JP5249793B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関する。

図５は、従来の入力装置の一例を示している。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った要部平面図である。これらの図に示された入力装置Ｘは、液晶表示パネルＹと重ねて用いられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。このタッチパネルは、たとえば携帯電話機Ｚの表示手段および操作手段として用いられる。

入力装置Ｘは、透明基板９１，９２、透明帯状配線９ａ，９ｂ、配線９３１，９３２、フレキシブル基板９７１、および、ＩＣチップ９７２、を備えている。透明基板９１，９２は、互いに平行に配置されている。透明帯状配線９ａ，９ｂはそれぞれ、透明基板９１，９２に形成されている。透明帯状配線９ａはいずれも、方向ｙに沿って延びており、互いに平行に配置されている。透明帯状配線９ｂはいずれも、方向ｘに沿って延びており、互いに平行に配置されている。配線９３１は、透明帯状配線９ａと各別に接続している。配線９３２は、透明帯状配線９ｂと各別に接続している。フレキシブル基板９７１は、透明基板９２の端部に設けられている。

ＩＣチップ９７２は、フレキシブル基板９７１に設けられている。図７に、透明帯状配線９ａとＩＣチップ９７２との接続状態を模式的に示している。ＩＣチップ９７２は、複数の入力端子ｃｈを備えている。入力端子ｃｈはそれぞれ、配線９３１と各別に接続している。これにより、入力端子ｃｈはそれぞれ、透明帯状配線９ａと各別に接続している。図示していないが、透明帯状配線９ｂについても同様である。

図５に示すように、携帯電話機Ｚは、筺体の一部を構成する透明カバー９８を有している。入力装置Ｘは、透明接着剤によって透明カバー９８に接合されている。入力装置Ｘの図５の下方には、液晶表示パネルＹが配置されている。携帯電話機Ｚの使用者が携帯電話機Ｚを操作するときに、指Ｆｇを透明カバー９８に対して接近させ、あるいは接触させるとにより、透明帯状配線９ａ，９ｂとの間に静電容量が生じる。図７には、指Ｆｇを接近もしくは接触させたときの、透明帯状配線９ａの静電容量の値を表すグラフを示している。静電容量が増加した入力端子ｃｈに接続している透明帯状配線９ａを特定することにより、指Ｆｇが平面視においてどの位置に接近してきたかを検出することができる。

しかしながら、このような入力装置Ｘにおいては、入力端子ｃｈの数のみしか透明帯状配線９ａを配置することができない。そのため、以下のような不都合が生じる。

たとえば、入力装置Ｘの検出精度を上げるために、もしくは、入力装置Ｘの大型化を図るために、透明帯状配線９ａの本数を増加したい場合がある。このような入力装置Ｘを製造する場合には、入力端子ｃｈの数を増加させた別のＩＣチップ９７２を用意しなければならず、煩わしい。

また、透明帯状配線９ａの本数を増加することなく入力装置Ｘの大型化を図る場合には、指Ｆｇを検出する領域の全体に透明帯状配線９ａが占められている状態を維持するため、透明帯状配線９ａの方向ｘにおける大きさを大きくする必要がある。このとき、指Ｆｇが入力装置Ｘに接触する部分の大きさが、透明帯状配線９ａの方向ｘにおける大きさよりも、極端に小さくなることがある。そのため、指Ｆｇが方向ｘにおける異なる位置に接近しているにもかかわらず、同一の透明帯状配線９ａのみにしか検出されないといった事態を招く。これは、指Ｆｇの接近位置を的確に検出できないといった不具合の発生につながり、好ましくない。

特開２００８−３３７７７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、制御手段の有する入力部の数より多い検出手段を備える入力装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される入力装置は、被検出体の第１の方向における接近位置を検出するための複数の検出手段と、上記検出手段と接続している複数の入力部を有する制御手段と、を備える、入力装置において、上記複数の入力部に含まれる第１の入力部は、上記複数の検出手段に含まれる複数の第１の検出手段に接続しており、上記第１の検出手段と上記第１の方向において隣り合う２つ以上の上記検出手段は、上記第１の入力部と異なる複数の上記入力部に接続しており、上記隣り合う検出手段に接続している２つ以上の上記入力部の組み合わせは、上記第１の検出手段ごとに異なることを特徴としている。

このような構成によれば、上記被検出体が上記第１の検出手段に加え、上記隣り合う検出手段に検出される場合、上記２つの入力部の組み合わせが異なることから、いずれの上記第１の検出手段により上記被検出体が検出されたかを判断することができる。その結果、上記入力部の数に対して、上記検出手段の数を多くすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の検出手段はそれぞれ、上記第１の方向と異なる第２の方向に沿って延びる電極であり、上記被検出体は、導電体であり、上記制御手段は、上記導電体が上記電極に接近したときの、上記電極と上記導電体との間の静電容量の変化を検出する。

本発明の好ましい実施の形態においては、複数の上記電極は、互いに平行に配置されており、上記複数の第１の検出手段は、上記第１の方向における両端に配置されたものを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記制御手段は、上記第１の検出手段、および上記隣り合う２つ以上の検出手段の検出値の大きさについて加重平均をすることにより、上記第１の方向における上記被検出体の接近位置を計算する。このような構成によれば、より正確に位置を検出できる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記電極と各別に接続している複数の配線と、これらの配線の一部を構成している多層基板とをさらに備え、上記複数の配線は、上記多層基板において接続している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記入力部の個数は４であり、上記電極の個数は１３である。

なお、上記第１の検出手段が上記第１の方向の端に配置されている場合、この検出手段に隣り合う上記検出手段が１つしか存在しない場合がある。このときには、この第１の検出手段は、この第１の検出手段と実際に隣り合う上記検出手段、および、上記第１の入力部以外の任意の入力部に接続している上記検出手段、と隣り合っているものとする。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態にかかる入力装置の一例を示した要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った要部平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる制御手段と検出手段との接続関係について模式的に示した図である。 本発明の第２実施形態にかかる制御手段と検出手段との接続関係について模式的に示した図である。 従来の入力装置の一例を示した要部断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った要部平面図である。 図６に示した入力装置にかかる制御手段と検出手段との接続関係について模式的に示した図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる入力装置の一例を示す要部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った要部平面図である。これらの図に示された入力装置Ａ１は、透過板１１，１２、電極ａ，ｂ、配線３１，３２、シールド層４、スペーサ５１、樹脂層５２、フレキシブル基板７１、およびＩＣチップ７２、を備えている。図２においては、理解の便宜上、シールド層４、スペーサ５１、樹脂層５２、フレキシブル基板７１、ＩＣチップ７２を省略している。図２においては、電極ａについて、図左端に配置されたものから順に、ａ１，ａ２，ａ３といった具合に番号を付している。入力装置Ａ１は、導電体である指Ｆｇが接近したことを静電容量の変化により検出するためのものである。入力装置Ａ１は、液晶表示パネルＢと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。

透過板１１，１２は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフテタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などの透明樹脂の単層樹脂体、あるいは、ガラスからなる透明な板である。

複数の電極ａは、透過板１１の図１における上面に形成されている。電極ａは、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料から構成されている。図２に示すように、電極ａはそれぞれ、ほぼ菱形状に膨らんだ部分とくびれた部分とが、方向ｙに沿って交互に配置された形状である。この膨らんだ部分は、菱形状に限らず、丸型状、多角形状、その他の形状であっても構わない。

複数の電極ｂは、透過板１２の図１における下面に形成されている。電極ｂは、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料から構成されている。図２に示すように、電極ｂはそれぞれ、ほぼ菱形状に膨らんだ部分とくびれた部分とが、方向ｘに沿って交互に配置された形状である。この膨らんだ部分は、菱形状に限らず、丸型状、多角形状、その他の形状であっても構わない。電極ｂの膨らんだ部分は、電極ａの膨らんだ部分と方向ｚ視において重ならないように配置されている。また、複数の電極ｂの膨らんだ部分どうしの隙間には、複数の電極ａの膨らんだ部分がはまり込むように配置されている。

シールド層４は、透過板１１の図１の下面に形成されている。シールド層４は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明導電性材料から構成されている。シールド層４は、リア保護層（図示略）により覆われている。シールド層４は、外来のノイズを遮断する役割を果たす。

配線３１，３２は、透過板１１，１２およびフレキシブル基板７１に形成されている。配線３１，３２は、電極ａ，ｂと各別に接続している。配線３１，３２は、ＩＣチップ７２と接続している。

図１に表れているように、複数のスペーサ５１は、透過板１１，１２に挟まれた空間に収容されている。スペーサ５１は、透過板１１，１２のいずれにも接している。各スペーサ５１は、シリカまたはアクリル樹脂（たとえば、清水化学工業：ミクロパールシリーズ）からなる。樹脂層５２は、上記空間に形成されている。樹脂層５２は、光を良好に透過するとともに、電極ａ，ｂを互いに絶縁可能なものを用いればよい。

フレキシブル基板７１は、透過板１２の方向ｘにおける端部に設けられている。

ＩＣチップ７２は、フレキシブル基板７１に搭載されている。ＩＣチップ７２は、配線３１，３２を介して、電極ａ，ｂと接続している。

以下、ＩＣチップ７２と電極ａとの接続関係について説明する。ここでは、ＩＣチップ７２と電極ａとの接続関係について述べるが、ＩＣチップ７２と電極ｂとの接続関係についても同様である。

図３は、ＩＣチップ７２と電極ａとの接続関係について模式的に示した図である。ＩＣチップ７２は、４つの入力端子ｃｈを備えている。これらの入力端子ｃｈをそれぞれ、入力端子ｃｈ０，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３としている。電極ａについて、図左端に配置されたものから順に、ａ１，ａ２，ａ３といった具合に番号を付している。なお、同図に示すように、異なる電極ａに導通している配線３１どうしが接続している部分は、フレキシブル基板７１に形成されている。

入力端子ｃｈ０は、電極ａ１，ａ６、に接続している。入力端子ｃｈ１は、電極ａ２，ａ５に接続している。入力端子ｃｈ２は、電極ａ３，ａ８に接続している。入力端子ｃｈ３は、電極ａ４，ａ７に接続している。

ここでは、電極ａ２と隣り合う電極ａ１，ａ３はそれぞれ、入力端子ｃｈ０，ｃｈ２と接続している。一方、電極ａ５と隣り合う電極ａ４，ａ６はそれぞれ、入力端子ｃｈ３，ｃｈ０と接続している。すなわち、同一の入力端子ｃｈ１に接続している電極ａ２，ａ５ごとに、それぞれ隣り合う電極ａの接続している入力端子ｃｈの組み合わせが異なっている。入力端子ｃｈ１が、本発明にかかる第１の入力部に相当する。電極ａ２，ａ５は、本発明にかかる第１の検出手段に相当する。

なお、本実施形態では、入力端子ｃｈ１について上述したのと同様に、同一の入力端子ｃｈ２に接続している電極ａ３，ａ８ごとに、それぞれ隣り合う電極ａの接続している入力端子ｃｈの組み合わせが異なっている。入力端子ｃｈ０，ｃｈ３に接続している電極ａについても同様である。

次に、ＩＣチップ７２による、指Ｆｇの接近位置の検出方法について説明する。

図３に示すように、指Ｆｇが電極ａ５，ａ６，ａ７に重なるように接近した場合を説明する。ここでは、指Ｆｇは、やや電極ａ７寄りの位置に接近している。このとき、入力端子ｃｈごとにそれぞれ、図３の下図に表すような静電容量の値を示す。まず、ＩＣチップ７２において、最大の静電容量を示した入力端子ｃｈを特定する。本実施形態では、この入力端子ｃｈは、入力端子ｃｈ０である。つぎに、２番目、３番目に大きい静電容量を示した入力端子ｃｈを特定する。本実施形態では、これらの入力端子ｃｈは、入力端子ｃｈ３，ｃｈ１である。そのため、中心の電極ａが入力端子ｃｈ０に接続しており、それに隣り合う電極ａが入力端子ｃｈ１，ｃｈ３に接続していると考えられ、指Ｆｇが電極ａ５，ａ６，ａ７に接近していると判断する。つぎに、入力端子ｃｈごとの静電容量の値について加重平均を計算することにより、方向ｘにおける、指Ｆｇのより正確な接近位置を検出できる。同様に、方向ｙにおける指Ｆｇの接近位置を検出できる。

次に、本実施形態にかかる入力装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、入力端子ｃｈの数以上の電極ａを形成しつつ、指Ｆｇがどの電極ａに接近したかを判断できる。そのため、入力端子ｃｈの数を増加させることなく、電極ａの数を増加させることができる。これにより、入力端子ｃｈの数を増加させずに、入力装置Ａ１の位置検出精度を向上させることができる。また、位置検出精度を維持しつつ、入力装置Ａ１の大型化を図ることもできる。

また、指Ｆｇの接近位置を把握するために、入力端子ｃｈごとの静電容量の値について加重平均を計算している。これは、指Ｆｇの接近位置をより正確に把握するのに好適である。

フレキシブル基板７１において、配線３１が接続している。そのため、配線３１どうしを透過板１１上において接続する必要がない。これは、入力装置Ａ１を容易に製造するのに適している。

図４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。図４は、本実施形態にかかるＩＣチップ７２と電極ａとの接続関係について模式的に示した図である。本実施形態では、電極ａが１３個形成されている点において、上記実施形態と相違する。

図４に表された入力装置Ａ２においても、同一の入力端子ｃｈに接続している電極ａに隣接している電極ａが接続している入力端子ｃｈの組み合わせは、電極ａごとに異なっている。また、図４の左端および右端に配置された電極ａはいずれも、入力端子ｃｈ０に接続している。これらの電極ａに隣接する電極ａはそれぞれ、入力端子ｃｈ１，ｃｈ２に接続している。

本実施形態によれば、方向ｘの両端に配置された電極ａに隣り合う電極ａに接続している入力端子ｃｈを異ならせることによって、方向ｘの両端に、同一の入力端子ｃｈに接続している電極ａを配置することができる。これにより、方向ｘの両端の２つの電極ａのみに指Ｆｇが接近した場合でも、正確に指Ｆｇの接近位置を検出できる。

また、本実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。

本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る入力装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。上記実施形態では、静電容量方式の入力装置について説明したが、本発明にかかる入力装置はこれに限られない。たとえば、抵抗膜方式や赤外線方式のものであってもよい。また、本発明にかかる入力部が４つである例を示した。だが、入力部の数はこれに限られず、５や６などでもよいのはもちろんである。

本実施形態では、電極ａに接続している入力端子ｃｈの例について示したが、電極ｂについても同様に適用できる。

本実施形態では、２層の電極ａ，ｂを有する構造の入力装置を示したが、電極が一層の構造である入力装置であっても本発明の範囲には含まれる。たとえば、本発明にかかる入力装置が液晶表示パネルＢとともに用いられる必要はない。また、電極ａ，ｂは、必ずしも透明である必要はない。これらの電極層は銅などの不透明な金属により構成されていてもよい。

また、電極ａが直交座標系において平行に配置されている例を示したが、複数の電極ａがいずれも、ある中心から径方向に延びているものであってもよい。この場合、径方向、周方向がそれぞれ、本発明にかかる第１の方向、第２の方向に相当する。

本発明にかかる入力装置は、必ずしもスペーサを備えている必要はない。また、本発明にかかる入力装置は、携帯電話機に用いられるものに限られない。たとえば、デジタルカメラ、パーソナルナビゲーションデバイス、自動預入支払機、等その他のタッチパネルを用いる機器において用いることができる。

Ａ１，Ａ２ 入力装置
Ｂ 液晶表示パネル
１１，１２ 透過板
ａ，ａ１〜ａ１３ 電極（検出手段）
ｂ 電極
３１，３２ 配線
４ シールド層
５１ スペーサ
５２ 樹脂層
７１ フレキシブル基板（多層基板）
７２ ＩＣチップ
ｃｈ，ｃｈ０〜ｃｈ３ 入力端子（入力部）
Ｆｇ 指（被検出体）
ｘ （第２の）方向
ｙ （第１の）方向
ｚ 方向

Claims (6)

1. 被検出体の第１の方向における接近位置を検出するための複数の検出手段と、
   上記検出手段と接続している複数の入力部を有する制御手段と、
   を備える、入力装置において、
   上記複数の入力部に含まれる第１の入力部は、上記複数の検出手段に含まれる複数の第１の検出手段に接続しており、
   上記第１の検出手段と上記第１の方向において隣り合う２つ以上の上記検出手段は、上記第１の入力部と異なる複数の上記入力部に接続しており、
   上記隣り合う検出手段に接続している２つ以上の上記入力部の組み合わせは、上記第１の検出手段ごとに異なることを特徴とする、入力装置。
2. 上記複数の検出手段はそれぞれ、上記第１の方向と異なる第２の方向に沿って延びる電極であり、
   上記被検出体は、導電体であり、
   上記制御手段は、上記導電体が上記電極に接近したときの、上記電極と上記導電体との間の静電容量の変化を検出する、請求項１に記載の入力装置。
3. 複数の上記電極は、互いに平行に配置されており、
   上記複数の第１の検出手段は、上記第１の方向における両端に配置されたものを含む、請求項２に記載の入力装置。
4. 上記制御手段は、上記第１の検出手段、および上記隣り合う２つ以上の検出手段の検出値の大きさについて加重平均をすることにより、上記第１の方向における上記被検出体の接近位置を計算する、請求項３に記載の入力装置。
5. 上記電極と各別に接続している複数の配線と、
   これらの配線の一部を構成している多層基板と
   をさらに備え、
   上記複数の配線は、上記多層基板において接続している、請求項２ないし４のいずれかに記載の入力装置。
6. 上記入力部の個数は４であり、上記電極の個数は１３である、請求項３に記載の入力装置。

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