JP5567735B1

JP5567735B1 - 入力装置

Info

Publication number: JP5567735B1
Application number: JP2013249905A
Authority: JP
Inventors: 泰之立川; 稔瑞富塚; 信高松; 理青木; 敏明渡辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP2015105945A

Abstract

【課題】検出精度の向上を図ることができる感圧センサ及び入力装置を提供する。
【解決手段】感圧センサ６０は、開口６３１を有するスペーサ６３と、スペーサ６３を介して対向配置された第１の電極基板６１及び第２の電極基板６２と、第１の電極基板６１において、開口６３１に対応する位置に設けられた第１の電極６１２と、第２の電極基板６２において、開口６３１に対応する位置に設けられ、第１の電極６１２と対向する下部電極６２２と、を備えており、第１の電極６１２の中心Ｃ１及び下部電極６２２の中心Ｃ２は、平面視において、開口６３１の中心に対して所定方向にそれぞれ偏心している。
【選択図】図４

Description

本発明は、感圧センサ及び当該感圧センサを備えた入力装置に関するものである。

シート内に設けられた一対の電極間の抵抗値等に基づいて、当該シートに対して垂直方向に働く押圧力の判定を行う判定手段を備えた乗員検知装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、感圧センサをタッチパネルの四隅に配置して構成されたセンサ装置が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１２−１８８０４４号公報特開２０１０−２４４５１４号公報

特許文献１に記載された判定手段を用いて、特許文献２に記載されたセンサ装置を構成する場合、タッチパネルの中央部へ印加された押圧力によって当該タッチパネルが撓むことにより、感圧センサに対して押圧力が効率的に伝達されないため、当該押圧力の検出精度が低下する場合がある、という問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、検出精度の向上を図ることができる感圧センサ及び入力装置を提供することである。

［１］本発明に係る感圧センサは、開口を有するスペーサと、前記スペーサを介して対向配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板において、前記開口に対応する位置に設けられた第１の電極と、前記第２の基板において、前記開口に対応する位置に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極と、を備え、前記第１の電極の中心及び前記第２の電極の中心は、平面視において、前記開口の中心に対して所定方向にそれぞれ偏心していることを特徴とする。

［２］上記発明において、前記開口は円形状であってもよい。

［３］上記発明において、前記第１の電極及び前記第２の電極は、平面視において、前記開口における前記所定方向の側の半分の領域に配置されていてもよい。

［４］上記発明において、前記開口の中心が、平面視において、前記スペーサの中心に対して前記所定方向と実質的に同一の方向の側に偏心していてもよい。

［５］本発明に係る入力装置は、位置入力機能を少なくとも有するパネルユニットと、前記パネルユニットを介して印加された押圧力を検出する請求項１〜４の何れか１項に記載の感圧センサと、を備え、前記所定方向は、前記パネルユニットの中心に向かう方向であることを特徴とする。

本発明によれば、第１の電極中心及び前記第２の電極の中心は、スペーサの開口の中心に対してそれぞれ偏心して設けられている。これにより、感圧センサに対して押圧力が効率的に伝達されるため、当該感圧センサの検出感度の向上を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態における入力装置の平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は本発明の第１実施形態における感圧センサを示す図であり、図４（Ａ）は図１のIVA-IVA線に沿った断面図であり、図４（Ｂ）は平面透視図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は本発明の第１実施形態における感圧センサの第１変形例を示す図であり、図５（Ａ）は断面図であり、図５（Ｂ）は平面透視図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は本発明の第１実施形態における感圧センサの第２変形例を示す図であり、図６（Ａ）は断面図であり、図６（Ｂ）は平面透視図である。図７は、本発明の第１実施形態における感圧センサの第３変形例を示す断面図である。図８は、本発明の第１実施形態における表示装置の平面図である。図９は、本発明の第１実施形態における感圧センサの作用を説明するための断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態における入力装置を示す断面図である。図１１は、本発明の第３実施形態における入力装置を示す平面図である。図１２は、図１１のXII-XII線に沿った断面図である。図１３は、本発明の第３実施形態における補強部材の底面図である。図１４は、本発明の第３実施形態における入力装置の変形例を示す断面図である。図１５は、本発明の第４実施形態における入力装置を示す断面図である。図１６は、本発明の第５実施形態における入力装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１及び図２は本発明の第１実施形態における入力装置の平面図及び断面図である。

本発明の第１実施形態における入力装置１は、図１及び図２に示すように、パネルユニット１０と、表示装置５０と、感圧センサ６０と、シール部材７０と、第１の支持部材８０と、第２の支持部材９０と、を備えており、パネルユニット１０は、カバー部材２０と、タッチパネル４０と、を備えている。パネルユニット１０は、感圧センサ６０とシール部材７０を介して第１の支持部材８０に支持されており、感圧センサ６０及びシール部材７０の弾性変形によって、第１の支持部材８０に対するパネルユニット１０の微小な上下動が許容されている。

この入力装置１は、表示装置５０によって画像を表示することが可能となっている（表示機能）。また、この入力装置１は、操作者の指やタッチペン等によって画面上における任意の位置が示されると、タッチパネル４０によってそのＸＹ座標位置を検出することが可能となっている（位置入力機能）。さらに、操作者の指等によってパネルユニット１０がＺ方向に押圧されると、この入力装置１は、感圧センサ６０によってその押圧操作を検出することが可能となっている（押圧検出機能）。

カバー部材２０は、図１及び図２に示すように、可視光線を透過することが可能な透明基板２１から構成されている。こうした透明基板２１を構成する材料の具体例としては、例えば、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）等を例示することができる。

この透明基板２１の下面には、例えば白色インクや黒色インク等を塗布することで形成された遮蔽部分（額縁部分）２３が設けられている。この遮蔽部２３は、透明基板２１の下面において中央に位置する矩形状の透明部分２２を除いた領域に枠状に形成されている。

なお、透明部分２２と遮蔽部分２３の形状は特に上記に形成されない。また、白色や黒色に加飾された加飾部材を透明基板２１の下面に貼り合わせることで、遮蔽部分２３を形成してもよい。或いは、透明基板２１と略同一の大きさを有し、遮蔽部分２３に対応する部分のみが白色又は黒色に着色された透明なシートを準備し、当該シートを透明基板２１の下面に貼り付けることで、遮蔽部分２３を形成してもよい。

図３は本発明の第１実施形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。

タッチパネル４０は、図３に示すように、相互に重ね合わせられた２枚の電極シート４１，４２を備えた静電容量方式のタッチパネルである。

なお、タッチパネルの構造は、特にこれに限定されず、例えば、抵抗膜方式のタッチパネルや、電磁誘導方式のタッチパネルを採用してもよい。また、以下に説明する第１の電極パターン４１２や第２の電極パターン４２２をカバー部材２０の下面に形成して、カバー部材２０をタッチパネルの一部として利用してもよい。或いは、２枚の電極シート４１，４２に代えて、一枚のシートの両面に電極を形成したタッチパネルを用いてもよい。

第１の電極シート４１は、可視光線を透過可能な第１の透明基材４１１と、この第１の透明基材４１１上に設けられた複数の第１の電極パターン４１２と、を有している。

第１の透明基材４１１を構成する具体的な材料としては、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）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂材料やガラスを例示することができる。

第１の電極パターン４１２は、例えば、酸化インジウム（ＩＴＯ）や導電性高分子から構成された透明電極であり、図３中のＹ方向に沿って延在する短冊形状の面状パターン（所謂ベタパターン）で構成されている。図３に示す例では、第１の透明基材４１１上において、９本の電極パターン４１２が相互に平行に並べられている。なお、第１の電極パターン４１２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。

第１の電極パターン４１２をＩＴＯで構成する場合には、例えば、スパッタリング、フォトリソグラフィ、及び、エッチングによって形成する。一方、第１の電極パターン４１２を導電性高分子で構成する場合には、ＩＴＯの場合と同様にスパッタリング等によって形成してもよいし、或いは、スクリーン印刷やグラビアオフセット印刷等の印刷法や、コーティングした後にエッチングを行うことによって形成してもよい。

第１の電極パターン４１２を構成する導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系等の有機化合物を例示することができるが、この中でもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ化合物を用いることが好ましい。

なお、この第１の電極パターン４１２を、導電性ペーストを第１の透明基材４１１上に印刷して硬化させることで形成してもよい。この場合には、タッチパネル４０の十分な光透過性を確保するために、それぞれの第１の電極パターン４１２を、面状パターンに代えて、メッシュ状に形成する。導電性ペーストとしては、例えば、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の金属粒子と、ポリエステルやポリフェノール等のバインダと、を混合したものを用いることができる。

複数の第１の電極パターン４１２は、第１の引出配線パターン４１３を介して、特に図示しないタッチパネル駆動回路に接続されている。この第１の引出配線パターン４１３は、第１の透明基材４１１上において、カバー部材２０の遮蔽部分２３に対向する位置に設けられており、操作者からはこの第１の引出配線パターン４１３を視認できないようになっている。このため、この第１の引出配線パターン４１３は、導電性ペーストを第１の透明基材４１１上に印刷して硬化させることが形成されている。

第２の電極シート４２も、可視光線を透過可能な第２の透明基材４２１と、この第２の透明基材４２１上に設けられた複数の第２の電極パターン４２２と、を有している。

第２の透明基材４２１は、上述の第１の透明基材４１１と同様の材料で構成されている。また、第２の電極パターン４２２も、上述の第１の電極パターン４１２と同様に、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や導電性高分子から構成された透明電極である。

この第２の電極パターン４２２は、図３中のＸ方向に沿って延在する短冊状の面状パターンで構成されている。図３に示す例では、第２の透明基材４２１上において、６本の第２の電極パターン４２２が相互に平行に並べられている。なお、第２の電極配線パターン４２２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。

複数の第２の電極パターン４２２は、第２の引出配線パターン４２３を介して、特に図示しないタッチパネル駆動回路に接続されている。なお、タッチパネル駆動回路は、例えば、第１の電極パターン４１２と第２の電極パターン４２２との間に所定電圧を周期的に印加し、第１及び第２の電極パターン４１２，４２２の交点毎の静電容量の変化に基づいてタッチパネル４０上における指の位置を検出する。

この第２の引出配線パターン４２３は、第２の透明基材４２１上において、カバー部材２０の遮蔽部分２３に対向する位置に設けられており、操作者からはこの第２の引出配線パターン４２３を視認できないようになっている。このため、上述の第１の引出配線パターン４１３と同様に、この第２の引出配線パターン４２３も、導電ペーストを第２の透明基材４２１上に印刷して硬化させることで形成されている。

第１の電極シート４１と第２の電極シート４２は、平面視において第１の電極パターン４１２と第２の電極パターン４２２が実質的に直交するように、透明粘着剤を介して相互に貼り付けられている。また、タッチパネル４０自体も、第１及び第２の電極パターン４１２，４２２がカバー部材２０の透明部分２２に対向するように、透明粘着剤を介して、カバー部材２０の下面に貼り付けられている。こうした透明粘着剤の具体例としては、例えば、アクリル系粘着剤等を例示することができる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は本発明の第１実施形態における感圧センサを示す平面図及び断面図であり、図５（Ａ）〜図７は本発明の第１実施形態における感圧センサの変形例を示す図である。

以上に説明したカバー部材２０とタッチパネル４０から構成されるパネルユニット１０は、図２に示すように、感圧センサ６０とシール部材７０を介して第１の支持部材８０に支持されている。図１に示すように、感圧センサ６０は、パネルユニット１０の四隅に設けられている。これに対し、シール部材７０は、感圧センサ６０の外側に配置されており、パネルユニット１０の外縁に沿って全周に亘って設けられている。

感圧センサ６０及びシール部材７０は、粘着剤を介してカバー部材２０の下面にそれぞれ貼り付けられていると共に、粘着剤を介して第１の支持部材８０にそれぞれ貼り付けられている。なお、感圧センサ６０がパネルユニット１０を安定して保持可能であれば、感圧センサ６０の数や配置は特に限定されない。

感圧センサ６０は、図４（Ａ）に示すように、検出部６１と、弾性部材６５と、を備えており、検出部６１は、第１の電極シート６２と、第２の電極シート６３と、これらの間に介装されたスペーサ６４と、を有している。なお、図４（Ａ）は、図１のIVA-IVA線に沿った断面図である。

第１の電極シート６２は、第１の基材６２１と、上部電極６２２と、を有している。第１の基材６２１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）等から構成されている。本実施形態における第１の基材６２１が本発明の第１の基板の一例に相当する。

上部電極６２２は、第１の上部電極層６２３と第２の上部電極層６２４から構成されており、第１の基材６２１の下面に設けられている。第１の上部電極層６２３は、電気的抵抗の比較的低い導電性ペーストを第１の基材６２１の下面に印刷して硬化させることで形成されている。一方、第２の上部電極層６２４は、電気的抵抗の比較的高い導電性ペーストを第１の上部電極層６２３を覆うように第１の基材６２１の下面に印刷して硬化させることで形成されている。本実施形態における上部電極６２２が本発明の第１の電極の一例に相当する。

第２の電極シート６３も、第２の基材６３１と、下部電極６３２と、を有している。第２の基材６３１は、上述の第１の基材６２１と同様の材料で構成されている。下部電極６３２は、第１の下部電極層６３３と第２の下部電極層６３４から構成されており、第２の基材６３１の上面に設けられている。本実施形態における第２の基材６３１が本発明の第２の基板の一例に相当し、本実施形態における下部電極６３２が本発明の第２の電極の一例に相当する。

第１の下部電極層６３３は、上述の第１の上部電極層６２３と同様に、電気的抵抗の比較的低い導電性ペーストを第２の基材６３１の上面に印刷して硬化させることで形成されている。一方、第２の下部電極層６３４は、上述の第２の上部電極層６２４と同様に、電気的抵抗の比較的高い導電性ペーストを第１の下部電極層６３３を覆うように第２の基材６３１の上面に印刷して硬化させることで形成されている。

なお、電気的抵抗の比較的低い導電性ペーストとしては、例えば、銀（Ａｇ）ペースト、金（Ａｕ）ペースト、銅（Ｃｕ）ペーストを例示することができる。これに対し、電気的抵抗の比較的高い導電性ペーストとしては、例えば、カーボン（Ｃ）ペーストを例示することができる。また、これらの導電性ペーストを印刷する方法としては、例えば、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、インクジェット法等を例示することができる。

本実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、上部電極６２２と下部電極６３２は、平面視において略等しい径の円形状を有している。なお、上部電極又は下部電極の何れか一方が他方よりも大きな径を有する円形状であってもよい。

また、上部電極と下部電極の形状は、円形状に特に限定されない。例えば、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、上部電極６２２Ｂと下部電極６３２Ｂが、平面視において半円形状をそれぞれ有していてもよい。この場合には、平面視において、上下の電極６２２Ｂ、６３２Ｂが、スペーサ６４の開口６４４（後述）におけるパネルユニット１０の中心Ｃ４側の半分の領域に対応する位置に設けられていることが好ましい。

第１の電極シート６２と第２の電極シート６３は、スペーサ６４を介して積層されている。このスペーサ６４は、基材６４１と、当該基材６４１の両面に積層された粘着層６４２，６４３と、を備えている。基材６４１は、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）等の絶縁性材料から構成されている。この基材６４１は、粘着層６４２，６４３を介して第１及び第２の電極シート６２，６３にそれぞれ貼り付けられている。

このスペーサ６４は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、上部電極６２２及び下部電極６３２の径よりも大きな径を有する円形状の開口６４４を有している。上述した上部電極６２２及び下部電極６３２は、この開口６４４に対応する位置にそれぞれ設けられていると共に、開口６４４内において上部電極６２２及び下部電極６３２は互いに対向している。

スペーサ６４が有する開口６４４の形状は特に限定されないが、円形状が好ましい。この場合には、操作者がパネルユニット１０を押圧した際にスペーサ６４に伝達する押圧力を緩和し、当該スペーサ６４にクラック等が発生するのを抑制することができる。

また、このスペーサ６４の厚さは、感圧センサ６０に対して圧力が印加されていない状態において、上部電極６２２及び下部電極６３２が相互に接触するように調整されている。このため、上部電極６２２と下部電極６３２の間に所定電圧を印加した状態で、感圧センサ６０に対して上方から荷重が加わると、当該荷重の大きさに応じて上部電極６２２と下部電極６３２との密着度が増加し、これらの電極６２２，６３２の間の電気抵抗が減少する。

一方、感圧センサ６０に対する荷重が解放されると、上部電極６２２と下部電極６３２との密着度が減少し、これらの電極６２２，６３２間の電気抵抗が増加する。このように、感圧センサ６０は、この抵抗変化に基づいて感圧センサ６０に加わる圧力の大きさを検出することが可能となっており、本実施形態における入力装置１は、この感圧センサ６０の電気抵抗値を所定の閾値と比較することで、操作者によるパネルユニット１０の押圧操作を検出する。なお、本実施形態において「密着度が増加する」とは、微視的な接触面積の増加を意味し、「密着度が減少する」とは、微視的な接触面積の減少を意味する。

なお、上部電極６２２及び下部電極６３２が相互に接触していなくてもよいが、上部電極６２２及び下部電極６３２を無負荷状態で接触させておくことにより、印加された圧力によって電極同士が接触するまでの遊びが無くなり、感圧センサ６０の検出精度の向上を図ることができる。

因みに、第２の上部電極層６２４や第２の下部電極層６３４を、カーボンペーストに代えて、感圧インクを印刷して硬化させることで形成してもよい。また、上述した電極層６２３，６２４，６３３，６３４を、印刷法に代えて、めっき処理やパターニング処理によって形成してもよい。

弾性部材６５は、第１の電極シート６２の上に粘着剤６５１を介して積層されている。この弾性部材６５は、発泡材やゴム材料等の弾性材料から構成されている。弾性部材６５を構成する発泡剤の具体例としては、例えば、独立気泡型のウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、シリコーンフォーム等を例示することができる。また、弾性部材６５を構成する材料としては、ポリウレタンゴム、ポリスチレンゴム、シリコーンゴム等を例示することができる。

なお、弾性部材６５を、第２の電極シート６３の下に積層してもよい。或いは、弾性部材６５を、第１の電極シート６２の上に積層すると共に、第２の電極シート６３の下に積層してもよい。なお、感圧センサ６０から弾性部材６５を省略してもよいが、弾性部材６５を感圧センサ６０が備えることで、感圧センサ６０に対して印加された荷重を検出部６１全体に均等に分散させることができ、感圧センサ６０の検出精度の向上を図ることができる。また、弾性部材６５の存在により、支持部材８０、９０（後述）等が歪んでいる場合や支持部材８０、９０等の厚さ方向の公差が大きい場合に、これらを吸収することができる。さらに、感圧センサ６０に過大な圧力や衝撃が加わった場合に、こうした弾性部材６５によって感圧センサ６０の損傷や破壊を防止することもできる。

本実施形態における入力装置１が備える全て（本例において４つ）の感圧センサ６０について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２は、スペーサ６４の開口６４４における中心Ｃ３に対し、パネルユニット１０の中心Ｃ４側（図１参照）にそれぞれ偏心している。このため、パネルユニット１０の中心Ｃ４を介して対向するように配置された一対の感圧センサ６０（図１において、感圧センサ６０Ａと感圧センサ６０Ｄとの対、及び、感圧センサ６０Ｂと感圧センサ６０Ｃとの対）において、一方の感圧センサ６０における上下の電極６２２、６３２は、他方の感圧センサ６０に向かってそれぞれ偏心している。感圧センサ６０の数が増加した場合でも、全ての感圧センサ６０について上記の位置的関係が成立していることが好ましい。本実施形態における「パネルユニット１０の中心Ｃ４に向かう方向」が本発明の「所定方向」の一例に相当する。

また、感圧センサの構造は上記に特に限定されない。例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す感圧センサ６０Ｂの検出部６１Ｂのように、パネルユニット１０の中心Ｃ４側におけるスペーサ６４Ｂの幅Ｄ_１が、当該中心Ｃ４側と反対側におけるスペーサ６３Ｂの幅Ｄ_２よりも狭くてもよい（Ｄ_１＜Ｄ_２）。すなわち、開口６４４の中心Ｃ３がスペーサ６４Ｂの中心Ｃ５に対してパネルユニット１０の中心Ｃ４側に偏心して形成されていてもよい。この場合には、スペーサ６４Ｂの中心Ｃ５に対する上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２の偏心の程度をより大きくすることができる。

なお、上記において、「上部電極６２２の中心Ｃ１」、「下部電極６３２の中心Ｃ２」、「開口６４４の中心Ｃ３」、「パネルユニット１０の中心Ｃ４」、及び、「スペーサ６４Ｂの中心Ｃ５」とは、平面視における重心の位置をそれぞれ示す。ここで「重心」とは、平面視における輪郭の内部を一様の質量にて分布させたときの質量中心を意味する。

また、例えば、図７に示す感圧センサ６０Ｃの検出部６１Ｃのように、上部電極６２２Ｃの第２の上部電極層６２４Ｂによって環状の突出部６２５を形成し、当該突出部６２５と第２の基材６３１との間にスペーサ６４Ｃを挟むように構成してもよい。この突出部６２５は、上部電極６２２Ｃの上部から径方向に突出している。また、本例におけるスペーサ６４Ｃは、開口６４４Ｂが拡径されており、上部電極６２２Ｃの突出部６２５を収容することが可能となっている。この場合には、上下の電極６２２Ｃ、６３２の間の距離（接触の度合）が第２の上部電極層６２４Ｂの厚さ誤差に依らずに規定されるため、感圧センサ６０Ｃの安定した初期感圧特性を確保することができる。

本実施形態におけるシール部材７０も、上述の弾性部材６５と同様に、発泡材やゴム材料等の弾性材料から構成されている。シール部材７０を構成する発泡材の具体例としては、例えば、独立気泡型のウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、シリコーンフォーム等を例示することができる。また、シール部材７０を構成するゴム材料としては、ポリウレタンゴム、ポリスチレンゴム、シリコーンゴム等を例示することができる。このシール部材７０をカバー部材２０と第１の支持部材８０との間に設けることで、外部からの異物の侵入を防止することができる。

以上に説明した感圧センサ６０及びシール部材７０は、図２に示すように、カバー部材２０と第１の支持部材８０との間に挟み込まれている。第１の支持部材８０は、枠部８１と、保持部８２と、を有している。枠部８１は、カバー部材２０を収容可能な開口を有する矩形枠形状を有している。一方、保持部８２は、矩形環形状を有しており、枠部８１の下端から径方向内側に向かって突出している。

この第１の支持部材８０は、例えば、アルミニウム等の金属材料、或いは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料等で構成されている。本実施形態において、枠部８１と保持部８２とは一体的に形成されているが、それらが別々に形成されていてもよい。

本実施形態における保持部８２は、図２に示すように、感圧センサ６０を保持する第１の領域８２１と、シール部材７０を保持する第２の領域８２２と、を有している。第１の領域８２１は、当該保持部８２の中心開口８２３を囲むように環状に配置されており、第２の領域８２２は、当該第１の領域８２１に対して径方向外側に環状に配置されている。

なお、保持部８２において第１の領域８２１のみを凸状に形成してもよい。また、本実施形態では、感圧センサ６０とシール部材７０が隣り合って配置されているが、感圧センサ６０とシール部材７０を離して配置してもよい（すなわち、第１の領域８２１と第２の領域８２２を離して配置してもよい）。

なお、第１の領域８２１の厚さと第２の領域８２２厚さとの関係は特に限定されないが、本実施形態のように、第１の領域８２１が第２の領域８２２に対して相対的に厚くなっていることが好ましい。この場合には、パネルユニット１０と第１の支持部材８０との間に形成された空間において、感圧センサ６０が設けられている第１の部分Ｓ_１の間隔が、シール部材７０が設けられている第２の部分Ｓ_２の間隔に対して相対的に狭くなる（Ｓ_１＜Ｓ_２）。一般的に、同一の弾性率を有する２つの弾性体が相互に異なる厚さを有する場合、同一の変位量では、薄い弾性体の方が厚い弾性体よりも応力の値が大きくなる。このため、上記の関係（Ｓ_１＜Ｓ_２）を満たす場合には、パネルユニット１０が押圧された際に、感圧センサ６０に生じる単位変位当たりの応力を、シール部材７０に生じる単位変位当たりの応力に対して相対的に大きくすることができる。

図８は本発明の第１実施形態における表示装置の平面図である。

表示装置５０は、図８に示すように、画像が表示される表示領域５１と、その表示領域５１を取り囲む外縁領域５２と、その外縁領域５２の両端から突出するフランジ５３と、を有している。この表示装置５０の表示領域５１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は、電子ペーパ等の薄型の表示デバイスで構成されている。

フランジ５３には貫通孔５３１が設けられており、この貫通孔５３１は第１の支持部材８０の背面に形成されたネジ穴８２４（図２参照）に対向している。図２に示すように、ネジ５４が貫通孔５３１を介してネジ穴８２４に螺合することで、表示装置５０が第１の支持部材８０に固定されており、これにより、表示領域５１が第１の支持部材８０の中央開口８２３を介してカバー部材２０の透明部分２２に対向している。

第２の支持部材９０は、上述の第１の支持部材８０と同様に、例えば、アルミニウム等の金属材料、或いは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料等で構成されている。この第２の支持部材９０は、表示装置５０の背面を覆うように、粘着剤を介して、第１の支持部材８０に取り付けられている。なお、粘着剤に代えて、第２の支持部材９０を第１の支持部材８０にネジ止めしてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。図９は、本実施形態における感圧センサの作用を説明するための断面図である。

本実施形態における感圧センサ６０は、上述したように、パネルユニット１０への押圧に伴う上部電極６２２及び下部電極６３２の間の抵抗変化に基づいて、感圧センサ６０に加わる圧力の大きさを検出する。この際、操作者がパネルユニット１０を押圧したことにより当該パネルユニット１０が撓むと、図９に示すように、感圧センサ６０におけるパネルユニット１０の中心Ｃ４側において、第１及び第２の電極シート６２、６３の間の距離Ｌ１が、反対側（入力装置１の外側）における第１及び第２の電極シート６２、６３の間の距離Ｌ２よりも短くなる（Ｌ１＜Ｌ２）。なお、図９における矢印の向き及び大きさは、感圧センサ６０に伝達される押圧力の向き及び大きさをそれぞれ示している。

この場合において、本実施形態における入力装置１が備える感圧センサ６０は、上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２が、スペーサ６４の開口６４４における中心Ｃ３に対し、パネルユニット１０の中心Ｃ４側に向かって偏心してそれぞれ設けられている。このため、操作者が印加する押圧力によってパネルユニット１０が撓んだ場合においても、上部電極６２２と下部電極６３２に対して当該押圧力が伝達されやすくなるため、感圧センサ６０による検出精度の向上を図ることができる。

また、上部電極６２２Ｂ及び下部電極６３２Ｂが、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、平面視においてスペーサ６４の開口６４４の半分の領域に対応する位置に配置されており、上部電極６２２Ｂの中心Ｃ１´及び下部電極６３２Ｂの中心Ｃ２´がパネルユニット１０の中心Ｃ４側に配置されている場合には、上記の効果をより向上することができる。

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、スペーサ６４Ｂの開口６４４の中心Ｃ３がスペーサ６４Ｂの中心Ｃ５に対してパネルユニット１０の中心Ｃ４側に偏心していることにより、パネルユニット１０の中心Ｃ４側におけるスペーサ６４Ｂの幅Ｄ_１が、反対側におけるスペーサ６４Ｂの幅Ｄ_２よりも狭い場合（Ｄ_１＜Ｄ_２）には、スペーサ６４Ｂの中心Ｃ５に対する上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２の偏心の程度をより大きくすることができる。また、この場合には、パネルユニット１０の中心Ｃ４側におけるスペーサ６４Ｂの幅Ｄ_１が相対的に狭いことにより、パネルユニット１０の中心Ｃ４側において操作者の押圧力に対するスペーサ６４Ｂの反発力を相対的に弱めることができる。このため、操作者による押圧力が上部電極６２２及び下部電極６３２により伝達されやすくなり、上記の効果をさらに向上することができる。

<<第２実施形態>>
図１０は本発明の第２実施形態における入力装置を示す断面図である。

本発明の第２実施形態における入力装置１Ｂは、図１０に示すように、パネルユニット１０Ｂと、感圧センサ６０と、シール部材７０と、支持部材８０Ｂと、を備えており、パネルユニット１０Ｂは、カバー部材２０及びタッチパネル４０に加えて、表示装置５０Ｂを備えている。本実施形態におけるカバー部材２０、タッチパネル４０、感圧センサ６０、及び、シール部材７０の構成は、第１実施形態と同様であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における表示装置５０Ｂは、表示領域５１と外縁領域５２を有している点で第１実施形態と同様であるが、フランジ５３を備えていない点で第１実施形態の表示装置５０と相違している。本実施形態では、表示装置５０Ｂが、額縁領域５２のみに塗布された透明粘着剤（図８中における破線部分５２１）によってタッチパネル４０の下面に直接貼り付けられている。従って、本実施形態では、表示装置５０Ｂは、パネルユニット１０Ｂに含まれて当該パネルユニット１０Ｂの一部を構成しており、支持部材８０Ｂには取り付けられていない。なお、表示領域５１を含めた表示装置５０Ｂの上面全体に塗布された透明粘着剤によって、表示装置５０Ｂをタッチパネル４０に貼り付けてもよい。

また、本実施形態における支持部材８０Ｂは、図１０に示すように、上部に開口を有する低背の箱形状を有しており、その内部にパネルユニット１０Ｂ、感圧センサ６０、及びシール部材７０が収容されている。この支持部材８０Ｂは、感圧センサ６０とシール部材７０を介してパネルユニット１０Ｂを支持している。

第１実施形態と同様に、感圧センサ６０は、パネルユニット１０Ｂの四隅に設けられているのに対し、シール部材７０は、パネルユニット１０Ｂの外縁に沿って全周に亘って設けられている。そして、支持部材８０Ｂの底部８３には、上方に向かって突出する環状の凸部８３１が形成されており、当該凸部８３１上に感圧センサ６０が配置されている。なお、当該底部８３において感圧センサ６０が設けられる部分のみに凸部８３１を形成してもよい。また、本実施形態では、感圧センサ６０とシール部材７０が隣り合って配置されているが、感圧センサ６０とシール部材７０を離して配置してもよい。

本実施形態においても、感圧センサ６０の上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２は、スペーサ６４の開口６４４における中心Ｃ３に対し、パネルユニット１０の中心Ｃ４側に向かって偏心してそれぞれ設けられている。このため、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

<<第３実施形態>>
図１１及び図１２は本発明の第３実施形態における入力装置を示す平面図及び断面図、図１３は本発明の第３実施形態における補強部材の底面図、図１４は本発明の第３実施形態における入力装置の変形例を示す断面図である。

本発明の第３実施形態における入力装置１Ｃは、図１１及び図１２に示すように、パネルユニット１０Ｃと、感圧センサ６０と、シール部材７０と、支持部材８０Ｃと、を備えており、パネルユニット１０Ｃは、カバー部材２０、タッチパネル４０、及び、表示装置５０に加えて、補強部材３０を備えている。本実施形態におけるカバー部材２０、タッチパネル４０、表示装置５０、感圧センサ６０、及び、シール部材７０の構成は、第１実施形態と同様であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

補強部材３０は、図１１及び図１２に示すように、カバー部材２０の下面に粘着剤を介して固定された枠状の部材である。この補強部材３０は、カバー部材２０の遮蔽部分２３に貼り付けられているので、操作者からはこの補強部材３０を視認できないようになっている。

この補強部材３０は、本体部３１と、突出部３２と、を有している。本体部３１は、矩形枠形状を有しており、カバー部材２０の主面に対して実質的に平行な方向に延在している。一方、突出部３２は、本体部３１の開口３１１に連通した角筒形状を有しており、本体部３１の内縁から下方に向かって突出している。この補強部材３０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材料、或いは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の複合材料等の硬くて加工性に優れた材料で構成されており、本体部３１と突出部３２とが一体的に形成されている。

この補強部材３０の突出部３２の先端面にはネジ穴３２１が形成されており、図１２に示すように、ネジ５４がフランジ５３の貫通孔５３１を介してネジ穴３２１に螺合することで、表示装置５０が補強部材３０に固定され、これにより、表示領域５１が補強部材３０の開口３１１を介してカバー部材２０の透明部分２２に対向する。

この際、本実施形態では、ネジ５４を補強部材３０に締め付けると、表示装置５０の外縁領域５２がタッチパネル４０の下面に密着して当該タッチパネル４０をカバー部材２０と表示装置５０との間に挟み込むように設定されている。これにより、タッチパネル４０と表示装置５０との間の隙間がなくなるので、入力装置１Ｃにおける画面の見栄えが向上する。

なお、ネジ５４に代えて、表示装置５０の外縁領域５２のみに塗布された粘着剤（図８中における破線部分５２１）によって、表示装置５０をタッチパネル４０の下面に直接貼り付けてもよい。或いは、表示領域５１及び外縁領域５２に塗布された透明粘着剤によって表示装置５０をタッチパネル４０に貼り付けてもよい。これらの場合には、表示装置５０のフランジ５３は不要となる。

また、本実施形態では、ネジ５４によって表示装置５０を補強部材３０に直接的に固定しているが、補強部材３０への表示装置５０の固定方法は特にこれに限定されない。例えば、特に図示しないが、表示装置５０の背面側に保持プレートを新たに設け、ビス等により当該保持プレートを補強部材３０に固定すると共に、表示装置５０を当該保持プレートに固定して、保持プレートを介して表示装置５０を補強部材３０に間接的に固定してもよい。すなわち、表示装置５０が補強部材３０に対して相対的に固定されていれば、表示装置５０を補強部材３０に直接的に固定してもよいし、或いは、表示装置５０を補強部材３０に間接的に固定してもよい。

本実施形態では、補強部材３０の本体部３１の下面に、感圧センサ６０及びシール部材７０が粘着剤を介して貼り付けられている。このように、本実施形態では、補強部材３０の本体部３１の下に形成されたスペースに感圧センサ６０とシール部材７０を配置しているので、入力装置１Ｃの薄型化を図ることができる。

パネルユニット１０Ｃと支持部材８０Ｃとの間には、感圧センサ６０とシール部材７０が介在している。第１実施形態と同様に、感圧センサ６０は、パネルユニット１０Ｃの四隅に設けられているのに対し、シール部材７０は、パネルユニット１０Ｃの外縁に沿って全周に亘って設けられている。そして、この支持部材８０Ｃには、上方に向かって突出する環状の凸部８４が形成されており、当該凸部８４上に感圧センサ６０が配置されている。

なお、支持部材８０Ｃにおいて感圧センサ６０が設けられる部分のみに凸部８４を形成してもよい。また、本実施形態では、感圧センサ６０とシール部材７０が隣り合って配置されているが、感圧センサ６０とシール部材７０を離して配置してもよい。

本実施形態においても、感圧センサ６０の上部電極６２２の中心Ｃ１及び下部電極６３２の中心Ｃ２は、スペーサ６４の開口６４４における中心Ｃ３に対し、パネルユニット１０の中心Ｃ４側に向かって偏心してそれぞれ設けられている。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、補強部材３０を介してカバー部材２０と表示装置５０を連結すると共に、カバー部材２０と表示装置５０との間にタッチパネル４０を挟み込んでいるため、パネルユニット１０Ｃの強度を向上することができる。このため、入力装置１Ｃの表示領域が大型化した場合においても、感圧センサ６０が圧力を正確に検出することができ、検出精度の更なる向上を図ることができる。また、カバー部材２０を薄くできるので、入力装置１Ｃの薄型化や軽量化を図ることができる。

なお、図１４に示すように、表示装置５０のフランジ５３に、第１の貫通孔５３１（図８参照）に加えて、第２の貫通孔５３２を形成すると共に、当該第２の貫通孔５３２に対向するように支持部材８０Ｃの上面にネジ穴８５を形成し、このネジ穴８５に、表示装置５０の第２の貫通孔５３２を介して、ボルト８６を固定してもよい。

このボルト８６は、第２の貫通孔５３２の内径よりも大きな外径の頭部と、第２の貫通孔５３２の内径よりも小さな外径の軸部と、を有している。パネルユニット１０Ｃは、このボルト８６によって、若干の上下動が許容されつつ、支持部材８０Ｃから所定距離以上離反するのを制限されている。これにより、例えば、入力装置１Ｃを反転させた場合にパネルユニット１０Ｃが支持部材８０Ｃから分離してしまうのを防止することができる。

<<第４実施形態>>
図１５は本発明の第４実施形態における入力装置を示す断面図である。

本実施形態では、（１）支持部材８０Ｄの構成と、（２）感圧センサ６０の設置位置と、が第３実施形態と相違するが、それ以外の構成は第３実施形態と同様である。以下に、第４実施形態における入力装置１Ｄについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第３実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図１５に示すように、感圧センサ６０が、表示装置５０と支持部材８０Ｄとの間に設けられているため、支持部材８０Ｄは凸部８４を備えていない。また、感圧センサ６０は、粘着剤を介して表示装置５０の背面に貼り付けられていると共に、粘着剤を介して支持部材８０Ｄに貼り付けられている。なお、図１５中のパネルユニット１０Ｄは、上述の第３実施形態におけるパネルユニット１０Ｃと同様の構成であり、カバー部材２０、補強部材３０、タッチパネル４０、及び、表示装置５０を備えている。

また、本実施形態では、第３実施形態と同様に、補強部材３０を介してカバー部材２０と表示装置５０を連結すると共に、カバー部材２０と表示装置５０との間にタッチパネル４０を挟み込むので、パネルユニット１０Ｄの強度を向上することができる。このため、入力装置１Ｄの表示領域が大型化した場合においても、感圧センサ６０が圧力を正確に検出することができ、検出精度の更なる向上を図ることができる。また、カバー部材２０を薄くできるので、入力装置１Ｄの薄型化や軽量化を図ることができる。

<<第５実施形態>>
図１６は本発明の第５実施形態における入力装置を示す断面図である。

本実施形態では、（１）パネルユニット１０Ｅの構成と、（２）支持部材８０Ｅの構成と、（３）感圧センサ６０及びシール部材７０の設置位置と、が第３実施形態と相違するが、それ以外の構成は第３実施形態と同様である。以下に、第５実施形態における入力装置１Ｅの構成について、第３実施形態との相違点についてのみ説明し、第３実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図１６に示すように、パネルユニット１０Ｅが、カバー部材２０、第１の補強部材３０、タッチパネル４０、及び、表示装置５０に加えて、第２の補強部材３５を備えている。

この第２の補強部材３５は、粘着剤を介して、第１の補強部材３０の本体部３１の下面に固定されており、表示装置５０の背面を覆っている。この第２の補強部材３５は、上述の第１の補強部材３０を構成する材料と同様の材料で構成されている。なお、粘着剤に代えて、第１の補強部材３０と第２の補強部材３５をビス止めしてもよい。

また、本実施形態では、感圧センサ６０が、この第２の補強部材３５と支持部材８０Ｅとの間に設けられている。この感圧センサ６０は、粘着剤を介して第２の補強部材３５の下面に貼り付けられていると共に、粘着剤を介して支持部材８０Ｅに貼り付けられている。

同様に、シール部材７０も、第２の補強部材３５と支持部材８０Ｅとの間に設けられている。このシール部材７０は、粘着剤を介して第２の補強部材３５の下面に貼り付けられていると共に、粘着剤を介して支持部材８０Ｅに貼り付けられている。また、本実施形態では、第２の補強部材３５の下面にその外縁に沿って凹部３５１が形成されていると共に、支持部材８０Ｅが平坦な部材から構成されている。

また、本実施形態では、第３実施形態と同様に、補強部材３０を介してカバー部材２０と表示装置５０を連結すると共に、カバー部材２０と表示装置５０との間にタッチパネル４０を挟み込むので、パネルユニット１０Ｅの強度を向上することができる。このため、入力装置１Ｅの表示領域が大型化しても感圧センサ６０が圧力を正確に検出することができ、検出精度の更なる向上を図ることができる。また、カバー部材２０を薄くできるので、入力装置１Ｅの薄型化や軽量化を図ることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、第３実施形態の変形例で説明したパネルユニットの離反制限手段（図１４参照）を、第４実施形態や第５実施形態の入力装置１Ｄ、１Ｅに追加してもよい。

１、１Ｂ〜１Ｅ・・・入力装置
１０、１０Ｂ〜１０Ｅ・・・パネルユニット
２０・・・カバー部材
３０・・・補強部材
３５・・・第２の補強部材
４０・・・タッチパネル
５０、５０Ｂ・・・表示装置
６０、６０Ｂ・・・感圧センサ
６２・・・第１の電極シート
６２１・・・第１の基材
６２２、６２２Ｂ、６２２Ｃ・・・上部電極
６３・・・第２の電極シート
６３１・・・第２の基材
６３２・・・下部電極
６４、６４Ｂ、６４Ｃ・・・スペーサ
６４４，６４４Ｂ・・・開口
６５・・・弾性部材
７０・・・シール部材

Claims

位置入力機能を少なくとも有するパネルユニットと、
前記パネルユニットを介して印加された押圧力を検出する感圧センサと、を備え、
前記感圧センサは、
開口を有するスペーサと、
前記スペーサを介して対向配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板において、前記開口に対応する位置に設けられた第１の電極と、
前記第２の基板において、前記開口に対応する位置に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極と、を備え、
前記第１の電極の中心及び前記第２の電極の中心は、平面視において、前記開口の中心に対して所定方向にそれぞれ偏心しており、
前記所定方向は、前記パネルユニットの中心に向かう方向であることを特徴とする入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記開口は円形状であることを特徴とする入力装置。
請求項１又は２に記載の入力装置であって、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、平面視において、前記開口における前記所定方向の側の半分の領域に配置されていることを特徴とする入力装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載の入力装置であって、
前記開口の中心が、平面視において、前記スペーサの中心に対して前記所定方向と実質的に同一の方向の側に偏心していることを特徴とする入力装置。