入力装置
【課題】 長期間使用しても液晶表示パネルに表示不良が発生することがなく、しかも入力操作時に充分なクリック感が得られるようにする。
【解決手段】 基板１１上に間隔を置いて複数のドームスイッチ１０Ｓを形成したスイッチシート１０上に液晶表示パネル２０を重ねて配置し、その液晶表示パネル２０は、可撓性を有する透明な樹脂基板２１１，２１２間に液晶層２１３を挟持し、その各樹脂基板２１１，２１２の外側の面に偏光板２２，２３を接着して設け、ドームスイッチ１０Ｓに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示する。その液晶表示パネル２０の各表示領域２０ａを視認側から押圧することにより、対応するドームスイッチ１０Ｓを押圧してスイッチ動作させる。その液晶表示パネル２０の各偏光板２２，２３の各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓ，２３ｓを形成した。
【解決手段】 基板１１上に間隔を置いて複数のドームスイッチ１０Ｓを形成したスイッチシート１０上に液晶表示パネル２０を重ねて配置し、その液晶表示パネル２０は、可撓性を有する透明な樹脂基板２１１，２１２間に液晶層２１３を挟持し、その各樹脂基板２１１，２１２の外側の面に偏光板２２，２３を接着して設け、ドームスイッチ１０Ｓに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示する。その液晶表示パネル２０の各表示領域２０ａを視認側から押圧することにより、対応するドームスイッチ１０Ｓを押圧してスイッチ動作させる。その液晶表示パネル２０の各偏光板２２，２３の各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓ，２３ｓを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押圧を感知するドームスイッチ（メンブレンスイッチやタクトスイッチともいう）を設けたスイッチシート上に、その各ドームスイッチに対応して仮想操作ボタンを表示する液晶表示パネルを重ねて設けた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチシートと液晶表示パネルとを積層して配設し、液晶表示パネルによって表示される仮想操作ボタンの表示領域を指先で押圧（タッチ）することによって、スイッチシートのスイッチを動作させて、各種の選択や指示等を入力し、それに応じた様々な機能やサービスを提供する入力装置が広く知られている。
例えば、携帯電話機や各種事務機器などにこのような入力装置を採用し、同じタッチ領域で仮想操作ボタンの表示を切り替えることによって複数の異なる入力を可能にして、少ない面積のパネルで多くの種類の入力ができるようにすることが行われている。
【０００３】
このような入力装置として、従来は液晶表示パネルの基板としては一般にガラス基板が使用されていたので、可撓性に乏しく押圧力をスイッチシートに伝達するのが困難であったため、スイッチシートの下側に液晶表示パネルを配置したものが多かった。
そのため、スイッチシートを構成する基板やドームスイッチの固定接点やドーム状の可動接点などを全て透明材料によって構成しなければならず、材料の制約が大きかった。また、液晶表示パネルによる仮想操作ボタンの表示をスイッチシートを通して視認することになるため、視認性が損なわれるという問題もあった。
【０００４】
そこで、最近は液晶表示パネルの基板に透明な樹脂基板を使用して可撓性を持たせ、押圧力の伝達を可能にして、スイッチシートの上側に液晶表示パネルを重ねて設けた入力装置が実用化されてきた。例えば、特許文献１にはそのような入力装置が提案されている。
【０００５】
この特許文献１に記載されている入力装置（入出力装置と称されている）は、上記スイッチシートに相当する座標検知手段がドーム状の凸部のない平坦なメンブレンスイッチであり、また、液晶表示パネルの上下の透明な樹脂基板のそれぞれ外側の面に接着して設けられた各偏光板は、樹脂製ではあっても樹脂基板より厚さが厚く剛性も高い。しかも、液晶表示パネルの視認側からの局所的な応力を分散させるために、視認側の樹脂基板と偏光板との間に緩衝層を設け、あるいはさらに下側の偏光板とメンブレンスイッチとの間に液晶表示パネルを保護する補強板を設けたりしている。
【０００６】
このような入力装置では、液晶表示パネルの視認性はよく、局所的な応力も分散されるので、長期間使用しても液晶表示パネルが劣化して表示不良が発生することは殆どないと思料される。
しかし、液晶表示パネルを視認側から押圧してメンブレンスイッチをスイッチ動作させるとき、その押下力が剛性の高い偏光板によって周囲に分散され、さらに緩衝層や補強板を介して弱められてメンブレンスイッチに伝達され、そのスイッチも弾性変形量とその復帰力が小さい構造なので、操作感としてのクリック感が極めて乏しく、スイッチ動作が確実になされたか否か不安である。実際に液晶表示パネルの仮想操作ボタンの表示領域への押圧力が周囲に分散して、メンブレンスイッチに充分伝達されず、確実なスイッチ動作がなされない恐れもある。
【０００７】
ここで、クリック感について図１２を用いて簡単に説明する。図１２はこのようなタッチ式入力装置における押圧のストロークＳと操作力Ｐ１及び復帰力Ｐ２の関係を示す線図であり、クリック率は次の式で求められる。
クリック率＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１
したがって、操作力のピークと復帰力との差が大きい程クリック率が大きくなり、クリック感すなわち操作感が充分に得られることになる。
【０００８】
このような入力装置におけるクリック感を増加させるために、例えば図１３に示すように、スイッチシート１００の各スイッチを可動接点部が上方に膨出したドーム状に形成されたドームスイッチ１１０とし、さらにその各ドームと液晶表示パネル２００の下面との間に、押圧力を効率よくドームスイッチ１１０に伝達するためのアクチュエータ（押し子）３００を介在させることが従来から行われている。
【０００９】
この例のスイッチシート１００は、基板１２０上に円形の固定接点１１１とその外周から間隔を置いたリング状の固定接点１１２を金属で形成し、球形の一部のようなバネ性を有するメタルドーム（可動接点）１１３の基部をリング状の固定接点１１２に接続するかその上に載置し、その外側に接着層１１４で樹脂シート１１５を貼り付けて、ドームスイッチ１１０を構成している。アクチュエータ３００は、柔軟性のあるシート３１０によって保持されている。
【００１０】
このような入力装置によれば、液晶表示パネル２００の上面側からの押圧力がアクチュエータ３００を介してドームスイッチ１１０に効率よく伝達され、メタルドーム１１３を弾性変形させて固定接点１１１と１１２を導通させた後、その復元力によって押し返されるので、確実なスイッチ動作がなされると共に、充分なクリック感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３４６３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような入力装置では多数回のスイッチ入力操作を繰り返すと、液晶表示パネルの下面のアクチュエータと当接する部分に集中的な応力が繰り返し加わるため、液晶表示パネルの樹脂基板が若干凹んで基板間のギャップむらや配向不良などが生じ、表示品質が劣化するという問題があった。クリック感を高めるためにアクチュエータの先端の面積を小さくするほど、このような表示不良が発生しやすくなる。
【００１３】
この発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、上述したようなスイッチシート上に液晶表示パネルを重ねた入力装置において、長期間使用しても液晶表示パネルに表示不良が発生することがなく、しかも入力操作時に充分なクリック感が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記の目的を達成するため、複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、２枚の基板のそれぞれ液晶層と接しない外側の面に偏光板を備えると共に、ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、該液晶表示パネルの各表示領域が視認側から押圧されることにより、スイッチシートに対応するドームスイッチが押圧されてスイッチ動作させるように構成された入力装置である。
そして、上記各偏光板の少なくとも一方における上記各表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成したことを特徴とする。
【００１５】
上記スリットを、上記各偏光板の両方の上記各表示領域の周囲に相当する部分の対応する位置に形成するのが望ましい。
また、上記スリットを、上記偏光板の上記各表示領域に相当する部分を囲むように無端状（リング状等）にあるいは複数の部分（円弧状部分等）に分割して形成することができる。
【００１６】
上記スリット形成するのに代えて、上記液晶表示パネルの上記２枚の基板のそれぞれ上記外側の面に設けられた各偏光板の少なくとも一方は、上記各表示領域に相当する領域にのみ設けてもよい。
上記各偏光板の両方を、上記液晶表示パネルの上記各表示領域に相当する領域にのみ対向して設けてもよい。
これらの入力装置において、上記液晶表示パネルの上記スイッチシート側に可撓性を有する樹脂からなる導光板を配設し、その導光板を端面より照明する光源を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明による入力装置は、液晶表示パネルの２枚の基板より剛性が高い偏光板の各仮想操作ボタンを表示する表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成するか、偏光板を上記各表示領域に相当する領域にのみ設けるので、仮想操作ボタンが表示された領域を押下したとき、その押下力が偏光板によって周囲に分散されることがないか少なく、効率よくドームスイッチに伝達されるので、ドームスイッチのドーム状可動接片の弾性変形によるスイッチ動作を確実に行わせることができ、その復元力も液晶表示パネルの押下部に効率よく伝達されるので、充分なクリック感が得られる。
また、アクチュエータ（押し子）を設けていないので、繰り返し押圧操作しても液晶表示パネルにダメージを与えることがないので、表示不良が発生する恐れがない。さらに、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明による入力装置の第１の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図３】図２における上下の偏光板の層構成を示す一部拡大断面図である。
【図４】偏光板に形成するスリットの形状を変更した実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【００１９】
【図５】液晶表示パネルの各仮想操作ボタンを表示する表示領域の形状が略正方形の場合に偏光板に分割した複数にスリットを形成する場合の例を示す部分的な拡大平面図である。
【図６】同じく表示領域の形状が略正方形の場合に偏光板に無端状のスリットを形成する場合の例を示す部分的な拡大平面図である。
【図７】この発明による入力装置の第２の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う模式的な拡大断面図である。
【００２０】
【図９】液晶セルの一方の基板の内面に形成するセグメント電極の一例を示すレイアウト図である。
【図１０】同じくセグメント電極の他の例を示すレイアウト図である。
【図１１】この発明による入力装置を搭載した携帯電話機をメインディスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【図１２】タッチ式入力装置における押圧のストロークＳと操作力Ｐ１及び復帰力Ｐ２の関係を示す線図である。
【図１３】従来のクリック感を増加させた入力装置の構成例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１の実施形態：図１〜図６〕
図１は、この発明による入力装置の第１の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な拡大断面図、図３はその上下の偏光板の層構成を示す一部拡大断面図である。
【００２２】
図１に示す入力装置は、スイッチシート１０上に液晶表示パネル２０が積層して設けられている。その液晶表示パネル２０はスイッチシート１０の後述するドームスイッチに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示し、その各表示領域２０ａを視認側から押圧することにより、スイッチシート１０の対応するドームスイッチを押圧してスイッチ動作させるように構成されている。
【００２３】
そして、その液晶表示パネル２０の視認側に設けられた上偏光板２２の各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓを形成している。この実施形態では円形の各表示領域２０ａの周囲を囲む円を４分割した各部分に相当する円弧状のスリット２２ｓが、１個所の表示領域２０ａの周囲に４個ずつ形成され、上偏光板２２のスリット２２ｓの内側の表示領域２０ａに相当する部分とその外側の部分とは９０°間隔で残されたスリットが形成されない部分で繋がって一体になっている。
【００２４】
この入力装置の構成を図２及び図３によってさらに詳細に説明する。
この実施形態の入力装置は、図２の拡大断面図に示すように、スイッチシート１０と可撓性を有する液晶表示パネル２０とが導光板３０を挟んで積層されている。４０はその導光板を端面より照明する光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００２５】
スイッチシート１０は、基板１１上に間隔を置いて複数のドームスイッチ１０Ｓを形成しており、その各ドームスイッチ１０Ｓは、基板１１上に円形の固定接点１２とその外周から間隔を置いたリング状の固定接点１３とが銅箔で形成されており、それらの上を間隔を置いて覆うようにドーム状可動接片１４が配設され、その上を基板１１に接着される固定シート１５で覆って、ドーム状可動接片１４を位置決め保持している。
【００２６】
基板１１はポリミド等の絶縁性の樹脂で形成され、厚さは０．０２５ｍｍ程度である。ドーム状可動接片１４は、バネ性を有するＳＵＳ材（ステンレス鋼）で形成され、押圧されたときに弾性変形して周辺部が拡がって上部が下降し、固定接点１２と１３を導通させてスイッチをオン状態にする。押圧力が弱まると弾性復元力によって、図示のオフ状態に復帰する。
固定シート１５はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の絶縁性の樹脂で形成され、厚さは０．０６３ｍｍ程度である。
【００２７】
液晶表示パネル２０は総厚さが０．５２８ｍｍ程度であり、可撓性を有する透明な２枚の樹脂基板である上基板２１１と下基板２１２の間に液晶層２１３を挟持した液晶セル２１と、その２枚の樹脂基板２１１，２１２のそれぞれ液晶層２１３と接しない外側の面に上偏光板２２と下偏光板２３を接着して設けており、スイッチシート１０の各ドームスイッチ１０Ｓに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有する。
【００２８】
液晶セル２１の上基板２１１と下基板２１２は、それぞれ例えばＰＣ（ポリカーボネート）で厚さ０．１２６ｍｍ程度に形成され、液晶層２１３は、上基板２１１と下基板２１２と図示していないシール材とで形成された空間にＴＮ（ツイストネマチック）液晶が注入された厚さ０．００６ｍｍ程度の層である。この液晶層２１３の厚さを一定に保つため、ホトリソグラフィ法によって上基板２１１又は下基板２１２に固定されたスペーサ（図示は省略）が形成されている。
【００２９】
さらに、上基板２１１と下基板２１２のいずれか一方の内面には全面にコモン電極が、他方には仮想操作ボタンの種別を表示するためのセグメント電極がそれぞれ透明なＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜によって形成され、その表面を含む内面全体にポリイミドによる配向膜が形成されているが、これらも図示を省略している。
上基板２１１と下基板２１２の材料としては、ＰＣの他にＰＥＴやＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）なども使用できる。
【００３０】
上偏光板２２と下偏光板２３は、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、いずれも厚さ０．０３ｍｍ程度のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）シート２２１，２３１の両側に厚さ０．０４ｍｍ程度のＴＡＣ（セルローストリアセテートフィルム）２２２，２２３と２３２，２３３を密着積層している。そして、上偏光板２２は下側のＴＡＣ２２３の下面に接着層２２４を厚さ０．０２５ｍｍ程度に形成し、下偏光板２３は上側のＴＡＣ２３３の上面に接着層２３４を厚さ０．０２５ｍｍ程度に形成している。
【００３１】
一般にＴＮ型液晶表示パネルでは、上偏光板２２と下偏光板２３は、いずれも偏光軸に平行な方向の振動面を持つ直線偏光は透過し、偏光軸に直交する方向の振動面を持つ直線偏光は吸収する特性を有する吸収型偏光板であり、その偏光軸を互いに平行あるいは直交させて配置する。
液晶層２１３がＴＮ液晶層の場合は、導光板３０から下偏光板２３と下基板２１２を通して液晶層２１３に入射した直線偏光は、電圧無印加状態の部分では液晶層２１３内で９０°旋光されて上偏光板２２に達する。
【００３２】
そのため、上偏光板２２と下偏光板２３の偏光軸が平行な場合には上偏光板２２で吸収されるためノーマル黒表示になり、コモン電極とセグメント電極の間に電圧が印加された部分では、液晶層２１３に入射した直線偏光はそのまま上偏光板２２に達するので、それを透過して視認側に出射し、光源の色に応じた色で表示される。
この実施形態ではノーマル黒表示としたが、上偏光板２２と下偏光板２３の偏光軸を互いに直交させても良い。この場合、導光板３０から下基板２１０を通して液晶層２１３に入射した直線偏光は、電圧無印加状態の部分では上偏光板２２を透過して視認側に出射するので、ノーマル白（光源の色）表示で、電圧が印加されたセグメント電極の部分が黒く表示されることになる。このとき液晶表示パネル２０と導光板３０の間に半透過反射板を挿入し、反射型表示を可能としておくことが好ましい。
【００３３】
この実施形態では、図１で説明したように、上偏光板２２におけるこの液晶表示パネル２０が仮想操作ボタンを表示する各表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、スリット２２ｓを形成している。また、下偏光板２３における各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にも、上偏光板２２のスリット２２ｓと対応する位置にスリット２３ｓを形成している。
【００３４】
導光板３０は、厚さ０．１５ｍｍのＰＣ（ポリカーボネート）のシートであり、その一端面から、光源であるＬＥＤ４０の発光による照明光を導入する。そして、この照明光は、導光板３０の表裏面で反射を繰り返して拡散し、バックライトとして液晶表示パネル２０の下面をほぼ均一な明るさで照明して、液晶表示パネル２０に表示をさせる。これにより、暗い環境でも明瞭な表示がなされる。なお、スリット２２ｓからの光の漏れを防止するため、導光板３０のスリット２２ｓ部に対応する部位は遮光層３０ｓが印刷されている。
【００３５】
ＬＥＤ４０は一般には白色発光のものを使用するが、黄色や他の色の光を発光するものを使用してもよいし、赤、緑、青の多色発光のＬＥＤを使用して表示色を切り替えたり、フィールドシーケンシャルカラー表示を行うようにしてもよい。光源として線光源や面光源を使用してもよい。しかし、このバックライトを構成する導光板３０とＬＥＤ４０等の光源は、この発明に必須のものではない。
【００３６】
この入力装置によれば、液晶表示パネル２０の上基板２１１及び下基板２１２より剛性が高い上偏光板２２と下偏光板２３のそれぞれ各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓ，２３ｓを形成したので、仮想操作ボタンが表示された領域２０ａを押下したとき、その押下力が偏光板２２，２３によって周囲に分散されることが極めて少なく、効率よくドームスイッチ１０Ｓに伝達される。そのため、ドームスイッチ１０Ｓのドーム状可動接片１４の弾性変形によるスイッチ動作を確実に行わせることができ、その復元力も液晶表示パネル２０の押下部に効率よく伝達されるので、充分なクリック感が得られる。
【００３７】
また、アクチュエータ（押し子）を設けないので、繰り返し押圧操作しても液晶表示パネル２０にダメージを与えることがなく、表示不良が発生する恐れもない。
さらに、アクチュエータや緩衝材、補強板などの付加的な部材を設けないので、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
【００３８】
この実施形態では上偏光板２２と下偏光板２３の両方にスリットを形成しているので、クリック感を高める効果が大きいが、上偏光板２２と下偏光板２３のいずれか一方のみにスリットを形成しても、スリットを形成しない場合に比べればかなりクリック感を高めることができる。上偏光板２２にスリット２２ｓを形成すると、液晶表示パネル２０の上面の平面性が若干損なわれ、用途によっては見栄えが悪くなるので、そのような場合には下偏光板２３にのみスリット２３ｓを形成すればよい。
【００３９】
なお、液晶表示パネル２０の一つの表示領域２０ａの周囲に相当する位置において、偏光板２２，２３に形成するスリットの数は４個に限るものではなく、２個又は３個あるいは５個以上に分けてもよく、その各スリットの長さが同じでなくてもよい。
【００４０】
図４は偏光板に形成するスリットの形状を変更した実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。この例では、液晶表示パネル２０の上偏光板２２の表示領域２０ａに相当する部分を囲むように無端状（図示の例ではリング状）にスリット２２ｓを形成している。図２に示した下偏光板２３の対応する位置にも無端状にスリット２３ｓを形成する。あるいは、上偏光板２２又は下偏光板２３の一方にのみ無端状（リング状）のスリットを形成してもよい。
【００４１】
このようにすれば、液晶表示パネル２０の表示領域２０ａを押下したときの押下力が偏光板によって周囲に分散するのを一層確実に防いで、クリック感を高める効果を増すことができる。しかし、図１に示した例のようにスリットを分割して形成し、表示領域２０ａに対応する部分とスリットの外側の部分とを一部で接続し、偏光板を一体化しておいた場合、製造工程で偏光板を液晶セル２１に貼り付ける作業が容易であるという利点がある。
【００４２】
なお、上偏光板２２と下偏光板２３の一方における表示領域２０ａの周囲に相当する部分には分割した複数のスリットを形成し、他方には無端状のスリットを形成してもよい。
液晶表示パネル２０の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状は円形に限らず、楕円形や正方形、長方形など種々の形状に変更し得るが、その形状に合わせた形状で、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリットを形成すればよい。
【００４３】
図５及び図６は、液晶表示パネル２０の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状が略正方形の場合の例を示す。
図５は、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における略正方形の表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、各辺の中央部のみを残して４分割したＬ字状のスリット２２ｓ、２３sを形成した例を示している。
図６は、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における略正方形の表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、その全周に亘って無端状（略正方形）のスリット２２ｓ、２３sを形成した例を示している。
【００４４】
〔第２の実施形態：図7及び図８〕
次に、この発明による入力装置の第２の実施形態について、図７及び図８によって説明する。図７はその入力装置の図１と同様な斜視図であり、図８はそのＢ−Ｂ線に沿う模式的な拡大断面図である。
この第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と異なるのは偏光板と遮光層の形状だけであるので、図１及び図２と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００４５】
この第２の実施形態の入力装置の液晶表示パネル２０′は、液晶セル２１の構成は第１の実施形態と同じであるが、上偏光板２２′及び下偏光板２３′を、液晶表示パネル２０′の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａに相当する領域にのみ対向して設けている。これは、図４に示した例における上偏光板２２又は図示していない下偏光板の無端状のスリットより外側の部分を全て除去したものに相当する。また遮光層３０′ｓは、導光板３０表面における上偏光板２２′及び下偏光板２３′のない部位に印刷されている。
【００４６】
このような偏光板２２′，２３′を液晶セル２１の上基板２１１及び下基板２１２に貼り付けるには、例えば、両面に保護シートを備え接着剤が予め塗布された大判の偏光板において、図３に示した接着層２２４又は２３４が無い方の全面に偏光板と保護シート間よりも粘着力が弱い剥離台紙を貼って、液晶セル２１上の表示領域２０ａに相当する領域の周囲に偏光板の全厚さに及ぶ円形の切込を入れ、偏光板２２′，２３′として残す部分の接着剤側の保護シートを除去し、その偏光板の接着層２２４又は２３４のある方の全面を上基板２１１又は下基板２１２の外面に貼り付けた後、剥離台紙を剥がしてから偏光板２２′，２３′として残す部分以外の一体になっている部分を剥がすようにすればよい。
【００４７】
この実施形態によれば、液晶表示パネル２０′の表示領域２０ａを押下したときの押下力が偏光板によって周囲に分散するのを完全に防げるので、キー操作時のクリック感を大幅に高めることができる。その他の効果は、前述した第１の実施形態の場合と同様である。
【００４８】
この実施形態でも、液晶セル２１の上基板２１１側と下基板２１２側の一方の偏光板は全面に設け、他方の偏光板だけを表示領域２０ａに相当する領域にのみ設けるようにしてもよい。また、一方の偏光板には第１の実施形態と同様にスリットを形成し、他方の偏光板はこの実施形態のように表示領域２０ａに相当する領域にのみ設けるようにしてもよい。
また、上偏光板２２′及び下偏光板２３′の形状を、液晶表示パネル２０′の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状に合わせて、楕円形や正方形、長方形など種々の形状に変更し得ることも同様である。
【００４９】
〔液晶セルのセグメント電極の例：図９及び図１０〕
ここで、上述した各実施形態における液晶セル２１の一方の基板２１１又は２１２の内面に形成するセグメント電極の形状例を図９及び図１０によって説明する。
図９は同じ表示領域２０ａ内の異なる部分で２つの文字を切り替え表示する場合のセグメント電極の例を示す。この例では表示領域２０ａ内の左半部にローマ字の「Ａ」の形のセグメント電極ＳＡが、右半部にアラビア数字の「１」の形のセグメント電極Ｓ１が形成されており、図示していないコモン電極との間に電圧を印加した方のセグメント電極のパターン部分が透過状態になり、導光板３０からの光が視認側に射出して「Ａ」又は「１」を表示する。
【００５０】
液晶表示パネルの表示領域２０ａを指先等で押圧すれば、そのとき表示されている文字あるいは記号（文字等と言う）に応じた入力をすることができる。
この例では同じ表示領域２０ａ内でも表示する文字等によって、表示位置が変わるのと、表示領域２０ａの面積に比べて表示される文字等が小さくなるという欠点があるが、セグメント電極への配線数が極めて少なくて済むので、配線が簡単であるという実用上大きな利点がある。
【００５１】
図１０は同じ表示領域２０ａ内の同じ部分で２つの文字を切り替え表示する場合のセグメント電極の例を示す。この例ではローマ字の「Ａ」とアラビア数字の「１」を同じ位置に表示できるように、６個のセグメント電極Ｓ２〜Ｓ７を僅かな隙間をあけて互いに分離して形成している。そして、セグメント電極Ｓ２〜Ｓ５に電圧を印加すれば、「Ａ」が表示され、セグメント電極Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７に電圧を印加すれば、「１」が表示される。
【００５２】
この例では、表示領域２０ａ内の同じ部分に２つの異なる文字等を大きく切り替え表示することができるので、視認性がよいが、組み合わせる文字等によってセグメント電極のパターンが複雑で多数になり、セグメント電極の形成とその各セグメント電極への配線が複雑化して、製造コストが上昇するという問題がある。
また、アラビア数字や簡単な記号だけを切り替えて表示する場合は、一般のデジタル表示に使用されている「７セグメント」の電極を使用すればよい。
【００５３】
〔この発明の変更例及び応用例〕
この発明の上述した各実施形態では、液晶表示パネル２０又は２０′を構成する液晶セル２１における液晶層２１３がＴＮ液晶からなる例で説明したが、液晶層２１３をＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）液晶で形成する場合は、液晶セル２１と上偏光板２２又は２２′との間に位相差板を介装する。
その場合には、その位相差板にも上偏光板２２のスリット２０ｓと同じ位置にスリットを形成するか、液晶表示パネル２０′の仮想操作ボタンを表示する各領域２０ａにのみ位相差板と上偏光板２２′を設けるようにすればよい。
【００５４】
また、上述した各実施形態における液晶表示パネル２０又は２０′は、下面側に光源のＬＥＤ４０と導光板３０によるバックライトを設けた透過型の液晶表示パネルであるが、バックライトを設けずに外光を利用して表示する反射型あるいは吸収型の液晶表示パネルに代えてもよい。
その場合には、液晶表示パネルの下偏光板の下面側に反射層（白色叉は明るい色の乱反射層、又は鏡面反射層などを含む）か、黒色又は暗い色の光吸収層を設ける。
【００５５】
また、バックライトを設けた場合でも、下偏光板の下面側に半透過反射層又は半透過吸収層を設けて、明るい環境ではバックライトを使用せずに反射型又は吸収型の表示を行い、暗い環境ではバックライトを点灯して透過型の表示を行うようにすることもできる。
これらの場合には、液晶表示パネルの下偏光板の下面側に設ける反射層、光吸収層、あるいは半透過反射層又は半透過吸収層にも、下偏光板のスリットと同じ位置にスリットを形成するか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ下偏光板と共に上記いずれかの層を設けるようにすればよい。
【００５６】
さらに、下偏光板として、偏光軸と平行する方向の振動面を持つ直線偏光は透過し、偏光軸と直交方向のする振動面を持つ直線偏光は全反射する特性を有する反射型偏光板を使用し、その下面側に吸収層やカラー層などを設けて、外光による明るい反射型あるいは吸収型の表示を行うこともできる。
その場合も、その反射型偏光板と吸収層やカラー層などに、前述の下偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ反射型偏光板と共に上記いずれかの層を設けるようにすればよい。
【００５７】
また、上偏光板の上面に、紫外線吸収層や反射防止層など各種のコート層を設ける場合には、そのコート層にも前述の上偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ上偏光板とそのコート層を設けるようにすればよい。
【００５８】
あるいは、この発明の応用例として、液晶表示パネルとして散乱型液晶表示パネルを使用した場合、すなわち液晶セル内の液晶層が高分子分散型（ポリマネットワーク型）等の光散乱型液晶層である場合には、その液晶層を挟む電極間に電圧を印加していない状態では、高分子材料と液晶の屈折率が異なるため光を散乱して不透明になっており、適当な大きさの電圧を印加すると、高分子材料と液晶の屈折率が略同じになるため透明になることにより表示がなされる。
【００５９】
そのため、液晶セルの両側の偏光板は不要であるが、下基板の下面側に反射板を設ける必要がある。そこで、その反射板に前述の下偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみその反射板を設けるようにすれば、クリック感を高めることができる。
【００６０】
〔携帯電話機への搭載例〕
次に、この発明による入力装置の携帯電話機への搭載例を説明する。図１１は、この発明による入力装置を搭載した携帯電話機をメインディスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【００６１】
この携帯電話機６０は本体部６１とメインディスプレイ部６２とが開閉可能に連結され、メインディスプレイ部６２にはカラー液晶表示パネルによるメインディスプレイ６３が設けられている。本体部の上面には、キーパッドとしてこの発明による入力装置６（上述したいずれの実施形態のものでもよい）が搭載されている。
【００６２】
この入力装置６の液晶表示パネルの各仮想操作ボタンを表示する領域には、初期状態では通常の携帯電話機のキーパッドの各キーと同じテンキーや各種機能選択キー等の各キーが表示さており、その各キー表示領域をタッチすることによってダイヤル入力や機能選択などを行うことができる。また、機能選択に応じて仮想操作ボタンの表示を変化させることができ、次に操作可能なキーのみを表示することもできる。
【００６３】
この携帯電話機６０は、キーパッドとしてこの発明による入力装置６を搭載しているので、キー操作時にクリック感のある入力をすることができる。しかも、長期間使用しても液晶表示パネルによる仮想操作ボタンの表示不良が生じる恐れがない。
さらに、フィールドシーケンシャルカラー表示を行うようにすれば、入力モードにより入力可能なキーのみを特定の色で表示したり、メインパネルのキーの表示色とキーパッドのキーの表示色を関連させたり、ユーザがキーの色を自由に設定することもでき、ファッション性や操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
この発明による入力装置は、入力操作時にクリック感が充分あり、しかも液晶表示パネルにダメージを与えることがないので、表示不良が発生する恐れがない。また、アクチュエータ等の付加部材を設けないので、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
そのため、携帯電話機や携帯端末などの各種携帯型電子機器のキーパットとして最適であり、その他の各種事務機器や電子機器などのオペレーションパネルにも適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
６：入力装置 １０：スイッチシート １０Ｓ：ドームスイッチ
１１：スイッチシートの基板 １２：円形の固定接点
１３：リング状の固定接点 １４：ドーム状可動接片
１５：固定シート ２０，２０′：液晶表示パネル
２０ａ：表示領域 ２１：液晶セル ２２，２２′：上偏光板
２３，２３′：下偏光板 ２２ｓ、２３ｓ：スリット
３０：導光シート ３０ｓ，３０′ｓ：遮光層
４０：光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）
２１１：上基板（基板） ２１２：下基板（基板）
２１３：液晶層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押圧を感知するドームスイッチ（メンブレンスイッチやタクトスイッチともいう）を設けたスイッチシート上に、その各ドームスイッチに対応して仮想操作ボタンを表示する液晶表示パネルを重ねて設けた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチシートと液晶表示パネルとを積層して配設し、液晶表示パネルによって表示される仮想操作ボタンの表示領域を指先で押圧（タッチ）することによって、スイッチシートのスイッチを動作させて、各種の選択や指示等を入力し、それに応じた様々な機能やサービスを提供する入力装置が広く知られている。
例えば、携帯電話機や各種事務機器などにこのような入力装置を採用し、同じタッチ領域で仮想操作ボタンの表示を切り替えることによって複数の異なる入力を可能にして、少ない面積のパネルで多くの種類の入力ができるようにすることが行われている。
【０００３】
このような入力装置として、従来は液晶表示パネルの基板としては一般にガラス基板が使用されていたので、可撓性に乏しく押圧力をスイッチシートに伝達するのが困難であったため、スイッチシートの下側に液晶表示パネルを配置したものが多かった。
そのため、スイッチシートを構成する基板やドームスイッチの固定接点やドーム状の可動接点などを全て透明材料によって構成しなければならず、材料の制約が大きかった。また、液晶表示パネルによる仮想操作ボタンの表示をスイッチシートを通して視認することになるため、視認性が損なわれるという問題もあった。
【０００４】
そこで、最近は液晶表示パネルの基板に透明な樹脂基板を使用して可撓性を持たせ、押圧力の伝達を可能にして、スイッチシートの上側に液晶表示パネルを重ねて設けた入力装置が実用化されてきた。例えば、特許文献１にはそのような入力装置が提案されている。
【０００５】
この特許文献１に記載されている入力装置（入出力装置と称されている）は、上記スイッチシートに相当する座標検知手段がドーム状の凸部のない平坦なメンブレンスイッチであり、また、液晶表示パネルの上下の透明な樹脂基板のそれぞれ外側の面に接着して設けられた各偏光板は、樹脂製ではあっても樹脂基板より厚さが厚く剛性も高い。しかも、液晶表示パネルの視認側からの局所的な応力を分散させるために、視認側の樹脂基板と偏光板との間に緩衝層を設け、あるいはさらに下側の偏光板とメンブレンスイッチとの間に液晶表示パネルを保護する補強板を設けたりしている。
【０００６】
このような入力装置では、液晶表示パネルの視認性はよく、局所的な応力も分散されるので、長期間使用しても液晶表示パネルが劣化して表示不良が発生することは殆どないと思料される。
しかし、液晶表示パネルを視認側から押圧してメンブレンスイッチをスイッチ動作させるとき、その押下力が剛性の高い偏光板によって周囲に分散され、さらに緩衝層や補強板を介して弱められてメンブレンスイッチに伝達され、そのスイッチも弾性変形量とその復帰力が小さい構造なので、操作感としてのクリック感が極めて乏しく、スイッチ動作が確実になされたか否か不安である。実際に液晶表示パネルの仮想操作ボタンの表示領域への押圧力が周囲に分散して、メンブレンスイッチに充分伝達されず、確実なスイッチ動作がなされない恐れもある。
【０００７】
ここで、クリック感について図１２を用いて簡単に説明する。図１２はこのようなタッチ式入力装置における押圧のストロークＳと操作力Ｐ１及び復帰力Ｐ２の関係を示す線図であり、クリック率は次の式で求められる。
クリック率＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１
したがって、操作力のピークと復帰力との差が大きい程クリック率が大きくなり、クリック感すなわち操作感が充分に得られることになる。
【０００８】
このような入力装置におけるクリック感を増加させるために、例えば図１３に示すように、スイッチシート１００の各スイッチを可動接点部が上方に膨出したドーム状に形成されたドームスイッチ１１０とし、さらにその各ドームと液晶表示パネル２００の下面との間に、押圧力を効率よくドームスイッチ１１０に伝達するためのアクチュエータ（押し子）３００を介在させることが従来から行われている。
【０００９】
この例のスイッチシート１００は、基板１２０上に円形の固定接点１１１とその外周から間隔を置いたリング状の固定接点１１２を金属で形成し、球形の一部のようなバネ性を有するメタルドーム（可動接点）１１３の基部をリング状の固定接点１１２に接続するかその上に載置し、その外側に接着層１１４で樹脂シート１１５を貼り付けて、ドームスイッチ１１０を構成している。アクチュエータ３００は、柔軟性のあるシート３１０によって保持されている。
【００１０】
このような入力装置によれば、液晶表示パネル２００の上面側からの押圧力がアクチュエータ３００を介してドームスイッチ１１０に効率よく伝達され、メタルドーム１１３を弾性変形させて固定接点１１１と１１２を導通させた後、その復元力によって押し返されるので、確実なスイッチ動作がなされると共に、充分なクリック感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３４６３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような入力装置では多数回のスイッチ入力操作を繰り返すと、液晶表示パネルの下面のアクチュエータと当接する部分に集中的な応力が繰り返し加わるため、液晶表示パネルの樹脂基板が若干凹んで基板間のギャップむらや配向不良などが生じ、表示品質が劣化するという問題があった。クリック感を高めるためにアクチュエータの先端の面積を小さくするほど、このような表示不良が発生しやすくなる。
【００１３】
この発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、上述したようなスイッチシート上に液晶表示パネルを重ねた入力装置において、長期間使用しても液晶表示パネルに表示不良が発生することがなく、しかも入力操作時に充分なクリック感が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記の目的を達成するため、複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、２枚の基板のそれぞれ液晶層と接しない外側の面に偏光板を備えると共に、ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、該液晶表示パネルの各表示領域が視認側から押圧されることにより、スイッチシートに対応するドームスイッチが押圧されてスイッチ動作させるように構成された入力装置である。
そして、上記各偏光板の少なくとも一方における上記各表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成したことを特徴とする。
【００１５】
上記スリットを、上記各偏光板の両方の上記各表示領域の周囲に相当する部分の対応する位置に形成するのが望ましい。
また、上記スリットを、上記偏光板の上記各表示領域に相当する部分を囲むように無端状（リング状等）にあるいは複数の部分（円弧状部分等）に分割して形成することができる。
【００１６】
上記スリット形成するのに代えて、上記液晶表示パネルの上記２枚の基板のそれぞれ上記外側の面に設けられた各偏光板の少なくとも一方は、上記各表示領域に相当する領域にのみ設けてもよい。
上記各偏光板の両方を、上記液晶表示パネルの上記各表示領域に相当する領域にのみ対向して設けてもよい。
これらの入力装置において、上記液晶表示パネルの上記スイッチシート側に可撓性を有する樹脂からなる導光板を配設し、その導光板を端面より照明する光源を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明による入力装置は、液晶表示パネルの２枚の基板より剛性が高い偏光板の各仮想操作ボタンを表示する表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成するか、偏光板を上記各表示領域に相当する領域にのみ設けるので、仮想操作ボタンが表示された領域を押下したとき、その押下力が偏光板によって周囲に分散されることがないか少なく、効率よくドームスイッチに伝達されるので、ドームスイッチのドーム状可動接片の弾性変形によるスイッチ動作を確実に行わせることができ、その復元力も液晶表示パネルの押下部に効率よく伝達されるので、充分なクリック感が得られる。
また、アクチュエータ（押し子）を設けていないので、繰り返し押圧操作しても液晶表示パネルにダメージを与えることがないので、表示不良が発生する恐れがない。さらに、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明による入力装置の第１の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図３】図２における上下の偏光板の層構成を示す一部拡大断面図である。
【図４】偏光板に形成するスリットの形状を変更した実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【００１９】
【図５】液晶表示パネルの各仮想操作ボタンを表示する表示領域の形状が略正方形の場合に偏光板に分割した複数にスリットを形成する場合の例を示す部分的な拡大平面図である。
【図６】同じく表示領域の形状が略正方形の場合に偏光板に無端状のスリットを形成する場合の例を示す部分的な拡大平面図である。
【図７】この発明による入力装置の第２の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う模式的な拡大断面図である。
【００２０】
【図９】液晶セルの一方の基板の内面に形成するセグメント電極の一例を示すレイアウト図である。
【図１０】同じくセグメント電極の他の例を示すレイアウト図である。
【図１１】この発明による入力装置を搭載した携帯電話機をメインディスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【図１２】タッチ式入力装置における押圧のストロークＳと操作力Ｐ１及び復帰力Ｐ２の関係を示す線図である。
【図１３】従来のクリック感を増加させた入力装置の構成例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１の実施形態：図１〜図６〕
図１は、この発明による入力装置の第１の実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な拡大断面図、図３はその上下の偏光板の層構成を示す一部拡大断面図である。
【００２２】
図１に示す入力装置は、スイッチシート１０上に液晶表示パネル２０が積層して設けられている。その液晶表示パネル２０はスイッチシート１０の後述するドームスイッチに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示し、その各表示領域２０ａを視認側から押圧することにより、スイッチシート１０の対応するドームスイッチを押圧してスイッチ動作させるように構成されている。
【００２３】
そして、その液晶表示パネル２０の視認側に設けられた上偏光板２２の各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓを形成している。この実施形態では円形の各表示領域２０ａの周囲を囲む円を４分割した各部分に相当する円弧状のスリット２２ｓが、１個所の表示領域２０ａの周囲に４個ずつ形成され、上偏光板２２のスリット２２ｓの内側の表示領域２０ａに相当する部分とその外側の部分とは９０°間隔で残されたスリットが形成されない部分で繋がって一体になっている。
【００２４】
この入力装置の構成を図２及び図３によってさらに詳細に説明する。
この実施形態の入力装置は、図２の拡大断面図に示すように、スイッチシート１０と可撓性を有する液晶表示パネル２０とが導光板３０を挟んで積層されている。４０はその導光板を端面より照明する光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００２５】
スイッチシート１０は、基板１１上に間隔を置いて複数のドームスイッチ１０Ｓを形成しており、その各ドームスイッチ１０Ｓは、基板１１上に円形の固定接点１２とその外周から間隔を置いたリング状の固定接点１３とが銅箔で形成されており、それらの上を間隔を置いて覆うようにドーム状可動接片１４が配設され、その上を基板１１に接着される固定シート１５で覆って、ドーム状可動接片１４を位置決め保持している。
【００２６】
基板１１はポリミド等の絶縁性の樹脂で形成され、厚さは０．０２５ｍｍ程度である。ドーム状可動接片１４は、バネ性を有するＳＵＳ材（ステンレス鋼）で形成され、押圧されたときに弾性変形して周辺部が拡がって上部が下降し、固定接点１２と１３を導通させてスイッチをオン状態にする。押圧力が弱まると弾性復元力によって、図示のオフ状態に復帰する。
固定シート１５はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の絶縁性の樹脂で形成され、厚さは０．０６３ｍｍ程度である。
【００２７】
液晶表示パネル２０は総厚さが０．５２８ｍｍ程度であり、可撓性を有する透明な２枚の樹脂基板である上基板２１１と下基板２１２の間に液晶層２１３を挟持した液晶セル２１と、その２枚の樹脂基板２１１，２１２のそれぞれ液晶層２１３と接しない外側の面に上偏光板２２と下偏光板２３を接着して設けており、スイッチシート１０の各ドームスイッチ１０Ｓに対応する各表示領域２０ａごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有する。
【００２８】
液晶セル２１の上基板２１１と下基板２１２は、それぞれ例えばＰＣ（ポリカーボネート）で厚さ０．１２６ｍｍ程度に形成され、液晶層２１３は、上基板２１１と下基板２１２と図示していないシール材とで形成された空間にＴＮ（ツイストネマチック）液晶が注入された厚さ０．００６ｍｍ程度の層である。この液晶層２１３の厚さを一定に保つため、ホトリソグラフィ法によって上基板２１１又は下基板２１２に固定されたスペーサ（図示は省略）が形成されている。
【００２９】
さらに、上基板２１１と下基板２１２のいずれか一方の内面には全面にコモン電極が、他方には仮想操作ボタンの種別を表示するためのセグメント電極がそれぞれ透明なＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜によって形成され、その表面を含む内面全体にポリイミドによる配向膜が形成されているが、これらも図示を省略している。
上基板２１１と下基板２１２の材料としては、ＰＣの他にＰＥＴやＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）なども使用できる。
【００３０】
上偏光板２２と下偏光板２３は、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、いずれも厚さ０．０３ｍｍ程度のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）シート２２１，２３１の両側に厚さ０．０４ｍｍ程度のＴＡＣ（セルローストリアセテートフィルム）２２２，２２３と２３２，２３３を密着積層している。そして、上偏光板２２は下側のＴＡＣ２２３の下面に接着層２２４を厚さ０．０２５ｍｍ程度に形成し、下偏光板２３は上側のＴＡＣ２３３の上面に接着層２３４を厚さ０．０２５ｍｍ程度に形成している。
【００３１】
一般にＴＮ型液晶表示パネルでは、上偏光板２２と下偏光板２３は、いずれも偏光軸に平行な方向の振動面を持つ直線偏光は透過し、偏光軸に直交する方向の振動面を持つ直線偏光は吸収する特性を有する吸収型偏光板であり、その偏光軸を互いに平行あるいは直交させて配置する。
液晶層２１３がＴＮ液晶層の場合は、導光板３０から下偏光板２３と下基板２１２を通して液晶層２１３に入射した直線偏光は、電圧無印加状態の部分では液晶層２１３内で９０°旋光されて上偏光板２２に達する。
【００３２】
そのため、上偏光板２２と下偏光板２３の偏光軸が平行な場合には上偏光板２２で吸収されるためノーマル黒表示になり、コモン電極とセグメント電極の間に電圧が印加された部分では、液晶層２１３に入射した直線偏光はそのまま上偏光板２２に達するので、それを透過して視認側に出射し、光源の色に応じた色で表示される。
この実施形態ではノーマル黒表示としたが、上偏光板２２と下偏光板２３の偏光軸を互いに直交させても良い。この場合、導光板３０から下基板２１０を通して液晶層２１３に入射した直線偏光は、電圧無印加状態の部分では上偏光板２２を透過して視認側に出射するので、ノーマル白（光源の色）表示で、電圧が印加されたセグメント電極の部分が黒く表示されることになる。このとき液晶表示パネル２０と導光板３０の間に半透過反射板を挿入し、反射型表示を可能としておくことが好ましい。
【００３３】
この実施形態では、図１で説明したように、上偏光板２２におけるこの液晶表示パネル２０が仮想操作ボタンを表示する各表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、スリット２２ｓを形成している。また、下偏光板２３における各表示領域２０ａの周囲に相当する部分にも、上偏光板２２のスリット２２ｓと対応する位置にスリット２３ｓを形成している。
【００３４】
導光板３０は、厚さ０．１５ｍｍのＰＣ（ポリカーボネート）のシートであり、その一端面から、光源であるＬＥＤ４０の発光による照明光を導入する。そして、この照明光は、導光板３０の表裏面で反射を繰り返して拡散し、バックライトとして液晶表示パネル２０の下面をほぼ均一な明るさで照明して、液晶表示パネル２０に表示をさせる。これにより、暗い環境でも明瞭な表示がなされる。なお、スリット２２ｓからの光の漏れを防止するため、導光板３０のスリット２２ｓ部に対応する部位は遮光層３０ｓが印刷されている。
【００３５】
ＬＥＤ４０は一般には白色発光のものを使用するが、黄色や他の色の光を発光するものを使用してもよいし、赤、緑、青の多色発光のＬＥＤを使用して表示色を切り替えたり、フィールドシーケンシャルカラー表示を行うようにしてもよい。光源として線光源や面光源を使用してもよい。しかし、このバックライトを構成する導光板３０とＬＥＤ４０等の光源は、この発明に必須のものではない。
【００３６】
この入力装置によれば、液晶表示パネル２０の上基板２１１及び下基板２１２より剛性が高い上偏光板２２と下偏光板２３のそれぞれ各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリット２２ｓ，２３ｓを形成したので、仮想操作ボタンが表示された領域２０ａを押下したとき、その押下力が偏光板２２，２３によって周囲に分散されることが極めて少なく、効率よくドームスイッチ１０Ｓに伝達される。そのため、ドームスイッチ１０Ｓのドーム状可動接片１４の弾性変形によるスイッチ動作を確実に行わせることができ、その復元力も液晶表示パネル２０の押下部に効率よく伝達されるので、充分なクリック感が得られる。
【００３７】
また、アクチュエータ（押し子）を設けないので、繰り返し押圧操作しても液晶表示パネル２０にダメージを与えることがなく、表示不良が発生する恐れもない。
さらに、アクチュエータや緩衝材、補強板などの付加的な部材を設けないので、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
【００３８】
この実施形態では上偏光板２２と下偏光板２３の両方にスリットを形成しているので、クリック感を高める効果が大きいが、上偏光板２２と下偏光板２３のいずれか一方のみにスリットを形成しても、スリットを形成しない場合に比べればかなりクリック感を高めることができる。上偏光板２２にスリット２２ｓを形成すると、液晶表示パネル２０の上面の平面性が若干損なわれ、用途によっては見栄えが悪くなるので、そのような場合には下偏光板２３にのみスリット２３ｓを形成すればよい。
【００３９】
なお、液晶表示パネル２０の一つの表示領域２０ａの周囲に相当する位置において、偏光板２２，２３に形成するスリットの数は４個に限るものではなく、２個又は３個あるいは５個以上に分けてもよく、その各スリットの長さが同じでなくてもよい。
【００４０】
図４は偏光板に形成するスリットの形状を変更した実施形態の外観を単純化して示す斜視図である。この例では、液晶表示パネル２０の上偏光板２２の表示領域２０ａに相当する部分を囲むように無端状（図示の例ではリング状）にスリット２２ｓを形成している。図２に示した下偏光板２３の対応する位置にも無端状にスリット２３ｓを形成する。あるいは、上偏光板２２又は下偏光板２３の一方にのみ無端状（リング状）のスリットを形成してもよい。
【００４１】
このようにすれば、液晶表示パネル２０の表示領域２０ａを押下したときの押下力が偏光板によって周囲に分散するのを一層確実に防いで、クリック感を高める効果を増すことができる。しかし、図１に示した例のようにスリットを分割して形成し、表示領域２０ａに対応する部分とスリットの外側の部分とを一部で接続し、偏光板を一体化しておいた場合、製造工程で偏光板を液晶セル２１に貼り付ける作業が容易であるという利点がある。
【００４２】
なお、上偏光板２２と下偏光板２３の一方における表示領域２０ａの周囲に相当する部分には分割した複数のスリットを形成し、他方には無端状のスリットを形成してもよい。
液晶表示パネル２０の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状は円形に限らず、楕円形や正方形、長方形など種々の形状に変更し得るが、その形状に合わせた形状で、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における表示領域２０ａの周囲に相当する部分にスリットを形成すればよい。
【００４３】
図５及び図６は、液晶表示パネル２０の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状が略正方形の場合の例を示す。
図５は、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における略正方形の表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、各辺の中央部のみを残して４分割したＬ字状のスリット２２ｓ、２３sを形成した例を示している。
図６は、上偏光板２２と下偏光板２３の少なくとも一方における略正方形の表示領域２０ａの周囲に相当する部分に、その全周に亘って無端状（略正方形）のスリット２２ｓ、２３sを形成した例を示している。
【００４４】
〔第２の実施形態：図7及び図８〕
次に、この発明による入力装置の第２の実施形態について、図７及び図８によって説明する。図７はその入力装置の図１と同様な斜視図であり、図８はそのＢ−Ｂ線に沿う模式的な拡大断面図である。
この第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と異なるのは偏光板と遮光層の形状だけであるので、図１及び図２と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００４５】
この第２の実施形態の入力装置の液晶表示パネル２０′は、液晶セル２１の構成は第１の実施形態と同じであるが、上偏光板２２′及び下偏光板２３′を、液晶表示パネル２０′の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａに相当する領域にのみ対向して設けている。これは、図４に示した例における上偏光板２２又は図示していない下偏光板の無端状のスリットより外側の部分を全て除去したものに相当する。また遮光層３０′ｓは、導光板３０表面における上偏光板２２′及び下偏光板２３′のない部位に印刷されている。
【００４６】
このような偏光板２２′，２３′を液晶セル２１の上基板２１１及び下基板２１２に貼り付けるには、例えば、両面に保護シートを備え接着剤が予め塗布された大判の偏光板において、図３に示した接着層２２４又は２３４が無い方の全面に偏光板と保護シート間よりも粘着力が弱い剥離台紙を貼って、液晶セル２１上の表示領域２０ａに相当する領域の周囲に偏光板の全厚さに及ぶ円形の切込を入れ、偏光板２２′，２３′として残す部分の接着剤側の保護シートを除去し、その偏光板の接着層２２４又は２３４のある方の全面を上基板２１１又は下基板２１２の外面に貼り付けた後、剥離台紙を剥がしてから偏光板２２′，２３′として残す部分以外の一体になっている部分を剥がすようにすればよい。
【００４７】
この実施形態によれば、液晶表示パネル２０′の表示領域２０ａを押下したときの押下力が偏光板によって周囲に分散するのを完全に防げるので、キー操作時のクリック感を大幅に高めることができる。その他の効果は、前述した第１の実施形態の場合と同様である。
【００４８】
この実施形態でも、液晶セル２１の上基板２１１側と下基板２１２側の一方の偏光板は全面に設け、他方の偏光板だけを表示領域２０ａに相当する領域にのみ設けるようにしてもよい。また、一方の偏光板には第１の実施形態と同様にスリットを形成し、他方の偏光板はこの実施形態のように表示領域２０ａに相当する領域にのみ設けるようにしてもよい。
また、上偏光板２２′及び下偏光板２３′の形状を、液晶表示パネル２０′の各仮想操作ボタンを表示する表示領域２０ａの形状に合わせて、楕円形や正方形、長方形など種々の形状に変更し得ることも同様である。
【００４９】
〔液晶セルのセグメント電極の例：図９及び図１０〕
ここで、上述した各実施形態における液晶セル２１の一方の基板２１１又は２１２の内面に形成するセグメント電極の形状例を図９及び図１０によって説明する。
図９は同じ表示領域２０ａ内の異なる部分で２つの文字を切り替え表示する場合のセグメント電極の例を示す。この例では表示領域２０ａ内の左半部にローマ字の「Ａ」の形のセグメント電極ＳＡが、右半部にアラビア数字の「１」の形のセグメント電極Ｓ１が形成されており、図示していないコモン電極との間に電圧を印加した方のセグメント電極のパターン部分が透過状態になり、導光板３０からの光が視認側に射出して「Ａ」又は「１」を表示する。
【００５０】
液晶表示パネルの表示領域２０ａを指先等で押圧すれば、そのとき表示されている文字あるいは記号（文字等と言う）に応じた入力をすることができる。
この例では同じ表示領域２０ａ内でも表示する文字等によって、表示位置が変わるのと、表示領域２０ａの面積に比べて表示される文字等が小さくなるという欠点があるが、セグメント電極への配線数が極めて少なくて済むので、配線が簡単であるという実用上大きな利点がある。
【００５１】
図１０は同じ表示領域２０ａ内の同じ部分で２つの文字を切り替え表示する場合のセグメント電極の例を示す。この例ではローマ字の「Ａ」とアラビア数字の「１」を同じ位置に表示できるように、６個のセグメント電極Ｓ２〜Ｓ７を僅かな隙間をあけて互いに分離して形成している。そして、セグメント電極Ｓ２〜Ｓ５に電圧を印加すれば、「Ａ」が表示され、セグメント電極Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７に電圧を印加すれば、「１」が表示される。
【００５２】
この例では、表示領域２０ａ内の同じ部分に２つの異なる文字等を大きく切り替え表示することができるので、視認性がよいが、組み合わせる文字等によってセグメント電極のパターンが複雑で多数になり、セグメント電極の形成とその各セグメント電極への配線が複雑化して、製造コストが上昇するという問題がある。
また、アラビア数字や簡単な記号だけを切り替えて表示する場合は、一般のデジタル表示に使用されている「７セグメント」の電極を使用すればよい。
【００５３】
〔この発明の変更例及び応用例〕
この発明の上述した各実施形態では、液晶表示パネル２０又は２０′を構成する液晶セル２１における液晶層２１３がＴＮ液晶からなる例で説明したが、液晶層２１３をＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）液晶で形成する場合は、液晶セル２１と上偏光板２２又は２２′との間に位相差板を介装する。
その場合には、その位相差板にも上偏光板２２のスリット２０ｓと同じ位置にスリットを形成するか、液晶表示パネル２０′の仮想操作ボタンを表示する各領域２０ａにのみ位相差板と上偏光板２２′を設けるようにすればよい。
【００５４】
また、上述した各実施形態における液晶表示パネル２０又は２０′は、下面側に光源のＬＥＤ４０と導光板３０によるバックライトを設けた透過型の液晶表示パネルであるが、バックライトを設けずに外光を利用して表示する反射型あるいは吸収型の液晶表示パネルに代えてもよい。
その場合には、液晶表示パネルの下偏光板の下面側に反射層（白色叉は明るい色の乱反射層、又は鏡面反射層などを含む）か、黒色又は暗い色の光吸収層を設ける。
【００５５】
また、バックライトを設けた場合でも、下偏光板の下面側に半透過反射層又は半透過吸収層を設けて、明るい環境ではバックライトを使用せずに反射型又は吸収型の表示を行い、暗い環境ではバックライトを点灯して透過型の表示を行うようにすることもできる。
これらの場合には、液晶表示パネルの下偏光板の下面側に設ける反射層、光吸収層、あるいは半透過反射層又は半透過吸収層にも、下偏光板のスリットと同じ位置にスリットを形成するか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ下偏光板と共に上記いずれかの層を設けるようにすればよい。
【００５６】
さらに、下偏光板として、偏光軸と平行する方向の振動面を持つ直線偏光は透過し、偏光軸と直交方向のする振動面を持つ直線偏光は全反射する特性を有する反射型偏光板を使用し、その下面側に吸収層やカラー層などを設けて、外光による明るい反射型あるいは吸収型の表示を行うこともできる。
その場合も、その反射型偏光板と吸収層やカラー層などに、前述の下偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ反射型偏光板と共に上記いずれかの層を設けるようにすればよい。
【００５７】
また、上偏光板の上面に、紫外線吸収層や反射防止層など各種のコート層を設ける場合には、そのコート層にも前述の上偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみ上偏光板とそのコート層を設けるようにすればよい。
【００５８】
あるいは、この発明の応用例として、液晶表示パネルとして散乱型液晶表示パネルを使用した場合、すなわち液晶セル内の液晶層が高分子分散型（ポリマネットワーク型）等の光散乱型液晶層である場合には、その液晶層を挟む電極間に電圧を印加していない状態では、高分子材料と液晶の屈折率が異なるため光を散乱して不透明になっており、適当な大きさの電圧を印加すると、高分子材料と液晶の屈折率が略同じになるため透明になることにより表示がなされる。
【００５９】
そのため、液晶セルの両側の偏光板は不要であるが、下基板の下面側に反射板を設ける必要がある。そこで、その反射板に前述の下偏光板に設けたのと同様なスリットを設けるか、液晶表示パネルの仮想操作ボタンを表示する各領域にのみその反射板を設けるようにすれば、クリック感を高めることができる。
【００６０】
〔携帯電話機への搭載例〕
次に、この発明による入力装置の携帯電話機への搭載例を説明する。図１１は、この発明による入力装置を搭載した携帯電話機をメインディスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【００６１】
この携帯電話機６０は本体部６１とメインディスプレイ部６２とが開閉可能に連結され、メインディスプレイ部６２にはカラー液晶表示パネルによるメインディスプレイ６３が設けられている。本体部の上面には、キーパッドとしてこの発明による入力装置６（上述したいずれの実施形態のものでもよい）が搭載されている。
【００６２】
この入力装置６の液晶表示パネルの各仮想操作ボタンを表示する領域には、初期状態では通常の携帯電話機のキーパッドの各キーと同じテンキーや各種機能選択キー等の各キーが表示さており、その各キー表示領域をタッチすることによってダイヤル入力や機能選択などを行うことができる。また、機能選択に応じて仮想操作ボタンの表示を変化させることができ、次に操作可能なキーのみを表示することもできる。
【００６３】
この携帯電話機６０は、キーパッドとしてこの発明による入力装置６を搭載しているので、キー操作時にクリック感のある入力をすることができる。しかも、長期間使用しても液晶表示パネルによる仮想操作ボタンの表示不良が生じる恐れがない。
さらに、フィールドシーケンシャルカラー表示を行うようにすれば、入力モードにより入力可能なキーのみを特定の色で表示したり、メインパネルのキーの表示色とキーパッドのキーの表示色を関連させたり、ユーザがキーの色を自由に設定することもでき、ファッション性や操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
この発明による入力装置は、入力操作時にクリック感が充分あり、しかも液晶表示パネルにダメージを与えることがないので、表示不良が発生する恐れがない。また、アクチュエータ等の付加部材を設けないので、入力装置の薄型化及び軽量化が容易になる。
そのため、携帯電話機や携帯端末などの各種携帯型電子機器のキーパットとして最適であり、その他の各種事務機器や電子機器などのオペレーションパネルにも適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
６：入力装置 １０：スイッチシート １０Ｓ：ドームスイッチ
１１：スイッチシートの基板 １２：円形の固定接点
１３：リング状の固定接点 １４：ドーム状可動接片
１５：固定シート ２０，２０′：液晶表示パネル
２０ａ：表示領域 ２１：液晶セル ２２，２２′：上偏光板
２３，２３′：下偏光板 ２２ｓ、２３ｓ：スリット
３０：導光シート ３０ｓ，３０′ｓ：遮光層
４０：光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）
２１１：上基板（基板） ２１２：下基板（基板）
２１３：液晶層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、
該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、前記２枚の基板のそれぞれ前記液晶層と接しない外側の面に偏光板を備えると共に、前記ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、
該液晶表示パネルの前記各表示領域が視認側から押圧されることにより、前記スイッチシートに対応する前記ドームスイッチが押圧されてスイッチ動作させるように構成された入力装置であって、
前記各偏光板の少なくとも一方における前記各表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成したことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記スリットが、前記各偏光板の両方の前記各表示領域の周囲に相当する部分の対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記スリットが、前記偏光板の前記各表示領域に相当する部分を囲むように無端状にあるいは複数の部分に分割されて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、
該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、前記２枚の基板のそれぞれ前記液晶層と接しない外側の面に一対の偏光板を備えると共に、前記ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、
該液晶表示パネルの前記各表示領域が視認側から押圧されることにより、前記スイッチシートに対応する前記ドームスイッチが押圧されてスイッチ動作されるように構成された入力装置であって、
前記各偏光板の少なくとも一方は、前記各表示領域に相当する領域にのみ設けられたことを特徴とする入力装置。
【請求項５】
前記各偏光板の両方が、前記液晶表示パネルの前記各表示領域に相当する領域にのみ対向して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記液晶表示パネルの前記スイッチシート側に配設された可撓性を有する導光板と、該導光板を端面より照明する光源とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１】
複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、
該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、前記２枚の基板のそれぞれ前記液晶層と接しない外側の面に偏光板を備えると共に、前記ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、
該液晶表示パネルの前記各表示領域が視認側から押圧されることにより、前記スイッチシートに対応する前記ドームスイッチが押圧されてスイッチ動作させるように構成された入力装置であって、
前記各偏光板の少なくとも一方における前記各表示領域の周囲に相当する部分にスリットを形成したことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記スリットが、前記各偏光板の両方の前記各表示領域の周囲に相当する部分の対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記スリットが、前記偏光板の前記各表示領域に相当する部分を囲むように無端状にあるいは複数の部分に分割されて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
複数のドームスイッチを有するスイッチシートと、該スイッチシート上に配設された液晶表示パネルとを備え、
該液晶表示パネルは、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持し、前記２枚の基板のそれぞれ前記液晶層と接しない外側の面に一対の偏光板を備えると共に、前記ドームスイッチに対応する各表示領域ごとに仮想操作ボタンを表示する機能を有し、
該液晶表示パネルの前記各表示領域が視認側から押圧されることにより、前記スイッチシートに対応する前記ドームスイッチが押圧されてスイッチ動作されるように構成された入力装置であって、
前記各偏光板の少なくとも一方は、前記各表示領域に相当する領域にのみ設けられたことを特徴とする入力装置。
【請求項５】
前記各偏光板の両方が、前記液晶表示パネルの前記各表示領域に相当する領域にのみ対向して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記液晶表示パネルの前記スイッチシート側に配設された可撓性を有する導光板と、該導光板を端面より照明する光源とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２１８８７８（Ｐ２０１０−２１８８７８Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４１７６（Ｐ２００９−６４１７６）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
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