JP3814335B2 - 薄型スイッチおよびスイッチ付表示パネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器、自動販売機、自動券売機、情報機器、家庭電気製品、医療用の操作機器等に用いられる薄型スイッチおよびそれを用いたスイッチ付表示パネルに関する。
【０００２】
【先行技術】
薄型スイッチの典型的なものにタッチパネルがある。タッチパネルは、要約すれば、１以上のスイッチ部を有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で、即ち触れるか軽く押す程度で操作可能なパネル状のスイッチと言うことができる。
【０００３】
情報表示機能を有する表示パネル上にこのようなタッチパネルを重ねた構造のスイッチ付表示パネルが従来から提案されているが（例えば実開昭６１−７２３号公報参照）、タッチパネルは極めて薄型化が可能であるけれどもスイッチ部の押し込みストロークがほぼ０であるためスイッチ部を操作したというストローク感（これは操作感とも呼ばれる）を得ることができないという課題を有している。また、表示パネル上にスイッチ機構を設けてストローク感を出してはいるが、表示パネルの表示内容をイメージガイドで浮き上がらせなければならない構造のスイッチ付表示パネルも従来から提案されているが（例えば特開平６−４４８５７号公報参照）、これは、イメージガイドが高価でしかも画質が粗くかつ表示内容を斜め方向から見にくい等の課題を有している。そこでこれらの課題を解決した薄型スイッチおよびそれを用いたスイッチ付表示パネルが同一出願人によって先に提案されている。
【０００４】
その一例を図１２を参照して説明すると、このスイッチ付表示パネルは、情報表示機能を有する表示パネル２上に、薄型スイッチ２６を重ねた構造をしている。
【０００５】
表示パネル２は、典型的には液晶ディスプレイであり、それには通常は、後述するタッチパネル４のスイッチ部４ａの下部付近に、当該スイッチ部４ａの操作によって選択される内容、例えばＦＡにおける制御内容、自動券売機における行先等を表示する表示領域２ａが形成されている。
【０００６】
薄型スイッチ２６は、透明薄板間に外部から軽く（即ちストロークがほぼ０で）押されることによってオンする１以上のスイッチ部４ａを設けて成る抵抗膜式のタッチパネル４と、このタッチパネル４のスイッチ部４ａ上に設けられた１以上の操作機構部２０とを備えている。
【０００７】
各操作機構部２０は、タッチパネル４のスイッチ部４ａを押してオンさせる上下に可動で透明の押ボタン２１と、この押ボタン２１の周辺部付近に設けられていて押ボタン２１の矢印Ａで示すような上下の直線的な動きをガイドするガイド部材２２と、押ボタン２１の周辺部付近に設けられていて押ボタン２１に復帰力を与える復帰手段２３とをそれぞれ備えている。
【０００８】
復帰手段２３は、この例では、ガイド部材２２の上部に押ボタン２１を取り囲むように設けられた磁性板２５と、押ボタン２１の周縁部であってこの磁性板２５の下側に位置する部分に設けられていて当該磁性板２５を吸引する可動側磁石２４とを備えている。
【０００９】
このスイッチ付表示パネルにおいては、常時は可動側磁石２４が磁性板２５を強く吸引しており、押ボタン２１を押し下げる場合、初めはある程度強く押し下げないと押ボタン２１は下がらないが、押ボタン２１が少しでも下がると、可動側磁石２４が磁性板２５を吸引する力は急に弱くなるので、押し下げは急に軽くなる。これは、スナップアクションまたはクリック感とも呼ばれており、これがあるとスイッチの操作感は一層良好になる。押すのを止めれば、可動側磁石２４が磁性板２５を吸引する力によって押ボタン２１は自動復帰する。
【００１０】
このようにこのスイッチ付表示パネルは、押ボタン２１を押し込むストロークを確保することができるので、従来の人が直接タッチパネルを押す構造のスイッチ付表示パネルと違って、明確なストローク感を得ることができる。かつ上述したようにクリック感をも得ることができる。
【００１１】
しかも、スイッチにタッチパネル４を用いており、押ボタン２１と表示パネル２との間に機械的なスイッチ機構を設ける必要がないので、押ボタン２１と表示パネル２との間を、ストローク感を得るのに必要な距離（例えば０．数ｍｍ〜２ｍｍ程度）だけ残して近づけることができる。従って、押ボタン２１の奥のすぐ近くに表示パネル２の表示内容が表示されることになるので、従来のイメージガイドで表示を浮き上がらせる構造のスイッチ付表示パネルと違って、イメージガイドが不要になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記薄型スイッチ２６は、押ボタン２１の押圧操作を止めると押ボタン２１が自動復帰するため、当該薄型スイッチ２６自身には、スイッチ状態の自己保持機能がない。従って、押ボタン２１の押圧操作を止めると、タッチパネル４のスイッチ部４ａからの信号出力は無くなる。また、押ボタン２１が自動復帰するため、押ボタン２１の状態だけでは、スイッチ状態（例えばオン状態かオフ状態か）を確認することはできない。従って、上記薄型スイッチ２６を、例えば電源スイッチ等に使用されるタンブラスイッチ（操作ボタンを起伏させることにより開閉されるスイッチ）のように使用することはできない。
【００１３】
タッチパネルの極めて薄型化が可能であるという特長を生かしつつ、タンブラスイッチ的な使用が可能な、即ち、スイッチ状態の自己保持機能を有しており、かつ押ボタンの状態によってスイッチ状態の確認が可能な薄型スイッチおよびそれを用いたスイッチ付表示パネルに対する要望があり、この発明はそれに応えるものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の薄型スイッチは、１以上のスイッチ部を有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で操作可能なタッチパネルと、このタッチパネル上に配置されていてそのスイッチ部を操作する１以上の操作機構部とを備えており、かつ各操作機構部が、当該押ボタンを二つの領域に分ける線上の下面側に支点用突起を有していてそれが前記タッチパネルに当接していて当該支点用突起を支点にして二方向に揺動可能な押ボタンと、この押ボタンの上面側であってその二つの領域の外側端部付近にそれぞれ設けられた可動側磁性体と、この可動側磁性体に対向する上方に配置された固定側磁性体とを備えていて、この可動側磁性体と固定側磁性体の少なくとも一方が、相手側の磁性体を吸引する永久磁石であり、常時は、前記可動側磁性体の内の一方と固定側磁性体とが互いにほぼ平行になる状態で吸着しており、かつ前記タッチパネルには、各押ボタンの二つの領域の少なくとも一方の下方に位置する部分に、当該押ボタンを押したときに当該領域の下面部によって操作されるスイッチ部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明のスイッチ付表示パネルは、情報表示機能を有する表示パネルと、この表示パネル上に重ねられていて、１以上のスイッチ部を有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で操作可能な透明または半透明のタッチパネルと、このタッチパネル上に配置されていてそのスイッチ部を操作する１以上の操作機構部とを備えており、かつ各操作機構部が、当該押ボタンを二つの領域に分ける線上の下面側に支点用突起を有していてそれが前記タッチパネルに当接していて当該支点用突起を支点にして二方向に揺動可能な透明または半透明の押ボタンと、この押ボタンの上面側であってその二つの領域の外側端部付近にそれぞれ設けられた可動側磁性体と、この可動側磁性体に対向する上方に配置された固定側磁性体とを備えていて、この可動側磁性体と固定側磁性体の少なくとも一方が、相手側の磁性体を吸引する永久磁石であり、常時は、前記可動側磁性体の内の一方と固定側磁性体とが互いにほぼ平行になる状態で吸着しており、かつ前記タッチパネルには、各押ボタンの二つの領域の少なくとも一方の下方に位置する部分に、当該押ボタンを押したときに当該領域の下面部によって操作されるスイッチ部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
上記薄型スイッチによれば、その押ボタンの上がっている方の領域を押すと、そちら側の可動側磁性体と固定側磁性体間の吸着が急に（即ちクリック感を伴って）外れて押ボタンはその支点用突起を支点にして一定のストロークで回動し、それによってタッチパネルのスイッチ部を操作（例えばオン）することができる。それと同時に、押されたのと反対側の領域が上がってそちら側の可動側磁性体と固定側磁性体とが強く吸着するので、押ボタンの押し下げを止めてもその状態が保持される。このようにこの薄型スイッチは、スイッチ状態の自己保持機能を有している。
【００１７】
しかも押ボタンは、常にそのいずれか一方の領域が下がり他方の領域が上がっていて、その状態を目視や指で触れること等によって確認することができる。従って、この押ボタンの状態によってスイッチ状態の確認が可能である。
【００１８】
上記スイッチ付表示パネルは、実質的には、タッチパネルを用いた上記のような薄型スイッチを表示パネル上に重ねた構造をしており、押ボタンと表示パネルとの間に機械的なスイッチ機構を設ける必要がないので、押ボタンと表示パネルとの間を非常に接近させることができ、それによって押ボタンの奥のすぐ近くに表示パネルの表示内容が表示されることになるので、イメージガイドが不要になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、タッチパネルが抵抗膜式である薄型スイッチ５０を用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。図２は、図１中の押ボタンの平面図である。
【００２０】
この実施例のスイッチ付表示パネルは、情報表示機能を有する表示パネル２上に、薄型スイッチ５０を重ねた構造をしている。
【００２１】
薄型スイッチ５０は、表示パネル２上に重ねられた抵抗膜式のタッチパネル４と、このタッチパネル４上に配置されていてそのスイッチ部４ａを操作する１以上の操作機構部３０とを備えている。この操作機構部３０の数は１以上で任意である。
【００２２】
表示パネル２は、要は情報表示機能を有しておれば良く、表示する情報が固定情報であるか可変情報であるか、自発光であるか否か、バックライト等を有しているか否か、等は問わない。例えば、この表示パネル２は、典型的には液晶ディスプレイであるが、その他、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、薄型ＣＲＴ、ＬＥＤアレイ、情報を表示する記銘板や液晶シャッターとそれを照らす発光体や反射板とを組み合わせたもの、更には情報を記載した単なる紙や板等でも良い。
【００２３】
表示パネル２には、この実施例では、薄型スイッチ５０を構成する各押ボタン３２の下部付近に、当該押ボタン３２の操作によって選択される内容を表示する表示領域２ａがそれぞれ形成されている。従って、所望の押ボタン３２の選択・操作が容易になる。その場合、一つの押ボタン３２に対して一つの表示領域２ａを設けても良いし、押ボタン３２の後述する二つの領域３２ａおよび３２ｂの下部に表示領域２ａをそれぞれ設けても良い。
【００２４】
タッチパネル４は、外部から軽く（即ちストロークがほぼ０で）押されることによってオンする１以上のスイッチ部４ａを有しており、しかもこの例では全体が透明である。より具体例を示せば、例えば図５に示す例のように、タッチパネル４は、上面に透明電極８が形成された透明薄板６上に、複数の開口部１２を有する透明薄板１０を重ね、更にその上に、下面に透明電極１８が形成された透明薄板１６を重ねて成る。透明電極８および１８は、互いに直交する複数のストライプ状の電極の場合もあるし、一方の電極、例えば透明電極１８が複数の電極であり、他方の電極、例えば透明電極８が共通電極の場合もある。両透明薄板６および１６は、薄板だから可撓性がある。但し、下の透明薄板６は可撓性がなくても良い。
【００２５】
各開口部１２の部分にスイッチ部４ａが形成されており、例えば透明薄板１６側から所望の開口部１２の部分を軽く押すと、押された部分の透明薄板１６および透明電極１８が撓んで、その透明電極１８は開口部１２を通して下の透明電極８と接触して電気的にオンする。但し、各スイッチ部４ａの大きさ、形状、位置、数等は任意であり、また、小さなスイッチ部４ａを複数個まとめて（即ち電気的に並列接続して）一つのスイッチ部として使用する場合もある。
【００２６】
各操作機構部３０は、この実施例では透明の押ボタン３２を備えている。この押ボタン３２の平面形状は任意であるが、この実施例では、一例として四角形をしており、それに対応して表示パネル２の表示領域２ａも例えば同様の四角形をしている。
【００２７】
この押ボタン３２は、当該押ボタン３２を二つの領域３２ａおよび３２ｂに分ける（例えば等分する）線３３上の下面側に支点用突起３４を有している。この支点用突起３４は、例えば図１および図２に示すように、上記線３３に沿う三角峰状のものでも良いし、その峰に丸みを持たせたものでも良い。また、峰状とせずに、例えば図３に示すように、上記線３３上に、かつ好ましくは押ボタン３２の両端部付近に位置するように、複数の支点用突起３４を設けても良い。この支点用突起３４は前記タッチパネル４に常に当接しており、押ボタン３２は、この支点用突起３４を支点にして、図１中に矢印Ｂで示すように、左右の二方向に揺動（即ち所定角度範囲内で回動）可能である。
【００２８】
タッチパネル４には、この実施例では、この押ボタン３２の二つの領域３２ａおよび３２ｂの下方に位置する部分に、当該押ボタン３２を押したときにその領域３２ａ、３２ｂの下面部によってそれぞれ操作（典型的にはオン）される前述したスイッチ部４ａがそれぞれ設けられている。両領域３２ａ、３２ｂの下面部には、この実施例のように、その下のスイッチ部４ａを操作する操作用突起３６をそれぞれ設けておくのが好ましく、そのようにすれば対応するスイッチ部４ａを少ない力でより確実に操作することができる。操作用突起３６の形状は、この例のような半球状に限られるものではなく、円柱状、角柱状等でも良く任意である。その大きさも任意である。
【００２９】
但し、スイッチ部４ａは、一方側にのみ設けても良く、その場合は当該薄型スイッチ５０はいわゆる単極単投型となる。その場合、スイッチ部４ａを設けていない側に操作用突起３６を設けるか否かは任意である。スイッチ部４ａを両側に設けている場合は、当該薄型スイッチ５０はいわゆる反転した２極単投型となる。
【００３０】
押ボタン３２の支点用突起３４の下部にはスイッチ部４ａは設けていない。もっとも、そこにスイッチ部があっても、それを使わなければ良い。
【００３１】
上記押ボタン３２の上面側であってその二つの領域３２ａ、３２ｂの外側端部付近に、即ちこの実施例では支点用突起３４を挟んで相対向する二辺付近に、可動側磁性体４０がそれぞれ設けられている。更にこの各可動側磁性体４０に対向する上方に、固定側磁性体４２が配置されており、この固定側磁性体４２は支柱４４によって支持されている。なお、この明細書において、磁性体とは、より厳密に言えば強磁性体のことである。即ち、可動側磁性体４０および固定側磁性体４２は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉもしくはそれらの合金のようなフェロ磁性体、または各種のフェライトのようなフェリ磁性体である。
【００３２】
この可動側磁性体４０と固定側磁性体４２の少なくとも一方は、相手側の磁性体を吸引する永久磁石である。例えばこの実施例では、固定側磁性体４２が鉄板のような磁性板であり、可動側磁性体４０がこの固定側磁性体４２を吸引する永久磁石であるが、その逆でも良いし、両方が互いに逆極性の永久磁石であっても良い。永久磁石の着磁の仕方は、要は相手側の磁性体を吸引することができれば良く、特定のものに限定されない。典型的には、厚み方向の一方がＮ極、他方がＳ極であるが（厚み方向着磁）、相手側に向く面内にＮ極とＳ極とを設けても良い（面内着磁）。
【００３３】
可動側磁性体４０は、図２および図３に示す例のように、押ボタン３２の相対向する二辺の中央部付近の一部分にそれぞれ設けても良いし、当該二辺の全体にそれぞれ設けても良いし、あるいは当該二辺の両端部付近にそれぞれ設けても良い。いずれにするかは、当該可動側磁性体４０と固定側磁性体４２との間で必要とする吸着力等に応じて決めれば良い。但し、いずれの場合も、可動側磁性体４０の上方には相手側の固定側磁性体４２が設けられている。
【００３４】
常時は、左右の可動側磁性体４０の内の一方とその上の固定側磁性体４２とが、互いにほぼ平行になる状態で吸着している。これを実現するために、両可動側磁性体４０、４０は、互いに平行ではなく、互いの端部を結ぶ線から角度αずつハ字状に傾けている。この角度αは、反対側を押し下げたときに上がっている方の可動側磁性体４０と固定側磁性体４２とが互いにほぼ平行になる角度である。
【００３５】
押ボタン３２には、例えば図４に示す例のように、その周縁部につば３８を設けておいても良く、そのようにすれば、このつば３８によって、押ボタン３２とその周囲を取り囲む固定側磁性体４２との間の隙間から水滴や塵埃が中に入るのを防ぐことができる。その場合、このつば３８は、平面にするのではなく、前述した角度αで山形にするのが好ましく、そのようにすれば、このつば３８の上方を固定側磁性体４２で覆っていても、当該押ボタン３２の一方領域を押し下げたときに上がっている方側のつば３８は固定側磁性体４２と平行になる状態までしか上がらないから、このつば３８がその上の固定側磁性体４２に当たって押ボタン３２の操作が不完全になることはない。
【００３６】
このようなつば３８を設ける場合は、支点用突起３４は、このつば３８の下面部だけに設けても良く、そのようにすれば、支点用突起３４が下の表示パネル２の表示領域２ａを横切るのを防止することができる。その場合の支点用突起３４は、図４に示す例のように、つば３８に沿う山形のものでも良いし、図３に示したような部分的なものでも良い。
【００３７】
図１の実施例の動作を説明すると、常時は、一方の可動側磁性体４０とその上の固定側磁性体４２とが互いにほぼ平行状態で強く吸着しているので、その力によって押ボタン３２の一方の領域（図示例では左側の領域３２ａ）は持ち上げられており、その反対側の領域の下面側の操作用突起３６でタッチパネル４のスイッチ部４ａが操作（典型的にはオン）されている。その場合、下がっている側の可動側磁性体４０とその上の固定側磁性体４２との間には比較的大きな隙間が生じているので、両者間の吸引力は弱い。これに対して、上がっている側の可動側磁性体４０はその上の固定側磁性体４２と互いにほぼ平行状態で吸着しているので両者間の吸着力は、下がっている側に比べて遙に大きい。しかもほぼ平行状態で吸着しているので、この吸着力によって押ボタン３２に回転モーメントを全く与えない。従って、この上がっている側の吸着力によって、押ボタン３２は一定の状態に保持されている。
【００３８】
この押ボタン３２の上がっている方の領域を、可動側磁性体４０と固定側磁性体４２間の吸着力に抗して押すと、この可動側磁性体４０と固定側磁性体４２間の吸着が外れて、押ボタン３２はその支点用突起３４を支点にして矢印Ｂ方向に一定のストロークで回動し、それによってその下面側の操作用突起３６でタッチパネル４のスイッチ部４ａを操作（典型的にはオン）することができる。このとき、操作者は、押ボタン３２を押し込んだというストローク感を得ることができる。
【００３９】
しかも上記の場合、可動側磁性体４０と固定側磁性体４２とが互いに強く吸着しているので、初めは押ボタン３２をある程度強く押さないと押ボタン３２は回動しないが、押ボタン３２が少しでも回動すると、可動側磁性体４０と固定側磁性体４２間の距離が大きくなって両者間の吸着力は急に弱くなるので、押し下げは急に軽くなる。これはスナップアクションあるいはクリック感と呼ばれており、これがあるとスイッチを操作したという感触を操作者により確実に伝えることができるので、スイッチの操作感が一層良好になる。
【００４０】
更に上記回動と同時に、押されたのと反対側の領域が上がってそちら側の可動側磁性体４０と固定側磁性体４２とが互いにほぼ平行状態で強く吸着するので、この吸着力によって、前述したように、押ボタン３２の押圧操作を止めても、押ボタン３２の反転状態およびスイッチ部４ａの操作状態が保持される。このようにこの薄型スイッチ５０は、スイッチ状態の自己保持機能を有している。
【００４１】
しかも押ボタン３２は、常にそのいずれか一方の領域が下がり他方の領域が上がっていて、その状態を目視や指で触れること等によって確認することができる。従って、この押ボタン３２の状態によってスイッチ状態の確認が可能である。
【００４２】
このようにこの薄型スイッチ５０は、スイッチ状態の自己保持機能を有しており、かつその押ボタン３２の状態によってスイッチ状態の確認が可能である。従って、例えばこの薄型スイッチ５０を、電源スイッチ等に使用されるタンブラスイッチのように使用することができる。
【００４３】
しかも、タッチパネル４を用いているにも拘わらず、前述したようにストローク感に加えてクリック感をも得ることができるので、スイッチの操作感が非常に良い。
【００４４】
また、上記スイッチ付表示パネルは、タッチパネル４を用いた上記のような薄型スイッチ５０を表示パネル２上に重ねたものであり、押ボタン３２と表示パネル２との間に機械的なスイッチ機構を設ける必要がないので、押ボタン３２と表示パネル２との間を非常に接近させることができる。例えば、操作用突起３６を設ける場合でその高さを０．５ｍｍ程度としても、タッチパネル４の厚さは１ｍｍ程度と極めて小さいから、押ボタン３２の下面と表示パネル２の上面との間の距離は、押し下げている領域側は、１．５ｍｍ程度というように非常に小さくなる。従って、押ボタン３２の奥のすぐ近くに表示パネル２の表示内容が表示されることになるので、従来例の場合と違ってイメージガイドが不要になる。その結果、表示パネル２の表示内容を、粗くすることなく、表示パネル２自身の良好な画質で見ることができる。しかも、視野角を制限するイメージガイドを用いていないので、表示パネル２の表示内容を斜め方向からも良く見ることができる。また、高価なイメージガイドが不要になり、かつ複雑なスイッチ機構も不要で構造が簡単であるため、スイッチ付表示パネルのコストダウンを図ることができる。
【００４５】
なお、タッチパネル４および押ボタン３２は、この実施例の場合は表示パネル２と組み合わせるために前述したように透明のものとしたが、表示パネル２の表示内容等によっては、必ずしも透明である必要はなく、半透明であっても良く、要は下の表示パネル２からの光が透過できれば良い。表示パネル２と組み合わせる他の実施例においても同様である。
【００４６】
また、上記薄型スイッチ５０は、表示パネル２上に重ねずに使用することもでき、例えば薄型スイッチ５０を表示パネル２とは別個に単独で、あるいは他の機器等と組み合わせて使用することもでき、その場合は、下の表示パネル２からの光を透過させる必要はないので、タッチパネル４および押ボタン３２は透明または半透明である必要はなく、不透明でも良い。その場合、押ボタン３２の識別等のために、押ボタン３２の表面に文字や記号等を記入、刻印、貼付する等しても良い。他の実施例においても同様である。
【００４７】
ところで、タッチパネルは、上記のような抵抗膜式のタッチパネル４の他に、発光素子から出た光が受光素子に入るのを断続または減衰させる光電式のタッチパネル、または、超音波発振素子から出た超音波が受振素子に入るのを断続または減衰させる超音波式のタッチパネルでも良い。そこで次に、光電式のタッチパネルまたは超音波式のタッチパネルを用いた実施例を説明する。但し、先の実施例と同様の部分は重複説明を省略し、先の実施例との相違点を主体に説明する。
【００４８】
図６は、タッチパネルが光電式である薄型スイッチ５０を用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。図７は、図６中の押ボタン部分の平面図である。図８は、図６のスイッチ付表示パネルを検出回路と共に示す平面図である。
【００４９】
この図６の実施例における薄型スイッチ５０は、図１の実施例とほぼ同様の操作機構部３０と、光電式のタッチパネル１１４とを備えている。従って操作機構部３０については、ここでは重複説明を省略する。操作機構部３０を縦横に並設する数は、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは１以上の整数）で任意である。
【００５０】
タッチパネル１１４は、図８も参照して、光８６を出力する複数の発光素子８４および当該光８６を受けてそれを電気信号に変換する複数の受光素子９０を基板８２の周縁部上に縦横に相対向させて配置し、基板８２の表面と押ボタン３２との間の空間に、押ボタン３２の数に応じたマトリックス状の光路８８を形成した構成をしている。二つの光路８８の交点付近が、それぞれスイッチ部１１４ａとなっている。
【００５１】
各支柱４４の根本部および支点用突起３４の先端部には、光８６を通す穴または切欠き４６および３５をそれぞれ設けている。もっとも、その部分を透明な樹脂等で形成しても良い。また、穴または切欠き３５を設ける代わりに支点用突起３４を分割しても良い。
【００５２】
縦方向（図７における上下方向）の光路８８は、押ボタン３２の一方の領域（この例では領域３２ａ）の下方に位置させている。他方の領域の下方にも縦方向の光路を設けてそこにもスイッチ部１１４ａを形成しても良いのは、先の抵抗膜式のタッチパネル４の場合と同様である。この光路８８を通る光８６を、押ボタン３２の下面部で直接遮断または減衰させても良いし、この実施例のように当該下面部に例えば不透明スポンジのような遮光部材から成る操作用突起３６を設けておいてそれで遮断または減衰させても良い。この操作用突起３６の形状は、この例のような円柱状に限られるものではなく、角柱状、横長の角柱状、平板状等でも良く任意である。その大きさも任意である。
【００５３】
基板８２は、例えば透明または半透明のガラス基板である。但し、表示パネル２を構成する基板等にこの基板８２の代用をさせることによって、基板８２を省略することも可能である。
【００５４】
各発光素子８４は、例えばＬＥＤ、半導体レーザ等である。各受光素子９０は、例えばホトダイオード、ホトトランジスタ等である。
【００５５】
各発光素子８４から出力する光８６は、赤外光が人目に付かないので好ましいが、もちろん可視光でも良い。また、各発光素子８４を発光させる方式は、常時発光させておく方式でも良いし、マイコン等を利用して順番に発光させる方式（これは順次発光方式またはスキャニング方式とも呼ばれる）でも良い。このマイコン等は、例えば、次に説明する検出回路９２を構成するものと兼用しても良い。
【００５６】
縦横の各受光素子９０には、この例では図８に示すように、各受光素子９０からの信号に応答して、遮断または光量の低下した光路８８の交点の位置（座標）を検出する、即ち操作の行われたスイッチ部１１４ａを特定する、検出回路９２が接続されている。但し、このような検出回路９２は、このタッチパネル１１４に付属させずに、それが接続される機器内に設けられた回路やマイコン等を利用しても良い。
【００５７】
この実施例の動作を説明すると、各押ボタン３２がタンブラスイッチ的な動作をするのは前述のとおりであり、その動作に応じて、この実施例では操作用突起３６によって、タッチパネル１１４の対応する光路８８が遮光または光量減衰させられて、対応するスイッチ部１１４ａが操作される。
【００５８】
図９は、タッチパネルが超音波式である薄型スイッチ５０を用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。図１０は、図９中の押ボタン部分の平面図である。図１１は、図９のスイッチ付表示パネルを検出回路と共に示す平面図である。
【００５９】
この図９の実施例における薄型スイッチ５０は、図１の実施例と同様の操作機構部３０と、超音波式のタッチパネル１２４とを備えている。従って操作機構部３０については、ここでは重複説明を省略する。操作機構部３０を縦横に並設する数は、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは１以上の整数）で任意である。
【００６０】
このタッチパネル１２４は、例えば米国特許第５，１７７，３２７号に記載されているタッチパネルと同様の技術思想に基づくものである。
【００６１】
即ちこのタッチパネル１２４は、図１１も参照して、超音波１００を出力する複数の発振素子９６および当該超音波１００を受けてそれを電気信号に変換する複数の受振素子１０６を基板９４の周縁部の表面に縦横に相対向させて配置し、基板９４の表面に、押ボタン３２の数に応じたマトリックス状の超音波経路１０２を形成した構成をしている。二つの超音波経路１０２の交点付近が、それぞれスイッチ部１２４ａとなっている。この場合、超音波１００は指向性が極めて高いから、一つの超音波経路１０２を伝播する超音波１００が隣の超音波経路１０２に入って干渉する恐れは通常はない。
【００６２】
縦方向（図１０における上下方向）の超音波経路１０２は、押ボタン３２の一方の領域（この例では領域３２ａ）の下方に位置させている。他方の領域の下方にも縦方向の超音波経路を設けてそこにもスイッチ部１２４ａを形成しても良いのは、先の抵抗膜式のタッチパネル４の場合と同様である。この超音波経路１０２を伝わる超音波１００を、押ボタン３２の下面部で直接減衰させても良いし、この実施例のように当該下面部に吸音部材から成る操作用突起３６を設けておいてそれで減衰させても良い。この操作用突起３６の形状は、この例のような円柱状に限られるものではなく、角柱状、横長の角柱状、平板状等でも良く任意である。その大きさも任意である。
【００６３】
操作用突起３６を設けない場合は、例えば押ボタン３２を、あるいはその下面部のみを、弾性を有する樹脂等で形成しておけば、超音波１００を一層良く吸収して減衰させることができる。操作用突起３６を構成する吸音部材は、適当に柔らかくて超音波１００を良く吸収するものが好ましく、具体例としてはシリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴムである。
【００６４】
なお、支柱４４は、通常は硬い樹脂等から成り、超音波１００を殆ど吸収しないので、それが超音波経路１０２上に存在していても不都合はない。仮に不都合があれば、超音波経路１０２上に位置する支柱４４の根本部に切欠きを設ける等すれば良い。押ボタン３２およびその支点用突起３４も通常は硬い樹脂等から成るから、当該支点用突起３４が超音波経路１０２上に存在していても不都合はない。仮に不都合があれば、超音波経路１０２上に位置する部分に切欠きを設けたり、支点用突起３４を分割する等すれば良い。
【００６５】
基板９４は、例えば透明または半透明のガラス基板である。
【００６６】
超音波１００は、この例では弾性表面波であり、発振素子９６からの超音波１００は導波路９８を経由して基板９４の表面に導かれ、かつ基板９４の表面の超音波１００は導波路１０４を経由して受振素子１０６に導かれる。各発振素子９６および各受振素子１０６は、例えば圧電振動子である。
【００６７】
縦横の各受振素子１０６には、この例では図１１に示すように、各受振素子１０６からの信号に応答して、超音波１００が減衰した超音波経路１０２の交点の位置（座標）を検出する、即ち操作の行われたスイッチ部１２４ａを特定する、検出回路１０８が接続されている。但し、このような検出回路１０８は、このタッチパネル１２４に付属させずに、それが接続される機器内に設けられた回路やマイコン等を利用しても良い。
【００６８】
この実施例の動作を説明すると、各押ボタン３２がタンブラスイッチ的な動作をするのは前述のとおりであり、その動作に応じて、この実施例では操作用突起３６によって、タッチパネル１２４の対応する超音波経路１０２を伝わる超音波１００が減衰させられて、対応するスイッチ部１２４ａが操作される。
【００６９】
なお、超音波１００として、上記のような弾性表面波の代わりに、基板９４の内部を伝播するねじれ波を利用しても良い。その場合、基板９４の相対向する端面に発振素子９６および受振素子１０６を取り付ける。この方式は内面導波形とも呼ばれている。
【００７０】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００７１】
請求項１記載の薄型スイッチによれば、押ボタンの一方の領域を押すことによってタッチパネルのスイッチ部を操作することができると同時に、反対側が上がってそちら側の可動側磁性体と固定側磁性体とが互いにほぼ平行状態で強く吸着するので、押ボタンの押圧操作を止めても押ボタンの反転状態およびスイッチ部の操作状態を保持することができ、スイッチ状態の自己保持機能を有している。しかも押ボタンは、常にそのいずれか一方の領域が下がり他方の領域が上がっていて、その状態を目視や指で触れること等によって確認することができるので、この押ボタンの状態によってスイッチ状態の確認が可能である。このようにこの薄型スイッチは、スイッチ状態の自己保持機能を有しており、かつその押ボタンの状態によってスイッチ状態の確認が可能である。従ってタンブラスイッチ的な使用が可能である。
【００７２】
しかも、押ボタンを押し込むストロークを確保することができると共に、押し込み時に可動側磁性体と固定側磁性体との吸着が外れるときにクリック感が得られるので、タッチパネルの極めて薄型化が可能であるという特長を生かしつつ、ストローク感およびクリック感を得ることができ、スイッチの操作感が非常に良い。
【００７３】
請求項２記載のスイッチ付表示パネルは、タッチパネルを用いた請求項１記載のような薄型スイッチを表示パネル上に重ねた構造をしており、押ボタンと表示パネルとの間に機械的なスイッチ機構を設ける必要がないので、押ボタンと表示パネルとの間を非常に接近させることができ、それによって押ボタンの奥のすぐ近くに表示パネルの表示内容が表示されることになるので、イメージガイドが不要になる。その結果、表示パネルの表示内容を良好な画質で見ることができる。しかも、視野角を制限するイメージガイドを用いていないので、表示パネルの表示内容を斜め方向からも良く見ることができる。また、高価なイメージガイドが不要になり、かつ複雑なスイッチ機構も不要で構造が簡単になるため、スイッチ付表示パネルのコストダウンを図ることができる。
【００７４】
更に、上記のような薄型スイッチを用いているので、請求項１の場合と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】タッチパネルが抵抗膜式である薄型スイッチを用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。
【図２】図１中の押ボタンの平面図である。
【図３】押ボタンの支点用突起の配置の他の例を示す平面図である。
【図４】つば付の押ボタンの例を示すものであり、（Ａ）はその側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図５】抵抗膜式のタッチパネルの一例を分解して示す断面図である。
【図６】タッチパネルが光電式である薄型スイッチを用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。
【図７】図６中の押ボタン部分の平面図である。
【図８】図６のスイッチ付表示パネルを検出回路と共に示す平面図である。
【図９】タッチパネルが超音波式である薄型スイッチを用いたスイッチ付表示パネルの実施例を部分的に示す断面図である。
【図１０】図９中の押ボタン部分の平面図である。
【図１１】図９のスイッチ付表示パネルを検出回路と共に示す平面図である。
【図１２】薄型スイッチを用いたスイッチ付表示パネルの先行例を部分的に示す断面図である。
【符号の説明】
２ 表示パネル
４ 抵抗膜式のタッチパネル
３０ 操作機構部
３２ 押ボタン
３４ 支点用突起
３６ 操作用突起
４０ 可動側磁性体
４２ 固定側磁性体
５０ 薄型スイッチ
１１４ 光電式のタッチパネル
１１４ａ スイッチ部
１２４ 超音波式のタッチパネル
１２４ａ スイッチ部

Claims (2)

1. １以上のスイッチ部を有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で操作可能なタッチパネルと、このタッチパネル上に配置されていてそのスイッチ部を操作する１以上の操作機構部とを備えており、かつ各操作機構部が、当該押ボタンを二つの領域に分ける線上の下面側に支点用突起を有していてそれが前記タッチパネルに当接していて当該支点用突起を支点にして二方向に揺動可能な押ボタンと、この押ボタンの上面側であってその二つの領域の外側端部付近にそれぞれ設けられた可動側磁性体と、この可動側磁性体に対向する上方に配置された固定側磁性体とを備えていて、この可動側磁性体と固定側磁性体の少なくとも一方が、相手側の磁性体を吸引する永久磁石であり、常時は、前記可動側磁性体の内の一方と固定側磁性体とが互いにほぼ平行になる状態で吸着しており、かつ前記タッチパネルには、各押ボタンの二つの領域の少なくとも一方の下方に位置する部分に、当該押ボタンを押したときに当該領域の下面部によって操作されるスイッチ部が設けられていることを特徴とする薄型スイッチ。
2. 情報表示機能を有する表示パネルと、この表示パネル上に重ねられていて、１以上のスイッチ部を有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で操作可能な透明または半透明のタッチパネルと、このタッチパネル上に配置されていてそのスイッチ部を操作する１以上の操作機構部とを備えており、かつ各操作機構部が、当該押ボタンを二つの領域に分ける線上の下面側に支点用突起を有していてそれが前記タッチパネルに当接していて当該支点用突起を支点にして二方向に揺動可能な透明または半透明の押ボタンと、この押ボタンの上面側であってその二つの領域の外側端部付近にそれぞれ設けられた可動側磁性体と、この可動側磁性体に対向する上方に配置された固定側磁性体とを備えていて、この可動側磁性体と固定側磁性体の少なくとも一方が、相手側の磁性体を吸引する永久磁石であり、常時は、前記可動側磁性体の内の一方と固定側磁性体とが互いにほぼ平行になる状態で吸着しており、かつ前記タッチパネルには、各押ボタンの二つの領域の少なくとも一方の下方に位置する部分に、当該押ボタンを押したときに当該領域の下面部によって操作されるスイッチ部が設けられていることを特徴とするスイッチ付表示パネル。

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