WO2017122466A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2017122466A1
WO2017122466A1 PCT/JP2016/086333 JP2016086333W WO2017122466A1 WO 2017122466 A1 WO2017122466 A1 WO 2017122466A1 JP 2016086333 W JP2016086333 W JP 2016086333W WO 2017122466 A1 WO2017122466 A1 WO 2017122466A1
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WO
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pressing load
control unit
piezoelectric sensor
change
piezoelectric
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PCT/JP2016/086333
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English (en)
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Inventor
尚志 木原
河村 秀樹
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
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    • G06F3/0488Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
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    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • This invention relates to the electronic device which receives the input of multiple steps according to a pressing load.
  • Patent Document 1 discloses an electronic device that accepts two-stage input according to a pressing load.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the pressing load applied to the operation surface and the elapsed time in the electronic device of Patent Document 1.
  • the electronic device disclosed in Patent Document 1 focuses on a subject when a load detection unit that detects a pressing load and the load detection unit detect a pressing load that satisfies a first load reference Fa1 that receives a first-stage input.
  • a control unit that performs autofocus processing for automatic adjustment.
  • the control unit performs control so as to acquire a still captured image when the load detection unit detects a pressing load that satisfies the second load reference Fa2 that receives the second-stage input.
  • the second load criterion Fa2 is larger than the first load criterion Fa1.
  • the controller detects a pressing load that satisfies the second load criterion Fa2 in which the load detector receives the second-stage input from when the autofocus process is started until when the focus adjustment on the subject is completed. Control is performed so that a still captured image is not acquired.
  • the electronic device disclosed in Patent Document 1 receives two-stage input in accordance with the pressing load, and executes different processes in the first stage and the second stage. Then, in the second stage input, the operator needs to press with a load stronger than the first stage pressing load.
  • operation parts such as smart phones and tablets are made of a hard material such as glass and do not easily deform. Therefore, it is difficult for the operator to press with a load stronger than the pressing load of the first stage in the input of the second stage. Therefore, conventional electronic devices have a problem of poor operability.
  • An object of the present invention is to provide an electronic device that has improved operability over conventional electronic devices.
  • the electronic apparatus of the present invention includes an operation unit, a contact detection unit, a piezoelectric element, and a control unit.
  • the operation unit receives input from the operator.
  • the contact detection unit detects contact with the operation unit.
  • the piezoelectric element detects a change in pressing load on the operation unit.
  • the control unit executes the first process when the piezoelectric element detects a change in the first pressing load.
  • the contact detection unit detects contact between the time when the piezoelectric element detects a change in the second pressing load and the second pressing load is detected after the first pressing load is detected.
  • the second process is executed. For example, when the output of the piezoelectric element indicates a first threshold value or more, the control unit determines that the piezoelectric element has detected a change in the first pressing load, and when the output of the piezoelectric element indicates a second threshold value or more, It determines with having detected the change of the 2nd press load.
  • the second threshold value is preferably equal to or less than the first threshold value.
  • the piezoelectric element is an element in which the differential value of the pressing load is proportional to the output. Therefore, when the operator performs the first-stage pressing (half-pressing) and maintains the half-pressed state, the electric charge generated in the piezoelectric element is zero even though the piezoelectric element is deformed. become.
  • the piezoelectric element cannot detect the second-stage press (full press) unless a pressing load greater than the half-press is applied to the operation unit. As a result, the operator needs to apply a very large pressing load to the operation unit while maintaining the half-pressed state.
  • the contact detection unit detects contact with the operation unit. Therefore, the operator applies the first pressing load to the operation unit, then releases the first pressing load and maintains contact with the operation unit, so that the input at the second step is stronger than the pressing load at the first step. It is not necessary to press with a load. That is, the operator can cause the control unit to execute the second process even if the operator presses with a second pressing load that is weaker than the first pressing load in the second stage input.
  • the electronic device having this configuration can improve the operability as compared with the conventional electronic device.
  • the electronic device of the present invention can improve the operability over the conventional electronic device.
  • FIG. 1 is a plan view of a display device 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • It is a block diagram of the display apparatus 10 shown in FIG. It is sectional drawing of the touch panel 100 pressed by the operator. It is a figure which shows an example of the relationship between the press load concerning the operation surface 101 shown in FIG. 1, and elapsed time.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a difference between an output voltage and a reference voltage of the amplifier circuit 19 illustrated in FIG. 4 and elapsed time.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a difference between an output voltage and a reference voltage of the amplifier circuit 19 illustrated in FIG. 4 and elapsed time. It is a flowchart which shows the operation
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an output voltage of the comparator 219 illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship between the peak value of the output voltage of the amplifier circuit 19 illustrated in FIG. 11 and the pulse width of the output voltage of the comparator 219. It is a figure which shows the relationship between the press load concerning the operation surface in the electronic device of patent document 1, and elapsed time.
  • FIG. 1 is a plan view of a display device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram of the display device 10 shown in FIG.
  • the display device 10 includes a housing 11, an operation plate 12, an electrostatic sensor 14, a piezoelectric sensor 13, a control unit 20, a storage unit 40, a display unit 30, and a communication unit 61.
  • the display device 10 is, for example, a smart phone or a tablet.
  • the operation panel 12, the electrostatic sensor 14, and the piezoelectric sensor 13 constitute a touch panel 100.
  • the housing 11 is composed of a frame-shaped side surface and a rectangular bottom surface, and has a rectangular opening.
  • the operation plate 12 comes into contact with the housing 11 so as to close the opening of the housing 11.
  • the operation panel 12 has an operation surface 101 that receives an input from the operator.
  • the operation plate 12 is made of a material having insulating properties and translucency.
  • the material of the operation plate 12 is, for example, glass, PET, or PP.
  • the storage unit 40 is composed of, for example, a flash memory.
  • the storage unit 40 stores a control program in which a control method for each unit of the display device 10 is described. This control program installs a plurality of application software including browser software described later.
  • the control unit 20 is constituted by a CPU, for example.
  • the control unit 20 is disposed on the inner bottom surface of the housing 11 and is electrically connected to the electrostatic sensor 14 and the piezoelectric sensor 13.
  • the control unit 20 controls the operation of each unit of the display device 10 according to a control program stored in the storage unit 40.
  • the communication unit 61 has an antenna (not shown).
  • the communication unit 61 communicates with a server device (not shown) via a base station connected to a mobile phone network.
  • the display unit 30 includes a liquid crystal panel, a polarizing plate, and a backlight.
  • the display unit 30 is electrically connected to the control unit 20.
  • the display device 10 corresponds to an example of the electronic device of the present invention.
  • the operation plate 12 corresponds to an example of the operation unit of the present invention.
  • the piezoelectric sensor 13 corresponds to an example of the piezoelectric element of the present invention.
  • the electrostatic sensor 14 corresponds to an example of a contact detection unit of the present invention.
  • the longitudinal direction of the operation surface 101 of the operation plate 12 is referred to as the X direction
  • the short direction of the operation surface 101 of the operation plate 12 is referred to as the Y direction
  • the thickness direction of the operation plate 12 is referred to as the Z direction.
  • the electrostatic sensor 14 is in contact with the surface opposite to the operation surface 101 of the operation plate 12 as shown in FIGS.
  • the electrostatic sensor 14 includes a plurality of capacitance detection electrodes 11D1, a flat insulating substrate 11D2, a plurality of capacitance detection electrodes 11D3, a flat insulating substrate 11D4, and an amplification (not shown).
  • a circuit includes a plurality of capacitance detection electrodes 11D1, a flat insulating substrate 11D2, a plurality of capacitance detection electrodes 11D3, a flat insulating substrate 11D4, and an amplification (not shown).
  • the electrostatic sensor 14 detects contact with the operation surface 101.
  • the electrostatic sensor 14 detects a change in capacitance that occurs when an operator's finger approaches or comes into contact with the operation surface 101 using the capacitance detection electrodes 11D1 and 11D3.
  • the electrostatic sensor 14 generates and amplifies a contact detection signal indicating the value of the detection capacitance of each of the capacitance detection electrodes 11D1 and 11D3.
  • the signal level of the contact detection signal depends on the amount of change in capacitance that occurs when the operator's finger approaches or touches the electrostatic sensor 14. Then, the electrostatic sensor 14 outputs the generated contact detection signal to the AD converter 120.
  • the AD converter 120 AD converts the contact detection signal and outputs it to the control unit 20.
  • the control unit 20 detects that the signal level of the contact detection signal output from the electrostatic sensor 14 is larger than a predetermined threshold, the control unit 20 acquires the operation position from the contact detection signal.
  • the piezoelectric sensor 13 is in contact with the surface opposite to the operation plate 12 of the electrostatic sensor 14.
  • the piezoelectric sensor 13 includes a piezoelectric film 21, OCA (Optically Clear Adhesive) 22 and 23, plate electrodes 24 and 25, substrates 26 and 27, and an amplifier circuit 19.
  • OCA22 and 23 are transparent adhesives.
  • the piezoelectric sensor 13 detects a change in pressing load on the operation surface 101.
  • the flat plate electrode 24 is formed on the main surface of the substrate 26 facing the piezoelectric film 21.
  • the plate electrode 25 is formed on the main surface of the substrate 27 facing the piezoelectric film 21.
  • the plate electrodes 24 and 25 are made of a metal film such as a copper foil.
  • the material of the substrates 26 and 27 is PET resin, polyimide resin, or the like.
  • the piezoelectric film 21 has a first main surface and a second main surface.
  • a plate electrode 24 is disposed on the first main surface of the piezoelectric film 21 via the OCA 22.
  • the OCA 22 has a flat plate electrode 24 attached to the first main surface of the piezoelectric film 21.
  • the plate electrode 25 is disposed on the second main surface of the piezoelectric film 21 via the OCA 23.
  • the OCA 23 has a flat plate electrode 25 attached to the second main surface of the piezoelectric film 21.
  • the plate electrodes 24 and 25 are electrically connected to the amplifier circuit 19.
  • the material of the piezoelectric film 21 is, for example, PLLA (L-type polylactic acid).
  • PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure.
  • PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers.
  • the piezoelectric film 21 is not limited to a film mainly composed of PLLA, and other chiral polymers such as D-type polylactic acid (PDLA) and poly- ⁇ -benzyl-L-glutamate (PBLG) are used as a main material. It may be a film.
  • the piezoelectricity of the piezoelectric film 21 mainly composed of a chiral polymer such as PLLA or PDLA is not expressed by the polarization of ions like a ferroelectric such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or PZT, It is derived from a helical structure that is a characteristic structure of a molecule.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation treatment by stretching or the like, and does not need to be polled like other polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there.
  • PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be significantly reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time.
  • the PLLA there is the piezoelectric constant of d 14 (piezoelectric constant shear). That is, the piezoelectric material has PLLA shear piezoelectricity.
  • the striped piezoelectric film 21 is cut so that the uniaxial direction is the thickness direction and the direction that forms an angle of 45 ° with respect to the triaxial direction (stretching direction) is the longitudinal direction. Thereby, when the piezoelectric film 21 expands and contracts in the longitudinal direction, the piezoelectric film 21 is polarized in the thickness direction.
  • the uniaxial direction is 45 °
  • substantially the same effect can be obtained even in a range of 45 ⁇ 10 °, for example.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the touch panel 100 pressed by the operator.
  • FIG. 5 in order to demonstrate a mode that the operation board 12 and the piezoelectric sensor 13 bend, these bending is emphasized and shown.
  • a white arrow in FIG. 5 indicates a direction in which the operator presses.
  • a black arrow in FIG. 5 indicates a direction in which the piezoelectric film 21 expands and contracts.
  • the peripheral edge of the operation plate 12 is fixed to the housing 11. Therefore, as shown in FIG. 5, when a part of the operation surface 101 is pressed by the operator, the operation plate 12 bends so as to be convex in the pressed direction.
  • the piezoelectric sensor 13 is also bent so as to be convex in the pressed direction.
  • the piezoelectric sensor 13 extends (distorts) in the longitudinal direction (Y direction). That is, the piezoelectric film 21 constituting the piezoelectric sensor 13 extends in the longitudinal direction. Therefore, the piezoelectric film 21 is polarized in the thickness direction due to the piezoelectric effect.
  • Charges are induced in the plate electrodes 24 and 25 by the charges generated on both main surfaces of the piezoelectric film 21.
  • the charges generated in the plate electrodes 24 and 25 are output to the amplifier circuit 19.
  • the amplification circuit 19 generates and amplifies a signal based on the outputs of the plate electrodes 24 and 25 as a press detection signal. Then, the amplifier circuit 19 outputs a press detection signal to the AD converter 119.
  • the AD converter 119 converts the press detection signal from analog to digital and outputs it to the control unit 20.
  • the control unit 20 determines the operation input content based on the input pressure detection signal and contact detection signal.
  • the control unit 20 generates image data based on the determined operation input content and outputs it to the display unit 30.
  • the display unit 30 displays an image on the operation surface 101 based on the image data.
  • control unit 20 determines the operation input content in two stages according to the pressing load, and executes different processes in the first stage and the second stage. Specifically, when the output voltage of the piezoelectric sensor 13 indicates the first voltage value Vth1 or more, the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change in the first pressing load, and executes the first process. .
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change in the second pressing load. Then, the control unit 20 detects that the piezoelectric sensor 13 detects a change in the second pressing load, and the electrostatic sensor 14 is in contact between the time when the first pressing load is detected and the time when the second pressing load is detected. When the detection continues, the second process is executed.
  • the first voltage value V th1 corresponds to an example of a first threshold value.
  • the second voltage value V th2 corresponds to an example of a second threshold value.
  • the second voltage value V th2 is preferably not more than the first voltage value V th1 .
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the pressing load applied to the operation surface 101 shown in FIG. 1 and the elapsed time.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the difference between the output voltage and the reference voltage of the amplifier circuit 19 shown in FIG. 4 and the elapsed time. 6 and 7, the operator applies a first pressing load in the first stage to a part of the operation surface 101 and keeps the finger in contact with a part of the operation surface 101. A scene where a second pressing load in the second stage is applied to a part is assumed.
  • the first stage pressing is referred to as half pressing
  • the second stage pressing is referred to as full pressing, as required.
  • the pressure load graph shown in FIG. 6 corresponds to the difference graph shown in FIG.
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change (F 1 ⁇ 0) in the first pressing load.
  • the OCAs 22 and 23 constituting the piezoelectric sensor 13 attempt to restore the original shape from the deformed shape. Therefore, as shown in FIG. 7, the stress relaxation action is exerted by the OCAs 22 and 23 in the direction opposite to the direction in which the load changes. Immediately after the operator starts changing the load, the load is relaxed by the OCAs 22 and 23, but the stress relaxation action continues even after the change of the load is finished. Therefore, the piezoelectric sensor 13 outputs a voltage in the opposite direction to the voltage corresponding to the load change after the load change is finished.
  • the piezoelectric sensor 13 again outputs a voltage in the direction opposite to the voltage corresponding to the change in load by the stress relaxation action described above.
  • the control unit 20 determines the operation input content in two stages according to the pressing load, and executes different processes in the first stage and the second stage.
  • the piezoelectric sensor 13 is a piezoelectric element in which the differential value of the pressing load is proportional to the output. Therefore, when the operator performs the half-pressing and maintains the half-pressed state, the electric charge generated in the piezoelectric sensor 13 becomes zero even though the piezoelectric sensor 13 is deformed.
  • the piezoelectric sensor 13 cannot detect full-press unless a pressing load equal to or greater than half-press is applied to the operation surface 101. As a result, when the operator maintains the half-pressed state, it is necessary to apply a very large pressing load to the operation surface 101.
  • the display device 10 detects contact with the operation surface 101 by the electrostatic sensor 14. Therefore, after applying the first pressing load to the operation surface 101, the operator releases the first pressing load and maintains contact with the operation surface 101, so that the first-stage pressing load is input in the second-stage input. There is no need to press with a stronger load. That is, the operator can cause the display device 10 to execute the second process even if the operator presses with a second pressing load that is weaker than the first pressing load in the second-stage input.
  • the display device 10 of the present embodiment can improve operability as compared with the conventional electronic device.
  • the operator may press the second stage input with a load stronger than the first stage pressing load.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the pressing load applied to the operation surface 101 shown in FIG. 1 and the elapsed time.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the difference between the output voltage and the reference voltage of the amplifier circuit 19 shown in FIG. 4 and the elapsed time. 8 and 9, the operator applies the first pressing load at the first stage to a part of the operation surface 101, and then the second pressing at the second stage to a part of the operation surface 101. A scene where a load is applied is assumed.
  • the pressure load graph shown in FIG. 8 corresponds to the difference graph shown in FIG.
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change (F 1 ⁇ 0) in the first pressing load.
  • the second pressing load F 2 is applied to a part of the operation surface 101 from a state where the operator continues to apply the first pressing load F 1 to a part of the operation surface 101.
  • the operation plate 12 and the piezoelectric sensor 13 bend so as to be convex in the pressed direction. Therefore, as shown in FIG. 9, the output voltage of the piezoelectric sensor 13 is equal to or higher than the second voltage value Vth2 .
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change (F 2 ⁇ F 1 ) in the second pressing load.
  • the operator can cause the display device 10 to execute the second process even when the operator presses the second stage input with a load stronger than the first stage pressing load.
  • control unit 20 is starting application software.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation performed by the control unit 20 shown in FIG.
  • the control unit 20 downloads URL data of a home page preset in the browser software from a server device (not shown) by the communication unit 61.
  • the data includes HTML (HyperText Markup Language), image data, and the like. Then, the control unit 20 instructs the display unit 30 to display the homepage according to the description of the downloaded HTML.
  • the control unit 20 When the electrostatic sensor 14 detects contact with the operation surface 101, for example, when the operator brings a finger into contact with a predetermined link displayed on the operation surface 101, the control unit 20 outputs the first output from the piezoelectric sensor 13. It is determined whether or not one or more threshold values are indicated (S1).
  • the first threshold value is a predetermined first voltage value V th1
  • the second threshold value is a predetermined second voltage value V th2 .
  • the control unit 20 executes a third process corresponding to the contact operation (S2), and ends this process. For example, as a third process, the control unit 20 downloads data of a predetermined link destination URL that the operator is touching with a finger from a server device (not shown), and displays a predetermined link destination page. 30.
  • S2 assumes a scene in which the operator simply performs a contact operation.
  • the controller 20 determines in S1 that the output of the piezoelectric sensor 13 is greater than or equal to the first threshold value, the controller 20 executes the first process (S3). For example, as the first process, the control unit 20 downloads URL data of a predetermined link destination that is pressed by the operator from a server device (not shown), and temporarily displays the page of the predetermined link destination. The display unit 30 is instructed.
  • control unit 20 makes contact with the electrostatic sensor 14 between the time when the output of the piezoelectric sensor 13 is equal to or greater than the second threshold and the second pressing load is detected after the first pressing load is detected. It is determined whether or not detection has continued (S4, S5).
  • the electrostatic sensor 14 detects a contact between the time when the output of the piezoelectric sensor 13 is equal to or greater than the second threshold and the second pressing load is detected after the first pressing load is detected.
  • the execution of the first process is terminated (S6), and the process returns to S1.
  • the control unit 20 terminates the temporary display of the linked page and instructs the display unit 30 to display the linked page.
  • the control unit 20 causes the electrostatic sensor 14 to contact between the time when the output of the piezoelectric sensor 13 is equal to or higher than the second threshold and the second pressing load is detected after the first pressing load is detected.
  • the second process is executed (S7), and this process ends.
  • the control unit 20 instructs the display unit 30 to display detailed information (HTML or the like) of a predetermined link destination page.
  • FIG. 11 is a block diagram of the display device 210 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the output voltage of the amplifier circuit 19 shown in FIG.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a section from 0 to 6 seconds shown in FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the output voltage of the comparator 219 illustrated in FIG. 11.
  • the difference of the configuration of the display device 210 of the second embodiment from the configuration of the display device 10 of the first embodiment is that the piezoelectric sensor 213 includes a comparator 219.
  • the display device 210 does not include the AD converter 119. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the feature of the piezoelectric film 21 is that it is sensitive and sensitive to minute displacements. However, the piezoelectric film 21 is saturated with an output exceeding the value of 1024 when a large displacement is applied as in the section from 14 seconds to 21 seconds shown in FIG. 12, and the detection range cannot be made large.
  • the display device 210 binarizes the analog output of the amplifier circuit 19 as shown in FIG. 11 by the comparator 219 as shown in FIG.
  • the control unit 20 determines the magnitude of the change in the pressing load based on the pulse width of the pulse waveform output from the comparator 219.
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change in the first pressing load, and executes the first process.
  • the control unit 20 determines that the piezoelectric sensor 13 has detected a change in the second pressing load. Then, the control unit 20 detects that the piezoelectric sensor 13 detects a change in the second pressing load, and the electrostatic sensor 14 is in contact between the time when the first pressing load is detected and the time when the second pressing load is detected. When the detection continues, the second process is executed.
  • the second pulse width is preferably not more than the first pulse width. For example, the second pulse width is preferably 80 milliseconds, and the first pulse width is preferably 100 milliseconds.
  • the display device 210 detects contact with the operation surface 101 by the electrostatic sensor 14. Therefore, the display device 210 detects contact with the operation surface 101 by the electrostatic sensor 14. Therefore, after applying the first pressing load to the operation surface 101, the operator releases the first pressing load and maintains contact with the operation surface 101, so that the first-stage pressing load is input in the second-stage input. There is no need to press with a stronger load. That is, the operator can cause the display device 210 to execute the second process even if the operator presses with a second pressing load that is weaker than the first pressing load in the second-stage input.
  • the display device 210 of the present embodiment can improve operability over conventional electronic devices. Further, in the display device 210, the AD converter 119 is not necessary. In addition, the signal input to the control unit 20 is less likely to contain noise.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the peak value of the output voltage of the amplifier circuit 19 shown in FIG. 11 and the pulse width of the output voltage of the comparator 219.
  • FIG. 15 shows the results of measuring the peak value of the output voltage of the amplifier circuit 19 and the pulse width of the output voltage of the comparator 219 with respect to the voltage generated by the piezoelectric film 21 by simulation.
  • the display device 210 can detect a change in the pressing load in a wider range than the display device 10.
  • the display device 10 has been described as an electronic device, but the present invention is not limited to this. In implementation, the present invention may be applied to an electronic device (for example, a touch pad or an electronic pen) that does not include a display unit.
  • an electronic device for example, a touch pad or an electronic pen
  • each layer of the piezoelectric sensor 13 is joined by the OCAs 22 and 23 which are transparent adhesives, but is not limited thereto.
  • the layers of the piezoelectric sensor 13 may be bonded with an adhesive.
  • the display device 10 includes the electrostatic sensor 14, and the control unit 20 determines whether or not the operator's finger is touched by the electrostatic sensor 14.
  • the control unit 20 may determine whether the display device 10 does not include the electrostatic sensor 14 and the operator's finger is touching depending on whether the output of the piezoelectric sensor 13 is reversed.
  • the control unit 20 activates the browser software, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to, for example, mail software and map software.
  • the control unit 20 activates the map software as the first process and displays a map around the address on the operation surface 101.
  • the display unit 30 is instructed to display.
  • the control unit 20 performs detailed processing of the point (there is the point) as the second process.
  • the display unit 30 is instructed to display a store photo or store information.
  • control unit 20 determines the change in the first pressing load and the change in the second pressing load, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit 20 may determine a change in the pressing load in a plurality of stages of input.
  • the control unit 20 may determine a change in the third pressing load in the third stage input.

Abstract

従来の電子機器より操作性を向上させた電子機器を提供する。 表示装置(10)は、筐体(11)と操作板(12)と静電センサ(14)と圧電センサ(13)と制御部(20)と記憶部(40)と表示部(30)と通信部(61)とを備える。制御部(20)は、圧電センサ(13)の出力電圧が第1電圧値(Vth1)以上を示すとき、圧電センサ(13)が第1押圧荷重の変化を検出したと判定し、第1処理を実行する。一方、制御部(20)は、圧電センサ(13)の出力電圧が第2電圧値(Vth2)以上を示すとき、圧電センサ(13)が第2押圧荷重の変化を検出したと判定する。そして、制御部(20)は、圧電センサ(13)が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ(14)が接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する。

Description

電子機器
 本発明は、押圧荷重に応じて複数段階の入力を受け付ける電子機器に関する。
 近年、押圧荷重に応じて複数段階の入力を受け付ける電子機器が各種考案されている。例えば特許文献1は、押圧荷重に応じて2段階の入力を受け付ける電子機器を開示している。
 図16は、特許文献1の電子機器における操作面にかかる押圧荷重と経過時間との関係を示す図である。特許文献1の電子機器は、押圧荷重を検出する荷重検出部と、荷重検出部が、第1段階の入力を受け付ける第1荷重基準Fa1を満たす押圧荷重を検出したとき、被写体に対して焦点を自動で調整するオートフォーカス処理を行う制御部と、を備える。
 制御部は、荷重検出部が、第2段階の入力を受け付ける第2荷重基準Fa2を満たす押圧荷重を検出したとき、静止撮像画像を取得するように制御する。ここで、第2荷重基準Fa2は、第1荷重基準Fa1より大きい。
 一方、制御部は、オートフォーカス処理を開始したときから被写体に対する焦点の調整が完了するときまでの間に、荷重検出部が、前記第2段階の入力を受け付ける第2荷重基準Fa2を満たす押圧荷重を検出したとき、静止撮像画像を取得しないように制御する。
 以上の構成において特許文献1の電子機器は、押圧荷重に応じて2段階の入力を受け付け、第1段階と第2段階とで異なる処理を実行している。そして、操作者は第2段階の入力において、第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧する必要がある。
国際公開第2011/102192号パンフレット
 しかしながら、スマートホンやタブレットなどの操作部は、ガラスなどの硬い材料によって構成されており、容易に変形しない。そのため、操作者が第2段階の入力において、第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧することは困難である。したがって、従来の電子機器では、操作性が悪いという問題がある。
 本発明の目的は、従来の電子機器より操作性を向上させた電子機器を提供することにある。
 本発明の電子機器は、操作部と、接触検出部と、圧電素子と、制御部と、を備える。操作部は、操作者の入力を受け付ける。接触検出部は、操作部に対する接触を検出する。圧電素子は、操作部に対する押圧荷重の変化を検出する。
 制御部は、圧電素子が第1押圧荷重の変化を検出したとき、第1処理を実行する。一方、制御部は、圧電素子が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に接触検出部が接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する。例えば制御部は、圧電素子の出力が第1閾値以上を示すとき、圧電素子が第1押圧荷重の変化を検出したと判定し、圧電素子の出力が第2閾値以上を示すとき、圧電素子が第2押圧荷重の変化を検出したと判定する。この場合、第2閾値は、第1閾値以下であることが好ましい。
 この構成において圧電素子は、押圧荷重の微分値が出力に比例する素子である。そのため、操作者が第1段階の押圧(半押し)を行った後、半押しの状態を維持しているとき、圧電素子は変形しているにも関わらず、圧電素子で発生する電荷がゼロになる。
 よって、操作者が半押しの状態を維持しているとき、半押し以上の押圧荷重を操作部に加えなければ、圧電素子は第2段階の押圧(全押し)を検出できない。その結果、操作者は、半押しの状態を維持しているとき、極めて大きい押圧荷重を操作部に加える必要がある。
 しかしながら、この構成の電子機器は、操作部に対する接触を接触検出部によって検出する。そのため、操作者は、第1押圧荷重を操作部に加えた後、第1押圧荷重を開放し、操作部に対する接触を維持することで、第2段階の入力において第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧しなくても済む。すなわち操作者は、第2段階の入力において第1押圧荷重より弱い第2押圧荷重で押圧しても、第2処理を制御部に実行させることができる。
 したがって、この構成の電子機器は、従来の電子機器より操作性を向上させることができる。
 本発明の電子機器は、従来の電子機器より操作性を向上させることができる。
本発明の第1実施形態に係る表示装置10の平面図である。 図1に示すA-A線における断面図である。 図1に示すA-A線における拡大断面図である。 図1に示す表示装置10のブロック図である。 操作者によって押圧されたタッチパネル100の断面図である。 図1に示す操作面101にかかる押圧荷重と経過時間との関係の一例を示す図である。 図4に示す増幅回路19の出力電圧および基準電圧の差分と経過時間との関係の一例を示す図である。 図1に示す操作面101にかかる押圧荷重と経過時間との関係の一例を示す図である。 図4に示す増幅回路19の出力電圧および基準電圧の差分と経過時間との関係の一例を示す図である。 図4に示す制御部20が行う動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る表示装置210のブロック図である。 図11に示す増幅回路19の出力電圧の一例を示す図である。 図12に示す0秒から6秒までの区間の拡大図である。 図11に示す比較器219の出力電圧の一例を示す図である。 図11に示す増幅回路19の出力電圧のピーク値と比較器219の出力電圧のパルス幅との関係の一例を示す図である。 特許文献1の電子機器における操作面にかかる押圧荷重と経過時間との関係を示す図である。
 以下、本発明の第1実施形態に係る表示装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置10の平面図である。図2は、図1に示すA-A線における断面図である。図3は、図1に示すA-A線における拡大断面図である。図4は、図1に示す表示装置10のブロック図である。
 表示装置10は、図1~図4に示すように、筐体11と操作板12と静電センサ14と圧電センサ13と制御部20と記憶部40と表示部30と通信部61とを備える。表示装置10は、例えばスマートホン、タブレット等である。操作板12、静電センサ14及び圧電センサ13は、タッチパネル100を構成する。
 筐体11は、枠状の側面および矩形状の底面から構成され、矩形状の開口部を有する。筐体11の開口部を塞ぐように操作板12が筐体11に当接する。操作板12は、操作者の入力を受け付ける操作面101を有する。操作板12は、絶縁性および透光性を有する材質からなる。操作板12の材料は例えばガラス、PET、又はPPである。
 記憶部40は、例えばフラッシュメモリで構成されている。記憶部40は、表示装置10の各部の制御方法が記述された制御プログラムを保存する。この制御プログラムは、後述するブラウザソフトを含む複数のアプリケーションソフトをインストールしている。
 制御部20は、例えばCPUで構成されている。制御部20は、筐体11の内底面上に配置され、静電センサ14及び圧電センサ13に電気的に接続されている。制御部20は、記憶部40に保存されている制御プログラムに従って、表示装置10の各部の動作を制御する。
 通信部61は、不図示のアンテナを有している。通信部61は、携帯電話網に接続された基地局を介してサーバ装置(不図示)と通信する。
 表示部30は、液晶パネル、偏光板、バックライトを備える。表示部30は、制御部20に電気的に接続されている。
 なお、表示装置10は、本発明の電子機器の一例に相当する。操作板12は、本発明の操作部の一例に相当する。圧電センサ13は、本発明の圧電素子の一例に相当する。静電センサ14は、本発明の接触検出部の一例に相当する。
 また、以下では、操作板12の操作面101の長手方向をX方向と称し、操作板12の操作面101の短手方向をY方向と称し、操作板12の厚み方向をZ方向と称することがある。
 静電センサ14は、図3、図4に示すように、操作板12の操作面101とは逆側の面に接触している。静電センサ14は、複数の静電容量検出用電極11D1と、平板状の絶縁性基板11D2と、複数の静電容量検出用電極11D3と、平板状の絶縁性基板11D4と、不図示の増幅回路と、を有する。
 静電センサ14は、操作面101に対する接触を検出する。静電センサ14は、操作者の指が操作面101に近接したり接触したりした際に生じる静電容量変化を、静電容量検出用電極11D1,11D3で検出する。
 そして、静電センサ14は、各静電容量検出用電極11D1,11D3の検出容量の値を示す接触検出信号を生成し、増幅する。接触検出信号の信号レベルは、操作者の指が静電センサ14に近接もしくは接触した際に生じる静電容量の変化量に依存している。そして、静電センサ14は、生成した接触検出信号をAD変換器120へ出力する。
 AD変換器120は、接触検出信号をAD変換し、制御部20へ出力する。制御部20は、静電センサ14から出力された接触検出信号の信号レベルが所定閾値よりも大きいことを検出すると、その接触検出信号から操作位置を取得する。
 次に、圧電センサ13は、図3、図4に示すように、静電センサ14の操作板12とは逆側の面に接触している。圧電センサ13は、圧電フィルム21、OCA(Optically Clear Adhesive)22、23、平板電極24,25、基板26,27、及び増幅回路19を備える。OCA22,23は、透明な粘着剤である。圧電センサ13は、操作面101に対する押圧荷重の変化を検出する。
 平板電極24は、圧電フィルム21に対向する基板26の主面に形成されている。平板電極25は、圧電フィルム21に対向する基板27の主面に形成されている。平板電極24,25は銅箔等の金属膜からなる。基板26,27の材料は、PET樹脂、ポリイミド樹脂等である。
 また、圧電フィルム21は、第1主面および第2主面を有する。圧電フィルム21の第1主面には平板電極24がOCA22を介して配置されている。OCA22は平板電極24を圧電フィルム21の第1主面に貼付している。
 一方、圧電フィルム21の第2主面には平板電極25がOCA23を介して配置されている。OCA23は平板電極25を圧電フィルム21の第2主面に貼付している。平板電極24,25は増幅回路19に電気的に接続されている。
 ここで、圧電フィルム21の材料は例えば、PLLA(L型ポリ乳酸)である。PLLAは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。PLLAは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたPLLAの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
 なお、圧電フィルム21は、PLLAを主材料とするフィルムに限られず、D型ポリ乳酸(PDLA)や、ポリ-γ-ベンジル-L-グルタメート(PBLG)等の他のキラル高分子を主材料とするフィルムであってもよい。ただし、PLLAやPDLAのようなキラル高分子を主材料とする圧電フィルム21の圧電性は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
 このため、PLLAは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、PVDF等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないPLLAの圧電性は、PVDFやPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
 このため、PLLAには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、PVDF等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、PLLAの圧電定数は経時的に極めて安定している。
 PLLAの延伸方向に3軸をとり、3軸方向に垂直な方向に1軸および2軸をとると、PLLAにはd14の圧電定数(ずりの圧電定数)が存在する。すなわちPLLAはずり圧電性を有する圧電体である。1軸方向が厚み方向となり、3軸方向(延伸方向)に対して45°の角度をなす方向が長手方向となるように、ストライプ状の圧電フィルム21が切り出される。これにより、圧電フィルム21が長手方向に伸縮すると、圧電フィルム21は厚み方向に分極する。
 なお、1軸方向は、45°であることが最も効果的であるが、例えば45±10°の範囲であっても略同等の効果が得られる。
 次に、圧電センサ13が押圧を検知する場面について説明する。
 図5は、操作者によって押圧されたタッチパネル100の断面図である。
 なお、図5では、操作板12及び圧電センサ13が撓む様子を説明するため、これらの撓みを強調して示している。図5中の白抜き矢印は、操作者が押圧する方向を示している。図5中の黒色矢印は、圧電フィルム21が伸縮する方向を示している。
 操作板12の周縁は、筐体11に固定されている。そのため、図5に示すように、操作面101の一部が操作者によって押圧されると、操作板12は押圧された方向に凸となるように撓む。圧電センサ13も、押圧された方向に凸となるように撓む。
 そのため、圧電センサ13は長手方向(Y方向)に伸びる(歪む)。すなわち圧電センサ13を構成する圧電フィルム21が長手方向に伸びる。そのため、圧電効果により圧電フィルム21は厚み方向に分極する。
 圧電フィルム21の両主面に発生した電荷により、平板電極24,25に電荷が誘起される。平板電極24,25に発生する電荷は、増幅回路19へ出力される。
 図4に戻り、増幅回路19は、平板電極24,25の出力に基づく信号を押圧検出信号として生成し、増幅する。そして、増幅回路19は、押圧検出信号をAD変換器119へ出力する。AD変換器119は、押圧検出信号をAD変換し、制御部20へ出力する。
 制御部20は、入力された押圧検出信号と接触検出信号とに基づいて、操作入力内容を決定する。制御部20は、決定した操作入力内容に基づく画像データを生成し、表示部30へ出力する。表示部30は、画像データに基づいて操作面101に画像を表示する。
 ここで、制御部20は、押圧荷重に応じて2段階で操作入力内容を決定し、第1段階と第2段階とで異なる処理を実行する。具体的には制御部20は、圧電センサ13の出力電圧が第1電圧値Vth1以上を示すとき、圧電センサ13が第1押圧荷重の変化を検出したと判定し、第1処理を実行する。
 一方、制御部20は、圧電センサ13の出力電圧が第2電圧値Vth2以上を示すとき、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化を検出したと判定する。そして、制御部20は、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ14が接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する。
 なお、本実施形態において第1電圧値Vth1は第1閾値の一例に相当する。第2電圧値Vth2は第2閾値の一例に相当する。第2電圧値Vth2は、第1電圧値Vth1以下であることが好ましい。また、第1処理および第2処理の具体的な内容は後に詳述する。
 図6は、図1に示す操作面101にかかる押圧荷重と経過時間との関係の一例を示す図である。図7は、図4に示す増幅回路19の出力電圧および基準電圧の差分と経過時間との関係の一例を示す図である。図6、図7では操作者が、操作面101の一部に対して第1段階目の第1押圧荷重を加え、操作面101の一部に指を接触させ続けた後、操作面101の一部に対して第2段階目の第2押圧荷重を加える場面を想定している。第1段階目の押圧は半押しと、第2段階目の押圧は全押しと、必要に応じて以下称する。
 なお、図6に示す経過時間と図7に示す経過時間とは同じ時間を表す。そのため、図6に示す押圧荷重のグラフと図7に示す差分のグラフとは対応している。
 図6に示すように、操作者が操作面101の一部に対して第1押圧荷重Fを加えたとき、操作板12及び圧電センサ13は図5に示すように、押圧された方向に凸となるように撓む。そのため、図7に示すように、圧電センサ13の出力電圧が第1電圧値Vth1以上を示す。これにより、制御部20は、圧電センサ13が第1押圧荷重の変化(F-0)を検出したと判定する。
 次に、圧電センサ13を構成するOCA22、23は、変形した形状から、元の形状に復元しようとする。そのため、図7に示すように、OCA22、23によって、荷重が変化する方向とは逆方向へ応力緩和作用が働く。操作者が荷重を変化させ始めた直後から荷重がOCA22、23によって緩和されるが、応力緩和作用は、荷重の変化が終わった後も続く。そのため、圧電センサ13は、荷重の変化が終わった後、荷重の変化に対応する電圧とは逆方向の電圧を出力する。
 次に、図6に示すように、操作者が操作面101の一部から第1押圧荷重Fを開放し、操作面101の一部に指を接触させ続けたとき、操作板12及び圧電センサ13は元の形状に復元する。そのため、図7に示すように、圧電センサ13の出力電圧が負側へ反転する。
 次に、図6に示すように、操作者が操作面101の一部に指を接触させ続けた状態から、操作面101の一部に対して第2押圧荷重Fを加えたとき、操作板12及び圧電センサ13は図5に示すように、押圧された方向に凸となるように撓む。そのため、図7に示すように、圧電センサ13の出力電圧が第2電圧値Vth2以上を示す。これにより、制御部20は、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化(F-略0)を検出したと判定する。
 次に、圧電センサ13は、再び、前述の応力緩和作用によって、荷重の変化に対応する電圧とは逆方向の電圧を出力する。
 次に、図6に示すように、操作者が操作面101の一部から第2押圧荷重Fを開放したとき、操作板12及び圧電センサ13は元の形状に復元する。そのため、図7に示すように、圧電センサ13の出力電圧が負側へ反転する。
 以上の構成において制御部20は、押圧荷重に応じて2段階で操作入力内容を決定し、第1段階と第2段階とで異なる処理を実行する。ここで、圧電センサ13は、押圧荷重の微分値が出力に比例する圧電素子である。そのため、操作者が半押しを行った後、半押しの状態を維持しているとき、圧電センサ13は変形しているにも関わらず、圧電センサ13で発生する電荷がゼロになる。
 よって、操作者が半押しの状態を維持しているとき、半押し以上の押圧荷重を操作面101に加えなければ、圧電センサ13は全押しを検出できない。その結果、操作者が半押しの状態を維持しているとき、極めて大きい押圧荷重を操作面101に加える必要がある。
 しかしながら、表示装置10は、操作面101に対する接触を静電センサ14によって検出する。そのため、操作者は、第1押圧荷重を操作面101に加えた後、第1押圧荷重を開放し、操作面101に対する接触を維持することで、第2段階の入力において第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧しなくても済む。すなわち操作者は、第2段階の入力において第1押圧荷重より弱い第2押圧荷重で押圧しても、第2処理を表示装置10に実行させることができる。
 したがって、本実施形態の表示装置10は、従来の電子機器より操作性を向上させることができる。
 なお、操作者は第2段階の入力において、第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧しても構わない。
 図8は、図1に示す操作面101にかかる押圧荷重と経過時間との関係の一例を示す図である。図9は、図4に示す増幅回路19の出力電圧および基準電圧の差分と経過時間との関係の一例を示す図である。図8、図9では操作者が、操作面101の一部に対して第1段階目の第1押圧荷重を加えた後、操作面101の一部に対して第2段階目の第2押圧荷重を加える場面を想定している。
 なお、図8に示す経過時間と図9に示す経過時間とは同じ時間を表す。そのため、図8に示す押圧荷重のグラフと図9に示す差分のグラフとは対応している。
 図8に示すように、操作者が操作面101の一部に対して第1押圧荷重Fを加えたとき、操作板12及び圧電センサ13は図5に示すように、押圧された方向に凸となるように撓む。そのため、図9に示すように、圧電センサ13の出力電圧が第1電圧値Vth1以上を示す。これにより、制御部20は、圧電センサ13が第1押圧荷重の変化(F-0)を検出したと判定する。
 次に、図8に示すように、操作者が操作面101の一部に対して第1押圧荷重Fを加え続けた状態から、操作面101の一部に対して第2押圧荷重Fを加えたとき、操作板12及び圧電センサ13は図5に示すように、押圧された方向に凸となるように撓む。そのため、図9に示すように、圧電センサ13の出力電圧が第2電圧値Vth2以上を示す。これにより、制御部20は、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化(F-F)を検出したと判定する。
 次に、図8に示すように、操作者が操作面101の一部から第2押圧荷重Fを開放したとき、操作板12及び圧電センサ13は元の形状に復元する。そのため、図9に示すように、圧電センサ13の出力電圧が負側へ反転する。
 以上より、操作者は第2段階の入力において、第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧しても、第2処理を表示装置10に実行させることができる。
 次に、制御部20がアプリケーションソフトを起動している場面について説明する。
 図10は、図4に示す制御部20が行う動作を示すフローチャートである。本実施形態では一例として、操作者が、操作面101に表示される複数のアプリケーションソフトのアイコン内のブラウザソフトのアイコンをタッチし、制御部20がブラウザソフトを起動した場面について説明する。制御部20は、ブラウザソフトを起動すると、ブラウザソフトに予め設定されているホームページのURLのデータを通信部61によってサーバ装置(不図示)からダウンロードする。当該データは、HTML(HyperText Markup Language)、画像データ等を含む。そして、制御部20は、ダウンロードしたHTMLの記述に従ってホームページを表示するよう表示部30に指示する。
 制御部20は、静電センサ14が操作面101に対する接触を検出したとき、例えば操作者が指を操作面101に表示されている所定のリンクに接触させたとき、圧電センサ13の出力が第1閾値以上を示すかどうか判定する(S1)。本実施形態では、第1閾値は、所定の第1電圧値Vth1であり、第2閾値は、所定の第2電圧値Vth2である。
 制御部20は、圧電センサ13の出力が第1閾値未満を示すとき、接触操作に対応する第3処理を実行し(S2)、本処理を終了する。例えば制御部20は第3処理として、操作者が指を接触させている所定のリンク先のURLのデータをサーバ装置(不図示)からダウンロードし、所定のリンク先のページを表示するよう表示部30に指示する。
 なお、S2は、操作者が単に接触操作を行った場面を想定している。
 制御部20は、上記S1において圧電センサ13の出力が第1閾値以上を示すと判定したとき、第1処理を実行する(S3)。例えば制御部20は第1処理として、操作者が指を押圧させている所定のリンク先のURLのデータをサーバ装置(不図示)からダウンロードし、所定のリンク先のページを一時的に表示するよう表示部30に指示する。
 次に、制御部20は、圧電センサ13の出力が第2閾値以上を示し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ14が接触を検出し続けた否かを判定する(S4,S5)。
 制御部20は、圧電センサ13の出力が第2閾値以上を示し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ14が接触を検出し続けなかったと判定したとき、第1処理の実行を終了し(S6)、S1に戻る。例えば制御部20は、リンク先のページを一時的に表示することを終了し、リンク元のページを表示するよう表示部30に指示する。
 一方、制御部20は、圧電センサ13の出力が第2閾値以上を示し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ14が接触を検出し続けたと判定したとき、第2処理を実行し(S7)、本処理を終了する。例えば制御部20は第2処理として、所定のリンク先のページの詳細情報(HTMLなど)を表示するよう表示部30に指示する。
 以下、本発明の第2実施形態に係る表示装置について図面を用いて説明する。
 図11は、本発明の第2実施形態に係る表示装置210のブロック図である。図12は、図11に示す増幅回路19の出力電圧の一例を示す図である。図13は、図12に示す0秒から6秒までの区間の拡大図である。図14は、図11に示す比較器219の出力電圧の一例を示す図である。
 第2実施形態の表示装置210の構成が、第1実施形態の表示装置10の構成と異なる点は、圧電センサ213が比較器219を備える点である。表示装置210はAD変換器119を備えない。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
 圧電フィルム21は微小な変位に対しても敏感で高感度なことが特長である。しかし、圧電フィルム21は、図12に示す14秒から21秒までの区間のように、大きな変位が加わった場合に出力が1024の値を超えて飽和し、検出範囲を大きく取れない。
 そこで、表示装置210は、例えば図11に示すような増幅回路19のアナログ出力を、図12に示すように比較器219によって2値化する。表示装置210において制御部20は、比較器219から出力されるパルス状波形のパルス幅によって、押圧荷重の変化の大きさを判定する。
 具体的には制御部20は、圧電センサ13の出力信号が第1パルス幅以上を示すとき、圧電センサ13が第1押圧荷重の変化を検出したと判定し、第1処理を実行する。
 一方、制御部20は、圧電センサ13の出力信号が第2パルス幅以上を示すとき、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化を検出したと判定する。そして、制御部20は、圧電センサ13が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に静電センサ14が接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する。第2パルス幅は、第1パルス幅以下であることが好ましい。例えば第2パルス幅は80ミリ秒であり、第1パルス幅は100ミリ秒であることが好ましい。
 以上の構成において表示装置210は、操作面101に対する接触を静電センサ14によって検出する。そのため、表示装置210は、操作面101に対する接触を静電センサ14によって検出する。そのため、操作者は、第1押圧荷重を操作面101に加えた後、第1押圧荷重を開放し、操作面101に対する接触を維持することで、第2段階の入力において第1段階の押圧荷重より強い荷重で押圧しなくても済む。すなわち操作者は、第2段階の入力において第1押圧荷重より弱い第2押圧荷重で押圧しても、第2処理を表示装置210に実行させることができる。
 したがって、本実施形態の表示装置210は、表示装置10と同様に、従来の電子機器より操作性を向上させることができる。さらに、表示装置210では、AD変換器119が不要になる。また、制御部20に入力される信号にノイズが含まれ難くなる。
 次に、増幅回路19の出力電圧のピーク値と比較器219の出力電圧のパルス幅との関係について説明する。
 図15は、図11に示す増幅回路19の出力電圧のピーク値と比較器219の出力電圧のパルス幅との関係の一例を示す図である。図15は、圧電フィルム21の発生電圧に対する、増幅回路19の出力電圧のピーク値と比較器219の出力電圧のパルス幅とをシミュレーションで測定した結果を示している。
 測定結果より、増幅回路19の出力電圧のピーク値が飽和している区間(0.1V以上の区間)でも、パルス幅は飽和しないことが明らかとなった。したがって、表示装置210は、表示装置10に比べて広い範囲で押圧荷重の変化を検出することができる。
 なお、前記実施形態では電子機器として表示装置10で説明したが、これに限るものではない。実施の際、表示部を備えない電子機器(例えばタッチパッドや電子ペン)に本発明を適用してもよい。
 また、前記実施形態では圧電センサ13の各層は、透明な粘着剤であるOCA22,23で接合されているが、これに限るものではない。実施の際、圧電センサ13の各層は、接着剤で接合されていてもよい。
 また、前記実施形態では表示装置10が静電センサ14を備え、操作者の指が触れているかどうかを制御部20が、静電センサ14によって判定しているが、これに限るものではない。実施の際、表示装置10が静電センサ14を備えず、圧電センサ13の出力が反転するかどうかによって操作者の指が触れているかどうかを制御部20が判定しても良い。
 また、前記実施形態では制御部20がブラウザソフトを起動しているが、これに限るものではない。本発明は例えば、メールソフトや地図ソフトにも適用できる。例えば操作者が、メールの文章に記載されている住所を指によって第1押圧荷重で押圧したとき、制御部20は第1処理として地図ソフトを起動してその住所の周辺地図を操作面101に表示するよう表示部30に指示する。そして、操作者が、操作面101に表示されている周辺地図における所定の地点を指によって第2押圧荷重で押圧したとき、制御部20は第2処理としてその地点の詳細情報(その地点にある店の写真や店の情報など)を表示するよう表示部30に指示する。
 また、前記実施形態では制御部20が第1押圧荷重の変化と第2押圧荷重の変化とを判定しているが、これに限るものではない。実施の際、制御部20は、複数段階の入力における押圧荷重の変化を判定しても良い。例えば制御部20は、第3段階の入力における第3押圧荷重の変化を判定しても良い。
 最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲も含む。
10…表示装置
11…筐体
11D1…静電容量検出用電極
11D2…絶縁性基板
11D3…静電容量検出用電極
11D4…絶縁性基板
12…操作板
13…圧電センサ
14…静電センサ
19…増幅回路
20…制御部
21…圧電フィルム
22,23…OCA
24,25…平板電極
26,27…基板
30…表示部
40…記憶部
61…通信部
100…タッチパネル
101…操作面
119…AD変換器
120…AD変換器
210…表示装置
213…圧電センサ
219…比較器

Claims (5)

  1.  操作者の入力を受け付ける操作部と、
     前記操作部に対する接触を検出する接触検出部と、
     前記操作部に対する押圧荷重の変化を検出する圧電素子と、
     前記圧電素子が第1押圧荷重の変化を検出したとき、第1処理を実行する制御部と、を備え、
     前記制御部は、前記圧電素子が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、前記第1押圧荷重が検出されてから前記第2押圧荷重が検出されるまでの間に前記接触検出部が前記接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する、電子機器。
  2.  前記第2押圧荷重の変化量は、前記第1押圧荷重の変化量以下である、請求項1に記載の電子機器。
  3.  前記制御部は、前記圧電素子の出力が第1閾値以上を示すとき、前記圧電素子が前記第1押圧荷重の変化を検出したと判定し、前記圧電素子の出力が第2閾値以上を示すとき、前記圧電素子が前記第2押圧荷重の変化を検出したと判定し、
     前記第2閾値は、前記第1閾値以下である、請求項1又は2に記載の電子機器。
  4.  前記第1閾値は、所定の第1電圧値であり、
     前記第2閾値は、所定の第2電圧値である、請求項3に記載の電子機器。
  5.  前記第1閾値は、所定の第1パルス幅であり、
     前記第2閾値は、所定の第2パルス幅である、請求項3に記載の電子機器。
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