(57)【要約】【課題】スクリーンガラスの表面、保護シートの表面、及びスクリーンガラスと保護シートとの界面にて反射した反射光を、近接センサの受光部が受光することを低減させること。【解決手段】スクリーンガラス１０１と、スクリーンガラス１０１に裏面が固定されて、表面から裏面に貫通する一対の貫通孔が形成された基板１０４と、基板１０４の表面に取り付けられて、一方の貫通孔を通してスクリーンガラス１０１側へ赤外線を発光する発光部１０６と、他方の貫通孔を通してスクリーンガラス１０１側からの赤外線を受光する受光部１０７とを有する近接センサ１００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンガラスと、
前記スクリーンガラスに裏面が固定されて、表面から裏面に貫通する一対の貫通孔が形成された基板と、
前記基板の表面に取り付けられて、一方の前記貫通孔を通して前記スクリーンガラス側へ赤外線を発光する発光部と、他方の前記貫通孔を通して前記スクリーンガラス側からの赤外線を受光する受光部とを有する近接センサと
を備えるタッチパネル。
【請求項２】
前記受光部の受光面には、凸形状のレンズが設けられる
請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記発光部の発光面には、凸形状のレンズが設けられる
請求項１又は２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記スクリーンガラスには、ガラス面を保護するための保護シートが貼り付けられている
請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のタッチパネルを備える端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル、及び端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等の携帯情報端末は、通話中に使用者の顔等が端末装置に近づくと、誤操作防止のためにタッチパネル機能を無効にする機能や、省電力のためにバックライトを消灯する機能を備えている。このような機能を実現するために、携帯情報端末には、端末に近づいた使用者の顔を、赤外線を利用して検知する近接センサが設けられている。このような近接センサは、携帯情報端末の筐体内部のスペースの制約を受けて、スクリーンガラス面に配置されていることが多い。
【０００３】
この分野の公知例として、例えば、特許文献１には、太陽光等による外乱があっても設定スイッチとして動作する赤外線スイッチ装置が記載されている。より具体的に説明すると、特許文献１に記載の赤外線スイッチ装置は、発光素子と受光素子とを有するフォトリフレクタと、このフォトリフレクタとガラスとの間に設けられた遮光プレートとを備え、ガラスの所定位置に反射物が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する。
【０００４】
また、特許文献２には、赤外線信号のクロストークを減少させる赤外線近接センサが記載されている。より具体的に説明すると、特許文献２に記載の赤外線近接センサは、筐体のパーティショニング・デバイダと上側シールドの赤外線吸収材料により、赤外線受信機用ダイに入射する虞がある不要な赤外線を減衰又は吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３７５８１８１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１３９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、携帯情報端末は、タッチパネルの表面に保護シートが貼られた状態で使用されることがある。その場合、保護シートは、携帯情報端末の筐体に設けられた近接センサの赤外線を透過させる窓をも覆ってしまうことがある。このような状態にあると、近接センサは、保護シートの表面やスクリーンガラスの界面で生じる反射光を受光してしまうことがあり、誤検出の虞がある。以下の説明では、このような誤検出が生じる原因について詳述する。
【０００７】
図７〜９は、一般的なタッチパネルにおける近接センサ３００の近傍の構成の一例を示す。スクリーンガラス３０１の外方には、検知対象物Ｘが図示されている。検知対象物Ｘは、例えば、使用者の顔である。検知対象物Ｘがスクリーンガラス３０１に接近すると、近接センサ３００は、発光部３０６から照射されて、検知対象物Ｘにて反射した赤外線を、受光部３０７にて受光することによって、検知対象物Ｘを検知する。
【０００８】
ここで、スクリーンガラス３０１と近接センサ３００との間の距離をＬとする。一般的なタッチパネルにおける近接センサ３００は、発光部３０６や受光部３０７の反対面が基板３０４に固定されている。したがって、基板３０４は、近接センサ３００を含む各実装部品の部品高さの公差を考慮して設けられる。
【０００９】
即ち、近接センサ３００を含む各実装部品の部品高さの公差が非常に小さい場合には、図７に示すように、距離Ｌが小さくなるように近接センサ３００を設けることができる。その場合、近接センサ３００の受光部３０７は、検知対象物Ｘにて反射した赤外線６０８を受光するが、スクリーンガラス３０１の表面での反射光６０９を受光しない。
【００１０】
しかしながら、このような構成のタッチパネルでは、距離Ｌを小さくすることは非常に難しい。即ち、実際には、図８に示すように、距離Ｌが大きくなってしまう。そのため、近接センサ３００の受光部３０７は、検知対象物Ｘにて反射した赤外線７０８を受光すると共に、スクリーンガラス３０１の表面にて反射した赤外線７０９、７１０をも受光してしまう。
【００１１】
図９に示すタッチパネルは、スクリーンガラス３０１に保護シート８１３が貼り付けられている。このように保護シート８１３が貼り付けられたタッチパネルでは、スクリーンガラス３０１と保護シート８１３との界面においても光が反射する。その結果、近接センサ３００の受光部３０７は、より多くの反射光を受光してしまう虞がある。ここで、保護シート８１３は、様々な種類があり、その種類によって、反射率や屈折率も異なる。しかしながら、タッチパネルの設計時では、様々な保護シート８１３に対応するようにタッチパネルを設計することは困難である。
【００１２】
本発明の目的は、上述した課題を解決するタッチパネル、及び端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルは、スクリーンガラスと、スクリーンガラスに裏面が固定されて、表面から裏面に貫通する一対の貫通孔が形成された基板と、基板の表面に取り付けられて、一方の貫通孔を通してスクリーンガラス側へ赤外線を発光する発光部と、他方の貫通孔を通してスクリーンガラス側からの赤外線を受光する受光部とを有する近接センサと
を備えるタッチパネル。
【００１４】
本発明に係る端末装置は、上記のタッチパネルを備える。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のタッチパネルによれば、検知対象物以外のスクリーンガラスの表面等にて反射した反射光を、近接センサの受光部が受光することを低減させることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係るタッチパネルを備える携帯情報端末２００の構成の一例を示す図である。
【図２】携帯情報端末２００の外観の一例を示す図である。
【図３】他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１００の近傍の構成の一例を示す図である。
【図４】近接センサ１００を構成する部品の一例と、基板１０４のフットプリントの一例とを示す図である。
【図５】他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１０００の近傍の構成の一例を示す図である。
【図６】他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１１００の近傍の構成の一例を示す。
【図７】一般的なタッチパネルにおける近接センサ３００の近傍の構成の一例を示す図である。
【図８】一般的なタッチパネルにおける近接センサ３００の近傍の構成の一例を示す図である。
【図９】一般的なタッチパネルにおける近接センサ３００の近傍の構成の一例を示す図である。
【図１０】検知対象物Ｘと近接センサ間の距離と、受光部にて検知される赤外線の強度の測定値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、一実施形態に係るタッチパネルを備える携帯情報端末２００の構成の一例を示す。図１（ａ）は、本発明に係るタッチパネルを構成する必須の構成要素にのみ符号を付した図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）にて符号を付した必須の構成要素以外の他の構成要素にも符号を付した図である。携帯情報端末２００は、例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、携帯電話、スマートフォン、電子辞書、ノートパソコン等のタッチパネルを備える端末である。なお、携帯情報端末２００は、この発明における「端末装置」の一例であってよい。
【００１８】
本発明に係るタッチパネルは、必須の構成要素として、近接センサ１００、スクリーンガラス１０１、及び基板１０４を備える。近接センサ１００は、受光部１０７にて受光した光量を測定して、その測定値を出力するセンサである。より具体的に説明すると、近接センサ１００は、発光部１０６、及び受光部１０７を有する。発光部１０６は、赤外線を発光する発光素子である。受光部１０７は、赤外線を受光する受光素子である。
【００１９】
携帯情報端末２００のタッチパネルは、上記の必須の構成要素の他に、タッチパネルセンサ１０２、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）１０３、マザー基板１０８、電池１０９、リアケース１１０、及びフロントケース１１１を更に備える。ここで、スクリーンガラス１０１には、図９に示すような保護シート８１３が貼り付けられていてもよい。また、リアケース１１０とフロントケース１１１は、同じ材質であってもよいし、一体構造としてもよい。また、基板１０４は、タッチパネルセンサ１０２側の図示しない基板と一体であってもよい。
【００２０】
スクリーンガラス１０１には、ガラスと空気の界面における赤外線の反射を抑えて透過させる赤外線反射防止膜１０５が付けられていてもよい。そして、赤外線反射防止膜１０５の周囲には、加飾印刷１１２が施されていてもよい。その場合、近接センサ１００は、赤外線反射防止膜１０５の直下に配置される。
【００２１】
基板１０４は、裏面がスクリーンガラス１０１に貼り付けられている。また、基板１０４の表面には、近接センサ１００の発光部１０６のレンズと受光部１０７のレンズとを具備する受発光面が近接して設けられている。そして、基板１０４には、発光部１０６と受光部１０７とにそれぞれ対応する箇所に貫通孔が形成されている。これにより、発光部１０６から照射された赤外線は、発光部１０６に対応する貫通孔を通り抜けることになる。同様に、赤外線の反射光は、受光部１０７に対応する貫通孔を通り抜けて、受光部１０７に受光されることになる。
【００２２】
また、マザー基板１０８上の図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、近接センサ１００の制御を行うと共に、近接センサ１００にて測定された受光量の測定値を把握する。ＣＰＵや近接センサ１００は、電池１０９より電力の供給を受ける。
【００２３】
一般に、近接センサ１００の発光部１０６を構成するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の出射光の強度は、中心が強く周辺が弱くなる。また、ＬＥＤの出射光は、境界面等において反射及び乱反射（以下、両者を含めて単に反射と称し、その反射した光を反射光と称する。）する。そのため、上述したように、一般的な構成のタッチパネルにおける近接センサのように、スクリーンガラスとの距離を大きくとって設けられている場合、近接センサの受光部は、携帯情報端末の様々な箇所からの反射光をも受光してしまう。
【００２４】
これに対して、本実施形態のタッチパネルは、スクリーンガラス１０１に貼り付けられた基板１０４に、近接センサ１００の発光部１０６のレンズと受光部１０７のレンズとを具備する受発光面が取り付けられている。そのため、境界にて反射した意図しない反射光は、受光部１０７には達せず、発光部１０６に近い部分に達する。そのため、本実施形態のタッチパネルでは、不必要な反射光の検出を削減することが可能となり、近接センサ１００の誤作動を防止することができる。発光部１０６から出射した光は、一部、スクリーンガラス１０１等の界面で反射されるが、その反射光は、発光部１０６とスクリーンガラス１０１等の界面との間の距離が短いために、主にフレキシブル基板１０４に当たり、受光部１０７へ、正反射、乱反射により到達する光は僅かである。
【００２５】
また、本実施形態のタッチパネルでは、スクリーンガラス１０１に貼り付けられた基板１０４に近接センサ１００が取り付けられることから、タッチパネルセンサ１０２と近接センサ１００とを、同一面に実装することもできる。
【００２６】
図２は、携帯情報端末２００の外観の一例を示す。ここで、図２のＡ−Ａ’断面は、図１に示す構造となる。携帯情報端末２００は、タッチパネルスクリーン２０１、レシーバ２０３、マイク２０４、キーボタン２０５、及び近接センサ窓２０６を備える。
【００２７】
スクリーンガラス１０１の表面領域は、タッチパネルスクリーン２０１の領域となる。また、近接センサ窓２０６は、タッチパネルスクリーン２０１の領域内に配置されている。
【００２８】
図３は、他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１００の近傍の構成の一例を示す。本実施形態のタッチパネルでは、受光部１０７と発光部１０６との間にも、基板１０４の一部が存在している。このような構成のタッチパネルでは、基板１０４が受光部１０７と発光部１０６とのパーティションの役割を果たし、反射光の影響を一層受け難くすることができる。
【００２９】
近接センサ１００の発光部１０６から照射された赤外線は、スクリーンガラス１０１を透過し、検知対象物Ｘに到達する。そして、検知対象物Ｘに到達した赤外線は、検知対象物Ｘの表面で反射する。その反射光５０８は、近接センサ１００の受光部１０７に到達する。一方、近接センサ１００の発光部１０６から照射された赤外線のうち、スクリーンガラス１０１の表面にて反射した赤外線５０９は、スクリーンガラス１０１と近接センサ１００との間の距離が小さいことから、近接センサ１００の受光部１０７に達することなく、受光部１０７よりも発光部１０６に近い位置に達することになる。このような赤外線の反射等については、図１に示す実施形態のタッチパネルの場合にも同様のことがいえる。
【００３０】
図１０は、検知対象物Ｘと近接センサ間の距離と、受光部にて検知される赤外線の強度の測定値との関係を示す。受光部にて検知される赤外線の強度の測定値は、検知対象物Ｘと近接センサ間の距離が近くなるほど大きくなる。図１０の実線で示すグラフ（図１、３に示すタッチパネルの場合）では、近接センサから距離９０２だけ離れた位置にある検知対象物Ｘを検知したときの受光部の受光量が測定値９０１となっている。これに対して、図１０の一点鎖線で示すグラフ（図８に示すタッチパネルの場合）、及び破線で示すグラフ（図９に示すタッチパネルの場合）では、同じ位置にある検知対象物Ｘを検知したときの受光部の受光量が測定値９０１よりも高い値となっている。即ち、本実施形態に係るタッチパネルは、一般的なタッチパネルと比較して、検知対象物Ｘ以外の界面等にて反射した光を受光していないことが分かる。
【００３１】
図４は、近接センサ１００を構成する部品の一例と、基板１０４のフットプリントの一例とを示す。図４（ａ）は、近接センサ１００を構成する部品の平面図である。図４（ｂ）は、同部品の側面図である。図４（ｃ）は、同部品の底面図である。近接センサ１００を構成する部品の上面には、発光部１０６、受光部１０７、及びはんだ付け用の端子４０５が設けられている。
【００３２】
図４（ｄ）は、基板１０４のフットプリントを示す。図４（ｄ）において、基板１０４に取り付けられる部品の外形４０６は、近接センサ１００の部品の外形である。半田付けランド４０７は、端子４０５の半田付け用のランドである。基板１０４には、２つの貫通孔４０８が形成されている。そして、近接センサ１００は、受光部１０７と発光部１０６の位置が、それぞれ貫通孔４０８に位置するように取り付けられる。
【００３３】
このように、基板１０４において、発光部１０６と受光部１０７が配置される箇所にのみ貫通孔４０８を形成することにより、発光部１０６と受光部１０７の間には、上述したような、基板１０４によるパーティションが設けられることになる。
【００３４】
図５は、他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１０００の近傍の構成の一例を示す。本実施形態のタッチパネルは、近傍センサ１０００の発光部１００２と受光部１００１に、凸形状のレンズを用いている。但し、この凸形状のレンズの先端は、基板１００３の裏面から外側に出ないようにする。また、この凸形状のレンズは、基板１００３の一部分に挟まれ得るものとする。このような構成のタッチパネルでは、発光部１００２において出射光の指向性が強くなり、受光部１００１において光軸外からの入射光を受光し難くなるので、検知対象物Ｘ以外の界面等にて反射した光の誤検知を、より効果的に防止することができる。
【００３５】
図６は、他の実施形態に係るタッチパネルにおける近接センサ１１００の近傍の構成の一例を示す。本実施形態のタッチパネルは、赤外線を吸収して透過させ難い黒色等の両面テープ１１０５によって、基板１１０４が貼り付けられている。このような素材の両面テープを使用することによって、検知対象物Ｘ以外の界面等にて反射した、指向性の弱い赤外線を透過させ難くすることができるので、検知対象物Ｘ以外の界面等にて反射した光の誤検知を、より効果的に防止することができる。なお、両面テープ１００５の代わりに、不透明な接着剤を用いてもよい。
【００３６】
上記の実施形態の一部、又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００３７】
（付記１）スクリーンガラスと、前記スクリーンガラスに裏面が固定されて、表面から裏面に貫通する一対の貫通孔が形成された基板と、前記基板の表面に取り付けられて、一方の前記貫通孔を通して前記スクリーンガラス側へ赤外線を発光する発光部と、他方の前記貫通孔を通して前記スクリーンガラス側からの赤外線を受光する受光部とを有する近接センサとを備えるタッチパネル。
【００３８】
（付記２）前記受光部の受光面には、凸形状のレンズが設けられる請求項１に記載のタッチパネル。
【００３９】
（付記３）前記発光部の発光面には、凸形状のレンズが設けられる請求項１又は２に記載のタッチパネル。
【００４０】
（付記４）前記スクリーンガラスには、ガラス面を保護するための保護シートが貼り付けられている付記１から３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【００４１】
（付記５）付記１から４のいずれか一項に記載のタッチパネルを備える端末装置。
【符号の説明】
【００４２】
１００  近接センサ
１０１  スクリーンガラス
１０２  タッチパネルセンサ
１０３  ＬＣＤ
１０４  基板
１０５  赤外線反射防止膜
１０６  発光部
１０７  受光部
１０８  マザー基板
１０９  電池
１１０  リアケース
１１１  フロントケース
１１２  加飾印刷
２０１  タッチパネルスクリーン
２０６  近接センサ窓
１００５、１１０５  両面テープ
Ｘ  検知対象物
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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