(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチパネル周辺に複数の静電容量方式のボタンを配置した操作部用基板を、薄型で、かつ低コストに提供する。【解決手段】タッチパネル制御用コントローラとＬＣＤコントローラをＬＣＤの左右に配置し、ＬＣＤと重なる基板の部分をくり抜くことにより、厚さはタッチパネルとＬＣＤの２層分で構成する。タッチパネルの両側に複数の静電容量方式ボタンを配置する際に、ひとつのコントローラで制御するために、コントローラが配置してある部分と逆のボタンは、ＬＣＤ部のくり抜いたことにより出来る左右を繋ぐ橋渡し部分の基板を利用し接続する。また左右を繋ぐ橋渡し部分の逆側に、電源や、ＨＯＳＴＣＰＵとの制御信号を配置し、静電容量方式ボタンへの信号と分離することにより安定した感度と品質を実現する。【選択図】図１
2014142731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶素子の上にガラス、プラスチックカバーレンズとＩＴＯの透明センサを貼り合せたタッチパネルを設けた基本構造で、タッチパネル制御用コントローラは、タッチパネルとＬＣＤが接続される基板に配置され、その基板はＬＣＤの大きさをくり抜いた形状で構成された事を特徴とする操作部を設けた装置。
【請求項２】
ＬＣＤ制御用コントローラは、タッチパネル制御用コントローラとＬＣＤを挟んで反対側に構成された事を特徴とする操作部を設けた請求項１に記載の装置。
【請求項３】
タッチパネルと同一平面上にボタンが構成される請求項１の操作部ユニットにおいて、静電容量方式ボタンの感度を確保するために外装とタッチパネル制御用コントローラが実装された基板の距離を薄く構成し、誘電率を確保し、静電容量方式ボタン部の感度確保したことを特徴とする操作部を設けた装置。
【請求項４】
ＨＯＳＴとの接続部は、ＬＣＤコントローラと同じ側に配置した請求項２において、ＬＣＤを部をくり抜いた基板のため、ＬＣＤの上下部分は基板の左右をつなげるための基板がある。片側には、タッチパネル・ボタンコントローラとＨＯＳＴＣＰＵを接続するための通信信号を通すことに使用し、基板の左右をつなぐ反対側には、タッチパネル・ボタンコントローラが載ってない側に配置されているボタンとの接続用信号線を通すことにより安定した感度を得られることを特徴とする操作部を設けた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される携帯機器の発達には、液晶素子を用いた表示素子が必要不可欠であった。従来の液晶を用いた表示装置（以後、簡単のために、単に表示装置と略す）は文字、数字、図形等を表示するだけの機能であった。
【０００３】
この問題を解決するために、表示装置よりはっせられた表示情報にもとづいて人間が判断しその結果を携帯機器に入力する機能すなわちタッチセンシング機能をもったタッチパネルが考案されている。
【０００４】
このタッチパネルは、人体指先または他の物質等の媒体をタッチパネル表面の特定位置に接触させ、その接触位置を検出する事にある。
【０００５】
このタッチパネルと表示装置はその機構上、独立の装置として組み立てられ、携帯機器等の最終製品化される段階で、同一個所にセットされていた。
【０００６】
さらに、タッチパネルは携帯機器だけに限らず様々な装置の入力手段として表示部とセットで用いられてきている。
【０００７】
このような表示装置とタッチパネル装置をセット化する事は、近年とくに薄型化及び小型化の要望が強まっている機器において大きな問題となっていた。
【０００８】
その問題とは、まず第１に、表示装置の上部にさらにタッチパネルを重ねてセット化するために、システムの総厚が厚くなってしまう事であり、第２にタッチパネルと静電容量方式ボタンを組合せた操作部は、意匠的な優位性を出すため使用される用途が増えてきている。
【０００９】
しかし、意匠を優先しすぎるため、静電容量方式ボタンの感度が低下したり、ボタン以外の部分を触れても反応したりと品質が低下する傾向がある。それゆえ近年色々な装置への搭載が困難な状況にあった。
【００１０】
特許文献１には、電子装置の外装にタッチパネルと表示装置とを設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３４２０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１のように、電子装置の外装にタッチパネルと表示装置とを設ける構成では、透過性の改善は出来ても、主となる課題の厚みに対して十分では無く、さらに装置をフラットに仕上げて意匠を満足させること、及び、静電容量方式タッチパネルや、抵抗膜方式タッチパネルで構成した場合程は、薄型化が出来ない傾向にある。
【００１３】
さらに、タッチパネルと静電容量方式ボタンを併用した操作部においては、静電容量方式ボタンの感度を満足させる必要があるため、実現には基板を複数に分ける必要もある。
【００１４】
基板を分けたことにより、回路基板構成も複雑になり制御部が複数必要になるためコストアップにもつながる。
【００１５】
また、タッチパネルと静電容量方式ボタンの感度差が発生すると操作感も低下してしまう。
【００１６】
一方で、複数の基板とハーネスで接続することよりも一枚の基板でシンプルに構成することが望ましい。
【００１７】
本発明が解決しようとする課題とは、このように、タッチパネルと表示装置をセット化する事、及び静電容量方式ボタンを併用することで生じる問題を解決することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、タッチパネル制御用コントローラとＬＣＤコントローラをＬＣＤの左右に配置し、本来タッチパネル、ＬＣＤ、基板の３層を重ねた厚さが必要になるが、重ねた時にＬＣＤと重なる基板の部分をくり抜くことにより、厚さはタッチパネルとＬＣＤの２層分の構成になる操作部を提供する。
【００１９】
そのために、
請求項１の発明は、
液晶素子の上にガラス、プラスチック等カバーレンズとＩＴＯ等の透明センサを貼り合せたタッチパネルを設けた基本構造で、タッチパネル制御用コントローラは、タッチパネルとＬＣＤが接続される基板に配置され、その基板はＬＣＤの大きさをくり抜いた形状で構成された事を特徴とする操作部を設けた装置を提供する。
【００２０】
請求項２の発明は、
請求項１において、ＬＣＤ制御用コントローラは、タッチパネル制御用コントローラとＬＣＤを挟んで反対側に構成された事を特徴とする操作部を設けた装置を提供する。
【００２１】
請求項３の発明は、
タッチパネルと同一平面上にボタンが構成される請求項１の操作部ユニットにおいて、
静電容量方式ボタンの感度を確保するために外装とタッチパネル制御用コントローラが実装された基板の距離を薄く構成し、誘電率を確保し、静電容量方式ボタン部の感度確保したことを特徴とする操作部を設けた装置を提供する。
【００２２】
請求項４の発明は、
ＨＯＳＴとの接続部は、ＬＣＤコントローラと同じ側に配置した請求項２において、ＬＣＤを部をくり抜いた基板のため、ＬＣＤの上下部分は基板の左右をつなげるための基板がある。
片側には、タッチパネル・ボタンコントローラとＨＯＳＴＣＰＵを接続するための通信信号を通すことに使用し、基板の左右をつなぐ反対側には、タッチパネル・ボタンコントローラが載ってない側に配置されているボタンとの接続用信号線を通すことにより安定した感度を得られることを特徴とする操作部を設けた装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１から４いずれに記載される発明によれば、タッチパネル制御用コントローラとＬＣＤコントローラをＬＣＤの左右に配置し、本来タッチパネル、ＬＣＤ、基板の３層を重ねた厚さが必要になるが、重ねた時にＬＣＤと重なる基板の部分をくり抜くことにより、厚さはタッチパネルとＬＣＤの２層分の構成になることで、
・操作部ユニットを薄く構成することが出来る。
・タッチパネルの周辺に配置した静電容量方式ボタンの感度を効率よく提供することが出来る。
・静電容量方式ボタンがコントローラと遠い構成においても安定した感度が出せ品質向上することができる。
・静電容量方式ボタンの感度が安定して効率よく提供できるため、タッチパネル部と同等な感度が提供できるため、操作性の向上ができる。
・操作基板を複数に分ける必要が無く、構成がシンプルに出来る。
・シンプルな構成にすることにより、コストダウン出来る。
・にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】記録装置の外観図
【図２】操作基板の平面図
【図３】操作基板パターン透視図
【図４】操作パネルの断面図
【図５】実施形態の記録装置ブロック図
【図６】特許文献１にボタンが構成された時の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００２６】
機器の外装にタッチパネルと表示装置を備える電子機器として、記録装置を例として本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、記録装置１０の外観を示す。装置全体の上部の一部が操作部１１である。読み取り部１２の全面に配置されるため、装置全体の薄さ、大きさが重要です。さらに、ＬＣＤ部を装置中心に配置し、その左右にボタンを配置するデザインを要している。ＬＣＤの上下は装置の奥行きに関係するため、小さく構成される。
【００２８】
操作部１１の後ろ側に読み取り部１２が構成されるが、上部が圧板になりスキャン画像を置いたときのフタで開閉する構成になる。操作部下側に記録部１３がある。読み取り部１２と操作部１１の下に記録ユニットが収まる。
【００２９】
装置１０左側面にはＨＯＳＴ基板（メイン基板）１４が配置されるこれは装置を制御する基板ユニットであり、操作部１１の操作基板１０１と配線を介して接続される。
もちろん、ＨＯＳＴ基板１４が装置向かって右に配置した場合は、操作部の部品配置構成も逆になる。
【００３０】
図２は、記録装置の操作パネル基板の表面側の平面図である。
【００３１】
記録装置１０の外観デザインから操作部１４は、横長形状になる。そのため、操作基板１０１も同様に横長形状になり、中央部がＬＣＤの外形より大きなくり抜き部１０２を形成している。
【００３２】
ＬＣＤの左右には静電容量方式のボタン用パターン１０３を設ける。１０３ｈはスルーホールである。ボタン用パターン１０３は図１では左に２つ、右に２つ同形状で配置されている。静電容量方式のボタンは、ボタン用パターンは、表面側に配置するが、それと、後述するコントローラ２０１と接続するパターンは裏面側に配置する。これは、接続するパターンを触れることで反応しないようにするためである。これを制御するためのコントローラ２０１が右、基板裏面に配置される。電源は、電源ライン１０４ａ、ＧＮＤライン１０４ｂを介してＨＯＳＴ基板１４から供給される。この電源ライン１０４ａとＧＮＤライン１０４ｂは、それぞれスルーホール１０４ｈを介して、後述するコネクタ２０５と接続されている。
【００３３】
図３は、操作パネル基板１０１の裏面側の平面図（表面側から見たときの透視図）である。タッチパネルと静電容量方式のボタン用を制御するコントローラ２０１は、ＬＣＤ右に配置され、それと、静電容量方式ボタン１０３は、スルーホール１０３ｈと配線２０３でコントローラ２０１と接続されている。接続するパターンは、ボタン用パターン１０３以外を触れても誤動作しないようにするため、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄのように裏面接続する。
【００３４】
コントローラ２０１と反対に位置するボタンとは、くり抜き部１０２の下側の左右を繋ぐ基板の信号線２０３を使用して接続される。
【００３５】
下側は静電容量方式ボタンのためのパターン２０３ａ、２０３ｂとＧＮＤのみを配置し、寄生容量に注意した配線となる。このパターン２０３ａ、２０３ｂは、基板の裏面を通す理由として、表面にパターン配置した場合、その部分を触ることにより誤動作が発生することを防ぐ意味で配線される。
【００３６】
また、このコントローラ２０１はタッチパネルの制御も兼ねているため、タッチパネル３０１のインターフェイスはコントローラ２０１近くに接続される構成となる。
【００３７】
さらに、このコントローラ２０１にて検出されたボタンデータやタッチパネルの座標データは、シリアル通信によってＨＯＳＴ基板１４に設けられたＨＯＳＴＣＰＵ１５に送られる。例えば、Ｉ２Ｃインターフェイスによって接続されるが、この信号は、静電容量方式ボタンのパターンの影響を与えないように、くり抜き部の上側の左右を繋ぐ基板を使用して右から左へ接続する。このパターン２０２ａ、２０２ｂは、ＣＬＫとＤＡＴＡを意味する信号となる。この場合は、ＨＯＳＴＣＰＵ１５とのコネクタ（接続部）２０５が左側にある場合を想定している。このコネクタ２０５は、ＨＯＳＴ基板１４から電力供給をうけ、上述したスルーホール１０４ｈを介して操作パネル基板１０１の表面の電源ライン１０４ａ，１０４ｂと接続される。
【００３８】
図４は、記録装置の操作パネル断面図である（図２のＡ−Ａ’断面）。
【００３９】
１０１は、図２で説明した操作部基板である。操作基板右下面に実装されているのが、タッチパネル及び静電容量方式ボタンのコントローラ２０１である。このコントローラ２０１は、図２で説明した静電容量方式ボタンのパターンとの接続と、タッチパネル３０１の制御を行うため、タッチパネル３０１との接続距離ができるだけ短くなるように信号線３０２で接続された構成となっている。実施例のタッチパネルは、静電容量方式のものを想定しており、カバーレンズとＩＴＯ等の透明電極で構成されたものである。
【００４０】
操作基板左下面に実装されているのが、ＬＣＤコントローラ２０４である。先の説明でＨＯＳＴＣＰＵ１５と接続されるコネクタ（接続部）２０５は左に構成しているとしたが、ＬＣＤ制御には多くの信号及び高速データを送るため、ＨＯＳＴＣＰＵ１５とは配線を短くする方がノイズや動作保証的に有利であるための構成になる。さらに、タッチパネル及び静電容量方式ボタンコントローラの信号は、容量変化が発生すると動作が不安定になり感度バラツキ等も発生する。そのため、ＬＣＤ３０３を挟んでお互いが影響無いように、特に静電容量に影響が無いように配置する。
【００４１】
そのため、ＬＣＤコントローラ２０４は、ＬＣＤ３０３と信号線３０４で接続する。つまり、コントローラ２０１とはくり抜き部１０２を挟んで反対の左側で接続する構成となる。
【００４２】
さらに、このＬＣＤ３０３は、図２の基板くり抜き部１０２に収まるため、ＬＣＤの厚さに関係なく、外装３０５と基板１０１を薄く構成している。また、実施例では、操作ボタン部を光らせるため外装３０５と基板１０１の間にライトガイド３０６を構成している。
【００４３】
ライトガイド３０６は樹脂である。
【００４４】
静電容量方式ボタン部をＬＥＤ１０５で光らせる理由は、光でユーザ操作を簡易に誘導する等のために構成している。１０１の基板に実装されたＬＥＤ１０５の光を効率よく外装を通してユーザに分からせるような構成とする。
【００４５】
外装３０５とライトガイド３０６、操作基板１０１の関係は薄く構成する必要がある。
【００４６】
それは、静電容量は、以下の式で示せ、
Ｃ＝ε（誘電率）Ｓ（面積Ｉ）／ｄ（距離）
距離が増えると静電容量は小さくなる。静電容量が小さくなることは感度が低下することに直結する。感度が低下すると操作性が低下する。
【００４７】
さらに、タッチパネル３０１は、カバーレンズの厚さを通してＩＴＯ等の透明電極までの距離のため、薄く構成出来るため、感度は十分に出せるが、タッチパネルとボタンの両方を持った操作パネルにおいては、タッチパネルとボタンの感度が違うと、はやり操作性は低下してしまうため、感度の面からも厚さは重要である。
【００４８】
また、外装３０５とタッチパネル３０１は同一平面で構成されタッチパネルと静電容量方式ボタンのユーザが触れる部分はフラットに構成される。これは、デザイン的にも有利な構成を保つためである。そのため、タッチパネル３０１のカバーレンズと外装３０５は共通なひとつの部品でも問題無く、その場合は、ＬＣＤ３０３表示部は外装３０６を透明にし、タッチパネル３０１のＩＴＯ等で構成された透明電極（ＰＥＴフィルム）を貼り合せて構成することも可能である。
【００４９】
次に図５は、記録装置１０の電気的構成を示したブロック図である。記録装置１０は、ＨＯＳＴ基板１４と操作基板１０１で構成される。
【００５０】
ＨＯＳＴ基板１４では、ＨＯＳＴＣＰＵ１５、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、読取部５０４、記録部５０５で構成され、ＨＯＳＴＣＰＵ１５の制御によって動作する。
ＨＯＳＴＣＰＵ１５は、各部との信号制御を行うが、ＲＯＭ５０２に格納されたプログラムにしたがって、操作基板１０１の操作によって読み取り、記録の機能を実現している。
【００５１】
このＨＯＳＴ基板１４につながる操作基板１０１は、以下の様な構成となる。
【００５２】
操作基板１０１にタッチパネル３０１とＬＣＤ３０３が接続される構成となり、さらに、静電容量スイッチを形成するために外装３０５、ライトガイド３０６も含めたユニットになる。
【００５３】
制御的としては、ＬＣＤコントローラ２０４は、ＨＯＳＴＣＰＵ１５で作成された表示データをＲＡＭ５０３を介し、ＬＣＤコントローラ２０４を経てＬＣＤ３０３へ表示データを送っている。
【００５４】
ＨＯＳＴＣＰＵ１５との接続は、ＬＶＤＳ等の高速シリアル通信や８ｂｉｔパラレル通信等で接続される。
【００５５】
タッチパネル３０１及び、静電容量ボタン１０３は、コントローラ２０１は、タッチパネル３０１で検出された座標をレポートする機能や、静電容量式の変化を検出してボタンが押されたかの検出機能を設けている。
【００５６】
タッチパネル３０１に触れられた場合、そのトリガをＨＯＳＴＣＰＵ１５へ知らせ、コントローラ２０１は触られた場所を座標と言う形でレジスタの値を更新する。ＨＯＳＴＣＰＵ１５は更新された座標から画面のどこを触られたかを判断する。
【００５７】
ボタン１０３では、基板に構成された静電容量方式ボタンパターンに触れたことによる静電容量変化を検知して設定された閾値を超えたことにより触られたと判断し、やはり同様にトリガをＨＯＳＴＣＰＵ１５へ知らせ、ＨＯＳＴＣＰＵ１５からはどのボタンが触れられたかをコントローラ２０１のボタン情報を示すレジスタをリードして判断する。
【００５８】
このようにコントローラ２０１とＨＯＳＴＣＰＵ１５はＩ２Ｃ等のシリアルインターフェイスで接続され通信している。
【００５９】
上記構成において、タッチパネル部は、静電容量方式を想定しているが、抵抗膜方式や他の方式でもかまわない。
【００６０】
また、静電容量方式タッチパネルや、静電容量方式ボタンのコントローラは、それぞれ接続する端子が多い。
【００６１】
さらに、静電容量方式の場合、動作チェックを実施するにしても接触検査は不向きである。
【００６２】
例えば、チェッカーにそれぞれの端子を接続することでチェッカーに接続しただけでタッチパネルの座標をレポートしてしまったり、押してもいないボタンが反応したりなってしまう。
【００６３】
そこで、非接触試験が有効である。非接触試験方法として、例えばコントローラ２０１の電源を投入し、コントローラ２０１が各センサの静電容量に合わせたキャリブレーションを行う。そのキャリブレーション値がコントローラ２０１のレジスタに反映されていれば、その値を判断する。さらに各センサの検出値を同様にレジスタ反映されたものをリードして判断することが可能である。
【００６４】
例えば、レジスタに反映される値が１２ｂｉｔのＡＤ値とすれば、１０進で４０９６の時、０の時、３０００の時というように出力される値で、オープン、ショート、規格内、規格外の判断を行うことが出来、装置に触れることなく検査も可能である。
【００６５】
図４に本実施例での厚みを薄く構成し、感度も合せて満足させるための説明をしたが、図６では、先行技術に静電容量方式ボタンを併用した時の構成である。
【００６６】
操作基板１０１のＬＣＤ部をくり抜かない場合、どうしてもＬＣＤ３０３の厚さ分を考慮し、外装３０５と基板１０１の距離が遠くなってしまう。これは、操作部が厚くなる事を意味する。遠くなってしまうと、ライトガイド６０１が厚くなる。なぜ薄くなくてはいけないかと言うと外装３０５と基板１０１の間に空気層があると、比誘電率が小さくなってしまうため静電容量が発生しにくくなり、感度劣化につながる。そのために樹脂等で空気層が無くなるように構成することは必須である。しかし、厚くなるということは、やはり誘電率が大きなもので空気層を無くすよう構成しても距離によって誘電率は小さくなるので、厚みも重要である。
【００６７】
図２に示すように、基板１０１にＬＣＤ３０３をよけるための、くり抜き１０２を設けることにより、操作部トータルの厚みと、静電容量方式ボタンの感度を両立することが可能になる。
【符号の説明】
【００６８】
１０   記録装置
１１   操作部
１４   ＨＯＳＴ基板
１０１ 操作基板
１０３ ボタン
３０１ タッチパネル
３０３ ＬＣＤ
３０５ 外装
３０６ ライトガイド（誘電率確保部品）
２０４ ＬＣＤコントローラ
２０１ コントローラ  
【図１】
2014142731.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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