JP2006018546A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を低減することができる入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 入力部２の下方に起動部３を入力部２と接合する。表面シート２８が指Ｆ等によって押圧されると、その押圧力が入力装置１の内部に伝わり、上部電極３１ｂと下部電極３２ｂとが接触し、互いに導通する。導通したときに発生する押圧信号（割込信号）が、ＣＰＵに割り込みをかけて出力される。前記ＣＰＵは前記割込信号にもとづいて入力部２を起動させ、その後、入力部２のセンサ回路によって、指Ｆ等の座標位置の検出が行われる。このため、指Ｆ等が表面シート２８を押圧しない状態のときは、入力部２は起動せず、前記センサ回路でのスキャン動作等が行なわれない。その結果、必要のないときに無駄に回路に電力が供給されず、消費電力を低減することが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、操作面上を押圧するなどの操作をしたときにその操作位置の平面座標を検出するための入力部を有する入力装置に係り、特に、消費電力を低減することができる入力装置に関する。

たとえば携帯電話などにおいて、メニュー選択などのカーソル移動操作や手書き入力のための入力装置として、あるいはパーソナルコンピューターのポインティングデバイスとして静電容量方式の平面型入力装置が用いられている。

前記静電容量方式の平面型入力装置では、操作面が平面状のシートにより形成されており、前記シートの表面を指などで操作すると静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定することにより、指などの操作面における座標位置を検出する。この原理によって、例えば画面上に表示されたカーソルを所望の方向へ移動させる座標データを入力することができる。

下記特許文献１には、上記のような静電容量方式の平面型入力装置をたとえばテレビのリモコンに用いることが開示されている。

下記特許文献２には、パーソナルコンピュータのポインティングデバイスとして使用され、薄型化された静電容量方式の平面型入力装置が開示されている。
特開２００２−１２３３６３号公報 特開２００３−９９１８５号公報

しかし、特許文献１，２に記載の静電容量方式の平面型入力装置では、電源オン状態では、操作面上を操作しないときでも常に静電容量に変化があるか否かを前記平面型入力装置に接続されたセンサ回路でスキャンしているため、その分、消費電力が増す。

特に、リモコンなどの遠隔装置は、電力供給に電池が使用され、電源をオン／オフするための電源スイッチが設けられていないのが通常である。このため、前記遠隔装置に前記平面型入力装置を搭載した場合には、全く使用しないときでも（全く操作面上を操作しないときでも）、前記平面型入力装置の静電容量に変化があるか否かをスキャンし続けるため、電池の電力消費量が大きくなるといった問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、消費電力を低減することができる入力装置を提供することを目的としている。

本発明の入力装置は、表面に操作面を有する表面シートと、前記表面シートの下側に設けられ、前記操作面上での操作位置の平面座標を検出するための入力部とを有し、
前記入力部の前記表面シートと反対側には、前記操作面を操作したときに、操作されたことを検知する起動手段が設けられており、前記起動手段から出力される操作信号に基づき前記入力部が起動されることを特徴とするものである。

本発明では、操作面上を操作しないときは入力部は起動せず、操作面上を操作したときに、起動手段から出力される操作信号に基づいて入力部を起動させるため、従来に比べて消費電力を低減できる。

本発明では、前記起動手段及び前記入力部は制御手段に接続されており、前記制御手段では、前記起動手段から出力された押圧信号を受けて前記入力部に起動信号を出力することが好ましい。

また本発明では、前記起動手段はスイッチ部を有して構成され、前記操作面が押圧されたときに、前記スイッチ部が入力状態となって押圧信号が出力され、前記押圧信号に基づき、前記入力部が起動される。

上記により、簡単な構造で起動手段を構成できる。特に本発明では、例えば、どのスイッチ部が押圧されたかを検知する必要がなく、スイッチ部の入力状態を得られればよいので、スイッチ回路を簡易化することが可能である。

本発明では、前記スイッチ部は、前記起動手段の複数箇所に設けられていることが好ましい。

スイッチ部が複数箇所設けられていると、入力部の表面シート上のうちどの部分を押圧した場合にも、複数のスイッチ部のうちいずれかのスイッチ部が入力状態となり、押圧信号が出力され、入力部を容易に起動状態にすることができる。

また本発明では、前記起動手段は、下面に上部電極を有する上側シートと、前記上側シートと分離して形成されるとともに、前記上側シートと所定間隔を有して対向し、上面に下部電極を有する下側シートとを有して構成され、高さ方向で対となる上部電極部と下部電極部とで前記スイッチ部が構成されることが好ましい。

あるいは本発明では、前記起動手段は、可撓性を有する板材と検出基板とを有し、前記板材には先端に導電部材が形成された複数の突起部が設けられ、前記検出基板には対となって形成された電極が複数設けられ、１つの前記導電部材と１つの前記対となって形成された電極とがそれぞれ高さ方向にて対向して前記スイッチ部が構成されることが好ましい。

上記の検出手段を用いることで、弱い押圧力でも、起動手段を確実に入力状態にでき、その結果、容易に入力部を起動させることができる。

本発明では、前記入力部は静電容量式のセンサであることが好ましい。
また本発明では、前記入力装置は遠隔装置であっても、適切に消費電力を低減させることが可能である。

本発明では、操作面上を操作しないときは入力部は起動せず、操作面上を操作したときに、起動手段から出力される押圧信号に基づいて入力部を起動させるため、従来に比べて消費電力を低減できる。

図１は本発明の入力装置が搭載される電子機器を示す斜視図、図２は本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す、図１のＩ−Ｉ線での部分切断断面図、図３は、図２に示す入力装置を指等で押圧したときの状態を示す、図２と同様の部分切断断面図、図４は本発明の入力装置の動作を示すブロック図である。

本発明の入力装置１は、図１に示すように、電源をオン／オフするための電源スイッチが本体には設けられていない電池等で駆動する電子機器１００に搭載され、例えば電子機器１００は、リモコンなどの遠隔装置である。

電子機器１００は、メニュー画面など、種々の画像を表示する表示部１０１と複数のボタン（押圧スイッチ）１０２と入力装置１とを有している。入力装置１上での操作により表示部１０１におけるメニュー選択などのカーソル移動操作が行われ、選択された情報が発信部１０４から外部の受信機器に発信される。

図２に示すように、入力装置１は入力部２と起動部３とを有している。入力部２と起動部３は、入力部２の制御回路基板２９の下面と起動部３を構成する上側シート３１の上面を接着剤等の接合部材によって接合されており、起動部３がガラスエポキシ樹脂等から形成される基台５に接着剤等で接合されて、筐体４に固定されている。

入力部２は、いわゆる静電容量方式の平面型入力部であり、具体的には静電容量方式のグライドポイント（登録商標）である。

入力部２では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等の合成樹脂から形成されるフィルム基板２１の上面に複数本のＸ電極２２が形成され、フィルム基板２１の下面に複数本のＹ電極２４が形成され、Ｘ電極２２とＹ電極２４がマトリックス状（格子状）に配置されている。Ｘ電極２２とＹ電極２４はそれぞれ絶縁層２６，２７で覆われている。絶縁層２６上には表面シート２８が設けられており、表面シート２８の表面が操作面である。

図２に示すように、絶縁層２７の下面側には制御回路基板２９が設けられ、制御回路基板２９にはフィルム基板２１とは逆側の面（下面）に、ＣＰＵや検出された信号の出力を増幅させるアンプ等（図示しない）が実装されたセンサ回路が設けられている。

入力部２では、フィルム基板２１，絶縁層２７および制御回路基板２９にそれぞれスルーホール（図示せず）が形成され、Ｘ電極２２とＹ電極２４を電気的に導通させて、Ｘ電極２２とＹ電極２４で検出された静電容量にもとづく座標信号を前記センサ回路に送るようになっている。

図６に示すように、検出された前記座標信号は、センサ回路５０内に設けられた前記アンプで増幅され、Ａ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ５１に送られる。そして、前記座標信号はＣＰＵ５１からドライバ５２を介して発信部１０４に送られ、発信部１０４から外部の受信機器に発信される。

図５に示すように、入力装置１の表面シート２８の操作面上を指などの導電体Ｆで押圧すると、Ｘ電極２２とＹ電極２４において、Ｘ電極２２からＹ電極２４へ向かう電気力線の一部が操作者の指などに吸収され、それによってＹ電極２４に吸収される電気力線が減って静電容量が変化するという現象が起こる。この静電容量の変化に応じて変化する電流出力値にもとづいて、指などの導電体Ｆを押し当てた座標位置が検出される。この検出動作は制御回路基板２９の裏面に実装されたＣＰＵ５１やセンサ回路５０により実行される。

図２に示すように、入力部２の表面シート２８と反対側（下面側）には、起動部３が設けられている。

起動部３は、上側シート３１と下側シート３２が対向して設けられ、上側シート３１と下側シート３２との間にシート状のスペーサ３３が挿入されて、互いに接着固定されている。上側シート３１と下側シート３２はいずれもＰＥＴ樹脂やポリイミド樹脂など可撓性を有する素材で形成され、スペーサ３３は接着材で形成されている。ただし、各シート３１，３２とスペーサ３３のすべてがＰＥＴ樹脂などで形成され、互いに接着固定されたものでもよい。

上側シート３１と下側シート３２の対向面には円形の、銅や銀などの金属材料で形成される上部電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃが上側シート３１に形成され、円形の、銅や銀などの金属材料で形成される下部電極３２ａ，３２ｂ，３２ｃが下側シート３２に形成されている。スペーサ３３には上部電極および下部電極の外径よりも大きな径を有する円形の貫通孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。高さ方向（Ｚ方向）にて互いに対向する上部電極と下部電極によって各スイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が形成されている。なお、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ３は、図２においては３箇所のみが示されているが、実際には電子機器１００の入力装置１のＸ−Ｙ平面上にわたって複数箇所設けられている。

以下、本発明の特徴的部分について説明する。
入力装置１を構成する表面シート２８の操作面上が指等によって押圧されていない状態では、図２に示すように、起動部３の上側電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃと下側電極３２ａ，３２ｂ，３２ｂは所定の間隔を空けて対向した状態になっており、スイッチ信号（操作信号）が出力されていない。このとき、図６に示す入力部２に接続されたセンサ回路５０は電池５３から電力供給が無く起動していない状態である。すなわち、図２の状態では、センサ回路５０は、入力部２のＸ電極２２及びＹ電極２４の座標信号をスキャンする動作を行っていない。

図５に示すように、入力装置１の表面シート２８の操作面上が指等の導電体Ｆによって下方向に押圧されると、その押圧力が入力装置１の内部に伝わり、入力部２の制御回路基板２９が下方へ撓み変形する。すると、制御回路基板２９と接合された、起動部３を構成する上側シート３１も下方向へ撓み変形し、上側電極３１ｂと下側電極３２ｂとが接触し、互いに導通し、操作信号（押圧信号）が出力される。

図６に示すように、起動部３から出力された押圧信号は、ＣＰＵ５１に割り込みをかけて出力される。ＣＰＵ５１はこの割込信号を受けて、入力部２を起動させるための起動信号を、センサ回路５０へ送り、電池５３から電力が供給されてセンサ回路５０が起動される。

このように、センサ回路５０は、ＣＰＵ５１からの起動信号に基づいて起動し、Ｘ電極２２及びＹ電極２４から出力された座標信号をスキャンし、Ｘ電極２２及びＹ電極２４から出力された座標信号を検知する。

検知された座標信号は、センサ回路５０内に設けられたＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換されるなどして、ＣＰＵ５１に送られる。そして、前記座標信号はＣＰＵ５１からドライバ５２を介して発信部１０４に送られ、発信部１０４から外部の受信機器に発信される。

このように、本発明では、起動部３から出力された押圧信号に基づき、入力部２を起動させる。このため、前記押圧信号が出力されない場合には、入力部２は起動状態に移行しない。すなわち、図２のように、指等の導電体Ｆが表面シート２８の操作面上を押圧しない状態のときは、入力部２は起動しておらず、センサ回路５０でのスキャン動作等が行なわれないため、必要のないときに無駄に回路に電力が供給されず、電池５３の消費電力を低減することが可能になる。

また図６に示すように、ＣＰＵ５１で起動部３からの押圧信号に基づく入力部２の起動を管理することで回路設計を容易にすることができる。

また、ＣＰＵ５１による上記管理により、例えば入力部２が起動状態になっていても、所定時間内に入力部２からの座標信号が検知されないときは、入力部２への電力供給を停止して、非起動状態に移行させることが容易にでき、さらには、起動部３からの出力値の大きさによって入力部２を起動させるか否かを制御することもできる。例えば、ある閾値以上の出力値が起動部３から得られないときは、誤作動と判断して入力部２を起動させず、ある閾値以上の出力値が得られて初めて入力部２を起動させるように制御することができる。

また、起動部３のどのスイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されても、入力部２が起動するが、このとき、どのスイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されたかまで認識する必要はない。すなわち、起動部３から押圧信号が出力されれば十分なので、例えば各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ３を直列的に接続しておくなど簡単な回路で構成することができる。

あるいは、どのスイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されたかまで認識して、ある所定のスイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されたときに、ＣＰＵ５１で、ある所定の制御を行うようにすることもできる。例えば、表示部１０１にメニュー画面が表示されているときに、入力部２の操作で、メニュー画面に表示されたあるアイコン上にまでカーソルを移動させ、次に、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されると押圧信号が出力され、ＣＰＵ５１では、前記アイコンを開くという命令信号が出力される。

このような場合は、各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ３を別々に配線したり、あるいは、切換スイッチ等を設けて、どのスイッチ部Ｓ１〜Ｓ３が押圧されたかを認識できるようにしておく必要がある。

なお、表面シート２８の操作面上には、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ３の位置を知らせる表示を印刷等しておくことが好ましい。

図２に示した起動部３は、いわゆるメンブレンスイッチである。このため、入力部２を小さな押圧力で押圧した場合でも、上部電極と下部電極とが確実に接触し、互いに導通する。その結果、容易に入力装置１を起動させることができる。

図５は本発明の第１の実施の形態の他の変形例の起動部を示す分解斜視図である。なお、スペーサは省略しており、上側シート３１に形成される上部電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび下側シート３２に形成される下部電極３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ＸＹ平面において複数形成されるため、その配置の様子を両シートにおいて点線で示している。

本変形例では、図２の場合と異なる部分は起動部３Ａの構造のみであり、他の入力部２等は図２と同様である。

起動部３Ａは、上側シート３１と下側シート３２がＰＥＴ樹脂やポリイミド樹脂などの可撓性を有する樹脂で形成されたフレキシブルシート３３Ａを介して連結されている。

上側シート３１に形成された複数の上部電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃは導線によって直列に接続されており、銅や銀などの金属材料で形成された引出しパターン３５に接続されている。引出しパターン３５は、上側シート３１と下側シート３２の対向面側に露出して接触することがないように被覆されたものが好ましい。引出しパターン３５は、フレキシブルシート３３Ａおよび下側シート３２を介して起動部３Ａの外部に引き出されている。下側シート３２に形成された複数の下部電極にはそれぞれ抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・が印刷されている。よって、上部電極と下部電極とが接触し、互いに導通すると、この導通によって出力される電圧が検出される。

本変形例では、上側シート３１と下側シート３２、およびフレキシブルシート３３Ａが、いずれもＰＥＴ樹脂やポリイミド樹脂などの可撓性を有する樹脂といった同一の素材で形成される。このため、起動部３Ａは、まず同一の素材でフレキシブルシート３３Ａと連結した上側シート３１と下側シート３２を形成し、その後、図５に示すように、上側シート３１と下側シート３２が対向するようにフレキシブルシート３３Ａを折り曲げることによって形成される。その結果、起動部３Ａを容易に形成することができる。

図６は本発明の第２の実施の形態の入力装置を示す、図２と同様の部分断面図である。
本実施の形態では、第１の実施の形態と異なる部分は起動部３Ｂの構造のみであり、他の入力部２等は第１の実施の形態と同様である。起動部３Ｂは第１の実施の形態とは異なり、いわゆるメンブレンスイッチではない。

起動部３Ｂは、ＰＥＴ樹脂などの合成樹脂でフィルム状に形成された板材３０１と検出基板３０２を有している。

板材３０１の裏面には複数の突起３０３が設けられており、各突起３０３はＵＶ硬化型樹脂などで印刷によって形成されている。なお、突起３０３は、図６においては３箇所のみが示されているが、実際には電子機器１００の平面入力部１０３のＸ−Ｙ平面上にわたって複数箇所設けられている。

検出基板３０２の上面には各突起３０３に対向する位置に一対の電極３０４ａ，３０４ｂが互いに所定間隔離れた状態で形成されている。また板材３０１に形成された各突起３０３の先端には、例えばカーボンなどを含む導電部材３０５（電極）が形成されている。本実施の形態では、導電部材３０５と電極３０４ａ，３０４ｂとで１つのスイッチ部が構成されている。

本実施の形態の入力装置１の動作は、第１の実施の形態の場合と同様であり、入力装置１が指等によって、たとえば押圧部分Ｐで押圧されると、その押圧力が入力装置１の内部に伝わり、入力部２の制御回路基板２９が下方へ撓み変形する。すると、制御回路基板２９と接合された、起動部３Ｂの板材３０１も下方へ撓み変形し、突起３０３Ａの先端に設けられた導電部材３０５Ａが導電部材３０５Ａに対向する電極３０４ａ，３０４ｂの双方に接触し、互いに導通する。そして、この導通したときに前記スイッチ部から発生する押圧信号が、入力部２に設けられたＣＰＵ５１に割り込みをかけて出力される。ＣＰＵ５１はこの割り込み信号にもとづいて入力部２を起動させる。

このように、入力部２は、起動部３Ｂから出力された押圧信号に基づいて起動されるため、前記押圧信号が出力されない場合には、入力部２は起動状態に移行しない。すなわち、指等の導電体が表面シート２８の操作面上を押圧しない状態のときは、入力部２は起動しておらず、センサ回路５０でのスキャン動作等が行なわれないため、必要のないときに無駄に回路に電力が供給されず、消費電力を低減することが可能になる。

また、本実施の形態では、起動部３Ｂは上記のような構造であるため、第１の実施の形態と同様に、入力部２を小さな押圧力で押圧した場合でも、突起の先端に設けられた導電部材がその導電部材に対向する１対の電極の双方に接触し、互いに導通する。その結果、容易に入力装置１を起動させることができる。

本発明では、スイッチ部は、上記のように複数箇所ではなく、１箇所のみに設けられていてもよいが、上記のように複数箇所設けられていることが好ましい。スイッチ部が複数箇所設けられていると、入力部の表面シート上のうちどの部分を押圧した場合にも、複数のスイッチ部のうちいずれかのスイッチ部が入力状態となり、押圧信号が出力され、入力部を容易に起動状態にすることができる。

なお、本発明では、図１のようなリモコン等の遠隔装置に入力装置１が搭載され、電池５３等によって電力供給がなされるもので、電源をオン／オフするための電源スイッチが本体には設けられていないものとして説明したが、電池５３等によって電力供給がなされるものであれば、前記電源スイッチが本体に設けられている遠隔装置にも本発明を適用することができる。

また、遠隔装置だけでなく、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器にも本発明を適用することが可能である。

なお、起動部３は、複数のスイッチ部を有して構成され、前記操作面が押圧されたときに、前記スイッチ部が入力状態となって押圧信号が出力されるもの以外の構成であってもよい。

本発明の入力装置が搭載される電子機器を示す斜視図、 本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す、図１のＩ−Ｉ線での部分切断断面図、 図２に示す入力装置を指等で押圧したときの状態を示す、図２と同様の部分切断断面図、 本発明の入力装置の動作を示すブロック図、 本発明の第１の実施の形態の他の変形例の起動部を示す分解斜視図、 本発明の第２の実施の形態の入力装置を示す、図２と同様の部分断面図、

符号の説明

１ 入力装置
２ 入力部
３，３Ａ，３Ｂ 起動部
４ 筐体
５ 基台
２１ フィルム基板
２２ Ｘ電極
２４ Ｙ電極
２６，２７ 絶縁層
２８ 表面シート
２９ 制御回路基板
３１ 上側シート
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 上部電極
３２ 下側シート
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 下部電極
３３ スペーサ
３３Ａ フレキシブルシート
３５ 引き出しパターン
５０ センサ回路
５１ ＣＰＵ
１００ 電子機器
１０１ 表示部
１０３ 平面入力部
３０１ 板材
３０２ 検出基板
３０３ 突起
３０４ａ，３０４ｂ 電極
３０５ 導電部材
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ部

Claims (8)

1. 表面に操作面を有する表面シートと、前記表面シートの下側に設けられ、前記操作面上での操作位置の平面座標を検出するための入力部とを有し、
   前記入力部の前記表面シートと反対側には、前記操作面を操作したときに、操作されたことを検知する起動手段が設けられており、前記起動手段から出力される操作信号に基づき前記入力部が起動されることを特徴とする入力装置。
2. 前記起動手段及び前記入力部は制御手段に接続されており、前記制御手段では、前記起動手段から出力された操作信号を受けて前記入力部に起動信号を出力する請求項１記載の入力装置。
3. 前記起動手段はスイッチ部を有して構成され、前記操作面が押圧されたときに、前記スイッチ部が入力状態となって押圧信号が出力され、前記押圧信号に基づき、前記入力部が起動される請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記スイッチ部は、前記起動手段の複数箇所に設けられている請求項３記載の入力装置。
5. 前記起動手段は、下面に上部電極を有する上側シートと、前記上側シートと分離して形成されるとともに、前記上側シートと所定間隔を有して対向し、上面に下部電極を有する下側シートとを有して構成され、高さ方向で対となる上部電極部と下部電極部とで前記スイッチ部が構成される請求項３または４記載の入力装置。
6. 前記起動手段は、可撓性を有する板材と検出基板とを有し、前記板材には先端に導電部材が形成された複数の突起部が設けられ、前記検出基板には対となって形成された電極が複数設けられ、１つの前記導電部材と１つの前記対となって形成された電極とがそれぞれ高さ方向にて対向して前記スイッチ部が構成される請求項３または４記載の入力装置。
7. 前記入力部は静電容量式のセンサである請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。
8. 前記入力装置は遠隔装置である請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
   
   

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