(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面と、
前記操作面に対するタッチ操作および当該タッチ操作がなされた位置を検出し、検出した位置に対応する位置検出信号を出力するタッチセンサと、
を備えたタッチ式入力装置であって、
該タッチ式入力装置に対する変形操作を検出する変形検出センサと、
前記変形検出センサが検出した前記変形操作に対応する変形検出信号を、前記位置検出信号に変換して出力する制御部と、
を備えたタッチ式入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変形検出信号を、タッチ位置を変化させる操作に対応する位置検出信号に変換して出力する請求項１に記載のタッチ式入力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記変形検出信号を、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作であるピンチ操作に対応する位置検出信号に変換して出力する請求項１または請求項２に記載のタッチ式入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記変形検出信号を検出した後、前記タッチセンサでタッチ位置を変化させる操作に対応する位置検出信号の出力があった場合に、前記変形検出信号を、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作であるピンチ操作に対応する位置検出信号に変換して出力する請求項３に記載のタッチ式入力装置。
【請求項５】
前記変形検出センサは、変形量をさらに検出し、
前記制御部は、前記変形検出センサが検出した前記変形量に応じて、前記ピンチ操作における距離の変化量を制御する請求項３または請求項４に記載のタッチ式入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記変形検出信号の検出時間の長さに応じて、前記ピンチ操作における距離の変化量を制御する請求項３または請求項４に記載のタッチ式入力装置。
【請求項７】
前記変形操作は、押圧操作、曲げ操作、またはねじり操作である請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のタッチ式入力装置。
【請求項８】
前記変形検出センサは、前記操作面に対する変形操作を検出する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のタッチ式入力装置。
【請求項９】
前記操作面を保持する筐体を備え、
前記変形検出センサは、前記筐体に対する変形操作を検出する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のタッチ式入力装置。
【請求項１０】
前記変形検出センサは、キラル高分子からなる圧電フィルムを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のタッチ式入力装置。
【請求項１１】
前記キラル高分子は、ポリ乳酸からなることを特徴とする請求項１０に記載のタッチ式入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者のタッチ操作を検出するタッチ式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者のタッチ操作を検出するものとして、静電容量センサを備えたタッチ式入力装置が普及している。タッチ式入力装置は、静電容量センサの検出容量が所定の閾値を超えた場合にタッチ操作がなされたものとして、当該タッチ操作がなされた位置を検出し、検出した位置を示す位置検出信号を出力する。【０００３】
また、タッチ操作がなされた位置を検出するとともに、タッチパネルに対する押圧操作を検出することができるタッチ式入力装置も提案されている（例えば特許文献１、２を参照）。【０００４】
また、曲げ操作およびねじり操作を検出することができるタッチ式入力装置も提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／２１８３５号公報
【特許文献２】特開平５−６１５９２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／１２２０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タッチ式入力装置の位置検出信号は、所定のホスト装置で受け付けられ、当該ホスト装置で実行されるアプリケーションソフトウェアで利用される。しかし、ホスト装置に搭載されるオペレーティングシステム（以下、ＯＳと言う。）は、静電容量センサによる位置検出信号を処理することしか想定していない場合がある。この場合、ＯＳは、上述の押圧操作、曲げ操作、およびねじり操作に対応する信号（以下、変形検出信号と言う。）を受け付けることができない。例えば、ＯＳとしてＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）を搭載したホスト装置では、タッチ式入力装置から上記位置検出信号しか受け付けることができず、変形検出信号を受け付けることができない。【０００７】
このようなＯＳを搭載したホスト装置に対して変形検出信号を受け付けさせるためには、例えば当該変形検出信号を受け付けて処理することが可能である特殊なソフトウェア（ドライバ）を追加することが考えられる。しかし、このような特殊なドライバを開発するには時間および費用が多大に必要となる。また、このような特殊なドライバを追加することが認められていないＯＳもある。ドライバの追加が認められていないＯＳを搭載したホスト装置では、変形検出信号を受け付けることができない。【０００８】
そこで、本発明の目的は、変形検出信号を受け付けることができないホスト装置に対して、当該変形検出信号を受け付けさせることができるタッチ式入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のタッチ式入力装置は、操作面と、前記操作面に対するタッチ操作および当該タッチ操作がなされた位置を検出し、検出した位置に対応する位置検出信号を出力するタッチセンサと、を備えている。そして、タッチ式入力装置は、該タッチ式入力装置に対する変形操作を検出する変形検出センサと、前記変形検出センサが検出した前記変形操作に対応する変形検出信号を、前記位置検出信号に変換して出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。【００１０】
このように、本発明のタッチ式入力装置は、変形検出信号を位置検出信号に変換して出力するため、位置検出信号しか受け付けることができないホスト装置に対して変形検出信号を受け付けさせることができる。例えば、タッチ操作を受け付けた時に撮影を行うアプリケーションソフトウェアを実行するホスト装置において、例えば曲げ操作の変形検出信号をタッチ操作の位置検出信号に変換して出力すれば、曲げ操作の変形検出信号を受け付けることができないホスト装置であっても、曲げ操作によって撮影の指示を行うことができる。【００１１】
また、本発明のタッチ式入力装置の制御部は、前記変形検出信号を、タッチ位置を変化させる操作に対応する位置検出信号に変換して出力することも可能である。【００１２】
例えば、タッチパネルをタッチ操作しながら横方向に移動させるスワイプ操作を受け付け、当該スワイプ操作を受け付けたときに表示画像を変更する処理を実行するホスト装置において、ねじり操作の変形検出信号をスワイプ操作の位置検出信号に変換して出力すれば、ねじり操作の変形検出信号を受け付けることができないホスト装置であっても、ねじり操作によって画像を変更する処理を実行させることができる。例えば、タブレット型ＰＣのように両手で筐体を把持するホスト装置においては、画像の変更を行いたい場合に、いずれかの手を筐体から一旦離して指でスワイプ操作を行う必要があったが、本発明のタッチ式入力装置を適用することで、両手で把持したままねじり操作を行うことにより、画像の変更を行うことができる。【００１３】
また、本発明のタッチ式入力装置の制御部は、前記変形検出信号を、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作であるピンチ操作に対応する位置検出信号に変換して出力することも可能である。【００１４】
例えば、ピンチ操作により画像の拡大または縮小の処理を実行するホスト装置において、押圧操作の変形検出信号をピンチ操作の位置検出信号に変換して出力すれば、押圧操作の変形検出信号を受け付けることができないホスト装置であっても、押圧操作によって画像の拡大または縮小の処理を実行させることができる。例えば、ホスト装置がスマートフォンである場合、利用者は、いずれか一方の手で筐体を把持しながら他方の手でピンチ操作を行う必要があり、片手で筐体を把持しながらピンチ操作を行うことは困難である。しかし、本発明のタッチ式入力装置では、押圧操作がピンチ操作に変換されるため、筐体を把持した手の親指で押圧操作を行うだけで、ピンチ操作と同じ操作を実現することができる。【００１５】
また、本発明のタッチ式入力装置の制御部は、前記変形検出信号を検出した後、前記タッチセンサでタッチ位置を変化させる操作に対応する位置検出信号の出力があった場合に、前記変形検出信号を、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作であるピンチ操作に対応する位置検出信号に変換して出力することも可能である。【００１６】
この場合、利用者は、押圧操作を行ったまま、所定の方向に指をずらすと拡大または縮小の処理が実行されることになる。例えば、押圧操作を行ったまま上方向に指をずらす操作を検出した場合にピンチアウトの位置検出信号を出力し、下方向に指をずらす操作を検出した場合にピンチインの位置検出信号を出力すれば、利用者は、押圧操作を行ったまま上方向に指をずらせば拡大、下方向に指をずらせば縮小の指示を行うことができる。【００１７】
なお、前記変形検出センサは、変形量をさらに検出し、前記制御部は、前記変形検出センサが検出した前記変形量に応じて、前記ピンチ操作における距離の変化量を制御する態様とすることも可能であるし、前記制御部は、前記変形検出信号の検出時間の長さに応じて、前記ピンチ操作における距離の変化量を制御する態様とすることも可能である。【００１８】
なお、変形検出センサは、操作面に対する変形操作を検出する態様とすることも可能であるし、筐体に対する変形操作を検出する態様とすることも可能である。【００１９】
また、変形検出センサは、キラル高分子からなる圧電フィルムを備えていることが好ましい。キラル高分子からなる圧電フィルムを備えることで、透明性の高い押圧センサとすることができる。また、キラル高分子は、ポリ乳酸であることがより好ましい。ポリ乳酸は、延伸等による分子の配向処理で圧電性が生じるため、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。また、ポリ乳酸は、焦電性がないため、操作面に近い位置に変形検出センサを配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、変形検出信号を受け付けることができない装置に対して、当該変形検出信号を受け付けさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】表示装置の外観斜視図である。
【図２】表示装置の側面断面図である。
【図３】静電容量センサおよび押圧検出センサの平面図である。
【図４】表示装置のブロック図である。
【図５】変形検出信号を位置検出信号に変換する概念を示した図である。
【図６】制御部の動作を示したフローチャートである。
【図７】応用例１に係る制御部の動作を示したフローチャートである。
【図８】応用例２に係る制御部の動作を示したフローチャートである。
【図９】応用例３に係る表示装置の側面断面図である。
【図１０】応用例３に係る制御部の動作を示したフローチャートである。
【図１１】図１１（Ａ）は、タッチ式入力装置をタッチパッドとした場合の外観斜視図を示す図であり、図１１（Ｂ）は、タッチ式入力装置を外付タッチパッドとした場合の外観斜視図を示す図である。
【図１２】曲げ操作またはねじり操作を検出する表示装置の側面断面図である。
【図１３】表示装置１Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４（Ａ）は変位センサ１０Ｃの平面図であり、図１４（Ｂ）は側面図であり、図１４（Ｃ）は裏面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は曲げ変位が０の状態での変位センサ１０Ｃの概略側面形状を示す図であり、図１５（Ｂ）は所定の曲げ変位が生じた状態での変位センサ１０Ｃの概略側面形状を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）は、変位センサ１０Ｃの概略斜視形状を示す図であり、図１６（Ｂ）は所定のねじれ変位が生じた状態での変位センサ１０Ｃの概略斜視形状を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明のタッチ式入力装置を備えた表示装置について説明する。
【００２３】
図１の外観斜視図に示すように、表示装置１は、外観上、直方体形状の筐体５０と、筐体５０の上面の開口部に配置された平面状のパネル４０と、を備えている。パネル４０は、利用者が指やペン等を用いてタッチ操作を行う操作面として機能する。
【００２４】
なお、本実施形態では、筐体５０の幅方向（横方向）をＸ方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。
【００２５】
図２に示すように、筐体５０の内部には、静電容量センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、表示部３０、および制御回路モジュール５２が配置されている。パネル４０、静電容量センサ１１Ｄ、および押圧センサ１１Ｐによりタッチ式入力装置４５が構成されている。
【００２６】
各構成部は、筐体５０の開口部（パネル４０）側から順にＺ方向に沿って、静電容量センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、表示部３０、および制御回路モジュール５２の順で配置される。静電容量センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、および表示部３０は、平板状であり、それぞれ筐体５０の開口部（パネル４０）と平行になるように、筐体５０の内部に配置されている。
【００２７】
筐体５０の底面と表示部３０との間には、回路基板（不図示）が配置されており、当該回路基板に制御回路モジュール５２が実装されている。制御回路モジュール５２は、図４に示す制御部２０、処理部２２、およびプログラム記憶部２３を実現するモジュールである。
【００２８】
制御部２０には、静電容量センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、および処理部２２が接続される。処理部２２には、制御部２０、プログラム記憶部２３、および表示部３０が接続される。
【００２９】
表示装置１は、タッチ式入力装置４５およびホスト装置４７からなり、静電容量センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、および制御部２０は、タッチ式入力装置４５を構成する。処理部２２、プログラム記憶部２３、および表示部３０は、ホスト装置４７を構成する。なお、この例では、タッチ式入力装置４５の制御部２０と、ホスト装置４７の処理部２２およびプログラム記憶部２３と、が同じ制御回路モジュール５２により実現されている例を示しているが、異なる制御回路モジュールにより実現される態様であってもよい。
【００３０】
静電容量センサ１１Ｄは、本発明のタッチセンサに相当し、操作面であるパネル４０に対するタッチ操作の位置に応じた位置検出信号Ｄｓｄを出力する。制御部２０は、静電容量センサ１１Ｄから出力された位置検出信号Ｄｓｄをそのまま処理部２２に出力する。
【００３１】
処理部２２は、ＣＰＵを含み、ホスト装置４７を統括的に制御する。すなわち、処理部２２は、プログラム記憶部２３に記憶されている動作用プログラムを読み出して各種処理を行う。例えば、処理部２２は、表示部３０を制御して画像を表示させるとともに、制御部２０から入力された位置検出信号に応じて操作入力内容を決定し、表示されている画像を変更する。
【００３２】
押圧センサ１１Ｐは、操作面であるパネル４０に対する押圧操作に応じた変形検出信号Ｄｓｐを出力する。制御部２０は、押圧センサ１１Ｐから出力された変形検出信号Ｄｓｐを位置検出信号Ｄｓｄに変換して処理部２２に出力する。例えば、制御部２０は、所定レベル以上の変形検出信号Ｄｓｐが入力されたとき、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作であるピンチ操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄに変換して出力する。これにより、処理部２２は、入力されたピンチ操作に対応する位置検出信号に応じて、例えば表示されている画像の拡大処理を行う。
【００３３】
表示部３０は、例えば液晶表示素子からなる。この例では、表示部３０は、液晶パネル３０１、表面偏光板３０２、裏面偏光板３０３、およびバックライト３０４を備えている。
【００３４】
表面偏光板３０２および裏面偏光板３０３は、液晶パネル３０１を挟むように配置されている。バックライト３０４は、裏面偏光板３０３を挟んで、液晶パネル３０１と反対側に配置されている。
【００３５】
バックライト３０４から出力された光は、裏面偏光板３０３で偏光され、液晶パネル３０１を経て表面偏光板３０２に達する。液晶パネル３０１は、制御部２０の制御に応じて画素毎に偏光状態を変化させ、表面偏光板３０２を通過する光量を変化させる。表面偏光板３０２から出力された光は、押圧センサ１１Ｐおよび静電容量センサ１１Ｄを経てパネル４０に出力される。これにより、パネル４０に各種画像が表示される。
【００３６】
静電容量センサ１１Ｄは、平板状の絶縁性基板１１Ｄ１、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ２、および複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３を備えている。絶縁性基板１１Ｄ１は、透明性を有する材料からなり、例えばＰＥＴやＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等からなるフィルム、ＰＣやＰＭＭＡ（アクリル樹脂）等からなるシートやプレート、或いは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の薄いガラスからなる。
【００３７】
絶縁性基板１１Ｄ１の一方の主面には、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ２が形成されている。図３（Ａ）に示すように、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ２は、平面視して一方向に長い長方形状であり、長尺方向がＹ方向に平行になるように配置されている。このような複数の静電容量検出用電極１１Ｄ２は、Ｘ方向に沿って所定の間隔で配置されている。
【００３８】
また、絶縁性基板１１Ｄ１の他方の主面には、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３が形成されている。図３（Ａ）に示すように、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３も、平面視して一方向に長い長方形状である。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は、長尺方向がＸ方向に平行になるように配置されている。このような複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は、Ｙ方向に沿って所定の間隔で配置されている。
【００３９】
複数の静電容量検出用電極１１Ｄ２および複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は、全て透明性を有する材料からなり、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ポリチオフェンを主成分とする材料を用いる。
【００４０】
静電容量センサ１１Ｄは、利用者の指が近接したり、接触したりした際に生じる静電容量の変化を、静電容量検出用電極１１Ｄ２および静電容量検出用電極１１Ｄ３で検出し、この検出に基づく位置検出信号Ｄｓｄを制御部２０へ出力する。
【００４１】
なお、静電容量検出用１１Ｄ２および静電容量電極１１Ｄ３の配置態様は、この例に限るものではない。
【００４２】
押圧センサ１１Ｐは、平膜状の圧電フィルム１１Ｐ１を備える。圧電フィルム１１Ｐ１の一方の主面には、押圧検出電極１１Ｐ２が形成され、他方の主面には、押圧検出電極１１Ｐ３が形成されている。図３（Ｂ）に示すように、押圧検出電極１１Ｐ２および押圧検出電極１１Ｐ３は、圧電フィルム１１Ｐ１の主面の略全面に形成されている。
【００４３】
押圧検出電極１１Ｐ２および押圧検出電極１１Ｐ３は、全て透明性を有する材料からなり、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ポリチオフェンを主成分とする材料を用いる。
【００４４】
圧電フィルム１１Ｐ１は、利用者がパネル４０を押圧することで法線方向に撓み、電荷を発生する。これにより、押圧操作に対応した変形検出信号Ｄｓｐが制御部２０に出力される。
【００４５】
このような圧電フィルム１１Ｐ１には、透明性の高いキラル高分子を用いることが好ましい。より好ましくは、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、さらにはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）であることが好ましい。キラル高分子は、主鎖が螺旋構造を有し、一軸延伸されて分子が配向すると、圧電性を有する。そして、一軸延伸されたキラル高分子が発生する電荷量は、パネル４０が法線方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。
【００４６】
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。すなわち、押圧操作を高感度に検出し、押圧量に応じた変形検出信号を高精度に出力することができる。
【００４７】
また、キラル高分子は、延伸等による分子の配向処理で圧電性が生じるため、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。このため、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。さらに、ポリ乳酸は、焦電性がないため、操作面に近い位置に押圧センサを配置し、利用者の指等の熱が伝わる場合であっても、検出される電荷量が変化することがない。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１１Ｐ１は、Ｘ方向およびＹ方向に対して、一軸延伸方向９００が略４５°の角度を成すように配置されている。このような配置を行うことで、より高感度に押圧操作を検出できる。
【００４８】
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。また、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Ｘ軸方向に８倍、Ｘ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ほぼ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できる。
【００４９】
なお、押圧センサとしては、本実施形態に示すような圧電センサに限るものではないが、圧電センサであれば、パネル４０に対するわずかな押圧も検出することができる。なお、圧電フィルム１１Ｐ１についても、ＰＬＬＡを用いる態様に限るものではなく、ＰＶＤＦ等の透明性の低い材料を用いることが可能である。透明性の低い材料を用いる場合には、バックライト３０４よりも下面側に押圧センサ１１Ｐを配置する。この場合、押圧検出電極１１Ｐ２および押圧検出電極１１Ｐ３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導体を用いることもできる。
【００５０】
ここで、制御部２０は、押圧センサ１１Ｐから入力された変形検出信号Ｄｓｐを位置検出信号Ｄｓｄに変換して処理部２２に出力する。図５は、変形検出信号Ｄｓｐを位置検出信号Ｄｓｄに変換する概念を示した図であり、図６は、制御部２０の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
図６において、制御部２０は、まず静電容量センサ１１Ｄから位置検出信号Ｄｓｄを取得する（Ｓ１０１）。制御部２０は、位置検出信号Ｄｓｄのレベルが閾値ＴＨＳｄ以下であると判断した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０１の処理を繰り返す。制御部２０は、位置検出信号Ｄｓｄのレベルが閾値ＴＨＳｄを超えたと判断した場合に（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、タッチ操作およびその位置を検出する（Ｓ１０３）。図５（Ａ）に示すように、利用者がパネル４０に指を近接させたり、接触させたりすると、タッチ操作がなされた位置（Ｘ１，Ｙ１）が検出される。
【００５２】
次に、制御部２０は、押圧センサ１１Ｐから変形検出信号Ｄｓｐ取得する（Ｓ１０４）。制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐ以下であると判断した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、静電容量センサ１１Ｄから入力された位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ１０６）。すなわち、制御部２０は、検出された位置（Ｘ１，Ｙ１）においてタッチ操作がなされたものとして、位置（Ｘ１，Ｙ１）を示す位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する。
【００５３】
一方、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐを超えたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ピンチ操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ１０７）。ピンチ操作とは、複数のタッチ位置間の距離を変化させる操作である。
【００５４】
ここでは、制御部２０は、図５（Ｂ）に示すように、Ｓ１０３で検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）と、当該位置（ｘ１，Ｙ１）とは別の位置（Ｘ２，Ｙ２）で仮想的にタッチ操作がなされたものとして、当該位置（Ｘ１，Ｙ１）を中心として、２つのタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）が互いに離間していくような位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する。このように、制御部２０は、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する。
【００５５】
なお、仮想的なタッチ操作がなされた位置（Ｘ２，Ｙ２）は、どの位置であってもよいし、離間方向はどの方向であってもよい。ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄは、閾値ＴＨｓｐを超える変形検出信号Ｄｓｐが入力されている期間中、続けて出力される。これにより、利用者が押圧操作を続けている間は、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが出力され続ける。なお、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベル（パネル４０の法線方向の変位量Ｚ１）に応じて距離の変化量を制御してもよい。例えば、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベル（パネル４０の法線方向の変位量Ｚ１）変化に比例して、２つのタッチ位置の距離を変化させる。また、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベル（パネル４０の法線方向の変位量Ｚ１）変化に比例して、２つのタッチ位置の変化速度を制御させる。
【００５６】
そして、処理部２２は、ピンチアウト操作を受け付け、ピンチアウト操作に応じた処理を実行する。例えば、処理部２２がピンチアウト操作を受け付けたときに表示部３０に表示している画像の拡大の処理を実行する場合、利用者がパネル４０に対して押圧操作を行うと、画像の拡大の処理を実行されることになる。利用者がパネル４０に対して押圧操作を続けている間は、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが続けて出力されるため、拡大処理が続けてなされる。この場合、ホスト装置４７としては、押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐを受け付けて、当該押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐに応じて画像の拡大の処理を実行したことと等価となる。
【００５７】
なお、制御部２０は、図６のＳ１０７の処理において、ピンチアウト操作ではなく、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する態様としてもよい。この場合、制御部２０は、最初に検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）と、当該位置（Ｘ１，Ｙ１）とは別の位置（Ｘ２，Ｙ２）で仮想的にタッチ操作がなされたものとして、当該位置（Ｘ１，Ｙ１）を中心として、２つのタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）が互いに近づくような位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する。
【００５８】
この場合も、仮想的なタッチ操作がなされた位置（Ｘ２，Ｙ２）は、どの位置であってもよいし、近づく方向はどの方向であってもよい。また、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄは、閾値ＴＨｓｐを超える変形検出信号Ｄｓｐが入力されている期間中、続けて出力される。また、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベル（パネル４０の法線方向の変位量Ｚ１）に応じて距離の変化量を制御してもよい。
【００５９】
この場合、処理部２２は、ピンチイン操作を受け付け、ピンチイン操作に応じた処理を実行する。例えば、処理部２２がピンチイン操作を受け付けたときに表示部３０に表示している画像の縮小の処理を実行する場合、利用者がパネル４０に対して押圧操作を行うと、画像の縮小の処理を実行されることになる。利用者がパネル４０に対して押圧操作を続けている間は、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが続けて出力されるため、縮小処理が続けてなされる。この場合、ホスト装置４７としては、押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐを受け付けて、当該押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐに応じて画像の縮小の処理を実行したことと等価となる。
【００６０】
このように、タッチ式入力装置４５は、押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐをピンチ操作の位置検出信号Ｄｓｄに変換して出力するため、ホスト装置４７側に変形検出信号Ｄｓｐを受け付けて処理することが可能である特殊なソフトウェア（ドライバ）を追加する必要はなく、当該変形検出信号Ｄｓｐを受け付けて処理させることが可能になる。したがって、ホスト装置４７のＯＳが、特殊なドライバの追加が認められていないＯＳを搭載している場合であっても、当該変形検出信号Ｄｓｐを受け付けて処理させることが可能になる。
【００６１】
また、利用者は、いずれか一方の手で筐体５０を把持しながら他方の手でパネル４０に対してピンチ操作を行うことも可能であるし、筐体５０を把持した手の親指でパネル４０に対して押圧操作を行うだけで、ピンチ操作と同じ操作を実現することができる。
【００６２】
例えば、表示装置１がスマートフォンである場合、従来の装置では、利用者は、いずれか一方の手で筐体５０を把持しながら他方の手でピンチ操作を行う必要がある。すわなち、片手で筐体５０を把持しながらピンチ操作を行うことは困難である。しかし、本発明のタッチ式入力装置を適用することで、押圧操作がピンチ操作に変換されるため、利用者は、筐体５０を把持した手の親指で押圧操作を行うだけで、ピンチ操作と同じ操作を実現することができる。
【００６３】
なお、仮想的なタッチ操作がなされた位置（Ｘ２，Ｙ２）は、以下のように設定してもよい。すなわち、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐを超えたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、最初に検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）の近傍の（例えば５ｍｍ程度離れた）位置（Ｘ２，Ｙ２）で仮想的にタッチ操作がなされたものとして、当該位置（Ｘ１，Ｙ１）を中心として、２つのタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）が互いに離間していく（または近づく）ような位置検出信号Ｄｓｄをごく短時間（例えば５０ｍｓ）だけ処理部２２に出力する。そして、制御部２０は、閾値ＴＨｓｐを超える変形検出信号Ｄｓｐが続けて入力されている場合に、再び最初に検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）の近傍（例えば５ｍｍ程度離れた）位置（Ｘ２，Ｙ２）で仮想的にタッチ操作がなされたものとして、当該位置（Ｘ１，Ｙ１）を中心として、２つのタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）が互いに離間していく（または近づく）ような位置検出信号Ｄｓｄをごく短時間（例えば５０ｍｓ）だけ処理部２２に出力する。制御部２０は、閾値ＴＨｓｐを超える変形検出信号Ｄｓｐが続けて入力されている期間中、繰り返しこのような信号を出力する。
【００６４】
例えば処理部２２がピンチ操作を要求しないアプリケーションソフトを実行している場合に、ピンチ操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが入力されると、タッチパネルをタッチ操作しながら縦方向または横方向に移動させるスワイプ操作として受け付け、画像のスクロール処理を行う場合がある。ここで、利用者がパネル４０を強くタップすると、押圧操作が検出されて、ピンチ操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが入力され、意図せずに画像がスクロールしてしまう場合がある。しかし、上述の例では、制御部２０は、最初に検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）の近傍で微少な距離だけごく短時間のピンチ操作を行ったものと同様の信号を出力するため、パネル４０を強くタップしただけでは画像がスクロールすることがない。一方で、処理部２２がピンチ操作を要求する（例えば画像の拡大または縮小を行う）アプリケーションソフトを実行している場合に利用者が実際に押圧操作を行うと、ピンチ操作を行ったものと同様の信号が繰り返し出力されるため、拡大または縮小の処理が実行されることになる。
【００６５】
次に、図７は、応用例１に係る制御部２０の動作を示すフローチャートである。図６と共通する処理については同一の符号を付し、説明を省略する。応用例１に係る制御部２０は、拡大モードと縮小モードとのいずれかを実行し、拡大モードの実行中には、押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐをピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄとして処理部２２に出力し、縮小モードの実行中には、押圧操作の変形検出信号Ｄｓｐをピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄとして処理部２２に出力する。
【００６６】
この場合、制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐを超えたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、現在のモードが拡大モードであるか否かを判断する（Ｓ２０１）。制御部２０は、拡大モードの実行中であると判断した場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ２０２）。一方、制御部２０は、拡大モードの実行中ではない、すなわち縮小モードの実行中であると判断した場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ２０３）。
【００６７】
拡大モードと縮小モードとの切り替えは、例えば静電容量センサ１１Ｄから所定時間（例えば１秒）以内に所定回数（例えば３回）のタッチ操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄが入力された場合に行う。
【００６８】
次に、図８は、応用例２に係る制御部２０の動作を示すフローチャートである。図６と共通する処理については同一の符号を付し、説明を省略する。応用例１に係る制御部２０は、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐを超えたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、最初に検出した位置（Ｘ１，Ｙ１）からタッチ位置が変化したか否かを判断する（Ｓ３０１）。制御部２０は、タッチ位置が変化しない場合、すなわち、利用者が押圧操作を行っただけである場合には、Ｓ１０１から処理を繰り返す。一方で、制御部２０は、タッチ位置が変化した場合、すなわち、利用者が押圧操作を行いながら指をいずれかの方向に移動させた場合、さらにその移動方向が上方向であるか否かを判断する（Ｓ３０２）。ここで言う上方向とは、パネル４０のＹ方向であり、上記位置（Ｘ１，Ｙ１）のＹ座標が正側に変化した場合に、上方向に移動したと判断する。そして、制御部２０は、上方向に変化があったと判断した場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ３０３）。一方、制御部２０は、上方向に変化があったと判断した場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、さらにその移動方向が下方向であるか否かを判断する（Ｓ３０４）。下方向とは、パネル４０の−Ｙ方向であり、上記位置（Ｘ１，Ｙ１）のＹ座標が負側に変化した場合に、下方向に移動したと判断する。制御部２０は、上方向にも下方向にも変化がない場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、Ｓ１０１から処理を繰り返す。制御部２０は、下方向に変化があったと判断した場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ３０５）。これにより、利用者は、直感的な操作で拡大または縮小の指示を行うことができる。
【００６９】
次に、図９は、応用例３に係る表示装置１Ａの側面断面図であり、図１０は、応用例３に係る制御部２０の動作を示すフローチャートである。図９においては、図２と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図１０においては、図６と共通する処理については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
応用例３に係る表示装置１Ａでは、図９に示すように、筐体５０の裏面側に、当該筐体５０の裏面側への押圧操作を検出するための押圧センサ１１Ｐ’がさらに設けられている。その他の構成は、表示装置１と同様である。ただし、制御部２０は、パネル４０側の押圧センサ１１Ｐの出力する変形検出信号Ｄｓｐと筐体５０の裏面側の押圧センサ１１Ｐ’の出力する変形検出信号Ｄｓｐとをそれぞれ個別に入力する。制御部２０は、図１０に示すように、変形検出信号Ｄｓｐのレベルが閾値ＴＨｓｐを超えたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、パネル４０側の押圧センサ１１Ｐの出力する変形検出信号Ｄｓｐが閾値ＴＨｓｐを超えたか否か、すなわち、パネル４０（表示部３０）側に対する押圧操作がなされたか否かを判断する（Ｓ４０１）。制御部２０は、パネル４０（表示部３０）側に対する押圧操作がなされたと判断した場合には（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ピンチアウト操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ４０２）。一方、制御部２０は、パネル４０（表示部３０）側に対する押圧操作ではなく、筐体５０の裏面側に対する押圧操作がなされたと判断した場合には（Ｓ４０１：ＮＯ）、ピンチイン操作に対応する位置検出信号Ｄｓｄを処理部２２に出力する（Ｓ４０３）。この場合も、利用者は、直感的な操作で拡大または縮小の指示を行うことができる。
【００７１】
なお、上述においては、タッチ式入力装置の例として、表示装置１に内蔵され、パネル４０（表示部３０）に対する押圧操作を検出する態様を示したが、図１１（Ａ）に示すように、パネル４０とは別のタッチパッド４５１を設け、当該タッチパッド４５１に対する押圧操作を検出する態様としてもよい。また、図１１（Ｂ）に示すように、外付けのタッチパッド４５２として、外付けのタッチパッド４５２に対する押圧操作を検出する態様も可能である。
【００７２】
なお、上述の例では、変形操作として、押圧操作を検出する場合を示したが、曲げ操作またはねじり操作を検出することも可能である。図１２は、曲げ操作またはねじり操作を検出する表示装置１Ｂの側面断面図であり、図１３は、表示装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１２においては、図２と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図１３においては、図４と共通する処理については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７３】
表示装置１Ｂでは、図１２に示すように、筐体５０の裏面側に、当該筐体５０に対する曲げ操作またはねじり操作を個別に検出することができる変位センサ１０Ｃが設けられている。図１３に示すように、制御部２０は、変位センサ１０Ｃから曲げ操作に対応する変形検出信号Ｄｓｂおよびねじり操作に対応する変形検出信号Ｄｓｔを入力する。その他の構成は、表示装置１と同様である。なお、筐体５０に対する曲げ操作またはねじり操作を検出するのではなく、パネル４０側に変位センサ１０Ｃを設けて、パネル４０に対する曲げ操作またはねじり操作を検出することも可能である。
【００７４】
図１４（Ａ）は、変位センサ１０Ｃの平面図であり、図１４（Ｂ）は側面図であり、図１４（Ｃ）は裏面図である。
【００７５】
変位センサ１０Ｃは、弾性体３００と、弾性体３００の一方の主面に取り付けられた第１圧電素子３５と、弾性体３００の他方の主面に取り付けられた第２圧電素子３６を備えている。第１圧電素子３５は、矩形状の圧電性シート３５０を備えている。圧電性シート３５０は、上述したキラル高分子（特にＰＬＬＡ）により構成されている。圧電性シート３５０は、一軸延伸方向と長手方向とが４５°を成すように形成されている。圧電性シート３５０の両主面にはそれぞれ電極３５１および電極３５２が略全面に形成されている。
【００７６】
第２圧電素子３６は、矩形状の圧電性シート３６０を備える。圧電性シート３６０は、キラル高分子（特にＰＬＬＡ）により構成されている。ただし、圧電性シート３６０は、一軸延伸方向と長手方向とが平行（成す角＝０°）になるように形成されている。圧電性シート３６０の両主面にはそれぞれ電極３６１および電極３６２が略全面に形成されている。
【００７７】
第１圧電素子３５は、図１５に示すように、曲げ操作を検出できる。図１５（Ａ）は曲げ変位が０の状態での変位センサ１０Ｃの概略側面形状を示す図であり、図１５（Ｂ）は所定の曲げ変位が生じた状態での変位センサ１０Ｃの概略側面形状を示す図である。
【００７８】
図１５（Ａ）に示すように、曲げ変位が０の場合、すなわち筐体５０（変位センサ１０Ｃ）に対して曲げを生じさせる力が外部から加わっていない場合、弾性体３００は、主面が平坦な状態となる。この場合、第１圧電素子３５および第２圧電素子３６は伸縮せず、電圧が生じない。そして、曲げ変位が所定値の場合、すなわち変位センサ１０Ｃに対して曲げを生じさせる力が外部から加わった場合、弾性体３００は、図１５（Ｂ）に示すように、主面の長手方向に沿って湾曲した状態となる。この場合、第１圧電素子３５は、曲げ量に応じて長手方向に沿って伸びる。これにより、第１圧電素子３５の電極３５１および電極３５２間に、伸張量に応じた電圧が発生する。変位センサ１０Ｃは、この電圧を検出することで、第１圧電素子３５の伸張、すなわち変位センサ１０Ｃの曲げ操作およびその曲げ量を検出することができる。
【００７９】
一方、図１６（Ａ）は、変位センサ１０Ｃの概略斜視形状を示す図であり、図１６（Ｂ）は所定のねじれ変位が生じた状態での変位センサ１０Ｃの概略斜視形状を示している。ただし、図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）においては、説明のために第２圧電素子３６のみを配置した例を示している。
【００８０】
図１６（Ａ）に示すように、ねじれ変位が０の場合、すなわち筐体５０（変位センサ１０Ｃ）に対してねじれを生じさせる力が外部から加わっていない場合、弾性体３００は、主面が平坦な状態となる。この場合、第２圧電素子３６は伸縮せず、第２圧電素子３６の両面の電極間に電圧が生じない。そして、ねじれ変位が所定値の場合、すなわち弾性体３００に対してねじれを生じさせる力が外部から加わって弾性体３００がねじれる場合、弾性体３００は、図１６（Ｂ）に示すように、固定角部Ａおよび固定角部Ｂに対向する角部Ｃおよび角部Ｄが平坦状態と比較して、法線方向へ所定距離離間した状態となる。この際、角部Ｃおよび角部Ｄは、主面を基準として、互いに逆方向へ移動する。
【００８１】
この場合、第２圧電素子３６は、角部Ｄおよびその付近においては一軸延伸方向に対して＋４５°の方向へ伸張し、角部Ｃおよびその付近においては一軸延伸方向に対して−４５°の方向へ収縮する。したがって、第２圧電素子３６を構成する圧電性シート３６０の一軸延伸方向に対して−４５°および＋４５°の方向に沿って収縮または伸張（図１６（Ｂ）の実線太矢印記号参照）が発生するので、この収縮または伸張の量に応じた電圧が、第２圧電素子３６を構成する電極３６１および電極３６２間に発生する。変位センサ１０Ｃは、この電圧を検出することで、ねじれ操作およびそのねじれ量を検出することができる。
【００８２】
なお、この構成においては、角部Ｃと角部Ｄとが互いに逆方向へ等量変位するため、図１５に示したような曲げ操作に応じて発生した電圧は相殺され、曲げ操作によって変形検出信号Ｄｓｔが出力されることはない。また、逆に、第１圧電素子３５の圧電性シート３５０は、一軸延伸方向と長手方向とが４５°になるように形成されているため、ねじり操作によって変形検出信号Ｄｓｂが出力されることはない。したがって、変位センサ１０Ｃは、曲げ操作および捩り操作を個別に、高精度に検出することができる。
【００８３】
そして、制御部２０は、変位センサ１０Ｃから出力される曲げ操作に対応する変形検出信号Ｄｓｂおよびねじり操作に対応する変形検出信号Ｄｓｔをそれぞれ位置検出信号Ｄｓｄに変換して処理部２２に出力する。例えば、制御部２０は、曲げ操作の変形検出信号Ｄｓｂをタッチ操作の位置検出信号Ｄｓｄに変換して出力する。この場合、例えば、処理部２２がタッチ操作を受け付けた時に撮影を行うアプリケーションソフトウェアを実行していれば、利用者は、曲げ操作によって撮影の指示を行うことができる。この場合も、ホスト装置４７側は、特殊なドライバを追加する必要なく、曲げ操作による撮影の指示を受け付けることができる。
【００８４】
また、例えば、処理部２２がタッチ操作しながら横方向に移動させるスワイプ操作を受け付け、当該スワイプ操作を受け付けたときに表示部３０の画像を変更するアプリケーションソフトウェアを実行する場合において、制御部２０が、ねじり操作の変形検出信号Ｄｓｔをスワイプ操作の位置検出信号Ｄｓｄに変換して出力する。すると、利用者は、ねじり操作によって画像を変更する指示を行うことができる。この場合も、ホスト装置４７側は、特殊なドライバを追加することなく、ねじり操作による画像変更の指示を受け付けることができる。例えば、タブレット型ＰＣのように両手で筐体を把持する装置においては、画像の変更を行いたい場合に、いずれかの手を筐体から一旦離して指でスワイプ操作を行う必要があったが、本発明のタッチ式入力装置を適用することで、装置側に特殊なドライバを追加することなく、両手で把持したままのねじり操作によって画像変更の処理を実行させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１…表示装置
１１Ｄ…静電容量センサ
１１Ｐ…押圧センサ
２０…制御部
２２…処理部
２３…プログラム記憶部
３０…表示部
４０…パネル
４５…タッチ式入力装置
４７…ホスト装置
５０…筐体
５２…制御回路モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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