JP2012068724A - 入力装置 - Google Patents
入力装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012068724A JP2012068724A JP2010210866A JP2010210866A JP2012068724A JP 2012068724 A JP2012068724 A JP 2012068724A JP 2010210866 A JP2010210866 A JP 2010210866A JP 2010210866 A JP2010210866 A JP 2010210866A JP 2012068724 A JP2012068724 A JP 2012068724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- input device
- input
- metal plate
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Position Input By Displaying (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】薄型で且つ組み付け時の作業性のよい入力装置を提供すること。
【解決手段】入力体が近接したことを検知して前記入力体による入力操作を検出する入力装置であって、板状の金属フレーム15と、金属フレーム15の厚さ方向に重ねて設けられ、薄板状あるいは膜状の誘電体層4、誘電体層4の厚さ方向の両面のうち金属フレーム15から遠い側の面上に配置された第一電極7、および誘電体層4の両面のうち金属フレーム15に近い側の面上に配置された第二電極9を有する層状のセンサーシート3と、第一電極7および第二電極9に電気的に接続され、入力体100とセンサーシート3との間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を第二電極9へ出力し、第二電極9へ出力された駆動信号を第一電極7を通じて受信する検出回路24と、を備える。
【選択図】図6
【解決手段】入力体が近接したことを検知して前記入力体による入力操作を検出する入力装置であって、板状の金属フレーム15と、金属フレーム15の厚さ方向に重ねて設けられ、薄板状あるいは膜状の誘電体層4、誘電体層4の厚さ方向の両面のうち金属フレーム15から遠い側の面上に配置された第一電極7、および誘電体層4の両面のうち金属フレーム15に近い側の面上に配置された第二電極9を有する層状のセンサーシート3と、第一電極7および第二電極9に電気的に接続され、入力体100とセンサーシート3との間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を第二電極9へ出力し、第二電極9へ出力された駆動信号を第一電極7を通じて受信する検出回路24と、を備える。
【選択図】図6
Description
本発明は、入力装置に関する。
従来、携帯電話やPDA(携帯情報端末)などの電子機器に対して入力操作をするための入力装置として、平面上に並べて設けられた複数の押釦スイッチと、押釦スイッチが並べられた平面上に検出領域を有する位置入力装置とを備える入力装置が知られている。
このような入力装置の例として、たとえば特許文献1には、文字、図形または記号などが印刷または転写された複数の表示部が形成された表示シートと、表示シートの各表示部に対向して設けられた複数の接点電極と、接点電極と表示シートとの間に設けられ、表示シートが押されたときに接点電極に接触する反転部材と、入力操作を行うための入力体(操作体)と反転部材との間の静電容量の変化を検出して入力体の位置を検出する位置検出手段とが設けられた入力装置が開示されている。
特許文献1に記載の入力装置では、表示シートと反転部材と接点電極とによって押釦スイッチが構成されており、表示シートと反転部材と位置検出手段とによって位置入力装置が構成されている。特許文献1に記載の入力装置において、表示シートは、押釦スイッチを操作するための操作面となっており、且つ、位置入力装置を操作するための操作面となっている。これにより、特許文献1に記載の入力装置は、押釦スイッチによる入力操作と、位置検出手段による入力操作との両方を表示シート上の操作面上で行うことができ、操作性に優れている。
特許文献1に記載の入力装置を薄型とするためには、入力装置を、フィルム等の薄い素材の積層体として構成することが考えられる。しかしながら、入力装置をこのような積層体とした場合には、入力装置が折れ曲がりやすく、電子機器に入力装置を組み付けるための作業性が悪いという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄型で且つ組み付け時の作業性のよい入力装置を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の入力装置は、入力体が近接したことを検知して前記入力体による入力操作を検出する入力装置であって、金属板と、前記金属板の厚さ方向に重ねて設けられ、薄板状あるいは膜状の誘電体層、前記誘電体層の厚さ方向の両面のうち前記金属板から遠い側の面上に配置された第一電極、および前記両面のうち前記金属板に近い側の面上に配置された第二電極を有する層状のセンサーシートと、前記第一電極および前記第二電極に電気的に接続され、前記入力体と前記センサーシートとの間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を前記第二電極へ出力し、前記第二電極へ出力された前記駆動信号を前記第一電極を通じて受信する検出回路と、を備えることを特徴とする入力装置である。
本発明の入力装置は、入力体が近接したことを検知して前記入力体による入力操作を検出する入力装置であって、金属板と、前記金属板の厚さ方向に重ねて設けられ、薄板状あるいは膜状の誘電体層、前記誘電体層の厚さ方向の両面のうち前記金属板から遠い側の面上に配置された第一電極、および前記両面のうち前記金属板に近い側の面上に配置された第二電極を有する層状のセンサーシートと、前記第一電極および前記第二電極に電気的に接続され、前記入力体と前記センサーシートとの間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を前記第二電極へ出力し、前記第二電極へ出力された前記駆動信号を前記第一電極を通じて受信する検出回路と、を備えることを特徴とする入力装置である。
また、本発明の入力装置は、前記入力体によって押下されたことを検知して前記入力体による入力操作を検出するために前記センサーシートとともに積層された層状の押下入力部をさらに備えることが好ましい。
また、前記押下入力部は、前記センサーシートの厚さ方向の最外面のうち前記金属板から遠い側の面上に設けられたキートップと、前記キートップと対向して配置された接点電極部を有し、前記金属板を間に挟んで前記キートップと反対側に設けられた接点基板と、を有し、前記金属板には、前記金属板をその厚さ方向から見たときに前記キートップと重なる領域内に、前記金属板を厚さ方向に貫通する孔が形成されていることが好ましい。
また、前記押下入力部は、前記キートップにかかる押圧力を前記接点基板へ伝えるための押し子シートをさらに備え、前記押し子シートは、前記金属板の面方向と平行に配置されたシート本体と、前記シート本体の厚さ方向の一方の面から突出し、前記金属板の孔に挿通された押し子と、を有することが好ましい。
また、前記誘電体層は、薄板状あるいは膜状に形成された低弾性誘電体層と、前記低弾性誘電体層の厚さ方向の両面に形成され、可撓性を有し且つ面方向への伸び率が前記低弾性誘電体層の伸び率よりも小さい材質からなる基材層と、を有することが好ましい。
本発明の入力装置によれば、入力体とセンサーシートとの間の静電容量の変化を検出することができるとともに入力装置を金属板によって補強することができるので、薄型で且つ組み付け時の作業性のよい入力装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態の入力装置1について説明する。
図1は、本実施形態の入力装置1の平面図である。図2は、図1のA矢視図である。
図1に示すように、入力装置1は、平面視で略矩形形状の板状に形成されており、周縁部から外側に向かって一部が矩形状に突出している。
図2に示すように、入力装置1は、キートップ2、センサーシート3、押し子シート12、金属フレーム(金属板)15、および接点基板16がこの順に重ねられた積層体と、センサーシート3および接点基板16に接続された検出回路24(図1参照)とを備える。以下、キートップ2が設けられている方を上、接点基板16が設けられている方を下として説明を行う。
図1は、本実施形態の入力装置1の平面図である。図2は、図1のA矢視図である。
図1に示すように、入力装置1は、平面視で略矩形形状の板状に形成されており、周縁部から外側に向かって一部が矩形状に突出している。
図2に示すように、入力装置1は、キートップ2、センサーシート3、押し子シート12、金属フレーム(金属板)15、および接点基板16がこの順に重ねられた積層体と、センサーシート3および接点基板16に接続された検出回路24(図1参照)とを備える。以下、キートップ2が設けられている方を上、接点基板16が設けられている方を下として説明を行う。
キートップ2は、入力装置1の厚さ方向の最上層に設けられており、センサーシート3の上面に粘着材によって固定されている。図1に示すように、キートップ2は入力装置1の厚さ方向から見たときに格子状に並べて配置されている。本実施形態では、キートップ2は3行3列の格子状に計9個並べて設けられている。図2に示すように、入力装置1の厚さ方向におけるキートップ2の位置は、センサーシート3の厚さ方向の両面のうち金属フレーム15から遠い側の面上とされている。
なお、キートップ2は、必ずしも格子状に配列されている必要はない。また、キートップ2の配列は3行3列に限られるものではなく、キートップ2の数も9個には限られない。キートップ2は、QWERTY配列や、テンキー配列などの配列とすることもでき、キートップ2の上面には、キートップ2が押されたときに送出されるキーコードに対応する文字、図形、記号、あるいは制御コードなどが印刷または転写されていてもよい。さらに、キートップ2は、厚さ方向に光を透過するようになっていても良く、この場合には、キートップ2を下から上へ透過する光によってキートップ2の上面を照光することができる。
図3は、入力装置1におけるセンサーシート3の構成を示す図で、(A)は平面図、(B)は裏面図、(C)は(A)のC−C線における断面図である。なお、図3(A)および図3(B)は、センサーシート3に形成された被覆層11の図示を省略している。
図2に示すように、センサーシート3は、入力装置1の厚さ方向においてキートップ2と金属フレーム15との間に位置しており、キートップ2と押し子シート12とによって挟まれている。
図3(C)に示すように、センサーシート3は、薄板状あるいは膜状の誘電体層4と、誘電体層4の上面に配置された第一電極7と、誘電体層4の下面に配置された第二電極9とを備える。さらに、第一電極7および第二電極9は、絶縁性を有する被覆層11によって被覆されている。本実施形態では、誘電体層4の上面に第一電極7が設けられ、誘電体層4の下面に第二電極9が設けられていることにより、第一電極7と第二電極9とは、入力装置1の厚さ方向における金属フレーム15からの距離が異なる。すなわち、第一電極7は、金属フレーム15からの距離が第二電極9よりも遠い位置に配置されている。
図2に示すように、センサーシート3は、入力装置1の厚さ方向においてキートップ2と金属フレーム15との間に位置しており、キートップ2と押し子シート12とによって挟まれている。
図3(C)に示すように、センサーシート3は、薄板状あるいは膜状の誘電体層4と、誘電体層4の上面に配置された第一電極7と、誘電体層4の下面に配置された第二電極9とを備える。さらに、第一電極7および第二電極9は、絶縁性を有する被覆層11によって被覆されている。本実施形態では、誘電体層4の上面に第一電極7が設けられ、誘電体層4の下面に第二電極9が設けられていることにより、第一電極7と第二電極9とは、入力装置1の厚さ方向における金属フレーム15からの距離が異なる。すなわち、第一電極7は、金属フレーム15からの距離が第二電極9よりも遠い位置に配置されている。
誘電体層4は、低弾性誘電体層5と、入力装置1の厚さ方向における低弾性誘電体層5の両面に形成された基材層6とを有する層状部材である。誘電体層4は、平面視で略矩形形状であり、外周の一部には、外側へ矩形形状に突出した突出部4aが形成されている。
低弾性誘電体層5は、誘電材料からなる薄板状あるいは膜状の部材である。低弾性誘電体層5は、柔軟性が高く、且つ誘電率の高い材料からなることが好ましい。たとえば、低弾性誘電体層5の材料としては、アクリル系の粘着材を採用することができる。アクリル系の粘着材は、たとえば粘着層のみからなる両面テープや、ポリエチレンテレフタレートなどのフィルムを有する多層構造の両面テープなどである。また、低弾性誘電体層5の材料として、シリコーンゲル、およびウレタンゲルなどを適宜採用することもできる。
低弾性誘電体層5は、誘電材料からなる薄板状あるいは膜状の部材である。低弾性誘電体層5は、柔軟性が高く、且つ誘電率の高い材料からなることが好ましい。たとえば、低弾性誘電体層5の材料としては、アクリル系の粘着材を採用することができる。アクリル系の粘着材は、たとえば粘着層のみからなる両面テープや、ポリエチレンテレフタレートなどのフィルムを有する多層構造の両面テープなどである。また、低弾性誘電体層5の材料として、シリコーンゲル、およびウレタンゲルなどを適宜採用することもできる。
基材層6は、可撓性を有する薄板状、フィルム状あるいは膜状の絶縁性部材である。基材層6は、低弾性誘電体層5と基材層6とのそれぞれの面方向に同じ大きさの引っ張り力をかけたときにおける面方向への伸び率が、低弾性誘電体層5の伸び率よりも小さい材質からなる。基材層6は、低弾性誘電体層5の上面に設けられた基材層6Aと、低弾性誘電体層5の下面に設けられた基材層6Bとからなる。基材層6の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミドや、これらの他のプラスチックフィルムを適宜採用することができる。
柔軟性が高い低弾性誘電体層5に基材層6が形成されているので、低弾性誘電体層5と基材層6とからなる層状の構造体は、厚さ方向への可撓性を有しつつ、面方向への伸びが抑制されている。さらに、低弾性誘電体層5の厚さ方向への可撓性が高いので、低弾性誘電体層5を厚く形成した場合にも、押圧時のクリック感への影響を抑えることができる。
柔軟性が高い低弾性誘電体層5に基材層6が形成されているので、低弾性誘電体層5と基材層6とからなる層状の構造体は、厚さ方向への可撓性を有しつつ、面方向への伸びが抑制されている。さらに、低弾性誘電体層5の厚さ方向への可撓性が高いので、低弾性誘電体層5を厚く形成した場合にも、押圧時のクリック感への影響を抑えることができる。
第一電極7は、基材層6Aの上面に設けられている。すなわち、第一電極7は、誘電体層4の両面のうち金属フレーム15から遠い側の基材層6Aの面上に配置されている。
図3(A)に示すように、第一電極7は、基材層6Aの上面において一方向に延ばして互いに平行に揃えて複数形成されている。第一電極7は5個(第一電極7−1〜7−5)形成されており、各第一電極7は、第一電極7の厚さ方向から見たときの輪郭形状が正方形状でその対角の頂点が互いに電気的に接続された複数の第一電極要素7aを有する。本実施形態では、第一電極要素7aは各第一電極7あたり7個設けられている。各第一電極要素7aは、各第一電極7において一列に並べて配置されている。互いに隣り合う第一電極7は、第一電極要素7aの頂点が隙間を空けて隣接するように配置されている。このため、各第一電極7の間には、略正方形状の隙間が空けられている。各第一電極7の間の略正方形状の隙間の大きさは、後述する第一電極要素7aを第一電極要素7aの厚さ方向から見たときの輪郭よりも大きい。
第一電極7の材質は、光透過性を有する導電性材料である。たとえば、第一電極7の材料として、ポリチオフェン系導電性高分子塗料である信越ポリマー製SEPLEGYDA(登録商標)や、酸化インジウムスズ(ITO)などを採用することができる。
図3(A)に示すように、第一電極7は、基材層6Aの上面において一方向に延ばして互いに平行に揃えて複数形成されている。第一電極7は5個(第一電極7−1〜7−5)形成されており、各第一電極7は、第一電極7の厚さ方向から見たときの輪郭形状が正方形状でその対角の頂点が互いに電気的に接続された複数の第一電極要素7aを有する。本実施形態では、第一電極要素7aは各第一電極7あたり7個設けられている。各第一電極要素7aは、各第一電極7において一列に並べて配置されている。互いに隣り合う第一電極7は、第一電極要素7aの頂点が隙間を空けて隣接するように配置されている。このため、各第一電極7の間には、略正方形状の隙間が空けられている。各第一電極7の間の略正方形状の隙間の大きさは、後述する第一電極要素7aを第一電極要素7aの厚さ方向から見たときの輪郭よりも大きい。
第一電極7の材質は、光透過性を有する導電性材料である。たとえば、第一電極7の材料として、ポリチオフェン系導電性高分子塗料である信越ポリマー製SEPLEGYDA(登録商標)や、酸化インジウムスズ(ITO)などを採用することができる。
各第一電極7には、検出回路24と各第一電極7とを電気的に接続するための第一配線8がそれぞれ接続されている。第一配線8は、基材層6Aの上面に設けられており、第一電極7と接続された導体パターンからなる配線である。第一配線8の一端は各第一電極7に接続され、第一配線8の他端は複数の第一電極7の外側領域を通って突出部4aの突出端まで延びている。突出部4aの突出端では、第一配線8の他端はフレキシブルプリント基板(FPC)やフレキシブルフラットケーブル(FFC)用のコネクタにおける接点端子のピッチに合わせて等間隔に整列して配置されている。
入力装置1を小型化するために、第一配線8の線幅はより細い方が好ましい。本実施形態では、第一配線8の材質は、第一配線8の線幅が細い場合にも抵抗値が十分に低い材質とされている。第一配線8を形成するための材料としては、金属材料や、金属材料を含有する導電性インクなどを採用することができる。たとえば第一配線8を金属材料によって形成する場合には、銅、金、銀、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、第一配線8は銀ペーストを材料として形成されている。
入力装置1を小型化するために、第一配線8の線幅はより細い方が好ましい。本実施形態では、第一配線8の材質は、第一配線8の線幅が細い場合にも抵抗値が十分に低い材質とされている。第一配線8を形成するための材料としては、金属材料や、金属材料を含有する導電性インクなどを採用することができる。たとえば第一配線8を金属材料によって形成する場合には、銅、金、銀、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、第一配線8は銀ペーストを材料として形成されている。
図3(B)および図3(C)に示すように、第二電極9は、基材層6Bの下面に、各第一電極7が延びる方向に交差する一方向に平行に揃えて複数形成されている。第二電極9は6個(第二電極9−1〜9−6)形成されており、各第二電極9は、第二電極9の厚さ方向から見たときの輪郭形状が正方形状でその対角の頂点が互いに電気的に接続された複数の第二電極要素9aを有する。第二電極要素9aは各第二電極9において一列に並べて配置されている。本実施形態では、第二電極要素9aは各第二電極9あたり6個設けられている。また、互いに隣り合う第二電極9は、第二電極要素9aの頂点が隙間を空けて隣接するように配置されており、隣り合う第二電極9の間には略正方形状の隙間が空けられている。各第二電極9の間の略正方形状の隙間の大きさは、上述の第一電極要素7aをその厚さ方向から見たときの輪郭より大きい。
第二電極9の材質は、第一電極7の材質と同様に光透過性を有する導電性材料から適宜選択することができる。
第一電極7と第二電極9とは、センサーシート3の厚さ方向から見たときに、各第一電極7の間に空けられた正方形状の隙間の中に第二電極9の第二電極要素9aが納まるようになっている。
第二電極9の材質は、第一電極7の材質と同様に光透過性を有する導電性材料から適宜選択することができる。
第一電極7と第二電極9とは、センサーシート3の厚さ方向から見たときに、各第一電極7の間に空けられた正方形状の隙間の中に第二電極9の第二電極要素9aが納まるようになっている。
各第二電極9には、検出回路24と各第二電極9とを電気的に接続するための第二配線10がそれぞれ接続されている。第二配線10は、基材層6Bの下面に設けられており、第二電極9に接続された導体パターンからなる配線である。第二配線10の一端は各第二電極9に接続され、第二配線10の他端は複数の第二電極9の外側領域を通って突出部4aの突出端まで延びている。第二配線10は、突出部4aにおいては誘電体層4を挟んで第一配線8の反対側に配置されている。突出部4aの突出端において、第二配線10の他端は第一配線8の他端と同様に互いに等間隔に整列して配置されている。突出部4aの突出端における第二配線10のピッチは突出端における第一配線8のピッチと等しくても構わない。
第二配線10の材質は、第一配線8と同様に、金属材料や、金属材料を含有する導電性インクなどを採用することができる。
第二配線10の材質は、第一配線8と同様に、金属材料や、金属材料を含有する導電性インクなどを採用することができる。
被覆層11は、第一電極7、第一配線8、第二電極9、および第二配線10が外部に露出しないように被覆するためのものである。被覆層11は、樹脂からなる薄膜や、液状の樹脂を硬化させた層、あるいは絶縁性の塗料からなる塗膜などによって構成することができる。
なお、被覆層11は、入力装置1の厚さ方向から見たときにキートップ2と重なる領域内のみが光透過性の材料によって構成され、被覆層11の他の部分が遮光性の材料によって構成されていてもよい。この場合、キートップ2を照光する場合にキートップ2の隙間から光が漏れることを抑えるための他の部材が不要となるので、キートップ2を照光する機構を有する場合には入力装置1を薄型とすることができる。
なお、被覆層11は、入力装置1の厚さ方向から見たときにキートップ2と重なる領域内のみが光透過性の材料によって構成され、被覆層11の他の部分が遮光性の材料によって構成されていてもよい。この場合、キートップ2を照光する場合にキートップ2の隙間から光が漏れることを抑えるための他の部材が不要となるので、キートップ2を照光する機構を有する場合には入力装置1を薄型とすることができる。
図4は、入力装置1における押し子シート12の構成を示す図で、(A)は平面図、(B)は裏面図である。図5は、入力装置1における金属フレーム15の構成を示す平面図である。図6は、図1のB−B線における断面図である。
図4(A)、図4(B)、および図6に示すように、押し子シート12は、センサーシート3と金属フレーム15との間に挟まれて設けられた略板状の部材である。押し子シート12は、金属フレーム15の面方向と平行に配置された略板状のシート本体13と、シート本体13の下面から下方へ突出した押し子14とを有する。
シート本体13は、可撓性を有する樹脂材料からなり、キートップ2を下方向へ押圧することにより下方向へ押されて変形し、押し子14を下方へ押し付けるようになっている。
図4(A)、図4(B)、および図6に示すように、押し子シート12は、センサーシート3と金属フレーム15との間に挟まれて設けられた略板状の部材である。押し子シート12は、金属フレーム15の面方向と平行に配置された略板状のシート本体13と、シート本体13の下面から下方へ突出した押し子14とを有する。
シート本体13は、可撓性を有する樹脂材料からなり、キートップ2を下方向へ押圧することにより下方向へ押されて変形し、押し子14を下方へ押し付けるようになっている。
押し子14は、下方へ行くに従って縮径する円錐台形に形成されており、入力装置1の厚さ方向から見たときに各キートップ2と重なる位置に設けられている。また、押し子14は、各キートップ2に対して1つずつ設けられている。複数の押し子14は、金属フレーム15における後述する複数の孔15aに1つずつ挿通されており、キートップ2が押されることにより金属フレーム15の孔15aを通じて接点基板16側へ移動するようになっている。押し子14の材質は、シート本体13の材質と同一であり、可撓性を有する樹脂材料からなる。なお、押し子14とシート本体13とを二色成形によって一体成形し、押し子14の剛性がシート本体13の剛性よりも高いものとしてもよい。
なお、押し子シート12を光透過性を有する材料によって形成し、キートップ2を照光するための照明光をキートップ2側へ伝送するライトガイドとして用いることもできる。この場合には、押し子シート12の上面には、押し子シート12内に入射した照明光を出射させるための出光パターンを形成してもよい。この場合における出光パターンは、入力装置1を厚さ方向から見たときにキートップ2と重なる領域内に設けられていることが好ましい。
図5および図6に示すように、金属フレーム15は、厚さ方向に貫通する複数の孔15aが形成された板状に形成されている。金属フレーム15に形成された孔15aは、入力装置1を厚さ方向から見たときにキートップ2と重なる領域内に設けられている。金属フレーム15に形成された各孔15aには、押し子シート12に形成された押し子14が挿通されている。また、金属フレーム15に形成された各孔15aは、厚さ方向から見たときにキートップ2の輪郭に略沿った矩形形状に形成されており、キートップ2を照光する場合には、キートップ2を照光するための照明光を金属フレーム15の孔15aを通じてキートップ2に向けて照射することができる。
金属フレーム15は、入力装置1の剛性を高めるために設けられており、樹脂製の板材などと比較して板厚が薄くても剛性が高い金属板である。金属フレーム15の材質としては、たとえば鉄やニッケルなど、あるいはこれらを含む合金、若しくはステンレス鋼などを採用することができる。
図7は、入力装置1における接点基板16の構成を示す図で、(A)は平面図、(B)は接点基板16に設けられたメタルドーム23の動作を説明するための動作説明図である。
図6に示すように、接点基板16は、金属フレーム15を挟んでキートップ2と反対側に設けられた薄板状部材の基材17と、基材17上にキートップ2と対向して配置された接点電極部18と、接点電極部18に設けられたメタルドーム23とを有する。
図7(A)に示すように、基材17は、絶縁性を有する略矩形板状の部材であり、外周から外側へ突出する突出部17aが形成されている。基材17の材料としては、たとえばポリイミドやガラスエポキシなどを採用することができる。基材17は、これらの材料によってフィルム状や板状に成形される。
接点電極部18は、円板状の第一接点電極19と、第一接点電極19の外周を囲む略環状の第二接点電極21と、各第一接点電極19から突出部17aへ延びて形成された第三配線20と、各第二接点電極21から突出部17aへ延びて形成された第四配線22とを有する。
第一接点電極19と第二接点電極21とによって一対の接点電極部18が構成されており、各接点電極部18はキートップ2の数と同じ数だけ基材17の上面に設けられている。
図6に示すように、接点基板16は、金属フレーム15を挟んでキートップ2と反対側に設けられた薄板状部材の基材17と、基材17上にキートップ2と対向して配置された接点電極部18と、接点電極部18に設けられたメタルドーム23とを有する。
図7(A)に示すように、基材17は、絶縁性を有する略矩形板状の部材であり、外周から外側へ突出する突出部17aが形成されている。基材17の材料としては、たとえばポリイミドやガラスエポキシなどを採用することができる。基材17は、これらの材料によってフィルム状や板状に成形される。
接点電極部18は、円板状の第一接点電極19と、第一接点電極19の外周を囲む略環状の第二接点電極21と、各第一接点電極19から突出部17aへ延びて形成された第三配線20と、各第二接点電極21から突出部17aへ延びて形成された第四配線22とを有する。
第一接点電極19と第二接点電極21とによって一対の接点電極部18が構成されており、各接点電極部18はキートップ2の数と同じ数だけ基材17の上面に設けられている。
図6および図7(B)に示すように、メタルドーム23は、上に凸となるドーム状の導電性部材である。メタルドーム23は、外力がかかっていない状態では第二接点電極21にのみ外周が接触しており、キートップ2が下方へ押されると、金属フレーム15の孔15aに挿通された押し子14の下端によって下方へ押されるようになっている。
メタルドーム23が下方へ押されると、メタルドーム23の上端は下へ凸となる反転したドーム状になり、クリック感を操作者に感じさせることができる。さらに、メタルドーム23の上端が第一接点電極19に接することにより、第一接点電極19と第二接点電極21とが導通するようになっている。
本実施形態では、入力装置1の厚さ方向に重ねて設けられたキートップ2、押し子シート12、および接点基板16によって、キートップ2が押下されたことを検知する押下入力部が構成されている。
メタルドーム23が下方へ押されると、メタルドーム23の上端は下へ凸となる反転したドーム状になり、クリック感を操作者に感じさせることができる。さらに、メタルドーム23の上端が第一接点電極19に接することにより、第一接点電極19と第二接点電極21とが導通するようになっている。
本実施形態では、入力装置1の厚さ方向に重ねて設けられたキートップ2、押し子シート12、および接点基板16によって、キートップ2が押下されたことを検知する押下入力部が構成されている。
図1、図3(A)、図3(B)および図7(A)に示すように、検出回路24は、センサーシート3の第一電極7および第二電極9に電気的に接続された静電容量検出部25と、接点基板16の第三配線20および第四配線22とにそれぞれ電気的に接続された導通検出部26とを有する。
静電容量検出部25は、入力体100(図6参照)とセンサーシート3との間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を第二電極9へ出力し、第二電極9へ出力された駆動信号を第一電極7を通じて受信するようになっている。
すなわち、本実施形態では、図6に示すように、金属フレーム15からの距離が近い側に配置された第二電極9が、駆動信号が出力されるドライブ電極となっており、金属フレーム15からの距離が遠い側に配置された第一電極7が、駆動信号を受信するセンス電極となっている。
静電容量検出部25は、入力体100(図6参照)とセンサーシート3との間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を第二電極9へ出力し、第二電極9へ出力された駆動信号を第一電極7を通じて受信するようになっている。
すなわち、本実施形態では、図6に示すように、金属フレーム15からの距離が近い側に配置された第二電極9が、駆動信号が出力されるドライブ電極となっており、金属フレーム15からの距離が遠い側に配置された第一電極7が、駆動信号を受信するセンス電極となっている。
静電容量検出部25は、複数の第二電極9に対して、予め定められた順序で駆動信号を繰り返し出力する。第二電極9へ出力された駆動信号は、第二電極9の近傍にある導体との間の静電容量に応じて変化して第一電極7に受信される。静電容量検出部25は、第二電極9へ出力した駆動信号と、第一電極7を通じて受信した駆動信号とに基づいて、第二電極9に対して導体が近接しているか否かを判定するようになっている。これにより、静電容量検出部25は、たとえば図6に示すようにキートップ2の上面に近接する導体からなる入力体100がセンサーシート3に近接したことと、このときの入力体100の位置とを検出することができる。なお、入力体100としては、人の指やスタイラスペンなど、導体であればどのようなものでもよい。
図7(A)および図7(B)に示すように、導通検出部26は、第一接点電極19と第二接点電極21とに電気的に接続されており、第一接点電極19と第二接点電極21とがメタルドーム23の変形により導通したときに、導通した一対の接点電極部18に対して対向配置されたキートップ2が押されたことを判定するものである。これにより、導通検出部26は、入力体100によって複数のキートップ2のうちのどれが押されたかを検出することができる。なお、キートップ2を押すことによって入力を行うための入力体100は、必ずしも導体でなくても構わない。
以上に説明した構成の入力装置1の作用について説明する。
入力装置1は、たとえば携帯電話やスマートフォン、あるいはPDAなどの電子機器に取り付けて用いられる。多言語、多地域に対応する電子機器を製造するための、キートップ2上の印字内容やキートップ2の配列が異なる入力装置を電子機器に対して取り付ける場合があるが、このような場合には、電子機器の要部の組み立てが終了したあとに入力装置を電子機器に組み付けることがある。このとき、電子機器を組み立てる作業者あるいは電子機器の組み立てを行う装置が入力装置を把持し、電子機器の筐体に入力装置を組み付ける作業を行うことがある。
入力装置1は、たとえば携帯電話やスマートフォン、あるいはPDAなどの電子機器に取り付けて用いられる。多言語、多地域に対応する電子機器を製造するための、キートップ2上の印字内容やキートップ2の配列が異なる入力装置を電子機器に対して取り付ける場合があるが、このような場合には、電子機器の要部の組み立てが終了したあとに入力装置を電子機器に組み付けることがある。このとき、電子機器を組み立てる作業者あるいは電子機器の組み立てを行う装置が入力装置を把持し、電子機器の筐体に入力装置を組み付ける作業を行うことがある。
本実施形態の入力装置1では、入力装置1に金属フレーム15が設けられていることにより、金属フレーム15が設けられていない場合よりも入力装置1の剛性が高い。これにより、電子機器の要部の組み立てが終了したあとに入力装置1を電子機器に組み付ける場合の組み付け作業が容易になる。また、入力装置1の剛性を高めるために樹脂製のフレームを採用する場合と比較して、入力装置1を薄型にすることができる。
次に、金属フレーム15が設けられた本実施形態の入力装置1における使用時の動作を示して入力装置1の作用を説明する。
図8は、入力装置1の使用時の作用を説明するための説明図である。
入力装置1の使用時には、検出回路24の静電容量検出部25は第二電極9に対して駆動信号を出力する。第二電極9に対して出力された駆動信号は、第二電極9から外部へ向けて誘導無線信号として発信される。第二電極9から発信された誘導無線信号は、第一電極7において受信される。このとき、第二電極9から発信された誘導無線信号のうち、金属フレーム15側へ向けて発信された信号は金属フレーム15によって遮蔽され、キートップ2側へ向けて発信された信号は遮蔽されることなく第一電極7によって受信される。
図8は、入力装置1の使用時の作用を説明するための説明図である。
入力装置1の使用時には、検出回路24の静電容量検出部25は第二電極9に対して駆動信号を出力する。第二電極9に対して出力された駆動信号は、第二電極9から外部へ向けて誘導無線信号として発信される。第二電極9から発信された誘導無線信号は、第一電極7において受信される。このとき、第二電極9から発信された誘導無線信号のうち、金属フレーム15側へ向けて発信された信号は金属フレーム15によって遮蔽され、キートップ2側へ向けて発信された信号は遮蔽されることなく第一電極7によって受信される。
キートップ2の上面に入力体100が近接した場合には、第二電極9から発信された誘導無線信号の一部が入力体100に伝わることにより、第一電極7において受信される信号が変化する。検出回路24の静電容量検出部25は、第一電極7において受信された信号が変化したことを検出して、入力体100が近接した位置を検出する。これにより、入力装置1は、入力体100が近接したことを検知して入力体100による位置入力操作を検出することができる。
また、たとえば複数のキートップ2のうちの1つを入力体100によって押下したときには、キートップ2によってセンサーシート3が下方に押され、さらにセンサーシート3によって押し子シート12の押し子14が下方に押される。押し子シート12の下に金属フレーム15が設けられているので、キートップ2を押したときの押し子シート12全体の撓み量は金属フレーム15がない場合よりも少なく、入力装置1全体の撓み変形が抑えられている。
図7(B)に示すように、押し子シート12の押し子14は、キートップ2にかかる押圧力をメタルドーム23へと伝える。すると、メタルドーム23が反転して第一接点電極19と第二接点電極21とが導通し、キートップ2が押下されたことを検出回路24の導通検出部26が検知する。
従来、静電容量センサーの近傍に電極以外の金属製の構造物を配置すると、静電容量センサーが発する駆動信号がこの構造物によって遮蔽されてしまうために十分な信号強度が得られず、誤検出を生じると考えられていた。このため、シート状に形成された静電容量センサーを電子機器に組み込む場合には、電子機器の筐体に静電容量センサーを挟みこんで固定するのが一般的であった。これにより、従来は、電子機器の筐体を閉じる前に静電容量センサーを組み付ける必要があった。また、入力装置を電子機器に対して組み付ける別の方法として、電子機器の要部の組み立てが終わったあと、筐体が閉じられてから入力装置を取り付ける場合もあるが、この場合には、入力装置が折れ曲がったり伸びたりして配線等が断線しないように注意して入力装置を電子機器に取り付ける必要があり、作業性が悪かった。
これに対して、本実施形態の入力装置1によれば、入力体100とセンサーシート3との間の静電容量の変化を検出することができるとともにセンサーシート3を金属フレーム15によって補強することができるので、薄型で且つ組み付け時の作業性のよい入力装置1を提供することができる。
また、押し子シート12の押し子14が挿通される孔15aが金属フレーム15に形成されているので、キートップ2が押されたときに押し子14がメタルドーム23を押す動作を邪魔することがない。
また、センサーシート3の誘電体層4が、厚さ方向の両面に基材層6が設けられた層状の構成であるので、センサーシート3を厚さ方向に押圧したときの柔軟性を維持しつつ、センサーシート3が面方向に伸びるのを抑えることができる。これにより、キートップ2が入力体100によって押されることによってセンサーシート3が厚さ方向に撓み変形する力がセンサーシート3に生じても、センサーシート3は面方向に伸びにくい。その結果、基材層6の面上に形成された第一電極7、第一配線8、第二電極9、および第二配線10が断線するのを防止することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、上述の実施形態では、押し子シート12をライトガイドとして機能させることができる点について説明したが、これに限らず、押し子シート12をライトガイドとして機能させることに代えて、センサーシート3と押し子シート12との間に別途ライトガイドを設ける構成としても構わない。
たとえば、上述の実施形態では、押し子シート12をライトガイドとして機能させることができる点について説明したが、これに限らず、押し子シート12をライトガイドとして機能させることに代えて、センサーシート3と押し子シート12との間に別途ライトガイドを設ける構成としても構わない。
また、上述の実施形態では、金属フレームの形状の例として、孔15aが形成された板状である金属フレーム15について説明したが、金属フレームの形状はこれに限られるものではない。たとえば、金属フレーム15の周縁部に、折り曲げによって形成されたリブが設けられていてもよい、このとき、リブは、接点基板16の下端からキートップ2の下端までの間のいずれかの位置まで入力装置1の厚さ方向に延びていてよい。これにより、入力装置1の厚さを増すことなく、金属フレーム15の剛性を高めることができる。なお、金属フレーム15にリブを形成する位置は、これに限られるものではない。
なお、上述の実施形態では、キートップ2を押すことによる押下入力と、センサーシート3に入力体100を近接させることによる位置入力とを両方行うことができる入力装置1の例を挙げたが、本発明は、押下入力を行うことなく位置入力のみを行うための入力装置に対しても好適に適用できるものである。この場合には、金属フレームの厚さ方向に貫通する孔が金属フレームに形成されていることは必須ではなく、孔のない板材を金属フレームとして採用することができる。これは、押下入力を静電容量の変化によって検出するように上述の実施形態の入力装置1を設計変更した場合においても同様である。
1 入力装置
2 キートップ
3 センサーシート
4 誘電体層
6 基材層
7 第一電極
8 第一配線
9 第二電極
10 第二配線
11 被覆層
12 押し子シート
13 シート本体
14 押し子
15 金属フレーム(金属板)
15a 孔
16 接点基板
17 基材
18 接点電極部
19 第一接点電極
21 第二接点電極
24 検出回路
100 入力体
2 キートップ
3 センサーシート
4 誘電体層
6 基材層
7 第一電極
8 第一配線
9 第二電極
10 第二配線
11 被覆層
12 押し子シート
13 シート本体
14 押し子
15 金属フレーム(金属板)
15a 孔
16 接点基板
17 基材
18 接点電極部
19 第一接点電極
21 第二接点電極
24 検出回路
100 入力体
Claims (5)
- 入力体が近接したことを検知して前記入力体による入力操作を検出する入力装置であって、
金属板と、
前記金属板の厚さ方向に重ねて設けられ、薄板状あるいは膜状の誘電体層、前記誘電体層の厚さ方向の両面のうち前記金属板から遠い側の面上に配置された第一電極、および前記両面のうち前記金属板に近い側の面上に配置された第二電極を有する層状のセンサーシートと、
前記第一電極および前記第二電極に電気的に接続され、前記入力体と前記センサーシートとの間の静電容量の変化を検出するための駆動信号を前記第二電極へ出力し、前記第二電極へ出力された前記駆動信号を前記第一電極を通じて受信する検出回路と、
を備えることを特徴とする入力装置。 - 前記入力体によって押下されたことを検知して前記入力体による入力操作を検出するために前記センサーシートとともに積層された層状の押下入力部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
- 前記押下入力部は、
前記センサーシートの厚さ方向の最外面のうち前記金属板から遠い側の面上に設けられたキートップと、
前記キートップと対向して配置された接点電極部を有し、前記金属板を間に挟んで前記キートップと反対側に設けられた接点基板と、
を有し、
前記金属板には、前記金属板をその厚さ方向から見たときに前記キートップと重なる領域内に、前記金属板を厚さ方向に貫通する孔が形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の入力装置。 - 前記押下入力部は、前記キートップにかかる押圧力を前記接点基板へ伝えるための押し子シートをさらに備え、
前記押し子シートは、
前記金属板の面方向と平行に配置されたシート本体と、
前記シート本体の厚さ方向の一方の面から突出し、前記金属板の孔に挿通された押し子と、
を有する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の入力装置。 - 前記誘電体層は、
薄板状あるいは膜状に形成された低弾性誘電体層と、
前記低弾性誘電体層の厚さ方向の両面に形成され、可撓性を有し且つ面方向への伸び率が前記低弾性誘電体層の伸び率よりも小さい材質からなる基材層と、
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010210866A JP2012068724A (ja) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010210866A JP2012068724A (ja) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 入力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012068724A true JP2012068724A (ja) | 2012-04-05 |
Family
ID=46165980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010210866A Pending JP2012068724A (ja) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012068724A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015185481A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | アルプス電気株式会社 | 入力装置 |
JP2016506010A (ja) * | 2012-10-19 | 2016-02-25 | マイクロチップ テクノロジー ジャーマニー ツー ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 電界測定システムのための電極設計 |
CN107659700A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 努比亚技术有限公司 | 一种按键结构及终端 |
DE112021002208T5 (de) | 2020-04-06 | 2023-01-19 | Nissha Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen einer Schalterkappe, Schalterkappe und Schaltervorrichtung |
-
2010
- 2010-09-21 JP JP2010210866A patent/JP2012068724A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016506010A (ja) * | 2012-10-19 | 2016-02-25 | マイクロチップ テクノロジー ジャーマニー ツー ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 電界測定システムのための電極設計 |
US10873330B2 (en) | 2012-10-19 | 2020-12-22 | Microchip Technology Germany Gmbh Ii & Co. Kg | Electrode design for electric field measurement system |
JP2015185481A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | アルプス電気株式会社 | 入力装置 |
CN107659700A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 努比亚技术有限公司 | 一种按键结构及终端 |
CN107659700B (zh) * | 2017-09-19 | 2020-05-22 | 惠安佳瑞汽车销售服务有限公司 | 一种按键结构及终端 |
DE112021002208T5 (de) | 2020-04-06 | 2023-01-19 | Nissha Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen einer Schalterkappe, Schalterkappe und Schaltervorrichtung |
US11842861B2 (en) | 2020-04-06 | 2023-12-12 | Nissha Co., Ltd. | Method of manufacturing switch cap, switch cap, and switch device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8013262B2 (en) | Key sheet | |
TWI382328B (zh) | Input device and manufacturing method thereof | |
EP3605292B1 (en) | Force sensor and display device including the same | |
US7960667B2 (en) | Movable contact element and switch using the same | |
US20110181445A1 (en) | Key sheet | |
US8212787B2 (en) | Movable contact body and switch using same | |
US20080100580A1 (en) | Keypad assembly | |
US20190384454A1 (en) | Multifunction touch panel | |
JP2007172025A (ja) | タッチパネル | |
KR100978249B1 (ko) | 복수의 터치영역을 구비한 터치패널 | |
JP2008027016A (ja) | タッチパネル | |
JP2012068724A (ja) | 入力装置 | |
US20120133593A1 (en) | Digitizer for a fingertip tactile-sense input device | |
JP2011053738A (ja) | 座標入力装置とそれを備えた表示装置及び電子機器 | |
JP2010191741A (ja) | タッチパネル | |
KR101583827B1 (ko) | 입력 장치 | |
JP2017211918A (ja) | 静電容量型入力装置 | |
KR101534855B1 (ko) | 버튼 입력 장치 | |
JP5318790B2 (ja) | 入力センサスイッチ | |
JP5093018B2 (ja) | 入力装置 | |
JP2012059168A (ja) | パネル型入力装置 | |
US11804342B2 (en) | Membrane switch, key and keyboard | |
KR102228053B1 (ko) | 3차원 포스 터치 센서 및 이를 이용한 표시 장치 | |
JP2011008666A (ja) | 座標入力装置とそれを備えた表示装置及び電子機器 | |
JP6417049B2 (ja) | 入力装置 |