静电电容型输入装置的制造方法
静电电容型输入装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测位于具有多个电极部的电极组的前方的手指、手等操作体的位置的静电电容型输入装置。
【背景技术】
[0002]专利文献I公开了一种能够进行所谓悬浮探测的触摸传感器的发明。悬浮探测也称为悬停探测，意思是探测处于从触摸传感器的操作面离开的位置的手指、手的存在及其位置的探测动作。
[0003]专利文献I记载的触摸传感器选择多个排列的行之中的3行，并将I行作为探测行，将位于其两侧的行作为驱动行。探测动作是通过求取探测行与位于一侧的驱动行之间的静电电容、和探测行与位于另一侧的驱动行之间的静电电容之差，从而来检测手指等的靠近状态。此外，通过依次切换上述3行的选择位置，来检测正靠近的手指在坐标上的位置。
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:JP特开2013-80290号公报
[0006]专利文献I记载的触摸传感器进行以下动作:在多个X行和多个Y行中按顺序地切换由3行构成的探测行与驱动行的组合。
[0007]在该构成中，如果想要加长能够从操作面探测到手指、手等的距离即悬浮能探测距离，则必需比较手指、手与探测行之间的静电电容，增大中央的探测行与其两侧的驱动行的静电耦合，探测手指、手的靠近之时的S/N比会容易劣化。此外，由于进行对所有的X行和所有的Y行按顺序地切换探测行和驱动行的组合的动作，所以行的切换次数变多，控制电路的负担变大。
【发明内容】
[0008]本发明解决上述现有课题，其目的在于，提供一种不增加电路负担就能够高精度地探测手指等操作体的靠近位置的静电电容型输入装置。
[0009]本发明是一种静电电容型输入装置，该静电电容型输入装置设置有:第I电极组，其具备多个在第I方向上空开间隔地配置且在与上述第I方向正交的第2方向上连续的电极部；对任一个上述电极部提供驱动电力的驱动电路；以及探测来自任一个上述电极部的输出的探测电路，该静电电容型输入装置的特征在于，构成上述第I电极组的电极部之中的多个电极部作为提供上述驱动电力的驱动电极部来动作，位于上述驱动电极部的两侧的电极部作为探测输出的探测电极部来动作。
[0010]本发明的静电电容型输入装置优选通过将相邻的多个电极部作为驱动电极，将位于其两侧的电极部作为探测电极部，从而能够使2个探测电极部保持适当的距离，能够根据良好的S/N比来探测操作体的靠近状态或靠近位置。此外，由于能够根据多个来自2个探测电极部的输出之差、输出之比来探测靠近位置，所以不需要频繁地对驱动电极部以及探测电极部进行切换，能够减少电路负担。
[0011]本发明优选在上述驱动电极部与各个上述探测电极部之间设置有被设定成接地电位的接地电极部。
[0012]通过设置上述接地电极部，能够提高操作体在第I方向上移动时的移动位置的探测输出的线性(linearity)。
[0013]本发明根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之差或者之比，来计算靠近上述第I电极组的操作体在第I方向上的位置。
[0014]此外，根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之和，来计算从上述第I电极组至操作体为止的距离。
[0015]本发明能够进行按照上述距离来使显示画面的显示内容发生变化的控制。
[0016]本发明能够构成为，在上述显示画面的前方设置透光性的基板，并在该基板设置上述第I电极组。
[0017]本发明优选当上述距离变得比预先设定的靠近探测距离短时，将位置空开比最初设定的上述探测电极部在第I方向上的距离短的距离的电极部切换为新的上述探测电极部。
[0018]通过上述切换动作，能够更高精度地探测操作体的靠近距离。
[0019]本发明能够构成为，设置具备多个电极部的第2电极组，该多个电极部在第2方向上空开间隔地配置且在上述第I方向上连续，在构成上述第I电极组的电极部与构成上述第2电极组的电极部之间形成静电电容，当从上述第I电极组至操作体的距离以及从上述第2电极组至操作体的距离变得比预先设定的最短探测距离短时，切换为触摸探测模式，在该触摸探测模式下，按顺序地向上述第I电极组和上述第2电极组当中的一个电极组提供驱动电力，从另一个电极组获得探测输出。
[0020]发明效果
[0021]本发明通过在多个驱动电极部的两侧配置探测电极部，能够以高精度来探测靠近电极组的前方的操作体的靠近状态和靠近位置。此外，由于根据2个探测电极部的探测输出来计算靠近位置，所以不必频繁地切换驱动电极部和探测电极部的选择位置，能够减轻电路负担。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的实施方式的静电电容型输入装置的操作状态的立体图。
[0023]图2是本发明的实施方式的静电电容型输入装置的电路方框图。
[0024]图3是表示本发明的实施方式的静电电容型输入装置的探测动作的说明图。
[0025]图4(A)是表示来自两侧的探测电极部的探测输出之差的图表，图4(B)是表示来自两侧的探测电极部的探测输出之和的图表。
[0026]图5㈧⑶(C)是说明伴随操作体的靠近的驱动电极部与探测电极部的切换动作的说明图。
[0027]图6是探测动作的流程图。
【具体实施方式】
[0028](静电电容型输入装置的结构)
[0029]图1所示的显示输入装置I在框体2的内部设置彩色液晶显示面板等显示装置3，并在其前方配置透光性的静电电容型输入装置10。
[0030]在将显示输入装置I用作车载用时，在显示装置3的显示画面3a上显示汽车导航信息、音频信息、无线电接收信息、道路信息、空调的设定信息、以及其他与汽车的驾驶、设备相关的信息。
[0031]在图1和图2所示的静电电容型输入装置10中，X方向是第I方向，Y方向是第2方向，Z方向是前后方向(靠近、远离方向)。
[0032]在静电电容型输入装置10设置第I电极组11和第2电极组12。在图3中出现第I电极组11的剖面。静电电容型输入装置10在显示装置3的前方配置透光性的基板13。该基板13由PET等树脂片或者丙稀酸板等形成。基板13具有与X-Y平面平行的表面，在该表面形成第I电极组11和第2电极组12。第I电极组11和第2电极组12由ITO等透光性的导电性材料形成。
[0033]如图1和图2所示，构成第I电极组11的多个电极部由X0、X1、X2、X3、…、Xn表示。构成第I电极组11的电极部在第I方向即X方向上以固定的间距来排列，且各个电极部在第2方向即Y方向上连续地延伸。构成第2电极组12的多个电极部由Y0、YU Y2、Y3、…、Yn表示。构成第2电极组12的电极部在第2方向即X方向上以固定的间距来排列，且各个电极部在第I方向即X方向上连续地延伸。
[0034]构成第I电极组11的各电极部和构成第2电极组12的各电极部在基板13的表面交叉，但是构成第I电极组11的各电极部和构成第2电极组12的各电极部在交叉部分相互绝缘。
[0035]如图3所示，第I电极组11和第2电极组12的前方由透光性的盖构件14覆盖。盖构件14是丙烯酸板(7夕'J少板)或聚碳酸酯板，其表面成为操作面14a。
[0036]在图1和图2所示的实施方式中，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn是在Y方向上连续的带状形状，构成第2电极组12的 电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn是在X方向上连续的带状形状。但是，作为构成第I电极组11的电极部也可以是，由四边形等具有固定面积的电极图案在Y方向上以固定的间距形成列，在各列中导通上述电极图案彼此。同样地，作为构成第2电极组12的电极部也可以是，由四边形等具有固定面积的电极图案在X方向上以固定的间距形成列，在各列中导通上述电极图案彼此。
[0037]如图2所示，静电电容型输入装置10设置有作为切换电路的多路转换器15和驱动电路16以及探测电路17。这些各电路由控制部18来控制。
[0038]构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn和构成第2电极组12的电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn由多路转换器15切换并与驱动电路16或探测电路17连接。
[0039](动作)
[0040]接着，说明静电电容型输入装置10的动作。
[0041]该静电电容型输入装置10通过使设定成接地电位的操作体靠近操作面14a，并进而与操作面14a接触，从而进行输入操作。在以下的实施方式中，将人的手指F用作操作体。但是，也可以将手掌等用作操作体，也可以将人的手以外的金属体等用作操作体。
[0042]静电电容型输入装置10的动作模式在控制部18中被切换为悬浮探测模式和触摸探测模式。悬浮探测模式的意思是，在图3所示从操作面14a离开的位置处使手指F靠近基板13来进行输入操作，或在从操作面14a离开的位置处使手指F与X-Y平面平行地移动来进行输入操作的模式。
[0043]触摸探测模式的意思是，使手指F与操作面14a接触，或者与操作面14a靠近为例如5mm以下的较短距离，进行输入操作的模式。
[0044](悬浮探测模式)
[0045]该静电电容型输入装置10在启动时设定初始模式且自动设定为能够进行悬浮探测的状态。图3示出设定为初始模式时的第I电极组的动作状态。
[0046]如图3所示，在初始模式下，通过多路转换器15的切换，将位于第I方向即X方向的图示左端的电极部XO设定为探测电极部SI，将位于X方向的图示右端的电极部Xn也设定为探测电极部S2。左起第3个电极部X2直至右起第三个电极部Xn-2为止的多个电极部全都通过多路转换器15的切换而被设定为驱动电极部D。并且，位于被设定为探测电极部SI的电极部XO与被设定为驱动电极部D的电极部X2之间的电极部Xl被多路转换器15设定为接地电极部Gl，其中，该接地电极部Gl被设定成接地电位。此外，位于被设定为探测电极部S2的电极部Xn与被设定为驱动电极部D的电极部Xn-2之间的电极部Xn-1被多路转换器15设定为接地电极部G2，该接地电极部G2被设定成接地电位。
[0047]在驱动电路16中生成矩形波的脉冲状的电压以固定的间隔而出现的驱动电力，该驱动电力被同时提供给多个驱动电极部D。即，对多个驱动电极部D的全体以相同相位提供固定频率的上述驱动电力。
[0048]如图3所示，对所有的驱动电极部D施加脉冲状的电压后，在基板13的前方形成电场区域E。由于在所有的驱动电极部D与探测电极部SI之间形成静电电容，在所有的驱动电极部D与探测电极部S2之间形成静电电容，所以在提供给驱动电极部D的脉冲状的电压的上升时和下降时，在探测电极部SI和S2中流过瞬时的探测电流。该探测电流被提供给探测电路17。
[0049]如图3所示，如果使手指F与操作面14a的前方相对置，则在手指F与多个驱动电极部D之间形成比较大的静电电容。其结果是，流过探测电极部S1、S2的探测电流发生变化。在每次向驱动电极部D提供脉冲状的驱动电力时由探测电极部S1、S2得到的探测电流由探测电路17转换成电压后被积分并放大，进而被进行A/D转换，作为探测输出被提供给控制部18。
[0050]在控制部18中，求取来自探测电极部SI的探测输出Osl与来自探测电极部S2的探测输出Os2之差(Osl-Os2)。通过该运算，能够测定正靠近静电电容型输入装置10的手指F在第I方向(X方向)上的坐标位置。或者，也能够根据上述探测输出Osl与探测输出0s2之比来探测手指F的坐标位置。
[0051]在图4㈧所示的图表中，在横轴上表示手指F在X坐标上的位置，在纵轴上表示输出差(Osl-Os2)。图4(A)是模拟结果，成为该模拟的对象的静电电容型输入装置10在X方向上的尺寸大致为70mm。在模拟中，将第I电极组的电极部的数目η设为8根。并且将驱动电压设为3.3V，来评价DC耦合时的静电电容。
[0052]图4 (A)示出当从基板13的表面至手指F的下面为止在Z方向上的垂直距离H发生了变化时的线，(i)的垂直距离H是40mm，(ii)的垂直距离H是20mm，(iii)的垂直距离H是5mm。由于构成第I电极组11的电极部形成得较薄，所以垂直距离H大致与从电极部的表面至手指F的下面为止的垂直距离相同。
[0053]如图4(A)所示，可知，即使垂直距离H为40mm、20mm、5mm当中的任一个距离，也能够根据输出差(Osl-Os2)来判别手指F在第I方向(X方向)上移动时的位置。在本实施方式中，如图3所示，在驱动电极部D与探测电极部SI之间配置接地电极部Gl，在驱动电极部D与探测电极部S2之间配置接地电极部G2。由此，能够避免多个驱动电极部D与各个探测电极部S1、S2之间的静电耦合变得过量，并能够提高手指F向X方向的左侧部分、右侧部分移动时的输出差(Osl-Os2)的线性。
[0054]此外，在控制部18中，根据来自探测电极部SI的探测输出Osl与来自探测电极部S2的探测输出0s2来求取输出和(0sl+0s2)。通过计算出该输出和(0sl+0s2)，能够测量从基板13的表面(电极部的表面)至手指F的下面为止在Z方向上的垂直距离H。
[0055]图4(B)示出与图4㈧相同条件下的模拟结果。图4(B)的横轴表示手指F在X坐标上的位置，纵轴表示当手指位于各个位置时的输出和(0sl+0s2)。在图4(B)中，与图4⑷同样地，(i)的垂直距离H是40mm，(ii)的垂直距离H是20mm，(iii)的垂直距离H是5mm ο
[0056]如图4 (B)所示，如果垂直距离H为40mm，则无论手指F处于X方向上的哪个位置，输出和(0sl+0s2)都大致固定。如果垂直距离H成为20mm，则当手指F到达X方向的中央部分时的输出和(0sl+0s2)开始降低，如果垂直距离H成为5mm，则当手指F移动到X方向的中央部时的输出和(0sl+0s2)进一步降低。
[0057]当在X方向的中央部进行使手指F向操作面14a靠近的操作时，在使手指F从与前方离开的位置靠近至垂直距离H为20mm附近的过程中，随着垂直距离H变短，输出和(Osl+Os2)变大，由此，能够测量垂直距離H。但是，如果使手指F进一步向操作面14a靠近，垂直距离H变得比20mm短，则会发生随着靠近操作面14a而输出和(Osl+Os2)变小的反转现象。由此，无法进行手指F是正靠近操作面14a还是正远离的判别。
[0058]这是因为，由于静电电容型输入装置10在X方向上的宽度尺寸设定得较大，探测电极部S1、S2在X方向上的间隔设定得较宽，所以在探测电极部SI与探测电极部S2的中间部分，手指F靠近驱动电极部D时的探测电极部S1、S2的检测灵敏度会降低。
[0059]因此，在控制部18中，当上述垂直距离H变得比预先设定的阈值即“靠近探测距离”短时，进行对电极部的设定进行切换的控制，以使探测电极部SI与探测电极部S2在X方向上的间隔变窄。例如，如果手指F在X 方向上的对置位置处于图5(A)所示的位置，且判断为至手指F的垂直距离H比“靠近探测距离”变短，则对多路转换器15进行控制。然后，如图5(B)所示，将新的电极部设定为探测电极部S1、S2。该探测电极部S1、S2被设定为，间隔比图5(A)所示的初始模式的间隔短，且以手指F所对置的坐标位置作为中心在X方向的两侧大致空开相同的距离来配置。伴随探测电极部S1、S2的切换而将位于新的探测电极部S1、S2的内侧的电极部设定为接地电极部G1、G2，并将位于接地电极部Gl与接地电极部G2之间的多个电极部设定为驱动电极部D。
[0060]另外，在图5(B)中，将重新设定为上述驱动电极部D、探测电极部S1、S2的电极部以外的电极部例如比探测电极部Si位于更靠左侧的电极部全都设定成接地电位。
[0061]这样，当手指F靠近操作面14a时，通过使探测电极部S1、S2的间隔变窄，从而即使手指F的垂直距离H成为20mm以下，并进而成为5mm以下，随着手指F靠近操作面14a，输出和(Osl+Os2)也会增大。由此，能够在使手指F靠近到几乎与操作面14a接触的位置为止的期间，根据输出和(Osl+Os2)来正确地测量上述垂直距离H。
[0062]用于使探测电极部S1、S2在X方向上的对置间隔变窄的切换动作可以在垂直距离H变得比预先确定的“靠近探测距离”短时仅进行一次，也可以随着垂直距离H变短，按多个阶段来进行使探测电极部S1、S2在X方向上的对置间隔变窄的切换控制。
[0063]另外，在图3和图5所示的实施方式中，虽然探测电极部S1、S2以及接地电极部G1、G2各自由I个电极部来设定，但是也可以由相邻的多个电极部来设定探测电极部S1、S2以及接地电极部Gl、G2的每一个。
[0064]在图3以及图4中，在构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn中设定为探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D，但在该设定时，构成第2电极组12的电极部Y0、Y1、Y2、Y3、…、Yn全都被设定成接地电位。
[0065]在悬浮探测模式下，按分时方式来交替地驱动第I电极组11和第2电极组12。即，如图3所示，当在第I电极组11中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部Gl、G2以及驱动电极部D之后，在第2电极组12的电极部Υ0、Υ1、Υ2、Υ3、…、Yn中设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。此时，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn全部被设定成接地电位。该第I电极组11的设定和第2电极组12的设定被交替地重复。
[0066]当在第I电极组11中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2及驱动电极部D时、以及当在第2电极组12中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2及驱动电极部D时，分别计算出输出差(Osl-Os2)和输出和(Osl+Os2) ?根据分别从第I电极组11和第2电极组12得到的输出差(Osl-Os2)，能够在X-Y坐标上确定手指F的对置位置。此夕卜，通过取分别从第I电极组11和第2电极组12得到的输出和(Osl+Os2)的平均值，来计算手指F的垂直距离H。
[0067](触摸探测模式)
[0068]虽然通过上述初始模式的设定，能够探测手指F的垂直距离H，但是当判断为上述垂直距离H变得比预先设定的阈值即“最短探测距离”更短时，在控制部18中设定触摸探测模式。上述最短靠近距离例如被设定为5mm以下或2mm以下。或者，在手指F接触到操作面14a之后设定触摸探测模式。
[0069]触摸探测模式与通常的触摸面板的动作相同，采用互电容检测方式或自电容检测方式来测定手指F的接触位置。
[0070]在静电电容型输入装置10中，在构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn与构成第2电极组12的电极部Y0、Y1、Y2、Y3、…、Yn之间形成静电电容。
[0071]在互电容检测方式中，构成第I电极组11的多个电极部和构成第2电极组12的多个电极部当中的一个电极组被用作驱动电极，并以固定周期按顺序地对成为驱动电极的电极部施加矩形波的电压。构成另一个电极组的电极部被用作探测电极，以矩形波的上升和下降的定时，在该探测电极中流过电流。此时的电流量由电极部间的静电电容来确定。如果手指F靠近或者接触到操作面14a，则在手指F与电极部之间形成较大的静电电容，所以在对驱动电极施加电压时，流过探测电极的电流会发生变化。能够根据正对哪个电极部施加电压的信息和检测到的电流量，由控制部18来判别手指F正靠近或者正接触操作面14a的哪个坐标位置。
[0072]此外，在自电容检测方式中，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn和构成第2电极组12的电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn具备驱动电极和探测电极这两种功能来工作。
[0073](一系列的输入操作)
[0074]接着，与图1所示的显示输入装置I的动作一起来说明静电电容型输入装置10的一系列的动作。在图6所示的流程图中，各动作步骤由记号“ST”表示。
[0075]对显示输入装置I通电后，在显示装置3的画面上显示初始菜单画面等，能够透过透光性的静电电容型输入装置10来看到画面。同时如果对静电电容型输入装置10通电，则在图6中如STl所示设定初始模式。在初始模式下，如图3和图5(A)所示，将第I电极组11的左右两端的电极部Χ0、Χη设定为探测电极部S1、S2，将其内侧的电极部Xl、Xn_l设定为接地电极部Gl、G2，并进一步将其内侧的所有电极部X2?Xn-2设定为驱动电极部D。此外，在第2电极组12中也同样地设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。
[0076]在如上所述来对第I电极组11进行设定时，将第2电极组12的所有电极部设定成接地电位，在如上所述来对第2电极组12进行设定时，将第I电极组11的所有电极部设定成接地电位。在初始设定模式下，在第I电极组11和第2电极组12中交替地设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。
[0077]来自探测电极部SI的探测输出Osl和来自探测电极部S2的探测输出Os2被从探测电路17提供给控制部18，由控制部18求取输出差(Osl-Os2)和输出和(Osl+Os2)。
[0078]通过图6所示的STl至ST7来设定悬浮探测模式。
[0079]在图6所示的ST2中，监视手指F是否靠近了操作面14a的前方。这例如通过监视上述输出和(Osl+Os2)是否变化规定值以上来进行。当在ST2中判断为手指F正靠近时，根据上述输出和(Osl+Os2)的值来计算出从基板13至手指F为止的垂直距离H。
[0080]如果在ST2中判断为手指F正靠近，则在控制部18中计算出输出差(Osl_Os2)，并在ST4中根据输出差来测定手指F在X-Y坐标的哪个位置处与操作面14a相对置。
[0081]例如，垂直距离H的计算通过预先在控制部18中保持用于距离计算的表格或者计算式，并将输出和(Osl+Os2)应用到表格或者计算式中来求取。同样地，X-Y坐标的计算通过预先在控制部18中保存用于位置计算的表格或者计算式，并将输出差(Osl-Os2)应用到表格或者计算式中来求取。用于距离计算的表格或者计算式基于图4(B)所示的特性来确定，用于坐标计算的表格或者计算式基于图4(A)所示的特性来确定。
[0082]如图4(B)所示，由于输出和(Osl+Os2)与垂直距离H的关系按照手指F相对置 的坐标位置来变化，所以预先将表示输出和(Osl+Os2)与垂直距离H的相关关系的表格、计算式设定成按照坐标位置来变化。并且，可以在最初根据输出差(Osl-Os2)来求取坐标位置，并将输出和(Osl+Os2)应用到与该坐标位置相对应的表格、计算式中，来求取垂直距离H。
[0083]在ST3中，监视所计算出的垂直距离H是否变得比预先设定的第I阈值即“靠近探测距离”短。如图4(B)所示，在X-Y坐标的中央部，当垂直距离H比某值长时，随着垂直距离H变短，输出和(0sl+0s2)变大，但是如果垂直距离H变得比某值短，则会发生输出和(0sl+0s2)降低的反转现象，不能判别手指F正靠近还是正远离。由此，将上述第I阈值即“靠近探测距离”设定成比输出和发生反转的位置稍远的位置。例如在图4(B)的例子中，将“靠近探测距离”设定为20mm。
[0084]当在ST3中判断为垂直距离H变得比“靠近探测距离”短时，转移到ST5，由控制部18来变更探测电极的设定。如果如图5(B)所示垂直距离成为比“靠近探测距离”短的值H1，则由控制部18来控制多路转换器15，对电极部进行切换，以使探测电极部S1、S2的对置距离变短。此时，由于根据输出差(Osl-Os2)可知手指F的对置坐标位置，所以进行切换，以使探测电极部S1、S2位于以手指F的对置位置作为中心在X方向的两侧和Y方向的两侧为大致相等的距离的位置处。伴随于此，接地电极部G1、G2的间隔也变窄。
[0085]通过使探测电极部S1、S2的间隔变窄，图4(B)所示这样的输出和(Osl+Os2)的反转现象被消除，垂直距离Hl越短则输出和(Osl+Os2)越大。在设定了新的探测电极S1、S2后也在ST6中计算输出差(Osl-Os2)，并继续将手指F的对置位置作为X-Y坐标上的位置来测定。
[0086]X-Y坐标上的手指F的对置位置、至手指F为止的垂直距离H、H1被从控制部18提供给显示输入装置I的主控制部，并由主控制部来控制显示装置3的显示内容。
[0087]例如，如果使手指F在从操作面14a离开的位置处在X_Y方向上移动，则高亮选择显示于移动目的地的手指F所对置的位置的菜单显示。如果在使任一个菜单高亮时使手指F逐渐靠近该菜单显示，则使菜单显示放大，或者进行新的菜单出现等的显示切换。并且，通过手指的微小动作等进行与所选择出的菜单相对应的软件启动等的控制。
[0088]在ST7中，判断根据输出和(Osl+Os2)计算出的垂直距离Hl是否变得比预先设定的第2阈值即“最短探测距离”短。第2阈值即“最短探测距离”被设定成从操作面14a至前方的距离为5mm以下或者为2mm。或者，将距操作面14a的距离为零的情况设定为“最短探测距离”。
[0089]在判断为垂直距离到达上述“最短探测距离”后转移到ST8，将静电电容型输入装置10设定为触摸探测模式。
[0090]如上所述，在触摸探测模式下，将第I电极组11的电极部XO?Xn和第2电极组12的电极部YO?Yn全都用作坐标检测用的电极，并按顺序地对一个电极组的电极部提供驱动电力，从另一个电极组的电极部得到探测输出。
[0091]在触摸探测模式下，当手指F接触到显示于显示画面的菜单显示时，进行与该菜单显示相对应的软件启动等的控制。在ST5中，通过进行使探测电极部S1、S2的距离变窄的切换，从而直至手指F极其靠近操作面14a为止，都能够精度良好地探测手指F的垂直距离，并能够顺畅地进行在手指F进一步靠近后转移到触摸探测模式的模式切换。
[0092]符号说明:
[0093]I 显示输入装置
[0094]2 框体
[0095]3 显示装置
[0096]10静电电容型输入装置
[0097]11第I电极组
[0098]12第2电极组
[0099]13 基板
[0100]14a操作面
[0101]15多路转换器
[0102]16驱动电路
[0103]17探测电路
[0104]18控制部
[0105]XO?Xn电极部
[0106]YO?Yn电极部
[0107]D 驱动电极部
[0108]G1，G2接地电极部
[0109]S1，S2探测电极部
【主权项】
1.一种静电电容型输入装置，该静电电容型输入装置设置有: 第I电极组，其具备多个在第I方向上空开间隔地配置且在与上述第I方向正交的第2方向上连续的电极部； 对任一个上述电极部提供驱动电力的驱动电路；以及 探测来自任一个上述电极部的输出的探测电路， 该静电电容型输入装置的特征在于， 构成上述第I电极组的电极部之中的多个电极部作为提供上述驱动电力的驱动电极部来动作，位于上述驱动电极部的两侧的电极部作为探测输出的探测电极部来动作。2.根据权利要求1所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 在上述驱动电极部与各个上述探测电极部之间设置有被设定成接地电位的接地电极部。3.根据权利要求1所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之差或者输出之比，来计算靠近上述第I电极组的操作体在第I方向上的位置。4.根据权利要求3所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之和，来计算从上述第I电极组至操作体为止的距离。5.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 进行按照上述距离来使显示画面的显示内容发生变化的控制。6.根据权利要求5所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 在上述显示画面的前方设置有透光性的基板，并在该基板设置上述第I电极组。7.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 当上述距离变得比预先设定的靠近探测距离短时，将位置空开比最初设定的上述探测电极部在第I方向上的距离短的距离的电极部切换为新的上述探测电极部。8.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 设置具备多个电极部的第2电极组，该多个电极部在第2方向上空开间隔地配置且在上述第I方向上连续，在构成上述第I电极组的电极部与构成上述第2电极组的电极部之间形成静电电容， 当从上述第I电极组至操作体为止的距离以及从上述第2电极组至操作体为止的距离变得比预先设定的最短探测距离短时，切换为触摸探测模式，在该触摸探测模式下，按顺序地向上述第I电极组和上述第2电极组当中的一个电极组提供驱动电力，从另一个电极组获得探测输出。
【专利摘要】本发明提供一种能够高精度地探测靠近操作面的前方的手指的位置的静电电容型输入装置。将位于两端的电极部设定为探测电极部(S1、S2)，在其内侧设定接地电极部(G1、G2)，进而将中央的多个电极部设定为驱动探测部(D)。能够根据探测电极部(S1、S2)的输出差来求取手指(F)的坐标位置，并能够根据输出和来求取垂直距离(H)。在手指(F)的垂直距离变得比第1阈值短之后，切换为探测电极部(S1、S2)的间隔变短，如果手指(F)进一步靠近，则设定触摸探测模式。
【IPC分类】G06F3/044
【公开号】CN104898905
【申请号】CN201510092946
【发明人】涌田宏
【申请人】阿尔卑斯电气株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】US20150248180
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测位于具有多个电极部的电极组的前方的手指、手等操作体的位置的静电电容型输入装置。
【背景技术】
[0002]专利文献I公开了一种能够进行所谓悬浮探测的触摸传感器的发明。悬浮探测也称为悬停探测，意思是探测处于从触摸传感器的操作面离开的位置的手指、手的存在及其位置的探测动作。
[0003]专利文献I记载的触摸传感器选择多个排列的行之中的3行，并将I行作为探测行，将位于其两侧的行作为驱动行。探测动作是通过求取探测行与位于一侧的驱动行之间的静电电容、和探测行与位于另一侧的驱动行之间的静电电容之差，从而来检测手指等的靠近状态。此外，通过依次切换上述3行的选择位置，来检测正靠近的手指在坐标上的位置。
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:JP特开2013-80290号公报
[0006]专利文献I记载的触摸传感器进行以下动作:在多个X行和多个Y行中按顺序地切换由3行构成的探测行与驱动行的组合。
[0007]在该构成中，如果想要加长能够从操作面探测到手指、手等的距离即悬浮能探测距离，则必需比较手指、手与探测行之间的静电电容，增大中央的探测行与其两侧的驱动行的静电耦合，探测手指、手的靠近之时的S/N比会容易劣化。此外，由于进行对所有的X行和所有的Y行按顺序地切换探测行和驱动行的组合的动作，所以行的切换次数变多，控制电路的负担变大。
【发明内容】
[0008]本发明解决上述现有课题，其目的在于，提供一种不增加电路负担就能够高精度地探测手指等操作体的靠近位置的静电电容型输入装置。
[0009]本发明是一种静电电容型输入装置，该静电电容型输入装置设置有:第I电极组，其具备多个在第I方向上空开间隔地配置且在与上述第I方向正交的第2方向上连续的电极部；对任一个上述电极部提供驱动电力的驱动电路；以及探测来自任一个上述电极部的输出的探测电路，该静电电容型输入装置的特征在于，构成上述第I电极组的电极部之中的多个电极部作为提供上述驱动电力的驱动电极部来动作，位于上述驱动电极部的两侧的电极部作为探测输出的探测电极部来动作。
[0010]本发明的静电电容型输入装置优选通过将相邻的多个电极部作为驱动电极，将位于其两侧的电极部作为探测电极部，从而能够使2个探测电极部保持适当的距离，能够根据良好的S/N比来探测操作体的靠近状态或靠近位置。此外，由于能够根据多个来自2个探测电极部的输出之差、输出之比来探测靠近位置，所以不需要频繁地对驱动电极部以及探测电极部进行切换，能够减少电路负担。
[0011]本发明优选在上述驱动电极部与各个上述探测电极部之间设置有被设定成接地电位的接地电极部。
[0012]通过设置上述接地电极部，能够提高操作体在第I方向上移动时的移动位置的探测输出的线性(linearity)。
[0013]本发明根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之差或者之比，来计算靠近上述第I电极组的操作体在第I方向上的位置。
[0014]此外，根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之和，来计算从上述第I电极组至操作体为止的距离。
[0015]本发明能够进行按照上述距离来使显示画面的显示内容发生变化的控制。
[0016]本发明能够构成为，在上述显示画面的前方设置透光性的基板，并在该基板设置上述第I电极组。
[0017]本发明优选当上述距离变得比预先设定的靠近探测距离短时，将位置空开比最初设定的上述探测电极部在第I方向上的距离短的距离的电极部切换为新的上述探测电极部。
[0018]通过上述切换动作，能够更高精度地探测操作体的靠近距离。
[0019]本发明能够构成为，设置具备多个电极部的第2电极组，该多个电极部在第2方向上空开间隔地配置且在上述第I方向上连续，在构成上述第I电极组的电极部与构成上述第2电极组的电极部之间形成静电电容，当从上述第I电极组至操作体的距离以及从上述第2电极组至操作体的距离变得比预先设定的最短探测距离短时，切换为触摸探测模式，在该触摸探测模式下，按顺序地向上述第I电极组和上述第2电极组当中的一个电极组提供驱动电力，从另一个电极组获得探测输出。
[0020]发明效果
[0021]本发明通过在多个驱动电极部的两侧配置探测电极部，能够以高精度来探测靠近电极组的前方的操作体的靠近状态和靠近位置。此外，由于根据2个探测电极部的探测输出来计算靠近位置，所以不必频繁地切换驱动电极部和探测电极部的选择位置，能够减轻电路负担。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的实施方式的静电电容型输入装置的操作状态的立体图。
[0023]图2是本发明的实施方式的静电电容型输入装置的电路方框图。
[0024]图3是表示本发明的实施方式的静电电容型输入装置的探测动作的说明图。
[0025]图4(A)是表示来自两侧的探测电极部的探测输出之差的图表，图4(B)是表示来自两侧的探测电极部的探测输出之和的图表。
[0026]图5㈧⑶(C)是说明伴随操作体的靠近的驱动电极部与探测电极部的切换动作的说明图。
[0027]图6是探测动作的流程图。
【具体实施方式】
[0028](静电电容型输入装置的结构)
[0029]图1所示的显示输入装置I在框体2的内部设置彩色液晶显示面板等显示装置3，并在其前方配置透光性的静电电容型输入装置10。
[0030]在将显示输入装置I用作车载用时，在显示装置3的显示画面3a上显示汽车导航信息、音频信息、无线电接收信息、道路信息、空调的设定信息、以及其他与汽车的驾驶、设备相关的信息。
[0031]在图1和图2所示的静电电容型输入装置10中，X方向是第I方向，Y方向是第2方向，Z方向是前后方向(靠近、远离方向)。
[0032]在静电电容型输入装置10设置第I电极组11和第2电极组12。在图3中出现第I电极组11的剖面。静电电容型输入装置10在显示装置3的前方配置透光性的基板13。该基板13由PET等树脂片或者丙稀酸板等形成。基板13具有与X-Y平面平行的表面，在该表面形成第I电极组11和第2电极组12。第I电极组11和第2电极组12由ITO等透光性的导电性材料形成。
[0033]如图1和图2所示，构成第I电极组11的多个电极部由X0、X1、X2、X3、…、Xn表示。构成第I电极组11的电极部在第I方向即X方向上以固定的间距来排列，且各个电极部在第2方向即Y方向上连续地延伸。构成第2电极组12的多个电极部由Y0、YU Y2、Y3、…、Yn表示。构成第2电极组12的电极部在第2方向即X方向上以固定的间距来排列，且各个电极部在第I方向即X方向上连续地延伸。
[0034]构成第I电极组11的各电极部和构成第2电极组12的各电极部在基板13的表面交叉，但是构成第I电极组11的各电极部和构成第2电极组12的各电极部在交叉部分相互绝缘。
[0035]如图3所示，第I电极组11和第2电极组12的前方由透光性的盖构件14覆盖。盖构件14是丙烯酸板(7夕'J少板)或聚碳酸酯板，其表面成为操作面14a。
[0036]在图1和图2所示的实施方式中，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn是在Y方向上连续的带状形状，构成第2电极组12的 电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn是在X方向上连续的带状形状。但是，作为构成第I电极组11的电极部也可以是，由四边形等具有固定面积的电极图案在Y方向上以固定的间距形成列，在各列中导通上述电极图案彼此。同样地，作为构成第2电极组12的电极部也可以是，由四边形等具有固定面积的电极图案在X方向上以固定的间距形成列，在各列中导通上述电极图案彼此。
[0037]如图2所示，静电电容型输入装置10设置有作为切换电路的多路转换器15和驱动电路16以及探测电路17。这些各电路由控制部18来控制。
[0038]构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn和构成第2电极组12的电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn由多路转换器15切换并与驱动电路16或探测电路17连接。
[0039](动作)
[0040]接着，说明静电电容型输入装置10的动作。
[0041]该静电电容型输入装置10通过使设定成接地电位的操作体靠近操作面14a，并进而与操作面14a接触，从而进行输入操作。在以下的实施方式中，将人的手指F用作操作体。但是，也可以将手掌等用作操作体，也可以将人的手以外的金属体等用作操作体。
[0042]静电电容型输入装置10的动作模式在控制部18中被切换为悬浮探测模式和触摸探测模式。悬浮探测模式的意思是，在图3所示从操作面14a离开的位置处使手指F靠近基板13来进行输入操作，或在从操作面14a离开的位置处使手指F与X-Y平面平行地移动来进行输入操作的模式。
[0043]触摸探测模式的意思是，使手指F与操作面14a接触，或者与操作面14a靠近为例如5mm以下的较短距离，进行输入操作的模式。
[0044](悬浮探测模式)
[0045]该静电电容型输入装置10在启动时设定初始模式且自动设定为能够进行悬浮探测的状态。图3示出设定为初始模式时的第I电极组的动作状态。
[0046]如图3所示，在初始模式下，通过多路转换器15的切换，将位于第I方向即X方向的图示左端的电极部XO设定为探测电极部SI，将位于X方向的图示右端的电极部Xn也设定为探测电极部S2。左起第3个电极部X2直至右起第三个电极部Xn-2为止的多个电极部全都通过多路转换器15的切换而被设定为驱动电极部D。并且，位于被设定为探测电极部SI的电极部XO与被设定为驱动电极部D的电极部X2之间的电极部Xl被多路转换器15设定为接地电极部Gl，其中，该接地电极部Gl被设定成接地电位。此外，位于被设定为探测电极部S2的电极部Xn与被设定为驱动电极部D的电极部Xn-2之间的电极部Xn-1被多路转换器15设定为接地电极部G2，该接地电极部G2被设定成接地电位。
[0047]在驱动电路16中生成矩形波的脉冲状的电压以固定的间隔而出现的驱动电力，该驱动电力被同时提供给多个驱动电极部D。即，对多个驱动电极部D的全体以相同相位提供固定频率的上述驱动电力。
[0048]如图3所示，对所有的驱动电极部D施加脉冲状的电压后，在基板13的前方形成电场区域E。由于在所有的驱动电极部D与探测电极部SI之间形成静电电容，在所有的驱动电极部D与探测电极部S2之间形成静电电容，所以在提供给驱动电极部D的脉冲状的电压的上升时和下降时，在探测电极部SI和S2中流过瞬时的探测电流。该探测电流被提供给探测电路17。
[0049]如图3所示，如果使手指F与操作面14a的前方相对置，则在手指F与多个驱动电极部D之间形成比较大的静电电容。其结果是，流过探测电极部S1、S2的探测电流发生变化。在每次向驱动电极部D提供脉冲状的驱动电力时由探测电极部S1、S2得到的探测电流由探测电路17转换成电压后被积分并放大，进而被进行A/D转换，作为探测输出被提供给控制部18。
[0050]在控制部18中，求取来自探测电极部SI的探测输出Osl与来自探测电极部S2的探测输出Os2之差(Osl-Os2)。通过该运算，能够测定正靠近静电电容型输入装置10的手指F在第I方向(X方向)上的坐标位置。或者，也能够根据上述探测输出Osl与探测输出0s2之比来探测手指F的坐标位置。
[0051]在图4㈧所示的图表中，在横轴上表示手指F在X坐标上的位置，在纵轴上表示输出差(Osl-Os2)。图4(A)是模拟结果，成为该模拟的对象的静电电容型输入装置10在X方向上的尺寸大致为70mm。在模拟中，将第I电极组的电极部的数目η设为8根。并且将驱动电压设为3.3V，来评价DC耦合时的静电电容。
[0052]图4 (A)示出当从基板13的表面至手指F的下面为止在Z方向上的垂直距离H发生了变化时的线，(i)的垂直距离H是40mm，(ii)的垂直距离H是20mm，(iii)的垂直距离H是5mm。由于构成第I电极组11的电极部形成得较薄，所以垂直距离H大致与从电极部的表面至手指F的下面为止的垂直距离相同。
[0053]如图4(A)所示，可知，即使垂直距离H为40mm、20mm、5mm当中的任一个距离，也能够根据输出差(Osl-Os2)来判别手指F在第I方向(X方向)上移动时的位置。在本实施方式中，如图3所示，在驱动电极部D与探测电极部SI之间配置接地电极部Gl，在驱动电极部D与探测电极部S2之间配置接地电极部G2。由此，能够避免多个驱动电极部D与各个探测电极部S1、S2之间的静电耦合变得过量，并能够提高手指F向X方向的左侧部分、右侧部分移动时的输出差(Osl-Os2)的线性。
[0054]此外，在控制部18中，根据来自探测电极部SI的探测输出Osl与来自探测电极部S2的探测输出0s2来求取输出和(0sl+0s2)。通过计算出该输出和(0sl+0s2)，能够测量从基板13的表面(电极部的表面)至手指F的下面为止在Z方向上的垂直距离H。
[0055]图4(B)示出与图4㈧相同条件下的模拟结果。图4(B)的横轴表示手指F在X坐标上的位置，纵轴表示当手指位于各个位置时的输出和(0sl+0s2)。在图4(B)中，与图4⑷同样地，(i)的垂直距离H是40mm，(ii)的垂直距离H是20mm，(iii)的垂直距离H是5mm ο
[0056]如图4 (B)所示，如果垂直距离H为40mm，则无论手指F处于X方向上的哪个位置，输出和(0sl+0s2)都大致固定。如果垂直距离H成为20mm，则当手指F到达X方向的中央部分时的输出和(0sl+0s2)开始降低，如果垂直距离H成为5mm，则当手指F移动到X方向的中央部时的输出和(0sl+0s2)进一步降低。
[0057]当在X方向的中央部进行使手指F向操作面14a靠近的操作时，在使手指F从与前方离开的位置靠近至垂直距离H为20mm附近的过程中，随着垂直距离H变短，输出和(Osl+Os2)变大，由此，能够测量垂直距離H。但是，如果使手指F进一步向操作面14a靠近，垂直距离H变得比20mm短，则会发生随着靠近操作面14a而输出和(Osl+Os2)变小的反转现象。由此，无法进行手指F是正靠近操作面14a还是正远离的判别。
[0058]这是因为，由于静电电容型输入装置10在X方向上的宽度尺寸设定得较大，探测电极部S1、S2在X方向上的间隔设定得较宽，所以在探测电极部SI与探测电极部S2的中间部分，手指F靠近驱动电极部D时的探测电极部S1、S2的检测灵敏度会降低。
[0059]因此，在控制部18中，当上述垂直距离H变得比预先设定的阈值即“靠近探测距离”短时，进行对电极部的设定进行切换的控制，以使探测电极部SI与探测电极部S2在X方向上的间隔变窄。例如，如果手指F在X 方向上的对置位置处于图5(A)所示的位置，且判断为至手指F的垂直距离H比“靠近探测距离”变短，则对多路转换器15进行控制。然后，如图5(B)所示，将新的电极部设定为探测电极部S1、S2。该探测电极部S1、S2被设定为，间隔比图5(A)所示的初始模式的间隔短，且以手指F所对置的坐标位置作为中心在X方向的两侧大致空开相同的距离来配置。伴随探测电极部S1、S2的切换而将位于新的探测电极部S1、S2的内侧的电极部设定为接地电极部G1、G2，并将位于接地电极部Gl与接地电极部G2之间的多个电极部设定为驱动电极部D。
[0060]另外，在图5(B)中，将重新设定为上述驱动电极部D、探测电极部S1、S2的电极部以外的电极部例如比探测电极部Si位于更靠左侧的电极部全都设定成接地电位。
[0061]这样，当手指F靠近操作面14a时，通过使探测电极部S1、S2的间隔变窄，从而即使手指F的垂直距离H成为20mm以下，并进而成为5mm以下，随着手指F靠近操作面14a，输出和(Osl+Os2)也会增大。由此，能够在使手指F靠近到几乎与操作面14a接触的位置为止的期间，根据输出和(Osl+Os2)来正确地测量上述垂直距离H。
[0062]用于使探测电极部S1、S2在X方向上的对置间隔变窄的切换动作可以在垂直距离H变得比预先确定的“靠近探测距离”短时仅进行一次，也可以随着垂直距离H变短，按多个阶段来进行使探测电极部S1、S2在X方向上的对置间隔变窄的切换控制。
[0063]另外，在图3和图5所示的实施方式中，虽然探测电极部S1、S2以及接地电极部G1、G2各自由I个电极部来设定，但是也可以由相邻的多个电极部来设定探测电极部S1、S2以及接地电极部Gl、G2的每一个。
[0064]在图3以及图4中，在构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn中设定为探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D，但在该设定时，构成第2电极组12的电极部Y0、Y1、Y2、Y3、…、Yn全都被设定成接地电位。
[0065]在悬浮探测模式下，按分时方式来交替地驱动第I电极组11和第2电极组12。即，如图3所示，当在第I电极组11中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部Gl、G2以及驱动电极部D之后，在第2电极组12的电极部Υ0、Υ1、Υ2、Υ3、…、Yn中设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。此时，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn全部被设定成接地电位。该第I电极组11的设定和第2电极组12的设定被交替地重复。
[0066]当在第I电极组11中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2及驱动电极部D时、以及当在第2电极组12中设定了探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2及驱动电极部D时，分别计算出输出差(Osl-Os2)和输出和(Osl+Os2) ?根据分别从第I电极组11和第2电极组12得到的输出差(Osl-Os2)，能够在X-Y坐标上确定手指F的对置位置。此夕卜，通过取分别从第I电极组11和第2电极组12得到的输出和(Osl+Os2)的平均值，来计算手指F的垂直距离H。
[0067](触摸探测模式)
[0068]虽然通过上述初始模式的设定，能够探测手指F的垂直距离H，但是当判断为上述垂直距离H变得比预先设定的阈值即“最短探测距离”更短时，在控制部18中设定触摸探测模式。上述最短靠近距离例如被设定为5mm以下或2mm以下。或者，在手指F接触到操作面14a之后设定触摸探测模式。
[0069]触摸探测模式与通常的触摸面板的动作相同，采用互电容检测方式或自电容检测方式来测定手指F的接触位置。
[0070]在静电电容型输入装置10中，在构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn与构成第2电极组12的电极部Y0、Y1、Y2、Y3、…、Yn之间形成静电电容。
[0071]在互电容检测方式中，构成第I电极组11的多个电极部和构成第2电极组12的多个电极部当中的一个电极组被用作驱动电极，并以固定周期按顺序地对成为驱动电极的电极部施加矩形波的电压。构成另一个电极组的电极部被用作探测电极，以矩形波的上升和下降的定时，在该探测电极中流过电流。此时的电流量由电极部间的静电电容来确定。如果手指F靠近或者接触到操作面14a，则在手指F与电极部之间形成较大的静电电容，所以在对驱动电极施加电压时，流过探测电极的电流会发生变化。能够根据正对哪个电极部施加电压的信息和检测到的电流量，由控制部18来判别手指F正靠近或者正接触操作面14a的哪个坐标位置。
[0072]此外，在自电容检测方式中，构成第I电极组11的电极部X0、X1、X2、X3、…、Xn和构成第2电极组12的电极部Y0、Yl、Y2、Y3、…、Yn具备驱动电极和探测电极这两种功能来工作。
[0073](一系列的输入操作)
[0074]接着，与图1所示的显示输入装置I的动作一起来说明静电电容型输入装置10的一系列的动作。在图6所示的流程图中，各动作步骤由记号“ST”表示。
[0075]对显示输入装置I通电后，在显示装置3的画面上显示初始菜单画面等，能够透过透光性的静电电容型输入装置10来看到画面。同时如果对静电电容型输入装置10通电，则在图6中如STl所示设定初始模式。在初始模式下，如图3和图5(A)所示，将第I电极组11的左右两端的电极部Χ0、Χη设定为探测电极部S1、S2，将其内侧的电极部Xl、Xn_l设定为接地电极部Gl、G2，并进一步将其内侧的所有电极部X2?Xn-2设定为驱动电极部D。此外，在第2电极组12中也同样地设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。
[0076]在如上所述来对第I电极组11进行设定时，将第2电极组12的所有电极部设定成接地电位，在如上所述来对第2电极组12进行设定时，将第I电极组11的所有电极部设定成接地电位。在初始设定模式下，在第I电极组11和第2电极组12中交替地设定探测电极部S1、S2和接地电极部G1、G2以及驱动电极部D。
[0077]来自探测电极部SI的探测输出Osl和来自探测电极部S2的探测输出Os2被从探测电路17提供给控制部18，由控制部18求取输出差(Osl-Os2)和输出和(Osl+Os2)。
[0078]通过图6所示的STl至ST7来设定悬浮探测模式。
[0079]在图6所示的ST2中，监视手指F是否靠近了操作面14a的前方。这例如通过监视上述输出和(Osl+Os2)是否变化规定值以上来进行。当在ST2中判断为手指F正靠近时，根据上述输出和(Osl+Os2)的值来计算出从基板13至手指F为止的垂直距离H。
[0080]如果在ST2中判断为手指F正靠近，则在控制部18中计算出输出差(Osl_Os2)，并在ST4中根据输出差来测定手指F在X-Y坐标的哪个位置处与操作面14a相对置。
[0081]例如，垂直距离H的计算通过预先在控制部18中保持用于距离计算的表格或者计算式，并将输出和(Osl+Os2)应用到表格或者计算式中来求取。同样地，X-Y坐标的计算通过预先在控制部18中保存用于位置计算的表格或者计算式，并将输出差(Osl-Os2)应用到表格或者计算式中来求取。用于距离计算的表格或者计算式基于图4(B)所示的特性来确定，用于坐标计算的表格或者计算式基于图4(A)所示的特性来确定。
[0082]如图4(B)所示，由于输出和(Osl+Os2)与垂直距离H的关系按照手指F相对置 的坐标位置来变化，所以预先将表示输出和(Osl+Os2)与垂直距离H的相关关系的表格、计算式设定成按照坐标位置来变化。并且，可以在最初根据输出差(Osl-Os2)来求取坐标位置，并将输出和(Osl+Os2)应用到与该坐标位置相对应的表格、计算式中，来求取垂直距离H。
[0083]在ST3中，监视所计算出的垂直距离H是否变得比预先设定的第I阈值即“靠近探测距离”短。如图4(B)所示，在X-Y坐标的中央部，当垂直距离H比某值长时，随着垂直距离H变短，输出和(0sl+0s2)变大，但是如果垂直距离H变得比某值短，则会发生输出和(0sl+0s2)降低的反转现象，不能判别手指F正靠近还是正远离。由此，将上述第I阈值即“靠近探测距离”设定成比输出和发生反转的位置稍远的位置。例如在图4(B)的例子中，将“靠近探测距离”设定为20mm。
[0084]当在ST3中判断为垂直距离H变得比“靠近探测距离”短时，转移到ST5，由控制部18来变更探测电极的设定。如果如图5(B)所示垂直距离成为比“靠近探测距离”短的值H1，则由控制部18来控制多路转换器15，对电极部进行切换，以使探测电极部S1、S2的对置距离变短。此时，由于根据输出差(Osl-Os2)可知手指F的对置坐标位置，所以进行切换，以使探测电极部S1、S2位于以手指F的对置位置作为中心在X方向的两侧和Y方向的两侧为大致相等的距离的位置处。伴随于此，接地电极部G1、G2的间隔也变窄。
[0085]通过使探测电极部S1、S2的间隔变窄，图4(B)所示这样的输出和(Osl+Os2)的反转现象被消除，垂直距离Hl越短则输出和(Osl+Os2)越大。在设定了新的探测电极S1、S2后也在ST6中计算输出差(Osl-Os2)，并继续将手指F的对置位置作为X-Y坐标上的位置来测定。
[0086]X-Y坐标上的手指F的对置位置、至手指F为止的垂直距离H、H1被从控制部18提供给显示输入装置I的主控制部，并由主控制部来控制显示装置3的显示内容。
[0087]例如，如果使手指F在从操作面14a离开的位置处在X_Y方向上移动，则高亮选择显示于移动目的地的手指F所对置的位置的菜单显示。如果在使任一个菜单高亮时使手指F逐渐靠近该菜单显示，则使菜单显示放大，或者进行新的菜单出现等的显示切换。并且，通过手指的微小动作等进行与所选择出的菜单相对应的软件启动等的控制。
[0088]在ST7中，判断根据输出和(Osl+Os2)计算出的垂直距离Hl是否变得比预先设定的第2阈值即“最短探测距离”短。第2阈值即“最短探测距离”被设定成从操作面14a至前方的距离为5mm以下或者为2mm。或者，将距操作面14a的距离为零的情况设定为“最短探测距离”。
[0089]在判断为垂直距离到达上述“最短探测距离”后转移到ST8，将静电电容型输入装置10设定为触摸探测模式。
[0090]如上所述，在触摸探测模式下，将第I电极组11的电极部XO?Xn和第2电极组12的电极部YO?Yn全都用作坐标检测用的电极，并按顺序地对一个电极组的电极部提供驱动电力，从另一个电极组的电极部得到探测输出。
[0091]在触摸探测模式下，当手指F接触到显示于显示画面的菜单显示时，进行与该菜单显示相对应的软件启动等的控制。在ST5中，通过进行使探测电极部S1、S2的距离变窄的切换，从而直至手指F极其靠近操作面14a为止，都能够精度良好地探测手指F的垂直距离，并能够顺畅地进行在手指F进一步靠近后转移到触摸探测模式的模式切换。
[0092]符号说明:
[0093]I 显示输入装置
[0094]2 框体
[0095]3 显示装置
[0096]10静电电容型输入装置
[0097]11第I电极组
[0098]12第2电极组
[0099]13 基板
[0100]14a操作面
[0101]15多路转换器
[0102]16驱动电路
[0103]17探测电路
[0104]18控制部
[0105]XO?Xn电极部
[0106]YO?Yn电极部
[0107]D 驱动电极部
[0108]G1，G2接地电极部
[0109]S1，S2探测电极部
【主权项】
1.一种静电电容型输入装置，该静电电容型输入装置设置有: 第I电极组，其具备多个在第I方向上空开间隔地配置且在与上述第I方向正交的第2方向上连续的电极部； 对任一个上述电极部提供驱动电力的驱动电路；以及 探测来自任一个上述电极部的输出的探测电路， 该静电电容型输入装置的特征在于， 构成上述第I电极组的电极部之中的多个电极部作为提供上述驱动电力的驱动电极部来动作，位于上述驱动电极部的两侧的电极部作为探测输出的探测电极部来动作。2.根据权利要求1所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 在上述驱动电极部与各个上述探测电极部之间设置有被设定成接地电位的接地电极部。3.根据权利要求1所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之差或者输出之比，来计算靠近上述第I电极组的操作体在第I方向上的位置。4.根据权利要求3所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 根据夹着上述驱动电极部而位于一侧的上述探测电极部与位于另一侧的上述探测电极部的输出之和，来计算从上述第I电极组至操作体为止的距离。5.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 进行按照上述距离来使显示画面的显示内容发生变化的控制。6.根据权利要求5所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 在上述显示画面的前方设置有透光性的基板，并在该基板设置上述第I电极组。7.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 当上述距离变得比预先设定的靠近探测距离短时，将位置空开比最初设定的上述探测电极部在第I方向上的距离短的距离的电极部切换为新的上述探测电极部。8.根据权利要求4所述的静电电容型输入装置，其特征在于， 设置具备多个电极部的第2电极组，该多个电极部在第2方向上空开间隔地配置且在上述第I方向上连续，在构成上述第I电极组的电极部与构成上述第2电极组的电极部之间形成静电电容， 当从上述第I电极组至操作体为止的距离以及从上述第2电极组至操作体为止的距离变得比预先设定的最短探测距离短时，切换为触摸探测模式，在该触摸探测模式下，按顺序地向上述第I电极组和上述第2电极组当中的一个电极组提供驱动电力，从另一个电极组获得探测输出。
【专利摘要】本发明提供一种能够高精度地探测靠近操作面的前方的手指的位置的静电电容型输入装置。将位于两端的电极部设定为探测电极部(S1、S2)，在其内侧设定接地电极部(G1、G2)，进而将中央的多个电极部设定为驱动探测部(D)。能够根据探测电极部(S1、S2)的输出差来求取手指(F)的坐标位置，并能够根据输出和来求取垂直距离(H)。在手指(F)的垂直距离变得比第1阈值短之后，切换为探测电极部(S1、S2)的间隔变短，如果手指(F)进一步靠近，则设定触摸探测模式。
【IPC分类】G06F3/044
【公开号】CN104898905
【申请号】CN201510092946
【发明人】涌田宏
【申请人】阿尔卑斯电气株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】US20150248180
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