CN102334088B - 操作装置 - Google Patents

Abstract

提供一种操作装置，其能够高精度对检测手指等触碰的位置的操作面板的按压动作进行检测，且能够覆盖操作面板和壳体的间隙，进而可适度设定操作面板的按压力。便携设备(1)在壳体(2)的开口部(4)设有操作面板(20)。在操作面板(20)上搭载有构成位置检测装置的电极层(27、28)。在位于壳体(2)内的内侧部件(6)和操作面板(20)上对置设有构成按压检测装置的电极层(32、33)。支承操作面板(20)的弹性部件(10)具有固定于壳体(2)的固定部(11)、支承操作面板(20)的支承部(12)以及反弹部(13)。在按压操作面板(20)时，反弹部(13)主要压曲变形或弯曲变形，而适度设定按压反作用力。

Description

操作装置

技术领域

本发明涉及一种搭载在便携设备或其他电子设备上，通过手指等接触于操作面板而进行操作的操作装置。

背景技术

在以下专利文献中公开有一种提供操作面板的操作装置。该操作装置在操作面板上搭载有静电容量式等的位置检测装置，可以检测到手指等触碰在操作面板表面上的位置。进而，在壳体和操作面板之间设有对按压操作面板的情况进行检测的按压检测装置。这些操作装置是由所述位置检测装置检测手指等接触于操作面板的位置，进而在由所述按压检测装置检测到操作面板被按压时，输出与由位置检测装置检测到的位置信息对应的操作信号。

通过该操作，可以可靠地输出与手指等触碰的位置的信息对应的操作信号，并且通过用手指等按压操作面板，用手的感觉容易确认操作者对操作面板进行操作的情况。

专利文献

专利文献1：JP特开2006-323457号公报

专利文献2：JP特开平7-64725号公报

专利文献3：JP国际公开第2007/091600号

发明内容

所述专利文献1记载的操作装置具有检测操作面板被按压的情况的开关或压电元件来作为按压检测装置。操作面板由于是移动自如地安装在壳体等上的构造，因此容易在操作面板和壳体等之间形成间隙，结果是产生灰尘等容易通过所述间隙侵入到壳体内部的问题。

专利文献2记载的操作装置在操作面板的周围部设有弹性部件，在按压操作面板时，弹性部件压缩变形，从而将操作面板支承为向按压方向动作。在专利文献3记载的操作装置中，弹性部件是感压导电性橡胶，通过压缩该感压导电性橡胶而使电阻值变化，由此可得到按压检测输出。

但是，专利文献2和专利文献3记载的操作装置都是在操作面板的内表面和壳体之间夹着弹性部件，在按压操作面板时弹性部件压缩变形的结构，因此按压操作面板时的弹性阻力变大，难以实现适度的按压操作感触。另外，在降低弹性部件的硬度而要使按压操作感触变良好时，弹性体的强度容易下降，存在操作面板和壳体之间的密封不充分的顾虑。

本发明为了解决上述现有的问题，目的在于提供一种操作面板的按压感触良好、且可以提高操作面板和壳体的开口部之间的密封性的操作装置。

本发明的操作装置，其具有壳体和操作面板，所述壳体具有开口部，所述操作面板设置于所述开口部，其特征在于，

设有堵塞所述开口部的内周部和所述操作面板的缘部之间的间隙的弹性部件，所述弹性部件具有：固定于所述壳体的内部的固定部；支承所述操作面板的支承部；形成在所述固定部和所述支承部之间堵塞所述间隙，并对被向所述壳体的内侧按压的所述操作面板提供恢复力的反弹部，

在所述操作面板上搭载有位置检测装置，该位置检测装置检测作为操作面的表面被操作时的操作位置，在所述壳体的内部设有按压检测装置，该按压检测装置检测所述操作面板被压向所述壳体的内侧的情况。

本发明的操作装置在手指等触碰于操作面板的表面时，利用搭载在操作面板上的位置检测装置检测手指等触碰的位置。若此时按压操作面板，则按压检测装置动作，从而确定对由位置检测装置检测的部位进行按压操作的情况。

由于壳体的开口部和操作面板之间被弹性部件的反弹部覆盖，所以可以将壳体的内部与外部气体遮断，容易防止灰尘侵入壳体的内部或水分、潮气浸入。

弹性部件具有固定于壳体的固定部和支承操作面板的支承部，在固定部和支承部之间形成有覆盖所述间隙的反弹部。该反弹部由于主要压曲变形或弯曲变形，所以可使按压操作面板时的反作用力适度，而且按压操作面板时的感触也变好。

本发明优选所述弹性部件的所述支承部位于比所述固定部更靠近所述操作面的位置且位于比所述固定部更靠所述开口部的内侧的位置，所述反弹部从所述固定部朝向所述操作面倾斜延伸。

若反弹部朝向前方倾斜延伸，则操作面板在被按压时压曲变形，可以发挥适度的反弹力。另外，即使将弹性部件配置于狭窄区域，与压缩变形相比，也可以确保较大的操作面板的按压行程，按压操作面板时的感触变好。

另外，本发明优选在所述壳体的内部设有内侧部件，所述弹性部件的所述固定部被所述壳体的一部分和所述内侧部件夹持。

若弹性部件的固定部被壳体和内侧部件夹持，则在壳体和弹性部件的结合部不易产生间隙，通过弹性部件可以维持高的密封状态。

另外，优选所述内侧部件与所述壳体凹凸嵌合。

在该构造中，通过将内侧部件嵌入壳体的组装工序，可以将弹性部件的固定部固定于壳体。

另外，本发明优选所述内侧部件作为所述操作面板被压向所述壳体的内侧时的限位件起作用。

若使内侧部件作为限位件起作用，则可以限制按压操作面板时的移动量，可将操作面板的压入量设定为最佳。

本发明可以将所述按压检测装置配置在所述操作面板与所述内侧部件之间。

例如，所述按压检测装置检测静电容量的变化，在所述操作面板和所述内侧部件设置的电极相互对置。

发明效果

本发明对壳体的开口部和操作面板之间的间隙进行密封，从而可以有效防止外部气体或灰尘从所述间隙进入壳体的内部。而且，通过堵塞间隙的弹性部件的压曲变形或弯曲变形，可将操作面板被按压时的反弹力设为适度大小，按压操作面板时的操作感触变好。另外，通过弹性部件的压曲变形时的反弹力，在对操作面板的按压力被解除后，弹性部件容易复原为初始的姿势。

附图说明

图1是具备本发明的操作装置的便携设备的分解立体图。

图2是所述操作装置的主视图。

图3是沿III-III线剖切图2的操作装置的放大剖面图。

图4是表示构成在图3的操作装置设置的按压检测装置的屏蔽电极层和对置电极层的俯视图。

图5是第二实施方式的操作装置的放大剖面图。

图6是表示构成在图5的操作装置设置的按压检测装置的框状电极层和对置电极层的俯视图。

图7是第三实施方式的操作装置的放大剖面图。

图8是表示静电容量式的位置检测装置的构造的说明图。

图9是表示电阻式的位置检测装置的构造的说明图。

图10是操作装置的电路框图。

具体实施方式

图1和图2所示的便携设备1可作为便携电话、携带用信息处理装置、携带用储存装置、携带用游戏装置等。

便携设备1具有由合成树脂材料形成的壳体2。壳体2具有右侧壁3a、左侧壁3b、上侧壁3c以及下侧壁3b，前部是由各个所述侧壁3a、3b、3c、3d围成的开口部4。开口部4大致为长方形。

如图3所示，在壳体2上从背面侧安装有背面盖体5，壳体2的背面侧的开口部被由合成树脂材料形成的所述背面盖体5覆盖。在背面盖体5上一体形成有朝向壳体2的内部空间延伸的内侧部件6。内侧部件6与壳体2的右侧壁3a、左侧壁3b、上侧壁3c以及下侧壁3d的内侧密接。

如图3所示，在壳体2的右侧壁3a、左侧壁3b、上侧壁3c以及下侧壁3d的内表面的任一个的多处形成有凹部7。另一方面，在内侧部件6一体形成有朝向侧面突出的凸部8。凸部8具有倾斜部8a和卡止部8b。倾斜部8a随着朝向背面盖体5而在朝向横向突出的方向倾斜，卡止部8b与背面盖体5大致平行。

在内侧部件6从壳体2的背面侧的开口部插入壳体2的内部时，在内侧部件6变形的同时，凸部8在壳体2的右侧壁3a、左侧壁3b、上侧壁3c以及下侧壁3d的内表面滑动，凸部8进入凹部7，卡止部8b卡止在凹部7的下侧的内端面7a，背面盖体5以卡扣方式凹凸嵌合，从而不会从壳体2脱落。

如图3所示，在壳体2的开口部4的内周面一体形成有从各个侧壁3a、3b、3c、3d的内表面朝向内侧突出的保持凸部9，在保持凸部9的下侧形成有朝向侧壁3a、3b、3c、3d的内部凹陷的台阶部9a。保持凸部9和台阶部9a以绕开口部4的内周面一圈的方式连续形成。

如图1所示，在壳体2上沿开口部4的内周面，即沿右侧壁3a、左侧壁3b、上侧壁3c以及下侧壁3d的各自的内表面安装有框体形状的弹性部件10。弹性部件10由耐腐蚀性优越且弹性特性也稳定的硅橡胶等形成。

如图3所示，在弹性部件10上一体形成有截面为四边形的固定部11。在安装背面盖体5之前的工序，从壳体2的背面侧的开口部插入弹性部件10，固定部11碰到所述保持凸部9的下侧的台阶部9a。之后，在安装背面盖体5，并将与背面盖体5一体的内侧部件6插入壳体2的内部时，在内侧部件6的上部形成的保持凹部6b与弹性部件10的固定部11嵌合，在保持凹部6b的底部6c与形成在壳体2的开口部4的周围的台阶部9a之间，固定部11被从上下夹压保持。

如图3所示，在内侧部件6的凸部8嵌合于在壳体2的各侧壁3a、3b、3c、3d形成的凹部7时，背面盖体5被固定而不会从壳体2脱落，并且弹性部件10的固定部11由壳体2和内侧部件6从上下夹着而稳固地被保持。另外，由于固定部11与在内侧部件6形成的保持凹部6b嵌合，所以固定部11不会向壳体2的中心侧(图3的右侧)移动而被保持。

如图3所示，在弹性部件10上的所述固定部11的内侧设有支承部12，在固定部11和支承部12之间一体形成有作为弹性变形部的反弹部13。如图1所示，固定部11和支承部12以及反弹部13是呈一体的框体形状，连续设置于壳体2的开口部4的内周部的全周。

支承部12与背面盖体5大致平行。如图3所示，支承部12位于固定部11的前方，也就是说，在向操作面板20的表面即操作面20C一侧偏离的位置，且位于相比于固定部11更靠壳体2的内侧(图3的右侧)的位置。结果是，用图3的剖面图观察时，反弹部13从固定部11朝向支承部12倾斜延伸。即，反弹部13随着从背面盖体5向前方离开而向从各侧壁3a、3b、3c、3d离开的方向倾斜。因此，当支承部12被压向背面盖体5时，反弹部13以压曲变形的方式弯曲。

如图1所示，在壳体2的开口部4内设有操作面板20。

操作面板20的外周缘的形状与壳体2的开口部4的形状相同，操作面板20形成为比开口部4稍微小的尺寸。如图3所示，当在开口部4的内部安装操作面板20时，在操作面板20的外周缘和开口部4的内周面之间形成有微小间隙δ。间隙δ优选是0.3mm以下，更优选是0.1mm以下。

如图3所示，操作面板20的下表面被粘结固定在所述弹性部件10的支承部12的上表面。结果是，操作面板20被弹性部件10支承，并且所述间隙δ的内侧被弹性部件10的反弹部13闭塞。

如图3所示，操作面板20具有由透光性且硬质的合成树脂材料形成的基板21。本说明书所指的透光性是指可以透过看到由在壳体2的内部设置的液晶显示装置等显示装置41显示的图像。

在基板21的表面隔着透光性的粘结剂层22接合有装饰膜23。装饰膜23是透光性的薄膜，在其下表面的周围通过印刷或涂装等手段形成有装饰层24。如图1以及图2所示，对于操作面板20，设有装饰层24的部分是遮蔽区域20A，未设有装饰层24的部分是透过区域20B。透过透过区域20B可以看到显示装置41显示的图像，遮蔽区域20A将壳体2的内部遮蔽而看不到壳体2的内部。另外，操作面板20、主要是所述透过区域20B的表面是由手指触碰操作的操作面20C。

在透光性的基板21的下表面隔着粘结剂层25接合有检测膜26。在检测膜26的两面设有电极层27、电极层28。检测膜26由透光性的合成树脂薄膜形成，电极层27、28由ITO等透光性的导电性材料图案形成。由检测膜26和电极层27、28构成位置检测装置。如图8所示，电极层27平行形成多个带状电极或线状电极，另一方的电极28也平行形成多个带状电极或线状电极。电极层27和电极层28在夹着检测膜26而相互正交的方向形成，一方作为X电极层、另一方作为Y电极层起作用。

该位置检测装置是静电容量型。如图10所示，对电极层27、28的构成一方电极层的多个电极从位置检测部45顺次给予脉冲状电压，此时对在另一方的电极层的多个电极瞬间流通的电流进行检测。当作为导电体的手指触碰装饰膜23的表面时，在电极层27和电极层28之间的静电容量上附加手指和电极层之间的静电容量，结果是，在电极层流动的电流与手指不触碰时相比发生变化。通过位置检测部45顺次对一方的电极层27的多个电极施加电压，并以时刻不与其重复的方式对另一方的电极层28的多个电极顺次施加电压。通过对从各个电极层27、28检测的所述电流进行检测，可以算出手指触碰的位置。

如图3所示，在构成位置检测装置的电极层28的内侧隔着粘结剂层而接合有下层膜31。在该下层膜31的朝向背面盖体的背面上，在整个面形成有屏蔽电极层32。下层膜31是透光性的薄膜，屏蔽电极层32由ITO等透光性的导电性材料形成。由于在所述位置检测装置和显示装置41之间夹着所述屏蔽电极层32，所以防止流过显示装置41的电流给位置检测装置的检测动作带来不良影响。

如图3所示，所述内侧部件6位于所述装饰层24的下侧，并被配置于壳体2的各侧壁3a、3b、3c、3d的内表面的全周。内侧部件6的上表面是按压检测面6a，该按压检测面6a与操作面板20的下表面平行。在操作面板20未被按压的状态下，弹性部件10的支承部12的下表面和所述按压检测面6a平行，其对置距离H是0.1～0.3m左右。在按压操作面板20、弹性部件10的支承部12与按压检测面6a碰撞时，操作面板20无法进一步进入壳体2的里侧，所述按压检测面6a还作为对操作面板20止动的限位件起作用。

如图3所示，在内侧部件6的按压检测面6a设有对置电极层33。对置电极层33被配置于沿着壳体2的开口部4的内周面的多处。如图2以及图4所示，在该实施方式中，对置电极层33设于六处，分别配置于被装饰层24覆盖的位置。

如图4所示，各个对置电极层33隔着所述弹性部件10的支承部12与所述屏蔽电极层32对置。由设于六处的对置电极层33和屏蔽电极层32构成按压检测装置。在该按压检测装置中，通过图10所示的按压检测部46的电路构成包括由对置电极层33和屏蔽电极层32形成的电容器在内的微分电路。从按压检测部46对各个对置电极层33以短时间且一定周期反复施加脉冲状等的电压。从相同的电极层33检测所述微分电路中的电流的上升的延迟状态。在按压所述操作面板20、对置电极层33和屏蔽电极层32的对置距离变化而使得静电容量变化时，所述电流的上升时刻变化。通过在按压检测部46中检测该变化，判断操作面板20是否被按压。

此外，对对置电极层33的通电时刻被分配成不与对构成所述位置检测装置的电极层27、28通电的时刻重复。另外，对多个对置电极层33顺次施加电压。

该便携设备1中，设置于壳体2内部的显示装置41显示的图像可在操作面板20中未被装饰层24覆盖的透过区域20B处从外部看到。根据该显示内容，在手指触碰操作面板20的表面的操作面20C时，通过电极层27、28对置的位置检测装置以及图10所示的位置检测部45，检测手指触碰的位置，对操作判定部47提供该信息。当在该操作中按压操作面板20时，对置电极层33和屏蔽电极层32的对置距离的变化被按压检测部46检测出来，并把该信息提供给操作判定部47。在操作判定部47中，当在按压检测部46检测到按压了操作面板20时，判断为执行了在手指触碰部位的操作，生成根据由显示装置41显示的图像和手指触碰位置的关系而确定的操作信号。

按压检测装置设有六处对置电极层33。在按压检测部46中，当从各个对置电极层33得到的检测信号的总和超过规定值时，判断为操作面板20被按压。另外，通过相互比较从多处的对置电极层33分别得到的检测信号，从而还可以推定操作面板20的哪个位置被按压。

如图3所示，操作面板20的周缘部和壳体2的开口部4的内周部的间隙δ被弹性部件10堵塞。因此，可以遮断壳体2的内部空间和外部气体，可以防止灰尘侵入壳体2的内部。另外，还可以防止水分进入按压检测装置的对置电极层33和屏蔽电极层32的对置部而导致静电容量异常变化等不良情况。

在将操作面板20压向壳体2的内侧时，弹性部件10不仅压缩变形，而且在固定部11和支承部12之间反弹部13以压曲状态弯曲变形，利用来自其压曲变形的排斥力，发挥使操作面板20恢复到原始位置的恢复弹性力。弹性部件10不仅压缩变形，主要通过成为压曲变形的弯曲变形来发挥弹性复原力，因此，在手指触碰在操作面板20的表面上时，用小的力就可以将操作面板20压向壳体2的内部，而且此时的按压感触良好，而且恢复动作也稳定。

此外，在所述实施方式中，按压检测装置是对置电极层33与屏蔽电极层32对置来检测静电容量的装置，但按压检测装置不限于此。

在图5和图6所示的第二实施方式中，在操作面板20的下层片31的背面设有由框状图案形成的共用电极层34，六处的所述对置电极层33分别与所述共用电极层34对置而构成按压检测装置。

所述共用电极层34在隐蔽在所述装饰层24下面的位置连续形成一圈。在按压检测装置中，例如将共用电极层34设定为接地电位，顺次间歇地对各个对置电极层33施加，在按压检测部46检测是否按压了操作面板20。

共用电极层34形成于被隐蔽在装饰层24下面的位置，没有设置于透过区域20B，因此，没必要必须是由透明电极形成，可由银或金等导电性金属层形成。

此外，图3所示的屏蔽电极层32独立于所述共用电极层34而形成于下层薄膜31，或者形成于其他阶层。或者也可以不设置屏蔽电极层32。

接着，在图7所示的第三实施方式中，在操作面板20和内侧部件6之间设有作为按压检测装置的压电元件35。在该结构中，在按压操作面板20而对压电元件35上施加应变时产生电力，由此检测到操作面板20被按压的情况。

此外，作为按压检测装置，也可以是使用了在操作面板20被按压时变形的变形部与检测该变形的应变仪的装置等。

另外，搭载在操作面板20上的位置检测装置不限于所述实施方式那样的静电容量型，也可以是图9所示的电阻检测型。其构造是在透光性的下侧导电层51的两端设有由银膏等形成的电极层51a、51b，在上侧导电层52的两侧设有电极层52a、52b。下侧导电层51在电极层51a、51b之间具有一定的电阻值，上侧导电层52在电极层52a、52b之间具有一定的电阻值。上侧导电层52形成于具有挠性、透光性的片材上，在下侧导电层51和上侧导电层52之间存在空气层。

动作时，对电极层51a、51b之间施加电压，在与其不同的时刻对电极层52a、52b之间施加电压。在手指触碰操作面板20的表面而片材被按压挠曲，上侧导电层52和下侧导电层51在P点接触时，从电极层51a、51b得到与将下侧导电层51在X方向分割的电阻值对应的电压，从电极层52a、52b得到与将上侧导电层52在Y方向分割的电阻值对应的电压。由此，检测P点的X-Y坐标上的位置。

在由所述电阻式的位置检测装置检测手指触碰的位置，由所述按压检测装置检测操作面板20被按压的情况时，生成与手指触碰部位对应的操作信号。

符号说明

1便携设备

2壳体

3a、3b、3c、3d侧壁

4开口部

5背面盖体

6内侧部件

6b保持凹部

7凹部

8凸部

9保持凸部

9a台阶部

10弹性部件

11固定部

12支承部

13反弹部

20操作面板

21基板

27、28构成位置检测装置的电极层

32屏蔽电极层

33构成按压检测装置的对置电极层

34构成按压检测装置的共用电极层

Claims (4)

1.一种操作装置，其具有壳体和操作面板，所述壳体具有开口部，所述操作面板设置于所述开口部，其特征在于，

设有堵塞所述开口部的内周部和所述操作面板的缘部之间的间隙的弹性部件，所述弹性部件由硅橡胶构成，并且所述弹性部件具有：固定在所述壳体的内部的固定部；支承所述操作面板的支承部；形成在所述固定部和所述支承部之间对被向所述壳体的内侧按压的所述操作面板提供恢复力的反弹部，所述反弹部沿所述开口部的内周形成并堵塞所述间隙，在所述操作面板上搭载有位置检测装置，该位置检测装置检测作为操作面的表面被操作时的操作位置，在所述壳体的内部设有按压检测装置，该按压检测装置检测所述操作面板被压向所述壳体的内侧的情况，

在所述壳体的内部设有内侧部件，所述内侧部件朝向所述壳体的内部空间延伸，且与所述壳体的右侧壁、左侧壁、上侧壁以及下侧壁的内侧密接，所述弹性部件的所述固定部被所述壳体的一部分和所述内侧部件夹持，

所述弹性部件的所述支承部位于比所述固定部更靠近所述操作面的位置且位于比所述固定部更靠向所述开口部的内侧的位置，

所述反弹部从所述固定部朝向所述操作面倾斜延伸，所述操作面板在被按压时压曲变形，

所述内侧部件作为所述操作面板被压向所述壳体的内侧时的限位件起作用，

所述按压检测装置配置在所述操作面板与所述内侧部件之间，

所述内侧部件与所述壳体凹凸嵌合。

2.如权利要求1所述的操作装置，其中，

所述按压检测装置检测静电容量的变化，在所述操作面板和所述内侧部件上设置的电极相互对置。

3.如权利要求1所述的操作装置，其中，

所述按压检测装置具备压电元件。

4.如权利要求1所述的操作装置，其中，

所述按压检测装置具备操作面板被按压时变形的变形部和检测该变形的应变仪。