JP2006107091A - 入力装置及びこれらを備えた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作性を損うことなく、文字入力操作と座標入力操作とを同一の操作面上で行うことができる入力装置及びこれらの入力装置を備えた携帯端末を提供する。
【解決手段】 キー入力手段１０と座標入力手段２０とを対向させて配置したことから、操作部２に設けられた操作キー１１を操作すると、この操作キー１１のキートップ１１ａに印字された文字を入力することができ、操作部２上で指などを移動させると、座標入力手段２０を介して座標入力操作を行うことができる。文字入力操作と座標入力操作とを同一の操作面上で行うことができるため、操作性に優れた入力装置を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば携帯電話機、ＰＤＡ、腕時計などの携帯端末に搭載される入力装置に係わり、例えば文字・記号等が印刷された入力箇所を個別に触れることにより文字入力を行う文字入力操作と、任意の座標位置をＸＹ平面座標として入力する座標入力操作とを同一の操作面上で行うことができる入力装置及びこれらを備えた携帯端末に関する。

本発明に関連する先行技術としては、例えば下記の特許文献１に記載された文字入力装置が存在する。

特許文献１の図１および図２に示されるように、前記文字入力装置は例えば携帯電話機に搭載されている。前記携帯電話機の外観上の主たる構成としては、装置本体１と、液晶ディスプレイなどからなるフラットパネル型の表示手段２と、この表示手段２の画面上に設けられた座標入力手段３と、複数のキーからなる文字キーマトリクス４と、文字入力の位置カーソルの移動や、メニューリストからの選択や決定など、方向性の伴う指示などを受け付け可能なマルチファンクションキー５などを備えている。

前記表示手段２と座標入力手段３とは互いにほぼ同一寸法の座標面を持ち、座標入力手段３は表示手段２に重ね合わせられて装置本体１と積層一体化される透明タブレットとして構成されている。そして、図１に示すように、前記透明タブレットと文字キーマトリクス４とは、前記装置本体１の中央部付近に設けられたマルチファンクションキー５を挟んだ一方と他方とに別れた状態で配置されている。

なお、前記携帯電話機が折り畳み式のものである場合には、ヒンジを挟んでその一方に透明タブレットが設けられ、他方に前記マルチファンクションキー５と文字キーマトリクス４とが設けられる構成が一般的である。

上記携帯電話機では、ユーザの指などが前記透明タブレット上の任意の位置を接触または加圧すると、前記座標入力装置３が前記接触または加圧された位置を座標値として検出し、これらは座標データ信号として装置本体１に入力される座標入力操作）。またユーザの指が文字キーマトリクス４を構成するいずれかのキーを操作すると、そのキーに対応する数字、文字、モード切り換え、入力した情報の削除、メニュー表示などの指示が、キー入力信号として装置本体１に入力される（文字入力操作）。

そして、このとき入力された座標データ信号やキー入力信号に基づき、前記表示手段２に文章、筆跡またはソフトウェアキー、あるいは数字、文字、モード切り換え、入力した情報の削除、メニューなどが表示されるようになっている。
特開２００４−２１３２６９号公報

しかしながら、上記従来の入力装置では、文字キーマトリックス４に対する文字入力操作と、透明タブレットに対する座標入力操作とが異なる入力手段によるものであるため操作性が損われる問題があった。すなわち、上記の文字入力装置では、前記文字入力操作と前記座標入力操作との２種類の操作を行うことが可能とされているが、互いの入力位置が異なることから操作性が低いものであった。

特に、携帯電話機の大多数を占める折畳み方式のものでは、ユーザーは文字キーマトリクス４を有する装置本体１側を一方の手で把持し、他方の手の指で表示手段２側の透明タブレットに対する座標入力操作を行うこととなるが、前記表示手段２側は不安定な状態にあるため、表示手段２側に設けられた透明タブレットに対する操作性が劣りやすい。

また上記従来の入力装置では、座標入力操作が表示手段２の表面を直接操作するものであるため、表示手段２の表面を傷付けやすいという問題もある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、操作性を損うことなく、文字入力操作と座標入力操作とを同一の操作面上で行うことができる入力装置及びこれらの入力装置を備えた携帯端末を提供することを目的とする。

本願の第１の発明は、背面にステムを有する操作キーが複数配列されたキー入力手段と、前記キー入力手段の背面側に設けられた座標入力手段と、を備えた入力装置であって、
前記座標入力手段は前記キー入力手段に対向して配置されており、少なくとも基材シートと、前記基材シートに配列された複数の電極と、前記基材シートに形成され且つ前記ステムが挿通される第１の貫通孔とを有していることを特徴とするものである。

本発明では、キー操作手段と座標入力手段とを同一平面上で操作することができるため、入力装置の操作性を向上させることができる。特に、折畳み式の携帯電話機であっては、表示部側を操作する場合に比較して、安定な入力操作を行うことができる。しかも、表示パネルの表面を直接操作する必要がないため、入力操作によって表示パネルの表面に傷を付けることがなくなる。

具体的には、前記電極は、前記基材シートの一方の面に設けられた複数のＸ方向電極と、他方の面に設けられた複数のＹ方向電極と、いずれか一方の面に設けられ且つ前記Ｘ方向電極および前記Ｙ方向電極との間で所定の静電容量を形成するコモン電極とを有するものとして構成することができる。

上記において、前記基材シートに、前記基材シートの背面側に設けられた光源が照光したときに、前記光源から発せられた光を前記基材シートの前面側に通過させる第２の貫通孔が形成されているものが好ましい。

上記手段では、操作面上の操作キーを明るく照らすことができるため、より操作性に優れた入力装置とすることができる。

また第２の発明である携帯端末は、筐体と、背面にステムを有する操作キーが複数配列されたキー入力手段と、前記筐体の底面側に設けられ且つ前記ステムの端面に対向して配置された複数のスイッチが設けられた基板と、前記基板上に配置された複数の光源と、前記キー入力手段と前記基板との間に設けられた座標入力手段とを備え、
前記座標入力手段は基材シートを有しており、前記基材シートには縦横方向に配列された複数の電極と、前記ステムが挿通される第１の貫通孔と、前記光源から放たれた光を前面側に通過させる第２の貫通孔と、が設けられていることを特徴とするものである。

本発明では、キー操作手段と座標入力手段とを同じ操作部上で操作することができるため、操作性に優れた携帯端末を提供することができる。

本発明は、キー操作手段と座標入力手段とを同一平面上で操作することができるため、このような入力装置を搭載した携帯端末機器の操作性を向上させることができる。

特に、折畳み式の携帯電話機であっては、座標入力手段に対する入力操作を安定して行うことができる。

また座標入力の際における表示パネルの表面への傷付きを防止することができる。

図１は本発明の実施の形態としての入力装置及びこれらの入力装置を備えた携帯端末の一部を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における分解断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

図１は、主として携帯端末機器としての携帯電話機１の操作部２を示している。なお、図１に示す携帯端末は折畳み式の携帯電話機をイメージしたものであり、操作部２の図示Ｙ１側にはヒンジ部３と表示部４が設けられている。前記表示部４にはモノクロまたはカラーの液晶パネルまたはＥＬパネルなどからなる表示パネル４Ａが設けられている。前記操作部２と表示部４とは、前記ヒンジ部３を中心に図１に示す開放状態と、図示しない閉鎖状態に設定可能とされている。

図１に示すように、前記操作部２にはキー操作手段１０と座標入力手段２０とからなる入力装置が設けられている。前記キー操作手段１０は、複数の操作キー１１を操作部２上に配列したものである。

図２に示すように、前記操作部２は上部ケース２Ａと下部ケース２Ｂとが嵌合的に組み合わされており、前記上部ケース２Ａには複数の開口穴２ａ，２ａ，・・・が形成されている。

前記操作キー１１は透明または半透明な合成樹脂で形成されており、前記操作キー１１の表面であるキートップ１１ａの表面には、文字、記号あるいは図形などが印字されている。複数の操作キー１１がフープ部１１ｃを介して一体的に連結されることにより、前記キー操作手段１０が形成されている。したがって、各操作キー１１は、前記本体側となるキー操作手段１０に対し、前記フープ部１１ｃを介して図示Ｚ１−Ｚ２方向に弾性変形可能な状態で連結されている。また各操作キー１１の背面（Ｚ２側の面）には、円柱形状からなるステム（押圧凸部）１１ｂが一体に突出形成されており、ケースの内部方向（Ｚ２方向）に延びている。

図２に示すように、前記下部ケース２Ｂには回路基板３０が固定されており、この回路基板３０には複数のスイッチ３１、光源３２、制御手段（図示せず）およびその他の電子部品が設けられている。

図２に示される前記スイッチ３１は、例えばドーム形状からなる金属製の反転板（図示せず）を有し、その内部に接触電極（図示せず）が設けられたダイヤフラム型のものである。前記反転板の基端部は前記回路基板３０に設けられたリング状の電極に固定されており、反転板の内面が内部中央に設けられた前記接触電極に対向している。図示Ｚ２方向の加圧力が反転板に加えられると、反転板が反転し、反転板の内面が前記接触電極に接触することにより、前記接触電極とリング状電極とが導通させられるスイッチ構造である。各スイッチ３１は、前記操作キー１１のステム１１ｂの端面に対して一対一で対向するように前記回路基板３０上に配置されている。また前記光源３２はＬＥＤなどで構成されており、隣接するスイッチ３１の間に設けられている。

図２に示すように、操作部２の内部には座標検出手段２０が設けられている。前記座標検出手段２０は絶縁性および透明性を備えたフィルム状の基材シート２１を有している。前記基材シート２１の一方の面には、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向へ所定の間隔を開けて配置された複数のＸ方向電極（図示せず）が設けられ、同じくＹ方向に延びるとともにＸ方向へ所定の間隔を開け且つ前記個々のＸ方向電極の間に配置された複数のコモン電極（図示せず）とが互いに接触しないように配線されている。前記各コモン電極はＹ２側の端部で一つに接続され、前記基材シート２１の外部に引き出されている。

また前記基材シート２１の他方の面には、Ｘ方向に延びるとともにＹ方向へ所定の間隔を開けて配置された複数のＹ方向電極（図示せず）が設けられている。

前記基材シート２１の一方の面に設けられた複数のＸ方向電極と、前記他方の面に設けられた複数のＹ方向電極とは、前記基材シート２１の両面において縦横方向に互いに垂直に交差するように、すなわち略マトリックス状に配置されている。そして、Ｘ方向電極とＹ方向電極とがＸＹ平面座標を形成している。

前記座標検出手段２０の前記一方の面には前記Ｘ方向電極およびコモン電極を覆う表面シート（図示せず）が積層され、また前記他方の面にも前記Ｙ方向電極を覆う裏面シート（図示せず）が積層されている。なお、前記表面シートおよび裏面シートは誘電性を有する透明なシートであることが好ましい。

図２に示すように、前記基材シート２１（表面シートおよび裏面シートも同様）には、前記ステム１１ｂを通過させるための第１の貫通穴２２と、前記光源２が発した光を前面側に設けられた操作キー１１の背面に導く通路として機能する第２の貫通孔２３が形成されている。

図２に示すように、前記キー操作手段１０と座標入力手段２０とは、前記上部ケース２Ａと下部ケース２Ｂとの間に積層された状態で設けられている。前記座標検出手段２０は接着剤１６を介して前記キー操作手段１０の下面に固定されている。

図３に示すように、前記キー操作手段１０と座標入力手段２０とを前記上部ケース２Ａと下部ケース２Ｂとの間に配置した状態で両ケースを嵌合させると、前記キー操作部材１０を構成する各操作キー１１，１１・・・は前記上部ケース２Ａに設けられた複数の開口穴２ａ，２ａ，・・・内に挿通され、キートップ１１ａ，１１ａ，・・・のみが前記開口穴１１ａ，１１ａ，・・から操作体２の外部に露出される。このため、ユーザーが指などを前記キートップ１１ａに押し当ててＺ２方向に押圧すると、操作キー１１を図示Ｚ２方向に押下させることが可能とされている。

前記基板３０に固定されたスイッチ３１は、各操作キー１１のステム１１ｂの端面に対して一対一で対向配置するように配置されている。よって、操作キー１１を押下されると、前記ステム１１ｂが前記第１の貫通穴２２内を移動して前記スイッチ３１に設けられた反転板を押圧するため、前記反転板が反転動作させられ、スイッチ３１をＯＮ状態に切り換えることができる。これにより、操作キー１１のキートップ１１ａに印字された文字を入力することができ、図示しない制御手段がその文字を表示パネル４Ａに表示させる。なお、このとき、前記反転板の反転動作が、操作者に対して心地よいクリック感を与える。

また光源３２は前記基材シート２１に形成されたの前記第２の貫通孔２３に対向させて配置されている。よって、光源３２から発せられた光が、前記基材シート２１に形成された前記第２の貫通孔２３を通路として通過するため、前記操作キー（操作部材）１１の背面を明るく照らし出すことができる。よって、暗闇の中でもキートップ１１ａに印字等されている前記文字、文字、記号あるいは図形をはっきりと認識することが可能である。

一方、前記座標検出手段２０では、所定の電圧が、各Ｘ方向電極とコモン電極との間、および各Ｙ方向電極とコモン電極との間に所定のサンプリング周期で順番に印加されており、各Ｘ方向電極とコモン電極との間および各Ｙ方向電極とコモン電極との間の静電容量の変化が電圧値として出力されている。

この状態で、ユーザーの指などを前記ＸＹ平面座標上である操作部２上の任意の位置に接近させると、前記各静電容量が変化させられるため、前記任意の位置に近い順に前記Ｘ方向電極およびＹ方向電極から出力される電圧値が変化するようになる。

このため、前記回路基板３０に設けられた制御手段（図示せず）が、各Ｘ方向電極とコモン電極との間の静電容量の変化に相当する電圧値と、各Ｙ方向電極とコモン電極との間の静電容量の変化に相当する電圧値とから、操作部２上に設けられたユーザーの指の位置を、前記ＸＹ平面座標上の位置として検出することが可能とされている。

したがって、ユーザーが指を操作部２上で移動させて文字などを描くと、前記制御手段は前記電圧値の時間的な変化から指の移動軌跡を検知し、指が描いた文字を入力することができる。例えば、図１に示すように、指が「１」→「２」→「３」→「５」→「７」→「８」→「９」の順で描かれた場合において、前記制御手段が指の移動軌跡から前記座標入力手段２０に対して入力された文字が「Ｚ」を表していると認識したときには、前記制御手段は表示パネル４Ａに文字「Ｚ」を表示させる。

あるいは、操作部２（平面型入力手段２０）上を指が移動する操作が行われたときに、メニューの選択が可能な表示が行われたり、カーソルが表示されてこのカーソルが移動可能とされる表示などが行われてもよい。例えば、表示パネル４Ａにインターネットでのホームページ（ウェブページ）画面が表示されている場合には、表示パネル４Ａに表示されたカーソルが、前記操作部２（平面型入力手段２０）に対する入力操作（指の移動）により表示パネル４Ａ上をあらゆる方向へ自由に移動させることができる。なお、カーソルが移動させられてメニューの選択位置が決定された場合には、次に前記メニューを決定する操作が行われるが、この決定の操作は、例えば操作部２の表面を叩く動作（タッピング）により実行されるようにしてもよく、あるいは上部ケース２Ａに前記平面型入力手段２０４とは別に設けられた操作部材の操作により実行されるようにしてもよい。

以上のように、本願発明の入力装置では、キー操作手段１０と座標入力手段２０とを同一平面（操作部２）上で操作することができるため、このような入力装置を搭載した携帯端末機器の操作性を向上させることができる。

特に、折畳み式の携帯電話機であっては、不安定な状態にある表示部４側を操作する必要がなく、安定な状態にある操作部２側から入力操作することができる。

また入力装置では、表示パネル４Ａの表面を直接操作する必要がなくなるため、座標入力手段２０に対する入力操作によって表示パネル４Ａの表面に傷を付けることがなくなる。

本発明の実施の形態としての入力装置及びこれらの入力装置を備えた携帯端末の一部を示す平面図、 図１のＩＩ−ＩＩ線における分解断面図、 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図、

符号の説明

１ 携帯電話機
２ 操作部
４ 表示部
４Ａ 表示パネル
１０ キー操作手段
１１ 操作キー
１１ａ キートップ
１１ｂ ステム（押圧凸部）
１１ｃ フープ部
２０ 座標入力手段
２１ 基材シート
２２ 第１の貫通穴
２３ 第２の貫通孔
３０ 回路基板
３１ スイッチ
３２ 光源

Claims (4)

1. 背面にステムを有する操作キーが複数配列されたキー入力手段と、前記キー入力手段の背面側に設けられた座標入力手段と、を備えた入力装置であって、
   前記座標入力手段は前記キー入力手段に対向して配置されており、少なくとも基材シートと、前記基材シートに配列された複数の電極と、前記基材シートに形成され且つ前記ステムが挿通される第１の貫通孔とを有していることを特徴とする入力装置。
2. 前記電極は、前記基材シートの一方の面に設けられた複数のＸ方向電極と、他方の面に設けられた複数のＹ方向電極と、いずれか一方の面に設けられ且つ前記Ｘ方向電極および前記Ｙ方向電極との間で所定の静電容量を形成するコモン電極とを有する請求項１記載の入力装置。
3. 前記基材シートに、前記基材シートの背面側に設けられた光源が照光したときに、前記光源から発せられた光を前記基材シートの前面側に通過させる第２の貫通孔が形成されている請求項１または２記載の入力装置。
4. 筐体と、背面にステムを有する操作キーが複数配列されたキー入力手段と、前記筐体の底面側に設けられ且つ前記ステムの端面に対向して配置された複数のスイッチが設けられた基板と、前記基板上に配置された複数の光源と、前記キー入力手段と前記基板との間に設けられた座標入力手段とを備え、
   前記座標入力手段は基材シートを有しており、前記基材シートには縦横方向に配列された複数の電極と、前記ステムが挿通される第１の貫通孔と、前記光源から放たれた光を前面側に通過させる第２の貫通孔と、が設けられていることを特徴とする携帯端末。

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