JP3465537B2 - 入出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機、ファク
シミリやプリンターなどのＯＡ機器、パーソナルコンピ
ューターやワードプロセッサ、更にはハンデイ端末機器
や携帯型情報通信機器など電子機器に広く用いられる液
晶表示パネル、ＥＬ等を備えた入出力装置（ユーザーイ
ンタフェース装置）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の入出力装置として、例え
ば複写機やファクシミリ等のＯＡ機器や電子機器のコン
トロールパネルなどに使用される入出力装置では、当該
機器の操作情報及びこの操作情報に応じた仮想操作ボタ
ンを表示する液晶表示画面等の情報入力ディスプレイを
備え、上記仮想操作ボタンの押圧によって機能選択やコ
ピー枚数の指示等の制御情報を当該機器に入力し得るも
のが知られている。

【０００３】このような入出力装置に関する技術として
は、例えば、実開昭６２−１３９０２５号公報、実開平
３−１２４５４２号公報、特開平６−３３２６０２号公
報及び特開昭６３−２４７８１９号公報等に開示されて
いるものが既に提案されている。

【０００４】上記実開昭６２−１３９０２５号公報に係
る操作パネルスイッチは、多数表示を行なう操作パネル
スイッチであって、ドットマトリックス液晶表示素子の
上面に、複数の透明電極を有するメンブレンスイッチを
配置するように構成したものである。

【０００５】また、上記実開平３−１２４５４２号公報
に係る液晶表示パネルを用いたスイッチ機構は、電子機
器の各種の機能をコントロールするスイッチ機構におい
て、電子機器の各種の機能を表すシンボル群が表示され
る液晶表示パネルと、複数画面分のシンボル群を記憶す
るメモリ部と、前記液晶パネルの前面に設けられてお
り、表示されたシンボル群に応じた機能に切り換えられ
る透明な感圧センサと、この感圧センサの機能を切り換
えるインターフェイス部と、前記液晶表示パネルを裏面
から照射するバックライトとを具備するように構成した
ものである。

【０００６】さらに、上記特開平６−３３２６０２号公
報に係る情報処理装置は、種々の情報を表示する液晶デ
ィスプレイと、前記液晶ディスプレイの前面に張られた
感圧式タッチパネルと、前記液晶ディスプレイ上に適宜
表示され、表示時には、その表示上に入力された座標位
置を前記感圧式タッチパネルから受けとるソフトウェア
キーボードと、前記ソフトウェアキーボードの前面に置
いたり取り外したりする、前記ソフトウェアキーボード
のキー配列に合わせて上面にキーボタン状の突起を設
け、その突起の表面に前記ソフトウェアキーボードのキ
ー文字配列に合わせた文字を印刷などにより表示した突
起付キーボード入力補助部とを備えるように構成したも
のである。

【０００７】一方、上記特開昭６３−２４７８１９号公
報に係るタッチパネル入出力装置は、多数のキャラクタ
領域の集合として表示画面が構成される表示装置と、前
記画面上に重ねて設けられたマトリックス状のディジタ
ルタッチスイッチであって、１つの座標を検知する１つ
の区画領域の大きさが前記キャラクタ領域の区画とほぼ
等しく、かつ前記表示装置のキャラクタ領域の表示ピッ
チと前記ディジタルタッチスイッチの区画領域の検出ピ
ッチがほぼ等しいディジタルタッチスイッチとを有する
タッチパネル入出力装置において、前記表示装置のキャ
ラクタ領域に対して前記ディジタルタッチスイッチの区
画領域をＸ方向およびＹ方向に各々１／２ピッチずつず
らして重ねて配置するように構成したものである。

【０００８】図２４は上記の如く種々提案されている技
術のうち、従来の複写機のコントロールパネルの具体的
構造を示す分解図である。かかる従来の構造において、
上記情報入力ディスプレイは、板ガラスを張り合わせて
形成されている透過型の液晶表示画面２１と、この表示
画面２１の上に重畳配置されるタッチパネル２２とから
構成されており、開口部２３を有するパネル板２４が当
該情報入力ディスプレイを覆うようになっている。ま
た、上記タッチパネル２２は、２枚のガラス基板上に所
定のピッチ（例えば４ｍｍピッチ）でＩＴＯ等の透明な
導電性薄膜のマトリックスを形成した後に、これらガラ
ス基板を僅かな間隙を持たせて張り合わせたものであ
り、当該タッチパネル２２の任意の位置を押圧すると、
かかる押圧力によって互いに対向する導電性薄膜が局所
的に接触して電気的導通を生じ、出力信号のレベル変化
に基づいてＣＰＵ回路２５がタッチパネル２２上の押圧
位置を特定するように構成されている。尚、図中におい
て符号２６は上記液晶表示画面２１を背後から照明する
蛍光灯、符号２７は蛍光灯２６の照射光を液晶表示画面
２１の全面に拡散させる光拡散板、符号２８は上記蛍光
灯２６を点灯させるインバータ回路である。

【０００９】このような従来の情報入力ディスプレイに
おいては、当該機器の使用機能に応じた仮想操作ボタン
を上記液晶表示画面２１に表示し、これをユーザに押圧
させるようにすれば、ユーザはタッチパネル２２上から
当該仮想操作ボタンを押圧することになるので、タッチ
パネル２２上の押圧位置と仮想操作ボタンの表示位置と
の関係から、当該仮想操作ボタンが押圧されたか否かを
チェックすることができる。従って、かかる情報入力デ
ィスプレイを有する従来のコントロールパネルでは、上
記液晶表示画面２１の表示内容を使用機能毎に変更する
ことにより、一つの仮想操作ボタンに複数の機能を割り
付けることができるので、コントロールパネル上に設け
る物理的な操作ボタンの数を著しく減少させることがで
きた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の情報入
力ディスプレイにおいては、液晶表示画面の前面にタッ
チパネルを配していることから、表示画面のコントラス
トが低下してその表示内容を見づらいといった問題点が
あり、表示内容の見やすさを考慮する場合、前述の如く
液晶表示画面を透過型にすると共にその背面側にバック
ライトを設けざるを得なかった。

【００１１】また、タッチパネルや液晶表示画面がガラ
ス板を基板としていることから、タッチパネルの感度が
悪化してきた場合等、ユーザが当該タッチパネルを強く
押圧する状況が生じた際には、押圧力によってこれらガ
ラス板が割れる懸念もあった。

【００１２】一方、コピー枚数を入力するテンキーの如
く頻繁に使用する操作ボタンを仮想操作ボタンとして情
報入力ディスプレイに表示させると、コントロールパネ
ルの外観はすっきりするものの、逆に操作性が悪化する
という懸念がある。このため、図２４に示すように、従
来のコントロールパネルでは使用頻度の高いテンキー等
の操作ボタン２９は情報入力ディスプレイと別個に設け
ており、当然の如く当該操作ボタン２９の下側にはに入
力スイッチ３０の配列されたスイッチマトリックス基板
３１が設けられている。このスイッチマトリックス基板
３１は前述したタッチパネル２２と並んで配設されるも
の故、これらを一体にすることができればコントロール
パネルの組立が容易となり、製造コストの低下も期待す
ることができる。

【００１３】しかし、パネル板２４に覆われてしまう上
記スイッチマトリックス基板３１は操作ボタン２９の押
圧力さえ電気信号に変換できるのであれば、如何なる構
造の入力スイッチ３０を配列したものであっても差し支
えないが、前述したタッチパネル２２には透明でなけれ
ばならないという制約があり、両者を一体化して製作す
ると逆に製造コストが上昇してしまうという問題点があ
った。

【００１４】なお、液晶パネルを押圧力から保護するた
め、液晶パネルと緩衝材を組み合わせる技術について調
査をしたところ、次に示す特開平７−１１４０１０号公
報、特開平６−７５２１０号公報、特開平６−７５２１
３号公報、特開平６−７５７０１号公報、特開平８−３
２７９７５号公報、特開平６−３３７４１１公報及び特
開平７−２０９６３５公報等に開示されているように多
くの特許出願が既になされていることがわかった。

【００１５】上記特開平７−１１４０１０号公報に係る
液晶表示装置は、液晶表示素子を有する液晶表示部と、
その液晶表示部の表示側に配設され、光を透過する光透
過部と、その光透過部と前記液晶表示部との間に介在
し、自身の屈折率が空気の屈折率よりも前記光透過部の
屈折率に近く、且つ前記光透過部の変形を実質的に吸収
できる程度の柔軟性を有する材料で構成されてなる緩衝
部とを備えるように構成したものである。

【００１６】また、上記特開平６−７５２１０号公報、
特開平６−７５２１３号公報、特開平６−７５７０１号
公報及び特開平８−３２７９７５号公報等は、液晶表示
装置やその製造方法に関する技術を提案するものであ
る。

【００１７】これらのうち、上記特開平６−７５２１３
号公報に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルにタブレ
ット板を設けて手書入力を可能とした液晶表示装置にお
いて、液晶表示パネルとその視認側の透明保護板が緩衝
性を有する透明な粘接着性樹脂で接着されており、その
接着層の両接着対象に対する屈折率差が０．２以下であ
るように構成したものである。

【００１８】また、上記特開平８−３２７９７５公報に
係る液晶表示装置は、液晶表示パネルの視認側に、緩衝
性を有する弱接着性の透明樹脂シートを介しタブレット
板を密着配置するように構成したものである。

【００１９】さらに、上記特開平６−３３７４１１公報
に係る液晶表示装置における光散乱防止構造並びにその
製造方法は、液晶セルと、この液晶セル表面側に形成さ
れる緩衝層と、この緩衝層によって液晶セルに対して一
定厚みの間隙を隔てて並設される保護パネルとを具えて
成る液晶表示装置において、前記緩衝層は光散乱防止素
材により形成され、更に緩衝層は前記液晶セル及び保護
パネルに対して脱気状態で密着接合されるように構成し
たものである。

【００２０】又さらに、上記特開平７−２０９６３５公
報に係る液晶表示装置における光散乱防止構造並びにそ
の製造方法は、液晶セルと、この液晶セル表面側に形成
される緩衝層と、この緩衝層によって液晶セルに対して
一定厚みの間隙を隔てて並設される保護パネルとを具え
て成る液晶表示装置において、前記緩衝層は光散乱防止
素材により形成されるとともに緩衝層は前記液晶セル及
び保護パネルに対して脱気状態で密閉接合され、更に保
護パネルは少なくともその表面を硬質層とした合成樹脂
製であるように構成したものである。

【００２１】しかし、これらの技術の場合には、まず、
液晶表示パネルと偏光板の間に緩衝材を挟み、しかも液
晶表示パネルと偏光板とを周囲で支えるように構成する
と、液晶表示パネルと偏光板の間には空気の層が存在す
ることになり、偏光板の上部から入ってきた光は、偏光
板と空気の屈折率の違いから、液晶表示パネルと偏光板
との間の間隙で全反射が生じ、液晶表示パネルが見にく
くなるという問題点が新たに生じる。

【００２２】また、上記提案に係る技術の場合には、い
ずれも液晶表示パネルの上部に入力スイッチを配置した
ものであるため、前述したように、上部に配置される入
力スイッチによって、表示画面のコントラストが低下し
てその表示内容が見づらいといった問題点や、表示内容
の見やすさを考慮すると、液晶表示画面を透過型にする
と共にその背面側にバックライトを設けざるを得ないと
いう問題点が依然として残ることになる。また、タッチ
パネルや液晶表示画面がガラス板を基板としていること
から、タッチパネルの視認性が悪化してきた場合など、
ユーザが当該タッチパネルを強く押圧する状況が生じた
際には、緩衝層を設けても押圧力によってガラス板が割
れる懸念があるという問題点も依然として残ることにな
る。

【００２３】この発明は上記問題点を解決して、操作性
及び視認性が優れ、しかも構成が簡単な入出力装置を提
供することを第１の目的とする。第２の目的は電極間に
実質的に流動性の材料を含む表示素子層を持つ表示パネ
ルで押圧等の外力により致命的な影響を受け易いものを
使用した場合にも、操作性及び視認性が優れ、かつ回復
不可能な誤表示をすることなく入力を確実に行うことが
できる入出力装置を提供することである。第３の目的
は、操作性及び視認性が優れ、かつより一層確実性に優
れた入力が可能な入出力装置を提供することである。第
４の目的は、第２、第３の目的が達成でき、所定の関係
を満たすことにより表示手段への保護性と入力確実性が
より優れた入出力装置を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
めに、第１の発明（請求項１及び６記載）の入出力装置
は、可撓性のある表示画面上に情報を表示する表示手段
と、前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けら
れ当該表示画面の視認側からの押圧により当該押圧に対
応した表示画面上の位置を検出する検出手段とを備え、
前記表示手段が、表示素子層として電極間に実質的に流
動性又は非流動性の材料を挟んで成り、前記表示手段
が、表示素子層として電極間に実質的に非流動性の材料
を挟んでなる場合には、前記押圧に対して電極間の距離
が変化しにくい表示パネルであるものである。

【００２５】この第１の発明では、可撓性のある表示画
面の下に検出手段を設けることにより表示手段（表示装
置）と検出手段（入力装置）を一体型にしたので、表示
画面上の表示内容（例えば、仮想ボタン）に応じて指又
はペン等により表示画面の視認側から押圧すれば、押圧
力に対応して表示画面が撓んで押圧力が検出手段に伝達
され、検出手段が表示画面上の位置を検出して入力がで
き、非常に操作性がよい。例えば、検出装置が、仮想ボ
タンの表示領域内であれば仮想ボタンの押下という入力
操作が行われたことになる。更に、表示画面の下に検出
手段が設けられているので、表示画面上にタッチパネル
のような表示の邪魔をするものがないので、非常に視認
性がよい。このため従来視認性を高めるためのバックラ
イト等を表示画面の背面側に用いるような表示手段でも
必ずしも必要としないので、表示手段の構成が簡単とな
り、表示手段を安価にできる。しかも、表示手段が、表
示画面上用のタッチパネルのように透明にする必要がな
いので、表示画面上用のタッチパネルに比べて、材料、
製造方法に制限が少ないので、非常に入力装置を安く作
ることができ、従って、入出力装置を安く作ることがで
きる。更に表示素子層として電極間に実質的に非流動性
の材料を挟んで成り、電極間の距離が変化しにくい表示
パネルを表示手段として使用しているので、視認側から
の押圧に対して表示手段の表示に致命的な影響を受けな
いので、影響を除くための特別な構成要素が不要とな
り、構成を簡単にすることができる。

【００２６】このような表示パネルとしては、例えば、
ＥＬパネル（例えば特開平７−７８６９０号公報参照）
や、球体回転型表示パネルがある。ここで、球体回転型
表示パネルとしては、例えば、米国特許第４１４３１０
３号に開示されているツイステイングボールパネルデイ
スプレイがあり、このデイスプレイは、半球表面を光吸
収材料（黒色）でコートし、残りの半球表面を光反射材
料でコートした微小な球体を多数回転可能に光透過性の
支持層内に閉じ込め、この支持層を光透過性の電極層等
で挟むことによって、支持層内の球体を電解や磁界によ
って回転させることにより、白黒反転させて画像の表示
を行うものである。

【００２７】また、前記検出手段としては、表示画面を
介して伝達される圧力を感じて押圧に対応した表示画面
上の位置が検出できるものなら、どのような種類のもの
でもよい。例えば、所定のピッチで複数の入力スイッチ
がマトリクス状に２次元配列されたスイッチマトリクス
基板があるが、入力の目的に応じてスイッチ（接点）ま
たは検出点は一つでもよいし、それ以上でもよい。位置
検出もデイジタル的な検出でも良いし、アナログ的な検
出でもよい。

【００２８】好ましくは、前記検出手段がシート状の感
圧型検出手段であり、かつ前記表示手段がこのシート状
の検出手段上に積層配置されるシート状の表示パネルで
ある。このように、シート状のものを使用すれば、軽く
できると共に、スペース効率がよいので、携帯用電子機
器に適用できると共に、本願発明を使用した入出力装置
を各種電子機器に適用すれば、電子機器を小型で軽量に
することができる。シート状の感圧型検出手段として、
構造が簡単な例としてはメンブレンスイッチがある（例
えば、特許第２５５６７１１号公報参照）。シート状の
表示パネルとしては、上述の各種表示パネルのように、
シート状のものがある。

【００２９】 第１の発明（請求項１記載）の入出力装
置では、可撓性のある表示画面上に情報を表示する表示
手段と、前記表示画面の視認側からの押圧力を表示手段
が表示可能な圧力に調整する調整手段と、前記表示画面
に対して視認側から遠い位置に設けられ前記調整手段で
調整された力により前記押圧に対応した表示画面上の位
置を検出する検出手段を備え、前記表示手段が、表示素
子層として電極間に実質的に流動性の材料を挟んで成る
表示パネルである。即ち、調整手段が視認側からの押圧
力を表示手段が表示可能な圧力に調整するので、押圧力
により表示画面が撓むことにより、表示パネルの表示素
子層の流動性のある材料が回復不能に変化して表示等に
致命的な障害や影響を与えて誤表示することなく、押圧
に応じた適切な圧力を検出手段に伝達することができ、
入力を適切に行うことができる。

【００３０】この調整手段は、好ましくは、前記押圧に
よる局所的な応力を分散させると共に分散された応力を
前記検出手段に伝達する緩衝手段を含むものである。こ
の緩衝手段は、押圧力の局所的な圧力を分散させて不必
要な外力を吸収すると共に、検出手段が検出に必要な圧
力を伝達するように働く。従って、入力が確実に行える
状態で、表示手段の表示画面に対する局所的な押圧力に
よる流動性材料を持つ表示素子層等の表示パネルに対す
る致命的な影響を取り除くことができるので、回復不能
等の誤表示を防止することができる。

【００３１】更に、好ましくは、前記検出手段が、１以
上の検出点（例えば接点）を持ち、前記調整手段が、更
に前記表示素子層を介して前記分散され応力を前記検出
点に集中させる集中手段を含むものである。この集中手
段により、検出点に分散され応力を集中させるので、比
較的弱い圧力でも表示手段に誤表示をさせることなく確
実に入力することができる。

【００３２】好ましくは、前記緩衝手段が、前記表示素
子層の視認側に設けられる緩衝層及び前記緩衝層より下
の層に表示素子を保護する補強層を含むものである。従
って、表示パネルの表示素子層に作用する押圧力を、緩
衝層によって吸収することができ、回復不能な誤表示を
防止することができると共に、検出手段に適切に分散さ
れた応力を検出手段に伝達できる。このため、表示手段
の外力に対する保護と入力の確実性を増すことができ
る。更に、前記緩衝手段が、更に補強層を含む場合に
は、補強層によって広い範囲に応力を分散させることが
できるので、表示素子を確実に保護することができ、表
示素子の回復不能な誤表示を一層確実に防止することが
できる。この補強層は、表示素子層等が弾力性が少なく
比較的剛性があり撓みが少ない構造を持つ場合には省略
することができる。前記緩衝層が、好ましくはゲル状の
樹脂材料またはゴム状の樹脂材料で構成されるものであ
る。このような材料を使用すれば、視認性を低下させる
ことなく、表示手段に対する十分な緩衝性（保護性）と
検出手段への確実な伝達性が得られる。

【００３３】前記集中手段が、検出手段の検出点（例え
ば接点）に対応する検出面上、検出面内、又は背面に設
けられた突起である。例えば、この突起の例としては、
実開平３−８２５２８号公報の全文明細書、実公平２−
３２３３号公報、実公平４−４８５８９号公報等に記載
されているものがある。集中手段を突起で実現できるの
で、入出力装置を比較的容易に構成できる。検出面上に
設けられる突起等の場合には、突起による表示手段への
影響を避けるためには、弾性材料を使用するのが好まし
い。

【００３４】 尚、第１の発明において、表示素子とし
て、液晶表示素子の他に、電気泳動表示素子やエレクト
ロクロミック表示素子（ＥＣＤ）等で、電極間の材料が
実質的に流動性があり、押圧等の外力に対して保護が必
要な構造を持つ場合に適用可能である。

【００３５】 第２の発明（請求項１１記載）の入出力
装置では、可撓性のある表示画面上に情報を表示する表
示手段と、前記表示画面に対して視認側から遠い位置に
設けられ当該表示画面の視認側からの押圧により当該表
示画面上の位置を検出する検出手段と、前記検出手段が
前記押圧力による圧力を受ける範囲を変更する変更手段
とを備えるものである。この変更手段により、前記検出
手段が前記押圧力による圧力を受ける検出面上の範囲を
所望の範囲に変更することができるので、入力内容や目
的に応じて押圧位置直下だけでなく、その周辺に圧力を
加えたり、あるいは押圧力を狭めて集中させたりするこ
とが可能となり、より一層確実性に優れた入力が可能と
なる。

【００３６】前記変更手段が、前記押圧力による圧力を
受ける範囲を広げる第１の手段と、前記押圧力による圧
力を受ける範囲を小さくする第２の手段を含むものであ
る。即ち、第１の手段で押圧力による圧力を受ける範囲
を広げたり、第２の手段で押圧力による圧力を受ける範
囲を小さくすることができる。

【００３７】前記表示手段が、好ましくは表示素子層を
含む表示パネルであり、前記第１の手段が、表示素子層
の下部に前記表示素子層を保護すると共に前記圧力を受
ける範囲を広げる補強層であり、第２の手段が、検出手
段の検出点（例えば接点）に対応する検出面上、検出面
内又は背面に設けられ前記押圧力を集中させる突起であ
る。この補強層によってより大きい範囲に応力を分散さ
せて表示素子を確実に保護することができると共に、補
強層によって検出手段が圧力を受ける範囲を所望の範囲
に広げることができるため、液晶表示素子の視認側から
の押圧力が確実にしかも広い範囲で検出手段に伝わり、
例えば、２つの検出点間を押圧したとき、それら２つの
検出点を検出するようにすれば、中間点も検出でき、検
出手段の分解能を向上させることができる。また、突起
により、前記押圧力を検出点に集中させ確実に入力する
ことができる。

【００３８】 第３の発明（請求項１３記載）の入出力
装置は、可撓性のある表示画面上に情報を表示する表示
手段と、前記表示画面の視認側からの押圧による局所的
な応力を分散させると共に分散された応力を伝達する緩
衝手段と、前記表示画面に対して視認側から遠い位置に
設けられ前記緩衝手段から伝達された応力に基づいて当
該押圧に対応した表示画面上の位置を検出する検出手段
と、前記検出手段が前記応力による圧力を受ける範囲を
変更する変更手段とを備えたものである。この結果、第
１乃至第３の発明の効果が得られる。

【００３９】前記表示手段が、好ましくは表示素子層を
含む表示パネルであり、前記緩衝手段が前記表示素子層
の視認側に設けられる緩衝層を含み、前記変更手段が、
表示素子層の下部に前記表示素子層を保護すると共に前
記圧力を受ける範囲を広げる補強層と前記検出手段の検
出点に対応する検出面上、検出面内又は背面に設けられ
前記押圧力を集中させる突起とを含み、前記緩衝層と、
前記表示素子層と、前記補強層との弾性係数の大小関係
が、補強層＞表示素子層＞緩衝層の関係を満たすように
設定したものである。このような関係を満たすことによ
り、視認側からの押圧に対して表示手段に対する十分な
緩衝性（保護性）と検出手段への確実な伝達性（入力確
実性）が得られる。

【００４０】 第１乃至第３の発明において、表示手段
の表示画面等を介して検出手段に押圧力を間接的に伝え
ているので、更に前記押圧により前記検出手段の位置検
出状態を確認する確認手段を設けるのが好ましい。この
確認手段により、直接的な入力に比べて感覚的に不確か
な間接的な入力に対して位置検出状態を確認できるの
で、入力操作を確実にすることができ操作性を良くする
ことができる。

【００４１】この確認手段としては、例えば、前記検出
手段の位置検出時に前記表示手段の表示状態を変化させ
る表示制御手段が好ましい。この表示制御手段により、
位置検出時に、仮想ボタンの反転表示等の強調表示や、
入力軌跡の表示の他に、単に表示画面の次画面への切替
え等々の表示状態を表示させることで実現される。又
は、確認手段として、押圧に対してその圧力が前記検出
手段の位置検出可能なとき、前記表示手段の視認側に圧
力を返す圧力戻し手段を含むものである。例えば、検出
手段の検出面、検出手段内、あるいはその背後に設けら
れる弾性部材等による圧力戻し手段により入力操作時の
押圧自体の操作感覚を良くすることで操作性を増すこと
ができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の実
施の形態について説明する。 実施の形態１ 図１は本発明を適用した複写機のコントロールパネルの
一実施例を示す分解斜視図である。同図において、符号
１は複数の入力スイッチが配列されたスイッチマトリッ
ス基板、符号２はこのスイッチマトリッス基板１の上に
重畳配置された情報表示画面、符号３はテンキー４を備
えると共に上記液晶表示画面２に対応した窓５を有する
パネル板である。

【００４３】先ず、上記情報表示画面２は反射型の液晶
表示画面であり、柔軟性を備えたシート状に形成されて
いる。この液晶表示画面２は、図３に示すように、電極
となるＩＴＯ（Ｉｎｔｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）９
が蒸着された一対の透明樹脂シート１０、１０の夫々に
強誘電性液晶１１を塗布した後、これらを互いに張り合
わせて液晶シート１２を形成し、更に、上記電極９に所
定の駆動電圧を印加するＳＴＮ液晶用ドライバーＩＣ１
３を、図２に示すように、上記透明樹脂シート１０、１
０に対して異方導電接着シート１４により熱圧着接続し
てＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）
１５を形成している。また、表示画面のコントラストを
高めるため、上記液晶シート１２を一対の樹脂製偏光板
１６、１６で挟み込むと共に、上記スイッチマトリッス
基板１との対向面には厚さ５０μｍのアルミニウム製反
射膜１７を接着してある。更に、上記液晶シート１２内
に封じ込めた液晶１１に局所的な応力が作用するのを防
止するため、液晶表示画面２の上面は厚さ０．２ｍｍ程
度の樹脂性フィルム１８で被覆し、これを緩衝材とし
た。

【００４４】一方、上記スイッチマトリックス基板１
は、メンブレン基板６上に個々が独立した複数の入力ス
イッチ７をマトリックス状に配列したものであり、各入
力スイッチ７は銅からなるキー電極を上記メンブレン基
板６上にマトリックス配線することによって形成されて
いる。また、上記メンブレン基板６上には各入力スイッ
チでの電気的導通を検知するＣＰＵ回路８が設けられて
いる。更に、この入力スイッチ７を押圧した時の操作感
を与えるため、各入力スイッチ７のキー電極に対応する
部位には、図３に示すように、ドーム状の板バネ７ａが
設けられ、押圧力に対して適度な抵抗が生じるようにな
っている。

【００４５】本実施例ではこのように構成されたスイッ
チマトリックス基板１上に上記液晶表示画面２を重畳配
置しているが、前述したように上記液晶表示画面２は柔
軟性のあるシート状に形成されているので、当該液晶表
示画面２を直接押圧することによってスイッチマトリッ
クス基板１上の入力スイッチ７を押圧することができる
ようになっている。従って、ユーザが上記液晶表示画面
２に表示された仮想操作ボタンを押圧すると、かかる画
面２の下側において当該仮想操作ボタンに対応した入力
スイッチ７が押圧され、上記ＣＰＵ回路８が押圧された
入力スイッチ７を特定することにより、当該仮想操作ボ
タンが操作されたか否かを判別することができるもので
ある。

【００４６】一方、本実施例において、上記スイッチマ
トリックス基板１上に配列された入力スイッチ７は液晶
表示画面２の下方だけではなく、パネル板３に設けられ
たテンキー４の下方にも位置している。すなわち、テン
キー４の押圧によって電気的導通を生じる入力スイッチ
と仮想操作ボタンの押圧によって電気的導通を生じる入
力スイッチは１枚のメンブレン基板６上に配列されてい
る。

【００４７】従って、この実施例では１枚のスイッチマ
トリックス基板１で仮想操作ボタンによる入力とテンキ
ー４による入力との双方を担うことができ、テンキーに
対応するスイッチマトリックス基板をタッチパネルと別
個に設けることが必要とされた従来のコントロールパネ
ルよりも製造コストの低減化を図ることができるもので
ある。

【００４８】尚、上記実施例ではスイッチマトリックス
基板１上に配列された入力スイッチをメンブレンスイッ
チとしたが、ユーザによる仮想操作ボタンの押圧力を電
気信号のオン／オフに変換できるものであれば、スイッ
チとして使用することができる。スイッチの配列は、マ
トリックスに限らず、どのような配列でもよいし、その
数も１以上であればよい。

【００４９】実施の形態２ この実施の形態２は、実施の形態１に対して外力に対す
る表示装置の保護と入力装置の入力の確実性を更に強化
した例を示すものである。図４及び図５はこの発明の実
施の形態２に係る情報入力が可能な入出力装置を示す平
面図及び断面図である。

【００５０】この実施の形態２に係る入出力装置４０
は、図５に示すように、大きく分けて、当該入出力装置
４０が適用される機器の機能に応じて種々の画面が表示
される液晶表示パネル４１と、この液晶表示パネル４１
の下部に配置されるメンブレンスイッチ４２とから構成
されている。

【００５１】上記液晶表示パネル４１は、反射型の液晶
表示パネルからなり、可撓性を備えたシート状に形成さ
れている。液晶表示パネル４１は、液晶表示部４３の表
裏両面側に一対の偏光板４７、４７を配置して構成され
ているが、これらの一対の偏光板４７、４７は、液晶表
示部４３に直接積層されている必要はなく、一対の偏光
板４７、４７と液晶表示部４３との間に他の層や板状部
材を介在させても良い。この液晶表示パネル４１のう
ち、液晶表示部４３は、図５に示すように、透明電極で
あるＩＴＯ電極４４が所定のピッチで直線状に蒸着され
た一対のＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）製のシート
４５、４５の間に、液晶４６を積層して構成されてい
る。また、一対のＰＥＳシート４５、４５の外側には、
偏光板４７、４７が配置されている。上記一対のＰＥＳ
シート４５、４５にそれぞれ蒸着されるＩＴＯ電極４４
は、互いに直交するように所定のピッチで直線状に配置
されており、上側の電極４４と下側の電極４４とでマト
リックスを形成するようになっている。さらに、上記一
対のＰＥＳシート４５、４５の間に積層される液晶４６
としては、例えば、強誘電性高分子液晶が用いられる
が、これに限定されるものではなく、他の種類の液晶を
用いても勿論よい。

【００５２】上記液晶表示パネル４１の液晶表示部４３
としては、例えば、基本的な構成及び動作が特許第２５
１２２９０号公報等に開示されているように構成したも
のが用いられるが、更に具体的には、出光興産（株）社
の出願に係る特開平５−６１０６１号公報や特開平５−
２７３５３１号公報等に開示されているように構成した
ものを用いることができる。この液晶表示パネル４１の
液晶表示部４３は、例えば、透明な電極となるＩＴＯ電
極４４、４４が蒸着された一対のＰＥＳシート４５、４
５の一方又は双方に、強誘電性高分子液晶等からなる液
晶４６を塗布して製膜し、対向する一対のＰＥＳシート
４５、４５をラミネートした後、複数のローラ間を通過
させることによって曲げによる配向処理を施して製造さ
れる。ここで、強誘電性高分子液晶からなる液晶４６を
用いた液晶表示パネル４１は、メモリ性を有しているた
め、電圧の印加を停止した状態でも、表示画面を保持可
能であるという特性を有している。

【００５３】また、上記液晶表示パネル４１の表面側、
即ち視認側には、ＰＥＳシート４５と偏光板４７との間
に、乱反射等を防止して当該液晶表示パネル４１の視認
性を向上させるための視認性向上シートからなる緩衝層
４８が積層状態に配置されている。この視認性向上シー
トからなる緩衝層４８としては、例えば、ゲル状の樹脂
またはゴム状の樹脂からなるものが用いられる。この視
認性向上シートからなる緩衝層４８の表面には、電場が
加えられた液晶の光学的異方性の変化に基づいて表示画
像の濃淡を明らかにするために、偏光板４７が積層配置
されている。その際、可撓性を有する液晶表示部４３と
偏光板４７との間に介在される緩衝層４８は、他の部材
と屈折率が大きく異なると、外光の反射を起こしてしま
い、液晶表示パネル４１の表示品質が悪くなる。そのた
め、上記視認性向上シートからなる緩衝層４８として
は、空気の屈折率が１．０であるのに対して、強誘電性
液晶４６や偏光板４７等を構成する合成樹脂の屈折率は
１．４付近であるため、透明な緩衝層４８のゲル状樹脂
またはゴム状樹脂の屈折率は１．４近傍のものを用いる
のが最適である。

【００５４】これに適したものとして、例えば、日東電
工社製の視認性向上シートが屈折率１．４６であること
から、緩衝層４８としては、例えば、厚さ４００μｍの
粘着性を持った日東電工社製の視認性向上シートが用い
られ、この視認性向上シート４８は、液晶表示パネル４
１と偏光板４７との間に、その粘着性によって接着保持
された状態で介在される。上記緩衝層４８として用いら
れる視認性向上シートは、例えば、アクリル系ポリマー
等のゲル状樹脂や、シリコーン系樹脂ポリマー等のゴム
状樹脂からなるものが用いられる。

【００５５】また、上記液晶表示部４３の裏面側には、
何らの部材を介在することなく偏光板４７がそのまま積
層配置されており、この裏面側の偏光板４７は、液晶表
示パネル４１の表面側に配置される偏光板４７と直交す
るように配置されている。さらに、上記液晶表示パネル
４１の裏面側に配置された偏光板４７の下部には、液晶
表示パネル４１の表面側から入射する光を反射する反射
板４９が積層配置されている。この反射板４９として
は、例えば、アルミニウム箔等が用いられる。また更
に、上記反射板４９の下部には、液晶表示パネル４１の
押圧力に対する補強と、後述するメンブレンスイッチ４
２の分解能を向上させるための補強板５０が積層配置さ
れている。この補強板５０としては、例えば、アクリル
板やプラスチック板等が用いられる。

【００５６】さらに、上記補強板５０の裏面側には、液
晶表示パネル４１の表面側から指やペン等によって押さ
れた位置の座標を検知するための座標検知手段としての
メンブレンスイッチ４２が配置されている。このメンブ
レンスイッチ４２としては、図６に示すように、マトリ
クス状に形成された電極パターン５１をそれぞれ縦方向
及び横方向に沿って所定のピッチでそれぞれ有する一対
のスイッチシート５２、５２と、これら一対のスイッチ
シート５２、５２の間に配置され、電極パターン５１の
スイッチ部５３に対応した領域５４が円形状又は矩形状
に切り欠かれたスペーサシート５５からなるものが用い
られる。上記メンブレンスイッチ４２は、指等で押され
た領域のスイッチシート５２、５２が撓んで、これら一
対のスイッチシート５２、５２が形成されたスイッチ部
５３が互いに接触することにより、押された位置の座標
を検知するものが用いられる（特許第２５５６７１１号
公報）。

【００５７】しかし、上記メンブレンスイッチ４２とし
ては、これに限定されるものではなく、特開平８−３１
５６６８号公報や特開平８−２５８１４７号公報、特開
平８−２４１６４７号公報、あるいは特許第２５３０６
５１号公報等に開示されている種々のものを用いること
ができ、その種類は問わないものである。

【００５８】また、上記メンブレンスイッチ４２として
は、他に、矩形状に形成された一対の導電性基板の間
に、同一形状に形成された抵抗層を介在させ、導電性基
板の縦方向及び横方向の端部に検出用のグリッド電極を
設けることにより、導電性基板の一部が押圧されると、
縦方向及び横方向の端部に設けられた検出用のグリッド
電極間の抵抗値が変化するため、この縦方向及び横方向
に位置する検出用のグリッド電極間の抵抗値を検出し
て、指等で押された位置の座標を検知するように構成し
たアナログ型のものを用いても良い。このようなアナロ
グ型でもよいし、これに限らず、表示画面の視認側から
の押圧に応じて感圧して表示画面上の位置を検出できる
ものであれば、どのような種類のものでもよい。なお、
メンブレンスイッチ等のシート状の検出手段の場合に
は、押圧を受けて変形しない基盤を入出力装置（即ち、
検出手段の下）に設けるか、押圧を受けて変形しない基
盤の役割を果たす入出力装置が取り付けられる取付台、
又は入出力装置が載置される載置台が必要となる。

【００５９】図４は上記の如く構成される入出力装置４
０の制御基板との配線を示すものである。

【００６０】図４において、４１は液晶表示パネルを示
すものであり、この液晶表示パネル４１の下側には、メ
ンブレンスイッチ４２が積層状態に配置されている。液
晶表示パネル４１の配線は、液晶表示パネル４１のＩＴ
Ｏ電極４４にフレキシブル基板５５を介して所定の駆動
電圧を印加するＳＴＮ液晶用ドライバーＩＣ５６をＴＣ
Ｐ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）５７と
し、液晶表示パネル４１の透明樹脂シート４５の電極４
４を異方導電接着シート５８により熱圧着接続してい
る。また、上記ＴＣＰ５７は、プリント基板５９に接続
されている。

【００６１】図７は上記の如く構成される入出力装置４
０の制御回路を示すブロック図である。

【００６２】図７において、６０は入出力装置４０を制
御するためのＣＰＵを示すものであり、この入出力装置
４０のマトリックス状に形成されたメンブレンスイッチ
４２は、Ｘ方向又はＹ方向の一方向に沿って所定のピッ
チで配列された電極パターン５１が、ＣＰＵ６０からバ
ッファ回路６１を介して出力されるスキャン出力によっ
てスキャンされ、他の方向に沿って所定のピッチで配列
された電極パターン５１からの出力信号が、ドライバー
回路６２を介してＣＰＵ６０に入力され、ＣＰＵ６０
は、液晶表示パネル４１の視認側から指等で押圧された
位置の座標を検出するように構成されている。

【００６３】また、上記ＣＰＵ６０は、入力情報に基づ
いた表示画面を液晶表示パネル４１の液晶表示部４３に
表示する。すなわち、ＣＰＵ６０は、表示する画面の構
成データ（以下、フレームデータと呼ぶ）に基づいて、
ドライバー回路６３を介して液晶表示部４３への描画処
理を行うようになっている。上記液晶表示部４３に画面
を表示するためのフレームデータとしては、例えば、図
８に示すように、そのフレーム上に表示される仮想ボタ
ン等の領域を示す表示、さらにはアイコンイメージなど
のオブジェクトの表示情報（描画用）６５と、所定の領
域を押下することにより入力を行うタッチ領域の範囲を
指定する検出領域情報６６が含まれている。さらに、上
記オブジェクトの表示情報（描画用）６５は、図８に示
すように、ボタンオブジェクト情報への座標や明暗等の
表示を指定するポインター６７と、アイコンイメージオ
ブジェクト情報への座標や明暗等の表示を指定するポイ
ンター６８として機能するオブジェクトテーブルを備え
ている。

【００６４】以上の構成において、この実施の形態に係
る入出力装置では、次のようにして、情報入力ディスプ
レイに表示される操作情報や仮想操作ボタンの視認性に
優れると共に、かかる情報入力ディスプレイの操作時に
おける破損の懸念がなく、しかも低コストで製造するこ
とが可能となる。また、この実施の形態に係る入出力装
置では、次のようにして、液晶表示パネルをスイッチ素
子等の上部に配置することにより、液晶表示パネルが見
やすく、液晶表示パネルに表示される画像の視認性に優
れるように構成した場合でも、液晶表示パネルが押圧さ
れることによる液晶の配向こわれ等を確実に防止可能で
あるとともに、スイッチ素子などの動作を確実に行なう
ことが可能となっている。

【００６５】すなわち、この実施の形態に係る入出力装
置４０は、図５に示すように、フレキシブルな液晶表示
パネル４１の上部に、視認性向上シートからなる緩衝層
４８が配置されており、この視認性向上シートからなる
緩衝層４８としては、例えば、ゲル状の樹脂またはゴム
状の樹脂からなるものが用いられる。そのため、入出力
装置４０の表面に位置する偏光板４７上から加えられた
押圧力Ｆは、図９に示すように、偏光板４７の下部に配
置されたゲル状の樹脂またはゴム状の樹脂からなる緩衝
層４８に伝わり、ゲル状の樹脂またはゴム状の樹脂から
なる緩衝層４８が変形することで、ゲル状の樹脂または
ゴム状の樹脂からなる緩衝層４８が押圧力Ｆを吸収す
る。したがって、入出力装置４０の表面から加えられた
押圧力Ｆを緩衝層４８が吸収することにより、入出力装
置４０の表面から加えられた押圧力Ｆが弱められた状態
で液晶表示部４３に作用するため、液晶４６の配向こわ
れ等を確実に防止することができる。

【００６６】このように、フレキシブルな液晶表示部４
３上の視認性向上シート４８側に位置する偏光板４７の
上から押圧力Ｆを加えることにより、緩衝層４８を通し
て液晶表示部４３に力が作用するが、表面の偏光板４７
から加えられた押圧力Ｆは、図９に示すように、緩衝層
４８で分散／吸収されているので、液晶表示パネル４１
に加わる力Ｆは、局部的に集中することがなく、押圧力
Ｆを加えた箇所を中心に緩やかに液晶４６に伝わること
になる。そのため、偏光板４７の上から加えられた押圧
力Ｆは、緩衝層４８で分散／吸収されて緩衝され、フレ
キシブル液晶表示パネル４１に対しては、緩やかな変形
を生じさせるのみとなる。

【００６７】さらに、フレキシブルな液晶表示パネル４
１の下部に位置する偏光板４７及び反射板４９の下方に
は、補強板５０が配置されている。このフレキシブルな
液晶表示パネル４１の下方に配置された補強板５０は、
フレキシブルな液晶表示パネル４１の保護と、液晶表示
パネル４１の下方に位置するメンブレンスイッチ４２の
入力の確実性や分解能の向上に役立つようになってい
る。

【００６８】これに対して、液晶表示部４３の表面側に
緩衝層４８が無く、液晶表示部４３のみの場合には、図
９に示すように、上からの押圧力Ｆがそのままフレキシ
ブルな液晶表示部４３にそのまま加わり、液晶４６の内
部の配向が壊れることになる。一方、上記液晶表示部４
３の表面側に緩衝層４８を設けた場合には、図９に示す
ように、上からの押圧力Ｆを緩衝層４８が吸収して、局
部に集中する力を分散させる。このため、液晶表示部４
３に加わった局部応力が全体的に大きな曲率を持った応
力分布に変わる。さらに、液晶表示部４３の下に補強板
５０を配置することにより、緩衝層４８の存在によって
局部応力が大きな曲率の応力分布に変わったものを、液
晶表示部４３の下に補強板５０を配置することによっ
て、さらに平面に近い状態に戻し、液晶４６の配向こわ
れの原因である液晶内部の配向のずれを最小限にとどめ
ることができる。

【００６９】さらに説明すると、図１０に示すように、
液晶表示パネル４１の下に補強板５０を配置しない場
合、つまりフレキシブル液晶表示パネル４１の下方が空
間または、柔らかい材質のものを配置した場合には、フ
レキシブル液晶表示パネル４１に作用する押圧力Ｆによ
って、図１１に示すように、このフレキシブル液晶表示
パネル４１が大きく撓んでしまい、液晶４６の部分的な
変位量が大きくなって液晶４６の配向こわれが発生しや
すくなる。これに対して、フレキシブル液晶表示パネル
４１の下に補強板５０を配置した場合には、図１２に示
すように、補強板５０の強度のためにフレキシブル液晶
表示パネル４１が全体的に曲がり、それに伴いフレキシ
ブル液晶表示パネル４１の変位量が、図１３に示すよう
に小さく抑えられるので、液晶４６の配向こわれが発生
するのを確実に防止することができる。

【００７０】 また、液晶表示パネル４１の下方に配置
されるメンブレンスイッチ４２の分解能の観点からも、
液晶表示パネル４１の下方に補強板５０を配置するのが
望ましい。このように、本実施の形態では、緩衝層と、
表示素子層と、補強板との押圧力Ｆを加えたときの変形
しやすさの関係、つまり弾性係数の大小関係が、緩衝層
＞表示素子層＞補強板の関係を満たすように設定されて
いる。

【００７１】すなわち、液晶表示パネル４１の下方に配
置されるメンブレンスイッチ４２は、スイッチ形状が円
形である場合が多く、スイッチ部分の密度が粗い場合も
多いので、スイッチの分解能が仕様を満たさない虞れが
ある。液晶表示パネル４１の下方に補強板５０を配置し
ない場合は、図１４に示すように、スイッチの間を押し
た時にメンブレンスイッチ４２のスイッチシート５２が
局所的にたわみ、押した箇所の上下のメンブレンスイッ
チシート５２間の距離が近づくが、上下のスイッチ部５
３は接触せず、導通の反応がないためにこの位置での分
解能はないことになる。

【００７２】一方、液晶表示パネル４２の下方に補強板
５０を配置した場合は、図１５に示すように、補強板５
０が大きくたわむことにより、メンブレンスイッチ４２
のシート５２間で押される部分が多くなり、押した箇所
の両側の上下スイッチシート５２が確実に接触すること
になり、スイッチの導通反応がある。このように、補強
板５０を設けることにより、メンブレンスイッチ４２の
シート５２、５２に設けられたスイッチ部５３どうしが
確実に接触するので、液晶表示パネル４１の下方に補強
板５０を配置することが、メンブレンスイッチ４２の入
力の確実性や分解能を向上させる上でも望ましい。

【００７３】実施の形態３ 図１６はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前
記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明
すると、この実施の形態３では、補強板の位置が前記実
施の形態２と異なっている。

【００７４】すなわち、この実施の形態３では、液晶表
示パネル４１の表面側のＰＥＳシート４５と、視認性向
上シートからなる緩衝層４８との間に、補強板５０が配
置されている。また、液晶表示パネル４１の下方に位置
する反射板４９の下部には、直接メンブレンスイッチ４
２が配置されている。

【００７５】緩衝層４８の下に位置する補強板４７は、
図１７から明らかなように、緩衝層４８へ加わった圧力
を逆方向に向かわせることが目的であるために緩衝層４
８の下にあれば、その間にフレキシブル液晶表示パネル
４１の下に補強板５０を位置させても、緩衝層４８のす
ぐ下に補強板５０を位置させ、その下にフレキシブル液
晶表示パネル４１を位置させても同じ効果を発揮する。

【００７６】このように、補強板５０を、液晶表示パネ
ル４１の上側のＰＥＳシート４５と、視認性向上シート
からなる緩衝層４８との間に配置した場合には、液晶表
示パネル４１の変形を効果的に防止することができる。

【００７７】その他の構成及び作用は前記実施の形態２
と同一であるので、その説明を省略する。

【００７８】実施の形態４ 図１８はこの発明の実施の形態４を示すものであり、前
記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明
すると、この実施の形態４では、メンブレンスイッチの
接触した箇所が複数の場合に、計算によりその押された
位置を検知するように構成されている。

【００７９】すなわち、この実施の形態４では、図１８
に示すように、フレキシブルな液晶表示部４３の上に緩
衝層４８を配置するとともに、液晶表示部４３の下に補
強層５０を配置した場合や、フレキシブルな液晶表示部
４３の上に緩衝層４８と補強層５０とを配置した場合な
どには、隣接するスイッチ部の間の位置を押すと、隣接
する２つのスイッチ部が同時にオン状態となるため、Ｃ
ＰＵは、隣接する２つのスイッチ部の中間に位置が押さ
れたことを検知するように構成される。

【００８０】このように構成することにより、メンブレ
ンスイッチ４２におけるスイッチ部のピッチの１／２の
位置を検知することができ、上記計算法によりメンブレ
ンスイッチ４２の分解能は、スイッチの配置密度の２倍
に設定することができる。

【００８１】

【実施例】以下図面を参照してこの発明の一実施例に係
る入出力装置について説明する。

【００８２】実施例１ 図５はこの発明の一実施例に係る入出力装置を示すもの
でもあり、前記実施の形態２と同一の部分には同一の符
号を付して説明する。

【００８３】上記入出力装置４０における液晶表示パネ
ル４１の液晶表示部４３としては、例えば、厚さ２．５
μｍの強誘電性液晶４６（ＩＴＯ電極４４を含む）の表
裏両面側に、厚さ０．１ｍｍのＰＥＳシート４５を積層
配置したものが用いられる。これらのＰＥＳシート４５
には、例えば、幅０．２７ｍｍの直線状のＩＴＯ電極４
５が、０．３ｍｍのピッチで形成されている。また、上
記液晶表示パネル４１の表面側に配置される視認性向上
シート４８としては、例えば、日東電工社製の厚さ４０
０μｍの視認性向上シートが用いられる。さらに、上記
液晶表示パネル４１の液晶表示部４３の表裏両面側に配
置される偏光板４７としては、例えば、厚さ０．４ｍｍ
のものが用いられる。

【００８４】また、上記裏面側の偏光板４７の下側に配
置される反射板４９としては、例えば、厚さ０．１〜
０．２ｍｍのアルミニウム箔を偏光板４７の裏面に接着
したものが用いられる。さらに、上記反射板４９の下側
に配置される補強板５０としては、例えば、厚さ０．４
ｍｍのアクリル板が用いられる。

【００８５】実施例２ 図１６はこの発明の実施例２をも示すものであり、前記
実施例１と同一の部分には同一の符号を付して説明する
と、この実施例２では、前記実施の形態４と同様に、補
強板の位置が前記実施例１と異なっている。

【００８６】すなわち、この発明の実施例２に係る入出
力装置４０では、図１６に示すように、例えば、厚さ
０．４ｍｍのアクリル板からなる補強板５０が、液晶表
示パネル４１の上側のＰＥＳシート４５と、視認性向上
シートからなる緩衝層４８との間に配置されている。

【００８７】その他の構成及び作用は前記実施例１と同
一であるので、その説明を省略する。

【００８８】実施例３ 図２２はこの発明の実施例３を示すものであり、前記実
施例１と同一の部分には同一の符号を付して説明する
と、この実施例３では、メンブレンスイッチの分解能を
向上させるため、液晶表示パネル４１とメンブレンスイ
ッチ４２との間に、突起を一定の間隔で立設したシート
８０を介在させるように構成されている。

【００８９】すなわち、この実施例３に係る入出力装置
は、図２２に示すように、視認側から、薄い保護膜８２
と、厚さ０．４ｍｍの視認性向上シート４８と、厚さ
０．４ｍｍのアクリル板からなる補強板５０と、厚さ
０．１ｍｍのポリエステルからなる偏光板４７と、厚さ
０．１ｍｍのＰＥＳシート４５と、厚さ２．５μｍのゲ
ル状の強誘電性液晶４６（ＩＴＯ電極４４を含む）と、
厚さ０．１ｍｍのＰＥＳシート４５と、厚さ０．１ｍｍ
のポリエステルからなる偏光板４７とを順次積層して、
液晶表示パネル４１を構成している。そして、液晶表示
パネル４１の下側には、９．６ｍｍのピッチで高さ０．
４ｍｍの突起８１を立設したシート８０が介在されてい
る。なおシート８０の突起８１のピッチは、メンブレン
スイッチ４１のスイッチ部５３の間隔と一致するように
設定されている。

【００９０】このように、液晶表示パネル４１の下側に
突起８１を一定の間隔で立設したシート８０を介在させ
ることにより、液晶表示パネル４１の視認側より加えら
れる押圧力が集中的にメンブレンスイッチ４１に作用す
るため、メンブレンスイッチ４１の分解能を向上させる
ことができる。

【００９１】その他の構成及び作用は前記実施例１と同
一であるので、その説明を省略する。

【００９２】実施例４ 図２３はこの発明の実施例４を示すものであり、前記実
施例１と同一の部分には同一の符号を付して説明する
と、この実施例４では、実施例３と同様に、メンブレン
スイッチの分解能を向上させるため、液晶表示パネル４
１とメンブレンスイッチ４２との間に、突起を一定の間
隔で立設したシート８０を介在させるように構成されて
いるが、液晶表示パネル４１の積層状態が実施例３と異
なっている。

【００９３】すなわち、この実施例３に係る入出力装置
は、図２２に示すように、視認側から、厚さ０．１ｍｍ
のポリエステルからなる偏光板４７と、厚さ０．４ｍｍ
の視認性向上シート４８と、厚さ０．４ｍｍのアクリル
板からなる補強板５０と、厚さ０．１ｍｍのＰＥＳシー
ト４５と、厚さ２．５μｍのゲル状の強誘電性液晶４６
（ＩＴＯ電極４４を含む）と、厚さ０．１ｍｍのＰＥＳ
シート４５と、厚さ０．１ｍｍのポリエステルからなる
偏光板４７とを順次積層して、液晶表示パネル４１を構
成している。そして、液晶表示パネル４１の下側には、
９．６ｍｍのピッチで高さ０．４ｍｍの突起８１を立設
したシート８０が介在されている。なおシート８０の突
起８１のピッチは、メンブレンスイッチ４１のスイッチ
部５３の間隔と一致するように設定されている。

【００９４】このように、液晶表示パネル４１の下側に
突起８１を一定の間隔で立設したシート８０を介在させ
ることにより、液晶表示パネル４１の視認側より加えら
れる押圧力が集中的にメンブレンスイッチ４１に作用す
るため、メンブレンスイッチの分解能を向上させること
ができる。

【００９５】 その他の構成及び作用は前記実施の形態
１と同一であるので、その説明を省略する。尚、上記表
示素子として、液晶表示素子の他に、電気泳動表示素子
やエレクトロクロミック表示素子（ＥＣＤ）等で、電極
間の材料が実質的に流動性があり、押圧等の外力に対し
て保護が必要な構造を持つ場合に適用可能である。

【００９６】

【実験例】

実験例１ 次に、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ｂ）に示すように、表面側から偏光
板４７と、ゲル状樹脂からなる緩衝層４８と、液晶表示
部４３と、偏光板４７と、図示しないメンブレンスイッ
チとを、順次積層して配置してなる入出力装置４０を試
作し、メンブレンスイッチ４２のスペーサの厚さを０．
０４ｍｍと０．１ｍｍに切り換えて、入出力装置４０の
表面を押圧する押圧力Ｆの大きさを種々変化させた場合
に、この押圧力Ｆの作用の仕方等がどのように変化する
かを確認する実験を行なった。

【００９７】図２０（ｂ）は上記実験例１の実験結果を
示すものである。

【００９８】実験例２ 次に、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ｃ）に示すように、表面側から順
に、アクリル板からなる補強板５０と、偏光板４７と、
液晶表示部４３と、偏光板４７と、図示しないメンブレ
ンスイッチとを、順次積層して配置してなる入出力装置
４０を試作し、入出力装置４０の表面を押圧する押圧力
Ｆの大きさを種々変化させた場合に、この押圧力Ｆの作
用の仕方等がどのように変化するかを確認する実験を行
なった。

【００９９】図２０（ｃ）は上記実験例１の実験結果を
示すものである。

【０１００】実験例３ 次に、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ｄ）に示すように、表面側から順
に、アクリル板からなる補強板５０と、偏光板４７と、
液晶表示部４３と、偏光板４７と、図示しないメンブレ
ンスイッチとを、順次積層して配置してなる入出力装置
４０を試作し、入出力装置４０の表面を押圧する押圧力
Ｆの大きさを種々変化させた場合に、この押圧力Ｆの作
用の仕方等がどのように変化するかを確認する実験を行
なった。

【０１０１】図２０（ｄ）は上記実験例３の実験結果を
示すものである。

【０１０２】実験例４ 更に、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ｅ）に示すように、表面側から偏光
板４７と、補強板５０としてのアクリル板と、液晶表示
部４３と、偏光板４７と、図示しないメンブレンスイッ
チとを、順次積層して配置してなる入出力装置４０を試
作し、同様に押圧力の作用の仕方等を確認する実験を行
なった。

【０１０３】図２０（ｅ）は上記実験例４の実験結果を
示すものである。

【０１０４】実験例５ 更に、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ｆ）に示すように、表面側から偏光
板４７と、実験例１の緩衝層４８によりも硬い材料から
なる緩衝層４８と、液晶表示部４３と、偏光板４７と、
図示しないメンブレンスイッチとを、順次積層して配置
してなる入出力装置４０を試作し、同様に押圧力の作用
の仕方等を確認する実験を行なった。

【０１０５】図２０（ｆ）は上記実験例５の実験結果を
示すものである。

【０１０６】

【比較例】

比較例１ また、本発明者らは、実施例１に示す材料と同一の材料
を用いて、図１９（ａ）に示すように、表面側から偏光
板４７と、液晶表示部４３と、偏光板４７と、図示しな
いメンブレンスイッチとを、順次積層して配置してなる
入出力装置４０を試作し、同様に押圧力の作用の仕方等
を確認する実験を行なった。

【０１０７】図２０（ａ）及び図２１（ａ）は上記比較
例１の実験結果を示すものである。

【０１０８】図２０（ａ）〜（ｆ）及び図２１（ａ）〜
（ｆ）からわかるように、実験例２と実験例４の入出力
装置４０は、メンブレンスイッチ４２の反応性が若干悪
いことがわかるが、顕著な差はない。また、比較例１
は、メンブレンスイッチ４２の反応性が良いが、液晶表
示部４３が押圧力により配向こわれが発生した。

【０１０９】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、第１の
発明では、可撓性のある表示画面の下に検出手段を設け
ることにより表示装置と入力装置を一体型にしたので、
表示画面上の表示内容（例えば、仮想ボタン）に応じて
指又はペン等により表示画面の視認側から押圧すれば、
押圧力に対応して表示画面が撓んで押圧力が検出手段に
伝達され、検出手段が、仮想ボタンの表示領域内であれ
ば仮想ボタンの押下という入力操作が行われたことにな
る。更に、表示画面の下に入力装置の検出手段が設けら
れているので、表示画面上にタッチパネルのような表示
の邪魔をするものがないので、非常に視認性がよいと共
に、バックライト等を必要としないので、表示手段の構
成が簡単となり、表示手段を安価にできる。しかも、検
出手段が、表示画面上用のタッチパネルのように透明に
する必要がないので、表示画面上用のタッチパネルに比
べて、材料、製造方法に制限が少ないので、非常に入力
装置を安く作ることができ、従って、入出力装置を安く
作ることができる。更に表示素子層として電極間に実質
的に非流動性の材料を挟んで成り、電極間の距離が変化
しにくい表示パネルを表示手段として、使用しているの
で、視認側からの押圧に対して表示手段の表示に致命的
な影響を受けないので、影響を除くための特別な構成要
素が不要となり、構成を簡単にすることができる。ま
た、前記表示画面及び当該表示画面下の検出手段がシー
ト状のものを使用すれば、軽くできると共に、スペース
効率がよいので、携帯用電子機器に適用できると共に、
本願発明を使用した入出力装置を各種電子機器に適用す
れば、電子機器を小型で軽量にすることができる。

【０１１０】また、第１の発明では、上記の効果に加え
て、調整手段が視認側からの押圧力を表示手段が表示可
能な圧力に調整するので、押圧力により表示画面が撓む
ことにより、表示手段による表示等に致命的な障害や影
響を与えて誤表示することなく、押圧に応じた適切な圧
力を検出手段に伝達することができ、入力を適切かつ確
実に行うことができる。

【０１１１】第２の発明では、変更手段により、前記検
出手段が前記押圧力による圧力を受ける検出面上の範囲
を所望の範囲に変更することができるので、入力内容や
目的に応じて押圧位置直下だけでなく、その周辺に圧力
を加えたり、あるいは押圧力を狭めて集中させたりする
ことが可能となり、入力を一層確実にすることができ
る。

【０１１２】第３の発明では、第１乃至２の発明の効果
が得られると共に、補強層＞表示素子層＞緩衝層の関係
を満たすことにより、視認側からの押圧に対して表示手
段に対する十分な緩衝性（保護性）と検出手段への確実
な伝達性（入力確実性）が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の入出力装置の一例を示す分
解斜視図である。

【図２】 図２はこの発明の入出力装置の一例を示す平
面図である。

【図３】 図３はこの発明の入出力装置の一例を示す要
部断面図である。

【図４】 図４はこの発明の実施の形態２に係る入出力
装置を示す平面図である。

【図５】 図５はこの発明の実施の形態２に係る入出力
装置を示す要部断面図である。

【図６】 図６はメンブレンスイッチを示す分解斜視図
である。

【図７】 図７は制御回路を示すブロック図である。

【図８】 図８は液晶表示パネルに画像を表示するため
のフレームデータの一例を示す図表である。

【図９】 図９は液晶表示部の変形状態を示す模式図で
ある。

【図１０】 図１０は液晶表示パネルの変形状態を示す
図である。

【図１１】 図１１は液晶表示パネルの変形状態を示す
図である。

【図１２】 図１２は液晶表示パネルの変形状態を示す
図である。

【図１３】 図１３は液晶表示パネルの変形状態を示す
図である。

【図１４】 図１４はメンブレンスイッチの変形状態を
示す図である。

【図１５】 図１５はメンブレンスイッチの変形状態を
示す図である。

【図１６】 図１６はこの発明の実施の形態３に係る入
出力装置を示す要部断面図である。

【図１７】 図１７は液晶表示パネルの変形状態を示す
模式図である。

【図１８】 図１８はこの発明の実施の形態４に係る入
出力装置を示す図である。

【図１９】 図１９（ａ）〜（ｆ）は実験例及び比較例
をそれぞれ示す模式図である。

【図２０】 図２０は図１９（ａ）〜（ｆ）に示すサン
プルの感圧試験を行った結果を示す図表である。

【図２１】 図２１は図１９（ａ）〜（ｆ）に示すサン
プルの感圧試験を行った結果を示す図表である。

【図２２】 図２２はこの発明の実施例３に係る入出力
装置を示す断面図である。

【図２３】 図２３はこの発明の実施例４に係る入出力
装置を示す断面図である。

【図２４】 従来のコントロールパネルの一例を示す分
解斜視図である。

【符号の説明】

１…スイッチマトリックス基板、２…情報表示画面、３
…パネル板、４…テンキー、７…入力スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田 恒正 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 伊藤 和善 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 美濃本 壽一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−132323（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−234162（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−36621（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−272532（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−178619（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−62448（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−16302（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−94215（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03 - 3/037

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性のある表示画面上に情報を表示す
   る表示手段と、 前記表示画面の視認側からの押圧力を表示手段が表示可
   能な圧力に調整する調整手段と、 前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けられ前
   記調整手段で調整された力により前記押圧に対応した表
   示画面上の位置を検出する検出手段を備え、 前記表示手段が、表示素子層として電極間に実質的に流
   動性の材料を挟んで成る表示パネルであることを特徴と
   する入出力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の入出力装置において、前
   記調整手段が、前記押圧による局所的な応力を分散させ
   ると共に分散された応力を前記検出手段に伝達する緩衝
   手段を含むものであることを特徴とする入出力装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の入出力装置において、前
   記検出手段が、１以上の検出点を持ち、前記調整手段
   が、更に前記表示素子層を介して前記分散された応力を
   前記検出点に集中させる集中手段を含むものであること
   を特徴とする入出力装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の入出力装置におい
   て、前記緩衝手段が、前記表示素子層の視認側に設けら
   れる緩衝層及び前記緩衝層に対して視認側から遠い位置
   に設けられ表示素子を保護する補強層のうち、少なくと
   も前者を含むものであることを特徴とする入出力装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の入出力装置において、前
   記集中手段が、検出手段の検出点に対応する検出面上、
   検出面内、又は背面に設けられる突起であることを特徴
   とする入出力装置。
6. 【請求項６】 可撓性のある表示画面上に情報を表示す
   る表示手段と、 前記表示画面の視認側からの押圧力を表示手段が表示可
   能な圧力に調整する調整手段と、 前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けられ前
   記調整手段で調整された力により前記押圧に対応した表
   示画面上の位置を検出する検出手段を備え、 前記表示手段が、表示素子層として電極間に実質的に非
   流動性の材料を挟んで成る表示パネルである入出力装置
   において、 前記調整手段が、前記押圧による局所的な応力を分散さ
   せると共に分散された応力を前記検出手段に伝達する緩
   衝手段を含むものであることを特徴とする入出力装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の入出力装置において、前
   記検出手段が、１以上の検出点を持ち、前記調整手段
   が、更に前記表示素子層を介して前記分散された応力を
   前記検出点に集中させる集中手段を含むものであること
   を特徴とする入出力装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の入出力装置において、前
   記緩衝手段が、前記表示素子層の視認側に設けられる緩
   衝層及び前記緩衝層に対して視認側から遠い位置に設け
   られ表示素子を保護する補強層のうち、少なくとも前者
   を含むものであることを特徴とする入出力装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の入出力装置において、前
   記集中手段が、検出手段の検出点に対応する検出面上、
   検出面内、又は背面に設けられる突起であることを特徴
   とする入出力装置。
10. 【請求項１０】 可撓性のある表示画面上に情報を表示
    する表示手段と、 前記表示画面の視認側からの押圧力を表示手段が表示可
    能な圧力に調整する調整手段と、 前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けられ前
    記調整手段で調整された力により前記押圧に対応した表
    示画面上の位置を検出する検出手段を備え、 前記表示手段が、表示素子層として電極間に実質的に非
    流動性の材料を挟んで成る表示パネルである入出力装置
    において、 前記緩衝手段が、前記表示素子層の視認側に設けられる
    緩衝層及び前記緩衝層に対して視認側から遠い位置の層
    に設けられ表示素子を保護する補強層のうち、少なくと
    も前者を含むものであることを特徴とする入出力装置。
11. 【請求項１１】 可撓性のある表示画面上に情報を表示
    する表示手段と、 前記表示手段に対して視認側よりも遠い位置に設けら
    れ、前記表示画面の視認側からの押圧によって前記表示
    手段が受ける圧力の範囲を広げる押圧力分散手段と、 前記押圧力分散手段に対して視認側よりも遠い位置に設
    けられ、前記押圧によ る圧力を受ける範囲を小さくする
    押圧力集中手段と、 前記押圧力集中手段に対して視認側よりも遠い位置に設
    けられ、前記押圧力集中手段によって受ける範囲を小さ
    くされた前記押圧による圧力の位置を検出する検出手段
    とを有することを特徴とする入出力装置。
12. 【請求項１２】 可撓性のある表示画面上に情報を表示
    する表示手段と、 前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けられ当
    該表示画面の視認側からの押圧により当該押圧に対応し
    た表示画面上の位置を検出する検出手段とを備えた入出
    力装置において、 前記表示手段が表示素子層を含む表示パネルであり、前
    記表示素子層に対して視認側から遠い位置に配置され前
    記表示素子層を保護すると共に視認側からの押圧による
    圧力を受ける範囲を広げる補強層と、 前記検出手段 の検出点に対応する検出面上、検出面内、
    又は背面に設けられ前記押圧力を集中させる突起を有す
    ることを特徴とする入出力装置。
13. 【請求項１３】 可撓性のある表示画面上に情報を表示
    する表示手段と、 前記表示画面の視認側からの押圧による局所的な応力を
    分散させると共に分散された応力を伝達する緩衝手段
    と、 前記表示画面に対して視認側から遠い位置に設けられ前
    記緩衝手段から伝達された応力に基づいて当該押圧に対
    応した表示画面上の位置を検出する検出手段と、 前記検出手段が前記押圧力による圧力を受ける範囲を変
    更する変更手段とを備えた入出力装置において、 前記表示手段が表示素子層を含む表示パネルであり、 前記緩衝手段が前記表示素子層の視認側に設けられる緩
    衝層を含み、 前記変更手段が、表示素子層に対して視認側から遠い位
    置に前記表示素子層を保護すると共に前記圧力を受ける
    範囲を広げる補強層と前記検出手段の検出点に対応する
    検出面上、検出面内又は背面に設けられ前記押圧力を集
    中させる突起とを含み、前記緩衝層と、前記表示素子層
    と、前記補強層との弾性係数の大小関係が、補強層＞表
    示素子＞緩衝層の関係を満たすように設定したことを特
    徴とする入出力装置。