WO2016203849A1 - 表示一体型入力装置 - Google Patents

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WO2016203849A1
WO2016203849A1 PCT/JP2016/062973 JP2016062973W WO2016203849A1 WO 2016203849 A1 WO2016203849 A1 WO 2016203849A1 JP 2016062973 W JP2016062973 W JP 2016062973W WO 2016203849 A1 WO2016203849 A1 WO 2016203849A1
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WO
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display
pressure
sensor
input device
pressure sensor
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Application number
PCT/JP2016/062973
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕孝 阪井
敦夫 井上
義宏 甲斐
Original Assignee
日本写真印刷株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a display-integrated input device, and more particularly to a display-integrated input device capable of detecting a pressing force.
  • an information input device in which a display device and an input device are integrally provided is known.
  • the display device is a liquid crystal panel, for example.
  • the input device is, for example, a touch sensor.
  • the input device may include a pressure-sensitive sensor that can detect the pressing force (see, for example, Patent Document 1).
  • the pressure-sensitive sensor is composed of a pair of plastic films in which electrodes and a pressure-sensitive ink layer are laminated in order, and the plastic films are mutually connected so that the pressure-sensitive ink layers face each other. It is glued.
  • the pressure-sensitive sensor is arranged at the edge of the casing and the panel, the manufacturing process of the device becomes complicated.
  • An object of the present invention is to simplify the manufacturing process of the device by simplifying the arrangement of the pressure-sensitive sensor in the display-integrated input device.
  • a display-integrated input device includes a housing, a cover member, a display input panel, and a pressure sensor.
  • the housing has a recess.
  • a cover member is provided so that the opening of a recessed part may be plugged up, and has the edge part supported by the edge part of the housing.
  • the display input panel includes a touch sensor and a display unit that are fixed to a surface on the concave portion side of the cover member.
  • the pressure sensitive sensor is disposed between the bottom of the recess and the display input panel, and detects the pressing force by receiving a load from the display input panel when the cover member is pressed.
  • the pressure sensor is disposed between the bottom of the concave portion of the housing and the display input panel, the arrangement of the pressure sensor is simplified, and the manufacturing process of the display integrated input device is simplified. .
  • the pressure sensor may be applied with pressure in a non-pressed state between the display input panel and the housing.
  • the display-integrated input device may further include an AD conversion unit and a zero point correction unit.
  • the AD converter converts the detection signal from the pressure sensor from analog to digital.
  • the zero point correction unit performs zero point correction on the detection signal subjected to analog-digital conversion.
  • the zero point correction unit performs the zero point correction, whereby the change in the baseline due to the environmental change can be reduced, and the pressing force can be accurately detected.
  • the display-integrated input device may further include a sensitivity correction factor storage unit and a sensitivity calibration unit.
  • the sensitivity correction rate storage unit stores the sensitivity correction rate of each detection signal acquired based on the detection signal for each pressed position when the cover member is pressed.
  • the sensitivity calibration unit performs sensitivity calibration by multiplying the analog-digital converted detection signal by the sensitivity correction factor according to the pressed position detected by the touch sensor.
  • the sensitivity calibration of the detection signal is performed by the sensitivity calibration unit, the variation in in-plane pressure detection is reduced, and as a result, the pressing force can be accurately detected.
  • the display-integrated input device may further include an elastic member.
  • the elastic member is disposed between the pressure sensor and the display input panel and / or between the pressure sensor and the bottom of the recess. In this apparatus, when the pressure-sensitive sensor is mounted between the display input panel and the bottom of the recess, the gap in the height direction can be absorbed by the elastic member.
  • the pressure sensitive sensor may be a resistance change type pressure sensor.
  • the resistance change type pressure sensor since the resistance change type pressure sensor is used, the structure is simplified.
  • the display-integrated input device may further include a voltage application unit.
  • the voltage application unit applies a voltage to the resistance variable pressure sensor.
  • the voltage application unit applies a voltage to the resistance change pressure sensor while the cover member is pressed, and does not apply a voltage to the resistance change pressure sensor while the cover member is not pressed. In this apparatus, since the voltage is applied to the resistance change type pressure sensor only while the cover member is pressed, the power consumption is reduced.
  • Resistance change type pressure sensor A sensor substrate made of a polyimide substrate; And an electrode made of a thermosetting conductive paste.
  • this device for example, even when the pressure is applied to the resistance change type pressure sensor in a non-pressed state, reliability and durability can be maintained high.
  • the manufacturing process of the device is simplified by simplifying the arrangement of the pressure-sensitive sensor.
  • the top view of the display integrated input device concerning one embodiment of the present invention. II-II schematic sectional drawing of FIG.
  • the schematic block diagram of a resistance change type pressure sensor The schematic sectional drawing of a resistance change type pressure sensor.
  • the graph which shows the relationship between the pressing force of a resistance change type pressure sensor, and ADC output.
  • the control block diagram of an information input device The flowchart which shows the control operation of an information input device.
  • the flowchart which shows the control operation of an information input device.
  • the top view of the display integrated input device for demonstrating the principle of a sensitivity calibration.
  • the schematic sectional drawing of the display integrated input device in a modification The schematic sectional drawing of the display integrated input device in a modification.
  • the schematic sectional drawing of the display integrated input device in a modification The schematic sectional drawing of the display integrated input device in a modification.
  • the schematic sectional drawing of the display integrated input device in a modification The schematic block diagram of the resistance change type pressure sensor in a modification.
  • FIG. 1 is a plan view of a display-integrated input device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the information input device 1 is a device that can input information by a contact operation from an operator.
  • the information input device 1 is an electronic device such as a smartphone, a tablet computer, or a smart watch, for example.
  • the information input device 1 has a display-integrated input device 3.
  • the display-integrated input device 3 has a display device function and an input device function.
  • the display-integrated input device 3 has a housing 5.
  • the housing 5 is made of a material having high rigidity, and is made of, for example, plastic.
  • the housing 5 has a box shape. It has a recess 5a. As shown in FIG. 2, the recess 5a opens upward.
  • the recessed part 5a is comprised by the bottom part 5b and the edge part 5c formed in the circumference
  • the display integrated input device 3 has a cover member 7.
  • the cover member 7 constitutes an operation surface that receives an operator's pressing operation.
  • the cover member 7 is made of a material having relatively high rigidity and capable of transmitting light.
  • the cover member 7 is made of glass, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or the like.
  • the cover member 7 has a shape and a position corresponding to the recess 5 a of the housing 5.
  • the cover member 7 is arrange
  • the cover member 7 has a thickness in the range of 0.1 to 10 mm.
  • the display integrated input device 3 has a display input panel 9.
  • the display input panel 9 is fixed to the surface 7 b on the concave portion 5 a side of the cover member 7.
  • the display input panel 9 has a display function and a touch input function.
  • the display input panel 9 has a display unit 15 (FIG. 6).
  • the display unit 15 is a liquid crystal panel, an organic EL panel, or other display device.
  • the display input panel 9 has a touch sensor 17 (FIG. 6).
  • the touch sensor 17 is a resistive film type, a capacitance type, or other methods.
  • the display unit 15 and the touch sensor 17 are fixed to each other, and preferably formed integrally.
  • the integration of the display unit 15 and the touch sensor 17 is in-cell, on-cell, or other methods.
  • the thickness of the display input panel 9 is in the range of 0.05 to 10 mm.
  • the gap between the display input panel 9 and the bottom 5b is in the range of 0.1 to 10 mm.
  • the display-integrated input device 3 includes a pressure sensor 11.
  • the pressure sensor 11 is a sensor that generates a detection signal when a pressing force is applied.
  • the pressure sensitive sensor 11 is disposed between the housing 5 and the display input panel 9 in the recess 5a. Specifically, the pressure-sensitive sensor 11 is sandwiched between the display input panel 9 and the bottom 5b of the recess 5a.
  • the pressure sensor 11 detects a pressing force by receiving a load from the display input panel 9 when the cover member 7 is pressed.
  • the pressure-sensitive sensor 11 is disposed between the bottom 5b of the recess 5a of the housing 5 and the display input panel 9, the arrangement of the pressure-sensitive sensor 11 is simplified and the display-integrated input is performed.
  • the manufacturing process of the device 3 is simplified. Specifically, the pressure sensor 11 can be mounted by being arranged or fixed at a predetermined position on the bottom 5 b of the housing 5.
  • the pressure sensor 11 is a resistance change type pressure sensor. Therefore, the structure is simple. The detailed structure of the pressure sensor 11 will be described later.
  • the display-integrated input device 3 has a load transmission member 13.
  • the load transmission member 13 is a member for effectively transmitting the pressing force to the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13 is disposed between the display input panel 9 and the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13 has a smaller area than the pressure sensor 11 and is disposed corresponding to the sensor portion of the pressure sensor 11. Thereby, the load is intensively transmitted to the pressure sensor 11 by the load transmitting member 13, that is, the surface pressure at the sensor portion of the pressure sensor 11 is increased.
  • the load transmission member 13 has a cylindrical shape.
  • the load transmission member 13 is fixed to the upper surface of the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13 is made of an elastic member.
  • the load transmission member 13 is silicon rubber.
  • the rubber strength of the load transmitting member 13 is, for example, in the range of A10 to A90.
  • the material of the load transmission member 13 is not particularly limited, and may be a sponge-like material or other rubber.
  • the height dimension of the pressure sensor 11 is in the range of 0.05 to 1 mm.
  • the height dimension of the load transmitting member 13 is in the range of 0.05 to 10 mm.
  • the total height of the pressure sensor 11 and the load transmission member 13 is in the range of 0.1 to 11 mm.
  • the load transmission member 13 is disposed between the pressure sensor 11 and the display input panel 9, it may be disposed between the pressure sensor 11 and the housing 5 or both. Also good.
  • the load transmission member 13 may be fixed to the pressure sensor 11 or may not be fixed.
  • the pressure sensitive sensor 11 may be applied with pressure between the display input panel 9 and the housing 5 in a non-pressed state. In that case, the pressing force can be reliably detected even when the pressing force is small. Moreover, the initial unstable detection value can be eliminated.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a resistance change type pressure sensor.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a resistance change type pressure sensor.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressing force of the resistance change type pressure sensor and the ADC output.
  • the pressure sensor 11 is a resistance change type pressure sensor.
  • the resistance change type pressure sensor is also referred to as a Resistive Force Sensor.
  • the pressure-sensitive sensor 11 includes a first sensor base 21 and a second sensor base 23 that are disposed via a thin air gap 25.
  • the air gap 25 is maintained by spacers 27 provided on the peripheral edges of the first sensor base material 21 and the second sensor base material 23.
  • the spacer 27 also functions as an adhesive that fixes the first sensor substrate 21 and the second sensor substrate 23.
  • a resistance material 29 is formed on the first sensor substrate 21 on the surface facing the second sensor substrate 23.
  • the second sensor base 23 is formed with a pair of electrodes 31 and 33 each having two sets of comb-like electrode portions 31a and 33a arranged alternately. As shown in FIG. 3, each material of the pressure-sensitive sensor 11 is circular in plan view. However, the shape is not limited.
  • the material of the first sensor base material 21 and the second sensor base material 23 is a flexible insulating film, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyether. Although imide (PEI) etc. may be sufficient, it is preferable to consist of a polyimide base material especially.
  • the electrodes 31 and 33 are, for example, silver paste or copper paste, but are not particularly limited.
  • the electrodes 31 and 33 are preferably made of a thermosetting conductive paste.
  • the electrode material may be a metal foil, a sputtered film, a deposited film, a laminated film, or the like other than the paste.
  • the reference resistance Rref is a resistance for changing a resistance value that changes due to a pressure change of the pressure-sensitive sensor 11 to a voltage value suitable for the AD conversion unit (ADC) 37 in the subsequent stage.
  • the sensor resistance Rp is a resistance that changes in the pressure sensor 11, and the value decreases when the pressure sensor 11 is pressed.
  • the reference voltage Vref from the voltage application unit 35 is connected to one side (electrode 31) of the sensor resistance Rp, and the reference resistance Rref is grounded. Further, the opposite side of the sensor resistance Rp (electrode 33) and one end of the reference resistance Rref are connected, and the connection point is connected to the AD conversion unit 37.
  • the pressing voltage Vpress is input to the AD conversion unit 37 as a detection signal from the pressure sensor 11, and is converted into a digital signal by the AD conversion unit 37.
  • the sensor resistance Rp in the pressure-sensitive sensor 11 decreases, so that the output from the AD conversion unit 37 increases as shown in FIG.
  • the resistance material 29 is a comb-like electrode portion. 31a and 33a are in contact.
  • FIG. 6 is a control block diagram of the information input device.
  • the display input panel 9 and the pressure sensor 11 constitute an operation display unit 41.
  • the touch detection unit 43 includes a touch IC 43 a and detects a signal from the touch sensor 17.
  • the pressure detection unit 45 includes an AD conversion unit 37 and detects a signal from the pressure sensor 11.
  • the AD conversion unit 37 converts an analog output signal into a digital output value at a predetermined sample period by A / D conversion.
  • the controller 47 is a device for executing various controls of the information input device 1 based on input signals from the touch detection unit 43 and the pressure detection unit 45. For example, when the display input panel 9 is operated, the controller 47 performs information processing based on the operation, and further causes the display unit 15 to display various image data.
  • the controller 47 includes a CPU, a RAM, and a ROM, and is a computer that executes various operations by executing a program.
  • various functions of the controller 47 will be described. These functions are realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • the controller 47 has a display control unit 51.
  • the display control unit 51 is an LCD driver, for example, and transmits image data to the display unit 15.
  • the controller 47 has an input position calculation unit 53.
  • the input position calculation unit 53 determines the touched position based on the signal from the touch detection unit 43.
  • the controller 47 has a voltage application unit 35. As described above, the voltage application unit 35 applies the reference voltage Vref as a pulse signal to the pressure sensor 11.
  • the voltage application unit 35 operates so as to apply a voltage to the pressure-sensitive sensor 11 while the cover member 7 is pressed, and not to apply a voltage to the pressure-sensitive sensor 11 while the cover member 7 is not pressed. Also good. In that case, power consumption is reduced. Also, the influence of electrical noise from the surroundings is reduced.
  • the controller 47 has a pressure calculation unit 55.
  • the pressure calculation unit 55 determines the pressing force based on the signal from the pressure detection unit 45.
  • the pressure calculation unit 55 has a zero point correction unit 57.
  • the zero point correction unit 57 performs zero point correction on the analog-digital converted detection signal. Since the zero point correction unit 57 performs the zero point correction, it is possible to reduce the change in the baseline due to the change in the environment, and thereby it is possible to accurately detect the pressing force.
  • the pressure calculation unit 55 has a sensitivity calibration unit 59.
  • the sensitivity calibration unit 59 performs sensitivity calibration by multiplying the analog-digital converted detection signal by the sensitivity correction factor according to the pressed position detected by the touch sensor 17.
  • the sensitivity correction factor can be obtained by pressing each point of the cover member 7 with a predetermined force to obtain raw data, and using that to calibrate and adjust the scale before the information input device 1 is shipped. .
  • the sensitivity correction rate is stored in the sensitivity correction rate storage unit 63 as will be described later.
  • the controller 47 has a memory 61.
  • the memory 61 has a sensitivity correction rate storage unit 63.
  • the sensitivity correction rate storage unit 63 stores the sensitivity correction rate of each detection signal based on the detection signal for each pressed position when the cover member 7 is pressed.
  • the controller 47 has an input operation determination unit 65.
  • the input operation determination unit 65 determines an input operation to the information input device 1 based on input information from the input position calculation unit 53 and the pressure calculation unit 55.
  • the input operation determination unit 65 controls the display control unit 51 and the voltage application unit 35.
  • the controller 47 has been described as one controller, but the function may be realized by a plurality of controllers.
  • FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing the control operation of the information input device.
  • the flowchart demonstrated below is an illustration and each step can be abbreviate
  • a plurality of steps may be executed at the same time or may be executed partially in duplicate.
  • the input operation determination unit 65 waits for touch detection based on a signal from the touch detection unit 43.
  • step S ⁇ b> 2 If it is determined that there is touch detection, in step S ⁇ b> 2, the input operation determination unit 65 transmits a drive signal to the voltage application unit 35, thereby applying the reference voltage Vref to the pressure sensor 11 to the voltage application unit 35. To start. In step S ⁇ b> 3, the pressure calculation unit 55 detects and determines the pressing force based on the detection signal from the pressure detection unit 45. This operation will be described in detail later.
  • step S4 the input operation determination unit 65 determines whether or not the touch is continued. If the touch continues (Yes in step S4), the process returns to step S3. That is, the detection and determination of the pressing force are repeatedly performed. If the touch is not continued (No in step S4), the process proceeds to step S5. In step S ⁇ b> 5, the input operation determination unit 65 transmits a drive stop signal to the voltage application unit 35, thereby causing the voltage application unit 35 to stop voltage application to the pressure sensor 11. When step S5 ends, the process returns to step S1.
  • step S6 the zero point correction unit 57 corrects the detection signal to zero.
  • the zero point correction in this embodiment is a process in which the first value of the digital signal output from the AD conversion unit 37 is set to zero and the difference between the first value and the subsequent value is set to the magnitude of the detection signal.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the principle of zero point correction.
  • the size of the baseline is different due to environmental differences such as temperature.
  • the right side of FIG. 9 by performing zero point correction every time touch detection is performed, changes in the baseline due to environmental changes can be reduced, and the pressing force is reduced. Can be detected accurately.
  • step S7 of FIG. 8 the sensitivity calibration unit 59 reads out the sensitivity correction rate corresponding to the position from the sensitivity correction rate storage unit 63 based on the pressed position obtained from the touch sensor 17, and uses it as the value of the detection signal.
  • step S ⁇ b> 8 the pressure calculation unit 55 outputs the corrected detection signal to the input operation determination unit 65. Thereafter, the input operation determination unit 65 combines the position information (XY) and the pressing force information (Z) to create touch panel information.
  • FIG. 10 is a plan view of a display-integrated input device for explaining the principle of sensitivity calibration.
  • FIG. 11 is a graph for explaining the principle of sensitivity calibration.
  • FIG. 10 shows the pressing points 1 to 4. Since the pressing points 1 to 4 are different from each other in distance and / or relative position from the pressure sensor 11, the inclination of the ADC output with respect to the pressing force is greatly different as shown on the left side of FIG. Therefore, in order to solve such a problem, the sensitivity calibration of the detection signal is performed by the sensitivity calibration unit 59 as shown on the right side of FIG. As a result, variation in in-plane pressure detection is reduced, that is, the pressing force can be accurately detected.
  • the pressure-sensitive sensor 11 is intentionally off the center of the display-integrated input device 3. It can also be arranged. By doing so, other components can be freely arranged in the gap between the display input panel 9 and the bottom 5b of the recess 5a.
  • a display integrated input device 3 (an example of a display integrated input device) according to an aspect of the present invention includes a housing 5 (an example of a housing), a cover member 7 (an example of a cover member), and a display input.
  • a panel 9 (an example of a display input panel) and a pressure sensor 11 (an example of a pressure sensor) are provided.
  • the housing 5 has a recess 5a.
  • the cover member 7 is provided so as to close the opening of the recess 5 a and has an edge portion 7 a supported by the edge portion 5 c of the housing 5.
  • the display input panel 9 includes a touch sensor 17 and a display unit 15 that are fixed to the surface 7 b on the concave portion 5 a side of the cover member 7.
  • the pressure-sensitive sensor 11 is disposed between the bottom 5b of the recess 5a and the display input panel 9, and detects a pressing force by receiving a load from the display input panel 9 when the cover member 7 is pressed.
  • the pressure-sensitive sensor 11 since the pressure-sensitive sensor 11 is disposed between the bottom 5b of the recess 5a of the housing 5 and the display input panel 9, the arrangement of the pressure-sensitive sensor 11 is simplified and the manufacturing process of the apparatus is simplified. Is done.
  • FIGS. 12 to 14 are schematic cross-sectional views of a display-integrated input device in a modified example.
  • the load transmission member 13 was cylindrical shape, a shape is not specifically limited.
  • the load transmission member 13 ⁇ / b> A has a spherical shape, and the apex is in contact with the pressure-sensitive sensor 11. In this case, the resistance value with respect to the pressing force is rapidly reduced, that is, the sensitivity of the pressure sensor 11 is improved.
  • the load transmission member 13A is fixed to the display input panel 9.
  • the pressure sensitive sensor 11 is disposed on the housing 5 side and the load transmitting member 13 is disposed on the display input panel 9 side. However, as shown in FIG. .
  • FIG. 14 discloses a combination of the above (1) and (2). That is, the pressure sensitive sensor 11 is disposed on the display input panel 9 side, the load transmitting member 13 is disposed on the housing 5 side, and the load transmitting member 13A has a spherical shape. In this modification, the load transmission member 13A is fixed to the bottom 5b.
  • the number and position are not particularly limited. Also, when there are a plurality of pressure-sensitive sensors 11, any of the above (1) to (3) is applicable.
  • FIGS. 15 and 16 are schematic cross-sectional views of a display-integrated input device according to a modification.
  • the load transmission member 13 has a smaller area than the pressure sensor 11, but may have the same area or a large area as the pressure sensor 11. In this case, the load is prevented from concentrating on the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13B is provided between the pressure-sensitive sensor 11 and the bottom 5b of the recess 5a.
  • the load transmission member 13 ⁇ / b> A covers the entire lower surface of the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13B is provided on the entire surface between the display input panel 9 and the bottom 5b around the pressure-sensitive sensor 11.
  • the load transmission member 13 ⁇ / b> B may have substantially the same shape as the pressure sensor 11 or may be slightly larger than the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13 ⁇ / b> B is provided between the pressure sensor 11 and the display input panel 9.
  • the load transmission member 13B covers the entire upper surface of the pressure sensor 11.
  • the load transmission member 13B is provided on the entire surface between the display input panel 9 and the bottom 5b around the pressure-sensitive sensor 11.
  • the load transmission member 13 ⁇ / b> B may have substantially the same shape as the pressure sensor 11 or may be slightly larger than the pressure sensor 11.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a resistance change type pressure sensor in a modified example.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a variable resistance pressure sensor according to a modification.
  • the pressure sensitive sensor 11A has a first plastic film 105A in which a first electrode 101A and a first pressure sensitive ink layer 103A are laminated in order.
  • the pressure sensor 11A includes a second plastic film 105B in which a second electrode 101B and a second pressure-sensitive ink layer 103B are sequentially stacked.
  • the first and second plastic films 105A and 105B are bonded to each other by an adhesive layer 107 so that the first and second pressure-sensitive ink layers 103A and 103B face each other.
  • each material of the pressure-sensitive sensor 11A is circular in plan view.
  • the first pressure-sensitive ink layer 103A is disposed on the first plastic film 105A so as to cover the first electrode 101A.
  • the second pressure-sensitive ink layer 103B is disposed on the second plastic film 105B so as to cover the second electrode 101B.
  • the pressure-sensitive ink layer may be provided only on one of the plastic films and may be disposed so as to cover one of the electrodes.
  • the first and second electrodes 101A and 101B are connected to a connector (not shown), and the connector is connected to a pressure detector (not shown) built in the information input device.
  • a pressure detector (not shown) detects a change in resistance in the first and second pressure-sensitive ink layers 103A and 103B when the display input panel is pressed. By detecting this change in resistance, an external force applied to the first and second pressure-sensitive ink layers 103A and 103B can be detected, and a load on the display input panel can be detected.
  • a gap is secured between the pressure-sensitive ink layers in the non-pressed state.
  • the pressure-sensitive inks may be in contact with each other in the non-pressed state, and further, the pressure in the non-pressed state. May be given.
  • the composition constituting the pressure-sensitive ink is composed of a material whose electric characteristics such as an electric resistance value change according to an external force.
  • a quantum tunnel phenomenon composite material QTC (trademark) manufactured by Peratech of England can be used.
  • the pressure sensor 11 is not limited to a resistance change type pressure sensor.
  • the pressure sensor may be a capacitance type pressure sensor, a pressure sensitive conductive rubber, or a strain gauge.
  • the voltage application unit 35 is provided inside the controller 47, but the voltage application unit may be provided outside the controller.
  • the AD conversion unit 37 is arranged outside the controller 47, but the AD conversion unit 37 may be provided inside the controller 47. (9) Although the position information and the pressure information are combined in the controller 47 in the above embodiment, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, a signal from an AD conversion unit outside the controller may be input to the controller after being combined with a signal from the touch IC.
  • the housing 5 has a box shape in the embodiment, the shape is not particularly limited.
  • the cover member 7, the display input panel 9, and the bottom 5b of the recess 5a have a planar shape, but may have a three-dimensional shape, for example, a curved surface having a curvature in one direction.
  • the load transmission member 13 functions as an elastic member in the embodiment, an elastic member may be provided separately from the load transmission member. In that case, the load transmitting member may have elasticity or may not have elasticity.
  • the present invention can be widely applied to a display-integrated input device capable of detecting a pressing force.

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Abstract

【課題】　表示一体型入力装置において、感圧センサの配置を簡単にすることで、装置の製造工程を簡素化する。 【解決手段】　表示一体型入力装置３は、ハウジング５と、カバー部材７と、表示入力パネル９と、感圧センサ１１とを備えている。ハウジング５は、凹部５ａを有する。カバー部材７は、凹部５ａの開口を塞ぐように設けられ、ハウジング５の縁部５ｃに支持された縁部７ａを有する。表示入力パネル９は、カバー部材７の凹部５ａ側の面７ｂに固定されたタッチセンサ１７及び表示部１５を有する。感圧センサ１１は、凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置され、カバー部材７が押圧されたときに表示入力パネル９から荷重を受けることで押圧力を検出する。

Description

表示一体型入力装置
　本発明は、表示一体型入力装置、特に、押圧力を検出可能な表示一体型入力装置に関する。
　従来、表示装置と入力装置が一体に設けられた情報入力装置が知られている。表示装置は例えば液晶パネルである。入力装置は例えばタッチセンサである。さらに、入力装置が、押圧力を検出可能な感圧センサを含んでいる場合がある（例えば、特許文献１を参照）。
　特許文献１に記載の情報入力装置では、感圧センサは、電極及び感圧インク層が順番に積層された一対のプラスチックフィルムからなり、プラスチックフィルム同士は、感圧インク層同士が向き合うように互いに接着されている。
特開２０１５－９９１６５号公報
　従来の情報入力装置では、感圧センサが筐体及びパネルの縁部に配置されているので、装置の製造工程が複雑になる。
　本発明の目的は、表示一体型入力装置において、感圧センサの配置を簡単にすることで、装置の製造工程を簡素化することにある。
　以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
　本発明の一見地に係る表示一体型入力装置は、ハウジングと、カバー部材と、表示入力パネルと、感圧センサとを備えている。
　ハウジングは、凹部を有する。
　カバー部材は、凹部の開口を塞ぐように設けられ、ハウジングの縁部に支持された縁部を有する。
　表示入力パネルは、カバー部材の凹部側の面に固定されたタッチセンサ及び表示部を有する。
　感圧センサは、凹部の底部と表示入力パネルとの間に配置され、カバー部材が押圧されたときに表示入力パネルから荷重を受けることで押圧力を検出する。
　この装置では、感圧センサがハウジングの凹部の底部と表示入力パネルとの間に配置されているので、感圧センサの配置が簡単になり、表示一体型入力装置の製造工程が簡素化される。
　感圧センサは表示入力パネルとハウジングとの間で、非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。
　表示一体型入力装置は、ＡＤ変換部と、ゼロ点補正部と、をさらに備えていてもよい。
　ＡＤ変換部は、感圧センサからの検出信号をアナログ－デジタル変換する。
　ゼロ点補正部は、アナログ－デジタル変換された検出信号をゼロ点補正する。
　この装置では、感圧センサには非押圧状態において圧力が付与されているので、押圧力が小さな場合でも押圧力を確実に検出できる。
　さらに、この装置では、ゼロ点補正部がゼロ点補正を行うことで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、押圧力を正確に検出できる。
　表示一体型入力装置は、感度補正率記憶部と、感度較正部と、をさらに備えていてもよい。
　感度補正率記憶部は、カバー部材が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて取得された各検出信号の感度補正率を記憶する。
　感度較正部は、カバー部材が押圧されると、タッチセンサによって検出された押圧位置に応じて、アナログ－デジタル変換された検出信号に感度補正率を乗じることで、感度較正を行う。
　この装置では、感度較正部によって検出信号の感度較正が行われるので、面内の圧力検出のばらつきが低減され、その結果、押圧力を正確に検出できる。
　表示一体型入力装置は、弾性部材をさらに備えていてもよい。弾性部材は、感圧センサと表示入力パネルの間及び／又は感圧センサと凹部の底部の間に配置されている。
　この装置では、弾性部材によって、感圧センサを表示入力パネルと凹部の底部との間に実装する際に、高さ方向の隙間のばらつきを吸収できる。
　感圧センサは、抵抗変化型圧力センサであってもよい。
　この装置では，抵抗変化型圧力センサを用いているので、構造が簡単になる。
　表示一体型入力装置は、電圧印加部をさらに備えていてもよい。電圧印加部は、抵抗変化型圧力センサに電圧を印加する。
　電圧印加部は、カバー部材が押圧されている間に抵抗変化型圧力センサに電圧を印加し、カバー部材が押圧されていない間は抵抗変化型圧力センサに電圧を印加しない。
　この装置では、抵抗変化型圧力センサに電圧を印加しているのはカバー部材が押圧されている間のみなので、消費電力が低減される。
　抵抗変化型圧力センサは、
　ポリイミド基材からなるセンサ基材と、
　熱硬化型の導電ペーストからなる電極とを有していてもよい。
　この装置では、例えば抵抗変化型圧力センサに非押圧状態において圧力が付与されている状態であっても、信頼性及び耐久性を高く維持できる。
　本発明に係る表示一体型入力装置では、感圧センサの配置を簡単にすることで、装置の製造工程が簡素化される。
本発明の一実施形態に係る表示一体型入力装置の平面図。 図１のＩＩ－ＩＩ概略断面図。 抵抗変化型圧力センサの概略構成図。 抵抗変化型圧力センサの概略断面図。 抵抗変化型圧力センサの押圧力とＡＤＣ出力の関係を示すグラフ。 情報入力装置の制御ブロック図。 情報入力装置の制御動作を示すフローチャート。 情報入力装置の制御動作を示すフローチャート。 ゼロ点補正の原理を説明するためのグラフ。 感度較正の原理を説明するための表示一体型入力装置の平面図。 感度較正の原理を説明するためのグラフ。 変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。 変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。 変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。 変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。 変形例における表示一体型入力装置の概略断面図。 変形例における抵抗変化型圧力センサの概略構成図。 変形例における抵抗変化型圧力センサの概略断面図。
１．第１実施形態
（１）情報入力装置の概略構成
　図１及び図２を用いて、情報入力装置１を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る表示一体型入力装置の平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ概略断面図である。
　情報入力装置１は、操作者からの接触動作によって情報を入力可能な装置である。情報入力装置１は、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、スマートウォッチ等の電子機器である。
　情報入力装置１は、表示一体型入力装置３を有している。表示一体型入力装置３は、表示装置の機能と入力装置の機能とを有している。
　表示一体型入力装置３は、ハウジング５を有している。ハウジング５は、剛性が高い材料からなり、例えばプラスチック製である。ハウジング５は、箱形形状を有している。凹部５ａを有している。凹部５ａは、図２に示すように、上方に開口している。凹部５ａは、底部５ｂと、底部５ｂの周囲に形成された縁部５ｃとによって構成されている。この実施形態では、凹部５ａは平板形状である。
　表示一体型入力装置３は、カバー部材７を有している。カバー部材７は、操作者の押圧操作を受け付ける操作面を構成する。カバー部材７は、比較的剛性が高く光透過可能な材料からなる。カバー部材７は、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等からなる。カバー部材７は、ハウジング５の凹部５ａに対応する形状及び位置を有している。カバー部材７は、凹部５ａの開口を塞ぐように配置されている。つまり、この実施形態では、カバー部材７は平板形状である。具体的には、カバー部材７は、縁部７ａがハウジング５の縁部５ｃによって支持されており、図２の上方からカバー部材７に押圧力が作用すると、カバー部材７からハウジング５の縁部５ｃによって荷重が受けられるようになっている。カバー部材７の厚みは、０．１～１０ｍｍの範囲にある。
　表示一体型入力装置３は、表示入力パネル９を有している。表示入力パネル９は、カバー部材７の凹部５ａ側の面７ｂに固定されている。表示入力パネル９は、表示機能と、タッチ入力機能とを有している。具体的には、表示入力パネル９は、表示部１５（図６）を有している。表示部１５は、液晶パネル、有機ＥＬパネル、又はその他の表示装置である。表示入力パネル９は、タッチセンサ１７（図６）を有している。タッチセンサ１７は、抵抗膜式、静電容量式、又はその他の方式である。表示部１５とタッチセンサ１７は互いに固定され、好ましくは一体的に形成されている。表示部１５とタッチセンサ１７の一体化は、インセル、オンセル、又はその他の方式である。表示入力パネル９の厚みは、０．０５～１０ｍｍの範囲にある。表示入力パネル９と底部５ｂとの間の隙間は、０．１～１０ｍｍの範囲にある。
　カバー部材７が操作者によって押されると、カバー部材７及び表示入力パネル９が撓んで変形する。具体的には、表示入力パネル９が押圧ポイントを中心に底部５ｂに対して突出するように変形する。
　表示一体型入力装置３は、感圧センサ１１を有している。感圧センサ１１は、押圧力が付与されると、検出信号を発生するセンサである。感圧センサ１１は、凹部５ａ内でハウジング５と表示入力パネル９との間に配置されている。具体的には、感圧センサ１１は、表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間に挟まれている。感圧センサ１１は、カバー部材７が押圧されたときに表示入力パネル９から荷重を受けることで押圧力を検出する。以上に述べたように、感圧センサ１１がハウジング５の凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置されているので、感圧センサ１１の配置が簡単になり、表示一体型入力装置３の製造工程が簡素化される。
　具体的には、感圧センサ１１は、ハウジング５の底部５ｂの所定の位置に配置又は固定されることで実装が可能である。
　感圧センサ１１は、図１に示すように、平面視において、表示一体型入力装置３の中心に１個だけ配置されている。これにより、簡単な構造で正確な押圧力検出が可能になる。ただし、感圧センサ１１の数及び位置は特に限定されない。
　感圧センサ１１は、この実施形態では、抵抗変化型圧力センサである。したがって、構造が簡単である。なお、感圧センサ１１の詳細構造は後述される。
　表示一体型入力装置３は、荷重伝達部材１３を有している。荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１に対して押圧力を効果的に伝達するための部材である。荷重伝達部材１３は、表示入力パネル９と感圧センサ１１との間に配置されている。荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１より面積が小さく、かつ、感圧センサ１１におけるセンサ部分に対応して配置されている。これにより、荷重伝達部材１３によって荷重が集中的に感圧センサ１１に伝達され、つまり、感圧センサ１１のセンサ部分における面圧が高くなる。具体的には、荷重伝達部材１３は、円柱形状である。また、荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１の上面に固定されている。
　荷重伝達部材１３は、弾性部材からなる。このように弾性部材によって、感圧センサ１１を表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間に実装する際に、高さ方向の隙間のばらつきを吸収できる。具体的には、荷重伝達部材１３はシリコンゴムである。荷重伝達部材１３のゴム強度は、例えば、Ａ１０～Ａ９０の範囲である。ただし、荷重伝達部材１３の材料は特に限定されず、スポンジ状の材料又は他のゴムであってもよい。
　なお、感圧センサ１１の高さ寸法は、０．０５～１ｍｍの範囲にある。荷重伝達部材１３の高さ寸法は、０．０５～１０ｍｍの範囲にある。感圧センサ１１と荷重伝達部材１３を合わせた高さ寸法は、０．１～１１ｍｍの範囲にある。
　また、荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１と表示入力パネル９の間に配置されているが、感圧センサ１１とハウジング５の間に配置されていてもよいし、両方に配置されていてもよい。
　荷重伝達部材１３は、感圧センサ１１に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。
　感圧センサ１１は、表示入力パネル９とハウジング５との間で、非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。その場合は、押圧力が小さな場合でも押圧力を確実に検出できる。また、初期の不安定な検出値を排除できる。
（２）抵抗変化型圧力センサの概略構成
　図３～図５を用いて、抵抗変化型圧力センサとしての感圧センサ１１の原理を説明する。図３は、抵抗変化型圧力センサの概略構成図である。図４は、抵抗変化型圧力センサの概略断面図である。図５は、抵抗変化型圧力センサの押圧力とＡＤＣ出力の関係を示すグラフである。
　前述の通り、感圧センサ１１は、抵抗変化型圧力センサである。抵抗変化型圧力センサとは、Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　Ｆｏｒｃｅ　Ｓｅｎｓｏｒとも呼ばれている。感圧センサ１１は、図４に示すように、薄い空気ギャップ２５を介して配置された第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３を有している。空気ギャップ２５は、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３の周縁に設けられたスペーサ２７によって維持されている。スペーサ２７は、第１センサ基材２１と第２センサ基材２３とを固定する接着剤としても機能する。第１センサ基材２１には、第２センサ基材２３と対向する面に、抵抗材料２９が形成されている。第２センサ基材２３には、交互に配置された２組の櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａをそれぞれ有する一対の電極３１、３３が形成されている。
　感圧センサ１１各材料は、図３に示すように、平面視で円形である。ただし形状は限定されない。
　上記の構造において、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３が互いに接近するように押されると抵抗材料２９が櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａに接触する面積が増大し、それにより一対の電極３１、３３の間のセンサ抵抗Ｒｐが減少する。
　第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３の材料は、可撓性を有する絶縁性フィルムであり、例えば、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）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等でよいが、特にポリイミド基材からなることが好ましい。電極３１、３３は、例えば銀ペースト又は銅ペーストであるが、特に限定されない。ただし、電極３１、３３は、熱硬化型の導電ペーストからなることが好ましい。なお、電極材料は、金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、ラミネート膜などをペースト以外のものであってもよい。上記の材料を選択することで、例えば感圧センサ１１に非押圧状態において圧力が付与されている状態であっても、信頼性及び耐久性を高く維持できる。
　基準抵抗Ｒｒｅｆは、感圧センサ１１の圧力変化によって変化する抵抗値を後段のＡＤ変換部（ＡＤＣ）３７に好適な電圧値に変化するための抵抗である。センサ抵抗Ｒｐは、感圧センサ１１において変化する抵抗であり、感圧センサ１１が押圧されることにより値が下がる。電圧印加部３５からの基準電圧Ｖｒｅｆがセンサ抵抗Ｒｐの片側（電極３１）に接続され、基準抵抗Ｒｒｅｆが接地されている。また、センサ抵抗Ｒｐの反対側（電極３３）と基準抵抗Ｒｒｅｆの一端が接続され、その接続点がＡＤ変換部３７に接続されている。押圧力により変化するセンサ抵抗Ｒｐ、基準電圧Ｖｒｅｆに基づき、加えられた押圧力に比例する押圧電圧Ｖｐｒｅｓｓが次式のように発生する。
　Ｖｐｒｅｓｓ＝Ｖｒｅｆ＊Ｒｒｅｆ／（Ｒｐ＋Ｒｒｅｆ）
　押圧電圧Ｖｐｒｅｓｓは、感圧センサ１１からの検出信号として、ＡＤ変換部３７に入力され、ＡＤ変換部３７によってデジタル信号に変換される。押圧力が増加すると感圧センサ１１におけるセンサ抵抗Ｒｐが減少するので、図５に示すように、ＡＤ変換部３７からの出力は増加する。
　なお、感圧センサ１１に非押圧状態において圧力が付与されている場合は、第１センサ基材２１及び第２センサ基材２３が互いに近接しており、抵抗材料２９が櫛歯状の電極部３１ａ、３３ａに接触している。
（３）情報入力装置の制御構成
　図６を用いて、情報入力装置１の制御構成を説明する。図６は、情報入力装置の制御ブロック図である。
　表示入力パネル９及び感圧センサ１１は、操作表示部４１を構成している。
　タッチ検出部４３は、タッチＩＣ４３ａを有しており、タッチセンサ１７からの信号を検出する。
　圧力検出部４５は、ＡＤ変換部３７を有しており、感圧センサ１１からの信号を検出する。ＡＤ変換部３７は、Ａ／Ｄ変換により所定のサンプル周期でアナログの出力信号をデジタルの出力値に変換する。
　コントローラ４７は、タッチ検出部４３及び圧力検出部４５からの入力信号に基づいて、情報入力装置１の各種制御を実行するための装置である。例えば、コントローラ４７は、表示入力パネル９が操作されると、それに基づいて情報処理を行い、さらに表示部１５に各種画像データを表示させる。コントローラ４７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有しており、プログラムを実行することで各種動作を実行するコンピュータである。
　以下、コントローラ４７の各種機能を説明する。これら機能は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせによって実現される。
　コントローラ４７は、表示制御部５１を有している。表示制御部５１は、例えばＬＣＤドライバであり、表示部１５に画像データを送信する。
　コントローラ４７は、入力位置算出部５３を有している。入力位置算出部５３は、タッチ検出部４３からの信号に基づいて、タッチされた位置を判定する。
　コントローラ４７は、電圧印加部３５を有している。電圧印加部３５は、前述したように、感圧センサ１１に対して、基準電圧Ｖｒｅｆをパルス信号として印加する。電圧印加部３５は、カバー部材７が押圧されている間に感圧センサ１１に電圧を印加し、カバー部材７が押圧されていない間は感圧センサ１１に電圧を印加しないように動作してもよい。その場合は、消費電力が低減される。また、周囲からの電気ノイズの影響も低減される。
　コントローラ４７は、圧力算出部５５を有している。圧力算出部５５は、圧力検出部４５から信号に基づいて押圧力を判定する。
　圧力算出部５５は、ゼロ点補正部５７を有している。ゼロ点補正部５７は、アナログ－デジタル変換された検出信号をゼロ点補正する。ゼロ点補正部５７がゼロ点補正を行うことで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、それにより押圧力を正確に検出できる。
　圧力算出部５５は、感度較正部５９を有している。感度較正部５９は、カバー部材７が押圧されると、タッチセンサ１７によって検出された押圧位置に応じて、アナログ－デジタル変換された検出信号に感度補正率を乗じることで、感度較正を行う。この装置では、感度較正部５９によって検出信号の感度較正が行われるので、面内の圧力検出のばらつきが低減され、その結果、押圧力を正確に検出できる。
　感度補正率は、情報入力装置１の出荷前に、カバー部材７の各点を所定の力で押して生データを取得し、それを用いて各点の較正及びスケール調整を行うことで、得られる。感度補正率は、後述するように、感度補正率記憶部６３に格納される。
　コントローラ４７は、メモリ６１を有している。メモリ６１は、感度補正率記憶部６３を有している。感度補正率記憶部６３は、カバー部材７が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて、各検出信号の感度補正率を記憶している。
　コントローラ４７は、入力操作判断部６５を有している。入力操作判断部６５は、入力位置算出部５３と圧力算出部５５から入力情報に基づいて、情報入力装置１への入力操作を判断する。入力操作判断部６５は、表示制御部５１と電圧印加部３５とを制御する。
　なお、上記説明では、コントローラ４７は１つのコントローラとして説明されたが、その機能は複数のコントローラで実現されてもよい。
（４）情報入力装置の制御動作
　（４－１）基本フロー
　図７及び図８を用いて、情報入力装置１の制御動作を説明する。図７及び図８は、情報入力装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、以下で説明するフローチャートは例示であり、各ステップは適宜省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部重複して実行されたりしてもよい。
　図７に示すように、ステップＳ１では、入力操作判断部６５は、タッチ検出部４３からの信号に基づいてタッチ検出が行われるのを待つ。
　タッチ検出がありと判断されれば、ステップＳ２では、入力操作判断部６５は、電圧印加部３５に駆動信号を送信することで、電圧印加部３５に感圧センサ１１への基準電圧Ｖｒｅｆの印加を開始させる。
　ステップＳ３では、圧力算出部５５が、圧力検出部４５からの検出信号に基づいて、押圧力を検出して判定する。この動作は後に詳細に説明する。
　ステップＳ４では、入力操作判断部６５は、タッチが継続しているか否かを判断する。タッチが継続していれば（ステップＳ４でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ３に戻る。つまり、押圧力の検出及び判定が繰り返し行われる。タッチが継続していなければ（ステップＳ４でＮｏ）、プロセスはステップＳ５に移行する。
　ステップＳ５では、入力操作判断部６５は、電圧印加部３５に駆動停止信号を送信することで、電圧印加部３５に感圧センサ１１への電圧印加を停止させる。
　ステップＳ５が終了すると、プロセスはステップＳ１に戻る。
　（４－２）圧力検出・判定フロー
　図８を用いて、図７のステップＳ３（圧力検出・判定）を詳細に説明する。
　ステップＳ６では、ゼロ点補正部５７が、検出信号をゼロ点補正する。この実施形態でのゼロ点補正とは、ＡＤ変換部３７から出力されたデジタル信号の最初の値をゼロとして、最初の値と後の値の差分を検出信号の大きさとする処理である。
　図９を用いて、ゼロ点補正の原理を説明する。図９は、ゼロ点補正の原理を説明するためのグラフである。
　図９の左側に示すように、例えば温度といった環境の違いに起因して、ベースラインの大きさは異なる。そのような問題を解決するために、図９の右側に示すように、タッチ検出するごとにゼロ点補正をすることで、環境の変化に起因するベースラインの変化を減らすことができ、押圧力を正確に検出できる。
　図８のステップＳ７では、感度較正部５９は、タッチセンサ１７から得られた押圧位置に基づいて、当該位置に対応する感度補正率を感度補正率記憶部６３から読み出し、それを検出信号の値に乗じる。
　ステップＳ８では、圧力算出部５５は、補正後の検出信号を入力操作判断部６５に出力する。その後、入力操作判断部６５は、位置情報（Ｘ－Ｙ）と押圧力情報（Ｚ）とを結合処理して、タッチパネル情報を作成する。
　図１０及び図１１を用いて、感度較正の原理を説明する。図１０は、感度較正の原理を説明するための表示一体型入力装置の平面図である。図１１は、感度較正の原理を説明するためのグラフである。
　図１０には、押圧点１～４が示されている。押圧点１～４は、感圧センサ１１からの距離及び／又は相対位置が互いに異なっているので、図１１の左側に示すよう押圧力に対するＡＤＣ出力の傾きが大きく異なる。そこで、そのような問題を解決するために、図１１の右側に示すように、感度較正部５９によって検出信号の感度較正が行われる。その結果、面内の圧力検出のばらつきが低減され、つまり、押圧力を正確に検出できる。
　また、感度補正率記憶部６３と感度較正部５９とを備えることにより面内の圧力検出のばらつきを低減できるので、感圧センサ１１は、表示一体型入力装置３の中心からわざと外れた位置に配置することもできる。こうすることにより、表示入力パネル９と凹部５ａの底部５ｂとの間の隙間に他の部品を自由に配置可能となる。
２．実施形態の特徴
　本発明の一見地に係る表示一体型入力装置３（表示一体型入力装置の一例）は、ハウジング５（ハウジングの一例）と、カバー部材７（カバー部材の一例）と、表示入力パネル９（表示入力パネルの一例）と、感圧センサ１１（感圧センサの一例）とを備えている。
　ハウジング５は、凹部５ａを有する。　カバー部材７は、凹部５ａの開口を塞ぐように設けられ、ハウジング５の縁部５ｃに支持された縁部７ａを有する。
　表示入力パネル９は、カバー部材７の凹部５ａ側の面７ｂに固定されたタッチセンサ１７及び表示部１５を有する。
　感圧センサ１１は、凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置され、カバー部材７が押圧されたときに表示入力パネル９から荷重を受けることで押圧力を検出する。
　この装置では、感圧センサ１１がハウジング５の凹部５ａの底部５ｂと表示入力パネル９との間に配置されているので、感圧センサ１１の配置が簡単になり、装置の製造工程が簡素化される。
３．他の実施形態
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
　以下、図１２～図１４を用いて、感圧センサ１１の配置の変形例を説明する。図１２～図１４は、変形例における表示一体型入力装置の概略断面図である。
（１）前記実施形態では、荷重伝達部材１３は円柱形状であったが、形状は特に限定されない。図１２では、荷重伝達部材１３Ａは球面形状であり、頂点が感圧センサ１１に当接している。この場合は、押圧力に対する抵抗値の低減が急激になり、つまり感圧センサ１１の感度が向上する。なお、この変形例では、荷重伝達部材１３Ａは、表示入力パネル９に固定されている。
（２）前記実施形態では、感圧センサ１１がハウジング５側に配置され、荷重伝達部材１３が表示入力パネル９側に配置されていたが、図１３に示すように両者の位置は反対でもよい。
（３）図１４では、上記の（１）と（２）との組み合わせが開示されている。すなわち、感圧センサ１１が表示入力パネル９側に配置され、荷重伝達部材１３がハウジング５側に配置されており、荷重伝達部材１３Ａが球面形状である。なお、この変形例では、荷重伝達部材１３Ａは、底部５ｂに固定されている。
（４）感圧センサ１１が複数配置されている場合は、数及び位置は特に限定されない。また、感圧センサ１１が複数の場合も上記（１）～（３）のいずれも適用可能である。
　以下、図１５及び図１６を用いて、荷重伝達部材１３の変形例を説明する。図１５及び図１６は、変形例における表示一体型入力装置の概略断面図である。
（５）前記実施形態では、荷重伝達部材１３は感圧センサ１１より小面積であったが、感圧センサ１１と同じ面積又は大面積であってもよい。この場合は、感圧センサ１１に荷重が集中することが防止される。
　図１５に示す変形例では、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１と凹部５ａの底部５ｂとの間に設けられている。荷重伝達部材１３Ａは感圧センサ１１の下面全体を覆っている。さらに、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１の周囲において表示入力パネル９と底部５ｂとの間で全面的に設けられている。ただし、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１とほぼ同じ形状であってもよいし、感圧センサ１１よりわずかに大きな形状であってもよい。
　図１６に示す変形例では、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１と表示入力パネル９との間に設けられている。荷重伝達部材１３Ｂは感圧センサ１１の上面全体を覆っている。また、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１の周囲において表示入力パネル９と底部５ｂとの間で全面的に設けられている。ただし、荷重伝達部材１３Ｂは、感圧センサ１１とほぼ同じ形状であってもよいし、感圧センサ１１よりわずかに大きな形状であってもよい。
（６）図１７及び図１８を用いて、感圧センサ１１の他の例を説明する。図１７は、変形例における抵抗変化型圧力センサの概略構成図である。図１８は、変形例における抵抗変化型圧力センサの概略断面図である。
　感圧センサ１１Ａは、第１電極１０１Ａ及び第１感圧インク層１０３Ａが順番に積層された第１プラスチックフィルム１０５Ａを有している。また、感圧センサ１１Ａは、第２電極１０１Ｂ及び第２感圧インク層１０３Ｂが順番に積層された第２プラスチックフィルム１０５Ｂを有している。第１及び第２プラスチックフィルム１０５Ａ、１０５Ｂは、第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂ同士が向き合うように接着層１０７によって互いに接着されている。
　感圧センサ１１Ａの各材料は、図１７に示すように、平面視で円形である。ただし形状は限定されない。
　第１感圧インク層１０３Ａは、第１電極１０１Ａを覆うように第１プラスチックフィルム１０５Ａ上に配置されている。第２感圧インク層１０３Ｂは、第２電極１０１Ｂを覆うように第２プラスチックフィルム１０５Ｂ上に配置されている。なお、感圧インク層は、いずれか一方のプラスチックフィルムに設けるだけでもよく、一方の電極を覆う状態に配置されていればよい。
　第１及び第２電極１０１Ａ、１０１Ｂはコネクタ（図示せず）に接続されており、コネクタは情報入力装置に内蔵された圧力検出部（図示せず）に接続されている。
　圧力検出部（図示せず）は、表示入力パネルが押圧操作された時の第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂにおける抵抗の変化を検出する。この抵抗の変化の検出によって、第１及び第２感圧インク層１０３Ａ、１０３Ｂに加えられる外力を検出することができ、表示入力パネルへの荷重を検出できる。
　なお、この実施形態では感圧インク層同士の間には非押圧状態において隙間が確保されているが、非押圧状態において感圧インク同士が当接していてもよいし、さらに非押圧状態において圧力が付与されていてもよい。
　感圧インクを構成する組成物は、外力に応じて電気抵抗値などの電気特性が変化する素材で構成されている。組成物としては、例えば、英国のＰｅｒａｔｅｃｈ社製の量子トンネル現象複合材料（ＱＴＣ（商標））を用いることができる。
　なお、感圧センサ１１は、抵抗変化型圧力センサに限定されない。感圧センサは、静電容量方式の圧力センサ、感圧導電性ゴム、歪みゲージを用いてもよい。
（７）前記実施形態では電圧印加部３５がコントローラ４７の内部にあったが、電圧印加部はコントローラの外部にあってもよい。
（８）前記実施形態ではＡＤ変換部３７がコントローラ４７の外部に配置されていたが、ＡＤ変換部３７はコントローラ４７の内部に設けられていてもよい。
（９）前記実施形態では位置情報と圧力情報はコントローラ４７内で結合されていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、コントローラの外部にあるＡＤ変換部からの信号がタッチＩＣからの信号と結合されてからコントローラに入力されてもよい。
（１０）前記実施形態ではハウジング５は箱形形状であったが、その形状は特に限定されない。
（１１）前記実施形態ではカバー部材７、表示入力パネル９及び凹部５ａの底部５ｂは平面形状であったが、立体形状、例えば一方向に曲率を有する曲面を呈する形状であってもよい。
（１２）前記実施形態では荷重伝達部材１３が弾性部材として機能していたが、荷重伝達部材とは別に弾性部材を設けてもよい。その場合、荷重伝達部材は弾性を有していてもよいし、弾性を有していなくてもよい。
　本発明は、押圧力を検出可能な表示一体型入力装置に広く適用できる。
１　　　　：情報入力装置
３　　　　：表示一体型入力装置
５　　　　：ハウジング
５ａ　　　：凹部
５ｂ　　　：底部
５ｃ　　　：縁部
７　　　　：カバー部材
９　　　　：表示入力パネル
１１　　　：感圧センサ
１３　　　：荷重伝達部材
１５　　　：表示部
１７　　　：タッチセンサ
２１　　　：第１センサ基材
２３　　　：第２センサ基材
２５　　　：空気ギャップ
２７　　　：スペーサ
２９　　　：抵抗材料
３１　　　：電極
３１ａ　　：電極部
３３　　　：電極
３３ａ　　：電極部
３５　　　：電圧印加部
３７　　　：ＡＤ変換部
４１　　　：操作表示部
４３　　　：タッチ検出部
４３ａ　　：タッチＩＣ
４５　　　：圧力検出部
４７　　　：コントローラ
５１　　　：表示制御部
５３　　　：入力位置算出部
５５　　　：圧力算出部
５７　　　：ゼロ点補正部
５９　　　：感度較正部
６１　　　：メモリ
６３　　　：感度補正率記憶部
６５　　　：入力操作判断部
Ｒｐ　　　：センサ抵抗
Ｒｒｅｆ　：基準抵抗
Ｖｒｅｆ　：基準電圧

Claims (7)

  1. 　凹部を有するハウジングと、
    　前記凹部の開口を塞ぐように設けられ、前記ハウジングの縁部に支持された縁部を有するカバー部材と、
    　前記カバー部材の前記凹部側の面に固定されたタッチセンサ及び表示部を有する表示入力パネルと、
    　前記凹部の底部と前記表示入力パネルとの間に配置され、前記カバー部材が押圧されたときに前記表示入力パネルから荷重を受けることで押圧力を検出する感圧センサと、
    を備えた表示一体型入力装置。
  2. 　前記感圧センサは前記表示入力パネルと前記ハウジングとの間で、非押圧状態において圧力が付与されており、
    　前記感圧センサからの検出信号をアナログ－デジタル変換するＡＤ変換部と、
    　前記アナログ－デジタル変換された検出信号をゼロ点補正するゼロ点補正部と、をさらに備えている、請求項１に記載の表示一体型入力装置。
  3. 　前記カバー部材が押圧されたときの押圧位置ごとの検出信号に基づいて取得された各検出信号の感度補正率を記憶する感度補正率記憶部と、
    　前記カバー部材が押圧されると、前記タッチセンサによって検出された押圧位置に応じて前記アナログ－デジタル変換された検出信号に前記感度補正率を乗じることで、感度較正を行う感度較正部と、
    をさらに備える、請求項１又は２に記載の表示一体型入力装置。
  4. 　前記感圧センサと前記表示入力パネルの間及び／又は前記感圧センサと前記凹部の前記底部の間に配置された弾性部材をさらに備えている、請求項１～３のいずれかに記載の表示一体型入力装置。
  5. 　前記感圧センサは、抵抗変化型圧力センサである、請求項１～４のいずれかに記載の表示一体型入力装置。
  6. 　前記抵抗変化型圧力センサに電圧を印加する電圧印加部をさらに備え、
    　前記電圧印加部は、前記カバー部材が押圧されている間に前記抵抗変化型圧力センサに電圧を印加し、前記カバー部材が押圧されていない間は前記抵抗変化型圧力センサに電圧を印加しない、請求項５に記載の表示一体型入力装置。
  7. 　前記抵抗変化型圧力センサは、
    　ポリイミド基材からなるセンサ基材と、
    　熱硬化型の導電ペーストからなる電極とを有する、請求項５又は６に記載の表示一体型入力装置。
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