CN104063100B

CN104063100B - 静电电容式触摸板

Info

Publication number: CN104063100B
Application number: CN201410053486.5A
Authority: CN
Inventors: 高木政史; 重高宽; 高桥宽明
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2017-09-01
Anticipated expiration: 2034-02-17
Also published as: CN104063100A; JP6101123B2; JP2014182471A

Abstract

本发明提供一种既抑制检测灵敏度的降低，也减小浮置导体的影响的静电电容式触摸板。该静电电容式触摸板(1)中，驱动电极(27)与检测电极(28)按照电容耦合的方式而被配设在基板(2)的一面，通过向驱动电极施加驱动电压，根据电容耦合来通过检测电极输出检测电压，基于该检测电极的检测电压对基板上物体的有无进行检测，在基板的一面，构成为按照避开驱动电极与检测电极之间的方式来配设接地图案(5)。

Description

静电电容式触摸板

技术领域

本发明涉及一种用于显示设备、通信设备、便携式设备等的静电电容式触摸板(touchpad)。

背景技术

静电电容式触摸板的电压施加用的驱动电极与电压检测用的检测电极被配置在基板。若指尖触碰到操作面上，则驱动电极与检测电极之间的静电电容产生变化，根据从检测电极中输出的检测电压的降低，来检测指尖的存在、坐标。一般来讲，静电电容式触摸板在判断出操作面上没有手指的情况下，进行校准(calibration)，此时的检测电压被设定为判断用的基准电压。在手指触碰到操作面上并且检测电压降低的情况下，按照不降低设定基准电压的方式来限制校准。

然而，有时在静电电容式触摸板的操作面上放置DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能光盘)等记录介质、钱包、智能手机等包含浮置导体在内的物体。若在操作面上存在这样的浮置导体，则通过浮置导体导致驱动电极与检测电极之间的电容耦合变大，且检测电压变高。此时，若进行校准，则基准电压被设定为比在操作面上不放置任何物体的情况还高。因此，在除去了浮置导体的瞬间，检测电压降低为比基准电压还低，存在即使没有手指也误检测为有手指的情况。

作为减少该浮置导体的影响的方法，已知驱动电极与检测电极均为在操作面侧配置接地图案(ground pattern)的结构(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中所述的静电电容式触摸板中，在操作面上放置了浮置导体的情况下，由于浮置导体与接地图案进行电容耦合，因此通过浮置导体而导致的驱动电极与检测电极之间的电容耦合变小。因此，基于浮置导体的检测电压的上升被抑制，或者检测电压下降。如上所述，由于若电压未上升则不实施校准，因此在承载浮置导体时，导致误检测的校准不被实施。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-128896号公报

但是，在专利文献1所述的静电电容式触摸板中，由于在驱动电极与检测电极之间配置接地图案，因此即使在操作面上没有手指的情况下，驱动电极与检测电极之间的电容耦合也变小。因此，存在指尖触碰到操作面上时的电压的变化变小，检测灵敏度降低的问题。

发明内容

本发明鉴于这种实际情况而作出的，其目的在于提供一种既能够抑制检测灵敏度的降低，也能够减小浮置导体的影响的静电电容式触摸板。

本发明的静电电容式触摸板，将驱动电极与检测电极按照电容耦合的方式被配设在基板的一面，通过向所述驱动电极施加驱动电压，根据所述电容耦合从所述检测电极中输出检测电压，基于该检测电极的检测电压对所述基板上的物体进行检测，其特征在于，在所述基板的一面，配设由多个接地电极电连接而成的接地图案，使用所述驱动电极来对至少相邻的接地电极中的一方的接地电极进行包围，并且使用所述检测电极来包围另一方的接地电极，将所述驱动电极与所述检测电极相邻地配置。根据此结构，由于接地图案与驱动电极以及检测电极共同被配设在基板的一面，因此即使在基板的一面侧存在浮置导体，浮置导体与接地图案进行电容耦合，由此能够减小介由浮置导体的驱动电极与检测电极之间的电容耦合。此外，由于接地电极按照避开驱动电极与检测电极之间的方式被配设，因此不会对驱动电极与检测电极之间的电容耦合产生影响。因此，既能够抑制检测灵敏度的降低，也能够减小浮置导体的影响。

此外，本发明的上述静电电容式触摸板中，所述接地图案具有在纵向以及横向上错开半个间距排列的多个接地电极，所述驱动电极以及所述检测电极的任意一方作为被配置于在纵向上并列的接地电极周围的多个X电极而起作用，任意的另一方作为被配置于在横向上并列的接地电极周围的多个Y电极而起作用。根据此结构，在被排列于纵向以及横向的多个接地电极之间，驱动电极以及检测电极作为X电极或者Y电极而被配置，在基板的一面侧，能够对物体的纵向的位置或者横向的位置进行检测。

此外，本发明的上述静电电容式触摸板中，所述接地图案具有沿纵向以及横向整齐排列的多个接地电极，所述驱动电极以及所述检测电极的任意一方作为被配置于在纵向以及横向上相邻的接地电极的一方的周围的多个X电极而起作用，任意的另一方作为被配置于在纵向以及横向上相邻的电极的另一方的周围的多个Y电极而起作用。根据此结构，在被排列于纵向以及横向的多个接地电极之间，驱动电极以及检测电极作为X电极或者Y电极而被配置，在基板的一面侧，能够对物体的纵向的位置或者横向的位置进行检测。

此外，本发明的上述静电电容式触摸板对所述多个X电极为所述驱动电极且所述多个Y电极为所述检测电极的状态、与所述多个X电极为所述检测电极且所述多个Y电极为所述驱动电极的状态进行切换。根据此结构，在基板的一面侧，能够对物体的纵向的位置以及横向的位置进行检测。

此外，本发明的上述静电电容式触摸板在所述检测电压比基准电压低的情况下，对将所述检测电压设定为基准电压的校准进行限制。根据此结构，在基板的一面侧存在指尖等电介质的情况下不会进行校准。进一步地，在基板的一面侧存在浮置导体的情况下，通过接地图案与浮置导体之间的电容耦合，检测电压不会变得比基准电压高，校准也不会进行。因此，不会由于校准而导致设定异常的基准电压。

根据本发明，通过基板的一面按照避开在驱动电极与检测电极之间的方式来配设接地图案，从而既能够抑制检测灵敏度的降低，也能够减小浮置导体的影响。

附图说明

图1是本实施方式涉及的静电电容式触摸板的俯视示意图。

图2是图1的沿A-A线的剖面示意图。

图3是比较例涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作以及校准的说明图。

图4是本实施方式涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作以及校准的说明图。

图5是现有技术涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作的说明图。

图6是变形例涉及的静电电容式触摸板的俯视示意图。

符号说明：

1 静电电容式触摸板

2 绝缘基板(基板)

3 X电极图案

4 Y电极图案

5 接地图案

6 控制部

11 一面

13 X电极

14 Y电极

15 接地电极

27 驱动电极

28 检测电极

50 浮置导体

F 手指

具体实施方式

下面，参照附图来对本发明的实施方式进行详细地说明。参照图1，来对静电电容式触摸板进行说明。图1是本实施方式涉及的静电电容式触摸板的俯视示意图。图2是图1的沿A-A线的剖面示意图。另外，在以下的说明中，虽然以手指为静电电容式触摸板的检测对象来进行说明，但并不限定于此对象物。静电电容式触摸板的检测对象只要是电介质就可以。

图1以及图2所示的静电电容式触摸板1是用于显示设备、通信设备、便携式设备等各种电子设备的元件，作为用于对各种电子设备进行操作的输入装置而起作用。静电电容式触摸板1在矩形形状的绝缘基板2(基板)的一面11侧，配设由多个X电极13构成的X电极图案(pattern)3、由多个Y电极14构成的Y电极图案4、由多个接地(ground)电极15构成的接地图案5。各X电极13以及各Y电极14相邻以使得电容耦合，根据该电容耦合的变化来检测作为检测对象的手指的有无。

在俯视中，接地图案5构成为对将菱形的各顶点向着纵向(Y轴方向)以及横向(X轴方向)的多个接地电极15进行电连接。在绝缘基板2的一面11侧，多个接地电极15在纵向以及横向上错开半个间距且等间隔地排列。在斜向上相邻的接地电极15的相对边之间，确保X电极13以及Y电极14用的设置区域。接地图案5围绕绝缘基板2的另一面12侧而与地线接地。另外，在本实施方式中，为了方便说明，虽然采取将接地电极15配设为7行7列的构成，但接地电极15的行列数并不特别限定。

在多个接地电极15之间，配设多列X电极图案3与多行Y电极图案4。X电极图案3构成为按每一列对被配置在第偶数列的各接地电极15周围的X电极13进行连接。例如，在绝缘基板2的一面11，对应于第2列、第4列、第6列的接地电极15，配设了3列X电极图案3。Y电极图案4构成为按每一行对被配置在第偶数行的各接地电极15周围的Y电极14进行连接。例如，在绝缘基板2的一面11，对应于第2行、第4行、第6行的接地电极15，配设了3行Y电极图案4。

各X电极13以及各Y电极14被配设在斜向上相邻的接地电极15之间。在该接地电极15之间，各X电极13以及各Y电极14平行地延伸，各X电极13与各Y电极14靠近成能够电容耦合的程度。在这种情况下，由于接地电极15被定位在相对的X电极13与Y电极14的外侧，因此能够减小接地电极15对X电极13与Y电极14之间的电容耦合的影响。此外，多列X电极图案3以及多行Y电极图案4分别围绕绝缘基板2的另一面12侧并与控制部6连接。

在剖视中，绝缘基板2具有将固态接地(solid ground)层21(使用接地材料，按照平面涂敷的方式而形成的接地层)夹在中间的多层结构。在绝缘基板2的一面11，配设多列X电极图案3，并形成绝缘性的保护(rasist)层22以覆盖多列X电极图案3。在保护层22的上表面，配置多行Y电极图案4以及接地图案5，并形成保护层23以覆盖多行Y电极图案4以及接地图案5。在保护层23的上表面17上设置未图示的操作面板等，作为通过指尖而被操作的操作面来起作用。在绝缘基板2的另一面12，设置控制部6。此外，形成保护层24。

控制部6使X电极图案3的各X电极13以及Y电极图案4的各Y电极14作为驱动电极或者检测电极来起作用。在这种情况下，在X电极13为驱动电极的情况下，Y电极14按照成为检测电极的方式而被控制，在Y电极14为驱动电极的情况下，X电极13按照成为检测电极的方式而被控制。在控制部6中，向驱动电极施加驱动电压，驱动电极与检测电极之间的电容耦合相应的检测电压从检测电极中被输出。在操作面上存在手指的情况下，根据驱动电极与检测电极之间的电容耦合降低，检测指尖的存在、位置。

控制部6按照在规定定时对各X电极13为驱动电极且各Y电极14为检测电极的状态、与各X电极13为检测电极且各Y电极14为驱动电极的状态进行切换的方式，进行控制。由此，根据多列X电极图案3的检测电压，检测被配置在操作面上的指尖的横向位置，根据多行Y电极图案4的检测电压，检测被配置在操作面上的指尖的纵向位置。在X电极图案3以及Y电极图案4的扫描完成的定时切换驱动电极以及检测电极。另外，指尖位置的计算方法并不特别限定，例如，可以使用三维的分析方法来进行计算。

此外，控制部6执行用于对作为手指有无的判断基准的基准电压进行设定的校准。在校准中，将在操作面上不存在手指的状态下检测出的检测电压设定为基准电压。在这种情况下，为了对操作面上是否存在手指进行判断，对当前的基准电压与检测电压进行比较。在检测电压比当前的基准电压低的情况下，作为手指存在并限制校准。另一方面，在检测电压不比当前的基准电压低的情况下，作为手指不存在并实施校准，并将此时的检测电压再设定为基准电压。

这样，在控制部6中，指尖的检测动作以及校准被控制。在静电电容式触摸板1中，由于接地图案5形成于绝缘基板2，以避开X电极13与Y电极14之间，因此不会对X电极13与Y电极14之间的电容耦合施加影响，并减小浮置导体造成的影响。因此，既抑制了检测灵敏度的降低，也实施了适当的校准。另外，所谓浮置导体，是指不与地线接地等对地线的耦合弱的导体。下面，与比较例比较检测灵敏度以及校准，并对本实施方式涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作以及校准进行详细地说明。

图3是比较例涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作以及校准的说明图。该比较例是未在操作面侧配设接地图案的例子。图4是本实施方式涉及的静电电容式触摸板的指尖的检测动作以及校准的说明图。另外，在下面的说明中，对Y电极作为驱动电极而起作用、X电极作为检测电极而起作用的情况进行说明。

如图3A所示，比较例涉及的静电电容式触摸板31在“绝缘基板32的另一面34侧配设了接地图案35”这一点，与本实施方式涉及的静电电容式触摸板1不同。在绝缘基板32的一面侧，驱动电极37与检测电极38被配置成进行电容耦合，通过向驱动电极37施加驱动电压V_drv，从检测电极38中输出与耦合电容相应的检测电压V_sen。在绝缘基板32上不存在任何物品的情况下，从检测电极38中输出的检测电压V_sen通过校准而被设定为基准电压V_ref。

如图3B所示，在绝缘基板32上存在手指F的情况下，驱动电极37与检测电极38之间的电容耦合变小。若向驱动电极37施加脉冲状的驱动电压V_drv，则比基准电压V_ref低的检测电压V_sen从检测电极38中输出。静电电容式触摸板31根据检测电极38的检测电压V_sen变得比基准电压V_ref低，来检测手指F的存在。如上所述，在检测电压V_sen比基准电压V_ref低的情况下，由于手指F存在并限制校准，因此不会再将检测电压V_sen设定为基准电压V_ref。

如图3C所示，在绝缘基板32上存在DVD等浮置导体50的情况下，通过浮置导体50导致驱动电极37与检测电极38之间的电容耦合变大。若向驱动电极37施加脉冲状的驱动电压V_drv，则从检测电极38中输出比基准电压V_ref高的检测电压V_sen。由于在比基准电压V_ref高的检测电压V_sen从检测电极38中输出时未限制校准，因此如图3D所示，即使在存在浮置导体50的情况下也实施校准。若在此定时实施校准，则比当前的基准电压V_ref高的检测电压V_sen被再设定为新的基准电压V_ref。

如图3E所示，在通过校准对基准电压V_ref进行再设定后，若浮置导体50从绝缘基板32上消失，则驱动电极37与检测电极38之间的电容耦合变小。若向驱动电极37施加脉冲状的驱动电压V_drv，则比新的基准电压V_ref低的检测电压V_sen从检测电极38中输出。因此，即使在绝缘基板32上不存在任何物体，也会误检测为手指F存在。这样，在比较例涉及的静电电容式触摸板31中，存在未实施适当的校准并且手指F被误检测的情况。

另一方面，如图4A所示，本实施方式涉及的静电电容式触摸板1在绝缘基板2的一面11侧配设驱动电极27、检测电极28、接地图案5。此外，接地图案5避开在驱动电极27与检测电极28之间并延伸。因此，即使在绝缘基板2的一面11侧设置接地图案5，驱动电极27与检测电极28之间的耦合电容也不会受到接地图案5的影响而变小。因此，在绝缘基板2上不存在任何物体的情况下，从检测电极28中输出的检测电压V_sen不会降低，也不会通过校准而导致基准电压V_ref被设低。

如图4B所示，在绝缘基板2上存在手指F的情况下，驱动电极27与检测电极28之间的电容耦合变小。若向驱动电极27施加脉冲状的驱动电压V_drv，则比基准电压V_ref低的检测电压V_sen从检测电极28中输出。在这种情况下，由于接地图案5对驱动电极27以及检测电极28的影响被排除，因此检测电压V_sen的变化不会过小。因此，在手指F触碰到了绝缘基板2上的情况下，能够获取足够的检测灵敏度。此外，在检测电压V_sen比基准电压V_ref低的情况下，也不会通过校准而再将检测电压设定为基准电压V_ref。

如图4C所示，在绝缘基板2上存在DVD等浮置导体50的情况下，能够防止由于浮置导体50与接地图案5进行电容耦合，导致经由浮置导体50的驱动电极27与检测电极28之间的电容耦合变大。若向驱动电极27施加脉冲状的驱动电压V_drv，则从检测电极28中输出比基准电压V_ref小的检测电压V_sen。这样，不会如图3C的比较例那样，从检测电极38中输出比基准电压V_ref大的检测电压V_sen。如图4D所示，由于在检测电压比基准电压V_ref低的情况下校准被限制，因此在浮置导体50存在的情况下校准不被实施。

如图4E所示，由于通过接地图案5来减小浮置导体50的影响，因此即使浮置导体50从绝缘基板2上消失，驱动电极27与检测电极28之间的耦合电容也不会变大。因此，不会如图3E所示的那样即使不存在手指F，也误检测为存在手指F。这样，在本实施方式涉及的静电电容式触摸板1中，能够实施适当的校准，并适当地防止手指F的误检测。此外，与如图5所示的现有技术那样在驱动电极与检测电极之间配置了接地电极的情况相比，能够抑制检测灵敏度的降低。

具体来讲，如图5A所示，现有技术涉及的静电电容式触摸板51在“绝缘基板52的一面54侧，驱动电极57与检测电极58之间配设了接地图案55”方面，与本实施方式涉及的静电电容式触摸板1不同。由于在驱动电极57与检测电极58之间配设接地图案55，因此驱动电极57与检测电极58之间的电容耦合变小。因此，即使手指F不存在，电容耦合也变小，基准电压V_ref被设低。

如图5B所示，在绝缘基板52上存在手指F的情况下，由于驱动电极57与检测电极58之间的电容耦合变小，因此若向驱动电极57施加脉冲状的驱动电压V_drv，则比基准电压V_ref低的检测电压V_sen从检测电极58中输出。但是，检测电压V_sen的降低量小。也就是说，存在由于接地图案55而导致检测灵敏度降低的问题。

如上所述，根据本实施方式涉及的静电电容式触摸板1，由于接地图案5与驱动电极27以及检测电极28共同被配设在绝缘基板2的一面11，因此即使在绝缘基板2的一面11侧存在浮置导体50，也能够通过浮置导体50与接地图案5进行电容耦合，来减小介由浮置导体50的驱动电极27与检测电极28之间的电容耦合。此外，由于接地图案5被配设成避开在驱动电极27与检测电极28之间，因此不会对驱动电极27与检测电极28之间的电容耦合产生影响。因此，能够抑制检测灵敏度的降低，并减小浮置导体50的影响。

此外，本发明并不仅限于上述的本实施方式，也能够进行各种变更来实施。在上述实施方式中，关于附图所图示的大小、形状等，也未限于此，也能够在发挥本发明的效果的范围内进行适当地变更。并且，只要不脱离本发明的目的范围，就能够进行适当地变更来实施。

例如，虽然在上述的本实施方式中，接地图案5是由在纵向以及横向上错开半个间距地排列在绝缘基板2的一面11的多个接地电极15形成，但并不限定于此结构。例如，也可以如图6所示，接地图案45由在绝缘基板42的一面41沿纵向以及横向整齐排列的多个接地电极46形成。接地图案45构成为将正方形的接地电极46在纵向以及横向上等间隔地连接。在各接地电极46的周围配设多列X电极图案43以及多行Y电极图案44。

多列X电极图案43构成为将包围接地电极46的X电极47按照每隔一个的方式按每列相连。例如，第1列X电极图案43由包围从纸面上的第2个、第4个接地电极46的X电极47构成。此外，多行Y电极图案44构成为将对未由X电极47包围的剩下的接地电极46进行包围的Y电极48按每行相连。例如，第1行Y电极图案44由对纸面上从左起第1个、第3个、第5个的接地电极46进行包围的Y电极48构成。这样，各接地电极46在纵向以及横向上被X电极47以及Y电极48交替包围。

各X电极47以及各Y电极48在纵向以及横向上被配置在相邻的接地电极46之间，各X电极47以及各Y电极48在平行延伸的状态下靠近成电容耦合的程度。由于接地电极46位于相对的X电极47与Y电极48的外侧，因此能够减小接地电极46对于X电极47与Y电极48之间的电容耦合的影响。这样的结构也能够通过接地图案45，来对浮置导体对X电极47与Y电极48之间的电容耦合的影响进行抑制。此外，由于接地图案45按照避开X电极47与Y电极48之间的方式被配设，因此接地图案45也不会对X电极47与Y电极48之间的电容耦合产生影响。

此外，虽然在上述的本实施方式中，接地图案5被配设为与X电极图案3以及Y电极图案4相对应，但并不限定于此结构。只要接地图案5被配设为避开驱动电极27以及检测电极28，就怎样配设都可以。

此外，虽然在上述的实施方式中，构成为通过多列X电极图案3以及多行Y电极图案4来检测手指F的位置，但并不限定于此结构。也可以通过多行X电极图案3以及多列Y电极图案4来检测物体的位置。

此外，虽然在上述的实施方式中，构成为对X电极13为驱动电极27且Y电极14为检测电极28的状态、与X电极13为检测电极28且Y电极14为驱动电极27的状态进行交替切换，但并不限定于此结构。在仅对X轴方向以及Y轴方向的任一方向的位置进行检测的情况下，驱动电极27以及检测电极28也可以被固定。

-工业可用性-

如以上所说明的，本发明具有既能够抑制检测灵敏度的降低，也能够减小浮置导体的影响的效果，特别是对用于显示设备、通信设备、便携式设备等的静电电容式触摸板有用。

Claims

1.一种静电电容式触摸板，其将驱动电极与检测电极按照电容耦合的方式配设在基板的一面，通过向所述驱动电极施加驱动电压，根据所述电容耦合从所述检测电极中输出检测电压，基于该检测电极的检测电压来对所述基板上的物体进行检测，其特征在于，

在所述基板的一面配设将多个接地电极电连接而成的接地图案，使用所述驱动电极对至少相邻的接地电极中的一方的接地电极进行包围，并且使用所述检测电极来包围另一方的接地电极，将所述驱动电极与所述检测电极相邻地配置，

所述接地图案形成于所述基板的一面，以使得避开所述驱动电极与所述检测电极之间，

所述驱动电极及所述检测电极的任一方，与所述接地电极形成在同一层，

在所述接地电极的周围，在形成于所述同一层的电极分别设置末端彼此具有间隙且对置的非连接部，并通过该间隙将所述接地电极彼此连结。

2.根据权利要求1所述的静电电容式触摸板，其特征在于，

所述接地图案具有在纵向以及横向上错开半个间距排列的多个接地电极，

所述驱动电极以及所述检测电极的任意一方作为被配置于排列在纵向上的接地电极周围的多个X电极而起作用，任意的另一方作为被配置于排列在横向上的接地电极周围的多个Y电极而起作用。

3.根据权利要求1所述的静电电容式触摸板，其特征在于，

所述接地图案具有沿纵向以及横向整齐排列的多个接地电极，

所述驱动电极以及所述检测电极的任意一方作为被配置于在纵向以及横向上相邻的接地电极的一方的周围的多个X电极而起作用，任意的另一方作为被配置于在纵向以及横向上相邻的电极的另一方的周围的多个Y电极而起作用。

4.根据权利要求2或者3所述的静电电容式触摸板，其特征在于，

对所述多个X电极为所述驱动电极且所述多个Y电极为所述检测电极的状态、与所述多个X电极为所述检测电极且所述多个Y电极为所述驱动电极的状态进行切换。

5.根据权利要求1所述的静电电容式触摸板，其特征在于，

在所述检测电压比基准电压低的情况下，对将所述检测电压设定为基准电压的校准进行限制。