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传感器模块

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


传感器模块

技术领域

本发明的实施方式之一涉及传感器模块及具备传感器模块的显示装置。例如,本发明的实施方式之一涉及非接触式传感器模块及具备非接触式传感器模块的显示装置。

背景技术

作为用于向信息终端输入信息的接口之一,广泛使用静电电容式的传感器模块。在传感器模块中,当输入单元靠近呈矩阵状排列的多个传感器电极时,在传感器电极与输入单元之间以及与传感器电极连接的布线与输入单元之间形成虚拟的电容元件,结果使得传感器电极的电位变动。通过适当地排除由后者的电容元件引起的传感器电极的电位变动,能够准确地指定输入位置(例如参照专利文献1。)。

专利文献1:日本特开2014-10603号公报

发明内容

本发明的实施方式之一的课题之一在于,提供具有新结构的传感器模块及具备该传感器模块的显示装置。或者,本发明的实施方式之一的课题之一在于,提供能够准确地确定靠近的输入单元的位置的传感器模块以及具备该传感器模块的显示装置。

本发明的实施方式之一是构成为指定输入单元的位置的传感器模块。该传感器模块具备多个传感器电极、多个传感器布线、多个辅助布线以及驱动电路。多个传感器电极配置为具有第一行至第m行和第一列至第n列的矩阵状。多个传感器布线分别与多个传感器电极连接。多个辅助布线分别与多个传感器电极连接,并从多个传感器电极朝向与多个传感器布线从多个传感器电极延伸的方向相反的方向延伸。驱动电路与多个传感器布线连接,并构成为基于多个传感器电极的电位变动获取多个传感器电极的传感器值。与配置于相邻的两列中的一列的多个传感器电极连接的多个传感器布线的至少一部分和与配置于另一列的多个传感器电极连接的多个辅助布线的至少一部分配置于两列之间。驱动电路构成为:利用传感器值指定输入单元的位置,并且,在指定输入单元的位置时,执行校正处理,该校正处理用于排除通过输入单元和多个传感器布线的一部分形成的静电电容的影响以及通过输入单元和多个辅助布线的一部分形成的静电电容的影响中的至少一方。m和n分别独立地是选自3以上的自然数中的常数。

本发明的实施方式之一是显示装置。该显示装置具备显示模块及显示模块上的传感器模块,该显示模块包括具有多个像素的阵列基板。传感器模块具备多个传感器电极、多个传感器布线、多个辅助电极以及驱动电路。多个传感器电极配置为具有第一行至第m行和第一列至第n列的矩阵状。多个传感器布线分别与多个传感器电极连接。多个辅助电极分别与多个传感器电极连接,并从多个传感器电极朝向与多个传感器布线从多个传感器电极延伸的方向相反的方向延伸。驱动电路与多个传感器布线连接,并构成为基于多个传感器电极的电位变动获取多个传感器电极的传感器值。与配置于相邻的两列中的一列的多个传感器电极连接的多个传感器布线的至少一部分和与配置于另一列的多个传感器电极连接的多个辅助布线的至少一部分配置于两列之间。驱动电路构成为:利用传感器值指定输入单元的位置,并且,在指定输入单元的位置时,执行校正处理,该校正处理用于排除通过输入单元和多个传感器布线的一部分形成的静电电容的影响以及通过输入单元和多个辅助布线的一部分形成的静电电容的影响中的至少一方。m和n分别独立地是选自3以上的自然数中的常数。

本发明的实施方式之一是传感器模块的校正方法。传感器模块具备多个传感器电极、多个传感器布线、多个辅助电极以及驱动电路。多个传感器电极配置为具有第一行至第m行和第一列至第n列的矩阵状。多个传感器布线分别与多个传感器电极连接。多个辅助电极分别与多个传感器电极连接,并从多个传感器电极朝向与多个传感器布线从多个传感器电极延伸的方向相反的方向延伸。驱动电路与多个传感器布线连接,构成为基于多个传感器电极的电位变动获取多个传感器电极的传感器值,并利用传感器值指定输入单元相对于传感器模块的位置。与配置于相邻的两列中的一列的多个传感器电极连接的多个传感器布线的至少一部分和与配置于另一列的多个传感器电极连接的多个辅助布线的至少一部分配置于两列之间。该校正方法包括:在驱动电路指定输入单元的位置时,排除通过输入单元和多个传感器布线的一部分形成的静电电容的影响以及通过输入单元和多个辅助布线的一部分形成的静电电容的影响中的至少一方。m和n分别独立地是选自3以上的自然数中的常数。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的显示装置的展开立体示意图。

图2是本发明的实施方式涉及的传感器模块的俯视示意图。

图3是本发明的实施方式涉及的传感器模块的俯视示意图。

图4是本发明的实施方式涉及的传感器模块的端视示意图。

图5是本发明的实施方式涉及的传感器模块的端视示意图。

图6是本发明的实施方式涉及的传感器模块的端视示意图。

图7是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的传感器电极的配置的示意图。

图8是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的动作的俯视示意图。

图9是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的动作的俯视示意图。

图10是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的动作的俯视示意图。

图11A是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的动作的俯视示意图。

图11B是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的动作的俯视示意图。

图12是示出本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的一例的流程图。

图13是示出本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的一例的流程图。

图14是示出本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的一例的流程图。

图15是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的俯视示意图。

图16是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的俯视示意图。

图17是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的俯视示意图。

图18是说明本发明的实施方式涉及的传感器模块的校正方法的俯视示意图。

图19是本发明的实施方式涉及的传感器模块的俯视示意图。

图20是本发明的实施方式涉及的传感器模块的俯视示意图。

附图标记说明

100:显示装置、102:粘接层、110:显示模块、112:阵列基板、114:对置基板、116:像素、118:连接器、120:显示区域、200:传感器模块、202:传感器基板、204:盖基板、206:传感器电极、208:传感器区域、210:第二连接器、212:第一连接器、214:端子、216:驱动电路、218:电源电路、220:检测器、222:运算元件、224:接口、226:噪声屏蔽层、228:层间绝缘膜、230:传感器布线、232:辅助布线、234:保护膜、236:粘接层、238:屏蔽布线。

具体实施方式

以下,参照附图等对本发明的各实施方式进行说明。不过,本发明能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施,并不限定性地解释为以下例示的实施方式的记载内容。

为了使说明更加明确,与实际形态相比,附图中各部分的宽度、厚度、形状等有时会示意性地表示,说到底仅为一例,并不限定本发明的解释。在本说明书和各图中,有时会对与在已出现的图中说明过的要素具有同样功能的要素标注相同的附图标记,并省略重复的说明。在总地表示相同或相似的多个结构时使用该附图标记,在单独表示它们时在附图标记之后附加连字符和自然数。

在本说明书及权利要求书中,在表述于某结构体之上配置其他结构体的形态时,在简单表述为“在……上”的情况下,只要没有特别说明,则包括以与某结构体接触的方式在正上方配置其他结构体的情况以及在某结构体的上方进一步隔着别的结构体配置其他结构体的情况这两者。

在本说明书及权利要求书中,“某结构体从其他结构体露出”的表述意指某结构体的一部分未被其他结构体覆盖的形态,还包括该未被其他结构体覆盖的部分进一步被别的结构体覆盖的形态。另外,通过该表述所表示的形态也包括某结构体未与其他结构体接触的形态。

在本发明的实施方式中,在同一工序中同时形成多个膜的情况下,这些膜具有相同的层结构、相同的材料、相同的组成。因此,这多个膜定义为存在于同一层内。

以下,对作为本发明的实施方式之一的传感器模块200以及具备传感器模块200的显示装置100进行说明。

1.显示装置

图1示出显示装置100的展开立体示意图。显示装置100包括显示模块110及配置于显示模块110之上的传感器模块200。显示模块110和传感器模块200通过图1中未示出的粘接层而相互固定。

2.显示模块

显示模块110是具有显示影像的功能的器件,具备阵列基板112、形成于阵列基板112上的多个像素116以及阵列基板112上的对置基板114作为基本构成。包围多个像素116的区域被称为显示区域120。各像素116具备显示元件,作为提供颜色信息的最小单位发挥功能。作为显示元件,以液晶元件为首,能够使用可举例示出有机电致发光元件(OLED)的电致发光元件等。在使用液晶元件的情况下,在显示模块110还设置有未图示的光源(背光灯)。各像素116按照经由柔性印刷电路(FPC)基板等连接器118所供给的电源和影像信号进行动作,以基于影像信号的灰度提供特定颜色的光。通过基于影像信号控制像素116的动作,能够在显示区域120上显示影像。

显示模块110的大小并无限制,例如可以是被称为12.1英寸(31cm)尺寸的用于便携通信终端等的大小,也可以是适合于与计算机连接的监视器、电视机、招牌等的大小(例如,14.1英寸(36cm)尺寸至32英寸(81cm)尺寸),还可以是更大的尺寸。

3.传感器模块

传感器模块200是作为用于使来自显示模块110的光透过、且向显示装置100输入信息的接口发挥功能的器件。传感器模块200是接触式或非接触式传感器模块,具备不仅在手指、手掌、前端配置有树脂的触控笔等输入单元与传感器模块200直接接触时、而且还在输入单元不与传感器模块200接触而配置于附近(例如,距离传感器模块200的最外表面5mm以内、20mm以内、50mm以内、或100mm以内的范围等,检测范围能够适当设定)时检测输入单元并指定传感器模块200上的输入单元的位置(以下,简单记载为输入位置。)的功能。以下,对传感器模块200的各构成进行说明。

3-1.传感器基板和盖基板

如图1、俯视示意图(图2)所示,传感器模块200具备传感器基板202和与传感器基板202对置的盖基板204。传感器基板202和盖基板204由透过可见光的材料构成,以便视觉辨认由显示模块110显示的影像。因此,传感器基板202和盖基板204由玻璃或石英、聚酰亚胺或聚酰胺、聚碳酸酯等高分子材料等构成。

3-2.传感器电极

在传感器基板202与盖基板204之间设置有多个传感器电极206。将包围全部的传感器电极206的区域称为传感器区域208。多个传感器电极206配置为具有第一行至第m行和第一列至第n列的矩阵状。在图2所示的例子中,配置为6行10列的矩阵状的60个传感器电极206设置于传感器模块200。传感器电极206的数量(即,m和n)、大小只要根据显示装置100的大小、传感器模块200所要求的检测精度等适当设定即可。

在以下的说明中,如图2所示,将离端子214最远的行设为第一行,将端子214侧的行设为第m行。另外,在将端子214配置于下侧时,将位于最左侧的列设为第一列,将位于最右侧的列设为第n列。

另外,以由点划线所示的传感器区域208与由虚线所示的显示区域120的全部重叠的方式配置传感器电极206。虽未图示,但传感器区域208和显示区域120也可以具有相同的形状。或者,传感器区域208也可以比显示区域120小。该情况下,以传感器区域208整体与显示区域120重叠的方式配置传感器电极206。

3-3.传感器布线和辅助布线

如传感器模块200的局部的俯视示意图(图3)所示,各传感器电极206上连接有对应的传感器布线230。即,在传感器模块200设置有与传感器电极206相同数量的传感器布线230,一个传感器布线230与一个传感器电极206电连接。各传感器布线230从与其连接的传感器电极206向传感器基板202的端子214侧延伸,并在端部形成端子214(参照图2。)。

进而,在传感器模块200中,多个传感器电极206上连接有各自对应的多个辅助布线232。一个辅助布线232与一个传感器电极206连接,朝向与传感器布线230的延伸方向相反的方向延伸,即、向与端子214相反的方向延伸。优选各辅助布线232延伸至传感器区域208的外侧。辅助布线232除了与其连接的传感器电极206以外,不与其他的导电性构成要素连接。因此,该传感器电极206和与其连接的传感器布线230及辅助布线232在电气上总是为等电位。

从图3可以理解,与各传感器电极206连接的传感器布线230和辅助布线232以传感器电极206为中心相互配置于相反侧。着眼于相邻的两列,与配置于一列的传感器电极206连接的多个传感器布线230和与配置于另一列的传感器电极206连接的多个辅助布线232配置于这两列之间。

3-4.驱动电路

柔性印刷电路(FPC)基板等第一连接器212经由端子214与传感器布线230电连接,驱动电路216与第一连接器212连接(图1、图2)。因此,传感器电极206和辅助布线232经由传感器布线230与驱动电路216电连接。驱动电路216可以设置于第一连接器212上,或者也可以设置于未图示的印刷基板上。

驱动电路216例如由电源电路218、检测器220、运算元件222、接口224等构成。电源电路218将从外部供给的电源转换为脉冲状的交流电压(交流矩形波),将该交流电压经由端子214和传感器布线230向各传感器电极206供给。检测器220也被称为模拟前端(AFE:Analog Front End),将传感器电极206的电容的变化作为电位变动进行检测,并将该电位变动数字化而转换为检测信号。向运算元件222输入由检测器220生成的检测信号,并基于该检测信号获取传感器值,该传感器值是指示各传感器电极206的电位变动的指标。根据传感器值确定表示输入位置的坐标。检测器220和运算元件222也可以构成为一个集成电路(IC)芯片。接口224用于与外部电路连接,基于通用串行总线(USB)、串行外设接口(SPI)等标准而构成。

如上所述,经由传感器布线230向传感器电极206施加脉冲状交流电压。当输入单元靠近传感器电极206时,在输入单元与传感器电极206之间形成虚拟的电容元件,结果使得各传感器电极206的电位变动。该电位变动由检测器220检测并进行数字转换,在运算元件222中,基于各传感器电极206的传感器值指定输入位置的坐标。这样,传感器模块200作为静电电容式(自电容式)的接触式或非接触传感器(悬停传感器)发挥功能。

从图3可以理解,各传感器布线230除了用于与连接于该传感器布线230的传感器电极206电连接的连接部分以外,不与其他的传感器电极206重叠。换言之,各传感器布线230除了上述连接部分以外从传感器电极206露出。由此,传感器布线230与传感器电极206之间的电容(寄生电容)减少。因此,即使输入单元靠近某传感器电极206而与其连接的传感器布线230的电位变动,该电位变动也不会对其他的传感器电极206带来显著的影响。其结果是,该传感器电极206的检测信号不会分散至其他的传感器电极206,能够准确地指定输入的位置。

另外,与传感器布线230同样地,各辅助布线232也被配置为除了用于与连接于该辅助布线232的传感器电极206电连接的连接部分以外,不与所有的传感器电极206重叠。通过设置辅助布线,在传感器区域中,各传感器电极206和与其连接的传感器布线230及辅助布线232的面积之和相同或大致相同。因此,消除随着传感器布线的长度之差而产生的传感器电极间的电容差,若输入单元与传感器模块200的距离一定,则能够产生一定的静电电容而不依赖于输入位置。

另外,布线的密度、即传感器布线230与辅助布线232的面积之和在列方向上大致一定,因此,能够准确地指定输入单元的坐标。例如在位置输入单元靠近离端子214近的第六行的传感器电极206-6的情况下,在最接近该坐标的第六行的传感器电极206-6产生最大的电位变动,并且在配置于传感器电极206-6附近的传感器布线230以及与它们连接的其他传感器电极206上也可能产生次等的电位变动。同样地,即使在输入单元靠近远离端子214的第一行的传感器电极206-1的情况下,也可能在最接近该坐标的传感器电极206-1产生最大的电位变动,并且还可能在与第二行至第六行的传感器电极206连接的辅助布线232产生次等的电位变动,因此,在第二行至第六行的传感器电极206也可能产生次等的电位变动。即,能够一面检测靠近输入单元的传感器电极206中的大的电位变动,并且一面对配置有该传感器电极206的列的其他的传感器电极206引起大致相同的次等的电位变动,而不依赖于输入单元的坐标。其结果是,消除次等电位变动的输入单元的坐标依赖性、特别是列方向上的坐标依赖性,能够准确地指定输入单元的坐标。

3-5.剖面结构

图4示出沿着图3的点划线A-A′的端面的示意图。图4还示出了显示模块110的对置基板114。如图4所示,显示模块110和传感器模块200通过透过可见光的粘接层102而相互固定。需要指出,在显示模块110为液晶显示装置的情况下,在对置基板114之上设置有偏光板等。

也可以在传感器基板202与对置基板114之间设置用于屏蔽来自显示模块110的电性影响的噪声屏蔽层226。噪声屏蔽层226可以设置于粘接层102之上,也可以设置于粘接层102之下。噪声屏蔽层226包含具有导电性的铟-锡氧化物(ITO)、铟-锌氧化物(IZO)等透光性氧化物、或者金属。在后者的情况下,为了允许可见光透过,只要使用具有多个开口的网状的金属膜作为噪声屏蔽层226即可。噪声屏蔽层226以与多个传感器电极206重叠的方式而设置。FPC基板等第二连接器210与噪声屏蔽层226电连接(参照图1。),并被施加与施加于传感器电极206的电位同相的脉冲状交流电压。因此,噪声屏蔽层226与传感器电极206总是为等电位。

在传感器基板202上直接或者隔着未图示的绝缘性的底涂层设置有传感器布线230和辅助布线232,在传感器布线230和辅助布线232之上配置有传感器电极206。此时,传感器电极206可以直接设置于底涂层之上,或者,也可以如图4所示,以覆盖传感器布线230和辅助布线232的方式设置包含氧化硅、氮化硅等含硅无机化合物等的层间绝缘膜228,在层间绝缘膜228上配置传感器电极206。在后者的情况下,传感器电极206经由设置于层间绝缘膜228的开口与传感器布线230和辅助布线232电连接。需要指出,传感器电极206与辅助布线232或传感器布线230的上下关系并无限制,也可以如图5所示,在传感器电极206之上设置层间绝缘膜228,在层间绝缘膜228之上配置传感器布线230和辅助布线232。或者,也可以如图6所示,将传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232设置于同一层内。即,也可以在同一工序中同时形成具有相同组成的传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232。

传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232分别构成为包含ITO、IZO等透过可见光的导电性氧化物、或者钼、钨、钽、铝、铜等金属(0价金属)。传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232可以分别具有单层结构,也可以具有层叠结构。例如,传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232也可以分别具备将包含导电性氧化物的层与包含金属的层层叠而得的结构。在包含0价金属的情况下,也可以将传感器电极206、传感器布线230以及辅助布线232形成为网状,确保透光性。

也可以在传感器布线230和传感器电极206上设置保护膜234。保护膜234具有单层或层叠结构,由包含含硅无机化合物、环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂等树脂的膜构成。在图4至图6中,例示了包含无机化合物的第一保护膜234-1和包含树脂的第二保护膜234-2层叠而得的保护膜234。第一保护膜234-1和第二保护膜234-2的层叠顺序并无限制,也可以在第二保护膜234-2上层叠第一保护膜234-1。包含树脂的第一保护膜234-1也作为平坦化膜发挥功能。在保护膜234之上隔着透过可见光的粘接层236固定有盖基板204。

4.传感器模块中的校正方法

以下,对用于在传感器模块200中准确地指定输入位置的校正方法进行说明。在以下的说明中,作为用于指定传感器电极206的变量,使用i和j。i是从1至m中选择的自然数,j是从1至n中选择的自然数。如图7所示,将位于第i行第j列的传感器电极206表示为传感器电极206(i,j)。

使用图8至图10的俯视示意图对输入单元从传感器模块200之上靠近传感器模块200的状况进行说明。在这些图中,示意性地示出了行的总数为6的传感器模块200的一部分。

作为一例,如图8的虚线椭圆所示,在输入单元选择性地靠近一个传感器电极206(此处为传感器电极(3,j))上的情况下,在该传感器电极206(3,j)与输入单元之间形成虚拟的电容元件。因此,加有影线的传感器电极206(3,j)和与其连接的传感器布线230及辅助布线232的电位发生变动。有可能因为上述次等的影响而使其他的传感器电极206、与其连接的传感器布线230和辅助布线232的电位也发生变化,但其变化量为可忽略的程度。因此,可以使用通过一个传感器电极206的电位变动获取的传感器值来准确地指定输入位置。

相对于此,如图9的虚线椭圆所示,在输入单元不仅与一个传感器电极206重叠、而且还与其左侧((j-1)列侧)重叠的情况下,不仅在该传感器电极206(此处为传感器电极(3,j))形成静电电容,而且还在其他的构成、具体为与输入单元重叠的其他传感器布线230和辅助布线232间形成静电电容。由于传感器布线230和辅助布线232和与它们连接的传感器电极206为等电位,因此,起因于所形成的静电电容,与这些布线连接的传感器电极206的电位也发生变动。其结果是,与输入单元重叠的传感器电极206以外的传感器电极206的传感器值也增大。在图9的例子中,标注了影线的第四行第(j-1)列至第六行第(j-1)列的传感器电极206和第一行第j列及第二行第j列的传感器电极206的电位也发生变动,其结果是,这些传感器电极206的传感器值也增大。

在指定输入位置的行时,不仅使用提供最高的传感器值的传感器电极(以下称为“峰值电极”)的传感器值(在图9的例子中为传感器电极206(3,j)的传感器值),而且还使用在列方向上与峰值电极相邻的一个或两个传感器电极(此处为传感器电极206(2,j)和传感器电极206(4,j))的传感器值。其结果是,在峰值电极为第i行第j列的传感器电极206(i,j)的情况下,所指定的输入位置与实际的输入位置相比在列方向上(即,朝向第(i-1)行侧,在图9的例子中为第二行侧)偏移。

接着,考虑如图9的空心箭头所示输入单元与行方向平行地移动的情况(图10)。如图10的虚线椭圆所示,在移动后的输入位置不仅与一个传感器电极206重叠、而且还与其右侧((j+1)列侧)重叠的情况下,不仅该传感器电极206与输入单元形成静电电容,而且与输入单元重叠的其他传感器布线230和辅助布线232也与输入单元形成静电电容,其结果是,与它们连接的传感器电极206的电位发生变动,传感器值增大。在图10的例子中,标注有影线的第四行第j列至第六行第j列、第一行第(j+1)列、第二行第(j+1)列的传感器电极206的传感器值也增大。其结果是,在峰值电极为第i行第j列的传感器电极206(i,j)的情况下,所指定的输入位置与实际的输入位置相比向第(i+1)行侧(图10的例子中为第四行侧)偏移。

这样,不仅产生输入单元最靠近的传感器电极206(即,峰值电极)所形成的静电电容的影响,而且还产生传感器布线230、辅助布线232所形成的静电电容的影响,因此,例如即使在如图11A所示使输入单元从点P

本发明的实施方式之一涉及的校正方法是用于消除上述不良情况的方法,通过驱动电路216执行用于减少或者排除由输入单元和多个传感器布线230的一部分形成的静电电容以及由输入单元和多个辅助布线232的一部分形成的静电电容的影响(以下,将这些影响记载为布线影响。)的校正处理。以下,使用图12至图14的流程图对本校正方法进行说明。

4-1.峰值电极的指定

首先,指定峰值电极。如上所述,总是从驱动电路216的电源电路218向所有的传感器电极206供给脉冲状交流电压,检测器220将传感器电极206的电容的变化作为电位变动进行检测。检测器220将该电位变动数字化而转换为检测信号。向运算元件222输入通过检测器220生成的检测信号,并基于该检测信号获取各传感器电极206的传感器值。因此,当输入单元靠近时,最靠近输入位置的传感器电极206、更具体而言是与输入单元形成最大的静电电容的传感器电极206呈现最大的电位变动,其结果是,呈现最高的传感器值。该呈现最大传感器值的传感器电极206被指定为峰值电极。以下,假设峰值电极为位于第i行第j列的传感器电极206(i,j)继续进行说明。

此时,在峰值电极的传感器值为一定的值(第一阈值)以下的情况下,意味着从输入单元至传感器模块200的距离大。该情况下,由于峰值电极以外的构成与输入单元之间形成的静电电容为可忽略的程度,因此布线影响小,进行校正的必要性低。因此,在通过驱动电路216判断为峰值电极的传感器值为第一阈值以下的情况下,也可以不执行本校正方法。不过,在需要更精确地指定输入位置的情况等下,即使峰值电极的传感器值为第一阈值以下,也可以实施本校正方法。作为第一阈值,只要从运算元件222能够输出的最大传感器值(饱和传感器值)的50%以上且100%以下或者60%以上且100%以下的范围内适当选择即可。或者,也可以基于从输入单元至传感器模块200的距离确定第一阈值。例如,也可以选择输入单元存在于开始出现布线影响的距离(例如,距传感器模块200为0mm以上且20mm以下的距离)时的传感器值作为第一阈值。

在通过驱动电路216判断为峰值电极的传感器值超过了第一阈值的情况下,认为布线影响波及到峰值电极以外的传感器电极206,因此,通过驱动电路216执行本校正方法。本校正方法包括第一校正处理和第二校正处理,执行其中的至少一方。以下,对进行了第一校正处理之后进行第二校正处理的例子进行说明,但也可以在进行了第二校正处理之后进行第一校正处理。另外,也可以仅进行第一校正处理和第二校正处理中的一方。

4-2.第一校正处理

图13示出第一校正处理的流程图。第一校正处理是在峰值电极的设置有传感器布线230的一侧(即,(j-1)列侧)从输入单元受到布线影响的情况下减轻或排除该布线影响的校正。因此,在第一校正处理中,处理方法根据峰值电极所存在的列而不同。

(1)j≠1的情况

如图13所示,在j≠1的情况下,即、在峰值电极存在于第一列以外的列的情况下,判断与峰值电极位于同一行(即,第i行)且与该峰值电极连接的传感器布线230侧的列(即,第(j-1)列)的传感器电极206(i,j-1)的传感器值是否超过一定的值(第二阈值)。在图9所示的例子中,由于峰值电极是传感器电极206(3,j),因此,判断与传感器电极206(3,j)连接的传感器布线230侧的相邻列的传感器电极206(3,j-1)的传感器值是否超过第二阈值。以下,将与作为峰值电极的传感器电极206(i,j)位于同一行且与峰值电极连接的传感器布线230侧的相邻列的传感器电极206(i,j-1)称为第一参考电极。第二阈值只要从峰值电极的传感器值的50%以上且小于100%、或者50%以上且小于80%的范围内适当选择即可。或者,第二阈值也可以基于从输入单元至传感器模块200的距离而确定。例如,也可以选择将输入单元配置为距传感器模块200一定距离(例如,从0mm以上且20mm以下的范围选择的距离)时的第一参考电极的传感器值作为第二阈值。

第一参考电极的传感器值未超过第二阈值意味着第一参考电极的传感器值相对于峰值电极的传感器值足够低。这意味着在输入单元与第一参考电极之间未形成大的静电电容,因此,可以判断为输入单元与配置于第一参考电极和峰值电极之间的传感器布线230、辅助布线232也未形成大的静电电容。因此,用于判断输入位置的第(i-1)行第j列和/或第(i+1)行第j列的传感器电极206的传感器值与峰值电极的传感器值相比也足够低,因此布线影响没有成为显著的问题。由此,在判断为第一参考电极的传感器值未超过第二阈值的情况下,也可以不执行第一校正处理。不过,即使在该情况下,在需要更精确地指定输入位置的情况等下,也可以进行第一校正处理。

反之,第一参考电极的传感器值超过第二阈值意味着虽然第一参考电极的传感器值比峰值电极的传感器值低但却较高。即,意味着在输入单元与第一参考电极之间形成大的静电电容。因此,可以判断为输入单元与配置于第一参考电极和峰值电极之间的传感器布线230、辅助布线232也形成了大的静电电容。因此,由于第(i-1)行第j列和/或第(i+1)行第(j-1)列的传感器电极206的传感器值也较高,因而输入位置的指定受到大的布线影响。因此,为了减少或排除布线影响而进行以下的处理。

(1-1)布线增量的计算

在该处理中,首先,在与被认为通过输入单元形成了静电电容的传感器布线230、辅助布线232连接的传感器电极206中选择因为输入单元的靠近而形成的静电电容的影响最小的传感器电极206。具体而言,在受到布线影响的第(i+1)行第(j-1)列至第m行第(j-1)列的传感器电极206的传感器值以及第一行第j列至第(i-1)行第j列的传感器电极206的传感器值中选择最小的传感器值(最小传感器值)。使用图9举例,由于峰值电极为传感器电极206(3,j),因此,从加有影线的传感器电极206(即,第四行第(j-1)列至第六行第(j-1)列的传感器电极206以及第一行第j列和第二行第j列的传感器电极206)的传感器值中选择最小传感器值。需要指出,根据i与m的关系,上述传感器电极206中也存在实际不存在的传感器电极,因此,从上述传感器电极206中实际存在的传感器电极206的传感器值中选择最小传感器值。该最小传感器值是最大限度排除通过输入单元和各传感器电极206形成的静电电容、同时反映了由形成于输入单元与传感器布线230之间的静电电容或者形成于输入单元与辅助布线232之间的静电电容引起的布线影响的传感器值。

接着,计算布线增量。具体而言,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第j列的情况下,选择与呈现最小传感器值的传感器电极206在同一行且未受到布线影响的位于第(j-1)列的传感器电极206作为基准电极。在图9所示的例子中,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第j列的情况下,传感器电极206(1,j-1)或206(2,j-1)成为基准电极。反之,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第(j-1)列的情况下,选择与呈现最小传感器值的传感器电极206在同一行且未受到布线影响的位于第j列的传感器电极206作为基准电极。在图9所示的例子中,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第(j-1)列的情况下,传感器电极206(4,j)至206(6,j)中的任一者成为基准电极。从最小传感器值减去基准电极的传感器值而得到的传感器值为布线增量。由于基准电极的传感器值可以视为未受到布线影响,因此,该布线增量与由布线影响引起的传感器值的增量对应。

(1-2)校正

接着,使用布线增量进行校正。具体而言,若布线增量为正,则从受到布线影响的传感器电极206的传感器值中减去布线增量。即,对于第(i+1)行第(j-1)列至第m行第(j-1)列的传感器电极206和第一行第j列至第(i-1)行第j列的传感器电极206中实际存在的传感器电极206的传感器值,执行减去布线增量的校正。在图9所示的例子中,从传感器电极206(4,j-1)至206(6,j-1)以及传感器电极206(1,j)和206(2,j)的传感器值中减去布线增量。

另一方面,布线增量为0以下意味着实质上不存在布线影响。因此,该情况下,对哪个传感器电极206的传感器值都不进行校正。

通过上述校正,能够从与峰值电极在列方向上相邻的一个或两个传感器电极206的传感器值中减少或排除布线影响。其结果是,能够准确地算出输入位置的列方向的坐标。

需要指出,在上述布线增量的计算中,从受到布线影响的所有传感器电极206中选择一个最小传感器值,但也可以从受到输入单元与辅助布线232之间的静电电容的影响的传感器电极206中选择一个最小传感器值,同时从受到输入单元与传感器布线230的静电电容的影响的传感器电极206中选择一个最小传感器值。即,当将峰值电极设为传感器电极206(i,j)时,也可以从传感器电极206(i+1,j-1)至传感器电极206(m,j-1)的传感器值中选择一个最小传感器值(第一最小传感器值),并从传感器电极206(1,j)至传感器电极206(i-1,j)的传感器值中选择一个最小传感器值(第二最小传感器值)。该情况下,针对给出第一和第二最小传感器值的传感器电极206分别选择基准电极,并算出布线增量。传感器电极206(i+1,j-1)至传感器电极206(m,j-1)的校正通过从它们的传感器值中减去第一最小传感器值而执行,传感器电极206(1,j)至传感器电极206(i-1,j)的校正通过从它们传感器值中减去第二最小传感器值而执行。

(2)j=1的情况

从图3可以理解,在第一列中的传感器电极206的设置有传感器布线230的一侧不存在其他的传感器电极。因此,无法选择用于校正的第一参考电极。因此,在j=1的情况下,采用与上述校正方法不同的校正方法。

具体而言,首先,判断峰值电极所在的行的编号即i是否超过一定的值(第一行阈值)(图13)。第一行阈值例如只要从行的总数m的50%以上且80%以下或者60%以上且80%以下的范围内适当选择即可。或者,也可以将从传感器模块200的上端(第一行侧的端部)分离60mm以上且150mm以下的行的编号作为第一行阈值。例如如图15所示,i为第一行阈值以下的状况是输入单元靠近位于行编号较小的行的传感器电极206的状况。行编号越小则传感器布线230的密度越低,因此输入位置越靠近第一行则受到布线影响的传感器电极206越减少。因此,难以区分输入单元与传感器电极206间的静电电容的影响和布线影响。因此,在i为第一行阈值以下的情况下,也可以不进行第一校正。

(2-1)布线增量的计算

如图16所示,i超过第一行阈值的状况是由虚线椭圆表示的输入单元靠近位于行编号较大的行的传感器电极206的状况。此时,可能与输入单元重叠的构成较多,为峰值电极以及以该峰值电极为中心配置于与第二列相反的一侧的传感器布线230。在图16的例子中,加有影线的传感器布线230可能与输入单元重叠。因此,比峰值电极更靠(i-1)行侧的传感器电极206(在图16的例子中为传感器电极206(1,1)至206(4,1))受到布线影响。该情况下,在离输入位置最远的传感器电极206(1,1)中,输入单元与传感器电极206间的静电电容的贡献最小,同时反映了布线影响。在与传感器电极206(1,1)在行方向上相邻的传感器电极206(1,2)中,布线影响可以忽略,因此,算出从传感器电极206(1,1)的传感器值减去传感器电极206(1,2)的传感器值而得到的值作为布线增量。该布线增量与由布线影响引起的传感器值的增量对应。

(2-2)校正

在布线增量为0以下的情况下,布线影响为可忽略的程度,因此进行校正的必要性低。因此,也可以对哪个传感器电极206的传感器值都不进行校正。另一方面,若布线增量为正,则从受到布线影响的传感器电极206的传感器值中减去布线增量。即,对于第一行第一列至第(i-1)行第一列的传感器电极206的所述传感器值,进行减去布线增量的校正。在图16所示的例子中,从加有影线的传感器电极206(1,1)至206(4,1)的传感器值中减去布线增量。

通过该处理,能够从与峰值电极在列方向上相邻的一个或两个传感器电极206的传感器值中减少或排除布线影响。其结果是,能够准确地算出输入位置的列方向的坐标。

4-3.第二校正处理

图14示出第二校正处理的流程图。第二校正处理是在峰值电极的设置有辅助布线232的一侧(即,(j+1)列侧)从输入单元受到布线影响的情况下减轻或排除该布线影响的校正。因此,在第二校正处理中,处理方法也根据峰值电极所存在的列而不同。需要指出,对于与第一校正处理同样的内容有时会省略说明。

(1)j≠n的情况

如图14所示,在j≠n的情况下,即、在峰值电极存在于第n列以外的列的情况下,判断与峰值电极位于同一行(即,第i行)的且与该峰值电极连接的辅助布线232侧的列(即,第(j+1)列)的传感器电极206(i,j+1)的传感器值是否超过第二阈值。在图10所示的例子中,由于峰值电极是传感器电极206(3,j),因此,判断与传感器电极206(3,j)连接的辅助布线232侧的相邻列的传感器电极206(3,j+1)的传感器值是否超过第二阈值。以下,将与作为峰值电极的传感器电极206(i,j)位于同一行的且与峰值电极连接的辅助布线232侧的相邻列的传感器电极206(i,j+1)称为第二参考电极。

第二参考电极的传感器值未超过第二阈值意味着第二参考电极的传感器值相对于峰值电极的传感器值足够低。这意味着在输入单元与第二参考电极之间未形成大的静电电容,因此,可以判断为输入单元与配置于第二参考电极和峰值电极之间的传感器布线230、辅助布线232也未形成大的静电电容。因此,用于判断输入位置的第(i-1)行第j列和第(i+1)行第j列的传感器电极206的传感器值与峰值电极的传感器值相比也足够低,因此布线影响不会成为显著的问题。由此,在判断为第二参考电极的传感器值未超过第二阈值的情况下,也可以不执行第二校正处理。不过,即使在该情况下,在需要更精确地指定输入位置的情况等下,也可以进行第二校正处理。

反之,第二参考电极的传感器值超过第二阈值意味着第二参考电极的传感器值虽然比峰值电极的传感器值低但却较高。这意味着在输入单元与第二参考电极之间形成了大的静电电容,因此,可以判断为输入单元与配置于第二参考电极和峰值电极之间的传感器布线230、辅助布线232也形成了大的静电电容。因此,第(i-1)行第j列和第(i+1)行第j列的传感器电极206的传感器值也较高,因而输入位置的指定受到大的布线影响。因此,为了减少或排除布线影响而进行以下的处理。

(1-1)布线增量的计算

在该处理中,也与第一校正处理同样地,在与被认为通过输入单元形成了静电电容的传感器布线230、辅助布线232连接的传感器电极206中选择因为输入单元的靠近而形成的静电电容的影响最小的传感器电极206。具体而言,从受到布线影响的第(i+1)行第j列至第m行第j列的传感器电极206的传感器值以及第一行第(j+1)列至第(i-1)行第(j+1)列的传感器电极206的传感器值中选择最小传感器值。使用图10举例,由于峰值电极为传感器电极206(3,j),因此,从加有影线的传感器电极206(即,第四行第j列至第六行第j列的传感器电极206以及第一行第(j+1)列和第二行第(j+1)列的传感器电极206)的传感器值中选择最小传感器值。需要指出,根据i与m的关系,上述传感器电极206中也存在实际不存在的传感器电极,因此,从上述传感器电极206中实际存在的传感器电极206的传感器值中选择最小传感器值。该最小传感器值也是最大限度排除通过输入单元和各传感器电极206形成的静电电容、同时反映了由形成于输入单元与传感器布线230之间的静电电容或者形成于输入单元与辅助布线232之间的静电电容引起的布线影响的传感器值。

接着,计算布线增量。具体而言,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第j列的情况下,选择与呈现最小传感器值的传感器电极206在同一行且未受到布线影响的位于第(j+1)列的传感器电极206作为基准电极。在图10所示的例子中,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第j列的情况下,传感器电极206(4,j+1)至206(6,j+1)中的任一者成为基准电极。反之,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第(j+1)列的情况下,选择与呈现最小传感器值的传感器电极在同一行且未受到布线影响的位于第j列的传感器电极206作为基准电极。在图10所示的例子中,在呈现最小传感器值的传感器电极206位于第(j+1)列的情况下,传感器电极206(1,j)和206(2,j)中的任一者成为基准电极。从最小传感器值减去基准电极的传感器值而得到的传感器值为布线增量。由于基准电极的传感器值可以视为未受到布线影响,因此,该布线增量也与由布线影响引起的传感器值的增量对应。

(1-2)校正

接着,使用布线增量进行校正。具体而言,若布线增量为正,则从受到布线影响的传感器电极206的传感器值中减去布线增量。即,对于第(i+1)行第j列至第m行第j列的传感器电极206和第一行第(j+1)列至第(i-1)行第(j+1)列的传感器电极206中实际存在的传感器电极206的传感器值,执行减去布线增量的校正。在图10所示的例子中,从传感器电极206(4,j)至206(6,j)以及传感器电极206(1,j+1)和206(2,j+1)的传感器值中减去布线增量。

另一方面,布线增量为0以下意味着实质上不存在布线影响。因此,该情况下,也可以对哪个传感器电极206的传感器值都不进行校正。

通过上述校正,能够从与峰值电极在列方向上相邻的一个或两个传感器电极206的传感器值中减少或排除布线影响。其结果是,能够准确地算出输入位置的列方向的坐标。

与第一校正处理同样地,也可以从受到输入单元与辅助布线232之间的静电电容的影响的传感器电极206中选择一个最小传感器值,同时从受到输入单元与传感器布线230的静电电容的影响的传感器电极206中选择一个最小传感器值。即,当将峰值电极设为传感器电极206(i,j)时,也可以从传感器电极206(i+1,j)至传感器电极206(m,j)中选择一个第三最小传感器值,从传感器电极206(1,j+1)至传感器电极206(i-1,j+1)中选择一个第四最小传感器值。该情况下,针对给出第三和第四最小传感器值的传感器电极206分别选择基准电极,并算出布线增量。传感器电极206(i+1,j)至传感器电极206(m,j)的校正通过从这些电极的传感器值中减去第三最小传感器值而执行,传感器电极206(1,j+1)至传感器电极206(i-1,j+1)的校正通过从这些电极的传感器值中减去第四最小传感器值而执行。

(2)j=n的情况

从图3可以理解,在第n列中的传感器电极206的设置有辅助布线232的一侧不存在其他的传感器电极。因此,无法选择用于校正的第二参考电极。因此,在j=n的情况下,采用与上述校正方法不同的校正方法。

具体而言,首先,判断峰值电极所在的行的编号即i是否超过一定的值(第二行阈值)(图14)。第二行阈值例如只要从行的总数m的20%以上且50%以下或者20%以上且40%以下的范围内适当选择即可。或者,也可以将从传感器模块200的下端(第m行侧的端部)分离60mm以上且150mm以下的行的编号作为第二行阈值。例如如图17所示,i超过第二行阈值的状况是输入单元靠近位于行编号较大的行的传感器电极206的状况。行编号越大则辅助布线232的密度越低,因此,输入位置越靠近第m行,受到布线影响的传感器电极206越减少。因此,难以区分输入单元与传感器电极206间的静电电容的影响和布线影响。因此,在i超过第二行阈值的情况下,也可以不进行第二校正。

(2-1)布线增量的计算

如图18所示,i为第二行阈值以下的情况是由虚线椭圆所示的输入单元靠近位于行编号较小的行的传感器电极206的状况。此时,可能与输入单元重叠的构成较多,为峰值电极以及以该峰值电极为中心配置于与第n列相反的一侧的辅助布线232。在图18的例子中,加有影线的辅助布线232可能与输入单元重叠。因此,比峰值电极更靠(i+1)行侧的传感器电极206(在图18的例子中为传感器电极206(3,n)至206(6,n))受到布线影响。该情况下,在离输入位置最远的传感器电极206(m,n)中,输入单元与传感器电极206间的静电电容的贡献最小,同时反映了布线影响。在与传感器电极206(m,n)在行方向上相邻的传感器电极206(m,n-1)中,布线影响可以忽略,因此,算出从传感器电极206(m,n)的传感器值减去传感器电极206(m,n-1)的传感器值而得到的值作为布线增量。该布线增量与由布线影响引起的传感器值的增量对应。

(2-2)校正

在布线增量为0以下的情况下,布线影响为可忽略的程度,因此进行校正的必要性低。因此,也可以对哪个传感器电极206的传感器值都不进行校正。另一方面,若布线增量为正,则从受到布线影响的传感器电极206的传感器值中减去布线增量。即,对于第(i+1)行第n列至第m行第n列的传感器电极206的所述传感器值,进行减去布线增量的校正。在图18所示的例子中,从加有影线的传感器电极206(3,n)至206(6,n)的传感器值中减去布线增量。

通过该处理,能够从与峰值电极在列方向上相邻的一个或两个传感器电极206的传感器值中减少或排除布线影响。其结果是,能够准确地算出输入位置的列方向的坐标。

5.变形例

本发明的实施方式之一涉及的显示装置100的传感器模块200的构成并不限于上述构成。例如,如图19所示,也可以不设置辅助布线。如图19所示,通过使所有的传感器电极206的面积彼此相同,使得由于输入单元的靠近而引起的电位变动量的行依赖性降低,因此,能够更准确地指定输入单元的坐标。虽未图示,但也可以将传感器模块200构成为随着行编号增大而传感器电极206的面积减少。通过采用这样的配置,能够简化传感器布线230的布局,并且能够以高密度配置传感器布线230。

在不设置辅助布线的情况下,能够缩小与一列(例如第j列)的传感器电极206连接的传感器布线230和与该列相邻的列(第(j-1)列或第(j+1)列)的传感器电极206之间的距离。然而,该情况下,传感器布线230容易受到相邻列的电位变动的影响。行编号越小(即,与端子214的距离越增大),该影响越增大。因此,如图20所示,也可以在配置于相邻列的传感器电极206之间设置屏蔽布线238。屏蔽布线238也可以包含可由传感器电极206、传感器布线230使用的材料,优选包含与传感器电极206、传感器布线230相同的材料,具有同样的表面形态。由此,能够简化制造工序,并且能够在整个传感器区域208得到大致均匀的光学特性,因此,能够有效地防止产生莫尔条纹。

屏蔽布线238也与驱动电路216连接,被施加与传感器电极206同相的脉冲状交流电压。通过配置屏蔽布线238,能够减少相邻列的传感器电极206的电位变动对传感器布线230的影响。其结果是,能够更准确地指定输入位置。进而,也可以将屏蔽布线238构成为,随着行编号减少,其宽度(即,行方向上的长度)阶段性或者连续地增大。这样,通过配置在列方向上宽度可变的屏蔽布线238,靠近的输入单元与传感器区域208之间的电场不会歪曲而变得均匀,该电场中与传感器电极206重叠的电场作为电容变化而被检测,因此,能够不依赖于行地维持偏差的检测灵敏度。

在未设置辅助布线的情况下,不存在由输入单元与辅助布线之间形成的静电电容引起的布线影响。因此,作为不包括辅助布线的传感器模块200中的校正方法,只要对所有的传感器电极206应用上述第一校正处理中的j=1的情况的校正处理即可。

如上所述,在本发明的实施方式之一涉及的传感器模块200以及包括该传感器模块200的显示装置100中,进行用于减少或排除由输入单元与传感器布线230之间的静电电容、输入单元与辅助布线232之间的静电电容的形成所引起的布线影响的校正处理。因此,能够准确地指定输入位置。通过实施本发明的实施方式,能够提供操作性高的传感器模块、包括该传感器模块的显示装置。

作为本发明的实施方式,上述各实施方式可以在相互不矛盾的范围内适当地组合实施。另外,本领域技术人员基于各实施方式的显示装置、传感器模块适当地进行构成要素的追加、删除或设计变更而得的方案、或者进行工序的添加、省略或条件变更而得的方案只要具备本发明的主旨就也包含在本发明的范围之内。例如,在本发明的实施方式的传感器模块中,也能够采用之后安装于具备显示部的计算装置的构成。更具体而言,作为计算装置,可以举出个人计算机(PC)等台式计算机,也可以在该计算装置的显示画面上层叠传感器模块,将驱动电路经由接口与计算装置连接。

即便是与由上述各实施方式的形态带来的作用效果不同的其他作用效果,但从本说明书的记载明确可知的、或者本领域技术人员可容易预测的作用效果当然也被理解为是由本发明带来的。

相关技术
  • 压力传感器及其制造方法、压力传感器模块、电子设备以及移动体
  • 在集成模块中具有触摸传感器、力传感器和触觉致动器的电子设备
  • 触摸传感器模块、含触摸传感器模块的窗口堆叠结构及含触摸传感器模块的图像显示设备
  • 光传感器模块、用于运行光传感器模块的方法和用于制造光传感器模块的方法
技术分类

06120116485564