特許 6087394 表示一体型入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087394

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】表示一体型入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20170220BHJP

   G01L 1/20 20060101ALI20170220BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 600

   G01L1/20 G

   G01L5/00 Z

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-121919(P2015-121919)

(22)【出願日】2015年6月17日

(65)【公開番号】特開2017-10106(P2017-10106A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2016年9月14日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231361

【氏名又は名称】日本写真印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100158610

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 新吾

(74)【代理人】

【識別番号】100121120

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 尚

(72)【発明者】

【氏名】阪井 裕孝

(72)【発明者】

【氏名】井上 敦夫

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 義宏

【審査官】 山崎 慎一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２７６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６３３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５７６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５５６７７３４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１３−１４３０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２０６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８８３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６０２０７４２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０１Ｌ １／２０

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示一体型入力装置であって、
凹部を有するハウジングと、
前記凹部の開口を塞ぐように設けられ、前記ハウジングの縁部に支持された縁部を有するカバー部材と、
前記カバー部材の前記凹部側の面に固定されたタッチセンサ及び表示部を有する表示入力パネルと、
前記凹部の底部と前記表示入力パネルとの間に配置され、前記凹部の前記底部に直接又は荷重伝達部材を介して間接的に常に接触しており、前記カバー部材が押圧されたときに前記表示入力パネルから荷重を受けることで押圧力を検出するセンサであり、平面視において前記表示一体型入力装置の中心に１個だけ配置されている抵抗変化型圧力センサと、
を備え、
前記抵抗変化型圧力センサは、薄い空気ギャップを介して配置された第１センサ基材及び第２センサ基材と、前記第１センサ基材の前記第２センサ基材と対向する面に形成された抵抗材料と、前記第２センサ基材の前記第１センサ基材と対向する面に形成された交互に配置された２組の櫛歯状の電極部とを有する、
表示一体型入力装置。

【請求項2】

表示一体型入力装置であって、
凹部を有するハウジングと、
前記凹部の開口を塞ぐように設けられ、前記ハウジングの縁部に支持された縁部を有するカバー部材と、
前記カバー部材の前記凹部側の面に固定されたタッチセンサ及び表示部を有する表示入力パネルと、
前記凹部の底部と前記表示入力パネルとの間に配置され、前記凹部の前記底部に直接又は荷重伝達部材を介して間接的に常に接触しており、前記カバー部材が押圧されたときに前記表示入力パネルから荷重を受けることで押圧力を検出するセンサであり、平面視において前記表示一体型入力装置の中心に１個だけ配置されている抵抗変化型圧力センサと、
を備え、
前記抵抗変化型圧力センサは、第１センサ基材と、前記第１センサ基材に形成された第１電極と、第２センサ基材と、前記第２センサ基材に形成された第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の少なくなくとも一方を覆うように形成された感圧インク層とを有する、
表示一体型入力装置。

【請求項3】

前記抵抗変化型圧力センサは前記表示入力パネルと前記ハウジングとの間で、非押圧状態において圧力が付与されており、
前記抵抗変化型圧力センサからの検出信号をアナログ−デジタル変換するＡＤ変換部と、
前記アナログ−デジタル変換された検出信号をゼロ点補正するゼロ点補正部と、をさら
に備えている、請求項１又は２に記載の表示一体型入力装置。

【請求項4】

前記カバー部材が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて取得された各検
出信号の感度補正率を記憶する感度補正率記憶部と、
前記カバー部材が押圧されると、前記タッチセンサによって検出された押圧位置に応じ
て前記アナログ−デジタル変換された検出信号に前記感度補正率を乗じることで、感度較
正を行う感度較正部と、
をさらに備える、請求項３に記載の表示一体型入力装置。

【請求項5】

前記抵抗変化型圧力センサと前記表示入力パネルの間及び／又は前記抵抗変化型圧力センサと前記凹部の前記底部の間に配置された弾性部材をさらに備えている、請求項１〜４のいずれかに記載の表示一体型入力装置。

【請求項6】

前記抵抗変化型圧力センサに電圧を印加する電圧印加部をさらに備え、
前記電圧印加部は、前記カバー部材が押圧されている間に前記抵抗変化型圧力センサに
電圧を印加し、前記カバー部材が押圧されていない間は前記抵抗変化型圧力センサに電圧
を印加しない、請求項１〜５のいずれかに記載の表示一体型入力装置。

【請求項7】

前記抵抗変化型圧力センサは、
ポリイミド基材からなるセンサ基材と、
熱硬化型の導電ペーストからなる電極とを有する、請求項１〜６のいずれかに記載の表示一体型入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示一体型入力装置、特に、押圧力を検出可能な表示一体型入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、表示装置と入力装置が一体に設けられた情報入力装置が知られている。表示装置は例えば液晶パネルである。入力装置は例えばタッチセンサである。さらに、入力装置が、押圧力を検出可能な感圧センサを含んでいる場合がある（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に記載の情報入力装置では、感圧センサは、電極及び感圧インク層が順番に積層された一対のプラスチックフィルムからなり、プラスチックフィルム同士は、感圧インク層同士が向き合うように互いに接着されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−９９１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の情報入力装置では、感圧センサが筐体及びパネルの縁部に配置されているので、装置の製造工程が複雑になる。

【0005】

本発明の目的は、表示一体型入力装置において、感圧センサの配置を簡単にすることで、装置の製造工程を簡素化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

【0007】

本発明の一見地に係る表示一体型入力装置は、ハウジングと、カバー部材と、表示入力パネルと、感圧センサとを備えている。
ハウジングは、凹部を有する。
カバー部材は、凹部の開口を塞ぐように設けられ、ハウジングの縁部に支持された縁部を有する。
表示入力パネルは、カバー部材の凹部側の面に固定されたタッチセンサ及び表示部を有する。
感圧センサは、凹部の底部と表示入力パネルとの間に配置され、カバー部材が押圧されたときに表示入力パネルから荷重を受けることで押圧力を検出する。
この装置では、感圧センサがハウジングの凹部の底部と表示入力パネルとの間に配置されているので、感圧センサの配置が簡単になり、表示一体型入力装置の製造工程が簡素化される。

【0008】

感圧センサは表示入力パネルとハウジングとの間で、非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。
表示一体型入力装置は、ＡＤ変換部と、ゼロ点補正部と、をさらに備えていてもよい。
ＡＤ変換部は、感圧センサからの検出信号をアナログ−デジタル変換する。
ゼロ点補正部は、アナログ−デジタル変換された検出信号をゼロ点補正する。
この装置では、感圧センサには非押圧状態において圧力が付与されているので、押圧力が小さな場合でも押圧力を確実に検出できる。
さらに、この装置では、ゼロ点補正部がゼロ点補正を行うことで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、押圧力を正確に検出できる。

【0009】

表示一体型入力装置は、感度補正率記憶部と、感度較正部と、をさらに備えていてもよい。
感度補正率記憶部は、カバー部材が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて取得された各検出信号の感度補正率を記憶する。
感度較正部は、カバー部材が押圧されると、タッチセンサによって検出された押圧位置に応じて、アナログ−デジタル変換された検出信号に感度補正率を乗じることで、感度較正を行う。
この装置では、感度較正部によって検出信号の感度較正が行われるので、面内の圧力検出のばらつきが低減され、その結果、押圧力を正確に検出できる。

【0010】

表示一体型入力装置は、弾性部材をさらに備えていてもよい。弾性部材は、感圧センサと表示入力パネルの間及び／又は感圧センサと凹部の底部の間に配置されている。
この装置では、弾性部材によって、感圧センサを表示入力パネルと凹部の底部との間に実装する際に、高さ方向の隙間のばらつきを吸収できる。

【0011】

感圧センサは、抵抗変化型圧力センサであってもよい。
この装置では，抵抗変化型圧力センサを用いているので、構造が簡単になる。

【0012】

表示一体型入力装置は、電圧印加部をさらに備えていてもよい。電圧印加部は、抵抗変化型圧力センサに電圧を印加する。
電圧印加部は、カバー部材が押圧されている間に抵抗変化型圧力センサに電圧を印加し、カバー部材が押圧されていない間は抵抗変化型圧力センサに電圧を印加しない。
この装置では、抵抗変化型圧力センサに電圧を印加しているのはカバー部材が押圧されている間のみなので、消費電力が低減される。

【0013】

抵抗変化型圧力センサは、
ポリイミド基材からなるセンサ基材と、
熱硬化型の導電ペーストからなる電極とを有していてもよい。
この装置では、例えば抵抗変化型圧力センサに非押圧状態において圧力が付与されている状態であっても、信頼性及び耐久性を高く維持できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る表示一体型入力装置では、感圧センサの配置を簡単にすることで、装置の製造工程が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る表示一体型入力装置の平面図。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ概略断面図。

【図3】抵抗変化型圧力センサの概略構成図。

【図4】抵抗変化型圧力センサの概略断面図。

【図5】抵抗変化型圧力センサの押圧力とＡＤＣ出力の関係を示すグラフ。

【図6】情報入力装置の制御ブロック図。

【図7】情報入力装置の制御動作を示すフローチャート。

【図8】情報入力装置の制御動作を示すフローチャート。

【図9】ゼロ点補正の原理を説明するためのグラフ。

【図10】感度較正の原理を説明するための表示一体型入力装置の平面図。

【図11】感度較正の原理を説明するためのグラフ。

【図12】変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。

【図13】変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。

【図14】変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。

【図15】変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。

【図16】変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。

【図17】変形例における抵抗変化型圧力センサの概略構成図。

【図18】変形例における抵抗変化型圧力センサの概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

１．第１実施形態
（１）情報入力装置の概略構成
図１及び図２を用いて、情報入力装置１を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る表示一体型入力装置の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ概略断面図である。
情報入力装置１は、操作者からの接触動作によって情報を入力可能な装置である。情報入力装置１は、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、スマートウォッチ等の電子機器である。

【0017】

情報入力装置１は、表示一体型入力装置３を有している。表示一体型入力装置３は、表示装置の機能と入力装置の機能とを有している。
表示一体型入力装置３は、ハウジング５を有している。ハウジング５は、剛性が高い材料からなり、例えばプラスチック製である。ハウジング５は、箱形形状を有している。凹部５ａを有している。凹部５ａは、図２に示すように、上方に開口している。凹部５ａは、底部５ｂと、底部５ｂの周囲に形成された縁部５ｃとによって構成されている。この実施形態では、凹部５ａは平板形状である。

【0018】

表示一体型入力装置３は、カバー部材７を有している。カバー部材７は、操作者の押圧操作を受け付ける操作面を構成する。カバー部材７は、比較的剛性が高く光透過可能な材料からなる。カバー部材７は、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等からなる。カバー部材７は、ハウジング５の凹部５ａに対応する形状及び位置を有している。カバー部材７は、凹部５ａの開口を塞ぐように配置されている。つまり、この実施形態では、カバー部材７は平板形状である。具体的には、カバー部材７は、縁部７ａがハウジング５の縁部５ｃによって支持されており、図２の上方からカバー部材７に押圧力が作用すると、カバー部材７からハウジング５の縁部５ｃによって荷重が受けられるようになっている。カバー部材７の厚みは、０．１〜１０ｍｍの範囲にある。

【0019】

表示一体型入力装置３は、表示入力パネル９を有している。表示入力パネル９は、カバー部材７の凹部５ａ側の面７ｂに固定されている。表示入力パネル９は、表示機能と、タッチ入力機能とを有している。具体的には、表示入力パネル９は、表示部１５（図６）を有している。表示部１５は、液晶パネル、有機ＥＬパネル、又はその他の表示装置である。表示入力パネル９は、タッチセンサ１７（図６）を有している。タッチセンサ１７は、抵抗膜式、静電容量式、又はその他の方式である。表示部１５とタッチセンサ１７は互いに固定され、好ましくは一体的に形成されている。表示部１５とタッチセンサ１７の一体化は、インセル、オンセル、又はその他の方式である。表示入力パネル９の厚みは、０．０５〜１０ｍｍの範囲にある。表示入力パネル９と底部５ｂとの間の隙間は、０．１〜１０ｍｍの範囲にある。
カバー部材７が操作者によって押されると、カバー部材７及び表示入力パネル９が撓んで変形する。具体的には、表示入力パネル９が押圧ポイントを中心に底部５ｂに対して突出するように変形する。

【0020】

表示一体型入力装置３は、感圧センサ１１を有している。感圧センサ１１は、押圧力が付与されると、検出信号を発生するセンサである。感圧センサ１１は、凹部５ａ内でハウジング５と表示入力パネル９との間に配置されている。具体的には、感圧センサ１１は、表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間に挟まれている。感圧センサ１１は、カバー部材７が押圧されたときに表示入力パネル９から荷重を受けることで押圧力を検出する。以上に述べたように、感圧センサ１１がハウジング５の凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置されているので、感圧センサ１１の配置が簡単になり、表示一体型入力装置３の製造工程が簡素化される。
具体的には、感圧センサ１１は、ハウジング５の底部５ｂの所定の位置に配置又は固定されることで実装が可能である。

【0021】

感圧センサ１１は、図１に示すように、平面視において、表示一体型入力装置３の中心に１個だけ配置されている。これにより、簡単な構造で正確な押圧力検出が可能になる。ただし、感圧センサ１１の数及び位置は特に限定されない。
感圧センサ１１は、この実施形態では、抵抗変化型圧力センサである。したがって、構造が簡単である。なお、感圧センサ１１の詳細構造は後述される。

【0022】

表示一体型入力装置３は、荷重伝達部材１３を有している。荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１に対して押圧力を効果的に伝達するための部材である。荷重伝達部材１３は、表示入力パネル９と感圧センサ１１との間に配置されている。荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１より面積が小さく、かつ、感圧センサ１１におけるセンサ部分に対応して配置されている。これにより、荷重伝達部材１３によって荷重が集中的に感圧センサ１１に伝達され、つまり、感圧センサ１１のセンサ部分における面圧が高くなる。具体的には、荷重伝達部材１３は、円柱形状である。また、荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１の上面に固定されている。
荷重伝達部材１３は、弾性部材からなる。このように弾性部材によって、感圧センサ１１を表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間に実装する際に、高さ方向の隙間のばらつきを吸収できる。具体的には、荷重伝達部材１３はシリコンゴムである。荷重伝達部材１３のゴム強度は、例えば、Ａ１０〜Ａ９０の範囲である。ただし、荷重伝達部材１３の材料は特に限定されず、スポンジ状の材料又は他のゴムであってもよい。
なお、感圧センサ１１の高さ寸法は、０．０５〜１ｍｍの範囲にある。荷重伝達部材１３の高さ寸法は、０．０５〜１０ｍｍの範囲にある。感圧センサ１１と荷重伝達部材１３を合わせた高さ寸法は、０．１〜１１ｍｍの範囲にある。

【0023】

また、荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１と表示入力パネル９の間に配置されているが、感圧センサ１１とハウジング５の間に配置されていてもよいし、両方に配置されていてもよい。
荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。
感圧センサ１１は、表示入力パネル９とハウジング５との間で、非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。その場合は、押圧力が小さな場合でも押圧力を確実に検出できる。また、初期の不安定な検出値を排除できる。

【0024】

（２）抵抗変化型圧力センサの概略構成
図３〜図５を用いて、抵抗変化型圧力センサとしての感圧センサ１１の原理を説明する。図３は、抵抗変化型圧力センサの概略構成図である。図４は、抵抗変化型圧力センサの概略断面図である。図５は、抵抗変化型圧力センサの押圧力とＡＤＣ出力の関係を示すグラフである。
前述の通り、感圧センサ１１は、抵抗変化型圧力センサである。抵抗変化型圧力センサとは、Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｓｏｒとも呼ばれている。感圧センサ１１は、図４に示すように、薄い空気ギャップ２５を介して配置された第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３を有している。空気ギャップ２５は、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３の周縁に設けられたスペーサ２７によって維持されている。スペーサ２７は、第１センサ基材２１と第２センサ基材２３とを固定する接着剤としても機能する。第１センサ基材２１には、第２センサ基材２３と対向する面に、抵抗材料２９が形成されている。第２センサ基材２３には、交互に配置された２組の櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａをそれぞれ有する一対の電極３１、３３が形成されている。
感圧センサ１１各材料は、図３に示すように、平面視で円形である。ただし形状は限定されない。

【0025】

上記の構造において、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３が互いに接近するように押されると抵抗材料２９が櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａに接触する面積が増大し、それにより一対の電極３１、３３の間のセンサ抵抗Ｒｐが減少する。
第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３の材料は、可撓性を有する絶縁性フィルムであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等でよいが、特にポリイミド基材からなることが好ましい。電極３１、３３は、例えば銀ペースト又は銅ペーストであるが、特に限定されない。ただし、電極３１、３３は、熱硬化型の導電ペーストからなることが好ましい。なお、電極材料は、金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、ラミネート膜などをペースト以外のものであってもよい。
上記の材料を選択することで、例えば感圧センサ１１に非押圧状態において圧力が付与されている状態であっても、信頼性及び耐久性を高く維持できる。

【0026】

基準抵抗Ｒｒｅｆは、感圧センサ１１の圧力変化によって変化する抵抗値を後段のＡＤ変換部（ＡＤＣ）３７に好適な電圧値に変化するための抵抗である。センサ抵抗Ｒｐは、感圧センサ１１において変化する抵抗であり、感圧センサ１１が押圧されることにより値が下がる。電圧印加部３５からの基準電圧Ｖｒｅｆがセンサ抵抗Ｒｐの片側（電極３１）に接続され、基準抵抗Ｒｒｅｆが接地されている。また、センサ抵抗Ｒｐの反対側（電極３３）と基準抵抗Ｒｒｅｆの一端が接続され、その接続点がＡＤ変換部３７に接続されている。押圧力により変化するセンサ抵抗Ｒｐ、基準電圧Ｖｒｅｆに基づき、加えられた押圧力に比例する押圧電圧Ｖｐｒｅｓｓが次式のように発生する。
Ｖｐｒｅｓｓ＝Ｖｒｅｆ＊Ｒｒｅｆ／（Ｒｐ＋Ｒｒｅｆ）

【0027】

押圧電圧Ｖｐｒｅｓｓは、感圧センサ１１からの検出信号として、ＡＤ変換部３７に入力され、ＡＤ変換部３７によってデジタル信号に変換される。押圧力が増加すると感圧センサ１１におけるセンサ抵抗Ｒｐが減少するので、図５に示すように、ＡＤ変換部３７からの出力は増加する。
なお、感圧センサ１１に非押圧状態において圧力が付与されている場合は、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３が互いに近接しており、抵抗材料２９が櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａに接触している。

【0028】

（３）情報入力装置の制御構成
図６を用いて、情報入力装置１の制御構成を説明する。図６は、情報入力装置の制御ブロック図である。
表示入力パネル９及び感圧センサ１１は、操作表示部４１を構成している。

【0029】

タッチ検出部４３は、タッチＩＣ４３ａを有しており、タッチセンサ１７からの信号を検出する。
圧力検出部４５は、ＡＤ変換部３７を有しており、感圧センサ１１からの信号を検出する。ＡＤ変換部３７は、Ａ／Ｄ変換により所定のサンプル周期でアナログの出力信号をデジタルの出力値に変換する。

【0030】

コントローラ４７は、タッチ検出部４３及び圧力検出部４５からの入力信号に基づいて、情報入力装置１の各種制御を実行するための装置である。例えば、コントローラ４７は、表示入力パネル９が操作されると、それに基づいて情報処理を行い、さらに表示部１５に各種画像データを表示させる。コントローラ４７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有しており、プログラムを実行することで各種動作を実行するコンピュータである。
以下、コントローラ４７の各種機能を説明する。これら機能は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせによって実現される。

【0031】

コントローラ４７は、表示制御部５１を有している。表示制御部５１は、例えばＬＣＤドライバであり、表示部１５に画像データを送信する。
コントローラ４７は、入力位置算出部５３を有している。入力位置算出部５３は、タッチ検出部４３からの信号に基づいて、タッチされた位置を判定する。
コントローラ４７は、電圧印加部３５を有している。電圧印加部３５は、前述したように、感圧センサ１１に対して、基準電圧Ｖｒｅｆをパルス信号として印加する。電圧印加部３５は、カバー部材７が押圧されている間に感圧センサ１１に電圧を印加し、カバー部材７が押圧されていない間は感圧センサ１１に電圧を印加しないように動作してもよい。その場合は、消費電力が低減される。また、周囲からの電気ノイズの影響も低減される。

【0032】

コントローラ４７は、圧力算出部５５を有している。圧力算出部５５は、圧力検出部４５から信号に基づいて押圧力を判定する。
圧力算出部５５は、ゼロ点補正部５７を有している。ゼロ点補正部５７は、アナログ−デジタル変換された検出信号をゼロ点補正する。ゼロ点補正部５７がゼロ点補正を行うことで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、それにより押圧力を正確に検出できる。

【0033】

圧力算出部５５は、感度較正部５９を有している。感度較正部５９は、カバー部材７が押圧されると、タッチセンサ１７によって検出された押圧位置に応じて、アナログ−デジタル変換された検出信号に感度補正率を乗じることで、感度較正を行う。この装置では、感度較正部５９によって検出信号の感度較正が行われるので、面内の圧力検出のばらつきが低減され、その結果、押圧力を正確に検出できる。
感度補正率は、情報入力装置１の出荷前に、カバー部材７の各点を所定の力で押して生データを取得し、それを用いて各点の較正及びスケール調整を行うことで、得られる。感度補正率は、後述するように、感度補正率記憶部６３に格納される。

【0034】

コントローラ４７は、メモリ６１を有している。メモリ６１は、感度補正率記憶部６３を有している。感度補正率記憶部６３は、カバー部材７が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて、各検出信号の感度補正率を記憶している。
コントローラ４７は、入力操作判断部６５を有している。入力操作判断部６５は、入力位置算出部５３と圧力算出部５５から入力情報に基づいて、情報入力装置１への入力操作を判断する。入力操作判断部６５は、表示制御部５１と電圧印加部３５とを制御する。
なお、上記説明では、コントローラ４７は１つのコントローラとして説明されたが、その機能は複数のコントローラで実現されてもよい。

【0035】

（４）情報入力装置の制御動作
（４−１）基本フロー
図７及び図８を用いて、情報入力装置１の制御動作を説明する。図７及び図８は、情報入力装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、以下で説明するフローチャートは例示であり、各ステップは適宜省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部重複して実行されたりしてもよい。
図７に示すように、ステップＳ１では、入力操作判断部６５は、タッチ検出部４３からの信号に基づいてタッチ検出が行われるのを待つ。

【0036】

タッチ検出がありと判断されれば、ステップＳ２では、入力操作判断部６５は、電圧印加部３５に駆動信号を送信することで、電圧印加部３５に感圧センサ１１への基準電圧Ｖｒｅｆの印加を開始させる。
ステップＳ３では、圧力算出部５５が、圧力検出部４５からの検出信号に基づいて、押圧力を検出して判定する。この動作は後に詳細に説明する。

【0037】

ステップＳ４では、入力操作判断部６５は、タッチが継続しているか否かを判断する。タッチが継続していれば（ステップＳ４でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ３に戻る。つまり、押圧力の検出及び判定が繰り返し行われる。タッチが継続していなければ（ステップＳ４でＮｏ）、プロセスはステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、入力操作判断部６５は、電圧印加部３５に駆動停止信号を送信することで、電圧印加部３５に感圧センサ１１への電圧印加を停止させる。
ステップＳ５が終了すると、プロセスはステップＳ１に戻る。

【0038】

（４−２）圧力検出・判定フロー
図８を用いて、図７のステップＳ３（圧力検出・判定）を詳細に説明する。
ステップＳ６では、ゼロ点補正部５７が、検出信号をゼロ点補正する。この実施形態でのゼロ点補正とは、ＡＤ変換部３７から出力されたデジタル信号の最初の値をゼロとして、最初の値と後の値の差分を検出信号の大きさとする処理である。

【0039】

図９を用いて、ゼロ点補正の原理を説明する。図９は、ゼロ点補正の原理を説明するためのグラフである。
図９の左側に示すように、例えば温度といった環境の違いに起因して、ベースラインの大きさは異なる。そのような問題を解決するために、図９の右側に示すように、タッチ検出するごとにゼロ点補正をすることで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、押圧力を正確に検出できる。

【0040】

図８のステップＳ７では、感度較正部５９は、タッチセンサ１７から得られた押圧位置に基づいて、当該位置に対応する感度補正率を感度補正率記憶部６３から読み出し、それを検出信号の値に乗じる。
ステップＳ８では、圧力算出部５５は、補正後の検出信号を入力操作判断部６５に出力する。その後、入力操作判断部６５は、位置情報（Ｘ−Ｙ）と押圧力情報（Ｚ）とを結合処理して、タッチパネル情報を作成する。

【0041】

図１０及び図１１を用いて、感度較正の原理を説明する。図１０は、感度較正の原理を説明するための表示一体型入力装置の平面図である。図１１は、感度較正の原理を説明するためのグラフである。
図１０には、押圧点１〜４が示されている。押圧点１〜４は、感圧センサ１１からの距離及び／又は相対位置が互いに異なっているので、図１１の左側に示すよう押圧力に対するＡＤＣ出力の傾きが大きく異なる。そこで、そのような問題を解決するために、図１１の右側に示すように、感度較正部５９によって検出信号の感度較正が行われる。その結果、面内の圧力検出のばらつきが低減され、つまり、押圧力を正確に検出できる。
また、感度補正率記憶部６３と感度較正部５９とを備えることにより面内の圧力検出のばらつきを低減できるので、感圧センサ１１は、表示一体型入力装置３の中心からわざと外れた位置に配置することもできる。こうすることにより、表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間の隙間に他の部品を自由に配置可能となる。

【0042】

２．実施形態の特徴
本発明の一見地に係る表示一体型入力装置３（表示一体型入力装置の一例）は、ハウジング５（ハウジングの一例）と、カバー部材７（カバー部材の一例）と、表示入力パネル９（表示入力パネルの一例）と、感圧センサ１１（感圧センサの一例）とを備えている。
ハウジング５は、凹部５ａを有する。
カバー部材７は、凹部５ａの開口を塞ぐように設けられ、ハウジング５の縁部５ｃに支持された縁部７ａを有する。
表示入力パネル９は、カバー部材７の凹部５ａ側の面７ｂに固定されたタッチセンサ１７及び表示部１５を有する。
感圧センサ１１は、凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置され、カバー部材７が押圧されたときに表示入力パネル９から荷重を受けることで押圧力を検出する。
この装置では、感圧センサ１１がハウジング５の凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置されているので、感圧センサ１１の配置が簡単になり、装置の製造工程が簡素化される。

【0043】

３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
以下、図１２〜図１４を用いて、感圧センサ１１の配置の変形例を説明する。図１２〜図１４は、変形例における表示一体型入力装置の概略断面図である。

【0044】

（１）前記実施形態では、荷重伝達部材１３は円柱形状であったが、形状は特に限定されない。図１２では、荷重伝達部材１３Ａは球面形状であり、頂点が感圧センサ１１に当接している。この場合は、押圧力に対する抵抗値の低減が急激になり、つまり感圧センサ１１の感度が向上する。なお、この変形例では、荷重伝達部材１３Ａは、表示入力パネル９に固定されている。
（２）前記実施形態では、感圧センサ１１がハウジング５側に配置され、荷重伝達部材１３が表示入力パネル９側に配置されていたが、図１３に示すように両者の位置は反対でもよい。

【0045】

（３）図１４では、上記の（１）と（２）との組み合わせが開示されている。すなわち、感圧センサ１１が表示入力パネル９側に配置され、荷重伝達部材１３がハウジング５側に配置されており、荷重伝達部材１３Ａが球面形状である。なお、この変形例では、荷重伝達部材１３Ａは、底部５ｂに固定されている。
（４）感圧センサ１１が複数配置されている場合は、数及び位置は特に限定されない。また、感圧センサ１１が複数の場合も上記（１）〜（３）のいずれも適用可能である。

【0046】

以下、図１５及び図１６を用いて、荷重伝達部材１３の変形例を説明する。図１５及び図１６は、変形例における表示一体型入力装置の概略断面図である。
（５）前記実施形態では、荷重伝達部材１３は感圧センサ１１より小面積であったが、感圧センサ１１と同じ面積又は大面積であってもよい。この場合は、感圧センサ１１に荷重が集中することが防止される。
図１５に示す変形例では、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１と凹部５ａの底部５ｂとの間に設けられている。荷重伝達部材１３Ａは感圧センサ１１の下面全体を覆っている。さらに、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１の周囲において表示入力パネル９と底部５ｂとの間で全面的に設けられている。ただし、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１とほぼ同じ形状であってもよいし、感圧センサ１１よりわずかに大きな形状であってもよい。
図１６に示す変形例では、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１と表示入力パネル９との間に設けられている。荷重伝達部材１３Ｂは感圧センサ１１の上面全体を覆っている。また、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１の周囲において表示入力パネル９と底部５ｂとの間で全面的に設けられている。ただし、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１とほぼ同じ形状であってもよいし、感圧センサ１１よりわずかに大きな形状であってもよい。

【0047】

（６）図１７及び図１８を用いて、感圧センサ１１の他の例を説明する。図１７は、変形例における抵抗変化型圧力センサの概略構成図である。図１８は、変形例における抵抗変化型圧力センサの概略断面図である。
感圧センサ１１Ａは、第１電極１０１Ａ及び第１感圧インク層１０３Ａが順番に積層された第１プラスチックフィルム１０５Ａを有している。また、感圧センサ１１Ａは、第２電極１０１Ｂ及び第２感圧インク層１０３Ｂが順番に積層された第２プラスチックフィルム１０５Ｂを有している。第１及び第２プラスチックフィルム１０５Ａ、１０５Ｂは、第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂ同士が向き合うように接着層１０７によって互いに接着されている
感圧センサ１１Ａの各材料は、図１７に示すように、平面視で円形である。ただし形状は限定されない。
第１感圧インク層１０３Ａは、第１電極１０１Ａを覆うように第１プラスチックフィルム１０５Ａ上に配置されている。第２感圧インク層１０３Ｂは、第２電極１０１Ｂを覆うように第２プラスチックフィルム１０５Ｂ上に配置されている。なお、感圧インク層は、いずれか一方のプラスチックフィルムに設けるだけでもよく、一方の電極を覆う状態に配置されていればよい。
第１及び第２電極１０１Ａ、１０１Ｂはコネクタ（図示せず）に接続されており、コネクタは情報入力装置に内蔵された圧力検出部（図示せず）に接続されている。

【0048】

圧力検出部（図示せず）は、表示入力パネルが押圧操作された時の第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂにおける抵抗の変化を検出する。この抵抗の変化の検出によって、第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂに加えられる外力を検出することができ、表示入力パネルへの荷重を検出できる。
なお、この実施形態では感圧インク層同士の間には非押圧状態において隙間が確保されているが、非押圧状態において感圧インク同士が当接していてもよいし、さらに非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。

【0049】

感圧インクを構成する組成物は、外力に応じて電気抵抗値などの電気特性が変化する素材で構成されている。組成物としては、例えば、英国のＰｅｒａｔｅｃｈ社製の量子トンネル現象複合材料（ＱＴＣ（商標））を用いることができる。
なお、感圧センサ１１は、抵抗変化型圧力センサに限定されない。感圧センサは、静電容量方式の圧力センサ、感圧導電性ゴム、歪みゲージを用いてもよい。
（７）前記実施形態では電圧印加部３５がコントローラ４７の内部にあったが、電圧印加部はコントローラの外部にあってもよい。

【0050】

（８）前記実施形態ではＡＤ変換部３７がコントローラ４７の外部に配置されていたが、ＡＤ変換部３７はコントローラ４７の内部に設けられていてもよい。
（９）前記実施形態では位置情報と圧力情報はコントローラ４７内で結合されていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、コントローラの外部にあるＡＤ変換部からの信号がタッチＩＣからの信号と結合されてからコントローラに入力されてもよい。

【0051】

（１０）前記実施形態ではハウジング５は箱形形状であったが、その形状は特に限定されない。
（１１）前記実施形態ではカバー部材７、表示入力パネル９及び凹部５ａの底部５ｂは平面形状であったが、立体形状、例えば一方向に曲率を有する曲面を呈する形状であってもよい。
（１２）前記実施形態では荷重伝達部材１３が弾性部材として機能していたが、荷重伝達部材とは別に弾性部材を設けてもよい。その場合、荷重伝達部材は弾性を有していてもよいし、弾性を有していなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、押圧力を検出可能な表示一体型入力装置に広く適用できる。

【符号の説明】

【0053】

１ ：情報入力装置
３ ：表示一体型入力装置
５ ：ハウジング
５ａ ：凹部
５ｂ ：底部
５ｃ ：縁部
７ ：カバー部材
９ ：表示入力パネル
１１ ：感圧センサ
１３ ：荷重伝達部材
１５ ：表示部
１７ ：タッチセンサ
２１ ：第１センサ基材
２３ ：第２センサ基材
２５ ：空気ギャップ
２７ ：スペーサ
２９ ：抵抗材料
３１ ：電極
３１ａ ：電極部
３３ ：電極
３３ａ ：電極部
３５ ：電圧印加部
３７ ：ＡＤ変換部
４１ ：操作表示部
４３ ：タッチ検出部
４３ａ ：タッチＩＣ
４５ ：圧力検出部
４７ ：コントローラ
５１ ：表示制御部
５３ ：入力位置算出部
５５ ：圧力算出部
５７ ：ゼロ点補正部
５９ ：感度較正部
６１ ：メモリ
６３ ：感度補正率記憶部
６５ ：入力操作判断部
Ｒｐ ：センサ抵抗
Ｒｒｅｆ ：基準抵抗
Ｖｒｅｆ ：基準電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】