(57)【要約】  静電センサ（１１Ｄ）は、複数の静電容量検出用電極（１１Ｄ１）と絶縁性基板（１１Ｄ２）と複数の静電容量検出用電極（１１Ｄ３）と絶縁性基板（１１Ｄ４）とを有する。圧電センサ（１１Ｐ）は、押圧検出電極（１１Ｐ１）と圧電フィルム（１１Ｐ２）と複数の押圧検出電極（１１Ｐ３）と絶縁性基板（１１Ｐ４）とを有する。圧電フィルム（１１Ｐ２）は、押圧検出電極（１１Ｐ１）及び配線（Ｌ３）が形成された上面を有している。絶縁性基板（１１Ｐ４）は、複数の押圧検出電極（１１Ｐ３）及び配線（Ｌ４）が形成された上面を有している。圧電フィルム（１１Ｐ２）には、絶縁性基板（１１Ｐ４）の配線（Ｌ４）の一部を露出させる切欠き部（８９）が設けられている。圧電フィルム（１１Ｐ２）の切欠き部（８９）側の縁（９１）の内隅（９２）の法線方向（Ｈ）は、圧電フィルム（１１Ｐ２）の一軸延伸方向（９００）と一致しない。
2015098725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の法線方向は、前記圧電フィルムの一軸延伸方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の接線方向は、加熱によって前記圧電フィルムが最も大きく収縮する高収縮方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項３】
前記内隅は、Ｒ形状である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記内隅は、多角形状であり、
前記内隅の各頂点の内角は、鈍角である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記キラル高分子は、ポリ乳酸である、請求項５に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸である、請求項６に記載の圧電センサ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の圧電センサと、
前記圧電センサに貼付され、操作面への操作位置を検出するタッチセンサと、を備える、タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧操作、曲げ操作、捻り操作等を検出する圧電センサ、及び圧電センサを備えるタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作面に対する押圧を検出する圧電センサ、及び圧電センサを備えるタッチパネルが各種考案されている。例えば、特許文献１では、タッチパネルの表面上の位置情報と押圧情報とを同時に入力できるタッチパネルが開示されている。【０００３】
このタッチパネルは、圧電フィルムと検出部とを備えている。圧電フィルムは、一軸延伸しており、一軸延伸方向へ分子配向している。圧電フィルムは、電極および接続線が形成された第１主面と第１主面に対向する第２主面とを有している。圧電フィルムの第１主面に形成された電極は、接続線を介して検出部に接続されている。【０００４】
この構成では、検出部は、タッチパネルの表面に力が加えられたときに、電極に発生する電圧を検出する。これにより、検出部は、タッチパネルの表面が押圧されたことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１０／１４３５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タッチパネルは、例えば圧電フィルムの第２主面にも電極を設けるため、圧電フィルムの第２主面に貼付される第３主面と第３主面に対向する第４主面とを有し、第３主面に電極および接続線が形成された基板を備えることがある。そして、圧電フィルムには、基板に形成された接続線の一部を露出させるため、切欠き部が設けられることがある。【０００７】
この構造のタッチパネルでは、圧電フィルム及び基板のすべての接続線を同一方向に向けられるため、検出部との接続を片面接点にできるメリットがある。【０００８】
しかしながら、圧電フィルムに切欠き部を設けた場合、圧電フィルムの切欠き部側の縁の内隅からクラックが、圧電フィルムの一軸延伸方向に沿って生じるという問題が明らかとなった。【０００９】
そのため、従来の圧電センサは、クラックにより圧電フィルムが破れたり電極や接続線が断線したりする虞があった。【００１０】
そこで、本発明は、圧電フィルムにクラックが発生することを防ぐ圧電センサ及びタッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧電センサは、圧電フィルム、及び基板を備える。圧電フィルムは、第１主面と第１主面に対向する第２主面とを有し、第１主面に第１導体パターンが形成されている。また、圧電フィルムは、一軸延伸されている。基板は、圧電フィルムの第２主面に貼付される第３主面と第３主面に対向する第４主面とを有し、第３主面に第２導体パターンが形成されている。圧電フィルムには、第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられている。【００１２】
切欠き部は、次のように圧電フィルムに設ける。すなわち、圧電フィルムの切欠き部側の縁の内隅の法線方向は、圧電フィルムの一軸延伸方向と一致しない。または、圧電フィルムの切欠き部側の縁の内隅の接線方向は、加熱によって圧電フィルムが最も大きく収縮する高収縮方向と一致しない。【００１３】
この構成では、圧電フィルムの裂けやすい方向やクラックの生じやすい方向が、圧電フィルムの切欠き部側の縁の内隅の法線方向と異なっている。【００１４】
したがって、この構成によれば、圧電フィルムにクラックが発生することを防ぐことができる。【００１５】
また、本発明の圧電センサでは、内隅は、Ｒ形状であることが好ましい。【００１６】
この構成では、内隅にかかる応力が、内隅が直角形状である場合より緩和される。【００１７】
また、本発明の圧電センサでは、内隅は、多角形状であり、内隅の各頂点の内角は、鈍角であることが好ましい。【００１８】
この構成では、内隅にかかる応力が、内隅が直角形状である場合より緩和される。【００１９】
また、本発明の圧電センサでは、圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されていることが好ましい。【００２０】
この構成では、検出信号の信号レベルを、確実且つ高感度に検出することができる。【００２１】
また、本発明の圧電センサでは、キラル高分子は、ポリ乳酸であることが好ましい。【００２２】
この構成では、検出信号の信号レベルを、確実且つ高感度に検出することができる。【００２３】
また、本発明の圧電センサでは、ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸であることが好ましい。【００２４】
この構成では、検出信号の信号レベルを、確実且つ高感度に検出することができる。【００２５】
本発明のタッチパネルは、本発明の圧電センサと、本発明の圧電センサに貼付され、操作面への操作位置を検出するタッチセンサと、を備える。【００２６】
したがって、本発明のタッチパネルは、本発明の圧電センサと同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、圧電フィルムにクラックが発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチパネル１０を備える表示装置１の外観斜視図である。
【図２】図１に示すＳ−Ｓ線の断面図である。
【図３】図２に示すタッチパネル１０の分解斜視図である。
【図４】図２に示す絶縁性基板１１Ｄ２の平面図である。
【図５】図２に示す絶縁性基板１１Ｄ４の平面図である。
【図６】図２に示す圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【図７】図２に示す絶縁性基板１１Ｐ４の平面図である。
【図８】図３に示すＵ−Ｕ線の断面図である。
【図９】図１に示す表示装置１のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態の参考例に係る圧電センサ１１１Ｐの外観斜視図である。
【図１１】図１０に示すＴ−Ｔ線の断面図である。
【図１２】図１０に示す圧電センサ１１１Ｐの内隅１９２における、ヒートサイクルの回数とクラックの様子との関係を示す拡大平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る圧電センサ１１Ｐの圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【図１４】本発明の実施形態の第１比較例に係る圧電センサ２１１Ｐの圧電フィルム２１１Ｐ２の平面図である。
【図１５】本発明の実施形態の第２比較例に係る圧電センサ３１１Ｐの圧電フィルム３１１Ｐ２の平面図である。
【図１６】本発明の実施形態の第１変形例に係る圧電センサ４１１Ｐの圧電フィルム４１１Ｐ２の平面図である。
【図１７】本発明の実施形態の第２変形例に係る圧電センサ５１１Ｐの圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【図１８】本発明の実施形態の第３変形例に係る圧電センサ６１１Ｐの圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【図１９】本発明の実施形態の第４変形例に係る圧電センサ７１１Ｐの圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【図２０】本発明の実施形態の第５変形例に係る圧電センサ８１１Ｐの圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態に係るタッチパネルについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル１０を備える表示装置１の外観斜視図である。図２は、図１に示すＳ−Ｓ線の断面図である。図３は、図２に示すタッチパネル１０の分解斜視図である。図４は、図２に示す絶縁性基板１１Ｄ２の平面図である。図５は、図２に示す絶縁性基板１１Ｄ４の平面図である。図６は、図２に示す圧電フィルム１１Ｐ２の平面図である。図７は、図２に示す絶縁性基板１１Ｐ４の平面図である。図８は、図３に示すＵ−Ｕ線の断面図である。図９は、図１に示す表示装置１のブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、表示装置１は、携帯可能な程度の大きさからなる筐体１００を備える。表示装置１は、例えばタブレットやスマートフォンである。
【００３１】
筐体１００は、長さ及び幅が厚さよりも大きな直方体形状であり、天面が開口する形状からなる。筐体１００には、図１、図２に示すように、筐体１００の開口面を塞ぐよう操作板１１０が嵌め合されている。操作板１１０の一方の主面が操作面１０１となる。操作板１１０は、透光性を有する材料からなる。
【００３２】
筐体１００内には、図１、図２に示すように、操作面１０１側から、操作板１１０、静電センサ１１Ｄ、圧電センサ１１Ｐ、表示部３０、制御回路モジュール５２、及び図９に示すバッテリ７０がこの順番に配置されている。静電センサ１１Ｄ及び圧電センサ１１Ｐは、組み合わされて、タッチパネル１０を構成する。操作板１１０、静電センサ１１Ｄ、圧電センサ１１Ｐ、および表示部３０は平板状であり、それぞれの平板面が筐体１００の操作面１０１に平行になるように、筐体１００に配置されている。
【００３３】
筐体１００の底面と表示部３０との間には、回路基板（図示せず）が配置されており、当該回路基板に制御回路モジュール５２が実装されている。制御回路モジュール５２は、図９に示す、制御部２０、記憶部２１、ＲＡＭ２２、無線ＬＡＮ通信部６０、及び３Ｇ通信部６１を実現するモジュールである。
【００３４】
制御回路モジュール５２は、静電センサ１１Ｄ、圧電センサ１１Ｐ、表示部３０、及びバッテリ７０に接続されている。ここで、制御部２０は、図３に示す接続端子８０を有し、接続端子８０を介して、静電センサ１１Ｄ及び圧電センサ１１Ｐに接続されている。
【００３５】
静電センサ１１Ｄは、図２〜図５に示すように、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１と、平板状の絶縁性基板１１Ｄ２と、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３と、平板状の絶縁性基板１１Ｄ４と、を有する。
【００３６】
静電センサ１１Ｄの圧電センサ１１Ｐとは反対側の面には、操作板１１０が設けられている。操作板１１０は、絶縁性を有する材質からなる。操作板１１０は、透光性を有する材質からなる。例えば、操作板１１０には、ＰＥＴやＰＰを用いるとよい。
【００３７】
絶縁性基板１１Ｄ２は、透光性を有する材料（例えばＰＥＴ）からなる。図２〜図４に示すように、絶縁性基板１１Ｄ２は、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１及び配線Ｌ１が形成された操作面１０１側の上面と、上面に対向する下面と、を有している。
【００３８】
複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１は長尺状であり、長尺方向が第１の方向に沿う形状からなる。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１は、第１の方向に直交する第２の方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１は透光性を有する材料からなる。
【００３９】
絶縁性基板１１Ｄ４は、透光性を有する材料（例えばＰＥＴ）からなる。絶縁性基板１１Ｄ４は、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３及び配線Ｌ２が形成された操作面１０１側の上面と、上面に対向する下面と、を有している。絶縁性基板１１Ｄ４の上面には、絶縁性基板１１Ｄ２の下面が粘着剤によって貼付されている。
【００４０】
複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は長尺状であり、長尺方向が第２の方向に沿う形状からなる。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は、第１の方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は透光性を有する材料からなる。
【００４１】
圧電センサ１１Ｐは、図２、図３、図６、図７に示すように、押圧検出電極１１Ｐ１と、平膜状の圧電フィルム１１Ｐ２と、複数の押圧検出電極１１Ｐ３と、平板状の絶縁性基板１１Ｐ４と、を有する。
【００４２】
圧電フィルム１１Ｐ２は、押圧検出電極１１Ｐ１及び配線Ｌ３が形成された操作面１０１側の上面と、上面に対向する下面と、を有している。圧電フィルム１１Ｐ２の上面には、絶縁性基板１１Ｄ４の下面が粘着剤によって貼付されている。
【００４３】
なお、圧電フィルム１１Ｐ２の上面が、本発明の「第１主面」に相当する。また、圧電フィルム１１Ｐ２の下面が、本発明の「第２主面」に相当する。また、押圧検出電極１１Ｐ１及び配線Ｌ３が、本発明の「第１導体パターン」に相当する。
【００４４】
絶縁性基板１１Ｐ４は、透光性を有する材料（例えばＰＥＴ）からなる。絶縁性基板１１Ｐ４は、複数の押圧検出電極１１Ｐ３及び配線Ｌ４が形成された操作面１０１側の上面と、上面に対向する下面と、を有している。絶縁性基板１１Ｐ４の上面には、圧電フィルム１１Ｐ２の下面が粘着剤によって貼付されている。
【００４５】
なお、絶縁性基板１１Ｐ４の上面が、本発明の「第３主面」に相当する。また、絶縁性基板１１Ｐ４の下面が、本発明の「第４主面」に相当する。また、複数の押圧検出電極１１Ｐ３及び配線Ｌ４が、本発明の「第２導体パターン」に相当する。
【００４６】
ここで、図３〜図７に示すように、絶縁性基板１１Ｄ２には、絶縁性基板１１Ｄ４の配線Ｌ２の一部と圧電フィルム１１Ｐ２の配線Ｌ３の一部と絶縁性基板１１Ｐ４の配線Ｌ４の一部とを露出させる切欠き部８７が設けられている。
【００４７】
また、絶縁性基板１１Ｄ４には、圧電フィルム１１Ｐ２の配線Ｌ３の一部と絶縁性基板１１Ｐ４の配線Ｌ４の一部とを露出させる切欠き部８８が設けられている。また、圧電フィルム１１Ｐ２には、絶縁性基板１１Ｐ４の配線Ｌ４の一部を露出させる切欠き部８９が設けられている。
【００４８】
図３、図８に示すように、切欠き部８７〜８９は、階段状に形成されている。
【００４９】
なお、図６に示すように、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２の法線方向Ｈは、圧電フィルム１１Ｐ２の一軸延伸方向９００と一致しない。内隅９２は、Ｒ形状である。ここで、法線方向Ｈと一軸延伸方向９００の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。
【００５０】
また、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２の接線方向Ｓは、圧電フィルム１１Ｐ２の高収縮方向８００と一致しない。圧電フィルム１１Ｐ２において、一軸延伸方向９００と高収縮方向８００との成す角は、９０°である。圧電フィルム１１Ｐ２の高収縮方向８００とは、加熱によって圧電フィルム１１Ｐ２が最も大きく収縮する方向である。ここで、接線方向Ｓと高収縮方向８００の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。
【００５１】
例えば、圧電フィルム１１Ｐ２を−４０度の低温環境下に３０分さらした後に+８５度の高温環境下に３０分さらすヒートサイクルを１００回繰り返した場合、圧電フィルム１１Ｐ２の一軸延伸方向９００の長さは、ほとんど変化しないが、圧電フィルム１１Ｐ２の高収縮方向８００の長さは、非可逆的に約１％収縮する。
【００５２】
図３〜図７に示すように、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１は、配線Ｌ１を介して接続端子８０に接続される。複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３は、配線Ｌ２を介して接続端子８０に接続される。接続端子８０は、配線が形成されたフレキシブルプリント基板である。
【００５３】
同様に、押圧検出電極１１Ｐ１は、配線Ｌ３を介して接続端子８０に接続されている。複数の押圧検出電極１１Ｐ３は、配線Ｌ４を介して接続端子８０に接続される。
【００５４】
以上の構造のタッチパネル１０では、図３〜図７に示すように、基板１１Ｄ２、基板１１Ｄ４、圧電フィルム１１Ｐ２、及び基板１１Ｐ４のすべての配線Ｌ１〜Ｌ４を同一方向に向けられるため、接続端子８０との接続を片面接点にできるメリットがある。
【００５５】
静電センサ１１Ｄは、ユーザの指が近接したり、接触した際に生じる静電容量変化を、静電容量検出用電極１１Ｄ１，１１Ｄ３で検出し、この検出に基づく信号を操作検出信号として、配線Ｌ１、Ｌ２を介して制御回路モジュール５２へ出力する。
【００５６】
圧電センサ１１Ｐは、ユーザが圧電フィルム１１Ｐ２の平膜面を押圧することで、圧電フィルム１１Ｐ２が撓んで発生する電荷を、押圧検出電極１１Ｐ１，１１Ｐ３で検出し、この検出に基づく信号を押圧検出信号として、配線Ｌ３、Ｌ４を介して制御回路モジュール５２へ出力する。
【００５７】
なお、圧電フィルム１１Ｐ２は、圧電性を有するフィルムであればよいが、好ましくは、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、さらにはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されていることが好ましい。
【００５８】
ＰＬＬＡは、キラル高分子であり、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、圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルムの平膜面が押圧されることにより、電荷を発生する。この際、発生する電荷量は、押圧により平膜面が、当該平膜面に直交する方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
【００５９】
したがって、ＰＬＬＡを用いることで、押圧による変位を確実且つ高感度に検出することができる。すなわち、押圧を確実に検出し、押圧量を高感度に検出することができる。
【００６０】
なお、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出来る。
【００６１】
例えばある方向をＸ軸としてＸ軸方向に８倍、Ｘ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およそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合とほぼ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ため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことができる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。したがって、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。
【００６４】
このような一軸延伸処理された圧電フィルム１１Ｐ２は、図２、図３、図６に示すように、筐体１００の側面に沿った直交二方向に対して、一軸延伸方向９００が略４５°の角度を成すように、筐体１００に配置されることが好ましい。このような配置を行うことで、より高感度に変位を検出できる。したがって、押圧および押圧量をより高感度に検出することができる。
【００６５】
押圧検出電極１１Ｐ１，１１Ｐ３は、図２、図３、図６、図７に示すように、ポリチオフェンやポリアニリンを主成分とする有機電極、ＩＴＯ、ＺｎＯ、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン等の無機電極のいずれかを用いるのが好適である。これらの材料を用いることで、透光性の高い導体パターンを形成できる。
【００６６】
図１、図２に示すように、筐体１００の内部におけるタッチパネル１０の他方の主面には、表示部３０が配置されている。表示部３０は、所謂フラットディスプレイからなり、ここでは、具体的に液晶表示素子からなる。
【００６７】
表示部３０は、液晶パネル３０１、表面偏光板３０２、裏面偏光板３０３、バックライト３０４を備える。表面偏光板３０２と裏面偏光板３０３は、液晶パネル３０１を挟むように配置されている。バックライト３０４は、裏面偏光板３０３を挟んで、液晶パネル３０１と反対側に配置されている。
【００６８】
次に、図９に示すように、表示装置１は、タッチパネル１０、制御部２０、記憶部２１、ＲＡＭ２２、表示部３０、無線ＬＡＮ通信部６０、３Ｇ通信部６１、及びバッテリ７０を備える。
【００６９】
記憶部２１は、例えばフラッシュメモリで構成されている。記憶部２１は、表示装置１の各部の制御方法が記述された制御プログラムを保存する。
【００７０】
制御部２０は、例えばＣＰＵで構成されている。また、制御部２０は、現在時刻や現在日を計時するタイマー回路を有している。制御部２０は、記憶部２１に保存されている制御プログラムに従って、表示装置１の各部の動作を制御する。制御部２０は、当該制御プログラムで処理されるデータをＲＡＭ２２に展開する。
【００７１】
タッチパネル１０は、圧電センサ１１Ｐ及び静電センサ１１Ｄを有する。
【００７２】
圧電センサ１１Ｐは、操作面１０１が押圧されると、押圧量（押圧力）に応じた信号レベルＤＳｐの押圧検出信号を生成する。圧電センサ１１Ｐは、押圧検出信号を制御部２０へ出力する。
【００７３】
静電センサ１１Ｄは、静電容量センサであり、タッチパネル１０の各電極の検出容量の値を示す操作検出信号を生成する。操作検出信号の信号レベルＤＳｄは、ユーザの指が静電センサ１１Ｄに近接もしくは接触した際に生じる静電容量の変化量に依存している。静電センサ１１Ｄは、生成した操作検出信号を制御部２０へ出力する。
【００７４】
制御部２０は、静電センサ１１Ｄから出力された操作検出信号の信号レベルＤＳｄが所定閾値よりも大きいことを検出すると、その操作検出信号から操作位置を取得する。
【００７５】
制御部２０は、押圧検出信号と操作検出信号とに基づいて、操作入力内容を決定する。この際、制御部２０は、記憶部２１を操作入力内容の判断処理用の記憶領域として用いる。制御部２０は、決定した操作入力内容に基づく画像データを生成し、表示部３０へ出力する。
【００７６】
表示部３０は、画像データに基づいて操作面１０１に画像を表示する。
【００７７】
無線ＬＡＮ通信部６０及び３Ｇ通信部６１は、不図示のアンテナを有している。無線ＬＡＮ通信部６０は、インターネットに接続された無線ＬＡＮルータを介してサーバ装置（不図示）と通信する。３Ｇ通信部６１は、携帯電話網に接続された基地局を介してサーバ装置（不図示）と通信する。
【００７８】
バッテリ７０は、表示装置１の各部に対してＤＣ動作電源の供給を行う。
【００７９】
次に、本発明の実施形態の参考例に係る圧電センサ１１１Ｐについて説明する。
【００８０】
図１０は、本発明の実施形態の参考例に係る圧電センサ１１１Ｐの外観斜視図である。図１１は、図１０に示すＴ−Ｔ線の断面図である。この圧電センサ１１１Ｐと図２〜図７に示す圧電センサ１１Ｐとが相違する点は、形状と積層数である。その他の点に関しては、同じであるため、説明を省略する。なお、図１０は、説明の便宜上、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３の図示を省略している。
【００８１】
図１０に示すように、圧電センサ１１１Ｐの１辺の中央部には、１つの切欠き部１８６が形成されている。そのため、圧電センサ１１１Ｐは、２つのＲ形状の内隅１９１〜１９２を有する。
【００８２】
図１１に示すように、圧電センサ１１１Ｐは、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ３と、絶縁性基板１１１Ｄ４と、押圧検出電極１１Ｐ１と、平膜状の圧電フィルム１１１Ｐ２と、複数の押圧検出電極１１Ｐ３と、平板状の絶縁性基板１１１Ｐ４と、を有する。圧電センサ１１１Ｐは、図２〜図７に示す圧電センサ１１Ｐと異なり、複数の静電容量検出用電極１１Ｄ１及び絶縁性基板１１Ｄ２を有さない。
【００８３】
なお、絶縁性基板１１１Ｄ４と絶縁性基板１１Ｄ４とが異なる点は形状であり、その他の点については同じである。また、圧電フィルム１１１Ｐ２と圧電フィルム１１Ｐ２とが異なる点は形状であり、その他の点については同じである。また、絶縁性基板１１１Ｐ４と絶縁性基板１１Ｐ４とが異なる点は形状であり、その他の点については同じである。
【００８４】
ここで、圧電フィルム１１１Ｐ２は、図１０に示すように、一軸延伸方向９０５へ一軸延伸されている。そして、内隅１９２の法線方向は、圧電フィルム１１１Ｐ２の一軸延伸方向９０５と一致する。内隅１９１の法線方向は、圧電フィルム１１１Ｐ２の一軸延伸方向９０５と一致しない。なお、内隅１９１の法線方向と一軸延伸方向９０５の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。
【００８５】
また、内隅１９２の接線方向は、圧電フィルム１１１Ｐ２の高収縮方向８０５と一致する。内隅１９１の接線方向は、圧電フィルム１１１Ｐ２の高収縮方向８０５と一致しない。なお、内隅１９１の接線方向Ｓと高収縮方向８０５の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。
【００８６】
以下、本発明の実施形態の参考例に係る圧電センサ１１１Ｐに対してヒートサイクル試験を行った結果を検証する。
【００８７】
図１２は、図１０に示す圧電センサ１１１Ｐの内隅１９２における、ヒートサイクルの回数（ｃｙｃ）とクラックの様子との関係を示す拡大平面図である。図１２は、圧電センサ１１１Ｐを−４０度の低温環境下に３０分さらした後に+８５度の高温環境下に３０分さらすヒートサイクルを複数回繰り返した条件で、圧電センサ１１１Ｐの内隅１９２を撮影した実験結果を示している。
【００８８】
実験により、圧電センサ１１１Ｐの内隅１９２では、ヒートサイクルを繰り返すにつれて、クラックＣが成長することが明らかとなった。
【００８９】
一方、圧電センサ１１１Ｐの内隅１９１は、圧電センサ１１１Ｐの内隅１９２と異なり、ヒートサイクルを繰り返しても、クラックが発生しないことが明らかとなった。
【００９０】
上記のような結果となった理由は、一軸延伸のＰＬＬＡが、一軸延伸方向９０５に伸びきり鎖を形成しているため、一軸延伸方向９０５に沿って裂けやすい性質を有しているためであると考えられる。
【００９１】
また、上記のような結果となったもう１つの理由は、曲げ検出や押圧検出のためには一軸延伸方向９０５が４５°を向くように圧電フィルム１１１Ｐ２を配置する必要があるが、前述したように圧電フィルム１１１Ｐ２では一軸延伸方向９０５と高収縮方向８０５において熱収縮率が異なっていることから、圧電フィルム１１１Ｐ２の高収縮方向８０５の収縮が粘着剤によって抑制され、圧電フィルム１１１Ｐ２の内隅１９２から一軸延伸方向９０５に沿って大きな応力がかかるためであると考えられる。
【００９２】
以上の検証を踏まえて、本発明の実施形態に係る圧電センサ１１Ｐと、本発明の実施形態の第１比較例に係る圧電センサ２１１Ｐ及び本発明の実施形態の第２比較例に係る圧電センサ３１１Ｐと、を比較する。
【００９３】
図１３は、本発明の実施形態に係る圧電センサ１１Ｐの平面図である。図１４は、本発明の実施形態の第１比較例に係る圧電センサ２１１Ｐの平面図である。図１５は、本発明の実施形態の第２比較例に係る圧電センサ３１１Ｐの平面図である。
【００９４】
ここで、圧電センサ２１１Ｐが圧電センサ１１Ｐと相違する点は、切欠き部２８９の形成箇所であり、その他の点に関しては同じである。また、圧電センサ３１１Ｐが圧電センサ１１Ｐと相違する点は、一軸延伸方向９０１と高収縮方向８０１であり、その他の点に関しては同じである。
【００９５】
なお、図１３〜図１５に示す圧電センサ１１Ｐ、圧電センサ２１１Ｐ、圧電センサ３１１Ｐのそれぞれの下方には、クラックが発生するか否かを示す文字（ＯＫ又はＮＧ）が示されている。
【００９６】
図１３に示すように、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２の法線方向Ｈは、圧電フィルム１１Ｐ２の一軸延伸方向９００と一致しない。また、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２の接線方向Ｓは、圧電フィルム１１Ｐ２の高収縮方向８００と一致しない。
なお、内隅９２の法線方向Ｈと一軸延伸方向９００の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。また、内隅９２の接線方向Ｓと高収縮方向８００の角度差が直交するように形成することが最も好ましいが、少なくとも４５°以上離れていることで本件の効果を得ることが出来る。
【００９７】
すなわち、圧電フィルム１１Ｐ２の裂けやすい方向やクラックの生じやすい方向が、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２の法線方向Ｈと異なっている。そのため、圧電フィルム１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁９１の内隅９２には、クラックが発生しない。
【００９８】
一方、図１４に示すように、圧電フィルム２１１Ｐ２の切欠き部２８９側の縁２９１の内隅２９２の法線方向Ｈは、圧電フィルム２１１Ｐ２の一軸延伸方向９００と一致している。また、圧電フィルム２１１Ｐ２の切欠き部２８９側の縁２９１の内隅２９２の接線方向Ｓは、圧電フィルム２１１Ｐ２の高収縮方向８００と一致している。
【００９９】
すなわち、圧電フィルム２１１Ｐ２の裂けやすい方向やクラックの生じやすい方向が、圧電フィルム２１１Ｐ２の切欠き部２８９側の縁２９１の内隅２９２の法線方向Ｈと同じである。そのため、圧電フィルム２１１Ｐ２の切欠き部２８９側の縁２９１の内隅２９２からクラックが、圧電フィルム２１１Ｐ２の一軸延伸方向９００に沿って生じる。
【０１００】
同様に、図１５に示すように、圧電フィルム３１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁３９１の内隅３９２の法線方向Ｈは、圧電フィルム３１１Ｐ２の一軸延伸方向９０１と一致している。また、圧電フィルム３１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁３９１の内隅３９２の接線方向Ｓは、圧電フィルム３１１Ｐ２の高収縮方向８０１と一致している。
【０１０１】
すなわち、圧電フィルム３１１Ｐ２の裂けやすい方向やクラックの生じやすい方向が、圧電フィルム３１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁３９１の内隅３９２の法線方向Ｈと同じである。そのため、圧電フィルム３１１Ｐ２の切欠き部８９側の縁３９１の内隅３９２からクラックが、圧電フィルム３１１Ｐ２の一軸延伸方向９０１に沿って生じる。
【０１０２】
したがって、本実施形態の圧電センサ１１Ｐによれば、圧電フィルム１１Ｐ２にクラックが発生することを防ぐことができる。
【０１０３】
また、本実施形態の圧電センサ１１Ｐの内隅９２はＲ形状であるため、内隅９２にかかる応力が、内隅９２が直角形状である場合より緩和される。
【０１０４】
また、図３、図８に示すように切欠き部８７〜８９が階段状に形成されている。そのため、絶縁性基板１１Ｐ４は圧電フィルム１１Ｐ２の土台となり、圧電フィルム１１Ｐ２は絶縁性基板１１Ｄ４の土台となっている。このような土台構造を形成することによって接続端子８０の接続等による圧電フィルム１１Ｐ２への負荷が軽減する。そのため、圧電フィルム１１Ｐ２におけるクラックの発生をより軽減することができる。
【０１０５】
なお、前記実施形態では、圧電フィルム１１Ｐ２の平面形状は長方形状であるが、これに限るものではない。実施の際、圧電フィルムの平面形状は、正方形状、円形状、台形状、平行四辺形状、四角形以上の多角形状、楕円形状、長円形状等、他の平面形状であってもよい。
【０１０６】
また、前記実施形態では、圧電フィルム１１Ｐ２は、Ｒ形状の内隅９２を有しているが、これに限るものではない。実施の際、図１６に示すように、圧電フィルム４１１Ｐ２は、多角形状の内隅４９２を有し、内隅４９２の各頂点の内角は、鈍角であってもよい。この構成では、内隅４９２にかかる応力が、内隅４９２が直角形状である場合より緩和される。
【０１０７】
また、前記実施形態では、圧電フィルム１１Ｐ２の上面には絶縁性基板１１Ｄ４の下面が粘着剤によって貼付されているが、これに限るものではない。例えば図１７〜図１９に示す粘着剤の塗布領域５０１〜５０３のように、圧電フィルム１１Ｐ２の上面における切欠き部８９の周辺には粘着剤が塗布されないようにすることが好ましい。
【０１０８】
これにより、圧電センサ５１１Ｐ〜７１１Ｐは、切欠き部８９にかかる負荷を軽減することができる。そのため、圧電センサ５１１Ｐ〜７１１Ｐは、圧電フィルム１１Ｐにおけるクラックの発生をより軽減することができる。なお、図１７〜図１９は、圧電フィルム１１Ｐ２の上面において、粘着剤が塗布されていない余白領域Ｓ１〜Ｓ３を示している。
【０１０９】
また、図１９に示すように、縁９１から塗布領域５０３までの幅Ｗ１をその他の辺から塗布領域５０３までの幅Ｗ２よりも広くすることが好ましい。これにより、製造時に仮に粘着剤を塗布する領域が塗布領域５０３からズレたとしても、圧電センサ７１１Ｐは、粘着剤の塗布バラつきを吸収できる。
【０１１０】
ここで、粘着剤が圧電フィルム１１Ｐ２の外縁からはみ出た圧電フィルム１１Ｐ２を不良品と判定すれば、切欠き部８９が粘着剤で固められた圧電センサ７１１Ｐが良品として製造されることを防止できる。
【０１１１】
また、図２０に示すように、切欠き部８９を取り囲む第１塗布領域５０５に弾性率の低い粘着剤を塗布し、第１塗布領域５０５以外の第２塗布領域５０４に弾性率の高い粘着剤を塗布することも好ましい。これにより、圧電センサ８１１Ｐは、切欠き部８９にかかる負荷を軽減することができる。そのため、圧電センサ８１１Ｐは、圧電フィルム１１Ｐにおけるクラックの発生をより軽減することができる。
【０１１２】
最後に、前記各実施形態の説明は、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、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味およ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】
【０１１３】
Ｃ…クラック
Ｈ…法線方向
Ｓ…接線方向
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…配線
１…表示装置
１０…タッチパネル
１１Ｄ…静電センサ
１１Ｄ１…静電容量検出用電極
１１Ｄ２…絶縁性基板
１１Ｄ３…静電容量検出用電極
１１Ｄ４…絶縁性基板
１１Ｐ…圧電センサ
１１Ｐ１…押圧検出電極
１１Ｐ２…圧電フィルム
１１Ｐ３…押圧検出電極
１１Ｐ４…絶縁性基板
２０…制御部
２１…記憶部
２２…ＲＡＭ
３０…表示部
５２…制御回路モジュール
６０…無線ＬＡＮ通信部
６１…通信部
７０…バッテリ
８０…接続端子
８９…切欠き部
９１…縁
９２…内隅
１００…筐体
１０１…操作面
１１０…操作板
１１１Ｄ４…絶縁性基板
１１１Ｐ…圧電センサ
１１１Ｐ２…圧電フィルム
１１１Ｐ４…絶縁性基板
１８６…切欠き部
１９１、１９２…内隅
２１１Ｐ…圧電センサ
２１１Ｐ２…圧電フィルム
２８９…切欠き部
２９１…縁
２９２…内隅
３０１…液晶パネル
３０２…表面偏光板
３０３…裏面偏光板
３０４…バックライト
３１１Ｐ…圧電センサ
３１１Ｐ２…圧電フィルム
３９１…縁
３９２…内隅
４１１Ｐ…圧電センサ
４１１Ｐ２…圧電フィルム
４８９…切欠き部
４９１…縁
４９２…内隅
５０１〜５０５…塗布領域
５１１Ｐ、６１１Ｐ、７１１Ｐ、８１１Ｐ…圧電センサ
８００、８０１、８０５…高収縮方向
９００、９０１、９０５…一軸延伸方向
【図１】
2015098725.tif 000003
【図２】
2015098725.tif 000004
【図３】
2015098725.tif 000005
【図４】
2015098725.tif 000006
【図５】
2015098725.tif 000007
【図６】
2015098725.tif 000008
【図７】
2015098725.tif 000009
【図８】
2015098725.tif 000010
【図９】
2015098725.tif 000011
【図１０】
2015098725.tif 000012
【図１１】
2015098725.tif 000013
【図１２】
2015098725.tif 000014
【図１３】
2015098725.tif 000015
【図１４】
2015098725.tif 000016
【図１５】
2015098725.tif 000017
【図１６】
2015098725.tif 000018
【図１７】
2015098725.tif 000019
【図１８】
2015098725.tif 000020
【図１９】
2015098725.tif 000021
【図２０】
2015098725.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【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主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の法線方向は、前記圧電フィルムの一軸延伸方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の接線方向は、加熱によって前記圧電フィルムが最も大きく収縮する高収縮方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の法線方向と、前記圧電フィルムの一軸延伸方向と、の角度差は少なくとも４５°以上離れている、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記切欠き部は前記圧電フィルムの角部に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記内隅は、Ｒ形状である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記内隅は、多角形状であり、
前記内隅の各頂点の内角は、鈍角である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項８】
前記キラル高分子は、ポリ乳酸である、請求項７に記載の圧電センサ。
【請求項９】
前記ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸である、請求項８に記載の圧電センサ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の圧電センサと、
前記圧電センサに貼付され、操作面への操作位置を検出するタッチセンサと、を備える、タッチパネル。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月26日(2016.10.26)
【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主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の全ての内隅の法線方向は、前記圧電フィルムの一軸延伸方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有し、前記第１主面に第１導体パターンが形成され、一軸延伸された圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの前記第２主面に貼付される第３主面と前記第３主面に対向する第４主面とを有し、前記第３主面に第２導体パターンが形成された基板と、を備え、
前記圧電フィルムには、前記第２導体パターンの一部を露出させる切欠き部が設けられ、
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の全ての内隅の接線方向は、加熱によって前記圧電フィルムが最も大きく収縮する高収縮方向と一致しない、圧電センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムの前記切欠き部側の縁の内隅の法線方向と、前記圧電フィルムの一軸延伸方向と、の角度差は少なくとも４５°以上離れている、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記切欠き部は前記圧電フィルムの角部に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記内隅は、Ｒ形状である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記内隅は、多角形状であり、
前記内隅の各頂点の内角は、鈍角である、請求項１または請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項８】
前記キラル高分子は、ポリ乳酸である、請求項７に記載の圧電センサ。
【請求項９】
前記ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸である、請求項８に記載の圧電センサ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の圧電センサと、
前記圧電センサに貼付され、操作面への操作位置を検出するタッチセンサと、を備える、タッチパネル。
【国際調査報告】
2015098725.tif 000023
2015098725.tif 000024