(57)【要約】  全体としての厚みを抑制しながら良好な検出感度が得られる押圧センサを提供する。押圧を受ける第１主面（１３）と、前記第１主面（１３）とは反対側の第２主面（１４）と、を有し、前記第１主面（１３）に沿って拡がる第１基板（２４）と、前記第２主面（１４）に沿って拡がる第２基板（２５）と、前記第１基板（２４）と前記第２基板（２５）との間に積層した圧電フィルム（２１）と、を備え、前記第１基板（２４）の厚みは、前記第２基板（２５）の厚みよりも厚い、押圧センサ（１０）。
2015159628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧を受ける第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する押圧センサであって、
前記第１主面に沿って拡がる第１基板と、
前記第２主面に沿って拡がる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に積層した圧電フィルムと、
を備え、
前記第１基板の厚みは、前記第２基板の厚みよりも厚い、
押圧センサ。
【請求項２】
前記第１基板は第１検出電極を備え、
前記第２基板は第２検出電極を備える、
請求項１に記載の押圧センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムと前記第１基板とを貼り付ける第１貼付材と、
前記圧電フィルムと前記第２基板とを貼り付ける第２貼付材と、
を更に備える請求項１または請求項２に記載の押圧センサ。
【請求項４】
前記第１貼付材は、化学反応により硬化する接着剤からなる、
請求項３に記載の押圧センサ。
【請求項５】
前記第２貼付材は、粘性を有する粘着材である、
請求項４に記載の押圧センサ。
【請求項６】
前記第１貼付材および前記第２貼付材は、粘性を有する粘着材であり、前記第１貼付材の厚みが前記第２貼付材の厚みよりも薄い、請求項３に記載の押圧センサ。
【請求項７】
前記第１基板は、リジッド基板であり、
前記第２基板は、フレキシブル基板である、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項８】
前記圧電フィルムは、互いに直交する四辺を有する平面形状であり、前記四辺に対して交差する方向に沿って配向するキラル高分子を主材料とする、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項９】
前記キラル高分子は、前記四辺に対して略４５°の方向に配向する、
請求項８に記載の押圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル等の操作面が押し込まれることを検出する押圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルを備える電子機器では、操作面でのタッチ位置を検出するだけでなく、操作面の押圧を検出する場合がある。そこで、操作面の押圧を検出することができる押圧センサがタッチパネルに付設されることがあった。押圧センサには種々の構成があるが、透光性と可撓性に優れる平膜状の圧電フィルムの両面それぞれに平膜状の検出電極を配した押圧センサが開発されている（例えば特許文献１参照。）。【０００３】
圧電フィルムは、代表的には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）を主材料とするものが知られている。また、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ：Ｐｏｌｙ-Ｌ-Ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ）やＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ：Ｐｏｌｙ-Ｄ-Ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ）などのキラル高分子を主材料とする圧電フィルムも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１２／１３７８９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような材質の圧電フィルムに対して検出電極を直接接合しようとすると、検出電極の材質によっては加熱などの処理が必要となり、圧電フィルムの圧電性などが損なわれることがあった。そこで、検出電極をフレキシブル基板に設け、フレキシブル基板を折り曲げて圧電フィルムを挟み込む構成の押圧センサを出願人は開発している。該押圧センサは、フレキシブル基板、圧電フィルム、フレキシブル基板が順に積層された積層構造となり、一方のフレキシブル基板が押圧されることによって、圧電フィルムが撓んで伸びが生じ、これにより圧電フィルムの表面に電荷が発生して検出電極に電気信号が発生する。押圧センサをこのような積層構造とすることによって、圧電フィルムと検出電極との材質の組み合わせを自由に設定できる。【０００６】
ただし、押圧センサは、積層構造とすることで厚みが厚くなってしまい、電子機器等に内蔵する際の配置制約が大きくなってしまう。そこで、フレキシブル基板として薄いものを用いることで押圧センサの厚みを薄くすることが考えられる。しかしながら、その場合には、押圧センサにおいて押圧検出の感度が劣化する傾向があり、全体としての厚みを抑制しながら良好な検出感度を得ることが難しかった。【０００７】
そこで、本発明の目的は、全体としての厚みを抑制しながら良好な検出感度が得られる押圧センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、押圧を受ける第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する押圧センサであって、前記第１主面に沿って拡がる第１基板と、前記第２主面に沿って拡がる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に積層した圧電フィルムと、を備え、前記第１基板の厚みは、前記第２基板の厚みよりも厚い。【０００９】
押圧を受けることで押圧センサが撓むと、第１基板と圧電フィルムと第２基板とのそれぞれに、第１主面や第２主面の面内方向に伸びが生じる。この際、第１基板の厚みを厚くし第２基板の厚みを薄くしておくことで、押圧センサの厚みを抑制しながら圧電フィルムに生じる伸びを大きくできる。【００１０】
前記第１基板は第１検出電極を備え、前記第２基板は第２検出電極を備えることが好ましい。これにより、圧電フィルムの圧電性を損なうことなく、圧電フィルムと検出電極との材質の組み合わせを任意に設定できる。【００１１】
前記押圧センサは、前記圧電フィルムと前記第１基板とを貼り付ける第１貼付材と、前記圧電フィルムと前記第２基板とを貼り付ける第２貼付材と、を更に備えることが好ましい。このようにすると、第１基板や第２基板を圧電フィルムに強固に貼り付けることができる。また、押圧に伴って生じる応力を、第１基板から圧電フィルムに対して効果的に伝えられる。【００１２】
前記第１貼付材は、化学反応により硬化する接着剤からなることが好ましい。これにより、押圧に伴って生じる応力を、第１基板から圧電フィルムに対して効果的に伝えられる。【００１３】
または、前記第１貼付材および前記第２貼付材は、粘性を有する粘着材であってもよい。この場合、第１貼付材の厚みが第２貼付材の厚みよりも薄いことが好ましい。このようにしても、第１基板から圧電フィルムに対して押圧により生じる応力を効果的に伝えられる。【００１４】
前記第１基板は、リジッド基板であり、前記第２基板は、フレキシブル基板であることが好ましい。リジッド基板には、紙フェノール基板、アルミナ基板、エポキシ基板、低温同時焼成セラミック基板などがあり、これらは一般的にフレキシブル基板に比べて低廉である。また、フレキシブル基板は折り曲げることが容易であり、リジッド基板をフレキシブル基板と組み合わせることにより、第１検出電極や第２検出電極の配線接続を容易化できる。【００１５】
圧電フィルムは、互いに直交する四辺を有する主面形状であり、前記四辺に対して交差する方向に沿って配向するキラル高分子を主材料とすることが好ましい。特には、前記キラル高分子は、前記四辺に対して略４５°の方向に配向することが好ましい。【００１６】
この構成のように、キラル高分子を主材料とする圧電フィルムは、フィルムの厚み方向からの押圧を検出する圧電テンソル成分（フィルムの厚み方向を第１軸とし、フィルムの延伸方向を第３軸としてｄ１４で表わされる）を有しているが、焦電性を有しておらず、検出位置での温度変化の影響を受けずに出力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、圧電フィルムの伸びを大きくできるので、押圧センサ全体としての厚みを抑制しながら良好な検出感度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る押圧センサを備える電子機器の平面図および側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る押圧センサの平面図および側面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る押圧センサの押圧時に生じる撓みと伸びを示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る押圧センサの側面断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る押圧センサの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る押圧センサについて説明する。
【００２０】
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る押圧センサ１０を内蔵する電子機器１の平面図である。図１（Ｂ）は、電子機器１の側面図である。
【００２１】
ここでの電子機器１は、スマートフォン端末であり、音楽再生や音声通信などの機能を備えている。電子機器１は、外装体２とカバーガラス３とタッチパネル４とを備えている。なお、ここでは図示していないが、電子機器１は、ＣＰＵや、記憶部、無線通信回路、画像処理回路、音声処理回路、回路基板等の、スマートフォン端末を構成するその他のハードウェアも備えている。
【００２２】
外装体２は、長さおよび幅が厚さよりも大きく、正面が開口する箱状であり、内部空間を有している。外装体２は、ＡＢＳやＰＣ等の一般的なハード系の有機素材等からなり、適宜の位置で分割可能に構成されている。カバーガラス３は、透光性を有しており、外装体２の開口部に嵌め込まれて外装体２の内部空間を閉塞している。
【００２３】
タッチパネル４は、カバーガラス３の背面側に密着した状態で貼り付けられており、外装体２の内部空間に納められている。タッチパネル４は、カバーガラス３が指等により任意の位置で押圧されると、カバーガラス３と一体的に変形する。タッチパネル４は、静電センサ５と表示部６と押圧センサ１０とを備えている。静電センサ５、表示部６、押圧センサ１０は、この記載順にカバーガラス３側から並べて配置されている。静電センサ５は、誘電体基板の両主面に静電容量検出用電極が形成された構造であり、カバーガラス３に対向し、カバーガラス３へのユーザのタッチ操作によって局所的な静電容量の変化が生じる。表示部６は、液晶ディスプレイパネル、または、有機ＥＬディスプレイパネルを備え、カバーガラス３を表示面として画像を描画する。押圧センサ１０は、ユーザの指がカバーガラス３を押圧することによりカバーガラス３と一体的に変形する。押圧センサ１０は、正面視して短冊状であり、外装体２の幅方向に延びるように配置している。なお、押圧センサ１０は、外装体２の長さ方向に延びるように配置してもよい。
【００２４】
この電子機器１は、カバーガラス３に対するユーザからのタッチ操作を静電センサ５で検出するとともに、カバーガラス３に対するユーザからの押圧操作を押圧センサ１０で検出し、各操作に対応する応答動作を行う。
【００２５】
図２（Ａ）は、押圧センサ１０の側面断面図であり、図２（Ｂ）でＡ−Ａ’として示す位置を通る断面を示している。図２（Ｂ）は、押圧センサ１０の平面図である。図２（Ｃ）は、押圧センサ１０の側面断面図であり、図２（Ｂ）でＣ−Ｃ’として示す位置を通る断面を示している。図２（Ｄ）は、押圧センサ１０の側面断面図であり、図２（Ｂ）でＤ−Ｄ’として示す位置を通る断面を示している。
【００２６】
押圧センサ１０は、配線部１１とセンサ部１２とを有している。センサ部１２は、押圧を検出するための部位であり、図２（Ｂ）中の横方向を長手方向とし縦方向を短手方向とする短冊状である。配線部１１は、センサ部１２を配線接続するための部位であり、センサ部１２の長手方向に延びる側面から図２（Ｂ）中の縦方向、即ちセンサ部１２の短手方向に延びている。
【００２７】
センサ部１２は、図２（Ａ）中の上側を向く第１主面１３と、図２（Ａ）中の下側を向く第２主面１４とを有している。該センサ部１２は、第１基板２４、第１貼付材２２、圧電フィルム２１、第２貼付材２３、および、第２基板２５を備える積層構造である。第１基板２４、第１貼付材２２、圧電フィルム２１、第２貼付材２３、および、第２基板２５は、それぞれ平膜状であり、この記載順に押圧センサ１０の厚み方向に並べて、第１主面１３から第２主面１４にかけて積層されている。
【００２８】
第１基板２４は、第１主面１３に面して設けられ、第１主面１３に沿って拡がっている。第１基板２４は、紙フェノール基板、アルミナ基板、エポキシ基板、低温同時焼成セラミック基板などのリジッド基板であり、第１検出電極２６と第１シールド電極２８とを備えている。第１シールド電極２８は、銅箔等の一般的な電極材料からなり、第１基板２４の第１主面１３側の全面を覆うように設けられている。第１シールド電極２８は、グランド電位に接続されて押圧センサ１０を電磁波からシールドする。第１検出電極２６は、銅箔等の一般的な電極材料からなり、第１基板２４の第２主面１４側の全面を覆うように設けられている。
【００２９】
第２基板２５は、第２主面１４に面して設けられ、第２主面１４に沿って拡がっている。第２基板２５は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂などからなるフレキシブル基板であり、第２検出電極２７と第２シールド電極２９とを備えている。第２シールド電極２９は、銅箔等の一般的な電極材料からなり、第２基板２５の第２主面１４側の全面を覆うように設けられている。第２シールド電極２９は、グランド電位に接続されて押圧センサ１０を電磁波からシールドする。第２検出電極２７は、銅箔等の一般的な電極材料からなり、第２基板２５の第１主面１３側の全面を覆うように設けられている。
【００３０】
第１貼付材２２は、第１基板２４の第２主面１４側の面と、圧電フィルム２１の第１主面１３側の面とのそれぞれに貼り付いており、第１基板２４と圧電フィルム２１とを貼り合わせている。第１貼付材２２は、化学反応によって液体から固体に硬化（相変化）することで貼り付く力が生じる接着剤からなる。この硬化した接着剤は、貼付材として利用できる材質のなかでは、貼り付く力が比較的強く、また、比較的硬い材質である。このように第１貼付材２２は、比較的硬い材質からなるため、押圧により生じる応力を第１基板２４から圧電フィルム２１に効果的に伝えることができる。
【００３１】
第２貼付材２３は、第２基板２５の第１主面１３側の面と、圧電フィルム２１の第２主面１４側の面とのそれぞれに貼り付いており、第２基板２５と圧電フィルム２１とを貼り合わせている。第２貼付材２３は、ここでは第１貼付材２２と同様の接着剤からなる。
【００３２】
第１貼付材２２や第２貼付材２３は、貼り付く力が比較的強い材質からなるため、第１貼付材２２や第２貼付材２３の厚みが薄くても十分な強度が得られ、第１貼付材２２や第２貼付材２３を薄くしてセンサ部１２を全体として薄く構成することができる。
【００３３】
なお、第１貼付材２２や第２貼付材２３は、化学反応によって硬化する接着剤とは別の材質であってもよい。
【００３４】
圧電フィルム２１は、ここでは圧電性を有するＰＬＬＡ（Ｌ型ポリ乳酸）からなる。圧電フィルム２１は、第１基板２４と第２基板２５との間に積層されており、第１貼付材２２または第２貼付材２３を介して、第１基板２４と第２基板２５とに貼り付けられている。ＰＬＬＡは、延伸方向を３軸方向とし、３軸方向に垂直な方向を１軸方向および２軸方向として、ｄ１４で表わされる圧電定数（ずり圧電定数）を有している。そして、圧電フィルム２１は、ＰＬＬＡの１軸方向が厚み方向となり、３軸方向（延伸方向）に対して４５°の角度をなす方向が長手方向および短手方向となるように、短冊状に切り出されている。
【００３５】
センサ部１２は、このように構成されており、第１主面１３側から厚み方向の押圧を受けて厚み方向に撓むと、その撓みによって生じた応力が、第１基板２４から第１貼付材２２を介して圧電フィルム２１に伝わり、圧電フィルム２１に長手方向の伸びが生じる。すると、圧電フィルム２１が厚み方向に分極し、圧電フィルム２１の第１主面１３側の面と第２主面１４側の面とに電荷が発生する。この電荷に対する静電誘導によって、圧電フィルム２１の長手方向の伸び量に応じた電位差が第１検出電極２６と第２検出電極２７とに発生する。
【００３６】
配線部１１は、第１基板突出部３４と、第２基板延長部３５と、接着部３６とを備えている。第１基板突出部３４は、配線電極３７を備えている。第２基板延長部３５は、配線電極３８と、配線電極３９と、を備えている。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、第１基板突出部３４は、第１基板２４からセンサ部１２の短手方向に所定の長さだけ突出している。第２基板延長部３５は、第１基板突出部３４と対向しており、第２基板２５からセンサ部１２の短手方向に第１基板突出部３４よりも長く延びている。第２基板延長部３５の図示していない端部には、ＩＣ等の電子部品や外部接続用のコネクタを搭載している。
【００３８】
図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、第１基板突出部３４は、第１基板２４と同様にリジッド基板から構成している。第２基板延長部３５は、第２基板２５と同様にフレキシブル基板から構成しており、センサ部１２と配線部１１との接続部の近傍で、第１基板突出部３４に接触するように第１主面１３側に屈曲させている。接着部３６は、屈曲させた状態の第２基板延長部３５を、第１基板突出部３４に接着させている。
【００３９】
第１基板突出部３４の配線電極３７は、センサ部１２の第１検出電極２６に一端で接続されており、第１基板突出部３４の第２主面１４側の面に他端が露出している。第２基板延長部３５の配線電極３８は、第１基板突出部３４の配線電極３７に一端が接触して、配線電極３７を介して第１検出電極２６に接続されており、第２基板延長部３５に搭載される図示していないＩＣ等の電子部品や外部接続用のコネクタに他端が接続されている。第２基板延長部３５の配線電極３９は、センサ部１２の第２検出電極２７に一端で接続されており、第２基板延長部３５に搭載される図示していない電子部品や外部接続用のコネクタに他端が接続されている。
【００４０】
配線部１１は、このように構成されており、図示していないＩＣ等の電子部品によって第１検出電極２６と第２検出電極２７との電位差を電圧に変換し、図示していない外部接続用のコネクタを介して検出信号を出力する。第２基板延長部３５を、屈曲させることが容易なフレキシブル基板で構成しているので、リジッド基板で構成される第１基板２４の第１検出電極２６への配線接続を容易に行うことができる。
【００４１】
このような構成の押圧センサ１０では、ＰＬＬＡからなる圧電フィルム２１の表面に対して、圧電性を損なわずに、銅箔からなる第１検出電極２６および第２検出電極２７を成膜することが困難である。そこで、銅箔の成膜性が良好な材質からなる第１基板２４や第２基板２５に、第１検出電極２６および第２検出電極２７となる銅箔を成膜し、第１貼付材２２または第２貼付材２３を介して圧電フィルム２１に間接的に貼り付けている。このため、銅箔とＰＬＬＡとのような組み合わせでも、圧電性を損なわずに圧電フィルム２１に第１検出電極２６や第２検出電極２７を貼り付けることができる。すなわち、第１検出電極２６および第２検出電極２７と圧電フィルム２１との材料の組み合わせを任意に設定することができる。なお、圧電フィルム２１の材質はＰＬＬＡに限られずに設定することができ、第１検出電極２６や第２検出電極２７の材質も銅箔に限られずに設定することができる。
【００４２】
また、ＰＬＬＡを主材料とする圧電フィルム２１は、ＰＬＬＡが柔軟性を有するキラル高分子ポリマーであるので、大きな変位が生じても圧電セラミックスのように破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。また、ＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有しており、分子が配向することで圧電性を有し、高分子の中でも圧電定数が非常に高い部類に属する。ＰＬＬＡは、一軸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、強誘電体に属するＰＶＤＦやＰＺＴ等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。
【００４３】
図３は、押圧によってセンサ部１２に生じる撓みと伸びについて説明する模式的な側面断面図である。図３（Ａ）には、本実施形態の押圧センサ１０における、第１基板２４を第２基板２５よりも厚くしたセンサ部１２の模式構成を示している。図３（Ｂ）には、全体の厚みや圧電フィルム２１の厚みがセンサ部１２と同じであり、第１基板２４と第２基板２５とを同じ厚みにした比較対象となるセンサ部１２’の模式構成を示している。
【００４４】
センサ部１２およびセンサ部１２’は、図１に示した電子機器１等に、第１主面１３側から厚み方向の押圧を受けるように組み込まれる。したがって、センサ部１２およびセンサ部１２’は、押圧を受けて第１主面１３が厚み方向に押し込まれる。これにより、第１基板２４と第１貼付材２２と圧電フィルム２１と第２貼付材２３と第２基板２５とが撓んで長手方向に伸びが生じる。そして圧電フィルム２１には、長手方向の伸び量に応じた電荷が生じる。
【００４５】
ここで、押圧による第１主面１３の押込み量がセンサ部１２とセンサ部１２’とで同じであり、センサ部１２の第１主面１３に生じる撓みの曲率半径Ｒ１と、センサ部１２’における第１主面１３に生じる撓みの曲率半径Ｒ１’とが同じ大きさになると仮定する。また、第１基板２４と第１貼付材２２と圧電フィルム２１と第２貼付材２３と第２基板２５とには、押込みに伴う厚みの変動が生じないものと仮定する。
【００４６】
すると、センサ部１２においては、第１基板２４を第２基板２５よりも厚くしているために、圧電フィルム２１（圧電フィルム２１における厚み方向の中心）に生じる撓みの曲率半径Ｒ２が、センサ部１２’において圧電フィルム２１（圧電フィルム２１における厚み方向の中心）に生じる撓みの曲率半径Ｒ２’よりも大きくなる。具体的には、センサ部１２における第１基板２４の厚みＤ１と、センサ部１２’における第１基板２４の厚みＤ１’との差分の大きさだけ、曲率半径Ｒ２が曲率半径Ｒ２’よりも大きくなる。圧電フィルム２１に生じる長手方向の伸びの大きさは曲率半径Ｒ２，Ｒ２’に応じたものになる。すなわち、曲率半径Ｒ２，Ｒ２’が大きいほど、圧電フィルム２１に生じる長手方向の伸びも大きくなり、曲率半径Ｒ２，Ｒ２’が小さいほど、圧電フィルム２１に生じる長手方向の伸びも小さくなる。
【００４７】
したがって、本発明の実施形態に係る押圧センサ１０によれば、第１基板２４の厚みを第２基板２５の厚みよりも厚くしたセンサ部１２を備えているので、第１基板２４と第２基板２５とで厚みが同じである比較構成よりも、押圧に伴って生じる圧電フィルム２１の撓みの曲率半径や長手方向の伸びを大きなものにできる。したがって、押圧センサ１０として良好な検出感度が得られる。また、第２基板２５の厚みが第１基板２４の厚みよりも薄いので、センサ部１２の全体としての厚みを抑制できる。
【００４８】
また、本発明の実施形態に係る押圧センサ１０によれば、センサ部１２において第２基板２５が薄くなることによって、第２基板２５が長手方向に伸びやすくなる。すると、第２基板２５が圧電フィルム２１の形状変形を拘束することが抑制（緩和）される。したがって、このことによっても圧電フィルム２１の長手方向の伸びを大きくすることができる。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る押圧センサ１０Ａにおけるセンサ部１２の側面断面図である。
【００５０】
押圧センサ１０Ａは、第１主面１３と第２主面１４とを有している。また、押圧センサ１０Ａは、第１基板２４、第１貼付材２２Ａ、圧電フィルム２１、第２貼付材２３Ａ、および、第２基板２５を備える積層構造である。第１基板２４、圧電フィルム２１、および、第２基板２５は、第１の実施形態と同様な構成である。
【００５１】
第１貼付材２２Ａおよび第２貼付材２３Ａは、ここでは厚みの異なる粘着シートとしていて、第１貼付材２２Ａの厚みは第２貼付材２３Ａの厚みよりも薄くしている。粘着シートからなる第１貼付材２２Ａおよび第２貼付材２３Ａは、濡れたままの状態で粘性による貼り付け力を有するものであり、接着剤に比べて厚み調整を精緻に行うことができるという利点を有している。
【００５２】
本実施形態の押圧センサ１０Ａは、このように粘着シートからなる第１貼付材２２Ａおよび第２貼付材２３Ａを備えており、これによって、全体としての厚みを均一にするとともに、厚みの製品バラツキを抑制している。第１貼付材２２Ａおよび第２貼付材２３Ａの厚みは、第１検出電極２６と第２検出電極２７とに生じる電位差に影響を与える因子であるため、この押圧センサ１０Ａでは、第１貼付材２２Ａおよび第２貼付材２３Ａの厚みを所定のものにして、押圧検出の特性ばらつきを抑制することができる。
【００５３】
また、粘着シートは、先の実施形態で示したような接着剤よりも柔らかい材質であるため、第２貼付材２３Ａとして粘着シートを用いることで、接着剤を用いる場合よりも、第２貼付材２３Ａが圧電フィルム２１の形状変形を拘束することが抑制される。このことによっても、圧電フィルム２１が更に長手方向に伸びやすくなる。
【００５４】
ただし、第１貼付材２２Ａも比較的柔らかい材質である粘着シートを用いているので、押圧に伴って第１基板２４から圧電フィルム２１に伝わる応力が、第１貼付材２２Ａの変形によって抑制される恐れがある。そこで、この押圧センサ１０Ａにおいては、第１貼付材２２Ａの厚みを第２貼付材２３Ａの厚みよりも薄くすることにより、第１貼付材２２Ａを介して第１基板２４から圧電フィルム２１に伝わる応力が低減されることを抑制している。これにより、本実施形態の押圧センサ１０Ａにおいては、圧電フィルム２１に生じる長手方向の伸びを大きくすることができ、押込み量の検出感度を高いものにできる。
【００５５】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る押圧センサ１０Ｂにおけるセンサ部１２の側面断面図である。
【００５６】
押圧センサ１０Ｂは、第１主面１３と第２主面１４とを有している。また、押圧センサ１０Ａは、第１基板２４、第１貼付材２２、圧電フィルム２１、第２貼付材２３Ａ、および、第２基板２５を備える積層構造である。第１基板２４、圧電フィルム２１、および、第２基板２５は、第１の実施形態と同様な構成である。
【００５７】
第１貼付材２２は、第１の実施形態と同様の接着剤からなる。第２貼付材２３Ａは、第２の実施形態と同様の粘着シートである。この構成でも、第２貼付材２３Ａに粘着シートを用いているので厚みのばらつきや特性ばらつきを抑制することができる。また、粘着シートは接着剤よりも柔らかい材質であるため、第２貼付材２３Ａが圧電フィルム２１の形状変形を拘束することが抑制される。また、接着剤は粘着シートよりも硬い材質であるため、第１貼付材２２を介して第１基板２４から圧電フィルム２１に伝わる応力が低減されることが抑制される。したがって、本実施形態の押圧センサ１０Ｂにおいても、やはり、押込み量の検出感度を高いものにできる。
【００５８】
以上の各実施形態に示したように本発明は実施できるが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に該当するならば、どのような構成であっても実施することができる。
【００５９】
例えば、図１に示した第１の実施形態において、押圧センサ１０は、平面視して電子機器１（およびカバーガラス３や、静電センサ５、表示部６等）の長手方向の中心位置に配置されている。このような位置に押圧センサ１０を配置することで、長手方向の外側の位置よりも撓みが生じやすく、より軽い押圧力に対しても押圧センサ１０による押圧検知が容易に行えるという利点がある。しかしながら、本発明の押圧センサは、この位置に配置が限定されるものではなく、異なる配置位置であっても第１の実施形態と同様に機能させることができる。
【００６０】
また、図１に示した第１の実施形態において、押圧センサ１０は１つのみ電子機器に配置されているが、本発明の押圧センサは、操作面上の異なる位置に対向させて複数配置されていてもよい。このような場合には、複数の押圧センサによる検出信号を組み合わせて利用することで、操作面上での押圧位置による押圧検知のばらつきを軽減することができる。
【００６１】
また、図１に示した第１の実施形態において、押圧センサ１０はカバーガラス３や、静電センサ５、表示部６等の長手方向と直交する方向に延びる短冊状に構成しているが、本発明の押圧センサは、このような形状に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。例えば、押圧センサの平面視した面積が表示部６等の平面視した面積と同じであり、表示部６等と外形が重なるように配置されるようにしてもよい。このような場合にも、操作面上での押圧位置による押圧検知のばらつきを軽減することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…電子機器
２…外装体
３…カバーガラス
４…タッチパネル
５…静電センサ
６…表示部
１０，１０Ａ，１０Ｂ…押圧センサ
１１…配線部
１２…センサ部
１３…第１主面
１４…第２主面
２１…圧電フィルム
２２，２２Ａ，２２Ｂ…第１貼付材
２３，２３Ａ，２３Ｂ…第２貼付材
２４…第１基板
２５…第２基板
２６…第１検出電極
２７…第２検出電極
２８…第１シールド電極
２９…第２シールド電極
３４…第１基板突出部
３５…第２基板延長部
３６…接着部
３７，３８，３９…配線電極
【図１】
2015159628.tif 000003
【図２】
2015159628.tif 000004
【図３】
2015159628.tif 000005
【図４】
2015159628.tif 000006
【図５】
2015159628.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月14日(2016.10.14)
【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】
押圧を受ける第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する押圧センサであって、
前記第１主面に沿って拡がる第１基板と、
前記第２主面に沿って拡がる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に積層した圧電フィルムと、
を備え、
前記第１基板の厚みは、前記第２基板の厚みよりも厚く、
前記第２主面は、電子機器の筐体と空間をあけて対向して配置され、
前記圧電フィルムの伸びにより発生した電荷を検出する検出電極を備えた、
押圧センサ。
【請求項２】
前記検出電極は、前記第１基板に設けられる第１検出電極と、前記第２基板に設けられる第２検出電極と、を備える、
請求項１に記載の押圧センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムと前記第１基板とを貼り付ける第１貼付材と、
前記圧電フィルムと前記第２基板とを貼り付ける第２貼付材と、
を更に備える請求項１または請求項２に記載の押圧センサ。
【請求項４】
前記第１貼付材は、化学反応により硬化する接着剤からなる、
請求項３に記載の押圧センサ。
【請求項５】
前記第２貼付材は、粘性を有する粘着材である、
請求項４に記載の押圧センサ。
【請求項６】
前記第１貼付材および前記第２貼付材は、粘性を有する粘着材であり、前記第１貼付材の厚みが前記第２貼付材の厚みよりも薄い、請求項３に記載の押圧センサ。
【請求項７】
前記第１基板は、リジッド基板であり、
前記第２基板は、フレキシブル基板である、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項８】
前記圧電フィルムは、互いに直交する四辺を有する平面形状であり、前記四辺に対して交差する方向に沿って配向するキラル高分子を主材料とする、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項９】
前記キラル高分子は、前記四辺に対して略４５°の方向に配向する、
請求項８に記載の押圧センサ。
【国際調査報告】
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2015159628.tif 000009
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