JP5992165B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力検知板として静電容量式タッチセンサを用いた入力装置に関する。

例えば、パーソナルコンピュータのキーボードや空調機器、テレビやレコーダーなどのＡＶ機器のリモコンを、操作者が指で押すことで指示情報を入力するいわゆる入力デバイスに適用される入力装置は、従来から周知である。このような入力装置の一形態として、最上面に位置するトップパネル、すなわち、入力操作面を平坦面とし、このトップパネルを指でタッチすることで文字や記号などを入力することができる入力装置がある。

例えば、本出願人は、先に、文字記号印刷フィルムを面発光層をなすバックライトの上面側に配置させると共に、静電容量式タッチセンサをバックライトの下面側に配置させ、バックライトを点灯させてこの光を文字記号印刷フィルムに透過させて、平坦面のトップパネルに映し出された文字や記号を操作者が指で押すことで操作者が必要な指示情報をトップパネルを介して入力するパーソナルコンピュータ用のキーボードを提案している（特許文献１参照）。

また、特許文献２には、上部電極板と下部電極板を有する透明タッチパネルの下面に、透明で柔軟性を有する衝撃吸収層を配置すると共に、衝撃吸収層の下面に密着防止用フィルム層を配置して、衝撃吸収層の柔軟性を、密着防止用透明フィルム層がフロントライト装置の導光板の上面のプリズムに接触可能に配置されかつタッチパネルへの入力時にプリズムが衝撃吸収層に接触するとき、接触した部分がへこむことによりプリズムからの衝撃を吸収するような柔軟性にしたタッチパネル装置が記載されている。

更に、特許文献３には、透明な保護板と、保護板の直下に設けられる液晶セルと、液晶セルの直下に設けられる導光板と、導光板に光を照射するバックライトと、導光板の直下に設けられ、バックライトから導光板を通じて照射される光を反射する光反射加工が表面に施されている位置検出センサ部と、を備えた表示機能付入力装置が記載されている。

特願２０１０−２４４８４０号明細書 特開２００３−１２２５０３号公報 特開２００９−１９８４６６号公報

従来の入力装置では、入力装置の組立て時に、入力装置の内部に積層されている導光板の上部にエアギャップ（隙間）ができてしまうことがある。これにより導光板が静電容量式タッチセンサから浮いてしまい、導光板と静電容量式タッチセンサの位置が不安定となり、入力感度のばらつきが増大し、誤認識が発生する虞がある。

また、特許文献２のタッチパネル装置では、上部電極板と下部電極板を有する透明タッチパネルと導光板との間に衝撃吸収層を配置することにより、導光板上面の傷付を防止しているが、特許文献２のタッチパネル装置は、導光板の下面に静電容量式タッチセンサを配置した形式の入力装置ではないので、導光板が、この導光板の下面に配置した静電容量式タッチセンサから浮いてしまうということはありえない。

更に、特許文献３の表示機能付入力装置では、弾性部材を備えていないので、導光板の下面に静電容量式タッチセンサを配置した形式の入力装置において、導光板が、この導光板の下面に配置した静電容量式タッチセンサから浮いてしまうという課題を解決することはできない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、導光板と静電容量式タッチセンサの位置関係を固定することで、静電容量式タッチセンサが常に安定した位置に配置され、入力感度のばらつきを軽減し、誤認識を減少させる入力装置を提供することを目的とする。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の態様を例示するものであり、本発明の多様な構成要素の理解を容易にするために、項分けして説明するものである。以下の各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明を実施する最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、さらに他の構成要素を付加した態様についても、本発明の一態様になり得るものである。

（１）表面に入力操作面を備えると共に、裏面に文字記号が印刷された光透過板を貼り付けたトップパネル、導光板及び入力検知板を順に積層して、ケース上に配置した入力装置であって、
前記トップパネルと前記導光板との間に弾性部材が配設された状態で、前記トップパネル、前記導光板及び前記入力検知板が前記ケースに組付けられ、前記トップパネルに押圧された前記弾性部材により、前記導光板が前記入力検知板に押圧され、前記導光板と前記入力検知板とが当接している入力装置（請求項１）。

（１）項の入力装置では、トップパネルと導光板の間に弾性部材を配設した状態で、トップパネル、導光板及び入力検知板をケースに組付けて、トップパネルが押圧されることで、弾性部材が押下がり、これにより導光板の下面と入力検知板（静電容量式タッチセンサ）の上面が均一に当接され、導光板と入力検知板の位置を固定することができるので、入力検知板に対して導光板の浮きあがりを防止することができ、導光板と入力検知板とを、安定した位置に配置させることができ、入力感度のばらつきを軽減し、誤認識を減少することができる。

（２）前記弾性部材は、前記光透過板及び前記導光板を形成する材料より柔軟性のある材料から形成されていることを特徴とする（１）に記載の入力装置（請求項２）。

（２）項の入力装置では、弾性部材を形成する材料を、光透過板及び導光板を形成する材料より柔軟性のある材料から形成したので、光透過板と導光板の表面の傷付を防止することができる。これによって光透過板と導光板の品質を高く保つことができる。

（３）前記光透過板は、ハーフミラーであり、前記入力検知板は、静電容量式タッチセンサであることを特徴とする（１）または（２）に記載の入力装置（請求項３）。

本発明によれば、導光板と入力検知板（静電容量式タッチセンサ）との位置関係を固定することで、入力検知板（静電容量式タッチセンサ）が常に安定した位置に配置され、入力感度のばらつきを軽減し、誤認識を減少させる入力装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る入力装置の組立て前の状態を示す分解斜視図である。 図１に示す入力装置の組立て後の状態を示す断面図である。 図２に示す入力装置の組立て後の状態を示す部分拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係る入力装置１の構成を図１、図２及び図３に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る入力装置の組立て前の状態の分解斜視図を示し、図２は、図１に示す入力装置の組立て後の状態の断面図を示し、図３は、図２に示す入力装置の組立て後の状態の部分拡大図を示している。本実施形態の入力装置１は、文字や記号を入力するパーソナルコンピュータ用のキーボードであって、ケース２と、回路基板３と、ベースプレート４と、静電容量式タッチセンサ（入力検知板）５と、バックライト（導光板）６と、弾性部材７と、フレーム８と、トップパネル（入力操作面）９とを備えている。以下、入力装置１を構成する各構成部材について説明する。

ケース２は、平面視が横長の長方形で縦断面が略逆台形の形状であり、底部２ａとこの底部２ａの周囲縁部に形成された側部２ｂからなり、この側部２ｂの周囲の縁部にフレーム８が嵌合するようになっている。また、ケース２は、強度と成形性に優れているＡＢＳ樹脂から成形されている。ケース２の底部２ａの下面には、入力装置（キーボード）１の高さを調整するフット（図示せず）と、入力装置１の操作中に入力装置１を載せたテーブルなどのズレを防止する滑り止め（図示せず）が設けられている。
更に、ケース２の底部２ａの上面には、入力装置１の入力操作を電気的に処理してパーソナルコンピュータに伝達するための回路基板３及びＦＰＣ（Flexible printed circuits）１０が配置されている。

ベースプレート４は、或る程度の厚さと強度を有するようにＡＢＳ樹脂で成形されており、ベースプレート４の上面には、静電容量式タッチセンサ５とバックライト６が順に積層配置される。そして、ベースプレート４の下面とケース２の底面２ａの間に回路基板３とＦＰＣ１０が配置され、ベースプレート４は、ケース２に嵌合するように固定される。

静電容量式タッチセンサ５は、トップパネル９の裏面に貼り付けたハーフミラー（光透過板）１３の裏面に印刷された文字や記号をそれぞれに対応する多数の静電容量センサエレメントをマトリックス状に独立させて、４層のガラスエポキシ基材にプリント基材を形成する要領で形成される。更に、静電容量式タッチセンサ５の上面は、白色に塗装されており、静電容量式タッチセンサ５の上面に積層されるバックライト６の漏れ光を吸収することなくバックライト６の導光板１１内に無駄なく反射されるようになっている。
なお、静電容量式タッチセンサ５の上面に塗装された白色は、静電容量式タッチセンサ５の上面にシルク印刷を塗装しているが、シルク印刷の代わりに白色の反射板や反射シートを貼付けることができる。

静電容量センサエレメントは、トップパネル９のハーフミラー１３の裏面に印刷されたそれぞれの文字や記号に対応する位置にそれぞれ形成され、操作者がトップパネル９に映し出された文字や記号を指で押すことで、この文字や記号に対応する静電容量センサエレメントの静電容量が大きく変化すると共に、この周囲の静電容量センサエレメントの静電容量が若干変化することに基づいて、操作者が何れの文字や記号を指で押したことを、回路基板３の演算手段（図示せず）を介して特定する。

バックライト６は、静電容量式タッチセンサ５の上面に積層されており、平面視が横長の長方形の形状であって、導光板１１とＬＥＤ１２から構成されている。導光板１１は、静電容量式タッチセンサ５の上面に積層されるような大きな平面形状を有するアクリル樹脂で形成されている。ＬＥＤ１２は、導光板１１に光を伝達する光源として複数のＬＥＤ１２を有している。この複数のＬＥＤ１２は、導光板１１の入力装置１の手前側の長手方向側方縁部に沿って所定の間隔を隔てて配置されている。

また、導光板１１の下面には、トップパネル９のハーフミラー１３の裏面に印刷されたそれぞれの文字や記号に対応する位置に光路変換部１５（図３参照）が形成されている。光路変換部１５は、ドット印刷と呼ばれる特殊な印刷処理を施すことで形成され、具体的には、導光板１１の下面に局所的に形成された多数の白色のドット部から成り、ＬＥＤ１２によって導光板１１内に伝達される光の一部をそれぞれのドット部において反射させて、それぞれの光路変換部１５に対応するトップパネル９のハーフミラー１３の裏面に印刷された文字や記号に光を向かわせている（図３の１点鎖線参照）。

なお、それぞれの光路変換部１５を形成するドット部の形成密度、すなわち、単位面積あたりのドットの形成個数や大きさは、ＬＥＤ１２から遠ざかることで高くなり、ドット部の形成密度を変えることで、トップパネル９のハーフミラー１３の裏面に印刷されたそれぞれの文字や記号を通過する光の強度を均一にすることでき、入力装置１の入力操作面上の文字や記号の配置場所によって光の明るさがばらつかないようにしている。

また、導光板１１の下面に形成される光路変換部１５は、白色のドット印刷を施すことで形成されているが、光路変更に限らず装飾効果を生じさせるためにドットの形状を変更したり、着色したドット印刷を使用することができる。なお、導光板１１自体に着色しても良い。

弾性部材７は、トップパネル９と導光板１１の間に、具体的には、トップパネル９の裏面に貼り付けられたハーフミラー１３と導光板１１との間に配置されており、トップパネル９のハーフミラー１３及び導光板１１の表面が傷つかないように、ハーフミラー１３及び導光板１１より柔らかい材料であるマイクロセルポリマーシート（商品名：ポロン）などの材料を使用している。弾性部材７は、入力装置１に組付けられた状態でトップパネル９によって常に導光板１１の上面全体を押下げて、導光板１１の下面を静電容量式タッチセンサ５の上面に均一に当接させて、導光板１１と静電容量式タッチセンサ５の位置を固定することができる。このように導光板１１と静電容量式タッチセンサ５の位置が固定されることで、静電容量タッチセンサ５に対して導光板１１の浮きあがりを防止することができ、導光板１１と静電容量式タッチセンサ５とを、安定な位置に保つことができる。

また、弾性部材７には、トップパネル９のハーフミラー１３の裏面に印刷されたそれぞれの文字や記号に対応する位置にＬＥＤ１２からの光を通すためそれぞれの文字や記号の位置に孔１６（図３参照）が形成され、それ以外の部分は、黒色に塗装されている。弾性部材７は、光が通る孔１６以外の部分を黒色で塗装することで、それぞれの文字や記号の部分を除いて光を透過させないためのマスキングの効果を有している。例えば、弾性部材７は、厚さが０．３ｍｍであり、入力装置１に組付けられたときに、トップパネル９を押圧した際に、約７０％押しつぶされるように設定されている。なお、これらの数値は一例であり本発明を限定するものではない。

フレーム８は、平面視が横長の長方形の形状であり、枠体構造を有し、強度と成形性に優れているＡＢＳ樹脂から成形されている。また、フレーム８は、トップパネル９を保持しながらケース２の側部２ｂ上面の開口部上縁部全体に亘って嵌合される。

トップパネル（入力操作面）９は、透光性パネル１４と、この透光性パネル１４の裏面に積層するように貼り付けたハーフミラー１３から構成されており、平面視が横長の長方形の形状である。なお、トップパネル９は、平面が平坦な形状である。ハーフミラー１３は、裏面に文字や記号が印刷されており、操作者の指がトップパネル９に表示される文字や記号に触れたことを静電容量式タッチセンサ５で正確に検知するために、金属光沢を有する樹脂製の特殊なＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート）を使用している。なお、ハーフミラー１３の代わりに、スモークパネルや誘電体多層膜などを使用することができる。

透光性パネル１４は、アクリル樹脂から成形された板材であり、ハーフミラー１３を保護すると共に、入力操作者が指で特定の文字や記号を押した際に、この指の接近による静電容量の変化を特定の文字や記号に対応する静電容量センサエレメントにおいて生じさせる厚さを有している。なお、アクリル樹脂から形成される透光性パネル１４は、無色透明に限らず、着色されたアクリル樹脂を使用することができ、また、アクリル樹脂以外にもポリカーボネートを代わりに使用することができる。

本実施形態に係る入力装置１によると、トップパネル９と導光板１１の間に、具体的には、トップパネル９の裏面に貼り付けられたハーフミラー１３と導光板１１との間に介在されている弾性部材７は、入力装置１に組付けられた際に、トップパネル９によって押圧されることで、弾性部材７が押圧され、これにより弾性部材７の下側に積層される導光板１１の上面全体が常に押下げられることにより、導光板１１の下面を静電容量式タッチセンサ５の上面に均一に当接させることができる。この結果、静電容量式タッチセンサ５に対して、導光板１１の浮きあがりを防止し、導光板１１と静電容量式タッチセンサ５が安定した位置に保つことができ、入力感度のばらつきを軽減し、誤認識を減少することができる。

なお、本実施形態では、入力装置１は、パーソナルコンピュータ用のキーボードへの適用例について説明したが、パーソナルコンピュータ用のキーボードに限らず、例えば、テレビやエアコンなどのＡＶ機器のリモコンや、電子卓上計算にも、本発明に係る入力装置１を適用することができる。

１…入力装置、２…ケース、５…静電容量式タッチセンサ（入力検知板）、７…弾性部材、９…トップパネル、１１…導光板、１３…ハーフミラー（光透過板）

Claims (3)

1. 表面に入力操作面を備えると共に、裏面に文字記号が印刷された光透過板を貼り付けたトップパネル、導光板及び入力検知板を順に積層して、ケース上に配置した入力装置であって、
   前記トップパネルと前記導光板との間に弾性部材が配設された状態で、前記トップパネル、前記導光板及び前記入力検知板が前記ケースに組付けられ、前記トップパネルに押圧された前記弾性部材により、前記導光板が前記入力検知板に押圧され、前記導光板と前記入力検知板とが当接していることを特徴とする入力装置。
2. 前記弾性部材は、前記光透過板及び前記導光板を形成する材料より柔軟性のある材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記光透過板は、ハーフミラーであり、前記入力検知板は、静電容量式タッチセンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。

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