JP2004287640A - 入力表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示素子の表面に配置されたパネルを有効に使用することができ、かつ操作性が良好なタッチ入力式の入力表示装置を提供する。
【解決手段】パネル１５０を、表示素子１４０の表面と所定の間隔を維持するように複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して支持し、パネル１５０を操作した時に生じる、複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄのそれぞれにかかる圧力を検出して制御部１０に送信し、パネル１５０上の接触位置およびパネル１５０に加えられた圧力の大きさを検出して、表示素子上で所定の機能を実行する。
【選択図】 図１
【解決手段】パネル１５０を、表示素子１４０の表面と所定の間隔を維持するように複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して支持し、パネル１５０を操作した時に生じる、複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄのそれぞれにかかる圧力を検出して制御部１０に送信し、パネル１５０上の接触位置およびパネル１５０に加えられた圧力の大きさを検出して、表示素子上で所定の機能を実行する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯端末装置を始めとする各種の装置に用いられる入力表示装置に係り、特に、携帯電話機やＰＤＡなど、小型の携帯端末装置に最適な入力表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末装置として、携帯電話機やＰＤＡなどが広く普及している。このような携帯端末装置においては、例えば、表示部を備えた第１の筐体とタッチパネル式の入力表示装置を備えた第２の筐体とをヒンジ機構で折り畳み可能に接続し、携帯電話機を開いた状態でタッチパネル式の入力表示装置を入力部あるいは表示部として使用することができ、閉じた状態では、タッチパネル式の入力表示装置を透明にし、表示部に表示される情報を透かして見ることができる折り畳み式の携帯電話機が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、タッチパネル式の入力表示装置の入力エリアを突出させ、入力エリアの視認性および操作性も考慮した携帯電話機が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２００１−４５１２４号公報
【特許文献２】
特開２０００−４９９１３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯端末装置においては、端末装置そのものが小型であり、端末装置に搭載することができる入力表示装置の大きさには限界がある。このため、携帯端末装置に搭載されるタッチパネル式の入力表示装置においては、入力部（操作部）として使用されるパネル（タッチパネル）の縁部まで有効に使用できるものが望ましい。
【０００４】
しかしながら、上記従来例１および従来例２においては、タッチパネルを表示素子の表面に直接接続して入力表示装置を構成し、タッチパネルの縁部を介して筐体の内側から取り付けられているため、タッチパネルの縁部まで有効に使用するという点についての配慮がなされていない。
【０００５】
また、携帯電話機等の小型の携帯端末装置においては、タッチパネル式の入力表示装置そのものが小さいため、タッチパネルを操作する場合、指などにより表示内容が隠されてしまい、誤操作が生じるなど、操作に支障をきたす可能性がある。このため、上記従来例１および従来例２においては、タッチパネルの操作性に対する配慮がなされていない。
【０００６】
さらに、上記従来例２においては、入力表示装置の半分以上を占める入力エリアにテンキーを割り当て、このテンキー部を突出させることで操作性を向上している。しかしながら、入力エリアはテンキー部としてしか使用できず、入力エリアの使用方法が限定されたものとなっており、タッチパネルを幅広く使うという点についての配慮がなされていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、表示素子の表面に配置されるパネルを有効に使用することができ、かつ操作性が良好な入力表示装置、特に、携帯電話機等の小型の携帯端末装置に最適なタッチ入力式の入力表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表示機能と操作機能とを備えた入力表示装置において、基板と接続され、前記表示機能を実行する表示素子と、前記表示素子の周囲に、前記表示素子の表面よりも突出するように基板と接続された複数の圧力センサと、物体を介して前記操作機能を実行し、前記表示素子の表面と所定の間隔を維持するように前記複数の圧力センサを介して接続されたパネルと、前記表示素子と、前記複数の圧力センサと、前記パネルの操作状態とを制御する制御部とを備え、前記複数の圧力センサは、前記パネルの接触操作に伴って、前記パネルに生じる圧力の大きさを検出し、前記制御部は、前記複数の圧力センサにより検出した圧力の大きさに基づき、前記パネルの操作に伴う物体の接触位置を検出し、検出した接触位置に対応する機能を前記表示素子上で実行するように構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る入力表示装置の実施形態を、図１から図１２を参照して説明する。図１から図１２が第１の実施形態を示しており、図１３から図１４が第２の実施形態を示している。なお、同一の部位や機能、矢印などは同一符号を持って示し、重複した説明を省略する。また、本実施形態では、入力表示装置が搭載される装置の一例として、携帯電話機を例に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
先ず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る入力表示装置を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は折り畳んだ状態の断面図、図１（ｃ）は入力表示装置の構成を示す断面図である。図１において、符号１で総括的に示すのは携帯電話機である。この携帯電話機１は、主に表示機能を備えた第１の筐体１００と、主に制御機能や操作機能、バッテリーを備えた第２の筐体２００とを備え、第１の筐体１００と第２の筐体２００とが連結部３００により折り畳み可能に連結されている。
【００１１】
第１の筐体１００には、第１の筐体１００と第２の筐体２００とを折り畳んだ状態（閉じた状態）で隠蔽される内面１１０に入力表示装置１２０が設けられ、第２の筐体２００には、第１の筐体１００と第２の筐体２００とを折り畳んだ状態（閉じた状態）で隠蔽される内面２１０に、テンキー２２０や各種の機能キー２３０などから構成される操作部が設けられている。また、２つの内面１１０、２１０の連結部３００と対向する端部側には、それぞれスピーカ部１３０とマイク部２４０とが配置されている。これにより、携帯電話機１を開いた状態では、筐体の長手方向の両端側にスピーカ部１３０とマイク部２４０とが配置されるので、通話状態におけるスピーカ部１３０とマイク部２４０との位置が、使用者の耳と口の長さに合った良好な通話姿勢を取ることができる。
【００１２】
入力表示装置１２０は、図１（ｂ）および図１（ｃ）で示すように、基板１４１に取り付けられた表示素子１４０と、この表示素子１４０の表面に設けられたパネル１５０と、表示素子１４０の周囲に配置され、基板１４１に接続された複数の圧力センサとを備え、パネル１５０が複数の圧力センサを介して、表示素子１４０の表面と所定の間隔Ｄ１を維持して取り付けられることにより構成されている。なお、本実施形態では、複数の圧力センサの一例として、パネル１５０の四隅に配置され、基板１４１に接続された４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ（図１（ａ）参照）により、距離Ｄ１を維持するようにパネル１５０を支持している。そして、このような構成からなる入力表示装置１２０は、第１の筐体１００の内面に形成された開口部（図示省略）に、パネル１５０の四隅、即ち、パネル１５０の表面全体が露出するように取り付けられている。
なお、表示素子１４０は、液晶やプラズマディスプレイ、ＥＬ（Ｅｒｅｃｔｒｉｃ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等、各種の表示素子を使用することができるようになっている。
【００１３】
パネル１５０は、ガラスやプラスチック等の材料で透明に形成され、かつ表示素子１４０より大きく形成されており、表示素子１４０を覆うように複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して取り付けられると共に、表示素子１４０に表示される各種の情報を透かして見ることができるようになっている。さらに、パネル１５０には操作ボタン１５１、１５２が、パネル１５０の表面から僅かに突出するように形成されている。
【００１４】
このような構成からなる入力表示装置１２０の操作方法について説明すると、例えば、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１あるいは操作ボタン１５２の何れかを指などの物体により操作（タッチ）すると、パネル１５０の四隅に設けられた４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力を検知する。それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさは、例えば、操作ボタン１５１を操作した場合、圧力センサ１６０ａに最も大きな圧力がかかり、次いで、圧力センサ１６０ｃ、１６０ｂ、１６０ｄの順に大きな圧力がかかることになる。即ち、本実施形態では、パネル１５０と接触した位置に最も近い位置に配置された圧力センサが最も大きな圧力を検知し、最も離れた位置に配置された圧力センサが最も小さな圧力を検知するようになっている。
【００１５】
４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検知された圧力は、信号処理部２０（図５参照）を介して制御部１０（図５参照）に送信され、制御部１０は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさから、パネル１５０を押した位置（接触位置）を検出する。また、制御部１０は、検出結果に基づき、画面上で選択された機能に対する項目、例えば、メニュー項目を記憶部５０（図５参照）から読み出し、メニュー項目を表示素子１４０上に表示するようになっている。そして、表示素子１４０に表示されたメニュー項目の中から所望の項目をパネル１５０を介して表示素子１４０上で選択することにより、選択されたメニュー項目に対する機能が実行されるようになっている。
【００１６】
このような構成とすることにより、操作状態（接触状態）を検出する部材の面積を非常に小さくすることができ、また、表示領域に限定されることなく操作を行うことができるので、小さい表示素子の表示領域を十分に確保でき、多くの情報を表示することができる。しかも、接触操作を行うパネルを十分な大きさに確保できるため、表示素子の視認性や、パネル上（表示素子上）で操作する場合の操作性を向上させることができる。
【００１７】
また、本実施形態に係る携帯電話機を折り畳んだ状態では、液晶入力表示装置と操作部とがそれぞれ隠蔽されるので、携帯時等におけるタッチパネルや操作部の誤操作を防止することができる。
【００１８】
なお、本実施形態では、折り畳みタイプの携帯電話機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、折り畳みタイプではない棒状の携帯電話機（ストレートタイプ）にも適用することができる。この場合、操作機能をロックするロック機構などを付加することにより、携帯時におけるタッチパネルや操作部の誤操作を防止することができる。
【００１９】
次に、図２から図４を参照して、本実施形態に係る液晶入力表示装置の応用例を説明する。図２は、本実施形態における表示装置の一実施例を示す平面図であり、図３および図４は、表示装置の一実施形態を示す図であり、それぞれ（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を示している。
【００２０】
本実施形態に係る入力表示装置１２０では、例えば、図２（ａ）で示すように、携帯端末装置の外観形状が、凹凸を有する形状であっても、パネル１５０の外周近傍に配置された４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより、パネル１５０が表示素子１４０の前面で所定の間隔を維持しながら取り付けられているので、携帯端末装置の外観形状に合わせてパネル１５０を任意の形状で形成することができる。また、このような構成とすることにより、携帯端末装置の外観形状に関わらず、パネル１５０のみを任意の形状や任意の大きさで形成することができる。
【００２１】
例えば、図２（ｂ）で示すように、パネル１５０の周囲を凹部１５７および凸部１５８からなる凹凸形状とし、凹部１５７あるいは凸部１５８を押したときや触れたときの操作を、あらかじめ特定した操作内容と対応させることにより、画面表示を見ることなく、指などの触感により、操作を行うことができる。
【００２２】
図３で示す本実施形態に係る入力表示装置では、パネル１５０を任意の形状で形成できることを利用し、パネル１５０の表面から突出するように複数の突起部を形成している。なお、本実施形態では、複数の突起部の一例として、６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを形成し、この６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを、それぞれ操作部としている。
【００２３】
この６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを、例えば、操作ボタンとして使用した場合、その動作は、操作ボタン部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆの何れか一つに触れた（押下した）時に、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが検出する圧力の大きさから、パネル１５０上の接触位置、即ち、操作ボタン部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆの何れかを認識し、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが検出した合計圧力が一定値を超えた時点でスイッチオンとなり、操作した操作ボタンに対応する機能が実行されるようになっている。
【００２４】
このような構成とすることにより、操作ボタンとなる突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを操作する場合、上述したように、複数の突起部がタッチパネルの表面から突出して設けられているため、指などの触覚により操作ボタン（突起部）の位置を認識できるので、操作性を良好にすることができる。なお、この場合、各操作ボタンを独立したスイッチで構成したものに比べ、検出手段、即ち、圧力センサの数を増やすことなく、任意の数の操作ボタンを構成することができる。
【００２５】
これまでは、パネルの平面的な形状について説明してきたが、本実施形態では、パネルの立体的な形状も任意に形成することができる。例えば、図４（ａ）で示すように、携帯端末装置が円弧状の外観形状を有する場合でも、上述したように、パネル１５０と表示素子１４０は、複数の圧力センサ（４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ）を介して所定の間隔を維持している。これにより、パネルの形状を表示素子の形状に影響されることなく任意の形状とすることができるから、パネルを、携帯端末装置の外観を構成する円弧の曲率に合わせて形成することができる。また、本実施形態では、図４（ｂ）で示すように、パネル１５０を凸レンズのような形状で形成することもできる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の入力表示装置では、パネルの外周近傍に４つの圧力センサを配置し、この圧力センサを介してパネルと表示素子との間で所定の間隔を維持するようにパネルを取り付けているので、パネルの表面に凹凸をつけることができ、パネルの形状を自由にデザインすることが可能となる。
【００２７】
次に、図５を参照して、本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の装置構成を説明する。図５は本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の装置ブロック図である。図５において、この携帯電話機１を総括的に制御する制御部１０にはバスを介して各種装置やスイッチ類が接続される。
【００２８】
入力表示装置１２０は、表示素子１４０とパネル１５０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとから構成されている。パネル１５０の操作、例えば、指などの物体によりパネル１５０の任意の位置を押す（触れる）と、パネル１５０にかかる圧力の大きさを、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知し、検知した圧力の大きさをバスを介して信号処理部２０に送信する。
【００２９】
信号処理部２０はＡＤ変換回路で構成されており、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検出したパネル１５０にかかる圧力の大きさを信号処理し、制御部１０に送信する。
【００３０】
制御部１０は、信号処理部２０から受け取った信号を参照して、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさから、パネル１５０を押した位置（接触位置）とパネル１５０に加えられた圧力の大きさ（４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検出した圧力の合計値）を検出する。そして、制御部１０は、検出結果に基づき、パネル１５０の操作により使用者から要求された機能を記憶部５０から読み出すとともに、機能を実行するための項目を表示素子１４０上に表示する。
【００３１】
なお、制御部１０には、通信部３０や電源部（バッテリー）４０、記憶部５０、テンキー２２０や機能キー２３０等（図１参照）からなる操作部６０、マイク１３０、スピーカ部１４０等の各装置が接続されているが、従来のものと同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
次に、図１に基づき、図６から図９を参照し、本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の動作フローおよび画面遷移について説明する。図６は動作フローを示すフローチャート、図７から図９は表示素子の画面遷移を示す図である。なお、本実施形態では、一例として、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１を戻りボタン、操作ボタン１５２を機能ボタンとして設定した場合について説明する。
【００３３】
図６において、ステップ６００で示す待機状態では、表示素子１４０の表示が図７（ａ）で示す待機画面（待受画面）となっている。この待機画面の状態から、パネル１５０に形成された機能ボタン１５２を操作（押下）することにより、パネル１５０の四隅に設けられた圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさを検知し、検知した圧力の大きさは、信号処理部２０を介して制御部１０へ送信される。
【００３４】
制御部１０は、受信した圧力の大きさからパネル１５０上の接触位置と加えられた圧力の大きさ、即ち、パネル１５０を押した強さを検出し、検出結果に基づく情報を記憶部５０から読み出し、表示素子１４０の表示を待機画面から図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５に切り換える（ステップ６１０）。
【００３５】
なお、本実施形態では、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１、１５２の操作により、図７（ａ）で示す待機画面から図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５を表示するようにしているが、パネル１５０上の任意の位置を一定の大きさ以上の圧力で押下することにより、待機画面からメニュー画面に切り換えるようにしてもよい。
【００３６】
次に、ステップ６２０において、メニュー画面１４５に表示されたメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの中から、図７（ｃ）で示すように、パネル１５０を介して指Ｆなどでメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れかを選択して押し込むことにより、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさを検知し、検知した圧力の大きさを信号処理部２０を介して制御部１０に送信される。
【００３７】
ステップ６３０において、制御部１０は、受信した圧力の大きさから、パネル１５０上の接触位置およびパネル１５０を押した強さを検出し、検出結果に基づいて図８（ａ）で示すように、選択したメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れかに関する内容が、スクロール部１４６とともに選択項目表示画面１４９に表示する。なお、本実施形態では、図７（ｃ）で示すように、メニュー項目１４５ａを選択した状態を示している。
【００３８】
ステップ６４０において、選択項目表示画面１４９の表示内容を、図８（ａ）に示す状態から以前の表示内容に戻す必要がある場合には、図８（ｂ）で示すように、指Ｆで戻りボタン１５１を操作することにより、制御部１０は、選択項目表示画面１４９の表示を、図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５に戻す。そして、再びメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの中から、所望のメニュー項目を選択することができるようになっている。
【００３９】
なお、ステップ６４０において、選択項目表示画面１４９の表示内容を、以前の表示内容に戻す必要がない場合には、図９（ａ）で示すように、選択項目表示画面１４９上に表示されたスクロール部１４６を指Ｆなどで操作することにより、表示内容をスクロールさせることができる（ステップ６５０）。
【００４０】
ステップ６５０において、本実施形態では、タッチパネルに加えられる圧力の強弱により、表示画面（選択項目表示画面１４９）上でのスクロール速度を調節することができるようになっている。例えば、スクロール部１４６を軽く触れる程度で操作することにより、制御部１０は、図８（ａ）で示す状態から図９（ａ）で示すように、選択項目表示画面１４９に表示された内容をゆっくりと上下にスクロールさせるように制御している（ステップ６６０）。
【００４１】
ステップ６７０において、スクロール部１４６を一定の力以上で押しながら操作することにより、制御部１０は、図９（ｂ）で示すように、選択項目表示画面１４９の表示内容を、上下に速くスクロールさせるように制御している（ステップ６８０）。なお、図９において、図中の矢印Ａ０は、スクロール速度の大きさを示すものである。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、パネル１５０の操作により生じる各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの変化量を検出し、検出結果に基づき、メニュー項目の表示やスクロール速度の調節を、制御部により行っている。これにより、１枚のパネルと４つの圧力センサとで構成された簡単な構造であるため、携帯端末装置の大小に関係なく、様々な大きさの携帯端末装置に適用すること可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、図７で示すように、メニュー画面１４５に表示された複数のメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れか一つに直接触れることで、その機能を実行させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図７で示すメニュー項目１４５ａと１４５ｂの中間部分に触れた場合、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検出された圧力の大きさから計算された接触位置と最も近接したメニュー項目１４５ａを選択したと判断し、その機能を実行させるようにしてもよい。
【００４４】
さらに、例えば、図７で示す機能ボタン１５１と１５２の中間部分に触れた場合、接触位置と最も近い操作ボタンやメニュー項目を自動的に選択してその機能を実行するようにしてもよいし、ユーザーに判断を求めるような表示を表示素子１４０上で行うようにしてもよい。
【００４５】
これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができるともに、メニュー項目あるいは操作ボタンを直接触れなくても、所定の機能を実行させることができるので、操作性をより良好にすることができる。
【００４６】
なお、上述した本実施形態では、透明なパネルを４つの圧力センサにより支持した状態で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、透明なパネルを支持する圧力センサを３つとしても、同様の効果を得ることができる。即ち、本発明では、透明なパネルを表示素子との間で所定の間隔を維持するように、複数の圧力センサでパネルを支持するように構成すれば、上記実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
次に、図１０を参照して、本実施形態に係る入力表示装置の他の一実施例を説明する。図１０は、入力表示装置の他の一実施例を示す構成図であり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は断面図、図１０（ｃ）は平面図である。
【００４８】
上記の実施形態では、透明なパネル上の一点を押下した（触れた）場合について説明したが、パネルの操作の際には、図１０（ａ）の矢印Ａ２で示すように、水平方向へ引きずるように操作する場合も想定される。このような引きずり操作では、パネル１５０上の検知すべき位置がずれてしまう可能性がある。このため、本実施形態では、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）で示すように、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検知面１６２と、パネル１５０の表面の高さを合わせるようにパネル１５０を取り付け、このパネル１５０をストッパー１５６で保持するように構成している。なお、図１０において、図中の矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３、は、パネル１５０に加えられる力の方向を示している。
【００４９】
このような構成とすることにより、水平方向に加わる力の影響を受けることなく、垂直方向に加わる力による圧力検知を行うことができるので、パネル上の接触位置を正確に検知することが可能となる。
【００５０】
次に、図１１および図１２を参照して、本実施形態に係る入力表示装置の他の応用例について説明する。図１１および図１２は、入力表示装置の他の一実施例を示す図であり、それぞれ（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００５１】
先ず、図１１において、入力表示装置は、基板１４１に表示素子１４０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとを接続し、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して表示素子１４０の上方で、所定の間隔Ｄ１を維持するようにパネル１５０を配置した構成となっている。この実施形態では、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを感圧ゴム等で形成し、パネル１５０はストッパー１５６により四隅を固定することで、取り付けられるようになっている。
【００５２】
また、ストッパー１５６は、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを押しつけないように調整されており、指などの物体がパネル１５０を押していない状態で、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが余分な圧力を検出しないように、パネル１５０を支持するようになっている。
【００５３】
このような構成からなる入力表示装置では、パネル１５０を持ち上げる圧力（マイナスの圧力）を計測することができないため、図１１（ｂ）で示す破線部の内側、即ち、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで囲まれた長方形部分のみの位置検出を行うことができる。例えば、図１１（ｂ）で示す接触点Ｐ１を押下した場合、接触点Ｐ１における圧力の大きさは、あらかじめ計測されたパネル１５０に触れていない状態の圧力に対する接触点Ｐ１における圧力の変化量、即ち、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、接触点Ｐ１における圧力の変化量は、検出圧力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの合計値から計測されるようになっている。
【００５４】
また、接触点Ｐ１の座標（Ｘ１、Ｙ１）は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが長方形部分の頂点となっている場合、
Ｘ１＝（Ｂ＋Ｄ）×Ｘ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ２＝（Ｃ＋Ｄ）×Ｙ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
で計測され、計測結果からパネル１５０上の接触位置を検出するようになっている。
【００５５】
これにより、パネルの縁部まで有効に使用することができ、かつコンパクトな大きさとすることができるので、携帯電話機やＰＤＡ等、小型の情報端末装置に有効な入力表示装置とすることができる。
【００５６】
次に、図１２において、入力表示装置は、基板１４１に表示素子１４０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとを接続し、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して表示素子１４０の上方で、所定の間隔Ｄ１を維持するようにパネル１５０を機械的に固定した構成となっている。
【００５７】
このような構成からなる入力表示装置では、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが、パネル１５０を持ち上げる圧力を計測するようにすることで、パネル１５０の全面において位置検出を行うことができる。例えば、図１２（ｂ）で示す接触点Ｐ２を押下した場合、接触点Ｐ２における圧力の大きさは、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、図１１で説明した場合と同様、検出圧力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの合計値から計測されるようになっている。
【００５８】
また、接触点Ｐ２の座標（Ｘ２、Ｙ２）は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、
Ｘ２＝−（Ａ＋Ｃ）×Ｘ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ２＝−（Ａ＋Ｂ）×Ｙ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
で求められ、パネル１５０上の接触位置を検出するようになっている。
【００５９】
これにより、圧力センサの内側部分に加え、圧力センサの外側部分における圧力や接触位置も検知することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図１および図５に基づき、図１３および図１４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る入力表示装置を説明する。図１３は動作フローを示すフローチャート、図１４は表示素子の画面遷移を示す図である。なお、本実施形態における入力表示装置の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略し、第１の実施形態と相違する動作フローおよび画面遷移について説明する。
【００６１】
図１３および図１４において、ステップ１３００の状態で携帯端末装置の電源、例えば、携帯電話機の電源を投入すると、制御部１０（図５参照）は、記憶部５０（図５参照）から初期メニュー画面１４７を読み出し、入力表示装置１２０（図１参照）の表示素子１４０に表示する（ステップ１３１０）。初期メニュー画面１４７は、複数のメニュー項目を有しており、この実施形態では、一例として、図１４（ａ）で示すように、３つのメニュー項目アイコン１３０１、１３０２、１３０３と、メニュー項目アイコンの機能を表示する表示エリア１３０４が表示された状態を示している。
【００６２】
ステップ１３２０において、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に指Ｆが触れているかどうかを検出し、指Ｆがパネル１５０を介して初期メニュー画面１４７に触れている場合、制御部１０は、図１４（ｂ）で示すように、初期メニュー画面１４７上にカーソル１４８を表示する（ステップ１３３０）。このカーソル１４８は、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に置かれた指Ｆの先端部に表示され、指Ｆをパネル１５０に軽く触れた状態で移動させることにより、図１４（ｃ）で示すように、指Ｆの動きに伴って、初期メニュー画面１４７上で位置を移動させることができるようになっている。なお、図１４（ｂ）あるいは図１４（ｃ）の状態において、パネル１５０上から指Ｆを離すと、初期メニュー画面１４７上からカーソル１４８が消え、初期メニュー画面１４７の表示状態が、図１４（ａ）で示す状態となる。
【００６３】
ステップ１３４０において、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に置かれた指Ｆがパネル１５０を押す力（圧力）を圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知し、圧力が所定の値を超えていれば、制御部１０が、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさに基づき、カーソル１４８の位置を検知する（ステップ１３５０）。
【００６４】
ステップ１３５０において、メニュー項目アイコン１３０１、１３０２、１３０３の何れか一つにカーソル１４８が当たった状態、例えば、図１４（ｄ）で示すように、メニュー項目アイコン１３０２にカーソル１４８が当たった状態では、制御部１０は、所定の機能、即ち、メニュー項目アイコン１３０２を選択したと判断し、選択したメニュー項目アイコン１３０２の機能を表示エリア１３０４に表示するとともに、メニュー項目アイコン１３０２が有する機能を実行する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、携帯電話機のような小さな入力表示装置を有する携帯端末装置において、パネルを介して表示素子上で操作を行う場合に、指により画面が覆われることがないので、タッチパネルの操作性を良好にすることができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、表示素子の表面に配置されたパネルを有効に使用することができ、かつ操作性の良好が良好な入力表示装置を提供することができる。また、本発明によれば、携帯電話機等の小型の携帯端末装置に適用可能なタッチパネル式の入力表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を搭載した携帯電話機の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る携帯電話機の装置ブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係る表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機、１０…制御部、２０…信号処理部、３０…通信部、４０…電源部、５０…記憶部、６０…操作部、１００…第１の筐体、１１０…内面、１２０…入力表示装置、１３０…スピーカ部、１４０…表示素子、１４１…基板、１４５…メニュー画面、１４５ａ…メニュー項目、１４５ｂ…メニュー項目、１４５ｃ…メニュー項目、１４６…スクロール部、１４７…初期メニュー画面、１４８…カーソル、１４９…選択項目表示画面、１５０…タッチパネル、１５１…操作ボタン、１５２…操作ボタン、１５５ａ…突起部、１５５ｂ…突起部、１５５ｃ…突起部、１５５ｄ…突起部、１５５ｅ…突起部、１５５ｆ…突起部、１５６…ストッパー、１５７…凹部、１５８…凸部、１６０ａ…圧力センサ、１６０ｂ…圧力センサ、１６０ｃ…圧力センサ、１６０ｄ…圧力センサ、２００…第２の筐体、２１０…内面、２２０…テンキー、２３０…機能キー、３００…連結部、１３０１…メニュー項目アイコン、１３０２…メニュー項目アイコン、１３０３…メニュー項目アイコン、１３０４…表示エリア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯端末装置を始めとする各種の装置に用いられる入力表示装置に係り、特に、携帯電話機やＰＤＡなど、小型の携帯端末装置に最適な入力表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末装置として、携帯電話機やＰＤＡなどが広く普及している。このような携帯端末装置においては、例えば、表示部を備えた第１の筐体とタッチパネル式の入力表示装置を備えた第２の筐体とをヒンジ機構で折り畳み可能に接続し、携帯電話機を開いた状態でタッチパネル式の入力表示装置を入力部あるいは表示部として使用することができ、閉じた状態では、タッチパネル式の入力表示装置を透明にし、表示部に表示される情報を透かして見ることができる折り畳み式の携帯電話機が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、タッチパネル式の入力表示装置の入力エリアを突出させ、入力エリアの視認性および操作性も考慮した携帯電話機が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２００１−４５１２４号公報
【特許文献２】
特開２０００−４９９１３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯端末装置においては、端末装置そのものが小型であり、端末装置に搭載することができる入力表示装置の大きさには限界がある。このため、携帯端末装置に搭載されるタッチパネル式の入力表示装置においては、入力部（操作部）として使用されるパネル（タッチパネル）の縁部まで有効に使用できるものが望ましい。
【０００４】
しかしながら、上記従来例１および従来例２においては、タッチパネルを表示素子の表面に直接接続して入力表示装置を構成し、タッチパネルの縁部を介して筐体の内側から取り付けられているため、タッチパネルの縁部まで有効に使用するという点についての配慮がなされていない。
【０００５】
また、携帯電話機等の小型の携帯端末装置においては、タッチパネル式の入力表示装置そのものが小さいため、タッチパネルを操作する場合、指などにより表示内容が隠されてしまい、誤操作が生じるなど、操作に支障をきたす可能性がある。このため、上記従来例１および従来例２においては、タッチパネルの操作性に対する配慮がなされていない。
【０００６】
さらに、上記従来例２においては、入力表示装置の半分以上を占める入力エリアにテンキーを割り当て、このテンキー部を突出させることで操作性を向上している。しかしながら、入力エリアはテンキー部としてしか使用できず、入力エリアの使用方法が限定されたものとなっており、タッチパネルを幅広く使うという点についての配慮がなされていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、表示素子の表面に配置されるパネルを有効に使用することができ、かつ操作性が良好な入力表示装置、特に、携帯電話機等の小型の携帯端末装置に最適なタッチ入力式の入力表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表示機能と操作機能とを備えた入力表示装置において、基板と接続され、前記表示機能を実行する表示素子と、前記表示素子の周囲に、前記表示素子の表面よりも突出するように基板と接続された複数の圧力センサと、物体を介して前記操作機能を実行し、前記表示素子の表面と所定の間隔を維持するように前記複数の圧力センサを介して接続されたパネルと、前記表示素子と、前記複数の圧力センサと、前記パネルの操作状態とを制御する制御部とを備え、前記複数の圧力センサは、前記パネルの接触操作に伴って、前記パネルに生じる圧力の大きさを検出し、前記制御部は、前記複数の圧力センサにより検出した圧力の大きさに基づき、前記パネルの操作に伴う物体の接触位置を検出し、検出した接触位置に対応する機能を前記表示素子上で実行するように構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る入力表示装置の実施形態を、図１から図１２を参照して説明する。図１から図１２が第１の実施形態を示しており、図１３から図１４が第２の実施形態を示している。なお、同一の部位や機能、矢印などは同一符号を持って示し、重複した説明を省略する。また、本実施形態では、入力表示装置が搭載される装置の一例として、携帯電話機を例に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
先ず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る入力表示装置を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は折り畳んだ状態の断面図、図１（ｃ）は入力表示装置の構成を示す断面図である。図１において、符号１で総括的に示すのは携帯電話機である。この携帯電話機１は、主に表示機能を備えた第１の筐体１００と、主に制御機能や操作機能、バッテリーを備えた第２の筐体２００とを備え、第１の筐体１００と第２の筐体２００とが連結部３００により折り畳み可能に連結されている。
【００１１】
第１の筐体１００には、第１の筐体１００と第２の筐体２００とを折り畳んだ状態（閉じた状態）で隠蔽される内面１１０に入力表示装置１２０が設けられ、第２の筐体２００には、第１の筐体１００と第２の筐体２００とを折り畳んだ状態（閉じた状態）で隠蔽される内面２１０に、テンキー２２０や各種の機能キー２３０などから構成される操作部が設けられている。また、２つの内面１１０、２１０の連結部３００と対向する端部側には、それぞれスピーカ部１３０とマイク部２４０とが配置されている。これにより、携帯電話機１を開いた状態では、筐体の長手方向の両端側にスピーカ部１３０とマイク部２４０とが配置されるので、通話状態におけるスピーカ部１３０とマイク部２４０との位置が、使用者の耳と口の長さに合った良好な通話姿勢を取ることができる。
【００１２】
入力表示装置１２０は、図１（ｂ）および図１（ｃ）で示すように、基板１４１に取り付けられた表示素子１４０と、この表示素子１４０の表面に設けられたパネル１５０と、表示素子１４０の周囲に配置され、基板１４１に接続された複数の圧力センサとを備え、パネル１５０が複数の圧力センサを介して、表示素子１４０の表面と所定の間隔Ｄ１を維持して取り付けられることにより構成されている。なお、本実施形態では、複数の圧力センサの一例として、パネル１５０の四隅に配置され、基板１４１に接続された４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ（図１（ａ）参照）により、距離Ｄ１を維持するようにパネル１５０を支持している。そして、このような構成からなる入力表示装置１２０は、第１の筐体１００の内面に形成された開口部（図示省略）に、パネル１５０の四隅、即ち、パネル１５０の表面全体が露出するように取り付けられている。
なお、表示素子１４０は、液晶やプラズマディスプレイ、ＥＬ（Ｅｒｅｃｔｒｉｃ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等、各種の表示素子を使用することができるようになっている。
【００１３】
パネル１５０は、ガラスやプラスチック等の材料で透明に形成され、かつ表示素子１４０より大きく形成されており、表示素子１４０を覆うように複数の圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して取り付けられると共に、表示素子１４０に表示される各種の情報を透かして見ることができるようになっている。さらに、パネル１５０には操作ボタン１５１、１５２が、パネル１５０の表面から僅かに突出するように形成されている。
【００１４】
このような構成からなる入力表示装置１２０の操作方法について説明すると、例えば、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１あるいは操作ボタン１５２の何れかを指などの物体により操作（タッチ）すると、パネル１５０の四隅に設けられた４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力を検知する。それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさは、例えば、操作ボタン１５１を操作した場合、圧力センサ１６０ａに最も大きな圧力がかかり、次いで、圧力センサ１６０ｃ、１６０ｂ、１６０ｄの順に大きな圧力がかかることになる。即ち、本実施形態では、パネル１５０と接触した位置に最も近い位置に配置された圧力センサが最も大きな圧力を検知し、最も離れた位置に配置された圧力センサが最も小さな圧力を検知するようになっている。
【００１５】
４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検知された圧力は、信号処理部２０（図５参照）を介して制御部１０（図５参照）に送信され、制御部１０は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさから、パネル１５０を押した位置（接触位置）を検出する。また、制御部１０は、検出結果に基づき、画面上で選択された機能に対する項目、例えば、メニュー項目を記憶部５０（図５参照）から読み出し、メニュー項目を表示素子１４０上に表示するようになっている。そして、表示素子１４０に表示されたメニュー項目の中から所望の項目をパネル１５０を介して表示素子１４０上で選択することにより、選択されたメニュー項目に対する機能が実行されるようになっている。
【００１６】
このような構成とすることにより、操作状態（接触状態）を検出する部材の面積を非常に小さくすることができ、また、表示領域に限定されることなく操作を行うことができるので、小さい表示素子の表示領域を十分に確保でき、多くの情報を表示することができる。しかも、接触操作を行うパネルを十分な大きさに確保できるため、表示素子の視認性や、パネル上（表示素子上）で操作する場合の操作性を向上させることができる。
【００１７】
また、本実施形態に係る携帯電話機を折り畳んだ状態では、液晶入力表示装置と操作部とがそれぞれ隠蔽されるので、携帯時等におけるタッチパネルや操作部の誤操作を防止することができる。
【００１８】
なお、本実施形態では、折り畳みタイプの携帯電話機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、折り畳みタイプではない棒状の携帯電話機（ストレートタイプ）にも適用することができる。この場合、操作機能をロックするロック機構などを付加することにより、携帯時におけるタッチパネルや操作部の誤操作を防止することができる。
【００１９】
次に、図２から図４を参照して、本実施形態に係る液晶入力表示装置の応用例を説明する。図２は、本実施形態における表示装置の一実施例を示す平面図であり、図３および図４は、表示装置の一実施形態を示す図であり、それぞれ（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を示している。
【００２０】
本実施形態に係る入力表示装置１２０では、例えば、図２（ａ）で示すように、携帯端末装置の外観形状が、凹凸を有する形状であっても、パネル１５０の外周近傍に配置された４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより、パネル１５０が表示素子１４０の前面で所定の間隔を維持しながら取り付けられているので、携帯端末装置の外観形状に合わせてパネル１５０を任意の形状で形成することができる。また、このような構成とすることにより、携帯端末装置の外観形状に関わらず、パネル１５０のみを任意の形状や任意の大きさで形成することができる。
【００２１】
例えば、図２（ｂ）で示すように、パネル１５０の周囲を凹部１５７および凸部１５８からなる凹凸形状とし、凹部１５７あるいは凸部１５８を押したときや触れたときの操作を、あらかじめ特定した操作内容と対応させることにより、画面表示を見ることなく、指などの触感により、操作を行うことができる。
【００２２】
図３で示す本実施形態に係る入力表示装置では、パネル１５０を任意の形状で形成できることを利用し、パネル１５０の表面から突出するように複数の突起部を形成している。なお、本実施形態では、複数の突起部の一例として、６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを形成し、この６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを、それぞれ操作部としている。
【００２３】
この６つの突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを、例えば、操作ボタンとして使用した場合、その動作は、操作ボタン部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆの何れか一つに触れた（押下した）時に、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが検出する圧力の大きさから、パネル１５０上の接触位置、即ち、操作ボタン部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆの何れかを認識し、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが検出した合計圧力が一定値を超えた時点でスイッチオンとなり、操作した操作ボタンに対応する機能が実行されるようになっている。
【００２４】
このような構成とすることにより、操作ボタンとなる突起部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆを操作する場合、上述したように、複数の突起部がタッチパネルの表面から突出して設けられているため、指などの触覚により操作ボタン（突起部）の位置を認識できるので、操作性を良好にすることができる。なお、この場合、各操作ボタンを独立したスイッチで構成したものに比べ、検出手段、即ち、圧力センサの数を増やすことなく、任意の数の操作ボタンを構成することができる。
【００２５】
これまでは、パネルの平面的な形状について説明してきたが、本実施形態では、パネルの立体的な形状も任意に形成することができる。例えば、図４（ａ）で示すように、携帯端末装置が円弧状の外観形状を有する場合でも、上述したように、パネル１５０と表示素子１４０は、複数の圧力センサ（４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ）を介して所定の間隔を維持している。これにより、パネルの形状を表示素子の形状に影響されることなく任意の形状とすることができるから、パネルを、携帯端末装置の外観を構成する円弧の曲率に合わせて形成することができる。また、本実施形態では、図４（ｂ）で示すように、パネル１５０を凸レンズのような形状で形成することもできる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の入力表示装置では、パネルの外周近傍に４つの圧力センサを配置し、この圧力センサを介してパネルと表示素子との間で所定の間隔を維持するようにパネルを取り付けているので、パネルの表面に凹凸をつけることができ、パネルの形状を自由にデザインすることが可能となる。
【００２７】
次に、図５を参照して、本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の装置構成を説明する。図５は本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の装置ブロック図である。図５において、この携帯電話機１を総括的に制御する制御部１０にはバスを介して各種装置やスイッチ類が接続される。
【００２８】
入力表示装置１２０は、表示素子１４０とパネル１５０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとから構成されている。パネル１５０の操作、例えば、指などの物体によりパネル１５０の任意の位置を押す（触れる）と、パネル１５０にかかる圧力の大きさを、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知し、検知した圧力の大きさをバスを介して信号処理部２０に送信する。
【００２９】
信号処理部２０はＡＤ変換回路で構成されており、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検出したパネル１５０にかかる圧力の大きさを信号処理し、制御部１０に送信する。
【００３０】
制御部１０は、信号処理部２０から受け取った信号を参照して、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさから、パネル１５０を押した位置（接触位置）とパネル１５０に加えられた圧力の大きさ（４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで検出した圧力の合計値）を検出する。そして、制御部１０は、検出結果に基づき、パネル１５０の操作により使用者から要求された機能を記憶部５０から読み出すとともに、機能を実行するための項目を表示素子１４０上に表示する。
【００３１】
なお、制御部１０には、通信部３０や電源部（バッテリー）４０、記憶部５０、テンキー２２０や機能キー２３０等（図１参照）からなる操作部６０、マイク１３０、スピーカ部１４０等の各装置が接続されているが、従来のものと同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
次に、図１に基づき、図６から図９を参照し、本実施形態に係る入力表示装置を搭載した携帯電話機の動作フローおよび画面遷移について説明する。図６は動作フローを示すフローチャート、図７から図９は表示素子の画面遷移を示す図である。なお、本実施形態では、一例として、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１を戻りボタン、操作ボタン１５２を機能ボタンとして設定した場合について説明する。
【００３３】
図６において、ステップ６００で示す待機状態では、表示素子１４０の表示が図７（ａ）で示す待機画面（待受画面）となっている。この待機画面の状態から、パネル１５０に形成された機能ボタン１５２を操作（押下）することにより、パネル１５０の四隅に設けられた圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさを検知し、検知した圧力の大きさは、信号処理部２０を介して制御部１０へ送信される。
【００３４】
制御部１０は、受信した圧力の大きさからパネル１５０上の接触位置と加えられた圧力の大きさ、即ち、パネル１５０を押した強さを検出し、検出結果に基づく情報を記憶部５０から読み出し、表示素子１４０の表示を待機画面から図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５に切り換える（ステップ６１０）。
【００３５】
なお、本実施形態では、パネル１５０に形成された操作ボタン１５１、１５２の操作により、図７（ａ）で示す待機画面から図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５を表示するようにしているが、パネル１５０上の任意の位置を一定の大きさ以上の圧力で押下することにより、待機画面からメニュー画面に切り換えるようにしてもよい。
【００３６】
次に、ステップ６２０において、メニュー画面１４５に表示されたメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの中から、図７（ｃ）で示すように、パネル１５０を介して指Ｆなどでメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れかを選択して押し込むことにより、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄは、それぞれの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにかかる圧力の大きさを検知し、検知した圧力の大きさを信号処理部２０を介して制御部１０に送信される。
【００３７】
ステップ６３０において、制御部１０は、受信した圧力の大きさから、パネル１５０上の接触位置およびパネル１５０を押した強さを検出し、検出結果に基づいて図８（ａ）で示すように、選択したメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れかに関する内容が、スクロール部１４６とともに選択項目表示画面１４９に表示する。なお、本実施形態では、図７（ｃ）で示すように、メニュー項目１４５ａを選択した状態を示している。
【００３８】
ステップ６４０において、選択項目表示画面１４９の表示内容を、図８（ａ）に示す状態から以前の表示内容に戻す必要がある場合には、図８（ｂ）で示すように、指Ｆで戻りボタン１５１を操作することにより、制御部１０は、選択項目表示画面１４９の表示を、図７（ｂ）で示すメニュー画面１４５に戻す。そして、再びメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの中から、所望のメニュー項目を選択することができるようになっている。
【００３９】
なお、ステップ６４０において、選択項目表示画面１４９の表示内容を、以前の表示内容に戻す必要がない場合には、図９（ａ）で示すように、選択項目表示画面１４９上に表示されたスクロール部１４６を指Ｆなどで操作することにより、表示内容をスクロールさせることができる（ステップ６５０）。
【００４０】
ステップ６５０において、本実施形態では、タッチパネルに加えられる圧力の強弱により、表示画面（選択項目表示画面１４９）上でのスクロール速度を調節することができるようになっている。例えば、スクロール部１４６を軽く触れる程度で操作することにより、制御部１０は、図８（ａ）で示す状態から図９（ａ）で示すように、選択項目表示画面１４９に表示された内容をゆっくりと上下にスクロールさせるように制御している（ステップ６６０）。
【００４１】
ステップ６７０において、スクロール部１４６を一定の力以上で押しながら操作することにより、制御部１０は、図９（ｂ）で示すように、選択項目表示画面１４９の表示内容を、上下に速くスクロールさせるように制御している（ステップ６８０）。なお、図９において、図中の矢印Ａ０は、スクロール速度の大きさを示すものである。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、パネル１５０の操作により生じる各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの変化量を検出し、検出結果に基づき、メニュー項目の表示やスクロール速度の調節を、制御部により行っている。これにより、１枚のパネルと４つの圧力センサとで構成された簡単な構造であるため、携帯端末装置の大小に関係なく、様々な大きさの携帯端末装置に適用すること可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、図７で示すように、メニュー画面１４５に表示された複数のメニュー項目１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの何れか一つに直接触れることで、その機能を実行させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図７で示すメニュー項目１４５ａと１４５ｂの中間部分に触れた場合、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検出された圧力の大きさから計算された接触位置と最も近接したメニュー項目１４５ａを選択したと判断し、その機能を実行させるようにしてもよい。
【００４４】
さらに、例えば、図７で示す機能ボタン１５１と１５２の中間部分に触れた場合、接触位置と最も近い操作ボタンやメニュー項目を自動的に選択してその機能を実行するようにしてもよいし、ユーザーに判断を求めるような表示を表示素子１４０上で行うようにしてもよい。
【００４５】
これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができるともに、メニュー項目あるいは操作ボタンを直接触れなくても、所定の機能を実行させることができるので、操作性をより良好にすることができる。
【００４６】
なお、上述した本実施形態では、透明なパネルを４つの圧力センサにより支持した状態で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、透明なパネルを支持する圧力センサを３つとしても、同様の効果を得ることができる。即ち、本発明では、透明なパネルを表示素子との間で所定の間隔を維持するように、複数の圧力センサでパネルを支持するように構成すれば、上記実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
次に、図１０を参照して、本実施形態に係る入力表示装置の他の一実施例を説明する。図１０は、入力表示装置の他の一実施例を示す構成図であり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は断面図、図１０（ｃ）は平面図である。
【００４８】
上記の実施形態では、透明なパネル上の一点を押下した（触れた）場合について説明したが、パネルの操作の際には、図１０（ａ）の矢印Ａ２で示すように、水平方向へ引きずるように操作する場合も想定される。このような引きずり操作では、パネル１５０上の検知すべき位置がずれてしまう可能性がある。このため、本実施形態では、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）で示すように、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検知面１６２と、パネル１５０の表面の高さを合わせるようにパネル１５０を取り付け、このパネル１５０をストッパー１５６で保持するように構成している。なお、図１０において、図中の矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３、は、パネル１５０に加えられる力の方向を示している。
【００４９】
このような構成とすることにより、水平方向に加わる力の影響を受けることなく、垂直方向に加わる力による圧力検知を行うことができるので、パネル上の接触位置を正確に検知することが可能となる。
【００５０】
次に、図１１および図１２を参照して、本実施形態に係る入力表示装置の他の応用例について説明する。図１１および図１２は、入力表示装置の他の一実施例を示す図であり、それぞれ（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００５１】
先ず、図１１において、入力表示装置は、基板１４１に表示素子１４０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとを接続し、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して表示素子１４０の上方で、所定の間隔Ｄ１を維持するようにパネル１５０を配置した構成となっている。この実施形態では、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを感圧ゴム等で形成し、パネル１５０はストッパー１５６により四隅を固定することで、取り付けられるようになっている。
【００５２】
また、ストッパー１５６は、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを押しつけないように調整されており、指などの物体がパネル１５０を押していない状態で、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが余分な圧力を検出しないように、パネル１５０を支持するようになっている。
【００５３】
このような構成からなる入力表示装置では、パネル１５０を持ち上げる圧力（マイナスの圧力）を計測することができないため、図１１（ｂ）で示す破線部の内側、即ち、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで囲まれた長方形部分のみの位置検出を行うことができる。例えば、図１１（ｂ）で示す接触点Ｐ１を押下した場合、接触点Ｐ１における圧力の大きさは、あらかじめ計測されたパネル１５０に触れていない状態の圧力に対する接触点Ｐ１における圧力の変化量、即ち、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、接触点Ｐ１における圧力の変化量は、検出圧力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの合計値から計測されるようになっている。
【００５４】
また、接触点Ｐ１の座標（Ｘ１、Ｙ１）は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが長方形部分の頂点となっている場合、
Ｘ１＝（Ｂ＋Ｄ）×Ｘ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ２＝（Ｃ＋Ｄ）×Ｙ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
で計測され、計測結果からパネル１５０上の接触位置を検出するようになっている。
【００５５】
これにより、パネルの縁部まで有効に使用することができ、かつコンパクトな大きさとすることができるので、携帯電話機やＰＤＡ等、小型の情報端末装置に有効な入力表示装置とすることができる。
【００５６】
次に、図１２において、入力表示装置は、基板１４１に表示素子１４０と４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄとを接続し、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを介して表示素子１４０の上方で、所定の間隔Ｄ１を維持するようにパネル１５０を機械的に固定した構成となっている。
【００５７】
このような構成からなる入力表示装置では、各圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが、パネル１５０を持ち上げる圧力を計測するようにすることで、パネル１５０の全面において位置検出を行うことができる。例えば、図１２（ｂ）で示す接触点Ｐ２を押下した場合、接触点Ｐ２における圧力の大きさは、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、図１１で説明した場合と同様、検出圧力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの合計値から計測されるようになっている。
【００５８】
また、接触点Ｐ２の座標（Ｘ２、Ｙ２）は、４つの圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄの検出圧力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、
Ｘ２＝−（Ａ＋Ｃ）×Ｘ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ２＝−（Ａ＋Ｂ）×Ｙ０／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
で求められ、パネル１５０上の接触位置を検出するようになっている。
【００５９】
これにより、圧力センサの内側部分に加え、圧力センサの外側部分における圧力や接触位置も検知することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図１および図５に基づき、図１３および図１４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る入力表示装置を説明する。図１３は動作フローを示すフローチャート、図１４は表示素子の画面遷移を示す図である。なお、本実施形態における入力表示装置の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略し、第１の実施形態と相違する動作フローおよび画面遷移について説明する。
【００６１】
図１３および図１４において、ステップ１３００の状態で携帯端末装置の電源、例えば、携帯電話機の電源を投入すると、制御部１０（図５参照）は、記憶部５０（図５参照）から初期メニュー画面１４７を読み出し、入力表示装置１２０（図１参照）の表示素子１４０に表示する（ステップ１３１０）。初期メニュー画面１４７は、複数のメニュー項目を有しており、この実施形態では、一例として、図１４（ａ）で示すように、３つのメニュー項目アイコン１３０１、１３０２、１３０３と、メニュー項目アイコンの機能を表示する表示エリア１３０４が表示された状態を示している。
【００６２】
ステップ１３２０において、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に指Ｆが触れているかどうかを検出し、指Ｆがパネル１５０を介して初期メニュー画面１４７に触れている場合、制御部１０は、図１４（ｂ）で示すように、初期メニュー画面１４７上にカーソル１４８を表示する（ステップ１３３０）。このカーソル１４８は、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に置かれた指Ｆの先端部に表示され、指Ｆをパネル１５０に軽く触れた状態で移動させることにより、図１４（ｃ）で示すように、指Ｆの動きに伴って、初期メニュー画面１４７上で位置を移動させることができるようになっている。なお、図１４（ｂ）あるいは図１４（ｃ）の状態において、パネル１５０上から指Ｆを離すと、初期メニュー画面１４７上からカーソル１４８が消え、初期メニュー画面１４７の表示状態が、図１４（ａ）で示す状態となる。
【００６３】
ステップ１３４０において、パネル１５０を介して初期メニュー画面１４７上に置かれた指Ｆがパネル１５０を押す力（圧力）を圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知し、圧力が所定の値を超えていれば、制御部１０が、圧力センサ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄにより検知した圧力の大きさに基づき、カーソル１４８の位置を検知する（ステップ１３５０）。
【００６４】
ステップ１３５０において、メニュー項目アイコン１３０１、１３０２、１３０３の何れか一つにカーソル１４８が当たった状態、例えば、図１４（ｄ）で示すように、メニュー項目アイコン１３０２にカーソル１４８が当たった状態では、制御部１０は、所定の機能、即ち、メニュー項目アイコン１３０２を選択したと判断し、選択したメニュー項目アイコン１３０２の機能を表示エリア１３０４に表示するとともに、メニュー項目アイコン１３０２が有する機能を実行する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、携帯電話機のような小さな入力表示装置を有する携帯端末装置において、パネルを介して表示素子上で操作を行う場合に、指により画面が覆われることがないので、タッチパネルの操作性を良好にすることができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、表示素子の表面に配置されたパネルを有効に使用することができ、かつ操作性の良好が良好な入力表示装置を提供することができる。また、本発明によれば、携帯電話機等の小型の携帯端末装置に適用可能なタッチパネル式の入力表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を搭載した携帯電話機の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る表示装置の一実施例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る携帯電話機の装置ブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態に係る表示装置の他の一実施例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係る表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る表示装置の画面遷移を示す図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機、１０…制御部、２０…信号処理部、３０…通信部、４０…電源部、５０…記憶部、６０…操作部、１００…第１の筐体、１１０…内面、１２０…入力表示装置、１３０…スピーカ部、１４０…表示素子、１４１…基板、１４５…メニュー画面、１４５ａ…メニュー項目、１４５ｂ…メニュー項目、１４５ｃ…メニュー項目、１４６…スクロール部、１４７…初期メニュー画面、１４８…カーソル、１４９…選択項目表示画面、１５０…タッチパネル、１５１…操作ボタン、１５２…操作ボタン、１５５ａ…突起部、１５５ｂ…突起部、１５５ｃ…突起部、１５５ｄ…突起部、１５５ｅ…突起部、１５５ｆ…突起部、１５６…ストッパー、１５７…凹部、１５８…凸部、１６０ａ…圧力センサ、１６０ｂ…圧力センサ、１６０ｃ…圧力センサ、１６０ｄ…圧力センサ、２００…第２の筐体、２１０…内面、２２０…テンキー、２３０…機能キー、３００…連結部、１３０１…メニュー項目アイコン、１３０２…メニュー項目アイコン、１３０３…メニュー項目アイコン、１３０４…表示エリア。
Claims (6)
- 表示機能と操作機能とを備えた入力表示装置において、
基板と接続され、前記表示機能を実行する表示素子と、
前記表示素子の周囲に、前記表示素子の表面よりも突出するように基板と接続された複数の圧力センサと、
物体を介して前記操作機能を実行し、前記表示素子の表面と所定の間隔を維持するように前記複数の圧力センサを介して接続されたパネルと、
前記表示素子と、前記複数の圧力センサと、前記パネルの操作状態とを制御する制御部とを備え、
前記複数の圧力センサは、前記パネルの接触操作に伴って、前記パネルに生じる圧力の大きさを検出し、
前記制御部は、前記複数の圧力センサにより検出した圧力の大きさに基づき、前記パネルの操作に伴う物体の接触位置を検出し、検出した接触位置に対応する機能を前記表示素子上で実行するように構成されたことを特徴とする入力表示装置。 - 表示機能と操作機能とを備えた入力表示装置において、
基板と接続され、前記表示機能を実行する表示素子と、
前記表示素子の周囲に、前記表示素子の表面よりも突出するように基板と接続された複数の圧力センサと、
物体を介して前記操作機能を実行し、前記表示素子の表面と所定の間隔を維持するように前記複数の圧力センサを介して接続されたパネルと、
前記表示素子と、前記複数の圧力センサと、前記パネルの操作状態とを制御する制御部とを備え、
前記パネルは、その表面に、所定の機能が設定された複数の突起部が形成され、
前記複数の圧力センサは、前記複数の突起部から選択された一つの突起部の接触操作に伴って、前記パネルに生じる圧力の大きさを検出し、
前記制御部は、前記複数の圧力センサにより検出した圧力の大きさに基づき、操作した前記突起部を特定し、特定した前記突起部に設定された機能を前記表示素子上で実行するように構成されたことを特徴とする入力表示装置。 - 請求項１または請求項２に記載の入力表示装置において、
前記複数の圧力センサは、前記表示素子よりも外側で、かつ前記パネルの四隅に位置するように前記基板と接続された４つの圧力センサで構成されることを特徴とする入力表示装置。 - 請求項１または請求項２に記載の入力表示装置において、
前記複数の圧力センサは、前記表示素子よりも外側で、かつ前記パネルの外周近傍に位置するように前記基板と接続された４つの圧力センサで構成され、
前記パネルは、前記４つの圧力センサで支持されると共に、その四隅が前記ストッパーで固定されることを特徴とする入力表示装置。 - 請求項１から請求項４に記載の入力表示装置において、
前記表示素子は、前記パネルを介して物体が接触すると、物体の先端にカーソルが表示され、
前記制御部は、前記パネルに加わる圧力が小さいときに、前記カーソルを物体の動作に追随して移動させ、前記パネルに加わる圧力が一定以上の時に、前記カーソルで指示された所定の機能を実行するように構成されたことを特徴とする入力表示装置。 - 請求項１から請求項４に記載の入力表示装置において、
前記表示素子は、所定の機能が実行された状態で、スクロール機能が実行され、
前記制御部は、前記パネルに加えられる圧力の大きさに対応して、前記スクロール機能の動作速度を調節するように構成されたことを特徴とする入力表示装置。
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