(57)【要約】  開口（１１）を形成する筐体（１０）と、両主面に電極が形成され、開口（１１）を覆うように筐体（１０）に設けられた圧電フィルム（２０）とを備え、開口（１１）と重なる圧電フィルム（２０）の領域を操作領域として、押圧操作を受け付けるタッチパネル（１）において、開口（１１）は、Ｘ方向及びＹ方向におけるそれぞれの長さが異なる形状を有し、圧電フィルム（２０）は、正方形状又は円形状であり、ポリ乳酸を含み、一軸方向に延伸され、その一軸方向がＸ方向及びＹ方向から４５度の角度を成す方向となるよう、圧電フィルム（２０）に設けられている。これにより、押圧位置に関係なく、発生する電荷がキャンセルされないようにして、押圧を検出できるタッチパネル及び電子機器を提供する。
2016027818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形の開口部を形成する枠体と、
前記開口部を覆うように形成されるプレートと、
両主面に電極が形成され、前記プレートに着接された圧電フィルムと、
を備え、
前記圧電フィルムは一軸方向に延伸され、
前記開口部は、
前記多角形の中心点を通り、前記一軸方向と４５度を成す方向に延びる仮想線の距離と、前記中心点を通り、前記一軸方向と−４５度を成す方向に延びる仮想線の距離とが異なる形状である、
押圧センサ。
【請求項２】
開口部を形成する枠体と、
前記開口部を覆うように形成されるプレートと、
両主面に電極が形成され、前記プレートに着接された圧電フィルムと、
を備え、
前記圧電フィルムは一軸方向に延伸され、
前記開口部は楕円であり、
前記圧電フィルムの前記一軸方向は前記楕円の長軸と４５度をなす方向である、
押圧センサ。
【請求項３】
前記圧電フィルムは、キラル高分子からなることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の押圧センサ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の押圧センサを備え、
前記押圧センサは、
前記圧電フィルムに生じる電位差により前記電極から出力される押圧量検出信号を出力し、
前記押圧センサからの押圧量検出信号から押圧量を検出する検出部、をさらに備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電フィルムを備える押圧センサ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧電フィルムを用いて、タッチ位置と押し込み量を検出するタッチパネルが開示されている。特許文献１に記載のタッチパネルでは、圧電フィルムに、一軸方向へ延伸処理を行ったポリ乳酸（ＰＬＬＡ）が用いられている。このＰＬＬＡに対して押圧が加えられると、ＰＬＬＡには平面の法線方向に歪みが生じる。この歪みにより、ＰＬＬＡには、延伸方向に対して４５度の方向に圧縮又は伸長の力が加えられ、それによって正負の電荷が発生する。そして、発生した電荷量による電位差から信号を検出することで、ＰＬＬＡへの押圧力が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０２１８３５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
縦方向と横方向とで長さが異なるＰＬＬＡが、これに準ずる形状のプレートに貼りつけられ、このプレートの四辺を固定された状態で押圧された場合、ＰＬＬＡには縦方向と横方向とで異なる歪みが生じる。この場合、発生する正と負との電荷量は異なるため、電荷がキャンセルされることがほとんどなく、押圧力を検出できる。しかしながら、ＰＬＬＡが正方形又は円形で、貼り付けられているプレートもこれに準ずる形状である場合、押圧位置によっては、ＰＬＬＡには各方向に対して均等に歪みが生じ、発生する正と負との電荷量が等しくなることがある。この場合、発生した正と負との電荷がキャンセルされる。その結果、ＰＬＬＡから信号を検出できず、ＰＬＬＡへの押圧力を検出できないといった
問題がある。【０００５】
そこで、本発明の目的は、押圧位置に関係なく、発生する電荷がキャンセルされないようにして、押圧を検出できる押圧センサ及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る押圧センサは、多角形の開口部を形成する枠体と、前記開口部を覆うように形成されるプレートと、両主面に電極が形成され、前記プレートに着接された圧電フィルムと、を備え、前記圧電フィルムは一軸方向に延伸され、前記開口部は、前記多角形の中心点を通り、前記一軸方向と４５度を成す方向に延びる仮想線の距離と、前記中心点を通り、前記一軸方向と−４５度を成す方向に延びる仮想線の距離とが異なる形状であることを特徴とする。【０００７】
この構成では、圧電フィルムが変形させられる領域の形状（正方形又は正多角形）にかかわらず、押圧操作を受け付ける操作領域は非正方形又は非正多角形となる。この場合、操作領域が押圧されると、押圧位置に関係なく圧電フィルムに生じる歪みは方向毎に異なる。このため、押圧により圧電フィルムに発生する正と負との電荷量も異なり、正と負との電荷が互いに相殺（キャンセル）することがない。この結果、発生した電荷によって圧電フィルムからの信号を検出できる。これにより、押圧位置に関係なく、プレートへの押圧を検出できる。なお、プレートは透明性を有する必要がある場合はガラス基板やＰＥＴ又はＰＣ、透明性を有する必要が無い場合はガラエポキシ基板又は薄い金属板であってもよい。金属板の場合は圧電フィルムに形成する電極とは絶縁しておく必要がある。また、プレートはタッチパネル又は液晶パネルでもよい。【０００８】
本発明に係る押圧センサは、開口部を形成する枠体と、前記開口部を覆うように形成されるプレートと、両主面に電極が形成され、前記プレートに着接された圧電フィルムと、を備え、前記開口部は楕円であり、前記圧電フィルムの延伸軸は前記楕円の長軸と４５度をなす方向であることを特徴とする。【０００９】
この構成では、圧電フィルムが変形させられる領域にかかわらず、押圧操作を受け付ける操作領域は楕円形となる。この場合、操作領域が押圧されると、押圧位置に関係なく圧電フィルムに生じる歪みは方向毎に異なる。このため、押圧により圧電フィルムに発生する正と負との電荷量も異なり、正と負との電荷が互いに相殺（キャンセル）することがない。この結果、発生した電荷によって圧電フィルムからの信号を検出できる。これにより、押圧位置に関係なく、タッチパネルへの押圧を検出できる。【００１０】
前記圧電フィルムは、キラル高分子からなることが好ましい。【００１１】
例えば、キラル高分子はポリ乳酸又はＬ型ポリ乳酸である。そして、圧電フィルムにＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いた場合、ユーザの指の体温が圧電フィルムに伝わって、圧電フィルムによる検出に影響を及ぼすおそれがあるが、焦電性がないポリ乳酸を用いることで、圧電フィルムによる押圧の検出を精度よく行える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、押圧位置に関係なく、押圧により圧電フィルムに発生する正と負との電荷が互いにキャンセルすることなく、圧電フィルムから信号を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るタッチパネルの外観平面図及び正面図
【図２】図１に示すII−II線における断面図
【図３】図１に示すIII−III線における断面図
【図４】演算回路モジュールの構成を示すブロック図
【図５】（Ａ）は、正方形状の操作領域に対し押圧したときに圧電フィルムに生じる歪み成分を示す図、（Ｂ）は押圧時における圧電フィルムの発生電位の分布図
【図６】開口の形状及び圧電フィルムに生じる歪み成分を説明するための図
【図７】（Ａ）は、実施形態に係る圧電フィルムの押圧時の発生電位の分布図、（Ｂ）は、実施形態との対比のために、操作領域を正方形状とした場合における圧電フィルムの発生電位の分布図
【図８】（Ａ）は操作領域の押圧位置を示す図、（Ｂ）は、操作領域が非正方形状である場合の圧電フィルムからの出力電圧を示す図、（Ｃ）は、操作領域が正方形状である場合の圧電フィルムからの出力電圧を示す図
【図９】圧電フィルムが覆う開口の形状の別の例を示す図
【図１０】圧電フィルムが覆う開口の形状の別の例を示す図
【図１１】圧電フィルムが覆う開口の形状の別の例を示す図
【図１２】Ｙ方向を一軸延伸方向とした圧電フィルムが覆う開口の形状の例を示す図
【図１３】円形状とした圧電フィルムが覆う開口の形状の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る「押圧センサ」を備えた「電子機器」について、タッチパネルを例に挙げて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るタッチパネルの外観平面図及び正面図である。図２は、図１に示すII−II線における断面図である。図３は、図１に示すIII−III線における断面図である。
【００１６】
タッチパネル１は略直方体形状の筐体１０を備える。以下では、筐体１０の幅方向（横方向）をＸ方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向として説明する。本実施形態の説明では、筐体１０のＸ方向の長さと筐体１０のＹ方向の長さとは同じ、すなわち、筐体１０は平面視で正方形状である。以下では、筐体１０の正方形状の面を操作面と言う。筐体１０は、本発明に係る「枠体」に相当する。Ｘ方向は本発明に係る「第１方向」に相当し、Ｙ方向は本発明に係る「第２方向」に相当する。
【００１７】
筐体１０の操作面には開口１１が形成されている。本実施形態では、開口１１は、外側に円弧状に膨れたＸ方向に沿った二辺と、内側に円弧状に窪んだＹ方向に沿った二辺とからなる四角形状である。この開口１１のＸ方向における最短の長さＴ１は、Ｙ方向における最短の長さＴ２よりも短い。
【００１８】
より詳しくは、開口１１の中心点を通り、Ｘ方向に延びる線を仮想した場合、この線の長さはＴ１である。また、開口１１の中心点を通り、Ｙ方向に延びる線を仮想した場合、この線の長さはＴ２である。そして、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成り立つ。
【００１９】
筐体１０には、開口１１を覆うように平膜状の圧電フィルム２０が設けられている。なお、図では筐体１０に圧電フィルム２０を貼り付けた構成を示しているが、詳しくは、筐体１０にプレートが貼りつけられ、このプレートに圧電フィルム２０が着接されている。プレートは、透明性を有する必要がある場合はガラス基板やＰＥＴ又はＰＣであってもよく、透明性を有する必要が無い場合はガラエポキシ基板又は薄い金属板であってもよい。金属板の場合は圧電フィルム２０に形成する電極とは絶縁しておく必要がある。圧電フィルム２０の両主面には、主面の略全面を覆うように電極２１，２２が形成されている。そして、圧電フィルム２０は、電極２２を筐体１０側にして設けられている。圧電フィルム２０は、平面視で筐体１０の面と同様、正方形状であって、開口１１を囲う操作面の枠部分に両面テープ又は接着剤などにより貼り付けられている。この両面テープ等は、透明であってもよいし、非透明であってもよい。
【００２０】
なお、図１では、電極２１，２２の図示は省略している。また、本実施形態では、圧電フィルム２０及び電極２１，２２は非透過部材であって、図１の平面視図は透視図としていて、開口１１を破線で示している。
【００２１】
圧電フィルム２０は、開口１１と重なる領域が操作領域となり、例えばユーザの指による押圧操作を受け付ける。この圧電フィルム２０には、圧電フィルム２０を覆うように樹脂製の保護カバー４０が設けられている。ユーザは、この保護カバー４０越しに操作領域を押圧し、圧電フィルム２０は、保護カバー４０を介して、ユーザによる操作を受け付ける。
【００２２】
圧電フィルム２０はキラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子として、本実施形態では、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を用いている。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて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２０の平板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、押圧量により平板面が当該平板面に直交する方向へ変位する変位量に依存する。
【００２３】
本実施形態では、筐体１０に設けられた圧電フィルム２０（ＰＬＬＡ）の一軸延伸方向は、図１の矢印に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に対して４５度の角度を成す方向としている。この４５度には、例えば４５度±１０度程度を含む角度を含む。
【００２４】
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又は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。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。
【００２５】
圧電フィルム２０の両主面に形成されている電極２１，２２は、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系の電極、ポリチオフェン、ポリアニリン等を主成分とする有機系の電極のいずれかを用いるのが好適である。このような電極２１，２２を設けることで、圧電フィルム２０が発生する電荷を電位差として取得でき、押圧量に応じた電圧値の押圧量検出信号を外部へ出力することができる。押圧量検出信号は、図示しない配線を介して演算回路モジュール３０に出力される。演算回路モジュール３０は、押圧量検出信号から押圧量を算出する。
【００２６】
タッチパネルとして使用する場合、透光性を有する電極を用いることによって表示面側に配置しても視認性への影響が小さく、操作面の近くに配置出来るので良好な押圧感度を得ることができる。透明性を必要としない用途の場合は、非透明性のアルミや銅のような導電率の高い導電性材料を使用するとよい。透明性を必要としない場合とは、例えば表示画面を有さない押圧検知装置、タッチパネルでも表示パネルの裏面等の視認性に影響の無い箇所に配置する場合等がある。
【００２７】
演算回路モジュール３０は、筐体１０内部に配置されている。具体的には、筐体１０内には、実装基板（図示せず）が配置されており、演算回路モジュール３０は、その実装基板上に実装されている。
【００２８】
図４は、演算回路モジュール３０の構成を示すブロック図である。演算回路モジュール３０は、制御部３１、メモリ３２、押圧量検出部３３及び操作信号出力部３４を備えている。
【００２９】
制御部３１は、ＣＰＵ等であり、メモリ３２に記憶されたプログラムに従って、演算回路モジュール３０全体の動作を制御する。メモリ３２は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等であり、制御プログラムを記憶し、また、演算処理結果等を逐次記憶する。
【００３０】
押圧量検出部３３は、押圧センサ部２００から押圧量検出信号を入力する。押圧センサ部２００は、圧電フィルム２０、及び電極２１，２２を含んでいる。押圧量検出信号は、ユーザの指により保護カバー４０を介して押圧され湾曲した圧電フィルム２０に生じる電位差により、電極２１，２２から出力される。メモリ３２には、押圧量検出信号の信号レベルと押圧量とが関連付けられて記憶されている。押圧量検出部３３は、入力した押圧量検出信号の信号レベルに関連付けられた押圧量をメモリ３２から読み出し、制御部３１へ出力する。
【００３１】
操作信号出力部３４は、タッチ操作されたとき、そのタッチ操作の押圧量に割り当てられた操作信号を外部へ出力する。
【００３２】
ここで、圧電フィルム２０が押圧されたときに発生する電荷について説明する。
【００３３】
圧電フィルム２０は、Ｘ方向及びＹ方向に対して４５度の角度を成す方向を一軸延伸方向としている。圧電フィルム２０は、一軸延伸方向の４５度の角度を成す方向であるＸ方向及びＹ方向に伸縮した（歪んだ）とき、正負の電荷を発生する。したがって、圧電フィルム２０のＸ方向とＹ方向とに生じた歪み量が同じである場合、発生する正と負との電荷量は等しく、電荷がキャンセルされる。その結果、圧電フィルム２０から押圧量検出信号を検出できない。圧電フィルム２０のＸ方向とＹ方向とに生じる歪み量が同じとなる場合とは、例えば、圧電フィルム２０が覆う筐体１０の開口１１が正方形状であり、操作領域が正方形状となって、その正方形の対角線上を押圧した場合である。
【００３４】
図５（Ａ）は、正方形状の操作領域に対し押圧したときに圧電フィルムに生じる歪み成分を示す図である。図５（Ｂ）は押圧時における圧電フィルムの発生電位の分布図である。なお、図５（Ａ）の白抜き矢印は、圧電フィルム２０の一軸延伸方向である。
【００３５】
図５（Ａ）では、筐体１０の正方形状の操作面に、その操作面と中心を同じにして、正方形状の開口１１Ａが形成されている。その開口１１Ａを覆うように圧電フィルム２０Ａが筐体１０に設けられた場合、操作領域は正方形状となる。この場合、圧電フィルム２０と操作領域とは中心が同じであり、同じ対角線Ｄを有する。この正方形状の操作領域において、正方形の対角線Ｄ上の位置を押圧した場合について考える。図５（Ａ）では、正方形状の圧電フィルム２０Ａの中心点から、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ長さＴ３離れた位置Ｐ１を押圧している。
【００３６】
この場合、押圧位置Ｐ１からＸ方向及びＹ方向の正方向にある開口１１Ａの辺までの長さは等しい。また、押圧位置Ｐ１からＸ方向及びＹ方向の負方向にある開口１１Ａの辺までの長さも等しい。この場合、押圧位置Ｐ１を押圧した場合、押圧位置Ｐ１からＸ方向及びＹ方向の正方向に生じる圧電フィルム２０Ａの歪み量は等しく、また、押圧位置Ｐ１からＸ方向及びＹ方向の負方向に生じる圧電フィルム２０Ａの歪み量も等しい。すなわち、正方形状の操作領域の対角線Ｄを中心に対称的な変形（歪み）が生じる。ここで、押圧操作により圧電フィルム２０Ａに生じる歪みのＸ方向の成分の大きさをＳ１１，Ｓ１４とし、Ｙ方向の成分の大きさをＳ１２，Ｓ１３とする。この場合、Ｓ１１＝Ｓ１２、Ｓ１３＝Ｓ１４となる。
【００３７】
図５（Ｂ）では、色が薄い領域は正の電荷の発生が大きい領域を示し、色が濃い領域は負の電荷の発生が大きい領域を示している。この図５（Ｂ）に示すように、Ｓ１１，Ｓ１２により発生する正及び負の電荷が発生する領域はほぼ等しく、また、Ｓ１３，Ｓ１４により発生する正及び負の電荷が発生する領域もほぼ等しい。この結果、発生した電荷は全体的にキャンセルされ、圧電フィルム２０Ａから押圧量検出信号を取り出すことができない。このように、正方形状の圧電フィルム２０Ａの対角線Ｄを中心に対称的な変形（歪み）が生じた場合には、圧電フィルム２０Ａへの押圧を検出できない。
【００３８】
そこで、本実施形態では、圧電フィルム２０が正方形状であっても、前記のような対称的な歪みが圧電フィルム２０に生じないようにすることで、圧電フィルム２０への押圧を検出でるようにしている。そのために、圧電フィルム２０が覆う開口１１は、正方形の各辺をＸ方向とＹ方向とに変形させた形状とし、操作領域を非正方形状としている。
【００３９】
図６は、開口１１の形状及び圧電フィルム２０に生じる歪み成分を説明するための図である。図６の白抜き矢印は一軸延伸方向である。
【００４０】
開口１１は、Ｘ方向に沿った二辺が外側に凸状となり、Ｙ方向に沿った二辺が内側に凹状となる形状である。各辺の曲線は、円弧、楕円孤、サイクロイド曲線の一部、レムニスケート曲線の一部、単なるスプライン曲線等の何れであってもよい。開口１１の各辺の変形量は一辺の長さに対して１％程度でもよい。具体的には、開口１１のＸ方向に沿った二隅の頂点を直線で結んだ線の長さをＡ、Ｙ方向に沿った二隅の頂点を直線で結んだ線の長さをＢ、開口１１のＸ方向に沿った辺の突出量をａ、Ｙ方向に沿った辺の突出量をｂとした場合、変形量ａ／Ａ，ｂ／Ｂは１％程度あればよい。
【００４１】
圧電フィルム２０が覆う開口１１を前記の形状とすることで、操作領域は非正方形状となる。この開口１１は、中心が圧電フィルム２０の中心と一致するよう、筐体１０の操作面に形成されている。したがって、圧電フィルム２０の対角線Ｄは、操作領域の中心を通る。この対角線Ｄ上の位置、例えば、操作領域の中心の位置Ｐ２を押圧した場合、押圧位置Ｐ２からＸ方向及びＹ方向にある開口１１の各辺までの長さは異なる。詳しくは、押圧位置Ｐ２からＸ方向にある開口１１の辺までの長さは、押圧位置Ｐ２からＹ方向にある開口１１の辺までの長さよりも短い。このため、圧電フィルム２０の対角線Ｄ上の位置Ｐ２が押圧されても、その対角線Ｄに対し対称的な歪みが圧電フィルム２０には生じない。ここで、押圧操作により圧電フィルム２０に生じる歪みのＸ方向の成分をＳ２１，Ｓ２４とし、Ｙ方向の成分をＳ２２，Ｓ２３とする。この場合、Ｓ２１≠Ｓ２２であり、Ｓ２３≠Ｓ２４である。
【００４２】
図７（Ａ）は、本実施形態に係る圧電フィルム２０の押圧時の発生電位の分布図である。図７（Ｂ）は、本実施形態との対比のために、操作領域を正方形状とした場合における圧電フィルム２０Ａの発生電位の分布図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）の何れも、押圧位置は正方形状の圧電フィルム２０，２０Ａの中心である。
【００４３】
操作領域が正方形状である場合、図７(Ｂ)に示すように、正の電位レベルと負の電位レベルは等しく、さらに、それぞれの領域の面積も等しいため、圧電フィルム２０Ａ全体としての電位は非常に小さくなり、押圧検知信号を検出することができない。これに対し、操作領域を非正方形状とした場合、図６で説明したように、Ｘ方向及びＹ方向の歪み成分のバランスが崩れるため、図７(Ａ)に示すように、正の電位レベルは大きく、負の電位レベルは小さくなる。このため、圧電フィルム２０全体としての電位は大きくなる。よって、押圧検知信号を検出することができる。
【００４４】
図８（Ａ）は操作領域の押圧位置を示す図、図８（Ｂ）は、操作領域が非正方形状である場合の圧電フィルム２０からの出力電圧を示す図、図８（Ｃ）は、操作領域が正方形状である場合の圧電フィルム２０Ａからの出力電圧を示す図である。
【００４５】
操作領域が正方形状である場合、図８（Ｃ）に示すように、例えば、押圧位置I−１では出力電圧０Ｖであり、押圧位置II−１では、マイナスの電圧が出力され、出力極性が反転している。これに対し、操作領域が非正方形状である場合、何れの押圧位置であっても、常にプラスの電圧が出力されていて、全ての位置で十分な出力を得ることができ、さらに、出力極性の反転もない。
【００４６】
このように、圧電フィルム２０が正方形状であっても、操作領域を非正方形状として、圧電フィルム２０に生じる歪みのＸ方向及びＹ方向それぞれの成分を異ならせることで、ユーザの押圧操作を確実に検出できる。
【００４７】
なお、操作領域を非正方形状とするための開口１１の形状は、上述の形状に限定されない。詳しくは、圧電フィルム２０の一軸延伸方向がＸ方向及びＹ方向に対し４５度の角度を成す方向としている場合、その一軸延伸方向に対し４５度の角度を成す方向であるＸ方向及びＹ方向における操作領域の長さがそれぞれ等しくなければよい。以下に、その一例を示す。
【００４８】
図９、図１０及び図１１は、圧電フィルム２０が覆う開口の形状の別の例を示す図である。
【００４９】
図９に示す開口１２は、二直線を用いて各辺を凸状又は凹状にした形状である。また、図１０に示す開口１３は、Ｙ方向に沿った二辺のみが、内側に凹状となる形状である。図１１に示す開口１４は、Ｙ方向に沿った一辺のみが、内側に凹状とした形状である。
【００５０】
このように、操作領域を非正方形状とすることで、操作領域のどの位置が押圧されても、圧電フィルム２０には、Ｘ方向及びＹ方向に均等な歪みは生じない。その結果、押圧により発生する正と負との電荷がキャンセルされることなく、圧電フィルム２０から押圧検知信号を検出できる。
【００５１】
また、圧電フィルム２０の一軸延伸方向がＸ方向及びＹ方向に対し４５度の角度を成す方向としているが、一軸延伸方向は、例えばＹ方向とした場合であっても、その一軸延伸方向に対し４５度の角度を成す方向における操作領域の長さがそれぞれ等しくなければよい。
【００５２】
図１２は、Ｙ方向を一軸延伸方向とした圧電フィルムが覆う開口の形状の例を示す図である。図１２の白抜き矢印は、正方形状の圧電フィルム２０Ｂの一軸延伸方向である。
【００５３】
図１２に示す開口１５は、正方形状の圧電フィルム２０Ｂの対角線上に角部を有する四辺形状である。開口１５において、一軸延伸方向に対し４５度の角度を成す方向、すなわち、二つの対角線Ｄ１，Ｄ２の長さが異なる。この場合、Ｘ方向及びＹ方向における圧電フィルム２０Ｂの各辺の中心線Ｃ１，Ｃ２上の何れを押圧されても、押圧により発生する正と負との電荷がキャンセルされることはない。例えば、中心線Ｃ１上の位置Ｐ３が押圧され、圧電フィルム２０Ｂに歪みが生じる場合、Ｘ方向及びＹ方向に対し４５度の角度を成す方向の歪みの成分それぞれをＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４とすると、Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４は何れも異なる。すなわち、中心線Ｃ１を中心とした対称的な歪みが圧電フィルム２０Ｂには生じない。その結果、押圧により発生する正と負との電荷がキャンセルされることなく、圧電フィルム２０Ｂから押圧検知信号を検出できる。
【００５４】
なお、圧電フィルムは正方形状でなくてもよく、円形状であってもよい。この場合であっても、圧電フィルムの一軸延伸方向に対し４５度の角度を成す方向における操作領域の長さがそれぞれ等しくなければよい。
【００５５】
図１３は、円形状とした圧電フィルムが覆う開口の形状の例を示す図である。図１３の白抜き矢印は、円形状の圧電フィルム２０Ｃの一軸延伸方向である。
【００５６】
図１３に示すタッチパネル１Ａは、円筒形上の筐体１０Ａを備え、その筐体１０Ａの天面には開口１６が形成されている。開口１６は楕円形状である。図１３では、楕円の長軸方向をＸ方向、短軸方向をＹ方向としている。この場合において、圧電フィルム２０Ｃは、一軸延伸方向が、Ｘ方向及びＹ方向に対し４５度の角度を成す方向となるように、筐体１０Ａに設けられている。圧電フィルム２０Ｃは、この楕円形状の開口１６を覆うことで、操作領域は楕円形状となる。
【００５７】
操作領域が円形状である場合、円形の中心を通り、Ｘ方向及びＹ方向に対し４５度の角度を成す方向に沿った直線（又は、その直線に直交する直線）上の何れかが押圧されると、操作領域が正方形状である場合と同様、圧電フィルム２０Ｃには、その直線を中心に対称的な変形が生じる。すなわち、発生した電荷は全体的にキャンセルされる。そこで、操作領域を楕円形状とすることで、対称的な歪みが圧電フィルム２０Ｃには生じない。その結果、押圧により発生する正と負との電荷がキャンセルされることなく、圧電フィルム２０Ｃから押圧検知信号を検出できる。
【００５８】
なお、上述したタッチパネル１，１Ａは、画像を表示する表示パネルと、押圧位置を検出する位置検出センサを有し、表示パネル上に圧電フィルムが設けられた構成であってもよい。この場合、圧電フィルムは透光性を有し、圧電フィルムを表示パネル又は位置検出センサ、及び、プレートに貼り付ける両面テープ又は接着剤等は、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）であることが好ましい。
【００５９】
また、上述の実施形態では、本発明に係る「枠体」は、内部に演算回路モジュール３０を配置できる筐体１０，１０Ａとしているが、内部に空間を有する筐体でなく、操作領域を形成する開口を有し、その開口の周囲で圧電フィルムを保持する枠のみを、本発明に係る「枠体」としてもよい。
【００６０】
本実施形態では、「押圧センサ」を備えた電子機器の一例としてタッチパネルについて説明したが、タッチパネル以外にも、例えばノートパソコン用のタッチパッド、押しボタン、又は腕時計の表示部等にも使用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ…タッチパネル
１０，１０Ａ…筐体
１１，１１Ａ，１２，１３，１４，１５，１６…開口
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…圧電フィルム
２１，２２…電極
３０…演算回路モジュール
３１…制御部
３２…メモリ
３３…押圧量検出部
３４…操作信号出力部
４０…保護カバー
２００…押圧センサ部
Ｃ１，Ｃ２…中心線
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２…対角線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…押圧位置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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