CN103516345A - 静电电容检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不改变通常的静电电容的检测处理并且不增加处理时间就能够实现短路检测的静电电容检测装置。静电电容检测装置（1）构成为具有：多个静电电容检测用的电极（EL1～EL9）；静电测定部（21），其在选择该电极（EL1～EL9）中的一个电极作为检测电极（ELn）并且使检测电极（ELn）以外的电极处于第一电位状态或处于与第一电位状态不同的第二电位状态，测定第一电位状态时的检测电极（ELn）的电压以及第二电位状态时的检测电极（ELn）的电压；判定部（22），其通过比较基于第一电位状态以及第二电位状态时的各个检测电极（ELn）的电压的测定值，来判定电极间的短路状态。

Description

静电电容检测装置
技术领域
本发明涉及静电电容检测装置。
背景技术
作为现有的技术，存在一种在输入方式为静电电容型的触摸开关装置中，不使用特殊的构造、电路就实现降低因面板表面附着水而形成水滴的情况下的误动作的静电电容检测装置（例如，参照专利文献1）。
该静电电容检测装置在控制程序中预先存储有开关从ON变为OFF的时间、ON的持续时间等数据作为开关动作的ON、OFF的模式数据。假设在开关电极上存在水滴，则进行如下的判定。在从ON变为OFF的情况下，读出当前的计时器值，并减去所记录的计时器值，从而计算ON的时间。在计算时间为100msec以下的情况下，判断为ON的结果无效。另外，在保持ON不变的情况下，读出当前的计时器值，并减去记录的计时器值，从而计算ON持续的时间。在计算时间为500msec以上的情况下，直到判断为OFF为止使现状的持续的ON状态无效。这样，通过在控制程序的处理中判断各开关电极的ON时间的长短和多个开关电极的ON，从而排除不必要的ON，能够减少因附着水滴而引起的误动作。
专利文献1：日本特开2008-112334号公报
但是，专利文献1所示的静电电容检测装置存在通常的静电电容的检测处理需要附加的构成，并且还需要附加的处理时间这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不改变通常的静电电容的检测处理并且不增加处理时间就能够实现短路检测的静电电容检测装置。
（1）为了实现上述目的，本发明提供一种静电电容检测装置，其特征在于，具有多个静电电容检测用的电极；静电测定部，其在选择上述电极中的一个电极作为检测电极并且使上述检测电极以外的电极处于第一电位状态或处于与上述第一电位状态不同的第二电位状态，测定上述第一电位状态时的上述检测电极的电压以及上述第二电位状态时的上述检测电极的电压；以及判定部，其通过比较基于上述第一电位状态以及上述第二电位状态时的各个检测电极的电压的测定值，来判定上述电极间的短路状态。
（2）也可以根据上述（1）所述的静电电容检测装置，其特征在于，上述第一电位状态是Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态，上述第二电位状态是除了上述第一电位状态之外的Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态。
（3）另外，还可以根据上述（1）或者（2）所述的静电电容检测装置，其特征在于，上述静电测定部分别多次进行上述第一电位状态以及上述第二电位状态时的各个检测电极的电压测定。
根据本发明，能够提供一种不改变通常的静电电容的检测处理并且不增加处理时间就能够实现短路检测的静电电容检测装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的静电电容检测装置的构成的一个例子的概略图。
图2是表示静电电容检测装置的动作的一个例子的流程图。
图3是并列示出表示静电电容检测装置的动作的一个例子的电极EL1～EL9的电压变化的曲线。
图4是表示在电极间不存在短路的情况下、和存在短路的情况下的检测电压的区别的曲线图。
附图标记说明：
1…静电电容检测装置；2…控制部；3…触摸面板；4…连接器；21…静电测定部；22…判定部；31…布线；41…连接器端子；EL1～EL9…电极；TR1～TR9…测定端子；C、Cn1、Cn2、Cm1、Cm2…测定值。
具体实施方式
（静电电容检测装置的构成）
图1是表示本发明的实施方式所涉及的静电电容检测装置的构成的一个例子的概略图。本发明的实施方式所涉及的静电电容检测装置1构成为具有：多个静电电容检测用的电极EL1～EL9；静电测定部21，其在选择该电极EL1～EL9中的一个电极作为检测电极ELn并且使检测电极ELn以外的电极处于第一电位状态或处于与第一电位状态不同的第二电位状态，测定第一电位状态时的检测电极ELn的电压以及第二电位状态时的检测电极ELn的电压；以及、判定部22，其通过比较基于第一电位状态以及第二电位状态时的各个检测电极ELn的电压的测定值，判定电极间的短路状态。此处，n是1～9的整数。此外，在本实施方式中，电极的个数为9个，但是并不局限于此，多个电极只要是两个以上便能够适用本发明。
此处，第一电位状态是Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态。另外，第二电位状态是除了第一电位状态之外的Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态。因此，在第一电位状态为Open状态时，第二电位状态为Lo、Hi状态中的任意一个。另外，在第一电位状态为Lo状态时，第二电位状态为Open、Hi状态中的任意一个。另外，在第一电位状态为Hi状态时，第二电位状态为Open、Lo状态中的任意一个。
如图1所示，电极EL1～EL9在由柔性基板等形成的触摸面板3上形成为导电性的图案。该电极EL1～EL9经由触摸面板3上的布线31、连接器4、连接器端子41而与控制部2连接。
此外，为了使得手指等的触摸检测容易进行，电极EL1～EL9的表面的导电面露出。另外，能够以不对触摸检测带来困难的程度在电极EL1～EL9的表面设置树脂等罩。另一方面，为了防止短路、以及布线31与手指等及外部部件接触，利用稍厚的树脂等感应材料包覆布线31。
另外，在连接器4以规定的间距配置有连接器端子41。即，电极EL1～EL9彼此隔开能够用手指等进行触摸操作的程度的间距或者距离而配置，而连接器端子41以与电极相比较窄间距配置。间距例如为2.54mm、1.27mm、0.8mm、0.5mm等。
静电电容检测装置1具有用于进行静电电容的检测以及短路的判定等的控制部2。该控制部2具有：静电测定部21，其测定与手指等触摸电极EL1～EL9时的静电电容对应的电压；和判定部22，其根据该静电测定部21的测定结果判定电极EL1～EL9间的短路或者连接器端子41间等的短路。另外，虽然省略图示，但控制部2还具备：充电部，其用于在测定各电极EL1～EL9的静电电容时向各电极充电；处理控制部（CPU），其按照规定的程序执行上述测定、判定；计数器部，其对规定次数的测定数进行计数；以及接口部等，该接口部进行与外部之间的数据的输入输出。
如图1所示，对于静电测定部21而言，电极EL1～EL9分别与测定端子TR1～TR9连接，测定端子TR1～TR9作为输入而被连接。该测定端子TR1～TR9在静电测定部21的内部电路中与开关电路、多路调制器等选择电路连接。另外，由选择电路选择的端子分别与电压测定部、第一电位、第二电位连接。
第一电位状态为Lo状态（地电平、0v等）、Hi状态（5v、12v等）。另外，第一电位状态还可以是未与规定的电位连接的Open状态。另外，第二电位状态也同样为Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态。其中，第二电位状态是与第一电位状态不同的状态。由此，在检测电极ELn的静电电容检测过程中，能够对测定值提供不同的影响，从而使得电极间有无短路的判断容易或能够进行。
静电测定部21通过前述的测定程序使所选择的检测电极ELn以外的电极处于第一电位状态（Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态），测定与静电电容对应的电压。该测定是使n依次变化而对全部检测电极ELn进行的。接下来，使所选择的检测电极ELn以外的电极处于与第一电位状态不同的第二电位状态（Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态），同样地使n依次变化而对全部检测电极ELn测定与静电电容对应的电压。将这一系列的测定进行规定次数，并累计对针对各个检测电极ELn测定出的电压进行A/D变换而得的值，从而能够将该累计的平均值作为基于各个检测电极ELn的电压的测定值Cn。通过取累计或者平均，能够减少测定误差，排除噪声等外部干扰的重要因素。
判定部22比较与第一电位状态以及第二电位状态时的各个检测电极ELn的电压对应的测定值。在基于第一电位状态时的检测电极ELn的电压的测定值Cn1、与基于第二电位状态时的检测电极ELn的电压的测定值Cn2之差超过规定的阈值的情况下，能够判定电极EL1～EL9或者连接器端子41等短路。此外，例如，通过用树脂等密封连接器端子41等，还能够实现限定于电极EL1～EL9部分的短路判定的构成。
（静电电容检测装置的动作）
图2是表示静电电容检测装置的动作的一个例子的流程图。以下，以第一电位状态为Open状态、第二电位状态为Lo状态进行说明。
若开始静电电容检测装置1的动作，则首先，通过Step1（S1）～Step7（S7）进行规定次数的使检测电极ELn以外的电极处于Open状态的测定。
控制部2将计数器部的计数器值设为n=1，并从电极EL1～EL9中选择检测电极EL1（S1）。
控制部2将测定端子TR1与地电平连接来进行检测电极EL1的放电作为向检测电极的充电准备（S2）。
控制部2从充电部经由测定端子TR1向检测电极EL1进行充电（S3）。
控制部2使检测电极EL1以外的电极处于Open状态，并测定检测电极EL1的电压（S4）。
控制部2累计检测电极EL1的电压测定值而获得测定值C11（S5）。
控制部2判断是否为n=9。在n=9的情况下，进入到Step8（S8），在n≠9的情况下，在Step7（S7）将计数器值设为2（n=n+1），并返回Step2（S2）。
直到n=9为止进行使上述的检测电极ELn以外的电极处于Open状态的测定，针对各检测电极ELn进行电压测定值的累计，从而针对各检测电极ELn取得测定值Cn1。
在结束了使上述的检测电极ELn以外的电极处于Open状态的测定后，通过Step9（S9）～Step15（S15）进行规定次数的使检测电极ELm以外的电极处于Lo状态的测定。
控制部2将计数器部的计数器值设为m=1，并从电极EL1～EL9中选择检测电极EL1（S8）。
控制部2将测定端子TR1与地电平连接来进行检测电极EL1的放电作为向检测电极的充电准备（S9）。
控制部2从充电部经由测定端子TR1向检测电极EL1进行充电（S10）。
控制部2使检测电极EL1以外的电极处于Lo状态，并测定检测电极EL1的电压（S11）。
控制部2累计检测电极EL1的电压测定值而取得测定值C12（S12）。
控制部2判断是否为m=9。在m=9的情况下，进入到Step15（S15），在m≠9的情况下，在Step14（S14）中将计数器值设为2（m=m+1），并返回Step9（S9）。
直至m=9为止进行使上述的检测电极ELm以外的电极处于Lo状态的测定，并针对各检测电极ELm进行电压测定值的累计，从而针对各检测电极ELn取得测定值Cn2。
控制部2在判定部22通过比较使检测电极ELn以外的电极处于Open状态下的测定值Cn1、和使检测电极ELm以外的电极处于Lo状态下的测定值Cm1，从而判定电极EL1～EL9部分有无短路。其中，比较是针对各个n=m的情况，即、针对同一电极进行的，根据测定值是否由于Open状态和Lo状态的区别而产生差来判定有无短路。
图3是并列示出表示静电电容检测装置的动作的一个例子的电极EL1～EL9的电压变化的曲线图。另外，图4是表示在电极间不存在短路的情况下、存在短路的情况下的检测电压的区别的曲线图。
在图3中，电极EL1在时间t0～t1进行放电（Step2），在时间t1～t2进行充电（Step3）。在时间t2～t3的测定期间T1进行电压的测定、A/D转换、累计。对于该电压波形，按照循环测定，在电极EL1、EL2、…、EL9呈现同样的电压波形。
如图4所示，在使检测电极以外的电极处于Open状态下进行测定时存在短路的情况下，电流从检测电极流动至周围的电极，因此检测电极的电位降低。另外，在使检测电极以外的电极处于Lo状态下进行测定时存在短路的情况下，电流从检测电极流动至周围的电极并进一步流动至地面，因此与Open状态下的测定相比检测电极的电位大幅度降低。
如上所述，也可以取Hi状态作为第一电位状态或者第二电位状态。在图4中，在使检测电极以外的电极处于Hi状态下进行测定时存在短路的情况下，电流从周围的电极流入检测电极，因此检测电极的电位上升。
在各测定期间T1～T9对如上所示那样的电位的变化进行电压测定，并对测定结果进行A/D转换以及累计从而取得测定值，在第一电位状态（Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态）和第二电位状态（与第一电位状态不同的Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态）比较上述测定值，从而能够判定各检测电极有无短路。
通过上述一系列的动作，能够判定电极EL1～EL9部分有无短路。有无短路的判定能够针对各个电极EL1～EL9来进行判定。因此，能够检测在各个电极间的短路产生情况。另外，如上所述，还能够检测连接器4的连接器端子41中的插头间短路的产生情况。
此外，在如上所示的流程中，虽然分别进行了一次Open状态下的循环测定、和Lo状态下的循环测定，但可以分别进行多次循环测定。另外，通过改变静电测定部21中的选择电路的选择动作能够任意设定测定的顺序。
（本实施方式所涉及的静电电容检测装置的效果）
根据本实施方式所涉及的静电电容检测装置，具有如下的效果。
（1）根据本实施方式所涉及的静电电容检测装置1，使检测电极ELn以外的电极处于第一电位状态（Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态），测定与静电电容对应的电压，累计将该电压A/D变换而得的值并将平均值作为测定值Cn1。另外，使检测电极ELn以外的电极处于第二电位状态（与第一电位状态不同的Lo状态、Hi状态、Open状态中的任意一个状态），测定与静电电容对应的电压，累计将该电压A/D变换而得的值并将平均值作为测定值Cn2。通过比较两个电位状态下的测定值来判定有无短路，因此能够提供一种不改变通常的静电电容的检测处理并且不增加处理时间就能够实现短路检测的静电电容检测装置。
（2）通过累计将测定的电压A/D变换而得的值，并且比较反复进行规定次数后而得的平均值，能够减少测定误差、排除噪声等的外部干扰的重要因素。
（3）不仅能够判定电极间的短路，还能够检测连接器端子等的插头间短路。特别是在使用窄间距的连接器的情况下等有效果。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是一个例子，而不限定权利要求的范围所涉及的发明。这些新的实施方式以及其变形例能够以其他各种方式实施，在不脱离本发明的要旨的范围内能够进行各种省略、置换、改变等。另外，在这些实施方式中说明的特征的组合的全部并非是用于解决发明的课题的手段所必须的。并且，这些实施方式以及其变形例包含在发明的范围以及要旨中，并且包含在权利要求的范围所记载的发明以及其等同的范围内。

Claims (3)

1.一种静电电容检测装置，其特征在于，具有：
多个静电电容检测用的电极；
静电测定部，其在选择所述电极中的一个电极作为检测电极，并且使所述检测电极以外的电极处于第一电位状态或者处于与所述第一电位状态不同的第二电位状态，测定所述第一电位状态时的所述检测电极的电压以及所述第二电位状态时的所述检测电极的电压；以及
判定部，其通过比较基于所述第一电位状态以及所述第二电位状态之时各个检测电极的电压的测定值，来判定所述电极间的短路状态。
2.根据权利要求1所述的静电电容检测装置，其特征在于，
所述第一电位状态是Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态，所述第二电位状态是除了所述第一电位状态之外的Open、Lo、Hi状态中的任意一个状态。
3.根据权利要求1或2所述的静电电容检测装置，其特征在于，
所述静电测定部分别多次进行所述第一电位状态以及所述第二电位状态之时各个检测电极的电压的测定。
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