JP2014063212A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネル装置の誤検出を抑制しつつ、検出感度を向上させることにより、操作性を向上させる。
【解決手段】送信電極３Ａに対し順次に駆動電圧を印加する電圧印加部３２と、受信電極３Ｂの電荷量を検出する電荷量検出部３３と、送信電極３Ａの駆動電圧及び受信電極３Ｂの電荷量に基づいて、表示面上の操作位置を検出する操作検出部３５と、操作位置に基づいて、駆動電圧を送信電極３Ａごとに制御する感度制御部３６とを備え、操作位置に対応する送信電極３Ａに印加する駆動電圧を増大させる。このため、表示面に指先を一旦触れた後は、指先が表示面から少し離しても操作中であると判別され、非接触で操作することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、タッチパネル装置に係り、更に詳しくは、表示装置の表示面に対するユーザ操作を検出することができるタッチパネル装置の改良に関する。

携帯電話機、タブレット型コンピュータなどの携帯情報端末は、タッチパネル装置を備えているものが多い。タッチパネル装置は、表示装置の表示面上にセンサ装置が配置され、ユーザが指やペンを表示面に接触させる操作を行った場合に、表示面上における操作位置を検出することができる。

この様なタッチパネル装置には、様々な検出方式のものが知られているが、静電容量を検出する静電容量方式のものがよく知られている（例えば、特許文献１）。静電容量方式のタッチパネル装置は、表示装置の表示面上に多数の透明電極を形成し、これらの電極間の静電容量の変化を検出することによってユーザ操作を検出する。このため、検出感度を高くすれば、指やペンを表示面に接触させなくても、表示面に近づけただけで検出することができる。つまり、非接触で操作入力を行うことができる。

非接触で操作入力を行うことができれば、表示面との摩擦がなくなり、操作性を向上させることができる。また、表示面上で指をスライドさせるスライド操作中に指が少し浮き上がったような場合でも、当該スライド操作を正しく検出することができる。しかしながら、検出感度を高めることによって、ユーザが操作することを意図していないような場合にも操作入力が検出されてしまう誤検出が発生するという問題があった。

特表２０１１−５３０１１３号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、タッチパネル装置の操作性を向上させることを目的とする。また、誤検出を抑制しつつ、操作性を向上させることを目的とする。

また、本発明は、静電容量方式のタッチパネル装置の操作性を向上させることを目的とする。特に、誤検出を抑制しつつ、非接触で操作入力を行うことができるタッチパネル装置を提供することを目的とする。さらに、非接触で行われている操作入力の検出状態を分かりやすく表示することを目的とする。

第１の本発明によるタッチパネル装置は、画像を表示する表示面を有する表示装置と、上記表示面に対するユーザ操作を検出するセンサ装置とを備えたタッチパネル装置において、上記センサ装置は、上記表示面上にそれぞれ形成された２以上の送信電極及び２以上の受信電極からなる電極部と、上記送信電極に対し順次に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、上記受信電極の電荷量を検出する電荷量検出手段と、上記送信電極の駆動電圧及び上記受信電極の電荷量に基づいて、上記表示面上の操作位置を検出する操作検出手段と、上記操作位置に基づいて、上記駆動電圧を上記送信電極ごとに制御する感度制御手段とを備え、上記操作位置に対応する上記送信電極に印加する駆動電圧を増大させるように構成される。

この様な構成により、ユーザ操作が検出されると、当該操作位置に対応する送信電極の駆動電圧が高い値に変更される。駆動電圧を増大すれば、より小さい静電容量の変化も検出することが可能になることから、当該送信電極に対応する領域について検出感度を向上させることができる。このため、ユーザ操作が一旦検出されると、その後は高感度でユーザ操作を検出することができる。しかも、表示面の全体ではなく、操作位置を含む一部の領域について検出感度を向上させているため、誤検出が生じるのを抑制することができる。

例えば、指先が表示面に一旦触れた後は、指先が表示面から少し離れても操作中であると判別されるため、非接触で操作を続けることができる。また、意図せずに操作中の指が表示面から少し離れた場合であっても、操作が終了したと誤って検出されるのを抑制することができる。

第２の本発明によるタッチパネル装置は、上記構成に加えて、上記操作位置に対応する上記送信電極に隣接する上記送信電極に印加する駆動電圧を増大させるように構成される。

この様な構成により、操作中に操作位置が変化した場合であっても、新たな操作位置を高感度で検出することができる。例えば、表示面との摩擦の影響を受けることなく、非接触でスライド操作を行うことができる。また、指を表示面上でスライドさせるスライド操作を行う場合に、スライド操作中に指が表示面から少し離れた場合であっても、当該スライド操作を正しく検出することができる。

第３の本発明によるタッチパネル装置は、上記構成に加えて、上記表示装置が、上記操作位置を示すシンボルを表示するように構成される。

この様な構成により、非接触で操作している場合に、当該操作がタッチパネル装置によって検出されていることを視覚的に確認することができる。

第４の本発明によるタッチパネル装置は、上記構成に加えて、上記表示装置が、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置とを備え、上記液晶表示パネルが、上記操作位置を示す白色のシンボルを表示し、上記バックライト装置が、表示面内を第１の輝度で略均一に照明するとともに、上記操作位置に対応する領域については第１の輝度よりも高い第２の輝度で照明するように構成される。

この様な構成により、操作位置における透過率を増大させるとともに、操作位置を照射するバックライト装置の輝度を増大させ、操作位置から指に向かって強い光を照射することができる。このため、指を表示面に接触させることなく操作している場合に、当該操作がタッチパネル装置によって検出されていることを視覚的に確認することができる。

第５の本発明によるタッチパネル装置は、上記構成に加えて、上記バックライト装置が、表示面に対応して配置され、背面に拡散パターンが形成された導光板と、上記導光板の側面に配置された第１の発光体と、上記導光板の背面に配置され、多数の第２の発光体が配置された発光パネルとを備え、上記操作位置に対応する第２の発光体を点灯させるように構成される。

本発明によれば、ユーザ操作が検出されると、当該操作位置に対応する送信電極の駆動電圧が高い値に変更され、当該送信電極に対応する領域について検出感度を向上させることができる。このため、ユーザ操作が一旦検出されると、その後は高感度でユーザ操作を検出することができる。このとき、表示面の全体ではなく、操作位置を含む一部の領域について検出感度を向上させているため、誤検出が生じるのを抑制しつつ、操作性を向上させることができる。

また、本発明によれば、操作位置に対応する送信電極だけでなく、当該送信電極に隣接する送信電極の駆動電圧も高い値に変更され、操作位置の周辺領域についても検出感度を向上させることができる。このため、操作位置が変化した場合であっても、高感度で検出することができる。

また、本発明によれば、表示装置が、操作位置を示すシンボルを表示し、あるいは、操作位置から指に向かって強い光を照射することができる。このため、非接触で操作している場合に、当該操作がタッチパネル装置によって検出されていることを視覚的に確認することができる。

本発明の実施の形態１によるタッチパネル装置２を含む携帯電話機１の一例を示した外観図である。 図１のタッチパネル装置２の概略構成の一例を示した図である。 図２のセンサ装置３の電極部３１の一構成例を示した図である。 静電容量方式の原理を説明するための模式図である。 センサ装置３の動作の一例を示した説明図であり、送信電極３Ａごとの電圧制御についての一例が示されている。 センサ装置３の動作の他の例を示した説明図であり、送信電極３Ａごとの電圧制御についての他の例が示されている。 タッチパネル装置２の動作の一例を示した説明図である。 図７の（ａ）〜（ｃ）に示されたタッチパネル２を異なる角度から見た図である。 図１の携帯電話機１の内部構成の一例を示した図である。 センサ装置３の機能構成を示したブロック図である。 タッチパネル装置２における操作検出処理の一例を示したフローチャートである。 タッチパネル装置２の動作の一例を示した説明図である。 図１２の（ａ）〜（ｃ）に示されたタッチパネル２を異なる角度から見た図である。 本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２の要部について概略構成を示した断面図である。 図１３のバックライト装置４２の内部構成の一例を示した斜視図である。 本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２における操作検出処理の一例を示したフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるタッチパネル装置２を含む情報処理装置の一例を示した外観図である。ここでは、情報処理装置の一例として、携帯電話機１が示されている。この携帯電話機１は、略矩形の操作面を有する薄型筐体からなり、操作面には、通話用レシーバ１０、表示面１１、操作キー１２及び通話用マイクロホン１３が設けられている。表示面１１は、タッチパネル装置２の入出力部であり、画像を表示する領域であるとともに、ユーザ操作を検出する領域でもある。

図２は、図１のタッチパネル装置２の概略構成の一例を示した図である。タッチパネル装置２は、センサ装置３及び表示装置４からなる。表示装置４は、周知の液晶表示装置であり、表示面１１が形成された透過型の液晶表示パネル４１と、その背面側に配置されたバックライト装置４２とによって構成される。センサ装置３は、表示装置４の前面側に配置された静電容量方式のセンサ装置である。

図３は、図２のセンサ装置３の電極部３１の一構成例を示した図である。電極部３１は、表示面１１上に形成された多数の電極３Ａ，３Ｂからなる。ここでは、絶縁性の透明フィルム上に２以上の送信電極３Ａ及び２以上の受信電極３Ｂを格子状に配置することによって電極部３１が形成され、このような電極部３１が表示装置４の表示面１１に貼付されているものとする。

送信電極３Ａは、互いに平行となるように透明フィルム上に形成された透明電極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜を用いることができる。図中では、送信電極３Ａとして、横方向に延びる細長い形状からなる６本の電極が示されている。これらの送信電極３Ａは、その一端が電圧印加部３２にそれぞれ接続され、順次に駆動電圧が印加される。

受信電極３Ｂは、互いに平行となるように透明フィルム上に形成された透明電極であり、例えば、ＩＴＯ薄膜を用いることができる。図中では、受信電極３Ｂとして、縦方向に延びる細長い形状からなる６本の電極が示されている。これらの受信電極３Ｂは、その一端が電荷量検出部３３にそれぞれ接続され、駆動電圧の印加によって蓄積された電荷量がそれぞれ検出される。

送信電極３Ａ及び受信電極３Ｂは、互いに絶縁された状態で交差するように配置され、両電極３Ａ，３Ｂ間には、各交点において静電容量が形成される。このため、いずれかの送信電極３Ａに電圧を印加し、全ての受信電極３Ｂに蓄積された電荷量をそれぞれ検出すれば、当該送信電極３Ａと、全ての受信電極３Ｂとの各交点における静電容量を求めることができる。従って、全ての送信電極３Ａに対し、順次に駆動電圧を印加しながら、受信電極３Ｂの電荷量を検出していけば、全ての交点における静電容量を検出することができる。

図４は、静電容量方式の原理を説明するための模式図である。図中の（ａ）は、ユーザ操作が行われていない非操作時の様子を示した図であり、図中の（ｂ）は、ユーザ操作が行われている操作時の様子を示した図である。

非操作時に、受信電極３Ｂを接地し、送信電極３Ａに駆動電圧を印加すれば、図４（ａ）に示す通り、両電極３Ａ，３Ｂ間に電界が形成され、当該電界に応じた電荷が両電極３Ａ，３Ｂに蓄積される。両電極３Ａ，３Ｂ間の静電容量は、両電極３Ａ，３Ｂの形状及び配置によって決まる値であり、駆動電圧と電荷量の比として求められるから、受信電極３Ｂに蓄積された電荷量を検出すれば、両電極３Ａ，３Ｂ間の静電容量を求めることができる。

一方、ユーザの指を近づけた操作時に、受信電極３Ｂを接地し、送信電極３Ａに駆動電圧を印加すれば、図中の（ｂ）に示す通り、送信電極３Ａ及び指Ｆｇ間にも電界が形成されるため、両電極間３Ａ，３Ｂ間の電界は非接触時よりも小さくなり、受信電極３Ｂに蓄積される電荷量も減少する。この電荷量の変化を検出すれば、指Ｆｇが近づいたことによる静電容量の変化を検出することができ、ユーザ操作が行われていることを判別することができる。

この電荷量の変化は、指Ｆｇから送信電極３Ａまでの距離が長くなるほど小さくなるため、指Ｆｇから表示面１１までの距離が所定値よりも長くなれば、ユーザ操作を検出できなくなる。しかしながら、受信電極３Ｂに蓄積される電荷量は、送信電極３Ａに印加する駆動電圧に比例するから、駆動電圧を増大させれば、検出可能な距離を長くすることができる。つまり、駆動電圧を増大させることにより、小さな静電容量の変化であっても検出することができるようになり、ユーザ操作の検出感度を増大させることができる。

図５は、センサ装置３の動作の一例を示した説明図であり、送信電極３Ａごとの電圧制御の一例が示されている。このセンサ装置３は、ユーザ操作が検出された操作位置に対応する送信電極３Ａ（図中でハッチングが付された送信電極３Ａ）の駆動電圧を増大させ、操作位置を含む表示面１１上の一部の領域について感度を向上させる。このため、全ての送信電極３Ａの駆動電圧を高くし、表示面１１の全体について検出感度を向上させる場合に比べ、誤検出を抑制することができる。また、常時、送信電極３Ａの駆動電圧を高くしておく場合に比べ、誤検出を抑制することができる。

つまり、センサ装置３は、送信電極３Ａごとに駆動電圧を制御することができ、通常レベルＶｎ又は高レベルＶｈのいずれか一方が選択的に印加される。高レベルＶｈは、通常レベルＶｎよりも高い電圧レベルであり、ユーザ操作が検出されていない非操作時には、全ての送信電極３Ａに対し、通常レベルＶｎが印加される。一方、ユーザ操作が一旦検出されると、その後は、ユーザ操作が検出されなくなるまで、最後に検出された操作位置に対応する送信電極３Ａに高レベルＶｈが印加され、その他の送信電極３Ａには通常レベルＶｎが印加される。

図６は、センサ装置３の動作の他の例を示した説明図であり、送信電極３Ａごとの電圧制御について他の例が示されている。この例では、ユーザ操作が検出された操作位置に対応する送信電極３Ａだけでなく、当該送信電極３Ａに隣接する送信電極３Ａの駆動電圧も増大させている。このため、操作位置だけでなく、その周辺領域についても検出感度を向上させることができ、ユーザが指をスライドさせ、操作位置が移動した場合であっても、高感度で検出し続けることができる。

図７は、タッチパネル装置２の動作の一例を示した説明図であり、図中の（ａ）〜（ｃ）には、表示面１１に接触している指Ｆｇを表示面１１から離したときの様子が時系列に示されている。また、図８の（ａ）〜（ｃ）は、図７の（ａ）〜（ｃ）に示されたタッチパネル２を異なる角度から見た図であり、図７は、斜め上方向から見た斜視図、図８は、同じ状態を水平方向から見た図である。

図７（ａ）には、指Ｆｇが表示面１１に接触しているときの様子が示されている。指が表示面１１に接触していれば、その接触位置が、センサ装置３によって操作位置として検出される。このとき、表示装置４は、操作位置にシンボル４Ｓを表示する。シンボル４Ｓは、操作位置を示す画像である。

図７（ｂ）には、図７（ａ）の状態から上方へ指を移動させ、表示面１１からの距離がＬ１になったときの様子が示されている。（ａ）の状態では、操作位置の検出感度が高感度になっているため、表示面１１から離れている指をセンサ装置３が検出し、その操作位置を示すシンボル４Ｓが表示装置４により表示面１１上に表示されている。

図７（ｃ）には、図７（ｂ）の状態から更に上方へ指を移動させ、表示面１１からの距離がＬ２（＞Ｌ１）になったときの様子が示されている。（ｂ）の状態でも接触位置の検出感度は高感度になっているが、表示面１１から指までの距離が更に長くなったため、センサ装置３が指を検出することができなくなり、その操作位置を示すシンボル４Ｓは表示面１１上に表示されなくなる。

つまり、指Ｆｇを表示面１１に一旦接触させれば、その操作位置の検出感度が高くなるため、その後、指Ｆｇを表示面１１から離しても、その指Ｆｇを検出し続けることができる。このため、指Ｆｇを表示面１１から浮かせて、非接触の状態で操作入力を行うことができる。また、意図せずに操作中の指Ｆｇが表示面１１から浮き上がったような場合であっても、ユーザ操作が終了したと検出されることがない。

また、指が検出されているときには操作位置を示すシンボル４Ｓが表示され、指が検出されていないときにはシンボル４Ｓが表示されないので、非接触で操作しているときに、指がセンサ装置３によって検出されているか否かをユーザは容易に理解することができる。

図９は、図１の携帯電話機１の内部構成の一例を示した図である。この携帯電話機１は、タッチパネル装置２、通話用レシーバ１０、操作キー１２、通話用マイクロホン１３、、プロセッサ１５及び無線回路１６を備えている。

プロセッサ１５は、コンピュータプログラムを実行することにより、各ブロックを制御する主制御手段である。無線回路１６は、アンテナを介してセルラー基地局（不図示）との無線通信を行う通信手段である。通話用レシーバ１０は、通話中の受話音を出力し、通話用マイクロホン１３は、通話中の送話音が入力される。操作キー１２は、操作キーが操作された場合に、操作信号をプロセッサ１５へ出力する。

タッチパネル装置２は、センサ装置３及び表示装置４からなり、表示装置４は、さらに液晶表示パネル４１及びバックライト装置４２からなる。センサ装置３は、ユーザ操作を検出すれば、検出位置を含む操作信号をプロセッサ１５へ出力する。液晶表示パネル４１は、プロセッサ１５から入力された画像データに基づいて画像表示を行っている。プロセッサ１５は、センサ装置３から出力された操作位置に基づいて、シンボル４Ｓを含む画像データを生成する。このため、表示装置４の表示面１１にシンボル４Ｓが表示される。バックライト装置４２は、液晶表示パネル４１の表示面１１を略均一に照明するための面状光源装置である。

図１０は、センサ装置３の機能構成を示したブロック図である。このセンサ装置３は、電極部３１、電圧印加部３２、電荷量検出部３３、静電容量算出部３４、操作検出部３５及び感度制御部３６により構成される。

電極部３１は、２以上の送信電極３Ａ及び２以上の受信電極３Ｂからなる。電圧印加部３２は、各送信電極３Ａに対し、時系列に駆動電圧を印加する。駆動電圧は、感度制御部３６によって指定され、高感度で検出する場合には、高レベルＶｈの駆動電圧を印加し、通常感度で検出する場合には、通常レベルＶｎの駆動電圧を印加する。電荷量検出部３３は、受信電極３Ｂに蓄積された電荷量を検出する。静電容量算出部３４は、駆動電圧及び電荷量に基づいて送信電極３Ａ及び受信電極３Ｂ間の静電容量を算出する。

操作検出部３５は、各電極３Ａ，３Ｂ間の静電容量に基づいて、ユーザ操作の有無を判別し、ユーザ操作が検出された場合には、その操作位置を求め、操作位置を含む操作信号を出力する。例えば、静電容量の変化量が判定閾値を超えれば、ユーザ操作が行われていると判定する。

感度制御部３６は、操作検出部３５の検出結果に基づいて、送信電極３Ａごとに駆動電圧を制御し、送信電極３Ａに対応する表示面１１上の一部の領域ごとに検出感度を制御する。例えば、操作位置に対応する送信電極３Ａには、駆動電圧として高レベルＶｈを指定し、それ以外の送信電極３Ａには、駆動電圧として通常レベルＶｎを指定する。あるいは、操作位置に対応する送信電極３Ａと当該送信電極３Ａに隣接する送信電極３Ａには、駆動電圧として高レベルＶｈを指定し、それ以外の送信電極３Ａには、駆動電圧として通常レベルＶｎを指定する。

静電容量が同一であれば、電圧印加部３２の駆動電圧に比例した電荷量が、電荷量検出部３３によって検出される。このため、電荷量の検出精度が同一であれば、駆動電圧が大きいほど、静電容量の変化を正確に検出することができる。このため、駆動電圧が高レベルＶｈの場合には、通常レベルＶｎの場合に比べて、操作検出部３５における判定閾値を小さな値にすることができ、検出感度を向上させることができる。

図１１のステップＳ１０１〜Ｓ１１１は、タッチパネル装置２における操作検出処理の一例を示したフローチャートである。この操作検出処理は、ユーザの指やペンの動きよりも十分に短い一定時間間隔で実行される。

まず、最初の送信電極３Ａに対し、電圧印加部３２が駆動電圧を印加する（ステップＳ１０１）。印加する駆動電圧は、感度制御部３６によって指定される。次に、最初の受信電極３Ｂに蓄積された電荷量が検出され（ステップＳ１０２）、検出された電荷量は、静電容量算出部３４によって静電容量に変換される（ステップＳ１０３）。

上記ステップＳ１０２及びＳ１０３の処理を全ての受信電極３Ｂについて繰り返す（ステップＳ１０４）。その結果、最初の送信電極３Ａと、全ての受信電極３Ｂとの間に形成された静電容量が求められる。なお、電荷量の検出処理（ステップＳ１０２）及び静電容量の算出処理（ステップＳ１０３）は、全ての受信電極３Ｂについて同時に行ってもよい。

さらに、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を全ての送信電極３Ａについて繰り返す（ステップＳ１０５）。その結果、全ての送信電極３Ａと全ての受信電極３Ｂの組み合わせについて、静電容量が求められる。これらの静電容量に基づいて、操作検出部３５がユーザ操作の有無を判別し、ユーザ操作が行われていると判断した場合には、その操作位置を求める（ステップＳ１０６）。

ユーザ操作が行われていると判断された場合、操作位置を含む操作信号がプロセッサ１５へ出力される（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。プロセッサ１５は、この操作信号に基づいて、シンボル４Ｓを操作位置に配置した画像データを生成し、表示装置４は、この画像データに基づいて、シンボル４Ｓを表示面１１上に表示する（ステップＳ１０９）。また、感度制御部３６は、操作位置に対応する送信電極３Ａの駆動電圧が通常レベルＶｎであれば、高レベルＶｈに変更し、操作検出処理を終了する（ステップＳ１１０）。

一方、ステップＳ１０６において、ユーザ操作が行われていないと判断された場合、感度制御部３６は、駆動電圧として高レベルＶｈが指定されている送信電極３Ａがあれば、当該駆動電圧を通常レベルＶｎに変更し、操作検出処理を終了する（ステップＳ１０７，Ｓ１１１）。

本発明の実施の形態１によるタッチパネル装置２は、画像を表示する表示面１１を有する表示装置４と、表示面１１に対するユーザ操作を検出するセンサ装置３とを備え、センサ装置３が、表示面１１上にそれぞれ形成された２以上の送信電極３Ａ及び２以上の受信電極３Ｂからなる電極部３１と、送信電極３Ａに対し順次に駆動電圧を印加する電圧印加部３２と、受信電極３Ｂの電荷量を検出する電荷量検出部３３と、送信電極３Ａの駆動電圧及び受信電極３Ｂの電荷量に基づいて、表示面１１上の操作位置を検出する操作検出部３５と、操作位置に基づいて、駆動電圧を送信電極３Ａごとに制御する感度制御部３６とを備え、操作位置に対応する送信電極３Ａに印加する駆動電圧を増大させる。

このため、ユーザ操作が検出されると、当該操作位置に対応する送信電極３Ａの駆動電圧が通常レベルＶｎから高レベルＶｈへ変更され、操作位置を含む領域について検出感度を向上させることができる。このため、ユーザ操作が一旦検出されると、その後は高感度で検出することができる。このとき、表示面１１の全体ではなく、表示面１１の一部であって操作位置を含む一部の領域について検出感度を向上させているため、表示面１１全体について検出感度を増大させる場合に比べて、誤検出が生じるのを抑制することができる。

例えば、表示面１１に指先を一旦触れれば、その後、指先が検出されなくなるまでの間は、指先が表示面から少し離しても操作中であると判別され、非接触で操作することができる。つまり、指を表示面１１から浮かし、表示面１１からの摩擦を受けることなく、軽い操作を行うことができ、操作性を向上させることができる。また、意図せずに操作中の指が表示面１１から少し離れたような場合であっても、１回目の操作が終了し、２回目の操作が開始されたと誤検出されるのを抑制することができる。

また、本発明の実施の形態１によるタッチパネル装置２は、操作位置に対応する送信電極３Ａだけでなく、当該送信電極３Ａに隣接する送信電極３Ａについても、駆動電圧として高レベルＶｈを指定する。このため、操作位置だけでなく、その周辺領域も高感度にすることができ、表示面１１上で指をスライドさせたような場合であっても、高感度で検出しつづけることができる。

また、本発明の実施の形態１によるタッチパネル装置２は、表示装置４が、操作位置を示すシンボル４Ｓを表示する。このため、非接触で操作している場合に、当該操作がタッチパネル装置２によって検出されているか否かを容易に把握することができ、非接触で操作する場合の操作性を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、表示装置４が操作位置にシンボル４Ｓを表示することにより、ユーザ操作が検出されていることをユーザに知らせるタッチパネル装置２の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、表示面１１から指へ光を照射することにより、ユーザ操作が検出されていることをユーザに知らせるタッチパネル装置２について説明する。なお、ユーザ操作の検出方法は、実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。

図１２は、タッチパネル装置２の動作の一例を示した説明図であり、図中の（ａ）〜（ｃ）には、表示面１１に接触している指Ｆｇを表示面１１から離したときの様子が時系列に示されている。また、図１３の（ａ）〜（ｃ）は、図１２の（ａ）〜（ｃ）を異なる角度から見た図であり、図１２は、斜め上方向から見た斜視図、図１３は、同じ状態を水平方向から見た図である。

図１２（ａ）には、指Ｆｇが表示面１１に接触しているときの様子が示されている。指が表示面１１に接触し、表示面１１上の操作位置から可視光線４Ｌが照射されている。この可視光線４Ｌにより、ユーザ操作が検出されていることをユーザに知らせることができる。

図１２（ｂ）には、図１２（ａ）の状態から上方へ指を移動させ、表示面１１からの距離がＬ１になったときの様子が示されている。このとき、表示面１１上のシンボル４Ｓから指へ可視光線４Ｌが照射される。このため、ユーザは、自身の操作が検出されていることを知ることができる。特に、水平方向（側面方向）から見れば、操作位置と指が可視光線４Ｌで繋がっているように視認できるため、表示面１１から離れている指がセンサ装置３により検出されていることを直感的かつ容易に認知することができる。

図１２（ｃ）には、図１２（ｂ）の状態から更に上方へ指を移動させ、表示面１１からの距離がＬ２（＞Ｌ１）になったときの様子が示されている。このとき、表示面１１上のシンボル４Ｓから指へ可視光線４Ｌが照射されなくなる。このため、ユーザは、操作が検出されていないことを知ることができる。

可視光線４Ｌは、操作位置における液晶表示パネル４１の透過率を増大させ、さらに操作位置におけるバックライト装置４２の輝度を増大させることによって生成される。本実施の形態によるバックライト装置４２は、表示面１１内の小領域ごとに輝度を制御することができ、ユーザ操作が検出されていないときは、表示面１１内を略均一に照射しているが、ユーザ操作が検出されると、操作位置に照射する輝度を増大させる。また、液晶表示パネル４１は、操作位置に白色のシンボル４Ｓを表示し、操作位置における透過率を最大にする。このため、画像データに基づいて表示される表示画像の最大輝度よりも高い輝度を有する可視光線４Ｌが、操作位置から指に向かって照射される。

図１４は、本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２の要部について概略構成を示した断面図である。また、図１５は、図１３のバックライト装置４２の内部構成の一例を示した斜視図である。液晶表示パネル４１を背面側から照明するバックライト装置４２は、導光板４２０、線状光源４２１及び点光源アレイ４２２によって構成される。

導光板４２０及び線状光源４２１は、表示面１１内を略均一に照明するための面状光源を構成している。線状光源４２１は、例えば、冷陰極線管などの細長い直線状の発光体からなり、導光板４２１の側面に沿って配置されている。導光板４２１は、線状光源４２１に対向する入光面と、液晶表示パネル４１に対向する出光面と、入光面及び出光面のいずれに対しても傾斜させた反射面とによって形成される略三角形の断面を有している。線状光源４２０の照明光は、入射面から入射し、反射面で反射され、略均一な照明光として、出光面から液晶表示パネル４１へ照射される。

点光源アレイ４２２は、絶縁性基板上に多数の点光源４２３を整列配置することにより構成される。例えば、多数のＬＥＤがマトリクス状に配置されている。これらの点光源４２３は、独立して点灯制御を行うことができ、点光源４２３からの照明光は、導光板４２０を通って、液晶表示パネル４１へ入射される。

つまり、導光板４２０及び線状光源４２１は、表示面１１内を略均一に照明する照明光を生成する周知のバックライト装置を構成している。これに対し、その背面側に配置された点光源アレイ４２２は、表示面１１内の一部の領域のみを照明する。従って、全ての点光源４２３が消灯している場合には、表示面１１内を略均一に照明する一方、いずれかの点光源４２３を点灯させれば、表示面１１内の一部の領域のみを残りの領域よりも明るく照明することができる。つまり、表示面１１内が第１の輝度で略均一に照明される一方、操作位置を含む一部の領域だけは第１の輝度よりも明るい第２の輝度で照明される。

図１６のステップＳ２０１〜Ｓ２１３は、本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２における操作検出処理の一例を示したフローチャートである。ステップＳ２０９、Ｓ２１０及びＳ２１２を除き、図１１のステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同様であるため、重複する説明は省略する。

ユーザ操作が検出された場合のステップＳ２０９では、操作位置における透過率を最大にするために、液晶表示パネル４１は白色のシンボルＳ４を操作位置に表示する。ステップＳ２１０では、操作位置に対応する点光源４２３を点灯させる。その照明光は、シンボルＳ４を介して、ユーザの指へ照射され、表示面１１と指との間に可視光線４Ｌが形成される。一方、ユーザ操作が検出されなかった場合のステップＳ２１２では、点灯中の点光源４２３を消灯させる。

本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２は、透過型の液晶表示パネル４１と、液晶表示パネル４１を背面から照明するバックライト装置４２とを備え、液晶表示パネル４１が、操作位置を示す白色のシンボル４Ｓを表示し、バックライト装置４２は、表示面１１内を第１の輝度で略均一に照明するとともに、操作位置に対応する領域については第１の輝度よりも高い第２の輝度で照明する。

このため、ユーザ操作を検出した場合には、液晶表示パネル４１の操作位置における透過率を増大させるとともに、バックライト装置４２の操作位置を照射する輝度を増大させ、操作位置から指に向かって強い可視光線４Ｌを照射することができる。従って、指を表示面１１に接触させることなく操作している場合に、当該操作がタッチパネル装置２によって検出されていることを視覚的に確認することができる。

特に、本発明の実施の形態２によるタッチパネル装置２は、バックライト装置４２が、表示面１１に対応して配置された導光板４２０と、上記導光板４２０の側面に配置された線状光源４２１と、導光板４２０の背面に配置され、多数の点光源４２３が配置された点光源アレイ４２２とを備え、操作位置に対応する点光源４２３を点灯させるように構成される。このため、表示面１１内を均一に照明しつつ、必要に応じて、表示面１１内の一部の領域についてのみ輝度を増大させることができる。

なお、上記実施の形態では、通常感度の状態において、ユーザの指が表示面１１に一旦触れると、検出感度が高感度に変更され、その後は非接触で操作入力を行うことができるようになるタッチパネル装置２の例について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。すなわち、通常感度は、高感度よりも検出感度が低ければよく、非接触でユーザ操作を検出できる感度であってもよく、この場合、通常感度から高感度へ変更することにより、表示面１１から指までの距離がより長くなり、より遠くの指やペンを検出することができるようになる。

また、上記実施の形態では、携帯電話機１に組み込まれるタッチパネル装置２の例について説明したが、本発明は、携帯電話機用のタッチパネル装置のみに限定されない。すなわち、様々な電子機器に組み込まれるタッチパネル装置に対し、本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態では、ユーザの指を表示面１１に近づけて操作するタッチパネル装置２の例について説明したが、本発明は、このようなタッチパネル装置２のみに限定されない。例えば、ペンを表示面１１に近づけて操作するタッチパネル装置２にも適用することができる。

また、指やペンなどの操作子から表示面１１までの距離に応じて、シンボル４Ｓの大きさを変化させることもできる。例えば、操作子が遠くなるほど、シンボル４Ｓの面積が小さくなるように変化させれば、ユーザに対し、検出可能な距離を分かりやすく知らせることができ、操作性を更に向上させることができる。

１ 携帯電話機
２ タッチパネル装置
３ センサ装置
３Ａ 送信電極
３Ｂ 受信電極
４ 表示装置
４Ｌ 可視光線
４Ｓ シンボル
１１ 表示面
１５ プロセッサ
１６ 無線回路
３１ 電極部
３２ 電圧印加部
３３ 電荷量検出部
３４ 静電容量算出部
３５ 操作検出部
３６ 感度制御部
４１ 液晶表示パネル
４２ バックライト装置
４２０ 導光板
４２１ 線状光源
４２２ 点光源アレイ
４２３ 点光源
Ｆｇ 指
Ｖｈ 高レベル
Ｖｎ 通常レベル

Claims (5)

1. 画像を表示する表示面を有する表示装置と、上記表示面に対するユーザ操作を検出するセンサ装置とを備えたタッチパネル装置において、
   上記センサ装置は、
   上記表示面上にそれぞれ形成された２以上の送信電極及び２以上の受信電極からなる電極部と、
   上記送信電極に対し順次に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、
   上記受信電極の電荷量を検出する電荷量検出手段と、
   上記送信電極の駆動電圧及び上記受信電極の電荷量に基づいて、上記表示面上の操作位置を検出する操作検出手段と、
   上記操作位置に基づいて、上記駆動電圧を上記送信電極ごとに制御する感度制御手段とを備え、
   上記操作位置に対応する上記送信電極に印加する駆動電圧を増大させることを特徴とするタッチパネル装置。
2. 上記操作位置に対応する上記送信電極に隣接する上記送信電極に印加する駆動電圧を増大させることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 上記表示装置は、上記操作位置を示すシンボルを表示することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
4. 上記表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置とを備え、
   上記液晶表示パネルは、上記操作位置を示す白色のシンボルを表示し、
   上記バックライト装置は、表示面内を第１の輝度で略均一に照明するとともに、上記操作位置に対応する領域については第１の輝度よりも高い第２の輝度で照明することを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル装置。
5. 上記バックライト装置は、表示面に対応して配置された導光板と、
   上記導光板の側面に配置された線状光源と、
   上記導光板の背面に配置され、多数の点光源が配置された点光源アレイとを備え、
   上記操作位置に対応する点光源を点灯させることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル装置。

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