(57)【要約】【課題】タッチパネルをポインティングデバイスとして汎用のドライバに使用したり、ベクトル入力を実現できる抵抗膜式ポインティングデバイスを提供する。【解決手段】可撓性を有する上部電極層２と下部電極層５とが隙間を介して接離可能に対向する圧力感応型で抵抗膜式のタッチパネル１と、このタッチパネル１の上部電極層２に搭載され、押圧操作されることにより上部電極層２を下部電極層５に圧接する操作キー１０とを備える。操作キー１０の一部である支持台座１１を押圧操作される場合に変形させ、操作キー１０の上部電極層２に対する接触面積を増減する。専用のプリント配線板等を何ら使用することなく、ポインティングデバイスとして汎用のドライバに安価に使用したり、ベクトル入力を容易に実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する上部電極層と下部電極層とが隙間を介して接離可能に対向する抵抗膜式のタッチパネルと、このタッチパネルの上部電極層に設けられ、加圧操作されることにより上部電極層を下部電極層に接触させる操作キーとを含み、
操作キーの一部を加圧操作される場合に変形させ、操作キーの上部電極層に対する接触面積を増減可能としたことを特徴とする抵抗膜式ポインティングデバイス。
【請求項２】
操作キーは、圧力感応型のタッチパネルの上部電極層に接離可能に取り付けられる弾性変形可能な支持台座と、この支持台座の上部電極層に隙間を介して対向する対向部に支持されるスティックキーとを含んでなる請求項１記載の抵抗膜式ポインティングデバイス。
【請求項３】
操作キーは、圧力感応型のタッチパネルの上部電極層に接触する弾性変形可能な断面略板形のエラストマー材と、このエラストマー材に取り付けられるディスクキーとを含んでなる請求項１記載の抵抗膜式ポインティングデバイス。
【請求項４】
エラストマー材の上部電極層に接触する接触部を、略半球形を呈した複数の突部、あるいは略リング形に形成した請求項３記載の抵抗膜式ポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話に代表される携帯機器や情報端末機器、ゲーム機器等に使用される抵抗膜式ポインティングデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力デバイスにはキーボードやマウス等、様々な種類があるが、これら以外にも、ＬＣＤ等からなる表示装置と一体化することができ、しかも、絶対座標を入力可能なタッチパネルがあげられる。
【０００３】
この種のタッチパネルは、図示しないが、透明抵抗膜を有する可撓性の上部電極層と、透明抵抗膜を有する硬質の下部電極層とを備え、これら上部電極層と下部電極層とが隙間を介し接離可能に対設されており、例えばレジスター、ハンディターミナル、ＡＴＭ端末、携帯端末、複写機等に広く利用されている。このようなタッチパネルは、上部電極層の一部が指等で押圧操作されると、この上部電極層の一部が変形して下部電極層に圧接し、この圧接に伴うＸＹ方向の電圧の変化をコントローラが検知して入力点を表示させる（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１６８５０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４９２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来におけるタッチパネルは、以上のように構成され、直感的な操作や操作性の向上等、優れた作用効果が期待できるものの、ポインティングデバイスとして汎用のドライバに使用したり、単なる入力ではなく、ベクトル入力を実現したいという要望に必ずしも応えることができない。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたもので、タッチパネルをポインティングデバイスとして汎用のドライバに使用したり、ベクトル入力を実現することのできる抵抗膜式ポインティングデバイス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】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するため、可撓性を有する上部電極層と下部電極層とが隙間を介して接離可能に対向する抵抗膜式のタッチパネルと、このタッチパネルの上部電極層に設けられ、加圧操作されることにより上部電極層を下部電極層に接触させる操作キーとを含み、
操作キーの一部を加圧操作される場合に変形させ、操作キーの上部電極層に対する接触面積を増減可能としたことを特徴としている。
【０００８】
なお、操作キーは、圧力感応型のタッチパネルの上部電極層に接離可能に取り付けられる弾性変形可能な支持台座と、この支持台座の上部電極層に隙間を介して対向する対向部に支持されるスティックキーとを含むことができる。
また、操作キーは、圧力感応型のタッチパネルの上部電極層に接触する弾性変形可能な断面略板形のエラストマー材と、このエラストマー材に取り付けられるディスクキーとを含むことができる。
【０００９】
さらに、エラストマー材の上部電極層に接触する接触部を、略半球形を呈した複数の突部、あるいは略リング形に形成することができる。
【００１０】
ここで、特許請求の範囲における抵抗膜式のタッチパネルは、最も一般的で安価な４線式、この４線式よりも耐久性に優れる５線式に分類されるが、いずれの方式でも良い。このタッチパネルは、圧力の変化に対して信号を出力する圧力感応型であれば、透明性や不透明性を特に問うものではない。また、操作キーは、単数複数を特に問うものではない。この操作キーの支持台座やエラストマー材は、少なくともシリコーンゴムやフッ素ゴム等により形成することができる。
【００１１】
エラストマー材は、断面略板形に形成されるが、この断面略板形には、少なくとも平面円板形やリング形等が含まれる。さらに、本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスは、少なくとも携帯機器、情報端末機器、電子情報機器、コンピュータ機器、ゲーム機器等に使用することができる。
【００１２】
本発明によれば、例えば位置や状態等の情報を入力するため、タッチパネルに向けて操作キーを傾けることなく加圧操作すると、操作キーの一部が変形してタッチパネルの上部電極層に比較的狭い接触面積で接触し、この上部電極層の被接触部が変形して下部電極層に接触し、この接触に伴う電圧の変化をコントローラ等が検知する。
【００１３】
これに対し、例えば方向性の情報を入力するため、操作キーを方向性の情報に関する向きに傾けて加圧操作すると、操作キーの一部が部分的に大きく変形してタッチパネルの上部電極層に比較的広い接触面積で接触し、この上部電極層の被接触部が変形して下部電極層に接触し、この接触に伴う電圧の変化をコントローラ等が検知する。
【００１４】
上記操作の際、操作キーに方向性を付与することなく加圧操作する場合と、方向性を付与して加圧操作する場合とでは、操作キーの変形箇所や変形量、タッチパネルの上部電極層に対する接触面積が増減変更するので、タッチパネルの上部電極層と下部電極層との接触箇所が相違したり、接触面積が変化してタッチパネルの抵抗値が変動することとなる。したがって、操作キーに方向性を付与して加圧操作する場合には、大きさと向きを有するベクトル入力が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タッチパネルをポインティングデバイスとして汎用のドライバに使用したり、ベクトル入力を実現することができるという効果がある。
【００１６】
また、操作キーを、圧力感応型のタッチパネルの上部電極層に接離可能に取り付けられる弾性変形可能な支持台座と、この支持台座の上部電極層に隙間を介して対向する対向部に支持されるスティックキーとから形成すれば、操作キーの占有面積を縮小して小型化を図ることができる。
また、操作キーを、タッチパネルの上部電極層に接触する弾性変形可能な断面略板形のエラストマー材と、このエラストマー材に取り付けられるディスクキーとから形成すれば、操作キーの薄型化を図ることができる。
【００１７】
また、エラストマー材の上部電極層に接触する接触部を略半球形を呈した複数の突部に形成すれば、上部電極層に対する操作キーの接触面積を変化させやすくすることが可能となる。
さらに、エラストマー材の上部電極層に接触する接触部を略リング形に形成すれば、操作キーの方向性向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。
【図２】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの実施形態におけるタッチパネルと操作キーとの非接触状態を模式的に示す部分断面説明図である。
【図３】図２のタッチパネルの上部電極層と操作キーとの非接触状態を模式的に示す平面説明図である。
【図４】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの実施形態におけるタッチパネルと操作キーとの接触状態を模式的に示す断面説明図である。
【図５】図４のタッチパネルの上部電極層と操作キーとの接触面積を模式的に示す平面説明図である。
【図６】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの実施形態におけるタッチパネルと傾いた操作キーとの接触状態を模式的に示す断面説明図である。
【図７】図６のタッチパネルの上部電極層と傾いた操作キーとの接触面積を模式的に示す平面説明図である。
【図８】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図９】本発明に係る抵抗膜式ポインティングデバイスの第２の実施形態における操作キーを模式的に示す分解断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における抵抗膜式ポインティングデバイスは、図１ないし図７に示すように、上部電極層２と下部電極層５とが対向する抵抗膜式の薄いタッチパネル１と、このタッチパネル１に搭載され、押圧操作により接触した上部電極層２を下部電極層５に圧接する操作キー１０とを備え、例えばゲーム機器に活用されるデバイスであり、操作キー１０の一部を押圧操作される場合に変形させ、操作キー１０の上部電極層２に対する接触面積を増減するようにしている。
【００２０】
タッチパネル１は、図１に示すように、可撓性を有する上部電極層２と下部電極層５とを備え、これら上部電極層２と下部電極層５との間に複数のスペーサやスペーサドット８が間隔をおいて介在設置されるとともに、上部電極層２と下部電極層５とが僅かな隙間を介し接離可能に対向しており、圧力の変化に応じて電気信号を出力する圧力感応型に構成される。
【００２１】
上部電極層２は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート等からなる変形可能な薄いフィルム３を備え、このフィルム３の下部電極層５に対向する対向面、すなわち裏面に、硬い酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、導電性ポリマー、カーボン等が所定のパターンで塗布されることにより薄い透明抵抗膜（導電膜）４が積層形成される。
【００２２】
下部電極層５は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート等からなるフィルム６を備え、このフィルム６の上部電極層２に対向する対向面に、硬い酸化インジウムスズ、導電性ポリマー、カーボン等が所定のパターンで塗布されることにより薄い透明抵抗膜（導電膜）７が積層形成されており、この透明抵抗膜７が上部電極層２の透明抵抗膜４に部分的に接触される。また、各スペーサドット８は、例えばφ１０μｍ、高さ１０μｍの略半球形に形成されるが、タッチパネル１の誤動作を確実に防止したい場合には、選択的に高く長く形成される。
【００２３】
操作キー１０は、図１や図２等に示すように、タッチパネル１の上部電極層２に接離可能に取り付けられる変形可能な断面略逆Ｕ字形の支持台座１１を備え、この支持台座１１の上部電極層２に隙間を介して対向する対向部１４上に操作用のスティックキー１６が直立して支持されており、３６０°の入力操作を可能とするよう機能する。支持台座１１は、例えば耐久性や汎用性等に優れる柔軟なシリコーンゴム等のエラストマーを使用して背の低い略円筒形に形成され、開口した下端部の外周面から横方向に複数の脚１２が伸長されており、この複数の脚１２が上部電極層２の表面に取付片１３を介して実装固定される。
【００２４】
支持台座１１を形成するエラストマーの硬度は、特に限定されるものではないが、クリック感や製造の便宜等を考慮すると、例えば５０〜８０Ｈｓの範囲内が良い。支持台座１１の対向部１４は、上部電極層２の表面に隙間を介して接触可能に対向するとともに、上部電極層２の表面に向けやや湾曲して凹み、表面には、スティックキー１６に密嵌する嵌合片１５が一体形成される。
【００２５】
スティックキー１６は、例えばＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂等の成形材料を使用して剛性の断面略茸形に成形され、支持台座の対向部１４に支持される円柱形のピン部１７が上下方向に伸びており、このピン部１７の上端部に、指等の干渉を受ける湾曲した笠部１８が一体形成される。ピン部１７の周面には、支持台座１１の嵌合片１５に干渉される脱落防止用の切り欠き溝１９が周方向に形成される。
【００２６】
上記構成において、圧力感応型のタッチパネル１をポインティングデバイスとして使用し、位置や状態等の情報を指示入力したい場合には、操作キー１０のスティックキー１６に指を干渉させて直下に押圧操作すれば良い（図４参照）。
【００２７】
すると、スティックキー１６の圧下に伴い、操作キー１０の支持台座１１が弓なりに均等に変形してその対向部１４の底面中心部がタッチパネル１の上部電極層２に小さな狭い接触面積で圧接し、この上部電極層２の被圧接部が下方に弓なりに変形して下部電極層５に圧接し、この圧接に伴うＸＹ方向の電圧の変化をコントローラが検知して入力点をゲーム機器の液晶モジュール画面に表示させる。
【００２８】
これに対し、方向性の情報を指示入力したい場合には、操作キー１０のスティックキー１６に指を干渉させて方向性の情報に関する向きに傾け、この傾斜した状態でスティックキー１６を押圧操作すれば良い（図６参照）。
【００２９】
すると、スティックキー１６の傾斜した圧下に伴い、支持台座１１の対向部１４が部分的に大きく偏りながら変形してその底面周縁部の一部分がタッチパネル１の上部電極層２に大きな広い接触面積で圧接し、この上部電極層２の被圧接部が下方に変形して下部電極層５に圧接し、この圧接に伴うＸＹ方向の電圧の変化をコントローラが検知して入力点をゲーム機器の液晶モジュール画面に表示させる。
【００３０】
これらの押圧操作の際、操作キー１０のスティックキー１６を直下に押圧操作する場合と、スティックキー１６に方向性を付与して斜め下方に押圧操作する場合とでは、支持台座１１の変形箇所や変形量、接触面積が増減変更する（図５、図７参照）関係上、タッチパネル１の上部電極層２と下部電極層５との圧接箇所が支持台座１１の幅方向にずれたり、接触面積が相異してタッチパネル１の抵抗値が変化することとなる。
【００３１】
したがって、スティックキー１６を傾けて押圧操作する場合には、大きさと向きを有するベクトル入力が可能になる。このベクトル入力により、例えばスティックキー１６を傾けて下方に強く押圧操作し、タッチパネル１に加わる圧力を増大させ、ゲーム機器の液晶モジュール画面に情報を素早く表示すること等が可能になる。
【００３２】
上記構成によれば、専用のプリント配線板等を何ら使用することなく、ポインティングデバイスとして汎用のドライバに安価に使用したり、ベクトル入力を容易に実現することができる。また、薄いタッチパネル１に操作キー１０を組み合わせるので、デバイスの薄型化や型化等を図ることができる。また、静電容量方式の入力デバイスではなく、抵抗膜式のタッチパネル１を使用するので、外部からの電磁波や高周波の悪影響を蒙ることが実に少なく、誤動作防止が大いに期待できる。
【００３３】
次に、図８や図９は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、操作キー１０を、タッチパネル１の上部電極層２に接触する弾性変形可能なエラストマー材２０と、このエラストマー材２０に重ねて嵌合されるディスクキー２３とから形成し、３６０°の入力操作が可能なようにしている。
【００３４】
エラストマー材２０は、例えばカーボン等を含有した導電性、半導電性、絶縁性のシリコーンゴム等を使用して背の低い円板形に成形され、上部電極層２の表面に対向する対向面に、略半球形を呈した複数の突部２１が接触部２２として周方向に間隔をおき配列して一体形成される。また、ディスクキー２３は、例えばＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂等の成形材料を使用して薄い円板形に成形され、裏面に、エラストマー材２０と嵌着する円形の凹部が浅く形成されており、上部電極層２の表面に取付片を介して実装固定される。
【００３５】
上記構成において、位置や状態等の情報を指示入力したい場合には、操作キー１０のディスクキー２３の表面中心部に指を干渉させて直下に押圧操作すれば良い。すると、ディスクキー２３の圧下に伴い、各突部２１がタッチパネル１の上部電極層２に小さな狭い接触面積で圧接し、この上部電極層２の被圧接部が下方に弓なりに変形して下部電極層５に圧接し、この圧接に伴うＸＹ方向の電圧の変化をコントローラが検知して入力点をゲーム機器の液晶モジュール画面に表示させる。
【００３６】
これに対し、方向性の情報を指示入力したい場合には、ディスクキー２３の表面周縁部に指を干渉させて方向性の情報に関する向きに強く押圧し、やや傾斜した状態でディスクキー２３を押圧操作すれば良い。すると、ディスクキー２３の傾斜した圧下に伴い、一部の突部２１が部分的に大きく変形してタッチパネル１の上部電極層２に大きな広い接触面積で圧接し、この上部電極層２の被圧接部が下方に変形して下部電極層５に圧接し、この圧接に伴うＸＹ方向の電圧の変化をコントローラが検知して入力点をゲーム機器の液晶モジュール画面に表示させる。
【００３７】
これらの押圧操作の際、操作キー１０のディスクキー２３を直下に押圧操作する場合と、ディスクキー２３を斜め下方に押圧操作する場合とでは、複数の突部２１の変形箇所や変形量、接触面積が増減変更する関係上、タッチパネル１の上部電極層２と下部電極層５との圧接箇所がずれたり、接触面積が相異してタッチパネル１の抵抗値が変化する。したがって、ディスクキー２３を斜め下方に押圧操作する場合には、大きさと向きを有するベクトル入力が可能になる。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００３８】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、エラストマー材２０やディスクキー２３がそれぞれ薄い円板形なので、操作キー１０の薄型化や省スペース化を実現して携帯電話等の携帯機器に容易に実装することができるのは明らかである。また、エラストマー材２０の突部２１が湾曲した略半球形なので、接触面積を変化させやすくすることができる。さらに、タッチパネル１が耐久性や安定性に優れる５線式の場合、エラストマー材２０をカーボン等を含有したシリコーンゴムにより成形して所定の硬度を確保すれば、タッチパネル１の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
【００３９】
なお、エラストマー材２０の上部電極層２表面に対向する対向面には、接触部２２を略半球形ではなく、平面リング形に区画形成することもできる。この場合の接触部２２は、断面視で半円形、半楕円形、あるいはこれらに類似した形状に選択的に形成される。このようにエラストマー材２０の接触部２２を連続した平面リング形とすれば、操作キー１０の姿勢の安定性や方向性を著しく向上させることができるのは明らかである。
【００４０】
また、上記実施形態ではタッチパネル１を単に示したが、タッチパネル１が可撓性を有するのであれば、タッチパネル１と接点素子であるメタルドームを備えた回路基板とを厚さ方向に積層して他の入力の便宜を図るようにしても良い。また、操作環境や用途に応じ、タッチパネル１や操作キー１０に光透過性をそれぞれ付与し、タッチパネル１に光源から光線を照射して照光性を確保するようにしても良い。
【００４１】
また、タッチパネル１の下部電極層５を単にフィルム６としたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、下部電極層５を変形可能なフィルム３としたり、硬質のガラス板等としても良い。また、エラストマー材２０を断面板形で、かつ平面リング形に形成したり、複数に分割することができる。さらに、ディスクキー２３を単一の薄い円板に形成するのではなく、複数の部材により組み立てることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１      タッチパネル
２      上部電極層
５      下部電極層
１０    操作キー
１１    支持台座（操作キーの一部）
１４    対向部
１６    スティックキー
１７    ピン部
２０    エラストマー材（操作キーの一部）
２１    突部
２２    接触部
２３    ディスクキー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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