(57)【要約】      （修正有）【課題】位置検出と荷重検出ができる圧電センサを提供する。【解決手段】押圧検出機能付タッチパネル１は、押圧面に入力された押圧荷重を検出できる押圧検出機能付タッチパネル１であって、前記押圧面から順に、上部電極１０と、上挿入部材４０と、中部電極２０と、下挿入部材５０、下部電極３０とが配置され、前記上部電極１０と前記中部電極２０と前記下部電極３０のいずれかは、前記押圧検出機能付タッチパネル１に対して入力がなされたとき、押圧位置を検出する静電容量検出電極と、前記押圧に応じた電荷を検出する電荷測定用検出電極Ｓを備え、前記上挿入部材と前記下部挿入部材は、一方が絶縁体であり、他方が圧電体である押圧検出機能付タッチパネルであるように構成した。【選択図】図１
2015005231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧面に入力された押圧荷重を検出できる押圧検出機能付タッチパネルであって、
前記押圧面から順に、
上部電極と、上挿入部材と、中部電極と、下挿入部材、下部電極とが配置され、
前記上部電極と前記中部電極と前記下部電極のいずれかは、
前記押圧検出機能付タッチパネルに対して入力がなされたとき、押圧位置を検出する静電容量検出電極と、前記押圧に応じた電荷を検出する電荷測定用検出電極を備え、
前記上挿入部材と前記下部挿入部材は、一方が絶縁体であり、他方が圧電体である押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項２】
前記中部電極は、前記電荷測定用電極を備える請求項１の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項３】
前記上部電極は、前記静電容量検出電極を備える請求項２の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項４】
前記上部電極は、前記静電容量検出電極を備え、
前記下部電極は、一定の電位に固定されている基準電位電極を備える請求項３の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項５】
前記上部電極は、一の静電容量検出電極を備え、
前記中部電極は、他の静電容量検出電極を備え、
前記下部電極は、一定の電位に固定されている基準電位電極を備える請求項３の押圧検出機能付タッチパネル。  
【請求項６】
前記上挿入部材は、絶縁体であり、
前記下部挿入部材は、圧電体であり、
前記上部電極は、一の静電容量検出電極を備え、
前記下部電極は、他の静電容量検出電極を備える請求項３の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項７】
前記上挿入部材は、圧電体であり、
前記下部挿入部材は、絶縁体であり、
前記上部電極または前記中部電極は、前記電荷測定用電極を備える請求項１の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項８】
前記上挿入部材は、絶縁体であり、
前記下部挿入部材は、圧電体であり、
前記上部電極と前記中部電極の少なくとも一方の電極は、静電容量検出電極を備え、
前記下部電極は、前記電荷測定用電極を備える請求項１の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項９】
前記上挿入部材は、絶縁体であり、
前記下部挿入部材は、圧電体であり、
前記上部電極と前記中部電極の少なくとも一方の電極は、静電容量検出電極を備え、
前記中部電極は、基準電位電極であり、
前記下部電極は、前記電荷測定用電極を備える請求項１の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項１０】
前記中部電極と前記下挿入部材の間に配置される接着層を備える請求項１〜９の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項１１】
前記上挿入部材と前記中部電極の間に配置される接着層を備える請求項１〜９の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項１２】
下記の空間に接着層が配置された請求項１〜９の押圧検出機能付タッチパネル。
（１） 前記上部電極と前記上挿入部材とで形成される空間
（２） 前記上挿入部材と前記中部電極とで形成される空間
（３） 前記下挿入部材と前記下部電極とで形成される空間
【請求項１３】
前記上部電極の上面に支持部材が配置された請求項１２の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項１４】
前記支持部材が保護部材である請求項１３の押圧検出機能付タッチパネル。
【請求項１５】
請求項１〜１４の押圧検出機能付タッチパネルの下に表示部材が設けられ、前記押圧検出機能付タッチパネルが透明である電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧検出機能付タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タッチパッドを備えれたノートパソコンが知られている。このようなノートパソコンは、カーソルを移動させる場合に、ノートパソコンの操作面を指でなぞるだけで画面上のカーソルを自由に操作することができ、使い勝手のよいUIとなっている。
さらに、近年、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機などでタッチパネルを備えた電子機器が普及している。このような電子機器は、LCDなどの表示パネルの上に透明タッチパネルを配置した構成をとっており、表示パネルに表示されるボタンを指やスタイラスで触れるだけで操作ができるようになっている。さらに、手書き入力によって文字を入力したり、図形なども描写できるようになっている。そのため、上記電子機器は、直感的な入力が可能なUIとなっている。
しかし、上記タッチパネルは、与えられた荷重を検出することはできない。そのため、毛筆体のような文字描写や押し込み動作を検出できないなど、IUとしては不十分である。
その一方で、与えられた荷重を検出できる圧電センサが知られている。例えば、特許文献１には、透明感圧層と、透明導電層からなる透明圧電センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５５７１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の圧電センサは、複数の透明感圧層から構成されるため、ある程度の位置検出はできるが、位置検出の精度は悪いものであった。なお、特許文献１において、透明感圧層の面積を小さくし、その数を増やすことで位置検出の精度を向上させることが可能であるが、数多くのセンサ信号を検出するのは困難であり、現実的には不可能である。
本発明は、上記問題を省みたものであり、本発明の目的は、精度の高い位置検出と押圧検出ができる押圧検出機能付タッチパネルを提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の押圧検出機能付タッチパネルは、
押圧面に入力された押圧荷重を検出できる押圧検出機能付タッチパネルであって、
前記押圧面から順に、
上部電極と、上挿入部材と、中部電極と、下挿入部材、下部電極とが配置され、
前記上部電極と前記中部電極と前記下部電極のいずれかは、
前記押圧検出機能付タッチパネルに対して入力がなされたとき、押圧位置を検出する静電容量検出電極と、前記押圧に応じた電荷を検出する電荷測定用検出電極を備え、
前記上挿入部材と前記下部挿入部材は、一方が絶縁体であり、他方が圧電体である押圧検出機能付タッチパネルである。
【０００７】
一の態様によれば、前記中部電極は、前記電荷測定用電極を備えていてもよい。
【０００８】
一の態様によれば、前記上部電極は、前記静電容量検出電極を備えていてもよい。
【０００９】
一の態様によれば、前記上部電極は、前記静電容量検出電極を備え、前記下部電極は、一定の電位に固定されている基準電位電極を備えていてもよい。
【００１０】
一の態様によれば、前記上部電極は、一の静電容量検出電極を備え、前記中部電極は、他の静電容量検出電極を備え、前記下部電極は、一定の電位に固定されている基準電位電極を備えていてもよい。
【００１１】
一の態様によれば、前記上挿入部材は、絶縁体であり、前記下部挿入部材は、圧電体であり、前記上部電極は、一の静電容量検出電極を備え、前記下部電極は、他の静電容量検出電極を備えていてもよい。
【００１２】
一の態様によれば、前記上挿入部材は、圧電体であり、前記下部挿入部材は、絶縁体であり、前記上部電極または前記中部電極は、前記電荷測定用電極を備えていてもよい。
【００１３】
一の態様によれば、前記上挿入部材は、絶縁体であり、前記下部挿入部材は、圧電体であり、前記上部電極と前記中部電極の少なくとも一方の電極は、静電容量検出電極を備え、前記下部電極は、前記電荷測定用電極を備えていてもよい。
【００１４】
一の態様によれば、前記上挿入部材は、絶縁体であり、前記下部挿入部材は、圧電体であり、前記上部電極と前記中部電極の少なくとも一方の電極は、静電容量検出電極を備え、前記中部電極は、基準電位電極であり、前記下部電極は、前記電荷測定用電極を備えていてもよい。
【００１５】
一の態様によれば、前記中部電極と前記下挿入部材の間に接着層が配置されていてもよい。
【００１６】
一の態様によれば、前記上挿入部材と前記中部電極の間に接着層が配置されていてもよい。
【００１７】
一の態様によれば、下記の空間に接着層が配置されていてもよい。
（１） 前記上部電極と前記上挿入部材とで形成される空間
（２） 前記上挿入部材と前記中部電極とで形成される空間
（３） 前記下挿入部材と前記下部電極とで形成される空間
【００１８】
一の態様によれば、前記上部電極の上面に支持部材が配置されていてもよい。
【００１９】
一の態様によれば、前記支持部材が保護部材であってもよい。
【００２０】
一の態様によれば、前記押圧検出機能付タッチパネルの下に表示部材が設けられ、前記押圧検出機能付タッチパネルが透明であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る押圧検出機能付タッチパネルでは、上記タッチパネルに押圧が加えられたとき、精度の高い位置検出と押圧検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図２】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図３】押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
【図４】押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
【図５】押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
【図６】上部電極の平面図である。
【図７】上部電極の断面図である。
【図８】押圧検出機能付タッチパネルの構成具体例を示した図である。
【図９】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図１０】押圧検出機能付タッチパネルの構成具体例を示した図である。
【図１１】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図１２】押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
【図１３】押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
【図１４】押圧検出機能付タッチパネルの構成具体例を示した図である。
【図１５】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図１６】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図１７】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【図１８】押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
１． 第１実施形態
（１）押圧検出機能付タッチパネルの全体構造
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネルを説明する。図１は押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。
【００２５】
図１に示すように、タッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０とを備えている。
なお、上記部材は、タッチパネル１の押圧面から、上部電極１０、上挿入部材４０、中部電極２０、下挿入部材５０、下部電極３０の順番で配置されている。
以下で、押圧検出機能付タッチパネル１の構成を詳細に説明する。
【００２６】
（２）電極
タッチパネル１を構成する電極は、上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０からなる。上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０は、静電容量検出電極、電荷測定用検出電極、基準電位電極のいずれか、またはこれら電極を組合わせた構成からなる。
なお、静電容量検出電極は、押圧手段Ｍによってタッチパネル１に押圧が加えられたとき、押圧手段Ｍがタッチパネル１に接触することによって静電容量検出電極間に生じる静電容量の変化から押圧位置を検出する電極である。
電荷測定用電極は、タッチパネル１に押圧がかかったときに発生する電荷を検出する電極である。基準電位電極は、電位が常に一定の電極である。なお、上記において、押圧手段Ｍとは指やスタイラスペンなど、タッチパネル１に押圧を加えるものを指している。
【００２７】
上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０は、導電性を有する材料により構成できる。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、スズ−亜鉛酸化物（Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ、ＴＺＯ）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（ＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏＰｈｅｎｅ、PＥＤＯＴ）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形成できる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（３）挿入部材
タッチパネル１を構成する挿入部材は、上挿入部材４０と下挿入部材５０からなる。上挿入部材４０と、下挿入部材５０は、圧電体または絶縁体からなる。具体的には、上挿入部材４０が圧電体から構成される場合、下挿入部材５０は絶縁体から構成され、上挿入部材が４０絶縁体から構成される場合、下挿入部材５０は圧電体から構成される。
【００３１】
（４）圧電体
圧電体を構成する材料としては、無機圧電材料や有機圧電材料が挙げられる。
【００３２】
無機圧電材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが挙げられる。
【００３３】
有機圧電材料としては、フッ化物重合体又はその共重合体、キラリティーを有する高分子材料などが挙げられる。フッ化物重合体又はその共重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。キラリティーを有する高分子材料としては、Ｌ型ポリ乳酸や、Ｒ型ポリ乳酸などが挙げられる。
【００３４】
（５）絶縁体
絶縁体を構成する材料としては、有機材料、無機材料、有機−無機ハイブリッド材料が挙げられる。有機材料としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマなどを挙げることができる。無機材料としては、ガラス板などが挙げられる。有機−無機ハイブリッド材料としては、樹脂の中にガラス繊維を含有させた材料を挙げることができる。
【００３５】
（６）効果
本発明の押圧検出機能付タッチパネル１は、静電容量検出電極と、電荷測定用電極と、圧電体を備えている。従って、タッチパネル１に押圧が加えられたとき、押圧位置を静電容量検出電極で検出し、押圧により発生した電荷を電荷測定用電極で検出することにより、タッチパネル１にかかった押圧位置と押圧荷重を検出できるようになっている。
【００３６】
２． 第２実施形態
（１）押圧検出機能付タッチパネルの全体構造
図２を用いて、本発明の第２実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネル１を説明する。  図２は押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。なお、第２実施形態のタッチパネル１の基本的な構成は、第１実施形態と同じであるので、下記では第２実施形態に特徴的な点について説明する。
【００３７】
図２に示すように、第２実施形態のタッチパネル１は、中部電極２０が電荷測定用電極Ｓを備える点に特徴を有している。このようにタッチパネル１が構成されると、電荷測定用電極Ｓは、上部電極１０と下部電極３０に挟まれる。そのため、電荷測定用電極Ｓは、上部電極１０と下部電極３０によって、タッチパネル１の周囲にあるノイズ（電磁波ノイズや静電気、特に入力手段からの電磁波ノイズや静電気）から保護される。
【００３８】
その結果、押圧手段Ｍによって、タッチパネル１に押圧が加えられたとき、押圧の押圧荷重を正確に測定できるものとなっている。以下では、第２実施形態の押圧検出機能付タッチパネルの具体例について説明する。
【００３９】
（２）具体例１
図３は、具体例１に係る押圧検出機能付タッチパネル１の斜視分解図である。図３に示すように、具体例１のタッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０とを備えている。
【００４０】
上部電極１０は、Ｘ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｘを備えている。中部電極２０は、Ｙ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｙを備えている。上記のように、上部電極１０が静電容量検出電極Ｃｘを備え、中部電極２０が静電容量検出電極Ｃｙを備えることにより、上記タッチパネル１に押圧が加わったとき、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの各交点における静電容量の変化を測定することで入力位置の検出が可能となっている。
【００４１】
また、中部電極２０は、静電容量検出電極Ｃｙの間（静電容量検出電極Ｃｙが配置されていない箇所）に配列される短冊状の電荷測定用電極Ｓを備えている。さらに、下部電極３０は、平板状の基準電位電極Ｇからなり、中部電極２０と下部電極３０の間に配置される下挿入部材５０は圧電体Ｐからなる。
上記のように、電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇの間に圧電体Ｐが配置されることによって、押圧が加わったときに圧電体Ｐで発生する電荷を電荷測定用電極Ｓで検出することが可能となる。従って、上記タッチパネル１に押圧が加わったとき、押圧荷重の検出が可能となっている。
【００４２】
また、図３に示すように、電荷測定用電極Ｓは、静電容量検出電極Ｃｘと基準電位電極Ｇの間に配置されている。そのため、電荷測定用電極Ｓは、静電容量検出電極Ｃｘと基準電位電極Ｇによって、上記タッチパネル１の周囲にあるノイズ（電磁波ノイズや静電気、特に入力手段からの電磁波ノイズや静電気）から保護される。その結果、上記タッチパネル１は、押圧が加えられたとき、押圧の押圧荷重を正確に測定できるものとなっている。
【００４３】
なお、電荷測定用電極Ｓで検出される電荷が小さい場合には、電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐとよい。電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐと上記電荷が小さい場合でも、アンプで上記電荷の電荷信号を検出することができる。
【００４４】
さらに、タッチパネル１は、上部電極１０の上にガラスやプラスチックからなる保護部材を備えていてもよい。かかる場合、上部電極１０を構成する静電容量検出電極Ｃｘは、保護部材の下面に配置されていてもよい。さらに、タッチパネル１の下部電極３０の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。
【００４５】
なお、上記では、上部電極１０にＸ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｘが配置され、中部電極２０にＹ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｙが配置されている場合について説明したが、上部電極１０に静電容量検出電極Ｃｙが配置され、中部電極２０に静電容量検出電極Ｃｘが配置されていてもよい。かかる場合、電荷測定用電極Ｓ は、静電容量検出電極Ｃｘの間（静電容量検出電極Ｃｘが配置されていない箇所）に配置されていればよい。また、基準電位電極Ｇは、圧電体Ｐを介して電荷測定用電極Ｓと重なるように構成されていれば、部分的であってもよいし、パターン化されていてもよい。
【００４６】
（３）具体例２
図４は、具体例２に係るタッチパネル１の斜視分解図である。図４に示すように、具体例２のタッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０を備えている。
【００４７】
上部電極１０は、Ｘ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｘからなる。中部電極２０は、Ｙ軸方向に間隔を空けて複数配列される短冊状の電荷測定用電極からなる。下部電極３０は、Ｙ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｙからなる。
【００４８】
また、上挿入部材４０は絶縁体Ｉからなり、下挿入部材５０は圧電体Ｐからなる。
【００４９】
上記の場合では、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの間に電荷測定用電極Ｓが配置されている。しかし、かかる場合でも、電荷測定用電極Ｓが間隔を空けて配列されることにより、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの間で容量結合が可能となる。その結果、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの交点において、人とタッチパネルが接触したとき、上記接触によって生じる静電容量の変化を測定することで、押圧が加わったときの押圧位置の検出が可能となっている。
【００５０】
また、上記の場合において、静電容量検出電極Ｃｙは基準電位電極Ｇを兼ねていることが好ましい。静電容量検出電極Ｃｙが基準電位電極Ｇを兼ねることによって、押圧が加わったときに圧電体Ｐで発生する電荷を電荷測定用電極Ｓで検出することが可能となる。従って、押圧が加わったとき、押圧荷重の検出が可能となっている。
【００５１】
また、図４に示すように、電荷測定用電極Ｓは、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの間に配置されている。そのため、電荷測定用電極Ｓが、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙによって、上記タッチパネルの周囲にあるノイズ（電磁波ノイズや静電気、特に入力手段からの電磁波ノイズや静電気）から保護されている。その結果、上記タッチパネル１は、押圧が加えられたとき、押圧の押圧荷重を正確に測定できるものとなっている。
【００５２】
なお、電荷測定用電極Ｓで検出される電荷が小さい場合には、電荷測定用電極にアンプを繋いでもよい。電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐと上記電荷が小さい場合でも、アンプで上記電荷の信号を検出することができる。
【００５３】
さらに、タッチパネル１は、上部電極１０の上にガラスやプラスチックからなる保護部材を備えていてもよい。かかる場合、上部電極１０を構成する静電容量検出電極Ｃｘは、保護部材の下面に配置されていてもよい。さらに、タッチパネル１の下部電極３０の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。
【００５４】
なお、上記では、上部電極１０にＸ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｘが配置され、中部電極２０にＹ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｙが配置されている場合について説明したが、上部電極１０に静電容量検出電極Ｃｙが配置され、中部電極２０に静電容量検出電極Ｃｘが配置されていてもよい。
【００５５】
（４）具体例３
図５は、具体例３に係る押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。図６は、上部電極の平面図である。図５に示すように、具体例３の押圧検出機能付タッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０とを備えている。
【００５６】
上部電極１０は、Ｘ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｘと、Ｙ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｙを備えている。かかる場合、図６に示すように、静電容量検出電極Cｘと、静電容量検出電極Ｃｙは、ほぼ同一平面上に配置されている。しかし、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの交点部分には、絶縁材料６０が挟み込まれ、静電容量検出電極Ｃｘと、静電容量検出電極Ｃｙは、電気的に絶縁された状態になっている。上記のように、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙが配列されることにより、押圧が加わったとき、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの交点における静電容量の変化を測定することによって、押圧位置の検出を可能としている。
【００５７】
また、図５に示すように、中部電極２０は平板状の電荷測定用電極Ｓからなり、下部電極３０は平板状の基準電位電極Ｇからなる。なお、中部電極２０と下部電極３０の間に配置される下挿入部材５０は圧電体Ｐからなる。
【００５８】
上記のように、圧電体Ｐが電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇで挟まれることによって、上記タッチパネル１に押圧が加わったときに圧電体Ｐで発生する電荷を電荷測定用電極Ｓで検出することが可能となる。従って、押圧量の検出が可能となっている。
【００５９】
また、図５に示すように、電荷測定用電極Ｓは、静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙ、および基準電位電極Ｇの間に配置されている。そのため、電荷測定用電極Ｓが、静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙおよび基準電位電極Ｇによって、上記タッチパネル１の周囲にあるノイズ（電磁波ノイズや静電気、特に入力手段からの電磁波ノイズや静電気）から保護されている。その結果、上記タッチパネル１は、押圧が加えられたとき、押圧の押圧荷重を正確に測定できるものとなっている。
【００６０】
なお、電荷測定用電極Ｓで検出される電荷が小さい場合には、電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐとよい。電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐと上記電荷が小さい場合でも、アンプで上記電荷の信号を検出することができる。
【００６１】
さらに、タッチパネル１は、上部電極１０の上にガラスやプラスチックからなる保護部材を備えていてもよい。かかる場合、図７に示すように、上部電極１０を構成する静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙ、および絶縁部材６０は、保護部材Ｂの下面に配置されていてもよい。さらに、タッチパネル１の下部電極３０の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。
【００６２】
なお、上記では、電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇが平板状の例について説明したが、電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇは、圧電体Ｐを介して重なるように配置されていれば、部分的であってもよいし、パターン化されていてもよい。
【００６３】
（５）その他の具体例
第２実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネル１のその他の具体例について、図８に示す。図８に示すように、具体例A１は、上挿入部材４０は絶縁体Ｉを備え、下挿入部材５０は圧電体Ｐを備えている。上部電極１０は、Ｘ軸方向に配列される静電容量検出電極ＣｘとＹ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｙを備えている。中部電極２０は電荷測定用電極Ｓを備え、下部電極３０は基準電位電極Ｇを備えている。なお、具体例Ａ２〜Ａ１１については、図８に示す通りである。
【００６４】
上記具体例Ａ１〜Ａ１１については、中部電極２０が電荷測定用電極Ｓを含む点において共通している。このようにタッチパネル１が構成されると、電荷測定用電極Ｓは、上部電極１０と下部電極３０に挟まれるため、タッチパネル１に押圧がかかったとき、押圧の押圧荷重を正確に測定できるものとなっている。
【００６５】
さらに、上記構成において、上部電極１０は、静電容量検出電極Ｃｘ、または静電容量検出電極Ｃｙから構成されていることが好ましい。上部電極１０が静電容量検出電極Ｃｘ、または静電容量検出電極Ｃｙから構成されていると、押圧検出機能付タッチパネルを押圧するとき、押圧手段と静電容量検出電極Ｃｘ、Ｃｙとの距離が近くなる。その結果、人とタッチパネルが接触したとき、接触によって生じる静電容量検出電極Ｃｘ,、Ｃｙ間の静電容量変化が大きくなり、位置検出の精度が向上する。
【００６６】
３． 第３実施形態
（１）押圧検出機能付タッチパネルの全体構造
図９を用いて、本発明の第３実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネルを説明する。図９は押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。図１０は、第３実施形態の具体例について示した図である。なお、第３実施形態のタッチパネルの基本的な構成は、第１実施形態と同じであるので、下記では第３実施形態に特徴的な点について説明する。
【００６７】
図９に示すように、第３実施形態の押圧検出機能付タッチパネル１は、上挿入部材４０が圧電体Ｐである点、下部挿入部材５０が絶縁体Ｉである点、上部電極１０と中部電極２０のいずれかの電極が電荷測定用電極Ｓである点に特徴を有している。このようにタッチパネル１が構成されると、タッチパネル１に押圧がかかったとき、圧電体Ｐは押圧手段Ｍの近傍に配置される。その結果、圧電体Ｐは押圧手段Ｍから押圧の力を受けやすくなるので、タッチパネル１に加えられる押圧の検出感度が向上する。
【００６８】
第３実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネル１について、静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙ、電荷測定用電極Ｓ、基準電位電極Ｇの他の配置方法については、図１０のＢ１からＢ１１に示す通りである。
【００６９】
４． 第４実施形態
（１）押圧検出機能付タッチパネルの全体構造
図１１を用いて、本発明の第４実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネルを説明する。図１１は押圧検出機能付タッチパネルの断面図である。なお、第４実施形態のタッチパネルの基本的な構成は、第１実施形態と同じであるので、下記では第４実施形態に特徴的な点について説明する。
【００７０】
図１１に示すように、第４実施形態の押圧検出機能付タッチパネル１は、上挿入部材４０が絶縁体Ｉである点、下挿入部材５０が圧電体Ｐである点、下部電極３０が電荷測定用電極Ｓである点に特徴を有している。このように構成されると、タッチパネル１の電荷測定用電極Ｓは、タッチパネル１の最下面に配置されるのでＸ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｘと、Ｙ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｙの間に配置されない。そのため、押圧手段Ｍによってタッチパネル１に押圧が加えられたとき、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙによって生成される容量結合は、電荷測定用電極Ｓから発生するノイズの影響を受けにくくなる。よって、上記タッチパネル１は、押圧がかかったとき、押圧の押圧位置を正確に測定できるものとなっている。以下では、第４実施形態の押圧検出機能付タッチパネルの具体例について説明する。
【００７１】
（２）具体例１
図１２は、具体例１に係る押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
図１２に示すように、具体例１の押圧検出機能付タッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０を備えている。
【００７２】
上部電極１０は、Ｘ軸方向に複数配置される短冊状の静電容量検出電極Ｃｘと、Ｙ軸方向に複数配置される静電容量検出電極Ｃｙを備えている。かかる場合、図６の場合と同様に、静電容量検出電極Ｃｘと、静電容量検出電極Ｃｙは、ほぼ同一平面上に配置される。しかし、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの交点部分には、絶縁材料６０が挟み込まれ、静電容量検出電極Ｃｘと、静電容量検出電極Ｃｙは、電気的に絶縁された状態になっている。上記のように、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙが配列されることにより、押圧が加わったとき、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙの交点における静電容量の変化を測定することで、正確な押圧の位置検出が可能となっている。
【００７３】
また、図１２に示すように、中部電極２０は平板状の基準電位電極Ｇを備え、下部電極３０は平板状の電荷測定用電極Ｓを備え、中部電極２０と下部電極３０の間に挟まれる下挿入部材５０は、圧電体Ｐを備えている。
【００７４】
上記のように、圧電体Ｐが電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇで挟まれることによって、タッチパネル１は、押圧が加わったときに圧電体Ｐで発生する電荷を電荷測定用電極Ｓで検出することが可能となっている。従って、タッチパネル１は、押圧が加わったとき、その押圧荷重の検出が可能となっている。
【００７５】
なお、電荷測定用電極Ｓで検出される電荷が小さい場合には、電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐとよい。電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐと上記電荷が小さい場合でも、アンプで上記電荷の信号を検出することができる。
【００７６】
また、図１２に示すように、電荷測定用電極Ｓが静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙと離れて配置されること、すなわち、電荷測定用電極Ｓが静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの間に配置されないことにより、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの間で形成される容量結合は、電荷測定用電極Ｓから発生するノイズの影響を受けにくくなっている。そのため、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの交点における静電容量の変化を測定することで、押圧が加わった位置の正確な検出が可能となっている。
【００７７】
さらに、図１２に示すように、中部電極２０が、基準電位電極Ｇから構成されることにより、下部電極３０の電荷測定用電極Ｓから発生する電磁波ノイズを中部電極２０で遮蔽することができる。その結果、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙは、上記ノイズを受けることはなくなるので、上記タッチパネル１は、押圧が加わった位置について極めて正確な検出が可能となっている。
【００７８】
なお、具体例１のタッチパネル１は、上部電極１０の上にガラスやプラスチックからなる保護部材を備えていてもよい。かかる場合、上部電極１０を構成する静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙ、および絶縁部材６０は、保護部材側の下面に配置されていてもよい。さらに、タッチパネル１の下部電極３０の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。
【００７９】
なお、上記では、電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇが平板状の例について説明したが、電荷測定用電極Ｓと基準電位電極Ｇは、圧電体Ｐを介して重なるように配置されていれば、部分的であってもよいし、パターン化されていてもよい。
【００８０】
（３）具体例２
図１３は、具体例２に係る押圧検出機能付タッチパネルの斜視分解図である。
図１３に示すように、タッチパネル１は、上部電極１０と、中部電極２０と、下部電極３０と、上挿入部材４０と、下挿入部材５０を備えている。
【００８１】
上部電極１０は、Ｘ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｘからなる。中部電極２０は、Ｙ軸方向に複数配列される短冊状の静電容量検出電極Ｃｙからなる。下部電極３０は、Ｙ軸方向に配列される短冊状の電荷測定用電極Ｓからなる。また、上挿入部材４０は絶縁体Ｉからなり、下挿入部材５０は圧電体Ｐからなる。
【００８２】
上記のように、電荷測定用電極Ｓが静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙと離れて配置されること、すなわち、電荷測定用電極Ｓが静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの間に配置されないことにより、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの間で形成される容量結合は、電荷測定用電極Ｓから発生するノイズの影響を受けにくくなっている。そのため、静電容量検出電極Ｃｘと静電容量検出電極Ｃｙとの交点における静電容量の変化を測定することで、押圧が加わった位置の正確な検出が可能となっている。
【００８３】
また、静電容量検出電極Ｃｙは、基準電位電極Ｇを兼ねていることが好ましい。静電容量検出電極Ｃｙが基準電位電極Ｇを兼ねることによって、押圧が加わったときに圧電体Ｐで発生する電荷を電荷測定用電極Ｓで検出することが可能となる。従って、上記タッチパネル１は、押圧が加わったとき押圧荷重の検出が可能となっている。
【００８４】
なお、電荷測定用電極Ｓで検出される電荷が小さい場合には、電荷測定用電極Ｓにアンプを繋いでもよい。電荷測定用電極Ｓにアンプを繋ぐと上記電荷が小さい場合でも、アンプで上記電荷の信号を検出することができる。
【００８５】
なお、押圧検出機能付タッチパネル１は、上部電極１０の上にガラスやプラスチックからなる保護部材を備えていてもよい。かかる場合、上部電極１０を構成する静電容量検出電極Ｃｘは、保護部材の下面に直接配置されていてもよい。さらに、タッチパネル１の下部電極３０の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。
【００８６】
なお、上記では、上部電極１０にＸ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｘが配置され、、中部電極２０にＹ軸方向に配列される静電容量検出電極Ｃｙが配置されている場合について説明したが、上部電極１０に静電容量検出電極Ｃｙが配置され、中部電極２０に静電容量検出電極Ｃｘが配置されていてもよい。また、電荷測定用電極Ｓは、平板状であってもよい。
【００８７】
（４）その他の具体例
第４実施形態に係る押圧検出機能付タッチパネルについて、その他の具体例を図１４に示す。上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０に配置される静電容量検出電極Ｃｘ、静電容量検出電極Ｃｙ、電荷測定用電極Ｓ、基準電位電極Ｇのその他の配置方法については、図１４に示す通りである。
【００８８】
５． その他の態様
図１５、図１６に示すように、押圧検出機能付タッチパネル１は、上挿入部材４０と下挿入部材５０との間に接着層７０を備えていてもよい。接着層７０は、図１５に示すように中部電極２０と下挿入部材５０との間に設けられるか、図１６に示すように中部電極２０と上挿入部材４０との間に設けられる。
【００８９】
図１５に示すタッチパネル１は、上挿入部材４０の上面と下面に電極が積層された両面電極付部材と、下挿入部材５０の下面に電極が積層された片面電極付部材とを接着剤を用いて貼り合わせることにより、作成されてもよい。
【００９０】
両面電極付部材は、上挿入部材４０の上面と下面にスパッタを用いてＩＴＯが積層された部材（ＤＩＴＯ）について、上記ＩＴＯをエッチングなどでパターニングして作成するとよい。上記において、上挿入部材４０の上面と下面に積層されたＩＴＯは、同時にパターニングされることが好ましい。同時にパターニングされると、上挿入部材４０の上面と下面に積層された電極の配列位置の位置精度が向上するためである。
【００９１】
片面電極付部材は、下挿入部材５０の片面にＩＴＯなどの導電部材をスパッタで積層し、上記導電部材をエッチングなどでパターニングして作成するとよい。
【００９２】
次に、図１６に示すタッチパネル１は、上挿入部材４０の上面に電極が積層された片面電極付部材と、下挿入部材５０の上面と下面に電極がそれぞれ積層された両面電極付部材とを接着剤を用いて貼り合わせることにより、作成されてもよい。なお、片面電極付部材と両面電極付部材の作成方法は、上記と同様である。
【００９３】
また、図１７、図１８に示すように、タッチパネル１について、上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０が上挿入部材４０や下挿入部材５０に直接設けられない場合は、支持部材８０、８１、８２の上に上部電極１０、中部電極２０、下部電極３０がそれぞれ積層された導電シートを接着層７１、７２、７３を介して上挿入部材４０や下挿入部材５０に貼り付けてもよい。
【００９４】
図１７に示すタッチパネル１は、上挿入部材４０の上面と下面に支持部材の上に電極が積層された導電シートが貼り付けられたものと、下挿入部材５０の下面に上記導電シートが貼り付られたものとを、貼り合わせることにより作成してもよい。上記方法によれば、上挿入部材４０や下挿入部材５０に直接電極を形成することはないので、上挿入部材４０や下挿入部材５０が熱に弱い場合であっても、これら挿入部材に電極を積層できる点で好ましい。
【００９５】
図１８に示すタッチパネル１は、上挿入部材４０の上面に上記導電シートが貼り合わされたものと、下挿入部材５０の上面と下面に上記導電シートが貼り合わされたものとを、接着剤を用いて貼り合わせることにより作成してもよい。
【００９６】
なお、上記において支持部材８０、８１、８２は、基本的にフィルム部材から構成される。しかし、支持部材８０は、ガラスなどの保護部材から構成されていてもよい。支持部材８０が、保護部材から構成されると、支持部材８０は、圧検出機能付タッチパネル１の表面保護部材としての機能と、上部電極１０の支持部材としての機能を兼ね備える。そのため、タッチパネル１は、生産性が高く、厚みの薄いタッチパネル１となる。
【００９７】
さらに、タッチパネル１の下には、液晶や有機ＥＬからなる表示部材が配置されていてもよい。かかる場合、タッチパネル１は、透明部材から構成されていることが好ましい。また、上記場合において、支持部材８２の下面には、反射防止処理が施されていることが好ましい。上記箇所に反射防止処理が施されていると、表示装置に表示される画像が視認されやすくなるためである。
【符号の説明】
【００９８】
１：押圧検出機能付タッチパネル
１０：上部電極
２０：中部電極
３０：下部電極
４０：上挿入部材
５０：下挿入部材
６０：絶縁部材
Ｃｘ：静電容量検出電極
Ｃｙ：静電容量検出電極
Ｇ：基準電位電極
Ｉ：絶縁体
Ｍ：押圧手段
Ｐ：圧電体
Ｓ：電荷測定用電極
【図１】
2015005231.tif 000003
【図２】
2015005231.tif 000004
【図３】
2015005231.tif 000005
【図４】
2015005231.tif 000006
【図５】
2015005231.tif 000007
【図６】
2015005231.tif 000008
【図７】
2015005231.tif 000009
【図８】
2015005231.tif 000010
【図９】
2015005231.tif 000011
【図１０】
2015005231.tif 000012
【図１１】
2015005231.tif 000013
【図１２】
2015005231.tif 000014
【図１３】
2015005231.tif 000015
【図１４】
2015005231.tif 000016
【図１５】
2015005231.tif 000017
【図１６】
2015005231.tif 000018
【図１７】
2015005231.tif 000019
【図１８】
2015005231.tif 000020