JP2009198466A - 表示機能付入力装置及びそのための位置検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減少し、且つ薄型化を実現し、以って位置検出能力を向上させた、表示機能付位置検出装置、及びそのための位置検出センサを提供する。
【解決手段】反射板の光反射機能を、位置検出装置のセンサ基板表面に設けた。具体的には、白色レジストの塗布、予め白色顔料が練り込まれた白色のＰＥＴフィルムの貼り付け、微細発砲処理が施された白色のＰＥＴフィルムの貼り付け、或は加熱成形時に結晶化による白色化がなされた白色のＰＥＴフィルムの貼り付け等といった方法を用いる。こうすることで従来の反射板は不要になり、材料調達のコストが低減し、組み立て工程の歩留まりが向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示機能付入力装置及びそのための位置検出センサに適用して好適な技術に関する。
より詳細には、ＬＣＤ一体型デジタイザの薄型化及び低コスト化に寄与する技術に関する。

従来、パソコン（以下「ＰＣ」）の一部や、携帯型情報端末（以下「ＰＤＡ」）の多くには、使い勝手の向上を目的として、ＬＣＤにデジタイザ（位置検出装置）を一体化した表示機能付入力装置が採用されている。この表示機能付入力装置は、所定の画像等を表示している表示画面上の指又はペンの位置を検出できる。ユーザは、表示機能付入力装置の表示画面に対して、指又はペンを用いて直接指示操作をすることにより、ＰＣやＰＤＡの操作ができる。表示機能付入力装置は、人間の直感に即した使い勝手の良い装置を実現するに必須のデバイスである。

図７に、従来技術による表示機能付入力装置の一部分解斜視図を示す。
表示機能付入力装置の、ユーザが直接対面する表側には、透明アクリル板よりなる保護板１０４がある。
保護板１０４の周縁には、樹脂フレーム１０５との接着面を遮蔽して、美観を向上させるための、シルク印刷面２０２が設けられている。
樹脂フレーム１０５は保護板１０４の面と比べて一回り小さく作られている枠である。樹脂フレーム１０５の一端は接着剤によって保護板１０４の周縁に設けられるシルク印刷面２０２に接着される。

樹脂フレーム１０５には、保護板１０４の直下から順番に、液晶セル２０３、導光板２０４及びバックライト２０５、反射板８０２、センサ基板２０６が、積層された状態で収納される。
センサ基板２０６の周縁は、液晶セル２０３、導光板２０４及びバックライト２０５、反射板８０２、そしてセンサ基板２０６が樹脂フレーム１０５から外れないように、金属ベゼル１０６が樹脂フレーム１０５にネジ３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ及び３０３ｄによってねじ止めされることによって押さえ込まれている。

液晶セル２０３は、ＬＣＤそのものである。
バックライト２０５は、蛍光灯や白色ＬＥＤ等、低電力で高輝度の発光を実現する光源である。
導光板２０４は、バックライト２０５の光を液晶セル２０３に導き、透過させるための、乱反射を実現する透明アクリル板である。
センサ基板２０６は、電磁誘導型位置検出装置のセンサコイルのパターンが印刷されたプリント基板、或はシート状のフレキシブルプリント基板である。

反射板８０２は、導光板２０４とセンサ基板２０６との間に介在する。反射板８０２は、導光板２０４の裏側から漏れる光を反射して液晶セル２０３に導くために設けられている。
なお、従来技術の表示機能付入力装置の一例を、特許文献１に示す。
特開２００５−２７５３８１号公報

電磁誘導型位置検出装置のセンサ基板２０６には、細長いパターンのコイルが、縦方向及び横方向に数十本以上設けられている。コイルに微小時間だけ所定の周波数の交流電力を供給すると、センサ基板２０６に近接している、ペン形状の位置検出器に内蔵されている共振回路が共振する。次に微小時間だけコイルが共振回路から生じる電磁波を受信する。電磁誘導型位置検出装置は、この繰り返しをコイル毎に一本ずつ高速に実行することで、位置検出器の位置を検出する。 位置検出器に内蔵されている共振回路から得られる電磁波の強度は、距離の二乗に反比例する。
一方、従来例のように、表示機能付入力装置では、センサを液晶・導光板・反射板の下に付けなければならない。ここで、導光板の表面に設けられている乱反射のための凹凸に力が加わると、導光板の光反射特性が劣化する虞がある。このため、反射板又は反射シートは、導光板に接触しないように空間を空けて配置されることが多い。つまり、反射板又は反射シートの存在は、位置指示器とセンサとの距離を遠ざけている要因の一つでもある。
電磁誘導型位置検出装置の立場から見れば、位置検出器が位置する保護板の表面からできるだけ近い方が、より精緻かつノイズの少ない、高品位な位置検出能力を実現できる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、部品点数を減少し、且つ薄型化を実現し、以って位置検出能力を向上させた、表示機能付位置検出装置、及びそのための位置検出センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の表示機能付入力装置は、透明な保護板と、保護板の直下に設けられる液晶セルと、液晶セルの直下に設けられる導光板と、導光板に光を照射するバックライトと、導光板の直下に設けられ、バックライトから導光板を通じて照射される光を反射する光反射加工が導光板に対向する面に施されている位置検出センサ部とを備えることを特徴とする。

反射板の光反射機能を、位置検出装置のセンサ基板表面に設けた。したがって、従来の反射板は不要になり、材料調達のコストが低減し、組み立て工程の歩留まりが向上する。

本発明により、部品点数を減少し、且つ薄型化を実現し、以って位置検出能力を向上させた、表示機能付位置検出装置、及びそのための位置検出センサを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態の例である、表示機能付入力装置の外観斜視図及び分解斜視図である。
図１（ａ）は、表示機能付入力装置１０１の外観斜視図である。
表示機能付入力装置１０１は、ＬＣＤと電磁誘導型位置検出装置が組み合わされ、一体化した装置である。
表示機能付入力装置１０１は、液晶モジュール部１０２が、ケース部１０３に収納されている。液晶モジュール部１０２の表面とケース部１０３の周縁部分は、ユーザが描画操作をする際に自然な描画ができるように、同じ高さに形成されている。

図１（ｂ）は、表示機能付入力装置１０１の分解斜視図である。
液晶モジュール部１０２は、その表面に透明アクリル板よりなる保護板１０４を有する。保護板１０４の裏側には樹脂フレーム１０５が接着剤によって接着されている。樹脂フレーム１０５の下側には、金属ベゼル１０６が図示しないねじによってねじ止めされている。
ケース部１０３は上ケース１０７と下ケース１０８が積層されて形成されている。上ケース１０７には、その上面の内周部分に、液晶モジュール部１０２の保護板１０４の周縁部分が嵌る凹部１０９が形成されている。一方、下ケース１０８は後述する図２で示すが、液晶モジュール部１０２の裏側を保護する密閉構造となっている。

図２は、表示機能付入力装置１０１の断面図である。図１（ａ）の、ａ−ａ’線で切断した状態を模式的に示す図である。
液晶モジュール部１０２を構成する保護板１０４の周縁には、樹脂フレーム１０５との接着面を遮蔽して、美観を向上させるための、シルク印刷面２０２が設けられている。
樹脂フレーム１０５は保護板１０４の面と比べて一回り小さく作られている枠である。樹脂フレーム１０５の一端は接着剤によって保護板１０４の周縁に設けられるシルク印刷面２０２に接着される。
樹脂フレーム１０５には、保護板１０４の直下から順番に、液晶セル２０３、導光板２０４及びバックライト２０５、センサ基板２０６が、積層された状態で収納される。
センサ基板２０６の周縁は、液晶セル２０３、導光板２０４及びバックライト２０５、そしてセンサ基板２０６が樹脂フレーム１０５から外れないように、金属ベゼル１０６が樹脂フレーム１０５にねじ止めされることによって押さえ込まれている。

液晶セル２０３は、ＬＣＤそのものである。
バックライト２０５は、蛍光灯や白色ＬＥＤ等、低電力で高輝度の発光を実現する光源である。
導光板２０４は、バックライト２０５の光を液晶セル２０３に導き、透過させるための、乱反射を実現する透明アクリル板である。
センサ基板２０６は、電磁誘導型位置検出装置のセンサコイルのパターンが印刷されたプリント基板、或はシート状のフレキシブルプリント基板である。

図３は、液晶モジュール部１０２の組付状態を示す分解斜視図である。
従来技術では、導光板２０４の裏側から漏れる光を反射して液晶セル２０３に導くための反射板が、導光板２０４の裏側に貼り付けられていたが、本実施形態では、反射板の機能をセンサ基板２０６の表面が担っている。このため、導光板２０４の直下には、反射板を介することなく、直接センサ基板２０６が接している。

図４（ａ）及び（ｂ）は、液晶モジュール部１０２の一部を抜粋した模式的断面図である。導光板２０４のバリエーションを示す図である。
図４（ａ）は、 スクリーン印刷方式の導光板４０２の実装形態を示す。
導光板４０２は均一な厚みの透明アクリル板である。その導光板４０２の下側の面には、スクリーン印刷によって反射ドット４０３が多数設けられている。この反射ドットは、導光板の光を液晶セル２０３側に導くべく、導光板中の光を乱反射させる為のものである。
導光板４０２が平行板であることから、バックライト２０５に相対する終端には、光の漏れを防ぐために端面反射シート４０４が設けられている。また、バックライト２０５が発する光を全て導光板４０２に導くため、光源反射シート４０５がバックライト２０５の周囲を覆っている。
スクリーン印刷方式は小量生産及び中型の生産性に選れ、主に１０インチクラス以上のワープロやノートパソコン等に用いられている。
この導光板４０２の場合、センサ基板４０６は硬質の（リジッド型）プリント基板、或はシート状のフレキシブルプリント基板の、いずれでもよい。

図４（ｂ）は、 インジェクション方式の導光板４１２の実装形態を示す。
導光板４１２はバックライト２０５から先の方に向かって厚みが徐々に薄くなるように構成された透明アクリル板である。その導光板４１２の下側の面は、製造工程の際、型によって予め設けられた反射カーブ４１２ａが設けられている。この反射カーブ４１２ａは、そのところどころに光の乱反射を引き起こし導光板の光を液晶セル２０３側に導くための凹凸が設けられている。この構成により、端面反射シート４０４を不要にしている。その代わり、センサ基板４１６は、反射カーブ４１２ａとほぼ近接しなければならないので、容易に撓む（可撓性）ことのできる、フレキシブルプリント基板である必要がある。

ところで、導光板４０２に設けられている反射ドット４０３、または導光板４１２に設けられている反射カーブ４１２ａは、バックライト２０５の光を乱反射させるために設けられている凹凸を有する。この凹凸を、センサ基板４０６または４１６の表面に配される導体のパターンによって生じる***で兼用することもできる。

図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、センサ基板の外観図、模式図及び一部断面図である。
図５（ａ）は、センサ基板５０２の外観斜視図である。このセンサ基板５０２は比較的薄いリジッド型（硬い）のプリント基板である。
図５（ｂ）は、センサ基板５０２に設けられている印刷配線パターンの模式図である。Ｘ軸コイル５０３とＹ軸コイル５０４が、直交して設けられている。それぞれ、一方の端子は接地されている。図５（ｂ）のＸ軸コイル５０３とＹ軸コイル５０４は、三本ずつのコイルだが、実際は、それぞれ数十本ずつ設けられている。

図５（ｃ）は、センサ基板５０２の一部断面図である。
中心基板５０５を中心に、裏側にＹ軸コイル用導体５０６が設けられ、その表面を裏側レジスト層５０７が覆っている。裏側レジスト層５０７は、周知のレジスト塗料を塗布することによって設けられる保護膜の層である。更に裏側レジスト層５０７は、磁気回路のヨークの役目を持つ磁路板５０８によって覆われている。
一方、中心基板５０５を中心に、表側にＸ軸コイル用導体５０９が設けられ、その表面を表側レジスト層５１０が覆っている。表側レジスト層５１０は、周知のレジスト塗料を塗布することによって設けられる保護膜の層である。但し、表側レジスト層５１０は、導光板２０４から来る光を反射させるために、白色レジストインキが塗布されることによって設けられた層である。

白色レジストインキは、二酸化チタン、酸化亜鉛や沈降性硫酸バリウムなどの白色顔料が混入されたものである。一例としては、「太陽インキ製造株式会社」製の「二液性熱硬化型絶縁材料（ＴＦ−２００ ＦＲ１／ＭＮ−２０Ｓ）」などが好適に利用できる。この二液性熱硬化型絶縁材料の場合、１５μｍ〜２０μｍの回路上硬化後膜厚で、１８０°の折り曲げでクラックの生じない高い耐折性を得ることができる。したがって、リジッド型プリント基板に用いるのみならず、フレキシブルプリント基板に用いることもできる。特に、本実施形態のセンサ基板５０２は折り曲げることは想定されないので、耐折性は問われない。

白色レジストインキをセンサ基板５０２に印刷することで、Ｘ軸コイル５０３の絶縁保護が実現されるとともに、この白色レジストインキが反射板としても作用するようになる。つまり、従来技術に必要であった反射板、そしてその反射板を導光板２０４の裏側に貼り付ける工程が不要となる。

図６は、センサ基板６０２の一部断面図である。このセンサ基板６０２は、図５に示したリジッド型プリント基板ではなく、フレキシブルプリント基板である。
図５に示すリジッド型プリント基板の中心基板５０５と、表側レジスト層５１０及び裏側レジスト層５０７に該当する、中心基板６０５、表側カバーフィルム６１０及び裏側カバーフィルム６０７は、全て同じＰＥＴ樹脂のフィルムよりなる。

このうち、表側カバーフィルム６１０は、幾つかの方法を用いて、白色にすることができる。
一つは、予め白色顔料を練り込んだＰＥＴフィルムを用いることである。これは比較的容易に実現可能である。
もう一つは、ＰＥＴフィルムの原料を加熱して溶かす工程において、微細発砲処理を施すことである。例えば、「東レ株式会社」のプレスリリース（http://www.toray.co.jp/news/film/nr071214.html）によれば、「ポリエステルフィルム中に非相溶性樹脂を分散、延伸することにより、樹脂の界面を起点に発生した「亀裂」が成長することで微細な気泡が発生する」とある。このような特殊な加工技術を用いて、反射板として利用可能なフィルムが得られる。そこで、この反射シート用フィルムをそのままセンサ基板６０２の表側カバーフィルムに用いる。
もう一つは、ＰＥＴフィルムの加熱成形時に、熱を継続的に加えて結晶化を施し、白色化させることである。丁度、ＰＥＴボトルの口の部分の成形処理と同じ処理を施すのである。

センサ基板６０２の製造工程の段階では、予め、以上の処理を施した表側カバーフィルム６１０を用意し、Ｘ軸コイル用導体６０９の上に貼り付ける。つまり、センサ基板６０２の製造工程で、従来技術の反射板の機能がセンサ基板６０２に備わる。

本実施形態においては、センサ基板とこれを用いた表示機能付入力装置を開示した。
センサ基板の、導光板に対向する表側に、
・白色レジストを塗布する、
・予め白色顔料が練り込まれた白色のＰＥＴフィルムを貼り付ける、
・微細発砲処理が施された白色のＰＥＴフィルムを貼り付ける、或は
・加熱成形時に結晶化による白色化がなされた白色のＰＥＴフィルムを貼り付ける
ことで、反射板の機能がセンサ基板に備わる。
反射板を設ける材料費及び製造時のコスト及び歩留まりが改善され、反射板がなくなった分、装置全体の薄型化を実現できる。

なお、センサ基板の表面に光を反射する機能を設けるに際し、一つの制約がある。それは、導体を全面的に広い面積で貼り付ける構成であってはならない、という点である。
電磁誘導式位置検出装置の性質上、渦電流を発生するものがセンサ基板表面にあると、位置検出性能が著しく低下する。このため、光反射性能を持つ加工をセンサ基板表面に施すには、
（１）絶縁物で構成するか、或は
（２）導体を用いる場合は、渦電流が発生しないように、細かい短冊状に切り刻む
必要がある。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

本発明の一実施形態の例である、表示機能付入力装置の外観斜視図及び分解斜視図である。 表示機能付入力装置の断面図である。 液晶モジュール部の組付状態を示す分解斜視図である。 液晶モジュール部の一部を抜粋した模式的断面図である。 センサ基板の外観図、模式図及び一部断面図である。 センサ基板の一部断面図である。 従来技術による表示機能付入力装置の一部分解斜視図である。

符号の説明

１０１…表示機能付入力装置、１０２…液晶モジュール部、１０…ケース部、１０４…保護板、１０５…樹脂フレーム、１０６…金属ベゼル、１０７…上ケース、１０８…下ケース、１０９…凹部、２０２…シルク印刷面、２０３…液晶セル、２０４…導光板、２０５…バックライト、２０６…センサ基板、４０２…導光板、４０３…反射ドット、４０４…端面反射シート、４０５…光源反射シート、４１２…導光板、４１６…センサ基板、５０２…センサ基板、５０３…Ｘ軸コイル、５０４…Ｙ軸コイル、５０５…中心基板、５０６…Ｙ軸コイル用導体、５０７…裏側レジスト層、５０８…磁路板、５０９…Ｘ軸コイル用導体、５１０…表側レジスト層、６０２…センサ基板、６０５…中心基板、６１０…表側カバーフィルム、６０７…裏側カバーフィルム

Claims (10)

1. 透明な保護板と、
   前記保護板の直下に設けられる液晶セルと、
   前記液晶セルの直下に設けられる導光板と、
   前記導光板に光を照射するバックライトと、
   前記導光板の直下に設けられ、前記バックライトから前記導光板を通じて照射される光を反射する光反射加工が表面に施されている位置検出センサ部と
   を備えることを特徴とする表示機能付入力装置。
2. 前記位置検出センサ部はコイルパターンが形成されている電磁誘導型位置検出装置のセンサであると共に、前記位置検出センサ部の前記導光板に対向する面は白色のレジストが塗布されていることを特徴とする、請求項１記載の表示機能付入力装置。
3. 前記位置検出センサ部はコイルパターンが形成されている電磁誘導型位置検出装置のフレキシブルプリント基板であると共に、前記位置検出センサ部の前記導光板に対向する側のカバーフィルムは白色顔料が混入された樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項１記載の表示機能付入力装置。
4. 前記位置検出センサ部はコイルパターンが形成されている電磁誘導型位置検出装置のフレキシブルプリント基板であると共に、前記位置検出センサ部の前記導光板に対向する側のカバーフィルムは光反射性能を備える微細気泡を内包する樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項１記載の表示機能付入力装置。
5. 前記位置検出センサ部はコイルパターンが形成されている電磁誘導型位置検出装置のフレキシブルプリント基板であると共に、前記位置検出センサ部の前記導光板に対向する側のカバーフィルムは結晶化処理によって白色化した樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項１記載の表示機能付入力装置。
6. 電磁誘導型位置検出装置に用いられる位置検出センサであって、
   中心基板と、
   前記中心基板の一方の面に貼付されているＹ軸コイル用導体と、
   前記Ｙ軸コイル用導体を保護する第一レジスト層と、
   前記中心基板の前記一方の面とは対向する面に貼付されているＸ軸コイル用導体と、
   前記Ｘ軸コイル用導体を保護する白色の第二レジスト層と
   を備えることを特徴とする位置検出センサ。
7. 電磁誘導型位置検出装置に用いられる位置検出センサであって、
   可撓性の中心基板と、
   前記中心基板の一方の面に貼付されているＹ軸コイル用導体と、
   前記Ｙ軸コイル用導体を保護する可撓性の第一カバーフィルムと、
   前記中心基板の前記一方の面とは対向する面に貼付されているＸ軸コイル用導体と、
   前記Ｘ軸コイル用導体を保護する白色且つ可撓性の第二カバーフィルムと
   を備えることを特徴とする位置検出センサ。
8. 前記第二カバーフィルムは白色顔料が混入された樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項７記載の位置検出センサ。
9. 前記第二カバーフィルムは光反射性能を備える微細気泡を内包する樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項７記載の位置検出センサ。
10. 前記第二カバーフィルムは結晶化処理によって白色化した樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項７記載の位置検出センサ。

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