(57)【要約】【課題】静電容量式センサからなる座標入力手段の分解能が高く、また、製造の歩留まりが高い上に、センサの感度が確保されている照光型入力装置を提供する。【解決手段】本発明の照光型入力装置１は、最外層に配置され、透明な板に文字又は記号１２が表示されたキー部材１０と、キー部材１０の裏面側に配置された非導電性の導光板２０と、導光板２０の裏面側に配置され、静電容量式センサからなる座標入力手段３０と、導光板２０に光学的に接続された光源６０とを具備する。本発明の照光型入力装置１においては、導光板２０のキー部材１０側の面に凸部２１が複数形成されていることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外層に配置され、透明な板に文字又は記号が表示されたキー部材と、
キー部材の裏面側に配置された非導電性の導光板と、
導光板の裏面側に配置され、静電容量式センサからなる座標入力手段と、
導光板に光学的に接続された光源とを具備することを特徴とする照光型入力装置。
【請求項２】
導光板のキー部材側の面に、凸部が複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照光型入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、携帯電話、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯オーディオプレイヤ等に備え付けられる照光型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話機、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯オーディオプレイヤ等では、座標入力が可能な照光型入力装置を備えることがある。
座標入力が可能な照光型入力装置としては、例えば、特許文献１に、最外層に配置されたキー部材１１０と、キー部材１１０の裏面に配置された座標入力手段１３０と、座標入力手段１３０の裏面に配置された光源１６０とを具備する入力装置１００が開示されている（図５参照）。特許文献１に記載の座標入力手段１３０としては、離間した一対の電極を複数備え、指が接近した際の電極間の電界変化によって生じた電極間の静電容量変化を検知して座標入力する静電容量式センサが用いられている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の座標入力手段１３０では、光源１６０で発した光をキー部材１１０側に導くための貫通孔１３１を形成しなければならなかった。そのため、センサの密度を低くせざるを得ず、分解能が低くなるという問題を有していた。また、貫通孔１３１の形成により座標入力手段１３０の強度が低くなるため、照光型入力装置１００を製造する際に座標入力手段１３０が破断して、歩留まりが低くなるという問題を有していた。
【０００４】
そこで、座標入力手段に貫通孔を形成しない方法が検討されている。例えば、特許文献２に記載の、発光層の両面に電極層が配置されたＥＬ素子を有するキー部材を適用して、キー部材自体に光源を持たせる方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００６−１０７０９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、照光型入力装置に特許文献２に記載のキー部材を適用した場合には、ＥＬ素子を構成する電極層がシールド層になり、座標入力手段の電極間の電界が減衰するため、センサの感度が低下することがあった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、静電容量式センサからなる座標入力手段の分解能が高く、また、製造の歩留まりが高い上に、センサの感度が確保されている照光型入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の構成を含む。
［１］  最外層に配置され、透明な板に文字又は記号が表示されたキー部材と、キー部材の裏面側に配置された非導電性の導光板と、導光板の裏面側に配置され、静電容量式センサからなる座標入力手段と、導光板に光学的に接続された光源とを具備することを特徴とする照光型入力装置。
［２］  導光板のキー部材側の面に、凸部が複数形成されていることを特徴とする［１］に記載の照光型入力装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の照光型入力装置は、静電容量式センサからなる座標入力手段の分解能が高く、また、製造の歩留まりが高い上に、センサの感度が確保されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の照光型入力装置の一実施形態例について説明する。
図１および図２に、本実施形態例の照光型入力装置を示す。本実施形態例の照光型入力装置１は、最外層に配置されたキー部材１０と、キー部材１０の裏面側に配置された導光板２０と、導光板２０の裏面側に配置された座標入力手段３０と、座標入力手段３０の裏面側に配置され、凸部４１を有する押圧シート４０と、台座５１上に設置され、押圧シート４０の凸部４１に接触する金属ドーム５０と、導光板２０に光学的に接続された光源６０と、キー部材１０、導光板２０、座標入力手段３０、押圧シート４０、金属ドーム５０および光源６０を収納する筐体７０とを具備する。
【０００９】
［キー部材］
キー部材１０は、透明な板１１に文字又は記号１２が表示されたものである。また、本実施形態例におけるキー部材１０は、表面側に溝１３が形成されて各キー１４，１４・・・に区分され、また、押しボタン状になっている。
透明な板１１としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、透明ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等の透明樹脂製の板、ガラス板などが使用される。
透明な板１１は、透明性を損なわない範囲で、顔料や染料等の着色剤を含んで着色されていてもよい。
【００１０】
本実施形態例における文字又は記号１２は、白抜き印刷により形成されている。白抜き印刷とは、文字又は記号１２の輪郭が形成されるように、文字又は記号１２以外の部分を遮光性インクにより印刷することである。なお、図面においては、文字の輪郭内が塗りつぶされているが、塗りつぶされた部分が白抜きになっている。
印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷などが適用される。文字又は記号１２の部分には、透明インクが印刷されていても構わない。
白抜き印刷は、透明な板１１のいずれか一方の面に施されていればよいが、両方の面に施されていても構わない。
【００１１】
キー部材１０の最も薄い部分の厚みは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。キー部材１０の最も薄い部分の厚みが０．１ｍｍ以上であれば、キー部材１０の強度を充分に確保できる。
また、キー部材１０の最も厚い部分の厚みは０．５ｍｍ以下であることが好ましい。キー部材１０の最も厚い部分の厚みが０．５ｍｍ以下であれば、薄型の照光型入力装置１としての薄さの要求を満たすことができる。
【００１２】
［導光板］
導光板２０は、非導電性の板からなり、光源６０から入射した光を導波させるものである。ここでいう非導電性とは、体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍ以上のことである。
本実施形態例の照光型入力装置１のように、キー部材１０が押し込まれる場合には、導光板２０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン樹脂、ポリイミド、軟質のポリアクリレート等の透明樹脂からなり、かつ、可撓性を有する板が使用される。
【００１３】
本実施形態例の導光板２０のキー部材１０側（表面側）の面には、凸部２１，２１・・・が複数形成されている。また、凸部２１は、キー部材１０の文字又は記号１２の位置に対応して配置されている。
この凸部２１はスペーサとしての役割を果たすため、キー部材１０と導光板２０とが離間して、空気層８０が形成される。
また、凸部２１では、導光板２０内を導波する光が散乱して漏光する。すなわち、光の出射口になっている。
【００１４】
凸部２１の高さは０．０２〜２．０ｍｍであることが好ましい。凸部２１の高さが０．０２ｍｍ以上であれば、空気層８０を確実に形成できる。空気層８０と導光板２０との屈折率差は大きいため、空気層８０を確実に形成できれば、導光板２０の光導波性を充分に確保できる。また、凸部２１の高さが２．０ｍｍ以下であれば、キー部材１０の輝度を高くできる。
【００１５】
また、導光板２０のキー部材１０側の面には、導光板２０内を導波する光を拡散させる光拡散部が形成されていることが好ましい。光拡散部でも導光板２０内を導波する光が漏光するため、光拡散部が形成されていれば、キー部材１０に向けて出射させる光の量を増やすことができる。
光拡散部の形態としては、例えば、凹み、多数の溝などが挙げられる。また、光拡散剤を含む光拡散シートを貼着して光拡散部としてもよい。
【００１６】
本発明では、導光板２０の凸部２１および光拡散部を漏光部と総称する。漏光部の配置間隔は、輝度を均一化できることから、光源６０から離れる程、短いことが好ましい。また、漏光部の大きさも、配置間隔と同様の理由から、光源６０から離れる程、大きいことが好ましい。
【００１７】
導光板２０の厚みは０．０５〜０．３ｍｍであることが好ましい。導光板２０の厚みが０．０５ｍｍ以上であれば、強度を高くでき、０．３ｍｍ以下であれば、充分な可撓性を確保でき、また、キー部材１０を押したときの押し込み感をより確保できる。
【００１８】
［座標入力手段］
座標入力手段３０は、静電容量式センサからなる。静電容量式センサとしては、例えば、基材の一方の面に複数設けられた第１の電極ユニットと、基材の他方の面に複数設けられた第２の電極ユニットとを有し、第１の電極ユニットは、Ｘ方向に沿って形成された一対の線状の電極を備え、第２の電極ユニットは、Ｙ方向に沿って形成された一対の線状の電極を備えるものが挙げられる。この静電容量式センサでは、第１の電極ユニットおよび第２の電極ユニットの一対の電極に電圧を印加して、電極間に電界を発生させる。そして、第１の電極ユニットにより検知した電界の変化から、キー部材１０を操作している指のＸ方向座標を求め、第２の電極ユニットにより検知した電界の変化から、指のＹ方向座標を求める。
【００１９】
本実施形態例における座標入力手段３０の基材は、樹脂フィルムからなり、可撓性を有している。樹脂フィルムを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
基材の厚さは１０〜５０μｍであることが好ましい。基材の厚さが１０μｍ以上であれば、座標入力手段３０の強度を充分に確保でき、５０μｍ以下であれば、可撓性に関して問題ないものとすることができる。
【００２０】
［押圧シート］
押圧シート４０は、キー部材１０が押された際に生じた導光板２０および座標入力手段３０の撓みを金属ドーム５０に伝達して、押圧するものである。
本実施形態例では、押圧シート４０の裏面側の、文字又は記号１２に対応した位置に凸部４１を有している。この凸部４１により金属ドーム５０を押圧するようになっている。
【００２１】
凸部４１の高さは５０〜５００μｍであることが好ましい。凸部４１の高さが５０μｍ以上であれば、押圧力を金属ドーム５０に確実に伝達でき、５００μｍ以下であれば、照光型入力装置１を薄くできる。
【００２２】
押圧シート４０の材質としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
【００２３】
押圧シート４０の厚みは０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。押圧シート４０の厚みが０．１ｍｍ以上であれば、押圧シート４０の強度を充分に確保でき、０．３ｍｍ以下であれば、可撓性に関しても問題ないものとすることができる。
【００２４】
［金属ドーム］
金属ドーム５０は、中空の金属製半球であり、押圧シート４０の凸部４１に押圧された際に頂部が凹み、かつ、その押圧に対して反発するものである。このような金属ドーム５０により、キー部材１０を押したときに押し込み感が生じるようになっている。
また、金属ドーム５０を電極として利用し、金属ドーム５０内に内部電極を設けて、スイッチを構成してもよい。
【００２５】
［光源］
光源６０としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管（ＦＬ管）等が使用される。
光源６０は、導光板２０に光学的に接続されていればよく、導光板２０に固着されている必要はない。なお、本発明において「光学的に接続」とは、光が導波可能になっていることを意味する。
【００２６】
［筐体］
筐体７０は、キー部材１０の表面が露出するように、開口している。
筐体７０としては、例えば、樹脂製の成形品等が使用される。筐体７０を構成する樹脂としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等が使用される。
【００２７】
［動作］
上述した照光型入力装置１では、使用者がキー部材１０を押すと、凸部２１を介して、導光板２０の、押されたキー部材１０に対応する部分が押圧されて撓む。また、導光板２０の撓みによって、座標入力手段３０の、押されたキー部材１０に対応する部分も撓む。この導光板２０および座標入力手段３０の撓みによって、押圧シート４０の、押されたキー部材１０に対応する部分が押圧され、その結果、押圧シート４０の凸部４１が金属ドーム５０を押し込む。金属ドーム５０が押し込まれると、その頂部が凹み、かつ、反発するため、押し込み感が生じる。
金属ドーム５０を電極として利用し、金属ドーム５０内に内部電極が設けられた場合には、キー部材１０を押したときに、金属ドーム５０が内部電極に接触して導通し、ＯＮの状態になる。
また、キー部材１０を押した際には、座標入力手段３０の電極間の電界に変化が生じるため、指が触れた位置の座標を検知できる。その座標の検知を利用することで、例えば、手書き入力できる。また、指がどのキーに触れたのかを判定すれば、キー入力することもできる。
【００２８】
上記照光型入力装置１は、例えば、図３に示すように、携帯電話機Ｐに具備される。また、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯オーディオプレイヤ等に具備することもできる。
【００２９】
以上説明した実施形態例の照光型入力装置１では、キー部材１０の裏面側に、光源６０が光学的に接続された導光板２０が配置されているため、座標入力手段３０に、光を導くための貫通孔を形成する必要がない。そのため、センサの密度を高くでき、分解能を高くできる。また、照光型入力装置１を製造する際に、座標入力手段３０が破断しにくく、歩留まりが高くなる。
さらに、照光型入力装置１では、座標入力手段３０の表面側にシールド層になるものが配置されていないため、座標入力手段３０の電極間の電界が減衰しにくく、センサの感度の低下が防止されている。
【００３０】
なお、本発明の照光型入力装置１は、上記実施形態例に限定されない。例えば、上述した実施形態例では、文字又は記号１２が白抜き印刷により形成されたが、文字又は記号を遮光性インクにより印刷して形成してもよい。
また、上述した実施形態例では、導光板２０のキー部材１０側の面に凸部２１を有し、キー部材１０と導光板２０とが離間して空気層８０が形成されていたが、凸部２１を有していなくてもよい。例えば、キー部材１０と導光板２０との間に、これらと別個のスペーサを介在させてもよい。
あるいは、導光板２０が凸部２１を有していない場合には、導光板２０のキー部材１０側に、空気層８０以外の、導光板２０より屈折率の大きい物質の層を配置することが好ましい。導光板２０のキー部材１０側に、導光板２０より屈折率の大きい物質の層を配置すれば、凸部２１を有していない場合でも、導光板２０内にて光が全反射しやすくなるため、光導波性がより高くなる。
導光板２０が、キー部材１０側の面に凸部２１を有していない場合には、キー部材１０側の面に光拡散部を形成して、光の出射口を確保する必要がある。
【００３１】
また、上記実施形態例では、キー部材１０と筐体７０とが別個の部材であったが、筐体の一部がキー部材を構成してもよい。すなわち、キー部材が押しボタン状になっていなくてもよい。
例えば、図４に示すように、表面の一部がキー部材７１になっている筐体７０と、キー部材７１の裏面側に配置された導光板２０と、導光板２０の裏面側に配置された座標入力手段３０と、導光板２０に光学的に接続された光源６０とを具備する照光型入力装置２であってもよい。
座標入力手段３０を用いた入力装置では、キー部材を押し込む必要性がないため、筐体の一部をキー部材とし、押しボタン状にしなくても、入力できる。
筐体の一部をキー部材とした場合には、導光板が可撓性を有していなくてもよく、例えば、硬質のアクリル樹脂やガラス板を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の照光型入力装置の一実施形態例を示す上面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図１に示す実施形態例の照光型入力装置を具備する携帯電話機の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の照光型入力装置の他の実施形態例を示す断面図である。
【図５】従来の照光型入力装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２  照光型入力装置
１０  キー部材
１１  透明な板
１２  文字又は記号
１３  溝
１４  キー
２０  導光板
２１  凸部
３０  座標入力手段
４０  押圧シート
４１  凸部
５０  金属ドーム
５１  台座
６０  光源
７０  筐体
７１  キー部材
８０  空気層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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