TWI645201B - Electrostatic capacitance type sensor device and control method of electrostatic capacitance type sensor device - Google Patents

Electrostatic capacitance type sensor device and control method of electrostatic capacitance type sensor device Download PDF

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Abstract

本發明提供一種即便觸控面板大型化亦可使雜訊平均化而降低，而提高S/N比之靜電電容式感測器裝置。 本發明之靜電電容式感測器裝置係檢測形成於第1方向之複數個驅動電極與形成於和上述第1方向交叉之第2方向之複數個檢測電極之各交點之靜電電容者，具有：多驅動部，其同時驅動上述驅動電極之全部或若干個；檢測部，其自上述檢測電極之至少一個獲得檢測值；及控制部，其向上述多驅動部輸出驅動信號；且具有上述驅動電極與上述檢測電極之電極區域基於電氣特性之類似性被分為複數個區塊，上述控制部針對各上述區塊，將同時驅動該區塊中所含之區塊內驅動電極之驅動模式輸出至上述多驅動部，使用作為基於上述驅動模式之驅動矩陣之反矩陣之解碼矩陣對上述檢測值進行解碼處理。

Description

靜電電容式感測器裝置、及靜電電容式感測器裝置之控制方法
本發明係關於一種靜電電容式感測器裝置、及靜電電容式感測器裝置之控制方法。
包含觸控面板之靜電電容式感測器裝置已知相互電容式與自我電容式。例如，於相互電容式中，形成於行方向之複數個驅動電極與沿列方向延伸之複數個檢測電極配置於不同之層，驅動電極與檢測電極之間被絕緣。於驅動電極與檢測電極之交叉位置形成靜電電容，成為電容耦合狀態。若利用手指、觸筆等操作體接觸觸控面板，則接觸位置附近之靜電電容變化，故而只要可讀出各交點之靜電電容值則可知接觸位置。 相互電容式感測器之先前之驅動方式被稱為「1hot驅動方式」，依序對複數個驅動電極賦予驅動信號，於被賦予驅動信號時根據各檢測電極之檢測值求出驅動電極與檢測電極之交點之靜電電容值。然而，於1hot驅動方式中，對驅動電極賦予驅動信號時自1個檢測電極僅可獲得一個交點之靜電電容相關之資訊，故而雜訊之影響變大，應檢測之靜電電容之S/N比(Signal-Noise Ratio，信噪比)變小。 相對於此，於對複數個驅動電極同時賦予驅動信號之多驅動方式中，根據1個檢測電極可獲得與該檢測電極與複數個驅動電極之間之複數個交點之數量對應之檢測值。因此，於求出各個交叉部之靜電電容時所產生之無規雜訊被平均化並降低，S/N比得以改善而感度相對變高。 另一方面，觸控面板除應用於如智慧型手機或平板般之移動終端外，亦不斷應用於大畫面之顯示裝置。若觸控面板大型化，則電極長度增大，自驅動信號之輸出經由電極交點至檢測信號之接收之信號傳播路徑長度產生差異。業界提出有以對應於信號傳播路徑長度變大，而施加於驅動電極之驅動信號之電流變大之方式進行控制之方法(例如參照專利文獻1)。於該方法中，針對各分割區域控制驅動信號之電流之大小，從而針對各接收群組控制驅動信號之頻率。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-20479號公報
[發明所欲解決之問題] 於對應於信號傳播路徑長度之增大而增大驅動信號之電流之方法中，觸控面板越大型化，於信號傳播路徑長度變大之分割區域用於觸控檢測之消耗電力越大。又，若信號傳播路徑長度變長，則電阻成分於同一配線上不均，難以充分使雜訊平均化並降低。 本發明之課題在於提供一種即便觸控面板大型化亦可使雜訊平均化而降低，而提高S/N比之靜電電容式感測器裝置。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述問題，將電氣特性類似之電極區域彙總至一個區塊中，使用相對較小之正交矩陣進行統一驅動及檢測。使電氣特性類似之各分割區域適應多驅動，對所獲得之檢測值進行逆運算而提取出信號成分，藉此提高S/N比。 具體而言，本發明係一種靜電電容式感測器裝置，其檢測形成於第1方向之複數個驅動電極與形成於和上述第1方向交叉之第2方向之複數個檢測電極之各交點之靜電電容，具有： 多驅動部，其同時驅動上述驅動電極之全部或若干個； 檢測部，其自上述檢測電極之至少一個獲得檢測值；及 控制部，其向上述多驅動部輸出驅動信號；且 具有上述驅動電極與上述檢測電極之電極區域基於電氣特性之類似性被分為複數個區塊， 上述控制部針對各上述區塊，將同時驅動該區塊中所含之區塊內驅動電極之驅動模式輸出至上述多驅動部，使用作為基於上述驅動模式之驅動矩陣之反矩陣之解碼矩陣對上述檢測值進行解碼處理。 [發明之效果] 即便觸控面板大型化，亦可使雜訊平均化而降低，而提高S/N比。藉由對針對電氣特性類似之分割區域進行多驅動而獲得之檢測值進行解碼處理，亦可一併抵消電容偏移等，信號之S/N比提高。
圖1係實施形態之靜電電容式感測器裝置1之概略圖。於以下之說明中，指電荷之儲存時稱為「靜電電容」，將靜電電容值之檢測、解碼等靜電電容之值具有意義之情形稱為「靜電電容值」以示區別。感測器裝置1採用統一驅動複數個驅動電極之多驅動方式，且基於電氣特性之類似性將觸控感測器之電極區域分割為複數個區塊並以區塊單位進行驅動及檢測。電氣特性包含配線電阻、寄生電容、基於溫度變化之電容偏移、配線之引出方向、引出配線之形成位置等。 感測器裝置1具有觸控感測器10、驅動觸控感測器10之多驅動部40、獲取觸控感測器10之檢測值之檢測部30、及控制部20。控制部20包含處理器201與記憶體202，控制感測器裝置1之動作整體。處理器201具有輸出驅動觸控感測器10之驅動模式之碼輸出部22與對觸控感測器10之檢測值進行解碼處理之解碼部21。記憶體202除記憶感測器裝置1之動作所需之資訊以外，具有電容矩陣保存部203與對應表204。對應表204中記載有應用於觸控感測器10之各分割區域(區塊)之驅動矩陣與解碼矩陣。電容矩陣保存部203針對每一次驅動及檢測動作保存根據觸控感測器10之檢測值進行解碼處理而得之電容矩陣。 觸控感測器10係複數個驅動電極12-0、12-1、12-2、…(以下適當統稱為「驅動電極12」)與複數個檢測電極11-0、11-1、11-2、…11-n(以下適當統稱為「檢測電極11」)交叉配置之電容性觸控感測器。觸控感測器10之電極區域被分割為複數個區塊B1～Bm，各區塊中所含之複數個驅動電極12藉由多驅動部40一併被驅動。詳情於下文敍述，對區塊內之複數個驅動電極12，以時間序列依序施加與該區塊中所含之驅動電極12之數量為相同數量之互不相同之驅動模式。作為一例，若於某區塊將應驅動之驅動電極12之數量設為M，則施加M種驅動模式。M種驅動模式自碼輸出部22於特定之時機被輸出至多驅動部40。於某時刻t1將驅動模式1一次施加於區塊內之所有驅動電極12，於下一時刻t2將另一驅動模式2施加於區塊內之所有驅動電極12。 檢測部30於與驅動模式之施加時機對應之檢測時機自檢測電極11依序讀出檢測值。於針對各驅動模式由各檢測電極11檢測出之檢測值，重疊有該檢測電極11與區塊內之複數個(M個)驅動電極12之交點之靜電電容值。若針對M個驅動模式之檢測值之各者完成讀取，則於該區塊完成一次驅動及檢測動作。藉由施加M種驅動模式，而由各檢測電極11獲得M個檢測值，包含M個未知數之M個聯立方程式成立。聯立方程式之解係和所著眼之檢測電極11與複數個驅動電極12之交點之靜電電容值成比例之量。 解碼部21對由檢測部30獲得之檢測值應用特定之解碼矩陣，對各交點之靜電電容值進行解碼處理。更具體而言，藉由使自各檢測電極11所獲得之檢測值之矩陣乘以驅動模式之矩陣之反矩陣而獲得解碼值。所獲得之解碼值作為電容矩陣被保存於電容矩陣保存部203中。若於所著眼之區塊完成驅動、檢測及解碼處理，則進行下一區塊之處理。若於所有區塊完成驅動、檢測及解碼處理，則關於畫面整體完成一次動作。於感測器裝置1之動作中反覆進行上述驅動、檢測及解碼處理。 已進行解碼處理之電容矩陣表示觸控感測器10中之靜電電容之分佈。對於各區塊，自各檢測電極11獲得數量等同於該檢測電極11與複數個驅動電極12之間之交點數量之檢測值。與個別驅動方式不同，於求出各交點之靜電電容值時所產生之無規雜訊被平均化且降低。其結果為，S/N比得以改善而感度相對變高。 圖2係更加詳細地說明成為實施形態之感測器裝置1之動作之前提之多驅動的圖。為了使說明簡單，使用檢測電極11-k與4個驅動電極12-0～12-3交叉之例。藉由對驅動電極12-0～12-3施加驅動模式而於各交點形成靜電電容C 0～C 3。驅動模式係由「1」與「-1」之排列特定出。例如將施加正相位之電壓脈衝之電極表現為「1」，將施加反相位之電壓脈衝之電極表現為「-1」而製成矩陣。對於由矩陣中之各列特定出之各驅動模式，驅動電極12-0～12-3被同時驅動。用於各列之驅動模式全部不同。 於時刻t0施加「1，1，1，1」之驅動模式，於時刻t1施加「1，-1，1，-1」之驅動模式，於時刻t2施加「1，1，-1，-1」之驅動模式，於時刻t3施加「1，-1，-1，1」之驅動模式。該等驅動模式相互不重複。亦可將使用由「1」與「-1」表現之驅動模式之多驅動稱為「編碼驅動」。將一次驅動動作中按時間序列施加之複數個驅動模式之矩陣稱為「驅動矩陣」。 檢測電極11-k對應於4個驅動模式而依序輸出4個檢測值AD 0、AD 1、AD 2、AD 3。檢測電極11-k之輸出ADk中包含以時間序列讀取出之AD 0、AD 1、AD 2、AD 3。於AD 0、AD 1、AD 2、AD 3之各者重疊有藉由所施加之驅動模式而形成於交點之靜電電容值C 0、C 1、C 2、C 3。 交點之靜電電容值Cx與所要檢測之AD值(數位轉換值)成為圖2之矩陣式所表示之關係。由所有檢測電極11於與該檢測電極所交叉之驅動電極12之交點獲得與圖2相同之關係之檢測值AD 0～AD 3。 於圖3中，於圖2之矩陣式之兩邊乘以驅動矩陣之反矩陣，對Cx進行求解。該反矩陣作為解碼矩陣與分割區域相關聯地記憶於控制部20之對應表204中。若將乘以反矩陣後之式子展開，則獲得如下4個解： 4AC 0＝AD 0＋AD 1＋AD 2＋AD 34AC 1＝AD 0－AD 1＋AD 2－AD 34AC 2＝AD 0＋AD 1－AD 2－AD 34AC 3＝AD 0－AD 1－AD 2＋AD 3。於該例中使用之矩陣係被稱為哈德碼得矩陣者，反矩陣成為與原來之矩陣之轉置矩陣之整數倍相等。僅加上或減去自1個檢測電極11獲得之M個(於該例中為4個)AD值便可算出目標之靜電電容值。於上述之計算中雖計算4倍之Cx，但因ADk中所含之雜訊無規，故而即便將4個檢測值相加，雜訊亦不變為4倍，實際上僅增加少量。只要用4Cx除以4設為相當於1倍之值，則相對而言雜訊降低，S/N比變佳。一般而言，若將同時驅動之驅動電極12之數量設為n，則雜訊降低為1/√n。即，同時驅動之電極數越多，雜訊降低效果越大。 考慮增加矩陣數來提高S/N比。此亦與觸控面板之大型化之要求一致。但是，於該情形時，各交點處之各檢測值(靜電電容之分佈)必須分佈於以零為中心之狹窄範圍。然而，若電極之長度或配線長度變大，則配線電阻、寄生電容、電容偏移等之偏差變大。若提高感測之增益，則檢測值之分佈範圍亦擴大，故而產生如下新問題：無法提高增益，無法充分獲得信號之大小。 因此，於實施形態中，於觸控感測器10之電極區域將電氣特性相似部分彙總至一個區塊中，然後分割為複數個區域。藉由於各區域應用相對較小之正交矩陣(驅動矩陣及解碼矩陣)而提高S/N比。 圖4係表示電極配置之一例之圖。圖4(A)表示於與觸控感測器10之基板面垂直之方向配置於下側之層之驅動電極12及與驅動電極12連接之配線121。圖4(B)表示於與觸控感測器10之基板面垂直之方向配置於上側之層之檢測電極11及與檢測電極11連接之配線111。圖4(C)表示於驅動電極12之上介隔絕緣層重疊有檢測電極11之狀態。於圖4中，觸控感測器10之電極區域之電氣特性除了根據電極之長度、寬度、配置形狀變化以外，亦根據配線111、121之引出方向而變化。 於相互電容檢測中，為了進行高感度之檢測，考慮如下等情況而決定電極之圖案，即，(1)如何增大手指等操作體之作用，(2)如何自遠處進行檢測，(3)如何使其直線地動作，(4)如何降低雜訊。於利用手指操作觸控面板之情形時，因接觸面板表面時之直徑為數毫米左右，故而電極之間距設計為4～6 mm左右。 圖5係說明圖4之電極及配線構成產生之電氣特性之變動的圖。圖5(A)表示檢測電極11與配線111之配置關係，圖5(B)表示驅動電極12與配線121之配置關係。於圖5(B)中，驅動電極12係將一面之透明導電物質切割為短條狀而形成，自長度方向之兩端引出配線121。藉由設為驅動電極12覆蓋觸控面板之大致整個區域之構成，可消除源自觸控面板表面之雜訊。 於圖5(A)中，於檢測電極11之長度方向上，根據至配線區域之距離而電阻值不同。根據檢測電極11靠近或遠離配線111，電阻值發生變化，增益及/或電容偏移開始變化。於檢測電極11之排列方向上，根據排列方向之檢測電極11之寬度、至相鄰電極之距離等而寄生電容發生變化。對檢測值之影響主要取決於檢測電極11之配線電阻與寄生電容。因檢測電極11側之配線電阻與寄生電容之影響，靜電電容之檢測信號之大小與電容偏移發生變化。 將圖2之靜電電容值C 0～C 3分別表示為Cx，於設為Cx＝C'x＋Cxofst時，若Cxofst根據檢測電極11之長度方向之位置而不同，則於利用解碼矩陣進行解碼處理時應藉由驅動碼(正或負)抵消之偏移電容殘留，所殘存之偏移電容之和出現偏差。畫面越大，偏差之影響越顯著。因此，將電極區域分割為複數個區塊，以於配線電阻、寄生電容等電氣特性相似之區域應用相對較小之驅動矩陣與解碼矩陣。 圖6～圖10表示電極區域之分割例。電極區域之電氣特性亦根據配線之引出方向而發生變化。於圖6中，電極區域於與檢測電極11之長度方向正交之交界L被分割，形成區塊B1～B3。所分割之區塊之大小可不必相同，所包含之交點之數量亦可因各區塊而異。例如，區塊B1與B2具有第1尺寸或形狀(於交界L被劃分之區塊之面積與形狀)，區塊B3亦可具有與第1尺寸或形狀不同之第2尺寸或形狀。於圖6之例中，區塊B1與B2具有由區塊內所含之3個驅動電極12與11根檢測電極11確定之尺寸與形狀(交點數為3×11之長方形)。若將區塊B1、B2之尺寸與形狀設為第1尺寸或第1形狀，則區塊B3與區塊B1、B2之尺寸或形狀不同，具有由4個驅動電極12與11根檢測電極11確定之尺寸與形狀(交點數為4×11之長方形)。將區塊B3之尺寸或形狀設為第2尺寸或第2形狀。 檢測電極11用配線130S與驅動電極12用配線130D於檢測電極11之長度方向被引出。於檢測電極11之長度方向分割之原因在於：根據檢測電極11之長度方向之位置，即根據至配線130S之距離而配線電阻易出現偏差。於距離配線130S最遠之區塊B1內，其電氣特性相對較相似。位於配線130S附近之區塊B3之電氣特性亦相似，但電氣特性與區塊B1不同。位於區塊B1與B3之間的區塊B2之內部之電氣特性相似，但與區塊B1、B3不同。區塊B3設定為較區塊B1、B2寬之原因係距離配線130S與配線130D之引出方向較近，受配線影響之範圍略廣。 針對各區塊B1、B2、B3進行驅動及檢測之動作。於區塊B1與B2中，利用一次驅動動作將3個不同之驅動模式以時間序列施加於區塊內之3根驅動電極12。使用3×3之驅動矩陣，將各驅動模式一次施加於3根驅動電極12。於檢測動作中，對應3個驅動模式，自各檢測電極11依序讀取出3個檢測值。檢測值中重疊有與該區塊內之驅動電極12之交點之靜電電容資訊，使用驅動矩陣之反矩陣對各靜電電容值進行解碼處理。 於區塊B3中，利用一次驅動動作將4個不同之驅動模式以時間序列施加於區塊內之驅動電極12，自各檢測電極11依序讀取出4個檢測值。使用驅動矩陣之反矩陣對檢測值進行解碼處理。驅動矩陣與解碼矩陣可於分割區域之設定時對區塊B1～B3之各者個別地進行設定，亦可選擇使用畫面整體之驅動矩陣與解碼矩陣中之與區塊B1～B3對應之部分。 圖7表示分割圖案之另一例。於圖7中，於檢測電極11之長度方向之兩端配置有配線130S 1與130S 2，檢測電極11每隔1根連接於配線130S 1與配線130S 2之任一者。驅動電極12之配線130D配置於電極區域之單側。藉由將配線130S 1與配線130S 2配置於檢測電極11之長度方向之兩側，可減小用於配置配線130S 1與配線130S 2之各者之配線區域之寬度。 配線130S 1與130S 2、及配線130D於驅動電極12之長度方向被引出。與圖6同樣地，為了降低檢測電極11之長度方向上之電阻偏差，於與檢測電極11正交之方向配置交界L。與圖6之不同點在於：靠近配線130S之兩側之區塊B1與B3設定為相同尺寸，中央之區塊B2設定為較區塊B1、B3寬。於該例中，例如區塊B1與B3具有第1尺寸或第1形狀，區塊B2具有與第1尺寸或第1形狀不同之第2尺寸或第2形狀。其原因在於：區塊B1與區塊B3受分別對應之配線130S 1與配線130S 2之影響，區域內之電氣特性彼此相似，但於區塊B2中兩側之配線130S 1與配線130S 2之影響與區塊B1、B3相比較小而電氣特性均勻化。再者，當然，基於電氣特性之類似性分割之區塊之尺寸與形狀變為相同之情形亦為本發明之範圍內。 於圖6與圖7中，將矩形之電極區域分割為矩形之區塊，但只要區塊內之電氣特性相似即可，故而區塊之形狀亦可不必為矩形。 圖8表示矩形以外之分割圖案之例。於圖8(A)之例中，區塊B1～B3被曲折圖案之交界L分隔。檢測電極11每隔1根連接於配線130S 1與130S 2之任一者，於連接於配線130S之側之端部，配線130S之影響變大。例如，於區塊B1中，利用3個不同之圖案對3根驅動電極12進行3次驅動(每次一併驅動3根驅動電極)，由圖8(A)之第奇數根檢測電極11檢測3個交點之靜電電容值。其次，利用4個不同之圖案對4根驅動電極12進行4次驅動(每次一併驅動4根驅動電極)，由第偶數根檢測電極11檢測4個交點之靜電電容值。於設置有複數個感測電路之情形時，可並列進行利用第奇數根檢測電極11之檢測動作、及/或利用第偶數根檢測電極11之檢測動作。 例如，藉由於區塊B1進行3個驅動電極之一並驅動(即3次驅動/檢測動作)，使用6個感測電路進行並列檢測，而檢測6×3＝18個交點之靜電電容值。同樣地，藉由進行4個驅動電極之一並驅動(即4次驅動/檢測動作)，使用5個感測電路進行並列檢測，而檢測5×4＝20個交點之靜電電容值。 於該分割例中，針對在檢測電極11之長度方向上被分割之各區域確定各交點之靜電電容，故而具有於附近區域獲得相對較近之時刻之電容分佈的效果。 圖8(B)表示圖8(A)之變化例。於圖8(B)中，交界L之位置與圖8(A)相同，但電極之分組與圖8(A)不同。於圖8(B)中，分為相同群組之電極以相同花樣表示。例如，夾於2個曲折圖案之交界L之間的區域因一併被驅動之驅動電極12之數量相同且位於檢測電極11之長度方向之中央部之電阻類似，故而設為區塊B2。於檢測電極11之長度方向之兩側，將3根驅動電極12同時被驅動之區域設為區塊B1，將4根驅動電極12同時被驅動之區域設為區塊B3。 為便於說明，對檢測電極11標註1～11之編號，對驅動電極12標註1～10之編號。例如於區塊B1中，將第2個檢測電極11與第1～3個驅動電極12之交點表示為2-1、2-2、2-3。 亦可驅動第1～3個驅動電極12，於利用第2、4、6、8、10個檢測電極11進行檢測動作後，驅動第8～10個驅動電極12，利用第1、3、5、7、9、11個檢測電極11進行檢測動作，從而完成區塊B1之處理。於該情形時，可任意使用相同驅動模式。 圖9表示又一分割圖案之例。移動終端100之顯示/操作畫面101由組合觸控感測器10與液晶面板等顯示裝置而成之觸控面板形成。於顯示/操作畫面101之一部分設置有無需透過之不透過區域102之情形時，如圖9所示，將配置於非透過區域102之電極部分彙總至一個區塊B4。於非透過區域102亦配置有圖標用於操作，但不進行與操作相應之圖像顯示。於非透過區域102一般而言能夠配置金屬配線，因配線電阻低於與操作畫面101對應之電極，故而於與非透過區域102對應之電極區域形成一個區塊B4。 圖10表示另一電極配置例。於圖10(A)中檢測電極11被分割為檢測電極11 1與檢測電極11 2，驅動電極12被分割為驅動電極12 1與驅動電極12 2。藉由縮短檢測電極11與驅動電極12之長度，而降低電極之長度方向上之電氣特性之偏差。該構成於大面積之觸控面板時有效。 如圖10(A)所示，於將檢測電極11與驅動電極12分別分割為2個之情形時，於4個方向配置有配線。配線130S 1連接於檢測電極11 1。配線130S 2連接於檢測電極11 2。配線130D 1連接於驅動電極12 1。配線130D 2連接於驅動電極12 2。4條配線130S 1、130S 2、130D 1、130D 2均於驅動電極12 1之長度方向被引出。 圖10(B)表示採用圖10(A)之電極構成時之分割例。因檢測電極11 1及11 2之長度方向上之電氣特性之偏差顯著，故而藉由與檢測電極11 1正交之交界L 1及與檢測電極11 2正交之交界L 2分割為3個區塊B1、B2、B3。 例如，於在區塊B1進行驅動及檢測之情形時，自配線130D 1向區塊B1內之3根驅動電極12 1以時間序列依序施加3種驅動模式，同時，自配線130D 2向區塊B1內之3根驅動電極12 2以時間序列依序施加3種驅動模式，一併驅動3根驅動電極12 1與3根驅動電極12 2。對連接於配線130D 1之驅動電極12 1與連接於配線130D 2之驅動電極12 2施加不同之驅動模式，但於區塊B1整體之電氣特性均勻之情形時，亦可使用相同之驅動模式。於區塊B1～B3中，於連接於配線130D 1之電極區域與連接於配線130D 2之電極區域之間電氣特性之差較大時，亦可以6個區塊進行處理。於檢測電極11 1及11 2之數量為奇數之情形時，亦可使位於中央之檢測電極11 1C與11 2C包含於區塊內之任一電極區域中而用於靜電電容檢測。檢測電極11 1C及11 2C不與驅動電極12 1、12 2交叉，但可捕獲電力線，故而能夠用於靜電電容值之檢測。 圖11表示又一電極配置。移動終端100與顯示/操作畫面101相鄰地具有透過區域103。於透過區域103，藉由切換顯示而顯示旋轉開關與4方向開關。旋轉開關可為轉輪形式，亦可為上下旋轉開關之形式。為了檢測對透過區域103之觸控操作，於驅動電極12之一部分包含較其他驅動電極12短之驅動電極12T，於檢測電極11之一部分包含較其他檢測電極11長之檢測電極11T。驅動電極12T與檢測電極11T交叉之區域與透過區域103之配置位置對應。 圖12表示圖11之電極配置之分割例。於圖12(A)中，電極區域被分割為B1～B5之區塊。區塊B5與透過區域103對應。於區塊B5中，檢測電極11T變長，驅動電極12T變短，相應地，電氣特性容易與其他電極區域不同。因此，將電極區域中之與透過區域103對應之部分之電極彙總為電氣特性共通之區塊B5。於檢測電極11T與驅動電極12T之長度變化之影響不大之情形時，亦能夠如圖12(B)所示分割為區塊B1～B4。 圖13係表示實施形態之靜電電容檢測之整體流程之圖。於靜電電容式感測器裝置1之啟動中，針對觸控感測器10之電極區域之經分割之各區塊檢測靜電電容值(S1)。方便起見，將各區塊之靜電電容值之檢測稱為「區塊電容檢測」。判斷是否於觸控感測器10之電極區域之所有區塊結束靜電電容值之檢測(S2)，反覆進行步驟S1與S2直至於所有區塊檢測出電容。若對於所有區塊均已檢測出靜電電容值(於S2中為肯定判定Y)，則對感測結果應用特定之運算而獲取靜電電容之分佈，偵測有無對顯示/操作畫面101之接觸操作(S3)。該處理於靜電電容式感測器裝置1之啟動中反覆進行。 圖14係圖13之區塊電容檢測之步驟S1之流程圖。當開始區塊電容檢測時，將列編號i設定為初始值(i＝0)(S11)。列編號i係所著眼之區塊中所含之檢測電極11之編號。檢測由最初列之檢測電極11偵測出之行電容(S12)。行電容係所著眼之檢測電極11和在區塊內與其交叉之複數個驅動電極12之交點之靜電電容值，與圖2之C 0、C 1、C 2、C 3對應。 當由最初列之檢測電極11檢測行電容時，對列編號i進行增量(i＝i＋1)(S13)，判斷列編號i是否小於該區塊內之列數(S14)。於小於區塊內之列數即檢測電極11之數量之情形時(於S14中為肯定判定Y)，返回步驟S12於下一列檢測行電容。反覆進行步驟S12～S14，直至列編號達到區塊內之列數(於S14中為否定判定N)。若列編號達到區塊內之列數(於S14中為否定判定N)，則結束該區塊之處理。 圖15係圖14之行電容檢測之步驟S12之流程圖。當時關於所著眼之檢測電極11開始行電容檢測之步驟S12時，將行編號j設定為初始值(j＝0) (S121)。行編號j與驅動矩陣之列編號一致。對驅動矩陣進行驅動，將相當於驅動矩陣之第1列之驅動模式一併施加於區塊內之驅動電極12，並檢測靜電電容值(S122)。該檢測值與圖2之AD 0對應，且重疊有所著眼之檢測電極11和在區塊內與其交叉之驅動電極12之各交點之靜電電容值。 當利用最初之驅動模式進行一併驅動時，獲得基於其之檢測值AD 0，對行編號j進行增量(j＝j＋1)(S123)，判斷行編號是否小於行數即於區塊內與所著眼之檢測電極11交叉之驅動電極12之數量(S124)。於小於區塊內之行數之情形時(於S124中為肯定判定Y)，返回步驟S122，將驅動矩陣之下一驅動模式一併施加於區塊內之驅動電極12，獲取檢測值AD 1。反覆進行步驟S122～S124，直至行編號達到區塊內之行數(於S124中為否定判定N)。若行編號達到區塊內之行數，則獲得與驅動矩陣之所有驅動模式對應之檢測值，例如AD 0～AD 3，故而對所獲得之檢測值應用反矩陣，關於所著眼之檢測電極11，算出與區塊內之驅動電極12之各交點之靜電電容值(C 0～C 3)。所算出之靜電電容值(C 0～C 3)係表示著眼區塊之電容分佈之電容矩陣之1列。將電容矩陣之1列保存於電容矩陣保存部203中(S126)，關於所著眼之檢測電極11結束步驟S12之處理。 圖16係更加詳細地說明圖15之處理之圖。於行電容之檢測中(S12)，將j設定為初始值0(S121)，然後驅動矩陣(S122a)。若將區塊內所含之驅動電極12之數量設為4根，則使用4×4之驅動矩陣。對4根驅動電極12一次施加矩陣之最初之圖案「1，1，1，1」。藉由電容檢測(S122b)，獲得與最初之驅動模式對應之檢測值AD 0。對j之值進行增量(S123)，於存在其他應該應用之驅動模式之情形時(於S124中為肯定判定Y)，驅動矩陣而將第2個驅動模式「1，-1，1，-1」一次施加於4根驅動電極12(S122a)。獲取與第2個驅動模式對應之檢測值AD 1(S122b)，反覆進行S122a、S122b、S123、S124，直至施加所有驅動模式。 若對驅動電極12施加了數量與驅動電極12之數量相等之驅動模式之全部(於S124中為否定判定N)，則對檢測值AD 0～AD 3應用反矩陣而求出各交點之靜電電容值(C 0～C 3)(S125)，並保存電容矩陣之1列(S126)。各交點之靜電電容值(C 0～C 3)僅藉由加上或減去與驅動模式對應地檢測出之檢測值AD 0～AD 3而簡單地求出。又，於對各交點個別地求出靜電電容值時所產生之無規雜訊被平均化並降低，而能以較高之S/N比檢測靜電電容值。 於應用反矩陣而獲得之4個解4C 0～4C 3之右邊之4個項中，最初項AD 0與行編號j＝0對應，第2項AD 1與行編號j＝1對應，第3項AD 2與行編號j＝2對應，最後項AD 3與行編號j＝3對應。 圖17表示自11根檢測電極11與11根驅動電極12之交點獲得之靜電電容值Cx,y之電容矩陣之例。由最初之檢測電極11之輸出信道AD_A獲得之11個靜電電容值C 0,0～C 0,10與電容矩陣之第1列對應。由下一檢測電極11之輸出信道AD_B獲得之11個靜電電容值C 1,0～C 1,10與電容矩陣之第2列對應。同樣地，由第11個檢測電極11之輸出信道AD_K獲得之11個靜電電容值C 10,0～C 10,10與電容矩陣之第11列對應。 圖18係表示以圖17之電極構成對驅動電極12進行驅動之11列×11行之哈德碼得矩陣與應用於各信道之輸出值之哈德碼得矩陣之反矩陣的圖。如圖18(A)所示，哈德碼得矩陣具有1或-1之矩陣要素，各列相互正交。又，各列之碼之合計值較小為「-1」，且變得均勻，可降低對驅動電極12進行驅動時之輻射雜訊。又，於被進行解碼處理時容易取消寄生電容或偏移電容。 於將電極區域分割為電氣特性相似之複數個區塊時，亦可使用與電極區域對應之位置之哈德碼得矩陣之一部分。與各區塊對應之矩陣部分預先建立有關聯。例如，於圖12(A)之左端之區塊B1中所含之驅動電極12之數量為8根時，亦可自圖18(A)之哈德碼得矩陣之左上之角隅將8×8之區域用作驅動矩陣。雜訊與於各交點個別驅動時相比，與一併驅動之驅動電極之數量之平方根成反比例(N＝1/√n)，故而於以8×8之哈德碼得矩陣驅動時，可將雜訊降低至個別驅動時之1/3左右。同樣地，於圖12之(A)右端之區塊B5中所含之驅動電極12之數量為4根時，使用圖18(A)之哈德碼得矩陣之對應區域之4×4之驅動矩陣，可於個別驅動時將雜訊降低至一半。 圖18(B)之反矩陣準確而言為擴展反矩陣，係將圖18(A)之反矩陣中所含之矩陣要素「0」置換為「-1」者。擴展反矩陣亦能夠使用與電極區域之各區塊對應之一部分對靜電電容值進行解碼處理。擴展反矩陣之各部分預先與電極區域之分割區塊建立關聯。 若將擴展反矩陣用作解碼矩陣，則利用「1」與「-1」將雜訊抵消並平均化。應用擴展反矩陣而獲得之解碼值成為自各交點處之原本之靜電電容值偏移特定量而得之值。因此，於圖13之感測運算S3之步驟中，藉由加上偏移值，而遍及畫面整體地獲得目標之解碼值。 藉由將電極區域分割為包含複數個驅動電極之區塊，可一面縮小電容檢測之信號範圍一面降低雜訊，進而藉由使用哈德碼得矩陣之矩陣運算亦可有效地消除雜訊，藉此可雙重提高S/N比。作為附帶之效果，可緩和觸控感測器10之配線電阻之抑制，或提高對於配線電阻之偏差之容許度，可降低配線材料之成本。 圖19表示將圖18之哈德碼得矩陣與擴展反矩陣應用於圖17之電極構造時之電容矩陣之產生流程。關於最初之檢測電極11，於哈德碼得矩陣之各列一併驅動複數個驅動電極12，利用輸出信道AD_A獲得檢測值(S21)。哈德碼得矩陣記載於作為靜電電容式感測器裝置1之控制部20之記憶體202之一部分的ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)中所保存之對應表中。 於使用11×11之哈德碼得矩陣之情形時，對驅動電極12施加11種驅動模式，利用輸出信道AD_A獲得AD_A(0)～AD_A(10)之11個檢測值(S22)。關於輸出信道AD_A之11個檢測值暫時保存於作為記憶體202之一部之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)中。 對利用輸出信道AD_A所獲得之資料行乘以哈德碼得之反矩陣(更具體而言為擴展反矩陣)而對各交點之靜電電容值進行解碼處理(S23)，產生電容矩陣之1列(S24)。藉由將S21～S25應用於檢測電極11之各者(S25)，而產生區塊整體之電容矩陣(S26)。藉由對所有區塊進行圖19之處理，可關於整個畫面使雜訊平均化並降低。其結果為，即便於觸控面板大型化之情形時，亦可提高電容檢測之S/N比。
1‧‧‧靜電電容式感測器裝置
10‧‧‧觸控感測器
11‧‧‧檢測電極
111‧‧‧檢測電極
112‧‧‧檢測電極
111C、112C‧‧‧檢測電極
11T‧‧‧檢測電極
11-0‧‧‧檢測電極
11-1‧‧‧檢測電極
11-2‧‧‧檢測電極
11-3‧‧‧檢測電極
11-k‧‧‧檢測電極
12‧‧‧驅動電極
121‧‧‧驅動電極
122‧‧‧驅動電極
12T‧‧‧驅動電極
12-0‧‧‧驅動電極
12-1‧‧‧驅動電極
12-2‧‧‧驅動電極
12-3‧‧‧驅動電極
20‧‧‧控制部
21‧‧‧解碼部
22‧‧‧碼輸出部
30‧‧‧檢測部
40‧‧‧多驅動部
100‧‧‧移動終端
101‧‧‧顯示/操作畫面
102‧‧‧非透過區域
103‧‧‧透過區域
111‧‧‧配線(檢測電極用配線)
130S‧‧‧配線(檢測電極用配線)
130S1‧‧‧配線
130S2‧‧‧配線
121‧‧‧配線(驅動電極用配線)
130D‧‧‧配線(驅動電極用配線)
130D1‧‧‧配線
130D2‧‧‧配線
201‧‧‧處理器
202‧‧‧記憶體
203‧‧‧電容矩陣保存部
204‧‧‧對應表
AD0、AD1、AD2、AD3‧‧‧檢測值
ADk‧‧‧輸出
B1～Bm‧‧‧區塊
C0、C1、C2、C3‧‧‧靜電電容值
L‧‧‧交界
t0‧‧‧時刻
t1‧‧‧時刻
t2‧‧‧時刻
t3‧‧‧時刻
圖1係實施形態之靜電電容式感測器裝置之概略圖。 圖2係說明多驅動之原理之圖。 圖3係說明圖2之矩陣之解計算之圖。 圖4係表示電極配置之一例之圖。 圖5係說明圖4之電極及配線構成中所產生之電氣特性之變動的圖。 圖6係表示電極區域之分割例之圖。 圖7係表示電極區域之分割例之圖。 圖8係表示電極區域之分割例之圖。 圖9係表示電極區域之分割例之圖。 圖10係表示電極區域之分割例之圖。 圖11係表示另一電極配置例之圖。 圖12係表示圖11之電極配置中之分割例之圖。 圖13係表示實施形態之靜電電容檢測之整體流程之圖。 圖14表示圖13之區塊電容檢測(S1)之處理流程。 圖15係圖14之行電容檢測(S12)之流程圖。 圖16係更加詳細地說明圖15之處理之圖。 圖17係表示於11根檢測電極與11根驅動電極之交點所獲得之電容矩陣之例的圖。 圖18係表示11列×11行之哈德碼得(Hadamard)矩陣與該哈德碼得矩陣之反矩陣之圖。 圖19係表示將圖18之哈德碼得矩陣與擴展反矩陣應用於圖17之電極構造時之電容矩陣之產生流程。

Claims (9)

  1. 一種靜電電容式感測器裝置，其檢測形成於第1方向之複數個驅動電極與形成於和上述第1方向交叉之第2方向之複數個檢測電極之各交點之靜電電容，其特徵在於，具有： 多驅動部，其同時驅動上述驅動電極之全部或若干個； 檢測部，其自上述檢測電極之至少一個獲得檢測值；及 控制部，其向上述多驅動部輸出驅動信號；且 具有上述驅動電極與上述檢測電極之電極區域基於電氣特性之類似性被分為複數個區塊， 上述控制部針對各上述區塊，將同時驅動該區塊中所含之區塊內驅動電極之驅動模式輸出至上述多驅動部，使用作為基於上述驅動模式之驅動矩陣之反矩陣之解碼矩陣對上述檢測值進行解碼處理。
  2. 如請求項1之靜電電容式感測器裝置，其中上述電氣特性包含配線電阻、寄生電容、電容偏移、配線之引出方向、引出配線之形成位置之至少一者。
  3. 如請求項1之靜電電容式感測器裝置，其中複數個上述區塊包含第1尺寸或第1形狀之第1區塊、及具有與上述第1尺寸或上述第1形狀不同之第2尺寸或第2形狀之第2區塊。
  4. 如請求項1之靜電電容式感測器裝置，其具有記憶與複數個上述區塊之各者對應之上述驅動矩陣與上述解碼矩陣之記憶體。
  5. 如請求項4之靜電電容式感測器裝置，其中上述記憶體記憶應用於上述電極區域之整體之整體驅動矩陣， 上述控制部將上述整體驅動矩陣中之與上述區塊之各者對應之部分用作上述驅動矩陣。
  6. 如請求項1之靜電電容式感測器裝置，其中上述控制部將具有等同於上述區塊內驅動電極之數量之列數與行數之正方矩陣用作上述驅動矩陣， 上述多驅動部對驅動對象之上述區塊，以時間序列應用由所對應之上述驅動矩陣之各列表示之驅動模式。
  7. 如請求項1至6中任一項之靜電電容式感測器裝置，其中上述控制部使用將上述驅動矩陣之反矩陣之矩陣要素「0」置換為「-1」之擴展反矩陣作為上述解碼矩陣。
  8. 如請求項7之靜電電容式感測器裝置，其中上述控制部對由上述區塊中所含之區塊內檢測電極之各者獲得之檢測值進行解碼處理而產生表示上述區塊內之電容分佈之電容矩陣， 對上述電容矩陣加上特定之偏移值而決定各交點之靜電電容值。
  9. 一種靜電電容式感測器裝置之控制方法，其係檢測形成於第1方向之複數個驅動電極與形成於和上述第1方向交叉之第2方向之複數個檢測電極之各交點之靜電電容的靜電電容式感測器裝置之控制方法，其特徵在於： 基於電氣特性之類似性將具有上述驅動電極與上述檢測電極之電極區域分割為複數個區塊， 針對所分割之各上述區塊，應用具有數量等同於該區塊中所含之區塊內驅動電極之數量之列數與行數之驅動矩陣， 將上述驅動矩陣之各列所表示之驅動模式以時間序列應用於上述區塊內驅動電極，利用上述驅動模式同時驅動上述區塊內驅動電極， 由上述區塊中所含之區塊內檢測電極之各者檢測與上述驅動模式對應之檢測值， 對由上述區塊內檢測電極獲得之檢測值應用作為上述驅動矩陣之反矩陣之解碼矩陣，而對上述檢測值進行解碼處理。
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