(57)【要約】【課題】指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、その反発力により操作者が入力した認識を充分に得られる軟質応力伝達体を封入した押圧操作部品、およびその複数の膨出部と複数の基板電極とを整合することで、多方向入力を行う時に押圧操作部品から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる、あるいは１つの基板電極の電気的接続を効率よく入力操作できる多方向入力装置【解決手段】可撓性の押圧膜部３と底部４とで囲まれた内部に軟質応力伝達体５が封入され、該底部４が、硬質材からなる底板部分４ａと、導電性の軟質材からなる複数の膨出部４ｂとで形成されている押圧操作部品６、内部に隣設する膨出部４ｂを隔てる区画部７あるいは隔壁部８を設けた押圧操作部品６、内部の中央に柱１５を設け、押圧膜部３の裾に脚部１６を延設した押圧操作部品６、この押圧操作部品６を組み込んだ多方向入力装置【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の押圧膜部と底部とで囲まれた内部に軟質応力伝達体が封入され、底部が、硬質材からなる底板部分と、該底板部分および前記押圧膜部より軟らかい導電性の軟質材からなる複数の膨出部とで形成されており、前記押圧膜部と前記底部とで囲まれた内部に、隣設する前記膨出部を隔てる区画部を凸設したことを特徴とする押圧操作部品。
【請求項２】
区画部が、押圧膜部と底部とで囲まれた内部を膨出部毎に分ける隔壁部であることを特徴とする請求項１に記載の押圧操作部品。
【請求項３】
可撓性の押圧膜部と底部とで囲まれた内部に軟質応力伝達体が封入され、該底部が、硬質材からなる底板部分と、該底板部分および前記押圧膜部より軟らかい導電性の軟質材からなる複数の膨出部とで形成されており、押圧膜部と底部とで囲まれた内部の中央に柱を設け、そして押圧膜部の裾に脚部を延設したことを特徴とする押圧操作部品。
【請求項４】
可撓性の押圧膜部と底部とで囲まれた内部に軟質応力伝達体が封入され、該底部が、硬質材からなる底板部分と、該底板部分および前記押圧膜部より軟らかい導電性の軟質材からなる複数の膨出部とで形成されてなる押圧操作部品を、複数の基板電極を有する基板上に、膨出部と基板電極が整合するように間隔を有して載置し、押圧膜部の所望の位置を押圧すると膨出部が膨出変形して下方の基板電極に接触し、電気的接続が行われることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項５】
押圧膜部と底部とで囲まれた内部に、隣設する膨出部を隔てる区画部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の多方向入力装置。
【請求項６】
区画部が、押圧膜部と底部とで囲まれた内部を膨出部毎に分ける隔壁部であることを特徴とする請求項５に記載の多方向入力装置。
【請求項７】
押圧膜部と底部とで囲まれた内部に、柱を設け、押圧膜部の裾に脚部を延設したことを特徴とする請求項４に記載の多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等に用いられる弾力感のあるカバー部材である押圧操作部品およびその押圧操作部品を用いた多方向入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の入力装置は、図７に例示するように、押圧部の下方に基板電極１０を配置するようにカバー部材を基板１２上に載置し、押圧部１１を押下して電気的接続が行われる押釦式のものが多かった。例えば、図７（１）に示すものは、押圧部１１の下端に導電性の接点部９を設け、接点部９の対向した位置に基板電極１０を位置させてある。操作者が指等で押圧部１１を押下すると、押圧部１１外周の傾斜薄肉部１７が座屈変形して操作者にクリック感を与え、接点部９と基板電極１０が接触し、電気的接続が行われる。
【０００３】
図７（２）に示すものは、押圧部１１の下端に押し子１３を設け、押し子１３の対向した位置に金属皿ばね１４を介して基板電極１０を位置させてある。操作者が指等で押圧部１１を押下すると、押し子１３で押された金属皿ばね１４が座屈変形して操作者にクリック感を与え、金属皿ばね１４と基板電極１０が接触し、電気的接続が行われる。このように、従来の入力装置は座屈変形に伴う不連続的な押圧荷重の変化をクリック感として操作者に伝え、操作者はクリック感によって入力したことを認識していた。
【０００４】
一方近年では、電子機器の画面に表示された画像を用いて機能の選択或いは機能の決定等を入力する入力装置が電子機器に搭載されている。小型化された電子機器に搭載されている入力装置においては、画像に合わせて４方向、８方向、あるいは３６０°方向等の方向入力が求められ、１つの押圧部で複数の基板電極と接続する多方向入力装置となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクリック感を有する多方向入力装置は、不連続な入力には適しているが、押圧部を押下した時に連続的な押圧荷重の操作感が求められるため、従来のこの種の入力装置では、問題があった。
そこで、図８に示すように、図７（１）に示したカバー部材の押圧部１１外周の傾斜薄肉部１７を水平とし、押圧部を押下した時のクリック感を無くした入力装置の検討が行われている。
しかし、このカバー部材は、押圧荷重が小さく操作者に伝わる反発力も無いため、操作者は操作感が得られず入力操作がし難くなり、誤入力が多かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、軟質応力伝達体を押圧操作部品に封入することで、指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、その反発力により操作者が入力した認識を充分に得られる押圧操作部品を提供するものである。
また、この押圧操作部品の複数の膨出部と複数の基板電極とを整合することで、多方向入力を行う時に押圧操作部品から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる多方向入力装置を提供するものである。
【０００７】
すなわち、可撓性の押圧膜部と底部とで囲まれた内部に軟質応力伝達体が封入され、該底部が、硬質材からなる底板部分と、導電性の軟質材からなる複数の膨出部とで形成されている押圧操作部品である。本発明は、軟質応力伝達体を押圧操作部品に封入することで、指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、操作者はその反発力により操作者が入力した認識を充分に得ることができる。
【０００８】
さらに、押圧膜部と底部とで囲まれた内部に、隣設する膨出部を隔てる区画部を設けた押圧操作部品である。本発明は、複数の膨出部のうち、押圧位置に対応した１つの膨出部を効率よく膨出させることができ、基板電極と接触して導通するものである。
さらに、区画部が、押圧膜部と底部とで囲まれた内部を膨出部毎に分ける隔壁部である押圧操作部品である。本発明は、複数の膨出部のうち、選択的に１つの膨出部のみを膨張させることができる。
【０００９】
さらに、押圧膜部と底部とで囲まれた内部の中央に柱を設け、押圧膜部の裾に脚部を延設した押圧操作部品である。本発明は、押圧膜部の中央部を起点として、所望の方向に傾倒することにより、傾倒方向の脚部が撓み、また傾倒方向の膨出部の膨張も伴って、膨出部が下方の基板電極との電気的接続を確実に行うことができる。
【００１０】
また、可撓性の押圧膜部と底部とで囲まれた内部に軟質応力伝達体が封入され、該底部が、硬質材からなる底板部分と、導電性の軟質材からなる複数の膨出部とで形成されている押圧操作部品を、複数の基板電極を有する基板上に、膨出部と基板電極が整合するように載置し、押圧膜部の所望の位置を押圧すると膨出部が変形して下方の基板電極に接触し、電気的接続が行われる多方向入力装置である。
【００１１】
本発明は、軟質応力伝達体を押圧操作部品に封入することで、指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、その反発力により操作者が入力した認識を充分に得ることができ、膨出部の膨張変形によって、複数の基板電極の電気的接続が押圧操作部品から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる多方向入力装置である。
【００１２】
さらに、押圧膜部と底部とで囲まれた内部に、隣設する膨出部を隔てる区画部を設けた多方向入力装置である。本発明は、複数の膨出部のうち、１つの膨出部を効率よく膨張させることができ、複数の基板電極のうち、１つの基板電極の電気的接続が効率よく入力操作を行うことができる多方向入力装置である。
【００１３】
さらに、区画部が、押圧膜部と底部とで囲まれた内部を膨出部毎に分ける隔壁部である多方向入力装置である。本発明は、複数の膨出部のうち、選択的に１つの膨出部のみを膨張させることができ、複数の基板電極のうち、１つの基板電極の電気的接続を正確に入力操作できる多方向入力装置である。
【００１４】
さらに、押圧膜部と底部とで囲まれた内部の中央に柱を設け、押圧膜部の裾に脚部を延設した多方向入力装置である。本発明は、押圧膜部の中央部を起点として、所望の方向に傾倒することにより、傾倒方向の脚部が撓み、傾倒方向の膨出部の膨張も伴って、基板電極との電気的接続を確実に行うことができる多方向入力装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明についてさらに詳細に説明する。
図１（１）に本発明の一実施形態である押圧操作部品を用いた多方向入力装置の縦断面図を、図１（２）に線ＡＡに沿った横断面図を示す。
本発明の一実施形態である多方向入力装置は、図１（１）に示すように、可撓性の押圧膜部３と底部４とで囲まれたドーム形状の内部に軟質応力伝達体５が封入され、該底部４が、硬質材からなる底板部分４ａと、該底板部分及び前記押圧膜部より軟らかく、表面が導電性の軟質材からなる複数の膨出部４ｂとで形成されている押圧操作部品６を、複数の基板電極２ａを有する基板２上に、各膨出部４ｂと各基板電極２ａが整合するように間隔を有して載置し、押圧膜部３の所望の位置を押圧すると対応する膨出部４ｂが膨出して下方の基板電極２ａに到達して接触し、電気的接続が行われる多方向入力装置である。
【００１６】
さらに図６に示すように、押圧操作部品６は、押圧膜部３と底部４とで囲まれた内部に、隣設する膨出部４ｂを隔てる区画部７が底板部分４ａより一定の高さまで凸設した押圧操作部品６である。該区画部７は、押圧膜部３と底部４とで囲まれた内部を膨出部毎に完全に分ける隔壁部８とすることもできる。
【００１７】
本発明は、軟質応力伝達体５を押圧操作部品６に封入することで、押圧膜部３を指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、操作者はその反発力により操作者が入力した認識を充分に得ることができ、そして押圧膜部３より軟らかく、かつ他の底部よりも軟らかい材質からなる膨出部４ｂの膨張変形によって、複数の基板電極の電気的接続が押圧操作部品６から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる多方向入力装置である。
【００１８】
さらに、複数の膨出部４ｂのうち、選択的に１つの膨出部をのみ膨張させることができる押圧操作部品とするため、複数の基板電極のうち、押圧位置に対応した膨出部４ｂのみを膨出させて特定の基板電極２ａのみを導通させて、正確に入力操作を行うことができる多方向入力装置である。
【００１９】
本発明の押圧膜部は、ゴム状弾性体もしくはプラスチックフィルムからなる膜であり、指等で押圧することで容易に変形ができる程度に薄膜であることが望ましい。
【００２０】
ゴム状弾性体としては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ニトリルイソプレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の各種エラストマーや、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の各種熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【００２１】
また、プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリビニリデン、ポリ塩化ビニル、６フッ化ポリプロピレン、ポリハロゲン化オレフィン、ポリエチレンテレフタテート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル等の熱可塑性プラスチックフィルムや、ポリイミド、エポキシ、ウレタン、ポリアミド等の熱硬化性プラスチックフィルムを用いることができる。
【００２２】
本発明の軟質応力伝達体は、シリコ−ン系、ウレタン系、アクリル系等の反応硬化によりゲル状物質となるものや、水系、オレフィン系、石油系等の非反応ゲルなどのゲル状物質を用いることが好ましい。またその他に、ＪＩＳ−Ａ硬度１０以下のゴム状弾性体や、シリコーンオイル等の液体も用いることができる。化学的に押圧膜部、隔壁部、底部を侵さず、押圧膜部からの圧力が膨出部を十分に膨出変形することができるほどの応力伝達性を有する柔軟な低硬度の材質であることが望ましい。
【００２３】
本発明の膨出部は、硬質材からなる底部に、底板部分及び押圧膜部より軟らかい軟質材からなり導電性が施されているゴム状弾性体もしくはプラスチックフィルムなどを用いて、変形可能に形成される。膨出部は、底部全体に設けてもかまわないが、底部の下方の基板電極に対応した箇所のみに設けることが好ましい。たとえば、硬質の底部を、下方の基板電極に対応した箇所のみを切り抜いて開口し、その開口部に導電性のゴム状弾性体やプラスチックフィルムからなる膨出部を設けることによって形成される。図３〜５に膨出部の取り付け例を示す。図３は、底部の上面に、図４は、下面に導電性のゴム状弾性体からなる膨出部を一体形成したものである。図５は、底部の開口部内に導電性のゴム状弾性体からなる膨出部を一体形成したものである。
【００２４】
本発明の区画部は、押圧膜部と底部とで囲まれた内部において、隣接する膨出部を隔てるように底板部分４ａから一定の高さに設けられるものである。また、本発明の隔壁部は、押圧膜部と底部とで囲まれた内部を隣接する膨出部毎に完全に分けるものである。
区画部および隔壁部は、例えば底板部分を形成する硬質材を用いて底板部分と一体に成形することができる。または、硬質材や軟質材を用いて別途形成したものを組み込むことも可能である。
区画部や隔壁部を押圧膜部と底部とで囲まれた内部に設けることによって、複数の膨出部のうち選択的に１つの膨出部のみをより効率よく膨出させることができるようになる。
【００２５】
本発明の基板は、金属、セラミック、プラスチック等からなるものであり、電気絶縁性であることが好ましい。基板電極が押圧操作部品と一体化してなる入力装置の外側に導出される電気配線が設けられる。基板電極を形成した基板としては、基板へ直接導電性インクの印刷して形成したものや、銅箔つきポリイミドフィルムや導電インクの印刷されたＰＥＴフィルム等を用いたり、プリント基板やフレキシブルプリント基板を用いることができる。
【００２６】
本発明の多方向入力装置において、押圧操作部品と基板を一体化する方法は、押圧操作部品の押圧膜部の裾と基板との間において接着剤、熱融着、超音波融着などの化学的一体化方法や、形状的に嵌合、螺合などをさせる物理的一体化方法などで行う。
また、本発明の多方向入力装置は、例えば基板電極および膨出部を複数組み合せて設けることで、多方向入力の可能な入力装置とすることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に基づいて、実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
本実施例１の多方向入力装置を図２に示す。図２（１）は多方向入力装置の縦断面図、図２（２）は図２（１）の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図を示す。
スチレン系熱可塑性エラストマーをドーム形状の膜に成形した押圧膜部３とＡＢＳ樹脂からなる底部４とで囲まれた内部に、架橋反応後にゲル状物質となる液状ウレタンからなる軟質応力伝達体５が封入され、該底部４が、ＡＢＳ樹脂からなる底板部分４ａと前記押圧膜部よりさらに薄いスチレン系熱可塑性エラストマーからなる複数の膨出部４ｂとで形成されている押圧操作部品６を、複数の基板電極２ａを有する基板２上に、各膨出部４ｂと各基板電極２ａが整合するように載置し、膨出部４ｂが膨出変形して下方の基板電極２ａに到達して接触し、電気的接続が行われる多方向入力装置である。
【００２８】
押圧操作部品６は、押圧膜部３と底部４とで囲まれたドーム形状の内部中央に、押圧膜部３と底部４を繋ぐスチレン系熱可塑性エラストマーからなる柱１５を設け、押圧膜部３の裾に脚部１６を延設した押圧操作部品６である。押圧膜部３の脚部１６と基板２を接着剤により一体化して入力装置を得た。得られた入力装置を用いて電気的な入力試験を行ったところ、指で押圧操作部１を押圧する前は導通を示さず、ゆっくり押していくと導通し、そのまま指をはなさないで押す力を弱めていくと導通がなくなった。押圧操作部から指を離さないでその操作を繰り返した場合にも、同様に導通と非導通が繰り返し得られた。
【００２９】
本実施例１の入力装置は、軟質応力伝達体を押圧操作部品に封入することで、指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、操作者はその反発力により操作者が入力した認識を充分に得ることができ、膨出部の膨張変形によって、複数の基板電極の電気的接続が押圧操作部から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる多方向入力装置となった。さらに、押圧膜部の中央部を起点として、所望の方向に柱部を傾倒することにより、傾倒方向の脚部が撓み、また傾倒方向の膨出部の膨張も伴って、基板電極との電気的接続を確実に行うことができる多方向入力装置となった。
【００３０】
【実施例２】
本実施例２を図６に示す。図６（１）は押圧操作部品の構成部材である底部と区画部・隔壁部を示す上面図、図６（２）は図６（１）の線Ｃ−Ｃに沿った縦断面図、図６（３）は図６（１）の線Ｄ−Ｄに沿った縦断面図を示す。
スチレン系熱可塑性エラストマーをドーム形状の膜に成形した押圧膜部３とポリプロピレン樹脂からなる底部４とで囲まれた内部に、架橋反応後にゲル状物質となる液状ウレタンからなる軟質応力伝達体５が封入され、該底部４が、ポリプロピレン樹脂からなる底板部分４ａと、前記押圧膜部よりさらに薄いスチレン系熱可塑性エラストマーからなる複数の膨出部４ｂとで形成されている押圧操作部品６を、複数の基板電極（図示せず）を有する基板上に、膨出部４ｂと基板電極が整合するように載置し、膨出部４ｂが変形して下方の基板電極に接触し、電気的接続が行われる多方向入力装置である。
【００３１】
さらに押圧膜部３と底部４とで囲まれた内部に、隣設する膨出部４ｂを隔てる区画部７および隔壁部８を設けた押圧操作部品６である。押圧操作部品６と基板（図示せず）を接着剤により一体化して入力装置を得た。得られた入力装置を用いて電気的な入力試験を行ったところ、指で押圧操作部を押圧する前は導通を示さず、ゆっくり押していくと導通し、そのまま指をはなさないで押す力を弱めていくと導通がなくなった。押圧操作部から指を離さないでその操作を繰り返した場合にも、同様に導通と非導通が繰り返して得られた。
【００３２】
本実施例２の多方向入力装置は、軟質応力伝達体を押圧操作部品６に封入することで、指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、操作者はその反発力により操作者が入力した認識を充分に得ることができ、膨出部の膨張変形によって、４つの基板電極の電気的接続が押圧操作部から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる４方向入力装置となった。さらに、複数の膨出部のうち、１つの膨出部を効率よく膨張させることができ、４つの基板電極のうち、１つの基板電極の電気的接続が効率よく入力操作を行うことができる多方向入力装置となった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明多方向入力装置は、押圧操作部を指等で押下するに従い次第に押圧荷重が増していき、操作者はその反発力により操作者が入力した認識を充分に得られる押圧操作部品であり、また、この押圧操作部品の複数の膨出部と複数の基板電極とを整合することで、多方向入力を行う時に押圧操作部から指を離すことなくスムーズに連続的に入力操作を行うことができる。
【００３４】
さらに、隣設する膨出部を隔てる区画部、隔壁部を設けたことにより、複数の膨出部のうち、選択的に１つの膨出部をのみを効率よく膨張させ、入力することができる。
さらに、中央部に柱を設けたため、押圧膜部の中央部を起点として、所望の方向に柱を傾倒することにより、傾倒方向の膨出部脚部が撓み、基板電極との電気的接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）本発明の一実施形態である入力装置の縦断面図、（２）Ａ−Ａ横断面図
【図２】（１）本発明の別な実施形態である入力装置の縦断面図、（２）Ｂ−Ｂ横断面図
【図３】（１）膨出部の形態例を示す縦断面図、（２）膨出部の膨張例を示す縦断面図
【図４】膨出部の別な形態例を示す縦断面図
【図５】膨出部の別な形態例を示す縦断面図
【図６】（１）本発明の別な実施形態である押圧操作部品の上面図、（２）Ｃ−Ｃ縦断面図、（３）Ｄ−Ｄ縦断面図
【図７】（１）従来の入力装置の縦断面図、（２）従来の入力装置の縦断面図
【図８】従来の入力装置の縦断面図
【符号の説明】
１　　押圧操作部
２　　基板
２ａ　基板電極
３　　押圧膜部
４　　底部
４ａ　底板部分
４ｂ　膨出部
５　　軟質応力伝達体
６　　押圧操作部品
７　　区画部
８　　隔壁部
９　　接点部
１０　基板電極
１１　カバー部材
１２　基板
１３　押し子
１４　金属皿ばね
１５　柱
１６　脚部
１７　傾斜薄肉部
【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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