JP4622590B2

JP4622590B2 - 入力装置、タッチパネル及び電子機器

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Publication number: JP4622590B2
Application number: JP2005064515A
Authority: JP
Inventors: 宏一郎高島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: JP2006251927A

Description

本発明は、予め準備された入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力する情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等に適用して好適な入力装置、タッチパネル及び電子機器に関する。

詳しくは、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作体の押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する誘電性の膜を透明導電性の膜上に備え、操作体の入力位置において、透明導電性の膜と誘電性の膜と操作体とにより構成される静電容量に依存した複数種類の電圧検出情報を検出できるようにすると共に、三次元検出機能付きのタッチパネルを提供できるようにしたものである。

近年、ユーザ（操作者）は、デジタルカメラや、携帯電話機、カムコーダ、ＰＤＡ（Ｐersonal Ｄigital Ａssistants）等の携帯用の電子機器に様々なコンテンツを取り込み、それを利用するようになってきた。これらの電子機器には入力装置が具備される。入力装置にはキーボードや、ＪＯＧダイヤル等の入力手段、表示部を合わせたタッチパネルなどが使用される場合が多い。タッチパネルには、静電容量方式や抵抗膜方式が使用されている。

静電容量方式のタッチパネルには、入力操作面下に静電容量シートが設けられ、入力操作面において、指を触れた入力位置を検出して、指を触れた状態と、指で触れていない状態（非接触）とを判別するようになされる。抵抗膜方式のタッチパネルには、入力操作面下に抵抗調整膜が設けられ、入力操作面において、指を触れた入力位置を検出して、指を触れた状態と、指で触れていない状態（非接触）とを判別するようになされる。

静電容量方式のタッチパネルは、静電容量シートと操作者の指の間に、筺体等の入力操作面が介在していても動作するので、防水性かつデザイン性に優れている。また、抵抗膜方式のタッチパネルと比較して、メカ的に動く部分がない等により耐久性に優れている。

デジタルカメラや、携帯電話機、カムコーダ、ＰＤＡ等の携帯用の電子機器の表示部に搭載されるタッチパネルについて、より多くの機能が搭載され、表示素子は高性能化の一途を辿ってきている。それに伴って、上述の電子機器には、ノートパソコン（以下ノートＰＣという）等のように、画面上のカーソルを任意に移動させ、アイコンにカーソルを合わせて決定するというような、いわゆる“カーソリング機能”が求められてきている。

このような要求は、“選ぶ“という動作と、”決定“するという動作の２種類の入力操作を区別して検出できることが要求される。人間工学的なものの見方からすると、前者の選ぶという動作は、”なぞる“という動作、後者の決定という動作は”押込む“という動作と直結すると考えることは容易である。

一方、電気機器の筺体に配置されるスイッチについても、より多くの機能が搭載され、さらにデザイン的な要求から、機能が増えているにもかかわらず、スイッチ数を減らす、スイッチと筺体の間の段差を減らすなどの要求が多く出てきている。また、この入力操作領域においても、スライド操作などの、前記“なぞる”という動作と、決定の意味をもつ“押込む”という動作が同一平面上で操作できることが要求されてきている。

この種の携帯端末装置に関連して特許文献１には、携帯情報端末及びプログラムが開示されている。この携帯情報端末によれば、端末装置本体に表示部と、本体のほぼ中央にＪＯＧダイヤルとを備える。ＪＯＧダイヤルは、表示部とは別の位置に設けられる。このＪＯＧダイヤルは、時計方向又は反時計方向に回転され、この回転に連動して表示部に表示された画像が回転するようになされる。しかも、ＪＯＧダイヤルを本体の方向に押下すると、画像範囲を変更するようになされる。このように情報端末を構成すると、より快適に各種の操作を実行できるというものである。つまり、ＪＯＧダイヤルは、メカ的な構造を採用することによって、操作者に、表示部において、入力項目を選択する毎に、表示部の変化と同期して入力が確定できるというものである。

特許文献２には、タッチパネルの入力方法が開示されている。この入力方法によれば、重要な項目選択の場合は、強くタッチ操作をし、単純な選択操作は軽くタッチ操作するようになされる。このようにすると、操作員の誤操作を防止できるというものである。

特許文献３には、外部モニタとエレクトロビュファインダを備えた撮像装置が開示されている。この撮像装置によれば、エレクトロビュファインダには、タッチパネルの操作に連動して、画面内を移動するポインタと、このポインタで指示され、選択される撮影情報等の各種操作の指令を入力する操作領域とが表示される。タッチパネルの操作に基づいて撮影情報に係る各種操作の指令を入力するようになされる。このようにすると、エレクトロビュファインダ専用の操作系を設けることがないので、コストアップを防止できるというものである。

特許文献４には、タッチパネルを備えた入力装置及び入力方法が開示されている。この入力方法によれば、入力操作時、タッチパネルで押圧指示しようとする場合に、入力しようとする入力画面の一部をユーザの指示位置を指示する表示体と共に入力ガイド情報と共に別途表示するようになされる。このようにすると、視認性を向上でき、かつ、入力ミスを防止でき、操作性を向上できるというものである。

特許文献５には、指やペンなどにより入力可能な座標入力装置が開示されている。この座標入力装置によれば、静電容量圧力センサと表示手段とを組み合わせて入出力一体型の座標入力装置を構成するようになされる。このようにすると、専用の電子ペン等を使用せずに、また、電磁ノイズを発生することなく、指やペンなどにより入力情報を選択できるというものである。

特開２００３−２５６１２０号公報（第２乃至３頁第１図）特開平０９−０２２３３０号公報（第２頁図３）特開２０００−１８４２４１号公報（第２頁図２）特開２００４−０２１９３３号公報（第３頁図３）特開２０００−３４７８０７号公報（第３頁図５）

ところで、従来例に係る情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等の電子機器によれば、以下のような問題がある。

ｉ．現在、上述の電子機器には、“なぞる”動作と“押し込む”動作とを同一平面上に実現することが求められている。しかし、従来方式では、上述の２つの動作のうち、違和感のない人間の操作において、どちらか１つの動作しか実現できていないのが現状である。因みに、ノートＰＣのタッチパッドなどは、ダブルクリックなどで上記２つの機能を分けているが、人間工学的な観点からは、違和感のある操作といわざるを得ない。

ii．また、特許文献１〜特許文献４に見られるような各種方式のタッチパネルと表示部とを合わせた二次元入力機能付きの携帯端末装置によれば、表示部でアイコンを選択した際に、その選択位置において、”押込み”操作による入力確定ができていないのが現状である。

iii．なお、特許文献５に見られるような静電容量シートとメカニカルタクトスイッチを組み合わせて、“なぞる”動作と“押し込む”動作とを同一平面上で実現することが考えられるが、特許文献５に見られるようなメカニカルタクトスイッチを採用すると、装置が大型化するばかりか、デザイン面でのデメリットが生じてしまい、及び、“なぞり”動作時の操作感がメカニカルスイッチをなぞることになる。このため、意図しない凹凸感を感じてしまい、人間工学的に好ましくない。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、操作体の入力位置で検出される静電容量に依存した複数種類の電圧検出情報を検出できるようにすると共に、その押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようにした入力装置、タッチパネル及び電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題は、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作体の入力位置を検出する抵抗調整膜と、抵抗調整膜上の全面に設けられて光を透過する透明導電性の膜と、透明導電性の膜上の全面に設けられて光を透過すると共に、入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、操作体の押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する誘電性の膜と、誘電性の膜上の全面に設けられて光を透過する絶縁性の膜とを備え、誘電性の膜が熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなり、弾性率が、前記絶縁性の膜の弾性率よりも低いことを特徴とする入力手段によって解決される。

従って、操作体の入力位置において、透明導電性の膜と誘電性の膜と操作体とによって構成される静電容量に依存した電圧検出情報をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。これにより、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出することができる。

本発明に係るタッチパネルは、表示手段と、この表示手段の上部に配置され、操作体の接触位置を検出する機能及び操作体の押圧力を検出する機能を有した入力手段と、操作体の入力位置を検出した際に入力手段から得られる電圧検出情報を入力して操作体の押下力を判別する判別手段と、判別手段に設定し、操作体の入力位置における閾値を得るための閾値関数を記憶した記憶手段とを備え、入力手段は、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作体の入力位置を検出する抵抗調整膜と、抵抗調整膜上の全面に設けられて光を透過する透明導電性の膜と、透明導電性の膜上の全面に設けられて光を透過すると共に、入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、操作体の押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する誘電性の膜と、誘電性の膜上の全面に設けられて光を透過する絶縁性の膜とを有し、誘電性の膜は、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなり、弾性率が、絶縁性の膜の弾性率よりも低く、閾値関数は、入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に定数を演算して作成され、判別手段は、電圧検出情報に対して一つ以上の閾値情報を設定し、操作体の入力位置を検出した際に得られる電圧検出情報と、記憶手段から読み出した入力位置の閾値関数とを比較し、比較結果に基づいて、操作体の「なぞり」又は「押下」を判別することを特徴とするものである。

本発明に係る入力装置によれば、入力手段は、表示手段の上部に配置され、操作体の接触位置を検出する機能及び記憶手段に記憶された閾値関数を基に、判別手段によって操作体の押圧力を検出し、操作体の入力位置を検出した際に得られる電圧検出情報と入力位置に応じて設定された閾値情報を基に、操作体の「なぞり」又は「押下」を判別する機能を有している。入力手段には本発明の入力装置が応用されるので、操作体の入力位置で検出される静電容量に依存した電圧検出情報をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出できるので、これらの電圧検出情報と閾値情報とを比較することで、現在の入力位置における操作体の押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。

例えば、判別手段は、入力手段から得られる電圧検出情報を入力して操作体の押下力を判別する。判別手段は、電圧検出情報に対して一つ以上の閾値情報を設定し、この電圧検出情報と閾値情報とを比較する。判別手段は、電圧検出情報が閾値情報を越える場合は、操作体のＺ方向への「押下」を判別し、電圧検出情報が閾値情報以下である場合は、操作体のＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する。

従って、操作体の押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネルを提供できるようになる。

本発明に係る電子機器は、表示手段と、表示手段の上部に配置され、操作体の接触位置を検出して位置検出信号を出力する機能及び操作体の押圧力を検出して力検出信号を出力する機能とを有した入力手段と、操作体の入力位置を検出した際に入力手段から得られる電圧検出情報を入力して操作体の押下力を判別する判別手段と、判別手段に設定し、操作体の入力位置における閾値を得るための閾値関数を記憶した記憶手段とを備えた電子機器おいて、入力手段は、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作体の入力位置を検出する抵抗調整膜と、抵抗調整膜上の全面に設けられて光を透過する透明導電性の膜と、透明導電性の膜上の全面に設けられて光を透過すると共に、入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、操作体の押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する誘電性の膜と、誘電性の膜上の全面に設けられて光を透過する絶縁性の膜とを有し、誘電性の膜は、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなり、弾性率が、絶縁性の膜の弾性率よりも低く、閾値関数は、入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に定数を演算して作成され、判別手段は、電圧検出情報に対して一つ以上の閾値情報を設定し、操作体の入力位置を検出した際に得られる電圧検出情報と、記憶手段から読み出した入力位置の閾値関数とを比較し、比較結果に基づいて、操作体の「なぞり」又は「押下」を判別することを特徴とするものである。

本発明に係る電子機器によれば、本発明のタッチパネルが応用されるので、操作体の入力位置で検出される静電容量に依存した電圧検出情報をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出することができる。これにより、操作体の押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネルを備えた電子機器を提供できるようになる。

本発明に係る入力装置によれば、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作体の押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する誘電性の膜を備えるものである。

この構成によって、操作体の入力位置において、透明導電性の膜と誘電性の膜と操作体とによって構成される静電容量に依存した電圧検出情報（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。従って、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出することができる。これにより、当該入力装置を三次元検出機能付きのタッチパネルに応用することができる。

本発明に係るタッチパネルによれば、本発明の入力装置が応用されるので、操作体の入力位置で検出される静電容量に依存した電圧検出情報をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

この構成によって、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出することができる。これにより、操作体の押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネルを提供できるようになる。

この構成によって、操作体によるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報を検出することができる。これにより、操作体の押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネルを備えた電子機器を提供できるようになる。

続いて、この発明に係る入力装置、タッチパネル及び電子機器の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。

図１は本発明に係る第１の実施例としての三次元入力機能付きの入力装置１００の構成例を示す斜視図である。この実施例では、従来方式のＸＹ位置検出機能に加えて、押込む方向の力を識別又は検出できるようにしたものである。

図１に示す入力装置１００は、予め準備された入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力する装置であり、情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等のタッチパネルに適用して好適である。入力装置１００は、基板１上に抵抗調整膜２、ＩＴＯ膜３（Indium Tin Oxide膜；インジュム錫酸化物）及びＳｉゴム膜４を積層して構成される。基板１にはガラス基板が使用される。この例で、入力装置１００と液晶表示パネル等の平面表示素子を組み合わせて使用する場合は、基板１は平面表示素子の上部ガラス基板が兼用される。

基板１上には、入力操作領域を有する抵抗調整膜２が設けられ、操作者の指（操作体）の接触（入力）位置を検出するようになされる。入力操作領域の大きさは、長さがＬ［ｍｍ］程度で、幅がＷ［ｍｍ］程度である。この例で、入力操作領域には、Ｘ方向及びＹ方向が規定され、また、入力操作領域に対する鉛直方向がＺ方向と規定されている。これは、三次元入力機能付きの入力装置１００を構成するためである。

抵抗調整膜２上の全面には、透明導電性の膜の一例となるＩＴＯ膜３が設けられ、平面（蓄積）電極を構成すると共に下部からの光を透過するように使用される。抵抗調整膜２には、引出し線Ｌｘ１，Ｌｘ２，Ｌｙ１，Ｌｙ２が接続される。引出し線Ｌｘ１，Ｌｘ２、Ｌｙ１，Ｌｙ２は駆動回路５に接続され、交流波信号Ｓacに基づいて抵抗調整膜２のＸ方向及びＹ方向で検出される電圧（以下検出電圧という）Ｖ１，Ｖ２を出力するようになされる。駆動回路５には交流波発振装置６が接続され、交流波信号Ｓacを供給するようになされる。

ＩＴＯ膜３上の全面には、誘電性の膜の一例となるＳｉゴム膜４（膨脂膜）が設けられ、下部からの光を透過すると共に、操作者の指の押下力に対応してＺ方向の厚み（距離ｄ）が変化する。Ｓｉゴム膜４は、所望の弾性率、誘電率、光学透過率（光学特性）及び厚みを有している。Ｓｉゴム膜４の弾性率は、例えば、ＳｉＯ₂膜の弾性率と比べると低いものである。

この例で、ＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者の指とによって静電容量（Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ）が構成される。εはＳｉゴム膜４の誘電率であり、Ｓは操作者の指が入力面に触れている部分の面積（接触面積）であり、ｄはＳｉゴム膜４を介した操作者の指とＩＴＯ膜３との間の距離である。Ｓｉゴム膜４の厚みは、操作者の指の加圧によりＩＴＯ膜３との距離が変化すればよい程度である。

この例で、Ｓｉゴム膜４等の膨脂膜を使用するようにしたのは、当該入力装置１００における操作者の指の接触位置において、ＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者の指とによって構成される静電容量Ｃに依存した電圧検出情報（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させる。この変化の結果で得られる、操作者の指によるＺ方向への押下力に基づく複数種類の電圧検出情報を検出するためである。

上述した膨脂膜は、Ｓｉゴム膜４に限定されることはなく、透明であり、弾性率が高い樹脂であれば何でもよい。膨脂膜には、例えば、厚みが０．５ｍｍ程度のＳｉゴム膜４を使用する。膨脂膜には、指（例えば、ＳＲ６Ｓｉゴム）で、当該膨脂膜を垂直に加圧した場合、５０ｇｆ印加時に０．１ｍｍ程度、更に、２５０ｇｆ印加時に０．３ｍｍ程度の変形を起し、透過率が８０％以上であるような樹脂が好ましい。

次に、膨脂膜として使用可能な超透明ゴムの特性について説明する。膨脂膜としては、例えば、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物から成る超透明ゴムが使用できる。この熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物または有機過酸化物硬化型オルガノポリシロキサン組成物とすることが望ましい。

この場合、超透明ゴムの成分である付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、
（Ｉ）１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００重量部、
（II）１分子中に平均２個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン０．１〜５０重量部、及び、
（III）適度な触媒量の付加反応触媒からなるものである。

有機過酸化物硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、
（ｉ）１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００重量部及び、
（ii）適度な触媒量の有機過酸化物からなるものである。

ここで、超透明ゴムの成分（Ｉ）の付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物の１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとしては、次の平均組成式（１）で示されるものを用いる。

（１）式中、Ｒ１は互いに同一または異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の非置換又は置換一価炭素水素基であり、ａは１．５〜２．８、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０５の範囲の正数である。

超透明ゴムに関して上述の平均組成式（１）のＲ１で示されるケイ素原子に結合した非置換又は置換の一価炭素水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。

この場合、基Ｒ１の少なくとも２個はアルケニル基（特に炭素２〜８のものが好ましく、更に好ましくは２〜６である）である。なお、アルケニル基の含有量は、ケイ素原子に結合する全有機基中（即ち、前記平均組成式（１）におけるＲ１としての非置換又は置換の一価炭素水素基中）０．００１〜２０モル％、特に０．０１〜１０モル％とすることが好ましい。

このアルケニル基は、分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、両者に結合していてもよいが、組成物の硬化速度、硬化物の物性等の点から、本発明で用いるオルガノポリシロキサンは、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含んだものであることが好ましい。

上述のオルガノポリシロキサンの構造は、通常は、主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された基本的には直鎖状構造を有するジオルガノポリシロキサンであるが、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。このアルケニル基含有オルガノポリシロキサンの重合度（重量平均重合度）５０〜２０，０００、好ましくは１００〜２０００程度のものが使用される。この平均重合度が５０未満では、硬化物としてのゴム物性が不充分な場合がある。

また、超透明ゴムの成分（II）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、次の平均組成式（２）で示され、１分子中に少なくとも２個（通常２〜２００個）好ましくは、３個以上、より好ましくは３〜１５０個程度のケイ素原子結合水素原子（即ち、ＳｉＨ基）を有することが必要である。

上述の平均組成式（２）の中で、Ｒ２は炭素数１〜１０の置換又は非置換の一価炭素水素基であり、この基Ｒ２としては先に示した平均組成式（１）中のＲ１と同様の基を上げることができる。また、ｂは０．７〜２．１、ｃは０．００１〜１．０で、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０を満足する正数であり、好ましくはｂは１．０〜２．０、ｃは０．０１〜１．０、ｂ＋ｃは１．５〜２．５である。

上述の超透明ゴムの成分で、１分子中に少なくとも２個、好ましくは３個以上含有されるＳｉＨ基は、分子鎖末端、分子鎖途中のいずれに位置してもよく、また、この両方に位置するものであってもよい。更にまた、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、１分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は通常２〜３００個、好ましくは４〜１５０個程度の室温（２５℃）で液状のものが望ましい。

上述の平均組成式（２）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして具体的には、例えば１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ギメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキシサン・メチルハイドロジェンシロキシサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキシサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンロキサン・ジフェニルシ共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキシサン・ジフェニルシロキサン共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位と（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２単位の他にＳｉＯ₂ ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位の他にＳｉＯ４／２単位と（Ｃ６Ｈ５）３ＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体などが挙げられる
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、超透明ゴムの成分（Ｉ）のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して０．１〜５０重量部、特に０．３〜２０重量部とすることが好ましい。

また、超透明ゴムの成分（II）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、その成分（Ｉ）中のケイ素原子に結合したアルケニル基１モルに対して、その成分（II）中のケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）の量が０．５〜５モル特に０．８〜２．５モル程度となる量で配合することもできる。

なお、超透明ゴムの成分（III）の付加反応触媒としては、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属として０．５〜１０００ｐｐｍ、特に１〜５００ｐｐｍ程度とすればよい。また、超透明ゴムの成分（Ｉ）の付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物の１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとしては、超透明ゴムの成分（Ｉ）と同様のものを使用することが出来る。

また、超透明ゴムの成分（ii）の有機過酸化物としては、従来公知のものを使用することができ、例えばベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチルービス（２．５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジーｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカルオキシ）ヘキサン等が挙げられる。

有機過酸化物の配合量は、触媒量で示され、通常、超透明ゴムの成分（Ｉ）のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して０．０１〜１０重量部とすることができる。有機過酸化物硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、超透明ゴムの成分（Ｉ）及び成分（ii）にて構成される。これにより、Ｓｉゴム膜４等の膨脂膜を構成することができる。

図２Ａ〜Ｃは、入力装置１００のＺ方向の検出原理を示す断面図である。図２Ａに示す入力装置１００は、基板１上に抵抗調整膜２、ＩＴＯ膜３及びＳｉゴム膜４が順次積層され、押下スイッチとしての機構的な構成がなされている。Ｓｉゴム膜４の静止時の厚みはｄ１である。ここで、接地（ＧＮＤ）を基準にして、Ｓｉゴム膜４上に操作者の指３０ａを接近したとき、指３０ａとＳｉゴム膜４との間の空間に分布する静電容量は、Ｃ１で示される。ＩＴＯ膜３上のＳｉゴム膜４を誘電体とする静電容量は、Ｃ２で示される。なお、Ｓｉゴム膜４上に接近する操作者の指３０ａは、等価的に抵抗Ｒ３及び静電容量Ｃ３の直列回路で示すことがきる。これを状態”Ａ”という。

更に、操作者の指３０ａをＳｉゴム膜４上に接近させ、そのＳｉゴム膜４上に軽く接触したとき、指３０ａとＳｉゴム膜４との間の静電容量Ｃ１は分布し無くなる。この入力位置に、ＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者の指３０ａとによって静電容量Ｃ２（＝ε・Ｓ１／ｄ１）が分布される。εはＳｉゴム膜４の誘電率であり、Ｓ１は操作者の指３０ａが入力面に軽く触れている部分の面積（接触面積）であり、ｄ１はＳｉゴム膜４を介した操作者の指３０ａとＩＴＯ膜３との間の距離である。例えば、Ｓｉゴム膜４上に人指し指３０ａで５０ｇｆ（なぞり）程度の力を加えた状態である。これを状態”Ｂ”という。

更に、またその入力位置で、操作者はＳｉゴム膜４上に人指し指３０ａで２５０ｇｆ（押込み）程度の力を加える。これを状態”Ｃ”という。このとき、ＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者の指３０ａとによって静電容量Ｃ２’（＝ε・Ｓ２／ｄ２）が分布される。εはＳｉゴム膜４の誘電率であり、Ｓ２は操作者の指３０ａが入力面に強く押された部分の面積（接触面積；Ｓ１＜Ｓ２）であり、ｄ１はＳｉゴム膜４を介した操作者の指３０ａとＩＴＯ膜３との間の距離（ｄ１＞ｄ２）である。

この状態”Ｂ”の静電容量Ｃ２と状態”Ｃ”の静電容量Ｃ２’との関係は、Ｃ２’＞Ｃ２である。つまり、操作者の指３０ａが入力面に軽く触れている場合の静電容量Ｃ２に比べて、指３０ａを入力面に強く押した場合の静電容量Ｃ２’の方が大きくなる。この静電容量のＣ２→Ｃ２’の変化は、検出電圧Ｖ１、Ｖ２に現れる。この検出電圧Ｖ１、Ｖ２の変化を予め設定した閾値で判別すると、操作者の指３０ａのなぞり（５０ｇｆ）又は押込み（押下；２５０ｇｆ）をＣＰＵ等の制御系で判別できるようになる。制御系は、例えば、なぞり及び押込みの違いをＺ方向の閾値で区別するようになされる。

図３Ａ及びＢは、入力装置１００の駆動回路５及び抵抗調整膜２の構成例を示す回路図である。図３Ａに示す駆動回路５によれば、Ｘ方向の検出系を注目した場合、２個のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と、４個の抵抗器Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２３を有して構成される。Ｙ方向の検出系も同様に構成されるので、その説明は割愛する。

図３Ａにおいて、抵抗器Ｒ１３及びＲ２３の各々の一端は、電源線ＶＣＣに接続される。抵抗器Ｒ１３の他は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ（以下単にトランジスタという）Ｑ１のコレクタに接続され、抵抗器Ｒ２３の他も、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ（以下単にトランジスタという）Ｑ２のコレクタに接続される。各々のトランジスタＱ１，Ｑ２のベースは、交流波発振装置６に接続される。

各々のトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ間には、図３Ｂに示す抵抗調整膜２が接続される。図３Ｂにおいて、抵抗調整膜２のＸ方向での、”なぞり”及び”押込み”に供されるスライド範囲は、Ｘ＝０からＸ＝ＭＡＸに至るまでである。Ｘ＝０は、抵抗調整膜２の一端であり、Ｘ＝ＭＡＸは、その抵抗調整膜２の他端である。

例えば、トランジスタＱ１のエミッタには、抵抗調整膜２の一方の端部の引出し端子５３及び抵抗器Ｒ１１の一端が接続され、トランジスタＱ２のエミッタには、抵抗調整膜２の他方の端部の引出し端子５４及び抵抗器Ｒ２１の一端が接続される。抵抗器Ｒ１１及びＲ２１の各々の他端は、接地線ＧＮＤに接続される。

トランジスタＱ１のコレクタには出力端子５１が接続され、検出電圧Ｖ１を出力するようになされる。トランジスタＱ２のコレクタにも出力端子５２が接続され、検出電圧Ｖ２を出力するようになされる。このように、駆動回路５を構成すると、状態”Ａ”、”Ｂ”及び”Ｃ”、すなわち、操作者の指３０ａのなぞり又は押込みによる静電容量Ｃ２→Ｃ２’によって変化する複数の検出電圧Ｖ１，Ｖ２を得ることができる。

図４Ａ及びＢは、駆動回路５における”なぞり”及び”押込み”時の動作例を示す回路図である。

図４Ａに示す駆動回路５によれば、操作者の指３０ａによる”なぞり”状態（Ｂ状態）のときは、抵抗調整膜２がＸ方向で定点Ｉ（ｘ＝Ｉ）で分圧（分割）される。その定点Ｉを基準した分割抵抗はＲ１、Ｒ２である。この定点Ｉにおける抵抗分圧点には、図２Ｂに示した操作者の指３０ａの等価回路Ｒ３＋Ｃ３に静電容量Ｃ２が直列に接続される。これにより、駆動回路５は、操作者の指３０ａの”なぞり”状態による静電容量Ｃ２に基づく検出電圧Ｖ１，Ｖ２を出力するようになる。

また、その入力位置で、操作者はＳｉゴム膜４上を指３０ａで強く押し込む。このとき、図４Ｂに示す駆動回路５によれば、操作者の指３０ａによる”押込み”状態（Ｃ状態）で、抵抗調整膜２がＸ方向で定点Ｉで分圧されたままである。そして、この定点Ｉにおける抵抗分圧点には、図２Ｂに示した操作者の指３０ａの等価回路Ｒ３＋Ｃ３に静電容量Ｃ２’が直列に接続される。これにより、駆動回路５は、操作者の指３０ａの”押込み”状態による静電容量Ｃ２’に基づく検出電圧Ｖ１’，Ｖ２’を出力するようになる。図中、静電容量Ｃ２’は距離ｄ１によって容量が変化する可変コンデンサで示している。検出電圧Ｖ１，Ｖ２と検出電圧Ｖ１’，Ｖ２’との関係は、例えば、Ｖ１’＞Ｖ１、Ｖ２’＞Ｖ２である。

図５は、駆動回路５によるＸＹ位置情報の検出例を示す特性図である。図５において、縦軸は検出電圧ＶＸであり、駆動回路５から得られる検出電圧Ｖ１，Ｖ２である。横軸は、入力位置であり、スライド範囲を示している。スライド範囲は、Ｘ＝０〜Ｘ＝ＭＡＸである。図中、右肩上がりの一点鎖線は、非接触（Ａ）状態で入力位置をＸ＝０（左側）からＸ＝ＭＡＸ（右側）に至る範囲を移動して検出した電圧である。右肩上がりの波線は、同様にして、なぞり（Ｂ）状態で入力位置をＸ＝０からＸ＝ＭＡＸに至る範囲をスライドして検出した電圧である。更に、右肩上がりの実線は、押込み（Ｃ）状態で、入力位置をＸ＝０からＸ＝ＭＡＸに至る範囲をスライドして検出した電圧である。

反対に、左肩上がりの一点鎖線は、非接触（Ａ）状態で入力位置をＸ＝ＭＡＸ（右側）からＸ＝０（左側）に至る範囲を移動して検出した電圧である。左肩上がりの波線は、同様にして、なぞり（Ｂ）状態で入力位置をＸ＝ＭＡＸからＸ＝０に至る範囲をスライドして検出した電圧である。更に、左肩上がりの実線は、押込み（Ｃ）状態で、入力位置をＸ＝ＭＡＸ（左側）からＸ＝０（右側）に至る範囲をスライドして検出した電圧である。なお、二点鎖線はＺ方向の定点Ｉを示す線である。

この例では、Ｚ方向の入力動作現象（なぞる及び押込む）に関して、検出電圧Ｖ１（又はＶ２）の絶対値を読み取るようになされる。ここで、検出電圧Ｖ１及びＶ２に関して、定点Ｉにおいて、指３０ａが入力面に近いが触れていないＡ状態（非接触状態）の検出電圧をＶ１Ａ、Ｖ２Ａとし、指３０ａが入力面に軽く触れているＢ状態の検出電圧をＶ１Ｂ、Ｖ２Ｂとし、指３０ａがＢ状態よりも強く押されているＣ状態の検出電圧をＶ１Ｃ、Ｖ２Ｃとする。Ｃ状態では、ダイナミックにＳｉゴム膜４がへこむ状態である。

このような定点Ｉにおいて、上述の検出電圧Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ２Ｃの間には、Ｖ１Ａ：Ｖ２Ａ＝Ｖ１Ｂ：Ｖ２Ｂ＝Ｖ１Ｃ：Ｖ２Ｃ、かつ、Ｖ１Ａ＜Ｖ１Ｂ＜Ｖ１Ｃなる関係がある。すなわち、任意の定点ＩにおけるＸＹ位置情報（二次元情報）は、Ｖ１Ｘ：Ｖ２Ｘ（Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）により与えられる。

図６は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２Ｆの判別例を示す特性図である。

この実施例では、Ｚ方向の押下入力について、なぞりや、押込み等の入力を区別できるようにした。例えば、指３０ａでＳｉゴム膜４上を５０ｇｆと２５０ｇｆとで押下した場合に、その相違を検出できるようになった。この例では、入力位置によって閾値を変化させている。つまり、その都度、その入力位置に適した閾値を設定するようになされる。

図６において、縦軸は検出電圧ＶＸ＝Ｖ２であり、横軸は入力位置であり、左位置はＸ＝０で右位置はＸ＝ＸＭＡＸである。従来方式では、状態Ａ〜Ｃの現象が区分できなかったが、本発明方式では、その絶対値を判別できるようになったので、状態Ａ〜Ｃの現象を区分できるようになった。つまり、従来方式のように抵抗調整膜２の分圧を見ながらＸＹ位置情報を検出すると共に、本発明方式では、押下力２５０ｇｆや５０ｇｆ等の変化量に対する検出電圧ＶＸの絶対値を検出するようにした。

この例で、状態Ｃをこれ以上、電圧検出情報が上昇しないＭＡＸの状態と定義する。例えば、Ｓｉゴム膜４上を１０００ｇｆで押す場合に検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸが検出される状態とする。状態ＣでＳｉゴム膜４上を押下しながらＸ方向を一端から他端まで（Ｘ＝０〜ＭＡＸ）なぞったときに、駆動回路５から出力される検出電圧Ｖ２の値をＸ方向の分解能数分だけ計測し、又は、それ以下の分解能刻みで検出電圧Ｖ２の値を計測する。これを関数ｆ（ｘ）とする。

また、範囲０＜ａ＜１となる定数ａを関数ｆ（ｘ）に設定して、ｇ（ｘ）＝ａ・ｆ（ｘ）なる関数を作成する。ｇ（ｘ）＝ａ・ｆ（ｘ）なる関数は、予め準備してＲＯＭ等に格納するようになされる。この関数ｇ（ｘ）は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２を判別する際に、閾値ｇ（Ｉ）を得るために設定される閾値関数となる。例えば、関数ｇ（ｘ）は、力Ｆ対検出電圧Ｖ２特性が線形で、なおかつ、状態Ｃがｆ（ｘ）＝１０００ｇｆのとき、定数ａを０．２５とした場合に２５０ｇｆとなる。

ここで、ある入力位置（定点Ｉ）で、ある力Ｆで入力面を押下した場合において、上述の関数ｇ（ｘ）を使用して、その定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２Ｆを判別する手順を示す。このときの検出電圧Ｖ２はＶ２＝Ｖ２Ｆとする。この場合、まず、制御系は、駆動回路５から出力される検出電圧Ｖ２Ｆを読み込む。次に、制御系は、ＲＯＭに記述された閾値関数ｇ（ｘ）を参照して、定点Ｉにおける閾値ｇ（Ｉ）を読み出すようになされる。

その後、定点Ｉにおける検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｇ（Ｉ）とを比較する。Ｖ２Ｆ＞閾値ｇ（Ｉ）の場合は、状態Ａ（押込み）フラグを立てて上位の制御系に「押込み」を送信する。また、Ｖ２Ｆ＜閾値ｇ（Ｉ）の場合は、状態Ｂ（なぞり）フラグを立てて上位の制御系に「なぞり」を送信する（三次元情報）。

表１には、Ｘ方向のスライド範囲（入力位置）Ｘ＝０〜ｘ＝ＭＡＸに対する関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）との関係例を示している。

表１によれば、入力位置Ｘ＝０で、関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）とは共に「０」である。Ｘ＝１で、関数ｆ（ｘ）＝αのとき、関数ｇ（ｘ）はａαである。同様にして、Ｘ＝２で、関数ｆ（ｘ）＝βのとき、関数ｇ（ｘ）はａβであり、Ｘ＝３で、関数ｆ（ｘ）＝γのとき、関数ｇ（ｘ）はａγである。もちろん、閾値関数ｇ（ｘ）は、複数存在してもよく、その場合のアルゴリズムについては、図１１で説明する。

このように、第１の実施例としての入力装置１００によれば、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域において、抵抗調整膜２は、操作者の指３０ａの入力位置を検出する。抵抗調整膜２上の全面に設けられたＩＴＯ膜３は、平面（蓄積）電極を構成する。ＩＴＯ膜３上の全面にはＳｉゴム膜４が設けられる。このＳｉゴム膜４は、所望の弾性率、誘電率、光学透過率及び厚みを有している。静電容量Ｃは、ＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者の指３０ａとによって構成される。Ｓｉゴム膜４は、下方からの光を透過すると共に、操作者の指３０ａの押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する。

従って、操作者の指３０ａの入力位置で検出される静電容量Ｃに依存した電圧検出情報（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。これにより、操作者の指３０ａによるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出情報として検出することができる。従って、当該入力装置１００を三次元検出機能付きのタッチパネルに応用できるようになる。

図７は、第２の実施例としてのタッチパネル１０１の構成例を示す斜視図である。図７に示すタッチパネル１０１は、下部筐体１０、上部筐体２０及び表示入力ユニット４０を有して構成される。

下部筐体１０は、箱状を有しており、その一辺の長さは、Ｌ１［ｍｍ］で、幅がＷ１［ｍｍ］で、高さがＨ１［ｍｍ］程度を有している。下部筐体１０は、底部１０ａ及び開放面を有し、かつ、側面に係合部を有したものが使用される。下部筐体１０の側面には、係合部として、１組の細長い断面三角状の係合爪部７ａ，７ｂが形成され、反対側の側面にも、１組の係合爪部７ｃ，７ｄ（図示せず）が形成される。下部筐体１０には、所定の厚みを有した合成樹脂部材や、アルミニウム、鉄、銅又はこれらの合金、ステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属部材が使用される。

上部筐体２０は、下部筐体１０よりも広く、その一辺は、長さがＬ２［ｍｍ］で、幅がＷ２［ｍｍ］で、高さがＨ２［ｍｍ］程度の箱状を有している。上部筐体２０には、下部筐体１０と同様にして、所定の厚みを有した合成樹脂部材や金属部材等が使用される。上部筐体２０は、映像表示面を見通せるような表示窓部２０ａ及び当該表示窓部２０ａの反対側に開放面を有し、かつ、側面に係合穴部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有したものが使用される。表示窓部２０ａは、表示入力ユニット４０の表示面の大きさよりも、やや小さめな四角形状を有しており、その一辺の長さがｌ［ｍｍ］で、幅がｗ［ｍｍ］程度を有している。下部筐体１０や上部筐体２０等を樹脂成形する場合は、射出成形金型が使用される。これら筐体１０，２０を金属成形する場合は、プレス加工機や、穴開け加工機、板金加工機等が使用される。

表示入力ユニット４０は、下部筐体１０と上部筐体２０との間に挟まれる形態で収納される。例えば、下部筐体１０と上部筐体２０との間に表示入力ユニット４０を収納した状態で、係合爪部７ａが係合穴部８ａに係合され、係合爪部７ｂが係合穴部８ｂに係合され、係合爪部７ｃが係合穴部８ｃに係合され、係合爪部７ｄが係合穴部８ｄに各々係合されて一体部品化される。

表示入力ユニット４０は、入力手段２４及び表示手段２９を有して構成される。表示手段２９は、表示モジュール用の上部ガラス基板２９ａ、下部ガラス基板２９ｂ及び光学シート２９ｃを有して構成され、入力項目選択用の画面やアイコン等を表示するようになされる。表示手段２９には、液晶表示パネルが使用される。上部ガラス基板２９ａ及び下部ガラス基板２９ｂは、幅がＷ２［ｍｍ］、その長さがほぼＬ２［ｍｍ」程度を有している。下部ガラス基板２９ｂの裏面（下方）には、光学シート２９ｃが設けられ、光を出射するようになされる。光学シート２９ｃは、下部ガラス基板２９ｂよりも短く、下部ガラス基板２９ｂと光学シート２９ｃとは、長さＬ２−Ｌの差を有している。このＷ×（Ｌ２−Ｌ）の領域を電子部品実装領域となされる。電子部品実装領域には、図１に示したような駆動回路５を構成するＩＣ等が実装される。

上部ガラス基板２９ａ及び下部ガラス基板２９ｂの間には、図示しないスペーサ部材が設けられ、この間には液晶が封入される。上部ガラス基板２９ａ及び下部ガラス基板２９ｂには、厚み０．３３ｍｍ程度の無アルカリ性のガラス板が使用される。表示手段２９が平面表示装置の場合には、上部ガラス基板２９ａ及び下部ガラス基板２９ｂの間にＥＬ層が設けられる。

上部ガラス基板２９ａ上には入力手段２４が設けられ、操作者の指３０ａの押下位置を検出して位置検出信号を出力する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出して力検出信号を出力する機能とを有している。入力手段２４には、本発明に係る三次元入力機能付きの入力装置１００が応用される。

入力手段２４は、上部ガラス基板２９ａ上に抵抗調整膜２、ＩＴＯ膜３及びＳｉゴム膜４を順次積層して構成される。上部ガラス基板２９ａ上には、入力操作領域を有する抵抗調整膜２が設けられ、操作者の指３０ａの接触（入力）位置を検出するようになされる。入力操作領域の大きさは、長さがＬ［ｍｍ］程度で、幅がＷ［ｍｍ］程度である。この例で、入力操作領域には、Ｘ方向及びＹ方向が規定され、また、入力操作領域に対する鉛直方向がＺ方向と規定されている。

抵抗調整膜２上の全面には、ＩＴＯ膜３が設けられ、平面（蓄積）電極を構成すると共に下部からの映像表示光を透過するように使用される。ＩＴＯ膜３上の全面には、Ｓｉゴム膜４（膨脂膜）が設けられ、下部からの映像表示光を透過すると共に、操作者の指３０ａの押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する。Ｓｉゴム膜４は、所望の弾性率、誘電率、光学透過率（光学特性）及び厚みを有している。

上述のＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４と操作者３０ａの指とによって静電容量Ｃが構成される。この静電容量Ｃに依存した電圧検出情報をそのＺ方向への押下力に対応して変化させる。この変化の結果で得られる、操作者の指３０ａによるＺ方向への押下力に基づく複数種類の電圧検出情報を検出するようになされる。

図８は、タッチパネル１０１の制御系の構成例を示すブロック図である。図８に示すタッチパネル１０１は、駆動回路５、入力手段２４、表示手段２９、ＲＯＭ３７、判別手段３９及び映像処理部４４’を有して構成される。判別手段３９は、Ａ／Ｄドライバ３１及びＣＰＵ３２を有している。

映像処理部４４’は、ＣＰＵ３２からの［Ｄ］指令に基づいて表示信号Ｓｖを出力する。映像処理部４４’には表示手段２９が接続され、表示信号Ｓｖに基づいて入力項目選択用の画面を表示するようになされる。

表示手段２９の前面には入力手段２４が配置され、入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力するように操作される。入力手段２４には駆動回路５が接続され、操作者の指３０ａの入力位置や、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」、Ｚ方向への「押下」を検出して、位置検出及び力検出に係る検出電圧Ｖ１，Ｖ２を出力するようになされる。

駆動回路５にはＡ／Ｄドライバ３１が接続され、検出電圧（値）Ｖ１，Ｖ２をアナログ・デジタル変換して位置検出に係る検出電圧データ（位置検出情報）Ｄを出力し、また、入力量（押下力Ｆ）に係る検出電圧データ（押下力検出情報）Ｄ２を出力する。Ａ／Ｄドライバ３１にはＣＰＵ３２が接続される。ＣＰＵ３２にはＲＯＭ３７が接続され、操作者の指３０ａの押下力を判別するための閾値関数を二値化した閾値データＤthが格納される。

閾値関数は、入力手段２４の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値Ｖ２＝ＭＡＸを取得し、ここに取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値Ｖ２＝ＭＡＸに定数ａ［０＜ａ＜１］を演算して作成されたものである。閾値関数は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２を判別する際に、関数ｇ（ｘ）から閾値ｇ（Ｉ）を得るために設定される。

ＣＰＵ３２は、電圧検出データＤ１，Ｄ２を入力して操作者の指３０ａの押下力を判別するようになされる。例えば、定点Ｉの電圧検出情報Ｖ２Ｆに関してＣＰＵ３２は、電圧検出データＤ２に対して一つ以上の閾値データＤthを設定し、電圧検出情報Ｖ２Ｆと閾値ｇ（Ｉ）とを比較し、電圧検出情報Ｖ２Ｆが閾値ｇ（Ｉ）を越える場合は、操作者の指３０ａのＺ方向への「押下」を判別し、電圧検出情報Ｖ２Ｆが閾値ｇ（Ｉ）以下である場合は、操作者の指３０ａのＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する。このようにすると、単一のアルゴリズムを追加するのみにより、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。

続いて、タッチパネル１０１の第１の動作例を説明する。図９は、定点Ｉにおける”なぞり”及び”押込み”の判別例を示すフローチャートである。

この実施例では、入力手段２４におけるある入力位置（定点Ｉ）で、ある力Ｆで入力面を押下した場合において、ＲＯＭ３７に格納された閾値関数ｇ（ｘ）を使用して、その定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２Ｆを判別する場合を例に採る。このときの検出電圧Ｖ２はＶ２＝Ｖ２Ｆとする。

これを判別条件にして、図９に示すフローチャートのステップＥ１でＡ／Ｄドライバ３１は、駆動回路５から出力される検出電圧Ｖ２Ｆを読み込む。次に、ステップＥ２でＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３７に記述された閾値関数ｇ（ｘ）を参照して、定点Ｉにおける閾値データＤth＝閾値ｇ（Ｉ）を読み出すようになされる。

その後、ステップＥ３でＣＰＵ３２は、定点Ｉにおける検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｇ（Ｉ）とを比較する。検出電圧Ｖ２Ｆ＞閾値ｇ（Ｉ）の場合は、ステップＥ４に移行して、状態Ａ（押込み）フラグを立てて上位の制御系に「押込み」を送信する。また、検出電圧Ｖ２Ｆ＜閾値ｇ（Ｉ）の場合は、ステップＥ５に移行して状態Ｂ（なぞり）フラグを立てて上位の制御系に「なぞり」を送信する（三次元情報）。その後、ステップＥ１に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。

このように、第２の実施例としてのタッチパネル１０１によれば、入力手段２４は、表示手段２９の上部に配置され、操作者の指３０ａの接触位置を検出する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出する機能を有している。入力手段２４には本発明の入力装置１００が応用される。これを前提にして、操作者の指３０ａの入力位置で検出される静電容量Ｃに依存した電圧検出データＤ２（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、操作者の指３０ａによるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出データＤ２によって検出できるので、これらの電圧検出データＤ２と閾値データＤthとを比較することで、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。これにより、操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネル１０１を提供に寄与するところが大きい。

図１０は、第３の実施例としてのタッチパネル１０１に係る複数の閾値関数の設定例を示す特性図である。

この実施例では、ＣＰＵ３２に設定するための複数の閾値関数を記憶したＲＯＭ３７を備え、各々閾値関数は、入力手段２４の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、ここに取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に各々が異なった定数ａ，ｂ，ｃ［０＜ｃ＜ｂ＜ａ＜１］を演算して作成されたものである。

図１０において、縦軸は検出電圧ＶＸ＝Ｖ２であり、横軸は入力位置であり、左位置はＸ＝０で右位置はＸ＝ＸＭＡＸである。

この例でも、状態Ｃをこれ以上、電圧検出情報Ｖ２が上昇しないＭＡＸの状態と定義する。例えば、Ｓｉゴム膜４上を１０００ｇｆで押す場合に検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸが検出される状態とする。状態ＣでＳｉゴム膜４上を押下しながらＸ方向を一端から他端まで（Ｘ＝０〜ＭＡＸ）なぞったときに、駆動回路５から出力される検出電圧Ｖ２の値をＸ方向の分解能数分だけ計測し、又は、それ以下の分解能刻みで検出電圧Ｖ２の値を計測する。これを関数ｆ（ｘ）とする。

この例では、第２の実施例と異なり、範囲０＜ｃ＜ｂ＜ａ＜１となる定数ａ、ｂ，ｃを関数ｆ（ｘ）に設定して、ｇ（ｘ）＝ａ・ｆ（ｘ）、ｈ（ｘ）＝ｂ・ｆ（ｘ）及びｉ（ｘ）＝ｃ・ｆ（ｘ）なる３つの関数を作成する。ｇ（ｘ）＝ａ・ｆ（ｘ）、ｈ（ｘ）＝ｂ・ｆ（ｘ）及びｉ（ｘ）＝ｃ・ｆ（ｘ）なる関数は、予め準備してＲＯＭ３７等に格納するようになされる。

この関数ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）及びｉ（ｘ）は、閾値データＤthによって設定される。関数ｇ（ｘ）は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２を判別する際に、閾値ｇ（Ｉ）を得るために設定される閾値関数となる。例えば、関数ｇ（ｘ）は、力Ｆ対検出電圧Ｖ２特性が線形で、なおかつ、状態Ｃがｆ（ｘ）＝１０００ｇｆのとき、定数ａを０．８とした場合に８００ｇｆとなる。

関数ｈ（ｘ）は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２を判別する際に、閾値ｈ（Ｉ）を得るために設定される閾値関数となる。例えば、関数ｈ（ｘ）は、上述と同様にして、ｆ（ｘ）＝１０００ｇｆのとき、定数ｂを０．５５とした場合に５５０ｇｆとなる。関数ｉ（ｘ）は、定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２を判別する際に、閾値ｉ（Ｉ）を得るために設定される閾値関数となる。例えば、関数ｉ（ｘ）は、上述と同様にして、ｆ（ｘ）＝１０００ｇｆのとき、定数ｃを０．３とした場合に３００ｇｆとなる。

表２には、Ｘ方向のスライド範囲（入力位置）Ｘ＝０〜ｘ＝ＭＡＸに対する関数ｆ（ｘ）と、関数ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）及びｉ（ｘ）との関係例を示している。

表２によれば、入力位置Ｘ＝０で、関数ｆ（ｘ）、関数ｇ（ｘ）、関数ｈ（ｘ）及び関数ｉ（ｘ）は共に「０」である。Ｘ＝１で、関数ｆ（ｘ）＝αのとき、関数ｇ（ｘ）はａαであり、関数ｈ（ｘ）はｂαであり、関数ｉ（ｘ）はｃαである。同様にして、Ｘ＝２で、関数ｆ（ｘ）＝βのとき、関数ｇ（ｘ）はａβであり、関数ｈ（ｘ）はｂβであり、関数ｉ（ｘ）はｃβである。Ｘ＝３で、関数ｆ（ｘ）＝γのとき、関数ｇ（ｘ）はａγであり、関数ｈ（ｘ）はｂγであり、関数ｉ（ｘ）はγβである。

続いて、タッチパネル１０１の第２の動作例を説明する。図１１は、定点Ｉにおける押下状態”イ”、”ロ”、”ハ”、”ニ”の判別例を示すフローチャートである。

この例では、図１０に示すように、ある位置（定点）ｘ＝Ｉで、ある力Ｆで入力面を押下した場合に、関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）の間の押下状態（押込み）を（イ）とし、関数ｇ（ｘ）と関数ｈ（ｘ）の間の押下状態（なぞり＃２）を（ロ）とし、関数ｈ（ｘ）と関数ｉ（ｘ）の間の押下状態（なぞり＃１）を（ハ）とし、関数ｉ（ｘ）よりも弱い押下状態（非接触）を（ニ）とする。このときの検出電圧Ｖ２はＶ２＝Ｖ２Ｆとする。入力手段２４におけるある入力位置（定点Ｉ）で、ある力Ｆで入力面を押下した場合において、ＲＯＭ３７に格納された閾値関数ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）及びｉ（ｘ）を使用して、その定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２Ｆを判別する場合を例に採る。

これを判別条件にして、図１１に示すフローチャートのステップＳＴ１でＡ／Ｄドライバ３１は、駆動回路５から出力される検出電圧Ｖ２Ｆを読み込む。次に、ステップＳＴ２でＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３７に記述された閾値関数ｉ（ｘ）を参照して、定点Ｉにおける閾値データＤth＝閾値ｉ（Ｉ）を読み出すようになされる。

その後、ステップＳＴ３でＣＰＵ３２は、定点Ｉにおける検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｉ（Ｉ）とを比較して、検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｉ（Ｉ）の大小を判別する。検出電圧Ｖ２Ｆ≦閾値ｉ（Ｉ）の場合は、ステップＳＴ４に移行して、押下状態”ニ”（非接触）フラグを立てて上位の制御系に「非接触」を送信する。また、検出電圧Ｖ２Ｆ＞閾値ｇ（Ｉ）の場合は、ステップＳＴ５に移行して、定点Ｉにおける閾値データＤth＝閾値ｈ（Ｉ）を読み出すようになされる。

その後、ステップＳＴ６でＣＰＵ３２は、定点Ｉにおける検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｈ（Ｉ）とを比較して、検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｈ（Ｉ）の大小を判別する。検出電圧Ｖ２Ｆ≦閾値ｈ（Ｉ）の場合は、ステップＳＴ７に移行して、押下状態”ハ”（なぞり＃１）フラグを立てて上位の制御系に「なぞり＃１」を送信する。また、検出電圧Ｖ２Ｆ＞閾値ｈ（Ｉ）の場合は、ステップＳＴ８に移行して、定点Ｉにおける閾値データＤth＝閾値ｇ（Ｉ）を読み出すようになされる。

その後、ステップＳＴ９でＣＰＵ３２は、定点Ｉにおける検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｇ（Ｉ）とを比較して、検出電圧Ｖ２Ｆと閾値ｇ（Ｉ）の大小を判別する。検出電圧Ｖ２Ｆ≦閾値ｇ（Ｉ）の場合は、ステップＳＴ１０に移行して、押下状態”ロ”（なぞり＃２）フラグを立てて上位の制御系に「なぞり＃２」を送信する。また、検出電圧Ｖ２Ｆ＞閾値ｇ（Ｉ）の場合は、ステップＳ１１に移行して、押下状態”イ”（押込み）フラグを立てて上位の制御系に「押込み」を送信する（三次元情報）。その後、ステップＳＴ１に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。

このように、第３の実施例としてのタッチパネル１０１によれば、入力手段２４は、表示手段２９の上部に配置され、操作者の指３０ａの接触位置を検出する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出する機能を有している。入力手段２４には本発明の入力装置１００が応用される。これを前提にして、操作者の指３０ａの入力位置で検出される静電容量Ｃに依存した電圧検出データＤ１、Ｄ２（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、操作者の指３０ａによる定点ＩにおけるＺ方向への押下力を電圧検出データＤ１、Ｄ２によって検出できるので、これらの電圧検出データＤ１、Ｄ２と３種類の閾値データＤth＝関数ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）及びｉ（ｘ）に基づく関数ｇ（Ｉ）、ｈ（Ｉ）又はｉ（Ｉ）とを比較することで、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押込み」、又は、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり＃２」、「なぞり＃１」、「非接触」を判別できるようになる。これにより、操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり＃１、＃２」、「非接触」を判別可能な三次元検出機能付きのタッチパネル１０１を提供に寄与するところが大きい。

図１２は、第４の実施例としてのタッチパネル１０２の構成例を示す斜視図である。この実施例では、Ｓｉゴム膜４上の全面に絶縁性の膜が設けられ、下方からの映像表示光を透過するようになされる。

図１２に示すタッチパネル１０２は、下部筐体１０、上部筐体２０及び表示入力ユニット４０’を有して構成される。表示入力ユニット４０’は、下部筐体１０と上部筐体２０との間に挟まれる形態で収納される。表示入力ユニット４０’は、入力手段２４’及び表示手段２９を有して構成される。

この例でも、上部ガラス基板２９ａ上には入力手段２４’が設けられ、操作者の指３０ａの押下位置を検出して位置検出信号を出力する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出して力検出信号を出力する機能を有している。入力手段２４’には、本発明に係る三次元入力機能付きの入力装置１００が応用される。

入力手段２４’は、上部ガラス基板２９ａ上に抵抗調整膜２、ＩＴＯ膜３、Ｓｉゴム膜４及びＳｉＯ₂膜９を順次積層して構成される。ＳｉＯ₂膜９は、絶縁性の膜の一例であり、表示手段２９からの映像表示光を透過するようになされる。ＳｉＯ₂膜９はＳｉゴム膜４よりも剛性を有しており、Ｓｉゴム膜４上を保護すると共に押下時、第１の実施例に比べて接触面積を広くするように機能する。

この例でも、ＩＴＯ膜３上の全面に設けられたＳｉゴム膜４（膨脂膜）は、下部からの映像表示光を透過すると共に、操作者の指３０ａの押下力に対応してＺ方向の厚みが変化する。Ｓｉゴム膜４は、所望の弾性率、誘電率、光学透過率（光学特性）及び厚みを有している。上述のＩＴＯ膜３とＳｉゴム膜４とＳｉＯ₂膜９と操作者３０ａの指とによって静電容量Ｃが構成される。

この静電容量Ｃに依存した電圧検出情報Ｖ１，Ｖ２をそのＺ方向への押下力に対応して変化させる。この変化の結果で得られる、操作者の指３０ａによるＺ方向への押下力に基づく複数種類の電圧検出情報Ｖ１，Ｖ２を検出するようになされる。なお、第１の実施例と同じ名称及び同じ符号のものは同じ機能を有するのでその説明を省略する。

このように、第４の実施例としてのタッチパネル１０２によれば、入力手段２４’は、表示手段２９の上部に配置され、操作者の指３０ａの接触位置を検出する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出する機能を有している。入力手段２４には本発明の入力装置１００が応用され、しかも、Ｓｉゴム膜４上の全面にＳｉＯ₂膜９が設けられるので、入力面を保護しつつ、操作者の指３０ａの入力位置で検出される静電容量Ｃに依存した電圧検出データＤ２（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、操作者の指３０ａによるＺ方向への押下力を複数種類の電圧検出データＤ２を検出できるので、これらの電圧検出データＤ２と閾値データＤthとを比較することで、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。これにより、操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」、Ｘ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別可能な保護膜付きの三次元検出機能付きのタッチパネルの提供に寄与するところが大きい。

図１３は、第５の実施例としての三次元入力機能付きの携帯電話機２００の構成例を示す斜視図である。

この実施例では、第１又は第２のタッチパネル１０１、１０２を携帯電話機に実装して三次元入力機能付きの携帯電話機２００の構成し、その入力操作面において、操作者の指３０ａ等のなぞり又は押込みを検出して情報を入力できるようにすると共に、表示手段２９に表示されたボタンアイコン等の入力を確定できるようにしたものである。

図１３に示す携帯電話機２００は電子機器の一例であり、表示画面上の入力操作面を摺動接触操作及び押下操作される、例えば、三次元入力機能付きの入力装置１００を有している。携帯電話機２００は下部筐体６０及び上部筐体７０を備えている。この例で、第１のタッチパネル１０１が一体部品化された入力装置１００を上部筐体７０内に組み込まれる。もちろん、入力装置１００に代えて、第２のタッチパネル１０２が一体部品化した入力装置１００を上部筐体７０内に組み込んでもよい。

これらの下部筐体６０及び上部筐体７０間は、回転レンジ機構１１によって可動自在に係合されている。この回転レンジ機構１１によれば、下部筐体６０の操作面の一端に設けられた図示しない軸部と、下部筐体６０の裏面の一端に設けられた図示しない軸受け部とが回転自在に係合され、上部筐体７０は下部筐体６０に対して角度±１８０°の回転自由度を有して面結合されている。

下部筐体６０には、複数の押しボタンスイッチ１２から成る操作パネル１８が設けられる。押しボタンスイッチ１２は、「０」〜「９」数字キー、「＊」や「＃」等の記号キー、「オン」や「オフ」等のフックボタン、メニューキー等から構成される。下部筐体６０において、操作パネル面の下方には、通話用のマイクロフォン１３が取付けられ、送話器として機能するようになされる。

また、下部筐体６０の下端部には、モジュール型のアンテナ１６が取付けられ、その上端内部側面には、大音響用のスピーカー３６ａが設けられ、着信メロディ等を放音するようになされる。下部筐体６０には、バッテリーや回路基板１７等が設けられ、下部筐体６０の裏面にはカメラ３４が取付けられている。

上述の下部筐体６０に対して、回転レンジ機構１１によって可動自在に係合された上部筐体７０には、その表面の上方に通話用のスピーカー３６ｂが取付けられ、受話器として機能するようになされる。上部筐体７０のスピーカー取付け面の下方には、三次元入力機能付き入力装置１００が設けられる。入力装置１００は、入力手段２４及び表示手段２９を有しており、操作者の指３０ａの入力位置を検出して位置検出信号を出力する機能及び操作者の指３０ａの押圧力を検出して力検出信号を出力する機能とを有している。

入力手段２４は、図１に示したように、Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で操作者の指３０ａの入力位置を検出する抵抗調整膜２と、この抵抗調整膜２上の全面に設けられて光を透過するＩＴＯ膜３と、このＩＴＯ膜３上の全面に設けられて光を透過すると共に、入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、操作者の指３０ａの押下力に対応してＺ方向の厚みが変化するＳｉゴム膜４とを有する。

次に、携帯電話機２００の内部構成例について説明をする。図１４は、三次元入力機能付き携帯電話機２００の内部構成例を示すブロック図である。

図１４に示す携帯電話機２００は、下部筐体６０の回路基板１７に各機能のブロックを実装して構成される。なお、図１３に示した各部及び手段と対応する部分は、同一符号で示している。携帯電話機２００は、制御手段１５、操作パネル１８、受信部２１、送信部２２、アンテナ共用器２３、入力手段２４、表示手段２９、電源ユニット３３、カメラ３４及び記憶手段３５を有している。

入力手段２４は操作者３０の指３０ａを介して少なくとも位置検出信号Ｓ１（検出電圧Ｖ１）および入力量（押圧力Ｆ）となる押下力検出信号Ｓ２（検出電圧Ｖ２）を制御手段１５に出力するようになされる。制御手段１５は制御系を構成し、Ａ／Ｄドライバ３１、ＣＰＵ３２、画像処理部２６、ＲＯＭ３７及び映像＆音声処理部４４を有している。

Ａ／Ｄドライバ３１には、入力手段２４からの位置検出信号Ｓ１および押下力検出信号Ｓ２が供給される。Ａ／Ｄドライバ３１ではカーソリングとアイコン選択の機能を区別するために位置検出信号Ｓ１および押下力検出信号Ｓ２よりなるアナログ信号をデジタルデータに変換する。この他にＡ／Ｄドライバ３１は、このデジタルデータを演算処理して、カーソリング入力かアイコン選択情報かを検出し、カーソリング入力かアイコン選択かを区別するフラグデータＤ３あるいは位置検出情報（電圧検出データ）Ｄ１または押下力検出情報（電圧検出データ）Ｄ２をＣＰＵ３２に供給するようになされる。これらの演算はＣＰＵ３２内で実行してもよい。

Ａ／Ｄドライバ３１にはＣＰＵ３２が接続される。ＣＰＵ３２はシステムプログラムに基づいて当該電話機全体を制御するようになされる。ＣＰＵ３２には記憶手段３５が接続され、当該電話器全体を制御するためのシステムプログラムデータが格納される。図示しないＲＡＭはワークメモリとして使用される。ＣＰＵ３２は電源オンと共に、記憶手段３５からシステムプログラムデータを読み出してＲＡＭに展開し、当該システムを立ち上げて携帯電話機全体を制御するようになされる。

ＣＰＵ３２にはＲＯＭ３７が接続され、当該ＣＰＵ３２に設定するための閾値関数が記憶されている。閾値関数は、入力手段２４の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸを取得し、ここに取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸに定数ａ［０＜ａ＜１］を演算して作成されたものである。

ＣＰＵ３２は、三次元入力機能付きの入力手段２４から得られる位置検出情報Ｄ１及び押下力検出情報Ｄ２を入力して操作者の指３０ａの入力位置及び押下力を判別する。ＣＰＵ３２は、操作者の指３０ａの入力位置を検出した際に得られる押下力検出情報Ｄ２と、ＲＯＭ３７から読み出した当該入力位置の閾値関数とを比較し、比較結果に基づいて、操作者の指３０ａの「なぞり」又は「押下」を判別する。

例えば、ＣＰＵ３２は、押下力検出情報Ｄ２に対して一つ以上の閾値データＤthを設定し、押下力検出情報Ｄ２と閾値データＤthとを比較し、押下力検出情報Ｄ２が閾値データＤthを越える場合は、操作者の指３０ａのＺ方向への「押下」を判別し、押下力検出情報Ｄ２が閾値データＤth以下である場合は、操作者の指３０ａのＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する。このようにすると、単一のアルゴリズムを追加するのみにより、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。

上述したＲＯＭ３７に記憶する閾値関数は、入力手段２４の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸを取得し、ここに取得された入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧Ｖ２＝ＭＡＸに各々が異なった定数ａ，ｂ，ｃ［０＜ｃ＜ｂ＜ａ＜１］を演算して作成されたものであってもよい。

この例でＲＯＭ３７には、入力位置に対応する上限閾値関数（以下単に関数ｇ（ｘ）という）及び下限閾値関数（以下単に関数ｈ（ｘ）という）に係る閾値データＤthが記憶され、ＣＰＵ３２は、押下力検出情報Ｄ２に対して閾値データＤth＝関数ｇ（ｘ）及び関数ｈ（ｘ）を設定し、押下力検出情報Ｄ２が閾値データＤth関数ｇ（ｘ）を越える場合は、操作者の指３０ａのＺ方向への「押下」を判別し、押下力検出情報Ｄ２が閾値データＤth＝関数ｈ（ｘ）を越え、かつ、関数ｇ（ｘ）以下である場合は、操作者の指３０ａのＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する。このようにすると、単一のアルゴリズムを追加するのみにより、現在の入力位置における操作者の指３０ａの押下力に対するＺ方向への「押下」又はＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別できるようになる。

なお、ＣＰＵ３２は、Ａ／Ｄドライバ３１からの位置検出情報Ｄ１、押下力検出情報Ｄ２及びフラグデータＤ３（以下単に入力データともいう）を受けて所定の指令データ［Ｄ］を電源ユニット３３や、カメラ３４、記憶手段３５、映像＆音声処理部４４等のデバイスに供給したり、受信部２１からの受信データを取り込んだり、送信部２へ送信データを転送するように制御する。

上述のＣＰＵ３２には記憶手段３５が接続される。記憶手段３５には、入力項目選択用の表示画面を、例えば、表示手段２９で３次元的に表示するための表示情報Ｄ４が記憶される。記憶手段３５には、ＥＥＰＲＯＭや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が使用される。

表示手段２９は、ユーザに入力操作を促すボタンやアイコンなどの画像情報を表示する。画像情報はＣＰＵ３２から供給される指令［Ｄ］に基づいて表示される。表示手段２９には液晶表示装置（ＬＣＤ）や平面表示素子が使用される。ＣＰＵ３２には表示手段２９の他に操作パネル１８が接続される。

ＣＰＵ３２には画像処理部２６が接続され、ボタンアイコンを３次元的に表示するための表示情報Ｄ４を画像処理するようになされる。画像処理後の表示情報Ｄ４は［Ｄ］指令として映像＆音声処理部４４に出力される。映像＆音声処理部４４は、デジタルの表示情報Ｄ４をアナログの表示信号Ｓｖに変換する。表示信号Ｓｖは、表示手段２９に供給するようになされる。この例で、ＣＰＵ３２は、表示画面中のボタンアイコンを奥行方向に遠近感を有して３次元的に表示するように表示手段２９を表示制御する。

このように構成された入力装置１００を内蔵した携帯電話機２００は、例えば、入力項目選択用の表示画面に表示された複数のボタンアイコンの１つを押下（接触）して当該表示画面上で三次元入力機能付きの入力手段２４をＺ方向に押下するようになされる。

表示手段２９の表示内容は操作者の目による視覚により、スピーカー３６ａ、３６ｂ等からの放音は、操作者の耳による聴覚により各機能を判断するようになされる。上述のＣＰＵ３２には操作パネル１８が接続され、例えば、相手方の電話番号を手動入力する際に使用される。表示手段２９には上述のアイコン選択画面の他に映像信号Ｓｖに基づいて着信映像を表示するようにしてもよい。

また、図１４に示すアンテナ１６は、アンテナ共用器２３に接続され、着呼時、相手方からの無線電波を基地局等から受信する。アンテナ共用器２３には受信部２１が接続され、アンテナ１６から導かれる受信データを受信して映像や音声等を復調処理し、復調後の映像及び音声データＤinをＣＰＵ３２等に出力するようになされる。受信部２１には、ＣＰＵ３２を通じて映像＆音声処理部４４が接続され、デジタルの音声データをデジタル／アナログ変換して音声信号Ｓoutを出力したり、デジタルの映像データをデジタル／アナログ変換して映像信号Ｓｖを出力するようになされる。

映像＆音声処理部４４には大音響用及び受話器を構成するスピーカー３６ａ、３６ｂが接続される。スピーカー３６ａは、着呼時、着信音や着信メロディ等を鳴動するようになされる。スピーカー３６ｂは、音声信号Ｓinを入力して相手方の話声３０ｄ等を拡大するようになされる。この映像＆音声処理部４４にはスピーカー３６ａ、３６ｂの他に、送話器を構成するマイクロフォン１３が接続され、操作者の声を集音して音声信号Ｓoutを出力するようになされる。映像＆音声処理部４４は、発呼時、相手方へ送るためのアナログの音声信号Ｓinをアナログ／デジタル変換してデジタルの音声データを出力したり、アナログの映像信号Ｓｖをアナログ／デジタル変換してデジタルの映像データを出力するようになされる。

ＣＰＵ３２には受信部２１の他に、送信部２２が接続され、相手方へ送るための映像及び音声データＤout等を変調処理し、変調後の送信データをアンテナ共用器２３を通じアンテナ１６に供給するようになされる。アンテナ１６は、アンテナ共用器２３から供給される無線電波を基地局等に向けて輻射するようになされる。上述のＣＰＵ３２には送信部２２の他に、カメラ３４が接続され、被写体を撮影して、例えば、静止画情報や動作情報を送信部２２を通じて相手方に送信するようになされる。電源ユニット３３は、バッテリー１４を有しており、操作パネル１８、受信部２１、送信部２２、入力手段２４、表示手段２９、ＣＰＵ３２、カメラ３４及び記憶手段３５にＤＣ電源を供給するようになされる。

続いて、携帯電話機２００の情報処理例について説明をする。図１５は、携帯電話機２００における情報処理例を示すフローチャートである。

この実施例では、三次元入力機能付きの携帯電話機２００の入力操作面において、操作者の指３０ａ等のなぞり又は押込みを検出して情報を入力できるようにすると共に、表示手段２９に表示されたボタンアイコン等の入力を確定する場合を前提とする。

これらを情報処理条件にして、ＣＰＵ３２は、図１５に示すフローチャートのステップＧ１で電源オンを待機する。例えば、ＣＰＵ３２は電源オン情報を検出してシステムを起動する。電源オン情報は通常、時計機能等が稼働し、スリーピング状態にある携帯電話機等の電源スイッチをオンされたときに発生する。

そして、ステップＧ２に移行してＣＰＵ３２は、アイコン画面を表示するように表示手段２９を制御する。例えば、ＣＰＵ３２は、表示手段２９に表示データＤ４を供給して表示画面に入力情報を表示する。表示画面に表示された入力情報は、入力操作面を有した入力手段２４を通じて目視可能になされる。そして、ステップＧ３に移行してＣＰＵ３２は、ボタンアイコン入力モード又はその他の処理モードに基づいて制御を分岐する。ボタンアイコン入力モードとは、ボタンアイコン選択時に入力操作面上のアイコンボタンを押下する入力操作をいう。

ボタンアイコン入力モードが設定された場合、ボタンアイコンが押し込まれるので、ステップＧ４に移行してＣＰＵ３２は、図１に示した駆動回路５から検出電圧ＶＦ２を読み込む。このとき、Ａ／Ｄドライバ３１には、入力手段２４からの位置検出信号Ｓ１および押下力検出（入力量）信号Ｓ２が供給される。Ａ／Ｄドライバ３１では、位置検出信号Ｓ１および押下力検出信号Ｓ２をデジタルデータに変換する。この他にＡ／Ｄドライバ３１は、このデジタルデータを演算処理して、カーソリング入力かアイコン選択情報かを検出し、カーソリング入力かアイコン選択かを区別するフラグデータＤ３あるいは位置検出情報（電圧検出データ）Ｄ１または押下力検出情報（電圧検出データ）Ｄ２をＣＰＵ３２に供給するようになされる。これらの演算はＣＰＵ３２内で実行してもよい。

そして、ステップＧ５に移行して、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３７から閾値データＤth＝関数ｇ（ｘ）、関数ｈ（ｘ）を読み出して設定する。その後、ステップＧ６に移行してＣＰＵ３２は、押下力検出情報Ｄ２＝検出電圧Ｖ２Ｆと閾値データＤth＝関数ｈ（ｘ）と比較してその大小を判別する。検出電圧Ｖ２Ｆが関数ｈ（ｘ）未満の場合（Ｖ２Ｆ＜ｈ（ｘ））は、操作者の指３０ａは非接触状態”Ａ”であるので、そのままステップＧ１２に移行する。

検出電圧Ｖ２Ｆが関数ｈ（ｘ）を越える場合（検出電圧Ｖ２Ｆ＞関数ｈ（ｘ））は、ステップＧ７に移行して、ＣＰＵ３２は、押下力検出情報Ｄ２＝検出電圧Ｖ２Ｆが閾値データＤth＝関数ｈ（ｘ）以上、かつ、閾値データＤth＝関数ｇ（ｘ）未満であるか否かを判別する。ｈ（ｘ）≦Ｖ２Ｆ＜ｇ（ｘ）の場合は、ステップＧ８に移行して状態Ｂ（なぞり）フラグを発生する。

また、ｈ（ｘ）≦Ｖ２Ｆ＜ｇ（ｘ）でない場合、すなわち、検出電圧Ｖ２Ｆが閾値データＤth＝関数ｇ（ｘ）を越える場合（Ｖ２Ｆ＞関数ｇ（ｘ））は、ステップＧ９に移行してＣＰＵ３２は、状態Ｃ（押込み）フラグを発生する。その後、ステップＧ１０に移行して入力を確定する。このとき、ＣＰＵ３２は、入力操作面で当該押下位置に表示された入力情報を確定する。そして、ステップＧ１２に移行する。

なお、ステップＧ３で他の処理モードが選択された場合は、ステップＧ１１に移行して他の処理モードを実行する。他の処理モードには、電話モードやメール作成、送信表示モード等が含まれる。電話モードには、相手方に電話を発信する操作が含まれる。ボタンアイコンは、電話モード選択時の文字入力項目が含まれる。他の処理モードを実行した後は、ステップＧ１２に移行する。

ステップＧ１２でＣＰＵ３２は終了判断をする。例えば、電源オフ情報を検出して情報処理を終了する。電源オフ情報が検出されない場合は、ステップＧ２に戻って、メニュー等のアイコン画面を表示し、上述した処理を繰り返すようになされる。

このように、第５の実施例として携帯電話機２００によれば、第１〜４の実施例に係る三次元入力機能付きの入力装置１００，タッチパネル１０１，１０２のいずれかが応用され、そのタッチパネルの入力操作面において、操作者の指３０ａの入力位置で検出される静電容量Ｃに依存した押下力検出情報Ｄ２（レベル）をそのＺ方向への押下力に対応して変化させることができる。

従って、その入力操作面における操作者３０の指３０ａ等の押下操作に対してＺ方向の情報を入力できるようになり、表示手段２９に表示されたボタンアイコン等の入力を確定できるようになる。しかも、入力装置１００、タッチパネル１０１，１０２の部品点数削減、組み立て簡素化及び小型薄型化が図られることから、三次元入力機能付きの携帯電話機２００の低廉化及び小型薄型化を図ることが可能となる。これにより、三次元入力機能付きの入力手段２４を表示手段２９の表示面上に設けた、低電力消費型の三次元入力機能付きの携帯電話機２００を提供することができる。

この発明は、予め準備された入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を三次元入力する情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等に適用して極めて好適である。

本発明に係る第１の実施例としての三次元入力機能付きの入力装置１００の構成例を示す斜視図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、入力装置１００のＺ方向の検出原理を示す断面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、入力装置１００の駆動回路５及び抵抗調整膜２の構成例を示す回路図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、駆動回路５における”なぞり”及び”押込み”時の動作例を示す回路図である。駆動回路５によるＸＹ位置情報の検出例を示す特性図である。定点ＩにおけるＺ方向の検出電圧Ｖ２Ｆの判別例を示す特性図である。第２の実施例としてのタッチパネル１０１の構成例を示す斜視図である。タッチパネル１０１の制御系の構成例を示すブロック図である。定点Ｉにおける”なぞり”及び”押込み”時の判別例を示すフローチャートである。第３の実施例としてのタッチパネル１０１に係る複数の閾値関数の設定例を示す特性図である。定点Ｉにおける押下状態”イ”、”ロ”、”ハ”、”ニ”の判別例を示すフローチャートである。第４の実施例としてのタッチパネル１０２の構成例を示す斜視図である。第５の実施例としての三次元入力機能付きの携帯電話機２００の構成例を示す斜視図である。三次元入力機能付きの携帯電話機２００の内部構成例を示すブロック図である。携帯電話機２００における情報処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・基板、２・・・抵抗調整膜、３・・・ＩＴＯ膜（透明導電性の膜）、４・・・Ｓｉゴム膜（誘電性の膜）、５・・・駆動回路、６・・・交流波発振装置、９・・・ＳｉＯ₂膜、１０・・・下部筐体、１１・・・回転レンジ機構、１５・・・制御手段、２０・・・上部筐体、２１・・・受信部、２２・・・送信部、２４・・・入力手段、２９・・・表示手段、３２・・・ＣＰＵ（制御手段）、３５・・・記憶手段、３７・・・ＲＯＭ、１００・・・入力装置、１０１、１０２・・・タッチパネル、２００・・・携帯電話機（電子機器）

Claims

表示手段と、
前記表示手段の上部に配置され、操作体の接触位置を検出する機能及び前記操作体の押圧力を検出する機能を有した入力手段と、
前記操作体の入力位置を検出した際に前記入力手段から得られる電圧検出情報を入力して前記操作体の押下力を判別する判別手段と、
前記判別手段に設定し、前記操作体の入力位置における閾値を得るための閾値関数を記憶した記憶手段と
を備え、
前記入力手段は、
Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で前記操作体の入力位置を検出する抵抗調整膜と、
前記抵抗調整膜上の全面に設けられて光を透過する透明導電性の膜と、
前記透明導電性の膜上の全面に設けられて光を透過すると共に、前記入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、前記操作体の押下力に対応して前記Ｚ方向の厚みが変化する誘電性の膜と、
前記誘電性の膜上の全面に設けられて光を透過する絶縁性の膜と
を有し、
前記誘電性の膜は、
熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなり、
弾性率が、前記絶縁性の膜の弾性率よりも低く、
前記閾値関数は、
前記入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、
取得された前記入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に定数を演算して作成され、
前記判別手段は、
前記電圧検出情報に対して一つ以上の閾値情報を設定し、
前記操作体の入力位置を検出した際に得られる電圧検出情報と、前記記憶手段から読み出した当該入力位置の閾値関数とを比較し、
前記比較結果に基づいて、前記操作体の「なぞり」又は「押下」を判別する
ことを特徴とするタッチパネル。
前記電圧検出情報と前記閾値情報とを比較し、
前記電圧検出情報が前記閾値情報を越える場合は、前記操作体のＺ方向への「押下」を判別し、
前記電圧検出情報が前記閾値情報以下である場合は、前記操作体のＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記判別手段に設定するための複数の閾値関数を記憶した記憶手段を備え、
各々前記閾値関数は、
前記入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、
取得された前記入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に各々が異なった定数を演算して作成されたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記記憶手段には、
前記入力位置に対応する上限閾値関数及び下限閾値関数が記憶され、
前記判別手段は、
前記電圧検出情報に対して上限閾値関数及び下限閾値関数を設定し、
前記電圧検出情報が上限閾値関数を越える場合は、前記操作体のＺ方向への「押下」を判別し、
前記電圧検出情報が下限閾値関数を越え、かつ、上限閾値関数以下である場合は、前記操作体のＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記誘電性の膜が、付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物もしくは有機過酸化物硬化型オルガノポリシロキサン組成物からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物が、
（Ｉ）１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００重量部
（II）１分子中に平均２個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン０．１〜５０重量部
（III）適度な触媒量の付加反応触媒
からなる請求項５に記載のタッチパネル。
有機過酸化物硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、
（ｉ）１分子中に平均２個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００重量部
（ii）適度な触媒量の有機過酸化物
からなる請求項５に記載のタッチパネル。
前記誘電性の膜は、
所望の弾性率、誘電率、光学透過率及び厚みを有していることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
表示手段と、
前記表示手段の上部に配置され、操作体の接触位置を検出して位置検出信号を出力する機能及び前記操作体の押圧力を検出して力検出信号を出力する機能とを有した入力手段と、
前記操作体の入力位置を検出した際に前記入力手段から得られる電圧検出情報を入力して前記操作体の押下力を判別する判別手段と、
前記判別手段に設定し、前記操作体の入力位置における閾値を得るための閾値関数を記憶した記憶手段と
を備えた電子機器おいて、
前記入力手段は、
Ｘ方向及びＹ方向を規定した入力操作領域で前記操作体の入力位置を検出する抵抗調整膜と、
前記抵抗調整膜上の全面に設けられて光を透過する透明導電性の膜と、
前記透明導電性の膜上の全面に設けられて光を透過すると共に、前記入力操作領域に対する鉛直方向をＺ方向としたとき、前記操作体の押下力に対応して前記Ｚ方向の厚みが変化する誘電性の膜と、
前記誘電性の膜上の全面に設けられて光を透過する絶縁性の膜と
を有し、
前記誘電性の膜は、
熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物からなり、
弾性率が、前記絶縁性の膜の弾性率よりも低く、
前記閾値関数は、
前記入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、
取得された前記入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に定数を演算して作成され、
前記判別手段は、
前記電圧検出情報に対して一つ以上の閾値情報を設定し、
前記操作体の入力位置を検出した際に得られる電圧検出情報と、前記記憶手段から読み出した当該入力位置の閾値関数とを比較し、
前記比較結果に基づいて、前記操作体の「なぞり」又は「押下」を判別する
ことを特徴とする電子機器。
前記電圧検出情報と前記閾値情報とを比較し、
前記電圧検出情報が前記閾値情報を越える場合は、前記操作体のＺ方向への「押下」を判別し、
前記電圧検出情報が前記閾値情報以下である場合は、前記操作体のＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別する
ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
前記判別手段に設定するための複数の閾値関数を記憶した記憶手段を備え、
各々前記閾値関数は、
前記入力手段の入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に関して許容最大力で連続又は所定のステップで押下した際に検出される最大検出電圧値を取得し、
取得された前記入力操作領域の一端から他端に至る入力位置に対応する最大検出電圧値に各々が異なった定数を演算して作成されたことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
前記記憶手段には、
前記入力位置に対応する上限閾値関数及び下限閾値関数が記憶され、
前記判別手段は、
前記電圧検出情報に対して上限閾値関数及び下限閾値関数を設定し、
前記電圧検出情報が上限閾値関数を越える場合は、前記操作体のＺ方向への「押下」を判別し、
前記電圧検出情報が下限閾値関数を越え、かつ、上限閾値関数以下である場合は、前記操作体のＸ方向又はＹ方向への「なぞり」を判別することを特徴とする請求項９に記載の電子機器。