(57)【要約】【課題】タッチパネルへの静圧荷重を高精度に検出可能なタッチ入力装置を提供する。【解決手段】タッチ入力装置１は、圧電体を有するタッチパネル２と、タッチパネル２への静圧荷重を検出する圧力検出部５と、を有する。圧力検出部５は、前記圧電体が押圧された際に発生する電気信号の積分値に基づいて前記静圧荷重を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルへの静圧荷重を検出する圧力検出部と、を有するタッチ入力装置であって、
前記圧力検出部は、前記圧電体が押圧された際に発生する電気信号の積分値に基づいて前記静圧荷重を検出するタッチ入力装置。
【請求項２】
前記タッチパネルにおけるタッチ位置を検出する位置検出部をさらに有する請求項１に記載のタッチ入力装置。
【請求項３】
前記タッチパネルは、
前記圧電体からなる圧電膜と、
前記圧電膜の一方面に、第１の方向に沿って配列された複数の第１の電極と、
前記圧電膜の他方面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配列された複数の第２の電極と、を有し、
前記電気信号は、前記タッチ位置に対応する第１および第２の電極に印加され、
前記位置検出部は、前記電気信号が印加された電極に基づいて、前記タッチ位置を検出する、請求項２に記載のタッチ入力装置。
【請求項４】
前記タッチパネルは、
タッチ位置を示す位置信号を出力するタッチパネル構造体と、
前記タッチパネル構造体に積層され、前記電気信号を出力する圧電素子構造体と、を有し、
前記位置検出部は、前記位置信号に基づいて前記タッチ位置を検出し、
前記圧電素子構造体は、
前記圧電体からなる圧電膜と、
前記圧電膜の一方の側に設けられた第１の電極と、
前記圧電膜の他方の側に設けられた第２の電極と、を有し、
前記電気信号は、第１および第２の電極に印加される、請求項２に記載のタッチ入力装置。
【請求項５】
前記圧電体は、有機圧電フィルムである、請求項１から４のいずれかに記載のタッチ入力装置。
【請求項６】
前記有機圧電フィルムは、フッ化ビニリデン系フィルムである、請求項５に記載のタッチ入力装置。
【請求項７】
前記有機圧電フィルムは、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルムである、請求項５に記載のタッチ入力装置。
【請求項８】
前記圧力検出部は、
前記電気信号を積分して該電気信号の積分値を出力する積分回路と、
該積分値に基づいて前記静圧荷重を演算する静圧荷重演算部と、を有する請求項１から７のいずれかに記載のタッチ入力装置。
【請求項９】
前記圧力検出部は、
前記電気信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号から該電気信号の積分値を演算し、該積分値に基づいて前記静圧荷重を演算する請求項１から７のいずれかに記載のタッチ入力装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のタッチ入力装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体を有するタッチパネルを用いたタッチ入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電体を有するタッチパネルが提案されている。圧電体を押圧すると、圧電体は、押圧時のひずみの時間的変位に応じた電圧を発生する。特許文献１では、この性質を利用して、圧電体を有するタッチパネルにおいて、圧電体が押圧時に発生する電圧のピーク値を測定することにより、タッチパネルへの押圧力（すなわち、押圧の強弱）を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６３６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、圧電体に加わる圧力が強いほど、ひずみの時間的変位が大きくなるので、圧電体が発生する電圧のピーク値が大きくなる。しかし、圧電体に徐々に圧力を加えた場合、押圧後の静圧荷重が大きくても、ひずみの時間的変位は小さいため、圧電体が発生する電圧のピーク値も小さくなる。そのため、特許文献１に記載の従来技術では、静圧荷重を検出することはできない。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、タッチパネルへの静圧荷重を高精度に検出可能なタッチ入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るタッチ入力装置は、上記課題を解決するためになされたものであり、圧電体を有するタッチパネルと、前記タッチパネルへの静圧荷重を検出する圧力検出部と、を有するタッチ入力装置であって、前記圧力検出部は、前記圧電体が押圧された際に発生する電気信号の積分値に基づいて前記静圧荷重を検出することを特徴とする。
【０００７】
圧電体が押圧された際に発生する電気信号は、圧電体のひずみの時間的変位の微分信号である。そのため、電気信号の積分値は、圧電体のひずみの変位量に相当することとなる。圧電体のひずみの変位量は、タッチパネルへの静圧荷重に対応するため、電気信号の積分値も、タッチパネルへの静圧荷重に対応する。したがって、圧力検出部は、電気信号の積分値に基づいて正確な静圧荷重を検出することができる。
【０００８】
また、上記タッチ入力装置は、前記タッチパネルにおけるタッチ位置を検出する位置検出部をさらに有してもよい。
【０００９】
また、上記タッチ入力装置において、前記タッチパネルは、前記圧電体からなる圧電膜と、前記圧電膜の一方面に、第１の方向に沿って配列された複数の第１の電極と、前記圧電膜の他方面に、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配列された複数の第２の電極と、を有し、前記電気信号は、前記タッチ位置に対応する第１および第２の電極に印加され、前記位置検出部は、前記電気信号が印加された電極に基づいて、前記タッチ位置を検出する構成であってもよい。
【００１０】
また、上記タッチ入力装置において、前記タッチパネルは、タッチ位置を示す位置信号を出力するタッチパネル構造体と、前記タッチパネル構造体に積層され、前記電気信号を出力する圧電素子構造体と、を有し、前記位置検出部は、前記位置信号に基づいて前記タッチ位置を検出し、前記圧電素子構造体は、前記圧電体からなる圧電膜と、前記圧電膜の一方の側に設けられた第１の電極と、前記圧電膜の他方の側に設けられた第２の電極と、を有し、前記電気信号は、第１および第２の電極に印加される構成であってもよい。
【００１１】
また、上記タッチ入力装置において、前記圧電体は、無機圧電膜又は有機圧電フィルムであることができる。
【００１２】
無機圧電膜の例としては、水晶圧電膜（ウェーハ）、ＬｉＮｂＯ３圧電膜、ＬｉＴａＯ３圧電膜、ＫＮｂＯ３圧電膜、ＺｎＯ圧電膜、ＡｌＮ圧電膜、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３系固溶体系材料）圧電膜等が挙げられる。
【００１３】
有機圧電フィルムの例としては、奇数鎖ナイロン圧電フィルム、フッ化ビニリデン系重合体圧電フィルム（例、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、フッ化ビニリデン／トリフロオロエチレン共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム）、及びポリ乳酸が挙げられる。
【００１４】
上記タッチ入力装置において、前記圧電体は、好ましくは、有機圧電フィルムである。
【００１５】
また、上記タッチ入力装置において、前記圧電体は、透明又は不透明の圧電体であることができ、好ましくは、透明圧電体である。
【００１６】
また、上記タッチ入力装置において、前記有機圧電フィルムは、フッ化ビニリデン系フィルムであってもよい。
【００１７】
また、上記タッチ入力装置において、前記有機圧電フィルムは、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルムであってもよい。
【００１８】
また、上記タッチ入力装置において、前記圧力検出部は、前記電気信号を積分して該電気信号の積分値を出力する積分回路と、該積分値に基づいて前記静圧荷重を演算する静圧荷重演算部と、を有する構成であってもよい。
【００１９】
また、上記タッチ入力装置において、前記圧力検出部は、前記電気信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号から該電気信号の積分値を演算し、該積分値に基づいて前記静圧荷重を演算する構成であってもよい。
【００２０】
また、本発明に係るタッチ入力装置を備えた電子機器も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、タッチパネルへの静圧荷重を高精度に検出可能なタッチ入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】タッチパネルの断面図である。
【図３】圧力検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、タッチパネルに対して２回押圧した場合の電気信号および積分信号の波形図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、タッチパネルに対して１回の押圧を行い、押圧中に３段階で押圧力を増大させた場合の電気信号および積分信号の波形図である。
【図６】図２に示すタッチパネルの変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチ入力装置１の構成を示すブロック図である。タッチ入力装置１は、タッチパネル２と、タッチパネル２の出力信号を処理する信号処理部３とを有しており、携帯電話（例、スマートフォン）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットＰＣ、デジタイザ、タッチパッド、ＡＴＭ、自動券売機、及びカーナビゲーションシステムなどの電子機器に組み込まれている。
【００２５】
タッチパネル２は、タッチ位置およびタッチ操作時の静圧荷重を検出可能に構成されており、Ｘ方向（第１の方向）に沿って配列されたｍ本の透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍ（第１の電極）と、Ｙ方向（第２の方向）に沿って配列されたｎ本の透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎ（第２の電極）とを有している。各透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍ、ＥＣ１〜ＥＣｎの一端は、信号処理部３に接続されている。信号処理部３は、タッチパネル２におけるタッチ位置を検出する位置検出部４と、タッチパネル２に対する静圧荷重を検出する圧力検出部５とを備える。
【００２６】
図２は、タッチパネル２の透明電極ＥＣ１に沿った断面図である。図２に示すように、タッチパネル２は、圧電体からなる圧電膜２１を備えている。圧電膜２１の一方面に透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍが設けられ、圧電膜２１の他方面に透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎが設けられている。また、透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍは保護膜２２によって覆われ、透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎは保護膜２３によって覆われている。
【００２７】
圧電膜２１は、透明又は不透明の圧電体である。圧電膜２１は、無機圧電膜又は有機圧電フィルムであることができる。
【００２８】
当該「有機圧電フィルム」は、有機物である重合体から形成されるフィルム（重合体フィルム）である。当該「有機圧電フィルム」は、当該重合体以外の成分を含有してもよい。当該「有機圧電フィルム」は、当該重合体からなるフィルム、及び当該重合体中に無機物が分散されているフィルムを包含する。
【００２９】
本発明の圧電フィルムにおける当該重合体の含有量は、好ましくは、８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％である。当該含有量の上限は特に制限されず、例えば、１００質量％であってもよいし、９９質量％であってもよい。
【００３０】
当該重合体は、好ましくは、フッ化ビニリデン系重合体である。
【００３１】
本発明の圧電フィルムは、好ましくは分極化フッ化ビニリデン系重合体フィルムからなる。
【００３２】
本明細書中、「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」の例としては、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、フッ化ビニリデン／トリフロオロエチレン共重合体フィルム、及びポリフッ化ビニリデンフィルムが挙げられる。
【００３３】
前記フッ化ビニリデン系重合体フィルムは、好ましくはフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体フィルムである。
【００３４】
当該「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」は、樹脂フィルムに通常用いられる添加剤を含有してもよい。
【００３５】
当該「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」は、フッ化ビニリデン系重合体から構成されるフィルムであり、フッ化ビニリデン系重合体を含有する。
【００３６】
当該「フッ化ビニリデン系重合体」の例としては、
（１）フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な１種以上のモノマーと、の共重合体；及び
（２）ポリフッ化ビニリデン
が挙げられる
当該「（１）フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な１種以上のモノマーと、の共重合体」における「これと共重合可能なモノマー」の例としては、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、及びフッ化ビニルが挙げられる。
【００３７】
当該「これと共重合可能な１種以上のモノマー」又はそのうちの１種は、好ましくはテトラフルオロエチレンである。
【００３８】
当該「フッ化ビニリデン系重合体」の好ましい例としては、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体が挙げられる。
【００３９】
当該「フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体」は、本発明に関する性質が著しく損なわれない限りにおいて、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレン以外のモノマーに由来する繰り返し単位を含有してもよい。
【００４０】
前記「（１）フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な１種以上のモノマーと、の共重合体」は、フッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位を５０モル％以上（好ましくは６０モル％以上）含有する。
【００４１】
前記「フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体」における（テトラフルオロエチレンに由来する繰り返し単位）／（フッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位）のモル比は、好ましくは５／９５〜３６／６４の範囲内、より好ましくは１５／８５〜２５／７５の範囲内、更に好ましくは１８／８２〜２２／７８の範囲内である。
【００４２】
前記「フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体」は、本発明に関する性質が著しく損なわれない限りにおいて、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレン以外のモノマーに由来する繰り返し単位を含有してもよい。通常、このような繰り返し単位の含有率は、１０モル％以下である。このようなモノマーは、フッ化ビニリデンモノマー、テトラフルオロエチレンモノマーと共重合可能なものである限り限定されないが、その例としては、
（１）フルオロモノマー（例、ビニルフルオリド（ＶＦ）、トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ）、１−クロロ−１−フルオロ−エチレン（１，１−ＣＦＥ）、１−クロロ−２−フルオロ−エチレン（１，２−ＣＦＥ）、１−クロロ−２，２−ジフルオロエチレン（ＣＤＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、トリフルオロビニルモノマー、１，１，２−トリフルオロブテン−４−ブロモ−１−ブテン、１，１，２−トリフルオロブテン−４−シラン−１−ブテン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ペルフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）、ペルフルオロアクリラート、２，２，２−トリフルオロエチルアクリラート、２−（ペルフルオロヘキシル）エチルアクリラート）；並びに
（２）炭化水素系モノマー（例、エチレン、プロピレン、無水マレイン酸、ビニルエーテル、ビニルエステル、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸系モノマー、メタクリル酸系モノマー、酢酸ビニルが挙げられる。
【００４３】
本発明の有機圧電フィルムは、全光線透過率が９０％以上である。
【００４４】
本発明の有機圧電フィルムの全光線透過率は、好ましくは９２％以上、より好ましくは９５％以上である。当該全光線透過率の上限は限定されないが、本発明の有機圧電フィルムの全光線透過率は、通常９９％以下である。
【００４５】
本明細書中、「全光線透過率」は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に基づき、ヘイズガードＩＩ（製品名）（東洋精機製作所）又はその同等品を使用した光透過性試験によって得られる。
【００４６】
本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値は、３．０％以下であることが好ましい。
【００４７】
本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値は、より好ましくは２．０％以下、更に好ましくは１．５％以下、特に好ましくは１．０％以下である。当該全ヘイズ値は低いほど好ましく、その下限は限定されないが、本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値は、通常０．２％以上である。
【００４８】
本明細書中、「全ヘイズ値」（total haze）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に準拠し、ヘイズガードＩＩ（製品名）（東洋精機製作所）又はその同等品を使用したヘイズ（ＨＡＺＥ、濁度）試験によって得られる。
【００４９】
本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値は、１．２％以下であることが好ましい。
【００５０】
本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値は、より好ましくは１．０％以下、更に好ましくは０．９％以下、特に好ましくは０．８％以下である。当該内部ヘイズ値は低いほど好ましく、その下限は限定されないが、本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値は、通常０．１％以上である。
【００５１】
本明細書中、「内部ヘイズ値」（inner haze）は、前記全ヘイズ値の測定方法において、ガラス製セルの中に水を入れて、その中にフィルムを挿入し、ヘイズ値を測定することにより、得られる。
【００５２】
本発明の有機圧電フィルムの外部ヘイズ値は、好ましくは１．５％以下、より好ましくは１．２％以下、更に好ましくは１．０％以下である。当該外部ヘイズ値は低いほど好ましく、その下限は限定されないが、本発明の有機圧電フィルムの外部ヘイズ値は、通常０．１％以上である。
【００５３】
本明細書中、「外部ヘイズ値」（outer haze）は、フィルムの全ヘイズ値から内部へイズ値を差し引くことで算出される。
【００５４】
本発明の有機圧電フィルムの厚さは、通常３〜１００μｍの範囲内、好ましくは６〜５０μｍの範囲内、より好ましくは９〜４０μｍの範囲内、更に好ましくは１０〜３０μｍの範囲内である。
【００５５】
透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍおよび透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎは、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）電極又は酸化スズ電極であることができる。なお、圧電膜２１と透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍ、ＥＣ１〜ＥＣｎとの間に、透明粘着層を設けてもよい。
【００５６】
タッチパネル２に対してタッチ操作が行われた場合、圧電膜２１のタッチ位置に対応する部分に起電力が発生し、電気信号が透明電極ＥＳ１〜ＥＳｍのいずれか、及び、透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎのいずれかを介して信号処理部３に入力される。図１に示す位置検出部４は、電気信号を入力した電極に基づいて、タッチパネル２におけるタッチ位置を検出することができる。
【００５７】
また、圧力検出部５は、タッチパネル２への静圧荷重を検出する機能を有している。本実施形態では、圧力検出部５は、圧電膜２１が押圧された際に発生する電気信号の積分値に基づいて、静圧荷重を検出する。
【００５８】
図３は、圧力検出部５の構成を示すブロック図である。圧力検出部５は、積分回路５１と静圧荷重演算部５２とを有する。積分回路５１には、タッチパネル２から入力される圧電膜２１の電気信号Ｓｄが入力される。積分回路５１の構成は特に限定されず、公知のあらゆる積分回路を用いることができる。積分回路５１は、電気信号Ｓｄを積分してその積分値を積分信号Ｓｉとして出力する。静圧荷重演算部５２は、前記積分値に基づいて、タッチパネル２への静圧荷重を演算する。
【００５９】
圧電膜２１が押圧された際に発生する電気信号Ｓｄは、圧電膜２１のひずみの時間的変位の微分信号である。そのため、電気信号Ｓｄの積分値は、圧電膜２１のひずみの変位量に相当することとなる。圧電膜２１のひずみの変位量は、タッチパネル２への静圧荷重に対応するため、電気信号Ｓｄの積分値も、タッチパネル２への静圧荷重に対応する。したがって、静圧荷重演算部５２は、電気信号Ｓｄの積分値に基づいて静圧荷重を高精度に検出することができる。
【００６０】
電気信号Ｓｄおよび積分信号Ｓｉの波形の例を、図４および図５に示す。
【００６１】
図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、タッチパネル２に対して２回押圧した場合の電気信号Ｓｄおよび積分信号Ｓｉの波形を示している。具体的には、時間ｔ１〜ｔ４において１回目の押圧を行い、時間ｔ５〜ｔ８において２回目の押圧を行っている。各押圧では、押圧速度（タッチパネル２に接触する物体の深さ方向の速度）は等しいが、押圧開始から静止状態となるまでの所要時間は、２回目の押圧（ｔ５〜ｔ６）のほうが１回目の押圧（ｔ１〜ｔ２）よりも長い。
【００６２】
圧電膜２１が発生する電気信号Ｓｄは、圧電膜２１のひずみの時間的変位の微分信号であるため、押圧速度に比例する。そのため、図４（ａ）に示すように、１回目の押圧における電気信号Ｓｄのピーク値および２回目の押圧における電気信号Ｓｄのピーク値は、等しくなる（ｖ１）。なお、押圧解除における速度も、１回目の押圧（ｔ３〜ｔ４）と２回目の押圧（ｔ７〜ｔ８）とで等しいため、電気信号Ｓｄのピーク値も等しくなる（ｖ２）。
【００６３】
一方、積分回路５１が出力する積分信号Ｓｉは、電気信号Ｓｄの時間積分である。そのため、積分信号Ｓｉは、圧電膜２１のひずみの変位量に相当することとなる。上記のように、押圧開始から静止状態となるまでの所要時間は、２回目の押圧（ｔ５〜ｔ６）のほうが１回目の押圧（ｔ１〜ｔ２）よりも長いため、圧電膜２１のひずみの変位量は、２回目の押圧のほうが大きくなる。その結果、ｔ５〜ｔ６における積分値（Ｖ２）のほうがｔ１〜ｔ２における積分値（Ｖ１）よりも大きくなる。圧電膜２１のひずみの変位量は、タッチパネル２への静圧荷重に対応するため、図３に示す静圧荷重演算部５２は、積分信号Ｓｉに基づいて、タッチパネル２への静圧荷重を正確に演算することができる。
【００６４】
なお、特許文献１に記載の技術では、電気信号Ｓｄのピーク値に基づいて静圧荷重を測定している。図４（ａ）に示す例では、電気信号Ｓｄのピーク値が１回目の押圧と２回目の押圧とで等しいため、特許文献１に記載の技術では、各押圧における静圧荷重が等しいと判定されると考えられる。
【００６５】
また、図５（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、タッチパネル２に対して１回の押圧を行い、押圧中に３段階で押圧力を増大させた場合の電気信号Ｓｄおよび積分信号Ｓｉの波形を示している。具体的には、時間ｔ９において押圧を開始し、時間ｔ１０において押圧したまま静止し、時間ｔ１１および時間ｔ１３において、さらに押圧力を増大させ、時間ｔ１５において押圧を解除している。
【００６６】
図４（ａ）と異なり、図５（ａ）では、押圧開始（ｔ９）から押圧解除開始（ｔ１５）までの間、電気信号Ｓｄは負の値をとることがない。そのため、押圧力が増大するごとに、積分信号Ｓｉの値も段階的に増大することとなる（Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５）。
【００６７】
なお、特許文献１に記載の技術では、図５（ａ）に示す電気信号Ｓｄの波形に基づいて、３回の押圧が行われたと判定され、静圧荷重が段階的に増加していることは検出できない。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、圧電体からの電気信号を積分回路によって積分し、積分値に基づいて静圧荷重を演算しているため、タッチパネルへの静圧荷重を、ロードセルのように高精度に検出することができる。
【００６９】
なお、本発明では、圧電体からの電気信号の積分値を、積分回路を用いて取得してもよいし、デジタル演算処理によって取得してもよい。例えば、圧電体からの電気信号をＡＤ変換回路によってデジタル信号に変換し、コンピュータシミュレーションによって、該デジタル信号から積分値を演算し、該積分値に基づいて静圧荷重を演算してもよい。
【００７０】
また、本発明におけるタッチパネルは、圧電体を有するものであれば、抵抗膜方式、静電容量方式等、あらゆる方式のタッチパネルを用いることができる。
【００７１】
さらに、上記の実施形態において説明したタッチパネル２は、タッチ位置を検出するための電極間に圧電膜を設けた構成であったが、圧電体を含まないタッチパネルと圧電膜とを積層した構成であってもよい。当該構成の一例を図６に示す。
【００７２】
図６は、図２に示すタッチパネル２の変形例に係るタッチパネル２’の断面図である。タッチパネル２’は、図１に示す信号処理部３に接続されており、互いに積層されたタッチパネル構造体２Ａと圧電素子構造体２Ｂとを有している。タッチパネル構造体２Ａは、圧電体を含まない公知のタッチパネルで構成されており、２つの透明電極Ｅ１・Ｅ２、保護膜２２・２３、シール材２４およびスペーサ２５を備えている。
【００７３】
透明電極Ｅ１・Ｅ２には、図示しない駆動回路から電圧が印加されており、タッチパネル２’に対してタッチ操作が行われた場合、透明電極Ｅ１と透明電極Ｅ２とが部分的に接触する。これにより、タッチパネル構造体２Ａは、タッチ位置を示す位置信号を信号処理部３に出力する。図１に示す位置検出部４は、上記位置信号に基づいて、タッチパネル２’におけるタッチ位置を検出することができる。
【００７４】
圧電素子構造体２Ｂは、圧電膜２１’、上部電極２６（第１の電極）および下部電極２７（第２の電極）を有する。上部電極２６および下部電極２７は、面積が圧電膜２１’と等しいことが望ましいが、異なっていてもよい。上部電極２６は、圧電膜２１’の一方面に設けられ、下部電極２７は、圧電膜２１’の他方面に設けられる。上部電極２６および下部電極２７は、例えば、ＩＴＯ電極又は酸化スズ電極であることができる。
【００７５】
圧電膜２１’は、図２に示す圧電膜２１と同様の材料で形成されることができる。圧電膜２１’と上部電極２６との間、及び、圧電膜２１’と下部電極２７との間に、透明粘着層を設けてもよい。
【００７６】
タッチパネル２’に対するタッチ操作を行った場合には、圧電膜２１に起電力が生じる。これにより、上部電極２６および下部電極２７に電気信号が印加され、該電気信号は、図１に示す圧力検出部５に入力される。圧力検出部５は、この電気信号に基づいてタッチパネル２’への押圧力を検出することができる。
【００７７】
なお、保護膜２３が絶縁体であるため、圧電膜２１’の起電力は、透明電極ＥＣ１〜ＥＣｎには印加されない。また、タッチパネル構造体２Ａは、図６に示すものに限らず、静電容量式、抵抗膜式のようなあらゆる方式のタッチパネルを用いることができる。
【００７８】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上記の実施形態では、タッチパネルにおけるタッチ位置を検出可能なタッチ入力装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。タッチパネルへの静圧荷重は検出するが、タッチ位置は検出しないタッチセンサ等も、本発明の技術的範囲に含まれる。当該タッチセンサは、電子機器（例、衝突センサー、ロボット掃除機）に用いることができる。
【００７９】
本発明のタッチパネルを指等で押圧すると、本発明の圧電フィルムのひずみの時間的変化に応じた電気信号を得ることができるので、当該圧電パネルを用いれば、押圧の有無、速度、大きさ（強弱）、又はこれらの変化、或いはこれらの組み合わせを決定できる。ここで、本発明について詳細に説明したように、押圧の大きさ（押圧力の大きさ（強弱））（すなわち、静圧）は、前記電気信号の積分値を用いて決定できる。
【００８０】
本発明の圧電フィルムを有する圧電パネルにおいて、本発明の圧電フィルムは、１又は２枚以上（好ましくは２枚）を用いることができる。
【００８１】
本発明の圧電フィルムを２枚以上（好ましくは２枚）用いる場合、当該２枚以上の本発明の圧電フィルムは、粘着シートによって互いに貼り合わせられていてもよい。当該粘着シートは、本発明の圧電フィルムを互いに貼り合わせられるものであれば特に限定されず、１又は２以上の層からなることができる。すなわち、当該粘着シートが１層からなる場合、当該粘着シートは粘着剤層からなり、及び当該粘着シートが２以上の層からなる場合、その両外層が粘着剤層である。当該粘着シートが３以上の層からなる場合、当該粘着シートは内層として基材層を有していてもよい。
【００８２】
当該粘着シートにおける粘着剤層は、粘着剤としてアクリル系粘着剤を含有する層であることができる。
【００８３】
当該粘着シートにおける基材層は、透明なフィルムであればよく、好ましくは、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンスルフィド、又はポリアミドイミドのフィルムであることができる。
【００８４】
例えば、本発明の圧電フィルムを有する圧電パネル（例、タッチパネル（好ましくは、タッチ圧を検出できるタッチパネル））は、好ましくは、
第１の透明電極と、
第１の圧電体と、
粘着シートと、
第２の圧電体と、
第２の透明電極と、
をこの順で有する。
第１の透明電極は第１の圧電体の外面上に配置され、及び
第２の透明電極は第２の圧電体の外面上に配置されている。
【００８５】
当該圧電体は焦電性を有し得るが、当該タッチパネルにおいて、第１の圧電体、及び第２の圧電体を、温度上昇によって同じ極性の電荷（例えば、正電荷と正電荷）が生じる面がそれぞれ外側になるように配置し、及び当該２つの面の間の電位差を第１の電極と第２の電極とで電気信号として得る場合、焦電性による電気信号が低減されて、圧電性による電気信号を選択的に得ることが可能である。
【００８６】
本発明のタッチパネルは、電子機器（例、携帯電話（例、スマートフォン）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットＰＣ、ＡＴＭ、自動券売機、及びデジタイザ、タッチパッド、カーナビゲーションシステム、ＦＡ（ファクトリー・オートメーション）機器等のタッチパネルディスプレイ（タッチパネルモニター））に用いることができる。当該電子機器は、タッチ位置、タッチ圧又はその両方に基づく操作及び動作（例、ペイントソフトにおいて、筆圧に応じてスクリーンに表示される線の太さを変える等の操作）が可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１    タッチ入力装置
２    タッチパネル
３    信号処理部
４    位置検出部
５    圧力検出部
２１    圧電膜
２１’  圧電膜
２６    上部電極（第１の電極）
２７    下部電極（第２の電極）
５１    積分回路
５２    静圧荷重演算部
２Ａ    タッチパネル構造体
２Ｂ    圧電素子構造体
ＥＳ１〜ＥＳｍ  透明電極（第１の電極）
ＥＣ１〜ＥＣｎ  透明電極（第２の電極）
Ｓｄ    電気信号
Ｓｉ    積分信号
【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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