CN101387929A - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供尤其与以往相比可以进行简单的输入操作的输入装置。上述输入装置设置：表面侧面板(2)；静电电容式传感器(4)，其配置在上述表面侧面板(2)的下侧；应变传感器(3)，其位于上述静电电容式传感器(4)和上述表面侧面板(2)之间，并被固定在上述表面侧面板(2)的背面。作为第1输入操作，如果手指F在上述表面侧面板(2)的操作区域(2a)上移动操作，则能够由上述静电电容式传感器(4)检测其移动位置，作为第2输入操作，如果向下按压上述操作区域(2a)，则能够由上述应变传感器(3)检测其按压量。上述手指F能够不从上述操作区域(2a)上离开地操作第1输入操作和第2输入操作的一系列的输入操作，与以往相比能够简化输入操作。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及与以往相比可以进行简单的输入操作的输入装置。
背景技术
在下述专利文献1中所述的发明中，设置了：可以进行坐标输入的平面型输入装置，和在上述平面型输入装置的下侧分别与按压按钮对应的开关部。
专利文献1：特开2002—123363号公报。
可是，在上述专利文献1中，上述开关部中的某一个作为例如决定按钮(确定按钮)，在平面型输入装置中由操作体输入移动信息后，由于按压上述决定按钮，因此一旦手指从操作面离开，就必需将手指移动到上述决定按钮的位置，存在操作复杂这样的问题。
发明内容
因此，本发明目的在于解决上述以往课题，尤其是提供与以往相比，可以进行简单的输入操作的输入装置。
本发明中的输入装置，其特征在于，能够使操作体不从操作区域上离开地操作下述的一系列的输入操作，即由静电电容式传感器检测上述操作体在上述操作区域上的移动位置的第1输入操作，和由上述操作体将上述操作区域向下方向按压并由按压量检测机构检测此时的按压量的第2输入操作的一系列的输入操作。
这样在本发明中，由于不必使操作体(手指或笔)从操作区域上离开，就可以操作上述第1输入操作和上述第2输入操作的一系列输入操作，因此与以往相比能够简单地进行输入操作。
在本发明中，优选设置：表面侧面板(plate)，其设置在上述静电电容式传感器的上侧，并具备上述操作区域；和应变传感器，其作为上述按压量检测机构，位于上述静电电容式传感器和上述表面侧面板之间，被固定在上述表面侧面板的背面，在由上述操作体产生的按压使表面侧面板的操作区域挠曲时，上述应变传感器变形，根据基于上述应变传感器的电阻变化的输出变化来检测上述按压量。
由此，上述操作体的按压位置无论位于上述操作区域上的哪个位置都能高精度地检测上述按压量，能够适当地进行第2输入操作。另外能够促进输入装置的简单构成和薄型化。
另外，除了上述构成之外，优选上述表面侧面板，在上述操作区域和上述操作区域侧方设置支撑区域，至少上述静电电容式传感器设置在与上述操作区域在高度方向上相对置的位置上，在上述操作区域和上述静电电容式传感器之间，设置有在由上述操作体向下方向按压上述操作区域时、使上述表面侧面板能够向下方向变形的空间，由此能够挠曲变形地支撑上述操作区域，另一方面，固定支撑上述支撑区域，以使不挠曲变形。由此，能够由上述应变传感器，高精度地检测上述按压量。
另外，在本发明中，优选上述表面侧面板上，在上述操作区域和上述支撑区域之间设置中间区域，上述中间区域也与上述操作区域一起能够挠曲变形，上述应变传感器被固定在上述中间区域的背面。由此，上述应变传感器不能阻碍上述操作区域向上述挠曲空间的变形。另外，在本发明中，如上所述，通过将上述应变传感器配置在上述周围区域背面，也能够将上述操作区域作为画面显示部。
另外，在本发明中，优选上述应变传感器在上述静电电容式传感器的表面上被印刷形成，上述应变传感器的表面被固定在上述表面侧面板的背面。由此只要将上述静电电容式传感器粘贴在上述表面侧面板的背面就可以，能够简化输入装置的构造，另外，能够在相对于表面侧面板的规定位置简单且适当地形成上述应变传感器。
另外，在本发明中，优选在固定上述应变传感器的表面侧面板的背面，设置凹部，上述应变传感器设置在上述凹部内。由此，上述表面侧面板挠曲时，能够使应变传感器有效地变形，可以高精度地进行按压量的检测。
通过本发明的输入装置，由于可以不必使操作体(手指或笔)从操作区域上离开，而操作上述第1输入操作和上述第2输入操作的一系列的输入操作，因此与以往相比能够简单地进行输入操作。
附图说明
图1是本发明第1实施方式输入装置的剖面图(沿A—A线在厚度尺寸方向切断图3所示的输入装置，从箭头方向观察其切割面的剖面图)。
图2是表示用手指F按压图1所示的输入装置的操作区域的状态下的上述输入装置的剖面图。
图3是本实施方式中的输入装置的部分俯视图。
图4是按压量(挠曲量)检测用的电路构成图。
图5是表示按压量(挠曲量)和输出之间的关系的图形(模拟信号的输出波形图)。
图6是本发明的第2实施方式的输入装置的剖面图。
图7是内置于图6的输入装置中的静电电容式传感器和应变传感器(歪みセンサ)的俯视图。
图中：1—输入装置，2、31—表面侧面板，2a、31a—操作区域，2b、31b—中间区域，2c，31c—支撑区域，3—应变传感器，4—静电电容式传感器，5、35—支撑构件，10—固定电阻元件，12—空间，20—图标，21—光标，22—差动放大器，23—外部输出端子，24、25—输出取出部，30—IC芯片，F—手指(操作体)
具体实施方式
图1是本发明第1实施方式输入装置的剖面图(沿A—A线在厚度尺寸方向切断图3所示的输入装置，从箭头方向观察其切割面的剖面图)，图2是表示用手指F按压在图1所示的输入装置的操作区域上的状态下的上述输入装置的剖面图，图3是本实施方式中的输入装置的部分俯视图，图4是按压量(挠曲量)检测用电路构成图，图5是表示按压量(挠曲量)与输出之间的关系的图形(模拟信号的输出波形图)，图6是本发明第2实施方式的输入装置的剖面图，图7是内置于图6的输入装置中的静电电容式传感器和应变传感器的俯视图。
如图1所示，本实施方式的输入装置1，由表面侧面板2、应变传感器(应变测量器)3，静电电容式传感器4和支撑构件5构成。
上述表面侧面板2为例如丙烯透明板，但并不限定材质或颜色。但是，在该实施方式中，由于将上述表面侧面板2作为具备携带电话等的显示画面的面板使用，因此至少画面显示部(操作区域2a)的部分是透明的。上述表面侧面板2具备可挠性，但是可挠性比静电电容式传感器4小，比上述静电电容式传感器4难以挠曲。
如图1和图2所示，在上述表面侧面板2的中央部，设置操作区域2a。另外，包围其周围，具有中间区域2b，并且，在上述中间区域2b的周围设置支撑区域2c。如图1所示，上述支撑区域2c以最厚的厚度尺寸H1形成。上述支撑区域2c的厚度尺寸H1为0.8～2.0mm程度。并且上述支撑区域2c，也作为静电电容式传感器4中可以检测位置的区域时，上述支撑区域2c的厚度尺寸H1最大为2mm程度。
上述操作区域2a的厚度尺寸H2比上述支撑区域2c的厚度尺寸H1薄，为0.8～1.5mm程度。上述操作区域2a的整个区域为上述静电电容式传感器4中可以检测操作位置的区域，但如果上述操作区域2a的厚度尺寸H2太厚，则由于静电电容式传感器4和操作区域2a的表面间的距离H6远离，不能高精度地进行位置检测，因此调整上述操作区域2a的厚度尺寸H2，以使上述操作区域2a的厚度尺寸H2与后面说明的空间12的高度尺寸H5加在一起的上述距离H6变为2mm以下。另外，上述操作区域2a为画面显示部，优选可挠性小，具体的说，在向下方向施加300gf程度的负荷时，可以向下产生数十μm程度(例如10μm)挠曲程度的可挠性。
如图1所示，在上述表面侧面板2的上述中间区域2b的背面侧，形成凹部2b1，上述凹部2b1内放置应变传感器3。上述凹部2b1可以在上述中间区域2b整体上形成，但也可以如图3所示，只在设置上述应变传感器3的部分部分地形成。
上述应变传感器3，是根据由于对构成上述应变传感器3的电阻体施加外力而伸缩变化的电阻值来检测变形的元件。在图1的实施方式中，设置2个上述应变传感器3，与固定电阻元件10组合来构成桥式电路(参照图4)。
上述静电电容式传感器4，被固定支撑在支撑构件5的凹底面5a上，并且也被固定在上述表面侧面板2的上述支撑区域2c的背面2c1上。上述静电电容式传感器4，为在X方向和与上述X方向垂直的Y方向的每个方向上使多根透明电极，在具有绝缘性且具有规定的导电率的PET(聚对苯二甲酸乙酯)等形成的透明树脂薄片的上下矩阵状地相对置的构造。
上述静电电容式传感器4平面形状的大小，与上述表面侧面板2的操作区域2a的平面形状相同或者比它大，上述操作区域2a的下侧整个区域，变成上述静电电容式传感器4相对置的位置关系。在图1的实施方式中，上述静电电容式传感器4的平面形状的大小，也可以比上述表面侧面板2的操作区域2a的平面形状大。
如上所述，表面侧面板2的上述操作区域2a的厚度尺寸H2，比上述支撑区域2c的厚度尺寸H1薄。并且，如图1所示，位于上述表面侧面板2的背面侧的上述静电电容式传感器4的表面的周缘部，由上述支撑区域2c的背面2c1固定支撑，在上述操作区域2a和静电电容式传感器4之间形成空间12。上述空间12，是在由手指F向下方向按压上述操作区域2a时，允许上述表面侧面板2的挠曲变形的空间。在向下方向按压上述操作区域2a时，由于上述操作区域2a可以向下方向挠曲数十μm(例如10μm)程度，因此上述空间12的高度尺寸H5，也可以为数十μm(例如10μm)程度。
在上述支撑构件5的中央部设置可以收纳上述静电电容式传感器4的收纳部5b。上述收纳部5b的平面形状的大小，是与上述静电电容式传感器4的平面形状大致相同的大小，上述静电电容式传感器4被设置在上述收纳部5b的凹形底面5a上。如图1所示，上述收纳部5b的深度尺寸H3，与上述静电电容式传感器4的厚度尺寸H4大致相同。如图1所示，上述表面侧面板2的支撑区域2c的背面2c1，由位于上述收纳部5b的周围的壁部5c的上面5c1固定支撑。上述支撑构件5只要是刚性的透明板就可以了，并不特别限定材质。
如图1所示，在上述支撑构件5的背面侧，与上述操作区域2a相对置的位置上设置LCD等显示装置11。
现在，如图1所示，手指(操作体；也可以是笔，但在实施方式用手指进行说明)F在上述表面侧面板2的操作区域2a上触摸，上述手指F向箭头方向S移动。于是，能够根据上述静电电容式传感器4的静电容量变化检测上述手指F的移动位置(移动轨迹)(第1输入操作)。
如图3所示，在作为画面显示部的操作区域2a，显示图标20和光标21。作为第1输入操作，例如，如果将手指F放置在位于上述操作区域2a中显示的斜左上的光标21上，沿着箭头T向斜右下方向移动上述手指F时，由上述静电电容式传感器4检测上述手指F的移动位置，使上述光标21伴随上述手指F的移动向斜右下移动。
或者，伴随上述手指F的移动，一边移动图标20，一边滚动显示，或者，根据手指F的移动轨迹，在作为画面显示部的操作区域2a内描绘文字或图画。
并且，在本实施方式中，如果使上述手指F的移动停止，在其停止位置，上述手指F不必从作为画面显示部的操作区域2a上离开，作为第2输入操作，如图2所示，由上述手指F将上述操作区域2a向下方向按压时，上述空间12内上述操作区域2a挠曲变形，此时，由于位于上述操作区域2a的周围的中间区域2b也挠曲，从而支撑在上述中间区域2b的背面的应变传感器3伸长，上述应变传感器3的电阻值发生变化。
如图4所示，具备上述应变传感器3和固定电阻元件10的桥式电路的2个输出取出部24、25与差动放大器22的输入部相连接，并且，上述差动放大器22的输出部与外部输出端子23相连接。由图4所示的电路构成，能根据上述应变传感器3的电阻变化得到差动电位，能够增大输出值。
图5表示按压量(挠曲量)和由图4的电路得到的输出值之间的关系。如图5所示，按压量增大时，输出值逐渐地增大。在本实施方式中检测上述输出值作为模拟信号，由图中没有表示的控制部，判断上述输出值是否为某规定电平的阈值以上的大小。
例如在上述控制部中，事先设定电平LV1～电平LV4作为上述输出值的阈值，每当输出值超过各自的阈值电平时，变换为数字信号，输出与各电平相对应的输出接通信号。如果增加阈值电平，则只能相应地够提高分辨率。
每次由手指F将操作区域2a向下方向按压，输出值超过各阈值电平时，能够例如图3所示的光标21逐渐的变大那样进行变换显示，或者如果为音乐的再生模式，则按照音量逐渐地增大那样来进行控制。或者，作为第1输入操作，由手指F在画面显示部的操作区域2a上的移动轨迹描绘规定的文字后，通过第2输入操作，上述手指F不必从上述操作区域2a上离开，按压上述操作区域2a，此时，如果基于按压量的输出值超过例如阈值电平LV1，则作为决定(确定)信号，能够控制以使上述文字输入到邮件文章内。另外，也可以将模拟信号作为第2输入操作信号使用。
不管怎样，通过本实施方式，可以使手指F不从操作区域2a上离开地进行下述一系列输入操作，与以往相比能够简单地进行输入操作，即由静电电容式传感器4检测手指F(操作体)在操作区域2a上的移动位置的第1输入操作和由上述手指F1向下方向按压上述操作区域2a，由上述应变传感器3检测此时的按压量的第2输入操作的一系列的输入操作。
如图1～图3所示的具体的实施方式所示，在本实施方式中，由于由静电电容式传感器4检测手指F的移动位置，能够高精度地进行位置检测，可以适当地进行第1输入操作。另外，作为由上述手指F按压上述操作区域2a时，应变传感器3作为可以检测按压量的按压量检测机构，设置在上述表面侧面板2的背面。由此上述表面侧面板2的操作区域2a挠曲时，由于上述应变传感器3变形，能够根据基于上述应变传感器3的电阻变化的输出变化来检测上述按压量。另外，通过作为使用上述应变传感器3的构成，无论按压位置位于上述操作区域2a上的哪个位置，都可以高精度地检测上述按压量。即、即使上述按压位置位于操作区域2a的正中央，位于边缘，也能够适当变形应变传感器3，可以高精度地进行按压量的检测。并且，能够促进输入装置1结构简单且薄型化。
如图1所示，在上述操作区域2a和上述静电电容式传感器4之间设置规定的空间12。通过设置上述空间12，在向下方向按压上述操作区域2a时，能够使上述操作区域2a适当地挠曲变形，可以高精度地进行按压量的检测，能够适当地进行第2输入操作。
另外，上述表面侧面板2，在上述操作区域2a的周围设置支撑区域2c，由于是上述支撑区域2a由上述支撑构件5固定支撑的方式，因此在按压上述操作区域2a时，能够适当地挠曲上述操作区域2a，可以高精度地进行按压量的检测。
另外，如图1所示，在上述操作区域2a和上述支撑区域2c之间设置中间区域2b，在上述中间区域2b的下方，设置从上述操作区域2a的下方连续的空间12，上述中间区域2b也可以与上述操作区域2a一起挠曲变形，上述应变传感器3被设置在上述中间区域2b的背面。并且，在上述中间区域2b形成凹部2b1，由于上述中间区域2b的厚度变得比操作区域2a的厚度尺寸H1薄，因此能够容易使上述操作区域2a变形，另外，上述应变传感器3也能够有效地变形，能够高精度地进行按压量的检测。另外，在图1所示的实施方式中，由于上述操作区域2a为画面显示部，因此上述应变传感器3原本不能设置在上述操作区域2a的背面，但是，如本实施方式那样，通过在上述操作区域2a的周围设置可以设置上述应变传感器3的中间区域2b，即使以简单的构成按压上述操作区域2a的哪个部位，都可以适当地进行按压量的检测。
如图6、图7所示的实施方式，也可以在上述静电电容式传感器4的表面4a上印刷形成上述应变传感器3。如图7所示，与应变传感器3导通连接的IC芯片30也被搭载上述静电电容式传感器4上。
如图6所示，上述应变传感器3也被固定在上述表面侧面板31的背面31d。另外，如图6所示，在上述表面侧面板31的背面31d和上述静电电容式传感器4的表面4a之间形成规定的空间42。
如果是图6、图7的方式，则也可以将具备上述应变传感器3的静电电容式传感器4粘贴在上述表面侧面板31的背面31d上，能够使输入装置构造简单且薄型化，另外，能够简单且适当地进行相对于上述表面侧面板31的应变传感器3和静电电容式传感器4的定位。上述表面侧面板31，与图1一样，具备：操作区域31a，中间区域31b和支撑区域31c。能够将上述操作区域31a作为画面显示部使用，此时，将上述应变传感器3设置在上述中间区域31b的背面。另外，上述支撑区域31c的背面由支撑构件35被固定支撑。
本实施方式，也包括不将上述表面侧面板2、31的操作区域2a、31a作为画面显示部使用的方式。
另外，也可以同时进行由静电电容式传感器4检测手指F(操作体)在操作区域2a上的移动位置的第1输入操作，和，由上述手指F向下按压上述操作区域2a，由上述应变传感器3检测此时的按压量的第2输入操作。即如果超过图5所示的例如阈值电平LV1，则进行第2输入操作，如果在以超过上述阈值电平LV1的力，按压操作区域2a的状态下，使手指F移动操作，则能够处于同时进行第1输入操作和第2输入操作的状态。
另外，还提示了将具备操作区域的静电电容式传感器与位于其下方检测按压量的感压传感器(电阻膜式传感器)重叠的方式。但是，在该构成中，如果将上述静电电容式传感器的整个表面作为操作区域，则在上述静电电容式传感器的边缘，不能适当地变形上述静电电容式传感器，也有可能不能检测按压量。因此，为了在操作区域任何位置都可以检测按压量，需要适当地使用图1所示的应变传感器3。
本实施方式的输入装置不仅适用于携带电话，也可以适用于各种电子仪器。

Claims (8)

1、一种输入装置，其特征在于，
能够使操作体不从操作区域上离开地操作下述的一系列的输入操作，即由静电电容式传感器检测上述操作体在上述操作区域上的移动位置的第1输入操作，和由上述操作体将上述操作区域向下方向按压并由按压量检测机构检测此时的按压量的第2输入操作的一系列的输入操作。
2、根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
设置：表面侧面板，其设置在上述静电电容式传感器的上侧，并具备上述操作区域；和
应变传感器，其作为上述按压量检测机构，位于上述静电电容式传感器和上述表面侧面板之间，被固定在上述表面侧面板的背面，
在由上述操作体产生的按压使表面侧面板的操作区域挠曲时，上述应变传感器变形，根据基于上述应变传感器的电阻变化的输出变化来检测上述按压量。
3、一种输入装置，其特征在于，具有：
静电电容式传感器；
表面侧面板，其设置在上述静电电容式传感器的上侧，并具备操作区域；和
应变传感器，其位于上述静电电容式传感器和上述表面侧面板之间，被固定在上述表面侧面板的背面，
由静电电容式传感器检测操作体在上述操作区域上的移动位置，在由上述操作体的按压而使上述表面侧面板的操作区域挠曲时，上述应变传感器变形，根据基于上述应变传感器的电阻变化的输出变化来检测上述按压量。
4、根据权利要求2或者3所述的输入装置，其特征在于，
上述表面侧面板上，在上述操作区域和上述操作区域的侧方设置支撑区域，至少上述静电电容式传感器设置在与上述操作区域在高度方向上相对置的位置上，
在上述操作区域和上述静电电容式传感器之间，设置有在由上述操作体向下方向按压上述操作区域时、使上述表面侧面板能够向下方向变形的空间，由此能够挠曲变形地支撑上述操作区域，另一方面，固定支撑上述支撑区域，以使不挠曲变形。
5、根据权利要求4所述的输入装置，其特征在于，
上述表面侧面板上，在上述操作区域和上述支撑区域之间设置有中间区域，上述中间区域也与上述操作区域一起能够挠曲变形，
上述应变传感器被固定在上述中间区域的背面。
6、根据权利要求5所述的输入装置，其特征在于，
上述操作区域为画面显示部。
7、根据权利要求2～6中任意一项所述的输入装置，其特征在于，
上述应变传感器在上述静电电容式传感器的表面上被印刷形成，上述应变传感器的表面被固定在上述表面侧面板的背面。
8、根据权利要求2～7中任意一项所述的输入装置，其特征在于，
在固定上述应变传感器的表面侧面板的背面设置有凹部，上述应变传感器设置在上述凹部内。
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