(57)【要約】  タッチ位置と押し込み量とを検出できるとともに、薄型に構成することができる、タッチパネルを提供する。  タッチパネル（１）は、誘電体フィルム（２）と圧電体フィルム（３）とを備える。誘電体フィルムの上方主面（９）上には、第１静電容量検出用電極（８）が、また、誘電体フィルムの下方主面（１０）および圧電体フィルム（３）の上方主面（１３）間には、第２静電容量検出用電極（１１）および第１圧電電圧検出用電極（１２）が、また、圧電体フィルムの下方主面（１４）上には、第２圧電電圧検出用電極（１７）がそれぞれ配置される。第１静電容量検出用電極は、第１方向に延びる複数のサブ電極（１８）を備え、第２静電容量検出用電極は、第１方向に直交する第２方向に延びる複数のサブ電極（１９）を備え、第１圧電電圧検出用電極は、複数のサブ電極（１９）の間に配置された複数のサブ電極（２０）を備える。
2014045847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１主面および第２主面を有する、誘電体フィルムと、
互いに対向する第３主面および第４主面を有し、前記第３主面と前記第２主面とが対向する状態で、前記誘電体フィルムに重ねられる、圧電体フィルムと、
前記第１主面上に配置される、第１静電容量検出用電極と、
前記第２主面および前記第３主面間に配置される、前記第１静電容量検出用電極と対をなす第２静電容量検出用電極と、
前記第２主面および前記第３主面間に配置される、第１圧電電圧検出用電極と、
前記第４主面上に配置される、前記第１圧電電圧検出用電極と対をなす前記第２圧電電圧検出用電極と、
を備え、
前記第１静電容量検出用電極は、前記第１主面上において、第１方向に延びるとともに、前記第１方向に交差する第２方向に間隔を隔てて配置された複数の第１静電容量検出用サブ電極を備え、
前記第２静電容量検出用電極は、前記第２主面および前記第３主面間において、前記第２方向に延びるとともに、前記第１方向に間隔を隔てて配置された複数の第２静電容量検出用サブ電極を備え、
前記第１圧電電圧検出用電極は、前記第２主面および前記第３主面間において、前記第２方向に延びるとともに、前記複数の第２静電容量検出用サブ電極の間に配置された複数の第１圧電電圧検出用サブ電極を備え、
前記第２圧電電圧検出用電極は、前記圧電体フィルムを介して前記第１圧電電圧検出用電極と対向する形状を有する、
タッチパネル。
【請求項２】
前記第１静電容量検出用サブ電極および前記第２静電容量検出用サブ電極は、ともに、複数の幅広部と複数の幅狹部とが交互に連なる形状を有し、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅狹部と前記第２静電容量検出用サブ電極の前記幅狹部とが、前記誘電体フィルムを介して対向するように位置している、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記第１圧電電圧検出用サブ電極における、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅広部に対向する部分は、透視的に見て、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅広部の領域より狭い領域内に位置する、請求項３に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記第１圧電電圧検出用サブ電極は、複数の幅広部と複数の幅狹部とが交互に連なる形状を有し、隣り合う前記第２静電容量検出用サブ電極の前記幅狹部の間に、前記第１圧電電圧検出用サブ電極の前記幅広部が位置し、それによって、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅広部と前記第１圧電電圧検出用サブ電極の前記幅広部とが、前記誘電体フィルムを介して対向するように位置している、請求項２または３に記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記第１圧電電圧検出用サブ電極の前記幅広部は、その領域内に電極が形成されていない部分を含む、請求項４に記載のタッチパネル。
【請求項６】
前記第１静電容量検出用サブ電極、前記第２静電容量検出用サブ電極および前記第１圧電電圧検出用サブ電極において、ともに、前記幅広部はほぼ平行四辺形であり、前記幅狹部は複数の平行四辺形の前記幅広部の角部分同士を対角線方向に連結する形状を有している、請求項４ないし５のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記第２圧電電圧検出用電極は、複数の前記第１圧電電圧検出用サブ電極のすべてと対向する１つの電極からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記第２圧電電圧検出用電極は、分割された複数の第２圧電電圧検出用サブ電極からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記圧電体フィルムは、ポリ乳酸からなる、請求項１ないし８のいずれかに記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、指等で押し込み操作された位置と操作時の押し込み量とを検出し得るタッチパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作者が指等で平面状の操作面をタッチしたとき、そのタッチ位置とタッチ時の押し込み量とを同時に検出するタッチパネルが各種提案されている。たとえば、特開平５−６１５９２号公報（特許文献１）には、平板状の感圧センサとタッチ位置を検出するタッチパネルとを密着させて重ね合わせた構造のタッチ入力装置が記載されている。このタッチ入力装置では、タッチ位置は、タッチパネルで検出される。他方、押し込み量は、タッチパネルとは別体で形成され、タッチパネルに重ねられた感圧センサで検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のタッチ入力装置は、タッチ位置と押し込み量とを検出するために、それぞれタッチパネルと感圧センサとを用い、これらを重ねる必要がある。したがって、タッチ入力装置の厚みは、タッチパネルの厚みと感圧センサの厚みとを加算したもの以上となり、薄型に構成することが容易ではない。【０００５】
したがって、この発明の目的は、タッチ位置と押し込み量とを検出できるとともに、薄型に構成することができる、タッチパネルを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るタッチパネルは、互いに対向する第１主面および第２主面を有する、誘電体フィルムと、互いに対向する第３主面および第４主面を有し、第３主面と上記第２主面とが対向する状態で、誘電体フィルムに重ねられる、圧電体フィルムと、を備える。【０００７】
誘電体フィルムの第１主面上には、第１静電容量検出用電極が配置される。また、誘電体フィルムの第２主面および圧電体フィルムの第３主面間には、第１静電容量検出用電極と対をなす第２静電容量検出用電極が配置されるとともに、第１圧電電圧検出用電極が配置される。さらに、圧電体フィルムの第４主面上には、第１圧電電圧検出用電極と対をなす第２圧電電圧検出用電極が配置される。【０００８】
第１静電容量検出用電極は、第１主面上において、第１方向に延びるとともに、第１方向に交差する第２方向に間隔を隔てて配置された複数の第１静電容量検出用サブ電極を備え、第２静電容量検出用電極は、第２主面および第３主面間において、第２方向に延びるとともに、第１方向に間隔を隔てて配置された複数の第２静電容量検出用サブ電極を備える。【０００９】
また、第１圧電電圧検出用電極は、第２主面および第３主面間において、第２方向に延びるとともに、複数の第２静電容量検出用サブ電極の間に配置された複数の第１圧電電圧検出用サブ電極を備える。第２圧電電圧検出用電極は、圧電体フィルムを介して第１圧電電圧検出用電極と対向する形状を有する。【００１０】
以上のような構成を備える、この発明に係るタッチパネルによれば、誘電体フィルムの第１主面側を操作面として、これを操作者がタッチすれば、タッチ位置での静電容量が変化する。この静電容量の変化は、誘電体フィルムを挟むように位置する第１静電容量検出用電極および第２静電容量検出用電極によって取り出され、タッチ位置が検出される。【００１１】
同時に、圧電体フィルムを挟むように位置する第１圧電電圧検出用電極および第２圧電電圧検出用電極によって、圧電電圧が取り出される。圧電電圧は押し込み量に依存するので、圧電電圧から押し込み量を検出することができる。【００１２】
このようにして、少なくとも２枚のフィルムとこれらフィルムの両主面に配置された電極とで、タッチ位置と押し込み量とが検出され得るので、タッチパネルを薄型化することができる。【００１３】
好ましくは、第１静電容量検出用サブ電極および第２静電容量検出用サブ電極は、ともに、複数の幅広部と複数の幅狹部とが交互に連なる形状を有し、第１静電容量検出用サブ電極の幅狹部と第２静電容量検出用サブ電極の幅狹部とが、誘電体フィルムを介して対向するように位置している。この構成によれば、第１静電容量検出用サブ電極と第２静電容量検出用サブ電極との各々における面積のより広い幅広部が操作面に直交する方向から見て重なり合わないようにすることができる。そのため、操作者が操作面に指等を接触させた場合に、操作面近傍での誘電率の変化による静電容量の変化が生じやすく、よって、タッチ位置の検出感度を向上させることができる。【００１４】
上述の好ましい実施形態において、さらに好ましくは、第１圧電電圧検出用サブ電極における、第１静電容量検出用サブ電極の幅広部に対向する部分は、透視的に見て、第１静電容量検出用サブ電極の幅広部の領域より狭い領域内に位置する。この構成によれば、第１圧電電圧検出用サブ電極が第１静電容量検出用サブ電極の幅広部に隠れる配置になり、第１静電容量検出用サブ電極と第２静電容量検出用サブ電極との間に対して、第１圧電電圧検出用サブ電極を離すことができ、第１圧電電圧検出用サブ電極が静電容量の変化に影響を与えることがなくなる。【００１５】
上述の好ましい実施形態において、第１圧電電圧検出用サブ電極についても、複数の幅広部と複数の幅狹部とが交互に連なる形状を有し、隣り合う第２静電容量検出用サブ電極の幅狹部の間に、第１圧電電圧検出用サブ電極の幅広部が位置し、それによって、第１静電容量検出用サブ電極の幅広部と第１圧電電圧検出用サブ電極の幅広部とが、誘電体フィルムを介して対向するように位置していることがより好ましい。この構成によれば、限られた面積の誘電体フィルムおよび圧電体フィルムにおいて、必要な電極を効率良く配置することができる。【００１６】
また、上述の好ましい実施形態において、第１圧電電圧検出用サブ電極の幅広部は、電極が形成されていない領域を含むことが好ましい。この構成によれば、第１圧電電圧検出用サブ電極が、第１静電容量検出用サブ電極および第２圧電電圧検出用サブ電極と対向する面積を減少させることができるので、３層の電極が重なる面積が減少し、この部分の光線透過率が低下することを抑制することができる。【００１７】
上述の好ましい実施形態において、さらに好ましくは、第１静電容量検出用サブ電極、第２静電容量検出用サブ電極および第１圧電電圧検出用サブ電極において、ともに、幅広部は平行四辺形であり、幅狹部は複数の平行四辺形の幅広部の角部分同士を対角線方向に連結する形状を有している。この構成によれば、必要な電極をより効率良く配置することができるとともに、第２主面および第３主面間に配置される、第２静電容量検出用サブ電極および第１圧電電圧検出用サブ電極にあっては、ほぼ隙間なく形成することができる。【００１８】
この発明において、第２圧電電圧検出用電極は、複数の第１圧電電圧検出用サブ電極のすべてと対向する１つの電極から構成されても、分割された複数の第２圧電電圧検出用サブ電極から構成されてもよい。前者の場合には、第２圧電電圧検出用電極のパターニングが簡単であるという利点がある。また、この発明に係るタッチパネルを取り付けた機器からの電磁ノイズを防ぐシールドとしても機能するという利点もある。他方、後者の場合には、圧電体フィルムの全周囲が固定されていても、分割された複数の第２圧電電圧検出用サブ電極がそれぞれ形成された各領域で見ると、全周囲が固定された状態とはならない。そのため、圧電体フィルムの全周囲が固定された場合に生じ得る、圧電電圧検出用電極による検出電圧が相殺されるという不都合を回避することができる。【００１９】
この発明において、圧電体フィルムは、ポリ乳酸からなることが好ましい。一軸延伸したポリ乳酸は、圧電定数が高く、誘電率が低いので、タッチによる押し込み量の検出感度が高く、タッチによる静電容量の変化の検出感度も高くなる。これにより、タッチ位置および押し込み量の双方について高精度な検出を行なうことができる。また、ポリ乳酸は、アクリル樹脂と同様に、透光性が高いので、透光性の高いタッチパネルも実現できる。そして、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、押し込み量（押圧力）の検出電圧に影響を与えない。したがって、圧電体フィルムの材料としてポリ乳酸を用いた場合、ポリフッ化ビニリデン（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に間接的に押圧力を伝達するような複雑な機構を付加する必要がない。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、タッチ位置と押し込み量とを検出できるとともに、薄型に構成することができる、タッチパネルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態によるタッチパネル１を、第１静電容量検出用電極８および第２静電容量検出用電極１１を透視した状態で示した平面図であり、併せて静電容量検出回路２９および圧電電圧検出回路３２をブロック図で示している。
【図２】図１に示したタッチパネル１に備える第１静電容量検出用電極８を示す平面図である。
【図３】図１に示したタッチパネル１に備える第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２を示す平面図である。
【図４】図１に示したタッチパネル１に備える第２圧電電圧検出用電極１７を示す平面図である。
【図５】図１に示したタッチパネル１の層構成を図解的に示す、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図６】図４に示した第２圧電電圧検出用電極１７の第１の変形例を示す平面図である。
【図７】図４に示した第２圧電電圧検出用電極１７の第２の変形例を示す平面図である。
【図８】図４に示した第２圧電電圧検出用電極１７の第３の変形例を示す平面図である。
【図９】図３に対応する図であって、第１圧電電圧検出用電極１２の第１の変形例を示す平面図である。
【図１０】図３に対応する図であって、第１圧電電圧検出用電極１２の第２の変形例を示す平面図である。
【図１１】図５に対応する図であって、特に第１圧電電圧検出用サブ電極２０についての変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１ないし図５を参照して、この発明の一実施形態によるタッチパネル１について説明する。
【００２３】
タッチパネル１は、図５によく示されているように、少なくとも誘電体フィルム２および圧電体フィルム３を備える。この実施形態では、タッチパネル１は、さらに、上部保護フィルム４および下部保護フィルム５を備える。これら上部保護フィルム４、誘電体フィルム２、圧電体フィルム３および下部保護フィルム５は、タッチパネル１において、上からこの順序で重ねられる。
【００２４】
上部保護フィルム４の上方主面６は、操作者の指等によってタッチされる操作面となる。上部保護フィルム４の下方主面７上には、図２に示すようなパターンをもって、第１静電容量検出用電極８が形成される。
【００２５】
誘電体フィルム２の上方主面９は、第１静電容量検出用電極８を介して、上部保護フィルム４の下方主面７と対向する。誘電体フィルム２の下方主面１０上には、図３に示すような各パターンをもって、第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２が形成される。
【００２６】
圧電体フィルム３の上方主面１３は、第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２を介して、誘電体フィルム２の下方主面１０と対向する。圧電体フィルム３の下方主面１４は、下部保護フィルム５の上方主面１５と対向する。
【００２７】
下部保護フィルム５の上方主面１５上には、図４に示すようなパターンをもって、第２圧電電圧検出用電極１７が形成される。下部保護フィルム５の下方主面１６は、このタッチパネル１を取り付ける機器（図示せず。）側に向けられる。
【００２８】
これら上部保護フィルム４、誘電体フィルム２、圧電体フィルム３および下部保護フィルム５の各々の材料および厚みは、操作者の指等による押圧操作によって、凹み変形可能なように選ばれる。また、必要に応じて、上部保護フィルム４、誘電体フィルム２、圧電体フィルム３および下部保護フィルム５の各々は、光透過性材料から構成される。この場合、第１静電容量検出用電極８、第２静電容量検出用電極１１、第１圧電電圧検出用電極１２および第２圧電電圧検出用電極１７についても、光透過性の高い材料から構成されることが好ましい。
【００２９】
より特定的な実施例では、誘電体フィルム２は、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）またはポリプロピレン（ＰＰ）から構成される。圧電体フィルム３は、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）のような圧電性樹脂材料から構成される。保護フィルム４および５は、ＰＥＴ、ＰＥＮまたはＰＰから構成される。また、第１静電容量検出用電極８、第２静電容量検出用電極１１、第１圧電電圧検出用電極１２および第２圧電電圧検出用電極１７の材料として、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェン、ポリアニリン、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブなどが用いられる。これらの材料からなる電極の形成には、蒸着、スパッタリングまたはめっきが適用される。
【００３０】
特に、上述した圧電体フィルム３を構成するＰＬＬＡに注目すると、ＰＬＬＡは、キラル高分子であり、その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、圧電性を示す。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、種々の高分子が有する圧電定数の中でも非常に高い部類に属する。
【００３１】
ＰＬＬＡに対する延伸倍率は、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。なお、二軸延伸した場合には、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できる。たとえば、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、Ｘ軸方向におよそ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という欠点があるが、この欠点は、二軸延伸を実施することにより、ある程度解消され得る。
【００３２】
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のように、ポーリング処理を行なう必要がない。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。
【００３３】
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、εＴを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／εＴ）が大きな値となる。
【００３４】
ここで、誘電率ε３３Ｔ＝１３×ε０、圧電定数ｄ３１＝２５ｐＣ／ＮのＰＶＤＦの圧電ｇ定数は、上述の式から、ｇ３１＝０．２１７２Ｖｍ／Ｎとなる。一方、圧電定数ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮであるＰＬＬＡの圧電ｇ定数をｇ３１に換算して求めると、ｄ１４＝２×ｄ３１であるので、ｄ３１＝５ｐＣ／Ｎとなり、圧電ｇ定数は、ｇ３１＝０．２２５８Ｖｍ／Ｎとなる。したがって、圧電定数ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の押し込み量の検出感度を十分に得ることができる。そして、本件発明者は、ｄ１４＝１５〜２０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡを実験的に得ており、このＰＬＬＡを用いれば、さらに高感度に押し込み量を検出することが可能になる。
【００３５】
さらに、ＰＬＬＡは、上述のように、高い圧電定数が得られる一般的な強誘電体とは異なり、誘電率が低い。したがって、圧電体フィルム３の上方主面１３上に配置された第１静電容量検出用電極８と下方主面１４上に配置された第２静電容量検出用電極１１との間での電界閉じ込め効果が低い。これにより、外部から指等の誘電体が圧電体フィルム３に接近すれば、静電容量が変化しやすい。すなわち、静電容量の変化に対する検出感度が高くなる。
【００３６】
なお、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、脱水縮合重合体であり、乳酸の環状二量体であるラクチドを開環重合することによって得られる。乳酸は不斉炭素を含むため、キラリティを有する。したがって、ＰＬＡにはＬ体とＤ体とが存在し、その重合体をそれぞれＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）、Ｄ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）と呼ぶ。ＰＬＬＡの主鎖は左巻き螺旋、ＰＤＬＡの主鎖は右巻き螺旋構造をとる。Ｌ体とＤ体は乳酸の合成過程において用いる菌などの微生物の種類によってその種類が決定される。現在量産され利用されるＰＬＡはそのほとんどがＰＬＬＡである。したがって、圧電体フィルム３の材料として、上記の実施例では、ＰＬＬＡを用いたが、ＰＤＬＡを用いても同様のことが言える。
【００３７】
タッチパネル１を製造するにあたって、上部保護フィルム４、誘電体フィルム２、圧電体フィルム３および下部保護フィルム５は、たとえば接着剤を介して互いに接合される。その結果、第１静電容量検出用電極８は、上部保護フィルム４の下方主面７と誘電体フィルム２の上方主面９との間に配置され、第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２は、誘電体フィルム２の下方主面１０と圧電体フィルム３の上方主面１３との間に配置され、第２圧電電圧検出用電極１７は、圧電体フィルム３の下方主面１４と下部保護フィルム５の上方主面１５との間に配置される。
【００３８】
なお、前述した形成方法とは異なり、第１静電容量検出用電極８を、誘電体フィルム２の上方主面９上に形成し、第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２の少なくとも一方を、圧電体フィルム３の上方主面１３上に形成し、第２圧電電圧検出用電極１７を、圧電体フィルム３の下方主面１４上に形成することも可能である。しかし、第２静電容量検出用電極１１および第１圧電電圧検出用電極１２の少なくとも一方、または第２圧電電圧検出用電極１７を、ＰＬＬＡからなる圧電体フィルム３上に形成する場合には、ＰＬＬＡの表面が不活性であるため、電極の密着性を向上させるための処理が必要である。
【００３９】
次に、第１静電容量検出用電極８、第２静電容量検出用電極１１、第１圧電電圧検出用電極１２および第２圧電電圧検出用電極１７の各々のパターンの詳細について説明する。
【００４０】
第１静電容量検出用電極８は、図２に示すように、誘電体フィルム２の上方主面９上において、第１方向に延びるとともに、第１方向に交差する、より特定的には直交する第２方向に間隔を隔てて配置された複数の第１静電容量検出用サブ電極１８を備える。なお、図２および後の図３では、実際のものより、サブ電極の数を少なく、それに応じてサブ電極の長さを短く図示したが、実際には、サブ電極の数は、数十以上、あるいは数百に及ぶことがある。
【００４１】
第２静電容量検出用電極１１は、図３に示すように、圧電体フィルム３の上方主面１３上において、上記第２方向に延びるとともに、第１方向に間隔を隔てて配置された複数の第２静電容量検出用サブ電極１９を備える。
【００４２】
第１圧電電圧検出用電極１２は、図３に示すように、圧電体フィルム３の上方主面１３上において、上記第２方向に延びるとともに、複数の第２静電容量検出用サブ電極１９の間に配置された複数の第１圧電電圧検出用サブ電極２０を備える。
【００４３】
第２圧電電圧検出用電極１７は、図４に示すように、圧電体フィルム４の下方主面１４のほぼ全面にわたって形成されている。第２圧電電圧検出用電極１７は、複数の第１圧電電圧検出用サブ電極２０のすべてと対向する１つの電極からなる。
【００４４】
図２に示すように、第１静電容量検出用サブ電極１８は、複数の幅広部２１と複数の幅狹部２２とが交互に連なる形状を有している。他方、図３に示すように、第２静電容量検出用サブ電極１９についても、複数の幅広部２３と複数の幅狹部２４とが交互に連なる形状を有している。そして、図２と図３とをともに参照したり、図１を参照したりすればわかるように、第１静電容量検出用サブ電極１８の幅狹部２２と第２静電容量検出用サブ電極１９の幅狹部２４とは、誘電体フィルム２を介して対向するように位置している。
【００４５】
上記の構成によれば、図２と図３とをともに参照したり、図５を参照したりすればわかるように、第１静電容量検出用サブ電極１８と第２静電容量検出用サブ電極１９との各々における面積のより広い幅広部２１および２３が操作面に直交する方向から見て重なり合わないようにすることができる。そのため、操作者が操作面に指等を接触させた場合に、操作面近傍での誘電率の変化による静電容量の変化が生じやすく、よって、タッチ位置の検出感度を向上させることができる。
【００４６】
また、図３に示すように、第１圧電電圧検出用サブ電極２０は、複数の幅広部２５と複数の幅狹部２６とが交互に連なる形状を有している。第１圧電電圧検出用サブ電極２０の幅広部２５は、隣り合う第２静電容量検出用サブ電極１９の幅狹部２４の間に位置している。その結果、図５に示され、かつ図２と図３とをともに参照すればわかるように、第１静電容量検出用サブ電極１８の幅広部２１と第１圧電電圧検出用サブ電極２０の幅広部２５とが、誘電体フィルム２を介して対向するように位置している。
【００４７】
上記の構成によれば、限られた面積の誘電体フィルム２および圧電体フィルム３において、必要な電極を効率良く配置することができる。また、図５からわかるように、第１静電容量検出用サブ電極１８と第２静電容量検出用サブ電極１９との間に、第１圧電電圧検出用電極１２のような静電容量の形成に影響を与え得るいかなる電極も存在しないようにすることができる。
【００４８】
上述した第１静電容量検出用サブ電極１８、第２静電容量検出用サブ電極１９および第１圧電電圧検出用サブ電極２０において、ともに、幅広部２１、２３および２５はほぼ平行四辺形であり、幅狹部２２、２４および２６は複数の平行四辺形の幅広部２１、２３および２５の角部分同士を対角線方向に連結する形状を有している。特に、図示の実施形態では、幅広部２１、２３および２５は、平行四辺形の一典型例としてのほぼ正方形である。
【００４９】
上記の構成によれば、必要な電極をより効率良く配置することができるとともに、誘電体フィルム２と圧電体フィルム３との間に配置される、第２静電容量検出用サブ電極１９および第１圧電電圧検出用サブ電極２０を、図３に示すように、ほぼ隙間なく形成することができる。
【００５０】
次に、タッチパネル１によるタッチ位置および押し込み量の検出方法について説明する。
【００５１】
図１に示すように、複数の第１静電容量検出用サブ電極１８の各々に接続された複数の導電ライン２７および複数の第２静電容量検出用サブ電極１９の各々に接続された複数の導電ライン２８は、それぞれ、静電容量検出回路２９に接続される。また、図１では接続の状態が直接的に図示されないが、複数の第１圧電電圧検出用サブ電極２０に共通接続された導電ライン３０および第２圧電電圧検出用電極１７に接続された導電ライン３１は、圧電電圧検出回路３２に接続される。
【００５２】
まず、タッチ位置は、次のような原理で検出される。この実施形態の構成では、いわゆる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いる。
【００５３】
第１静電容量検出用サブ電極１８と第２静電容量検出用サブ電極１９との間には、導電ライン２７および２８を介して駆動信号が印加される。このような状態において、操作者が指で上部保護フィルム４の上方主面６の所定位置をタッチすると、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なっていないときに対して、静電容量が変化する。したがって、このような静電容量の変化を静電容量検出回路２９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。
【００５４】
ここで、前述のように、複数の第１静電容量検出用サブ電極１８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置され、複数の第２静電容量検出用サブ電極１９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置されていることから、第１静電容量検出用サブ電極１８と第２静電容量検出用サブ電極１９とが誘電体フィルム２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静電容量検出用サブ電極１８の特定のものと第２静電容量検出用サブ電極１９の特定のものとの組合せから二次元座標で検出できる。
【００５５】
たとえば、操作者が、図２に示した特定の第１静電容量検出用サブ電極１８（Ａ）と図３に示した特定の第２静電容量検出用サブ電極１９（Ａ）と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静電容量検出用サブ電極１８（Ａ）から第２静電容量検出用サブ電極１９（Ａ）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。
【００５６】
なお、タッチ位置の検出は、上述のような投影型で相互キャパシタンス方式によるのではなく、投影型で自己キャパシタンス方式によるものであってもよい。
【００５７】
次に、押し込みの有無および押し込み量の検出原理について説明する。タッチパネル１は、第１方向の両端が固定されているとする。また、圧電体フィルム３を構成するＰＬＬＡフィルムの延伸方向は、圧電体フィルム３の各辺に対してほぼ４５度の角度をなしているとする。
【００５８】
操作者が指で上部保護フィルム４の上方主面６の所定位置を押し込むと、圧電体フィルム３は、第１方向にほぼ沿って伸び、圧電体フィルム３に引っ張り応力が発生する。この応力により、圧電体フィルム３は、その上方主面１３と下方主面１４とに分極する。
【００５９】
ここで、前述のように、圧電体フィルム３の上方主面１３側に第１圧電電圧検出用電極１２が形成され、下方主面１４側に第２圧電電圧検出用電極１７が形成されているので、第１圧電電圧検出用電極１２と第２圧電電圧検出用電極１７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圧電電圧検出回路３２によって検出することで、指による押圧、言い換えれば、指のタッチによる押し込みの有無を検出することができる。
【００６０】
さらに、圧電体フィルム３を構成するＰＬＬＡによれば、押し込み量に応じて、検出電圧（圧電電圧）が線形で変化することが知られている。したがって、圧電電圧検出回路３２によって検出電圧値を計測するようにすれば、押し込み量を検出することができる。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。
【００６１】
押し込みの検出に関して、上述の説明では、タッチパネル１は、第１方向の両端が固定されているとしたが、第１方向の両端および第２方向の両端の双方が固定されている場合、第２圧電電圧検出用電極１７の各位置で発生する検出電圧が相殺されるように作用してしまうことがある。このことを生じにくくするためには、たとえば図６ないし図８にそれぞれ示すように、第２圧電電圧検出用電極１７を分割することが好ましい。
【００６２】
図６に示した第２圧電電圧検出用電極１７は、第１方向に延びるギャップ３３と第２方向に延びるギャップ３４とによって、４つの第２圧電電圧検出用サブ電極３５〜３８に分割される。
【００６３】
図７に示した第２圧電電圧検出用電極１７は、対角線方向に延びるギャップ３９および４０によって、４つの第２圧電電圧検出用サブ電極４１〜４４に分割される。
【００６４】
図８に示した第２圧電電圧検出用電極１７は、Ｖ字状に延びるギャップ４５および４６によって、３つの第２圧電電圧検出用サブ電極４７〜４９に分割される。
【００６５】
図６ないし図８に示すような構成を採用すれば、タッチパネル１の第１方向の両端および第２方向の両端の双方が固定されている場合であっても、第２圧電電圧検出用サブ電極３５〜３８、４１〜４４および４７〜４９の各々が形成された領域単位で見れば、全周囲が固定されていることがないので、検出電圧の相殺を生じにくくすることができる。
【００６６】
なお、第２圧電電圧検出用電極１７は、必ずしもタッチパネル１の全面にわたって形成されている必要はなく、電荷の発生しやすい部位のみに形成してもよい。あるいは電荷の発生しやすい部位を除く部分の電極をグランド電極として扱ってもよい。
【００６７】
図９は、図３に対応する図であって、第１圧電電圧検出用電極１２の第１の変形例を示している。図９において、図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
図９を参照して、第１圧電電圧検出用電極１２を構成する複数の第１圧電電圧検出用サブ電極５１は、複数の幅広部５２と複数の幅狹部５３とが交互に連なる形状を有している。第１圧電電圧検出用サブ電極５１の外形形状は、第１圧電電圧検出用サブ電極２０の外形形状と同様である。第１圧電電圧検出用サブ電極５１は幅広部５２に電極が形成されていない島領域５４を含む。第１圧電電圧検出用サブ電極５１は第１静電容量検出用サブ電極１８（図２参照）と対向するように形成されるので、重ね合わされる電極層が減ることにより、この部分の光線透過率が改善される。
【００６９】
図１０は、図３に対応する図であって、第１圧電電圧検出用電極１２の第２の変形例を示している。図１０において、図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
図３および上述の図９では、第１圧電電圧検出用サブ電極２０および５１の幅広部２５および５２の外形は、第１静電容量検出用サブ電極１８（図２参照）の幅広部２１の外形とほぼ同一であったが、第１圧電電圧検出用サブ電極の幅広部の外形は、第１静電容量検出用サブ電極の幅広部の外形と必ずしもほぼ同一である必要はない。第１圧電電圧検出用サブ電極の幅広部の外形は、前述した条件を満たす限り、たとえば円形、多角形等様々な形状を容認できる。図１０に示した第１圧電電圧検出用電極１２を構成する複数の第１圧電電圧検出用サブ電極５５は、複数の幅広部５６と複数の幅狹部５７とが交互に連なる形状を有しているが、幅広部５６の外形が円形とされている。
【００７１】
なお、圧電電圧検出回路３２による検出において、検出回路にとって発生電荷が十分に得られている場合には、第１圧電電圧検出用サブ電極は、幅広部を有さない単なる線状であってもよい。すなわち、幅狭部と同じ幅のまま形成された単なる線状であってもよい。
【００７２】
図１１は、図５に対応する図であって、特に第１圧電電圧検出用サブ電極２０についての変形例を示している。図１１において、図５に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７３】
図１１を参照して、第１圧電電圧検出用サブ電極２０における、第１静電容量検出用サブ電極１８の幅広部２１に対向する部分は、透視的に見て、第１静電容量検出用サブ電極１８の幅広部２１の領域より狭い領域内に位置している。このような構成によれば、第１静電容量検出用サブ電極１８と第２静電容量検出用サブ電極１９との間から、第１圧電電圧検出用電極１２のような静電容量の形成に影響を与え得るいかなる電極をも、より離すことができる。
【００７４】
図１１に示した変形例は、前述した第１圧電電圧検出用サブ電極が幅広部を有さない単なる線状である場合を図解化したものであるとも理解され得るが、図１１に示した変形例についても、第１圧電電圧検出用サブ電極１８が複数の幅広部と複数の幅狹部とが交互に連なる形状を有していてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  タッチパネル
２  誘電体フィルム
３  圧電体フィルム
４，５  保護フィルム
６，７，９，１０，１３，１４，１５，１６  主面
８  第１静電容量検出用電極
１１  第２静電容量検出用電極
１２  第１圧電電圧検出用電極
１７  第２圧電電圧検出用電極
１８  第１静電容量検出用サブ電極
１９  第２静電容量検出用サブ電極
２０，５１，５４  第１圧電電圧検出用サブ電極
２１，２３，２５，５２，５６  幅広部
２２，２４，２６，５３，５６  幅狹部
２９  静電容量検出回路
３２  圧電電圧検出回路
【図１】
2014045847.tif 000003
【図２】
2014045847.tif 000004
【図３】
2014045847.tif 000005
【図４】
2014045847.tif 000006
【図５】
2014045847.tif 000007
【図６】
2014045847.tif 000008
【図７】
2014045847.tif 000009
【図８】
2014045847.tif 000010
【図９】
2014045847.tif 000011
【図１０】
2014045847.tif 000012
【図１１】
2014045847.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月27日(2015.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記第１圧電電圧検出用サブ電極における、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅広部に対向する部分は、透視的に見て、前記第１静電容量検出用サブ電極の前記幅広部の領域より狭い領域内に位置する、請求項２に記載のタッチパネル。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月10日(2015.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
互いに対向する第１主面および第２主面を有する、誘電体フィルムと、
互いに対向する第３主面および第４主面を有し、前記第３主面と前記第２主面とが対向する状態で、前記誘電体フィルムに重ねられる、圧電体フィルムと、
前記第１主面上に配置される、第１静電容量検出用電極と、
前記第２主面および前記第３主面間に配置される、前記第１静電容量検出用電極と対をなす第２静電容量検出用電極と、
前記第２主面および前記第３主面間に配置される、第１圧電電圧検出用電極と、
前記第４主面上に配置される、前記第１圧電電圧検出用電極と対をなす第２圧電電圧検出用電極と、
を備え、
前記第１静電容量検出用電極は、前記第１主面上において、第１方向に延びるとともに、前記第１方向に交差する第２方向に間隔を隔てて配置された複数の第１静電容量検出用サブ電極を備え、
前記第２静電容量検出用電極は、前記第２主面および前記第３主面間において、前記第２方向に延びるとともに、前記第１方向に間隔を隔てて配置された複数の第２静電容量検出用サブ電極を備え、
前記第１圧電電圧検出用電極は、前記第２主面および前記第３主面間において、前記第２方向に延びるとともに、前記複数の第２静電容量検出用サブ電極の間に配置された複数の第１圧電電圧検出用サブ電極を備え、
前記第２圧電電圧検出用電極は、前記圧電体フィルムを介して前記第１圧電電圧検出用電極と対向する形状を有する、
タッチパネル。
【国際調査報告】
2014045847.tif 000014
2014045847.tif 000015