JP2011002949A - Touch pad input device with antenna and electronic equipment loaded with the device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ付のタッチパッド入力装置、及び該装置を搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to a touchpad input device with an antenna, and an electronic apparatus equipped with the device.
タッチパッド入力装置は電子機器、例えばラップトップ型のパーソナルコンピュータ(ラップトップコンピュータ)に搭載される。ラップトップコンピュータでは、キーボードを有する本体とディスプレーとがヒンジで連結され、この本体において、キーボードの手前側にタッチパッド入力装置が配置される。 The touch pad input device is mounted on an electronic device such as a laptop personal computer (laptop computer). In a laptop computer, a main body having a keyboard and a display are connected by a hinge. In this main body, a touch pad input device is disposed on the front side of the keyboard.
ラップトップコンピュータでは、本体のハウジングの内側にシールド部材が設けられている。シールド部材は、本体内部の電子機器を覆うように設けられ、不要電磁波の放射又は入射を抑制している(EMI対策)。
ただし、本体のハウジング及びシールド部材には、タッチパッド入力装置を配置するための開口部が設けられ、タッチパッド入力装置のフェイスシートは、開口部にて表出して感知面を構成する。
In the laptop computer, a shield member is provided inside the housing of the main body. The shield member is provided so as to cover the electronic device inside the main body, and suppresses the emission or incidence of unwanted electromagnetic waves (EMI countermeasures).
However, the housing and the shield member of the main body are provided with an opening for arranging the touch pad input device, and the face sheet of the touch pad input device is exposed at the opening to form a sensing surface.
タッチパッド入力装置として、特許文献1は、アンテナ付きのタッチパッドモジュールを提案している。このタッチパッドモジュールでは、アンテナがシールド部材の開口部に配置されることで、アンテナを介して外部との通信が可能になるものと考えられている。 As a touch pad input device, Patent Document 1 proposes a touch pad module with an antenna. In this touchpad module, it is considered that communication with the outside becomes possible through the antenna by arranging the antenna in the opening of the shield member.
具体的には、特許文献1が開示するタッチパッドモジュールにおいては、例えば、アンテナは、タッチパッドのプリント回路基板に設けられる。また、アンテナは、タッチパッドアレイ自体のために用いられる層の間の、またはその層に隣接する、個別のフレキシブル層に配置され得るとされている。 Specifically, in the touchpad module disclosed in Patent Document 1, for example, the antenna is provided on the printed circuit board of the touchpad. It is also contemplated that the antenna can be placed in a separate flexible layer between or adjacent to the layers used for the touchpad array itself.
しかしながら、特許文献1が開示するタッチパッドモジュールにおいて、タッチパッドアレイ自体のための層の上にアンテナのためのフレキシブル層が直接配置されると、アンテナが送信するときに、アンテナの周囲に発生した磁束によって、タッチパッドアレイに渦電流が生じ、タッチパッドアレイの位置検出精度が低下してしまう。 However, in the touchpad module disclosed in Patent Document 1, when the flexible layer for the antenna is directly disposed on the layer for the touchpad array itself, the antenna is generated around the antenna when transmitting. An eddy current is generated in the touch pad array due to the magnetic flux, and the position detection accuracy of the touch pad array is lowered.
本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、アンテナがタッチパッドの位置検出用の電極上に配置されながら、位置検出精度の低下が抑制されたアンテナ付タッチパッド入力装置、及び該装置を搭載した電子機器を提供することである。 The present invention is made on the basis of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a touchpad input device with an antenna in which a decrease in position detection accuracy is suppressed while the antenna is disposed on a position detection electrode of the touchpad, And an electronic device equipped with the apparatus.
上記目的を達成するため、本発明は以下の解決手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following solutions.
第1の解決手段:本発明の一態様によれば、電子機器内の放射ノイズを遮蔽するシールド部材に設けられた開口にて表出する感知面を有するアンテナ付タッチパッド入力装置であって、前記感知面に沿って設けられ、静電容量を測定するための複数の測定領域を構成する電極群と、前記電極群と前記感知面との間に配置され、外部機器と通信を行うためのアンテナと、前記アンテナと前記電極群との間に配置され、電気絶縁性を有するとともに前記電極群よりも高い透磁率を有する磁性部材とを具備することを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置が提供される。 First Solution: According to one aspect of the present invention, there is provided a touchpad input device with an antenna having a sensing surface that is exposed at an opening provided in a shield member that shields radiation noise in an electronic device. An electrode group provided along the sensing surface and constituting a plurality of measurement regions for measuring capacitance, and disposed between the electrode group and the sensing surface for communicating with an external device What is claimed is: 1. A touchpad input device with an antenna, comprising: an antenna; and a magnetic member disposed between the antenna and the electrode group, having an electrical insulation property and having a higher magnetic permeability than the electrode group. Provided.
第1の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、アンテナで発生した磁束が、磁性部材の内部に導かれることによって、電極群を通過する磁束の数が減少させられる。このため、電極群で発生する渦電流が抑制され、位置検出精度の低下が抑制される。 According to the touchpad input device with an antenna of the first solving means, the number of magnetic fluxes passing through the electrode group is reduced by guiding the magnetic flux generated by the antenna to the inside of the magnetic member. For this reason, the eddy current which generate | occur | produces in an electrode group is suppressed, and the fall of a position detection precision is suppressed.
第2の解決手段:好ましくは、前記電極群と前記感知面との間における前記磁性部材の厚さは0.5mm以下であり、前記磁性部材の比透磁率の実数部は10以上である。
第2の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、磁性部材の厚さが0.5mm以下であるため、磁性部材によって、静電容量の測定が妨げられることが防止される。
一方、磁性部材の厚さが0.5mm以下であっても、透磁率の実数部の値が10以上であるため、磁束が磁性部材の内部に導かれ、電極群を通過する磁束の数が確実に減少させられる。
Second Solution: Preferably, the thickness of the magnetic member between the electrode group and the sensing surface is 0.5 mm or less, and the real part of the relative permeability of the magnetic member is 10 or more.
According to the touch pad input device with an antenna of the second solving means, since the thickness of the magnetic member is 0.5 mm or less, the measurement of the capacitance is prevented by the magnetic member.
On the other hand, even if the thickness of the magnetic member is 0.5 mm or less, since the value of the real part of the magnetic permeability is 10 or more, the magnetic flux is guided to the inside of the magnetic member, and the number of magnetic fluxes passing through the electrode group is It is definitely reduced.
第3の解決手段:好ましくは、アンテナは、前記電極群と前記感知面との間に配置されたアンテナ用基板に密着して形成されている。
第3の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、アンテナがアンテナ用基板に密着して形成されているので、アンテナが確実に支持され、アンテナの変形が防止される。
Third Solution: Preferably, the antenna is formed in close contact with the antenna substrate disposed between the electrode group and the sensing surface.
According to the touchpad input device with an antenna of the third solving means, since the antenna is formed in close contact with the antenna substrate, the antenna is reliably supported, and deformation of the antenna is prevented.
第4の解決手段:好ましくは、前記アンテナは、円形状若しくは楕円形状の断面形状を有する導線からなる。
第4の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、アンテナの断面形状が円形状若しくは楕円形状であるため、アンテナ上に指先等の物体が位置したときに、物体とアンテナとの間に形成される隙間が大きくなり、この隙間を通じて物体が感知される。このため、このアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、アンテナを設けたことによる感知面積の縮小がより一層抑制される。
Fourth solving means: Preferably, the antenna comprises a conducting wire having a circular or elliptical cross-sectional shape.
According to the touchpad input device with an antenna of the fourth solving means, since the cross-sectional shape of the antenna is a circle or an ellipse, when an object such as a fingertip is positioned on the antenna, the gap between the object and the antenna The gap formed is increased, and an object is sensed through this gap. For this reason, according to this touchpad input device with an antenna, the reduction of the sensing area due to the provision of the antenna is further suppressed.
第5の解決手段:好ましくは、前記アンテナは、前記感知面の外縁に沿って複数の巻回数にて渦巻状に延びる導体からなり、前記アンテナの外端が接地され、前記アンテナの内端がキャパシタを介して高周波回路に接続されている。
第5の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、以下に述べるように、感知面における物体の接触を検出可能な領域の面積(有効面積)の縮小が抑制される。
Fifth Solution: Preferably, the antenna is formed of a conductor that spirally extends a plurality of turns along the outer edge of the sensing surface, the outer end of the antenna is grounded, and the inner end of the antenna is It is connected to a high-frequency circuit through a capacitor.
According to the touchpad input device with an antenna of the fifth solving means, as described below, reduction of the area (effective area) of the region where the contact of the object on the sensing surface can be detected is suppressed.
磁界結合型のループアンテナでは、その一端が接地されるけれども、ループアンテナにおける単位長さ当たりの電気抵抗が大きいため、両端では電位が異なる。
ここで、静電容量式のタッチパッド入力装置では、電極群と感知面に接触している物体との間に仮想的なキャパシタが形成されて生じる、静電容量の変化が測定されている。この場合、理論上、電極群と感知面との間に、電位の浮いた電極が入っても、静電容量の変化を測定することの妨げにはならない一方、設置された電極が入ると、静電容量の変化を測定することの妨げになる。
In the magnetic field coupling type loop antenna, one end is grounded, but the electric resistance per unit length in the loop antenna is large, so that the potentials are different at both ends.
Here, in the capacitance type touch pad input device, a change in capacitance caused by forming a virtual capacitor between the electrode group and an object in contact with the sensing surface is measured. In this case, theoretically, even if an electrode with a floating electric potential enters between the electrode group and the sensing surface, it does not interfere with the measurement of the change in capacitance, whereas when an installed electrode enters, This hinders the measurement of capacitance changes.
この理論をループアンテナにあてはめてみると、ループアンテナの接地された一方の側は、静電容量の変化を測定することの妨げになる。これに対し、ループアンテナの他方の側の電位は、高周波回路にキャパシタを介して接続されていることから、ループアンテナ自身の電気抵抗によって接地電位に対して浮いている。このため、ループアンテナの他方の側は、接地された一方の側に比べて、静電容量の変化を測定することの妨げにならない。 If this theory is applied to a loop antenna, the grounded one side of the loop antenna hinders measuring the change in capacitance. On the other hand, since the potential on the other side of the loop antenna is connected to the high-frequency circuit via a capacitor, it is floating with respect to the ground potential due to the electrical resistance of the loop antenna itself. For this reason, the other side of the loop antenna does not interfere with measuring the change in capacitance as compared to the grounded side.
従って、ループアンテナの巻回数が2回以上である場合には、感知面のより外側に配置されるループアンテナの外端を接地すれば、感知面の内側に配置されるループアンテナの部分は、静電容量の変化を測定することの妨げにならない。この結果として、ループアンテナの存在による感知面の有効面積の縮小が抑制される。 Therefore, when the number of turns of the loop antenna is two or more, if the outer end of the loop antenna disposed outside the sensing surface is grounded, the portion of the loop antenna disposed inside the sensing surface is Does not interfere with measuring changes in capacitance. As a result, reduction of the effective area of the sensing surface due to the presence of the loop antenna is suppressed.
第6の解決手段:好ましくは、前記測定領域の各々で測定された静電容量に基づいて前記感知面に接触する物体の位置を検出する位置検出回路を備え、前記位置検出回路は、前記アンテナの存在に基づく前記感知面における前記静電容量のばらつきを考慮して設定された閾値若しくは当該閾値の設定に必要な演算式を記憶する記憶部と、前記測定領域の各々で測定された静電容量と前記閾値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記感知面に接触する物体の位置を検出する比較判定部とを有する。 Sixth solving means: Preferably, the apparatus includes a position detection circuit that detects a position of an object that contacts the sensing surface based on a capacitance measured in each of the measurement regions, and the position detection circuit includes the antenna. A threshold value set in consideration of the variation in the capacitance on the sensing surface based on the presence of the threshold, or a storage unit for storing an arithmetic expression necessary for setting the threshold value, and the electrostatic capacitance measured in each of the measurement regions A comparison / determination unit that compares a capacitance with the threshold and detects a position of an object in contact with the sensing surface based on a result of the comparison;
第6の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、アンテナの存在に基づく静電容量のばらつきを考慮して閾値が設定されているため、アンテナの存在にかかわらず、静電容量の変化が高精度にて測定される。この結果として、このアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、感知面に接触する物体の位置が高精度にて検出される。 According to the touchpad input device with an antenna of the sixth solving means, since the threshold is set in consideration of the variation in the capacitance based on the presence of the antenna, the change in the capacitance regardless of the presence of the antenna. Is measured with high accuracy. As a result, according to the touchpad input device with an antenna, the position of the object that contacts the sensing surface is detected with high accuracy.
第7の解決手段:好ましくは、前記閾値は、前記アンテナ付タッチパッド入力装置毎に前記感知面に物体が接触していないときに実際に測定した静電容量の初期値に基づいて設定される。
第7の解決手段のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、実際に測定した静電容量の初期値に基づいて閾値が設定されるので、電極群に対するアンテナの相対的な位置が組み立て精度に基づいてばらついたとしても、静電容量の変化が高精度にて測定される。
Seventh Solution: Preferably, the threshold value is set based on an initial value of capacitance actually measured when no object is in contact with the sensing surface for each touchpad input device with an antenna. .
According to the touchpad input device with an antenna of the seventh solving means, the threshold value is set based on the initial value of the actually measured capacitance, so that the relative position of the antenna with respect to the electrode group is based on the assembly accuracy. Even if it fluctuates, the change in capacitance is measured with high accuracy.
第8の解決手段:本発明の他の態様として、解決手段1乃至8の何れか一つのアンテナ付タッチパッド入力装置を搭載したことを特徴とする電子機器が提供される。
第8の解決手段の電子機器は、アンテナ付タッチパッド入力装置の位置検出精度の低下が抑制されているので、電子機器を操作する者の狙い通りに円滑に動作する。
Eighth Solution: As another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising the antenna-equipped touchpad input device according to any one of the solutions 1 to 8.
The electronic device of the eighth solving means operates smoothly as intended by the person who operates the electronic device because the position detection accuracy of the antenna-equipped touch pad input device is suppressed from decreasing.
本発明のアンテナ付タッチパッド入力装置によれば、感知面と電極群との間にアンテナを有していても、アンテナと電極群との間に磁性部材を配置したことにより、感知面に接触する物体の位置が高精度にて検出される。
本発明の電子機器は、アンテナ付タッチパッド入力装置の位置検出精度の低下が抑制されているので、操作する者の狙い通りに円滑に動作する。
According to the touchpad input device with an antenna of the present invention, even if the antenna is provided between the sensing surface and the electrode group, the magnetic member is disposed between the antenna and the electrode group, thereby making contact with the sensing surface. The position of the object to be detected is detected with high accuracy.
The electronic device of the present invention operates smoothly as intended by the operator because the decrease in position detection accuracy of the touchpad input device with an antenna is suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10を搭載したラップトップ型のパーソナルコンピュータ(電子機器)11を示す。コンピュータ11は本体12及びディスプレー14を有し、本体12とディスプレー14はヒンジを介して結合されている。ディスプレー14は、通常平置きされる本体12に重ね合わされた状態(閉状態)から、ヒンジを支点として回転させられることにより可逆的に、本体12に対して立った状態(開状態)になる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a laptop personal computer (electronic device) 11 equipped with a
ディスプレー14は、例えば樹脂製のディスプレーハウジング16を有する。ディスプレーハウジング16は、扁平な箱形状をなし、例えばA4用紙と略等しい大きさを有する。ディスプレーハウジング16は、閉状態にあるときに本体12と対向する面(内面)を有するけれども、ディスプレーハウジング16の内面には、略全域に渡る開口が形成されている。ディスプレーハウジング16の開口16aには、例えば液晶パネル18が表出している。
The
本体12は、扁平な箱形状の樹脂製のメインハウジング20を有する。
閉状態のときにディスプレー14と対向するメインハウジング20の上面には、液晶パネル18に向かって見たとき奥側、則ちヒンジ側に開口20aが設けられ、この開口20a内にキーボード21が配置されている。なお、メインハウジング20の上面の大きさは、ディスプレーハウジング16の内面と略同一である。
The
An
また、メインハウジング20の上面には、キーボード21よりも手前の中央にも開口20bが形成されている。この開口20bには、アンテナ付タッチパッド入力装置のフェイスシート22が表出している。
更に、メインハウジング20の上面には、開口20bよりも手前に開口20cが形成され、この開口20cには、2つのボタン24a,24bがメインハウジング20の幅方向に並んで表出している。
なお、メインハウジング20の上面における、開口20b,20cの両側の領域はパームレストとして機能する。
An
Further, an
In addition, the area | region of the both sides of
図2は、図1中のII−II線に沿う断面図であり、本体12の部分的な断面を示す。
メインハウジング20の内側には、金属製のシールド部材26が設けられている。シールド部材26は、メインハウジング20よりも若干小さな形状をなし、キーボード21、フェイスシート22及びボタン24a,24bが表出している領域を除き、メインハウジング20によって略全域が覆われている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 and shows a partial cross section of the
A
シールド部材26の上壁には、メインハウジング20の開口20bの位置に対応して開口26aが形成されている。そして、シールド部材26の内側には、開口26aに対応して、開口26aよりも若干大の底板27が配置されている。底板27は導電性を有し、底板27aとシールド部材26の上壁との間は、例えば導電性を有する複数の接続部材27bによって、機械的及び電気的に接続されている。
底板27aは、シールド部材26の開口26aを塞ぐように配置されているが、底板27aは、シールド部材26の上壁から離間している。このため、底板27a及び接続部材27bは、開口26aに連なる凹み27を形成し、この凹み27内に、アンテナ付タッチパッド入力装置10は配置されている。
An
The
〔アンテナ付タッチパッド入力装置〕
アンテナ付タッチパッド入力装置10は、適当なパターンの配線(図示せず)を有するプリント回路基板28を有し、プリント回路基板28は、図示しない支持部材によって、凹み27内に固定されている。
[Touchpad input device with antenna]
The touchpad input device with an
プリント回路基板28はメインハウジング20の上面と略平行に配置される。凹み27の底面、即ち底板27aと対向するプリント回路基板28の下面には、LSIチップ30a,30b等の電気素子が実装されている。
開口20b側に位置するプリント回路基板の上面には、フェイスシート22を含む積層体32が固定されている。
The printed
A
図3は、アンテナ付タッチパッド入力装置10の概略的な外観を示す斜視図である。プリント回路基板28は、積層体32と同等の四角形状を有し、プリント回路基板28の一方の面に積層体32が固定されている。積層体32は、プリント回路基板28の他方の面に実装された電気素子に接続される。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic appearance of the
また、プリント回路基板28に実装された電気素子は、入力端子を介して、シールド部材26の内部に配置されたマザー基板(図示せず)と接続される。
The electrical element mounted on the printed
〔積層体〕
図4は、アンテナ付タッチパッド入力装置10を分解して示す概略的な斜視図である。
積層体32は、プリント回路基板28側から順に、接地電極層34、Y駆動電極層36、X駆動電極層38、磁性層39、アンテナ層40、及び、フェイスシート22を有する。これら接地電極層34、Y駆動電極層36、X駆動電極層38、磁性層39、アンテナ層40、及び、フェイスシート22は、接着剤などによって相互に密着している。
[Laminate]
FIG. 4 is a schematic perspective view showing the touch
The
接地電極層34は、略四角形のフィルム基板(接地用基板)34aと、フィルム基板34aに一体に形成された平面状の接地電極34bとからなる。接地電極34bは、フィルム基板34aの一方の面の略全域に渡って一様に広がっているけれども、接地電極34bには、複数のミシン目形状のスリットが形成されている。
The
Y駆動電極層36は、略四角形のフィルム基板(Y駆動電極用基板)36aと、フィルム基板36aに一体に形成された格子形状のY駆動電極36bと、同じくフィルム基板36aに一体に形成された櫛形状の検出電極36cとからなる。Y駆動電極36b及び検出電極36cは、相互に噛み合うように配置されながら、フィルム基板36aの一方の面の略全域に分布させられている。
具体的には、Y駆動電極36bは、互いに平行な複数の導電性の帯によって構成され、導電性の帯は、パーソナルコンピュータ11の本体12の奥行き方向にそれぞれ延び、パーソナルコンピュータ11の本体12の幅方向にて相互に一定間隔にて離間している。
The Y
Specifically, the
検出電極36cは、互いに平行な複数の導電性の帯と、これらの帯の一端を相互に連結する一つの導電性の帯によって構成されている。検出電極36cの複数の導電性の帯も、Y駆動電極36bの複数の導電性の帯と同様に、パーソナルコンピュータ11の本体12の奥行き方向にそれぞれ延び、パーソナルコンピュータ11の本体12の幅方向にて相互に一定間隔にて離間している。そして、検出電極36cの複数の導電性の帯は、Y駆動電極36bの複数の導電性の帯の間に配置されている。
The
X駆動電極層38は、略四角形のフィルム基板(X駆動電極用基板)38aと、フィルム基板38aに一体に形成された格子形状のX駆動電極38bとからなる。X駆動電極38bは、フィルム基板38aの一方の面の略全域に分布させられている。具体的には、X駆動電極38bは、互いに平行な複数の導電性の帯によって構成され、導電性の帯は、パーソナルコンピュータ11の本体12の幅方向にそれぞれ延び、パーソナルコンピュータ11の本体12の奥行き方向にて相互に一定間隔にて離間している。
The X
従って、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bは、積層方向で見たときに、碁盤目状に相互に直交している。そして、検出電極36c、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bは、フェイスシート22の表面に接触する指先等の物体の位置を検出するための電極群を構成している。
Therefore, the
〔アンテナ層〕
アンテナ層40は、略四角形のフィルム基板(アンテナ用基板)40aと、フィルム基板40aに一体に形成されたアンテナ40bとからなる。
[Antenna layer]
The
図5は、アンテナ層40を示す平面図であり、アンテナ40bは、所定のパターンにて延びる導体の帯からなる。導体の幅は、例えば、0.1mm以上1.00mm以下の範囲にある。アンテナ40bは、好ましくは、フィルム基板40aの外縁に沿って渦巻き形状に延びるループアンテナであり、ループアンテナの巻回数は好ましくは2回以上である。
なお、導体としては、アルミや銅等の金属を用いることができるが、ITO(酸化インジウム錫)等の導電性の酸化物を用いてもよい。
FIG. 5 is a plan view showing the
In addition, although metals, such as aluminum and copper, can be used as a conductor, you may use electroconductive oxides, such as ITO (indium tin oxide).
図6は、図5中のVI−VI線に沿う部分断面図である。アンテナ40bを構成する帯の断面は、例えば四角形である。このようなアンテナ40bは、印刷技術を用いて形成することができる。
6 is a partial cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. The cross section of the band constituting the
〔磁性層〕
図6には、アンテナ層40とともに、フェイスシート22及び磁性層(磁性部材)39がそれぞれ1点鎖線で示されている。磁性層39は、例えば四角形の薄板形状を有する。
磁性層39の比透磁率(複素比透磁率)の実数部μ’は、電極群の導体に比べて高く、好ましくは10以上である。また、磁性層39の厚さtは、好ましくは0.5mm以下である。更に、磁性層39は電気絶縁性を有する。磁性層39の比誘電率εは、例えば9である。
[Magnetic layer]
FIG. 6 shows the
The real part μ ′ of the relative permeability (complex relative permeability) of the
このような磁性層39としては、センダストやパーマロイ等の軟磁性粉末が結着剤によって固められたものを用いることができる。
なお、フィルム基板34a,36a,38a,40a、磁性層39及びフェイスシート22は、略同じ大きさを有し、4隅を揃えて相互に重ね合わされている。
As such a
The
〔回路構成〕
図7は、アンテナ付タッチパッド入力装置10を含む、パーソナルコンピュータ11の概略的な電気回路を示すブロック図である。
パーソナルコンピュータ11のマザー基板には、CPU(中央演算装置)50及びメモリ52が実装されている。CPU50は、同じくマザー基板上に実装されたディスクコントローラ54を介して、シールド部材26の内部に配置されたハードディスク56に接続されている。
[Circuit configuration]
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic electric circuit of the
A CPU (Central Processing Unit) 50 and a
パーソナルコンピュータ11の電源が入れられると、CPU50は、ハードディスク56に記憶されたBIOS(ベーシックインプットアウトプットシステム)及びオペレーティングシステムを起動し、その後、操作者の指示に従って、アプリケーションソフトを実行する。
When the
また、CPU50は、マザー基板に実装されたディスプレーコントローラ58を介して、液晶パネル18に接続され、液晶パネル18は、BIOS、オペレーティングシステム及びアプリケーションソフトの入出力画面を表示する。
The
更に、CPU50は、マザー基板に実装されたキーボードコントローラ60を介して、キーボード21に接続され、操作者によるキーボード21の各ボタンの押下に応じて、オペレーティングシステム又はアプリケーションソフト上での所定の動作を実行する。
Further, the
その上で、CPU50は、マザー基板に実装されたタッチパッドコントローラ62を介して、アンテナ付タッチパッド入力装置10に接続されている。
具体的には、アンテナ付タッチパッド入力装置10は、X駆動電極38b、Y駆動電極36b、検出電極36cおよび接地電極34bに接続された位置検出回路64を有する。位置検出回路64は、X駆動電極38b及びY駆動電極36bに印加する電圧を走査しながら、X駆動電極38b及びY駆動電極36bと検出電極36cとの間の静電容量の変化を検出する。そして、位置検出回路64は、静電容量の変化に基づいて、フェイスシート22における指先等の接触位置を検出する。
In addition, the
Specifically, the touchpad input device with an
なお、電圧を走査するとは、X駆動電極38b及びY駆動電極36bの複数の導体の帯に順次電圧を印加することをいう。
従って、瞬間的にみれば、X駆動電極38b及びY駆動電極36bの導体の帯のうち、電圧が印加された1つの導体の帯と検出電極36cとが協働して1つの測定領域を構成する。
Scanning the voltage means sequentially applying the voltage to the plurality of conductor bands of the
Accordingly, when viewed instantaneously, of the conductor bands of the
そして、より長い時間範囲でみれば、X駆動電極38b、Y駆動電極36bおよび検出電極36cの全ての導体の帯に電圧を順次印加することによって、複数の測定領域がフェイスシート22に沿って分布させられていることになる。
なお、測定領域には、X駆動電極38b、Y駆動電極36b、及び、検出電極36cの導体の帯上に位置する感知面の領域も含まれる。
そして、位置検出回路64によって検出された接触位置に関する信号は、インターフェース66を介して、タッチパッドコントローラ62に入力される。
In a longer time range, a plurality of measurement regions are distributed along the
Note that the measurement region also includes a region of the sensing surface located on the conductor band of the
A signal related to the contact position detected by the
本実施形態では、フェイスシート22の全面が開口20bにて表出し、位置検出回路64は、フェイスシート22の全面において、指先等の物体の接触位置を検出可能である。このため、本明細書では、フェイスシート22の全面を感知面ともいう。
なお、位置検出回路64及びインターフェース66は、プリント回路基板に実装されたLSIチップ30a等の電気素子によって構成されているけれども、図4において、X駆動電極38b、Y駆動電極36b、検出電極36cおよび接地電極34bと位置検出回路64とを接続する配線が省略されている。
In the present embodiment, the entire surface of the
Although the
CPU50は、フェイスシート22における指先の接触位置の変化に応じて、オペレーティングシステムによって液晶パネル18上に表示されるカーソルの位置を変化させる。
The
また、ボタン24a,24bもインターフェース66及びタッチパッドコントローラ62を介してCPU50に接続され、例えば、一方のボタン24aの押下しながらフェイスシート22上で指先の位置を変化させると、液晶パネル18における所定の表示領域が選択され、強調表示される。また、ボタン24aを連続して2回押下すると、カーソルの位置に応じて選択された命令が実行される。更に、他方のボタン24bを押下することにより、例えば、メニュー画面が表示される。
The
一方、図5も併せて参照すると、アンテナ40bの外端は接地され、アンテナ40bの内端は、キャパシタ(コンデンサ)69を介して整合回路70に接続されている。キャパシタ69及び整合回路70は、プリント回路基板28に実装された、位置検出回路64のための電気素子とは別のLSIチップ30b等の電気素子等によって構成される。
なお、図4においては、アンテナ40bとコンデンサ69とを接続する配線が省略されている。
On the other hand, referring also to FIG. 5, the outer end of the
In FIG. 4, wiring for connecting the
整合回路70は、マザー基板にそれぞれ実装された送受信回路72及び無線コントローラ74を介してCPU50に接続されている。CPU50は、例えば、常駐のアプリケーションソフトによって、無線コントローラ74、送受信回路72、整合回路70及びアンテナ40bを作動させ、連続的又は間欠的に外部との通信を行う。
なお、送受信回路72は、マザー基板ではなく、アンテナ付タッチパッド入力装置10のプリント回路基板28に実装されていてもよい。
The matching
The transmission /
本実施形態では、アンテナ40bは、RFID(Radio Frequency Identification)用の磁界型のループアンテナである。操作者がRFIDタグ(非接触ICカード)をフェイスシート22上にかざすと、RFIDタグとアンテナ40bとの間で、例えば13.56MHzの周波数帯(短波:HF帯)による通信が行われる。
In the present embodiment, the
例えば、アンテナ40bは、パーソナルコンピュータ11の正当な使用権限を有するか否かを確認するためのID認証に用いられる。この場合、パーソナルコンピュータ11の電源が投入されるとすぐに、無線コントローラ74、送受信回路72、整合回路70及びアンテナ40bに電力が供給され、ID認証のための通信が行われるように設定されるのが好ましい。
For example, the
ここで、静電容量の変化に基づいて物体の位置を検出するための位置検出回路64は、C−V変換部64a、記憶部64b、及び、比較判定部64cを有する。
Here, the
〔C−V変換部〕
C−V変換部64aは、各測定領域での静電容量の変化を電圧の変化として検出する。
図8は、C−V変換部64aの概略を示す電気回路図であり、図8中、VinはX駆動電極38b又はY駆動電極36aに印加される電圧(駆動電圧)である。Ciは、X駆動電極38b又はY駆動電極36bと検出電極34cとの間の静電容量であり、則ち、感知面に物体が接触していないときの静電容量(初期値)である。
[CV conversion unit]
The
FIG. 8 is an electric circuit diagram schematically showing the
Caは、指先等の物体が感知面に接触したときの、X駆動電極38b又はY駆動電極36bと物体との間の静電容量であり、Cbは、同じく物体が感知面に接触したときの、検出電極34cと物体との間の静電容量である。そして、Cxは、物体が感知面に接触したときの、物体の静電容量である。
Ca is the capacitance between the
従って、Ci、Ca、Cb及びCxを合成したものが、各測定領域での静電容量(合成容量)Ctということになる。
C−V変換部64aは、増幅器80、測定用キャパシタ82、及び、リセットスイッチ84を有し、合成容量Ctに応じてC−V変換部64aから出力される電圧(出力電圧)Voutが変化する。
Therefore, a combination of Ci, Ca, Cb, and Cx is a capacitance (combined capacitance) Ct in each measurement region.
The
〔記憶部及び比較判定部〕
記憶部64bは閾値を記憶しており、比較判定部64cは、閾値と出力電圧Voutとを比較して、比較結果に基づいて、感知面、則ち各測定領域に指先等の物体が接触しているか否かを判定する。
ここで、本実施形態では、好ましい態様として、記憶部64bに記憶された閾値は、アンテナ40bの存在に基づく静電容量のばらつきを考慮して設定される。
[Storage unit and comparison determination unit]
The
Here, in the present embodiment, as a preferable aspect, the threshold value stored in the
具体的には、図9に示したように、X駆動電極38b又はY駆動電極36bの導体の帯とフェイスシート22との間に、アンテナ40bが存在している測定領域では、アンテナ40bが存在していない測定領域に比べて、静電容量の初期値が低くなり、指先等が接触したときの合成容量も低くなる。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
そこで、記憶部64bは、少なくとも2つの閾値を記憶している。第1の閾値は、X駆動電極38b又はY駆動電極36bの導体の帯とフェイスシート22との間に、アンテナ40bが存在している測定領域のための閾値である。第2の閾値は、X駆動電極38b又はY駆動電極36bの導体の帯とフェイスシート22との間に、アンテナ40bが存在していない測定領域のための閾値である。第1の閾値は第2の閾値に比べて大きい。
Therefore, the
好ましくは、閾値は、組み立てられたアンテナ付タッチパッド入力装置10の1つ1つについて、実際に静電容量の初期値を測定し、測定された初期値に基づいて設定及び記憶させられる。
Preferably, the threshold value is actually measured for each of the assembled
上述した第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、アンテナで発生した磁束が、磁性部材の内部に導かれることによって、電極群を通過する磁束の数が減少させられる。このため、電極群で発生する渦電流が抑制され、位置検出精度の低下が抑制される。
According to the touchpad input device with an
そして、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、磁性部材の厚さが0.5mm以下であるため、磁性部材によって、静電容量の測定が妨げられることが防止される。
一方、磁性部材の厚さが0.5mm以下であっても、透磁率の実数部の値が10以上であるため、磁束が磁性部材の内部に導かれ、電極群を通過する磁束の数が確実に減少させられる。
And according to the
On the other hand, even if the thickness of the magnetic member is 0.5 mm or less, since the value of the real part of the magnetic permeability is 10 or more, the magnetic flux is guided to the inside of the magnetic member, and the number of magnetic fluxes passing through the electrode group is It is definitely reduced.
また、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、アンテナがアンテナ用基板に密着して形成されているので、アンテナが確実に支持され、アンテナの変形が防止される。
Further, according to the touchpad input device with an
更に、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、以下に述べるように、感知面における物体の接触を検出可能な領域の面積(有効面積)の縮小が抑制される。
アンテナ40bは磁界結合型のループアンテナであり、その一端が接地されるけれども、ループアンテナにおける単位長さ当たりの電気抵抗が大きいため、両端では電位が異なる。
Further, according to the touchpad input device with an
The
ここで、静電容量式のタッチパッド入力装置では、電極群と感知面に接触している物体との間に仮想的なキャパシタが形成されて生じる、静電容量の変化が測定されている。この場合、理論上、電極群と感知面との間に、電位の浮いた電極が入っても、静電容量の変化を測定することの妨げにはならない一方、設置された電極が入ると、静電容量の変化を測定することの妨げになる。 Here, in the capacitance type touch pad input device, a change in capacitance caused by forming a virtual capacitor between the electrode group and an object in contact with the sensing surface is measured. In this case, theoretically, even if an electrode with a floating electric potential enters between the electrode group and the sensing surface, it does not interfere with the measurement of the change in capacitance, whereas when an installed electrode enters, This hinders the measurement of capacitance changes.
この理論をアンテナ40bにあてはめてみると、アンテナ40bの接地された外端側(外巻部分)は、静電容量の変化を測定することの妨げになる。これに対し、アンテナ40bの内端側(内巻部分)の電位は、整合回路70及び送受信回路72等の高周波回路にキャパシタ69を介して接続されていることから、外巻部分の電気抵抗によって接地電位に対して浮いている。このため、アンテナ40bの内巻部分は、接地された外巻部分に比べて、静電容量の変化を測定することの妨げにならない。
If this theory is applied to the
従って、ループアンテナの巻回数が2回以上である場合には、本実施形態のように、感知面のより外側に配置されるアンテナ40bの外端を接地すれば、感知面の内側に配置されるアンテナ40bの部分は、静電容量の変化を測定することの妨げにならない。この結果として、アンテナ40bの存在による感知面の有効面積の縮小が抑制される。
なお、アンテナ40bの外巻部分の直上の感知面の領域は、不感領域として、予め使用しないようにしてもよい。
Therefore, when the number of turns of the loop antenna is two or more, if the outer end of the
Note that the area of the sensing surface directly above the outer winding portion of the
また更に、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、アンテナ40bの存在に基づく静電容量のばらつきを考慮して閾値が設定されているため、アンテナ40bの存在にかかわらず、静電容量の変化が高精度にて測定される。この結果として、このアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、感知面に接触する物体の位置が高精度にて検出される。
Furthermore, according to the touchpad input device with an
その上、第1実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、実際に測定した静電容量の初期値に基づいて閾値が設定されるので、電極群に対するアンテナ40bの相対的な位置が組み立て精度に基づいてばらついたとしても、感知面に接触する物体の位置が高精度にて検出される。
In addition, according to the touchpad input device with an
そして、第1実施形態のパーソナルコンピュータ11は、アンテナ付タッチパッド入力装置10の位置検出精度の低下が抑制されているので、電子機器を操作する者の狙い通りに円滑に動作する。
And since the fall of the position detection precision of the
〔第2実施形態〕
図10は、第2実施形態のアンテナ付タッチパッド入力装置10に用いられるアンテナ層90を示している。アンテナ層90では、フィルム基板40aに対し、別体のアンテナ90bが例えば接着剤を用いて固定されている。アンテナ90bは、断面が円形状の導線を巻回して形成され、第1実施形態の場合と同様に、巻回数が2回のループアンテナである。
なお、アンテナ90bは、断面が楕円形状の導線を巻回して形成されていてもよく、また、フィルム基板40aを省略して別の方法により固定されていてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 10 shows an
The
第2実施形態によれば、アンテナ90bの断面形状が円形状若しくは楕円形状であるため、アンテナ90b上に指先等の物体が位置したときに、物体とアンテナ90bとの間に形成される隙間が大きくなり、この隙間を通じて物体が感知される。このため、このアンテナ付タッチパッド入力装置10によれば、アンテナ90bを設けたことによる感知面積の縮小がより一層抑制される。
According to the second embodiment, since the cross-sectional shape of the
本発明は、上述した第1実施形態及び第2実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、接地電極34b、検出電極36c、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bは、別々のフィルム基板34a,36a,38aに形成されているが、これらを1つ又は2つのフィルム基板の表裏に形成してもよい。あるいは、積層プリント回路基板を用いて、接地電極34b、検出電極36c、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bを積層プリント回路基板に一体に形成してもよい。
The present invention is not limited to the first embodiment and the second embodiment described above, and various modifications can be made.
For example, the
つまり、接地電極層34、Y駆動電極層36及びX駆動電極層38は、少なくとも、接地電極34b、検出電極36c、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bをそれぞれ含んでいればよく、接地電極34b、検出電極36c、Y駆動電極36b及びX駆動電極38bを支持する基板の構成は特に限定されない。
更に、検出電極36cを省略し、X駆動電極38bに電圧を印加しているときにはY駆動電極36bを検出電極として利用し、逆に、Y駆動電極36bに電圧を印加しているときにはX駆動電極38bを検出電極として利用してもよい。
That is, the
Furthermore, the
更に、指先等の接触位置は、直交座標にて検出されたけれども、極座標にて検出されるように電極群を構成しても良い。
また更に、アンテナ40bの巻回数は2回に限定されることはない。
Furthermore, although the contact position of the fingertip or the like is detected by orthogonal coordinates, the electrode group may be configured to be detected by polar coordinates.
Furthermore, the number of turns of the
一方、第1実施形態及び第2実施形態では、フェイスシート22によって感知面が形成されていたけれども、フェイスシート22を省略してアンテナ層40等によって感知面を形成してもよい。
On the other hand, in the first and second embodiments, the sensing surface is formed by the
また、閾値は、任意の数のアンテナ付タッチパッド入力装置10についてのみ、実際に静電容量の初期値を測定し、測定された初期値の例えば平均値に基づいて設定及び記憶させられていてもよい。つまり、代表的な初期値に基づいて設定された閾値を全てのアンテナ付タッチパッド入力装置10で共通に用いてもよい。
In addition, the threshold value is set and stored based on, for example, an average value of the measured initial value, by actually measuring the initial value of the capacitance only for an arbitrary number of
あるいは、閾値は、例えば、アンテナ付タッチパッド入力装置10が起動させられるたびに、各測定領域での静電容量の初期値を測定し、設定されてもよい。この場合、閾値に代えて、初期値から閾値を演算するのに必要な演算式を記憶部64bに記憶させておいてもよい。
Alternatively, the threshold value may be set, for example, by measuring the initial value of the capacitance in each measurement region each time the antenna-attached
また、磁性層39は四角形状を有していたけれども、少なくともアンテナ40bの直下に存在していればよい。例えば、磁性層39は、アンテナ40bに沿うようなロの字形状を有していてもよい。
最後に、本発明のアンテナ付タッチパッド入力装置は、ラップトップ型のパーソナルコンピュータに具現化した例で説明されているが、PDAや携帯電話機の如くのモバイル用途の電子機器にも適用可能であるのは勿論である。
Further, although the
Finally, the touchpad input device with an antenna of the present invention has been described as an example embodied in a laptop personal computer, but it can also be applied to mobile electronic devices such as PDAs and mobile phones. Of course.
10 アンテナ付タッチパッド入力装置
11 パーソナルコンピュータ(電子機器)
12 本体
14 ディスプレー
18 液晶パネル
20 メインハウジング
20b 開口
21 キーボード
22 フェイスシート(感知面)
26 シールド部材
26a 開口
27 凹み
27a 底板
27b 接続部材
28 プリント回路基板
34b 接地電極
36b Y駆動電極(電極群)
36c 検出電極(電極群)
38b X駆動電極(電極群)
39 磁性層(磁性部材)
40b アンテナ
10 Touchpad input device with
12
26
36c Detection electrode (electrode group)
38b X drive electrode (electrode group)
39 Magnetic layer (magnetic member)
40b antenna
Claims (8)
前記感知面に沿って設けられ、静電容量を測定するための複数の測定領域を構成する電極群と、
前記電極群と前記感知面との間に配置され、外部機器と通信を行うためのアンテナと、
前記アンテナと前記電極群との間に配置され、電気絶縁性を有するとともに前記電極群よりも高い透磁率を有する磁性部材と
を具備する
ことを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 A touchpad input device with an antenna having a sensing surface exposed at an opening provided in a shield member that shields radiation noise in an electronic device,
A group of electrodes provided along the sensing surface and constituting a plurality of measurement regions for measuring capacitance;
An antenna disposed between the electrode group and the sensing surface for communicating with an external device;
A touchpad input device with an antenna, comprising: a magnetic member that is disposed between the antenna and the electrode group and has electrical insulation and a higher magnetic permeability than the electrode group.
前記電極群と前記感知面との間における前記磁性部材の厚さは0.5mm以下であり、前記磁性部材の比透磁率の実数部は10以上である
ことを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 In the touchpad input device with an antenna according to claim 1,
The touchpad input with an antenna is characterized in that the thickness of the magnetic member between the electrode group and the sensing surface is 0.5 mm or less, and the real part of the relative permeability of the magnetic member is 10 or more. apparatus.
前記アンテナは、前記電極群と前記感知面との間に配置されたアンテナ用基板に密着して形成されていることを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 In the touchpad input device with an antenna according to claim 1 or 2,
The antenna touchpad input device, wherein the antenna is formed in close contact with an antenna substrate disposed between the electrode group and the sensing surface.
前記アンテナは、円形状若しくは楕円形状の断面形状を有する導線からなることを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 In the touchpad input device with an antenna according to claim 1 or 2,
The antenna-attached touchpad input device, wherein the antenna is made of a conducting wire having a circular or elliptical cross-sectional shape.
前記アンテナは、前記感知面の外縁に沿って複数の巻回数にて渦巻状に延びる導体からなり、
前記アンテナの外端が接地され、
前記アンテナの内端がキャパシタを介して高周波回路に接続されている
ことを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 In the touchpad input device with an antenna as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
The antenna is made of a conductor that spirally extends at a plurality of turns along the outer edge of the sensing surface,
The outer end of the antenna is grounded,
An antenna-equipped touch pad input device, wherein an inner end of the antenna is connected to a high-frequency circuit through a capacitor.
前記測定領域の各々で測定された静電容量に基づいて前記感知面に接触する物体の位置を検出する位置検出回路を備え、
前記位置検出回路は、
前記アンテナの存在に基づく前記感知面における前記静電容量のばらつきを考慮して設定された閾値若しくは当該閾値の設定に必要な演算式を記憶する記憶部と、
前記測定領域の各々で測定された静電容量と前記閾値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記感知面に接触する物体の位置を検出する比較判定部とを有する
ことを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 In the touchpad input device with an antenna as described in any one of Claims 1 thru | or 5,
A position detection circuit that detects a position of an object that contacts the sensing surface based on a capacitance measured in each of the measurement regions;
The position detection circuit includes:
A storage unit that stores a threshold value set in consideration of variations in the capacitance on the sensing surface based on the presence of the antenna or an arithmetic expression necessary for setting the threshold value;
A comparison determination unit configured to compare the capacitance measured in each of the measurement regions with the threshold and detect a position of an object in contact with the sensing surface based on a result of the comparison; Touchpad input device with antenna.
前記閾値は、前記アンテナ付タッチパッド入力装置毎に前記感知面に物体が接触していないときに実際に測定した静電容量の初期値に基づいて設定されることを特徴とするアンテナ付タッチパッド入力装置。 The touchpad input device with an antenna according to claim 6,
The threshold value is set based on an initial value of capacitance actually measured when no object is in contact with the sensing surface for each touch pad input device with an antenna. Input device.
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