JP2015018368A - 感圧式タッチ入力部材付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作者の側に画像表示体が設けられ、タッチ入力部材を画像表示体の表示面と反対側に配置することで、画像表示体の視認性を向上させるとともに、画像表示体を介して伝達される操作者からのタッチ入力の検知感度を確保した感圧式タッチ入力部材付き表示装置を提供する。【解決手段】 画像表示体；並びに帯電された多孔質樹脂フィルムの両面に、前記操作者からの加圧入力により生じた電気信号の出力端子となる第１及び第２の電極をそれぞれ有していて、前記画像表示体の前記操作者とは反対側の面に配設される圧電センサを備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、ペンや指等で画面の所定位置に触れることにより、表示画像の拡大縮小や切り替えなどの変化をさせることができるタッチ入力部材が画像表示体に外付けされている表示装置に関し、タッチ入力部材として、圧電センサを用いた感圧式タッチ入力部材付き表示装置に関する。

近年、電子手帳、スマートフォン、タブレット端末等の表示装置として、ペンや使用者の指等の操作体を接触させるためのパネル面を有し、このパネル面に操作体が接触した際の操作体の位置を検出し、座標情報として情報処理部へ出力するタッチ入力部を備えたタッチパネル式表示装置が普及している。

タッチパネルとしては、位置検出の方法により、抵抗膜方式、静電容量方式、電磁方式、光学方式、超音波方式などがあり、これらのうち、抵抗膜方式タッチパネル及び静電容量方式タッチパネルが、現在もっとも広く用いられている。

抵抗膜方式、静電容量方式のタッチパネル式表示装置は、一般に、図１２に示すように、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の画像表示体１の前面（操作者側の面で、以下「表示面」と称する場合がある）にタッチパネル２が配設されている。

画像表示体１、タッチパネル２は、それぞれ、情報処理部等を搭載した回路基板３と、リード線１ａ、２ａにより、電気的に接続されている。また、タッチパネル２と画像表示体１との間には、両者が貼着することを防止するために、ガラスビーズ、シリカ、プラスチックビーズ等からなるスペーサ５，５…が設けられている場合がある（例えば、特開２００７−３４７３６号公報：特許文献１）。

図１２に示す構成では、スペーサ５により、タッチパネル２と画像表示体１との間には空気層６が介在することになる。画像表示体１と空気層６との屈折率の違いからタッチパネル２と空気層６との界面で光が反射され視認性が落ちるという問題があることから、スペーサ５に代えて、タッチパネルと画像表示体との間に、例えば接着剤を充填することも提案されている（例えば、特開２００９−８６０７７号公報：特許文献２）。

このように、画像表示体の前面にタッチパネルが設けられているタッチパネル付き表示装置では、画像の視認性の問題を解決するために、種々の構成が提案されている。しかしながら、充填される接着剤、タッチパネルに用いられる基板により光透過率が減少するため、視認性が低下する原因となる。また、タッチパネルとして広く用いられている抵抗膜方式、静電容量方式では、ガラス基板やプラスチックフィルム等の透明面状体に電極や導電パターンが形成されることから、これらの導電性物質によっても光の透過率が減少して、視認性が低下する。また、使用する材料には高度な透明性、均一性が要求され、異物の混入を防ぐために極めて清浄度の高いプロセスが必要となるなど、タッチパネルの光学特性に関しては極めて厳しい仕様が要求される。そのため、非常に高コストなものとなる。

画像表示体の表示面にタッチパネルを配設することによる視認性低下の問題を解決したタッチ入力部材付き表示装置として、特開２００９−１７６２４５号公報（特許文献３）では、操作面を有する入力操作画像を表示する表示部の操作面（表示面）と反対側の面に、表示部を介して加圧される押圧力を個々に検知する入力検出部を備えた表示入力装置が提案されている。
ここでは、入力検出部として、導電性の電極部材に感圧部材を被覆した感圧電極を接点とする感圧センサモジュール構造（請求項２）を採用している。具体的には、スペース部材を介在させて、対向配置した感圧電極の組で、押圧力により、電極が接触して流れる電流、あるいは閾値電圧を超える出力電圧を検出することで、位置を検出している。なお静電容量方式の入力検出部の場合は操作面と反対側の面に設けると、原理的に検出することはできなくなるので本用途には適当ではない。

特開２００７−３４７３６号公報 特開２００９−８６０７７号公報 特開２００９−１７６２４５号公報 特開２０１２−１６４７３５号公報

特許文献３に提案されている表示入力装置によれば、操作者側に、表示体が配設されていることから、表示体の表示面にタッチパネルを配置することにより生ずる界面での屈折率の差異による反射や、タッチパネルの光透過性に基づく視認性の低下原因を排除することが可能となる。

一方、特許文献３に提案されているタッチ入力部材付き表示装置では、入力検出部として感圧インク方式（抵抗膜方式）を用いていることから、入力検出部において、対抗配置された感圧電極同士が接触して電流が流れる必要がある。従って、入力検出部が、前記電極の接触に必要十分な量だけ変形する必要がある。

操作者からの押圧入力は、表示部を介して伝達されることになるため、表示部自体が十分な量変形する必要があり、操作者の押圧力が不十分な場合、検知できない。一方、表示部を大きく変形させると表示部が破損、変質し、表示機能が損なわれることになるので、表示部の変形が小さくても、また変形時間が極めて短くても検知できることが望まれる。

また、表示部の背面は表示部やその他の部材から放出された熱が外部に放散されないため、入力検出部は高温にさらされることとなる。特に液晶ディスプレイのように、表示部がバックライトを使う場合、入力検出部はバックライトの液晶基板と接触していない側に配設されるので、従来の液晶基板表面に配置する場合と比べて、バックライトからの熱の影響を受けることとなる。このため、入力検出部の耐熱性が不十分な場合には、バックライトを必要とする表示体と組み合わせて用いることは困難となる。

さらに、近年、表示部の画像切り替えや画像の拡大縮小などの種々の画像変化や音を鳴らしたり、振動を発生させたり、電源のオンオフを行うなどの操作を行うにおいて、操作者からの加圧入力の有無だけでなく、加圧力の違いに対応して異なる操作を行うことが求められている。かかる要求に応えるためには、加圧力を多段階的に検知する必要がある。電極に感圧部材を被覆すること等によって抵抗の変化に幅を持たせることで、抵抗膜方式において多段階の検知を可能とする試みがなされている。しかしながら、抵抗値の変化の幅が小さいこと、温度等の環境の変化による抵抗値の変化、電極ごとの抵抗値のバラつきを考慮すると、電極の大きさ、要求される精度にもよるが、導通の有無によるON-OFFの二段階の検知以外は難しいと考えられる。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、操作者の側に画像表示体が設けられ、タッチ入力部材を画像表示体の操作者側と反対側に配置することで、画像表示体の視認性を向上させるとともに、画像表示体を介して伝達される操作者からのタッチ入力の検知感度を確保した感圧式タッチ入力部材付き表示装置を提供することを目的とする。

本発明の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、画像表示体；並びに
帯電された多孔質樹脂フィルムの両面に、操作者からの前記画像表示体の加圧入力により生じた電気信号の出力端子となる第１及び第２の電極をそれぞれ有していて、前記画像表示体の前記操作者とは反対側の面に配設される圧電センサ
を備えている。

本発明の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、タッチ入力部材として圧電センサを使用し、操作者からの加圧、タッピング、摺動により生じる振動を検知するので、画像表示体を介しても、操作者からの指令を検知することができる。よって、画像表示体本来の優れた視認性とタッチ入力の検知感度の双方を満足することができる。

本発明一実施形態の感圧式タッチ入力部材付き表示装置の構成を説明するための模式図である。 圧電センサの構成の一実施形態を説明するための模式図である。 樹脂フィルム積層体の積層パターンを説明するための図である。 樹脂フィルム積層体の積層パターンを説明するための図である。 樹脂フィルム積層体の積層パターンを説明するための図である。 圧電センサの他の実施形態の構成を説明するための模式図である。 本発明の他の実施形態の感圧式タッチ入力部材付き表示装置の構成を説明するための構成模式図である。 本発明の他の実施形態の感圧式タッチ入力部材付き表示装置の構成を説明するための構成模式図である。 実施例で行ったコロナ放電を説明するための模式図である。 実施例で用いた電極付き基板の構成を示す模式図である。 実施例で行った測定方法を説明するための模式図である。 従来のタッチパネル付き表示装置の構成例を示す模式図である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、今回、開示された実施の形態は、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、特許請求の範囲によって示され、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。

本発明の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、画像表示体；並びに
帯電された多孔質樹脂フィルムの両面に、操作者からの前記画像表示体への加圧入力により生じた電気信号の出力端子となる第１及び第２の電極をそれぞれ有していて、前記画像表示体の前記操作者とは反対側の面に配設される圧電センサを備えている。
加圧、タッピング、摺動等のタッチ入力に基づいて発生する振動が、画像表示体を介して圧電センサに伝達され、該圧電センサは歪を生じる。圧電センサの歪により多孔質樹脂フィルムを挟んで相対する電極間に電位差が生じ、タッチされた座標位置データとなる電気信号を出力する。当該位置データ及び電極間に発生した電位差の情報に基づいて、画像表示体の表示画面が変化する。タッチ入力部材となる圧電センサは、画像表示体の操作者とは反対側の面に配設されていることから、外付けタッチ入力部材による、画像表示体の操作者側の面（表示面）の視認性低下を回避できる。

前記帯電された樹脂フィルムは、多孔質樹脂フィルムの少なくとも一面に非多孔質層が積層された積層体であることが好ましい。非多孔質樹脂層が積層されることにより、多孔質樹脂フィルムとの界面に帯電しやすくなって圧電性が向上する。また、多孔質樹脂フィルムの表面が非多孔質樹脂層で被覆されることにより電極等を形成しやすくなるとともに、耐湿性等の耐環境性も向上するという利点がある。

前記多孔質樹脂フィルムは、フッ素系樹脂フィルムであることが好ましい。フッ素樹脂系フィルムは耐熱性に優れているので、表示体などの部材から放出される熱による検知感度の低下が起こらず、バックライトのように高温になる表示体やその他部品と組み合わせて用いることも可能となる。

前記圧電センサは、前記画像表示体に、第１の電極層を介して貼着されている。前記画像表示体は第１電極に接触するように積層してもよいし、接着剤層などを介して積層されていてもよいが、第１電極に直接接触するように貼着されることで、操作者から入力された力、振動の伝達効率が高くなる。

前記第１又は第２の電極は、所定間隔をあけて配設された複数の電極群であって、前記電極間の間隙に接着部を有していることが好ましい。複数の電極群において電極間間隙に設けられた接着部は、力、振動を減衰する作用があることから、操作者から入力された力、振動を直下で受ける電極と、当該電極の周囲の電極が受ける力、振動との差異が大きくなり、結果として、入力の位置検知感度の向上を図ることができる。

前記第１及び第２の電極の少なくともいずれか一方は、前記帯電された樹脂フィルム上に直接接触するように設けられていることが好ましい。前記帯電された樹脂フィルムと電極との間に接着剤層などが介在すると、付加された力、振動が接着剤層により減衰するため、感圧感度の低下、さらには発生電圧（圧電性）低下の原因となる。帯電された樹脂フィルム上に直接接触するように電極が設けられることにより、上記感圧感度の低下、圧電性低下を回避できる。

前記圧電センサは、さらに基板を備え、該基板と前記帯電された樹脂フィルムと基板との間に、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれか一方が、設けられている基板付き圧電センサであることが好ましく、さらに、前記基板は、プリント配線板であることが好ましい。
圧電センサの電極として、帯電させた樹脂フィルムとは別に準備される電極付き基板（好ましくはプリント配線板）を用いることができるので、圧電センサの電極設計の自由度が増大し、また圧電センサの製造工程を簡略化できる。

前記圧電センサの画像表示体に取り付けられる側の面と反対側の面に、プリント配線板（前記電極付き基板として用いられるプリント配線板と区別する必要がある場合は、前記電極付き基板として用いられるプリント配線板を「第１のプリント配線板」と称し、このプリント板を「第２のプリント配線板」と称する）を具備し、前記圧電センサは、前記第２のプリント配線板上に搭載されていてもよい。この場合、前記第２のプリント配線板上に、前記圧電センサからの出力信号を検知する配線パターンが形成されていることが好ましい。
圧電センサとして上記基板付き圧電センサを用いない場合であっても、第２プリント配線板上に圧電センサを搭載することで、圧電センサの製造工程を簡略化できる。

別の見地の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、前記圧電センサから出力される電気信号を、座標位置データに変換する位置検出部をさらに備え、またさらに、前記位置検出部からの出力に基づいて前記画像表示体の画像を制御する制御部を備えていてもよい。前記位置検出部、又は前記位置検出部及び制御部は、前記第１又は第２のプリント配線板上に搭載されていることが好ましい。
圧電センサ及び位置検出部、さらには制御部をプリント配線板に実装するができ、これにより感圧式タッチ入力部材付き表示装置の組み立て工程がさらに簡便化され、また感圧式タッチ入力部材付き表示装置全体を薄型化、小型化することが可能となる。

前記第１又は第２プリント配線板は、フレキシブルプリント配線板であることが好ましい。柔軟な圧電センサをフレキシブルプリント配線板と組み合わせることで、圧電センサの可撓性を損なわずに済む。

前記画像表示体の表示方式は、電子ペーパー方式又は有機ＥＬディスプレイ方式であることが好ましい。電子ペーパー方式又は有機ＥＬディスプレイ方式を採用した可撓性を有する画像表示体を用いることで、可撓性を有する圧電センサとの組み合わせにより、感圧式タッチ入力部材付き表示装置全体としても、可撓性を保持することができ、折り畳んだり、丸めたりできる感圧式タッチ入力部材付き表示装置の提供が可能となる。

本発明の一実施形態について、図１に基づいて説明する。図１に示す感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、平板状の画像表示体１１の表示面と反対側の面に、タッチ入力部材である圧電センサ１２が配置され、表示体１１と圧電センサ１２の組が制御部１４及び位置検出部１７を備えた回路基板１３上に搭載されている。

（１）画像表示体
前記画像表示体１１としては、操作者からの加圧入力に基づく座標位置データに基づいて、表示画像が拡大、縮小、別の画像への切り替えなどの変化を行うものである。なお画像の変化だけでなく、前記画像表示体に組み込まれた、若しくは回路基板13上の別の箇所に設けられたスピーカー（図示せず）により音を鳴らしたり、振動子により振動を発生したりしてもよい。
画像表示体としては、従来より、ディスプレイとして用いられているもの、すなわち、液晶ディスプレイ方式表示体、有機ＥＬディスプレイ方式表示体、電子ペーパー方式表示体など、いずれを用いることもできる。これらのうち、バックライトを必要とせず、さらに可撓性に優れた有機ＥＬディスプレイ方式表示体、電子ペーパー方式表示体が好ましく用いられる。

液晶ディスプレイの構成は特に限定せず、通常、偏光板、粘着剤層、液晶セルの上部電極基板、液晶、及び液晶セルの下部電極基板を有している。
液晶パネルの駆動方式としては、単純マトリクス駆動方式であってもよいし、アクティブマトリクス駆動方式であってもよい。また、モノクロ液晶表示パネルであってもよいし、カラーの液晶表示パネルであってもよい。また、照明方式としては、透過型、反射型のいずれでもよく、透過型であれば、基板及び液晶層を照射するバックライトが、操作者側の面（表示面）と反対側の面に配設される。
バックライトは、光源と導光板との組み合わせからなり、導光板の表面には拡散板、レンズシート等が、通常、貼設されている。

有機ＥＬディスプレイとは、発光体をガラス等の基板に蒸着や印刷等したものであり、駆動方式は、液晶ディスプレイと同様に、アクティブマトリックス駆動、パッシブマトリック駆動のいずれでもよい。有機ＥＬディスプレイは、自己発光することから、液晶ディスプレイのように、バックライトや導光板を必要としないので、表示装置全体を薄型化できるという点で好ましい。また、有機ＥＬディスプレイは、硬質部材で構成されるバックライトを使用する必要がないことから、有機ＥＬディスプレイの構成材料を適宜選択することにより、非常に柔軟なディスプレイを形成することが可能である。柔軟な有機ＥＬディスプレイと感圧式入力部材となる圧電センサとの組み合わせは、両部材のいずれも柔軟であることから、表示装置全体を折り畳んだり、巻回することが可能となり、画像表示部分の面積を十分に確保しつつ、携帯可能な表示装置を形成することができる。

電子ペーパーは、表示内容を電気的に書き換えるもので、電気泳動方式、電子粉流体方式など、いずれであってもよい。電子ペーパーは、反射光を利用して表示を行うことから、通常、バックライトなどの照明は不要であるが、暗所での画像表示を確保するために、別途ライトを配設してもよい。また有機ＥＬと同様に構成材料によっては柔軟なディスプレイを形成することが可能である。

以上のような画像表示体１１は、画像の切り替え、拡大縮小などの変化させるための座標データ信号や、その他の情報データを演算、出力する制御部１４を搭載した回路基板１３と、リード線１５により電気的に接続されている。

（２）感圧式タッチ入力部材
感圧式タッチ入力部材を構成する圧電センサ１２が、前記画像表示体１１の表示面とは反対側の面に配設されている。
圧電センサ１２は、圧電性を有する多孔質樹脂フィルムの両面に、出力端子となる電極を備えたものであり、制御部１４及び位置検出部１７を搭載した回路基板１３とリード線１６により電気的に接続されている。

（２−１）樹脂フィルム単体タイプの圧電センサ
圧電センサの一態様として、帯電された樹脂フィルム単体タイプの圧電センサについて、図２に基づいて説明する。

図２に示す態様の圧電センサは、多孔質樹脂フィルム１２ａの画像表示体１１に配設される側の面に、第１電極１８ａがマトリックス状に配置され、第２電極１８ｂが回路基板側の面全体に設けられている。第１の電極１８ａが設けられている側の面には、各電極からの出力電圧を取り出すリード線１６に接続するように配線（配線は図示せず）されている。第２電極１８ｂも同様にリード線１６に接続されている。したがって、各電極１８ａにて発生した電位差が、電気信号としてリード線１６を通じて、位置検出部１７に入力される。

材質や気孔構造が適当な多孔質樹脂フィルム１２ａには、コロナ放電等の帯電処理を施すことにより気孔の周囲にエレクトレットと呼ばれる帯電状態を付与することができる。帯電させた多孔質樹脂フィルムは、柔軟な多孔体で極めて小さな力で大きく変形するため高い圧電性を示す。多孔質樹脂フィルム１２ａを用いたこの圧電フィルムは、一般に圧電フィルムとして知られている非多孔質のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルムと比べて、圧電定数が数倍から数十倍大きい。このことは、押圧、摺動、タッピング等により生ずる振動振幅に対する出力電圧が大きく、タッチ入力に対する感度が高いことを意味する。

上記多孔質樹脂フィルムを構成する樹脂の種類は特に限定しないが、好ましくは耐熱性に優れるフッ素系樹脂、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＥＰＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロ・テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体、及びこれらの１種又は２種以上とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）との混合物等が挙げられる。ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＡ等のテトラフルオロエチレン系共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、ペンダント型共重合体のいずれであってもよい。これらの中でも耐熱性、柔軟性、孔構造の制御が容易であることからポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。

多孔質樹脂フィルムを用いた圧電フィルムとしては、例えば、ｅｍｆｉｔ社からＥｍｆｉｔ（登録商標）、フェロエレクトレットフィルムとして市販されている延伸多孔質ポリプロピレンフィルム等の多孔質ポリオレフィンフィルムの圧電フィルムが知られている。多孔質ポリオレフィン製圧電フィルムの場合、ポリオレフィン樹脂自体の耐熱性との関係から、当該フィルム状圧電素子の最高使用温度は６０℃程度であるため、表示体や他部品からの放熱により高温になる箇所、すなわち表示体に接するように配設する仕様への適用は困難である。特に高熱を発するバックライトが配設される表示体と組み合わせて用いることはできない。この点、フッ素系樹脂で構成される圧電フィルムでは、１５０℃程度まで使用可能であることから、バックライト（導光板）に貼着して用いることも可能である。また、フッ素系樹脂の高融点に基づき、高温下でも多孔質構造が保持されるので、圧電性に対する温度の影響が小さくて済む。

なお、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系フィルムでは、フッ素系樹脂材料で構成されているが、ＰＶＤＦのベータ型結晶が、加熱により、安定な無極性のアルファ型結晶に戻ってしまうため、高温下では所望の圧電性を発揮できない。このため、ＰＶＤＦフィルムを用いた圧電センサの最高使用温度は、フッ素系樹脂材料で構成されているにもかかわらず、８０℃程度である。

多孔質フッ素系樹脂フィルムは、フッ素系樹脂のファインパウダーと潤滑剤との混合物（ペースト）をシート状またはチューブ状に押出し、必要に応じて圧延した後、延伸、燒結を行う方法、あるいは、ＰＴＦＥのディスパージョン液を、基材上に塗布等し、分散媒を蒸発乾燥後、フッ素系樹脂の融点以上の温度に加熱して焼結後に延伸する方法などにより製造することができる。チューブ状押出物の場合には、切開によりフィルム状とすればよい。また、延伸処理は、一軸延伸であってもよいし、２軸延伸であってもよい。

多孔質フッ素系樹脂フィルムとしては、市販のものを用いることもできる。例えば、ゴアテックス（登録商標）、住友電工ファインポリマーの「ポアフロン」（登録商標）などを用いてもよい。

多孔質樹脂フィルムの気孔率は特に限定しないが、好ましくは１０％〜４０％、より好ましくは１５〜３５％程度である。気孔率が大きくなりすぎると、繰り返し応力を受けたり、長時間にわたって応力を受け続けると、経時的に変形が起こり、圧電性能が変化してしまうからである。また、気孔率が小さすぎると、圧電性を発現するのに必要な厚み方向の変形が起こりにくくなるためである。

本実施形態で使用する多孔質樹脂フィルムの厚みは、特に限定しないが、圧電処理のしやすさ、圧電特性の付与効率、圧電センサとしての可撓性などの点から、好ましくは５〜８０μｍであり、より好ましくは７〜３０μｍである。

上記のような多孔質樹脂フィルムは、圧縮処理が施されていてもよい。圧縮により、多孔質樹脂フィルムを薄くでき、ひいては気孔の厚み方向長さを小さくできる。厚み方向の圧縮は、所定サイズのフィルムをプレス機等でプレスすることにより行ってもよいし、長尺のフィルムを圧延ロールで圧延しながら巻き取るようにしてもよい。

以上のような樹脂フィルム、好ましくは多孔質樹脂フィルム、より好ましくはフッ素系多孔質樹脂フィルムに圧電性を付与する圧電処理は、樹脂フィルムの両面に電極を設けた後、高電圧を印加する方法；フィルム表面に電極を設けず、高電界下で数分間、保持する方法；金属板上に多孔質フィルムを載置し、フィルムから所定間隔をあけて、コロナ放電により荷電させる方法などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、コロナ放電する方法である。

上記のような圧電処理により圧電性が付与された多孔質樹脂フィルムの両面に、第１電極１８ａ、第２電極１８ｂをそれぞれ形成すると、フィルムの歪量に対応して電極間に電位差が生じ、電気信号を出力する感圧センサとして機能できる。

電極１８a、１８ｂとしては、金属やカーボンを蒸着、あるいは金属やカーボンペーストを印刷することにより、フィルム面上に直接形成してもよいし、接着剤付き金属箔などを貼着することによって形成してもよい。接着剤付き金属箔の場合、接着剤が金属箔の一面全体に設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。
好ましくは、帯電されたフィルム面に電極が直接接触するように形成されている場合である。電極とフィルムとの間に接着剤層などが介在する場合、圧電センサに付加された力、振動が、接着剤層において減衰するため、感圧感度、圧電性低下をもたらす原因となるからである。

圧電センサ１２は、画像表示体１１の背面（表示面と反対側の面）に配設されるので、圧電センサ１２に対して、光透過率を上げるという要求がない。従って、電極１８ａ、１８ｂとして従来のタッチパネルのように、透明電極（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））を用いなくてもよく、電極として一般に用いられている導電性金属、カーボンなどの不透明電極を用いることができる。

電極は、フィルム面全体に形成されてもよいし、ストライプ状、マトリックス状に形成してもよい。図２の形態では、第１電極１８ａがマトリックス状に形成され、第２電極１８ｂがフィルム面全体に形成されているが、第２電極がマトリックス状に形成され、第１電極がフィルム全面に形成されていてもよいし、第１電極、第２電極の双方がマトリックス状に形成されていてもよい。また、マトリックス状に限らず、ストライプ状、均等分布したドット状に形成されていてもよい。各電極は、外付けの位置検出部１７に接続しているリード線１６に配線される。

（２−２）樹脂フィルム積層体を用いた圧電センサ
圧電センサに用いられる圧電フィルムは、圧電処理した多孔質樹脂フィルム単体であってもよいし、多孔質樹脂フィルム上に非多孔質樹脂層が積層された積層体であってもよい。

積層体の態様としては、多孔質樹脂フィルムの少なくとも一面に非多孔質樹脂層が積層されたものであればよく、図３のように、多孔質樹脂フィルム２１の片面に非多孔質樹脂層２２が積層されたものの他、図４のように、多孔質樹脂フィルム２１の両面に非多孔質樹脂層２２，２２’が積層されたもの、さらには、図５のように、複数の多孔質樹脂フィルム２１，２１’と非多孔質樹脂層２２，２２’とを交互に積層したものでもよい。好ましくは多孔質樹脂層の両面に非多孔質樹脂層が積層された積層体である。異なる樹脂層との界面では帯電しやすいことから、非多孔質樹脂層が積層されることにより、圧電性が更に向上するという利点があり、さらに多孔体の表面が非多孔質樹脂層で被覆されることにより電極等を形成しやすくなるとともに、耐湿性等の耐環境性が向上するという利点もある。

非多孔質樹脂層を構成する樹脂の種類は特に限定しないが、多孔質樹脂フィルムとして多孔質フッ素系樹脂フィルムを用いる場合には、耐熱性を損なわないように、非多孔質樹脂層についてもフッ素系樹脂を用いることが好ましい。非多孔質フッ素系樹脂として用いられるフッ素系樹脂としては、多孔質フッ素系樹脂フィルムで使用できるフッ素系樹脂と同様である。具体的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＥＰＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロ・テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体、及びこれらの１種又は２種以上の混合物などから選択することができる。

多孔質フッ素系樹脂フィルムと非多孔質フッ素系樹脂層との積層体の場合、多孔質フッ素系樹脂フィルムを構成するフッ素系樹脂（第１フッ素系樹脂）と、非多孔質フッ素系樹脂層を構成するフッ素系樹脂（第２フッ素系樹脂）とは、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。好ましくは第１フッ素系樹脂と異なる種類のフッ素系樹脂である。異種の樹脂の接合面には帯電が起こり易いからである。

また、非多孔質フッ素系樹脂層（単層）の厚みは、３０μｍ以下であり、より好ましくは１〜１５μｍ、さらに好ましくは２〜７μｍである。３０μｍを超えると、積層体に於いて多孔質フッ素系樹脂フィルムによる圧電性の向上効果が得られにくくなり、１μｍ未満では、均一な成膜が困難だからである。圧電性の向上効果という観点ではその断面において非多孔質フッ素系樹脂層の厚みの和は多孔質フッ素樹脂フィルムの厚みの和よりも小さい方が好ましい。

このような非多孔質フッ素系樹脂層の製造方法は特に限定しないが、例えば、ＷＯ２００８−１８４００号公報に開示の方法により製造することができる。

上記多孔質樹脂フィルムと非多孔質樹脂層との積層は、別々に作製した多孔質樹脂フィルムと非多孔質樹脂フィルムとを重ね合わせた後、圧着により積層一体化してもよいし、重ね合わせた後、焼結により一体化したものであってもよいし、さらに、多孔質フッ素系樹脂フィルムを基体として使用し、この上に、非多孔質フッ素系樹脂層を形成することにより一体化したものであってもよい。

圧電センサ１２が多孔質樹脂フィルムを含む積層体で構成される場合、積層体全体としての厚みが分厚くならない範囲、具体的には、１５〜２００μｍであれば、複数の多孔質フッ素系樹脂フィルム層、複数の非多孔質フッ素系樹脂層が積層されたものであってもよい。

以上のような樹脂フィルム積層体を帯電させる方法は、樹脂フィルム単体タイプの場合と同様に行うことができる。また、電極についても、樹脂フィルム単体タイプと同様に、積層体上に形成することができる。

（２−３）基板付き圧電センサ
上記態様の圧電センサは、いずれも電極が帯電された樹脂フィルム上に設けられ、当該電極上（接着剤層が介在する場合あり）に画像表示体が配設されるが、本発明はこれに限定しない。

例えば、帯電された樹脂フィルム上に電極を設ける代わりに、基板となるフィルム又はシート上に金属電極又はカーボン電極を形成した電極付き基板を、帯電処理した多孔質樹脂フィルム表面に貼付してもよい。以下、電極付き基板を帯電した樹脂フィルム上に積層することにより作成される圧電センサを、基板付き圧電センサと称する。

基板付き圧電センサの一例について、図６に基づいて説明する。
図６に示す基板付き圧電センサ２０は、基板２３ａ（２３’ａ）の片面に電極２３ｂ（２３’ｂ）が形成された電極付き基板２３，２３’で、帯電された樹脂フィルム（圧電フィルム）２４を挟持し、電極付き基板２３，２３’が基板２３ａ，２３’ａの周縁部及び電極間間隙部に設けられた接着部２５により接着したものである。電極２３ｂ（２３’ｂ）としては、上記樹脂フィルム単体タイプ、積層体タイプと同様に、金属箔、カーボン等で形成することができる。

圧電フィルム２４は、上述の樹脂フィルム単体を帯電させたものであってもよいし、多孔性樹脂フィルムと非多孔性樹脂層との積層体を帯電させたものであってもよい。また、接着部２５は、基板２３ａ、２３’ａそれぞれに塗工された接着剤により構成されてもよいし、ベースフィルムの両面に接着剤が塗布されたボンディングフィルムにより構成してもよい。接着部２５は、電極付き基板２３（２３’）と圧電フィルム２４を安定的に固着できればよく、基板２３ａ，２３’ａの周縁部に設けられているだけであってもよいし、電極間間隙にだけ設けられていてもよい。さらに、接着剤に限定せず、例えば、電極付基板２３，２３’の周縁をボルトや係合部材等の結合手段を用いたり、加締めなどにより固定してもよい。いずれの固着方法であっても、電極２３ｂ（２３’ｂ）は少なくともその一部において圧電フィルム２４と直接接することが好ましい。電極２３ｂ（２３’ｂ）と圧電フィルム２４の間に接着剤等が介在すると、基板付き圧電センサ２０に伝達される力、振動が、接着剤層で減衰するので、圧電性、感圧感度の低下原因となるためである。

図６中、２６は電極２３ｂ，２３’ｂに配線されるリード線であり、位置検出部に接続できるようになっている。なお、図６に示す基板付き圧電センサ２０においては、電極２３ｂ，２３’ｂは、いずれも圧電フィルム２４上にマトリックス状に形成されているが、図２に示す態様のように、一方の電極が、基板一面に形成されたものであってもよい。

以上のような構成を有する基板付き圧電センサは、圧電フィルム上に直接電極を形成する場合と比べて、製造上の観点から好ましい。すなわち、圧電フィルム上に直接電極を形成する場合は、圧電性を低下させないために高度な加工技術が求められ、結果として圧電センサの製造コストが増大する原因となるが、電極付き基板を用いて圧電フィルムを形成する場合、圧電フィルムと電極付き基板とを別体として準備することができるので、電極パターンの設計の自由度が高く、結果として、圧電センサの製造コストを軽減することができる。

さらに、基板付き圧電センサを用いる場合、電極間間隙に接着部が設けられていることが好ましい。電極間間隙に設けられる接着部は、電極上に付加された力、振動を、隣接する電極に伝達する際に減衰材として作用することができる。したがって、力、振動が付加された電極が受ける力、振動と、周囲の電極が受ける力、振動との差異が大きくなり、このことは、力、振動を直下で受ける電極が発生する電圧と、その周囲の電極で発生する電圧との差を結果的に増幅することになるので、力、振動が付加された位置（電極）を特定する性能の向上に寄与できる。ひいては、電極及び/または電極間距離を小さくできることから、解像度の向上にも役立つ。

なお、図６に示す基板付き圧電センサは、圧電フィルムの両面の電極が基板付き電極を用いた場合であったが、第１又は第２電極のいずれが一方だけを基板付き電極とするようにしてもよい。

また、基板付き圧電センサにおいて、電極付き基板として、圧電フィルム上に形成するための電極の他、回路基板１３と電気的に接続するための電極端子が形成されていてもよい。電極、電極端子及び配線が形成されたプリント配線板を、電極付き基板として用いることが好ましい。これにより、基板付き圧電センサの回路基板への取り付けを、リード線接続に代えて、基板付き圧電センサの接続端子と回路基板の接続端子とを直接接続することが可能となる

さらに、基板付き圧電センサにおいて用いられる電極付き基板に、位置検出部が搭載されていてもよい。電極付き基板として、圧電センサの電極及び当該電極と位置検出部への配線回路が形成されたプリント配線板を用いることにより、予め位置検出部を実装したデバイスとして提供することができる。図１の態様において、回路基板１３上に設けられていた位置検出部１７を基板付き圧電センサの基板上に実装して一つのデバイスとして提供することにより、画像表示体１及び回路基板１３の組み合わせからなる表示装置の設計の大幅な変更なしに、タッチパネル機能を付与できるので好ましい。位置検出部だけでなく、制御部も電極付き基板に搭載しておいてもよい。

以上のような圧電センサは、いずれの形態においても、画像表示体１１を介して伝達された振動により、圧電処理された多孔質樹脂フィルムに歪が生じ、その結果、圧電フィルムの両面に配設された電極間で電位差が生じる。この電位差は、電気信号として取出すことができる。このようにして、圧電センサとして作用することができる。発生した電位差は、位置検出部１７にて、加圧位置、加圧情報に変換される。

このような機構による加圧位置情報は、圧電センサ１２（又は基板付き圧電センサ２０）の歪量に基づくことから、加圧位置情報を得るためには、多孔質樹脂フィルムが歪むことができる振動が伝達されればよい。従って、操作者からの操作指令としての振動が生じればよいので、素手はもちろん、手袋を着用した指、手、ペン等の絶縁性、導電性の操作部材など、任意の操作部材を用いたタッチ入力に適用できる。

（３）表示装置
本実施形態の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、上記のような画像表示体１１の操作者側の面とは反対側の面に、圧電センサ１２（又は基板付き圧電センサ２０）を配設することにより構成される。

画像表示体１１に圧電センサ１２（又は基板付き圧電センサ２０）を配設する方法は特に限定せず、接着剤により貼着してもよいし、画像表示体１１に圧電センサを載置した後、周縁部を枠体等で固定するだけでもよい。操作者からの加圧力が効率よく直接的に圧電センサ１２（又は２０）に伝達される必要があることから、画像表示体１１と圧電センサ１２とは、直接接触するように配設されることが好ましい。画像表示体１１がバックライトを備えている場合、バックライトは操作者側と反対側の面に配置される。フッ素系樹脂圧電センサの場合には、耐熱性に優れているので、バックライトに貼着して用いることができる。よって、表示板と圧電センサとの間にバックライトが介在する場合であっても、表示板、バックライトを通じて、操作者からの加圧、摺動、タッピング等により生じた振動を、直接的に圧電センサに伝達することができる。

画像表示体１１に圧電センサ１２（又は２０）を配設してなる感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、通常、図１に示すように、制御部１４、位置検出部１７を搭載した回路基板１３上に搭載される。
位置検出部１７は、感圧式タッチ入力部材である圧電センサ１２から出力される電気信号を、操作者の加圧入力の位置情報（座標位置データ）、さらには加圧情報に変換し制御部１４に出力する情報処理回路である。制御部１４は、位置検出部からの出力情報に応じて必要な演算を行い、画像を変化させたり、さらに所望により、音を鳴らしたり、振動させるという制御信号を、画像表示体１１やスピーカー、振動子へ出力する情報処理回路である。

制御部と位置検出部とは別々に構成されて電気的に接続されてもよいし、これらの回路が一体化されて構成されてもよい。位置検出部と制御部とが別々に構成される場合、制御部と位置検出部とが同じ基板の上に搭載されていてもよいし、別々の基板に搭載されていても構わない。

図１の態様では、圧電センサ１２(又は２０)は、回路基板１３とリード線１６により接続されている。その接続方法としては、回路基板１３上に設けられたコネクタを用いた接続や、回路基板１３上に形成された配線パターンの電極と、導電性接着剤や半田を用いた接続等が挙げられる。

図７は、感圧式タッチ入力部材付表示装置の他の実施形態として、基板付き圧電センサ３０を、回路基板１３’上に搭載した形態を示している。
基板付き圧電センサ３０は、電極付き基板３３として、基板３３ａの片面に圧電フィルム３４用の電極３３ｂが形成され、反対側の面に回路基板１３’との接続端子となる電極３３ｃが形成されている。このような電極付き基板３３が、圧電フィルム３４の表示体側と反対側の面に貼着されている。圧電フィルム３４の表示体側の面には、電極３１が形成されており、電極付き基板３３に接続されている（図示しない）。

基板付き圧電センサ３０は、制御部１４、位置検出部１７が搭載された回路基板１３’上に形成された配線パターン１３’ａの接続端子と導電性接着剤又は半田を用いて、接続されている。一方、表示体１１は、リード線１５により、回路基板１３’に電気的に接続される。

基板付き圧電センサ３０において、電極付き基板３３を、耐熱性に優れたフィルム又はシートで構成することにより、さらに好ましくは圧電フィルム３４を耐熱性に優れたフッ素系樹脂フィルムで構成することにより、導電性接着剤や半田を用いて、回路基板１３’に接続することができる。

このように、回路基板接続用の電極端子を備えた基板付き圧電センサ３０を用いることにより、リード線との接続が不要となり組み立て作業を簡素化できる。

図１及び図７に示す態様では、位置検出部１７及び制御部１４が、回路基板１３（又は１３’）上に搭載されていたが、基板付き圧電センサの電極付き基板に、位置検出部、制御部が搭載されていてもよい。例えば、図８は、基板付き圧電センサ３０’に使用する電極付き基板３３’として、基板３３’ａの片面に圧電フィルム用電極３３’ｂが形成され、反対側の面に、配線パターンが形成されたプリント配線板を使用し、このプリント配線板（電極付き基板３３’）上に位置検出部１７、制御部１４が搭載されている。また図８に示す態様のタッチ入力部材付き表示装置では、画像表示体１１’は、例えばバックライト１１ｂを具備した液晶板１１ａとの組み合わせであり、基板付き圧電センサ３０’において、バックライト１１ｂと接触する側に設けられる第１電極３１は圧電フィルム３４のバックライト１１ｂ側の面の全面に設けられている。

このような態様では、画像表示体、圧電センサの組み立て、回路基板の取り付け等の作業が、基板付き圧電センサ３０’上に、画像表示体１１’を配設するだけでよくなり、組み立て作業を簡素化できる。さらに、表示装置全体の薄型化を図ることができる。

また、以上のように、圧電センサ（基板付き圧電センサを含む）が回路基板（第２のプリント配線板）上に直接搭載されている場合、基板付き圧電センサの基板（第１のプリント配線板）に位置検出部、制御部が直接搭載されている場合であっても、圧電センサを構成する圧電フィルムを耐熱性に優れたフッ素樹脂系フィルムで構成することにより、圧電センサと回路基板、あるいは電極付き基板と位置検出部、制御部との接続端子間距離、接続時の加熱時間を適当に設定すれば、電気配線板の接続で一般的に使用されるＳｎ−Ｐｂ半田やＰｂフリー半田で接続することができる。圧電フィルムと接続部の距離が短い場合や、接続作業時の加熱時間が長い場合であっても、異方導電性接着剤又は融点が１５０℃以下の半田を用いて接続すれば圧電性の特性低下を防ぐことができる。

ここで、異方導電性接着剤とは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂に、導電性粒子（Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、半田等の金属粒子など）及び硬化剤（イミダゾール系、ヒドラジド系、アミン系など）を含有する接着剤である。好ましくは接続しようとする電極サイズに合わせたフィルム状異方導電性接着剤であり、より好ましくは導電性粒子として針状粒子を用いたフィルム状異方導電性接着剤である。異方導電性接着剤は、通常、１３０〜１８０℃に加熱して軟化溶融させた後、硬化することにより、圧電センサと電極端子とを接続する。

融点が１５０℃以下の半田（「低温半田」と称する場合がある）としては、例えば、Ｓｎ−５２Ｉｎ（融点１１７℃）、Ｉｎ−３Ａｇ（融点１４１℃）、Ｓｎ−３０Ｉｎ−５４Ｂｉ（融点８１℃）、１６Ｓｎ−５２Ｂｉ−３２Ｐｂ（融点９５℃）、４２Ｓｎ４２−５８Ｂｉ（融点１３８℃）などが挙げられる。このような低温半田では、１００〜１５０℃で加熱して軟化溶融させた後、硬化することにより、圧電センサと電極端子とを接続する。

以上のような態様において、回路基板１３,１３’、電極付き基板３３，３３’は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）板）であっても、リジッドプリント配線板であってもよいが、圧電センサの柔軟という特性を活かすことができるという点でＦＰＣ板の方が好ましい。ＦＰＣ板と組み合わせることで、圧電センサ本来の柔軟性、可撓性を保持することができる。

なお、図１、図７、図８に示す態様では、いずれも位置検出部と制御部とが、同じ基板に搭載されていたが、本発明はこれに限定されず、位置検出部と制御部とが異なる基板に搭載されていてもよい。例えば、電極付き基板が位置検出部のみを搭載したプリント配線板であって、このプリント配線板が、制御部を備えた別の基板上に設けられ、位置検出部を備えた基板付き圧電センサ及び画像表示体と、制御部を備えた基板とが電気的に接続される態様であってもよい。

以上のような構成を有する感圧式タッチ入力部材付き表示装置において、操作者が表示画像の切り替えなど、変化させたい場合、所望画面を表示することができる指令位置を指、ペン等の操作部材でタッチする。タッチにより生じた振動が、画像表示体を介して、圧電センサに伝達される。圧電センサは、伝達された振動により歪み、これにより、電極間に電位差が生じる。タッチされた部分の直下部分において、最も大きな振動が伝達されるので、圧電センサは、直下部分で最も大きな電位差が生じる。生じた電位差は、位置検出回路において検出され、発生電圧の大きさから、加圧位置情報、加圧の大きさに関する情報に変換される。得られた加圧位置情報は、画像表示体に入力され、画像表示体は、当該位置情報等の指令に基づき、表示画面を切り替え、画像の拡大縮小など、変化させる。

前述のように、従来より普及している非多孔質ＰＶＤＦなどの圧電フィルムを用いた圧電センサでは、歪に対する発生電圧が小さいため、操作者からの加圧、摺動などのタッチに対する感度が低く、表示体を介して得られるタッチによる振動で、情報データに変換できるような、十分な電気信号を発生することが困難である。この点、多孔質樹脂フィルムを使用する圧電センサは、歪に対する発生電圧が大きく、感度が高いので、表示体を介しても操作者からの加圧、摺動等のタッチ入力を感知することができ、操作指令に対応した電気信号を出力することが可能となる。また、抵抗膜方式にて対向する電極を接触させるのに必要な、大きな押圧力が、操作者から付与されなくても、タッチ位置を検出することが可能である。

以上のような構成を有する感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、画像表示体を介してもタッチ入力を検知することができ、しかも表示面が表示部材表面であることから、他の部材の積層により形成される境界面での屈折率差異による視認性の低下や、表示面に配設される他の部材の光透過率の影響を受けずに済むので、画像表示体が本来有する視認性を発揮できる。多孔質樹脂フィルムは、透明でなく、光透過性という点で、従来の非多孔質圧電フィルムよりも劣っているが、本発明のように、表示体の操作者の面とは反対側の面に配設することができるので、表示画面の視認性に影響を与えずに済む。

また、多孔質樹脂フィルムとして耐熱性の高いフッ素系樹脂フィルムを用いることにより、表示体やその他部品、特にバックライトからの放熱により高温となる表示体の背面に配設しても特性が変化せず、加圧入力の検知感度の低下を防止できる。

さらに、本発明で使用する圧電センサは、加圧力の大きさ、歪量により発生電圧も変わるので、抵抗膜方式のようなオンオフの２値化情報だけでなく、多値情報を得ることができる。

また、電極がマトリックス状に配置されていることから、静電容量方式のような多点検出を行うことが可能である。

さらに、プリント配線板としてＦＰＣ板を使用し、表示体として有機ＥＬや電子ペーパーのように、光源を必要としない反射型ディスプレイを使用することにより、表示装置全体として、可撓性を有する薄型表示装置を作成することが可能となるので、折り畳んだり、巻回して収納、携帯できる表示装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を実施例により説明する。実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。

〔実施例１〕
帯電させた樹脂フィルムは、厚さ１２μｍの多孔質ＰＴＦＥフィルム（気孔率３０％）の両面に、厚さ6μm多孔質パーフルオロアルコキシアルカン層が積層された積層体を、図９に示すコロナ放電装置において、フィルムとチタン針先端間の距離を８ｍｍあけて、−８ｋＶの高電圧にて９０秒間処理することにより、電荷をトラップさせて得た。
ポリイミドフィルム上に銅箔を貼着した銅張り基板をエッチングして、図１０に示すような、５mm□の電極４１ａ、４１ｂ、４１’ａ、４１’ｂがそれぞれ5mm間隔で形成された電極付きシートを、電極付き基板４１として用いた。
上記で作成した帯電樹脂フィルムの両面に、電極付き基板４１を電極が樹脂フィルムと接するように載置し、中央部が方形状に切抜された四角枠状のボンディングフィルムを用いて、電極付き基板４１の周縁を接着することにより、基板付き圧電センサを作成した。

作製した基板付き圧電センサの加圧入力と発生電圧の関係について、図１１に示す鉄球落下実験により測定した。
測定サンプル４２としての圧電センサの外部端子をオシロスコープに接続し、20cmの高さから、０．２０ｇ、０．５２ｇ、１．５１ｇの鉄球を、圧電センサの電極４１ａに落下させ、落下により発生した電圧を測定した（落下試験Ｉ）。また隣接する電極４１ｂに鉄球を落下させた際に、電極４１ａにて発生する電圧（Ｖ）を測定した（落下試験ＩＩ）。
次に、測定サンプル４２を、圧電センサ上にE-ink社の電子ペーパー(厚さ0.6mm)を積層した積層物に代えた場合、圧電センサ上に液晶ディスプレイ（TFD液晶 2.1インチ 182AA00）を積層した積層物に代えた場合のそれぞれについて、上記と同様にして、落下試験Ｉ、ＩＩを行い、発生する電圧（Ｖ）を測定した。測定結果を表１に示す。

表１からわかるように、作成した基板付き圧電センサは、電子ペーパー又は液晶板との積層物としても、0.2gという極めて小さな鉄球に対して１Ｖ以上の電圧が発生し、落下を検知できることがわかる。一方、隣接電極４１ｂ上に鉄球を落下させたときの発生電圧は、測定対象の電極４１ａの発生電圧より小さいことから、落下時点の特定が可能であることが分かる。
なお、いずれの場合も、表示体を積層した積層物の方が発生電圧が大きくなる傾向にあった。柔らかいフィルム状の圧電センサ単体では、鉄球の落下した部分で圧電センサが変形してしまうのに対して、硬い表示体が介在することにより、鉄球の落下による圧電センサの特定箇所での変形が防止されて、圧電センサ全体が圧縮できたためと考えられる。

〔比較例〕
比較例として、一般的な抵抗膜検知方式を利用したメンブレンスイッチ（（株）K&D製 型番ＤＳ−２）を使用し、このメンブレンスイッチについて、上下電極間が導通するのに必要な力を調べた。
メンブレンスイッチの電極の中心を点で押すことにより、０ｇf（０Ｎ）から２１０ｇｆ（２０５９．４Ｎ）まで、２．１ｇｆ（２０．６Ｎ）刻みで押圧力を増大し、電流が流れたときの押圧力を測定した。

メンブレンスイッチ単独では、２１ｇの押圧力が必要であった。メンブレンスイッチに電子ペーパーを載置した場合では１１３ｇの押圧力が必要であり、液晶デバイスを載置したときには２１０ｇの押圧力であっても検知できなかった。
したがって、一般的な抵抗膜検知方式では、画像表示体を介して、タッチ入力を検出することは困難であることがわかる。

本発明の感圧式タッチ入力部材付き表示装置は、従来のタッチパネル付表示装置の代替えとして有用であり、しかも、加圧力の違いによる多段階検知、位置の相違による多点検出が可能であり、さらに表示装置全体として折り畳んだり、巻回することができるので、画像表示部分の面積を縮小しなくても、収納、携帯可能なタッチパネル付表示装置を提供でき、有用である。

１ 画像表示体
１ａ リード線
２ タッチパネル
２ａ リード線
３ 回路基板
５ スペーサ
６ 空気層
１１、１１’ 画像表示体
１１ａ 液晶板
１１ｂ バックライト
１２、１２’ 圧電センサ
１２ａ 多孔質樹脂フィルム
１３、１３’ 回路基板
１３ａ 配線
１４ 制御部
１５ リード線
１６ リード線
１７ 位置検出部
１８ａ 第１電極
１８ｂ 第２電極
１９ａ 第１電極
１９ｂ 第２電極
２０ 基板付き圧電センサ
２１、２１’ 多孔質樹脂フィルム
２２、２２’ 非多孔質樹脂層
２３，２３’ 電極付き基板
２３ａ，２３’ａ 基板
２３ｂ，２３’ｂ 電極
２４ 圧電フィルム
２５ 接着部
２６ リード線
３０，３０’ 基板付き圧電センサ
３１ 第１電極
３３，３３’ 電極付き基板
３３ａ，３３’ａ 基板
３３ｂ，３３’ｂ 第２電極
３３ｃ 接続端子
３４ 圧電フィルム
４１ 電極付き基板
４１ａ，４１’ａ，４１ｂ，４１’ｂ 電極
４２ 測定サンプル

Claims (15)

1. 画像表示体；並びに
   帯電された樹脂フィルムの両面に、操作者からの前記画像表示体への加圧入力により生じた電気信号の出力端子となる第１及び第２の電極をそれぞれ有していて、前記画像表示体の前記操作者とは反対側の面に配設される圧電センサ
   を備えた感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
2. 前記帯電された樹脂フィルムは、多孔質樹脂フィルムの少なくとも一面に非多孔質層が積層された積層体である請求項１に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
3. 前記多孔質樹脂フィルムは、フッ素系樹脂フィルムである請求項１又は請求項２に記載のタッチ入力機能付表示装置。
4. 前記圧電センサは、前記画像表示体に、第１の電極層を介して貼着されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
5. 前記第１又は第２の電極は、所定間隔をあけて配設された複数の電極群であって、前記電極間の間隙に接着部を有している請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
6. 前記第１及び第２の電極の少なくともいずれか一方は、前記帯電された樹脂フィルム上に直接接触するように設けられている請求項１〜請求項５のいずれか1項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
7. 前記圧電センサは、さらに基板を備え、該基板と前記帯電された樹脂フィルムと基板との間に、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれか一方が、設けられている基板付き圧電センサである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
8. 前記基板は、プリント配線板（第１のプリント配線板）である請求項７に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
9. 前記圧電センサの画像表示体に取り付けられる側の面と反対側の面に、プリント配線板（第２のプリント配線板）を具備し、
   前記圧電センサは、前記第２のプリント配線板上に搭載されている請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
10. 前記第２のプリント配線板上に、前記圧電センサからの出力信号を検知する配線パターンが形成されている請求項９に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
11. さらに、前記圧電センサから出力される電気信号を、座標位置データに変換する位置検出部を備えている請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
12. さらに、前記位置検出部からの出力に基づいて前記画像表示体の画像を制御する制御部を備えている請求項１１に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
13. 前記位置検出部及び／又は前記制御部は、前記第１又は第２のプリント配線板上に搭載されている請求項１１又は請求項１２に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
14. 前記プリント配線板は、フレキシブルプリント配線板である請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。
15. 前記画像表示体の表示方式は、電子ペーパー方式又は有機ＥＬディスプレイ方式である請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の感圧式タッチ入力部材付き表示装置。

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