JP4619630B2 - 入力装置 - Google Patents
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Description
【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
20X X電極層
20Y Y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 (5)
- 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。
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