CN105849677A - 电子设备以及电子设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子设备(1),其具备:触摸面板(30);面板单元(10),其至少具有罩部件(20);至少一个压敏传感器(50),其检测经由面板单元(10)施加的按压力;触摸面板控制器(81),其生成包含触摸面板(30)检测出的触摸坐标值和触摸坐标值以外的值的数据组(X,Y,);传感器控制器(91),其根据压敏传感器(50)的输出值OPn生成压力值Pn;以及计算机(100),其至少具有触摸面板驱动程序(103),并且与触摸面板控制器(81)以及传感器控制器(91)电连接,计算机(100)还具备:触摸面板滤波器驱动程序(105),其将数据组(X,Y,)中的触摸坐标值以外的值改写为压力值Pn

Description

电子设备以及电子设备的控制方法
技术领域
本发明涉及具备触摸面板和压敏传感器的电子设备、以及该电子设备的控制方法。
对于承认优先权的指定国,本申请主张于2013年12月27日提出的日本专利申请2013-272972号的优先权,并在此引用其全部内容。
背景技术
已知有具备检测X轴方向位置和Y轴方向位置的触摸传感器模块和检测以触摸压力表现的Z轴方向位置的压力感知器的触摸显示器装置(例如,参照专利文献1)。该触摸显示器装置为了合并X轴方向位置、Y轴方向位置、以及Z轴方向位置而进一步具备合并装置。
专利文献1:日本特开2013-161131号公报
在具备操作系统的计算机连接上述的触摸显示器装置的情况下,需要重新开发专用的设备驱动程序。因此,存在由于开发工时的增加、开发期间的长期化而导致触摸显示器装置的高成本化这一问题。
发明内容
本发明要解决的课题在于提供能够通过有效应用现有的设备驱动程序来实现低成本化的电子设备以及电子设备的控制方法。
[1]本发明所涉及的电子设备,其特征在于,具备:触摸面板;面板单元,其至少具有罩部件;至少一个压敏传感器,其检测经由上述面板单元施加的按压力;触摸面板控制器,其生成包括上述触摸面板检测出的触摸坐标值和上述触摸坐标值以外的值的数据组;传感器控制器,其根据上述压敏传感器的输出值生成压力值;以及计算机,其至少具有触摸面板驱动程序,并且与上述触摸面板控制器以及上述传感器控制器电连接,上述电子设备还具备:改写单元,其将上述数据组中的上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值。
[2]在上述发明中,上述计算机也可以具有被输入将上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值之后的上述数据组的操作系统。
[3]在上述发明中,上述改写单元也可以是上述计算机具有的滤波器驱动程序,上述滤波器驱动程序将从上述触摸面板驱动程序输出之后的上述数据组中的上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值。
[4]在上述发明中,上述改写单元也可以被设置于上述触摸面板控制器或者上述传感器控制器,上述改写单元将输入至上述触摸面板驱动程序之前的上述数据组中的上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值。
[5]在上述发明中,上述传感器控制器也可以定期地向上述计算机输出上述压力值。
[6]在上述发明中,上述触摸面板控制器也可以向上述传感器控制器发送信号,上述传感器控制器基于来自上述触摸面板控制器的上述信号,向上述计算机输出上述压力值。
[7]在上述发明中,上述触摸面板控制器也可以生成上述数据组并向上述传感器控制器发送信号,上述传感器控制器定期地生成并更新上述压力值,并且在从上述触摸面板控制器接收了上述信号的情况下,向上述计算机输出上述压力值。
[8]本发明所涉及的电子设备的控制方法,其特征在于,上述电子设备具备:触摸面板;面板单元,其至少具有罩部件;至少一个压敏传感器,其检测经由上述面板单元施加的按压力;以及计算机,其至少具有触摸面板驱动程序,并且与上述触摸面板以及上述压敏传感器电连接,上述电子设备的控制方法具备:生成包含上述触摸面板检测出的触摸坐标值和上述触摸坐标值以外的值的数据组的第一步骤;根据上述压敏传感器的输出值生成压力值的第二步骤;以及将上述数据组中的上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值的第三步骤。
[9]在上述发明中,上述电子设备的控制方法也可以具备向上述计算机具有的操作系统输入将上述触摸坐标值以外的值改写为上述压力值之后的上述数据组的第四步骤。
[10]在上述发明中,上述第三步骤也可以在上述数据组被输入至上述计算机之后执行。
[11]在上述发明中,上述第三步骤也可以在上述数据组被输入至上述计算机之前执行。
[12]在上述发明中,上述第二步骤也可以包括定期地向上述计算机输出上述压力值。
[13]在上述发明中,上述电子设备也可以具备:触摸面板控制器,其生成上述数据组;以及传感器控制器,其生成上述压力值,上述触摸面板经由上述触摸面板控制器与上述计算机电连接,上述压敏传感器经由上述传感器控制器与上述计算机电连接,上述第一步骤包括上述触摸面板控制器向上述传感器控制器输出信号,上述第二步骤包括上述传感器控制器基于来自上述触摸面板控制器的上述信号,向上述计算机输出上述压力值。
[14]在上述发明中,上述电子设备也可以具备:触摸面板控制器,其生成上述数据组;以及传感器控制器,其生成上述压力值,上述触摸面板经由上述触摸面板控制器与上述计算机电连接,上述压敏传感器经由上述传感器控制器与上述计算机电连接,上述第一步骤包括上述触摸面板控制器生成上述数据组并向上述传感器控制器输出信号,上述第二步骤包括上述传感器控制器定期地生成并更新上述输出值,并且在从上述触摸面板控制器接收了上述信号的情况下,上述传感器控制器向上述计算机输出上述压力值。
根据本发明,将包含由触摸面板检测出的触摸坐标值的数据组中的触摸坐标值以外的值改写为压力值,因此能够直接利用计算机的触摸面板驱动程序。由此,能够实现开发工时的减少、开发期间的缩短,进而能够实现电子设备的低成本化。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的电子设备的俯视图。
图2是沿着图1的II-II线的剖视图。
图3是本发明的实施方式中的触摸面板的分解立体图。
图4是本发明的实施方式中的压敏传感器的剖视图。
图5是表示本发明的实施方式中的压敏传感器的变形例的放大剖视图。
图6是本发明的实施方式中的显示装置的俯视图。
图7是表示本发明的实施方式中的电子设备的系统构成的框图。
图8是表示图7的传感器模块的详细的框图。
图9是表示图8的获取部的详细的电路图。
图10是表示本发明的实施方式中的获取部的第一变形例的电路图。
图11是表示本发明的实施方式中的获取部的第二变形例的电路图。
图12是表示压敏传感器的按压力-输出特性的图表。
图13是表示本发明的实施方式中的电子设备的系统构成的第一变形例的框图。
图14是表示本发明的实施方式中的电子设备的系统构成的第二变形例的框图。
图15是表示本发明的实施方式中的电子设备的控制内容的时序图。
图16是表示图15的步骤S70中的处理的详细的流程图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1以及图2是本实施方式中的电子设备的俯视图以及剖视图。此外,以下进行说明的电子设备1的构成仅是一个例子,并不特别限定于此。
如图1以及图2所示,本实施方式中的电子设备1具备面板单元10、显示装置40,压敏传感器50、密封部件60、第一支承部件70、以及第二支承部件75,面板单元10具备罩部件20和触摸面板30。面板单元10经由压敏传感器50和密封部件60被第一支承部件70支承,通过压敏传感器50以及密封部件60的弹性变形,允许面板单元10相对于第一支承部件70的微小的上下移动。
该电子设备1能够通过显示装置40显示图像(显示功能)。另外,若通过操作者的手指、触摸笔等被指出画面上中的任意的位置,则该电子设备1能够通过触摸面板30检测其XY坐标位置(位置输入功能)。进而,若通过操作者的手指等沿Z方向按压面板单元10,则该电子设备1能够通过压敏传感器50检测该按压操作(按压检测功能)。
如图1以及图2所示,罩部件20由能够使可见光线透过的透明基板21构成。作为构成这样的透明基板21的材料的具体例子,例如,能够例示玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。
在该透明基板21的下表面例如设有通过涂布白色油墨、黑色油墨等形成的遮蔽部分(边框部分)23。该遮蔽部分23以框状形成在透明基板21的下表面中除了位于中央的矩形状的透明部分22之外的区域。
此外,透明部分22和遮蔽部分23的形状并不特别以上述方式形成。另外,也可以通过在透明基板21的下表面贴合以白色、黑色装饰的装饰部件,形成遮蔽部分23。或者,也可以通过准备具有与透明基板21大致相同的大小,且仅与遮蔽部分23对应的部分被着色为白色或者黑色的透明的板,并将该板粘贴在透明基板21的下表面,形成遮蔽部分23。
图3是本实施方式中的触摸面板的分解立体图。
如图3所示,触摸面板30是具备相互重合的两张电极板31、32的静电电容方式的触摸面板。
此外,触摸面板的结构并不特别限定于此,例如,也可以采用电阻膜方式的触摸面板、电磁感应方式的触摸面板。另外,也可以将下文中说明的电极图案312、322形成在罩部件20的下表面,并利用罩部件20作为触摸面板的一部分。或者,也可以代替两张电极板31、32,使用在一张板的双面形成有电极的触摸面板。
第一电极板31具有能够使可见光线透过的第一透明基材311和被设置于该第一透明基材311上的多个第一电极图案312。
作为构成第一透明基材311的具体的材料,例如,能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚树脂(EVA)、乙烯基树脂、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸树脂、三醋酸纤维素(TAC)等树脂材料、玻璃。
第一电极图案312例如是由氧化铟锡(ITO)、导电性高分子构成的透明电极,以沿着图3中的Y方向延伸的长条形状的面状图案(所谓实心图案)构成。在图3所示的例子中,在第一透明基材311上,相互平行地排列有九个电极图案312。此外,第一电极图案312的形状、数量、配置等并不特别限定于上述。
在以ITO构成第一电极图案312的情况下,例如,通过溅射、光刻、以及蚀刻形成。另一方面,在以导电性高分子构成第一电极图案312的情况下,可以与ITO的情况相同地通过溅射等形成,或者,也可以通过在丝网印刷、凹版胶印等印刷法或者涂覆之后进行蚀刻来形成。
作为构成第一电极图案312的导电性高分子的具体例子,例如,能够例示聚噻吩系、聚吡咯系、聚苯胺系、聚乙炔系、聚苯系等有机化合物,但其中优选使用PEDOT/PSS(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))化合物。
此外,也可以通过在第一透明基材311上印刷导电性胶并使其固化而形成该第一电极图案312。该情况下,为了确保触摸面板30的充分的透光性,代替面状图案而将各个第一电极图案312形成为网状。作为导电性胶,例如,能够使用混合有银(Ag)或者铜(Cu)等金属粒子和聚酯或者多酚等胶黏剂(binder)的材料。
多个第一电极图案312经由第一引出布线图案313与触摸面板控制器81(参照图7)连接。该第一引出布线图案313在第一透明基材311上,被设置于与罩部件20的遮蔽部分23对置的位置,从操作者不能够视觉确认该第一引出布线图案313。因此,该第一引出布线图案313通过在第一透明基材311上印刷导电性胶并使其固化而形成。
第二电极板32也具有能够使可见光线透过的第二透明基材321和被设置于该第二透明基材321上的多个第二电极图案322。
第二透明基材321由与上述的第一透明基材311相同的材料构成。另外,第二电极图案322也与上述的第一电极图案312相同,例如,是由氧化铟锡(ITO)、导电性高分子构成的透明电极。
该第二电极图案322以沿着图3中的X方向延伸的长条状的面状图案构成。在图3所示的例子中,在第二透明基材321上,相互平行地排列有六个第二电极图案322。此外,第二电极布线图案322的形状、数量、配置等并不特别限定于上述。
多个第二电极图案322经由第二引出布线图案323与触摸面板控制器81(参照图7)连接。该第二引出布线图案323在第二透明基材321上,被设置于与罩部件20的遮蔽部分23对置的位置,从操作者不能够视觉确认该第二引出布线图案323。因此,与上述的第一引出布线图案313相同,该第二引出布线图案323也通过在第二透明基材321上印刷导电胶并使其固化而形成。
第一电极板31和第二电极板32以在俯视时第一电极图案312与第二电极图案322实际上正交的方式,经由透明粘合剂相互粘贴。另外,触摸面板30本身也以第一以及第二电极图案312、322与罩部件20的透明部分22对置的方式,经由透明粘合剂粘贴于罩部件20的下表面。作为这样的透明粘合剂的具体例子,例如,能够例示丙烯酸系粘合剂等。
如图2所示,以上说明的由罩部件20和触摸面板30构成的面板单元10经由压敏传感器50和密封部件60被第一支承部件70支承。如图1所示,压敏传感器50被设置于面板单元10的四角。与此相对,密封部件60具有矩形的环状形状,并沿着面板单元10的外缘被设置于整个周上,并被配置于压敏传感器50的外侧。压敏传感器50以及密封部件60分别经由粘合剂粘贴于罩部件20的下表面,并且分别经由粘合剂粘贴于第一支承部件70。此外,若压敏传感器50能够稳定地保持面板单元10,则并不特别限定压敏传感器50的数量、配置。
图4是本实施方式中的压敏传感器的剖视图,图5是表示本实施方式中的压敏传感器的变形例的放大剖视图。
如图4所示,压敏传感器50具备检测部51和弹性部件55,检测部51具备第一电极板52、第二电极板53、以及被介入安装在它们之间的隔离件54。此外,图4是沿着图1的IV-IV线的剖视图。
第一电极板52具有第一基材521和上部电极522。第一基材521是具有挠性的绝缘膜,例如,由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)等构成。
上部电极522由第一上部电极层523和第二上部电极层524构成,并被设置于第一基材521的下表面。第一上部电极层523通过在第一基材521的下表面印刷电阻比较低的导电性胶并使其固化而形成。另一方面,第二上部电极层524通过以覆盖第一上部电极层523的方式在第一基材521的下表面印刷电阻比较高的导电性胶并使其固化而形成。
第二电极板53也具有第二基材531和下部电极532。第二基材531由与上述的第一基材521相同的材料构成。下部电极532由第一下部电极层533和第二下部电极层534构成,并被设置于第二基材531的上表面。
第一下部电极层533与上述的第一上部电极层523相同,通过在第二基材531的上表面印刷电阻比较低的导电性胶并使其固化而形成。另一方面,第二下部电极层534与上述的第二上部电极层524相同,通过以覆盖第一下部电极层533的方式在第二基材531的上表面印刷电阻比较高的导电性胶并使其固化而形成。
此外,作为电阻比较低的导电性胶,例如,能够例示银(Ag)胶、金(Au)胶、铜(Cu)胶。与此相对,作为电阻比较高的导电性胶,例如,能够例示碳(C)胶。另外,作为印刷这些导电性胶的方法,例如,能够例示丝网印刷、凹版胶印、喷墨法等。
第一电极板52与第二电极板53隔着隔离件54层叠。该隔离件54具备基材541和层叠在该基材541的双面的粘合层542、543。基材541例如,由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)等绝缘性材料构成。该基材541经由粘合层542、543分别与第一以及第二电极板52、53粘贴。
在该隔离件54中,在与上部电极522以及下部电极532对应的位置形成有贯通孔544。上部电极522以及下部电极532位于该贯通孔544中并相互对置。另外,该隔离件54的厚度以在未对压敏传感器50施加压力的状态下,上部电极522以及下部电极532相互接触的方式进行调整。
此外,虽然在无负载状态下上部电极522以及下部电极532也可以分离,但通过使上部电极522以及下部电极532在无负载状态下接触,虽然施加有压力但电极彼此非接触这一情况(即,压敏传感器50的输出为0(零)的情况)消失,从而能够实现压敏传感器50的检测精度的提高。
若在上部电极522与下部电极532之间施加有规定电压的状态下,从上方对压敏传感器50施加载重,则与该载重的大小对应地上部电极522与下部电极532的紧贴度增加,这些电极522、532之间的电阻减少。另一方面,若释放对压敏传感器50的载重,则上部电极522与下部电极532的紧贴度减少,这些电极522、532间的电阻增加。
这样,压敏传感器50能够基于该电阻变化检测施加至压敏传感器50的压力的大小,本实施方式中的电子设备1通过比较该压敏传感器50的电阻值和规定的阈值,检测基于操作者的面板单元10的按压操作。此外,在本实施方式中,“紧贴度增加”是指微观的接触面积的增加,“紧贴度减少”是指微观的接触面积的减少。
此外,也可以代替碳胶,通过印刷压敏油墨并使其固化而形成第二上部电极层524、第二下部电极层534。作为压敏油墨的具体例子,例如,能够列举利用了量子隧道效应的量子隧道复合材料。另外,作为压敏油墨的其它的具体例子,例如,能够例示包含金属、碳等导电粒子、有机物弹性填料或者无机氧化物填料等弹性粒子、以及胶黏剂的材料,该压敏油墨的表面由于弹性粒子而成为凹凸状。另外,也可以代替印刷法,通过电镀处理、图案化处理形成上述的电极层523、524、533、534。
另外,也可以在俯视时从面板单元的中心到压敏传感器的距离不同的情况下,越接近面板单元的中心,越使压敏传感器的灵敏度降低。具体而言,能够通过减小后述的第二电路的合成电阻值,或者使压敏传感器难以弯曲,使压敏传感器的灵敏度降低。
弹性部件55经由粘合剂551层叠在第一电极板52上。该弹性部件55由发泡材料、橡胶材料等弹性材料构成。作为构成弹性部件55的发泡材料的具体例子,例如,能够例示独立气泡型的聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫,硅酮泡沫等。另外,作为构成弹性部件55的橡胶材料,能够例示聚氨酯橡胶、聚苯乙烯橡胶、硅酮橡胶等。此外,也可以在第二电极板53下层叠弹性部件55。或者,也可以将弹性部件55层叠在第一电极板52上并层叠在第二电极板53下。
通过由压敏传感器50具备这样的弹性部件55,能够使对压敏传感器50施加的载重均等地分散到检测部51整体,能够实现压敏传感器50的检测精度的提高。另外,在支承部件70、75等形变的情况、支承部件70、75等的厚度方向的公差较大的情况下,能够通过弹性部件55吸收这些。进而,在对压敏传感器50施加有过大的压力、冲击的情况下,还能够通过这样的弹性部件55防止压敏传感器50的损伤、破坏。
此外,压敏传感器的结构并不特别限定于上述。例如,也可以像图5所示的压敏传感器50B那样,构成为通过上部电极522B的第二上部电极层524B形成环状的突出部525,并将隔离件54B夹在该突出部525与第二基材531之间。突出部525从上部电极522B的上部向径向突出。另外,对于本例中的隔离件54B,贯通孔544B的上部开口被扩径,从而能够收纳上部电极522B的突出部525。
另外,也可以代替以上说明的结构的压敏传感器,例如使用静电电容方式的传感器、压敏导电性橡胶、压电元件、或者应变计等作为压敏传感器。或者,也可以使用具有压阻层的悬臂形状(或者双悬臂形状)的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)元件作为压敏传感器。或者,也可以使用具有在通过丝网印刷分别形成有电极的绝缘性基板之间,夹入显示压电性的聚氨基酸材料的结构的压力传感器,作为压敏传感器。或者,也可以使用利用了显示压电性的聚偏氟乙烯(PVDF)的压电元件,作为压敏传感器。
密封部件60也与上述的弹性部件55相同,由发泡材料、橡胶材料等弹性材料构成。作为构成密封部件60的发泡材料的具体例子,例如,能够例示独立气泡型的聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、硅酮泡沫等。另外,作为构成密封部件60的橡胶材料,能够例示聚氨酯橡胶、聚苯乙烯橡胶、硅酮橡胶等。通过将这样的密封部件60设置于罩部件20与第一支承部件70之间,能够防止异物从外部侵入。
此外,优选上述的弹性部件55的弹性率相对于密封部件60的弹性率相对较高。由此,能够正确地将按压力传递至压敏传感器50,能够实现压敏传感器50的检测精度的提高。
如图2所示,以上说明的压敏传感器50和密封部件60被夹在罩部件20与第一支承部件70之间。第一支承部件70具有框部71和保持部72。框部71具有矩形框形状,该矩形框形状具有能够收纳罩部件20的开口。另一方面,保持部72具有矩形环形状,并从框部71的下端朝向径向内侧突出。压敏传感器50和密封部件60通过被该保持部72保持,介入安装于罩部件20与第一支承部件70之间。该第一支承部件70例如,由铝等金属材料,或者,聚碳酸酯(PC)、ABS树脂等树脂材料等构成,并且框部71和保持部72一体形成。
图6是本实施方式中的显示装置的俯视图。
如图6所示,显示装置40具有显示图像的显示区域41、包围该显示区域41的外缘区域42、以及从该外缘区域42的两端突出的凸缘43。该显示装置40的显示区域41例如,由液晶显示器、有机EL显示器、或者电子纸等薄型的显示设备构成。
在凸缘43设有贯通孔431,该贯通孔431与形成在第一支承部件70的背面的螺孔对置。如图2所示,螺丝44经由贯通孔431与第一支承部件70的螺孔旋合,由此显示装置40固定于第一支承部件70,由此,显示区域41经由第一支承部件70的中央开口721与罩部件20的透明部分22对置。
第二支承部件75与上述的第一支承部件70相同,例如,由铝等金属材料,或者,聚碳酸酯(PC)、ABS树脂等树脂材料等构成。该第二支承部件75以覆盖显示装置40的背面的方式,经由粘合剂安装于第一支承部件70。此外,也可以代替粘合剂,利用螺丝将第二支承部件75固定于第一支承部件70。
图7是表示本实施方式中的电子设备的系统构成的框图,图8是表示图7的传感器模块的详细的框图,图9是表示图8的获取部的详细的电路图,图10以及图11是表示获取部的变形例的电路图,图12是表示压敏传感器的压力-输出特性的图表,图13以及图14是表示本实施方式中的电子设备的系统构成的变形例的框图。
如图7所示,本实施方式中的电子设备1具备触摸面板模块80、传感器模块90、以及与该模块80、90电连接的计算机100。
触摸面板模块80由上述的触摸面板30和与该触摸面板30电连接的触摸面板控制器81构成。
触摸面板控制器81例如由具备了CPU等的电子电路等构成。该触摸面板控制器81周期性地对触摸面板30的第一电极图案312与第二电极图案322之间施加规定电压,并基于第一以及第二电极图案312、322的每个交点的静电电容的变化,检测触摸面板30上的手指的位置(X坐标值以及Y坐标值),并将该XY坐标值输出至计算机100。
另外,该触摸面板控制器81在静电电容的值成为规定阈值以上的情况下,检测出操作者的手指接触了罩部件20的情况,并向计算机100通知触摸开启(ON)。进而,该触摸面板控制器81在静电电容的值不满规定阈值的情况下,检测出操作者的手指离开罩部件20的情况,并向计算机100通知触摸停止(OFF)。此外,也可以在检测出操作者的手指距离罩部件20接近规定距离以内(所谓的悬停(hover)状态)时,触摸面板控制器81通知触摸开启。
传感器模块90由上述的压敏传感器50和与该压敏传感器50电连接的传感器控制器91构成。
该传感器控制器91也与上述的触摸面板控制器81相同,例如由具备了CPU等的电子电路构成。如图8所示,该传感器控制器91功能性地具备获取部92、设定部93、第一运算部94、选择部95、修正部96、第二运算部97、以及灵敏度调整部98。
如图9所示,获取部92具备与压敏传感器50的上部电极522(或者下部电极532)串联连接的电源921、与该压敏传感器50的下部电极532(或者上部电极522)串联连接的第一电阻体922、以及连接在压敏传感器50与第一固定电阻体922之间的A/D转换器925。本实施方式中的A/D转换机925相当于本发明中的A/D转换部的一个例子。
在通过电源921对电极522、532施加有规定电压的状态下,若从上方对压敏传感器50施加载重,则电极522、532间的电阻值与该载重的大小对应地变化。获取部92从压敏传感器50以恒定的间隔周期性地对与这样的电阻变化对应的电压值的模拟信号进行取样,并在通过A/D转换器925将该模拟信号转换为数字信号之后,将该数字信号输出至设定部93和第一运算部94。
如图9所示,在获取部92包括包含压敏传感器50的第一电路和包含第一固定电阻体922且与该第一电路电串联连接的第二电路的情况下,优选使第二电路的合成电阻值为对压敏传感器50施加使用最大载重的1/2载重时的第一电路的合成电阻值的1/16~1/1倍。由此,能够实现压敏传感器50的输出特性的直线化,进而能够实现压敏传感器50的检测精度的提高。
在此,压敏传感器50的使用最大载重是对组装于电子设备1的压敏传感器50设定的设计上的使用载重范围的最大值,例如是8[N]。此外,也可以将压敏传感器50的使用最大载重设为在对压敏传感器50的施加载重增加1[N]的期间压敏传感器50的电阻值降低50[Ω]的时刻的载重。
此外,如图10所示,获取部92也可以具有与压敏传感器50并联连接的第二固定电阻体923。该情况下,压敏传感器50与第二固定电阻体923的并联电路相当于上述的第一电路,第一固定电阻体922相当于上述的第二电路。
另外,如图11所示,获取部92也可以具有与由压敏传感器50和第二固定电阻体923构成的并联电路串联连接的第三固定电阻体924。该情况下,由压敏传感器50和第二电阻体923构成的并联电路和与该并联电路串联连接的第三固定电阻体924相当于上述的第一电路,第一固定电阻体922相当于上述的第二电路。
或者,传感器控制器91也可以具备使用修正函数g(Vout)对获取部92的输出值OPn进行修正的修正单元。在获取部92具有如图9所示的电路的情况下,上述的修正函数g(Vout)由下述的(1)式表示。
[式1]
g ( V o u t ) = V o u t ′ = { R f i x k ( V i n V o u t - 1 ) } - 1 n ... ( 1 )
其中,在上述的(1)式中,Rfix是第一固定电阻体922的电阻值,Vin是向压敏传感器50输入的输入电压值(即,基于电源921的施加电压),Vout是由获取部92获取的输出值,Vout’是修正后的输出值,k是压敏传感器50的截距常数,n是压敏传感器50的倾斜常数。
此外,通过以多个载重点测定压敏传感器50的电阻值,并使用该实际测定值对下述的(2)式进行曲线拟合(曲线求律),计算k、n的值。
[式2]
Rsens=k×F-n...(2)
此外,上述的(2)式是利用了接触电阻的压力依存性的表示压敏传感器的特性的经验式。另外,在上述的(2)式中,Rsens是压敏传感器50的电阻值,F是对于压敏传感器50的施加载重。
上述的修正函数g(Vout)是对于压敏传感器50的输出特性函数f(F)的逆函数f-1(F)将压敏传感器50的输出变量Vout置换为压敏传感器50的修正输出变量Vout’,并且将对于压敏传感器50的施加载重变量F置换为输出变量Vout后的函数。换句话说,上述的(1)式的修正函数g(Vout)是通过等式变形针对施加载重变量F求解下述的(3)式的式子。
在此,压敏传感器50的输出特性函数f(F)是表示压敏传感器50的施加载重变量F与输出变量Vout的关系的函数,能够由以下的(3)式表示。另一方面,逆函数f-1(F)是针对施加载重变量F以及输出变量Vout的输出特性函数f(F)的逆函数,能够由以下的(4)式表示。
[式3]
f ( F ) = V o u t = V i n R f i x R f i x + k × F - n ... ( 3 )
[式4]
f - 1 ( F ) = V o u t = { R f i x k ( V i n F - 1 ) } - 1 n ... ( 4 )
设定部93在从计算机100的传感器模块驱动程序104(后述)输入了触摸开启信号的情况下,将该接触检测时刻或者其前一刻的压敏传感器50的输出值OPn(即,在与接触检测同时或者其前一刻取样的输出值OPn)设定为基准值OP0。该设定部93被设置于每个压敏传感器50,并针对每个压敏传感器60设定基准值OP0
此外,该基准值OP0还包含0(零)。另外,在触摸开启信号表示检测出手指以规定距离以内接近罩部件20的情况下,将该接近检测时刻或者其下一刻的压敏传感器的输出值OPn(即,在与接近检测同时或者其下一刻取样的输出值OPn)设定为基准值OP0
第一运算部94根据下述的(5)式,运算施加至压敏传感器50的第一压力值pn1。该第一运算部94也与设定部93相同,被设置于每个压敏传感器50,并针对每个压敏传感器50运算第一压力值pn1
[式5]
pn1=OPn-OP0...(5)
选择部95从由四个设定部93设定的四个基准值OP0中选择最小值,并将该最小基准值设定为比较值S0
修正部96根据下述的(6)以及(7)式,计算各个压敏传感器50的修正值Rn,并使用该修正值Rn对该压敏传感器50的第一压力值pn1进行修正。该修正部96也与设定部93、第一运算部94相同,被设置于每个压敏传感器50,并针对每个压敏传感器50修正第一压力值pn1。此外,下述的(7)式中的p’n1是修正后的第一压力值。
[式6]
R n = OP 0 S 0 ... ( 6 )
[式7]
p′n1=pn1×Rn...(7)
在此,如图12所示,压敏传感器50具有压力值越大,输出值的增加率越小的特性。因此,具有即使是同一压力变化量ΔP,初始压力(按压开始压力、初始载重)越大,输出值的变化量越小的趋势,与初始压力对应地在输出值的变化量产生差异。
具体而言,如该图所示,在从较小的第一初始压力P1开始按压的情况下,压敏传感器50的输出值变化第一变化量ΔV1,与此相对,在从比第一初始压力P1大的第二初始压力P2开始按压的情况下(P2>P1)仅变化第二变化量ΔV2,该第二变化量ΔV2比第一变化量ΔV1小(ΔV1<ΔV2)。
电子设备1具备的四个压敏传感器50有时根据该电子设备1的姿势等被施加不同的初始压力,根据上述的理由,通过第一运算部94运算出的第一压力值pn1较大地依赖于各个压敏传感器50的初始压力。
与此相对,在本实施方式中,通过使用修正值Rn修正第一压力值pn1而减少针对第一压力值pn1的初始压力的影响,实现压敏传感器50的检测精度的提高。
此外,选择部95从基准值OP0中选择任意一个值作为比较值S0即可,例如可以选择基准值OP0中的最大值作为比较值S0
另外,基于选择部95的第一压力值pn1的修正方法若为相对于比较值S0基准值OP0越大将第一压力值pn1修正为越大值,相对于比较值S0基准值OP0越小将第一压力值pn1修正为越小值,则并不特别限定于上述的方法。
第二运算部97根据下述的(8)式,计算四个压敏传感器50的修正后的第一压力值p’n1的总和,作为施加至罩部件20的第二压力值pn2
[式8]
pn2=Σp′n1...(8)
灵敏度调整部98通过根据下述的(9)式进行第二压力值pn2的灵敏度调整,计算最终的压力值Pn。通过该(9)式计算出的压力值Pn被输出至计算机100。此外,下述的(9)式中的kadj是用于调整操作者的按压的个人差异的系数,例如,预先存储于触摸面板控制器81的存储部(未图示),能够根据操作者进行任意设定。
[式9]
P n = p n 2 k a d j ... ( 9 )
此外,虽然未特别图示,但也可以使选择器介入于四个压敏传感器50与传感器控制器91之间。该情况下,传感器控制器91将获取部92、设定部93、第一运算部94、以及修正部96分别各具备一个即可。
计算机100虽然未特别图示,但是具备CPU、主存储装置(RAM等)、辅助存储装置(硬盘、SSD等)、以及接口等的电子计算机,如图7所示,经由接口电连接上述的触摸面板控制器81、传感器控制器91。该计算机100通过读入存储于辅助存储装置的各种程序,能够执行操作系统101、应用程序102、触摸面板驱动程序103、传感器模块驱动程序104、以及触摸面板滤波器驱动程序105。本例中的触摸面板滤波器驱动程序105相当于本发明中的改写单元的一个例子。
操作系统(OS)101是用于控制计算机100,并使其动作的基本程序。另外,应用程序102是利用该操作系统101提供的功能,在计算机100上动作而实现特定的功能的程序。
触摸面板驱动程序103是用于直接控制触摸面板模块80的程序。该触摸面板驱动程序103在从触摸面板模块80接受了数据组之后,将该数据组输出至触摸面板滤波器驱动程序105。
预先决定被输入至该触摸面板驱动程序103的数据组的格式,若列举一个例子,则设定以下的(10)所示的格式。
[式10]
(X,Y,φ)...(10)
其中,在上述的输入格式中,“X”是触摸面板30上的触摸位置的X坐标值,“Y”是触摸面板30上的触摸位置的Y坐标值,本实施方式中的触摸位置的X坐标值以及Y坐标位置相当于本发明中的触摸坐标值的一个例子。另外,例如是触摸宽度、触摸高度、或者保留区域(Reserved)等触摸位置的XY坐标值以外的值,或者空值(Null值)等。此外,构成触摸面板驱动程序103所要求的输入格式的数据的数量、顺序并不特别限定于上述。
传感器模块驱动程序104是用于直接控制传感器模块90的程序。该传感器模块驱动程序104从传感器模块90接受上述的压力值Pn,并将该压力值Pn输出至触摸面板滤波器驱动程序105。
触摸面板滤波器驱动程序105将从触摸面板驱动程序103输出的数据组的一部分改写为从传感器模块驱动程序104输出的压力值Pn。具体而言,若为上述的例子,则将数据组(X,Y,)中的改写为压力值Pn。触摸面板滤波器驱动程序105经由操作系统101将该改写后的数据组(X,Y,Pn)输出至应用程序102。
例如,在数据组(X,Y,)为(809,205,0),压力值Pn为120的情况下,触摸面板滤波器驱动程序105将该数据组改写为(809,205,120)。此外,本实施方式中的“数据组的一部分改写”还包括将数据组中的空值(Null值)改写为压力值Pn,换句话说,还包括对该空值写入(替换为)压力值Pn
此外,如图13所示,也可以代替触摸面板滤波器驱动程序105,传感器控制器91除了上述的获取部92、设定部93、第一运算部94、选择部95、修正部96、第二运算部97、以及灵敏度调整部98之外,还具备转换部99。
该情况下,从触摸面板控制器81向传感器控制器91输出数据组(X,Y,),该传感器控制器91的转换部99将数据组(X,Y,)中的改写为压力值Pn,并从传感器控制器91向触摸面板驱动程序103输出该改写后的数据组(X,Y,Pn)。本例中的传感器控制器91的转换部99相当于本发明的改写单元的一个例子。
或者,如图14所示,也可以代替触摸面板滤波器驱动程序105,触摸面板控制器81具备转换部82。
该情况下,从传感器控制器91向触摸面板控制器81输出压力值Pn,触摸面板控制器81的转换部82将数据组(X,Y,)中的改写为压力值Pn,并从触摸面板控制器81向触摸面板驱动程序103输出该改写后的数据组(X,Y,Pn)。本例中的触摸面板控制器81的转换部82相当于本发明的改写单元的一个例子。
以下,参照图15以及图16对本实施方式中的电子设备的控制内容进行说明。图15是表示本实施方式中的电子设备的控制内容的时序图,图16是表示图15的步骤S70中的处理的详细的流程图。
在本实施方式中,若在计算机100的操作系统101启动的状态下,操作者的手指接触罩部件20,则触摸面板控制器81经由触摸面板驱动程序103,向触摸面板滤波器驱动程序105通知触摸开启检测(图15的步骤S10)。
接下来,触摸面板滤波器驱动程序105对传感器模块驱动程序104通知触摸开启事件(图15的步骤S20),然后,传感器模块驱动程序104对传感器控制器91发送触摸开启信号(图15的步骤S30)。
另一方面,传感器控制器91的获取部92在计算机100的操作系统101启动的状态下定期地获取四个压敏传感器50的输出值OPn,并定期地向设定部93和第一运算部94输出该输出值OPn。另外,设定部93在直到从传感器模块驱动程序104接收触摸开启信号为止的期间,定期地更新基准值OP0(图15的步骤S40)。
然后,若传感器控制器91从传感器模块驱动程序104接收了触摸开启信号,则设定部93将在该接触检测的前一刻取样的输出值OPn设定为基准值OP0(图15的步骤S50)。针对每个压敏传感器50设定该基准值OP0,即,在本例中设定四个基准值OP0
传感器模块驱动程序104在发送了触摸开启信号之后,进而对传感器控制器91发送压力值获取指令(图15的步骤S60),传感器控制器91若接收到该压力值获取指令,则利用以下的要点运算压力值Pn(图15的步骤S70)。
即,首先,第一运算部94根据上述的(5)式,根据该输出值OPn和基准值OP0计算第一压力值pn1(图16的步骤S71)。该第一压力值pn1也针对每个压敏传感器50计算。
接下来,选择部95将四个基准值OP0中最小的值设定为比较值S0(图16的步骤S72)。
接下来,修正部96根据上述的(6)式,计算各个压敏传感器50的修正值Rn(图16的步骤S73),然后,根据上述的(7)式,使用该修正值Rn修正第一压力值pn1(图16的步骤S74)。该修正值Rn也针对每个压敏传感器50计算。
接下来,第二运算部97根据上述的(8)式,计算四个压敏传感器50的修正后的第一压力值p’n1的合计,由此求出第二压力值pn2(图16的步骤S75)。
接下来,灵敏度调整部98根据上述的(9)式,进行第二压力值pn2的灵敏度调整,由此计算最终的压力值Pn(图16的步骤S76)。
如上所述计算出的压力值Pn经由传感器模块驱动程序104被输出至触摸面板滤波器驱动程序105(图15的步骤S80)。
虽然未特别图示,但在触摸面板滤波器驱动程序105从触摸面板控制器81经由触摸面板驱动程序103输出有数据组(X,Y,)。而且,若在图15的步骤S80从传感器模块驱动程序104向触摸面板滤波器驱动程序105输入压力值Pn,则该触摸面板滤波器驱动程序105将数据组(X,Y,)中的置换为压力值Pn(图15的步骤S90),并将该改写后的数据组(X,Y,Pn)输出至操作系统101(图15的步骤S100)。
触摸面板控制器81在手指对于罩部件20的接触持续的期间,从触摸面板30定期地获取触摸位置的X坐标值以及Y坐标值,且每次经由触摸面板驱动程序103与数据组(X,Y,)一起将触摸持续信号发送至触摸面板滤波器驱动程序105(图15的步骤S110)。然后,触摸面板滤波器驱动程序105对传感器模块驱动程序104通知触摸持续事件(图15的步骤S120),传感器模块驱动程序104对传感器控制器91发送压力值获取信号(图15的步骤S130)。
另一方面,传感器控制器91在手指对于罩部件20的接触持续的期间,利用上述的步骤S71~S76的要点定期地计算并更新压力值Pn(图15的步骤S140)。然后,在从传感器模块驱动程序104接收了压力值获取信号的情况下,传感器控制器91经由传感器模块驱动程序104将压力值Pn输出至触摸面板滤波器驱动程序105(图15的步骤S150~S160)。即,在本实施方式中,按照通过触摸面板控制器81的XY坐标值的定期的获取,传感器控制器91定期地将压力值Pn输出至计算机100。
然后,触摸面板滤波器驱动程序105与上述的步骤S90~S100相同地,将从触摸面板驱动程序103输出的数据组(X,Y,)中的置换为压力值Pn(图15的步骤S170),并将该改写后的数据组(X,Y,Pn)输出至操作系统101(图15的步骤S180)。
另一方面,若操作者的手指离开罩部件20,则触摸面板控制器81经由触摸面板驱动程序103向触摸面板滤波器驱动程序105发送触摸停止检测信号(图15的步骤S190)。
接下来,触摸面板滤波器驱动程序105对传感器模块驱动程序104通知触摸停止事件(图15的步骤S200),然后,传感器模块驱动程序104对传感器控制器91发送触摸停止信号(图15的步骤S210)。
然后,若传感器控制器91从传感器模块驱动程序104接收了触摸停止信号,则传感器控制器91解除基准值OP0、比较值S0的设定,并且在直到从传感器模块驱动程序104接收触摸开启信号为止的期间,设定部93定期地更新基准值OP0(图15的步骤S220)。
如上所述,在本实施方式中,将由触摸面板控制器81生成的数据组(X,Y,)中的一部分改写为压力值Pn,因此能够直接利用计算机100的触摸面板驱动程序103。由此,能够实现电子设备1的开发工时的减少、开发期间的缩短,进而能够实现电子设备1的低成本化。
另外,在本实施方式中,传感器控制器91的获取部92具有A/D转换器925,并且在向计算机100输入前压力值Pn被数字化,因此能够实现基于触摸面板滤波器驱动程序105的数据组的改写作业的简单化。
进而,在本实施方式中,在手指对罩部件20的接触持续的期间,触摸面板控制器81从触摸面板30定期地获取触摸位置的XY坐标值,随之传感器控制器91也定期地向计算机100输出压力值Pn。由此,在本实施方式的电子设备1中,也能够检测不伴随XY方向的移动的手指的动作(例如,在一点增强或减弱按压的动作)。
此外,以上说明的实施方式是为了使本发明的理解变得容易而记载的实施方式,并不是为了限定本发明而记载的实施方式。因此,主旨是上述的实施方式所公开的各要素也包含属于本发明的技术范围的全部的设计变更、等效物。
例如,在上述的实施方式中,对触摸面板30包含于面板单元10的方式进行了说明,但面板单元10只要至少具有罩部件20,则并不特别限定于此。例如,也可以像触摸面板30与罩部件20分离并被设置于显示装置40上等那样,触摸面板30与面板单元10独立地构成。
另外,本发明中的触摸面板只要是检测坐标值的部件则并不特别限定。例如,检测坐标值的触摸传感器也包含于本发明的触摸面板。
进而,在上述的实施方式中,将压敏传感器50配置在电子设备1的四角,但并不特别限定于此。例如,在使用静电电容方式的传感器构成压敏传感器的情况下,也可以由板状的静电电容传感器和被设置于静电电容传感器上的透明的弹性部件构成压敏传感器,并使透明的弹性部件在触摸面板30侧,使该压敏传感器介入于触摸面板30与显示装置40之间。该压敏传感器具有与触摸面板30同等的大小,并层叠在触摸面板30的整个背面。静电电容传感器被划分为多个检测区域,传感器控制器91分别从该多个检测区域获取检测结果。此外,该情况下,经由压敏传感器固定触摸面板30和显示装置40,因此不需要用于将显示装置40固定于第一支承部件70的螺丝44(参照图2)。
附图标记说明
1…电子设备,10…面板单元,20…罩部件,30…触摸面板,40…显示装置,50、50B…压敏传感器,60…密封部件,70…第一支承部件,75…第二支承部件,80…触摸面板模块,81…触摸面板控制器,82…转换部,90…传感器模块,91…传感器控制器,92…获取部,925…AD转换器,93…设定部,94…第一运算部,95…选择部,96…修正部,97…第二运算部,98…灵敏度调整部,99…转换部,100…计算机,101…操作系统,102…应用程序,103…触摸面板驱动程序,104…传感器模块驱动程序,105…触摸面板滤波器驱动程序。

Claims (14)

1.一种电子设备,其特征在于,
具备:
触摸面板;
面板单元,其至少具有罩部件;
至少一个压敏传感器,其检测经由所述面板单元施加的按压力;
触摸面板控制器,其生成包括所述触摸面板检测出的触摸坐标值和所述触摸坐标值以外的值的数据组;
传感器控制器,其根据所述压敏传感器的输出值生成压力值;以及
计算机,其至少具有触摸面板驱动程序,并且与所述触摸面板控制器以及所述传感器控制器电连接,
所述电子设备还具备改写单元,该改写单元将所述数据组中的所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,
所述计算机具有操作系统,在该操作系统中被输入有将所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值之后的所述数据组。
3.根据权利要求1或者2所述的电子设备,其特征在于,
所述改写单元是所述计算机具有的滤波器驱动程序,
所述滤波器驱动程序将从所述触摸面板驱动程序输出之后的所述数据组中的所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值。
4.根据权利要求1或者2所述的电子设备,其特征在于,
所述改写单元被设置于所述触摸面板控制器或者所述传感器控制器,
所述改写单元将输入至所述触摸面板驱动程序之前的所述数据组中的所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的电子设备,其特征在于,
所述传感器控制器定期地向所述计算机输出所述压力值。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的电子设备,其特征在于,
所述触摸面板控制器向所述传感器控制器发送信号,
所述传感器控制器基于来自所述触摸面板控制器的所述信号,向所述计算机输出所述压力值。
7.根据权利要求1~5中任意一项所述的电子设备,其特征在于,
所述触摸面板控制器生成所述数据组并向所述传感器控制器发送信号,
所述传感器控制器定期地生成并更新所述压力值,并且在从所述触摸面板控制器接收了所述信号的情况下,向所述计算机输出所述压力值。
8.一种电子设备的控制方法,其特征在于
所述电子设备具备:
触摸面板;
面板单元,其至少具有罩部件;
至少一个压敏传感器,其检测经由所述面板单元施加的按压力;以及
计算机,其至少具有触摸面板驱动程序,并且与所述触摸面板以及所述压敏传感器电连接,
所述电子设备的控制方法具备:
生成包含所述触摸面板检测出的触摸坐标值和所述触摸坐标值以外的值的数据组的第一步骤;
根据所述压敏传感器的输出值生成压力值的第二步骤;以及
将所述数据组中的所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值的第三步骤。
9.根据权利要求8所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述电子设备的控制方法具备向所述计算机具有的操作系统输入将所述触摸坐标值以外的值改写为所述压力值之后的所述数据组的第四步骤。
10.根据权利要求8或者9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述第三步骤在所述数据组被输入至所述计算机之后执行。
11.根据权利要求8或者9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述第三步骤在所述数据组被输入至所述计算机之前执行。
12.根据权利要求8~11中任意一项所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述第二步骤包括定期地向所述计算机输出所述压力值。
13.根据权利要求8~12中任意一项所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述电子设备具备:
触摸面板控制器,其生成所述数据组;以及
传感器控制器,其生成所述压力值,
所述触摸面板经由所述触摸面板控制器与所述计算机电连接,
所述压敏传感器经由所述传感器控制器与所述计算机电连接,
所述第一步骤包括所述触摸面板控制器向所述传感器控制器输出信号,
所述第二步骤包括所述传感器控制器基于来自所述触摸面板控制器的所述信号,向所述计算机输出所述压力值。
14.根据权利要求8~12中任意一项所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
所述电子设备具备:
触摸面板控制器,其生成所述数据组;以及
传感器控制器,其生成所述压力值,
所述触摸面板经由所述触摸面板控制器与所述计算机电连接,
所述压敏传感器经由所述传感器控制器与所述计算机电连接,
所述第一步骤包括所述触摸面板控制器生成所述数据组并向所述传感器控制器输出信号,
所述第二步骤包括所述传感器控制器定期地生成并更新所述输出值,并且在从所述触摸面板控制器接收了所述信号的情况下,所述传感器控制器向所述计算机输出所述压力值。
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