(57)【要約】【課題】タッチパネルを利用して、誤動作なく段階的な信号の発生を可能としたボタンスイッチの提供。【解決手段】タッチパッドの表面に弾性を有する保護シートを備えたボタンスイッチであって、前記保護シートのスイッチ部は、周辺部よりも肉厚である、例えば、保護シートの表面に凸部を形成したり、保護シートのタッチパッド側面のスイッチ部周辺に凹部を形成したり、タッチパッドと保護シートとの間に保護シートよりも剛性があり、スイッチ部周辺を開口した保護プレートを配置したりした、ことを特徴とするボタンスイッチ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパッドの表面に弾性を有する保護シートを備えたボタンスイッチであって、前記保護シートのスイッチ部は、周辺部よりも肉厚であることを特徴とするボタンスイッチ。
【請求項２】
前記保護シートのタッチパッド側表面に凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のボタンスイッチ。
【請求項３】
前記保護シートのタッチパッド側のスイッチ部周辺に凹部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のボタンスイッチ。
【請求項４】
前記タッチパッドと保護シートとの間に保護シートよりも剛性があり、スイッチ部周辺を開口した保護プレートを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボタンスイッチ。
【請求項５】
縦及び／又は横に整列した複数のスイッチ部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のボタンスイッチ。
【請求項６】
前記スイッチ部の間隔は、２．８〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のボタンスイッチ。
【請求項７】
前記スイッチ部のスイッチ入力に対応して、それぞれのスイッチ部のスイッチ入力を認識させるスイッチ入力認識装置を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載のボタンスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボタンスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や電卓、パソコンのキーボードなど多くの電子機器にボタンスイッチが利用されている。特にこれらの電子機器には、比較的多数のボタンが縦横に整列して配置されており、それぞれのボタンが異なった情報の発信源となっている。
【０００３】
また、各種の産業機械などの操作パネルに使用されているボタンスイッチでは、表面を一枚の保護シートで覆い、所定領域内に複数のスイッチが整列されており、保護シート上の表示によってスイッチ位置を認識できるようにしている。このように、表面を可撓性シートで覆ったボタンスイッチをメンブレンスイッチとも呼んでいる。そして、ボタンスイッチの小型化、特に薄型化に伴って、メンブレンスイッチが多用されるようになり、スイッチ操作がソフト化（低荷重化や変位の微小化）し、スイッチの操作感を認識しにくいという問題が指摘されていた。
【０００４】
このような問題点に対処するため、特許文献１においては、１つのシートに配置した電極対の上部に、空隙を介してこの電極対を導通させる導電板を備えた弾性を有する保護シートを貼り付けたメンブレンスイッチを開示している。この場合、弾性を有する保護シートがスイッチの一部として機能している。
【０００５】
また、特許文献２においては、自動車の座席に取り付けられた荷重感知用のメンブレンスイッチを開示しており、小さな加重に対し効率よくスイッチ入力ができるような工夫がされている。すなわち、間隙を介して対向する電極対で構成されたスイッチの、一方の電極を貼り付けたメンブレンの表面側に押圧用の突出部を設けたり、メンブレンの表面側に押圧用の部材を設けたりしている。
【０００６】
一方、面状のスイッチで、その面上のそれぞれの位置に対応して連続的に異なった情報を発信するタッチパッド、タッチパネルなどと呼ばれるスイッチ（以下、タッチパネルと称する。）が知られている。このタッチパネルは、パソコンのカーソル操作用に使用されたり、液晶パネル等の表示装置に積層されて操作兼表示パネルとして使用されたりしている。このタッチパネルは、上述のボタンスイッチとは構成が異なり、２枚のシート上にほぼ連続的に電極対が形成され、２枚のシートは間隙を介して対向している。そして、一方のシートを押圧することにより、押圧部の間隙をなくし電極対を導通させ、その押圧部の位置情報に応じた信号を発生することができる。このため、タッチパネルは、スイッチというよりは、主に連続情報の発生用に使用されていた。例えば、パソコンのカーソル操作用に使用されている。
【０００７】
従来のタッチパネルの構造を図３（ａ）に示した。図３（ａ）に示すように、通常のタッチパネル１０は、タッチパッド（本願では、ほぼ連続的に電極が形成され、間隙を介して対向している２枚のシートから構成され他部品をタッチパッドという。タッチパネルはタッチパッドに保護シートなどを取り付けた完成品を指す。）２の表面に保護シート３が積層されている。そして、このタッチパネル１０は、保護シート３のどの部分を押圧しても、押圧された部分から、タッチパッド２のその位置に対応した情報を発信する。
【０００８】
このようなタッチパネルは、小型化、薄型化が容易で、安価に製造できるようになり、ボタンスイッチの代替としても用いられるようになってきた。しかし、タッチパネルは、非常に薄くスイッチの操作感を認識しにくいという点では、ボタンスイッチ以上に問題となる。
【０００９】
そこで、特許文献３には、タッチパネルの操作感を認識させ、確実に入力操作を実行させるための押しボタンシートが開示されている。この押しボタンシートは、タッチパネル用の弾性を有する保護シートであり、タッチパネルのスイッチ部に相当する部分に中空の凸部を備えている。この押しボタンシートをタッチパネル上に貼り付けたときには、凸部が表面になり、中空部がタッチパネル側のスイッチ部に配置される。このタッチパネルのスイッチを入力するときには、保護シートの対応する凸部を押圧する。凸部が押圧されると中空部がへこんで、さらにその勢いでタッチパネル本体が押圧される。このようにしてスイッチが確実に入力操作されるとともに、操作者は、保護シートの中空部のへこみによって、スイッチの入力操作を認識できる。
【００１０】
図３（ｂ）には、特許文献３に開示されているタッチパネルの構造を示した。図３（ｂ）に示すように、このタッチパネル１０は、タッチパッド２の表面に保護シート３が積層されている点は、図３（ａ）に示した通常のタッチパネル１０と変わらない。このタッチパネル１０は、保護シート３のスイッチ部１１に相当する位置に中空の凸部を備えている。そして、この凸部を押圧することにより、凸部が凹んでスイッチの押圧感を認識させ、スイッチの完全な入力を図っている。その意味では、このタッチパネル１０はボタンスイッチ代替品であるということができる。
【特許文献１】特表２００７−５２３４５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２２２９８２号公報
【特許文献３】特開平９−１７２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、タッチパネルのボタンスイッチとしての利用が拡大し、産業用機械や業務用機械の操作部だけでなく、携帯電話機やパソコンのキーボードにもタッチパネルが使用される可能性がある。この場合、タッチパネルから発生する信号が連続的に変化する信号であることが、かえって不便である場合がある。すなわち、数字の１，２，３などに対応するように整数のみの段階的な信号を求めているときには、１．５や２．８といった整数でない数字の信号の発生は好ましくない。このような要求の為には、タッチパネルの表面の所定位置に、例えば１，２，３などと表示をして、操作者にその位置を認識させ、その認識した位置を押圧させて、対応する信号を発生するようにすることが考えられる。あるいは、特許文献３に開示されたタッチパネルのように、表面の所定位置に中空の突起を形成することでタッチパネル上の所定の位置を認識するようにすることもできる。
【００１２】
しかし、タッチパネルは、本来的に表面のどの部分を押圧しても信号を発生してしまい、表面への表示だけでは、誤動作を防ぐことはできない。特に、所定位置を押圧するつもりが、所定位置の周辺を押圧してしまう可能性は大きい。このような問題は、従来からのボタンスイッチにはないものであり、特許文献３に記載されたタッチパネルにおいても十分解決されているとはいえない。
【００１３】
本発明の目的は、上記の課題を踏まえ、タッチパネルを利用して、所定の位置から誤作動せずに信号の発生を可能としたボタンスイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため本発明者等は、以下の発明を完成した。  
本発明は、タッチパッドの表面に弾性を有する保護シートを備えたボタンスイッチであって、前記保護シートのスイッチ部は、周辺部よりも肉厚であることを特徴とするボタンスイッチである。
【００１５】
好ましい本発明は、前記保護シートのタッチパッド側表面に凸部を形成したことを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【００１６】
好ましい本発明は、前記保護シートのタッチパッド側のスイッチ部周辺に凹部を形成したことを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【００１７】
好ましい本発明は、前記タッチパッドと保護シートとの間に保護シートよりも剛性があり、スイッチ部周辺を開口した保護プレートを備えたことを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【００１８】
好ましい本発明は、縦及び／又は横に整列した複数のスイッチ部を備えることを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【００１９】
好ましい本発明は、前記スイッチ部の間隔は、２．８〜２０ｍｍであることを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【００２０】
好ましい本発明は、前記スイッチ部のスイッチ入力に対応して、それぞれのスイッチ部のスイッチ入力を認識させるスイッチ入力認識装置を備えることを特徴とする前記ボタンスイッチである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、タッチパネルを利用して、所定の位置から誤作動せずに信号の発生を可能としたボタンスイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を必要に応じて図面を参照にして説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい形態における例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１は、本発明のボタンスイッチの形態例を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ'線における断面図である。図１において、符号１はボタンスイッチ、符号２はタッチパッド、符号３は保護シート、符号４はボタンスイッチ１のスイッチ部である。なお、本願の説明においては、本発明のボタンスイッチは、その機能面からこのように称するが、その構造面からタッチパネルと称することもある。また、本願の説明においては、図１におけるタッチパネル１の保護シート３を除いた、所謂本体部分をタッチパッドという。
【００２４】
図１（ａ）、１（ｂ）に示すように、このボタンスイッチ１は、平面図１（ａ）に示すように、周辺部を除いてほぼ全面にタッチパッド２が配置され、タッチパッド２と保護シート３とは接着されている。そして、縦横に整列した１２個のスイッチ部４が配置されており、それぞれのスイッチ部４は、縦の間隔も横の間隔もそれぞれ等間隔になっている。スイッチ部４は、表面が平滑になっているけれども、図１（ｂ）に示すように、その断面構造は、保護シート３のタッチパッド２側のスイッチ部４周辺が円形に凹んで空隙を有している。なお、この空隙は、密閉空間でなく、大気に連通していることが好ましい。
【００２５】
さらに、このボタンスイッチ１は、保護シート３のスイッチ部４のみが、その周辺部よりも肉厚になっている。スイッチ部４は、タッチパッド２に接している状態で、タッチパッド２に接着はされていないことが好ましい。このような構造にすることで、スイッチ部４又はスイッチ部４の周辺の保護シートを押圧すれば、応力がスイッチ部４に集中し、小さな押圧力に対してもタッチパッド２のスイッチ部４のみを押圧し、確実にスイッチ部４を押圧しスイッチ入力することができる。なお、このボタンスイッチ１は、通常使用されているタッチパッドを使用することができ、隣り合うスイッチ部４の中間付近も、押圧されれば感応して、相当する信号を発生する構造である。しかし、この中間付近は保護シート３が平滑であり、保護シート３に対する指などによる応力は、その押圧部の面積に応じて分散してタッチパッド２に伝達される。すなわち、押圧されるタッチパッド２上でスイッチ部４のように応力が集中しないので、スイッチ部４に比べて相対的に大きな押圧力を加えないとタッチパッド２は感応して信号を発信しない。
【００２６】
このため、このボタンスイッチ１の使用目的や使用方法に合わせて、タッチパッド２の感度や、保護シート３の弾力性（剛性）を調整すれば、所定の使用方法の範囲内においては、このボタンスイッチ１は、スイッチ部４のみに感応する断続的なスイッチであるボタンスイッチとして機能する。
【００２７】
保護シート３としては、通常、適度な弾性を有し、保護シートとして使用されている各種の材料が使用できる。具体的な保護シート材料としては、製造、加工、取り扱い性、耐水性、耐久性、装飾性、操作時の使用感などの点から、例えば、ウレタン、シリコーンなどのゴム系のシート、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなどのプラスチックシート等から選択すればよい。ウレタン、シリコーンなどのゴム系のシートは、操作時の弾力性や感触が優れており、特に好適に用いることができる。
【００２８】
一方、このボタンスイッチが、指先をスイッチ部４に当てながらスライドさせて操作する小型のものであれば、隣り合うスイッチ部４の間隔を２．８〜２０ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍ程度とする事が望ましい。掌の中で操作するボタンスイッチの場合には、常に、横又は縦方向に２〜３個のスイッチ部４が指先と接触している状態で、スイッチ部の押圧操作が行えるようにすることが好ましい。このような構造にすると、スイッチ部４の押圧に対して指先にかかる抗力と、隣り合うスイッチ部４の中間部分の押圧に対して指先にかかる抗力との差により、スイッチ部４を容易に認識でき、所定のスイッチ部４のみを選択的に押圧して入力することが容易にできる。入力のし易さを考えると、縦横にそれぞれ等間隔に整列していることが好ましい。
【００２９】
また、このボタンスイッチを電卓や携帯電話の押しボタン、パソコンのキーボードなどとして利用するときは、スイッチ入力が画面表示と連動している場合が多い。このように、それぞれのスイッチ入力が画面表示や音声により認識できるようにしておけば、小さなボタンスイッチであっても誤入力をすぐに認識でき、迅速で正確なスイッチ操作が可能となる。
【００３０】
図２に示す本発明のボタンスイッチ１の部分断面図を用いて、各種のボタンスイッチ１の形態例を説明する。図２（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ図１（ｂ）のＡ部に相当する部分の断面図である。図２（ａ）は、図１を用いて説明した、保護シート３のタッチパッド側のスイッチ部４の周辺に凹部を形成したボタンスイッチ１である。この形態のボタンスイッチ１は、スイッチ部４周辺が薄くなっており、押圧力に対して容易に変形し、中心部のスイッチ部４がタッチパッド２を押圧しやすくなっている。
【００３１】
図２（ｂ）は、スイッチ部４のみが肉厚な保護シート３を用いた、ボタンスイッチ１の例である。このボタンスイッチ１は、保護シート３の構造が簡単なので、保護シート３の製造が容易である。また、スイッチ部４以外は、タッチパッド２と接していないので、ボタンスイッチ１の押圧操作において、スイッチ部４の中間点から接触信号を発信するという誤作動が起こりにくい。小型のボタンスイッチ１の場合はこのような構造でも十分であるが、タッチパッド２と保護シート３との結合がボタンスイッチ１の周辺部のみになり、ボタンスイッチ１の製造上、耐久性上の注意が必要である。
【００３２】
図２（ｃ）は、保護シート３の表面側（タッチパッド２と反対側）のスイッチ部４に凸部を設け、保護シート３のスイッチ部４を肉厚にしている。この場合も、保護シート３の表面側を指などで押圧してスイッチ入力しようとすれば、凸部になっているスイッチ部４を選択的に押圧することになり、ボタンスイッチとしての機能を発揮できる。また、指の感触で、スイッチ部４を容易に感知することができ、確実にスイッチ部４を押圧することができる。この形態のボタンスイッチ１は、保護シート３の製造が容易で、タッチパッド２と保護シート３との結合も容易で、耐久性もあるが、前記形態例に比べると、誤作動の可能性が増す。また、表面に凸部があると、周辺の異物等との接触により思わぬ誤作動を起こす恐れがある。
【００３３】
図２（ｄ）は、図２（ａ）の形態と図２（ｃ）の形態とを組み合わせたボタンスイッチである。すなわち、図２（ａ）の形態のボタンスイッチ１の保護シート３のスイッチ部４の表面側にも凸部を設けたものである。この形態のボタンスイッチ１は、図２（ａ）の形態のボタンスイッチ１の特徴と、図２（ｃ）の形態のボタンスイッチ１の特徴とを兼ね備えており、機能的には好ましいものである。
【００３４】
図２（ｅ）は、図２（ｂ）の形態のボタンスイッチ１における、タッチパッド２と保護シート３との間に保護プレート５を積層している形態例である。保護プレート５のスイッチ部４の周辺は開口されており、スイッチ部４では保護シート３の凸部がタッチパッド２と接している。保護プレート５は、保護シート３よりも剛性のある材料で形成されているが、材質の異なる保護シート３の一部と考えることもできる。この形態のボタンスイッチ１は、図２（ａ）の形態のボタンスイッチ１の特徴を備えており、スイッチ部４とスイッチ部４との間におけるタッチパッド２の押圧による誤作動をさらに抑制することができる。特に、保護プレート５の強度や剛性を高めれば、ボタンスイッチ１表面への異物の衝突によるタッチパッド２の破損に対しても保護することができる。なお、保護プレート５は、保護シート３と違って弾性や可撓性を必要としないので、保護シート３とは異なった観点（例えば、強度や剛性の向上）から材料選定が可能である。
【００３５】
図２（ｆ）は、図２（ａ）の形態のボタンスイッチ１に対する図２（ｄ）の形態のボタンスイッチ１と同じように、図２（ｅ）の形態のボタンスイッチ１に対して、保護シート３の表面のスイッチ部４に凸部を設けている。この形態のボタンスイッチ１は、図２（ｅ）の形態のボタンスイッチ１の特徴と、図２（ｃ）の形態のボタンスイッチ１の特徴とを兼ね備えており、機能的には好ましいものである。
【００３６】
なお、図２（ｅ）及び図２（ｆ）の形態のボタンスイッチ１は、表面を覆うカバーを備えていないボタンスイッチを想定している。その点からは、表面に凸部のない図２（ｅ）の方が汎用性が見込まれる。また、図示はしていないが、保護プレート５は、保護シート３の表面側に配置することもできる。保護プレート５を保護シート３の表面側に配置すれば、保護シート３を含めたボタンスイッチ１の保護性能は向上し、保護シート３の表面側に凸部が形成されていても、保護プレート５の厚さより低いものであれば、保護プレート５の保護機能は十分発揮される。このような形態のボタンスイッチ１としては、図２（ｃ）の形態のボタンスイッチ１に保護プレート５を配置した形態が好適である。さらに、保護プレート５を保護シート３の一部とみなせば、従来からの保護シート３を保護プレート５の開口部分のみの配置してもよい。
【００３７】
（実施例）
本発明のボタンスイッチを、指先をスライドさせながら操作する小型のものとした場合の隣り合うスイッチ部４の間の間隔を変えて、スイッチ入力の操作性について検討をした。検討用のボタンスイッチは、図１（ａ）に示したボタンスイッチのように、縦横にスイッチ部をそれぞれ等間隔に配置したものとした。但し、スイッチ部は縦横共４個ずつ、合計１６個とした。ボタンスイッチの断面形状は、図２（ｃ）又は図２（ｄ）のように表面に半球形の突起を付けたものとした。
【００３８】
このボタンスイッチの入力信号を認知するため、パソコンに接続してそれぞれのスイッチ部にスイッチ入力がされると、パソコンの画面上に表示したボタンスイッチ画像の、ボタンスイッチのスイッチ部の位置に対応した所定の場所に入力表示がなされるようにした。なお、ボタンスイッチのタッチパッド上のスイッチ部以外が押圧されて、その部分から入力信号が発信された場合も、その発信位置に対応するパソコン画面上に入力表示がなされるようにしてある。また、ボタンスイッチのタッチパッド上の２箇所以上から同時に入力信号が発生した場合は、入力信号が発生した箇所の中間位置（位置座標として平均となる位置）に入力表示がなされる。
【００３９】
操作者は、ボタンスイッチの表面に指先を当ててスライドしながら、１６個のスイッチ部（突起）を順に押圧していく。この際、操作者は、どのスイッチ部を押圧するかを意識しながら押圧する。そして、操作者が意図したスイッチ部に対応する位置がパソコンの表示画面上に入力表示されていれば合格、表示画面上の対応しない位置に入力表示されているとき、又は入力表示されていないときは不合格とする。なお、それぞれのボタンスイッチに対する評価は、全てのスイッチ部を順に押圧して全て合格し、指先での押圧が容易であった場合を◎、全てのスイッチ部を順に押圧して全て合格したが、注意しながら指先での押圧する必要があった場合を○、１つでも不合格となった場合を×とした。
【００４０】
実験に供したボタンスイッチの、突起の直径、横方向の隣り合う突起の間隔、縦方向の隣り合う突起の間隔、及び評価結果を表１に示した。なお、ボタンスイッチ番号１〜９は上述の形態のボタンスイッチであり、ボタンスイッチ番号１０〜１３は、１６個のスイッチ部のうち、それぞれ左右の中央部の２つの突起を連結して縦長の１つのスイッチとした変形スイッチを設けたボタンスイッチを使用した。
【００４１】
【表１】
2009193859.tif 000003
表１のボタンスイッチ番号１〜１３の試験結果から判るように、隣り合う突起の間隔が２．８ｍｍ以上であれば、誤動作することなく、スイッチ入力操作できる。但し、隣り合う突起の間隔が３．２ｍｍ以上であれば容易に操作できたが、２．８ｍｍの場合は、慣れるまでは注意してボタン操作をする必要があった。また、この場合、指先の縦方向より横方向のボタンの区別により注意が必要であった。
【００４２】
隣り合う突起の間隔が５ｍｍ以上のボタンスイッチについては、操作者が意識してスイッチ部を操作していれば、誤動作は起こらないので、実験を行う意味がなくなった。しかし、スイッチ入力を指で行うには、突起の間隔が２０ｍｍを超えると、かえって操作しづらくなる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のボタンスイッチ  （ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'線における断面図
【図２】本発明のボタンスイッチの各種の形態例の部分断面図
【図３】従来のタッチパネルの部分断面図  （ａ）一般的なタッチパネル、（ｂ）は特許文献３に示されたタッチパネル
【符号の説明】
【００４４】
１：ボタンスイッチ（タッチパネル）
２：タッチパッド
３：保護シート
４：スイッチ部
５：保護プレート
１０：従来のタッチパネル
１１：スイッチ部
【図１】
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【図２】
2009193859.tif 000005
【図３】
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