(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧力の大きさに応じて抵抗値が連続的に変化する感圧センサを含む第１の回路と、固定抵抗体を含み、前記感圧センサに電気的に接続された第２の回路と、を含む少なくとも一つのセンサ回路を備えた入力装置の製造方法であって、
前記感圧センサを準備する第１のステップと、
前記感圧センサの使用最大荷重の１／２の荷重印加時における前記第１の回路の合成抵抗値ＲｓＨＬを測定する第２のステップと、
抵抗補正係数Ｃｏを１／１６〜１／１の中から選択する第３のステップと、
下記の（１）式の合成抵抗値Ｒｆを有する前記第２の回路を準備して、前記センサ回路を形成する第４のステップと、を備えたことを特徴とする入力装置の製造方法。
【数１】
0005639707.tif 000017
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置の製造方法であって、
前記使用最大荷重は、８［Ｎ］であることを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の入力装置の製造方法であって、
前記使用最大荷重は、前記感圧センサに対する印加荷重が１［Ｎ］増加する間に前記第１の回路の合成抵抗値が５０［Ω］低下した時点の荷重であることを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の入力装置の製造方法であって、
前記第３のステップは、前記抵抗補正係数Ｃｏを１／８〜１／２の中から選択することを含むことを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の入力装置の製造方法であって、
前記入力装置は、複数の前記センサ回路を備えており、
前記第３のステップで選択される複数の前記センサ回路の前記抵抗補正係数Ｃｏは同一であることを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の入力装置の製造方法であって、
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相互に対向する第１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の電極に対向する第２の電極と、を備えていることを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の入力装置の製造方法であって、
前記第１の電極と前記第２の電極とが無負荷状態において相互に接触していることを特徴とする入力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサを備えた入力装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感圧センサの検出精度向上のため、感圧センサの特性の個体間のバラツキを低減する技術として、次のようなものが知られている。
【０００３】
すなわち、実測データに基づいて出力対圧力の関係を表す近似式を個体毎に定める技術（例えば特許文献１参照）や、外力が０の場合に感圧センサの抵抗値も０とし、外力が最大の場合に感圧センサの抵抗値が１とする外力−抵抗特性の規格化情報を定める技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０６５１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３３４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そもそも、感圧センサは、印加荷重が大きくなるほど抵抗値の低下率が鈍化する曲線特性を有している。このため、同一の荷重変化量であっても初期荷重に応じて抵抗変化量が異なってしまうという現象が生じる。従って、感圧センサの特性の直線化を図らなければ、感圧センサの検出精度の向上を十分に図ることはできない、という問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、感圧センサの特性の直線化を図ることで、感圧センサの検出精度の向上を図ることが可能な入力装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
［１］本発明に係る入力装置の製造方法は、押圧力の大きさに応じて抵抗値が連続的に変化する感圧センサを含む第１の回路と、固定抵抗体を含み、前記感圧センサに電気的に接続された第２の回路と、を含む少なくとも一つのセンサ回路を備えた入力装置の製造方法であって、前記感圧センサを準備する第１のステップと、前記感圧センサの使用最大荷重の１／２の荷重印加時における前記第１の回路の合成抵抗値ＲｓＨＬを測定する第２のステップと、抵抗補正係数Ｃｏを１／１６〜１／１の中から選択する第３のステップと、下記の（１）式の合成抵抗値Ｒｆを有する前記第２の回路を準備して、前記センサ回路を形成する第４のステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【数１】
0005639707.tif 000002
【００１９】
［２］上記発明において、前記使用最大荷重は、８［Ｎ］であってもよい。
【００２０】
［３］上記発明において、前記使用最大荷重は、前記感圧センサに対する印加荷重が１［Ｎ］増加する間に前記第１の回路の合成抵抗値が５０［Ω］低下した時点の荷重であってもよい。
【００２１】
［４］上記発明において、前記第３のステップは、前記抵抗補正係数Ｃｏを１／８〜１／２の中から選択することを含んでもよい。
【００２２】
［５］上記発明において、前記入力装置は、複数の前記センサ回路を備えており、前記第３のステップで選択される複数の前記センサ回路の前記抵抗補正係数Ｃｏは同一であってもよい。
【００２３】
［６］上記発明において、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相互に対向する第１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の電極に対向する第２の電極と、を備えていてもよい。
【００２４】
［７］上記発明において、前記第１の電極と前記第２の電極とが無負荷状態において相互に接触していてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第１の回路に直列接続された第２の回路の合成抵抗値Ｒｆが、上記の（１）式を満たしている。特に、本発明では、上記の（１）式において、抵抗補正係数Ｃｏを１／１以下とすることで、感圧センサの出力特性の直線化を図ることができ、延いては感圧センサの検出精度の向上を図ることができる。
【００２６】
また、本発明では、上記の（１）式において、抵抗補正係数Ｃｏを１／１６以上とすることで、感圧センサの良好なダイナミックレンジを確保しつつ、感圧センサの出力特性の直線化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態における入力装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】図３は、本発明の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】図４は、本発明の実施形態における感圧センサの断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態における感圧センサの変形例を示す拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態における表示装置の平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態における入力装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７の取得部の詳細構成を示す回路図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示す取得部の等価回路図であり、図９（ｂ）〜図９（ｄ）は、取得部の変形例を示す等価回路図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、取得部の変形例を示す等価回路図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態における入力装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態における入力装置の製造方法を示す工程図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態における感圧センサの荷重−抵抗特性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、図１２のステップＳ１０２で使用される標準プロファイルの例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例１〜７及び比較例１〜３の出力特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例８〜１４及び比較例４〜６の出力特性を示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、実施例において直線性の評価に用いられるＬｌｉｎの考え方を説明するためのグラフであり、図１７（ａ）は、感圧センサの荷重−出力電圧特性を示すグラフであり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の出力特性のＬｌｉｎを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１及び図２は本実施形態における入力装置の平面図及び断面図である。なお、以下に説明する入力装置１の構成は一例に過ぎず、特にこれに限定されない。
【００３０】
本実施形態における入力装置（電子機器）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４０と、感圧センサ５０と、シール部材６０と、第１の支持部材７０と、第２の支持部材７５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３０と、を備えている。パネルユニット１０は、感圧センサ５０とシール部材６０を介して第１の支持部材７０に支持されており、感圧センサ５０及びシール部材６０の弾性変形によって、第１の支持部材７０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。
【００３１】
この入力装置１は、表示装置４０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３０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５０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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。この遮蔽部分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。
【００３４】
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。
【００３５】
図３は本実施形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。
【００３６】
タッチパネル３０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３１，３２を備えた静電容量方式のタッチパネルである。
【００３７】
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、以下に説明する電極パターン３１２，３２２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３１，３２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。
【００３８】
第１の電極シート３１は、可視光線を透過可能な第１の透明基材３１１と、この第１の透明基材３１１上に設けられた複数の第１の電極パターン３１２と、を有している。
【００３９】
第１の透明基材３１１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。
【００４０】
第１の電極パターン３１２は、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３１１上において、９本の電極パターン３１２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３１２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。
【００４１】
第１の電極パターン３１２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３１２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。
【００４２】
第１の電極パターン３１２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。
【００４３】
なお、この第１の電極パターン３１２を、導電性ペーストを第１の透明基材３１１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３０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３１２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。
【００４４】
複数の第１の電極パターン３１２は、第１の引出配線パターン３１３を介してタッチパネルコントローラ８０（図７参照）に接続されている。この第１の引出配線パターン３１３は、第１の透明基材３１１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３１３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３１３は、導電性ペーストを第１の透明基材３１１上に印刷して硬化させることで形成されている。
【００４５】
第２の電極シート３２も、可視光線を透過可能な第２の透明基材３２１と、この第２の透明基材３２１上に設けられた複数の第２の電極パターン３２２と、を有している。
【００４６】
第２の透明基材３２１は、上述の第１の透明基材３１１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３２２も、上述の第１の電極パターン３１２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。
【００４７】
この第２の電極パターン３２２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３２１上において、６本の第２の電極パターン３２２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３２２の形状、数、配置等は上記に特に限定されない。
【００４８】
複数の第２の電極パターン３２２は、第２の引出配線パターン３２３を介して、タッチパネルコントローラ８０（図７参照）に接続されている。この第２の引出配線パターン３２３は、第２の透明基材３２１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３２３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３１３と同様に、この第２の引出配線パターン３２３も、導電ペーストを第２の透明基材３２１上に印刷して硬化させることで形成されている。
【００４９】
第１の電極シート３１と第２の電極シート３２は、平面視において第１の電極パターン３１２と第２の電極パターン３２２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３０自体も、第１及び第２の電極パターン３１２，３２２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。
【００５０】
以上に説明したカバー部材２０とタッチパネル３０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５０とシール部材６０を介して第１の支持部材７０に支持されている。図１に示すように、本例では、４の感圧センサ５０がパネルユニット１０の四隅に設けられている。これに対し、シール部材６０は、矩形の環状形状を有し、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おり、感圧センサ５０の外側に配置されている。感圧センサ５０及びシール部材６０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７０にそれぞれ貼り付けられている。なお、感圧センサ５０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５０の数や配置は特に限定されない。
【００５１】
図４は本実施形態における感圧センサの断面図、図５は本実施形態における感圧センサの変形例を示す拡大断面図である。
【００５２】
感圧センサ５０は、図４に示すように、検出部５１と、弾性部材５５と、を備えており、検出部５１は、第１の電極シート５２と、第２の電極シート５３と、これらの間に介装されたスペーサ５４と、を備えている。なお、図４は、図１のIV-IV線に沿った断面図である。
【００５３】
第１の電極シート５２は、第１の基材５２１と、上部電極５２２と、を有している。第１の基材５２１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。
【００５４】
上部電極５２２は、第１の上部電極層５２３と第２の上部電極層５２４から構成されており、第１の基材５２１の下面に設けられている。第１の上部電極層５２３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５２１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５２４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５２３を包むように第１の基材５２１の下面に印刷して硬化させることで形成されている。
【００５５】
第２の電極シート５３も、第２の基材５３１と、下部電極５３２と、を有している。第２の基材５３１は、上述の第１の基材５２１と同様の材料で構成されている。下部電極５３２は、第１の下部電極層５３３と第２の下部電極層５３４から構成されており、第２の基材５３１の上面に設けられている。
【００５６】
第１の下部電極層５３３は、上述の第１の上部電極層５２３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５３１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５３４は、上述の第２の上部電極層５２４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５３３を包むように第２の基材５３１の上面に印刷して硬化させることで形成されている。
【００５７】
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。
【００５８】
第１の電極シート５２と第２の電極シート５３は、スペーサ５４を介して積層されている。このスペーサ５４は、両面粘着シートから構成されており、その基材５４１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。このスペーサ５４は、その両面に設けられた粘着層を介して、第１及び第２の電極シート５２，５３にそれぞれ貼り付けられている。
【００５９】
このスペーサ５４には、上部電極５２２及び下部電極５３２に対応する位置に開口５４１が形成されている。上部電極５２２及び下部電極５３２は、この貫通孔５４１の中に位置しており相互に対向している。また、このスペーサ５４の厚さは、感圧センサ５０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５２２及び下部電極５３２が相互に接触するように調整されている。
【００６０】
なお、無負荷状態において上部電極５２２及び下部電極５３２が離れていてもよいが、上部電極５２２及び下部電極５３２を無負荷状態で接触させておくことで、圧力が印加されているのに電極同士が非接触であるという事態（すなわち、感圧センサ５０の出力が０（ゼロ）である事態）がなくなり、感圧センサ５０の検出精度の向上を図ることができる。
【００６１】
上部電極５２２と下部電極５３２の間に所定電圧を印加した状態で、感圧センサ５０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５２２と下部電極５３２との密着度が増加し、これらの電極５２２，５３２の間の電気抵抗が減少する。一方、感圧センサ５０に対する荷重が解放されると、上部電極５２２と下部電極５３２との密着度が減少し、これらの電極５２２，５３２間の電気抵抗が増加する。
【００６２】
このように、感圧センサ５０は、この抵抗変化に基づいて感圧センサ５０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５０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。
【００６３】
なお、第２の上部電極層５２４や第２の下部電極層５３４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。感圧インクの具体例としては、例えば、量子トンネル効果を利用した量子トンネル複合材料を挙げることができる。また、感圧インクの他の具体例としては、例えば、金属やカーボン等の導電粒子と、有機物弾性フィラーまたは無機酸化物フィラー等の弾性粒子と、バインダと、を含んだものを例示することができ、この感圧インクの表面は弾性粒子によって凹凸状になっている。また、上述した電極層５２３，５２４，５３３，５３４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。
【００６４】
弾性部材５５は、第１の電極シート５２の上に粘着剤５５１を介して積層されている。この弾性部材５５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５５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、弾性部材５５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。なお、弾性部材５５を、第２の電極シート５３の下に積層してもよい。或いは、弾性部材５５を、第１の電極シート５２の上に積層すると共に、第２の電極シート５３の下に積層してもよい。
【００６５】
こうした弾性部材５５を感圧センサ５０が備えることで、感圧センサ５０に対して印加された荷重を検出部５１全体に均等に分散させることができ、感圧センサ５０の検出精度の向上を図ることができる。また、支持部材７０，７５等が歪んでいる場合や支持部材７０，７５等の厚さ方向の公差が大きい場合に、弾性部材５５によってこれらを吸収するこができる。さらに、感圧センサ５０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５５によって感圧センサ５０の損傷や破壊を防止することもできる。
【００６６】
なお、感圧センサの構造は上記に特に限定されない。例えば、図５に示す感圧センサ５０Ｂのように、上部電極５２２Ｂの第２の上部電極層５２４Ｂによって環状の突出部５２５を形成し、下部電極５３２Ｂを突出部５２５と同一径となるように拡大し、さらに当該突出部５２５と下部電極５２２Ｂとの間にスペーサ５４Ｂを挟むように構成してもよい。本例における突出部５２５は、上部電極５２２Ｂ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５４Ｂの開口５４１Ｂの内径は、上部電極５３２Ｂの突出部５２５の外径や下部電極５２２Ｂの外径に対して相対的に小さくなっている。
【００６７】
また、押圧力の大きさに応じて抵抗値が連続的に変化する感圧センサであれば、上述の図４や図５に示す構成に特に限定されず、例えば、歪みゲージを感圧センサとしても用いてもよい。或いは、ピエゾ抵抗層を有する片持梁形状（或いは両持梁形状）のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子を、感圧センサとして用いてもよい。或いは、導電性ゴムを用いたものを、感圧センサとしても用いてもよい。
【００６８】
シール部材６０も、上述の弾性部材５５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６０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６０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。こうしたシール部材６０をカバー部材２０と第１の支持部材７０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。
【００６９】
なお、上述の弾性部材５５の弾性率は、シール部材６０の弾性率に対して相対的に高いことが好ましい。これにより、押圧力を感圧センサ５０に正確に伝達することができ、感圧センサ５０の検出精度の向上を図ることができる。
【００７０】
以上に説明した感圧センサ５０とシール部材６０は、図２に示すように、カバー部材２０と第１の支持部材７０との間に挟まれている。第１の支持部材７０は、枠部７１と、保持部７２と、を有している。枠部７１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７２は、矩形環形状を有しており、枠部７１の下端から径方向内側に向かって突出している。感圧センサ５０とシール部材６０は、この保持部７２に保持されることで、カバー部材２０と第１の支持部材７０の間に介装されている。この第１の支持部材７０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おり、枠部７１と保持部７２とが一体的に形成されている。
【００７１】
図６は本実施形態における表示装置の平面図である。
【００７２】
表示装置４０は、図６に示すように、画像が表示される表示領域４１と、その表示領域４１を取り囲む外縁領域４２と、その外縁領域４２の両端から突出するフランジ４３と、を有している。この表示装置４０の表示領域４１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。
【００７３】
フランジ４３には貫通孔４３１が設けられており、この貫通孔４３１は第１の支持部材７０の背面に形成されたネジ穴に対向している。図２に示すように、ネジ４４が貫通孔４３１を介して第１の支持部材７０のネジ穴に螺合することで、表示装置４０が第１の支持部材７０に固定されており、これにより、表示領域４１が第１の支持部材７０の中央開口７２１を介してカバー部材２０の透明部分２２に対向している。
【００７４】
第２の支持部材７５は、上述の第１の支持部材７０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７５は、表示装置４０の背面を覆うように、粘着剤を介して、第１の支持部材７０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７５を第１の支持部材７０にネジ止めしてもよい。
【００７５】
次に、本実施形態における入力装置１のシステム構成について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００７６】
図７は本実施形態における入力装置のシステム構成を示すブロック図、図８は図７の取得部の詳細を示す回路図、図９（ａ）は図８に示す取得部の等価回路図、図９（ｂ）〜図９（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は取得部の変形例を示す等価回路図である。
【００７７】
本実施形態における入力装置１は、図７に示すように、タッチパネル３０が電気的に接続されたタッチパネルコントローラ８０と、感圧センサ５０が電気的に接続されたセンサコントローラ９０と、当該コントローラ８０，９０が電気的に接続されたコンピュータ１００と、を備えている。
【００７８】
タッチパネルコントローラ８０は、例えばＣＰＵ等を備えた電子回路等で構成されている。このタッチパネルコントローラ８０は、タッチパネル３０の第１の電極パターン３１２と第２の電極パターン３２２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３１２，３２２の交点毎の静電容量の変化に基づいて、タッチパネル３０上における指の位置（Ｘ座標値及びＹ座標値）を検出し、当該ＸＹ座標値をコンピュータ１００に出力するようになっている。
【００７９】
また、このタッチパネルコントローラ８０は、静電容量の値が所定閾値以上となった場合に、操作者の指がカバー部材２０に接触したことを検出し、コンピュータ１００を介してセンサコントローラ９０にタッチオン信号を送信するようになっている。
【００８０】
一方、静電容量の値が所定閾値未満となった場合には、このタッチパネルコントローラ８０は、操作者の指がカバー部材２０から離れたことを検出し、コンピュータ１００を介してセンサコントローラ９０タッチオフ信号を送信するようになっている。
【００８１】
なお、操作者の指がカバー部材２０から所定距離以内に接近したこと（いわゆるホバー（hover）状態）を検出した際に、タッチパネルコントローラ８０がタッチオン信号を送信してもよい。
【００８２】
センサコントローラ９０も、上述のタッチパネルコントローラ８０と同様に、例えばＣＰＵ等を備えた電子回路から構成されている。このセンサコントローラ９０は、図７に示すように、取得部９１、設定部９２と、第１の演算部９３と、選択部９４と、補正部９５と、第２の演算部９６と、感度調整部９７と、を機能的に備えている。
【００８３】
取得部９１は、図８及び図９（ａ）に示すようなセンサ回路を有している。具体的には、このセンサ回路９１は、第１の回路９１１と、当該第１の回路９１１の一端に電気的に直列接続された第２の回路９１２と、当該第１の回路９１１の他端に電気的に接続された電源９１３と、第１の回路９１１と第２の回路９１２との間に接続されたＡ／Ｄ変換器９１８と、を備えている。
【００８４】
本実施形態では、第１の回路９１１は上述の感圧センサ５０のみを含み、第２の回路９１２も第１の固定抵抗体９１４のみを含んでおり、第１の固定抵抗体９１４が感圧センサ５０の上部電極５２２（又は下部電極５３２）に直列接続されているのに対し、電源９１３が感圧センサ５０の下部電極５３２（又は上部電極５２２）に直列接続されている。
【００８５】
そして、電源９１３によって電極５２２，５３２に所定電圧を印加した状態で、感圧センサ５０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電極５２２，５３２間の電気的な抵抗値が変化する。取得部９１は、こうした抵抗変化に対応した電圧値のアナログ信号を感圧センサ５０から一定の間隔で周期的にサンプリングし、当該アナログ信号をＡ／Ｄ変換器９１８によってデジタル信号に変換した後に、当該デジタル信号（出力値ＯＰｎ）を設定部９２と第１の演算部９３に出力する。この取得部９１から出力される出力値ＯＰｎ（＝Ｖｏｕｔ）は、下記の（２）式で表すことができる。
【００８６】
【数２】
0005639707.tif 000003
【００８７】
但し、上記の（２）式において、Ｒｓは感圧センサ５０の抵抗値であり、Ｖｉｎは感圧センサ５０への入力電圧値（すなわち電源９１３により印加電圧）であり、Ｒｆは第１の固定抵抗体９１４の抵抗値である。
【００８８】
なお、本実施形態における取得部９１が本発明におけるセンサ回路の一例に相当し、本実施形態における第１の回路９１１が本発明における第１の回路の一例に相当し、本実施形態における感圧センサ５０が本発明における感圧センサの一例に相当する。また、本実施形態における第２の回路９１２が本発明における第２の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４が本発明における第１の固定抵抗体の一例に相当する。
【００８９】
さらに、本実施形態では、取得部９１の第１の固定抵抗体９１４が、下記の（３）式を満たす抵抗値Ｒｆを有している。
【００９０】
【数３】
0005639707.tif 000004
【００９１】
但し、上記の（３）式におけるＲｓＨＬは、感圧センサ５０の使用最大荷重の１／２の荷重印加時における感圧センサ５０の抵抗値である。ここで、感圧センサ５０の使用最大荷重とは、入力装置１に組み込まれる感圧センサ５０に設定された設計上の使用荷重範囲の最大値であり、本実施形態では、感圧センサ５０の使用最大荷重は、８［Ｎ］であり、すなわち、抵抗値ＲｓＨＬの印加荷重は４［Ｎ］である。ここで、抵抗値ＲｓＨＬの印加荷重を感圧センサ５０の使用最大荷重の１／２としたのは、感圧センサ５０の使用荷重範囲の全域に亘って感圧センサ５０の出力値Ｖｏｕｔの変化の均一化を図り、複数の感圧センサ５０の出力のバラツキの低減を図るためである。
【００９２】
なお、感圧センサ５０の使用最大荷重を、感圧センサ５０に対する印加荷重が１［Ｎ］増加する間に感圧センサ５０の抵抗値が５０［Ω］低下した時点の荷重としてもよい。換言すれば、感圧センサ５０の使用最大荷重を、感圧センサ５０への印加荷重増加量１［Ｎ］に対する感圧センサ５０の抵抗低下量が５０［Ω］以下となる荷重の中の最小値としてもよい。
【００９３】
一方、上記の（３）式におけるＣｏは、１／１６〜１／１の中から選択される抵抗補正係数であり（１／１６≦Ｃｏ≦１／１）、好ましくは１／８〜１／２の中から選択される抵抗補正係数であり（１／８≦Ｃｏ≦１／２）、より好ましくは１／８〜１／３の中から選択される抵抗補正係数である（１／８≦Ｃｏ≦１／３）。
【００９４】
本実施形態では、第１の固定抵抗体９１４が上記の（３）式を満たす抵抗値を有していることで、感圧センサ５０の良好なダイナミックレンジを確保しつつ、感圧センサ５０の出力値ＯＰｎ（＝Ｖｏｕｔ）を使用印加荷重の全域に亘って直線に近づけることができ、感圧センサ５０の出力特性の直線化を図ることができる。
【００９５】
因みに、抵抗補正係数Ｃｏを大きくする程、感圧センサ５０の出力特性の直線性が損なわれる傾向があるのに対し、抵抗補正係数Ｃｏを小さくする程、感圧センサ５０のダイナミックレンジが低下する。
【００９６】
こうした取得部９１は、図７に示すように、感圧センサ５０毎に設けられており、第１の固定抵抗体９１４の抵抗値Ｒｆも個別に設定されている。従って、取得部９１は、感圧センサ５０毎に出力値ＯＰｎを個別に取得する。
【００９７】
これに対し、上記の抵抗補正係数Ｃｏについては、全て（本例では４つ）の感圧センサ５０について共通の値が設定されており、全ての感圧センサ５０に対して同一の抵抗補正係数Ｃｏが設定されている。これにより、全ての感圧センサ５０の出力特性の傾きを揃えることができ、感圧センサ５０の出力特性のバラツキを抑制することができる。
【００９８】
なお、取得部９１の回路構成は上記に特に限定されない。以下に、取得部９１の回路構成の変形例について、図９（ｂ）〜図１０（ｃ）を参照しながら説明する。
【００９９】
図９（ｂ）に示すように、第１の回路９１１が、感圧センサ５０に並列接続された第２の固定抵抗体９１５を有してもよい。この場合には、上記の（２）式における抵抗値Ｒｓは、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５との合成抵抗値となる。
【０１００】
この図９（ｂ）に示す変形例では、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５から構成される第１の回路９１１が、本発明における第１の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４のみを含む第２の回路９１２が、本発明における第２の回路の一例に相当する。
【０１０１】
また、図９（ｃ）に示すように、第１の回路９１１が、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５から構成される並列回路に直列接続された第３の固定抵抗体９１６を有してもよい。この場合には、上記の（２）式における抵抗値Ｒｓは、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５と第３の固定抵抗体９１６との合成抵抗値となる。
【０１０２】
この図９（ｃ）に示す変形例の場合には、感圧センサ５０、第２の固定抵抗体９１５と第３の固定抵抗体９１６から構成される第１の回路９１１が、本発明における第１の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４のみを含む第２の回路９１２が、本発明における第２の回路の一例に相当する。
【０１０３】
また、図９（ｄ）に示すように、第２の回路９１２が、第１の固定抵抗体９１４に並列接続された第４の固定抵抗体９１７を有してもよい。この場合には、上記の（２）式における抵抗値Ｒｆは、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７との合成抵抗値となる。
【０１０４】
この図９（ｄ）に示す変形例の場合には、感圧センサ５０のみを含む第１の回路９１１が、本発明における第１の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７から構成される第２の回路９１２が、本発明における第２の回路の一例に相当する。
【０１０５】
また、図１０（ａ）に示すように、第１の回路９１１が、感圧センサ５０に並列接続された第２の固定抵抗体９１５を有し、第２の回路９１２が、第１の固定抵抗体９１４に並列接続された第４の固定抵抗体９１７を有してもよい。この場合には、上記の（２）式において、抵抗値Ｒｓは、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５との合成抵抗値となり、抵抗値Ｒｆは、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７との合成抵抗値となる。
【０１０６】
この図１０（ａ）に示す変形例の場合には、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５から構成される第１の回路９１１が、本発明における第１の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７から構成される第２の回路９１２が、本発明における第２の回路の一例に相当する。
【０１０７】
さらに、図１０（ｂ）に示すように、第１の回路９１１が、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５から構成される並列回路に直列接続された第３の固定抵抗体９１６を有し、第２の回路９１２が、第１の固定抵抗体９１４に並列接続された第４の固定抵抗体９１７を有してもよい。この場合には、上記の（２）式において、抵抗値Ｒｓは、感圧センサ５０と第２の固定抵抗体９１５と第３の固定抵抗体９１６との合成抵抗値となり、抵抗値Ｒｆは、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７との合成抵抗値となる。
【０１０８】
この図１０（ｂ）に示す変形例の場合には、感圧センサ５０、第２の固定抵抗体９１５と第３の固定抵抗体９１６から構成される第１の回路９１１が、本発明における第１の回路の一例に相当し、第１の固定抵抗体９１４と第４の固定抵抗体９１７から構成される第２の回路９１２が、本発明における第２の回路の一例に相当する。
【０１０９】
なお、図１０（ｃ）に示すように、第１の回路９１１の一端を接地し、電源９１３を第２の回路９１２の他端に接続してもよい。同様に、特に図示しないが、上述の図９（ｂ）〜図９（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｂ）に示す例において、第１の回路９１１の一端を接地し、電源９１３を第２の回路９１２の他端に接続してもよい。
【０１１０】
図７に戻り、センサコントローラ９０の設定部９２は、コンピュータ１００を介してタッチパネルコントローラ８０からタッチオン信号が入力された場合に、当該接触検出時点或いはその直前に感圧センサ５０の出力値ＯＰｎ（つまり接触検出の同時又はその直前にサンプリングされた出力値ＯＰｎ）を基準値ＯＰ０に設定する。この設定部９２は、感圧センサ５０毎に設けられており、感圧センサ５０毎に基準値ＯＰ０を設定する。
【０１１１】
なお、この基準値ＯＰ０には０（ゼロ）も含まれる。また、タッチオン信号が、カバー部材２０への指の所定距離以内の接近を検出したことを示す場合には、設定部９２は、当該接近検出時点又はその直後の感圧センサの出力値ＯＰｎ（つまり接近検出と同時又はその直後にサンプリングされた出力値ＯＰｎ）を基準値ＯＰ０に設定する。
【０１１２】
第１の演算部９３は、下記の（４）式に従って、感圧センサ５０に印加されている第１の押圧力ｐｎ１を演算する。この第１の演算部９３も、図７に示すように、上述の取得部９１及び設定部９２と同様に、感圧センサ５０毎に設けられており、感圧センサ５０毎に第１の押圧力ｐｎ１を演算する。
【０１１３】
【数４】
0005639707.tif 000005
【０１１４】
選択部９４は、４つの設定部９３によって設定された４つの基準値ＯＰ０の中から最小値を選択し、当該最小基準値を比較値Ｓ０に設定する。
【０１１５】
補正部９５は、下記の（５）及び（６）式に従って、それぞれの感圧センサ５０の補正値Ｒｎを算出し、この補正値Ｒｎを用いて当該感圧センサ５０の第１の押圧力ｐｎ１を補正する。この補正部９５も、図７に示すように、上述の取得部９１、設定部９２、及び、第１の演算部９３と同様に、感圧センサ５０毎に設けられており、感圧センサ５０毎に第１の押圧力ｐｎ１を補正する。なお、下記の（６）式におけるｐｎ１’は補正後の第１の押圧力である。
【０１１６】
【数５】
0005639707.tif 000006
【０１１７】
【数６】
0005639707.tif 000007
【０１１８】
上述のように、感圧センサ５０は、印加荷重が大きくなるほど抵抗値の低下率が鈍化する曲線特性を有しており、同一の荷重変化量であっても初期荷重に応じて抵抗変化量が異なってしまうという現象が生じる。特に、入力装置１が備える４つの感圧センサ５０は、当該入力装置１の姿勢等に応じて異なる初期荷重が印加されている場合がある。そのため、第１の演算部９３によって演算された第１の押圧力ｐｎ１は、それぞれの感圧センサ５０の初期荷重に大きく依存している。
【０１１９】
これに対し、本実施形態では、補正値Ｒｎを用いて第１の押圧力ｐｎ１を補正して、第１の押圧力ｐｎ１に対する初期荷重の影響を低減することで、感圧センサ５０の検出精度の更なる向上を図っている。
【０１２０】
なお、選択部９４が、基準値ＯＰ０の中からいずれか一つの値を比較値Ｓ０として選択すればよく、例えば、基準値ＯＰ０の中の最大値を比較値Ｓ０として選択してもよい。
【０１２１】
また、選択部９４による第１の押圧力ｐｎ１の補正方法は、比較値Ｓ０に対して基準値ＯＰ０が大きいほど第１の押圧力ｐｎ１を大きく補正し、比較値Ｓ０に対して基準値ＯＰ０が小さいほど第１の押圧力ｐｎ１を小さく補正するのであれば、上記の方法に特に限定されない。
【０１２２】
第２の演算部９６は、下記の（７）式に従って、カバー部材２０に印加された第２の押圧力ｐｎ２として、４つの感圧センサ５０の補正後の第１の押圧力ｐｎ１’の総和を算出する。
【０１２３】
【数７】
0005639707.tif 000008
【０１２４】
感度調整部９７は、下記の（８）式に従って第２の押圧力ｐｎ２の感度調整を行うことで、最終的な押圧力Ｐｎを算出する。この（８）式により算出された押圧力Ｐｎは、コンピュータ１００に出力される。なお、下記の（８）式におけるｋａｄｊは、操作者の押圧の個人差を調整するための係数であり、例えば、感度調整部９７に予め記憶されており、操作者に応じて任意に設定することが可能となっている。
【０１２５】
【数８】
0005639707.tif 000009
【０１２６】
なお、特に図示しないが、４つの感圧センサ５０とセンサコントローラ９０との間にセレクタを介在させてもよい。この場合には、センサコントローラ９０は、取得部９１、設定部９２、第１の演算部９３、及び、第２の補正部９５をそれぞれ一つずつ備えればよい。
【０１２７】
コンピュータ１００は、特に図示しないが、ＣＰＵ、主記憶装置（ＲＡＭ等）、補助記憶装置（ハードディスクやＳＳＤ等）、及び、インタフェース等を備えた電子計算機であり、図７に示すように、上述のタッチパネルコントローラ８０やセンサコントローラ９０がインタフェースを介して電気的に接続されている。このコンピュータ１００は、特に図示しないが、補助記憶装置に記憶された各種プログラムを実行することで、タッチパネルコントローラ８０により検出された指の位置や、センサコントローラ９０により検出された押圧力Ｐｎに基づいて、操作者が意図する入力操作を判断する。
【０１２８】
以下に、本実施形態における入力装置の制御方法について、図１１を参照しながら説明する。図１１は本実施形態における入力装置の制御方法を示すフローチャートである。
【０１２９】
本実施形態における入力装置１の制御が開始されると、先ず、図１１のステップＳ１０において、取得部９１が、４つの感圧センサ６０の出力を取得して、当該出力値ＯＰｎ（＝Ｖｏｕｔ）を設定部９２や第１の演算部９３に出力する。次いで、ステップＳ１１において、設定部９２が、タッチパネルコントローラ８０からのタッチオン信号の入力の有無を判断する。
【０１３０】
カバー部材２０に対する操作者の指の接触がタッチパネルコントローラ８０によって検出されない限り（図１１のステップＳ１１にてＮＯ）、ステップＳ１０〜Ｓ１１を繰り返し実行する。
【０１３１】
これに対し、タッチパネルコントローラ８０によって指の接触が検出されたら（図１１のステップＳ１１にてＹＥＳ）、図１１のステップＳ１２において、設定部９２が、当該接触検出直前にサンプリングされた出力値ＯＰｎを、基準値ＯＰ０に設定する。この基準値ＯＰ０は、感圧センサ５０毎に設定され、すなわち、本例では４つの基準値ＯＰ０が設定される。
【０１３２】
基準値ＯＰ０が設定されたら、図１１のステップＳ１３において、取得部９１が感圧センサ５０の出力値ＯＰｎ（＝Ｖｏｕｔ）を改めて取得する。この出力値ＯＰｎは、感圧センサ５０毎に取得される。
【０１３３】
次いで、図１１のステップＳ１４において、第１の演算部９３が、上記の（４）式に従って、当該出力値ＯＰｎと基準値ＯＰ０から第１の押圧力ｐｎ１を算出する。この第１の押圧力ｐｎ１も感圧センサ５０毎に算出される。
【０１３４】
次いで、図１１のステップＳ１５において、選択部９６が、４つの基準値ＯＰ０の中で最も小さな値を比較値Ｓ０に設定する。
【０１３５】
次いで、図１１のステップＳ１６において、補正部９５が、上記の（５）式に従って、それぞれの感圧センサ５０の補正値Ｒｎを算出し、図１１のステップＳ１７において、第２の補正部９５が、上記の（６）式に従って、この補正値Ｒｎを用いて第１の押圧力ｐｎ１を補正する。この補正値Ｒｎも感圧センサ５０毎に算出される。
【０１３６】
次いで、図１１のステップＳ１８において、第２の演算部９６が、上記の（７）式に従って、４つの感圧センサ５０の補正後の第１の押圧力ｐｎ１’の合計を算出することで、第２の押圧力ｐｎ２を求める。
【０１３７】
次いで、図１１のステップＳ１９において、感度調整部９７が、上記の（８）式に従って、第２の押圧力ｐｎ２の感度調整を行う。調整後の第２の押圧力Ｐｎはコンピュータ１００に出力される。そして、コンピュータ１００は、当該調整後の第２の押圧力Ｐｎに基づいて、操作者が入力装置１に対して行った入力操作を判断する。なお、このステップＳ１９を省略してもよく、この場合には、ステップＳ１８で算出された第２の押圧力ｐｎ２がコンピュータ１００に入力される。
【０１３８】
指の接触が継続している限り（図１１のステップＳ２０にてＹＥＳ）、上述のステップＳ１３〜Ｓ１９の処理が定期的に実行される。なお、ステップＳ１５は、タッチコントローラ８０からタッチオン信号が入力された後に初回だけ実行すればよい。
【０１３９】
これに対し、タッチパネルコントローラ８０によって指の接触が検出されなくなったら（図１１のステップＳ２０にてＮＯ）、図１１のステップＳ２１において、４つの基準値ＯＰ０と比較値Ｓ０の設定を解除した後に、図１１のステップＳ１０に戻る。
【０１４０】
以下に、本実施形態における入力装置の製造方法について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。
【０１４１】
図１２は本実施形態における入力装置の製造方法を示す工程図、図１３は本実施形態における感圧センサの荷重−抵抗特性を示すグラフ、図１４は図１２のステップＳ１０２で使用される標準プロファイルの例を示すグラフである。
【０１４２】
本実施形態では、先ず、図１２のステップＳ１００において、図４又は図５に示す構成を有する感圧センサ５０を４つ準備する。
【０１４３】
次いで、図１２のステップＳ１０１において、感圧センサ５０に所定電圧（例えば５［Ｖ］）を印加しながら、４［Ｎ］の荷重（すなわち、感圧センサ５０の使用最大荷重である８［Ｎ］の１／２の荷重）で感圧センサ５０を押圧する。そして、この状態の感圧センサ５０の抵抗値を測定することで、上記の（３）式の抵抗値ＲｓＨＬを決定する。本実施形態では、この抵抗値ＲｓＨＬの決定は、４つの感圧センサ５０について個別に実施し、結果的に４つの抵抗値ＲｓＨＬが決定される。
【０１４４】
なお、感圧センサ５０の使用最大荷重を、感圧センサ５０に対する印加荷重が１［Ｎ］増加する間に感圧センサ５０の抵抗値が５０［Ω］低下した時点の荷重とする場合には、以下の要領で抵抗値ＲｓＨＬを決定する。
【０１４５】
例えば、感圧センサ５０に所定電圧を印加すると共に感圧センサ５０の抵抗値を測定しながら、当該感圧センサ５０を上方から押圧する。そして、感圧センサ５０に対する押圧力を徐々に強めていき、押圧力が所定荷重（例えば９［Ｎ］）に達したら、当該押圧を停止する。
【０１４６】
次いで、図１３に示すように、その感圧センサ５０の荷重−抵抗特性をグラフにプロットし、荷重増加量１［Ｎ］に対して感圧センサ５０の抵抗低下量が５０［Ω］以下となった時点の荷重を使用最大荷重とする。そして、このグラフから、当該使用最大荷重の１／２の荷重印加時における感圧センサ５０の抵抗値を読み取ることで、上記の（３）式の抵抗値ＲｓＨＬを決定する。
【０１４７】
なお、感圧センサ５０の実測データをグラフにプロットせずに、当該実測データから使用最大荷重の１／２の荷重印加時における感圧センサ５０の抵抗値を直接算出してもよい。
【０１４８】
次いで、図１２のステップＳ１０２において、抵抗補正係数Ｃｏを選択する。具体的には、このステップＳ１０２では、図１４を参照しながら、感圧センサ５０に要求される出力特性の直線性やダイナミックレンジに適したプロファイルのＣｏの値を、１／１６，１／８，１／６，１／４，１／３，１／２，１／１の７種類の中から一つ選択する。
【０１４９】
この図１４は、感圧センサ５０の標準的な荷重−出力電圧プロファイルであり、入力装置１を作製する前に、以下の要領で予め準備されている。
【０１５０】
すなわち、先ず、平均的な特性を有する感圧センサ５０を準備し、当該感圧センサ５０の抵抗値を複数の荷重点で実測する。次いで、当該測定した抵抗値を用いて、下記の（９）式に対してカーブフィッティング（曲線あてはめ）を行うことで、切片定数ｋと傾き定数ｎの値を算出する。なお、下記の（９）式は、接触抵抗の圧力依存性を利用した感圧センサ５０の特性を示す経験式であり、Ｆは印加荷重である。
【０１５１】
【数９】
0005639707.tif 000010
【０１５２】
次いで、当該感圧センサ５０の使用最大荷重の１／２の荷重印加時における感圧センサ５０の抵抗値ＲｓＨＬを実測し、当該抵抗値ＲｓＨＬと１／１６〜１／１のＣｏの値と、を用いて、上記の（３）式によって第１の固定抵抗体９１４の抵抗値Ｒｆを算出する。
【０１５３】
次いで、当該抵抗値Ｒｆ、切片定数ｋ、及び、傾き定数ｎを下記の（１０）式に代入した上で、印加荷重Ｆを変化させて出力値Ｖｏｕｔをプロットすることで、図１４に示す感圧センサ５０の標準的なプロファイルが作成される。なお、下記の（１０）式は、上記の（９）式を（２）式に代入したものである。
【０１５４】
【数１０】
0005639707.tif 000011
【０１５５】
なお、本実施形態では、抵抗補正係数Ｃｏの具体例として、１／１６，１／８，１／６，１／４，１／３，１／２，１／１の７種類を例示したが、１／１６≦Ｃｏ≦１／１を満たすのであれば、抵抗補正係数Ｃｏの数は特に限定されない。
【０１５６】
また、本実施形態では、感圧センサの標準プロファイルを実測により作成するように説明したが、特にこの方法に限定されず、シミュレーション等によって感圧センサの標準プロファイルを作成してもよい。
【０１５７】
なお、このステップＳ１０２では、全て（本例では４つ）の感圧センサ５０について、同一の抵抗補正係数Ｃｏを選択する。
【０１５８】
次いで、図１２のステップＳ１０３において、上記のステップＳ１０１で決定された抵抗値ＲｓＨＬと、上記のステップＳ１０２で選択された抵抗補正係数Ｃｏとを用いて、上記の（３）式によって、第１の固定抵抗体９１４の抵抗値Ｒｆを算出する。
【０１５９】
次いで、図１２のステップＳ１０４において、抵抗値Ｒｆを有する第１の固定抵抗体９１４をセンサ回路９１に電気的に接続することで、当該センサ回路９１を完成させる。
【０１６０】
なお、所定抵抗値を有する第１の固定抵抗体９１４をセンサ回路９１に予め接続しておき、当該第１の固定抵抗体９１４をトリミングすることで、第１の固定抵抗値９１４の抵抗値をＲｆとしてもよい。具体的には、例えば、カーボンペーストを基板上に印刷して硬化させることで第１の固定抵抗体９１４を形成し、当該第１の固定抵抗体９１４を切削加工やレーザ加工により部分的に除去することで、第１の固定抵抗体９１４のトリミングを行う。
【０１６１】
次いで、図１２のステップＳ１０５において、感圧センサ５０及び第１の固定抵抗体９１４を有するセンサ回路９１を入力装置１に組み込むことで、当該入力装置１が完成する。
【０１６２】
以上のように、本実施形態では、感圧センサ５０に直列接続された第１の固定抵抗体９１４が上記の（３）式を満たす抵抗値Ｒｆを有している。特に本実施形態では、上記の（３）式において、抵抗補正係数Ｃｏを１／１以下とすることで、感圧センサ５０の出力特性の直線化を図ることができ、延いては感圧センサ５０の検出精度の向上を図ることができる。
【０１６３】
また、本実施形態では、上記の（３）式において、抵抗補正係数Ｃｏが１／１６以上とすることで、感圧センサ５０の良好なダイナミックレンジを確保しつつ、感圧センサ５０の出力特性の直線化を図ることができる。
【０１６４】
本実施形態における図１２のステップＳ１００が本発明における第１のステップの一例に相当し、本実施形態における図１２のステップＳ１０１が本発明における第２のステップの一例に相当し、本実施形態における図１２のステップＳ１０２が本発明における第３のステップの一例に相当し、本実施形態における図１２のステップＳ１０４が本発明における第４のステップの一例に相当する。
【０１６５】
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。
【実施例】
【０１６６】
以下に、本発明をさらに具現化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における感圧センサの出力特性の直線化及び感圧センサのダイナミックレンジの確保の効果を確認するためのものである。
【０１６７】
なお、図１５は実施例１〜７及び比較例１〜３の出力特性を示すグラフ、図１６は実施例８〜１４及び比較例４〜６の出力特性を示すグラフである。また、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は実施例において直線性の評価に用いられるＬｌｉｎの考え方を説明するためのグラフである。
【０１６８】
＜実施例１＞
実施例１では、図５に示す構成の感圧センサを用いて、図８に示す構成のセンサ回路を作製した。
【０１６９】
この際、第１／第２の基材として１００［μｍ］の厚さを有するＰＥＴシートを用い、第１の上部／下部電極層を、銀ペーストを印刷して硬化させることで形成した。一方、第２の上部／下部電極層を、高抵抗感圧カーボンペーストを印刷して硬化させることで形成した。これら電極層の厚さはいずれも１０［μｍ］とした。第２の上部／下部電極層の比抵抗は、１００［Ω・ｃｍ］であった。
【０１７０】
また、第１の上部電極層の外径を６［ｍｍ］とし、第２の上部電極層の外径を８［ｍｍ］とし、第１の下部電極層の外径を７．５［ｍｍ］とし、第２の下部電極層の外径を８［ｍｍ］とした。スペーサとして１０［μｍ］の厚さを有する両面粘着シートを用い、貫通孔の内径を７［ｍｍ］とした。また、１５０［μｍ］の厚さを有する粘着テープを介して、０．８［ｍｍ］の厚さを有する弾性材料を第１の基材の上に貼り付けた。
【０１７１】
また、感圧センサの使用最大荷重を８［Ｎ］とし、４［Ｎ］の荷重印加時の感圧センサの抵抗値を測定したところ、抵抗値ＲｓＨＬは８１６［Ω］であった。また、抵抗補正係数Ｃｏを１／１とした。その結果、上記の（３）式により算出される第１の固定抵抗体の抵抗値Ｒｆは、８１６［Ω］となった。なお、電源の印加電圧Ｖｉｎは、５［Ｖ］とした。
【０１７２】
そして、直径２０［ｍｍ］のステンレス製の円板を介してアクチュエータにより感圧センサの上面全体を均一に押圧し、押圧力を１［ｍｍ／ｍｉｎ］の速度で強めた。この際、センサ回路により出力電圧Ｖｏｕｔを測定し、当該測定データをプロットすることで、図１５の(I)に示す荷重−出力電圧特性を得た。
【０１７３】
以上のようにして得られた感圧センサの荷重−出力電圧特性に対して、直線性の評価と、ダイナミックレンジの評価を行った。
【０１７４】
出力特性の直線性の評価は、下記の（１１）式で表わされるリニアリティＬｌｉｎの最大値Ｌｌｉｎｍａｘを用いて評価した。
【０１７５】
具体的には、Ｌｌｉｎｍａｘが１１０［％］以下である場合（Ｌｌｉｎｍａｘ≦１１０［％］）に、感圧センサの出力特性の直線性が非常に良いと評価し、Ｌｌｉｎｍａｘが１５０［％］以下である場合（Ｌｌｉｎｍａｘ≦１５０［％］）に、感圧センサの出力特性の直線性が良いと評価した。これに対し、Ｌｌｉｎｍａｘが１５０［％］よりも大きい場合（Ｌｌｉｎｍａｘ＞１５０［％］）に、感圧センサの出力特性の直線性が劣ると評価した。なお、感圧センサに対する初期荷重の影響を考慮して、１［Ｎ］以下のＬｌｉｎの値は評価の対象外とした。
【０１７６】
【数１１】
0005639707.tif 000012
【０１７７】
但し、上記の（１１）式において、Ｖｌｉｎは下記の（１２）式で表わされる。下記の（１２）式において、Ｆｍａｘは感圧センサの使用最大荷重であり、Ｖｍａｘは当該使用最大荷重Ｆｍａｘ印加時の出力電圧である。
【０１７８】
【数１２】
0005639707.tif 000013
【０１７９】
上記の（１１）式は、下記の（１３）式の最大値を示しており、この（１３）式は、上記の（１２）式に対する感圧センサの出力特性のズレの割合を示している。すなわち、図１７（ａ）に示すように、下記の（１３）式は、一点鎖線で示す直線に対する実線で示す曲線のズレの割合を示しており、同図における一点鎖線は、使用最大荷重Ｆｍａｘの印加時の出力電圧Ｖｍａｘと原点とを通過する仮想上の理想直線であり、同図における実線は、感圧センサの荷重−出力電圧特性を示している。そして、上記の（１１）式は、図１７（ｂ）に示すように、下記の（１３）式の最大値である。
【０１８０】
【数１３】
0005639707.tif 000014
【０１８１】
一方、ダイナミックレンジの評価は、取得部のＡ／Ｄ変換器の最小入力電圧が３［ｍＶ］であり、使用最大荷重Ｆｍａｘにおける出力電圧を２５６段階又は１２８段階で表現することが可能であるか否かで評価した。
【０１８２】
具体的には、使用最大荷重Ｆｍａｘにおける出力電圧Ｖｍａｘが０．７６８［Ｖ］以上である場合（Ｖｍａｘ≧０．７６８［Ｖ］）に、感圧センサのダイナミックレンジが十分に広いと評価し、使用最大荷重Ｆｍａｘにおける出力電圧Ｖｍａｘが０．３８４［Ｖ］以上である場合（Ｖｍａｘ≧０．３８４［Ｖ］）に、感圧センサのダイナミックレンジが広いと評価した。これに対し、使用最大荷重Ｆｍａｘにおける出力電圧Ｖｍａｘが０．３８４［Ｖ］未満である場合（Ｖｍａｘ＜０．３８４［Ｖ］）には、感圧センサのダイナミックレンジが狭く実用性に劣ると評価した。
【０１８３】
この実施例１では、表１に示すように、感圧センサの出力特性の直線性は良好であり、感圧センサのダイナミックレンジは非常に良好であった。
【０１８４】
なお、表１の「直線性」の欄において、「◎」は感圧センサの出力特性の直線性が非常に良いことを示し、「○」は感圧センサの出力特性の直線性が良いことを示し、「×」は感圧センサの出力特性の直線性が劣ることを示している。
【０１８５】
同様に、表１の「ダイナミックレンジ」の欄において、「◎」は感圧センサのダイナミックレンジが非常に広いことを示し、「○」は感圧センサのダイナミックレンジが十分に広いことを示し、「×」は感圧センサのダイナミックレンジが狭いことを示している。
【０１８６】
【表１】
0005639707.tif 000015
【０１８７】
＜実施例２〜６＞
実施例２〜６では、抵抗補正係数Ｃｏをそれぞれ１／２，１／３，１／４，１／６，１／８としたことを除いて、実施例１と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１５の(II)〜(VI)に示す荷重−出力電圧特性をそれぞれ得ることができた。表１に示すように、この実施例２〜６では、感圧センサの出力特性の直線性及びダイナミックレンジはいずれも非常に良好であった。
【０１８８】
＜実施例７＞
実施例７では、抵抗補正係数Ｃｏを１／１６としたことを除いて、実施例１と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１５の(VII)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表１に示すように、この実施例７では、感圧センサの出力特性の直線性は非常に良好であり、感圧センサのダイナミックレンジは良好であった。
【０１８９】
＜比較例１〜２＞
比較例１〜２では、抵抗補正係数Ｃｏをそれぞれ３／１，２／１としたことを除いて、実施例１と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１５の(VIII)〜(IX)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表１に示すように、比較例１〜２では、感圧センサのダイナミックレンジは非常に良好であったが、感圧センサの出力特性の直線性が劣っていた。
【０１９０】
＜比較例３＞
比較例３では、抵抗補正係数Ｃｏを１／３２としたことを除いて、実施例１と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１５の(X)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表１に示すように、この比較例３では、感圧センサの出力特性の直線性は非常に良好であったが、感圧センサのダイナミックレンジが劣っていた。
【０１９１】
＜実施例８＞
実施例８では、感圧センサの使用最大荷重を、印加荷重が１［Ｎ］増加する間に感圧センサの抵抗値が５０［Ω］低下した時点の荷重としたことを除いて、実施例１と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１６の(I)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表２に示すように、実施例７では、感圧センサの出力特性の直線性は良好であり、感圧センサのダイナミックレンジは非常に良好であった。
【０１９２】
なお、この実施例８では、使用最大荷重Ｆｍａｘは、８．６［Ｎ］であり、当該使用最大荷重Ｆｍａｘ１／２の荷重印加時の抵抗値ＲｓＨＬは７６３［Ω］であり、上記の（３）式により算出される第１の固定抵抗体の抵抗値Ｒｆは、７６３［Ω］となった。
【０１９３】
【表２】
0005639707.tif 000016
【０１９４】
＜実施例９〜１３＞
実施例９〜１３では、抵抗補正係数Ｃｏをそれぞれ１／２，１／３，１／４，１／６，１／８としたことを除いて、実施例８と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１６の(II)〜(VI)に示す荷重−出力電圧特性をそれぞれ得ることができた。表２に示すように、実施例９〜１３では、感圧センサの出力特性の直線性及びダイナミックレンジはいずれも非常に良好であった。
【０１９５】
＜実施例１４＞
実施例１４では、抵抗補正係数Ｃｏを１／１６としたことを除いて、実施例８と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１６の(VII)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表２に示すように、実施例１４では、感圧センサの出力特性の直線性は非常に良好であり、感圧センサのダイナミックレンジは良好であった。
【０１９６】
＜比較例４〜５＞
比較例４〜５では、抵抗補正係数Ｃｏをそれぞれ３／１，２／１としたことを除いて、実施例８と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１６の(VIII)〜(IX)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表２に示すように、比較例４〜５では、感圧センサのダイナミックレンジは非常に良好であったが、感圧センサの出力特性の直線性が劣っていた。
【０１９７】
＜比較例６＞
比較例６では、抵抗補正係数Ｃｏを１／３２としたことを除いて、実施例８と同様の条件でセンサ回路を作製し出力特性の直線性とダイナミックレンジを評価した。その結果、図１６の(X)に示す荷重−出力電圧特性を得ることができた。表２に示すように、比較例６では、感圧センサの出力特性の直線性は非常に良好であったが、感圧センサのダイナミックレンジが劣っていた。
【０１９８】
以上のように、第１の固定抵抗体の抵抗値Ｒｆが上記の（３）式を満たす実施例１〜１４で、感圧センサの出力特性の直線化を図ると共に、感圧センサの良好なダイナミックレンジを確保することができた。
【０１９９】
特に、抵抗補正係数Ｃｏが１／８〜１／３である実施例３〜実施例６及び実施例１０〜１３では、Ｌｌｉｎｍａｘの値がいずれも１００％以下であり、使用最大荷重Ｆｍａｘにおける出力電圧Ｖｍａｘも０．７６８［Ｖ］以上であり、出力特性の直線化及びダイナミックレンジのいずれも極めて良好であった。
【０２００】
これに対し、上記の（３）式において抵抗補正係数Ｃｏを１／１よりも大きくした比較例１〜２，４〜５では、感圧センサの良好なダイナミックレンジを確保できたものの、感圧センサの出力特性の直線化を十分に図れなかった。また、上記の（３）式において抵抗補正係数Ｃｏを１／１６未満とした比較例３，６では、感圧センサの出力特性の直線化を図ることができたものの、感圧センサの良好なダイナミックレンジを確保することができなかった。
【符号の説明】
【０２０１】
１…入力装置
１０…パネルユニット
２０…カバー部材
３０…タッチパネル
４０…表示装置
５０，５０Ｂ…感圧センサ
５１…検出部
５２…第１の電極シート
５２１…第１の基材
５２２，５２２Ｂ…上部電極
５２３…第１の電極層
５２４…第２の電極層
５２５…突出部
５３…第２の基板
５３１…第２の基材
５３２…下部電極
５３３…第１の電極層
５３４…第２の電極層
５４，５４Ｂ…スペーサ
５４１…開口
５５…弾性部材
５５１…粘着剤
６０…シール部材
７０…第１の支持部材
７５…第２の支持部材
８０…タッチパネルコントローラ
９０…センサコントローラ
９１…取得部
９１１…第１の回路
９１２…第２の回路
９１３…電源
９１４…第１の固定抵抗体
９１５…第２の固定抵抗体
９１６…第３の固定抵抗体
９１７…第４の固定抵抗体
９１８…Ａ／Ｄ変換器
９２…設定部
９３…第１の演算部
９４…選択部
９５…補正部
９６…第２の演算部
９７…感度調整部
１００…コンピュータ
【要約】
【課題】感圧センサの特性の直線化を図ることで、感圧センサの検出精度の向上を図ることが可能な入力装置の製造方法を提供する。
【解決手段】感圧センサ５０と、感圧センサ５０に電気的に直列接続された第１の固定抵抗体９１４と、を含むセンサ回路９１を備えた入力装置１の製造方法は、感圧センサ５０を準備する第１のステップＳ１００と、感圧センサ５０の使用最大荷重の１／２の荷重印加時における感圧センサ５０の抵抗値ＲｓＨＬを測定する第２のステップＳ１０１と、抵抗補正係数Ｃｏを１／１６〜１／１の中から選択する第３のステップＳ１０２と、下記の（１）式を有する第１の固定抵抗体９１４を準備して、センサ回路９１を形成する第４のステップＳ１０４と、を備えている。
0005639707.tif 000018
【選択図】図１２【図１】
0005639707.tif 000019
【図２】
0005639707.tif 000020
【図３】
0005639707.tif 000021
【図４】
0005639707.tif 000022
【図５】
0005639707.tif 000023
【図６】
0005639707.tif 000024
【図７】
0005639707.tif 000025
【図８】
0005639707.tif 000026
【図９】
0005639707.tif 000027
【図１０】
0005639707.tif 000028
【図１１】
0005639707.tif 000029
【図１２】
0005639707.tif 000030
【図１３】
0005639707.tif 000031
【図１４】
0005639707.tif 000032
【図１５】
0005639707.tif 000033
【図１６】
0005639707.tif 000034
【図１７】
0005639707.tif 000035