JP2011248902A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、基板との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持できるフィルムセンサーを備えた電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の接続箇所３で、フィルムセンサー２の周縁部にＬ字形のプリント回路基板４が接続される。フィルムセンサー２の周縁部には、隣接する２つの接続箇所３、３の中心に、それぞれ、長孔２ａが形成されている。
【選択図】 図７

Description

この発明は、例えばフィルム状のタッチセンサーなどのフィルムセンサーをディスプレイに重ねた電子機器に関する。

下記特許文献１には、絶縁フィルム側の電極対の配線の端部と絶縁基板側の配線の端部を導電性接着剤によって接続したタッチパネルについて開示されている。このタッチパネルは、絶縁フィルム側の配線の端部と絶縁基板側の配線の端部を電気的に接続する接続部に近接して、絶縁フィルムの角部近くにスリットを有する。

この絶縁フィルムのスリットは、タッチパネルが加熱されて絶縁フィルムと絶縁基板との間の熱膨張率の違いに起因した応力が生じたとき、上述した接続部に応力が集中するのを防止するため、この応力による絶縁フィルムの変形を吸収するよう機能する。これにより、熱膨張に起因した応力による接続部の剥離を防止している。

特開２００８−２３４４７０号公報（［００３８］段落、図１、図２）

しかし、絶縁フィルムは、その面に沿ったあらゆる方向に膨張するため、例えば他の基板との間の接続部と上述した配線同士の接続部との間でも応力が生じる。つまり、このような応力は、絶縁フィルムの固定箇所となる２つの接続部にそれぞれ作用し、上述した剥離の問題が生じる。特に、タッチパネルが大きくなると、絶縁フィルムの基板に対する相対的な変形量が大きくなり、基板との間の接続部における剥離の問題も顕著になる。

この発明の目的は、回路基板との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持できるフィルムセンサーを備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、実施形態の電子機器は、ディスプレイと、前記ディスプレイに重ねられたフィルムセンサーと、を備え、前記フィルムセンサーが、隣り合う１組の長辺および短辺を含み電子部品が実装された回路基板に重ねられるとともに、前記長辺と前記短辺とが交わる角部の位置とこの角部から離れた位置とで其々接続され、これらの接続箇所の間に孔部が設けられている。

上記発明によると、フィルムセンサーと回路基板の複数の接続箇所間でフィルムセンサーに孔部を形成したため、フィルムセンサーと回路基板が異なる熱膨張率で熱膨張して、変形量の差に基づく応力が発生した場合であっても、この応力を孔部が吸収する。これにより、応力集中による接続箇所の剥離を防止できる。

この発明の電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、フィルムセンサーと回路基板との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持できる。

図１は、この発明の実施の形態に係る電子機器の一例としてのＰＤＡを示す外観図である。 図２は、図１のＰＤＡの構成ブロック図である。 図３は、図２の表示制御アプリケーションを示すブロック図である。 図４は、図１のＰＤＡのディスプレイを構成するフィルムセンサーの組立体を示す分解斜視図である。 図５は、図４のセンサー組立体のフィルムセンサーを示す概略図である。 図６は、図４のセンサー組立体のプリント回路基板を示す概略図である。 図７は、図５のフィルムセンサーの周縁部に図６のプリント回路基板を貼り合せた構造を裏面側から見た概略図である。 図８は、図７の線VIII-VIIIで切断した断面図である。 図９は、図５のフィルムセンサーの周縁部に形成した長孔の第１の変形例を示す部分拡大図である。 図１０は、図５のフィルムセンサーの周縁部に形成した長孔を切欠きに変えた第２の変形例を示す部分拡大図である。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る電子機器の一例として、ＰＤＡ１０（Personal Digital Assistants）の外観図を示してある。

図１に示すように、ＰＤＡ１０は、フィルム状のタッチセンサー（フィルムセンサー）を重ねたディスプレイ１５を有する。このディスプレイ１５は、ユーザーに対して各種操作画面を表示するとともに、指１２やタッチペン（図示せず）等で表面をタッチすることで、例えば、表示した画面上にある項目をユーザーに選択させるためのユーザーインターフェースとして機能する。ディスプレイ１５の表面に設けられたフィルムセンサーについては後に詳述する。

図２には、上記ＰＤＡ１０の構成ブロック図を示してある。
図２に示すように、ＰＤＡ１０は、ＰＤＡ１０の各デバイスを総合的に制御するＣＰＵ１４、後述するフィルムセンサーを備えたディスプレイ１５、データを一時的に記憶するフラッシュメモリ等のメモリ１６、インターネット等に接続するための接続インターフェースとして機能する通信部１７、およびメモリ１６より大容量のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶媒体１８を有する。

ＣＰＵ１４は、記憶媒体１８に記憶されているＯＳ（オペレーティングシステム）や表示制御アプリケーション１００などの各種アプリケーションをメモリ１６にロードして、ディスプレイ１５のフィルムセンサーを介して入力されるコマンドに従って、ＰＤＡ１０の動作を制御する。

表示制御アプリケーション１００は、図３に示すように、検出制御部１０１、表示選択部１０２、実行部１０３、および記憶部１０４を有する。検出制御部１０１は、後述するフィルムセンサーに接続して、ディスプレイ１５の画面に表示されている項目にユーザーの指１２やタッチペンなどが接触したことを検出する。表示選択部１０２は、例えば、ディスプレイ１５を介してテキストデータが選択された場合に、選択されたテキストデータをハイライト（強調）表示する。実行部１０３は、選択されたテキストデータのコピー、削除、貼り付け、切り取り、検索などの処理を行う。選択されたテキストデータを検索する場合、内蔵している辞書データや通信部１７を介したインターネット検索を実行する。記憶部１０４は、ディスプレイ１５を介して表示する表示メニューや項目データ（コピー、削除、貼り付け、切り取り、検索等）を記憶する。

図４には、上記ディスプレイ１５に重ねられたセンサー組立体２０の分解斜視図を示してある。センサー組立体２０は、ディスプレイ１５の表面に配置されるフィルムセンサー２、フィルムセンサー２の裏面側に貼り付けられるプリント回路基板４、スペーサー６、および固定枠８を有する。

フィルムセンサー２は、矩形のビニールフィルムにマトリックス状のＸＹパターン（図示せず）を形成し、各パターンの端部をフィルム端辺まで引き出した構造を有する。フィルムセンサー２として、例えば、ピエゾフィルムセンサーが知られている。フィルムセンサー２のフィルム材料として、例えば、ポリエチレン系のフィルム材料が使用される。

プリント回路基板４は、上述したフィルムセンサー２の隣り合う１組の長辺および短辺に沿って配置されるＬ字形に形成され、フィルムセンサー２のＸＹパターンに対向する面に図示しない回路パターンを有し、他方の面に図示しないＩＣチップを実装している。プリント回路基板４は、ガラスエポキシにより形成されている。

プリント回路基板４とフィルムセンサー２を貼り合せる場合、プリント回路基板４の回路パターンを導電性接着剤を介してフィルムセンサー２のＸＹパターンに接続するように、プリント回路基板４をフィルムセンサー２の端辺に貼り合せる。これにより、プリント回路基板４に実装されたＩＣチップとＸＹパターンが電気的に接続される。

スペーサー６は、プリント回路基板４が対向されないフィルムセンサー２の残りの２辺に沿って配置されるＬ字形に形成されている。また、固定枠８は、プリント回路基板４およびスペーサー６の裏面を覆う矩形枠状に形成されている。

つまり、センサー組立体２０は、フィルムセンサー２の裏面側周縁部にプリント回路基板４とスペーサー６を挟んで固定枠８を貼り合せた構造を有する。このとき、スペーサー６は、フィルムセンサー２の２辺に対向せしめてプリント回路基板４を貼り合せた状態で両者の間に形成される段差を無くすために設けられている。

上記構造のＰＤＡ１０は、図１に示すように矩形の筐体内に全てのデバイスを収容配置している。このため、ＰＤＡ１０に電源投入して使用することにより、筐体内の温度は、経時的に昇温される。特に、この場合の主な熱源として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイ１５のバックライトなどが考えられる。

このように、ＰＤＡ１０が経時的に加熱されると、センサー組立体２０のフィルムセンサー２やプリント回路基板４も加熱され、それぞれ固有の熱膨張係数に応じた変形量で熱膨張する。一方で、フィルムセンサー２とプリント回路基板４は、上述したように、導電性接着剤を介して複数個所で電気的に接続されている。このため、これらの接続箇所に、各部材間の熱膨張率の差に起因した応力が集中して、接続箇所が剥離してしまう不具合を生じる場合がある。

より具体的には、図６に示すように、本実施の形態のＬ字形のプリント回路基板４は、その長手方向に沿って離間した複数個所で、導電性接着剤３を介して、フィルムセンサー２と電気的に接続されている。以下、導電性接着剤３による接続箇所に符号３を付して説明する。これら複数の接続箇所３は、プリント回路基板４の回路パターンによって予め決まっている。

なお、本実施の形態のフィルムセンサー２はビニールフィルムによって形成されており、本実施の形態のプリント回路基板４はガラスエポキシにより形成されている。つまり、複数の接続箇所３で接続されたフィルムセンサー２とプリント回路基板４は、熱膨張率の異なる材料によって形成されている。

このため、２つの部材が同じ温度まで同時に加熱されると、両者間の熱膨張率の違いによって、それぞれの部材の変形量に差を生じる。本実施の形態の材料の組み合わせ（ビニールとガラスエポキシとの組み合わせ）では、昇温によって両者が同じ条件で熱膨張した場合、フィルムセンサー２の方がプリント回路基板４より大きな割合で熱膨張する。

すなわち、この場合、プリント回路基板４に沿って隣接して設けられた任意の２つの接続箇所３、３間で、プリント回路基板４よりフィルムセンサー２の方がより多く膨張するため、２つの接続箇所３に応力が集中する。そして、ＰＤＡ１０のＯＮ／ＯＦＦを繰り返して熱膨張および熱収縮を繰り返すと、上述した応力集中によって接続箇所３に剪断力が作用して、最悪の場合、接続箇所３が剥離してしまう。

このような不具合を防止するため、本実施の形態では、フィルムセンサー２の周縁部に、上述した応力を逃がすための複数の長孔２ａ（図５）を形成した。これら複数の長孔２ａは、図７に示すように、プリント回路基板４をフィルムセンサー２の周縁部に貼り付けたときに、それぞれ、互いに隣接する接続箇所３の概ね中心位置に配置されるように位置決めされて形成されている。

また、各長孔２ａの長さ（長孔の並び方向と交差する方向に沿った長さ）は、両側の２つの接続箇所３間でフィルムセンサー２に引っ張り力或いは圧縮力が作用したとき、フィルムセンサー２の変形を十分に吸収できる長さに設計されている。具体的には、各長孔２ａの長さは、少なくとも接続箇所３の幅を超える長さにされている。

なお、各長孔２ａの形状は、他の如何なる形状であっても良いが、フィルムセンサー２が応力集中によって変形した際に、孔周縁部に切れなどを生じないよう周縁部は湾曲されていることが望ましい。

ここで、図８を参照して、フィルムセンサー２の長孔２ａの機能について、より具体的に説明する。
図８には、ガラスエポキシによって形成されたＬ字形のプリント回路基板４を、複数の接続箇所で導電性接着剤３を介して、ビニールフィルムによって形成されたフィルムセンサー２の周縁部に接続した状態の断面図を示してある。

このように構成されたセンサー組立体２０が加熱されると、熱膨張率の比較的小さいプリント回路基板４と比較して、熱膨張率の比較的大きいフィルムセンサー２の方がより大きく膨張して変形する。このとき、隣接する２つの接続箇所３の間における２つの部材２、４の熱膨張の状態に着目すると、２つの接続箇所３間でフィルムセンサー２に図中矢印ａ方向の圧縮力が作用する。

本実施の形態のようにフィルムセンサー２に長孔２ａを形成しない場合、フィルムセンサー２に作用した上述した圧縮力が応力として２つの接続箇所３に作用する。これに対し、本実施の形態のように、２つの接続箇所３の中心に長孔２ａを形成すると、この長孔２ａが圧縮力を吸収するように変形し、長孔２ａの並び方向に沿った幅が狭くなる。よって、本実施の形態では、２つの接続箇所３に応力が作用することはない。

逆に、この状態からセンサー組立体２０が冷却されると、フィルムセンサー２およびプリント回路基板４が共に収縮して変形するが、比較的収縮率の大きいフィルムセンサー２が縮んでも、長孔２ａの幅を広げることで、２つの接続箇所３に作用する応力を無くすことができる。

以上のように、本実施の形態によると、プリント回路基板４を接続するフィルムセンサー２の周縁部に上述した複数の長孔２ａを形成することにより、熱膨張に起因した接続箇所３に対する応力集中を防止でき、フィルムセンサー２とプリント回路基板４との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持することができる。特に、本実施の形態のように、フィルムセンサー２の周縁部に複数の長孔２ａを形成するだけの簡単な構成の変更によって、プリント回路基板４との間の接続状態を改善することができ、追加コストを抑えることができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

図９には、上述した実施の形態の第１の変形例を示してある。
この変形例によると、フィルムセンサー２の周縁部に沿って設けられた任意の２つの接続箇所３、３の間に２つの長孔２ａが形成されている。隣接する２つの接続箇所３、３が離れている場合には、このように、接続箇所３の間に２つ或いはそれ以上の長孔２ａを形成しても良い。

図１０には、第２の変形例として、長孔２ａの代りに切欠き２ｂを形成した例を示してある。このように、フィルムセンサー２に形成する孔は、必ずしも全周が閉じている必要はなく、熱膨張に起因した応力集中を防止することができれば良い。

また、上述した実施の形態では、隣接する全ての組の２つの接続箇所３、３の間それぞれに長孔２ａ（或いは切欠き２ｂ）を形成した場合について説明したが、これに限らず、２つの接続箇所３、３が近接している場合などには、それら接続箇所３、３間に長孔２ａを形成しなくても良い。

この発明は、ＰＤＡやパーソナルコンピューターなどの電子機器に適用可能であることに加え、例えば、金融機関の現金自動支払機やゲーム機のタッチパネルに適用することができる。特に、比較的大型のデジタイザーなどのフィルムタイプのセンサーに本発明を適用することが有効である。

２…フィルムセンサー、２ａ…長孔、２ｂ…切欠き、３…導電性接着剤、接続箇所、４…プリント回路基板、６…スペーサー、８…固定枠、１０…ＰＤＡ、１５…ディスプレイ、２０…センサー組立体。

この発明は、例えばフィルム状のタッチパネルをディスプレイに重ねた電子機器に関する。

この発明の目的は、回路基板との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持できるタッチパネルを備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、実施形態の電子機器は、ディスプレイと、前記ディスプレイに重ねられたタッチパネルと、前記タッチパネルの隣り合う２辺に沿って配置され、前記タッチパネルに接続した電子部品を実装した回路基板と、を備え、前記タッチパネルは、前記２辺が交わる角部の位置とこの角部から離れた辺部の位置とで前記回路基板に其々接続され、該タッチパネルは、前記角部の接続箇所と前記辺部の接続箇所との間に孔部を有する。

この発明の電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、タッチパネルと回路基板との間の接続状態を長期間にわたって良好に維持できる。

Claims (12)

1. ディスプレイと、
   前記ディスプレイに重ねられたフィルムセンサーと、を備え、
   前記フィルムセンサーが、隣り合う１組の長辺および短辺を含み電子部品が実装された回路基板に重ねられるとともに、前記長辺と前記短辺とが交わる角部の位置とこの角部から離れた位置とで其々接続され、これらの接続箇所の間に孔部が設けられた電子機器。
2. 上記孔部は、上記２つの接続箇所の中心に設けられた請求項１に記載の電子機器。
3. 上記孔部は、上記接続箇所の幅を超える長さの長孔である請求項１に記載の電子機器。
4. 上記孔部は、上記２つの接続箇所の間に複数個設けられた請求項１に記載の電子機器。
5. 上記フィルムセンサーと回路基板は、導電性接着剤によって電気的に接続されている請求項１に記載の電子機器。
6. ディスプレイと、
   前記ディスプレイに重ねられたフィルムセンサーと、
   電子部品が実装され、前記フィルムセンサーの周縁部に重ねられるとともに、少なくとも角部と辺部とで接続された回路基板と、
   前記角部の接続箇所と前記辺部の接続箇所との間でこれら接続箇所の並び方向と交差する方向に延びて上記フィルムセンサーの周縁部に形成された長孔と、
   を有する電子機器。
7. 上記長孔は、上記２つの接続箇所の中心に設けられた請求項６に記載の電子機器。
8. 上記長孔は、上記接続箇所の幅を超える長さを有する請求項６に記載の電子機器。
9. 上記長孔は、上記２つの接続箇所の間に複数個設けられた請求項６に記載の電子機器。
10. 上記フィルムセンサーと回路基板は、導電性接着剤によって電気的に接続されている請求項６に記載の電子機器。
11. ディスプレイと、
    電子部品が実装された回路基板と、
    前記ディスプレイに重ねられ、前記回路基板の辺部と角部とで接続され、該辺部と該角部との間に切り欠き部が設けられたフィルムセンサーと、
    を有する電子機器。
12. 上記切り欠き部は、孔部である請求項１１に記載の電子機器。

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