CN105320379A - 触摸式输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑外来噪声的影响并能准确地检测触摸操作的触摸式输入装置。该触摸式输入装置包括具有感测阵列的触摸面板，该感测阵列包括驱动电极和感测电极。在驱动电极和感测电极的交点处形成电容器。控制器根据数据组判定有无对操作表面的触摸操作，该数据组表示各电容器的静电电容相对于基准值的变化量。当根据数据组检测到静电电容向与人体接触时不同的反极性的变化时，控制器判定静电电容的变化是受到外来影响而引起的变化并停止触摸操作的检测。并且，当检测到静电电容向反极性的变化、且反极性的静电电容被检测出的位置没有变化时，控制器判定静电电容的变化不是受到外来噪声的影响而引起的变化并继续进行触摸操作的检测。

Description

触摸式输入装置

技术领域

本发明涉及对触摸操作进行检测的触摸式输入装置。

背景技术

日本特开2010-9321号公报记载了一种触摸式输入装置，具备用于对显示在显示器上的虚拟按钮进行触摸操作的触摸面板。例如，在触摸式输入装置中，例如通过用户触摸触摸面板上的操作表面来选择显示在显示器上的多个功能项中的一个，从而可以在显示器上显示想要的画面或使附带设备工作。除了简单地触摸操作表面的操作之外，触摸操作还包括例如手指沿操作表面向某一个方向滑动或轻拂(Flick)的操作。这样的滑动操作或轻拂操作与例如使显示在显示器上的画面滚动这样的特定的功能相对应。

作为这样的触摸面板的一种，已知有投射型静电电容方式触摸面板，该投射式电容方式触摸面板包括以网格状的图案配置的多个驱动电极和多个感测电极，根据在上述驱动电极和感测电极的交点处形成的各电容器的静电电容，来检测触摸操作。其中，根据各电容器的静电电容的变化来检测触摸位置的互电容式触摸面板，具有可以同时检测多个触摸位置这样的优点。

在触摸式输入装置中，当存在电磁波等外来噪声时，受到外来噪声影响的电容器的静电电容随机地向两个极性(正极侧、负极侧)变化。在这种情况下，不能区别静电电容的变化是因触摸操作而引起的变化，还是因外来噪声而引起的变化。因此，不能准确地检测出触摸操作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种考虑外来噪声的影响并能准确地检测触摸操作的触摸式输入装置。

根据本发明的一个方式，触摸式输入装置具备触摸面板和控制器。所述触摸面板包括感测阵列和操作表面。所述感测阵列包括：多个驱动电极；以及多个感测电极，其以与所述驱动电极绝缘状态重叠在所述驱动电极上。所述驱动电极和所述感测电极以网格的状图案配置，并且在各驱动电极和各感测电极交点处形成电容器。控制器向多个所述驱动电极施加驱动信号，并根据各电容器的静电电容的变化来检测对所述触摸面板的操作表面进行的触摸操作。所述控制器根据数据组判定有无对所述操作表面的触摸操作，该数据组表示所述各电容器的静电电容相对于基准值的变化量。当根据所述数据组检测到静电电容向与人体接触所述操作表面时不同的反极性的变化时，所述控制器判定所述静电电容的变化是因受到外来噪声的影响而引起的变化并停止所述触摸操作的检测。当检测到静电电容向所述反极性的变化、且所述反极性的静电电容被检测出的位置没有变化时，所述控制器判定所述静电电容的变化不是因外来噪声的影响而引起的变化并继续进行所述触摸操作的检测。

根据上述构成，在检测到静电电容向与手指等人体接触操作表面时不同的反极性的变化时，会有人体以外的物质接触操作表面、或施加了外来噪声的可能性。因此，在检测到反极性静电电容、且反极性的静电电容被检测出的位置变化时，控制器判定施加了外来噪声并不使用当前的静电电容的检测值。也就是说，控制器停止触摸操作的检测。由此，能够抑制对因受到外来噪声的影响而引起的错误的触摸操作的检测。其结果，能够提高触摸式输入装置的抗噪性。在此，在施加了外来噪声时，反极性的静电电容的检测位置会产生变化。因此，当反极性的静电电容的检测位置没有变化时，控制器判定没有施加外来噪声。也就是说，控制器判定当前的静电电容的变化不是受到外来噪声的影响的变化，而是受到因异物的接触或操作表面的状态变化而引起的变化。由此，即使是在通过被弄湿的手指进行触摸操作而检测到静电电容向与人体接触时不同的反极性的变化时，也能准确地检测触摸操作。

发明效果

根据本发明的触摸式输入装置，考虑外来噪声的影响并能准确地检测触摸操作。

附图说明

图1是示出搭载于车辆上的触摸式输入装置的立体图。

图2是示出图1的触摸式输入装置中的触摸面板的操作表面以及其周围的俯视图。

图3是沿图2的触摸面板的3-3线的剖视图。

图4是示出图1的触摸式输入装置的概要构成的框图。

图5是示出图1的触摸式输入装置的状态过渡的示意图。

具体实施方式

以下，参照图1-5对触摸式输入装置的一个实施方式进行说明。

如图1所示，在仪表盘1的中央部(中心群)上设置有显示器2。在中央控制台4设置有变速杆5和触摸式输入装置10。触摸式输入装置10具备触摸面板11，该触摸面板11例如在变速杆5的后方侧埋设于中央控制台4中。触摸面板11包括操作表面11a。在本实施方式中，虽然触摸式输入装置10被搭载于车辆上，但也可以搭载于其他设备上。用户可以通过用手指或笔尖(stylus)等导电体对触摸面板11的操作表面11a进行触摸操作而对显示在显示器2上的期望的功能项进行选择和确定，从而使空气调节器或导航仪等车载设备执行期望的操作。另外，触摸操作除了包括简单地接触操作表面11a的操作之外，还包括例如手指在操作表面11a向某一个方向滑动或轻拂(Flick)的操作。

如图2所示，触摸面板11包括感测阵列14。感测阵列14包括多个驱动电极12和多个感测电极13，感测电极13重叠在驱动电极12上并与驱动电极12绝缘。驱动电极12和感测电极13以网格状的图案配置，并在驱动电极12与感测电极13的交点处形成电容器C(参照图3)。另外，为了便于说明，在图2中仅示出7个驱动电极12和5个感测电极13。

如图3所示，驱动电极12配置在驱动基板15上。感测电极13配置在感测基板16上，感测基板16被层积在驱动基板15上。在感测基板16上设置有盖17。驱动基板15、感测基板16、以及盖17分别由绝缘材料构成。并且，盖17的上表面的一部分作为触摸面板11的操作表面11a而设置。

驱动电极12和感测电极13分别由导电材料构成，并被形成为带状。驱动电极12在与操作表面11a对应的驱动基板15的的范围内以在第1方向(X方向)相邻且相互平行的方式配置。感测电极13在与操作表面11a对应的感测基板16的范围内以在第2方向(Y方向)相邻且相互平行的方式配置，第2方向与第1方向垂直。由此，驱动电极12和感测电极13在操作表面11a内形成感测阵列14，该感测阵列14具有网格状的图案(pattern)，并且如图3中的双点划线所示，在驱动电极12和感测电极13的交点处形成电容器C。另外，在本实施方式中，驱动电极12和感测电极13通过粘合剂18分别固定在驱动基板15以及感测基板16上。

如图4所示，触摸式输入装置10进一步具备控制器21，该控制器21向感测阵列14施加驱动信号(脉冲信号)，从而检测对触摸面板11的操作表面11a进行的触摸操作。本实施方式的控制器21采用了互电容方式、即根据在各电容器C的静电电容变化时产生的充放电电流来检测触摸位置。

控制器21包括：与驱动电极12连接的驱动部22；与感测电极13连接的检测部23；以及对驱动部22和检测部23进行控制的控制部24。驱动部22对来自控制部24的控制信号做出应答而至少一个一个地选择驱动电极12，并向选择的驱动电极12施加驱动信号。检测部23对来自控制部24的控制信号做出应答而至少一个一个地选择感测电极13，并将根据施加于上述选择的驱动电极12的驱动信号而在感测电极13中流动的充放电电流作为输出信号接收。并且，检测部23根据相应的感测电极13的输出信号来检测各电容器C的静电电容，并向控制部24输出检测信号，该检测信号表示电容器C的静电电容的检测值。然后，控制部24根据检测信号检测触摸操作以及触摸位置(坐标)，并将其检测结果输出至显示器2。

在此，即使是在处于例如水滴或硬币等导电性异物接触到操作表面11a的状态时，控制部24也能检测触摸操作。在本实施方式中，当手指等触摸到操作表面11a时，电容器C的静电电容向正向变化，而当导电性异物接触到操作表面11a时静电电容向负向变化。

控制部24包括存储器24a。在存储器24a中存储有预先设定的各电容器C的初始基准值。初始基准值被设定成没有物体接触到操作表面11a时的静电电容。也就是说，初始基准值设定为0(零)。并且，在存储器24a中存储有各电容器C的控制基准值。与在触摸面板11的操作表面11a上有无异物相应地，各电容器C的控制基准值被变更为根据初始基准值、或基于从检测部23输出的静电电容的检测值而设定的基准值。

当控制部24从检测部23取得各电容器C的静电电容(检测信号)时，控制部24根据原始数据组(rawdatavalues)来判定是否有导电性异物存在于触摸面板11上、即异物是否接触到操作表面11a，原始数据组表示各电容器C的静电电容相对于初始基准值的变化量。例如，控制部24在原始数据组中的至少1个数据值在异物判定阈值以下时判定有异物存在于触摸面板11上。异物判定阈值被设定成预定的负值。并且，控制部24在根据原始数据组判定有异物存于触摸面板11上时，从检测部23重新取得各电容器C的静电电容(检测信号)，并根据控制数据组(controldatavalues)判定是否有其他异物存在于触摸面板11上、即是否有其他异物接触到操作表面11a，控制数据组表示各电容器C的静电电容相对于控制基准值的变化量。例如，在控制数据组中的至少1个数据值在上述异物判定阈值以下时，控制部24判定有异物存在于触摸面板11上。并且，控制部24根据控制数据组来判定是否有触摸操作。例如，控制部24在控制数据组中的至少1个数据值在触控判定阈值以上时，判定进行了触摸操作。触控判定阈值被设定成预定的正值。

当控制部24根据原始数据组判定有异物存在于操作表面11a上时，控制部24把各电容器C的控制基准值设定成与对应于当前的原始数据的静电电容相同的值(以下，称为原始数据基准值)。如此，当控制基准值设定成与各电容器C的原始数据相对应的原始数据基准值时，控制部24假定异物接触到操作表面11a时的各电容器C的静电电容为0(零)。然后，控制部24取得控制数据组，该控制数据组表示各电容器C的静电电容相对于相应的控制基准值的变化量。另一方面，当控制部24基于原始数据组判定没有异物存在于操作表面11a上时，控制部24把各电容器C的控制基准值设定成初始基准值。

当控制部24根据控制数据组判定有异物存在于操作表面11a上时，控制部24把各电容器C的新的控制基准值设定成与当前的控制数据相应的静电电容相同的值(以下，称为控制数据基准值)。如此，当控制基准值设定成与各电容器C的控制数据相应的控制数据基准值时，控制部24假定异物接触到操作表面11a时的各电容器C的静电电容为0(零)。然后，控制部24取得新的控制数据组，该控制数据组表示各电容器C的静电电容相对于相应的新的控制基准值的变化量。当控制部24基于控制数据组判定没有异物存在于操作表面11a上时，控制部24把各电容器C的新的控制基准值设定为相应的原始数据基准值。

接着，参照图5对触摸式输入装置10的状态过渡进行说明。

如图5所示，当电源被接通使得触摸式输入装置10被启动时，控制器21转到检测待机状态(步骤S101)。在该检测待机状态下，控制部24等待检测对操作表面11a的触摸操作。

在没有对操作表面11a进行触摸操作的触摸关闭状态(步骤S102)下，控制部24进行噪声·异物的检测和触摸操作的检测。各电容器C的静电电容根据周围的环境温度而变化。因此，在触摸关闭状态下，控制部24把基准值(初始基准值或控制基准值)更新为与温度变化相应的值。然后，当控制部24根据原始数据组或控制数据组判定有异物存在于操作表面11a上、或存在噪声时，转到噪声·异物检测中状态(步骤S103)。在噪声·异物检测中状态下，在静电电容向与手指等人体接触时不同的极性(反极性)变化、且反极性的静电电容被检测出的位置没有变化时，控制部24判定当前的静电电容的变化不是因噪声而引起的变化。也就是说，当控制部24判定没有施加噪声。然后，控制部24根据控制数据组判定有对操作表面11a的触摸操作时，转到触摸开启状态(步骤S104)。如此，例如在导电性异物存在于操作表面11a上时、或操作表面11a的表面状态产生变化时，电容器C的静电电容(寄生电容)也会产生变化，即使是在这样的情况下，控制部24也能够检测触摸操作并转到触摸开启状态。这是因为如上所述控制部24在根据控制数据组判定有异物存在于操作表面11a上时，把各电容器的新的控制基准值设定成控制数据基准值、即与当前的控制数据相应的静电电容相同的值。

另一方面，在噪声·异物检测中状态下，在检测到静电电容向与手指等接触时不同的反极性的变化、且反极性的静电电容被检测出的位置变化时，控制部24判定被施加了噪声。在这种情况下，控制部24通过停止触摸操作的检测，从而抑制对错误的触摸操作进行检测。

并且，在噪声·异物检测中状态下(步骤S103)，控制部24根据控制数据组检测出静电电容向与人体接触时不同的反极性的变化时，判定没有噪声·异物并转到触摸关闭状态(步骤S102)。在此，在处于噪声·异物检测中状态的期间，若控制基准值产生变化，则静电电容的变化量(检测值)会产生变化。因此，在处于噪声·异物检测中状态的期间，控制部24停止把控制基准值更新成与温度变化相对应的基准值的处理。

在触摸关闭状态下(步骤S102)，当控制部24根据控制数据组判定有触摸操作时，转到触摸开启状态(步骤S104)。然后，控制部24计算在操作表面11a上进行了触摸操作的坐标位置，并向显示器2输出该检测结果。

在噪声·异物检测中状态下(步骤S103)，控制部24在对异物的存在进行检测的同时根据控制数据组判定有触摸操作时，转到触摸开启状态(步骤S104)。即使在该情况下，若控制基准值在处于触摸开启的期间产生变化，静电电容的变化量(检测值)也会产生变化。因此，在触摸开启状态期间，控制部24停止把控制基准值更新成与温度变化相对应的基准值。

这样，本实施方式的触摸式输入装置10通过在存在外来噪声时停止触摸操作的检测，从而抑制对错误的操作进行检测。并且，在静电电容向与人体接触时不同的反极性变化时、且反极性的静电电容被检测出的位置没有变化时，触摸式输入装置10判定当前的静电电容变化不是因受到噪声的影响而引起的变化，并继续进行触摸操作的检测。由此，能够考虑噪声的影响的同时，检测出触摸操作。

本实施方式具有如下的优点。

(1)当检测到静电电容向与手指等人体接触时不同的极性(反极性)的变化时，会有人体以外的物体结束到操作表面11a、或外来噪声施加的可能性。因此，当检测到反极性的静电电容、且反极性的静电电容被检测出的位置变化时，控制部24判定外来噪声被施加从而不使用当前的静电电容检测值。也就是说，控制部24停止触摸操作的检测。由此，能够抑制对因受到外来噪声影响而引起的错误的触摸操作的检测。其结果，能够提高触摸式输入装置10的抗噪性。在此，由于在外来噪声施加时反极性的静电电容检测位置会产生变化，所以在反极性的静电电容检测位置没有变化时，控制部24判定没有施加外来噪声。也就是说，控制部24判定当前的静电电容的变化不是受到外来噪声的影响，而是因异物的接触或操作表面11a的状态产生变化而引起的变化。由此，即使是在用湿了的手指等进行触摸操作而检测出静电电容向与人体接触时不同的反极性的静电电容的变化时，也能够准确地检测触摸操作。

(2)通过根据温度变化进行控制基准值的补正，能够准确地检测触摸操作。并且，当检测到因外来噪声而引起的静电电容的变化时，停止控制基准值的补正。由此，能够防止静电电容的变化量(检测值)产生变化而不能准确地检测触摸操作的情况。

另外，上述实施方式可以以如下方式进行变更。

·在上述实施方式中，控制部24在原始数据组中的至少1个数据值在异物判定阈值以下时判定有异物存在。但是，也可以在其他条件下根据原始数据组进行异物判定。例如，控制部24在原始数据组中的至少1个数据值在异物判定阈值以下、且在其他的至少1个原始数据在设定成正值的阈值以上时判定有异物存在。同样地，也可以在其他条件下根据控制数据组来进行异物判定。并且，触摸操作的检测也同样，也可以在除了控制数据组中的至少1个数据值变成触摸判定阈值以上的条件之外的条件下进行触摸操作的检测。

·在上述实施方式中，原始数据基准值被设定成判定有异物接触到操作表面11a时的原始数据相同的值，但是只要是与原始数据相应的值即可，也可以不是与原始数据完全相同的值。这对于控制数据基准值也是同样的，控制数据基准值只要是与控制数据相应的值即可，也可以不是与控制数据完全相同的值。并且，初始基准值也可以不是与存在于操作表面11a上的物体没有接触到任何东西时的静电电容的值完全相同的值。

·在上述实施方式中，根据原始数据组进行有无异物的判定，根据控制数据组进行有无触摸操作的判定，但也可以不进行基于有无异物的基准值的变更，而根据原始数据组判定有无触摸操，该原始数据组表示各电容器C的静电电容相对于初始基准值的变化量。

Claims (2)

1.一种触摸式输入装置，其具备：

触摸面板，其包括感测阵列和操作表面，所述感测阵列包括：多个驱动电极；以及多个感测电极，其以与所述驱动电极绝缘的状态重叠在所述驱动电极上，所述驱动电极和所述感测电极以网格状的图案配置，并且在所述驱动电极和所述感测电极的交点处形成电容器；以及

控制器，其向多个所述驱动电极施加驱动信号，并根据各电容器的静电电容的变化来检测对所述触摸面板的操作表面进行的触摸操作，

所述控制器以如下方式构成：

根据数据组判定有无对所述操作表面的触摸操作，所述数据组表示所述各电容器的所述静电电容相对于于基准值的变化量；

当根据数据组检测到静电电容向与人体接触时不同的反极性的变化时，判定所述静电电容的变化是受到外来噪声的影响而引起的变化并停止所述触摸操作的检测；以及

当检测到静电电容向所述反极性的变化、且所述反极性的静电电容被检测出的位置没有变化时，判定所述静电电容的变化不是受到外来噪声的影响而引起的变化并继续进行所述触摸操作的检测。

2.根据权利要求1所述的触摸式输入装置，其中，

所述控制器被构成为当没有进行对所述操作表面的触摸操作时，根据温度变化进行所述基准值的补正，

当检测到因受到外来影响而引起的所述静电电容的变化时，根据温度变化停止所述基准值的补正。