CN101078963B

CN101078963B - 输入装置及使用了该输入装置的电子设备

Info

Publication number: CN101078963B
Application number: CN2006101693652A
Authority: CN
Inventors: 村中哲夫
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: JP2007164470A; CN101078963A; US20070132724A1

Abstract

本发明提供一种能够用静电电容检测型输入装置、进行相对坐标的输入和绝对坐标的输入这两种输入。在框体(2)上设置有提供了显示面板的显示区域(3)、第1操作区域(6)和第2操作区域(7)。在第1操作区域(6)和第2操作区域(7)的内侧设置静电电容检测型传感器(10)。该传感器(10)被划分成获得相对坐标输出的第1区域(12)和获得绝对坐标输出的第2区域(13)。通过手指(50)触摸第2操作区域(7)并滑动可以进行文字输入操作；通过手指触摸第1操作区域(6)并滑动能够进行菜单选择操作等。

Description

输入装置及使用了该输入装置的电子设备

技术领域

本发明涉及检测静电电容变化的输入装置以及使用了上述输入装置的、最适合于便携式设备等的电子设备。

背景技术

如以下的专利文献1等所记载的那样，作为板(Pad)式输入装置有检测静电电容变化的装置。该静电电容检测型输入装置在树脂薄膜等基板的一个面上设置有多个沿Y方向平行延伸的X电极，在另一个面上设置有多个沿X方向延伸的Y电极。并且，在相邻的X电极之间或者在相邻的Y电极之间设置有作为共用电极的检测电极。

该输入装置依次在X电极和Y电极上施加电压，获得从检测电极输出的检测输出。当作为导电体的手指靠近输入装置时，在手指靠近的地方除了X电极或Y电极与检测电极之间的静电电容外，还在手指与检测电极之间产生静电电容，结果使静电电容降低。检测电极检测到此时信号的变化。

[专利文献1]日本特开2005-182837号公报

上述静电电容检测型输入装置的工作原理是，可以将手指操作的地方作为绝对坐标数据即X-Y坐标上的位置数据检测到。但是，在将上述输入装置安装到个人电脑(PC)中的情况下，上述绝对坐标数据在安装到PC中的驱动软件中被变换成与鼠标的输出相同的相对坐标输出——即表示操作地点移动及其移动方向的输出信号被提供给PC操作系统(OS)。

因此，在用上述输入装置进行使画面上的点(指示显示)移动等操作的情况下，能够与用鼠标进行的输入操作一样在相对坐标的输入模式下动作。但是，在进行例如在画面上写字的操作时，由于上述相对坐标输出为根本，因此如果不组合使用该相对坐标输出和输入装置中并用的按钮的操作输出的话，就不能在画面上写字。

而且，如果用相同的输入装置进行使点移动的操作和写字的操作的话，就有必要在驱动软件中与启动应用软件连动等，对是用使点移动的相对坐标输入模式处理输入装置的动作模式、还是用将写字的相对坐标的输出与按钮的操作输出相组合的绝对坐标的输入模式进行识别，并进行变换。因此，在进行使画面上的点移动到预定的地方的输入操作后，立即进行写字的输入这样的操作极其复杂。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术的问题，目的是要能够使用共同的输入装置、同时进行相对坐标的输入和绝对坐标的输入这两种输入。并且，本发明的另一个目的是要提供一种使用了上述输入装置的电子设备。

本发明的输入装置，包括用于检测电极之间的静电电容的变化的传感器，所述传感器具有基板，在所述基板上设置有沿X方向和Y方向延伸的多个电极，其特征在于：上述基板至少被划分为第1区域和第2区域，横跨配置在第1操作区域和第2操作区域的双方上；所述输入装置设置有数据处理部，在上述第1区域，当所述传感器检测到静电电容变化的操作地点移动了时，计算操作地点的移动方向是X方向的正侧还是负侧，并且计算该移动方向是Y方向的正侧还是负侧，根据上述操作地点的移动检测信号生成相对坐标输出，上述相对坐标输出为表示上述操作地点移动及其移动方向的信号，并且为通过累计上述操作地点的移动量来表示上述操作地点的移动距离的信号；在上述第2区域，当所述传感器检测到上述操作地点或检测到上述操作地点移动了时，根据传感器控制部提供的检测信号计算操作地点在X-Y坐标上的位置，并且当操作地点移动时算出该移动位置在X-Y坐标上的位置，根据上述操作地点的检测信号生成绝对坐标输出，上述绝对坐标输出为表示上述操作地点在X-Y坐标上的位置的信号；当设定为菜单输入模式时，设定检测第1操作区域，能够检测手指接触第1操作区域的区域显示并滑动，并能够检测敲击，此时在数据处理部中忽略第2操作区域内操作地点的检测；当设定为文字输入模式时，设定用手指操作第2操作区域进行文字输入，忽略传感器提供的手指在第1操作区域的检测信号，仅使第2操作区域中的检测动作有效。

本发明的输入装置通过操作划分的第1区域，能够获得相对坐标输出，通过操作第2区域，能够获得绝对坐标输出。

本发明的电子设备的特征在于，设置有：权利要求1所述的输入装置；显示面板；以及中央控制处理部，处理由上述输入装置提供的相对坐标输出和绝对坐标输出，控制上述显示面板的显示内容。

本发明的电子设备在操作面上设置有上述输入装置，通过操作输入装置的第1区域能够进行相对坐标的输入操作，通过操作第2区域能够进行写字等绝对坐标的输入操作。

例如，本发明的电子设备当上述相对坐标输出被提供给了上述中央控制处理部时，上述显示面板的画面中显示的指示显示以画面上的某个位置为基准向上述操作地点的移动方向移动。

并且，本发明的电子设备当上述绝对坐标输出被提供给了上述中央控制处理部时，上述显示面板的画面显示与上述操作地点的移动坐标相对应地在画面上在X-Y坐标上移动。

或者，本发明的电子设备当提供了上述绝对坐标输出时，上述中央控制处理部辨别(識)为与上述操作地点在X-Y坐标上的位置相对应的开关输入。

发明的效果

使用了本发明的输入装置和使用了该输入装置的电子设备能够用相同的输入装置进行相对坐标的输入和绝对坐标的输入。

附图说明

图1是表示本发明的实施形态的电子设备的主视图。

图2是从II-II线剖切图1所示的电子设备的局部剖视图。

图3是表示电子设备所具备的输入装置的结构的说明图。

图4是电子设备的电路框图。

图5是表示输入装置中设置的数据处理部21的处理动作的流程图。

图6是表示在相对坐标输入模式下进行的操作例的电子设备的主视图。

图7是表示在绝对坐标输入模式下进行的操作例的电子设备的主视图。

具体实施方式

图1为表示本发明的实施形态的电子设备的主视图，图2为从II-II线剖切图1所示的电子设备的局部剖视图，图3为表示输入装置的结构的说明图，图4为电子设备的电路框图，图5为输入装置的处理动作的流程图，图6和图7表示电子设备的操作例的主视图。

图1和图2所示的电子设备1为小型、能够携带的设备，有例如便携式电话、携带用游戏装置、内装硬盘装置或闪存的携带用音频装置或携带用小型个人电脑等。

电子设备1具有合成树脂制的框体2，该框体2的内部内装有构成上述各装置的电路基板或其他的机构。如图2所示，框体2的前面2a为近乎平面。前面2a的纵方向(Y方向)的上方为显示区域3。如图2所示，显示区域3在框体2上安装有透明盖板4，该盖板4的表面与上述前面2a为同一面。盖板4为透明树脂板或玻璃板。显示区域3在盖板4的内侧设置有显示面板5。该显示面板5为可以在显示区域3上任意地显示静止图像或动画图像的面板，有例如液晶显示面板、等离子显示面板或LED显示面板等。

框体2的前面2a在上述显示区域3的纵方向的下侧设置有操作区域。该操作区域具有位于显示区域3下面的第1操作区域6和位于比其靠下侧的第2操作区域7。在本实施形态中，第2操作区域7比第1操作区域6宽。但是，也可以是第1操作区域6比第2操作区域7宽。

如图2所示，在框体2的前面2a的内侧设置有紧贴固定在框体2的内面的传感器10。传感器10为检测静电电容变化的传感器，如图3所示，传感器10具有一片基板11。该基板11横跨配置在上述第1操作区域6和上述第2操作区域7的双方上。基板11为电介质，为例如树脂薄膜或薄的合成树脂硬板。

如图3所示，传感器10在基板11的纵方向(Y方向)的上方为第1区域12，其下侧为第2区域13。传感器10为能够将作为导电体的手指靠近其表面时其操作地点的静电电容的变化作为基板11上的X-Y坐标位置来检测。因此，传感器10在其结构上并不划分上述第1区域12和第2区域13，而是在后面将要说明的数据处理部中，当检测到操作地点的坐标数据为预先确定的上述第1区域12内的位置数据时，知道操作了第1区域12；当检测到操作地点的坐标数据为预先确定的上述第2区域13内的位置数据时，知道操作了第2区域13。

在基板11的一个面上形成有X电极X1、X2、X3、X4、X5。该X电极沿纵方向(Y方向)直线且互相平行地延伸。各X电极的横方向(X方向)的间距或间隔为一定。在基板11的上述一个面上还设置有作为共用电极的检测电极S1、S2、S3、S4、S5、S6。该检测电极沿纵方向(Y方向)直线延伸并且互相平行，所有的X电极与上述检测电极也互相平行，X电极与检测电极在横方向(X方向)上的间距或间隔在各个地方为一定。

在基板11的另一个面上，设置有Y电极Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9。该Y电极沿横方向(X方向)直线且互相平行地延伸。并且，在纵方向(Y方向)上Y电极的间距或间隔不管是在第1区域12还是在第2区域13的区划范围内都为一定。

各X电极X1至X5连接在X驱动器15上，各Y电极Y1至Y9连接在Y驱动器16上。并且，各检测电极S1至S6连接在成为公共线的检测部17上。X驱动器15、Y驱动器16和检测部17被收容在IC化了的传感器控制部20的内部。

上述传感器10通过X驱动器15按时间分配依次给X电极X1、X2、X3、X4、X5施加电压，依次给X电极X1、X2、X3、X4、X5提供电荷。通过Y驱动器16在与该时刻不同的时刻按时间分配依次给Y电极Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9施加电压。

当作为导电体的手指触摸位于传感器10的基板11前方的框体2的前面2a时，在手指触及的操作地方及其周边，除X电极与检测电极之间的静电电容外，还在X电极与手指之间和手指与检测电极之间产生静电电容，使操作地方的X电极与检测电极之间的静电电容降低。因此，利用X电极X1至X5中的某一个X电极上施加了电压的定时和检测电极提供给检测部17的检测输出，能够检测到静电电容降低了的操作地方的X坐标位置。Y电极与检测电极之间的关系也与之相同，利用Y电极Y1至Y9中的某一个Y电极上施加了电压的定时和检测电极提供给检测部17的检测输出，能够检测到静电电容降低了的操作地方的Y坐标位置。

X-Y坐标的检测位置例如相邻的X电极之间用128位置分辨率检测，相邻的Y电极之间用128位置分辨率检测。

如图4所示，电子设备1将上述传感器控制部20内的检测部17检测到的X-Y坐标上的操作地点的检测信号提供给数据处理部21。数据处理部21根据上述检测信号计算出基板11上的操作地点在X-Y坐标上的位置，根据检测到的坐标识别是第1区域12被操作了还是第2区域13被操作了。并且，当判定为第1区域12被操作了时，根据从传感器控制部20获取的检测信号计算并生成相对坐标的输出。或者当判定为第2区域13被操作了时，根据从传感器控制部20获取的检测信号计算并生成绝对坐标的输出。

数据处理部21生成的相对坐标输出和绝对坐标输出提供给中央控制处理部(CPU)22。中央控制处理部22根据数据处理部21提供的相对坐标输出或绝对坐标输出进行预定的数据处理，并且控制显示面板驱动器23，控制显示面板5的画面上的显示形态。

本实施形态由具有基板11的传感器10、传感器控制部20和数据处理部21构成输入装置。

图5表示数据处理部21中的控制过程。图5中附加的“S”意为“步骤”。

数据处理部21在S1(步骤1)中判断传感器10是否检测到操作地点，当判定为传感器10检测到操作地点时，在S2中判断X-Y坐标上的操作地点是位于第1区域12还是位于第2区域13。当判定为操作地点位于第1区域12时，在S3中判断操作地点是否移动。当判定为操作地点移动了时，在S4中计算操作地点的移动方向是X方向的正侧(例如右侧)还是负侧(例如左侧)，并且计算该移动方向是Y方向的正侧(例如上侧)还是负侧(例如下侧)，然后生成相对坐标输出，在S5中将相对坐标输出提供给中央控制处理部22。

当S2判定为操作地点位于第2区域13时，在S6中根据传感器控制部20提供的检测信号计算操作地点在X-Y坐标上的位置，并且当操作地点移动时算出该移动位置在X-Y坐标上的位置，获得绝对坐标输出。然后在S7中将绝对坐标输出提供给中央控制处理部22。

数据处理部21生成的“相对坐标输出”为当手指触及图1所示的电子设备1的第1操作区域6、图3所示的基板11的第1区域12中电极之间的静电电容变化、并且静电电容变化的操作地点移动了时，表示沿X方向移动的信号和表示该移动方向是正侧(例如右侧)还是负侧(例如左侧)的信号，以及表示沿Y方向移动的信号和表示该移动方向是正侧(例如上侧)还是负侧(例如下侧)的信号，由例如3字节构成。中央控制处理部22在一定的时间间隔的检测定时检测上述相对坐标输出，当在各检测定时获得表示操作地点正在沿X方向或Y方向移动的信号时，在每一个一定值的范围内将其移动距离累计相加，识别操作地点沿X方向和沿Y方向的移动量。

或者，也可能是在数据处理部21进行图5的S4的处理中，当操作地点沿X方向移动的信号和沿Y方向移动的信号持续时，将一定值累计相加从而计算出其移动距离，使相对坐标输出中包含与沿X方向和沿Y方向移动的距离有关的信号，提供给中央控制处理部22。

所谓数据处理部21生成的“绝对坐标输出”，通过当手指触及电子设备1的第2操作区域7、传感器10的第2区域13中电极之间的静电电容变化时，根据传感器控制部20提供的检测信号，计算操作地点在X-Y坐标上的位置获得。上述“绝对坐标输出”包含操作地点在X坐标上的位置数据和在Y坐标上的位置数据，为例如4字节以上的数据。数据处理部21以一定的时间间隔给中央控制处理部22提供操作地点的位置数据，中央控制处理部22根据间歇地提供来的上述位置数据计算出操作地点的移动轨迹。

或者，也可以是在数据处理部21中生成包含操作地点的位置和随时间变化的移动量的数据，将该数据作为“绝对坐标输出”提供给中央控制处理部22。

如图1所示，在框体2的前面2a，在第1操作区域6中设置有表示是相对坐标的输入区域的区域显示31。该区域显示31既可以利用印刷等方法设置在框体2的前面2a，也可以在区域显示的外缘使框体2的前面突出到凸缘上。或者，区域显示31也可以通过在框体2的前面2a上层叠摩擦系数小的树脂层形成。并且，也可以在上述区域显示31内设置成为手指滑动方向的指针的操作引导显示32。

在框体2的前面2a的第2操作区域7内设置有多个键标记33。该键标记33通过印刷等形成在框体2的前面2a。另外，也可以设置薄的按钮取代该键标记33，用该按钮使薄型开关动作。

图6和图7为表示电子设备1的操作及此时的处理动作以及显示区域3内的显示内容的例子的图。

图6表示电子设备1被设定为菜单输入模式时的状态。该菜单输入模式通过手指触摸某个键标记33等设定。当设定为菜单输入模式时，根据显示面板5的显示动作在显示区域3中显示菜单画面41。该菜单画面41为将多种操作处理菜单纵横排列地划分显示的画面，并且显示选择菜单的指针显示42。

在菜单输入模式刚启动后的菜单画面41中，指针显示42位于菜单画面41的中央区内。当手指50触摸第1操作区域6的区域显示31，使手指50沿操作引导显示32移动时，手指50的操作地点移动的信息从数据处理部21提供给中央控制处理部22作为相对坐标输出。中央控制处理部22根据上述相对坐标输出获取操作地点的移动方向和移动距离的信息，并根据该信息控制显示面板驱动器23。结果，显示区域3根据手指50的滑移方向和距离使指针显示42在菜单画面41的选定的区域内移动。当手指50离开区域显示31时，指针显示42移动到菜单画面41的选中的区域内然后停止。

然后，使手指触按键标记33中的某一个或者用手指50敲击区域显示31内(进行使手指50快速接触并且离开的动作)，通过这样启动相当于显示在选中的区域内的菜单的软件。

另外，当设定为菜单输入模式时，也可以这样进行设定：使检测第1操作区域6成为可能，能够检测手指50接触区域显示31并滑动，并使检测敲击成为可能，此时在数据处理部21中可以忽略第2操作区域7内操作地点的检测。这样可以使图3所示的传感器10执行只使第1区域12内电极间的静电电容的变化有效，忽略第2区域内电极间的静电电容的变化。如果采用这样的结构，当处于操作第1操作区域6的动作模式时，即使手指或手掌接触第2操作区域7也不会使电子设备1进行误动作。

另外，在上述菜单输入模式等中，当手指50触摸第1操作区域6生成相对坐标输出时，也可以根据操作地点的移动方向和移动距离使菜单画面41的各区域高亮度显示来取代在显示区域3中显示指针显示42。

图7表示电子设备1被设定为文字输入模式的状态。文字输入模式通过例如手指触摸键标记33中的某一个来设定。当设定为文字输入模式时，在显示区域3中显示文字输入画面45。当手指50触摸框体2的前表面2a上的第2操作区域7时，作为包含该操作地点在X-Y坐标上的位置数据的绝对坐标提供传给中央控制处理部22。因此，当手指50像箭头Xa所示那样在第2操作区域7内横方向滑动时，在显示区域3中显示沿横方向延伸的线46x，然后，当手指50离开第2操作区域7、使手指50向上移动再次触摸第2操作区域7，像箭头Ya所示那样向下滑动时，在显示区域3中显示沿纵方向延伸的线46y。

通过进行上述操作，能够将文字记入显示区域3中。在记入文字后，当手指触摸某个键标记33或用手指50敲击第2操作区域7时，确定文字输入。然后，电子设备1内的中央控制处理部22根据数据处理部21提供的绝对坐标输出识别输入的文字。此时，也可以是手指50的操作只记入部首，然后结束文字输入，此后在中央控制处理部22中抽出具有输入的部首的文字显示在显示画面中。此时，多个文字与图6所示的菜单显示模式一样排列显示在显示画面3上。使第1操作区域6内的操作输入有效，使与区域显示31接触的手指50向某个方向滑动，能够选择多个文字中的某一个。在选择以后通过用手指触摸键标记33中的某一个，或者用手指50敲击区域显示31，能够进行文字的选择确定。

另外，在用手指50操作第2操作区域7进行文字输入等时，最好忽略传感器10提供的手指50在第1操作区域6的检测信号，仅使第2操作区域7中的检测动作有效。通过采用这样的结构，在文字输入中即使手指接触第1操作区域6也能够防止给文字输入带来的不利影响。

并且，在一般的号码输入或菜单选择确定等需要按压操作键标记33时，仅使第2操作区域7中附有键标记33的部分的操作地点的检测有效，当手指50触摸离开键标记33的位置、从传感器10获得其检测信号时，数据处理部21或中央控制处理部22忽略该检测信号地设定。通过这样设定能够用绝对坐标输出检测手指接触了多个键标记33中的某一个，能够根据键标记33的显示进行数字输入等。

另外，虽然以上说明的本发明的各实施形态的传感器10为在基板11上设置了X电极、Y电极和检测电极，依次给X电极和Y电极施加电压，根据检测电极的输出检测静电电容的变化的传感器，但构成本发明的输入装置的传感器只要能够检测静电电容，什么样的传感器都可以，例如也可以是具备X电极、Y电极和接地电极、检测X电极与接地电极之间的静电电容变化和Y电极与接地电极之间的静电电容变化的传感器。

并且，也可以将本发明的输入装置配置到个人电脑的操作画面中，通过操作第1区域12给操作系统(OS)提供与鼠标动作相同的相对坐标输出；在文字输入模式等情况下通过操作第2区域13给OS提供绝对坐标输出。并且，也可以使对数据处理部21的设定通过外部操作进行，使第1区域12和第2区域13的检测区的面积或位置能够任意地设定。

Claims

1.一种输入装置，包括用于检测电极之间的静电电容的变化的传感器，所述传感器具有基板，在所述基板上设置有沿X方向和Y方向延伸的多个电极，其特征在于：

上述基板至少被划分为第1区域(12)和第2区域(13)，横跨配置在第1操作区域(6)和第2操作区域(7)的双方上；

所述输入装置设置有数据处理部，在上述第1区域，当所述传感器检测到静电电容变化的操作地点移动了时，计算操作地点的移动方向是X方向的正侧还是负侧，并且计算该移动方向是Y方向的正侧还是负侧，根据上述操作地点的移动检测信号生成相对坐标输出，上述相对坐标输出为表示上述操作地点移动及其移动方向的信号，并且为通过累计上述操作地点的移动量来表示上述操作地点的移动距离的信号；在上述第2区域，当所述传感器检测到上述操作地点或检测到上述操作地点移动了时，根据传感器控制部(20)提供的检测信号计算操作地点在X-Y坐标上的位置，并且当操作地点移动时算出该移动位置在X-Y坐标上的位置，根据上述操作地点的检测信号生成绝对坐标输出，上述绝对坐标输出为表示上述操作地点在X-Y坐标上的位置的信号；当设定为菜单输入模式时，设定检测第1操作区域(6)，能够检测手指(50)接触第1操作区域(6)的区域显示(31)并滑动，并能够检测敲击，此时在数据处理部(21)中忽略第2操作区域(7)内操作地点的检测；当设定为文字输入模式时，设定用手指(50)操作第2操作区域(7)进行文字输入，忽略传感器(10)提供的手指(50)在第1操作区域(6)的检测信号，仅使第2操作区域(7)中的检测动作有效。

2.一种电子设备，其特征在于，设置有：权利要求1所述的输入装置；显示面板；以及中央控制处理部，处理由上述输入装置提供的相对坐标输出和绝对坐标输出，控制上述显示面板的显示内容。

3.如权利要求2所述的电子设备，当上述相对坐标输出被提供给了上述中央控制处理部时，上述显示面板的画面中显示的指针显示以画面上的某个位置为基准向上述操作地点的移动方向移动。

4.如权利要求2所述的电子设备，当上述绝对坐标输出被提供给了上述中央控制处理部时，上述显示面板的画面显示与上述操作地点的移动坐标相对应地在画面上在X-Y坐标上移动。

5.如权利要求2所述的电子设备，当提供了上述绝对坐标输出时，上述中央控制处理部辨别为与上述操作地点在X-Y坐标上的位置相对应的开关输入。