JP4710573B2 - Capacitive digital touch panel - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル式タッチパネルの入力方式において、静電容量結合方式を採用したタッチパネルのスイッチ動作に関して、安定した情報の入力を可能にするものである。 The present invention enables a stable input of information regarding a switch operation of a touch panel adopting a capacitive coupling method in an input method of a digital touch panel.
従来の静電容量型デジタル式タッチパネルでは、図１に示すようにＰＥＴフィルム１の上にＩＴＯ膜や銀ペースト印刷によりスイッチ電極２を形成したシートを、図２に示すようにガラスやアクリル板等の誘電体３の裏に貼り付けたものを、図３に示すパネル部４とし、複数のスイッチ電極が接続されたスイッチ電極切り替え回路にて、各スイッチ電極と発振回路を１対１で接続し、スイッチ電極の静電容量の変化を、発振回路を介して、周期の時間をカウンタで取り込むインプットキャプチャ機能で計測することで周波数の変化を判断する制御部５があり、スイッチ電極２に操作者の指が接触していない時の周波数から、スイッチ電極２に触った時の周波数の変化でＯＮ／ＯＦＦ判断を行うが、制御部５にて検出する静電容量の値は安定的なものではなく、パネル部４や制御部５の温度や設置場所の環境変化によって大きく変動するので、その変動を吸収するための補正処理が制御部内で絶えず必要となり、補正処理を超えた変化が発生した場合には誤動作の原因となる。
In a conventional capacitive digital touch panel, as shown in FIG. 1, a sheet in which a switch electrode 2 is formed on a PET film 1 by printing an ITO film or silver paste is used, as shown in FIG. The panel 3 shown in FIG. 3 is pasted on the back of the dielectric 3, and each switch electrode and the oscillation circuit are connected one-to-one in a switch electrode switching circuit to which a plurality of switch electrodes are connected. , a change in capacitance of the switch electrode, via the oscillating circuit, there is a control unit 5 for determining the change in frequency by measuring the input capture function of taking the period of time in the counter, the operator switch electrode 2 the frequency at which the finger does not contact, performs the oN / OFF judgment by the change in frequency when touched switch electrode 2, the value of the capacitance detecting by the control unit 5 is stably However, since it fluctuates greatly depending on the temperature of the panel unit 4 and the control unit 5 and the environmental change of the installation location, correction processing to absorb the change is constantly required in the control unit, and changes exceeding the correction processing occur. Doing so may cause malfunction.
従って上記従来技術の方式では、タッチパネルに操作者の指が接触した場合に変化する静電容量変化を検出してスイッチとしてのＯＮ／ＯＦＦ動作を行うが、初期段階で操作者の指が接触していない時の静電容量を取得していなければ、静電容量変化が把握出来ない事になる。従って例えば、電源投入時に操作者の指がタッチパネルに接触していた場合には、その後の検出で静電容量変化は発生しないので操作者の指が接触していることが判別出来ずＯＮとならない。またタッチパネルの静電容量検出時に急激な温度変化等が発生すれば静電容量変化が発生し、操作者の指がタッチパネルに接触していないのにあたかも接触したかのように誤った判別を行いスイッチがＯＮとなる。また緩やかな温度変化でも時間経過でかなりの静電容量変化となるので、通常は補正処理で温度の変化量を差し引く処理を行うが、ゆっくり操作者の指をタッチパネルに接触させた場合も緩やかな静電容量変化となり補正処理により、静電容量変化が無視される事で操作者の指がタッチパネルに接触したにもかかわらずスイッチがＯＮとならない等の問題があった。
そこで本発明の目的は、タッチパネルを押した場合に変化する静電容量変化を安定したスイッチ動作としてＯＮ／ＯＦＦを検出し、さらには消費電力の低減やスイッチ動作の機能拡大を実現することにある。
Therefore, in the above-described prior art method, the capacitance change that changes when the operator's finger touches the touch panel is detected and the ON / OFF operation as a switch is performed, but the operator's finger touches at the initial stage. If the electrostatic capacity when it is not acquired is not acquired, the change in electrostatic capacity cannot be grasped. Therefore, for example, if the operator's finger is in contact with the touch panel when the power is turned on, the capacitance change does not occur in the subsequent detection, so it cannot be determined that the operator's finger is in contact and is not turned ON. . In addition, if a sudden temperature change occurs when detecting the capacitance of the touch panel, a capacitance change occurs, and the operator's finger is not touching the touch panel, but makes an erroneous determination as if touching it. The switch is turned on. Even if the temperature changes slowly, the capacitance changes considerably over time, so the correction process usually subtracts the amount of change in temperature, but when the operator's finger touches the touch panel slowly the capacitance change with it correction processing, the electrostatic capacitance change even though the switch operator's finger contacts the touch panel by being ignored there is a problem such that not turned oN.
Accordingly, an object of the present invention is to detect ON / OFF as a stable switch operation by changing a capacitance that changes when a touch panel is pressed, and further to realize a reduction in power consumption and an expansion of a switch operation function. .
タッチパネル部と制御部から構成される静電容量型デジタル式タッチパネルであって、前記タッチパネル部は、ガラス板やアクリル板等の誘電体の裏面に、絶縁フィルムの表面と裏面の対向する位置にＩＴＯ膜や銀ペースト印刷によるスイッチ電極が配置された電極シートを設けた構造を成しており、前記制御部は、前記スイッチ電極のＯＮとＯＦＦの判定をする閾値を記憶するＲＯＭと、前記スイッチ電極を順番に接続できるスイッチ電極切り替え回路と、前記スイッチ電極切り替え回路で選択されたスイッチ電極の静電容量変化による周波数変化を出力可能な発振回路と、前記発振回路からの1周期の周波数の出力波形の幅をクロックでカウントするインプットキャプチャ機能を内蔵するマイクロコントローラとからなり、前記タッチパネル部の複数のスイッチ電極の静電容量変化の信号を検出する際に、検出するスイッチ電極を前記スイッチ電極切り替え回路によって、一つずつ順次選択し、選択されたスイッチ電極以外をＧＮＤとした上で、前記発振回路からの周波数を前記マイクロコントローラのインプットキャプチャ機能にて計測して数値化する処理を行い、データとして取り込み、操作者がスイッチ電極に触れた時の静電容量の変化で、スイッチ機能として押圧されたか判断し、前記表裏対向する位置に設けられたスイッチ電極のそれぞれの静電容量の差を、差分データとし、前記閾値とを比較してスイッチ電極のＯＮとＯＦＦとの判定を行うことを特徴とする静電容量型デジタル式タッチパネル。
A capacitance type digital touch panel comprising a touch panel unit and a control unit, wherein the touch panel unit is formed on a back surface of a dielectric such as a glass plate or an acrylic plate, and in a position where the front surface of the insulating film faces the back surface. It has a structure provided with an electrode sheet on which a switch electrode by film or silver paste printing is arranged, and the control unit stores a ROM that stores a threshold value for determining whether the switch electrode is ON or OFF, and the switch electrode Switch electrode switching circuit that can be connected in sequence, an oscillation circuit that can output a frequency change due to a capacitance change of the switch electrode selected by the switch electrode switching circuit, and an output waveform of a frequency of one cycle from the oscillation circuit A microcontroller with a built-in input capture function that counts the width of the touch panel with a clock. When detecting the signal of the capacitance change of the plurality of switch electrodes of the control unit, the switch electrodes to be detected are sequentially selected one by one by the switch electrode switching circuit, and other than the selected switch electrodes are set to GND. The frequency from the oscillation circuit is measured and digitized by the input capture function of the microcontroller, captured as data, and the capacitance changes when the operator touches the switch electrode. Judgment is made as a function, the difference between the capacitances of the switch electrodes provided at the front and back facing positions is set as difference data, and the threshold value is compared to determine whether the switch electrode is ON or OFF. Capacitance type digital touch panel characterized by performing.
以上説明したように、本発明によれば静電容量結合のタッチパネルにおいて、スイッチ電極を二重構造にして順番に静電容量変化を検出する事により差分をとることで、装置に加わる温度変化等の環境変化に対する変動を吸収する。また、面倒な信号補正を必要とせずに簡単にＯＮ／ＯＦＦ判断が出来るようになり、かつ電源投入時より操作者の指が接触している事が判別可能となることで必要な時にのみ動作し、それ以外は停止出来るので消費電流の低減も可能な信頼性の高い入力装置が実現できる。また裏側にさらに誘電体を貼り合わせて電極シートをサンドイッチの構成にすると表裏どちらから接触したかの判定も可能となる。
As described above, according to the present invention, in a capacitively coupled touch panel, a change in temperature is applied to the apparatus by taking a difference by detecting a change in capacitance in turn by forming a switch electrode in a double structure. To absorb fluctuations in environmental changes. In addition, it is possible to easily determine ON / OFF without requiring troublesome signal correction, and it is possible to determine that the operator's finger is in contact since the power is turned on. In addition, since the rest can be stopped, a highly reliable input device capable of reducing current consumption can be realized. Further, when a dielectric is further bonded to the back side to form a sandwich structure of the electrode sheet, it is possible to determine which side is in contact from the front and back.
本発明の構成は、図１０に示すタッチパネル部４と制御部５から構成されている。
タッチパネル部４は、図５、６、８、９で示すように、絶縁性フィルム１の表と裏の対向する位置に、ＩＴＯ膜や銀ペースト印刷で形成された電極６、７、８、９及び電極１６から電極２１を設けた電極シートをガラス板やアクリル板等の誘電体に接着剤等で貼り付けた構造となっている。
電極シートの電極６、８、１０は、操作者の指が隠れるくらいの円又は四角形でスイッチ電極を形成し、その信号を取り出すための信号端子１２が、制御部５に設けられているスイッチ電極切り替え回路１３に接続されている。
The configuration of the present invention includes a touch panel unit 4 and a control unit 5 shown in FIG.
As shown in FIGS. 5, 6, 8, and 9, the touch panel unit 4 has electrodes 6, 7, 8, and 9 formed by ITO film or silver paste printing at positions facing the front and back of the insulating film 1. And the electrode sheet provided with the electrode 21 from the electrode 16 has a structure in which it is attached to a dielectric such as a glass plate or an acrylic plate with an adhesive or the like.
The electrodes 6, 8, and 10 of the electrode sheet form switch electrodes in a circle or quadrangle enough to hide the operator's finger, and a switch terminal in which the signal terminal 12 for taking out the signal is provided in the control unit 5 The switching circuit 13 is connected.
制御部５は、スイッチ電極１６からスイッチ電極２１が順番に接続できるスイッチ電極切り替え回路１３、スイッチ電極切り替え回路１３で選択されたスイッチ電極の静電容量変化を、周波数が可変出来る発振回路１４、発振回路１４からの周波数の波形幅が計測できるインプットキャプチャ機能が内蔵されたマイクロコントローラ１５がある。マイクロコントローラ１５内にはＣＰＵが設けられており、図示しないメモリに格納された制御プログラムを実行して、Ｉ／Ｏを介してスイッチ電極切り替え回路１３を制御し、発振回路１４からの周波数の波形幅を、図示しないインプットキャプチャ機能のカウンタから得られたカウントの数値を判断し、結果をスイッチのＯＮ／ＯＦＦデータとして、例えばシリアル通信を介してデータを外部機器（図示せず）へ送出する構成となっている。
通常インプットキャプチャ機能は発振周波数の波形幅を入力の周波数の１周期のタイミングでＣＰＵの動作速度を決定する図示しないＣＰＵクロックのクロック数をカウンタにてカウントして保持する。
The control unit 5 includes a switch electrode switching circuit 13 in which the switch electrode 16 to the switch electrode 21 can be connected in order, an electrostatic capacity change of the switch electrode selected by the switch electrode switching circuit 13, an oscillation circuit 14 in which the frequency can be varied, and an oscillation There is a microcontroller 15 incorporating an input capture function capable of measuring the waveform width of the frequency from the circuit 14. A CPU is provided in the microcontroller 15, and a control program stored in a memory (not shown) is executed to control the switch electrode switching circuit 13 via the I / O, and a frequency waveform from the oscillation circuit 14. A configuration in which the width is determined by a numerical value of a count obtained from a counter of an input capture function (not shown), and the result is used as ON / OFF data of a switch, for example, data is sent to an external device (not shown) via serial communication It has become.
The normal input capture function counts and holds the number of CPU clocks (not shown) that determines the CPU operating speed at the timing of one cycle of the input frequency with respect to the waveform width of the oscillation frequency.
このデジタル型静電容量方式タッチパネルの動作原理を簡単に説明する。
まず通常、スイッチ電極１６からスイッチ電極２１の各スイッチ電極と、スイッチ電極切り替え回路１３、発振回路１４の設計によって決まる一定の周波数が発生している。このときの発振回路１４の周波数は、一般的なインプットキャプチャ機能が内蔵されたマイクロコントローラ１５で周波数の波形幅が、測定可能な１００ｋＨｚ程度とする。この状態で操作者の指がスイッチ電極１６、１８、２０の上に近づくと、スイッチ電極１６、１８、２０の静電容量が増加する。それは、人間は元々静電容量が１００ｐＦ程度持った導体であり、スイッチ電極１６、１８、２０に導体である操作者の指が近づくと静電誘導現象が発生し静電容量が増加するからである。
次に発振回路１４は、増加した静電容量の変化を検知し、静電容量の増加に追従して周波数が変化する発振回路で構成されている。
The operation principle of this digital capacitive touch panel will be briefly described.
First, usually, a certain frequency determined by the design of the switch electrodes 16 to 21 and the switch electrode switching circuit 13 and the oscillation circuit 14 is generated. The frequency of the oscillation circuit 14 at this time is set to about 100 kHz at which the waveform width of the frequency can be measured by the microcontroller 15 incorporating a general input capture function. When the operator's finger approaches the switch electrodes 16, 18, 20 in this state, the capacitance of the switch electrodes 16, 18, 20 increases. In it, humans are originally conductor capacitance having about 100 pF, since the electrostatic induction phenomenon when the operator's finger is a conductor to the switch electrode 16, 18, 20 approaches occurs electrostatic capacity increases is there.
Next, the oscillation circuit 14 is configured by an oscillation circuit that detects a change in the increased capacitance and changes the frequency following the increase in the capacitance .
次に制御部５では、スイッチ電極１６から電極２１をスイッチ電極切り替え回路１３によって、一つずつ選択し、選択されたもの以外の電極をＧＮＤへ接続したうえで、スイッチ電極切り替え回路１３で選択されたスイッチ電極の静電容量変化による周波数の変化を出力可能な発振回路１４からの出力波形の幅を計測できるマイクロコントローラ１５に内蔵されたインプットキャプチャ機能、すなわち、発振回路１４からの出力波形を入力し、出力波形の１周期の間にＣＰＵクロックが何クロック経過したかをカウントして計測する機能を利用して、周波数を測定して数値化しマイクロコントローラ１５内の図示しない一時的な記憶領域としてのＲＡＭに記憶していく。次にスイッチ電極に操作者の指が近づいた時には、二重構造の操作者の指に近い方のスイッチ電極１６、１８、２０は静電容量が増加し、周波数が低下し、インプットキャプチャ機能で数値化される値は増加するが、スイッチ電極１７、１９、２１を選択した場合、操作者の指との間にスイッチ電極１６、１８、２０が存在し、かつＧＮＤへと接続されている事になるので操作者の指による静電容量の変化が発生しない。
The following control unit 5, the electrode 21 from the switch electrode 16 by the switch electrode switching circuit 13 selects One not a single, after connecting the electrodes other than the one selected to GND, selected by a switch electrode switching circuit 13 has been input capture function built into the microcontroller 15 where the change in frequency due to a change in capacitance switch electrode can measure the width of the output waveform from the output possible oscillation circuit 14, i.e., the output waveform from the oscillator circuit 14 Is used to measure and digitize the frequency using the function of counting and measuring how many CPU clocks have elapsed during one cycle of the output waveform, and temporarily storing it in the microcontroller 15 (not shown). The data is stored in a RAM as an area . Next, when the operator's finger approaches the switch electrode, the switch electrodes 16, 18 and 20 closer to the operator's finger having the double structure increase in capacitance, decrease in frequency, and have an input capture function . Although the digitized value increases, when the switch electrodes 17, 19, and 21 are selected, the switch electrodes 16, 18, and 20 exist between the operator's fingers and are connected to the GND. change in capacitance by the finger of the operator does not occur since become.
ここで、タッチパネル部４に操作者の指が接触していない時には、スイッチ電極１６からスイッチ電極２１の周波数の変化は上下のペアでは等しく、例えばスイッチ電極１６、１７では、ＣＰＵクロックを１０ＭＨｚとした場合に、１００ＫＨｚの周波数をインプットキャプチャ機能でカウントすると１００カウントとなり、これを１００回加算すれば１００００カウントになる。この計測環境で、操作者の指がスイッチ電極に接触した時に変化する静電容量による周波数の変化が１ＫＨｚぐらいならば、１００ＫＨｚに対して１％の変化でインプットキャプチャ機能では１００カウントの変化として計測可能となる。このときスイッチ電極１６では１０１００カウントとなるが、スイッチ電極１６に遮蔽されたスイッチ電極１７は１００００カウントのままとなるので単純な差分で操作者の指の接触による静電容量の変化量が１００カウント発生したと判断出来る。
Here, when the operator's finger is not in contact with the touch panel unit 4, the change in frequency from the switch electrode 16 to the switch electrode 21 is the same in the upper and lower pairs. For example, in the switch electrodes 16 and 17, the CPU clock is 10 MHz. In this case, when the frequency of 100 KHz is counted by the input capture function , it becomes 100 counts, and when this is added 100 times, it becomes 10,000 counts. In this measurement environment, if the change in frequency due to the capacitance that changes when the operator's finger touches the switch electrode is about 1 kHz, the input capture function measures 100% as a change of 1% with respect to 100 kHz. It becomes possible. At this time, the switch electrode 16 has a count of 10100, but the switch electrode 17 shielded by the switch electrode 16 still has a count of 10,000, so the amount of change in capacitance due to the touch of the operator's finger is 100 counts with a simple difference. It can be judged that it occurred.
スイッチ電極１６と１７、スイッチ電極１８と１９、スイッチ電極２０と２１の数値化された値の差の差分データは、マイクロコントローラ１５内の図示しない一時的な記憶領域としてのＲＡＭに記録したうえで、スイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦ判定は、タッチパネル部４に操作者の指が接触した時の接触面積や操作者の指の動きやノイズ等でも差分データが変動する事になるので、差分データに対して、マイクロコントローラ１５内の図示しない記憶領域のＲＯＭ上に記録された一つの閾値でスイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを決定すると、微少な変動での差分データの変化によってはスイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを繰り返してしまう事態が発生するので、スイッチ電極のＯＮを判断する閾値とは別に、スイッチ電極のＯＦＦを判断する閾値を用意してＲＯＭ上に記録しておく。例えば、ＣＰＵはＲＯＭ上からスイッチ電極のＯＮと判断する閾値とスイッチ電極のＯＦＦと判断する閾値を読み出して差分データと比較し、スイッチ電極のＯＮと判断する閾値を７０、スイッチ電極のＯＦＦと判断する閾値を３０とするとＣＰＵは差分データが７０以上となった時にスイッチ電極のＯＮと判断し、それ以降は差分データが３０以下にならないとスイッチ電極がＯＦＦにならないようにする。以上により操作者の指が、パネル部４のスイッチ電極２の上を触ったかが判断出来、安定したスイッチ機能として動作可能となる。
The difference data of the difference between the digitized values of the switch electrodes 16 and 17, the switch electrodes 18 and 19, and the switch electrodes 20 and 21 is recorded in a RAM as a temporary storage area (not shown) in the microcontroller 15. In the ON / OFF determination of the switch electrode, the difference data varies depending on the contact area when the operator's finger touches the touch panel unit 4 and the movement or noise of the operator's finger. Te, when determining the oN / OFF of the switch electrode at one threshold value recorded in the ROM memory area (not shown) in the microcontroller 15, oN / OFF of the switch electrodes by a change in the difference data in the minute fluctuations since repeated resulting situation generates, separately from the threshold value for determining the ON switch electrodes, use a threshold value for determining the OFF state of the switch electrode It is recorded in the ROM to. For example, CPU compares the difference data by reading the threshold value for determining the OFF threshold value and switch electrode to determine that ON of the switch electrode from the ROM, and the threshold value for determining the ON switch electrode 70, the switch electrode If the threshold value for determining the OFF to 30 CPU determines that oN of the switch electrodes when the difference data becomes 70 or more, the difference data is thereafter so that the becoming not the switch electrode 30 below not to OFF. As described above, it can be determined whether the operator's finger has touched the switch electrode 2 of the panel unit 4 and can operate as a stable switch function.
即ち本発明のようにすれば、重なったスイッチ電極の周波数変化の差を算出するだけでスイッチとして働き、スイッチ電極の信号処理を行う共通回路や電極における温度変化における周波数変動も無視でき、静電容量型デジタル式タッチパネルにおいて、簡単な制御で安定した動作をさせる事が可能となる。 That is, according to the present invention, it works as a switch only by calculating the difference in frequency change of the overlapped switch electrodes, and the frequency fluctuations due to temperature changes in the common circuit and electrodes that perform signal processing of the switch electrodes can be ignored. A capacitive digital touch panel can be operated stably with simple control.
まずタッチパネル部４について説明する。通常、図１に示すようにスイッチとして必要な個数、必要なサイズのスイッチ電極２をＰＥＴフィルム１の上にＩＴＯ膜や銀ペーストにて印刷を行った電極シートを、図２に示す様にガラスやアクリル等の誘電体３の下へ貼り付ける。ここで貼り付ける電極シートのスイッチ電極を図４に示すように二重構造にする方法として、重ねるスイッチ電極同士の特性は同一である必要があるので、一つは図５に示すようにスイッチ電極６と同じスイッチ電極７を設けた電極シートを、ＰＥＴフィルム１の下から貼り付ける事で実現する。次に図６に示す様に、同一ＰＥＴフィルム１の裏表に同じ形状のスイッチ電極８、９をＩＴＯ膜や銀ペーストにて印刷する事で実現する。
図７に示す様に、ＰＥＴフィルム１の片面に線対称でスイッチ電極１０、１１をＩＴＯ膜や銀ペーストにて印刷し、図８に示すようにスイッチ電極が外側になるように線対称の部分で折り返して貼り合わせるか、図９に示す様にスイッチ電極が内側になるように線対称の部分で折り返し間に別途ＰＥＴフィルム１を挿入して貼り合わせる事で実現する。以上の方法で形成した二重構造の電極シートを誘電体３に貼り付ける事でパネル部４を構成する。
First, the touch panel unit 4 will be described. Usually, an electrode sheet in which a switch electrode 2 of a necessary number and a required size is printed on a PET film 1 with an ITO film or a silver paste as shown in FIG. Affixed under the dielectric 3 such as acrylic or acrylic. Here, as a method of making the switch electrode of the electrode sheet to be bonded into a double structure as shown in FIG. 4, the characteristics of the stacked switch electrodes need to be the same, so one is the switch electrode as shown in FIG. This is realized by attaching an electrode sheet provided with the same switch electrode 7 as 6 from the bottom of the PET film 1. Next, as shown in FIG. 6, the switch electrodes 8 and 9 having the same shape are printed on both sides of the same PET film 1 with an ITO film or a silver paste.
As shown in FIG. 7, the switch electrodes 10 and 11 are printed on one side of the PET film 1 in line symmetry with an ITO film or silver paste, and the line symmetry parts so that the switch electrodes are on the outside as shown in FIG. or folded back bonded in and realized by bonding by inserting a separate PET film 1 between the folded part of axisymmetric as switch electrodes as shown in FIG. 9 on the inside. The panel portion 4 is configured by affixing the electrode sheet having a double structure formed by the above method to the dielectric 3.
次に図１０、１１に従って制御部５の動作を説明する。タッチパネル部４には誘電体３の下には、スイッチ電極１６、１８、２０が設けられており、この電極にちょうど隠れる位置にスイッチ電極１７、１９、２１が配置されている。これに対してマイクロコントローラ１５内のＣＰＵは図示しない制御プログラムに従ってＩ／Ｏよりの出力でスイッチ切り替え回路１３に対して、まずスイッチ電極１６を発振回路１４へ接続し、さらに残りのスイッチ電極１７から電極２１までの全てをＧＮＤへと接続させる。接続後、発振回路１４より出力される周波数をマイクロコントローラ１５内の図示しないインプットキャプチャ機能にて数値化する。通常インプットキャプチャ機能は周波数の波形幅を入力の周波数の１周期のタイミングでＣＰＵの動作速度を決定する図示しないＣＰＵクロックのクロック数をカウンタにてカウントして保持する。
Next, the operation of the control unit 5 will be described with reference to FIGS. The touch panel unit 4 is provided with switch electrodes 16, 18, and 20 below the dielectric 3, and the switch electrodes 17, 19, and 21 are disposed at positions that are just hidden by the electrodes. On the other hand, the CPU in the microcontroller 15 first connects the switch electrode 16 to the oscillation circuit 14 with respect to the switch switching circuit 13 by the output from the I / O according to a control program (not shown), and further from the remaining switch electrodes 17. Everything up to the electrode 21 is connected to GND. After the connection, the frequency output from the oscillation circuit 14 is digitized by an input capture function ( not shown) in the microcontroller 15. The normal input capture function counts and holds the number of CPU clocks (not shown) that determines the CPU operating speed at the timing of one cycle of the input frequency with respect to the waveform width of the frequency .
例えば、ＣＰＵクロックを１０ＭＨｚとした場合に１００ＫＨｚをインプットキャプチャ機能でカウントすると１００カウントとなり、これを１００回加算すれば１００００カウントになる。この計測環境で操作者の指が接触した時に変化する静電容量による周波数の変化が１ＫＨｚぐらいならば、１００ＫＨｚに対して１％の変化でインプットキャプチャ機能では１００カウントの変化として計測可能となる。従ってスイッチ電極１１では、操作者の指が接触していない時に１００００カウント、接触した時に１０１００カウントとなる。
For example, when the CPU clock is set to 10 MHz, 100 KHz is counted by the input capture function , and 100 counts are obtained, and when this is added 100 times, 10,000 counts are obtained. If the change in the frequency due to the capacitance that changes when the operator's finger touches in this measurement environment is about 1 KHz, the input capture function can measure a change of 100 counts with a change of 1% with respect to 100 KHz. Accordingly, the switch electrode 11 has a count of 10,000 when the operator's finger is not in contact and 10100 when the operator's finger is in contact.
次にマイクロコントローラ１５は、スイッチ電極１７を発振回路１４へ接続し、さらに残りのスイッチ電極全てをＧＮＤへと接続する。接続後、発振回路１４より出力される周波数をマイクロコントローラ１５内の図示しないインプットキャプチャ機能にて同様に数値化する。この時、図１１に示す様に操作者の指が接触する側は、スイッチ電極１６で遮蔽されておりＧＮＤとなっているので、操作者の指の接触による静電容量変化は遮断され、スイッチ電極１７へ伝わらないので、同一回路を使用している同じ特性のスイッチ電極１６の操作者の指が接触していないときの周波数と同じとなり数値化された値は１００００カウントとなる。以下同様に全てのスイッチ電極の周波数を数値化してマイクロコントローラ１５内に取り込む。
Next, the microcontroller 15 connects the switch electrode 17 to the oscillation circuit 14 and further connects all the remaining switch electrodes to GND. After the connection, the frequency output from the oscillation circuit 14 is similarly digitized by an input capture function ( not shown) in the microcontroller 15. At this time, as shown in FIG. 11, the side on which the operator's finger contacts is shielded by the switch electrode 16 and becomes GND, so that the capacitance change due to the contact of the operator's finger is blocked, and the switch Since it is not transmitted to the electrode 17, it is the same as the frequency when the operator's finger of the switch electrode 16 having the same characteristics using the same circuit is not touching, and the digitized value is 10,000 counts. In the same manner, the frequencies of all the switch electrodes are digitized and taken into the microcontroller 15.
次に重なったスイッチ電極同士であるスイッチ電極１６と１７、スイッチ電極１８と１９、スイッチ電極２０と２１の数値化された値の差を計算し、それぞれのスイッチ電極の差分データとしてマイクロコントローラ１５内の図示しない一時的な記憶領域としてのＲＡＭに保持する。ここで仮に、スイッチ電極や回路に対して温度変化が起こる事で静電容量が変化し、例えばスイッチ電極１６が１０５００カウントになったとしても、当然条件が同じスイッチ電極１７も１０５００カウントとなるのでカウントの差分データは操作者の指が接触していないときは０であり、操作者の指が接触した場合にスイッチ電極１６側だけに静電容量変化が起こり１０６００カウントになるのでカウントの差分データは接触時に１００となる。
Next, the difference between the digitized values of the switch electrodes 16 and 17, the switch electrodes 18 and 19, and the switch electrodes 20 and 21, which are the overlapped switch electrodes, is calculated, and the difference data of the respective switch electrodes is calculated in the microcontroller 15 as a difference data . Are stored in a RAM as a temporary storage area (not shown ). Here, if a change in temperature occurs in the switch electrode or circuit, the capacitance changes. For example, even if the switch electrode 16 reaches 10500 counts, the switch electrode 17 having the same condition naturally also has 10500 counts. count of difference data is 0 when the operator's finger does not contact, the count of the differential data because the capacitance changes only to the switch electrode 16 side becomes occurs 10600 counts when the finger of the operator is in contact Becomes 100 at the time of contact.
算出した差分データを使用して安定したスイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを判定する為に、スイッチ電極毎に、事前にスイッチ電極のＯＮと判定する閾値と、スイッチ電極のＯＦＦと判定する閾値を、操作者の指が接触したときの差分データより決定し、マイクロコントローラ１５内の記憶領域としてＲＯＭ上に記録しておく。例えば重なったスイッチ電極１６、１７において、スイッチ電極がＯＮと判定する閾値を７０、スイッチ電極が、ＯＦＦと判定する閾値を３０とすると、操作者の指が接触する課程で差分データは０から１００へ増加することになるので、この差分データとスイッチ電極のＯＮとする閾値をＣＰＵが比較して差分データがスイッチ電極のＯＮとする閾値より大きくなった場合に、ＣＰＵがスイッチ電極のＯＮと判断する。次に事前に設定したスイッチ電極のＯＮとする閾値より小さく設定されたスイッチ電極のＯＦＦとする閾値をＣＰＵが差分データと比較して、差分データのほうが小さくなった時点で、スイッチ電極をＯＦＦと判断する。一度スイッチ電極をＯＮと判断した後は、スイッチ電極のＯＮとする閾値より小さくなってもスイッチ電極をＯＮとしての判断を保持し、スイッチ電極をＯＦＦとする閾値より小さくなった時点で初めてスイッチ電極のＯＦＦとＣＰＵが判断する事で、操作者の指のぶれ等による接触状態の変化があっても安定したスイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを判断出来る。
To use the calculated difference data to determine a stable ON / OFF of the switch electrodes, each switch electrode, and the ON and determining the threshold in advance switch electrode, the threshold value for determining the OFF state of the switch electrode, the operation It is determined from the difference data when the person's finger touches, and is recorded on the ROM as a storage area in the microcontroller 15. In the switch electrodes 16, 17 for example, overlapping, switch electrodes 70 a threshold value for determining a turned ON, the switch electrode, when 30 determining threshold and OFF, the difference data in the course of contact fingers of the operator from 0 100 it means that the increase to, when the difference data to threshold comparison the CPU to oN of the difference data and the switch electrode is larger than the threshold to oN of the switch electrodes, CPU of the switch electrode oN Judge. Next, the CPU compares the threshold value for turning off the switch electrode set smaller than the preset threshold value for turning on the switch electrode with the difference data, and when the difference data becomes smaller, the switch electrode is turned off. to decide. Once after determining switch electrode and ON, first switch electrode when even smaller than the threshold to ON of the switch electrode holding a judgment as ON the switch electrode, is smaller than the threshold value to turn OFF the switch electrode When the CPU determines that the switch electrode is OFF, it is possible to determine whether the switch electrode is stably ON / OFF even if the contact state changes due to the shaking of the operator's finger or the like.
ここで、スイッチ電極をＯＮとする閾値や、スイッチ電極をＯＦＦとする閾値は人間の入力操作感により決定される値であり、閾値の差を小さくすればスイッチ電極のＯＮ／ＯＦＦの反応が良くなり、スイッチ電極をＯＮとする閾値を小さくすると、軽い接触でスイッチ電極がＯＮする等の状況に応じた閾値を設定する。
Here, the threshold value for turning on the switch electrode and the threshold value for turning off the switch electrode are values determined by human input operation feeling, and if the difference between the threshold values is reduced, the ON / OFF response of the switch electrode is good. Thus, when the threshold value for turning on the switch electrode is reduced, the threshold value is set in accordance with the situation where the switch electrode is turned on by light contact.
１ 絶縁性フィルム
２ スイッチ電極
３ 誘電体
４ パネル部
５ 制御部
６ スイッチ電極
７ 下側スイッチ電極
８ スイッチ電極
９ 下側スイッチ電極
１０ スイッチ電極
１１ 下側スイッチ電極
１２ パネル部接続端子
１３ スイッチ電極切り替え回路
１４ 発振回路
１５ マイクロコントローラ
１６ 指接触側スイッチ電極
１７ 重なり下側スイッチ電極
１８ 指接触側スイッチ電極
１９ 重なり下側スイッチ電極
２０ 指接触側スイッチ電極
２１ 重なり下側スイッチ電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating film 2 Switch electrode 3 Dielectric 4 Panel part 5 Control part 6 Switch electrode 7 Lower switch electrode 8 Switch electrode 9 Lower switch electrode 10 Switch electrode 11 Lower switch electrode 12 Panel part connection terminal 13 Switch electrode switching circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Oscillator 15 Microcontroller 16 Finger contact side switch electrode 17 Overlapped lower switch electrode 18 Finger contact side switch electrode 19 Overlapped lower switch electrode 20 Finger contact side switch electrode 21 Overlapped lower switch electrode
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