JP4856206B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は無線装置に係り、特に表示デバイスとタッチセンサからなるタッチパネルを備えた無線装置に関する。

例えば液晶パネルのような表示デバイスとタッチセンサを組み合わせて構成されたタッチパネルが、各種の電子機器（例えば携帯電話機、携帯情報端末、コピー機、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビゲーション装置、家電機器、自動券売機、現金自動支払機、その他）の操作入力手段として用いられている。

このようなタッチパネルは、表示デバイスの画面上に表示される操作キーをソフトウェア制御によって多様かつ自在に設定することができるから、機械的な操作キーを用いる場合に比べてはるかに自由度の高い操作入力を可能にするものである。

しかし、タッチパネルを携帯電話機のような小型の無線装置に用いるに当っては、注意すべき点がある。最近の携帯電話機のように多種多様な機能を備えてしかも見やすい表示を得るためには、表示デバイスの画面サイズをできるだけ大きくすることが要請される。表示画面の背後には回路基板や電池が収容されることがあるので、無線装置として必須の構成であるアンテナを筐体に内蔵するには、表示画面の枠外に位置する筐体の周辺部分の限られたスペースを用いなければならない。

しかるに筐体の周辺部分は、表示画面を覆うように設けられたタッチセンサの周囲に相当し、検知された位置の情報を伝える電気信号用の配線が近傍に設けられる部分である。このような配線がアンテナに近接すると、アンテナの特性に好ましくない影響（例えばインピーダンスの低下、電磁気的干渉等）をもたらすおそれがある。

この種の問題に対して、従来、タッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。上記の特許文献1に開示された表示装置のタッチパネルは、タッチ操作が有効な領域である操作部と、その周囲に形成される額縁部を有し、当該額縁部の一部にアンテナ部を設ける形に構成されている。

特開２００６−４８１６６号公報（第５、８ページ、図２、図８）

上述した特許文献１に開示された表示装置のアンテナ部はタッチパネルの額縁部に設けられているが、これは特許文献１の図８に示されているように、表示画面に垂直な向きから見たときタッチパネルの支持基板に重なって見える位置である。アンテナの全部をこのように基板と重なる位置に設けることは、上述したアンテナの特性の見地から好ましくない問題を生じる可能性がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、タッチパネルを備えた無線装置のアンテナ特性を損なわないように当該無線装置を構成することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、筐体と、前記筐体の第１の面の側から視認されるように設けられた表示手段と、透明な材料からなり、かつ、前記表示手段に対して前記第１の面の側に前記第１の面の一部をなすようにして設けられたタッチセンサと、前記表示手段に対して前記第１の面の反対側に設けられた回路基板と、前記筐体に内蔵されると共に前記回路基板に含まれる給電点に接続され、かつ、給電されたとき相対的に振幅の大きい電圧が分布する箇所が、前記第１の面に垂直な向きから見て前記タッチセンサが占める範囲の外に位置するように設けられたアンテナ素子とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ素子のうちでも給電されたとき相対的に振幅の大きい電圧分布が得られる箇所が、表示画面に垂直な向きから見たときにタッチパネルに隠されない位置にあるようにアンテナ素子を配設することにより、タッチパネルと並存するアンテナの特性低下を抑制することができる。

本発明の実施例１に係る無線装置の外観を表す斜視図。 本発明の実施例１に係る無線装置の構成を表す正面図。 本発明の実施例１に係る無線装置の構成を表す側面図。 本発明の実施例１に係る無線装置の構成を表す背面図。 図３と同じ図を拡大して第２給電点２２、第２アンテナ素子３２、第３給電点２３及び第３アンテナ素子３３を描き加えた図。 図５に表した第２基板１８を延伸した無線装置１の変形例の構成を表す側面図。 本発明の実施例２に係る無線装置の構成を表す正面図。 実施例２に係る無線装置を、図７に表したのと同じ向きで左手に持った状態を表す図。 実施例２に係る無線装置を、図７に表した状態から反時計回りに９０度回転させて両手に持った状態を表す図。 本発明の実施例２に係る無線装置の変形例の構成を表す正面図。 実施例２に係る無線装置の変形例を、図１０に表したのと同じ向きで左手に持った状態を表す図。 実施例２に係る無線装置の変形例を、図１０に表した状態から反時計回りに９０度回転させて両手に持った状態を表す図。 実施例２に係る無線装置の変形例におけるアンテナ素子の構成を例示する図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお以下の各図を参照しながら上下左右又は水平、垂直（鉛直）をいうときは、特に断らない限り、図が表された紙面における上下左右又は水平、垂直（鉛直）を意味するものとする。また、各図の間で同一の符号は、同一の構成を表すものとする。

以下、図１ないし図６を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る無線装置１の外観を表す斜視図である。無線装置１は、長方形（図示するように角部にＲを持たせた長方形に近い形状を含む。）に厚みを持たせた形状をなす筐体１０の正面（使用時に使用者の側を向く面）の側に、タッチパネル１１を備えて構成されている。タッチパネル１１は、後述するように、例えば液晶等の表示デバイスに透明な材料からなるタッチセンサを重畳させて構成されたものである。タッチパネル１１は、表示デバイスの画面上にソフトウェア制御された操作キーを表示して操作入力手段として用いられると共に、各種のテキストや画像を表示することができる表示手段としても用いられる。

図２は、無線装置１の主な構成を正面側から（筐体１０の正面に垂直な向きから）見て表す正面図である。図３は、無線装置１の主な構成を図２における右側から見て表す側面図である。図３においては、左側が筐体１０の正面側、右側が筐体１０の正面の反対側に当る背面側にそれぞれ相当する。図４は、無線装置１の主な構成を筐体１０の背面側から見て表す背面図である。

図２に示すように、筐体１０の正面側から視認されるように例えば液晶デバイスからなる表示部１２が設けられている。図３を参照すると、表示部１２に対して筐体１０の正面の側に、タッチセンサ１３が設けられている。図２においては、タッチセンサ１３を破線の長方形で表している。タッチセンサ１３は透明な材料からなり、図２及び図３に示すように筐体１０の正面の一部をなすようにして設けられている。図１を参照して説明したタッチパネル１１は、表示部１２とタッチセンサ１３を組み合わせて構成される。

図３に示すように、表示部１２の背面側には表示部１２の機械的強度を補うための補助部材１４が設けられている。補助部材１４のさらに背面側には、図３における上から順に、第１基板１５、電池１６、スピーカ１７及び第２基板１８が設けられている。図４を参照すると、第１基板１５、電池１６及び第２基板１８が、筐体１０の背面側の主要な部分を占めることがわかる。第２基板１８には、スピーカ１７及びマナーモードにおける着信報知等に使用されるバイブレータ１９が設けられている。

図４に示すように、第１基板１５の上辺の中央付近に、第１給電点２１及び第２給電点２２が設けられている。第１給電点２１及び第２給電点２２は、第１基板１５に搭載された図示しない高周波回路にそれぞれ接続されている。図４に示すように、第２基板１８の下辺の左端付近に、第３給電点２３が設けられている。第３給電点２３は、第１基板１５と第２基板１８を接続する図示しない接続線（例えば同軸ケーブル）を介して、第１基板１５に搭載された図示しない高周波回路に接続されている。なお、第３給電点２３は第２基板１８に搭載された図示しない高周波回路に接続されるとしてもよい。

図４に示すように、第１給電点２１、第２給電点２２及び第３給電点２３には、それぞれ、第１アンテナ素子３１、第２アンテナ素子３２及び第３アンテナ素子３３が接続されている。第１アンテナ素子３１及び第２アンテナ素子３２は、図４における筐体１０の上部の実装スペースを利用して筐体１０に内蔵されている。第３アンテナ素子３３は、図４における筐体１０の下部の実装スペースを利用して筐体１０に内蔵されている。

なお、図３の側面図においては図の煩雑を避けるため上記の各アンテナ素子の図示を省略したが、筐体１０の側面から見た場合の実施例１に係る各アンテナ素子の特徴については、後で図５を参照して説明する。図４に示すように、筐体１０の上部の実装スペースにおいて、第１アンテナ素子３１及び第２アンテナ素子３２に挟まれた箇所にカメラ２０が設けられている。

図４に示すように、第３アンテナ素子３３は先端開放線路から構成され、第３給電点２３を介して給電されたときの線路に沿った電圧分布においては、相対的に振幅の大きい電圧が開放端に分布する（先端開放モノポール型アンテナ）。また、相対的に振幅の大きい電流が給電端に分布する。図４においては、図２と同様にタッチセンサ１３を破線の長方形で表している。

図４に示すように、筐体１０を背面図において見たとき（つまり、筐体１０の正面に垂直な向きから見たとき。正面図において見る場合も同様。）、第３アンテナ素子３３の給電端及び開放端は、それぞれタッチセンサ１３の占める範囲の内及び外に位置するように設けられている。

前述したように、タッチセンサ１３の周辺部分には検知された位置の情報を伝える電気信号用の配線が設けられ、アンテナの特性に好ましくない影響をもたらすおそれがある。特に、アンテナが給電されたとき相対的に振幅の大きい電圧が分布する部分がタッチセンサ１３の陰に隠れるようなレイアウトにおいては、そのような影響が大きい。実施例１では、図４に示したように第３アンテナ素子３３の開放端がタッチセンサ１３の占める範囲の外に位置する（タッチセンサ１３に隠されない）配置を選ぶことによって、上記の好ましくない影響を軽減することができる。

なお、図４に示すように、第１アンテナ素子３１及び第２アンテナ素子３２も、筐体１０の正面に垂直な向きから見たとき開放端がタッチセンサ１３に隠されないように配置されている。したがって、第１アンテナ素子３１及び第２アンテナ素子３２についても、タッチセンサ１３の周辺部分の電気信号用の配線がもたらす影響を軽減してアンテナ特性の低下を抑制することができる。

上記の筐体１０におけるタッチセンサ１３の占める範囲の外に位置する部分は、図２又は図４を参照すれば、筐体１０を正面に垂直な向きから見たときの筐体１０の周辺部分に相当する。これは、図２又は図４において筐体１０の正面又は背面の面積に対するタッチセンサ１３の占める面積比が比較的大きいことによる。他方、タッチセンサ１３の占める面積比がそれほど大きくなければ、タッチセンサ１３の占める範囲の外に見える部分は筐体１０の周辺部分とは限らない。

図５は、図３と同じ無線装置１の側面図を拡大して、第２給電点２２、第２アンテナ素子３２、第３給電点２３及び第３アンテナ素子３３を描き加えた図である。図３と同じく、左側が筐体１０の正面側、右側が筐体１０の背面側にそれぞれ相当する。図中に符号を付して示した構成は、それぞれ図３又は図４に同じ符号を付して示した構成と同じであるから、説明を省略する。

図５に示すように、第２アンテナ素子３２の第２給電点２２に接続された箇所を含む一部は、筐体１０の背面側に向かうように形成されている。また、第３アンテナ素子３３の第３給電点２３に接続された箇所を含む一部は、筐体１０の背面側に向かうように形成されている。このように、限られた実装スペースの中でアンテナ素子をできるだけタッチセンサ１３から遠ざけるように配置することにより、タッチセンサ１３の周辺の電気信号用の配線がアンテナ素子にもたらす影響を軽減することができる。

図６は、図５に表した第２基板１８の下端の位置が図中の垂直方向においてタッチセンサ１３の下端の位置と一致するように、第２基板１８を延伸した無線装置１の変形例の構成を表す側面図である。図３又は図５と同じく、左側が筐体１０の正面側、右側が筐体１０の背面側にそれぞれ相当する。図中に符号を付して示した構成は、それぞれ図５に同じ符号を付して示した構成と同じであるから、説明を省略する。

図６は、タッチセンサ１３の下端から右横に向かう破線を示している。第３アンテナ素子３３のうち上記の破線より上に位置する部分は、図６に記入したように筐体１０の正面から見てタッチセンサ１３に隠される部分である。図６に示すように第２基板１８を下方に延伸したことにより、第３アンテナ素子３３の当該タッチセンサ１３に隠される部分とタッチセンサ１３の間に、第２基板１８が配設された形になる。第２基板１８に導電性部材（例えば導体パターン）を設けておくことにより、第３アンテナ素子３３の当該タッチセンサ１３に隠される部分とタッチセンサ１３の間に導電性部材が配設される。

上記の導電性部材に接地電位を与えれば、第３アンテナ素子３３とタッチセンサ１３の間のアイソレーション効果を高めることができる。特に、第３給電点２３の付近の高周波電流の値が比較的大きい場合にはアイソレーションの改善効果が大である。

第１アンテナ素子３１、第２アンテナ素子３２又は第３アンテナ素子３３は、先端開放モノポール型アンテナ以外にも、例えば折り返しモノポール型又は逆Ｆ型アンテナを構成するものとしてもよい。また、これら以外の種類のアンテナを構成するものとしてもよい。

第１アンテナ素子３１、第２アンテナ素子３２及び第３アンテナ素子３３は、それぞれ、筐体１０がなす長方形の一方の短辺の近傍に設けられている。表示部１２の占める面積が大きい場合、長方形の長辺の近傍は筐体の強度確保の要請からアンテナ実装スペースを設けることが難しいためである。

実施例１のように、複数のアンテナ素子（例えば第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２）を長方形の一方の短辺近傍に設けることができ、また、複数のアンテナ素子（例えば第１アンテナ素子３１と第３アンテナ素子３３）の一方を上側の短辺、他方を下側の短辺の近傍にそれぞれ設けることができる。

実施例１の無線装置１においては、図４に示すように、第１給電点２１と第２給電点２２が筐体１０の上側の短辺の中央付近に設けられている。このような構成により、使用者が無線装置１を横長の状態（図２において左向きに９０度回転させた状態）にして両手に持って表示部１２の画面を見る場合に、第１給電点２１と第２給電点２２の位置が片方の手（この場合には左手）の位置に重なってアンテナ性能を損なう可能性を低くすることができる。また、筐体１０を組み立てるための嵌合用リブを第１給電点２１と第２給電点２２から遠ざけることができるので、これらの給電点における破損や接触不良の可能性を低くすることができる。

図４に示すように、第１給電点２１と第２給電点２２の間にカメラ２０のような機能部品を設けることができる。アンテナの給電点側は機能部品に含まれる金属近接の影響が高電界箇所（アンテナ素子の先端等）よりも小さくて済むので、２つの給電点の間のスペースを効率的に活用することができる。

無線装置１が例えば地上波デジタルテレビジョン放送（ＤＴＴＢ）の受信機能を有する場合、第２アンテナ素子３２をＤＴＴＢ受信用アンテナに利用することができる。使用者が無線装置１を横長の状態にして両手に持って表示部１２の画面を見る場合に、第２アンテナ素子３２を使用者から見て左上に位置させることにより、第２アンテナ素子３２が左手に隠されて受信性能を損なう可能性を下げることができる。

以上に説明した本発明の実施例１によれば、筐体に占めるタッチパネルの面積比が比較的大きい無線装置において、アンテナ素子がタッチセンサに隠されることによるアンテナ性能の低下を抑制することができる。

以下、図７ないし図１２を参照して、本発明の実施例２を説明する。本発明の実施例２に係る無線装置５は、図１ないし図５に表した実施例１に係る無線装置１と同様の形状及び外観を有しているので、無線装置１との相違について説明する。

図７は、無線装置５の主な構成を図２と同様に正面側から見て表す正面図である。無線装置５は、筐体５０の正面側に表示部５２を備えている。無線装置５は、筐体５０の図７における上方に第１給電点６１及び第２給電点６２を設けると共に、上記の各給電点にそれぞれ接続された第１アンテナ素子７１及び第２アンテナ素子７２を筐体５０に内蔵している。

図７に示すように、第１給電点６１と第２給電点６２が筐体５０の上側の短辺の中央付近に設けられている。第１アンテナ素子７１の開放された先端は第１給電点６１に近づく向きに折り返され、筺体５０の上方の短辺の中央付近に位置している。第２アンテナ素子７２の開放された先端は第２給電点６２に近づく向きに折り返され、筺体５０の上方の短辺の中央付近に位置している。

図８は、無線装置５を図７に表したのと同じ向きで左手に持った状態を表す図である。各構成の符号の図示は省略する。図８に示すように、上述した第１給電点６１、第２給電点６２の配置と第１アンテナ素子７１、第２アンテナ素子７２の形状により、各アンテナ素子の給電点及び相対的に振幅の大きい電圧が分布する先端部分が左手に覆われる可能性を低くすることができる。

図９は、無線装置５を図７に表した状態から反時計回りに９０度回転させて両手に持った状態を表す図である。各構成の符号の図示は省略する。図９に示すように、上述した第１給電点６１、第２給電点６２の配置と第１アンテナ素子７１、第２アンテナ素子７２の形状により、各アンテナ素子の給電点及び相対的に振幅の大きい電圧が分布する先端部分が左手に覆われる可能性を低くすることができる。

図１０は、無線装置５の変形例である無線装置５Ｍの主な構成を図７と同様に正面側から見て表す正面図である。無線装置５Ｍは、無線装置５に第３給電点６３、第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４を付加したものである。第３給電点６３は、筐体５０の図１０における右下方に設けられている。第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４は、第３給電点６３に接続されると共に筐体５０に内蔵されている。その他の符号を付して示した構成は、それぞれ図７に同じ符号を付して示した構成と同じであるから、説明を省略する。

図１０に示すように、第３アンテナ素子７３の開放された先端は、第３給電点６３に近づく向きに折り返されて筺体５０の下方の短辺の中央付近に位置している。第４アンテナ素子７４の開放された先端は、筺体５０の下方の短辺の中央付近に位置している。

図１１は、無線装置５Ｍを図１０に表したのと同じ向きで左手に持った状態を表す図である。各構成の符号の図示は省略する。図１１に示すように、上述した第１給電点６１、第２給電点６２及び第３給電点６３の配置と、第１アンテナ素子７１、第２アンテナ素子７２、第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４の形状により、各アンテナ素子の給電点及び相対的に振幅の大きい電圧が分布する先端部分が左手に覆われる可能性を低くすることができる。

図１２は、無線装置５Ｍを図１０に表した状態から反時計回りに９０度回転させて両手に持った状態を表す図である。各構成の符号の図示は省略する。図１２に示すように、上述した第１給電点６１、第２給電点６２及び第３給電点６３の配置と、第１アンテナ素子７１、第２アンテナ素子７２、第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４の形状により、各アンテナ素子の給電点及び相対的に振幅の大きい電圧が分布する先端部分が左手又は右手に覆われる可能性を低くすることができる。

図１３は、図１０に表した第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４の構成を例示する図である。図１３に示した例では、樹脂製のアンテナ部材７０の表面に板金をインサート成形することにより、第３アンテナ素子７３及び第４アンテナ素子７４を構成している（アンテナ素子の成形法は上記に限るものではない。）。第３アンテナ素子７３は折り返しモノポール型に構成され、第３給電点６３と反対側の一端が接地されている。第４アンテナ素子７４は、比較的幅広の形状を持つ先端開放モノポール型に構成されている。

第３アンテナ素子７３の給電端と接地端は、図１３に示すようにリアクタンス素子等から構成される整合回路７７、７８を介して給電または接地されるものとしてもよい。第３アンテナ素子７３を構成する往復線路の往路と復路の間に短絡箇所７９を適宜設けることにより、第３給電点６３から見たインピーダンスを調整することができる。

本発明の実施例２によれば、アンテナ素子の配置と形状を選ぶことによって、筐体に占める表示部の面積比が比較的大きい無線装置を手持ちした場合の手によるアンテナ特性への影響を抑制することができる。

以上の各実施例の説明において、無線装置、タッチパネル及びアンテナの構成、形状、接続、成形方法、その他の部材の形状、配置等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。例えば、無線装置の筐体は単一に限るものではなく、２以上の筐体を相互に可動にして連結した構成の無線装置に対しても本発明を適用することができる。

１、５、５Ｍ 無線装置
１０、５０ 筐体
１１ タッチパネル
１２、５２ 表示部
１３ タッチセンサ
１４ 補助部材
１５ 第１基板
１６ 電池
１７ スピーカ
１８ 第２基板
１９ バイブレータ
２０ カメラ
２１、６１ 第１給電点
２２、６２ 第２給電点
２３、６３ 第３給電点
７０
３１、７１ 第１アンテナ素子
３２、７２ 第２アンテナ素子
３３、７３ 第３アンテナ素子
７４ 第４アンテナ素子

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体の第１の面の側から視認されるように設けられた表示手段と、
   透明な材料からなり、かつ、前記表示手段に対して前記第１の面の側に前記第１の面の一部をなすようにして設けられたタッチセンサと、
   前記表示手段に対して前記第１の面の反対側に設けられた回路基板と、
   前記筐体に内蔵されると共に前記回路基板に含まれる給電点に接続され、かつ、前記第１の面に垂直な向きから見て前記タッチセンサが占める範囲内に位置する第１の部分と、前記第１の面に垂直な向きから見て前記タッチセンサが占める範囲外に位置する第２の部分を有するように設けられたアンテナ素子と
   を備えたことを特徴とする無線装置。
2. 前記アンテナ素子の第１の部分と前記タッチセンサとの間に配置され、接地電位が与えられる導電性部材、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
3. 前記アンテナ素子の第１の部分には給電されたとき相対的に振幅の大きい電流が分布し、前記アンテナ素子の第２の部分には給電されたとき相対的に振幅の大きい電圧が分布することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
4. 前記アンテナ素子は、前記給電点に接続された部分を含む一部が、前記筐体の前記第１の面の反対側の面に向かうように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
5. 前記アンテナ素子は、先端開放モノポール型、折り返しモノポール型又は逆Ｆ型アンテナを構成することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
6. 前記筐体の前記第１の面は長方形をなし、前記アンテナ素子は前記長方形の一方の短辺の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
7. 前記アンテナ素子と別のアンテナ素子が、前記長方形の一方の短辺の近傍にさらに設けられたことを特徴とする請求項６に記載の無線装置。
8. 前記アンテナ素子と別のアンテナ素子が、前記長方形の他方の短辺の近傍にさらに設けられたことを特徴とする請求項６に記載の無線装置。

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