JP2011086191A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、押圧力に応じて静電容量が変化する感圧センサを備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device including a pressure-sensitive sensor whose capacitance changes according to a pressing force.
１組の電極を備え、押圧力等の外部からの力を受けて電極間の距離を変化させることで電極間の距離に応じて静電容量を変化させ、この静電容量を検出可能な電子機器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の力検知タッチパッドにおいて、ユーザからの押圧力を受けるタッチ面の底部と筐体部材とには、それぞれキャパシタプレートが設けられる。タッチ面側のキャパシタプレートと筐体部材側のキャパシタプレートとは、空間を介して互いに対向する。ユーザが指等によりタッチ面を押圧すると、押圧されたタッチ面側のキャパシタプレートが筐体部材側のキャパシタプレートに接近する方向に移動し、タッチ面に加えられた押圧力に応じてキャパシタプレート間の距離が変化する。このキャパシタプレート間の距離に応じて静電容量が変化し、電気回路によりこの静電容量が検出される。
An electron that includes a pair of electrodes, changes the capacitance according to the distance between the electrodes by receiving an external force such as a pressing force, and can detect the capacitance. Devices have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the force detection touchpad of
特許文献１の力検知タッチパッドにおいて、一方のキャパシタプレートが設けられるタッチ面は、スプリングにより筐体部材に支持されている。一方、一般に、電子機器を構成する各部材は、それぞれ固有の公差内で寸法にバラツキをもつ。例えばタッチ面やスプリング等の大きさや特性にバラツキが存在すると、個々の製品によってタッチ面の自重等によるスプリングの撓み量にバラツキが生じるおそれがある。これにより、個々の製品によってキャパシタプレート間の距離にバラツキが生じ、その結果、個々の製品によって押圧検出の感度にもバラツキが生じるおそれがある。
In the force detection touch pad of
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、押圧検出の感度のバラツキを抑えることのできる感圧センサを備える電子機器を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electronic device including a pressure-sensitive sensor that can suppress variations in sensitivity of pressing detection.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、第１の筐体部と、パネルモジュールと、感圧センサ部と、第２の筐体部とを有する。
上記第１の筐体部は、窓部と、上記窓部の周囲に設けられた第１の係合部とを有する。
上記パネルモジュールは、上記窓部から露出する入力操作面と、上記入力操作面の周縁部に設けられ、上記第１の筐体部の上記第１の係合部に係合可能な第２の係合部とを有する。
上記感圧センサ部は、第１の弾性部と、上記入力操作面に直交する第１の方向に関して上記パネルモジュールと対向する第１の電極と、上記第１の弾性部を挟んで上記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、上記入力操作面に入力される押圧力を上記第１の電極及び上記第２の電極間の静電容量の変化として検出する。
上記第２の筐体部は、上記第２の電極と対向する支持部を有し、上記パネルモジュールと上記支持部との間で上記第１の弾性部を上記第１の方向に第１の圧縮量で圧縮させた第１の状態で上記第１の筐体部に固定される。
In order to achieve the above object, an electronic device according to an embodiment of the present invention includes a first housing portion, a panel module, a pressure-sensitive sensor portion, and a second housing portion.
The first housing part includes a window part and a first engaging part provided around the window part.
The panel module is provided at an input operation surface exposed from the window portion and a peripheral portion of the input operation surface, and is capable of engaging with the first engagement portion of the first housing portion. And an engaging portion.
The pressure-sensitive sensor unit includes a first elastic part, a first electrode facing the panel module in a first direction orthogonal to the input operation surface, and the first elastic part sandwiching the first elastic part. And a second electrode opposite to the first electrode, and a pressing force input to the input operation surface is detected as a change in capacitance between the first electrode and the second electrode.
The second casing portion has a support portion facing the second electrode, and the first elastic portion is arranged in the first direction between the panel module and the support portion. The first casing is fixed in the first state compressed by the compression amount.
上記電子機器によれば、感圧センサ部において、第１の電極は第１の方向でパネルモジュールと対向し、第２の電極は支持部に対向する。第１の電極と第２の電極との間には、第１の方向に第１の圧縮量で圧縮された状態で第１の弾性部が設けられる。この圧縮された第１の弾性部は、パネルモジュールと支持部との間で第１の電極と第２の電極とを弾性的に支持して、第１の電極と第２の電極との距離のバラツキを吸収する。また、第１の弾性部の圧縮量によって第１及び第２の電極間の距離が調整可能となる。これにより、個々の電子機器における押圧力に対する感度の個体差を抑えることができる。 According to the electronic device, in the pressure-sensitive sensor unit, the first electrode faces the panel module in the first direction, and the second electrode faces the support unit. A first elastic portion is provided between the first electrode and the second electrode in a state compressed in the first direction by the first compression amount. The compressed first elastic portion elastically supports the first electrode and the second electrode between the panel module and the support portion, and the distance between the first electrode and the second electrode. Absorbs the variation. Further, the distance between the first and second electrodes can be adjusted by the compression amount of the first elastic portion. Thereby, the individual difference of the sensitivity with respect to the pressing force in each electronic device can be suppressed.
上記電子機器において、上記パネルモジュールは、上記入力操作面に対する上記押圧力の入力座標を検出するタッチパネル部と、上記タッチパネル部に重ね合わせられ、上記第２の筐体の上記支持部に対向する表示パネル部とを有してもよい。 In the electronic apparatus, the panel module includes a touch panel unit that detects an input coordinate of the pressing force with respect to the input operation surface, and a display that is superimposed on the touch panel unit and faces the support unit of the second casing. You may have a panel part.
上記電子機器によれば、入力操作面に物体が接触又は近接することにより、タッチパネル部によって座標の検出が行われる。そして、入力操作面に押圧力を入力することにより、感圧センサ部によって押圧力が第１の電極及び第２の電極間の静電容量の変化として検出される。座標の検出と押圧力の検出との双方により入力を判定すれば、単に入力操作面へ物体が接触又は近接しただけで押圧がされない状態では入力が判定されないので、誤入力を低減できる。さらに、物体を入力操作面に触れた状態で入力操作面に沿って移動させることができるので操作性がよい。 According to the above electronic device, the touch panel unit detects coordinates when an object comes into contact with or approaches the input operation surface. Then, by inputting the pressing force to the input operation surface, the pressing force is detected as a change in capacitance between the first electrode and the second electrode by the pressure-sensitive sensor unit. If the input is determined by both the detection of the coordinates and the detection of the pressing force, the input is not determined in a state where the object is simply in contact with or close to the input operation surface and is not pressed, so that erroneous input can be reduced. Furthermore, since the object can be moved along the input operation surface while touching the input operation surface, the operability is good.
上記電子機器において、上記感圧センサ部は、上記パネルモジュールと上記第２の筐体の上記支持部との間に設けられてもよい。 In the electronic device, the pressure-sensitive sensor unit may be provided between the panel module and the support unit of the second casing.
上記電子機器によれば、第１の電極が第１の方向でパネルモジュールと対向し、第２の電極が支持部に対向した状態で、感圧センサ部がパネルモジュールと支持部との間に設けられる。第１の電極と第２の電極との間で第１の方向に第１の圧縮量で圧縮された第１の弾性部は、パネルモジュールと支持部との間で第１の電極と第２の電極とを弾性的に支持して、第１の電極と第２の電極との距離のバラツキを吸収する。これにより、個々の電子機器における押圧力に対する感度の個体差を抑えることができる。 According to the electronic apparatus, the pressure sensor unit is interposed between the panel module and the support unit in a state where the first electrode faces the panel module in the first direction and the second electrode faces the support unit. Provided. The first elastic portion compressed by the first compression amount in the first direction between the first electrode and the second electrode is formed between the first electrode and the second electrode between the panel module and the support portion. These electrodes are elastically supported to absorb variations in the distance between the first electrode and the second electrode. Thereby, the individual difference of the sensitivity with respect to the pressing force in each electronic device can be suppressed.
上記電子機器において、上記第１の弾性部の上記押圧力に応じた圧縮量は、上記押圧力に対して線形の依存性を有してもよい。 In the electronic device, the amount of compression corresponding to the pressing force of the first elastic portion may have a linear dependency on the pressing force.
上記電子機器によれば、押圧荷重に対して線形的に圧縮量が変化するので、押圧力を高精度に検出することが可能となる。 According to the electronic device, since the amount of compression changes linearly with respect to the pressing load, the pressing force can be detected with high accuracy.
上記電子機器において、上記第１の弾性部は、上記第１の圧縮量で圧縮された第１の状態と、上記第１の圧縮量とは異なる第２の圧縮量で圧縮された第２の状態とにおいて、上記押圧力に対する線形度が所定の範囲内にあってもよい。 In the electronic apparatus, the first elastic portion includes a first state compressed by the first compression amount and a second state compressed by a second compression amount different from the first compression amount. In the state, the linearity with respect to the pressing force may be within a predetermined range.
上記電子機器によれば、押圧力に応じた圧縮量が第１の圧縮状態での少なくとも２つの異なる圧縮量において押圧力に対する線形度が所定の範囲内にある第１の弾性部を用いることにより、第１の圧縮量の大きさに関係なく押圧感度の一定化を図ることができる。 According to the above electronic device, by using the first elastic portion in which the linearity with respect to the pressing force is within a predetermined range when the compression amount according to the pressing force is at least two different compression amounts in the first compression state. The pressing sensitivity can be made constant regardless of the size of the first compression amount.
本発明によれば、押圧検出の感度のバラツキを抑えることのできる感圧センサを備える電子機器を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an electronic device provided with the pressure sensor which can suppress the dispersion | variation in the sensitivity of a press detection is realizable.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本実施形態において、電子機器１は静電容量方式によるタッチパネル部を備えた入力装置であるものとして説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the
［電子機器の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る電子機器１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線から見た電子機器１を示す概略断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線から見た電子機器１を示す概略断面図である。図４は、電子機器１を示す分解斜視図である。
[Configuration of electronic equipment]
FIG. 1 is a perspective view showing an
これらの図に示すように、電子機器１は、タッチパネル部５０と、表示パネル部３０と、感圧センサ部６０と、回路基板７０と、これらを収容する筐体１５とを有する。
As shown in these drawings, the
タッチパネル部５０は、２枚の透明基板（後で説明するＸ電極基板１５０及びＹ電極基板２５０）が重ね合わせられてなり、表面にユーザの指等による入力を受け付ける矩形の入力操作面５１を有する。タッチパネル部５０は、静電容量方式による、入力操作面５１のＸＹ座標を検出する入力デバイスである。タッチパネル部５０は、局所的に静電容量が変化した部位を検出し、これによりタッチパネル部５０の入力操作面５１のユーザの指が触れた位置や、この位置の変化を検出する。なお、タッチパネル部５０の詳細な構成については後で説明する。
The
表示パネル部３０は、タッチパネル部５０の入力操作面５１と同様の矩形の表示面３１を有する。表示パネル部３０の表示面３１は、タッチパネル部５０の入力操作面５１に表裏対向する面に重ね合わせられ、これらの面は透明な接着層（図示せず。）により接着される。この接着層は、光の取り出し効率や輝度等の観点から、空気より屈折率が高いものを用いるとよい。あるいは、表示パネル部３０の表示面３１と、タッチパネル部５０の入力操作面５１に表裏対向する面とは、接着層を介さずに重ね合わせられてもよい。表示パネル部３０の表示面３１は、透明なタッチパネル部５０を通してユーザから視認可能である。表示パネル部３０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＥＬＤ（Organic Electroluminescent Display）等からなる。表示面３１にはキーボード等のＧＵＩ（Graphic User Interface）要素や画像等のコンテンツが表示される。表示パネル部３０には、表示面３１に対して光を照射するバックライト（図示せず。）が設けられる。上記互いに重ね合わせられた表示パネル部３０及びタッチパネル部５０により、パネルモジュール３５が構成される。
The
感圧センサ部６０は、例えば長尺矩形状（直線形状）であり、矩形の表示面３１をもつ表示パネル部３０の対向する２辺の近傍にそれぞれの辺に沿って１つずつ設けられる。なお、以下の説明において、２つの感圧センサ部６０が沿って配置される表示パネル部３０の辺の方向を「Ｙ軸方向」と呼ぶこととする。表示パネル部３０とタッチパネル部５０とが重ね合わせられる方向を「Ｚ軸方向」と呼ぶこととする。これらＹ軸及びＺ軸に対して直交する方向を「Ｘ軸方向」と呼ぶこととする。
The pressure-
各感圧センサ部６０は、電極６１ｂ（第１の電極）をもつ可動電極部６１と、弾性部６２と、電極６３ｂ（第２の電極）をもつ固定電極部６３とを有する。感圧センサ部６０タッチパネル部５０の入力操作面５１に入力される押圧力を可動電極部６１の電極６１ｂ及び固定電極部６３の電極６３ｂ間の静電容量の変化として検出可能である。可動電極部６１は、表示パネル部３０の表示面３１に表裏対向する面に接触して配置される。固定電極部６３は、可動電極部６１とともにＺ軸方向にて弾性部６２を挟むように配置される。なお、感圧センサ部６０の詳細な構成については後で説明する。
Each pressure-
筐体１５は、第１の筐体部１０と、第２の筐体部２０とを有する。第１の筐体部１０は、例えばマグネシウムからなり、主板部１１と、側板部１２とを有する。主板部１１（第１の係合部）は、パネルモジュール３５より大きい外周形状をもつ矩形環状の平板部材である。主板部１１の内側に設けられた開口は、タッチパネル部５０の入力操作面５１を露出するための窓部１３を構成する。窓部１３は、パネルモジュール３５の外周形状より小さい矩形状である。側板部１２は、窓部１３の周縁部に相当する矩形の主板部１１の４辺からＺ軸方向に一体に突出する枠状の部材である。
The
第２の筐体部２０は、第１の部材２１と、第２の部材４１とを有する。第１の部材２１は、例えばマグネシウムからなり、支持部としての主板部２２と、２つの側板部２３と、２つの底部２４とを有する。主板部２２は、パネルモジュール３５の面と略等しい形状の平面をもつ略矩形の平板である。２つの側板部２３は、略矩形の主板部２２のＸ軸に沿った２辺からそれぞれＺ軸方向に突出し、互いに対向する。２つの底部２４は、２つの側板部２３のＺ軸方向での先端部からそれぞれＹ軸方向に主板部２２から遠ざかるように突出し、互いに同一平面上に配置される位置関係となる。第２の部材４１は、例えばマグネシウムからなり、底板部４２と、側板部４３とを有する。底板部４２は、第１の筐体部１０の主板部１１と略等しい外周形状の平面をもつ矩形の平板である。側板部４３は、矩形の底板部４２の４辺からＺ軸方向に一体に突出する枠状の部材である。
The
第１の筐体部１０と第２の筐体部２０とは次のように組み合わせられて、内部にパネルモジュール３５及び感圧センサ部６０等を収容する。第２の筐体部２０において、第２の部材４１の底板部４２に第１の部材２１が配置される。この第１の部材２１は、底部２４が第２の部材４１の底板部４２に当接し、側板部２３が第２の部材４１の側板部４３に対向するように配置される。第１の部材２１の主板部２２には感圧センサ部６０が配置される。詳細には、主板部２２に感圧センサ部６０の固定電極部６３が配置される。感圧センサ部６０の上には表示パネル部３０が配置され、表示パネル部３０の上にはタッチパネル部５０が配置される。タッチパネル部５０の入力操作面５１上に第１の筐体部１０が配置されて、第１の筐体部１０の環状の主板部１１（第１の係合部）にタッチパネル部５０の入力操作面５１の４辺に対応する環状の周縁部５２（第２の係合部）が係合する。これにより、タッチパネル部５０の入力操作面５１が窓部１３から露出し、ユーザからの入力操作を受けることが可能となる。また、表示パネル部３０の表示面３１が透明なタッチパネル部５０を通して窓部１３から露出し、ユーザは表示面３１に表示されるユーザインタフェース要素等を視認することが可能となる。第１の筐体部１０の側板部１２の先端部は、第２の筐体部２０の第２の部材４１の側板部４３の先端部に当接する。第１の筐体部１０と第２の筐体部２０とは、このような位置関係で組み合わされ、図示しない螺子孔を通して螺子止めされて互いに固定される。
The
回路基板７０には、表示パネル部３０、タッチパネル部５０及び感圧センサ部６０等を制御する種々の電子部品等が実装され。回路基板７０は、第２の筐体部２０の第１の部材２１の主板部２２に装着されて、この主板部２２と第２の部材４１の底板部４２とにより構成される空間に収容される。
Various electronic components and the like for controlling the
［タッチパネル部］
図５は、タッチパネル部５０を示す分解斜視図である。
同図に示すように、タッチパネル部５０は、例えばそれぞれ矩形状のＸ電極基板１５０と、Ｙ電極基板２５０とを有する。Ｘ電極基板１５０には、検出用Ｘ透明電極パターン１５３が形成される。Ｙ電極基板２５０には、検出用Ｙ透明電極パターン２５２が形成される。タッチパネル部５０は、Ｘ電極基板１５０及びＹ電極基板２５０を互いに重ね合わせ、これらを接着層９３にて接着することにより構成される。検出用Ｘ透明電極パターン１５３及び検出用Ｙ透明電極パターン２５２が互いに平面的に重なりあった領域により、ＸＹ平面の座標検出領域８０が構成される。なお、Ｘ電極基板１５０に形成される電極パターン等は、Ｙ電極基板２５０に対向する面に配置されるため点線で図示している。
[Touch panel]
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the
As shown in the figure, the
Ｘ電極基板１５０は、基板１５１にＸ透明電極パターン１５３と、配線１５４とが形成されたものである。基板１５１は、例えば透明ポリイミド基板、ＰＥＴフィルム基板又はガラス基板等の透明な基板からなる。Ｘ透明電極パターン１５３は、Ｘ軸方向に延在するストライプ状の検出用のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が基板１５１に印刷されることにより形成される。配線１５４は、Ｘ透明電極パターン１５３と回路基板７０とをフレキシブルプリント基板（図示せず。）を介して電気的に接続する。配線１５４は、例えばＡｇ（銀）などで印刷形成され、Ｘ透明電極パターン１５３と略平行に延在して矩形状のＸ電極基板１５０の一辺に集約して形成される。
The
Ｙ電極基板２５０は、基板２５１にＹ透明電極パターン２５２と、配線２５４とが形成されたものである。基板２５１は、例えば透明ポリイミド基板、ＰＥＴフィルム基板又はガラス基板等の透明な基板からなる。Ｙ透明電極パターン２５２は、Ｙ軸方向に延在するストライプ状の検出用のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が基板２５１に印刷されることにより形成される。配線２５４は、Ｙ透明電極パターン２５２と回路基板７０とをフレキシブルプリント基板（図示せず。）を介して電気的に接続する。配線２５４は、例えばＡｇ（銀）などで印刷形成され、Ｙ透明電極パターン２５２と略平行に延在して矩形状のＹ電極基板２５０の一辺に集約して形成される。
The
このように、タッチパネル部５０は、直交する２軸の方向に検出用の電極パターンが設けられた構成となっている。Ｘ透明電極パターン１５３及びＹ透明電極パターン２５２それぞれの検出出力は、回路基板７０上に設けられた演算回路に入力され、２軸の空間での位置（ＸＹ座標）が特定される。各Ｘ透明電極パターン１５３及びＹ透明電極パターン２５２には所定電圧がかけられ、各Ｘ透明電極パターン１５３及びＹ透明電極パターン２５２に電荷が蓄積される。指による接触又は近接によりその電荷が変化し、Ｘ透明電極とＹ透明電極との間の静電容量が変化する。この変化を検出することによってＸＹ座標を特定し、指の位置を検出する。
As described above, the
［感圧センサ部］
図６は、１つの感圧センサ部６０を示す断面図である。
感圧センサ部６０は、上述のように、弾性部６２と、Ｚ軸方向にて弾性部６２を挟むように配置された可動電極部６１及び固定電極部６３とを有する。
[Pressure sensitive sensor]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing one pressure-
As described above, the pressure-
弾性部６２は、電気絶縁性を有し、耐熱性及び耐寒性を有する材料からなる。弾性部６２は、さらに、残留ひずみ（圧縮残留）が少なく、ヤング率が小さい材料からなるとよい。この種の材料として、例えば、発泡ポリウレタン等発泡ウレタン系の材料等の樹脂を発泡させたフォーム材を用いることができる。樹脂を発泡させたフォーム材は衝撃吸収性に優れる。あるいは、弾性部６２として樹脂製の板バネ等が用いられてもよい。
The
可動電極部６１は、支持体６１ａに第１の電極としての電極６１ｂが形成されたものである。固定電極部６３は、支持体６３ａに第２の電極としての電極６３ｂが形成されたものである。支持体６１ａ，６３ａは、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルム等の樹脂材料からなり、可撓性を有する。電極６１ｂは、支持体６１ａの一方の面に、例えばスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷等の印刷法により形成される。電極６３ｂは、支持体６３ａの一方の面に、上記と同様の印刷法により形成される。
The
可動電極部６１及び固定電極部６３のＹ軸方向長さは弾性部６２のＹ軸方向長さより大きく形成されており、可動電極部６１及び固定電極部６３の少なくとも一方の端部はそれぞれ弾性部６２よりＹ軸方向に突出する。可撓性を有する可動電極部６１及び固定電極部６３の端部はそれぞれ回路基板７０に接続される。これにより、電極６１ｂ，６３ｂと回路基板７０とが電気的に接続される。なお、可動電極部６１及び固定電極部６３と回路基板７０との接続については図示を省略する。
The length of the
感圧センサ部６０は、弾性部６２と可動電極部６１とを接着固定する接着層６５と、弾性部６２と固定電極部６３とを接着固定する接着層６４とをさらに備える。可動電極部６１において、支持体６１ａの電極６１ｂが形成された面に表裏対向する面と弾性部６２とは、接着層６５により接着固定される。固定電極部６３において、支持体６３ａの電極６３ｂが形成された面に表裏対向する面と弾性部６２とは、接着層６４により接着固定される。
The pressure-
感圧センサ部６０の可動電極部６１において、支持体６１ａの電極６１ｂが形成された面は、表示パネル部３０の任意の部位に接着層６６により接着固定される。固定電極部６３において、支持体６３ａの電極６３ｂが形成された面は、第２の筐体部２０の第１の部材２１の任意の部位に接着層６７により接着固定される。
In the
なお、接着層６６，６７の表面にセパレータを設けてもよい。また、何れか一方の接着層６６，６７のみを設けてもよい。この場合、接着層が設けられない可動電極部６１又は固定電極部６３には、電極６１ｂ，６３ｂを保護し、絶縁を確保するための保護フィルムを設けたり保護樹脂を塗布するとよい。
A separator may be provided on the surface of the
また、可動電極部６１及び固定電極部６３の電極６１ｂ，６３ｂは、パネルモジュール３５及び回路基板７０等からのノイズの影響を受ける場合がある。このため、パネルモジュール３５及び回路基板７０等からのノイズを以下のようにシールドするとよい。
Further, the
図７は、１つの感圧センサ部６０を示す概略断面図である。
例えば、可動電極部６１の電極６１ｂの近傍にＧＮＤ電極６１ｃ(第３の電極)を設け、ＧＮＣ電極６１ｃをグラウンド電位に接続することで、パネルモジュール３５からのノイズをシールドすることができる。回路基板７０を実装する第２の筐体部２０を金属で作製し、第２の筐体部２０をグラウンド電位に接続することで回路基板７０からのノイズをシールドすることができる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing one pressure-
For example, by providing a
図８は、１つの感圧センサ部６０を示す別の概略断面図である。
あるいは、第２の筐体部２０を非金属材料で作製する場合や第２の筐体部２０をグラウンド電位に接続できない場合は、固定電極部６３の電極６３ｂの近傍にＧＮＤ電極６３ｃを設けてグラウンド電位に接続することで、回路基板７０からのノイズをシールドすることができる。
FIG. 8 is another schematic cross-sectional view showing one pressure-
Alternatively, when the
［感圧センサ部の動作原理］
次に、感圧センサ部６０の動作原理について説明する。
図９は、電子機器１に入力操作が行われた様子を示す模式図である。
[Operation principle of pressure sensor]
Next, the operation principle of the
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a state where an input operation has been performed on the
タッチパネル部５０の入力操作面５１がユーザによるＺ軸方向の押圧力成分を受けると、この押圧力が感圧センサ部６０に伝わり、弾性部６２がＺ軸方向に圧縮される。可動電極部６１と固定電極部６３との間の静電容量は、Ｚ軸方向の押圧力に応じた弾性部６２の圧縮量による可動電極部６１の電極６１ｂと固定電極部６３の電極６３ｂとの間の距離に応じて変化する。
When the
互いに対向する電極６１ｂ，６３ｂの対向面積をＳとし、この電極６１ｂ，６３ｂ間の距離に相当する弾性部６２の厚みをｄ、弾性部６２の誘電率をεとすると、対向する電極６１ｂ，６３ｂの静電容量Ｃは以下の式（１）により求められる。なお、以下「厚み」とは、Ｚ軸方向の厚みを示すものとする。
When the opposing area of the
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ…（１） C = ε · S / d (1)
タッチパネル部５０の入力操作面５１がユーザによるＺ軸方向の押圧力を受けると、この押圧力が感圧センサ部６０に伝わり、弾性部６２の厚みｄは押圧力に応じて減少する。弾性部６２の厚みｄが減少すると、静電容量Ｃが増加する。このように、弾性部６２の厚みｄの変化により生じる電極６１ｂ，６３ｂ間の静電容量の変化を利用して感圧機能が実現される。
When the
電極６３ｂには矩形のパルスが加えられ、電極６１ｂから得られる信号が回路基板７０に設けられた演算回路（図示せず。）に入力され、電極６１ｂ，６３ｂ間の静電容量の変化が検出される。この電極６１ｂ，６３ｂ間の静電容量の変化に基き、入力操作面５１への押圧による入力決定操作がなされたことが判定される。
A rectangular pulse is applied to the
感圧センサ部６０の静電容量の変化に基く入力操作面５１への押圧力は、判定ユニット（図示せず。）により判定される。この判定ユニットは、電子機器１の制御部の一部として構成すればよい。判定ユニットは、各感圧センサ部６０で検出された静電容量の変化に基づいて、上記押圧力を判定する。判定ユニットは、各感圧センサ部６０の静電容量の変化の合算値に基づいて、上記押圧力を判定してもよい。これにより、入力操作面５１への押圧位置に依存しない高精度な押圧力検出が可能となる。この場合、判定ユニットは、例えば、上記静電容量の変化の合算値から押圧力を判定してもよいし、上記合算値を感圧センサの数で除算することで得られる平均値から押圧力を判定してもよい。
The pressing force on the
このように、判定ユニットは、各感圧センサ部６０で検出された静電容量の変化に基づいて押圧力を判定する。この静電容量の変化は、例えば、想定される静電容量の初期値と、この初期値に基き定められた閾値とに基き判定されてもよい。この場合、実際に製造された電子機器１における静電容量の初期値が想定される初期値と異なる値である場合、所定の押圧力を電子機器１に加えたときに所望の静電容量の変化として判定されないおそれがある。例えば、実際に製造された電子機器１の静電容量の初期値が想定される初期値より小さい場合、本来閾値に到達すべき押圧力を電子機器１に加えたにも拘らず、閾値に到達したものと判定されないおそれがある。あるいは、実際に製造された電子機器１の静電容量の初期値が想定される初期値より大きい場合、本来閾値に到達しない押圧力を電子機器１に加えたにも拘らず、閾値に到達したものと判定されてしまうおそれがある。このため、個々の電子機器１において静電容量の初期値にバラツキがあると、各電子機器１の押圧検出の感度にバラツキが生じる。
Thus, the determination unit determines the pressing force based on the change in capacitance detected by each pressure-
ここで、静電容量Ｃは、上述のように電極６１ｂ，６３ｂ間の距離に相当する弾性部６２の厚みｄに依存する。従って、初期状態（押圧力入力前）での電極６１ｂ，６３ｂ間の距離に相当する弾性部６２の厚みｄを個々の電子機器１において一定とすれば、静電容量の初期値を個々の電子機器１において一定とすることができる。静電容量の初期値を個々の電子機器１において一定とすれば、所定の押圧力を個々の電子機器１に加えたときにそれぞれ所望の静電容量の変化として判定されることとなる。
Here, the capacitance C depends on the thickness d of the
電極６１ｂ，６３ｂ間の距離を一定とするには、弾性部６２の初期状態（押圧力入力前）での圧縮量を調整して弾性部６２の厚みｄを一定とすればよい。なお、この弾性部６２の初期状態（押圧力入力前）での圧縮を「プリ圧縮」と呼ぶこととする。弾性部６２のプリ圧縮量は、例えば、スペーサとしての役割をもつ第２の筐体部２０の第１の部材２１のＺ軸方向での高さを変化させることにより調整可能である。このように第１の部材２１のＺ軸方向での高さを調整することによって、第２の部材４１の部品の共通化を図りつつ、個々の電子機器１における弾性部６２の厚みｄを一定とすることができ、押圧力に対する感度のバラツキを抑えることができる。あるいは、弾性部６２のプリ圧縮量は、第１の筐体部１０と第２の筐体部２０の第２の部材４１の螺子止めの係合量を変化させることによっても調整可能である。
In order to make the distance between the
このように、個々の電子機器１において弾性部６２のプリ圧縮量を変化させることで、個々の電子機器１における初期状態（押圧力入力前）での電極６１ｂ，６３ｂ間の距離を一定とすることができる。これにより、プリ圧縮された弾性部６２により電極間距離のバラツキが吸収され、その結果、個々の電子機器１における押圧力に対する感度のバラツキを抑えることができる。
In this way, by changing the pre-compression amount of the
なお、プリ圧縮された弾性部６２はＺ軸方向に反発するため、可動電極部６１をＺ軸方向に付勢してパネルモジュール３５に押し付け、可動電極部６１をＺ軸方向で位置決めする。また、プリ圧縮された弾性部６２は、固定電極部６３をＺ軸方向に付勢して第２の筐体部２０の第１の部材２１の主板部２２に押し付け、固定電極部６３をＺ軸方向で位置決めする。さらに、プリ圧縮された弾性部６２は、タッチパネル部５０をＺ軸方向に付勢して入力操作面５１の周縁部５２を第１の筐体部１０の主板部１１に押し付けて係合させ、タッチパネル部５０をＺ軸方向で位置決めする。このプリ圧縮された弾性部６２の弾性力により、各部材のガタツキを抑えることができ、さらに外部からの衝撃を吸収することができる。
Since the pre-compressed
また、感圧センサ部６０を例えば長尺矩形状（直線形状）とし、表示面３１をもつ表示パネル部３０の対向する２辺の近傍にそれぞれの辺に沿って１つずつ設けたことにより、表示面３１内の異なる位置での検出感度のバラツキを抑えることができる。
Further, the pressure-
［弾性部の選定］
本実施形態では、このように個々の電子機器１において弾性部６２のプリ圧縮量を変化させて、個々の電子機器１においてプリ圧縮された弾性部６２の厚みｄを一定としている。弾性部６２は、上述のように、例えば、発泡ポリウレタン等発泡ウレタン系の材料等の樹脂を発泡させたフォーム材からなる。この種の材料は、非線形の応力−圧縮量の関係をもつ。従って、個々の電子機器１の弾性部６２のプリ圧縮量が異なる場合、個々の電子機器１によって弾性部６２の応力−圧縮量の感度にバラツキが生じるおそれがある。そこで、個々の電子機器１において弾性部６２のプリ圧縮量が異なることを前提とした上で、個々の電子機器１における押圧力に対する感度の個体差をさらに高精度で抑えるため、種々の観点から好ましい弾性部６２の選定について以下検討する。
[Selection of elastic part]
In the present embodiment, the pre-compression amount of the
まず、弾性部６２の厚み及び材質について検討する。弾性部６２の厚みは、電子機器１の薄型化を考慮すると小さくするのがよく、例えばおよそ１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすればよい。また、弾性部６２の厚みを小さくしつつも予想されるプリ圧縮量のバラツキに対して適正な応力の範囲で変形しうることが必要であり、操作性を考慮すると弾性部６２の弾性率は小さくするとよい。また、予想されるプリ圧縮量のバラツキに対して圧縮された状態からの圧縮感度が高く、バラツキが小さく、環境変化が少ない材料がよい。弾性部６２としては、例えば発泡ウレタン系の材料を用いればよい。例えば発泡ポリウレタンは、発泡率により弾性率を変化させることができ、ヤング率２ＭＰａ以下の低弾性を実現可能である。
First, the thickness and material of the
次に、弾性部６２のプリ圧縮について検討する。
図１０は、感圧センサ部６０の弾性部６２のプリ圧縮を示す模式図である。
感圧センサ部６０が第１の筐体部１０と第２の筐体部２０との間に収容されるとき、上述のように、弾性部６２にはプリ圧縮応力が加えられている。
Next, pre-compression of the
FIG. 10 is a schematic diagram showing pre-compression of the
When the pressure-
ここで、プリ圧縮応力が加えられていない状態における感圧センサ部６０の厚みをＴとする。感圧センサ部６０が第１の筐体部１０と第２の筐体部２０とで挟まれた状態では、厚みＴであった感圧センサ部６０はプリ圧縮されて厚みＴ’となる。また、第１の筐体部１０の主板部１１と第２の筐体部２０の第１の部材２１の主板部２２との間のＺ軸方向での距離をＧとする（以下「隙間量Ｇ」と呼ぶこととする。）。パネルモジュール３５の厚みをＭとする（以下「モジュール厚Ｍ」と呼ぶこととする。）。ここで、感圧センサ部６０の弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴ（ΔＴ＞０）をＴ−Ｔ’としたとき、弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴは、以下の式（２）により求められる。
Here, T is the thickness of the pressure-
ΔＴ＝Ｍ＋Ｔ−Ｇ…（２） ΔT = M + TG (2)
式（２）に示すように、弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴは、隙間量Ｇ、モジュール厚Ｍ及び感圧センサ部６０の厚みＴに依存する。なお、ΔＴ＜０とは、弾性部６２がプリ圧縮されておらずＺ軸方向に反発していない状態であるため、各寸法Ｇ，Ｍ，ＴはΔＴ＞０の範囲で選定される。
As shown in Expression (2), the pre-compression amount ΔT of the
感圧センサ部６０に加わる圧縮量は、隙間量Ｇとモジュール厚Ｍの寸法公差の範囲である必要がある。このため、感圧センサ部６０の厚みＴはＧｍａｘ−Ｍｍｉｎ以上となる。例えば、Ｇｍａｘ−Ｍｍｉｎが０．２ｍｍである場合、プリ圧縮量ΔＴは０〜０．２ｍｍの範囲となる。例えば、この電子機器１に厚みＴが０．５ｍｍの感圧センサ部６０を実装する。この場合、電子機器１に実装された際の感圧センサ部６０の厚みＴ’は、Ｇ−Ｍの公差に応じた弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴによって０．５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲となる。
The amount of compression applied to the pressure-
次に、押圧力に対する弾性部６２の圧縮変化率について検討する。電子機器１の入力操作面５１がユーザの指やスタイラスペン等で押圧する場合、押圧力は数ｇｆ〜数百ｇｆであり、大きくても１ｋｇｆ程度である。感圧センサ部６０において、弾性部６２の圧縮変化率が大きくなると、静電容量の変化率が大きくなる。従って、感度の高い感圧センサ部６０を実現するためには、押圧力に対する弾性部６２の圧縮変化率は大きいとよい。
Next, the compression change rate of the
なお、圧縮率Ｋは以下の式（３）により求められる。 In addition, the compression rate K is calculated | required by the following formula | equation (3).
Ｋ＝ｆ（Ｐ）…（３） K = f (P) (3)
ここで、ｆ（Ｐ）は、材料固有の関数であり、Ｐは圧力である。圧力Ｐは、以下の式（４）により求められる。 Here, f (P) is a function specific to the material, and P is the pressure. The pressure P is calculated | required by the following formula | equation (4).
Ｐ＝Ｆ／αＳ…（４） P = F / αS (4)
ここで、Ｆは荷重であり、Ｓは面積であり、αは形状係数である。弾性部６２の厚みをｔとすると、式（３）及び式（４）に基き、圧力Ｐに対する圧縮量Δｔが以下の式（５）により表される。
Here, F is a load, S is an area, and α is a shape factor. Assuming that the thickness of the
Δｔ＝ｔ×ｆ（Ｐ）…（５） Δt = t × f (P) (5)
弾性部６２の圧縮率についてさらに詳細に検討する。
図１１は、弾性部６２にかかる応力と弾性部６２の圧縮量の関係を示す図である。
以下、弾性部６２の材料として、非線形の応力−圧縮量の関係をもつ材料を用いる場合について検討する。なお、弾性部６２の応力−圧縮量の関係は、弾性部６２の厚み、底面積等により変化する。
The compression rate of the
FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the stress applied to the
Hereinafter, a case where a material having a nonlinear stress-compression amount relationship is used as the material of the
図１２は、弾性部６２にかかる応力と弾性部６２の圧縮量の関係を示す別の図である。
電子機器１に実装された感圧センサ部６０における弾性部６２にかかる応力と圧縮量との関係について検討する。なお、以下単に「圧縮量」と呼ぶときは、弾性部６２のプリ圧縮量ではなく、プリ圧縮された弾性部６２に加えられるＺ軸方向の押圧力に応じた弾性部６２の圧縮量を示すものとする。感圧センサ部６０が電子機器１に実装されたとき、弾性部６２にはプリ圧縮量ΔＴとなる応力が加わっている（図中原点）。電子機器１の入力操作面５１が押圧されたときの弾性部６２に加わる応力と弾性部６２の圧縮量との関係は図示のようになる。想定されるプリ圧縮量のバラツキの範囲内で非線形の応力−圧縮量の関係をもつ弾性部６２においては、プリ圧縮量ΔＴが個々の電子機器１によって異なる場合、個々の電子機器１によって弾性部６２の応力−圧縮量の感度にバラツキが生じる。しかしながら、仮に、想定されるプリ圧縮量のバラツキの範囲内での弾性部６２の応力−圧縮量の関係が線形であれば、すなわち、弾性部６２の圧縮量が押圧力に対して線形の依存性を有するならば、弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴが個々の電子機器１によって異なるとしても、弾性部６２の応力−圧縮量の感度は略一定となり、押圧力を高精度に検出することができる。
FIG. 12 is another diagram showing the relationship between the stress applied to the
The relationship between the stress applied to the
図１３は、弾性部６２にかかる応力と弾性部６２の圧縮量の関係を示すさらに別の図である。
弾性部６２のプリ圧縮量が個々の電子機器１によってΔＴ１（プリ圧縮量ｍｉｎ）からΔＴ２（プリ圧縮量ｍａｘ）の範囲でばらつく場合について検討する。図中原点は、各弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴ１，ΔＴ２を示す。プリ圧縮量ΔＴ１の弾性部６２及びプリ圧縮量ΔＴ２の弾性部６２それぞれに等しい応力（例えば、応力Ｐ）を加えたときの各弾性部６２の圧縮量は異なる。詳細には、プリ圧縮量ΔＴ１の弾性部６２の圧縮量はプリ圧縮量ΔＴ２の弾性部６２の圧縮量より大きい。このようにプリ圧縮量ΔＴ１，ΔＴ２に応じて弾性部６２の圧縮量が異なるので、弾性部６２に等しい応力を加えたときの可動電極部６１と固定電極部６３との間の距離が異なり、生じる静電容量もまた異なる。詳細には、プリ圧縮量ΔＴ１の弾性部６２は、プリ圧縮量ΔＴ２の弾性部６２より静電容量が大きい。このため、個々の電子機器１によって入力操作面５１への応力に対する感度のバラツキが生じる。弾性部６２は、想定されるプリ圧縮量の範囲（例えば、ΔＴ１〜ΔＴ２）において、押圧力に対する感度バラツキが小さく、押圧力に対する圧縮率感度が高く、押圧力に対する圧縮量（圧縮量＝圧縮率×プリ圧縮された弾性部６２の厚み）が小さいとよい。
FIG. 13 is still another diagram showing the relationship between the stress applied to the
Consider a case where the pre-compression amount of the
図１４は、弾性部６２の材料の荷重と圧縮率との関係を示す図である。図１５は、弾性部６２の別の材料の荷重と圧縮率との関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the material load of the
弾性部６２の異なる２種の材料の荷重と圧縮力の関係について検討する。ここで、弾性部６２の材料として発泡ウレタンを用いるものとする。発泡ウレタン等の発泡樹脂における荷重に対する圧縮量の増加は非線形となる。なお、図１４に示す材料を「Ａ材」と呼び、図１５に示す材料を「Ｂ材」と呼ぶこととする。
The relationship between the load of two different materials of the
Ｂ材はＡ材に比較して小さい弾性率を有し、Ａ材とＢ材とに等しい荷重を加えたときの圧縮量は、Ａ材よりＢ材のほうが大きい。すなわち、Ｂ材のほうが小さい押圧力で圧縮させることができ、荷重に対する圧縮感度が高い。このため、操作性の観点からＡ材よりＢ材が弾性部６２の材料として好ましいようにも思える。
The B material has a smaller elastic modulus than the A material, and the compression amount when the equal load is applied to the A material and the B material is larger in the B material than in the A material. That is, the B material can be compressed with a smaller pressing force, and the compression sensitivity to the load is high. For this reason, it seems that the B material is more preferable as the material of the
一方、Ｂ材の荷重に対する圧縮率の増加は非線形である。弾性部６２の材料としてＢ材を用いたとき、電子機器１に実装された感圧センサ部６０への押圧力に対する感度が個々の電子機器１によって大きくばらつくおそれがある。詳細には、圧縮率の増加が非線形となる範囲が弾性部６２のプリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲に含まれる場合、感圧センサ部６０の押圧力に対する感度が個々の電子機器１によって大きくばらつくおそれがある。従って、個々の電子機器１間の感度のバラツキを考慮すると、Ｂ材がＡ材より好ましいというわけではない。弾性部６２の材料としてＢ材を用いる場合は、製品間の感度のバラツキを抑えるために、プリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲を圧縮率の増加が線形となる範囲、すなわち弾性部６２の圧縮量が押圧力に対して線形の依存性を有する範囲に抑えるとよい。なお、本明細書において「線形」とは、完全な線形だけを示すものでなく、完全な線形に近似した形や、屈曲点を含まない形を含むものとする。
On the other hand, the increase in the compressibility with respect to the load of the B material is non-linear. When the material B is used as the material of the
なお、Ａ材の荷重に対する圧縮率の増加も非線形であるので、弾性部６２の材料としてＡ材を用いる場合も、プリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲を圧縮率の増加が線形すなわち弾性部６２の圧縮量が押圧力に対して線形の依存性を有する範囲となる範囲に抑えることが求められる。
In addition, since the increase in the compression rate with respect to the load of the A material is also nonlinear, even when the A material is used as the material of the
想定されるプリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲における荷重に対する圧縮率の増加が線形となる材料で弾性部６２を構成した場合の荷重と圧縮率との関係について検討する。想定されるプリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲における荷重に対する圧縮率の増加が線形となる異なる３種類の材料で弾性部６２を構成する。
The relationship between the load and the compression rate when the
図１６は、弾性部６２の材料の荷重と圧縮率との関係を示す図である。図１７は、弾性部６２の別の材料の荷重と圧縮率との関係を示す図である。図１８は、弾性部６２のさらに別の材料の荷重と圧縮率との関係を示す図である。
図１６に示す材料を「Ｃ材」と呼ぶ。Ｃ材として、株式会社ロジャースイノアック製「ポロン」（登録商標）のタイプＳＳ−２４を用いた。図１７に示す材料を「Ｄ材」と呼ぶ。Ｄ材として、株式会社ロジャースイノアック製「ポロン」（登録商標）のタイプＳＳ−３２を用いた。図１８に示す材料を「Ｅ材」と呼ぶこととする。Ｅ材として、株式会社ロジャースイノアック製「ポロン」（登録商標）のタイプＭＨ−４８を用いた。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the material load of the
The material shown in FIG. 16 is referred to as “C material”. As the C material, “Polon” (registered trademark) type SS-24 manufactured by Roger Sinoac Co., Ltd. was used. The material shown in FIG. 17 is referred to as “D material”. As the D material, “Polon” (registered trademark) type SS-32 manufactured by Roger Sinoac Co., Ltd. was used. The material shown in FIG. 18 is referred to as “E material”. As material E, type MH-48 of “Polon” (registered trademark) manufactured by Roger Sinoac Co., Ltd. was used.
弾性部６２のプリ圧縮量及び材料を変化させて電子機器１を作製し、異なる荷重を入力操作面５１に加えたときの弾性部６２の荷重に対する圧縮変化率を測定した。詳細には、パネルモジュール３５のサイズを３．５インチ相当とし、弾性部６２の厚みをおよそ０．５ｍｍとした。弾性部６２のプリ圧縮量を５０μｍ〜２５０μｍ（プリ圧縮率１０％〜５０％）の範囲で変化させた。プリ圧縮量５０μｍ〜２５０μｍ（プリ圧縮率１０％〜５０％）とは、上記「想定されるプリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲」に相当する。
The
図１６に示すように、Ｃ材で弾性部６２を作製した場合、１Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき５．５２%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき１０．７%であり、変化率Ｒは５．１８％であった。２Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき１０．０７%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき１９．６３%であり、変化率Ｒは９．５６％であった。３Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき１３．８５%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき２７．０５%であり、変化率Ｒは１３．１９％であった。
As shown in FIG. 16, when the
図１７に示すように、Ｄ材で弾性部６２を作製した場合、１Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき３．７４%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき４．６５%であり、変化率Ｒは０．９７％であった。２Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき７．１４%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき９．１２%であり、変化率Ｒは２．０７％であった。３Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき１０．２０%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき１３．４０%であり、変化率Ｒは３．２７％であった。
As shown in FIG. 17, when the
図１８に示すように、Ｅ材で弾性部６２を作製した場合、１Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき２．６１%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき２．３５%であり、変化率Ｒは０．３４％であった。２Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき５．０９%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき４．６２%であり、変化率Ｒは０．６７％であった。３Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率は、プリ圧縮量２５０μｍ（プリ圧縮率５０％）のとき７．４１%であり、プリ圧縮量５０μｍ（プリ圧縮率１０％）のとき６．８３%であり、変化率Ｒは０．９９％であった。
As shown in FIG. 18, when the
Ｅ材で弾性部６２を作製した場合、Ｃ材及びＤ材に比較して、プリ圧縮量の違いに対して押圧力に対する圧縮率の変化率Ｒのバラツキを抑えることができた。一方、Ｃ材で弾性部６２を作製した場合、Ｄ材及びＥ材に比較して、プリ圧縮量の違いにより押圧力に対する圧縮率の変化率Ｒが大きくばらついた。
When the
このように、Ｃ材はＤ材及びＥ材に比較してプリ圧縮量の違いによる圧縮率の変化率のバラツキが大きく、弾性部６２の材料としてはＣ材よりもＤ材及びＥ材のほうが好ましい。しかしながらＣ材は、想定されるプリ圧縮量ΔＴのバラツキの範囲での荷重に対する圧縮率の増加が線形であるから、Ａ材及びＢ材に比較してプリ圧縮量の違いによる圧縮率の変化率のバラツキが小さく、Ａ材及びＢ材に比較して弾性部６２の材料として好ましい。従って、パネルモジュール３５のサイズを３．５インチ相当とし、弾性部６２の厚みをおよそ０．５ｍｍとし、弾性部６２のプリ圧縮量を５０μｍ〜２５０μｍ（プリ圧縮率１０％〜５０％）の範囲で変化させた場合、１Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率の変化率Ｒがおよそ７％以下であり、２Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率の変化率Ｒがおよそ１０％以下であり、３Ｎの荷重を加えたときの弾性部６２の圧縮率の変化率Ｒがおよそ１５％以下となる材料を弾性部６２に用いればよい。
Thus, the C material has a larger variation in the change rate of the compression rate due to the difference in the pre-compression amount than the D material and the E material, and the material of the
本実施形態によれば、想定されるプリ圧縮量のバラツキの範囲内で応力−圧縮量の関係が線形となる材料、すなわち、圧縮量が押圧力に対して線形の依存性を有する材料を弾性部６２の材料として選定することにより、プリ圧縮量に関係なく押圧感度の一定化を図ることができる。これにより、個々の電子機器１における押圧力に対する感度の個体差をさらに高精度で抑えることができる。
According to the present embodiment, a material in which the relationship between the stress and the compression amount is linear within the range of the assumed pre-compression amount variation, that is, a material in which the compression amount has a linear dependence on the pressing force is elastic. By selecting the material for the
本実施形態によれば、タッチパネル部５０は、入力操作面５１に対するユーザの指等の接触又は近接による静電容量の変化を検出することによってＸＹ座標を特定する。また、感圧センサ部６０は、入力操作面５１に入力された押圧力を静電容量の変化として検出する。ここで、タッチパネル部５０によるＸＹ座標の検出と感圧センサ部６０によるＺ軸方向の押圧力の検出との双方により入力を判定すれば、単にユーザの指等が入力操作面５１に触れているだけでＺ軸方向への押圧がなされない状態では入力決定が判定されない。これにより、ユーザによる電子機器１への誤入力を減少させることができる。さらに、ユーザの指等を入力操作面５１に触れた状態で入力操作面５１上をＸＹ平面に沿って移動させることができるので操作性がよい。
According to the present embodiment, the
この電子機器１は、例えば携帯端末などに使用できる。表示パネル３０にパーソナルコンピュータのキーボードの如くテンキーを表示させ、入力操作面５１上でユーザの指により入力をが行われる。このとき電子機器１に、上述の操作特性、すなわちタッチパネル部５０により入力操作面５１に対するＺ軸方向の押圧力の入力座標（ＸＹ座標）が検出される操作特性を持たせることができる。この場合、指を入力操作面５１上でＸＹ方向に移動させてもＺ軸方向の押圧力を加えなければ入力決定と判定されない。これにより、指を入力操作面５１に接触していて望まないキーを入力決定してしまうという誤入力のおそれが低減する。
The
また、電子機器１を、情報処理装置（図示せず。）に対して命令を与えるためのマウス操作の代替を行う入力装置に適用することも可能である。このマウス操作とは、例えば、表示パネル３０に表示されるアイコンのクリック及びドラッグ等を示す。この場合、例えば、アイコンの位置を入力操作面５１のＸＹ平面上で選択し、そのアイコンの位置を選択しつつ入力操作面５１をＺ軸方向に押圧する。これにより、マウスによるアイコンの位置の選択及びクリックに相当する操作が行われる。さらに、Ｚ軸方向への押圧状態を保持したまま指を入力操作面５１に接触させた状態でＸＹ方向に移動させることによって、ドラッグに相当する操作が行われる。
In addition, the
［変形例］
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。なお、これ以降の説明では、上記実施形態に係る電子機器１の部材や機能等について同様のものは同様の参照符号を付した上で説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
[Modification]
The embodiment according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other embodiments are conceivable. In the following description, the same components and functions of the
上記実施形態の電子機器１において、感圧センサ部６０を矩形の表示パネル部３０の対向する２辺の近傍にそれぞれの辺に沿って１つずつ設けた。しかしながら、これに限定されない。
In the
図１９は、変形例に係る電子機器１ａを示す分解斜視図である。
同図に示す電子機器１ａは、１つの感圧センサ部６０と、２つの弾性支持部６８とを有する。２つの弾性支持部６８は、矩形の表示パネル部３０の対向する２辺の近傍にそれぞれの辺に沿って１つずつ設けられる。１つの感圧センサ部６０は、２つの弾性支持部６８の間に、例えば２つの弾性支持部６８と略平行に配設される。弾性支持部６８は、弾性部６２と同様の材料からなり、感圧センサ部６０の厚みと略等しい厚みを有する。
FIG. 19 is an exploded perspective view showing an
The
この電子機器１ａによれば、タッチパネル部５０の入力操作面５１がＺ軸方向の押圧力を受けると、この押圧力が弾性支持部６８及び感圧センサ部６０に伝わり、弾性支持部６８及び感圧センサ部６０の弾性部６２がＺ軸方向に圧縮される。感圧センサ部６０の可動電極部６１と固定電極部６３との間の静電容量は、Ｚ軸方向の押圧力に応じた弾性部６２の圧縮量による可動電極部６１と固定電極部６３との間の距離に応じて変化し、この静電容量の変化を利用して感圧機能が実現される。
According to the
なお、２つの弾性支持部６８のヤング率と弾性部６２のヤング率とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、一方の弾性支持部６８のヤング率と他方の弾性支持部６８のヤング率とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。この場合でも、弾性支持部６８及び弾性部６２がＺ軸方向に圧縮されれば、静電容量の変化を利用した感圧機能が実現される。
Note that the Young's modulus of the two
本変形例の電子機器１ａにおいては、弾性部６２に加えて弾性支持部６８をさらに設けることにより、プリ圧縮された弾性部６２とともにプリ圧縮された弾性支持部６８が電極間距離のバラツキを吸収するとことができる。その結果、個々の電子機器１における押圧力に対する感度の個体差を抑えることができる。
In the
上記実施形態の電子機器１において、感圧センサ部６０は長尺矩形状とし、矩形の表示パネル部３０の対向する２辺の近傍にそれぞれの辺に沿って１つずつ設けた。しかしながら、これに限定されない。
In the
図２０は、変形例に係る感圧センサ部を示す分解斜視図である。
図２０（ａ）に示すように、感圧センサ部は、楕円形環状（６０ａ）、３つの長尺矩形（６０ｂ）、Ｘ型（６０ｃ）、矩形環状（６０ｄ）等であってもよい。感圧センサ部６０ａ〜６０ｄの形状及び配設位置は、入力操作面５１が押圧力を受ける箇所に拘わらず弾性部６２が圧縮され、これにより可動電極部６１と固定電極部６３との間の距離に応じて静電容量が変化するよう選定されればよい。このように、感圧センサ部の形状をパネルモジュール３５の面内において２次元的な形状とすることで、パネルモジュール３５の面内の異なる位置での電極間距離のバラツキを抑えることができる。
FIG. 20 is an exploded perspective view showing a pressure-sensitive sensor unit according to a modification.
As shown in FIG. 20A, the pressure-sensitive sensor unit may be an elliptical ring (60a), three long rectangles (60b), an X-type (60c), a rectangular ring (60d), or the like. The shape and arrangement position of the pressure-
また、各感圧センサ部６０ａ〜６０ｄの表面全域に可動電極部６１及び固定電極部６３を設けてもよい。あるいは、図２０（ｂ）に示すように、各感圧センサ部６０ａ〜６０ｄの表面の一部分のみに可動電極部６１及び固定電極部６３を設けてもよい。この場合、各感圧センサ部６０ａ〜６０ｄにおける可動電極部６１及び固定電極部６３が設けられない部位は、可動電極部６１及び固定電極部６３が設けられた部位の合計厚みと略等しくするとよい。なお、感圧センサ部の形状に応じて、所望の弾性率を得るために弾性体６２の底面積、厚み又は材料等を適宜選定すればよい。
Moreover, you may provide the
上記実施形態の電子機器１はタッチパネル部５０を有し、このタッチパネル部５０がＸＹ座標を検出し、感圧センサ部６０がＺ軸方向への押圧力を検出した。しかしながら、これに限定されない。
The
図２１は、変形例に係る電子機器１ｂを示す断面図である。
図２１（ａ）に示すように、電子機器１ｂには、タッチパネル部５０が設けられていない。この電子機器１ｂにおいては、表示パネル３０の表示面３１が主板部１１の窓部１３から露出して入力操作面の役割を担う。図２１（ｂ）に示すように、ユーザにより表示パネル部３０の表示面３１がＺ軸方向に押圧され、感圧センサ部６０の弾性部６２が圧縮される。この電子機器１ｂにおいても、可動電極部６１と固定電極部６３との間の静電容量がＺ軸方向の押圧力に応じた弾性部６２の圧縮量による可動電極部６１と固定電極部６３との間の距離に応じて変化する。この電子機器１ｂを例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に設ければ、ディスプレイにシャッターボタン等のボタン機能を付与することができる。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing an
As shown in FIG. 21A, the
あるいは、図示を省略するが、電子機器１において、表示パネル部３０を設けずにタッチパネル部５０を設けてもよい。この電子機器１を例えばノート型パーソナルコンピュータ等のタッチパッドとして設ければ、ＸＹ座標を検出するともにＺ軸方向の押圧力も検出可能なタッチパッドを実現できる。
Or although illustration is abbreviate | omitted, in the
上記実施形態の電子機器１において、タッチパネル部５０として静電容量式のタッチパネルを用いた。しかしながら、これに限定されない。タッチパネル部５０として抵抗膜式、表面弾性波式などの他の検出方式によるタッチパネルを採用してもよい。
In the
上記実施形態の電子機器１において、第２の筐体部２０は平坦な主板部２２を有した。しかしながら、これに限定されない。例えば、主板部２２から第１の筐体部１０に向かう方向に突出する凸部を設けてもよい。これにより、弾性部６２の最大圧縮量を調整し、可動電極部６１と固定電極部６３との間の最小距離を一定とすることができる。あるいは、主板部２２に感圧センサ部６０を位置決めするための凹部又は凸部をこの感圧センサ部６０の形状に対応して設けてもよい。これにより、固定電極部６３と第２の筐体部２０とを接着固定するための接着層６７の配設を省略することができる。
In the
上記実施形態の電子機器１は、静電容量方式によるタッチパネル部を備えた入力装置とし、携帯端末及びマウス操作の代替を行う入力装置を例示した。しかしながら、これらに限定されない。この種の電子機器としては、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置、携帯電話、携帯型オーディオビジュアル機器、携帯ゲーム機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、オンスクリーンキーボード、電子辞書、ディスプレイ装置、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。
The
１、１ａ、１ｂ…電子機器
１０…第１の筐体部
１１…主板部
１２…側板部
１５…筐体
２０…第２の筐体部
２１…第１の部材
３０…表示パネル部
３１…表示面
４１…第２の部材
５０…タッチパネル部
５１…入力操作面
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ…感圧センサ部
６１…可動電極部
６１ｂ、６３ｂ…電極
６２…弾性部
６３…固定電極部
７０…回路基板
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記窓部から露出する入力操作面と、前記入力操作面の周縁部に設けられ、前記第１の筐体部の前記第１の係合部に係合可能な第２の係合部とを有するパネルモジュールと、
第１の弾性部と、前記入力操作面に直交する第１の方向に関して前記パネルモジュールと対向する第１の電極と、前記第１の弾性部を挟んで前記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、前記入力操作面に入力される押圧力を前記第１の電極及び前記第２の電極間の静電容量の変化として検出する感圧センサ部と、
前記第２の電極と対向する支持部を有し、前記パネルモジュールと前記支持部との間で前記第１の弾性部を前記第１の方向に第１の圧縮量で圧縮させた第１の状態で前記第１の筐体部に固定される第２の筐体部と
を具備する電子機器。 A first housing part having a window part and a first engaging part provided around the window part;
An input operation surface exposed from the window portion, and a second engagement portion provided at a peripheral portion of the input operation surface and engageable with the first engagement portion of the first housing portion. A panel module having
A first electrode facing the panel module in a first direction orthogonal to the input operation surface; and a second electrode facing the first electrode across the first elastic portion. A pressure-sensitive sensor unit that detects a pressing force input to the input operation surface as a change in capacitance between the first electrode and the second electrode;
A first support portion that is opposed to the second electrode, and the first elastic portion is compressed in the first direction by a first compression amount between the panel module and the support portion; An electronic device comprising: a second housing portion fixed to the first housing portion in a state.
前記パネルモジュールは、前記入力操作面に対する前記押圧力の入力座標を検出するタッチパネル部と、前記タッチパネル部に重ね合わせられ、前記第２の筐体の前記支持部に対向する表示パネル部とを有する
電子機器。 The electronic device according to claim 1,
The panel module includes a touch panel unit that detects input coordinates of the pressing force with respect to the input operation surface, and a display panel unit that is superimposed on the touch panel unit and faces the support unit of the second casing. Electronics.
前記感圧センサ部は、前記パネルモジュールと前記第２の筐体の前記支持部との間に設けられる
電子機器。 The electronic device according to claim 1 or 2,
The pressure-sensitive sensor unit is an electronic device provided between the panel module and the support unit of the second casing.
前記第１の弾性部は、前記パネルモジュールの面内において前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する直線形状である電子機器。 The electronic device according to claim 3,
The first elastic portion is an electronic device having a linear shape extending in a second direction orthogonal to the first direction in the plane of the panel module.
前記パネルモジュールは、略矩形状であり、
前記感圧センサ部は、前記パネルモジュールの対向する２辺に沿って配設された一対の感圧センサ部を有する電子機器。 The electronic device according to claim 4,
The panel module has a substantially rectangular shape,
The pressure-sensitive sensor unit is an electronic device having a pair of pressure-sensitive sensor units disposed along two opposing sides of the panel module.
前記パネルモジュールと前記第２の筐体の前記支持部との間に設けられた第２の弾性部
をさらに具備する電子機器。 The electronic device according to claim 4,
An electronic apparatus further comprising: a second elastic portion provided between the panel module and the support portion of the second casing.
前記感圧センサ部は、前記パネルモジュールの面内において２次元的な形状を有する
電子機器。 The electronic device according to claim 3,
The pressure-sensitive sensor unit is an electronic device having a two-dimensional shape in the plane of the panel module.
前記第２の筐体部は、前記第２の電極を前記第１の方向で位置決めする第１の部材と、前記第１の筐体部に固定される第２の部材とを有する
電子機器。 The electronic device according to claim 1,
The second housing unit includes an electronic device including a first member that positions the second electrode in the first direction, and a second member that is fixed to the first housing unit.
前記第１の弾性部の前記押圧力に応じた圧縮量は、前記押圧力に対して線形の依存性を有する電子機器。 The electronic device according to claim 1,
An electronic device in which the amount of compression corresponding to the pressing force of the first elastic portion has a linear dependence on the pressing force.
前記第１の弾性部は、前記第１の圧縮量で圧縮された第１の状態と、前記第１の圧縮量とは異なる第２の圧縮量で圧縮された第２の状態とにおいて、前記押圧力に対する線形度が所定の範囲内にある電子機器。 The electronic device according to claim 9,
In the first state where the first elastic portion is compressed with the first compression amount and the second state where the first elastic portion is compressed with a second compression amount different from the first compression amount, Electronic equipment whose linearity with respect to the pressing force is within a predetermined range.
前記感圧センサ部は、前記第１の方向に関して前記パネルモジュールと対向し、グラウンド電位に接続された第３の電極をさらに有する
電子機器。 The electronic device according to claim 1,
The pressure-sensitive sensor unit further includes a third electrode facing the panel module in the first direction and connected to a ground potential.
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