JP4647539B2 - 表示器 - Google Patents

Description

本発明は、制御盤等に組み込まれて各種の制御対象機器の動作状況を表示したり、制御対象機器の動作を制御したりするための操作を行う表示器に関する。

表示器には、プログラマブル表示器と称するものがある。この表示器は、制御対象機器の動作状況を表示する表示機能や制御対象機器の動作を制御するための操作を行う操作機能を備えたものであり、制御盤等の設置場所に組み込まれて使用される。特に、近年、この種の表示器は、その産業上の用途が飛躍的に拡大し、環境の温度変化が激しい場所や寒冷地等の現場にも組み込まれて使用されている。

図８を参照して従来の表示器の外形を説明すると、表示器２は、ベゼル４とケース６とからなる表示器本体８を備える。表示器本体８のベゼル４は表示ユニットの周辺を囲う枠状をなし、このベゼル４で囲む開口を表示窓１２として備えている。

表示器２は、図示略の制御盤の表示器取付用開口に表示器本体８が前面から嵌め込まれ、そのベゼル４が該表示器取付用開口の外周縁に係止して当該開口に所定の固定用金具を用いて装着固定されるようになっている。

表示器本体８にはタッチパネル付き液晶表示ユニットが収納されているとともにその液晶表示ユニットのタッチパネル１６はベゼル４の表示窓１２からその内側からタッチ可能に臨まされて当該表示器２の操作画面を構成している。

ベゼル４の表面にはタッチパネルを覆う矩形状の保護シート１８が接着されている。ユーザは保護シート１８を介してタッチパネル１６をタッチ操作することにより選択的に操作入力を行なうことが可能となっている。

保護シート１８は、制御盤１１の設置環境により、タッチパネル１６に粉塵、油、水などが付着しないようにタッチパネル１６を保護するためであり、この保護シート１８は特許文献１等で提案されている。

しかしながら、保護シート１８は、操作画面の視認性、タッチパネル１６の操作性、表示器２の外観見栄え性、等からタッチパネル１６上を覆っているシート面に皺(波打ち模様等)が起きないようにベゼル４に接着剤２０で接着されている。

以上のことから、保護シート１８は、タッチパネル１６の操作性に適した素材として可撓性に富む樹脂、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等が選定されている。また、保護シート１８は、シート厚を厚くしたりして高剛性とすると、操作性や視認性等に劣ってくるので、薄く形成され、可撓性が高められており、剛性は極めて小さい。

一方、ベゼル４は、表示器２の形状を確保するために比較的剛性が高い樹脂材、例えばＡＢＳ(アクロル二トリルブタジエンスチレン)樹脂が選定されている。

しかしながら、上記選定された保護シート用樹脂材の線膨張率と比較してパネル用樹脂材の線膨張率は数倍以上大きいために、表示器２の設置環境の温度変化により、ベゼル４の熱収縮が保護シート１８よりも大きくなり、図９で示すように、保護シート１８の全面にわたり収縮皺２２が発生して、ベゼル４の表示窓１２における操作画面の視認性の低下、タッチパネル１６の操作性の低下、防眩性の低下、ならびに、外観の見栄えの低下を招来してしまうという課題が発生していた。

以上から、上記収縮皺２２の発生は表示器２の商品価値を大きく損ねてしまうものであり、上記収縮皺２２が発生しない表示器２が要望されている。
特開２００２−３０４２５４号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、設置環境の温度が変化しても保護シートに収縮皺が発生しないようにして、操作画面の視認性の低下、タッチパネルの操作性の低下、ならびに、外観性の低下等を抑制可能として表示器の商品価値を向上することである。

本発明に係る表示器は、矩形開口を有しこの開口にその内側から臨む位置に配置された表示ユニットの周縁を覆う枠形状を有する樹脂製のベゼルと、上記開口から臨む表示ユニットを覆う状態で当該ベゼルの表面に装着される樹脂製の保護シートと、を備え、上記ベゼルは保護シートよりも線膨張率が大きい表示器において、上記保護シートの線膨張率とほぼ同等の線膨張率を有する金属材を用いて、矩形筒状フレーム部と、この矩形筒状フレーム部の端部からベゼルの枠形状に対応した枠形状に形成された矩形環状フレーム部と、で全体が断面Ｌ形状に形成されたフレームを備え、かつ、この矩形環状フレーム部の裏面に上記ベゼルを一体成形すると共にこの矩形環状フレーム部の表面に上記保護シートを接着し、上記矩形筒状フレーム部により当該表示器の周壁を構成したことを特徴とするものである。

矩形環状フレーム部の枠形状は、ベゼルの枠形状に対応した形状であればよく、これら両者が同一寸法であることに限定しない。矩形環状フレーム部がベゼルの表面に沿う枠形状であればよい。

本発明においては、上記フレームの矩形環状フレーム部と保護シートとの二者の線膨張率がほぼ同等であるので、設置環境の温度が低温に降下しても当該二者の熱収縮量はほぼ同等でかつベゼルの剛性は高いので、ベゼルの収縮変位はフレームの矩形環状フレーム部の剛性により保護シートには伝達されにくくなる上に、保護シートと矩形環状フレーム部との間の接着剤により当該両者の相対変位が吸収される。その結果、保護シートに収縮皺の発生を抑制することができるようになる。

本発明においては特にフレームが金属製に加えて矩形環状フレーム部と矩形筒状フレーム部とで断面Ｌ形をなすのでベゼルとケースとを組合わせて表示器を構成する場合、その強度を向上することができる。すなわち、従来ではベゼル全体をアルミダイキャストとした表示器や、ケースとベゼルとの全体を樹脂製とした表示器がある。しかしながら、前者の表示器ではアルミ材の強度が低いためにアルミ材を厚肉にする必要があり、結果として当該表示器が極めて大型重量化し、かつ、外観も金属材特有の見栄えとなる。これに対して後者の表示器では樹脂だけで構成されているので樹脂材特有の見栄えとなるが、樹脂であるために強度に劣り、また、強度を確保するには厚肉化してしまう。また、後者の表示器では薄肉軽量化を図ると、強化繊維入りなどの特殊で高価な樹脂材を選択して剛性を高くする必要があり、コストが嵩む。

本発明では、ベゼルを樹脂製とすることにより樹脂材特有の見栄えを維持することができる一方、樹脂材としての強度については金属製のフレームで補強することができる。特に、本発明では、ベゼルとフレームとを一体成形としたうえでフレームを断面Ｌ形としたからフレームを薄肉にしても強度を保つことが可能となり、軽量化を達成することができる。

本発明の好適な一態様は、上記一体成形により上記ベゼルと矩形環状フレーム部とで保護シートを収納することが可能な凹部を形成し、上記保護シートを上記凹部に収納して当該矩形環状フレーム部の表面に接着することである。

この態様によると、矩形環状フレーム部の表面に保護シートを接着するに際して、保護シートを矩形環状フレーム部を介してベゼルの凹部に収納し、保護シートを上記ベゼルの外周内側面（凹部内周壁）で位置決めし、その後で、保護シートを矩形環状フレーム部の表面に接着することができ、これらの保護シートの接着取り付け性が向上する。

上記一体成形はフレームを配置した金型中に樹脂を流し込んでインサート成形とすることができる。また、上記一体成形は樹脂成形品であるベゼルに圧入により一体化されたアウトサート成形とすることができる。

保護シートを接着するための接着剤には応力緩和性のある接着剤が好ましい。接着剤は両面に粘着層を有する両面粘着テープを含む。粘着層の材料には、シリコーン系、アクリル系粘着剤、ＳＩＳ系、ＳＢＳ系、天然ゴム系等がある。耐久性や被着体の汎用性などの点よりアクリル系が好ましい。防湿性、封止性に優れた接着剤も好ましい。

ベゼルの素材である樹脂には、例えば、ＡＢＳ、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳＡ（アクリロニトリルスチレンゴムコポリマー類）、ポリカーボネート類、ポリアミド類、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等がある。これらは樹脂絶縁材として広く用いられるエポキシ樹脂との接着力が大きいので好ましい。

保護シートの素材である樹脂には、例えば、応力緩和性に優れたＰＥＴや、ポリオレフィン樹脂が好ましい。

フレームの素材には、例えば、ステンレス鋼等の鉄類、非磁性金属類、ニッケル合金類等の金属類、等がある。

フレームにおいて、保護シートの線膨張率とほぼ同等の線膨張率とは、温度が変化しても、フレームの熱収縮による保護シートに対する相対変位により保護シートに収縮皺が発生しない線膨張率を言う。

本発明の好適な一態様は、ベゼルの表示窓に液晶表示ユニットのタッチパネルを臨ませた構成を有することである。この態様では、タッチパネル操作画面の視認性の低下、タッチパネルの操作性低下、ならびに、外観性の低下を抑制することができる。

本発明では、フレームを複数のフレーム部材の組み合わせにより矩形枠状に構成することができる。

本発明によれば、表示器の設置環境における温度変化により表示窓を覆っている保護シートに収縮皺が発生することを効果的に抑制することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る表示器を詳細に説明する。図１は実施の形態の表示器の斜視図、図２は同表示器の分解斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は同表示器のベゼルとフレームとの表側から見た分解斜視図、図６は同表示器のベゼルとフレームとの裏側から見た分解斜視図である。これらの図において図８、図９と対応する部分には同一の符号を付し同一の符号に係る部分の詳細は略する。

実施の形態の表示器２は、制御システムのＨＭＩとして、監視制御用表示器として用いることができるプログラマブル表示器である。このプログラマブル表示器は、デバイスを制御するプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）と通信して、デバイスの状態を表示／制御しており、デバイスの状態を画面表示する際の動作や、操作に応じてデバイスの状態を制御する際の動作は、制御用ホストコンピュータで作成された後でプログラマブル表示器にインストールされる画面データに基づいて特定される。プログラマブル表示器は、入力装置として、タッチパネルが使用されており、オペレータは、プログラマブル表示器の表示に基づいて、制御対象のデバイスの状態などを把握すると共に、タッチパネルを操作して、プログラマブル表示器へデバイスへの制御指示などを入力している。

実施の形態の表示器２においては、平面視が矩形状をなすケース６に回路基板２２が実装されている。この回路基板２２は表示器２の上記動作を制御するＣＰＵ等の各種電子部品が搭載されている。液晶表示ユニット１４は、回路基板２２側から表示データに応答して操作画面を表示するものであり、タッチパネル１６と液晶表示パネル１７とを備える。タッチパネル１６はペン先や指先で圧力を加える（タッチする）ことにより、その押圧点直下の座標値に応じた信号を回路基板２２のＣＰＵに伝送するようになっている。液晶表示パネル１７は、タッチパネル１６の有効タッチ面積と同程度かもしくはそれより若干小さい面積を有し多数の液晶画素を縦横マトリクスに配列した画素構成になっている。

ベゼル４は、その素材に線膨張率が大きく高剛性の樹脂材例えば所要の規格に適合するＡＢＳ樹脂が選定されている。保護シート１８の素材に線膨張率がベゼル４の素材の線膨張率より小さく、かつ、剛性も低く可撓性のある樹脂材例えば耐薬品性に優れたＰＥＴ樹脂が選定されている。

ベゼル４は、矩形の枠形状をなし液晶表示ユニット１４のタッチパネル１６が臨む矩形の開口（表示窓）１２を備えるとともに、開口１２の四隅等にネジ装着部１１を備えている。ベゼル４は、液晶表示ユニット１４の周囲を囲う額縁を構成する。

ベゼル４には、断面Ｌ形のフレーム２４が一体成形されている。

フレーム２４は、矩形環状フレーム部２６を有する。この矩形環状フレーム部２６は、ベゼル４の枠形状と対応した枠形状を有する。矩形環状フレーム部２６は、その裏面がベゼル４に一体成形され、その表面に保護シート１８が接着されている。フレーム２４はさらに矩形環状フレーム部２６の内周縁から矩形筒状フレーム部２８が延びており、その全体の断面がＬ形構成をなしている。矩形筒状フレーム部２８は表示器２の周壁を構成しており、図示略の制御盤に固定する固定用金具が係止する係止孔３４が形成されている。

そして、矩形環状フレーム部２６の外周部は、ベゼル４の厚肉外周部４ａで覆われている。すなわち、ベゼル４は矩形環状フレーム部２６の設置凹部４ｂを備え、この凹部４ｂの外周側が矩形環状フレーム部２６の肉厚と保護シート１８の肉厚とを加えた肉厚の矩形状外周部４ａを備えた構成になっている。そのため、この凹部４ｂには矩形環状フレーム部２６とその表面に接着される保護シート１８とを収納することができる。この場合、矩形環状フレーム部２６は射出成形によりベゼル４が成形されるので、ベゼル４の外周部４ａは矩形環状フレーム部２６の外周縁に盛り上がるが、この場合、ベゼル４の外周部４ａと矩形環状フレーム部２６とにより保護シート１８を収納することができる凹部が形成されており、保護シート１８はこの凹部に収納してその位置決めを図り、その位置決めした状態で保護シート１８を矩形環状フレーム部２６に接着することができる。

上記一体成形は、インサート成形(射出成形)やアウトサート成形(射出成形)等の公知の一体成形法で実施することができる。その金型を用いた成形法の詳細は本発明の特に要旨ではないので説明を略する。

ベゼル４は、上記したように好ましくはＡＢＳ樹脂から構成されている。

保護シート１８は、線膨張係数がベゼル４のそれより小さい樹脂素材、上記したように好ましくはＰＥＴ樹脂から構成されている。

フレーム２４は、保護シートの素材の線膨張率にほぼ同等の線膨張率を有しかつ高剛性を有する金属材、例えばＳＵＳから構成されている。

フレーム２４の矩形環状フレーム部２６と保護シート１８の外周側シート面１８ａとは接着剤３４で接着されている。

保護シート１８の素材であるＰＥＴ樹脂はその線膨張係数が１．５×１０^-5〔ｃｍ／ｃｍ／℃〕であるのに対してフレームの素材であるＳＵＳはその線膨張係数が１．７×１０^-5〔ｃｍ／ｃｍ／℃〕であり、両者の線膨張係数はほぼ同等である。この線膨張率は、ベゼル４の素材であるＡＢＳ樹脂の線膨張係数９．２×１０^-5〔ｃｍ／ｃｍ／℃〕と比較して小さい。

以上の線膨張率の関係により、保護シート１８とフレーム２４は温度変化に対しての伸びが小さい。また、保護シート１８とフレーム２４との間の温度変化に対する伸びはほぼ同等である。これに対して、ベゼル４は温度変化に対する伸び変化は保護シート１８やフレーム２４と比較して大きい。

さらに、フレーム２４の素材がＳＵＳであるので、ベゼル４の素材であるＡＢＳ樹脂と比較して、フレーム２４の剛性はベゼル４の剛性よりも高い。

以上において、設置環境の温度が低下してベゼル４が保護シート１８やフレーム２４よりも線膨張率の相違で大きく熱収縮し、フレーム２４にベゼル４から熱収縮差に伴う熱応力がかかっても、フレームの剛性がベゼル４の剛性以上に大きいから、フレーム２４はその熱応力による変形を受けずに済む。さらに、この場合、フレーム２４と保護シート１８との間に介在する接着剤３４はフレーム２４と保護シート１８との熱収縮による微小な相対変位も吸収するよう作用する。

以上から実施の形態の表示器２では、設置環境の温度が低下しても、当該図１の斜視図で示すように保護シート１８に収縮皺が発生しない。

本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

図７で示すように、フレーム２４を複数の、実施の形態では４枚の、フレーム片２４ａで構成することによっても、低温時における保護シート１８の収縮皺の発生を効果的に抑制することができる。この構成によると、フレーム２４を原材から加工する際、中抜き矩形状に打抜く場合よりも歩留まり良く加工することができ、コスト低減に有効となる。

フレーム２４の素材は、その線膨張係数が保護シート１８のそれとほぼ同等で、かつ、ベゼル４の熱収縮に対抗し得る剛性を備えておればよく、例えば、線膨張係数が２．３×１０^-5〔ｃｍ／ｃｍ／℃〕のアルミ材、線膨張係数が１．２７×１０^-5〔ｃｍ／ｃｍ／℃〕の鉄材、等が利用可能である。ただし、電気的影響を考慮すると非磁性素材が望ましい。なお、実施の形態の表示器２はタッチパネル仕様でない液晶表示ユニットを装着した表示器にも適用することもできる。

図１は本発明の実施の形態の表示器の斜視図である。 図２は図１の表示器を分解して示す斜視図である。 図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図５は同表示器のベゼルとフレームとの表側から見た分解斜視図である。 図６は同表示器のベゼルとフレームとの裏側から見た分解斜視図である。 図７は本発明の他の実施の形態に係る表示器の斜視図である。 図８は従来の表示器の斜視図である。 図９は従来の表示器において収縮皺が発生した状態を示す図である。

符号の説明

２ 表示器
４ ベゼル
６ ケース
１２ 開口（表示窓）
１４ 液晶表示ユニット
１６ タッチパネル
１８ 保護シート
２４ フレーム
２６ 矩形環状フレーム部
２８ 矩形筒状フレーム部

Claims (3)

1. 矩形開口を有しこの開口にその内側から臨む位置に配置された表示ユニットの周縁を覆う枠形状を有する樹脂製のベゼルと、
   上記開口から臨む表示ユニットを覆う状態で当該ベゼルの表面に装着される樹脂製の保護シートと、を備え、
   上記ベゼルは保護シートよりも線膨張率が大きい表示器において、
   上記保護シートの線膨張率とほぼ同等の線膨張率を有する金属材を用いて、矩形筒状フレーム部と、この矩形筒状フレーム部の端部からベゼルの枠形状に対応した枠形状に形成された矩形環状フレーム部と、で全体が断面Ｌ形状に形成されたフレームを備え、かつ、
   この矩形環状フレーム部の裏面に上記ベゼルを一体成形すると共にこの矩形環状フレーム部の表面に上記保護シートを接着し、
   上記矩形筒状フレーム部により当該表示器の周壁を構成した、ことを特徴とする表示器。
2. 上記一体成形により上記ベゼルと矩形環状フレーム部とで保護シートを収納することが可能な凹部を形成し、上記保護シートを上記凹部に収納して当該矩形環状フレーム部の表面に接着した、ことを特徴とする請求項１に記載の表示器。
3. 上記矩形筒状フレーム部は、制御盤の開口周縁に固定した固定用金具が係止する係止孔を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示器。

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