JP4619630B2

JP4619630B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP4619630B2
Application number: JP2003162389A
Authority: JP
Inventors: 寛重高; 哲尚伊藤; 孝博村上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004102985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパーソナルコンピュータのポインティングとして使用される静電容量方式の入力装置に係り、特に、薄型の入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の入力装置を簡略化して示した断面図である。この入力装置１００は、ノートブック型のパーソナルコンピュータに搭載されるポインティングデバイスの一種であるパッド型のものである。
【０００３】
この図１２に示す入力装置１００において合成樹脂製のフィルム基板１０１の上面には複数本のＸ電極１０２からなるＸ電極層１０３が積層・形成されており、また、前記フィルム基板１０１の下面には複数本のＹ電極１０４からなるＹ電極層１０５が積層・形成されている。そして、前記Ｘ電極１０２と前記Ｙ電極１０４とは格子状に配置されている。
【０００４】
また、前記Ｘ電極層１０３と前記Ｙ電極層１０５の表面は、それぞれ絶縁膜１０６，１０７により被覆されている。そして、操作面側となるＸ電極層１０３側に表面シート１０８が配設されている。なお、前記電極層１０３，１０５、絶縁膜１０６，１０７および表面シート１０８の外形寸法は、いずれも同一な四角形状となっている。
【０００５】
さらに、前記表面シート１０８とは反対側の最下層には、制御回路基板１１０が配設されており、この制御回路基板１１０には、前記フィルム基板１０１とは逆側の面に制御回路１１１が配設されている。なお、前記制御回路基板１１０も前記フィルム基板１０１と同様の外形寸法に形成されている。
【０００６】
さらにまた、前記入力装置１００においては、フィルム基板１０１、絶縁膜１０７および制御回路基板１１０にそれそれスルーホール（図示せず）を形成し、前記Ｘ電極層１０３と前記Ｙ電極層１０５とを電気的に導通させて、Ｘ電極層１０３とＹ電極層１０５とにより検出された静電容量に基づく信号を制御回路１１１に送るようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の入力装置１００においては、制御回路基板１１０の上にフィルム基板１０１を含む電極層１０３，１０５のすべてが設けられている構成であるため、入力装置全体の厚み寸法が大きくなり、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に搭載したときに、ＰＣの厚み寸法をさらに薄型化することができなかった。また、制御回路基板１１０がフィルム基板１０１と同じ大きさ（面積）となるため、コスト高となっていた。
【０００８】
また、入力装置１００をＰＣ筐体などに取付けるためには、入力装置１００に金属からなる支持板を取付け、支持板をＰＣ筐体にねじ留めすることになる。さらに、入力装置１００の表面シート１０８がＰＣ筐体表面から露出するようにＰＣ筐体、例えばキーボードの手前側などに入力装置１００用の四角形状の開口を形成し、開口に入力装置を設けることになる。なお、この場合においても、表面シート１０８の外周縁部は、開口の内周縁部によって遮蔽された状態になる。
【０００９】
このように、ＰＣ筐体への入力装置の取付けのためには、支持板、開口などが必要であり、コスト高になるとともに、開口形成によってＰＣ筐体の設計自由度が低くなる。
【００１０】
本発明は、このような従来のものにおける問題点を克服し、薄型に構成し、ＰＣの設計自由度を向上することができる入力装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため本発明の入力装置の特徴は、静電容量を検出するＸ電極層とＹ電極層とが可撓性基板上に積層されている入力センサを有する入力装置であって、前記入力センサは、この入力センサを表側から目視されないように支持する絶縁性支持板の裏面に設けられ、前記支持板は、彎曲部が形成されているとともに、この彎曲部に連なる平面部を有し、前記可撓性基板は、前記入力センサのうちの前記Ｘ電極層におけるＸ方向駆動電極と前記Ｙ電極層におけるＹ方向駆動電極とが互いに直交するように形成された部分である入力センサ部を構成する当該可撓性基板の一部の部位と、この一部の部位から突出された延長部であって、前記入力センサにおける前記Ｘ電極層および前記Ｙ電極層に接続される非可撓性の制御回路基板が設けられた延長部とを有しており、前記支持板における前記彎曲部の裏面に、前記入力センサ部が、その前記可撓性基板の一部の部位を介して前記彎曲部の裏面に沿うように貼着され、かつ、前記入力センサ部が、前記支持板の表面から前記支持板の厚みによって操作体との接近間隔を所定の間隔に維持された状態において、前記支持板における前記平面部の裏面に、前記入力センサが、その可撓性基板における前記延長部を介して前記制御回路基板とともに貼着されて、前記平面部の裏面に前記制御回路基板が配置される点にある。そして、このような構成を採用したことにより、支持板の裏面に貼着した薄型の入力センサを支持板上面から操作することができる。
【００１２】
本発明の他の入力装置の特徴は、入力センサが貼着される部位の支持板の裏面にこの入力センサが嵌合される凹部を形成し、支持板の厚みを、入力センサ部と操作体との接近間隔が２ｍｍ以下に維持されるように設定した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、入力センサを支持板のほぼ板厚内に収納することができるし、また、肉厚を薄くされた支持板上面からさらに良好に操作することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の入力装置の特徴は、支持板に入力センサの位置を示す指示部を形成し、支持板の厚みを、入力センサ部と操作体との接近間隔が２ｍｍ以下に維持されるように設定した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、支持板の裏面に支持されている入力センサの位置を操作者が容易に知ることができる。
【００１４】
本発明のさらに他の入力装置の特徴は、支持板の表面に表面シートを着脱可能に配設した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、支持板の表面に着脱可能に配設された表面シートを、必要に応じて自由に交換することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の入力装置の特徴は、表面シートが、支持板に貼着されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、支持板に貼着された表面シートをさらに簡便に交換することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明に係る入力装置の第１実施形態を示すものであり、本実施形態においてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のポインティングとして使用される静電容量方式の入力装置１は、フィルムなどの可撓性を有する材料により形成されている入力センサ２を有している。この入力センサ２は、絶縁性支持板の一例としてのＰＣ３の筐体４の裏面に配設されている。
【００１７】
入力装置１は、静電容量方式であり、図５に示すように、指１１などの導電体を入力センサー２に接触または近接させると静電容量変化が発生し、その容量変化を電気的に検出して指１１などの位置を検出できる。
【００１８】
入力センサ２は、図４および図５に示すように、ＰＣ３におけるキーボード５の手前側の平坦な筐体４の裏面に貼着されており、両面接着テープ６または接着剤により貼付けられ、ＰＣ３の表面からは見えない状態になっている。筐体４は、モールド成型の樹脂などからなる絶縁性材料により形成され、入力センサ２が貼着される個所の厚みは、約２ｍｍ以下になっており、１ｍｍ以下がさらに好ましい。入力センサ２は、静電容量方式のため、指１１などとの接近間隔が２ｍｍ以上では感度が悪くなるため、２ｍｍ以下にすることが必要である。
【００１９】
また、図１ないし図３に示すように、筐体の一部に彎曲部４Ａを形成し、入力センサ２を彎曲部４Ａの裏面に貼着することも可能である。これは、入力センサ２がフィルムなどから形成されているため、彎曲部４Ａの彎曲面に沿って貼着することができるからである。また、このように彎曲部４Ａの裏面に入力センサ２を貼着すると、操作者がポインティング操作を行う際に彎曲部４Ａの表面をなぞることにより、平坦面をなぞるより操作感が向上する。
【００２０】
入力装置１が、薄いフィルム状の入力センサ２からなり、筐体４の裏面に貼着することができることから、ＰＣ３の筐体４のどこにでも配置でき、設計の自由度が向上し、デザインの制限もなくなる。
【００２１】
一方、前記入力センサ２の詳細が図６ないし図９に示されている。
【００２２】
これらの図６ないし図９において、前記入力センサ２は、可撓性を有するフィルム基板１０を有している。このフィルム基板１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの絶縁性を有する合成樹脂製シートにより形成されている。このフィルム基板１０には、図６に示すように、その長手方向の一辺が側方に突出した延長部１１が形成されている。
【００２３】
前記フィルム基板１０の下面には、Ｘ電極層２０Ｘが設けられている。Ｘ電極層２０Ｘには、図５に示すように、Ｘ方向に複数本（１６本）のＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６が所定の間隔を置いて互いに平行に形成されたＸ方向駆動電極２０Ｘｄが形成されている。これらＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６の一端が前記延長部１１まで延びて形成されている。
【００２４】
前記フィルム基板１０に形成されるＸ電極層２０Ｘにおいては、前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６の各電極間にダミー電極ｘｄ（合計で１５本）が交互に形成されている。このようにダミー電極ｘｄを設けることにより、例えば入力センサ２に水分が付着したときの影響を分散させることができる。
【００２５】
また、前記フィルム基板１０には、前記Ｘ方向駆動電極２０Ｘｄと一面に、前記フィルム基板１０の周縁部に沿って前記延長部１１まで延びるグランド電極２１が形成されている。さらに、前記フィルム基板１０の前記Ｘ方向駆動電極２０Ｘｄと前記グランド電極２１との間に形成された間隙には、複数本の電極により構成されるＸ切り替え電極２２，２３，２４が形成されている。これらのＸ方向駆動電極２０Ｘｄ、グランド電極２１およびＸ切り替え電極２２，２３，２４は、いずれも銀ペーストまたは銀系ペーストを用いてスクリーン印刷法によって形成されている。
【００２６】
前記各電極２０Ｘ，２１，２２，２３，２４の表面には、絶縁性樹脂（レジスト）を塗布または印刷して形成された可撓性を有する絶縁膜１２が設けられている。このレジストとしては、例えばポリアミド系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン系やポリエステル系のものなどから選択できる。このとき、前記絶縁膜１２には、図８に示すように、複数個のスルーホールｈｌ，ｈ２，…，ｈ１２，ｋ２，ｋ４，…，ｋｌ０，ｍ２，ｍ４，…，ｍｌ０，ｓ２が形成されている。これらのスルーホールは、前記Ｘ切り替え電極２２，２３，２４の一方の端部と一致する位置に形成されている。なお、図８に対応するスルーホールが形成されていない図７に示す電極は検査用電極である。
【００２７】
図９に示すように、前記絶縁膜１２の表面（下面）にはＹ電極層２０Ｙが設けられている。Ｙ電極層２０Ｙにおいては、前記Ｘ方向駆動電極２０Ｘｄと直交する方向に複数（１２本）のＹ電極ｙｌ，ｙ２，…，ｙｌｌ，ｙ１２からなるＹ方向駆動電極２０Ｙｄが形成されている。また、前記Ｙ電極ｙｌ，ｙ２，…，ｙｌｌ，ｙ１２のうちのー部の電極ｙｌ，ｙ３，ｙ５，ｙ７，ｙ９，ｙｌｌの一瑞が、左右（Ｘ方向）両側から図８に示す所定のスルーホールの位置まで延びて形成されている。
【００２８】
前記絶縁膜１２の表面（下面）には、前記Ｙ方向駆動電極２０Ｙｄと同一層に検出電極Ｓが設けられている。検出電極Ｓは、くし歯状電極ｓａ，ｓｂにより構成され、くし歯状電極ｓａ，ｓｂの各電極ｙｓが前記Ｙ電極ｙｌ，ｙ２，…，ｙｌｌ，ｙ１２と交互に形成されている。また、前記くし歯状電極ｓａとｓｂにおいては、くし歯の先端が互いに左右逆向きに形成されて、Ｙ方向の中央に前記くし歯状電極ｓａとｓｂが１本の電極にまとめられて、図８に示す所定のスルーホールの位置まで延びている。
【００２９】
なお、図８においてはＸ電極層２０Ｘを白抜きの太い線で示し、図９においてはＹ電極層２０Ｙを細い実線で示しているが、双方の電極ともほぼ同一幅の電極により形成されている。
【００３０】
そして、図６に示すように、前記Ｙ方向駆動電極２０Ｙｄを含む表面全体に前記絶縁膜１２と同様な絶縁性樹脂からなる可撓性を有する絶縁膜１３が印刷によって形成されている。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態の入力装置１においては、前記Ｘ電極層２０Ｘの全電極と前記Ｙ電極層２０Ｙの全電極の端部Ｄｓがフィルム基板１０に形成された延長部１１の端まで導かれる。なお、前記フィルム基板１０の表面（下面）側においては、延長部１１の突出寸法（Ｌｌ＋Ｌ２）よりも絶縁膜１２，１３の前記延長部１１と重なる突出寸法（Ｌ２）が短く形成されているので、フィルム基板１０に絶縁膜１２，１３を積層して形成したときに、前記フィルム基板１０の表面に形成された電極層の端部Ｄｓが表面に露出する（図６参照）。そして、前記Ｘ電極層２０ＸとＹ電極層２０Ｙの端部Ｄｓが制御回路基板７に形成された導電部８と接続される。この制御回路基板７は、前記フィルム基板１０よりも十分に小さい外形寸法で形成されている。このとき露出する寸法Ｌの部分が前記導電部８と接続される領域となっている。
【００３２】
前記制御回路基板７は、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ製などの基板７ａにより形成され、前記基板７ａの一面側に前記電極層の端部Ｄｓと接続される導電部８が形成されている。前記導電部８には、複数個のランド８ａがＸ方向に所定間隔を隔てて形成されている。前記導電部８は、鋼箔または鋼などの金属表面に金めっきやカーボンを施すことなどにより形成できるが、抵抗や接合強度の点を考慮すると金めっきを施したものを使用することが好ましい。
【００３３】
このようにして形成されている前記入力センサ２は、前記制御回路基板７を除く全体が可撓性を有しているので、前記支持板４の彎曲部４Ａから平面部４Ｂにかけて形成されている裏面の凹部４Ｃ内にあらかじめ貼着されている両面接着テープ（図示せず）により前記筐体４の凹部４Ｃ内に凹部４Ｃの平面形状に倣うようにして貼着される。
【００３４】
また、この入力センサ２と接続されている前記制御回路基板７は、前記筐体４の平面部４Ｂの裏面に両面接着テープ（図示せず）により貼着される。
【００３５】
一方、前記筐体４の表面の手前側には、筐体４の下方に位置している入力センサ２の位置を示す指示部９が形成されている。したがって、支持板２の裏面に支持されている入力センサ２の位置を操作者が容易に知ることができる。
【００３６】
また、指示部９を、図１０に示すように、入力センサ２の四角形状に合わせるように、筐体４の表面に色表示を行ったり、表面粗さを変化させたり、スクロール方向の矢印α，βを表示すると操作性が向上する。
【００３７】
以上説明したように本実施形態の入力装置１は、可撓性を有する薄型の入力センサ２を有しているので、ノート型のＰＣ３に搭載したときに、ＰＣ３の厚み寸法をさらに薄型化することができるし、また、曲面を有する支持板（例えば筐体４の彎曲部４Ａ）にも搭載できるので、搭載の汎用性を増すことができる。
【００３８】
さらに、制御回路基板７の平面形状を小さくして、コストダウンをはかることができる。
【００３９】
また、支持板４が凹部４Ｃを形成してさらに薄くされているので、支持板２上からの入力装置１の操作を安定的に行うことができる。
【００４０】
次に、図１１は、本発明に係る入力装置の第２実施形態を示すものであり、本実施形態においてＰＣ３のポインティングとして使用される静電容量方式の入力装置３０は、第１実施形態と同様に、フィルムなどの可撓性を有する材料により形成されている入力センサ２を、ＰＣ３における筐体４の裏面に配設することによって形成されている。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、筐体４の表面における入力センサ２に対峙する位置に、入力装置３０の操作面となる表面シート３１が着脱可能に配設されている。前記表面シート３１は、好ましくは、ＰＥＴやポリカーボネート等の材料によって、５０〜４００μｍの厚みに形成されている。
【００４２】
ここで、従来の表面シート１０８は、入力センサ２とともに筐体４の裏面に貼り付けられるとともに、外周縁部以外の部位が筐体４に形成された開口を介して筐体４の外部に露出するようにされていたため、表面シート１０８を自由に交換することができなかった。
【００４３】
これに対し、本第２実施形態においては、表面シート３１が筐体４の表面に着脱可能に配設されているため、表面シート３１を簡便に交換することができる。
【００４４】
また、表面シート３１を簡便に交換することができることによって、ユーザーは、例えば、表面に皺を有する表面シート３１などの個人の指の形状や触感の好みに合わせた表面シート３１を自由に付け替えることができ、又、シートの材料（誘電率が異なる）や厚さの違いで、個人の好みに合わせて操作感を向上することができる。さらに、汚れや摩耗が生じた表面シート３１を手軽に交換することができるため、衛生面を向上することができるとともに、汚れによる誘電率の変化や、摩耗による厚さ変化に伴う感度ズレを解消することができ、入力装置３０の操作性を維持することができる。さらにまた、好みの色彩や模様が付された表面シート３１を自由に交換することができ、装飾的な効果を楽しむこともできる。
【００４５】
より好ましくは、表面シート３１は、両面接着テープ等の接着材３３を介して筐体４の表面に貼着されている。このようにすれば、筐体４の表面に貼着された表面シート３１を剥離することによって表面シート３１をさらに簡便に交換することができる。
【００４６】
特に、センサを複数の異なる機能領域に分割して利用する（例：１部分がダイヤルやスクロール・バーになる）様な場合、シートの交換が容易にできることが必要である。
【００４７】
また、筐体４における表面シート３１の配設位置に、入力センサ２側に凹入した凹部４ｄを設けるようにしてもよい。このようにすれば、表面シート３１の表面が、筐体４の表面から大きく突出することはないため、さらに装置を薄型にすることができるとともに、表面シート３１の交換時以外において、表面シート３１が筐体４から剥離してしまうことを有効に防止することができる。
【００４８】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、表面シート３１を、筐体４の彎曲部４Ａの表面に配設することによって、入力装置の操作感をさらに向上するようにしてもよいことは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、薄型に構成することができる。
【００５１】
すなわち、入力センサを支持する絶縁性支持板の裏面に入力センサを貼着したので、入力センサを薄く形成することができ、入力装置が搭載される機器をきわめて薄く形成することができるし、入力センサを曲面に沿うようにも搭載することができる。
【００５２】
また、入力センサが貼着される部位の支持板の裏面にこの入力センサが嵌合される凹部を形成すれば、入力センサを支持板のほぼ板厚内に収納することができるし、また、肉厚を薄くされた支持板上面からさらに良好に操作することができる。
【００５３】
さらに、支持板に入力センサの位置を示す指示部を形成すれば、支持板の裏面に支持されている入力センサの位置を操作者が容易に知ることができる。
【００５４】
さらにまた、支持板の表面に表面シートを着脱可能に配設すれば、表面シートを簡便に交換することができる。
【００５５】
また、支持板に表面シートを貼着すれば、表面シートをさらに簡便に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る入力装置の第１実施形態を示す平面図
【図２】図１の右側面図
【図３】図１の分解斜視図
【図４】図１の入力装置が配設される部位を示すＰＣの概略斜視図
【図５】図４の要部の縦断面図
【図６】図１の入力センサ入力センサの詳細を示す分解斜視図
【図７】図６のＸ電極層を示す回路配線図
【図８】図６の絶縁膜に形成されたスルーホールを示す平面図
【図９】図６のＹ電極層を示す回路配線図
【図１０】指示部の他の実施形態を示す平面図
【図１１】本発明に係る入力装置の第２実施形態を示す概略縦断面図
【図１２】従来の入力装置を示す縦断面図
【符号の説明】
１，３０入力装置
２入力センサ
３パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４筐体
４Ａ筐体４の彎曲部
４Ｂ筐体４の平面部
４Ｃ筐体４の凹部
５キーボード
６両面接着テープ
７制御回路基板
８導電部
９指示部
１０フィルム基板
１１指
１２，１３絶縁膜
２０ＸＸ電極層
２０ＹＹ電極層
２１グランド電極
２２，２３，２４切り替え電極
３１表面シート

Claims

静電容量を検出するＸ電極層とＹ電極層とが可撓性基板上に積層されている入力センサを有する入力装置であって、
前記入力センサは、この入力センサを表側から目視されないように支持する絶縁性支持板の裏面に設けられ、
前記支持板は、彎曲部が形成されているとともに、この彎曲部に連なる平面部を有し、
前記可撓性基板は、
前記入力センサのうちの前記Ｘ電極層におけるＸ方向駆動電極と前記Ｙ電極層におけるＹ方向駆動電極とが互いに直交するように形成された部分である入力センサ部を構成する当該可撓性基板の一部の部位と、
この一部の部位から突出された延長部であって、前記入力センサにおける前記Ｘ電極層および前記Ｙ電極層に接続される非可撓性の制御回路基板が設けられた延長部と
を有しており、
前記支持板における前記彎曲部の裏面に、前記入力センサ部が、その前記可撓性基板の一部の部位を介して前記彎曲部の裏面に沿うように貼着され、かつ、前記入力センサ部が、前記支持板の表面から前記支持板の厚みによって操作体との接近間隔を所定の間隔に維持された状態において、前記支持板における前記平面部の裏面に、前記入力センサが、その可撓性基板における前記延長部を介して前記制御回路基板とともに貼着されて、前記平面部の裏面に前記制御回路基板が配置されることを特徴とする入力装置。
前記入力センサが貼着される部位の前記支持板の裏面にこの入力センサが嵌合される凹部を形成し、前記支持板の厚みを、前記操作体との接近間隔が２ｍｍ以下に維持されるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記支持板に前記入力センサの位置を示す指示部を形成し、前記支持板の厚みを、前記操作体との接近間隔が２ｍｍ以下に維持されるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記支持板の表面に表面シートを着脱可能に配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の入力装置。
前記表面シートは、前記支持板に貼着されていることを特徴とする請求項４に記載の入力装置。