表示装置
【課題】 表示品位およびアンテナ性能を損なうことなく、タッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する構造を提供する。
【解決手段】 プログラマブル表示器１は、金属からなる筐体２を有しており、筐体２におけるプログラマブル表示器１の前面側に設けられた保持部２ｂでタッチパネル４をその額縁部４ｂで保持する。また、タッチパネル４における額縁部４ｂの前面側に、アンテナ電極を有するアンテナ部５を配置する。パッチアンテナを構成する場合、プログラマブル表示器１にタッチパネル４を保持する保持部２ｂが地板導体として機能し、アンテナ部５と保持部２ｂとの間に配されるタッチパネル４のガラス基板が誘電体として機能する。
【解決手段】 プログラマブル表示器１は、金属からなる筐体２を有しており、筐体２におけるプログラマブル表示器１の前面側に設けられた保持部２ｂでタッチパネル４をその額縁部４ｂで保持する。また、タッチパネル４における額縁部４ｂの前面側に、アンテナ電極を有するアンテナ部５を配置する。パッチアンテナを構成する場合、プログラマブル表示器１にタッチパネル４を保持する保持部２ｂが地板導体として機能し、アンテナ部５と保持部２ｂとの間に配されるタッチパネル４のガラス基板が誘電体として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルを有する表示装置に係り、より詳しくは無線通信のためのアンテナを備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルを備えた表示装置は、表示部上にタッチパネルが設けられ、表示部に表示されたボタンなどをタッチパネル上からタッチされると、タッチパネルからタッチ位置を表す信号が出力され、ボタンのタッチ操作（入力操作）が検出されるように構成されている。例えば、ＦＡ（Factory Automation）などの分野で使用される操作型の表示装置として、コンピュータを内蔵したプログラマブル表示器などの表示装置が挙げられる。
【０００３】
このような操作型表示装置は、操作入力装置としてタッチパネルを備えており、オペレータが作業しやすいように、装置表面から突出した部位がない状態で壁面や制御盤に取り付けられることが多い。また、操作型表示装置は、水、油、粉塵などが本体内部に侵入しないように、制御盤などに取り付けられた状態で露出する前面、すなわち操作面（表示面）およびその周辺部（額縁部）が保護シートなどで覆われている。また、操作型表示装置の内部で発生したノイズが外部機器に影響したり、外部で発生したノイズがプログラマブル表示器の内部回路に影響しないように、また、ディスプレイパネルやタッチパネルを固定支持するように、操作型表示装置の筐体やフレームは、例えば、電波を遮断可能であり、かつネジ止め可能（ネジ固定可能な強度を有する）である金属などの素材で形成されていることが多い。
【０００４】
上記のようなタッチパネルを備えた表示装置として、無線通信機能を備えた表示装置が特許文献１に開示されている。この表示装置では、アンテナ配線をタッチパネルの基板上に形成した構成を含んでいる。
【０００５】
また、表示装置にアンテナを備えることについては、例えば、特許文献２および３に開示された構造が挙げられる。特許文献２はアンテナ付きのタッチパネルを開示している。このタッチパネルでは、操作側の電極基板の外側にマイクロストリップパッチを形成し、その電極基板の内側に設けられた透明電極を上記のマイクロストリップパッチの地板導体と兼用している。特許文献３は液晶表示装置の表示面に平面アンテナを一体に形成する構造を開示している。この液晶表示装置では、ブラックマトリクスの導体配線をアンテナ素子として、バックライトの背面の金属反射板を高周波グランドとして利用している。
【特許文献１】特開２００２−２１５３３０号公報（２００２年８月２日公開）
【特許文献２】特開２００３−２８０８１５号公報（２００３年１０月２日公開）
【特許文献３】特開２０００−１３８５１２号公報（２０００年５月１６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の表示装置では、一般には、前述のように、ディスプレイパネルやタッチパネルを固定支持するための筐体やフレームなどの金属構造体が必要となる。このため、金属構造体がタッチパネルの裏面側（操作面の反対側）に近接または密接することになり、アンテナ配線の送受信感度などに影響を及ぼす。このため、アンテナ性能が著しく低下してしまうという不都合がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のタッチパネルでは、マイクロストリップパッチが表示面上の操作面に設けられるため、当然に透明導電材料によって透明電極として形成されることが必要である。このため、タッチパネルには、透明電極の層が重ねられることになり、マイクロストリップパッチの部分で光透過率が数％〜１０数％低下する虞がある。また、このような光透過率の相違から、表示面におけるマイクロストリップパッチの部分とそれ以外の部分との色相に相違が生じて、それぞれの表示色が異なってしまう。しかも、マイクロストリップパッチの光透過率とタッチパネルの光透過率とを完全に一致させることは困難であるので、両透過率が異なることによる光の干渉のために、マイクロストリップパッチの部分に縞模様が現れることがある。このように、操作面（表示面）にマイクロストリップパッチを形成することは、表示品位を損なうという不都合がある。
【０００８】
また、特許文献３に記載の液晶表示装置にタッチパネルを組み合わせると、液晶表示装置の前面側にタッチパネルが配置される。このため、タッチパネルの透明電極が液晶表示装置内の平面アンテナに対して遮蔽部材として機能するので、アンテナが機能しなくなるという不都合がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示品位およびアンテナ性能を損なうことなく、タッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表示装置は、表示面上にタッチパネルが設けられている表示装置において、上記課題を解決するために、前記タッチパネルの周縁部を保持する金属からなる保持構造体と、前記周縁部において前記保持体構造側に位置する第１透明基板より前方に位置して形成されるアンテナ電極とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成では、アンテナ電極の後背には、第１透明基板を間において保持構造体が位置する。それゆえ、保持構造体によって、アンテナ部を保持構造体の後背部に設けられた回路基板から電磁的に遮蔽することができる。それゆえ、アンテナ部は、このような回路基板から放射される電磁波などの影響を受けなくなり、アンテナ性能を安定させることができる。しかも、アンテナ部が周縁部に配置されることから、前述の従来技術のような表示面にアンテナが形成される構成で生じていた表示品位やアンテナ性能を損ねるという不都合を回避することができる。
【００１２】
また、パッチアンテナを構成する場合、アンテナ部に対して、金属からなる保持構造体が地板導体として機能するとともに、タッチパネルの第１透明基板が誘電体として機能する。それゆえ、表示装置の構造の一部を利用してパッチアンテナを構成することができ、表示装置の構造そのものを変更する必要がない。これにより、アンテナを備えない表示装置との部品（筐体やフレームなど）の共通化を容易に図ることができる。
【００１３】
前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記第１透明基板上に形成されていることが好ましい。また、前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１透明電極と対向して設けられる操作側の第２透明電極上に形成されていることが好ましい。さらに、前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１および第２透明電極の間に配されるフィルム上に形成されていることが好ましい。これらの構成では、アンテナ電極を、第１透明基板、第２透明基板またはフィルムを基板として、第１透明電極などに形成される透明導電膜と同様にして薄く形成することができるので、タッチパネルの厚さをほとんど増加させることなくアンテナを形成することができる。
【００１４】
前記表示装置において、前記第１透明基板はガラスからなることが好ましい。パッチアンテナを構成する場合、第１透明基板は誘電体として機能するが、誘電体の比誘電率が大きいほどアンテナ電極の面積を小さくすることができる。これにより、アンテナの小型化が可能になり、より小型の表示装置にも容易に本発明のアンテナを搭載することができる。
【００１５】
前記表示装置において、複数のアンテナ電極は偏波ダイバーシティ機能を有するように配されていることが好ましい。これにより、より受信性能が優れたアンテナを表示装置に搭載することができる。
【００１６】
前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記第２透明基板の切欠き部に嵌め込み可能な形状、かつ前記第２透明基板とほぼ同じ厚さを有するように形成された基板上に形成されていることが好ましい。これにより、アンテナ電極を部品として扱うことができ、周波数や目的に応じて形成された複数種のアンテナ部品を用意しておけば、複数種のアンテナ電極が個別に形成された多品種のタッチパネルを用意する必要がなく、表示装置の製造コスト高騰を抑制することができる。
【００１７】
前記表示装置において、前記アンテナ電極に接続される給電線は、一定の間隔をおいて対向するように配された１対の平板状の外部導体と、該外部導体間に形成される絶縁物と、該絶縁物内に形成される内部導体とを有する平板型の給電ケーブルであることが好ましい。このような平板型の給電ケーブルを用いることにより、表示装置における各所の隙間に給電ケーブルを這わせることができる。それゆえ、一般の同軸ケーブルを給電線として用いるのと異なり、配線用の孔を表示装置の筐体などに設ける必要はない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る表示装置は、以上のように、アンテナ部がタッチパネルの周縁部に配されるとともに、アンテナ部の背後に第１透明基板を間において金属の保持構造体が存在する構造を有している。これにより、アンテナを性能や表示品位を損なうことなく表示装置に設けることができる。したがって、表示装置は、無線端末装置との間で無線ＬＡＮなどの無線通信や、タッチパネルの操作を支障なく行なうことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について図１ないし図１７に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２０】
図３に示すように、本実施形態に係るプログラマブル表示器１（表示装置）は、劣悪な環境でも動作することが要求される場合に好適に使用されるコンピュータである。このプログラマブル表示器１は、表示面から入力操作を行うことができ、例えば、ＦＡ（ Factory Automation ）分野での設備機器の管理や工作機械の操作盤などに用いられている。
【００２１】
プログラマブル表示器１は、その外観構造が、後背部分の筐体２と、前面部分の支持部２ａおよびタッチパネル４とによって構成されている。タッチパネル４は、タッチ操作が有効な領域である操作部４ａと、その周囲に形成される額縁部４ｂ（周縁部）とを有する。タッチパネル４の背面側にはディスプレイパネル３が設けられている。額縁部４ｂには、アンテナ部５が設けられている。ディスプレイパネル３は、液晶パネル、ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、プラズマディスプレイパネルなどの平板型表示パネルである。
【００２２】
また、プログラマブル表示器１の前面は、支持部２ａとタッチパネル４とがオーバーレイ６が貼り付けられて覆われている。オーバーレイ６は、タッチパネル４自体を保護するだけでなく、水、油、粉塵などがタッチパネル４と支持部２ａとの間から内部に侵入することを防止するための（防塵・防滴用）保護シートの役割を果たす。オーバーレイ６は、樹脂フィルム（例えばポリエステルフィルム）によって形成されており、操作部４ａとほぼ等しい形状の透明な透過部６ａと、その周囲に形成される非透明な額縁部６ｂとからなる。額縁部６ｂは、支持部２ａの前面と額縁部４ｂの前面とを覆う大きさに形成されている。
【００２３】
プログラマブル表示器１は、使用される状態では、図４に示すように制御盤２０１に取り付けられたり、図示しない壁面に取り付けられたりする。図５に示すように、プログラマブル表示器１は、支持部２ａで制御盤２０１の前面壁２０１ａに固定されることにより、制御盤２０１の内部に筐体２の後背部分が配され、前面に操作面が現れる。
【００２４】
図１および図２は、図３のＡ−Ａ線矢視断面構造を示している。プログラマブル表示器１は、図１または図２に示すような構造を有する。なお、図３のＡ−Ａ線矢視断面構造にはオーバーレイ６が存在しないが、図１および図２では、便宜上、オーバーレイ６を記載している。
【００２５】
図１に示すように、筐体２は、全体を金属で形成されており、前面側の端部に支持部２ａと保持部２ｂとを有している。支持部２ａは、筐体２の側壁の外面と内面の両側に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。一方、保持構造体としての保持部２ｂは、同側壁の内面に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。また、保持部２ｂは、その前面側でタッチパネル４を保持するように、支持部２ａより筐体２の背面壁寄りに位置している。タッチパネル４は、その額縁部４ｂが粘着材で保持部２ｂの前面部に取り付けられることによって保持部２ｂに保持されている。また、ディスプレイパネル３は、その周縁部が粘着材で保持部２ｂの後背部に取り付けられることによって保持部２ｂに保持されている。
【００２６】
一方、図２に示すように、筐体２は、全体を樹脂で形成されており、前面側の端部に支持部２ａを有している。支持部２ａは、筐体２の側壁の外面と内面の両側に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。筐体２の内壁面には、金属からなるフレーム７が固着されている。金属フレーム７は、支持部２ａの内面に接する部分から前述の保持部２ｂと同方向に張り出して延設される保持構造体としての保持部７ａを有している。タッチパネル４は、その額縁部４ｂが粘着材で保持部７ａの前面部に取り付けられることによって保持部７ａに保持されている。また、ディスプレイパネル３は、その周縁部が粘着材で保持部７ａの後背部に取り付けられることによって保持部７ａに保持されている。
【００２７】
ここで、プログラマブル表示器１の装置構成について説明する。
【００２８】
図６に示すように、プログラマブル表示器１は、前述のディスプレイパネル３およびタッチパネル４、ＣＰＵ１１、メモリ部１２、ＶＲＡＭ１３、グラフィックコントローラ１４、タッチパネルコントローラ１５、インターフェース部（図中、Ｉ／Ｆ）１６，１７、送受信回路１８ならびにアンテナ１９を備えている。このプログラマブル表示器１は、ＰＬＣ８に接続されたデバイス（図示せず）の状態を取得してディスプレイパネル３に表示するとともに、デバイスへの制御指示を与えるためのディスプレイパネル３上での入力をタッチパネル３から受け入れる。
【００２９】
メモリ部１２は、ＤＲＡＭ１２ａ、ＦＥＰＲＯＭ(Flash Erasable and Programmable ROM)１２ｂ、ＳＲＡＭ１２ｃ等のメモリを含んでいる。ＤＲＡＭ１２ａは、主に、表示制御などの演算処理時の作業用に用いられる他、ＰＬＣ８との間でやり取りされるデータの一時的な記憶に用いられる。ＳＲＡＭ１２ｃは、ＰＬＣ８から得られたデータをロギングしたり、ＰＬＣ８に与える設定値データ（レシピデータ）を記憶したりするために用いられる。ＦＥＰＲＯＭ１２ｂは、書き替え可能な読み出し専用のフラッシュメモリであり、一般のパーソナルコンピュータにおけるハードディスクドライブの役割を果たす。フラッシュメモリは、可動部を持たず、かつ衝撃に強いので、劣悪な周囲環境でも安定して動作する。
【００３０】
また、上記のＦＥＰＲＯＭ１２ｂは、表示制御システムプログラムと、通信プロトコルと、ユーザ画面データとをそれぞれ格納するエリアを有している。
【００３１】
表示制御システムプログラムは、画像表示制御を行うための基本機能を実現するためのプログラムである。通信プロトコルは、ＰＬＣ８との通信処理で用いられるプロトコルであり、ＰＬＣ８の機種（メーカ）に応じて固有に定められている。この通信プロトコルには、ＰＬＣ８へのデータの読み出しを指示するコマンドコードが含まれている。このコマンドコードは、ＰＬＣ８の制御機能に対応付けられている前述のアドレスと組み合わされることによって、所望の制御機能についてのデータをＰＬＣ８に送信することができる。
【００３２】
ユーザ画面のデータであるユーザ画面データは、ディスプレイパネル３に表示すべきベース画面やパーツのデータおよび各パーツに付与された後述する処理指示語などを含んでいる。ユーザ画面データは、作画エディタによって作成されて、ＦＥＰＲＯＭ１２ｂにダウンロードされている。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、前述の表示制御システムプログラムを実行することによって、プログラマブル表示器１の各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ１１は、後述するインターフェース部１６，１７による通信や送受信回路１８による通信を制御する機能を有している。
【００３４】
ＶＲＡＭ１３は、ディスプレイパネル３に表示される画面のイメージを一時的に保持するメモリであり、ＦＥＰＲＯＭ１２ｂからのユーザ画面データのイメージを水平方向に表示される順にドットデータとして格納している。
【００３５】
グラフィックコントローラ１４は、ＶＲＡＭ１３に展開された画面のイメージを、ディスプレイパネル３に描画するドライバソフトウェアである。タッチパネル４は、ディスプレイパネル３の表示面上で入力を行うために設けられており、前述のアナログ抵抗膜式タッチパネルなどが好適である。タッチパネルコントローラ１５は、タッチパネル４の出力電圧を入力位置情報に変換してＣＰＵ１１に出力する。
【００３６】
インターフェース部１６は、ＬＡＮ（Local Area Network）９に接続されており、このＬＡＮ９を介した他の機器との間の通信を行うための通信制御部である。一方、インターフェース部１７は、プログラマブル表示器１がＰＬＣ８との間の通信を行うための通信制御部であり、シリアルケーブル（例えばＲＳ−２３２Ｃ）などを介してＰＬＣ８に接続されている。このインターフェース部１７により、ＰＬＣ３との間でデータ送受信が行われる。
【００３７】
送受信回路１８は、例えば、無線ＬＡＮやBluetooth（商標）など無線通信方式に対応した携帯端末などの無線通信可能な機器と通信するために設けられている。この送受信回路１８は、例えば、受信回路として、高周波受信信号を中間周波数信号に変換する回路や中間周波数信号をプログラマブル表示器１で処理できる形式のデータに復調する復調回路などを含み、送信回路として、送信されるデータを変調する変調回路や変調後の信号を高周波送信信号に変換する回路などを含んでいる。
【００３８】
アンテナ１９は、受けた電波を高周波受信信号として取り出して送受信回路１８に入力する一方、送受信回路１８から出力された高周波送信信号を電波として送出する。このアンテナ１９は、前述のアンテナ部５単独によって構成されるか、もしくはパッチアンテナの場合、アンテナ部５と筐体２の保持部２ｂまたはフレーム７の保持部７ａと、後述する支持基板４１によって構成される。
【００３９】
続いて、タッチパネル４について詳細に説明する。図８は、図７に示すタッチパネル４におけるＢ−Ｂ線矢視断面構造を示している。
【００４０】
図８に示すように、アナログ抵抗膜方式のタッチパネル４は、支持基板４１、操作側基板４２、透明導電膜４３，４４、ドットスペーサ４５、シール部材４６などによって構成されている。支持基板４１は、ガラスや硬質フィルムなどからなり、操作側基板４２はタッチ操作により変形するように軟質フィルム（例えばポリエステルフィルム）によって形成されている。支持基板４１と操作側基板４２とは、等間隔をおいて対向するように、操作部４ａの周縁部分（額縁部４ｂを含む）で粘着剤４６によって貼り合わされている。
【００４１】
透明導電膜４３は支持基板４１における操作側基板４２との対向面に形成され、透明導電膜４４は操作側基板４２における支持基板４１との対向面に形成されている。透明導電膜４３，４４は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明かつ導電性を有する材料からなる薄膜である。ドットスペーサ４５は、樹脂などの絶縁材料にて形成されており、透明導電膜４３，４４同士のタッチ部分のみの局部的な接触を可能とするように、透明導電膜４３上にマトリクス状にほぼ等しい間隔をおいて配されている。
【００４２】
また、支持基板４１には、上下端（タッチパネル４がプログラマブル表示器１に取り付けられた状態での上下両端）に、透明導電膜４４の上下縁部に沿って長く形成された第１電極（図示せず）が形成されている。第１電極から引き出された配線は、図７に示すように、テール部４ｃに接続されている。テール部４ｃは、フレキシブル配線ケーブルによって形成されており、端部にコネクタ部４ｄを有している。一方、操作側基板４２には、両端（タッチパネル４がプログラマブル表示器１に取り付けられた状態での左右両端）に、透明導電膜４４の側縁部に沿って長く形成された第２電極（図示せず）が形成されている。第２電極は、支持基板４１上に形成された第３電極（図示せず）と接触しており、第３電極からから引き出された配線によってテール部４ｃに接続されている。
【００４３】
また、図８に示すように、タッチパネル４における額縁部４ｂには、操作側基板４２と同一層にアンテナ部５が配置されている。このアンテナ部５は、支持基板４１上に粘着剤４６によって貼り付けられている。
【００４４】
図９に示すように、アンテナ部５は、アンテナ基板５ａ上にアンテナ電極５ｂが形成された構造を有する。アンテナ基板５ａは、ポリエステルフィルムなどの薄い樹脂から構成されている。アンテナ電極５ｂは、銅などの電極材料がアンテナ基板５ａに所定のパターンで直接印刷されることにより形成されており、放射部や給電部などを含んでいる。
【００４５】
なお、アンテナ部５は、上記のように、タッチパネル４と別体に形成されるが、これに限らず、タッチパネル４と一体に形成されていてもよい。例えば、アンテナ電極５ａが操作側基板４２の操作側端面に直接印刷される構造であってもよい。これにより、アンテナ部５を別途作製する必要がなく、タッチパネル４の製造工程を簡素化することができる。また、額縁部４ｂにおける操作側基板４２の操作側端面の任意の箇所にアンテナ電極５ａを印刷形成することができる。
【００４６】
また、タッチパネル４の厚さを極力増加させることなくタッチパネル４にアンテナを形成するには、以下の構造が好適である。
【００４７】
第１の構造は、タッチパネル４の表面に位置する操作側基板４２のいずれかの面に導電膜でアンテナ電極５ｂが形成される構造である。操作側基板４２は、厚さ１８８μｍのポリエステルフィムルが一般的によく用いられている。導電膜は、この操作側基板４２上に透明のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜および銀ペーストを印刷して形成される。アンテナ電極５ｂは、透明導電膜４４と同じ面に形成されることにより、透明導電膜４４と同一の工程で作製することができる。
【００４８】
第２の構造は、タッチパネル４の支持基板４１の表面（透明導電膜４３の形成面）に導電膜でアンテナ電極５ｂが形成される構造である。導電膜は、上記の導電膜と同様にして形成される。アンテナ電極５ｂは、透明導電膜４３と同じ面に形成されることにより、透明導電膜４３と同一の工程で作製することができる。
【００４９】
第３の構造は、支持基板４１と操作側基板４２との間に配されているフィルム状電極または同材質の別のフィルム上にアンテナ電極５ｂが形成される構造である。このようなフィルムとしては、絶縁目的のフィルムや電極を外部に取り出すためのフィルム状が挙げられる。このようなフィルムは、例えば、１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さのポリエステルフィルムに銀ペーストで配線パターンが印刷されたり、ポリイミドフィルムに３５μｍ程度の厚さの銅箔で配線パターンが形成されたりしている。したがって、アンテナ電極５ｂは、このようなフィルムに配線パターンと同様にして形成される。
【００５０】
ところで、アンテナ部５は、額縁部４ｂにおいて１箇所設けられるだけでもよいが、図１０または図１１に示すように、複数箇所（図では２箇所）に設けられてもよい。例えば、図１０（ａ）および（ｂ）に示す構成では、アンテナ部５が円偏波アンテナである場合、２つのアンテナ部５は、操作部４ａを間においてほぼ対向する位置に配置される。これにより、受信状況に応じて、いずれか受信感度のよいアンテナ部５を使用でき、ダイバーシティ効果を得ることができる。
【００５１】
また、アンテナ部５が単一偏波アンテナである場合、図１１に示すように、アンテナ部５は、その偏波方向（矢印方向）が直交する位置に配置されている。送信波がプログラマブル表示器１に到達するまで反射すると、送信波の偏波面が変化するので、上記のように偏波方向が直交していることにより、送信波の偏波面と一致する偏波面を有するアンテナ部５で受信することができる。これにより、受信状況に応じて、いずれか受信感度のよいアンテナ部５を使用でき、ダイバーシティ効果を得ることができる。
【００５２】
アンテナ部５は、アンテナ部５に形成するアンテナの種類によってアンテナ機能を発揮することも可能であるが、パッチアンテナなどの地板導体を必要とするアンテナについては、筐体２の保持部２ｂまたはフレーム７の保持部７ａが地板導体の役割を果たす。このようなアンテナ構造の給電線の配線は、例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すようになされる。図１２（ａ）および（ｂ）は、図１の構造における配線構造を示している。
【００５３】
この構造においては、給電線としての同軸ケーブル１０１の外被１０１ａ内の網線（外部導体）１０１ｂが端部から引き出されて保持部２ｂに接続されている。また、外部導体１０１ｂの内周側の絶縁物１０１ｃから芯線（内部導体）１０１ｄが引き出されている。この芯線１０１ｄは、支持部２ａを筐体２の内部から外部に貫通するように形成された貫通孔２ｃを通して先端がアンテナ部５における給電点５ｃに接続されている。同軸ケーブル１０１の図示しない他端は、前述の送受信回路１８に接続されている。給電点５ｃは、アンテナ部５のインピーダンスと同軸ケーブル１０１のインピーダンスが等しくなる位置に設けられる。
【００５４】
また、スナップ式のコネクタを用いれば、給電線とアンテナ部５との接続が容易になる。例えば、図１３に示すように、同軸ケーブル１０１の接続端に雄コネクタ１０２が取り付けられる一方、貫通孔２ｃの内部側開口部に雌コネクタ１０３が取り付けられ、雌コネクタ１０３から引き出された接続導体１０３がアンテナ部５の給電点５ｃに接続されている。このような構造では、給電線の取り付け作業を雄コネクタ１０２と雌コネクタ１０３との接合により容易に行うことができる。
【００５５】
給電線として用いるケーブルは、上記のような一般的な同軸ケーブル１０１でも良いが、これに限らず、図１４に示すような平板型の給電ケーブル１１１を用いても良い。この給電ケーブル１１１は、一定の間隔をおいて平行に配された平板状の表面導体部（外部導体）１１１ａ，１１１ｂの間に絶縁物（誘電体）１１１ｃが挟持され、その絶縁物１１１ｃの中心に芯線（内部導体）１１１ｄが配される構造をなしている。表面導体部１１１ａ，１１１ｂは銅箔などによって形成されており、芯線１１１ｄは銅などによって偏平形状に形成されている。絶縁物１１１ｃは、ポリイミドなどによって形成されている。
【００５６】
また、図示はしていないが、外部導体部１１１ａ，１１１ｂの表面が絶縁フィルムで被覆されている。
【００５７】
上記のように構成される給電ケーブル１１１のインピーダンスは、給電ケーブル１１１の厚さ、芯線１１１ｄの幅および絶縁物１１１ｃの誘電率で定まる。また、芯線１１１ｄからの電気力線が外部に漏れない程度に芯線１１１ｄとケーブル側端部との間の長さを確保すれば、両側端部に外部導体を設ける必要がない。このように両側端部を絶縁物１１１ｃが開放される構造を採ることにより、給電ケーブル１１１をフレキシブルに形成することができる。
【００５８】
このような給電ケーブル１１１を用いて配線する場合、給電ケーブル１１１が１００μｍ程度の厚さに形成されるため、配線が容易になる。例えば、図１に示す構造では、アンテナ部５の支持部２ａ側の端部から引き出された給電ケーブル１１１は、額縁部４ｂの端部および裏面と支持部２ａおよび保持部２ｂとの間（粘着剤層）に配され、さらにディスプレイパネル３と保持部２ｂとの間（粘着剤層）に配されて筐体２の内部に導かれる。給電ケーブル１１１は、ディスプレイパネル３およびタッチパネル４が粘着剤によって筐体２に接合されるわずかな隙間に這わせることができる。したがって、図１２や図１３に示すように筐体２に貫通孔２ｃを設ける必要がなく、筐体２を形成するための金型もそれだけ安価に作製することができる。
【００５９】
また、アンテナ部５がテール部４ｃ付近に配置されている場合は、テール部４ｃと同じ位置から給電ケーブル１１１を引き出すようにしても良い。このような構成では、配線の引回しが簡素になり、タッチパネル４の取り付け作業を容易にすることができる。テール部４ｃと給電ケーブル１１１とを近接して配置できる場合、テール部４ｃと給電ケーブル１１１とを一体に形成しても良い。このような一体型のケーブルにおいては、アンテナ部の電気力線がテール部に漏れないようにアンテナ部とテール部とが若干離れて配置される。
【００６０】
図７に示すように、アンテナ部５がテール部４ｃと離間して配置されている場合は、給電線を短くするために、アンテナ部５から直接の給電ケーブル１１１が引き出される。
【００６１】
ところで、アンテナ部５を前述のように、タッチパネル４と別体に形成することにより、予め部品として用意しておいた各種のアンテナ部５を使用目的や周波数に応じて選択使用することができる。このような各種のアンテナ部５を用いる場合、図１５に示すように、操作側基板４２に形成されたアンテナ部５と同形状の切欠き部４２ａに所望のアンテナ部５を嵌め込んで接着固定する。
【００６２】
ここで、図１６（ａ）ないし（ｈ）に示すように、本実施形態に採用可能な各種のアンテナ部５としてのアンテナ部５１〜５８について説明する。
【００６３】
図１６（ａ）に示すアンテナ部５１は、逆Ｆ型のアンテナであり、細長く形成された放射部５１ａと面積の大きい地板部５１ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。地板部５１ｂは、タッチパネル４を間において保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合する。このため、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体としての役割を果たすことにより、地板部５１ｂの面積を小さくすることができる。地板部５１ｂがない構成では、タッチパネル４の額縁部４ｂに内部へ貫通する孔を形成して、放射部５１ａと、保持部２ｂまたは保持部７ａとを電気的に接続する必要がある。それゆえ、地板部５１ｂを設ける方が好ましい。
【００６４】
図１６（ｂ）および（ｃ）に示すアンテナ部５２，５３は、それぞれパッチアンテナを構成している。図１６（ｂ）に示すアンテナ部５２は、方形に形成されたパッチ部５２ａとストリップ給電線５２ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。図１６（ｃ）に示すアンテナ部５３は、パッチ部５３ａとストリップ給電線５３ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。パッチ部５３ａは、方形の対向する角部が切り欠かれた形状をなしている。このようなパッチ部５３ａでは、表面で高周波を受けると、切欠き形状によって、一定周期毎に電流の向きが変わり、電流が端の部分を流れる不均衡を防止することができる。
【００６５】
図１６（ｄ）に示すアンテナ部５４は、メアンダラインアンテナであり、クランク状に蛇行するように形成された放射部５４ａと方形に形成された地板部５５ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。放射部５４ａと地板部５４ｂとは切り離されており、地板部５４ｂはタッチパネル４を間において保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合している。このアンテナ部５４ｂでは、放射部５４ａの地板部５４ｂ側の端部に給電し、地板部５４ｂに給電線の外部導体を接続するので、保持部２ｂまたは保持部７ａを地板導体として利用する必要はないが、図１６（ａ）のアンテナ部５１と同様、地板部５４ｂがタッチパネル４を間において地板導体として機能する保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合するので、地板部５４ｂの面積を小さくすることができる。
【００６６】
図１６（ｅ）に示すアンテナ部５５は、ダイポール型のパッチアンテナであり、細くかつ短く形成された放射部５５ａと、これに沿って形成された面積の大きい放射部５５ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。放射部５５ａ，５５ｂは、近接して配置されていることから、容量結合している。
【００６７】
図１６（ｆ）に示すアンテナ部５６は、ループアンテナであり、ループ状の放射部５６ａをアンテナ電極５ｂとして有している。一方、図１６（ｇ）に示すアンテナ部５７は、コイルアンテナであり、コイル状の放射部５７ａをアンテナ電極５ｂとして有している。これらのアンテナ部５６，５７は地板導体を必要としないので、アンテナ部５６，５７を用いたプログラマブル表示器１においては、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体として機能することはない。しかしながら、アンテナ部５６，５７は、プログラマブル表示器１に内蔵される回路基板から放射される電磁波などの影響を直接受けるとアンテナ性能が低下する。したがって、その背後に存在する保持部２ｂまたは保持部７ａによって、上記のような回路基板による影響を遮断することによって、アンテナ部５６，５７のアンテナ性能を安定させることができる。
【００６８】
図１６（ｈ）に示すアンテナ部５８は、長方形に形成された３つの放射部５８ａ〜５８ｃをアンテナ電極５ｂとして有している。各放射部５８ａ〜５８ｃは、長手方向にずれるように近接して配されて容量結合しているため、等価的には繋がっている。また、各放射部５８ａ〜５８ｃの長さ（λ／４）を異ならせることによりそれぞれの共振周波数を異ならせれば、共振ポイントの異なる３つのアンテナを有するのと同じ効果が得られ、送受信可能な周波数範囲を拡大することができる。
【００６９】
例えば、無線ＬＡＮ用のアンテナを設計する場合、図１７に示すように、無線ＬＡＮで用いられる周波数帯域（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）での電圧定在波比（ＶＳＷＲ；Voltage Standing Wave Ratio）が表される。ＶＳＷＲが小さいほどアンテナが効率良く機能するので、実用可能な１≦ＶＳＷＲ≦３の範囲での周波数範囲ｗが上記の周波数帯域をカバーできることが好ましい。このため、図１６（ｈ）のアンテナ部５８によれば、図１７に示すような共振周波数の異なる３つの特性曲線が得られるので、周波数範囲ｗを無線ＬＡＮの周波数帯域に近づけることができる。
【００７０】
以上に述べたように、本実施形態のプログラマブル表示器１は、アンテナ部５がタッチパネル４の額縁部４ｂに配置されるとともに、アンテナ部５の背後に額縁部４ｂ（支持基板４１などを含む）を間において金属構造体としての保持部２ｂまたは保持部７ａが存在する構造を有している。このような構造では、保持部２ｂまたは保持部７ａによって、アンテナ部５を筐体２内に設けられた回路基板から電磁的に遮蔽することができる。それゆえ、前述の図１６（ｆ）および（ｇ）に示すようなアンテナ部５６，５７では、アンテナ性能を安定させることができる。しかも、アンテナ部５が額縁部４ｂに配置されることから、パッチアンテナをタッチパネルの操作部に形成する構造（特許文献２）のように表示品位を損ねたり、ディスプレイパネルに形成された平板アンテナのように（特許文献３）前方にタッチパネルが配された場合にタッチパネルの電極で電磁遮蔽されてアンテナ性能を損ねたりする不都合を回避することができる。
【００７１】
このように、アンテナが性能を損なわれることなくプログラマブル表示器１の前面側に設けられる。これにより、プログラマブル表示器１を図４に示すように制御盤２０１に取り付けた状態でも、無線端末装置との間で無線ＬＡＮなどの無線通信を支障なく行なうことができる。
【００７２】
また、パッチアンテナを構成する場合、アンテナ部５に対して、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体として機能するとともに、タッチパネル４の支持基板４１が誘電体として機能する。それゆえ、プログラマブル表示器１の構造の一部を利用してパッチアンテナを構成することができ、プログラマブル表示器１の構造そのものを変更する必要がない。これにより、アンテナを備えないプログラマブル表示器との部品（筐体２やフレーム７など）の共通化を容易に図ることができる。
【００７３】
また、図１０および図１１に示すように、複数のアンテナ部５をダイバーシティ効果が得られるように配置することにより、アンテナ部５をダイバーシティアンテナとして機能させることができる。さらに、本実施形態では、図１５に示すように、異なる機能を有するアンテナ部５を部品の形態で提供できるようにしている。これにより、アンテナ部５とタッチパネル４の仕様がそれぞれ複数存在しても、特定の仕様のタッチパネル４に搭載すべきアンテナ部５を選択して取り付けることで、タッチパネル４の製造に必要な版の数を増加をさせることはない。それゆえ、初期投資の増加を回避することができる。
【００７４】
ところで、パッチアンテナを構成する場合、支持基板４１は誘電体として機能するが、誘電体の比誘電率が大きいほどアンテナ電極の面積を小さくすることができる。パッチアンテナのように誘電体板表面に放射器を形成するアンテナは、回路モジュールなどに組み込むために、一般に、厚さ０．８ｍｍ〜１．６ｍｍ程度の厚さを有する電子回路用プリント基板（例えば、ガラス・エポキシなどの複合材基板やテフロン（登録商標）樹脂基板）を用いて実現される例が多い。これに対し、本実施形態のプログラマブル表示器１では、誘電体として１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さを有するガラスからなる支持基板４１を用いている。
【００７５】
一般的なガラスの比誘電率は、５．４〜９．９の範囲にある。電子回路用プリント基板には、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて硬化させたＦＲ−４と呼ばれる基板がある。マイクロ波帯では、テフロン樹脂の基板も良く使用される。このＦＲ−４やテフロン樹脂基板、そして本実施形態のようにガラスを基板基板として用いた場合の、各基板上での波長短縮率を表１に示す。
【００７６】
表１から、テフロン樹脂基板の波長短縮率を１とした場合、ＦＲ−４の波長短縮率は、０．９９７であり、比誘電率７．３のガラスの波長短縮率は０．８０２であり、比誘電率９．０のガラスの波長短縮率は０．７２２である。この波長短縮率は、テフロン樹脂基板上にあるアンテナ電極の寸法を１とした場合のそれぞれの基板上でのアンテナ電極の寸法の比を表している。つまり、テフロン樹脂基板に比較して、比誘電率７．３のガラス基板ではアンテナ電極寸法が８０％であり、比誘電率９．０のガラス基板ではアンテナ電極寸法が７２％であることを意味している。したがって、ガラスを基板として用いると、アンテナ電極寸法で最大２８％、アンテナ電極面積で最大５８％の縮小化が可能である。
【００７７】
これにより、アンテナの小型化が可能になり、より小型のプログラマブル表示器１にも容易に本実施形態のアンテナを搭載することができる。
【００７８】
【表１】
【００７９】
電子回路用プリント回路基板上に形成されるアンテナで地板を必要とするパッチアンテナの場合、アンテナの放射器が形成された面の誘電体を間においた反対側の面は、一面導体（グランドプレーン）の地板を形成する必要がある。パッチアンテナが形成されたプリント基板においては、片面がアンテナ電極を形成するパターン面となり、反対側の面が一様な導体面となる。本実施形態では、保持部２ｂまたは保持部７ａのような金属構造体を地板すなわち一様な導体面として利用できることから、誘電体としてのガラス基板と組み合わせることにより、小さくて高性能なアンテナをプログラマブル表示器１に組み込むことができる。
【００８０】
また、パッチアンテナの放射器には地板を基準に給電する。したがって、本実施形態の構造では、保持部２ｂまたは保持部７ａに地板電位を取る必要がある。地板電位を取るには、アンテナの放射器の形成面の反対側の面に金属構造体とのリアクタンスが数Ωより小さくなるように電極を設け、これを地板電位の電極としてアンテナの放射器への給電に利用する。
【００８１】
なお、本実施形態では、アナログ抵抗膜方式のタッチパネル４を用いた例について説明したが、他の方式のタッチパネルを用いてもよい。例えば、ストライプ状の透明導電膜が形成された２枚の透明基板を透明導電膜が交差するように対向させ、マトリクス状に交差部が形成されるようなデジタル方式のタッチパネルが本発明に適用可能である。また、保持部２ｂまたは保持部７ａによるアンテナ性能の向上が期待できれば、図１６（ａ）ないし（ｈ）に示したタイプ以外のアンテナ部５も本発明に適用可能である。さらに、本実施形態では、表示装置としてプログラマブル表示器１について説明したが、タッチパネルを有し、同様なタッチパネル保持構造を有しておれば、プログラマブル表示器１以外の表示装置でも本発明の適用が可能である。
【００８２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の表示装置は、タッチパネルの額縁部にアンテナ構造が形成されることにより、表示性能やアンテナ性能を損なうことなくアンテナを搭載することができるので、無線ＬＡＮなどの通信方式で無線端末装置と無線通信を行なう環境に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態を示すプログラマブル表示器の要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すプログラマブル表示器の要部の他の構造を示す断面図である。
【図３】図１または図２の構造を有するプログラマブル表示器の外観構成を示す分解斜視図である。
【図４】上記プログラマブル表示器が取り付けられた制御盤の外観を示す斜視図である。
【図５】上記制御盤におけるプログラマブル表示器の取り付け部位での構造を示す断面図である。
【図６】上記プログラマブル表示器の装置構成を示すブロック図である。
【図７】上記プログラマブル表示器に設けられるタッチパネルの外観構成を示す斜視図である。
【図８】上記タッチパネルの要部の構造を示す断面図である。
【図９】上記タッチパネルに設けられるアンテナ部の外観構成を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は円偏波アンテナのアンテナ部がダイバーシティアンテナとして機能するように配置されたタッチパネルの構成を示す平面図である。
【図１１】直線偏波アンテナのアンテナ部がダイバーシティアンテナとして機能するように配置されたタッチパネルの構成を示す平面図である。
【図１２】（ａ）は上記アンテナ部および上記プログラマブル表示器の一部に給電線を接続する構造を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１３】上記アンテナ部および上記プログラマブル表示器の一部に給電線を接続する他の構造を示す断面図である。
【図１４】上記給電線の他の構造を示す断面図である。
【図１５】異なるアンテナ部を部品としてタッチパネルに取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１６】（ａ）ないし（ｈ）は上記アンテナ部の構成を示す平面図である。
【図１７】アンテナのＶＳＷＲを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１ プログラマブル表示器（表示装置）
２ 筐体
２ｂ 保持部（保持構造体）
４ タッチパネル
４ｂ 額縁部（周縁部）
５ アンテナ部
５ａ 基板
５ｂ アンテナ電極
７ フレーム
７ａ 保持部（保持構造体）
４１ 支持基板（第１透明基板）
４２ 操作側基板（第２透明基板）
４２ａ 切欠き部
１１１ 給電ケーブル
１１１ａ 表面導体部（外部導体）
１１１ｂ 表面導体部（外部導体）
１１１ｃ 絶縁物
１１１ｄ 芯線（内部導体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルを有する表示装置に係り、より詳しくは無線通信のためのアンテナを備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルを備えた表示装置は、表示部上にタッチパネルが設けられ、表示部に表示されたボタンなどをタッチパネル上からタッチされると、タッチパネルからタッチ位置を表す信号が出力され、ボタンのタッチ操作（入力操作）が検出されるように構成されている。例えば、ＦＡ（Factory Automation）などの分野で使用される操作型の表示装置として、コンピュータを内蔵したプログラマブル表示器などの表示装置が挙げられる。
【０００３】
このような操作型表示装置は、操作入力装置としてタッチパネルを備えており、オペレータが作業しやすいように、装置表面から突出した部位がない状態で壁面や制御盤に取り付けられることが多い。また、操作型表示装置は、水、油、粉塵などが本体内部に侵入しないように、制御盤などに取り付けられた状態で露出する前面、すなわち操作面（表示面）およびその周辺部（額縁部）が保護シートなどで覆われている。また、操作型表示装置の内部で発生したノイズが外部機器に影響したり、外部で発生したノイズがプログラマブル表示器の内部回路に影響しないように、また、ディスプレイパネルやタッチパネルを固定支持するように、操作型表示装置の筐体やフレームは、例えば、電波を遮断可能であり、かつネジ止め可能（ネジ固定可能な強度を有する）である金属などの素材で形成されていることが多い。
【０００４】
上記のようなタッチパネルを備えた表示装置として、無線通信機能を備えた表示装置が特許文献１に開示されている。この表示装置では、アンテナ配線をタッチパネルの基板上に形成した構成を含んでいる。
【０００５】
また、表示装置にアンテナを備えることについては、例えば、特許文献２および３に開示された構造が挙げられる。特許文献２はアンテナ付きのタッチパネルを開示している。このタッチパネルでは、操作側の電極基板の外側にマイクロストリップパッチを形成し、その電極基板の内側に設けられた透明電極を上記のマイクロストリップパッチの地板導体と兼用している。特許文献３は液晶表示装置の表示面に平面アンテナを一体に形成する構造を開示している。この液晶表示装置では、ブラックマトリクスの導体配線をアンテナ素子として、バックライトの背面の金属反射板を高周波グランドとして利用している。
【特許文献１】特開２００２−２１５３３０号公報（２００２年８月２日公開）
【特許文献２】特開２００３−２８０８１５号公報（２００３年１０月２日公開）
【特許文献３】特開２０００−１３８５１２号公報（２０００年５月１６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の表示装置では、一般には、前述のように、ディスプレイパネルやタッチパネルを固定支持するための筐体やフレームなどの金属構造体が必要となる。このため、金属構造体がタッチパネルの裏面側（操作面の反対側）に近接または密接することになり、アンテナ配線の送受信感度などに影響を及ぼす。このため、アンテナ性能が著しく低下してしまうという不都合がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のタッチパネルでは、マイクロストリップパッチが表示面上の操作面に設けられるため、当然に透明導電材料によって透明電極として形成されることが必要である。このため、タッチパネルには、透明電極の層が重ねられることになり、マイクロストリップパッチの部分で光透過率が数％〜１０数％低下する虞がある。また、このような光透過率の相違から、表示面におけるマイクロストリップパッチの部分とそれ以外の部分との色相に相違が生じて、それぞれの表示色が異なってしまう。しかも、マイクロストリップパッチの光透過率とタッチパネルの光透過率とを完全に一致させることは困難であるので、両透過率が異なることによる光の干渉のために、マイクロストリップパッチの部分に縞模様が現れることがある。このように、操作面（表示面）にマイクロストリップパッチを形成することは、表示品位を損なうという不都合がある。
【０００８】
また、特許文献３に記載の液晶表示装置にタッチパネルを組み合わせると、液晶表示装置の前面側にタッチパネルが配置される。このため、タッチパネルの透明電極が液晶表示装置内の平面アンテナに対して遮蔽部材として機能するので、アンテナが機能しなくなるという不都合がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示品位およびアンテナ性能を損なうことなく、タッチパネルを備えた表示装置にアンテナを内蔵する構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表示装置は、表示面上にタッチパネルが設けられている表示装置において、上記課題を解決するために、前記タッチパネルの周縁部を保持する金属からなる保持構造体と、前記周縁部において前記保持体構造側に位置する第１透明基板より前方に位置して形成されるアンテナ電極とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成では、アンテナ電極の後背には、第１透明基板を間において保持構造体が位置する。それゆえ、保持構造体によって、アンテナ部を保持構造体の後背部に設けられた回路基板から電磁的に遮蔽することができる。それゆえ、アンテナ部は、このような回路基板から放射される電磁波などの影響を受けなくなり、アンテナ性能を安定させることができる。しかも、アンテナ部が周縁部に配置されることから、前述の従来技術のような表示面にアンテナが形成される構成で生じていた表示品位やアンテナ性能を損ねるという不都合を回避することができる。
【００１２】
また、パッチアンテナを構成する場合、アンテナ部に対して、金属からなる保持構造体が地板導体として機能するとともに、タッチパネルの第１透明基板が誘電体として機能する。それゆえ、表示装置の構造の一部を利用してパッチアンテナを構成することができ、表示装置の構造そのものを変更する必要がない。これにより、アンテナを備えない表示装置との部品（筐体やフレームなど）の共通化を容易に図ることができる。
【００１３】
前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記第１透明基板上に形成されていることが好ましい。また、前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１透明電極と対向して設けられる操作側の第２透明電極上に形成されていることが好ましい。さらに、前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１および第２透明電極の間に配されるフィルム上に形成されていることが好ましい。これらの構成では、アンテナ電極を、第１透明基板、第２透明基板またはフィルムを基板として、第１透明電極などに形成される透明導電膜と同様にして薄く形成することができるので、タッチパネルの厚さをほとんど増加させることなくアンテナを形成することができる。
【００１４】
前記表示装置において、前記第１透明基板はガラスからなることが好ましい。パッチアンテナを構成する場合、第１透明基板は誘電体として機能するが、誘電体の比誘電率が大きいほどアンテナ電極の面積を小さくすることができる。これにより、アンテナの小型化が可能になり、より小型の表示装置にも容易に本発明のアンテナを搭載することができる。
【００１５】
前記表示装置において、複数のアンテナ電極は偏波ダイバーシティ機能を有するように配されていることが好ましい。これにより、より受信性能が優れたアンテナを表示装置に搭載することができる。
【００１６】
前記表示装置において、前記アンテナ電極は、前記第２透明基板の切欠き部に嵌め込み可能な形状、かつ前記第２透明基板とほぼ同じ厚さを有するように形成された基板上に形成されていることが好ましい。これにより、アンテナ電極を部品として扱うことができ、周波数や目的に応じて形成された複数種のアンテナ部品を用意しておけば、複数種のアンテナ電極が個別に形成された多品種のタッチパネルを用意する必要がなく、表示装置の製造コスト高騰を抑制することができる。
【００１７】
前記表示装置において、前記アンテナ電極に接続される給電線は、一定の間隔をおいて対向するように配された１対の平板状の外部導体と、該外部導体間に形成される絶縁物と、該絶縁物内に形成される内部導体とを有する平板型の給電ケーブルであることが好ましい。このような平板型の給電ケーブルを用いることにより、表示装置における各所の隙間に給電ケーブルを這わせることができる。それゆえ、一般の同軸ケーブルを給電線として用いるのと異なり、配線用の孔を表示装置の筐体などに設ける必要はない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る表示装置は、以上のように、アンテナ部がタッチパネルの周縁部に配されるとともに、アンテナ部の背後に第１透明基板を間において金属の保持構造体が存在する構造を有している。これにより、アンテナを性能や表示品位を損なうことなく表示装置に設けることができる。したがって、表示装置は、無線端末装置との間で無線ＬＡＮなどの無線通信や、タッチパネルの操作を支障なく行なうことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について図１ないし図１７に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２０】
図３に示すように、本実施形態に係るプログラマブル表示器１（表示装置）は、劣悪な環境でも動作することが要求される場合に好適に使用されるコンピュータである。このプログラマブル表示器１は、表示面から入力操作を行うことができ、例えば、ＦＡ（ Factory Automation ）分野での設備機器の管理や工作機械の操作盤などに用いられている。
【００２１】
プログラマブル表示器１は、その外観構造が、後背部分の筐体２と、前面部分の支持部２ａおよびタッチパネル４とによって構成されている。タッチパネル４は、タッチ操作が有効な領域である操作部４ａと、その周囲に形成される額縁部４ｂ（周縁部）とを有する。タッチパネル４の背面側にはディスプレイパネル３が設けられている。額縁部４ｂには、アンテナ部５が設けられている。ディスプレイパネル３は、液晶パネル、ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、プラズマディスプレイパネルなどの平板型表示パネルである。
【００２２】
また、プログラマブル表示器１の前面は、支持部２ａとタッチパネル４とがオーバーレイ６が貼り付けられて覆われている。オーバーレイ６は、タッチパネル４自体を保護するだけでなく、水、油、粉塵などがタッチパネル４と支持部２ａとの間から内部に侵入することを防止するための（防塵・防滴用）保護シートの役割を果たす。オーバーレイ６は、樹脂フィルム（例えばポリエステルフィルム）によって形成されており、操作部４ａとほぼ等しい形状の透明な透過部６ａと、その周囲に形成される非透明な額縁部６ｂとからなる。額縁部６ｂは、支持部２ａの前面と額縁部４ｂの前面とを覆う大きさに形成されている。
【００２３】
プログラマブル表示器１は、使用される状態では、図４に示すように制御盤２０１に取り付けられたり、図示しない壁面に取り付けられたりする。図５に示すように、プログラマブル表示器１は、支持部２ａで制御盤２０１の前面壁２０１ａに固定されることにより、制御盤２０１の内部に筐体２の後背部分が配され、前面に操作面が現れる。
【００２４】
図１および図２は、図３のＡ−Ａ線矢視断面構造を示している。プログラマブル表示器１は、図１または図２に示すような構造を有する。なお、図３のＡ−Ａ線矢視断面構造にはオーバーレイ６が存在しないが、図１および図２では、便宜上、オーバーレイ６を記載している。
【００２５】
図１に示すように、筐体２は、全体を金属で形成されており、前面側の端部に支持部２ａと保持部２ｂとを有している。支持部２ａは、筐体２の側壁の外面と内面の両側に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。一方、保持構造体としての保持部２ｂは、同側壁の内面に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。また、保持部２ｂは、その前面側でタッチパネル４を保持するように、支持部２ａより筐体２の背面壁寄りに位置している。タッチパネル４は、その額縁部４ｂが粘着材で保持部２ｂの前面部に取り付けられることによって保持部２ｂに保持されている。また、ディスプレイパネル３は、その周縁部が粘着材で保持部２ｂの後背部に取り付けられることによって保持部２ｂに保持されている。
【００２６】
一方、図２に示すように、筐体２は、全体を樹脂で形成されており、前面側の端部に支持部２ａを有している。支持部２ａは、筐体２の側壁の外面と内面の両側に形成され、その側壁に対してほぼ垂直に張り出している。筐体２の内壁面には、金属からなるフレーム７が固着されている。金属フレーム７は、支持部２ａの内面に接する部分から前述の保持部２ｂと同方向に張り出して延設される保持構造体としての保持部７ａを有している。タッチパネル４は、その額縁部４ｂが粘着材で保持部７ａの前面部に取り付けられることによって保持部７ａに保持されている。また、ディスプレイパネル３は、その周縁部が粘着材で保持部７ａの後背部に取り付けられることによって保持部７ａに保持されている。
【００２７】
ここで、プログラマブル表示器１の装置構成について説明する。
【００２８】
図６に示すように、プログラマブル表示器１は、前述のディスプレイパネル３およびタッチパネル４、ＣＰＵ１１、メモリ部１２、ＶＲＡＭ１３、グラフィックコントローラ１４、タッチパネルコントローラ１５、インターフェース部（図中、Ｉ／Ｆ）１６，１７、送受信回路１８ならびにアンテナ１９を備えている。このプログラマブル表示器１は、ＰＬＣ８に接続されたデバイス（図示せず）の状態を取得してディスプレイパネル３に表示するとともに、デバイスへの制御指示を与えるためのディスプレイパネル３上での入力をタッチパネル３から受け入れる。
【００２９】
メモリ部１２は、ＤＲＡＭ１２ａ、ＦＥＰＲＯＭ(Flash Erasable and Programmable ROM)１２ｂ、ＳＲＡＭ１２ｃ等のメモリを含んでいる。ＤＲＡＭ１２ａは、主に、表示制御などの演算処理時の作業用に用いられる他、ＰＬＣ８との間でやり取りされるデータの一時的な記憶に用いられる。ＳＲＡＭ１２ｃは、ＰＬＣ８から得られたデータをロギングしたり、ＰＬＣ８に与える設定値データ（レシピデータ）を記憶したりするために用いられる。ＦＥＰＲＯＭ１２ｂは、書き替え可能な読み出し専用のフラッシュメモリであり、一般のパーソナルコンピュータにおけるハードディスクドライブの役割を果たす。フラッシュメモリは、可動部を持たず、かつ衝撃に強いので、劣悪な周囲環境でも安定して動作する。
【００３０】
また、上記のＦＥＰＲＯＭ１２ｂは、表示制御システムプログラムと、通信プロトコルと、ユーザ画面データとをそれぞれ格納するエリアを有している。
【００３１】
表示制御システムプログラムは、画像表示制御を行うための基本機能を実現するためのプログラムである。通信プロトコルは、ＰＬＣ８との通信処理で用いられるプロトコルであり、ＰＬＣ８の機種（メーカ）に応じて固有に定められている。この通信プロトコルには、ＰＬＣ８へのデータの読み出しを指示するコマンドコードが含まれている。このコマンドコードは、ＰＬＣ８の制御機能に対応付けられている前述のアドレスと組み合わされることによって、所望の制御機能についてのデータをＰＬＣ８に送信することができる。
【００３２】
ユーザ画面のデータであるユーザ画面データは、ディスプレイパネル３に表示すべきベース画面やパーツのデータおよび各パーツに付与された後述する処理指示語などを含んでいる。ユーザ画面データは、作画エディタによって作成されて、ＦＥＰＲＯＭ１２ｂにダウンロードされている。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、前述の表示制御システムプログラムを実行することによって、プログラマブル表示器１の各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ１１は、後述するインターフェース部１６，１７による通信や送受信回路１８による通信を制御する機能を有している。
【００３４】
ＶＲＡＭ１３は、ディスプレイパネル３に表示される画面のイメージを一時的に保持するメモリであり、ＦＥＰＲＯＭ１２ｂからのユーザ画面データのイメージを水平方向に表示される順にドットデータとして格納している。
【００３５】
グラフィックコントローラ１４は、ＶＲＡＭ１３に展開された画面のイメージを、ディスプレイパネル３に描画するドライバソフトウェアである。タッチパネル４は、ディスプレイパネル３の表示面上で入力を行うために設けられており、前述のアナログ抵抗膜式タッチパネルなどが好適である。タッチパネルコントローラ１５は、タッチパネル４の出力電圧を入力位置情報に変換してＣＰＵ１１に出力する。
【００３６】
インターフェース部１６は、ＬＡＮ（Local Area Network）９に接続されており、このＬＡＮ９を介した他の機器との間の通信を行うための通信制御部である。一方、インターフェース部１７は、プログラマブル表示器１がＰＬＣ８との間の通信を行うための通信制御部であり、シリアルケーブル（例えばＲＳ−２３２Ｃ）などを介してＰＬＣ８に接続されている。このインターフェース部１７により、ＰＬＣ３との間でデータ送受信が行われる。
【００３７】
送受信回路１８は、例えば、無線ＬＡＮやBluetooth（商標）など無線通信方式に対応した携帯端末などの無線通信可能な機器と通信するために設けられている。この送受信回路１８は、例えば、受信回路として、高周波受信信号を中間周波数信号に変換する回路や中間周波数信号をプログラマブル表示器１で処理できる形式のデータに復調する復調回路などを含み、送信回路として、送信されるデータを変調する変調回路や変調後の信号を高周波送信信号に変換する回路などを含んでいる。
【００３８】
アンテナ１９は、受けた電波を高周波受信信号として取り出して送受信回路１８に入力する一方、送受信回路１８から出力された高周波送信信号を電波として送出する。このアンテナ１９は、前述のアンテナ部５単独によって構成されるか、もしくはパッチアンテナの場合、アンテナ部５と筐体２の保持部２ｂまたはフレーム７の保持部７ａと、後述する支持基板４１によって構成される。
【００３９】
続いて、タッチパネル４について詳細に説明する。図８は、図７に示すタッチパネル４におけるＢ−Ｂ線矢視断面構造を示している。
【００４０】
図８に示すように、アナログ抵抗膜方式のタッチパネル４は、支持基板４１、操作側基板４２、透明導電膜４３，４４、ドットスペーサ４５、シール部材４６などによって構成されている。支持基板４１は、ガラスや硬質フィルムなどからなり、操作側基板４２はタッチ操作により変形するように軟質フィルム（例えばポリエステルフィルム）によって形成されている。支持基板４１と操作側基板４２とは、等間隔をおいて対向するように、操作部４ａの周縁部分（額縁部４ｂを含む）で粘着剤４６によって貼り合わされている。
【００４１】
透明導電膜４３は支持基板４１における操作側基板４２との対向面に形成され、透明導電膜４４は操作側基板４２における支持基板４１との対向面に形成されている。透明導電膜４３，４４は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明かつ導電性を有する材料からなる薄膜である。ドットスペーサ４５は、樹脂などの絶縁材料にて形成されており、透明導電膜４３，４４同士のタッチ部分のみの局部的な接触を可能とするように、透明導電膜４３上にマトリクス状にほぼ等しい間隔をおいて配されている。
【００４２】
また、支持基板４１には、上下端（タッチパネル４がプログラマブル表示器１に取り付けられた状態での上下両端）に、透明導電膜４４の上下縁部に沿って長く形成された第１電極（図示せず）が形成されている。第１電極から引き出された配線は、図７に示すように、テール部４ｃに接続されている。テール部４ｃは、フレキシブル配線ケーブルによって形成されており、端部にコネクタ部４ｄを有している。一方、操作側基板４２には、両端（タッチパネル４がプログラマブル表示器１に取り付けられた状態での左右両端）に、透明導電膜４４の側縁部に沿って長く形成された第２電極（図示せず）が形成されている。第２電極は、支持基板４１上に形成された第３電極（図示せず）と接触しており、第３電極からから引き出された配線によってテール部４ｃに接続されている。
【００４３】
また、図８に示すように、タッチパネル４における額縁部４ｂには、操作側基板４２と同一層にアンテナ部５が配置されている。このアンテナ部５は、支持基板４１上に粘着剤４６によって貼り付けられている。
【００４４】
図９に示すように、アンテナ部５は、アンテナ基板５ａ上にアンテナ電極５ｂが形成された構造を有する。アンテナ基板５ａは、ポリエステルフィルムなどの薄い樹脂から構成されている。アンテナ電極５ｂは、銅などの電極材料がアンテナ基板５ａに所定のパターンで直接印刷されることにより形成されており、放射部や給電部などを含んでいる。
【００４５】
なお、アンテナ部５は、上記のように、タッチパネル４と別体に形成されるが、これに限らず、タッチパネル４と一体に形成されていてもよい。例えば、アンテナ電極５ａが操作側基板４２の操作側端面に直接印刷される構造であってもよい。これにより、アンテナ部５を別途作製する必要がなく、タッチパネル４の製造工程を簡素化することができる。また、額縁部４ｂにおける操作側基板４２の操作側端面の任意の箇所にアンテナ電極５ａを印刷形成することができる。
【００４６】
また、タッチパネル４の厚さを極力増加させることなくタッチパネル４にアンテナを形成するには、以下の構造が好適である。
【００４７】
第１の構造は、タッチパネル４の表面に位置する操作側基板４２のいずれかの面に導電膜でアンテナ電極５ｂが形成される構造である。操作側基板４２は、厚さ１８８μｍのポリエステルフィムルが一般的によく用いられている。導電膜は、この操作側基板４２上に透明のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜および銀ペーストを印刷して形成される。アンテナ電極５ｂは、透明導電膜４４と同じ面に形成されることにより、透明導電膜４４と同一の工程で作製することができる。
【００４８】
第２の構造は、タッチパネル４の支持基板４１の表面（透明導電膜４３の形成面）に導電膜でアンテナ電極５ｂが形成される構造である。導電膜は、上記の導電膜と同様にして形成される。アンテナ電極５ｂは、透明導電膜４３と同じ面に形成されることにより、透明導電膜４３と同一の工程で作製することができる。
【００４９】
第３の構造は、支持基板４１と操作側基板４２との間に配されているフィルム状電極または同材質の別のフィルム上にアンテナ電極５ｂが形成される構造である。このようなフィルムとしては、絶縁目的のフィルムや電極を外部に取り出すためのフィルム状が挙げられる。このようなフィルムは、例えば、１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さのポリエステルフィルムに銀ペーストで配線パターンが印刷されたり、ポリイミドフィルムに３５μｍ程度の厚さの銅箔で配線パターンが形成されたりしている。したがって、アンテナ電極５ｂは、このようなフィルムに配線パターンと同様にして形成される。
【００５０】
ところで、アンテナ部５は、額縁部４ｂにおいて１箇所設けられるだけでもよいが、図１０または図１１に示すように、複数箇所（図では２箇所）に設けられてもよい。例えば、図１０（ａ）および（ｂ）に示す構成では、アンテナ部５が円偏波アンテナである場合、２つのアンテナ部５は、操作部４ａを間においてほぼ対向する位置に配置される。これにより、受信状況に応じて、いずれか受信感度のよいアンテナ部５を使用でき、ダイバーシティ効果を得ることができる。
【００５１】
また、アンテナ部５が単一偏波アンテナである場合、図１１に示すように、アンテナ部５は、その偏波方向（矢印方向）が直交する位置に配置されている。送信波がプログラマブル表示器１に到達するまで反射すると、送信波の偏波面が変化するので、上記のように偏波方向が直交していることにより、送信波の偏波面と一致する偏波面を有するアンテナ部５で受信することができる。これにより、受信状況に応じて、いずれか受信感度のよいアンテナ部５を使用でき、ダイバーシティ効果を得ることができる。
【００５２】
アンテナ部５は、アンテナ部５に形成するアンテナの種類によってアンテナ機能を発揮することも可能であるが、パッチアンテナなどの地板導体を必要とするアンテナについては、筐体２の保持部２ｂまたはフレーム７の保持部７ａが地板導体の役割を果たす。このようなアンテナ構造の給電線の配線は、例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すようになされる。図１２（ａ）および（ｂ）は、図１の構造における配線構造を示している。
【００５３】
この構造においては、給電線としての同軸ケーブル１０１の外被１０１ａ内の網線（外部導体）１０１ｂが端部から引き出されて保持部２ｂに接続されている。また、外部導体１０１ｂの内周側の絶縁物１０１ｃから芯線（内部導体）１０１ｄが引き出されている。この芯線１０１ｄは、支持部２ａを筐体２の内部から外部に貫通するように形成された貫通孔２ｃを通して先端がアンテナ部５における給電点５ｃに接続されている。同軸ケーブル１０１の図示しない他端は、前述の送受信回路１８に接続されている。給電点５ｃは、アンテナ部５のインピーダンスと同軸ケーブル１０１のインピーダンスが等しくなる位置に設けられる。
【００５４】
また、スナップ式のコネクタを用いれば、給電線とアンテナ部５との接続が容易になる。例えば、図１３に示すように、同軸ケーブル１０１の接続端に雄コネクタ１０２が取り付けられる一方、貫通孔２ｃの内部側開口部に雌コネクタ１０３が取り付けられ、雌コネクタ１０３から引き出された接続導体１０３がアンテナ部５の給電点５ｃに接続されている。このような構造では、給電線の取り付け作業を雄コネクタ１０２と雌コネクタ１０３との接合により容易に行うことができる。
【００５５】
給電線として用いるケーブルは、上記のような一般的な同軸ケーブル１０１でも良いが、これに限らず、図１４に示すような平板型の給電ケーブル１１１を用いても良い。この給電ケーブル１１１は、一定の間隔をおいて平行に配された平板状の表面導体部（外部導体）１１１ａ，１１１ｂの間に絶縁物（誘電体）１１１ｃが挟持され、その絶縁物１１１ｃの中心に芯線（内部導体）１１１ｄが配される構造をなしている。表面導体部１１１ａ，１１１ｂは銅箔などによって形成されており、芯線１１１ｄは銅などによって偏平形状に形成されている。絶縁物１１１ｃは、ポリイミドなどによって形成されている。
【００５６】
また、図示はしていないが、外部導体部１１１ａ，１１１ｂの表面が絶縁フィルムで被覆されている。
【００５７】
上記のように構成される給電ケーブル１１１のインピーダンスは、給電ケーブル１１１の厚さ、芯線１１１ｄの幅および絶縁物１１１ｃの誘電率で定まる。また、芯線１１１ｄからの電気力線が外部に漏れない程度に芯線１１１ｄとケーブル側端部との間の長さを確保すれば、両側端部に外部導体を設ける必要がない。このように両側端部を絶縁物１１１ｃが開放される構造を採ることにより、給電ケーブル１１１をフレキシブルに形成することができる。
【００５８】
このような給電ケーブル１１１を用いて配線する場合、給電ケーブル１１１が１００μｍ程度の厚さに形成されるため、配線が容易になる。例えば、図１に示す構造では、アンテナ部５の支持部２ａ側の端部から引き出された給電ケーブル１１１は、額縁部４ｂの端部および裏面と支持部２ａおよび保持部２ｂとの間（粘着剤層）に配され、さらにディスプレイパネル３と保持部２ｂとの間（粘着剤層）に配されて筐体２の内部に導かれる。給電ケーブル１１１は、ディスプレイパネル３およびタッチパネル４が粘着剤によって筐体２に接合されるわずかな隙間に這わせることができる。したがって、図１２や図１３に示すように筐体２に貫通孔２ｃを設ける必要がなく、筐体２を形成するための金型もそれだけ安価に作製することができる。
【００５９】
また、アンテナ部５がテール部４ｃ付近に配置されている場合は、テール部４ｃと同じ位置から給電ケーブル１１１を引き出すようにしても良い。このような構成では、配線の引回しが簡素になり、タッチパネル４の取り付け作業を容易にすることができる。テール部４ｃと給電ケーブル１１１とを近接して配置できる場合、テール部４ｃと給電ケーブル１１１とを一体に形成しても良い。このような一体型のケーブルにおいては、アンテナ部の電気力線がテール部に漏れないようにアンテナ部とテール部とが若干離れて配置される。
【００６０】
図７に示すように、アンテナ部５がテール部４ｃと離間して配置されている場合は、給電線を短くするために、アンテナ部５から直接の給電ケーブル１１１が引き出される。
【００６１】
ところで、アンテナ部５を前述のように、タッチパネル４と別体に形成することにより、予め部品として用意しておいた各種のアンテナ部５を使用目的や周波数に応じて選択使用することができる。このような各種のアンテナ部５を用いる場合、図１５に示すように、操作側基板４２に形成されたアンテナ部５と同形状の切欠き部４２ａに所望のアンテナ部５を嵌め込んで接着固定する。
【００６２】
ここで、図１６（ａ）ないし（ｈ）に示すように、本実施形態に採用可能な各種のアンテナ部５としてのアンテナ部５１〜５８について説明する。
【００６３】
図１６（ａ）に示すアンテナ部５１は、逆Ｆ型のアンテナであり、細長く形成された放射部５１ａと面積の大きい地板部５１ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。地板部５１ｂは、タッチパネル４を間において保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合する。このため、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体としての役割を果たすことにより、地板部５１ｂの面積を小さくすることができる。地板部５１ｂがない構成では、タッチパネル４の額縁部４ｂに内部へ貫通する孔を形成して、放射部５１ａと、保持部２ｂまたは保持部７ａとを電気的に接続する必要がある。それゆえ、地板部５１ｂを設ける方が好ましい。
【００６４】
図１６（ｂ）および（ｃ）に示すアンテナ部５２，５３は、それぞれパッチアンテナを構成している。図１６（ｂ）に示すアンテナ部５２は、方形に形成されたパッチ部５２ａとストリップ給電線５２ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。図１６（ｃ）に示すアンテナ部５３は、パッチ部５３ａとストリップ給電線５３ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。パッチ部５３ａは、方形の対向する角部が切り欠かれた形状をなしている。このようなパッチ部５３ａでは、表面で高周波を受けると、切欠き形状によって、一定周期毎に電流の向きが変わり、電流が端の部分を流れる不均衡を防止することができる。
【００６５】
図１６（ｄ）に示すアンテナ部５４は、メアンダラインアンテナであり、クランク状に蛇行するように形成された放射部５４ａと方形に形成された地板部５５ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。放射部５４ａと地板部５４ｂとは切り離されており、地板部５４ｂはタッチパネル４を間において保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合している。このアンテナ部５４ｂでは、放射部５４ａの地板部５４ｂ側の端部に給電し、地板部５４ｂに給電線の外部導体を接続するので、保持部２ｂまたは保持部７ａを地板導体として利用する必要はないが、図１６（ａ）のアンテナ部５１と同様、地板部５４ｂがタッチパネル４を間において地板導体として機能する保持部２ｂまたは保持部７ａと容量結合するので、地板部５４ｂの面積を小さくすることができる。
【００６６】
図１６（ｅ）に示すアンテナ部５５は、ダイポール型のパッチアンテナであり、細くかつ短く形成された放射部５５ａと、これに沿って形成された面積の大きい放射部５５ｂとをアンテナ電極５ｂとして有している。放射部５５ａ，５５ｂは、近接して配置されていることから、容量結合している。
【００６７】
図１６（ｆ）に示すアンテナ部５６は、ループアンテナであり、ループ状の放射部５６ａをアンテナ電極５ｂとして有している。一方、図１６（ｇ）に示すアンテナ部５７は、コイルアンテナであり、コイル状の放射部５７ａをアンテナ電極５ｂとして有している。これらのアンテナ部５６，５７は地板導体を必要としないので、アンテナ部５６，５７を用いたプログラマブル表示器１においては、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体として機能することはない。しかしながら、アンテナ部５６，５７は、プログラマブル表示器１に内蔵される回路基板から放射される電磁波などの影響を直接受けるとアンテナ性能が低下する。したがって、その背後に存在する保持部２ｂまたは保持部７ａによって、上記のような回路基板による影響を遮断することによって、アンテナ部５６，５７のアンテナ性能を安定させることができる。
【００６８】
図１６（ｈ）に示すアンテナ部５８は、長方形に形成された３つの放射部５８ａ〜５８ｃをアンテナ電極５ｂとして有している。各放射部５８ａ〜５８ｃは、長手方向にずれるように近接して配されて容量結合しているため、等価的には繋がっている。また、各放射部５８ａ〜５８ｃの長さ（λ／４）を異ならせることによりそれぞれの共振周波数を異ならせれば、共振ポイントの異なる３つのアンテナを有するのと同じ効果が得られ、送受信可能な周波数範囲を拡大することができる。
【００６９】
例えば、無線ＬＡＮ用のアンテナを設計する場合、図１７に示すように、無線ＬＡＮで用いられる周波数帯域（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）での電圧定在波比（ＶＳＷＲ；Voltage Standing Wave Ratio）が表される。ＶＳＷＲが小さいほどアンテナが効率良く機能するので、実用可能な１≦ＶＳＷＲ≦３の範囲での周波数範囲ｗが上記の周波数帯域をカバーできることが好ましい。このため、図１６（ｈ）のアンテナ部５８によれば、図１７に示すような共振周波数の異なる３つの特性曲線が得られるので、周波数範囲ｗを無線ＬＡＮの周波数帯域に近づけることができる。
【００７０】
以上に述べたように、本実施形態のプログラマブル表示器１は、アンテナ部５がタッチパネル４の額縁部４ｂに配置されるとともに、アンテナ部５の背後に額縁部４ｂ（支持基板４１などを含む）を間において金属構造体としての保持部２ｂまたは保持部７ａが存在する構造を有している。このような構造では、保持部２ｂまたは保持部７ａによって、アンテナ部５を筐体２内に設けられた回路基板から電磁的に遮蔽することができる。それゆえ、前述の図１６（ｆ）および（ｇ）に示すようなアンテナ部５６，５７では、アンテナ性能を安定させることができる。しかも、アンテナ部５が額縁部４ｂに配置されることから、パッチアンテナをタッチパネルの操作部に形成する構造（特許文献２）のように表示品位を損ねたり、ディスプレイパネルに形成された平板アンテナのように（特許文献３）前方にタッチパネルが配された場合にタッチパネルの電極で電磁遮蔽されてアンテナ性能を損ねたりする不都合を回避することができる。
【００７１】
このように、アンテナが性能を損なわれることなくプログラマブル表示器１の前面側に設けられる。これにより、プログラマブル表示器１を図４に示すように制御盤２０１に取り付けた状態でも、無線端末装置との間で無線ＬＡＮなどの無線通信を支障なく行なうことができる。
【００７２】
また、パッチアンテナを構成する場合、アンテナ部５に対して、保持部２ｂまたは保持部７ａが地板導体として機能するとともに、タッチパネル４の支持基板４１が誘電体として機能する。それゆえ、プログラマブル表示器１の構造の一部を利用してパッチアンテナを構成することができ、プログラマブル表示器１の構造そのものを変更する必要がない。これにより、アンテナを備えないプログラマブル表示器との部品（筐体２やフレーム７など）の共通化を容易に図ることができる。
【００７３】
また、図１０および図１１に示すように、複数のアンテナ部５をダイバーシティ効果が得られるように配置することにより、アンテナ部５をダイバーシティアンテナとして機能させることができる。さらに、本実施形態では、図１５に示すように、異なる機能を有するアンテナ部５を部品の形態で提供できるようにしている。これにより、アンテナ部５とタッチパネル４の仕様がそれぞれ複数存在しても、特定の仕様のタッチパネル４に搭載すべきアンテナ部５を選択して取り付けることで、タッチパネル４の製造に必要な版の数を増加をさせることはない。それゆえ、初期投資の増加を回避することができる。
【００７４】
ところで、パッチアンテナを構成する場合、支持基板４１は誘電体として機能するが、誘電体の比誘電率が大きいほどアンテナ電極の面積を小さくすることができる。パッチアンテナのように誘電体板表面に放射器を形成するアンテナは、回路モジュールなどに組み込むために、一般に、厚さ０．８ｍｍ〜１．６ｍｍ程度の厚さを有する電子回路用プリント基板（例えば、ガラス・エポキシなどの複合材基板やテフロン（登録商標）樹脂基板）を用いて実現される例が多い。これに対し、本実施形態のプログラマブル表示器１では、誘電体として１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さを有するガラスからなる支持基板４１を用いている。
【００７５】
一般的なガラスの比誘電率は、５．４〜９．９の範囲にある。電子回路用プリント基板には、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて硬化させたＦＲ−４と呼ばれる基板がある。マイクロ波帯では、テフロン樹脂の基板も良く使用される。このＦＲ−４やテフロン樹脂基板、そして本実施形態のようにガラスを基板基板として用いた場合の、各基板上での波長短縮率を表１に示す。
【００７６】
表１から、テフロン樹脂基板の波長短縮率を１とした場合、ＦＲ−４の波長短縮率は、０．９９７であり、比誘電率７．３のガラスの波長短縮率は０．８０２であり、比誘電率９．０のガラスの波長短縮率は０．７２２である。この波長短縮率は、テフロン樹脂基板上にあるアンテナ電極の寸法を１とした場合のそれぞれの基板上でのアンテナ電極の寸法の比を表している。つまり、テフロン樹脂基板に比較して、比誘電率７．３のガラス基板ではアンテナ電極寸法が８０％であり、比誘電率９．０のガラス基板ではアンテナ電極寸法が７２％であることを意味している。したがって、ガラスを基板として用いると、アンテナ電極寸法で最大２８％、アンテナ電極面積で最大５８％の縮小化が可能である。
【００７７】
これにより、アンテナの小型化が可能になり、より小型のプログラマブル表示器１にも容易に本実施形態のアンテナを搭載することができる。
【００７８】
【表１】
【００７９】
電子回路用プリント回路基板上に形成されるアンテナで地板を必要とするパッチアンテナの場合、アンテナの放射器が形成された面の誘電体を間においた反対側の面は、一面導体（グランドプレーン）の地板を形成する必要がある。パッチアンテナが形成されたプリント基板においては、片面がアンテナ電極を形成するパターン面となり、反対側の面が一様な導体面となる。本実施形態では、保持部２ｂまたは保持部７ａのような金属構造体を地板すなわち一様な導体面として利用できることから、誘電体としてのガラス基板と組み合わせることにより、小さくて高性能なアンテナをプログラマブル表示器１に組み込むことができる。
【００８０】
また、パッチアンテナの放射器には地板を基準に給電する。したがって、本実施形態の構造では、保持部２ｂまたは保持部７ａに地板電位を取る必要がある。地板電位を取るには、アンテナの放射器の形成面の反対側の面に金属構造体とのリアクタンスが数Ωより小さくなるように電極を設け、これを地板電位の電極としてアンテナの放射器への給電に利用する。
【００８１】
なお、本実施形態では、アナログ抵抗膜方式のタッチパネル４を用いた例について説明したが、他の方式のタッチパネルを用いてもよい。例えば、ストライプ状の透明導電膜が形成された２枚の透明基板を透明導電膜が交差するように対向させ、マトリクス状に交差部が形成されるようなデジタル方式のタッチパネルが本発明に適用可能である。また、保持部２ｂまたは保持部７ａによるアンテナ性能の向上が期待できれば、図１６（ａ）ないし（ｈ）に示したタイプ以外のアンテナ部５も本発明に適用可能である。さらに、本実施形態では、表示装置としてプログラマブル表示器１について説明したが、タッチパネルを有し、同様なタッチパネル保持構造を有しておれば、プログラマブル表示器１以外の表示装置でも本発明の適用が可能である。
【００８２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の表示装置は、タッチパネルの額縁部にアンテナ構造が形成されることにより、表示性能やアンテナ性能を損なうことなくアンテナを搭載することができるので、無線ＬＡＮなどの通信方式で無線端末装置と無線通信を行なう環境に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態を示すプログラマブル表示器の要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すプログラマブル表示器の要部の他の構造を示す断面図である。
【図３】図１または図２の構造を有するプログラマブル表示器の外観構成を示す分解斜視図である。
【図４】上記プログラマブル表示器が取り付けられた制御盤の外観を示す斜視図である。
【図５】上記制御盤におけるプログラマブル表示器の取り付け部位での構造を示す断面図である。
【図６】上記プログラマブル表示器の装置構成を示すブロック図である。
【図７】上記プログラマブル表示器に設けられるタッチパネルの外観構成を示す斜視図である。
【図８】上記タッチパネルの要部の構造を示す断面図である。
【図９】上記タッチパネルに設けられるアンテナ部の外観構成を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は円偏波アンテナのアンテナ部がダイバーシティアンテナとして機能するように配置されたタッチパネルの構成を示す平面図である。
【図１１】直線偏波アンテナのアンテナ部がダイバーシティアンテナとして機能するように配置されたタッチパネルの構成を示す平面図である。
【図１２】（ａ）は上記アンテナ部および上記プログラマブル表示器の一部に給電線を接続する構造を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１３】上記アンテナ部および上記プログラマブル表示器の一部に給電線を接続する他の構造を示す断面図である。
【図１４】上記給電線の他の構造を示す断面図である。
【図１５】異なるアンテナ部を部品としてタッチパネルに取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１６】（ａ）ないし（ｈ）は上記アンテナ部の構成を示す平面図である。
【図１７】アンテナのＶＳＷＲを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１ プログラマブル表示器（表示装置）
２ 筐体
２ｂ 保持部（保持構造体）
４ タッチパネル
４ｂ 額縁部（周縁部）
５ アンテナ部
５ａ 基板
５ｂ アンテナ電極
７ フレーム
７ａ 保持部（保持構造体）
４１ 支持基板（第１透明基板）
４２ 操作側基板（第２透明基板）
４２ａ 切欠き部
１１１ 給電ケーブル
１１１ａ 表面導体部（外部導体）
１１１ｂ 表面導体部（外部導体）
１１１ｃ 絶縁物
１１１ｄ 芯線（内部導体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面上にタッチパネルが設けられている表示装置において、
前記タッチパネルの周縁部を保持する金属からなる保持構造体と、
前記周縁部において前記保持構造体側に位置する第１透明基板より前方に位置して形成されるアンテナ電極とを備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記アンテナ電極は、前記第１透明基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１透明電極と対向して設けられる操作側の第２透明電極上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１および第２透明電極の間に配されるフィルム上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１透明基板はガラスからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
複数のアンテナ電極が偏波ダイバーシティ機能を有するように配されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記アンテナ電極は、前記第２透明基板の切欠き部に嵌め込み可能な形状、かつ前記第２透明基板とほぼ同じ厚さを有するように形成された基板上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記アンテナ電極に接続される給電線は、一定の間隔をおいて対向するように配された１対の平板状の外部導体と、該外部導体間に形成される絶縁物と、該絶縁物内に形成される内部導体とを有する平板型の給電ケーブルであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
表示面上にタッチパネルが設けられている表示装置において、
前記タッチパネルの周縁部を保持する金属からなる保持構造体と、
前記周縁部において前記保持構造体側に位置する第１透明基板より前方に位置して形成されるアンテナ電極とを備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記アンテナ電極は、前記第１透明基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１透明電極と対向して設けられる操作側の第２透明電極上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記アンテナ電極は、前記タッチパネルにおいて前記第１および第２透明電極の間に配されるフィルム上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１透明基板はガラスからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
複数のアンテナ電極が偏波ダイバーシティ機能を有するように配されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記アンテナ電極は、前記第２透明基板の切欠き部に嵌め込み可能な形状、かつ前記第２透明基板とほぼ同じ厚さを有するように形成された基板上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記アンテナ電極に接続される給電線は、一定の間隔をおいて対向するように配された１対の平板状の外部導体と、該外部導体間に形成される絶縁物と、該絶縁物内に形成される内部導体とを有する平板型の給電ケーブルであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−４８１６６（Ｐ２００６−４８１６６Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２４５６８（Ｐ２００４−２２４５６８）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００１３４１０９）株式会社デジタル (224)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００１３４１０９）株式会社デジタル (224)
【Ｆターム（参考）】
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