JP7035102B2 - せん断力を検出可能な情報入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ユーザがパネル部材上を押圧操作することで情報入力を可能にした情報入力装置、とくにせん断力を検出可能な情報入力装置に関する。
現在普及している多くのタッチパネルでは、入力の検出に静電容量方式が用いられており、入力時の指の座標の検出や接触面積の測定が可能である。また、指の接触面積の変化を利用して、現行のタッチパネル表面への垂直方向の力を測定することも知られている。
近年は、現行のタッチパネル表面への水平方向の力を測定することで、多様な操作を可能にすることも提案されている（非特許文献１参照）。
非特許文献１に開示されたタッチパネルは、タッチパネル表面にソフトゲル層、ハードコート層が順に積層された構造をとる。ソフトゲル層は、厚さ１ｍｍ程度の透明なシリコーン樹脂によるゲル（KE-1052（A/B），信越シリコーン製）であり、厚さ０．１５ｍｍ程度の透明なポリ塩化ビニルシートからなるハードコート層（Digio2，ナカバヤシ製）である。ソフトゲル層は、ハードコート層からの力入力により変形を受ける。ソフトゲル層の非圧縮性の特性により、ソフトゲル層はその柔軟性にもかかわらず上下方向への変位を大きく生じることはない。一方で、水平方向の変位に関しては、素材の非圧縮性は障害にならない。つまり、本構造は、垂直方向には比較的に固く、水平方向には大変位を許す弾性の異方性を強く持っている。したがって、ユーザが押し込み動作をしている際の指の水平方向への座標変化をタッチパネルで取得すると同時に、この取得した指の変位ｘ及びゲルのばね定数ｋに基づいてフックの法則（Ｆ＝ｋｘ）により水平方向の力Ｆを検出する。
中井優理子、工藤慎也、岡崎龍太、梶本裕之、栗林英範、「ゲルのせん断変形を用いたタッチパネルにおける水平方向入力」、情報処理学会インタラクション2014、p.212―215
しかしながら、非特許文献１に開示されたタッチパネルでは、タッチパネル表面に設けられたソフトゲル層が柔軟性を有する材料であるため、繰り返される入力に対する耐久性に乏しい。
また、タッチパネルの表面にソフトゲル層及びハードコート層が積層されるため、この積層体によって光学特性が低下し、タッチパネル画面の視認性も悪い。
したがって、本発明は、耐久性及び視認性に優れ、かつ、せん断力を検出可能な情報入力装置を提供することを目的としている。
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。
本発明に係る情報入力装置の特徴構成は、カバーパネルと、カバーパネルの周縁部を背面から支持する支持部を備えた筐体と、カバーパネルの周縁部と筐体の前記支持部との間に配置され、カバーパネル表面に対する水平方向入力を検出するための枠状のせん断力センサと、せん断力センサに接続された検出回路と、を備えている。
この構成により、せん断力センサがカバーパネルの周縁部と筐体の支持部との間に配置され、せん断力センサがカバーパネルによって保護されるため、繰り返される入力に対する耐久性に優れる。
また、せん断力センサが枠状であるため、中央のディスプレイ表示領域の光学特性は低下せず、タッチパネル画面の視認性も向上する。
１つの態様として、枠状のせん断力センサが、カバーパネル側から第１電極部材、弾性部材、第２電極部材の順で積層された構造をとると好適である。
ここで、第１電極部材は、少なくとも枠部を有する第１基板と、第１基板の弾性部材との対向面に、直線パターンで配置されている帯状の第１電極と、第１基板に設けられ、第１電極と接続されている第１引き回し配線と、を備えている。
また、第２電極部材は、少なくとも枠部を有する第２基板と、第２基板の弾性部材との対向面に、第１電極と平行かつ平面視で第１電極と一部が重なるように配置されている帯状で一対の第２電極と、第２基板に設けられ、第２電極と接続されている第２引き回し配線と、を備えている。
なお、枠状のせん断力センサが、第１電極部材と第２電極部材の配置を入れ替えて積層された構造をとってもよい。
この構成により、せん断力センサが枠状であっても、電極間の静電容量変化を測定することで、弾性部材の変形に伴う水平方向の電極移動を検出でき、それにより十分にせん断力を検出することできる。
また、上記した枠状のせん断力センサが弾性部材を有する構成において、１つの態様として、第１基板及び第２基板が、枠部の内径から内側に突出する舌片部を各々有し、第１引き回し配線及び第２引き回し配線が舌片部の端部まで引き回されていると好適である。
この構成により、別途ＦＰＣを圧着する工程が不要となり、また部品点数も減る。さらに、電気信頼性も向上する。
また、上記した枠状のせん断力センサが弾性部材を有する構成において、検出回路の基板が筐体側に固定されている場合には、前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうち前記カバーパネル側に位置する電極部材の舌片部を撓ませて、舌片部の先端を検出回路の基板に設けられたコネクタに差し込んでいると好適である。
逆に、検出回路の基板がカバーパネル側に固定されている場合には、前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうち前記筐体側に位置する電極部材の舌片部を撓ませて、舌片部の先端を検出回路の基板に設けられたコネクタに差し込んでいると好適である。
これらの構成により、せん断力センサに力が印加されて弾性部材が水平方向へ変形したときに、第１電極部材又は第２電極部材の枠状部と検出回路の基板に設けられたコネクタとの距離が変化しても、撓ませた部分によって距離の変化を吸収できる。したがって、第１電極部材又は第２電極部材のずれが妨げられたり、第１電極部材又は第２電極部材の舌片部が破損したりするおそれがない。
なお、情報入力装置がスマートフォンや携帯ゲーム機などである場合、カバーパネルの形状は、矩形であるのが一般的である。このとき、カバーパネルの形状が矩形であれば、枠状のせん断力センサの枠形状も矩形となる。
上記した枠形状が矩形のせん断力センサの枠形状においては、一態様として、第１電極が、第１基板の枠部のうち少なくとも１辺に、当該辺に沿って配置され、一対の第２電極が、第２基板の枠部のうち、第１基板の第１電極が配置された辺と対向する辺に、当該辺に沿って配置されていると好適である。より好ましくは、第１電極が、第１基板の枠部のうち平行な２辺に１本ずつ、これらの辺に沿って配置され、一対の第２電極が、第２基板の枠部のうち、第１基板の第１電極が配置された２辺と対向する２辺に１組ずつ、これらの辺に沿って配置されている。
この構成により、カバーパネル２に対するＸ方向又はＹ方向のいずれかと、Ｚ方向の力を検出することができる。
また、上記した枠形状が矩形のせん断力センサの枠形状においては、一態様として、前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部の４辺に１本ずつ、これらの辺に沿って配置されてもよい。このとき、一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部の４辺に１組ずつ、これらの辺に沿って配置される。
この構成により、カバーパネル２に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向の力を検出することができる。
また、上記した枠形状が矩形のせん断力センサの枠形状においては、一態様として、第１電極が、第１基板の枠部のうち少なくとも１辺に、複数個の直線部分からなるジグザグパターンで配置され、一対の第２電極が、第２基板の枠部のうち、第１基板の第１電極が配置された辺と対向する辺に、第１電極のジグザグパターンの直線部分の数だけ配置されていると好適である。より好ましくは、第１電極が、第１基板の枠部のうち平行な２辺に１本ずつ、複数個の直線部分からなるジグザグパターンで配置され、一対の第２電極が、第２基板の枠部のうち、第１基板の第１電極が配置された２辺と対向する２辺に、第１電極のジグザグパターンの直線部分の数だけ配置される。
この構成により、１辺のみ又は対向する２辺のみに第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂを設けるだけで、カバーパネル２に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向の力を検出することができる。スマートフォンなどは、２辺の額縁が狭いため、本実施形態が好適である。
また、上記した枠形状が矩形のせん断力センサの枠形状においては、一態様として、第１電極が、第１基板の枠部のうち平行な２辺であって中央部を除く両側に１本ずつ、これらの辺に沿って配置されてもよい。このとき、一対の第２電極が、第２基板の枠部のうち、第１基板の第１電極が配置された２辺と対向する２辺に２組ずつ、これらの辺に沿って配置される。
この構成により、せん断力のみならず、せん断力からカバーパネル２を回転させる力（モーメント）を検出できる。
また、上記した枠状のせん断力センサが弾性部材を有する構成において、一態様として、筐体が、カバーパネルの端面を取り囲むように、支持部から立ち上がる枠状の側壁部を備えており、当該側壁部からせん断力センサ及びカバーパネルの外縁は距離を保っていると好適である。
この構成により、側壁部でカバーパネルの端面が保護されるため、カバーパネルの端面に指が触れたときに怪我をしたり、情報入力装置が落下したときにカバーパネルが割れたりしにくくなるからである。また、側壁部から距離と保つことで、弾性部材が水平方向へ変形したときに、カバーパネルの端面が筐体の側壁部と接触して破損することを防げる。
この前記筐体が側壁部を備える構成において、一態様として、前記カバーパネルの端面と前記筐体の前記側壁部との間に、緩衝部材が設けられていると好適である。
この構成により、ゴミなどが前述の隙間に溜まって外観を損ねることを防止できる。
また、カバーパネルの操作面のうち少なくともせん断力入力を行う領域の摩擦係数がそれ以外の領域の摩擦係数よりも大きいと好適である。
この構成により、操作面で指が滑り過ぎることが無く、せん断力による入力がより容易になる。
また、本発明は、前記カバーパネルの背面中央に、静電容量方式のタッチセンサが貼合されている情報入力装置も権利の対象とすることができる。
本発明に係る情報入力装置では、耐久性及び視認性に優れ、かつ、せん断力を検出することができる。
情報入力装置の斜視図 図１のＩＩ－ＩＩ断面図 図２のせん断力センサ近傍の拡大図 第１及び第２実施形態のせん断力センサの平面図 第１実施形態における図４のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図 第１実施形態における図４のＩＶ－ＩＶ断面図 第１実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図 第１実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図 相互容量、せん断力、法線方向の力の関係を示すための模式的断面図 相互容量、せん断力、法線方向の力の関係を示すための模式的断面図 相互容量、せん断力、法線方向の力の関係を示すための模式的断面図 第２実施形態における図４のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図 第２実施形態における図４のＩＶ－ＩＶ断面図 第２実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図 第２実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図 第２実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図 第３実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図 第３実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図 第３実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図 第４実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図 第４実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図 第４実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図 せん断力センサの筐体への装着状態の別の例を示す断面図 せん断力センサの筐体への装着状態の別の例を示す断面図 第１電極部材の舌片部を撓ませて検出回路と接続する例を示す図 第２電極部材の舌片部を撓ませて検出回路と接続する例を示す図 カバーパネルにおける摩擦係数を大きくした領域の例を示す図 キャリブレーションを説明するフローチャート 本発明の情報入力装置によって実現可能な用途の例を示す図 別のせん断力センサ近傍の拡大図
以下、せん断力を検出可能な情報入力装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［情報入力装置の実施形態１］
（１）情報入力装置の全体構造
まず、せん断力センサ４を装着する情報入力装置１の構成について、図１～図８に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、情報入力装置１は、矩形のカバーパネル２と、カバーパネル２の周縁部２Ａを背面から支持する支持部３Ｂを備えた筐体３と、カバーパネル２の周縁部２Ａと筐体３の支持部３Ｂとの間に配置され、カバーパネル２表面に対する水平方向入力を検出するためのせん断力センサ４を含むせん断力検出手段とを備えている。
カバーパネル２は、例えばソーダガラスや強化ガラス等を用いたガラス板により構成することができ、本実施形態ではガラス薄板としている。これ以外にも、ポリメチルメタクリレートやポリカーボネート等の樹脂材料や、有機無機ハイブリッド材料等を用いてカバーパネル２を構成しても良い。
また、カバーパネル２として、例えばカバーパネル２に対する利用者のタッチ操作に基づいて、その操作位置となるＸ－Ｙ座標を検知する所謂タッチ入力機能を備えるものを採用すれば、圧力の検出とＸ－Ｙ座標の検知の両方を行うことができ、装置の利便性が高まる。タッチ入力機能を備えるものにおいては、抵抗膜方式、静電容量方式、及び電磁誘導方式などから選択できる。本実施形態においては、図２に示すように、静電容量方式のタッチセンサ６がカバーパネル２の背面中央に貼合されることにより、タッチ入力機能を付与している。
せん断力検出手段は、図２に示すように、カバーパネル２の周縁部２Ａと筐体３のカバーパネル２を支える支持部３Ｂとに挟まれるように設けられたせん断力センサ４、及び、そのせん断力センサ４からの出力信号を処理する信号処理回路等の検出回路５から構成されている。
筐体３は、図１及び図２に示すように、さらにカバーパネル２の端面を取り囲むように、支持部３Ｂから立ち上がる枠状の側壁部３Ｃを備えている。すなわち、筐体３の側壁部３Ｃで囲まれた空間が、カバーパネル２及びせん断力センサ４の収容部３Ａとなる。
筐体３の材料としては、公知の樹脂や金属を用いることができる。
（２）せん断力センサの基本構造
以下、せん断力センサ４の構成について説明する。図３は図２のせん断力センサ４近傍の拡大図であり、図４は第１及び第２実施形態のせん断力センサの平面図である。図５は第１実施形態における図４のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図であり、図６は第１実施形態における図４のＩＶ－ＩＶ断面図である。また、図７は第１実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図であり、図８は第１実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図である。
図３～図８に示すように、情報入力装置１に用いられるせん断力センサ４は、枠状で、カバーパネル２側から第１電極部材４２、弾性部材４１、第２電極部材４３の順で積層された構造をとる。枠状の第１電極部材４２、弾性部材４１及びカバーパネル２の外径は、弾性部材４１の水平方向への変形を考慮したうえで、筐体３の収容部３Ａの寸法に合わせる。すなわち、これらの外縁は筐体３の側壁部３Ｃから距離を保つ。また、枠状の第１電極部材４２、弾性部材４１及び第２電極部材４３の内径は、カバーパネル２の背面に設けられたタッチセンサ６よりも大きくなるように合わせる。
第１電極部材４２は、第１基板４２ａと、帯状の第１電極４２ｂと、ＧＮＤ層４２ｄとを備えている（図５及び図７参照）。
第１基板４２ａは、長方形状をした枠部４Ａと、枠部４Ａの一方の長辺において内径から内側に突出する舌片部４Ｂとを有する。
第１電極４２ｂは、帯状電極である。第１電極４２ｂは、第１基板４２ａの弾性部材４１との対向面であって短辺に１本ずつ、具体的には第１電極４２ｂ１、第１電極４２ｂ２として第１基板４２ａの短辺に沿った直線パターンで配置されている。
ＧＮＤ層４２ｄは、第１基板４２ａの弾性部材４１側とは反対側の面に配置されている。
なお、図６及び図７に示すように、第１電極４２ｂ１と第１電極４２ｂ２とは、舌片部４Ｂを有する長辺側の一端において第１引き回し配線４２ｃにより接続されている。さらに第１引き回し配線４２ｃは、枝分かれして最終的に舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
第２電極部材４３は、第２基板４３ａと、第２電極４３ｂとを備えている（図５及び図８参照）。
第２基板４３ａは、第１基板４２ａと同一形状、同一寸法の基材である。
第２電極４３ｂは、各々が帯状電極であり、並列する２本を一対とする。一対の第２電極４３ｂ，４３ｂは、第２基板４３ａの弾性部材４１との対向面であって短辺に１組ずつ、第１電極４２ｂと平行かつ平面視で第１電極４２ｂと一部が重なるように配置されている。
具体的には第２電極４３ｂ１と第２電極４３ｂ２の組と、第２電極４３ｂ３と第２電極４３ｂ４の組として配置されている。
第１電極部材４２のＧＮＤ層４２ｄは、ノイズ対策として設けられるが、省略することもできる。第１電極部材４２のＧＮＤ層４２ｄを設ける場合には、少なくとも平面視で第２電極部材４３の第２電極４３ｂと第１電極部材４２の第１電極４２ｂとを覆う領域にベタで形成されるのが好ましい。
なお、図６及び図８に示すように、互いに別の短辺に設けられた第２電極４３ｂ１と第２電極４３ｂ３とは、舌片部４Ｂを有する長辺側の一端において第２引き回し配線４３ｃにより接続されている。さらに第２電極４３ｂ１と第２電極４３ｂ３とを接続する第２引き回し配線４３ｃは、枝分かれして最終的に舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
同様に、互いに別の短辺に設けられた第２電極４３ｂ２と第２電極４３ｂ４とは、舌片部４Ｂを有しない長辺側の一端において第２引き回し配線４３ｃにより接続されている。さらに、第２電極４３ｂ２の他端にも第２引き回し配線４３ｃが接続され、最終的に舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
前述の第１電極部材４２のＧＮＤ層４２ｄは、さらに平面視で第２電極部材４３の第２引き回し配線４３ｃと第１電極部材４２の第１引き回し配線４２ｃとを覆う領域に、コネクタ５２に挿入する舌片部４Ｂの端部を除きベタで形成されていているのがより好ましい。図示した例では、舌片部４Ｂの端部を除く部分全面と枠部４Ａ全面のベタである。
弾性部材４１は、第１電極部材４２と第２電極部材４３との間に挟まれてこれらと一体化しており、カバーパネル２表面に対する垂直方向、水平方向入力の力によって変形するものである。なお、弾性部材４１は、枠部４Ａのみを有し、図６に示すように舌片部４Ｂは有さない。
図３に示すように、せん断力センサ４とカバーパネル２との間、せん断力センサ４と筐体３の支持部３Ｂとの間には、それぞれ枠状の接着部材８が配置されている。
本実施形態によれば、カバーパネル２に対するＸ方向とＺ方向の力を検出することができる。
（３）相互容量、せん断力、法線方向の力の関係
以下、第１電極４２ｂと一対の第２電極４３ｂ，４３ｂとの相互容量と、せん断力、さらには法線方向（Ｚ方向）の力との関係を説明する。ここではＸ方向について考えるため、図９～図１１に、第１電極４２ｂ１と一対の第２電極４３ｂ１，４３ｂ２の位置関係を断面図として示す。図９～図１１は、相互容量、せん断力、法線方向の力の関係を示すための模式的断面図である。
図９は、カバーパネル２を介してせん断力センサ４に力が印加されていない状況を示している。この状況での、第１電極４２ｂ１と第２電極４３ｂ１，４３ｂ２の平面の法線方向の距離をｚ０とする。
図１０に示すように、カバーパネル２を介してせん断力センサ４を－Ｚ方向に押圧した場合、圧力の強さに応じて第１電極４２ｂ１は第２電極４３ｂ１，４３ｂ２に近づく。つまり、距離がｚ０からｚ０－Δｚになる。この場合、距離が近づけば近づくほど電極間に溜まる電荷は大きくなるから、重なりＡの相互容量Ｃ１及び重なりＢの相互容量Ｃ２は、どちらもΔｚに応じて増加する。
弾性部材４１の変形が弾性領域である場合、Δｚは力Ｆｚに比例するので、力Ｆｚと相互容量Ｃ１及びＣ２の関係は、概ね下記の式１で表わせる。
ここで、式中のＣ１ ０とＣ２ ０は、それぞれ無負荷状態のＣ１とＣ２の値であり、キャリブレーション時に測定されて記憶されている値である。
したがって、カバーパネル２を介してせん断力センサ４を－Ｚ方向に押圧したときの静電容量の変化によって－Ｚ方向の力Ｆｚを検出することができる。
（式１）
Figure 0007035102000001
一方、図１１に示すように、カバーパネル２を介してせん断力センサ４で＋Ｘ方向に押圧（せん断力）が発生した場合を考える。その場合、第１電極４２ｂ１は圧力の強さに応じて移動する。この場合、重なりＡの相互容量Ｃ１及び重なりＢの相互容量Ｃ２は、Δｘに応じて変化する。すなわち、第１電極４２ｂ１と第２電極４３ｂ２との間の静電容量が増加し、第１電極４２ｂ１と他方の第２電極４３ｂ１との間の静電容量が減少する。
弾性部材４１の変形が弾性領域である場合、Δｘは力Ｆｘに比例するので、力Ｆｘと相互容量Ｃ１及びＣ２の関係は、概ね下記の式２で表わせる。
したがって、カバーパネル２を介してせん断力センサ４を＋Ｘ方向に押圧したときの静電容量の変化によって、＋Ｘ方向の力Ｆｘを検出することができる。
（式２）
Figure 0007035102000002
上記説明は、第１電極４２ｂ１と一対の第２電極４３ｂ１，４３ｂ２についてであったが、対辺に設けられた第１電極４２ｂ２と一対の第２電極４３ｂ３，４３ｂ４についても同様である。
なお、本発明は１辺に第１電極４２ｂ１と一対の第２電極４３ｂ１，４３ｂ２を設けるだけ（図示せず）でも構わないが、本実施形態では、さらに対向する辺にも第１電極４２ｂ２と一対の第２電極４３ｂ３，４３ｂ４を設けられているので、より正確にせん断力を検出できる。例えば、カバーパネル２の操作面のうち端の１点において指によるせん断入力を行う場合、カバーパネル２が板面に垂直な軸の周りに回転移動してしまい、１辺の電極だけでは検出誤差が生じる。これに対して対向辺にも電極があれば、検出誤差をキャンセルできる。
（４）せん断力センサの各部材について
第１基板４２ａ及び第２基板４３ａは、例えばフィルム等であって、材質としては、フレキシブル基板に使用可能な材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ樹脂などの汎用樹脂を挙げることができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂や、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアリル系耐熱樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂を用いることもできる。
第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂの材料としては、金、銀、銅、若しくはニッケルなどの金属、あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを用いることができる。これらの形成方法としては、スクリーン印刷などの各種印刷法などが挙げられる。また、第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂは、銅や金などの金属箔を貼り付け、レジストで保護されていない部分の金属箔をエッチング処理することによって形成することもできる。
弾性部材４１は、シリコーンエラストマー、ウレタンエラストマーなどの各種エラストマー、そのゲル状物質や発泡体が用いられる。また弾性部材４１の厚みは、０．１ｍｍ～１ｍｍが好ましい。より好ましくは、０．１ｍｍ～０．２ｍｍである。
接着部材８は、例えば糊等の接着剤、両面粘着テープ等の粘着層が用いられる。
〔実施形態２〕
実施形態１では第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂを、短辺のみに配置したが、本発明で用いるせん断力センサ４は、これに限定されない。例えば、第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂを、短辺のみならず、長辺にも配置してもよい。
図１４は第２実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図である。図１５は第２実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図である。図１６は第２実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図である。
本実施形態では、第１電極部材４２において、図１４に示すように、第１電極４２ｂが、第１基板４２ａの弾性部材４１との対向面であって４辺に１本ずつ、具体的には第１電極４２ｂ１、第１電極４２ｂ２、第１電極４２ｂ３、第１電極４２ｂ４として第１基板４２ａの４辺に沿った直線パターンで配置されている。
また、第２電極部材４３において、図１５に示すように、一対の第２電極４３ｂ，４３ｂが、第２基板４３ａの弾性部材４１との対向面であって４辺に１組ずつ、第１電極４２ｂと平行かつ平面視で第１電極４２ｂと一部が重なるように配置されている。
具体的には第２電極４３ｂ１と第２電極４３ｂ２の組、第２電極４３ｂ３と第２電極４３ｂ４の組、２電極４３ｂ５と第２電極４３ｂ６の組及び第２電極４３ｂ７と第２電極４３ｂ８の組として配置されている。
なお、第１電極部材４２において、図１４に示すように、第１電極４２ｂ１～４２ｂ４は、３つの角部において第１引き回し配線４２ｃにより接続されている。さらに舌片部４Ｂを有する辺に配置された第１電極４２ｂ４から舌片部４Ｂの端部まで、第１引き回し配線４２ｃが引き回されている。
一方、第２電極部材４３において、図１２、図１５及び図１６に示すように、互いに別の短辺に設けられた第２電極４３ｂ１と第２電極４３ｂ４とは、舌片部４Ｂを有しない長辺側の一端において、弾性部材４１と対向しない面に引き回された第２引き回し配線４３ｃにより、スルーホールを介して接続されている。さらに、第２電極４３ｂ１の他端にもスルーホールを介して第２引き回し配線４３ｃが接続され、当該第２引き回し配線４３ｃは舌片部４Ｂの端部まで弾性部材４１と対向しない面上を引き回されている。
同様に、互いに別の短辺に設けられた第２電極４３ｂ２と第２電極４３ｂ３も、舌片部４Ｂを有しない長辺側の一端において、弾性部材４１と対向しない面に引き回された第２引き回し配線４３ｃにより、スルーホール（図示せず）を介して接続されている。さらに、第２電極４３ｂ２の他端にもスルーホール（図示せず）を介して第２引き回し配線４３ｃが接続され、当該第２引き回し配線４３ｃは舌片部４Ｂの端部まで弾性部材４１と対向しない面上を引き回されている。
また、図１３、図１５及び図１６に示すように、互いに別の長辺に設けられた第２電極４３ｂ５と第２電極４３ｂ８とは、同じ短辺側の一端において、弾性部材４１と対向しない面に引き回された第２引き回し配線４３ｃにより、スルーホール（図示せず）を介して接続されている。さらに舌片部４Ｂを有する辺に配置された第２電極４３ｂ８にスルーホール４６を介して第２引き回し配線４３ｃが接続され、当該第２引き回し配線４３ｃは舌片部４Ｂの端部まで弾性部材４１と対向しない面上を引き回されている。
同様に、互いに別の短辺に設けられた第２電極４３ｂ６と第２電極４３ｂ７も、同じ短辺側の一端において、弾性部材４１と対向しない面に引き回された第２引き回し配線４３ｃにより、スルーホールを介して接続されている。さらに舌片部４Ｂを有する辺に配置された第２電極４３ｂ７にスルーホールを介して第２引き回し配線４３ｃが接続され、当該第２引き回し配線４３ｃは舌片部４Ｂの端部まで弾性部材４１と対向しない面上を引き回されている。
図１２は第２実施形態における図４のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図であり、図１３は第２実施形態における図４のＩＶ－ＩＶ断面図である。
その他の点については、本実施形態は上記実施形態１と同様である。
本実施形態によれば、カバーパネル２に対する３分力（Ｘ方向とＹ方向とＺ方向の力）を検出することができる。
なお、本発明でカバーパネル２に対する３分力を検出する場合、短辺、長辺の一つずつに電極を設けるだけ（図示せず）でも構わないが、本実施形態では、さらに対向する短辺及び長辺にも電極を設けられているので、より正確にせん断力を検出できる。前述のようにカバーパネル２が板面に垂直な軸の周りに回転移動してしまい、短辺、長辺一つずつの電極だけでは検出誤差が生じる。これに対して対向辺にも電極があれば、検出誤差をキャンセルできる。
〔実施形態３〕
また、実施形態２では、全ての辺に第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂを設けることによりカバーパネル２に対する３分力を検出したが、他の構成によってもよい。
図１７は第３実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図である。図１８は第３実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図である。図１９は第３実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図である。
本実施形態では、第１電極部材４２において、図１７に示すように、第１電極４２ｂが、第１基板４２ａの弾性部材４１との対向面であって短辺に１本ずつ、具体的には第１電極４２ｂ５、第１電極４２ｂ６としてZ字状に直線が何度も折れ曲がっているパターン（所謂、ジグザグパターン）で配置されている。図１７では、ジグザグパターンの山谷が３個ずつであり、各ジグザグパターンの６箇所の直線部分が第１基板４２ａの４辺（ＸＹ方向）に対して４５°の角度の傾き（図中のＸ´方向及びＹ´方向）を有する例が示されている。
なお、図示した例に限定されず、ジグザグパターンの直線部分は、６箇所を超えても、６箇所未満でもよい。
また、第２電極部材４３において、図１８に示すように、ＸＹ方向に対して傾斜する一対の第２電極４３ｂ，４３ｂが、第２基板４３ａの弾性部材４１との対向面であって短辺に６組ずつ、第１電極４２ｂのジグザグパターンの６箇所の直線部分と平行かつ平面視で第１電極４２ｂと一部が重なるように配置されている。
具体的には、第１電極４２ｂ５に対しては、舌片部４Ｂを有しない長辺側から、第２電極４３ｂ９と第２電極４３ｂ１０のＹ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ１１と第２電極４３ｂ１２のＸ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ１３と第２電極４３ｂ１４のＹ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ１５と第２電極４３ｂ１６のＸ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ１７と第２電極４３ｂ１８のＹ´方向に傾く組及び第２電極４３ｂ１９と第２電極４３ｂ２０のＸ´方向に傾く組として、順次配置される。
一方、第１電極４２ｂ６に対しては、舌片部４Ｂを有しない長辺側から、第２電極４３ｂ２１と第２電極４３ｂ２２のＸ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ２３と第２電極４３ｂ２４のＹ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ２５と第２電極４３ｂ２６のＸ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ２７と第２電極４３ｂ２８のＹ´方向に傾く組、第２電極４３ｂ２９と第２電極４３ｂ３０のＸ´方向に傾く組及び第２電極４３ｂ３１と第２電極４３ｂ３２のＹ´方向に傾く組として、順次配置される。
なお、第１電極部材４２において、図１７に示すように、第１電極４２ｂ５と第１電極４２ｂ６とは、舌片部４Ｂを有する長辺側の一端において第１引き回し配線４２ｃにより接続されている。さらに第１引き回し配線４２ｃは、枝分かれして最終的に舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
一方、第２電極部材４３において、図１８に示すように、ＸＹ方向に対して傾斜する第２電極４３ｂ９～４３ｂ３２は、第２基板４３ａの長辺に平行伸びる第２引き回し配線４３ｃと各々接続されている。第２引き回し配線４３ｃの第２電極４３ｂ９～４３ｂ３２と接続されている端とは反対側である他端は、図中に黒丸で示す部分に設けられたスルーホール（図示せず）を介して、第２基板４３ａの弾性部材４１と対向しない面にて引き回される。
第２引き回し配線４３ｃは、図１９に示すように、第２基板４３ａの弾性部材４１と対向しない面において短絡して４本に集約され、舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
具体的には、Ｘ´方向に傾く左側（図を平面視したときの左右で定義）の第２電極４３ｂ１１，４３ｂ１５，４３ｂ１９，４３ｂ２１，４３ｂ２５及び４３ｂ２９が短絡される。また、Ｘ´方向に傾く右側の第２電極４３ｂ１２，４３ｂ１６，４３ｂ２０，４３ｂ２１，４３ｂ２５及び４３ｂ２９が短絡される。
一方、Ｙ´方向に傾く左側の第２電極４３ｂ９，４３ｂ１３，４３ｂ１７，４３ｂ２３，４３ｂ２７及び４３ｂ３１が短絡される。また、Ｙ´方向に傾く右側の第２電極４３ｂ１０，４３ｂ１４，４３ｂ１８，４３ｂ２４，４３ｂ２８及び４３ｂ３２が短絡される。
なお、この例では、集約された第２引き回し配線４３ｃのうち２本が、他の２本と交差するため、この交差部分はスルーホール（図示せず）を介して第２基板４３ａの弾性部材４１と対向する面を経由している（図１８，図１９参照）。
その他の点については、本実施形態は上記実施形態２と同様である。
本実施形態によれば、対向する２辺のみに第１電極４２ｂ及び第２電極４３ｂを設けるだけで、カバーパネル２に対する３分力（Ｘ方向とＹ方向とＺ方向の力）を検出することができる。スマートフォンなどは、２辺の額縁が狭いため、本実施形態が好適である。
なお、本実施形態において検出されるせん断力は、４５°傾いたＸ´方向とＹ´方向の力（Ｆｘ´，Ｆｙ´）であるが、下記の式３のように、ＦｘとＦｙに変換することも可能である。
（式３）
Figure 0007035102000003
なお、本発明は１辺に電極を設けるだけ（図示せず）でも構わないが、本実施形態では、さらに対向する辺にも電極が設けられているので、より正確にせん断力を検出できる。例えば、カバーパネル２の操作面のうち端の１点において指によるせん断入力を行う場合、カバーパネル２が板面に垂直な軸の周りに回転移動してしまい、１辺の電極だけでは検出誤差が生じる。これに対して対向辺にも電極があれば、検出誤差をキャンセルできる。
〔実施形態４〕
また、せん断力のみならず、せん断力からカバーパネル２を回転させる力（モーメント）を検出できるように構成してもよい。
図２０は第４実施形態のせん断力センサの第１電極部材を示す平面図である。図２１は第４実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す平面図である。図２２は第４実施形態のせん断力センサの第２電極部材を示す背面図である。
本実施形態では、図２０に示すように、第１電極４２ｂが、第１基板４２ａの弾性部材４１との対向面であって長辺の中央部を除く両側に１本ずつ、具体的には図面の平面視で左下に第１電極４２ｂ７、右下に第１電極４２ｂ８、左上に第１電極４２ｂ９、右上に第１電極４２ｂ１０として帯状に配置されている。
また、図２１に示すように、一対の第２電極４３ｂ，４３ｂが、第２基板４３ａの弾性部材４１との対向面であって長辺の両端に１組ずつ、具体的には図面の平面視で左下に第２電極４３ｂ３３と第２電極４３ｂ３４の組、右下に第２電極４３ｂ３５と第２電極４３ｂ３６の組、左上に第２電極４３ｂ３７と第２電極４３ｂ３８の組、右上に第２電極４３ｂ３９と第２電極４３ｂ４０の組として配置されている。
なお、第１電極部材４２において、図２０に示すように、第１電極４２ｂ７と第１電極４２ｂ８の間、第１電極４２ｂ７と第１電極４２ｂ９の間、第１電極４２ｂ９と第１電極４２ｂ１０の間は、第１引き回し配線４２ｃにより接続されている。さらに第１引き回し配線４２ｃは、舌片部４Ｂに近い第１電極４２ｂ７から舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
一方、第２電極部材４３において、図２１に示すように、第２電極４３ｂ３３～４０は、それぞれ第２基板４３ａの短辺側の一端に第２引き回し配線４３ｃが接続されている。第２引き回し配線４３ｃの第２電極４３ｂ３３～４０と接続されている端とは反対側である他端は、図中に黒丸で示す部分に設けられたスルーホール（図示せず）を介して、第２基板４３ａの弾性部材４１と対向しない面にて引き回される。
第２引き回し配線４３ｃは、図２２に示すように、第２基板４３ａの弾性部材４１と対向しない面において短絡して４本に集約され、舌片部４Ｂの端部まで引き回されている。
具体的には、第２電極４３ｂ３３と第２電極４３ｂ３８、第２電極４３ｂ３４と第２電極４３ｂ３７、第２電極４３ｂ３５と第２電極４３ｂ４０、第２電極４３ｂ３６と第２電極４３ｂ３９が短絡される。
その他の点については、本実施形態は上記実施形態２と同様である。
本実施形態によれば、せん断力のみならず、せん断力からカバーパネル２を回転させる力（モーメント）を検出できる。
第１電極４２ｂ７、第１電極４２ｂ８、第１電極４２ｂ９および第１電極４２ｂ１０を、それぞれ検出電極１、検出電極２、検出電極３および検出とした場合、検出電極１と検出電極ｋ（ｋは１～４の整数）の間の静電容量をＣｋとすると、カバーパネル２に対する各力（Ｆｙ：Ｙ方向のせん断力、Ｆｚ：Ｚ方向の力、Ｍｙ：カバーパネル上面の中心を通るＹ軸に平行な軸回りのモーメント、Ｍｚ：カバーパネル上面の中心を通るＺ軸に平行な軸回りのモーメント）は、例えば、カバーパネルの形状や検出電極の配置が点対称である場合には、下記の式４のように表わされる。
（式４）
Figure 0007035102000004
ただし、カバーパネルの形状や検出電極の配置が点対称でない場合には、これらの式に適宜補正項を入れる。
［その他実施形態］
（１）上記の各実施形態では、カバーパネル２の端面を取り囲むように、支持部３Ｂから立ち上がる枠状の側壁部３Ｃを備えている筐体３にせん断力センサ４を装着した例（図２参照）について説明したが、本発明の情報入力装置１は、本発明の情報入力装置１は、これに限定されない。
例えば、図２３に示すように、筐体３は側壁部３Ｃを無くしても構わない。しかし、筐体３が側壁部３Ｃを備えている方がより好ましい。何故ならば、カバーパネル２の端面が露出していると、カバーパネル２の端面に指が触れたときに怪我をしたり、情報入力装置１が落下したときにカバーパネル２が割れやすくなったりするからである。
（２）上記の各実施形態では、せん断力センサ４の外径は、弾性部材４１の水平方向への変形を考慮したうえで、筐体３の収容部３Ａの寸法に合わせている。すなわち、せん断力センサ４に力が印加されていない状況では、カバーパネル２の４辺における端面と筐体３の側壁部３Ｃとの間には０．１ｍｍ以上の何もない隙間が常に存在する。せん断力センサ４の弾性部材４１の硬度が低いほど、又は、厚みが厚いほど、カバーパネル２の移動が大きくなるので隙間を広くとることになる。しかし、本発明の情報入力装置１は、これに限定されない。
例えば、図２４に示すように、この隙間に緩衝部材９を設けてよい。弾性部材４１が水平方向へ変形したときに、カバーパネル２の端面が筐体３の側壁部３Ｃと接触して破損しないように十分な寸法の隙間を作ってしまうと、ゴミなどが隙間に溜まってしまい、外観を損ねるおそれがある。そこで、隙間に緩衝部材９を設けておくことによって、隙間の寸法を最小限の寸法とすることができる。なお、緩衝部材９は、せん断力センサ４に力が印加されていない状況で、カバーパネル２の端面及び筐体３の側壁部３Ｃのうち、両方に密着していてもよいし、いずれか一方のみに密着もよい。また、緩衝部材９を設ける場合でも、隙間が大きいと外観を損ねるので、緩衝部材９を設ける隙間は０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。
緩衝部材９の材料としては、せん断力センサ４の弾性部材４１と同様に、シリコーンエラストマー、ウレタンエラストマーなどの各種エラストマー、そのゲル状体や発泡体などの材料を用いることができる。
なお、図２４においては、緩衝部材９が、カバーパネル２の４辺における端面と筐体３の側壁部３Ｃとの間の隙間のみならず、せん断力センサ４の端面と筐体３の側壁部３Ｃとの間の隙間にも及んでいる。緩衝部材９は、カバーパネル２の４辺における端面と筐体３の側壁部３Ｃとの間の隙間のみに存在してもよいが、せん断力センサ４の端面と筐体３の側壁部３Ｃとの間の隙間にも及んでいる方がより好ましい。何故ならば、緩衝部材９の面積が大きい方が、カバーパネル２による圧縮に対する緩衝部材９の耐久性に優れ、又、隙間にも緩衝部材９を配置しやすいからである。
（３）上記の各実施形態では、せん断力センサ４からの出力信号を処理する信号処理回路等の検出回路５の基板５１の固定について詳しく説明していないが、本発明の情報入力装置１は、検出回路５の基板５１が筐体３側に固定される場合には、図２５に示ように、第１電極部材４２及び第２電極部材４３のうちカバーパネル２側に位置する電極部材の舌片部４Ｂを撓ませて、舌片部４Ｂの先端を検出回路５の基板５１に設けられたコネクタ５２に差し込むことが好ましい。
何故ならば、せん断力センサ４に力が印加されて弾性部材４１が水平方向へ変形したときに、第１電極部材４２と第２電極部材４３とがずれる必要があるからである。つまり、検出回路５の基板５１が筐体３側に固定される場合には、カバーパネル２側に位置する電極部材である第１電極部材４２の枠状部４Ａと検出回路５の基板５１に設けられたコネクタ５２との距離が変化するため、この距離の変化を吸収できないと第１電極部材４２のずれが妨げられたり、第１電極部材４２の舌片部４Ｂが破損したりするおそれがある。
また、第１電極部材４２の舌片部４Ｂを撓ませる代わりに、第１電極部材４２の第１基板４２ａにウレタン樹脂フィルムなどの柔らかい材料を用いてもよい。
これに対して、本発明の情報入力装置１は、検出回路５の基板５１がカバーパネル２側に固定される場合には、図２６に示ように、第１電極部材４２及び第２電極部材４３のうち筐体３側に位置する電極部材の舌片部４Ｂを撓ませて、舌片部４Ｂの先端を検出回路５の基板５１に設けられたコネクタ５２に差し込むことが好ましい。
また、筐体３側に位置する電極部材である第２電極部材４３の舌片部４Ｂを撓ませる代わりに、第２電極部材４３の第２基板４３ａにウレタン樹脂フィルムなどの柔らかい材料を用いてもよい。
（４）さらに、本発明の情報入力装置１は、カバーパネル２の操作面のうち少なくともせん断力入力を行う領域の摩擦係数がそれ以外の領域の摩擦係数よりも大きくなるようにしてもよい。
一般にスマートフォンなどのカバーパネル２の操作面は、ガラス板であればフッ素系のコーティング剤で表面処理がされて指の滑りがよくなっている。操作面のせん断力入力を行う領域の摩擦係数を上記範囲のように大きくすることで、せん断力による入力がより容易になる。また、せん断力入力を行う領域を超えて、例えば全面的に、操作面の摩擦係数を大きくしてもよい。
例えば、コーティング剤による表面処理をしないことで操作面の摩擦係数を大きくすることができる。また、ゴム、エラストマー及び樹脂フィルムなどの摩擦係数の高いシートをカバーパネル２に貼ることで操作面の摩擦係数を大きくすることができる。また、インプリント、フォトリソグラフィ、印刷を用いるほか、注型成形又は射出成形によって作成した表面微細凹凸を有する成形品を貼るなどの微細凹凸加工をカバーパネル２に施すことで操作面の摩擦係数を大きくすることができる。また、カバーパネル２に突起や窪みを作ることで摩擦係数を大きくすることができる。なお、突起はボタン状や線状など任意の形状とすることができる。
図２７は、カバーパネルにおける摩擦係数を大きくした領域の例を示す図である。 図２７の（ａ）では、カバーパネル２のディスプレイ表示領域外に摩擦係数を大きくした領域２Ｃを設けている。また、図２７の（ｂ）では、カバーパネル２のディスプレイ表示領域２Ｂ内に摩擦係数を大きくした領域２Ｃを設けている。上記（ｂ）に示す例においては、表示品質を妨げる恐れもあるので、せん断力による入力を行うとき以外は、上記したゴムなどのシートを取り外し可能にしてもよい。
（５）上記の各実施形態では、せん断力センサ４が、カバーパネル２側から第１電極部材４２、弾性部材４１、第２電極部材４３の順で積層された構造をとっているが、図３０に示すように、第１電極部材４２と第２電極部材４３の積層配置を入れ替えてもよい。すなわち、せん断力センサ４を、カバーパネル２側から第２電極部材４３、弾性部材４１、第１電極部材４２の順で積層された構造としてもよい。
なお、図３０に示す例では、第１電極部材４２にＧＮＤ層４２ｄは設けられず、第２電極部材４３にＧＮＤ層４３ｄが設けられている。さらに詳しくは、第２電極部材４３のＧＮＤ層４３ｄは、第２基板４３ａの弾性部材４１側とは反対側の面に配置されている。
また、このように第１電極部材４２と第２電極部材４３の積層配置を入れ替えた場合、上記（３）において第１電極部材４２と第２電極部材４３のいずれの舌片部４Ｂを撓ませかも変更される。その他の点については、上記の各実施形態と同様である。
（６）上記の各実施形態では、せん断力センサ４の枠状形状を長辺と短辺とからなる長方形状としているが、短辺と長辺とで電極配置を入れ替えてもよい。また、辺の長さが同じ正方形でもよい。さらには、矩形（本明細祖では、長方形と正方形の総称をいう）以外の多角形であってもよい。
（７）また、上記の各実施形態では、第１基板４２ａ及び第２基板４３ａが、枠部４Ａの内径から内側に突出する舌片部４Ｂを有しているが、舌片部４Ｂを設けずに枠部４Ａのみからなっていてもよい。この場合、別途ＦＰＣを実装する。
（８）また、上記の各実施形態では、静電容量方式のタッチセンサ６がカバーパネル２の背面中央に貼合されることにより、カバーパネル２にタッチ入力機能を付与しているが、静電容量方式のタッチセンサ６を設けなくてもよい。また、カバーパネル２にタッチ入力機能そのものを付与しなくてもよい。
［キャリブレーション］
本発明の情報入力装置１では、弾性部材４１の材料には前述の樹脂が用いられるが、過度な力が印加された場合、力が除荷されても弾性部材４１が元の形に復元せず、それが測定誤差となるおそれがある。
そこで、図２８に示すように、カバーパネル２の背面に設けられたタッチセンサ６によるカバーパネル２の操作面への物体の接触又は近接の有無の情報から、キャリブレーションを行なうことで、弾性部材４１が形状の非復元の問題を解決できるようにするのが好ましい。
［用途例］
以上、耐久性及び視認性に優れ、かつ、せん断力を検出することができる本発明の情報入力装置について説明をしたが、そのような情報入力装置１によって実現可能な用途の一例を下記に示す。
（１）例えば、スマートフォンや携帯ゲーム機などで、図２９の（ａ）に示すように、ディスプレイ表示領域２Ｂ外に親指を当てて操作する。このときディスプレイ７の画面には、地図アプリが表示されている。親指によってカバーパネル２に印加されるせん断力Ｆｘ、Ｆｙの力に応じて画面移動を行ない、親指によってカバーパネル２に印加される押圧力Ｆｚの力に応じて拡大、ダブルタップで縮小、といった操作を行なう。これによって、片手のみの操作で、地図アプリの操作が可能となる。
（２）また、別の例として、図２９の（ｂ）に示すように、ディスプレイ表示領域２Ｂにトラックポイント１０を示す「〇」を表示させて、そこに触れてせん断力の入力を行なう。
（３）また、別の例として、図２９の（ｃ）に示すように、ディスプレイ表示領域２Ｂにトラックポイント１０を示す「〇」を表示させ、これらの表示が左右の親指で操作できるようになっている。このときのせん断力センサ４の電極構造は、実施形態４に示したせん断力からモーメント力を検出するものである。レーシングゲームアプリ上で、Ｍｘの大きさをハンドルの切る角度、Ｆｘの大きさをアクセルとブレーキとすることで、直感的で操作性の良いゲーム体験ができる。
本発明の情報入力装置は、携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ、カーナビゲーション装置、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、遊技機、及び、タブレット等の電子機器に有効利用され、電子機器の多機能化及び操作性の向上を図るために利用できる。
１ ：情報入力装置
２ ：カバーパネル
２Ａ ：周縁部
２Ｂ ：ディスプレイ表示領域
２Ｃ ：摩擦係数を大きくした領域
３ ：筐体
３Ａ ：開口部
３Ｂ ：支持部
３Ｃ ：側壁部
４ ：せん断力センサ
４Ａ ：枠部
４Ｂ ：舌片部
５ ：検出回路
６ ：タッチセンサ
７ ：表示装置
８ ：接着部材
９ ：緩衝部材
１０ ：トラックポイント
４１ ：弾性部材
４２ ：第１電極部材
４２ａ ：第１基板
４２ｂ，４２ｂ１～１０ ：第１電極
４２ｃ ：第１引き回し配線
４２ｄ ：ＧＮＤ層
４３ ：第２電極部材
４３ａ ：第２基板
４３ｂ，４３ｂ１～４０ ：第２電極
４３ｃ ：第２引き回し配線
４３ｄ ：ＧＮＤ層
４６ ：スルーホール
５１ ：基板
５２ ：コネクタ

Claims (16)

  1. カバーパネルと、
    前記カバーパネルの周縁部を背面から支持する支持部を備えた筐体と、
    前記カバーパネルの前記周縁部と前記筐体の前記支持部との間に配置され、前記カバーパネル表面に対する水平方向入力を検出するための枠状のせん断力センサと、
    前記せん断力センサに接続された検出回路と、を備えている情報入力装置であって、
    前記枠状のせん断力センサが、前記カバーパネル側から第１電極部材、弾性部材、第２電極部材の順で積層された構造をとり、
    前記第１電極部材が、
    少なくとも枠部を有する第１基板と、
    前記第１基板の前記弾性部材との対向面に、直線パターンで配置されている帯状の第１電極と、
    前記第１基板に設けられ、前記第１電極と接続されている第１引き回し配線と、を備え、
    前記第２電極部材が、
    少なくとも枠部を有する第２基板と、
    前記第２基板の前記弾性部材との対向面に、前記第１電極と平行かつ平面視で前記第１電極と一部が重なるように配置されている帯状で一対の第２電極と、
    前記第２基板に設けられ、前記第２電極と接続されている第２引き回し配線と、を備え、
    前記弾性部材が、前記第１電極および一対の前記第２電極を全て覆っている、情報入力装置。
  2. 前記枠状のせん断力センサが、前記第１電極部材と前記第２電極部材の配置を入れ替えて積層された構造をとる請求項１に記載の情報入力装置。
  3. 前記第１基板及び前記第２基板が、前記枠部の内径から内側に突出する舌片部を各々有し、
    前記第１引き回し配線及び前記第２引き回し配線が前記舌片部の端部まで引き回されている請求項１又は請求項２のいずれかに記載の情報入力装置。
  4. 前記検出回路の基板が前記筐体側に固定され、
    前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうち前記カバーパネル側に位置する電極部材の前記舌片部を撓ませて、前記舌片部の先端を前記検出回路の前記基板に設けられたコネクタに差し込んでいる請求項３に記載の情報入力装置。
  5. 前記検出回路の基板が前記カバーパネル側に固定され、
    前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうち前記筐体側に位置する電極部材の前記舌片部を撓ませて、前記舌片部の先端を前記検出回路の前記基板に設けられたコネクタに差し込んでいる請求項３に記載の情報入力装置
  6. 前記カバーパネルの形状が、矩形である請求項１～５のいずれかに記載の情報入力装置。
  7. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部のうち少なくとも１辺に、当該辺に沿って配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部のうち、前記第１基板の前記第１電極が配置された辺と対向する辺に、当該辺に沿って配置されている請求項６に記載の情報入力装置。
  8. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部のうち平行な２辺に１本ずつ、これらの辺に沿って配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部のうち、前記第１基板の前記第１電極が配置された２辺と対向する２辺に１組ずつ、これらの辺に沿って配置されている請求項７に記載の情報入力装置。
  9. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部の４辺に１本ずつ、これらの辺に沿って配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部の４辺に１組ずつ、これらの辺に沿って配置されている請求項７に記載の情報入力装置。
  10. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部のうち少なくとも１辺に、複数個の直線部分からなるジグザグパターンで配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部のうち、前記第１基板の前記第１電極が配置された辺と対向する辺に、前記第１電極のジグザグパターンの直線部分の数だけ配置されている請求項６に記載の情報入力装置。
  11. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部のうち平行な２辺に１本ずつ、複数個の直線部分からなるジグザグパターンで配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部のうち、前記第１基板の前記第１電極が配置された２辺と対向する２辺に、前記第１電極のジグザグパターンの直線部分の数だけ配置されている請求項１０に記載の情報入力装置。
  12. 前記第１電極が、前記第１基板の前記枠部のうち平行な２辺であって中央部を除く両側に１本ずつ、これらの辺に沿って配置され、
    一対の前記第２電極が、前記第２基板の前記枠部のうち、前記第１基板の前記第１電極が配置された２辺と対向する２辺に２組ずつ、これらの辺に沿って配置されている請求項７に記載の情報入力装置。
  13. 前記筐体が、前記カバーパネルの端面を取り囲むように、前記支持部から立ち上がる枠状の側壁部を備えており、当該側壁部から前記せん断力センサ及び前記カバーパネルの外縁は距離を保っている請求項１～１２のいずれかに記載の情報入力装置。
  14. 前記カバーパネルの端面と前記筐体の前記側壁部との間に、緩衝部材が設けられている請求項１３に記載の情報入力装置。
  15. 前記カバーパネルの操作面のうち少なくともせん断力入力を行う領域の摩擦係数がそれ以外の領域の摩擦係数よりも大きい請求項１～１４のいずれかに記載の情報入力装置。
  16. 前記カバーパネルの背面中央に、静電容量方式のタッチセンサが貼合されている請求項１～１５のいずれかに記載の情報入力装置。
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