【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばタッチパネルなどの入力装置に係り、特に安価で且つ様々な用途で使用可能な次世代の入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルの方式としては、抵抗膜方式、光学方式、静電容量方式、超音波方式、電磁誘導方式など様々である。
【０００３】
例えば以下の特許文献１には、抵抗膜方式や静電容量方式からなるタッチパネルの構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８７９０２公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したタッチパネル方式には、それぞれに特徴点があり、用途に応じて使い分けされているのが現状である。用途による使い分けとは、例えば価格であったり耐久性などである。
【０００６】
そのため様々な用途で普遍的に使用できるタッチパネル構造が求められている。
【０００７】
また上記方式によってはペン入力のみが可能であり、指で入力することが不可能であったり、タッチパネル表面を確実に接触ないし押圧しないと入力できないなど、使用時に不便が生じる場合もある。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に次世代のタッチパネル等の入力装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明における入力装置は、複数のコイルと、前記コイルよりも上方に位置する上部基板と、前記コイルに交流電流が与えられて交流磁界を誘起し、この交流磁界によって渦電流を発生させる渦電流発生手段と、を有し、
入力動作により、前記渦電流発生手段は、前記上部基板上からの入力位置の直下に位置するコイルと距離的に近づき、
前記渦電流発生手段が発生する渦電流による反磁界により前記コイルの電圧値が変化することで、前記入力位置が検出されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明における入力装置は渦電流を利用した次世代の入力装置である。上記入力装置によれば、少なくともコイル、上部基板、渦電流発生手段が設けられていればよく安価な構造で製造できる。
【００１１】
上記入力装置では、入力する際に接触・非接触を問わない構造にもでき、従来構造のタッチパネルに比べて入力不備等の問題が生じにくい。
【００１２】
また上記入力装置では、指での入力とペンでの入力の双方で使用できる構造にすることも可能である。
【００１３】
本発明では、前記上部基板は可撓性の樹脂フィルムで、前記渦電流発生手段は非磁性金属板であり、前記非磁性金属板は前記樹脂フィルムの下面に配置されることが好ましい。
【００１４】
前記上部基板は可撓性の樹脂フィルムであるから前記上部基板上を押圧することにより前記樹脂フィルムが湾曲変形するとともに、前記樹脂フィルム下に設けられた非磁性金属板も湾曲変形し、これによって前記非磁性金属板を入力位置の直下に位置するコイルに距離的に近づけることができる。これにより前記入力位置の直下に位置するコイルの電圧値が前記非磁性金属板で発生した渦電流による反磁界によって変化し、入力位置が検出される。
【００１５】
また前記渦電流発生手段は、先端に非磁性金属部を有したペンであってもよい。前記ペンを上部基板上に近づけあるいは接触させれば、前記ペンに設けられた非磁性金属部と、その直下に位置するコイルとが距離的に近づく。これにより前記コイルの電圧値が前記非磁性金金属部で発生した渦電流による反磁界によって変化し、入力位置が検出される。
【００１６】
また本発明では、前記上部基板の幅方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向としたときに、前記コイルは、Ｘ軸方向に延出して延びるとともに、Ｙ軸方向に所定間隔を空けて配置された複数のＸ軸コイル、及び／または、Ｙ軸方向に延出して延びるとともに、Ｘ軸方向に所定間隔を空けて配置された複数のＹ軸コイルからなることが好ましい。これによってＸ軸方向及び／またはＹ軸方向の入力位置を適切に検出できる。
【００１７】
また、前記装置内には、入力されたことを知らせるためのフィードバック手段が設けられていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における入力装置（例えばタッチパネル）１を構成する部材の一部の構成部材のみを図示した分解斜視図、図２Ａは、図１に示す構成部材と、その他の構成部材とを組立てて完成した入力装置１の正面側を切断し、その切断面を含む前記入力装置１の部分斜視図、図２Ｂは、入力動作を示す前記入力装置１の部分拡大断面図である。
【００１９】
図１に示す符号２は、Ｘ軸コイル群であり、符号３はＹ軸コイル群である。ここでＸ軸方向とは、図２に示す入力装置１の幅方向を指し、Ｙ軸方向とは前記入力装置１の奥行き方向を指す。Ｚ軸方向は入力装置１の厚み方向である。
【００２０】
前記Ｘ軸コイル群２は、複数のＸ軸コイル片２ａからなり、各Ｘ軸コイル片２ａは、Ｘ軸方向に延びる２本の脚部２ａ１，２ａ１と、前記脚部２ａ１，２ａ１の一方の端部どうしを繋ぐ連結部２ａ２とで構成されたコの字状の平面コイルである。ただし本発明では、各Ｘ軸コイル片２ａはＸ軸方向に長く延びる形態であればいかなる形態であってもよく、コの字状に限るものではない。
【００２１】
各Ｘ軸コイル片２ａは、Ｙ軸方向に所定間隔を置いて多数配置されている。
前記Ｙ軸コイル群３は、複数のＹ軸コイル片３ａからなり、各Ｙ軸コイル片３ａは、Ｙ軸方向に延びる２本の脚部３ａ１，３ａ１と、前記脚部３ａ１，３ａ１の一方の端部どうしを繋ぐ連結部３ａ２とで構成されたコの字状の平面コイルである。ただし本発明では、各Ｙ軸コイル片３ａはＹ軸方向に長く延びる形態であればいかなる形態であってもよく、コの字状に限るものではない。
【００２２】
各Ｙ軸コイル片３ａは、Ｘ軸方向に所定間隔を置いて多数配置されている。
図１に示すように各Ｙ軸コイル片３ａは交流電源６に接続されて交流回路を形成しており、また各Ｙ軸コイル片３ａには切替手段（スイッチ）７が接続されている。今、図示最も左下にあるＹ軸コイル片３ａに接続された切替手段７が導通状態であり、このＹ軸コイル片３ａに高周波の交流電流が流れている。他のＹ軸コイル片３ａに接続された切替手段７は切られている（無効の状態）が、所定時間置きに次々と切替手段７が切り替えられて、各Ｙ軸コイル片３ａに交流電流が次々と流れるように制御されている。なおＸ軸コイル群２も同様に制御されている。
【００２３】
図１に示す符号４は非磁性金属板である。前記非磁性金属板４は、例えばアルミや銅などである。前記非磁性金属板４の平面形状の大きさは、少なくとも前記Ｘ軸コイル群２及びＹ軸コイル群３上を完全に覆う大きさである。
【００２４】
図１に示す符号５は上部基板であり、この実施形態では前記上部基板５は、可撓性の樹脂フィルムである。前記樹脂フィルムにはポリエステルフィルムやＰＥＴフィルム等、既存の樹脂フィルムを選択できる。図１に示すように前記上部基板５の下面に前記非磁性金属板４が設けられている。前記非磁性金属板４は前記樹脂フィルム下に印刷やスパッタリング、あるいは金属箔により形成される。
【００２５】
図２Ａに示すように、本発明における入力装置１は、例えばガラスで形成された下部基板１０上に、前記Ｘ軸コイル群２が設けられ、前記Ｘ軸コイル群２の上に絶縁シート１１を介して前記Ｙ軸コイル群３が配置される。前記Ｙ軸コイル群３上には所定の間隔を置いて前記非磁性金属板４が対向し前記非磁性金属板４上に設けられた樹脂フィルム（上部基板）５が前記下部基板１０との間でスペーサ１４を介して設けられる。
【００２６】
図２Ａに示すように、前記上部基板５の上面のうち点線で囲まれた範囲が入力操作部５ａである。前記入力操作部５ａは、前記上部基板５下にある非磁性金属板４、Ｙ軸コイル群３、及びＸ軸コイル群２上を覆う大きさである。前記非磁性金属板４、Ｙ軸コイル群３及びＸ軸コイル群２が、前記上部基板５下の全面にあれば、前記樹脂フィルム上の全面が入力操作部５ａとして機能する。
【００２７】
次に、図２Ａに示す入力装置１を用いて入力動作を行った際の位置検出の原理について以下に説明する。
【００２８】
前記Ｘ軸コイル群２を構成する各Ｘ軸コイル片２ａ、およびＹ軸コイル群３を構成する各Ｙ軸コイル片３ａにはそれぞれ交流電源６から交流電流が与えられて前記非磁性金属板４に向けて交流磁界が誘起された状態になっている。
【００２９】
今、図２Ｂに示すように、前記入力操作部５ａ上のある任意点を指１５で下方向に押圧し、あるいは押圧しながら指１５を前記入力操作部５ａ上で動かすと、押された部分の可撓性の上部基板５が下方向に湾曲変形し、それによって前記上部基板５下に設けられた非磁性金属板４も下方向に湾曲変形する。
【００３０】
このため下方向に湾曲変形した非磁性金属板４の部分が、その直下にある前記Ｙ軸コイル片３ａ及びＸ軸コイル片２ａと距離的に近づき、前記非磁性金属板４には、電磁誘導により磁束の変化を打ち消そうと渦電流１６が発生する。
【００３１】
この渦電流１６により前記非磁性金属板４からは前記Ｘ軸コイル群２及びＹ軸コイル群５の方向に向かって反磁界１７が発生する。この反磁界１７の発生域の直下に置かれたＸ軸コイル片２ａ及びＹ軸コイル片３ａはインダクタンスが変化し、これよって電圧変化が生じる。そして電圧の変化量が最大となるＸ軸コイル片２ａを入力のＸ軸方向の位置と捉え、電圧の変化量が最大となるＹ軸コイル片３ａを入力のＹ軸方向の位置と捉え、その交差する位置を入力位置として検出する。
【００３２】
なお図２では、指１５で入力操作を行っているがペン等で入力操作を行ってもよい。
【００３３】
図３は本発明における別の入力装置２０の構造であり、前記入力装置を正面から切断し、その切断面を含む入力装置の部分斜視図である。
【００３４】
図３に示す入力装置２０の構成部材は図２Ａとほぼ同じである。以下では特に図２Ａと異なる部分について説明する。
【００３５】
図３に示す入力装置２０では、前記上部基板５は可撓性の樹脂フィルムでなくてもよく例えばガラス基板等を用いることができる。
【００３６】
図３に示す入力装置２０には、図２Ａのように、前記上部基板５の下に非磁性金属板４が設けられておらず、前記上部基板５の下にＸ軸コイル群２、絶縁シート１１及びＹ軸コイル群３が接合されている。
【００３７】
前記Ｘ軸コイル群２、絶縁シート１１及びＹ軸コイル群３は図２Ａと同様に下部基板１０上に接合されていてもよい。
【００３８】
図３に示す入力装置２０では、ペン２１の先端部が非磁性金属部２２となっている。前記非磁性金属部２２は前記ペン２１の周囲に印刷やスパッタリングあるいは金属箔により形成される。あるいは前記ペン２１の先端部の全体またはペン２１全体が非磁性金属部として構成される。
【００３９】
入力動作を行った際の位置検出の原理は図２Ｂで説明したのと同じである。すなわち前記ペン２１で例えば前記入力装置２０の入力操作部５ａ上の任意点を押したり、あるいは前記入力操作部５ａ上をなぞると、前記Ｘ軸コイル群２及びＹ軸コイル群３から生じた交流磁界によって、前記ペン２１の非磁性金属部２２に渦電流１６が生じ、前記渦電流１６により前記非磁性金属部２２から前記Ｘ軸コイル群２及びＹ軸コイル群３方向に反磁界１７が発生する。
【００４０】
前記反磁界１７の発生域の直下にあるＸ軸コイル片２ａ及びＹ軸コイル片３ａは、前記反磁界１７の影響を受けてインダクタンスが変化し、これにより電圧変化が生じる。そして電圧の変化量が最大となるＸ軸コイル片２ａを入力のＸ軸方向の位置と捉え、電圧の変化量が最大となるＹ軸コイル片３ａを入力のＹ軸方向の位置と捉え、その交差する位置を入力位置として検出する。
【００４１】
図３に示す入力装置２０のようにペン２１に非磁性金属部２２を設けた場合には、前記非磁性金属部２２を前記入力操作部５ａ上にある程度近づければ、前記非磁性金属部２２ａに渦電流１６が生じるので、位置検出が可能となる。よって前記非磁性金属部２２を前記入力操作部５ａ上に非接触であっても、入力位置の検出を可能としている。
【００４２】
図１ないし図３に示す実施形態では、Ｘ軸コイル群２及びＹ軸コイル群３の両方が入力装置内に組み込まれているが、Ｘ軸方向のみの位置検出、Ｙ軸方向のみの位置検出が必要な仕様である場合には、一方のコイル群のみが入力装置内に設けられていればよい。
【００４３】
また入力装置内に組み込まれるコイルは、Ｘ軸方向の入力位置を検知するためのＸ軸コイル群２と、Ｙ軸方向の入力位置を検知するためのＹ軸コイル群３とに分けたものでなく、例えば、図４のように、複数のスパイラル形状のコイル３０（左上のコイル３０のみスパイラル形状で図示されているが、他のコイル３０もスパイラル形状で構成されている）が、Ｘ軸方向及びＹ方向に所定間隔を空けて配置された構成であってもよい。
【００４４】
このように複数のスパイラル形状のコイル３０を配置することで、個々のコイル３０の電圧変化から入力位置を検出できる。例えば図示左上のコイル３０の電圧変化量が他のコイル３０の電圧変化量よりも最大であれば、図示左上のコイル３０の位置が入力位置として検出されることになる。
【００４５】
次に図２Ａ及び図３に示す入力装置１，２０内には、入力されたことを知らせるためのフィードバック手段４０が設けられている。
【００４６】
前記フィードバック手段４０は、例えば図２Ａや図３に示すように、上部基板５上に配置されたコイル４１と、前記コイル４１間に配置されるとともに、下部基板１０と上部基板５との間で一定の隙間を空けて対向する磁石４２，４２とで構成される。
【００４７】
図２Ａ及び図３に示す入力装置１，２０において、入力位置が検出されると、前記フィードバック手段に振動信号が入力されて上部基板５に振動を起こさせ、入力されたことを知らせる。具体的には前記コイル４１に低周波での交流電流を与え、いわゆるフレミング左手の法則によって前記コイル４１を上下させ、またこのとき磁石４２の反発力も利用して前記上部基板５に振動を与えて、入力されたことを知らせる。
【００４８】
また前記フィードバック手段４０は音によって入力を知らせるものであってもよい。
【００４９】
以上、本発明における入力装置１，２０は、安価で且つシンプルな構造の入力装置を実現でき、次世代の入力装置として期待される。特に図３のように、渦電流発生手段がペンである場合、下部基板１０は必要なく、少なくとも上部基板５とコイル及び渦電流発生手段が設けられていれば位置検出が可能である。
【００５０】
また若干、構造を変えるだけで、指での入力やペン入力を可能とし、さらに入力操作部５ａ上に接触・非接触を問わず入力が可能であり様々な用途に合わせた形で入力装置を製造できる。
【００５１】
また入力装置１，２０を構成する上部基板５、下部基板１０、及びＸ軸コイル群２、Ｙ軸コイル群３等を全て透明な部材で構成し、かかる場合、この入力装置を例えば液晶表示装置上に配置させることができる。あるいは不透明な基板を組み合わせて、単体の入力装置として使用することも可能である。
【００５２】
【実施例】
図５Ｂに示すように、０．０２５ｍｍ厚のＰＥＴシート５０の下に、最外直径が６．５ｍｍであり、７０ターンで形成されたスパイラル状のコイル５１（コイル抵抗は３５Ω）を設け、前記ＰＥＴシート５０上に、図示左側から図示右方向（矢印方向）にかけて直径が６．５ｍｍで厚みが０．０５ｍｍの円盤状のアルミ箔５２を移動させ、前記コイル５１の中心５１ａと、前記アルミ箔５２の中心５２ａ間の距離Ｔ１と、コイル電圧との関係について調べた。
【００５３】
なお実験の際、前記コイル５１には、２５０ｋＨｚ、１Ｖｐｐの条件で交流電流を流している。図５Ａに示すように、前記Ｔ１が小さくなるほど前記コイル電圧は小さくなることがわかる。前記Ｔ１が０ｍｍ、すなわちコイル５１の中心５１ａとアルミ箔５２の中心５２ａとが一致したとき、最も前記コイル電圧が小さくなることがわかる。
【００５４】
これは、前記アルミ箔５２が前記コイル５１に近づくと、前記アルミ箔５２に渦電流が生じ、その渦電流による反磁界の影響を受けて前記コイル５１のインダクタンスが小さくなったためである。
【００５５】
前記アルミ箔５２の中心５２ａと前記コイル５１の中心５１ａとが一致すると、両者は最大限に重なった状態になり前記アルミ箔５２に一番強く渦電流が生じるため、反磁界も最も大きくなり前記コイル電圧値が最も顕著に低下する。
【００５６】
本発明は図５Ａの実験結果の原理を利用したものである。すなわち図２Ａに示す非磁性金属板４や図３に示す非磁性金属部２２からなる渦電流発生手段を、コイル群２，３に近づけ、このとき、最も前記コイル群２，３に近づいた渦電流発生手段から最も強い反磁界が、その直下にあるコイル片２ａ，３ａに与えられるため、最も大きな反磁界を受けた前記コイル片２ａ，３ａでの電圧変動が他のコイル片に比べて一番大きくなり、最もコイル電圧の変動が激しいコイル片２ａ，３ａの交差位置を入力位置として検出しているのである。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、安価で且つシンプルな構造の入力装置を実現できる。
【００５８】
また若干、構造を変えるだけで、指での入力やペン入力を可能とし、さらに入力操作部上に接触・非接触を問わず入力が可能であり様々な用途に合わせた形で入力装置を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における入力装置（例えばタッチパネル）を構成する部材の一部の構成部材のみを図示した分解斜視図、
【図２】図２Ａは、図１に示す構成部材と、その他の構成部材とを組立てて完成した入力装置の正面側を切断し、その切断面を含む前記入力装置の部分斜視図、図２Ｂは、入力動作を示す前記入力装置１の部分拡大断面図、
【図３】図２Ａとは別の構造の入力装置の部分斜視図、
【図４】図１とは別のコイルパターンを示す部分平面図、
【図５】図５Ａは、アルミ箔円板の中心とコイル中心間の距離Ｔ１とコイル電圧との関係を示すグラフ、図５Ｂは具体的な実験の方法を説明するための説明図、
【符号の説明】
１、２０ 入力装置
２ Ｘ軸コイル群
２ａ Ｘ軸コイル片
３ Ｙ軸コイル群
３ａ Ｙ軸コイル片
４ 非磁性金属板
５ 上部基板
５ａ 入力操作部
６ 交流電源
１０ 下部基板
１４ スペーサ
１６ 渦電流
１７ 反磁界
２１ ペン
２２ 非磁性金属部
３０ コイル
４０ フィードバック手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an input device such as a touch panel, and more particularly to a next-generation input device that is inexpensive and can be used in various applications.
[0002]
[Prior art]
There are various touch panel methods such as a resistive film method, an optical method, a capacitance method, an ultrasonic method, and an electromagnetic induction method.
[0003]
For example, Patent Document 1 below discloses a structure of a touch panel made of a resistance film type or a capacitance type.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-287902
[Problems to be solved by the invention]
Each of the touch panel systems described above has a characteristic point, and the current situation is that the touch panel system is properly used depending on the application. The proper use according to the purpose is, for example, price or durability.
[0006]
Therefore, a touch panel structure that can be used universally for various purposes is demanded.
[0007]
In addition, depending on the above method, only pen input is possible, and it may be impossible to input with a finger, or inconvenience may occur during use, such as being unable to input unless the touch panel surface is securely touched or pressed.
[0008]
Therefore, the present invention is to solve the above-described conventional problems, and in particular, to provide an input device such as a next-generation touch panel.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An input device according to the present invention includes a plurality of coils, an upper substrate positioned above the coils, an eddy current that induces an alternating magnetic field when an alternating current is applied to the coils and generates an eddy current by the alternating magnetic field. Generating means, and
Due to the input operation, the eddy current generating means approaches the coil located immediately below the input position from the upper substrate in distance,
The input position is detected when the voltage value of the coil changes due to the demagnetizing field generated by the eddy current generated by the eddy current generating means.
[0010]
The input device in the present invention is a next-generation input device using eddy current. According to the above input device, it is sufficient to provide at least the coil, the upper substrate, and the eddy current generating means, and it can be manufactured with an inexpensive structure.
[0011]
In the above input device, it is possible to have a structure in which contact or non-contact is not required at the time of input, and problems such as incomplete input are less likely to occur compared to a touch panel having a conventional structure.
[0012]
In addition, the above input device can be configured to be used for both finger input and pen input.
[0013]
In the present invention, it is preferable that the upper substrate is a flexible resin film, the eddy current generating means is a nonmagnetic metal plate, and the nonmagnetic metal plate is disposed on a lower surface of the resin film.
[0014]
Since the upper substrate is a flexible resin film, the resin film is curved and deformed by pressing on the upper substrate, and the nonmagnetic metal plate provided under the resin film is also curved and deformed. The non-magnetic metal plate can be brought close to the coil located immediately below the input position. As a result, the voltage value of the coil located immediately below the input position is changed by the demagnetizing field due to the eddy current generated in the nonmagnetic metal plate, and the input position is detected.
[0015]
The eddy current generating means may be a pen having a nonmagnetic metal part at the tip. When the pen is brought close to or in contact with the upper substrate, the non-magnetic metal portion provided on the pen and the coil located immediately below the distance approach each other. As a result, the voltage value of the coil changes due to the demagnetizing field due to the eddy current generated in the nonmagnetic gold metal part, and the input position is detected.
[0016]
According to the present invention, when the width direction of the upper substrate is the X-axis direction and the depth direction is the Y-axis direction, the coil extends and extends in the X-axis direction and is spaced at a predetermined interval in the Y-axis direction. The plurality of X-axis coils arranged and / or a plurality of Y-axis coils extending in the Y-axis direction and extending at a predetermined interval in the X-axis direction are preferable. Thereby, the input position in the X-axis direction and / or the Y-axis direction can be detected appropriately.
[0017]
Further, feedback means for notifying that the input has been made may be provided in the apparatus.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating only a part of constituent members of an input device (for example, a touch panel) 1 according to the present invention, and FIG. 2A shows the constituent members shown in FIG. 1 and other constituent members. FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view of the input device 1 showing an input operation by cutting the front side of the assembled input device 1 and including the cut surface.
[0019]
Reference numeral 2 shown in FIG. 1 is an X-axis coil group, and reference numeral 3 is a Y-axis coil group. Here, the X-axis direction refers to the width direction of the input device 1 shown in FIG. 2, and the Y-axis direction refers to the depth direction of the input device 1. The Z-axis direction is the thickness direction of the input device 1.
[0020]
The X-axis coil group 2 includes a plurality of X-axis coil pieces 2a, and each X-axis coil piece 2a includes two leg portions 2a1, 2a1 extending in the X-axis direction and one of the leg portions 2a1, 2a1. This is a U-shaped planar coil composed of a connecting portion 2a2 connecting end portions. However, in the present invention, each X-axis coil piece 2a may have any shape as long as it extends long in the X-axis direction, and is not limited to a U-shape.
[0021]
A large number of X-axis coil pieces 2a are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction.
The Y-axis coil group 3 is composed of a plurality of Y-axis coil pieces 3a, and each Y-axis coil piece 3a has two leg portions 3a1 and 3a1 extending in the Y-axis direction and one of the leg portions 3a1 and 3a1. It is a U-shaped planar coil composed of a connecting portion 3a2 that connects end portions. However, in the present invention, each Y-axis coil piece 3a may have any shape as long as it extends long in the Y-axis direction, and is not limited to a U-shape.
[0022]
Many Y-axis coil pieces 3a are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.
As shown in FIG. 1, each Y-axis coil piece 3a is connected to an AC power source 6 to form an AC circuit, and a switching means (switch) 7 is connected to each Y-axis coil piece 3a. Now, the switching means 7 connected to the Y-axis coil piece 3a at the lower left in the drawing is in a conductive state, and a high-frequency alternating current flows through the Y-axis coil piece 3a. The switching means 7 connected to the other Y-axis coil pieces 3a are turned off (invalid state), but the switching means 7 are switched one after another at predetermined intervals, and an alternating current is applied to each Y-axis coil piece 3a. It is controlled to flow one after another. The X-axis coil group 2 is similarly controlled.
[0023]
Reference numeral 4 shown in FIG. 1 is a nonmagnetic metal plate. The nonmagnetic metal plate 4 is made of, for example, aluminum or copper. The size of the planar shape of the nonmagnetic metal plate 4 is a size that completely covers at least the X-axis coil group 2 and the Y-axis coil group 3.
[0024]
Reference numeral 5 shown in FIG. 1 is an upper substrate, and in this embodiment, the upper substrate 5 is a flexible resin film. As the resin film, an existing resin film such as a polyester film or a PET film can be selected. As shown in FIG. 1, the nonmagnetic metal plate 4 is provided on the lower surface of the upper substrate 5. The nonmagnetic metal plate 4 is formed under the resin film by printing, sputtering, or metal foil.
[0025]
As shown in FIG. 2A, in the input device 1 according to the present invention, the X-axis coil group 2 is provided on a lower substrate 10 made of, for example, glass, and an insulating sheet 11 is provided on the X-axis coil group 2. Thus, the Y-axis coil group 3 is disposed. A resin film (upper substrate) 5 provided on the nonmagnetic metal plate 4 is opposed to the lower substrate 10 with the nonmagnetic metal plate 4 facing the Y axis coil group 3 at a predetermined interval. Is provided via a spacer 14.
[0026]
As shown in FIG. 2A, a range surrounded by a dotted line on the upper surface of the upper substrate 5 is an input operation unit 5a. The input operation unit 5 a is sized to cover the nonmagnetic metal plate 4, the Y-axis coil group 3, and the X-axis coil group 2 below the upper substrate 5. If the nonmagnetic metal plate 4, the Y-axis coil group 3 and the X-axis coil group 2 are on the entire surface under the upper substrate 5, the entire surface on the resin film functions as the input operation unit 5a.
[0027]
Next, the principle of position detection when an input operation is performed using the input device 1 shown in FIG. 2A will be described below.
[0028]
An AC current is applied to each X-axis coil piece 2a constituting the X-axis coil group 2 and each Y-axis coil piece 3a constituting the Y-axis coil group 3 from an AC power source 6, and the non-magnetic metal plate 4 is supplied. An AC magnetic field is induced toward the.
[0029]
Now, as shown in FIG. 2B, when an arbitrary point on the input operation unit 5a is pressed downward with the finger 15, or the finger 15 is moved on the input operation unit 5a while pressing, the pressed portion The flexible upper substrate 5 is bent and deformed downward, and the nonmagnetic metal plate 4 provided below the upper substrate 5 is also bent and deformed downward.
[0030]
For this reason, the portion of the nonmagnetic metal plate 4 that is curved and deformed downward approaches the Y-axis coil piece 3a and the X-axis coil piece 2a immediately below it, and the nonmagnetic metal plate 4 has electromagnetic induction. As a result, an eddy current 16 is generated so as to cancel the change in magnetic flux.
[0031]
Due to the eddy current 16, a demagnetizing field 17 is generated from the nonmagnetic metal plate 4 toward the X-axis coil group 2 and the Y-axis coil group 5. The inductance of the X-axis coil piece 2a and the Y-axis coil piece 3a placed immediately below the region where the demagnetizing field 17 is generated changes, thereby causing a voltage change. Then, the X-axis coil piece 2a having the maximum voltage change amount is regarded as the position in the input X-axis direction, and the Y-axis coil piece 3a having the maximum voltage change amount is regarded as the input Y-axis direction position. The crossing position is detected as the input position.
[0032]
In FIG. 2, the input operation is performed with the finger 15, but the input operation may be performed with a pen or the like.
[0033]
FIG. 3 shows a structure of another input device 20 according to the present invention, which is a partial perspective view of the input device including the cut surface of the input device cut from the front.
[0034]
The components of the input device 20 shown in FIG. 3 are almost the same as those in FIG. 2A. In the following, a different part from FIG. 2A will be described in particular.
[0035]
In the input device 20 shown in FIG. 3, the upper substrate 5 may not be a flexible resin film, and for example, a glass substrate or the like can be used.
[0036]
As shown in FIG. 2A, the input device 20 shown in FIG. 3 is not provided with the nonmagnetic metal plate 4 under the upper substrate 5, and the X-axis coil group 2 and the insulating sheet are provided under the upper substrate 5. 11 and the Y-axis coil group 3 are joined.
[0037]
The X-axis coil group 2, the insulating sheet 11, and the Y-axis coil group 3 may be bonded on the lower substrate 10 as in FIG. 2A.
[0038]
In the input device 20 shown in FIG. 3, the tip portion of the pen 21 is a nonmagnetic metal portion 22. The nonmagnetic metal portion 22 is formed around the pen 21 by printing, sputtering, or metal foil. Alternatively, the entire tip portion of the pen 21 or the entire pen 21 is configured as a nonmagnetic metal portion.
[0039]
The principle of position detection when an input operation is performed is the same as that described with reference to FIG. 2B. That is, when an arbitrary point on the input operation unit 5a of the input device 20 is pressed with the pen 21 or traced on the input operation unit 5a, an alternating current generated from the X-axis coil group 2 and the Y-axis coil group 3 is generated. An eddy current 16 is generated in the nonmagnetic metal part 22 of the pen 21 by the magnetic field, and a demagnetizing field 17 is generated from the nonmagnetic metal part 22 in the direction of the X-axis coil group 2 and the Y-axis coil group 3 by the eddy current 16. To do.
[0040]
The X-axis coil piece 2a and the Y-axis coil piece 3a immediately below the demagnetizing field 17 generation region are affected by the demagnetizing field 17 and change in inductance, thereby causing a voltage change. Then, the X-axis coil piece 2a having the maximum voltage change amount is regarded as the position in the input X-axis direction, and the Y-axis coil piece 3a having the maximum voltage change amount is regarded as the input Y-axis direction position. The crossing position is detected as the input position.
[0041]
When the non-magnetic metal part 22 is provided on the pen 21 as in the input device 20 shown in FIG. 3, the non-magnetic metal part 22a can be obtained by bringing the non-magnetic metal part 22 close to the input operation part 5a to some extent. Since the eddy current 16 is generated in the position, the position can be detected. Therefore, even if the nonmagnetic metal portion 22 is not in contact with the input operation portion 5a, the input position can be detected.
[0042]
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, both the X-axis coil group 2 and the Y-axis coil group 3 are incorporated in the input device. However, the position detection only in the X-axis direction, the position detection only in the Y-axis direction. Is a necessary specification, only one coil group needs to be provided in the input device.
[0043]
The coils incorporated in the input device are divided into an X-axis coil group 2 for detecting an input position in the X-axis direction and a Y-axis coil group 3 for detecting an input position in the Y-axis direction. For example, as shown in FIG. 4, a plurality of spiral-shaped coils 30 (only the upper left coil 30 is illustrated in a spiral shape, but the other coils 30 are also configured in a spiral shape) in the X-axis direction. And the structure arrange | positioned at predetermined intervals in the Y direction may be sufficient.
[0044]
By arranging a plurality of spiral-shaped coils 30 in this way, the input position can be detected from the voltage change of each coil 30. For example, if the voltage change amount of the upper left coil 30 is larger than the voltage change amounts of the other coils 30, the position of the upper left coil 30 is detected as the input position.
[0045]
Next, in the input devices 1 and 20 shown in FIGS. 2A and 3, feedback means 40 for notifying that an input has been made is provided.
[0046]
2A and 3, the feedback means 40 is disposed between the coil 41 disposed on the upper substrate 5 and the coil 41 and between the lower substrate 10 and the upper substrate 5. It is comprised with the magnets 42 and 42 which oppose with a fixed clearance gap.
[0047]
In the input devices 1 and 20 shown in FIGS. 2A and 3, when an input position is detected, a vibration signal is input to the feedback means to cause the upper substrate 5 to vibrate and notify the input. Specifically, an alternating current at a low frequency is applied to the coil 41, the coil 41 is moved up and down according to the so-called Fleming left-hand rule, and at this time, the repulsive force of the magnet 42 is also used to apply vibration to the upper substrate 5. , Inform you that it has been entered.
[0048]
The feedback means 40 may notify the input by sound.
[0049]
As described above, the input devices 1 and 20 according to the present invention can realize an input device having a simple structure with a low price, and are expected as a next-generation input device. In particular, as shown in FIG. 3, when the eddy current generating means is a pen, the lower substrate 10 is not necessary, and the position can be detected if at least the upper substrate 5, the coil, and the eddy current generating means are provided.
[0050]
In addition, input with a finger or pen input is possible by changing the structure slightly, and input is possible on the input operation unit 5a regardless of contact or non-contact. Can be manufactured.
[0051]
Further, the upper substrate 5, the lower substrate 10, and the X-axis coil group 2, the Y-axis coil group 3 and the like constituting the input devices 1 and 20 are all formed of transparent members. In such a case, the input device is, for example, a liquid crystal display device. Can be placed on top. Alternatively, an opaque substrate can be combined and used as a single input device.
[0052]
【Example】
As shown in FIG. 5B, a spiral coil 51 (coil resistance is 35Ω) having an outermost diameter of 6.5 mm and formed in 70 turns is provided under a PET sheet 50 having a thickness of 0.025 mm. A disk-shaped aluminum foil 52 having a diameter of 6.5 mm and a thickness of 0.05 mm is moved on the PET sheet 50 from the left side to the right side (arrow direction) in the drawing, and the center 51a of the coil 51 and the aluminum foil are moved. The relationship between the distance T1 between the centers 52a of 52 and the coil voltage was examined.
[0053]
In the experiment, an alternating current is passed through the coil 51 under the conditions of 250 kHz and 1 Vpp. As shown in FIG. 5A, it can be seen that the coil voltage decreases as T1 decreases. It can be seen that when the T1 is 0 mm, that is, when the center 51a of the coil 51 and the center 52a of the aluminum foil 52 coincide with each other, the coil voltage becomes the smallest.
[0054]
This is because when the aluminum foil 52 approaches the coil 51, an eddy current is generated in the aluminum foil 52, and the inductance of the coil 51 is reduced by the influence of the demagnetizing field due to the eddy current.
[0055]
When the center 52a of the aluminum foil 52 and the center 51a of the coil 51 are coincident with each other, they are overlapped to the maximum, and the eddy current is generated most strongly in the aluminum foil 52. The coil voltage value decreases most significantly.
[0056]
The present invention utilizes the principle of the experimental result of FIG. 5A. That is, the eddy current generating means comprising the nonmagnetic metal plate 4 shown in FIG. 2A and the nonmagnetic metal portion 22 shown in FIG. 3 is brought close to the coil groups 2 and 3, and at this time, the eddy current closest to the coil groups 2 and 3 is used. Since the strongest demagnetizing field is applied from the current generating means to the coil pieces 2a and 3a immediately below, the voltage fluctuations in the coil pieces 2a and 3a that have received the largest demagnetizing field are equal to those of the other coil pieces. The crossing position of the coil pieces 2a, 3a, which is the largest and the coil voltage fluctuates most, is detected as the input position.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention described in detail above, it is possible to realize an input device having an inexpensive and simple structure.
[0058]
In addition, by changing the structure slightly, it is possible to input with a finger or a pen, and input is possible regardless of contact or non-contact on the input operation unit, and an input device is manufactured according to various applications. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating only some constituent members of an input device (for example, a touch panel) according to the present invention;
2A is a partial perspective view of the input device including a cut surface of the input device obtained by assembling the components shown in FIG. 1 and other components and cutting the front side of the input device. FIG. Is a partially enlarged sectional view of the input device 1 showing an input operation,
FIG. 3 is a partial perspective view of an input device having a structure different from that of FIG. 2A;
4 is a partial plan view showing a coil pattern different from FIG.
FIG. 5A is a graph showing the relationship between the coil voltage and the distance T1 between the center of the aluminum foil disk and the coil center, and FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining a specific experimental method;
[Explanation of symbols]
1, 20 Input device 2 X-axis coil group 2a X-axis coil piece 3 Y-axis coil group 3a Y-axis coil piece 4 Non-magnetic metal plate 5 Upper substrate 5a Input operation unit 6 AC power supply 10 Lower substrate 14 Spacer 16 Eddy current 17 Magnetic field 21 Pen 22 Non-magnetic metal part 30 Coil 40 Feedback means