觸控式輸入設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種觸控式輸入設(shè)備，包括觸控板，控制器，及抵消電極。所述觸控板包括傳感器圖案和設(shè)于所述傳感器圖案上方的操作面。所述傳感器圖案包括相互絕緣并且設(shè)為網(wǎng)格狀的第一電極和第二電極。所述控制器向所述傳感器圖案施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號并且根據(jù)所述傳感器圖案的電容量變化檢測所述觸控板的操作面被觸控的觸控位置。在施加所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號期間向所述抵消電極施加抵消脈沖信號，其中所述抵消脈沖信號的相位與所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的相位相反。
【專利說明】觸控式輸入設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于并且要求申請于2013年I月7日的第2013-000596號日本專利申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，通過弓I用將其完整內(nèi)容合并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種觸控式輸入設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有的觸控輸入設(shè)備在觸控板被觸控時(shí)，會(huì)在顯示設(shè)備上顯示光標(biāo)等(例如參考第2010-9321號日本早期公開)。使用者觸控界定在觸控式輸入設(shè)備的觸控面板上的操作面，并且例如選擇顯示設(shè)備上顯示的多個(gè)功能項(xiàng)，以在顯示設(shè)備上打開所需的圖像或激活附件。
[0005]此類觸控板可為投射電容器式，其包括設(shè)為網(wǎng)格狀的第一電極和第二電極的傳感器圖案。由形成在第一和第二電極各交點(diǎn)處電容器的電容量檢測觸控板的觸控(例如，參考第2011-170784號日本早期專利公開)。詳細(xì)地，在投射電容器式觸控板中，控制器向傳感器圖案施加周期驅(qū)動(dòng)脈沖信號(電壓信號)?？刂破髋渲脼楦鶕?jù)手指之類的導(dǎo)體靠近或接觸觸控板的操作面時(shí)電容器的電容量變化檢測操作面被觸摸的觸控位置。
[0006]上述觸控板的操作過程中，在觸控板(觸控式輸入設(shè)備)的外部形成與施加至傳感器圖案的驅(qū)動(dòng)脈沖相一致的電場。驅(qū)動(dòng)脈沖信號的大小隨脈沖信號的頻率周期變化。這使得形成于觸控板外部的電場周期變化。電場的變化產(chǎn)生輻射噪聲，而輻射噪聲會(huì)影響觸控板周圍的各種設(shè)備的操作。
[0007]可使用低通濾波器來消除驅(qū)動(dòng)脈沖信號的高頻分量并且減小電場的變化。然而，低通濾波器也會(huì)減小電容器的電容量變化從而降低觸控檢測精度。此外，驅(qū)動(dòng)脈沖信號的頻率值可設(shè)為避免干擾觸控板周圍設(shè)備的頻率。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號設(shè)為相對較低頻率時(shí)，電壓施加至傳感器圖案的間隔時(shí)間則變得太長。這降低了觸控板的響應(yīng)性。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號設(shè)為相對較高頻率時(shí)，脈沖寬度則變得太小。這降低了觸控板的檢測精度。
[0008]本發(fā)明旨在提供這樣一種觸控式輸入設(shè)備，其減小輻射噪聲對周圍設(shè)備的干擾同時(shí)不會(huì)降低觸控式輸入設(shè)備的檢測精度和響應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)方面為一種觸控式輸入設(shè)備，包括觸控板，控制器，及抵消電極。所述觸控板包括傳感器圖案和設(shè)于所述傳感器圖案上方的操作面。所述傳感器圖案包括相互絕緣并且設(shè)為網(wǎng)格狀的第一電極和第二電極。所述控制器向所述傳感器圖案施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號并且根據(jù)所述傳感器圖案的電容量變化檢測所述觸控板的操作面被觸控的觸控位置。在施加所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號期間向所述抵消電極施加抵消脈沖信號，其中所述抵消脈沖信號的相位與所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的相位相反。【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]結(jié)合附圖，參考下文對現(xiàn)時(shí)較佳實(shí)施例的描述，可最佳地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0011]圖1為安裝于車輛中的觸控式設(shè)備的立體圖；
[0012]圖2為第一實(shí)施例的中控臺(tái)上的觸控板的操作面的平面圖；
[0013]圖3為觸控板的沿圖2中的A-A線的部分剖視圖；
[0014]圖4為第一實(shí)施例的觸控式輸入設(shè)備的方塊圖；
[0015]圖5A為驅(qū)動(dòng)脈沖信號的波形圖；
[0016]圖5B為抵消脈沖信號的波形圖；
[0017]圖5C為觸控板(觸控式輸入設(shè)備)周圍形成的電場的波形圖；
[0018]圖6為第二實(shí)施例的中控臺(tái)上的觸控板的操作面的平面圖；及
[0019]圖7為第二實(shí)施例的觸控式輸入設(shè)備的方塊圖；
【具體實(shí)施方式】
[0020]第一實(shí)施例
[0021]現(xiàn)參考附圖描述觸控式輸入設(shè)備的第一實(shí)施例。
[0022]參考圖1，顯示設(shè)備2設(shè)于儀表盤I的中部。中控臺(tái)3包括檔位桿4。觸控式輸入設(shè)備5的觸控板11位于中控臺(tái)3上檔位桿4之后。觸控板11包括從中控臺(tái)3暴露的操作面11a。操作面Ila可為矩形并且大致與顯示設(shè)備2相似。使用者利用手指或觸控筆之類的導(dǎo)體對觸控板11進(jìn)行觸控，以選擇和執(zhí)行顯示設(shè)備2上顯示的所需功能項(xiàng)，從而使得空調(diào)器或車輛導(dǎo)航系統(tǒng)之類的車載設(shè)備進(jìn)行所需的操作。
[0023]參考圖2和3，觸控板11包括第一電極12和第二電極13，第一電極12和第二電極13相互絕緣并且設(shè)置為網(wǎng)格狀以形成傳感器圖案14。方便起見，圖2僅示出七個(gè)第一電極12和五個(gè)第二電極13。
[0024]更具體地，觸控板11包括第一基板15，第二基板16，及保護(hù)罩17。第一電極12設(shè)于第一基板15上。第二電極13設(shè)于第二基板16上。第二基板16位于第一基板15的上方。保護(hù)罩17位于第二基板16的上方。第一基板15，第二基板16，及保護(hù)罩17由絕緣材料形成。此外，第一基板15、第二基板16、及保護(hù)罩17為矩形并且大于操作面11a。觸控板11的操作面Ila由保護(hù)罩17的一部分上表面形成。
[0025]例如，第一電極12和第二電極13為導(dǎo)電材料條。第一電極12相互平行并且在第一基板15上與操作面Ila相對的范圍內(nèi)沿一個(gè)方向(X方向)延伸。第二電極13相互平行并且在與操作面Ila相對的范圍內(nèi)沿與所述X方向垂直的另一方向(Y方向)延伸。由此，第一電極12和第二電極13在操作面Ila中形成界定出傳感器圖案14的網(wǎng)格。第一電極12和第二電極13的各交點(diǎn)處形成有一個(gè)電容器。本實(shí)施例中，粘合劑18將第一電極12和第二電極13固定至第一基板15和第二基板16。
[0026]參考圖4，觸控式輸入設(shè)備5包括觸控板11和控制器21。控制器41將驅(qū)動(dòng)脈沖信號施加至傳感器圖案14以檢測操作面Ila被導(dǎo)體觸控的位置。本實(shí)施例的控制器21為互電容式，其根據(jù)各交點(diǎn)處的電容器的電容量發(fā)生變化而生成的充電-放電電流來檢測觸控位置。
[0027]更具體地，控制器21包括連接至第一電極12 (驅(qū)動(dòng)電極)的驅(qū)動(dòng)單元22，連接至第二電極13 (傳感器電極)的檢測單元23，及控制驅(qū)動(dòng)單元22和檢測單元的控制單元24。驅(qū)動(dòng)單元22包括生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號的驅(qū)動(dòng)脈沖生成器25。驅(qū)動(dòng)單元22根據(jù)控制單元24發(fā)出的控制信號生成具有預(yù)定頻率的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(圖5A)，一次選擇一個(gè)第一電極12，并且依次向各個(gè)被選擇的第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號。檢測單元23根據(jù)控制單元24發(fā)出的信號一次選擇一個(gè)第二電極13，并且根據(jù)依次施加至各個(gè)被選擇的第一電極12的驅(qū)動(dòng)脈沖信號接收作為輸出信號流至被選擇的第二電極13的充電-放電電流。此外，檢測單元23根據(jù)輸出信號檢測各電容器的電容量變化。然后，控制單元24根據(jù)檢測信號檢測觸控位置并且將檢測結(jié)果提供至顯示設(shè)備2。
[0028]當(dāng)向第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號時(shí)，觸控板11 (觸控式輸入設(shè)備5)周圍形成的電場根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖信號的頻率周期地變化。電場的變化產(chǎn)生會(huì)影響位于觸控板11周圍設(shè)備(例如，手機(jī))的輻射噪聲。
[0029]就此而言，當(dāng)向所選取的第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號時(shí)，控制器21向其他未被選擇的第一電極12中的一個(gè)施加抵消脈沖信號。驅(qū)動(dòng)脈沖信號和抵消脈沖信號的相位相反。因此，本實(shí)施例中，未被施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的另一根第一電極12用作沿被選擇的第一電極12平行延伸的抵消電極。
[0030]更具體地，參考圖4，除了驅(qū)動(dòng)脈沖生成器25，驅(qū)動(dòng)單元22包括抵消驅(qū)動(dòng)脈沖生成器26和開關(guān)27，抵消驅(qū)動(dòng)脈沖生成器26生成抵消脈沖信號，開關(guān)27在驅(qū)動(dòng)脈沖生成器25與第一電極12的連接和抵消驅(qū)動(dòng)脈沖生成器26與第一電極12的連接之間進(jìn)行切換。由此，驅(qū)動(dòng)單元22可將驅(qū)動(dòng)脈沖信號或抵消脈沖信號施加至各第一電極12。當(dāng)根據(jù)控制單元24發(fā)出的控制信號向被選擇的第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元22向任意一個(gè)未被施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的第一電極12施加抵消脈沖信號。
[0031 ] 如圖5A和5B所示，驅(qū)動(dòng)脈沖信號和抵消脈沖信號頻率相同，脈寬相同，幅度相同，但相位相反。即，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號上升至高(H)電平時(shí)，抵消脈沖信號下降至低(L)電平，并且當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號下降至低(L)電平時(shí)，抵消脈沖信號上升至高(H)電平。
[0032]現(xiàn)描述本實(shí)施例的觸控式輸入設(shè)備的操作。
[0033]當(dāng)向被選擇的第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，向未施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的第一電極12施加抵消脈沖信號。由此，除了與驅(qū)動(dòng)脈沖信號相對應(yīng)的電場之外，觸控板11周圍形成與抵消脈沖信號相對應(yīng)的電場。如圖5A和5B所示，抵消脈沖信號和驅(qū)動(dòng)脈沖信號相位相反。與驅(qū)動(dòng)脈沖信號相對應(yīng)之電場的變化和與抵消脈沖信號相對應(yīng)之電場的變化相反。因此，參考圖5C，觸控板11周圍所形成之電場的整體變化很小。由此，輻射噪聲得以減小。
[0034]第一實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0035]( I)在施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的過程中，施加與該驅(qū)動(dòng)脈沖信號相位相反的抵消脈沖信號以減小輻射噪聲。由此，可在不降低檢測精度和響應(yīng)性的情況下減小輻射噪聲。就此而言，本發(fā)明與例如采用低通濾波器來改變驅(qū)動(dòng)脈沖信號波形的結(jié)構(gòu)不同。
[0036](2)控制器21向未施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的第一電極中的一個(gè)施加抵消脈沖信號。由此，無需使用可能增大觸控板11尺寸的抵消電極。
[0037](3)第一電極12用作抵消電極。這意味著抵消電極設(shè)為與第一電極12平行。例如，如若抵消電極和第一電極12之間的距離差較小(比如說當(dāng)?shù)窒姌O設(shè)為垂直于第一電極12的情況下)，那么，當(dāng)導(dǎo)體接近操作面Ila無論是否接觸到操作面Ila時(shí)，各第二電極13輸出的輸出信號會(huì)稍稍變化。就此而言，通過像第一實(shí)施例那樣將抵消電極設(shè)為平行于第一電極12，可在不降低檢測精度的情況下減小抵消電極對輸出信號的影響。
[0038]第二實(shí)施例
[0039]現(xiàn)參考附圖描述觸控式輸入設(shè)備的第二實(shí)施例。簡明起見，與第一實(shí)施例中相應(yīng)的組件相同的組件標(biāo)以相同或類似的標(biāo)號。下文省略了此類組件的描述。
[0040]參考圖6，由導(dǎo)電材料條形成的抵消電極31設(shè)于觸控板11中靠近與操作面Ila相對的區(qū)域(傳感器圖案14)。抵消電極31與第一電極12和第二電極13是分開的。抵消電極13設(shè)為平行于第一電極12。此外,第二實(shí)施例的抵消電極31設(shè)于第一基板15上。
[0041 ] 參考圖7，除了檢測單元23和控制單元24之外，控制器21還包括第一電極驅(qū)動(dòng)器32和抵消電路驅(qū)動(dòng)器33。根據(jù)控制單元24發(fā)出的控制信號，第一電極驅(qū)動(dòng)器32生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(參考圖5A)，一次選擇一個(gè)第一電極12，并且依次向各個(gè)被選擇的第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號。根據(jù)控制單元24發(fā)出的控制信號，抵消電路驅(qū)動(dòng)器33生成抵消脈沖信號(參考圖5B)，并且，無論是否向第一電極12施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號，都向抵消電極31施加抵消脈沖信號。
[0042]由于在施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號的過程中向抵消電極31施加抵消脈沖信號，因此第二實(shí)施例的觸控式輸入設(shè)備5以與第一實(shí)施例相同的方式工作。
[0043]除第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)(I)和(3)之外，第二實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0044](4)由于設(shè)置了抵消電極31,因此不必向第一電極12施加抵消脈沖信號。因此，控制器21不必配置為在向第一電極12施加的驅(qū)動(dòng)脈沖信號和抵消脈沖信號之間切換。這便于控制器21的內(nèi)部設(shè)置。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可以其他許多具體形式實(shí)現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。具體地，應(yīng)理解可以下列形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0046]第一實(shí)施例中，第一電極12用作抵消電極,從而使得抵消電極平行于第一電極?；蛘?，第二電極13可用作抵消電極。即，抵消電極不必平行于第一電極。此外，第二實(shí)施例中，抵消電極31例如可設(shè)為與第一電極12成對角線或垂直。
[0047]第二實(shí)施例中，抵消電極31設(shè)于第一基板15上?；蛘撸窒姌O31可例如設(shè)于第二基板16上或者獨(dú)立于第一基板15和第二基板16的基板上。
[0048]上述各實(shí)施例中，抵消脈沖信號和驅(qū)動(dòng)脈沖信號幅度相同?；蛘?，抵消脈沖信號的幅度可大于或小于驅(qū)動(dòng)脈沖信號。
[0049]上述各實(shí)施例中，控制器21為對觸控位置進(jìn)行檢測的互電容式。或者，控制器21例如可為自電容式，一次選擇一個(gè)第一電極12和第二電極13的自電容式，向被選擇的電極施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號，并且根據(jù)各被選擇的電容器的電容量差檢測觸控位置。
[0050]本文所述的例子和實(shí)施例系說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不受本文所給出之細(xì)節(jié)的限制，而是可在所附權(quán)利要求的范圍或其等同物內(nèi)進(jìn)行修改。
【權(quán)利要求】
1.一種觸控式輸入設(shè)備，包括: 觸控板，包括傳感器圖案和設(shè)于所述傳感器圖案上方的操作面，其中所述傳感器圖案包括相互絕緣并且設(shè)為網(wǎng)格狀的第一電極和第二電極； 控制器，其向所述傳感器圖案施加驅(qū)動(dòng)脈沖信號并且根據(jù)所述傳感器圖案的電容量變化檢測所述觸控板的操作面被觸控的觸控位置；及 抵消電極，在施加所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號期間向所述抵消電極施加抵消脈沖信號，其中所述抵消脈沖信號的相位與所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的相位相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控式輸入設(shè)備，其中所述控制器向未施加所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)施加抵消脈沖信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸控式輸入設(shè)備，其中所述控制器包括: 生成所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的驅(qū)動(dòng)脈沖生成器， 生成所述抵消脈沖信號的抵消脈沖生成器，及 開關(guān)，其切換所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號生成器與所述第一電極或所述第二電極的連接以及所述抵消脈沖生成器與所述第一電極或所述第二電極的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控式輸入設(shè)備，其中所述抵消電極獨(dú)立于所述第一電極和所述第二電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸控式輸入設(shè)備，其中所述抵消電極的位置靠近所述傳感器圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的觸控式輸入設(shè)備，其中所述控制器包括: 生成所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號的驅(qū)動(dòng)脈沖生成器，其中所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成器連接至所述第一電極，及 生成所述抵消脈沖信號的抵消脈沖生成器，其中所述抵消脈沖生成器連接至所述抵消電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的觸控式輸入設(shè)備，其中 所述控制器向所述第一電極施加所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號并且根據(jù)基于所述驅(qū)動(dòng)脈沖信號所述第二電極輸出的表征電容量變化的輸出信號檢測觸控位置，并且所述抵消電極設(shè)為平行于所述第一電極。
【文檔編號】G06F3/044GK103914197SQ201310731358
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】山口翔吾, 吉川治 申請人:株式會(huì)社東海理化電機(jī)制作所, Smk株式會(huì)社