JP5871111B1 - タッチパネルおよび電子機器 - Google Patents

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Abstract

タッチパネルにおけるフィルムの総数を低減しても押圧検知の精度を高められる技術を提供する。タッチパネル（１０）は、静電式タッチパネル部（１５）と押圧センサ部（１６）とを備え、静電式タッチパネル部（１５）は、フィルム（１１）とタッチパネル用電極（３１，３２）とを備え、押圧センサ部（１６）は、フィルム（１３）と押圧センサ用電極（４１，４２）とを備え、押圧センサ用電極（４１）を設けた電極層は、タッチパネル用電極（３２）を設けた電極層と同一の電極層であり、押圧センサ用電極（４２）を設けた電極層は、タッチパネル用電極（３２）に対向する位置に、押圧センサ用電極（４２）の非形成部を有する。

Description

本発明は、タッチパネルにおいて、指等により操作面がタッチされる位置（タッチ位置）と、指等による操作面の押圧と、を同時に検知する技術に関する。
従来、タッチ位置の検知と押圧検知とを同時に行うタッチパネルが各種考案されている。例えば、タッチ位置を検知する静電式タッチパネル部に、押圧を検知する押圧センサ部を重ね合わせた構成のタッチパネルが知られている（特許文献１参照。）。
図１６（Ａ）は、特許文献１を参考にした従来のタッチパネルを模式的に示す側面断面図である。タッチパネル３００は、複数のフィルム３０１，３０２，３０３，３０４，３０５を備えている。フィルム３０１，３０２，３０３，３０４，３０５は、順に天面側から底面側にかけて積層され、粘着シート等を介して接合されている。
フィルム３０１，３０２は静電式タッチパネル部を構成している。フィルム３０１の天面には、複数のタッチパネル用電極３１１が設けられている。フィルム３０２の天面には、複数のタッチパネル用電極３１２が設けられている。タッチパネル用電極３１１とタッチパネル用電極３１２とは、天面側から視て２次元格子状に交差するような配置で設けられている。各タッチパネル用電極３１２と各タッチパネル用電極３１１との間にパルス信号が印加されてタッチパネル３００が駆動する状態で、タッチパネル３００に指等が接近すると、タッチ位置の近傍でタッチパネル用電極３１２とタッチパネル用電極３１１との間の静電容量が変化する。したがって、静電容量の変化を検出することによりタッチ位置を検知することができる。
フィルム３０３，３０４，３０５は押圧センサ部を構成している。具体的には、フィルム３０３の天面には、押圧センサ用電極３１３が全面を覆うように設けられている。フィルム３０５の天面には、押圧センサ用電極３１４が全面を覆うように設けられている。フィルム３０４は、面内方向の伸びや縮みによって天面および底面に電荷が生じる圧電性を有する材料からなる。タッチパネル３００が指等により押込まれると、フィルム３０４の天面および底面には電荷が生じ、これにより押圧センサ用電極３１３と押圧センサ用電極３１４との間に電位差が生じる。したがって、押圧センサ用電極３１３と押圧センサ用電極３１４との電位差を検出することにより押圧検知ができる。
国際公開ＷＯ２０１３／０２１８３５号公報
タッチパネルにおいてフィルムの総数が多ければ、タッチパネルを薄型に構成することが難しくなる。また、タッチパネルに透光性を持たせる場合には、電極やフィルムに透光性の高い材料を用いる必要があるが、フィルムの総数が多ければ、タッチパネル全体の透光性は低下してしまう。
図１６（Ｂ）は、フィルムの総数を低減したタッチパネルの構成例を模式的に示す側面断面図である。タッチパネル３００Ａは、複数のフィルム３０１，３０２Ａ，３０４，３０５を備えている。フィルム３０２Ａの天面には、静電式タッチパネル部の一部となる複数のタッチパネル用電極３１２と、押圧センサ部の一部となる複数の押圧センサ用電極３１３Ａとを交互に並行するように設けている。このように、静電式タッチパネル部の電極の一部と、押圧センサ部の電極の一部とを同一のフィルムに設けることにより、フィルムの総数を減らすことができる。
しかしながら、このようにタッチパネル３００Ａを構成した場合には、静電式タッチパネル部と押圧センサ部とが非常に近接することになるので、静電式タッチパネル部と押圧センサ部との間が電気的に結合してしまう。このため、静電式タッチパネル部を駆動するパルス信号がノイズとして押圧センサ部に漏れて、押圧検知の精度が低下することがあった。
そこで、本発明の目的は、タッチパネルにおいてフィルムの総数を低減しても押圧検知の精度を高められる技術を提供することにある。
この発明は、静電式タッチパネル部と、押圧センサ部と、を備えるタッチパネルに関する。静電式タッチパネル部は、平膜状の第１のフィルム部と、第１のフィルム部の一方主面側に配置された、第１のフィルム部と平行に延びる第１のタッチパネル用電極と、第１のフィルム部の他方主面側に配置された、第１のフィルム部と平行かつ第１のタッチパネル用電極と交差する方向に延びる第２のタッチパネル用電極と、を備える。押圧センサ部は、第１のフィルム部の他方主面側に積層される第２のフィルム部と、第２のフィルム部の一方主面側に配置された第１の押圧センサ用電極と、第２のフィルム部の他方主面側に配置された第２の押圧センサ用電極と、を備える。第１の押圧センサ用電極を設けた電極層は、第２のタッチパネル用電極を設けた電極層と同一の電極層であり、第２の押圧センサ用電極を設けた電極層は、第２のタッチパネル用電極に対向する位置に、前記第２の押圧センサ用電極の非形成部を有している。
この構成によれば、タッチパネルへの指等の接近によって第１のタッチパネル用電極と第２のタッチパネル用電極との間の静電容量が変化するので、該静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検知できる。また、タッチパネルの押込みによって第１の押圧センサ用電極と第２の押圧センサ用電極との間に電位差が生じるので、該電位差に基づいて押圧検知ができる。更には、静電式タッチパネル部の第２のタッチパネル用電極と押圧センサ部の第１の押圧センサ用電極とを同一の電極層に設けるので、タッチパネルにおけるフィルムの総数を抑制できる。その上、第２のタッチパネル用電極に対向する領域に電極非形成部を設けるので、静電式タッチパネル部の駆動信号がノイズとして押圧センサ部に漏れることを抑制でき、押圧検知の精度を高められる。
また、前記第２の押圧センサ用電極は、前記第２のタッチパネル用電極に対向する領域を避けて設けられていることが好ましい。これにより、押圧検知の精度を更に高められる。
この発明のタッチパネルは、第１の押圧センサ用電極に接続される第１接続端と、第２の押圧センサ用電極に接続される第２接続端と、を有する押圧検知回路を備えてもよい。この場合、押圧検知回路は第１接続端をグランド電位にすることが好ましい。
この構成では、押圧検知回路側からタッチ検知回路側にノイズが漏れてタッチ位置の検知精度が劣化することを防ぐことができる。
この発明のタッチパネルは、複数の第１の押圧センサ用電極を、複数の第２のタッチパネル用電極と交互に並べて設け、複数の第２の押圧センサ用電極を、各第１の押圧センサ用電極に対向して設け、第１の押圧センサ用電極と第２の押圧センサ用電極との対向電極対を複数並列に押圧検知回路に接続することが好ましい。
この構成では、第１および第２の押圧センサ用電極の複数の対向電極対が並列に押圧検知回路に接続されるので、押圧検知回路に入力される押圧検知電圧の電圧値が大きくなり、押圧検知の感度を高められる。
この発明のタッチパネルの第１のフィルム部および第２のフィルム部は、互いに一致する外形状であって、長手方向および短手方向を有し、複数の第１の押圧センサ用電極および複数の第２の押圧センサ用電極は、前記長手方向に延びていてもよい。
この場合、押圧検知回路を複数設け、複数の対向電極対のうち、短手方向の端近傍の対向電極対と、短手方向の中央近傍の対向電極対とを、異なる押圧検知回路に接続することが好ましい。
または、複数の対向電極対のうち、短手方向の端近傍の対向電極対に、短手方向の中央近傍の対向電極対よりも、短手方向の幅が狭い狭隘部を設けることが好ましい。
押圧力が作用する位置によっては、第２のフィルムに発生する電荷には局所的に極性反転が生じる。特に、第２のフィルムが長手方向と短手方向とを有する外形状である場合には、第２のフィルムの長辺の近縁で電荷の極性反転が生じやすい。このため、各対向電極対をまとめて押圧検知回路に接続すると、押圧検知電圧が相殺されて、押圧検知の感度が低下する場合があった。そこで、上記のように押圧センサ用電極を異なる押圧検知回路に接続するようにすれば、押圧検知電圧の相殺を防ぐことができる。または、第２のフィルムの長辺の近縁の押圧センサ用電極に狭隘部を設けることで、電荷の極性反転が生じた箇所の影響を受けることを防いで、押圧検知電圧の電圧値を安定させることができる。
また、この発明のタッチパネルにおける第２のフィルムは、少なくとも一軸方向へ延伸処理を行ったポリ乳酸からなることが好ましい。
一軸延伸したポリ乳酸は圧電定数が高いので、第２のフィルムの材料としてポリ乳酸を用いることで、押圧力の検出感度を高くできる。さらに、ポリ乳酸は透光性が高いので、透光性の高いタッチパネルも実現できる。そして、ポリ乳酸は、焦電性がないため、指等がタッチパネル表面に触れた際に、体温が伝わっても、押圧力の検出精度に影響を与えない。したがって、第２のフィルムの材料としてポリ乳酸を用いた場合、ＰＶＤＦ等の焦電性を有する材料を用いた場合と比較すると、体温が伝達されないように間接的に押圧力を伝達するような複雑な機構を付与する必要が無い。
また、この発明のタッチパネルにおいて、第１の押圧センサ用電極の電極幅が、第２の押圧センサ用電極の電極幅よりも狭ければ、製造ばらつきなどによって第１の押圧センサ用電極と第２の押圧センサ用電極との対向面積が変動して性能ばらつきが生じるような問題の発生を抑制できる。また、同じ電極層に形成される第１の押圧センサ用電極と第２のタッチセンサ用電極との間隔を広げることができ、両電極の間に生じる浮遊容量を低減できる。このことによって、静電式タッチパネル部からのノイズが押圧センサ部に漏れることを抑制できる。
また、この発明のタッチパネルにおいて、第２の押圧センサ用電極の電極幅が、第１の押圧センサ用電極の電極幅よりも狭ければ、製造ばらつきなどによって第１の押圧センサ用電極と第２の押圧センサ用電極との対向面積が変動して性能ばらつきが生じるような問題の発生を抑制できる。
また、この発明のタッチパネルにおいて、第１の押圧センサ用電極および前記第２のタッチパネル用電極と同じ電極層に、第１の押圧センサ用電極と第２のタッチパネル用電極との間に配置されたグランド用電極を更に備えることが好ましい。このことによって、同じ電極層に形成される第１の押圧センサ用電極と第２のタッチセンサ用電極との間に生じる浮遊容量を低減でき、静電式タッチパネル部からのノイズが押圧センサ部に漏れることを抑制できる。
また、この発明のタッチパネルにおいて、第２の押圧センサ用電極と同じ電極層に、他の電極から電気的に独立しており、第２のタッチパネル用電極に対向するダミー電極を更に備えることが好ましい。このことにより、各電極の積層数を等しくすることができ、タッチパネルを操作面側から見て視認される透光性のばらつき（色むら）を低減できる。
また、この発明のタッチパネルにおいて、第１の押圧センサ用電極と第２の押圧センサ用電極と第１のタッチパネル用電極と第２のタッチパネル用電極とのうちの少なくとも一つの電極は、当該電極が設けられる電極層において、他の電極と等しい電極幅かつ等しい配置間隔で平行に延びる複数の線状電極部分を有していることが好ましい。このことにより、当該電極を外部から視認し難くすることができる。
この発明によれば、タッチパネルを薄型に構成しても押圧検知を高精度に行える。
本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルの側面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルの押圧検出電圧に係る波形図である。 本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 第２のフィルムに生じる電荷分布を例示する図である。 本発明の第４の実施形態に係るタッチパネルの側面断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第６の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第７の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第８の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第９の実施形態に係るタッチパネルが備えるフィルムの平面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る電子機器のブロック図である。 第１の実施形態の変形例に係るタッチパネルの側面断面図である。 第２の実施形態の変形例に係るタッチパネルの側面断面図である。 従来例に係るタッチパネルの側面断面図である。
本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルについて、図を参照して説明する。以下の説明では、各フィルムの一方主面を「天面」と称し、また、各フィルムの他方主面を「底面」と称する。
図１は、本実施形態に係るタッチパネル１０の側面断面図である。図２は、タッチパネル１０の備えるフィルムの電極パターンを示す平面図である。なお、図２に示す電極パターンはあくまで一例であり、各電極の個数および形状はこれに限るものではなく仕様に応じて適宜変更することができる。
タッチパネル１０は、ガラス、アクリル、ポリカーボネート等の導電性を有していない弾性板に貼り付けて利用される。ここではタッチパネル１０は、電子機器の表示部のカバーガラス４９の裏面側に貼り付け、操作者の指等によるカバーガラス４９表面のタッチ操作と押圧操作とを検知する。
該タッチパネル１０は、フィルム１１，１２，１３，１４と、粘着シート２１，２２，２３，２４と、タッチパネル用電極３１，３２と、押圧センサ用電極４１，４２と、タッチ検知回路１７（図２参照）と、押圧検知回路１８（図２参照）と、を備えている。
粘着シート２１，２２，２３，２４とフィルム１１，１２，１３，１４とは、それぞれ平膜状であり、天面側から底面側にかけて交互に積層されている。粘着シート２１は、フィルム１１の天面に貼り付けられており、カバーガラス４９に対してタッチパネル１０を接着している。粘着シート２２は、フィルム１２の天面とフィルム１１の底面との間に貼り付けられている。粘着シート２３は、フィルム１３の天面とフィルム１２の底面との間に貼り付けられている。粘着シート２４は、フィルム１４の天面とフィルム１３の底面との間に貼り付けられている。
フィルム１１〜１４および粘着シート２１〜２４は、それぞれ天面側から視て外形が一致する矩形であり、第１の面内方向に沿う短辺と第２の面内方向に沿う長辺とを有している。第１の面内方向と第２の面内方向は、タッチパネル１０を天面側から視て互いに直交する方向である。
フィルム１１は、ＰＥＴ等の透光性を有する材料からなり、天面にタッチパネル用電極３１が形成されている。フィルム１２は、ＰＥＴ等の透光性を有する材料からなり、天面にタッチパネル用電極３２および押圧センサ用電極４１が形成されている。フィルム１３は、所定の圧電性と透光性とを有する材料からなる。フィルム１４は、ＰＥＴ等の透光性を有する材料からなり、天面に押圧センサ用電極４２が形成されている。
タッチパネル用電極３１は、フィルム１１の天面に図２（Ａ）に示すようなパターンで形成されている。タッチパネル用電極３２および押圧センサ用電極４１は、フィルム１２の天面に図２（Ｂ）に示すようなパターンで形成されている。押圧センサ用電極４２は、フィルム１４の天面に図２（Ｃ）に示すようなパターンで形成されている。
タッチパネル用電極３１、３２および押圧センサ用電極４１、４２としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極、銀ナノワイヤを用いた電極、カーボンナノチューブを用いた電極のいずれかを用いると好適である。これらの材料を用いることで、透光性の高い電極パターンを形成できる。これらの材料は蒸着やスパッタ、あるいはメッキ等により、各々フィルム１１、１２、１４に形成される。尚、透明性が必要とされない場合には上記の材料や工法以外で形成された金属系の電極や銀ペーストによる電極を用いることもできる。
ここで、フィルム１１，１２とタッチパネル用電極３１とタッチパネル用電極３２とタッチ検知回路１７とは、静電式タッチパネル部１５を構成している。静電式タッチパネル部１５は、タッチパネル用電極３１とタッチパネル用電極３２とを、フィルム１１を介して対向させることにより構成されている。このため、フィルム１１は、特許請求の範囲に記載の第１のフィルム部に相当している。タッチパネル用電極３１は、特許請求の範囲に記載の第１のタッチパネル用電極に相当している。タッチパネル用電極３２は、特許請求の範囲に記載の第２のタッチパネル用電極に相当している。
より詳細には、フィルム１１の天面は、複数のタッチパネル用電極３１が設けられている（図２（Ａ）参照。）。各タッチパネル用電極３１は、天面側から視て所定の面内方向に延びる形状であり、各々が互いに並行するように並べられる。ここでは、各タッチパネル用電極３１は、第１の面内方向に長尺な短冊状としており、各々が第２の面内方向に間隔を空けて並べられている。
フィルム１２の天面には、複数のタッチパネル用電極３２が設けられている（図２（Ｂ）参照。）。各タッチパネル用電極３２は、天面側から視てタッチパネル用電極３１と交差する面内方向に延びる形状であり、互いに並行するように並べられる。ここでは、各タッチパネル用電極３２は、第２の面内方向に長尺な短冊状として第１の面内方向に間隔を空けて並べており、天面側から視て、複数のタッチパネル用電極３１と２次元格子状に交差するように、フィルム１１を間に挟んで各タッチパネル用電極３１と対向させている。
タッチ検知回路１７は、複数の第１接続端子Ｐ−ＲＸと、複数の第２接続端子Ｐ−ＴＸを有している。複数のタッチパネル用電極３１は、それぞれ第１接続端子Ｐ−ＲＸを介して個別にタッチ検知回路１７に接続している。複数のタッチパネル用電極３２は、それぞれ第２接続端子Ｐ−ＴＸを介して個別にタッチ検知回路１７に接続している。タッチ検知回路１７は、第２接続端子Ｐ−ＴＸを介してタッチパネル用電極３２に駆動信号を印加する。したがって、タッチパネル用電極３２は、静電式タッチパネル部１５における所謂送信電極に相当している。また、タッチ検知回路１７は、第１接続端子Ｐ−ＲＸを介してタッチパネル用電極３１を駆動信号に対する基準電位に接続する。したがって、タッチパネル用電極３１は、静電式タッチパネル部１５における所謂受信電極に相当している。
タッチパネル用電極３２に駆動信号が印加されると、電気力線の少なくとも一部がカバーガラス４９よりも表面側に回り込むように、タッチパネル用電極３２の周囲に電界が生じる。したがって、操作者の指等がカバーガラス４９の表面をタッチ操作する際には、タッチ位置近傍の電界に変化が生じて、タッチ位置近傍でタッチパネル用電極３１，３２間の静電容量が変化することになる。これにより、タッチ検知回路１７では、静電容量の変化が生じたタッチパネル用電極３２とタッチパネル用電極３１との組を検出することで、この組のタッチパネル用電極３２とタッチパネル用電極３１とが交差する位置付近をタッチ位置として検知することができる。
また、フィルム１２、１３、１４と押圧センサ用電極４１，４２と押圧検知回路１８とは、押圧センサ部１６を構成している。押圧センサ部１６は、圧電性を有するフィルム１３を、押圧センサ用電極４１，４２が形成されたフィルム１２，１４で挟み込むことにより構成されている。このため、フィルム１３は、特許請求の範囲に記載の第２のフィルム部に相当している。押圧センサ用電極４１は、特許請求の範囲に記載の第１の押圧センサ用電極に相当している。押圧センサ用電極４２は、特許請求の範囲に記載の第２の押圧センサ用電極に相当している。
ここでは、フィルム１３は、一軸延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）からなる。なお、フィルム１３は、一軸延伸されたＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）で構成されていてもよい。そして、フィルム１３は、天面側から視て短辺および長辺（第１面内方向および第２面内方向）が、一軸延伸の方向に対して略４５°の角度を成すように外形が設定されている。なお、略４５°とは、例えば４５°±１０°程度を含む角度をいう。この角度は、押圧力の検知精度などに応じて決定されるべき設計事項である。
フィルム１３を構成するＰＬＬＡは、キラル高分子であり、その主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、種々の高分子が有する圧電定数の中でも非常に高い部類に属する。
なお、ＰＬＬＡの延伸倍率は３〜８倍程度が好適である。また、ＰＬＬＡの延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。なお、ＰＬＬＡは二軸延伸してもよく、その場合は延伸する各軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合と同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことが出来る。
また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。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。
また、ＰＬＬＡは比誘電率が約２．５と非常に低いため、ｄを圧電定数とし、εＴを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／εＴ）が大きな値となる。ここで、誘電率ε３３ Ｔ＝１３×ε０，圧電定数ｄ３１＝２５ｐＣ／ＮのＰＶＤＦの圧電ｇ定数は、上述の式から、ｇ３１＝０．２１７２Ｖｍ／Ｎとなる。一方、圧電定数ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮであるＰＬＬＡの圧電ｇ定数をｇ３１に換算して求めると、ｄ１４＝２×ｄ３１であるので、ｄ３１＝５ｐＣ／Ｎとなり、圧電ｇ定数は、ｇ３１＝０．２２５８Ｖｍ／Ｎとなる。したがって、圧電定数ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の押圧検知感度を十分に得ることができる。そして、本願発明の発明者は、ｄ１４＝１５〜２０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡを実験的に得ており、当該ＰＬＬＡを用いることで、さらに非常に高感度に押圧を検知することが可能になる。
フィルム１２の天面には、複数の押圧センサ用電極４１を設けている（図２（Ｂ）参照。）。なお、フィルム１２の天面には前述した静電式タッチパネル部１５を構成する複数のタッチパネル用電極３２も設けられているため、各押圧センサ用電極４１は複数のタッチパネル用電極３２の間の隙間部分に、タッチパネル用電極３２との間に間隔を空けて交互に並ぶように設けている。ここでは、各押圧センサ用電極４１は、天面側から視て第２の面内方向に長尺な短冊状としており、タッチパネル用電極３２に並行するように第１の面内方向に間隔を空けて並べられている。
フィルム１４の天面には、複数の押圧センサ用電極４２を設けている（図２（Ｃ）参照。）。各押圧センサ用電極４２は、フィルム１２およびフィルム１３を介して押圧センサ用電極４１と対向し、フィルム１２の天面に設けたタッチパネル用電極３２に対向する領域を避けるように設けている。すなわち、フィルム１４の天面の電極層において、タッチパネル用電極３２に対向する領域には、電極非形成部４３を設けている。そして、複数の押圧センサ用電極４２は、それぞれの間に電極非形成部４３を挟むように設けている。したがって、ここでは、各押圧センサ用電極４２は、天面側から視て第２の面内方向に長尺な短冊状として第１の面内方向に間隔を空けて並べており、天面側から視て押圧センサ用電極４１と一致する外形状および配置としている。
押圧検知回路１８は第１接続端Ｐ−ＧＮＤと第２接続端Ｐ−ＨＯＴとを有している。第１接続端Ｐ−ＧＮＤには、複数の押圧センサ用電極４１をまとめて接続している。第２接続端Ｐ−ＨＯＴには、複数の押圧センサ用電極４２をまとめて接続している。したがって、押圧センサ用電極４１と押圧センサ用電極４２とが対向する全ての電極対は、押圧検知回路１８に対して複数並列に接続されている。押圧検知回路１８の第１接続端Ｐ−ＧＮＤは、ここではグランド電位に接続している。
このような構成の押圧センサ部１６では、カバーガラス４９の表面の一部が操作者の指等によって押込まれると、その周囲で圧電性を有するフィルム１３が厚み方向に撓み、フィルム１３の面内方向に引張応力が発生する。すると、フィルム１３を構成するＰＬＬＡが分極して天面および底面に電荷が生じる。これにより、フィルム１３の天面に対向する押圧センサ用電極４１と、フィルム１３の底面に対向する押圧センサ用電極４２とのそれぞれに、静電誘導によって電荷が集まり、押圧センサ用電極４１と押圧センサ用電極４２との間に電位差が生じる。このため、押圧検知回路１８で押圧センサ用電極４１と押圧センサ用電極４２との間の電位差（以下、押圧検出電圧という）を検出することで、押圧操作を検知することができる。ここでは、フィルム１３として圧電定数ｄ１４の大きなＰＬＬＡを用いているので、押圧検出電圧の電圧値は、押圧力の大きさに応じて略線形に変化することになり、押圧検知回路１８によって押圧検出電圧の電圧値を計測することによって、押圧力の大きさを正確に検知できる。
したがって、このタッチパネル１０をカバーガラス４９の裏面に設けることで、カバーガラス４９の表面をタッチ操作する操作者の指等が接近（タッチ操作）する位置（タッチ位置）を検知すると同時に、カバーガラス４９の表面が押込まれる押圧力の大きさを検知することができる。
また、ＰＬＬＡからなるフィルム１３を用いることにより、焦電性による影響、すなわち温度による影響を受けずに押圧力をより正確に検知することができる。また、ＰＬＬＡはポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがなく、押圧による変形が大きくても確実に押圧力を検出することができる。
そして、このタッチパネル１０では、フィルム１２に押圧センサ用電極４１とタッチパネル用電極３２とを形成して、静電式タッチパネル部１５と押圧センサ部１６とでフィルム１２を共用しているため、タッチパネル１０におけるフィルムの総数を１つ減らすことができる。このことにより、タッチパネル１０の厚みをより薄くすることができ、また、タッチパネル１０の透光性をより高いものにできる。
更には、このタッチパネル１０では、第２の押圧センサ用電極４２が設けられている電極層において、静電式タッチパネル部１５の第２のタッチパネル用電極３２に対向する領域に電極非形成部４３を設け、それらの電極非形成部４３を避けて、押圧センサ部１６の第２の押圧センサ用電極４２を設けるので、静電式タッチパネル部１５の駆動信号がノイズとして押圧センサ部１６に漏れることを防ぐことができる。
ここで、押圧センサ部１６の押圧検出電圧に対して静電式タッチパネル部１５の駆動信号が及ぼす影響について、従来例（図１６（Ｂ）参照）と本実施形態とを比較して説明する。図３（Ａ）は、従来例において、タッチパネルに付与する荷重の時間波形と押圧検出電圧の時間波形とを示す波形図である。図３（Ｂ）は、本実施形態において、タッチパネルに付与する荷重の時間波形と押圧検出電圧の時間波形とを示す波形図である。
従来例に係る構成では、静電式タッチパネル部の駆動信号がノイズとして押圧センサ部に漏れて押圧検出電圧に不要な変動が生じ、押圧力の検出精度が劣化する要因となる。例えば図３（Ａ）に示す例では、タッチパネルに荷重を印加するタイミングｔ１と、荷重を除去するタイミングｔ２に、押圧検出電圧に変動が生じるだけで無く、静電式タッチパネル部１５において駆動パルス信号が周期的に印加されるタイミングｔ３においても押圧検出電圧に変動が生じている。
これに対して、本実施形態に係る構成では、静電式タッチパネル部１５の第２のタッチパネル用電極３２に対向する領域に電極非形成部４３を設け、それらの電極非形成部４３を避けて、押圧センサ部１６の第２の押圧センサ用電極４２を設けるので、静電式タッチパネル部１５の駆動信号がノイズとして押圧センサ部１６に漏れることを防ぐことができる。例えば図３（Ｂ）に示す例では、押圧検出電圧に変動が生じるタイミングは、タッチパネルに荷重を印加するタイミングｔ１と、荷重を除去するタイミングｔ２のみであり、静電式タッチパネル部１５において駆動パルス信号が周期的に印加されるタイミングｔ３においては、押圧検出電圧に変動が生じていない。
以上に説明したように、本実施形態の構成によれば、静電式タッチパネル部１５の駆動信号がノイズとして押圧センサ部１６に漏れることを防ぐことができ、押圧力の検出精度を向上させることができる。
なお、上述の第２の押圧センサ用電極４２は、押圧センサ用電極４２を押圧検知回路１８に接続する配線部分を除いて、第２のタッチパネル用電極３２に平面視して重ならないことが望ましいが、第２の押圧センサ用電極４２の電極幅を基準として、その電極幅の１０％以下の幅であれば、第２の押圧センサ用電極４２と第２のタッチパネル用電極３２とが一部重なっていても、十分に、静電式タッチパネル部１５から押圧センサ部１６に駆動信号のノイズが漏れることを防ぐことができる。
なお、図３に示したように、通常、押圧検出電圧は、押圧力に変動が生じた瞬間に生じ、圧電効果による電荷の漏洩とともに急速に電圧値が低下してしまう。このため、押圧検知回路は、大きな入力インピーダンスを有する回路構成としたり、積分回路を用いて構成したりすることが望ましい。このようにすると、押圧検知電圧の電圧値を所定時間維持できるようになり、より確実に検出電圧値の計測と押圧力の検知を行うことができる。また、ソフトウェア的に信号を積分することによって同様な効果を得るようにすることも可能である。
また、本実施形態においては、押圧検知回路１８の第１接続端子Ｐ−ＧＮＤを介して押圧センサ用電極４１をグランド電位に接続する例を示したが、押圧センサ用電極４２を第１接続端子Ｐ−ＧＮＤを介してグランド電位に接続するようにしてもよい。ただし、静電式タッチパネル部１５側に配置される押圧センサ用電極４１は、グランド電位に接続する第１接続端子Ｐ−ＧＮＤのようなインピーダンスが低い接続端子を介して押圧検知回路１８に接続するほうが望まく、このことによって、押圧検知回路１８側から静電式タッチパネル部１５（特に受信電極）側にノイズが漏れて、静電式タッチパネル部１５におけるタッチ位置の検知精度が劣化することを抑制できる。
また、本実施形態では、押圧センサ部１６において、圧電性を有するフィルム１３の上方にフィルム１２を配置し、フィルム１３の下方にフィルム１４を配置する構成を示したが、圧電フィルムの構成はこれ以外であってもよい。例えば、押圧センサ用電極４１，４２やタッチセンサ用電極３２をフィルム１３に直接接着または接合するようにすれば、フィルム１２，１４、および、それらをフィルム１３に貼り付ける粘着シート２３，２４を省くこともできる。
図１４は、第１の実施形態の変形例に係るタッチパネル１０’の側面断面図である。このタッチパネル１０’は、第１の実施形態で設けていたフィルム１２，１４および粘着シート２３，２４を省き、押圧センサ用電極４１，４２およびタッチセンサ用電極３２をフィルム１３に直接接合している。
このように、フィルム１２，１４や粘着シート２３，２４などを省くようにすれば、タッチパネル１０’の全体をより薄くすることができ、タッチパネル１０’の光透過性を向上させることができる。また、押圧センサ用電極４１と押圧センサ用電極４２との間隔を狭めることができ、押圧センサ用電極４１，４２でフィルム１３に生じる電荷をより効率的に検出して、押圧検知の感度を高められる。なお、ここでは、フィルム１２および粘着シート２３と、フィルム１４および粘着シート２４とをいずれも省く変形例を示したが、いずれか一方のみを省くようにしてもよい。
次に、本発明の第２の実施形態に係るタッチパネル５０について説明する。
図４は、第２の実施形態に係るタッチパネル５０が備えるフィルム１２およびフィルム１４の平面図である。
タッチパネル５０は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であり、第１の実施形態と異なる構成として、複数の押圧検知回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを備えている。押圧検知回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、それぞれ第１接続端Ｐ−ＧＮＤと第２接続端Ｐ−ＨＯＴとを有している。
ここで、図４（Ａ）に示すフィルム１２の天面側に設ける複数の押圧センサ用電極（４１）のうち、図４（Ａ）中右側の長辺に近接する２つの押圧センサ用電極４１Ａは、押圧検知回路１８Ａの第１接続端Ｐ−ＧＮＤに接続している。また、図４（Ａ）中左側の長辺に近接する２つの押圧センサ用電極４１Ｃは、押圧検知回路１８Ｃの第１接続端Ｐ−ＧＮＤに接続している。また、フィルム１２の短手方向の中央付近に位置する残りの６つの押圧センサ用電極４１Ｂは、押圧検知回路１８Ｂの第１接続端Ｐ−ＧＮＤに接続している。
また、図４（Ｂ）に示すフィルム１４の天面側に設ける複数の押圧センサ用電極（４２）のうち、図４（Ｂ）中右側の長辺に近接する２つの押圧センサ用電極４２Ａは、押圧検知回路１８Ａの第２接続端Ｐ−ＨＯＴに接続している。また、図４（Ｂ）中左側の長辺に近接する２つの押圧センサ用電極４２Ｃは、押圧検知回路１８Ｃの第２接続端Ｐ−ＨＯＴに接続している。また、フィルム１４の短手方向の中央付近に位置する残りの６つの押圧センサ用電極４２Ｂは、押圧検知回路１８Ｂの第２接続端Ｐ−ＨＯＴに接続している。
この構成では、図６に電荷分布を例示するように、フィルム１３の長辺に近接する領域５２（電荷反転領域５２）において発生する電荷の極性が、フィルム１３の主領域５１において発生する電荷の極性と反転することがある。このため、仮に単一の押圧検知回路のみを設けて、フィルム１３の長辺に近接する領域５２に重なる押圧センサ用電極４１Ａ，４２Ａや押圧センサ用電極４１Ｃ，４２Ｃの押圧検出電圧を、そのまま、フィルム１３の主領域５１のみに重なる押圧センサ用電極４１Ｂ，４２Ｂの押圧検出電圧に加算すると、両者が相殺されて合成の押圧検出電圧の電圧値が低減されてしまう。
そこで、この実施形態では、複数の押圧検知回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを設け、押圧センサ用電極を短手方向に隣接する組毎に異なる押圧検知回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続する。このことにより、押圧検出電圧が相殺されることを防ぎ、押圧検出電圧の電圧値を大きくして押圧検知の感度を高めることができる。なお、より好ましくは、押圧検知回路１８Ａ，１８Ｃの押圧検出電圧を逆電圧に変換し、押圧検知回路１８Ｂの押圧検出電圧に加算するようにしてもよい。このようにすれば、タッチパネル５０において押圧検出電圧の電圧値を更に大きくすることができ、押圧検知の感度をより高めることができる。なお、押圧検知回路の総数や、各押圧検知回路に接続する押圧センサ用電極の本数や位置の組み合わせ、各押圧センサ用電極の形状は、上記以外であってもよい。
図１５（Ａ）は、第２の実施形態の変形例に係るタッチパネル５０’におけるフィルム１４の平面図である。このフィルム１４には、第２の押圧センサ用電極４２Ａ’，４２Ｂ’，４２Ｃ’が天面側に設けられている。第２の押圧センサ用電極４２Ａ’，４２Ｂ’，４２Ｃ’は、第２の実施形態とは異なる形状を有している。
より具体的には、第２の押圧センサ用電極４２Ａ’および第２の押圧センサ用電極４２Ｃ’は、それぞれ、図６で示した電荷反転領域５２（不図示）に重なるような位置で、第１の押圧センサ用電極４１（不図示）に対向して延びる複数の線路状部分５３、および複数の線路状部分５３それぞれの一端を繋ぐ連結部分５４、を備えている。また、第２の押圧センサ用電極４２Ｂ’は、図６で示した主領域５１（不図示）に重なるような位置で、第１の押圧センサ用電極４１（不図示）に対向して延びる複数の線路状部分５５と、複数の線路状部分５５それぞれの両端同士を繋ぐ連結部分５６と、を備えている。
このように、電荷反転領域５２（不図示）に重なるように設けた第２の押圧センサ用電極４２Ａ’および第２の押圧センサ用電極４２Ｃ’と、主領域５１に重なるように設けた第２の押圧センサ用電極４２Ｂ’と、をそれぞれ異なる押圧検知回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続することでも、フィルム１４’に生じる押圧検出電圧が相殺されることを防ぐことができる。第２の押圧センサ用電極４２Ａ’，４２Ｂ’，４２Ｃ’それぞれの形状を、電荷反転領域５２や主領域５１の形状に応じた適切な形状とすることにより、このタッチパネル５０’は、第２の実施形態で示した構成よりも、押圧検知の感度を更に高めることができる。
第２の押圧センサ用電極４２Ａ’，４２Ｂ’，４２Ｃ’それぞれの適切な形状は、フィルム１４’の外形状やフィルム１４’の保持構造によって定まるものである。例えば、図１５（Ｂ）は、外形状を正方形にしたフィルム１４’の平面図である。フィルム１４’のように外形状が正方形に近ければ、押圧によってフィルムに発生する電荷の極性は、対角線に沿って区画される領域ごとに反転するようになる。このため、フィルムの外形状が正方形に近い場合には、第２の実施形態（図４参照。）に示したような形状で第２の押圧センサ用電極を設けても、各領域に発生する電荷がほとんど相殺されて、押圧を検知することができない。一方、フィルムの外形状が正方形に近い場合であっても、図１５（Ｂ）に示すような形状で第２の押圧センサ用電極を設ければ、各領域に発生する電荷が相殺されにくくなり、的確に押圧を検知することができる。
次に、本発明の第３の実施形態に係るタッチパネル６０について説明する。
図５は、第３の実施形態に係るタッチパネル６０が備えるフィルム１４の平面図である。
タッチパネル６０は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１４に設ける押圧センサ用電極４２の一部が、第１の実施形態と異なっている。具体的には、フィルム１４の複数の押圧センサ用電極４２のうち、長辺の近傍に位置する押圧センサ用電極４２に狭隘部６１を設けている。
この場合にも、やはり図６に例示するように、フィルム１３の長辺に近接する領域５２において発生する電荷の極性が、フィルム１３の主領域５１において発生する電荷の極性から反転することがあるので、この実施形態のように、長辺に近接する押圧センサ用電極４２に狭隘部６１を設けることで、極性が反転した電荷が検出されることを防いで、押圧検出電圧が相殺されることを防ぐことができる。なお、狭隘部６１は、押圧センサ用電極４１、４２の両方に設けてもよく、押圧センサ用電極４１のみに設けるようにしてもよい。なお、電荷反転領域となる箇所はフィルム１３の形状や固定方法などによって変わってくることが考えられるため、その発生状態に応じて狭隘部６１は形成すればよい。
次に、本発明の第４の実施形態に係るタッチパネル７０について説明する。図７は、第４の実施形態に係るタッチパネル７０の側面断面図である。
タッチパネル７０は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１２に設ける電極の一部とフィルム１４に設ける電極の一部とが、第１の実施形態と異なっている。具体的には、タッチパネル７０は、第１の実施形態と異なる構成の押圧センサ用電極７１，７２を備えている。押圧センサ用電極７１は、押圧センサ用電極７２よりも広い一様な電極幅を有している。押圧センサ用電極７２は、押圧センサ用電極７１よりも狭い一様な電極幅を有しており、押圧センサ用電極７１の電極幅の中心付近に対向して重なっている。
このような構成のタッチパネル７０においては、押圧センサ用電極７１や押圧センサ用電極７２に電極幅方向での形成位置のずれがあっても、また、フィルム１２やフィルム１４に電極幅方向で貼り合わせ位置のずれ（積みずれ）があっても、押圧センサ用電極７１と押圧センサ用電極７２との間で容量変動が生じ難い。したがって、タッチパネル７０では、製品ごとの押圧特性のばらつきが発生しにくく、押圧特性のキャリブレーションのような作業が不要である。
その上、タッチパネル７０では、タッチパネル用電極３２と押圧センサ用電極７２との間の静電容量が、第１の実施形態に比べて小さな容量値にすることができる。このことにより、タッチパネル駆動ノイズのような、上記静電容量を介して静電式タッチパネル部１５から押圧センサ部７６に伝わる種類のノイズの影響を軽減することができる。
次に、本発明の第５の実施形態に係るタッチパネル８０について説明する。
図８は、第５の実施形態に係るタッチパネル８０の側面断面図である。
タッチパネル８０は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１２に設ける電極の一部とフィルム１４に設ける電極の一部とが、第１の実施形態と異なっている。具体的には、タッチパネル８０は、第１の実施形態と異なる構成の押圧センサ用電極８１，８２を備えている。押圧センサ用電極８２は、押圧センサ用電極８１よりも広い一様な電極幅を有している。押圧センサ用電極８１は、押圧センサ用電極８２よりも狭い一様な電極幅を有しており、押圧センサ用電極８２の電極幅の中心付近に対向して重なっている。
このような構成のタッチパネル８０においても、押圧センサ用電極８１や押圧センサ用電極８２に電極幅方向での形成位置のずれがあっても、また、フィルム１２やフィルム１４に電極幅方向で貼り合わせ位置のずれ（積みずれ）があっても、押圧センサ用電極８１と押圧センサ用電極８２との間の容量変動が生じ難い。したがって、タッチパネル８０では、製品ごとの押圧特性のばらつきが発生しにくく、押圧特性のキャリブレーションのような作業が不要である。
その上、タッチパネル８０では、フィルム１２上の同一面に配置される押圧センサ用電極８１とタッチパネル用電極３２との間の配置間隔が広がるために、両電極間に生じる浮遊容量が、先の実施形態に比べて小さな容量値となる。このため、タッチ操作ノイズのような、浮遊容量を介して静電式タッチパネル部１５から押圧センサ部８６に伝わる種類のノイズの影響が軽減される。
このため、このタッチパネル８０では、タッチパネル用電極３２と同一面に配される押圧センサ用電極８１を、押圧検知回路１８の第２接続端Ｐ−ＨＯＴ（図２参照。）に接続して用いることが可能になる。この場合、押圧センサ用電極８１に対向して配置される押圧センサ用電極８２は、押圧検知回路の第１接続端Ｐ−ＧＮＤ（図２参照。）に接続して用いられることになる。すると、押圧センサ用電極８２が、タッチパネル８０に背面側から放射されるノイズをシールドすることになり、電磁波ノイズを発生しやすい液晶表示デバイスのような部品をタッチパネル８０の背面側に配置しても、タッチパネル８０の押圧検知精度などの特性が劣化しにくくなり、タッチパネル８０の特性を安定して良好なものにできる。
次に、本発明の第６の実施形態に係るタッチパネル９０について説明する。
図９は、第６の実施形態に係るタッチパネル９０の側面断面図である。
タッチパネル９０は、第５の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１２に設ける電極の一部が、第１の実施形態と異なっている。具体的には、タッチパネル９０は、押圧センサ用電極８１とタッチパネル用電極３２との間の部分にグランド用電極９１を配置している。
このような構成のタッチパネル９０においては、グランド用電極９１が設けられているために、押圧センサ用電極８１とタッチパネル用電極３２との間に浮遊容量がほとんど生じなくなる。したがって、タッチ操作ノイズのような、浮遊容量を介して静電式タッチパネル部１５から押圧センサ部８６に伝わる種類のノイズの影響をより軽減することができる。
次に、本発明の第７の実施形態に係るタッチパネル１００について説明する。
図１０は、第７の実施形態に係るタッチパネル１００が備えるフィルム１４の平面図である。
タッチパネル１００は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１４に設ける電極の一部が、第１の実施形態と異なっている。具体的には、フィルム１４に設ける複数の押圧センサ用電極４２の間に、他の電極から電気的に独立したダミー電極１０１を設けている。ダミー電極１０１は、フィルム１２に設けるタッチパネル用電極３２（図２参照。）と同一の形状と配置を有している。
このような構成のタッチパネル１００においては、ダミー電極１０１を設けることにより、積層方向に電極が重なる層数を、各部で等しくすることができる。このようにすると、タッチパネル１００全体を表面から視て視認される透光性のばらつき（色むら）を低減できる。また、タッチパネル１００全体の表面を平坦化することができる。
次に、本発明の第８の実施形態に係るタッチパネル１１０について説明する。図１１は、第８の実施形態に係るタッチパネル１１０が備えるフィルム１２の平面図である。
タッチパネル１１０は、第１の実施形態とほとんど同様な構成であるが、フィルム１１に設ける電極の一部とフィルム１２に設ける電極の一部とが、第１の実施形態と異なっている。具体的には、フィルム１１に設ける複数のタッチパネル用電極１１１を、第１面内方向に延びる線状の電極部分を複数有する形状、ここでは環状に形成している。また、フィルム１１において、複数のタッチパネル用電極１１１の間に、第１面内方向に延びる線状のダミー電極１１２を複数設けている。また、フィルム１２に設ける複数のタッチパネル用電極１１３を、第２面内方向に延びる線状の電極部分を複数有する形状、ここでは環状に形成している。
そして、フィルム１１において、タッチパネル用電極１１１とダミー電極１１２との第１面内方向に延びる線状の電極部分は、互いに等しい電極幅かつ互いに等しい配置間隔となるように配置している。同様に、フィルム１２において、タッチパネル用電極１１３と押圧センサ用電極４１の第２面内方向に延びる線状の電極部分は、互いに等しい電極幅かつ互いに等しい配置間隔となるように配置している。
このような構成のタッチパネル１１０においては、フィルム１２やフィルム１３のほぼ全面で電極が均一な電極幅と配置間隔で設けられることになる。このため、タッチパネル１００全体を表面から視て、フィルム１２やフィルム１３に設ける各電極を視認し難くすることができる。また、モワレのような現象が視認されることも防ぐことができる。
なお、フィルム１４にダミー電極を設ける場合には、フィルム１４に設ける各電極も互いに等しい電極幅と互いに等しい配置間隔とを有するように設定することが好適である。このようにすれば、フィルム１４に設ける各電極も視認し難くすることができる。
次に、本発明の第９の実施形態に係るタッチパネル１２０について説明する。
図１２（Ａ）は、第９の実施形態に係るタッチパネル１２０を構成するフィルム１１の平面図である。図１２（Ｂ）は、タッチパネル１２０を構成するフィルム１２の平面図である。図１２（Ｃ）は、タッチパネル１２０を構成するフィルム１４の平面図である。
タッチパネル１２０は、第１のタッチパネル用電極１３１と、第２のタッチパネル用電極１３２と、ダミー電極１３３と、第１の押圧センサ用電極１４１と、第２の押圧センサ用電極１４２と、ダミー電極１４３と、を備えている。第１のタッチパネル用電極１３１はフィルム１１に設けられている。第２のタッチパネル用電極１３２と、第１の押圧センサ用電極１４１と、はフィルム１２に設けられている。ダミー電極１３３と、第２の押圧センサ用電極１４２と、ダミー電極１４３と、はフィルム１４に設けられている。なお、ダミー電極１３３と、第２の押圧センサ用電極１４２と、ダミー電極１４３と、は互いに非導通（電気的に接続されていない状態）に設けられている。
第１のタッチパネル用電極１３１と第２のタッチパネル用電極１３２とは、それぞれ長尺形状であり、２次元格子状に重なっている。ダミー電極１３３は、平面視して、第１のタッチパネル用電極１３１に重ならず、第２のタッチパネル用電極１３２に重なる領域に設けられている。
これにより、平面視して第２のタッチパネル用電極１３２が設けられている領域には、第１のタッチパネル用電極１３１またはダミー電極１３３のいずれかが重なっている。すなわち、平面視して第２のタッチパネル用電極１３２が設けられている領域では、全域にわたって常に２枚の電極が重なっている。
第１の押圧センサ用電極１４１と、第２の押圧センサ用電極１４２と、ダミー電極１４３とは、平面視して第２のタッチパネル用電極１３２が設けられていない領域に設けられている。
第１の押圧センサ用電極１４１は、第２のタッチパネル用電極１３２との間に一定の間隔を空けた状態で、一定の幅で第２のタッチパネル用電極１３２と並行に延びている。第１の押圧センサ用電極１４１において、第１のタッチパネル用電極１３１に重なる領域には、第１のタッチパネル用電極１３１の幅と同じ長さを有するスリット１４４が設けられている。
第２の押圧センサ用電極１４２は、第１の押圧センサ用電極１４１に対向して、第１の押圧センサ用電極１４１と並行に延びている。第２の押圧センサ用電極１４２において、第１のタッチパネル用電極１３１に重なっていない領域は、第１の押圧センサ用電極１４１と同じ幅を有している。一方、第２の押圧センサ用電極１４２において、第１のタッチパネル用電極１３１に重なっている領域には、スリット１４４と同じ幅を有する狭幅部１４５が設けられている。
ここで、平面視して第２のタッチパネル用電極１３２が設けられていない領域であって、かつ、第１のタッチパネル用電極１３１が設けられている領域には、スリット１４４と狭幅部１４５とダミー電極１４３とが設けられている。そして、この領域において、ダミー電極１４３および狭幅部１４５と、第１の押圧センサ用電極１４１のスリット１４４の両脇の部分とは、重なっておらず、それぞれ相補的な位置に設けられて、この領域の全域がいずれかの電極に覆われている。したがって、この領域の全域も、全域にわたって常に２枚の電極が重なっている。
また、平面視して第２のタッチパネル用電極１３２が設けられていない領域であって、かつ、第１のタッチパネル用電極１３１も設けられていない領域には、第１の押圧センサ用電極１４１のスリット１４４が設けられていない部分と、第２の押圧センサ用電極１４２の狭幅部１４５が設けられていない部分と、が重なっている。
したがって、この領域の中央部分には、第１の押圧センサ用電極１４１と第２の押圧センサ用電極１４２との２枚の電極が重なり、それらの電極の両脇の領域には、いずれの電極も重ならない。
本実施形態に係るタッチパネル１２０は、上記のように構成されているために、各電極が、平面視して高々２層ずつでしか重ならない。したがって、このタッチパネル１２０は、透光性の高い電極同士が重なることで、タッチパネル１２０全体の光透過性が低下するような現象が生じず、高い光透過性を得ることができる。
なお、ここでは、ダミー電極１４２，１４３を設けて、電極同士が重なる枚数にばらつきが生じることを抑制しているが、ダミー電極１４２，１４３は必ずしも設けなくてもよく、また、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
また、ここでは、第１の押圧センサ用電極１４１にスリット１４４を設け、第２の押圧センサ用電極１４２に狭幅部１４５を設けたが、逆に、第１の押圧センサ用電極１４１に狭幅部１４５を設け、第２の押圧センサ用電極１４２にスリット１４４を設けるようにしてもよい。
また、ここでは、狭幅部１４５とスリット１４４との長さと幅とをいずれも等しくしたが、狭幅部１４５とスリット１４４との長さと幅は、それぞれある程度異なっていてもよい。例えば、各電極の端部が、第２押圧センサ用電極の幅広部分の幅を基準に１／１０程度の重なりがあったり、間隔が開いていても視認性に与える影響は極めて小さい。
狭幅部１４５の幅は、使用する電極材料にもよるが抵抗値が急増しない程度の幅とすることが望ましく、押圧センサ部１６の仕様に合わせて調整するとよい。
次に、本発明の第１０の実施形態に係る電子機器１５０について説明する。図１３は、電子機器１５０のブロック図である。
電子機器１５０は、前述のタッチパネル１２０と、制御部１５１と、表示部１５２と、を備えている。タッチパネル１２０は、静電式タッチパネル部１５と、押圧センサ部１６と、タッチ検知回路１７と、押圧検知回路１８とを備えている。静電式タッチパネル部１５は、操作面へのタッチ操作を検出する。タッチ検知回路１７は、静電式タッチパネル部１５から静電容量の変化を読み取ることで、操作面へのタッチ操作の有無と、操作面におけるタッチ操作の位置とに関する操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部１５１に出力する。押圧センサ部１６は、操作面への押圧操作を検出する。押圧検知回路１８は、押圧センサ部１６から電位差を読み取ることで、操作面への押圧操作の強度に関する操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部１５１に出力する。制御部１５１は、タッチ検知回路１７や押圧検知回路１８から操作信号を受け取ると、その操作信号に対応するアプリケーションの制御を行う。また、制御部１５１は、アプリケーションの計算結果に基づいて、適宜の表示信号の生成を行い、表示信号を表示部１５２に出力する。表示部１５２は、液晶パネル等からなり、タッチパネル１０における操作面とは反対側に配置されている。該表示部１５２は、光透過性を有するタッチパネル１０の操作面を表示面として画像を表示する。
本実施形態に示したように、この発明のタッチパネルは、表示部を備える電子機器に適用することができる。この場合、この発明のタッチパネルはフィルムの積層数が少なく光透過性を高いために、表示部における光源の光量を抑制することが可能になる。したがって、表示部での消費電力を抑制することができる。このことは、特にスマートフォンやタブレット端末のようなディスプレイによるバッテリー消費が問題となる携帯型の電子機器において、バッテリーの持続時間を延ばすという顕著なメリットを有するため、本発明の電子機器は、タッチパネルと積層して設けられる表示部を備えることが特に好ましい。また、本発明のタッチパネルは、操作面側から視認される色むらを少なくするように構成することもできるため、高い画像再現性での画像表示が求められるような電子機器においても特に有効である。
以上の各実施形態に示したように、本発明のタッチパネルおよび電子機器は実施することができるが、本発明のタッチパネルおよび電子機器は、上記した以外の構成であっても特許請求の範囲に示した範囲で実施することができる。
例えば、上述のタッチパネルに係る各実施形態では、タッチ検知回路１７の第１接続端子Ｐ−ＲＸにタッチパネル用電極３１を接続し、第２接続端子Ｐ−ＴＸにタッチパネル用電極３２を接続する例を示したが、第１接続端子Ｐ−ＲＸと第２接続端子Ｐ−ＴＸとの接続は逆にしてもよい。また、押圧検知回路１８の第１接続端子は必ずしもグランド電位に接続する必要はない。
また、本発明の電子機器は、上記した携帯型の電子機器に限られるものではなく、例えばカーナビゲーション装置のタッチパネル部、現金自動預け払い機のタッチパネル部などにも適用することができる。また、本発明の電子機器は、表示面へのタッチ操作に限らず、任意の操作面へのタッチ操作を検出するように構成してもよく、その場合には、タッチパネルは光透過性を有していなくてもよい。
１０…タッチパネル
１１…フィルム（第１のフィルム部）
１３…フィルム（第２のフィルム部）
１２、１４…フィルム
１５…静電式タッチパネル部
１６…押圧センサ部
１７…タッチ検知回路
１８…押圧検知回路
２１，２２，２３，２４…粘着シート
３１…第１のタッチパネル用電極
３２…第２のタッチパネル用電極
４１…第１の押圧センサ用電極
４２…第２の押圧センサ用電極
４３…電極非形成部
４９…カバーガラス
５２…電荷反転領域

Claims (15)

  1. 平膜状の第１のフィルム部と、前記第１のフィルム部の一方主面側に配置された、前記第１のフィルム部と平行に延びる第１のタッチパネル用電極と、前記第１のフィルム部の他方主面側に配置された、前記第１のフィルム部と平行かつ前記第１のタッチパネル用電極と交差する方向に延びる第２のタッチパネル用電極と、を備える静電式タッチパネル部と、
    前記第１のフィルム部の他方主面側に積層された平膜状の第２のフィルム部と、前記第２のフィルム部の一方主面側に配置された第１の押圧センサ用電極と、前記第２のフィルム部の他方主面側に配置された、前記第１の押圧センサ用電極と対向する第２の押圧センサ用電極と、を備える押圧センサ部と、
    を備え、
    前記第１の押圧センサ用電極を設けた電極層は、前記第２のタッチパネル用電極を設けた電極層と同一の電極層であり、
    前記第２の押圧センサ用電極を設けた電極層は、前記第２のタッチパネル用電極に対向する位置に、前記第２の押圧センサ用電極の非形成部を有する、
    タッチパネル。
  2. 前記第２の押圧センサ用電極は、前記第２のタッチパネル用電極に対向する領域を避けて設けた、請求項１に記載のタッチパネル。
  3. 前記第１の押圧センサ用電極に接続される第１接続端と、前記第２の押圧センサ用電極に接続される第２接続端と、を有する押圧検知回路を備える、請求項１または請求項２に記載のタッチパネル。
  4. 前記押圧検知回路は、前記第１接続端をグランド電位にする、請求項３に記載のタッチパネル。
  5. 複数の前記第１の押圧センサ用電極を、複数の前記第２のタッチパネル用電極と交互に並べて設け、
    複数の前記第２の押圧センサ用電極を、各前記第１の押圧センサ用電極に対向して設け、
    前記第１の押圧センサ用電極と前記第２の押圧センサ用電極との対向電極対を複数並列に前記押圧検知回路に接続した、請求項３または請求項４に記載のタッチパネル。
  6. 前記第１のフィルム部および前記第２のフィルム部は、互いに一致する外形状であって、長手方向および短手方向を有し、
    前記複数の第１の押圧センサ用電極および前記複数の第２の押圧センサ用電極は、前記長手方向に延びている、請求項５に記載のタッチパネル。
  7. 前記押圧検知回路を複数設け、
    前記複数の対向電極対のうち、前記短手方向の端近傍の対向電極対と、前記短手方向の中央近傍の対向電極対とを、異なる押圧検知回路に接続した、請求項６に記載のタッチパネル。
  8. 前記複数の対向電極対のうち、前記短手方向の端近傍の対向電極対に、前記短手方向の中央近傍の対向電極対よりも、前記短手方向の幅が狭い狭隘部を設けた、請求項６に記載のタッチパネル。
  9. 前記第２のフィルム部は、少なくとも一軸方向に延伸処理を行ったポリ乳酸からなる、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のタッチパネル。
  10. 前記第１の押圧センサ用電極の電極幅は、前記第２の押圧センサ用電極の電極幅よりも狭い、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のタッチパネル。
  11. 前記第２の押圧センサ用電極の電極幅は、前記第１の押圧センサ用電極の電極幅よりも狭い、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のタッチパネル。
  12. 前記第１の押圧センサ用電極および前記第２のタッチパネル用電極と同じ電極層に、前記第１の押圧センサ用電極と前記第２のタッチパネル用電極との間に配置されたグランド用電極を更に備える、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のタッチパネル。
  13. 前記第２の押圧センサ用電極の非形成部に、他の電極から電気的に独立しており、前記第２のタッチパネル用電極に対向するダミー電極を更に備える、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のタッチパネル。
  14. 前記第１の押圧センサ用電極と前記第２の押圧センサ用電極と前記第１のタッチパネル用電極と前記第２のタッチパネル用電極とのうちの少なくとも一つの電極は、当該電極が設けられる電極層において、他の電極と等しい電極幅かつ等しい配置間隔で平行に延びる複数の線状電極部分を有している、請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のタッチパネル。
  15. 請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの出力を操作信号とする制御部と、を備える電子機器。
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