JP4748299B2 - 電子ペーパ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子ペーパ及び電子機器に関する。

圧電体を用いたタッチパネルが知られている。例えば外部からの押圧により圧電体がひずむ。押圧された圧電体は、このひずみに起因して電圧を発生する。このタッチパネルでは、圧電体が発生する電圧を検出回路等が検出して入力情報を取得する。即ち、押圧時に圧電体の発生する電圧を検出し押圧の有無を判断する。これにより、ユーザーフレンドリーなインターフェースを提供することができる。

しかしながら、このタッチパネルでは押圧の有無しか検出できず、ペン等による入力に対して、例えば筆圧の加減等のリアルな入力情報を取得することが困難であった。

また、圧電体が表示体の表示画面の裏側に設けられている場合、表示体を介して圧電体が押圧されるため、表示体に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
特開２００３−１２２４９６号公報 特開２００４−２１６９７号公報 特開平１０−２８１７４９号公報

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筆圧の加減等の詳細な入力情報を取得する入力装置を備えた電子ペーパ及び電子機器を提供することにある。

本発明は、可撓性を有する基板に形成された表示体と、タッチパネル部と、入力情報取得装置とを含む電子ペーパであって、前記タッチパネル部は、圧電体と、前記圧電体の一方の側に設けられた第１の電極と、前記圧電体の他方の側に設けられた第２の電極と、
前記第１の電極を保護するための第１の保護膜と、を有し、前記入力情報取得装置は、前記圧電体が発生する電圧を検出して入力情報を取得し、前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられている電子ペーパに関する。

これにより、入力装置を備えた電子ペーパを提供することができる。

また、本発明では、前記第１の電極は、第１の方向に沿って延在形成された複数の電極により構成され、前記第２の電極は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延在形成された複数の電極により構成されてもよい。

これにより、タッチパネル部は様々な領域での入力情報を検出することができる。

また、本発明では、前記表示体は、前記表示画面に入力装置の画像を表示し、前記入力情報取得装置は、前記入力装置の画像が表示されている前記表示体上の領域に対応する前記タッチパネル部上の領域が押されたときに、前記入力装置の操作が行われたと判断するようにしてもよい。

これにより、電子ペーパに表示された入力装置と同様の機能を電子ペーパ上で実現することができる。

また、本発明では、前記第１の保護膜は、絶縁性を有するポリマーで形成され、前記第１及び第２の電極は、導電性を有するポリマーで形成され、前記圧電体は、有機圧電体で形成されてもよい。

これにより、タッチパネル部を含む電子ぺーパは、可撓性が損なわれない。

また、本発明では、前記第２の電極を保護するための第２の保護膜が設けられてもよい。

また、前記圧電体は、ＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）とＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）の共重合体、又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）で形成されてもよい。

これにより、タッチパネル部に可撓性及び透明性を持たせることができる。

また、本発明では、前記入力情報取得装置は、前記圧電体が押圧された際に発生する第１極性の第１パルス及び前記第１パルスの発生の後に発生するパルスであって前記第１極性とは反対の極性である第２極性の第２パルスを増幅して出力するアンプと、前記第２パルスの振幅のピーク値及び前記第２パルスのパルス幅の少なくとも一方を測定する測定部と、を有するようにしてもよい。

本発明によれば、前記第１パルスの発生の後に発生する第２極性の第２パルスの振幅のピーク値及び第２パルスのパルス幅の少なくとも一方を測定することができるので、圧電体に加えられている圧力の時間的変化を詳細に検出することができる。

また、本発明では、前記測定部は、前記第１パルスと第２パルスの間の時間間隔である押圧時間を測定するようにしてもよい。

本発明によれば、押圧時間を測定することができるので、圧電体の押圧状態をより詳しく検出することができる。

また、本発明では、前記入力情報取得装置は、前記圧電体が押圧された際に発生する第１極性の第１パルス及び前記第１パルスの発生の後に発生するパルスであって前記第１極性とは反対の極性である第２極性の第２パルスを増幅して出力するアンプと、前記第１パルスと第２パルスの間の時間間隔である押圧時間を測定する測定部と、を有するようにしてもよい。

また、本発明では、前記測定部は、前記第１パルスの電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときから、前記第２パルスの電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えるまでの時間を前記押圧時間として測定するようにしてもよい。

これにより、圧電体に所定以上の圧力が加えられた場合の押圧時間を測定することができる。

また、本発明では、前記アンプは、前記圧電体が前記第１パルスを発生した場合には、前記第１パルスを増幅して第１の信号線を介して前記測定部に出力し、前記圧電体が前記第２パルスを発生した場合には、前記第２パルスを増幅して第２の信号線を介して前記測定部に出力するようにしてもよい。

本発明によれば、極性の異なる第１、第２パルスをそれぞれ第１、第２の信号線を介して出力することができるので、信号線から出力されるパルスが第１、第２パルスのどちらであるかの判断を省略することができ、測定部の構成を単純な構成にすることができる。

また、本発明では、前記測定部は、前記第２パルスの振幅のピーク値を測定するピーク値測定部を含み、前記ピーク値測定部は、前記第１、第２の信号線のうち、少なくとも前記第２の信号線を介して供給される信号の電圧レベルのピーク値を測定するようにしてもよい。

本発明によれば、極性の異なる第１、第２のパルスをそれぞれ第１、第２の信号線を介して出力することができるので、ピーク値測定部の構成を単純な構成にすることができる。

また、本発明によれば、前記測定部は、前記第２パルスのパルス幅を測定するパルス幅測定部を含み、前記パルス幅測定部は、前記第１、第２の信号線のうち、少なくとも前記第２の信号線を介して供給される信号のパルス幅を測定するようにしてもよい。

これにより、ピーク値測定部の構成を単純な構成にすることができる。

また、本発明では、前記測定部は、前記押圧時間を測定する押圧時間測定部を含み、前記押圧時間測定部は、前記第１の信号線を介して供給される信号の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときから前記第２の信号線を介して供給される信号の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときまでの時間を測定するようにしてもよい。

本発明によれば、極性の異なる第１、第２のパルスをそれぞれ第１、第２の信号線を介して出力することができるので、押圧時間測定部の構成を単純な構成にすることができる。

本発明は、表示体と、タッチパネル部と、入力情報取得装置とを含む電子機器であって、前記タッチパネル部は、圧電体と、前記圧電体の一方の側に設けられた第１の電極と、
前記圧電体の他方の側に設けられた第２の電極と、前記第１の電極を保護するための第１の保護膜と、を有し、前記入力情報取得装置は、前記圧電体が発生する電圧を検出して入力情報を取得し、前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられている電子機器に関する。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。なお、以下の図において同符号のものは同様の意味を表す。

１．検出装置
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、圧電体１０を示す図である。図１（Ａ）のように圧電体１０が押圧されていない状態の場合、出力端ＰＱ１及びＰＱ２間には電圧が発生しない。次に、図１（Ｂ）の例えば符号Ａ１に示すように、圧電体１０が押圧され、圧電体１０の形状にひずみが生じるとその押圧に応じた例えば正（広義には第１極性）の電圧が出力端ＰＱ１及びＰＱ２間に発生する。そして、押圧が終了されると、図１（Ｃ）の例えば符号Ａ２に示すように、圧電体１０はひずんだ状態から図１（Ａ）に示すような通常状態に戻る。このとき、出力端ＰＱ１及びＰＱ２間には、図１（Ｂ）で示された状態の時とは極性が異なる例えば負（広義には第２極性）の電圧が発生する。

図１（Ａ）〜（Ｃ）の状態を説明するために、図２の波形図を参照する。

図２は、例えば圧電体１０が押圧されてから圧電体１０の押圧が終了するまでの出力端ＰＱ１及びＰＱ２間の電圧を示す波形図であり、その波形図は横軸に時間ｔ、縦軸に電圧Ｖをとる。図１（Ａ）の状態は、図２の期間Ｔ１に対応する。圧電体１０が押圧されていないときは出力端ＰＱ１及びＰＱ２間に電圧が発生しない。

図１（Ｂ）の状態は、図２の期間Ｔ２に対応する。圧電体１０が押圧されると、圧電体１０の形状にひずみが生じ、、即ち、結晶格子がひずむ。このひずみの発生により、により、分極方向がひずみ、出力端ＰＱ１及びＰＱ２間には例えば正の電圧のパルスＰＳ１（広義には第１パルス）が図２に示すように発生する。

例えば圧電体１０はある任意の一方向に分極処理されており、好ましくは電極方向に分極処理されている。例えば、電極方向に分極した圧電体１０が加圧されると、分極方向がひずむため、圧電体１０は電圧を発生する。理論的には、分極処理された圧電体１０は、分極しているため電荷をもっていることになり、図１（Ａ）の状態で電圧が出るはずである。ところが、圧電体１０は、圧電体１０の周辺の空気などから電荷のやり取りをしているため、圧電体１０が持っているはずの電荷と、周辺の電荷とが、実際には打ち消しあっている状態にある。即ち、圧電体１０が分極していても、押圧されなければ、圧電体１０の発生する電圧は電圧０Ｖになる。

圧電体１０が加圧されると、圧電体１０は分子レベル（有機ポリマーの場合。無機圧電体の場合は結晶格子のひずみになる）で分極方向がひずむ為、電圧を発生する。

図１（Ｃ）の状態は、図２の期間Ｔ３に対応する。期間Ｔ３では、圧電体１０は図１（Ｂ）の圧電体１０のひずみ状態から図１（Ａ）の状態に戻ることで、圧電体１０内で分極が、押圧される前の状態にもどり、その結果、出力端ＰＱ１及びＰＱ２間に負（広義には第２極性）の電圧のパルスＰＳ２（広義には第２パルス）が発生する。

押圧時において、圧電体１０内の分極量の時間的変位が大きいと、各パルスＰＳ１、ＰＳ２の電圧の絶対値のピーク値ＰＫ１は大きくなる。圧電体１０が押圧されることで、圧電体１０にはひずみが生じる。このときのひずみの時間的変位に応じて電圧は変位する。即ち、押圧状態の時間的変位によって、各パルスＰＳ１、ＰＳ２の電圧の絶対値のピーク値ＰＫ１、ＰＫ２が決まる。

具体的には、例えば圧電体１０に対して強い圧力を加えると圧電体１０に生じるひずみの時間的変位は大きくなるので、パルスＰＳ１の電圧の絶対値のピーク値ＰＫ１が大きくなる。また、例えば図１（Ｂ）の状態にある圧電体１０において、圧電体１０に加えていた圧力を急激に小さくすると、図１（Ｃ）の状態に戻る時間（例えば期間Ｔ３）が短くなり、圧電体１０のひずみの時間的変位が大きくなる。この場合、パルスＰＳ２の電圧の絶対値のピーク値ＰＫ２が大きくなる。

図３は、圧電体１０を含む押圧検出部２０から発生する電圧を検出する検出装置３０（広義には入力情報取得装置）を示す図である。検出装置３０は、押圧検出部２０から発生する電圧を増幅するアンプ４０と、アンプ４０の出力を受ける測定部５０を含む。

アンプ４０は、押圧検出部２０から出力されるパルスＰＳ１、ＰＳ２を増幅し、例えばパルスＡＱ１、ＡＱ２として測定部５０に出力する。具体的には、アンプ４０は、第１極性のパルスＰＳ１を増幅した場合は、増幅されたパルスＰＳ１を例えば出力信号線ＳＬ１（広義には第１の信号線）を介して第１極性のパルスＡＱ１として測定部５０に出力する。同様にアンプ４０は、第２極性のパルスＰＳ２を増幅した場合には、増幅されたパルスＰＳ２を例えば出力信号線ＳＬ２（広義には、第２の信号線）を介して第２極性のパルスＡＱ２として測定部５０に出力する。

測定部５０は、各パルスＡＱ１、ＡＱ２の電圧レベルのピーク値を測定するピーク値測定部６０と、各パルスＡＱ１、ＡＱ２のパルス幅を測定するパルス幅測定部７０を含む。また、測定部５０は、各パルスＡＱ１、ＡＱ２間の間隔に基づいて、各パルスＰＳ１、ＰＳ２間の間隔である押圧時間を測定する押圧時間測定部８０を含むが、これに限定されない。例えば、測定部５０は、ピーク値測定部６０を含まない構成や、パルス幅測定部７０を含まない構成や、パルス幅測定部７０及び押圧時間測定部８０を含まない構成でも良い。各測定部６０、７０、８０は、各信号線ＳＬ１、ＳＬ２を介してアンプ４０と接続されている。測定部５０は、各測定部６０、７０、８０の測定結果を入力情報処理部９０に出力する。

入力情報処理部９０は、検出装置３０から出力される測定結果を受け、さまざまな処理を行う。

図４は、押圧検出部２０の構成を示す図である。例えば押圧検出部２０は、圧電体１０、第１、第２の保護膜１２、１４、第１、第２の電極１６、１８が積層されて構成されている。圧電体１０を挟むように、第１、第２の電極１６、１８が設けられている。また、押圧検出部２０は、第１、第２の電極１６、１８が設けられた圧電体１０を挟むように、第１、第２の保護膜１２、１４が設けられて構成されている。例えば第１の電極１６は検出装置３０に接続され、第２の電極１８は電圧ＶＳＳ（例えばグランドレベルの電圧）に設定される。なお、第１、第２の保護膜１２、１４は絶縁性を有する材質であれば良く、例えばＰＥＴ（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリイミド又はエポキシ樹脂などの絶縁性を有するポリマーでも良い。

図５は、アンプ４０を示す回路図である。押圧検出部２０で発生したパルスＰＳ１、ＰＳ２は、アンプ４０の増幅回路ＯＰで増幅され、パルスＡＱ１、ＡＱ２がノードＮＤ１に出力される。ノードＮＤ１には例えばダイオードＤＩ１のアノードと、ダイオードＤＩ２のカソードが接続されている。これにより、増幅回路ＯＰの出力パルスのうち、正のパルスＡＱ１は出力信号線ＳＬ１に出力され、負のパルスＡＱ２は出力信号線ＳＬ２に出力される。なお、図５の回路は、アンプ４０の構成を示す一例であり、これに限定されない。例えば、アンプ４０は、第１極性のパルス及び第２極性のパルスを増幅し、第１極性のパルスを第１の信号線に出力し、第２極性のパルスを第２の信号線に出力するようにしてもよいし、第１極性のパルス及び第２極性のパルスを一つの信号線に出力するようにしてもよい。

図６は、ピーク値測定部６０を示す図である。ピーク値測定部６０は、例えばピークホールド回路６２とボトムホールド回路６４を含むが、これに限定されない。ピーク値測定部６０では、例えばピークホールド回路６２が省略されても良いし、ボトムホールド回路６４が省略されていても良い。

ピークホールド回路６２は、例えば出力信号線ＳＬ１と接続し、パルスＡＱ１を受け、パルスＡＱ１の電圧レベルの最大値（広義には絶対値のピーク値）を測定する。ボトムホールド回路６４は、例えば出力信号線ＳＬ２と接続し、パルスＡＱ２を受け、パルスＡＱ２の電圧レベルの最小値（広義には絶対値のピーク値）を測定する。

ピーク値測定部６０は、ピークホールド回路６２及びボトムホールド回路６４の出力に基づいて、各パルスＡＱ１、ＡＱ２の電圧レベルの絶対値のピーク値を例えば図３の入力情報処理部９０に出力するが、これに限定されない。例えば、ピークホールド回路６２は、パルスＡＱ１の電圧レベルの最大電圧を出力するようにしても良い。同様に、ボトムホールド回路６４は、パルスＡＱ２の電圧レベルの最小電圧を出力するようにしても良い。また、各パルスＡＱ１、ＡＱ２が一つの信号線を介して出力された場合、その信号線をピークホールド回路６２とボトムホールド回路６４に接続するようにしても良い。

なお、パルスの電圧レベルの最大値（広義には絶対値のピーク値）は例えば図２のピーク値ＰＫ１に対応し、パルスの電圧レベルの最小値（広義には絶対値のピーク値）は例えば図２のピーク値ＰＫ２に対応する。

図７は、パルス幅測定部７０を示す図である。パルス幅測定部７０はカウンタ７２、７６、レジスタ７４、７８を含むが、これに限定されない。例えば、カウンタ７２、７６のいずれかを省略しても良いし、レジスタ７４、７８のいずれかを省略しても良い。

カウンタ７２は、出力信号線ＳＬ１からパルスＡＱ１を受け、パルスＡＱ１の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えるとカウントを開始する。その後、パルスＡＱ１の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を下回るとカウントを終了し、そのカウント値をレジスタ７４に格納する。レジスタ７４に格納されたカウント値はパルスＡＱ１のパルス幅として例えば図３の入力情報処理部９０に出力される。

カウンタ７６は、出力信号線ＳＬ２からパルスＡＱ２を受け、パルスＡＱ２の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えるとカウントを開始する。その後、パルスＡＱ２の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を下回るとカウントを終了し、そのカウント値をレジスタ７８に格納する。レジスタ７８に格納されたカウント値はパルスＡＱ２のパルス幅として例えば図３の入力情報処理部９０に出力される。

各出力信号線ＳＬ１、ＳＬ２は、カウンタ７２及びカウンタ７６のうちのいずれかに接続されてもよいが、これに限定されない。例えば、各パルスＡＱ１、ＡＱ２が一つの信号線を介して出力された場合、その信号線を各カウンタ７２、７６に接続するようにしても良い。

なお、パルスＡＱ１のパルス幅は例えば図２のパルス幅ＰＷ１に対応し、パルスＡＱ２のパルス幅は例えば図２のパルス幅ＰＷ２に対応する。

図８は、押圧時間測定部８０を示す図である。押圧時間測定部８０は、カウンタ８２とレジスタ８４を含むが、これに限定されない。例えば押圧時間測定部８０は、レジスタ８４を省略しても良い。カウンタ８２には、出力信号線ＳＬ１、ＳＬ２が接続されているが、これに限定されない。例えば、各パルスＡＱ１、ＡＱ２が一つの信号線を介して出力された場合、その信号線を各カウンタ８２に接続するようにしても良い。

押圧時間測定部８０は、パルスＡＱ１の立ち上がりとパルスＡＱ２の立ち上がりとの間の時間間隔を測定するが、これに限定されない。例えば、押圧時間測定部８０はパルスＡＱ１の振幅のピークとパルスＡＱ２の振幅のピークとの間の時間間隔を測定しても良いし、パルスＡＱ１の立ち下がりとパルスＡＱ２の立ち下がりとの間の時間間隔を測定してもよい。

カウンタ８２は、出力信号線ＳＬ１からのパルスＡＱ１を受け、例えばパルスＡＱ１の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときにカウントを開始する。その後、カウンタ８２は、出力信号線ＳＬ２からのパルスＡＱ２を受け、例えばパルスＡＱ２の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えるまでカウントを続ける。パルスＡＱ２の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたとき、カウンタ８２はカウントを終了する。レジスタ８４には、例えば、パルスＡＱ２の電圧レベルが所定の閾値を越えたときのカウンタ８２のカウント値が格納され、そのカウント値は例えば図３の入力情報処理部９０に出力されるが、これに限定されない。例えば、パルスＡＱ２の電圧レベルが所定の閾値を越えたときのカウンタ８２はカウント値の直前のカウント値が入力情報処理部９０に出力されてもよい。

図９（Ａ）、（Ｂ）は、例えば圧電体１０が押圧されてから圧電体１０の押圧が終了するまでの圧電体１０が発生する電圧を示す波形図である。特に、図９（Ｂ）は、押圧を終了させるときの圧電体１０に加えられている圧力を図９（Ａ）の場合よりも緩やかに小さくしたときの状態が示されている。例えば、圧電体１０に加えられている圧力を急激に小さくした場合は、図９（Ａ）のパルスＰＳ４が得られるが、圧電体１０に加えられている圧力を緩やかに小さくした場合は図９（Ｂ）のパルスＰＳ６が得られる。即ち、図９（Ａ）のパルスＰＳ３及び図９（Ｂ）のパルスＰＳ５に示されるように、押圧開始時に同じようなパルスが得られた場合であっても、押圧終了時の状態によって異なったパルスが得られる。

例えば、図９（Ａ）に示されるようなパルスに対して、検出装置３０はパルス幅測定部７０により例えばパルス幅ＰＷ３を測定することができ、押圧時間測定部８０により圧電体１０に対する押圧時間Ｔ４を測定することができる。また、検出装置３０は、ピーク値測定部６０によりピーク値ＰＫ３、ＰＫ４を測定することができる。図９（Ｂ）に示されるようなパルスに対しても同様に、ピーク値測定部６０、パルス幅測定部７０及び押圧時間測定部８０のいずれかにより、ピーク値ＰＫ５、ＰＫ６、パルス幅ＰＷ４又は押圧時間Ｔ５を測定することができる。

即ち、第２パルスであるパルスＰＳ４、ＰＳ６を測定することで、押圧終了時の圧力の時間的変位を検出することができ、圧電体１０に加えられている圧力を急激に小さくしたのか、それとも緩やかに小さくしたのかを検出することができる。これにより、押圧検出部２０や圧電体１０からのパルスから詳細な情報を取得することができ、例えば図３の入力情報処理部９０はこの取得した情報を元に様々な処理が行えるので、検出装置３００は様々な入力装置に利用できる。

２．入力装置
図３に示されるような押圧検出部２０、検出装置３０及び入力情報処理部９０を備えた入力装置は、前述の通り、押圧検出部２０からのパルスに基づいて詳細な情報を取得し、その詳細な情報に基づいた処理を行うことができる。

図１０は、前述の入力装置をタッチパネルに応用する場合の入力装置１００を示す図である。入力装置１００は、押圧検出部２００と、エンコーダエンコーダ３００（広義には入力情報取得装置）を含む。

押圧検出部２００は、Ｘ方向（広義には第１の方向）に沿って延在形成された複数の電極ＥＲ２と、Ｙ方向（広義には第２の方向）に沿って延在形成された複数の電極ＥＲ１と、圧電体１０を含む。なお、押圧検出部２００がタッチパネルの入力部分に相当する。また、本実施形態では圧電体１０としてＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ−ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ポリフッ化ビニリデン）が用いられているが、これに限定されない。例えば圧電体１０として、ＴｒＦＥ（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：３フッ化エチレンまたはトリフルオロエチレン）とＰＶＤＦとの共重合体、奇数ナイロン、ポリ尿素などの有機強誘電体を用いても良いし、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：チタン酸鉛）、ＰＺＴＮ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｎｂ_２Ｏ_８）、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）_４Ｔｉ_３Ｏ_１２：チタン酸ビスマスランタン）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）などの無機強誘電体を用いても良い。

エンコーダ３００は、検出装置３１０、位置検出部３２０を含むが、これに限定されない。例えば、エンコーダ３００は、位置検出部３２０を省略しても良い。エンコーダ３００は、押圧検出部２００の押圧された位置を位置検出部３２０にて検出し、その位置での押圧情報（例えば圧力や、押圧時間等）を検出装置３１０にて検出する。検出装置３１０は、例えば図３の検出装置３０が各電極ＥＲ１、ＥＲ２に接続するように設けられることで構成され、位置検出部３２０の検出情報に基づいて、検出装置３０の出力を選択することでその位置での押圧情報を検出することができる。これによって、押圧検出部２００の様々な場所の押圧状態を検出できるため、入力装置１００は例えばタッチパネルとして機能することが可能である。

エンコーダ３００は、押圧検出部２００の頂点付近に設けられているが、これに限定されない。例えば、押圧検出部２００の一辺の中央部分に設けられても良い。複数の電極ＥＲ１、ＥＲ２は、一端がエンコーダ３００に接続されている。さらに、複数の電極ＥＲ１の他端は共通接続され、電圧ＶＳＳ（例えばグランドレベルの電圧）に設定されている。同様に、複数の電極ＥＲ２の他端は共通接続され、電圧ＶＳＳ（例えばグランドレベルの電圧）に設定されている。例えば、エンコーダ３００が設けられた付近の押圧検出部２００の頂点の対頂角に相当する頂点付近で、各電極ＥＲ１、ＥＲ２の他端に電圧ＶＳＳが供給されている。

図１１は、図１０の押圧検出部２００のＡＡ−ＡＡ断面を示す断面図である。圧電体１０の一方側には、方向Ｘに沿って延在形成された複数の電極ＥＲ１が設けられ、圧電体１０の他方側には、方向Ｙに沿って延在形成された複数の電極ＥＲ２が設けられている。また、圧電体１０の一方側には、電極ＥＲ１を保護するように第１の保護膜１２が設けられている。さらに、圧電体１０の他方側には電極ＥＲ２を保護するように第２の保護膜１４が設けられているが、これに限定されない。例えば、第２の保護膜１４を省略しても良い。第２の保護膜１４が省略された場合は、第１の保護膜１２が設けられている側を加圧される側にすればよい。なお、第１、第２の保護膜１２、１４は、絶縁性を有する。

例えば、Ｂ１で示す部分が加圧された場合、圧電体１０のＢ２に示す部分で電圧が発生する。その発生した電圧を電極ＥＲ１−１と電極ＥＲ２を用いて読み出すことで、押圧情報を検出することができる。

例えば押圧検出部２００のある領域が押圧された場合、その押圧の強弱や圧力の時間的変位によって検出される信号の波形も変化する。入力装置１００は、第１パルスＰＳ１、第２パルスＰＳ２を検出することができるので、前述のような信号波形の変化を検出することができ、押圧のオン・オフだけでなく中間の押圧状態を検出することができる。これにより、入力装置１００は例えばペンタブレットのような筆圧の強弱等を多分に利用する用途にも十分応用可能である。

また、押圧検出部２００を形成する場合、有機圧電体フィルムにインクジェット法で電極や保護膜を形成することができるので、例えば黒板のような大規模な入力装置を形成することも可能である。

図１２は入力装置１００のエンコーダ３００の変形例を示す図である。エンコーダ３０１は複数のアンプ４０、複数のピーク値測定部６０、複数のパルス幅測定部７０、複数の押圧時間測定部８０、セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３、位置検出部３２１を含むが、これに限定されない。例えば、位置検出部３２１を省略してもよいし、ピーク値測定部６０、パルス幅測定部７０及び押圧時間測定部８０のいずれかを省略しても良い。また、変形例のエンコーダ３０１は、セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３の３つのセレクタで構成されているが、これに限定されない。例えば、セレクタの数を５つ、６つまたは２つ、１つにする構成でも良い。なお、ピーク値測定部６０、パルス幅測定部７０、押圧時間測定部８０は、セレクタに対応して設けられている。例えばピーク値測定部６０の数は、セレクタが設けられている数と同じ数である。

図１２の変形例では、押圧検出部２００に設けられた複数の電極ＥＲ２を、例えば３本ずつのグループに分けられている。各グループの電極ＥＲ２−１、ＥＲ２−２、ＥＲ２−３は、アンプ４０に接続される。電極ＥＲ２−１が接続されたアンプ４０の出力は、例えばセレクタＳＥＬ１に接続される。電極ＥＲ２−２が接続されたアンプ４０の出力は、例えばセレクタＳＥＬ２に接続される。電極ＥＲ２−３が接続されたアンプ４０の出力は、例えばセレクタＳＥＬ３に接続される。

各セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３は、複数のアンプ４０からの出力を受け、その出力信号に応じて複数のアンプ４０のうちの一つを選択し、選択されたアンプ４０の出力をピーク値測定部６０、パルス幅測定部７０及び押圧時間測定部８０に出力する。また、各セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３は、複数のアンプ４０のうち、どのアンプ４０を選択したかを示す選択情報を位置検出部３２１に出力する。

位置検出部３２１は、各セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３からの選択情報に基づいて、複数の電極ＥＲ２のうち、押圧を検出した電極ＥＲ２を検出し、その検出結果を例えば方向Ｙにおける位置情報として入力処理部４００に出力する。

図１２の変形例では、各電極ＥＲ２毎に図３の押圧検出装置３０を設ける必要が無くなり、回路規模の縮小が可能となる。また、各セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３によって、例えば３本分の電極ＥＲ２の出力情報を同時に検出できるため、全ての電極ＥＲ２を順次に選択して一つの押圧検出装置３０で押圧を検出する場合よりも詳細な押圧情報を取得することができる。

なお、図１２では電極ＥＲ２について記載されているが、電極ＥＲ１についても同様の構成をエンコーダ３０１に設けることができる。そうすることで、押圧に対して、精度の高い位置検出と詳細な押圧情報を取得することができる。また、エンコーダ３０１の回路規模を小さくすることができる。

３．電子機器
図１３は、電子機器１０００を示す図である。電子機器１０００は、例えば図１０の入力装置１００が表示パネル５００（広義には表示体）に設けられて構成されている。また、電子機器１０００では、表示パネル５００の画像表示領域と重なるように入力装置１００が表示パネル５００に設けられている。入力装置１００の押圧検出部２００は、例えばその電極ＥＲ１、ＥＲ２、保護膜１２、１４、圧電体１０が透明性の物質で形成されているので、表示パネル５００の表示画面側に入力装置１００を設けることができる。

図１４は、図１３を方向ＤＲ１からみた側面概略図である。図１４の方向ＤＲ２は、表示パネル５００の表示画像を視覚する側を示す。即ち、入力装置１００は、表示パネル５００の画像が表示される表示画面側に設けられている。このようにすることで、表示パネル５００に表示される画像に対応した領域について、例えば押圧情報を入力装置１００が検出できるので、よりユーザーフレンドリーな入力インターフェースを備えた電子機器を提供することができる。

なお、入力装置１００は、表示パネル５００の画像表示領域全体を覆うような大きさに形成されているが、これに限定されない。例えば、入力装置１００は、表示パネル５００上において所望の入力を検出するのに必要な領域に合わせた大きさに形成されても良い。

図１５（Ａ）〜（Ｂ）は、電子機器２０００を示す図である。図１５（Ａ）の電子機器２０００は、表示パネル５１０を含み、例えば携帯情報端末（携帯電話、ＰＤＡ、電子手帳、電子計算機等）として用いることができる。

本実施形態では、例えば入力装置１００を図１５（Ｂ）に示すように電子機器２０００の表示パネル５１０に設けることができる。このため、電子機器２０００の製造途中に入力装置１００を表示パネル５１０に設けるほか、完成した電子機器２０００に後から入力装置１００を設けることもできる。

このように例えば入力装置１００が設けられた電子機器２０００は、表示パネル５１０に表示される画像に応じた入力情報を検出できるため、別途にハードウェアキー等の入力装置を設ける必要が無くなり、電子機器２０００の製造コストを削減できる。また、ハードウェアキー等よりも柔軟に、様々な入力情報を検出することができ、電子機器２０００の操作性を向上させることができる。

図１６（Ａ）は、電子機器３０００を示す図である。電子機器３０００は、表示パネル５２０を含み、情報端末（例えばノート型パソコン、ラップトップ型パソコン等）として用いることができる。図１６（Ｂ）は入力装置１１０を示す図である。入力装置１１０は、図１０の入力装置１００に接続端子１２０を設けたものである。接続端子１２０は例えばＵＳＢ規格に沿った接続端子で形成されるが、これに限定されない。例えば接続端子１２０はＩＥＥＥ１３９４規格に沿った端子でも良いし、他の規格に沿った汎用接続端子であっても良い。入力装置１１０を用いれば、パソコンの表示画面、例えば電子機器３０００を容易にタッチセンスが可能な電子機器３０００にすることができる。その場合は、電子機器３０００の表示パネル５２０に、入力装置１１０の押圧検出部２００を貼り付け、接続端子１２０を電子機器３０００に接続する。入力装置１１０によって検出された入力情報は、接続端子１２０を介して電子機器３０００に送出される。電子機器３０００は、この送出された入力情報と、表示パネル５２０に表示された画像について、例えばソフトウェア等で処理することでタッチパネルとして入力装置１１０を機能させることができる。即ち、入力装置１１０を用いることで、容易にパソコン等の表示パネルをタッチパネルにすることができる。

４．電子ペーパ
図１７は電子ペーパ４０００を示す図である。電子ペーパ４０００は、例えば図１０の入力装置１００と、表示パネル６００を含む。なお、入力装置１００は、押圧検出部２００（広義にはタッチパネル部）と、エンコーダ３００（広義には入力情報取得装置）とを含む。表示パネル６００は、フレキシブル基板に形成され、可撓性を有する。電子ペーパ４０００は、可撓性を有する表示パネル６００に入力装置１００が設けられて構成され、入力装置１００は表示パネル６００の表示画面側に設けられている。

図１８（Ａ）〜（Ｂ）は、電子ペーパ４０００を方向ＤＲ３から見た側面概略図である。図１８（Ａ）の方向ＤＲ４は、表示パネル６００の表示画面が見える視覚方向を示す。図１８（Ａ）に示すように、入力装置１００は表示パネル６００の表示画面側に設けられている。入力装置１００の押圧検出部２００は、その保護膜が例えばＰＥＴ等の絶縁性を有するポリマーで形成され、その電極は透明性及び可撓性を有する導電性ポリマーで形成され、その圧電体１０は例えばＰＶＤＦ等の透明性及び可撓性を有する有機圧電体で形成されている。即ち、入力装置１００の押圧検出部２００も可撓性を有するので、図１８（Ｂ）に示すように電子ペーパ４０００は、表示パネル６００と同様に可撓性を有する。

可撓性を有する表示パネル６００に対してハードウェアキー等の入力装置を設けると、その入力装置の部分では可撓性を有さないので、表示パネル６００が有する特徴を犠牲にしてしまう。しかしながら、本実施形態の電子ペーパ４０００は、可撓性を有する入力装置１００が表示パネル６００に設けられているので、フレキシブルな電子ペーパの特徴を維持しながら入力装置を備えることが可能となる。

電子ペーパ４０００は、表示パネル６００に表示される画像に対応する領域での押圧情報を入力装置１００によって検出できるため、よりユーザーフレンドリーな入力インターフェースを備えることが可能である。例えば、電子ペーパ４０００の表示パネル６００に対して図１９に示すようなキーボードの画像４１００（広義には入力装置の画像）を表示させることで、キーボードの画像４１００に対応した領域での入力情報を入力装置１００は検出することができる。例えば、キーボードの画像４１００に対応した領域が押圧された場合、電子ペーパ４０００は、そのキーボードの画像４１００で示されるキーボードのキーが入力されたと判断することができる。

このようにすることで、電子ペーパ４０００にハードウェアキー等の入力装置を設けなくてもキーボード等の様々な入力装置の機能を電子ペーパ４０００に実現させることが可能となる。

上記のように、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は圧電体を示す図。 圧電体が発生する電圧の波形図。 本実施形態に係る検出装置を示す図。 本実施形態に係る押圧検出部を示す図。 本実施形態に係るアンプの回路図。 本実施形態に係るピーク値測定部を示す図。 本実施形態に係るパルス幅測定部を示す図。 本実施形態に係る押圧時間測定部を示す図。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、圧電体が発生する電圧の波形図。 本実施形態に係る入力装置を示す図。 図１０のＡＡ−ＡＡ断面の概略を示す概略断面図。 本実施形態に係る変形例のエンコーダを示す図。 本実施形態に係る電子機器を示す図。 図１３の電子機器の概略側面図。 図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は本実施形態に係る電子機器を示す他の図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は本実施形態に係る電子機器と入力装置を示す他の図。 本実施形態に係る電子ペーパを示す図。 図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）は図１７の電子ペーパの側面を示す概略側面図。 本実施形態に係る電子ペーパを示す他の図。

符号の説明

１０ 圧電体、１２ 第１の保護膜、１４ 第２の保護膜、１６ 第１の電極、
１８ 第２の電極、２０ 押圧検出部、３０ 検出装置（入力情報取得装置）、
４０ アンプ、５０ 測定部、６０ ピーク値測定部、７０ パルス幅測定部、
８０ 押圧時間測定部、９０、４００ 入力情報処理部、１００、１１０ 入力装置、
２００ 押圧検出部、３００、３０１ エンコーダ（入力情報取得装置）、
３１０ 検出装置（入力情報取得装置）、
５００、５１０、５２０、６００ 表示パネル、
１０００、２０００、３０００ 電子機器、４０００ 電子ペーパ、
４１００ 入力装置の画像、ＡＱ１ 第１極性のパルス、ＡＱ２ 第２極性のパルス
ＥＲ１ 第１の電極、ＥＲ２ 第２の電極、ＰＫ１、ＰＫ２ ピーク値、
ＰＳ１、ＰＳ３、ＰＳ５ 第１パルス、ＰＳ２、ＰＳ４、ＰＳ６ 第２パルス、
ＰＷ１〜ＰＷ４ パルス幅、ＳＬ１、ＳＬ２ 出力信号線、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５ 押圧時間

Claims (14)

1. 可撓性を有する基板に形成された表示体と、タッチパネル部と、前記タッチパネル部から入力情報を取得する入力情報取得装置とを含む電子ペーパであって、
   前記タッチパネル部は、
   圧電体と、
   前記圧電体の一方の側に設けられた第１の電極と、
   前記圧電体の他方の側に設けられた第２の電極と、
   前記第１の電極を保護するための第１の保護膜と、
   を有し、
   前記入力情報取得装置は、
   前記圧電体が押圧された際に発生する第１極性の第１パルス及び前記第１パルスの発生の後に前記圧電体が押圧される前の状態にもどる際に発生するパルスであって前記第１極性とは反対の極性である第２極性の第２パルスを増幅して出力するアンプと、
   前記第１パルスのパルス幅及び前記第２パルスのパルス幅を測定するとともに、前記第１パルスの振幅のピーク値及び前記第２パルスの振幅のピーク値を測定する測定部と、
   を有し、
   前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられていることを特徴とする電子ペーパ。
2. 請求項１において、
   前記第１の電極は、第１の方向に沿って延在形成された複数の電極により構成され、
   前記第２の電極は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延在形成された複数の電極により構成されていることを特徴とする電子ペーパ。
3. 請求項１又は２において、
   前記表示体は、前記表示画面に入力装置の画像を表示し、
   前記入力情報取得装置は、前記入力装置の画像が表示されている前記表示体上の領域に対応する前記タッチパネル部上の領域が押されたときに、前記入力装置の操作が行われたと判断することを特徴とする電子ペーパ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１の保護膜は、絶縁性を有するポリマーで形成され、
   前記第１及び第２の電極は、導電性を有するポリマーで形成され、
   前記圧電体は、有機圧電体で形成されていることを特徴とする電子ペーパ。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記第２の電極を保護するための第２の保護膜が設けられていることを特徴とする電子ペーパ。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記圧電体は、ＴｒＦＥ（トリフッ化エチレン）とＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）の共重合体、又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）で形成されていることを特徴とする電子ペーパ。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記測定部は、前記第１パルスと前記第２パルスの間の時間間隔である押圧時間を測定することを特徴とする電子ペーパ。
8. 請求項７において、
   前記測定部は、前記第１パルスの電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときから、前記第２パルスの電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えるまでの時間を前記押圧時間として測定することを特徴とする電子ペーパ。
9. 請求項８において、
   前記アンプは、
   前記圧電体が前記第１パルスを発生した場合には、前記第１パルスを増幅して第１の信号線を介して前記測定部に出力し、
   前記圧電体が前記第２パルスを発生した場合には、前記第２パルスを増幅して第２の信号線を介して前記測定部に出力することを特徴とする電子ペーパ。
10. 請求項９において、
    前記測定部は、前記第２パルスの振幅のピーク値を測定するピーク値測定部を含み、
    前記ピーク値測定部は、前記第１、第２の信号線のうち、少なくとも前記第２の信号線を介して供給される信号の電圧レベルのピーク値を測定することを特徴とする電子ペーパ。
11. 請求項９又は１０において、
    前記測定部は、前記第１パルスのパルス幅を測定するパルス幅測定部を含み、
    前記パルス幅測定部は、前記第１、第２の信号線のうち、少なくとも前記第１の信号線を介して供給される信号のパルス幅を測定することを特徴とする電子ペーパ。
12. 請求項９又は１０において、
    前記測定部は、前記第２パルスのパルス幅を測定するパルス幅測定部を含み、
    前記パルス幅測定部は、前記第１、第２の信号線のうち、少なくとも前記第２の信号線を介して供給される信号のパルス幅を測定することを特徴とする電子ペーパ。
13. 請求項９乃至１２のいずれかにおいて、
    前記測定部は、前記押圧時間を測定する押圧時間測定部を含み、
    前記押圧時間測定部は、前記第１の信号線を介して供給される信号の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときから前記第２の信号線を介して供給される信号の電圧レベルの絶対値が所定の閾値を越えたときまでの時間を測定することを特徴とする電子ペーパ。
14. 表示体と、タッチパネル部と、前記タッチパネル部から入力情報を取得する入力情報取得装置とを含む電子機器であって、
    前記タッチパネル部は、
    圧電体と、
    前記圧電体の一方の側に設けられた第１の電極と、
    前記圧電体の他方の側に設けられた第２の電極と、
    前記第１の電極を保護するための第１の保護膜と、
    を有し、
    前記入力情報取得装置は、
    前記圧電体が押圧された際に発生する第１極性の第１パルス及び前記第１パルスの発生の後に前記圧電体が押圧される前の状態にもどる際に発生するパルスであって前記第１極性とは反対の極性である第２極性の第２パルスを増幅して出力するアンプと、
    前記第１パルスのパルス幅及び前記第２パルスのパルス幅を測定するとともに、前記第１パルスの振幅のピーク値及び前記第２パルスの振幅のピーク値を測定する測定部と、
    を有し、
    前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられていることを特徴とする電子機器。

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