(57)【要約】【課題】防水仕様の装置に好適なタッチパネルを提供する【解決手段】防水仕様の表示側筐体１０内で、表示装置１２の表示面上に、マトリクス状の電極パターンを有する下側電極膜１２０を形成し、保護パネル１３の表示面と対向する面に、グランド接続部１４を介して内部ケース１１とグランドされた上側電極膜１３０を形成する。保護パネル１３の表面をタッチすることによる押圧で下側電極膜１２０と上側電極膜１３０との間の距離ｄが変化すると、その位置における下側電極膜１２０の電極と上側電極膜１３０との間の静電容量が変化する。静電容量の変化が起きた電極を検出することで、保護パネル１３でタッチされた位置を検出することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示面上に形成される第１の電極膜と、
前記第１の電極膜と対向しグランドされる第２の電極膜と、
前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化による静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記第１の電極膜は、マトリクス状の電極パターンを形成し、
前記検出手段は、前記マトリクス状の電極パターンでの静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記第２の電極膜は、前記表示面を保護するための透明部材上に形成され、
前記検出手段は、前記透明部材でのタッチ位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記タッチパネル装置は、防水仕様の筐体内に配置される表示装置に形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
表示面上に形成されたマトリクス状の電極パターンを有する第１の電極膜と、
グランドされる第２の電極膜が前記表示面と対向する面に形成された、前記表示面を保護する保護パネルと、
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記表示装置は、防水仕様の筐体内に配置され、
前記保護パネルは、前記防水仕様に基づいて前記筐体に接合される、
ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
表示装置を有する端末装置であって、
前記表示装置は、
前記表示装置の表示面上に形成されたマトリクス状の電極パターンを有する第１の電極膜と、
前記端末内でグランドされた第２の電極膜が、前記表示面と対向する面に形成された前記表示面を保護する保護パネルと、
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項８】
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチの強弱を検出する強弱検出手段と、
前記強弱検出手段が検出したタッチの強弱に応じた入出力動作をおこなう制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の端末装置。
【請求項９】
前記端末装置は、防水仕様の筐体を有し、
前記表示装置は、前記防水仕様の筐体内に構成される、
ことを特徴とする請求項７または８に記載の端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置、タッチパネル付き表示装置、および、端末装置に関し、特に、防水仕様の装置に好適なタッチパネル装置、タッチパネル付き表示装置、および、端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動体通信端末においては、機能の向上に伴い、例えば、カメラ機能によって撮影した写真画像や動画像、ウェブページ、テレビ放送画面、などを表示させる機会が多くなっており、表示画面の大型化が進んでいる。しかしながら、表示性能を重視して表示装置の大型化を進めると、キーパッド部が相対的に小さくなるなどして、キー入力が困難となる場合がある。よって、種々の入力操作を画面上でおこなうことのできるタッチパネルを採用することで、入力にかかる操作性の向上を図ることがおこなわれている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このようなタッチパネルには種々の方式があるが、代表的なものとして抵抗膜方式と静電容量方式がある。抵抗膜方式は、タッチされる面に透明電極膜などの抵抗膜を対向するように構成することで、タッチによる撓みで電極が接触して電流が発生し、タッチ位置を検出できるものである。また、静電容量方式は、保護パネルの内側に透明電極を形成することでタッチパネルの表面に電界を形成し、タッチされた部分の電荷の変化によりタッチ位置を検出する。
【０００４】
ここで、携帯電話などの移動体通信端末は、長時間にわたって使用者に携行されるため、例えば、雨天の屋外や水を使用する場所などといった、様々な使用環境が想定される。このため、装置に高い防水性を持たせることも基本性能の１つとして重要となっている。よって、タッチパネルを採用した場合においても、高い防水性を得られることが求められている。
【０００５】
しかしながら、抵抗膜方式の場合、タッチ面に抵抗膜が構成されているため、防水性能が必要となる使用環境では、抵抗膜に水が付着することがある。この場合、付着した水によって抵抗膜が変形することがあり、タッチパネルの精度が低下するおそれがある。また、抵抗膜が露出した構造で防水性を確保するためには厳重なシーリングをおこなう必要がある。この結果、シーリング部の厚みが大きくなってしまい、デザイン上の制約となってしまう。さらには、厳重なシーリングをおこなうと抵抗膜が撓みにくくなるので、検出精度が低下するおそれもある。すなわち、抵抗膜を撓ませることができ、かつ、防水性と十分な強度を確保できる構造とすることは極めて困難である。
【０００６】
一方、静電容量方式の場合、保護パネルの内側に電極が形成されているため、上述したような問題は生じないが、保護パネルの外面に水滴が付着することでも電荷が変化してしまうので、防水性能が必要となる使用環境では、水滴の付着による誤入力が起こってしまうおそれがある。
【特許文献１】特開２０００−７８２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、従来のタッチパネルの方式は、防水性能が必要となる環境下での使用には適していなかった。このため、デザイン性などを阻害することなく高い防水性能を得ることができ、かつ、防水性能が必要となる使用環境においても正常な動作をおこなうことのできるタッチパネルの実現が求められている。
【０００８】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、防水仕様に適したタッチパネル装置、タッチパネル付き表示装置、および、端末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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかるタッチパネル装置は、
表示装置の表示面上に形成される第１の電極膜と、
前記第１の電極膜と対向しグランドされる第２の電極膜と、
前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化による静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記タッチパネル装置において、
前記第１の電極膜は、マトリクス状の電極パターンを形成していることが望ましく、この場合、
前記検出手段は、前記マトリクス状の電極パターンでの静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出することができる。
【００１１】
上記タッチパネル装置において、
前記第２の電極膜は、前記表示面を保護するための透明部材上に形成されていることが望ましく、この場合、
前記検出手段は、前記透明部材でのタッチ位置を検出することができる。
【００１２】
上記タッチパネル装置は、防水仕様の筐体内に配置される表示装置に形成されるが望ましい。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる表示装置は、
表示面上に形成されたマトリクス状の電極パターンを有する第１の電極膜と、
グランドされる第２の電極膜が前記表示面と対向する面に形成された、前記表示面を保護する保護パネルと、
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記表示装置は、防水仕様の筐体内に配置されることが望ましく、この場合、
前記保護パネルは、前記防水仕様に基づいて前記筐体に接合されることが望ましい。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点にかかる端末装置は、
表示装置を有する端末装置であって、
前記表示装置は、
前記表示装置の表示面上に形成されたマトリクス状の電極パターンを有する第１の電極膜と、
前記端末内でグランドされた第２の電極膜が、前記表示面と対向する面に形成された前記表示面を保護する保護パネルと、
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記端末装置は、
前記保護パネルへのタッチによる前記第１の電極膜と前記第２の電極膜間の距離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、タッチの強弱を検出する強弱検出手段と、
前記強弱検出手段が検出したタッチの強弱に応じた入出力動作をおこなう制御手段と、
をさらに備えていることが望ましい。
【００１７】
上記端末装置は、防水仕様の筐体を有していることが望ましく、この場合、
前記表示装置は、前記防水仕様の筐体内に構成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、防水仕様の装置に好適なタッチパネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明にかかる実施形態を説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本発明にかかる端末装置を移動体通信端末として実現した場合の例を、以下に説明する。本実施形態にかかる移動体通信端末１は、例えば、携帯電話機であり、図１に示すような、表示側筐体１０とキーパッド側筐体２０によって構成された折り畳み式の移動体通信端末であるものとする。なお、本実施形態にかかる移動体通信端末１は、例えば、JIS C 0920やIEC 60529（すなわち、ＪＩＳ保護等級やＩＰコード）などといった、防水に関する保護構造についての規格に準拠もしくは相当する防水仕様（防沫、防滴を含む）であるものとする。
【００２１】
図１に示す移動体通信端末１では、液晶表示パネルなどから構成される表示装置などが表示側筐体１０に構成され、入力操作をおこなうためのキーパッドや、移動体通信端末１の各部を制御するための制御部（ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）やメモリ、各種回路など（不図示））などがキーパッド側筐体２０に構成されているものとする。これらの表示側筐体１０とキーパッド側筐体２０とがヒンジ機構などによって開閉可能に接続されることで、折り畳み式の移動体通信端末として実現されている。
【００２２】
ここで、本発明にかかる移動体通信端末は、上述したような防水仕様となっていることに加え、表示側筐体１０に構成されている表示装置においてタッチパネル機能が備えられているものとする。このような、防水仕様とタッチパネル機能とを実現するための表示側筐体１０の構成を、図２を参照して説明する。図２は、表示側筐体１０内の主要構成を示した分解斜視図である。
【００２３】
図示するように、表示側筐体１０自体は、上ケース１０Ａと下ケース１０Ｂとから構成されており、これらのケースによって形成される筐体の内部に、内部ケース１１が構成されている。
【００２４】
内部ケース１１は、例えば、マグネシウムやステンレス鋼などといった導電性の金属によって形成されており、表示側筐体１０全体の強度確保や各種回路を配置するためのベースとして表示側筐体１０の内部に構成される。
【００２５】
このような内部ケース１１上に表示装置１２が配置される。表示装置１２は、例えば、液晶表示パネルや有機ＥＬパネルなどのフラットパネルディスプレイ装置やドライバ回路などから構成されており、キーパッド側筐体２０内に構成されている制御部と電気的に接続されることで、制御部からの指示に応じた表示出力をおこなう。
【００２６】
表示装置１２の表示面を外部から視認可能にするため、上ケース１０Ａには開口部が形成されている。このため、表示装置１２を保護するための保護パネル１３が、少なくとも上ケース１０Ａの開口部を覆うように配置される。この保護パネル１３は、例えば、アクリルやガラスなどで形成された透明パネルである。
【００２７】
このような構成の表示側筐体１０において、少なくとも上ケース１０Ａと下ケース１０Ｂとの接合や保護パネル１３と上ケース１０Ａとの接合に防水性を確保できる方法や部材を用いることで、防水仕様の移動体通信端末１が実現されているものとする。
【００２８】
ここで、本実施形態にかかる移動体通信端末１は、このような防水仕様とともに、タッチパネル機能を備えている。このタッチパネル機能を実現するための構成を説明する。
【００２９】
本実施形態では、表示装置１２の表示面上と保護パネル１３の内側面上のそれぞれに電極膜を構成することで、タッチパネル機能を実現する。この構成を、図３（ａ）を参照して説明する。図３（ａ）は、表示側筐体１０の内部構成を模式的に示した断面図である。
【００３０】
図示するように、表示装置１２の表示面上に下側電極膜１２０が形成され、保護パネル１３の内側面（すなわち、表示装置１２の表示面と対向する面）上に上側電極膜１３０が形成される。すなわち、表示側筐体１０の内部において、対向する一対の電極膜が形成されていることになる。本実施形態では、下側電極膜１２０と上側電極膜１３０との間の距離を「距離ｄ」とする。このような各電極膜は、表示の視認性を阻害しないよう、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）などの導電性透明素材で形成される。
【００３１】
下側電極膜１２０と上側電極膜１３０とは、素材や物性は同一であるが、配線や電極パターンがそれぞれ異なる。本実施形態では、上側電極膜１３０が内部ケース１１と電気的に接続されることでグランドされるとともに、下側電極膜１２０が所定の検出回路（詳細後述）と電気的に接続される配線構造をとる。
【００３２】
この場合、図３（ａ）に示すように、導電性素材で形成されたガスケットやピンなどで構成されるグランド接続部１４を、上側電極膜１３０と内部ケース１１の双方に接触する位置に形成することで、上側電極膜１３０を内部ケース１１にグランドさせる。
【００３３】
このように、対向する電極膜の一方がグランドしているので、表示側筐体１０の内部では、図３（ｂ）に示すようなコンデンサが形成されていることになる。この場合、コンデンサの静電容量は距離ｄが変わることで変化する。本実施形態では、この原理を利用してタッチパネル機能を実現する。
【００３４】
タッチパネルは、表示画面上を手指やペンなどでタッチすることで種々の入力操作をおこなうものであるが、図３（ａ）に示した構成にこのような動作をおこなう場合、移動体通信端末１の使用者は、保護パネル１３の外側面をタッチすることになる。このとき、タッチによる保護パネル１３への押圧によって保護パネル１３が撓む。この場合、図３（ｃ）に示すように、押圧がかかった部分における下側電極膜１２０と上側電極膜１３０との間の距離ｄが変化する。すなわち、タッチ操作がおこなわれた部分の静電容量が変化する。よって、静電容量が変化した位置を検出することができれば、図３（ａ）に示した構成でタッチパネルを実現することができる。
【００３５】
本実施形態では、静電容量の変化が起こった位置を検出するため、下側電極膜１２０に図４（ａ）に示すような電極パターンを形成する。この電極パターンは、表示画面上のＸＹ座標を検出できるようマトリクス上に形成される。すなわち、Ｘ方向の位置を検出するための電極パターンとＹ方向の位置を検出するための電極パターンを形成する。各電極は、例えば、図４（ａ）に示すような菱形状の形状とし、Ｘ位置を検出するためのＸ電極群とＹ位置を検出するためのＹ電極群を形成する。
【００３６】
つまり、同一のＸ位置においてＹ方向に等間隔で形成した複数の菱形電極を接続した電極パターンを一組のＸ電極パターンとし、このＸ電極パターンをＸ方向に等間隔で複数形成することでＸ電極が構成される。同様に、同一のＹ位置においてＸ方向に等間隔で形成した複数の菱形電極を接続した電極パターンを一組のＹ電極パターンとし、このＹ電極パターンをＹ方向に等間隔で複数形成することでＹ電極が構成される。
【００３７】
このように形成されたＸ電極とＹ電極のそれぞれを、図４（ｂ）に示すように、検出部２００に接続する。この検出部２００は、静電容量の変化を検出するＩＣなどであり、Ｘ電極とＹ電極のそれぞれから入力される静電容量値をモニタし、静電容量が変化した電極の位置を特定する。この検出部２００は、移動体通信端末１の全体を制御する制御部と電気的に接続されているものとし、特定した位置を示す情報を制御部に入力する。なお、制御部が検出部２００として機能してもよい。
【００３８】
ここで、保護パネル１３上でのタッチ位置を検出するためには、距離ｄが既定値より小さくなった場合に生じる静電容量の変化を検出すればよい。よって、距離ｄが既定値より小さくなった場合に生じる静電容量の変化を予め設定しておくことで、距離ｄが既定値より小さくなった位置、すなわち、保護パネル１３上で手指やペンなどがタッチした位置を特定することができる。なお、マトリクス状の電極での変化によって位置を特定する方法は、既存のタッチパネルなどで用いられている既知の方法によっておこなうものとする。
【００３９】
以上説明したように、表示装置１２の表示面上に形成した下側電極膜１２０と、保護パネル１３の内側面に形成した上側電極膜１３０とを対向させてコンデンサを形成することで、保護パネル１３の外側面におけるタッチ位置を検出するタッチパネル装置を実現することができる。
【００４０】
この場合において、位置検出に用いる各電極膜が筐体内部に形成されているので、防水性と精度の高いタッチパネル機能とを両立することができる。
【００４１】
すなわち、抵抗膜を外面に形成する従来の抵抗膜方式では、水の付着によって抵抗膜が変形してしまうと検出精度が低下するが、本実施形態にかかる電極膜はいずれも筐体の内部に形成されているので、水の付着によって変形することがない。
【００４２】
また、従来の静電方式では、保護パネルの内側に電極膜が形成されているので、水の付着による変形はないものの、保護パネルの外面に水滴が付着することでも静電容量が変化して誤入力などが生じたが、本実施形態の構成では、対向する電極膜間の距離の変化による静電容量の変化を検出しているので、水滴の付着では電極膜間の距離は変化せず、手指やペンなどによるタッチを確実に検出することができる。
【００４３】
このように、防水性が必要となる状況においても確実なタッチ検出をおこなうことができる。さらに、保護パネルの内側に電極膜を形成するので、検出に保護パネルの撓みが必要であっても、十分なシーリングを施すことができ、高い防水性を阻害することなくタッチパネル機能を実現することができる。
【００４４】
（実施形態２）
上記実施形態１で示した構造のタッチパネルでは、対向する電極膜間の距離ｄの変化による静電容量の変化を検出しているので、静電容量の変化の度合を検出することで、タッチの強弱を検出することもできる。
【００４５】
この場合、移動体通信端末１を制御する制御部において、タッチの強弱に応じた入出力動作をおこなうことで、タッチパネルでの操作性を向上させることができる。すなわち、弱くタッチしたときにおこなう動作と強くタッチしたときにおこなう動作とを予め規定しておき、検出部２００が検出した静電容量の変化量に基づいて判別したタッチの強弱に応じた動作をおこなえば、入力モードの変更などをおこなわずに複数種類の入力パターンを提供することができる。
【００４６】
すなわち、上記実施形態１で示した構造によってタッチパネル機能を実現すれば、タッチの強弱による動作制御をおこなうことができる。つまり、防水仕様ではない装置に実施形態１で示した構造のタッチパネル装置を適用することでも、従来のタッチパネル装置にはない機能の実現を図ることができる。
【００４７】
以上説明したように、本発明を上記実施形態の如く適用することで、防水仕様の装置で高品質のタッチパネル機能を実現できるとともに、タッチパネル機能の
利便性を向上させることができる。
【００４８】
上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。
【００４９】
例えば、上記実施形態においてタッチパネル機能の実現に必要な構成である下側電極膜１２０、上側電極膜１３０、グランド接続部１４などを表示装置と一体的に構成したタッチパネル機能付き表示装置として提供することができる他、下側電極膜１２０、保護パネル１３、上側電極膜１３０、グランド接続部１４、検出部２００を一体的に形成することで、既存の表示装置に適用可能なタッチパネル装置として提供してもよい。
【００５０】
このような、タッチパネル機能付き表示装置やタッチパネル装置は、表示装置を有するものであれば任意の装置に適用することができ、上記実施形態で示した移動体通信端末に限られない。例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistants：携帯情報端末）、デジタルカメラなどといった種々の装置に、上記実施形態で示した構造を適用してタッチパネル機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態にかかる移動体通信端末を示す図である。
【図２】図１に示した表示側筐体内の構造を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるタッチパネル装置を説明するための図であり、（ａ）は、表示側筐体の内部構造を示す断面図であり、（ｂ）は、コンデンサが形成される原理を説明するための図であり、（ｃ）は、タッチによって静電容量が変化する原理を説明するための図である。
【図４】図３（ａ）に示した下側電極膜１２０を説明するための図であり、（ａ）は、下側電極膜の電極パターンを説明するための図であり、（ｂ）は、下側電極膜と検出部との接続を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…移動体通信端末、１０…表示側筐体、１０Ａ…上ケース、１０Ｂ…下ケース、１１…内部ケース、１２…表示装置、１２０…下側電極膜、１３…保護パネル、１３０…上側電極膜、１４…グランド接続部、２００…検出部
【図１】
2009276821.tif 000003
【図２】
2009276821.tif 000004
【図３】
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【図４】
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