触摸传感器装置及电子设备的制造方法_4

文档序号:8412180阅读:来源:国知局
25与人体的电位连接。另外,由于人 体具有接地效果,因此静电电容25的一端接地。当从振荡器27输出的正弦波电压的频率 为IOOkHz时,人体的阻抗为几千欧姆。另一方面,当静电电容25为5pF至50pF时,静电电 容25的阻抗为30kΩ~300kΩ。因此,由于静电电容25的阻抗比人体的阻抗高一位至大 约两位,因此人体的阻抗的影响被忽略。
[0089] 响应于触摸而产生的电流被分成分别经由透明导电层39作为电流ia至id流到 电流检测电路29a~29d的电流。电流ia至id是通过图4所示的实施方式的电流检测电 路29a至29d检测到的电流。即,电流ia、ib、ic、id分别是通过电流检测电路29a、电流检 测电路29b、电流检测电路29c、电流检测电路29d检测到的电流。电流ia至id的比率根 据透明导电层39的电阻Ra至Rd变化,电阻Ra至Rd根据对触摸面板101进行触摸的指示 体10的位置变化。与触摸位置有关的运算的示例可以表述为式1、式2。
[0090] X = kl+k2 X (ib+ic) / (ia+ib+ic+id)...(式 1)
[0091] y = k3+k4X (ia+ib) / (ia+ib+ic+id)…(式 2)
[0092] 在此,x、y是触摸位置的x坐标和y坐标,kl~k4是常数。常数kl~k4通过下 述的校准(calibration)获得。用户对触摸面板101上的基准坐标进行触摸,并测量触摸 时的电流ia至id。如果将X、y、ia至id代入到式1和式2,则求出常数kl~k4的关系 式。具体而言,如果测量点数为两个,求出常数kl~k4。另外,当测量点数大于2时,利用 最小二乘法求出常数kl~k4。随着测量点数增多,测量误差的影响减小,因此能够提高计 算常数kl至k4的精度。在此,电流ia~id与下述的通过微控制器58获得的四个检测信 号成比例。
[0093] 图6示出了触摸传感器装置100中的电压波形的示例。在图6所示的示例中,触 摸检测时段是3毫秒,触摸检测时段的周期是16毫秒。即,由于触摸检测时段是3毫秒,因 此没有进行触摸检测的休止时段是剩余的13毫秒。
[0094] 在图6所示的示例中,Vin是振荡器27的输出波形,V _是电流检测电路29中包含 的电流一电压转换电路28的输出波形。在此,Vin的频率是100kHz,振幅是IV。此时,如果 不存在触摸,例如,¥_的振幅是3V,如果存在触摸,则V _的振幅设为6V。即,伴随着触摸, 振幅增加了 3V。在此,在不存在触摸时产生的Vtjut的振幅3V源于当从透明导电层39观察 时存在人体以外的电容(即存在杂散电容)和v in被输出到电流一电压转换电路28的V(Mt。 因此,在实际中,即使不存在指示体10或手掌等人体的接近时也会在模拟一数字转换电路 56的输出中产生一定量的电压。
[0095] 在图5所示的实施方式中,电流一电压转换电路28c的输出是AC电压,因此AC电 压在作为后级元件的AC - DC转换电路54c中被转换成直流电压。另外,由于AC - DC转 换电路54c以及其他的AC - DC转换电路54a、54b、54d的DC电压输出是模拟信号,因此模 拟信号通过作为后级元件的模拟数字转换电路56被转换成数字信号。接下来,通过CPU 60 使用如此转换得到的数字信号执行计算处理。通过电流检测电路29至CPU 60的元件进行 的这种信号处理的结果,在判定触摸的1周期内,流入到电流检测电路29的各电流ia~id 被转换成与电流的大小成比例的数值(检测信号)。
[0096] CPU 60被构成为利用检测信号执行与感测触摸的发生以及触摸位置有关的计算, 并作为位置坐标计算部105、第二正规值计算部106、第一正规值计算部107、以及触摸姿态 检测部108发挥功能。在电子设备1的电源接通之后,通过CPU 60从闪存62读取程序(包 括实施方式1的触摸姿态检测程序及测量程序),并由微控制器58重复执行动作。在闪存 62中存储有OS (操作系统)。当OS被读取时,CPU 60经由OS发出例如鼠标事件的指示。 例如,鼠标事件是基于在触摸之后计算出的检测位置的鼠标(鼠标光标)的移动、由点击操 作产生的鼠标下击(click-down)和鼠标上抬(click-up)。如此,微控制器58以60Hz的预 定频率自动执行模拟数字转换至鼠标事件的处理。
[0097] 接下来,参照图5所示的实施方式对从透明导电层39看时杂散电容(或寄生电 容)的存在进行说明。电流一电压转换电路28c由运算放大器50和电阻元件52构成,其 中,运算放大器50的反相输入端子和透明导电层39电连接。虽然运算放大器50的反相输 入端子和透明导电层39经由例如FPC 7的配线连接,但是在该配线与地35之间形成寄生 电容26。由于电流从FPC 7经由寄生电容26流入到地35中,因此流入到电流一电压转换 电路28c中的电流包含伴随着寄生电容26的电流。
[0098] 由于流入到电流一电压转换电路28c中的电流与被CPU 60处理的检测信号成比 例,因此检测信号包括伴随着寄生电容26的信号。伴随着寄生电容26的信号与所触摸的 位置坐标无关,这引起当使用检测信号原样地获得检测位置时位置偏移的问题。作为对策, 通过将伴随着寄生电容26的信号保持作为基线,并从新获得的检测信号中减去,来执行基 线补偿。
[0099] 检测信号与电流之间的关系:
[0100] 接下来,对根据实施方式1的检测信号与电流之间的关系进行说明。具体而言,被 CPU 60处理的检测信号转换成在透明导电膜39中流动的电流。图7示出了这种转换的测 量电路。图8示出了测量结果。
[0101] 首先,与图4所示的实施方式相比,在图7的测量电路中,使用电容C的电容器替 换在透明导电层39与指示体10之间形成的静电电容25。接下来,透明导电层39经由检测 电极38与电流检测电路29连接,其中电流检测电路29a原样地维持连接,其他的电流检测 电路29b~29d没有连接到透明导电层39。将作为电流检测电路29a的输出的检测信号称 作检测信号V,将在检测电极38a中流动的电流称作i。改变电容器的电容C的同时测量检 测信号V。从图8所示的测量结果可以看出,电容C与检测信号V处于比例关系,并由下式 3表示。
[0102] V = K5XC+K6...(式 3)
[0103] 在此,例如,K5和K6是使用多个测量数据通过最小二乘法计算出的。应当注意到, 根据图8中所示的测量结果,K5 = 53. 4、K6 = 616. 4。在此,K5是根据例如电流检测电路 29a的电路常数变化的值。应当注意到,当式3中的C为C = 0时,V = K6。因此,可知K6 表示寄生(浮动)电容的影响。
[0104] 当对电容C施加 AC电压Vin时,在电容C中流动的交流电流i的关系由式4表示。
[0105] I = JxcoXCXvilZH(S^i)
[0106] 在此,j是虚数,ω是角频率(ω = 2 31 Xf),Vin相当于图7中的测量电路中的AC 电压源的输出,f表示AC电压源的输出波形的频率。如果电流i的振幅是I、AC电压源的 输出VinW振幅是V in,则I由式5表不。
[0107] I = ω XCXVil/..(式 5)
[0108] 如果将式4、式5中的C消去,能够得到下式6。
[0109] V = Κ5/ω/ν?ηΧΙ+Κ6...(式 6)
[0110] 在此,对式6中的指示体触摸触摸面板的表面时的检测信号V赋予Vm,对式6中 的I赋予Im,由此得到下式7。
[0111] Vm=K5/c〇/VinXIm+K6...(式 7)
[0112] 同样地,对式6中的指示体充分远离触摸面板的表面时的检测信号V赋予Vtjff、对 式6中的I赋予I tjff,由此得到下式8。
[0113] Voff= K5/c〇/VinXI〇ff+K6...(式 8)
[0114] 接下来,通过计算(式7-式8),能够得到下式9。
[0115] Von- V off = K5/ ω /V inx (I0n- I 〇ff)…(式 9)
[0116] 在式9中,将表示寄生电容的影响的K6消去。在此,式9的左边的(Vm- Vtjff)表 示伴随着触摸的检测信号V的变化,右边的(1。"一 I。")表示伴随着触摸的检测电流I的变 化。因此,通过使用式9,能够将检测信号的变化转换成检测电流的变化。在此,使用电流检 测电路29a作为例子导出式9。但是,对于电流检测电路29b~29d,同样地,也能够得到与 式9相同的公式。
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