スイッチ及び表示装置

本発明は、スイッチ及び表示装置に関する。

特許文献1には、モニタ1のベゼルの内側に、基板10が設けられて構成される静電容量スイッチが開示されている。

特開2008−226729

表示パネルの周辺にベゼルが設けられる表示装置において、ベゼルの幅を狭くすることが求められている。これは、ベゼルの幅を狭くすることにより、表示内容を変えずに省スペース化を図るためである。しかし、特許文献1に開示される技術では、基板が筐体と干渉し、ベゼルを狭くすることができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高さ方向の長さを低減可能なスイッチを提供するものである。

本発明によれば、操作面を備えるスイッチ部と、電極を備えた回路基板と、を有し、前記電極は、前記スイッチ部への操作を検出可能に構成され、前記回路基板の部品実装面が前記操作面に対して非平行に配置され、且つ、前記回路基板の厚みが前記スイッチ部の高さを超えないように構成される、スイッチが提供される。

本発明によれば、回路基板の部品実装面が操作面に対して非平行に配置され、且つ、回路基板の厚みが、スイッチ部の高さを超えないように構成される。これにより、高さ方向の長さを低減可能なスイッチが実現される。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。 好ましくは、前記電極は、前記回路基板の端面に設けられる。 好ましくは、前記スイッチ部及び前記電極に直接又は別の部材を介して接触する導電性部材を有する。 好ましくは、前記導電性部材は、前記スイッチ部と前記電極の間に設けられた支持フィルム上に設けられている。 好ましくは、前記導電性部材は弾性部材である。 好ましくは、前記回路基板の厚みは、前記導電性部材の高さを超えないように構成される。 好ましくは、表示パネルと、前記表示パネルを支持し且つベゼルを有する支持フレームと、上記いずれかのスイッチと、を有し、前記ベゼルは、前記スイッチ部を備える、表示装置が提供される。 好ましくは、前記電極は、前記回路基板の端面に設けられ、前記電極が前記ベゼルに対向するように、前記回路基板が設けられる。 好ましくは、前記支持フレームに設けられ且つ前記回路基板を静電遮蔽するシールド部材を有する。 好ましくは、前記電極と前記シールド部材の間の距離が略一定となるように構成される。 好ましくは、前記シールド部材は、前記スイッチ部をシールドしないように構成される。

本実施形態に係る表示装置100を表す図であり、(1A)は表示装置100の前面斜視図、(1B)は背面斜視図である。

図1Aの領域Aの拡大図であり、スイッチ部4を備えたベゼル5を表す図である。また、支持フレーム2がベゼル5を有する。

表示装置100の分解斜視図である。

表示パネル1に取り付ける前の支持フレーム2に第1シールド部材6を貼り付けた様子を表す斜視図である。

図4の領域Bの拡大図である。

表示パネル1の背面斜視図であり、表示パネル1の正面から見て右側の背面下方から見た図である。

図6の表示パネル1の背面から支持フレーム2を取り付けた様子を表す図である。これにより、表示パネル1の下側にベゼル5が設けられる。

図7の支持フレーム2におけるベゼル5の背後に、支持フィルム8に設けられた導電性部材7が取り付けられた様子を表す図である。

図8の領域Cの拡大図であり、2つの端壁52により区切られた収容空間51に、支持フィルム8に設けられた導電性部材7が取り付けられた様子を表す図である。

図9の導電性部材7に対し、回路基板9の端面に形成された電極91(図14Aに図示)が対向して接触するように、回路基板9を取り付けた様子を表す図である。

図10の導電性部材7の下方から、電極91と第2シールド部材12(図14Cに図示)の間の距離を一定に維持する隙間埋め部材11を取り付けた様子を表す図である。

図11の隙間埋め部材11の下方から、支持フレーム2の背面に沿って略L字型の第2シールド部材12を取り付けた様子を表す図である。

図12の支持フレーム2の背面から、リアカバー3を取り付けた状態を表す図である。かかる状態は、図1Bに対応する。

種々の部品を表す図であり、(14A)は端面に電極91が設けられた回路基板9を、(14B)は支持フィルム8に設けられた導電性部材7を、(14C)は第2シールド部材12を表す図である。

図10における電極91と導電性部材7とが接触する様子を表す図である。本実施形態では、1つの導電性部材7に対して2つの電極91が接触するように構成される。さらに、本実施形態では、導電性部材7は弾性部材であり、対向する電極91が押し付けられることにより導電性部材7が弾性変形する。

図1AのA−A線断面図である。

図16の領域Dの拡大図である。このように、本実施形態におけるスイッチ40は、回路基板9のスイッチ部4に対する射影の高さが、スイッチ部4の高さを超えないように構成される。

回路基板9とメイン基板13との接続の様子を表す模式図である。メイン基板13は、リアカバー3(図1,3参照)の内部に取り付けられる基板であり、表示装置100全体を制御する。

ベゼル5と回路基板9の位置関係を表す模式図であり、(19A)は図17の状態を、(19B)及び(19C)は回路基板9が傾斜した状態を表す。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

<表示装置100> 図1〜図3は、本実施形態に係る表示装置100を表す図である。図1は、本実施形態に係る表示装置100を表す図であり、(1A)は表示装置100の前面斜視図、(1B)は背面斜視図である。図2は、図1Aの領域Aの拡大図であり、スイッチ部4を備えたベゼル5を表す図である。本実施形態では、支持フレーム2がベゼル5を有する。図3は、表示装置100の分解斜視図である。

図3に示されるように、表示装置100は、表示パネル1、支持フレーム2及びリアカバー3により構成される。表示パネル1は、画像や動画を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイを用いることができる。

支持フレーム2は、表示パネル1を支持し且つベゼル5を有する。具体的には、支持フレーム2は、表示パネル1の背面から表示パネル1を支持するものである。支持フレーム2の下方の端部には、ベゼル5が形成される。本実施形態では、表示装置100の組み立て時において、表示パネル1の下端に渡りベゼル5が形成される。ここで、表示パネル1とベゼル5は、段差なくフラットな状態となるように構成される。また、本実施形態では、支持フレーム2は例えばエンジニアリングプラスチック等の絶縁体で形成される。ここで、図2に示されるように、ベゼル5には、電源インジケータ41及びユーザーの操作に供される種々のキーパッドが設けられている。本実施形態では、キーパッドとして、7つの操作パッド42が設けられている。操作パッド42は、表示装置100の種々の操作に用いられるものであり、例えば表示装置100の音量、明度、輝度、彩度、色味、表示モード等の調整に用いられる。そして、操作パッド42により、スイッチ部4が形成される。つまり、スイッチ部4は、ベゼル5の一部である。換言すると、ベゼル5はスイッチ部4を有する。そして、スイッチ部4のうち、ユーザーの操作に供される面を、操作面45という。つまり、スイッチ部4は、操作面45を備える。また、後述する導電性部材7と、ユーザーの人体(主に手の指)又はタッチペン等のデバイス(以下、単にユーザーと言う)と、によりコンデンサが構成される。そして、操作面45に対するユーザーの操作に起因する導電性部材7の静電容量の変化を電極91(図17参照)が検出し、後述のセンシングチップ92によって、各種操作パッド42に割り当てられた機能が制御される。

リアカバー3は、支持フレーム2の背面から取り付けられ、表示パネル1の側面及び背面を包み込む。

<組立工程> 次に、図4〜図13を用いて、本実施形態に係るスイッチ40及び表示装置100の組立工程について説明する。図4は、表示パネル1に取り付ける前の支持フレーム2に第1シールド部材6を貼り付けた様子を表す斜視図である。また、図5は、図4の領域Bの拡大図であり、スイッチ部4の近傍に第1シールド部材6が貼り付けられた様子を表す図である。第1シールド部材6は、例えば有機繊維の表面に金属をめっきした織物であり、表示装置100の内部、特に表示パネル1と外部からの電磁波を遮断するものである。つまり、第1シールド部材6は、支持フレーム2に設けられ且つ回路基板9(図10,17参照)を静電遮蔽するものである。さらに、第1シールド部材6は、内部の静電容量を一定に保つとともに、第1シールド部材6の下部が、静電気放電からの保護という機能を有する。

図6は、表示パネル1の背面斜視図であり、表示パネル1の正面から見て右側の背面下方から見た図である。そして、図7に示されるように、表示パネル1の背面から支持フレーム2を取り付ける。本実施形態では、表示パネル1に支持フレーム2が取り付けられた状態における正面視において、支持フレーム2の上端辺及び左右の端辺はほとんど視認されず、支持フレーム2の下端辺に形成されたベゼル5のみ視認されるように、支持フレーム2が構成される。

次に、図8及び図9に示されるように、支持フレーム2に設けられた収容空間51に、支持フィルム8に設けられた導電性部材7を収容する。収容空間51は、スイッチ部4の表示装置100内部側に位置し、2つの端壁52により区切られた空間である。ここで、本実施形態では、図14Bに示されるように、7つの導電性部材7が略等間隔で支持フィルム8に設けられている。そして、導電性部材7は、表示装置100内における電極91の位置と対応する位置となるように、支持フィルム8に設けられる。また、導電性部材7は弾性部材であることが好ましい。例えば、導電性部材7として導電ゴムを用いることができる。本実施形態では、支持フィルム8は、両面に接着力を有する。そして、支持フィルム8に導電性部材7が貼り付けられた状態で、支持フィルム8の導電性部材7が貼り付けられた面の裏面を収容空間51の内壁に貼り付ける。これにより、スイッチ部4の表示装置100内部側に、導電性部材7を容易に取り付けることが可能となる。なお、支持フィルム8に導電性部材7を設ける方法はこれに限定されず、例えば、導電性部材7に凸部を設け、支持フィルム8に孔を設け、導電性部材7の凸部を支持フィルム8の孔にはめ込む構成としてもよい。また、支持フィルム8に接着剤を付けて収容空間51の内壁に接着する構成としてもよい。

次に、図10に示されるように、導電性部材7に対し、回路基板9の端面に設けられた電極91(図14A参照)が対向して接触するように、回路基板9を支持フレーム2に取り付ける。回路基板9の上面には接着シート10(図15参照)が予め貼り付けられており、接着シート10により回路基板9が支持フレーム2に接着される。ここで、接着シート10としては、例えば両面テープを利用することができる。また、回路基板9は、支持フレーム2に設けられた2つの位置決め凸部53により位置決めされる。

ここで、図14Aに示されるように、本実施形態では、回路基板9には、端面に14個の電極91が設けられている。電極91は、例えばメッキ加工により形成される。電極91の形状は特に限定されず、回路基板9の端面に対して凸形状となるものであればよい。例えば、図14Aに示されるような先の尖った凸形状の他に、略四角形、半円形、波形等でもよい。さらに、回路基板9の端面でなく下面にL字型の電極を設け、電極の先端が導電性部材7に対向するように構成されてもよい。ここで、本実施形態では、図14Aに示されるX,Y,Z方向が、回路基板9の長手方向、短手方向、厚さ方向に相当する。

回路基板9の一方の面には接着シート10(図15参照)が貼り付けられ、他方の面である部品実装面95には種々の電子部品(図18を用いて後述)が配置される。なお、図10〜図12、図14及び図17においては、電子部品の図示を省略している。そして、回路基板9に設けられた電極91は、スイッチ部4(キーパッド)に対するユーザーの接近に伴う導電性部材7の静電容量の変化を、支持フィルム8及び導電性部材7を介して検出する。つまり、電極91は、スイッチ部4への操作を検出可能に構成される。具体的には、電極91は、スイッチ部4への操作に起因する静電容量の変化を検出可能に構成される。そして、後述するセンシングチップ92及びメイン基板13と連携することにより、スイッチ部4(キーパッド)に割り当てられた機能を実現する。本実施形態では、スイッチ部4(キーパッド)、支持フィルム8、導電性部材7、電極91及び回路基板9により、スイッチ40が構成される。

ここで、図15を用いて、図10における電極91と導電性部材7との接触の様子について説明する。図15に示されるように、本実施形態では、1つの導電性部材7に対して2つの電極91が接触するように構成される。そして、本実施形態では、導電性部材7は弾性部材であるため、導電性部材7と対向する電極91を押し付けることにより、導電性部材7が弾性変形する。かかる弾性変形により、設計公差に起因する形状又は大きさの揺らぎを吸収することができる。そして、この状態で、図10に示されるように、回路基板9の2点を位置決め凸部53により位置決めしつつ、回路基板9に貼り付けられた接着シート10を支持フレーム2に貼り付けることにより、回路基板9を支持フレーム2に安定して取り付けることができる。また、本実施形態では、導電性部材7に対して部品実装面95が垂直となるように構成されている。

図10及び図15に示されるように、導電性部材7は、スイッチ部4及び電極91に直接又は他の部材を介して接触する。本実施形態では、導電性部材7は、電極91と直接接触する。また、導電性部材7は、支持フィルム8を介してスイッチ部4と接触する。なお、支持フィルム8を用いず、導電性部材7に接着剤を付ける接着部を設け、かかる接着部を収容空間51の内壁に接着する構成とした場合、導電性部材7は、スイッチ部4及び電極91に接触することになる。

次に、図11に示されるように、図10の導電性部材7の下方から、導電性部材7及び電極91と、後述する第2シールド部材12(図12参照)の間の距離を一定に維持する隙間埋め部材11を取り付ける。導電性部材7及び電極91と第2シールド部材12の間の距離を一定にすることの意義については、図17を用いて後述する。ここで、隙間埋め部材11は、弾性又はクッション性を有する材質であることが好ましい。

次に、図12に示されるように、隙間埋め部材11の下方から、支持フレーム2の背面に沿って略L字型の第2シールド部材12を取り付ける。ここで、図14Cに示されるように、第2シールド部材12は、例えば金属を折り曲げることにより形成され、回路基板9を周囲の電磁波から遮断するものである。また、第1シールド部材6の下部と同様に、静電気放電からの保護という機能を有する。これにより、第2シールド部材12の背後からのユーザー及び導電体の接近による誤検出を防ぎ、スイッチ部4に対するユーザーの接近を精度良く検出することができる。

なお、説明のため、本実施形態では、先に隙間埋め部材11を取り付け、その後に第2シールド部材12を取り付けているが、予め第2シールド部材12に隙間埋め部材11を設けておき、かかる第2シールド部材12を支持フレーム2に取り付けることとしてもよい。

最後に、図13に示されるように、支持フレーム2の背面からリアカバー3を取り付ける。これにより、図1Bに示される状態となる。

<表示装置100の断面図> 次に、図16及び図17に示される表示装置100の断面図を用いて、スイッチ部4と回路基板9との位置関係について説明する。図16は、図1AのA−A線断面図である。図17は、図16の領域Dの拡大図である。

本実施形態では、電極91が回路基板9の端面に設けられている。そして、スイッチ部4の表示装置100内部側に、導電性部材7を設けた状態の支持フィルム8が取り付けられている。つまり、導電性部材7は、支持フィルム8を介してスイッチ部4と接触する。そして、電極91と導電性部材7が接触するように、回路基板9が支持フレーム2に取り付けられている。これにより、スイッチ部4(キーパッド)、支持フィルム8、導電性部材7、電極91及び回路基板9により、スイッチ40が構成される。ここで、本実施形態では、回路基板9の厚み(D)(部品実装面95(上面又は下面であり、本実施形態では、図15における接着シート10が設けられた面の逆側の面である)に実装された電子部品の高さは含まない)は、導電性部材7の高さを超えないように構成される。これにより、所望の検出感度を得るとともに、スイッチ40の薄型化を実現している。ここで、導電性部材7は、支持フレーム2への取り付け時において電極91と接触するように、支持フィルム8の電極91の位置と対応する位置に設けられている。

そして、図17に示されるように、回路基板9の部品実装面95が、操作面45に対して非平行に配置される。ここで、操作面45に対して非平行とは、操作面45に対して回路基板9の部品実装面95を対向させた状態(=操作面45に平行)でないことをいう。非平行の一例として、図17では、回路基板9の部品実装面95が操作面45に対して垂直に配置されている。また、回路基板9の厚み(D)が、スイッチ部4の高さ(L1)を超えないように表示装置100が構成される。ここで、スイッチ部4の高さ(L1)とベゼル5の高さ(L1)は同じであるので、回路基板9の厚み(D)が、ベゼル5の高さ(L1)を超えないように表示装置100が構成されるということもできる。また、本実施形態では、電極91が回路基板9の端面に設けられており、電極91がスイッチ部4(又はベゼル5)に対向するように、回路基板9が設けられる。ここで、図17に示されるように、本実施形態では、回路基板9は、その部品実装面95が表示パネル1の表示面に対しても垂直(非平行)になるように構成されている。そして、回路基板9は、支持フレーム2及び第1シールド部材6を介して、表示パネル1の下端面と非接触となっている。換言すると、回路基板9は、表示パネル1の下端面と離間した位置に設けられる。さらに、回路基板9は、表示パネル1の下端面と略平行となるように設けられる。

また、表示パネル1と回路基板9の間に設けられた第2シールド部材12は、スイッチ部4をシールドしない。そして、隙間埋め部材11により、導電性部材7と第2シールド部材12の間が略一定に維持される。これは、表示装置100に外力が加わったときに、第2シールド部材12と導電性部材7との間の距離が変化すると、回路基板9がコンデンサの容量変化を誤検出してしまうおそれがあるので、隙間埋め部材11を設けることにより、かかる距離変動を抑制するためである。

ここで、第1シールド部材6の意義について説明する。本実施形態では、表示パネル1の少なくとも支持フレーム2と対向する部分(本実施形態における下端面)は導体であり、表示装置100に外力が加わったときに、表示パネル1と導電性部材7との間の距離が変化すると、回路基板9がコンデンサの容量変化を誤検出してしまうおそれがある。そこで、第1シールド部材6を支持フレーム2に設け、回路基板9及び導電性部材7を静電遮蔽している。さらに、第1シールド部材6を支持フレーム2側に取り付けることにより、外力によって表示パネル1と支持フレーム2の距離が変化した場合でも、第1シールド部材6と導電性部材7及び電極91の間の距離が略一定に保たれることで、かかる誤検出をさらに効率的に防止することができる。なお、第1シールド部材6は、スイッチ部4をシールドしない。

このように、回路基板9は、従来のように上面又は下面をスイッチ部4の表示装置100内部側に対向させて取り付けるのでなく、スイッチ部4の表示装置100内部側に端面を対向させた状態で表示装置100に組み込まれている。これにより、図14Aからも明らかなように、回路基板9の上面又は下面をスイッチ部4の裏側に対向させて取り付ける構成と比べて、ベゼル5の高さを狭くすることができる。つまり、回路基板9の上面又は下面をスイッチ部4の裏側に対向させて取り付ける構成では、回路基板9の短手方向の長さの分だけベゼル5の高さが大きくなるが、本実施形態では、回路基板9の厚み(D)の分までベゼル5の高さを狭めることができる。

以上より、スイッチ40は、スイッチ部4と、電極91を備えた回路基板9と、を有し、電極91は、スイッチ部4への操作を検出可能に構成され、回路基板9の部品実装面95が操作面45に対して非平行に配置され、且つ、回路基板9の厚み(D)がスイッチ部4の高さ(L1)を超えないように構成される。

また、回路基板9のスイッチ部4に対する射影の高さが、スイッチ部4の高さ(L1)を超えないように表示装置100が構成される、ということもできる。つまり、図17の例では、回路基板9の厚み(D)がスイッチ部4の高さ(L1)を超えないように構成される。

また、表示装置100は、表示パネル1と、表示パネル1を支持し且つベゼル5を有する支持フレーム2と、スイッチ40と、を有し、ベゼル5は、スイッチ部4を備える。

<回路基板9とメイン基板13の接続> 次に、図18を用いて、回路基板9とメイン基板13の接続について説明する。メイン基板13は、スイッチ40により検出されたコンデンサの静電容量の変化を、回路基板9を介して受信し、表示装置100全体を制御する基板である。メイン基板13には、図示しない種々の電子部品、メモリ等が配線で接続されている。メイン基板13は、例えばリアカバー3に取り付けられる。

回路基板9には、センシングチップ92及びコネクタ93が設けられる。センシングチップ92は、スイッチ40により検出されたコンデンサの静電容量の変化を検出し、キーパッドによる操作のオン/オフを制御するものである。また、図示しない種々の電子部品が設けられる。そして、ハーネス14の両端に設けられた接続端子141により、回路基板9に設けられたコネクタ93とメイン基板13が接続される。そして、メイン基板13により、スイッチ40に起因する種々の機能が制御される。また、メイン基板13は、図示しないフォトセンサーやLED等を制御するように構成されてもよい。

<回路基板9の他の配置例> 次に、図19を用いて、回路基板9の他の配置例について説明する。図19は、スイッチ部4と回路基板9の位置関係を表す模式図であり、図19Aは図17の状態を、図19B及び図19Cは回路基板9が傾斜した状態を表す。

図19Aの例では、スイッチ部4の高さ(L1)方向における側面視において、回路基板9の厚み(D)が、スイッチ部4の高さ(L1)を超えないように構成されている。

また、図19B及び図19Cに示されるように、回路基板9は、その部品実装面95がスイッチ部4の操作面45に対して必ずしも垂直に設けられる必要はなく、回路基板9の部品実装面95が傾斜した状態で配置されてもよい。これらの例では、スイッチ部4の高さ(L1)方向における側面視において、(1)回路基板9の短手方向と、スイッチ部4に垂直な方向と、の間の角度θ、(2)スイッチ部4の高さ(L1)、及び(3)回路基板9の短手方向の長さ(L2)、が、以下の関係を満たすように構成される。 L2sinθ(=L3)

換言すると、図19B及び図19Cの例では、回路基板9のスイッチ部4に対する射影の高さ(L3)が、スイッチ部4の高さ(L1)を超えないように表示装置100が構成される。

以上説明したように、本実施形態では、回路基板9の厚み(D)が、スイッチ部4(ベゼル5)の高さ(L1)を超えないように構成される。又は、回路基板9のスイッチ部4に対する射影の高さ(L3)が、スイッチ部4の高さ(L1)を超えないように表示装置100が構成される。これにより、回路基板9の短手方向の長さ(L2)によらず、回路基板9の厚み(D)又は回路基板9のスイッチ部4(ベゼル5)に対する射影の高さ(L3)程度までスイッチ部4(ベゼル5)の高さ(L1)を低くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。上記のような静電容量スイッチだけでなく、感圧式スイッチ等、他の方式のスイッチにも適用することができる。また、支持フィルム8を用いず、導電性部材7を導電性の接着剤等により収容空間51の内壁に取り付けてもよい。また、導電性部材7を用いず、電極91が直接スイッチ部4と接触するように構成してもよい。さらに、回路基板9の電極91が設けられた端面と反対の端面に付勢部材を取り付けて回路基板9を付勢し、電極91とスイッチ部4との接触が良好となるように構成してもよい。

さらに、スイッチ部4を備えたベゼル5は、表示パネル1の上端辺又は左右の端辺に設けられても良い。また、回路基板9をベゼル5の方向から所定の角度を持たせて配置してもよい。

100:表示装置、1:表示パネル、2:支持フレーム、3:リアカバー、4:スイッチ部、40:スイッチ、41:電源インジケータ、42:操作パッド、45:操作面、5:ベゼル、51:収容空間、52:端壁、53:位置決め凸部、6:第1シールド部材、7:導電性部材、8:支持フィルム、9:回路基板、91:電極、10:接着シート、11:隙間埋め部材、12:第2シールド部材、13:メイン基板、14:ハーネス、141:接続端子、92:センシングチップ、93:コネクタ、95:部品実装面