JP6122192B2

JP6122192B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6122192B2
Application number: JP2016153808A
Authority: JP
Inventors: 雅彦岸野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: WO2016027679A1; JP6170254B2; JP2016201140A; CN106062676A; CN106062676B; JPWO2016027679A1

Description

本発明は携帯電話等の電子機器に関する。

フリック、スワイプ、ピンチ等のジェスチャー入力の利便性からスマートホンが普及する一方、キー入力の簡便性からテンキー等には根強い需要があり、キー入力およびジェスチャー入力の両方を可能としたフィーチャーフォンが普及しつつある。

キー入力およびジェスチャー入力の両方を可能としたフィーチャーフォン等の電子機器については、従来から種々の技術の提案がなされている。

例えば、特許文献１には、座標検出装置が搭載された携帯電話機について記載されている。特許文献１の携帯電話機は、操作面に操作キーが設けられている。また、操作面の背面側には、ステムマットと、座標検出装置と、回路基板とがこの順に設けられている。

ステムマットの背面には、操作キーに対応する位置に複数のステム（凸部）が設けられている。

座標検出装置は、操作面に対する操作者の指の接触位置を検出してジェスチャー入力を可能とする静電容量式のタッチセンサであり、複数本の検出電極を備えている。また、座標検出装置には、ステムに対応する位置に挿通穴が設けられており、ステムは挿通穴を挿通している。

回路基板上のステムに対向する位置には、ドーム形状からなり、基端部がリング状電極に接続された金属製の反転板が設けられている。また、回路基板上には、反転板の内面に対向するように、接触電極が設けられている。

上記の構成の携帯電話機において、操作キーが押下されると、押圧力がステムを介して反転板に加わり、反転板が反転する。その結果、反転板の内面が接触電極に接触してリング状電極と接触電極とが導通し、これにより、キー入力を電気的に検出することができる。

このように、特許文献１の携帯電話機は、座標検出装置、ステムマットおよび反転板を備えていることにより、ジェスチャー入力およびキー入力の両方を実現することができる。

特許第４４０８４２６号公報（２００９年１１月２０日登録）

しかしながら、特許文献１の携帯電話機は、ステムを介して押圧力を反転板に伝達するために、座標検出装置に挿通穴が開けられている。検出電極は、挿通穴を避けるように配されており、操作面に対向する面内に均一に配されていない。

その結果、特許文献１の座標検出装置は、操作面における指の接触位置に応じて検出感度が異なり、操作面における検出感度の均一性が低いため、検出精度が低い。また、マルチタッチなどの複雑なジェスチャー入力を検出することが困難である。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、検出電極の位置検出精度を低下させることなく、キー入力とジェスチャー入力の両方を可能とした電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電子機器は、操作入力可能な操作面を備えている電子機器であって、上記操作面に設けられた操作キーと、上記操作面に対する物体の近接又は接触を検出する位置検出部と、上記操作キーの押下を検出する押下検知部と、を備えており、上記位置検出部は、上記操作面に対向する面内に配された複数の検出電極を備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、検出電極の位置検出精度を低下させることなく、キー入力とジェスチャー入力の両方を可能とした電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る携帯電話の平面図である。入力部の構成を示す平面図であり、（ａ）は上側カバーおよび操作キーであり、（ｂ）はキーシートであり、（ｃ）は絶縁基板であり、（ｄ）は位置検出部である。入力部の各構成の位置関係を示す断面図であり、（ａ）は上側カバーおよび操作キーであり、（ｂ）はキーシートであり、（ｃ）は絶縁基板であり、（ｄ）は位置検出部である。図１のＡ−Ａ’断面図である。携帯電話の制御部と静電センサコントローラとの接続関係を示す概略図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１の電子機器について、図１〜４に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、本発明の電子機器として、携帯電話を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態の携帯電話１００の概略図である。

携帯電話１００は、操作者による操作を入力可能な操作面１０（キー面）を有する入力部１と、画像などを表示する表示部２と、を備えている。操作面１０には操作キー１１が設けられており、携帯電話１００は、操作キー１１が押下されることに伴い所定の処理を行う。

図２は、入力部１の構成を示す平面図であり、（ａ）は上側カバーおよび操作キーであり、（ｂ）はキーシートであり、（ｃ）は絶縁基板であり、（ｄ）は位置検出部である。

図３は、入力部１の各構成の位置関係を示す断面図であり、（ａ）は上側カバーおよび操作キーであり、（ｂ）はキーシートであり、（ｃ）は絶縁基板であり、（ｄ）は位置検出部である。

図２および３に示すように、入力部１は、上側カバー１２および操作キー１１と、キーシート２０と、絶縁基板３０（絶縁層）と、静電容量式タッチセンサ４０（位置検出部）とがこの順に積層された構造を有している。

（操作面）
図２の（ａ）に示すように、入力部１の表面側には上側カバー１２が設けられており、上側カバー１２に形成された開口部から操作キー１１が入力部１の表面に露出している。上側カバー１２の表面および操作キー１１の表面は、操作面１０を構成している。

操作キー１１には、携帯電話１００の電源のオン／オフを切り替える電源キー１１Ａと、文字入力および番号入力のための入力キー１１Ｂとが含まれる。入力キー１１Ｂには、例えばテンキー等が含まれる。

図３の（ａ）に示すように、操作キー１１は、背面側に突起する突起部１３を有している。

（キーシート）
図３の（ｂ）に示すように、操作面１０の背面側には、キーシート２０が設けられている。図２の（ｂ）に示すように、キーシート２０には、操作キー１１に対応する位置（電源キー１１Ａの直下）に、ドーム形状を有する凸部２１（形状可変部、ドーム状部材）が形成されている。凸部２１の裏面（内側の面）には、導電部材２２（金属接点）が設けられている。

なお、凸部２１は、操作キー１１のうち少なくとも電源キー１１Ａの直下に設けられていればよい。

凸部２１は、可撓性を有しており、操作キー１１が押下されることに応じて圧力を受けて反転することにより、キーシート２０の背面側に突出する。なお、凸部２１は、操作キー１１が押下されることに応じて圧力を受けて変形するものであればよく、その形状はドーム形状に限定されない。

（絶縁層）
図３の（ｃ）に示すように、キーシート２０の背面側には、キーシート２０と対向するように絶縁基板３０が設けられている。図２の（ｃ）に示すように、絶縁基板３０には、電源キー１１Ａに対応する位置（電源キー１１Ａの直下）に開口部３１が設けられている。

（静電容量式タッチセンサ４０）
図３の（ｄ）に示すように、絶縁基板３０の背面側には、静電容量式タッチセンサ４０が設けられている。図２の（ｄ）に示すように、静電容量式タッチセンサ４０は、検出基板４１と、検出基板４１上に形成された複数本のＸ検出電極４２およびＹ検出電極４３とを備えており、検出電極間の静電容量の変化に基づいて、操作面１０に対する物体の近接又は接触を検出する。なお、静電容量式タッチセンサ４０に代えて、他の方式の位置検出センサを用いてもよい。

Ｘ検出電極４２およびＹ検出電極４３は、平面視において互いに交差するように、操作面１０に対向する面内に一様に配されている。Ｘ検出電極４２とＹ検出電極４３とは、検出基板４１における同一平面上に形成されていてもよいし、検出基板４１の表面側と背面側とにそれぞれ形成されていてもよい。

また、静電容量式タッチセンサ４０の検出基板４１の表面側には、電源キーの押下を検知するための押下検知部４４が設けられている。押下検知部４４は、例えば、互いに間隔を空けて設けられた２つの電極４４Ａ・４４Ｂからなり、２つの電極４４Ａ・４４Ｂの間の導通の有無に基づいて電源キーの押下を検知するものであってもよい。

図２の（ｄ）に示すように、Ｘ検出電極４２およびＹ検出電極４３は、押下検知部４４と導通しないように配されている。

携帯電話１００は、図示しない静電センサコントローラおよび制御部（アプリＣＰＵ等）を備えている。制御部が静電センサコントローラを制御し、静電センサコントローラがＸ検出電極４２およびＹ検出電極４３を駆動することによって、操作面１０に対する物体の近接又は接触をジェスチャー入力として検出することができる。制御部は、検出されたジェスチャー入力に応じた処理を行う。

例えば、Ｘ検出電極４２とＹ検出電極４３との間に静電容量が形成されており、静電センサコントローラは、Ｙ検出電極４３にパルス状の電圧を印加し、Ｘ検出電極４２から上記静電容量に応じた検出電圧を取得するものであってもよい。

（ジェスチャー入力およびキー入力）
上述したように、静電容量式タッチセンサ４０のＸ検出電極４２およびＹ検出電極４３は、操作面１０に対向する面内に一様に配されている。

特許文献１の携帯電話機では、座標検出装置に挿通穴が開けられており、検出電極は操作面に対向する面内に均一に配されていない。その結果、操作面における検出感度の均一性が低いため、検出精度が低い。また、マルチタッチなどの複雑なジェスチャー入力を検出することが困難である。

これに対して、本実施形態の携帯電話１００では、静電容量式タッチセンサ４０に穴は設けられておらず、Ｘ検出電極４２およびＹ検出電極４３は、操作面１０に対向する面内に一様に配されている。そのため、操作面１０における検出感度の均一性が高く、検出精度が高い。また、マルチタッチなどの高度なタッチ操作を検出することができる。

図４は、図１のＡ−Ａ’断面図である。

電源キー１１Ａが押下されると、電源キー１１Ａの背面側の突起部１３を介して凸部２１に圧力が加わり、凸部２１が反転する。凸部２１が反転することによって、凸部２１の裏面に設けられた導電部材２２が、絶縁基板３０の開口部３１を介して、押下検知部４４の２つの電極４４Ａ・４４Ｂに電気的に接触する。これにより、２つの電極４４Ａ・４４Ｂが導通し、これに基づいて電源キー１１Ａの押下を検知することができる。

このように、携帯電話１００は、押下検知部４４を備えているため、検出電極（Ｘ検出電極４２およびＹ検出電極４３）によることなく、電源キー１１Ａが押下されたことを検知することができる。すなわち、検出電極を用いたタッチ検出という複雑な検知方法ではなく、押下検知部４４による単純な検知方法を用いて電源キー１１Ａの押下を検知することによって、より正確に電源キー１１Ａの押下を検知することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図５は、携帯電話の制御部と静電センサコントローラとの接続関係を示す概略図である。

携帯電話１００の制御部５０は、静電容量式タッチセンサ４０の検出電極を駆動する静電センサコントローラ６０に接続されており、静電センサコントローラ６０の動作を制御する。

静電センサコントローラ６０は、Ｘ検出電極４２に駆動信号を印加し、Ｙ検出電極４３から検出信号を取得する。静電センサコントローラ６０は、得られた検出信号に基づき、操作面１０におけるユーザーのタッチ位置をジェスチャー入力として算出し、制御部５０に出力する。制御部５０は、ジェスチャー入力に基づいて次の処理を行う。

制御部５０には、押下検知部４４から、電源キー１１Ａを押下したか否かを示す電源キー押下情報が入力される。制御部５０の電源起動手段（電源ＩＣ等）は、電源キー押下情報に基づいて、検出電極の駆動を開始または終了するよう、静電コントローラを制御する。

上記の構成によれば、携帯電話１００は、電源キー１１Ａの押下が検知されることに応じて検出電極の駆動を開始または終了することができる。そのため、電源キー１１Ａの押下を検知するために静電容量式タッチセンサ４０の検出電極を駆動して待機状態としておく必要がなく、消費電力を低減することができる。

〔変形例〕
本発明の変形例について説明する。

上記実施形態１および実施形態２において、静電容量式タッチセンサ４０は、ジェスチャー入力とキー入力の両方を検知するものであってもよい。

例えば、操作キー１１が押下されることによって凸部２１が変形した場合の検出電極間の静電容量の変化量は、操作面１０に対して物体が接触または接近した場合の検出電極間の静電容量の変化量よりも大きいため、静電容量式タッチセンサ４０は、検出電極間の静電容量の変化量に応じて、キー入力とジェスチャー入力とを判別してもよい。

具体的には、検出電極間の静電容量の変化量が所定の値よりも小さい場合、操作面１０に対して操作者の指が接近または接触したと判別し、ジェスチャー入力として検出する。一方で、検出電極間の静電容量の変化量が所定の値以上である場合、操作者により操作キー１１が押下されたと判別し、キー入力として検出する。

これにより、１つの静電容量式タッチセンサ４０によって、ジェスチャー入力およびキー入力の両方を検出することができるため、携帯電話１００の薄型化およびコストダウンを実現することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電子機器は、操作者の操作を入力可能な操作面（１０）を備えている電子機器（携帯電話１００）であって、上記操作面に設けられた電源キー（１１Ａ）と、上記操作面の背面側に上記電源キーに対応する位置に設けられ、上記電源キーが押下されることに応じて圧力を受けて変形する形状可変部（凸部２１）と、上記形状可変部の背面側に設けられ、上記操作面に対する物体の近接又は接触を検出する位置検出部（静電容量式タッチセンサ４０）と、を備えており、上記位置検出部は、上記操作面に対向する面内に一様に配された検出電極（Ｘ検出電極４２、Ｙ検出電極４３）を有しており、上記位置検出部は、上記形状可変部が変形することに応じて、上記電源キーが押下されたことを検知するための押下検知部（４４）をさらに備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、位置検出部は、操作面に対向する面内に一様に配された検出電極を有しているため、操作面における検出感度の均一性が高い。そのため検出精度が高い。

さらに、位置検出部は、電源キーが押下されたことを検知するための押下検知部を備えているため、検出電極によることなく、電源キーが押下されたことを検知することができる。

本発明の態様２に係る電子機器は、上記態様１において、上記位置検出部を制御する制御部（５０）を備えており、上記制御部は、上記電源キーの押下が検知されることに応じて上記検出電極の駆動を開始または終了する構成であってもよい。

上記の構成によれば、検出電極によることなく、電源キーが押下されたことを検知することができ、さらに、制御部は、電源キーの押下が検知されることに応じて検出電極の駆動を開始または終了することができる。そのため、電源キーの押下を検知するために位置検出部を駆動して待機状態としておく必要がなく、消費電力を低減することができる。

本発明の態様３に係る電子機器は、上記態様１または２において、上記形状可変部の背面には、導電部材（２２）が設けられており、上記電源キーが押下されることによって、上記形状可変部が変形し、上記導電部材が上記押下検知部に電気的に接触する構成であってもよい。

本発明の態様４に係る電子機器は、上記態様３において、上記形状可変部は、上記電源キーが押下されることに応じて圧力を受けて反転するドーム形状を有するドーム状部材（凸部２１）であり、上記ドーム状部材は、絶縁基板（絶縁基板３０）の上に配されており、上記絶縁基板は、上記電源キーに対応する位置に開口部（３１）が設けられており、上記ドーム状部材が反転することによって、上記導電部材が上記開口部を介して上記押下検知部に電気的に接触する構成であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。

すなわち、本発明の一態様に係る電子機器は、操作入力可能な操作面を備えている電子機器であって、上記操作面に設けられた操作キーと、上記操作面に対する物体の近接又は接触を検出する位置検出部と、上記操作キーの押下を検出する押下検知部と、を備えており、上記位置検出部は、上記操作面に対向する面内に配された複数の検出電極を備えている構成である。

また、本発明の一態様に係る電子機器は、上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、上記操作面の背面側に設けられていても良い。

また、本発明の一態様に係る電子機器は、上記操作面の背面側に上記操作キーに対応する位置に設けられ、上記操作キーが押下されることに応じて変形する形状可変部を備え、上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、上記形状可変部の背面側に設けられていても良い。

また、本発明の一態様に係る電子機器は、上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、同一の基板に設けられていても良い。

本発明は、フィーチャーフォンなどの携帯電話に利用することができる。

１０操作面
１１Ａ電源キー
２１凸部（形状可変部）
２２導電部材
３０絶縁基板
３１開口部
４０静電容量式タッチセンサ（位置検出部）
４２Ｘ検出電極（検出電極）
４３Ｙ検出電極（検出電極）
４４押下検知部
５０制御部
１００携帯電話（電子機器）

Claims

操作入力可能な操作面を備えている電子機器であって、
上記操作面に設けられた操作キーと、
上記操作面に対する物体の近接又は接触を検出する位置検出部と、
上記操作キーの押下を検出する押下検知部と、
上記操作面の背面側に上記操作キーに対応する位置に設けられ、上記操作キーが押下されることに応じて変形する形状可変部と、を備えており、
上記位置検出部は、上記操作面に対向する面内に配された複数の検出電極を備えており、
上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、上記形状可変部の背面側に設けられていることを特徴とする電子機器。
操作入力可能な操作面を備えている電子機器であって、
上記操作面に設けられた操作キーと、
上記操作面に対する物体の近接又は接触を検出する位置検出部と、
上記操作キーの押下を検出する押下検知部と、を備えており、
上記位置検出部は、上記操作面に対向する面内に配された複数の検出電極を備えており、
上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、同一の基板に設けられていることを特徴とする電子機器。
上記位置検出部、及び上記押下検知部のそれぞれが、上記操作面の背面側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。