JP5646721B2 - ポータブル電子機器及びその複合式タッチモジュール - Google Patents

Description

本発明は、複合式タッチモジュールに関し、特に、タッチ入力及び近距離無線通信機能を結合させた複合式タッチモジュール、及び該複合式タッチモジュールを応用したポータブル電子機器に関する。

タッチ方式でポータブル電子機器を操作することは、現在の主流技術であり、ノートブック型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、スマートフォン或いはＧＰＳ等は、いずれもタッチ入力機能を結合して対応する操作を行うことができる。ノートブック型コンピュータを例にすると、通常キーボード付近にタッチパッド（Ｔｏｕｃｈ Ｐａｄ）が配置され、利用者によるタッチ入力方式でマウス或いはキーボードの代わりとなり、より一層直感的で且つ便利な操作を提供している。

この外に、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）技術も、２つの機器間における近距離伝送通信に幅広く応用されている。利用者のニーズに対応するため、現在メーカ側では近距離無線通信技術をノートブック型コンピュータ等のポータブル電子機器に結合させて、更に多くの機能を提供している。近距離無線通信機能を実行する際、対応するアンテナ構造及び関連部材を設置する必要があり、これによりポータブル電子機器は、限られたスペース内にスペースを作って設置しなければならない。例えばノートブック型コンピュータは、タッチパッドに近い本体の台座スペースのみを利用して設置できるが、ノートブック型コンピュータのスペース利用において更に不足する。

よって、近距離無線通信機能をタッチパッドモジュールに結合できると、設置スペース不足といった懸念を解決する助けとなり、研究する価値のある課題である。

本発明は、タッチ入力及び近距離無線通信機能を結合させた複合式タッチモジュールを提供することを主要な目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の複合式タッチモジュールは、静電容量式タッチパッドと近距離無線通信アンテナとを含む。静電容量式タッチパッドは、複数の入力線路と複数の出力線路とを含み、各入力線路と各出力線路が相互に交差して配置され、且つ実質的に互いに直交することで、碁盤目状の線路を形成する。近距離無線通信アンテナは、静電容量式タッチパッドに重ねて設置されるアンテナ構造を含む。アンテナ構造は複数の入力線路の少なくとも一部及び複数の出力線路の少なくとも一部を横断し、且つ横断するいずれかの入力線路と実質的に平行とはならず、また横断するいずれかの出力線路と実質的に平行とならない。

本発明の設計を通じて、複合式タッチ装置が近距離無線通信アンテナと静電容量式タッチパッドと結合した後、タッチ入力及び近距離無線通信のデュアル機能をサポートできるだけでなく、同時にポータブル電子機器の設置スペースも節約できる。この外に、本発明の設計では近距離無線通信アンテナと静電容量式タッチパッド間における相互干渉も軽減できる。

本発明の複合式タッチモジュールがポータブル電子機器に応用されているシステムブロック図である。 本発明の複合式タッチモジュールの近距離無線通信アンテナを静電容量式タッチパッドに結合しているイメージ図である。 本発明の複合式タッチモジュールの近距離無線通信アンテナを静電容量式タッチパッドの異なる位置に結合しているイメージ図である。 本発明の複合式タッチモジュールの静電容量式タッチパッドと近距離無線通信アンテナと結合する位置における局所イメージ図である。 本発明の複合式タッチモジュールに対しタッチ操作を行っているイメージ図である。 ４（ａ）のタッチ位置Ａ１に対して対応するタッチソーン区域を判断するイメージ図である。 ４（ａ）のタッチ位置Ａ２に対して対応するタッチソーン区域を判断するイメージ図である。

以下、本発明の技術的内容を審査官に更に理解してもらうため、好ましい実施例を添付図面に基づいて説明する。

本発明の複合式タッチモジュールは、ポータブル電子機器に適用され、以下の実施例においてポータブル電子機器はノートブック型コンピュータを例として説明するが、本発明は、これに限られるものではなく、本発明ではタブレット型コンピュータ、スマートフォン或いは他のタッチ入力機能を持ったポータブル電子機器にも適用できる。

本発明の複合式タッチモジュール１０がポータブル電子機器１に適用されているシステムブロック図の図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の複合式タッチモジュール１０は、ポータブル電子機器１に適用され、複合式タッチモジュール１０がシステムユニット２０に電気的に接続されて、システムユニット２０が複合式タッチモジュール１０で発生した信号を受信して対応する信号処理を行わせることができる。本実施例において、本発明の複合式タッチモジュール１０は、静電容量式タッチパッド１１と、第１の制御手段１２と、近距離無線通信アンテナ１３と、第２の制御手段１４と、を含む。静電容量式タッチパッド１１が第１の制御手段１２に電気的に接続され、近距離無線通信アンテナ１３が第２の制御手段１４に電気的に接続される。また、第１の制御手段１２及び第２の制御手段１４は、各々システムユニット２０と電気的に接続される。そして、システムユニット２０は、中央処理装置又は／及びオペレーションシステム等を含むことができる。

静電容量式タッチパッド１１は、板状構造で、交差配列する複数の入出力線路を設置して時分割多重化のマトリクス式走査を実行し、利用者がタッチ入力によって生じた静電容量値の変化を感知するために用いられる。第１の制御手段１２は、静電容量式タッチパッド１１から得た静電容量値の変化に基づき、静電容量式タッチパッド１１のタッチされた対応位置及び操作状態を判断することで、判断結果によってポータブル電子機器１のシステムユニット２０に対応する操作を実行するよう知らせる。

近距離無線通信アンテナ１３は、静電容量式タッチパッド１１と結合されており、本実施例において、近距離無線通信アンテナ１３は、静電容量式タッチパッド１１上に重ねて設置されることで一体構造に形成されている。近距離無線通信アンテナ１３の本体は、金属材質で製造されたループ構造である。近距離無線通信アンテナ１３は、通電により磁場を発生させることができ、同様に近距離無線通信機能を持つ外部装置と近距離接触して磁場の変化を発生させることで、相互通信による信号伝送機能を実現する。第２の制御手段１４に制御回路が設けられ、近距離無線通信信号を処理すると共に関連データを保存する。

以下、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参考しながら説明する。図２（ａ）は、本発明の複合式タッチモジュール１０の近距離無線通信アンテナ１３を静電容量式タッチパッド１１に結合しているイメージ図である。図２（ｂ）は、本発明の複合式タッチモジュール１０の近距離無線通信アンテナ１３を静電容量式タッチパッド１１の異なる位置に結合しているイメージ図である。

図２（ａ）に示すように、静電容量式タッチパッド１１は、複数の入力線路Ｉ及び複数の出力線路Ｏを含み、タッチパッドの本体に分布する。各入力線路Ｉと各出力線路Ｏは相互に交差して配置され、且つ実質的に互いに直交することで、碁盤目状の線路を形成する。また複数の入力線路Ｉ及び複数の出力線路Ｏは、複数の感知交点（図内に示される各点状の交点）を形成でき、いずれかの感知交点がタッチ操作により導通した時、入力線路から発せられた電流信号が該感知交点を経由して出力線路から還流し、また静電容量値の変化が生じ、静電容量式タッチパッド１１がこれを介してタッチの検出を行わせ、利用者のタッチ位置と対応する操作状態を判断させる。

近距離無線通信アンテナ１３は、静電容量式タッチパッド１１に重ねて設置され、そのサイズ設計の違いに伴い、近距離無線通信アンテナ１３機能の実行に影響を及ぼさない状況で、近距離無線通信アンテナ１３は、静電容量式タッチパッド１１の一部面積しか占めない。つまり、近距離無線通信アンテナ１３が占める面積は、静電容量式タッチパッド１１の面積より小さくなる。一方で、近距離無線通信アンテナ１３のアンテナループが長すぎる或いは占める面積範囲が広すぎる時、アンテナパフォーマンス低下の状況が起きる可能性を減少する。別の面でも、利用者がタッチパッドでタッチ操作を行った時、アンテナがある位置に接触する機会を減らすこともできる。近距離無線通信アンテナ１３は、複数の入力線路Ｉの少なくとも一部及び複数の出力線路Ｏの少なくとも一部を横断する。つまり、近距離無線通信アンテナ１３は、数本の入力線路Ｉ及び数本の出力線路Ｏを少なくとも横断することで、十分なアンテナループゾーンを提供して近距離無線通信機能を実行するが、本発明はこれに限られるものではない。

例を挙げると、仮に静電容量式タッチパッド１１は、入力線路２０本及び出力線路１２本からなる検出ゾーンを含み、近距離無線通信アンテナ１３が入力線路６本及び出力線路６本からなるゾーンのみを横断する可能性がある。この場合、図２（ａ）に示すように、近距離無線通信アンテナ１３を静電容量式タッチパッド１１の角隅部に設けることができる。この外に、近距離無線通信アンテナ１３を図２（ｂ）内に示す静電容量式タッチパッド１１の側辺近くの位置にも設けることができる。利用者は大半静電容量式タッチパッド１１の中心近く部位を優先して利用して対応するタッチ操作を実行するため、前記近距離無線通信アンテナ１３の位置設置を介して、近距離無線通信アンテナ１３によるタッチの誤判定の状況をできる限り軽減できる。ただし、近距離無線通信アンテナ１３の設置位置は、これに限られるものではない。

本発明の複合式タッチモジュール１０の静電容量式タッチパッド１１と近距離無線通信アンテナ１３と結合する位置における局所イメージ図の図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、本発明の複合式タッチモジュール１０は設計において、近距離無線通信アンテナ１３が横断したいずれかの入力線路と実質的に平行になることなく（つまり横断したいずれかの出力線路と実質的に直交しない）、且つ横断したいずれかの出力線路と実質的に平行にならない（つまり横断したいずれかの入力線路と実質的に直交しない）。言い換えると、各入力線路と各出力線路が実質的に相互に平行という状況において、近距離無線通信アンテナ１３と横断したいずれかの入力線路或いはいずれかの出力線路が互いに交差して夾角を形成し、且つそれら夾角は０度より大きく９０度より小さい。これを通じて、近距離無線通信アンテナ１３といずれかの出力線路或いはいずれかの出力線路との相互交差箇所は均しく点接触を維持し、アンテナループといずれかの出力線路或いはいずれかの出力線路とが平行になるという状態で線接触を形成して利用者のタッチ操作時、容易に大範囲における誤判定が生じてしまうことを避けることができる。

近距離無線通信アンテナ１３が各入力又は出力線路と交差によって生じる交点が少なければ少ないほど、利用者がタッチ操作時に近距離無線通信アンテナ１３の干渉による誤判定の状況も減らすことができる。よって、近距離無線通信アンテナ１３が各入力又は出力線と交差して生じる交点数量を減らすため、線路の配置において、近距離無線通信アンテナ１３が横断したいずれかの入力線路或いはいずれかの出力線路で形成する交点は、２点を超えさせない。

また、図３に示すように、本発明の一実施例において、近距離無線通信アンテナ１３は、菱形ループを主体として採用する。菱形の四辺はいずれもスロープのある斜面を備え、いずれかの入力又は出力線路と実質的に平行とはならない。この外に、菱形のアンテナ構造設計は、図内の近距離無線通信アンテナ１３の左上、左下、右上及び右下のようにスペースを出すことができ、近距離無線通信アンテナ１３がタッチ操作に影響を与える可能性のある範囲を減らすだけでなく、同時にこの構造形状は近距離無線通信アンテナ１３の近距離無線通信機能に影響を及ぼすこともない。また、前述の設計以外に、近距離無線通信アンテナ１３に円形ループ、若しくは他の多辺形ループを応用した設計を採用しても良い。

先に述べた通り、近距離無線通信アンテナ１３が設置上数本の入力線路及び数本出力線路を横断でき、横断されたこれら入力線路及びこれら出力線路の間に相互に交差することで複数の感知交点を形成できる。これにより、本発明の一実施例において、近距離無線通信アンテナ１３は、設置上これら感知交点の位置を避けて複数の感知点のいずれかを横断しないことができる。この設計により、利用者が静電容量式タッチパッド１１でタッチ操作を行った時、当該点近くのタッチ操作は、近距離無線通信アンテナ１３の他の感知交点に対する影響を軽減少してシステムがタッチ信号を誤判定する可能性を減らすことができる。

以下の図４（ａ）乃至４（ｃ）を一緒に参照しながら説明する。図４（ａ）は、本発明の複合式タッチモジュール１０に対しタッチ操作を行うイメージ図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のタッチ位置Ａ１に対し対応するタッチゾーンを判断するイメージ図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のタッチ位置Ａ２に対して対応するタッチゾーンを判断するイメージ図である。

図４（ａ）に示すように、前記実施例をそのまま利用し、本発明の複合式タッチモジュール１０が菱形ループの近距離無線通信アンテナ１３を採用して、静電容量式タッチパッド１１に重ねて設置されたと仮定する。近距離無線通信アンテナ１３は、静電容量式タッチパッド１１上の入力線路（Ｉ１〜Ｉ６）６本及び出力線路（Ｏ１〜Ｏ６）６本からなるゾーンのみを横断したと仮定する。時分割多重化のマトリクス式走査設計を通じて、静電容量式タッチパッド１１は、全ての入力線路に対し一つずつ走査（つまりＩ１−Ｉ２−Ｉ３…の順で走査）するため、同じ時間において入力線路１本のみ走査できる。利用者がＡ１点に対しタッチ操作を行った時、出力線路Ｏ１で発せられた電界信号がＡ１点から近距離無線通信アンテナ１３のループ設計を経由して伝達され、出力線路Ｏ１に対し走査を行った時、システムは、誤判定が生じて、接触位置が図４（ｂ）に示すＢゾーンの大きな影響範囲だと認識した。伝達する電界信号は伝達距離の長さにより相対して減衰し、これに近距離無線通信アンテナ１３がいずれかの感知交点と交差しないことを加えると、これにより前記第１の制御手段（図示略）を介して信号強度の比較選別を行うことで、実際の接触位置が、出力線路Ｏ１と入力線路Ｉ３の感知交点に近接する部位であると判定され、誤判定の状況が起きるのを減らすことができる。

また、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示されるように、前記実施例の近距離無線通信アンテナ１３の線路設置をそのまま利用し、仮に利用者がＡ２点に対しタッチ操作を行った時、出力線路Ｏ１で発せられた電界信号がＡ２点から近距離無線通信アンテナ１３のループ設計を経由して伝達し、出力線路Ｏ１に対し走査を行った時、システムも、同様に誤判定が生じて接触位置が図４（ｃ）に示す異なる範囲のＣ１及びＣ２の２つのゾーンだと認識した。前記第１の制御手段のＣ１及びＣ２ゾーンに対する信号強度の比較選別を通じることで、実際の接触位置が、出力線路Ｏ１と入力線路Ｉ１の感知交点に近接するＣ１区域であると判断できる。

本発明は、ポータブル電子機器１を更に含む。ポータブル電子機器1は、本体３０及び先に述べる通りの複合式タッチモジュール１０を含み、また複合式タッチモジュール１０が本体３０に結合する。よって、ポータブル電子機器１は、前記複合式タッチモジュール１０を通じてタッチ入力及び近距離無線通信のデュアル機能を提供する。

上記をまとめるに当たり、本発明は、目的、手段及び効果を問わず、いずれも従来技術の特徴とは異なり、上記実施例は、あくまでも本発明の原理及びその効果を明らかにするものであって、このような具体例のみに限定されて狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の技術原理及び精神から逸脱することなく上記の実施形態を様々に変更できるのは、当業者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定されるべきである。

１ ポータブル電子機器
１０ 複合式タッチモジュール
１１ 静電容量式タッチパッド
１２ 第１の制御手段
１３ 近距離無線通信アンテナ
１４ 第２の制御手段
２０ システムユニット
３０ 機器本体
Ａ１、Ａ２ タッチ位置
Ｉ、Ｉ１〜Ｉ６ 入力線路
Ｏ、Ｏ１〜Ｏ６ 出力線路

Claims (12)

1. 複数の入力線路と複数の出力線路とを含み、各前記入力線路と各前記出力線路が実質的に互いに直交して配置されることで、碁盤目状の線路を形成する静電容量式タッチパッドと、
   前記静電容量式タッチパッドに重ねて設置され、前記複数の入力線路の少なくとも一部、及び、前記複数の出力線路の少なくとも一部を横断し、且つ、横断するいずれかの入力線路と実質的に平行とはならず、また横断するいずれかの出力線路と実質的に平行とならない近距離無線通信アンテナと、
   を含むことを特徴とする複合式タッチモジュール。
2. 前記近距離無線通信アンテナは、菱形ループアンテナ、円形ループアンテナ、或いは、多辺形ループアンテナを形成することを特徴とする請求項１に記載の複合式タッチモジュール。
3. 前記近距離無線通信アンテナが占める面積は、前記静電容量式タッチパッドの面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の複合式タッチモジュール。
4. 前記近距離無線通信アンテナが、前記静電容量式タッチパッドの角隅部、或いは、側辺近くの位置に位置することを特徴とする請求項１に記載の複合式タッチモジュール。
5. 前記近距離無線通信アンテナが、横断した前記複数の入力線路の少なくとも一部、及び、前記複数の出力線路の少なくとも一部は、複数の感知交点を形成し、且つ、前記アンテナ構造が前記複数の感知交点のいずれかを横断していないことを特徴とする請求項１に記載の複合式タッチモジュール。
6. 前記近距離無線通信アンテナとその横断したいずれかの前記入力線路、或いは、いずれかの前記出力線路で形成される交点は、２点を超えないことを特徴とする請求項１に記載の複合式タッチモジュール。
7. 本体と、
   前記本体に結合し、複数の入力線路と複数の出力線路とを有し、各前記入力線路と各前記出力線路が相互に交差して配置され、且つ、実質的に互いに直交することで、碁盤目状の線路を形成する静電容量式タッチパッドと、
   前記静電容量式タッチパッドに重ねて設置され、前記複数の入力線路の少なくとも一部、及び、前記複数の出力線路の少なくとも一部を横断し、且つ、横断するいずれかの入力線路と実質的に平行とはならず、また横断するいずれかの出力線路と実質的に平行とならない近距離無線通信アンテナとを備える複合式タッチモジュールと、
   を含むことを特徴とするポータブル電子機器。
8. 前記近距離無線通信アンテナは、菱形ループアンテナ、円形ループアンテナ、或いは、多辺形ループアンテナを形成することを特徴とする請求項７に記載のポータブル電子機器。
9. 前記近距離無線通信アンテナが占める面積は、前記静電容量式タッチパッドの面積より小さいことを特徴とする請求項７に記載のポータブル電子機器。
10. 前記近距離無線通信アンテナが、前記静電容量式タッチパッドの角隅部、或いは、側辺近くの位置に位置することを特徴とする請求項７に記載のポータブル電子機器。
11. 前記近距離無線通信アンテナが横断した前記複数の入力線路の少なくとも一部、及び、前記複数の出力線路の少なくとも一部は、複数の感知交点を形成し、且つ、前記アンテナ構造が前記複数の感知交点のいずれかを横断していないことを特徴とする請求項７に記載のポータブル電子機器。
12. 前記近距離無線通信アンテナとその横断したいずれかの前記入力線路、或いは、いずれかの前記出力線路で形成される交点は、２点を超えないことを特徴とする請求項７に記載のポータブル電子機器。

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