パネル型入力装置を備えた電子機器
【課題】パネル型入力装置の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できる電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器１０は、パネル型入力装置１２と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（すなわち導電膜同士の接触点Ｐ）の位置（すなわち二次元座標Ｃ）を検出する座標検出部１４と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（接触点Ｐ）の押圧力（すなわち導電膜同士の接触圧力Ｆ）を検出する圧力検出部１６とを備える。圧力検出部１６は、パネル型入力装置１２の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点Ｐを通る回路の電気抵抗（すなわち第１及び第２導電膜の内部抵抗）Ｒの変化に基づいて、接触点Ｐにおける第１及び第２導電膜の間の接触圧力Ｆを検出する。
【解決手段】電子機器１０は、パネル型入力装置１２と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（すなわち導電膜同士の接触点Ｐ）の位置（すなわち二次元座標Ｃ）を検出する座標検出部１４と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（接触点Ｐ）の押圧力（すなわち導電膜同士の接触圧力Ｆ）を検出する圧力検出部１６とを備える。圧力検出部１６は、パネル型入力装置１２の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点Ｐを通る回路の電気抵抗（すなわち第１及び第２導電膜の内部抵抗）Ｒの変化に基づいて、接触点Ｐにおける第１及び第２導電膜の間の接触圧力Ｆを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル型入力装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パネル型入力装置は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、現金自動預払機（ＡＴＭ）等の、表示部を備えた電子機器において、パネル表面の所望位置をオペレータがペンや指で押圧することにより、表示部における二次元座標データを指示する入力装置として知られている。特に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマパネル）、ＣＲＴ（ブラウン管）等の表示部の画面に重ねて設置可能な、それ自体透明な構造を有するパネル型入力装置は、タッチパネルの呼称で広く利用されている。
【０００３】
パネル型入力装置の一形態である抵抗膜式タッチパネルは、透明な基板とその一表面に設けられる透明な導電膜とを各々に有する一対の透明な電極板を、導電膜同士が導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で、互いに組み合わせて構成される。従来の抵抗膜式タッチパネルは、一般に、タッチ操作側（上側）の電極板の基板が可撓性を有する樹脂フィルムから形成され、表示画面側（下側）の電極板の基板がガラス板や樹脂板から形成される。導電膜は通常、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の金属酸化物を用いて、真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成技術により、各基板の表面に形成される。また近年、抵抗膜式タッチパネルの電極板の導電膜を、導電性ポリマーを用いて形成することが提案されている（特許文献１及び２参照）。導電性ポリマーからなる導電膜は、ＩＴＯ皮膜に比べて、耐衝撃性、筆記耐久性等に優れるとともに、塗布等の簡便な方法により形成できる利点を有する。
【０００４】
パネル型入力装置を備えた電子機器では、表示画面上の二次元座標データの入力に加えて、パネル押圧部位に印加する圧力（筆圧とも称する）に応じた入力処理を実行できるものが知られている。筆圧検出可能なパネル型入力装置としては、専用のスタイラスペンを用いた電磁誘導式タッチパネルが一般的であるが、例えば特許文献３に開示されるように、抵抗膜式タッチパネルを備えた電子機器において筆圧検出機能を有する構成も提案されている。特許文献３に開示される電子機器は、上下両側の電極板が可撓性フィルム基板を有する抵抗膜式タッチパネルの下に、いずれも抵抗膜付の上側フィルムと下側ガラスとを有するパネルスイッチを配置した構成を有する。タッチパネルの所望位置を押圧すると、通常の座標検出に加えて、押圧力に応じてパネルスイッチの上下の抵抗膜同士が接触したり接触しなかったりすることで、押圧力が所定荷重を超えているか否かを検出できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８２７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６２５９号公報
【特許文献３】特開平１１−３１２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載される電子機器は、比較的安価な抵抗膜式タッチパネルに筆圧検出用のパネルスイッチを組み合わせたものであるから、電磁誘導式タッチパネルを使用する構成に比べて、低コストで作製できる利点を有する。しかし、タッチパネルにパネルスイッチを積み重ねて構成されるので、高さ方向寸法が増加したり、画像の透過性が低下したりすることが懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、パネル型入力装置を備えた電子機器において、パネル型入力装置の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１基板及び第１基板の一表面に設けられる第１導電膜を有する第１電極板と、第２基板及び第２基板の一表面に設けられる第２導電膜を有する第２電極板とを、第１及び第２導電膜が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わせてなるパネル型入力装置と、パネル型入力装置の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点の座標を検出する座標検出部とを具備する電子機器において、パネル型入力装置の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点を通る回路の電気抵抗の変化に基づいて、接触点における第１導電膜と第２導電膜との間の接触圧力を検出する圧力検出部を具備することを特徴とする電子機器を提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１導電膜が酸化インジウム錫を用いて形成され、第２導電膜が導電性ポリマーを用いて形成される、電子機器を提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１基板がガラス板を用いて形成され、第２基板が可撓性樹脂フィルムを用いて形成される、電子機器を提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１電極板及び第２電極板がいずれも透明である、電子機器を提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器において、圧力検出部は、電気抵抗の変化に従って変化するパネル型入力装置の出力電圧が、予め定めた基準電圧に達するまでに要した時間に基づいて、接触圧力を検出する、電子機器を提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器において、圧力検出部は、電気抵抗の変化に従って変化するパネル型入力装置の出力電圧の、予め定めた時間間隔における変化率に基づいて、接触圧力を検出する、電子機器を提供する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器において、座標検出部が座標を検出するときと、圧力検出部が接触圧力を検出するときとで、パネル型入力装置の第１電極板の電位と第２電極板の電位とを逆転させるスイッチ部をさらに具備する、電子機器を提供する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器において、パネル型入力装置によって入力された情報を表示する表示部と、座標検出部が検出した座標及び圧力検出部が検出した接触圧力に基づき、表示部の表示動作を制御する制御部とをさらに具備し、制御部は、表示される線の太さが接触圧力に応じて変わるように表示部を制御する、電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電子機器は、比較的安価な抵抗膜式のパネル型入力装置を用いて、本来の座標検出機能に筆圧検出機能を付加したから、筆圧検出機能付きの電磁誘導式タッチパネルに比べて、低コストで作製できる。しかも、パネル型入力装置に別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、電子機器の高さ方向の寸法増加を抑制できる。さらに、パネル型入力装置を透明なタッチパネルとして構成した場合には、やはり別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、表示部の画像の透過性が低下する危惧は排除される。このように、本発明に係る電子機器は、パネル型入力装置の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できるものである。
【００１７】
パネル型入力装置の第１導電膜を酸化インジウム錫から形成し、第２導電膜を導電性ポリマーから形成することで、第１及び第２導電膜の相互接触時の内部抵抗が、接触点の接触圧力の大きさに依存して有意な変化を示すようになり、圧力検出部による接触圧力の安定検出が可能になる。また、第１及び第２電極板の材料や物性を適宜選択することにより、パネル型入力装置をそれ自体透明なタッチパネルとして使用できる。
【００１８】
圧力検出部が、パネル型入力装置の出力電圧が所定基準電圧に達するまでに要した時間や、出力電圧の所定時間間隔における変化率に基づいて、接触圧力を検出するようにすれば、接触圧力を容易に特定できる。
【００１９】
座標検出時と接触圧力検出時とでパネル型入力装置の第１及び第２電極板の電位を逆転させるようにすれば、一層確実で安定した座標検出及び接触圧力検出を実行できる。
【００２０】
制御部が、表示部に表示される線の太さを接触圧力に応じて変えるようにすれば、絵や文字等の手書き入力機能が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る電子機器１０の基本構成を示すブロック図、図２は、本発明の一実施形態による電子機器１０に組み込まれるパネル型入力装置１２の主要構成要素を非入力時と入力時とで示す概略断面図、図３は、パネル型入力装置１２の主要構成要素を個別に示す概略平面図である。
【００２２】
電子機器１０は、パネル型入力装置１２と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（すなわち導電膜同士の接触点Ｐ）の位置（すなわち二次元座標Ｃ）を検出する座標検出部１４と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（接触点Ｐ）の押圧力（すなわち導電膜同士の接触圧力Ｆ）を検出する圧力検出部１６とを備える（図１）。
【００２３】
パネル型入力装置１２は、第１基板１８及び第１基板１８の一表面１８ａに設けられる第１導電膜２０を有する第１電極板２２と、第２基板２４及び第２基板２４の一表面２４ａに設けられる第２導電膜２６を有する第２電極板２８とを備える（図２（ａ））。第１電極板２２の第１基板１８及び第１導電膜２０と第２電極板２８の第２基板２４及び第２導電膜２６とは、それぞれ、平面視で互いに略同一の矩形輪郭を有する。
【００２４】
第１電極板２２の第１導電膜２０上には、その矩形輪郭の一対の対向辺に沿って、第１導電膜２０に電気的に接続される正負一対の短冊状の第１電極（すなわち第１平行電極対）３０が、例えばスクリーン印刷法により直接に積層してパターン形成される（図３（ａ））。同様に、第２電極板２８の第２導電膜２６上には、その矩形輪郭の、第１平行電極対３０とは位置が異なる一対の対向辺に沿って、第２導電膜２６に電気的に接続される正負一対の短冊状の第２電極（すなわち第２平行電極対）３２が、例えばスクリーン印刷法により直接に積層してパターン形成される（図３（ｂ））。第１平行電極対３０及び第２平行電極対３２は、図示しない引き回し線及びコネクタ部を介して、座標検出部１４及び圧力検出部１６、並びに図示しない制御部に接続される。
【００２５】
第１電極板２２と第２電極板２８とは、第１及び第２導電膜２０、２６が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わされ、第１及び第２基板１８、２４の外周縁に沿って枠状に設けられる電気絶縁性の接着剤層３４により、互いに重ね合わせた状態で固定される（図２（ａ））。このとき、第１及び第２導電膜２０、２６は、互いの輪郭が実質的に整合する位置に配置され、第１及び第２導電膜２０、２６に接続される第１及び第２平行電極対３０、３２は、互いに９０度異なる位置に配置される。第１及び第２電極板２２、２８の間の隙間は、接着剤層３４の厚みにより確保される。また、第１電極板２２の第１導電膜２０には、電気絶縁性の複数のドットスペーサ３６が、適当な分散配置で設けられる。
【００２６】
パネル型入力装置１２は、制御部（図示せず）の制御下で、第１電極板２２の第１導電膜２０及び第２電極板２８の第２導電膜２６に対し、交互に、それぞれの第１及び第２平行電極対３０、３２の間に所定電圧が印加されることにより作動する。その状態で、例えば第２電極板２８の第２基板２４の外面所望位置をペンや指等で押圧すると、押圧部位で両導電膜２０、２６が互いに導通接触し、電圧を印加していない側の導電膜２０、２６において押圧部位（接触点Ｐ）の位置に対応した分圧Ｖ（図１）が出力される。座標検出部１４は、両導電膜２０、２６にこのようにして交互に生じる分圧Ｖを測定することにより、接触点Ｐの２次元座標Ｃを検出する。なお、第１電極板２２の第１導電膜２０に設けられるドットスペーサ３６は、第２電極板２８が押圧力下で変形したときに、押圧部位における両導電膜２０、２６同士の局所的接触を許容するとともに、接触点Ｐの輪郭を明確にするように作用する。こうした構成は、抵抗膜型タッチパネルにおいて従来知られたものである。
【００２７】
本発明の特徴的構成として、圧力検出部１６は、パネル型入力装置１２の第１導電膜２０と第２導電膜２６とが互いに導通接触したときの、接触点Ｐを通る回路の電気抵抗（すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の内部抵抗）Ｒの変化に基づいて、接触点Ｐにおける第１及び第２導電膜２０、２６の間の接触圧力Ｆを検出する。例えば、内部抵抗Ｒに対応するパネル型入力装置１２の出力電圧（例えば前述した分圧Ｖ）と、接触圧力Ｆとの関係性を予め定めてテーブル化し、図示しないメモリに格納しておけば、圧力検出部１６はメモリのテーブルを参照することで、パネル型入力装置１２の出力電圧から接触圧力Ｆを特定することができる。
【００２８】
圧力検出部１６による接触圧力Ｆの安定検出を可能にするために、第１導電膜２０と第２導電膜２６とは、相互接触時の内部抵抗Ｒが、接触点Ｐの接触圧力Ｆの大きさに依存して有意な変化を示すような材料を用いて形成される。ここで、第１及び第２導電膜２０、２６の双方を、従来の抵抗膜式タッチパネルで多用されている酸化インジウム錫（ＩＴＯ）から形成した場合、接触圧力Ｆの大きさに関わらず内部抵抗は殆ど変化せず、僅かな押圧力でも接触点Ｐの座標Ｃを安定して検出することができる。これに対し、第１導電膜２０を、ＩＴＯ等の無機導電性組成物を用いて形成し、第２導電膜２６を、ＩＴＯとは物性の異なる材料（例えば導電性ポリマー等の有機導電性組成物）を用いて形成した場合には、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒが、接触点Ｐの接触圧力Ｆの大きさに依存して有意な変化を示すようになる。具体的な材料及びその特性については後述する。
【００２９】
上記構成を有する電子機器１０は、比較的安価な抵抗膜式のパネル型入力装置１２を用いて、本来の座標検出機能に筆圧検出機能を付加したから、筆圧検出機能付きの電磁誘導式タッチパネルに比べて、低コストで作製できる利点を有する。しかも、パネル型入力装置１２に別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、電子機器１０の高さ方向の寸法増加を抑制できる。さらに、パネル型入力装置１２を透明なタッチパネルとして構成した場合には、やはり別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、表示部（図示せず）の画像の透過性が低下する危惧は排除される。このように、電子機器１０は、パネル型入力装置１２の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できるものである。
【００３０】
電子機器１０のパネル型入力装置１２は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマパネル）、ＣＲＴ（ブラウン管）等の表示部の画面に重ねて設置可能な、それ自体透明な構造を有するタッチパネルとして構成できる。或いは、パネル型入力装置１２を、ポインティングデバイスとして知られている不透明ないし半透明な構造とすることもできる。
【００３１】
パネル型入力装置１２を透明なタッチパネルとして構成する場合、例えば、第１電極板２２を、表示部の画面に隣接配置される下側電極板とし、その第１基板１８を透明なガラス板や樹脂板又は樹脂フィルムから形成できる。また、第２電極板２８を、オペレータによって押圧操作される上側電極板とし、その第２基板２４を可撓性に富む透明樹脂フィルムから形成できる。第１及び第２基板１８、２４の好適な樹脂材料としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。
【００３２】
また、第１電極板２２の第１導電膜２０は、ＩＴＯ等の無機導電性組成物から形成でき、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって第１基板１８の表面１８ａに被着できる。他方、第２電極板２８の第２導電膜２６は、導電性ポリマー等の有機導電性組成物から形成でき、例えば塗布法や印刷法によって第２基板２４の表面２４ａに被着できる。タッチパネルに要求される筆記耐久性等を考慮すれば、上側電極板となる第２電極板２８の第２導電膜２６を、導電性ポリマーから形成することが有利である。或いは、第１導電膜２０を導電性ポリマー等の有機導電性組成物から形成するとともに、第２導電膜２６をＩＴＯ等の無機導電性組成物から形成することもできる。
【００３３】
一実施形態として、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成したパネル型入力装置１２における、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係を、図４（ａ）に示す。また比較例として、第１及び第２導電膜２０、２６の双方をＩＴＯから形成したパネル型入力装置１２における、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係を、図４（ｂ）に示す。
【００３４】
図４に明示されるように、第１及び第２導電膜２０、２６をそれぞれＩＴＯ及び導電性ポリマーから形成した場合は、接触圧力Ｆがごく小さい範囲では内部抵抗Ｒが接触圧力Ｆの増加に伴って減少し、接触圧力Ｆがある程度大きい範囲で内部抵抗Ｒが一定値に安定する。これに対し、第１及び第２導電膜２０、２６の双方をＩＴＯから形成した場合は、接触圧力Ｆの大きさに関わらず内部抵抗Ｒが一定値に安定する。本発明に係る電子機器１０は、パネル型入力装置１２の第１導電膜２０と第２導電膜２６とを互いに物性の異なる材料（例えばＩＴＯと導電性ポリマー）から形成したときの、相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの図示のような特徴的関係を利用して、圧力検出部１６による筆圧検出を可能にしている。
【００３５】
パネル型入力装置１２の第１又は第２導電膜２０、２６に好適に使用できる有機導電性組成物は、例えば既述の特許文献１及び２に記載される導電性ポリマーである。特に、パネル型入力装置１２をタッチパネルとして構成する場合は、透明性に優れたポリチオフェン系ポリマーを使用することが好ましい。パネル型入力装置１２で使用できる他の導電性ポリマーとして、ポリアニリン、ポリビロール、ポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。
【００３６】
導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．０１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１μｍである。厚みが０．０１μｍ未満であると、導電膜２０、２６の抵抗が不安定になることがあり、厚みが１０μｍを超えると、基板１８、２４との密着性が低下することがある。また、導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の表面抵抗率（例えばＪＩＳＫ６９１１に準拠）は、特に限定されないが、例えば５０００Ω／□（ohm/square）以下、好ましくは３０００Ω／□以下、さらに好ましくは１５００Ω／□以下である。表面抵抗率が、５０００Ω／□を超えると、入力時の応答性が低下することがある。なお、ＩＴＯからなる第１又は第２導電膜２０、２６も、同様の物性を有することが望ましい。また、導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法を採用できる。
【００３７】
次に、圧力検出部１６による接触圧力Ｆの検出方法を、幾つかの例を挙げて説明する。
例えば、図５に示すように、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成したパネル型入力装置１２における出力電圧（分圧Ｖ）は、前述した内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係に従い、押圧開始直後の立ち上がり波形がパネル押圧力に依存して異なる形態を示す。つまり、パネル押圧力が大きいほど、出力電圧Ｖが短時間で安定する。
【００３８】
この特性を利用して、圧力検出部１６は、例えば図６に示すように、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖが予め定めた基準電圧Ｖ０に達するまでに要した時間Ｔ＝Ｔ０に基づいて、パネル押圧力、すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の接触点Ｐ（図２）の接触圧力Ｆを検出することができる。この場合、例えばパネル型入力装置１２で押圧部位の座標検出の前（或いは座標検出とは別）にＯＮ検出に用いられる出力電圧Ｖの閾値を、基準電圧Ｖ０として用いることができる。
【００３９】
さらに具体的には、圧力検出部１６は、パネル押圧開始直後に出力電圧Ｖが予め定めた初期電圧Ｖｉに達したときに時間Ｔの計測を開始し（Ｔ＝Ｔｉ）、出力電圧Ｖが基準電圧（閾値）Ｖ０に達したときに時間Ｔの計測を終了して（Ｔ＝Ｔ０）、経過時間ΔＴ＝Ｔ０−Ｔｉの長さに応じて接触圧力Ｆを特定する。このとき、例としてメモリ（図示せず）のテーブルに、（１）ΔＴ＞ｔ１・・・ＯＮせず（接触圧力Ｆが小さすぎる）、（２）ｔ１＞ΔＴ＞ｔ２・・・接触圧力Ｆ＝低と特定してＯＮ処理、（３）ｔ２＞ΔＴ＞ｔ３・・・接触圧力Ｆ＝中と特定してＯＮ処理、（４）ｔ３＞ΔＴ・・・接触圧力Ｆ＝大と特定してＯＮ処理、といった複数段階での関係性を記述しておく。圧力検出部１６は、算出したΔＴをメモリに一時的に記憶するとともに、メモリのテーブルを参照して、ΔＴに基づき接触圧力Ｆを検出する。そして制御部（図示せず）が、検出された接触圧力Ｆに応じた制御信号を出力する。
【００４０】
或いは圧力検出部１６は、図７に示すように、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖの、予め定めた時間間隔における変化率ΔＶに基づいて、パネル押圧力、すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の接触点Ｐ（図２）の接触圧力Ｆを検出することができる。この場合、例えばパネル型入力装置１２で押圧部位の座標を検出する際に用いられる出力電圧Ｖの既定値Ｖ１（例えば図６における時刻Ｔ０から所定時間経過した時刻Ｔ１における値）を、変化率ΔＶを求めるために使用できる。
【００４１】
さらに具体的には、圧力検出部１６は、出力電圧Ｖが前述した基準電圧Ｖ０に達した直後の時刻Ｔ２における出力電圧Ｖの値Ｖ２を測定し、出力電圧Ｖの変化率ΔＶ＝Ｖ２／Ｖ１の大きさに応じて接触圧力Ｆを特定する。このとき、例としてメモリ（図示せず）のテーブルに、（１）ΔＶ＜ｖ１≪１・・・接触圧力Ｆ＝低と特定してＯＮ処理、（２）ｖ１＜ΔＶ＜ｖ２＜１・・・接触圧力Ｆ＝中と特定してＯＮ処理、（３）ｖ２＜ΔＶ≒１・・・接触圧力Ｆ＝大と特定してＯＮ処理、といった複数段階での関係性を記述しておく。圧力検出部１６は、算出したΔＶをメモリに一時的に記憶するとともに、メモリのテーブルを参照して、ΔＶに基づき接触圧力Ｆを検出する。そして制御部（図示せず）が、検出された接触圧力Ｆに応じた制御信号を出力する。
【００４２】
パネル型入力装置１２において、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成した場合、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの相関性は、第１及び第２導電膜２０、２６の電位によって異なるものとなる。例えば図８に示すように、第１導電膜２０を接地電位として、第２導電膜２６を負の電位とした場合の相関性Ａは、第２導電膜２６を正の電位とした場合の相関性Ｂに比べて、内部抵抗Ｒが接触圧力Ｆの大きさに依存して顕著な変化を示す。換言すれば、圧力検出部１６が内部抵抗Ｒの変化に基づいて接触圧力Ｆを検出する際には、第２導電膜２６を負の電位とすることが望ましく、座標検出部１４が出力電圧Ｖ（内部抵抗Ｒ）に基づいて座標Ｃを検出する際には、第２導電膜２６を正の電位とすることが望ましい。
【００４３】
図９は、図８の特性を利用した本発明の一実施形態による電子機器４０の構成をブロック図で示す。電子機器４０は、前述した電子機器１０と同じ基本構成を有するので、対応する構成要素には共通の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
電子機器４０は、座標検出部１４が接触点Ｐの座標Ｃを検出するときと、圧力検出部１６が接触点Ｐの接触圧力Ｆを検出するときとで、パネル型入力装置１２の第１電極板２２の電位と第２電極板２８の電位とを逆転させるスイッチ部４２と、スイッチ部４２に第１及び第２電極板２２、２８の電位逆転を指令する制御部４４とをさらに備える。この構成では、例えば圧力検出部１６が図６及び図７に示す接触圧力検出方法を実行する際に、接地電位にある第１電極板２２（第１導電膜２０）に対し、出力電圧Ｖが座標検出用の既定値Ｖ１に達するまでは、制御部４４の制御下でスイッチ部４２が第２電極板２８（第２導電膜２６）を負の電位にしてパネル型入力装置１２を駆動する。それにより、圧力検出部１６が接触点Ｐの接触圧力Ｆを安定して検出できる。そして、出力電圧Ｖが既定値Ｖ１に達した後は、制御部４４の制御下でスイッチ部４２が第２電極板２８（第２導電膜２６）を正の電位にしてパネル型入力装置１２を駆動する。それにより、座標検出部１４が接触点Ｐの座標Ｃを安定して検出できる。
【００４５】
図９に示すように、座標検出部１４、圧力検出部１６及び制御部４４はそれぞれ、マイクロプロセッサ等の処理部４６の一機能として実現できる。また、スイッチ部４２は、ＩＣ等の無接点スイッチから構成できる。また、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖは、ノイズフィルタ（図示せず）を介して座標検出部１４及び圧力検出部１６に入力できる。また、制御部４４に対する信号の入出力は、Ａ／Ｄ変換器を介して行うことができる。なお図９には、圧力検出部１６が接触圧力検出時に参照するテーブルを予め格納したり、出力電圧Ｖに関連する測定データ（ΔＴ、ΔＶ等）を一時的に記憶したりするメモリ４８が示されている。
【００４６】
制御部４４は、座標検出部１４及び圧力検出部１６の検出結果に基づいて、インタフェースドライバ５０に制御信号を出力できる。インタフェースドライバ５０は、パネル型入力装置１２によって入力された情報を表示する表示部５２等の、外部機器を駆動できる。或いは電子機器４０は、表示部５２を予め内蔵することもできる。そして制御部４４は、座標検出部１４が検出した座標Ｃ及び圧力検出部１６が検出した接触圧力Ｆに基づき、例えば、表示部５２の画面に表示される線の太さが接触圧力Ｆに応じて変わるように、表示部５２の表示動作を制御することができる。このような構成を有する電子機器４０は、絵や文字等の手書き入力機能を著しく向上させたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電子機器の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の電子機器に組み込まれるパネル型入力装置の主要部を、厚み方向に拡大して模式図的に示す断面図で、（ａ）非入力時、及び（ｂ）入力時の状態を示す。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２のパネル型入力装置の主要構成要素の概略平面図である。
【図４】（ａ）本発明の一実施形態によるパネル型入力装置、及び（ｂ）比較例によるパネル型入力装置における、電極板の内部抵抗と接触圧力との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるパネル型入力装置における、出力電圧の立ち上がり波形を、異なる押圧力について示す図である。
【図６】本発明に係る電子機器が実行する筆圧検出方法の一例を説明する図である。
【図７】本発明に係る電子機器が実行する筆圧検出方法の他の例を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態によるパネル型入力装置における、電極板の内部抵抗と接触圧力との関係を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による電子機器の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、４０ 電子機器
１２ パネル型入力装置
１４ 座標検出部
１６ 圧力検出部
１８ 第１基板
２０ 第１導電膜
２２ 第１電極板
２４ 第２基板
２６ 第２導電膜
２８ 第２電極板
４２ スイッチ部
４４ 制御部
５２ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル型入力装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パネル型入力装置は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、現金自動預払機（ＡＴＭ）等の、表示部を備えた電子機器において、パネル表面の所望位置をオペレータがペンや指で押圧することにより、表示部における二次元座標データを指示する入力装置として知られている。特に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマパネル）、ＣＲＴ（ブラウン管）等の表示部の画面に重ねて設置可能な、それ自体透明な構造を有するパネル型入力装置は、タッチパネルの呼称で広く利用されている。
【０００３】
パネル型入力装置の一形態である抵抗膜式タッチパネルは、透明な基板とその一表面に設けられる透明な導電膜とを各々に有する一対の透明な電極板を、導電膜同士が導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で、互いに組み合わせて構成される。従来の抵抗膜式タッチパネルは、一般に、タッチ操作側（上側）の電極板の基板が可撓性を有する樹脂フィルムから形成され、表示画面側（下側）の電極板の基板がガラス板や樹脂板から形成される。導電膜は通常、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の金属酸化物を用いて、真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成技術により、各基板の表面に形成される。また近年、抵抗膜式タッチパネルの電極板の導電膜を、導電性ポリマーを用いて形成することが提案されている（特許文献１及び２参照）。導電性ポリマーからなる導電膜は、ＩＴＯ皮膜に比べて、耐衝撃性、筆記耐久性等に優れるとともに、塗布等の簡便な方法により形成できる利点を有する。
【０００４】
パネル型入力装置を備えた電子機器では、表示画面上の二次元座標データの入力に加えて、パネル押圧部位に印加する圧力（筆圧とも称する）に応じた入力処理を実行できるものが知られている。筆圧検出可能なパネル型入力装置としては、専用のスタイラスペンを用いた電磁誘導式タッチパネルが一般的であるが、例えば特許文献３に開示されるように、抵抗膜式タッチパネルを備えた電子機器において筆圧検出機能を有する構成も提案されている。特許文献３に開示される電子機器は、上下両側の電極板が可撓性フィルム基板を有する抵抗膜式タッチパネルの下に、いずれも抵抗膜付の上側フィルムと下側ガラスとを有するパネルスイッチを配置した構成を有する。タッチパネルの所望位置を押圧すると、通常の座標検出に加えて、押圧力に応じてパネルスイッチの上下の抵抗膜同士が接触したり接触しなかったりすることで、押圧力が所定荷重を超えているか否かを検出できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８２７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６２５９号公報
【特許文献３】特開平１１−３１２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載される電子機器は、比較的安価な抵抗膜式タッチパネルに筆圧検出用のパネルスイッチを組み合わせたものであるから、電磁誘導式タッチパネルを使用する構成に比べて、低コストで作製できる利点を有する。しかし、タッチパネルにパネルスイッチを積み重ねて構成されるので、高さ方向寸法が増加したり、画像の透過性が低下したりすることが懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、パネル型入力装置を備えた電子機器において、パネル型入力装置の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１基板及び第１基板の一表面に設けられる第１導電膜を有する第１電極板と、第２基板及び第２基板の一表面に設けられる第２導電膜を有する第２電極板とを、第１及び第２導電膜が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わせてなるパネル型入力装置と、パネル型入力装置の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点の座標を検出する座標検出部とを具備する電子機器において、パネル型入力装置の第１導電膜と第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点を通る回路の電気抵抗の変化に基づいて、接触点における第１導電膜と第２導電膜との間の接触圧力を検出する圧力検出部を具備することを特徴とする電子機器を提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１導電膜が酸化インジウム錫を用いて形成され、第２導電膜が導電性ポリマーを用いて形成される、電子機器を提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１基板がガラス板を用いて形成され、第２基板が可撓性樹脂フィルムを用いて形成される、電子機器を提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器において、パネル型入力装置は、第１電極板及び第２電極板がいずれも透明である、電子機器を提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器において、圧力検出部は、電気抵抗の変化に従って変化するパネル型入力装置の出力電圧が、予め定めた基準電圧に達するまでに要した時間に基づいて、接触圧力を検出する、電子機器を提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器において、圧力検出部は、電気抵抗の変化に従って変化するパネル型入力装置の出力電圧の、予め定めた時間間隔における変化率に基づいて、接触圧力を検出する、電子機器を提供する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器において、座標検出部が座標を検出するときと、圧力検出部が接触圧力を検出するときとで、パネル型入力装置の第１電極板の電位と第２電極板の電位とを逆転させるスイッチ部をさらに具備する、電子機器を提供する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器において、パネル型入力装置によって入力された情報を表示する表示部と、座標検出部が検出した座標及び圧力検出部が検出した接触圧力に基づき、表示部の表示動作を制御する制御部とをさらに具備し、制御部は、表示される線の太さが接触圧力に応じて変わるように表示部を制御する、電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電子機器は、比較的安価な抵抗膜式のパネル型入力装置を用いて、本来の座標検出機能に筆圧検出機能を付加したから、筆圧検出機能付きの電磁誘導式タッチパネルに比べて、低コストで作製できる。しかも、パネル型入力装置に別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、電子機器の高さ方向の寸法増加を抑制できる。さらに、パネル型入力装置を透明なタッチパネルとして構成した場合には、やはり別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、表示部の画像の透過性が低下する危惧は排除される。このように、本発明に係る電子機器は、パネル型入力装置の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できるものである。
【００１７】
パネル型入力装置の第１導電膜を酸化インジウム錫から形成し、第２導電膜を導電性ポリマーから形成することで、第１及び第２導電膜の相互接触時の内部抵抗が、接触点の接触圧力の大きさに依存して有意な変化を示すようになり、圧力検出部による接触圧力の安定検出が可能になる。また、第１及び第２電極板の材料や物性を適宜選択することにより、パネル型入力装置をそれ自体透明なタッチパネルとして使用できる。
【００１８】
圧力検出部が、パネル型入力装置の出力電圧が所定基準電圧に達するまでに要した時間や、出力電圧の所定時間間隔における変化率に基づいて、接触圧力を検出するようにすれば、接触圧力を容易に特定できる。
【００１９】
座標検出時と接触圧力検出時とでパネル型入力装置の第１及び第２電極板の電位を逆転させるようにすれば、一層確実で安定した座標検出及び接触圧力検出を実行できる。
【００２０】
制御部が、表示部に表示される線の太さを接触圧力に応じて変えるようにすれば、絵や文字等の手書き入力機能が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る電子機器１０の基本構成を示すブロック図、図２は、本発明の一実施形態による電子機器１０に組み込まれるパネル型入力装置１２の主要構成要素を非入力時と入力時とで示す概略断面図、図３は、パネル型入力装置１２の主要構成要素を個別に示す概略平面図である。
【００２２】
電子機器１０は、パネル型入力装置１２と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（すなわち導電膜同士の接触点Ｐ）の位置（すなわち二次元座標Ｃ）を検出する座標検出部１４と、パネル型入力装置１２のパネル押圧部位（接触点Ｐ）の押圧力（すなわち導電膜同士の接触圧力Ｆ）を検出する圧力検出部１６とを備える（図１）。
【００２３】
パネル型入力装置１２は、第１基板１８及び第１基板１８の一表面１８ａに設けられる第１導電膜２０を有する第１電極板２２と、第２基板２４及び第２基板２４の一表面２４ａに設けられる第２導電膜２６を有する第２電極板２８とを備える（図２（ａ））。第１電極板２２の第１基板１８及び第１導電膜２０と第２電極板２８の第２基板２４及び第２導電膜２６とは、それぞれ、平面視で互いに略同一の矩形輪郭を有する。
【００２４】
第１電極板２２の第１導電膜２０上には、その矩形輪郭の一対の対向辺に沿って、第１導電膜２０に電気的に接続される正負一対の短冊状の第１電極（すなわち第１平行電極対）３０が、例えばスクリーン印刷法により直接に積層してパターン形成される（図３（ａ））。同様に、第２電極板２８の第２導電膜２６上には、その矩形輪郭の、第１平行電極対３０とは位置が異なる一対の対向辺に沿って、第２導電膜２６に電気的に接続される正負一対の短冊状の第２電極（すなわち第２平行電極対）３２が、例えばスクリーン印刷法により直接に積層してパターン形成される（図３（ｂ））。第１平行電極対３０及び第２平行電極対３２は、図示しない引き回し線及びコネクタ部を介して、座標検出部１４及び圧力検出部１６、並びに図示しない制御部に接続される。
【００２５】
第１電極板２２と第２電極板２８とは、第１及び第２導電膜２０、２６が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わされ、第１及び第２基板１８、２４の外周縁に沿って枠状に設けられる電気絶縁性の接着剤層３４により、互いに重ね合わせた状態で固定される（図２（ａ））。このとき、第１及び第２導電膜２０、２６は、互いの輪郭が実質的に整合する位置に配置され、第１及び第２導電膜２０、２６に接続される第１及び第２平行電極対３０、３２は、互いに９０度異なる位置に配置される。第１及び第２電極板２２、２８の間の隙間は、接着剤層３４の厚みにより確保される。また、第１電極板２２の第１導電膜２０には、電気絶縁性の複数のドットスペーサ３６が、適当な分散配置で設けられる。
【００２６】
パネル型入力装置１２は、制御部（図示せず）の制御下で、第１電極板２２の第１導電膜２０及び第２電極板２８の第２導電膜２６に対し、交互に、それぞれの第１及び第２平行電極対３０、３２の間に所定電圧が印加されることにより作動する。その状態で、例えば第２電極板２８の第２基板２４の外面所望位置をペンや指等で押圧すると、押圧部位で両導電膜２０、２６が互いに導通接触し、電圧を印加していない側の導電膜２０、２６において押圧部位（接触点Ｐ）の位置に対応した分圧Ｖ（図１）が出力される。座標検出部１４は、両導電膜２０、２６にこのようにして交互に生じる分圧Ｖを測定することにより、接触点Ｐの２次元座標Ｃを検出する。なお、第１電極板２２の第１導電膜２０に設けられるドットスペーサ３６は、第２電極板２８が押圧力下で変形したときに、押圧部位における両導電膜２０、２６同士の局所的接触を許容するとともに、接触点Ｐの輪郭を明確にするように作用する。こうした構成は、抵抗膜型タッチパネルにおいて従来知られたものである。
【００２７】
本発明の特徴的構成として、圧力検出部１６は、パネル型入力装置１２の第１導電膜２０と第２導電膜２６とが互いに導通接触したときの、接触点Ｐを通る回路の電気抵抗（すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の内部抵抗）Ｒの変化に基づいて、接触点Ｐにおける第１及び第２導電膜２０、２６の間の接触圧力Ｆを検出する。例えば、内部抵抗Ｒに対応するパネル型入力装置１２の出力電圧（例えば前述した分圧Ｖ）と、接触圧力Ｆとの関係性を予め定めてテーブル化し、図示しないメモリに格納しておけば、圧力検出部１６はメモリのテーブルを参照することで、パネル型入力装置１２の出力電圧から接触圧力Ｆを特定することができる。
【００２８】
圧力検出部１６による接触圧力Ｆの安定検出を可能にするために、第１導電膜２０と第２導電膜２６とは、相互接触時の内部抵抗Ｒが、接触点Ｐの接触圧力Ｆの大きさに依存して有意な変化を示すような材料を用いて形成される。ここで、第１及び第２導電膜２０、２６の双方を、従来の抵抗膜式タッチパネルで多用されている酸化インジウム錫（ＩＴＯ）から形成した場合、接触圧力Ｆの大きさに関わらず内部抵抗は殆ど変化せず、僅かな押圧力でも接触点Ｐの座標Ｃを安定して検出することができる。これに対し、第１導電膜２０を、ＩＴＯ等の無機導電性組成物を用いて形成し、第２導電膜２６を、ＩＴＯとは物性の異なる材料（例えば導電性ポリマー等の有機導電性組成物）を用いて形成した場合には、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒが、接触点Ｐの接触圧力Ｆの大きさに依存して有意な変化を示すようになる。具体的な材料及びその特性については後述する。
【００２９】
上記構成を有する電子機器１０は、比較的安価な抵抗膜式のパネル型入力装置１２を用いて、本来の座標検出機能に筆圧検出機能を付加したから、筆圧検出機能付きの電磁誘導式タッチパネルに比べて、低コストで作製できる利点を有する。しかも、パネル型入力装置１２に別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、電子機器１０の高さ方向の寸法増加を抑制できる。さらに、パネル型入力装置１２を透明なタッチパネルとして構成した場合には、やはり別のパネルスイッチ等を重ね合わせる必要が無いから、表示部（図示せず）の画像の透過性が低下する危惧は排除される。このように、電子機器１０は、パネル型入力装置１２の座標検出機能に筆圧検出機能を付加した多機能性を有するとともに、高さ方向寸法の増加及び画像透過性の低下を防止しつつ安価に作製できるものである。
【００３０】
電子機器１０のパネル型入力装置１２は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマパネル）、ＣＲＴ（ブラウン管）等の表示部の画面に重ねて設置可能な、それ自体透明な構造を有するタッチパネルとして構成できる。或いは、パネル型入力装置１２を、ポインティングデバイスとして知られている不透明ないし半透明な構造とすることもできる。
【００３１】
パネル型入力装置１２を透明なタッチパネルとして構成する場合、例えば、第１電極板２２を、表示部の画面に隣接配置される下側電極板とし、その第１基板１８を透明なガラス板や樹脂板又は樹脂フィルムから形成できる。また、第２電極板２８を、オペレータによって押圧操作される上側電極板とし、その第２基板２４を可撓性に富む透明樹脂フィルムから形成できる。第１及び第２基板１８、２４の好適な樹脂材料としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。
【００３２】
また、第１電極板２２の第１導電膜２０は、ＩＴＯ等の無機導電性組成物から形成でき、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって第１基板１８の表面１８ａに被着できる。他方、第２電極板２８の第２導電膜２６は、導電性ポリマー等の有機導電性組成物から形成でき、例えば塗布法や印刷法によって第２基板２４の表面２４ａに被着できる。タッチパネルに要求される筆記耐久性等を考慮すれば、上側電極板となる第２電極板２８の第２導電膜２６を、導電性ポリマーから形成することが有利である。或いは、第１導電膜２０を導電性ポリマー等の有機導電性組成物から形成するとともに、第２導電膜２６をＩＴＯ等の無機導電性組成物から形成することもできる。
【００３３】
一実施形態として、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成したパネル型入力装置１２における、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係を、図４（ａ）に示す。また比較例として、第１及び第２導電膜２０、２６の双方をＩＴＯから形成したパネル型入力装置１２における、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係を、図４（ｂ）に示す。
【００３４】
図４に明示されるように、第１及び第２導電膜２０、２６をそれぞれＩＴＯ及び導電性ポリマーから形成した場合は、接触圧力Ｆがごく小さい範囲では内部抵抗Ｒが接触圧力Ｆの増加に伴って減少し、接触圧力Ｆがある程度大きい範囲で内部抵抗Ｒが一定値に安定する。これに対し、第１及び第２導電膜２０、２６の双方をＩＴＯから形成した場合は、接触圧力Ｆの大きさに関わらず内部抵抗Ｒが一定値に安定する。本発明に係る電子機器１０は、パネル型入力装置１２の第１導電膜２０と第２導電膜２６とを互いに物性の異なる材料（例えばＩＴＯと導電性ポリマー）から形成したときの、相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの図示のような特徴的関係を利用して、圧力検出部１６による筆圧検出を可能にしている。
【００３５】
パネル型入力装置１２の第１又は第２導電膜２０、２６に好適に使用できる有機導電性組成物は、例えば既述の特許文献１及び２に記載される導電性ポリマーである。特に、パネル型入力装置１２をタッチパネルとして構成する場合は、透明性に優れたポリチオフェン系ポリマーを使用することが好ましい。パネル型入力装置１２で使用できる他の導電性ポリマーとして、ポリアニリン、ポリビロール、ポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。
【００３６】
導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．０１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１μｍである。厚みが０．０１μｍ未満であると、導電膜２０、２６の抵抗が不安定になることがあり、厚みが１０μｍを超えると、基板１８、２４との密着性が低下することがある。また、導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の表面抵抗率（例えばＪＩＳＫ６９１１に準拠）は、特に限定されないが、例えば５０００Ω／□（ohm/square）以下、好ましくは３０００Ω／□以下、さらに好ましくは１５００Ω／□以下である。表面抵抗率が、５０００Ω／□を超えると、入力時の応答性が低下することがある。なお、ＩＴＯからなる第１又は第２導電膜２０、２６も、同様の物性を有することが望ましい。また、導電性ポリマーからなる第１又は第２導電膜２０、２６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法を採用できる。
【００３７】
次に、圧力検出部１６による接触圧力Ｆの検出方法を、幾つかの例を挙げて説明する。
例えば、図５に示すように、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成したパネル型入力装置１２における出力電圧（分圧Ｖ）は、前述した内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの関係に従い、押圧開始直後の立ち上がり波形がパネル押圧力に依存して異なる形態を示す。つまり、パネル押圧力が大きいほど、出力電圧Ｖが短時間で安定する。
【００３８】
この特性を利用して、圧力検出部１６は、例えば図６に示すように、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖが予め定めた基準電圧Ｖ０に達するまでに要した時間Ｔ＝Ｔ０に基づいて、パネル押圧力、すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の接触点Ｐ（図２）の接触圧力Ｆを検出することができる。この場合、例えばパネル型入力装置１２で押圧部位の座標検出の前（或いは座標検出とは別）にＯＮ検出に用いられる出力電圧Ｖの閾値を、基準電圧Ｖ０として用いることができる。
【００３９】
さらに具体的には、圧力検出部１６は、パネル押圧開始直後に出力電圧Ｖが予め定めた初期電圧Ｖｉに達したときに時間Ｔの計測を開始し（Ｔ＝Ｔｉ）、出力電圧Ｖが基準電圧（閾値）Ｖ０に達したときに時間Ｔの計測を終了して（Ｔ＝Ｔ０）、経過時間ΔＴ＝Ｔ０−Ｔｉの長さに応じて接触圧力Ｆを特定する。このとき、例としてメモリ（図示せず）のテーブルに、（１）ΔＴ＞ｔ１・・・ＯＮせず（接触圧力Ｆが小さすぎる）、（２）ｔ１＞ΔＴ＞ｔ２・・・接触圧力Ｆ＝低と特定してＯＮ処理、（３）ｔ２＞ΔＴ＞ｔ３・・・接触圧力Ｆ＝中と特定してＯＮ処理、（４）ｔ３＞ΔＴ・・・接触圧力Ｆ＝大と特定してＯＮ処理、といった複数段階での関係性を記述しておく。圧力検出部１６は、算出したΔＴをメモリに一時的に記憶するとともに、メモリのテーブルを参照して、ΔＴに基づき接触圧力Ｆを検出する。そして制御部（図示せず）が、検出された接触圧力Ｆに応じた制御信号を出力する。
【００４０】
或いは圧力検出部１６は、図７に示すように、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖの、予め定めた時間間隔における変化率ΔＶに基づいて、パネル押圧力、すなわち第１及び第２導電膜２０、２６の接触点Ｐ（図２）の接触圧力Ｆを検出することができる。この場合、例えばパネル型入力装置１２で押圧部位の座標を検出する際に用いられる出力電圧Ｖの既定値Ｖ１（例えば図６における時刻Ｔ０から所定時間経過した時刻Ｔ１における値）を、変化率ΔＶを求めるために使用できる。
【００４１】
さらに具体的には、圧力検出部１６は、出力電圧Ｖが前述した基準電圧Ｖ０に達した直後の時刻Ｔ２における出力電圧Ｖの値Ｖ２を測定し、出力電圧Ｖの変化率ΔＶ＝Ｖ２／Ｖ１の大きさに応じて接触圧力Ｆを特定する。このとき、例としてメモリ（図示せず）のテーブルに、（１）ΔＶ＜ｖ１≪１・・・接触圧力Ｆ＝低と特定してＯＮ処理、（２）ｖ１＜ΔＶ＜ｖ２＜１・・・接触圧力Ｆ＝中と特定してＯＮ処理、（３）ｖ２＜ΔＶ≒１・・・接触圧力Ｆ＝大と特定してＯＮ処理、といった複数段階での関係性を記述しておく。圧力検出部１６は、算出したΔＶをメモリに一時的に記憶するとともに、メモリのテーブルを参照して、ΔＶに基づき接触圧力Ｆを検出する。そして制御部（図示せず）が、検出された接触圧力Ｆに応じた制御信号を出力する。
【００４２】
パネル型入力装置１２において、第１電極板２２の第１導電膜２０をＩＴＯから形成し、第２電極板２８の第２導電膜２６を導電性ポリマーから形成した場合、第１及び第２導電膜２０、２６の相互接触時の内部抵抗Ｒと接触圧力Ｆとの相関性は、第１及び第２導電膜２０、２６の電位によって異なるものとなる。例えば図８に示すように、第１導電膜２０を接地電位として、第２導電膜２６を負の電位とした場合の相関性Ａは、第２導電膜２６を正の電位とした場合の相関性Ｂに比べて、内部抵抗Ｒが接触圧力Ｆの大きさに依存して顕著な変化を示す。換言すれば、圧力検出部１６が内部抵抗Ｒの変化に基づいて接触圧力Ｆを検出する際には、第２導電膜２６を負の電位とすることが望ましく、座標検出部１４が出力電圧Ｖ（内部抵抗Ｒ）に基づいて座標Ｃを検出する際には、第２導電膜２６を正の電位とすることが望ましい。
【００４３】
図９は、図８の特性を利用した本発明の一実施形態による電子機器４０の構成をブロック図で示す。電子機器４０は、前述した電子機器１０と同じ基本構成を有するので、対応する構成要素には共通の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
電子機器４０は、座標検出部１４が接触点Ｐの座標Ｃを検出するときと、圧力検出部１６が接触点Ｐの接触圧力Ｆを検出するときとで、パネル型入力装置１２の第１電極板２２の電位と第２電極板２８の電位とを逆転させるスイッチ部４２と、スイッチ部４２に第１及び第２電極板２２、２８の電位逆転を指令する制御部４４とをさらに備える。この構成では、例えば圧力検出部１６が図６及び図７に示す接触圧力検出方法を実行する際に、接地電位にある第１電極板２２（第１導電膜２０）に対し、出力電圧Ｖが座標検出用の既定値Ｖ１に達するまでは、制御部４４の制御下でスイッチ部４２が第２電極板２８（第２導電膜２６）を負の電位にしてパネル型入力装置１２を駆動する。それにより、圧力検出部１６が接触点Ｐの接触圧力Ｆを安定して検出できる。そして、出力電圧Ｖが既定値Ｖ１に達した後は、制御部４４の制御下でスイッチ部４２が第２電極板２８（第２導電膜２６）を正の電位にしてパネル型入力装置１２を駆動する。それにより、座標検出部１４が接触点Ｐの座標Ｃを安定して検出できる。
【００４５】
図９に示すように、座標検出部１４、圧力検出部１６及び制御部４４はそれぞれ、マイクロプロセッサ等の処理部４６の一機能として実現できる。また、スイッチ部４２は、ＩＣ等の無接点スイッチから構成できる。また、パネル型入力装置１２の出力電圧Ｖは、ノイズフィルタ（図示せず）を介して座標検出部１４及び圧力検出部１６に入力できる。また、制御部４４に対する信号の入出力は、Ａ／Ｄ変換器を介して行うことができる。なお図９には、圧力検出部１６が接触圧力検出時に参照するテーブルを予め格納したり、出力電圧Ｖに関連する測定データ（ΔＴ、ΔＶ等）を一時的に記憶したりするメモリ４８が示されている。
【００４６】
制御部４４は、座標検出部１４及び圧力検出部１６の検出結果に基づいて、インタフェースドライバ５０に制御信号を出力できる。インタフェースドライバ５０は、パネル型入力装置１２によって入力された情報を表示する表示部５２等の、外部機器を駆動できる。或いは電子機器４０は、表示部５２を予め内蔵することもできる。そして制御部４４は、座標検出部１４が検出した座標Ｃ及び圧力検出部１６が検出した接触圧力Ｆに基づき、例えば、表示部５２の画面に表示される線の太さが接触圧力Ｆに応じて変わるように、表示部５２の表示動作を制御することができる。このような構成を有する電子機器４０は、絵や文字等の手書き入力機能を著しく向上させたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電子機器の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の電子機器に組み込まれるパネル型入力装置の主要部を、厚み方向に拡大して模式図的に示す断面図で、（ａ）非入力時、及び（ｂ）入力時の状態を示す。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２のパネル型入力装置の主要構成要素の概略平面図である。
【図４】（ａ）本発明の一実施形態によるパネル型入力装置、及び（ｂ）比較例によるパネル型入力装置における、電極板の内部抵抗と接触圧力との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるパネル型入力装置における、出力電圧の立ち上がり波形を、異なる押圧力について示す図である。
【図６】本発明に係る電子機器が実行する筆圧検出方法の一例を説明する図である。
【図７】本発明に係る電子機器が実行する筆圧検出方法の他の例を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態によるパネル型入力装置における、電極板の内部抵抗と接触圧力との関係を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による電子機器の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、４０ 電子機器
１２ パネル型入力装置
１４ 座標検出部
１６ 圧力検出部
１８ 第１基板
２０ 第１導電膜
２２ 第１電極板
２４ 第２基板
２６ 第２導電膜
２８ 第２電極板
４２ スイッチ部
４４ 制御部
５２ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板及び該第１基板の一表面に設けられる第１導電膜を有する第１電極板と、第２基板及び該第２基板の一表面に設けられる第２導電膜を有する第２電極板とを、該第１及び第２導電膜が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わせてなるパネル型入力装置と、該パネル型入力装置の該第１導電膜と該第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点の座標を検出する座標検出部とを具備する電子機器において、
前記パネル型入力装置の前記第１導電膜と前記第２導電膜とが互いに導通接触したときの、前記接触点を通る回路の電気抵抗の変化に基づいて、該接触点における該第１導電膜と該第２導電膜との間の接触圧力を検出する圧力検出部を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記パネル型入力装置は、前記第１導電膜が酸化インジウム錫を用いて形成され、前記第２導電膜が導電性ポリマーを用いて形成される、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記パネル型入力装置は、前記第１基板がガラス板を用いて形成され、前記第２基板が可撓性樹脂フィルムを用いて形成される、請求項１又は２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記パネル型入力装置は、前記第１電極板及び前記第２電極板がいずれも透明である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記圧力検出部は、前記電気抵抗の変化に従って変化する前記パネル型入力装置の出力電圧が、予め定めた基準電圧に達するまでに要した時間に基づいて、前記接触圧力を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記圧力検出部は、前記電気抵抗の変化に従って変化する前記パネル型入力装置の出力電圧の、予め定めた時間間隔における変化率に基づいて、前記接触圧力を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記座標検出部が前記座標を検出するときと、前記圧力検出部が前記接触圧力を検出するときとで、前記パネル型入力装置の前記第１電極板の電位と前記第２電極板の電位とを逆転させるスイッチ部をさらに具備する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記パネル型入力装置によって入力された情報を表示する表示部と、前記座標検出部が検出した前記座標及び前記圧力検出部が検出した前記接触圧力に基づき、該表示部の表示動作を制御する制御部とをさらに具備し、該制御部は、表示される線の太さが該接触圧力に応じて変わるように該表示部を制御する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１】
第１基板及び該第１基板の一表面に設けられる第１導電膜を有する第１電極板と、第２基板及び該第２基板の一表面に設けられる第２導電膜を有する第２電極板とを、該第１及び第２導電膜が互いに導通接触可能に対向かつ離間する相対配置で組み合わせてなるパネル型入力装置と、該パネル型入力装置の該第１導電膜と該第２導電膜とが互いに導通接触したときの、接触点の座標を検出する座標検出部とを具備する電子機器において、
前記パネル型入力装置の前記第１導電膜と前記第２導電膜とが互いに導通接触したときの、前記接触点を通る回路の電気抵抗の変化に基づいて、該接触点における該第１導電膜と該第２導電膜との間の接触圧力を検出する圧力検出部を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記パネル型入力装置は、前記第１導電膜が酸化インジウム錫を用いて形成され、前記第２導電膜が導電性ポリマーを用いて形成される、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記パネル型入力装置は、前記第１基板がガラス板を用いて形成され、前記第２基板が可撓性樹脂フィルムを用いて形成される、請求項１又は２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記パネル型入力装置は、前記第１電極板及び前記第２電極板がいずれも透明である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記圧力検出部は、前記電気抵抗の変化に従って変化する前記パネル型入力装置の出力電圧が、予め定めた基準電圧に達するまでに要した時間に基づいて、前記接触圧力を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記圧力検出部は、前記電気抵抗の変化に従って変化する前記パネル型入力装置の出力電圧の、予め定めた時間間隔における変化率に基づいて、前記接触圧力を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記座標検出部が前記座標を検出するときと、前記圧力検出部が前記接触圧力を検出するときとで、前記パネル型入力装置の前記第１電極板の電位と前記第２電極板の電位とを逆転させるスイッチ部をさらに具備する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記パネル型入力装置によって入力された情報を表示する表示部と、前記座標検出部が検出した前記座標及び前記圧力検出部が検出した前記接触圧力に基づき、該表示部の表示動作を制御する制御部とをさらに具備し、該制御部は、表示される線の太さが該接触圧力に応じて変わるように該表示部を制御する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２３１５８（Ｐ２００９−１２３１５８Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９９２８８（Ｐ２００７−２９９２８８）
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]