JP2007264852A - 変位検出センサ、変位検出装置及び端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパッドのみでｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出可能とする変位検出センサ、変位検出装置及び端末装置を提供する。
【解決手段】変位検出センサは、電極８と、電極８に接続された有機トランジスタ３ａとを含み、物体が表面に接触することによる電位の変化を検出する接触検出センサＡと、電極１１、１２と、電極１１、１２に接続された有機トランジスタ３ｂとを含み、物体が表面を押下することによる圧力の変化を検出する押下検出センサＢとを備える。接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、規則性を持ってアレイ状に複数配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、変位検出センサ、変位検出装置及び端末装置に関する。

従来、表面に接触することにより、その接触位置を検出し、ディスプレイ上に表示するタッチパッドが知られている。このタッチパッドは、ＰＣのタッチパッドなどに用いられる静電容量式と、ゲーム機やＰＤＡなどに用いられる感圧式の２種類が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。

又、携帯電話やＰＤＡなどのように文字入力のために利用できる装置表面の面積が小さい場合でも、簡単に文字を入力することができるタッチパッドに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１９６００７号公報

しかしながら、従来のタッチパッドでは、ｘ−ｙ平面での移動は検出できるが、それに加えてｚ軸方向の押下を検出することはできない。具体的には、静電容量式は、指で触れることで表示パネルの表面電荷の変化を捕らえる、あるいは、指が電極に近づいた時の容量変化を捕らえて指がふれたかどうかをセンシングすることによる位置検出法であり、感圧式は指等でスクリーンを押した場合に上部と下部の電極が接触し、接触した部分の位置を抵抗値から算出する抵抗膜方式が主流である。このため、例えば、ドラッグとカーソル移動を区別することは困難であった。このため、従来は、別のクリックボタンを設け、クリックボタンとタッチパッドを併用することにより、ドラッグ操作を実現している。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、タッチパッドのみでｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出可能とする変位検出センサ、変位検出装置及び端末装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、（ａ）第１の電極と、該第１の電極に接続された第１のスイッチング素子とを含み、物体が表面に接触することによる電位の変化を検出する接触検出センサと、（ｂ）第２の電極と、該第２の電極に接続された第２のスイッチング素子とを含み、物体が表面を押下することによる圧力の変化を検出する押下検出センサとを備え、（ｃ）接触検出センサ及び押下検出センサは、規則性を持ってアレイ状に複数配置される変位検出センサであることを要旨とする。

第１の特徴に係る変位検出センサによると、ｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出することができる。

又、第１の特徴に係る変位検出センサにおいて、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子は、有機トランジスタであることが好ましい。

有機トランジスタは、その半導体層で作製するときの温度が、例えば１８０℃以下の低温プロセスにて形成することが可能である。そのため、アモルファスシリコンやポリシリコンを作製する高温プロセス（３００℃以上）には適用ができないプラスチックシート上へも形成することが可能である。又、有機トランジスタは、印刷やインクジェット方式などの高速大面積プロセスでの形成が可能であるため、低コストでのデバイス作製が可能である。

本発明の第２の特徴は、（ａ）特定の面において、物体が当該面の表面に接触することを検出する接触検出センサと、（ｂ）特定の面において、物体が当該面の表面を押下することを検出する押下検出センサと、（ｃ）接触検出センサによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する、あるいは、押下検出センサによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成し、制御信号を外部デバイスへ送信する制御信号処理部とを備える変位検出装置であることを要旨とする。

第２の特徴に係る変位検出装置によると、ｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出することができる。

本発明の第３の特徴は、（ａ）特定の面において、物体が当該面の表面に接触することを検出する接触検出センサと、（ｂ）特定の面において、物体が当該面の表面を押下することを検出する押下検出センサと、（ｃ）接触検出センサによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する、あるいは、押下検出センサによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成する制御信号処理部と、（ｄ）制御信号に応じて、接触検出センサによって検出された位置、あるいは、押下検出センサによって検出された位置に対応する情報を出力するディスプレイとを備える端末装置であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴に係る端末装置によると、ｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出することができる。

又、第３の特徴に係る端末装置において、接触検出センサによって検出された位置及び押下検出センサによって検出された位置は、キーに対応してもよい。

この端末装置によると、キーに対応した情報をディスプレイに出力することができる。

又、第３の特徴に係る端末装置は、複数のキーを配置した入力部を更に備え、接触検出センサ及び押下検出センサは、入力部上に配置されてもよい。

この端末装置によると、入力部上にセンサを配置するため、スペースの少ない小型の端末装置に容易に適用することができる。

又、上記端末装置は、複数のキーに対応して配置された弾性部材を更に備えてもよい。

この端末装置によると、キーのクリック感を保つことができる。

又、第３の特徴に係る端末装置は、接触検出センサ及び押下検出センサは、ディスプレイ上に配置されてもよい。

この端末装置によると、ディスプレイ上にセンサを配置するため、スペースの少ない小型の端末装置に容易に適用することができる。

又、ディスプレイ上にセンサを配置する場合は、透明電極材料を利用することにより、光の透過性を確保して、ディスプレイを見やすくすることができる。発光ディスプレイからの光が直接トランジスタの活性層部分に入射することを防ぐための遮光部をセンサ内に作り込むことにより、誤動作の少ないセンサを作製することができる。

本発明によると、タッチパッドのみでｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出可能とする変位検出センサ、変位検出装置及び端末装置を提供することができる。

次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（変位検出センサの構成）
本実施形態に係る変位検出センサ１００は、図１に示すように、物体が表面に接触することによる電位の変化を検出する接触検出センサＡと、物体が表面を押下することによる圧力の変化を検出する押下検出センサＢとを備える。ここで、「物体」とは、例えば、指や掌などの人体、スタイラス等の器具を指す。又、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、規則性を持ってアレイ状に複数配置される。

接触検出センサＡは、フレキシブル基板２と、フレキシブル基板２上に配置された有機トランジスタ３ａと、誘電体４と、圧電体５と、コンタクト部６と、電極８と、誘電体９とから形成される。

フレキシブル基板２は、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）などの薄膜を用いる。その他、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）などのプラスチック基板が使用可能であり、ポリマーや無機絶縁体等を用いて表面に絶縁膜をコートしたステンレスやアルミなどの金属基板も使用可能である。

有機トランジスタ３ａは、第１の電極（ソース電極）３１、第２の電極（ゲート電極）３２、第３の電極（ドレイン電極）３３と、有機半導体層３４とから形成される薄膜トランジスタである。又、第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３には、アルミニウム、金、クロム、モリブデン、銅、タンタル、ニッケルなどの金属あるいは金属合金（他の金属を用いてもよい）などが用いられる。又、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ₂などの透明性を有した酸化物系導電膜を用いることにより、ディスプレイとセンサを兼ねた場合においても、ディスプレイを見ることが容易になる。又、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料などを用いることにより、印刷製法等の低コストなプロセスの適用が可能となり、オールプラスチックトランジスタなどの革新的で低コストなデバイスが実現可能となる。

又、有機半導体層３４の下部を蒸着、インクジェット、印刷、スピンコート、スリットコーティング等で形成した後、第２の電極３２を形成し、更に、有機半導体層３４の上部を蒸着、インクジェット、印刷、スピンコート、スリットコーティング等で形成した後、第２の電極３２を形成することにより、有機半導体層３４の層中に第２の電極３２が埋め込まれた構造としている。

又、第２の電極３２と有機半導体層３４とを絶縁する絶縁膜３５の材料としては、シリコン、アルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウム、鉛、ジルコニウムなどの酸化物、窒化物、酸窒化物などの他、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、バリレン、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）などの高分子絶縁材料が使用可能である。

有機半導体層３４は、ペンセタン、ルブレン、ペリレン誘導体、フラーレン、カーボンナノチューブ、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、チオフェン縮合環含有材料、アセン系材料、フェニルアミン含有材料、フタロシアニン含有材料等、ホール又は電子のキャリア移動度において１０^-5ｃｍ／Ｖｓ以上を示す有機半導体材料が使用可能である。より好ましくは、ペンタセン、ルブレン、ペリレン誘導体、フラーレン、カーボンナノチューブ、オリゴチオフェンなど、１０^-2ｃｍ／Ｖｓ以上を示す有機半導体材料を用いる。又、有機半導体層３４の厚みは、５０〜１００ｎｍである。

第２の電極３２のうち、有機半導体層３４の層中に埋め込まれた部分は、厚さ２０ｎｍ程度の超薄膜を連続的に形成するか、ストライプ状又はグリッド状又は穴が多数設けられた構造とし、その厚みは、４０〜３００ｎｍである。

誘電体４及び誘電体９は、ポリイミド等の有機誘電体材料で形成される。

圧電体５は、無機圧電材料、有機圧電材料ともに使用可能である。無機圧電材料としては、チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛の固溶体などを用いることが可能であるが、これに限られるわけではない。又、有機圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデン及びその共重合体などを用いることが可能であるが、これに限られるわけではない。又、圧電体５は、キャスト法やゾルゲル法で形成される。

コンタクト部６は、レーザー加工やフォトリソグラフィなどによりコンタクトホールをあけた後、電気材料を形成することにより、電気的な接触部分を形成する。

電極８は、コンタクト部６を通じて、第３の電極３３と電気的に接続されている。尚、電極８を形成するときに、コンタクトホール内にコンタクト部６が同時に形成され、第３の電極３３と電気的に接続される構成としても実現できる。そして、指などの人体の一部や、導電性のあるペンなどが電極８の表面に近づく、あるいは接触すると、検出電極からアースとなる人体や導電性物質に、電源電圧（図示せず）から電流が流れ、その電流が検出される。尚、検出電極はセンサ表面に露出していても、薄い絶縁膜で電極表面を覆い、電荷の放出が可能なキャパシタ構造を有していてもよい。又、有機トランジスタ３ａの出力として、電源電圧１０Ｖの場合、１０μＡ程度の出力が得られる。

押下検出センサＢは、フレキシブル基板２と、フレキシブル基板２上に配置された有機トランジスタ３ｂと、誘電体４と、圧電体５と、コンタクト部７と、誘電体９と、電極１１、１２とから形成される。

フレキシブル基板２、誘電体４及び誘電体９は、接触検出センサＡと同様であるので、ここでは説明を省略する。

有機トランジスタ３ｂは、第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３と、有機半導体層３４とから形成される薄膜トランジスタである。第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３と、有機半導体層３４については、有機トランジスタ３ａと同様であるので、ここでは説明を省略する。

圧電体５の組成については、接触検出センサＡと同様であるので、ここでは説明を省略する。圧電体５の下部には下部感圧電極１１、上部には上部感圧電極１２が形成される。下部感圧電極１１及び上部感圧電極１２は、金、アルミニウム、銀、銅、ナノカーボンから選択される電極材料を蒸着して形成される。

コンタクト部７は、レーザー加工やフォトリソグラフィなどによりコンタクトホールをあけた後、電気材料を形成することにより、電気的な接触部分を形成する。

下部感圧電極１１は、コンタクト部７を通じて、第３の電極３３と電気的に接続されている。尚、電極１１を形成するときに、コンタクトホール内にコンタクト部７が同時に形成され、第３の電極３３と電気的に接続される構成としても実現できる。そして、物体が誘電体の９の表面を押下すると、圧力に応じて電荷を発生する圧電体５により下部感圧電極１１と上部感圧電極１２の間に発生した電圧によって、電極３３と電極３１の間にも電位差を生じ、電源電圧（図示せず）から流れる電流として検出できる。有機トランジスタ３ｂの出力として、電源電圧が１０Ｖの場合、１０μＡ程度の出力が得られる。

又、変位検出センサ１００は、後に詳述するように、例えば、端末装置の複数のキーを配置した入力部上に配置される。弾性体１は、この複数のキーに対応して配置される。弾性体１は、１０グラム重の力で押されたとき、所定のストローク（例えば、０．４ｍｍ）で変形し、使用者にクリック感を感知させるよう設けられる。尚、弾性体１としては、例えば、板バネ、スプリング、導電性部材を塗布したゴムなどが挙げられる。

又、図２は、有機トランジスタ３ａ及び有機トランジスタ３ｂを上面から見た図である。このように、第２の電極３２は、くし形構造で形成されてもよい。

又、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢの大きさは、５０μｍ〜１０ｍｍ角の範囲が望ましいが、その範囲に限らずともよく、正方形や長方形である必要はない。又、端末装置２００として、携帯電話を用いる場合は、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢの大きさは、実用的な単位面積当たりのセンサ数を実現するために、５００μｍ程度であることが望ましい。

（端末装置の構成）
次に、本実施形態に係る端末装置について説明する。本実施形態に係る端末装置２００は、図３に示すように、変位検出装置１５０と、入力部２１０と、ディスプレイ２２０とを備える。

変位検出装置１５０は、上述した変位検出センサ１００と、Ｘ軸出力部１１０ａと、Ｙ軸走査部１１０ｂと、Ａ／Ｄ変換部１２０と、ＣＰＵ１３０と、メモリ１４０とを備える。

変位検出センサ１００は、特定の面において、物体が当該面の表面に接触することを検出する接触検出センサＡと、特定の面において、物体が当該面の表面を押下することを検出する押下検出センサＢとを備える。接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、図３に示すように、規則性を持ってアレイ状に複数配置される。尚、図３では、接触検出センサＡと押下検出センサＢとが左右で交互に配置されているが、上下で交互に配置されても構わない。又、左右、上下ともに交互に配置されるパターンでもよく、他のパターンでも構わない。

Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂは、通常のマトリクススキャン方式に従い、ゲートをＯＮするタイミングでＹ軸を走査し、Ｘ軸出力部１１０ａからＡ／Ｄ変換部１２０へ電流検出結果に相当する電圧として送信する。

Ａ／Ｄ変換部１２０は、Ｘ軸出力部１１０ａから受信した電圧をデジタル信号に変換する。

ＣＰＵ１３０は、Ａ／Ｄ変換部１２０から受信したデジタル信号に基づいて、各種処理を行う。又、ＣＰＵ１３０は、走査信号処理部１３１と、メモリ管理部１３２と、位置認識部１３３と、制御信号処理部１３４とを備える。

走査信号処理部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１２０から受信したデジタル信号を受信する。

メモリ管理部１３２は、Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂのスキャンの結果をメモリ１４０に保管し、前回保管したメモリ値と比較する。そして、メモリ管理部１３２は、前回保管したメモリ値と異なる場合に、センサが検知したと判断する。尚、メモリ管理部１３２は、必ずしもメモリ１４０への保管、比較を行う必要はなく、操作信号処理部１３１がデジタル信号を受信したことで、センサが検知したと判断してもよい。

位置認識部１３３は、アレイ状に配置された接触検出センサＡ及び押下検出センサＢのうち、どの位置にあるセンサからの信号を受信したか、即ち、どの位置にあるセンサが検知したかを認識する。又、位置認識部１３３は、接触検出センサＡと押下検出センサＢのどちらが検知したのか、あるいは両方が検知したのかを判断する。

制御信号処理部１３４は、接触検出センサＡによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する。又、制御信号処理部１３４は、押下検出センサＢによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成する。そして、制御信号処理部１３４は、制御信号をディスプレイ２２０などの外部デバイスへ送信する。制御信号の具体的な内容については、端末装置の動作についての説明で詳述する。

入力部２１０は、複数のキーを配置したキーボード、マウス等の機器を指す。又、接触検出センサＡによって検出された位置及び押下検出センサＢによって検出された位置は、当該キーに対応する。尚、入力部２１０から入力操作が行われると対応するキー情報がＣＰＵ１３０に伝達される。

ディスプレイ２２０は、モニタなどの画面を指し、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル、電子ペーパー、有機ＥＬ、ＣＲＴ、ＦＥＤ等が使用可能である。又、ディスプレイ２２０は、制御信号処理部１３４からの制御信号に応じて、接触検出センサＡによって検出された位置、あるいは、押下検出センサＢによって検出された位置に対応する情報を出力する。

又、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、入力部２１０上に配置されてもよく、ディスプレイ２２０上に配置されてもよい。

（変位検出センサの使用例）
本実施形態に係る端末装置２００は、図４〜図６に示すように、シート状の変位検出センサ１００を貼り付けて構成される。

図４は、携帯電話２００ａのテンキー上に、シート状の変位検出センサ１００を重ねて配置した例である。

又、図５は、携帯電話２００ａあるいはノートパソコン２００ｂに、シート状の変位検出センサ１００を重ねて配置した例である。図５（ａ）では、ノートパソコン２００ｂ上に、シート状の変位検出センサ１００を重ねて配置し、ｘ−ｙ−ｚタッチパッドとして使用する。図５（ｂ）では、携帯電話２００ａ上に、テンキーが印刷されたシート状の変位検出センサ１００を配置する。図５（ｃ）では、携帯電話２００ａ上に、テンキーとは異なる場所に、シート状の変位検出センサ１００を配置する。図５（ｄ）では、シート状の変位検出センサ１００のテンキーに対応する箇所をくりぬき、携帯電話２００ａ上に配置する。

又、図６は、携帯電話２００ａのディスプレイ上に、シート状の変位検出センサ１００を重ねて配置した例である。尚、図６では、携帯電話２００ａのディスプレイ上に変位検出センサ１００を配置したが、これに限らず、ＰＣやＰＤＡ、その他の汎用端末のディスプレイ上に配置してもよい。又、図６の場合、変位検出センサ１００の入力と、ディスプレイ表示を連動させることで、より効率的に入力を行うことができる。

又、図４及び図６の場合は、変位検出センサ１００は、透明部分を有する必要がある。例えば、電極部分として透明電極を用いることにより、ディスプレイの見やすさが向上する。但し、有機トランジスタのチャネル部分については、金属膜等による遮光部を設ける方が誤動作を防ぐ上で望ましい。又、バスラインには金属電極を用いる、あるいは透明電極と併用することにより、抵抗値を減少させ、信頼性の高いデバイスを作製することができる。

（変形例）
次に、有機トランジスタの構造の変形例について説明する。図１に有機トランジスタの構造を示したが、本実施形態に係る有機トランジスタは、これに限らず、図７〜１１に示す様々な有機トランジスタが使用可能である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す有機トランジスタは、ゲート電極５１上に形成されたゲート絶縁膜５２と、ゲート絶縁膜５２の両端部に形成されたソース電極５３及びドレイン電極５４と、ゲート絶縁膜５２、ソース電極５３及びドレイン電極５４上に形成された有機半導体層５５とを備える、ボトムコンタクト・ボトムゲート型の有機トランジスタである。

又、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す有機トランジスタは、ゲート電極５１上に形成されたゲート絶縁膜５２と、ゲート絶縁膜５２上に形成された有機半導体層５５と、ゲート絶縁膜５２及び有機半導体層５５上に、互いに離れて形成されたソース電極５３及びドレイン電極５４とを備える、トップコンタクト・ボトムゲート型の有機トランジスタである。

又、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す有機トランジスタは、互いに離れて形成されたソース電極５３及びドレイン電極５４と、ソース電極５３及びドレイン電極５４上及びその間に形成された有機半導体層５５と、有機半導体層５５、ゲート電極５１及びドレイン電極５４上に形成されたゲート絶縁膜５２と、ゲート絶縁膜５２に形成されたゲート電極５１とを備える、ボトムコンタクト・トップゲート型の有機トランジスタである。

又、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す有機トランジスタは、有機半導体層５５上に、互いに離れて形成されたソース電極５３及びドレイン電極５４と、有機半導体層５５、ソース電極５３及びドレイン電極５４上に形成されたゲート絶縁膜５２と、ゲート絶縁膜５２に形成されたゲート電極５１とを備える、トップコンタクト・トップゲート型の有機トランジスタである。

又、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す有機トランジスタは、ソース電極５３上に形成された有機半導体層５５と、有機半導体層５５上に形成されたドレイン電極５４と、有機半導体層５５中に、全周囲をゲート絶縁膜５２で覆われて形成されたゲート電極５１とを備える、縦型構造の有機トランジスタである。尚、ゲート絶縁膜５２は、ゲート電極５１の両面にのみ配置されても構わない。

図１２に、図７に示すボトムコンタクト・ボトムゲート型の有機トランジスタを、本実施形態に係る接触検出センサＡ及び押下検出センサＢに適用した場合の例を示す。

（端末装置の動作）
次に、本実施形態に係る端末装置の動作について、図１３を用いて説明する。

まず、ステップＳ１０１において、Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂは、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢをＸ軸、Ｙ軸方向にスキャンする。ここでは、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢが交互に、アレイ状にそれぞれｍ行ｎ列で配置されているとする。

そして、ステップＳ１０３において、Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂは、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢから出力された電圧を受信した場合は、ステップＳ１０４に進み、受信しない場合は、ステップＳ１０１の処理に戻る。又、ステップＳ１０３において、Ａ／Ｄ変換部１２０は、Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂから受信した電圧をデジタル信号に変換する。そして、走査信号処理部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１２０から受信したデジタル信号を受信する。位置認識部１３３は、アレイ状にｍ行ｎ列で配置された接触検出センサＡ及び押下検出センサＢのうち、どの位置にあるセンサが検知したかを認識する。

次に、ステップＳ１０４において、位置認識部１３３は、押下検出センサＢが検知したか否か判断する。押下検出センサＢが検知した場合は、ステップＳ１０５へ進む。そして、ステップＳ１０５において、位置認識部１３３は、接触検出センサＡが検知したか否か判断する。接触検出センサＡが検知した場合は、ステップＳ１０７へ進み、接触検出センサＡが検知しない場合は、ステップＳ１０８へ進む。

一方、ステップＳ１０４において、押下検出センサＢが検知しない場合は、ステップＳ１０６へ進み、接触検出センサＡが検知した場合は、ステップＳ１０９へ進む。

ここで、ステップＳ１０７において、制御信号処理部１３４は、接触検出センサＡによって検出された位置及び当該位置が接触状態であること、及び押下検出センサＢによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成する。このときの制御信号としては、例えば、ディスプレイに表示されたアイコンの選択（クリック）や、入力処理などが挙げられる。

又、ステップＳ１０８において、制御信号処理部１３４は、押下検出センサＢによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成する。このときの制御信号としては、例えば、手書き入力や、ドラッグ（圧をかけたまま移動）及びドロップ（圧力オンからオフへの操作）などが挙げられる。

又、ステップＳ１０９において、制御信号処理部１３４は、接触検出センサＡによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する。このときの制御信号としては、例えば、カーソル移動などが挙げられる。

尚、図１３において、押下検出センサＢの検知処理の後、接触検出センサＡの検知処理を行ったが、この順序はこれに限られるわけではなく、接触検出センサＡの検出処理を先に行ってもよく、接触検出センサＡと押下検出センサＢの検知処理を同時に行ってもよい。

次に、テンキー上に変位検出センサ１００が設けられている場合、例えば、図４に示す場合の動作について、図１４を用いて説明する。

まず、ステップＳ２０１において、入力部２１０からテンキーの入力操作が行われると対応するキー情報がＣＰＵ１３０に伝達される。そして、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１３０は、テンキー入力に応じた処理を行う。

次に、ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１３０は、シート状の変位検出センサ１００がアクティブであるか否か判断する。変位検出センサ１００をアクティブとするか否かは、端末装置に設けられた切り替えスイッチや、画面操作によるソフトウェア上での選択などにより決定される。又は、テンキー入力処理が完了した時点で、アクティブとしてもよい。変位検出センサ１００がアクティブである場合は、ステップＳ２０４へ進む。尚、変位検出センサ１００をアクティブとしない場合としては、誤動作を防ぐため、テンキーのみで使用したい場合などが挙げられる。

ステップＳ２０４の処理は、図１３のステップＳ１０１の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

次に、ステップＳ２０５において、メモリ管理部１３２は、Ｘ軸出力部１１０ａ及びＹ軸走査部１１０ｂのスキャンの結果をメモリ１４０に保管し、前回保管したメモリ値と比較する。そして、メモリ管理部１３２は、前回保管したメモリ値と異なる場合に、センサが検知したと判断する。

ステップＳ２０６〜２１２の処理は、図１３のステップＳ１０３〜１０９の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

次に、変位検出センサ１００がテンキー入力を兼ねている場合、例えば、図５（ｂ）に示す場合の動作について、図１５を用いて説明する。尚、図１５において、しきい値ａ＞しきい値ｂの条件が成り立っているとする。

まず、ステップＳ３０１〜３０４は、図１４のステップＳ２０４〜２０７と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ３０５において、ＣＰＵ１３０は、押下検出センサＢがあるしきい値ａ以上の圧力や時間で検知されたか否か判断する。しきい値ａ以上で検知された場合、ステップＳ３０６へ進み、テンキー入力処理を行う。

次に、ステップＳ３０７において、ＣＰＵ１３０は、押下検出センサＢがあるしきい値ｂ以上の圧力や時間で検知されたか否か判断する。しきい値ｂ以上で検知された場合、テンキー入力ではない押下処理であると判断する。

ステップＳ３０８〜３１２の処理は、図１４のステップＳ２０８〜２１２の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（作用及び効果）
本実施形態に係る変位検出センサ１００、変位検出装置１５０及び端末装置２００によると、物体が表面に接触することによる電位の変化を検出する接触検出センサＡと、物体が表面を押下することによる圧力の変化を検出する押下検出センサＢとを備えることにより、タッチパッドのみで、ｘ−ｙ平面内の移動及びｚ軸方向の押下を検出することができる。

このように３次元（ｘ−ｙ−ｚ）入力を可能にしたため、タッチパッドを押す圧力の差により、ドラッグとカーソル移動の区別を１枚のシート状で実現できる。又、ドラッグ及びドロップなどの複雑な操作にも対応できる。又、筆文字入力など、筆圧による表現にも対応可能である。更に、押す圧力によって異なる信号入力が可能で、１枚のシートで入力できる信号の幅を増加させることができる。

又、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢのスイッチング素子として、有機トランジスタを用いているため、非常に薄いシート上に加工できるため、軽量であり、割れにくいという利点がある。

又、本実施形態に係る端末装置２００において、接触検出センサＡによって検出された位置及び押下検出センサＢによって検出された位置は、キーに対応する。このため、キーに対応した情報をディスプレイ２２０に出力することができる。

又、端末装置２００は、複数のキーを配置した入力部２１０を備え、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、入力部２１０上に配置されてもよい。このように、入力部２１０上にセンサを配置すると、スペースの少ない小型の端末装置２１０に容易に適用することができる。

又、端末装置２００において、接触検出センサＡ及び押下検出センサＢは、ディスプレイ２２０上に配置されてもよい。このように、ディスプレイ２２０上にセンサを配置すると、スペースの少ない小型の端末装置に容易に適用することができる。

又、端末装置２００は、複数のキーに対応して配置された弾性体１を備える。このため、キーのクリック感を保つことができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記の実施形態では、スイッチング素子として有機トランジスタを例に挙げ、説明したが、無機材料からなるトランジスタでも構わない。又、有機トランジスタの構造も限定されるわけではなく、MIS（metal-insulator-semiconductor）構造でもSIT（static induction transistor）構造でも構わない。但し、テンキーの上に重ねて用いるなど、フレキシブル性が必要なセンサ装置を作製する場合、プラスチック基板の耐熱温度以下例えば１８０℃以下の低温プロセスにて形成が可能な有機トランジスタを用いることが望ましい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施形態に係る変位検知センサの断面図である。 本実施形態に係る変位検知センサの上面図である。 本実施形態に係る端末装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る変位検知センサの使用例である（その１）。 本実施形態に係る変位検知センサの使用例である（その２）。 本実施形態に係る変位検知センサの使用例である（その３）。 変形例に係る変位検知センサに用いられる有機トランジスタの（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である（その１）。 変形例に係る変位検知センサに用いられる有機トランジスタの（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である（その２）。 変形例に係る変位検知センサに用いられる有機トランジスタの（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である（その３）。 変形例に係る変位検知センサに用いられる有機トランジスタの（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である（その４）。 変形例に係る変位検知センサに用いられる有機トランジスタの（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である（その５）。 図７に示す有機トランジスタを用いた場合の変位検知センサの断面図である。 本実施形態に係る端末装置の動作を示すフローチャートである（その１）。 本実施形態に係る端末装置の動作を示すフローチャートである（その２）。 本実施形態に係る端末装置の動作を示すフローチャートである（その３）。

符号の説明

Ａ…接触検出センサ
Ｂ…押下検出センサ
１…弾性体
２…フレキシブル基板
３ａ…有機トランジスタ
３ｂ…有機トランジスタ
４…誘電体
５…圧電体
６…コンタクト部
７…コンタクト部
８…電極
９…誘電体
１１…下部感圧電極
１２…上部感圧電極
３１…第１の電極
３２…第２の電極
３３…第３の電極
３４…有機半導体層
１００…変位検出センサ
１１０ａ…Ｘ軸出力部
１１０ｂ…Ｙ軸走査部
１２０…変換部
１３０…ＣＰＵ
１３１…走査信号処理部
１３２…メモリ管理部
１３３…位置認識部
１３４…制御信号処理部
１４０…メモリ
１５０…変位検出装置
２００…端末装置
２００ａ…携帯電話
２００ｂ…ノートパソコン
２１０…入力部
２１０…端末装置
２２０…ディスプレイ

Claims (8)

1. 第１の電極と、該第１の電極に接続された第１のスイッチング素子とを含み、物体が表面に接触することによる電位の変化を検出する接触検出センサと、
   第２の電極と、該第２の電極に接続された第２のスイッチング素子とを含み、物体が表面を押下することによる圧力の変化を検出する押下検出センサとを備え、
   前記接触検出センサ及び前記押下検出センサは、規則性を持ってアレイ状に複数配置されることを特徴とする変位検出センサ。
2. 前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、有機トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の変位検出センサ。
3. 特定の面において、物体が当該面の表面に接触することを検出する接触検出センサと、
   前記特定の面において、物体が当該面の表面を押下することを検出する押下検出センサと、
   前記接触検出センサによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する、あるいは、前記押下検出センサによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成し、前記制御信号を外部デバイスへ送信する制御信号処理部と
   を備えることを特徴とする変位検出装置。
4. 特定の面において、物体が当該面の表面に接触することを検出する接触検出センサと、
   前記特定の面において、物体が当該面の表面を押下することを検出する押下検出センサと、
   前記接触検出センサによって検出された位置及び当該位置が接触状態であることに基づいて制御信号を生成する、あるいは、前記押下検出センサによって検出された位置及び当該位置が押下状態であることに基づいて制御信号を生成する制御信号処理部と、
   前記制御信号に応じて、前記接触検出センサによって検出された位置、あるいは、前記押下検出センサによって検出された位置に対応する情報を出力するディスプレイと
   を備えることを特徴とする端末装置。
5. 前記接触検出センサによって検出された位置及び前記押下検出センサによって検出された位置は、キーに対応することを特徴とする請求項４に記載の端末装置。
6. 複数のキーを配置した入力部を更に備え、
   前記接触検出センサ及び前記押下検出センサは、前記入力部上に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の端末装置。
7. 前記複数のキーに対応して配置された弾性部材を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の端末装置。
8. 前記接触検出センサ及び前記押下検出センサは、前記ディスプレイ上に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の端末装置。

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