静电电容式触摸面板及其输入操作位置检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种静电电容式触摸面板及其输入操作位置检测方法，根据由于输入操作体接近而静电电容发生变化的驱动区域和检测电极的交点在绝缘面板上的配置位置，检测输入操作位置，特别涉及一种不受噪音的影响而高精度地检测输入操作位置的静电电容式触摸面板。
【背景技术】
[0002]在检测手指等输入操作体的输入位置的静电电容式触摸面板中，分为自电容方式(1线式)和互电容方式(2线式)，其中，上述自电容方式检测由于输入操作体接近而杂散电容增大的检测电极，根据该检测电极的配置位置检测输入操作位置，而上述互电容方式对驱动电极输出预定电压水平的交流检测信号，检测由于输入操作体接近而检测信号的检测电压下降的检测电极，根据该检测电极的配置位置检测输入操作位置。前者的方式不对驱动电极进行配线，因此结构简化，不过由于检测的杂散电容为10到20pF那样难以检测的微小水平，所以一般采用后者的互电容方式。
[0003]采用互电容方式的静电电容式触摸面板中，使输出检测信号的多个驱动电极和检测通过检测信号所表示的检测电压的多个检测电极相互正交进行配线，在驱动电极和检测电极交叉的每个交点监视检测电压的电压变化水平，根据由于输入操作体接近而电压变化水平成为预定的设定值以上的检测电极的交点位置检测出输入操作位置(专利文献1、专利文献2) ο
[0004]以下，使用图6和图7说明在专利文献1的现有的静电电容式触摸面板100中检测正交的2个方向的输入操作位置的方法。如图6所示，静电电容式触摸面板100在绝缘面板101的表面，将沿着X方向连续菱形图案的13根驱动电极D1-D13与沿着Υ方向连续菱形图案的12根检测电极S1?S12在各个交叉位置(交点)相互绝缘地进行配线。13根驱动电极D1?D13在Υ方向上等间距地进行配线，12根检测电极S1?S12在X方向上等间距地进行配线，一方电极的菱形图案补充另一方电极的菱形图案的间隙，整体以表示为锯齿状的图案的形状进行配线。
[0005]驱动电极D每3根汇总为一个驱动区域DV(m)，在每个驱动区域DV(m)将固定电压的交流检测信号输出给该驱动区域DV(m)所包括的驱动电极D，同时依次读取出现在与输出交流检测信号的驱动区域DV(m)交叉的多个检测电极S(n)上的检测电压。如果手指等输入操作体不接近，在驱动区域DV(m)和检测电极S(n)的杂散电容中没有变动，则检测电压为与交流检测信号的输出电压成比例的通常电压V。而不发生变化。另一方面，如果输入操作体接近输出了交流检测信号的驱动区域DV(m)和检测检测电压的检测电极S(η)的交点(m、n)，则驱动区域DV(m)或检测电极S(n)与输入操作体间的静电电容增大，交流检测信号的一部分流向输入操作体，出现在检测电极S(η)上的检测电压从通常电压V。下降。输入操作体和这些驱动区域DV(m)或检测电极S(n)之间的距离越接近，则检测电压越从输入操作体不接近的状态下的通常电压V。下降，因此通过使通常电压V。和检测电压的电位差反转后进行二值化而得的电压变化水平R(m、η)表示输入操作体即输入操作位置和交点(m、n)的相对距离，如图6所示，根据在一个扫描周期中检测出的m行η列的电压变化水平R(m、n)检测输入操作位置。
[0006]图7表示例如当输入操作位置在驱动区域DV(3)和检测电极S(5)的附近时，在一个扫描周期(S1)中检测出的所有交点(m、n)的m行η列的电压变化水平R(m、n)。为了容易地进行说明，在该图中通过10进制值表示各电压变化水平R(m、n)，将输入操作体未接近的状态下从检测电极S (η)检测出的检测电压为通常电压V。的情况设为“0”，将推定为有输入操作的输入判定阈值设为“ 16”。
[0007]在以能够忽视和输入操作体的静电电容的程度离开输入操作位置的交点(m、n)，从检测电极S(n)读取到的检测电压基本上是通常电压V。，所以在该交点(m、n)的电压变化水平R(m、n)成为0，不过受基础噪音的影响，以0到7左右的值发生变动。另一方面，在输入操作位置附近的交点(3、5)的电压变化水平R(3、5)与其周围的交点(m、η)相比成为极大值，是超过输入判定阈值“ 16 ”的“ 73 ”，所以推定在图中X方向和Υ方向检测出极大值的交点(3、5)的附近是输入操作位置。
[0008]接着，将电压变化水平R(3、5)成为极大值的交点(3、5)和邻接地包围其周围的8处的第一交点群的各个交点(ml、nl)设为用于计算输入操作位置的有效交点，根据各有效交点的电压变化水平R(m、n)(图中用淡黑的背景颜色显示)的加权平均值来计算X、Y方向的输入操作位置。
[0009]S卩，针对12根检测电极S(n)在绝缘面板101上的每个配线位置，对初始值分配“ 16 ”，对X方向的间距分配“ 32 ”来加权。接着，对于每个作为有效交点的检测电极S (4-6)在Y方向进行合计，计算Sum(4)(合计(4)) “137”、Sum(5) “161”、Sum(6) “57”，计算其总和“355”，并且将赋予该检测电极S (4-6)的配线位置的权重与每个检测电极S (4-6)的每个合计值Sum (4-6)相乘，计算出其总和“48560”。根据加权平均求出的X方向的输入操作位置是“48560”/ “375”即136.8，将对X方向进行加权的136.8的位置(检测电极S (4)和检测电极S(5)之间)检测为X方向的输入操作位置X’。
[0010]同样，根据有效交点的电压变化水平R(m、n)的Y方向的加权平均值求出Y方向的输入操作位置y。Y方向的位置加权，对6种的各驱动区域DV(m)间的间隔分配“16”，对各驱动区域DV(m)的每个中间位置每“16”进位。接着，针对每个驱动区域DV(2-4)在X方向合计有效交点的电压变化水平R(m、η)，计算Sum(2) “36”、Sum(3) “161”、Sum⑷“158”，计算其总和“355”，并且将赋予该驱动区域DV(2-4)的Y方向中间位置的权重乘以每个驱动区域DV(2-4)的每个合计值Sum (2-4)，计算出其总和“18992”。根据加权平均求出的Y方向的输入操作位置是“18992”/ “355”即53.5，将对Y方向进行加权的53.5的位置(驱动区域DV(3)和驱动区域DV(4)之间)检测为Y方向的输入操作位置y’。
[0011]这样，补充驱动区域DV(m)和检测电极S(n)之间的间距，针对每一个扫描周期高精度地检测X方向和Y方向的输入操作位置(X、y)，不过例如在输入操作位置位于相邻的驱动区域DV(m)和检测电极S(n)的中间附近的情况下，与电压变化水平R(m0、n0)成为极大值的交点(m0、n0)邻接的交点(m0’、n0’ )的电压变化水平R(m0’、n0’ )近似。其结果为，在不同的扫描周期中，有时即使通过微小的噪音该值也会逆转，会产生不同交点(m0’、n0’)的电压变化水平1?(1110’、110’ )成为极大值的情况。
[0012]例如，根据一个扫描周期(S1)中所检测出的图7表示的所有交点(m、n)的电压变化水平R(m、η)计算出的Υ方向的输入操作位置位于驱动区域DV(3)和驱动区域DV(4)的中间附近，交点(3、5)的电压变化水平R(3、5)为“73”成为最大值，不过如图8所示，有时在接下来的一个扫描周期(S2)中，由于噪音等的影响相邻的交点(4、5)的电压变化水平R(4、5)成为“73”，超过电压变化水平R(3、5)的“71”而成为极大值，进而在接下来的一个扫描周期(S3)中，交点(3、5)的电压变化水平R(3、5)再次成为“72”，超过电压变化水平R(4、5)的“69”而成为极大值。
[0013]另一方面，每一个扫描周期的输入操作位置的计算，如上所述，根据由电压变化水平R(m0、n0)成为极大值的交点(m0、n0)和邻接地包围其周围的8处的第一交点群的各交点(ml、nl)组成的各有效交点的电压变化水平R(m、η)的加权平均值来计算X、Υ方向的输入操作位置，因此如果产生极大值的交点(m0、n0)由于微小的噪音而变化，则成为有效交点的第一交点群的各交点(ml、nl)改变，尽管输入操作位置是固定的，但是根据有效交点的电压变化水平R(m、n)计算出的输入操作位置频繁地移动。其结果，在与检测出的输入操作位置对应的显示器上的位置显示光标时，尽管不使输入操作位置移动，也存在光标的显示位置在每个扫描周期发生很大变化的问题。
[0014]例如，在一个扫描周期(S1) (S3)中，交点(2、4)、(2、5)、(2、6)成为用于计算输入操作位置的有效交点，并且，在一个扫描周期(S2)中，在一个扫描周期(S1) (S3)中没有成为有效交点的交点(5、4)、(5、5)、(5,6)成为用于计算输入操作位置的有效交点，即使成为极大值的电压变化水平R(m0、n0)为“4”以下的水平而稍微发生变化，Y方向的输入操作位置也大幅变化。
[0015]在通过超过驱动区域DV(m)和检测电极S(n)之间的间距的输入操作体进行输入操作的情况下也发生同样的问题，在相邻的交点(m、n)的电压变化水平R(m、n)成为极大值的附近近似，从而成为极大值的交点(m0、n0)在相邻的交点(m、n)之间针对每个扫描周期发生变化，计算出的输入操作位置频繁地变动。
[0016]另外，这种静电电容式触摸面板根据与输入操作体的微弱的静电电容的变化对应的检测电压的电压变化水平R(m、η)检测输入操作位置，所以容易受配置在其周围的显示装置所产生的噪音和在周围的杂散电容中带电的静电噪音的影响，不过关于一个交点(m、η)的检测期间为200到400 μ sec,因此从5 μ sec到10 μ sec期间产生的这些静电噪音只在特定的交点(m、n)的电压变化水平R(m、n)中表现，无法通过现有的噪音判定方法进行判别。
[0017]进而，在极大值成为输入判定阈值附近的输入操作中，其周围的多个交点(ml、nl)的电压变化水平R(m、η)小于输入判定阈值，不成为用于计算输入操作位置的有效交点，因此根据有限的有效交点的电压变化水平R(m、η)计算输入操作位置，存在其精度下降的问题。
[0018]专利文献1:日本特开2013-152635号公报
[0019]专利文献2:日本特开2012-248035号公报
【发明内容】
[0020]本发明是考虑这样的现有问题点而提出的，其目的在于提供静电电容式触摸面板和静电电容式触摸面板的输入操作位置检测方法，不管输入操作位置和输入操作体的大小，不受噪音影响地高精度地检测输入操作位置。
[0021]另外，本发明的目的在于提供静电电容式触摸面板和静电电容式触摸面板的输入操作位置检测方法，检测短时间内发生的尖峰噪音，不受尖峰噪音的