JP2007226764A

JP2007226764A - タッチパネル、電気光学装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2007226764A
Application number: JP2006282377A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ishii; 良石井
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-09-06
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Abstract

【課題】高い位置検出能力を有するタッチパネル、電気光学装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】柱状スペーサ３６が表面弾性波の伝播方向に沿って配列されているので、表面弾性波が遮られるのは局所的な範囲だけで済む。これにより、柱状スペーサ３６による表面弾性波の減衰を最小限に抑えることができ、タッチパネル基板３１における不感領域を最小限に抑えることが可能となるため、高い位置検出能力を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネル、電気光学装置及び電子機器に関する。

表面弾性波（ＳＡＷ）タッチパネルは、発信側トランスデューサから発信された表面弾性波がパネル上を伝播し、受信側トランスデューサでその弾性波を受信する構成になっている。このＳＡＷタッチパネル上に弾性波を阻害する阻害物があると、その部分で表面弾性波が弱められ、受信側トランスデューサで受信される表面弾性波の波形は当該阻害物の部分が減衰した状態になる。

ＳＡＷタッチパネルにおいては、ユーザがタッチパネルに触れることによって表面弾性波が減衰する。受信側トランスデューサで受信された表面弾性波の波形から減衰波形が出現するまでの時間が測定され、当該測定値に基いてパネル上のＸＹ座標が算出され、ユーザの触れた位置が検出される。このＳＡＷタッチパネルは、ワードプロセッサやＡＴＭなど、さまざまな機器の表示部として搭載されており、近年では、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）やパームトップコンピュータなどの携帯型電子機器の表示部として搭載することが検討されている。

携帯型電子機器は振動や衝撃を頻繁に受ける。ＳＡＷタッチパネルはパネルがむき出しの構成になっているため、振動や衝撃などによってパネルが欠けたり割れたりしやすく、これによりガラスが飛散してしまうという問題がある。これに対しては、パネルの保護及び破片の飛散防止のため、パネル表面に保護フィルムを被せた構成のＳＡＷタッチパネルが知られている。

一方、パネル表面に保護フィルムを被せる場合、例えば接着剤を介して保護フィルムをパネルに貼り付けたのでは、表面弾性波の伝播が接着剤によって弱められてしまう。また、単にパネルに保護フィルムを載せただけでは、パネルと保護フィルムとがずれてしまい、誤動作が生じる虞がある。この問題を解決するため、例えばパネルと保護フィルムとの間にスペーサを介挿し、スペーサによってパネルと保護フィルムとを保持する構成のＳＡＷタッチパネル（例えば、特許文献１参照）が開示されている。
特許第３０１０６６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、スペーサによっても表面弾性波の振幅が弱められ、当該表面弾性波が減衰してしまう。このため、減衰箇所がユーザのタッチによる減衰なのか、スペーサによる減衰なのかを判別できず、誤認識・誤作動が生じてしまい、タッチパネルの位置検出能力が低下することになる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い位置検出能力を有するタッチパネル、電気光学装置及び電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るタッチパネルは、第１のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と前記第２のタッチパネル基板との間に介在する複数のスペーサと、前記第２のタッチパネル基板における前記第１のタッチパネル基板と対向する面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、前記表面弾性波発生手
段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記複数のスペーサが、前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波が伝播して前記表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられることを特徴とする。

従来では、表面弾性波の伝播方向とは無関係にスペーサが配列されていたため、例えば表面弾性波のうち少なからぬ部分が当該スペーサによって遮られていた。これに対して、本発明では、スペーサが、表面弾性波発生手段から発生した表面弾性波が伝播して表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられるので、表面弾性波が遮られるのは局所的な範囲だけで済む。これにより、スペーサによる表面弾性波の減衰を最小限に抑えることができ、タッチパネルの不感領域を狭い範囲に抑えることが可能となるため、高い位置検出能力を確保することができる。

また、本発明に係る別のタッチパネルは、第１のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と前記第２のタッチパネル基板との間に介在する複数のスペーサと、前記第２のタッチパネル基板における前記第１タッチパネル基板と対向する面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記複数のスペーサが、前記対向面のうち前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波の伝播しない領域に設けられていることを特徴とする。

ここで、「表面弾性波が伝播しない領域」とは、例えば第１のタッチパネル基板又は第２のタッチパネル基板の中央部に表面弾性波を伝播させる伝播領域が設けられている場合であれば、当該伝播領域に含まれない領域（例えば、伝播領域の周縁領域）をいう。本発明では、スペーサが、この「表面弾性波が伝播しない領域」に設けられているので、スペーサによって表面弾性波が弱められることは無い。これにより、タッチパネルの不感領域を最小限に抑えることが可能となり、高い位置検出能力を確保することができる。

また、前記複数のスペーサが柱状スペーサであることが好ましい。
スペーサが柱状スペーサでれば、柱状スペーサの上面及び底面にそれぞれ第１のタッチパネル基板及び第２のタッチパネル基板に面で接することとなる。これにより、第１のタッチパネル基板と第２のタッチパネル基板とを安定して保持することができる。

また、前記複数のスペーサが球状スペーサであっても良い。
スペーサが球状スペーサであれば、面ではなく点で第１のタッチパネル基板及び第２のタッチパネル基板に接することになる。これにより、表面弾性波の減衰を少なくすることができる。

また、前記複数のスペーサには、前記第１のタッチパネル基板及び前記第２のタッチパネル基板のうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第１のタッチパネル基板及び第２のタッチパネル基板のうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられているので、当該接着部材により、第１のタッチパネル基板及び第２のタッチパネル基板を安定して保持することができる。

また、前記複数のスペーサのうち前記第１のタッチパネル基板及び前記第２のタッチパ
ネル基板に接する部分の面積が、前記位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さいことが好ましい。
ここで、「最小検出分解能幅」とは、例えば第１のタッチパネル基板上に座標が設定されており位置検出手段がこの座標によって位置を検出する場合においては、当該座標の最小単位の長さが最小検出分解能幅に相当する。

本発明によれば、スペーサのうち第１のタッチパネル基板及び第２のタッチパネル基板に接する部分の面積が位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さいので、例えばユーザがタッチすることによって減衰する表面弾性波の範囲よりもスペーサによって減衰する表面弾性波の範囲が小さくなる。これにより、両者を容易に区別することができるので、ユーザのタッチによる減衰とスペーサによる減衰とを誤って認識することを防ぐことができる。

本発明に係る電気光学装置は、画像を表示する表示面を有する表示パネルと、上記のタッチパネルとを対向して配置したことを特徴とする。
本発明によれば、本発明によれば、高い位置検出能力を有するタッチパネルが設けられた電気光学装置を得ることができる。

また、前記第１のタッチパネル基板が、樹脂フィルムからなることが好ましい。
本発明によれば、第１のタッチパネル基板が、樹脂フィルムからなるので、第２のタッチパネル基板が破損した場合でも、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、表面弾性波を吸収しにくい硬質なもの（爪先、ペン先等）で筆記またはタッチした場合でも、表面弾性波は樹脂フィルムに吸収されることになるので、高い位置検出能力を確保することができる。

また、前記第１のタッチパネル基板が、偏光板からなることが好ましい。
本発明によれば、第１のタッチパネル基板が、偏光板からなるので、第２のタッチパネル基板が破損した場合でも、破片が飛散するのを防ぐことができる。また、第１のタッチパネル基板が液晶パネルの偏光板を兼ねているので、別途偏光板を設ける必要が無い。これにより、電気光学装置を薄型化することができる。

また、前記第１のタッチパネル基板が、前記第２のタッチパネル基板と対向する面上に樹脂フィルム層を有していることが好ましい。
本発明によれば、表面弾性波を吸収しにくい硬質なもの（爪先、ペン先等）で筆記またはタッチした場合でも、表面弾性波は樹脂フィルム層に吸収されることになるので、高い位置検出能力を確保することができる。

本発明に係る他の電気光学装置は、第１のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、前記第２のタッチパネル基板に対して前記第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと、前記第２のタッチパネル基板と前記表示パネルとの間に介在する複数のスペーサと、前記第２のタッチパネル基板において前記第１のタッチパネル基板とは反対面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記複数のスペーサが、前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波が伝播して前記表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられることを特徴とする。

本発明によれば、複数のスペーサが、表面弾性波発生手段から発生した表面弾性波が伝播して表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられるので、スペーサによって表面弾性波が弱められることは無い。これにより、タッチパネルの不感領域を最小限に抑えることが可能となり、高い位置検出能力を確保することができる。また、第１のタッチパネル基板と、この第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、この第２のタッチパネル基板に対して第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと有する構成になっているので、第２のタッチパネル基板が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。

また、本発明に係る他の電気光学装置は、第１のタッチパネル基板と、前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、前記第２のタッチパネル基板に対して前記第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと、前記第２のタッチパネル基板と前記表示パネルとの間に介在する複数のスペーサと、前記第２のタッチパネル基板において前記第１のタッチパネル基板とは反対面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記複数のスペーサが、前記反対面のうち前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波の伝播しない領域に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数のスペーサが表面弾性波が伝播しない領域に設けられているので、スペーサによって表面弾性波が弱められることは無い。これにより、タッチパネルの不感領域を最小限に抑えることが可能となり、高い位置検出能力を確保することができる。また、第１のタッチパネル基板と、この第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、この第２のタッチパネル基板に対して第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと有する構成になっているので、第２のタッチパネル基板が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。

また、前記スペーサには、前記第２のタッチパネル基板及び前記表示パネルのうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第１のタッチパネル基板及び表示パネルのうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられているので、当該接着部材により、第１のタッチパネル基板及び表示パネルを安定して保持することができる。

また、前記スペーサのうち前記第２のタッチパネル基板及び前記表示パネルに接する部分の面積が、前記位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さいことが好ましい。
本発明によれば、スペーサのうち第１のタッチパネル基板及び表示パネルに接する部分の面積が位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さいので、例えばユーザがタッチすることによって減衰する表面弾性波の範囲よりも、スペーサによって減衰する表面弾性波の範囲が小さくなる。これにより、両者を容易に区別することができるので、ユーザのタッチによる減衰とスペーサによる減衰とを誤って認識することを防ぐことができる。

また、前記表示パネルの前記第１のタッチパネルと対向する面上に、樹脂フィルムを有していることが好ましい。
本発明によれば、表面弾性波を吸収しにくい硬質なもの（爪先、ペン先等）で筆記またはタッチした場合でも、表面弾性波は樹脂フィルム層に吸収されることになるので、高い位置検出能力を確保することができる。

また、前記樹脂フィルムの複屈折位相差がほぼ０であることが好ましい。
本発明では、樹脂フィルムを有するタッチパネルにおいて、当該樹脂フィルムの複屈折位相差がほぼ０であるので、当該樹脂フィルムによる光の損失を抑えることができ、光を有効に活用することができる。これにより、明るくコントラストの高い電気光学装置を得ることができる。

また、前記偏光板の偏光軸の方向と前記樹脂フィルムの遅相軸又は進相軸の方向とがほぼ一致していることが好ましい。
本発明によれば、偏光板の偏光軸の方向と樹脂フィルムの遅相軸又は進相軸の方向とがほぼ一致しているので、偏光板及び樹脂フィルムによる光の損失を抑えることができ、光を有効に活用することができる。これにより、明るくコントラストの高い電気光学装置を得ることができる。

また、前記樹脂フィルムの複屈折位相差と前記樹脂フィルムの遅相軸及び進相軸の方向とが、前記表示パネルの複屈折位相差を補償するように設定されていることが好ましい。

本発明によれば、樹脂フィルムの複屈折位相差と樹脂フィルムの遅相軸及び進相軸の方向とが、液晶パネルの複屈折位相差を補償するように設定されているので、複屈折位相差による光の損失を抑えることができ、光を有効に活用することができる。これにより、明るくコントラストの高い電気光学装置を得ることができる。

本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、位置検出能力の高いタッチパネルを有する電子機器を得ることができる。

本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るタッチパネル付きの液晶装置を説明する。図１は、タッチパネル付き液晶装置１の構成を示す断面図である。

図１に示すように、液晶装置１は、液晶パネル２とタッチパネル３とを主体として構成されており、液晶パネル２とタッチパネル３とが対向して貼り合わされた構成になっている。本実施形態では、液晶装置１を駆動するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴという）素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、タッチパネル３としてシェブロン型トランスデューサタイプのタッチパネル例に挙げて説明する。

まず、液晶パネル２の構成を説明する。液晶パネル２は、ＴＦＴアレイ基板４とカラーフィルタ基板５とがシール材７によって貼り合わされ、このシール材７によって区画された領域内に液晶層６が封入された構成になっている。シール材７の内部にはギャップ材８が設けられており、当該ギャップ材８によってＴＦＴアレイ基板４とカラーフィルタ基板５との間にギャップが形成されている。シール材７で囲まれた領域は、画像や動画等を表示する表示領域９になっている。

ＴＦＴアレイ基板４は、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された基材４ａを主体として構成されており、この基材４ａの液晶側には、画素電極１８と、この画素電極１８を駆動するＴＦＴ素子１７と、当該ＴＦＴ素子１７に電気信号を伝達するデータ線（図示せず）及び走査線１５と、これら画素電極１８、ＴＦＴ素子１７、データ線及び走査線１５を覆うように形成された配向膜１６とが設けられている。画素電極１８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電材料によって形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板４の外側（液晶層６とは反対側）の面には、偏光板１９が貼り付けられている。

カラーフィルタ基板５は、ＴＦＴアレイ基板４と同様にガラスや石英等の透光性の高い材料からなる基材５ａを主体として構成されている。基材５ａの液晶層６側には、例えば赤色層、緑色層、青色層の３色の色層からなるカラーフィルタ層２０が形成され、当該カラーフィルタ層２０の周囲にはブラックマトリクス２１が形成されている。また、カラーフィルタ層２０及びブラックマトリクス２１を覆うように共通電極２８が形成されており、当該共通電極２８上を配向膜２６が覆っている。共通電極２８は、画素電極１８と同様、例えばＩＴＯ等の透明な導電材料によって形成されている。カラーフィルタ基板５の外側の面には、偏光板２９が貼付されている。

液晶層６は、例えばフッ素系液晶化合物や非フッ素系液晶化合物等の液晶分子によって構成されており、ＴＦＴアレイ基板４側の配向膜１６とカラーフィルタ基板５側の配向膜２６との双方に接するように両基板に挟持されている。液晶分子の配向は、非選択電圧を印加したときに所定の方向に向くように、配向膜１６及び配向膜２６によって規制されている。

また、本実施形態では図示を省略するが、ＴＦＴアレイ基板４側にはバックライトが設けられており、当該バックライトの光がＴＦＴアレイ基板４、液晶層６、カラーフィルタ基板５を透過することによって、カラーフィルタ基板５側に画像（文字や動画などを含む）が表示されるようになっている。すなわち、本実施形態では、カラーフィルタ基板５側が表示面側である。

次に、タッチパネル３の構成を説明する。タッチパネル３は、表面弾性波式のタッチパネル（ＳＡＷタッチパネル）であり、第１のタッチパネル基板３１と第２のタッチパネル基板３２とがシール材３３によって貼り合わされた構成になっている。タッチパネル３は、液晶パネル２の表示面側（カラーフィルタ基板５側）に配置されており、当該液晶パネル２の表示面と対向するように貼り付けられている。

第１のタッチパネル基板３１は、ユーザが直接あるいはペンなどによってタッチする基板であり、当該ユーザのタッチによって撓む程度の可撓性を有している。この第１のタッチパネル基板３１は、例えば透光性の高い樹脂材料によってフィルム状に形成されている。第１のタッチパネル基板３１の外面３１ａのほぼ中央部には、ユーザが実際にタッチして入力する入力領域４０が設けられている。

第２のタッチパネル基板３２は、例えばガラスや石英などの透光性の高い材料によって形成された基板であり、第１のタッチパネル基板３１と対向して設けられている。また、当該第２のタッチパネル基板３２の外面３２ａが液晶パネルの表示面側の偏光板２９上に貼り付けられた状態になっている。

第２のタッチパネル基板３２の内側（第１のタッチパネル基板３１と対向する面）３２ｂには、発信側トランスデューサ３４と、受信側トランスデューサ３５とが設けられている。発信側トランスデューサ３４は第２のタッチパネル基板３２の内側３２ｂに表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段であり、受信側トランスデューサ３５はこの表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段である。各発信側トランスデューサ３４及び各受信側トランスデューサ３５は、図示しないコントロール回路に接続されている。コントロール回路には、例えば発信側トランスデューサ３４から発生する表面弾性波の振幅及び波長を調節する表面弾性波調節部や、受信側トランスデューサ３５が検知した波形に基いてユーザがタッチした位置を検出する位置検出部（位置検出手段）が設けられている。液晶装置１を駆動している間は、表面弾性波調節部から一定期間毎に矩形波ないしは正弦波のバースト波形が出力され、バースト波形に応じて発信側トランスデューサ３４から表面弾性波Ｗが発信されるようになっている。

第１のタッチパネル基板３１と第２のタッチパネル基板３２との間には、柱状スペーサ３６が設けられている。柱状スペーサ３６は、例えば樹脂などによって形成された円柱状のスペーサであり、第１のタッチパネル基板３１と第２のタッチパネル基板３２との間隔を一定に保っている。柱状スペーサ３６の上面３６ａ及び下面３６ｂには接着部材が塗布されている。この接着部材によって第１のタッチパネル基板３１と第２のタッチパネル基板３２とがずれないように保持されている。

図２は、タッチパネル３の平面構成を示す図であり、第１のタッチパネル基板３１側から第２のタッチパネル基板３２の内側３２ｂを見たときの図である。なお、第１のタッチパネル基板３１の図示を省略している。
図２に示すように、第２のタッチパネル基板３２の図中上辺側及び下辺側に複数の発信側トランスデューサ３４が所定の間隔で配列されており、図中左辺側及び図中右辺側には複数の受信側トランスデューサ３５が所定の間隔で配列されている。発信側トランスデューサ３４及び受信側トランスデューサ３５は、第２のタッチパネル基板３２のほぼ中央部、すなわち、入力領域４０（図１参照）に平面的に重なる領域４１を囲うように配列されており、当該領域４１を表面弾性波が伝播するようになっている。以下、この領域４１を「伝播領域４１」と表記する。一つの発信側トランスデューサ３４から発生した表面弾性波は、当該発信側トランスデューサ３４の設けられた辺と隣り合う辺、すなわち、図中右辺及び左辺に設けられた受信側トランスデューサ３５に向けてそれぞれ伝播し、伝播領域４１内を、図中白抜き矢印の方向に伝播する。

柱状スペーサ３６は、図２に示すように、例えば第１行目（図中最上行の柱状スペーサ３６）では、伝播領域４１の上辺に沿って配列されており、当該上辺の左右方向の中央部に柱状スペーサ３６が配置されている。この中央部に配置された柱状スペーサ３６を中心に、左右に複数の柱状スペーサ３６が等間隔で配置されている。また、最下行目でも同様の配列になっている。

また、第１列目（図中最左行の柱状スペーサ３６）では、伝播領域４１の左辺に沿って配列されており、当該左辺の上下方向の中央部に柱状スペーサ３６が配置されている。この中央部に配置された柱状スペーサ３６を中心に、上下に複数の柱状スペーサ３６が等間隔で配置されている。また、最右行でも同様の配列になっている。

また、第２行目から一行ごとに、左右方向に半ピッチずつずれるように配置されていると同時に、第２列目から一行ごとに、上下方向に半ピッチずつずれるように配置されている。このように、伝播領域４１内で上下左右にそれぞれ対称になるように柱状スペーサ３６が配置されている。

加えて、この柱状スペーサ３６は、表面弾性波の伝播方向に沿った直線（図中破線で示す）上に等間隔で配列されるように、ピッチが設定されている。このように、柱状スペーサ３６は、表面弾性波の伝播方向に沿うように伝播領域４１内に配列されている。図中においては、柱状スペーサ３６が設けられていない部分にも破線で示されているが、この破線上、或いは、これらの破線の交点上に適宜柱状スペーサ３６を配置しても構わない。また、図２に示された状態から一部の柱状スペーサ３６を除去した配置にしても構わない。

図３及び図４に基いて、ユーザがタッチパネル３にタッチしたときの様子を説明する。図３は、ユーザがタッチパネル３を指でタッチする様子を示す模式図である。図４は、受信側トランスデューサ３５によって検知された表面弾性波の包絡線波形の一例を示すグラフである。グラフの横軸は時間を示しており、縦軸は表面弾性波の強さを示している。

図３に示すように、ユーザが指で入力領域４０をタッチすると、そのタッチされた位置における第１のタッチパネル基板３１は第２のタッチパネル基板３２側に撓み、第２のタッチパネル基板３２に触れる。第２のタッチパネル基板３２の表面を伝播する表面弾性波Ｗは、第１のタッチパネル基板３１に触れた部分を通過する際に当該第１のタッチパネル基板３１によって吸収され、振幅が半分程度にまで減衰した状態で伝播する。

一方、ユーザが第１のタッチパネル基板３１にタッチすることにより、図４に示すように、表面弾性波の包絡線波形には、ある時間ｔ１に亘って大きさＡ１の欠落（減衰部分Ｐ）が発生する。上述したコントロール回路では、受信側トランスデューサ３５が表面弾性波Ｗを検知してから減衰部分Ｐが発生するまでの時間Ｔｇが測定され、当該時間Ｔｇに基いて表面弾性波Ｗの減衰した第１のタッチパネル基板３１上の位置が算出され、タッチされた場所の座標が特定されるようになっている。

また、図４の包絡線波形には、ある時間ｔ２に亘って振幅がゼロになる減衰部分Ｑが周期的に形成されている。当該減衰部分Ｑは、表面弾性波Ｗが伝播する際に、図２の同一破線上に配置された複数の柱状スペーサ３６によって形成された減衰である。柱状スペーサ３６が表面弾性波Ｗの伝播方向に沿った直線状に等間隔で配置されているため、この減衰部分Ｑは一定の周期で現れることになる。

また、柱状スペーサ３６による減衰部分Ｑは、ユーザのタッチによる減衰部分Ｐに比べて短時間であり振幅の減衰も大きく（Ａ２）なっており、一定の周期で現れている。したがって、例えばこの減衰部分Ｑの特性をコントロール回路に予め記憶させておくことにより、ユーザのタッチによる減衰部分Ｐを容易に識別できるようになっている。

このように、本実施形態によれば、第１のタッチパネル基板３１と第２のタッチパネル基板３２とがシール材３３によって貼り合わされた構成になっているので、第２のタッチパネル基板３２が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板３１によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、硬質なもの（爪先、ペン先等）で筆記またはタッチした場合でも、第２のタッチパネル基板３２に触れるのは常に樹脂材料によってフィルム状に形成された第１のタッチパネル基板３１であるため、第２のタッチパネル基板３２の表面を伝播する表面弾性波Ｗは、第１のタッチパネル基板３１に触れた部分を通過する際に第１のタッチパネル基板３１によって十分に吸収され、高い位置検出能力を確保することができる。
さらに、柱状スペーサ３６が表面弾性波Ｗの伝播方向に沿って配列されているので、表面弾性波Ｗが遮られるのは局所的な範囲だけで済む。これにより、柱状スペーサ３６による表面弾性波Ｗの減衰を最小限に抑えることができ、第１のタッチパネル基板３１における不感領域を最小限に抑えることが可能となるため、高い位置検出能力を確保することができる。

また、柱状スペーサ３６による表面弾性波Ｗの減衰の範囲（ｔ２）が、ユーザのタッチによる表面弾性波Ｗの減衰の範囲（ｔ１）よりも短いため、両者を容易に区別することができる。これにより、ユーザのタッチによる減衰とスペーサによる減衰とを誤って認識することを防ぐことができ、更に高い位置検出能力を確保することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。

図５は、本実施形態に係るタッチパネル付き液晶装置１０１の構成を示す断面図である。
図５に示すように、液晶装置１０１は、液晶パネル１０２とタッチパネル１０３とを主体として構成されており、第１実施形態と同様、液晶パネル１０２とタッチパネル１０３とが対向して貼り合わされた構成になっている。

本実施形態では、タッチパネル１０３の第１のタッチパネル基板１３１が液晶パネル１０２の偏光板を兼ねた構成になっている。したがって、液晶パネル１０２のカラーフィルタ基板１０５とタッチパネル１０３の第２のタッチパネル基板１３２との間に偏光板は設けられず、両者が直接貼り合わされた構成になっている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、第１のタッチパネル基板１３１と第２のタッチパネル基板１３２とがシール材１３３によって貼り合わされた構成になっているので、第２のタッチパネル基板１３２が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板１３１によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、タッチパネル１０３の第１のタッチパネル基板１３１が液晶パネル１０２の偏光板を兼ねた構成になっているため、液晶パネル１０２とタッチパネル１０３との間の偏光板を省くことができる。これにより、液晶装置１０１を薄型化することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。

図６は、本実施形態に係るタッチパネル付き液晶装置２０１の構成を示す断面図である。
図６に示すように、液晶装置２０１は、液晶パネル２０２とタッチパネル２０３とを主体として構成されており、第１実施形態と同様、液晶パネル２０２とタッチパネル２０３とが対向して貼り合わされた構成になっている。

本実施形態では、タッチパネル２０３の第１のタッチパネル基板２３１に樹脂フィルム２３７を貼り付けた構成になっており、樹脂フィルム２３７は第１のタッチパネル基板２３１の内側（液晶パネル２０２側）に配置されている。

さらに、第１のタッチパネル基板２３１が液晶パネル２０２の偏光板を兼ねた構成になっている。したがって、第２実施形態と同様に、液晶パネル２０２のカラーフィルタ基板２０５とタッチパネル２０３の第２のタッチパネル基板２３２との間に偏光板は設けられず、両者が直接貼り合わされた構成になっている。このとき、偏光板２１９及び第１のタッチパネル基板２３１の偏光軸の方向と、樹脂フィルム２３７の遅相軸、進相軸の方向とをそれぞれ一致させてある。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、第１のタッチパネル基板２３１と第２のタッチパネル基板２３２とがシール材２３３によって貼り合わされた構成になっているので、第２のタッチパネル基板２３２が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板２３１によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、図６では、第１のタッチパネル基板２３１と樹脂フィルム２３７を同じ厚さに図示しているが、樹脂フィルム２３７は筆記やタッチ動作による劣化の影響を受けないため、第１のタッチパネル基板２３１の厚みに対して十分に薄くすることが可能である。このため、液晶装置２０１を薄型化することが可能となる。
さらに、硬質なもの（爪先、ペン先等）で筆記またはタッチした場合でも、第２のタッチパネル基板２３２に触れるのは常に樹脂フィルム２３７であるため、第２のタッチパネル基板２３２の表面を伝播する表面弾性波Ｗは、第１のタッチパネル基板２３１にタッチした部分を通過する際に樹脂フィルム２３７によって十分に吸収されるので、高い位置検出能力を確保することができる。
さらに、偏光板２１９及び第１のタッチパネル基板２３１の偏光軸の方向と、樹脂フィルム２３７の遅相軸又は進相軸の方向とがほぼ一致しているので、偏光板２１９、第１のタッチパネル基板２３１及び樹脂フィルム２３７によって光が遮光されるのを防ぐことができる。これにより、コントラストの高い液晶装置を得ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。

図７は、本実施形態に係るタッチパネル付き液晶装置３０１の構成を示す断面図である。
図７に示すように、液晶装置３０１は、液晶パネル３０２とタッチパネル３０３とを主体として構成されており、第１実施形態と同様、液晶パネル３０２とタッチパネル３０３とが対向して貼り合わされた構成になっている。
本実施形態では、タッチパネル３０３と液晶パネル３０２が、シール材３３３及び柱状スペーサ３３６によって一定の間隔を保って対向して配置される構成となっている。

本実施形態では、タッチパネル３０３は第１のタッチパネル基板３３１を第２のタッチパネル基板３３２の外側（液晶パネル３０２とは反対側）に貼り付けた構成になっており、さらに第１のタッチパネル基板３３１が液晶パネル３０２の偏光板を兼ねた構成になっている。第２のタッチパネル基板３３２の内側（液晶パネル３０２側）には、発信側トランスデューサ３３４と受信側トランスデューサ３３５とが設けられており、第２のタッチパネル基板３３２の内側に表面弾性波が発生するようになっている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、第１のタッチパネル基板３３１を第２のタッチパネル基板３３２の外側に貼り付けた構成になっているので、第２のタッチパネル基板３３２が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板３３１によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、タッチパネル３０３の第１のタッチパネル基板３３１が液晶パネル３０２の偏光板を兼ねた構成になっているため、液晶パネル３０２とタッチパネル３０３との間の偏光板を省くことができる。これにより、液晶装置３０１を薄型化することが可能となる。

さらに、タッチパネル３０３は第１のタッチパネル基板３３１をガラスや石英などで形成された第２のタッチパネル基板３３２の外側に直接貼り付けた構成になっているため、偏光板からなる第一のタッチパネル基板３３１の筆記耐久性が飛躍的に向上する。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。

図８は、本実施形態に係るタッチパネル付き液晶装置４０１の構成を示す断面図である。
図８に示すように、液晶装置４０１は、液晶パネル４０２とタッチパネル４０３とを主体として構成されており、第１実施形態と同様、液晶パネル４０２とタッチパネル４０３とが対向して貼り合わされた構成になっている。
本実施形態では、タッチパネル４０３と液晶パネル４０２が、シール材４３３及び柱状スペーサ３３６によって一定の間隔を保って対向して配置される構成となっている。
本実施形態では、タッチパネル４０３は第１のタッチパネル基板４３１を第２のタッチパネル基板４３２の外側（液晶パネル４０２とは反対側）に貼り付けた構成になっており、さらに第１のタッチパネル基板４３１が液晶パネル４０２の偏光板を兼ねた構成になっている。第２のタッチパネル基板４３２の内側（液晶パネル４０２側）には、発信側トランスデューサ４３４と受信側トランスデューサ４３５とが設けられており、第２のタッチパネル基板４３２の内側に表面弾性波が発生するようになっている。

さらに、本実施形態では、液晶パネル４０２のカラーフィルタ基板４０５の外側（タッチパネル４０３側）に樹脂フィルム４３７を貼り付けた構成になっている。このとき、偏光板４１９及び第１のタッチパネル基板４３１の偏光軸の方向と、樹脂フィルム４３７の遅相軸、進相軸の方向とをそれぞれ一致させてある。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、第１のタッチパネル基板４３１を第２のタッチパネル基板４３２の外側に貼り付けた構成になっているので、第２のタッチパネル基板４３２が破損した場合でも、第１のタッチパネル基板４３１によってカバーすることができ、破片が飛散するのを防ぐことができる。
また、図８では、第１のタッチパネル基板４３１と樹脂フィルム４３７を同じ厚さに図示しているが、樹脂フィルム４３７は筆記やタッチ動作による劣化の影響を受けないため、第１のタッチパネル基板４３１の厚みに対して十分に薄くすることが可能である。このため、液晶装置４０１を薄型化することが可能となる。
さらに、筆記またはタッチする場合、第２のタッチパネル基板４３２に触れるのは常に樹脂フィルム４３７であるため、第２のタッチパネル基板４３２の表面を伝播する表面弾性波Ｗは、第１のタッチパネル基板４３１にタッチした部分を通過する際に樹脂フィルム４３７によって十分に吸収されるので、高い位置検出能力を確保することができる。
また、偏光板４１９及び第１のタッチパネル基板４３１の偏光軸の方向と、樹脂フィルム４３７の遅相軸又は進相軸の方向とがほぼ一致しているので、偏光板４１９、第１のタッチパネル基板４３１及び樹脂フィルム４３７によって光が遮光されるのを防ぐことができる。これにより、コントラストの高い液晶装置を得ることができる。

さらに、タッチパネル４０３は第１のタッチパネル基板４３１をガラスや石英などで形成された第２のタッチパネル基板４３２の外側に直接貼り付けた構成になっているため、偏光板からなる第一のタッチパネル基板４３１の筆記耐久性が飛躍的に向上する。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。

図９は、タッチパネル５０３の柱状スペーサの平面配置を示す図であり、第１実施形態の図２に対応している。

図９に示すように、第２のタッチパネル基板５３２の図中上辺側及び下辺側に複数の発信側トランスデューサ５３４が所定の間隔で配列されており、図中左辺側及び図中右辺側には複数の受信側トランスデューサ５３５が所定の間隔で配列されている。発信側トランスデューサ５３４及び受信側トランスデューサ５３５は、第２のタッチパネル基板５３２のほぼ中央部に設けられた伝播領域５４１を囲うように配列されている。この伝播領域５４１を表面弾性波が伝播するようになっている。

また、伝播領域５４１の外側は周縁領域５４２になっている。周縁領域５４２は、表面弾性波が伝播しない領域である。本実施形態では、柱状スペーサ５３６が、第２のタッチパネル基板５３２の周縁領域５４２、ここでは伝播領域５４１とシール材５３３との間の領域の各角部に１つずつ設けられている。なお、伝播領域５４１には柱状スペーサ５３６は設けられていない。

本実施形態によれば、柱状スペーサ５３６が、表面弾性波が伝播しない周縁領域５４２にだけ設けられており、伝播領域５４１には設けられていないので、柱状スペーサ５３６によって表面弾性波が遮られることは無い。これにより、第１のタッチパネル基板５３１の不感領域を最小限に抑えることが可能となり、高い位置検出能力を確保することができる。

［第７実施形態］
以下、上述の電気光学装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１０は、本発明の電子機器の一例であるハンディターミナル１０００を示す斜視図である。図１０において、符号１００１は本発明の入力装置であるタッチパネル、符号１００２はファンクションキー、符号１００３は電源入力スイッチをそれぞれ示している。本例のハンディターミナル１０００は、ファンクションキー１００２に印刷されたアイコンや、タッチパネル１００１の下に配置された液晶パネル（図示略）の画面を見ながら、タッチパネル上の位置を直接指示することによって、データ入力を行なうものである。このハンディターミナル１０００は、入力装置として前述した本発明のタッチパネルを備えているため、高い位置検出能力を有する電子機器となる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態において、偏光板間に樹脂フィルムを備える場合には、樹脂フィルムの複屈折位相差がほぼ０であるとして説明したが、これに限られることはなく、樹脂フィルムの複屈折位相差及び当該遅相軸及び進相軸の方向について、液晶パネル２の複屈折位相差を補償するように設定されていても構わない。これにより、複屈折位相差による光の損失を防ぐことができるので、明るくコントラストの高い液晶装置を得ることができる。

また、上記実施形態において、表示パネルとして液晶パネルを例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば有機ＥＬ、ＰＤＰ、ＣＲＴなどを用いても構わない。

さらに、上記実施形態では、タッチパネルの第１のタッチパネル基板と第２のタッチパネル基板との間に介在するスペーサとして柱状スペーサを例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば球状スペーサを用いても構わない。この場合、球状スペーサの表面に接着剤を塗布しておくことにより、第１のタッチパネル基板と第２のタッチパネル基板とを固定させることができる。

さらに、上記実施形態では、主としてシェブロン型トランスデューサタイプのタッチパネルを例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、階段型トランスデューサタイプのタッチパネルや、反射電極タイプのタッチパネルに本発明を適用しても勿論構わない。この場合も、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図。本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図。ユーザがタッチパネルに触れたときの様子を示す図。受信側トランスデューサにより受信された表面弾性波の波形を示す図。本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図。本発明の第３実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図。本発明の第４実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図。本発明の第５実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図。本発明の第６実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図。本発明の第７実施形態に係る電子機器の構成を示す図。

符号の説明

１〜５０１…液晶装置２〜５０２…液晶パネル３〜５０３…タッチパネル３１〜４３１…第１のタッチパネル基板３２〜５３２…第２のタッチパネル基板３４〜５３４…発信側トランスデューサ３５〜５３５…受信側トランスデューサ３６〜５３６…柱状スペーサ４１〜５４１…伝播領域１０００…ハンディターミナル

Claims

第１のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と前記第２のタッチパネル基板との間に介在する複数のスペーサと、
前記第２のタッチパネル基板における前記第１のタッチパネル基板と対向する面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、
前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、
前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段と
を具備し、
前記複数のスペーサが、前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波が伝播して前記表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられる
ことを特徴とするタッチパネル。
第１のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と前記第２のタッチパネル基板との間に介在する複数のスペーサと、
前記第２のタッチパネル基板における前記第１タッチパネル基板と対向する面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、
前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、
前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段と
を具備し、
前記複数のスペーサが、前記対向面のうち前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波の伝播しない領域に設けられている
ことを特徴とするタッチパネル。
前記スペーサには、前記第１のタッチパネル基板及び前記第２のタッチパネル基板のうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル。
前記スペーサのうち前記第１のタッチパネル基板及び前記第２のタッチパネル基板に接する部分の面積が、前記位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載のタッチパネル。
画像を表示する表示面を有する表示パネルと、請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載のタッチパネルとを対向して配置した
ことを特徴とする電気光学装置。
前記第１のタッチパネル基板が、樹脂フィルムからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
前記第１のタッチパネル基板が、偏光板からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
前記第１のタッチパネル基板が、前記第２のタッチパネル基板と対向する面上に樹脂フィルム層を有している
ことを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置。
第１のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、
前記第２のタッチパネル基板に対して前記第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと、
前記第２のタッチパネル基板と前記表示パネルとの間に介在する複数のスペーサと、
前記第２のタッチパネル基板において前記第１のタッチパネル基板とは反対面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、
前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、
前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段と
を具備し、
前記複数のスペーサが、前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波が伝播して前記表面弾性波検知手段に検知されるまでの経路に沿って設けられる
ことを特徴とする電気光学装置。
第１のタッチパネル基板と、
前記第１のタッチパネル基板と対向して設けられた第２のタッチパネル基板と、
前記第２のタッチパネル基板に対して前記第１のタッチパネル基板とは反対面側に一定間隔を空けて配置される表示パネルと、
前記第２のタッチパネル基板と前記表示パネルとの間に介在する複数のスペーサと、
前記第２のタッチパネル基板において前記第１のタッチパネル基板とは反対面上を所定の方向に伝播する表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段と、
前記表面弾性波発生手段によって発生した前記表面弾性波を検知する表面弾性波検知手段と、
前記表面弾性波検知手段によって検知された前記表面弾性波の波形に基いて、前記第１のタッチパネル基板が押圧された位置を検出する位置検出手段と
を具備し、
前記複数のスペーサが、前記反対面のうち前記表面弾性波発生手段から発生した前記表面弾性波の伝播しない領域に設けられている
ことを特徴とする電気光学装置。
前記スペーサには、前記第２のタッチパネル基板及び前記表示パネルのうち少なくとも一方に接する部分に接着部材が設けられている
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電気光学装置。
前記スペーサのうち前記第２のタッチパネル基板及び前記表示パネルに接する部分の面積が、前記位置検出手段の最小検出分解能幅よりも小さい
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記第１のタッチパネル基板が、偏光板からなる
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１２のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記表示パネルの前記第２のタッチパネルと対向する面上に、樹脂フィルム層を有している
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１３のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記樹脂フィルムの複屈折位相差がほぼ０である
ことを特徴とする請求項８又は請求項１４に記載の電気光学装置。
前記偏光板の偏光軸の方向と前記樹脂フィルムの遅相軸又は進相軸の方向とがほぼ一致している
ことを特徴とする請求項８又は請求項１４に記載の電気光学装置。
前記樹脂フィルムの複屈折位相差と前記樹脂フィルムの遅相軸及び進相軸の方向とが、前記表示パネルの複屈折位相差を補償するように設定されている
ことを特徴とする請求項８又は請求項１４に記載の電気光学装置。
請求項５乃至請求項１７のうちいずれか一項に記載の電気光学装置を搭載した
ことを特徴とする電子機器。