(57)【要約】【課題】静電容量式センサとＥＬ素子とが重ねて配された構成の入力装置において、ＥＬ素子の駆動時においても、安定した高い精度で操作位置が検出できる制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】指の移動による静電容量の変化で座標入力が可能な入力部としてなる座標入力シート６と、シート状の発光が可能な発光部としてなるＥＬ素子７と、前記座標入力の読み込みおよび前記ＥＬ素子７の駆動を行う制御部１８を備えた構成とし、前記制御部１８による前記座標入力の読み込みを、前記ＥＬ素子７への電圧印加状態を監視する監視部２０からの入力情報に基づいて前記ＥＬ素子駆動時に発生するノイズが少なくなるタイミングで行うようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量の変化で座標入力が可能な入力部と、この入力部に重ねて配されたシート状での発光が可能な発光部と、前記座標入力の読み込みおよび前記発光部の駆動をコントロールする制御部とを備え、前記制御部は、前記発光部の駆動周期に対し前記発光部駆動時に発生するノイズが少なくなるタイミングに合わせて前記座標入力の読み込みを行うことを特徴とする入力装置の制御方法。
【請求項２】
前記制御部は、前記発光部に印加される交流電圧の略０Ｖとなるタイミングに合わせて前記座標入力の読み込みを行う請求項１記載の入力装置の制御方法。
【請求項３】
透明電極で構成された入力部と、その入力部に重ねて配置された発光部と、前記座標入力の読み込みおよび前記発光部の駆動をコントロールする制御部とを備え、前記制御部による前記入力部からの座標入力の読み込みが、前記発光部への駆動部からの電圧印加状態を監視する監視部からの入力情報に基づいて前記発光部駆動時に発生するノイズが少なくなるタイミングで行われる請求項１記載の入力装置の制御方法に用いる入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記駆動部が前記発光部に印加する電圧を高めるためのスイッチング領域を除く領域にあるときに、前記座標入力の読み込みを行う請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記発光部に間欠的に駆動電圧を供給し、前記制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記発光部に供給されていないオフ期間であるときに、前記座標入力の読み込みを行う請求項３に記載の入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記発光部に供給されているオン期間で、前記駆動部が前記発光部に印加する電圧を高めるためのスイッチング領域を除く領域にあるときにも前記座標入力の読み込みを行う請求項５に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器の入力操作部を構成する入力装置の制御方法およびこれに用いる入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器における入力操作部として、例えば携帯電話などでは、押し釦式の入力手段を備えた入力装置を備えたものが多く、その入力装置への操作で電話番号入力などの操作をするものが多い。
【０００３】
しかし近年では、機器の小型化が進む中で、このような入力装置の設置スペースが確保しづらい状況になりつつある。このような背景の中で、例えば指の移動による静電容量の変化により座標入力が可能で、さらにシート状の発光が可能な発光部のＥＬ素子が付加されて操作部位の視認性も高められた入力装置を備える電子機器も考案されている。
【０００４】
そのような従来の入力装置について、図７を用いて以下に説明する。
【０００５】
図７は従来の入力装置の断面図であり、同図において、１は電子機器の筐体であり、その筐体１内には入力部としてなるセンサ２と発光部３が重ねて配されている。その配置状態としては、筐体１の表面側に発光部３が配置され、その後方位置にセンサ２が配置されている。
【０００６】
センサ２は、筐体１や発光部３越しにユーザの指４の接触を検出することが可能なものが搭載されており、その形状は薄いシート形状をなし、接着材等で取り付けられている。センサ２を薄いシート形状とすることで、入力装置の厚みが抑えられて電子機器の薄型化を図ることが可能となる。このことからセンサ２としては、人体の指の持つ導電性を利用する静電容量式センサが用いられ、この静電容量式センサのものであれば、図７に示したように操作面に指４が接近すると、蓄積された電荷の一部が指４に導電し、容量値が減少する。この容量値の変化を検知することによって指４の位置検出ができる。
【０００７】
一方、発光部３は、筐体１の外側に向けて光を放出する発光部材から構成されており、筐体１の裏面に接着材等で取り付けられている。この発光部３も薄いシート形状とすることで、入力装置の厚みを抑えて電子機器の薄型化が図れることから、発光部３はＥＬ（electro-luminescence）素子が多く用いられる。なお、ＥＬ素子は、発光体物質が電界により励起されて発光するものであって、均一かつ広範囲にわたる発光が可能なものである。
【０００８】
以上のように従来の入力装置は、押し釦式の入力手段を備えた入力装置よりも薄型構成のものにでき、かつ発光部３を発光させることにより操作部位の視認性にも優れるものとして実現できるものであった。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−３４６４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の入力装置においては、発光部３としてＥＬ素子を用いたものであったため、そのＥＬ素子駆動時に発生するノイズが、入力部２としてなる静電容量センサに影響を及ぼして指の位置が正しく検出できなくなる可能性もあった。これを防止するために、静電容量センサの感度を鈍くして対応することも可能であったが、その場合には指の検出感度も鈍くなってしまうため、やはり指の位置を正しく検出することができなくなる可能性もあり、上記のいずれの場合においても静電容量の変化を基として検出される座標位置の検出精度が低下するという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、静電容量式センサを用い、それに発光部を組み合わせて構成したものであっても、安定した高い精度で操作位置を検出することができる入力装置の制御方法およびこれに用いる入力装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、静電容量の変化で座標入力が可能な入力部と、この入力部に重ねて配されたシート状での発光が可能な発光部と、前記座標入力の読み込みおよび前記発光部の駆動をコントロールする制御部とを備え、前記制御部は、前記発光部の駆動周期に対し前記発光部駆動時に発生するノイズが少なくなるタイミングに合わせて前記座標入力の読み込みを行うことを特徴とする入力装置の制御方法としたものであり、発光部駆動時においても操作位置の検出が安定した高い精度でなされるものにできるという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御部は、発光部に印加される交流電圧の略０Ｖとなるタイミングに合わせて前記座標入力の読み込みを行うものであり、発光部駆動時に印加される交流電圧の周期に合わせて、操作位置が定期的に高精度で検出されるものにできるという作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、透明電極で構成された入力部と、その入力部の後方に配置された発光部と、前記座標入力の読み込みおよび前記発光部の駆動をコントロールする制御部とを備え、前記制御部による前記座標入力の読み込みが、前記発光部への駆動部からの電圧印加状態を監視する監視部からの入力情報に基づいて前記発光部駆動時に発生するノイズが少なくなるタイミングで行われる請求項１記載の入力装置の制御方法に用いる入力装置であり、検出感度を必要以上に上げることなく高精度で操作位置の検出が可能なものを簡素な構成で実現することができるという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記駆動部が前記発光部に印加する電圧を高めるためのスイッチング領域を除く領域にあるときに、前記座標入力の読み込みを行うものであり、発光部駆動時においても操作位置の検出が安定した高い精度でできるという作用を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３記載の発明において、駆動部は、前記発光部に間欠的に駆動電圧を供給し、前記制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記発光部に供給されていないオフ期間であるときに、前記座標入力の読み込みを行うものであり、発光部は非駆動時であっても残光により照度を有するとともに、操作位置の検出が安定した高い精度でできるという作用を有する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明において、制御部は、前記監視部で監視された駆動電圧が、前記発光部に供給されているオン期間であり、前記駆動部が前記発光部に印加する電圧を高めるためのスイッチング領域を除く領域にあるときに、前記座標入力の読み込みを行うものであり、発光部を間欠的に動作させる場合の発光部駆動時においても操作位置の検出が安定した高い精度でできるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、入力部としてなる静電容量式センサと発光部とが組み合わされた構成部位を有する入力装置において、発光部駆動中においても指での操作位置を安定した高い精度で検出することができる入力装置の制御方法およびこれを用いる入力装置が提供できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態）
まず、本発明の一実施の形態による入力装置における入力操作部位の構成から説明する。図１は本発明の一実施の形態による入力装置における入力操作部位の構成を示す断面図である。図１において、５は樹脂などから構成される操作パネルであり、６は静電容量の変化で座標入力が可能な入力部としてなる座標入力シート、７はシート状の発光が可能な発光部としてなるＥＬ素子である。
【００２２】
上記座標入力シート６はＰＥＴ（polyethylene  terephthalate）製の基材フィルムにＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）や導電ポリマーなどからなる透明電極を設けて構成された屈曲性を有するものを用いており、操作パネル５の背面に接着材等で貼り付けられている。
【００２３】
上記ＥＬ素子７は、図２の断面図に示すように、ＰＥＴ製の基材フィルム１０の下面にＩＴＯや導電ポリマーなどからなる透明電極１１が設けられ、さらにその下方に重ねて、発光層１２、誘電体層１３、導電材料でなる背面電極１４、絶縁材料でなる絶縁層１５、下方側へのノイズを遮断するための導電材料でなるシールド電極１６、絶縁材料でなる絶縁レイヤー１７の順で積層構成された屈曲性を有したものを用いている。
【００２４】
このＥＬ素子７は、基材フィルム１０の上面側を、部分的に配置された接着層（図示せず）により座標入力シート６に貼り付けるか、座標入力シート６に所定の空隙を設けて重ねて配置する。
【００２５】
当該構成によるものは、以上のように座標入力シート６がＥＬ素子７の前面位置に配されて構成されたものであって、上述したように座標入力シート６が透明の部材で構成されているためにその背面位置に配されるＥＬ素子７の光が明瞭に透過すると共に、操作時においては指４と座標入力シート６との距離が近接的な配置状態になるため、座標入力シート６における検出感度を必要以上に上げることなく操作位置が安定して高精度な状態で検出できるものとなる。
【００２６】
そして、上記構成とされた本発明の入力装置における入力操作部位は、図３のブロック図に示すように、制御部１８などに接続されて機器に搭載される。ここで、その接続状態や制御方法などについて詳述する。
【００２７】
図３において、１８は入力装置をコントロールする制御部、１９はＥＬ素子７に駆動電圧を印加するＥＬ駆動部、２０はＥＬ駆動部１９の出力電圧を監視する監視部、２１は座標入力シート６の操作された座標位置を検出する座標検出部である。
【００２８】
そして、同図に示したように、ＥＬ素子７はＥＬ駆動部１９に接続されており、そのＥＬ駆動部１９は制御部１８に接続されて制御されている。そして、監視部２０は前記ＥＬ駆動部１９の出力電圧値を検出可能に接続されていると共に、その結果を制御部１８に伝達可能なように制御部１８に接続されている。
【００２９】
一方、座標入力シート６は、その操作された座標位置を検出する座標検出部２１に接続され、その座標検出部２１は制御部１８に接続されて、制御部１８が、座標入力シート６への操作位置を検出している。
【００３０】
本発明による入力装置は以上のように構成されている。
【００３１】
次にその動作について説明すると、まずＥＬ素子７を点灯させる場合には、制御部１８がＥＬ駆動部１９に対して駆動電圧を印加する指示を行う。これによりＥＬ駆動部１９は図４に示す周期的な駆動電圧２２をＥＬ素子７に印加する。ＥＬ素子７は図２に示す透明電極１１と背面電極１４の間に、この駆動電圧２２が印加されると発光層１２が発光し、座標入力シート６を通してその光で操作パネル５側が照光される。なお、照光される箇所としては、操作パネル５の部分的な範囲であっても操作パネル５全体であってもよい。
【００３２】
ここでＥＬ素子７の駆動電圧としては、一般的に数１０Ｖから１００Ｖ程度の交流電圧が印加されることから、ＥＬ素子７の通電時においては電磁ノズルが発生しやすい状態ともなる。これに対して当該構成においては、図３に示した監視部２０により駆動電圧２２を監視し、駆動電圧２２が０Ｖ近傍にある時に制御部１８に対して通知する構成としている。なお、制御部１８自身でその駆動電圧値の判別をなすものとしてもよい。
【００３３】
そして、制御部１８は、前記監視部２０から駆動電圧２２が０Ｖとクロス（以後、ゼロクロスと記載）するとの通知を受けた時に、例えば、図４に示したようにパルス信号２３を発生させるなどして、パルス信号２３のタイミングで座標検出部２１に対し座標入力シート６内での操作位置を検出する指示を行う。これにより座標検出部２１は、操作パネル５上の指４での操作で発生する座標入力シート６における静電容量の変化を検出してそれを基に操作位置を特定し、その座標を制御部１８に通知する。
【００３４】
このように当該入力装置の制御方法を採用すると、図４からも判るように、駆動電圧２２がゼロクロスする時に、座標入力シート６内での操作位置の検出タイミングが設定されて座標位置検出が定期的になされるものにできる。そして、上記座標位置検出の際には、ＥＬ素子７が駆動されているにもかかわらずＥＬ素子７から発生するノイズの影響を殆ど受けないようにすることができるため、座標入力シート６の検出感度を必要以上に上げることなく安定した高い精度で座標入力シート６内での操作位置検出が可能となる。なお、当該入力装置の制御方法に用いる入力装置の構成としても簡素なもので済むので非常に有用である。
【００３５】
なお、図４に示したものは、駆動電圧２２におけるそれぞれの立ち下がり部分でのゼロクロスのタイミングで操作位置検出用のパルス信号２３を発生させるものを図示しているが、ＥＬ素子駆動周波数によっては、その全てで操作位置を検出せずに制御部１８で操作位置検出のタイミングを制御するようにしてもよい。
【００３６】
また、それとは逆に駆動電圧２２におけるそれぞれの立ち上がり部分でのゼロクロスのタイミングを含めて操作位置検出をするようにしたり、またはそれらを組み合わせたりしてもよい。
【００３７】
ここで、ＥＬ駆動電圧２２における操作位置検出のタイミングについて、さらに詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態における入力装置の操作位置検出のタイミングについて説明するための図である。
【００３８】
図５（ａ）は、ＥＬ駆動電圧２２の実測データの一例を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥＬ駆動電圧２２の領域Ｃに示すゼロクロス近傍における拡大波形を示している。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、ＥＬ駆動電圧２２のゼロクロス近傍の領域Ｃには、比較的滑らかに変化し０（Ｖ）で平坦となる波形の領域αの一部と、波形の階段状に変化する領域βの一部とが存在することが分かる。
【００４０】
領域βでは、ＥＬ駆動部１９が、ＥＬ駆動電圧２２を上げていくためのスイッチング領域であり、このスイッチングが、今まで述べてきたノイズに相当し、座標検出部２１における座標入力シート６の座標検知の際にスイッチングノイズとなって操作位置の検出に影響を与える可能性がある。
【００４１】
もちろん、ＥＬ駆動電圧２２がゼロクロスする時点で、座標検出部２１に座標入力シート６の信号を読み込ませて座標検出すれば、スイッチングノイズの影響を抑えて高精度な座標検出を行うことができるが、実用上、ゼロクロス近傍の領域αで座標検出部２１に座標入力シート６の信号を読み込ませて座標検出すれば、少なくともスイッチングノイズの影響を抑えて高精度な座標検出を行うことができる。
【００４２】
より具体的には、略０（Ｖ）のタイミングとは、ＥＬ駆動電圧２２が、ゼロクロス近傍の０（Ｖ）からスイッチングノイズが発生するまでの間の領域αとなる。
【００４３】
このように、入力装置においては、座標検出部２１における座標入力シート６からの検知信号の読み込みを、ゼロクロス近傍の、スイッチングノイズ領域βを除く比較的平滑な電圧の領域αにおいて行うことで、スイッチングノイズの影響を低減して、より安定して高精度に座標検出を行うことができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、ＥＬ駆動部１９が、ＥＬ素子７に対してＥＬ駆動電圧２２を周期的に印加する例を示したが、本発明はこの例に限定されない。図６は、本実施の形態における入力装置の座標入力シート６からの検知信号の読み込みタイミングの別の例を示す図である。
【００４５】
図６に示した例では、ＥＬ駆動部１９がＥＬ素子７に対してＥＬ駆動電圧２４を間欠的に印加し、ＥＬ駆動電圧２４は、電圧の印加されない、いわゆるオフ期間γを有している。この例では、制御部１８は、ＥＬ駆動電圧２４がオフ期間γであるときに、パルス信号２５を発生させる。
【００４６】
このような構成によっても、ＥＬ駆動部１９から印加されるＥＬ駆動電圧２２によって発生するスイッチングノイズの影響を受けることがないので、高精度に座標位置の検出を行うことが可能である。
【００４７】
さらに、図６に示したように、ＥＬ駆動電圧２２のオフ期間γ以外の、電圧が印加されるオン期間においても、ＥＬ駆動電圧２４がゼロクロス近傍の、スイッチングノイズ領域βを除く領域αとなるタイミングで、制御部１８がパルス信号２５を発生させるようにすれば、より高精度に座標位置の検出を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、個別に形成された座標入力シート６とＥＬ素子７とを互いに貼り合わせている例を用いて説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、基材フィルムの上面に、座標入力シートとして機能するためのＩＴＯや導電ポリマー等からなる透明電極が設けられ、かつ、その基材フィルムの裏面に、ＥＬ素子を構成するための各層が形成されることで、座標入力シート６とＥＬ素子７との機能が一枚ものとなった構成であってもよい。
【００４９】
また、座標入力シート６とＥＬ素子７とが、上述したような配置状態、すなわち、ＥＬ素子７が座標入力シート６の背面に配置されたとして説明を行ったが、本発明はこの例に限定されず、座標入力シート６がＥＬ素子７の背面に配置された構成であってもよい。
【００５０】
また、発光部としてＥＬ素子７を用いた例を示したが、本発明はこの例に限定されない。図４に示すような波状や、鋸歯状の交流の駆動電圧を印加することによって発光するデバイスであれば、他のどのような発光部にも適用することが可能である。
【００５１】
さらに、入力装置は、例えば、携帯電話機の他に、パーソナルコンピュータやＰＤＡ、さらにはカーナビゲーションシステム等の様々な電子機器に搭載可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明による入力装置の制御方法およびこれに用いる入力装置は、発光部駆動中においても指での操作位置を安定した高い精度で検出できるものに実現できるという有利な効果を有し、各種電子機器の入力操作部を構成する際等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態による入力装置における入力操作部位の構成を示す断面図
【図２】同要部であるＥＬ素子の断面図
【図３】同入力装置のブロック図
【図４】同入力装置の制御方法における動作波形図
【図５】同入力装置の制御方法における詳細動作波形図
【図６】同別形態による入力装置の制御方法における動作波形図
【図７】従来の入力装置の断面図
【符号の説明】
【００５４】
４  指
５  操作パネル
６  座標入力シート（入力部）
７  ＥＬ素子（発光部）
１０  基材フィルム
１１  透明電極
１２  発光層
１３  誘電体層
１４  背面電極
１５  絶縁層
１６  シールド電極
１７  絶縁レイヤー
１８  制御部
１９  ＥＬ駆動部
２０  監視部
２１  座標検出部
２２，２４  駆動電圧
２３，２５  パルス信号
【図１】
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【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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【図７】
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