JP2011186937A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検知パネルが固着されている基板の反りを防止でき、しかも表示装置からの光の透過効率が低下することがない操作装置を提供する。
【解決手段】 操作装置の上ケース３は、基板４１と矯正層４２が２色成形やインサート成形で一体に形成され、矯正層４２と同じ樹脂材料で枠部８が形成されている。基板４１の前面には、検知パネル２０が粘着層２１を介して固着されている。基板４１と検知パネル２０の下部シート２２との熱膨張係数が相違していても、逆側に矯正層４２が積層されているため、基板４１の反り変形を抑制できる。基板４１と矯正層４２との積層体と枠部８とが一体に形成されているので、上ケース３全体の強度が高くなり、基板４１の反りをさらに抑制しやすくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置からの光を透過でき且つ操作信号を入力するための検知パネルを供えた操作装置に係り、特に、反り変形を防止する機能を高めた操作装置に関する。

以下の特許文献１に、透光性のタッチパネルに関する発明が記載されている。
特許文献１に記載されたタッチパネルは、液晶ディスプレイなどの表示画面に設置される透明保持板の上面に透明接着剤を介して下部電極シートが固定されている。下部電極シートの上に空隙を挟んで上部電極シートが対向している。下部電極シートと上部電極シートはＰＥＴフィルムなどの透明フィルムで形成されており、下部電極シートと上部電極シートには、それぞれの対向面に透明電極が形成されている。表示画面を見ながら、上部電極シートを指やペンなどで押すと、上部電極シートが部分的に撓み、上下の透明電極が接触して操作信号が入力される。

この種のタッチパネルは、透明保持板と下部電極シートとが固着されているため、温度変化などによって、透明保持板に反り変形が生じやすい欠点がある。

そこで、特許文献１に記載されたタッチパネルは、透明保持板の下部電極シートが接着されている上面とは逆側の下面に、透明接着層を介してＰＥＴフィルムなどの透明反り矯正シートが接着固定されて、透明保持板の反り変形を抑制できるようにしている。

特開２０００−２０７９８３号公報

特許文献１に記載のタッチパネルは、透明保持板に、透明反り矯正シートが透明接着層によって固定されているため、透明接着層の層の数が多くなり、光の透過率を低下させることになって、液晶ディスプレイなどの表示画面の表示品質を劣化させる問題がある。

また、透明保持板と透明反り矯正シートとの間の透明接着層が弾性体であるため、透明反り矯正シートによる矯正機能を必ずしも十分に発揮させることができない。そのため、透明保持板として必要以上に厚いものを使用しなくてはらない場合がある。その結果、タッチパネルが厚くなる問題が生じる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、表示装置からの表示光の透過率を低下させることがなく、且つ基板の反り変形を防止しやすい構造の操作装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、基板と矯正層をケースの一部と一体に形成して基板の強度を高めることができる操作装置を提供することを目的としている。

本発明は、透光性の合成樹脂で形成された基板の表面に、透光性の検知パネルが固着されている操作装置において、
前記基板に、反り変形を抑制する矯正層が設けられており、前記矯正層は、透光性の合成樹脂材料で形成され、前記基板と前記矯正層とが、多色成形またはインサート成形によって密着して形成されていることを特徴とするものである。

本発明の操作装置は、基板と矯正層が粘着層や接着層を介することなく密着し互いに固定されている。粘着層や接着層が不要になるので、表示装置などから与えられる表示光の透過率を低下させることがない。また、弾性体として機能する粘着層や接着層が設けられておらず、矯正層と基板とが直接に固定されているため、矯正層による反り防止効果を高めることができ、その結果、矯正層を可能な限り薄くすることも可能である。

本発明は、基板が１層で矯正層が１層であれば、２色成形であり、基板と矯正層のいずれかが２層以上であれば、３色成形や４色成形などである。

本発明は、表示装置を覆う透過領域と前記透過領域を囲む枠部とが一体に形成されたケースを有しており、少なくとも前記透過領域が、前記基板と前記矯正層との積層体で形成され、前記枠部が、前記基板と前記矯正層の少なくとも一方と一体に形成されており、前記検知パネルが前記透過領域に固着されているものとして構成できる。

この場合に、前記表示装置が内部に設置され前記表示装置に対向する開口部が形成された下ケースが設けられ、前記ケースの前記枠部が、前記下ケースの前記開口部の縁部に取り付けられている構造とすることができる。

上記のように、基板と矯正層の少なくとも一方を周囲に延長させてケースの枠部を形成することで、矯正層をケースと一体に構成することが可能になる。その結果、取り扱い部品数が少なくなる。また、枠部によって基板と矯正層とが補強されることになり、基板の反りを防止する効果を高めることが可能である。

または、本発明は、前記表示装置が内部に設置され前記表示装置に対向する開口部が形成されたケースが設けられ、前記開口部に、前記基板と前記矯正層との積層体が取り付けられているものであってもよい。

この場合に、前記基板と前記矯正層との積層体で、前記表示装置を覆う透過領域が形成され、前記透過領域の側部に、前記基板と前記矯正層の少なくとも一方で形成された取付け部が設けられており、前記透過領域が前記開口部に設置され、前記取付け部が前記ケースに固定されているものとして構成できる。

または、前記基板と前記矯正層との積層体が平板であり、この平板が前記開口部に取り付けられているものとして構成できる。

本発明は、前記矯正層が前記基板の裏側に設けられ、前記検知パネルの線膨張係数が前記基板よりも小さく且つ前記矯正層の線膨張係数が前記基板よりも小さく、または、前記検知パネルの線膨張係数が前記基板よりも大きく且つ前記矯正層の線膨張係数が前記基板よりも大きいものである。

本発明の前記検知パネルは、透明電極層が形成された透光性の樹脂シートを有しており、前記樹脂シートが前記基板の表面に固着されている。

前記検知パネルは、下部導電層と上部導電層との間に介在する空隙部を有しており、外部からの操作力で、上部導電層と下部導電層とが接触して検知出力が得られるものである。あるいは、前記検知パネルは、フィルム基板に誘電層を介して上部電極層と下部電極層が対向し、指が接近したときにいずれかの電極層と指との間の静電容量による信号の変化を検知する静電容量型であってもよい。

本発明の操作装置は、基板に粘着層や接着層を介在させることなく矯正層が密着して固定されているので、表示装置などから発せられる光の透過率を低下させることがない。また、矯正層が基板に密着して固定されているので、矯正層による反り変形を防止する機能を高めることができる。

基板と矯正層との積層体に枠部を一体に形成してケースの一部とすることができる。または前記積層体とケースに組み込むための取付け部とを一体に形成することができる。この場合に、基板と矯正層との積層体の全体の強度を高めることになり、その結果、基板の反りをさらに防止しやすくなる。

本発明の実施の形態の操作装置の全体構造を示す分解斜視図、 操作装置の上ケースをＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図、 上ケースの一部を拡大した拡大断面図、 他の実施の形態の上ケースを示す拡大断面図、 基板と矯正層との積層体がケースの開口部に取り付けられる構造を示す拡大断面図、 基板と矯正層との積層体がケースの開口部に取り付けられる構造の他の実施の形態を示す拡大断面図、 検知パネルの動作説明図、

図１に示す操作装置１は、携帯電話、携帯用の情報処理装置、携帯用の記憶装置、携帯用のゲーム装置などとして使用される。

操作装置１は、合成樹脂製の下ケース２と同じく合成樹脂製の上ケース３を有している。下ケース２は、上向きの開口部４を有し、内部に電子回路を実装した回路基板６および表示装置５が設けられている。表示装置５は、背部に照光装置を備えた液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンスパネルなどの自己発光型の表示パネルである。

図１に示すように、上ケース３は、中央部の四角形の領域が透過領域７で、透過領域７を囲む領域が枠部８である。枠部８は、透過領域７よりも上側に形成された上部枠部８ａと、透過領域７よりも下側に形成された下部枠部８ｂと、透過領域７よりも左右両側に形成された側部枠部８ｃ，８ｄを有している。上部枠部８ａと下部枠部８ｂおよび両側の側部枠部８ｃ，８ｄは、四角形の透過領域７の周囲全周を連続して囲んでいる。

透過領域７は、上ケース３の前面３ａに位置している。上部枠部８ａは、上ケース３の前面３ａから上部側面３ｂまでの領域に形成され、下部枠部８ｂは、上ケース３の前面３ａから下部側面３ｃまでの領域に形成されている。側部枠部８ｃ，８ｄは、上ケース３の前面３ａから横側面３ｄ，３ｅまでの領域に形成されている。

図１に示すように、上部枠部８ａには受話口１１が開口している。上ケース３の裏側には、受話口１１に通じる小型スピーカが設けられている。下部枠部８ｂには、送話口１２が開口している。上ケース３の裏側には、送話口１２に通じる小型マイクが設けられている。下部枠部８ｂには２箇所に釦操作領域１３，１３が形成されている。この操作装置１は、受話口１１と送話口１２を使用して、携帯電話として使用することが可能である。

図２と図３に示すように、枠部８の下端の全周に嵌合リブ９が突出している。この嵌合リブ９が、下ケース２の開口部４の内周縁部に嵌合して、下ケース２と上ケース３とが嵌合してケースが組み立てられる。

上ケース３の透過領域７は透光性の領域であり、下ケース２に設けられた表示装置５の表示光を透過させることができる。本明細書での透光性とは、透明または半透明など光を透過可能な状態を意味しており、全光線透過率が５０％以上で好ましくは８０％以上のものを意味している。

一方、枠部８はそのほぼ全域が着色されている。後に説明するように、枠部８には、上ケース３の最表面を覆うカバーシート（装飾シート）３０の着色層３１の色彩が現れる。

図２と図３に示すように、上ケース３の前面３ａに透光性の検知パネル２０が取り付けられている。上ケースの前面３ａと検知パネル２０は、アクリル系などの透光性の粘着剤で形成された粘着層２１によって固着されている。ここで、粘着剤または粘着層２１は、自らのタック力によって上ケース３と検知パネル２０とを固着できるものであり、液体から固体にその状態が硬化する接着剤または接着層と区別される。ただし、前記粘着層２１の代わりに接着層が使用されてもよい。

図３に示すように、検知パネル２０は、透光性で可撓性の下部シート２２と、これに対向する透光性で可撓性の上部シート２３を有している。検知パネル２０の周囲では、下部シート２２と上部シート２３との間に、接着剤層で形成されたスペーサ層２４が設けられ、下部シート２２と上部シート２３が空隙２５を介して対向している。

下部シート２２の対向面には、図７に示すＩＴＯなどの透光性の下部導電層２２ａが形成され、上部シート２３の対向面にも、ＩＴＯなどの透光性の上部導電層２３ａが形成されている。下部導電層２２ａと上部導電層２３ａは所定の電気抵抗を有している。下部導電層２２ａのＸ方向の両端に、下部導電層２２ａよりも比抵抗が小さい銀ペーストなどで形成されたＸ電極層２２ｂ，２２ｃが設けられている。上部電極層２３ａのＹ方向の両端にも、上部電極層２３ａよりも比抵抗が小さいＹ電極層２３ｂ，２３ｃが設けられている。

検知パネル２０動作中は、Ｘ電極層２２ｂとＸ電極層２２ｃの間に電圧が印加され、それとは別のタイミングでＹ電極層２３ｂとＹ電極層２３ｃの間に電圧が印加される。上部シート２３が押されて撓むと、上部導電層２３ａと下部導電層２２ａとが部分的に接触する。図７ではその接触点をＰで示している。このとき、下部導電層２２ａをＸ方向に分割した抵抗値に対応する電圧がＹ電極層２３ｂ，２３ｃから検出され、上部導電層２３ａをＹ方向に分割した抵抗値に対応する電圧がＸ電極層２２ｂ，２２ｃから検出される。これにより、Ｐ点のＸ−Ｙ座標上の位置が検知される。

検知パネル２０において、下部導電層２２ａと上部導電層２３ａとが対向している検知領域は、図１に示す上ケース３の透過領域７の全域と、下部枠部８ｂの少なくとも釦操作領域１３，１３に配置されている。表示装置５からの表示光を見ながら透過領域７のいずれかの箇所を指やペンで押すと、その押圧箇所の座標に応じた操作信号を入力できる。また釦操作部１３，１３を押すことによっても検知パネル２０で操作信号を入力できる。

図２と図３に示すように、上ケース３の最表部には、検知パネル２０を覆うカバーシート３０が設けられている。カバーシート３０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明な樹脂シートで形成されている。カバーシート３０は、上ケース３の前面３ａならびに上部側面３ｂと下部側面３ｃおよび左右両側の横側面３ｄ，３ｅの最表部を覆っている。カバーシート３０は、アクリル系などの透光性の粘着層３２で固定されている。

カバーシート３０の下面には、枠部８を覆う領域に着色層３１が形成されている。着色層３１は印刷層や蒸着層などで形成された装飾層である。カバーシート３０は、透過領域７においてのみ光を透過でき、枠部８は光が透過せず、着色層３１で表現される色彩で装飾されている。

図２と図３に示すように、上ケース３は、検知パネル２０が固着されている領域が、基板４１と矯正層４２との積層体４０で構成されている。また、枠部８は、前記矯正層４２と一体に連続して形成されている。

基板４１は、検知パネル２０が固着されている領域の強度を保つためのものであり、透光性で比較的強度の高い合成樹脂材料で形成されている。例えば、基板４１はアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂で形成されている。矯正層４２は、基板４１の反り変形を抑制するためのものであり、基板４１よりも厚さ寸法が小さく形成されている。

検知パネル２０の下部シート２２と上部シート２３は、ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成されており、下部シート２２が粘着層２１を介して基板４１に固着されている。矯正層４２は、基板４１に対して下部シート２２が固着されている面と逆側の面に固着されており、下部シート２２と熱膨張特性が近似した合成樹脂材料で形成されている。例えば、矯正層４２は、ポリカーボネート樹脂で形成されている。つまり、基板４１に固着されている下部シート２２の線膨張係数が基板４１の線膨張係数よりも小さい場合は、矯正層４２が、基板４１よりも線膨張係数の小さい材料で形成される。逆に、基板４１に固着されている下部シート２２の線膨張係数が基板４１の線膨張係数よりも大きい場合は、矯正層４２が、基板４１よりも線膨張係数の大きい材料で形成される。

上ケース３は、基板４１を構成する合成樹脂材料と、矯正層４２および枠部８を構成する合成樹脂材料とで、多色成形されている。図２と図３に示すものは、基板４１と矯正層４２がそれぞれ１層であるので、２色成形である。

２色成形は、金型のキャビティ内に合成樹脂材料を射出して基板４１を形成した後に、キャビティを広げて、矯正層４２と枠部８を構成する合成樹脂材料をキャビティ内に射出することで行われる。このとき、基板４１は完全に冷却されていないため、基板４１を構成する樹脂材料の表面が活性化されており、その結果、粘着層や接着層を設けることなく、基板４１と、矯正層４２と枠部８とが強固に接合される。粘着層や接着層が不要であるため、表示装置５からの表示光の透過率を高くでき、透過領域７で観察される表示画像の品質の低下を防止できる。

基板４１に対して、下部シート２２が固着されている面と逆側の面に矯正層４２が固着されており、下部シート２２と矯正層４２の熱特性を基板４１と対比して同じ傾向としているため、温度変化による基板４１の反り変形を抑制しやすくなる。

矯正層４２は基板４１に比べて薄いが、２色成形によって矯正層４２が枠部８と一体化されているため、基板４１と矯正層４２との積層体の強度を高めることができる。基板４１と矯正層４２との積層体４０の強度は、矯正層４２から一体に延びる枠部８の存在によっても高められている。したがって、基板４１の反りをさらに抑制しやすくなる。

図４は、他の実施の形態の上ケース３Ａを示している。図４は、図３に示したのと同じ部分の断面図であり、検知パネル２０とカバーシート３０の図示を省略している。

図４に示す上ケース３Ａは、基板４１Ａと矯正層４２Ａとの積層体４０Ａを有しており、枠部８が基板４１Ａと同じ合成樹脂材料で一体に形成されている。基板４１Ａと枠部８はアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂で形成されており、矯正層４２Ａは、ポリカーボネート樹脂などで形成されている。基板４１Ａの板厚寸法よりも矯正層４２Ａの厚さ寸法が小さい。

図４に示す上ケース３Ａは、２色成形によって、基板４１Ａおよび枠部８が一体に形成され、且つ矯正層４２Ａが密着して一体に形成されている。下部シート２２が固着されていることに起因する基板４１Ａの反りが、矯正層４２Ａで抑制される。

また、枠部８が、基板４１Ａを構成する比較的強度の高い合成樹脂材料で一体に形成されているため、上ケース３Ａの全体の強度を高めることができる。枠部８で基板４１Ａの剛性が補強されるため、これによっても基板４１Ａの反り変形を抑制しやすくなる。また、矯正層４２Ａが薄くても、２色成形で基板４１Ａに強固に密着しているため、矯正層４２Ａが剥離する可能性が低い。

なお、図４に示す構造の上ケース３Ａはインサート成形法によって形成することもできる。

インサート成形法は、金型の上ケース３Ａの形状のキャビティ内に、矯正層４２Ａをインサートして保持し、前記キャビティ内に基板４１Ａと枠部８を構成する合成樹脂材料を射出することで行われる。この場合、キャビティ内にインサートされる矯正層４２Ａは、ポリカーボネート樹脂のフィルムまたはＰＥＴフィルムであり、キャビティに射出する合成樹脂材料は、アクリル樹脂または環状オレフィン樹脂である。

インサート成形法で形成された上ケース３Ａは、樹脂フィルムなどで形成された矯正層４２Ａが、基板４１Ａと枠部８を形成している合成樹脂材料に埋没して密着しているため、接着剤層を使用しなくても、強度を保つことができる。接着層が不要なので、表示装置５の表示品質の低下も抑制できる。

図５は本発明の第２の実施の形態の操作装置１０１を示している。
この操作装置１０１は、携帯電話、携帯用の情報処理装置、携帯用の記憶装置、携帯用のゲーム装置、携帯用カメラやビデオ撮影装置などに使用されるものであり、ケース１０３は薄型で手で保持することができる。

ケース１０３は着色された合成樹脂材料で形成されており、その前面１０３ａに開口部１０４が形成されている。ケース１０３の内部には、開口部１０４に対向する液晶表示装置などの自己発光型の表示装置が設けられている。

基板１４１と矯正層１４２との積層体１４０は、前述のように、２色成形法またはインサート成形法によって形成されている。基板１４１と矯正層１４２とが積層されている部分が透過領域であり、この透過領域が開口部１０４に嵌合し、開口部１０４が塞がれる。また、基板１４１から側部に向けて一体に延びる取付け部１４３が形成されている。

基板１４１の前面に、検知パネル２０が取り付けられており、検知パネル２０の下部シート２２が粘着層２１によって基板１４１に固着されている。検知パネル２０の前面には、粘着層３２を介して透光性のカバーシート１３０が固着されている。カバーシート１３０には、スペーサ層２４の上を覆う着色層１３１が形成されている。着色層１３１は、開口部１０４の内周縁に沿って枠状に形成されている。

基板１４１と矯正層１４２との積層体１４０は、検知パネル２０とカバーシート１３０と共に、ケース１０３の開口部１０４に内側から嵌着される。このとき取付け部１４３が、ケース１０３の内側の位置決め面１０３ｂに嵌着されて位置決めされる。

図５に示す操作装置１０１は、基板１４１と矯正層１４２が、２色成形法またはインサート成形法により、粘着層や接着層を介することなく固着されている。よって、ケース１０３の内部に設けられる表示装置からの表示光は、粘着層や接着層で光透過率を減少させられることなく、矯正層１４２と基板１４１を透過して表示される。

矯正層１４２は、基板１４１に密着して固定されているため、基板１４１の強度を高めることができ、反り変形を効果的に抑止できるようになる。また、取付け部１４３が基板１４１と一体に形成されているため、取付け部１４３によって基板１４１と矯正層１４２との積層体１４０の強度を高めることができ、基板１４１のそりをさらに防止しやすくなる。

図６（Ａ）（Ｂ）は、さらに他の実施の形態の操作装置１０１Ａ，１０１Ｂを示している。操作装置１０１Ａ，１０１Ｂは、ケース１０３に開口部１０４が開口し、開口部１０４と対向する内部に表示装置が設けられている。

図６（Ａ）では、平板形状の基板１４１Ａと矯正層１４２Ａとが積層された積層体１４０Ａが、開口部１０４に嵌着されている。基板１４１Ａと矯正層１４２Ａは２色成形法で形成されている。

図６（Ｂ）では、基板１４１Ｂと矯正層１４２Ｂとが積層された、平板形状の積層体１４０Ｂが開口部１０４に嵌着されている。基板１４１Ｂと矯正層１４２Ｂは、インサート成形法で形成されている。

なお、図３と図４に示す枠体８や、図５に示す取付け部１４３を、基板を構成する樹脂材料および矯正層を構成する樹脂材料との多層構造にしてもよい。ただし、強度を高めるためには基板を構成する合成樹脂材料などの１層の構造とすることが好ましい。

また、矯正層は、１層構成ではなく２層以上の構成とすることも可能である。また、矯正層を基板の厚さ方向の中央部に埋設させることも可能である。

１ 操作装置
２ 下ケース
３，３Ａ 上ケース
４ 開口部
５ 表示装置
７ 透過領域
８ 枠部
２０ 検知パネル
２１ 粘着層
２２ 下部シート
２３ 上部シート
３０ カバーシート
３１ 着色層
４１，４１Ａ 基板
４２，４２Ａ 矯正層
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 操作装置
１０３ ケース
１０４ 開口部
１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ 基板
１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ 矯正層
１４３ 取付け部

Claims (8)

1. 透光性の合成樹脂で形成された基板の表面に、透光性の検知パネルが固着されている操作装置において、
   前記基板に、反り変形を抑制する矯正層が設けられており、前記矯正層は、透光性の合成樹脂材料で形成され、前記基板と前記矯正層とが、多色成形またはインサート成形によって密着して形成されていることを特徴とする操作装置。
2. 表示装置を覆う透過領域と前記透過領域を囲む枠部とが一体に形成されたケースを有しており、少なくとも前記透過領域が、前記基板と前記矯正層との積層体で形成され、前記枠部が、前記基板と前記矯正層の少なくとも一方と一体に形成されており、前記検知パネルが前記透過領域に固着されている請求項１記載の操作装置。
3. 前記表示装置が内部に設置され前記表示装置に対向する開口部が形成された下ケースが設けられ、前記ケースの前記枠部が、前記下ケースの前記開口部の縁部に取り付けられている請求項２記載の操作装置。
4. 前記表示装置が内部に設置され前記表示装置に対向する開口部が形成されたケースが設けられ、前記開口部に、前記基板と前記矯正層との積層体が取り付けられている請求項１記載の操作装置。
5. 前記基板と前記矯正層との積層体で、前記表示装置を覆う透過領域が形成され、前記透過領域の側部に、前記基板と前記矯正層の少なくとも一方で形成された取付け部が設けられており、前記透過領域が前記開口部に設置され、前記取付け部が前記ケースに固定されている請求項４記載の操作装置。
6. 前記基板と前記矯正層との積層体が平板であり、この平板が前記開口部に取り付けられている請求項４記載の操作装置。
7. 前記矯正層が前記基板の裏側に設けられ、前記検知パネルの線膨張係数が前記基板よりも小さく且つ前記矯正層の線膨張係数が前記基板よりも小さく、または、前記検知パネルの線膨張係数が前記基板よりも大きく且つ前記矯正層の線膨張係数が前記基板よりも大きい請求項１ないし６のいずれかに記載の操作装置。
8. 前記検知パネルは、透明電極層が形成された透光性の樹脂シートを有しており、前記樹脂シートが前記基板の表面に固着されている請求項１ないし７のいずれかに記載の操作装置。

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