JP3617003B2 - 画面入力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はタッチ面を構成するパネルが表示画面上に対向配置され、そのタッチ面を押圧操作することにより表示画面に対する画面入力が行われる画面入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画面入力装置は表示画面を備えた表示器と、その表示画面に対する入力位置を検出する入力位置検出手段としてのタッチパネルとを具備するものとされ、表示器には例えば液晶表示装置等が使用されている。タッチパネルにはその検出方式により、赤外線方式、抵抗膜方式、静電容量方式、感圧方式等があり、赤外線方式や抵抗膜方式のタッチパネルが現在主流となっている。
赤外線方式のタッチパネルは発光素子（赤外線発光ダイオード）と受光素子（フォトトランジスタ）を用いてタッチ面上にマトリクス状の光軸を形成し、その光軸の遮断の有無により入力位置を検出するもので、タッチ面を構成するパネルは透明板とされる。
【０００３】
一方、抵抗膜方式のタッチパネルは透明導電性薄膜付きのシートを対向配置し、パネル面を触れることによりシートが接触した位置を検出するもので、タッチ面を構成するパネル自体によってタッチパネルが構成されている。ここでは、これらタッチ面を構成する赤外線方式の透明板及び抵抗膜方式等のそれ自体がタッチパネルをなすパネルを総称して、パネルと言う。
ところで、この種の画面入力装置においては入力操作時に適度なストローク感とクリック感が得られるように、入力操作によりタッチ面が押圧された際に、パネルがその押圧方向に移動する構造とし、その移動によって例えばラバースイッチ等のスイッチが押圧されて作動することにより、入力操作が行われたことを検知すると共に、クリック感を提供するといった構造が採用されている。
【０００４】
図１３Ａはこのような画面入力装置の構造の一部を示したものであり、表示器１はリアケース２に搭載固定され、その表示器１の表示画面１ａ上にパネル３が対向配置されている。なお、パネル３はこの例では抵抗膜方式のタッチパネルとされている。
パネル３のタッチ面３ａはフロントケース４の開口５を介して外部に臨むものとされ、つまり表示画面１ａはフロントケース４の開口５を介して外部から視認可能とされており、フロントケース４の開口５を囲む内壁４ａの内端は、非操作時においては図１３Ａに示したようにパネル３と密着されている。
【０００５】
パネル３は押圧操作されることにより、その押圧方向に移動可能なように取り付けられており、その移動によってスイッチ６が押圧されるものとなっている。スイッチ６はこの例では押圧されることによりドーム状ラバーが座屈する構造のラバースイッチとされ、このスイッチ６が作動することでクリック感が発生するものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような画面入力装置においては、タッチ面３ａが押圧操作されると、パネル３が移動し、つまり入力操作によってパネル３はフロントケース４の内壁４ａの内端と離れ、この部分に隙間が生じるものとなっている。
従って、図１３Ｂに示したように異物７がこの隙間に挟まる可能性があり、異物７が挟まるとパネル３が初期位置に復帰しないといった現象が発生し、これ以降入力操作ができなくなるといった品質上、重大な問題が発生する。
【０００７】
一方、図１４Ａは入力操作によりパネル３が軸（支点）８を中心にシーソー運動する構造とされた画面入力装置の概略構造を示したものであり、この例においても入力操作によってパネル３が揺動し、傾いた際に、フロントケース４の内壁４ａの内端との間に異物７が挟まってしまうと、パネル３が初期位置に復帰しなくなるといった問題が発生するものとなっていた。
なお、このようなパネル３がシーソー運動するタイプの画面入力装置では、パネル３のシーソー運動を可能とすべく、図１４Ａに示した初期位置においてもフロントケース４の内壁４ａの内端とパネル３との間に所要の隙間を確保しておく必要があり、よってこの隙間から異物７が内部に侵入し易いといった問題があった。
【０００８】
この発明の目的は上述した問題に鑑み、フロントケースとパネルとの間への異物の挟まりを防止できるようにし、また異物の装置内部への侵入を防止できるようにした画面入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、タッチ面を構成するパネルが表示画面上に対向配置され、そのタッチ面を押圧操作することにより表示画面に対する画面入力が行われる画面入力装置であって、タッチ面がフロントケースに内壁によって囲まれて設けられた開口を介して外部に臨むものとされ、パネルが押圧操作により押圧方向に移動する構造とされている画面入力装置において、枠状をなしてタッチ面上に突出するリブがパネルに固定一体化され、そのリブは上記内壁の内周面と微小間隙を介して対向され、その微小間隙を保ってパネルと共に移動する構造とされる。
【００１０】
請求項２の発明では請求項１の発明において、リブはその突出先端面に溝を具備するものとされ、その溝内に上記内壁の内端側が収容されて上記微小間隙が構成されると共に、その内端側外周面とリブとの間にも微小間隙が構成されているものとされる。
請求項３の発明では請求項１又は２のいずれかの発明において、上記内壁はその内端側に向って上記開口が狭まるように傾斜して設けられ、非押圧操作時において上記内壁のなす傾斜面と、その内壁の内周側に位置するリブの先端面とが同一面上に位置するように、リブの先端面が傾斜面によって構成される。
【００１１】
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、パネルはその周縁がベゼルに保持され、そのベゼルは揺動自在に軸支されており、押圧操作によりパネルがベゼルと共に揺動する構造とされる。
請求項５の発明では請求項４の発明において、入力検出すると共に、クリック感を発生させるスイッチが揺動するベゼルによって作動される構造とされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１及び図２はこの発明による画面入力装置の一実施例を示したものであり、図３はそれを一部分解して示したものである。また、図４は図２を斜め下から見た状態を示したものである。なお、図１Ｂ及び図４においては一部省略して示している。
この例ではパネル１１は抵抗膜方式のタッチパネルとされており、方形状をなすパネル１１の一辺からは電気信号を取り出すための所要の配線を有するテール（電極引き出し部）１１ａが導出されている。
【００１３】
まず、パネル１１の保持・移動機構について説明する。
パネル１１はその周縁が枠状をなすベゼル１２に搭載されて固定されており、このベゼル１２にはその対向２辺に幅広の脚部１２ａがそれぞれ突設されている。これら脚部１２ａの先端には図４に示したように幅広のリンク１３，１４が回動自在に係合されており、これらリンク１３，１４はその中間部がそれぞれベース１５の下面に突設された支持部（図示せず）に設けられた軸１６に回動自在に支持され、内端が互いに回動自在に係合されている。
【００１４】
ベース１５上には液晶表示装置等の表示器１７が搭載されており、また図４では隠れて見えないが、ベース１５のリンク１４の内端と対向する位置には入力検出すると共に、クリック感を発生するスイッチが配設されている。
パネル１１は表示器１７の表示画面上に対向配置され、上記のようなリンク機構により、そのタッチ面１１ｂが押圧操作されると、タッチ面１１ｂが初期の状態と平行を保ってその押圧方向に、つまり表示器１７に近づく方向に移動するものとなっている。
【００１５】
パネル１１のタッチ面１１ｂはフロントケース１８の開口１９を介して外部に臨むものとなっており、この開口１９はフロントケース１８の内面側に一体に突出形成された内壁２１によって囲まれた構造となっている。
内壁２１はこの例ではその内端側に向って開口１９が狭まるように傾斜して設けられており、この傾斜部２２の先端にはタッチ面１１ｂに対して垂直な垂直部２３が形成されている。
パネル１１の、この垂直部２３と対向する位置にはリブ２４が配置され、リブ２４はパネル１１に固定一体化されてタッチ面１１ｂ上に突出するものとされる。
【００１６】
リブ２４は図３に示したように枠状をなし、この例ではそのタッチ面１１ｂ上に突出する先端面に溝２５を具備するものとされ、この溝２５内に内壁２１の内端側の垂直部２３が図１Ｂに示したように収容される。
図５Ａはこの内壁２１の垂直部２３がリブ２４の溝２５に収容されている部分を拡大して示したものであり、垂直部２３の内周面及び外周面はそれぞれ溝２５の内壁面と微小間隙ａ，ｂを介して対向される。
図５Ｂはタッチ面１１ｂが押圧操作されてパネル１１が所定のストローク分、移動した状態を示したものであり、リブ２４もパネル１１と共に移動するものの、この状態においても垂直部２３の先端は溝２５内に収容されており、つまり微小間隙ａ，ｂは保たれた状態となっている。
【００１７】
従って、垂直部２３の先端面と溝２５の底面との間に、パネル１１の移動によって隙間ｇが生じるものの、微小間隙ａ，ｂによってこの隙間ｇへの異物の侵入は阻止されるため、隙間ｇに異物が挟まってパネル１１が初期位置に復帰しなくなるといった現象は発生しないものとなる。微小間隙ａ，ｂは例えば０．５ｍｍ程度に設定される。
なお、異物は外部から侵入し易く、その点で垂直部２３の内周面とリブ２４との間に存在する微小間隙ａの寄与が大と言える。
【００１８】
また、この例ではリブ２４の、垂直部２３の内周側に位置する部分の先端面は傾斜面２４ａによって構成されている。この傾斜面２４ａは図５Ａに示したように、パネル１１が初期位置に位置する状態で、つまり非押圧操作時において、フロントケース１８の内壁２１の傾斜部２２がなす傾斜面２２ａと同一面上に位置するように形成されている。
従って、異物対策としてリブ２４が付加されているものの、外部から見た場合、フロントケース１８とリブ２４との間の隙間は上述したようにわずか０．５ｍｍ程度の微小間隙ａであって、フロントケース１８の傾斜部２２の延長上にリブ２４が一体化して見えることから、外観品位を損なうこともない。
【００１９】
図６はタッチパネルが赤外線方式の場合の実施例を示したものであり、パネル３１は透明板とされ、そのタッチ面３１ａの押圧操作位置を検出する発光素子３２と受光素子３３がフロントケース１８内に配置されている。
これら発光素子３２と受光素子３３は互いに対向され、タッチ面３１ａ上にマトリクス状の光軸を形成するように縦横に配列されている。図６Ｂ中、３４及び３５は発光素子３２及び受光素子３３が実装されている基板を示す。
この例ではパネル３１を保持するベゼル１２に異物対策のリブ３６が一体に形成されている。このリブ３６は前述したリブ２４と同様の形状を有するものとされ、即ちタッチ面３１ａ上に突出する先端面に溝３７を具備しており、この溝３７内にフロントケース１８の内壁２１の垂直部２３が収容される。
【００２０】
図７Ａは内壁２１の垂直部２３がリブ３６の溝３７に収容されている部分を拡大して示したものであり、図７Ｂは図７Ａの初期状態に対し、タッチ面３１ａが押圧操作されてパネル３１が所定のストローク分、移動した状態を示したものである。
これら図７Ａ及び図７Ｂに示したように、リブ３６は前述したリブ２４と同様、垂直部２３と微小間隙ａ，ｂを保って移動するため、隙間ｇへの異物の侵入が防止される。微小間隙ａ，ｂは０．５ｍｍ程度に設定される。
【００２１】
なお、この例においてもリブ３６の、垂直部２３の内周側に位置する部分の先端面には、外観品位を損なわないように、初期状態（非押圧操作時）において、フロントケース１８の傾斜部２２の傾斜面２２ａと同一面上に位置するように傾斜面３６ａが形成されている。
上述したように、抵抗膜方式のタッチパネルの場合にはパネル１１上にベゼル１２とは別体に異物対策のリブ２４を設けているのに対し、赤外線方式のタッチパネルの場合には異物対策のリブ３６をベゼル１２に一体形成した構造となっている。
【００２２】
これは赤外線方式のタッチパネルの場合にはパネル３１が単なる透明板で構成されて抵抗膜方式のパネル１１のようなテール１１ａが存在せず、またテール１１ａを外部から見えないようにすべく、開口１９に対してパネル１１が大きいのに対し、パネル３１ではそのように大きくする必要がないため、ベゼル１２とリブ３６の一体構造を採用し易いといったことによるものであり、このように一体構造とすることにより、部品点数を削減することができる。
次に、タッチパネルが赤外線方式とされ、そのパネルが押圧操作によりシーソー運動する（揺動する）構造とされた画面入力装置における実施例について図８乃至１１を参照して説明する。図８は画面入力装置全体の外観構造を示したものであり、図９は一部切り欠いて内部構造を示したものである。また、図１０はそれを分解して示したものであり、図１１は断面構造を示したものである。
【００２３】
この例では画面入力装置は図８に示したようにフロントケース４１とリアケース４２とによって全体が囲まれている（包まれている）ものとされ、フロントケース４１に設けられた開口４３を介してパネル４４のタッチ面４４ａが外部に臨んでいる。
まず、図１０を参照して各部の構造について説明する。
フロントケース４１の開口４３はフロントケース４１の内面側に一体に突出形成された内壁４５によって囲まれた構造となっており、内壁４５はこの例ではその内端側に向って開口４３が狭まるように傾斜して設けられている。
【００２４】
透明板よりなる方形状のパネル４４を搭載保持するベゼル４６は方形枠状とされ、その互いに対向する２辺の外側には軸４７がそれぞれ突設され、一方他の互いに対向する２辺の外側には押圧部４８がそれぞれ突設されている。また、枠の内周側には枠面上に突出する異物対策のリブ４９が形成されている。
リアケース４２は方形の箱状とされ、その互いに対向する側壁部の上には支持部５１がそれぞれ突設され、それら支持部５１に軸受け穴５２が形成されている。
【００２５】
次に、各部の取り付け（組み立て）について説明する。
リアケース４２の支持部５１が設けられていない側壁部の上には基板５３がそれぞれ搭載される。これら基板５３上には入力検出及びクリック感発生部材としてのラバースイッチ５４がそれぞれ実装されている。
液晶表示装置よりなる表示器５５はリアケース４２の箱内に収容されて取り付けられ、この表示器５５の上にパネル４４を保持したベゼル４６が配置される。ベゼル４６はその一対の軸４７がリアケース４２の軸受け穴５２に係合軸支されることによってリアケース４２に取り付けられ、これによりシーソー運動可能とされる。
【００２６】
なお、この状態でベゼル４６に設けられている一対の押圧部４８はそれぞれラバースイッチ５４上に位置して均等にラバースイッチ５４と接触し、これによりベゼル４６は静止し、その初期状態が維持される。
フロントケース４１の内面側には図１１Ａに示したように所要の発光素子５６及び受光素子５７を搭載した基板５８が取り付けられ、このフロントケース４１がリアケース４２に組み付けられて画面入力装置が完成する。
なお、この例ではパネル４４には図８に示したように、パネル４４越しに内部を見た時、ベゼル４６及び表示器５５の外周部等が見えると、品位を損うため、目隠し及び加飾を目的とした額縁加飾５９が施されている。額縁加飾５９は印刷や塗装等によって形成される。
【００２７】
ベゼル４６に形成されたリブ４９は図１１Ａに示したようにパネル４４を囲んでそのタッチ面４４ａ上に突出し、このリブ４９とフロントケース４１の内壁４５の内周面４５ａとは微小間隙ｃを介して対向される。微小間隙ｃは例えば０．５ｍｍ程度に設定される。
なお、パネル４４の揺動端側に位置する内壁４５の内周面４５ａ及びその内周面４５ａと対向するリブ４９の外周面は共に軸４７を中心とする円筒面をなすように形成されている。
【００２８】
また、図１１Ａに示した初期状態において、内壁４５のなす傾斜面４５ｂと、その内側に位置するリブ４９の先端面とが同一面上に位置するようにリブ４９の先端面は傾斜面４９ａによって構成されている。
次に、この画面入力装置の動作について説明する。
表示器５５の表示画面には例えば図８に示したように操作スイッチをなすボタン表示６１が表示され、操作者は意図する部位のタッチ面４４ａを押すことで入力を行う。赤外線方式のタッチパネルはどのボタン表示６１が押されたかを検出する。
【００２９】
タッチ面４４ａを押し込むと、パネル４４及びベゼル４６が図１１Ｂに示したように揺動し、ベゼル４６によってラバースイッチ５４が押し込まれ、ラバースイッチ５４がクリック感を伴って作動する（ＯＮする）。これにより意図するボタン表示６１に対する入力が完了する。
なお、操作者が押す力を開放するとラバースイッチ５４の反力でタッチ面４４ａは元の状態に復帰する。
この例では図１１Ｂに示した押圧操作状態においてもリブ４９と内壁４５の内周面４５ａとの間の微小間隙ｃは保たれ、つまりフロントケース４１とリブ４９との間には常に微小間隙ｃが維持されるものとなっている。
【００３０】
従って、異物を挟み込んでパネル４４が初期位置に復帰しないといった問題の発生を防止でき、また異物の装置内部への侵入を防止することができるものとなっている。
なお、この図８乃至１１に示した構成は以下のように変更することもできる。
・ベゼル４６に軸４７が設けられ、リアケース４２に軸受け穴５２が設けられているが、逆でも良い。
・軸受け穴５２をリアケース４２に設けているが、フロントケース４１に設けるようにしても良い。
【００３１】
・パネル４４とベゼル４６は別体の部材であるが、２色成形で一体化も可能である。
・軸４７をタッチ面４４ａの中央に設けてシーソー運動するものとしているが、軸４７をタッチ面４４ａの一端側に寄せて設ければ、片側シーソー運動と、つまりピアノスイッチのような動作とすることもできる。
図１２Ａは図８乃至１１に示した画面入力装置に対し、タッチパネルを抵抗膜方式にした場合の構成を示したものである。
【００３２】
この例ではパネル７１は図には示していないが、テール（電極引き出し部）を有しており、これを外部から見えなくするため、パネル７１は前述したパネル４４に比し、大型となる。
この関係で、パネル７１が搭載固定されるベゼル４６に、つまりパネル７１の下面を保持するベゼル４６に一体にリブを設けることはできないため、ベゼル４６とは別体に異物対策のリブ７２を設けたものとなっている。なお、このリブ７２の、タッチ面７１ａ上に突出してフロントケース４１の内壁４５の内周側に位置する部分の形状は前述したリブ４９と同一形状とされている。
【００３３】
一方、図１２Ｂは図１２Ａに示した抵抗膜方式のタッチパネルの場合において、ベゼルとリブとを一体形成できるようにした構造を示したものであり、この例ではベゼル７３はパネル７１の上面側に位置してパネル７１を保持する構造となっており、このベゼル７３に異物対策のリブ７４が一体形成されている。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば異物対策のリブが設けられたものとなっており、よってフロントケースとパネルとの間に異物が挟まり、パネルが初期位置に復帰しなくなるといった重大な障害の発生を防止することができ、また装置内部への異物の侵入を防止することができ、これらの点で品質の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による画面入力装置の第１の実施例を示す図、Ａは正面図、Ｂは略断面図。
【図２】図１に示した画面入力装置の斜視図。
【図３】図１に示した画面入力装置を一部分解して示した斜視図。
【図４】図１に示した画面入力装置を一部省略して示した斜視図。
【図５】図１に示した画面入力装置の要部拡大断面図、Ａは非押圧操作状態を示し、Ｂは押圧操作状態を示す。
【図６】この発明による画面入力装置の第２の実施例を示す図、Ａは正面図、Ｂは略断面図。
【図７】図６に示した画面入力装置の要部拡大断面図、Ａは非押圧操作状態を示し、Ｂは押圧操作状態を示す。
【図８】この発明による画面入力装置の第３の実施例を示す図、Ａは正面図、Ｂは側面図。
【図９】図８に示した画面入力装置を一部切り欠いて示した斜視図。
【図１０】図８に示した画面入力装置の分解斜視図。
【図１１】図８に示した画面入力装置の断面図、Ａは非押圧操作状態を示し、Ｂは押圧操作状態を示す。
【図１２】Ａはこの発明による画面入力装置の第４の実施例を示す断面図、Ｂはこの発明による画面入力装置の第５の実施例に示す断面図。
【図１３】従来の画面入力装置における不具合（異物挟まり）を説明するための図。
【図１４】従来の画面入力装置の他の例における不具合（異物挟まり）を説明するための図。

Claims (5)

1. タッチ面を構成するパネルが表示画面上に対向配置され、そのタッチ面を押圧操作することにより表示画面に対する画面入力が行われる画面入力装置であって、上記タッチ面はフロントケースに内壁によって囲まれて設けられた開口を介して外部に臨むものとされ、上記パネルは上記押圧操作により押圧方向に移動する構造とされている画面入力装置において、
   枠状をなして上記タッチ面上に突出するリブが上記パネルに固定一体化され、
   上記リブは上記内壁の内周面と微小間隙を介して対向され、その微小間隙を保って上記パネルと共に移動する構造とされていることを特徴とする画面入力装置。
2. 請求項１記載の画面入力装置において、
   上記リブはその突出先端面に溝を具備するものとされ、
   その溝内に上記内壁の内端側が収容されて上記微小間隙が構成されると共に、その内端側外周面と上記リブとの間にも微小間隙が構成されていることを特徴とする画面入力装置。
3. 請求項１又は２記載のいずれかの画面入力装置において、
   上記内壁はその内端側に向って上記開口が狭まるように傾斜して設けられ、
   非押圧操作時において、上記内壁のなす傾斜面と、その内壁の内周側に位置する上記リブの先端面とが同一面上に位置するように、上記リブの先端面が傾斜面によって構成されていることを特徴とする画面入力装置。
4. 請求項１乃至３記載のいずれかの画面入力装置において、
   上記パネルはその周縁がベゼルに保持され、そのベゼルは揺動自在に軸支されており、
   上記押圧操作により上記パネルが上記ベゼルと共に揺動する構造とされていることを特徴とする画面入力装置。
5. 請求項４記載の画面入力装置において、
   入力検出すると共に、クリック感を発生させるスイッチが上記揺動するベゼルによって作動される構造とされていることを特徴とする画面入力装置。

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