JP2018041399A - Self-capacitance type touch sensor - Google Patents

Self-capacitance type touch sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2018041399A
JP2018041399A JP2016176759A JP2016176759A JP2018041399A JP 2018041399 A JP2018041399 A JP 2018041399A JP 2016176759 A JP2016176759 A JP 2016176759A JP 2016176759 A JP2016176759 A JP 2016176759A JP 2018041399 A JP2018041399 A JP 2018041399A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
capacitance
self
detection unit
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016176759A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
長谷川 哲
Satoru Hasegawa
哲 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
Priority to JP2016176759A priority Critical patent/JP2018041399A/en
Publication of JP2018041399A publication Critical patent/JP2018041399A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a touch sensor capable of detecting conductive foreign matter with a simple configuration detecting a self-capacitance.SOLUTION: A self-capacitance type touch sensor includes: an X electrode 102 which is a first electrode in which a plurality of electrodes are arranged; a Y electrode 104 which is a second electrode in which a plurality of electrodes are arranged in a direction crossing the X electrode 102; and a control part 200 which calculates a mutual capacitance between the X electrode 102 and the Y electrode 104 on the basis of the self-capacitance detected by electrostatic capacitance detection parts (an X electrostatic capacitance detection part and a Y electrostatic capacitance detection part) which detect the self-capacitance by the drive of the X electrode 102 and the Y electrode 104, an X switching part which is a first switching part for arbitrarily switching a connection state between the X electrode 102 and the X electrostatic capacitance detection part, and a Y switching part which is a second switching part for arbitrarily switching the connection state between the Y electrode 104 and the Y electrostatic capacitance detection part, to detect a touch state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自己容量式タッチセンサに関する。   The present invention relates to a self-capacitance touch sensor.

従来の技術として、水滴による誤動作を防止することができるタッチパネル装置が知られている。このタッチパネル装置は、複数の送信側電極及び受信側電極を有する相互容量方式の静電タッチパネルと、静電タッチパネルへの接触を検出し接触情報を出力する検出部と、接触情報に基づき複数の送信側電極及び受信側電極の各々の検出信号変化量を計算し出力する検出信号変化量計算部と、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し出力する変化量分布計算部と、検出信号の変化量分布のピーク値が負の閾値以下のとき、静電タッチパネルへの接触が水滴であると判定する判定部と、を備えている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional technique, a touch panel device capable of preventing malfunction due to water droplets is known. The touch panel device includes an electrostatic capacitive touch panel having a plurality of transmission-side electrodes and a reception-side electrode, a detection unit that detects contact with the electrostatic touch panel and outputs contact information, and a plurality of transmissions based on the contact information. A detection signal change amount calculation unit that calculates and outputs a detection signal change amount of each of the side electrode and the reception side electrode, and a change amount distribution calculation unit that calculates and outputs a change distribution of the detection signal based on the detection signal change amount; And a determination unit that determines that the contact with the electrostatic touch panel is a water droplet when the peak value of the change amount distribution of the detection signal is equal to or less than a negative threshold (see, for example, Patent Document 1).

このタッチパネル装置によれば、検出信号の変化量分布を所定のサンプリング周期で記憶し、検出信号の変化量分布のピーク値がマイナスの閾値以下であり、かつ該検出信号の変化量分布のピーク値がマイナスの閾値以下である静電タッチパネル上の領域の周辺領域における検出信号の変化量分布のピーク値がプラスの閾値(第1の所定の正の閾値)以上のとき、静電タッチパネルへの接触が水であったと判定し、検出信号の変化量分布のピーク値がプラスの閾値よりも値の大きなプラスの閾値(第1の所定の正の閾値を超える値)以上であっても最終的に出力する座標値を無効と判定するので、静電タッチパネルに接触している水に指・ペンを入れても、指・ペンと誤判定することを防止することができる。すなわち、水の中に指・ペンを入れた場合、大きな指であると判定される可能性があるので、当該箇所において過去に水があったかを調べることで、誤判定を防止することができる。そして、たとえ検出信号の変化量の分布が“+”の一つの大きな山となって、プラスのピーク値が第2の所定の正の閾値以上であっても、最終的に出力する座標値を無効とする。これにより、水滴による誤動作を防止することができるとされている。   According to this touch panel device, the variation distribution of the detection signal is stored at a predetermined sampling period, the peak value of the variation distribution of the detection signal is equal to or less than a negative threshold, and the peak value of the variation distribution of the detection signal When the peak value of the change distribution of the detection signal in the peripheral area of the area on the electrostatic touch panel where the threshold value is less than or equal to the negative threshold value is greater than or equal to the positive threshold value (first predetermined positive threshold value), contact with the electrostatic touch panel Finally, even if the peak value of the variation distribution of the detection signal is equal to or greater than a positive threshold value (a value exceeding the first predetermined positive threshold value) greater than the positive threshold value. Since the coordinate value to be output is determined to be invalid, it is possible to prevent erroneous determination as a finger / pen even if the finger / pen is placed in water in contact with the electrostatic touch panel. That is, when a finger / pen is put in the water, it may be determined that the finger is a large finger. Therefore, it is possible to prevent erroneous determination by examining whether water has been present in the past at the location. Even if the distribution of the change amount of the detection signal becomes one large peak of “+” and the positive peak value is equal to or larger than the second predetermined positive threshold value, the coordinate value to be finally output is Invalid. Thereby, it is supposed that the malfunctioning by a water droplet can be prevented.

特開2012−88899号公報JP 2012-88899 A

しかし、上記示した従来のタッチセンサは、相互容量式の静電検出回路を有する構成とされているので、回路が複雑になるという問題があった。   However, since the conventional touch sensor described above has a configuration including a mutual capacitance type electrostatic detection circuit, there is a problem that the circuit becomes complicated.

従って、本発明の目的は、自己容量を検出する簡易な構成で、導電性異物の検出が可能なタッチセンサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a touch sensor capable of detecting conductive foreign substances with a simple configuration for detecting self-capacitance.

[1]本発明は、上記目的を達成するために、複数電極が配置された第1電極と、前記第1電極と交差する方向に複数電極が配置された第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の駆動により自己容量を検出する静電容量検出部と、前記第1電極と前記静電容量検出部との接続状態を任意に切り替える第1切替部と、前記第2電極と前記静電容量検出部との接続状態を任意に切り替える第2切替部と、前記静電容量検出部、前記第1切替部、及び第2切替部を制御し、前記静電容量検出部により検出された自己容量に基づいて前記第1電極と前記第2電極との相互容量を算出し、これに基づいてタッチ状態を検出する制御部と、を有することを特徴とする自己容量式タッチセンサを提供する。 [1] In order to achieve the above object, the present invention provides a first electrode in which a plurality of electrodes are arranged, a second electrode in which a plurality of electrodes are arranged in a direction intersecting the first electrode, and the first electrode And a capacitance detection unit that detects self-capacitance by driving the second electrode, a first switching unit that arbitrarily switches a connection state between the first electrode and the capacitance detection unit, and the second electrode A second switching unit that arbitrarily switches the connection state with the capacitance detection unit, the capacitance detection unit, the first switching unit, and the second switching unit are controlled and detected by the capacitance detection unit A self-capacitance touch sensor comprising: a controller that calculates a mutual capacitance between the first electrode and the second electrode based on the measured self-capacitance and detects a touch state based on the calculated mutual capacitance. provide.

[2]前記制御部は、前記第1切替部を制御して前記第1電極と前記静電容量検出部との接続状態を順次切替え、前記第2切替部を制御して前記第2電極と前記静電容量検出部との接続状態を順次切替えて、前記第1電極及び前記第2電極の自己容量を検出することによりタッチ位置を検出することを特徴とする上記[1]に記載の自己容量式タッチセンサであってもよい。 [2] The control unit controls the first switching unit to sequentially switch the connection state between the first electrode and the capacitance detection unit, and controls the second switching unit to control the second electrode. The self according to [1], wherein the touch position is detected by sequentially switching the connection state with the capacitance detection unit and detecting the self-capacitance of the first electrode and the second electrode. A capacitive touch sensor may be used.

[3]また、前記制御部は、検出されたタッチ位置が複数ある場合に、前記複数のタッチ位置に対応する第1電極及び第2電極を同時に駆動して、前記駆動された第1電極及び第2電極が交差するノードの自己容量を検出し、前記検出された自己容量に基づいて算出された相互容量が基準値に対して正または負の値かを判断することにより、前記タッチ状態が指によるものか導電性異物によるものかを判断することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の自己容量式タッチセンサであってもよい。 [3] In addition, when there are a plurality of detected touch positions, the control unit simultaneously drives the first electrode and the second electrode corresponding to the plurality of touch positions, and the driven first electrode and The touch state is detected by detecting a self-capacitance of a node at which the second electrode intersects, and determining whether the mutual capacitance calculated based on the detected self-capacitance is a positive value or a negative value with respect to a reference value. The self-capacitance touch sensor according to the above [1] or [2], characterized in that it is determined whether it is caused by a finger or a conductive foreign matter.

[4]また、前記第1電極及び前記第2電極は、前記制御部により前記駆動がされないときはグランドに接続されることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか1に記載の自己容量式タッチセンサであってもよい。 [4] Further, according to any one of [1] to [3], the first electrode and the second electrode are connected to a ground when the driving is not performed by the control unit. The self-capacitance type touch sensor may be used.

本発明によれば、自己容量を検出する簡易な構成で、導電性異物の検出が可能なタッチセンサを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the touch sensor which can detect a conductive foreign material with the simple structure which detects a self-capacitance can be provided.

図1は、本発明の実施の形態に係る自己容量式タッチセンサの概略構成と信号伝達を示す構成ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration and signal transmission of a self-capacitance touch sensor according to an embodiment of the present invention. 図2(a)は、Xスイッチング部の構成例を示す詳細図であり、図2(b)は、Yスイッチング部の構成例を示す詳細図である。2A is a detailed diagram illustrating a configuration example of the X switching unit, and FIG. 2B is a detailed diagram illustrating a configuration example of the Y switching unit. 図3は、タッチセンサに水滴が付着している状態を示し、各X、Y電極の自己容量の分布を示す図である。FIG. 3 shows a state where water droplets are attached to the touch sensor, and is a diagram showing a self-capacitance distribution of each X and Y electrode. 図4は、タッチセンサへ指または水滴が付着した場合の相互容量値の極性の違いを示す表である。FIG. 4 is a table showing a difference in polarity of mutual capacitance values when a finger or a water droplet adheres to the touch sensor. 図5は、タッチセンサに水滴が付着している場合におけるX電極、Y電極とXスイッチング部、Yスイッチング部の接続状態を具体的に示す図である。FIG. 5 is a diagram specifically illustrating a connection state of the X electrode, the Y electrode, the X switching unit, and the Y switching unit when water droplets are attached to the touch sensor. 図6は、本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサの原理を説明するための4導体系のモデル図である。FIG. 6 is a model diagram of a four-conductor system for explaining the principle of the self-capacitance touch sensor according to the present embodiment.

(本発明の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る自己容量式タッチセンサの概略構成と信号伝達を示す構成ブロック図である。
(Embodiment of the present invention)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration and signal transmission of a self-capacitance touch sensor according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態に係る自己容量式タッチセンサ1は、複数電極が配置された第1電極であるX電極102(X、X、・・・、X)と、X電極102と交差する方向に複数電極が配置された第2電極であるY電極104(Y、Y、・・・、Y)と、X電極102及びY電極104の駆動により自己容量を検出する静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)と、X電極102とX静電容量検出部152との接続状態を任意に切り替える第1切替部であるXスイッチング部154と、Y電極104とY静電容量検出部172との接続状態を任意に切り替える第2切替部であるYスイッチング部174と、静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)、Xスイッチング部154、及びYスイッチング部174を制御し、静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)により検出された自己容量に基づいてX電極102とY電極104との相互容量を算出し、これに基づいてタッチ状態を検出する制御部200と、を有して構成されている。 A self-capacitance touch sensor 1 according to an embodiment of the present invention includes an X electrode 102 (X 1 , X 2 ,..., X m ) that is a first electrode on which a plurality of electrodes are arranged, A Y electrode 104 (Y 1 , Y 2 ,..., Y n ) that is a second electrode in which a plurality of electrodes are arranged in the intersecting direction, and a static capacitance that detects self-capacitance by driving the X electrode 102 and the Y electrode 104. X switching which is a first switching unit that arbitrarily switches the connection state between the capacitance detection unit (X capacitance detection unit 152, Y capacitance detection unit 172) and the X electrode 102 and the X capacitance detection unit 152. Unit 154, a Y switching unit 174 that is a second switching unit that arbitrarily switches the connection state between the Y electrode 104 and the Y capacitance detection unit 172, and a capacitance detection unit (X capacitance detection unit 152, Y Capacitance detection unit 172), X switching 154 and the Y switching unit 174, and based on the self-capacitance detected by the capacitance detection unit (X capacitance detection unit 152, Y capacitance detection unit 172), And a control unit 200 that detects a touch state based on the calculated mutual capacitance.

(タッチ電極部100の構成)
タッチ電極部100は、図1に示すように、X電極102(X、X、・・・、X)とY電極104(Y、Y、・・・、Y)が直交して形成されている。操作者は、タッチ電極部100をタッチすることにより、1点タッチ(シングルタッチ)または多点タッチ(マルチタッチ)によるタッチ入力が可能である。タッチ電極部100は、図1に示すように、左上部を原点として、右方向にX軸、下方向にY軸とされた操作入力基準座標(X、Y)が設定されている。このタッチ入力により、接続された操作対象機器(例えば、車載機器等)の操作を行うことが可能となる。
(Configuration of touch electrode unit 100)
As shown in FIG. 1, the touch electrode unit 100 has an X electrode 102 (X 1 , X 2 ,..., X m ) and a Y electrode 104 (Y 1 , Y 2 ,..., Y n ) orthogonal to each other. Is formed. The operator can perform touch input by one-point touch (single touch) or multi-point touch (multi-touch) by touching the touch electrode unit 100. As shown in FIG. 1, the touch electrode unit 100 is set with operation input reference coordinates (X, Y) with the upper left as the origin, the X axis in the right direction and the Y axis in the lower direction. With this touch input, it is possible to operate a connected operation target device (for example, an in-vehicle device).

X電極102及びY電極104は、例えば、ITO(tin−doped indium oxide)、銅などを用いた電極として構成されている。このX電極102及びY電極104は、互いに絶縁されながら交差するように配置されている。本実施の形態では、X電極102とY電極104は直交して配置されている。   The X electrode 102 and the Y electrode 104 are configured as electrodes using, for example, ITO (tin-doped indium oxide), copper, or the like. The X electrode 102 and the Y electrode 104 are arranged so as to cross each other while being insulated from each other. In the present embodiment, the X electrode 102 and the Y electrode 104 are arranged orthogonally.

(X駆動検出部150の構成)
X電極102の一端側には、図1で示すように、X駆動検出部150が接続されている。ここで、図2(a)は、Xスイッチング部の構成例を示す詳細図である。
(Configuration of X drive detection unit 150)
As shown in FIG. 1, an X drive detection unit 150 is connected to one end side of the X electrode 102. Here, FIG. 2A is a detailed diagram illustrating a configuration example of the X switching unit.

図2(a)に示すように、X駆動検出部150は、X静電容量検出部152とXスイッチング部154とから構成されている。X静電容量検出部152は、図1で示す制御部200から出力されるX駆動検出信号SXiにより制御されてX電極102への電荷供給を行ない、また、静電容量信号SCXiにより自己容量の検出を行なう。なお、検出される自己容量は、静電容量信号SCXiに対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値SDXiとして制御部200に出力される。また、Xスイッチング部154は、Xスイッチング信号SWXiにより制御され、任意のX電極102とX静電容量検出部152との接続を切替える動作を行なう。 As illustrated in FIG. 2A, the X drive detection unit 150 includes an X capacitance detection unit 152 and an X switching unit 154. The X capacitance detection unit 152 is controlled by the X drive detection signal S Xi output from the control unit 200 shown in FIG. 1 to supply electric charges to the X electrode 102, and is also self- generated by the capacitance signal S CXi. Capacitance detection is performed. The detected self-capacitance is output to the control unit 200 as a capacitance count value S DXi obtained by subjecting the capacitance signal S CXi to analog / digital conversion processing or the like. The X switching unit 154 is controlled by the X switching signal SWXi, and performs an operation of switching the connection between an arbitrary X electrode 102 and the X capacitance detecting unit 152.

Xスイッチング部154は、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子で構成され、1本のX電極102とX静電容量検出部152とが上記スイッチング素子を介して接続切替可能とされている。図2(a)に示すように、例えば、i番目のX電極(X)は、上記説明した電荷供給及び静電容量(自己容量)の検出を行なう駆動時においてはX静電容量検出部152と接続される。一方、i番目のX電極(X)は、非駆動時においては、グランドGNDに接続される。このX電極102とX静電容量検出部152との接続切替は、任意のX電極において可能である。したがって、順次、X電極102とX静電容量検出部152との接続を切替えていくこともでき、また、任意のX電極102とX静電容量検出部152だけを接続することもできる。 The X switching unit 154 includes, for example, a switching element such as a transistor, and one X electrode 102 and the X capacitance detecting unit 152 can be switched through the switching element. As shown in FIG. 2 (a), for example, the i-th X electrode (X i ) has an X capacitance detection unit during driving for performing the above-described charge supply and capacitance (self-capacitance) detection. 152 is connected. On the other hand, the i-th X electrode (X i ) is connected to the ground GND when not driven. The connection switching between the X electrode 102 and the X capacitance detection unit 152 can be performed in any X electrode. Therefore, the connection between the X electrode 102 and the X capacitance detection unit 152 can be switched sequentially, or only an arbitrary X electrode 102 and the X capacitance detection unit 152 can be connected.

(Y駆動検出部170の構成)
Y電極104の一端側には、図1で示すように、Y駆動検出部170が接続されている。ここで、図2(b)は、Yスイッチング部の構成例を示す詳細図である。
(Configuration of Y Drive Detection Unit 170)
As shown in FIG. 1, a Y drive detection unit 170 is connected to one end side of the Y electrode 104. Here, FIG. 2B is a detailed diagram illustrating a configuration example of the Y switching unit.

図2(b)に示すように、Y駆動検出部170は、Y静電容量検出部172とYスイッチング部174とから構成されている。Y静電容量検出部172は、図1で示す制御部200から出力されるY駆動検出信号SYiにより制御されてY電極104への電荷供給を行ない、また、静電容量信号SCYiにより自己容量の検出を行なう。なお、検出される自己容量は、静電容量信号SCYiに対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値SDYiとして制御部200に出力される。また、Yスイッチング部174は、Yスイッチング信号SWYiにより制御され、任意のY電極104とY静電容量検出部172との接続を切替える動作を行なう。 As shown in FIG. 2B, the Y drive detection unit 170 includes a Y capacitance detection unit 172 and a Y switching unit 174. The Y capacitance detection unit 172 is controlled by the Y drive detection signal S Yi output from the control unit 200 shown in FIG. 1 to supply electric charge to the Y electrode 104, and is self- generated by the capacitance signal S CYi. Capacitance detection is performed. The detected self-capacitance is output to the control unit 200 as a capacitance count value S DYi obtained by subjecting the capacitance signal S CYi to analog / digital conversion processing or the like. The Y switching unit 174 is controlled by the Y switching signal SWYi, and performs an operation of switching the connection between the arbitrary Y electrode 104 and the Y capacitance detecting unit 172.

Yスイッチング部174は、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子で構成され、1本のY電極104とY静電容量検出部172とが上記スイッチング素子を介して接続切替可能とされている。図2(b)に示すように、例えば、j番目のY電極(Y)は、上記説明した電荷供給及び静電容量(自己容量)の検出を行なう駆動時においてはY静電容量検出部172と接続される。一方、j番目のY電極(Y)は、非駆動時においては、グランドGNDに接続される。このY電極104とY静電容量検出部172との接続切替は、任意のY電極において可能である。したがって、順次、Y電極104とY静電容量検出部172との接続を切替えていくこともでき、また、任意のY電極104とY静電容量検出部172だけを接続することもできる。 The Y switching unit 174 is constituted by, for example, a switching element such as a transistor, and one Y electrode 104 and the Y capacitance detecting unit 172 can be switched in connection via the switching element. As shown in FIG. 2B, for example, the j-th Y electrode (Y i ) has a Y electrostatic capacity detection unit during driving for performing the above-described charge supply and electrostatic capacity (self-capacitance) detection. 172. On the other hand, the j-th Y electrode (Y i ) is connected to the ground GND when not driven. The connection switching between the Y electrode 104 and the Y capacitance detection unit 172 can be performed in any Y electrode. Therefore, the connection between the Y electrode 104 and the Y capacitance detection unit 172 can be switched sequentially, or only the arbitrary Y electrode 104 and the Y capacitance detection unit 172 can be connected.

(制御部200の構成)
制御部200は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、例えば、制御部200が動作するためのプログラム等が格納されている。RAMは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部200は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
(Configuration of control unit 200)
The control unit 200 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that performs calculation and processing on acquired data according to a stored program, a RAM (Random Access Memory) that is a semiconductor memory, a ROM (Read Only Memory), and the like. Microcomputer. In this ROM, for example, a program for operating the control unit 200 is stored. For example, the RAM is used as a storage area for temporarily storing calculation results and the like. The control unit 200 has a means for generating a clock signal therein, and operates based on the clock signal.

(本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサ1の動作)
(通常動作(シングルタッチ)の検出)
本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサ1は、通常動作として、X電極102をXスイッチング信号SWXiにより順次切替えてX静電容量検出部152と接続し、自己容量方式により各X電極102の静電容量値を静電容量カウント値SDXiとして取得する。なお、X静電容量検出部152と接続されていないX電極102は、グランドGNDに接続される。
(Operation of the self-capacitance touch sensor 1 according to the present embodiment)
(Detection of normal operation (single touch))
In the self-capacitance touch sensor 1 according to the present embodiment, as a normal operation, the X electrodes 102 are sequentially switched by the X switching signal SWXi and connected to the X capacitance detection unit 152, and each X electrode 102 is subjected to the self-capacitance method. Is obtained as a capacitance count value S DXi . The X electrode 102 that is not connected to the X capacitance detection unit 152 is connected to the ground GND.

同様に、Y電極104をYスイッチング信号SWYiにより順次切替えてY静電容量検出部172と接続し、自己容量方式により各Y電極104の静電容量値を静電容量カウント値SDYiとして取得する。なお、Y静電容量検出部172と接続されていないY電極104は、グランドGNDに接続される。 Similarly, the Y electrodes 104 are sequentially switched by the Y switching signal SWYi and connected to the Y capacitance detection unit 172, and the capacitance value of each Y electrode 104 is acquired as the capacitance count value S DYi by the self-capacitance method. To do. The Y electrode 104 that is not connected to the Y capacitance detection unit 172 is connected to the ground GND.

制御部200は、X電極102及びY電極104のそれぞれの静電容量が、所定の基準値を超えて変化する場合にその電極にタッチ動作がされたと判断する。X電極102又はY電極104の少なくともどちらかの電極が、1本だけ所定の基準値を超えて変化した場合は、シングルタッチ(1点タッチ)を決定することができる。制御部200は、このような場合において、シングルタッチと判断し、指によるタッチ位置を決定することができる。   The control unit 200 determines that a touch operation has been performed on each of the X electrode 102 and the Y electrode 104 when the capacitances of the X electrode 102 and the Y electrode 104 change beyond a predetermined reference value. When at least one of the X electrode 102 and the Y electrode 104 changes beyond a predetermined reference value, a single touch (one point touch) can be determined. In such a case, the control unit 200 determines that the touch is a single touch and can determine the touch position by the finger.

(導電性異物(水滴)の検出)
図3は、タッチセンサに水滴が付着している状態を示し、X、Y座標における相互容量式により検出した静電容量の分布を示す図である。また、図4は、タッチセンサへ指または水滴が付着した場合の相互容量値の極性の違いを示す表である。
(Detection of conductive foreign matter (water droplets))
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which water droplets are attached to the touch sensor and a distribution of capacitance detected by the mutual capacitance formula in the X and Y coordinates. FIG. 4 is a table showing the difference in polarity of the mutual capacitance value when a finger or a water droplet adheres to the touch sensor.

ここで、図4を参照すると、相互容量により静電容量を検出した場合、指を検出すると相互容量値はマイマスとなり、水滴を検出すると相互容量値はプラスとなる。なお、このプラス、マイマスの値は、相互容量の基準値(非タッチ時の値)に対する変化分である。   Here, referring to FIG. 4, when the capacitance is detected by the mutual capacitance, the mutual capacitance value becomes a mass when a finger is detected, and the mutual capacitance value becomes a positive when a water droplet is detected. Note that the plus and mimas values are changes relative to the mutual capacitance reference value (value at the time of non-touch).

したがって、図3に示すように、静電容量を検出する領域が複数電極に亘る場合は、各X電極―Y電極間の相互容量値を検出しその極性を調べれば、タッチ状態の検出、すなわち、タッチしたものが指か水滴(導電性異物)かを判別することができる。   Therefore, as shown in FIG. 3, when the region for detecting the capacitance extends over a plurality of electrodes, if the mutual capacitance value between each X electrode and Y electrode is detected and its polarity is examined, detection of the touch state, that is, It is possible to determine whether the touched object is a finger or a water droplet (conductive foreign matter).

図3で示すように、Xi−1〜X〜Xi+1、Yj−1〜Y〜Yj+1の領域に水滴350が付着した場合の検出動作について説明する。 As shown in Figure 3, it will be described operation of detecting if X i-1 ~X i ~X i + 1, Y j-1 ~Y j ~Y j + water droplets 350 to first region is attached.

制御部200は、上記示したXi−1〜X〜Xi+1、Yj−1〜Y〜Yj+1の組合せの各座標(9つのポイント)において、同時駆動を行なうことで自己容量を検出し、検出した自己容量に基づいて相互容量値を算出する。 Control unit 200, in the X i-1 to X shown i ~X i + 1, Y j -1 ~Y j ~Y j + 1 of each coordinate of the combination (9 points), the self-capacitance by simultaneous driving The mutual capacitance value is calculated based on the detected self-capacitance.

ここでは、9つのポイントの代表例として、(X、Y)について自己容量を検出する場合を説明する。まず、(X、Y)について自己容量を検出するために、図5に示すように、Xスイッチング部154によりX電極(X)とX静電容量検出部152とを接続し、他のX電極をグランドGNDに接続する。また、Yスイッチング部174により、すべてのY電極をグランドGNDに接続する。この状態で、X電極(X)のみ駆動した場合の自己容量Ci Selfを検出する。 Here, a case where the self-capacitance is detected for (X i , Y j ) will be described as a representative example of nine points. First, in order to detect the self-capacitance for (X i , Y j ), the X electrode (X i ) and the X capacitance detection unit 152 are connected by the X switching unit 154 as shown in FIG. The X electrode is connected to the ground GND. Further, all Y electrodes are connected to the ground GND by the Y switching unit 174. In this state, the self-capacitance C i Self is detected when only the X electrode (X i ) is driven.

また、Yスイッチング部174によりY電極(Y)とY静電容量検出部172とを接続し、他のY電極をグランドGNDに接続する。また、Xスイッチング部154により、すべてのX電極をグランドGNDに接続する。この状態で、Y電極(Y)のみ駆動した場合の自己容量C Selfを検出する。 Further, the Y switching unit 174 connects the Y electrode (Y j ) and the Y electrostatic capacitance detection unit 172, and the other Y electrode is connected to the ground GND. Further, all X electrodes are connected to the ground GND by the X switching unit 154. In this state, the self-capacitance C j Self when only the Y electrode (Y j ) is driven is detected.

さらに、X電極(X)とX静電容量検出部152とを接続し、Y電極(Y)とY静電容量検出部172とを接続し、この状態、すなわち、X電極(X)とY電極(Y)の組合せの状態で、X静電容量検出部152とY静電容量検出部172とにより、同時駆動を行なうことで、同時駆動時の自己容量

Figure 2018041399
を検出する。なお、X、Y以外の電極はすべてグランドGNDに接続する。 Further, the X electrode (X i ) and the X capacitance detection unit 152 are connected, and the Y electrode (Y j ) and the Y capacitance detection unit 172 are connected. In this state, that is, the X electrode (X i ) And the Y electrode (Y j ) in combination, the X capacitance detection unit 152 and the Y capacitance detection unit 172 simultaneously drive the self capacitance at the time of simultaneous drive.
Figure 2018041399
Is detected. All electrodes other than X i and Y j are connected to the ground GND.

これにより、(X、Y)における相互容量Ci,jが算出できる。算出方法を以下に示す。 Thereby, the mutual capacitance C i, j at (X i , Y j ) can be calculated. The calculation method is shown below.

(自己容量式センサで相互容量を取得する方法)
(検出中に他の導体(電極)をグランドGNDに落とす場合)
図6は、本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサの原理を説明するための4導体系の解析モデル図である。例として、図6のような4導体系を考える。4導体のうちの1つはGNDとした。なお、Ciは、導体iの無限遠との容量、Cijは、導体iと導体jとの容量を示す。
(Method of acquiring mutual capacitance with a self-capacitance sensor)
(When other conductor (electrode) is dropped to ground GND during detection)
FIG. 6 is a four-conductor analysis model diagram for explaining the principle of the self-capacitance touch sensor according to the present embodiment. As an example, consider a four-conductor system as shown in FIG. One of the four conductors was GND. C i represents the capacitance of the conductor i to infinity, and C ij represents the capacitance of the conductor i and the conductor j.

ここで、GNDとされる導体は、通常無限遠との容量Cが十分に大きく、Cは短絡していると考えてよい。 Here, conductors are GND is sufficiently large capacitance C G of the normal infinity, it may be considered that C G are short-circuited.

一般に、複数の検出チャネルを持ち、かつ各チャネルの容量を順次取得するタイプの容量センサでは、駆動中(検出中)でないチャネルにつながった導体の影響を避けるため、これらの導体はGNDに落とす制御を行なう。   In general, in a capacitive sensor having a plurality of detection channels and sequentially acquiring the capacity of each channel, in order to avoid the influence of conductors connected to channels that are not being driven (detecting), control is performed to drop these conductors to GND. To do.

この制御の下で、このセンサの検出する導体1の自己容量(GNDとの容量)は、以下の式で表される。

Figure 2018041399
同様に、
Figure 2018041399
また、導体1と導体2を同時に駆動する場合、これらの導体の(合成)自己容量は、
Figure 2018041399
となる。
したがって、以下の式により、自己容量を求めることにより、導体1と導体2の間の容量(相互容量)が算出、取得できる。
Figure 2018041399
この結果は、導体数が増加しても同様に成り立つ。 Under this control, the self-capacitance (capacitance with GND) of the conductor 1 detected by this sensor is expressed by the following equation.
Figure 2018041399
Similarly,
Figure 2018041399
Also, when the conductor 1 and the conductor 2 are driven simultaneously, the (composite) self-capacitance of these conductors is
Figure 2018041399
It becomes.
Therefore, the capacitance (mutual capacitance) between the conductor 1 and the conductor 2 can be calculated and obtained by obtaining the self-capacitance by the following equation.
Figure 2018041399
This result holds true even if the number of conductors increases.

(本発明の実施の形態の効果)
本実施の形態においては、以下のような効果を有する。
(1)本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサ1は、複数電極が配置された第1電極であるX電極102(X、X、・・・、X)と、X電極102と交差する方向に複数電極が配置された第2電極であるY電極104(Y、Y、・・・、Y)と、X電極102及びY電極104の駆動により自己容量を検出する静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)と、X電極102とX静電容量検出部152との接続状態を任意に切り替える第1切替部であるXスイッチング部154と、Y電極104とY静電容量検出部172との接続状態を任意に切り替える第2切替部であるYスイッチング部174と、静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)、Xスイッチング部154、及びYスイッチング部174を制御し、静電容量検出部(X静電容量検出部152、Y静電容量検出部172)により検出された自己容量に基づいてX電極102とY電極104との相互容量を算出し、これに基づいてタッチ状態を検出する制御部200と、を有して構成されている。よって、任意のX電極102と任意のY電極104を同時駆動して自己容量を検出することが可能となる。これにより、自己容量を検出する簡易な構成で、導電性異物の検出が可能となり、例えば、手指によるタッチか水滴の付着か等の判定が可能となる。
(2)本実施の形態に係る自己容量式タッチセンサ1は、容量検出手段として、自己容量式の検出手段のみを有する。したがって、従来技術のような相互容量式の検出手段を備える必要がないので、簡易な構成で、マルチタッチに対応が可能である。
(3)導電性異物の検出は、自己容量の検出により行なうので、自己容量センサの長所である高感度、高速等を保持した検出が可能である。
(Effect of the embodiment of the present invention)
The present embodiment has the following effects.
(1) The self-capacitance touch sensor 1 according to the present embodiment includes an X electrode 102 (X 1 , X 2 ,..., X m ) that is a first electrode on which a plurality of electrodes are arranged, and an X electrode 102. The self-capacitance is detected by driving the Y electrode 104 (Y 1 , Y 2 ,..., Y n ), which is a second electrode in which a plurality of electrodes are arranged in a direction intersecting with the X electrode 102, and the X electrode 102 and the Y electrode 104. X, which is a first switching unit that arbitrarily switches the connection state between the X capacitance 102 and the X capacitance detection unit 152 (X capacitance detection unit 152, Y capacitance detection unit 172). The switching unit 154, a Y switching unit 174 that is a second switching unit that arbitrarily switches the connection state between the Y electrode 104 and the Y capacitance detection unit 172, and a capacitance detection unit (X capacitance detection unit 152, Y capacitance detector 172), X switching 154 and the Y switching unit 174, and based on the self-capacitance detected by the capacitance detection unit (X capacitance detection unit 152, Y capacitance detection unit 172), And a control unit 200 that detects a touch state based on the calculated mutual capacitance. Therefore, it is possible to detect the self-capacitance by simultaneously driving the arbitrary X electrode 102 and the arbitrary Y electrode 104. Thereby, it is possible to detect a conductive foreign substance with a simple configuration for detecting self-capacitance, and for example, it is possible to determine whether a finger touch or a water droplet adheres.
(2) The self-capacitance touch sensor 1 according to the present embodiment has only a self-capacitance detection unit as a capacitance detection unit. Therefore, since it is not necessary to provide mutual capacitance type detection means as in the prior art, it is possible to cope with multi-touch with a simple configuration.
(3) Since the conductive foreign matter is detected by detecting the self-capacitance, it is possible to perform detection while maintaining the high sensitivity and high speed, which are the advantages of the self-capacitance sensor.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、この実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、この実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is merely an example, and does not limit the invention according to the claims. In addition, the novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, not all the combinations of features described in this embodiment are essential to the means for solving the problems of the invention. Further, this embodiment is included in the scope and gist of the invention, and is included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…自己容量式タッチセンサ
100…タッチ電極部
102…X電極
104…Y電極
150…X駆動検出部
152…X静電容量検出部
154…Xスイッチング部
170…Y駆動検出部
172…Y電容量検出部
174…Yスイッチング部
200…制御部
350…水滴
GND…グランド
CXi、SCYi…静電容量信号
DXi、SDYi…静電容量カウント値
WXi…Xスイッチング信号
WYi…Yスイッチング信号
Xi…X駆動検出信号
Yi…Y駆動検出信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Self-capacitance type touch sensor 100 ... Touch electrode part 102 ... X electrode 104 ... Y electrode 150 ... X drive detection part 152 ... X electrostatic capacitance detection part 154 ... X switching part 170 ... Y drive detection part 172 ... Y electric capacity Detection unit 174 ... Y switching unit 200 ... Control unit 350 ... Water drop GND ... Ground S CXi , S CYi ... Capacitance signal S DXi , S DYi ... Capacitance count value S WXi ... X switching signal S WYi ... Y switching signal S Xi ... X drive detection signal S Yi ... Y drive detection signal

Claims (4)

複数電極が配置された第1電極と、
前記第1電極と交差する方向に複数電極が配置された第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の駆動により自己容量を検出する静電容量検出部と、
前記第1電極と前記静電容量検出部との接続状態を任意に切り替える第1切替部と、
前記第2電極と前記静電容量検出部との接続状態を任意に切り替える第2切替部と、
前記静電容量検出部、前記第1切替部、及び第2切替部を制御し、前記静電容量検出部により検出された自己容量に基づいて前記第1電極と前記第2電極との相互容量を算出し、これに基づいてタッチ状態を検出する制御部と、
を有することを特徴とする自己容量式タッチセンサ。
A first electrode having a plurality of electrodes disposed thereon;
A second electrode having a plurality of electrodes arranged in a direction intersecting the first electrode;
A capacitance detector that detects self-capacitance by driving the first electrode and the second electrode;
A first switching unit that arbitrarily switches a connection state between the first electrode and the capacitance detection unit;
A second switching unit that arbitrarily switches a connection state between the second electrode and the capacitance detection unit;
The mutual capacitance between the first electrode and the second electrode is controlled based on the self-capacitance detected by the capacitance detection unit by controlling the capacitance detection unit, the first switching unit, and the second switching unit. And a control unit that detects a touch state based on the
A self-capacitance touch sensor characterized by comprising:
前記制御部は、前記第1切替部を制御して前記第1電極と前記静電容量検出部との接続状態を順次切替え、前記第2切替部を制御して前記第2電極と前記静電容量検出部との接続状態を順次切替えて、前記第1電極及び前記第2電極の自己容量を検出することによりタッチ位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の自己容量式タッチセンサ。   The control unit controls the first switching unit to sequentially switch the connection state between the first electrode and the capacitance detection unit, and controls the second switching unit to control the second electrode and the electrostatic capacitance. 2. The self-capacitive touch sensor according to claim 1, wherein the touch position is detected by sequentially switching the connection state with the capacitance detection unit and detecting the self-capacitance of the first electrode and the second electrode. . 前記制御部は、検出されたタッチ位置が複数ある場合に、前記複数のタッチ位置に対応する第1電極及び第2電極を同時に駆動して、前記駆動された第1電極及び第2電極が交差するノードの自己容量を検出し、前記検出された自己容量に基づいて算出された相互容量が基準値に対して正または負の値かを判断することにより、前記タッチ状態が指によるものか導電性異物によるものかを判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の自己容量式タッチセンサ。   The control unit simultaneously drives the first electrode and the second electrode corresponding to the plurality of touch positions when there are a plurality of detected touch positions, and the driven first electrode and the second electrode intersect with each other. Detecting the self-capacitance of the node to be detected, and determining whether the mutual capacitance calculated based on the detected self-capacitance is a positive value or a negative value with respect to a reference value. The self-capacitance touch sensor according to claim 1, wherein it is determined whether it is due to a sexual foreign matter. 前記第1電極及び前記第2電極は、前記制御部により前記駆動がされないときはグランドに接続されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の自己容量式タッチセンサ。   4. The self-capacitive touch sensor according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are connected to a ground when the driving is not performed by the control unit. 5.
JP2016176759A 2016-09-09 2016-09-09 Self-capacitance type touch sensor Pending JP2018041399A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016176759A JP2018041399A (en) 2016-09-09 2016-09-09 Self-capacitance type touch sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016176759A JP2018041399A (en) 2016-09-09 2016-09-09 Self-capacitance type touch sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018041399A true JP2018041399A (en) 2018-03-15

Family

ID=61626186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016176759A Pending JP2018041399A (en) 2016-09-09 2016-09-09 Self-capacitance type touch sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018041399A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022172794A1 (en) * 2021-02-12 2022-08-18 ファナック株式会社 Diagnosis device and diagnosis method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022172794A1 (en) * 2021-02-12 2022-08-18 ファナック株式会社 Diagnosis device and diagnosis method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101008144B1 (en) Screen input type image display system
KR101453347B1 (en) Touch detecting method and apparatus for decreasing noise
TWI614647B (en) Force sensing x-y touch sensor
KR101505041B1 (en) Touch panel device with reconfigurable sensing points and its sensing method
US9389738B2 (en) Touching apparatus and touching detecting method thereof
KR102093445B1 (en) Capacitive type touch sensing device
KR102375274B1 (en) Touch sensing device and display apparatus including the same
US9367190B2 (en) Touch recognition method and system for a capacitive touch apparatus
US20150070297A1 (en) Control method for touch panel
JP2017524192A5 (en)
KR101527438B1 (en) Capacitive touch panel
JP6661013B2 (en) Touch panel control device and electronic equipment
WO2012016083A1 (en) Reducing noise susceptibility in a mutual capacitance touchpad through axis swapping
US10061445B2 (en) Touch input device
US11537248B2 (en) Touch sensor panel and touch input device with reduced magnitude of low ground mass interference signal
US20180329532A1 (en) Operation detection device
CN103777830A (en) Touch screen and display device
JP2018041399A (en) Self-capacitance type touch sensor
JP2012128676A (en) Touch panel
CN203706185U (en) Touch screen and display device
JP2011215675A (en) Capacitive touch panel
JP2018045440A (en) Self-capacitance touch sensor
JP5819274B2 (en) Operating device
KR102476211B1 (en) Device for sensing touch input
TW201209660A (en) Sensing apparatus for touch panel and sensing method thereof