WO2013161784A1 - 操作入力装置および情報表示装置 - Google Patents

Abstract

操作入力装置（１）は、情報表示装置（２）が収容される凹部（５００）を有する筐体（５０）を備える。筐体（５０）の基部（５０１）には、平膜状の圧電素子（１０）およびこれに接続するコントロールＩＣ（５１）が内蔵されている。コントロールＩＣ（５１）は、情報表示装置（２）のデバイスＩＣ（７１）に接続されている。筐体（５０）の基部（５０１）における圧電素子（１０）の装着領域をユーザの指が触れると、そのタッチ位置と押込量に応じた検出信号が圧電素子（１０）から出力される。コントロールＩＣ（５１）は、検出信号に基づいて操作情報を生成し、情報表示装置（２）のデバイスＩＣ（７１）へ出力する。デバイスＩＣ（７１）は、操作情報に応じた表示を行う。

Description

操作入力装置および情報表示装置

　本発明は、スマートフォン等の携帯型情報表示装置に対して、操作入力を行う操作入力装置に関する。

　現在、スマートフォンやタブレットパソコンのように、ユーザが手で持ちながら、表示された情報を確認する情報表示装置が各種考案されている。

　このような情報表示装置では、ユーザは情報表示装置本体を手で持ちながら、指で操作入力を行うものが一般的である。そして、この操作入力手段としては、情報表示装置の表面に、平板状のディスプレイに重ねて配置されたタッチパネルを用いることが多い。この場合、ユーザは、表示画面上のタッチパネルを指で触ることにより、操作入力を行う。

　また、従来、表示画面上のタッチパネルとともに、背面側にタッチパッドを備えた情報表示装置も、例えば特許文献１，２に示すように、考案されている。

　特許文献１，２に示す情報表示装置では、背面側のタッチパッドは、表面側のタッチパネルによる操作入力の補助入力用として利用されている。

特開２０１０－１０８０６１号公報 特開２０１０－１４０４１７号公報

　上述の従来技術に示すように、表面のタッチパネルで主たる操作入力を行う情報表示装置では、タッチパネルを頻繁に触るため、指の脂等によって非常に汚れやすく、表示画面の視認性が低下してしまうことがある。また、これを防ぐためには、頻繁に表示画面上に付いた汚れを拭き取らなくてはならず、ユーザにとって面倒である。

　また、上述の背面側にタッチパッドを備える情報表示装置において、背面側のタッチパッドで、表面側のタッチパネルと同等の複雑な操作入力を実現することは、従来の技術では容易でなかった。さらに、このように複雑な操作入力を可能しようとすると、より複雑な検出機構を要する必要があり、情報表示装置が大型化してしまう。

　したがって、本発明の目的は、情報表示装置をユーザが手持ちしながら操作入力を行っても、当該情報表示装置の表示画面の汚れを軽減し、且つ、従来の表面で操作入力を行う情報表示装置と同等の操作入力を行うことができる操作入力装置を提供することにある。

　この発明は、操作入力に応じた情報を表示する表示部を表面側に備えた情報表示装置に対して、操作入力を行う操作入力装置に関し、次の特徴を備える。操作入力装置は、平膜状の圧電素子と操作情報生成部とを備える。平膜状の圧電素子は、対向する第１主面および第２主面を有する圧電フィルムと、第１主面に形成された第１電極と、第２主面に形成された第２電極とを有し、押圧位置に応じた検出信号を生成する平膜状の圧電素子と、を備える。操作情報生成部は、検出信号から操作入力情報を生成する。そして、少なくとも平膜状の圧電素子は、情報表示装置の背面側に配置されている。

　この構成では、情報表示装置の背面側に配置した平膜状の圧電素子により、押圧位置と押圧力とを検出することができる。これにより、単に操作されたことを検出するだけでなく、位置と押圧力の２種類のパラメータで操作情報を形成でき、より多様な操作入力情報を、背面の平膜状の圧電素子の操作だけで実現できる。

　また、この発明の操作入力装置の第１電極および第２電極は、静電容量検出用電極と圧電電圧検出用電極とから形成されていることが好ましい。

　この構成では、位置検出と押圧力検出とを個別の検出信号から得られるので、これら２つの操作情報を容易且つ確実に取得することができる。

　また、この発明の操作入力装置の圧電フィルムは、少なくとも一軸方向に延伸処理（以下、単に「一軸延伸」と称する。）したポリ乳酸からなることが好ましい。

　この構成では、圧電フィルムに好適な材料例を示している。一軸延伸したポリ乳酸は、圧電定数が比較的高く、誘電率が低いため圧電出力定数が大きい。したがって、圧電フィルムにポリ乳酸を用いれば、タッチによる押込量の検出感度が高くなる。これにより、１枚の圧電フィルムのみの構成でありながら、従来の静電容量検出用のタッチパネルと感圧センサとを重ね合わせた構造よりも、タッチ位置及び押圧力の双方で高精度な検出を行うことができる。さらに、ポリ乳酸は、焦電性がないため、指等がタッチパネル表面に触れた際に、体温が伝わっても、押込量（押圧力）の検出電圧に影響を与えない。したがって、圧電フィルムとしてポリ乳酸を用いた場合、ＰＶＤＦ等の焦電性を有する圧電フィルムを用いた場合と比較すると、体温が伝達されないような複雑な機構を付与する必要が無い。

　また、この発明の操作入力装置は、次の構成であることが好ましい。操作入力装置は、平膜状の圧電素子と操作情報生成部とが略同一平面上に配置され、平板状で所定の弾性を有する基部を有する筐体を備える。この操作入力装置は、筐体の基部を情報表示装置の背面に当接させて配置する。

　この構成では、操作入力装置の具体的な形状の一例を示す。この構成では、操作入力装置が情報表示装置とは別の筐体を有するものであるので、情報表示装置に対して後付けすることができる。

　また、この発明の操作入力装置の圧電素子は、基部の内部に埋め込まれているか、もしくは基部の内壁面に貼り付けられていることが好ましい。

　この構成では、操作入力装置の圧電素子を筐体に配置する具体的な一例を示す。このように、筐体内に圧電素子を埋め込むことで、圧電素子を外部環境から保護することができる。この際、基部の弾性を適宜設定することで、外部からの押込による筐体の基部の変位に応じて圧電フィルムも変位する。したがって、圧電素子を基部に埋め込むことによる位置や押圧力の検出感度の低下は殆ど生じない。

　また、この発明の操作入力装置の筐体は、次の構成であることが好ましい。筐体は、基部に直交し、基部の外周に沿って形成された側部を備える。基部および側部によって情報表示装置をはさみ込む構造からなる。

　この構成では、操作入力装置を情報表示装置の背面側に簡単に固定することができる。

　また、この発明の操作入力装置の圧電素子は、側部から所定距離離間した位置に配置されていることが好ましい。

　この構成では、基部の押込による変位量が少ない側部付近が位置および押圧力の検出範囲に入らないので、確実に位置および押圧力を検出することができる。

　また、この発明の操作入力装置では、基部は、圧電素子が配置される領域の略中央領域の弾性が該中央領域以外の弾性よりも高いことが好ましい。

　この構成では、側部から遠く押圧力による変位が大きい中央領域の変位を適宜規制し、中央領域以外での押圧力による変位に略等しくすることができる。これにより、圧電素子における押圧位置による変位量の差を低減することができる。

　また、この発明の操作入力装置では、基部には、圧電素子に沿って延びる溝が形成されていることが好ましい。

　この構成では、溝を有することにより、基部による変位が生じやすくなり、より軽い押込から位置および押圧力検出を行うことができる。

　また、この発明の操作入力装置では、圧電素子は、情報表示装置の背面側に内蔵されており、情報表示装置に対して一体形成されていてもよい。

　この構成では、操作入力装置が情報表示装置に一体形成されており、全体としての形状を簡素化することができる。

　また、この発明の操作入力装置では、圧電素子は複数であってもよい。

　この構成では、複数の圧電素子の操作入力情報を用いることができ、より多様な操作入力が可能にある。

　また、この発明の情報表示装置は、上述の操作入力装置が接続された情報表示装置に関するものであり、次の特徴を有する。情報表示装置は、表示部に操作入力情報に基づく操作位置を示すマークを表示する表示制御部を備える。

　この構成では、背面側の圧電素子を用いた操作入力状態を、表面の表示画面で確認することができる。これにより、ユーザが直接見えない操作状態（指の置き位置）等を、容易に確認することができる。

　また、この発明の情報表示装置では、表示制御部は、操作入力情報の変化に基づいてマークの表示態様を変化させることが好ましい。

　この構成では、操作状態の変化を、表示画面で容易に確認することができる。

　また、この発明の情報表示装置では、表示制御部は、操作入力情報における位置検出情報の変化からマークの表示態様を変化させる。

　また、この発明の情報表示装置では、表示制御部は、操作入力情報における押圧力検出情報の変化からマークの表示態様を変化させる。

　これらの構成では、操作入力情報の具体例として、位置や押圧力を用いる場合を示している。

　ユーザが手持ちしながら操作入力を行っても、当該情報表示装置の表示画面の汚れを軽減し、且つ、従来の表面で操作入力を行う情報表示装置と同等の操作入力を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置と情報表示装置の分離状態での斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置の二面図および断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置を情報表示装置に装着した状態での斜視図である。 本発明の操作入力装置を装着した情報表示装置の使用態様を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子１０の配置態様および外部からの押込があった状態での伸長状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧電素子１０の平面図と、当該平面図におけるＡ－Ａ’断面図、Ｂ－Ｂ’断面図、Ｃ－Ｃ’断面図、Ｄ－Ｄ’断面図である。 本発明の実施形態に係る操作入力装置１と情報表示装置２との機能ブロック図である。 情報表示装置２の表示部７２に表示されるポインタを移動させる機能を、操作入力装置１の圧電素子１０による操作入力によって実現させる方法を示すフローチャートである。 ポインタの表示態様およびターゲットマークの表示態様を説明するための情報表示装置２の表面側を見た図である。 ユーザの指の操作に応じたターゲットマークの表示および消去を実現させる方法を示すフローチャートである。 情報表示装置２の表示部７２に表示されるターゲットマークを移動させる機能およびターゲットマークの移動からアイコン関連付けられた機能を実行する機能を実現させる方法を示すフローチャートである。 情報表示装置２の表示部７２の表示画面を拡大表示する機能を実現させる第１の方法を示すフローチャートである。 情報表示装置２の表示部７２の表示画面を拡大表示する機能を実現させる第２の方法を示すフローチャートである。 第２の拡大表示制御方法を用いた表示画面の拡大態様を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子の配置領域の筐体の態様を示す拡大平面図、および側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子の配置領域の筐体の態様を示す拡大平面図および側面図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報表示装置の斜視図である。 本発明の第４の実施形態の情報表示装置の機能ブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る情報表示装置の斜視図である。 本発明の第５の実施形態の情報表示装置の機能ブロック図である。

　本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置と情報表示装置の分離状態での斜視図である。

　本実施形態に係る操作入力装置１は、図１、図２、図３に示すように、スマートフォン等の携帯型の情報表示装置２に装着される。操作入力装置１が装着される情報表示装置２は、略直方体形状のデバイス本体７０を備える。情報表示装置２のデバイス本体７０の表面には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の薄型表示デバイスによって形成される表示画面が組み込まれている。なお、当該表示画面の表面側にタッチパネルを備えてもよいが必須ではなく、備えなくてもよい。情報表示装置２のデバイス本体７０は、一対の長手側面と、長手側面に直交する一対の短手側面と、を備える。この短手側面の一方に、外部の電子部品等との接続のためのインターフェースポート７４が形成されている。

　操作入力装置１は、図２に示すように、情報表示装置２の背面から長手側面の両方および短手側面の一方を覆う形状からなる。図２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置の正面図であり、図２（Ｂ）は操作入力装置の側面図であり、図２（Ｃ）は操作入力装置の断面図である。

　操作入力装置１は、筐体５０、平膜状の圧電素子１０、コントロールＩＣ５１、コネクタケーブル５２，５３、インターフェース部材６０を備える。

　筐体５０は、ＡＢＳやＰＣ等の一般的なハード系の有機素材や、ウレタンやシリコン等の所定の弾性を有するエラストマによって形成されている。筐体５０は、基部５０１と、それぞれが本発明の側部に相当する短手側部５０２および長手側部５０３，５０４と、を備える。素材としてエラストマを選択した場合には、情報表示装置２の全側面を覆うように側部を形成してもよい。

　基部５０１は、図２（Ａ）に示すように、正面視（平面視）して略矩形である。基部５０１の短手方向の長さは、情報表示装置２の幅（横の長さであり短手方向の長さ）よりも側壁分だけ長い。基部５０１の長手方向の長さは、情報表示装置２の長さ（縦の長さであり長手方向の長さ）に応じて適宜設定されている。本実施形態の場合であれば、情報表示装置２の短手側面は一方のみ覆う形状であるので、基部５０１の長手方向の長さは、情報表示装置２の長さよりも所定長さだけ短い。

　基部５０１の長手方向の一方端には、短手方向に沿って延びる形状の短手側部５０２が形成されている。短手側部５０２の高さ（基部５０１に直交する方向の長さ）は、情報表示装置２の厚みと同程度である。

　基部５０１の短手方向の両端には、長手方向に沿って延びる形状の長手側部５０３，５０４が形成されている。長手側部５０３，５０４の高さ（基部５０１に直交する方向の長さ）は、情報表示装置２の厚みと同程度である。

　短手側部５０２の高さと長手側部５０３，５０４の高さは同じである。短手側部５０２と長手側部５０３，５０４は基部５０１の外周に沿って連続する形状で形成されている。

　このような形状により、筐体５０には、基部５０１、短手側部５０２、および長手側部５０３，５０４によって囲まれる凹部５００が備えられる。

　このような形状からなる操作入力装置１の筐体５０に対して、情報表示装置２は、当該情報表示装置２の背面が基部５０１の凹部５００側の面に当接するように装着される。図３は、本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置を情報表示装置に装着した状態での斜視図である。図３（Ａ）は表面側を見た斜視図であり、図３（Ｂ）は背面側を見た斜視図である。図３に示すように、情報表示装置１は、基部５０１、短手側部５０２、および長手側部５０３，５０４によって四方から挟まれるようにして、筐体５０に固定される。筐体５０がハード系の有機樹脂である場合には、表示装置２に筐体５０が装着された状態で、表示装置２の裏面と筐体５０の基部５０１の内側の面には０．５～１ｍｍ程度の隙間が形成されている。基部５０１に対する外部からの押圧力により、この隙間の分だけ基部５０１は表示装置２側に変形可能とされている。あるいは、圧電素子１０のある部分にのみ上述したような隙間が設けられるようにしても良い。例えば、圧電素子１０のまわりに所定の数のエンボスなどを設け、このエンボスが表示装置２の裏面に接触し、圧電素子１０のある部分の基部５０１が表示装置２の裏面から強制的に浮かされているような構造とする事ができる。

　圧電素子１０は、具体的な構成は後述するが平膜状からなり、図１、図２に示すように、当該平膜面が基部５０１の主面に平行になるように筐体５０の基部５０１内に装着されている。圧電素子１０は、基部５０１における短手側部５０２と反対側の端部に近い所定位置に装着されている。

　図４は、本発明の操作入力装置を装着した情報表示装置の使用態様を示す斜視図である。

　このように、圧電素子１０は、操作入力装置１が装着された情報表示装置２をユーザが片手で幅方向の両端から挟むように持った状態において、人差し指や中指が届く範囲に圧電素子１０の押圧位置や押圧力の検出範囲が重なるように、筐体５０の基部５０１に装着されている。なお、本実施形態では、基部５０１の内部に圧電素子１０を埋め込んで装着する例を示したが、基部５０１の外面や情報表示装置１側の面に配置してもよい。いずれの態様にしても、後述する圧電素子１０を用いて、筐体５０が可撓性を有するものであれば、押圧位置や押圧力は確実に検出することができる。

　コントロールＩＣ５１およびコネクタケーブル５２は、圧電素子１０と同様に、基部５０１の内部に装着されている。圧電素子１０とコントロールＩＣ５１とは、コネクタケーブル５２によって接続されている。この構造により、圧電素子１０から出力される各種検出信号は、コントロールＩＣ５１へ伝送される。

　インターフェース部材６０は、短手側部５０２の凹部５００側の面に装着されている。コネクタケーブル５３は、基部５０１から短手側部５０２に亘って装着されている。コントロールＩＣ５１とインターフェース部６０は、コネクタケーブル５３によって接続されている。この構造により、コントロールＩＣ５１から出力される操作情報は、インターフェース部６０に伝送される。インターフェース部６０は、情報表示装置２が操作入力装置１に装着された状態において、情報表示装置２のインターフェースポート７４に接続している。これにより、コントロールＩＣ５１から出力された操作情報は、情報表示装置２へ伝送される。情報表示装置２は、この操作情報に基づいて、後述するような各種の制御処理を実行する。

　ここで、圧電素子１０の筐体５０に対する、より具体的な配置態様を、図５を参照して説明する。図５（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子１０の配置態様を示す、拡大平面図であり、図５（Ｂ）は圧電素子１０の配置範囲の側面図である。図５（Ｃ）は、外部からの押込があった状態での伸長状態を示す圧電素子１０の配置範囲の側面図である。

　図５に示すように、平膜状の圧電素子１０は、筐体５０の基部５０１に対して、矩形の第１方向が筐体５０の長手側部５０３，５０４を結ぶ方向と一致し、第２方向が長手側部５０３，５０４の延びる方向と一致するように、装着される。このような装着構成を用いることで、圧電フィルム１００の第１方向の両端に長手側部５０３，５０４が配置される。基部５０１の背面を図５（Ｃ）のように押し込んだ場合、長手側部５０３，５０４が基部５０１に直交する方向に延びる形状であるので、基部５０１における長手側部５０３，５０４の接続されている両端は、当該押込に対して変位し難い。したがって、圧電フィルム１００の第１方向の両端が長手側部５０３，５０４によって支持される構造となる。これにより、基部５０１が押し込まれた場合、基部５０１および基部５０１に装着された圧電素子１０（圧電フィルム１００）は、図５（Ｃ）に示すように、第１方向に沿って伸長する。この伸長により圧電素子１０に押込量に応じた電荷が発生し、当該電荷による電圧を検出することで、押込量を検出することができる。

　この際、平膜状の圧電素子１０は、基部５０１に対して、当該基部５０１の幅方向に沿って長手側部５０３，５０４から所定距離の余白長で離間する、中央の領域に配置されている。このように、長手側部５０３，５０４から余白長をもって離間して配置することにより、基部５０１の背面側からの押込によって変位（伸長）し難い長手側部５０３，５０４付近が検出範囲にならず、押込によってより変位（伸長）し易い領域を検出範囲とすることができる。これにより、検出感度を向上することができる。さらに、検出範囲内における変位量の差を軽減することもできる。なお、この余白長は、設計的事項であり、コントロールＩＣ５１によって生成される操作情報に対する検出感度や変位量の差の許容範囲に応じて適宜設定することができる。

　次に、圧電素子１０の具体的な構造について、図６を参照して説明する。

　図６は、本発明の第１の実施形態に係る圧電素子１０の平面図と、当該平面図におけるＡ－Ａ’断面図、Ｂ－Ｂ’断面図、Ｃ－Ｃ’断面図、Ｄ－Ｄ’断面図である。なお、図６の電極パターンは一例であり、第１線状電極、第２線状電極、第３線状電極および第４線状電極の配設個数はこれに限るものではなく、タッチパネルの仕様に応じて、これらの個数は適宜決定されている。

　圧電素子１０は、圧電フィルム１００、保護層３０，４０、後述するパターンで形成された圧電検出用電極および静電容量検出用電極を備える。

　圧電フィルム１００は、互いに対向する第１主面１００ＳＴと第２主面１００ＳＢを備える矩形状の平膜からなる。圧電フィルム１００は、少なくとも一方向に延伸された（一軸延伸された）Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。なお、図６では、圧電フィルム１００は、第１方向と第２方向との長さが同じであるが、例えば、上述の図１、図２、図５等に示すように、第１方向の長さと第２方向との長さとが異なっていてもよい。

　ＰＬＬＡは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。

　なお延伸倍率は３～８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。尚、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合と同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことが出来る。

　また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。

　また、ＰＬＬＡは比誘電率が約２．５と非常に低いため、ｄを圧電定数とし、ε^Ｔを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／ε^Ｔ）が大きな値となる。したがって、圧電定数ｄ_１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の押込量の検出感度を十分に得ることができる。

　ここではＰＬＬＡを例として示したが、焦電性を補償する回路などと併用させることによりＰＶＤＦやポリ尿素などの焦電性を有する圧電有機材料を圧電フィルム１００として用いることもできる。同様にＰＺＴ、ＺｎＯ、ＡｌＮなどの無機系圧電材料を薄膜化して用いてもよい。

　このような特性を有するＰＬＬＡからなる圧電フィルム１００の第１主面１００ＳＴには、静電容量検出用電極となる複数の第１線状電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆと、押圧力検出用電極となる第３線状電極１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ，１３Ｉ，１３Ｊ，１３Ｋ，１３Ｌが図１，図２に示すようなパターンで形成されている。これら複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆと、線状電極１３Ａ～１３Ｌは、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極のいずれかを用いるのが好適である。また、銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。

　複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆは、同じ形状からなる。具体的に、例えば、第１線状電極１１Ａは、複数の幅広部１１１と複数の幅狭部１１２と一対の端部用の幅広部１１３を備える。各幅広部１１１は、正方形からなる。幅狭部１１２は幅に対して長さの長い矩形状からなる。端部用の幅広部１１３は、略二等辺三角形からなる。複数の幅広部１１１と複数の幅狭部１１２は、第１線状電極１１Ａの延びる方向に沿って、交互に並ぶように接続されている。この際、各幅広部１１１は、正方形の対角線と幅狭部１１２に対する接続方向とが平行になるように、幅狭部１１２に接続される。さらに、各幅広部１１１は、当該対角線を形成する一対の頂角で、幅狭部１１２に接続される。

　第１線状電極１１Ａの延びる方向の両端には、端部用の幅広部１１３が備えられている。複数の幅広部１１１と複数の幅狭部１１２とからなる連続の電極パターンの両端は、幅狭部１１２によって端部用の幅広部１１３へ接続されている。この際、端部用の幅広部１１３は、二等辺三角形の頂角で幅狭部１１２に接続されている。

　複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆは、圧電フィルム１００の第１主面１００ＳＴにおける第１方向に沿って延びるように形成されている。複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆは、第１主面１００ＳＴにおける前記第１方向と直交する第２方向に沿って、所定間隔をおいて形成されている。この際、複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆは、それぞれの幅広部１１１が第１方向に沿った同じ位置となるように、言い換えれば、それぞれに幅広部１１１が第２方向に沿って配列されるように、形成されている。

　ここで、第１方向と第２方向は、圧電フィルム１００の一軸延伸方向９００に対して略４５°の角度を成す方向に設定されている。略４５°とは、例えば４５°±１０°程度を含む角度をいう。これらの角度は、用途に基いて適宜決定されるべき設計事項である。

　複数の第３線状電極１３Ａ～１３Ｌは、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆの外径形状に沿う形状で、当該第１線状電極１１Ａ～１１Ｆから離間して形成されている。

　具体的には、第３線状電極１３Ａは、第１線状電極１１Ａにおける第１線状電極１１Ｂと反対側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ａから離間して形成されている。

　第３線状電極１３Ｂは、第１線状電極１１Ａにおける第１線状電極１１Ｂ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ａから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｃは、第１線状電極１１Ｂにおける第１線状電極１１Ａ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｂから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｂ，１３Ｃは、第１線状電極の幅広部１１１および端部の幅広部１１３の角部付近で互いに接続している。

　第３線状電極１３Ｄは、第１線状電極１１Ｂにおける第１線状電極１１Ｃ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｂから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｅは、第１線状電極１１Ｃにおける第１線状電極１１Ｂ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｃから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｄ，１３Ｅは、第１線状電極の幅広部１１１および端部の幅広部１１３の角部付近で互いに接続している。

　第３線状電極１３Ｆは、第１線状電極１１Ｃにおける第１線状電極１１Ｄ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｃから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｇは、第１線状電極１１Ｄにおける第１線状電極１１Ｃ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｄから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｆ，１３Ｇは、第１線状電極の幅広部１１１および端部の幅広部１１３の角部付近で互いに接続している。

　第３線状電極１３Ｈは、第１線状電極１１Ｄにおける第１線状電極１１Ｅ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｄから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｉは、第１線状電極１１Ｅにおける第１線状電極１１Ｄ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｅから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｈ，１３Ｉは、第１線状電極の幅広部１１１および端部の幅広部１１３の角部付近で互いに接続している。

　第３線状電極１３Ｊは、第１線状電極１１Ｅにおける第１線状電極１１Ｆ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｅから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｋは、第１線状電極１１Ｆにおける第１線状電極１１Ｅ側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｆから離間して形成されている。第３線状電極１３Ｊ，１３Ｋは、第１線状電極の幅広部１１１および端部の幅広部１１３の角部付近で互いに接続している。

　第３線状電極１３Ｌは、第１線状電極１１Ｆにおける第１線状電極１１Ｅと反対側の外径形状に沿って、当該第１線状電極１１Ｆから離間して形成されている。

　第３線状電極１３Ａ～１３Ｋは、引き回し電極１４によってまとめられており、外部回路へ接続されている。第１線状電極１１Ａ～１１Ｆは、それぞれ個別に引き回し電極１２Ａ～１２Ｆに接続され、当該引き回し電極１２Ａ～１２Ｆを介して外部回路へ接続される。これら引き回し電極１２Ａ～１２Ｆ，１４は、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆと第３線状電極１３Ａ～１３Ｋの形成領域よりも外側に形成されている。さらに、引き回し電極１２Ａ～１２Ｆは第１方向の一方端に形成され、引き回し電極１４は第１方向の他方端に形成されている。

　また、圧電フィルム１００の第２主面１００ＳＢには、静電容量検出用電極となる複数の第２線状電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆと、押圧力検出用電極となる第４線状電極２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋ，２３Ｌが図１，図３に示すようなパターンで形成されている。これら複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆと線状電極２３Ａ～２３Ｌも、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極のいずれかを用いるのが好適である。また、透明性が必要とされない場合には銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。

　複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、同じ形状からなる。具体的に、例えば、第２線状電極２１Ａは、複数の幅広部２１１と複数の幅狭部２１２と一対の端部用の幅広部２１３を備える。各幅広部２１１は、正方形からなる。幅狭部２１２は幅に対して長さの長い矩形状からなる。端部用の幅広部２１３は、略二等辺三角形からなる。複数の幅広部２１１と複数の幅狭部２１２は、第２線状電極２１Ａの延びる方向に沿って、交互に並ぶように接続されている。この際、各幅広部２１１は、正方形の対角線と幅狭部２１２に対する接続方向とが平行になるように、幅狭部２１２に接続される。さらに、各幅広部２１１は、当該対角線を形成する一対の頂角で、幅狭部２１２に接続される。

　第２線状電極２１Ａの延びる方向の両端には、端部用の幅広部２１３が備えられている。複数の幅広部２１１と複数の幅狭部２１２とからなる連続の電極パターンの両端は、幅狭部２１２によって端部用の幅広部２１３へ接続されている。この際、端部用の幅広部２１３は、二等辺三角形の頂角で幅狭部２１２に接続されている。

　複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、圧電フィルム１００の第２主面１００ＳＢにおける第２方向に沿って延びるように形成されている。複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、第２主面１００ＳＢにおける前記第２方向と直交する第１方向に沿って、所定間隔をおいて形成されている。この際、複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、それぞれの幅広部２１１が第２方向に沿った同じ位置となるように、言い換えれば、それぞれに幅広部２１１が第１方向に沿って配列されるように、形成されている。

　また、複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、それぞれの幅広部２２１が圧電フィルム１００を介して第１線状電極１１Ａ～１１Ｆの幅広部１１１と対向しないように、形成されている。言い換えれば、第１主面１００ＳＴ側から見て、複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆを構成する各幅広部２２１が、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆを構成する各幅広部１１１に重ならないように、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは形成されている。さらに別の表現をすれば、複数の第１線状電極１１Ａ～１１Ｆおよび複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、幅狭部１１２，２１２の部分でのみ圧電フィルム１００を介して対向している。

　さらには、第１主面１００ＳＴ側から見て、複数の第２線状電極２１Ａ～２１Ｆを構成する各幅広部２２１と、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆを構成する各幅広部１１１との間に所定の幅の隙間ができるように、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆおよび第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは形成されている。そして、この隙間の幅は、上述の第１主面１００ＳＴに形成される線状電極１３Ａ～１３Ｋが、第１主面１００ＳＴ側から見て隙間内に収まるように、設定されている。

　複数の第４線状電極２３Ａ～２３Ｌは、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆの外径形状に沿う形状で、当該第２線状電極２１Ａ～２１Ｆから離間して形成されている。

　具体的には、第４線状電極２３Ａは、第２線状電極２１Ａにおける第２線状電極２１Ｂと反対側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ａから離間して形成されている。

　第４線状電極２３Ｂは、第２線状電極２１Ａにおける第２線状電極２１Ｂ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ａから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｃは、第２線状電極２１Ｂにおける第２線状電極２１Ａ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｂから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｂ，２３Ｃは、第２線状電極の幅広部２１１および端部の幅広部２１３の角部付近で互いに接続している。

　第４線状電極２３Ｄは、第２線状電極２１Ｂにおける第２線状電極２１Ｃ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｂから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｅは、第２線状電極２１Ｃにおける第２線状電極２１Ｂ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｃから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｄ，２３Ｅは、第２線状電極の幅広部２１１および端部の幅広部２１３の角部付近で互いに接続している。

　第４線状電極２３Ｆは、第２線状電極２１Ｃにおける第２線状電極２１Ｄ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｃから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｇは、第２線状電極２１Ｄにおける第２線状電極２１Ｃ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｄから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｆ，２３Ｇは、第２線状電極の幅広部２１１および端部の幅広部２１３の角部付近で互いに接続している。

　第４線状電極２３Ｈは、第２線状電極２１Ｄにおける第２線状電極２１Ｅ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｄから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｉは、第２線状電極２１Ｅにおける第２線状電極２１Ｄ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｅから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｈ，２３Ｉは、第２線状電極の幅広部２１１および端部の幅広部２１３の角部付近で互いに接続している。

　第４線状電極２３Ｊは、第２線状電極２１Ｅにおける第２線状電極２１Ｆ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｅから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｋは、第２線状電極２１Ｆにおける第２線状電極２１Ｅ側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｆから離間して形成されている。第４線状電極２３Ｊ，２３Ｋは、第２線状電極の幅広部２１１および端部の幅広部２１３の角部付近で互いに接続している。

　第４線状電極２３Ｌは、第２線状電極２１Ｆにおける第２線状電極２１Ｅと反対側の外径形状に沿って、当該第２線状電極２１Ｆから離間して形成されている。

　そして、第２主面１００ＳＢに形成された第４線状電極２３Ａ～２３Ｌと第１主面１００ＳＴに形成された第３線状電極１３Ａ～１３Ｋは、幅広部２１１，２１３と幅広部１１１，１１３との間に生じる第１主面１００ＳＴ側から見た隙間において、略全長に亘り、圧電フィルム１００を介して、互いに対向するように形成されている。

　例えば、図６に示すように、第４線状電極２３Ａは、第２線状電極２１Ａの端部用の幅広部２１３と第１線状電極１１Ａの端部用の幅広部１１３との間において、第３線状電極１３Ａに対向する。また、第４線状電極２３Ａは、第２線状電極２１Ａの幅広部２１１と第１線状電極１１Ａ，１１Ｂの端部用の幅広部１１３との間において、それぞれ第３線状電極１３Ｂ，１３Ｃに対向する。

　なお、図６に示すように、第４線状電極２３Ａの他の箇所も同様に、第３線状電極１３Ｄ～１３Ｌに対向し、他の第４線状電極２３Ｂ～２３Ｌも、それぞれ第３線状電極１３Ａ～１３Ｌに対向する。

　第４線状電極２３Ａ～２３Ｋは、引き回し電極２４によってまとめられており、外部回路へ接続されている。第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、それぞれ個別に引き回し電極２２Ａ～２２Ｆに接続され、当該引き回し電極２２Ａ～２２Ｆを介して外部回路へ接続される。これら引き回し電極２２Ａ～２２Ｆ，２４は、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆと第４線状電極２３Ａ～２３Ｋの形成領域よりも外側に形成されている。さらに、引き回し電極２２Ａ～２２Ｆは第２方向の一方端に形成され、引き回し電極２４は第２方向の他方端に形成されている。

　このように第１線状電極１１Ａ～１１Ｆ、第３線状電極１３Ａ～１３Ｌ、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆおよび第４線状電極２３Ａ～２３Ｌが形成された圧電フィルム１００により、圧電素子１０が構成される。

　圧電素子１０における圧電フィルム１００の第１主面１００ＳＴ側には、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆおよび第３線状電極１３Ａ～１３Ｌの電極パターン形成領域の全面を覆うように、保護層３０が配設されている。保護層３０は、絶縁性を有する材料で形成されている。

　圧電素子１０における圧電フィルム１００の第２主面１００ＳＢ側には、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆおよび第４線状電極２３Ａ～２３Ｌの電極パターン形成領域の全面を覆うように、保護層４０が配設されている。保護層４０も、絶縁性を有する材料で形成されている。

　このような構成からなる平膜状の圧電素子１０は、上述の説明や図１、図２、図５に示すように、主平面が基部５０１の主平面と平行になり、且つ長手側部５０３，５０４を結ぶ方向（短手側部５０２に平行な方向）と、圧電素子１０の第１方向とが略一致するように、装着される。圧電素子１０の各引き回し電極は、コネクタケーブル５２を介してコントロールＩＣ５１へ接続される。

　そして、このように筐体５０の基部５０１に装着された圧電素子１０は、次に示すように、ユーザによるタッチ位置および押込量を検出する。

　（ｉ）タッチ位置検出
　まず、タッチ位置は、次のような原理で検出される。なお、本実施形態の構成では、所謂、投影型で相互キャパシタンス方式によるタッチ位置の検出概念を用いており、詳細な検出概念の説明は省略する。したがって、以下では、タッチ位置の検出概念を概略的に説明する。

　第１線状電極１１Ａ～１１Ｆには、引き回し電極１２Ａ～１２Ｆを介して駆動信号が印加される。第２線状電極２１Ａ～２１Ｆは、引き回し電極２２Ａ～２２Ｆを介して、図示しない検出回路に接続されている。

　このような状態において、ユーザが指で平膜状の圧電素子１０の主平面上の所定位置をタッチすると、当該タッチ位置での電界の一部が指側に誘導される。これにより、タッチ位置では、指によるタッチを行っていない時に対して、電流変化が生じる。したがって、このような電流変化を検出回路で検出することで、指によるタッチを検出することができる。

　ここで、上述のように、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆが第１方向に延びる形状で第２方向に沿って所定間隔で配設され、第２線状電極２１Ａ～２１Ｆが第２方向に延びる形状で第１方向に沿って所定間隔で配設されていることから、第１線状電極１１Ａ～１１Ｆと第２線状電極２１Ａ～２１Ｆが圧電フィルム１００を介して対向する位置、言い換えれば電界を生じて検出用の電流を流す位置は、当該対向位置を構成する第１線状電極と第２線状電極との組合せから二次元座標で検出できる。例えば、操作者が、第１線状電極１１Ｃと第２線状電極２１Ｄの対向位置付近をタッチした場合、当該対向位置付近では、電界が変化し、第１線状電極１１Ｃから第２線状電極２１Ｄを介して流れる電流が変化する。この際、他の対向箇所では電界が変化しないので、電流も変化しない。このような原理を用いることで、タッチ位置を検出することができる。

　（ｉｉ）押込量検出
　ユーザが平膜状の圧電素子１０の主平面上を指で押すと、図５（Ｃ）の太矢印に示すような押圧力が圧電素子１０に加わる。この場合、圧電素子１０は、主平面に直交する方向に押し込まれ、第１方向に沿って伸長する。この応力により、圧電フィルム１００は、第１主面と第２主面とに分極する。

　ここで、上述のように、第１主面に第３線状電極１３Ａ～１３Ｌが形成され、第２主面に第４線状電極２３Ａ～２３Ｌが形成されていることで、第３線状電極１３Ａ～１３Ｌと第４線状電極２３Ａ～２３Ｌとの間に電位差が生じる。したがって、この電位差、すなわち圧電電圧を検出することで、指による押圧、言い換えれば指のタッチによる押込を検出することができる。

　さらに、ＰＬＬＡでは、押込量に応じて検出電圧（圧電電圧）が線形で変化する。したがって、検出電圧値を計測することで押込量を検出することもできる。すなわち、操作者が操作面を軽くタッチしたか、強く押し込んだかを、正確に検出することができる。なお、圧電フィルム１００による検出電圧は、通常、応力の生じた瞬間に生じ、圧電効果による電荷の漏洩とともに、急速に検出電圧値も低下してしまう。しかしながら、押込量の検出回路に大きな入力インピーダンスを有する検出回路を用いれば、検出電圧値を所定時間維持することができる。これにより、より確実に検出電圧値を計測し、押込量を検出することができる。

　このように、上述の構成を用いれば、１枚の圧電フィルム１００の対向する両面に静電容量検出用電極および押圧力検出用電極を形成するだけで、タッチ位置と押込量（押圧力）を同時に検出することができる。

　さらに、上述のように、圧電フィルム１００の第１方向と、長手側部５０３，５０４を結ぶ方向（短手側部５０２に平行な方向）とが一致するように、圧電素子１０が配置されることで、圧電フィルム１００の一軸延伸方向と、押込による伸長方向との成す角が略４５°になる。したがって、効率良く検出電圧を得ることができる。

　さらに、圧電フィルム１００のＰＬＬＡを用いることにより、焦電性による影響を受けない。したがって、検出時、検出位置の温度に依存することなく、押込量のみに応じた検出電圧を得ることができる。すなわち、より正確に押込量を検出することができる。また、ＰＬＬＡはポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、変位量が大きくても、当該変位量を確実に検出することができる。

　なお、上述の説明では、保護層３０，４０を配設することを記載したが、上述のように、絶縁性を有する筐体５０の基部５０１内に配置する場合には、保護層３０，４０は省略することができる。これにより、基部５０１の厚みをより薄くすることができる。

　また、上述の説明では、長手側部５０３，５０４が圧電素子１０の圧電フィルム１００による押込量検出時の支持柱になる例を示したが、圧電フィルム１００の第１方向の両端部付近の筐体５０の基部５０１内に、より弾性の高い材質を挿入して支持柱にしてもよい。

　次に、圧電素子１０で検出されたタッチ位置の検出信号と、押込量の検出信号とから、情報表示装置２において所定のアプリケーションを実行する構成について、説明する。なお、以下では、幾つかのアプリケーション例を説明するが、タッチ位置と押込量によって実現できるアプリケーションであれば、本発明の構成を適用することができる。

　図７は、本発明の実施形態に係る操作入力装置１と情報表示装置２との機能ブロック図である。

　操作入力装置１は、上述の圧電フィルム１００に形成された押圧力検出用電極を含む圧電センサ部１２と、圧電フィルム１００に形成された静電容量検出用電極を含む静電センサ部１３と、を備える。圧電センサ部１２は、ユーザの指による押込量に応じた押込量検出信号を出力する。静電センサ部１３は、ユーザの指が接触した位置に応じたタッチ位置検出信号を出力する。

　コントロールＩＣ５１は、タッチ位置検出部５１１、押込量検出部５１２、操作情報生成部５１３を備える。タッチ位置検出部５１１は、タッチ位置検出信号からユーザの指が接触した位置を検出し、操作情報生成部５１３に出力する。押込量検出部５１２は、押込量検出信号から押込量を検出し、操作情報生成部５１３に出力する。操作情報生成部５１３は、検出した位置と押込量とを含む操作情報を生成する。操作情報生成部５１３は、インターフェース部６０を介して操作情報を情報表示装置２へ出力する。

　情報表示装置２は、デバイスＩＣ７１、表示部７２、操作入力部７３、インターフェースポート７４を備える。表示部７２およびインターフェースポート７４は、上述の構成からなる。操作入力部７３は、表示部７２の表面に配置されたタッチパネル等であってもよく、筐体７０に別途設けられた（図示せず）機械式の操作入力素子（キーパッド等）であってもよい。

　デバイスＩＣ７１は、情報表示装置２の機能を実現するための情報処理素子であり、例えば、情報表示装置２がスマートフォンであれば、通話や電子メール送受信、および各種のアプリケーションを実行する。

　さらに、デバイスＩＣ７１には、インターフェースポート７４を介して、操作入力装置１からの操作情報が入力される。デバイスＩＣ７１は、表示部７２に、入力された操作情報に基づく画像を表示したり、入力された操作情報に基づいて表示画像を更新する。

　これにより、情報表示装置２の操作部７３を用いずとも、情報表示装置２の背面側に配置された操作入力装置１の圧電素子１０によって受け付けた操作情報によって、情報表示装置２の各種機能、アプリケーションを実行することができる。

　以下に、各種の機能、アプリケーションの幾つかの例を説明する。

　（Ａ）ポインタの移動
　図８は、情報表示装置２の表示部７２に表示されるポインタを移動させる機能を、操作入力装置１の圧電素子１０による操作入力によって実現させる方法を示すフローチャートである。図９は、ポインタの表示態様およびターゲットマークの表示態様を説明するための情報表示装置２の表面側を見た図である。

　まず、操作入力装置１の静電センサ部１３によってタッチ位置の検出を行う（Ｓ１０１）。静電センサ部１３において、所定時間以上の指の接触を検出できると、すなわちタッチ位置検出信号を得られると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、デバイスＩＣ７１は、表示部７２でのポインタの移動制御を許可する（Ｓ１０３）。なお、静電センサ部１３において、所定時間以上の指の接触が検出できなければ（Ｓ１０２：ＮＯ）、デバイスＩＣ７１は、表示部７２でのポインタの移動制御を許可せず、所定時間以上の指の接触が検出されるまで、継続的に接触検出を継続する（Ｓ１１０→Ｓ１０１）。

　デバイスＩＣ７１は、表示部７２でのポインタの移動制御を許可した後、コントロールＩＣ５１からの操作情報、すなわち静電センサ部１３によるタッチ位置検出信号により、タッチ位置が移動しているかどうかを検出する（Ｓ１０４）。

　デバイスＩＣ７１は、タッチ位置が移動していることを検出すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、操作情報から、移動前のタッチ位置と移動後のタッチ位置とから移動量と移動方向を検出する（Ｓ１０６）。

　デバイスＩＣ７１は、検出した移動量および移動方向に基づいて、表示部７２のポインタの表示位置を移動させる。

　このような制御を行うことで、図９に示すように、情報表示装置２の背面側の圧電素子１０に指９０１を接触させて移動させることで、情報表示装置２の表面側の表示部７２の表示画面上のポインタ９１０を、指９０１の移動に追随させて移動して表示することができる。

　（Ｂ）ターゲットマークの表示、消去
　図１０は、ユーザの指の操作に応じたターゲットマークの表示および消去を実現させる方法を示すフローチャートである。

　まず、操作入力装置１の静電センサ部１３によってタッチ位置の検出を行う（Ｓ２０１）。静電センサ部１３において、所定時間以上の指の接触を検出できると、すなわちタッチ位置検出信号を得られると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、デバイスＩＣ７１は、表示部７２での表示画面上に、タッチ位置に準じたターゲットマーク（図９のターゲットマーク９２０参照）を表示する（Ｓ２０３）。これにより、ユーザは、自分の指９０１の操作位置を、表示画面上に視認することができ、圧電素子１０が直接視認できない情報表示装置２の背面側にあっても、自分の操作を正確に把握することができる。

　なお、静電センサ部１３において、所定時間以上の指の接触が検出できなければ（Ｓ２０２：ＮＯ）、デバイスＩＣ７１は、表示部７２の表示画面にターゲットマークを表示せず、所定時間以上の指の接触が検出されるまで、継続的に接触検出を継続する（Ｓ２０２：ＮＯ→Ｓ２０１）。

　デバイスＩＣ７１は、表示部７２の表示画面にターゲットマークを表示した後に、コントロールＩＣ５１から所定時間以上の接触が無いことを検出すると（Ｓ２０４：ＮＯ）、表示部７２の表示画面上のターゲットマークを消去する。すなわち、ユーザが指９０１を圧電素子１０の表面から離すと、所定時間を置いて表示画面上からターゲットマークを消去する。

　なお、デバイスＩＣ７１は、表示部７２の表示画面にターゲットマークを表示した後に、コントロールＩＣ５１から所定時間以上の接触が継続していることを検出すると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、表示画面上でのターゲットマークの表示を維持する。

　（Ｃ）ターゲットマークの移動
　（Ｂ）に示すようなターゲットマークの表示処理を行いながら、ユーザが指９０１の位置を移動させると、次に示すように、この指の動きに追随して、表示画面上のターゲットマークを移動させる。図１１は、情報表示装置２の表示部７２に表示されるターゲットマークを移動させる機能およびターゲットマークの移動からアイコン関連付けられた機能を実行する機能を実現させる方法を示すフローチャートである。

　まず、上述の（Ｂ）の処理に準じて、表示部７２の表示画面上にターゲットマークを表示する（Ｓ３０１）。

　デバイスＩＣ７１は、表示部７２の表示画面上にターゲットマークを表示した後、コントロールＩＣ５１からの操作情報、すなわち静電センサ部１３によるタッチ位置検出信号により、タッチ位置が移動しているかどうかを検出する（Ｓ３０２）。

　デバイスＩＣ７１は、タッチ位置が移動していることを検出すると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、操作情報から、移動前のタッチ位置と移動後のタッチ位置とから移動量と移動方向を検出し、当該移動量と移動方向に準じてターゲットマークの表示位置を移動させる（Ｓ３０４）。例えば、図９に示すように、指９０１を圧電素子１０に接触させた状態で移動させることで、この移動に追随して、表示画面上のターゲットマーク９２０も移動して表示される。

　なお、デバイスＩＣ７１は、移動が検出されなければ、ターゲットマークを移動させず、移動検出を継続する（Ｓ３０３：ＮＯ→Ｓ３０２）。

　このような処理により、ユーザは、直接視認できない指９０１の動きを、表示画面上のターゲットマーク９２０の移動によって、正確に把握することができる。

　次に、デバイスＩＣ７１は、ターゲットマークの移動後の位置に、アイコンが存在するかどうかを確認する。アイコンの表示画面上での位置は、デバイスＩＣ７１によって把握されている。

　デバイスＩＣ７１は、ターゲットマークとアイコンの位置が重なり合うことを検出すると（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、操作入力装置１の圧電センサ部１２による押込量を、操作情報生成部５３による操作情報から検出する（Ｓ３０６）。

　なお、デバイスＩＣ７１は、ターゲットマークとアイコンの位置が重なり合わないことを検出すると、ターゲットマークの移動検出を継続する（Ｓ３０５：ＮＯ→Ｓ３０２）。

　デバイスＩＣ７１は、押込量が所定押込量であることを検出すると、アイコンに関連づけられた機能（アプリケーション）を実行する（Ｓ３０７：ＹＥＳ→Ｓ３０８）。一方、デバイスＩＣ７１は、押込量が所定押込量に達していないと検出すると、押込量検出を継続する（Ｓ３０７：ＮＯ→Ｓ３０６）。

　このような処理を行うことで、ユーザが表示画面上を触ることなく、ユーザの所望する機能およびアプリケーションを実行することができる。

　なお、この説明では、ターゲットマークを表示してアイコンに移動させる例を示したが、検出したタッチ位置に基づいてアイコンとの位置関係を検出し、タッチ位置とアイコンの位置が重なれば、当該アイコンを強調表示するようにしてもよい。そして、この強調表示された状態で所定押込量以上の押込量を検出した場合に、該当するアイコンに関連づけられた機能およびアプリケーションを実行するようにしてもよい。

　（Ｄ）画面の拡大表示１
　図１２は、情報表示装置２の表示部７２の表示画面を拡大表示する機能を実現させる第１の方法を示すフローチャートである。

　まず、操作入力装置１の静電センサ部１３によってタッチ位置の検出を行う（Ｓ４０１）。デバイスＩＣ７１は、検出したタッチ位置を中心として、所定の範囲を囲むような拡大用ターゲットマークを、表示部７２の表示画面上に表示する（Ｓ４０２）。

　デバイスＩＣ７１は、操作入力装置１の圧電センサ部１２による押込量を、操作情報生成部５３による操作情報から検出する（Ｓ４０３）。

　デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値よりも大きいことを検出すると、押込量に応じた拡大率で表示画面を拡大表示する（Ｓ４０４：ＹＥＳ→Ｓ４０５）。この際、デバイスＩＣ７１は、ターゲットマークの中心を拡大領域の中心に設定して、当該位置が表示画面の中心に設定されるように拡大表示する。なお、単に、押込量に応じた拡大率で、表示画面の中心を変化させることなく拡大表示してもよい。

　デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値以下であることを検出すると、拡大表示を行わず、押込量検出を継続する（Ｓ４０４：ＮＯ→Ｓ４０３）。

　デバイスＩＣ７１は、表示画面を拡大表示が行われた状態で、押込量が閾値以下であることを検出すると、拡大表示を解除する（Ｓ４０６：ＹＥＳ→Ｓ４０７）。一方、デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値より大きいことを検出している間は、拡大表示を継続する（Ｓ４０６：ＮＯ→Ｓ４０５）。

　このような処理を行うことで、ユーザは、表示画面に触れることなく、表示画面を拡大表示することができる。これにより、ユーザは、指に邪魔されることなく、拡大したい位置を表示画面上で正確に確認しながら、表示画面を拡大して表示させることができる。

　（Ｅ）画面の拡大表示２
　図１３は、情報表示装置２の表示部７２の表示画面を拡大表示する機能を実現させる第２の方法を示すフローチャートである。図１４は、第２の方法を用いた表示画面の拡大態様を示す図であり、図１４（Ａ）は押込量が小さい場合、図１４（Ｂ）は押込量が大きい場合を示す。

　まず、操作入力装置１の静電センサ部１３によってタッチ位置の検出を行う（Ｓ５０１）。デバイスＩＣ７１は、検出したタッチ位置を中心として、所定の範囲を囲むような拡大用ターゲットマークを、表示部７２の表示画面上に表示する（Ｓ５０２）。

　デバイスＩＣ７１は、操作入力装置１の圧電センサ部１２による押込量を、操作情報生成部５３による操作情報から検出する（Ｓ５０３）。

　デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値よりも大きいことを検出すると、押込量に応じた拡大速度で表示画面を順次拡大表示していく（Ｓ５０４：ＹＥＳ→Ｓ５０５）。この際、デバイスＩＣ７１は、ターゲットマークの中心を拡大領域の中心に設定して、当該位置が表示画面の中心に設定されるように拡大表示する。なお、単に、押込量に応じた拡大速度で、表示画面の中心を変化させることなく拡大表示してもよい。

　例えば、押込量が閾値より大きい範囲において比較的に小さければ、図１４（Ａ）に示すように、拡大範囲９３１に対応する画像が、より広い拡大範囲９３２で表示されるように、低速で拡大表示される。一方、押込量が閾値より大きい範囲において比較的に大きければ、図１４（Ｂ）に示すように、拡大範囲９３１に対応する画像が、より広い拡大範囲９３３で表示されるように、図１４（Ａ）の場合と同じ時間において、より高速で拡大表示される。

　デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値以下であることを検出すると、拡大表示を行わず、押込量検出を継続する（Ｓ５０４：ＮＯ→Ｓ５０３）。

　デバイスＩＣ７１は、表示画面を拡大表示が順次行われている状態で、押込量が閾値以下であることを検出すると、拡大処理を停止し、当該停止時点での拡大率で画面を表示し続ける（Ｓ５０６：ＹＥＳ→Ｓ５０７）。一方、デバイスＩＣ７１は、押込量が閾値より大きいことを検出している間は、拡大速度に応じて順次拡大表示を継続する（Ｓ５０６：ＮＯ→Ｓ５０５）。

　このような処理であっても、ユーザは、表示画面に触れることなく、表示画面を拡大表示することができる。これにより、ユーザは、指に邪魔されることなく、拡大したい位置を表示画面上で正確に確認しながら、表示画面を拡大して表示させることができる。

　以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることで、ユーザは、情報表示装置２の表示画面に触れることなく、表示画面上にタッチパネルを配置した時と同様の機能やアプリケーションを実行することができる。これにより、操作時に表示画面が見えなくなってしまうことによる操作性の低下や、表示画面の汚れを防止できる。さらには、表示画面上のタッチパネルを無くすこともできる。

　この際、上述の平膜状の圧電素子１０を用いれば、情報表示装置２の背面側に配置する操作入力装置１の厚みを薄くできる。したがって、情報表示装置２を保護するためのカバーを操作入力装置１として利用することができる。さらに、圧電素子１０の圧電フィルム１００にＰＬＬＡを用いることで、上述のように操作検出感度が高く、破壊しにくく、且つユーザの手や指の温度に影響されることなく、正確且つ確実に操作入力を行うことができる。

　次に、第２の実施形態に係る操作入力装置１Ａについて、図を参照して説明する。本実施形態の操作入力装置１Ａは、第１の実施形態に示した操作入力装置１に対して、圧電素子１０の配置領域における筐体５０Ａの構造が異なるものであり、他の構成は同じである。図１５（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子の配置領域の筐体の態様を示す拡大平面図であり、図１５（Ｂ）は筐体における圧電素子の配置領域の側面図である。

　図１５に示すように、本実施形態の操作入力装置１Ａの筐体５０Ａは、基部５０１における圧電素子１０が配置される領域の第１方向の中央に、補助部材５１０を備える。補助部材５１０は、基部５０１よりも弾性の高い材料によって形成されている。補助部材５１０は、第１方向に所定幅であり、第２方向に沿って圧電素子１０の全長よりも長い形状で形成されている。第１方向の幅および第２方向の長さは、基部５０１の弾性および圧電フィルム１００の材質により適宜設定すればよい。

　このような構成とすることで、同じ押込量であっても、変位しやすい圧電素子１０の第１方向の中央領域での押込による変位を規制することができる。したがって、圧電素子１０の第１方向の両端付近と中央領域とでの同じ押込量に対する変位量の差を軽減できる。これにより、押込位置による検出電圧の差を抑制することができ、コントロールＩＣ５１での位置による補正処理を無くしたり、簡略化することができる。

　また、筐体５０がハード系の材料で構成される場合には、厚みが一定ではないように構成しても良い。つまり、どの部分を押しても同じ力の押圧力であればほぼ同じ大きさの電圧が出力されるような変形が達成されるように、基部５０１の肉厚に分布を持たせる構造としても良い。このような肉厚分布は使用する材料の硬さや、圧電素子１０の大きさなどに鑑みて決定されるべき設計事項である。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る操作入力装置１Ｂについて、図を参照して説明する。本実施形態の操作入力装置１Ｂは、第１の実施形態に示した操作入力装置１に対して、圧電素子１０の配置領域における筐体５０Ｂの構造が異なるものであり、他の構成は同じである。図１６（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る操作入力装置における圧電素子の配置領域の筐体の態様を示す拡大平面図であり、図１６（Ｂ）は筐体における圧電素子の配置領域の側面図である。

　図１６に示すように、本実施形態の操作入力装置１Ｂの筐体５０Ｂは、基部５０１における圧電素子１０が配置される領域の第２方向に沿った両側に、溝５２０を備える。溝５２０は、第２方向に沿って所定幅であり、第１方向に沿って延びる形状で形成されている。溝５２０の第１方向に沿った長さは、圧電素子１０（圧電フィルム１００）の第１方向の全長よりも長い形状で形成されている。なお、第１方向の長さは、少なくとも圧電素子１０（圧電フィルム１００）の第１方向の全長と同じであれば、適宜設定すればよい。そして、溝５２０は、溝５２０の両端が圧電フィルム１００の両端よりも長手側部５０３，５０４に近接するように形成されていればよい。

　このような構成とすることで、基部５０１の圧電素子１０が装着されている領域を押し込むと、圧電フィルム１００は、溝５２０がない場合よりも変位しやすい。さらに、圧電フィルム１００は、第２方向に沿って殆ど伸長せず、第１方向に沿って伸長する。これにより、より正確に押込量を検出することができる。

　次に、第４の実施形態に係る情報表示装置について、図を参照して説明する。図１７は、本発明の第４の実施形態に係る情報表示装置の斜視図である。図１７（Ａ）は表面側を見た斜視図であり、図１７（Ｂ）は背面側を見た斜視図である。

　本実施形態の情報表示装置２Ｂは、上述の第１の実施形態に示した情報表示装置２と操作入力装置１との組を、デバイス本体７０Ｂに一体形成したものである。この場合、デバイス本体７０Ｂは、エストラマ等の所定の弾性を有する材料からなる。そして、デバイス本体７０Ｂの表面７０１側に表示部７２を配置し、背面７０２側に圧電素子１０を配置する。

　図１８は、本発明の第４の実施形態の情報表示装置の機能ブロック図である。図１８に示すように、本実施形態の情報表示装置２Ｂは、圧電素子１０、コントロールＩＣ５１、デバイスＩＣ７１、表示部７２、および操作入力部７３を備える。これらの各部は、それぞれに第１の実施形態と同じ機能を有し、情報表示装置２Ｂを形成するデバイス本体７０Ｂ内に一体に備えられている。

　このような構成とすることで、情報表示装置と操作入力装置とを一体化し、全体の構成を簡素化することができる。

　次に、第５の実施形態に係る情報表示装置について、図を参照して説明する。図１９は、本発明の第５の実施形態に係る情報表示装置の斜視図である。図１９（Ａ）は表面側を見た斜視図であり、図１９（Ｂ）は背面側を見た斜視図である。

　本実施形態の情報表示装置２Ｃは、第４の実施形態に示した情報表示装置２Ｂよりも、デバイス本体７０Ｃの形状が大きいものである。これにしたがい、表示部７２Ｃも大きくなっている。

　このような構成の場合、ユーザが両手でデバイス本体７０Ｃを把持することが考えられるため、デバイス本体７０Ｃの背面における対向する両端付近に、それぞれ圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２を装着する。この際、圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２の配置位置は、当該情報表示装置２Ｃの一般的なユーザが把持する態様に応じて、適宜設定すればよい。例えば、図１９に示すように、対向する両端から中央側への所定の領域（配置適正領域）内に設定すればよい。

　図２０は、本発明の第５の実施形態の情報表示装置の機能ブロック図である。図２０に示すように、本実施形態の情報表示装置２Ｃは、圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２、コントロールＩＣ５１Ｃ、デバイスＩＣ７１、表示部７２Ｃ、および操作入力部７３を備える。これらの各部は、それぞれに第１の実施形態と同じ機能を有し、情報表示装置２Ｃを形成するデバイス本体７０Ｃ内に一体に備えられている。圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２は、圧電素子１０と同じ機能を有する。コントロールＩＣ５１Ｃは、圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２の検出信号から、第１の実施形態のコントロールＩＣ５１と同様の処理を行い、操作情報を生成して出力する。

　このように、両手で把持するような情報表示装置２Ｃの場合には、両手の指用に圧電素子１０Ｃ１，１０Ｃ２を配置すればよい。そして、圧電素子を複数備えることで、複数の圧電素子の操作情報を組み合わせることで、圧電素子が１つの場合よりも、複雑な操作入力を実現することができる。

　なお、上述の情報表示装置と操作入力装置とを別体で形成する態様において、操作入力装置をより薄いフィルムで形成して、情報表示装置の背面側に貼り付ける構造を用いることもできる。

１，１Ａ，１Ｂ：操作入力装置、
２，２Ｂ，２Ｃ：情報表示装置、
１０，１０Ｃ１，１０Ｃ２：圧電素子、
１２，１２Ｃ１，１２Ｃ２：圧電センサ部、
１３，１３Ｃ１，１３Ｃ２：静電センサ部、
１１Ａ～１１Ｆ：第１線状電極、
１２Ａ～１２Ｆ：引き回し電極、
１３Ａ～１３Ｌ：第３線状電極、
１４：引き回し電極、
２１Ａ～２１Ｆ：第２線状電極、
２２Ａ～２２Ｆ：引き回し電極
２３Ａ～２３Ｌ：第４線状電極、
２４：引き回し電極、
３０，４０：保護層、
５０，５０Ａ，５０Ｂ：筐体、
５１，５１Ｃ：コントロールＩＣ、
５２，５３：コネクタケーブル、
６０：インターフェース部材、
７０：デバイス本体、
７１：デバイスＩＣ、
７２：表示部、
７３：操作入力部、
７４：インターフェースポート、
１００：圧電フィルム、
５００：凹部、
５０１：基部、
５０２：短手側部、
５０３，５０４：長手側部、
５１０：補助部材、
５１１：タッチ位置検出部、
５１２：押込量検出部、
５１３：操作情報生成部、
５２０：溝、
９０１：指、
９１０：ポインタ、
９２０：ターゲットマーク

Claims (15)

1. 　操作入力に応じた情報を表示する表示部を表面側に備えた情報表示装置に対して、操作入力を行う操作入力装置であって、
   　対向する第１主面および第２主面を有する圧電フィルムと前記第１主面に形成された第１電極と、前記第２主面に形成された第２電極とを有し、押圧位置に応じた検出信号を生成する平膜状の圧電素子と、
   　前記検出信号から操作入力情報を生成する操作情報生成部と、を備え、
   　少なくとも前記平膜状の圧電素子は、前記情報表示装置の背面側に配置されている、操作入力装置。
2. 　前記第１電極および前記第２電極は、静電容量検出用電極と圧電電圧検出用電極とから形成されている、請求項１に記載の操作入力装置。
3. 　前記圧電フィルムは、少なくとも一軸方向に延伸処理したポリ乳酸からなる、請求項１または請求項２に記載の操作入力装置。
4. 　前記平膜状の圧電素子と前記操作情報生成部とが略同一平面上に配置され、平板状で所定の弾性を有する基部を有する筐体を備え、
   　該筐体の基部を前記情報表示装置の背面に当接させてなる、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の操作入力装置。
5. 　前記圧電素子は、前記基部の内部に埋め込まれている、請求項４に記載の操作入力装置。
6. 　前記筐体は、
   　前記基部に直交し、前記基部の外周に沿って形成された側部を備え、
   　前記基部、前記側部によって前記情報表示装置をはさみ込む構造からなる、請求項４または請求項５に記載の操作入力装置。
7. 　前記圧電素子は、前記側部から所定距離離間した位置に配置されている、請求項４乃至請求項６に記載の操作入力装置。
8. 　前記基部は、前記圧電素子が配置される領域の略中央領域の弾性が、該中央領域以外の弾性よりも高い、請求項６または請求項７に記載の操作入力装置。
9. 　前記基部には、前記圧電素子に沿って延びる溝が形成されている、請求項６または請求項７に記載の操作入力装置。
10. 　前記圧電素子は、前記情報表示装置の背面側に内蔵されており、前記情報表示装置に対して一体形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の操作入力装置。
11. 　前記圧電素子は複数である請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の操作入力装置。
12. 　請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の操作入力装置が接続された情報表示装置であって、
    　前記表示部に前記操作入力情報に基づく操作位置を示すマークを表示する表示制御部を、備える情報表示装置。
13. 　前記表示制御部は、前記操作入力情報の変化に基づいて前記マークの表示態様を変化させる、請求項１２に記載の情報表示装置。
14. 　前記表示制御部は、前記操作入力情報における位置検出情報の変化から前記マークの表示態様を変化させる、請求項１３に記載の情報表示装置。
15. 　前記表示制御部は、前記操作入力情報における押圧力検出情報の変化から前記マークの表示態様を変化させる、請求項１３または請求項１４に記載の情報表示装置。

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