專利名稱:電子裝置和操作檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電子裝置和操作檢測(cè)方法。
背景技術(shù):
近年來,已經(jīng)公開了如下裝置在該裝置中與諸如便攜式電話的移動(dòng)裝置或筆記本型計(jì)算機(jī)等中的顯示屏一體地設(shè)置觸摸面板型傳感器。例如,日本特開 (JP-A) 2005-18669號(hào)公報(bào)公開了一種在確保靜電耦合型觸摸面板的切換操作的穩(wěn)定開/ 關(guān)操作的同時(shí)假定要進(jìn)行虛擬按壓判斷的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
作為用于檢測(cè)用戶的手指或用戶操作的指示筆(stylus)等在輸入平面上的二維位置的裝置,已知電阻式觸摸面板和電容式觸摸面板。根據(jù)電阻式觸摸面板,專門檢測(cè)二維位置,而根據(jù)電容式觸摸面板,通常僅檢測(cè)二維位置。然而,在靜電耦合型觸摸面板中,由于基于電容進(jìn)行處理,因此,尤其難以精確地進(jìn)行按壓力的判斷。同時(shí),在電阻式觸摸面板中,需要從用戶提供預(yù)定值的按壓力或更大的按壓力,從而使得相互面對(duì)布置的導(dǎo)電層能夠相互接觸。在按壓力不使得導(dǎo)電層相互接觸的情況下,不會(huì)獲得輸出,并且難于以高的精確度從用戶操作開始(開始接觸)進(jìn)行位置檢測(cè)。此外,為了檢測(cè)用戶或指示筆施加至輸入平面的力(操作),除了電阻式觸摸面板或電容式觸摸面板之外,需要單獨(dú)安裝用于檢測(cè)操作力的操作力傳感器。然而,當(dāng)單獨(dú)安裝操作力傳感器時(shí),存在如下問題。在電子裝置的應(yīng)用中,由于單獨(dú)安裝的操作力傳感器被設(shè)置成插入在用于檢測(cè)二維位置的觸摸面板和電子裝置的殼體之間,因而操作力傳感器的性能受到例如電子裝置殼體的平坦度的影響。因此,難以保證作為單個(gè)操作力傳感器的性能。此外,當(dāng)如觸摸面板那樣將輸入平面設(shè)置在諸如液晶顯示器(LCD)的顯示裝置上時(shí),為了不妨礙圖像,將多個(gè)操作力傳感器設(shè)置在外圍部分附近。在此情況下,分配給每個(gè)傳感器的力極大地依賴于傳感器的安裝精確度。同時(shí),存在很多施加至每個(gè)傳感器的操作力與輸出信號(hào)之間的關(guān)系非線性的情況。因此,很難準(zhǔn)確地檢測(cè)施加至輸入平面的力。此外,由于單獨(dú)安裝操作力傳感器,因此,存在制造成本增加的問題。此外,作為電容式觸摸面板,JP-A 2005-18669公開了一種用于檢測(cè)與該觸摸面板接觸的區(qū)域并判斷虛擬方式的按壓力的技術(shù)。然而,使用電容的區(qū)域檢測(cè)極大地受到諸如用戶手指的狀態(tài)(例如,排汗)或濕度等環(huán)境因素影響,因而存在難以進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的問題。鑒于上述問題,期望提供一種能夠以高精確度對(duì)觸摸傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)和按壓力檢測(cè)的新穎和改進(jìn)的電子裝置和操作檢測(cè)方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,提供一種電子裝置,其包括輸入平面部件,所述輸入平面部件包括形成為島狀的多個(gè)第一導(dǎo)電層,并且當(dāng)從用戶接收到按壓操作時(shí),所述輸入平面部件彈性變形;基板,所述基板被布置為面對(duì)所述輸入平面部件,并且包括在所述輸入平面部件變形時(shí)與所述第一導(dǎo)電層接觸的島狀的多個(gè)第二導(dǎo)電層;電容檢測(cè)單元,所述電容檢測(cè)單元檢測(cè)所述多個(gè)第一導(dǎo)電層之間以及所述多個(gè)第二導(dǎo)電層之間的電容;電阻值檢測(cè)單元,所述電阻值檢測(cè)單元檢測(cè)當(dāng)由于所述輸入平面部件的變形導(dǎo)致所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層接觸時(shí)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的電阻值;以及切換單元, 所述切換單元控制所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層與所述電容檢測(cè)單元和所述電阻值檢測(cè)單元中的任一個(gè)之間的電連接。 在該配置中,所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層均為條狀并且在相互正交的方向上延伸。在該配置中,所述電子裝置包括用于顯示信息的顯示屏,所述輸入平面部件和所述基板由透明材料構(gòu)成并且安裝在所述顯示屏上。在該配置中,所述電子裝置包括電容計(jì)算單元,該電容計(jì)算單元基于所述電容的變化計(jì)算用戶的按壓操作在所述輸入平面部件上的二維位置或者用戶的操作接近所述輸入平面部件的接近度。在該配置中,所述電子裝置包括電阻值計(jì)算單元,該電阻值計(jì)算單元基于所述電阻值至少計(jì)算施加到所述輸入平面部件的按壓力。在該配置中,基于所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層通過用戶的按壓操作接觸時(shí)接觸點(diǎn)的數(shù)量計(jì)算施加到所述輸入平面部件的按壓力。在該配置中,所述電阻值計(jì)算單元基于所述電阻值計(jì)算所述用戶的按壓操作在所述輸入平面部件上的二維位置。在該配置中,所述電子裝置包括電阻值反算單元,該電阻值反算單元基于用戶的操作在所述輸入平面部件上的二維位置反算所述二維位置中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的理論電阻值。所述電阻值計(jì)算單元得到當(dāng)通過用戶的按壓操作所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層接觸時(shí)接觸點(diǎn)的數(shù)量。所述電子裝置包括校正單元,該校正單元比較所述理論電阻值和所檢測(cè)到的電阻值并校正基于所述接觸點(diǎn)數(shù)量得到的按壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例,提供一種觸摸傳感器中的操作檢測(cè)方法,該觸摸傳感器包括輸入平面部件,所述輸入平面部件包括形成為島狀的多個(gè)第一導(dǎo)電層;以及基板,所述基板包括形成為島狀且與所述第一導(dǎo)電層正交的多個(gè)第二導(dǎo)電層。所述方法包括以下步驟檢測(cè)所述多個(gè)第一導(dǎo)電層之間以及所述多個(gè)第二導(dǎo)電層之間的電容;檢測(cè)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層由于通過用戶的按壓操作導(dǎo)致的所述輸入平面部件的變形而接觸時(shí)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的電阻值。根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種能夠以高精確度對(duì)觸摸傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)和按壓力檢測(cè)的電子裝置和操作檢測(cè)方法。
圖1是示出信息處理裝置的外觀的透視圖。圖2是示出感測(cè)頭單元的配置的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信息處理裝置的功能框圖。
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圖4是示意性示出當(dāng)手指向下按壓感測(cè)頭單元的輸入平面部件時(shí)電容檢測(cè)單元和電阻值檢測(cè)單元獲得輸出的狀態(tài)的圖。圖5A至圖5D是示出根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置的操作的示意圖。圖6是示出當(dāng)手指接近輸入平面部件時(shí)在導(dǎo)電層和手指之間產(chǎn)生電容器的情況的示意圖。圖7是示出多個(gè)導(dǎo)電層208中的一個(gè)導(dǎo)電層Yc與多個(gè)導(dǎo)電層210中的一個(gè)導(dǎo)電層1在接觸點(diǎn)Vc處接觸的狀態(tài)的示意圖。圖8是示出存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的按壓力f與接觸電阻R之間的關(guān)系的特性圖。圖9是示出利用基于接觸電阻求出的按壓力對(duì)基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力插值的處理的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意,在本說明書和附圖中,利用相同的附圖標(biāo)記表示基本上具有相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件,并且省略對(duì)這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)說明。此外,將按照以下順序進(jìn)行描述1.信息處理裝置的外觀示例2.感測(cè)頭單元的配置3.信息處理裝置的功能塊配置4.根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置的操作5.按壓力的檢測(cè)1.信息處理裝置的外觀示例首先,參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信息處理裝置的示意性配置。圖1是示出信息處理裝置100的外觀的透視圖。信息處理裝置100是諸如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或智能手機(jī)等具有便攜式電話功能的移動(dòng)裝置的裝置。如圖1所示,信息處理裝置100包括用于顯示各種信息的顯示單元102。在顯示單元102的表面上,安裝有感測(cè)頭單元200。感測(cè)頭單元200包括諸如觸摸面板或觸摸墊的傳感器。當(dāng)用戶的手指或指示筆150等與顯示單元102的表面接觸時(shí),感測(cè)頭單元200檢測(cè)該接觸并且執(zhí)行與用戶的操作相對(duì)應(yīng)的功能。與用戶的操作相對(duì)應(yīng)的功能包括各種功能, 諸如應(yīng)用程序的啟動(dòng)、畫面的滾動(dòng)以及畫面的更新。在本實(shí)施例中,當(dāng)用戶的手指或指示筆150接觸諸如觸摸面板或觸摸墊的、接近平面形狀的感測(cè)頭單元200(輸入裝置)的表面時(shí),感測(cè)頭單元200不僅檢測(cè)二維位置(平面上的位置),而且還檢測(cè)與該平面正交的方向上的位置。在本實(shí)施例中,檢測(cè)手指或指示筆150處于感測(cè)頭單元200上方的狀態(tài),并且還檢測(cè)接觸感測(cè)頭單元200的表面之后的按壓力。2.感測(cè)頭單元的配置圖2是示出感測(cè)頭單元200的配置的示意圖。感測(cè)頭單元200包括安裝在輸入平面?zhèn)壬系妮斎肫矫娌考?02和安裝在面對(duì)輸入平面部件202的位置處的基板204,其中,用戶使用手指或指示筆150通過輸入平面部件202進(jìn)行輸入。輸入平面部件202和基板204 都以平板形式安裝。如圖2的橫截面視圖所示,通過間隔物206將輸入平面部件202與基板 204之間的間隙保持在幾微米(μπι)至幾十μπι。輸入平面部件202由厚度大約0. 2mm的透明聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。在輸入平面部件202的面向基板204的一側(cè)上,以均勻的厚度形成具有預(yù)定電阻值的條狀導(dǎo)電層208,如透明電極(氧化銦錫膜(ΙΤ0膜))。 在此,假定形成η條Yl至作為導(dǎo)電層208?;?04也由透明PET制成。在基板204的面對(duì)輸入平面部件202的一側(cè)上,以均勻厚度形成具有預(yù)定電阻值的條狀導(dǎo)電層210,如ITO膜。輸入平面部件202的條狀導(dǎo)電層208與基板204的條狀導(dǎo)電層210正交。這里,假定形成η條Xl至&作為導(dǎo)電層210。 導(dǎo)電層208和210中的每一個(gè)的端部通過導(dǎo)線電連接到稍后說明的控制單元300。3.信息處理裝置的功能塊配置圖3是根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置100的功能塊圖。如圖3所示,信息處理裝置100包括感測(cè)頭單元200、控制單元300和中央處理單元(CPU) 400??刂茊卧?00控制要施加到感測(cè)頭單元200的導(dǎo)電層208和210中的每一個(gè)的電壓??刂茊卧?00對(duì)由于用戶手指或指示筆150的接近改變的信號(hào)、用戶手指或指示筆150 的二維位置或者用戶手指或指示筆150的按壓力進(jìn)行處理,并且計(jì)算期望的數(shù)據(jù)并將計(jì)算出的數(shù)據(jù)發(fā)送到信息處理裝置100的CPU 400??刂茊卧?00被安裝在感測(cè)頭單元200與 CPU 400 之間??刂茊卧?00包括切換單元302、電容檢測(cè)單元304、電容計(jì)算單元306、電阻值檢測(cè)單元308、電阻值計(jì)算單元310、電阻值反算單元312、力數(shù)據(jù)比較校正單元314和特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316。電容檢測(cè)單元304檢測(cè)感測(cè)頭單元200的導(dǎo)電層208與導(dǎo)電層210之間的電容。 電阻值檢測(cè)單元308檢測(cè)導(dǎo)電層208和210的端部之間的電阻值。電容計(jì)算單元306基于由電容檢測(cè)單元304檢測(cè)到的電容的變化計(jì)算手指或指示筆150接近輸入平面部件202的狀態(tài)。此外,電容計(jì)算單元306基于由電容檢測(cè)單元304檢測(cè)到的電容值計(jì)算手指或指示筆150在輸入平面部件202上的二維位置。電阻值計(jì)算單元310對(duì)于輸入平面部件202與基板204由于手指或指示筆150的按壓力而接觸時(shí)導(dǎo)電層208和210相互接觸的接觸點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。此外,電阻值計(jì)算單元310基于輸入平面部件202與基板204由于手指或指示筆150的按壓力而接觸時(shí)電阻值的變化計(jì)算按壓力和這些接觸點(diǎn)的二維位置。特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316是存儲(chǔ)導(dǎo)電層208和210的電阻率和尺寸信息的存儲(chǔ)器。 此外,當(dāng)導(dǎo)電層208與導(dǎo)電層210相接觸時(shí),將表示按壓力與接觸電阻之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中。電阻值反算單元312基于存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中的特性數(shù)據(jù)和所獲得的二維數(shù)據(jù)反算導(dǎo)電層208和210的端部之間的理論電阻值。力數(shù)據(jù)比較校正單元314將反算出的電阻值與實(shí)際檢測(cè)到的電阻值相比較并對(duì)手指或指示筆150 施加到輸入平面部件202的按壓力進(jìn)行校正。圖4是示意性示出當(dāng)通過手指(或指示筆150)向下按壓感測(cè)頭單元200的輸入平面部件202時(shí)電容檢測(cè)單元304和電阻值檢測(cè)單元308獲得輸出的狀態(tài)的圖。如圖4所示,即使按壓力具有小的值,電容檢測(cè)單元304也能檢測(cè)到電容的變化。然而,由于在導(dǎo)電層208與導(dǎo)電層210接觸之前未檢測(cè)到電阻值的變化,因此在按壓力達(dá)到預(yù)定值(大約20 克力(gf))之前電阻值檢測(cè)單元308不能進(jìn)行檢測(cè)。 在本實(shí)施例中,考慮圖4所示的特性,基于電容計(jì)算單元306的計(jì)算結(jié)果計(jì)算感測(cè)頭單元200中手指的位置和手指的接近狀態(tài),并基于電阻值計(jì)算單元310的計(jì)算結(jié)果計(jì)算手指施加的按壓力。結(jié)果,當(dāng)按壓力非常小時(shí)或者甚至當(dāng)手指靠近輸入平面部件202而沒有接觸輸入平面部件202時(shí),可以基于電容以高精確度檢測(cè)手指的位置。此外,通過基于電阻值計(jì)算單元310的計(jì)算結(jié)果計(jì)算按壓力,可以基于導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層210之間接觸點(diǎn)的數(shù)量以及在導(dǎo)電層208與導(dǎo)電層210接觸之后導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層210之間的接觸電阻以高精確度檢測(cè)按壓力。切換單元302周期性地切換感測(cè)頭單元200的輸出并將該輸出發(fā)送到電容檢測(cè)單元304和電阻值檢測(cè)單元308。4.根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置的操作圖5A至圖5C是示出根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置100的操作的示意圖。下面對(duì)如圖5A至圖5C所示的用戶手指逐漸靠近輸入平面部件202時(shí)的每個(gè)位置進(jìn)行描述。此時(shí),切換單元302依次切換電容檢測(cè)單元304和電阻值檢測(cè)單元308與感測(cè)頭單元200的連接。圖5A示出手指靠近輸入平面部件202的情況。此外,圖6示出當(dāng)手指已經(jīng)靠近輸入平面部件202時(shí)導(dǎo)電層208與手指之間產(chǎn)生電容器220的狀態(tài)。如圖6所示,在相鄰的導(dǎo)電層208之間存在電容,并且產(chǎn)生電容器230。如果手指靠近輸入平面部件202,則由于增加了導(dǎo)電層208與手指之間產(chǎn)生的電容器220,相鄰導(dǎo)電層208之間的電容改變。在基板 204的導(dǎo)電層210中,類似地在導(dǎo)電層210與手指之間產(chǎn)生電容器,因而相鄰導(dǎo)電層210之間的電容改變。電容檢測(cè)單元304檢測(cè)導(dǎo)電層208和210中的每一個(gè)中的電容變化。電容計(jì)算單元306對(duì)電容的變化進(jìn)行計(jì)算處理并計(jì)算手指的二維位置(X,Y)。具體地,計(jì)算相鄰導(dǎo)電層208之間的電容,并且當(dāng)電容的理論值在不存在手指時(shí)改變時(shí),判斷手指是否位于正發(fā)生變化的導(dǎo)電層208之間。在相鄰的導(dǎo)電層210之間進(jìn)行相同的計(jì)算,并最終計(jì)算二維位置。此外,由于增加的電容器220的電容根據(jù)手指與輸入平面部件202之間的距離改變,因此,在指定了手指(或指示筆150)的二維(X,Y)位置之后,電容計(jì)算單元306可以基于電容器220的電容的絕對(duì)值獲得與手指靠近輸入平面部件202的接近度有關(guān)的數(shù)據(jù)。此外,盡管檢測(cè)相鄰導(dǎo)電層208之間的電容,還可以基于相同的原理,在輸入平面部件202與形成于基板204上且相互正交的導(dǎo)電層210之間檢測(cè)手指的位置(Χ,Υ)和與輸入平面部件 202的接近度。圖5Β示出手指與輸入平面部件202接觸的情況。在此情況下,輸入平面部件202 的形狀還沒有發(fā)生改變,并且輸入平面部件202與基板204之間由于間隔物206而存在間隔。由于手指與輸入平面部件202接觸,圖5Α所示的電容突然增加,但是可以基于相同的原理獲得二維位置(X,Y)。此外,由于在圖5Β所示的狀態(tài)下在輸入平面部件202與基板204之間存在氣隙, 因此電阻值檢測(cè)單元308所檢測(cè)到的電阻值變成無窮大(⑴)。圖5C示出手指(或指示筆150)從圖5Β的狀態(tài)進(jìn)一步向下按壓輸入平面部件202 的狀態(tài)。在圖5C所示的狀態(tài)中,輸入平面部件202因按壓力而變形,輸入平面部件202的一部分與基板204接觸,并且形成于輸入平面部件202上的導(dǎo)電層208與形成于基板204 上的導(dǎo)電層210電連接。5.按壓力的檢測(cè)圖7是示出如下狀態(tài)的示意圖多個(gè)導(dǎo)電層208的一個(gè)導(dǎo)電層Yc在接觸點(diǎn)CP處與多個(gè)導(dǎo)電層210的一個(gè)導(dǎo)電層k接觸。在此情況下,如圖7所示,首先向輸入平面部件 202的全部導(dǎo)電層208 (Yl至^i)的兩個(gè)端部施加一定的電壓,并且接觸點(diǎn)CP處的電壓為 Vc。此外,從接觸點(diǎn)CP到左端部的長度是XL,并且從接觸點(diǎn)CP到右端部的長度是HL流到左端部的電流是iL,并且流到右端部的電流是iR。在此,如果導(dǎo)電層210每單位長度的電阻值(電阻率)是r,則XL和)(R中的電阻值分別是rXL和rXR,因而可以如下表示iL和 iR iL = Vc/rXLiR = Vc/rXR因此,得到如下關(guān)系iL/iR = XR/XLS卩,如果得到了 iL值與iR值的比率,則也得到了 )(R與XL的比率。XR+XL(=導(dǎo)電層210的長度)存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中,因而可以計(jì)算接觸點(diǎn)CP的X坐標(biāo)。電阻值檢測(cè)單元308讀取電流值iL和電流值iR,并且電阻值計(jì)算單元310使用上述關(guān)系計(jì)算接觸點(diǎn)CP的X坐標(biāo)。通過向基板204的導(dǎo)電層210 1至&)施加一定的電壓并讀取經(jīng)接觸點(diǎn)CP流到輸入平面部件202的電流來以相反的方式進(jìn)行Y坐標(biāo)的計(jì)算。如圖5D所示,如果手指進(jìn)一步向下按壓輸入平面部件202,則輸入平面部件202極度變形,并且在輸入平面部件202和導(dǎo)電層210之間形成多個(gè)接觸點(diǎn)。由于接觸點(diǎn)的數(shù)量隨手指施加的按壓力的增加而增加,因此檢測(cè)接觸點(diǎn)的數(shù)量,從而可以獲得對(duì)應(yīng)于接觸點(diǎn)的數(shù)量(整數(shù))的大致按壓力??梢酝ㄟ^向每個(gè)導(dǎo)電層208單獨(dú)施加電壓并且單獨(dú)檢測(cè)每個(gè)導(dǎo)電層210的電勢(shì)來檢測(cè)接觸點(diǎn)的數(shù)量。此外,如果按壓力改變,則不僅接觸點(diǎn)的數(shù)量改變,而且輸入平面部件202的導(dǎo)電層208與基板204的導(dǎo)電層210之間的接觸電阻也改變。 因此,基于接觸點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)電層208與導(dǎo)電層210之間的接觸電阻求出具體的按壓力,并且可以補(bǔ)償基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的大致按壓力。可以如下求出接觸電阻值?;诖鎯?chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中的導(dǎo)電層208和 210的電阻率和形狀數(shù)據(jù)以及如上所述計(jì)算出的二維位置(X,Y),計(jì)算與導(dǎo)電層208和210 之間沒有接觸電阻時(shí)每個(gè)二維位置中的位置相對(duì)應(yīng)的理論電阻值。例如,在圖7中,假定由于施加到導(dǎo)電層208的兩個(gè)端部的電壓E,導(dǎo)致電流從導(dǎo)電層208的下端部經(jīng)接觸點(diǎn)CP流向?qū)щ妼?10的左端部,如箭頭I所示。對(duì)于導(dǎo)電層210和208的電阻值,基于存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中的每個(gè)導(dǎo)電層的電阻率和先前求出的每個(gè)路徑的長度(接觸點(diǎn)的X和 Y坐標(biāo)),計(jì)算該電流路徑上的理論電阻值R。實(shí)際上,因?yàn)橛山佑|點(diǎn)CP處按壓力的大小產(chǎn)生接觸電阻值Re,所以如果考慮到這一點(diǎn),總電阻值為(R+Rc)。由電阻值檢測(cè)單元308檢測(cè)導(dǎo)電層210的左端部處的電流值iL,作為包括接觸電阻值Rc的值。因此,得到如下等式iL = E/(R+Rc)
在此,由于R、E和iL都是先前已知的值,因此可以計(jì)算接觸電阻值Re。圖8是示出存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中的按壓力f與接觸電阻Rc之間的關(guān)系的特性圖。當(dāng)手指增加按壓力并且建立圖5C的狀態(tài)時(shí),形成于輸入平面部件202上的導(dǎo)電層 208與形成于基板204上的導(dǎo)電層210第一次接觸。該狀態(tài)是圖8中的“連接起始點(diǎn)”,并且接觸電阻的值為最大R0。隨著按壓力增加,接觸電阻值Rc減小,但是該減小最終飽和。此時(shí)的電阻值是Rcs,并且實(shí)際值幾乎為零。通過在一個(gè)特定接觸點(diǎn)處實(shí)際測(cè)量導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層210獲得在此示出的f_Rc 特性圖,但是如果相鄰導(dǎo)電層具有相同材料和相同寬度值,則可以將相同的關(guān)系應(yīng)用于所有接觸點(diǎn)。當(dāng)然,可以在所有接觸點(diǎn)上實(shí)際測(cè)量該特性數(shù)據(jù),并且可以將該特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元316中。圖9是示出用于利用基于接觸電阻求出的按壓力對(duì)基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力插值的處理的示意圖。如上所述,基于導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層210之間接觸點(diǎn)的數(shù)量,求出用戶手指施加的大致按壓力。圖9中的實(shí)線所示的特征示出基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力。當(dāng)接觸點(diǎn)的數(shù)量是一(1)時(shí),按壓力的值從Fl到F2。類似地,當(dāng)接觸點(diǎn)的數(shù)量是二 (2)時(shí),按壓力的值從F2到F3,并且當(dāng)接觸點(diǎn)的數(shù)量是三(3)時(shí),按壓力的值從F3到F4。 如上所述,基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力具有相對(duì)大致的值并具有階梯狀的躍遷。為了對(duì)基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力進(jìn)行插值,可以使用圖8的特性。例如,當(dāng)接觸點(diǎn)的數(shù)量是一(1)時(shí),S卩,當(dāng)對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)第一次開始連接時(shí),按壓力f(圖8中的“連接起始點(diǎn)”處) 是F1。然而,隨著按壓力增加,接觸電阻值像圖8的特性那樣減小并且最終在接近零的點(diǎn)飽和。此時(shí)的按壓力是圖9所示的Fls。可以通過存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的圖8的f-Rc 特性和可以如上所述計(jì)算的接觸電阻值Rc確定此時(shí)的按壓力躍遷。當(dāng)接觸點(diǎn)的數(shù)量增加如2、3、4時(shí),類似地,對(duì)基于接觸點(diǎn)的數(shù)量檢測(cè)到的階梯狀的按壓力之間的部分插值,因此可以測(cè)量更準(zhǔn)確的按壓力。如上所述,根據(jù)本實(shí)施例,當(dāng)用戶的手指接近輸入平面部件202并且最終向下按壓輸入平面部件202時(shí),可以基于電容的計(jì)算求出手指在輸入平面部件202上的二維位置。 此時(shí),不但在手指接觸輸入平面部件202時(shí),而且在手指處于輸入平面部件202上方時(shí),都可以基于電容檢測(cè)接近程度。此外,可以基于導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層210之間的接觸狀態(tài)求出手指向下按壓輸入平面部件時(shí)的按壓力。因此,可以通過包括導(dǎo)電層208和210的單個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)手指的位置和按壓力。此外,在本實(shí)施例中,通過包括感測(cè)頭單元200、控制單元300和CPU 400的配置, 可以像現(xiàn)有的觸摸面板那樣檢測(cè)二維XY位置,并且可以檢測(cè)用戶和指示筆150與輸入平面部件202的接近度以及按壓力并將其發(fā)送到CPU 400。因此,與通過組合單獨(dú)進(jìn)行位置檢測(cè)和壓力檢測(cè)的獨(dú)立裝置實(shí)施同樣功能的情況相比,設(shè)計(jì)感測(cè)頭單元200的機(jī)制是容易的, 并且信息處理裝置100的殼體不需要高精確度。因此,這適于批量生產(chǎn),并且可以降低殼體的成本。此外,由于使用的裝置數(shù)量減少了,因此可以降低裝置自身的總成本或維修成本。此外,由于感測(cè)頭單元200具有電容性觸摸面板和電阻性觸摸面板二者的特征, 因此可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)于手指(非專用的)和指示筆二者的檢測(cè)。此外,由于它是電容式的,因此在讀取二維位置的情況下,實(shí)際以O(shè)gf完成按壓力,并且不僅可以檢測(cè)一個(gè)手指或指示
9筆,而且可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)手指或指示筆。上面參考附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解,在權(quán)利要求書陳述的技術(shù)精神的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改和變化并且這些修改和變化在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。本申請(qǐng)包含與2010年4月7日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2010-088283中公開的主題有關(guān)的主題,該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置,包括輸入平面部件,所述輸入平面部件包括形成為島狀的多個(gè)第一導(dǎo)電層,并且當(dāng)從用戶接收到按壓操作時(shí),所述輸入平面部件彈性變形;基板,所述基板被布置為面對(duì)所述輸入平面部件,并且包括在所述輸入平面部件變形時(shí)與所述第一導(dǎo)電層接觸的島狀的多個(gè)第二導(dǎo)電層;電容檢測(cè)單元,所述電容檢測(cè)單元檢測(cè)所述多個(gè)第一導(dǎo)電層之間以及所述多個(gè)第二導(dǎo)電層之間的電容;電阻值檢測(cè)單元,所述電阻值檢測(cè)單元檢測(cè)當(dāng)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層因所述輸入平面部件的變形而接觸時(shí)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的電阻值;以及切換單元,所述切換單元控制所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層與所述電容檢測(cè)單元和所述電阻值檢測(cè)單元中任一個(gè)之間的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置,其中,所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層均為條狀并且在相互正交的方向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置,包括用于顯示信息的顯示屏,其中,所述輸入平面部件和所述基板由透明材料制成并且被安裝在所述顯示屏上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置,包括電容計(jì)算單元,所述電容計(jì)算單元基于電容的變化計(jì)算用戶按壓操作在所述輸入平面部件上的二維位置或用戶操作接近所述輸入平面部件的接近度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子裝置,包括電阻值計(jì)算單元,所述電阻值計(jì)算單元基于所述電阻值至少計(jì)算施加至所述輸入平面部件的按壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置,其中,基于所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層通過用戶的按壓操作接觸時(shí)接觸點(diǎn)的數(shù)量,計(jì)算施加至所述輸入平面部件的按壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子裝置,其中,所述電阻值計(jì)算單元基于所述電阻值計(jì)算所述用戶按壓操作在所述輸入平面部件上的二維位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子裝置,包括電阻值反算單元,所述電阻值反算單元基于用戶操作在所述輸入平面部件上的二維位置,反算在所述二維位置中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的理論電阻值,其中,所述電阻值計(jì)算單元求出所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層通過用戶的按壓操作接觸時(shí)接觸點(diǎn)的數(shù)量,以及所述電子裝置包括校正單元,所述校正單元將所述理論電阻值與所檢測(cè)的電阻值相比較并且校正基于接觸點(diǎn)的數(shù)量求出的按壓力。
9.一種觸摸傳感器中的操作檢測(cè)方法,所述觸摸傳感器包括輸入平面部件,所述輸入平面部件包括形成為島狀的多個(gè)第一導(dǎo)電層;以及基板,所述基板包括形成為島狀且與所述第一導(dǎo)電層正交的多個(gè)第二導(dǎo)電層,所述方法包括以下步驟檢測(cè)所述多個(gè)第一導(dǎo)電層之間以及所述多個(gè)第二導(dǎo)電層之間的電容;檢測(cè)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層由于通過用戶的按壓操作導(dǎo)致的所述輸入平面部件的變形而接觸時(shí)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的電阻值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子裝置和操作檢測(cè)方法。該電子裝置包括包括多個(gè)第一導(dǎo)電層的輸入平面部件,當(dāng)從用戶接收到按壓操作時(shí),所述輸入平面部件彈性變形;基板,所述基板包括在所述輸入平面部件變形時(shí)與所述第一導(dǎo)電層接觸的多個(gè)第二導(dǎo)電層;電容檢測(cè)單元,所述電容檢測(cè)單元檢測(cè)所述多個(gè)第一導(dǎo)電層之間以及所述多個(gè)第二導(dǎo)電層之間的電容;電阻值檢測(cè)單元,所述電阻值檢測(cè)單元檢測(cè)當(dāng)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層接觸時(shí)所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的電阻值;以及切換單元,所述切換單元控制所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層與所述電容檢測(cè)單元和所述電阻值檢測(cè)單元中的任一個(gè)之間的電連接。
文檔編號(hào)G06F3/041GK102214037SQ20111008351
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者丸山重明 申請(qǐng)人:索尼公司