JP6202443B2 - タッチスクリーン用シールド、電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン用シールド、電子装置に関する。

タッチスクリーン型の端末（タッチスクリーン装置）において、スクリーン上に表示されるキーボード（ソフトウェアキーボード）で入力操作を行う場合、画面を盗み見された際の被害が大きい。この場合、入力したキーとその入力先が同一画面に表示されるため、画面を盗み見されるとそれらの情報が同時に知られてしまうことになる。特に、ソフトウェアキーボードでは、ユーザに通知する目的で押下したキーを強調表示（色の反転やポップアップ）するため、パスワード入力時などの入力した文字が伏せ字になる場合でも、タッチしたキーの情報とその入力先の情報から、何をどこに入力したのかを判別できる。

上述の画面の盗み見はこれまで光学的に行われる脅威のみが想定され、これに対しては、偏光板などの可視範囲を限定するプライバシーフィルターなどをタッチスクリーン型の端末に実装する対策が検討されてきた。一方、こうした光学的な脅威に加えて、安価で小型な計測器を用いてタッチスクリーン装置から漏えいする電磁波を捉え、電磁的に画面が盗視される脅威が近年明らかになっており、対策が求められている。

従来、光学的な画面盗視対策に用いられてきた偏光原理を用いたプライバシーフィルターは、漏えいする電磁界を抑制することは不可能なため、電磁的な画面盗視の対策技術としては適用が困難である。

また、従来、電磁的な画面盗視に対しては、ディスプレイから漏えいする電磁波が装置に到達する前に、信号レベルを背景雑音以下に減衰させることでSignal-to-Noise Ratio （ＳＮＲ）を低下させ盗み見を防止するゾーニングという概念の下に対策がとられてきた。しかし、これらは端末が固定されていることを前提とし、さらに、建物や空間を用いて漏えい電磁波を十分減衰させることを前提としているため、移動しながら利用するタッチスクリーン型の端末に対しては、電磁波が背景雑音以下に減衰する前に画面が盗視される恐れがあることからゾーニングによる対策も困難である。

また、特許文献１には、絶縁層の少なくとも一面に、銅や鉄などの電磁波遮蔽物質を含む電磁波遮蔽層を備えるタッチスクリーンパネルが記載されている。

特開２０１４−８６７２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたタッチスクリーンパネルのように、単純に電磁波遮蔽層を設けた場合、タッチスクリーンのセンサ部の種類によっては、センサ部の機能が損なわれることがある。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、簡単な構造で、タッチスクリーン装置のタッチスクリーンの機能を損なわずに電磁的盗視を防止するタッチスクリーン用シールドを提供すること、などを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のタッチスクリーン用シールドは、以下の構成を少なくとも具備するものである。

タッチスクリーン装置に設けられるタッチスクリーン用シールドであって、
透光性を有し、タッチスクリーン装置からの漏えい電波を遮蔽する電磁シールドと、
前記電磁シールドのタッチスクリーン装置側に設けられた透光性を有する弾性体と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の電子装置は、上記本発明のタッチスクリーン用シールドを設けたタッチスクリーン装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造で、タッチスクリーン装置のタッチスクリーン機能を損なわずに電磁的盗視を防止するタッチスクリーン用シールドを提供することができる。

また、本発明によれば、上記のようなタッチスクリーン用シールドを設けたタッチスクリーン装置を備えた電子装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドおよび電子装置の一例を示す分解斜視図。 本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドの一例を説明するための図、（ａ）はタッチスクリーン用シールドおよびタッチスクリーン装置の断面図、（ｂ）は指などで押圧されたときのタッチスクリーン用シールドおよびタッチスクリーン装置の断面図。 電磁シールドの構造の一例を示す正面図。 測定装置の一例を示す図。 タッチスクリーン装置の画面上に表示されるキーボード（ソフトウェアキーボード）の一例を示す図。 タッチスクリーン装置からの漏えい電波の強度分布の一例を示す図。 タッチスクリーン装置からの漏えい電波の強度分布の一例を示す図。 タッチスクリーン装置に表示される画面測定結果の一例を示す図、（ａ）はタッチスクリーン装置の側面図、（ｂ）はタッチスクリーン装置からの所定の角度の漏えい電波を測定し再構築して得られたソフトウェアキーボード画面の一例を示す図。 本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドの効果の一例を説明するための図、（ａ）はタッチスクリーン用シールドを設けない場合、（ｂ）は本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドをタッチスクリーン装置に設けた場合の漏えい電波から可視化された画像の一例を示す図。

本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドは、フィルム状に形成されており、タッチスクリーン装置に設けられ、透光性を有するフィルム状の電磁シールドと、その電磁シールドに設けられた透光性を有するフィルム状の弾性体などを有する。

本発明の実施形態では、電磁シールドを設けることにより、タッチスクリーン装置（タッチスクリーン型端末）のディスプレイやクリーン上に表示されるキーボード（ソフトウェアキーボード）の打鍵情報を含む漏えい電磁波を抑制し、電磁的盗視を防止する。

以下、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドを説明する。また、そのタッチスクリーン用シールドを設けたタッチスクリーン装置を備える電子装置を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。

図１は本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールド１０および電子装置１００Ａの一例を示す分解斜視図である。

図２は本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールド１０の一例を説明するための図である。詳細には、図２（ａ）はタッチスクリーン用シールド１０およびタッチスクリーン装置１００の断面図、図２（ｂ）は指ｆなどで押圧されたときのタッチスクリーン用シールド１０およびタッチスクリーン装置１００の断面図である。

本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールド１０は、タッチスクリーン装置１００に設けられ、電磁シールド１１、弾性体１２、粘着層１３などを有する。タッチスクリーン装置１００は、例えば、センサ部１０１、照明部を含む表示部１０２などを有する。本実施形態では、タッチスクリーン装置１００は、制御回路、無線通信回路などを有する。

タッチスクリーン用シールド１０を設ける対象となるタッチスクリーン装置１００のセンサ部１０１の種類としては、抵抗膜方式、静電容量方式（表面型静電容量方式、投影型静電容量方式）、赤外線光学イメージング方式、超音波表面弾性波（ＳＡＷ）方式、などを挙げることができる。本実施形態では、センサ部１０１が抵抗膜方式、静電容量方式の場合を説明する。表示部１０２の照明部としては、ＬＥＤなどの発光部を有する。また、照明部は、導光板を備えていてもよい。

次に、タッチスクリーン用シールド１０について、詳細に説明する。

＜電磁シールド１１＞
電磁シールド１１は、透光性を有し、タッチスクリーン装置１００からの漏えい電波を遮蔽する電磁波遮蔽材料を含む。この電磁シールド１１は、フィルム状に形成されている。また、電磁シールド１１は、タッチスクリーン装置１００からの漏えい周波数とその周囲の帯域の電磁波に対して、抑制効果が最大となるように材料や構造などが規定されている。

電磁シールド１１は、透光性、柔軟性（弾性）、耐久性を有する材料、例えば、ＰＥＴなどの樹脂材料等の何れか又は複数の組み合わせの所定の材料を基材として構成されている。

また、電磁シールド１１は、上記所定の電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽材料を含有する。電磁波遮蔽材料は、導電体、例えば、鉄、アルミニウム、銅、ニッケルなどからなる金属の群のいずれか１種、または、複数種類の合金を含む。

図３はタッチスクリーン用シールド１０の電磁シールド１１の構造の一例を示す正面図である。電磁シールド１１は、例えば、図３に示したように、透光性の基材に、メッシュ状の導電体１１ａを有していてもよい。この導電体１１ａは、例えば、正面視で、数十μｍ〜数百μｍ程度の開口のメッシュ状に形成されている。この間隔は、タッチスクリーン装置からの漏えい周波数とその周囲の帯域及びその高調波の電磁波に対して、十分な抑制効果が得られるように規定されている。このため、この構造の電磁シールド１１では、正面視で高い透光性を有するとともに、所定の漏えい周波数の電磁波に対して高い抑制効果を有する。

本実施形態では、メッシュ状の導電体１１ａは、電磁シールド１１の一面側（タッチスクリーン装置１００側）の近傍領域に形成されている。こうすることで、操作者の指などの押圧に対して変位が比較的小さくなり、遮蔽特性の低下を防止することができる。

尚、電磁シールド１１の導電体１１ａはこの形態に限られるものではなく、所定の構造であってもよい。

電磁シールド１１は、例えば、平滑表面加工処理が施されており、操作者の指が滑りやすいように構成されていてもよい。また、例えば、電磁シールド１１の表面に、アンチグレア処理を施して、照明や太陽光などの映り込みを低減するようにしてもよい（反射防止タイプ）。

＜弾性体１２＞
弾性体１２は、電磁シールド１１の一面（タッチスクリーン装置１００側）に設けられ、透光性を有する材料により構成されている。

弾性体１２は、例えば、ＰＥＴ、シリコーン（ケイ素樹脂などのケイ素化合物を主成分とする樹脂材料）などの所定の樹脂材料により構成されている。

また、弾性体１２として、偏光板（偏光フィルタ）であってもよい。詳細には、例えば、タッチスクリーン装置に関して正面視野角６５°程度以外から上下左右などの方向からの視認性を低減させる偏光板を弾性体１２として採用することで、タッチスクリーン装置に対して、光学的覗き見を防止することができる。

弾性体１２の材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタラート、シリコーンゴム、ポリウレタンエラストマーなどの所定の材料を挙げることができる。また、偏光板（偏光フィルム）としての弾性体１２は、例えば、ヨウ素化合物分子などの所定材料を基材に含有させてフィルム状にし、延伸処理などの所定の処理を施すことにより、所定の偏光特性を有する。

また、弾性体１２は、絶縁体で構成されており、所定の厚み、詳細には、タッチスクリーン装置１００と電磁シールド１１とで電磁的結合の小さい厚みに規定されている。

また、弾性体１２の厚みは、タッチスクリーン装置１００のタッチスクリーン機能の種類により、適宜規定される。これらの条件により、弾性体１２の厚みは、例えば、０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲内、好ましくは０．７ｍｍ程度に規定される。弾性体１２の厚みがこの程度であれば、タッチスクリーン装置１００と電磁シールド１１の電磁的結合の影響を抑えることができる。

尚、タッチスクリーン用シールドは、偏光板（偏光フィルタ）を設けずに、シールドフィルムとタッチスクリーン装置の表面の間に、適度な距離を設けるための透明な誘電体などを挿入し、双方の結合を弱めて、タッチ入力への影響を軽減した構成であってもよい。

＜粘着層１３＞
本実施形態では、フィルム状の弾性体１２の一面（タッチスクリーン装置１００側に）に粘着層１３を有する。粘着層１３は、タッチスクリーン装置１００の貼付面に対して当接する。このため、弾性体１２の粘着性が小さい場合であっても粘着層１３を設けることにより、タッチスクリーン装置とタッチスクリーン用シールド１０との密着性が高い。

また、何らかの要因で、小さい気泡や小さい埃等が、タッチスクリーン装置１００の貼付面と弾性体１２との間に存在した場合であっても、小さい気泡や埃を粘着層１３が取り込み、視認性の低下を防止することができる。

＜動作の一例＞
次に、タッチスクリーン用シールド１０を設けたタッチスクリーン装置１００を備える電子装置１００Ａの動作の一例を説明する。

非操作時、図２（ａ）に示したように、電子装置１００Ａのタッチスクリーン装置１００のセンサ部１０１上に、粘着層１３、フィルム状の弾性体１２、電磁シールド１１が設けられている。

操作時、操作者の指ｆなどにより、タッチスクリーン用シールド１０の電磁シールド１１と弾性体１２が押圧される。電磁シールド１１と弾性体１２は、その圧力に応じて柔軟に変形し、センサ部１０１と指ｆや電磁シールド１１の導電体１１ａまでの距離が変化し、その変化に基づいて、センサ部１０１が指ｆの位置を検出する。センサ部１０１が抵抗膜方式、静電容量方式（表面型静電容量方式、投影型静電容量方式）であっても、この指ｆの位置を検出することができる。

また、弾性体１２の厚みは、操作者の指ｆなどの押圧による変形した場合であっても、センサ部１０１による検出精度が低下しない厚みに規定されている。

＜測定＞
本願発明者は、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドの効果を、測定装置を用いて確認した。

図４は測定装置２０の一例を示す図である。図５はタッチスクリーン装置の画面上に表示されるキーボード（ソフトウェアキーボード）の一例を示す図である。

測定装置２０は、電磁放射プローブ２１、ＥＭＣスキャナ２２（Electro Magnetic Compatibility スキャナ）、増幅器２３、スペクトラムアナライザ２４、ファンクションジェネレータ２５、表示装置２６、コンピュータ２７（制御回路等）、などを有する。

電磁放射プローブ２１は、ＥＭＣスキャナ２２上に配置されたタッチスクリーン装置１００を備える電子装置１００Ａの近傍で漏えい電磁波（漏えい電波）を検出する。

増幅器２３は、電磁放射プローブ２１で検出された漏えい電波に応じた信号を増幅し、スペクトラムアナライザ２４に出力する。

スペクトラムアナライザ２４は、上記信号に基づいて、周波数解析などの所定の処理を行い、所定の信号、例えば、タッチスクリーン装置１００の情報を漏えいさせている周波数を示す信号Ｖｓなどをコンピュータ２７に出力する。

ファンクションジェネレータ２５は、規定された周波数の信号をコンピュータ２７に出力する。詳細には、ファンクションジェネレータ２５は、タッチスクリーン装置１００の表示部（ディスプレイ）の水平周波数の信号（Ｈ−ｓｙｎｃ）、垂直周波数の信号（Ｖ−ｓｙｎｃ）を出力する。この水平周波数の信号、垂直周波数の信号は、タッチスクリーン装置１００の表示部に関する駆動回路の仕様などに応じて予め規定される、または、それらの信号の測定結果により規定される。

コンピュータ２７は、測定装置２０の各構成要素を統括的に制御し、タッチスクリーン装置１００を備える電子装置１００Ａからの漏えい電波に基づいて、タッチスクリーン装置１００に表示されている映像（画像）を再現し、表示装置２６に表示する処理を行う。

詳細には、測定装置２０は、タッチスクリーン装置１００を備えた電子装置１００Ａ（タッチスクリーン型の端末）からの漏えい電磁波（電波）を電磁放射プローブ２１で観測し、タッチスクリーン装置１００のディスプレイの水平・垂直周波数及び情報を漏えいさせている周波数を同定し、ディスプレイ画面を再構築する。

具体的には、上述した３つの周波数を同定する際、水平・垂直同期周波数は、タッチスクリーン装置１００の解像度及び仕様からおおよその値を初期値として与え、それらの値の増減を繰り返すと共に、漏えい周波数を広域に渡ってスキャンを行う。

続いて、任意の水平・垂直同期周波数及び漏えい周波数を用いて再構築された映像とタッチスクリーン型の端末から事前に取得したテンプレート画像との相関を計算し、一定の値を越えたところで同定を終了する。

また、同定を行う際には、相関を用いずに目視により値を決定する手法も同時に用意し、推定が容易な手法を適宜用いる。

次に、本願発明者は、上述した測定装置により、同定された漏えい周波数帯で、タッチスクリーン装置をスキャンし、漏えいを引き起こしている部位を特定した。

図６、図７はタッチスクリーン装置からの漏えい電波の強度分布の一例を示す図である。詳細には、図６はタッチスクリーン装置の表面側、図７はタッチスクリーン装置の裏面側の漏えい電波の強度の測定結果を示す。濃度は電波強度レベル［ｄＢμＶ］を示す。

上述した測定装置によりスキャンを行った結果、得られた漏えい電波の強度分布に基づき、漏えい周波数の強度が強い位置に対して、タッチスクリーン用シールドを設ける。

尚、必要であれば、タッチスクリーン型の端末を開封し、漏えい周波数においてスキャンを行い、漏えいを引き起こしている箇所に、タッチスクリーン用シールドを設けてもよい。

タッチスクリーン用シールドは、漏えい周波数とその周囲の帯域において抑制効果が最大となるように規定する。

図８はタッチスクリーン装置１００に表示される画面測定結果の一例を示す図である。詳細には、図８（ａ）はタッチスクリーン装置１００（電子装置１００Ａ）の側面図、図８（ｂ）はタッチスクリーン装置１００（電子装置１００Ａ）からの所定の角度の漏えい電波を測定し再構築して得られたソフトウェアキーボード画面の一例を示す図である。尚、図８（ａ）、図８（ｂ）において、０°がタッチスクリーン装置の表示部の表示面となるように規定されている。

このように、タッチスクリーン装置１００（電子装置１００Ａ）の周囲の放射指向性を測定することで、タッチスクリーン用シールドを適用する効果的な位置の決定を行ってもよい。

上述した測定装置による測定結果により、漏えい電波は、タッチスクリーン装置の表示部の駆動回路付近や、タッチスクリーン装置の表示部の表示面側において、強度が強くなる傾向にあることがわかる。このため、タッチスクリーン装置の表示部の表示面や、タッチスクリーン装置の表示部の駆動回路付近に、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドを配置することが好ましい。

また、タッチスクリーン装置の表示部の表示面側の額縁部分にも、タッチスクリーン用シールドを設けることで、さらに漏えい電波の強度を低減することができる。

図９は本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドの効果の一例を説明するための図である。詳細には、図９（ａ）はタッチスクリーン用シールドを設けない場合、図９（ｂ）は本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールドをタッチスクリーン装置に設けた場合、測定装置により、漏えい電波から可視化された画像の一例を示す図である。

詳細には、各図は、タッチスクリーン装置から５０ｃｍだけ離れた位置での、電磁波を通じた画面盗視の一例を示している。

タッチスクリーン用シールドをタッチスクリーン装置に設けた場合、電磁的盗視が困難になっていることがわかる。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン用シールド１０は、透光性を有する電磁シールド１１と、電磁シールド１１に設けられた透光性を有する弾性体１２と、を備える。

このため、簡単な構成で、タッチスクリーン装置１００のタッチスクリーン機能を損なわずに、タッチスクリーン装置１００から放射されるプライバシー等を含む漏えい電磁波を低減することができ、タッチスクリーン装置１００の電磁的盗視を防止するタッチスクリーン用シールド１０を提供することができる。

詳細には、この弾性体１２は、所定の厚み、タッチスクリーン装置１００と電磁シールド１１との間の電磁的結合を低減する厚みに規定されている。このため、タッチスクリーン用シールド１０は、タッチスクリーン装置１００のタッチスクリーン機能を損なうことがない。

また、タッチスクリーン装置１００の画面保護の観点から、表示面と電磁シールド１１との間に弾性体１２を設けたので、弾性体１２により外力などの衝撃を吸収することができる。

また、上述したように、弾性体１２に透光性を有する粘着層１３を設けてもよい。この場合、タッチスクリーン用シールド１０を容易に貼付することができる。

尚、弾性体１２が、タッチパネル装置の表面（タッチスクリーン用シールド貼付面）に対して粘着性を有する場合（自己吸着性を有する場合）には、粘着層を設けなくともよい。弾性体が、例えばシリコーンなどの粘着性を有する樹脂材等の所定の材料により形成されている場合、粘着層を設けなくともよい。この場合、薄型のタッチスクリーン用シールドを提供することができる。

また、上述したように、弾性体１２は偏光板であってもよい。弾性体１２が偏光板である場合、正面視野角６５°以外から上下左右などの方向からの視認性を低減させることができ、光学的覗き見防止とすることができる。

また、本実施形態では、電磁シールド１１は、メッシュ状の導電体１１ａを備え、導電体１１ａ以外の部分は、透光性を有する材料、例えば、ＰＥＴなどの所定の材料により形成されているので、簡単な構造で透光性と電磁シールド性を有することができる。

また、本実施形態では、上記タッチスクリーン用シールド１０を設けたタッチスクリーン装置１００を備える電子装置１００Ａを提供することができる。

尚、本発明に係るタッチスクリーン用シールド１０をタッチスクリーン装置１００（表示装置付きコンピュータ）の背面部や側面部などに設けてもよい。

また、本発明に係るタッチスクリーン用シールド１０をタッチスクリーン装置１００のタッチスクリーンの構成として組み込まれていてもよい。

１０…タッチスクリーン用シールド、
１１…電磁シールド、
１１ａ…導電体、
１２…弾性体、
１３…粘着層、
２０…測定装置、
１００…タッチスクリーン装置、
１００Ａ…電子装置、
１０１…センサ部、
１０２…表示部。

Claims (8)

1. タッチスクリーン装置に設けられるタッチスクリーン用シールドであって、
   透光性を有し、前記タッチスクリーン装置からの漏えい電波を遮蔽する電磁シールドと、
   前記電磁シールドの前記タッチスクリーン装置側に設けられた透光性を有する弾性体と、を備えることを特徴とするタッチスクリーン用シールド。
2. 前記弾性体は、偏光板であることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーン用シールド。
3. 前記電磁シールドは、メッシュ状の導電体を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチスクリーン用シールド。
4. 前記メッシュ状の導電体は前記電磁シールドのタッチスクリーン装置側の近傍領域に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン用シールド。
5. 前記弾性体は、絶縁体で構成されており、タッチスクリーン装置と電磁シールドとの間の電磁的結合を低減する厚みに規定されていることを特徴とする請求項１から請求項４に記載のタッチスクリーン用シールド。
6. 前記弾性体の厚みは、０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲内、好ましくは０．７ｍｍ程度に規定されることを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーン用シールド。
7. 前記弾性体のタッチスクリーン装置側に設けられた透光性を有する粘着層を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のタッチスクリーン用シールド。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の前記タッチスクリーン用シールドを設けたタッチスクリーン装置を備える電子装置。