CN101055507A

CN101055507A - 输入装置

Info

Publication number: CN101055507A
Application number: CNA2007100961051A
Authority: CN
Inventors: 村中哲夫
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: US20070242053A1; CN100545793C; JP4714070B2; JP2007286814A; US7834860B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种输入装置，在具有多个的电极、通过电极间的静电电容的变化来检测坐标位置的静电电容型的输入装置中，可以对尽管未操作但持续检测一定的坐标位置这样的错误工作进行校正的输入装置。在ST1中检测规定的坐标位置，在ST3和ST4中判断为其检测状态是相同的坐标位置并持续规定期间时，转到ST5，在ST5中判断为检测值和基准值之差是更新检测宽度ΔH以内时，在ST6中将基准值更新为与现在的检测值相同的值。这样，可以解除持续检测相同坐标位置的错误工作的检测状态，然后可以根据新的基准值进行高灵敏度的检测。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及可以根据电极间的静电场变化来检测操作体接近的位置的输入装置，特别是涉及具有对作为用于检测静电场变化量的基准的基准值进行更新的功能的输入装置。

背景技术

在下述专利文献1中，公开了多根X电极和Y电极排列成矩阵状的静电电容方式的坐标输入装置。

在该坐标输入装置中，在玻璃基板的一个面上排列有多根X电极，在另一个面上排列有多根Y电极，X电极和Y电极通过玻璃基板配置成矩阵状，在各X电极和各Y电极间形成有规定的静电电容。

通过控制部，使各X电极成为可与发送电路连接的状态，使各Y电极也成为导通状态，在各X电极和各Y电极上施加规定的电位。在该状态下，当手指等接触在坐标输入装置上时，X电极和Y电极之间的静电场变化，从各Y电极输出与该静电场变化对应的电压变化。从各Y电极输出的电压变化通过A/D变换单元等读取到控制部。设置在控制部的电压检测单元，根据从A/D变换单元输出的数据，确定接近的X电极和Y电极的静电场变化的部位，可以检测出手指等接触的部位的位置信息。

专利文献1：(日本)特开平8-137607号公报

上述静电电容方式的输入装置检测导电体即手指接近了电极时的静电场的变化，为了高灵敏度地检测手指接近的情况，需要检测电极间静电电容的微小变化。但是，电极间的静电电容随着输入装置的周围环境的变化及杂散电容的变化等而微小地变化，所以由于该环境变化，会产生将与实际用手指操作的部位的坐标位置不同的位置被识别为操作部位的错误工作。

因此，在静电电容方式的输入装置中一般设置有校正功能。该校正功能在例如判断为手指接近了输入装置的某个部位，并判断为在其后手指离开时，采取对作为检测值的比较判断的基准的基准值进行更新等的措施。

但是，手指离开时更新基准值的校正手段不能应对如下的错误工作：尽管手指未接近输入装置的某个部位，这时得到手指接近这样的检测输出。这种错误工作的原因各种各样，其原因之一举出基于急剧的温度变化的基板伸缩、或由温度变化或外力作用产生的基板变形。当基板伸缩或变形时，形成在基板上的电极间的距离局部变化，位于该部分的电极间的静电电容发生物理变化。若在该状态下对电极赋予电位，则检测出局部的静电电容的变化，而且检测值的变化持续一定时间。这时，电子电路错误识别为用手指等操作了输入装置的规定部位，持续错误的坐标上的检测输出。

特别是，在温度变化急剧的环境下使用的电子设备、及形成有电极的基板的线膨胀系数大时，容易产生上述的错误工作。例如，当由树脂板形成了基板的输入装置被用于便携用设备时，便携用设备从具有空调的室内向高温的外部移动时等，很容易发生尽管未用手指操作但持续错误的检测输出的错误工作。

发明内容

本发明是为解决上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种输入装置，在未操作时产生了错误工作时等，可以校正该错误工作。

本发明的输入装置，其特征在于，包括：输入部，具有交叉配置且相互被绝缘的多个电极；驱动器，选择电极赋予电位；及控制部，得到基于电极间的静电场的变化的检测值，并根据其检测值和基准值之差，判断是否成为检测上述输入部的某个坐标位置的检测状态；

在上述控制部中，在检测出相同坐标位置的上述检测状态持续时，并判断为此时的检测值和上述基准值之差是预先确定的更新检测宽度以下或小于更新检测宽度时，更新上述基准值。

本发明的输入装置的相同坐标位置的检测值不变化而持续规定时间，而且基于此时的静电场变化的检测值的变动宽度小时，更新作为检测值的比较基准的基准值。持续相同坐标位置的检测状态、且检测值的变化宽度小的情况下上述检测状态持续规定时间的现象，实际上很少在用手指操作了输入部时发生。从而，这样的检测状态持续时，通过更新基准值，可以防止尽管手指未操作但规定坐标位置的检测输出持续的错误工作。

本发明，例如将上述基准值更新为与上述检测值相同的值。

通过使基准值与错误工作时的检测值一致，在更新基准值后，可以高灵敏度且准确地检测出是否用手指等操作。但是，本发明并不限定将基准值更新为与此时的检测值准确地一致，也可以将基准值更新为接近上述检测值的值，或者预先确定更新的变化量，总是使基准值仅变化一定值，将基准值更新为接近此时的检测值的值。

本发明的控制部预先保存规定检测宽度的值，当判断为上述检测值和上述基准值之差是上述规定检测宽度以上或超过了上述规定检测宽度时，判断为已成为上述检测状态。

另外，在本发明中，至少在成为上述检测状态时，控制部在每个规定的监视时间监视上述检测值，并在判断为检测出相同坐标位置的检测状态仅持续规定数量的监视时间时，将检测值和基准值之差与上述更新检测宽度的值进行比较。

但是，也可以不预先确定监视时间的重复次数，而是预先确定判断时间，在相同检测值仅持续了该判断时间时，将检测值和基准值之差与更新检测宽度的值进行比较，其结果可以更新基准值。

另外，在本发明中，控制部在判断检测值和基准值之差超过上述更新检测宽度或者是上述更新检测宽度以上时，判断为操作体在接近上述输入部，并根据上述检测值生成坐标数据。

另外，在本发明中，上述基准值与赋予电位的各电极的每一个对应而设定。

例如，本发明在上述输入部中，包括相互被绝缘且垂直的多个X电极及多个Y电极、位于相邻的上述X电极之间或相邻的上述Y电极之间的检测电极、对上述X电极依次选择进行赋予电位的X驱动器、及对上述Y电极依次进行选择赋予电位的Y驱动器；在检测部中，对被赋予电位的X电极和检测电极的电位差、或被赋予电位的Y电极和检测电极的电位差进行检测。

但是，本发明的输入部，也可以没有上述检测电极，在基板的一个面设有X电极，在另一个面设有Y电极，检测对X电极赋予电位时的X电极和Y电极之间的静电场的变化，还检测对Y电极赋予电位时的Y电极和X电极之间的静电场的变化。或者，也可以检测X电极和接地电极之间的静电场的变化，以及检测Y电极和接地电极之间静电场的变化。

本发明，对于在上述输入部中、在由树脂板形成的基板的一个面形成有上述X电极、在另一个面形成有上述Y电极、在一个面或另一个面形成有上述检测电极的装置特别有效。

通过用树脂片形成输入部的基板，可以构成薄型且轻量的输入装置，即使因温度变化而使树脂片的基板伸缩、或因外力而变形时，也可以防止其后的错误工作。

本发明的输入装置，在不用手指等操作的状态下可以进行检测基准的校正。因此，可以防止因环境变化等原因造成的、尽管未操作但持续规定的操作输出等的错误工作。

附图说明

图1是具有本发明实施方式的输入装置的电子设备的电路框图。

图2是放大上述实施方式中的输入装置的输入部的说明图。

图3是说明校正工作的流程图。

图4是概念地说明校正工作的线图。

图5是检测工作的工作原理的说明图。

具体实施方式

图1是表示本发明实施方式的输入装置及具有该输入装置的电子设备的电路构成的电路框图，图2是表示上述输入装置详细结构的放大说明图，图3是表示校正工作的流程图，图4是说明校正工作的线图，图5是表示输入装置的检测原理的概要的说明图。

图1中所示的电子设备1具备输入装置2、及被赋予对该输入装置2进行操作时的检测输出的处理部3。电子设备1例如是便携用电话、便携用游戏机、便携用音响设备等的各种便携用设备，或者是个人计算机等家庭用或业务用的电子设备。

上述输入装置2包括用手指等的导电体即操作体操作的输入部21、对设置在输入部21的X电极依次进行选择赋予电位的X驱动器22、对设置在输入部21的Y电极依次进行选择赋予电位的Y驱动器23、对来自设置在输入部21的检测电极的检测输出进行检测的检测部24、及对X驱动器22和Y驱动器23赋予电位的电源电路25。在输入装置2中，来自检测部24的检测信号在A/D变换部26中从模拟信号变换成数字信号，提供给数据处理部27。

处理部3是进行便携用等电子设备1的所有操作处理的部分，具有接收来自设置在上述输入装置2的输出接口部28的输出数据的输入接口部31。在处理部3中，将从输入装置2提供的绝对坐标数据，进行适合于电子设备1的性能用的处理的数据处理部32、以及控制电子设备1的所有操作的主控制部33。另外，在处理部3中设有液晶显示板等的薄型显示部34。

对输入部21进行了操作时的操作信号的处理及基准值的更新等工作，由设置在输入装置2的数据处理部27进行，该数据处理部27相当于本发明中的控制部。但是，基准值的更新由设置在处理部3的数据处理部32及主控制部33进行，数据处理部32及主控制部33也可以具有本发明的控制部的功能。

在图2中示出输入部21的详细构成。在输入部21设有规定面积的基板41。该基板41是有规定的介电常数的绝缘材料，在实施方式中，基板41是可挠性的树脂片基板(树脂薄膜基板)，树脂材料是聚酰亚胺或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等有机树脂材料。但是，在本发明中，基板也可以是酚基板及玻璃环氧基板等硬质基板。

如图2中所示，在基板41的一个面(图中前面侧的面)上，形成有沿Y方向直线且相互平行地延伸并向X方向按一定间距形成的多个X电极X1、X2、X3、X4、X5、X6。在基板的另一个面(图中内侧的面)上，形成有沿X方向直线且平行地延伸并向Y方向按一定间距形成的多个Y电极Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8。在上述形成了各X电极的基板41的一个面上设有多个检测电极S1。各检测电极S1沿Y方向直线且相互平行地延伸并向X方向按一定间距形成，各检测电极S1位于相邻的X电极之间的中点。多个检测电极S1相互连接，汇集到共同的输出线Sa，提供给检测部24。

X电极和Y电极通过基板41绝缘，X电极和检测电极S1之间及Y电极和检测电极S1之间也被绝缘。并且，上述检测电极S1也可以在基板41的另一面上形成在Y电极之间。

上述X电极和Y电极及检测电极S1由银、铜等低电阻的导电性材料形成。或者，也可以用ITO等透明电极材料形成各电极，通过使用该透明电极材料，可以在输入部21的背部设置显示装置。输入部21的表面(图中面前侧的表面)由外罩覆盖。该外罩由薄的合成树脂板等非导电性材料形成。或者也可以将构成便携电话等的便携用终端装置等各种电子设备的合成树脂制的壳体的一部分，作为上述外罩使用。

在输入部21中，在X电极和检测电极S1之间形成有规定的静电电容，在Y电极和检测电极S1之间形成有规定的静电电容。当作为操作体且是导电体的手指接触覆盖输入部21的上述外罩时，作为导电体的手指接近基板41的某个部位。在该部位，由于在手指和X电极或手指和Y电极之间形成电容，所以在手指接近的部位，X电极和检测电极S1之间的静电场、及Y电极和检测电极S1之间的静电场产生变化。结果，在手指接近的部位，X电极和检测电极S1间的静电电容下降，并且，Y电极和检测电极S1间的静电电容下降。

在输入装置2中，通过X驱动器22依次选择X电极X1、X2、X3、X4、X5、X6，赋予规定的电位。此外，通过Y驱动器23，依次选择Y电极Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8，赋予规定的电位。并且，X电极和Y电极在不同时刻被选择，不会对某个X电极和某个Y电极同时赋予电位。由X驱动器22进行的各X电极的选择的定时和由Y驱动器23进行的各Y电极的选择的定时，由数据处理部27控制。另外，赋予X电极和Y电极的电位由电源电路25生成。

在选择了某个X电极时及选择了某个Y电极时的、检测电极S1的电位提供给检测部24，由检测部24检测出的检测输出由A/D变换器26变换成数字值，提供给数据处理部27。在数据处理部27中，利用选择了哪个X电极的转换定时和从检测部24得到的检测输出，确定手指接近X坐标上的哪个部位，并利用选择了哪个Y电极的转换定时和从检测部24得到的检测输出，确定手指接近Y坐标上的哪个部位。

图5表示在数据处理部27中用于确定手指接近的部位的检测原理的概要。

在输入部21中，对被选择的X电极施加电位时，未被选择的X电极设为接地电位。当对被选择的X电极加电位时，根据所选择的X电极和检测电极S1之间的电容，被赋予电位的X电极和检测电极S1之间的电位差按规定的时间常数缓缓增加。这时，当作为导电体的手指接近赋予了电位的X电极时，由于在手指和X电极之间形成电容，所以，赋予了电位的X电极和检测电极S1之间的静电电容下降，这时，被赋予电位的X电极和检测电极S1之间的电位差增加的变化变慢。

在图5(A)中示出向X电极施加电位的时间T0。图5(B)表示此时的X电极和检测电极S1的电位差的变化。例如，手指未接近X电极时的电位差的变化为(i)，当手指接近X电极时电位差的变化为(ii)。在数据处理部27中，求出对某个X电极赋予电位之后的时刻T1的X电极和检测电极S1的电位差作为检测值。

X电极的间隔设定为比在外罩上接触手指时的其接触面积窄。依次对各X电极进行选择并赋予电位，在数据处理部27中，求出图5(B)所示的时刻T1上的检测值，将该检测值与按每个X电极确定的基准值进行比较，再通过将检测值和基准值之差在相邻的X电极间进行比较，可以确定(推测)手指接触的部位的X坐标位置。

上述工作在依次选择Y电极而赋予电位时也相同。在数据处理部27中，以X电极的选择信息和Y电极的选择信息为基础，通过监视来自检测部24的检测输出，可以确定(推测)手指接近的位置的X-Y坐标上的操作部位。

如图5(B)所示，手指未接近时的检测值的变化(i)、与手指接近X电极时的检测值的变化(ii)之差极其微小。因此，在数据处理部27中，对全部X电极和全部Y电极设定上述基准值而保存该值。

另外，在数据处理部27中，预先保存规定检测宽度Δh，当某个电极被选择，得到图5(B)的时刻T1的电位差即检测值时，该检测值和基准值之差是规定检测宽度Δh以下、或小于Δh时，判断为手指未接近电极，而上述检测值和基准值之差超过规定检测宽度Δh、或成为Δh以上时，判断为手指在接近，此后，通过比较相邻电极上的上述检测值的大小，确定(推测)手指接近的位置的坐标上的位置。

在这种静电电容型输入部21中，随着周围环境的变化及杂散电容的变化，实质的电极间的电容产生微小变化，所以在数据处理部27中，进行更新按每个X电极及每个Y电极设定的基准值的校正。作为该校正手段之一是用手指进行操作，检测值和基准值之差超过上述规定检测宽度Δh，或者成为Δh以上，进行坐标位置的检测，然后手指离开，在检测值和基准值之差小于规定检测宽度Δh、或成为Δh以下时，将此时所得到的检测值的该值作为基准值进行更新。或者将基准值更新为接近上述检测值的值。

通过进行这样的校正，在下次手指接近时，可以高灵敏度地检测出检测值和基准值的差。

但是，尽管手指未接触外罩但上述检测值和基准值的差超过上述规定检测宽度Δh时，在数据处理部27中，识别为与输入部21的某个部位被手指操作的情况相同的状态。其结果，产生如下的错误动作：尽管未用手指操作，但显示部34的显示图像被切换，或者，识别为主控制部33进行了某种操作，而开始执行规定的程序处理等。这样的错误工作在识别为手指离开时更新基准值的上述校正中不能应对。

尽管手指未接触外罩却进行某个部位被操作这样的数据处理的错误工作，例如有可能在因急剧的温度变化而使输入部21的基板41伸缩或变形、或者在因外力使基板41变形时产生。当基板41伸缩或变形时，X电极和检测电极S1的距离、及Y电极和检测电极S1的距离局部地变化，电极间的电容物理地变化，尽管手指未接触，检测值却变动。或者，覆盖基板41的外罩因热等而变形，进而大面积的导电体接近输入部21时，同样有可能使电极间的静电电容变化而产生上述错误工作。

为此，在数据处理部27中进行图3中所示的校正工作。在图3中将流程图的各步骤用“ST”表示。此外，图4概念表示了该校正工作。

图3所示的ST1中，监视选择了某个电极时的检测值、和在该电极上所设定的基准值之差是否超过规定检测宽度Δh、或者成为Δh以上。即，在数据处理部27中监视某个坐标位置是否成为检测状态。

在ST1中，如果选择了某个电极时的检测值与基准值之差超过规定检测宽度Δh、或者成为Δh以上，某个坐标位置成为检测状态，则前进到ST2。在ST2中，如图4(A)所示，对每个规定的监视时间Ta，检测上述检测值和基准值的差。图4(B)将在每个监视时间Ta检测的检测值表示成脉冲形，这时，用LB1表示对每个电极设定的基准值。此外，用ΔV1表示检测值和基准值LB1的差。

在ST3中，对在每个监视时间Ta成为检测状态的坐标位置是否变化进行监视。当监视时间Ta前的检测时和现在的检测时检测出的坐标位置未变化时前进到ST4。此处，如果上次检测时和现在的检测时成为检测状态的坐标位置不同，则转到ST7，判断为实际上手指接触外罩进行操作，并转到ST8，将操作部位的坐标数据通过接口部28和接口部31传送给处理部3的数据处理部32。在处理部3的主控制部33中，根据上述坐标数据，进行用手指操作时的处理工作。

在ST3中，在成为检测状态的坐标位置与上次检测时相比未变化时，转到ST4，判断相同坐标位置的检测状态是否超过了N次(是否经过了监视时间Ta×N的期间)。例如，上述监视时间Ta为10ms时，若将N设定为100，在ST4中判断相同坐标位置的检测状态是否持续了1秒钟。上述N可以是数十次，也可以是数百次。

如果判断为相同坐标位置的检测状态超过了N次检测次数时，则转到ST5，判断超过了N次的时刻的检测值和基准值LB1的差ΔV1，是否超过了更新检测宽度ΔH或者是ΔH以上。该更新检测值宽度ΔH作为符合输入部21的特性的最佳值，是预先写入并保存在数据处理部27的值，更新检测宽度ΔH设定为比上述规定检测宽度Δh略大些的值。

在超过N次检测次数的时刻，当判断为检测值和基准值LB1的差ΔV1比更新检测宽度ΔH小时，则转到ST6。在ST6中，在检测为检测值和基准值LB1的差超过了规定检测宽度值Δh的该电极的基准值LB1，更新为与这时的检测值一致的基准值LB2。

当将基准值更新为LB2时，由于其后的检测值和基准值LB2的差大体成为零，所以消除继续检测某个坐标位置的错误工作。此后，对于该电极，通过将更新后的基准值LB2用于与检测值的比较中，如图4(B)的最右部分所记载那样，其后实际用手指操作，检测值和基准值LB2的差ΔV2超过了规定检测宽度Δh时，可以判断为手指在接近该电极附近。

另外，在ST5中，在检测次数超过了N次时的检测值和基准值LB1的差ΔV1超过更新检测宽度ΔH、或者在ΔH以上时，转到ST7，判断为实际用手指进行了操作，并进行ST8的处理。

并且，在ST5中检测次数超过N次的时刻的检测值和基准值LB1之差不超过更新检测宽度ΔH时，将基准值从LB1更新为LB2，与此不同，例如N次的检测次数中的规定次数以上且检测值和基准值LB1之差未超过更新基准值ΔH时，也可以将基准值从LB1更新为LB2。

在图3所示的处理工作中，持续从输入部21检测相同坐标位置的输出，而且在一定期间其输出是更新检测宽度ΔH以内或者小于更新检测宽度ΔH时，判断为是错误工作。实际在使手指接近输入部21(接触外罩)进行操作时，持续完全相同的坐标位置的检测状态、而且检测值持续维持较低的值的情况很少。因此，通过进行上述的处理工作，可以防止尽管未用手指操作但检测并持续一定坐标状态的错误工作。

另外，假设尽管实际用手指操作但因该操作而持续相同坐标位置的检测状态，而且这时的检测值和基准值之差小于更新检测宽度ΔH或者为ΔH以下，尽管用手指操作但基准值被更新为LB2的担心的情况也极少。为了防止此时的不良情况，检测值和基准值之差在成为规定检测宽度Δh以下、或者小于Δh时(这实际上用手指操作，并在该手指离开时产生)，可以通过兼用使其后的检测值成为基准值的校正来消除。若兼用该校正，假设尽管手指接触但基准值从LB1更新为LB2，在手指离开的时刻，使基准值复原为最佳的值。

在图1中所示的电子设备中，从数据处理部27生成绝对坐标数据、即用手指操作输入部21时表示该操作部位的X-Y坐标上的位置的数据，提供给处理部3，在处理部3的主控制部33中，根据绝对坐标数据，执行规定的程序，或者使显示部34进行规定的工作。在本发明中，作为控制部的数据处理部27或处理部3的数据处理部32中，将对输入部21进行操作所得到的上述绝对坐标数据变换成相对坐标数据、即表示操作位置移动的方向和其移动距离的数据，在主控制部33中，根据相对坐标数据执行规定的程序，并且，使显示部34进行显示工作。

Claims

1.一种输入装置，其特征在于，包括：

输入部，具有交叉配置且相互被绝缘的多个电极；

驱动器，选择电极赋予电位；及

控制部，得到基于电极间的静电场的变化的检测值，并根据其检测值和基准值之差，判断是否成为检测上述输入部的某个坐标位置的检测状态；

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

将上述基准值更新为与上述检测值相同的值。

3.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

控制部预先保存规定检测宽度的值，在判断为上述检测值和上述基准值之差是上述规定检测宽度以上或超过了上述规定检测宽度时，判断为已成为上述检测状态。

4.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

至少在成为上述检测状态时，控制部在每个规定的监视时间监视上述检测值，并在判断为检测出相同坐标位置的检测状态仅持续了规定数量的监视时间时，将检测值和基准值之差与上述更新检测宽度的值进行比较。

5.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

控制部在判断为检测值和基准值之差超过上述更新检测宽度或者是上述更新检测宽度以上时，判断为操作体在接近上述输入部，根据上述检测值生成坐标数据。

6.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

上述基准值与赋予电位的各电极的每一个对应而设定。

7.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

在上述输入部中包括相互被绝缘并垂直的多个X电极及多个Y电极、位于相邻的上述X电极之间或相邻的上述Y电极之间的检测电极、对上述X电极依次进行选择并赋予电位的X驱动器、及对上述Y电极依次进行选择并赋予电位的Y驱动器，在检测部中，对被赋予电位的X电极和检测电极的电位差、或被赋予电位的Y电极和检测电极的电位差进行检测。

8.如权利要求7所述的输入装置，其特征在于，

在上述输入部中，在由树脂板形成的基板的一个面上形成有上述X电极，在另一个面上形成有上述Y电极，在一个面或另一个面上形成有上述检测电极。