(57)【要約】  第１領域（Ｒ１）及び第１領域（Ｒ１）の外側に位置する第２領域（Ｒ２）を有し、押圧操作により変形する圧電フィルム（１５）と、圧電フィルム（１５）の第１領域（Ｒ１）における第１主面（１５１）及び第２主面（１５２）に形成された第１電極対（１１）と、圧電フィルム（１５）の第２領域（Ｒ２）における第１主面（１５１）及び第２主面（１５２）に形成された第２電極対（１２）と、を備え、圧電フィルム（１５）が押圧操作を受け付けたとき、第１電極対（１１）は、第２電極対（１２）と異なる極性の電圧を出力する。
2019078144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域及び該第１領域の外側に位置する第２領域を有し、ユーザからの押圧操作により変形する圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第１領域における第１主面及び第２主面に形成された第１電極対と、
前記圧電フィルムの前記第２領域における第１主面及び第２主面に形成された第２電極対と、
を備え、
前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記第１電極対は、前記第２電極対と異なる極性の電圧を出力する、
押圧検知センサ。
【請求項２】
前記第１領域は前記第２領域と同一の面積である、
請求項１に記載の押圧検知センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムは対称な形状である、
請求項１又は２に記載の押圧検知センサ。
【請求項４】
前記圧電フィルムは円形である、
請求項３に記載の押圧検知センサ。
【請求項５】
前記圧電フィルムは一軸延伸されたキラル高分子を含み、
前記第１電極対は、前記一軸延伸された方向に対して４５度傾いた方向に切り欠き部を備える、
請求項１から４のいずれかに記載の押圧検知センサ。
【請求項６】
前記圧電フィルムは一軸延伸されたキラル高分子を含み、
前記第１電極対は、前記一軸延伸された方向に対して−４５度傾いた方向に前記第２領域へ突出する突出部を備える、
請求項１から５のいずれかに記載の押圧検知センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の押圧検知センサを備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、ユーザが押圧操作を行った位置を検知する押圧検知センサ及びこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、操作入力用部材と、押圧力検出センサと、粘着層と、を備えるタッチパネルが開示されている。特許文献１に記載のタッチパネルでは、操作入力用部材は、操作面の押圧により歪みが生じ、押圧力検出センサは圧電性フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を検出する。また、粘着層は、操作入力用部材と押圧力検出センサとを貼り合せている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１６/００２４５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のタッチパネルにおいては、操作面の押圧により変形が生じた場合に圧電電圧を検出する。しかしながら、外部からのノイズが発生する場合、例えば操作面以外が押圧操作を受けた場合に、操作面の押圧操作以外の要因により、電圧が発生し誤検知してしまう虞がある。【０００５】
そこで、本発明の一実施形態の目的は、簡易な構造で外部からのノイズが生じた場合と、操作面が押圧操作を受けた場合と、を区別し、操作面が押圧操作を受けた場合を正しく検出することができる押圧検知センサ及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る押圧検知センサは、第１領域及び該第１領域の外側に位置する第２領域を有し、ユーザからの押圧操作により変形する圧電フィルムと、前記圧電フィルムの前記第１領域における第１主面及び第２主面に形成された第１電極対と、前記圧電フィルムの前記第２領域における第１主面及び第２主面に形成された第２電極対と、を備える。また、前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記第１電極対は、前記第２電極対と異なる極性の電圧を出力することを特徴とする。【０００７】
この構成では、圧電フィルムが押圧操作を受け付けた時に、第１領域に形成された第１電極対と、第２領域に形成された第２電極対とが異なる極性の電圧を出力する。このため、第１電極対及び第２電極対から出力される電圧の出力差によって、圧電フィルムが押圧操作を受け付けた時であるか、その他の圧電フィルムの周囲からのノイズであるかを判別することができる。【０００８】
本発明の一実施形態に係る電子機器は、上記に記載の押圧検知センサを備えることを特徴とする。【０００９】
この構成では、圧電フィルムが押圧操作を受け付けた時に、第１領域に形成された第１電極対と、第２領域に形成された第２電極対とが異なる極性の電圧を出力する。このため、第１電極対及び第２電極対から出力される電圧の出力差によって、圧電フィルムが押圧操作を受け付けた時であるか、その他の圧電フィルムの周囲からのノイズであるかを判別することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、簡易な構造で外部からのノイズが生じた場合と、操作面が押圧操作を受けた場合とを区別し、操作面が押圧操作を受けた場合を正しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサを用いた電子機器の斜視図、図１（Ｂ）はその断面図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの構成を説明するための概略図、図２（Ｂ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの平面図である。
【図３】図３は第１実施形態に係る押圧検知センサの分解斜視図である。
【図４】図４は第１実施形態に係る圧電フィルムを説明するための図である。
【図５】図５は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形と発生電位を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形例１を説明するための図、図６（Ｂ）は第１実施形態に係る圧電フィルムが発生する表面電位を表した図である。
【図７】図７は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形例２を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は第２実施形態に係る押圧検知センサを用いた電子機器の斜視図、図８（Ｂ）は第２実施形態に係る押圧検知センサの平面図である。
【図９】図９は第２実施形態に係る圧電フィルムが発生する表面電位を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサを用いた電子機器の斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、筐体２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方向として説明する。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電子機器はあくまで一例であり、これに限るものではなく仕様に応じて適宜変更することができる。また、図１（Ｂ）においては、説明の都合上、押圧検知センサのうち一部を省略して表している。
【００１３】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、電子機器１００は、筐体２及び押圧検知センサ１０を備える。筐体２は略円盤状であり、Ｚ方向の正方向で開放されている。筐体２は平板状の表面パネル３を有し、表面パネル３は筐体２における上面を構成している。表面パネル３は、利用者が指やペンなどを用いてタッチ操作を行う操作面として機能する。なお、筐体２は、略円盤状に限られず他の立体形状であればよく、例えば半球状、立方体形状、三角柱等の形状であってもよい。
【００１４】
筐体２は、側面部４を有する。側面部４の一端は表面パネル３を取り巻く。押圧検知センサ１０は、筐体２の内側に配置されている。以下、押圧検知センサ１０について詳細に説明する。
【００１５】
図２（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの構成を説明するための概略図、図２（Ｂ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの平面図である。図３は第１実施形態に係る押圧検知センサの分解斜視図である。なお、図２（Ａ）においては、位置の説明の都合上、表面パネル３も併せて表している。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、押圧検知センサ１０は、圧電フィルム１５と、第１電極対１１と、第２電極対１２と、第１検出回路２１、第２検出回路２２、及び制御回路２３を備える。
【００１７】
圧電フィルム１５は、ユーザからの押圧操作により変形する。圧電フィルム１５は、第１主面１５１及び第２主面１５２を備える。第１実施形態において、第１主面１５１は表面パネル３と対向する面である。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、押圧検知センサ１０は、第１領域Ｒ１及び第１領域Ｒ１の外側に位置する第２領域Ｒ２を有する。第１電極対１１は、第１領域Ｒ１に対応する部分に形成されている。第２電極対１２は、第２領域Ｒ２に対応する部分に形成されている。第１領域Ｒ１は第２領域Ｒ２と同一の面積に形成されている。これにより、第１主面１５１及び第２主面１５２に接する第１電極対１１の面積と第２電極対１２の面積とが概ね同一になる。
【００１９】
押圧検知センサ１０の位置は、筐体２の内側に配置されているが、これに限られず、筐体２の外側に配置されていてもよい。押圧検知センサ１０は筐体２の内側に配置されることにより、外部からの接触を直接に受けないため、耐久性に優れる。また、押圧検知センサ１０は筐体２の外側に配置されることにより、必要に応じて押圧検知センサ１０を容易に着脱可能にすることができる。
【００２０】
第１電極対１１は、第１電極１１１及び第１基準電極１１２を備える。第１電極１１１は圧電フィルム１５の第１主面１５１に形成され、第１基準電極１１２は圧電フィルム１５の第２主面１５２に形成されている。第２電極対１２は、第２電極１２１及び第２基準電極１２２を備える。第２電極１２１は圧電フィルム１５の第１主面１５１に形成され、第２基準電極１２２は圧電フィルム１５の第２主面１５２に形成されている。
【００２１】
第１電極１１１は、突出部１１４を備える。突出部１１４の一端１１５は、第２電極１２１の外周側へ突出している。突出部１１４の一端１１５は、外部と接続可能である。突出部１１４により、第１電極１１１は、第２電極１２１と同一平面において外部と接続することができるため、第２電極１２１を絶縁する別の層を設け、配線する必要がない。一方、突出部１１４は必ずしも必要ではなく、第２電極１２１が第１電極１１１の周囲を完全に覆う形に形成してもよい。これにより、突出部１１４を位置合わせする工程が省けるため、製造が簡易になる。
【００２２】
第１検出回路２１は、第１電極１１１及び第１基準電極１１２とそれぞれ接続されている。これにより、第１検出回路２１は、第１電極１１１及び第１基準電極１１２間で生じた電圧を検出することができる。すなわち第１検出回路２１は、第１領域Ｒ１で生じた電圧を検出することができる。第２検出回路２２は、第２電極１２１及び第２基準電極１２２とそれぞれ接続されている。これにより、第２検出回路２２は、第２電極１２１及び第２基準電極１２２間で生じた電圧を検出することができる。すなわち第２検出回路２２は、第２領域Ｒ２で生じた電圧を検出することができる。
【００２３】
第１検出回路２１及び第２検出回路２２は共に制御回路２３と接続されている。第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧は、制御回路２３に入力される。制御回路２３において、第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧の差が算出される。電圧の差の算出については、後で詳細に説明する。
【００２４】
図３に示すように、圧電フィルム１５は、円形状に形成されている。圧電フィルム１５の中央が押圧操作を受け付けた場合に、圧電フィルム１５は中央から円周方向に対して均等に歪む。これにより、周方向における圧電フィルム１５から生じる電圧のブレが抑制される。このように、圧電フィルム１５は、線対称又は点対称に形成されることが好ましい。圧電フィルム１５が線対称又は点対称に形成されることにより、周方向における圧電フィルム１５から生じる電圧のブレが抑制し易くなる。
【００２５】
第１電極１１１、圧電フィルム１５及び第１基準電極１１２は、圧電フィルム１５を挟んだ状態で積層されている。第２電極１２１、圧電フィルム１５及び第２基準電極１２２は、圧電フィルム１５を挟んだ状態で積層されている。また、第１電極１１１、第１基準電極１１２、第２電極１２１、第２基準電極１２２、及び圧電フィルム１５はそれぞれ平膜状であることが好ましい。これにより、押圧検知センサ１０は押圧操作を受けて全体として変形し易くなる。
【００２６】
第２電極対１２を平面視した時、第２電極１２１、第２基準電極１２２、の少なくとも一方は、上面視で圧電フィルム１５と完全に重なるか、圧電フィルム１５より面方向内側に位置していると良い。これにより、電極の端部における短絡を抑制できる。図２（Ａ）及び図３においては、第１基準電極１１２及び第２基準電極１２２はそれぞれ別の電極として設けられているが、一つの連続する電極として設けられていても良い。
【００２７】
図４は、第１実施形態に係る圧電フィルムを説明するための図である。
【００２８】
図４に示すように、圧電フィルム１５はキラル高分子から形成されるフィルムであってもよい。キラル高分子として、第１実施形態では、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を用いている。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、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ＰＬＬＡは、圧電フィルム１５の平板面が押圧されることにより、電位を発生する。この際、発生する電位量は、押圧量により平板面が当該平板面に直交する方向へ変位する変位量に依存する。
【００２９】
第１実施形態では、圧電フィルム１５（ＰＬＬＡ）の一軸延伸方向は、図３の矢印９０１に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に対して逆向きに４５度の角度を成す方向としている。この４５度には、例えば４５度±１０度程度を含む角度を含む。
【００３０】
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又は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を有さない。焦電性を有さず、ユーザの指の温度や摩擦熱による影響が生じないため、圧電フィルム１５を薄く形成することができる。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。従って、周囲環境に影響されることなく、押圧による変位を高感度に検出することができる。
【００３１】
圧電フィルム１５にキラル高分子から形成されるフィルムを用いる場合、突出部１１４はキラル高分子の延伸方向に対して−４５度の角度をなす方向に沿って形成されることが好ましい。突出部１１４は、押圧操作を圧電フィルム１５に加えた際に圧電フィルム１５から大きなプラスの電圧を発生する箇所に対応する。突出部１１４をこの位置に配置することによって、第１電極対１１が検出するプラスの電圧はより大きくなる。第１電極対１１側で得られる出力と第２電極対１２側で得られる出力との差を大きくすることが出来るため、より精度よく押圧を検知することができる。
【００３２】
なお、本実施形態において、第１電極１１１の突出部１１４と第１基準電極１１２の突出部１１４は、平面視でほぼ重なる位置に形成されているが、どちらか一方の突出部を図３のＸ軸を基準としてＹ軸のマイナス側に形成しても良い。ただし、第１電極１１１の突出部１１４と第１基準電極１１２の突出部１１４が平面視でほぼ重なる位置に形成されているほうがより大きなプラスの電圧が得られる。
【００３３】
圧電フィルム１５の両主面に形成されている第１電極１１１、第１基準電極１１２、第２電極１２１、又は第２基準電極１２２は、アルミニウムや銅等の金属系の電極を用いるのが好適である。また、押圧検知センサ１０に透明性が必要とされる場合は、第１電極１１１、第１基準電極１１２、第２電極１２１、又は第２基準電極１２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）やポリ(３、４−エチレンジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ）等の透明性のある素材を用いるのが好適である。このような第１電極１１１、第１基準電極１１２、第２電極１２１、及び第２基準電極１２２を設けることで、圧電フィルム１５が発生する電荷を電位差として取得でき、押圧量すなわち変形に応じた電圧値の押圧量検出信号を外部へ出力することができる。
【００３４】
なお、押圧検知センサ１０において、圧電フィルム１５が用いられているが、圧電フィルム１５は第１領域Ｒ１又は第２領域Ｒ２毎に構成されていてもよい。これにより、第１領域Ｒ１又は第２領域Ｒ２で受けた変形をそれぞれの圧電フィルム毎に受けるため、第１領域Ｒ１又は第２領域Ｒ２毎により発生電位を検出することができる。
【００３５】
以下、本実施形態に係る押圧検知センサ１０の変形及び発生電位について説明する。はじめに、押圧検知センサ１０における表面パネル３を押した場合について説明する。図５は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形と発生電位を説明するための図である。
【００３６】
図５に示すように、表面パネル３が押圧操作を受け付けた時、押圧検知センサ１０は矢印９０２の方向から押圧操作を受け付ける。表面パネル３が押圧操作を受け付けると、表面パネル３の変形に伴って圧電フィルム１５が変形する。このとき、第１電極対１１は、第２電極対１２と異なる極性の電圧を出力する。例えば、第１電極対１１がプラスの電圧を出力し、第２電極対１２はマイナスの電圧を出力する。
【００３７】
特に圧電フィルム１５の中央が押圧操作を受け付けると、第１領域Ｒ１において、圧電フィルム１５はＺ方向の負の方向に歪む。このとき圧電フィルム１５の第１主面１５１側はＹ方向に対して縮む。圧電フィルム１５の第２主面１５２側はＹ方向に対して伸びる。従って、図５に示すように、第１領域Ｒ１において、圧電フィルム１５は第１主面１５１側にプラスの電荷が発生し、第２主面１５２側にマイナスの電荷が発生する。
【００３８】
これに対して、圧電フィルム１５の中央が押圧操作を受け付けると、第２領域Ｒ２において、圧電フィルム１５はＺ方向の正の方向に歪む向きの反発力を受ける。このとき圧電フィルム１５の第１主面１５１側はＹ方向に対して伸びる。圧電フィルム１５の第２主面１５２側はＹ方向に対して縮む。従って、図５に示すように、第２領域Ｒ２において、圧電フィルム１５は第１主面１５１側にマイナスの電荷が発生し、第２主面１５２側にプラスの電荷が発生する。
【００３９】
第１検出回路２１は、第１電極対１１からプラスの電圧を検出する。第２検出回路２２は、第２電極対１２からマイナスの電圧を検出する。制御回路２３は、第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧の差を算出する。これにより、第１検出回路２１で検出されたプラスの電圧に、第２検出回路２２で検出された電圧の絶対値が加算された値が算出される。従って、第１電極対１１と、第２電極対１２とが逆の極性の電圧を出力することにより、表面パネル３が押圧操作を受け付けたことをより明確に検知することができる。
【００４０】
次に、表面パネル３以外が押圧操作を受けた場合、例えば押圧検知センサ１０が矢印９０３の方向から押圧操作を受け付けた場合について説明する。圧電フィルム１５が、矢印９０３の方向から押圧操作を受け付けた場合、圧電フィルム１５は第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２において、同一の方向に変形する。このため、第１電極対１１と、第２電極対１２とが同一の極性の電圧を出力する。従って、第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧の差を算出すると、同一の極性であるため、得られる値は小さくなる。従って、表面パネル３が押圧操作を受けた場合とそうではない場合とを第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧の差により判別することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、圧電フィルム１５として、一軸延伸したキラル高分子を用いたが、これに限定されず、表面パネル３が押圧操作を受けた場合に、第１電極対１１と、第２電極対１２とが逆の極性の電圧を出力する構成であれば、これに代えて用いることができる。例えば、いずれの方向の変形であっても同一の極性の出力が得られる場合は、得られた電圧のうち第１電極対１１と、第２電極対１２とのいずれか一方の電圧の極性を反転させる。これにより、第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出される電圧をそれぞれ逆の極性にすることができるため、同様の効果が得られる。
【００４２】
図６（Ａ）は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形例１を説明するための図、図６（Ｂ）は第１実施形態に係る圧電フィルムが発生する表面電位を表した図である。図６（Ｂ）においては、直径４ｍｍの円に形成された圧電フィルム１５の中央が、１Ｎの力で押圧操作を受け付けた時に発生する表面電位を表す。以下、押圧検知センサ１０において、第１電極対１１が異なる変形例１について説明する。なお、押圧検知センサ１０の変形例において、押圧検知センサ１０と同一の構成については説明を省略し、電極対についてのみ説明を行う。
【００４３】
図６（Ａ）に示すように、変形例１係る押圧検知センサ６１は、第１電極対６３及び第２電極対６４を備える。第２電極対６４は押圧検知センサ１０の第２電極対１２と同様のものであるため、その説明は省略する。
【００４４】
第１電極対６３は、Ｘ軸方向において切り欠き部６５を備える。切り欠き部６５は、第１電極対６３の周囲から一部が中心へ向かって切り取られたものである。切り欠き部６５には、第１電極対６３が存在しない。これにより、切り欠き部６５に対応する部分の圧電フィルム１５から発生した電圧は、第１電極対６３で検出されない。
【００４５】
図６（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１５の中央が、押圧操作を受け付けた時、中心からＸ軸に沿った方向においてはマイナスの電位が発生し、中心からＹ軸に沿った方向においてはプラスの電位が発生する。すなわち、ＰＬＬＡの一軸延伸方向（矢印９０１）に対して時計回りまたは反時計回りに４５度の角度をなす方向に沿って、マイナス又はプラスに絶対値の大きな電圧が生じる。
【００４６】
第１電極対６３の切り欠き部６５は、圧電フィルム１５において、マイナス側の電位が発生する領域に重なる。圧電フィルム１５から発生したマイナスの電位は、第１電極対６３で検知されることがない。これにより、マイナスの電位を除去することができるため、圧電フィルム１５が発生するプラスの電位を打ち消すことにより、第１電極対６３全体として検出される電圧が小さくなることを抑制することができる。従って、より大きなプラスの電圧が得られるため、押圧操作を受け付けた時より明確に検出することができる。
【００４７】
また、第１電極対６３の突出部６６は、Ｙ軸に沿った方向において形成されている。突出部６６は、ＰＬＬＡの一軸延伸方向（矢印９０１）に対して時計回りに４５度の角度をなす方向に沿って形成されている。すなわち、突出部６６は、ＰＬＬＡの一軸延伸方向（矢印９０１）に対して４５度の角度をなす方向に沿って、切り欠き部６５と逆の方向に形成されている。突出部６６は、圧電フィルム１５から大きなプラスの電圧を発生する箇所に対応する。このため、第１電極対６３が検出するプラスの電圧はより大きくなる。
【００４８】
この変形例１における、第１電極対６３と第２電極対６４とから発生する電圧の差のシミュレーション結果は、第１実施形態に係る第１電極対１１と第２電極対１２とから発生する電圧の差の８倍である。従って、さらに大きなプラスの電圧が得られるため、押圧操作を受け付けた時より明確に検出することができる。
【００４９】
突出部６６は、切り欠き部６５の形成されている方向に対して、９０度の角度をなす方向に形成されているが、これには限定されない。例えば、突出部６６は、切り欠き部６５の形成されている方向に対して、時計回りに４５度又は反時計回りに４５度（時計回りに−４５度）の角度をなす方向に形成されていてもよい。この場合、突出部６６が形成される箇所は圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）と平行又は直交する軸に沿った方向に形成される。従って、圧電フィルム１５からは、ほとんど電圧を生じない箇所であるため、圧電フィルム１５から発生する電圧の影響を受けることなく、外部に接続することができる。
【００５０】
図７は第１実施形態に係る押圧検知センサの変形例２を説明するための図である。以下、押圧検知センサ１０において、第１電極対１１及び第２電極対１２が異なる変形例２について説明する。なお、変形例２の説明において、変形例１と同一の構成については説明を省略する。
【００５１】
図７に示すように、変形例２係る押圧検知センサ７１は、第１電極対７３及び第２電極対７４を備える。第１電極対７３は変形例１に係る押圧検知センサ６１の第１電極対６３と同様のものであるため、その説明は省略する。
【００５２】
第２電極対７４は、Ｘ軸方向において凸部７５を備える。凸部７５は、切り欠き部６５に対応する箇所に形成されている。すなわち、凸部７５は、第２電極対７４の内側の周囲から一部が中心へ向かって突出したものである。切り欠き部６５には、第２電極対７４が存在することとなる。これにより、切り欠き部６５に対応する部分の圧電フィルム１５から発生した電圧は、第２電極対７４で検出される。
【００５３】
図６（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１５の中央が、押圧操作を受け付けた時、Ｘ軸に沿った方向においてはマイナスの電圧が発生する。すなわち、ＰＬＬＡの一軸延伸方向（矢印９０１）に対して反時計回りに４５度の角度であって、Ｘ軸に沿った方向においては、マイナスに絶対値の大きな電圧が生じる。
【００５４】
第２電極対７４の凸部７５は、圧電フィルム１５において、マイナス側の電圧が発生する領域に重なる。圧電フィルム１５から発生したマイナスの電圧は、第２電極対７４で検知される。第２電極対７４はよりマイナス方向に大きな電圧を検出することができる。これにより、第１電極対７３が検出するプラスの電圧と、第２電極対７４が検出するマイナスの電圧との差がより大きくなる。この変形例２における、第１電極対７３と第２電極対７４とから発生する電圧の差のシミュレーション結果は、第１実施形態に係る第１電極対１１と第２電極対１２とから発生する電圧の差の１７倍である。従って、押圧操作を受け付けた時より、さらに明確に検出することができる。
【００５５】
図８（Ａ）は第２実施形態に係る押圧検知センサを用いた電子機器の斜視図、図８（Ｂ）は第２実施形態に係る押圧検知センサの平面図である。図９は、第２実施形態に係る圧電フィルムが発生する表面電位を表した図である。図９においては、直径４ｍｍの円に形成された圧電フィルム１５の周囲においてそれぞれの方向から１Ｎの力で押圧操作を受け付けた時に発生する電位を表す。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、異なる構成についてのみ説明を行う。
【００５６】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、第２実施形態に係る押圧検知センサ１０を用いた電子機器１０２は、機械ボタン８１、機械ボタン８２、機械ボタン８３、及び機械ボタン８４を備える。機械ボタン８１、機械ボタン８２、機械ボタン８３、及び機械ボタン８４は、電子機器１０２の側面部４に形成されている。機械ボタン８１、機械ボタン８２、機械ボタン８３、及び機械ボタン８４は、それぞれ圧電フィルム１５のＰＬＬＡの一軸延伸方向（矢印９０１）に対して平行又は直角の角度をなす方向に配置されている。
【００５７】
図９に示すように、電子機器１０２は、圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）に対して反時計回りに４５度の方向（Ｘ軸方向）から押圧操作を受け付けると、マイナスの電圧が発生する。圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）に対して時計回りに４５度の方向（Ｙ軸方向）から押圧操作を受け付けると、プラスの電圧が発生する。これに対して、圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）と平行、又は垂直な方向から押圧操作を受け付けると、圧電フィルム１５から発生するプラスとマイナスの電圧がほぼ等しく発生するため、打ち消しあって電圧が発生しない。
【００５８】
このように、圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）に対して平行、又は垂直な方向から押圧操作を受け付けると、圧電フィルム１５の変形から電圧が発生しない。このため、この位置に配置された機械ボタン８１、機械ボタン８２、機械ボタン８３、及び機械ボタン８４は、押された時に圧電フィルム１５から電圧が発生しない。従って、各機械ボタンが操作された時に余分な電圧が発生しないことにより、誤動作が生じることを抑制できる。
【００５９】
なお、機械ボタンを圧電フィルム１５の一軸延伸方向（矢印９０１）に対して反時計回りに４５度、又は時計回りに４５度の方向に配置することも可能である。この場合、電子機器１０２の周囲にプラス又はマイナスの電圧が発生するボタンを形成することができる。表面パネル３が押圧操作を受け付けた時より発生する電圧の強さは弱いものとなる、ただし、表面パネル３が押圧操作を受け付けた時と同等の大きさの電圧を発生する場合は、なんらかの違いを出すための構成が必要となる。
【００６０】
なお、押圧検知センサ１０において、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とは、同一の面積に形成されているが、異なる面積であってもよい。例えば第１領域Ｒ１の第１電極対１１が、第２領域Ｒ２の第２電極対１２に比べて柔らかい素材で形成されている場合、変形のしにくい第２領域Ｒ２を広くなるように形成しても問題はない。このように、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の面積は、仕様に応じて変更可能である。
【００６１】
なお、電子機器１００としては、腕時計やヘッドホンなどの身に装着するものや、掃除機、洗濯機などの家電製品等が挙げられる。例えば、掃除機自体から生じる振動が押圧検知センサ１０に伝わった場合であっても、押圧検知センサ１０は外部からの振動は検知せず、押圧操作による出力のみを検知することができる。また、ヘッドホンの場合、装着時の際の体の揺れや操作者が意図せず触れてしまったなどの外部振動のほかに、スピーカからの振動が伝わる可能性がある。この場合、第１検出回路２１及び第２検出回路２２で検出された電圧の差について閾値を設け、制御回路２３は閾値以上の差があった場合にのみ押圧操作があったと判断するようにしても良い。
【００６２】
最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１０，６１，７１…押圧検知センサ
１１，６３…第１電極対
１２，６４…第２電極対
１５…圧電フィルム
６５…切り欠き部
６６，１１４…突出部
１００，１０２…電子機器
１５１…第１主面
１５２…第２主面
Ｒ１…第１領域
Ｒ２…第２領域
【図１】
2019078144.tif 000003
【図２】
2019078144.tif 000004
【図３】
2019078144.tif 000005
【図４】
2019078144.tif 000006
【図５】
2019078144.tif 000007
【図６】
2019078144.tif 000008
【図７】
2019078144.tif 000009
【図８】
2019078144.tif 000010
【図９】
2019078144.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月20日(2019.11.20)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域及び該第１領域の外側に位置し、かつ該第１領域の外周をとり囲む第２領域を有し、ユーザからの押圧操作により変形する圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第１領域における第１主面及び第２主面に形成された第１電極対と、
前記圧電フィルムの前記第２領域における第１主面及び第２主面に形成された第２電極対と、
を備え、
前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記第１電極対は、前記第２電極対と異なる極性の電圧を出力する、
押圧検知センサ。
【請求項２】
前記第１領域は前記第２領域と同一の面積である、
請求項１に記載の押圧検知センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムは対称な形状である、
請求項１又は２に記載の押圧検知センサ。
【請求項４】
前記圧電フィルムは円形である、
請求項３に記載の押圧検知センサ。
【請求項５】
前記圧電フィルムは一軸延伸されたキラル高分子を含み、
前記第１電極対は、前記一軸延伸された方向に対して４５度傾いた方向に切り欠き部を備える、
請求項１から４のいずれかに記載の押圧検知センサ。
【請求項６】
前記圧電フィルムは一軸延伸されたキラル高分子を含み、
前記第１電極対は、前記一軸延伸された方向に対して−４５度傾いた方向に前記第２領域へ突出する突出部を備える、
請求項１から５のいずれかに記載の押圧検知センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の押圧検知センサを備える、
電子機器。
【国際調査報告】
2019078144.tif 000012
2019078144.tif 000013
2019078144.tif 000014
2019078144.tif 000015