(57)【要約】    【課題】  耐久性を高めて信頼性を向上させることができる入力装置を提供する。    【解決手段】  スイッチ集合体３の複数のクリック板５を可撓性シート６で覆い、収容孔７ａにクリック板５が収容されるように第１電極７をスイッチ集合体３のメンブレンシート４に固定し、可撓シート６に第１電極７と相対するように第２電極８を固定した。【選択図】        図１
2005332109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元配列された複数のスイッチを備えているタッチ式入力装置において、
前記複数のスイッチを覆う可撓シートと、
前記各スイッチと前記可撓シートとの間に配置され、前記可撓シート側へ突出する突出部材と、
前記突出部材の周囲に固定された吸引部材と、
前記可撓シートに前記吸引部材と相対するように固定された被吸引部材と、
前記吸引部材に前記被吸引部材を吸引させる吸引手段と
を備えていることを特徴とするタッチ式入力装置。
【請求項２】
前記被吸引部材と前記吸引部材とがそれぞれ電極であり、
前記吸引手段がそれらの電極間に電圧を印加する電圧印加手段である
ことを特徴とする請求項１記載のタッチ式入力装置。
【請求項３】
前記吸引部材と前記被吸引部材とがいずれも電磁石であり、
前記吸引手段が前記電磁石に電流を供給する電流供給手段である
ことを特徴とする請求項１記載のタッチ式入力装置。
【請求項４】
前記被吸引部材が磁性体であり、前記吸引部材が電磁石であり、
前記吸引手段が前記電磁石に電流を供給する電流供給手段である
ことを特徴とする請求項１記載のタッチ式入力装置。
【請求項５】
前記被吸引部材の電極と前記吸引部材の電極との間に誘電体が配置されていることを特徴とする請求項２記載のタッチ式入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はタッチ式入力装置に関し、特に入力操作部分の形状を変更することが可能なタッチ式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示面凹凸部と圧力制御式表示面凹凸制御部とを備え、金融機関の自動支払機に適用することができるタッチ式入力装置が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
表示面凹凸部は二重膜と隔壁とより区切られた複数の小区画を有する。
【０００４】
圧力制御式表示面凹凸制御部は流体を小区画へ注入したり、小区画から排出したりすることにより、小区画内の圧力を制御するものである。この圧力制御により、二重膜の入力側（操作者が直接指で押圧する側）の膜が膨らんだり、縮んだりして、膜の形状が変化する。したがって、操作者はあたかも立体的な操作ボタンを操作する感覚を得られる。
【０００５】
このタッチ式入力装置では、二重膜の入力側を膨張させて凸部をつくり、この凸部が操作者の指によって押圧されると、その圧力が二重膜の下に配置されたスイッチ部に伝わり、そのスイッチ部が機能する。
【特許文献１】特開２０００−６６７８２号公報（段落００１１〜００１２、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように従来のタッチ式入力装置では二重膜の入力側の膜が膨張・収縮し、しかも、この膨張・収縮を繰り返す部分が操作者の指で押圧される部分でもあるので、その部分にストレスが集中する。したがって、耐久性に不安があった。
【０００７】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は耐久性を高めて信頼性を向上させることができる入力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の課題を解決するため請求項１の発明のタッチ式入力装置は、二次元配列された複数のスイッチを備えているタッチ式入力装置において、前記複数のスイッチを覆う可撓シートと、前記各スイッチと前記可撓シートとの間に配置され、前記可撓シート側へ突出する突出部材と、前記突出部材の周囲に固定された吸引部材と、前記可撓シートに前記吸引部材と相対するように固定された被吸引部材と、前記吸引部材に前記被吸引部材を吸引させる吸引手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
吸引手段によって吸引部材と被吸引部材との間に吸引力を生じさせると、被吸引部材は吸引部材に吸引される。このとき可撓シートの被吸引部材が固定された部分は吸引部材の方へ移動し、可撓性シートの被吸引部材に包囲された部分は突出部材に密着するので、可撓シートの表面に凹凸が形成される。このようにスイッチの被押圧部分自体を変形させず、可撓シートの被吸引部材が固定された部分を駆動して入力操作用の凸部を形成するようにした。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載のタッチ式入力装置において、前記被吸引部材と前記吸引部材とがそれぞれ電極であり、前記吸引手段がそれらの電極間に電圧を印加する電圧印加手段であることを特徴とする。
【００１１】
上述のように被吸引部材と吸引部材とがそれぞれ電極であり、吸引手段がそれらの電極間に電圧を印加する電圧印加手段であるので、両電極間に生じる静電気力によって被吸引部材の電極が吸引部材の電極に吸引され、可撓シートに入力操作用の凸部が形成される。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載のタッチ式入力装置において、前記吸引部材と前記被吸引部材とがいずれも電磁石であり、前記吸引手段が前記電磁石に電流を供給する電流供給手段であることを特徴とする。
【００１３】
上述のように吸引部材と被吸引部材とがいずれも電磁石であり、吸引手段が各電磁石に電流を供給する電流供給手段であるので、磁力によって被吸引部材の電磁石が吸引部材の電磁石に吸引され、可撓シートに入力用作用の凸部が形成される。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載のタッチ式入力装置において、前記被吸引部材が磁性体であり、前記吸引部材が電磁石であり、前記吸引手段が前記電磁石に電流を供給する電流供給手段であることを特徴とする。
【００１５】
上述のように被吸引部材が磁性体であり、吸引部材が電磁石であり、吸引手段が電磁石に電流を供給する電流供給手段であるので、磁力によって被吸引部材の磁性体が吸引部材の電磁石に吸引され、可撓シートに入力用作用の凸部が形成される。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２記載のタッチ式入力装置において、前記被吸引部材の電極と前記吸引部材の電極との間に誘電体が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
上述のように被吸引部材の電極と吸引部材の電極との間に誘電体が配置されているので、両電極間に生じる静電気力がより大きくなり、可撓シートに形成される入力操作用の凸部の輪郭がより明確になる。また、静電気力を強くする必要がない場合は、印加電圧を低くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように請求項１、２、３又は４の発明のタッチ式入力装置によれば、耐久性を高めて信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項５の発明のタッチ式入力装置によれば、消費電力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１はこの発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。
【００２２】
このタッチ式入力装置は例えばディスプレイ（図示せず）上に装着される。
【００２３】
このタッチ式入力装置は図１に示すようにスイッチ集合体３と可撓シート６と複数の第１電極（吸引部材）７と複数の第２電極（被吸引部材）８と誘電エラストマ（誘電体）９と制御部（図示せず）と直流電源（図示せず）を備える。
【００２４】
スイッチ集合体３はメンブレンシート４と複数のクリック板（突出部材）５とからなる。メンブレンシート４にはマトリックス状に複数の固定接点（図示せず）が配置されている。複数のクリック板５は固定接点と対向するようにメンブレンシート４に固定されている。クリック板５はドーム状である。クリック板５の内側には可動接点（図示せず）が設けられている。可動接点はクリック板５が押圧されたときに固定接点に接触する。メンブレンシート４に固定された１つの固定接点と、この１つの固定接点を覆う１つのクリック板５の内側に設けられた１つの可動接点とで１つのスイッチが構成される。
【００２５】
メンブレンシート４の材料としては透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が適する。クリック板５の材料としては透明なＰＥＴが適する。固定接点及び可動接点の材料としては、透明なＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物、導電性高分子）が適する。
【００２６】
可撓シート６は可撓性を有し、複数のクリック板５を覆う。可撓シート６の材料としては、透明なエラストマが適する。
【００２７】
第１電極７は正方形である。第１電極７の中央部には収容孔７ａが形成されている。複数の第１電極７はメンブレンシート４の上面に固定されている。第１電極７の収容孔７ａにはクリック板５が収まる。第１電極７の材料としては例えば透明なＩＴＯ、導電性高分子が適する。
【００２８】
タッチ式入力装置の横方向Ｄ１で隣接する第１電極７同士は柔軟な導体１１によって電気的及び機械的に接続され、３列の第１電極群７０が形成される。柔軟な導体１１の材料としては例えば透明な導電性高分子が適する。
【００２９】
第２電極８は正方形である。第２電極８の中央部には収容孔８ａが形成されている。複数の第２電極８は可撓シート６の下面に固定されている。第２電極８の収容孔８ａと第１電極７の収容孔７ａとは相対する。第２電極８の材料としては例えば透明なＩＴＯ、導電性高分子が適する。
【００３０】
タッチ式入力装置の縦方向Ｄ２で隣接する第２電極８同士は柔軟な導体１２によって電気的及び機械的に接続され、３列の第２電極群８０が形成される。
【００３１】
誘電エラストマ９は複数の第１電極７と複数の第２電極８との間に配置され、透明である。誘電エラストマ９には複数の収容孔９ａが形成されている。複数の収容孔９ａはメンブレンシート４上の第１電極７の収容孔７ａと対向する。収容孔７ａと収容孔８ａと収容孔９ａとでクリック板５を収容する収容空間１４が形成される（図２参照）。
【００３２】
第１電極群７０及び第２電極群８０は直流電源に電気的に接続されている。
【００３３】
直流電源は制御部に電気的に接続されている。制御部と直流電源とで第１電極群７０と第２電極群８０との間に電圧を印加する電圧印加手段が構成される。
【００３４】
図２は可撓シート全体が平らな状態を示す断面図、図３は可撓シートに凹凸が生じた状態を示す断面図である。
【００３５】
次に、このタッチ式入力装置の動作について説明する。
【００３６】
全ての第１電極群７０及び第２電極群８０に直流電流が供給されていないとき、全ての第１及び第２電極７，８間に電圧が印加されず、両電極７，８間に静電気力が発生しない。このため、図２に示すように、第２電極８は第１電極７に吸引されない。第２電極８が第１電極７に吸引されていないとき、可撓シート６は平坦な状態に保たれている。
【００３７】
制御部によって選択された特定の第１電極群７０と特定の第２電極群８０とに直流電流が供給されると、選択された第１電極群７０と第２電極群８０との交差する部分に位置する第１電極７と第２電極８との間に直流電圧が印加され、両電極７，８間に静電気力が発生する。この静電気力によって、図３に示すように、第２電極８が第１電極７に吸引される。この第２電極８と第１電極７との間にある誘電エラストマ９は圧縮され、薄くなる。第２電極８が第１電極７に吸引されると、その第２電極８が固定された可撓シート６の部分がメンブレンシート４の方へ引き寄せられ、その部分がクリック板５の上部に密着し、可撓シート６の表面に凸部１５が形成される。この凸部１５を押圧すると、クリック板５は扁平状に変形して可動接点が固定接点に接触し、このスイッチに対応する入力信号が送出される。
【００３８】
これに対し、選択された第１電極群７０及び第２電極群８０への直流電流の供給を止めると、静電気力が低下し、可撓シート６の弾性力によって第２電極８が第１電極７から離れ、可撓シート６が平坦な状態に戻り、凸部１５が消失する。
【００３９】
以上のように、この第１の実施形態によれば、可撓シート６の特定部位（クリック板５の上方の部分）にストレスが集中しないので、耐久性に優れ、信頼性が高いタッチ式入力装置を提供することができる。
【００４０】
また、従来例に較べ、構成が簡素であり、故障が発生し難いので、より信頼性を高めることができる。
【００４１】
また、誘電エラストマ９によって第１電極７と第２電極８との間の吸引力が大きくなるので、凸部１５の輪郭をより明確にすることができる。したがって、入力操作をより容易に行なうことができる。また、強力な吸引力が必要でない場合、第１、第２電極７，８に対する印加電圧を低くすることができる。この結果、消費電力を少なくすることができる。
【００４２】
この実施形態の変形例としては、スイッチ集合体３に代えて、突出部材を有する抵抗膜式或いは静電容量式のスイッチを採用してもよい。
【００４３】
なお、第１の実施形態では、同一平面上で第１の電極（吸引部材）７がクリック板（突出部材）５の周囲に固定されているが、吸引部材と突出部材とは必ずしも同一平面にある必要はない。すなわち、突出部材の上方から吸引部材を見たときに吸引部材が突出部材の周囲に固定されていればよい。
【００４４】
図４はこの発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。
【００４５】
第２の実施形態は第１の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。
【００４６】
第２の実施形態では、吸引部材として電磁石２０７を用いた。電磁石２０７はコイル２０７ｃで構成されている。フィルム２０７ｂの中央部には収容孔２０７ａが形成されている。収容孔２０７ａにはクリック板５が収容される。コイル２０７ｃはフィルム２０７ｂの上面に導電性ペーストを塗布することによって形成されている。導電性ペーストとしては例えば透明なＩＴＯ、透明な導電性高分子が適する。
【００４７】
被吸引部材として電磁石２０８を用いた。電磁石２０８は電磁石２０７と同構成であり、エラストマ下面に形成されたコイル（図示せず）で構成されている。フィルム２０８ｂの中央部には収容孔２０８ａが形成されている。
【００４８】
複数の電磁石２０７，２０８はそれぞれ直流電源に電気的に接続されている。直流電源は制御部に電気的に接続されている。この制御部と直流電源とで電磁石２０７，２０８に直流電流を供給する電流供給手段が構成される。
【００４９】
第２の実施形態では、第１の実施形態で採用された誘電体エラストマが用いられていない。
【００５０】
図５は可撓シート全体が平らな状態を示す断面図、図６は可撓シートに凹凸が生じた状態を示す断面図である。
【００５１】
次に、このタッチ式入力装置の動作について説明する。
【００５２】
全ての電磁石２０７，２０８に直流電流が供給されていないとき、全ての電磁石２０７，２０８に電磁力が発生せず、図５に示すように、可動側の電磁石２０８は固定側の電磁石２０７に吸引されない。このため、可撓シート６は平坦な状態に保たれている。
【００５３】
制御部によって選択された特定の電磁石２０７，２０８（相対する電磁石）にそれぞれ直流電流が供給されると、その選択された電磁石２０７，２０８に電磁力が発生し、この電磁力によって図６に示すように、可動側の電磁石２０８が固定側の電磁石２０７に吸引され、凸部１５が出現する。
【００５４】
電磁石２０７，２０８への直流電流の供給を止めると、電磁力が低下し、可撓シート６が平坦な状態に戻る。すなわち、凸部１５が消失する。
【００５５】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
第２の実施形態の変形例として、電磁石２０７，２０８のどちらか一方を磁性体に代えてもよい。
【００５７】
この変形例によれば第２の実施形態と同様の効果を奏するとともに、構成の簡素化、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１はこの発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。
【図２】図２は可撓シート全体が平らな状態を示す断面図である。
【図３】図３は可撓シートに凹凸が生じた状態を示す断面図である。
【図４】図４はこの発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。
【図５】図５は可撓シート全体が平らな状態を示す断面図である。
【図６】図６は可撓シートに凹凸が生じた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
３  スイッチ集合体
４  メンブレンシート
５  クリック板
６  可撓シート
７  第１電極（吸引部材）
８  第２電極（被吸引部材）
９  誘電エラストマ（誘電体）
１１  横配線
１２  縦配線
２０７  電磁石（吸引部材）
２０８  電磁石（被吸引部材）
【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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