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专利名称：输入设备以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在面板下具备载荷传感器的输入设备，特别是涉及位置检测的校正算法。
背景技术：
在面板下的不同的位置配置多个载荷传感器(力传感器)并根据按压面板表面时的载荷平衡来检测输入位置的输入设备存在如下的问题:因面板的振动或自身重量等引起的噪声、干扰的影响，若不实施任何处理，则会频繁发生位置检测偏差，而且在非输入操作时也会输出无用位置数据。在先技术文献

专利文献专利文献I JP特开平6-318128号公报专利文献2 JP特开2005-332063号公报专利文献3 JP特开昭63-147217号公报专利文献4 JP特开 平5-250086号公报专利文献5 JP特开平8-50528号公报专利文献6 JP特开昭63-58528号公报专利文献7 JP特开平11-305931号公报

发明内容
(发明想要解决的问题)上述的各专利文献中并没有记载任何在面板下配置的载荷传感器的输入设备中的位置检测的校正算法。因此，本发明为了解决上述现有的课题而完成，特别是为了提供一种输入设备以及显示装置的校正算法。(用于解决问题的手段)本发明是一种输入设备，其具有面板、和配置在面板下的不同的位置上的多个载荷传感器，该输入设备能够基于根据各载荷传感器的载荷而得到的传感器输出来计算操作面板表面的操作体的输入位置，该输入设备的特征在于，具备:第I处理单元，其在一定的测量期间内各载荷传感器的输出变化量的绝对值为规定的阈值a以下时，执行针对各载荷传感器的传感器输出的零点校正；计算单元，其使用执行了零点校正的各载荷传感器的传感器输出计算位置数据，并且计算各载荷传感器的所有载荷Z ；第2处理单元，其在由所述计算单元得到的计算数据中，对所述所有载荷Z的变化量的绝对值|dz/dt|和规定的阈值P进行比较，在所述所有载荷Z的变化量的绝对值IdZ/dt|为所述阈值P以下时，将这些计算数据判断为正常，在大于所述阈值P的情况下，判断为异常，除去高频噪声的异常数据；第3处理单元，其在由所述计算单元得到的计算数据中，对所述所有载荷的绝对值|Z|和规定的阈值Y进行比较，在所述所有载荷的绝对值|z|为所述阈值Y以上时，将该计算数据判断为存在所述操作体进行的输入，在小于所述阈值Y的情况下，判断为未输入，除去该低载荷的数据；和第4处理单元，其在由所述计算单元连续得到的各计算数据中除去最初和最后的规定数据数量。根据上述构成，针对在面板下的不同的位置上分别配置载荷传感器并通过载荷平衡进行位置检测的输入设备，能够确立良好的校正算法，由此能够抑制位置检测偏离或非输入操作时的无用位置数据(异常数据)的输出。在本发明中，在所述第I处理单元中，从各载荷传感器分别取得规定数量的更新数据，且在所有的输出变化量的绝对值为阈值a以下时，执行零点校正。此外，在本发明中，优选通过初始偏移量校正，执行针对各载荷传感器的传感器输出的零点校正之后，由所述第I处理单元进行零点校正的更新。由此，能够可靠地执行零点校正，并且能够更有效地提高位置检测精度。此外，在本发明中，作为初始设定，优选使用多个测量数据，通过最小2乘法求出计算所述位置数据时所需的各载荷传感器的X位置系数以及Y位置系数。本发明的输入设备通过载荷平衡的变动检测输入位置，由于各个载荷传感器中存在特性差或面板的变形等，因此在初始状态下所述载荷平衡无法确保均衡，导致位置检测精度的恶化。因此，作为初始设定，预先通过最小2乘法求出各载荷传感器的X位置系数以及Y位置系数，在计算部计算位置数据时应用各位置系数，从而能够有效地提高位置检测精度。此外，在本发明 中，优选具有对各计算数据进行平均移动的第5处理单元，所述第5处理单元在比所述第4处理单元更早的时刻执行处理。由此，能够除去电白平衡噪声，而且能够对各计算数据的全部适当地进行平均移动。此外，在本发明中，优选所述载荷传感器配置在所述面板的四个角上。此外，本发明中的显示装置的特征在于，具有上述记载的输入设备、和设置在透明的所述面板下侧的显示器，基于经各处理单元而得到的所述位置数据，更新画面显示。由此，能够适当地防止基于位置检测偏离的画面显示的更新、非输入操作时的画面显示的更新等，基于按压输入位置，能够稳定地更新画面显示。(发明效果) 在本发明中，针对在面板下的不同的位置分别配置载荷传感器并通过载荷平衡进行位置检测的输入设备，能够确立良好的校正算法，由此能够抑制位置检测偏离或非输入操作时的无用位置数据(异常数据)的输出。


图1是示意性表示了本实施方式中的输入设备(触摸面板)以及显示装置的俯视图。图2是从沿着图1所示的E-E线切断的箭头看到的局部纵剖视图。图3中，图3(a)是本实施方式中的载荷传感器(力传感器)的局部放大纵剖视图。图3(b)是构成载荷传感器的传感器基材的背面图。图4是本实施方式中的输入设备的框图。图5是本实施方式中的输入设备的动作流程。图6是详细表示图5所示的在步骤ST3内进行的内容的详细流程。图7是本实施方式中的输入设备的初始测量流程。图8是求出X位置系数以及Y位置系数时使用的测量表格。图9是表示各载荷传感器的传感器输出以及图5的步骤ST4中计算出的计算数据的表格。
具体实施例方式图1是示意性表示了本实施方式中的输入设备(触摸面板)以及显示装置的俯视图。图2是从沿着图1所示的E-E线切断的箭头看到的局部纵剖视图。图3(a)是本实施方式中的载荷传感器(力传感器)的局部放大纵剖视图。图3(b)是构成载荷传感器的传感器基材的背面图。图4是本实施方式中的输入设备的框图。如图1、2所 示，本实施方式中的输入设备(触摸面板)I构成为具有由透明的玻璃基材等构成的面板2、和配置在面板2之下的多个载荷传感器(力传感器)A D。另外，在本实施方式中，在输入设备I的下侧设置了液晶显示器4的构成是“显示装置19”。如图2所示，载荷传感器A D设置在透明的支撑板3上。虽然未图示，但是例如也可以在支撑板3的中央，形成有与配置在其下侧的液晶显示器4对置的孔。在此，“透明”或“透光性”是指可见光透过率在60%以上(优选在80%以上)的状态。并且，优选基值在6以下。如图1所示，4个载荷传感器A D配置在面板2的四个角上。例如，面板2中，在其中央设置显示区域5，在所述显示区域5的周围设置装饰区域6。在装饰区域6中，例如在面板2的下表面侧设置装饰层(未图示)，成为非透光性。另一方面，在显示区域5中，没有设置所述装饰层，成为透光性。如图1、图2所示，各载荷传感器A D配置在装饰区域6中。此外，如图2所示，在高度方向上与显示区域5对置的位置上配置液晶显示器4。另外，也可以由透明的材质形成载荷传感器A D，从而液晶显示器4和载荷传感器A D在高度方向上重叠，但是也可以是将显示区域5扩展至载荷传感器A D的设置位置为止。利用图3说明载荷传感器A D的结构。如图3(a)所示，载荷传感器A D具有传感器基材11、基底基材10和受压部13。传感器基材11是其中央因载荷而在高度方向上产生位移的位移部12。如图3(a)所示，在传感器基材11的表面(上表面)lla形成有接受来自外部的载荷的受压部13。既可以分开形成受压部13和传感器基材11，也可以一体形成受压部13和传感器基材11。如图3(a) (b)所示，在传感器基材11的背面(下表面)Ilb作为变形检测元件而设有多个压电电阻元件15、多个传感器侧电连接部16a、多个电路布线部17以及传感器侧支撑部18a。如图3(a)所示，在基底基材10的表面(上表面)形成有基底侧电连接部16b、基底侧支撑部18b等。图3(b)所示的压电电阻元件15设置在沿着位移部12的周边部的位置上。传感器基材11和基底基材10通过传感器侧电连接部16a和基底侧电连接部16b而被电连接。此外，传感器侧支撑部18a和基底侧支撑部18b被加压粘结，传感器基材11和基底基材10被接合。可通过相同的导电性材料或金属材料形成各电连接部16a、16b以及各支撑部18a、18b0此外，可通过硅形成基底基材10以及传感器基材11。如图2所示，在将该受压部13抵接于面板2的下表面2a的状态下，配置各载荷传感器A D。若操作者使用手指或笔等操作体通过按压对面板2的显示区域5进行输入操作，则各载荷传感器A D通过受压部13受到载荷，位移部12产生位移。于是，根据该位移量，多个压电电阻元件15的电阻发生变化。按照4个压电电阻元件15中的2个压电电阻元件15的电阻值变大，则剩余的2个压电电阻元件15的电阻值变小的方式，形成各压电电阻元件15。并且，各压电电阻元件15构成了电桥电路，根据上述的各压电电阻元件15的电阻变化，电桥电路的中点电位变动，从而能够得到传感器输出(电压值)。例如，若操作者按压图1所示的操作点M，则分别向配置在面板2下的不同的位置上的各载荷传感器A D施加·单独的载荷。并且，基于从各载荷传感器A D得到的传感器输出，能够检测操作点(输入位置)M。获取来自各载荷传感器A D的传感器输出后，可通过进行各种处理的控制部(IC) 20内的计算部22 (参照图4)计算出操作点M(输入位置)。如图4所示，控制部20的结构是除了计算部22外，还具有表格21、高频噪声判断部24、数据平滑部25、低载荷判断部26以及数据前后除去部27。另外，图4所示的控制部20内的构成图是示意性的结构，只要是能够执行图5中说明的动作流程的构成，并不将控制部20内的构成限定为图4所示的结构。以下，主要使用图5 图7说明本实施方式中的输入设备的动作流程。在图5所示的步骤STl中,执行初始偏移量校正。图5所示的初始偏移量校正(步骤STl)例如在对输入设备I接通电源后，对来自各载荷传感器A D的传感器输出执行一次零点校正。图5的步骤STl中的零点校正并不是使接通电源后的各载荷传感器A D的传感器输出为零，而是在有偏差时调整为零。将通过该初始偏移量校正得到的零点校正值反映到从各载荷传感器A D得到的传感器输出中，形成表格21。S卩，表格21的各传感器输出是被进行过零点校正的数据。此外，作为初始设定，优选执行图7所示的初始测量流程。该初始设定例如在输入设备I出厂前进行。或者，也可以是购入了输入设备I的一般利用者进行初始设定。另外，该初始设定只要进行一次就已足够。首先，在图7中，若接通输入设备I的电源，则执行在图5中说明过的初始偏移量校正(步骤STl I)。接着，转移到数据获取环节(步骤ST2)。首先，对面板2上的已知的位置施加一定的载荷(步骤ST3)。然后，在步骤ST14中，测量各载荷传感器A D的传感器输出(DatA、DatB、DatC、DatD)。在面板2上的不同的已知位置反复获取这种测量数据，至少获得4点以上的测量数据(步骤ST15)。设为4点以上是因为变量为“4”。在图4所示的表格21中，获得了图8所示的测量表格(示意图)。在此，全部用“〇〇〇”图示了图8所示的测量表格的各位置x、y以及传感器输出的值，但是这是“不特别确定数值”的意思。如上所述，“位置X，位置y”是已知的位置，因此是固定值。“DatA”表示载荷传感器A的传感器输出，“DatB”表不载荷传感器B的传感器输出，“DatC”表不载荷传感器C的传感器输出，“DatD”表不载荷传感器D的传感器输出。图8所不的各传感器输出(DatA、DatB、DatC、DatD)成为反映了步骤STll的基于初始偏移量校正的零点校正的值。使用该图8的测量表格，作为4变量的线性方程式，通过最小2乘法，能够求出X位置系数(Ax, Bx, Cx, Dx)以及Y位置系数(Ay、By、Cy、Dy)。本实施方式的输入设备I通过载荷平衡的变动检测输入位置，但是由于各个载荷传感器A D中存在特性差或面板2的变形等，在初始状态下所述载荷平衡没有保持均衡，导致位置检测精度的恶化。因此，作为初始设定，预先通过最小2乘法求出各载荷传感器A D的X位置系数以及Y位置系数，在通过计算部22 (图4参照)计算出位置数据(x、y)时应用各位置系数，从而能够有效地提高位置检测精度。
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在控制部20内保存通过上述的初始设定得到的X位置系数(AX、BX、CX、DX)以及
Y位置系数(Ay、By、Cy、Dy)。在本实施方式中，作为初始设定后的通常程序，执行图5的初始偏移量校正(步骤STl)之后转移到处理环节(步骤ST2)。在处理环节(步骤ST2)中，反复进行步骤ST3至步骤ST9。首先，在图5的步骤ST3(第I处理单元)中，当在一定的测量期间内各载荷传感器A D的输出变化量的绝对值为规定的阈值a以下时，进行零点校正的更新。例如，在图5所示的步骤ST3(第I处理单元)内，分为图6所示的多个步骤。首先，在图6的步骤ST16中，作为采样时间确认，判定是否经过了 Tl (sec)。在步骤ST16中，将每次经过T1的时间而得到的各载荷传感器A D的传感器输出(DatA、DatB、DatC、DatD)保存为零点校正的更新数据。在此，现在设得到了图9所示的数据I 10。可每隔At的时间间隔得到各数据I 10。各数据I 10的传感器输出(DatA、DatB、Date、DatD)反映了基于初始偏移量校正的零点校正。在此，设在T1的时间间隔(大于A t的时间间隔)内得到的数据例如是数据1、4、7以及10。因此，将这些各数据1、4、7、10作为更新数据来保存(图6的步骤ST17)。在之后的图6的步骤ST18中，判断更新数据是否在T2以上(T2是复数)。若测量数据未在T2以上，则直到成为T2以上为止继续保存更新数据。若测量数据在T2以上，则转移到步骤ST19。例如，若图6的步骤ST18中的更新数据数T2为4，则保存数据1、4、7、10之后转移到步骤ST19。在图6的步骤ST19中，判断各载荷传感器A D中的更新数据的输出变化量的绝对值是否全部在规定的阈值a以下。在此，阈值a的单位例如是“LSB”。在此，“输出变化量”意味着自基准值的变化量，在本实施方式中，例如，可将输出零确定为“基准值”。此外，由于各测量数据的输出变化量有时为正(+)，有时为负(_)，因此在与阈值a进行比较时将输出变化量设定为绝对值。在图6的步骤ST19中，判断为各测量数据的输出变化量的绝对值全部在规定的阈值a以下，则转移到步骤ST20。然后，在步骤ST20中，更新零点校正值。在该步骤ST20中，例如，按各载荷传感器A D的每个输出变化量对T2以上的各更新数据进行平均，将各输出变化量的平均值分别相加到各载荷传感器A D的初始零点校正值上。更新后的零点校正值被反映到图9所示的数据10以后取得的各数据中。结束步骤ST20之后，在步骤ST21中，清除为了零点校正的更新而保存的T2以上的更新数据，再次返回步骤ST16。此外，在步骤ST19中，若判断出各更新数据中任一个的输出变化量的绝对值大于规定的阈值a，则转移到步骤ST21，清除保存的各更新数据，返回步骤ST16。零点校正的更新是在图6的步骤中执行的，因此与步骤ST4 ST9的执行状况无关地执行。

由于需要对伴随着倾斜了输入设备I时的面板2的自身重量、温度漂移等引起的经时间的变化的零点校正偏移进行校正(更新)，因此进行图5所示的步骤ST3以及图6的零点校正的更新。也可以不进行图5所示的初始偏移量校正(步骤STl)，而是仅进行伴随着经时间的变化的零点校正(图5的步骤ST3、图6)，但是通过初始偏移量校正执行零点校正之后，优选更新零点校正。若进行初始偏移量校正，则接通电源后，对于保存图6的步骤ST18中的T2以上的更新数据为止的期间的数据(例如图9的数据I 10)，不反映零点校正，或者接通电源后在保存图6的步骤ST18中的T2以上的更新数据之前，若操作者进行输入操作，则不会进行零点校正，而是直接进行位置检测，导致降低位置检测精度。因此，在提高位置检测精度的方面，在执行了基于初始偏移量校正的零点校正之后逐渐更新零点校正的处理单元是优选的。接着，在图5所示的步骤ST4中，图4所示的计算部22计算位置数据以及各载荷传感器A D的所有载荷Z。从图4所示的表格21向计算部22发送传感器输出(DatA、DatB、DatC、DatD)。发送给计算部22的传感器输出反映了零点校正(步骤ST1，ST3)。在计算部22中，通过以下的[数学式I]，计算位置X、位置1、以及所有载荷Z。[数学式I][数I]
权利要求
1.一种输入设备，其具有面板、和配置在面板下的不同的位置上的多个载荷传感器，该输入设备能够基于根据各载荷传感器的载荷而得到的传感器输出来计算对面板表面进行操作的操作体的输入位置，该输入设备的特征在于，具备: 第I处理单元，其在一定的测量期间内各载荷传感器的输出变化量的绝对值为规定的阈值a以下时，执行针对各载荷传感器的传感器输出的零点校正； 计算单元，其使用执行了零点校正的各载荷传感器的传感器输出，计算位置数据，并且计算各载荷传感器的所有载荷Z ； 第2处理单元，其在由所述计算单元得到的计算数据中，对所述所有载荷Z的变化量的绝对值|dZ/dt|和规定的阈值P进行比较，在所述所有载荷Z的变化量的绝对值|dZ/dt为所述阈值P以下时，将这些计算数据判断为正常，在大于所述阈值P的情况下，判断为异常，除去高频噪声的异常数据； 第3处理单元，其在由所述计算单元得到的计算数据中，对所述所有载荷的绝对值|Z和规定的阈值Y进行比较，在所述所有载荷的绝对值|Z|为所述阈值Y以上时，将该计算数据判断为存在所述操作体进行的输入，在小于所述阈值Y的情况下，判断为未输入，除去该低载荷的数据；和 第4处理单元，其在由所述计算单元连续得到的各计算数据中除去最初和最后的规定数据数量。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于， 在所述第I处理单元中，从各载荷传感器分别取得规定数量的更新数据，且在所有的输出变化量的绝对值为阈值a以下时，执行零点校正。
3.根据权利要求1或2所述的输入设备，其特征在于， 通过初始偏移量校正，执行针对各载荷传感器的传感器输出的零点校正之后，由所述第I处理单元进行零点校正的更新。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的输入设备，其特征在于， 作为初始设定，使用多个测量数据，通过最小2乘法求出计算所述位置数据时所需的各载荷传感器的X位置系数以及Y位置系数。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的输入设备，其特征在于， 所述输入设备具有对各计算数据进行平均移动的第5处理单元， 所述第5处理单元在比所述第4处理单元更早的时刻执行处理。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的输入设备，其特征在于， 所述载荷传感器配置在所述面板的四个角上。
7.—种显示装置，其特征在于，具备: 权利要求1至6的任一项所述的输入设备；和 设置在透明的所述面板下侧的显示器， 该显示装置基于经各处理单元而得到的所述位置数据，更新画面显示。
全文摘要
本发明的目的在于特别是提供一种输入设备以及显示装置的校正算法。输入设备具有在一定的测量期间内各载荷传感器的输出变化量的绝对值为规定的阈值α以下时执行针对各载荷传感器的传感器输出的零点校正的单元、使用各载荷传感器的传感器输出计算位置数据且计算各载荷传感器的所有载荷Z的单元、在所述所有载荷Z的变化量的绝对值|dZ/dt|为阈值β以下时将这些计算数据判断为正常的单元、在所有载荷的绝对值|Z|为阈值γ以上时将该计算数据判断为存在输入的单元、和在由计算单元连续得到的各计算数据中除去最初和最后的规定数量的数据的单元。
文档编号G01L1/26GK103250119SQ20118005166
公开日2013年8月14日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年10月27日
发明者柳修二, 梅津英治, 石曾根昌彦 申请人:阿尔卑斯电气株式会社