JP4137765B2 - タッチ式入力装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は入力する部分が平面的なキーボード、スイッチ、タッチパネル等のタッチ式入力装置に関し、特に機械式の入力ボタンの操作感と同様の操作感を得ることができるタッチ式入力装置に関する。

従来、機械式の入力ボタンに対応する入力操作領域を隆起させることができる凹凸形成パネル及びそれを用いた入力装置が知られている（下記特許文献１参照）。

この凹凸形成パネルは、基材と複数の凹凸形成用Ｘ軸方向電極と膨潤液保持層と複数の検出用Ｘ軸方向電極と接地電極と高分子ゲル層と複数の凹凸形成兼検出用Ｙ軸方向電極と表面保護層とを有する。

基材は平板状である。複数の凹凸形成用Ｘ軸方向電極はそれぞれ帯状であり、基材の上面に平行に並べられ、Ｘ軸方向へ延びている。膨潤液保持層は複数の凹凸形成用Ｘ軸方向電極上に積層されている。複数の検出用Ｘ軸方向電極はそれぞれ帯状であり、膨潤液保持層の上面に平行に並べられ、Ｘ軸方向へ延びている。接地電極はシート状であり、高分子ゲル層に埋め込まれており、検出用Ｘ軸方向電極に対向する。高分子ゲル層は複数の検出用Ｘ軸方向電極上に積層されている。複数の凹凸形成用兼検出用Ｙ軸方向電極はそれぞれ帯状であり、高分子ゲル層の上面に平行に並べられ、Ｙ軸方向へ延びている。表面保護層は複数の凹凸形成用兼検出用Ｙ軸電極上に積層されている。

この凹凸形成パネルの特定の凹凸形成用Ｘ軸方向電極と凹凸形成用兼検出用Ｙ軸電極とに電圧をかけると、その凹凸形成用Ｘ軸方向電極と凹凸形成用兼検出用Ｙ軸方向電極とが交差する点で高分子ゲル層に電気的な刺激が与えられる。この結果、その交差点を中心にして高分子ゲル層の一部分が膨潤液を吸収して膨張し、点状に隆起する。このように高分子ゲル層の特定範囲を隆起させることによって、機械式の入力ボタンに似せた凸部が出現する。この凸部を押すと、この部分の高分子ゲルの圧電性によって電位或いは電流が発生する。入力装置の制御部はこの電位或いは電流を検出用Ｘ軸方向電極及び凹凸形成用兼検出用Ｙ軸方向電極を通じて検出することによってどの凸部が押されたかを判断し、その凸部の受け持つ信号を出力する。
特開平１１−２０３０２５号公報（段落００４１〜００４５、図２参照）

上述のように従来のタッチ式入力装置では、入力ボタンに対応する凸部を高分子ゲル層の特定の領域を隆起させることによって形成するので、その凸部は柔らかい。

機械式スイッチのような良好な操作感を発生させる方法として、指先で凸部を押したとき、凸部を引っ込めるように制御することが考えられるが、凸部は柔らかいため、指先で凸部を押したときに凸部を引っ込めても到底機械式スイッチのような操作感は得られない。

また、凸部が柔らかいため、凸部の輪郭を指先の触覚で認識しづらく、ブラインドタッチによって入力を行うのが困難であり、また、特定の凸部を押そうとしたときに、誤ってその特定の凸部に隣接する他の凸部を同時に押してしまうことがあり、良好な操作性が得られない。

更に、指先で識別できる変形量を得るためには、高分子ゲル層の乾燥防止に不可欠な表面保護材を十分に変形させるだけの力が必要であるが、表面保護材に作用する高分子ゲルの力は弱く、表面保護材を十分に変形させることは困難であり、良好な操作性、操作感が得られない。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は良好な操作感、操作性が得られるタッチ式入力装置を提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１の発明のタッチ式入力装置は、第１電極と、この第１電極に接続された導電性高分子層と、この導電性高分子層に隣接配置される電解質層と、この電解質層の前記導電性高分子層と接する面と反対の面に隣接配置される第２電極と、前記両電極間に前記導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記両電極間に前記導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを備えていることを特徴とする。

上述のように第１の電圧印加手段によって第１、第２電極間に第１の電圧を印加したとき、導電性高分子層と電解質層との間でイオンの受け渡しが行われるため、導電性高分子層が膨張又は収縮する。導電性高分子層は高分子ゲル層よりも遥かに固く、指等で押したときにその指に作用する反力は導電性高分子層を押したときの方が格段に大きい。したがって、この性質を利用することによって、良好な操作感、操作性を得ることができる。

上述のように両電極間に第２の電圧を印加したとき、導電性高分子層が振動するので、操作者は触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項２の発明は、請求項１記載のタッチ式入力装置において、前記導電性高分子層の前記電解質層と接する面と反対の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、前記第１、第３電極間に前記導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段とを備えていることを特徴とする。

上述のように第１、第３電極間に第３の電圧を印加している場合、導電性高分子層に指などの圧力が作用したとき、その圧力の大きさに応じて導電性高分子層の導電率が変化する。したがって、導電率の変化を検出することによって、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができる。

請求項３の発明のタッチ式入力装置は、第１電極と、この第１電極に接続された第１導電性高分子層と、この導電性高分子層に隣接配置される電解質層と、この電解質層の前記第１導電性高分子層と接する面と反対の面に隣接配置され、前記第１導電性高分子層にドープされたイオン種と異なるイオン種がドープされた第２導電性高分子層と、この第２導電性高分子層に接続された第２電極と、前記第１、第２電極間に前記両導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段とを備えていることを特徴とする。

上述のように第１、第２電極間に第１の電圧を印加したとき、第１、第２導電性高分子層と電解質層との間でイオンの受け渡しが行われるため、第１、第２導電性高分子層のいずれもが膨張又は収縮する。したがって、この性質を利用することによって、良好な操作感、操作性を得ることができる。

請求項４の発明は、請求項３記載のタッチ式入力装置において、前記両電極間に前記両導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段を備えていることを特徴とする。

上述のように両電極間に第２の電圧を印加したとき、導電性高分子層が振動するので、操作者は触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項５の発明は、請求項３又は４記載のタッチ式入力装置において、前記第１又は第２導電性高分子層の前記電解質層と接する面と反対の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、前記第１、第２電極の一方と前記第３電極との間に前記絶縁体層に隣接配置された方の導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段とを備えていることを特徴とする。

上述のように第１、第２電極の一方と第３電極との間に第３の電圧を印加している場合、導電性高分子層に指などの圧力が作用したとき、その圧力の大きさに応じて導電性高分子層の導電率が変化する。したがって、導電率の変化を検出することによって、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができる。

請求項６の発明のタッチ式入力装置は、第１電極と、この第１電極に接続された導電性高分子層と、この導電性高分子層に形成された孔に収容された電解質層と、この電解質層に隣接配置される第２電極と、前記両電極間に前記導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記両電極間に前記導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを備えていることを特徴とする。

上述のように第１、第２電極間に第１の電圧を印加したとき、導電性高分子層と電解質層との間でイオンの受け渡しが行われるため、導電性高分子層が膨張又は収縮する。したがって、この性質を利用することによって、良好な操作感、操作性を得ることができる。

上述のように両電極間に第２の電圧を印加したとき、導電性高分子層が振動するので、操作者は触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項７の発明は、請求項６記載のタッチ式入力装置において、前記導電性高分子層の他方の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、前記第１、第３電極間に前記導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段と を備えていることを特徴とする。

上述のように第１、第３電極間に第３の電圧を印加している場合、導電性高分子層に指などの圧力が作用したとき、その圧力の大きさに応じて導電性高分子層の導電率が変化する。したがって、導電率の変化を検出することによって、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができる。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のタッチ式入力装置において、前記導電性高分子層が押されたときの圧力に基づいてその層の厚みが変化するように前記第１の電圧印加手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。

上述のように制御手段によって導電性高分子層が押されたときの圧力に基づいてその層の厚みが変化するように第１の電圧印加手段が制御されるので、導電性高分子層の厚みの変化は操作者の指などで知覚される。したがって、良好な操作感を得ることができる。

請求項９の発明のタッチ式入力装置の制御方法は、電解質層に隣接配置された導電性高分子層が押されたときの圧力を検出する第１工程と、検出された圧力の大きさに基づいて、前記導電性高分子層に接続された第１電極と前記電解質層に隣接配置された第２電極との間に、その高分子層の厚みが変化する極性の電圧を印加する第２工程とを含むことを特徴とする。

上述のように電解質層に隣接配置された導電性高分子層が指などで押されたときの圧力を検出し、検出された圧力の大きさに基づいて、導電性高分子層に接続された第１電極と電解質層に隣接配置された第２電極との間に、その高分子層の厚みが変化する極性の電圧を印加するようにしたので、導電性高分子層の厚みの変化は操作者の指などで知覚される。したがって、この性質を利用することによって、良好な操作感、操作性を得ることができる。

請求項１の発明のタッチ式入力装置によれば、触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項２の発明のタッチ式入力装置によれば、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができるので、入力操作されたか否かを検出する専用の検出手段を用いる必要がなくなる。

請求項３の発明のタッチ式入力装置によれば、良好な操作感、操作性を得ることができる。

請求項４の発明のタッチ式入力装置によれば、触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項５の発明のタッチ式入力装置によれば、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができるので、入力操作されたか否かを検出する専用の検出手段を用いる必要がなくなる。

請求項６の発明のタッチ式入力装置によれば、触覚を通じて入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

請求項７の発明のタッチ式入力装置によれば、導電性高分子層に作用する指などの圧力の大きさを検出することができるので、入力操作されたか否かを検出する専用の検出手段を用いる必要がなくなる。

請求項８の発明のタッチ式入力装置によれば、指などで入力操作したときに良好な操作感を得ることができる。

請求項９の発明のタッチ式入力装置によれば、良好な操作感、操作性を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１に示すタッチ式入力装置の電解質保持層の平面図、図４は図１に示すタッチ式入力装置の表面保護材の平面図、図５は図１に示すタッチ式入力装置の回路図、図６は図１に示すタッチ式入力装置のスイッチの概念図である。

このタッチ式入力装置は例えばデジタルビデオカメラ（図示せず）の入力装置として好適であり、ビューワ（液晶モニタ）を収容するためにビデオカメラ本体の側面に形成された凹部に設けられる。

図１に示すように、このタッチ式入力装置は複数の導体パターン（第１電極）２と複数の電解質層３と複数の導電性高分子層４と下部電極（第２電極）５と切替スイッチ（第１の電圧印加手段）７（図５参照）とを備える。

導体パターン２は電解質保持層１１の上面に形成されている。図３に示すように、電解質保持層１１は複数の孔１１ａを有する。また、電解質保持層１１は複数の導電性高分子形成エリア１１ｂを有する。孔１１ａは導電性高分子形成エリア１１ｂ内に位置する。導電性高分子形成エリア１１ｂ内には導体パターン２の一端部が入り込んでいる（図３参照）。電解質保持層１１として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、ポリカーボネイト等の絶縁性プラスチックシートを用いることができる。電解質保持層１１は各種インクを用いても形成することができる。電解質保持層１１は粘着材１２によって下部電極５に貼着されている。粘着材１２は孔１１ａに対応する孔１２ａを有している（図２参照）。

電解質層３は下部電極５上に形成され、孔１１ａ，１２ａ内に収容されている。電解質層３としては各種の電解質を使用することができるが、製造工程上の取扱が容易であり、室温でも高いイオン伝導率を示す高分子固体電解質を用いるのが望ましい。

高分子固体電解質としては、例えば、ホストポリマーと低分子有機可塑材と電解質塩とからなるものを使用することができる。

ホストポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリピニリデンオロライド等を使用することができる。

低分子有機可塑材としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等を使用することができる。

電解質塩としては、LiClO4,LiBF4,LiPF6,LiAsF6,LiCF3SO3,LiN(CF3SO2)2 等を使用することができる。

導電性高分子層４は電解質保持層１１の上面の導電性高分子形成エリア１１ｂに設けられている。したがって、導電性高分子層４の一部分は導体パターン２の一端部に重なり、導体パターン２に接続される。

導電性高分子は電子を奪ったり、与えたりする働きを有するドーパントを高分子にドーピングすることによって得られる。

導電性高分子に用いられる主な高分子としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン及びこれらの主鎖をアルキル基で修飾した誘導体並びにポリアセチレン、ポリパラフェニレンビニリデンといったものが知られている。

また、導電性高分子に用いられる主なドーパントとしては、リチウム等のアルカリ金属、臭素等のハロゲン類、塩酸等のプロトン酸、アルキルベンゼンスルホン酸塩等の界面活性剤等が知られている。

第１の実施形態の導電性高分子層４を構成する導電性高分子は、単結合と２重結合とが交互に現れる共役２重結合の繰り返し構造を有する高分子に、電子を与えるドーパントをドーピングしたものであり、自由に移動できるπ電子を有する。

因みに、導電性高分子は電気化学的な酸化還元反応によって伸縮運動をすることが知られている。

この現象は、導電性高分子の周囲にイオン供給源となる電解質が存在する環境で導電性高分子の酸化還元反応が起きると、電解質中のイオンが導電性高分子に吸収されたり、排出されたりしてイオン体積分だけ導電性高分子の体積が変化することによって生じるか、或いは高分子類のコンフォメーション変化や分子間／分子内の静電反発によって生じる。

導電性高分子の伸縮運動は数ボルトといった低電圧で起こり、低電圧でも２２０ｋｇ／ｃｍ2程度の応力が発生し、導電性高分子の厚さを約１５％の増加させることができる。

また、導電性高分子に圧力をかけると、導電性高分子内のフィブリル間の距離、相互作用が変化し、また、主鎖間の距離、相互作用が変化して導電性高分子の導電率が変化する。この性質を利用して導電性高分子に圧力が加わったか否か、また、どの程度の圧力が加わったかを検出することができる。

下部電極５は基板１３の上面全体に形成されている。基板１３としては、ＰＥＴ、アクリル、ＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン樹脂）、ガラス等の薄板を用いることができる。

電解質保持層１１及び導電性高分子層４の上面には粘着材１４を介して表面保護材１５が貼着されている。表面保護材１５には、図４に示すように、入力ボタンとして各導電性高分子層４が受け持つ機能を表わす表示１５ａが描かれている。表面保護材１５としては、天然ゴム、ポリウレタン、ウレタンフォーム等のエラストマのシート、薄型ＰＥＴ、薄型ポリカーボネート、薄型ポリイミド等を使用することができる。

基材１３の下面には粘着材１６を介して検出パネル１７が貼着されている。この検出パネル１７はどの導電性高分子層４が押圧されたかを検出するものである。検出パネル１７としては、抵抗膜式、感圧ゴムを使用した感圧式等のタッチパネル、メンブレンスイッチ等を使用することができる。

図５に示すように、切替スイッチ７は第１固定接点７ａ、第２固定接点７ｂ，可動接点７ｃを有している。第１固定接点７ａは第１直流電源２１の負極側端子２１ｂに接続されている。第１直流電源２１の陽極側端子２１ａは下部電極５に接続されている。第２固定接点７ｂは第２直流電源２２の陽極側端子２２ａに接続されている。第２直流電源２２の陰極側端子２２ｂは下部電極５に接続されている。切替スイッチ７には、可動接点７ｃが第１固定接点７ａに接触するか、第２固定接点７ｂに接触するか、或いはいずれの固定接点７ａ，７ｂにも接触しないかの３つの態様がある。可動接点７ｃには、スイッチ１８，１８´が並列に接続されている。スイッチ１８は導体パターン２を介して図５の左側２列の導電性高分子層４−１〜８に接続されている。スイッチ１８´は導体パターン２を介して図５の右側２列の導電性高分子層４−９〜１６に接続されている。図６に示すように、スイッチ１８は複数の固定接点１８ａと複数の可動接点１８ｂとを有する。固定接点１８ａの数は図５の左側２列の導電性高分子層４の数と同じである。これらの固定接点１８ａは可動接点７ｃに並列に接続されている。可動接点１８ｂの数は固定接点１８ａの数と同じである。スイッチ１８には、可動接点１８ｂが固定接点１８ａに接触するか或いは接触しないかの２つの態様がある。スイッチ１８´はスイッチ１８と同じ構成である。

次に、このタッチ式入力装置の組立手順について説明する。

まず、孔１１ａが形成された電解質保持層１１の上面に銀ペースト、カーボンペースト等の導電性ペーストを印刷して導体パターン２を形成する。この方法以外に、電解質保持層１１の導体パターン２が形成される部分を除いてマスクし、その後、ＩＴＯ(Indium
Tin Oxide)等を電解質保持層１１に蒸着することによっても導体パターン２を形成することができる。

また、基板１３の上面全体に銀ペースト、カーボンペースト等の導電性ペーストを印刷して下部電極５を形成する。この方法以外に、ＩＴＯ等を基板１３の上面に蒸着することによっても下部電極５を形成することができる。

次に、電解質保持層１１の下面に粘着材１２を印刷する。このとき、孔１２ａを形成する。電解質保持層１１の下面に印刷した粘着材１２によって下部電極５上に電解質保持層１１を貼着する。

その後、ホストポリマー、低分子有機可塑材及び電解質塩の混合物を印刷技術を用いて孔１１ａ，１２ａ内に充填する。そして、この混合物を加熱して高分子固体電解質層３を形成する。

次に、導電性高分子形成エリア１１ｂを除いて電解質保持層１１の上面をマスクし、導電性高分子形成エリア１１ｂ上に導電性高分子層４としてポリピロールを形成した。このポリピロールのドーパントはドデシルベンゼンスルホン酸とした。

その後、電解質保持層１１上のマスクを外し、電解質保持層１１及び導電性高分子層４の上面に粘着材１４を印刷し、その上に表面保護材１５を貼着する。

最後に、上述の工程により得られた積層体を粘着材１６を介して検出パネル１７に貼着する。

以上の工程により第１の実施形態のタッチ式入力装置が組み立てられる。

図７は図１に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、図７Ａは初期状態の斜視図、図７Ｂは入力待機状態の斜視図、図７Ｃは再生ボタンを押下した状態の斜視図、図７Ｄはリセット状態の斜視図、図７Ｅは限定的入力待機状態の斜視図、図７Ｆは停止ボタンを押下した状態の斜視図、図７Ｇはリセット状態の斜視図、図７Ｈは入力待機状態の斜視図、図７Ｉは初期状態の斜視図である。

デジタルビデオカメラには、ビューワを開くと、ビューワ収納部内に多数の操作ボタンが現われ、録画した画像の再生、スロー再生、早送り、巻戻し、停止、一時停止等の操作や各種の設定操作をできるものがある。

例えば、早送りの操作を行った後、次に操作するのは再生、スロー再生、巻戻し、停止或いは一時停止の操作ボタンである可能性が高く、設定用の操作ボタンを操作する可能性は極めて低いし、設定用操作ボタンはブラインドタッチの操作を行う上で障害になる。

以下、第１の実施形態のタッチ式入力装置の基本的な動作を説明する。

デジタルビデオカメラのビューワが開いていないとき、図７Ａに示すように、タッチ式入力装置１の入力面１ａは平坦である。

ビューワを開くと、全ての導電性高分子層４−１〜１６（図５参照）が膨張して、図７Ｂに示すように、全ての操作ボタン１０−１〜１６（ハイフォン以下の符号は導電性高分子層４−１〜１６との対応関係を示す）が隆起する。

操作ボタン（再生ボタン）１０−２を押すと、再生ボタン１０−２に対応する導電性高分子層４−２が収縮し、図７Ｃに示すように、再生ボタン１０−２が引っ込む。

その後、図７Ｄに示すように、全ての操作ボタン１０−１〜１６が一旦引っ込み、直ぐに、図７Ｅに示すように、再生ボタン１０−２に密接に関連する操作ボタン１０−１，３〜８が隆起する。

操作ボタン（停止ボタン）１０−６を押すと、停止ボタン１０−６に対応する導電性高分子層４−６が収縮し、図７Ｆに示すように、停止ボタン１０−６が引っ込む。

停止ボタン１０−６を操作した後は全ての操作ボタン１０−１〜１６が操作される可能性があるので、図７Ｇに示すように、全ての操作ボタン１０−１〜１６が一旦引っ込み、直ぐに図７Ｈに示すように、全ての操作ボタン１０−１〜１６が隆起する。

ビューワを閉じると、全ての導電性高分子層４−１〜１６が収縮して、図７Ｉに示すように、全ての操作ボタン１０−１〜１６が引っ込む。

図８は図１に示すタッチ式入力装置の制御系を示すブロック図、図９は図１に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、図９Ａは初期状態の断面図、図９Ｂは凸形成状態の断面図、図９Ｃは凸保持状態の断面図、図９Ｄは凸解除状態の断面図、図９Ｅは初期状態の断面図である。

図８に示すように、第１の実施形態のタッチ式入力装置は制御部２０と切替スイッチ７とスイッチ１８，１８´と検出パネル１７と検出スイッチ２３とを備えている。

ビューワを開き、その後デジタルビデオカメラの電源を入れるか、或いは電源がＯＮの状態でビューワを開くと、検出スイッチ２３はビューワが開いたことを検出し、その検出信号ＳＧ１を制御部２０へ送る。このとき、切替スイッチ７は図９Ａに示す状態になっている。

制御部２０はこの検出信号ＳＧ１を受け取ると、スイッチ１８，１８´に対して全ての導電性高分子層４に通電できるように全ての可動接点１８ｂ（図６参照）を閉じる制御信号ＳＧ２を送る。

これと同時に、制御部２０は切替スイッチ７に対して導電性高分子層４を第１直流電源２１の陰極に、下部電極５を第１直流電源２１の陽極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号ＳＧ３を送る。この結果、可動接点７ｃは図９Ｂに示す状態になる。これにより、導電性高分子層４に電解質層３中のカチオンがドープされ、導電性高分子層４の体積が増える。この結果、表面保護材１５の一部分が凸状に盛上り、操作ボタン１０が出現する。

切替スイッチ７の可動接点７ｃが図９Ｂの状態になってから所定時間（導電性高分子層４が膨張するのに要する時間）経過後、制御部２０は切替スイッチ７に対して可動接点７ｃを開く制御信号ＳＧ４を送る。この結果、図９Ｃの状態になる。この状態では、導電性高分子層４の膨張が止まり、導電性高分子層４はそのままの形状を保つ。したがって、表面保護部材１５にできた操作ボタン１０は凸状態を維持する。その凸状態を維持するための電力は不要である。この図９Ｃの状態は操作ボタン１０の入力待機状態である。

操作者が再生ボタン１０−２を押すと、検出パネル１７は再生ボタン１０−２が押圧されたことを検出し、検出信号ＳＧ５を制御部２０に送る。

この検出信号ＳＧ５を制御部２０が受け取ると、制御部２０はビデオを再生する処理を行う。

これと同時に制御部２０はスイッチ１８，１８´に対して再生ボタン１０−２に対応する導電性高分子層４−２にだけ通電できるように可動接点１８ｂを切り替える制御信号ＳＧ６を送る。

また、制御部２０は切替スイッチ７に対して導電性高分子層４を第２直流電源２２の陽極に、下部電極５を第２直流電源２２の陰極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号ＳＧ７を送る。これにより、導電性高分子層４にドープされていたカチオンが脱ドープされ、導電性高分子層４の体積が減り、図９Ｄの状態になる。

この結果、再生ボタン１０−２だけが引っ込み、それ以外の操作ボタン１０−１，３〜１６は凸状態を保つ（図７Ｃの状態）。

切替スイッチ７の可動接点７ｃが図９Ｄの状態になってから所定時間（導電性高分子層４が収縮するのに要する時間）経過後、制御部２０は切替スイッチ７に対して可動接点７ｃを開く制御信号ＳＧ８を送る。この結果、図９Ｅの状態になる。

再生ボタン１０−２が押圧されてから所定時間経過（例えば１秒以内の短時間が望ましい）すると、制御部２０はスイッチ１８，１８´に対して再生ボタン１０−２に対応する導電性高分子層４−２以外の全ての導電性高分子層４−１，３〜１６に通電できるように可動接点１８ｂを切り替える制御信号を送る。

これと同時に、制御部２０は切替スイッチ７に対して導電性高分子層４を第２直流電源２２の陽極に、下部電極５を第２直流電源２２の陰極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号を送る（図９Ｄに示す状態）。これにより、全ての導電性高分子層４の体積が減る。この結果、全ての操作ボタン１０−１〜１６が引っ込む（図７Ｄの状態）。

切替スイッチ７の可動接点７ｃが図９Ｄの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ７に対して可動接点７ｃを開く制御信号を送る（図９Ａの状態）。

その直後に、制御部２０はスイッチ１８，１８´に対して再生ボタン１０−２に関連する操作ボタン１０−１，３〜８を形作る導電性高分子層４−１，３〜８にだけ通電できるように可動接点１８ｂを切り替える制御信号を送る。

また、制御部２０は切替スイッチ７に対して導電性高分子層４を第１直流電源２１の陰極に、下部電極５を第１直流電源２１の陽極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号を送る（図９Ｂの状態）。この結果、再生ボタン１０−２に関連する操作ボタン１０−１，３〜８だけが出現する（図７Ｅの状態）。

制御部２０が可動接点７ｃを切り替える制御信号を出力してから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ７に対して可動接点７ｃを開く制御信号を送る（図９Ｃの状態）。

操作者が停止ボタン１０−６を押すと、検出パネル１７は停止ボタン１０−６が押圧されたことを検出し、検出信号を制御部２０に送る。

この検出信号を制御部２０が受け取ると、制御部２０はビデオを停止する処理を行う。

これと並行して制御部２０は再生ボタン１０−２が押されたときの制御と同様の制御を行って停止ボタン１０−６を引っ込める（図７Ｆの状態）。

停止ボタン１０−６を操作した後は全ての操作ボタン１０−１〜１６が操作対象となるので、制御部２０は停止の処理を行った後に、一旦凸状になっている全ての操作ボタン１０−１〜１６を引っ込め（図７Ｇの状態）、更に、全ての操作ボタン１０−１〜１６を出現させる（図７Ｈの状態）。

凸状になっている全ての操作ボタン１０−１〜１６を引っ込める制御は、再生ボタン１０−２を押圧した後で、凸状になっている全ての操作ボタン１０−１〜１６を引っ込める制御と同様である。

また、全ての操作ボタン１０−１〜１６を出現させる制御は、ビューワを開いたときに全ての操作ボタン１０−１〜１６を出現させる制御と同様である。

ビューワを閉じると、検出スイッチ２３はビューワが閉じたことを検出し、その検出信号を制御部２０へ送る。

制御部２０はこの検出信号を受け取ると、スイッチ１８，１８´に対して全ての導電性高分子層４に通電できるように全ての可動接点１８ｂを閉じる制御信号を送る。

また、制御部２０は切替スイッチ７に対して導電性高分子層４を第２直流電源２２の陽極に、下部電極５を第２直流電源２２の陰極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号を送る。この結果、全ての導電性高分子層４の体積が減り、全ての操作ボタン１０が引っ込む（図９Ｄの状態）。

その後、制御部２０は切替スイッチ７に対して可動接点７ｃを開く制御信号を送る（図９Ｅの状態）。この結果、タッチ式入力装置１は初期状態に戻る（図９Ａの状態）。

次に、第１の実施形態のタッチ式入力装置の操作感について説明する。

図１０はタッチ式入力装置の操作時に時間の経過とともに変化する操作者の指に加わる反力と時間の経過とともに変化する操作ボタンの高さとを示すグラフである。

図１０において、時間ｔの原点０は入力待機状態から操作者が操作ボタン１０を押し始めた時点である。操作ボタン１０の高さｘの変化は入力待機状態からの変化とした。

図１０に示す（１）の段階では切替スイッチ７はオフになっており、操作ボタン１０は凸状態を保つ。このため、操作ボタン１０を押圧しても操作ボタン１０の高さｘは変化せず、また、指に加わる反力Ｆは単調に増加する。

図１０に示す（２）の段階は操作ボタン１０が押圧されたことを検出パネル１７が検知し、制御部２０が導電性高分子層４を第２直流電源２２の陽極に、下部電極５を第２直流電源２２の陰極に接続するように切替スイッチ７を制御した段階である。この段階では操作ボタン１０の高さｘは急に低くなり、指に加わる反力Ｆは小さくなる。

図１０に示す（３）の段階では切替スイッチ７はオフになっているため、操作ボタン１０は初期状態（操作ボタン１０の高さｘが０の状態）を保ち、指に加わる反力Ｆは単調に増加する。

図１０に示すＦ−ｔ特性は一般的な押しボタンの操作感を示すＦ−ｔ特性と似ており、一般的な機械式の押しボタンスイッチと同様の操作感が得られることが分かる。

図１１は図１に示すタッチ式入力装置の基本的動作を説明するためのフローチャート図である。

タッチ式入力装置１が操作者に操作感を与えるまでの過程を図１１を用いて説明する。

図１１に示すように、操作ボタン１０が所定の高さまで隆起したら、制御部２０は導電性高分子層４及び下部電極５への通電を停止する（ステップＳ１）。これ以降は操作ボタン１０の凸状態が保持され、操作ボタン１０は入力待機状態になる。

次に、操作ボタン１０を押し、入力（加圧）する（ステップＳ２；ステップＳ１〜Ｓ２の状態が図１０の（１）の段階である）。

検出パネル１７はどの操作ボタン１０が押されたかを検出し、その検出信号を制御部２０へ送る（ステップＳ３）。

この検出信号を制御部２０が受け取ると、制御部２０は押圧された操作ボタン１０を形作る導電性高分子層４を収縮するように導電性高分子層４及び下部電極５に通電する（ステップＳ４）。

その結果、操作ボタン１０が引っ込む。このとき、指先を通じて操作感が得られる（ステップＳ５；ステップＳ３〜Ｓ５が図１０の（２）の段階である）。

以上のように、第１の実施形態によれば、操作者は機械式の押しボタンを押下したときと同様の操作感を得ることができるとともに、操作性を高めることができる。

次に、第１の実施形態の変形例について説明する。

図１２は第１の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図、図１３は導体パターンと下部電極とに交流電源を印加したときの操作ボタンの高さの変化を示すグラフである。

この変形例は第１の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

この変形例に係るタッチ式入力装置の切替スイッチ（第１の電圧印加手段と第２の電圧印加手段とを兼ねる）１０７は第３固定接点１０７ｄを有する。第３固定接点１０７ｄは交流電源１２４を介して下部電極５に接続されている。切替スイッチ１０７には、可動接点７ｃが第１固定接点７ａに接触するか、第２固定接触点７ｂに接触するか、第３固定接点１０７ｄに接触するか、或いはいずれの固定接点７ａ，７ｂ，１０７ｄにも接触しないかの４つの態様がある。

可動接点７ｃが第３固定接点１０７ｄに接触すると、導体パターン２と下部電極５との間に交流電圧が印加される。この結果、導電性高分子層４は膨張、収縮を繰り返すので、操作ボタン１０の高さｘは図１３に示すように変化する。すなわち、操作ボタン１０は振動する。

この第１の実施形態の変形例によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、操作ボタン１０が振動することによって、入力操作領域とそれ以外の領域とを容易に識別することができる。

図１４はこの発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図、図１５は図１４のXV-XV に沿う断面図、図１６は図１４に示すタッチ式入力装置の電解質保持層の平面図、図１７は図１４に示すタッチ式入力装置の回路図である。

この第２の実施形態は第１の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

図１４〜１７に示すように、第２の実施形態のタッチ式入力装置２０１では、表面保護層１５の下面に上部電極（第３電極）２２５が形成されている。

また、第２の実施形態では、第１の実施形態で採用された検出パネル１７が削除されている。

図１７に示すように、第２の実施形態では切替スイッチ２０７（第１の電圧印加手段と第３の電圧印加手段とを兼ねる）は第３固定接点２０７ｅを有する。第３固定接点２０７ｅは交流電源２２６を介して上部電極２２５に接続されている。切替スイッチ２０７には、可動接点７ｃが第１固定接点７ａに接触するか、第２固定接触点７ｂに接触するか、第３固定接点２０７ｅに接触するか、或いはいずれの固定接点７ａ，７ｂ，２０７ｅにも接触しないかの４つの態様がある。

図１８は図１４に示すタッチ式入力装置の上層部の等価回路図、図１９は図１４に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図、図２０は図１４に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、図２０Ａは初期状態の断面図、図２０Ｂは凸形成状態の断面図、図２０Ｃは凸保持状態の断面図、図２０Ｄは凸解除状態の断面図、図２０Ｅは初期状態の断面図である。

図１９に示すように、第２の実施形態のタッチ式入力装置は制御部２０と切替スイッチ２０７とスイッチ１８，１８´と検出部２２７と検出スイッチ２３とを備えている。

図１８に示すように、検出部２２７は導体パターン２と上部電極２２５との間に流れる交流電流の値を測定し、検出信号を出力する電流計である。

この第２の実施形態の制御は第１の実施形態の制御とほぼ同じであり、第１の実施形態ではタッチパネル等の専用の検出パネル１７を用いていずれの操作ボタン１０が押圧されたのかを検知するが、第２の実施形態では押圧された操作ボタン１０を形作っている導電性高分子層４の導電率を検出して押圧された操作ボタン１０を検知する。

以下、第２の実施形態のタッチ式入力装置の動作を具体的に説明する。

ビューワが開き、操作ボタン１０が出現するまで、すなわち、図２０Ａ〜図２０Ｂまでの制御は図９Ａ〜図９Ｂまでの制御と同じである。

切替スイッチ２０７の可動接点７ｃが図２０Ｂの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ２０７に対して可動接点７ｃを第３固定接点２０７ｅに接触させる制御信号を送る。この結果、図２０Ｃの状態になる。この状態では、導電性高分子層４と下部電極５との間に電圧が印加されない。したがって、導電性高分子層４と電解質層３との間でイオンの授受が行われないので、操作ボタン１０は振動することなく、凸状態を維持する。この図２０Ｃの状態は操作ボタン１０の入力待機状態である。

操作者が操作ボタン１０を押すと、押された操作ボタン１０を形作る導電性高分子層４の導電率が変化し、導体パターン２、上部電極２２５間を流れる電流値が変化する。この導電率が変化した導電性高分子層４に接続されている検出部（電流計）２２７は電流値の変化を検出し、この検出信号を制御部２０へ送る。

この検出信号を制御部２０が受け取ると、制御部２０は切替スイッチ２０７に対して導電性高分子層４を第２直流電源２２の陽極に、下部電極５を第２直流電源２２の陰極に接続するように可動接点７ｃを切り替える制御信号を送る。これにより、導電性高分子層４の体積が減り、押圧された操作ボタン１０が引っ込み、図２０Ｄの状態になる。

切替スイッチ７の可動接点７ｃが図２０Ｄの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ２０７に対して可動接点７ｃを開く制御信号を送る。この結果、図２０Ｅの状態になる。

図２１はタッチ式入力装置の制御部の動作を説明するためのフローチャート図である。

図２１に示すように、操作ボタン１０が所定の高さまで隆起したら、制御部２０は導電性高分子層４及び下部電極５への通電を停止する（ステップＳ１）。

次に、制御部２０は導電性高分子層４と上部電極２２５との間に交流電圧を印加させる（ステップＳ２）。これ以降は操作ボタン１０の凸状態が保持され、操作ボタン１０は入力待機状態になる。

次に、操作ボタン１０を押し、入力（加圧）の操作を行う（ステップＳ３）。

このとき、押圧された操作ボタン１０を形作る導電性高分子層４の導電率が変化する（ステップＳ４）。この導電性高分子層４に接続された検出部２２７は電流値の変化を検出し、その検出信号を制御部２０へ送る（ステップＳ５）。制御部２０はどの検出部２２７から検出信号が送られてきたかを検出する（ステップＳ６）。その後、制御部２０は押圧された操作ボタン１０を形作る導電性高分子層４を収縮させるように導電性高分子層４及び下部電極５に通電する（ステップＳ７）。

その結果、操作ボタン１０が引っ込む。このとき操作感が得られる（ステップＳ８）。

以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、専用の検出パネル１７を削除することができる。

図２２は第２の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。

この変形例に係るタッチ式入力装置２０１´の切替スイッチ（第１の電圧印加手段と第２の電圧印加手段と第３の電圧印加手段とを兼ねる）２０７´は第４固定接点２０７ｄを有する。第４固定接点２０７ｄは交流電源２２４を介して下部電極５に接続されている。切替スイッチ２０７´には、可動接点７ｃが第１固定接点７ａに接触するか、第２固定接触点７ｂに接触するか、第３固定接点２０７ｅと第４固定接点２０７ｄとに交互に接触するか、或いはいずれの固定接点７ａ，７ｂ，２０７ｅ，２０７ｄにも接触しないかの４つの態様がある。

タッチ式入力装置２０１´の操作ボタン（図示せず）が入力待機状態のときに制御部（図示せず）は可動接点７ｃを第３固定接点２０７ｅと第４固定接点２０７ｄとに交互に接触させる。したがって、操作ボタンは振動しながら入力待機状態が維持される。可動接点７ｃが第３固定接点２０７ｅに接触している時間と可動接点７ｃが第４固定接点２０７ｄに接触している時間とはいずれも極めて短時間であるが、可動接点７ｃが第４固定接点２０７ｄに接触している時間の方が可動接点７ｃが第３固定接点２０７ｅに接触している時間よりも長い。したがって、振動状態の断続によって生じる違和感を緩和することができる。

この変形例によれば、第２の実施形態の効果を奏するとともに、操作ボタンが振動することによって、入力操作領域とそれ以外の領域とを簡単に識別することができる。

図２３はこの発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図、図２４は図２３のXXIV-XXIV 線に沿う断面図、図２５は図２３に示すタッチ式入力装置のシートの平面図、図２６は図２３に示すタッチ式入力装置の回路図である。

図２３に示すように、第３の実施形態のタッチ式入力装置３０１は第１の導体パターン（第１電極）３０２と複数の電解質層３０３と複数の第１の導電性高分子層３０４と第２の導体パターン（第２電極）３０５と複数の第２の導電性高分子層３０６と切替スイッチ（第１の電圧印加手段）３０７（図２６参照）とを備える。

第１の導体パターン３０２はシート３３１の上面に形成されている。シート３３１は、図２５に示すように、複数の導電性高分子形成エリア３３１ｂを有する。導電性高分子形成エリア３３１ｂ内には導体パターン３０２の一端部が入り込んでいる。シート３３１としては絶縁体であればよく、ＰＥＴ、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックフィルムを使用することができる。

第１の導電性高分子層３０４はシート３３１上面の導電性高分子形成エリア３３１ｂ内に設けられている。したがって、第１の導電性高分子層３０４の一部分は第１の導体パターン３０２の一端部に重なり、第１の導体パターン３０２に接続される。

第１の導電性高分子層３０４としては、ドデシルベンゼンスルホン酸イオンやアニオン性高分子等の比較的大きなアニオン（陰イオン）をドーパントに持つものが好ましい。第３の実施形態では第１の導電性高分子層３０４としてドデシルベンゼンスルホン酸イオンをドーパントに持つポリピロールを用いた。

電解質層３０３は第１の導電性高分子層３０４上に形成されている。電解質層３０３としては第１の実施形態の電解質層３と同じものを用いることができる。

第２の導体パターン３０５は表面保護材３１５の下面に形成されている。表面保護材３１５としては、第１の実施形態の表面保護材１５と同じものを用いることができる。

第２の導電性高分子層３０６は表面保護材３１５の下面に設けられている。第２の導電性高分子層３０６の一部分は第２の導体パターン３０５の一端部に重なり、第２の導体パターン３０５に接続される。

第２の導電性高分子層３０６としては、塩化物イオン等の比較的小さなアニオン（陰イオン）をドーパントに持つものが好ましい。第３の実施形態では第２の導電性高分子層３０６として塩化物イオンをドーパントに持つポリピロールを用いた。

シート３３１の上面には粘着材３３２が印刷されている。図２４に示すように、粘着材３３２が印刷されるとき、第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６並びに電解質層３０３を収容する孔３３２ａが形成される。この粘着材３３２によって第２の導電性高分子層３０６及び導体パターン３０５が形成された表面保護材３１５がシート３３１に貼着される。

シート３３１の下面に粘着材３３３を介して検出パネル１７が貼着されている。

図２６に示すように、切替スイッチ３０７は第１固定接点３０７ａ、第２固定接点３０７ｂ，可動接点３０７ｃを有している。第１固定接点３０７ａは第１直流電源３２１の陰極側端子３２１ｂに接続されている。第１直流電源３２１の陽極側端子３２１ａはスイッチ１９，１９´に並列に接続されている。スイッチ１９，１９´は第２の導体パターン３０５を介して第２導電性高分子層３０６に接続されている。第２固定接点３０７ｂは第２直流電源３２２の陽極側端子３２２ａに接続されている。第２直流電源３２２の陰極側端子３２２ｂはスイッチ１９，１９´に並列に接続されている。切替スイッチ３０７には、可動接点３０７ｃが第１固定接点３０７ａに接触するか、第２固定接点３０７ｂに接触するか、或いはいずれの固定接点３０７ａ，３０７ｂにも接触しないかの３つの態様がある。可動接点３０７ｃには、スイッチ１８，１８´が並列に接続されている。

次に、このタッチ式入力装置の組立手順について説明する。

まず、シート３３１の上面に銀、カーボン、ＩＴＯ、導電ゴム等で第１の導体パターン３０２を形成し、その後、導電性高分子形成エリア３３１ｂ外の部分をマスクし、導電性高分子形成エリア３３１ｂ内にポリピロールを形成し、これを第１の導電性高分子層３０４とする。第１の導電性高分子層３０４に含まれるドーパントとしてドデシルベンゼンスルホン酸を用いた。

次に、第１の導電性高分子層３０４上に電解質層３０３を形成する。電解質層３０３の形成方法は第１の実施形態の電解質層３の形成方法と同じである。

その後、表面保護部材３１５の下面に第２の導体パターン３０５及び第２の導電性高分子層３０６を形成する。これらの形成方法は第１の導体パターン３０２及び第１の導電性高分子層３０４の形成方法と同様である。但し、第２の導電性高分子層３０６に含まれるドーパントとして塩化物イオンを用いた。

次に、粘着材３３２が第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６並びに電解質層３０３の周囲に形成されないようにマスクした後に、粘着材３３２をシート３３１上に塗布する。

その後、粘着材３３２上に表面保護材３１５を張る。表面保護材３１５を加圧すると、第２の導電性高分子層３０６と電解質層３０３とが接合される。

最後に、上述の工程によってシート３３１上に形成された積層体を粘着材３３３を介して検出パネル１７の上面に貼着する。

以上の工程により第３の実施形態のタッチ式入力装置が組み立てられる。

図２７は図２３に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図、図２８は図２３に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、図２８Ａは初期状態の断面図、図２８Ｂは凸形成状態の断面図、図２８Ｃは凸保持状態の断面図、図２８Ｄは凸解除状態の断面図、図２８Ｅは初期状態の断面図である。

図２７に示すように、第３の実施形態のタッチ式入力装置は制御部２０と切替スイッチ３０７とスイッチ１８，１８´，１９，１９´と検出パネル１７と検出スイッチ２３とを備えている。

第１の実施形態では導体パターン２に接続された導電性高分子層４と、下部電極５との間に電圧を印加するのに対して、第３の実施形態では第１の導体パターン３０２と第２の導体パターン３０５とを通じて第１の導電性高分子層３０４と第２の導電性高分子層３０６との間に電圧を印加するようになっている。

また、第１の実施形態ではスイッチ１８，１８´は２つ設けられているが、第３の実施形態ではスイッチ１８，１８´，１９，１９´は４つ設けられている。この違いは第１の実施形態の導電性高分子層３は一層であるのに対して、第３の実施形態の導電性高分子層３０４，３０６は２層であることに起因する。第３の実施形態では、各層の導電性高分子層３０４，３０６を制御するために各層にスイッチ１８，１８´，１９，１９´を設ける必要がある。しかし、スイッチ１９，１９´はスイッチ１８，１８´と同じ構成であり、しかも、スイッチ１９はスイッチ１８と同じように動作でき、スイッチ１９´はスイッチ１８´と同じように動作できる。

以下、第３実施形態のタッチ式入力装置の動作を説明する。

ビューワが開き、操作ボタン１０が出現するまで、すなわち、図２８Ａ〜図２８Ｂまでの制御は図９Ａ〜図９Ｂまでの制御と同じである。

図２８Ｂに示すように、第１の導電性高分子層３０４を第１直流電源３２１の陰極に、第２の導電性高分子層３０６を第１直流電源３２１の陽極に接続するように切替スイッチ３０７が切り替えられると、第１の導電性高分子層３０４に電解質層３０３中のカチオンがドープされて第１の導電性高分子層３０４の体積が増加するとともに、第２の導電性高分子層３０６中に電解質層３０３のアニオンがドープされて第２の導電性高分子層３０６の体積が増加する。

切替スイッチ３０７の可動接点３０７ｃが図２８Ｂの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ３０７に対して可動接点３０７ｃを開く制御信号を送る。この結果、図２８Ｃの状態になる。この状態では、第１の導電性高分子層３０４と第２の導電性高分子層電解質層３０６との間に電圧が印加されない。したがって、第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６と電解質層３０３との間でイオンの授受が行われないので、操作ボタン１０は凸状態を維持する。

操作者が操作ボタン１０を押すと、検出パネル１７はどの操作ボタン１０が押圧されたのかを検出し、この検出信号を制御部２０に送る。

この検出信号を制御部２０が受け取ると、制御部２０は切替スイッチ３０７に対して第１の導電性高分子層３０４を第２直流電源３２２の陽極に、第２の導電性高分子層３０６を第２直流電源３２２の陰極とするように可動接点３０７ｃを切り替える制御信号を送る。これにより、第１の導電性高分子層３０４にドープされていたカチオンが脱ドープされて第１の導電性高分子層３０４の体積が減少するとともに、第２の導電性高分子層３０６中にドープされていたアニオンが脱ドープされて第２の導電性高分子層３０６の体積も減少する。この結果、第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６が収縮し、押圧された操作ボタン１０が引っ込み、図２８Ｄの状態になる。

切替スイッチ３０７の可動接点３０７ｃが図２８Ｄの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ３０７に対して可動接点３０７ｃを開く制御信号を送る。この結果、図２８Ｅの状態になる。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果を奏するとともに、２つの導電性高分子層３０４，３０６を用いるので、１つの導電性高分子層を用いるときに較べ全体としての変形量を増加させることができ、一層良好な操作感を得ることができる。また、１つの導電性高分子層の厚みを増やして変形量を増加させる方法に較べ変形の応答速度が低下しないので、この点でも一層良好な操作感を得ることができる。

次に、第３の実施形態の変形例について説明する。

図２９は第３の実施形態の第１の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。

この変形例は第３の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第３の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

この変形例に係るタッチ式入力装置３０１´では、検出パネル１７が削除され、その代わりに、図２９に示すように、シート３３１の下面に下部電極（第３電極）３３５が形成された基板３３４（図３２参照）が粘着材３３３によって貼着されている。

また、この変形例に係るタッチ式入力装置３０１´の切替スイッチ（第１の電圧印加手段と第３の電圧印加手段とを兼ねる）３０７´は第３固定接点３０７ｅを有する。第３固定接点３０７ｅは交流電源３２６を介して下部電極３３５に接続されている。

図３０は図２９に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図、図３１は図２９に示すタッチ式入力装置の下層部の等価回路図、図３２は図２９に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、図３２Ａは初期状態の断面図、図３２Ｂは凸形成状態の断面図、図３２Ｃは凸保持状態の断面図、図３２Ｄは凸解除状態の断面図、図３２Ｅは初期状態の断面図である。

図３０に示すように、この変形例に係るタッチ式入力装置は制御部２０と切替スイッチ３０７´とスイッチ１８，１８´，１９，１９´と検出部３２７と検出スイッチ２３とを備えている。

図３１に示すように、検出部３２７は下部電極３３５と第１の導体パターン３０２との間に流れる交流電流の値を測定し、検出信号を出力する電流計である。

この変形例の制御は第３の実施形態の制御とほぼ同じであり、違いは第３の実施形態では押圧された操作ボタン１０を検知するのは検出専用の検出パネル１７であるが、第３の実施形態の第１の変形例では押圧された操作ボタン１０を形作っている第１の導電性高分子層３０４の導電率の変化を検出して押圧された操作ボタン１０を検知する。

以下、この変形例のタッチ式入力装置の動作を具体的に説明する。

ビューワが開き、操作ボタン１０が出現するまで、すなわち、図３２Ａ〜図３２Ｂまでの制御は図２８Ａ〜図２８Ｂまでの制御と同じである。

切替スイッチ３０７´の可動接点３０７ｃが図３２Ｂの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ３０７´に対して可動接点３０７ｃを第３固定接点３０７ｅに接触させる制御信号を送る。この結果、図３２Ｃの状態になる。この状態では、第１の導電性高分子層３０４と第２の導電性高分子層３０６との間に電圧が印加されない。したがって、第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６と電解質層３０３との間でイオンの授受が行われず、操作ボタン１０は振動することなく、凸状態を維持する。この図３２Ｃの状態は操作ボタン１０の入力待機状態である。

操作者が操作ボタン１０を押すと、押された操作ボタン１０を形作る第１の導電性高分子層３０４の導電率が変化し、下部電極３３５、導体パターン３０２間を流れる電流値が変化する。検出部（電流計）３２７は電流値の変化を検出し、この検出信号を制御部２０へ送る。

この検出信号を制御部２０が受け取ると、制御部２０は切替スイッチ３０７´に対して第１の導電性高分子層３０４を第２直流電源３２２の陽極に、第２の導電性高分子層３０６を第２直流電源３２２の陰極に接続するに可動接点３０７ｃを切り替える制御信号を送る。これにより、第１の導電性高分子層３０４にドープされていたカチオンが脱ドープされて第１の導電性高分子層３０４の体積が減少するとともに第２の導電性高分子層３０６中にドープされていたアニオンが脱ドープされて第２の導電性高分子層３０６の体積も減少する。この結果、第１及び第２の導電性高分子層３０４，３０６が収縮し、押圧された操作ボタン１０が引っ込み、図３２Ｄの状態になる。

切替スイッチ３０７´の可動接点３０７ｃが図３２Ｄの状態になってから所定時間経過後、制御部２０は切替スイッチ３０７´に対して可動接点３０７ｃを開く制御信号を送る。この結果、図３２Ｅの状態になる。

以上のように、第３の実施形態の変形例によれば、第３の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、専用の検出パネル１７を削除することができる。

図３３は第３の実施形態の第２の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。

図３３に示すように、この変形例は第１の変形例とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第１の変形例と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

この変形例に係るタッチ式入力装置３０１´´の切替スイッチ（第１の電圧印加手段とと第２の電圧印加手段と第３の電圧印加手段とを兼ねる）３０７´´は第４固定接点３０７ｄを有する。第４固定接点３０７ｄは交流電源３２４及びスイッチ１９，１９´を介して第２の導体パターン３０５に接続されている。

この変形例によれば、第３の実施形態の第１の変形例と同様の効果を得られるだけでなく、操作ボタンが振動することによって、入力操作領域とそれ以外の領域とを簡単に識別することができる。

図３４はこの発明の第４の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図、図３５は図３４に示すタッチ式入力装置の導電性高分子層の平面図である。

図３４、３５に示すように、第４の実施形態のタッチ式入力装置４０１は導体パターン（第１電極）４０２と複数の電解質層４０３と複数の導電性高分子層４０４と上部電極（第２電極）４０５と切替スイッチ（第１及び第３の電圧印加手段）４０７（図３６参照）とを備える。

導体パターン４０２はシート４４１の上面に形成されている。シート４４１は基板４４２の上面全体に形成された下部電極４４３に粘着材４４４を介して貼着されている。

導電性高分子層４０４はシート４４１上に形成され、導体パタンーン４０２に接続されている。導電性高分子層４０４には複数の孔４０４ａが形成されている。

電解質層４０３は板状部４０３ａと柱状部４０３ｂと側壁部４０３ｃとを有する。板状部４０３ａは導電性高分子層４０４の上面に配置されている。柱状部４０３ｂは孔４０４ａに収容されている。側壁部４０３ｃは板状部４０３ａの周縁部に形成され、導電性高分子層４０４の周囲を覆っている。

上部電極４０５は表面保護材１５の下面全体に形成されている。上部電極４０５はシート４４１上に印刷された粘着材４４５を介してシート４４１に貼着されている。

図３６は図３４に示すタッチ式入力装置の構成及び動作を説明するための図であって、図３６Ａは初期状態の断面図、図３６Ｂは凸形成状態の断面図、図３６Ｃは凸保持状態の断面図である。

図３６に示すように、第４の実施形態の切替スイッチ４０７は第２の実施形態の切替スイッチ２０７と同様のものであり、第１固定接点４０７ａ、第２固定接点４０７ｂ、第３固定接点４０７ｅ及び可動接点４０７ｃを有している。第１固定接点４０７ａは第１直流電源４２１の陰極側端子４２１ｂに接続されている。第１直流電源４２１の陽極側端子４２１ａは上部電極４０５に接続されている。第２固定接点４０７ｂは第２直流電源４２２の陽極側端子４２２ａに接続されている。第２直流電源４２２の陰極側端子４２２ｂは上部電極４０５に接続されている。切替スイッチ４０７には、可動接点４０７ｃが第１固定接点４０７ａに接触するか、第２固定接点４０７ｂに接触するか、固定接点４０７ｅに接触するか、或いはいずれの固定接点４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｅにも接触しないかの４つの態様がある。可動接点４０７ｃは、第２の実施形態のスイッチ１８，１８´と同様のスイッチ（図示せず）を介して導体パターン４０２に接続されている。

第４の実施形態の動作は第２の実施形態とほぼ同じであるので、基本的な動作についてのみ説明する。

図３６Ａに示す初期状態から制御部（図示せず）が可動接点４０７ｃを第１固定接点４０７ａに接触させるように切替スイッチ４０７を切り替えると、導電性高分子層４０４の体積が増え、図３６Ｂに示す凸形成状態になる。

図３６Ｂに示す凸形成状態になってから所定時間経過後、制御部（図示せず）は可動接点４０７ｃを第３接点４０７ｅに接触させるように切替スイッチ４０７を切り替える。この結果、タッチ式入力装置４０１は図３６Ｃに示す凸保持状態になる。この状態は入力待機状態である。

以上のように、第４の実施形態の初期状態体から凸保持状態までの動作は第２の実施形態の初期状態体から凸保持状態までの動作と同様であり、これ以外の第４の実施形態の動作も第２の実施形態の動作と同様である。

第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、導電性高分子層の厚みを増やして変形量を増加させたとしても、応答速度が低下しないので、一層良好な操作感を得ることができる。また、２つの導電性高分子層を用いて変形量を増加させる方法に較べ部品点数が少ないので、製造コストを低減することができる。

図３７は第４の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の構成及び動作を説明するための図であって、図３７Ａは初期状態の断面図、図３７Ｂは凸形成状態の断面図、図３７Ｃは凸保持状態の断面図である。

この変形例は第４の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第４の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。この変形例に係るタッチ式入力装置４０１´の切替スイッチ（第１の電圧印加手段と第２の電圧印加手段と第３の電圧印加手段とを兼ねる）４０７´は第４固定接点４０７ｄを有する。第４固定接点４０７ｄは交流電源４２４を介して上部電極４０５に接続されている。

この変形例によれば、第４の実施形態の効果を奏するとともに、操作ボタンが振動することによって、入力操作領域とそれ以外の領域とを簡単に識別することができる。

第４の実施形態の他の変形例としては、下部電極４４３を形成した基板４４２を削除し、その代わりにシート４４１の下面に検出パネルを設けてもよい。

図３８はこの発明の第５の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図、図３９は図３８に示すタッチ式入力装置の導電パターンの平面図である。

第５の実施形態は第２の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第２の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

図３８、３９に示すように、第５の実施形態のタッチ式入力装置５０１の導体パターン５０２は格子状部５０２ａを有する。格子状部５０２ａは導電性高分子層４の下面に埋め込まれている。

第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、導電性高分子層４に対する通電効率が高いので、導電性高分子層４の膨張、収縮を効率よく行うことができる。

図４０はこの発明の第６の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。

第６の実施形態は第２の実施形態とほぼ同じ構成であるので、構成の同じ部分については第２の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分についてだけ説明する。

図４０に示すように、第６の実施形態のタッチ式入力装置６０１の導電性高分子層４の上面に導電補助材６０が配置されている。導電補助材６０は導体パターン２に接続されている。

第６の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、導電性高分子層４に対する通電効率が高いので、導電性高分子層４の膨張、収縮を効率よく行うことができる。

なお、上述の実施形態では、操作ボタン１０を押したときに、操作ボタン１０が引っ込むように制御したが、操作ボタン１０を押したときに、操作ボタン１０が突出するように制御してもよい。

また、上述の実施形態ではこの発明をデジタルビデオカメラ用のタッチ式入力装置に適用した場合について述べたが、この発明はこれに限られず、タッチ式入力装置全般に広く適用可能である。

図１はこの発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図１に示すタッチ式入力装置の電解質保持層の平面図である。 図４は図１に示すタッチ式入力装置の表面保護材の平面図である。 図５は図１に示すタッチ式入力装置の回路図である。 図６は図１に示すタッチ式入力装置のスイッチの概念図である。 図７（Ａ）は図１に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、初期状態の斜視図である。 図７（Ｂ）は入力待機状態の斜視図である。 図７（Ｃ）は再生ボタンを押下した状態の斜視図である。 図７（Ｄ）はリセット状態の斜視図である。 図７（Ｅ）は限定的入力待機状態の斜視図である。 図７（Ｆ）は停止ボタンを押下した状態の斜視図である。 図７（Ｇ）はリセット状態の斜視図である。 図７（Ｈ）は入力待機状態の斜視図である。 図７（Ｉ）は初期状態の斜視図である。 図８は図１に示すタッチ式入力装置の制御系を示すブロック図である。 図９（Ａ）は図１に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図９（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図９（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図９（Ｄ）は凸解除状態の断面図である。 図９（Ｅ）は初期状態の断面図である。 図１０はタッチ式入力装置の操作時に時間の経過とともに変化する操作者の指に加わる反力と時間の経過とともに変化する操作ボタンの高さとを示すグラフである。 図１１は図１に示すタッチ式入力装置の基本的動作を説明するためのフローチャートである。 図１２は第１の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。 図１３は導体パターンと下部電極とに交流電源を印加したときの操作ボタンの高さの変化を示すグラフである。 図１４はこの発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。 図１５は図１４のXV-XV 線に沿う断面図である。 図１６は図１４に示すタッチ式入力装置の電解質保持層の平面図である。 図１７は図１４に示すタッチ式入力装置の回路図である。 図１８は図１４に示すタッチ式入力装置の上層部の等価回路図である。 図１９は図１４に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図である。 図２０（Ａ）は図１４に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図２０（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図２０（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図２０（Ｄ）は凸解除状態の断面図である。 図２０（Ｅ）は初期状態の断面図である。 図２１はタッチ式入力装置の制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 図２２は第２の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。 図２３はこの発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置の分解斜視図である。 図２４は図２３のXXIV-XXIV 線に沿う断面図である。 図２５は図２３に示すタッチ式入力装置のシートの平面図である。 図２６は図２３に示すタッチ式入力装置の回路図である。 図２７は図２３に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図である。 図２８（Ａ）は図２３に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図２８（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図２８（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図２８（Ｄ）は凸解除状態の断面図である。 図２８（Ｅ）は初期状態の断面図である。 図２９は第３の実施形態の第１の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。 図３０は図２９に示すタッチ式入力装置の制御系のブロック図である。 図３１は図２９に示すタッチ式入力装置の下層部の等価回路図である。 図３２（Ａ）は図２９に示すタッチ式入力装置の動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図３２（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図３２（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図３２（Ｄ）は凸解除状態の断面図である。 図３２（Ｅ）は初期状態の断面図である。 図３３は第３の実施形態の第２の変形例に係るタッチ式入力装置の回路図である。 図３４はこの発明の第４の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。 図３５は図３４に示すタッチ式入力装置の導電性高分子層の平面図である。 図３６（Ａ）は図３４に示すタッチ式入力装置の構成及び動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図３６（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図３６（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図３７（Ａ）は第４の実施形態の変形例に係るタッチ式入力装置の構成及び動作を説明するための図であって、初期状態の断面図である。 図３７（Ｂ）は凸形成状態の断面図である。 図３７（Ｃ）は凸保持状態の断面図である。 図３８はこの発明の第５の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。 図３９は図３８に示すタッチ式入力装置の導電パターンの平面図である。 図４０はこの発明の第６の実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。

符号の説明

２，３０２，４０２，５０２ 導体パターン（第１電極）
３，３０３，４０３ 電解質層
４，４０４ 導電性高分子層
３０４ 第１導電性高分子層
４０４ａ 孔
５ 下部電極（第２電極）
４０５ 上部電極（第２電極）
３０６ 第２導電性高分子層
７，３０７ 切替スイッチ（第１の電圧印加手段）
１０７ 切替スイッチ（第１及び第２の電圧印加手段）
２０７，３０７´，４０７ 切替スイッチ（第１及び第３の電圧印加手段）
３０７´´，４０７´ 切替スイッチ（第１、第２及び第３の電圧印加手段）
２２５ 上部電極（第３電極）
３３５ 下部電極（第３電極）

Claims (9)

1. 第１電極と、
   この第１電極に接続された導電性高分子層と、
   この導電性高分子層に隣接配置される電解質層と、
   この電解質層の前記導電性高分子層と接する面と反対の面に隣接配置される第２電極と、
   前記両電極間に前記導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
   前記両電極間に前記導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とするタッチ式入力装置。
2. 前記導電性高分子層の前記電解質層と接する面と反対の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、
   前記第１、第３電極間に前記導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のタッチ式入力装置。
3. 第１電極と、
   この第１電極に接続された第１導電性高分子層と、
   この導電性高分子層に隣接配置される電解質層と、
   この電解質層の前記第１導電性高分子層と接する面と反対の面に隣接配置され、前記第１導電性高分子層にドープされたイオン種と異なるイオン種がドープされた第２導電性高分子層と、
   この第２導電性高分子層に接続された第２電極と、
   前記第１、第２電極間に前記両導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とするタッチ式入力装置。
4. 前記両電極間に前記両導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段を備えていることを特徴とする請求項３記載のタッチ式入力装置。
5. 前記第１又は第２導電性高分子層の前記電解質層と接する面と反対の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、
   前記第１、第２電極の一方と前記第３電極との間に前記絶縁体層に隣接配置された方の導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とする請求項３又は４記載のタッチ式入力装置。
6. 第１電極と、
   この第１電極に接続された導電性高分子層と、
   この導電性高分子層に形成された孔に収容された電解質層と、
   この電解質層に隣接配置される第２電極と、
   前記両電極間に前記導電性高分子層を膨張又は収縮させる第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
   前記両電極間に前記導電性高分子層を振動させる第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とするタッチ式入力装置。
7. 前記導電性高分子層の他方の面に絶縁体層を介して配置される第３電極と、
   前記第１、第３電極間に前記導電性高分子層の導電率の変化を検出するための第３の電圧を印加する第３の電圧印加手段と
   を備えていることを特徴とする請求項６記載のタッチ式入力装置。
8. 前記導電性高分子層が押されたときの圧力に基づいてその層の厚みが変化するように前記第１の電圧印加手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のタッチ式入力装置。
9. 電解質層に隣接配置された導電性高分子層が押されたときの圧力を検出する第１工程と、
   検出された圧力の大きさに基づいて、前記導電性高分子層に接続された第１電極と前記電解質層に隣接配置された第２電極との間に、その高分子層の厚みが変化する極性の電圧を印加する第２工程と
   を含むことを特徴とするタッチ式入力装置の制御方法。

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