靜電電容式觸摸面板及其輸入操作位置檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜電電容式觸摸面板及其輸入操作位置檢測方法，根據(jù)由于輸入操作體接近而靜電電容發(fā)生變化的驅(qū)動區(qū)域和檢測電極的交點在絕緣面板上的配置位置，檢測輸入操作位置，特別涉及一種不受噪音的影響而高精度地檢測輸入操作位置的靜電電容式觸摸面板。
【背景技術(shù)】
[0002]在檢測手指等輸入操作體的輸入位置的靜電電容式觸摸面板中，分為自電容方式(1線式)和互電容方式(2線式)，其中，上述自電容方式檢測由于輸入操作體接近而雜散電容增大的檢測電極，根據(jù)該檢測電極的配置位置檢測輸入操作位置，而上述互電容方式對驅(qū)動電極輸出預(yù)定電壓水平的交流檢測信號，檢測由于輸入操作體接近而檢測信號的檢測電壓下降的檢測電極，根據(jù)該檢測電極的配置位置檢測輸入操作位置。前者的方式不對驅(qū)動電極進行配線，因此結(jié)構(gòu)簡化，不過由于檢測的雜散電容為10到20pF那樣難以檢測的微小水平，所以一般采用后者的互電容方式。
[0003]采用互電容方式的靜電電容式觸摸面板中，使輸出檢測信號的多個驅(qū)動電極和檢測通過檢測信號所表示的檢測電壓的多個檢測電極相互正交進行配線，在驅(qū)動電極和檢測電極交叉的每個交點監(jiān)視檢測電壓的電壓變化水平，根據(jù)由于輸入操作體接近而電壓變化水平成為預(yù)定的設(shè)定值以上的檢測電極的交點位置檢測出輸入操作位置(專利文獻1、專利文獻2) ο
[0004]以下，使用圖6和圖7說明在專利文獻1的現(xiàn)有的靜電電容式觸摸面板100中檢測正交的2個方向的輸入操作位置的方法。如圖6所示，靜電電容式觸摸面板100在絕緣面板101的表面，將沿著X方向連續(xù)菱形圖案的13根驅(qū)動電極D1-D13與沿著Υ方向連續(xù)菱形圖案的12根檢測電極S1?S12在各個交叉位置(交點)相互絕緣地進行配線。13根驅(qū)動電極D1?D13在Υ方向上等間距地進行配線，12根檢測電極S1?S12在X方向上等間距地進行配線，一方電極的菱形圖案補充另一方電極的菱形圖案的間隙，整體以表示為鋸齒狀的圖案的形狀進行配線。
[0005]驅(qū)動電極D每3根匯總為一個驅(qū)動區(qū)域DV(m)，在每個驅(qū)動區(qū)域DV(m)將固定電壓的交流檢測信號輸出給該驅(qū)動區(qū)域DV(m)所包括的驅(qū)動電極D，同時依次讀取出現(xiàn)在與輸出交流檢測信號的驅(qū)動區(qū)域DV(m)交叉的多個檢測電極S(n)上的檢測電壓。如果手指等輸入操作體不接近，在驅(qū)動區(qū)域DV(m)和檢測電極S(n)的雜散電容中沒有變動，則檢測電壓為與交流檢測信號的輸出電壓成比例的通常電壓V。而不發(fā)生變化。另一方面，如果輸入操作體接近輸出了交流檢測信號的驅(qū)動區(qū)域DV(m)和檢測檢測電壓的檢測電極S(η)的交點(m、n)，則驅(qū)動區(qū)域DV(m)或檢測電極S(n)與輸入操作體間的靜電電容增大，交流檢測信號的一部分流向輸入操作體，出現(xiàn)在檢測電極S(η)上的檢測電壓從通常電壓V。下降。輸入操作體和這些驅(qū)動區(qū)域DV(m)或檢測電極S(n)之間的距離越接近，則檢測電壓越從輸入操作體不接近的狀態(tài)下的通常電壓V。下降，因此通過使通常電壓V。和檢測電壓的電位差反轉(zhuǎn)后進行二值化而得的電壓變化水平R(m、η)表示輸入操作體即輸入操作位置和交點(m、n)的相對距離，如圖6所示，根據(jù)在一個掃描周期中檢測出的m行η列的電壓變化水平R(m、n)檢測輸入操作位置。
[0006]圖7表示例如當輸入操作位置在驅(qū)動區(qū)域DV(3)和檢測電極S(5)的附近時，在一個掃描周期(S1)中檢測出的所有交點(m、n)的m行η列的電壓變化水平R(m、n)。為了容易地進行說明，在該圖中通過10進制值表示各電壓變化水平R(m、n)，將輸入操作體未接近的狀態(tài)下從檢測電極S (η)檢測出的檢測電壓為通常電壓V。的情況設(shè)為“0”，將推定為有輸入操作的輸入判定閾值設(shè)為“ 16”。
[0007]在以能夠忽視和輸入操作體的靜電電容的程度離開輸入操作位置的交點(m、n)，從檢測電極S(n)讀取到的檢測電壓基本上是通常電壓V。，所以在該交點(m、n)的電壓變化水平R(m、n)成為0，不過受基礎(chǔ)噪音的影響，以0到7左右的值發(fā)生變動。另一方面，在輸入操作位置附近的交點(3、5)的電壓變化水平R(3、5)與其周圍的交點(m、η)相比成為極大值，是超過輸入判定閾值“ 16 ”的“ 73 ”，所以推定在圖中X方向和Υ方向檢測出極大值的交點(3、5)的附近是輸入操作位置。
[0008]接著，將電壓變化水平R(3、5)成為極大值的交點(3、5)和鄰接地包圍其周圍的8處的第一交點群的各個交點(ml、nl)設(shè)為用于計算輸入操作位置的有效交點，根據(jù)各有效交點的電壓變化水平R(m、n)(圖中用淡黑的背景顏色顯示)的加權(quán)平均值來計算X、Y方向的輸入操作位置。
[0009]S卩，針對12根檢測電極S(n)在絕緣面板101上的每個配線位置，對初始值分配“ 16 ”，對X方向的間距分配“ 32 ”來加權(quán)。接著，對于每個作為有效交點的檢測電極S (4-6)在Y方向進行合計，計算Sum(4)(合計(4)) “137”、Sum(5) “161”、Sum(6) “57”，計算其總和“355”，并且將賦予該檢測電極S (4-6)的配線位置的權(quán)重與每個檢測電極S (4-6)的每個合計值Sum (4-6)相乘，計算出其總和“48560”。根據(jù)加權(quán)平均求出的X方向的輸入操作位置是“48560”/ “375”即136.8，將對X方向進行加權(quán)的136.8的位置(檢測電極S (4)和檢測電極S(5)之間)檢測為X方向的輸入操作位置X’。
[0010]同樣，根據(jù)有效交點的電壓變化水平R(m、n)的Y方向的加權(quán)平均值求出Y方向的輸入操作位置y。Y方向的位置加權(quán)，對6種的各驅(qū)動區(qū)域DV(m)間的間隔分配“16”，對各驅(qū)動區(qū)域DV(m)的每個中間位置每“16”進位。接著，針對每個驅(qū)動區(qū)域DV(2-4)在X方向合計有效交點的電壓變化水平R(m、η)，計算Sum(2) “36”、Sum(3) “161”、Sum⑷“158”，計算其總和“355”，并且將賦予該驅(qū)動區(qū)域DV(2-4)的Y方向中間位置的權(quán)重乘以每個驅(qū)動區(qū)域DV(2-4)的每個合計值Sum (2-4)，計算出其總和“18992”。根據(jù)加權(quán)平均求出的Y方向的輸入操作位置是“18992”/ “355”即53.5，將對Y方向進行加權(quán)的53.5的位置(驅(qū)動區(qū)域DV(3)和驅(qū)動區(qū)域DV(4)之間)檢測為Y方向的輸入操作位置y’。
[0011]這樣，補充驅(qū)動區(qū)域DV(m)和檢測電極S(n)之間的間距，針對每一個掃描周期高精度地檢測X方向和Y方向的輸入操作位置(X、y)，不過例如在輸入操作位置位于相鄰的驅(qū)動區(qū)域DV(m)和檢測電極S(n)的中間附近的情況下，與電壓變化水平R(m0、n0)成為極大值的交點(m0、n0)鄰接的交點(m0’、n0’ )的電壓變化水平R(m0’、n0’ )近似。其結(jié)果為，在不同的掃描周期中，有時即使通過微小的噪音該值也會逆轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生不同交點(m0’、n0’)的電壓變化水平1?(1110’、110’ )成為極大值的情況。
[0012]例如，根據(jù)一個掃描周期(S1)中所檢測出的圖7表示的所有交點(m、n)的電壓變化水平R(m、η)計算出的Υ方向的輸入操作位置位于驅(qū)動區(qū)域DV(3)和驅(qū)動區(qū)域DV(4)的中間附近，交點(3、5)的電壓變化水平R(3、5)為“73”成為最大值，不過如圖8所示，有時在接下來的一個掃描周期(S2)中，由于噪音等的影響相鄰的交點(4、5)的電壓變化水平R(4、5)成為“73”，超過電壓變化水平R(3、5)的“71”而成為極大值，進而在接下來的一個掃描周期(S3)中，交點(3、5)的電壓變化水平R(3、5)再次成為“72”，超過電壓變化水平R(4、5)的“69”而成為極大值。
[0013]另一方面，每一個掃描周期的輸入操作位置的計算，如上所述，根據(jù)由電壓變化水平R(m0、n0)成為極大值的交點(m0、n0)和鄰接地包圍其周圍的8處的第一交點群的各交點(ml、nl)組成的各有效交點的電壓變化水平R(m、η)的加權(quán)平均值來計算X、Υ方向的輸入操作位置，因此如果產(chǎn)生極大值的交點(m0、n0)由于微小的噪音而變化，則成為有效交點的第一交點群的各交點(ml、nl)改變，盡管輸入操作位置是固定的，但是根據(jù)有效交點的電壓變化水平R(m、n)計算出的輸入操作位置頻繁地移動。其結(jié)果，在與檢測出的輸入操作位置對應(yīng)的顯示器上的位置顯示光標時，盡管不使輸入操作位置移動，也存在光標的顯示位置在每個掃描周期發(fā)生很大變化的問題。
[0014]例如，在一個掃描周期(S1) (S3)中，交點(2、4)、(2、5)、(2、6)成為用于計算輸入操作位置的有效交點，并且，在一個掃描周期(S2)中，在一個掃描周期(S1) (S3)中沒有成為有效交點的交點(5、4)、(5、5)、(5,6)成為用于計算輸入操作位置的有效交點，即使成為極大值的電壓變化水平R(m0、n0)為“4”以下的水平而稍微發(fā)生變化，Y方向的輸入操作位置也大幅變化。
[0015]在通過超過驅(qū)動區(qū)域DV(m)和檢測電極S(n)之間的間距的輸入操作體進行輸入操作的情況下也發(fā)生同樣的問題，在相鄰的交點(m、n)的電壓變化水平R(m、n)成為極大值的附近近似，從而成為極大值的交點(m0、n0)在相鄰的交點(m、n)之間針對每個掃描周期發(fā)生變化，計算出的輸入操作位置頻繁地變動。
[0016]另外，這種靜電電容式觸摸面板根據(jù)與輸入操作體的微弱的靜電電容的變化對應(yīng)的檢測電壓的電壓變化水平R(m、η)檢測輸入操作位置，所以容易受配置在其周圍的顯示裝置所產(chǎn)生的噪音和在周圍的雜散電容中帶電的靜電噪音的影響，不過關(guān)于一個交點(m、η)的檢測期間為200到400 μ sec,因此從5 μ sec到10 μ sec期間產(chǎn)生的這些靜電噪音只在特定的交點(m、n)的電壓變化水平R(m、n)中表現(xiàn)，無法通過現(xiàn)有的噪音判定方法進行判別。
[0017]進而，在極大值成為輸入判定閾值附近的輸入操作中，其周圍的多個交點(ml、nl)的電壓變化水平R(m、η)小于輸入判定閾值，不成為用于計算輸入操作位置的有效交點，因此根據(jù)有限的有效交點的電壓變化水平R(m、η)計算輸入操作位置，存在其精度下降的問題。
[0018]專利文獻1:日本特開2013-152635號公報
[0019]專利文獻2:日本特開2012-248035號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明是考慮這樣的現(xiàn)有問題點而提出的，其目的在于提供靜電電容式觸摸面板和靜電電容式觸摸面板的輸入操作位置檢測方法，不管輸入操作位置和輸入操作體的大小，不受噪音影響地高精度地檢測輸入操作位置。
[0021]另外，本發(fā)明的目的在于提供靜電電容式觸摸面板和靜電電容式觸摸面板的輸入操作位置檢測方法，檢測短時間內(nèi)發(fā)生的尖峰噪音，不受尖峰噪音的