特許 6233844 キーボード装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233844

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】キーボード装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/02 20060101AFI20171113BHJP

   H01H 13/66 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/02 F

   H01H13/66

   G06F3/02 310G

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-101845(P2014-101845)

(22)【出願日】2014年5月15日

(65)【公開番号】特開2015-219664(P2015-219664A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2016年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】中村 俊季

(72)【発明者】

【氏名】川名 譲

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 尚

(72)【発明者】

【氏名】高井 大輔

(72)【発明者】

【氏名】重高 寛

【審査官】 ▲高▼瀬 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０６１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５３５７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２０５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７５１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６５４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０２

Ｈ０１Ｈ １３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のキートップと、それぞれの前記キートップの下方に配置されて前記キートップによって動作させられるスイッチ入力部と、前記スイッチ入力部の下側に配置された導光シートとを有するキーボード装置において、
前記キートップに対向する静電センサが設けられ、前記静電センサの電極が、前記導光シートの下側に配置されていることを特徴とするキーボード装置。

【請求項2】

前記電極が形成された電極シートが、前記導光シートの下側に重ねられて配置されている請求項１記載のキーボード装置。

【請求項3】

前記電極シートの下面に前記電極が形成され、上面が光反射面とされている請求項２記載のキーボード装置。

【請求項4】

前記キートップは、金属基板上で可動支持部材を介して昇降動作自在に支持され、前記金属基板の下側に前記導光シートと前記電極とが配置されており、前記金属基板に開口部が形成され、前記導光シートで導かれた光が、前記開口部を透過して前記キートップに与えられるとともに、前記電極が前記開口部に対向している請求項１ないし３のいずれかに記載のキーボード装置。

【請求項5】

前記金属基板が対向電極として使用され、前記導光シートの下側に配置された前記電極と前記金属基板との間の静電容量の変化が検知される請求項４記載のキーボード装置。

【請求項6】

金属製のカバー部材を有し、前記カバー部材に形成された複数の開口部のそれぞれの内部に前記キートップが配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載のキーボード装置。

【請求項7】

前記カバー部材が対向電極として使用され、前記導光シートの下側に配置された前記電極と前記カバー部材との間の静電容量の変化が検知される請求項６記載のキーボード装置。

【請求項8】

複数の前記電極のそれぞれが前記キートップの下側に個別に対向しており、前記電極が互いに連結されて、複数のＸ電極列と、複数のＹ電極列とが構成されており、Ｘ電極列とＹ電極列との間の相互容量の変化が検知される請求項１ないし７のいずれかに記載のキーボード装置。

【請求項9】

前記キートップの下側に位置する複数の前記電極のそれぞれが自己容量の変化を検知する請求項１，２，３，４、６のいずれかに記載のキーボード装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量の変化を検知する静電センサがキートップの下側の領域に配置されたキーボード装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のパーソナルコンピュータは、キーボード装置に配列する複数のキートップを操作することや、キートップの配列領域の手前側に配置されたタッチパッドやマウスを操作することによって、表示画面の表示内容を変化させるなどの入力操作が行われる。

【0003】

また、キーボード装置に前記タッチパッド以外の静電容量式のセンサが装備された従来例も存在している。

【0004】

特許文献１には、複数のスイッチ入力部を構成するメンブレンシートに近接センサが配置されたキーボード装置、ならびに隣り合うキートップの間に位置するフレームに近接センサが配置されたキーボード装置が記載されている。これらのキーボード装置は、使用者の手がキーボード装置に接近したことが前記近接センサで検知されると、光源が点灯して、キースイッチが照光されるというものである。

【0005】

特許文献２に記載されたキーボード装置は、キートップに接触検出センサが埋設されている。このキーボード装置は、指先をキートップの上面に接触させて、各キートップ間を跨ぐように滑らせることで、指の移動軌跡に対応する入力を行うことができる、というものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−６１８５４号公報

【特許文献2】特開平１１−１９４８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載されたキーボード装置は、メンブレンシートやフレームに近接センサが設けられているが、この近接センサは、操作者の手の接近を検知できるだけであり、キーボード装置上での指や手の移動を検知できるものではない。

【0008】

特許文献２に記載されたキーボード装置は、それぞれのキートップに接触検出センサを取付ける工程が必要になり、個々のキートップの構造も複雑になる。また、接触検出センサからの配線をキートップの外部に引き出して、支持基板上に設けられた配線基板に接続させることが必要となるため、キーボード装置の構造が複雑になり、キートップを取付ける際の配線作業も煩雑である。

【0009】

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、照光シートの下側の領域を利用して静電センサを配置することで、全体の構造を複雑にすることなく、容量変化による検知動作を行うことができるようにしたキーボード装置を提供することを目的としている。

【0010】

また、本発明は、キートップを支持する金属基板の下側に静電センサの電極を配置して、キートップよりも上方に位置する指や手を検知できるように構成したキーボード装置を提供することを目的としている。

【0011】

さらに、本発明は、金属製のカバー部材に形成された開口部の内部にキートップが配置された構造であっても、キートップよりも上方に位置する指や手を検知できるように構成したキーボード装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、複数のキートップと、それぞれの前記キートップの下方に配置されて前記キートップによって動作させられるスイッチ入力部と、前記スイッチ入力部の下側に配置された導光シートとを有するキーボード装置において、
前記キートップに対向する静電センサが設けられ、前記静電センサの電極が、前記導光シートの下側に配置されていることを特徴とするものである。

【0013】

本発明のキーボード装置は、導光シートの下側の領域を使用して静電センサの電極を配置しているので、キートップは通常のものを使用でき、キーボード装置の構造も複雑化することなく、静電センサを配置することができる。

【0014】

本発明のキーボード装置は、前記電極が形成された電極シートが、前記導光シートの下側に重ねられて配置されているものとして構成できる。

【0015】

この場合に、キーボード装置は、前記電極シートの下面に前記電極が形成され、上面が光反射面とされているものとして構成できる。

【0016】

本発明のキーボード装置では、前記キートップは、金属基板上で可動支持部材を介して昇降動作自在に支持され、前記金属基板の下側に前記導光シートと前記電極とが配置されており、前記金属基板に開口部が形成され、前記導光シートで導かれた光が、前記開口部を透過して前記キートップに与えられるとともに、前記電極が前記開口部に対向しているものである。

【0017】

上記発明のキーボード装置は、金属基板上でキートップが支持されているため、機械的強度を高めることができる。また、金属基板に開口部が形成され、導光シートで導かれた光を開口部からキートップに与えて、キートップを照光できるようにしている。金属基板の下側に配置された電極を前記開口部に対向させることで、照光用の開口部を利用して、キートップ側へ検知電界を形成することができる。よって、キートップ触れた指や手を検知したり、キートップから離れた位置で、指や手を移動させたときに、その操作を検知できるようになる。

【0018】

本発明は、前記金属基板が対向電極として使用され、前記導光シートの下側に配置された前記電極と前記金属基板との間の静電容量の変化が検知されるものとして構成できる。

【0019】

上記発明のキーボード装置は、金属基板が検知感度を阻害することがなく、むしろ金属基板を対向電極として使用することで感度のよい検知動作を行えるようになる。

【0020】

あるいは、本発明は、金属製のカバー部材を有し、前記カバー部材に形成された複数の開口部のそれぞれの内部に前記キートップが配置されているものとして構成できる。

【0021】

上記発明では、金属製のカバー部材を使用して薄型で強度の高いキーボードを構成できる。この場合も、導光シートの下側に配置された電極を、キートップが存在する開口部の下側に対向させることで、キートップの上方へ検知電界を形成することができる。

【0022】

本発明は、前記カバー部材が対向電極として使用され、前記導光シートの下側に配置された前記電極と前記カバー部材との間の静電容量の変化が検知されるものとして構成することができる。

【0023】

上記発明のキーボード装置は、金属製のカバー部材が検知感度を阻害することがなく、むしろカバー部材を対向電極として使用することで感度のよい検知動作を行えるようになる。

【0024】

本発明のキーボード装置は、複数の前記電極のそれぞれが前記キートップの下側に個別に対向しており、前記電極が互いに連結されて、複数のＸ電極列と、複数のＹ電極列とが構成されており、Ｘ電極列とＹ電極列との間の相互容量の変化が検知される。

【0025】

または、前記キートップの下側に位置する複数の前記電極のそれぞれが自己容量の変化を検知するものであってもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明は、導光シートの下側の領域を使用して静電センサを配置することができる。また、金属基板や金属製のカバー部材を使用した場合にも、キートップと対向する照光用の開口部に電極を対向させることで、キートップの前方で移動する指や手などを高感度に検知できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施の形態のキーボード装置を備えたパーソナルコンピュータの斜視図、

【図2】本発明の第１の実施の形態のキーボード装置を示す平面図、

【図3】図２に示すキーボード装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、

【図4】キーボード装置の一部の構造を示す分解斜視図、

【図5】静電センサを構成する電極の配置図、

【図6】本発明の第２の実施の形態のキーボード装置を示す平面図、

【図7】図６に示すキーボード装置をＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した断面図、

【図8】本発明の実施の形態のキーボード装置を含むパーソナルコンピュータの回路ブロック図、

【発明を実施するための最良の形態】

【0028】

図１に示すパーソナルコンピュータ１は、キーボード装置２と表示装置３とが折り畳み可能に一体化されたブック型である。ただし、本発明は、キーボード装置２と表示装置３とが別体に形成されて、有線または無線のインターフェースで接続されているものであってもよい。

【0029】

表示装置３には、カラー液晶表示パネルなどの表示パネルが内蔵されており、その表示画面４が、表示装置３のほぼ全域に現れている。

【0030】

キーボード装置２は、薄型のケース５を有している。キーボード装置２は、ケース５の中央部分にキー配列領域１０が形成されており、キー配列領域１０より手前側（Ｙ２側）にタッチパッド７が配置されている。タッチパッド７は、相互容量検出型であり、Ｘ方向に延びる複数のＸ方向電極と、Ｙ方向に延びる複数のＹ方向電極とが、互いに絶縁された状態で交差している。導電体である人の指がタッチパッド７に触れることで、入力操作を行うことができる。

【0031】

図２に、キーボード装置２の平面図が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図が示されている。また、図４に個々のキートップに対応する部分の構造が分解斜視図で示されている。

【0032】

図３に示すように、薄型のケース５は、上面５ａと側面５ｂならびに底面５ｃを有している。ケース５は合成樹脂製である。キー配列領域１０に、金属基板１１が設置されており、ケース５の底面５ｃと金属基板１１との間に、シート積層体３０が挟まれている。

【0033】

図３と図４に示すように、金属基板１１の上に、メンブレン積層体１２とマスクシート１３が順に重ねられて固定されており、マスクシート１３の上方にキートップ１５が設けられている。

【0034】

キートップ１５が設けられる部分では、金属基板１１に、第１の支持片１１ａと第２の支持片１１ｂが上方に向けて折り曲げられている。図４に示すように、それぞれ第１の支持片１１ａはＹ方向に離れて一対設けられており、第２の支持片１１ｂもＹ方向に離れて一対設けられている。

【0035】

メンブレン積層体１２には、それぞれのキートップ１５に対向する領域に一対の開口部１２ａ，１２ａと開口部１２ｂが形成されている。マスクシート１３には開口部１３ａ，１３ａと開口部１３ｂが形成されている。メンブレン積層体１２の開口部１２ａ，１２ａとマスクシート１３の開口部１３ａ，１３ａは、少なくとも一部が重なる形状と大きさに形成されており、開口部１２ｂと開口部１３ｂも、少なくとも一部が重なる形状と大きさに形成されている。

【0036】

前記第１の支持片１１ａは開口部１２ａと開口部１３ａに挿入され、第２の支持片１１ｂは開口部１２ｂと開口部１３ｂに挿入されて、それぞれの支持片１１ａ，１１ｂがメンブレン積層体１２ならびにマスクシート１３よりも上方に突出している。

【0037】

それぞれのキートップ１５と金属基板１１との間に、第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７が設けられている。第１の可動支持部材１６は、その一端１６ａが第１の支持片１１ａに回動自在に支持され、他端１６ｂがキートップ１５の下部に回動自在で且つ横方向へスライド自在に支持されている。第２の可動支持部材１７は、一端１７ａがキートップ１５の下部に回動自在に支持され、他端１７ｂが第２の支持片１１ｂに回動自在で且つ横方向へスライド自在に支持されている。第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７は、その中央部どうしが回動自在に連結されており、第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７とでＸ型の支持リンクが構成されている。

【0038】

前記マスクシート１３とキートップ１５との間に弾性部材１８が設けられている。弾性部材１８は合成ゴムで形成されており、キートップ１５に対して金属基板１１から離れる方向である上向きの付勢力を与えている。弾性部材１８の下側の内部は空洞であり、この空洞内に下向きの押圧凸部１８ａが一体に形成されている。

【0039】

図３に示すように、前記メンブレン積層体１２は、基板シート１２ｃと押圧シート１２ｄと、前記両シート１２ｃと１２ｄとの間に挟まれたスペーサ層１２ｅとが積層されて構成されている。前記弾性部材１８の押圧凸部１８ａが対向する部分では、スペーサ層１２ｅに穴が形成されてスイッチ入力部１２ｆが形成されている。スイッチ入力部１２ｆは、全てのキートップ１５の下に設けられた弾性部材１８の押圧凸部１８ａと対向する位置に形成されている。

【0040】

スイッチ入力部１２ｆでは、基板シート１２ｃの上面に対を成す下側接点が設けられ、押圧シート１２ｄの下面に、上側接点が設けられている。一対の下側接点は、基板シート１２ｃの上面に配線された導電パターンに個別に導通されている。キートップ１５が押されると、第１の可動支持部材１６の一端１６ａが第１の支持片１１ａとの係合部を支点として回動し、第２の可動支持部材１７の一端１７ａがキートップ１５の下部で回動して、キートップ１５が下降する。このとき、弾性部材１８がキートップ１５で押し潰されるとともに、押圧凸部１８ａでマスクシート１３を介してスイッチ入力部１２ｆの押圧シート１２ｄが押され、上側接点が、一対の下側接点に接触して、下側接点どうしが互いに導通させられる。これによりキー入力信号が得られる。

【0041】

図４に示すように、金属基板１１には、第１の支持片１１ａを切り起こす部分に一対の開口部１１ｃ，１１ｃが形成され、第２の支持片１１ｂを切り起こす部分に開口部１１ｄが形成されている。開口部１１ｃ，１１ｃは、メンブレン積層体１２の開口部１２ａ，１２ａならびにマスクシート１３の開口部１３ａ，１３ａと少なくとも一部が重なる形状と大きさに形成されている。同様に、開口部１１ｄも、開口部１２ｂならびに開口部１３ｂと重なる形状と大きさに形成されている。

【0042】

図４に示すように、ケース５の底面５ｃとメンブレン積層体１２とで挟まれたシート積層体３０は、導光シート３１とその下に重ねられた電極シート３２とで構成されている。

【0043】

導光シート３１は、ＰＥＴシートやポリカーボネートシートなどの透光性の樹脂シートであり、その下面３１ａでは、少なくともキートップ１５と対向する部分が光反射面となっている。光反射面では、下面３１ａに白色の塗装が施され、または下面３１ａに光を乱反射させる粗面が形成されている。

【0044】

キーボード装置２には、導光シート３１の側端面に対向する複数の光源が設けられている。光源はＬＥＤ素子などである。光源から発せられた光は導光シート３１の内部に導かれ、前記光反射面で反射されて、導光シート３１の上方へ発せられる。導光シート３１から出た光は、金属基板１１の開口部１１ｃ，１１ｄならびにメンブレン積層体１２の開口部１２ａ，１２ｂとマスクシート１３の開口部１３ａ，１３ｂを通過して、キートップ１５に下側から照射される。

【0045】

キートップ１５は、その上面の一部に文字や記号が記されており、その部分が透光性で、それ以外の部分が遮光構造となっている。キートップ１５に与えられる光によって、前記文字や記号が照光される。

【0046】

電極シート３２はＰＥＴシートなどで形成されており、その上面に電極３３と、電極３３に接続された配線３４が形成されている。電極３３と配線３４は、銀ペーストなどの印刷層やエッチングされた銅箔層などの導電材料層で形成されている。電極３３は、正方形または長方形である。なお、電極３３は円形でも楕円形などであってもよい。

【0047】

図５の平面図には、電極３３の配置が模式的に示されている。図５では、電極３３がＸ電極３３ｘとＹ電極３３ｙとに区別されて記載されている。実際には、図５に示す電極３３ｘ，３３ｙの配置と図２に示すキートップ１５の配列とが一致しているが、図５では、電極の配置がやや簡素化されて記載されている。

【0048】

なお、全てのキートップ１５に電極３３ｘ，３３ｙが対向している必要はなく、例えば、図２に示す小面積のキートップ１５ａや大面積のキートップ１５ｂの下側に電極３３ｘ，３３ｙが存在していなくてもよい。また、１個おきや２個おきとなるように、一部のキートップ１５の下側に電極３３ｘ，３３ｙが配置されていてもよい。

【0049】

図５に示す電極シート３２では、Ｘ電極３３ｘが配線３４ｘで互いに連結されて、Ｘ電極列Ｘ１，Ｘ２を構成している。Ｘ電極列Ｘ１では、１０個のＸ電極３３ｘがＸ方向へ向けて２列となるように互い違いに配置されて、互いに直列に接続されている。Ｘ電極列Ｘ２においても、１０個のＸ電極３３ｘがＸ方向へ向けて２列となるように互い違いに配置されて、互いに直列に接続されている。

【0050】

Ｙ電極３３ｙは配線３４ｙで互いに連結されて、Ｙ電極列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５を構成している。Ｙ電極列Ｙ１では、４個のＹ電極３３ｙがＹ方向へ斜めの向きで互い違いに配置されて、互いに直列に接続されている。これは、Ｙ電極列Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５においても同じである。

【0051】

Ｘ電極列Ｘ１，Ｘ２からは、それぞれ引出し配線３５ｘが延びており、それぞれの引出し配線３５ｘはコネクタ部３６ｘに設けられた２極の接点にそれぞれ接続されている。Ｙ電極列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４からは、それぞれ引出し配線３５ｙが延びており、それぞれの引出し配線３５ｙがコネクタ部３６ｙに設けられた５極の接点にそれぞれ接続されている。

【0052】

図５に示す電極シート３２では、Ｘ電極３３ｘとＹ電極３３ｙとで、相互容量型の静電センサが構成されている。その駆動方式は、例えば、マルチプレクサにより、Ｙ電極列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５が順番に駆動回路に接続されて、Ｙ電極列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５を構成するＹ電極３３ｙに矩形波のパルス電圧が間欠的に印加される。このとき、Ｘ電極列Ｘ１，Ｘ２の全てのＸ電極３３ｘが検知回路に接続される。Ｘ電極３３ｘとＹ電極３３ｙとの間に容量が形成されているため、Ｙ電極３３ｙに与えられる駆動電圧の立ち上がりと立下りにＸ電極３３ｘに電流が流れる。キートップ１５の上方に指または手が位置していると、指または手に電界が吸収されるため、Ｘ電極３３ｘに流れる電流が変化する。キーボード装置２に設けられたセンサ制御部では、Ｘ電極３３ｘで検知される電流と、Ｙ電極列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５のうちのどのＹ電極列に駆動電圧が与えられているかの情報から、指や手の接近位置のＸ座標情報が得られる。

【0053】

前記処理と重複しない時間で、Ｘ電極列Ｘ１とＸ２が順番に駆動回路に接続され、全てのＹ電極３３ｙが検知回路に接続されて、キートップ１５上で指や手が接近する位置のＹ座標情報が得られる。

【0054】

前記駆動方式において、Ｘ電極３３ｘとＹ電極３３ｙに駆動電圧が印加されると、電極３３から上方へ電界が形成される。図４に示すように、電極３３の上方に金属基板１１が配置されているが、金属基板１１には照光用の開口部１１ｃ，１１ｄが形成されているため、電極３３からの電界は、開口部１１ｃ，１１ｄを通じてキートップ１５に与えられ、キートップ１５の上方に電界を形成することができる。この電界が形成される領域において、駆動電圧が与えられている電極３３と検知回路に接続されている電極３３との間の浮遊容量の変化が検出される。

【0055】

複数のキートップ１５のそれぞれの下側に開口部１１ｃ，１１ｄと電極３３とが位置しているため、キー配列領域１０の上方に指や手が位置すると、その影響により検知側の電極３３に流れる電流が変化する。これにより、キー配列領域１０の上方で指や手を移動させたときに、その位置情報をＸ−Ｙ座標上の情報として取得することができる。

【0056】

静電センサの他の駆動方式として、キートップ１５の下に位置する電極３３を独立した電極とし、それぞれの電極を個別に駆動回路と検知回路に接続できるようにしてもよい。このときの駆動方法は、例えば、図２に示すように、いずれかのキートップ１５を駆動電極（Ｄ）とし、駆動電極（Ｄ）に隣接している他の複数のキートップ１５を検知電極（Ｓ）として、駆動電極（Ｄ）と検知電極（Ｓ）との相互容量の変化を検知する。マルチプレクサで、駆動電極（Ｄ）と検知電極（Ｓ）を順番に切替えることによって、キー配列領域１０上に指や手を接近させたときに、その接近位置をＸ−Ｙ座標上の情報として取得することができる。

【0057】

または、個々の電極に駆動電圧を順番に与え、その電極に流れる電流の遅れを検知して浮遊容量の変化を検知できるようにした自己容量型の駆動・検知方式を採用してもよい。

【0058】

さらに、個々の電極３３を独立した電極とし、さらに金属基板１１を対向電極として使用することができる。この方式では、金属基板１１を駆動回路に接続して、金属基板１１に矩形波のパルス状の駆動電圧を間欠的に印加すると、駆動電圧の立ち上がりと立下りに電極３３に電流が流れる。キートップ１５の上に指や手が接近すると、電極３３に流れる電流値が変化する。よって、複数のキートップ１５の下に配置された電極３３を順番に検知回路に接続し、それぞれの電極３３で検知される電流を監視することで、キー配列領域１０上のどの位置に指や手が接近したかを検知することができる。

【0059】

逆に、金属基板１１を検知回路に接続し、複数のキートップ１５の下に配置された電極３３を順番に駆動回路に接続してもよい。金属基板１１に流れる電流を監視し、どの電極３３に駆動電圧を与えているかの情報を得ることで、キー配列領域１０上のどの位置に指や手が接近したかを検知することができる。

【0060】

金属基板１１を対向電極として使用する駆動・検知方式では、金属基板１１が、静電センサの検知を阻害するのではなく、むしろ金属基板１を静電センサの一部として使用できるようになり、金属基板１の下側に電極３３が配置されていても、高感度の検知動作を行うことができる。

【0061】

なお、前記実施の形態では、導光シート３１と電極シート３２とが別々に構成されているが、前記電極シート３２の下面に前記電極３３が形成され、上面が光反射面とされて、１枚のシートが導光シートと電極シートを兼ねているものであってもよい。

【0062】

図６と図７には、第２の実施の形態のキーボード装置１０２が示されている。第１の実施の形態のキーボード装置２と第２の実施の形態のキーボード装置とでは基本的な構造が相違しているが、同じ機能を有する部材については、同じ符号を付して説明する。

【0063】

このキーボード装置１０２は薄型であり、金属基板１１の上方に対向する金属製のカバー部材１０５を有している。カバー部材１０５には複数の開口部１０５ａが形成されており、複数のキートップ１５は、それぞれ開口部１０５ａに位置している。

【0064】

金属基板１１の上に、シート積層体３０とメンブレン積層体１２とが積層されている。金属基板１１とカバー部材１０５との間に第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７が配置されている。第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７は、上端部がキートップ１５の下面に回動自在に連結されており、下端部はカバー部材１０５の内面に回動自在に支持されている。

【0065】

メンブレン積層体１２の上にドーム状の板ばね１０８が配置されており、板ばね１０８の頂部下面に設けられた突部１０８ａが、スイッチ入力部１２ｆに対向している。キートップ１５は板ばね１０８によって上向きに付勢されており、キートップ１５の周縁部が、開口部１０５ａの周辺部において、カバー部材１０５の下面に押し付けられている。キートップ１５が押されると、第１の可動支持部材１６と第２の可動支持部材１７とが倒れるように動作し、キートップ１５が下降し、キートップ１５の突部１０８ａによってスイッチ入力部１２ｆが押し潰されて、接点が導通状態に切り替えられる。

【0066】

シート積層体３０は、導光シート３１と電極シート３２とが積層されて構成され、電極シート３２に電極３３が設けられているものである。または、電極シート３２の下面に前記電極３３が形成され、上面が光反射面とされているものであってもよい。

【0067】

このキーボード装置１０２は、薄型でありながら強度を高めるために、金属基板１１と金属製のカバー部材１０５とが上下に設けられ、キートップ１５などが存在していない部分で、金属基板１１とカバー部材１０５とがねじ止めなどで固定されている。

【0068】

第２の実施の形態のキーボード装置１０２では、電極３３を有するシート積層体３０の上方に金属製のカバー部材１０５が存在しているが、それぞれの電極３３がカバー部材１０５の開口部１０５ａの下側に対向しているため、電極３３からの検知電界Ｅ１は、開口部１０５ａ内部を経て、キートップ１５の上方へ広がるようになる。よって、キートップ１５の上方の広い範囲に検知空間を形成することが可能であり、キー配列領域１０の上方に指や手が接近したときに、その操作位置を高感度に検知することができる。

【0069】

図６と図７に示す実施の形態においては、互いに独立して形成される複数の前記電極３３と金属製のカバー部材１０５の双方を電極として使用することができる。

【0070】

この場合に、カバー部材１０５を駆動回路に接続し、カバー部材１０５に矩形波のパルス状の駆動電圧を間欠的に印加すると、駆動電圧の立ち上がりと立下りに電極３３に電流が流れる。キートップ１５の上に指や手が接近すると、その下に位置する電極３３に流れる電流値が変化するため、それぞれのキートップ１５の下側に配置された電極３３を順番に検知回路に接続することで、キー配列領域１０上のどの位置に指や手が接近したかを検知することができる。

【0071】

逆に、カバー部材１０５を検知回路に接続し、キートップ１５の下側に対向する複数の電極３３を順番に駆動回路に接続してもよい。カバー部材１０５に流れる電流を監視し、どの位置の電極３３に駆動電圧を与えているかの情報を得ることで、キー配列領域１０上のどの位置に指や手が接近したかを検知することができる。

【0072】

図８には、金属基板１１の下側に電極シート３２を使用した静電センサが設けられたキーボード装置２の構成と、パーソナルコンピュータ１に搭載されている制御処理部４０の主な構成がブロック図で示されている。

【0073】

キーボード装置２には、操作信号生成部４１が設けられている。操作信号生成部４１はＣＰＵとメモリなどで構成されている。操作信号生成部４１では、キー配列領域１０に設けられた複数のキースイッチから得られる検知信号と、タッチパッド７の検知信号とから、所定のバイト数のフォーマットデータであるキーボード信号Ｓｋが生成される。

【0074】

図４と図５に示す電極シート３２を使用した静電センサから得られる検知信号は、操作信号生成部４１に与えられる。図８のブロック図に記載されている電極シート３２を使用した静電センサは、駆動回路と検知回路ならびにセンサ制御部を含んだ概念である。

【0075】

操作信号生成部４１は、電極シート３２を使用した静電センサからの検知信号を分析して、タッチパッド７が操作されたときと同じ操作信号が生成され、この操作信号がキーボード信号Ｓｋに含まれる。

【0076】

操作信号生成部４１で生成されたキーボード信号Ｓｋは、出力インターフェース４２から、制御処理部４０の入力インターフェース４３に与えられる。出力インターフェース４２と入力インターフェース４３はＵＳＢインターフェースなどである。

【0077】

制御処理部４０はＣＰＵとメモリとを主体として構成されている。図７に示す制御処理部４０の各ブロックの処理は、予め格納されたソフトウエアに基づいて実行される。

【0078】

制御処理部４０にはオペレーティングシステム（ＯＳ）４４が格納されている。このオペレーティングシステム４４で表示ドライバー４５が制御されて、表示画面４の表示内容が制御される。

【0079】

制御処理部４０には、ドライバーソフト４６がインストールされており、前記入力インターフェース４３で受信したキーボード信号Ｓｋが、ドライバーソフト４６に与えられる。ドライバーソフト４６では、操作信号生成部４１から送られた所定のフォーマットのキーボード信号Ｓｋからオペレーティングシステム４４に適用した規格の操作信号が生成されてオペレーティングシステム４４に通知される。

【0080】

図８に示すように、制御処理部４０に、各種アプリケーションソフト４７がインストールされている。アプリケーションソフト４７は、インターネットエキスプローラ、メール通信ソフト、ワードプロセッサ、各種計算ソフト、ゲームソフトなどである。

【0081】

アプリケーションソフト４７が起動して表示画面４に各種画像が表示されているときに、キー配列領域１０上に指や手を接近させた移動させると、Ｘ−Ｙ座標上の操作位置が電極シート３２を使用した静電センサによって検知され、その検知出力が、タッチパッド７の操作信号と同等の信号に変換され、キーボード信号Ｓｋに含まれる。

【0082】

よって、キー配列領域１０上で指や手を接近させて移動させる操作で、表示画面４に表示されている画像を移動させたり、カーソルを移動させるなどの操作を行うことが可能になる。

【符号の説明】

【0083】

１ コンピュータ
２ キーボード装置
３ 表示装置
４ 表示画面
１０ キー配列領域
１１ 金属板
１１ｃ，１１ｄ 開口部
１２ メンブレン積層体
１２ａ，１２ｂ 開口部
１２ｆ メンブレン積層体
１３ マスクシート
１３ａ，１３ｂ 開口部
１５ キートップ
３０ シート積層体
３１ 導光シート
３２ 電極シート
３３ 電極
３３ｘ Ｘ電極
３３ｙ Ｙ電極
１０５ カバー部材
１０５ａ 開口部
Ｘ１，Ｘ２ Ｘ電極列
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５ Ｙ電極列

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】