JP5103551B2

JP5103551B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP5103551B2
Application number: JP2011519875A
Authority: JP
Inventors: 忠満佐藤; 定雄北野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JPWO2010150724A1; WO2010150724A1

Description

本発明は、表面に指やペンで入力操作可能な入力領域を備える入力装置に関し、特に入力領域の照光構造に関する。

図４（ａ）（ｂ）は、従来における入力装置の照光構造に関する断面図である。
入力装置１は、下部基板２と、上部基板３と加飾フィルム４とを有して構成される。下部基板２は、透明な下部基材と下部基材の上面（上部基板との対向面）に形成された透明電極層とで構成される。上部基板３は、透明な上部基材と上部基材の下面（下部基板２との対向面）に形成された透明電極層とで構成される。下部基板２と上部基板３との間には微小な隙間（空気層）が設けられる。

例えば、加飾フィルム４には、液晶表示パネル５と対向する部分に液晶表示部４ｂが設けられ、液晶表示部４ｂから外れた位置に入力表示部４ａが設けられる。入力表示部４ａは所定の文字や記号の形状に縁取られている。加飾フィルム４において入力表示部４ａ及び液晶表示部４ｂは透光部であり、それ以外の部分は、黒色に彩色される等、非透光部となっている。

また、入力表示部４ａ及び液晶表示部４ｂにはいずれも、透明電極層が対向しており、操作者が指やペンで押圧して入力操作が可能な入力領域となっている。

図４（ａ）に示すように、入力表示部４ａを照光させるには、前記入力表示部４ａと対向する下部基板２の下面２ａに透明接着剤９を介して導光部１０を設け、前記導光部１０の下面に反射層１１を設け、前記導光部１０の側方に光源１２を設けた構造としていた。

あるいは図４（ｂ）に示すように、光源１２を導光部１０の下面側（図４（ａ）と違って反射層１１を設けていない）に設けていた。

このように従来では、入力装置１とは別部材として導光部１０を必要とし、部品点数が増え、部材や組立に対するコストが上昇する問題があった。また小型化を促進できない問題があった。

また従来では、下部基板２と導光部１０の間に透明接着剤９が介在するため、下部基板２と透明接着剤９との境界と、導光部１０と透明接着剤９との間の境界とで光が屈折するため、光の透過効率が低下する問題があった。さらに入力装置１に別部材を組み合わせることで、光漏れ等が発生しやすくなった。以上により従来の構成では、照光効率の悪化が問題となった。

下記特許文献１，２にはタッチパネルに関する発明が開示されている。これら特許文献にはいずれも下部基材を導光板として使用している。

しかしながら特許文献１，２に記載された発明は、タッチパネルと液晶表示パネル間に介在するフロントライトを前記下部基材に一体化させた発明であり、下部基材の上面（上部基板と対向する面）を光反射面として、液晶表示パネルの表示を照光させる構造である。

したがって、特許文献１，２に記載された発明は、図４のように、液晶表示部４ｂと別に設けられ、所定の文字や記号等で縁取られた入力表示部４ａを照光させるものでなく、特許文献１，２の構造では、前記入力表示部４ａを照光させることはできない。

また、特許文献３〜５は照光構造に関する発明であるが、いずれも下部基板２と、上部基板３とを備えた入力装置に関する構造でなく、特に入力領域を照光させるものではない。

特開２０００−１８７１９７号公報特開２０００−１６２５９４号公報特開２００６−６２４３１号公報特開平１０−９１０７３号公報特開平１０−１１６０４４号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、部品点数を少なく出来、簡単な構造で且つ低コストで入力領域を効率的に照光できる入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、下部基材と、前記下部基材の上部に対向して配置された上部基材と、前記下部基材と前記上部基材との互いに対向する内面に設けられた電極層と、を有する入力装置において、
前記下部基材に導光部が一体成型されており、前記導光部は透光性の入力領域に設けられ、前記導光部の下面が入射光を反射して上方へ導く反射面となっていることを特徴とするものである。

本発明では、導光部を下部基材と一体成型し、導光部の下面を反射面に形成している。このため、入射光を、前記導光部の反射面で反射させて、上方（上部基材方向）へ導くことができ、入力領域を良好な照光効率にて照光させることが出来る。そして、導光部を下部基材と一体成型しているので、部品点数を少なく出来、組立、材料の生産コストを低減できる。

本発明では、前記反射面が凹凸面に成型されていることが好ましい。これにより、下面に凹凸の反射面が形成された導光部を下部基材と一体成型でき、より効果的に、生産コストを低減でき、また小型化を実現できる。

また本発明では、前記上部基板の上面側に加飾層が設けられており、前記入力領域が、前記加飾層により、前記導光部が設けられた入力表示部と、液晶表示パネルと対向する液晶表示部とに区画されていることが好ましい。本発明によれば、液晶表示部とは別に設けられた入力表示部を簡単且つ適切に照光できる。

本発明では、前記下部基材には、前記入力表示部と前記液晶表示部の間に前記導光部に入射された光が前記液晶表示部へ漏れるのを抑制する遮光部が形成されていることが好ましい。これにより、入力表示部における照光効率を向上させることができる。また液晶表示部への光漏れを抑制できるので、液晶表示部の光ムラを抑制できる。

また本発明は、下部基材と、前記下部基材の上部に対向して配置された上部基材と、前記下部基材と前記上部基材との互いに対向する内面に設けられた電極層と、を有する光透光性の入力装置において、
前記下部基材に枠部が一体成型されていることを特徴とするものである。これにより入力装置を電子機器の筐体の一部を兼ねて簡単に組み込むことが出来、また電子機器を製造するための生産コストを低減できる。

本発明の入力装置によれば、入力領域を良好な照光効率にて照光させることが出来、また、部品点数を少なく出来、組立、材料の生産コストを低減できる。

本実施形態における入力装置（タッチパネル）が組み込まれた携帯電子機器の斜視図、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た携帯電子機器の部分拡大縦断面図、図２とは別の実施形態を示す携帯電子機器の部分拡大縦断面図、従来にける入力装置の部分縦断面図。

図１は本実施形態における入力装置（タッチパネル）が組み込まれた携帯電子機器の斜視図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た携帯電子機器の部分拡大縦断面図、である。

図１に示す携帯電話等の携帯電子機器２０には液晶表示部２１と入力表示部２２，２３とが設けられ、液晶表示部２１及び入力表示部２２，２３の双方が入力操作可能な入力領域となっている。

図２に示すように、携帯電子機器２０は入力装置２４と、液晶表示パネル２５とを有して構成される。

入力装置２４は、下から下部基板２６、上部基板２７及び加飾フィルム２８の順に積層された構成である。

下部基板２６は、下部基材２９と、下部基材２９の上面（上部基板２７との対向面）に形成された下部電極層３０とを有して構成される。また、下部基板２６と高さ方向にて所定間隔を空けて対向する上部基板２７は、上部基材３１と上部基材３１の下面（下部基板２６との対向面）に形成された上部電極層３２とを有して構成される。

下部基材２９は例えばポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）等の透明基材で形成され、厚みが０．５〜１．５ｍｍ程度で形成される。前記下部基材２９は上部基材３１より厚くまた剛性が高い。

また上部基材３１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の透明基材であり、厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度で形成される。

下部電極層３０及び上部電極層３２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料で形成され、例えばスパッタにて成膜される場合、下部電極層３０及び上部電極層３２の厚みは、０．０１〜０．０５μｍ程度である。また蒸着の場合、下部電極層３０及び上部電極層３２の厚みは０．１〜０．３μｍ程度である。

下部電極層３０及び上部電極層３２は、夫々、下部基材２９の上面及び上部基材３１の下面のほぼ全面に形成されている。

なお図２では、各電極層３０，３２が形成される基材２９，３１の表面（対向面）は平坦面であるが、干渉縞等の発生を抑制すべく、液晶表示パネル２５と対向する部分の前記基材２９，３１の表面が例えばプリズム形状とされていてもよい。

図２に示す入力装置２４は抵抗式と呼ばれる構造であり、下部基板２６と上部基板２７との間に空気層を設けるために絶縁スペーサ３３を備える。

そして操作者がペンや指で上部基板２７の上面側を下方向へ押圧すると、電極層３０，３２同士が接触することで、押圧位置の座標を検知することが出来る。本実施形態において「入力領域」とは電極層３０，３２が対向し、入力操作した位置座標を検知可能な領域を指す。

なお本実施形態では、後述する導光部４０を下部基材２９と一体に射出成型する構造であれば、入力装置２４を抵抗式に限定するものではない。

図２に示すように上部基板２７の上面には加飾フィルム（加飾層）２８が貼着されている。加飾フィルム２８は、アクリル樹脂やポリ塩化ビニル系樹脂等の樹脂シートを基材として形成されていることが好ましい。加飾フィルム２８には、複数の窓部２８ａ，２８ｂが設けられており、一方の窓部２８ａが図１に示す入力表示部２２，２３の平面形状で形成された透光部であり、他方の窓部２８ｂが図１に示す液晶表示部２１の平面形状で形成された透光部である。例えば窓部２８ａは、入力表示部２２と入力表示部２３とで異なる色で照光するように彩色されている。また液晶表示部２１である窓部２８ｂは無色透明であることが好適である。

本実施形態では図２に示すように、入力表示部２２の位置にある下部基材２９には導光部４０が一体成型されている。

図２に示すように導光部４０は下部基材２９の下面２９ａから下方向へ突出する形状で形成されている。導光部４０の厚さは、５０〜５００μｍ程度である。また、導光部４０の平面形状は、例えば矩形状であり、加飾フィルム２８に形成された窓部２８ａと同等の大きさか、あるいはやや大きく形成される。または、導光部４０の平面形状は入力表示部２２，２３と類似形状としてもよい。あるいは窓部２８ａに対してスポット照射等したい場合には、導光部４０の平面形状の大きさを窓部２８ａよりも小さく形成してもよい。また、図１に示すように入力表示部２２，２３が複数設けられる場合、各入力表示部２２，２３に対して別々に導光部４０を設けることも出来るし、これら入力表示部２２，２３を同時に照光させる形態では、平面視にて前記入力表示部２２，２３が含まれる一体形状の導光部４０としてもよい。

前記導光部４０は下部基材２９と同じ材料で形成されることが好適である。また導光部４０と下部基材２９とで二色成型することも出来るが、その界面での光の屈折やコストの面を考慮すると、同じ透光性の材質で、導光部４０と下部基材２９とを一体成型することが好適である。

図２に示すように、導光部４０の下面４０ｂは微細凹凸の反射面４２を構成している。前記反射面４２は、液晶表示パネル２５と対向する位置の下部基材２６の上面に形成されたプリズム形状と同形状としてもよいし、各凸部が錐状や柱状等の突起であってもよい。

本実施形態では、下部基材２６を射出成型で形成できる。このため、下部基材２６と一体に導光部４０を成型でき、また前記導光部４０の下面４０ｂに微細凹凸の反射面４２も同時に成型できる。

図２に示すように、導光部４０の側方にはＬＥＤ等の光源４１が配置される。光源４１からの光は導光部４０の側面４０ａから入射され、入射光は、導光部４０の反射面４２にて反射されて上方に導かれ、下部基板２６、上部基板２７及び加飾フィルム２８の窓部２８ａを通過して入力表示部２２，２３が照光される。光源４１の個数や位置は限定されない。また、複数の導光部４０を別々に形成した形態では、各導光部４０に対して夫々、光源４１を設ける。

図２に示すように、入力表示部２２，２３と液晶表示部２１との間に、導光部４０に入射された光が乱反射等により液晶表示部２１へ漏れるのを抑制する遮光部４３が形成されていることが好ましい。遮光部４３は図１のように複数ある入力表示部２２，２３と液晶表示部２１との間を連続的に形成されることが好適であるが、各入力表示部２２，２３と液晶表示部２１との間にのみ夫々、遮光部４３を設け、このように遮光部４３を間欠的に設けてもよい。遮光部４３を、後述するように切欠きで形成するが、かかる場合、遮光部４３を間欠的に形成することで、下部基材２９の機械的強度を向上できる。また遮光部４３にて液晶表示部２１の周囲を囲むことも可能である。

あるいは、入力表示部２２，２３と液晶表示部２１との間に遮光部４３を入力表示部２２，２３から液晶表示部２１の方向に間隔を空けて複数設けることが好適である。各遮光部４３を並設することが好ましい。これにより、液晶表示部２１への光の漏れを効果的に抑制できる。遮光部４３は、幅を太く形成するより光の漏れ方向に複数、間隔を空けて設けたほうが、液晶表示部２１への光の漏れを効果的に抑制することが可能である。

なお遮光部４３の形成は任意である。液晶表示部２１に対する光源４１の位置や向き、液晶表示部２１と入力表示部２２，２３との間の距離等によっては、遮光部４３を設けなくても液晶表示部２１への光漏れを抑制できる構造にできる。例えば図２の点線に示すように光源４１を導光部４０よりも液晶表示パネル２５側に設置し、高原４１から導光部４０への入射光が液晶表示パネル２５から離れる方向とすることで、液晶表示部２１への光漏れを抑制しやすくなる。

図２に示すように、遮光部４３は例えば切欠き形状である。前記遮光部４３も本実施形態によれば、下部基材２９を射出成型する際に同時に成型できる。

図２に示す液晶表示パネル２５は、反射型、半透過型、及び透過型の別を問わない。また図２に示す液晶表示パネル２５は例えば反射型であり、液晶表示パネル２５と入力装置２４との間にフロントライト（図示しない）が設けられている。

本実施形態では、図２に示すように、電極層３０，３２が基材２９，３１表面のほぼ全域に形成されており、図１に示す携帯電子機器２０のほぼ全域が入力領域となっている。そして、前記入力領域は、加飾フィルム２８により、例えば丸や四角の記号や文字等の形状に画定された入力表示部２２，２３と、液晶表示パネル２５と対向する領域に形成された液晶表示部２１とに区画されている。入力表示部２２，２３及び液晶表示部２１はいずれも透光性であり、液晶表示部２１には液晶表示パネル２５の表示が映し出される。

本実施形態では、図２に示すように、入力表示部２２，２３に位置する下部基材２９には導光部４０が一体成型されている。この導光部４０の下面４０ｂは反射面４２であり、したがって側方からの入射光を、導光部４０の反射面４２で反射させて入力表示部２２，２３を照光することが出来る。本実施形態では導光部４０を一体成型しており、入力表示部２２，２３を良好な照光効率にて照光させることが出来る。このように所定の形状に縁取られた入力表示部２２，２３が照光した状態で、操作者はペンや指により入力表示部２２，２３を押圧操作して所定の入力（例えば電話機能やメール機能の入力）を適切に行うことが可能になる。

一方、導光部４０は液晶表示部２１にまで形成されておらず、導光部４０に入射された光が液晶表示部２１に漏れるのを抑制でき、また図２に示すように遮光部４３を設けることでより効果的に液晶表示部２１への光漏れを抑制でき、導光部４０を設けたことによる液晶表示部２１の光ムラを抑制できる。

そして本実施形態では、下部基材２９を射出成型する際に、導光部４０、凹凸形状の反射面４２、及び遮光部４３を同時に成型することが可能である。このため、部品点数を少なく出来、組立、材料の生産コストを低減することが出来る。

また、反射面４２の形成としては、導光部４０の下面４０ｂ（このとき平坦な面でもよい）に、反射層を別にスパッタ等で設けるということも可能であるが、低コストで且つ薄型化を促進するには図２に示す導光部４０及び反射面４２を下部基材２９と一体成型した実施形態が優れている。

また図３に示すように、導光部４０の下面に間隔を空けて反射層４４を印刷等することで、図２のように微細凹凸の反射面４２とするよりもコスト高になるが、反射効率を高めることができ、特に上記したスポット照射には有利な構成となる。

また本実施形態では光源４１を側方に位置させることができるため携帯電子機器２０の薄型化も促進することができる、
また本実施形態では図２，図３に示すように、下部基材２９の側部には下方（上部基板２７から離れる方向）に向けて突出する枠部４５が一体成型されている。

これにより本実施形態の入力装置２４の下部基材２９を、携帯電子機器２０の上部筐体として使用でき、図１に示す下部筐体４６と接合することにより簡単に入力装置２４を備える携帯電子機器２０を組み立てることができる。また部品点数を少なく出来、製造コストを低下できる。

２０携帯電子機器
２１液晶表示部
２２、２３入力表示部
２４入力装置
２５液晶表示パネル
２６下部基板
２７上部基板
２８加飾フィルム（加飾層）
２９下部基材
３０下部電極層
３１上部基材
３２上部電極層
４０導光部
４１光源
４２反射面
４３遮光部
４４反射層
４５枠部
４６下部筐体

Claims

下部基材と、前記下部基材の上面側に対向して配置された上部基材と、前記下部基材と前記上部基材との互いに対向する内面に設けられた電極層と、を有する入力装置において、
前記下部基材に導光部が一体成型されており、前記導光部は透光性の入力領域に設けられ、前記導光部の下面が入射光を反射して上方へ導く反射面となっていることを特徴とする入力装置。
前記反射面が凹凸面に成型されている請求項１記載の入力装置。
前記上部基板の上面側に加飾層が設けられており、前記入力領域が、前記加飾層により、前記導光部が設けられた入力表示部と、液晶表示パネルと対向する液晶表示部とに区画されている請求項１又は２に記載の入力装置。
前記下部基材には、前記入力表示部と前記液晶表示部の間に前記導光部に入射された光が前記液晶表示部へ漏れるのを抑制する遮光部が形成されている請求項３記載の入力装置。
下部基材と、前記下部基材の上部に対向して配置された上部基材と、前記下部基材と前記上部基材との互いに対向する内面に設けられた電極層と、を有する光透光性の入力装置において、
前記下部基材に枠部が一体成型されていることを特徴とする入力装置。