JPWO2010064351A1 - タッチパネルおよびタッチパネルを備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムまたはガラス（可動側ガラス１１、固定側ガラス１４）における対向面にそれぞれ形成される第１と第２の金属抵抗薄膜（可動側透明電極１２、固定側透明電極１３）を有するタッチパネル１０において、可動側透明電極１２に所定の高周波信号を入出力可能とし、タッチパネル１０の操作位置検出に必要な接地を、コイルＬ３、Ｌ４等の誘導性回路を介して接続することで、可動側透明電極１２に入出力される電波が高周波的に接地されない構成とした。
Description
この発明は、タッチパネルおよびタッチパネルを備えた電子機器に関するものである。
タッチパネルとは、表示画面を指やペンで直接タッチすることにより入力操作を可能にした表示装置であり、キーボードやマウスより直感的な入力操作が可能になることから、車載ナビゲーション装置や銀行ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）、あるいは、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ゲーム機等の携帯電子機器に至る、広い製品分野で採用されている。
ところで、上記した携帯電子機器は一層の小型化と高性能化が要求され、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やブルートゥース（登録商標）等の近距離無線アダプタの出現に伴い、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）タッチパネル等の表示面にアンテナが実装された電子機器が開発され、また、多数の特許出願がなされている。
例えば、大型化することなく、放射した電磁波の減衰が少なく十分な利得を得ることができるタッチパネル（特許文献１参照）、表示品位およびアンテナ性能を損なうことなくタッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する構造（特許文献２参照）、タッチパネルの上部電極基板の下面に固着した透明電動膜をマイクロストリップパッチの地板導体と兼用するアンテナ付きタッチパネル（特許文献３参照）等が知られている。
例えば、大型化することなく、放射した電磁波の減衰が少なく十分な利得を得ることができるタッチパネル（特許文献１参照）、表示品位およびアンテナ性能を損なうことなくタッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する構造（特許文献２参照）、タッチパネルの上部電極基板の下面に固着した透明電動膜をマイクロストリップパッチの地板導体と兼用するアンテナ付きタッチパネル（特許文献３参照）等が知られている。
しかしながら上記した特許文献１に開示された技術によれば、例えば、固定側の透明電極を高周波的に低電位にするためにコンデンサを介して接地される構成になっており、したがって、タッチパネルのタッチ操作時、可動側透明電極と固定側透明電極とが接触する場合に、可動側透明電極も固定側透明電極を介して接地され、このため、電波が放射されずにアンテナとして機能しないといった問題がある。
また、特許文献２に開示された技術によれば、例えば、透明導電膜にアンテナを形成することが開示されているが、タッチパネルの位置検出部の外側にアンテナを形成するために外形が大きくなるといった問題を有する。
更に、特許文献３に開示された技術によれば、例えば、タッチパネルの上部電極基板の下面と下部電極基板の上面のいずれか一方にアンテナ素子を形成することが開示されているが、タッチパネルの位置検出のために上部電極基板の下面と下部電極基板の上面が接地されるため、タッチパネルのタッチ操作時にアンテナとして機能しない、特許文献１に開示された技術と同じ問題があった。
更に、特許文献３に開示された技術によれば、例えば、タッチパネルの上部電極基板の下面と下部電極基板の上面のいずれか一方にアンテナ素子を形成することが開示されているが、タッチパネルの位置検出のために上部電極基板の下面と下部電極基板の上面が接地されるため、タッチパネルのタッチ操作時にアンテナとして機能しない、特許文献１に開示された技術と同じ問題があった。
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、アンテナを兼用するタッチパネルの小型化をはかりながら、タッチパネルのタッチ操作時の電波の放射特性を改善した、タッチパネルおよびタッチパネルを備えた電子機器を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するためにこの発明のタッチパネルは、所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムもしくはガラスにおける対向面にそれぞれ形成される第１と第２の透明電極を有し、前記第１、第２の透明電極の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧によりタッチ操作位置検出を行うタッチパネルであって、前記第１の透明電極に所定の高周波信号を入出力する高周波回路部と、前記一方の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導し、前記高周波回路部により入出力される高周波信号の減衰を抑制する給電制御部と、を備えたものである。
また、この発明のタッチパネルを備えた電子機器は、所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムもしくはガラスにおける対向面にそれぞれ形成される第１と第２の透明電極を有し、前記第１、第２の透明電極の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧によりタッチ操作位置検出を行うタッチパネルを備えた電子機器であって、前記第１の透明電極に所定の高周波信号を入出力する高周波回路部と、前記一方の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導し、前記高周波回路部により入出力される高周波信号の減衰を抑制する給電制御部と、を有する前記タッチパネルと、表示データを生成して前記タッチパネルに表示するとともに、前記タッチパネルから読み取られた電圧値に基づき操作入力位置を検知する制御装置と、前記制御装置による制御にしたがい前記タッチパネルに前記高周波信号を入出力する送受信装置と、を有するものである。
この発明によれば、アンテナを兼用するタッチパネルの小型化をはかりながら、タッチパネルのタッチ操作時の電波の放射特性を改善した、タッチパネルおよび該タッチパネルを備えた電子機器を提供することができる。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネルの構成を示す図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係るタッチパネル１０は、不図示のスペーサにより所定の空隙を隔てて対向配置された２層のガラスもしくはフィルム（以下、一方を可動側ガラス１１、他方を固定側ガラス１４という）と、可動側ガラス１１と固定側ガラス１４の対向面にそれぞれ形成される金属抵抗薄膜（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が固着された、可動側透明電極１２と、固定側透明電極１３と、により構成される。
ここで使用されるタッチパネル１０は、可動側透明電極１２、固定側透明電極１３の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する固定側透明電極１３、可動側透明電極１２の他方の電圧によりタッチ操作位置検出を行う、所謂、抵抗感圧式アナログタッチパネルである。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネルの構成を示す図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係るタッチパネル１０は、不図示のスペーサにより所定の空隙を隔てて対向配置された２層のガラスもしくはフィルム（以下、一方を可動側ガラス１１、他方を固定側ガラス１４という）と、可動側ガラス１１と固定側ガラス１４の対向面にそれぞれ形成される金属抵抗薄膜（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が固着された、可動側透明電極１２と、固定側透明電極１３と、により構成される。
ここで使用されるタッチパネル１０は、可動側透明電極１２、固定側透明電極１３の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する固定側透明電極１３、可動側透明電極１２の他方の電圧によりタッチ操作位置検出を行う、所謂、抵抗感圧式アナログタッチパネルである。
上記した抵抗感圧式アナログタッチパネルの詳細構造と動作原理が図２に示されている。図２に示されるように、抵抗感圧式アナログタッチパネルは、可動側透明電極１２に固着されたＩＴＯと固定側透明電極１３に固着されたＩＴＯとを所定の間隔をおいてほぼ平行に配置して貼り合わせ部材１５により固定している。
また、可動側透明電極１２の下面には、図示省略するが、固着されたＩＴＯのＸ方向の相対向する両端に当該ＩＴＯに電圧を印加するＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・が形成され、一方、固定側透明電極１３の上面には、固着されたＩＴＯのＹ方向の相対向する両端に当該ＩＴＯに電圧を印加するＹ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・が形成されている。
また、可動側透明電極１２の下面には、図示省略するが、固着されたＩＴＯのＸ方向の相対向する両端に当該ＩＴＯに電圧を印加するＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・が形成され、一方、固定側透明電極１３の上面には、固着されたＩＴＯのＹ方向の相対向する両端に当該ＩＴＯに電圧を印加するＹ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・が形成されている。
なお、ドットスペーサ１６は、樹脂等の絶縁材料で形成され、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３のタッチ部分のみの局所的な接触を可能にするように、固定側透明電極１３上にマトリクス状にほぼ等間隔で配置されている。
上記構成において、指または専用ペンでパネル面がタッチ操作されると、その操作位置に相当する可動側透明電極１２がたわみ、当該可動側透明電極１２と、対向配置された固定側透明電極１３とが接触し、導通することで、そのタッチ操作位置が電圧値を測定することにより検知することができる。
タッチ操作位置の座標値は、後述する制御装置により生成される。このため、制御装置は、まず、Ｙ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に電圧を印加し、操作入力ポイントと反対側のＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・で電圧値を読み取る。次に、同様にＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・に電圧を印加してＹ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・で電圧値を読み取る。この電圧値は、後述する制御装置により変換したＸＹ座標値として出力される。
タッチ操作位置の座標値は、後述する制御装置により生成される。このため、制御装置は、まず、Ｙ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・に電圧を印加し、操作入力ポイントと反対側のＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・で電圧値を読み取る。次に、同様にＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・に電圧を印加してＹ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・で電圧値を読み取る。この電圧値は、後述する制御装置により変換したＸＹ座標値として出力される。
説明を図１に戻す。上記した可動側透明電極１２、または固定側透明電極１３には、それぞれ、コイルＬ１、Ｌ２の第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、コイルＬ３、Ｌ４の第２の誘導性回路を介して接地に誘導する給電制御部２０、２１が設けられている。
給電制御部２０、２１は、不図示の制御装置によるコントロールの下で連動して動作し、上記したＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・と、Ｙ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・への電圧印加を、例えば、１０ｍ秒程度の所定時間間隔で切り替え制御する。ここでは、給電制御部２０、２１により、コイルＬ１とＬ４、コイルＬ２とＬ３が連動してＯＮ／ＯＦＦ制御される。
給電制御部２０、２１は、不図示の制御装置によるコントロールの下で連動して動作し、上記したＸ側電極Ｘ１、Ｘ２、・・・と、Ｙ側電極Ｙ１、Ｙ２、・・・への電圧印加を、例えば、１０ｍ秒程度の所定時間間隔で切り替え制御する。ここでは、給電制御部２０、２１により、コイルＬ１とＬ４、コイルＬ２とＬ３が連動してＯＮ／ＯＦＦ制御される。
一方、可動側透明電極１２には、高周波回路部３０から所定の高周波信号が入出力されるが、このとき、直流成分阻止用の容量性回路Ｃ１を介して入出力される。
なお、固定側透明電極１３、または可動側透明電極１２は、高周波回路部３０により入出力される高周波信号が、高周波的に接地（ＧＮＤレベル）に落ちて減衰することがないように、給電制御部２０、２１により、コイルＬ３、Ｌ４の誘導性回路を介して接地される構成になっている。
なお、固定側透明電極１３、または可動側透明電極１２は、高周波回路部３０により入出力される高周波信号が、高周波的に接地（ＧＮＤレベル）に落ちて減衰することがないように、給電制御部２０、２１により、コイルＬ３、Ｌ４の誘導性回路を介して接地される構成になっている。
このように、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３は、タッチ操作位置を検知するために電位差を発生させるＩＴＯとして機能する他に、例えば、マイクロストリップ形状のアンテナとしての機能も合わせ持つ構成になっている。
なお、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３との間に容量性回路Ｃ２が接続されており、これにより、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３とを高周波的に同電位に保ち、タッチパネル１０のタッチ時のインピーダンス変化を減少させている。
なお、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３との間に容量性回路Ｃ２が接続されており、これにより、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３とを高周波的に同電位に保ち、タッチパネル１０のタッチ時のインピーダンス変化を減少させている。
上記した本発明の実施の形態１に係るタッチパネルによれば、図１に示されるように、所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムまたはガラス（可動側ガラス１１、固定側ガラス１４）における対向面にそれぞれ形成されるＩＴＯが固着された可動側透明電極１２、固定側透明電極１３を有するタッチパネル１０において、可動側透明電極１２に所定の高周波信号を入出力可能とし、タッチパネル１０のタッチ操作位置検出に必要な接地（ＧＮＤ）を、コイルＬ３、Ｌ４等の誘導性回路を介して接続することで、可動側透明電極１２に入出力される電波が高周波的に接地されない構成とし、タッチパネル１０のタッチ操作時の電波の減衰を回避している。
このため、高周波回路部３０により可動側透明電極１２に所定の高周波信号が入出力されたときにタッチパネル１０がタッチ操作されても、コイルＬ３、Ｌ４等の誘導性回路により高周波信号の接地への流れ込みが遮られるため、タッチパネル１０のタッチ操作時の可動側透明電極１２と固定側透明電極１３の接触によっても可動側透明電極１２により電波が放射されずアンテナとして機能しなくなることを回避できる。
また、固定側透明電極１３についても同様の構成とし、この場合、給電制御部２０、２１は、可動側透明電極１２にＬ１の誘導性回路を介して電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する固定側透明電極１３の電圧をＬ３の誘導性回路を介して接地に誘導する動作と、固定側透明電極１３にＬ２の誘導性回路を介して電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する可動側透明電極１２の電圧をＬ４の誘導性回路を介して接地に誘導する動作とを、例えば、１０ｍ秒の時間間隔で切り替え制御することになる。
このため、タッチパネル１０のタッチ操作時の可動側透明電極１２と固定側透明電極１３の接触によっても、可動側透明電極１２が固定側透明電極１３を介して接地されることが無く、このため、タッチパネル１０のタッチ操作時にも可動側透明電極１２のアンテナとしての機能を実現することができる。
このため、タッチパネル１０のタッチ操作時の可動側透明電極１２と固定側透明電極１３の接触によっても、可動側透明電極１２が固定側透明電極１３を介して接地されることが無く、このため、タッチパネル１０のタッチ操作時にも可動側透明電極１２のアンテナとしての機能を実現することができる。
また、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３との間に、コンデンサ等の容量性回路Ｃ２を挿入し、可動側透明電極１２と固定側透明電極１３を高周波的に同電位に保つことで、タッチパネル１０のタッチ操作時のインピーダンス変化が減少し、このことにより、タッチパネル１０がタッチ操作されたか否かにかかわらず、安定したアンテナ機能を実現することができる。
以上説明のように本発明の実施の形態１に係るタッチパネル１０によれば、タッチパネル１０のタッチ操作時にも放射した電磁波の減衰が少なく必要な利得が得られ、また、アンテナを可動側透明電極１２と兼用するため、タッチパネル１０の小型化をはかりながらタッチパネル１０のタッチ操作時の電波の放射特性を改善することができる。
図３は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネルを備えた電子機器の内部構成を示すブロック図である。
ここでは、タッチパネル１０を備えた電子機器として携帯電話端末１００を用い、当該携帯電話端末１００から音楽等のコンテンツをヘッドフォン２００等に無線送信して視聴する場合を想定して説明する。
ここでは、タッチパネル１０を備えた電子機器として携帯電話端末１００を用い、当該携帯電話端末１００から音楽等のコンテンツをヘッドフォン２００等に無線送信して視聴する場合を想定して説明する。
図３に示されるように、この発明の実施の形態１に係るタッチパネルを備えた電子機器（携帯電話端末１００）は、図１に示す構成を有するタッチパネル１０と、表示データを生成してタッチパネル１０に表示するととともに、タッチパネル１０を介して読み取られた電圧値に基づき操作入力位置を検知する制御部９０と、制御部９０による制御にしたがいタッチパネル１０（高周波回路部３０）に高周波信号を入出力する送受信部５０と、記憶部７０と、により構成される。
ここでは、携帯電話端末１００、およびヘッドフォン２００は、共にブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信アダプタを送受信部５０として備えているものとする。
ここでは、携帯電話端末１００、およびヘッドフォン２００は、共にブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信アダプタを送受信部５０として備えているものとする。
上記構成において、ヘッドフォン２００に送信される音楽情報は、制御部９０が、記憶部７０に格納された音楽情報を読み込んで送受信部５０に転送し、送受信部５０で変調された高周波信号が、制御部９０経由でタッチパネル１０の高周波回路部３０に供給され、タッチパネル１０の可動側透明電極１２を介し電波として放出される。このことにより、視聴者はヘッドフォン２００により音楽情報を視聴することができる。
このような状況において、タッチパネル１０には、制御部９０により生成された、例えば、操作メニュー等の表示データが表示されているものとし、ここで、視聴者がタッチパネル１０をタッチ操作してメニュー選択を行ったとする。
このとき、制御部９０は、タッチパネル１０（固定透明電極１３）から読み取られた電圧値に基づき操作入力位置を座標値に変換して操作メニューにしたがう処理を実行する。
このとき、制御部９０は、タッチパネル１０（固定透明電極１３）から読み取られた電圧値に基づき操作入力位置を座標値に変換して操作メニューにしたがう処理を実行する。
ここで、高周波回路部３０により可動側透明電極１２に所定の高周波信号が入出力されたときにタッチパネル１０がタッチ操作されたとしても、コイルＬ３により高周波信号の接地への流れ込みが遮られるため、タッチパネル１０のタッチ操作時の可動側透明電極１２と固定側透明電極１３の接触によっても可動側透明電極１２により電波（音楽情報）が放射されずにアンテナとして機能しなくなることを回避できる。
したがって、タッチパネル１０のタッチ操作時にアンテナとして機能しなくなることから発生する音飛び等の発生が無くなり、ユーザは、良好な受信環境の下で音楽等のコンテンツ視聴が可能になる。
したがって、タッチパネル１０のタッチ操作時にアンテナとして機能しなくなることから発生する音飛び等の発生が無くなり、ユーザは、良好な受信環境の下で音楽等のコンテンツ視聴が可能になる。
なお、上記した本発明の実施の形態１に係るタッチパネルを備えた電子機器によれば、携帯電話端末１００を例示したが、携帯電話端末１００に限らず、車載用に搭載されるＡＶ情報機器等のマルチメディア機器等、タッチパネルを操作入力ツールとする電子機器一般に応用が可能である。
この発明に係るタッチパネルは、アンテナを兼用するタッチパネルの小型化をはかりながら、タッチパネルのタッチ操作時の電波の放射特性を改善しているため、タッチパネルおよびタッチパネルを備えた電子機器等に用いるのに適している。
Claims (4)
- 所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムもしくはガラスにおける対向面にそれぞれ形成される第１と第２の透明電極を有し、前記第１、第２の透明電極の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧によりタッチ操作位置検出を行うタッチパネルであって、
前記第１の透明電極に所定の高周波信号を入出力する高周波回路部と、
前記一方の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導し、前記高周波回路部により入出力される高周波信号の減衰を抑制する給電制御部と、
を備えたことを特徴とするタッチパネル。 - 前記給電制御部は、
前記第１の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する前記第２の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導する動作と、前記第２の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する前記第１の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導する動作とを、所定の時間間隔で切り替え制御することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。 - 前記給電制御部は、
前記第１の透明電極と第２の透明電極との間に接続される容量性回路により前記第１の透明電極と第２の透明電極を高周波的に同電位に保つことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。 - 所定の空隙を隔てて対向配置された２層のフィルムもしくはガラスにおける対向面にそれぞれ形成される第１と第２の透明電極を有し、前記第１、第２の透明電極の一方に電圧を印加し、タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧によりタッチ操作位置検出を行うタッチパネルを備えた電子機器であって、
前記第１の透明電極に所定の高周波信号を入出力する高周波回路部と、前記一方の透明電極に第１の誘導性回路を介して電圧を印加し、前記タッチ操作に応じて発生する他方の透明電極の電圧を第２の誘導性回路を介して接地に誘導し、前記高周波回路部により入出力される高周波信号の減衰を抑制する給電制御部と、を有する前記タッチパネルと、
表示データを生成して前記タッチパネルに表示するとともに、前記タッチパネルから読み取られた電圧値に基づき操作入力位置を検知する制御部と、
前記制御部による制御にしたがい前記タッチパネルに前記高周波信号を入出力する送受信部と、
を有することを特徴とするタッチパネルを備えた電子機器。
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