(57)【要約】      （修正有）【課題】透明導電膜材料を用いない安価な構成で表示画面の表示状態に応じてセンサ部の動作を制御する。【解決手段】複数の表示画面を切替表示するディスプレイ２０と、ディスプレイ２０の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部１１，１２，１３が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板１０と、各センサ部の動作を制御するセンサ制御ユニット３０とを有するタッチパネル装置２において、各センサ部は、それぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、センサ制御ユニット３０は、ディスプレイ２０が第１の表示画面を表示している間は、各センサ部のうちの第１の組み合わせに応じたセンサ部１１，１３を動作させ、第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部１１，１２，１３を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示画面を切替表示する表示手段と、
前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、
前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段とを有するタッチパネル装置において、
前記複数のセンサ部は、それぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、
前記センサ制御手段は、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの第１の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部を動作させる
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記表示手段は、前記第１の表示画面の表示中に、前記第１の組み合わせに応じた各センサ部の形成領域に対応する第１操作入力用画像を併せて表示すると共に、前記第２の表示画面の表示中に、前記第２の組み合わせに応じた各センサ部の形成領域に対応する第２操作入力用画像を併せて表示する
ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記第１及び第２操作入力用画像のうち、少なくとも一つは複数のセンサ部の形成領域に対応するように跨がった操作可能状態で表示される
ことを特徴とする請求項２記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記複数のセンサ部により検知された静電容量を検出し、前記第１及び第２の表示画面に対して行われた操作を判断する検出手段を更に備え、
前記検出手段は、前記操作可能状態で表示された操作入力用画像に対して行われた操作を、対応する各センサ部における静電容量の検知時間の差に基づいて判断する
ことを特徴とする請求項３記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
複数の表示画面を切替表示する表示手段と、
前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、
前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段と、
前記複数のセンサ部により検知された静電容量を検出し、前記表示手段により表示された表示画面に対して行われた操作を判断する検出手段とを有するタッチパネル装置において、
前記複数のセンサ部は、それぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、
前記センサ制御手段は、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの所定の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、
前記検出手段は、前記表示手段が前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記所定の組み合わせに応じた各センサ部における静電容量の出力の差に基づいて、前記第２の表示画面に対して行われた操作を判断する
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項６】
複数の表示画面を切替表示する表示手段と、前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状且つ格子状にパターン形成された導電材からなるセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段とを有するタッチパネル装置におけるセンサ制御方法であって、
前記センサ制御手段によって、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの第１の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部を動作させるよう制御する
ことを特徴とするセンサ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非透明配線を使用したタッチパネル装置及びセンサ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話端末や携帯型ゲーム機等の情報端末のディスプレイ表面やＬＥＤ照明上等に配線を施す場合、ＩＴＯ等の目立ちにくい透明導電膜材料が用いられている。しかし、ＩＴＯ等は高価な材料である他、導電性が低いという問題がある。
【０００３】
そこで、ＩＴＯ等の透明導電膜材料を用いずに、銅配線を微細且つ格子状に形成し配線同士の間隔を広く構成することで、光が透過しない配線部分の回路全体に対する割合を減らし、回路が目立たない構造とした静電容量型タッチパネルが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
このタッチパネルでは、更に配線部分にスリットを形成して特定入力領域と周縁部の電極端子とを一対一に対応付けると共に、特定入力領域の一部に減光部を形成することで操作ボタンを表現することにより、一つの画面における複数の操作ボタンから所望のものを選択するための入力手段を実現した構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６１０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された静電容量型タッチパネルでは、常に表示された画面上の操作ボタンの位置と数が固定されているので、そのままの状態では背面のディスプレイに多種多様な画面を表示して様々な操作入力を受け付け可能な入力手段を構成することはできない。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、透明導電膜材料を用いない安価な構成で表示画面の表示状態に応じてセンサ部の動作を制御することができるタッチパネル装置及びセンサ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタッチパネル装置は、複数の表示画面を切替表示する表示手段と、前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段とを有するタッチパネル装置において、前記複数のセンサ部は、それぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、前記センサ制御手段は、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの第１の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部を動作させることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るタッチパネル装置によれば、複数のセンサ部がそれぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、表示画面の表示状態に応じて異なる組み合わせで動作されるので、安価な構成で切替表示される各表示画面に必要最小限のセンサ部のみを動作させる制御を行うことができ、高速な操作性を確保することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態においては、前記表示手段は、前記第１の表示画面の表示中に、前記第１の組み合わせに応じた各センサ部の形成領域に対応する第１操作入力用画像を併せて表示すると共に、前記第２の表示画面の表示中に、前記第２の組み合わせに応じた各センサ部の形成領域に対応する第２操作入力用画像を併せて表示する。
【００１１】
本発明の他の実施形態においては、前記第１及び第２操作入力用画像のうち、少なくとも一つは複数のセンサ部の形成領域に対応するように跨がった操作可能状態で表示される。
【００１２】
本発明の更に他の実施形態においては、前記複数のセンサ部により検知された静電容量を検出し、前記第１及び第２の表示画面に対して行われた操作を判断する検出手段を更に備え、前記検出手段は、前記操作可能状態で表示された操作入力用画像に対して行われた操作を、対応する各センサ部における静電容量の検知時間の差に基づいて判断する。
【００１３】
また、本発明に係るタッチパネル装置は、複数の表示画面を切替表示する表示手段と、前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段と、前記複数のセンサ部により検知された静電容量を検出し、前記表示手段により表示された表示画面に対して行われた操作を判断する検出手段とを有するタッチパネル装置において、前記複数のセンサ部は、それぞれ格子状にパターン形成された導電材からなり、前記センサ制御手段は、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの所定の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、前記検出手段は、前記表示手段が前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記所定の組み合わせに応じた各センサ部における静電容量の出力の差に基づいて、前記第２の表示画面に対して行われた操作を判断することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るセンサ制御方法は、複数の表示画面を切替表示する表示手段と、前記表示手段の前面側に配置され、複数の平面状且つ格子状にパターン形成された導電材からなるセンサ部が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板と、前記複数のセンサ部の動作を制御するセンサ制御手段とを有するタッチパネル装置におけるセンサ制御方法であって、前記センサ制御手段によって、前記表示手段が第１の表示画面を表示している間は、前記複数のセンサ部のうちの第１の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、前記第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、前記第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部を動作させるよう制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るセンサ制御方法によれば、表示画面の表示状態に応じて複数のセンサ部を異なる組み合わせで動作させることができるので、上記タッチパネル装置と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、透明導電膜材料を用いない安価な構成で表示画面の表示状態に応じてセンサ部の動作を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置及びセンサ制御方法を適用した情報処理装置の一例であるカーナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】同タッチパネル装置の動作原理を説明するためのブロック図である。
【図３】同タッチパネル装置の動作原理を説明するための平面図である。
【図４】同タッチパネル装置における表示画面とセンサ部との組み合わせを説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るタッチパネル装置及びセンサ制御方法を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置及びセンサ制御方法を適用した情報処理装置を示す図で、一例としてカーナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。図２及び図３は、タッチパネル装置の動作原理を説明するためのブロック図及び平面図である。図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるカーナビゲーション装置１は、複数の表示画面を切替表示するディスプレイ２０と、ディスプレイ２０の前面側に配置され、複数の平面状のセンサ部１１，１２，１３が透明基材の一方の面上の異なる領域に形成された透明基板１０と、複数のセンサ部１１〜１３の動作を制御するセンサ制御ユニット３０とを有するタッチパネル装置２を備えている。
【００２０】
また、カーナビゲーション装置１は、ディスプレイ２０における表示画面の表示に関する全体を制御するディスプレイ制御ユニット４０と、カーナビゲーション装置１の全体を制御するＭＰＵ５０と、カーナビゲーション装置１のデータストレージとして機能するＨＤＤ６０とを備える。また、ＭＰＵ５０は、センサ制御ユニット３０からの信号に基づいて、各センサ部１１〜１３への操作者による操作入力の有無を判断する。その他、カーナビゲーション装置１は、アンテナ７９を有し、外部機器やＧＰＳ等と無線通信を行う送受信ユニット７０を備える。
【００２１】
このカーナビゲーション装置１は、ナビゲーション機能の一環としてディスプレイ２０の表示画面上にＨＤＤ６０に記憶された地図情報を表示したり、その他テレビの映像再生画面や音楽コンテンツ再生画面等を表示したりする。カーナビゲーション装置１は、テレビ受信や映像或いは音楽コンテンツの再生等が可能な公知の統合型のカーナビゲーション装置である。
【００２２】
ディスプレイ制御ユニット４０によりディスプレイ２０に表示される複数の表示画面と、各表示画面において必要とされるセンサ部１１〜１３の組み合わせとは、ＭＰＵ５０において予め関連付けられている。従って、ディスプレイ制御ユニット４０の制御によってディスプレイ２０の表示画面が多彩に切り替わった場合には、例えば各センサ部１１〜１３に対応する操作入力用のボタンを表示する画像の種類や位置も各表示画面毎にその都度変化し、それに対応して必要なボタンに応じた各センサ部１１〜１３の動作のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせもセンサ制御ユニット３０により制御される。
【００２３】
タッチパネル装置２の透明基板１０に形成された複数のセンサ部１１〜１３は、それぞれ格子状にパターン形成された銅箔等の導電細線からなる。すなわち、複数のセンサ部１１〜１３は、ディスプレイ２０からの光を十分に透過可能な格子状のメッシュ構造を備えている。
【００２４】
メッシュ構造は、図１に拡大して示すように、例えば導電細線の幅よりも、導電細線同士の間隔の方が広くなるように、矩形の格子状に構成されている。その他、メッシュ構造は、多角形や円形等、種々の格子状に形成されていても良い。複数のセンサ部１１〜１３は、このようなメッシュ構造を備えることにより、透明基板１０におけるディスプレイ２０からの光が透過しない配線部分の割合を極力減らしているので、背景のディスプレイ２０の表示画面上においては目立ち難い構造となっている。
【００２５】
また、各センサ部１１〜１３は、従来のタッチパネル装置とは異なり、透明基板１０の全面の領域に形成されるのではなく、表示画面との関係において必要最小限の異なる領域にのみ必要な数だけ形成される。このように、複数のセンサ部１１〜１３を銅箔等をパターン形成したメッシュ構造の導電細線により必要数のみ構成することで、ＩＴＯ等の高価な透明導電材料を使用することなく安価に構成することが可能となる。
【００２６】
タッチパネル装置２は、例えばポリイミド等の透明基材（図示せず）上にエッチングや印刷等により形成された各センサ部１１〜１３を有する透明基板１０を、ディスプレイ２０上に透明接着剤を介して貼り合わせ、更に透明基板１０上に表面保護層（図示せず）を形成した構造からなる。
【００２７】
また、タッチパネル装置２のセンサ制御ユニット３０は、ディスプレイ制御ユニット４０の制御によりディスプレイ２０上に、例えば第１の表示画面を表示している間は、複数のセンサ部１１〜１３のうちの第１の表示画面に対応する第１の組み合わせに応じたセンサ部を動作させ、第１の表示画面とは異なる第２の表示画面を表示している間は、第１の組み合わせとは異なる第２の組み合わせに応じたセンサ部を動作させる。
【００２８】
ここで、タッチパネル装置２の基本的な動作原理について簡単に説明する。図２に示すように、ディスプレイ２０の前面側に配置された透明基板１０上の各センサ部１１〜１３は、それぞれセンサ制御ユニット３０に接続されている。また、各センサ部１１〜１３は、グランド（ＧＮＤ）との間に寄生容量（浮遊容量）を構成している。なお、透明基板１０に接近する操作者の指１９も、ＧＮＤとの間に寄生容量を構成している。このタッチパネル装置２は、各センサ部１１〜１３に近づく指１９による寄生容量の増加を検知する、いわゆる自己キャパシタンス方式を採用している。
【００２９】
センサ制御ユニット３０は、例えば内部に図示しないコントローラと、複数の切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、カウンタ３１と、抵抗３２とを備えて構成されている。切替スイッチＳＷ１は、各センサ部１１〜１３とセンサ制御ユニット３０との接続状態を切り替えるスイッチであり、切替スイッチＳＷ２は、各センサ部１１〜１３に対する外部の充電用電源３９による充電状態と抵抗３２を介した放電状態とを切り替えるスイッチである。
【００３０】
カウンタ３１は、各センサ部１１〜１３毎の充放電サイクル数をカウントする。コントローラは、所定時間毎に切替スイッチＳＷ１を制御して各センサ部１１〜１３との接続状態の切り替えを行うと共に、各センサ部１１〜１３の電位Ｖの測定値に応じて充電及び放電を切り替えるよう、切替スイッチＳＷ２をフィードバック制御する。
【００３１】
ここで、例えばセンサ部１１〜１３を、それぞれセンサ１，２，３とした場合、図３（ａ）に示すように、タッチパネル装置２においては、上述したように切替スイッチＳＷ１を介してセンサ１，２，３を所定時間毎に切り替えており、図３（ｂ）に示すように、指１９が接近していない通常状態においては、切替スイッチＳＷ２を電位Ｖの測定値に基づく充放電サイクルに応じて切り替えたときの各センサ１〜３におけるカウンタ３１によるサイクル数は同じになる。
【００３２】
このとき、図３（ｃ）に示すように、例えばセンサ２に指１９が接近すると、センサ２における寄生容量が増加するため、充放電サイクルの時間が長くなりカウンタ３１により所定時間内にカウントされるサイクル数は少なくなる。すなわち、各センサ１，２，３の静電容量の検知時間に差が生じることとなるので、この検知時間の差を示す信号に基づいてＭＰＵ５０により指１９の接近や接触による操作入力の有無を判断する。
【００３３】
図４は、タッチパネル装置における表示画面とセンサ部との組み合わせを説明するための平面図である。タッチパネル装置２におけるディスプレイ２０に表示される表示画面と各センサ部１１〜１３の動作の組み合わせは、例えば図４に示すようになる。例えば、ディスプレイ２０に第１の表示画面２０ａ、第２の表示画面２０ｂ及び第３の表示画面２０ｃがディスプレイ制御ユニット４０の制御により切替表示されるとする。
【００３４】
第１の表示画面２０ａには、操作入力用の画像としてセンサ部１１及びセンサ部１３の形成領域に対応する位置に、それぞれ「戻る」ボタン２１及び「決定」ボタン２２が表示される。このとき、センサ制御ユニット３０においては、切替スイッチＳＷ１による切り替えをセンサ部１１及びセンサ部１３の組み合わせに対してのみ行い、センサ部１２は動作させないように制御する。具体的には、センサ１とセンサ３とを交互に切り替えるか、センサ２からの出力を無視する。
【００３５】
上述したように、操作者の指１９が「戻る」ボタン２１に対して接近又は接触したことをセンサ部１１及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、「戻る」ボタン２１への操作入力があったと判断して第１の表示画面２０ａ上に表示されているメニューや項目の戻る処理を実行する。
【００３６】
また、操作者の指１９が「決定」ボタン２２に対して接近又は接触したことをセンサ部１３及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、「決定」ボタン２２への操作入力があったと判断して第１の表示画面２０ａ上に表示されているメニューや項目の決定処理を実行する。
【００３７】
一方、第２の表示画面２０ｂには、操作入力用の画像としてセンサ部１１、センサ部１２及びセンサ部１３の形成領域に対応する位置に、それぞれ「ナビ」ボタン２３、「テレビ」ボタン２４及び「ラジオ」ボタン２５が表示される。このとき、センサ制御ユニット３０においては、切替スイッチＳＷ１による切り替えをセンサ部１１、センサ部１２及びセンサ部１３の全ての組み合わせに対して行い、各センサ部１１〜１３が動作するように制御する。
【００３８】
そして、操作者の指１９が「ナビ」ボタン２３に対して接近又は接触したことをセンサ部１１及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、「ナビ」ボタン２３への操作入力があったと判断してＨＤＤ６０から地図情報を読み出して、ディスプレイ制御ユニット４０によりディスプレイ２０上の画面を第２の表示画面２０ｂから図示しないナビゲーション画面に切替表示させ、送受信ユニット７０等と協働してナビゲーション処理を実行する。
【００３９】
また、操作者の指１９が「テレビ」ボタン２４に対して接近又は接触したことをセンサ部１２及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、「テレビ」ボタン２４への操作入力があったと判断して送受信ユニット７０を介してテレビの映像情報を受信して、ディスプレイ制御ユニット４０によりディスプレイ２０上の画面を第２の表示画面２０ａから図示しないテレビ映像再生画面に切替表示させ、テレビ視聴処理を実行する。
【００４０】
更に、操作者の指１９が「ラジオ」ボタン２５に対して接近又は接触したことをセンサ部１３及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、「ラジオ」ボタン２５への操作入力があったと判断して送受信ユニット７０を介してラジオの音声情報を受信して、ディスプレイ制御ユニット４０によりディスプレイ２０上の画面を第２の表示画面２０ａから図示しないラジオ再生画面に切替表示させ、ラジオ視聴処理を実行する。
【００４１】
また、第３の表示画面２０ｃには、操作入力用の画像としてセンサ部１１、センサ部１２及びセンサ部１３の形成領域に跨がるように対応する位置に、移動可能な音量調整用のスライドバー２６が表示される。このとき、センサ制御ユニット３０においては、切替スイッチＳＷ１による切り替えをセンサ部１１、センサ部１２及びセンサ部１３の全ての組み合わせに対して行い、各センサ部１１〜１３が動作するように制御する。
【００４２】
そして、操作者の指１９がスライドバー２６に対して接近又は接触したことをセンサ部１１〜１３及びセンサ制御ユニット３０を介してＭＰＵ５０が検出した場合、スライドバー２６への操作入力があったと判断する。指１９の位置に伴うスライドバー２６の移動位置は、上述したように各センサ部１１〜１３における静電容量の検知時間の差等に基づいて判断することができる。音量調整が行われた場合、ディスプレイ制御ユニット４０によりディスプレイ２０上の第３の表示画面２０ｃにおいて指１９の位置に応じてスライドバー２６の表示位置を変化させ、音量調整処理を実行する。
【００４３】
このように、本実施形態に係るタッチパネル装置２を備えたカーナビゲーション装置１によれば、ディスプレイ２０に表示されている表示画面に応じて、安価な構成の各センサ部１１〜１３の組み合わせを変更して動作させることができるので、ディスプレイ２０上の表示に応じた用途の操作入力を可能にし、タッチパネル装置２の高速な操作性を確保することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１                カーナビゲーション装置
２                タッチパネル装置
１０              透明基板
１１，１２，１３  センサ部
２０              ディスプレイ
２０ａ            第１の表示画面
２０ｂ            第２の表示画面
２０ｃ            第３の表示画面
３０              センサ制御ユニット
３１              カウンタ
３２              抵抗
３９              充電用電源
４０              ディスプレイ制御ユニット
５０              ＭＰＵ
６０              ＨＤＤ
７０              送受信ユニット
７９              アンテナ
【図１】
2014075016.tif 000003
【図２】
2014075016.tif 000004
【図３】
2014075016.tif 000005
【図４】
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