JP2018010394A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者からのタッチ操作を受け付ける入力装置において、デザイン性および操作性を向上させた入力装置を提供する。
【解決手段】 操作パネル１０は、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されており、カバーガラス１２、筐体１４、光源１６、タッチセンサ１８および表示モジュール２０を有している。カバーガラス１２は使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に凹部２４を一つ以上有している。光源１６は、カバーガラス１２を介して凹部２４に光を照射するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者からのタッチ操作を受け付ける入力装置に関し、デザイン性と操作性に優れた入力装置に関する。

使用者が操作面に触れることにより操作入力を検知する入力装置は、多くの機器に搭載されている。例えば、メンブレンスイッチや押ボタンスイッチ等の入力装置は従来から使用されてきており、近年ではタッチパネルやタッチスイッチといった入力装置が採用されることも多い。タッチパネル等の入力装置は、タッチ操作やスワイプ操作による直感的な操作が可能になるという利点により幅広い分野に採用されている。

タッチパネル等の入力装置は、使用者が触れる操作面にフラットな主面を有する透明保護板が配置されることが多い。透明保護板としては強化ガラスや透明樹脂が使用されることが多く、入力装置を保護しつつデザイン性を向上させている。特に、カバーガラスはガラス基板の透明性や高級感により、タッチパネル全体のデザイン性を向上させている。しかし、タッチパネルが様々な機器に搭載されるにしたがって、デザイン面での差別化の要求が高くなっていた。

そこで、従来技術の中には、ケミカルエッチングによりカバーガラスの加工を行い、湾曲形状等の領域を含む任意の形状のカバーガラスを製造する技術があった。（例えば特許文献１参照。）。ケミカルエッチングによりカバーガラスを自由な形状に加工することができるため、デザイン性の高いタッチパネルを生産することが可能になるとされていた。

特開２０１３-２３５４２３号公報

しかし、上記の技術はカバーガラスの外形加工をすることは可能であるが、カバーガラスの表面はフラットな形状を呈しており、従来のカバーガラスとデザイン面での差別化はできていない。また、フラットな形状のカバーガラスはタッチミスをするおそれもあり、正確なタッチ操作を行うことができるタッチパネルが求められていた。

本発明の目的は、使用者からのタッチ操作を受け付ける入力装置において、デザイン性に優れるとともに、誤操作等を防止するために操作性を向上させた入力装置を提供することである。

本発明に係る入力装置は、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されており、少なくとも透明基板および光源を備える。透明基板は、使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に凹部または凸部の少なくともいずれかを１つ以上有している。光源は透明基板を介して凹部または凸部に光を照射するように構成される。凹部または凸部の側面は、光源から入光された光を使用者側に反射することによって照らされる。

使用者は、反射光によってタッチ操作領域を把握することができるため、誤操作を防止することが可能になる。また、反射光により凹部または凸部の輪郭部のみが照らされることによって、タッチ操作領域が立体感のある表示となり、デザイン性が向上する。

また、凹部または凸部の側面は傾斜していることが好ましい。凹部または凸部の側面を傾斜させることによって光源からの光がより反射しやすくなる。このような傾斜面を有する凹部や凸部はフッ酸等の薬液を用いたウェットエッチング処理によって形成することが可能である。

また、底面にさらに突起部を有する凹部を少なくとも１つ備えることが好ましい。突起部を備えることにより、使用者はタッチ操作領域を触覚により認識することが可能になり、誤操作等を防止することが可能になる。

また、タッチ操作領域が粗面化されていることが好ましい。タッチ操作領域が粗面化されることによって防眩効果が得られ、操作画面への背景等の映りこみ等を防止することが可能になる。また、光源からの光が粗面化面で乱反射することにより、タッチ操作領域の輝度が大きくなり、視認性が向上する。

本発明によれば、使用者からのタッチ操作を受け付ける入力装置において、デザイン性に優れるとともに、誤操作等を防止するために操作性を向上させた入力装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る操作パネルを示す図である。 カバーガラスを示す図である。 操作パネルの別の実施形態を示す図である。 カバーガラスの別の実施形態を示す図である。 カバーガラスの製造方法を示す図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る操作パネル１０を示す図である。操作パネル１０は事務用複合機の操作を行うためのタッチパネルであり、カバーガラス１２、筐体１４、光源１６、タッチセンサ１８および表示モジュール２０を備えている。操作パネル１０は、操作画面上に表示されている操作アイコン２２をタッチすることによって入力操作を行うように構成される。

カバーガラス１２は、操作パネル１０の最表面に配置されており、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成される。カバーガラス１２としては化学強化されたガラス基板を使用している。カバーガラス１２の板厚は０.３〜３ｍｍのものを使用することが好ましい。なお、本実施形態ではカバーガラス１２を使用しているが、ガラス基板の代わりに透明樹脂等を使用してもよい。使用する樹脂基板としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル等の硬質な透明樹脂が挙げられる。

カバーガラス１２は、使用者側に露出している主面側に凹部２４を備えている。凹部２４は、使用者がタッチ操作を行う操作アイコン２２が表示されているタッチ操作領域に形成されている。凹部２４は使用者に露出する主面においてタッチセンサ１８側に窪んだ形状を呈する領域である。凹部２４の深さは、使用者が凹部２４の存在を認識できる程度の深さであればよく、０．１ｍｍ以上の深さであることが好ましい。凹部２４の形状は適宜変更することが可能である。本実施形態では、表示されている操作アイコン２２に応じて、円形や矩形状を呈する凹部２４が形成されている。

凹部２４の側面は外側に向かって傾斜するように構成される。側面の傾斜角度は、水平面に対して１１０〜１５０度になるように形成されることが好ましい。この範囲に設定することにより、光源から照射される光が好適に使用者側に反射されるようになる。また、凹部２４の側面は曲面形状の領域を有していることがさらに好ましい。曲面形状を有することにより、さらに効率的に光を反射することが可能になる。なお、このような側面形状は、後述するエッチング処理によって効率的に形成することが可能である。

また、テンキー「５」のアイコンや電源アイコン２２１が表示されている領域では、凹部２４の底面に突起部２６を有している。突起部２６は、凹部２４の底面に形成されている凸状を呈する領域である。使用者が触覚により突起部２６の存在を認識し、操作パネル１０を視認できない状況等での誤操作を防止することが可能になる。突起部２６の高さは、カバーガラス１２の主面と同じかまたは低くなるように構成され、少なくとも使用者が突起部２６に触れた際に認識できる程度の高さがあればよい。

筐体１４は、内部にカバーガラス１２、光源１６、タッチセンサ１８、表示モジュール２０を収容するように構成される。筐体１４は、ポリカーボネート等の樹脂やアルミニウム等の金属を使用することが可能である。

光源１６は、カバーガラス１２の端面に対向する位置に配置されたエッジライトであり、カバーガラス１２を介して凹部２４に光を照射するように構成される。光源１６は複数の微小なＬＥＤライトを備えており、カバーガラス１２の端面から光を入光するように構成される。光源１６は、筐体１４によって覆われており、使用者から光源１６が目立たないように構成される。

なお、光源１６は複数配置することが好ましい。複数方向から凹部２４に光を照射することによって、凹部２４を均一に照らすことが可能になる。本実施形態では、カバーガラス１２の４辺それぞれに光源１６が配置されている。また、光源１６が１つのみの場合や光源１６の配置数を減らす場合には、光源１６が配置されている端面と対向する端面に反射板を配置すればよい。光源１６から照射された光が反射板によって反射されるので、光源１６の配置数を減少させても、輝度の低下を抑制することが可能である。

タッチセンサ１８は、カバーガラス１２および表示モジュール２０の間に配置されており、使用者からのタッチ操作を検知するように構成される。検知方法としては、感圧方式や静電容量方式等の公知の方式を採用することができる。

表示モジュール２０は、タッチセンサ１８の下部に配置されており、操作アイコン２２を表示するように構成される。表示モジュール２０としては、数字や記号等の操作アイコン２２が印刷された透明基板が使用されている。操作アイコン２２は、凹部２４の底面内に収まるように表示されることが好ましい。なお、本実施形態ではアイコン等が印刷された基板を使用しているが液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを用いて操作アイコン２２を表示することも可能である。さらに、カバーガラス１２にアイコン２２を直接印刷する場合は、表示モジュール２０を設ける必要はない。また、操作アイコン２２の表示のためにフラットパネルディスプレイを用いる場合は、タッチセンサ１８をディスプレイモジュールに組み込むオンセル方式やインセル方式等の構成を採用することも可能である。このような構成を採用する場合には、個別にタッチセンサを配置する必要がない。

使用者は、操作パネル１０でタッチ操作を行う際は、カバーガラス１２に形成された凹部２４により正確にタッチ操作領域を認識することが可能になる。また、画面を直視できない場合でも凹部２４の形状を触感的に認識することができるので、操作アイコン２２の位置を把握し、誤操作を防止することができる。

光源１６からカバーガラス１２に照射された光は、図１（Ｂ）に示すようにカバーガラス１２内で反射を繰り返しながら導光される。凹部２４の側面は、カバーガラス１２の主面と傾斜角が異なるため、導光された光の一部が凹部２４の側面で反射し、使用者側に出射される。なお、カバーガラス１２の主面における平坦領域では、使用者側に反射する光量はほとんどない。また、凹部２４の底面もカバーガラス１２の主面と略水平になるように形成されており、使用者側に出射する反射光の量はほとんどない。なお、反射光の光量は凹部２４の深さによって調整することが可能である。凹部２４が深くなるほど、側面の表面積も増加するため、反射光の光量も増加する。

凹部２４の輪郭部が反射光によって照らされるため、使用者はタッチ操作領域を視覚的に認識しやすくなる。さらに、反射光によって凹部２４の輪郭部のみが照らされるため、凹部２４が立体的に表示される。また、凹部２４内の突起部２６の側面においても導光された光が使用者側に反射するため、突起部２６の輪郭部も凹部２４の輪郭部と同様に照らされる。凹部２４の底面は、カバーガラス１２の主面と略水平に形成されているため、タッチ操作領域の周縁部のみが照らされて、操作パネル１０のデザイン性を向上させることが可能になる。

図３は操作パネル１０の別の実施形態を示す図である。カバーガラス１２は、操作アイコン２２が表示されているタッチ操作領域に凸部２８を備えている。カバーガラス１２の使用者に露出する主面に形成されており、凸部２８の側面も凹部２４と同様に外側に向かって傾斜するように構成される。凸部２８の高さは、使用者が認識できる程度の高さであれば制限はなく、例えば０．１〜１ｍｍ高さがあればよい。また、凸部２８の形状も任意の形状を形成することが可能である。

また、凸部２８の上面部に凹部３０をさらに形成することも可能である。凹部３０は凸部２８の上面部において窪んだ形状を呈する領域である。凹部３０の形状や数を変更することにより、使用者は操作パネルを見なくても触覚によってアイコンを識別することが可能となる。

凸部２８が形成されている主面と対向する主面は遮光シート３２によって選択的に被覆されている。遮光シート３２としては、銀やアルミニウム等の薄膜金属層を使用している。遮光シート３２は凸部２８に対応する領域には被覆されておらず、使用者は操作アイコン２２を視認することができる。なお、遮光シート３２以外にも、不透明な遮光層を別途設けて、光源１６が使用者から目視されないようにしてもよい。

光源１６は、表示モジュール２０の下方に配置されており、下方から凸部２８に光を照射するように構成される。なお、光源１６を凸部２８の直下に配置すると使用者から光源１６が目視されてしまうため、遮光シート３２によって被覆されている領域に配置することが好ましい。光源１６からの出射光は筐体１４や遮光シート３２で反射されつつ、凸部２８を介して使用者側に射出されるように構成される。このように、下方から光を照射しても、凸部２８の輪郭部のみが照らされる。なお、凸部２８の上面部は略水平であることが好ましい。水平に近い形状であることによって、使用者側に出射される光量を減少させることができるので、輪郭部のみを照らしてデザイン性を向上させることが可能になる。

図４（Ａ）は、カバーガラス１２の別の実施形態を示す図である。カバーガラス１２は、使用者に露出する主面に複数の凹部２４が形成されている。凹部２４の底面はカバーガラス１２の主面よりも粗面化されている。粗面化により凹部２４に防眩性を付与することができるため、屋外等における操作アイコン２２の視認性の低下を抑制することができる。また、光源１６から導光された光が凹部２４の底面で乱反射するため、凹部２４が形成されている領域の輝度が大きくなり、操作アイコン２２の視認性がさらに向上する。操作アイコン２２の視認性を向上させるためには、ＪＩＳ Ｂ ０６０１-２００１に規定の算術平均粗さで、凹部２４の底面の表面粗さＲａが０．０５〜０．６μｍであることが好ましく、０．０５〜０．２５μｍであることがより好ましい。また、タッチ操作領域のみが粗面化されているため、使用者は触覚で凹部２４を認識することも可能である。

また、図４（Ｂ）に示すカバーガラス１２では、使用者に露出しない主面に凹部２４および凸部２８を有している。このように凹部２４または凸部２８を使用者に露出しない主面に形成しても、カバーガラス１２の端面から入射した光によって凹部２４および凸部２８の輪郭部のみを反射光によって照らすことが可能になる。このような構成では、カバーガラス１２の使用者に露出する主面は、平坦形状を呈しているが、反射光によりタッチ操作領域が明確に表示されているため、誤操作のおそれは少ない。

ここから、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を用いてカバーガラス１２の製造方法を説明する。本実施形態におけるカバーガラス１２の製造方法は、保護部材形成工程、パターニング工程、エッチング工程および剥離工程を備える。

保護部材形成工程では、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板５０の両主面に耐酸性を有する保護部材を被覆する。ガラス基板５０は化学強化処理が施されたアルミノシリケートガラスであり、板厚は０．５〜３ｍｍであることが好ましい。また、アルミノシリケートガラス以外にも、ソーダガラスや無アルカリガラスを使用することも可能であり、化学強化処理は剥離工程の後に行ってもよい。本実施形態で、耐酸性保護部材として保護フィルム５２を使用している。保護フィルム５２は、少なくともフッ酸に対する耐性を有している必要がある。また、保護部材としては保護フィルム以外にも、感光性レジスト材等を使用することも可能である。

パターニング工程では、図５（Ｂ）に示すように凹部を形成すべき領域から保護フィルム５２を除去し、開口部を形成する。また、凹部内に突起部を形成する際は、突起部領域のみ保護フィルム５２を除去せずに残しておく。パターニング手段は、エッチングすべき領域から耐酸性部材を除去することができれば、どのような手段を用いても構わない。本実施形態では、レーザ装置を利用してパターニングを行っている。また、耐酸性部材として感光性レジストを使用する場合は、フォトリソグラフィを利用して、パターニングを行うことも可能である。

エッチング工程では、ガラス基板をエッチング液と接触させることによって開口部が形成された領域に凹部を形成する（図５（Ｃ）参照。）。ガラス基板５０をエッチングする場合は、所望の搬送機構によって搬送されているガラス基板５０に対してエッチング液を噴射する枚葉タイプのエッチング装置やガラス基板をエッチング液が収容されたエッチング槽にガラス基板５０を浸漬するバッチタイプのエッチング装置等を使用することも可能である。エッチング液としては、少なくともフッ酸が含まれたエッチング液を使用することが好ましく、フッ酸の他にも塩酸等の無機酸や界面活性剤を添加してもよい。エッチング処理によって、保護フィルム５２によって保護されていない領域がエッチングされ、凹部２４が形成される。このようなウェットエッチング処理は等方性エッチングであるため、凹部２４の側面は外側に傾斜し、曲面を含んだ形状が形成される。

剥離工程では、エッチング処理後のガラス基板５０から保護フィルム５２を除去する（図５（Ｄ）参照。）。保護フィルム５２を除去する際は、物理的な力を保護フィルム５２に与えることで剥離することが可能である。通常、カバーガラス１２を製造する際は、大型のガラス基板５０に複数のカバーガラス１２が多面取りされた状態で製造されることが多いため、後工程に切断処理等が適宜行われる。なお、切断処理は再びパターニングを行い、切断領域を露出させたうえで、エッチング処理で行ってよい。また、化学強化処理が行われていないガラス基板を使用した場合、後工程において化学強化処理を行うことも可能である。

また、凹部２４内を粗面化する際は、剥離工程前に粗面化処理を行うことによって、凹部２４内のみを粗面化することが可能である。粗面化する方法としては、ドライブラスト装置やウェットブラスト装置が挙げられる。また、ブラスト処理後に再びエッチング処理を行い、凹凸の形状を調整することも可能である。ブラスト処理時も、ガラス基板５０の主面は、保護フィルム５２で被覆されているため、凹部２４以外の領域が粗面化されることはない。保護フィルム５２の耐久性が十分でない場合は、必要に応じてさらに保護部材で被覆することが好ましい。

なお、凸部２８も上記のようなエッチング処理で形成することが可能である。凸部２８を形成する際は、凸部２８を形成する領域のみに保護フィルム５２を形成し、エッチング処理を行う。ガラス基板５０はエッチング処理によって薄型化されていき、保護フィルム５２で被覆されている領域に凸部２８が形成される。

カバーガラス１２の代わりに透明樹脂を使用する場合は、金型を用いたプレス加工で凹部または凸部を形成することが好ましい。あらかじめ所望の形状が形成された金型を樹脂基板に押し当てることによって凹部または凸部を形成することが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐操作パネル
１２‐カバーガラス
１４-筐体
１６‐光源
１８-タッチセンサ
２０‐表示モジュール
２２-操作アイコン
２４‐凹部
２６-突起部
２８-凸部
３０-凹部
３２‐遮光シート
５０‐ガラス基板
５２‐保護フィルム

Claims (4)

1. 使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成された入力装置であって、
   使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に凹部または凸部の少なくともいずれかを１つ以上有する透明基板と、
   前記透明基板を介して前記凹部または前記凸部に光を照射する光源と、
   を備えることを特徴とする入力装置。
2. 前記凹部または前記凸部の側面が傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 底面にさらに突起部を有する凹部を少なくとも１つ備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記タッチ操作領域が粗面化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の入力装置。

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