JP2014071791A - タッチパネル及びこれを用いた入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作に使用されるタッチパネル及びこれを用いた入力装置に関し、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】複数の表示部１１Ｂや１１Ｃが形成され圧縮変形可能な操作板１１下面に、略帯状の複数の上導電層１３と、これと所定の間隙を空けて直交方向に配列形成された、略帯状の複数の下導電層１６を設けることによって、圧縮変形可能な操作板１１の下面に、略帯状の複数の上導電層１３と下導電層１６を形成することで、指の接触面積の検出が行えるため、指で軽く触れる接触操作と、やや力を入れて押圧する押圧操作の二つの操作が可能となり、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に使用されるタッチパネル及びこれを用いた入力装置に関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、各種スイッチや入力装置を電子機器に装着すると共に、液晶表示素子等の表示素子の表示を見ながら、これらを操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、多様で、確実な操作の可能なものが求められている。

このような従来の入力装置について、図４を用いて説明する。

図４は従来の電子機器の平面図であり、同図において、１は絶縁樹脂製の筐体で、この前面には液晶表示素子等の表示素子２が装着されると共に、複数の押釦３や回転操作型のエンコーダ４が設けられている。

また、筐体１内には複数の配線パターンが形成された配線基板（図示せず）が収納されると共に、この配線基板上面には押釦３下方に複数のプッシュスイッチ（図示せず）が設けられて、入力装置５が形成されている。

そして、これらの表示素子２やエンコーダ４、複数のプッシュスイッチが配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続されて、電子機器が構成されている。

以上の構成において、例えば表示素子２に複数のメニュー６やカーソル７が表示された状態で、エンコーダ４を上下方向へ回転操作すると、所定の信号が電子回路に出力され、カーソル７が上下方向へ移動して、メニュー６の選択が行われる。

また、所望のメニュー６を選んだ状態で、所定の押釦３を押圧操作すると、この下方のプッシュスイッチの電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して選択したメニュー６が確定する。

あるいは、他の押釦３を押圧操作すると、同じく下方のプッシュスイッチの電気的接離を電子回路が検出して、機器の様々な機能の切換え、例えば音量の増加や減少、表示素子２の表示の拡大や縮小等が行われる。

つまり、筐体１前面に装着された入力装置５の、複数の押釦３やエンコーダ４を操作することで、表示素子２に表示されたメニュー６の選択や確定、あるいは機器の様々な機能の切換えといった、多様な操作が行えるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１２−３５２２号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、複数の押釦３やプッシュスイッチ、エンコーダ４等を用いて様々な操作を行っているため、構成が複雑で部品数も多く、機器への組み立てにも手間がかかってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なタッチパネル及びこれを用いた入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数の表示部が形成され圧縮変形可能な操作板下面に、略帯状の複数の上導電層と、これと所定の間隙を空けて直交方向に配列形成された、略帯状の複数の下導電層を設けてタッチパネルを構成したものであり、圧縮変形可能な操作板の下面に、略帯状の複数の上導電層と下導電層を形成することで、指の接触面積の検出が行えるため、指で軽く触れる接触操作と、やや力を入れて押圧する押圧操作の二つの操作が可能となり、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なタッチパネル、及びこれを用いた入力装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なタッチパネル及びこれを用いた入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による入力装置の断面図 同電子機器の平面図 同部分断面図 従来の電子機器の平面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図であり、同図において、１１は圧縮変形可能な光透過性の操作板で、ショアＡ硬度が５０〜９５度前後の、ウレタンゴムやアクリルゴム、エラストマー等から形成されると共に、下面には印刷等によって暗色の遮光部１１Ａと、明色あるいは遮光部１１Ａが除かれた、文字や記号等の形状の複数の表示部１１Ｂや、透明や無地で略矩形状の表示部１１Ｃが形成されている。

そして、１２はアクリルやエポキシ等の接着層、１３は酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性で略帯状の上導電層で、操作板１１下面に設けられた接着層１２の下面に、複数の上導電層１３が前後方向に埋設して配列形成されている。

また、１４は絶縁フィルムまたは絶縁樹脂製の絶縁層、１５は接着層１２と同様の接着層で、接着層１２の下面に絶縁層１４、絶縁層１４の下面に接着層１５が重ねて設けられると共に、接着層１５下面には、上導電層１３と同様の略帯状の複数の下導電層１６が、上導電層１３と所定の間隙を空けて、上導電層１３とは直交方向の左右方向に埋設して配列形成されている。

さらに、１７は絶縁層１４と同様の絶縁フィルムまたは絶縁樹脂製の絶縁層で、この絶縁層１７が接着層１５や下導電層１６下面を覆って、タッチパネル１８が構成されている。

また、２１はフィルム状でポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等の可撓性を有するベースシート、２２は略ドーム状で銅合金や鋼等の導電金属薄板製の可動接点で、複数の可動接点２２が表示部１１Ｂ下方のベースシート２１下面に貼付されると共に、可動接点２２中央上方のベースシート２１上面には、略円柱状で絶縁樹脂製の複数の突起部２１Ａが形成されている。

そして、２３はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、または紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の配線基板で、上下面には銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、上面には銅やカーボン等によって、略円形状の中央固定接点２４Ａと、これを囲む略馬蹄状または略リング状の外側固定接点２４Ｂから形成された、複数の固定接点２４が設けられている。

さらに、各々の可動接点２２の外周が外側固定接点２４Ｂ上に載置され、可動接点２２の下面中央が中央固定接点２４Ａと所定の間隙を空けて対向して、複数のスイッチ接点が形成されると共に、ベースシート２１が配線基板２３上面に貼付されて、入力装置２５が構成されている。

また、図２はこのような入力装置２５を用いた電子機器の平面図であり、同図において、３１は絶縁樹脂製の筐体で、この前面には液晶表示素子等の表示素子３２が装着されると共に、操作板１１上面を手前にして入力装置２５が装着されている。

そして、この入力装置２５の複数の上導電層１３と下導電層１６の端部や、複数の中央固定接点２４Ａと外側固定接点２４Ｂ、表示素子３２が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続されて、電子機器が構成されている。

以上の構成において、例えば表示素子３２に複数のメニュー３３やカーソル３４が表示され、電子回路から複数の上導電層１３と下導電層１６へ順次電圧が印加された状態で、右側の表示部１１Ｂの操作板１１上面に、図３（ａ）の部分断面図に示すように、指で軽く触れて接触操作すると、この操作した箇所の上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量が変化するため、これによって表示部１１Ｂが接触操作されたことを電子回路が検出し、所定の信号が表示素子３２に出力されて、例えばカーソル３４が上下方向へ移動する。

そして、カーソル３４が所望のメニュー３３上に位置した状態で、やや力を入れて、例えば０．５〜１Ｎ前後の力で表示部１１Ｂを押圧操作すると、図３（ｂ）に示すように、この力によって操作板１１上面が圧縮変形すると共に、指の腹もやや変形して、指と操作板１１との接触面積が大きくなり、この箇所の上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量も変化するため、これによって表示部１１Ｂがやや強い力で押圧操作されたことを電子回路が検出し、所定の信号が表示素子３２に出力されて、例えば所望のメニュー３３の選択が行われる。

さらに、この状態で、より強く、例えば１〜２．５Ｎ前後の力で押圧操作すると、タッチパネル１８下面がこの下方の突起部２１Ａを押圧すると共に、ベースシート２１を介して可動接点２２の略ドーム状の中央部が突起部２１Ａによって押圧され、可動接点２２がクリック感を伴って下方へ弾性反転し、可動接点２２の下面中央が中央固定接点２４Ａに接触して、中央固定接点２４Ａと外側固定接点２４Ｂが、可動接点２２を介して電気的に接続され、これを電子回路が検出して、例えば所望のメニュー３３が確定する。

あるいは、表示素子３２に複数のメニュー３３と矢印状のポインタ（図示せず）が表示された状態で、中央の表示部１１Ｃの操作板１１上面に指を軽く触れながら、この指を前後左右に移動させて接触操作すると、これらの箇所の上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量の変化から、電子回路が指の移動方向を検出して、ポインタが上下左右方向に移動する。

そして、ポインタが所望のメニュー３３上に位置した状態で、やや力を入れて押圧操作すると、図３（ｂ）に示したように、操作板１１上面と指の腹が変形して、上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量が変化し、これを電子回路が検出してメニュー３３の選択が行われる。

さらに、左側の表示部１１Ｂの操作板１１上面に、軽く指を触れて接触操作すると、この箇所の上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量の変化を電子回路が検出して、機器の様々な機能の切換え、例えば音量の順次増加や減少、あるいは表示素子３２の表示の順次拡大や縮小等が行われる。

また、やや力を入れて押圧操作した場合には、この静電容量の変化を電子回路が検出して、例えば音量が連続して増加・減少、あるいは表示素子３２の表示が連続して拡大・縮小する。

つまり、筐体３１前面に装着された入力装置２５の、左右の複数の表示部１１Ｂや中央の表示部１１Ｃを操作することで、表示素子３２に表示されたメニュー３３の選択や確定、あるいは機器の様々な機能の切換えといった、多様な操作が行えるように構成されている。

そして、この時、操作する操作板１１が圧縮変形可能に形成され、指で軽く触れる接触操作に加え、やや力を入れて押圧する押圧操作も行えるようになっているため、この指の接触面積の変化による上導電層１３と下導電層１６の間の静電容量の変化を電子回路が検出して、より多様な操作を行うことが可能なようになっている。

すなわち、複数の表示部１１Ｂや１１Ｃが形成された操作板１１を、ショアＡ硬度が５０〜９５度前後の圧縮変形可能なものに形成すると共に、この下面に略帯状の複数の上導電層１３と下導電層１６を設けることによって、指で軽く触れて操作する接触操作と、やや力を入れて押圧する押圧操作の二つの操作が可能となり、表示素子３２に表示されたカーソル３４やポインタの移動、メニュー３３の選択や確定、あるいは機器の様々な機能の切換えといった、より多様な操作が行えるように構成されている。

そして、このように様々な操作を行うための操作板１１や上導電層１３、下導電層１６等が、タッチパネル１８として一体に形成されているため、機器に多くの部品を取り付ける必要もなく、簡易に機器への組み立てを行うことが可能なようになっている。

さらに、このタッチパネル１８の表示部１１Ｂ下面に、可動接点２２や固定接点２４等によってスイッチ接点を設けて入力装置２５を形成することで、良好なクリック感触を伴う、より多様な操作を行うことができる。

また、上記の説明では、タッチパネル１８の表示部１１Ｂの操作板１１上面に、指で軽く触れて接触操作した後、０．５〜１Ｎ前後の力で表示部１１Ｂを押圧操作し、さらに１〜２．５Ｎ前後の力で押圧操作して、可動接点２２を弾性反転させる構成として説明したが、これとは逆に、可動接点２２を弾性反転させた後、操作板１１上面を圧縮変形させることも可能である。

つまり、操作板１１をやや硬いものに形成し、指で軽く触れ接触操作してカーソル３４を移動した後、１〜２．５Ｎ前後の力で押圧操作して、可動接点２２を弾性反転させてメニュー３３を選択し、この後、例えば４〜５Ｎ前後の力で押圧操作して、操作板１１上面を圧縮変形させて、メニュー３３の確定を行うような構成としてもよい。

なお、以上の説明では、上導電層１３と下導電層１６を、酸化インジウム錫や酸化錫等の金属薄膜で形成した構成について説明したが、光透過性のアクリル等の樹脂内に、銀等の金属あるいはカーボン等の細線等を分散したもので形成した構成や、ポリチオフェンやポリアニリン等の光透過性の導電性樹脂で形成した構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、操作板１１下面に接着層１２を介して複数の上導電層１３を設け、この下面に絶縁層１４と接着層１５を介して複数の下導電層１６を形成した構成について説明したが、絶縁層１４の上下面に複数の上導電層１３と下導電層１６を、所定の間隙を空けて直交方向に配列形成した構成や、あるいは絶縁層１４を省いた構成としてもよい。

さらに、以上の説明では、ベースシート２１が貼付された配線基板２３上面に複数の固定接点２４を設け、これに略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点２２を対向させて、スイッチ接点を形成した構成について説明したが、下面にカーボン等の可動接点が形成されたゴム接点を、固定接点２４に対向させたものや、あるいは、表示部１１Ｂ下方の配線基板２３上面に、プッシュスイッチを実装装着したもの等、様々なスイッチ接点を用いた構成としても、本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、複数の表示部１１Ｂや１１Ｃが形成され圧縮変形可能な操作板１１下面に、略帯状の複数の上導電層１３と、これと所定の間隙を空けて直交方向に配列形成された、略帯状の複数の下導電層１６を設けることによって、圧縮変形可能な操作板１１の下面に、略帯状の複数の上導電層１３と下導電層１６を形成することで、指の接触面積の検出が行えるため、指で軽く触れる接触操作と、やや力を入れて押圧する押圧操作の二つの操作が可能となり、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なタッチパネル１８を得ることができるものである。

また、タッチパネル１８の表示部１１Ｂ下面に、可動接点２２や固定接点２４等によってスイッチ接点を設けることによって、良好なクリック感触を伴う、より多様な操作が可能な入力装置２５を実現することができる。

本発明によるタッチパネル及びこれを用いた入力装置は、簡易な構成で、多様で確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１１ 操作板
１１Ａ 遮光部
１１Ｂ、１１Ｃ 表示部
１２ 接着層
１３ 上導電層
１４ 絶縁層
１５ 接着層
１６ 下導電層
１７ 絶縁層
１８ タッチパネル
２１ ベースシート
２１Ａ 突起部
２２ 可動接点
２３ 配線基板
２４ 固定接点
２４Ａ 中央固定接点
２４Ｂ 外側固定接点
２５ 入力装置
３１ 筐体
３２ 表示素子
３３ メニュー
３４ カーソル

Claims (2)

1. 複数の表示部が形成された操作板と、この操作板下面に所定方向に配列形成された略帯状の複数の上導電層と、この上導電層と所定の間隙を空けて直交方向に配列形成された略帯状の複数の下導電層からなり、上記操作板を圧縮変形可能に形成したタッチパネル。
2. 請求項１記載のタッチパネルの表示部下面に、スイッチ接点を設けた入力装置。

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