JP2020052631A - タッチ入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなくユーザの指の押込みによる入力操作を検知可能なタッチ入力装置を提供する。【解決手段】タッチ入力装置は、液晶ディスプレイ(13)とタッチパネル(15)とが空隙(24)を介して対向して配置される液晶タッチパネル(16)を備え、前記液晶ディスプレイの前記タッチパネルと対向する面には金属配線(22)が設けられており、前記タッチパネルは可撓性を備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、タッチ入力装置に関する。
従来、例えば静電タッチパネルを有するタッチ入力装置において、ユーザの指による押込みを検知する場合、指の接触位置を検知する静電タッチパネルとは別に、例えば圧電センサ等の押込み量を検知するためのセンサが必要であった。しかし、これには専用のセンサ装置が必要となるため、タッチ入力装置コストの増大、製品の厚さの増大を招くという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなくユーザの指の押込みによる入力操作を検知可能なタッチ入力装置を提供することにある。
本開示の一態様によるタッチ入力装置は、液晶ディスプレイ(13)とタッチパネル(15)とが空隙(24)を介して対向して配置される液晶タッチパネル(16)を備え、前記液晶ディスプレイの前記タッチパネルと対向する面には金属配線(22)が設けられており、前記タッチパネルは可撓性を備えている。
この構成によれば、タッチパネル15の位置を検知するセンサ等を別途設けることが不要となるため、ユーザの指の押込みによる入力操作を、装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなく検知可能なタッチ入力装置を提供することができる。
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、参照される図面は模式的なものであり、描かれる構成の寸法関係や比率等は現実のものとは必ずしも一致するわけではない。
実施形態に係るタッチ入力装置1は、例えばスマートフォン、タブレット端末、カーナビゲーション装置、その他の情報機器等に用いられるものである。タッチ入力装置1は、これら装置に対してユーザの指により操作を入力するための入力装置であり、その多くは、液晶ディスプレイとタッチパネルを重ねて構成された液晶タッチパネルを用いて指接触位置、及びユーザの指による押込み操作を検出可能に構成されている。
実施形態においては、タッチ入力装置1はユーザの指による接触、及び押込みによる装置への操作の入力を行うことが想定されている。例えば、ユーザの指によるタッチに対して装置に対する第1コマンドを付与し、さらに、ユーザの指による押込み操作に対して装置に対する第2コマンドを付与すること等が想定される。例えば、指によるタッチにより特定のアイコンを選択し、押込み操作により当該アイコンに紐づけられたアプリケーションを起動させる、等のごとくである。また、押込み操作に対して、サブメニューの表示コマンドを付与するようにしてもよい。
図1に示すように、実施形態に係るタッチ入力装置1は、制御部10、液晶ディスプレイ制御部12、液晶ディスプレイ13、タッチパネル制御部14、及びタッチパネル15を備えている。液晶ディスプレイ13とタッチパネル15は重ねて一体的に構成されることにより液晶タッチパネル16を構成している。後述するように液晶ディスプレイ13とタッチパネル15との間には空隙が設けられており、空隙には空気もしくは誘電率が高い材料が設けられている。制御部10は、例えばCPU、RAM、ROM、I/O等を備えるプロセッサである。制御部10は、例えばROMに格納されたプログラムを実行することで種々の機能、液晶ディスプレイ制御部12、タッチパネル制御部14に対する制御等を実現している。
液晶ディスプレイ制御部12には液晶ディスプレイ13が接続されており、液晶ディスプレイ制御部12は液晶ディスプレイ13を制御している。液晶ディスプレイ制御部12は、例えば図示しないCPU、RAM、ROM、I/O等を備えるプロセッサであり、例えばROMに格納されたプログラムを実行することで液晶ディスプレイ13の制御を実現している。
タッチパネル制御部14にはタッチパネル15が接続されており、タッチパネル制御部14はタッチパネル制御部14を制御している。タッチパネル制御部14は、例えば図示しないCPU、RAM、ROM、I/O等を備えるプロセッサであり、例えばROMに格納されたプログラムを実行することでタッチパネル15の制御を実現している。
実施形態では液晶ディスプレイ制御部12、及びタッチパネル制御部14を制御部10とは独立した機器として例示しているがこれに限定されない。制御部10が液晶ディスプレイ制御部12及びタッチパネル制御部14としても機能する構成を採用してもよい。
液晶ディスプレイ13は、図示しない偏光フィルタ、ガラス基板、液晶、バックライトなどで構成される画像表示装置であり、電気的制御により種々の映像を表示することが可能である。例えば、特定のプログラムに紐づけられたアイコンを表示したり、ユーザの指による操作に対応した種々の画像を表示したりすることができる。
タッチパネル15はユーザの指の接触等をタッチパネル15における静電容量値の変化により検出する位置検出装置である。液晶タッチパネル16は、表示装置である液晶ディスプレイ13と、位置入力装置であるタッチパネル15を組み合わせた電子部品であり、画面上の特定の表示部を押下等することで機器を操作する入力部として機能する。
実施形態に係るタッチ入力装置1における処理フローについて説明する。処理フローにおける制御は、制御部10、液晶ディスプレイ制御部12、タッチパネル制御部14により実施されている。
図2に示すように、まず、タッチパネル制御部14は、タッチパネル15における接触すなわちタッチの有無を検出する(S1)。タッチパネル15に指20が接触した場合、タッチパネル15における静電容量値の変化を検知することにより、指20のタッチを検出する(S1:YES)。S1において、指による接触すなわちタッチが無い場合は(S1:NO)、タッチ検出(S1)を待機する。
タッチパネル制御部14は、指20のタッチを検出した後、タッチパネル15に対する指20のタッチ位置を中心とした所定領域の静電容量値の増大の有無を検知する(S2)。すなわち指20によるタッチパネル15の押込みが有ったか否かを検知する。次に、S2=YESの場合は、制御部10は、この状態が所定時間以上維持されたか否かを判定する(S3)。所定時間以上の維持がない場合は(S3:NO)、S3に戻ることで、所定時間を計測するタイマーを構成する。所定時間以上の維持が有った場合は(S3:YES)、指判定条件を満たすか否かを判定する(S4)。
制御部10は、S2=NOの場合はタッチパネル15からの指20の離脱すなわちタッチオフされたか否かを判定する(S8)。タッチオフされた場合は(S8:YES)タッチ検出(S1)の待機状態となる。タッチオフされない場合は(S8:NO)S2に戻り、押込み検知(S2)の待機状態となる。
制御部10は、S4においては、接触及び押込み操作が指20によってなされたものであるか否かを判定する。かかる判定は、例えば、指20のタッチ位置を中心とした所定領域における静電容量値の変化に応じて行われる。指判定条件を満たす場合は(S4:YES)、指押込みを検知したと判定する(S5)。指押込みが検知されると、指押込みに関連付けられた種々の処理が実行される。
その後、制御部10は、指20による押込みが緩められて押込みが解除されたか否かを判定する(S6)。押込みが解除されないと(S6:NO)、押込み解除されたか否かの判定(S6)を待機する。押込みが解除されると(S6:YES)、タッチオフされたか否かが判定される(S8)。なお、押込み解除された状態(S6:YES)においては、指20により押込みは解除されているが、タッチは維持されている状態である。例えば、押込みを緩めて押込みを解除しつつタッチを維持した状態で、ドラッグ操作を実施する場合等が想定される。
その後、タッチオフされた場合は(S8:YES)、タッチ検出(S1)の待機状態となる。タッチオフされない場合は(S8:NO)S2に戻り、押込み検知(S2からS5)の待機状態となる。
S4において指判定条件を満たさない場合(S4:NO)は、制御部10は、指20による押込み検知なしと判定し(S7)、タッチ検出(S1)の待機に戻る。
ここで、図3から図8を参照して、液晶タッチパネル16による指20の押込み検知(S1、S2、S4)の内容について説明する。
ここで、図3から図8を参照して、液晶タッチパネル16による指20の押込み検知(S1、S2、S4)の内容について説明する。
図3に示すように、液晶ディスプレイ13とタッチパネル15は所定の空隙24を設けて積層されることにより、液晶タッチパネル16を構成している。液晶タッチパネル16の裏面側から表面側に向けて、液晶ディスプレイ13、空隙24、タッチパネル15の順で配置されている。タッチパネル15の表面はさらに図示しないオーバーレイにより覆われている。
液晶ディスプレイ13とタッチパネル15とは、空隙24を介して対向している。液晶ディスプレイ13の表面には、例えばTFT回路を形成する金属配線22が設けられている。空隙24には、空気が設けられている。また、空隙24に空気よりも誘電率が高い材料を設けてもよい。誘電率が高い材料として、例えば、シリコン樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。空隙24に誘電率が高い物質を設けると、液晶タッチパネル16の内部反射を低減できる。その際、誘電率が高い物質は弾性を有しているので、後述するタッチパネル15の撓みを阻害することはない。
タッチパネル15は可撓性を備えており、ユーザの指20による押下により湾曲可能となっている。タッチパネル15は可撓性を備える材料、例えば樹脂、薄いガラス等により構成されている。図3及び図4に示すように、ユーザの指20によりタッチパネル15に接触し、その後に押込みを実施すると、タッチパネル15は下に凸となるように湾曲するため、この湾曲部でタッチパネル15と液晶ディスプレイ13との距離が小さく変化し、タッチパネル15と金属配線22との距離がG1→G2のように小さくなる。そうすると、タッチパネル15と金属配線22が近接して金属配線22に吸収される電気力線が増加するため、タッチパネル15における静電容量値が変化する。この静電容量値の変化を検知することにより指20によるタッチ検出(S1)、タッチパネル15の指押込みを検知する(S2〜S5)。本実施形態では、タッチパネル制御部14の裏面すなわち指20が接触する面を表面とした場合の逆の面における静電容量値の変化量を利用している。
この時の指20の操作と静電容量値の変化量が対応付けられて、図3から図8に示されている。図3及び図4は指20によるタッチパネル15の操作の様子を示している。図5及び図6はタッチパネル15の上面を示しており、縦横の線により示された格子により静電容量値の検出単位部Pを模式的に示している。図7及び図8は、図5及び図6のA−A線における各検出単位部Pの静電容量値の変化を模式的に示している。
図3、図5及び図7は指20によりタッチパネル15にタッチした状態、図4、図6及び図8は指20によるタッチパネル15の押込み状態を示している。指20のタッチ中心部であるP1、及びその周辺に位置するP2、P3は、P1周りの所定の領域でありタッチパネル15の押込みによる湾曲部に対応した領域である。この領域は、指押込みによるタッチパネル15の湾曲に対応してあらかじめ定められた領域である。実施形態では、タッチ部(P1)を中心にして、同心円状に検出単位部Pの2個分の外周をP2、P3としている。
図3に示すように、指20によるタッチパネル15の押込みによりタッチパネル15が湾曲すると、P1を中心として、P2及びP3における静電容量値も増大するが、その増加量は撓み量に応じて、P1>P2>P3となる。また、あらかじめT1>T2>T3となる静電容量値の閾値T1,T2,T3を設定しておき、P1,P2,P3が、P1>T1、T1>P2>T2、T2>P3>T3を満たすか否かにより図2のS2の判定を行うようにしてもよい。閾値は例えば、P1での静電容量値を100%とした場合に、T1=80%、T2=50%、T3=40%というような条件とすることができる。
また、指20による接触箇所がタッチパネル15の端部である場合は、タッチパネル15の撓みは同心円状にならず、タッチパネル15の中心方向に延びるように歪んだ形状で分布する。この場合は、図9及び図10に示すように、端部における指20の押込みによるタッチパネル15の撓み分布に応じて領域P2及びP3を配置する。図9のB−B線に沿った位置では、図において端部からP1、P2、P2、P3のように配置し、P1,P2,P3が、P1>T1、T1>P2>T2、T2>P3>T3となるような指判定条件を設定する。採用される表面樹脂の形状、厚さ、内部構造により撓み方が異なるため、指判定条件、すなわちどのような分布パターンでどのような静電容量値の閾値を設定するか、は製品ごとに予め設定しておく。
また、図2のS4における指判定条件を満たすか否かの判定は、図11及び図12に示すように、P1,P2,P3が、P1>T1、T1>P2>T2、T2>P3>T3を満たすか否かにより可能である。例えばP1に隣接する領域P2、P3において静電容量値がそれぞれの所定の閾値T2またはT3を超える場合や、P1〜P3の静電容量値変化量が同等でP1においてピークを有していない等の場合は、指判定条件を満たさず(S4:NO)、指押込みなしと判定することとしてもよい(S7)。また、所定の領域P1からP3よりも遠くに位置するP4においても静電容量値の変化が生じた場合は指の押込みによる領域を超えると判断して指判定条件を満たさないと判定してもよいし、P4を含む領域のすべてで所定の閾値例えばT3を超える場合は指判定条件を満たさないとするように設定してもよい。これは、指20ではない物が接触した場合に、指押込みなしと判定するためのものであり、例えば、指20よりも大きな物体が接触した場合に、押込み操作無効として誤動作を回避するためのものである。
図2の処理フローにおいて、指判定条件を満たす場合は(S4:YES)指20による押込みありと判定し(S5)、条件を満たさない場合は(S4:NO)、指20による押込みなしと判定される(S7)。また、例えば所定時間を超えて長時間の静電容量値の増加が検知された場合は、指20によるタッチまたは押込みではないと判断し、指判定条件を満たさないと判定するようにしてもよい。
なお、タッチ量、押込み量は人によって異なるため、タッチ入力装置1を使用する際に、まず、ユーザごとに、タッチ量、押込み量のキャリブレーション設定を行ってから使用するようにすればさらに検知制度が向上する。
以上に説明したタッチ入力装置1によれば、以下の効果を奏する。
実施形態に係るタッチ入力装置1によれば、指20によるタッチパネル15の指押込み操作を、タッチパネル15の撓みによる静電容量値の増加量により検知可能となるように構成している。このため、タッチパネル15の位置を検知するセンサ等を別途設けることが不要となる。従って、装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなくユーザの指押込みによる入力操作を検知可能なタッチ入力装置を提供することができる。
実施形態に係るタッチ入力装置1によれば、指20によるタッチパネル15の指押込み操作を、タッチパネル15の撓みによる静電容量値の増加量により検知可能となるように構成している。このため、タッチパネル15の位置を検知するセンサ等を別途設けることが不要となる。従って、装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなくユーザの指押込みによる入力操作を検知可能なタッチ入力装置を提供することができる。
また、実施形態に係るタッチ入力装置1によれば、タッチパネル15上の所定の検出単位部P(P1〜P4)における静電容量値の変化量に応じて指判定条件を設定し、ユーザの指20によるタッチパネル15の押込みの有無を判定する。このため、指以外の物が接触したか否かを検知するセンサ等を別途設けることが不要となる。従って、装置のコストアップを招くことなく、また、装置の大きさを増大させることなくユーザの指20の押込みによる入力操作を検知可能なタッチ入力装置を提供することができる。
また、実施形態に係るタッチ入力装置1によれば、液晶ディスプレイ13とタッチパネル15との間に設けられた空隙24に空気よりも誘電率が高い材料を設ければ、液晶タッチパネル16の内部反射を低減できる。
上記実施形態において、指20による押込み力が強い人、弱い人が存在することを考慮し、以下のように処理を変更してもよい。指20による押込み力が弱くても、タッチ検出(S1)後、所定時間経過後に押込み力が変化した場合は、指押込みありと判定してもよい。また、タッチ検出(S1)後、指20がタッチパネル15に接触したことを確認した後に押込みを行う場合に、指20によるタッチの後押込みまでに時間が経過することを想定したものである。
また、指20による押込み力が著しく強いユーザが存在することを考慮し、ユーザによる設定により、押込み判定の閾値を変更可能とし、押込み誤判定を防止するようにしてもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
1…静電タッチパネル、13…液晶ディスプレイ、15…タッチパネル、16…液晶タッチパネル、22…金属配線、24…空隙
Claims (6)
- 液晶ディスプレイ(13)とタッチパネル(15)とが空隙(24)を介して対向して配置される液晶タッチパネル(16)を備え、
前記液晶ディスプレイの前記タッチパネルと対向する面には金属配線(22)が設けられており、
前記タッチパネルは可撓性を備えているタッチ入力装置。 - 前記タッチパネルと前記液晶タッチパネルとの間の距離の変化に応じて変化する静電容量値の変化量に応じて設定された閾値により、ユーザの指(20)による前記タッチパネルの押込みの有無を判定する請求項1に記載のタッチ入力装置。
- 前記タッチパネルへのタッチの後、タッチ位置を中心とする所定領域における静電容量値の変化量に応じて設定された閾値により、ユーザの指による前記タッチパネルの押込みの有無を判定する請求項1または2に記載のタッチ入力装置。
- 前記空隙には、空気よりも誘電率が高い材料が設けられている請求項1から3の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
- 前記所定領域は、前記液晶タッチパネルの撓み方に応じて予め設定される請求項3に記載のタッチ入力装置。
- 前記閾値は、予めユーザによる設定より変更可能である請求項2又は3に記載のタッチ入力装置。
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Citations (4)
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