JP2013218515A - タッチ入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体構造を触ることによりタッチ面の方向を認識することが可能なタッチ入力装置を提供すること。
【解決手段】立体構造１２を有し、対象物がタッチしたタッチ座標を認識するタッチ面１０と、前記タッチ面内の第１方向を、出力座標の第１方向として前記出力座標に関する情報を出力する制御部４５と、を具備し、前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向と前記タッチ面内の前記第１方向に交差する前記タッチ面内の第２方向とを認識できるように立体構造の大きさおよび高さの少なくとも一方を変化させたタッチ入力装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチ入力装置に関し、例えば立体構造を備えるタッチ入力装置に関する。

近年、情報通信機器や業務用端末市場の拡大に伴い、容易に座標検出可能なタッチパネルやタッチパッド等のタッチ入力装置の需要が拡大している。タッチ面に立体構造を備えたタッチ入力装置が知られている（例えば特許文献１から４）。

特開２０１０−２４４７７２号公報 特開２００４−９４４５０号公報 特表２００５−５１２２４１号公報 特開２０１１−１４１７９６号公報

しかしながら、立体構造を触った場合、タッチ面の方向を認識することができない。本発明は、立体構造を触ることによりタッチ面の方向を認識することが可能なタッチ入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、立体構造を有し、対象物がタッチしたタッチ座標を認識するタッチ面と、前記タッチ面内の第１方向を、出力座標の第１方向として前記出力座標に関する情報を出力する制御部と、を具備し、前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向と前記タッチ面内の前記第１方向に交差する前記タッチ面内の第２方向とを認識できるように立体構造の大きさおよび高さの少なくとも一方を変化させたことを特徴とするタッチ入力装置である。本発明によれば、立体構造を触ることによりタッチ面の方向を認識することが可能なタッチ入力装置を提供することができる。

上記構成において、前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向に延伸したいずれの軸に対しても非対称である構成とすることができる。

上記構成において、前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向に直交する前記第２方向に延伸する軸に対し対称である構成とすることができる。

上記構成において、前記制御部は、前記タッチ座標が前記タッチ面の第２方向のいずれの位置かにより、前記出力座標の第１方向の移動量を変化させる構成とすることができる。

上記構成において、前記制御部は、前記第２方向の一方向に行くに従い前記移動量を大きく構成とすることができる。

上記構成において、前記一方向に行くに従い前記立体構造の前記第１方向の幅が狭い構成とすることができる。

本発明によれば、立体構造を触ることによりタッチ面の方向を認識することが可能なタッチ入力装置を提供することができる。

図１は、実施例１に係るタッチ入力装置のタッチ部の平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、実施例１に係るタッチ入力装置を示す図である。 図４（ａ）から図４（ｃ）は、立体構造を示す図である。 図５は、立体構造を指で触る例を示す図である。 図６は、実施例２におけるタッチ入力装置のタッチ部の平面図である。 図７は、対象物が接触したＹ座標に対する検出電圧を示す図である。 図８（ａ）から図８（ｄ）は、対象物が接触したＹ座標に対する移動量を示す図である。 図９は、出力部が行なう処理を示すフローチャートである。 図１０（ａ）は、タッチ部の平面図、図１０（ｂ）は、表示装置の画面を示す図である。 図１１は、実施例３に係るタッチ入力装置のタッチ部を示す平面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。

図１は、実施例１に係るタッチ入力装置のタッチ部の平面図である。タッチ部１５の上面であるタッチ面１０は、立体構造１２と平坦部１４とを備えている。タッチ部１５には信号を入出力するためのケーブル１６が接続されている。立体構造１２は例えば上方に膨らむ膨出部である。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。タッチ部１５は、樹脂台座３５、下部フィルム３４、下部導電膜３３、ドットスペーサ３６、上部導電膜３１および上部フィルム３２が積層して設けられている。樹脂台座３５上に下部フィルム３４、下部フィルム３４上に下部導電膜３３が設けられている。樹脂台座３５の代わりにフィルムが用いられてもよい。ドットスペーサ３６は互いに離間しており、上部導電膜３１はドットスペーサ３６と離間している。下部導電膜３３と上部導電膜３１とは貼付部材３９により貼り付けられている。下部導電膜３３と上部導電膜３１との間には空隙３０が形成される。

樹脂台座３５は、例えばプラスチック等の変形を抑制する材料を用いる。下部フィルム３４および上部フィルム３２は、例えば透明なフィルムであり、ポリエチレンテレフタレートを用いることができる。下部導電膜３３および上部導電膜３１は、例えば透明導電膜であり、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）を用いることができる。ドットスペーサ３６は、例えば絶縁性の材料であり、アクリル樹脂を用いることができる。貼付部材３９は、例えば両面テープである。

タッチ部１５においては、通常は、上部導電膜３１と下部導電膜３３とは接触していない。上部フィルム３２上に指等の対象物が接触すると、上部フィルム３２および上部導電膜３１が撓む。上部導電膜３１がドットスペーサ３６の隙間から下部導電膜３３に接触する。上部導電膜３１と下部導電膜３３とが接触した位置を検出することにより、対象物が接触したタッチ面１０のタッチ座標を検出できる。

平坦部１４におけるドットスペーサ３６の間隔は、立体構造１２における間隔より狭い。これにより、立体構造１２においては、指等の対象物の接触により、下部導電膜３３と上部導電膜３１とが接触し易く、平坦部１４においては、下部導電膜３３と上部導電膜３１とを接触し難くすることができる。また、ドットスペーサ３６は、下部導電膜３３および上部導電膜３１の少なくとも一方側に設けられていればよい。

平坦部１４と立体構造１２との境界Ｂにおいて、上部フィルム３２および上部導電膜３１が曲線状３７をしている。これにより、境界Ｂ（図１参照）における応力を緩和し、応力に起因した上部フィルム３２および上部導電膜３１の破損を抑制できる。

図３は、実施例１に係るタッチ入力装置を示す図である。タッチ入力装置１００は、タッチ部１５と制御部４５とを備える。図２で示したタッチ部１５の積層構造から上部導電膜３１と下部導電膜３３とを抜き出して説明する。また、上部導電膜３１と下部導電膜３３とは離して図示している。下部導電膜３３には、Ｘ方向に対向したＸ電極４０および４１、Ｙ方向に対向したＹ電極４２および４３が設けられている。

制御部４５は、検出回路４６、出力部４８、メモリ４７、スイッチＳＷ１およびＳＷ２並びに電源Ｖ１およびＶ２を備えている。電源Ｖ１は直流電圧をＸ電極４０および４１間に印加する。スイッチＳＷ１は、電源Ｖ１とＸ電極４０または４１との間に設けられている。電源Ｖ２は直流電圧をＹ電極４２および４３間に印加する。スイッチＳＷ２は、電源Ｖ２とＹ電極４２または４３との間に設けられている。検出回路４６は、対象物が接触したタッチ座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）を検出する。出力部４８はタッチ座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）を出力座標Ｏ（Ｘ，Ｙ）に変換して他の装置に出力する。

このように、タッチ面１０は、立体構造１２を有し、対象物がタッチしたタッチ座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）を認識する。制御部４５は、タッチ面１０内の第１方向（例えばＸ方向）を、出力座標Ｏ（Ｘ，Ｙ）の第１方向（例えばＸ方向）として出力座標に関する情報を出力する。このとき、タッチ座標におけるＸ方向およびＹ方向を出力座標におけるＸ方向およびＹ方向に変換してもよいが、出力座標におけるＸ方向およびＹ方向は、タッチ座標におけるＸ方向およびＹ方向と一致していなくてもよい。例えば、出力座標のＸ方向が、タッチ座標の任意の方向でもよい。この場合、タッチ面１０内の第１方向は、出力座標Ｏ（Ｘ，Ｙ）のＸ方向に対応する方向となる。

対象物がタッチ面１０に接触し、タッチ面１０の座標Ｐに応力Ｆが加わった場合について説明する。下部導電膜３３の点Ｑにおいて、下部導電膜３３と上部導電膜３１とが電気的に接触する。まず、スイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ１をオンする。Ｘ電極４０と４１との間に電圧Ｖ１が印加される。下部導電膜３３は、点ＱにおいてＸ方向の抵抗Ｒ０とＲ１とに分割される。よって、上部導電膜３１の電位は、電圧Ｖ１が抵抗Ｒ０とＲ１とで抵抗分割された電圧Ｖｘとなる。検出回路４６は、電圧Ｖｘから座標ＰのＸ座標を検出する。次にスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンする。Ｙ電極４２と４３との間に電圧Ｖ２が印加される。下部導電膜３３は、点ＱにおいてＸ方向の抵抗Ｒ２とＲ３とに分割される。よって、上部導電膜３１の電位は、電圧Ｖ２が抵抗Ｒ２とＲ４とで抵抗分割された電圧Ｖｙとなる。検出回路４６は、電圧Ｖｙから座標ＰのＹ座標を検出する。以上のように、対象物がタッチ面１０に接触したタッチ座標を検出できる。出力部４８はタッチ座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）を出力座標Ｏ（Ｘ，Ｙ）に変換して他の装置に出力する。

図４（ａ）から図４（ｃ）は、立体構造を示す図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）および図４（ｃ）は側面図である。図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、立体構造１２は、Ｘ方向の幅がＹ方向の正に行くに従い狭くなる。また、立体構造１２の高さはＹ方向の正に行くに従い低くなる。例えば、立体構造１２は、Ｘ方向の軸Ｘ１からＸ３のいずれに対しても非対称である。

図５は、立体構造を指で触る例を示す図である。図５に示すように、指５０を用い立体構造１２をＹ方向５４およびＸ方向５２に触ることができる。これにより、タッチ部１５を視認しなくとも、指５０等の感触によりＸ方向およびＹ方向を直感的に認識できる。

実施例１によれば、タッチ面１０内のＸ方向（第１方向）とタッチ面１０内のＸ方向に交差するタッチ面１０内のＹ方向（第２方向）とを認識できるように立体構造１２の大きさおよび高さを変化させている。これにより、指等で触れることにより、Ｘ方向を認識することができる。例えば、暗所等において、指でＸ方向を認識できる。さらに、Ｙ方向およびＺ方向も認識できる。なお、図４（ａ）から図４（ｃ）においては、大きさ（例えば幅）および高さを変えているが大きさおよび高さの少なくとも一方を変えればよい。タッチ面１０の第１方向はＸ方向（電極４０、４１間の方向）でなくともよい。制御部４５が出力座標の第１方向（例えば表示装置のＸ方向）に対応する方向をタッチ面１０の第１方向とし、第１方向に交差する方向を第２方向としてもよい。この場合、第１方向を認識できるような立体構造であればよい。以下の実施例においても同様である。

例えば、立体構造１２を、タッチ面１０内のＸ方向に延伸したいずれの軸（例えばＸ１からＸ３等）に対しても非対称とする。これにより、Ｘ方向を直感的に認識できる。また、立体構造１２は、タッチ面１０内のＸ方向に直交するＹ方向に延伸する軸Ｙ０に対し対称とすることもできる。

図５において、平坦部１４におけるドットスペーサ３６の間隔を狭くすることにより、平坦部１４においては、下部導電膜３３と上部導電膜３１とが接触しないようにしてもよい。これにより、平坦部１４に触れたことによる誤動作を抑制できる。

図６は、実施例２におけるタッチ入力装置のタッチ部の平面図である。立体構造１２を複数の領域５５、５６および５７に分割する。立体構造１２のＹ方向の一端の電圧をＶＨ、他端の電圧をＶＬとする。領域５５のＹ座標をＹ１からＹ２、領域５６のＹ座標をＹ２からＹ３、領域５７のＹ座標をＹ３からＹ4とする。

図７は、対象物が接触したＹ座標に対する検出電圧を示す図である。図７に示すように、対象物が接触したＹ座標に対し電圧Ｖｙは一様に変化する。図８（ａ）から図８（ｄ）は、対象物が接触したＹ座標に対する移動量を示す図である。ここで、移動量は、例えばタッチ入力装置１００に接続された表示装置におけるカーソルの移動量である。すなわち、タッチ座標において座標が一定距離移動した場合に、出力座標における座標が移動する量である。移動量が大きいと、タッチ面１０上で対象物の移動が少なくとも出力座標の座標は大きく移動することを示している。

図８（ａ）に示すように、対象物が接触したＹ座標が指の先端（Ｙの正方向）に行くに従い移動量を一様に大きくすることができる。図８（ｂ）に示すように、対象物が接触したＹ座標が指の先端に行くに従い移動量を一様に小さくすることができる。図８（ｃ）に示すように、対象物が接触した領域５５から５７に行くに従い移動量が小さくなるように移動量を階段状に変化させることができる。図８（ｄ）に示すように、対象物が接触した領域５５から５７に行くに従い移動量が大きくなるように移動量を階段状に変化させることができる。図８（ａ）および図８（ｂ）においては、Ｙ座標に対する移動量は直線でなく曲線でもよい。図８（ｃ）および図８（ｄ）においては、領域は複数に分割されていればよい。

出力部４８の制御について説明する。図９は、出力部が行なう処理を示すフローチャートである。メモリ４７には、図８（ａ）から図８（ｄ）のようなテーブルが記憶されている。また、前回のタッチ座標Ｐ１および出力座標Ｏ１を記憶している。出力部４８は、メモリ４７から前回のタッチ座標Ｐ１および出力座標Ｏ１を取得する（ステップＳ１０）。出力部４８は、検出回路４６から現在のタッチ座標Ｐ２を取得する（ステップＳ１２）。出力部４８は、メモリ４７から図８（ａ）から図８（ｄ）のようなテーブルを取得する（ステップＳ１４）。出力部４８は、現在のタッチ座標Ｐ２からＹ座標を算出する。なお、タッチ座標Ｐ２でなくＰ１からＹ座標を算出してもよく、タッチ座標Ｐ１およびＰ２に基づいてＹ座標を算出してもよい（例えば、Ｐ１とＰ２のＹ座標の平均値）。出力部４８は、テーブルと算出したＹ座標から移動量を算出する（ステップＳ１８）。出力部４８は、タッチ座標Ｐ２とＰ１との差に算出した移動量を乗じた値を前回の出力座標Ｏ１に加え今回の出力座標Ｏ２を算出する（ステップＳ２０）。出力部４８は、今回の出力座標Ｏ２を出力する（ステップＳ２２）。このように、出力部４８はタッチ座標Ｐ１または／およびＰ２のＹ座標に基づき、出力座標Ｏ１からＯ２への移動量を決定する。

図１０（ａ）は、タッチ部の平面図、図１０（ｂ）は、表示装置の画面を示す図である。図１０（ａ）に示すように、指５０等の対称物を、Ｘ方向に移動させる。このとき、矢印５２ａから５２ｃはＹ座標が異なる。図１０（ｂ）に示すように、表示装置の画面６０上の座標Ｘｏにカーソルがある。図１０（ａ）の矢印５２ａから５２ｃの矢印上を指を一定距離動かす。図１０（ｂ）に示すように、矢印５２ａから５２ｃに対応し、カーソルの位置はそれぞれＸａからＸｃとなる。このように、タッチ面１０のＹ座標により、表示画面上の移動距離が異なる。

実施例２によれば、制御部４５は、タッチ座標がタッチ面１０の第２方向（例えばＹ方向）のいずれの位置かにより、出力座標の第１方向（例えばＸ方向）の移動量を変化させる。このように、指等で触れることにより、第２方向を認識し、第２方向の位置により移動量を変更できることができる。移動量を変更できることで、例えばカーソル等を頻繁に動かす場合とゆっくり動かす場合の使い分けができる。

制御部４５は、第２方向の一方向に行くに従い移動量を大きくすることができる。これにより、第２方向の位置により、タッチ部１５を視認しなくとも移動量を感覚的に設定できる。

また、第２方向の一方向（例えばＹ方向の正方向）に行くに従い立体構造１２の第１方向（Ｘ方向）の幅が狭い。例えば、幅の狭いところでは、カーソル等を早く動かし、幅の広いところではカーソル等をゆっくり動かせるため、タッチ部１５を視認しなくとも移動量を感覚的に設定できる。

図８（ｃ）および図８（ｄ）の場合に、例えば、移動量が小さい領域では、立体構造１２の１幅が表示画面のボタン１つ分の移動量とする。移動量が大きい領域では、立体構造１２の１幅が表示画面のボタン５つ分の移動量とする。このように、領域５５から５７のいずれにおいて指を立体構造１２の１幅分移動させるかにより、ボタン何個分カーソルを移動させることができるかを設定できる。

図１１は、実施例３に係るタッチ入力装置のタッチ部を示す平面図である。タッチ面１０に立体構造１２以外にスイッチ１７ａおよび１７ｂが設けられている。スイッチ１７ａおよび１７ｂにおいては、ドットスペーサ３６の間隔が広くなっており、対象物の接触を検出できる。例えば、スイッチ１７ａを移動量を小さくするスイッチ、スイッチ１７ｂを移動量を大きくするスイッチとすることができる。また、スイッチ１７ａおよび１７ｂは、表示画面の輝度を小さくするまたは大きくするスイッチとすることができる。このようにスイッチ１７ａおよび１７ｂを様々な用途に用いることができる。スイッチは１または複数もうけられていればよい。

実施例１から３においては、主にタッチパネルを例に説明したが、タッチパッドであってもよいことは言うまでもない。また、５線抵抗方式を例に説明したが、静電容量方式等他の方式のタッチパネルまたはタッチパッドであってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ タッチ面
１２ 立体構造
１４ 平坦部
１５ タッチ部
４５ 制御部
４６ 検出回路
４８ 出力部

Claims (6)

1. 立体構造を有し、対象物がタッチしたタッチ座標を認識するタッチ面と、
   前記タッチ面内の第１方向を、出力座標の第１方向として前記出力座標に関する情報を出力する制御部と、
   を具備し、
   前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向と前記タッチ面内の前記第１方向に交差する前記タッチ面内の第２方向とを認識できるように立体構造の大きさおよび高さの少なくとも一方を変化させたことを特徴とするタッチ入力装置。
2. 前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向に延伸したいずれの軸に対しても非対称であることを特徴とする請求項１記載のタッチ入力装置。
3. 前記立体構造は、前記タッチ面内の第１方向に直交する前記第２方向に延伸する軸に対し対称であることを特徴とする請求項２記載のタッチ入力装置。
4. 前記制御部は、前記タッチ座標が前記タッチ面の第２方向のいずれの位置かにより、前記出力座標の第１方向の移動量を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のタッチ入力装置。
5. 前記制御部は、前記第２方向の一方向に行くに従い前記移動量を大きくすることを特徴とする請求項４記載のタッチ入力装置。
6. 前記一方向に行くに従い前記立体構造の前記第１方向の幅が狭いことを特徴とする請求項５記載のタッチ入力装置。

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