情報入力装置
【課題】押圧操作による圧力が感圧センサに対して良好に伝達されて、押圧操作による情報入力が確実に行える情報入力装置を得る。
【解決手段】情報入力装置に、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材４と、パネル部材４の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部２ｂと、パネル部４と支持部２ｂとの間に配置され、入力指示を検出可能な圧力検出部２０とを備え、圧力検出部２０が、パネル部材４の側に配置される第１基板２１と、第１基板２１に対向しつつ支持部２ｂの側に配置される第２基板２２と、第１基板２１と第２基板２２との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサ２３と、感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にのみ位置し、第１基板２１および第２基板２２を接続する接続部２４とを備えた。
【解決手段】情報入力装置に、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材４と、パネル部材４の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部２ｂと、パネル部４と支持部２ｂとの間に配置され、入力指示を検出可能な圧力検出部２０とを備え、圧力検出部２０が、パネル部材４の側に配置される第１基板２１と、第１基板２１に対向しつつ支持部２ｂの側に配置される第２基板２２と、第１基板２１と第２基板２２との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサ２３と、感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にのみ位置し、第１基板２１および第２基板２２を接続する接続部２４とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザがパネル部材上を押圧操作することにより、その押圧力に応じた情報の入力を可能にした情報入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報入力機能を有するパネル部材を備えた情報入力装置として、液晶ディスプレイ上にタッチパネルを配置したものが広く使用されている。液晶モニタを有するデジタルカメラでは、液晶モニタの上面に、接触位置及び押圧力を検知できるパネル部材を設け、接触時の押圧の強さに応じて異なる指示を与えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献１、図１４参照）。
【０００３】
また、カーナビゲーション装置の表示装置においては、液晶表示器の表面部にタッチパネルを備えて構成され、タッチパネルに対する押圧力を押圧時間、押圧回数等で検出し、異なる指示を与えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献２参照）。タッチパネル以外においても、携帯端末の文字入力等を行う操作ボタンの下に圧力センサを配置し、当該操作ボタンが押下された場合の圧力を計測して、計測された圧力値に応じて入力される文字の大きさを変えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５５６１７号公報
【特許文献２】特開２００６−３９７４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パネル部材の押圧力を検出する圧力検出部は通常、図１５に示すように、上下の基板２１、２２の間に感圧センサとして、一対の電極２１ａ、２２ａが設けられ電極２１ａ、２２ａの間に感圧部材２３ａが配置されている。さらに、圧力検出部は、上下の基板２１，２２の間であって、感圧センサの周囲に接着層やスペーサを備えている。このため、パネル部材の押圧操作に対して感圧領域の周囲の接着層等の一部が感圧領域の支えとして機能し、感圧センサへの圧力伝達の妨げとなることがあった。
【０００６】
本願に係る発明は、押圧操作による圧力が感圧センサに対して良好に伝達されて、押圧操作による情報入力が確実に行える情報入力装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る情報入力装置の第１の特徴構成は、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、前記圧力検出部が、前記パネル部材の側に配置される第１基板と、前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、前記感圧センサに対して前記パネル部材の反中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた点にある。
【０００８】
圧力検出部は、感圧センサに対してパネル部材の反中央側にのみ第１基板と第２基板とを接続する接続部を備えるので、情報入力装置に圧力検出部が配設された状態において、圧力検出部は接続部が位置する片側がヒンジ状となり、接続部のないもう片側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置のパネル部材が押圧操作されると、圧力検出部はパネル部材の反中央側に位置する接続部を支点として接続部の存在しないパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が閉じる方向に作用する。こうして、圧力検出部においてパネル部材の中央側の第１基板と第２基板との間が閉じる方向に作用すると、感圧センサに対して荷重が付加される方向で伝達される。したがって、情報入力装置の圧力検出部において、感圧センサに例えば初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材の押圧操作による圧力の感圧センサへの荷重伝達が妨げられず、押圧入力操作に対して安定的に応答性の良い情報入力装置となる。
【０００９】
また、圧力検出部において、第１基板および第２基板を接続する接続部を感圧センサの両側のうち一方の側のみに備える構成であるので、圧力検出部に接続部が容易に配置でき、圧力検出部の製造が容易となる。よって、情報入力装置をより簡易に製造することができる。
【００１０】
さらに、接続部を外側に設けることで、パネル部材と装置本体との隙間から埃や水分が侵入するのを防止することができる。よって、パネル部材と支持部との間に異物が挟まるおそれがなく、また、感圧センサや電極などの損傷機会も低減することができため装置の耐久性が大幅に向上する。
【００１１】
本発明に係る情報入力装置の第２の特徴構成は、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、前記圧力検出部が、前記パネル部材の側に配置される第１基板と、前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、前記感圧センサに対して前記パネル部材の中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた点にある。
【００１２】
圧力検出部は、感圧センサに対してパネル部材の中央側にのみ第１基板と第２基板とを接続する接続部を備えるので、情報入力装置に圧力検出部が配設された状態において、圧力検出部は接続部が位置する片側がヒンジ状となり、接続部のないもう片側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置のパネル部材が押圧操作されると、圧力検出部はパネル部材の中央側に位置する接続部を支点として接続部の存在しないパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が開く方向に作用する。こうして、圧力検出部においてパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が開く方向に作用すると、感圧センサに対して荷重が軽減される方向で伝達される。したがって、情報入力装置の圧力検出部において、感圧センサに例えば初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材の押圧操作によって軽減される荷重を感圧センサで検出することで、押圧入力操作に対して安定的に応答性の良い情報入力装置となる。
【００１３】
また、圧力検出部において、第１基板および第２基板を接続する接続部を感圧センサの両側のうち一方の側のみに備える構成であるので、圧力検出部に接続部が容易に配置でき、圧力検出部の製造が容易となる。よって、情報入力装置をより簡易に製造することができる。
【００１４】
本発明に係る情報入力装置の第３の特徴構成は、前記第１基板と前記パネル部材との間、および、前記第２基板と前記支持部との間のうち少なくとも何れか一方であって、且つ、前記パネル部材の平面視において、前記接続部とは異なる位置に、前記パネル部材から前記支持部に至る荷重を伝達する荷重伝達部を備えている点にある。
【００１５】
接続部が前記感圧センサに対してパネル部材の中央側あるいは反中央側にあると同時に、平面視においてこの接続部とは異なる位置に荷重伝達部を設けることで、パネル部材を押圧した際に、感圧センサにより大きな力を作用させることが可能となる。即ち、パネル部材からの押圧力は、あたかも接続部を支点にして第１基板と第２基板とを押圧する。このとき、パネル部材の平面視において、接続部から荷重伝達部に至る距離は、支点である接続部に対して感圧センサに荷重を加える際の作用点までのアーム長さとなる。よって、例えば、前記平面視において、部材の並び配置が、接続部・感圧センサ・荷重伝達部の順になっている場合には、第１基板あるいは第２基板を梃子のように利用して感圧センサに大きな荷重を作用させ得る構成となる。その結果、第１基板又は第２基板に曲がり難い素材を用いても荷重を感圧センサに容易に伝達することができる。
【００１６】
本発明に係る情報入力装置の第４の特徴構成は、前記感圧センサを挟んで前記接続部とは反対側に、前記接続部よりも弾性係数の小さい軟質材で構成され、前記第１基板と前記第２基板とを接続する第２接続部を備えている点にある。
【００１７】
感圧センサの両側に接続部を設けることで、感圧センサの防汚機能がさらに高まる。
しかも、第２接続部は、他方の接続部に係る構成部材に比べて弾性係数の小さい軟質材で構成してある。ここで、弾性係数の小さい軟質材とは、他方の接続部に係る構成部材と比べてたわみ易く、感圧センサへの荷重伝達の妨げとならない素材のことをいう。つまり、パネル部材の押圧に際して、第２接続部は第１基板と第２基板との動作を特段阻害するものではない。よって、感圧センサの出力感度などは維持したまま、装置の耐久性を更に向上させることができる。
【００１８】
本発明に係る情報入力装置の第５の特徴構成は、前記パネル部材が押圧操作されていない場合に、予め設定した圧力を前記感圧センサに付与する初期荷重付与機構を備えた点にある。
【００１９】
本構成のごとく、予め設定した圧力を感圧センサに付与しておけば、パネル部材に情報入力荷重が作用していない状態でも感圧センサは、幾分かの信号出力を発することとなる。つまり、感圧センサが荷重を受けて検出信号を発するようになった直後の状態を避けることで、低出力時に有りがちな出力のバラつきを排除することができる。このように出力が安定する領域を用いるように感圧センサを設置することで、信頼性の高い情報入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る情報入力装置の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明に係る情報入力装置の圧力検出部の配置を示す図である。
【図４】図２の圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図５】情報入力装置の他の形態を示す断面図である。
【図６】実施形態２における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図７】実施形態２における圧力検出部の動作状態を示す拡大断面図である。
【図８】実施形態４における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図９】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図であって、（ａ）はバンプを接続部寄りに配置し、（ｂ）はバンプを接続部から離して配置した圧力検出部を示す。
【図１０】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１１】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１２】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１３】本発明に係る情報入力装置の別実施形態における圧力検出部の配置を示す図である。
【図１４】従来技術に係る情報入力装置の断面図である。
【図１５】従来技術に係る圧力検出部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る情報入力装置１の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
〔実施形態１〕
図１、図２に示すように、情報入力装置１は、前面に開口部２Ａなどが形成された筐体２に、液晶又は有機ＥＬなどの表示部３Ａを有する表示装置３、接触式の情報入力機能を有するパネル部材４を備えて構成されている。
【００２３】
本発明において、筐体２の開口部２Ａは、図２に示すように、パネル部材４の嵌め込みを許容する段差を有するように筐体２の上面を切り抜いて形成され、その底面に、筐体２の内部に装備された表示装置３の表示部３Ａを外部に臨ませる表示装置用開口部２ａと、パネル部材４の周縁部４Ａを支持する枠状の支持部２ｂとを有している。
【００２４】
開口部２Ａの形状や大きさは、パネル部材４の形状や大きさに応じて種々の変更が可能である。又、開口部２Ａの実装深さは、パネル部材４の厚みなどに応じて種々の変更が可能である。更に、開口部２Ａにおける表示装置用開口部２ａの形状や大きさは、表示部３Ａの形状や大きさなどに応じて種々の変更が可能である。ここでは、開口部２Ａ、表示装置用開口部２ａ、表示部３Ａ、及びパネル部材４の形状を矩形状又は略矩形状とする。ただし、パネル部材４等の形状は特に限定されず、例えば円形であってもよい。開口部２Ａの実装深さは、筐体２の表面とパネル部材４の表面とがほぼ同じ高さになるように設定されていればよい。
【００２５】
図３に示すように、情報入力装置１には、パネル部材４に対する押圧操作による入力指示を検出可能な圧力検出部２０が設けられている。圧力検出部２０は、パネル部材４と筐体２の支持部２ｂとの間に配置されており、圧力検出部２０からの出力信号を処理する図示しない信号処理回路等から構成されている。圧力検出部２０の構成は押圧力を検出できるものであれば特に限定されない。図１及び図３に示すように、圧力検出部２０はパネル部材４の周縁部４Ａに少なくとも１つ以上配置されている。圧力検出部２０は、パネル部材４に対するタッチ操作に基づいて、その操作位置となるＸ−Ｙ座標を検知する所謂タッチ入力機能を備えるものであってもよい。又、タッチ入力機能を備えるものにおいては、抵抗膜方式、静電容量方式、及び電磁誘導方式などから選択できる。
【００２６】
具体的には、圧力検出部２０は、図４に示すように、パネル部材４の側に配置される枠状の第１基板２１と、第１基板２１に対向しつつ支持部２ｂの側に配置される枠状の第２基板２２と、第１基板２１と第２基板２２との間に配置される感圧センサ２３とを備える。感圧センサ２３は、第１基板２１に設けられた上部電極２１ａと、第２基板２２に設けられた上部電極２２ａと、感圧インク２３ａ，２３ｂとで構成されており、第１基板２１及び第２基板２２の挟持圧により電位を生じる。第１基板２１と第２基板２２とは、感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側に位置する接続部２４で接続されている。
【００２７】
図３、図４に示すように、枠状の第１基板２１、第２基板２２の内径は開口部２Ａの寸法に合わせ、外径は別途備えるＸＹ座標検出装置(図示せず)に合わせる。第１基板２１の第２基板２２との対向面には、上部電極２１ａが枠状に配置されている。第２基板２２の第１基板２１との対向面には、下部電極２２ａが上部電極２１ａと対向するように枠状に配置されている。第１基板２１のコーナー部分や周縁部分には、上部電極２１ａを被覆するようにドット状の上部感圧インク２３ａが配置されている。第２基板２２のコーナー部分や、その周縁部分には、下部電極２２ａを被覆し且つ上部感圧インク２３ａと対向するようにドット状の下部感圧インク２３ｂが配置されている。感圧インク部分の電極は、感圧インク印刷寸法より若干小さくなるように設計してある。しかし、電極部分が対向する基板に配置された電極に直接接触しないよう配慮してあるのであれば、寸法サイズ等は特に限定されない。圧力検出部２０は、第２基板２２が支持部２ｂの上に、例えば粘着剤（図示せず）により貼着されることで開口部２Ａに取り付けられる。なお、図３では円形状の下部感圧インク２３ｂが示されているが、感圧インク２３ａ，２３ｂは円形状に限られない。
【００２８】
接続部２４は、例えば、非弾性のスペーサ（基板２１、２２との接着層を含む、接着剤単体でも可）であり、自由状態ではその厚みが感圧センサ２３の厚みより薄くなるように構成されている。接続部２４は、情報入力装置１のパネル部材４と支持部２ｂとの間に圧力検出部２０が配置された段階において、接続部２４には当初の厚みを保持しようとする力が働き、この力が第１基板２１と第２基板２２とを互いに近接させる方向に作用する。すなわち、情報入力装置１は、感圧センサ２３に予め設定した圧力を付与する初期荷重付与機構を備える。こうして、第１基板２１と第２基板２２との間の距離を狭め、上部感圧インク２３ａ，下部感圧インク２３ｂの無加圧な状態における厚みを小さくして、結果的に上部感圧インク２３ａ，下部感圧インク２３ｂに予め設定した圧力を初期荷重として付与している。
【００２９】
接続部２４は、弾性を有する粘着性接着剤や両面粘着材であってもよいし、引張り力を発揮する状態に設定されているゴム、引っ張りコイルばね、板ばね等の各種の弾性部材であってもよい。尚、図４では圧力検出部２０と接続部２４とが離間しているが、電極及び感圧インクと接続部２４とは一部接触していてもよい。
【００３０】
以下、情報入力装置１に装着された圧力検出部２０の動作について説明する。情報入力装置１の内部において、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａ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１に内蔵された荷重検出部（図示せず）に接続されている。
【００３１】
パネル部材４が押圧操作された時の圧力検出部２０の上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂにかか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、両感圧インク２３ａ，２３ｂに加えられる外力を検出することができ、パネル部材４への荷重を検出することができる。
【００３２】
前述の通り、接続部２４によって、パネル部材４が押圧操作される前に、感圧センサ２３に初期荷重が付与されることとなる。よって、無荷重から安定検出荷重までの検出ばらつきの大きい荷重範囲を打ち消すことができ、その後パネル部材４が押圧操作される際には感圧センサ２３が検出した値を、そのまま情報入力の制御に用いることができる。
【００３３】
さらに、感圧センサ２３に対して接続部２４がパネル部材４の反中央側にのみ位置するので、情報入力装置１に圧力検出部２０が配設された状態において、圧力検出部２０は接続部２４が位置する反中央側がヒンジ状となり、接続部２４のない中央側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置１のパネル部材４が押圧操作されると、圧力検出部２０はパネル部材の反中央側に位置する接続部２４を支点として接続部の存在しないパネル部材の中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が閉じる方向に作用される。こうして、圧力検出部２０においてパネル部材の中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が閉じる方向に作用されると、感圧センサ２３に対して荷重が付加される方向で伝達される。したがって、情報入力装置１の圧力検出部２０において、感圧センサ２３に初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材４の押圧操作による圧力の感圧センサ２３への伝達が妨げられない。
【００３４】
また、接続部２４をパネル部材４の外側に設けることで、パネル部材４と装置本体との隙間から埃や水分が侵入するのを防止することができる。よって、パネル部材４と支持部２ｂとの間に異物が挟まるおそれがなく、また、感圧センサ２３や電極２１ａ，２１ｂなどの損傷機会も低減することができため装置の耐久性が大幅に向上する。
【００３５】
圧力検出部２０の第１基板２１及び第２基板２２は、例えばフィルム等であって、材質としては、フレキシブル基板に使用可能な材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ樹脂などの汎用樹脂を挙げることができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂や、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアリル系耐熱樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂を用いることもできる。
【００３６】
圧力検出部２０の上部電極２１ａ及び下部電極２２ａの材料としては、金、銀、銅、若しくはニッケルなどの金属、あるいはカーボン又はこれら材料を複数含む混合物等の導電性を有するペーストを用いることができる。これらの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法などが挙げられる。また、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａは、銅や金などの金属箔を貼り付けて形成することもできる。さらに、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａは、銅などの金属をメッキしたＦＰＣの上にレジストで電極パターンを形成し、レジストで保護されていない部分の金属箔をエッチング処理することによって形成することもできる。電極はここに挙げた形成方法や材料を組合せたり積層してもよい。
【００３７】
圧力検出部２０の上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂ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（商品名「ＱＴＣ」）を用いることができる。上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂは、塗布により第１基板２１及び第２基板２２に配置することができる。上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂの塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法を用いることができる。感圧インクは第１基板２１あるいは第２基板２２のいずれか片面だけに塗布してもよい。
【００３８】
圧力検出部２０は、情報入力装置１のパネル部材４の下面に、例えば糊等の接着剤、両面粘着テープなどの粘着層によって貼着され、パネル部材４の周縁部４Ａの加飾部に隠蔽されるように少なくとも一つに配置されている。したがって、圧力検出部２０を構成する各部材は、透明な材質で構成されることに限定されず、有色の材質で構成されていてもよい。
【００３９】
なお、情報入力装置１の筐体２は、図５に示すように、パネル部材４の上方にベゼル２ｃを備える形状であってもよい。筐体２にベゼル２ｃが備えてあると、パネル部材４の周縁部４Ａ及び周縁部４Ａに配置される圧力検出部２０を筐体２の支持部２ｂとベゼル２ｃとによって挟持して固定することができる。
【００４０】
〔実施形態２〕
図６に示すように、第２基板２２と筐体の支持部２ｂとの間に、パネル部材４から支持部２ｂに至る荷重を伝達する荷重伝達部２５として、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置にバンプ２５ａを設けてもよい。こうすると、圧力検出部２０にパネル部材４から荷重が加わったとき、バンプ２５ａが圧力検出部２０を下方から支持し、当該荷重を集中して圧力検出部２０に伝達する（図７）。
【００４１】
接続部２４が感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にあると同時に、平面視においてこの接続部とは異なる位置に荷重伝達部２５を設けることで、パネル部材４を押圧した際に、感圧センサ２３により大きな力を作用させることが可能となる。即ち、パネル部材４からの押圧力は、あたかも接続部２４を支点にして第１基板２１と第２基板２２とを押圧する。このとき、パネル部材４の平面視において、接続部２４から荷重伝達部２５に至る距離は、支点である接続部２４に対して感圧センサ２３に荷重を加える際の作用点までのアーム長さとなる。よって、例えば、前記平面視において、部材の並び配置が、接続部２４・感圧センサ２３・荷重伝達部２５の順になっている場合には、第１基板２１あるいは第２基板２２を梃子のように利用して感圧センサ２３に大きな荷重を作用させ得る構成となる。
【００４２】
バンプ２５ａの構成として、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を印刷や塗布などで配置して硬化させたもの、圧力検出部に寸法を合わせて裁断し貼合したフィルムや樹脂板、ＰＥフォームやウレタンフォームなどの発泡体、粘着性接着剤や両面粘着材、両面テープなどがある。バンプ２５ａは第１基板２１とパネル部材４との間に設けられていてもよいし、第１基板２１とパネル部材４との間と、第２基板２２と筐体の支持部２ｂとの間の両方に設けられていてもよい。ここで、バンプ２５ａの高さ寸法は、例えば５０μｍ〜２００μｍ（第２基板２２に接着するための接着層の厚みを含む）である。バンプ２５ａは、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置に配置されていることが好ましい。こうすると、上部感圧インク２３ａと下部感圧インク２３ｂとを互いに確実に押し付けることができ、感圧インク２３の圧力の測定精度を向上させることができる。
【００４３】
〔実施形態３〕
バンプ２５ａは、図６及び図７に示すように、設置された第２基板２２の外面から遠ざかるほど断面積が小さくなるよう形成されている方が好ましい。こうすると、圧力検出部２０と、圧力検出部２０を押圧する外部部材（例えばパネル部材等）との姿勢変化をある程度許容する。したがって、圧力検出部２０と外部部材との姿勢変化が小さい場合には、バンプ２５ａにより外部からの荷重の圧力検出部２０以外への分散が抑えられる。なお、バンプ２５ａは非弾性部材、弾性部材のいずれであってもよい。
【００４４】
〔実施形態４〕
図８に示すように、情報入力装置１の圧力検出部２０は、感圧センサ２３を挟んで接続部２４とは反対側に、接続部２４よりも弾性係数の小さい軟質材で構成されて第１基板２１と第２基板とを接続する第２接続部２６を備えるようにしてもよい。
【００４５】
このように、感圧センサ２３の両側に接続部２４と第２接続部２６とを設けることで、感圧センサ２３の防汚機能がさらに高まる。しかも、第２接続部２６は、他方の接続部２４に係る構成部材に比べて弾性係数の小さい軟質材で構成してある。ここで、弾性係数の小さい軟質材とは、他方の接続部２４に係る構成部材と比べてたわみ易く、感圧センサ２３への荷重伝達の妨げとならない素材のことをいう。つまり、パネル部材４の押圧に際して、第２接続部２６は第１基板２１と第２基板２２との動作を特段阻害するものではない。よって、感圧センサ２３の出力感度などは維持したまま、情報入力装置１の耐久性を更に向上させることができる。
【００４６】
〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、初期荷重付与機構によって、予め設定した圧力を感圧センサに付与したが、本発明に係る情報入力装置１は、初期荷重付与機構を備えていなくてもよい。また、上記の実施形態では、初期荷重付与機構として、接続部２４の厚みを感圧センサ２３の無加圧な状態における厚みよりも薄くし、感圧センサ２３に初期荷重を付与したが、接続部の材料等により、その厚みを通常の感圧センサ２３の厚みより薄くできない場合には、反対に感圧センサ２３の厚みを増して接続部２４の厚みより大きくなるよう構成して、圧力検出部５に初期荷重を付与してもよい。なお、感圧センサ２３の厚みを増すためには、上部電極２１ａ，下部電極２２ａまたは、感圧インク２３ａ，２３ｂを通常より厚めに塗付や印刷等する、または重ね塗りを行う等する。
【００４７】
（２）上記の実施形態では、第１基板２１と第２基板２２との間に配置された一対の電極２１ａ、２２aと、当該一対の電極間に感圧インク２３ａ，２３ｂを配置した圧力検出部２０を用いて説明したが、圧力検出部２０は、第１基板２１あるいは第２基板２２の何れか一方に配置された一対の電極と、第１基板２１あるいは第２基板２２の他方に当該一対の電極を覆うように配置する構成であってもよい。こうすると、電極層が１層になるので圧力検出部２０の厚さがさらに薄くなり、結果として情報入力装置１の薄型化を図ることができる。この場合、一対の電極を櫛歯状、渦巻状等に形成して感圧インク部材との接触面積を制御することで、望ましい検出範囲の信号を得る事ができる。
【００４８】
（３）情報入力装置１に配置される荷重伝達部２５は、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置に配置されていればよく、例えば、図９（ａ）にように、荷重伝達部２５の一部が接続部２４と重なる位置に配置してもよいし、図９（ｂ）に示すように、感圧センサ２３とは重ならない位置に配置してもよい。荷重伝達部２５は、第１基板２１とパネル部材４との間に形成されていてもよい。
【００４９】
（４）上記の実施形態では、圧力検出部２０の接続部２４を感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にのみ設ける構成を示したが、接続部２４は、図１０に示すように、感圧センサ２３に対してパネル部材４の中央側にのみ設ける構成であってもよい。パネル部材４が押圧されると、周縁部４Ａに配置された圧力検出部２０によってパネル部材４の中央部が下方向に凹み、周縁部４Ａが上方向に浮き上がって、全体的にたわんだ状態となる。一方、圧力検出部２０は、パネル部材４のこの動きに連動してパネル部材４の中央側の接続部２４を支点として第１基板２１が上方向に浮き上がる。なお、第２基板２２は荷重伝達部２５を介して筐体の支持部２ｂに固定されたままである。その結果、パネル部材４が押圧されて上述のようにたわむと、パネル部材４の反中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が開く方向に作用し、初期荷重が付与された感圧センサ２３に対し荷重が軽減される方向で伝達される。よって、軽減された荷重を感圧センサ２３で検出することで、パネル部材４の押圧力を検知することができる。
【００５０】
また、図１１に示すように、接続部２４を感圧センサ２３に対してパネル部材４の中央側に設け、この感圧センサ２３を挟んで接続部２４とは反対側の反中央側に、接続部２４よりも弾性係数の小さい軟質材で構成されて第１基板２１と第２基板２２とを接続する第２接続部２６を備えるようにしてもよい。
【００５１】
（５）圧力検出部２０に銀電極を用いる場合には、図１２に示すように、例えば第１基板２１と第２基板２２の間に、銀電極２１a、感圧インク２３a、カーボン印刷２２ｂ、銀電極２２aの順で配置するのが好ましい。銀電極２２ａがカーボン印刷２２ｂで保護されるので、圧力検出部２０の耐久性が向上する。
【００５２】
（６）感圧センサ２３は、パネル部材４の周縁部４Ａの少なくとも一部に設けられていればよく、接続部２４は、図１３に示すように、感圧センサ２３の近傍にのみ配置されていてもよい。このように、接続部２４をパネル部材４の周縁部４Ａの一部に設けるようにすると、接続部２４を必要な箇所のみに設けることができ、パネル部材４に配置される圧力検出部２０が少ない場合等には、情報入力装置１を製造する上で好都合となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る情報入力装置は、携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ、カーナビゲーション装置、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、遊技機、及びタブレットなどの電子機器に有効利用され、電子機器の多機能化及び操作性の向上を図るために利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 情報入力装置
２ 筐体
２ｂ 支持部
３ 表示装置
４ パネル部材
４Ａ 周縁部
２０ 圧力検出部
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２３ 感圧センサ
２４ 接続部
２５ 荷重伝達部
２６ 第２接続部（軟質材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザがパネル部材上を押圧操作することにより、その押圧力に応じた情報の入力を可能にした情報入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報入力機能を有するパネル部材を備えた情報入力装置として、液晶ディスプレイ上にタッチパネルを配置したものが広く使用されている。液晶モニタを有するデジタルカメラでは、液晶モニタの上面に、接触位置及び押圧力を検知できるパネル部材を設け、接触時の押圧の強さに応じて異なる指示を与えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献１、図１４参照）。
【０００３】
また、カーナビゲーション装置の表示装置においては、液晶表示器の表面部にタッチパネルを備えて構成され、タッチパネルに対する押圧力を押圧時間、押圧回数等で検出し、異なる指示を与えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献２参照）。タッチパネル以外においても、携帯端末の文字入力等を行う操作ボタンの下に圧力センサを配置し、当該操作ボタンが押下された場合の圧力を計測して、計測された圧力値に応じて入力される文字の大きさを変えるようにしたものが存在する（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５５６１７号公報
【特許文献２】特開２００６−３９７４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パネル部材の押圧力を検出する圧力検出部は通常、図１５に示すように、上下の基板２１、２２の間に感圧センサとして、一対の電極２１ａ、２２ａが設けられ電極２１ａ、２２ａの間に感圧部材２３ａが配置されている。さらに、圧力検出部は、上下の基板２１，２２の間であって、感圧センサの周囲に接着層やスペーサを備えている。このため、パネル部材の押圧操作に対して感圧領域の周囲の接着層等の一部が感圧領域の支えとして機能し、感圧センサへの圧力伝達の妨げとなることがあった。
【０００６】
本願に係る発明は、押圧操作による圧力が感圧センサに対して良好に伝達されて、押圧操作による情報入力が確実に行える情報入力装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る情報入力装置の第１の特徴構成は、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、前記圧力検出部が、前記パネル部材の側に配置される第１基板と、前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、前記感圧センサに対して前記パネル部材の反中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた点にある。
【０００８】
圧力検出部は、感圧センサに対してパネル部材の反中央側にのみ第１基板と第２基板とを接続する接続部を備えるので、情報入力装置に圧力検出部が配設された状態において、圧力検出部は接続部が位置する片側がヒンジ状となり、接続部のないもう片側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置のパネル部材が押圧操作されると、圧力検出部はパネル部材の反中央側に位置する接続部を支点として接続部の存在しないパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が閉じる方向に作用する。こうして、圧力検出部においてパネル部材の中央側の第１基板と第２基板との間が閉じる方向に作用すると、感圧センサに対して荷重が付加される方向で伝達される。したがって、情報入力装置の圧力検出部において、感圧センサに例えば初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材の押圧操作による圧力の感圧センサへの荷重伝達が妨げられず、押圧入力操作に対して安定的に応答性の良い情報入力装置となる。
【０００９】
また、圧力検出部において、第１基板および第２基板を接続する接続部を感圧センサの両側のうち一方の側のみに備える構成であるので、圧力検出部に接続部が容易に配置でき、圧力検出部の製造が容易となる。よって、情報入力装置をより簡易に製造することができる。
【００１０】
さらに、接続部を外側に設けることで、パネル部材と装置本体との隙間から埃や水分が侵入するのを防止することができる。よって、パネル部材と支持部との間に異物が挟まるおそれがなく、また、感圧センサや電極などの損傷機会も低減することができため装置の耐久性が大幅に向上する。
【００１１】
本発明に係る情報入力装置の第２の特徴構成は、押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、前記圧力検出部が、前記パネル部材の側に配置される第１基板と、前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、前記感圧センサに対して前記パネル部材の中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた点にある。
【００１２】
圧力検出部は、感圧センサに対してパネル部材の中央側にのみ第１基板と第２基板とを接続する接続部を備えるので、情報入力装置に圧力検出部が配設された状態において、圧力検出部は接続部が位置する片側がヒンジ状となり、接続部のないもう片側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置のパネル部材が押圧操作されると、圧力検出部はパネル部材の中央側に位置する接続部を支点として接続部の存在しないパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が開く方向に作用する。こうして、圧力検出部においてパネル部材の反中央側の第１基板と第２基板との間が開く方向に作用すると、感圧センサに対して荷重が軽減される方向で伝達される。したがって、情報入力装置の圧力検出部において、感圧センサに例えば初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材の押圧操作によって軽減される荷重を感圧センサで検出することで、押圧入力操作に対して安定的に応答性の良い情報入力装置となる。
【００１３】
また、圧力検出部において、第１基板および第２基板を接続する接続部を感圧センサの両側のうち一方の側のみに備える構成であるので、圧力検出部に接続部が容易に配置でき、圧力検出部の製造が容易となる。よって、情報入力装置をより簡易に製造することができる。
【００１４】
本発明に係る情報入力装置の第３の特徴構成は、前記第１基板と前記パネル部材との間、および、前記第２基板と前記支持部との間のうち少なくとも何れか一方であって、且つ、前記パネル部材の平面視において、前記接続部とは異なる位置に、前記パネル部材から前記支持部に至る荷重を伝達する荷重伝達部を備えている点にある。
【００１５】
接続部が前記感圧センサに対してパネル部材の中央側あるいは反中央側にあると同時に、平面視においてこの接続部とは異なる位置に荷重伝達部を設けることで、パネル部材を押圧した際に、感圧センサにより大きな力を作用させることが可能となる。即ち、パネル部材からの押圧力は、あたかも接続部を支点にして第１基板と第２基板とを押圧する。このとき、パネル部材の平面視において、接続部から荷重伝達部に至る距離は、支点である接続部に対して感圧センサに荷重を加える際の作用点までのアーム長さとなる。よって、例えば、前記平面視において、部材の並び配置が、接続部・感圧センサ・荷重伝達部の順になっている場合には、第１基板あるいは第２基板を梃子のように利用して感圧センサに大きな荷重を作用させ得る構成となる。その結果、第１基板又は第２基板に曲がり難い素材を用いても荷重を感圧センサに容易に伝達することができる。
【００１６】
本発明に係る情報入力装置の第４の特徴構成は、前記感圧センサを挟んで前記接続部とは反対側に、前記接続部よりも弾性係数の小さい軟質材で構成され、前記第１基板と前記第２基板とを接続する第２接続部を備えている点にある。
【００１７】
感圧センサの両側に接続部を設けることで、感圧センサの防汚機能がさらに高まる。
しかも、第２接続部は、他方の接続部に係る構成部材に比べて弾性係数の小さい軟質材で構成してある。ここで、弾性係数の小さい軟質材とは、他方の接続部に係る構成部材と比べてたわみ易く、感圧センサへの荷重伝達の妨げとならない素材のことをいう。つまり、パネル部材の押圧に際して、第２接続部は第１基板と第２基板との動作を特段阻害するものではない。よって、感圧センサの出力感度などは維持したまま、装置の耐久性を更に向上させることができる。
【００１８】
本発明に係る情報入力装置の第５の特徴構成は、前記パネル部材が押圧操作されていない場合に、予め設定した圧力を前記感圧センサに付与する初期荷重付与機構を備えた点にある。
【００１９】
本構成のごとく、予め設定した圧力を感圧センサに付与しておけば、パネル部材に情報入力荷重が作用していない状態でも感圧センサは、幾分かの信号出力を発することとなる。つまり、感圧センサが荷重を受けて検出信号を発するようになった直後の状態を避けることで、低出力時に有りがちな出力のバラつきを排除することができる。このように出力が安定する領域を用いるように感圧センサを設置することで、信頼性の高い情報入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る情報入力装置の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明に係る情報入力装置の圧力検出部の配置を示す図である。
【図４】図２の圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図５】情報入力装置の他の形態を示す断面図である。
【図６】実施形態２における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図７】実施形態２における圧力検出部の動作状態を示す拡大断面図である。
【図８】実施形態４における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図９】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図であって、（ａ）はバンプを接続部寄りに配置し、（ｂ）はバンプを接続部から離して配置した圧力検出部を示す。
【図１０】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１１】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１２】別実施形態における圧力検出部近傍の拡大断面図である。
【図１３】本発明に係る情報入力装置の別実施形態における圧力検出部の配置を示す図である。
【図１４】従来技術に係る情報入力装置の断面図である。
【図１５】従来技術に係る圧力検出部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る情報入力装置１の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
〔実施形態１〕
図１、図２に示すように、情報入力装置１は、前面に開口部２Ａなどが形成された筐体２に、液晶又は有機ＥＬなどの表示部３Ａを有する表示装置３、接触式の情報入力機能を有するパネル部材４を備えて構成されている。
【００２３】
本発明において、筐体２の開口部２Ａは、図２に示すように、パネル部材４の嵌め込みを許容する段差を有するように筐体２の上面を切り抜いて形成され、その底面に、筐体２の内部に装備された表示装置３の表示部３Ａを外部に臨ませる表示装置用開口部２ａと、パネル部材４の周縁部４Ａを支持する枠状の支持部２ｂとを有している。
【００２４】
開口部２Ａの形状や大きさは、パネル部材４の形状や大きさに応じて種々の変更が可能である。又、開口部２Ａの実装深さは、パネル部材４の厚みなどに応じて種々の変更が可能である。更に、開口部２Ａにおける表示装置用開口部２ａの形状や大きさは、表示部３Ａの形状や大きさなどに応じて種々の変更が可能である。ここでは、開口部２Ａ、表示装置用開口部２ａ、表示部３Ａ、及びパネル部材４の形状を矩形状又は略矩形状とする。ただし、パネル部材４等の形状は特に限定されず、例えば円形であってもよい。開口部２Ａの実装深さは、筐体２の表面とパネル部材４の表面とがほぼ同じ高さになるように設定されていればよい。
【００２５】
図３に示すように、情報入力装置１には、パネル部材４に対する押圧操作による入力指示を検出可能な圧力検出部２０が設けられている。圧力検出部２０は、パネル部材４と筐体２の支持部２ｂとの間に配置されており、圧力検出部２０からの出力信号を処理する図示しない信号処理回路等から構成されている。圧力検出部２０の構成は押圧力を検出できるものであれば特に限定されない。図１及び図３に示すように、圧力検出部２０はパネル部材４の周縁部４Ａに少なくとも１つ以上配置されている。圧力検出部２０は、パネル部材４に対するタッチ操作に基づいて、その操作位置となるＸ−Ｙ座標を検知する所謂タッチ入力機能を備えるものであってもよい。又、タッチ入力機能を備えるものにおいては、抵抗膜方式、静電容量方式、及び電磁誘導方式などから選択できる。
【００２６】
具体的には、圧力検出部２０は、図４に示すように、パネル部材４の側に配置される枠状の第１基板２１と、第１基板２１に対向しつつ支持部２ｂの側に配置される枠状の第２基板２２と、第１基板２１と第２基板２２との間に配置される感圧センサ２３とを備える。感圧センサ２３は、第１基板２１に設けられた上部電極２１ａと、第２基板２２に設けられた上部電極２２ａと、感圧インク２３ａ，２３ｂとで構成されており、第１基板２１及び第２基板２２の挟持圧により電位を生じる。第１基板２１と第２基板２２とは、感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側に位置する接続部２４で接続されている。
【００２７】
図３、図４に示すように、枠状の第１基板２１、第２基板２２の内径は開口部２Ａの寸法に合わせ、外径は別途備えるＸＹ座標検出装置(図示せず)に合わせる。第１基板２１の第２基板２２との対向面には、上部電極２１ａが枠状に配置されている。第２基板２２の第１基板２１との対向面には、下部電極２２ａが上部電極２１ａと対向するように枠状に配置されている。第１基板２１のコーナー部分や周縁部分には、上部電極２１ａを被覆するようにドット状の上部感圧インク２３ａが配置されている。第２基板２２のコーナー部分や、その周縁部分には、下部電極２２ａを被覆し且つ上部感圧インク２３ａと対向するようにドット状の下部感圧インク２３ｂが配置されている。感圧インク部分の電極は、感圧インク印刷寸法より若干小さくなるように設計してある。しかし、電極部分が対向する基板に配置された電極に直接接触しないよう配慮してあるのであれば、寸法サイズ等は特に限定されない。圧力検出部２０は、第２基板２２が支持部２ｂの上に、例えば粘着剤（図示せず）により貼着されることで開口部２Ａに取り付けられる。なお、図３では円形状の下部感圧インク２３ｂが示されているが、感圧インク２３ａ，２３ｂは円形状に限られない。
【００２８】
接続部２４は、例えば、非弾性のスペーサ（基板２１、２２との接着層を含む、接着剤単体でも可）であり、自由状態ではその厚みが感圧センサ２３の厚みより薄くなるように構成されている。接続部２４は、情報入力装置１のパネル部材４と支持部２ｂとの間に圧力検出部２０が配置された段階において、接続部２４には当初の厚みを保持しようとする力が働き、この力が第１基板２１と第２基板２２とを互いに近接させる方向に作用する。すなわち、情報入力装置１は、感圧センサ２３に予め設定した圧力を付与する初期荷重付与機構を備える。こうして、第１基板２１と第２基板２２との間の距離を狭め、上部感圧インク２３ａ，下部感圧インク２３ｂの無加圧な状態における厚みを小さくして、結果的に上部感圧インク２３ａ，下部感圧インク２３ｂに予め設定した圧力を初期荷重として付与している。
【００２９】
接続部２４は、弾性を有する粘着性接着剤や両面粘着材であってもよいし、引張り力を発揮する状態に設定されているゴム、引っ張りコイルばね、板ばね等の各種の弾性部材であってもよい。尚、図４では圧力検出部２０と接続部２４とが離間しているが、電極及び感圧インクと接続部２４とは一部接触していてもよい。
【００３０】
以下、情報入力装置１に装着された圧力検出部２０の動作について説明する。情報入力装置１の内部において、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａ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１に内蔵された荷重検出部（図示せず）に接続されている。
【００３１】
パネル部材４が押圧操作された時の圧力検出部２０の上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂにかか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、両感圧インク２３ａ，２３ｂに加えられる外力を検出することができ、パネル部材４への荷重を検出することができる。
【００３２】
前述の通り、接続部２４によって、パネル部材４が押圧操作される前に、感圧センサ２３に初期荷重が付与されることとなる。よって、無荷重から安定検出荷重までの検出ばらつきの大きい荷重範囲を打ち消すことができ、その後パネル部材４が押圧操作される際には感圧センサ２３が検出した値を、そのまま情報入力の制御に用いることができる。
【００３３】
さらに、感圧センサ２３に対して接続部２４がパネル部材４の反中央側にのみ位置するので、情報入力装置１に圧力検出部２０が配設された状態において、圧力検出部２０は接続部２４が位置する反中央側がヒンジ状となり、接続部２４のない中央側は自由端の状態となる。このとき、情報入力装置１のパネル部材４が押圧操作されると、圧力検出部２０はパネル部材の反中央側に位置する接続部２４を支点として接続部の存在しないパネル部材の中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が閉じる方向に作用される。こうして、圧力検出部２０においてパネル部材の中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が閉じる方向に作用されると、感圧センサ２３に対して荷重が付加される方向で伝達される。したがって、情報入力装置１の圧力検出部２０において、感圧センサ２３に初期荷重が付与された状態であっても、パネル部材４の押圧操作による圧力の感圧センサ２３への伝達が妨げられない。
【００３４】
また、接続部２４をパネル部材４の外側に設けることで、パネル部材４と装置本体との隙間から埃や水分が侵入するのを防止することができる。よって、パネル部材４と支持部２ｂとの間に異物が挟まるおそれがなく、また、感圧センサ２３や電極２１ａ，２１ｂなどの損傷機会も低減することができため装置の耐久性が大幅に向上する。
【００３５】
圧力検出部２０の第１基板２１及び第２基板２２は、例えばフィルム等であって、材質としては、フレキシブル基板に使用可能な材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ樹脂などの汎用樹脂を挙げることができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂や、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアリル系耐熱樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂を用いることもできる。
【００３６】
圧力検出部２０の上部電極２１ａ及び下部電極２２ａの材料としては、金、銀、銅、若しくはニッケルなどの金属、あるいはカーボン又はこれら材料を複数含む混合物等の導電性を有するペーストを用いることができる。これらの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法などが挙げられる。また、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａは、銅や金などの金属箔を貼り付けて形成することもできる。さらに、上部電極２１ａ及び下部電極２２ａは、銅などの金属をメッキしたＦＰＣの上にレジストで電極パターンを形成し、レジストで保護されていない部分の金属箔をエッチング処理することによって形成することもできる。電極はここに挙げた形成方法や材料を組合せたり積層してもよい。
【００３７】
圧力検出部２０の上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂ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（商品名「ＱＴＣ」）を用いることができる。上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂは、塗布により第１基板２１及び第２基板２２に配置することができる。上部感圧インク２３ａ及び下部感圧インク２３ｂの塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法を用いることができる。感圧インクは第１基板２１あるいは第２基板２２のいずれか片面だけに塗布してもよい。
【００３８】
圧力検出部２０は、情報入力装置１のパネル部材４の下面に、例えば糊等の接着剤、両面粘着テープなどの粘着層によって貼着され、パネル部材４の周縁部４Ａの加飾部に隠蔽されるように少なくとも一つに配置されている。したがって、圧力検出部２０を構成する各部材は、透明な材質で構成されることに限定されず、有色の材質で構成されていてもよい。
【００３９】
なお、情報入力装置１の筐体２は、図５に示すように、パネル部材４の上方にベゼル２ｃを備える形状であってもよい。筐体２にベゼル２ｃが備えてあると、パネル部材４の周縁部４Ａ及び周縁部４Ａに配置される圧力検出部２０を筐体２の支持部２ｂとベゼル２ｃとによって挟持して固定することができる。
【００４０】
〔実施形態２〕
図６に示すように、第２基板２２と筐体の支持部２ｂとの間に、パネル部材４から支持部２ｂに至る荷重を伝達する荷重伝達部２５として、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置にバンプ２５ａを設けてもよい。こうすると、圧力検出部２０にパネル部材４から荷重が加わったとき、バンプ２５ａが圧力検出部２０を下方から支持し、当該荷重を集中して圧力検出部２０に伝達する（図７）。
【００４１】
接続部２４が感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にあると同時に、平面視においてこの接続部とは異なる位置に荷重伝達部２５を設けることで、パネル部材４を押圧した際に、感圧センサ２３により大きな力を作用させることが可能となる。即ち、パネル部材４からの押圧力は、あたかも接続部２４を支点にして第１基板２１と第２基板２２とを押圧する。このとき、パネル部材４の平面視において、接続部２４から荷重伝達部２５に至る距離は、支点である接続部２４に対して感圧センサ２３に荷重を加える際の作用点までのアーム長さとなる。よって、例えば、前記平面視において、部材の並び配置が、接続部２４・感圧センサ２３・荷重伝達部２５の順になっている場合には、第１基板２１あるいは第２基板２２を梃子のように利用して感圧センサ２３に大きな荷重を作用させ得る構成となる。
【００４２】
バンプ２５ａの構成として、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を印刷や塗布などで配置して硬化させたもの、圧力検出部に寸法を合わせて裁断し貼合したフィルムや樹脂板、ＰＥフォームやウレタンフォームなどの発泡体、粘着性接着剤や両面粘着材、両面テープなどがある。バンプ２５ａは第１基板２１とパネル部材４との間に設けられていてもよいし、第１基板２１とパネル部材４との間と、第２基板２２と筐体の支持部２ｂとの間の両方に設けられていてもよい。ここで、バンプ２５ａの高さ寸法は、例えば５０μｍ〜２００μｍ（第２基板２２に接着するための接着層の厚みを含む）である。バンプ２５ａは、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置に配置されていることが好ましい。こうすると、上部感圧インク２３ａと下部感圧インク２３ｂとを互いに確実に押し付けることができ、感圧インク２３の圧力の測定精度を向上させることができる。
【００４３】
〔実施形態３〕
バンプ２５ａは、図６及び図７に示すように、設置された第２基板２２の外面から遠ざかるほど断面積が小さくなるよう形成されている方が好ましい。こうすると、圧力検出部２０と、圧力検出部２０を押圧する外部部材（例えばパネル部材等）との姿勢変化をある程度許容する。したがって、圧力検出部２０と外部部材との姿勢変化が小さい場合には、バンプ２５ａにより外部からの荷重の圧力検出部２０以外への分散が抑えられる。なお、バンプ２５ａは非弾性部材、弾性部材のいずれであってもよい。
【００４４】
〔実施形態４〕
図８に示すように、情報入力装置１の圧力検出部２０は、感圧センサ２３を挟んで接続部２４とは反対側に、接続部２４よりも弾性係数の小さい軟質材で構成されて第１基板２１と第２基板とを接続する第２接続部２６を備えるようにしてもよい。
【００４５】
このように、感圧センサ２３の両側に接続部２４と第２接続部２６とを設けることで、感圧センサ２３の防汚機能がさらに高まる。しかも、第２接続部２６は、他方の接続部２４に係る構成部材に比べて弾性係数の小さい軟質材で構成してある。ここで、弾性係数の小さい軟質材とは、他方の接続部２４に係る構成部材と比べてたわみ易く、感圧センサ２３への荷重伝達の妨げとならない素材のことをいう。つまり、パネル部材４の押圧に際して、第２接続部２６は第１基板２１と第２基板２２との動作を特段阻害するものではない。よって、感圧センサ２３の出力感度などは維持したまま、情報入力装置１の耐久性を更に向上させることができる。
【００４６】
〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、初期荷重付与機構によって、予め設定した圧力を感圧センサに付与したが、本発明に係る情報入力装置１は、初期荷重付与機構を備えていなくてもよい。また、上記の実施形態では、初期荷重付与機構として、接続部２４の厚みを感圧センサ２３の無加圧な状態における厚みよりも薄くし、感圧センサ２３に初期荷重を付与したが、接続部の材料等により、その厚みを通常の感圧センサ２３の厚みより薄くできない場合には、反対に感圧センサ２３の厚みを増して接続部２４の厚みより大きくなるよう構成して、圧力検出部５に初期荷重を付与してもよい。なお、感圧センサ２３の厚みを増すためには、上部電極２１ａ，下部電極２２ａまたは、感圧インク２３ａ，２３ｂを通常より厚めに塗付や印刷等する、または重ね塗りを行う等する。
【００４７】
（２）上記の実施形態では、第１基板２１と第２基板２２との間に配置された一対の電極２１ａ、２２aと、当該一対の電極間に感圧インク２３ａ，２３ｂを配置した圧力検出部２０を用いて説明したが、圧力検出部２０は、第１基板２１あるいは第２基板２２の何れか一方に配置された一対の電極と、第１基板２１あるいは第２基板２２の他方に当該一対の電極を覆うように配置する構成であってもよい。こうすると、電極層が１層になるので圧力検出部２０の厚さがさらに薄くなり、結果として情報入力装置１の薄型化を図ることができる。この場合、一対の電極を櫛歯状、渦巻状等に形成して感圧インク部材との接触面積を制御することで、望ましい検出範囲の信号を得る事ができる。
【００４８】
（３）情報入力装置１に配置される荷重伝達部２５は、パネル部材４の平面視において、接続部２４とは異なる位置に配置されていればよく、例えば、図９（ａ）にように、荷重伝達部２５の一部が接続部２４と重なる位置に配置してもよいし、図９（ｂ）に示すように、感圧センサ２３とは重ならない位置に配置してもよい。荷重伝達部２５は、第１基板２１とパネル部材４との間に形成されていてもよい。
【００４９】
（４）上記の実施形態では、圧力検出部２０の接続部２４を感圧センサ２３に対してパネル部材４の反中央側にのみ設ける構成を示したが、接続部２４は、図１０に示すように、感圧センサ２３に対してパネル部材４の中央側にのみ設ける構成であってもよい。パネル部材４が押圧されると、周縁部４Ａに配置された圧力検出部２０によってパネル部材４の中央部が下方向に凹み、周縁部４Ａが上方向に浮き上がって、全体的にたわんだ状態となる。一方、圧力検出部２０は、パネル部材４のこの動きに連動してパネル部材４の中央側の接続部２４を支点として第１基板２１が上方向に浮き上がる。なお、第２基板２２は荷重伝達部２５を介して筐体の支持部２ｂに固定されたままである。その結果、パネル部材４が押圧されて上述のようにたわむと、パネル部材４の反中央側の第１基板２１と第２基板２２との間が開く方向に作用し、初期荷重が付与された感圧センサ２３に対し荷重が軽減される方向で伝達される。よって、軽減された荷重を感圧センサ２３で検出することで、パネル部材４の押圧力を検知することができる。
【００５０】
また、図１１に示すように、接続部２４を感圧センサ２３に対してパネル部材４の中央側に設け、この感圧センサ２３を挟んで接続部２４とは反対側の反中央側に、接続部２４よりも弾性係数の小さい軟質材で構成されて第１基板２１と第２基板２２とを接続する第２接続部２６を備えるようにしてもよい。
【００５１】
（５）圧力検出部２０に銀電極を用いる場合には、図１２に示すように、例えば第１基板２１と第２基板２２の間に、銀電極２１a、感圧インク２３a、カーボン印刷２２ｂ、銀電極２２aの順で配置するのが好ましい。銀電極２２ａがカーボン印刷２２ｂで保護されるので、圧力検出部２０の耐久性が向上する。
【００５２】
（６）感圧センサ２３は、パネル部材４の周縁部４Ａの少なくとも一部に設けられていればよく、接続部２４は、図１３に示すように、感圧センサ２３の近傍にのみ配置されていてもよい。このように、接続部２４をパネル部材４の周縁部４Ａの一部に設けるようにすると、接続部２４を必要な箇所のみに設けることができ、パネル部材４に配置される圧力検出部２０が少ない場合等には、情報入力装置１を製造する上で好都合となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る情報入力装置は、携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ、カーナビゲーション装置、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、遊技機、及びタブレットなどの電子機器に有効利用され、電子機器の多機能化及び操作性の向上を図るために利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 情報入力装置
２ 筐体
２ｂ 支持部
３ 表示装置
４ パネル部材
４Ａ 周縁部
２０ 圧力検出部
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２３ 感圧センサ
２４ 接続部
２５ 荷重伝達部
２６ 第２接続部（軟質材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、
前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、
前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、
前記圧力検出部が、
前記パネル部材の側に配置される第１基板と、
前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、
前記感圧センサに対して前記パネル部材の反中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた情報入力装置。
【請求項２】
押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、
前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、
前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、
前記圧力検出部が、
前記パネル部材の側に配置される第１基板と、
前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、
前記感圧センサに対して前記パネル部材の中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた情報入力装置。
【請求項３】
前記第１基板と前記パネル部材との間、および、前記第２基板と前記支持部との間のうち少なくとも何れか一方であって、且つ、前記パネル部材の平面視において、前記接続部とは異なる位置に、前記パネル部材から前記支持部に至る荷重を伝達する荷重伝達部を備えている請求項１または２に記載の情報入力装置。
【請求項４】
前記感圧センサを挟んで前記接続部とは反対側に、前記接続部よりも弾性係数の小さい軟質材で構成され、前記第１基板と前記第２基板とを接続する第２接続部を備えている請求項１から３の何れか一項に記載の情報入力装置。
【請求項５】
前記パネル部材が押圧操作されていない場合に、予め設定した圧力を前記感圧センサに付与する初期荷重付与機構を備えた請求項１から４の何れか一項に記載の情報入力装置。
【請求項１】
押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、
前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、
前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、
前記圧力検出部が、
前記パネル部材の側に配置される第１基板と、
前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、
前記感圧センサに対して前記パネル部材の反中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた情報入力装置。
【請求項２】
押圧操作による入力指示が可能なパネル部材と、
前記パネル部材の周縁部を支持するよう装置本体に設けられた支持部と、
前記パネル部材と前記支持部との間に配置され、前記入力指示を検出可能な圧力検出部とを備え、
前記圧力検出部が、
前記パネル部材の側に配置される第１基板と、
前記第１基板に対向しつつ前記支持部の側に配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、これら両基板の挟持圧により電位を生じる感圧センサと、
前記感圧センサに対して前記パネル部材の中央側にのみ位置し、前記第１基板および前記第２基板を接続する接続部とを備えた情報入力装置。
【請求項３】
前記第１基板と前記パネル部材との間、および、前記第２基板と前記支持部との間のうち少なくとも何れか一方であって、且つ、前記パネル部材の平面視において、前記接続部とは異なる位置に、前記パネル部材から前記支持部に至る荷重を伝達する荷重伝達部を備えている請求項１または２に記載の情報入力装置。
【請求項４】
前記感圧センサを挟んで前記接続部とは反対側に、前記接続部よりも弾性係数の小さい軟質材で構成され、前記第１基板と前記第２基板とを接続する第２接続部を備えている請求項１から３の何れか一項に記載の情報入力装置。
【請求項５】
前記パネル部材が押圧操作されていない場合に、予め設定した圧力を前記感圧センサに付与する初期荷重付与機構を備えた請求項１から４の何れか一項に記載の情報入力装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２２１８５６（Ｐ２０１１−２２１８５６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１５４６（Ｐ２０１０−９１５４６）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
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