入力装置およびその入力装置を用いた電子機器
【課題】薄型化することが可能な入力装置およびその入力装置を用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】押圧動作の履歴から操作信号を規制する入力装置２は、押圧されることで変形する導電性シート５と、変形によって導電性シート５と接触し導通する固定接点７が配置されている基板４と、対向する導電性シート５の面と基板４との間に配置される絶縁部材６と、を備えるものとしている。
【解決手段】押圧動作の履歴から操作信号を規制する入力装置２は、押圧されることで変形する導電性シート５と、変形によって導電性シート５と接触し導通する固定接点７が配置されている基板４と、対向する導電性シート５の面と基板４との間に配置される絶縁部材６と、を備えるものとしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置およびその入力装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる入力装置の一部には、いわゆる、ポインティングデバイスが採用されている。ポインティングデバイスとしては、感圧部材が押圧されることにより、押圧された領域および押圧量を検出するものが知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
上述の感圧部材としては、樹脂製のシートに抵抗膜が形成されたものが用いられ、また、抵抗膜と隙間を隔てて対向するプリント基板には、感圧用パターン（固定接点）が設けられている。
【０００４】
上述のポインティングデバイスにおいて、樹脂製のシートを、プリント基板の方向へ押圧すると、抵抗膜が固定接点に接触し、それらが電気的に導通する。さらに、抵抗膜と固定接点との接触面積が大きくなると、流れる電流量が増加することから、押圧された領域の押圧量を検出できるものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９９１８８号公報（特許請求の範囲など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明では、ポインティングデバイスを薄型化するのが困難であるという問題がある。なぜなら、抵抗膜と固定接点とが接触しないように、抵抗膜と固定接点との隙間を十分に設ける必要があるためである。
【０００７】
また、押圧量を精度よく検出するためには、抵抗膜が一定以上の厚みを有している必要がある。そのため、さらに一層、ポインティングデバイスを薄型化するのが困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、薄型化することが可能な入力装置およびその入力装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る入力装置は、押圧動作の履歴から操作信号を生成する入力装置において、押圧されることで変形する導電性シートと、変形によって導電性シートと接触し導通する固定接点が配置されている基板と、対向する導電性シートの面と基板の面との間に配置される絶縁部材と、を備える。
【００１０】
本発明に係る入力装置によれば、初期状態として、導電性シートと基板の面との両者で絶縁部材を挟み込む状態とすることができる。この本発明の入力装置は、従来の抵抗膜のような大きな厚みを要する部材を要しない。よって、薄型化することが可能な入力装置を提供できる。
【００１１】
また、他の本発明に係る入力装置は、上述の発明に加え、押圧シートを有し、押圧シートの面には突起部が設けられ、突起部が前記固定接点と対向されている。この構成を採用することによって、押圧によって確実に導電性シートと固定接点とを接触させることができる。
【００１２】
また、他の本発明に係る入力装置は、上述の発明に加え、絶縁部材は、導電性シートの面に固着されている。この構成を採用することによって、絶縁部材が、導電性シートに対して固着されているため、絶縁部材を所望の位置に配置しやすいものとなる。
【００１３】
また、本発明に係る電子機器は、上述の入力装置と、入力装置からの信号に基づいて操作される内容を判断する判断部と、判断部の判断に基づいて操作内容を実行する実行部と、実行される内容を表示する表示部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、入力装置およびその入力装置を用いる電子機器の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子機器を操作面側から見た斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図１の入力装置が有する基板を表面から見た場合の上面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る入力装置の製造方法の流れについて説明するフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る電子機器を操作面側から見た斜視図である。
【図６】第２の実施の形態に係る入力装置を図５のＢ−Ｂ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る入力装置の基盤を表面から見た場合の上面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る入力装置を図５のＢ−Ｂ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明の実施の形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態に係る電子機器１の斜視図である。電子機器１は、略直方体状であり、その操作面には、略長方形の入力装置２と表示部３とが露出している。以後、操作面側を表面側、操作面と逆の面側を裏面側という。
【００１８】
図２は、電子機器１を、図１中のＡ−Ａ線を含む操作面に略垂直な面で切断し、矢印方向に見た場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。なお、図を見やすくするため、各層の縮尺は一定ではない。図３は、入力装置２の基板４を、表面側から見た場合の上面図である。
【００１９】
図２に示すように、入力装置２は、その表面側に導電性シート５を有すると共に、導電性シート５の裏面側には、隙間を有して導電性シート５と対向する基板４を有する。基板４と導電性シート５との間であって、点線で示される位置に、複数の絶縁部材６が介在することにより、その基板４と導電性シート５との隙間が形成されている。また、隣り合う絶縁部材６は、互いに離間している。また、基板４の表側の一部であって、絶縁部材６と重ならない位置には、固定接点７が形成されている。
【００２０】
基板４としては、固定接点７等の配線が形成されているプリント基板を好適に用いることができる。具体的には、絶縁性のある樹脂を含浸した基板４に、銅箔等の導電体にて固定接点７およびそれらを接続する配線（不図示）等が形成されている。
【００２１】
導電性シート５は、その表面側から押圧されると、基板４の方向に向かって押しこまれることにより、固定接点７と導通し、電気信号を生じさせる部材である。したがって、導電性シート５としては、指が触れた際に変形することのできる柔らかく、かつ導電性の高い材料で形成されるのが好ましい。また、このような導電性シート５は、導電性シート５と固定接点７とが接触した際に十分な電流が流れると共に、絶縁部材６よりも導電率が高い材料から構成されることが好ましい。なお、導電性シート５は、加飾されていてもよい。あるいは、加飾された別の可撓性のシートあるいはフィルムを、導電性シート５に貼り合わせるようにしてもよい。具体的には、厚さが約０．０５〜０．１ｍｍであり、かつショアＡ硬度が２０〜９０である導電性シート５が特に好適に用いられる。そのような導電性シート５として、例えば、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴムあるいは天然ゴム等に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたものを好適に用いることができる。
【００２２】
絶縁部材６は、導電性シート５と固定接点７との間に隙間を形成するための介在部材である。絶縁部材６は、たとえば、直径が１ｍｍの略半球状の部材である。本実施の形態において、絶縁部材６は、その半球の断面が導電性シート５に固着されて、その球面が基板４の方向へ突出している。絶縁部材６が導電性シート５から突出している高さの分だけ、導電性シート５と固定接点７との間に隙間が形成される。また、絶縁部材６は、ショアＡ硬度が５０〜８０度の弾性体から主に形成されるのが好ましい。なぜなら、ユーザが導電性シート５を基板４に向かって押圧した際に、絶縁部材６も、その押圧に伴い変形し、導電性シート５が固定接点７に接触しやすくなるからである。
【００２３】
固定接点７は、たとえば、めっき等により基板４に形成された導電部分である。本実施の形態において、固定接点７は、図３に示すように、約５ｍｍの直径を有する円形であり、櫛歯状の一対の電極がその円の中に互いに接触することなく噛み合った状態で形成されている。また、固定接点７は、基板４の操作領域（図３のＰで示される領域）に配列されている。より具体的には、図３に示すように、１５個の固定接点７が、３行５列で配列している。
【００２４】
上述のような入力装置２に指が触れると、触れた部分の導電性シート５が撓み、導電性シート５が固定接点７の一部に接触する。すると、固定接点７を構成する一対の電極は、短絡する。さらに、指が固定接点７と重なるような位置で導電性シート５を押圧すると、固定接点７と導電性シート５との接触面積が増加する。１つまたは複数の固定接点７について、固定接点７と導電性シート５との接触面積の変化に応じて生じる電圧値あるいは抵抗値の変化を、電子機器１の内部に配置される判断部、および実行部としての中央処理装置（不図示）が測定することにより、入力装置２は、指の触れている位置を把握することができる。
【００２５】
たとえば、図３の矢印に沿って、操作面を指でなぞると、まず、Ａに示す領域では、固定接点７ａが通電する。この結果、固定接点７ａに指が触れられていることが検出される。次に、指がＢに示す領域に移動すると、固定接点７ａと固定接点７ｂとが通電する。さらに、固定接点７ａと導電性シート５との接触面積および固定接点７ｂと導電性シート５との接触面積が小さいため、固定接点７ａおよび固定接点７ｂには、その面積に応じて導電シート５に印加された電圧値が変化する。この変化した電圧値は、たとえば、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器（不図示）で検出できる。さらに、指がＣに示す領域に移動すると、固定接点７ｂが通電する。この結果、固定接点７ａから固定接点７ｂの方向に、向かって指が移動したことが検出される。
【００２６】
上述のように、入力装置２は、指の触れた位置の移動方向を検出することができる。また、絶縁部材６が導電性シート５と基板４との間に介在するため、導電性シート５と固定接点７とが非接触の状態を維持できる。特に、入力装置２に加えられた振動等により、導電性シート５と固定接点７とが誤接触する危険性が低くなる。このように、絶縁部材６を形成して導電性シート５と固定接点７とを確実に離すことができるので、入力装置２の薄型化が容易となる。
【００２７】
次に、入力装置２の製造方法について説明する。図４は、入力装置２の製造方法の流れを説明するフローチャートである。
【００２８】
まず、導電性フィラー（たとえば、カーボン粒子等の導電性粒子）が混入された導電性シート５を用意する。具体的には、まず、ケッチェンブラックを１０％程度配合したシリコーンゴムコンパウンドＫＥ９５１０（信越化学工業株式会社製）１０重量部、生ゴムＫＥ７８ＶＢＳ（信越化学工業株式会社製）２重量部、および架橋剤Ｃ８（信越化学工業株式会社製）１重量部を加えて混練した。そして、混練された未加硫導電ゴムを、プレス機で加熱成型し導電性シート５を成型した。
【００２９】
その導電性シート５の片面に、ディスペンサ等により絶縁部材６を塗布し硬化させる（ステップＳ１０１：絶縁部材形成ステップ）。たとえば、シリコーンゴムを主に含むインキにて、０．５ｍｍの半径を有する半球状の絶縁部材６を、固定接点を囲む位置に形成する。ここで、絶縁部材６は、ディスペンサに限らず、絶縁部材６を別に形成し、接着剤にて貼り付ける、あるいは、導電性シート５と絶縁部材６とを一体成形もしくはスクリーン印刷、ピン転写するような形態であってもよい。
【００３０】
次に、固定接点７等の配線が形成されている基板４を用意し、固定接点７が配置されている基板４の面に、絶縁部材６が配置されている面が対向するように、導電性シート５を配置する（ステップＳ１０２：配置ステップ）。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器１０およびその電子機器１０が備える入力装置１１について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図５は、第２の実施の形態に係る電子機器１０の斜視図である。また、図６は、図５の入力装置１１を、Ｂ−Ｂ線を含む操作面に略垂直な面で切断し、矢印方向に見た場合の断面図である。さらに、図７は、第２の実施の形態において、基板４の面を表面側から見た場合の上面図である。なお、Ｍで示す点線には、操作パネル１２が配置され、Ｎで示す一点鎖線の領域には、キートップ１３が配置される。また、押圧方向に投影した絶縁部材１６の領域を点線で示している。なお、以後の説明において、第１の実施の形態にて用いる要素と同じものには、同じ番号を用いて説明する。
【００３３】
第２の実施の形態に係る電子機器１０に組み込まれる入力装置１１の操作面には、押圧シートとしての環状の操作パネル１２と、操作パネル１２の内周に配置されるキートップ１３と、が露出している。
【００３４】
図６に示すように、第２の実施の形態に係る入力装置１１において、操作パネル１２とキートップ１３は、弾性シート１４に貼り付けられている。また。弾性シート１４の裏面側において、固定接点７と重なる位置に、突起部としての弾性部材１５が固定されている。さらに、弾性部材１５の先端は、絶縁部材１６を裏面に有する導電性シート１７が配置されている。本実施の形態において、導電性シート１７は、環状であると共に、操作パネル１２の裏面に対応する領域に配置されている。
【００３５】
弾性シート１４は、操作パネル１２およびキートップ１３を電子機器１の操作面に保持するためのシート状部材である。弾性シート１４は、操作パネル１２あるいはキートップ１３の押し込みに伴い容易に変形する必要から、弾性に富み、軟質の材料から構成されるものが好ましい。特に、弾性シート１４の材料としては、シリコーンゴムが好適である。また、キーシートとして、エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ： ＥＬ）シート（以後、「ＥＬシート」という。）を用いることもできる。ＥＬシートとしては、無機ＥＬシートが好適である。代表的な無機ＥＬシートの構造は、発光体層（例えば、ＺｎＳ＋Ｃｕを含む層）と誘電体層（例えば、ＢａＴｉＯ３の層）を隣接させ、これらの両側を電極層で挟み、さらに、発光面側（発光体層側の電極の外側）に透明樹脂フィルムを貼付した構造である。このように、キートップ１３の下方にＥＬシートを配置することにより、操作パネル１２あるいはキートップ１３の特定部分（例えば、操作パネル１２の天面、あるいは操作パネル１２とキートップ１３との隙間）を光らせることができる。
【００３６】
弾性部材１５は、弾性シート１４から固定接点７に向かって突出する、直径が約２．５〜４．５ｍｍで高さが０．２〜１．０ｍｍの半球状の弾性体である。弾性部材１５としては、操作パネル１２の表面に指が触れることにより容易に変形するような弾性体であって、例えば、カーボン材料等を含むショアＡ硬度が約５０度から９０度のゴム若しくはエラストマーが好ましい。ショアＡ硬度が５０度から９０度の弾性体を用いることにより、ユーザが指を操作パネル１２の上を滑らせた際に、操作パネル１２が大きく沈み込み過ぎることがない。加えて、ユーザの指が操作パネル１２上を滑ることにより生じる圧力を、固定接点７が確実に検出できる。
【００３７】
また、導電性シート１７の裏面であって、キートップ１３の裏面の部分には、押圧子１８が形成されている。一方、導電性シート１７の裏面であって、操作パネル１２の裏面の部分には、絶縁部材１６が形成されている。
【００３８】
本実施の形態において、絶縁部材１６は、たとえば、高さが０．５ｍｍの直方体状の弾性体から構成される部材である。そのような絶縁部材１６の１面が導電性シート１７に固着されているため、絶縁部材１６は、導電性シート１７の裏面から基板４の方向へ突出している。なお、押圧方向に投影した絶縁部材１６の領域と固定接点７の領域とは、重ならないように、絶縁部材１６は、配置されている。
【００３９】
基板４の表面において、キートップ１３に対向する位置には、固定接点１９、導電部２０、および固定接点１９を覆うと共に導電部２０と電気的に接続される皿バネ状部材２１が設けられている。また、皿バネ状部材２１と押圧子１８とは、例えば、接して対向するように設けられている。
【００４０】
キートップ１３は、入力時のクリック感を向上させ、あるいは、入力時に指を滑らせることができるように配置されている。操作パネル１２およびキートップ１３としては、樹脂、金属あるいはそれらのコンポジット等からなる部材を好適に用いることができる。また、操作パネル１２およびキートップ１３は、単一成形体であるか複数の層から成る成形体であるかを問わない。複数の層から成る操作パネル１２およびキートップ１３を採用する場合、操作パネル１２およびキートップ１３は、それらの表面が樹脂シートで被覆されている部材であるのが好ましく、被覆領域が一部であっても全部であっても良い。本実施の形態に係る樹脂製の操作パネル１２およびキートップ１３の材料には、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂あるいはポリアミド樹脂等の各樹脂を使用できるが、それらの中でも特に好ましい樹脂は、ポリカーボネート樹脂あるいはアクリル樹脂である。
【００４１】
第２の実施の形態において、操作パネル１２としては、例えば、外周円の直径が約２０ｍｍ、内周円の直径が約７ｍｍの平面部を有する厚さが約１ｍｍである環状の操作パネル１２を好適に用いることができる。また、操作パネル１２に指を沿わせて環状になぞることを容易にする目的で、例えば、約０．２ｍｍ間隔で同心円状の溝を形成しても良い。また、操作パネル１２の位置が指触にてわかるように、操作パネル１２の外周部分の厚さを外周以外の部分よりも厚くすることで、円輪状の縁を形成しても良い。さらに、基板４の表面側であって、操作パネル１２と重なる領域には、固定接点７が配置される。
【００４２】
導電性シート１７は、たとえば、シリコーンゴム等の弾性シートの片面に、導電性ポリマーを塗布したものを用いることにより、光透過率が高い導電性シート１７が得られる。光透過率が高い導電性シート１７を採用した場合には、より効率的に導電性シート１７の裏面側から照光することができる。操作パネル１２およびキートップ１３の外周を照光できるため、暗所でも操作パネル１２およびキートップ１３の位置がわかりやすくなる。なお、光透過率の低い導電性シート１７としてもよい。その場合には、導電性シート１７を照光する照光部材（不図示）に対向する導電性シート１７の領域に、穴を設ける等の工夫により、導電性シート１７の裏面側から照光できるものとなる。
【００４３】
押圧子１８は、固定接点１９とその固定接点１９を覆う皿バネ状部材２１とを接触させるために、導電性シート１７の裏面において、キートップ１３の裏面側の部分に設けられる。押圧子１８は、導電性シート１７が押圧子１８を有する形状に一体成形されることで形成されていてもよいし、別に作製した押圧子１８を、接着剤等で導電性シート１７に固定してもよい。
【００４４】
皿バネ状部材２１は、ドーム形状とされ、その外縁が導電部２０に接続されて、固定接点１９を覆うように形成されている。この皿バネ状部材２１は、固定接点１９と導電部２０とを接続／非接続する可動接点としての役割を担う。本実施形態における皿バネ状部材２１は、例えば、厚みが約０．０２５ｍｍおよび直径が４ｍｍ〜５ｍｍである。また、本実施の形態における皿バネ状部材２１の可動距離、すなわち、皿バネ状部材２１を皿バネ状部材２１の突出方向と逆方向に、１．０〜３．０Ｎの荷重で押圧した場合に、皿バネ状部材２１のドーム頂点が変位できる距離は、０．１０〜０．２５ｍｍである。しかし、皿バネ状部材２１は、金属製に限らず、逆椀上に成型したＰＥＴ樹脂に導電印刷を施したポリエステル製ドームまたは導電性樹脂等により形成されていても良い。また、例えば、短辺が３ｍｍおよび長辺が４ｍｍの楕円形状の皿バネ状部材２１等を用いてもよい。なお、皿バネ状部材２１を金属製とする場合には、クリック感により優れ、それによってより良好な操作感覚を得ることができる。
【００４５】
以上のように構成された入力装置１１は、キートップ１３が押下されると、押圧子１８が皿バネ状部材２１を押圧する。この押圧力（通常は、およそ１．０〜３．０Ｎ）によって皿バネ状部材２１が座屈する。この座屈した皿バネ状部材２１によって固定接点１９と導電部２０とが接続されて固定接点１９が導通状態になる。キートップ１３の押下が解放されると、皿バネ状部材２１が元の形状に復帰する。これにより、皿バネ状部材２１によって接続されていた固定接点１９と導電部２０とが非接続となり、固定接点１９は、非導通状態になる。このように構成された入力装置１１の押釦スイッチは、たとえば、決定キー等として機能させてもよい。
【００４６】
一方、ユーザが操作パネル１２に指を触れると、操作パネル１２および操作パネル１２の裏面に配置された凸形状の弾性体１５を介して、導電性シート１７が変形し、押し下げられる。その結果、導電性シート１７と固定接点７とが接触する。すなわち、櫛歯状の電極間の電圧が接触面積に比例し変化する。また、導電性シート１７と固定接点７との接触面積が増加することで、その抵抗値が減少（あるいは電圧が低下）する。このようにして、入力装置１１は、指が触れられていることを把握することができる。また、触れられている指の位置が移動すると、入力装置１１は、各固定接点７に流れる電圧の変化により、触れられている指の位置を把握することができる。
【００４７】
上述のように、入力装置２２は、指が触れた位置だけではなく、その押圧力も検出できる。なぜなら、操作パネル１２上に指が軽く触れると、１つまたは複数の弾性部材１５が押し下げられて、その先端部分の面積で、導電性シート２４と固定接点７に触れる。さらに弾性部材１５が大きな押圧力で押圧された場合には、弾性部材１５が押しつぶされて、より大きな面積で、導電性シート２４が固定接点７と接触する。すなわち、入力装置２２の内部の中央処理装置（不図示）が、１つまたは複数の固定接点７の接触面積の変化に応じて生じる電圧値あるいは抵抗値の変化を検出する。このように、入力装置２２は、指の触れている位置あるいはその移動方向だけではなく、押圧の強さも同時に検出することができる。そのため、入力装置２２は、操作パネル１２に加えられたわずかな荷重の差を検出することができるコントロールディスクになる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る入力装置２２について、図面を参照しながら説明する。
【００４９】
第３の実施の形態に係る入力装置２２は、第２の実施の形態の入力装置１１と、操作パネル１２と、基板４との間の構成が異なる。図８は、図５のＢ−Ｂ線で第３の実施の形態における入力装置２２を切断して矢印方向から見た場合の断面図である。
【００５０】
第３の実施の形態に係る入力装置２２と、第２の実施の形態に係る入力装置１１とでは、導電性シート２４に設けられる絶縁部材２３の大きさおよび配列が異なる。第３の実施の形態では、導電性シート２４の裏面側に、絶縁部材２３を裏面に有する導電性シート２４が配置されている。また、その絶縁部材２３は、固定接点７と押圧方向に投影した場合に重なる位置にも配置されている。
【００５１】
絶縁部材２３は、弾性部材１５よりも十分に小さいものであることが好ましい。たとえば、直径が約２．５〜４．０ｍｍで高さが０．２〜１．０ｍｍの半球状の弾性部材１５とする場合には、絶縁部材２３は、直径が約０．５ｍｍで高さが０．０３〜０．０５ｍｍのとすることが好ましい。弾性部材１５よりも絶縁部材２３が小さい場合には、押圧方向に投影した弾性部材１５の領域と絶縁部材２３の領域とが重なっていても、弾性部材１５の押し込みにより、導電性シート２４が容易に下方へ撓み、導電性シート２４と固定接点７とが接触しやすくなる。
【００５２】
また、導電性シート２４の裏面には、絶縁部材２３同士が２次元方向に等間隔で配列されていることが好ましい。なぜなら、絶縁部材２３同士が等間隔で配列されていることにより、どのような位置で押圧しても固定接点７と導電性シート２４との接触面積が、ほぼ同一になりやすいからである。
【００５３】
上述のように、導電性シート２４を有する入力装置２２とすることで、入力装置２２を薄型化できる。絶縁部材２３を有する導電性シート２４を有しない場合には、導電性の弾性部材１５と固定接点７とが、非押圧状態で接触することがないように、それらの間を十分な間隙（たとえば、０．２ｍｍ）とする必要がある。しかし、絶縁部材２３を有する導電性シート２４を有する場合には、導電性シート２４の裏面に配置された絶縁部材２３により、導電性シート２４と固定接点７とが、押圧力が加えられない限り接触しない状態で維持される。そのため、弾性部材１５と固定接点７との間の距離を近づけることができる。
【００５４】
また、上述のように、導電性シート２４を有する入力装置２２とすることで、弾性部材１５それ自体が導電性を有していなくても良い。そのため、導電性の弾性部材１５を別途形成した後、弾性部材１５と弾性シート１４とを一体にするためのインサート成形を行う必要がなく、同じ材料を用いて一度に成形できる。弾性部材１５を別途成形し、これを弾性シート１４と一体化する場合には、弾性部材１５のうち、弾性シート１４と接する側に、高さ０．５ｍｍ程度の円柱形状部（不図示）を設けることで弾性部材１５を配置する位置を一定化できる。なお、円柱形状部の先端部に、感圧機能を持たせるための高さ０．５ｍｍ程度の曲面部（不図示）を設けることもできる。しかし、インサート成形を行わずに、弾性部材１５と弾性シート１４とを一体成形する場合には、弾性部材１５の弾性シート１４に接する側に円柱形状部を形成しなくても良い。すなわち、その円柱形状部の高さの分、入力装置２２を薄型化できる。また、柔軟性、光透過性あるいは成形の容易さ等の要求により、弾性シート１４や弾性部材１５の材料を選択自在にできる。
【００５５】
また、押圧方向に投影した弾性部材１５の領域と絶縁部材２３の領域とを重複可能な導電性シート２４を用いることで、絶縁部材２３と固定接点７との位置あわせをしなくてよい。したがって、基板４に絶縁部材２３を有する導電性シート２４を配置する工程が簡単になる。また、汎用性がある導電性シート２４となるためより好ましい。
【００５６】
以上、各発明の実施の形態に係る入力装置２，１１，２２およびそれを用いた電子機器１，１０の好適な例について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に何ら限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。
【００５７】
例えば、各実施の形態では、好適な直径、硬度あるいは距離等につき言及しているが、これらの値に限らず、他の値を採用しても良い。例えば、操作パネル１２の大きさを変化させることで、各パラメータは変化しうるものである。また、本明細書に記載した各値は、その値に正確に限定されるものではなく、誤差あるいは公差を含み得るものとする。
【００５８】
各実施の形態において、電子機器１の形態は、入力装置２と表示部３とを有する形態としたが、表示部３は、必須ではない。
【００５９】
また、各実施の形態において、固定接点７は、櫛歯型の電極パターンを有するものとしているが、そのような形状に限らない。たとえば、同心円状のパターンを有する固定接点７としてもよいし、他の形状でもよい。また、静電容量により弾性部材１５の圧縮量が測定されるようなセンサを用いてもよい。また、かかる圧縮により導電率が向上するような導電性弾性体、あるいは、圧縮されることにより電流抵抗値が変化するような導電性弾性体を用いることにより、その導電性弾性体に加わる圧力を測定するようなシステムにしてもよい。
【００６０】
また、各実施の形態では、コントロールディスクとしても機能する入力装置１１，２２としているが、入力装置２，１１，２２は、このような機能を持つものに限られない。例えば、押釦スイッチとして機能させてもよい。さらに、電子機器１，１０は、ユーザが、押釦スイッチとしてのみ機能させるか、コントロールディスクとしてのみ機能させるか、あるいは、押釦スイッチとしてもコントロールディスクとしても機能させるかを選択できるものとしてもよい。
【００６１】
また、各実施の形態において、キートップ１３および操作パネル１２と、弾性シート１４とを接着剤により貼り合わせたが、接着剤以外のものを用いて固定してもよい。例えば、両面テープで貼り合わせても良いし、熱融着等により貼り合わせても良い。また、キートップ１３および操作パネル１２において、弾性シート１４に対向する平面部は、全面を弾性シート１４に固定される必要はない。例えば、隣接するキートップ１３の間あるいは、操作パネル１２の外周は、弾性シート１４に接着しないようにしてもよい。
【００６２】
各実施の形態において、絶縁部材６，１６，２３は、導電性シート５，１７，２４に固着されているが、このような形態に限らない。絶縁部材６，１６，２３は、基板４に固着されているような形態であってもよい。たとえば、絶縁部材６，１６，２３が格子状の形状である場合等には、絶縁部材６，１６，２３が、導電性シート５，１７，２４あるいは絶縁部材６，１６，２３に固着されていなくてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、絶縁部材６，２３および弾性部材１５の形状は、半球であり、絶縁部材１６の形状は、直方体であるものとしているが、このような形態に限らない。例えば、円柱状、円錐状、あるいは、先端部の曲率半径が２〜２５ｍｍ程度の凸状物若しくは突起としてもよい。また、絶縁部材６，１６，２３あるいは弾性部材１５の硬度、先端形状あるいは基板４からの距離を適宜調整することで、動作安定性および操作感を調節することができる。
【００６４】
また、第２の実施の形態および第３の実施の形態に係る入力装置１１，２２は、環状の操作パネル１２よりも内側、すなわち、操作パネル１２に囲まれた内側部分に、いわゆる押釦スイッチを含むものとしているが、当該押釦スイッチは必須ではない。すなわち、押釦スイッチ以外の入力用部材をコントロールディスクに隣接して設けるような形態としてもよい。あるいは、コントロールディスクとして機能する部分のみを有する入力装置１１，２２としてもよい。また、電子機器１，１０が、他の入力装置を備えていてもよい。
【００６５】
また、各実施の形態では、入力装置１１，２２は、長方形あるいは環状の操作パネル１２を備えているが、操作パネル１２の形状は、長方形あるいは環状に限らない。例えば、環の一部分のみを用いてもよい。あるいは、円、十字、直線、三角、四角以上の多角形、曲線、あるいは楕円等、どのような形態でもよい。しかし、環状の操作パネル１２を採用することにより、指の動きを止めることなく、動かし続けて操作するような入力装置１１，２２とすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１０ 電子機器
２，１１，２２ 入力装置
４ 基板
５，１７，２４ 導電性シート
６，１６，２３ 絶縁部材
７，２０ 固定接点
１２ 操作パネル（押圧シート）
１３ キートップ
１５ 弾性部材（突起部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置およびその入力装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる入力装置の一部には、いわゆる、ポインティングデバイスが採用されている。ポインティングデバイスとしては、感圧部材が押圧されることにより、押圧された領域および押圧量を検出するものが知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
上述の感圧部材としては、樹脂製のシートに抵抗膜が形成されたものが用いられ、また、抵抗膜と隙間を隔てて対向するプリント基板には、感圧用パターン（固定接点）が設けられている。
【０００４】
上述のポインティングデバイスにおいて、樹脂製のシートを、プリント基板の方向へ押圧すると、抵抗膜が固定接点に接触し、それらが電気的に導通する。さらに、抵抗膜と固定接点との接触面積が大きくなると、流れる電流量が増加することから、押圧された領域の押圧量を検出できるものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９９１８８号公報（特許請求の範囲など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明では、ポインティングデバイスを薄型化するのが困難であるという問題がある。なぜなら、抵抗膜と固定接点とが接触しないように、抵抗膜と固定接点との隙間を十分に設ける必要があるためである。
【０００７】
また、押圧量を精度よく検出するためには、抵抗膜が一定以上の厚みを有している必要がある。そのため、さらに一層、ポインティングデバイスを薄型化するのが困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、薄型化することが可能な入力装置およびその入力装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る入力装置は、押圧動作の履歴から操作信号を生成する入力装置において、押圧されることで変形する導電性シートと、変形によって導電性シートと接触し導通する固定接点が配置されている基板と、対向する導電性シートの面と基板の面との間に配置される絶縁部材と、を備える。
【００１０】
本発明に係る入力装置によれば、初期状態として、導電性シートと基板の面との両者で絶縁部材を挟み込む状態とすることができる。この本発明の入力装置は、従来の抵抗膜のような大きな厚みを要する部材を要しない。よって、薄型化することが可能な入力装置を提供できる。
【００１１】
また、他の本発明に係る入力装置は、上述の発明に加え、押圧シートを有し、押圧シートの面には突起部が設けられ、突起部が前記固定接点と対向されている。この構成を採用することによって、押圧によって確実に導電性シートと固定接点とを接触させることができる。
【００１２】
また、他の本発明に係る入力装置は、上述の発明に加え、絶縁部材は、導電性シートの面に固着されている。この構成を採用することによって、絶縁部材が、導電性シートに対して固着されているため、絶縁部材を所望の位置に配置しやすいものとなる。
【００１３】
また、本発明に係る電子機器は、上述の入力装置と、入力装置からの信号に基づいて操作される内容を判断する判断部と、判断部の判断に基づいて操作内容を実行する実行部と、実行される内容を表示する表示部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、入力装置およびその入力装置を用いる電子機器の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子機器を操作面側から見た斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図１の入力装置が有する基板を表面から見た場合の上面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る入力装置の製造方法の流れについて説明するフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る電子機器を操作面側から見た斜視図である。
【図６】第２の実施の形態に係る入力装置を図５のＢ−Ｂ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る入力装置の基盤を表面から見た場合の上面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る入力装置を図５のＢ−Ｂ線で切断した断面を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明の実施の形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態に係る電子機器１の斜視図である。電子機器１は、略直方体状であり、その操作面には、略長方形の入力装置２と表示部３とが露出している。以後、操作面側を表面側、操作面と逆の面側を裏面側という。
【００１８】
図２は、電子機器１を、図１中のＡ−Ａ線を含む操作面に略垂直な面で切断し、矢印方向に見た場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。なお、図を見やすくするため、各層の縮尺は一定ではない。図３は、入力装置２の基板４を、表面側から見た場合の上面図である。
【００１９】
図２に示すように、入力装置２は、その表面側に導電性シート５を有すると共に、導電性シート５の裏面側には、隙間を有して導電性シート５と対向する基板４を有する。基板４と導電性シート５との間であって、点線で示される位置に、複数の絶縁部材６が介在することにより、その基板４と導電性シート５との隙間が形成されている。また、隣り合う絶縁部材６は、互いに離間している。また、基板４の表側の一部であって、絶縁部材６と重ならない位置には、固定接点７が形成されている。
【００２０】
基板４としては、固定接点７等の配線が形成されているプリント基板を好適に用いることができる。具体的には、絶縁性のある樹脂を含浸した基板４に、銅箔等の導電体にて固定接点７およびそれらを接続する配線（不図示）等が形成されている。
【００２１】
導電性シート５は、その表面側から押圧されると、基板４の方向に向かって押しこまれることにより、固定接点７と導通し、電気信号を生じさせる部材である。したがって、導電性シート５としては、指が触れた際に変形することのできる柔らかく、かつ導電性の高い材料で形成されるのが好ましい。また、このような導電性シート５は、導電性シート５と固定接点７とが接触した際に十分な電流が流れると共に、絶縁部材６よりも導電率が高い材料から構成されることが好ましい。なお、導電性シート５は、加飾されていてもよい。あるいは、加飾された別の可撓性のシートあるいはフィルムを、導電性シート５に貼り合わせるようにしてもよい。具体的には、厚さが約０．０５〜０．１ｍｍであり、かつショアＡ硬度が２０〜９０である導電性シート５が特に好適に用いられる。そのような導電性シート５として、例えば、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴムあるいは天然ゴム等に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたものを好適に用いることができる。
【００２２】
絶縁部材６は、導電性シート５と固定接点７との間に隙間を形成するための介在部材である。絶縁部材６は、たとえば、直径が１ｍｍの略半球状の部材である。本実施の形態において、絶縁部材６は、その半球の断面が導電性シート５に固着されて、その球面が基板４の方向へ突出している。絶縁部材６が導電性シート５から突出している高さの分だけ、導電性シート５と固定接点７との間に隙間が形成される。また、絶縁部材６は、ショアＡ硬度が５０〜８０度の弾性体から主に形成されるのが好ましい。なぜなら、ユーザが導電性シート５を基板４に向かって押圧した際に、絶縁部材６も、その押圧に伴い変形し、導電性シート５が固定接点７に接触しやすくなるからである。
【００２３】
固定接点７は、たとえば、めっき等により基板４に形成された導電部分である。本実施の形態において、固定接点７は、図３に示すように、約５ｍｍの直径を有する円形であり、櫛歯状の一対の電極がその円の中に互いに接触することなく噛み合った状態で形成されている。また、固定接点７は、基板４の操作領域（図３のＰで示される領域）に配列されている。より具体的には、図３に示すように、１５個の固定接点７が、３行５列で配列している。
【００２４】
上述のような入力装置２に指が触れると、触れた部分の導電性シート５が撓み、導電性シート５が固定接点７の一部に接触する。すると、固定接点７を構成する一対の電極は、短絡する。さらに、指が固定接点７と重なるような位置で導電性シート５を押圧すると、固定接点７と導電性シート５との接触面積が増加する。１つまたは複数の固定接点７について、固定接点７と導電性シート５との接触面積の変化に応じて生じる電圧値あるいは抵抗値の変化を、電子機器１の内部に配置される判断部、および実行部としての中央処理装置（不図示）が測定することにより、入力装置２は、指の触れている位置を把握することができる。
【００２５】
たとえば、図３の矢印に沿って、操作面を指でなぞると、まず、Ａに示す領域では、固定接点７ａが通電する。この結果、固定接点７ａに指が触れられていることが検出される。次に、指がＢに示す領域に移動すると、固定接点７ａと固定接点７ｂとが通電する。さらに、固定接点７ａと導電性シート５との接触面積および固定接点７ｂと導電性シート５との接触面積が小さいため、固定接点７ａおよび固定接点７ｂには、その面積に応じて導電シート５に印加された電圧値が変化する。この変化した電圧値は、たとえば、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器（不図示）で検出できる。さらに、指がＣに示す領域に移動すると、固定接点７ｂが通電する。この結果、固定接点７ａから固定接点７ｂの方向に、向かって指が移動したことが検出される。
【００２６】
上述のように、入力装置２は、指の触れた位置の移動方向を検出することができる。また、絶縁部材６が導電性シート５と基板４との間に介在するため、導電性シート５と固定接点７とが非接触の状態を維持できる。特に、入力装置２に加えられた振動等により、導電性シート５と固定接点７とが誤接触する危険性が低くなる。このように、絶縁部材６を形成して導電性シート５と固定接点７とを確実に離すことができるので、入力装置２の薄型化が容易となる。
【００２７】
次に、入力装置２の製造方法について説明する。図４は、入力装置２の製造方法の流れを説明するフローチャートである。
【００２８】
まず、導電性フィラー（たとえば、カーボン粒子等の導電性粒子）が混入された導電性シート５を用意する。具体的には、まず、ケッチェンブラックを１０％程度配合したシリコーンゴムコンパウンドＫＥ９５１０（信越化学工業株式会社製）１０重量部、生ゴムＫＥ７８ＶＢＳ（信越化学工業株式会社製）２重量部、および架橋剤Ｃ８（信越化学工業株式会社製）１重量部を加えて混練した。そして、混練された未加硫導電ゴムを、プレス機で加熱成型し導電性シート５を成型した。
【００２９】
その導電性シート５の片面に、ディスペンサ等により絶縁部材６を塗布し硬化させる（ステップＳ１０１：絶縁部材形成ステップ）。たとえば、シリコーンゴムを主に含むインキにて、０．５ｍｍの半径を有する半球状の絶縁部材６を、固定接点を囲む位置に形成する。ここで、絶縁部材６は、ディスペンサに限らず、絶縁部材６を別に形成し、接着剤にて貼り付ける、あるいは、導電性シート５と絶縁部材６とを一体成形もしくはスクリーン印刷、ピン転写するような形態であってもよい。
【００３０】
次に、固定接点７等の配線が形成されている基板４を用意し、固定接点７が配置されている基板４の面に、絶縁部材６が配置されている面が対向するように、導電性シート５を配置する（ステップＳ１０２：配置ステップ）。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器１０およびその電子機器１０が備える入力装置１１について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図５は、第２の実施の形態に係る電子機器１０の斜視図である。また、図６は、図５の入力装置１１を、Ｂ−Ｂ線を含む操作面に略垂直な面で切断し、矢印方向に見た場合の断面図である。さらに、図７は、第２の実施の形態において、基板４の面を表面側から見た場合の上面図である。なお、Ｍで示す点線には、操作パネル１２が配置され、Ｎで示す一点鎖線の領域には、キートップ１３が配置される。また、押圧方向に投影した絶縁部材１６の領域を点線で示している。なお、以後の説明において、第１の実施の形態にて用いる要素と同じものには、同じ番号を用いて説明する。
【００３３】
第２の実施の形態に係る電子機器１０に組み込まれる入力装置１１の操作面には、押圧シートとしての環状の操作パネル１２と、操作パネル１２の内周に配置されるキートップ１３と、が露出している。
【００３４】
図６に示すように、第２の実施の形態に係る入力装置１１において、操作パネル１２とキートップ１３は、弾性シート１４に貼り付けられている。また。弾性シート１４の裏面側において、固定接点７と重なる位置に、突起部としての弾性部材１５が固定されている。さらに、弾性部材１５の先端は、絶縁部材１６を裏面に有する導電性シート１７が配置されている。本実施の形態において、導電性シート１７は、環状であると共に、操作パネル１２の裏面に対応する領域に配置されている。
【００３５】
弾性シート１４は、操作パネル１２およびキートップ１３を電子機器１の操作面に保持するためのシート状部材である。弾性シート１４は、操作パネル１２あるいはキートップ１３の押し込みに伴い容易に変形する必要から、弾性に富み、軟質の材料から構成されるものが好ましい。特に、弾性シート１４の材料としては、シリコーンゴムが好適である。また、キーシートとして、エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ： ＥＬ）シート（以後、「ＥＬシート」という。）を用いることもできる。ＥＬシートとしては、無機ＥＬシートが好適である。代表的な無機ＥＬシートの構造は、発光体層（例えば、ＺｎＳ＋Ｃｕを含む層）と誘電体層（例えば、ＢａＴｉＯ３の層）を隣接させ、これらの両側を電極層で挟み、さらに、発光面側（発光体層側の電極の外側）に透明樹脂フィルムを貼付した構造である。このように、キートップ１３の下方にＥＬシートを配置することにより、操作パネル１２あるいはキートップ１３の特定部分（例えば、操作パネル１２の天面、あるいは操作パネル１２とキートップ１３との隙間）を光らせることができる。
【００３６】
弾性部材１５は、弾性シート１４から固定接点７に向かって突出する、直径が約２．５〜４．５ｍｍで高さが０．２〜１．０ｍｍの半球状の弾性体である。弾性部材１５としては、操作パネル１２の表面に指が触れることにより容易に変形するような弾性体であって、例えば、カーボン材料等を含むショアＡ硬度が約５０度から９０度のゴム若しくはエラストマーが好ましい。ショアＡ硬度が５０度から９０度の弾性体を用いることにより、ユーザが指を操作パネル１２の上を滑らせた際に、操作パネル１２が大きく沈み込み過ぎることがない。加えて、ユーザの指が操作パネル１２上を滑ることにより生じる圧力を、固定接点７が確実に検出できる。
【００３７】
また、導電性シート１７の裏面であって、キートップ１３の裏面の部分には、押圧子１８が形成されている。一方、導電性シート１７の裏面であって、操作パネル１２の裏面の部分には、絶縁部材１６が形成されている。
【００３８】
本実施の形態において、絶縁部材１６は、たとえば、高さが０．５ｍｍの直方体状の弾性体から構成される部材である。そのような絶縁部材１６の１面が導電性シート１７に固着されているため、絶縁部材１６は、導電性シート１７の裏面から基板４の方向へ突出している。なお、押圧方向に投影した絶縁部材１６の領域と固定接点７の領域とは、重ならないように、絶縁部材１６は、配置されている。
【００３９】
基板４の表面において、キートップ１３に対向する位置には、固定接点１９、導電部２０、および固定接点１９を覆うと共に導電部２０と電気的に接続される皿バネ状部材２１が設けられている。また、皿バネ状部材２１と押圧子１８とは、例えば、接して対向するように設けられている。
【００４０】
キートップ１３は、入力時のクリック感を向上させ、あるいは、入力時に指を滑らせることができるように配置されている。操作パネル１２およびキートップ１３としては、樹脂、金属あるいはそれらのコンポジット等からなる部材を好適に用いることができる。また、操作パネル１２およびキートップ１３は、単一成形体であるか複数の層から成る成形体であるかを問わない。複数の層から成る操作パネル１２およびキートップ１３を採用する場合、操作パネル１２およびキートップ１３は、それらの表面が樹脂シートで被覆されている部材であるのが好ましく、被覆領域が一部であっても全部であっても良い。本実施の形態に係る樹脂製の操作パネル１２およびキートップ１３の材料には、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂あるいはポリアミド樹脂等の各樹脂を使用できるが、それらの中でも特に好ましい樹脂は、ポリカーボネート樹脂あるいはアクリル樹脂である。
【００４１】
第２の実施の形態において、操作パネル１２としては、例えば、外周円の直径が約２０ｍｍ、内周円の直径が約７ｍｍの平面部を有する厚さが約１ｍｍである環状の操作パネル１２を好適に用いることができる。また、操作パネル１２に指を沿わせて環状になぞることを容易にする目的で、例えば、約０．２ｍｍ間隔で同心円状の溝を形成しても良い。また、操作パネル１２の位置が指触にてわかるように、操作パネル１２の外周部分の厚さを外周以外の部分よりも厚くすることで、円輪状の縁を形成しても良い。さらに、基板４の表面側であって、操作パネル１２と重なる領域には、固定接点７が配置される。
【００４２】
導電性シート１７は、たとえば、シリコーンゴム等の弾性シートの片面に、導電性ポリマーを塗布したものを用いることにより、光透過率が高い導電性シート１７が得られる。光透過率が高い導電性シート１７を採用した場合には、より効率的に導電性シート１７の裏面側から照光することができる。操作パネル１２およびキートップ１３の外周を照光できるため、暗所でも操作パネル１２およびキートップ１３の位置がわかりやすくなる。なお、光透過率の低い導電性シート１７としてもよい。その場合には、導電性シート１７を照光する照光部材（不図示）に対向する導電性シート１７の領域に、穴を設ける等の工夫により、導電性シート１７の裏面側から照光できるものとなる。
【００４３】
押圧子１８は、固定接点１９とその固定接点１９を覆う皿バネ状部材２１とを接触させるために、導電性シート１７の裏面において、キートップ１３の裏面側の部分に設けられる。押圧子１８は、導電性シート１７が押圧子１８を有する形状に一体成形されることで形成されていてもよいし、別に作製した押圧子１８を、接着剤等で導電性シート１７に固定してもよい。
【００４４】
皿バネ状部材２１は、ドーム形状とされ、その外縁が導電部２０に接続されて、固定接点１９を覆うように形成されている。この皿バネ状部材２１は、固定接点１９と導電部２０とを接続／非接続する可動接点としての役割を担う。本実施形態における皿バネ状部材２１は、例えば、厚みが約０．０２５ｍｍおよび直径が４ｍｍ〜５ｍｍである。また、本実施の形態における皿バネ状部材２１の可動距離、すなわち、皿バネ状部材２１を皿バネ状部材２１の突出方向と逆方向に、１．０〜３．０Ｎの荷重で押圧した場合に、皿バネ状部材２１のドーム頂点が変位できる距離は、０．１０〜０．２５ｍｍである。しかし、皿バネ状部材２１は、金属製に限らず、逆椀上に成型したＰＥＴ樹脂に導電印刷を施したポリエステル製ドームまたは導電性樹脂等により形成されていても良い。また、例えば、短辺が３ｍｍおよび長辺が４ｍｍの楕円形状の皿バネ状部材２１等を用いてもよい。なお、皿バネ状部材２１を金属製とする場合には、クリック感により優れ、それによってより良好な操作感覚を得ることができる。
【００４５】
以上のように構成された入力装置１１は、キートップ１３が押下されると、押圧子１８が皿バネ状部材２１を押圧する。この押圧力（通常は、およそ１．０〜３．０Ｎ）によって皿バネ状部材２１が座屈する。この座屈した皿バネ状部材２１によって固定接点１９と導電部２０とが接続されて固定接点１９が導通状態になる。キートップ１３の押下が解放されると、皿バネ状部材２１が元の形状に復帰する。これにより、皿バネ状部材２１によって接続されていた固定接点１９と導電部２０とが非接続となり、固定接点１９は、非導通状態になる。このように構成された入力装置１１の押釦スイッチは、たとえば、決定キー等として機能させてもよい。
【００４６】
一方、ユーザが操作パネル１２に指を触れると、操作パネル１２および操作パネル１２の裏面に配置された凸形状の弾性体１５を介して、導電性シート１７が変形し、押し下げられる。その結果、導電性シート１７と固定接点７とが接触する。すなわち、櫛歯状の電極間の電圧が接触面積に比例し変化する。また、導電性シート１７と固定接点７との接触面積が増加することで、その抵抗値が減少（あるいは電圧が低下）する。このようにして、入力装置１１は、指が触れられていることを把握することができる。また、触れられている指の位置が移動すると、入力装置１１は、各固定接点７に流れる電圧の変化により、触れられている指の位置を把握することができる。
【００４７】
上述のように、入力装置２２は、指が触れた位置だけではなく、その押圧力も検出できる。なぜなら、操作パネル１２上に指が軽く触れると、１つまたは複数の弾性部材１５が押し下げられて、その先端部分の面積で、導電性シート２４と固定接点７に触れる。さらに弾性部材１５が大きな押圧力で押圧された場合には、弾性部材１５が押しつぶされて、より大きな面積で、導電性シート２４が固定接点７と接触する。すなわち、入力装置２２の内部の中央処理装置（不図示）が、１つまたは複数の固定接点７の接触面積の変化に応じて生じる電圧値あるいは抵抗値の変化を検出する。このように、入力装置２２は、指の触れている位置あるいはその移動方向だけではなく、押圧の強さも同時に検出することができる。そのため、入力装置２２は、操作パネル１２に加えられたわずかな荷重の差を検出することができるコントロールディスクになる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る入力装置２２について、図面を参照しながら説明する。
【００４９】
第３の実施の形態に係る入力装置２２は、第２の実施の形態の入力装置１１と、操作パネル１２と、基板４との間の構成が異なる。図８は、図５のＢ−Ｂ線で第３の実施の形態における入力装置２２を切断して矢印方向から見た場合の断面図である。
【００５０】
第３の実施の形態に係る入力装置２２と、第２の実施の形態に係る入力装置１１とでは、導電性シート２４に設けられる絶縁部材２３の大きさおよび配列が異なる。第３の実施の形態では、導電性シート２４の裏面側に、絶縁部材２３を裏面に有する導電性シート２４が配置されている。また、その絶縁部材２３は、固定接点７と押圧方向に投影した場合に重なる位置にも配置されている。
【００５１】
絶縁部材２３は、弾性部材１５よりも十分に小さいものであることが好ましい。たとえば、直径が約２．５〜４．０ｍｍで高さが０．２〜１．０ｍｍの半球状の弾性部材１５とする場合には、絶縁部材２３は、直径が約０．５ｍｍで高さが０．０３〜０．０５ｍｍのとすることが好ましい。弾性部材１５よりも絶縁部材２３が小さい場合には、押圧方向に投影した弾性部材１５の領域と絶縁部材２３の領域とが重なっていても、弾性部材１５の押し込みにより、導電性シート２４が容易に下方へ撓み、導電性シート２４と固定接点７とが接触しやすくなる。
【００５２】
また、導電性シート２４の裏面には、絶縁部材２３同士が２次元方向に等間隔で配列されていることが好ましい。なぜなら、絶縁部材２３同士が等間隔で配列されていることにより、どのような位置で押圧しても固定接点７と導電性シート２４との接触面積が、ほぼ同一になりやすいからである。
【００５３】
上述のように、導電性シート２４を有する入力装置２２とすることで、入力装置２２を薄型化できる。絶縁部材２３を有する導電性シート２４を有しない場合には、導電性の弾性部材１５と固定接点７とが、非押圧状態で接触することがないように、それらの間を十分な間隙（たとえば、０．２ｍｍ）とする必要がある。しかし、絶縁部材２３を有する導電性シート２４を有する場合には、導電性シート２４の裏面に配置された絶縁部材２３により、導電性シート２４と固定接点７とが、押圧力が加えられない限り接触しない状態で維持される。そのため、弾性部材１５と固定接点７との間の距離を近づけることができる。
【００５４】
また、上述のように、導電性シート２４を有する入力装置２２とすることで、弾性部材１５それ自体が導電性を有していなくても良い。そのため、導電性の弾性部材１５を別途形成した後、弾性部材１５と弾性シート１４とを一体にするためのインサート成形を行う必要がなく、同じ材料を用いて一度に成形できる。弾性部材１５を別途成形し、これを弾性シート１４と一体化する場合には、弾性部材１５のうち、弾性シート１４と接する側に、高さ０．５ｍｍ程度の円柱形状部（不図示）を設けることで弾性部材１５を配置する位置を一定化できる。なお、円柱形状部の先端部に、感圧機能を持たせるための高さ０．５ｍｍ程度の曲面部（不図示）を設けることもできる。しかし、インサート成形を行わずに、弾性部材１５と弾性シート１４とを一体成形する場合には、弾性部材１５の弾性シート１４に接する側に円柱形状部を形成しなくても良い。すなわち、その円柱形状部の高さの分、入力装置２２を薄型化できる。また、柔軟性、光透過性あるいは成形の容易さ等の要求により、弾性シート１４や弾性部材１５の材料を選択自在にできる。
【００５５】
また、押圧方向に投影した弾性部材１５の領域と絶縁部材２３の領域とを重複可能な導電性シート２４を用いることで、絶縁部材２３と固定接点７との位置あわせをしなくてよい。したがって、基板４に絶縁部材２３を有する導電性シート２４を配置する工程が簡単になる。また、汎用性がある導電性シート２４となるためより好ましい。
【００５６】
以上、各発明の実施の形態に係る入力装置２，１１，２２およびそれを用いた電子機器１，１０の好適な例について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に何ら限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。
【００５７】
例えば、各実施の形態では、好適な直径、硬度あるいは距離等につき言及しているが、これらの値に限らず、他の値を採用しても良い。例えば、操作パネル１２の大きさを変化させることで、各パラメータは変化しうるものである。また、本明細書に記載した各値は、その値に正確に限定されるものではなく、誤差あるいは公差を含み得るものとする。
【００５８】
各実施の形態において、電子機器１の形態は、入力装置２と表示部３とを有する形態としたが、表示部３は、必須ではない。
【００５９】
また、各実施の形態において、固定接点７は、櫛歯型の電極パターンを有するものとしているが、そのような形状に限らない。たとえば、同心円状のパターンを有する固定接点７としてもよいし、他の形状でもよい。また、静電容量により弾性部材１５の圧縮量が測定されるようなセンサを用いてもよい。また、かかる圧縮により導電率が向上するような導電性弾性体、あるいは、圧縮されることにより電流抵抗値が変化するような導電性弾性体を用いることにより、その導電性弾性体に加わる圧力を測定するようなシステムにしてもよい。
【００６０】
また、各実施の形態では、コントロールディスクとしても機能する入力装置１１，２２としているが、入力装置２，１１，２２は、このような機能を持つものに限られない。例えば、押釦スイッチとして機能させてもよい。さらに、電子機器１，１０は、ユーザが、押釦スイッチとしてのみ機能させるか、コントロールディスクとしてのみ機能させるか、あるいは、押釦スイッチとしてもコントロールディスクとしても機能させるかを選択できるものとしてもよい。
【００６１】
また、各実施の形態において、キートップ１３および操作パネル１２と、弾性シート１４とを接着剤により貼り合わせたが、接着剤以外のものを用いて固定してもよい。例えば、両面テープで貼り合わせても良いし、熱融着等により貼り合わせても良い。また、キートップ１３および操作パネル１２において、弾性シート１４に対向する平面部は、全面を弾性シート１４に固定される必要はない。例えば、隣接するキートップ１３の間あるいは、操作パネル１２の外周は、弾性シート１４に接着しないようにしてもよい。
【００６２】
各実施の形態において、絶縁部材６，１６，２３は、導電性シート５，１７，２４に固着されているが、このような形態に限らない。絶縁部材６，１６，２３は、基板４に固着されているような形態であってもよい。たとえば、絶縁部材６，１６，２３が格子状の形状である場合等には、絶縁部材６，１６，２３が、導電性シート５，１７，２４あるいは絶縁部材６，１６，２３に固着されていなくてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、絶縁部材６，２３および弾性部材１５の形状は、半球であり、絶縁部材１６の形状は、直方体であるものとしているが、このような形態に限らない。例えば、円柱状、円錐状、あるいは、先端部の曲率半径が２〜２５ｍｍ程度の凸状物若しくは突起としてもよい。また、絶縁部材６，１６，２３あるいは弾性部材１５の硬度、先端形状あるいは基板４からの距離を適宜調整することで、動作安定性および操作感を調節することができる。
【００６４】
また、第２の実施の形態および第３の実施の形態に係る入力装置１１，２２は、環状の操作パネル１２よりも内側、すなわち、操作パネル１２に囲まれた内側部分に、いわゆる押釦スイッチを含むものとしているが、当該押釦スイッチは必須ではない。すなわち、押釦スイッチ以外の入力用部材をコントロールディスクに隣接して設けるような形態としてもよい。あるいは、コントロールディスクとして機能する部分のみを有する入力装置１１，２２としてもよい。また、電子機器１，１０が、他の入力装置を備えていてもよい。
【００６５】
また、各実施の形態では、入力装置１１，２２は、長方形あるいは環状の操作パネル１２を備えているが、操作パネル１２の形状は、長方形あるいは環状に限らない。例えば、環の一部分のみを用いてもよい。あるいは、円、十字、直線、三角、四角以上の多角形、曲線、あるいは楕円等、どのような形態でもよい。しかし、環状の操作パネル１２を採用することにより、指の動きを止めることなく、動かし続けて操作するような入力装置１１，２２とすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１０ 電子機器
２，１１，２２ 入力装置
４ 基板
５，１７，２４ 導電性シート
６，１６，２３ 絶縁部材
７，２０ 固定接点
１２ 操作パネル（押圧シート）
１３ キートップ
１５ 弾性部材（突起部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧動作の履歴から操作信号を規制する入力装置において、
押圧されることで変形する導電性シートと、
上記変形によって上記導電性シートと接触し導通する固定接点が配置されている基板と、
対向する上記導電性シートの面と上記基板との間に配置される絶縁部材と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
押圧シートを有し、上記押圧シートの面には、突起部が設けられ、上記突起部が前記固定接点と対向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】
前記絶縁部材は、前記導電性シートの面に固着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の入力装置と、
上記入力装置からの信号に基づいて操作される内容を判断する判断部と、
上記判断部の判断に基づいて操作内容を実行する実行部と、
実行される内容を表示する表示部と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
押圧動作の履歴から操作信号を規制する入力装置において、
押圧されることで変形する導電性シートと、
上記変形によって上記導電性シートと接触し導通する固定接点が配置されている基板と、
対向する上記導電性シートの面と上記基板との間に配置される絶縁部材と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
押圧シートを有し、上記押圧シートの面には、突起部が設けられ、上記突起部が前記固定接点と対向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】
前記絶縁部材は、前記導電性シートの面に固着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の入力装置と、
上記入力装置からの信号に基づいて操作される内容を判断する判断部と、
上記判断部の判断に基づいて操作内容を実行する実行部と、
実行される内容を表示する表示部と、を有することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１８１８０（Ｐ２０１０−２１８１８０Ａ）
【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２００９−６３７２６（Ｐ２００９−６３７２６）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【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】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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