JP5850168B2 - タッチ式入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作入力の検出と放音とを行うことができるタッチ式入力装置に関する。

従来、操作者が指等で平面状の操作面をタッチすると、当該タッチ位置を検出することができるタッチ式入力装置が各種考案されている。

例えば、特許文献１に記載のタッチ式入力装置は、圧電フィルムの両面に電極を形成しており、圧電フィルムが押し込まれた際に生じる電圧を両面の電極で検出することで、押し込み位置すなわち操作入力位置を検出している。

また、特許文献１に記載のタッチ式入力装置は、両面の電極に電圧を印加して圧電フィルムを湾曲させることで、放音をしている。

特許文献１に記載のタッチ式入力装置は、操作入力検出用の回路と、放音信号を印加する回路とを、リレー回路によって切り替えてタッチパネルに接続している。これにより、一つのタッチパネルで操作入力検出と放音とを切り替えている。

ＷＯ２０１１／１２５０４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のタッチ式入力装置では、放音中は操作入力検出用の回路とタッチパネルとが接続されていないので、圧電フィルムが押し込まれたことによって生じる電圧を検出することができない。

すなわち、特許文献１に記載のタッチ式入力装置では、操作入力検出機能と放音機能とを、完全に独立して行うことしかできない。

したがって、本発明の目的は、一つのタッチパネルを用いて、放音中であっても操作入力を検出でき、且つ検出後は押し込み量と押し込み位置とを正確に検出することができるタッチ式入力装置を提供することにある。

この発明は、圧電センサと静電センサとが一体形成されたタッチパネルと、静電センサのタッチ位置検出電圧から操作入力を検出するタッチ位置検出部と、圧電センサの検出電圧から押し込み量を検出する変位検出部と、を備えるタッチ式入力装置に関するものであり、次に示す特徴を有する。

タッチ式入力装置は、放音制御部、スイッチ部、および制御部を備える。放音制御部は、圧電センサに放音信号を与える。スイッチ部は、変位検出部と放音制御部とのいずれかを圧電センサに切り替えて接続する。制御部は、タッチ位置検出部で操作入力が検出された結果を受けて、変位検出部と圧電センサとを接続するようにスイッチ部を制御する。

この構成では、静電センサで操作入力を検出して、放音から押し込み量の検出に移行するので、放音しながら操作入力を確実に検出して、押し込み量の検出に確実に移行することができる。この際、このような切り替えの操作入力が行われるデバイスがタッチパネルだけであり、タッチ式入力装置の構成を簡素化できる。

また、この発明は、圧電センサと静電センサとが一体形成されたタッチパネルと、静電センサのタッチ位置検出電圧から操作入力を検出するタッチ位置検出部と、圧電センサの検出電圧から押し込み量を検出する変位検出部と、を備えるタッチ式入力装置に関するものであり、次の特徴を有する。

タッチ式入力装置は、放音制御部、スイッチ部、制御部を備える。放音制御部は、圧電センサに与える放音信号を生成するソース再生部、および放音信号を増幅して圧電センサに出力する放音用アンプを有する。

スイッチ部は、二つの経路を切り替えるものであり、スイッチ制御信号に応じて、変位検出部と制御部とを接続する第１経路と、ソース再生部と放音用アンプを接続する第２経路と、を切り替える
制御部は、二つの経路を切り替えるスイッチ制御信号をスイッチ部に出力するものであり、タッチ位置検出部で操作入力が検出された結果を受けて、第２経路から第１経路に切り替えるスイッチ制御信号を生成する。

この構成でも、放音しながら操作入力を確実に検出して、押し込み量の検出に確実に移行することができる。この際、このような切り替えの操作入力が行われるデバイスがタッチパネルだけであり、タッチ式入力装置の構成を簡素化できる。

また、この発明のタッチ式入力装置は、圧電センサと静電センサを形成する主体が単一の圧電フィルムであり、静電容量検出用の電極と変位検出用の電極とが同一面上に複合して形成されていることが好ましい。

この構成では、タッチパネルを構成する圧電センサと静電センサを形成する主体が一つになるので、タッチパネルをより薄型に形成することができる。

また、この発明のタッチ式入力装置は、圧電フィルムが、所定方向に一軸延伸されたポリ乳酸からなることが好ましい。

この構成では、圧電フィルムの変位をより高感度に検出することができる。すなわち、より検出頻度が高く、放音効率に優れる圧電センサを実現できる。

この発明によれば、一つのタッチパネルを用いて、放音中であっても操作入力を検出できる。さらに、一つのタッチパネルを用いて、操作入力の検出後は押し込み量と押し込み位置とを正確に検出することができる。

本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置に用いるタッチパネルの構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の押し込み量検出と放音との切り替え制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のタッチパネルの構造を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のタッチパネルの構造を示す裏面図である。

本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置に用いるタッチパネルの構成図である。

タッチ式入力装置１は、タッチパネル１０、変位検出部１４、タッチ位置検出部１５、制御部１６、ソース再生部１７、放音用アンプ１８、リレースイッチ１９を備える。ソース再生部１７、放音用アンプ１８が本発明の「放音制御部」に相当する。リレースイッチ１９が本発明の「スイッチ部」に相当する。

タッチパネル１０は、圧電センサ１２と静電センサ１３とを備える。圧電センサ１２は、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を備える。タッチパネル１０は、図２に示す構造からなる。

圧電センサ１２は、圧電フィルム１０１、変位検出用電極２０１，２０２，２０３，２０４，２０１Ｒ，２０２Ｒ，２０３Ｒ，２０４Ｒを備える。

圧電フィルム１０１は、互いに対向する第１主面と第２主面を備える矩形状の平膜からなる。ここで、長手方向を第１方向とし、短手方向を第２方向とする。圧電フィルム１０１は、少なくとも一軸方向に延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。本実施形態では、圧電フィルム１０１は、矩形の対角線にほぼ沿った方向に一軸延伸されている（図２（Ｂ）の二点鎖線の中抜き矢印参照）。この方向を、以下では、一軸延伸方向９００と称する。圧電フィルム１０１が正方形の場合には一軸延伸方向９００は対角線に沿うことが好ましく、また圧電フィルム１０１が長方形の場合には一軸延伸方向９００は第１の方向又は第２の方向に対して４５°の角度を成すようにするのが好ましい。ただし、角度はこれに限るものではなく、圧電フィルム１０１の特性や、装置の使用状態に鑑みて最適な角度に設計すればよい。これにより、一軸延伸方向９００は、圧電フィルム１０１の第１方向および第２方向に対して所定の角をなすように設定されている。

このような特性を有するＰＬＬＡからなる圧電フィルム１０１の一方主面である第１主面には、変位検出用電極２０１，２０２，２０３，２０４が形成されている。変位検出用電極２０１，２０２，２０３，２０４は、圧電フィルム１０１の第１主面を略均等に四分割する形状で形成されている。より具体的には、変位検出用電極２０１と変位検出用電極２０２とは、圧電フィルム１０１の第１方向に沿って並ぶように形成されている。変位検出用電極２０３と変位検出用電極２０４とは、圧電フィルム１０１の第１位方向に沿って並ぶように形成されている。また、変位検出用電極２０１と変位検出用電極２０３とは、圧電フィルム１０１の第２方向に沿って並ぶように形成されている。変位検出用電極２０２と変位検出用電極２０４とは、圧電フィルム１０１の第２方向に沿って並ぶように形成されている。

このような構成により、変位検出用電極２０１と変位検出用電極２０３とが圧電フィルム１０１の一方の対角線上にあるように配置された構成となる。また、変位検出用電極２０２と変位検出用電極２０４とが圧電フィルム１０１の他方の対角線上にあるように配置された構成となる。変位検出用電極２０１〜２０４は、操作面を平面視した中心に対して１８０°の回転対称に配置された構成となる。

圧電フィルム１０１の他方主面である第２主面には、変位検出用電極２０１Ｒ，２０２Ｒ，２０３Ｒ，２０４Ｒが形成されている。変位検出用電極２０１Ｒは、変位検出用電極２０１と略同じ面積であり、変位検出用電極２０１と略全面が対向する位置に形成されている。変位検出用電極２０２Ｒは、変位検出用電極２０２と略同じ面積であり、変位検出用電極２０２と略全面が対向する位置に形成されている。変位検出用電極２０３Ｒは、変位検出用電極２０３と略同じ面積であり、変位検出用電極２０３と略全面が対向する位置に形成されている。変位検出用電極２０４Ｒは、変位検出用電極２０４と略同じ面積であり、変位検出用電極２０４と略全面が対向する位置に形成されている。

これら変位検出用電極２０１−２０４，２０１Ｒ−２０４Ｒは、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極、銀ナノワイヤ電極、カーボンナノチューブ電極のいずれかを用いるのが好適である。これらの材料を用いることで、透光性の高い電極パターンを形成できる。尚、透明性が必要とされない場合には銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。タッチパネル１０は大きく変位させられるため、屈曲性に優れているポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極、銀ナノワイヤ電極、カーボンナノチューブ電極、金属系の電極は特に好適である。

圧電フィルム１０１における変位検出用電極２０１，２０１Ｒで挟まれる領域が検出領域ＲｅＡとなり、ＲｅＡ電圧検出部１２１として機能する。圧電フィルム１０１における変位検出用電極２０２，２０２Ｒで挟まれる領域が検出領域ＲｅＢとなり、ＲｅＢ電圧検出部１２２として機能する。圧電フィルム１０１における変位検出用電極２０３，２０３Ｒで挟まれる領域が検出領域ＲｅＣとなり、ＲｅＣ電圧検出部１２３として機能する。圧電フィルム１０１における変位検出用電極２０４，２０４Ｒで挟まれる領域が検出領域ＲｅＤとなり、ＲｅＤ電圧検出部１２４として機能する。

また、変位検出用電極２０１，２０２，２０３，２０４と、変位検出用電極２０１Ｒ，２０２Ｒ，２０３Ｒ，２０４Ｒとの間に、放音信号に基づく電圧を印加することで、圧電フィルム１００を屈曲振動させることができる。これにより、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を含む圧電フィルム１００全体をスピーカ（放音装置）として機能させることができる。

このような構成からなる圧電センサ１２は、平板状のベース基板５０１に貼り付けられている。この際、図２（Ｃ）に示すように、圧電センサ１２の圧電フィルム１０１の第１主面および第２主面がベース基板５０１の主面と平行になるように貼り付けられている。

ベース基板５０１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の比較的強度が高いポリマーで形成されている。ベース基板５０１の厚みは、ベース基板５０１に必要とされる強度に応じて適宜設定されている。

静電センサ１３は、ベースフィルム３０１、複数のセグメント電極４０１、複数のコモン電極４０２を備える。ベースフィルム３０１は、互いに対向する第３主面および第４主面を有する矩形の平膜からなる。ベースフィルム３０１は、所定の誘電率を有する材質からなり、ベース基板５０１の変位を極力阻害しない程度の強度からなる。ベースフィルム３０１は、透光性を有する材質であると好適である。

ベースフィルム３０１の一方主面である第３主面には、複数のセグメント電極４０１が所定の間隔で配列形成されている。複数のセグメント電極４０１のそれぞれは、長尺状からなり、長尺方向に直交する方向に沿って配列されている。

ベースフィルム３０１の他方主面である第４主面には、複数のコモン電極４０２が所定の間隔で配列形成されている。複数のコモン電極４０２のそれぞれは、長尺状からなり、長尺方向に直交する方向に沿って配列されている。第３主面および第４主面に直交する方向から見て、複数のコモン電極４０２の長尺方向と、複数のセグメント電極４０１の長尺方向とは、略直交するように、複数のセグメント電極４０１および複数のコモン電極４０２が形成されている。

なお、セグメント電極４０１およびコモン電極４０２は、上述の変位検出用電極２０１−２０４，２０１Ｒ−２０４Ｒと同じ材料で形成するとよい。

このような構成により、操作する指が近接もしくは接触した位置に応じたセグメント電極とコモン電極との間の静電容量が変化する。この変化を検出することでタッチ位置を検出する静電容量式のタッチ位置検出パネルを構成することができる。

このような構成からなる静電センサ１３は、ベース基板５０１における圧電センサ１２が貼り付けられた面と対向する面に貼り付けられている。

静電センサ１３のベース基板５０１と反対側の面には、保護膜５０３が配設されている。保護膜５０３は、可撓性を有し絶縁性を有する材質からなる。保護膜５０３は、透光性を有する材質からなる。例えば、保護膜５０３には、ＰＥＴやＰＰを用いるとよい。

圧電センサ１２のベース基板５０１と反対側の面には、保護膜５０２が配設されている。保護膜５０２は、絶縁性を有する材質からなる。保護膜５０２は、透光性を有する材質からなる。例えば、保護膜５０２には、ＰＥＴやＰＰを用いるとよい。

以上のような構成により、圧電センサ１２と静電センサ１３とを備えるタッチパネル１０を平板状、すなわち薄型に構成することができる。また、ベース基板５０１、圧電センサ１２、静電センサ１３、保護膜５０２，５０３の全てを、透光性を有する材質で形成することにより、透光性を有するタッチ式入力端末１を構成することができる。

上述の構成からなるタッチパネル１０の圧電センサ１２および静電センサ１３は、図１に示すように、後段の各回路へ接続されている。

圧電センサ１２のＲｅＡ電圧検出部１２１は、スイッチ１９１によって、変位検出部１４または放音用アンプ１８のいずれかに、選択的に接続されている。変位検出部１４に接続されている場合には、ＲｅＡ電圧検出部１２１から出力される検出電圧、すなわち圧電フィルム１０１の変位により変位検出用電極２０１，２０１Ｒ間に生じる電圧が、変位検出部１４へ出力される。放音用アンプ１８に接続されている場合には、放音信号に基づく電圧が、変位検出用電極２０１，２０１Ｒ間に印加される。

圧電センサ１２のＲｅＢ電圧検出部１２２は、スイッチ１９２によって、変位検出部１４または放音用アンプ１８のいずれかに、選択的に接続されている。変位検出部１４に接続されている場合には、ＲｅＢ電圧検出部１２２から出力される検出電圧、すなわち圧電フィルム１０１の変位により変位検出用電極２０２，２０２Ｒ間に生じる電圧が、変位検出部１４へ出力される。放音用アンプ１８に接続されている場合には、放音信号に基づく電圧が、変位検出用電極２０２，２０２Ｒ間に印加される。

圧電センサ１２のＲｅＣ電圧検出部１２３は、スイッチ１９３によって、変位検出部１４または放音用アンプ１８のいずれかに、選択的に接続されている。変位検出部１４に接続されている場合には、ＲｅＣ電圧検出部１２３から出力される検出電圧、すなわち圧電フィルム１０１の変位により変位検出用電極２０３，２０３Ｒ間に生じる電圧が、変位検出部１４へ出力される。放音用アンプ１８に接続されている場合には、放音信号に基づく電圧が、変位検出用電極２０３，２０３Ｒ間に印加される。

圧電センサ１２のＲｅＤ電圧検出部１２４は、スイッチ１９４によって、変位検出部１４または放音用アンプ１８のいずれかに、選択的に接続されている。変位検出部１４に接続されている場合には、ＲｅＤ電圧検出部１２４から出力される検出電圧、すなわち圧電フィルム１０１の変位により変位検出用電極２０４，２０４Ｒ間に生じる電圧が、変位検出部１４へ出力される。放音用アンプ１８に接続されている場合には、放音信号に基づく電圧が、変位検出用電極２０４，２０４Ｒ間に印加される。

変位検出部１４は、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４から出力される検出電圧に基づいて、押し込み量を検出する。具体的には、例えば、変位検出部１４は、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４の電圧値と押し込み量との関係を予めテーブル化して記憶している。変位検出部１４は、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４のからの検出電圧を取得すると、これらの検出電圧とテーブルとを参照して、押し込み量を検出する。変位検出部１４は、検出した押し込み量を、制御部１６へ出力する。

静電センサ１３の各セグメント電極４０１と各コモン電極４０２は、タッチ位置検出部１５に接続されている。静電センサ１３で検出されたタッチ位置検出電圧は、タッチ位置検出部１５へ出力される。タッチ位置検出部１５は、タッチ位置検出電圧が検出されるセグメント電極４０１とコモン電極４０２との組合せから操作面上でのタッチ位置を検出する。タッチ位置検出部１５は、タッチ位置検出結果を制御部１６へ出力する。

制御部１６は、タッチ位置検出結果に基づいて、リレースイッチ１９の各スイッチ１９１，１９２，１９３，１９４へスイッチ制御信号を出力する。

具体的には、制御部１６は、タッチ位置検出結果から、タッチパネル１０に操作者の指が近接しているか接触していることを検出すると、リレースイッチ１９に対して放音用の回路構成から押し込み量検出用の回路構成へ切り替えるスイッチ制御信号を出力する。言い換えれば、制御部１６は、タッチ位置検出結果から操作入力が有ることを検出すると、リレースイッチ１９に対して放音用の回路構成から押し込み量検出用の回路構成へ切り替えるスイッチ制御信号を出力する。

スイッチ１９１，１９２，１９３，１９４は、このスイッチ制御信号に応じて、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を、放音用アンプ１８から変位検出部１４へ切り替えて接続する。

一方、制御部１６は、タッチ位置検出結果から、タッチパネル１０に操作者の指が接触していない、さらには近接していないことを検出すると、リレースイッチ１９に対して押し込み量検出用の回路構成から放音用の回路構成へ切り替えるスイッチ制御信号を出力する。言い換えれば、制御部１６は、タッチ位置検出結果から操作入力が無いことを検出すると、リレースイッチ１９に対して押し込み量検出用の回路構成から放音用の回路構成へ切り替えるスイッチ制御信号を出力する。

スイッチ１９１，１９２，１９３，１９４は、このスイッチ制御信号に応じて、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を、変位検出部１４から放音用アンプ１８へ切り替えて接続する。

制御部１６は、タッチ位置検出結果に基づいて、ソース再生部１７に対して放音制御を行う。具体的には、制御部１６は、タッチ位置検出結果から操作入力が無いことを検出している期間は、ソース再生部１７に対して、所定音の放音信号を出力するように制御する。ソース再生部１７は、放音信号を生成して放音用アンプ１８に出力し、放音用アンプ１８は、放音信号を増幅してリレースイッチ１９の各スイッチ１９１，１９２，１９３，１９４へ出力する。

一方、制御部１６は、タッチ位置検出結果から操作入力が有ることを検出すると、ソース再生部１７に対して、放音信号の出力を中止するように制御する。

制御部１６は、タッチ位置検出結果から操作入力が有ることを検出し、変位検出部１４から押し込み量を取得すると、検出したタッチ位置と押し込み量とに基づいて、一般的なタッチ式入力装置としての所定の制御処理を行う。

このような構成からなるタッチ式入力装置１は、押し込み量検出と放音とを、次のように切り替えて実行する。図３は、本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置の押し込み量検出と放音との切り替え制御を示すフローチャートである。

まず、タッチ式入力装置１は、静電センサ１３による操作入力待ち状態となる（Ｓ１０１）。この際、タッチ式入力装置１では、圧電センサ１２のＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４は、放音用アンプ１８に接続されており、ソース再生部１７で生成された放音信号が、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４に与えられている。これにより、タッチパネル１０は、所定音を放音している。

タッチ式入力装置１は、静電センサ１３によって操作入力が検出されるまで、操作入力の待機状態を維持し、放音を継続する（Ｓ１０２：ＮＯ→Ｓ１０１）。

タッチ式入力装置１は、静電センサ１３によって操作入力が検出されると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、リレースイッチ１９のスイッチ１９１，１９２，１９３，１９４を、押し込み量検出用に切り替える。すなわち、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を変位検出部１４へ接続するように切り替える（Ｓ１０３）。

このように、本実施形態の構成を用いれば、一つのタッチパネル１０で、操作入力が検出されるタイミングまで放音を継続することができ、さらに放音状態でも操作入力を検出することができる。

タッチ式入力装置１は、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４が変位検出部１４へ接続された後には、圧電センサ１２のＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４の検出電圧に基づいて、押し込み量を検出する。この際、タッチ式入力装置１は、静電センサ１３により押し込み位置（操作位置）も検出する（Ｓ１０４）。

タッチ式入力装置１は、静電センサ１３による操作入力を検出し続ける間、操作位置および押し込み量の検出を継続する（Ｓ１０５：ＮＯ→Ｓ１０４）。

タッチ式入力装置１は、静電センサ１３による操作入力の検出が終了すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、リレースイッチ１９のスイッチ１９１，１９２，１９３，１９４を、放音用に切り替える。すなわち、ＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４を放音用アンプ１８へ接続するように切り替える（Ｓ１０６）。

これにより、操作入力が終了した後には、再度、所定音が放音される。

このように、本実施形態の構成を用いれば、再度放音するためのスイッチ制御を別途行わなくてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

本実施形態のタッチ式入力装置１Ａは、リレースイッチ１９０の構成が第１の実施形態に示したタッチ式入力装置１と異なる。したがって、異なる箇所およびこれに関連する箇所のみを具体的に説明する。

圧電センサ１２のＲｅＡ電圧検出部１２１、ＲｅＢ電圧検出部１２２、ＲｅＣ電圧検出部１２３、ＲｅＤ電圧検出部１２４は、変位検出部１４に接続するとともに、放音用アンプ１８にも接続している。

スイッチ１９０は、第１の端子が変位検出部１４に接続し、第２の端子が制御部１６に接続している。スイッチ１９０は、第３の端子がソース再生部１７に接続し、第４の端子が放音用アンプ１８に接続している。スイッチ１９０は、制御部１６からスイッチ制御信号によって、第１の端子と第２の端子との間を短絡して第３の端子と第４の端子との間を開放する第１態様と、第１の端子と第２の端子との間を開放して第３の端子と第４の端子との間を短絡する第２態様とを切り替える。具体的には、制御部１８から押し込み量検出用に切り替えるスイッチ制御信号が入力されると、スイッチ１９０は、第１態様になるように動作する。制御部１６から放音用に切り替えるスイッチ制御信号が入力されると、スイッチ１９０は、第２態様になるように動作する。

このような構成であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本実施形態の構成では、スイッチ１９０が、第１の実施形態に示した各スイッチ１９１，１９２，１９３，１９４の一個分と同じ形状であるので、スイッチ制御に関する回路を小型化できる。したがって、本発明のタッチ式入力装置のように、薄型が要求される場合には、より有効である。

次に、第３の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のタッチパネルの構造を示す平面図である。図６は本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のタッチパネルの構造を示す裏面図である。

本実施形態のタッチ式入力装置は、タッチパネル１０Ｂの構造が上述の各実施形態と異なる。したがって、タッチパネル１０Ｂの構造のみを具体的に説明する。概略的には、本実施形態のタッチパネル１０Ｂは、圧電フィルム１０１が静電センサのベースフィルムを兼用しているものである。

図５に示すように、圧電フィルム１０１の第１主面には、概略形状として第１方向に長い長尺状のセグメント電極４０１Ｂが複数配列形成されている。複数のセグメント電極４０１Ｂは、長尺方向に対して直交する方向（第２方向）に沿って配列形成されている。セグメント電極４０１Ｂは、長尺方向（第１方向）に沿って、幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形状で形成されている。

図５に示すように、圧電フィルム１０１の一方主面である第１主面には、変位検出用電極２０１Ｂ，２０２Ｂ，２０３Ｂ，２０４Ｂが形成されている。変位検出用電極２０１Ｂは、第１主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＡに形成されている。変位検出用電極２０１Ｂは線状電極であり、検出領域ＲｅＡ内の範囲において、セグメント電極４０１Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０１Ｂは引き回し電極２１１Ｂによって接続されている。

変位検出用電極２０２Ｂは、第１主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＢに形成されている。変位検出用電極２０２Ｂは線状電極であり、検出領域ＲｅＢ内の範囲において、セグメント電極４０１Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０２Ｂは引き回し電極２１２Ｂによって接続されている。

変位検出用電極２０３Ｂは、第１主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＣに形成されている。変位検出用電極２０３Ｂは線状電極であり、検出領域ＲｅＣ内の範囲において、セグメント電極４０１Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０３Ｂは引き回し電極２１３Ｂによって接続されている。

変位検出用電極２０４Ｂは、第１主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＤに形成されている。変位検出用電極２０４Ｂは線状電極であり、検出領域ＲｅＤ内の範囲において、セグメント電極４０１Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０４Ｂは引き回し電極２１４Ｂによって接続されている。

図６に示すように、圧電フィルム１０１の他方主面である第２主面には、概略形状として第２方向に長い長尺状のコモン電極４０２Ｂが複数配列形成されている。複数のコモン電極４０２Ｂは、長尺方向（第２方向）に対して直交する方向（第１方向）に沿って配列形成されている。コモン電極４０２Ｂは、長尺方向に沿って、幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形状で形成されている。コモン電極４０２Ｂの長尺方向と、セグメント電極４０１Ｂの長尺方向は、圧電フィルム１０１を平面視した方向から見て直交する。

圧電フィルム１０１の第２主面には、変位検出用電極２０１ＲＢ，２０２ＲＢ，２０３ＲＢ，２０４ＲＢが形成されている。変位検出用電極２０１ＲＢは、第４主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＡに形成されている。変位検出用電極２０１ＲＢは線状電極であり、検出領域ＲｅＡ内の範囲において、コモン電極４０２Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０１ＲＢは、圧電フィルム１０１を平面視する方向から見て、変位検出用電極２０１Ｂと部分的に重なるように形成されている。変位検出用電極２０１ＲＢは引き回し電極２１１ＲＢによって接続されている。

変位検出用電極２０２ＲＢは、第２主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＢに形成されている。変位検出用電極２０２ＲＢは線状電極であり、検出領域ＲｅＢ内の範囲において、コモン電極４０２Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０２ＲＢは、圧電フィルム１０１を平面視する方向から見て、変位検出用電極２０２Ｂと部分的に重なるように形成されている。変位検出用電極２０２ＲＢは引き回し電極２１２ＲＢによって接続されている。

変位検出用電極２０３ＲＢは、第２主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＣに形成されている。変位検出用電極２０３ＲＢは線状電極であり、検出領域ＲｅＣ内の範囲において、コモン電極４０２Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０３ＲＢは、圧電フィルム１０１を平面視する方向から見て、変位検出用電極２０３Ｂと部分的に重なるように形成されている。変位検出用電極２０３ＲＢは引き回し電極２１３ＲＢによって接続されている。

変位検出用電極２０４ＲＢは、第２主面を平面視した中心を通り各辺に直交する架空の分割線で分割される検出領域ＲｅＤに形成されている。変位検出用電極２０４ＲＢは線状電極であり、検出領域ＲｅＤ内の範囲において、コモン電極４０２Ｂの外形から所定間隔離間して、当該外形に沿う形状で形成されている。変位検出用電極２０４ＲＢは、圧電フィルム１０１を平面視する方向から見て、変位検出用電極２０４Ｂと部分的に重なるように形成されている。変位検出用電極２０４ＲＢは引き回し電極２１４ＲＢによって接続されている。

このような構成のタッチパネル１０Ｂであっても、上述の各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。そして、本実施形態の構成を用いることで、１枚の圧電フィルムで静電センサと圧電センサとを形成することができ、圧電センサと静電センサとを個別に形成する必要が無い。したがって、タッチ式入力装置をより薄型に形成することができる。また、透明に形成する場合には層方向に対する電極層が減るので、透明度が増す。

なお、上述の実施形態の各電極パターンは一例を示すものであり、静電センサと圧電センサとを一体の平板状に形成していればよい。

また、上述の実施形態では、圧電フィルムにＰＬＬＡを用いた例を示したが、ＰＤＬＡ、ポリ−γ−メチルグルタメート、ポリ−γ−ベンジルグルタメート、セルロース、コラーゲン、ポリ−Ｄ−プロピレンオキシド、ＰＶＤＦ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ共重合体、ポリ尿素等を用いることもできる。

また、上述の実施形態では、変位検出用の領域を四つの領域に設定する例を示したが、設定する領域数はこれに限るものではなく複数であればよい。

また、上述の説明では、音の種類を特に示していないが、共振を利用したビープ音や超音波帯の音を適用した場合に、より有効である。

例えば、音の種類としては、次のようなものが挙げられる。

（１）虫が嫌う周波数の音
例えば、蚊やゴキブリ等の害虫が嫌う周波数は、諸説、知られている。したがって、このような諸説で知られている周波数を含む周波数帯域を放音すれば、タッチ式入力装置を、所望の虫に対する虫除けとして利用することができる。

（２）特定の動物が嫌う周波数の音
例えば、カラス等の鳥やモグラ、猫などの特定の動物が嫌う周波数は、実験的に知られている。例えば、猫の場合、約２０ｋＨｚである。したがって、このような実験結果に基づいて、特定の動物が嫌う周波数を放音すれば、タッチ式入力装置を、所望の動物に対する動物よけとして利用することができる。

（３）人をリラックスさせたり、安眠させたりする音
α波の周波数は、８Ｈｚ〜１３Ｈｚと言われている。したがって、この周波数を放音することで、タッチ式入力装置を、リラックス効果、安眠効果を生む装置として利用することができる。

（４）人の気分を高揚させる音
人の気分を高揚させる周波数は、約１０Ｈｚ〜約２０Ｈｚと言われている。したがって、この周波数を放音することで、タッチ式入力装置を、高揚効果を生む装置として利用することができる。

（５）植物を活性化させる音
植物が活性化する周波数は、１ｋＨｚ以下、特に４０Ｈｚがよいと言われている。したがって、この周波数を放音することで、タッチ式入力装置を、植物の成長を促進させる装置として利用することができる。

（６）魚をおびき寄せる音
魚は、約１００Ｈｚ〜約１ｋＨｚに敏感に反応することが知られている。特に、約３００Ｈｚは自動給餌に利用されている。したがって、この周波数を放音することで、タッチ式入力装置を、釣果アップ用の補助装置として利用することができる。

１，１Ａ：タッチ式入力装置、
１０，１０Ｂ：タッチパネル、
１２：圧電センサ、
１３：静電センサ、
１４：変位検出部、
１５：タッチ位置検出部、
１６：制御部、
１７：ソース再生部、
１８：放音用アンプ、
１９：リレースイッチ、
１９０，１９１，１９２，１９３，１９４：スイッチ、
１０１：圧電フィルム、
１２１：ＲｅＡ電圧検出部、
１２２：ＲｅＢ電圧検出部、
１２３：ＲｅＣ電圧検出部、
１２４：ＲｅＤ電圧検出部、
２０１，２０２，２０３，２０４，２０１Ｒ，２０２Ｒ，２０３Ｒ，２０４Ｒ，２０１Ｂ，２０２Ｂ，２０３Ｂ，２０４Ｂ，２０１ＲＢ，２０２ＲＢ，２０３ＲＢ，２０４ＲＢ：変位検出用電極、
２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂ，２１４Ｂ，２１１ＲＢ，２１２ＲＢ，２１３ＲＢ，２１４ＲＢ：引き回し電極、
３０１：ベースフィルム、
４０１，４０１Ｂ：セグメント電極、
４０２，４０２Ｂ：コモン電極、
５０１：ベース基板、
５０２，５０３：保護膜、
９００：一軸延伸方向

Claims (6)

1. 圧電センサと静電センサとが一体形成されたタッチパネルと、
   前記静電センサのタッチ位置検出電圧から操作入力を検出するタッチ位置検出部と、
   前記圧電センサの検出電圧から押し込み量を検出する変位検出部と、を備えるタッチ式入力装置であって、
   前記圧電センサに放音信号を出力する放音制御部と、
   前記変位検出部と前記放音制御部とのいずれかを、前記圧電センサに切り替えて接続するスイッチ部と、
   前記圧電センサに前記放音信号が出力されている間において、前記タッチ位置検出部で操作入力が検出されると、前記放音信号の出力を中止するように前記放音制御部を制御し、かつ、前記放音制御部と前記圧電センサとの接続から、前記変位検出部と前記圧電センサとの接続に切り換えるように前記スイッチ部を制御し、前記タッチ位置検出部の出力と前記変位検出部の出力を受ける制御部と、を備えたタッチ式入力装置。
2. 前記制御部は、
   前記操作入力の検出が終了すると、前記放音制御部と前記圧電センサとを接続するように前記スイッチ部を制御する、
   請求項１に記載のタッチ式入力装置。
3. 圧電センサと静電センサとが一体形成されたタッチパネルと、
   前記静電センサのタッチ位置検出電圧から操作入力を検出するタッチ位置検出部と、
   前記圧電センサの検出電圧から押し込み量を検出する変位検出部と、を備えるタッチ式入力装置であって、
   放音信号を生成するソース再生部、および前記放音信号を増幅して前記圧電センサに出力する放音用アンプを有する放音制御部と、
   二つの経路を切り替えるスイッチ部と、
   前記二つの経路を切り替えるスイッチ制御信号を前記スイッチ部に出力する制御部と、を備え、
   前記スイッチ部は、
   前記変位検出部と前記制御部とを接続する第１経路と、
   前記ソース再生部と前記放音用アンプを接続する第２経路と、を切り替える手段であり、
   前記制御部は、
   前記第２経路が接続されている間において、前記タッチ位置検出部で操作入力が検出されると、前記放音信号の生成を中止するように前記ソース再生部を制御し、かつ、前記第２経路から前記第１経路に切り替えるスイッチ制御信号を生成し、前記タッチ位置検出部の出力と前記変位検出部の出力を受けるタッチ式入力装置。
4. 前記制御部は、
   前記操作入力の検出が終了すると、前記第１経路から前記第２経路に切り替えるスイッチ制御信号を生成する、
   請求項３に記載のタッチ式入力装置。
5. 前記圧電センサと前記静電センサを形成する主体が単一の圧電フィルムであり、静電容量検出用の電極と変位検出用の電極とが同一面上に複合して形成されている、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタッチ式入力装置。
6. 前記圧電フィルムは、所定方向に一軸延伸されたポリ乳酸からなる、請求項５に記載のタッチ式入力装置。

Images