(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化が圧電シート内で発生した場合や、圧力検出器に押圧を加えたときに曲げの中心軸が圧電シート付近や圧電シート内に存在している場合でも、正確な押圧力の検出ができる圧力検出器を提供する。【解決手段】第１圧電シート３ａと、第２圧電シート３ｂと、第１圧電シート３ａと前記第２圧電シート３ｂを挟む検出電極４とを備え、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、同じ特性を有する材料から構成され、厚みが５μｍ〜５０μｍであり、面内方向に引っ張ったときに、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂの支持基板１側の面と支持基板１とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差の比が負になるように構成する。【選択図】図２
2015118015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板に加えられた押圧を測定する圧力検出器であって、
前記支持基板の前記押圧が加えられる面とは反対側の面に配置される第１圧電シートと、
前記第１圧電シートの支持基板とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートと、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートを挟み前記押圧が加えられたときに前記第１圧電シートの前記支持基板側の面と前記第２圧電シートの前記支持基板とは反対側の面との間における電位差を検出する検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式１で表される関係にある圧力検出器。
式１：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの支持基板側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの支持基板とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの支持基板側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの支持基板とは反対側の面の電位を示す。
【請求項２】
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
互いに接触し、圧力分布と温度分布が同じであり、同じ材料から構成される請求項１に記載の圧力検出器。
【請求項３】
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートが強誘電体材料からなり、無押圧状態における前記第１圧電シートと前記第２圧電シートの分極方向が互いに逆である請求項１〜２のいずれかに記載の圧力検出器。
【請求項４】
前記第１圧電シートと、前記第２圧電シートと、前記検出電極は、前記支持基板よりも小さな曲げ剛性を有する請求項１〜３のいずれかに記載の圧力検出器。
【請求項５】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面とは反対側の面に配置される第１圧電シートと、
前記第１圧電シートの入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートと、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートを挟み前記押圧が加えられたときに前記第１圧電シートの前記支持基板側の面と前記第２圧電シートの前記支持基板とは反対側の面との間における電位差を検出する検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面側と反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式２で表される関係にあるタッチパネル。
式２：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【請求項６】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備える圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において下部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記第２圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張ったときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式３で表される関係にあるタッチパネル。
式３：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式３において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【請求項７】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備え、第１圧電シートと第２圧電シートは前記上部電極と前記下部電極の間に配置される圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において、
前記上部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記下部電極の間隔を空けた箇所に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式４で表される関係にあるタッチパネル。
式４：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧力を検出できる圧力検出器に関し、特に周囲の温度が変化しても正確な押圧力を検出できる圧力検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電シートは、加えられた応力を電力に変換する特徴を有しており、この特徴を活かした装置が多岐に渡る分野で商品化されている。
圧電シートは、タッチパネルを搭載するディスプレイデバイス等の電子機器にも応用されている。例えば、特許文献１には、タッチパネルの背面に圧電シートを接着したタッチパネルが記載されている。上記タッチパネルは、その表面に押圧が加えられた際に、圧電シートが圧力に応じた電荷を発生し、その電荷を検出することで押圧情報（押圧力の強さ）を測定できるものとなっている。
【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】
しかし、特許文献１に記載の発明では、下記の問題がある。
１）圧電シート内で温度変化が発生すると、押圧が無くても圧電シートから電荷が出力されてしまい圧力検出に誤動作が発生してしまう。
２）押圧が加えられたとき、圧電シートの近傍や圧電シート内に引張応力や圧縮応力を受けない箇所（曲げの中立軸）が位置すると、押圧に対する圧電シートの電荷出力感度が非常に小さくなる。特に上記中立軸が圧電シート中央に位置する場合は、押圧を加えても圧電シートの表面に電荷が全く発生せず、押圧を検出できない。
３）さらに、支持基板と圧電シートを貼り合せるために接着剤を用いたとき、接着層の厚みが厚く柔らかい場合や、接着剤の硬さが温度や湿度など環境に応じて変化した場合、押圧力に対する圧電シートの電荷出力感度が大きく変化してしまう。
【０００５】
本発明の課題は、温度変化が圧電シート内に発生した場合や、圧力検出器に押圧を加えたときに曲げの中心軸が圧電シート付近や圧電シート内に存在している場合、および圧電シートと支持基板を貼り合せるために接着剤を用いたとき、接着層の厚みが厚く柔らかい場合や、接着剤の硬さが温度や湿度など環境に応じて変化した場合に、正確な押圧力の検出ができる圧力検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００７】
本発明にかかる圧力検出器の特徴構成は、
支持基板に加えられた押圧を測定する圧力検出器であって、
前記支持基板の前記押圧が加えられる面とは反対側の面に配置される第１圧電シートと、
前記第１圧電シートの支持基板とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートと、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートを挟み前記押圧が加えられたときに前記第１圧電シートの前記支持基板側の面と前記第２圧電シートの前記支持基板とは反対側の面との間における電位差を検出する検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式１で表される関係にある点にある。
式１：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの支持基板側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの支持基板とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの支持基板側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの支持基板とは反対側の面の電位を示す。
【０００８】
本発明にかかる圧力検出器の他の特徴構成によれば、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、互いに接触し、圧力分布と温度分布が同じであり、同じ材料から構成されていてもよい。
【０００９】
本発明にかかる圧力検出器の他の特徴構成によれば、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートが強誘電体材料からなり、無押圧状態における前記第１圧電シートと前記第２圧電シートの分極方向が互いに逆であってもよい。
【００１０】
本発明にかかる圧力検出器の他の特徴構成によれば、
前記第１圧電シートと、前記第２圧電シートと、前記検出電極は、前記支持基板よりも小さな曲げ剛性を有してもよい。
【００１１】
本発明にかかる他の特徴構成によれば、
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面とは反対側の面に配置される第１圧電シートと、
前記第１圧電シートの入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートと、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートを挟み前記押圧が加えられたときに前記第１圧電シートの前記支持基板側の面と前記第２圧電シートの前記支持基板とは反対側の面との間における電位差を検出する検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面側と反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式２で表される関係にある点にある。
式２：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【００１２】
本発明にかかる特徴構成によれば、
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備える圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において下部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記第２圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張ったときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式３で表される関係にある点にある。
式３：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式３において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【００１３】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備え、第１圧電シートと第２圧電シートは前記上部電極と前記下部電極の間に配置される圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において、
前記上部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記下部電極の間隔を空けた箇所に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式４で表される関係にある点にある。
式４：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式１において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧力検出器は、上記のように構成したので、温度変化が圧電シート内で発生した場合や、圧力検出器に押圧を加えたときに曲げの中心軸が圧電シート付近や圧電シート内に存在している場合において、正確な押圧力の検出ができるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電子機器の斜視図である。
【図２】図１におけるII−II断面の断面図である。
【図３】圧力検出器の断面図である。
【図４】圧力検出器の断面図である。
【図５】圧力検出器の断面図である。
【図６】タッチパネルの斜視図である。
【図７】タッチパネルの斜視図である。
【図８】タッチパネルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１７】
本明細書において、「熱応力」とは、圧力検出器やタッチパネルに温度変化が生じることで発生する圧電シートの内部応力のことである。つまり、支持基板などに圧電シートが配置されているとき圧電シートの熱膨張や熱収縮が支持基板やタッチパネルによって妨げられることによって発生する応力や、圧電シートが面内に温度分布があるときに生じる応力、さらには圧電シート内の不均一性によって生じる応力などである。
【００１８】
本明細書９おいて、「焦電効果」とは、温度変化によって圧電シートの表面に電荷が発生する現象をいう。
【００１９】
本明細書において、「中立軸」とは、圧力検出器やタッチパネルに押圧（曲げモーメント）を加えても、圧力検出器やタッチパネルに引張応力や圧縮応力がかからない場所を指す。なお、「中立軸」が圧電シート内に存在すると、圧力検出器やタッチパネルに押圧を加えたときに検出される電荷が非常に小さくなる。
【００２０】
１． 電子機器
１）電子機器の全体構造
本発明に係る圧力検出器について、図面を参照して説明する。圧力検出器１００は、携帯電話や携帯ゲーム機等の電子機器１１０に備えられる。本実施形態では、電子機器１１０の一種としての多機能携帯電話（スマートフォン）に搭載された、圧力検出器１００を例として説明する。なお、以下の説明では、圧力検出器１００の入力面（後述する入力面１ａ）が位置している側を「入力面側」と称する。この「入力面側」は、電子機器１１０を操作するユーザーに対して正対する側でもある。これとは反対に、電子機器１１０を操作するユーザーから見た場合における奥側を「背面側」と称する。
【００２１】
図１に示すように、電子機器１１０は、矩形枠状の筐体６と、筐体６に内蔵されたディスプレイ装置５と、ディスプレイ装置５に対して入力面側に重ねて配置された圧力検出器１００を備えている。筐体６は、合成樹脂で構成されている。
図２に示すように、筐体６は、入力面側に向かって矩形状に開口する凹部６ａ（太線部分）を備えている。凹部６ａは段差を有するように形成されており、この段差部分は、圧力検出器１００を支持する支持部６ｂとして機能する。支持部６ｂは、凹部６ａの形状に対応して、矩形枠状に形成されている。支持部６ｂ（段差部分）よりも入力面側の領域（第一収納凹部）には後述の支持基板１が収納され、背面側の領域（第二収納凹部）にはディスプレイ装置５と圧力検出器１００が収納されている。
【００２２】
凹部６ａの形状及び寸法は、ディスプレイ装置５や圧力検出器１００の形状及び寸法に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、一例として、ディスプレイ装置５及び圧力検出器１００はいずれも略直方体状の形状を有している。そして、凹部６ａについて、第一収納凹部の側面は支持基板１と僅かな隙間を空けて接し、第二収納凹部の側面は圧力検出器１００とディスプレイ装置５に僅かな隙間を空けて接している。なお、筐体６とディスプレイ装置５との間には空気からなる空間部３０が設けられている。筐体６とディスプレイ装置５との間に空間部３０が設けられていることで、ユーザーが指又はスタイラス等で入力面１ａをタッチしたときに、圧力検出器１００が撓んで第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂの表面に電位が発生し、発生した電位を第１検出電極４ａと第２検出電極４ｂで検出することで、入力面１ａに対する押圧力の大きさを検出できるように構成されている。なお、ディスプレイ装置５はＬＣＤや有機ＥＬから構成されている。
【００２３】
２．圧力検出器
１）圧力検出器の全体構造
図２に示すように、圧力検出器１００は、筐体６の凹部６ａに配置され、圧電シート３と、検出電極４を有している。なお、圧力検出器１００は、支持基板１と、支持基板１に圧電シート３を貼着する接着層２をさらに備えていてもよい。本実施態様において、圧力検出器１００は、支持基板１と、接着層２と、圧電シート３と、検出電極４を有している。支持基板１と、接着層２と、圧電シート３とは、この順番で入力面側から背面側に配置されている。なお、圧電シート３は、押圧がかかると撓んで、圧電シート３の厚み方向に電位差（電荷）を発生する。検出電極４は、圧電シート３の入力面側と背面側の面に配置され圧電シート３を挟み、圧電シート３で発生した電位差（電荷）を検出する。図示しないが、検出電極４で検出された電位差（電荷）は、検出電極４に接続された検出器で処理され、検出された電位差（電荷）から圧力検出器１００に加えられた押圧の押圧量を検出している。上記のようにして、圧力検出器１００に加えられた押圧の押圧量を検出できるようになっている。
【００２４】
１）支持基板
図２に示すように、支持基板１は、筐体６の支持部６ｂに配置され、圧力検出器１００の入力面１ａを構成している。なお、支持基板１は、後述の圧電シート３や検出電極４に比べると、その厚みと硬さが大きい。そのため、支持基板１は、圧電シート３や検出電極４よりも大きな曲げ剛性を有している。なお、曲げ剛性とは、部材に押圧を加えたときの部材の曲がりにくさを示すものである。
【００２５】
支持基板１としては、例えばポリエチレンテレフタレートやアクリル系樹脂等の汎用樹脂、ポリアセタール系樹脂やポリカーボネート系樹脂等の汎用エンジニアリング樹脂、ポリスルホン系樹脂やポリフェニレンサルファイド系樹脂等のスーパーエンジニアリング樹脂、ガラス等が例示される。支持基板１の厚みは、例えば、０．３〜３ｍｍとすることができる。
【００２６】
２）接着層
接着層２としては、特に限定されないが、透明光学接着材を用いることが好ましい。そのような接着材としては、例えば感圧接着剤（Pressure Sensitive Adhesive；ＰＳＡ）等を挙げることができる。なお、接着層２の厚みは、例えば、５μｍ〜３００μｍとすることができる。
【００２７】
３）圧電シート
圧電シート３は、押圧が加えられ撓みが発生したときに、シートの入力面側と背面側の面に加えられた押圧に応じた電位差を発生するシートである。このような圧電シート３としては、複数の圧電シートから構成されてもよいが、本実施態様では、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂから構成されている。第１圧電シート３ａは支持基板１の背面側に配置され、第２圧電シート３ｂは第１圧電シート３ａの背面側に配置されている。  
【００２８】
なお、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、面内方向に引っ張られたときに入力面側と背面側の面に電荷を発生させ、上記圧電シート内に電位差をそれぞれ発生させる。なお、第１圧電シート３ａの間で発生する電位差（Ｖ１）と、第２圧電シート３ｂの間で発生する電位差（Ｖ２）は、それぞれ以下の関係式５を満たすように構成されている。
式５：Ｖ１／Ｖ２＜ ０
【００２９】
但し、式５において、Ｖ１はＶ１ａ−Ｖ１ｂを示し、Ｖ２はＶ２ａ−Ｖ２ｂで示す。Ｖ１ａは第１圧電シートに引っ張り応力が発生したときの第１圧電シートの入力面側の電位を示し、Ｖ１ｂは第１圧電シートに引っ張り応力が発生したときの第１圧電シートの背面側の面の電位を示している。Ｖ２ａは第２圧電シートに引っ張り応力が発生したときの第２圧電シートの入力面側の電位を示し、Ｖ２ｂは第２圧電シートに引っ張り応力が発生したときの第２圧電シートの背面側の面の電位を示している。
【００３０】
図３に示すように、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが上記関係式５を満たすように構成されていると、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが、熱応力を受けた場合、第１圧電シート３ａの入力面側と第２圧電シート３ｂの背面側の面で正負同じ電荷が発生する（例えば、第１圧電シート３ａの入力面側の面で正の電荷が発生すれば、第２圧電シート３ｂの背面側の面でも正の電荷が発生する。また、第１圧電シート３ａの入力面側の面で負の電荷が発生すれば、第２圧電シート３ｂの背面側の面でも負の電荷が発生する。）本実施態様では、第１圧電シート３ａの入力面側と、第２圧電シート３ｂの背面側の面で負の電荷が発生している。
【００３１】
さらに、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、
１）厚みが十分薄く（例えば、５μｍ〜５０μｍ）、
２）近接（例えば、１μｍ〜５０μｍの間で近接）または接触しており、
３）同じ特性を有する材料から構成されている。
「同じ特性を有する材料」とは、焦電定数、圧電定数、ヤング率、誘電率が近接している材料を示す。
【００３２】
上記のように構成されていると、圧電シート３が熱応力を受けた場合、第１圧電シート３ａで発生する電位差（Ｖ１）と、第２圧電シートの間で発生する電位差（Ｖ２）は、以下の関係式６を満たす。
式６：｜Ｖ１｜≒｜Ｖ２｜
【００３３】
さらに、上記のように構成されていると、第１圧電シート３ａの背面側の面と第２圧電シート３ｂの入力面側の面との間で、下記関係式７が成り立つ。
式７：Ｖ１ｂ≒Ｖ２ａ
よって、関係式５〜７より、関係式８が導き出される。
式８：Ｖ１ａ≒Ｖ２ｂ
従って、上記のように構成されていると、圧電シート３が熱応力を受けた場合、熱応力に起因して発生する第１圧電シート３ａの入力面側の面の電位と第２圧電シート３ｂの背面側の面の電位はほぼ等しくなる。
【００３４】
なお、図３に示すように、圧力検出器１００において、第１圧電シート３ａの入力面側と第２圧電シート３ｂの背面側の面には検出電極４が配置されている。検出電極４は、第１圧電シート３ａの入力面側と第２圧電シート３ｂの背面側の面に発生した電位の差を圧電シート３内で発生した電位差として検出している。そのため、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが熱応力を受けた場合に、検出電極４で検出される圧電シート３内における電位差は、式８より、Ｖ１ａ−Ｖ２ｂ≒０となり、ほぼ「０」として検出される。従って、上記のように圧電シート３と検出電極４が構成されることで、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに熱応力が作用しても、圧電シート３全体として熱応力由来の電位差はほとんど検出されないようになっている。従って、温度変化に伴って発生する熱応力に起因した誤動作がほとんど生じない圧力検出器１００となっている。
【００３５】
また、段落番号００３０において、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、１）厚みが十分薄く、２）近接または接触しており、３）同じ特性を有する材料から構成されている。と説明したが、
上記に加えて、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、
４）互いに接触し、
５）圧力分布と温度分布が同じであり、
６）同じ材料から構成されることが好ましい。
第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂとが上記のように構成されると、上述の式６〜式７が下記のように書きかえられる。
式６’：｜Ｖ１｜＝｜Ｖ２｜
式７’：Ｖ１ｂ＝Ｖ２ａ
よって、関係式５、６’、７’より関係式８’が導かれる。
式８’：Ｖ１ａ＝Ｖ２ｂ
すなわち、上記のように構成されると、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに熱応力が作用しても、圧電シート３全体として検出電極４で検出される熱応力に起因した電位差は、式８’より、Ｖ１ａ−Ｖ２ｂ＝０となり、全く検出されない。その結果、本発明の圧力検出器１００は熱応力に伴う誤動作が生じないものとなっている。
【００３６】
なお、特に、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが強誘電体から構成される場合、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、無押圧状態での分極方向が互いに逆方向になるよう構成されていることが好ましい。上記のように構成されていると、圧力検出器１００内で温度変化が生じて、上記シート３内に焦電効果が発生した場合に、第１圧電シート３ａの入力面側と第２圧電シート３ｂの背面側で正負同じ電荷が生じる（例えば、圧電シート３の入力面側の面で正の電荷が発生すれば、圧電シート３の背面側の面もで正の電荷が発生する。また、圧電シート３の入力面側の面で負の電荷が発生すれば、圧電シート３の背面側の面でも負の電荷が発生する。）このとき、第１圧電シート３ａの間で発生する電位差（Ｖ１１）と、第２圧電シート３ｂの間で発生する電位差（Ｖ２２）は、以下の関係式９を満たすよう発生する。
式９：Ｖ１１／Ｖ２２  ＜ ０
【００３７】
但し、式９において、Ｖ１１は焦電効果により発生する第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、Ｖ１１ａ−Ｖ１１ｂで表される。Ｖ２２は焦電効果により発生する第２圧電シートの背面側の面の電位を示し、Ｖ２２ａ−Ｖ２２ｂで表される。Ｖ１１ａは焦電効果により発生する第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、Ｖ１１ｂは焦電効果により発生する第１圧電シートの背面側の面の電位を示す。なお、Ｖ２２ａは焦電効果により発生する第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、Ｖ２２ｂは焦電効果により発生する第２圧電シートの背面側の面の電位を示す。
【００３８】
また、上述のように第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、
１）厚みが十分薄く（例えば、５μｍ〜５０μｍ）、
２）近接（例えば、１μｍ〜５０μｍの間で近接）または接触しており、
３）さらに同じ特性を有する材料から構成されている。
そのため、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに温度変化に起因した焦電効果が発生した場合、第１圧電シート３ａで発生する電位差（Ｖ１１）と第２圧電シートで発生する電位差（Ｖ２２）は、以下の関係式１０を満たす。
式１０：｜Ｖ１１｜≒｜Ｖ２２｜
【００３９】
さらに、上記のように構成すると、第１圧電シート３ａの背面側の面と第２圧電シート３ｂの入力面側の面との間で、下記関係式１１が成り立つ。
式１１：Ｖ１１ｂ≒Ｖ２２ａ
従って、関係式９〜１１より、関係式１２が導き出される。
式１２：Ｖ１１ａ≒Ｖ２２ｂ
【００４０】
従って、上記のように構成すると、圧電シート３が焦電効果の影響を受けた場合、焦電効果に起因して発生する第１圧電シート３ａの入力面側の面の電位と第２圧電シート３ｂの背面側の面の電位はほぼ等しくなる。すると、圧力検出器１００において、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが焦電効果の影響を受けた場合に、検出電極４によって検出される圧電シート３として焦電効果に起因する電位差は、式１２よりＶ１１ａ−Ｖ２２ｂ≒０となり、ほぼ「０」となる。従って、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに焦電効果が発生しても、圧電シート３全体としては焦電効果由来の電位差がほとんど検出されない。すなわち、圧電シート３（第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂ）が、強誘電体から構成される場合、圧電シート３と検出電極４が上記のように構成されることにより、温度変化に伴う誤動作（熱応力に起因した誤動作に加えて、焦電効果に起因した誤動作）がほとんど生じない圧力検出器１００となっている。
【００４１】
また、段落番号００３７において、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、１）厚みが十分薄く、２）近接または接触しており、３）同じ特性を有する材料から構成されている。と説明したが、上記に加えて、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは、
４）互いに接触し、
５）圧力分布と温度分布が同じであり、
６）同じ材料から構成されることが好ましい。
第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂとが上記のように構成されると、上述の式１０〜式１２が下記のように書きかえられる。
式１０’：｜Ｖ１１｜＝｜Ｖ２２｜
式１１’：Ｖ１１ｂ＝Ｖ２２ａ
また、関係式９、１０’、１１’より関係式１２’が導かれる。
式１２’：Ｖ１１ａ＝Ｖ２２ｂ
すなわち、上記のように構成されると、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに焦電効果が作用しても、圧電シート３として検出電極４で検出される焦電効果に起因した電位差は、式１２’より、Ｖ１１ａ−Ｖ２２ｂ＝０となり、検出されない。その結果、本発明の圧力検出器１００は温度変化に伴う誤動作（熱応力に起因した誤動作に加えて、焦電効果に起因した誤動作）が生じないものとなっている。
【００４２】
さらに、上記のように構成されていることで、図４に示すように、圧力検出器１００として接着層２を含み、接着層２が厚く柔らかい場合や、接着層２の硬さが温度変化によって変化した場合において、接着層２がズリ変形を起こしても圧力検出器１００は高い検出感度を示すものとなっている。以下で、接着層２がズリ変形を生じた場合であっても、本発明の圧力検出器１００が高い検出感度を維持できる理由について示す。
【００４３】
図４に示すように、圧力検出器１００に押圧を加えたとき、上述のように支持基板１は圧電シート３や検出電極４に比べて大きな剛性を有しているため、圧電シート３（第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂ）には引張応力が生じる。このとき、第１圧電シート３ａには引張応力Ｆ１が生じ、第２圧電シート３ｂには引張応力Ｆ２が生じる。その結果、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂの入力面側の面と背面側の面には上記引張り応力に応じた電荷がそれぞれ発生する。そして、発生した電荷によって、それぞれの圧電シート３における入力面側と背面側の面との間には電位差が発生する。第１圧電シート３ａの間で発生する電位差Ｖ１’は、Ｖ１ａ’−Ｖ１ｂ’であり、電位差Ｖ１’は引張応力Ｆ１の大きさに比例したものとなっている。第２圧電シート３ｂの間で発生する電位差Ｖ２’は、Ｖ２ａ’−Ｖ２ｂ’であり、電位差Ｖ２’は同様に引張応力Ｆ２の大きさに比例したものとなっている。
すなわち、引張応力Ｆ１と電位差Ｖ１’、および引張応力Ｆ２と電位差Ｖ２’の間では下記の関係式１３、関係式１４の関係が成立している。
【００４４】
式１３：Ｖ１’∝ Ｆ１ 
但し、式１３において、Ｖ１’は、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートで発生する電位を示し、Ｖ１ａ’−Ｖ１ｂ’で表される。Ｖ１ａ’は、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、Ｖ１ｂ’は圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートの背面側の面の電位を示す。
【００４５】
式１４：Ｖ２’∝ Ｆ２
但し、式１４において、Ｖ２’は、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第２圧電シートで発生する電位を示し、Ｖ２ａ’−Ｖ２ｂ’で表される。Ｖ２ａ’は、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、Ｖ２ｂ’は圧力検出器に押圧が加えられた場合における第２圧電シートの背面側の面の電位を示す。
【００４６】
さらに、第１圧電シート３ａの背面側の面と第２圧電シートの入力側の面は互いに接触もしくは近接（例えば、１μｍ〜５０μｍの間で近接）しているので、下記関係式１５が成り立つ。
式１５：Ｖ１ｂ’ ≒ Ｖ２ａ’
なお、式１５は、式１６のように近似できる。
式１６：Ｖ１ｂ’ ＝ Ｖ２ａ’
従って、関係式１３、１４、１６より、関係式１７が導き出される。
【００４７】
式１７：Ｖ２ｂ’−Ｖ１ａ’∝ Ｆ２−Ｆ１
但し、式１７において、Ｖ２ｂ’−Ｖ１ａ’は、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートの入力面側と第２圧電シートの背面側の面との間における電位差を示し、Ｆ２−Ｆ１は圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートと第２圧電シートにかかる引張応力の差を示す。
【００４８】
ここで、Ｖ２ｂ’−Ｖ１ａ’は、上述のように、圧力検出器に押圧が加えられた場合における第１圧電シートの入力面側と第２圧電シートの背面側の面との間における電位差を示すが、第１圧電シート３ａの入力面側と第２圧電シート３ｂの背面側の面には検出電極４が配置されているため、Ｖ２ｂ’−Ｖ１ａ’は、検出電極４で検出される電位差Ｖ’と等しい。また、Ｆ２−Ｆ１は、支持基板１が圧電シート３や検出電極４に比べて十分な剛性を有しているため圧力検出器１００が撓んだ場合における、圧力検出器１００の曲率（１／ｒ）に比例する。
よって、式１７は式１８のように変換できる。
式１８：Ｖ’∝ １／ｒ
但し、Ｖ’は圧力検出器に押圧が加えられたときの検出電極から出力される電位差を示し、１／ｒは、圧力検出器に押圧が加えられた場合における圧力検出器の曲率を示す。
【００４９】
式１８より、上記のように圧力検出器１００を構成すると、検出電極４で検出される電位差Ｖ’は、圧力検出器１００が撓んだ場合における、圧力検出器１００の曲率（１／ｒ）に比例し、接着層２の厚みや柔らかさには（接着層２で発生するズリ変形には）依存しないものとなっている。
【００５０】
すなわち、圧力検出器１００について、支持基板１が圧電シート３や検出電極４よりも大きな曲げ剛性を有するものから構成され、圧電シート３が第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂから構成され、第１圧電シート３ａの背面側と第２圧電シート３ｂの入力面側の面を互いに接触もしくは近接（例えば、１μｍ〜５０μｍの間で近接）させるように構成し、圧電シート３が検出電極４によって挟まれるように構成したので、圧力検出器１００は接着層２がズリ変形を起こしても高い検出感度を維持できるものとなっている。
【００５１】
なお、図５に示すように、ディスプレイ装置５が第２圧電シート３ｂの背面側に配置されると、圧力検出器１００の中立軸Ｃが圧電シート３の中央付近に存在することがある。かかる場合において、圧力検出器１００に押圧が加わったとき、第１圧電シート３ａには圧縮応力（−Ｆ１）が生じ、第２圧電シート３ｂには引張応力（Ｆ２）が生じる。そのため、全体としては応力がキャンセルされ、圧力検出器１００に加えられた押圧について、その押圧量を検出することは不可能と思われる。しかし、圧力検出器１００は上記のように構成されているので、式１８より、検出電極４で検出される電位差Ｖ’は圧力検出器１００の曲率（１／ｒ）に依存し、ディスプレイ装置５については依存しないとものとなっている。そのため、圧力検出器１００は、ディスプレイ装置５が第２圧電シート３ｂの背面側に配置された場合においても、加えられた押圧について、その押圧量を高い感度で検出できるものとなっている。
【００５２】
圧電シート３を構成する第１圧電シート３ａ、第２圧電シート３ｂとしては、強誘電体材料や圧電性を示すキラル高分子のＤ体またはＬ体からなる材料（圧電性を示す光学異性体材料）をシート状に成形したのちに延伸したシート(延伸シート)を用いることができる。強誘電体材料としてはＰＶＤＦやＰＺＴなどが挙げられる。圧電性を示す光学異性体材料としては、ポリ乳酸やポリアミノ酸などがあげられる。
【００５３】
第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂに用いる材料の組み合わせとしては、特に限定されないが、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは同じ特性を有する材料から構成されることが好ましい。例えば、第１圧電シート３ａとして強誘電体材料を用いる場合は、第２圧電シート３ｂも強誘電体材料を用いることが好ましく、第１圧電シート３ａとして圧電性を示す光学異性体材料を用いる場合は、第２圧電シート３ｂも圧電性を示す光学異性体材料を用いることが好ましい。
【００５４】
なお、第１圧電シート３ａ、第２圧電シート３ｂとして光学異性体材料を用いる場合は、第１圧電シート３ａとして圧電性を示すキラル高分子のＤ体を用い、第２圧電シート３ｂとして圧電性を示すキラル高分子のＬ体を用いること（または、第１圧電シート３ａとして上記高分子のＬ体を用い、第２圧電シート３ｂとして高分子の上記Ｄ体を用いる）ことが好ましい。上記のように構成されると、圧力検出器１００の背面側にディスプレイ装置５を配置した場合に、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂが位相差フィルムとしての機能も兼ね備えることになり、別途位相差フィルムを用いる必要がなくなる。
【００５５】
また、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂは同じ材料（焦電定数、圧電定数、シートの厚みが同じ材料）から構成されることが、さらに好ましい。上記のように構成されると、温度変化による熱応力とおよび焦電効果によって生じる圧電シートからの出力を完全にキャンセルできる。
【００５６】
第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂの積層方法については、式１の関係を満たすように積層されていれば特に限定されないが、圧電シート３として強誘電体材料を用いる場合は、第１圧電シート３ａと第２圧電シート３ｂの裏表を互いに逆にして積層することが好ましい。圧電シート３として延伸シートを用いる場合は、延伸シートの裏表を互いに逆にして延伸方向を揃えて積層するか、裏表を同じにして延伸方向を互いに直交するよう積層することが好ましい。
【００５７】
４）検出電極
検出電極４は、第１検出電極４ａと、第２検出電極４ｂからなる。第１検出電極４ａは支持基板１と第１圧電シート３aの間に配置され、第２検出電極４ｂは第１圧電シート４ａの背面側に配置される。なお、第１検出電極４ａ、第２検出電極４ｂは、導電性を有する材料により構成される。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔ１ｉｎ−Ｏｘｉｄｅ、ＩＴ１Ｏ）、スズ−亜鉛酸化物（Ｔ１ｉｎ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ、Ｔ１ＺＯ）などのような透明導電酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰｏｌｙｅＴ１ｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙＴ１ｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＥＤＯＴ１）などの導電性高分子、などを用いることができる。この場合、上記の電極は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて支持基板１や圧電シート３の面に直接形成してもよいし、蒸着やスクリーン印刷などを用いて樹脂フィルムなどの表面に形成したものを、支持基板１や圧電シート３に接着剤で固着してもよい。なお、検出電極４の厚みは、例えば１ｎｍ〜３０，０００ｎｍとすることができる。
【００５８】
また、導電性を有する材料として、銅、銀などの導電性の金属を用いてもよい。この場合、上記の電極は、蒸着により圧電シートに形成してもよく、銅ペースト、銀ペーストなどの金属ペーストを用いて形成してもよいし、蒸着やスクリーン印刷などを用いて樹脂フィルムなどの表面に形成したものを、支持基板や圧電シートに接着剤で固着してもよい。
【００５９】
さらに、導電性を有する材料として、バインダー中に、カーボンナノチューブ、金属粒子、 金属ナノファイバーなどの導電材料が分散したものを用いてもよい。
【００６０】
５）検出器
検出器は、検出電極が検出した電圧信号から押圧量を検出する装置である。検出器はオペアンプを用いたチャージアンプなどから構成される。  
【００６１】
６）押圧手段
なお、圧力検出器１００に押圧を加える押圧手段としては、押圧を加えることができるものであれば、特に限定されない。押圧手段としては、例えば指やスタイラスペンなどを挙げることができる。
【００６２】
３．タッチパネル
１）タッチパネルの全体構造
（１）第１実施形態
次に、本発明にかかるタッチパネルの第１実施形態について説明する。タッチパネルに含まれる圧力検出器の基本的な構造は、上述の通りであるので、圧力検出器については、主に相違点についてのみ説明する。なお、以下の説明では、タッチパネルの入力面（後述する入力面６０ａ）が位置している側を「入力面側」と称する。この「入力面側」は、タッチパネル５０を操作するユーザーに対して正対する側でもある。これとは反対に、タッチパネル５０を操作するユーザーから見た場合における奥側を「背面側」と称する。
【００６３】
図６に示すように、タッチパネル５０は、上部電極１０と、下部電極２０と、圧電シート３０と、検出電極４０を備えている。また、本実施形態に係るタッチパネル５０は、保護板６０をさらに備えている。保護板６０、上部電極１０、下部電極２０、圧電シート３０、検出電極４０は、入力面側から背面側に向かって記載の順に積層されている。
【００６４】
１）保護板
保護板６０は、タッチパネル５０における最入力面側に配置されており、具体的には上部電極１０の入力面側に接着されている。保護板６０は、透明性、耐傷性、及び防汚性等を具備していることが好ましい。このような保護板６０は、例えばガラスを用いて構成することができる。また、保護板６０は、その入力面側の表面に操作面６０ａを有する。この操作面６０ａは、ユーザーがタッチパネル５０に対して所定操作を入力する際に、ユーザーの指等によってタッチされる（操作対象となる）面である。
【００６５】
２）上部電極
図６に示すように、上部電極１０は、本実施形態では、保護板６０の背面側の面に複数形成されている。複数の上部電極１０は、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて並ぶように互いに平行に配置されている。本実施形態では、上部電極１０は、ストライプ状（一定幅を有する直線状）に形成されている。なお、上部電極１０は、例えば波状やジグザグ状に形成されても良い。いずれにしても、上部電極１０のそれぞれは、全体として、Ｘ軸方向に沿って延在するように形成されている。
【００６６】
また、上部電極１０は、透明性に優れた材料を用いて構成されていることが好ましい。このような要求を満足する材料としては、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、及びＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の金属酸化物、銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー等が例示される。第一電極１４は、これらの材料を用いて構成された透明導電膜であり、その厚みは、例えば５ｎｍ〜５０００ｎｍとすることができる。本実施形態では、ＩＴＯ薄膜により上部電極１０が構成されている。この場合、上部電極１０は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて保護板６０の面に直接形成してもよいし、蒸着やスクリーン印刷などを用いて樹脂フィルムなどの表面に形成したものを、保護板６０に接着剤で固着してもよい。なお、上部電極１０の厚みは、例えば、１ｎｍ〜２０μｍとすることができる。
【００６７】
３）下部電極
下部電極２０は、本実施形態では、上部電極１０の背面側に複数形成されている。複数の下部電極２０は、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて並ぶように互いに平行に配置されている。本実施形態では、下部電極２０は、ストライプ状（一定幅を有する直線状）に形成されている。なお、下部電極２０は、例えば波状やジグザグ状に形成されても良い。いずれにしても、下部電極２０のそれぞれは、全体として、Ｙ軸方向に沿って延在するように形成されている。これにより、上部電極１０と下部電極２０とは、平面視で互いに交差（本例では直交）するように配置されている。下部電極２０は、上部電極１０と同様、透明性に優れた材料を用いて構成されていることが好ましい。下部電極２０を構成する材料や下部電極２０の厚みに関しては、上部電極１０と同様に考えることができる。また、下部電極２０の形成方法に関しても、上部電極１０と同様に考えることができる。
【００６８】
複数の上部電極１０は、それぞれ引き回し配線を介して、検出回路（図示せず）に接続されている。また、複数の下部電極２０も、それぞれ引き回し配線を介して、検出回路に接続されている。なお、引き回し配線は、金、銀、銅、及びニッケル等の金属、又はカーボン等の導電ペーストを用いて構成される。
【００６９】
４）圧電シート
図６に示すように、圧電シート３０は、少なくとも複数の圧電シートから構成されている。本実施形態では、圧電シート３０は、第１圧電シート３１と、第２圧電シート３２から構成されている。本実施形態では、第１圧電シート３１は保護板６０側に設置され、第２圧電シート３２は背面側に配置されている。
【００７０】
５）検出電極
図６に示すように、検出電極４０は、第１検出電極４１と第２検出電極４２から構成され、第１検出電極４１と第２検出電極４２は圧電シート３０挟んだ構成からなる。
【００７１】
第１検出電極４１は、第１圧電シート３１と下部電極２０の間に、面状に配置されるか間隔を空けて短冊状に複数配置される。本実施形態では、上記空間内に面状に配置されている。また、第１検出電極４１は、第１圧電シート３１と下記の検出部と電気的に接続され、押圧手段１２０によってタッチパネル５０に押圧が加えられ第１圧電シート３１が撓んだときに、第１圧電シート３１の保護板６０側の表面から発生する電位を検出し、検出した電位を検出部に送ることができるようになっている。
【００７２】
第２検出電極４２は、第２圧電シート３２の保護板６０とは反対側の面に、面状に配置されるか間隔を空けて短冊状（短冊状の場合は、第１検出電極４１と重なるよう）に複数配置されている。本実施形態では、上記空間内に面状に配置されている。また、第２検出電極４２は、第２圧電シート３２と下記の検出部と電気的に接続され、押圧手段１２０によって圧力検出装置１に押圧が加えられ第２圧電シート３２が撓んだときに、第２圧電シート３２の保護板６０とは反対側の表面から発生する電荷を検出し、検出した電荷を検出部に送ることができるようになっている。
【００７３】
５）制御部
タッチパネル５０には、ＣＰＵ等の演算処理装置を含む制御部（図示せず）が備えられており、この制御部が位置検出演算及び押圧力検出演算を行うように構成されている。具体的には、タッチパネル５０（操作面６０ａ）に対してユーザーの指等がタッチされると、上部電極１０とユーザーの指等との間の静電容量（自己容量）や下部電極２０とユーザーの指等との間の静電容量（自己容量）が変化する。或いは、上部電極１０と下部電極２０との間の静電容量（相互容量）が変化する。さらには、上部電極１０と下部電極２０の間の抵抗値が変化する。制御部は、これらの静電容量の変化や抵抗の変化を検出することにより、操作面６０ａにおけるＸ−Ｙ座標系での押圧位置を決定することができる。また、タッチパネル５０（操作面６０ａ）に対してユーザーの指等がタッチされると、上述したように圧電シート３０間における電位差は、加えられた押圧力の大きさに応じて変化する。制御部は、圧電シート３０の電位差変化を検出することにより、操作面６０ａと直交する方向（Ｚ方向）に加えられた押圧力の大きさを決定することができる。
【００７４】
（２）第２実施形態
次に、本発明にかかるタッチパネルの第２実施形態について説明する。タッチパネルに含まれる基本的な構造は、第１実施形態と同じであるので、以下では相違点についてのみ説明する。
【００７５】
図７に示すように、第２実施形態のタッチパネル５０は、圧電シート３０の入力面側（保護板６０側）に上部電極１０と、下部電極２０と、第１検出電極４１が配置されている。なお、圧電シート３の背面側には第２検出電極４２が配置されている。
【００７６】
本実施形態では、下部電極２０は、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて並ぶように互いに平行に配置されている。下部電極２０は、上記所定間隔に、２０と下部電極２０との間には、第１検出電極４１が、下部電極２０とは間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、下部電極２０と第１検出電極４１は、ストライプ状（一定幅を有する直線状）に形成されているが、下部電極２０と第１検出電極４１は、例えば波状やジグザグ状に形成されても良い。いずれにしても、下部電極２０と第１検出電極４１のそれぞれは、全体として、Ｙ軸方向に沿って延在するように形成されている。
【００７７】
上記の構成によれば、第１検出電極４１は、下部電極２０の背面側に積層されず、下部電極２０と同じ空間内（同一平面内）に配置されている。そのため、第１実施形態にかかるタッチパネルと比較して、第１検出電極４１の厚み分だけ、厚みの薄いタッチパネルとなっている。なお、上記構成において、下部電極２０は第１検出電極４１を兼ねていてもよい。第１検出電極４１が下部電極２０を兼ねる場合、検出部における検出方法を適宜変更すればよい。
【００７８】
（３）第３実施形態
次に、本発明にかかるタッチパネルの第３実施形態について説明する。タッチパネルに含まれる基本的な構造は、第１実施形態と同じであるので、以下では相違点についてのみ説明する。
【００７９】
図８に示すように、第３実施形態のタッチパネル５０は、圧電シート３の入力面側（保護板６０側）には、上部電極１０と、第１検出電極４１が配置され、圧電シート３の背面側には、下部電極２０と、第２検出電極４２が配置されている。
【００８０】
本実施形態では、上部電極１０は、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて並ぶように互いに平行に配置されている。なお、上記所定間隔には、第１検出電極４１が上部電極１０とは間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、上部電極１０と第１検出電極４１は、ストライプ状（一定幅を有する直線状）に形成されているが、上部電極１０と第１検出電極４１は、例えば波状やジグザグ状に形成されても良い。いずれにしても、上部電極１０と第１検出電極４１のそれぞれは、全体として、Ｙ軸方向に沿って延在するように形成されている。
【００８１】
下部電極２０は、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて並ぶように互いに平行に配置されている。なお、上記所定間隔には、第２検出電極４２が下部電極２０とは間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、下部電極２０と第２検出電極４２は、ストライプ状（一定幅を有する直線状）に形成されているが、下部電極２０と第２検出電極４２は、例えば波状やジグザグ状に形成されても良い。いずれにしても、下部電極２０と第２検出電極４２のそれぞれは、全体として、Ｘ軸方向に沿って延在するように形成されている。
【００８２】
上記の構成によれば、第１検出電極４１は、下部電極２０と圧電シート３の間に積層されず、上部電極１０と同じ空間内（同一平面内）に配置されている。さらに、第２検出電極４２は、下部電極２０の背面側に積層されず、下部電極２０と同じ空間内（同一平面内）に配置されている。そのため、第１実施形態にかかるタッチパネルと比較して、第１検出電極４１と、第２検出電極４２の厚み分だけ、厚みの薄いタッチパネルとなっている。なお、上記構成において、上部電極１０は、第１検出電極４１を兼ねていてもよいし、下部電極２０は第２検出電極４２を兼ねていてもよい。上部電極１０が、第１検出電極４１を兼ねる場合や、下部電極２０が第２検出電極４２を兼ねる場合は、検出部における検出方法を適宜変更すればよい。
【符号の説明】
【００８３】
１：支持基板
１ａ：入力面
２： 接着層
３：圧電シート
３ａ：第１圧電シート
３ｂ：第２圧電シート
４：検出電極
４ａ：第１検出電極
４ｂ：第２検出電極
５：ディスプレイ装置
６：筐体
６ａ：凹部
６ｂ：支持部
７：空間部
１０：上部電極
２０：下部電極
３０：圧電シート
３１：第１圧電シート
３２：第２圧電シート
４０：検出電極
４１：第１検出電極
４２：第２検出電極
５０：タッチパネル
６０：保護板
１００：圧力検出装置
１１０：電子機器
１２０：押圧手段
【図１】
2015118015.tif 000003
【図２】
2015118015.tif 000004
【図３】
2015118015.tif 000005
【図４】
2015118015.tif 000006
【図５】
2015118015.tif 000007
【図６】
2015118015.tif 000008
【図７】
2015118015.tif 000009
【図８】
2015118015.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月12日(2014.12.12)
【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】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備える圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において下部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記第２圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張ったときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式３で表される関係にあるタッチパネル。
式３：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式３において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。
【請求項２】
前記下部電極が、前記第１検出電極を兼ねている請求項１のタッチパネル。
【請求項３】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備え、第１圧電シートと第２圧電シートは前記上部電極と前記下部電極の間に配置される圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において、
前記上部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記下部電極の間隔を空けた箇所に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式４で表される関係にあるタッチパネル。
式４：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式４において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。  」
という構成をとるものです。
【請求項４】
前記上部電極が、前記第１検出電極を兼ねている請求項３のタッチパネル。
【請求項５】
前記下部電極が、前記第２検出電極を兼ねている請求項３のタッチパネル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明に係る他の特許構成によれば、
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備え、第１圧電シートと第２圧電シートは前記上部電極と前記下部電極の間に配置される圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において、
前記上部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記下部電極の間隔を空けた箇所に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張られたときに前記入力面側の面と前記入力面とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式４で表される関係にある点にある。
式４：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式４において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。  」
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月7日(2015.1.7)
【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】
入力面に押圧された押圧力を測定するタッチパネルであって、
一の方向に間隔を空けて複数配置される上部電極と、
前記上部電極の前記入力面側とは反対側であって前記上部電極と交差する方向に間隔を空けて複数配置され前記上部電極との間で押圧位置を検出する下部電極と、
前記下部電極の入力面側とは反対側の面に配置される第１圧電シートと前記第１圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に前記第１圧電シートの近傍または前記第１圧電シートと接触するように配置される第２圧電シートとを備える圧電シートと、
前記タッチパネルの断面視において下部電極の間隔を空けた箇所に配置される第１検出電極と、
前記第２圧電シートの前記入力面側とは反対側の面に配置され前記押圧が加えられたときに前記第１検出電極と協同して前記圧電シートに発生した電位差を検出する第２検出電極とを備え、
前記第１圧電シートと前記第２圧電シートは、
同じ特性を有する材料から構成され、
厚みが５μｍ〜５０μｍであり、
面内方向に引っ張ったときに前記支持基板側の面と前記第支持基板とは反対側の面の間で発生するそれぞれの電位差が、下記式３で表される関係にあるタッチパネル。
式３：Ｖ１／Ｖ２  ＜ ０
但し、式３において、
Ｖ１は、Ｖ１ａ−Ｖ１ｂを示し、
Ｖ２は、Ｖ２ａ−Ｖ２ｂを示し、
Ｖ１ａは第１圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ１ｂは第１圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示し、
Ｖ２ａは第２圧電シートの入力面側の面の電位を示し、
Ｖ２ｂは第２圧電シートの入力面側とは反対側の面の電位を示す。