JP2010033316A - 入力装置およびこれを用いた携帯情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指の位置をより正確に検出するとともに薄型化を図ることが可能な入力装置および携帯情報処理装置を提供すること。
【解決手段】互いに平行に配置された複数の帯状要素を有する透明な電極層４と、電極層４の上記複数の帯状要素とは異なる方向に沿って互いに平行に配置された複数の帯状要素を有しており、電極層４に対して絶縁され、かつ積層された透明な電極層５と、電極層４，５に対してその積層方向において指Ｆｇが接近したときに生じる静電容量変化によって上記導電体の接近を検出するＩＣチップ７４と、を備える入力装置Ａ１であって、表裏面を有し、その表面が指Ｆｇが接する接触面１ａとされており、その裏面である対向面１ｂに電極層４が形成されている透過板１を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば液晶表示パネルと積層されることによりいわゆるタッチパネルを構成する入力装置、およびこれを用いた携帯情報処理装置に関する。

図３は、従来の入力装置の一例を示している。同図に示された入力装置Ｘは、液晶表示パネルＹと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。このタッチパネルは、携帯電話機Ｚの表示手段および操作手段として用いられる。入力装置Ｘは、平行に配置された透過板９１，９２を有する。透過板９１には電極層９３が、透過板９２には電極層９４が、それぞれ形成されている。電極層９３，９４は、平行に配置された複数の帯状要素を有する。電極層９３の帯状要素と電極層９４の帯状要素とは、互いに直角である。電極層９３，９４は、図示しないＩＣチップに接続されている。

携帯電話機Ｚは、筐体の一部を構成する透明カバー９５を有している。入力装置Ｘは、透明接着材９６によって透明カバー９５に接合されている。入力装置Ｘの下方には、液晶表示パネルＹが配置されている。携帯電話機Ｚの使用者が携帯電話機Ｚを操作するときに、指Ｆｇを透明カバー９５に対して接近させ、あるいは接触させると、電極層９３，９４の帯状要素との間に静電容量が生じる。この静電容量の大きさを上記ＩＣチップによって検出することにより、指Ｆｇが平面視においてどの位置に接近してきたかを検出することができる。

入力装置Ｘは、携帯電話機Ｚを構成する一部品として扱われる。このため、携帯電話機Ｚの組み立てに先立って、入力装置Ｘはそれ単体で組み立てられ、単体での検出確認作業が行われる。しかしながら、この後に行われる携帯電話機Ｚの組み立てにおいては、入力装置Ｘの透過板９１と透明カバー９５とが透明接着材９６によって接着される。この透明接着材９６の塗布量が適切に管理されないと、透明カバー９５と入力装置Ｘとの距離が一定とならない。この距離がばらつくと、指Ｆｇが接近したときに生じる静電容量の大きさが想定外の大きさとなってしまう。このようなことでは、指Ｆｇの検出を十分に正確に行えない場合があった。また、透明カバー９５と入力装置Ｘとを透明接着材９６によって接着する際に、異物や気泡が混入するおそれがある。これは、組み立ての歩留まりを悪化させ、コスト増の要因となりうる。

また、携帯電話機Ｚに代表される携帯情報処理端末は、小型化、特に薄型化の要請が強い。携帯電話機Ｚは、透明カバー９５と入力装置Ｘとが接着された構造であるため、薄型化を図ることが困難であった。

特開２００８−３３７７７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、指の位置をより正確に検出するとともに薄型化を図ることが可能な入力装置および携帯情報処理装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される入力装置は、互いに平行に配置された複数の帯状要素を有する透明な第１の電極層と、上記第１の電極層の上記複数の帯状要素とは異なる方向に沿って互いに平行に配置された複数の帯状要素を有しており、上記第１の電極層に対して絶縁され、かつ積層された透明な第２の電極層と、上記第１および第２の電極層に対してその積層方向において導電体が接近したときに生じる静電容量変化によって上記導電体の接近を検出する制御手段と、を備える入力装置であって、表裏面を有し、その表面が上記導電体が接する接触面とされており、その裏面に上記第１の電極層が形成されている第１の透過板を備えることを特徴としている。

このような構成によれば、上記導電体は、上記第１の電極層が形成された上記第１の透過板に直接接触することとなる。このため、上記導電体と上記第１の電極層との間には、上記第１の透過板が介在するのみである。これにより、上記入力装置を製造した直後に、上記入力装置単体で上記導電体の位置検出が適切に行えることを確認すれば、上記入力装置をたとえば携帯電話機などの携帯情報処理装置に組み込んだ後は、このような確認は一切不要である。したがって、上記携帯情報処理装置の組み立てが完了した後においても、上記導電体の位置検出を正確に行うことが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の透過板の上記裏面に対して対向配置されており、かつ上記裏面と対向する表面に上記第２の電極層が形成された第２の透過板を備える。このような構成によれば、上記第２の電極層と上記第１の透過板との距離が比較的小となる。したがって、上記第２の電極層の静電容量を正確に検出するのに有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の透過板の間には、透明絶縁材が介在している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２の透過板の裏面には、上記第１および第２の電極層の複数の帯状要素と平面視において重なり、かつ導電性を有する透明なシールド層が形成されている。このような構成によれば、上記第１および第２の電極層の上記複数の帯状要素が外来のノイズの影響を受けることを抑制できる。また、上記入力装置の薄型化を大きく阻害することなく上記シールド層を設けることができる。

本発明の第２の側面によって提供される携帯情報処理装置は、筐体と、本発明の第１の側面によって提供される入力装置と、上記入力装置に対して上記筐体内側に配置された表示パネルと、を備えており、上記第１の透過板が、上記筐体に形成された開口から露出している。

このような構成によれば、上記携帯情報処理装置の薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の透過板と上記筐体のうち上記第１の透過板を囲む部分とが面一とされている。このような構成によれば、上記第１の透過板の端付近に上記導電体が接近したことを検出するのに好ましい。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る入力装置およびこれを用いた携帯情報処理装置の第１実施形態を示している。本実施形態の入力装置Ａ１は、透過板１，２，３、電極層４，５、およびシールド層６を備えており、導電体としての指Ｆｇが接近したことを静電容量の変化によって検出するためのものである。なお、図２においては、理解の便宜上、透明絶縁材７１、フレキシブル配線基板７５、および筐体８１を省略している。

透過板１は、たとえばポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＮ）、ポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮ）、ポリカーボネイト（以下、ＰＣ）などの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいはガラスからなる透明な板であり、接触面１ａおよび対向面１ｂを有している。接触面１ａは、指Ｆｇが接近したときに接する面である。接触面１ａには、たとえば図示しないコーティング層を設けてもよい。このコーティング層は、外来光が反射することにより、視認性が悪化することを抑制したり、透過板１に傷が生じることを防いだりする機能を果たす。対向面１ｂは、透過板２と向かい合う面であり、電極層４が形成されている。

電極層４は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。電極層４は、複数の帯状要素４１を有している。複数の帯状要素４１は、互いに平行に配置されている。各帯状要素４１は、略菱形状に膨張した部分とくびれた部分とが長手方向に交互に配置された形状とされている。なお、帯状要素４１は、略菱形状に膨張した部分を有するものに限定されず、たとえば丸形状、菱形以外の多角形状の膨張部分を有するものであってもよい。

透過板２は、たとえばＰＥＮ、ＰＥＮ、ＰＣなどの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいはガラスからなる透明な板であり、透過板１に対して隙間を隔てて平行に配置されている。透過板２は、対向面２ａを有している。対向面２ａは、透過板１の対向面１ｂと対向する面である。対向面２ａには、電極層５が形成されている。

電極層５は、たとえばＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。電極層５は、複数の帯状要素５１を有している。複数の帯状要素５１は、複数の帯状要素４１に対して直角となるように互いに平行に配置されている。各帯状要素５１は、略菱形状に膨張した部分とくびれた部分とが長手方向に交互に配置された形状とされている。なお、帯状要素５１は、略菱形状に膨張した部分を有するものに限定されず、たとえば丸形状、菱形以外の多角形状の膨張部分を有するものであってもよい。さらに、電極層５は、複数の帯状要素５１の端部から延びる複数の配線部５２を有している。

透過板１，２の間には、透明絶縁材７１が介在している。透明絶縁材７１としては、光を良好に透過するとともに、電極層４，５を互いに絶縁可能なものを用いればよい。本実施形態においては、透過板１，２の間に塗布されたエポキシ系あるいはアクリル系の透明接着剤を硬化させることにより、透明絶縁材７１が形成されている。なお、図２においては、理解の便宜上、透明絶縁材７１を省略している。

また、透過板１，２の間には、透明絶縁材７１を囲むように異方性導電接着材７３が設けられている。異方性導電接着材７３は、たとえば絶縁性樹脂に微小な導電粒子が混入されたものであり、透過板１，２を押し付けあう方向にのみ電気を通す性質を有する。透過板１の対向面１ｂのうち、電極層５の複数の配線部５２の端部と対向する部分には、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明導電材料、あるいはＡｇ，Ａｕなどの金属からなる複数のパッド４２が形成されている。異方性導電接着剤７３を介して、複数の配線部５２と複数のパッド４２とが導通している。なお、本実施形態とは異なり、基板１の長辺付近に複数のパッド４２を形成し、これらのパッド４２と複数の配線部５３とを導通させてもよい。この場合、複数の配線部５２は、本実施形態よりも格段に短くてよい。

図２によく表れているように、複数の帯状要素４１，５１それぞれの上記膨張部分どうしは、平面視において互いに重ならないように配置されている。さらに、複数の帯状要素４１の上記膨張部分どうしの隙間には、複数の帯状要素５１の上記膨張部分がはまり込むように配置されている。

透過板３は、たとえばＰＥＮ、ＰＥＮ、ＰＣなどの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいはガラスからなる透明な板であり、透過板２に対して隙間を隔てて平行に配置されている。透過板３は、対向面３ａを有している。対向面３ａは、透過板２と対向する面である。対向面３ａには、シールド層６が形成されている。

シールド層６は、たとえばＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜であり、平面視において、電極層４，５の複数の帯状要素４１，５１と重なる領域に形成されている。シールド層６は、外来の電磁ノイズを電極層４，５が拾ってしまうことを防止するためのものである。また、電極層４，５とシールド層６との間には、寄生容量が生じる。これにより、指Ｆｇと電極４，５との間に生じる静電容量が、入力装置Ａが置かれる環境による変化を受けにくくなり、より正確な検出が可能となる。透過板２，３の間には、たとえばエポキシ系あるいはアクリル系からなる透明絶縁材７２が介在している。

透過板１，３からは、フレキシブル配線基板７５，７６が延びている。フレキシブル配線基板７５は、透過板１に形成された電極層４と、電極層５と導通する上記複数のパッドから延びる配線パターン（図示略）とが接続されている。フレキシブル配線基板７５を介して、電極層４，５は、ＩＣチップ７４につながっている。ＩＣチップ７４は、各帯状要素４１，５１に生じる静電容量を独立にかつ常に検出可能に構成されている。フレキシブル配線基板７６には、シールド層６が接続されている。

携帯電話機Ｃは、上述した入力装置Ａ１と、液晶表示パネルＢおよび筐体８１とを備えており、本発明で言う携帯情報処理装置の一例に相当する。

液晶表示パネルＢは、たとえば互いに対向する透明基板およびＴＦＴ基板と、これらに挟まれた液晶層とを備えており、携帯電話機Ｃの操作に供する操作メニュー画面や、画像などを表示する機能を有する。液晶表示パネルＢに表示された画像は、入力装置Ａ１を透して視認可能である。

筐体８１は、たとえば樹脂製の薄型箱状であり、入力装置Ａ１および液晶表示パネルＢを収容している。筐体８１には、開口８１ａが形成されている。開口８１ａは、液晶表示パネルＢによって表示された画像を視認可能となるように、入力装置Ａ１の透過板１を露出させるために設けられている。特に、本実施形態においては、筐体８１のうち透過板１を囲む部分と透過板１とが面一とされている。

携帯電話機Ｃの操作は、以下のようにして行われる。

液晶表示パネルＢは、たとえば携帯電話機Ｃの諸機能を発揮させるボタンを模したアイコンを含む操作メニュー画面を表示させる。使用者がなんら操作をしない状態においては、各帯状要素４１，５１には静電容量はほとんど生じていない。次いで、使用者は、選択したい機能に対応するアイコンを触るようにして、指Ｆｇによって透過板１の接触面１ａに触れる。このとき、帯状要素４１，５１と指Ｆｇの距離が短くなる。これにより、各帯状要素４１，５１に静電容量が生じる。複数の帯状要素４１，５１のうち指Ｆｇとの距離が近いものほど静電容量が大きい。すなわち、複数の帯状要素４１の静電容量を比較することによって、複数の帯状要素４１が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。また、複数の帯状要素５１の静電容量を比較することによって、複数の帯状要素５１が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。この結果、指Ｆｇの平面視における位置が確定され、使用者が触れようとしたアイコンが特定される。そして、携帯電話機Ｃは、このアイコンに対応する機能を発揮する。

次に、入力装置Ａ１および携帯電話機Ｃの作用について説明する。

本実施形態によれば、指Ｆｇは、電極層４が形成された透過板１に直接触れる。このため、指Ｆｇと電極層４との間には、たとえば図３に示された従来技術における透明カバー９５、およびこの透明カバー９６と透過板９１とを接合するための透明接着材９６は介在していない。また、電極層５と電極層４との間には、透明絶縁材７１が介在するのみである。これにより、入力装置Ａ１を製造した直後に、入力装置Ａ１単体で指Ｆｇの位置検出が適切に行えることを確認すれば、入力装置Ａ１を携帯電話機Ｃに組み込んだ後は、このような確認は一切不要である。したがって、携帯電話機Ｃの組み立てが完了した後においても、指Ｆｇの位置検出を正確に行うことが可能であり、携帯電話機Ｃを適切に操作することができる。

透過板１を携帯電話機Ｃの外装の一部として用いることにより、図３に示された従来技術における透明カバー９５を設ける必要がない。これは、携帯電話機Ｃの薄型化を図るのに有利である。また、透過板１と筐体８１とが面一であることにより、透過板１の端付近に対して指Ｆｇを確実に接触させることができる。したがって、透過板１の端付近に表示されたたとえばアイコンに使用者が触れようとしたことを適切に検出することができる。

シールド層６を設けることにより、入力装置Ａ１の誤作動を好適に防止することができる。

図３は、本発明に係る入力装置およびこれを用いた携帯情報処理装置の第２実施形態を示している。本実施形態の入力装置Ａ２は、透過板３を備えない点が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、シールド層６は、透過板２の裏面２ｂに設けられている。シールド層６は、透明絶縁材７２によって覆われている。透明絶縁材７２は、入力装置Ａ２が搬送されたり、携帯電話機Ｃに組み込まれたりするときに、シールド層６が損傷を受けることを防止する機能を果たす。

このような実施形態によれば、上述した実施形態と比較して、透過板３に相当する分だけ入力装置Ａ２の厚さを薄くすることが可能である。これは、携帯電話機Ｃの薄型化を図るのに有利である。

本発明に係る入力装置および形態情報処理装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る入力装置および形態情報処理装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明の第１実施形態に基づく入力装置および携帯電話機を示す要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う平面から見た要部平面図である。 本発明の第２実施形態に基づく入力装置および携帯電話機を示す要部断面図である。 従来の入力装置および携帯電話機の一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 入力装置
Ｂ 液晶表示パネル（表示パネル）
Ｃ 携帯電話機
Ｆｇ 指（導電体）
１ （第１の）透過板
１ａ 接触面（表面）
１ｂ 対向面（裏面）
２ （第２の）透過板
２ａ 対向面（表面）
２ｂ 裏面
３ 透過板
３ａ 対向面
４ （第１の）電極層
４１ 帯状要素
４２ パッド
５ （第２の）電極層
５１ 帯状要素
５２ 配線部
６ シールド層
７１，７２ 透明絶縁材
７３ 異方性導電接着材
７４ ＩＣチップ（制御手段）
７５，７６ フレキシブル配線基板
８１ 筐体
８１ａ 開口

Claims (6)

1. 互いに平行に配置された複数の帯状要素を有する透明な第１の電極層と、
   上記第１の電極層の上記複数の帯状要素とは異なる方向に沿って互いに平行に配置された複数の帯状要素を有しており、上記第１の電極層に対して絶縁され、かつ積層された透明な第２の電極層と、
   上記第１および第２の電極層に対してその積層方向において導電体が接近したときに生じる静電容量変化によって上記導電体の接近を検出する制御手段と、
   を備える入力装置であって、
   表裏面を有し、その表面が上記導電体が接する接触面とされており、その裏面に上記第１の電極層が形成されている第１の透過板を備えることを特徴とする、入力装置。
2. 上記第１の透過板の上記裏面に対して対向配置されており、かつ上記裏面と対向する表面に上記第２の電極層が形成された第２の透過板を備える、請求項１に記載の入力装置。
3. 上記第１および第２の透過板の間には、透明絶縁材が介在している、請求項２に記載の入力装置。
4. 上記第２の透過板の裏面には、上記第１および第２の電極層の複数の帯状要素と平面視において重なり、かつ導電性を有する透明なシールド層が形成されている、請求項２または３に記載の入力装置。
5. 筐体と
   請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置と、
   上記入力装置に対して上記筐体内側に配置された表示パネルと、を備えており、
   上記第１の透過板が、上記筐体に形成された開口から露出していることを特徴とする、携帯情報処理装置。
6. 上記第１の透過板と上記筐体のうち上記第１の透過板を囲む部分とが面一とされている、請求項５に記載の携帯情報処理装置。

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