CN114981765A

CN114981765A - 触摸面板装置

Info

Publication number: CN114981765A
Application number: CN202080093729.1A
Authority: CN
Inventors: 小林広志
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-08-30
Also published as: JP6725775B1; WO2021161585A1; EP4099138A1; EP4099138A4; JP2021128501A; US20230065893A1; US11928292B2

Abstract

以下述方式构成：具备触摸面板(2)、支承触摸面板(2)的外周部的支承部(6a、6b、6c、6d)、以及输出与作用于触摸面板(2)的外力对应的信息的信息输出部。在各支承部(6a、6b、6c、6d)设置有压力感测面与触摸面板(2)的外周部抵接，并且与触摸面板(2)的平面成规定角度的压力传感器(10a、10b、10c、10d)。信息输出部根据通过各压力传感器(10a、10b、10c、10d)检测的各检测值，识别外力作用于触摸面板(2)的沿着该触摸面板(2)的平面的作用方向，并且将该作用方向所涉及的信息以及通过触摸面板(2)检测的外力在该触摸面板上作用的位置信息向外部输出。

Description

触摸面板装置

技术领域

本发明涉及一种具备触摸面板的触摸面板装置，该触摸面板具有画面显示功能以及用于输入操作信息的输入功能。

背景技术

以往，所述触摸面板应用于各种各样的装置、设备等，用作显示信息的显示装置以及输入操作信息的输入装置。作为这样的触摸面板的一例，以往公知有日本特开2012-177960号公报中公开的触摸面板。

该触摸面板以能够根据施加于面板的接触力测量作用于面板的接触力的位置以及负荷的方式构成，具备：相当于面板且在俯视观察时呈矩形的应变板；分别安装于应变板的里面的四角的相同位置的脚部；以及分别配置于位于同一应变板的里面的对角的脚部之间，并且配置于靠近对应的脚部的位置的四个应变传感器。另外，各应变传感器以其对角线与应变板的对角线重叠的方式配置，并且与对应的脚部之间的距离为相同距离。

根据该触摸面板，如果向应变板作用负荷，则应变板对应地弹性变形，通过所述应变传感器检测该弹性变形。即，从各应变传感器输出与变形对应的大小的电压信号，根据从各应变传感器输出的电压信号以及理论上设定的规定的计算公式，计算作用于应变板的负荷的位置及其大小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-177960号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，近年来，上述触摸面板的用途变得多样化，如果着眼于该触摸面板的操作信息输入功能，则如果能够从该触摸面板输入更多样化的信息会很方便。

另一方面，在上述的以往的触摸面板中，能够检测垂直作用于应变板的负荷的位置及其大小，但是从能够输入多样化的信息的角度考虑，这还远远不够。

例如，在使显示在触摸面板上的图像移动的情况下，首先，通过手指轻轻地触摸(按压)欲使其移动的对象的移动体的图像等，在使移动体的图像成为能够移动的状态后，使手指强烈地向使图像移动的方向推移，由此使图像朝向该推移方向移动，如果能够完成上述操作，则显示在触摸面板上的图像的操作能够具有多样性，很方便。

然而，在上述的以往的触摸面板中，虽然能够检测垂直作用于应变板的负荷的位置及其大小，但是不能够检测倾斜地作用于应变板的负荷或者以沿着应变板的表面的方向作用于应变板的负荷。

本发明是鉴于以上实际情况而完成的，其目的是提供一种能够检测以倾斜方向作用于面板的按压力或者以沿着面板的表面的方向作用于面板的按压力的触摸面板装置。

用于解决课题的方案

用于解决上述课题的本发明涉及一种触摸面板装置，其以下述方式构成，具备：

平板状的触摸面板；

支承部，其对所述触摸面板的外周部的至少三处进行支承；以及

信息输出部，其向外部输出与作用于所述触摸面板的外力对应的信息，

所述各支承部分别具有压力传感器，所述压力传感器以检测压力的感测面与所述触摸面板的外周部抵接的方式设置，且该感测面以规定角度相对于所述触摸面板的平面倾斜的方式设置，

所述信息输出部根据通过所述各压力传感器检测的各检测值，识别所述外力作用于所述触摸面板的沿着所述触摸面板的平面的作用方向，并将该作用方向所涉及的信息以及通过所述触摸面板检测的所述外力在该触摸面板上作用的位置信息向外部输出。

在该触摸面板装置中，通过支承部支承触摸面板的外周部的至少三处，在各支承部设置有压力传感器。而且，压力传感器以用于检测压力的感测面与触摸面板的外周部抵接的方式设置，并且该感测面以规定角度相对于触摸面板的平面倾斜的方式设置。

作为所述触摸面板，能够采用触摸键或者触摸屏等以往公知的各种触摸部件，如果操作员触摸触摸面板，则通过该触摸面板检测该接触以及接触的位置。

另外，如果操作员接触触摸面板，并向下方按压该触摸面板，则由于在支承触摸面板的支承部以感测面以规定角度相对于触摸面板的平面倾斜的方式配置有压力传感器，因此通过向下方按压该触摸面板，该压力传感器被向下方按压，通过该压力传感器检测该按压。

而且，操作员以相对于触摸面板的平面倾斜的方向或者以沿着触摸面板的平面的方向进行按压的情况也一样，通过所述压力传感器检测该按压。而且，例如可以通过对借助各压力传感器检测的压力值的沿着触摸面板的平面的方向上的分力进行比较来识别该按压的方向。

如此一来，根据该触摸面板装置，如果操作员接触触摸面板，则通过所述触摸面板以及压力传感器检测该接触，并且通过所述触摸面板检测接触的位置。而且，如果操作员以相对于触摸面板的平面倾斜的方向或者沿着平面的方向按压触摸面板，则通过所述压力传感器对其进行检测。

如此一来，根据该触摸面板装置，不仅能够检测作用于触摸面板的垂直方向的按压力，还能够检测以倾斜方向或者沿着平面的方向作用于触摸面板的平面的按压力，例如，在使显示在触摸面板上的图像移动的情况下，首先，通过手指轻轻地触摸(按压)欲使其移动的对象的移动体的图像等，在使移动体的图像成为能够移动的状态后，使手指强烈地向使图像移动的方向推移，由此能够使图像朝向该推移方向移动，从而能够实现对显示在触摸面板上的图像进行多样化操作。

此外，在所述触摸面板装置中，能够将所述触摸面板的形状设为矩形，另外，所述支承部能够采用以分别对所述触摸面板的外周部的四边进行支承的方式构成的方式、或者以分别对所述触摸面板的外周部的四角进行支承的方式构成的方式。

另外，优选所述压力传感器以所述感测面以45°的角度与所述触摸面板的平面抵接的方式设置。如果像这样构成，则能够精确地检测作用于触摸面板的垂直方向的按压力、以及以倾斜方向作用于触摸面板的平面的按压力或者以沿着平面的方向作用于触摸面板的平面的按压力两者。

发明效果

如上所述，根据本发明所涉及的触摸面板装置，如果操作员接触触摸面板，则通过触摸面板以及压力传感器检测该接触，并且通过触摸面板检测接触的位置。而且，如果操作员以与触摸面板的平面倾斜的方向或者沿着平面的方向按压触摸面板，则通过压力传感器对此进行检测。

如此一来，根据该触摸面板装置，不仅能够检测作用于触摸面板的垂直方向的按压力，还能够检测以倾斜方向或者沿着平面的方向作用于触摸面板的平面的按压力，因此能够实现对显示在触摸面板上的图像进行多样化操作。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的触摸面板装置的框图。

图2是表示本实施方式所涉及的触摸面板的俯视图。

图3是图2中的箭头A-A剖视图。

图4是图2中的箭头B-B剖视图，是将角部放大表示的剖视图。

图5是表示本发明的其他实施方式所涉及的触摸面板的俯视图。

图6是图5中的箭头C-C剖视图，是将左侧的缘部放大表示的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1以及图2所示，本例的触摸面板装置1由触摸面板2、对该触摸面板2进行支承的支承框架5、以及对触摸面板2的显示进行控制的显示控制装置11等构成。

所述触摸面板2在俯视观察时呈矩形，具有显示画面的显示部3和在重叠在该显示部3上的状态下配置的输入部4，能够透过该输入部4从外部视觉确认所述显示部3。此外，输入部4例如能够采用以具有在二维平面上呈矩阵状配置的多个电极，并分别将与在接地电位与各电极之间产生的静电电容对应的信号输出的方式构成的所谓的自电容检测方式。在该情况下，在各电极与接地电位之间产生静电电容，对于各电极，输出与该静电电容对应的信号(例如，电压信号)。

所述支承框架5由平面形状呈矩形，为缘部立起的框状的框架，且截面形状为L字状的材料(角形件)构成。而且，在该支承框架5的框内保持有所述触摸面板2。

在所述支承框架5的各角部配置有支承部件6a、6b、6c、6d。如图3以及图4所示，该支承部件6a、6b、6c、6d分别具有倾斜面，该倾斜面以朝向框的内侧的方式固接在所述支承框架5，另外，在各支承部件6a、6b、6c、6d的倾斜面分别粘贴有压力传感器10a、10b、10c、10d。

而且，所述触摸面板2在其四个角部分别与所述压力传感器10a、10b、10c、10d抵接的状态下保持于所述支承框架5。此外，压力传感器10a、10b、10c、10d的与触摸面板2抵接的面是感测面，另外，支承部件6a、6b、6c、6d的倾斜面以及压力传感器10a、10b、10c、10d相对于触摸面板2的上表面具有45°的角度。

所述显示控制装置11由显示控制部12、显示画面数据存储部13以及信息输出部14构成。该显示控制装置11由包括CPU、RAM、ROM等的计算机构成，所述显示控制部12以及信息输出部14的功能通过计算机程序实现，执行后述的处理。另外，显示画面数据存储部13由RAM等适当的存储介质构成。

所述信息输出部14进行以下处理：接收从所述触摸面板2的输入部4发送的信号，识别操作员在触摸面板2上接触的接触位置，将识别的位置信息输出至所述显示控制部12。例如，在图2中，对于作为形成有所述电极的区域的输入部4，如果设定以基准轴为X轴-Y轴的坐标系，则在操作员接触位置P₁的情况下，信息输出部14根据来自所述输入部4的输出，识别操作员的接触位置P₁的坐标(X₁、Y₁)，并将识别的坐标数据(X₁、Y₁)输出至显示控制部12。

另外，所述信息输出部14进行以下处理：接收通过所述四个压力传感器10a、10b、10c、10d检测的检测值(压力数据)，识别作用于触摸面板2的沿着其上表面的按压力的作用方向以及该按压力的大小，将识别的按压力所涉及的信息输出至所述显示控制部12。

例如，信息输出部14对通过四个压力传感器10a、10b、10c、10d检测的压力数据进行处理，并分别计算压力数据的沿触摸面板2的上表面的方向的分力，根据获得的分力的大小推定按压力的作用方向及其大小。

更具体而言，例如，在图2中，在接触位置P₁处箭头方向的按压力F₁作用于触摸面板2的情况下，在通过各压力传感器10a、10b、10c、10d检测的沿着触摸面板2的上表面的方向的按压力中，通过压力传感器10a检测的按压力F_1a最大，按照通过压力传感器10d检测的按压力F_1d、通过压力传感器10b检测的按压力F_1b、通过压力传感器10c检测的按压力F_1c的顺序依次变小。

因此，信息输出部14能够通过比较该按压力F_1a、F_1b、F_1c、F_1d，识别按压力F₁所作用的方向。另外，能够将按压力F_1a、F_1b、F_1c、F_1d的总和识别为按压力F₁。此外，能够将按压力F₁所作用的方向识别为以所述X轴为基准的角度θ₁。而且，信息输出部14将识别的按压力F₁的作用方向(角度θ₁)及其大小(F₁)所涉及的信息输出至所述显示控制部12。

所述显示画面数据存储部13是用于存储显示在所述触摸面板2的显示部3上的显示画面所涉及的数据的功能部，所述显示控制部12是根据储存于该显示画面数据存储部13的显示画面数据适当使显示画面显示于所述显示部3的处理部。显示在显示部3上的显示画面不作任何限制，但是例如能够适当例举三维图形等。

而且，所述显示控制部12如果接收到从所述信息输出部14输出的操作员接触的接触位置所涉及的信息(坐标位置)以及沿着触摸面板2的上表面的按压力的作用方向及其大小所涉及的信息，则与该信息对应地使显示在显示部3上的画面变化。例如，如果显示控制部12接收到操作员所接触的接触位置所涉及的信息，则识别该接触位置对应的显示图像，并且将识别的显示图像识别为移动对象图像。然后，如果接收到沿着触摸面板2的上表面的按压力的作用方向及其大小所涉及的信息，则显示控制部12使识别的移动对象图像按照与接收到的按压力的大小对应的速度朝向接收到的作用方向移动预先设定的距离的量。

根据具备以上结构的本例的触摸面板装置1，如上文所述，不仅能够检测作用于触摸面板2的垂直方向的按压力，还能够检测以沿着触摸面板2的上表面的方向作用的按压力，因此例如在使显示在触摸面板2上的图像移动的情况下，首先，通过手指轻轻地触摸(按压)欲使其移动的对象的图像等，使选择的图像成为能够移动的状态后，使手指强烈地向使该图像移动的方向推移，能够使图像朝向该推移方向移动，从而能够实现对显示在触摸面板2上的图像进行多样化操作。

以上对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明能够采取的具体方式并不限定于上例中的任意一个。

例如，在上例中，通过支承部件6a、6b、6c、6d支承触摸面板2的四个角部，并且在该支承部件6a、6b、6c、6d的倾斜面设置压力传感器10a、10b、10c、10d，通过该压力传感器10a、10b、10c、10d检测作用于触摸面板2的上表面的沿着该上表面的方向的作用力，但是并不限定于这样的结构，也可以是图5以及图6所示的结构的触摸面板装置1’。

该触摸面板1’在所述支承框架5的框内通过分别配置于其四边的中央部的支承部件6a’、6b’、6c’、6d’支承触摸面板2。各支承部件6a’、6b’、6c’、6d’分别具有倾斜面，该倾斜面以朝向框的内侧的方式固接于所述支承框架5，另外，在各支承部件6a’、6b’、6c’、6d’的倾斜面分别粘贴有压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’。

而且，所述触摸面板2在其四个边分别与压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’抵接的状态下保持于所述支承框架5。此外，压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’的与触摸面板2抵接的面是感测面，另外，支承部件6a’、6b’、6c’、6d’的倾斜面以及压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’相对于触摸面板2的上表面具有45°的角度。如此一来，通过这些压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’检测的压力数据发送至所述信息输出部14。

在本例的触摸面板装置1’中，如图5所示，在位置P₂处箭头方向的按压力F₂作用于触摸面板2的情况下，在通过各压力传感器10a’、10b’、10c’、10d’检测的沿着触摸面板2的上表面的方向的按压力中，通过压力传感器10d’检测的按压力F_2d最大，按照通过压力传感器10a’检测的按压力F_2a、通过压力传感器10c’检测的按压力F_2c、通过压力传感器10b’检测的按压力F_2b的顺序依次变小。

因此，与上例相同，信息输出部14能够通过对该按压力F_2a、F_2b、F_2c、F_2d进行比较来识别按压力F₂所作用的方向，另外，能够将按压力F_2a、F_2b、F_2c、F_2d的总和识别为按压力F₂，而且，按压力F₂所作用的方向可以识别为以所述X轴为基准的角度θ₂。而且，与上例相同，信息输出部14将识别的按压力F₂的作用方向(角度θ₂)及其大小(F₂)所涉及的信息输出至所述显示控制部12。

如此一来，通过该触摸面板装置1’，也不仅能够检测作用于触摸面板2的垂直方向的按压力，还能够检测作用于沿着触摸面板2的上表面的方向的按压力，因此能够实现对显示在触摸面板2上的图像进行多样化操作。

另外在上例中，各压力传感器10a、10b、10c、10d以及10a’、10b’、10c’、10d’相对于触摸面板2的上表面以45°的角度倾斜，但是并不限于此，只要能够精确地检测作用于触摸面板2的作用力，并且能够稳定地支承触摸面板2，则可以是任何角度。

另外，在上例中，在四处支承触摸面板2，但是并不限于此，只要在三处以上的部位支承触摸面板2即可，只要在各支承位置以与触摸面板2抵接的方式设置压力传感器即可。

另外，在上例中触摸面板2的形状为矩形，但是并不限于此，也可以采用圆形或者多边形等其他形状。

另外，在上例中，作为触摸面板2例示了自电容检测方式的触摸屏，但是并不限于此，除了互电容检测方式的触摸屏之外，还可以是电阻膜式、光学式、声波式等触摸屏，或者可以应用静电电容方式的触摸键等以往公知的所有触摸面板。

虽然为重复说明，但是上述实施方式的说明的所有方面均是例示性的而非限制性的。对本领域技术人员而言能够适当进行各种变形以及变更。本发明的范围并非通过上述的实施方式示出，而是通过权利要求书示出。而且，在本发明的范围中包含根据与权利要求书均等的范围内实施方式的变更。

附图标记说明

1 触摸面板装置

2 触摸面板

3 显示部

4 输入部

5 支承框架

6 支承部件

10 压力传感器

11 显示控制装置

12 显示控制部

13 显示画面数据存储部

14 信息输出部

15 信息处理部

Claims

1.一种触摸面板装置，其特征在于，其以下述方式构成，具备：

平板状的触摸面板；

2.根据权利要求1所述的触摸面板装置，其特征在于，

以所述触摸面板具有矩形，所述支承部分别支承所述触摸面板的外周部的四边的方式构成。

3.根据权利要求1所述的触摸面板装置，其特征在于，

以所述触摸面板具有矩形，所述支承部分别支承所述触摸面板的外周部的四个角部的方式构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的触摸面板装置，其特征在于，

以所述压力传感器的所述感测面以45°的角度与所述触摸面板的平面抵接的方式设置。