JP6581924B2 - タッチパッド入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばノートパソコンなどに搭載されるタッチパッド入力装置に関する。

特許文献１に記載されたタッチセンサモジュールは、タッチセンサ（回路基板）に表面板が重ねられており、筐体に形成された開口に前記表面板が現れた構造となっている。特許文献１に記載されたタッチセンサモジュールでは、タッチセンサの下側と筐体の底板部との間に弾性部材が設けられており、表面板が押されると、弾性部材を支点として表面板とタッチセンサが上下動可能となっている。

特許文献２には、ノートパソコンなどの電子機器の本体ケースに、タッチパッドの操作面が露出するように取り付けられたタッチパッド入力装置が開示されている。このタッチパッド入力装置では、タッチパッドが操作板と検出基板とを有している。また、操作板と検出基板とを有するタッチパッドは、本体ケースの天井面に固定された支持板に貼り付けられている。

特開２０１５−１９８０６７号公報 実用新案登録第３１８７１５５号公報

特許文献１に記載されたタッチセンサモジュールでは、筐体の底板部に取り付けられた弾性部材の上にタッチセンサが設けられ、タッチセンサの上に重ねて表面板が設けられている。そのため、弾性部材、タッチセンサおよび表面板のそれぞれの部材の公差が積み上げられることになり、表面板の表面（操作面）の上下方向のばらつきが大きくなる。また、弾性部材、タッチセンサおよび表面板のそれぞれの部材を貼り合わせる粘着材料などの厚さのばらつきによっても、表面板の表面の上下方向の位置にばらつきが生ずる。したがって、表面板の表面の上下方向の位置と、筐体の表面の上下方向の位置と、の間の距離に大きなばらつきが生じることになり、外観の品位が低下することがある。

特許文献２に記載されたタッチパッド入力装置では、本体ケースの天井面に固定された支持板の上に検出基板が設けられ、検出基板の上に重ねて操作板が設けられている。そのため、検出基板および操作板のそれぞれの部材の公差が積み上げられることにより、操作板の表面の上下方向の位置にばらつきが生ずる。そのため、操作板の表面の上下方向の位置と、筐体の表面の上下方向の位置と、の間の距離に大きなばらつきが生じることになり、外観の品位が低下することがある。

本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、操作面の上下方向の位置のばらつきを抑え、操作面の上下方向の位置と、カバー部材の表面の上下方向の位置と、の間の距離のばらつきを抑えることができるタッチパッド入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、検知電極を有する基板に表面板が重ねられたセンサユニットと、前記センサユニットで押されるプッシュスイッチとを備え、カバー部材に形成された開口部に前記表面板が現れているタッチパッド入力装置において、
前記基板の下側に支持台が設けられ、前記支持台は、その一辺に沿って前記基板に向けて隆起成形された突部を有し、前記基板の一部が、前記表面板と重ならない固定部とされて、前記固定部が前記カバー部材の下面と前記突部との間に挟まれて固定され、
前記支持台の前記一辺と対向する他辺に沿って、前記カバー部材の下面から前記支持台に向けて突出する台座部が設けられ、前記支持台が前記台座部の下面に固定されており、
前記プッシュスイッチが、前記突部よりも前記台座部に近い位置で前記基板と前記支持台との間に設けられ、前記基板は、前記固定部側を支点として前記プッシュスイッチを押す方向へ弾性的に曲げ変形可能とされていることを特徴とするものである。

本発明のタッチパッド入力装置は、矩形状の前記基板の１辺に沿って前記固定部が設けられているものとして構成できる。

この場合に、前記表面板は、前記固定部を避けた位置に設けられて、前記表面板の全面が前記開口部に現れているものとなる。

また本発明のタッチパッド入力装置は、前記支持台は導電性材料で形成されており、前記基板の裏面に設けられた接地パターンが前記支持台に接触しているものが好ましい。

本発明では、基板の一部に表面板と重ならない固定部を形成し、この固定部をカバー部材の下面に固定し、前記表面板の全面をカバー部材の開口部に露出させている。基板の一部である前記固定部は、カバー部材の下面に直接に突き当てられて固定され、あるいは、前記固定部は厚さ寸法が管理されたスペーサなどを介して前記カバー部材の下面に固定される。したがって、表面板の高さ位置は、カバー部材の下面を基準とて高精度な位置に、すなわち公差の累積を最少にして設定できる。そのため、表面板の表面とカバー部材の上面との段差のばらつきを最小にできるようになる。

また、センサユニットが押されたときには、基板の弾性変形で、センサユニットが下降するようになる。センサユニットの動作を基板の弾性変形で実現できるようにしたため、他の弾性部材を設ける必要がなくなり、特許文献１に記載のようにセンサユニットを弾性部材で支持しているものに比べて、表面板の表面の高さ位置をすくないばらつきで高精度に設定できるようになる。

本発明の第１の実施形態に係るタッチパッド入力装置がノートパソコンに搭載された場合を例示する全体斜視図である。 本実施形態に係るタッチパッド入力装置がカバー部材に取り付けられた状態を表す外観斜視図である。 本実施形態に係るタッチパッド入力装置を分解して表した分解図である。 図２に表した切断面Ｃ４−Ｃ４における断面図である。 図４に表した領域Ａ１１を拡大して表した拡大図である。 図４に表した領域Ａ１２を拡大して表した模式的拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るタッチパッド入力装置を分解して表した分解図である。 図７に示す実施形態の変形例を示すものであり、図７におけるＥ−Ｅ切断面での断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、各図では、Ｘ１が左方向、Ｘ２が右方向、Ｙ１方向が支持端側、Ｙ２方向が自由端側、Ｚ１が上方向、Ｚ２が下方向である。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチパッド入力装置がノートパソコンに搭載された場合を例示する模式的斜視図である。

本実施形態に係るタッチパッド入力装置１０は、例えばノートパソコンなどの電子機器のカバー部材７０の所定位置（例えばパームレストなど）に取り付けられる。このとき、タッチパッド入力装置１０の表面板１２０は、その全面が、カバー部材７０の開口部７１（図３参照）から露出する。例えば、タッチパッド入力装置１０は、ノートパソコンなどの電子機器において画面のカーソル移動などに利用される。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るタッチパッド入力装置がカバー部材に取り付けられた状態を表す外観斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係るタッチパッド入力装置を分解して表した分解図である。
図４は、図２に表した切断面Ｃ４−Ｃ４における断面図である。
図５は、図４に表した領域Ａ１１を拡大して表した拡大図である。
図６は、図４に表した領域Ａ１２を拡大して表した拡大図である。

図２に表したように、第１の実施形態に係るタッチパッド入力装置１０は、タッチパッド入力装置１０の表面板１２０がカバー部材７０の開口部７１から露出した状態で、カバー部材７０に取り付けられる。

図３に表したように、本実施形態に係るタッチパッド入力装置１０は、センサユニット１３０と、支持台１４０と、を備える。支持台１４０は、図１に示すノートパソコンに設けられたキーボード装置などを支持する支持基板の一部であり、金属製である。センサユニット１３０は、基板１１０と、表面板１２０と、を有し、静電容量の変化に基づいて表面板１２０に接触または近接する指などのような接地電位や所定の電位を有する操作体の位置を検出する。

基板１１０は、合成樹脂を含む絶縁材料により形成された矩形状すなわち長方形または正方形の基板である。基板１１０の一部には、支持側（Ｙ１側）でＸ方向に延びる１辺に沿って中央固定部１１１が設けられている。中央固定部１１１はＹ方向に所定の幅寸法を有しＸ方向に延びる長方形の領域である。中央固定部１１１に孔１１７が形成されている。図３に表したように、基板１１０の中央固定部１１１には、３つの孔１１７が形成されている。なお、孔１１７の数は、特には限定されない。

基板１１０の表面（上面）１１３には、図示しない複数のＸ検知電極と複数のＹ検知電極が設けられている。Ｘ検知電極とＹ検知電極は、交差しており交差部分で絶縁されている。センサユニット１３０では、Ｘ検知電極とＹ検知電極の相互容量の変化によって、操作体による操作位置がＸ−Ｙ座標上で検知される。図４に表したように、基板１１０の裏面（下面）１１４には、プッシュスイッチ１５１と、例えばＩＣなどの電子部品１５３が設けられている。裏面１１４には導体パターンが設けられているが、導体パターンの一部で接地パターン１５５が形成されている。電子部品１５３は、表面板１２０に接触または近接する操作体の位置を検出する位置検出回路の一部として設けられている。接地パターン１５５は、例えば金属などの導電性材料により形成され、支持台１４０に接触している。図４に示す実施の形態では、プッシュスイッチ１５１が基板１１０の裏面１１４に固定されているが、プッシュスイッチ１５１は、支持台１４０側に固定されていてもよい。

表面板１２０は、基板１１０の表面１１３に重ねて設けられている。具体的には、図３および図４に表したように、表面板１２０は、基板１１０の中央固定部１１１以外の部分に重ねて設けられている。表面板１２０は、例えばガラスあるいは合成樹脂を含む絶縁材料により形成された略直方体の板である。表面板１２０の表面（上面）１２１は、操作面に相当する。

支持台１４０は、カバー部材７０の下側、具体的には基板１１０の下側に設けられている。図３および図４に表したように、支持台１４０には、突部１４３が上向きに隆起成形されている。突部１４３は、基板１１０の中央固定部１１１の下側に配置され、基板１１０の中央固定部１１１を支持する。突部１４３には、３つの孔１４５が形成されている。支持台１４０において、突部１４３とは反対側の端部には、３つの孔１４６が形成されている。なお、孔１４５および孔１４６の数は、特には限定されない。

図４と図５に表したように、タッチパッド入力装置１０がカバー部材７０に取り付けられた状態で、基板１１０の孔１１７および支持台１４０の孔１４５に挿入された締結部材１６１によって、基板１１０および支持台１４０がカバー部材７０の裏面（下面）７３に固定される。図４と図６に示すように、タッチパッド入力装置１０がカバー部材７０に取り付けられた状態で、支持台１４０の孔１４６を通された締結部材１６１により、支持台１４０がカバー部材７０の裏面７３に設けられた台座部７４に固定される。

プッシュスイッチ１５１は、押されることで入力操作あるいは選択操作を検出する。すなわち、センサユニット１３０が、図４に表した矢印Ａ１の方向に押されると、基板１１０の弾性を利用して下方へ移動する。具体的には、センサユニット１３０は、基板１１０の中央固定部１１１が、支持台１４０の突部１４３に固定されている領域を支点として弾性的に曲げ変形する。この変形により、プッシュスイッチ１５１が、支持台１４０に設けられた受け部１４１に押し付けられ、入力操作あるいは選択操作を検出する。

基板１１０および支持台１４０の取付け構造について、図５および図６を参照しつつさらにくわしく説明する。

図５に表したように、基板１１０の中央固定部１１１では、基板１１０の表面１１３がカバー部材７０の裏面７３を基準として取り付けられている。すなわち、基板１１０の表面１１３がカバー部材７０の裏面７３に固定されている。ここでの「固定」とは、基板１１０の表面１１３がカバー部材７０の裏面７３に直接に突き当てられていることが好ましいが、基板１１０の表面１１３とカバー部材７０の裏面７３との間に、厚さが管理されて高精度に形成されたスペーサなどを介在させる固定も含まれる。また、図６に表したように、プッシュスイッチ１５１は、基板１１０の中央固定部１１１から離れた位置において基板１１０の下側に設けられている。

例えば、支持台の上やカバー部材の底部の上に弾性部材や基板が設けられ、その基板の上に表面板が設けられている場合には、支持台、弾性部材、基板、表面板およびカバー部材のそれぞれの公差が積み上げられる。その結果、表面板の表面（操作面）の上下方向に位置にばらつきが生ずる。また、各部材を貼り合わせる粘着材料等の厚さのばらつきにより、表面板の表面（操作面）の上下方向に位置にばらつきが生ずる。その結果、表面板の表面の上下方向の位置と、カバー部材の表面の上下方向の位置と、の間にばらつきが生じ、外観の品位が低下することがある。

これに対して、図５に表したように、本実施形態に係るタッチパッド入力装置１０では、基板１１０の中央固定部１１１では、基板１１０の表面１１３がカバー部材７０の裏面７３を基準としてカバー部材７０に取り付けられている。言い換えれば、カバー部材７０は、基板１１０の表面１１３に重ねて設けられている。また、表面板１２０は、基板１１０の表面１１３に重ねて設けられている。つまり、表面板１２０は、カバー部材７０の裏面７３を基準としてカバー部材７０に取り付けられた基板１１０の表面１１３に重ねて設けられている。このように、本実施形態に係るタッチパッド入力装置１０では、表面板１２０およびカバー部材７０は、基板１１０の表面１１３を基準にして基板１１０に取り付けられている。

本実施形態に係るタッチパッド入力装置１０によれば、基板１１０の表面１１３からみたときに、表面板１２０の表面１２１の上下方向の位置は、表面板１２０の厚さの公差のみに依存する。よって、基板１１０の表面１１３からみたときの表面板１２０の表面１２１の上下方向の位置のばらつきを抑えることができる。また、基板１１０の表面１１３からみたときに、カバー部材７０の表面７２の上下方向の位置は、カバー部材７０の厚さの公差のみに依存する。よって、基板１１０の表面１１３からみたときのカバー部材７０の表面７２の上下方向の位置のばらつきを抑えることができる。これにより、表面板１２０の表面１２１の上下方向の位置と、カバー部材７０の表面７２の上下方向の位置と、の間の距離Ｄ１のばらつきを抑えることができる。また、これにより、外観の品位が低下することを抑えることができる。

図５に表したように、基板１１０の中央固定部１１１は、支持台１４０の突部１４３と、カバー部材７０と、の間に設けられている。これにより、基板１１０の中央固定部１１１は、支持台１４０とカバー部材７０とに挟まれて固定されている。

また、図５に表したように、表面板１２０は、基板１１０の中央固定部１１１に設けられていない。言い換えれば、表面板１２０は、基板１１０の中央固定部１１１を避けた部分に重ねて設けられている。これにより、基板１１０の中央固定部１１１は、表面板１２０とは重複せず、支持台１４０とカバー部材７０との間に、より広い範囲で挟まれて支持される。そのため、基板１１０の中央固定部１１１をより確実に支持することができる。

図１〜図４に関して前述したように、センサユニット１３０は、基板１１０の中央固定部１１１が、支持台１４０の突部１４３を支点として弾性的に曲げ変形することで傾くことができ、基板１１０の弾性を利用してプッシュスイッチ１５１を押す方向へ移動する。これにより、支持台１４０と基板１１０との間には、弾性を有するラバーなどを設ける必要がない。そのため、弾性を有するラバーなどの公差が積み上げられることがなく、基板１１０の表面１１３からみたときの表面板１２０の表面１２１の上下方向の位置のばらつきをより抑えることができる。また、タッチパッド入力装置１０の小型化やコスト低減を図ることができる。さらに、支持台１４０の突部１４３は、ヒンジ部として機能する。そのため、操作感を維持しつつ、基板１１０の表面１１３からみたときの表面板１２０の表面１２１の上下方向の位置のばらつきをより抑えることができる。

また、接地パターン１５５を基板１１０の中央固定部１１１のＺ２方向に向く裏面まで延ばして形成しておくと、中央固定部１１１が、カバー部材７０と支持台４０との間で挟まれた状態で、接地パターン１５５を、金属製の支持台１４０に接触させて導通させることができる。これにより、接地パターン１５５を引き出す配線を設けることなく、接地パターン１５５を接地電位に設定することができる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係るタッチパッド入力装置を分解して表した的分解図である。

図７に表したように、第２の実施形態に係るタッチパッド入力装置１０Ａは、センサユニット１３０Ａと、支持台１４０Ａと、受け部材１７０と、を備え、例えばノートパソコンなどの電子機器のカバー部材７０Ａの所定位置（例えばパームレストなど）に取り付けられる。センサユニット１３０Ａは、基板１１０Ａと、表面板１２０Ａと、を有し、静電容量の変化に基づいて表面板１２０Ａに接触または近接する指などの操作体の位置を検出する。

基板１１０Ａは、矩形状すなわち長方形または正方形である。基板１１０Ａには、Ｙ１側の支持側端部において左右（Ｘ１−Ｘ２方向）の両側に小片が延長して延びている。基板の一部である延長部は、左側（Ｘ１側）に延びる第１の側方固定部１１５と、右側（Ｘ２側）に延びる第２の側方固定部１１６となっている。基板１１０Ａでは、第１の側方固定部１１５および第２の側方固定部１１６のそれぞれに孔１１７が形成されている。

表面板１２０Ａは、基板１１０Ａの表面１１３に重ねて設けられている。図７に表したように、表面板１２０Ａは、基板１１０Ａにおいて第１の側方固定部１１５および第２の側方固定部１１６を除くほぼ全領域に重ねられている。そのため、第１の側方固定部１１５および第２の側方固定部１１６は、表面板１２０Ａから左右両側に露出している。

支持台１４０Ａは、カバー部材７０Ａの下側、具体的には基板１１０Ａの下側に設けられ、センサユニット１３０Ａを支持している。支持台１４０Ａには、左側に位置する第１の側方支持部１４７と、右側に位置する第２の側方支持部１４８が設けられている。支持台１４０Ａでは、第１の側方支持部１４７と第２の側方支持部１４８のそれぞれに孔１４５が形成されている。

タッチパッド入力装置１０Ａはカバー部材７０Ａに対して下側から取り付けられる。基板１１０Ａの孔１１７および支持台１４０Ａの孔１４５に挿入された締結部材１６１（図４参照）によって、基板１１０Ａおよび支持台１４０Ａが、カバー部材７０Ａの裏面７３（図４参照）に固定される。基板１１０Ａの第１の側方固定部１１５および基板１１０Ａの第２の側方固定部１１６は、カバー部材７０Ａに突き当てられ固定される。また、タッチパッド入力装置１０Ａがカバー部材７０Ａに取り付けられた状態では、支持台１４０Ａの孔１４６を通された締結部材１６１によって、支持台１４０Ａが、カバー部材７０Ａの裏面７３に設けられた台座部７４（図４参照）に固定される。

図７に示すように、基板１１０Ａの支持端部と支持台１４０Ａとの間に受け部材１７０が挟まれている。受け部材１７０は、支持台１４０Ａの第１の側方支持部１４７と基板１１０Ａの第１の側方固定部１１５との間に挟まれ、第２の側方支持部１４８と第２の側方固定部１１６との間に挟まれて固定されている。したがって、基板１１０Ａの支持側（Ｙ１側）の端部と、支持台１４０Ａとの間にも受け部材１７９が挟まれている。
タッチパッド入力装置１０Ａの他の構造、ならびに表面板１２０Ａ、基板１１０Ａおよび支持台１４０Ａなどの各部材の他の構造は、図１〜図６に関して前述した通りである。

図７に示す第２の実施形態のタッチパッド入力装置１０Ａでは、基板１１０Ａのうちの第１の側方固定部１１５および右側に延びた第２の側方固定部１１６を除くほぼ全域に表面板１２０Ａが重ねられており、表面板１２０Ａの全面が、カバー部材７０Ａの開口部７１内に位置している。したがって、カバー部材７０の下側において、基板１１０Ａが、開口部７１のＹ１側の縁部からさらにＹ１方向へ大きく突出することがなくなり、カバー部材７０Ａの下側において開口部７１のＹ１側の縁部よりもさらにＹ１側の領域を有効に利用することができる。例えば、キーボード装置の基板や、キーボード装置に設けられたポインティングデバイスの回路基板などを開口部７１のＹ１側の縁部に接近させて配置することが可能になる。

図７に示すタッチパッド入力装置１０Ａでは、センサユニット１３０Ａが下向きに押されたときに、基板１１０Ａの第１の側方固定部１１５と第２の側方固定部１１６が変形できるようになる。すなわち、基板１１０Ａは表面板１２０Ａが重ねられていない領域である第１の側方固定部１１５と第２の側方固定部１１６が弾性的に捩じり変形することで、センサユニット１３０Ａが下方へ移動してプッシュスイッチ１５１が動作させられるようになる。

図７に示すタッチパッド入力装置１０Ａにおいても、基板１１０Ａの表面である第１の側方固定部１１５と第２の側方固定部１１６の表面が、カバー部材７０Ａの下面を基準として組み付けられているため、表面板１２０Ａの表面（操作面）とカバー部材７０Ａの上面との段差のばらつきを小さくできる。

図８は図７に示すタッチパッド入力装置１０Ａの変形例を示しており、図７におけるＥ−Ｅ切断面で切断した断面図に相当している。
図８では、受け部材１７０に上向きの支持突起１７１が設けられており、基板１１０Ａにおける第１の側方固定部１１５と第２の側方固定部１１６との中間部分の下面が支持突起１７１に突き当てられて支持されている。この構造では、センサユニット１３０Ａが下向きに押されたときに、第１の側方固定部１１５と第２の側方固定部１１６との中間部分でセンサユニット１３０が下向きに撓むのを阻止できるようになる。

１０ タッチパッド入力装置
１０Ａ タッチパッド入力装置
７０ カバー部材
７０Ａ カバー部材
７１ 開口部
７２ 表面
７３ 裏面
７４ 台座部
７５ 支持突起部
１１０ 基板
１１０Ａ 基板
１１１ 中央固定部
１１３ 表面
１１４ 裏面
１１５ 第１の側方固定部
１１６ 第２の側方固定部
１１７ 孔
１２０ 表面板
１２０Ａ 表面板
１２１ 表面
１３０ センサユニット
１３０Ａ センサユニット
１４０ 支持台
１４０Ａ 支持台
１４１ 受け部
１４３ 突部
１４５ 孔
１４６ 孔
１４７ 第１の側方固定部
１４８ 第２の側方固定部
１５１ プッシュスイッチ
１５３ 電子部品
１５５ 接地パターン
１６１ 締結部材
１７０ 受け部材
１７１ 支持突起

Claims (6)

1. 検知電極を有する基板に表面板が重ねられたセンサユニットと、前記センサユニットで押されるプッシュスイッチとを備え、カバー部材に形成された開口部に前記表面板が現れているタッチパッド入力装置において、
   前記基板の下側に支持台が設けられ、前記支持台は、その一辺に沿って前記基板に向けて隆起成形された突部を有し、前記基板の一部が、前記表面板と重ならない固定部とされて、前記固定部が前記カバー部材の下面と前記突部との間に挟まれて固定され、
   前記支持台の前記一辺と対向する他辺に沿って、前記カバー部材の下面から前記支持台に向けて突出する台座部が設けられ、前記支持台が前記台座部の下面に固定されており、
   前記プッシュスイッチが、前記突部よりも前記台座部に近い位置で前記基板と前記支持台との間に設けられ、前記基板は、前記固定部側を支点として前記プッシュスイッチを押す方向へ弾性的に曲げ変形可能とされていることを特徴とするタッチパッド入力装置。
2. 前記固定部に形成された孔と前記突部に形成された孔とに挿入された締結部材によって、前記基板および前記支持台が前記カバー部材の下面に固定され、
   前記支持台の前記他辺の近傍に形成された他の孔に挿入された他の締結部材によって、前記支持台が前記台座部の下面に固定されている請求項１記載のタッチパッド入力装置。
3. 矩形状の前記基板の１辺に沿って前記固定部が設けられている請求項１または２記載のタッチパッド入力装置。
4. 前記表面板は、前記固定部を避けた位置に設けられて、前記表面板の全面が前記開口部に現れている請求項３記載のタッチパッド入力装置。
5. 前記支持台が矩形状である請求項１ないし４のいずれかに記載のタッチパッド入力装置。
6. 前記支持台は導電性材料で形成されており、前記基板の裏面に設けられた接地パターンが前記支持台に接触している請求項１ないし５のいずれかに記載のタッチパッド入力装置。

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