JP2004125571A

JP2004125571A - Transparent piezoelectric sensor and input device having the same

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Publication number: JP2004125571A
Application number: JP2002289197A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Ueno; 上野　直広; Morihito Akiyama; 秋山　守人; Hiroshi Tateyama; 立山　博
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent piezoelectric sensor superior in durability and a transparent input device having the plurality of sensors as key pads. <P>SOLUTION: In the transparent piezoelectric sensor, a transparent pressure sensing layer 1 having the piezoelectricity and a pair of transparent conductive film layers 2 and 2' disposed opposite each other through the transparent pressure sensing layer 1 are formed between a pair of transparent substrates 3 and 3' disposed opposite each other. The transparent input device includes the plurality of transparent piezoelectric sensors, as a single key. Because the transparent conductive film layers 2 and 2' are not required so as to be deformed, unlike the conventional, the transparent piezoelectric sensor and the transparent input device superior in the durability can be provided. Because the transparent conductive film layers 2 and 2' are not brought into contact with each other even when an external pressure is applied, the flaw due to the contact can be also prevented. When a transparent conductive film layer 2'' is formed, an external unnecessary noise is securely prevented from being mixed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明圧電センサおよびそれを備えた入力装置に関し、より詳細には透明感圧層が対向する透明導電膜（透明電極）間に形成された透明圧電センサおよびそれが複数個配置された透明入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明入力装置は、抵抗膜方式（例えば、特許文献１）、静電容量方式（例えば、特許文献２）、アナログ容量方式、超音波表面弾性波方式（例えば、特許文献３）、赤外線走査方式（例えば、特許文献４）などが利用されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
抵抗膜方式の透明入力装置は、一対の対向する基板、すなわち、入力パネル表面のトップシート（上部基板）と、それに対向する下部基板とから構成されている。また、それぞれの基板の内側は、透明導電膜がコーティングされており、透明導電膜同士は、所定の間隔離れて対向している。すなわち、透明導電膜同士は接触していない。
【０００４】
一方、静電容量方式やアナログ容量方式の透明入力装置は、抵抗膜方式の透明入力装置と同様に、透明導電膜がコーティングされた入力パネルに、指が接触すると、静電容量が変化することを原理とし、接触位置を検出する。
【０００５】
また、超音波弾性波方式や赤外線走査方式の透明入力装置は、透明パネル上を表面弾性波や赤外線で走査することにより、接触位置を検出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２４２７５９号公報（公開日１９９３年９月２１日）
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−３２４２０３号公報（公開日１９９３年１２月７日）
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−１８２８４２号公報（公開日２００２年６月２８日）
【０００９】
【特許文献４】
特開平１１−４５１５５号公報（公開日１９９９年２月１６日）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
抵抗膜方式の透明入力装置の場合、外部からの圧力がトップシートに接触すると、間隔のあった透明導電膜同士が接触し、その接触位置が透明導電膜の電圧勾配から計算され、接触位置が検出される。このため、抵抗膜方式の透明入力装置では、トップシートが外部からの圧力の接触によって変形する必要がある。その結果、抵抗膜方式の透明入力装置は、透明導電膜同士の接触による傷の発生や、透明導電膜が変形しなければならないため耐久性の向上に問題がある。
【００１１】
一方、静電容量方式やアナログ容量方式の透明入力装置は、静電容量の変化により接触位置を検出する。このため、当然電磁的な雑音（ノイズ）が発生すると誤作動を起こす可能性があるという問題点を有している。
【００１２】
さらに、超音波弾性波方式や赤外線走査方式の透明入力装置は、構成が複雑になりやすく、また、同時多点接触には対応が困難であるという問題点を有している。
【００１３】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧電性を有する透明な感圧材料を用いることにより、従来に比べて耐久性や耐雑音性に優れた透明圧電センサおよびそれを備えた透明入力装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、透明な電極上に圧電材料からなる透明な薄膜を形成する方法について種々研究を重ねた結果、圧電性セラミックスを単結晶状に成長させて薄膜を形成することにより、上記の目的を達成し得ることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
【００１５】
すなわち、本発明にかかる透明圧電センサは、透明導電膜を電極とし、その電極上に透明な圧電性セラミックスの単結晶薄膜を形成させ、その表面にさらに透明な導電膜を付設し、二層の導電膜間に検出手段を介して電気回路を形成してなる透明圧電センサと、それを複数個備えた透明入力装置を提供するものである。
【００１６】
本発明にかかる透明圧電センサは、上記の課題を解決するために、対向する一対の透明基板間に、圧電性を有する透明感圧層と、当該透明感圧層を介して対向配置される一対の透明導電膜層とが形成されていることを特徴としている。
【００１７】
換言すれば、本発明の透明圧電センサは、透明導電膜が形成された一対の基板における透明導電膜間に、圧電性を有する感圧層が形成されている。
【００１８】
上記の構成によれば、外部から基板に圧力が加えられると、その圧力が基板を介して圧電性を有する感圧層に作用する。その結果、感圧層には電荷が生じる。この電荷は、一対の透明導電膜からなる透明電極により検出される。すなわち、透明電極により、感圧層に生じた電荷を検出し、その検出信号を外部に出力できる。
【００１９】
従来の抵抗膜方式の透明圧電センサは、透明導電膜と、透明導電膜との間は空間であり、透明導電膜同士は所定の間隔離れて配置されている。そして外部から基板に圧力が加えられると、透明導電膜が変形し、透明導電膜同士が接触することにより、外部からの圧力を検出していた。このため、透明導電膜の接触による傷の発生や透明導電膜の耐久性に問題が生じていた。
【００２０】
これに対して、本発明の透明圧電センサは、感圧層を介して一対の透明導電膜が対向配置されている。そして外部から基板に圧力が加えられると、感圧層に電荷が発生し、その電荷を透明導電膜により検出することにより、外部からの圧力を検出する。したがって、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００２１】
本発明の透明圧電センサにおいて、上記感圧層は、窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛であることが好ましい。
【００２２】
窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛は、圧電性薄膜の中でも機械的強度が比較的に高い。したがって、より耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００２３】
本発明の透明圧電センサにおいて、上記感圧層の厚さは、１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
【００２４】
感圧層が薄すぎると、透明導電膜間の絶縁性を維持できず絶縁不良が生じやすい。また、感圧層が厚すぎると、感圧層を形成するのに要する時間が長くなる。しかし、感圧層の厚さを１μｍ〜１０μｍとすれば、透明導電膜間の絶縁性を維持することができ、かつ、感圧層の形成に要する時間も長くならない。
【００２５】
本発明にかかる透明圧電センサにおいて、上記一対の透明基板の一方における上記透明導電膜層が形成される面とは反対側の面に、さらに透明導電膜層が形成されていてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、上記一対の透明基板のうちの一方には、さらに透明導電膜層が形成されている。すなわち、一方の透明基板は、透明導電膜層により挟持されていることになる。
【００２７】
例えば、感圧層を介して対向配置される一対の透明導電膜のうち、一方の透明導電膜を常にゼロ電位に維持し、もう一方の透明導電膜により感圧層に発生した電荷を検出する場合、外部から不要な雑音（ノイズ）が発生すると、そのノイズが当該電荷を検出する透明導電膜によって検出されてしまう可能性がある。その結果、透明圧電センサが誤動作する虞がある。
【００２８】
しかしながら、本発明の透明圧電センサによれば、感圧層の電荷を検出する透明導電膜層が形成される透明基板の当該透明導電膜層とは反対側の面に、さらに透明導電膜層を形成されている。これにより、新たに形成した透明導電膜層を常にゼロ電位に維持すれば、外部からノイズが発生したとしても、そのノイズは当該透明導電膜層により検出される。
【００２９】
したがって、本発明の透明圧電センサによれば、外部からのノイズが、感圧層の電荷を検出する透明導電膜層に達することはない。これにより、外部からのノイズを検出されるのを確実に防止できるので、誤動作も防止できる。
【００３０】
本発明にかかる透明圧電センサの製造方法は、上記の課題を解決するために、一対の透明基板のそれぞれに透明導電膜層を形成する工程と、当該透明基板の一方に形成された透明導電膜層を覆うように、圧電性を有する透明感圧層を形成する工程と、当該透明感圧層と、当該透明感圧層が形成されていない透明基板に形成された透明導電膜層とを接着させる工程とを含んでいることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、圧電性を有する透明感圧層を介して対向する透明導電膜が形成された透明圧電センサが製造される。この透明圧電センサは、感圧層を介して一対の透明導電膜が対向配置されている。そして外部から基板に圧力が加えられると、感圧層に電荷が発生し、その電荷を透明導電膜により検出することにより、外部からの圧力を検出する。
【００３２】
したがって、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる透明圧電センサを提供することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００３３】
本発明にかかる入力装置は、上記の課題を解決するために、前述した本発明にかかる透明圧電センサを複数個備えていることを特徴としている。
【００３４】
すなわち、上記入力装置は、本発明の透明圧電センサをキーパットとして複数個備えた透明な入力装置である。
【００３５】
前述のように、本発明の透明圧電センサは、従来のように透明導電膜層同士が接触することがないので、接触による傷を防止することができ、耐久性にも優れている。したがって、本発明の透明圧電センサを備えている入力装置も同様の効果の入力装置を提供できる。また、外部からの圧力を感圧層により検出するので、簡素な構成で圧力が加えられた位置を検出できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について、図１ないし図４に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本発明にかかる透明圧電センサは、対向する透明導電膜と、当該透明導電膜間に形成された圧電性を有する透明感圧層とからなる積層電極が、一対の対向する透明基板上に積層一体化されており、全体として透明な圧電センサである。
【００３８】
まず、本実施形態の透明圧電センサの構成について説明する。
【００３９】
図１は、本実施形態にかかる透明圧電センサの構造を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態の透明圧電センサは、透明感圧層１と、透明導電膜層２、２’、２’’と、透明絶縁基板３、３’と、電気回路４と、検出手段５とから構成されている。
【００４０】
透明感圧層１は、圧力によってその表面に電荷が発生する圧電材料からなるものである。透明感圧層１の素材（圧電材料）としては、圧電性を有し、透明導電膜２、２’間を絶縁できれば特に限定されるものではない。例えば、水晶、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、などの圧電結晶材料；ＰｂＺｒＯ_３とＰｂＴｉＯ_３の固溶体を母体とするＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３系材料（いわゆるＰＺＴ系材料などの圧電セラミックス材料；窒化アルミニウム、酸化亜鉛などの圧電薄膜材料；ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどの高分子圧電材料；などを挙げることができる。これらのうち、圧電薄膜材料が好ましく、窒化アルミニウムおよび酸化亜鉛がより好ましい。窒化アルミニウムおよび酸化亜鉛は、機械的強度が比較的強いため、透明感圧層１として特に好ましい。
【００４１】
透明感圧層１の厚さ（層圧）は、後述の透明導電膜層２、２’を絶縁できれば特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更することができる。しかし、透明感圧層１が窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛である場合の層圧は、１μｍ〜１０μｍが好適である。その理由は、１μｍ未満では絶縁不良が発生しやすく、１０μｍよりも大きいと透明感圧層１の形成時間が長くなってしまうためである。
【００４２】
透明導電膜層２、２’は、透明感圧層１への加圧により生じた電荷を検出するためのものである。また、透明導電膜層２’’は、後述のように外部からの雑音（ノイズ）の検出を防止するためのものである。
【００４３】
透明導電膜層２、２’、２’’の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）などの金属の他、銀−ニッケル（Ａｇ−Ｎｉ）などの合金などが挙げられる。
【００４４】
また、透明導電膜層２、２’、２’’は、そのそれぞれが同じ素材である必要はなく、透明感圧層１との相性や用途に応じて異なる素材を選択することもできる。
【００４５】
透明絶縁基板３、３’の材料としては、例えば、ガラスなどの無機材料、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂フィルムが挙げられる。なお、透明絶縁基材３、３’は、そのそれぞれが同じ素材である必要はなく、透明導電膜層２、２’との相性や用途に応じて異なる素材を選択することもできる。
【００４６】
このように、本実施形態の透明圧電センサは、対向する一対の透明絶縁基板３、３’間に、圧電性を有する透明感圧層１と、当該透明感圧層１を介して対向配置される一対の透明導電膜層２、２’とが形成されており、さらに、透明絶縁基板３上の透明導電膜層２が形成される面とは反対側の面に、透明導電膜層２’’が形成されている。なお、図１の透明圧電センサにおいて、透明導電膜層２’’は、形成しなくてもよいが、外部からの不要な雑音の混入を確実に防止するためには透明導電膜層２’’を形成することが好ましい。
【００４７】
また、図１の透明圧電センサでは、透明導電膜層２’および２’’を電気回路４により電気的に接続し、電気回路を介して検出手段５に接続している。また、透明導電膜層２’および２’’常に一定の電位（すなわちゼロ電位）が維持されるものとする。また、透明導電膜層２は電気回路４を介して検出手段５に接続され、透明感圧層１に発生した電荷を検出するものとする。
【００４８】
検出手段５は、例えば、電荷増幅器や電圧増幅器を介した電圧計などの表示装置や、それらの増幅器の出力電圧を、ＡＤ変換装置を介してコンピュータへ取り込む装置などが挙げられる。
【００４９】
次に、図１に示される透明圧電センサに圧力が加えられた場合の作用について説明する。なお、以下の説明では、外部からの圧力が、透明絶縁基板３’側から加えられるものとする。
【００５０】
前述した構成からなる図１の透明圧電センサに、透明絶縁基板３’側から物体が接触して圧力が加えられると、透明絶縁基板３’を介して透明感圧層１に圧力が作用する。この圧力により、圧電体である透明感圧層１に電荷が発生する。その結果、透明導電膜層２には透明感圧層１に発生した電荷と同じ電位が発生する。また、透明導電膜層２’および２’’は、透明感圧層１に電荷が発生するか否かにかかわらず、常にゼロ電位が維持される。すなわち、透明導電膜層２と、電気的に導体によって接続された透明導電膜２’および２’’とには電位差が発生する。この電位差は、電気回路４を介して接続された検出手段５により検出される。
【００５１】
また、図１の透明圧電センサでは、透明導電膜層２’’が形成されているので、外部から不要な雑音（ノイズ）が発生した場合であっても、そのノイズは透明導電膜層２’および２’’によって遮蔽される。すなわち、透明導電膜層２は、透明導電膜層２’’により外部から遮蔽されている。これにより、外部からのノイズを検出することなく透明感圧層１に発生する電荷のみを検出できる。
【００５２】
このように、本実施形態の透明圧電センサは、外部から透明基板３’に圧力が加えられると、透明感圧層１に電荷が発生し、その電荷を透明導電膜層２により検出している。したがって、透明導電膜２および２’同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる。さらに、透明導電膜２および２’が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れている。また、透明導電膜層２’’が形成されているので、外部からの不要な雑音の混入を確実に防止できる。
【００５３】
図１に示される透明圧電センサは、例えば、以下に示す（１）〜（３）の工程により製造することができる。
（１）透明絶縁基板３および３’のそれぞれに透明導電膜層２および２’を形成する工程と、
（２）透明絶縁基板３および３’の一方（例えば、透明絶縁基板３）に形成された透明導電膜層２を覆うように、圧電性を有する透明感圧層１を形成する工程と、
（３）感圧層１と、（２）の工程で感圧層１を形成していない透明絶縁基板３’に形成した透明導電膜層２’とを接着させる工程。
【００５４】
上記工程（１）において、外部からの不要な雑音の混入を確実に防止するためには透明導電膜層２’’を形成する工程をさらに設けてもよい。
【００５５】
また、上記工程（１）において、透明導電膜層２、２’、２’’は、例えば、印刷、薄膜処理、スパッタ、蒸着、イオンプレーティング、接着などの公知の方法から任意に選択して形成することができ、形成方法は特に限定されるものではない。
【００５６】
上記工程（２）により形成される透明感圧層１は、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの公知の方法から任意に選択して形成することができ、形成方法は特に限定されるものではない。
【００５７】
上記工程（３）における接着は、例えば、後述の実施例のように、シアノアクリレートを基材とする接着剤によって貼り付けることができるが、接着方法は、特に限定されるものではない。
【００５８】
このように、（１）〜（３）の簡単な工程により、従来よりも耐久性や耐雑音性に優れた透明圧電センサを製造することができる。なお、後述する本発明の透明圧電センサを複数個備えた入力装置も、同様の工程により形成することができる。
【００５９】
次に、本発明の透明圧電センサの利用方法の一例について説明する。前述した本発明の透明圧電センサは、単独で用いた場合タッチキーとして動作するが、この透明圧電センサを複数個用いるとキーパッド（入力装置）として利用することができる。
【００６０】
図２は、その実施形態の一例を裏側（外部からの圧力が加わる面とは反対側の基板側）から示したものである。図１の透明圧電センサでは、透明絶縁基板３側から示したものである。なお、図２では、図１における感圧層１、透明導電膜２’’、および透明絶縁基板３、３’の記載を省略している。また、以下の説明では、外部からの圧力が接触する面（パネル面）側（図１では透明絶縁基板３’側）を「上部」、その反対側を「下部」とする。また、これに伴い、透明導電膜層２、２’、２’’を、それぞれ上部から順に、上部の透明導電膜層２’、中間の透明導電膜層２、下部の透明導電膜層２’’と区別して記載する。
【００６１】
図２に示されるタッチパネルは、以下のようにして形成される。まず、下部の透明絶縁基板３の１つの面全体に、下部の透明導電膜層２’’を形成する。次に、透明絶縁基板３の下部透明導電膜層２’’が形成された面と反対の面に、中間の透明導電膜２を形成する。続いて、中間の透明導電膜層２の上面全体に透明感圧層１、上部の透明導電膜２’、透明絶縁基板３の順に、各層を形成する。上部の透明導電膜層２’および下部の透明導電膜層２’’は、リード線などの導体により電気的に接続され、常にゼロ電位とする。中間の透明導電膜２は、キーパッドとして必要なキーの個数分、分割して形成し、各々の中間の透明導電膜２から出力用の端子６が外部に接続される。なお、上部の透明絶縁基板３’は、キーごとに分割して形成してもよいし、分割せず１枚の絶縁基板に一体形成してもよい。一体形成した場合、各キー間にクローストークが発生する可能性があるが、キーを押した時の圧力分布により、各キーの出力が異なるので、出力値や遅延時間によって各キーの出力を区別することができる。
【００６２】
なお、中間の透明導電膜層２の形状は、図２に示されるようなマトリクス状でもよいし、図３に示されるような同心円状としてもよい。マトリクス状とすれば、通常のキーボードのようにして使用することができる。一方、同心円状とすれば、円形パネルにおいて中心からの距離に応じた接触情報を簡単に取得できる。したがって、例えば、電子式ドラムの打面に用いると、スティックの接触位置を特定することが可能になり、それにより発生音の音声を変化させることができる。
【００６３】
このような、本発明の入力装置は、本発明の透明圧電センサを備えているので、従来のように透明導電膜層同士が接触することがない。これにより、透明導電膜層同士の接触による傷を防止することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないので耐久性にも優れている。
【００６４】
なお、本発明の透明圧電センサは、圧電性を有する透明な感圧層を、対向する透明な導電膜間に形成して透明な基板上に積層一体化し、全体として透明であるということもできる。
【００６５】
これによれば、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００６６】
また、本発明の透明圧電センサは、圧電性を有する透明感圧層の両端に、透明導電膜層を形成し、それが一対の透明基板間に形成されているものであってもよい。すなわち、一対の透明基板が、透明感圧層と、その両端の透明導電膜とに接していてもよい。
【００６７】
また、本発明の透明圧電センサは、一対の対向する基板のそれぞれに透明導電膜層が形成された透明圧電センサにおいて、上記透明導電膜層の間に、圧電性を有する透明感圧層が形成されている構成であってもよい。
【００６８】
これによれば、透明基板に圧力が加えられると、その圧力が透明感圧層に作用し、透明感圧層に電荷が発生する。この電荷を透明感圧層の両端に形成された透明導電膜によって検出することにより、外部から加えられた圧力を検出できる。したがって、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００６９】
本発明にかかる透明圧電センサの製造方法は、透明導電膜層が形成された一対の基板に、当該透明導電膜同士が感圧層を介して隣接するように圧電性を有する感圧層を形成する工程を含むものであってもよい。
【００７０】
上記の構成によれば、圧電性を有する透明感圧層を介して対向する透明導電膜が形成された透明圧電センサが製造される。換言すれば、感圧層を介して一対の透明導電膜が対向配置された透明圧電センサが製造される。この透明圧電センサは、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができる。
【００７１】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７３】
〔実施例１〕
ガラス基板の一方の面にＩＴＯが被覆されたＩＴＯ付きガラス基板を、透明基板および透明導電膜層とした。このＩＴＯ付きガラス基板の厚さは１ｍｍとした。次に、このＩＴＯ付きガラス基板のＩＴＯ上に、透明感圧層として１μｍの窒化アルミニウム薄膜をスパッタリング法により形成した。
【００７４】
続いて、別のＩＴＯ付きガラス基板を用意し、このＩＴＯ層と、上記窒化アルミニウム薄膜からなる透明感圧層とを、シアノアクリレートを基材とする接着剤によって貼り付けた。
【００７５】
すなわち、本実施例の透明圧電センサの各層は、ガラス基板（透明絶縁基板層）、ＩＴＯ（透明導電膜層）、窒化アルミニウム（透明感圧層）、ＩＴＯ（透明導電膜層）、ガラス基板（透明絶縁基板層）の順に、形成されている。
【００７６】
ここで、透明電極が対向して透明センサとして動作する部分（すなわち、１対のＩＴＯ層と、ＩＴＯ層に挟持された窒化アルミニウムとからなる３層）の長さおよび幅は、共に１５ｍｍであった。
【００７７】
また、それぞれのＩＴＯ層（透明導電膜層）には、導線を取り付け、電荷増幅器を介してシンクロスコープに接続することにより、透明圧電センサを作製した。図５は、作製した透明圧電センサを用紙の上に置いたものである。このように、作製した透明圧電センサのセンサ部分から用紙の文字を確認できる。つまり、この透明圧電センサは確実に透明である。
【００７８】
この透明圧電センサに、電動式加圧器によって周波数１Ｈｚの方形波状の圧力を印加して、センサの応答を調べた。その結果、図４に示されるように、透明圧電センサに約４０Ｐａの圧力を印加した状態と、圧力を開放した状態に応じて発生電荷が変化した。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる透明圧電センサは、対向する一対の透明基板間に、圧電性を有する透明感圧層と、当該透明感圧層を介して対向配置される一対の透明導電膜層とが形成されていることを特徴としている。
【００８０】
本発明の透明圧電センサは、感圧層を介して一対の透明導電膜が対向配置されている。そして外部から基板に圧力が加えられると、感圧層に電荷が発生し、その電荷を透明導電膜により検出することにより、外部からの圧力を検出する。したがって、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができるという効果を奏する。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができるという効果を奏する。
【００８１】
本発明の透明圧電センサにおいて、上記感圧層は、窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛であることが好ましい。
【００８２】
窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛は、圧電性薄膜の中でも機械的強度が比較的に高い。したがって、より耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができるという効果を奏する。
【００８３】
本発明の透明圧電センサにおいて、上記感圧層の厚さは、１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
【００８４】
感圧層の厚さを１μｍ〜１０μｍとすれば、透明導電膜間の絶縁性を維持することができ、かつ、感圧層の形成に要する時間も長くならないという効果を奏する。
【００８５】
本発明の透明圧電センサにおいて、上記一対の透明基板の一方における上記透明導電膜層が形成される面とは反対側の面に、さらに透明導電膜層が形成されていてもよい。
【００８６】
それゆえ、外部からのノイズが、感圧層の電荷を検出する透明導電膜層に達することはない。これにより、外部からのノイズを検出されるのを確実に防止できるので、誤動作も防止できるという効果を奏する。
【００８７】
また、本発明にかかる透明圧電センサの製造方法は、一対の透明基板のそれぞれに透明導電膜層を形成する工程と、当該透明基板の一方に形成された透明導電膜層を覆うように、圧電性を有する透明感圧層を形成する工程と、当該透明感圧層と、当該透明感圧層が形成されていない透明基板に形成された透明導電膜層とを接着させる工程とを含んでいることを特徴としている。
【００８８】
それゆえ、透明導電膜同士が接触する必要がないので、接触による傷の発生を防止することができる透明圧電センサを提供することができるという効果を奏する。さらに、透明導電膜が変形する必要がないため、従来よりも耐久性に優れた透明圧電センサを提供することができるという効果を奏する。
【００８９】
また、本発明にかかる入力装置は、上記の課題を解決するために、前述した本発明にかかる透明圧電センサを複数個備えていることを特徴としている。すなわち、上記入力装置は、本発明の透明圧電センサをキーパットとして複数個備えた透明な入力装置である。
【００９０】
前述のように、本発明の透明圧電センサは、従来のように透明導電膜層同士が接触することがないので、接触による傷を防止することができ、耐久性にも優れている。したがって、本発明の透明圧電センサを備えている入力装置も同様の効果の入力装置を提供できるという効果を奏する。また、外部からの圧力を感圧層により検出するので、簡素な構成で圧力が加えられた位置を検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる透明圧電センサの断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかる透明圧電センサを用いた透明入力装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の一形態にかかる透明圧電センサを用いた同心円状の透明導電膜層を有する透明入力装置の斜視図である。
【図４】実施例１の透明圧電センサの応答曲線グラフである。
【図５】実施例１の透明圧電センサを示した図である。
【符号の説明】
１　　　　透明感圧層
２、２’、２’’　透明導電膜層
３、３’　透明絶縁基板（透明基板）
４　　電気回路
５　　検出手段
６　　端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transparent piezoelectric sensor and an input device including the same, and more particularly, to a transparent piezoelectric sensor in which a transparent pressure-sensitive layer is formed between transparent conductive films (transparent electrodes) facing each other, and a plurality of the transparent piezoelectric sensors are arranged. The present invention relates to a transparent input device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, transparent input devices include a resistive film method (for example, Patent Document 1), a capacitance method (for example, Patent Document 2), an analog capacitance method, an ultrasonic surface acoustic wave method (for example, Patent Document 3), and infrared scanning. A method (for example, Patent Document 4) is used (for example, see Patent Documents 1 to 4).
[0003]
The resistive film type transparent input device includes a pair of opposed substrates, that is, a top sheet (upper substrate) on the surface of the input panel and a lower substrate opposed thereto. Further, the inside of each substrate is coated with a transparent conductive film, and the transparent conductive films face each other with a predetermined distance therebetween. That is, the transparent conductive films are not in contact with each other.
[0004]
On the other hand, the capacitance type or analog capacitance type transparent input device, like a resistive film type transparent input device, changes its capacitance when a finger touches an input panel coated with a transparent conductive film. Based on the principle, the contact position is detected.
[0005]
In addition, a transparent input device of an ultrasonic elastic wave type or an infrared scanning type detects a contact position by scanning a transparent panel with a surface elastic wave or an infrared ray.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-242759 (publication date: September 21, 1993)
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-5-324203 (publication date: December 7, 1993)
[0008]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-182842 (Published June 28, 2002)
[0009]
[Patent Document 4]
JP-A-11-45155 (publication date: February 16, 1999)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a transparent input device of the resistive film type, when external pressure comes into contact with the top sheet, the transparent conductive films at intervals come into contact with each other, the contact position is calculated from the voltage gradient of the transparent conductive film, and the contact position is determined. Is detected. For this reason, in the transparent input device of the resistive film type, the top sheet needs to be deformed by the contact of pressure from the outside. As a result, the transparent input device of the resistive film type has a problem in that scratches are generated due to contact between the transparent conductive films and that the transparent conductive film must be deformed, thereby improving durability.
[0011]
On the other hand, a transparent input device of a capacitance type or an analog capacitance type detects a contact position based on a change in capacitance. For this reason, naturally, there is a problem that malfunction may occur if electromagnetic noise (noise) occurs.
[0012]
Furthermore, the transparent input device of the ultrasonic elastic wave type or the infrared scanning type has a problem that the configuration tends to be complicated and it is difficult to cope with simultaneous multipoint contact.
[0013]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to use a transparent pressure-sensitive material having piezoelectricity, thereby providing superior durability and noise resistance as compared with the related art. To provide a transparent piezoelectric sensor and a transparent input device including the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on a method of forming a transparent thin film made of a piezoelectric material on a transparent electrode.As a result, the above-described method was performed by growing a piezoelectric ceramic into a single crystal to form a thin film. The inventors have found that the object can be achieved, and have completed the present invention based on such findings.
[0015]
That is, the transparent piezoelectric sensor according to the present invention uses a transparent conductive film as an electrode, forms a single-crystal thin film of a transparent piezoelectric ceramic on the electrode, further attaches a transparent conductive film on the surface, and forms a two-layer structure. An object of the present invention is to provide a transparent piezoelectric sensor in which an electric circuit is formed between conductive films via a detecting means, and a transparent input device provided with a plurality of such sensors.
[0016]
In order to solve the above-mentioned problems, a transparent piezoelectric sensor according to the present invention includes a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity between a pair of opposed transparent substrates, and a pair of the pressure-sensitive layers disposed to face each other via the transparent pressure-sensitive layer. Is formed.
[0017]
In other words, in the transparent piezoelectric sensor of the present invention, a pressure-sensitive layer having piezoelectricity is formed between the transparent conductive films on the pair of substrates on which the transparent conductive films are formed.
[0018]
According to the above configuration, when pressure is applied to the substrate from the outside, the pressure acts on the pressure-sensitive layer having piezoelectricity via the substrate. As a result, charges are generated in the pressure-sensitive layer. This charge is detected by a transparent electrode composed of a pair of transparent conductive films. That is, the charge generated in the pressure-sensitive layer can be detected by the transparent electrode, and the detection signal can be output to the outside.
[0019]
In a conventional transparent piezoelectric sensor of the resistive film type, a space is provided between the transparent conductive films, and the transparent conductive films are arranged to be separated from each other by a predetermined distance. When pressure is applied to the substrate from the outside, the transparent conductive film is deformed and the transparent conductive films come into contact with each other, thereby detecting the pressure from the outside. For this reason, there has been a problem of generation of scratches due to contact with the transparent conductive film and durability of the transparent conductive film.
[0020]
On the other hand, in the transparent piezoelectric sensor of the present invention, a pair of transparent conductive films are opposed to each other with a pressure-sensitive layer interposed therebetween. When pressure is applied to the substrate from the outside, charges are generated in the pressure-sensitive layer, and the charges are detected by the transparent conductive film, thereby detecting pressure from the outside. Therefore, the transparent conductive films do not need to be in contact with each other, so that the occurrence of scratches due to the contact can be prevented. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0021]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, the pressure-sensitive layer is preferably made of aluminum nitride or zinc oxide.
[0022]
Aluminum nitride or zinc oxide has relatively high mechanical strength among piezoelectric thin films. Therefore, a transparent piezoelectric sensor having more excellent durability can be provided.
[0023]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, the thickness of the pressure-sensitive layer is preferably 1 μm to 10 μm.
[0024]
If the pressure-sensitive layer is too thin, insulation between the transparent conductive films cannot be maintained, and poor insulation is likely to occur. If the pressure-sensitive layer is too thick, the time required to form the pressure-sensitive layer becomes long. However, if the thickness of the pressure-sensitive layer is 1 μm to 10 μm, the insulation between the transparent conductive films can be maintained, and the time required for forming the pressure-sensitive layer does not become long.
[0025]
In the transparent piezoelectric sensor according to the present invention, a transparent conductive film layer may be further formed on a surface of one of the pair of transparent substrates opposite to a surface on which the transparent conductive film layer is formed.
[0026]
According to the above configuration, a transparent conductive film layer is further formed on one of the pair of transparent substrates. That is, one of the transparent substrates is sandwiched by the transparent conductive film layers.
[0027]
For example, of a pair of transparent conductive films opposed to each other with a pressure-sensitive layer interposed therebetween, one of the transparent conductive films is always maintained at zero potential, and the other transparent conductive film detects charges generated in the pressure-sensitive layer. In this case, when unnecessary noise (noise) is generated from the outside, the noise may be detected by the transparent conductive film that detects the charge. As a result, the transparent piezoelectric sensor may malfunction.
[0028]
However, according to the transparent piezoelectric sensor of the present invention, a transparent conductive film layer is further formed on the surface of the transparent substrate on which the transparent conductive film layer for detecting the charge of the pressure-sensitive layer is formed, on the surface opposite to the transparent conductive film layer. Is formed. Accordingly, if the newly formed transparent conductive film layer is always maintained at zero potential, even if external noise is generated, the noise is detected by the transparent conductive film layer.
[0029]
Therefore, according to the transparent piezoelectric sensor of the present invention, external noise does not reach the transparent conductive film layer for detecting the charge of the pressure-sensitive layer. As a result, it is possible to reliably prevent external noise from being detected, thereby preventing malfunction.
[0030]
In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a transparent piezoelectric sensor according to the present invention includes a step of forming a transparent conductive film layer on each of a pair of transparent substrates, and a method of forming a transparent conductive film formed on one of the transparent substrates. Forming a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity so as to cover the layer, and bonding the transparent pressure-sensitive layer to a transparent conductive film layer formed on a transparent substrate on which the transparent pressure-sensitive layer is not formed. And the step of causing
[0031]
According to the above configuration, a transparent piezoelectric sensor in which a transparent conductive film opposed to a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity is formed is manufactured. In this transparent piezoelectric sensor, a pair of transparent conductive films are arranged to face each other via a pressure-sensitive layer. When pressure is applied to the substrate from the outside, charges are generated in the pressure-sensitive layer, and the charges are detected by the transparent conductive film, thereby detecting pressure from the outside.
[0032]
Therefore, the transparent conductive films do not need to be in contact with each other, so that it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor that can prevent the occurrence of scratches due to the contact. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0033]
An input device according to the present invention is characterized by including a plurality of the above-described transparent piezoelectric sensors according to the present invention in order to solve the above-mentioned problems.
[0034]
That is, the input device is a transparent input device including a plurality of the transparent piezoelectric sensors of the present invention as keypads.
[0035]
As described above, the transparent piezoelectric sensor of the present invention does not come into contact with the transparent conductive film layers as in the related art, so that scratches due to the contact can be prevented and the durability is excellent. Therefore, an input device including the transparent piezoelectric sensor of the present invention can provide an input device having the same effect. Further, since the external pressure is detected by the pressure-sensitive layer, the position where the pressure is applied can be detected with a simple configuration.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. Note that the present invention is not limited to this.
[0037]
In the transparent piezoelectric sensor according to the present invention, a laminated electrode composed of an opposing transparent conductive film and a piezoelectric transparent pressure-sensitive layer formed between the transparent conductive films is integrally laminated on a pair of opposing transparent substrates. This is a transparent piezoelectric sensor as a whole.
[0038]
First, the configuration of the transparent piezoelectric sensor of the present embodiment will be described.
[0039]
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the transparent piezoelectric sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the transparent piezoelectric sensor according to the present embodiment includes a transparent pressure-sensitive layer 1, transparent conductive layers 2, 2 ′, 2 ″, transparent insulating substrates 3, 3 ′, and an electric circuit 4. And detection means 5.
[0040]
The transparent pressure-sensitive layer 1 is made of a piezoelectric material whose surface generates charges by pressure. The material (piezoelectric material) of the transparent pressure-sensitive layer 1 is not particularly limited as long as it has piezoelectricity and can insulate the transparent conductive films 2 and 2 ′. For example, quartz, LiNbO ₃ , LiTaO ₃ , Such as a piezoelectric crystal material; PbZrO ₃ And PbTiO ₃ PbZrO based on a solid solution of ₃ -PbTiO ₃ Materials (piezoelectric ceramic materials such as so-called PZT materials; piezoelectric thin film materials such as aluminum nitride and zinc oxide; polymer piezoelectric materials such as polyvinylidene fluoride and polyvinyl fluoride). A thin film material is preferable, and aluminum nitride and zinc oxide are more preferable, and aluminum nitride and zinc oxide are particularly preferable as the transparent pressure-sensitive layer 1 because they have relatively high mechanical strength.
[0041]
The thickness (layer pressure) of the transparent pressure-sensitive layer 1 is not particularly limited as long as it can insulate the later-described transparent conductive film layers 2 and 2 ′, and can be appropriately changed as needed. However, when the transparent pressure-sensitive layer 1 is made of aluminum nitride or zinc oxide, the layer pressure is preferably 1 μm to 10 μm. The reason is that if it is less than 1 μm, insulation failure is likely to occur, and if it is more than 10 μm, the formation time of the transparent pressure-sensitive layer 1 becomes long.
[0042]
The transparent conductive film layers 2 and 2 ′ are for detecting charges generated by pressurizing the transparent pressure-sensitive layer 1. The transparent conductive film layer 2 '' is for preventing detection of external noise (noise) as described later.
[0043]
The material of the transparent conductive film layers 2, 2 ′, 2 ″ is not particularly limited. For example, platinum (Pt), chromium (Cr), gold (Au), copper (Cu), silver ( Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), and other metals, as well as alloys such as silver-nickel (Ag-Ni).
[0044]
The transparent conductive film layers 2, 2 ′, and 2 ″ do not need to be the same material, and different materials can be selected according to compatibility with the transparent pressure-sensitive layer 1 and use.
[0045]
Examples of the material of the transparent insulating substrates 3 and 3 ′ include inorganic materials such as glass, and resin films such as polyimide, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polyphenylene sulfide. The transparent insulating substrates 3 and 3 'do not need to be made of the same material, and different materials can be selected according to the compatibility with the transparent conductive film layers 2 and 2' and the application.
[0046]
As described above, the transparent piezoelectric sensor according to the present embodiment is disposed between the pair of transparent insulating substrates 3 and 3 ′ facing each other, with the transparent pressure-sensitive layer 1 having piezoelectricity and facing each other via the transparent pressure-sensitive layer 1. And a pair of transparent conductive film layers 2 and 2 ′ formed on the transparent insulating substrate 3, and a surface of the transparent insulating substrate 3 opposite to the surface on which the transparent conductive film layer 2 is formed. 'Has been formed. In the transparent piezoelectric sensor of FIG. 1, the transparent conductive film layer 2 ″ may not be formed. However, in order to reliably prevent unnecessary noise from entering from outside, the transparent conductive film layer 2 ″ is not required. Is preferably formed.
[0047]
Further, in the transparent piezoelectric sensor of FIG. 1, the transparent conductive film layers 2 ′ and 2 ″ are electrically connected by the electric circuit 4 and connected to the detecting means 5 via the electric circuit. Further, it is assumed that the transparent conductive film layers 2 ′ and 2 ″ always maintain a constant potential (ie, zero potential). Further, the transparent conductive film layer 2 is connected to the detecting means 5 via the electric circuit 4, and detects the electric charge generated in the transparent pressure-sensitive layer 1.
[0048]
Examples of the detection means 5 include a display device such as a voltmeter via a charge amplifier and a voltage amplifier, and a device for taking the output voltage of the amplifier into a computer via an AD converter.
[0049]
Next, the operation when pressure is applied to the transparent piezoelectric sensor shown in FIG. 1 will be described. In the following description, it is assumed that an external pressure is applied from the transparent insulating substrate 3 'side.
[0050]
When pressure is applied to the transparent piezoelectric sensor of FIG. 1 having the above-described configuration by contacting an object from the transparent insulating substrate 3 ′ side, pressure acts on the transparent pressure-sensitive layer 1 via the transparent insulating substrate 3 ′. Due to this pressure, charges are generated in the transparent pressure-sensitive layer 1 which is a piezoelectric body. As a result, the same potential as the charge generated in the transparent pressure-sensitive layer 1 is generated in the transparent conductive film layer 2. Further, the transparent conductive film layers 2 ′ and 2 ″ always maintain zero potential irrespective of whether or not charge is generated in the transparent pressure-sensitive layer 1. That is, a potential difference is generated between the transparent conductive film layer 2 and the transparent conductive films 2 ′ and 2 ″ electrically connected by the conductor. This potential difference is detected by the detection means 5 connected via the electric circuit 4.
[0051]
Further, in the transparent piezoelectric sensor of FIG. 1, since the transparent conductive film layer 2 ″ is formed, even when unnecessary noise (noise) is generated from the outside, the noise is transmitted to the transparent conductive film layer 2 ′. And 2 ''. That is, the transparent conductive film layer 2 is shielded from the outside by the transparent conductive film layer 2 ″. As a result, only the charges generated in the transparent pressure-sensitive layer 1 can be detected without detecting external noise.
[0052]
As described above, in the transparent piezoelectric sensor of the present embodiment, when pressure is applied to the transparent substrate 3 ′ from the outside, charges are generated in the transparent pressure-sensitive layer 1, and the charges are detected by the transparent conductive film layer 2. . Therefore, there is no need for the transparent conductive films 2 and 2 ′ to come into contact with each other, so that the occurrence of scratches due to the contact can be prevented. Further, since the transparent conductive films 2 and 2 ′ do not need to be deformed, they have higher durability than before. Further, since the transparent conductive film layer 2 ″ is formed, it is possible to reliably prevent unnecessary noise from entering from outside.
[0053]
The transparent piezoelectric sensor shown in FIG. 1 can be manufactured, for example, by the following steps (1) to (3).
(1) forming transparent conductive film layers 2 and 2 ′ on the transparent insulating substrates 3 and 3 ′, respectively;
(2) forming a transparent pressure-sensitive layer 1 having piezoelectricity so as to cover the transparent conductive film layer 2 formed on one of the transparent insulating substrates 3 and 3 ′ (for example, the transparent insulating substrate 3);
(3) a step of bonding the pressure-sensitive layer 1 to the transparent conductive film layer 2 'formed on the transparent insulating substrate 3' on which the pressure-sensitive layer 1 is not formed in the step (2).
[0054]
In the above step (1), a step of forming the transparent conductive film layer 2 ″ may be further provided in order to surely prevent unwanted external noise from being mixed.
[0055]
In the step (1), the transparent conductive film layers 2, 2 ′, 2 ″ are arbitrarily selected from known methods such as printing, thin film processing, sputtering, vapor deposition, ion plating, and adhesion. It can be formed, and the forming method is not particularly limited.
[0056]
The transparent pressure-sensitive layer 1 formed in the step (2) can be formed by arbitrarily selecting from known methods such as a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, and a PVD method. Is not particularly limited.
[0057]
The bonding in the above step (3) can be performed, for example, with an adhesive having a cyanoacrylate as a base, as in the examples described below, but the bonding method is not particularly limited.
[0058]
As described above, the transparent piezoelectric sensor having excellent durability and noise resistance can be manufactured by the simple steps (1) to (3). An input device including a plurality of the transparent piezoelectric sensors of the present invention, which will be described later, can be formed by the same process.
[0059]
Next, an example of a method of using the transparent piezoelectric sensor of the present invention will be described. The transparent piezoelectric sensor of the present invention described above operates as a touch key when used alone. However, when a plurality of the transparent piezoelectric sensors are used, they can be used as a keypad (input device).
[0060]
FIG. 2 shows an example of the embodiment from the back side (the substrate side opposite to the surface to which external pressure is applied). The transparent piezoelectric sensor shown in FIG. 1 is shown from the transparent insulating substrate 3 side. 2, illustration of the pressure-sensitive layer 1, the transparent conductive film 2 ″, and the transparent insulating substrates 3, 3 ′ in FIG. 1 is omitted. In the following description, the surface (panel surface) side (the transparent insulating substrate 3 'side in FIG. 1) with which external pressure comes into contact is referred to as "upper", and the opposite side is referred to as "lower". Accordingly, the transparent conductive film layers 2, 2 ′, and 2 ″ are sequentially formed from the upper portion, respectively, from the upper portion to the upper portion, the middle transparent conductive layer 2, and the lower transparent conductive layer 2 ′. 'To distinguish.
[0061]
The touch panel shown in FIG. 2 is formed as follows. First, the lower transparent conductive film layer 2 ″ is formed on one entire surface of the lower transparent insulating substrate 3. Next, an intermediate transparent conductive film 2 is formed on the surface of the transparent insulating substrate 3 opposite to the surface on which the lower transparent conductive film layer 2 ″ is formed. Subsequently, each layer is formed in the order of the transparent pressure-sensitive layer 1, the upper transparent conductive film 2 ', and the transparent insulating substrate 3 on the entire upper surface of the intermediate transparent conductive film layer 2. The upper transparent conductive film layer 2 ′ and the lower transparent conductive film layer 2 ″ are electrically connected to each other by a conductor such as a lead wire and always have a zero potential. The intermediate transparent conductive film 2 is formed by dividing the number of keys required as a keypad, and the output terminal 6 is connected to the outside from each intermediate transparent conductive film 2. The upper transparent insulating substrate 3 'may be divided for each key or may be formed integrally with one insulating substrate without dividing. When integrated, crosstalk may occur between each key, but the output of each key differs depending on the pressure distribution when the key is pressed, so the output of each key is distinguished by the output value and delay time can do.
[0062]
Note that the shape of the intermediate transparent conductive film layer 2 may be a matrix shape as shown in FIG. 2 or a concentric shape as shown in FIG. If it is formed in a matrix, it can be used like a normal keyboard. On the other hand, if it is concentric, it is possible to easily obtain contact information corresponding to the distance from the center of the circular panel. Therefore, for example, when used on the striking surface of an electronic drum, it is possible to specify the contact position of the stick, thereby changing the sound of the generated sound.
[0063]
Since such an input device of the present invention includes the transparent piezoelectric sensor of the present invention, the transparent conductive film layers do not contact each other as in the related art. This can prevent scratches caused by contact between the transparent conductive film layers. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, the durability is excellent.
[0064]
In addition, the transparent piezoelectric sensor of the present invention can be said to be transparent as a whole by forming a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity between opposing transparent conductive films and laminating and integrating them on a transparent substrate. .
[0065]
According to this, since the transparent conductive films do not need to be in contact with each other, it is possible to prevent the occurrence of scratches due to the contact. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0066]
Further, the transparent piezoelectric sensor of the present invention may be one in which a transparent conductive film layer is formed on both ends of a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity, and this is formed between a pair of transparent substrates. That is, a pair of transparent substrates may be in contact with the transparent pressure-sensitive layer and the transparent conductive films at both ends thereof.
[0067]
Further, in the transparent piezoelectric sensor of the present invention, in a transparent piezoelectric sensor in which a transparent conductive film layer is formed on each of a pair of opposed substrates, a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity is formed between the transparent conductive film layers. Configuration may be used.
[0068]
According to this, when pressure is applied to the transparent substrate, the pressure acts on the transparent pressure-sensitive layer, and charges are generated in the transparent pressure-sensitive layer. By detecting this charge with the transparent conductive films formed at both ends of the transparent pressure-sensitive layer, the pressure applied from the outside can be detected. Therefore, the transparent conductive films do not need to be in contact with each other, so that the occurrence of scratches due to the contact can be prevented. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0069]
In the method for manufacturing a transparent piezoelectric sensor according to the present invention, a pressure-sensitive layer having piezoelectricity is formed on a pair of substrates on which a transparent conductive film layer is formed, such that the transparent conductive films are adjacent to each other via a pressure-sensitive layer. May be included.
[0070]
According to the above configuration, a transparent piezoelectric sensor in which a transparent conductive film opposed to a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity is formed is manufactured. In other words, a transparent piezoelectric sensor in which a pair of transparent conductive films are opposed to each other via a pressure-sensitive layer is manufactured. In this transparent piezoelectric sensor, since the transparent conductive films do not need to be in contact with each other, it is possible to prevent the occurrence of scratches due to the contact. Further, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0071]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and the present invention can be implemented by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. The form is also included in the technical scope of the present invention.
[0072]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Note that the present invention is not limited to this.
[0073]
[Example 1]
A glass substrate with ITO in which one surface of the glass substrate was coated with ITO was used as a transparent substrate and a transparent conductive film layer. The thickness of the glass substrate with ITO was 1 mm. Next, a 1 μm-thick aluminum nitride thin film was formed as a transparent pressure-sensitive layer on the ITO of the glass substrate with ITO by a sputtering method.
[0074]
Subsequently, another glass substrate with ITO was prepared, and the ITO layer and the transparent pressure-sensitive layer made of the above-mentioned aluminum nitride thin film were adhered with an adhesive having cyanoacrylate as a base material.
[0075]
That is, each layer of the transparent piezoelectric sensor of the present embodiment includes a glass substrate (transparent insulating substrate layer), ITO (transparent conductive layer), aluminum nitride (transparent pressure-sensitive layer), ITO (transparent conductive layer), and a glass substrate ( (Transparent insulating substrate layer).
[0076]
Here, the length and width of the portion where the transparent electrode is opposed to operate as a transparent sensor (that is, three layers composed of a pair of ITO layers and aluminum nitride sandwiched between the ITO layers) are both 15 mm. Was.
[0077]
In addition, a conductive wire was attached to each ITO layer (transparent conductive film layer), and connected to a synchroscope via a charge amplifier, thereby producing a transparent piezoelectric sensor. FIG. 5 shows the produced transparent piezoelectric sensor placed on paper. In this way, the characters on the paper can be confirmed from the sensor portion of the manufactured transparent piezoelectric sensor. That is, this transparent piezoelectric sensor is definitely transparent.
[0078]
A square wave pressure having a frequency of 1 Hz was applied to this transparent piezoelectric sensor by an electric pressurizer, and the response of the sensor was examined. As a result, as shown in FIG. 4, the generated charges changed according to the state where a pressure of about 40 Pa was applied to the transparent piezoelectric sensor and the state where the pressure was released.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, the transparent piezoelectric sensor according to the present invention includes a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity between a pair of opposed transparent substrates, and a pair of transparent conductive films disposed to face each other with the transparent pressure-sensitive layer interposed therebetween. And a layer is formed.
[0080]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, a pair of transparent conductive films are arranged to face each other with a pressure-sensitive layer interposed therebetween. When pressure is applied to the substrate from the outside, charges are generated in the pressure-sensitive layer, and the charges are detected by the transparent conductive film, thereby detecting pressure from the outside. Therefore, there is no need for the transparent conductive films to come into contact with each other, so that there is an effect that generation of scratches due to the contact can be prevented. Furthermore, since the transparent conductive film does not need to be deformed, it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0081]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, the pressure-sensitive layer is preferably made of aluminum nitride or zinc oxide.
[0082]
Aluminum nitride or zinc oxide has relatively high mechanical strength among piezoelectric thin films. Therefore, there is an effect that a transparent piezoelectric sensor having higher durability can be provided.
[0083]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, the thickness of the pressure-sensitive layer is preferably 1 μm to 10 μm.
[0084]
When the thickness of the pressure-sensitive layer is 1 μm to 10 μm, it is possible to maintain the insulating property between the transparent conductive films, and to provide an effect that the time required for forming the pressure-sensitive layer does not become long.
[0085]
In the transparent piezoelectric sensor of the present invention, a transparent conductive film layer may be further formed on a surface of one of the pair of transparent substrates opposite to a surface on which the transparent conductive film layer is formed.
[0086]
Therefore, external noise does not reach the transparent conductive film layer for detecting the charge of the pressure-sensitive layer. As a result, it is possible to reliably prevent external noise from being detected, and thus it is possible to prevent malfunction.
[0087]
Further, the method for manufacturing a transparent piezoelectric sensor according to the present invention includes a step of forming a transparent conductive film layer on each of a pair of transparent substrates, and a step of forming a piezoelectric film so as to cover the transparent conductive film layer formed on one of the transparent substrates. Forming a transparent pressure-sensitive layer having properties, and bonding the transparent pressure-sensitive layer to a transparent conductive film layer formed on a transparent substrate on which the transparent pressure-sensitive layer is not formed. It is characterized by:
[0088]
Therefore, there is no need for the transparent conductive films to come into contact with each other, so that there is an effect that it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor that can prevent the occurrence of scratches due to the contact. Furthermore, since the transparent conductive film does not need to be deformed, there is an effect that it is possible to provide a transparent piezoelectric sensor having higher durability than before.
[0089]
According to another aspect of the invention, there is provided an input device including a plurality of the above-described transparent piezoelectric sensors according to the present invention. That is, the input device is a transparent input device including a plurality of the transparent piezoelectric sensors of the present invention as keypads.
[0090]
As described above, the transparent piezoelectric sensor of the present invention does not come into contact with the transparent conductive film layers as in the related art, so that scratches due to the contact can be prevented and the durability is excellent. Therefore, the input device including the transparent piezoelectric sensor of the present invention has an effect that an input device having the same effect can be provided. Further, since the pressure from the outside is detected by the pressure-sensitive layer, there is an effect that the position where the pressure is applied can be detected with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a transparent piezoelectric sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a transparent input device using the transparent piezoelectric sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a transparent input device having a concentric transparent conductive film layer using a transparent piezoelectric sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a response curve graph of the transparent piezoelectric sensor of Example 1.
FIG. 5 is a view showing a transparent piezoelectric sensor of Example 1.
[Explanation of symbols]
1 Transparent pressure-sensitive layer
2, 2 ', 2''transparent conductive film layer
3,3 'transparent insulating substrate (transparent substrate)
4 Electric circuit
5 Detecting means
6 terminals

Claims

Between a pair of opposing transparent substrates,
A transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity,
A transparent piezoelectric sensor, comprising: a pair of transparent conductive films opposed to each other via the transparent pressure-sensitive layer.

The transparent piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the pressure-sensitive layer is made of aluminum nitride or zinc oxide.

3. The transparent piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the thickness of the pressure-sensitive layer is 1 μm to 10 μm.

4. A transparent conductive film layer is further formed on a surface of one of the pair of transparent substrates opposite to a surface on which the transparent conductive film is formed. 4. The transparent piezoelectric sensor according to 1.

Forming a transparent conductive film layer on each of the pair of transparent substrates,
Forming a transparent pressure-sensitive layer having piezoelectricity so as to cover the transparent conductive film layer formed on one of the transparent substrates;
Bonding the transparent pressure-sensitive layer and a transparent conductive film layer formed on a transparent substrate on which the transparent pressure-sensitive layer is not formed.

An input device comprising a plurality of the transparent piezoelectric sensors according to any one of claims 1 to 4.