CN104685455A - 输入装置以及使用了所述输入装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种特别是能够高效地进行偏置校正的输入装置以及使用了所述输入装置的控制方法。其特征在于，具有：位置检测传感器(2)，其能够对操作面(4a)上的基于操作体的输入操作位置进行检测；负荷检测传感器(3)，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和控制部，其能够执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正。

Description

输入装置以及使用了所述输入装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种被装载于便携设备、其他电子设备，使手指等操作体与操作面板接触并进行操作的输入装置。

背景技术

专利文献1中，公开了一种通过静电电容传感器来检测移动位置，通过变形传感器来检测按压量的输入装置。

此外，专利文献2中，公开了一种具有压力传感器和静电触摸面板的信息处理装置。在专利文献2中，设定按压力的阈值来判别有无按压。

专利文献3、专利文献4中，记载了在一定时间内没有坐标输入的情况下，降低(增大)采样率。但是，专利文献3以及专利文献4中不是具备静电电容传感器和对按压力进行测定的力传感器的输入装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-87311号公报

专利文献2：日本特开2010-211399号公报

专利文献3：日本特开平成9-146689号公报

专利文献4：日本特开平成8-328727号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，存在如下问题：由于向组装有输入装置的设备施加的应力的变化、温度变化、设备形状的随着时间的变化，导致力传感器的输出产生偏置漂移。此外，在用手拿着输入装置的边缘，用另一只手的手指操作输入操作面的情况下，在用手拿着输入装置的边缘的时刻，对力传感器作用某程度的负荷。由此，不能正确地驱动力传感器，产生检测精度降低、以及电力消耗量变多的不良情况。

在各个专利文献中，没有特别记载在具备静电电容传感器和力传感器的输入装置中，为了高效地进行对力传感器的输出进行偏置的校正，可以基于什么信息、以及在哪个定时。

因此，本发明解决上述现有的课题，其目的在于，提供一种特别是能够高效地进行偏置校正的输入装置以及使用了所述输入装置的控制方法。

解决课题的手段

本发明中的输入装置的特征在于，具有：位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和控制部，其能够执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正。

此外，本发明中的使用了输入装置的控制方法的特征在于，具有：位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和控制部，在所述控制部中，执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正。

在本发明中，通过利用由位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，能够高效地执行针对负荷检测传感器的偏置校正。这里，所谓输入操作信息，是指手指等操作体在操作面上接触/未接触的判断或有无检测位置坐标。

在本发明中，优选在未检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作的期间，执行所述偏置校正，若检测到所述输入操作，则停止所述偏置校正，检测基于所述负荷检测传感器的输出的所述输入操作位置处的负荷。由此，能够高效地进行校正的执行和负荷的检测。

或者，在本发明中，优选所述负荷检测传感器处于待机状态直到检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作为止，若检测到所述输入操作，则执行所述偏置校正，接着，基于所述负荷检测传感器的输出，检测所述输入操作位置处的负荷。在本发明中，将负荷检测传感器设为待机状态，若基于所述位置检测传感器的输出检测到输入操作，则立刻读取负荷检测传感器的输出并执行所述偏置校正。由此，能够迅速地执行偏置校正，并能够流畅地从偏置校正转移至负荷检测的步骤。

此外，在本发明中，优选所述偏置校正时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率与检测负荷时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率相比为低频率。由此，能够减少校正时的消耗电力，此外，能够避免针对负荷检测的数据的缺损，能够没有延迟地进行负荷检测。

此外，在本发明中，所述位置检测传感器以及所述负荷检测传感器与作为所述控制部的主机IC连接，所述主机IC能够为如下结构：发出指示以使通过构成所述负荷检测传感器的传感器驱动用IC来修正所述偏置，或者，在所述主机IC内保存偏置值，对从所述负荷检测传感器获取到的输出执行所述偏置校正。

发明效果

根据本发明的输入装置以及使用了所述输入装置的控制方法，通过利用由位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，能够高效地执行针对负荷检测传感器的偏置校正。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的输入装置(触摸面板)的局部纵截面图。

图2是静电电容式触摸面板传感器的说明图。

图3是负荷检测传感器(力传感器)的说明图，图3(a)是局部纵截面图，图3(b)是构成负荷检测传感器的传感器基板的背面透视图。

图4表示本实施方式的输入装置的俯视图。

图5是本实施方式中的输入装置的框图。

图6是具备校正以及负荷检测的步骤等的第1实施方式的流程图。

图7是具备校正以及负荷检测的步骤等的第2实施方式的流程图。

图8表示负荷检测传感器的规定值、静电电容式触摸面板传感器以及传感器驱动频率的定时图。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式中的输入装置(触摸面板)的局部纵截面图，图2是静电电容式触摸面板传感器的说明图，图3是负荷检测传感器(力传感器(force sensor))的说明图，图3(a)是局部纵截面图，图3(b)是构成负荷检测传感器的传感器基板的背面透视图，图4表示本实施方式的输入装置的俯视图。

本实施方式中的输入装置(触摸面板)1是在静电电容式触摸面板传感器(位置检测传感器)2的背面侧具备多个负荷检测传感器(力传感器)3的结构。

如图1所示，静电电容式触摸面板传感器2构成为具有：透明的操作面板4、和被设置在操作面板4的背面4b的传感器层5。操作面板4由玻璃、塑料等构成。操作面板4的表面是操作面4a。

传感器层5例如图2所示，构成为具有由ITO等形成的X电极27和Y电极28。X电极27与Y电极28之间被绝缘。此外，X电极27与Y电极28正交。若通过手指等操作体F按压操作面4a上，则操作体与各电极27、28之间的静电电容变化。基于该静电电容变化，能够对操作体F的输入操作位置进行检测。另外，传感器层5的结构不限定于图2的结构。可以如图2那样，电极是X电极27与Y电极28的2层结构，也可以由1层结构构成。此外，也可以不是静电电容式，而是电阻膜式等。

如图3所示，负荷检测传感器3具有：传感器基板12和基底基板13。在传感器基板12设置有：位移部14、和在位移部14的上表面向上方突出的突起状的受压部17。在传感器基板12与基底基板13之间形成规定的空间部15，由此，若位移部14受到负荷则能够在高度方向发生位移。如图3(a)(b)所示，在传感器基板12的背面，作为变形检测元件，设置有多个压敏电阻元件16。若由于由受压部17受到的负荷导致位移部14在高度方向发生位移，则根据其位移量，各个压敏电阻元件16的电阻变化，由各个压敏电阻元件16构成的电桥电路的中点电位变化，由此能够得到传感器输出。如图3(b)所示，从各个压敏电阻元件16拉回的布线部18与未图示的焊盘部电连接。

本实施方式中的负荷检测传感器3也可以是除了图3所示的结构以外的结构。例如也能够设为如下结构：在按压操作面4a时，静电电容基于2个电极间的距离的变化而产生变化，根据该静电电容变化，能够检测负荷。

如图1所示，负荷检测传感器3被配置在静电电容式触摸面板传感器2的背面侧。负荷检测传感器3例如如图4所示，被配置在操作面4a的周边部的4角。此外，如图1所示，具备支撑负荷检测传感器3的支撑部9，该支撑部9与静电电容式触摸面板传感器2之间通过能够在高度方向变形的连接部11来连接。由此，在按压操作面4a时，操作面板4向下方移动，能够向负荷检测传感器3施加负荷。连接部11例如是两面胶带(tape)。

另外，触摸面板1中的负荷检测传感器3的支撑结构并不限定于图1所示的结构。此外，触摸面板1中的负荷检测传感器3的位置并不限定于图4所示的位置，例如，也可以分别配置在触摸面板1的周边部中的各边的中央部，能够适当地配置在能够适当地检测按压力的负荷的位置。此外，对于负荷检测传感器3的数量也不限定。

如图5所示，构成触摸面板1的静电电容式触摸面板传感器2以及负荷检测传感器3分别与主机IC(控制部)7连接。此外，能够将来自主机IC7的数据发送到机器主体部的图像处理部21。

如图1所示，若通过手指等操作体F对操作面4a上进行输入操作，则从静电电容式触摸面板传感器2向主机IC输出基于静电电容变化的第1信号D1。在主机IC7中，基于第1信号D1，如图8(b)所示，对操作体F与操作面4a上接触还是未接触进行判断。此外，基于来自静电电容式触摸面板传感器2的输出，在主机IC7中，能够求出基于操作体F的输入操作位置的位置坐标(X，Y)。

若通过操作体F按压操作面4a上，则从负荷检测传感器3向主机IC7输出第2信号D2。图8(a)中，图示以横轴为时间的来自负荷检测传感器3的输出(模拟信号)。在获得了来自负荷检测传感器3的输出(模拟信号)的主机IC7中，基于预先设定的图8(a)所示的阈值，在输出值比阈值大的情况下判断为进行了按压，若输出值比阈值小则判断为未进行按压。

并且，在主机IC7中，基于负荷检测传感器3的输出能够求出输入操作位置的负荷。如何基于负荷检测传感器3的输出来计算负荷并不被特别限定。例如对多个各负荷检测传感器3的输出值进行平均化等，从而能够求出负荷。

并且，基于操作体F的输入操作位置处的负荷值、位置坐标(X，Y)的各个数据被发送到图5所示的图像处理部21，在图像处理部21中，基于发送数据来进行液晶显示器10(参照图1)的图像显示处理。

接下来，使用图6所示的流程图，来对偏置校正(offset calibration)等进行说明。

如图6所示，首先执行自检测(selftest)(步骤ST1)。在自检测中，检查IC是否健全地进行动作等。

若通过自检测，则接下来在主机IC7中，执行偏置校正(步骤ST2)。

在偏置校正中，例如以10Hz以下的低采样率(sampling rate)，对负荷检测传感器3的输出进行测定，进行偏置修正。后面对偏置修正进行叙述。

接下来，基于静电电容式触摸面板传感器2的输出，对是否进行了输入操作进行监视。这里，所谓输入操作，是指如图8(b)所示，判断为手指等操作体F接触了操作面4a上的状态、得到操作体F的位置坐标(X，Y)的状态。

在步骤ST3中，未检测到输入操作时，即判断为图8(b)所示的未接触的状态、未得到位置坐标(X，Y)的状态时，再次返回到步骤ST2的偏置校正的步骤ST2。

如图8(a)(b)所示，若判断为指操作体F未接触时，则开始偏置校正的采样时间。此时，如上所述，例如以10Hz以下的低采样率，对负荷检测传感器3的输出进行测定(也参照图8(d))。

如图8(a)所示，在来自负荷检测传感器的输出中，由于各种重要因素导致产生偏置漂移(offset drift)。将该偏置量设为零就是偏置校正。在主机IC7中，偏置校正时，以低采样率来获取负荷检测传感器3的输出，在图8(a)(d)所示的定时执行偏置校正。通过执行偏置校正，之后负荷检测传感器的输出值返回到大约零。偏置校正被反复进行多次直到以低采样率移至接下来的步骤ST4为止。那么，如何将偏置量设为零的方法是，例如从主机IC7向构成负荷检测传感器3的传感器驱动用IC19发出修正偏置的指示(硬校正)。由此，在负荷检测传感器3内，偏置被修正，能够将图8(a)所示的偏置量被消除的状态的模拟输出(第2信号D2)发送到主机IC7。或者，也可以将图8(a)所示的偏置量保存在主机IC侧，针对从负荷检测传感器3向主机IC发送的附有偏置量的状态的模拟输出(第2信号D2)，在主机IC7内进行偏置修正(软校正)。

如图6所示，在步骤ST3中，在基于静电电容式触摸面板传感器2的输出(第1信号D1)检测到输入操作时，即判断为操作体F与操作面4a上接触、或者检测到位置坐标(X，Y)时，移至步骤ST4。在步骤ST4中，停止偏置校正，并且以比偏置校正时更高频(例如10Hz以上)的采样率来获取负荷检测传感器3的输出。

图8(d)中表示传感器驱动频率。如图8(c)(d)所示，在判断为操作体F接触/按压操作面4a上时，在主机IC7中，以高频的采样率来获取负荷检测传感器3的输出。另一方面，若在判断为操作体F未接触/未按压操作面4a上，则在主机IC7中，以低频的采样率来获取负荷检测传感器3的输出并执行已经说明了的偏置校正。

接下来，在图6的步骤ST5中，执行进行输出的平均化、负荷计算的数据处理。

接下来，在图6的步骤ST6中，基于静电电容式触摸面板传感器2的输出，对输入操作是否是继续的状态进行监视，若输入操作继续，则返回到步骤ST4。另一方面，若输入操作不继续，即如图8(b)或者图8(c)所示，判断为操作体F未接触或者未接触/未按压操作面4a上的情况下，再次返回到步骤ST2的偏置校正。

在图7所示的另一流程图(另外，对与图6相同的步骤付与相同的符号)中，在执行自检测之后(步骤ST1)，将负荷检测传感器3(力传感器)设为待机(stand by)状态(步骤ST7)。在待机状态中，负荷检测传感器3处于起动了的动作状态，是若主机IC7呼叫则无论何时都能取出输出(第2信号D2)的状态。

接下来，基于静电电容式触摸面板传感器2的输出，对是否进行了输入操作进行判断(步骤ST3)。即如图8(b)所示，若判断为操作体F与操作面4a上接触、或者检测到位置坐标(X，Y)，则移至步骤ST2的偏置校正，在判断为未接触、或者不能检测出位置坐标(X，Y)的情况下，再次返回到步骤ST3并监视输入操作状态。

在偏置校正的步骤ST2之后，与图6中所说明的相同地，移至步骤ST5以及步骤ST6。在步骤ST6中，若未继续输入操作，即操作体F从操作面4a上离开、或者不再检测到位置坐标(X，Y)，则从步骤ST6移至步骤ST7。

如上所述，在主机IC7(控制部)中，基于由静电电容式触摸面板传感器2的输出引起的输入操作信息，执行对负荷检测传感器3的输出的偏置进行修正的偏置校正。这里，所谓输入操作信息，是指手指等操作体F与操作面4a上接触/未接触的判断、位置坐标的检测的有无。例如，在图6的方式中，在未检测到基于静电电容式触摸面板传感器2的输出的输入操作期间，以一定周期(低采样率)，执行偏置校正(也参照图8)。另一方面，在图7的方式中，若检测到输入操作则执行偏置校正。

这样，通过利用由静电电容式触摸面板传感器2的输出引起的输入操作信息，能够高效地执行针对负荷检测传感器3的偏置校正。例如若是仅在电源接通时、应用起动时的定时，执行偏置校正的结构，则在应用进行动作的期间，偏置校正不被执行，不能定期地消除偏置漂移。

在具备静电电容式触摸面板传感器2和负荷检测传感器3的输入装置1中，在由负荷检测传感器3检测到负荷的状态下，必然处于检测到基于静电电容式触摸面板传感器2的输入操作的状态。也就是说，若在基于静电电容式触摸面板传感器2的输入操作未被检测到的状态下，从负荷检测传感器3存在输出，则该输出为偏置漂移。此外，通过手指等操作体F按压操作面4a上时，首先产生操作体F与操作面4a上接触的状态。因此，若在通过静电电容式触摸面板传感器2检测到接触状态的瞬间，从负荷检测传感器3存在输出，则该输出也是偏置漂移，或者大部分包含偏置漂移。此外，通过静电电容变化来检测操作体的XY坐标的静电电容式等触摸面板传感器2与负荷检测传感器3相比，不容易产生偏置漂移。因此，作为偏置校正的定时，通过利用由静电电容式触摸面板传感器3的输出引起的输入操作信息，能够定期并且高精度地执行偏置校正。

在图6所示的流程图中，将偏置校正的定时设为未检测到基于静电电容式触摸面板传感器2的输出的输入操作的状态时，即操作体未接触操作面4a上的状态时(参照图8)。因此，偏置校正的定时不与图6所示的步骤ST4中的负荷检测传感器3的输出测定定时重合，能够高效地进行偏置校正的执行和负荷检测(参照图8(d)所示的“图6中的校正定时”)。

另一方面，在图7所示的流程图中，若检测到基于静电电容式触摸面板传感器2的输出的输入操作，则执行偏置校正。因此，在图7中，在偏置校正之前，将负荷检测传感器3设为待机状态，若检测到基于静电电容式触摸面板传感器2的输出的输入操作，则能够立刻获取负荷检测传感器3的输出并执行偏置校正(参照图8(d)所示的“图7中的校正定时”)。由此，能够迅速地执行偏置校正，能够流畅地从偏置校正(步骤ST2)移至负荷检测(步骤ST5、步骤ST6)。

此外，也可将基于静电电容式触摸面板3的输出的输入操作的检测、以及通过负荷检测传感器3检测到某规定的负荷作为条件，执行偏置校正。也就是说，也可以在图8(c)所示的判断为接触/按压时，执行偏置校正。

此外，如图6、图7所示，优选将偏置校正时针对负荷检测传感器3的输出的采样率设为比检测负荷时针对负荷检测传感器3的输出的采样率更低频率。例如，将偏置校正时针对负荷检测传感器3的输出的采样率设定为1～10Hz左右，将检测负荷时针对负荷检测传感器3的输出的采样率设定为10～200Hz。由此，能够减少校正时的消耗电力，此外，能够避免针对负荷检测的数据的缺损，并能够没有延迟地进行负荷检测。

本实施方式中的输入装置(触摸面板)1能够适用于移动电话、便携用信息处理装置、便携用存储装置、便携用游戏装置等。

符号说明

F 操作体(手指)

1 输入装置(触摸面板)

2 静电电容式触摸面板传感器(位置检测传感器)

3 负荷检测传感器(力传感器)

4 操作面板

4a 操作面

7 主机IC(控制部)

5 传感器层

10 液晶显示器

12 传感器基板

14 位移部

16 压敏电阻元件

20 控制部

21 图像处理部

27 X电极

28 Y电极

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种输入装置，其特征在于，具有：

位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；

负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和

控制部，其能够执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正，

所述负荷检测传感器处于待机状态直到检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作为止，若检测到所述输入操作，则执行所述偏置校正，接着，基于所述负荷检测传感器的输出，检测所述输入操作位置处的负荷。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，

所述偏置校正时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率与检测负荷时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率相比为低频率。

3.根据权利要求1或者2所述的输入装置，其中，

所述位置检测传感器以及所述负荷检测传感器与作为所述控制部的主机IC连接，所述主机IC发出指示以使通过构成所述负荷检测传感器的传感器驱动用IC来修正所述偏置，或者，在所述主机IC内保存偏置值并对从所述负荷检测传感器获取到的输出执行所述偏置校正。

4.一种使用了输入装置的控制方法，其特征在于，具有：

位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；

负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和

控制部，

在所述控制部中，将所述负荷检测传感器设为待机状态直到检测到基于所述位置检测传感器的输出信息的输入操作为止，若检测到所述输入操作，则执行对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正，接着，基于所述负荷检测传感器的输出，求出所述输入操作位置处的负荷。

5.根据权利要求4所述的输入装置的控制方法，其中，

使所述偏置校正时取得的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率与检测负荷时获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率相比为低频率。

Claims (9)

1.一种输入装置，其特征在于，具有：

位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；

负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和

控制部，其能够执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，

在未检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作的期间，执行所述偏置校正，若检测到所述输入操作，则停止所述偏置校正，检测基于所述负荷检测传感器的输出的所述输入操作位置处的负荷。

3.根据权利要求所述的输入装置，其中，

所述负荷检测传感器处于待机状态直到检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作为止，若检测到所述输入操作，则执行所述偏置校正，接着，基于所述负荷检测传感器的输出，检测所述输入操作位置处的负荷。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的输入装置，其中，

所述偏置校正时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率与检测负荷时所获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率相比为低频率。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的输入装置，其中，

所述位置检测传感器以及所述负荷检测传感器与作为所述控制部的主机IC连接，所述主机IC发出指示以使通过构成所述负荷检测传感器的传感器驱动用IC来修正所述偏置，或者，在所述主机IC内保存偏置值并对从所述负荷检测传感器获取到的输出执行所述偏置校正。

6.一种使用了输入装置的控制方法，其特征在于，具有：

位置检测传感器，其能够对操作面上的操作体的输入操作位置进行检测；

负荷检测传感器，其能够对所述输入操作位置处的负荷进行检测；和

控制部，

在所述控制部中，执行基于由所述位置检测传感器的输出引起的输入操作信息，对所述负荷检测传感器的输出的偏置进行修正的偏置校正。

7.根据权利要求6所述的使用了输入装置的控制方法，其中，

在未检测到基于所述位置检测传感器的输出的输入操作的期间，执行所述偏置校正，若检测到所述输入操作，则停止所述偏置校正，并基于所述负荷检测传感器的输出，求出所述输入操作位置处的负荷。

8.根据权利要求6所述的使用了输入装置的控制方法，其中，

将所述负荷检测传感器设为待机状态直到检测到基于所述位置检测传感器的输出信息的输入操作为止，若检测到所述输入操作，则执行所述偏置校正，接着，基于所述负荷检测传感器的输出，求出所述输入操作位置处的负荷。

9.根据权利要求6至8的任意一项所述的输入装置的控制方法，其中，

使所述偏置校正时取得的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率与检测负荷时获取的针对所述负荷检测传感器的输出的采样率相比为低频率。