トランスミッションゲート等の半導体スイッチで構成され、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。第2のスイッチ回路25は、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を切り換える。
The
図1においては、第2のスイッチ回路25が、トランスミッションゲート等の半導体スイッチ25a及び25bを含んでいる。半導体スイッチ25aは、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に、キャパシターC1と直列に接続されている。また、半導体スイッチ25bは、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に、キャパシターC2と直列に接続されている。
In FIG. 1, the
制御部29は、検出回路20の各部を制御する。例えば、制御部29は、通常動作モード及び待機モードにおいて、所定の周期で制御信号S0をハイレベルに活性化することにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間を周期的に短絡するように第1のスイッチ回路24を制御する。
The
差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間が短絡されると、キャパシターC1又はC2に蓄積された電荷が放電され、差動増幅器23の反転入力端子の電位は、基準電位VAGとなる。次に、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間の短絡が解除されると、差動増幅器23は、静電容量型センサーの容量値に応じた検出信号を出力する。
When the output terminal and the inverting input terminal of the
ここで、所定の電位VSが第1の電極に印加されている静電容量型センサーに人の指先が触れて静電容量型センサーの容量値がΔCSだけ変化した場合に、静電容量型センサーにおける電荷の変化量ΔQSは、次式によって表される。
ΔQS=ΔCS(VS−VAG) ・・・(1)
Here, when the capacitance value of the capacitive sensor changes by ΔC S when a human fingertip touches the capacitive sensor to which the predetermined potential V S is applied to the first electrode, the electrostatic capacitance is changed. The change amount ΔQ S of charge in the type sensor is expressed by the following equation.
ΔQ S = ΔC S (V S −V AG ) (1)
また、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されているキャパシターの容量値をCCとし、検出信号の電位変化をΔVOUTとすると、キャパシターにおける電荷の変化量ΔQCは、次式によって表される。
ΔQC=CC(VAG−ΔVOUT) ・・・(2)
Further, assuming that the capacitance value of the capacitor connected between the output terminal and the inverting input terminal of the
ΔQ C = C C (V AG −ΔV OUT ) (2)
ここで、差動増幅器23の入力インピーダンス及びオープンループゲインが十分に大きいとすると、次式が成立する。
ΔQS=ΔQC ・・・(3)
Here, if the input impedance and the open loop gain of the
ΔQ S = ΔQ C (3)
説明を簡単にするためにVAG=0とすれば、式(1)〜(3)から次式が得られる。
ΔCSVS=CC(−ΔVOUT)
∴ΔVOUT=−(ΔCS/CC)VS ・・・(4)
If V AG = 0 for the sake of simplicity, the following equations are obtained from equations (1) to (3).
ΔC S V S = C C (−ΔV OUT )
∴ΔV OUT = − (ΔC S / C C ) V S (4)
差動増幅器23から出力される検出信号は、制御部29が設定するタイミングに同期してサンプルホールド回路26によってサンプリングされて保持され、A/D変換器27によってディジタルの検出信号に変換される。A/D変換器27から出力される検出信号は、制御部29に供給される。制御部29は、通常動作モードにおいて、検出信号に基づいて、人の指先が触れた位置を検出する。
The detection signal output from the
また、制御部29は、待機モードにおいて、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくするように第2のスイッチ回路25を制御すると共に、検出信号に基づいて通常動作モードへの移行を制御する。
In the standby mode, the
通常動作モードにおいて、制御部29は、制御信号S1をハイレベルに活性化して半導体スイッチ25aをオンさせると共に、制御信号S2をローレベルに非活性化して半導体スイッチ25bをオフさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間にキャパシターC1が接続される。キャパシターC1の容量値は、静電容量型センサーに人の指先が触れたときに十分な検出感度が得られるように設定される。
In the normal operation mode, the
待機モードにおいて、制御部29は、制御信号S1をローレベルに非活性化して半導体スイッチ25aをオフさせると共に、制御信号S2をハイレベルに活性化して半導体スイッチ25bをオンさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間にキャパシターC2が接続される。
In the standby mode, the
キャパシターC2の容量値は、人が静電容量型センサーに接近するだけで静電結合が起こる性質を利用して、タッチパネル10に人が近付いたときに十分な検出感度が得られるように設定される。従って、キャパシターC2の容量値は、キャパシターC1の容量値よりも十分小さく設定されることになる。
The capacitance value of the capacitor C2 is set so that sufficient detection sensitivity can be obtained when a person approaches the
キャパシターC2の容量値がキャパシターC1の容量値よりも十分小さいので、待機モードにおいて、式(4)における静電容量型センサーの容量値の変化ΔCSに対する検出信号の電位変化ΔVOUTが大きくなり、検出回路20の感度が上昇する。従って、検出回路20は、タッチパネル10に人が近付いたことを感知することが可能であり、制御部29は、検出信号に基づいて、タッチパネル10に人が近付いたことが感知された際に、通常動作モードへの復帰指示を与える。
The capacitance value of the capacitor C2 is sufficiently smaller than the capacitance value of the capacitor C1, in the standby mode, the potential change [Delta] V OUT of the detection signal relative to the change [Delta] C S of the capacitance value of the capacitive sensor in equation (4) becomes large, The sensitivity of the
待機モードにおいては、A/D変換器27への電力供給を停止して、検出信号の電位変化をコンパレーター28によって判定しても良い。コンパレーターの消費電力は、A/D変換器の消費電力よりも小さくできる。これにより、待機モードにおける消費電力を低減することができる。コンパレーター28の一方の入力端子には、サンプルホールド回路26に保持されている検出信号が供給され、コンパレーター28の他方の入力端子には、タッチパネル10に人が近付いていない状態における検出信号の電位よりも低い参照電位VREFが印加される。
In the standby mode, the power supply to the A /
コンパレーター28は、検出信号の電位が参照電位VREFよりも高いか低いかを判定する。タッチパネル10に人が近付いたことにより検出信号の電位が参照電位VREFよりも低下すると、コンパレーター28の出力信号がハイレベルに変化するので、制御部29は、電子機器を通常動作モードに設定することができる。
The
次に、本発明の一実施形態に係る検出回路の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る検出回路の動作を説明するための図である。 Next, the operation of the detection circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the detection circuit according to the embodiment of the present invention.
図1に示す制御部29は、選択回路22の半導体スイッチSW0〜SWNを順次オンすることによって、タッチパネル10を縦方向に走査する。図2においては、半導体スイッチSW0〜SWNの内の第n番目の半導体スイッチSWn−1(1≦n≦(N+1))がオンしている期間が示されている。
The
制御部29は、所定の周期で制御信号S0をハイレベルに活性化してスイッチ回路24をオンさせると共に、複数列の静電容量型センサーの第1の電極X0〜XMに対して、列毎に異なるタイミングで所定の電位VSの印加を開始するように駆動回路21を制御する。また、差動増幅器23から出力される検出信号をサンプルホールド回路26によってサンプリングするタイミングは、制御信号S0の立ち上がりタイミングの直前でも良い。
例えば、図2に示すように、最初に、制御部29が、制御信号S0を一旦ハイレベルとしてスイッチ回路24をオンすることにより、キャパシターC1又はC2に蓄積された電荷が放電される。その後、時刻t0において、駆動回路21が、第1の電極X0に対する所定の電位VSの印加を開始する。さらに、一定時間後に、サンプルホールド回路26が検出信号をサンプリングしてから、制御部29が、制御信号S0を一旦ハイレベルとしてスイッチ回路24をオンすることにより、キャパシターC1又はC2に蓄積された電荷が放電される。
For example, as shown in FIG. 2, first, the
その後、時刻t0からインターバル時間Δtが経過した時刻t1において、駆動回路21が、第1の電極X1に対する所定の電位VSの印加を開始する。さらに、一定時間後に、サンプルホールド回路26が検出信号をサンプリングしてから、制御部29が、制御信号S0を一旦ハイレベルとしてスイッチ回路24をオンすることにより、キャパシターC1又はC2に蓄積された電荷が放電される。
Then, at time t 1 the interval time Δt has elapsed from time t 0, the
その後、時刻t1からインターバル時間Δtが経過した時刻t2において、駆動回路21が、第1の電極X2に対する所定の電位VSの印加を開始する。さらに、一定時間後に、サンプルホールド回路26が検出信号をサンプリングしてから、制御部29が、制御信号S0を一旦ハイレベルとしてスイッチ回路24をオンすることにより、キャパシターC1又はC2に蓄積された電荷が放電される。
Then, at time t 2 when the interval time Δt has elapsed from time t 1, the driving
このようにして、(N+1)×(M+1)回のサンプリングを繰り返した結果、例えば、第n番目の半導体スイッチSWn−1がオンしている期間において、時刻tm−1から時刻tmまでの間にサンプリングされた検出信号の電位変化が所定値を超えたか、又は、最も大きい場合に、制御部29は、第n行第m列の静電容量型センサーに人の指先が触れたと判定しても良い。
As a result of repeating the (N + 1) × (M + 1) times of sampling in this way, for example, from the time t m −1 to the time t m in a period in which the nth semiconductor switch SW n−1 is on. When the potential change of the detection signal sampled during the period exceeds a predetermined value or is the largest, the
以上は、通常動作モードにおける判定方法であるが、待機モードにおいては、いずれかの期間にサンプリングされた検出信号の電位変化が所定値を超えた場合に、制御部29は、タッチパネル10に人が近付いたと判定しても良い。あるいは、先に説明したように、コンパレーター28を用いて検出信号の電位を参照電位VREFと比較することにより、タッチパネル10に人が近付いたか否かを判定しても良い。
The above is the determination method in the normal operation mode. However, in the standby mode, when the potential change of the detection signal sampled in any period exceeds a predetermined value, the
待機モードにおいては、制御部29が、インターバル時間Δtを、通常動作モードにおけるよりも長く設定しても良い。また、制御部29は、間欠動作を行うように差動増幅器23を制御しても良い。さらに、駆動回路21は、静電容量型センサーの第1の電極に印加すべき所定の電位VSを、通常動作モードにおけるよりも小さくしても良い。例えば、駆動回路21は、通常動作モードにおいて、3Vの電位を静電容量型センサーの第1の電極に印加し、待機モードにおいて、1Vの電位を静電容量型センサーの第1の電極に印加しても良い。これらにより、待機モードにおける消費電力を低減することができる。
In the standby mode, the
また、待機モードにおいては、選択回路22が、タッチパネル10の領域に形成された一部の静電容量型センサーの第2の電極に差動増幅器23の反転入力端子を接続するようにしても良い。例えば、選択回路22は、タッチパネル10における第n行(1≦n≦(N+1))の静電容量型センサーのみを選択し続けて、第n行の静電容量型センサーに差動増幅器23の反転入力端子を接続するようにしても良い。
In the standby mode, the
それに替えて、又は、それに加えて、駆動回路21は、タッチパネル10の領域に形成された一部の静電容量型センサーの第1の電極に所定の電位VSを印加するようにしても良い。例えば、駆動回路21は、タッチパネル10における第m列(1≦m≦(M+1))の静電容量型センサーの第1の電極のみに駆動信号を供給する。これらにより、待機モードにおける消費電力を低減することができる。
Instead it, or in addition, the
図3は、本発明の一実施形態に係る検出回路の第1の変形例を示す回路図である。第1の変形例においては、図1に示すキャパシターC1及びC2と半導体スイッチ25a及び25bとの替りに、図3に示すキャパシターC3及びC4と、第2のスイッチ回路として半導体スイッチ25cとが用いられる。その他の点に関しては、図1に示す実施形態と同様である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a first modification of the detection circuit according to one embodiment of the present invention. In the first modification, instead of the capacitors C1 and C2 and the semiconductor switches 25a and 25b shown in FIG. 1, the capacitors C3 and C4 shown in FIG. 3 and the
図1に示す制御部29は、通常動作モードにおいて、制御信号S1をハイレベルに活性化して半導体スイッチ25cをオンさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間にキャパシターの容量値(C3+C4)が接続される。ここで、タッチパネルに形成された静電容量型センサーに人の指先が触れたときに十分な検出感度が得られるように、キャパシターの容量値(C3+C4)が設定される。
In the normal operation mode, the
また、制御部29は、待機モードにおいて、制御信号S1をローレベルに非活性化して半導体スイッチ25cをオフさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に容量値C4が接続される。従って、待機モードにおいては、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくすることができる。具体的には、タッチパネルに人が近付いたときに十分な検出感度が得られるように、キャパシターの容量値C4が設定される。
In the standby mode, the
図4は、本発明の一実施形態に係る検出回路の第2の変形例を示す回路図である。第2の変形例においては、図1に示すキャパシターC1及びC2と半導体スイッチ25a及び25bとの替りに、図4に示すキャパシターC5及びC6と、第2のスイッチ回路として半導体スイッチ25dとが用いられる。その他の点に関しては、図1に示す実施形態と同様である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second modification of the detection circuit according to one embodiment of the present invention. In the second modification, instead of the capacitors C1 and C2 and the semiconductor switches 25a and 25b shown in FIG. 1, capacitors C5 and C6 shown in FIG. 4 and a
図1に示す制御部29は、通常動作モードにおいて、制御信号S1をハイレベルに活性化して半導体スイッチ25dをオンさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間にキャパシターの容量値C5が接続される。ここで、タッチパネルに形成された静電容量型センサーに人の指先が触れたときに十分な検出感度が得られるように、キャパシターの容量値C5が設定される。
In the normal operation mode, the
また、制御部29は、待機モードにおいて、制御信号S1をローレベルに非活性化して第2のスイッチ回路の半導体スイッチ25cをオフさせる。これにより、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間にキャパシターの容量値C5・C6/(C5+C6)が接続される。従って、待機モードにおいては、差動増幅器23の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくすることができる。具体的には、タッチパネルに人が近付いたときに十分な検出感度が得られるように、キャパシターの容量値C5・C6/(C5+C6)が設定される。
In the standby mode, the
以上説明したように、本実施形態によれば、静電容量方式のタッチパネルの特性を利用して、電子機器のほぼ全ての機能が停止した待機モードにおいても、人の接近を感知することにより、タッチパネルに人が近付いた際に通常動作モードへの復帰指示を与えることができる。 As described above, according to the present embodiment, by utilizing the characteristics of the capacitive touch panel, even in the standby mode in which almost all functions of the electronic device are stopped, by detecting the approach of a person, An instruction to return to the normal operation mode can be given when a person approaches the touch panel.
上記の実施形態においては、通常動作モードにおいて、人の指先が触れた静電容量型センサーの位置が検出される場合について説明したが、指先が静電容量型センサーに触れる前に、指先が近付いた静電容量型センサーの位置を検出するようにしても良い。本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。 In the above embodiment, the case where the position of the capacitive sensor touched by a human fingertip is detected in the normal operation mode has been described. However, the fingertip approaches before the fingertip touches the capacitive sensor. Alternatively, the position of the capacitive sensor may be detected. The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention by those having ordinary knowledge in the technical field.
10…タッチパネル、20…検出回路、21…駆動回路、22…選択回路、23…差動増幅器、24、25…スイッチ回路、25a〜25d…半導体スイッチ、26…サンプルホールド回路、27…A/D変換器、28…コンパレーター、29…制御部、X0〜XM…第1の電極、Y0〜YN…第2の電極、C0,0〜CM,N…静電容量、SW0〜SWN…半導体スイッチ、C1〜C6…キャパシター
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記静電容量型センサーの第1の電極に所定の電位を印加する駆動回路と、
前記静電容量型センサーの第2の電極に接続される反転入力端子を有し、非反転入力端子に印加される基準電位と反転入力端子に印加される電位との差分を増幅して出力端子から検出信号を出力する差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された第1のスイッチ回路と、
前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されるキャパシターの容量値を切り換える第2のスイッチ回路と、
前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間を周期的に短絡するように前記第1のスイッチ回路を制御すると共に、待機モードにおいて、前記キャパシターの容量値を通常動作モードにおけるよりも小さくするように前記第2のスイッチ回路を制御し、前記検出信号に基づいて通常動作モードへの移行を制御する制御部と、
を含む検出回路。 A detection circuit connected to a capacitive sensor formed on a touch panel,
A drive circuit for applying a predetermined potential to the first electrode of the capacitive sensor;
An inverting input terminal connected to the second electrode of the capacitance type sensor, an output terminal for amplifying a difference between a reference potential applied to the non-inverting input terminal and a potential applied to the inverting input terminal A differential amplifier that outputs a detection signal from
A first switch circuit connected between an output terminal and an inverting input terminal of the differential amplifier;
A second switch circuit for switching a capacitance value of a capacitor connected between an output terminal and an inverting input terminal of the differential amplifier;
The first switch circuit is controlled to periodically short-circuit between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier, and the capacitance value of the capacitor is made smaller in the standby mode than in the normal operation mode. A controller that controls the second switch circuit to control the transition to the normal operation mode based on the detection signal;
Including a detection circuit.
前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続され、前記第1のキャパシターの容量値よりも小さい容量値を有する第2のキャパシターと、
をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の検出回路。 A first capacitor connected in series with the second switch circuit between an output terminal and an inverting input terminal of the differential amplifier;
A second capacitor connected between an output terminal and an inverting input terminal of the differential amplifier and having a capacitance value smaller than a capacitance value of the first capacitor;
The detection circuit according to claim 1, further comprising:
前記複数行の静電容量型センサーの内から1行の静電容量型センサーを選択して、前記1行の静電容量型センサーの第2の電極に前記差動増幅器の反転入力端子を接続する選択回路をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の検出回路。 In the touch panel, a plurality of capacitive sensors are formed in a two-dimensional matrix,
A capacitance sensor of one row is selected from the plurality of capacitance sensors, and the inverting input terminal of the differential amplifier is connected to the second electrode of the capacitance sensor of the one row. The detection circuit according to claim 1, further comprising a selection circuit that performs the selection.
請求項1〜9のいずれか1項記載の検出回路と、
を含む電子機器。 A touch panel on which a capacitive sensor is formed;
The detection circuit according to any one of claims 1 to 9,
Including electronic equipment.
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