CN102741791B - 触摸屏装置 - Google Patents

Abstract

在检测出照射于触摸面上的红外光被遮蔽的情况之后，利用静电电容方式对触摸屏(4)执行触摸位置检测。

Description

触摸屏装置

技术领域

本发明涉及以静电电容方式来检测触摸位置的触摸屏装置。

背景技术

作为现有的触摸屏装置，存在例如专利文献1所公开的装置。该装置包括检测红外光的红外光传感器，该红外光传感器对由手指等指示单元反射检测用红外光而产生的反射红外光、及包含在外来光中的红外光进行检测。对于与由红外光传感器检测出的反射红外光及包含在外来光中的红外光分别对应的光接收信号，由装置内的光接收信号处理电路部进行处理，处理后的光接收信号被传送到位置检测/光强度检测电路部。位置检测/光强度检测电路部检测出在触摸画面的图像显示区域中、在配置有检测出反射红外光的红外光传感器的区域上重叠有指示单元。由此，可正确地确定指示单元的位置。

此外，专利文献2所记载的显示装置在接触体接触相对基板的与形成有相对电极的面相反一侧的面时，检测在接触体与相对电极的一部分之间形成的静电电容，从而检测接触体的接触位置。另外，多个相对电极以沿着形成于有源矩阵基板的信号线延伸的方式形成为长条状。由于相对电极像这样沿着信号线形成为距离较长而宽度较窄的长条状的图案，因此，即使在相对电极的面电阻不是高电阻而是比较低的情况下，也能提高相对电极的在沿着信号线的方向上的两端之间的电阻。其结果是，在信号线方向上能显著提高要检测的接触体的接触位置检测精度。此外，由于无需提高相对电极的面电阻，因此，不会导致对比度下降、发生不均匀等显示品质的下降。

此外，在专利文献3所记载的面显示装置中，包括形成有电极的显示装置基板，该电极对进行电光学响应的显示元件要素施加电信号，该面显示装置具有在与显示区域对应的面上形成的阻抗面(impedancesurface)、和对流过该阻抗面的电流进行检测的电流检测电路，在电流检测电路检测电流的期间内，在对显示元件要素施加电信号的电极中，将至少一个从显示区域的外部向显示区域的内部传送电信号的电极设为高阻抗。这样，在电流检测电路检测电流的期间内，在对显示元件要素施加电信号的布线或电极中，将至少一个从显示区域的外部到内部所配置的布线或电极设为高阻抗，从而可提高位置检测信号的S/N，降低信号处理电路的成本。此外，由于显示装置基板中的开关元件保持断开，因此，显示特性不会恶化。

然而，在专利文献1的装置中，由于触摸输入的分辨率由红外光传感器的数量来决定，因此，为了正确地检测指示单元的位置，需要较多红外光传感器，存在零部件数增加的问题。

此外，在专利文献2及专利文献3所记载的装置中，虽然利用相对基板作为静电电容方式的触摸屏装置，但未充分考虑与指示单元的种类相对应的检测电容的变化所产生的影响。因此，与光着手的手指相比，在将检测电容变低的带着手套的手的手指、指甲作为指示单元的情况下，必须提高检测灵敏度，存在如下问题：受到静电火花等周围噪声、在触摸面结露水而产生的水分等的影响，误动作的可能性变高。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种触摸屏装置，该触摸屏装置在利用静电电容方式来检测触摸位置时，即使提高指示单元的检测灵敏度，也不易受到周围噪声等的影响，可抑制发生误动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－241807号公报

专利文献2：日本专利特开2007－304342号公报

专利文献3：日本专利特开2009－42899号公报

发明内容

本发明所涉及的触摸屏装置包括：根据检测电容是否超过规定阈值来检测触摸输入的静电电容方式的触摸屏；检测部，该检测部接收照射到触摸屏的触摸面上的探测光，并根据其光接收强度来检测探测光是否被遮蔽；及控制部，该控制部在检测部检测到探测光被遮蔽的情况之后，将检测电容的阈值设定为比规定阈值要小的阈值，利用静电电容方式对触摸屏执行触摸位置检测。

根据本发明，具有如下效果：即使提高指示单元的检测灵敏度，也不易受到周围噪声等的影响，可抑制发生误动作。

附图说明

图1是表示静电电容方式的触摸屏装置中的触摸面上的按下位置与检测电容之间的关系的曲线图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的触摸屏装置的结构的图。

图3是表示实施方式1的触摸屏装置所涉及的动作流程的流程图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的触摸屏装置的结构的图。

图5是表示实施方式2的触摸屏装置所涉及的动作流程的流程图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

在静电电容方式的触摸屏装置中，通过指示单元在触摸面上的按下位置处的检测电容，来确定触摸位置。

图1是表示静电电容方式的触摸屏装置中的触摸面上的按下位置与检测电容之间的关系的曲线图。如图1所示，根据检测电容是否超过规定阈值来检测触摸输入。检测电容具有受指示单元的种类的影响较大的特性，通常，假设由光着手的手指的触摸输入所产生的电容特性A1，而设定阈值A。

另一方面，近年来，希望能检测出难以带来电容变化的带着手套的情况、或利用了指甲(pawl)的触摸操作。在此情况下，由于成为检测电容比电容特性A1要小的电容特性A2，因此，需要将触摸位置判定用的阈值设定为比阈值A要小的阈值B。

然而，若设定阈值B，则由于对电容变化的灵敏度提高，因此，受到静电火花等周围噪声所引起的电容变化、在触摸面结露水而产生的水滴所引起的电容变化等的影响，误动作的可能性变高。

因而，在实施方式1所涉及的触摸屏装置中，在指示单元遮断平行照射于触摸面的检测用红外光的情况之后，开始利用静电电容方式来检测触摸位置。这样，即使降低检测电容的阈值而提高对电容变化的灵敏度，但由于实际上也仅在指示单元存在于触摸面上并确实按下的情况下，开始检测动作，因此，不易受到周围噪声、触摸面上结露水的影响，可抑制发生误动作。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的触摸屏装置的结构的图，图2(a)表示从侧面观察到的内部结构，图2(b)表示从触摸面侧观察到的结构。如图2所示，实施方式1所涉及的触摸屏装置1包括红外光源2、棱镜3a、3b、触摸屏4、光电传感器5、液晶模块6、及控制部7。如图2(b)所示，红外光源2及棱镜3a设置在经由触摸屏4的触摸面与棱镜3b及光电传感器5相对的位置。由红外光源2发出的检测用红外光利用棱镜3a而与触摸屏面平行地扩散发射，相对的棱镜3b接收到经由棱镜3a发射来的检测用红外光并将其聚焦到光电传感器5。另外，作为红外光源2，可举出红外线LED等。

光电传感器5是接收由棱镜3b聚焦的检测用红外光、并将与检测用红外光的强度相对应的电信号输出到控制部7的传感器。触摸屏4具有触摸屏面侧的检测电极、和隔着玻璃基板与该检测电极相对配置的驱动电极而构成，在该检测电极与驱动电极之间形成有静电电容，利用该静电电容因指示单元的接近或接触而变化的情况，来检测出触摸。

液晶模块6在装置内部侧(触摸面的相反侧)与触摸屏4相对配置，将液晶层、像素电极、及驱动它们的电路基板进行层叠而构成。另外，也可以在液晶模块6的电路基板上形成进行触摸屏4的触摸检测动作的检测电路。控制部7是控制触摸屏装置1的动作的结构部，对红外光源2的发出红外光的动作、基于光电传感器5所产生的红外光的接收结果来判定有无指示单元的动作、及触摸屏4的静电电容方式的触摸输入动作进行控制。

接下来，对动作进行说明。

图3是表示实施方式1的触摸屏装置所涉及的动作流程的流程图，示出以静电电容方式来检测触摸输入位置的前一阶段的动作。

首先，控制部7对红外光源2进行控制，使其以一定强度连续发出红外光。从红外光源2发出的检测用红外光经由棱镜3a而与触摸屏4的触摸面平行地扩散发射。由此，检测用红外光起到作为检测触摸面上的指示单元的探测器的功能。检测用红外光被与棱镜3a相对配置的棱镜3b接收，并聚焦到光电传感器5。光电传感器5在接收到检测用红外光时，将与该检测用红外光的强度相对应的电信号输出到控制部7。

在控制部7中，预先设定在触摸面上未被遮蔽而由光电传感器5接收到的情况下的检测用红外光的强度所对应的规定的电信号值(有无遮蔽的判定阈值)，若在上述处理中处于等待触摸输入状态，则判定光电传感器5的输出值是否小于规定的电信号值(步骤ST1)。此处，若光电传感器5的输出值为规定的电信号值以上(步骤ST1：否)，则由于在触摸面上不存在按下触摸屏4的指示单元，因此，控制部7不管之后触摸屏4中静电电容是否变化，都返回至步骤ST1的处理，继续处于等待触摸输入状态。

另一方面，在光电传感器5的输出值小于规定的电信号值的情况下(步骤ST1：是)，则由于在触摸面上存在按下触摸屏4的指示单元，因此，控制部7在之后检测出触摸屏4中静电电容的变化时，基于该检测结果，执行触摸位置的检测(步骤ST2)。触摸位置的检测动作与利用图1说明过的内容相同。

如上所述，根据该实施方式1，由于在检测出照射于触摸面上的红外光被遮蔽的情况之后，利用静电电容方式对触摸屏4执行触摸位置检测，因此，即使降低检测电容的阈值而提高对电容变化的灵敏度，由于只要照射于触摸面上的红外光未被指示单元遮蔽，就不执行触摸位置检测，因此，不易受到静电火花等周围噪声、触摸面上结露水所产生的水分等的影响，可抑制发生误动作。

此外，与现有的红外线触摸传感器不同，无需与触摸输入分辨率相符的红外传感器、光电传感器，可由至少一对红外光源2和光电传感器5构成。另外，该实施方式1所涉及的结构不影响静电电容方式的触摸屏4的特征即多点输入。

实施方式2

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的触摸屏装置的结构的图。如图4所示，实施方式2所涉及的触摸屏装置1A包括可动玻璃8、可动玻璃侧透明电极9a、固定玻璃侧透明电极9b、触摸屏4、液晶模块6、及控制部7。与实施方式1相同，触摸屏4具有触摸面侧的检测电极、和隔着玻璃基板与该检测电极相对配置的驱动电极而构成，在该检测电极与驱动电极之间形成有静电电容，利用该静电电容因指示单元的接近或接触而变化的情况，来检测出触摸。触摸屏4作为固定玻璃而固定配置于液晶模块6。液晶模块6在装置内部侧(触摸面的相反侧)与触摸屏4相对配置，将液晶层、像素电极、及驱动它们的电路基板进行层叠而构成。

此外，如图4所示，可动玻璃8与触摸屏4之间隔开规定空间而设置，由在指示单元按下时弯曲的薄玻璃板所形成。在该可动玻璃8的触摸屏4侧的面上形成有成为电阻膜的可动玻璃侧透明电极9a，另一方面，在触摸屏4的可动玻璃8侧的表面上与可动玻璃侧透明电极9a相对地设置有固定玻璃侧透明电极9b。

由控制部7对可动玻璃侧透明电极9a施加规定电压，利用可动玻璃侧透明电极9a与固定玻璃侧透明电极9b相接触时的固定玻璃侧透明电极9b的电压变化，来检测出指示单元的触摸。

控制部7是控制触摸屏装置1A的动作的结构部，对向可动玻璃侧透明电极9a施加电压、基于固定玻璃侧透明电极9b的电压变化来判定有无指示单元的动作、及触摸屏4的静电电容方式的触摸输入动作进行控制。

接下来，对动作进行说明。

图5是表示实施方式2的触摸屏装置所涉及的动作流程的流程图，示出以静电电容方式来检测触摸输入位置的前一阶段的动作。

首先，控制部7预先对可动玻璃侧透明电极9a施加规定电压，并判定固定玻璃侧透明电极9b的电压是否因按下可动玻璃8所引起的可动玻璃侧透明电极9a与固定玻璃侧透明电极9b的接触而成为规定值以上(步骤ST1a)。此处，若固定玻璃侧透明电极9b的电压小于规定值(步骤ST1a：否)，则由于判断为触摸面未被指示单元按下，因此，控制部7不管之后触摸屏4中静电电容是否变化，都返回至步骤ST1a的处理，继续处于等待触摸输入状态。

另一方面，在固定玻璃侧透明电极9b的电压成为规定值以上的情况下(步骤ST1a：是)，则由于判断为指示单元按下触摸面，因此，控制部7在之后检测出触摸屏4中静电电容的变化时，基于该检测结果，执行触摸位置的检测(步骤ST2a)。触摸位置的检测动作与上述实施方式1中利用图1说明过的内容相同。

如上所述，根据该实施方式2，在根据因可动玻璃侧透明电极9a与固定玻璃侧透明电极9b之间的接触而引起的固定玻璃侧透明电极9b的电压变化、检测出按下可动玻璃8时，在此之后，利用静电电容方式对触摸屏4执行触摸位置检测。通过采用这种结构，即使降低检测电容的阈值而提高对电容变化的灵敏度，但由于实际上也仅在指示单元确实按下触摸面的情况下，开始检测动作，因此，不易受到静电火花等周围噪声、触摸面上结露水所产生的水分等的影响，可抑制发生误动作。

此外，无需像现有的电阻膜方式的触摸屏那样，交替检测在X轴方向上形成有电极的电阻膜和在Y轴方向上形成有电极的电阻膜的各电极的电压，可构成为仅监视单侧电极(固定玻璃侧透明电极9b)的电压。

另外，该实施方式2所涉及的结构不影响静电电容方式的触摸屏4的特征即多点输入。

此外，在上述实施方式1或上述实施方式2中，控制部7也可以并不是一开始就利用图1所示的高灵敏度的阈值B来执行触摸位置检测，而是起初预先设定比阈值B要大的低灵敏度的阈值A，在检测到检测用红外光被遮蔽或电阻膜被接触时，使阈值从阈值A缓缓下降，再利用静电电容方式进行触摸位置检测。这样，能提高抗周围环境噪声的性能，而不执行超过需要的高灵敏度的触摸位置检测。

此外，在上述实施方式1或上述实施方式2中，控制部7在未检测到检测用红外光被遮蔽或电阻膜被接触时，即在触摸面上不存在指示单元时，观测因周围噪声等的影响而产生的检测电容的变化，决定会将该检测电容变化判定为触摸输入的阈值的上限值，将对该上限值加上微小的规定量后得到的阈值用于对检测到检测用红外光被遮蔽或电阻膜被接触时的触摸位置进行检测。这样，也能提高抗周围环境噪声的性能，而不执行超过需要的高灵敏度的触摸位置检测。

工业上的实用性

本发明所涉及的触摸屏装置由于不易受到周围噪声等的影响，可抑制发生误动作，因此，适用于周围环境的变动较大的车载用设备的输入装置等。

Claims (2)

1.一种触摸屏装置，其特征在于，包括：

根据检测电容是否超过规定阈值来检测触摸输入的静电电容方式的触摸屏；

检测部，该检测部具备：发出探测光的光源、使所述探测光与所述触摸屏的触摸面平行地扩散发射的光扩散单元、与所述光扩散单元相对配置且接收所述探测光并进行聚焦的聚焦单元、和接收聚焦后的所述探测光并输出与该探测光的强度相对应的电信号的光电传感器；及

控制部，该控制部在所述光电传感器的输出值小于规定的电信号值时，将检测电容的阈值设定为比所述规定阈值要小的阈值，利用静电电容方式对所述触摸屏执行触摸位置检测。

2.一种触摸屏装置，其特征在于，包括：

根据检测电容是否超过规定阈值来检测触摸输入的静电电容方式的触摸屏；

检测部，该检测部具备设置在所述触摸屏的触摸面上的第1透明基板、与所述第1透明基板隔开规定间隔而配置的具有可挠性的第2透明基板、和分别形成于所述第1透明基板与所述第2透明基板的相对面的透明电极，且对所述透明电极中的一个透明电极施加规定电压；及

控制部，该控制部在所述透明电极中的另一个透明电极的电压达到规定值以上时，将检测电容的阈值设定为比所述规定阈值要小的阈值，利用静电电容方式对所述触摸屏执行触摸位置检测。