JP2012084037A

JP2012084037A - 入力装置

Info

Publication number: JP2012084037A
Application number: JP2010231237A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Takagi; 直志高木; Tamotsu Yamamoto; 保山本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関し、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】押圧操作時に、制御手段１７が上導電層３と下導電層４の一端の、上電極６Ｂと下電極７Ａの間に電圧Ｖ０を印加すると共に、他端の上電極６Ａの電圧ＶＢから下電極７Ｂの電圧ＶＣを減算して、押圧力を判別することによって、制御手段１７が押圧位置の検出に加え、操作した押圧力の強弱の検出も行うことができるため、他の部品を必要とせず簡易な構成で、例えばメニューの選択と確定、あるいは地図の選択と拡大というような、多様な操作を確実に行うことが可能な入力装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、液晶表示素子等の表示素子の前面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、指等でタッチパネルを押圧操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、確実で、多様な操作を行えるものが求められている。

このような従来の入力装置について、図５〜図７を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図５は従来の入力装置の分解斜視図、図６は同タッチパネルの断面図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の上基板、２はガラス等の光透過性の下基板で、上基板１の下面には酸化インジウム錫等の光透過性の上導電層３が、下基板２の上面には同じく下導電層４が各々形成されている。

そして、下導電層４上面には絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ５が所定間隔で、例えば高さ１０μｍ前後のドットスペーサ５が、１〜５ｍｍ前後の間隔で形成されると共に、上導電層３の左右両端には一対の上電極６Ａと６Ｂが、下導電層４の上導電層３とは直交方向の前後両端には、一対の下電極７Ａと７Ｂが各々形成されている。

また、８は上基板１と下基板２間の外周内縁に形成された略額縁状のスペーサで、このスペーサ８の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板２の外周が貼り合わされ、上導電層３と下導電層４が所定の間隙を空けて対向するようにして、タッチパネル９が形成されている。

さらに、１０はマイコン等の制御手段で、上下面に複数の配線パターンが設けられた配線基板（図示せず）等に実装形成されると共に、この制御手段１０に上電極６Ａ、６Ｂや下電極７Ａ、７Ｂが、配線パターンを介して接続されて入力装置が構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネル９が、図７の平面図に示すように、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて、電子機器の筐体２０の前面に装着されると共に、制御手段１０がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、筐体２０内の配線基板（図示せず）に各種電子部品によって形成された、機器の電子回路や電源（図示せず）に電気的に接続される。

また、筐体２０内の配線基板には複数のプッシュスイッチ（図示せず）が実装され、これらが電子回路に接続されると共に、このプッシュスイッチの押釦２１が筐体２０の表面に突出している。

以上の構成において、タッチパネル９背面の表示素子に、例えば複数のアイコン２２等のメニューが表示された状態で、所望のアイコン２２Ａ上の上基板１上面を指等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層３が下方の複数のドットスペーサ５に接した後、この間の上導電層３が下導電層４に接触する。

そして、制御手段１０から一対の上電極６Ａと６Ｂや下電極７Ａと７Ｂへ順次電圧が印加され、上導電層３両端及びこれと直交方向の下導電層４両端の電圧比によって、押圧された箇所を制御手段１０が検出し、これによって所望のアイコン２２Ａが選択されて、電子回路が表示素子の例えばアイコン２２Ａの白黒表示を反転させる。

また、所望のアイコン２２Ａを選択した後、所定の押釦２１を押圧操作すると、この背面のプッシュスイッチの電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して選択したメニューが確定し、表示素子の画面がアイコン２２Ａに応じた次の表示、例えば地図等に切換わる。

つまり、タッチパネル９背面の表示素子を見ながら、上基板１上面を押圧操作することによって、複数のアイコン２２等のメニューの選択を行うと共に、別の箇所に設けられた所定の押釦２１を押圧操作することによって、選択したメニューの確定が行われるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−１７６１９９号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、タッチパネル９の押圧操作によって、背面の表示素子に表示されたメニューの選択を行った後、タッチパネル９とは離れた箇所の押釦２１の押圧操作によって、選択したメニューの確定を行っているため、電子機器の使用部品数が増え、構成も複雑なものになると共に、特にメニューの数が多い場合には、操作が煩雑で手間がかかり、誤操作も生じ易くなってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、押圧操作時に、制御手段が上導電層と下導電層の一端に電圧を印加すると共に、上導電層と下導電層の他端の電圧を減算して、押圧力を判別するようにして入力装置を構成したものであり、制御手段が押圧位置の検出に加え、操作した押圧力の強弱の検出も行うことができるため、他の部品を必要とせず簡易な構成で、例えばメニューの選択と確定、あるいは地図の選択と拡大というような、多様な操作を確実に行うことが可能な入力装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能な入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による入力装置の分解斜視図同タッチパネルの断面図同電子機器の平面図同電子機器の平面図従来の入力装置の分解斜視図同タッチパネルの断面図同電子機器の平面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の分解斜視図、図２は同タッチパネルの断面図であり、同図において、１はポリエチレンテレフタレ−トやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等のフィルム状で光透過性の上基板、２は同じくフィルム状またはガラスやアクリル等の薄板状で光透過性の下基板で、上基板１の下面には酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の上導電層３が、下基板２の上面には同じく下導電層４が、各々スパッタ法等によって形成されている。

また、下導電層４上面にはエポキシやシリコーン等の絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ１５が所定間隔で、例えば高さ２〜４μｍ前後のドットスペーサ１５が、１〜５ｍｍ前後の間隔で設けられている。

そして、上導電層３の左右両端には銀やカーボン等の一対の上電極６Ａと６Ｂが、下導電層４の上導電層３とは直交方向の前後両端には、一対の下電極７Ａと７Ｂが各々印刷等によって形成されている。

さらに、８は略額縁状でポリエステルやエポキシ、不織布等の絶縁樹脂製のスペーサで、上基板１と下基板２間の外周内縁に形成されると共に、このスペーサ８の上下面または片面に塗布形成されたアクリルやシリコーンゴム等の接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板２の外周が貼り合わされ、上導電層３と下導電層４が所定の間隙を空けて対向するようにして、タッチパネル１６が構成されている。

また、１７はマイコン等の制御手段で、上下面に複数の配線パターンが設けられた配線基板（図示せず）等に実装形成されると共に、この制御手段１７に上電極６Ａ、６Ｂや下電極７Ａ、７Ｂが、配線パターンを介して接続されている。

さらに、１８は抵抗値が２００〜２ｋΩ前後の固定抵抗器等の抵抗で、制御手段１７と同様に配線基板等に実装形成されると共に、上電極６Ｂがこの抵抗１８を介して制御手段１７に接続されて、入力装置が構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネル１６が、図３（ａ）の平面図に示すように、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて、電子機器の筐体２０の前面に装着されると共に、制御手段１７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、筐体２０内の配線基板（図示せず）に各種電子部品によって形成された、機器の電子回路や電源（図示せず）に電気的に接続される。

なお、筐体２０内の配線基板には複数のプッシュスイッチ（図示せず）が実装され、これらが電子回路に接続されると共に、このプッシュスイッチの押釦２１が筐体２０の表面に突出している。

以上の構成において、タッチパネル１６背面の表示素子に、例えば複数のアイコン２２等のメニューが表示された状態で、所望のアイコン２２Ａ上の上基板１上面を指等で軽く押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層３が下方の複数のドットスペーサ１５、例えば図２に示すように、ドットスペーサ１５Ａと１５Ｂに接した後、この間の下導電層４に上導電層３が接触する。

なお、この時、複数のドットスペーサ１５は高さ２〜４μｍ前後と、低い高さに形成されているため、小さな押圧力でも上基板１が撓み、押圧した下面の上導電層３がドットスペーサ１５Ａと１５Ｂの間の下導電層４に接触する。

そして、制御手段１７から一対の上電極６Ａと６Ｂの間、及び下電極７Ａと７Ｂの間に所定の電圧、例えばＤＣ５Ｖの電圧が順次印加され、上導電層３両端及びこれと直交方向の下導電層４両端の電圧比によって、押圧された箇所を制御手段１７が検出し、これによって所望のアイコン２２Ａが選択されて、例えば図３（ｂ）に示すように、電子回路が表示素子のアイコン２２Ａの白黒表示を反転させる。

つまり、例えば、先ず上導電層３左右両端の上電極６Ａと６Ｂ間に電圧が印加された状態での、下電極７Ａまたは７Ｂからの電圧によって左右方向の押圧位置を、次に、下導電層４前後両端の下電極７Ａと７Ｂに電圧が印加された状態での、上電極６Ａまたは６Ｂからの電圧によって前後方向の押圧位置を、制御手段１７が各々検出する。

また、このまま指に力を加えて上基板１上面を強く押圧操作すると、この力によって上基板１がさらに撓み、この下面の上導電層３がより大きな面積で、ドットスペーサ１５Ａと１５Ｂの間の下導電層４に接触するため、この間の抵抗値が変化する。

そして、この時、制御手段１７が先ず、上導電層３と下導電層４の一端、例えば、抵抗１８を介して上電極６Ｂと下電極７Ａの間に電圧を印加し、上導電層３と下導電層４の他端の電圧、例えば上電極６Ａの電圧から下電極７Ｂの電圧を減算する。

つまり、図１に示すように、抵抗１８に直列に接続された、上電極６Ｂから押圧位置までの上導電層３の抵抗ＲＡと、上導電層３と下導電層４間の接触抵抗ＲＢ、及び押圧位置から下電極７Ａまでの下導電層４の抵抗ＲＣの、抵抗ＲＡと接触抵抗ＲＢの間の電圧ＶＢを上電極６Ａから、接触抵抗ＲＢと抵抗ＲＣの間の電圧ＶＣを下電極７Ｂから各々検出し、これを減算して上導電層３と下導電層４間の接触抵抗ＲＢを算出する。

なお、この時、抵抗ＲＡとＲＣは、各々押圧位置までの上導電層３と下導電層４自体の抵抗であるため、押圧操作する力が変化しても、抵抗値は５００Ω前後と変わらないが、上導電層３と下導電層４間の接触抵抗ＲＢは、軽く押圧操作した場合には上導電層３と下導電層４の接触面積が少ないため、１〜２ｋΩ前後の抵抗値となり、強く押圧操作し接触面積が大きくなった場合には、２００〜５００Ω前後の抵抗値に変化する。

また、同時に制御手段１７が、抵抗１８を介さず直接接続された上電極６Ｂから検出した、抵抗１８と抵抗ＲＡの間の電圧ＶＡを、印加したＤＣ５Ｖの電圧Ｖ０から減算し、これを抵抗１８の抵抗値で除算して、抵抗１８や抵抗ＲＡ等に流れる電流を算出する。

そして、この算出した電流で、上電極６Ａの電圧ＶＢから下電極７Ｂの電圧ＶＣを減算した電圧を除算して、上導電層３と下導電層４間の接触抵抗ＲＢを算出し、この値によって押圧操作された力の強弱を制御手段１７が判別して、選択したメニューが確定し、表示素子の画面がアイコン２２Ａに応じた次の表示、例えば地図等に切換わる。

すなわち、タッチパネル１６背面の表示素子を見ながら、上基板１上面を指等で軽く押圧操作することによって、複数のアイコン２２等のメニューの選択を行うと共に、指等を動かすことなく、そのままの押圧位置でさらに強く上基板１上面を押圧操作することによって、選択したメニューの確定が行われるように構成されている。

つまり、制御手段１７が上導電層３と下導電層４の一端の、抵抗１８を介して上電極６Ｂと下電極７Ａの間に電圧Ｖ０を印加すると共に、他端の上電極６Ａの電圧ＶＢから下電極７Ｂの電圧ＶＣを減算して、押圧操作された力の強弱を判別することによって、指等を動かすことなく、そのままの押圧位置で加える力を変えるだけで、複数のアイコン２２等のメニューの選択と確定の両方の操作が行えるため、誤操作がなく、容易で確実な操作が可能なようになっている。

また、このように制御手段１７がタッチパネル１６の押圧位置の検出に加え、操作した押圧力の強弱の検出も行うことによって、押釦２１を押圧操作して、背面のプッシュスイッチの電気的接離を行う等の操作も不要となるため、電子機器や入力装置に他の部品を必要とせず、簡易な構成で、多様な操作を確実に行うことができる。

なお、以上の説明では、押圧操作する力の強弱を変えることで、複数のアイコン２２等のメニューの選択や確定操作を行う構成について説明したが、図４の平面図に示すように、タッチパネル１６背面の表示素子に表示された地図の選択や、この拡大や縮小等の操作を行う構成としても、本発明の実施は可能である。

つまり、例えば図４（ａ）に示すように、タッチパネル１６背面の表示素子に地図が表示された状態で、地図の所望の箇所上の上基板１上面を指等で軽く押圧操作すると、この押圧位置を制御手段１７が検出して、地図の所望の箇所が選択される。

また、このまま指に力を加えて上基板１上面を強く押圧操作すると、この押圧力の変化を制御手段１７が検出して、図４（ｂ）に示すように、選択した箇所の地図が拡大して表示される。

あるいは、この後、指の位置はそのままで、力を抜き軽い押圧力に戻すと、制御手段１７がこの押圧力の変化を検出して、地図は図４（ａ）に示す状態に、縮小して表示される。

すなわち、制御手段１７がタッチパネル１６の押圧位置の検出に加え、操作した押圧力の強弱の検出も行うことによって、軽く押圧操作した箇所が選択され、そのまま強く押圧操作すると、その箇所の地図が拡大して表示されると共に、押圧力を弱めると、再び元の縮小された地図の表示に戻るという操作が、指を動かすことなく、加える力を変えるだけで行えるようになっている。

なお、制御手段１７と上電極６Ｂの間の抵抗１８をなくした構成としても、本発明の実施は可能であるが、上記のように上導電層３や下導電層４の抵抗ＲＡやＲＣに比べて、やや大きな抵抗値の抵抗１８を設け、この抵抗１８と抵抗ＲＡの間の電圧ＶＡを用いて、上導電層３と下導電層４間の接触抵抗ＲＢを算出することで、より高分解能な検出を行うことができる。

このように本実施の形態によれば、押圧操作時に、制御手段１７が上導電層３と下導電層４の一端の、上電極６Ｂと下電極７Ａの間に電圧Ｖ０を印加すると共に、他端の上電極６Ａの電圧ＶＢから下電極７Ｂの電圧ＶＣを減算して、押圧力を判別することによって、制御手段１７が押圧位置の検出に加え、操作した押圧力の強弱の検出も行うことができるため、他の部品を必要とせず簡易な構成で、例えばメニューの選択と確定、あるいは地図の選択と拡大というような、多様な操作を確実に行うことが可能な入力装置を得ることができるものである。

なお、以上の説明では、押圧操作する力の強弱を変えることで、複数のアイコン２２等のメニューの選択と確定操作を行う構成や、地図の選択と拡大、縮小等の操作を行う構成について説明したが、これ以外にも例えば、押圧力の強弱に応じて音量の増減を行う構成や、あるいは、表示素子に表示されたカーソルやポインタの移動速度を変える構成等、様々な構成においても本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、タッチパネル１６の各電極を制御手段１７に接続すると共に、この制御手段１７を機器の電子回路に接続した構成について説明したが、制御手段１７を電子回路に一体に形成し、これにタッチパネル１６の各電極を接続した構成としてもよい。

本発明による入力装置は、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１上基板
２下基板
３上導電層
４下導電層
６Ａ、６Ｂ上電極
７Ａ、７Ｂ下電極
８スペーサ
１５、１５Ａ、１５Ｂドットスペーサ
１６タッチパネル
１７制御手段
１８抵抗

Claims

下面に上導電層が形成された光透過性の上基板と、上面に上記上導電層と所定の間隙を空けて対向する下導電層が形成された光透過性の下基板と、上記上導電層両端、及びこれと直交方向の上記下導電層両端に接続された制御手段からなり、押圧操作時に、上記制御手段が上記上導電層と下導電層の一端に電圧を印加すると共に、上記上導電層と下導電層の他端の電圧を減算して、押圧力を判別する入力装置。