JPWO2016140170A1 - タッチ式入力装置 - Google Patents

Abstract

携帯端末（１０）は、操作面（３）と、操作面（３）に対するタッチ操作によって容量が変化する静電容量センサ（１２）と、静電容量センサ（１２）における容量の変化に基づいて、タッチ操作を検出するタッチ操作検出ＩＣ（１６）と、を備える。タッチ操作検出ＩＣ（１６）は、操作面（３）が変形すると、操作面（３）の変形により変化した静電容量センサ（１２）の容量を取得し、取得した容量を新たな基準として、タッチ操作による静電容量センサ（１２）の容量変化を把握する。

Description

本発明は、利用者のタッチ操作を検出するタッチ式入力装置に関する。

従来、ディスプレイ等の操作面へのタッチ操作を検出するために、静電容量センサを備えたタッチ式入力装置が各種考案されている。静電容量センサは、一般に操作面の近傍に配置された誘電体フィルムと、誘電体フィルムの表面に形成された複数の電極とを備えて構成される。静電容量センサでは、操作面へのタッチ操作が行われて操作面近傍の電界が変化することで電極間の静電容量が変化する。そこで、タッチ操作の検出処理では、静電容量センサの容量（以下、基準容量と称する。）を基準値として定期的に検出しておき、静電容量センサから検出される静電容量（以下、検出容量と称する。）の基準値からの変化量に基づいて、タッチ操作が検出されていた。

また、従来のタッチ式入力装置では、タッチ操作に加えて、操作面の曲げや、捩じり、押し込みといった操作面を変形させる操作（以下、変形操作と称する。）を検出するために、変形センサを備えて構成されることがあった（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１３／１２２０７０号

従来のタッチ式入力装置において操作面に変形が生じる場合、操作面の変形に伴って静電容量センサの誘電体フィルムが変形すると、静電容量センサにおいて電極間の距離にも変化が生じる。このため、操作面に生じる曲げやねじりといった変形がある程度大きいと、静電容量センサの検出容量も大きく変化して、タッチ操作が行われていないにもかかわらずタッチ操作が行われたと誤って検出されることがあった。

そこで、本発明の目的は、操作面に変形が生じている状態でも、タッチ操作を従来よりも正確に検出することができるタッチ式入力装置を提供することにある。

本発明に係るタッチ式入力装置は、操作面と、前記操作面に対するタッチ操作によって容量が変化する静電容量センサと、前記静電容量センサの容量の変化に基づいて、前記タッチ操作を検出するタッチ操作検出部と、を備え、前記タッチ操作検出部は、前記操作面が変形すると、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を取得し、取得した容量を新たな基準として、前記静電容量センサの容量変化を把握する。

この構成では、操作面に変形が生じて静電容量センサの容量が変化しても、誤ってタッチ操作の操作信号が生成されることを抑制することができる。

上記したタッチ式入力装置は、前記操作面の変形を検出する変形センサを更に備え、前記タッチ操作検出部は、前記変形センサが前記操作面の変形を検出したとき、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得するようにしてもよい。この構成では、操作面の変形を確実に把握することができる。

上記したタッチ式入力装置は、前記変形センサの出力に基づいて、前記操作面に対する変形操作を検出する変形操作検出部を更に備えるようにしてもよい。この構成では、タッチ式入力装置がタッチ操作だけでなく変形操作も受け付けるようになるので、利用者に多様な操作方法を提供することができる。その上、タッチ操作検出部で操作面の変形を検出するために利用する変形センサが、変形操作を検出するので、構成の共通化と簡素化を図ることができる。

上記した前記静電容量センサは、前記操作面と一体に変形する誘電体部と、前記誘電体部を前記操作面側から平面視して異なる位置に複数の容量を形成する複数の容量形成電極と、を備え、前記タッチ操作検出部は、前記複数の容量それぞれの変化に基づいて、前記タッチ操作の位置を検出してもよい。この構成では、タッチ操作の位置に基づくより高度な操作方法を利用者に提供することができる。

上記した前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形によって閾値を超える変化量で変化した容量を新たな基準として取得するようにしてもよい。この構成では、全ての容量ではなく一部の容量のみを選択して新たな基準として取得するので、この処理に要する計算コストや処理時間を短縮できる。そして、全ての容量ではなく一部の容量のみを新たな基準として取得するようにしても、操作面の変形が大きい領域を確実に選択することができる。

前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形によって閾値を超える変化量で容量が変化した領域であって面積が閾面積を超える領域に含まれる容量を新たな基準として取得するようにしてもよい。この構成でも、全ての容量ではなく一部の容量のみを選択して取得するので、この処理に要する計算コストや処理時間を短縮できる。そして、この構成では、操作面に曲げや捩じりなどの変形が加わると、操作面の広い領域で容量変化が生じることを利用して、操作面の変形が生じている広い領域をより確実に選択することができる。

上記した前記タッチ操作検出部は、更に一定の時間隔でも、前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得することが好ましい。この構成では、例えば静電気による影響によって検出容量に変化が生じても、その変化した検出容量に基づいてタッチ操作が検出されるので、静電気等による静電容量センサの検出容量の変化から、誤ってタッチ操作の操作信号が生成されることを抑制することができる。

上記した前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形時に利用者が変形操作とは別に所定の操作したとき、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得するようにしてもよい。例えば、上記した所定の操作としては、操作面の変形が生じていない領域への所定のタッチ操作や、操作面とは別に設けられた機械式スイッチの所定の押圧操作などが挙げられる。

この発明によれば、操作面に変形が生じている状態では、変形により変化した容量を新たな基準としてタッチ操作による容量変化が把握されるので、操作面の変形により誤ってタッチ操作の操作信号が生成されることを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る携帯端末の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る携帯端末の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る静電容量センサの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る変形センサの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る携帯端末の機能ブロック図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る携帯端末での制御フローを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る携帯端末での基準更新処理の制御フローを示すである。 本発明の第２の実施形態に係る携帯端末での基準更新処理の制御フローを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る携帯端末での基準更新処理の制御フローを示す図である。 図１０（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る携帯端末の斜視図である。図１０（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る携帯端末の機能ブロック図である。

以下、本発明のタッチ式入力装置として、携帯端末を構成する場合を例に複数の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る携帯端末１０の斜視図である。

携帯端末１０は、全体として、薄手の厚み方向と、厚み方向に直交する長手方向および短手方向とを有する直方体状である。携帯端末１０は、長手方向および短手方向の両端部を利用者が両手で把持することが可能な大きさである。携帯端末１０は、厚み方向の一方主面が操作面３として、操作面３に指等で触れるタッチ操作と、操作面３を変形させる変形操作とを受け付けるように構成されている。ここで言う変形操作は、例えば、携帯端末１０の長手方向または短手方向の両端部を利用者が両手で持って操作面３を厚み方向に撓ませたり、長手方向や短手方向に沿う軸周りで操作面３を捩じったり、操作面３を厚み方向から指で部分的に押し込んだりする操作である。

より具体的には、携帯端末１０は、タッチパネル１と筐体２とを備えている。筐体２は、厚み方向の一方主面に開口部が設けられた箱状である。タッチパネル１は、筐体２の厚み方向の一方主面にて開口部にはめ込まれている。タッチパネル１は、筐体２から露出する表面が、操作面３および画像を表示する表示面として機能するように構成されている。

以下では、携帯端末１０の平面視した長手方向、携帯端末１０の平面視した短手方向、携帯端末１０の厚み方向を、適宜、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向と言い換えて携帯端末１０の詳細構成を説明する。

図２は、携帯端末１０の断面図であり、携帯端末１０をＸ軸方向に視た断面を示している。

タッチパネル１は、操作板１１、静電容量センサ１２、変形センサ１３、表示部１４、回路基板１５、タッチ操作検出ＩＣ１６（図３参照）、および、変形操作検出ＩＣ１７（図４参照）を備えている。操作板１１、静電容量センサ１２、変形センサ１３、表示部１４、および、回路基板１５は、それぞれ平板状であり、筐体２の内側で筐体２の底板と平行に配置されている。また、操作板１１、静電容量センサ１２、変形センサ１３、表示部１４、回路基板１５は、この記載順に、操作面３側から筐体２の底板側に並んでいる。

操作板１１は、表面が前述した操作面３および表示面として機能する。操作板１１は、透光性を有する絶縁材料からなる。ここでは、操作板１１は、静電容量センサ１２を外部との接触から保護するために設けるが、操作板１１は必ずしも設けなくてもよい。

静電容量センサ１２は、操作面３に対するタッチ操作によって変化する容量を有するように構成している。この静電容量センサ１２も、透光性を有する材料からなる。また、静電容量センサ１２は、操作面３と一体に変形するように、操作板１１の底面に貼り付けている。操作板１１を設けない場合、この静電容量センサ１２が携帯端末１０の操作面３に露出するように構成するとよい。

タッチ操作検出ＩＣ１６は、静電容量センサ１２における容量の変化を検出し、検出した容量の変化に基づいて、操作面３へのタッチ操作による操作信号を生成するタッチ操作検出手段としての機能を有している。また、タッチ操作検出ＩＣ１６は、静電容量センサ１２における容量の変化を把握する際に用いる基準としての容量値（基準容量）を保持しておく基準保持部としての機能も有している。また、タッチ操作検出ＩＣ１６は、操作面３の変形を取得し、そのときに静電容量センサ１２の容量に基づいて基準容量を更新する更新制御手段としての機能も有している。タッチ操作検出ＩＣ１６は、静電容量センサ１２の図示されていない一部分か、または、回路基板１５に付設されている。

変形センサ１３は、操作面３に対する変形操作によって出力が生じるように構成している。この変形センサ１３も透光性を有する材料からなる。また、変形センサ１３は、操作面３と一体に変形するように、透光性を有する粘着剤等を使って静電容量センサ１２の底面に貼り付けている。

変形操作検出ＩＣ１７は、変形センサ１３の出力から検出電圧を得て、操作面３への変形操作の操作信号を生成する変形操作検出手段としての機能を有している。変形操作検出ＩＣ１７は、変形センサ１３の図示されていない一部分か、または、回路基板１５に付設されている。

表示部１４は、操作面３を表示面として画像を表示するように構成している。また、表示部１４は、変形センサ１３の底面側に配置されている。なお、表示部１４は、図２で示しているように変形センサ１３の底面側に隙間を介して配置されているが、変形センサ１３の底面に貼り付けられていてもよく、また、表示部１４は必ずしも設けなくてもよい。表示部１４を設けない場合には、図２において表示部１４よりも操作面３側に配置されている各部材を、透光性を有していない材料で構成することもできる。

表示部１４は、ここでは液晶表示部として構成している。なお、表示部１４は、電子ペーパー等、その他の構成にすることもできる。ここでの表示部１４は、具体的には表面偏光板４１、液晶パネル４２、裏面偏光板４３、およびバックライト４４を備えている。表面偏光板４１、液晶パネル４２、裏面偏光板４３、およびバックライト４４は、それぞれ平板状であり、筐体２の内側で筐体２の底板と平行に配置されている。また、表面偏光板４１、液晶パネル４２、裏面偏光板４３、バックライト４４は、この記載順に、操作面３側から筐体２の底板側にかけて並んでいる。

バックライト４４が発光する光は、裏面偏光板４３を通過する際に偏光される。裏面偏光板４３を通過した光は、液晶パネル４２が有する複数の画素ごとに、通過光量が制御される。液晶パネル４２を通過した光は、表面偏光板４１を通過する際に更に偏光される。表示部１４の表面には、透光性を有する材料からなる変形センサ１３と静電容量センサ１２と操作板１１とが積層されているため、表示部１４は、操作面３を表示面として画像を表示する。

回路基板１５は、ＣＰＵやメモリを備える所謂マザーボードに相当するものであり、前述のタッチ操作検出ＩＣ１６や、変形操作検出ＩＣ１７、表示部１４と、コネクタ等を介して接続されている。また、回路基板１５は、表示部１４の底面側に配置されている。なお、回路基板１５は、表示部１４の底面に貼り付けられていてもよい。

この回路基板１５は、携帯端末１０の表示制御や、ネットワーク制御、アプリケーション制御、入力制御等を行う所謂オペレーティングシステムとしての機能を有している。上記した入力制御は、静電容量センサ１２から入力されるタッチ操作の操作信号の処理や、変形センサ１３から入力される変形操作のる操作信号の処理、を含むものである。また、ここでは回路基板１５は、タッチ操作検出ＩＣ１６が有する更新制御手段としての機能の一部を有するように構成している。具体的には、回路基板１５は、タッチ操作検出ＩＣ１６が操作面３の変形を取得するための信号を、変形操作検出ＩＣ１７の出力から生成して、タッチ操作検出ＩＣ１６に出力するように構成している。

図３は、静電容量センサ１２の平面図である。

静電容量センサ１２は、誘電体フィルム２１と、複数の検出電極２２，２３と、を備えている。複数の検出電極２２は、誘電体フィルム２１の一方主面側（操作面３側）に設けられている。複数の検出電極２３は、誘電体フィルム２１の他方主面側（筐体２の底板側）に設けられている。各検出電極２２と各検出電極２３とは、タッチ操作検出ＩＣ１６に接続されている。

誘電体フィルム２１および検出電極２２，２３は、それぞれ透光性を有する材料からなる。具体的には、誘電体フィルム２１は例えばＰＭＭＡ（アクリル樹脂）等からなる。検出電極２２，２３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等からなる。なお、検出電極２２，２３は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や、ポリチオフェン等の導電性ポリマーのような他の透光性を有する電極材料からなるように構成することもできる。

複数の検出電極２２，２３は、それぞれ平面視して一方向に長い長方形状である。複数の検出電極２２は、長尺方向がＸ軸方向に平行になり、Ｙ軸方向に沿って互いに所定の間隔をあけて並ぶように合計Ｎ個、配置されている。複数の検出電極２３は、長尺方向がＹ軸方向に平行になり、Ｘ軸方向に沿って互いに所定の間隔をあけて並ぶように合計Ｍ個、配置されている。したがって、複数の検出電極２２と複数の検出電極２３とは、平面視して２次元格子状に交差し、Ｎ×Ｍ箇所で対向する。

上記のように構成された静電容量センサ１２は、静電容量センサ１２を平面視して各検出電極２２と各検出電極２３とが対向するＮ×Ｍ箇所の位置ごとに、容量を形成する。各容量は、操作面３上で、ｎ番目の検出電極２２とｍ番目の検出電極２３とが交差する位置の近傍に電界を生じさせる。この電界がタッチ操作による影響を受けることで、各容量値は変化する。

この、静電容量センサ１２に接続されるタッチ操作検出ＩＣ１６は、具体的な制御フローについては後述するが、静電容量センサ１２の検出電極２２と検出電極２３との各組に順に駆動信号を印加し、駆動信号が印加されている各組の容量を検出容量として読み取る。そして、タッチ操作検出ＩＣ１６は、予め検出電極２２と検出電極２３との組み合わせ毎に保持していた容量変化の基準値（基準容量）との比較により、検出容量に変化が生じた検出電極２２と検出電極２３との組み合わせを特定する。そして、タッチ操作検出ＩＣ１６は、特定した検出電極２２と検出電極２３との組み合わせに基づいて、タッチ操作の位置を検出する。

以降の説明では、適宜、ｎ番目の検出電極２２とｍ番目の検出電極２３とによる検出容量を、検出容量Ｃｓ(ｎ，ｍ)と言い換え、検出容量Ｃｓ(ｎ，ｍ)に対応する基準容量を、基準容量Ｃｂ(ｎ，ｍ)と言い換え、検出容量Ｃｓ(ｎ，ｍ)に影響を与えるタッチ操作の位置を、位置Ｐ(ｎ，ｍ)と言い換える。

図４は、変形センサ１３の平面図である。

変形センサ１３は、圧電体フィルム３１と、複数の検出電極３２，３３とを備える。複数の検出電極３２は、圧電体フィルム３１の一方主面（操作面３側）に形成されている。複数の検出電極３３は、圧電体フィルム３１の他方主面（筐体２の底板側）に形成されている。検出電極３２および検出電極３３は、圧電体フィルム３１の主面をいくつか（図示する例では４つ）に分割した領域ごとに、互いに対向するように形成されている。検出電極３２と検出電極３３との各組は、変形操作検出ＩＣ１７に接続されている。

検出電極３２，３３は、それぞれ透光性を有する導電性材料からなる。検出電極３２，３３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等からなる。なお、検出電極３２，３３は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や、ポリチオフェン等の導電性ポリマーのような他の透光性を有する電極材料からなるように構成することもできる。

また、圧電体フィルム３１は、透明性の高い圧電体材料からなる。より好ましくは、圧電体フィルム３１は、面内方向の伸びや縮みによって天面および底面に電荷が生じる圧電性を有する圧電体材料、例えば延伸処理が施されたキラル高分子材料であるＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）やＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）であることが好ましい。キラル高分子は、主鎖が螺旋構造を有し、延伸されて分子が配向することで、圧電性を有する。キラル高分子は、延伸等による分子の配向処理で圧電性が生じるため、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。特に、ポリ乳酸は、焦電性がないため、操作面に近い位置に変形センサを配置し、利用者の指等の熱が伝わる場合でも、検出される電荷量が変化することがない。また、一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。さらに、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。

変形センサ１３は、上記の圧電体フィルム３１を、延伸方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して略４５°の角度を成す方向（図４中に点線の矢印で図示する方向）となるように配置している。

このように構成された変形センサ１３では、圧電体フィルム３１がＸ軸方向やＹ軸方向に伸縮したり、Ｚ軸方向に撓んだりすると、変形の程度に応じた電荷量で、圧電体フィルム３１の表面に電荷が生じる。このことにより、検出電極３２，３３の各組は、それぞれが設けられた圧電体フィルム３１の領域において発生する電荷の総量に応じた電位差を有することになる。

変形操作検出ＩＣ１７は、具体的な制御フローについては後述するが、検出電極３２，３３の各組の電位差を検出電圧として読み取る。そして、変形操作検出ＩＣ１７は、それらの検出電圧に基づいて、変形操作の種別ごとに変形操作の有無を示す操作信号を生成する。

ここでは、変形操作の種別として、圧電体フィルム３１の主面が撓むような変形操作、圧電体フィルム３１の主面が捩じれるような変形操作、圧電体フィルム３１の主面の４分割された領域のいずれかが押し込まれるような変形操作等を検知する。例えば、圧電体フィルム３１の主面が撓むような変形操作であれば、隣接する２つの領域に対応する検出電圧が同程度に変化する。また、圧電体フィルム３１の主面が捩じれるような変形操作であれば、対角に位置する２つの領域に対応する検出電圧が逆極性に変化する。また、圧電体フィルム３１の主面の４分割された領域のいずれかが押し込まれるような変形操作であれば、その領域に対応する検出電圧のみが大きく変化する。したがって、変形操作検出ＩＣ１７は、複数の検出電圧の変化の組み合わせパターンから変形操作の種別を検知することができる。なお、変形操作検出ＩＣ１７は、上記したいずれか一つの変形操作を検出可能であればよく、変形センサ１３は例えば検出電極３２，３３が分割されずに設けられていてもよい。

図５は、携帯端末１０の機能ブロック図である。

タッチ操作検出ＩＣ１６は、機能ブロックとしてタッチ操作検出手段５１と、基準保持部５２と、更新制御手段５３と、計時手段５８と、を備えている。変形操作検出ＩＣ１７は、機能ブロックとして変形操作検出手段５４を備えている。回路基板１５は、機能ブロックとしてＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）制御手段５５を備えている。

タッチ操作検出手段５１は、静電容量センサ１２から前述した複数の検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）を順に読み取る。また、タッチ操作検出手段５１は、基準保持部５２が保持している複数の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を読み取る。また、タッチ操作検出手段５１は、取得した複数の検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）と複数の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）とに基づいて、タッチ操作がなされた位置Ｐ(ｎ，ｍ)を特定し、特定した位置Ｐ(ｎ，ｍ)に関する操作信号をＧＵＩ制御手段５５に出力する。また、タッチ操作検出手段５１は、更新制御手段５３が出力する更新制御信号が入力される。タッチ操作検出手段５１は、更新制御信号が入力されることにより、読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）に基づいて、基準保持部５２で保持されていた基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を更新する。

基準保持部５２は、タッチ操作検出手段５１に読み取られる基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を保持するとともに、タッチ操作検出手段５１に基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）が更新される。

変形操作検出手段５４は、変形センサ１３から前述した複数の検出電圧を読み取る。また、変形操作検出手段５４は、取得した複数の検出電圧に基づいて、変形操作の種別を特定し、種別ごとの変形操作の有無に関する操作信号をＧＵＩ制御手段５５に出力する。

ＧＵＩ制御手段５５は、タッチ操作検出ＩＣ１６が出力する操作信号が入力されるとともに、変形操作検出ＩＣ１７が出力する操作信号が入力される。また、ＧＵＩ制御手段５５は、タッチ操作検出ＩＣ１６と変形操作検出ＩＣ１７とから取得した操作信号に基づく標準入力処理を行って、ＧＵＩ環境を制御する。また、ＧＵＩ制御手段５５は、ＧＵＩ環境に基づく表示信号を表示部１４に出力する。また、ＧＵＩ制御手段５５は、変形操作検出ＩＣ１７が出力する操作信号が入力されることにより、変形タイミング通知信号を更新制御手段５３に出力する。

計時手段５８は、計時信号を更新制御手段５３に出力する。

更新制御手段５３は、回路基板１５が出力する更新タイミング通知信号が入力されるとともに、計時手段５８から計時信号が入力される。更新制御手段５３は、計時手段５８から入力される計時信号に基づいて、一定の時間隔を特定し、一定の時間隔となるタイミング毎に、タッチ操作検出手段５１に更新制御信号を出力する。また、更新制御手段５３は、回路基板１５が出力する更新タイミング通知信号が入力されると、やはり、タッチ操作検出手段５１に更新制御信号を出力する。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、携帯端末１０における各部の制御フローの具体例を示す図である。

図６（Ａ）は、変形操作検出手段５４における制御フローの具体例を示す図である。

変形操作検出手段５４は、一定の時間隔で以下の処理を繰り返す。

まず、変形操作検出手段５４は、変形センサ１３から前述した複数の検出電圧を順に読み取り、変形操作検出ＩＣ１７に付設された図示していないメモリに記憶する（Ｓ１１）。

次に、変形操作検出手段５４は、読み取った複数の検出電圧に基づいて、それらの組み合わせのパターンから変形操作の種別を特定する（Ｓ１２）。

次に、変形操作検出手段５４は、種別ごとに変形操作の有無を示す操作信号を生成し、ＧＵＩ制御手段５５に出力する（Ｓ１３）。

このような変形操作検出手段５４での制御フローによって、ＧＵＩ制御手段５５に変形操作の種別ごとに変形操作の有無に関する操作信号が入力される。ＧＵＩ制御手段５５は、変形操作検出手段５４から入力される操作信号から操作面３の変形を把握し、変形が生じる度に変形タイミング通知信号を更新制御手段５３に出力する。

図６（Ｂ）は、更新制御手段５３における制御フローの具体例を示す図である。

更新制御手段５３は、計時手段５８が出力した計時信号に基づいて計時を進め、一定時間が経過するか否かを判定する（Ｓ２１）。

また、更新制御手段５３は、ＧＵＩ制御手段５５が出力した変形タイミング通知信号が入力されるか否かを判定する（Ｓ２２）。

そして、更新制御手段５３は、一定時間が経過するタイミングになると、または、変形タイミング通知信号が入力されると、更新制御信号をタッチ操作検出手段５１に出力する。

図６（Ｃ）は、タッチ操作検出手段５１における制御フローの具体例を示す図である。

タッチ操作検出手段５１は、一定の時間隔で以下の処理を繰り返す。

まず、タッチ操作検出手段５１は、静電容量センサ１２から前述した複数の検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）を順に読み取り、タッチ操作検出ＩＣ１６に付設された図示していないメモリに記憶する（Ｓ３１）。

次に、タッチ操作検出手段５１は、更新制御手段５３から更新制御信号が入力されるか否かを判定する（Ｓ３２）。更新制御手段５３から更新制御信号が入力される場合には、基準更新処理を行う（Ｓ３３）。図７は、本実施形態における基準更新処理の制御フローを示す図である。

本実施形態では、タッチ操作検出手段５１は、各位置Ｐｂ（ｎ，ｍ）ごとに以下の処理を実行する。まず、タッチ操作検出手段５１は、検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）をメモリから読み取り（Ｓ４１）、読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）を新たな基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）としてメモリに書き込む（Ｓ４２）。これらの処理を全ての位置Ｐｂ（ｎ，ｍ）ごとに実行し、全ての基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を更新する。なお、基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）は、容量値のデジタルデータとしてメモリに記憶することで基準保持部５２に保持されるとよく。その他の方法で基準保持部５２に保持されてもよい。例えば、容量値に換算可能なその他のデジタルデータをメモリに記憶することや、容量素子等の状態値として保持することで、基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を保持するようにしてもよい。

次に、図６（Ｃ）に示すように、タッチ操作検出手段５１は、位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに、基準保持部５２が保持している基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を読み取る（Ｓ３４）。

次に、タッチ操作検出手段５１は、位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに、読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）と基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）との差分、すなわち、基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）の前回更新時からの検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）の容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）を算出する（Ｓ３５）。

次に、タッチ操作検出手段５１は、位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに、タッチ操作の有無を判定し、タッチ操作された領域（タッチ領域）とタッチ操作されていない領域（非タッチ領域）を特定する（Ｓ３６）。例えば、タッチ操作検出ＩＣ１６は、位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに、対応する容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）を閾値Ａsと比較し、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）が閾値Ａsを超えている場合には、タッチ操作された領域（タッチ領域）に含まれていると見做し、または、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）が閾値Ａsを超えていない場合には、タッチ操作されていない領域（非タッチ領域）に含まれていると見做し、タッチ領域と非タッチ領域とを判別可能にしたマッピングデータをメモリに記憶する。

次に、タッチ操作検出手段５１は、手の平等が広い領域で操作面３に触れたようなタッチ操作であるか否かを判定する（Ｓ３７）。例えば、タッチ操作検出ＩＣ１６は、タッチ領域の面積Ｓ（タッチ面積）を算出し、タッチ面積Ｓが閾面積Ｓｓを超えるか否かを判定する。そして、手の平等が広い領域で操作面３に触れたようなタッチ操作である場合、すなわち、タッチ面積Ｓが閾面積Ｓｓを超える場合には、当該タッチ領域に基づく操作信号の生成は無効化する。逆に、手の平等が広い領域で操作面３に触れたようなタッチ操作ではない場合、すなわち、タッチ面積Ｓが閾面積Ｓｓを超えていない場合には、当該タッチ領域に基づく操作信号の生成を有効化する。

そして、タッチ操作検出手段５１は、当該タッチ領域内でのタッチ位置を特定する（Ｓ３８）。具体的には、タッチ領域の中心となる位置Ｐ（ｎ，ｍ）や、タッチ領域において容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）が最大となる位置Ｐ（ｎ，ｍ）を抽出し、抽出した位置Ｐ（ｎ，ｍ）をタッチ位置として特定する。

そして、タッチ操作検出手段５１は、先に抽出した位置Ｐ（ｎ，ｍ）の座標データ等を含む操作信号を生成し、ＧＵＩ制御手段５５に出力する（Ｓ３９）。

以上のような各部の制御フローによって、タッチ操作がされた位置Ｐ（ｎ，ｍ）に関する操作信号と変形操作に関する操作信号とがＧＵＩ制御手段５５に入力される。したがって、この携帯端末１０においては、利用者に多様な操作方法を提供することができる。また、この携帯端末１０においては、操作面３に変形操作があたえられた場合や、一定時間が経過するタイミングで、タッチ操作検出手段５１が検出する検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）に基づいて基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）が更新される。このため、操作面３に変形が生じて静電容量センサ１２の検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）が変化しても、タッチ操作検出手段５１は、誤ってタッチ操作の操作信号が生成されることを抑制することができる。また、操作面３に静電気がたまることで静電容量センサ１２の検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）が変化しても、一定の時間隔で基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）が更新されるために、やはりタッチ操作検出手段５１は、誤ってタッチ操作の操作信号が生成されることを抑制することができる。したがって、操作面３に変形が生じたり操作面３に静電気がたまったりした状態のまま、操作面３がタッチ操作されても、タッチ操作による検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）の変化を更新された基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を用いて把握することができる。このため、携帯端末１０では、タッチ操作を従来よりも正確に検出することができる。そして、基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）の更新を決定する変形タイミング通知信号の生成に、変形操作を検出する変形センサ１３の出力を用いるので、変形操作を検出する構成と、変形タイミング通知信号を生成する構成との共通化を図ることができ、携帯端末１０の構成を簡素化することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る携帯端末について説明する。

図８は、第２の実施形態に係る携帯端末での基準更新処理における制御フローを示す図である。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、タッチ操作検出手段に更新制御信号が入力される場合に基準更新処理を行うが、基準更新処理においては、全ての基準容量ではなく一部の基準容量を選択して更新を行う。

具体的には、まず、タッチ操作検出手段は、位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに、検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）をメモリから読み取る（Ｓ５１）とともに、未更新の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）をメモリから読み取る（Ｓ５２）。

次に、タッチ操作検出手段は、読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）と基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）との差分、すなわち、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）を算出する（Ｓ５３）。

次に、タッチ操作検出手段は、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）の大きさに基づいて、タッチ操作の有無を判定する（Ｓ５４）。例えば、タッチ操作検出ＩＣ１６は、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）を閾値Ａsと比較する。

次に、タッチ操作検出手段は、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）が閾値Ａsを超えている場合には、メモリから読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）を、新たな基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）としてメモリに書き込み、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）が閾値Ａsを超えていない場合には、未更新の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）をそのまま維持する（Ｓ５５）。

これらの処理を繰り返すことで、タッチ操作検出手段は、一部の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を選択して更新する。

本発明のタッチ式入力装置は、このように構成されていてもよく、全ての基準容量ではなく一部の基準容量を選択して更新を行うことにより、基準更新処理に要する計算コストや計算時間を抑制することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る携帯端末について説明する。

図９は、第３の実施形態に係る携帯端末での基準更新処理における制御フローを示す図である。

本実施形態においては、第２の実施形態と同様に基準更新処理において一部の基準容量を選択して更新を行うが、第１や第２の実施形態とは異なり、基準更新処理において特定するタッチ領域の面積が閾面積を超えている場合にのみ、タッチ領域に含まれる位置に対応する基準容量を選択して更新する。

具体的には、まず、タッチ操作検出手段は、検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）をメモリから読み取る（Ｓ６１）とともに、未更新の基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）をメモリから読み取る（Ｓ６２）。この処理は、各位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに行う。

次に、タッチ操作検出手段は、読み取った検出容量Ｃｓ（ｎ，ｍ）と基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）との差分、すなわち、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）を算出する（Ｓ６３）。この処理も、各位置Ｐ（ｎ，ｍ）ごとに行う。

次に、タッチ操作検出手段は、容量変化量ΔＣ（ｎ，ｍ）と閾値Ａｓとの比較などによって、各位置Ｐ（ｎ，ｍ）がタッチ操作された領域（タッチ領域）に含まれているか、タッチ操作されていない領域（非タッチ領域）に含まれているかを判定し、タッチ領域と非タッチ領域とを判別可能にしたマッピングデータを生成し、メモリに記憶する（Ｓ６４）。

次に、タッチ操作検出手段は、タッチ領域の面積（タッチ面積）Ｓに相当する値を算出し、その値が閾値（閾面積）Ｓｓを超えているか否かを判定する（Ｓ６５）。例えば、タッチ領域と判定された複数の位置のうち、互いに隣接するものの総数をカウントすることで、タッチ領域の面積（タッチ面積）Ｓに相当する値を算出する。タッチ面積Ｓが閾面積Ｓｓを超えている場合には、タッチ操作検出手段は、タッチ領域に含まれている位置Ｐ（ｎ，ｍ）に対応する基準容量Ｃｂ（ｎ，ｍ）を更新する。

本発明のタッチ式入力装置は、このように構成されていてもよい。操作面３に変形が生じた状態では、広い面積でタッチ操作が誤って検出される可能性が高いため、上記のように広い面積のタッチ領域に対して基準容量の更新を行うことで、操作面３に変形が生じた領域を確実に選択して、基準容量の更新を行うことができる。このようにしても、基準更新処理に要する計算コストや計算時間を抑制することができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る携帯端末１０Ｂについて説明する。

図１０（Ａ）は、携帯端末１０Ｂの斜視図である。

携帯端末１０Ｂは、前述の第１の実施形態に係る構成と同様の構成を備えているが、更に、長手方向に見た一方の側面に機械スイッチ２Ｂを備えている。機械スイッチ２Ｂは、操作面３が変形した状態で利用者が操作面３をタッチ操作する場合に、タッチ操作が無効となっていると利用者が判断した場合に押圧するように、予め利用者に通知されたものである。

図１０（Ｂ）は、携帯端末１０Ｂの機能ブロック図である。

機械スイッチ２Ｂは、前述の第１の実施形態に係る構成と同様の機能ブロックを備え、更に上記した機械スイッチ２Ｂの操作信号がＧＵＩ制御手段５５に入力される。ＧＵＩ制御手段５５は、変形操作検出手段５４からの操作信号が入力されている状態で、更に機械スイッチ２Ｂから操作信号が入力されると、更新制御手段５３に変形タイミング通知信号を出力し、更新制御手段５３に基準容量の更新を行わせる。

本発明のタッチ式入力装置は、このように変形操作とは別に行う所定の操作に基づいて、更新制御手段５３が変形タイミング通知信号を取得するように構成されていてもよい。なお、このほかにも、例えば、操作面の変形が生じていない領域への所定のタッチ操作を検出したときに、更新制御手段５３が変形タイミング通知信号を取得するようにしてもよい。

最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の範囲が含まれる。

１…タッチパネル
２…筐体
２Ｂ…機械スイッチ
３…操作面
１０，１０Ｂ…携帯端末
１１…操作板
１２…静電容量センサ
１３…変形センサ
１４…表示部
１５…回路基板
１６…タッチ操作検出ＩＣ
１７…変形操作検出ＩＣ
２１…誘電体フィルム
２２，２３…検出電極
３１…圧電体フィルム
３２，３３…検出電極
４１…表面偏光板
４２…液晶パネル
４３…裏面偏光板
４４…バックライト
５１…タッチ操作検出手段
５２…基準保持部
５３…更新制御手段
５４…変形操作検出手段
５５……ＧＵＩ制御手段
５８…計時手段

Claims (8)

1. 操作面と、
   前記操作面に対するタッチ操作によって容量が変化する静電容量センサと、
   前記静電容量センサの容量変化に基づいて、前記タッチ操作を検出するタッチ操作検出部と、を備え、
   前記タッチ操作検出部は、前記操作面が変形すると、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を取得し、取得した容量を新たな基準として、前記タッチ操作による前記静電容量センサの容量変化を把握する、タッチ式入力装置。
2. 前記操作面の変形を検出する変形センサを更に備え、
   前記タッチ操作検出部は、前記変形センサが前記操作面の変形を検出したとき、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得する、
   請求項１に記載のタッチ式入力装置。
3. 前記変形センサの出力に基づいて、前記操作面に対する変形操作を検出する変形操作検出部を更に備える、
   請求項２に記載のタッチ式入力装置。
4. 前記静電容量センサは、
   前記操作面と一体に変形する誘電体部と、
   前記誘電体部を前記操作面側から平面視して異なる位置に複数の容量を形成する複数の検出電極と、を備え、
   前記タッチ操作検出部は、前記複数の容量それぞれの変化に基づいて、前記タッチ操作の位置を検出する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタッチ式入力装置。
5. 前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形によって閾値を超える変化量で変化した容量を新たな基準として取得する、
   請求項４に記載のタッチ式入力装置。
6. 前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形によって閾値を超える変化量で容量が変化した領域であって面積が閾面積を超える領域に含まれる容量を新たな基準として取得する、請求項４に記載のタッチ式入力装置。
7. 前記タッチ操作検出部は、更に一定の時間隔でも、前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得する、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のタッチ式入力装置。
8. 前記タッチ操作検出部は、前記操作面の変形時に利用者が変形操作とは別に所定の操作したとき、前記操作面の変形により変化した前記静電容量センサの容量を新たな基準として取得する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のタッチ式入力装置。

Images