JP6151970B2 - 押圧力測定を備えたタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、圧電体を使用する力測定と静電容量方式の位置検出を備えたタッチパネルに関する。

タッチパネルにあって静電センサは入力位置を検出する。圧電センサは押圧力を測定する。

従来、静電センサと圧電センサを兼備し、位置検出と力測定を行うタッチパネルが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。これら従来のタッチパネルは圧電センサの上面又は下面に静電センサが重ねられている。２種のセンサを単に重ね合わせただけでは、タッチパネルが厚くなり、透明性などの光学特性が変わり、製造コストも上がる。

特開２０１１−２２１７２０号公報 特開２０１０−１０８４９０号公報

本発明が解決しようとする問題点は、静電センサと圧電センサを兼備するタッチパネルにおいて不都合となる、パネルが厚くなる点、光学特性が変わる点と製造コストが上がる点である。

本発明のその他の課題は、本発明の説明により明らかになる。

以下に課題を解決するための手段を述べる。理解を容易にするために、本発明の実施態様に対応する符号を付けて説明するが、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。また、符号である数字は部品などを集合的に示す場合があり、後に説明する実施例において個別の部品などを示す場合に、当該数字のあとにアルファベットの添字を付けているものがある。

本発明の一の態様にかかるタッチパネルは、
圧電体を使用し力を検出する力検出と位置を検出する位置検出とを備えた投影型静電容量方式タッチパネル(40）であって
前記タッチパネルは圧電体(31)と前記圧電体上に配置されるＴＰ専用電極(18)からなり、
力検出は電極を使用して前記圧電体に力が負荷されたときに前記圧電体に生じる電力を測定するものであり、
位置検出は一組の電極を使用するものであり、前記一組の電極のうち一の電極はＸＹ平面上の一の方向に平行に配置された一群の導電体からなり、他の電極は前記一の方向と交差する方向に平行に配置された一群の他の導電体からなり、
前記ＴＰ専用電極は、力検出に使用する電極、位置検出に使用する電極及び力検出と位置検出を兼用する電極である。

本発明にかかるタッチパネルにあって、ＴＰ専用電極は、
(1) 力測定のみに使用する電極、
(2) 位置検出のみに使用する電極、及び
(3) 力測定と位置検出を兼用しこれらのみに使用する電極
である。ＴＰ専用電極は圧電体の上面側に位置付けられている。

タッチパネルは、通常、表示装置に重ねて配置し、電子機器として使用される。また、タッチパネルは通常、平板、シート又はフィルム形状である。タッチパネルは表示装置の表示面を構成している表面部材の上に載置される。

圧電体の下面は直接表面部材と接しているか、又は、圧電体の下面は電気絶縁性の部材を介在して表面部材と接している。

本発明の第一のグループに属するタッチパネルにあって、その好ましい実施態様は、
前記圧電体が、力を受けるとＸＹ平面に平行な面内で電荷が発生するＸＹ平面分極性圧電体である。

ＸＹ平面分極性圧電体であれば、力測定にかかる一対の電極を圧電体の同一平面側に配置することができる利点がある。

本発明の好ましい実施態様にあって、
前記ＴＰ専用電極は、力検出のみに使用する一対の電極及び位置検出のみに使用する一組の電極からなるものであってもよく、また、前記ＴＰ専用電極は、力検出に使用する単一の電極と、位置検出に使用する一組の電極のうちの単一の電極と力検出に使用する電極と位置検出に使用する電極を兼用する単一の電極からなるものであってもよい。力検出に使用する電極と位置検出に使用する電極を兼用する単一の電極を使用すれば電極数を少なくできる利点がある。

本発明の好ましい他の実施態様にかかるタッチパネルは、
表示装置の表示面に載置して用いられるタッチパネルであって、前記表示装置は表示面から出射される可視光が直線偏光である。同時に、前記タッチパネルを構成する前記圧電体は位相差板であり、前記圧電体である位相差板の遅相軸が、前記直線偏光の振動面に対して２０度から７０度の角度で配置されて使用されてもよい。そして、前記圧電体のリタデーション値が、
(1)１１０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下、または
(2)８００ｎｍ以上３０，０００ｎｍ以下のいずれかであってもよい。

一般に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のように、表示面から直線偏光が出射される表示装置を、偏光サングラスを着用して観察すると、表示面から出射される光の振動軸と偏光サングラスの吸収軸が合致した場合に表示面が見えなくなる現象（ブラックアウト）が生じる。

従来、ブラックアウトを除去するために、表示装置の前面に１／４位相差板を配置し、光の偏光状態を変えている（例えば特開平６−２５８６３３号公報）。

本発明の好ましい実施態様にかかるタッチパネルの用途は、表示装置の表示面に載置して用いるものである。当該タッチパネルは圧電体に位相差板の性質を付与したものである。圧電体は力測定手段として働くと同時に、表示装置から出射される可視光の変更状態を変える手段として働く。

本好ましい実施態様では、位相差板の遅相軸と直線偏光の振動面が一定の角度をなす配置に置かれるので、直線偏光の偏光状態を適切に変化させうる。位相差板の遅相軸と直線偏光の振動面がなす角度は、両者が交差して作る二の角のうちで角度数値が小さい方を指す。直線偏光の振動面は、通常は、表示装置の光路中に位置する偏光手段のなかで、観察位置に最も近い位置にある偏光手段の吸収軸と直交する関係にある。

圧電体のリタデーション値を(1)１１０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下の範囲にすれば、可視光の光が円偏光または楕円偏光に偏光されので、ブラックアウトの問題は回避される。また、圧電体のリタデーション値を(2)８００ｎｍ以上３０，０００ｎｍ以下の範囲にすれば、可視光の光は、自然光に近い状態に変換されて圧電体から出射される。その結果、偏光サングラスをかけて表示部材を観察しても、色味の変化を伴わないで表示部材を観察できる。

どちらの場合も、圧電体を通過した表示装置の出射光にブラックアウトは生じない。つまり、このタッチパネルは一定の表示装置と共に使用すれば、ブラックアウト除去のための専用の位相差板を設けなくてすむという特有の効果がある。

圧電体に位相差板として性質を付与するには、例えば、フィルム状態の圧電体を一軸延伸すればよい。通常、一軸延伸の操作を加えた後に、分極操作用の電圧を負荷する分極操作を行う。

表示面から出射される可視光が直線偏光である表示装置は、出射光の光路途中に偏光板や偏光フィルムなどの偏光手段を備えた表示装置である。表示面から出射される可視光が直線偏光である表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が挙げられる。

位置検出に使用する一組の電極のなかで一の電極を構成する一群の導電体は第一導電体であり、他の電極を構成する一群の他の導電体は第二導電体であり、
力検出に使用する一対の電極は測定電極と接地電極であり、
前記測定電極は一群の導電体である第三導電体から構成されていて、
前記ＴＰ専用電極を一のＸＹ平面である仮想平面に投影した電極投影上で、第三導電体は第一導電体又は第二導電体のいずれかと平行に配置されていて、
第一導電体と第二導電体の交差領域を位置交差領域としたとき、前記位置交差領域と第三導電体が離隔していてもよい。ＴＰ専用電極をこのように配置すれば静電容量検出方式による位置検出時の夾雑信号を抑制できる利点がある。

本発明の好ましいその他の実施態様にあって、
第三導電体は広幅部と狭幅部が交互に連続していて、前記電極投影上で、前記狭幅部が第二導電体と交差するものであってもよい。第三導電体に広幅部と狭幅部を設けるなどにより、力測定にあたりＸＹ平面分極圧電体に生ずる電圧変化をより高感度に検知できる利点があり、同時に位置検出にあたり夾雑信号を抑制できる利点がある。

本発明のその他の好ましい実施態様にあって、
前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を形成してもよく、また、前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、前記支持フィルムの上面に前記ＴＰ専用電極を構成する少なくとも一の電極を形成し、前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を構成する残余の電極を形成したものであり、前記残余の電極は少なくとも１の電極であってもよい。

これらの実施態様によれば、電極用支持フィルムの枚数が減少し、タッチパネルに起因する光学特性の変化を抑制できる利点がある。

本発明の他の好ましい実施態様にあって、
前記位置検出に使用する一組の電極は、受電電極と送電電極であり、前記支持フィルムの上面に形成した電極は前記受電電極であってもよい。このような電極配置にすれば、静電容量検出方式による位置検出時の夾雑信号をより一層抑制できる利点がある。

本発明の第二のグループに属するタッチパネルにあって、その好ましい実施態様は、
金属製の枠を包含していて前記圧電体の下に前記枠が位置付けられていて、
前記圧電体は、力を受けると上下軸に平行な面内で電荷が発生する上下面分極性圧電体であり、
力検出に使用する一対の電極は測定電極と接地電極であり、
前記接地電極として前記枠を使用するものであってもよい。本実施態様によれば、電極数を少なくできる利点がある。

本発明の好ましい実施態様にあって、
前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、
前記支持フィルムの上面に前記ＴＰ専用電極を構成する少なくとも一の電極を形成し、
前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を構成する残余の電極を形成したものであり、
前記残余の電極は少なくとも一の電極であってもよい。

本発明の好ましい他の実施態様にかかるタッチパネルは、
表示装置の表示面に載置して用いられるタッチパネルであって、前記表示装置は表示面から出射される可視光が直線偏光である。同時に、前記タッチパネルを構成する前記圧電体は位相差板であり、前記圧電体である位相差板の遅相軸が、前記直線偏光の振動面に対して一定の角度で配置されて使用されてもよい。そして、前記圧電体のリタデーション値が、一定の値であってもよい。

この好ましい実施態様にかかるタッチパネルは、上記したＸＹ平面分極性圧電体を用いる実施態様にあって、同様に圧電体を位相差板とする好ましい実施態様と同一の効果を奏する。

本発明の第二のグループに属するタッチパネルと、表示装置からなる電子機器は、
表示装置とタッチパネルからなる電子機器であって、
前記タッチパネルは、圧電体を使用し力を検出する力検出と位置を検出する位置検出とを備えた投影型静電容量方式タッチパネルであり、
前記タッチパネルは前記圧電体上に配置されるＴＰ専用電極を有し、
力検出は電極を使用して前記圧電体に力が負荷されたときに前記圧電体に生じる電力を測定するものであり、
位置検出は一組の電極を使用するものであり、前記一組の電極のうち一の電極はＸＹ平面上の一の方向に平行に配置された一群の導電体からなり、他の電極は前記一の方向と交差する方向に平行に配置された一群の他の導電体からなり、
前記ＴＰ専用電極は、力検出に使用する電極、位置検出に使用する電極及び力検出と位置検出を兼用する電極であり、
前記表示装置は、表示装置を構成する表示構成電極(45)を含んでいて、
前記圧電体は、力を受けると上下軸に平行な面内で電荷が発生する上下面分極性圧電体であり、
力検出に使用する一対の電極は測定電極と接地電極であり、
前記接地電極として前記表示構成電極を使用する電子機器であってもよい。

本好ましい実施態様によれば、タッチパネルを構成するＴＰ専用電極数を少なくできる利点がある。

本発明の好ましい実施態様にあっては、
前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、
前記支持フィルムの上面に前記ＴＰ専用電極を構成する少なくとも一の電極を形成し、
前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を構成する残余の電極を形成したものであり、
前記残余の電極は少なくとも一の電極であってもよい。本好ましい実施態様によれば、電極用支持フィルムの枚数が減少し、タッチパネルに起因する光学特性の変化を抑制できる利点がある。

本発明のその他の好ましい実施態様にあって、電子機器は、
位置検出に使用する一組の電極のなかで一の電極を構成する一群の導電体は第一導電体であり、
他の電極を構成する一群の他の導電体は第二導電体であり、
前記測定電極は一群の導電体である第三導電体から構成されていて、
前記ＴＰ専用電極を一のＸＹ平面である仮想平面に投影した電極投影上で、
第三導電体は第一導電体又は第二導電体のいずれかと平行に配置されていて、
第一導電体と第二導電体の交差領域を位置交差領域としたとき、
前記位置交差領域と第三導電体が離隔していてもよい。ＴＰ専用電極をこのように配置すれば静電容量検出方式による位置検出時の夾雑信号を抑制できる利点がある。

本発明の他の好ましいその他の実施態様にあって、電子機器は、
第三導電体は広幅部と狭幅部が交互に連続していて、前記電極投影上で、前記狭幅部が第二導電体と交差するものであってもよい。第三導電体に広幅部と狭幅部を設けるなどにより、力測定にあたりＸＹ平面分極圧電体に生ずる電圧変化をより高感度に検知できる利点があり、同時に位置検出にあたり夾雑信号を抑制できる利点がある。

本発明の好ましい実施態様にかかる電子機器は、
前記表示装置が一定の表示装置であり、圧電体が一定のリタデーション値を持つ位相差板であって、前記圧電体である位相差板の遅相軸が、前記直線偏光の振動面に対して一定の角度で配置されていてもよい。

この好ましい実施態様にかかる電子機器は、特定の表示装置に載置して使用する同様なタッチパネルを使用した実施態様にかかる電子機器と同一の効果を奏する。

以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本発明の電子機器にあって、タッチパネルは力測定と位置検出を備えたものであり、その他の発明特定事項に加えて、圧電体の上面側に前記ＴＰ専用電極が位置付けられている電子機器であるから、タッチパネルは薄くなり、タッチパネルの光学特性が維持され、製造コストが低廉化する利点を有する。

図１はタッチパネル４０を含む電子機器４６の断面説明図である。 図２はＴＰ専用電極組合せ表である。 図３は本発明の第一グループにかかる電子機器に使用するタッチパネル４７の説明図である。 図４はＸＹ平面分極圧電体３１ａの断面説明図である。 図５はグループ１における好ましいＴＰ専用電極の配置組合せを示す表である。 図６は電極投影図２０である。 図７はＴＰ専用電極を２面に形成した一の導電体パターンの平面図である。 図８はＴＰ専用電極を２面に形成した他の導電体パターンの平面図である。 図９はＴＰ専用電極を２面に形成したその他の導電体パターンの平面図である。 図１０はＴＰ専用電極を１面に形成した一の導電体パターンの平面図である。 図１１はＴＰ専用電極を１面に形成した他の導電体パターンの平面図である。 図１２はＴＰ専用電極を１面に形成したその他の導電体パターンの平面図である。 図１３はＴＰ専用電極を１面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。 図１４はＴＰ専用電極を１面に形成したさらにその他の例にかかる導電体パターンの平面図である。 図１５はＴＰ専用電極を１面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。 図１６は金属枠を力測定電極とするタッチパネル４１を具備する電子機器４６の断面図である。 図１７は表示構成電極を力測定電極に兼用するタッチパネルを具備する電子機器の断面図である。 図１８はグループ２における好ましいＴＰ専用電極の配置組合せを示す表である。 図１９はＴＰ専用電極を２面に形成した一の導電パターンの平面図である。 図２０はＴＰ専用電極を２面に形成した他の導電体パターンの平面図である。 図２１はＴＰ専用電極を２面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。 図２２は一のタッチパネルの回路説明図である。 図２３は他のタッチパネルの回路説明図である。 図２４はＬＣＤ６００とタッチパネルからなる電子機器４６１の説明図である。 図２５はＯＬＥＤ７０とタッチパネルからなる電子機器４６２の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例にかかるタッチパネルと電子機器をさらに説明する。本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするため、一部の構成要素を誇張して表すなど模式的に表しているものがある。このため、構成要素間の寸法や比率などは実物と異なっている場合がある。また、本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１はタッチパネル４０を含む電子機器４６の断面説明図である。電子機器４６は表示装置６０とタッチパネル４０からなる。

表示装置６０は、通常、公知の表示装置が制限なく使用できる。公知の表示装置として、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を例示できる。ただし、表示装置を構成する表示構成電極をタッチパネルの接地電極として使用する実施態様にあっては、使用可能な表示装置６０は一定の表示装置に限られる。これについては後段で詳述する。

タッチパネル４０は力測定機能と位置検出機能を備えている。力測定とはタッチパネルが指、スタイラスペンなどで押圧された場合の押圧力である力の測定をいう。力測定は圧電体３１を使用し、圧電体３１が押圧された場合に圧電体３１に生じる電力を測定することにより行う。

位置検出とはタッチパネルが指、スタイラスペンなどで押圧された場合の、タッチパネル上の当該押圧位置の検知をいう。位置検出は投影型静電容量方式で行う。

本発明において、タッチパネルは通常、透明である。透明は光透過性を有する性質をいい、より具体的にはＡＳＴＭ Ｄ１００３に記載の方法で測定した全光線透過率が４０％以上であることを意味する。また、本発明にかかるタッチパネルは不透明な場合もある。

表示装置６０の表面に表面部材６６が在る。表面部材６６は表示装置６０にあって表示面を構成している。従って、タッチパネル４０が位置する側から表面部材６６を眺めれば図、文字、静止画、動画などの画像が観察される。表面部材６６は、ガラス、合成樹脂などの薄板である。

タッチパネル４０は圧電体３１、ＴＰ専用電極１８ｂ、１８ａを付けた支持フィルム３２と表ガラス３９を記載順に積層したものである。圧電体３１とＴＰ専用電極１８ｂの間及びＴＰ専用電極１８ａと表ガラス３９の間は接着剤３８ｂ、３８ａで固定されている。表ガラス３９は表フィルムでもよい。接着剤３８ｂ、３８ａは粘着剤であってもよい。

本発明にあって、表面部材６６とタッチパネル４０の重なり方向を上下方向とする。タッチパネル４０の在る側を上側とする。図１中に上下方向を示し上側に矢を付けた矢印５３を図示している。上下方向と後述するＸＹ平面は電子機器構成部品の相対位置を表現するために便宜上名付けたものである。タッチパネル及び／または電子機器の配置を定めるものではない。

ＴＰ専用電極は、タッチパネルの機能を実現するためにタッチパネルに組込まれる電極である。基本的には、ＴＰ専用電極は一双の位置検出電極と一対の力測定電極からなる。ここで力測定用の接地電極は一双の位置検出電極のいずれか一方と兼用可能である。

図２はＴＰ専用電極組合せ表である。表中で電極名称を略号で示している。一双の位置検出電極は受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）である。一対の力測定電極は測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）である。表中の組合せ１−１、１−２、１−３は本発明の第一グループに属する実施態様におけるＴＰ専用電極の組合せである。組合せ２−１は本発明の第二グループに属する実施態様におけるＴＰ専用電極の組合せである。第一グループはＸＹ平面分極性の圧電体を用いる点が共通する実施態様であり、第二グループは上下面分極性の圧電体を用いる点が共通する実施態様である。

組合せ１−１ではＴＰ専用電極の数が４であって、Ｒｘ、Ｔｘ、ＳｘとＧＮＤである。組合せ１−２ではＴＰ専用電極の数が３であって、Ｒｘ、ＴｘとＳｘであり、ＴｘはＧＮＤを兼用している。すなわちＴｘはスイッチを介して位置検出用の負荷電圧出力と接地に切換えて接続される。組合せ１−３ではＴＰ専用電極の数が３であって、Ｒｘ、ＴｘとＳｘであり、ＲｘはＧＮＤを兼用している。すなわちＲｘはスイッチを介して位置検出用の電圧検出入力と接地に切換えて接続される。

組合せ２−１ではＴＰ専用電極の数が３であって、Ｒｘ、ＴｘとＳｘである。

ＴＰ専用電極は圧電体３１の上面側に配置される。図１に示したタッチパネル４０では、支持フィルム３２の上側にＴＰ専用電極である上側電極１８ａがあり、支持フィルム３２の下側にＴＰ専用電極である下側電極１８ｂがある。上側電極１８ａと下側電極１８ｂが足し合わさって、組合せ１−１、１−２、１−３又は２−１にかかる４又は３の電極とされる。上側電極１８ａは圧電体３１の上側に配置されている。下側電極１８ｂは圧電体３１の上側に配置されている。

圧電体３１の下面は接着剤５６を介在して表面部材６６と接している。接着剤５６は電気絶縁性の部材である。接着剤５６は電気絶縁性の粘着剤であってもよい。また、表示装置６０とタッチパネル４０の周辺部を保持・固定すれば、接着剤５６は不必要となるので、圧電体３１の下面は表面部材６６と直接接していてもよい。あるいは圧電体３１の下面は空気層を介在して表面部材６６と接していてもよい。空気は電気絶縁性の部材である。さらに、タッチパネル４０と表示装置６０の間に配置することがある複数の突起物（バンプ）もまた電気絶縁性の部材である。もっとも、枠を接地電極とするタッチパネルの実施態様にあっては、上下方向に関して圧電体と表面部材の間であって、平面方向に関して圧電体の平面外周部に金属製の枠が存在する。

いずれの場合も、圧電体３１の下面側にＴＰ専用電極が存在することはない。

本発明において圧電体３１の板状面はＸＹ平面に平行な面である。ＸＹ平面は矢印５３で示される上方向に平行な上下軸と直交する平面である。

位置検出に使用する一双の電極は、一群の第一導電体からなる一の電極と一群の第二導電体からなる他の電極からなる。第一導電体と第二導電体は線状、帯状等の形状に代表される長手方向に延在する形状である。第一導電体と第二導電体を単一のＸＹ平面に投影すると、両者は交差する。両者の交差角度（二本の線状体が交差して作る二の角度のうち数値が小さい角度）は、通常、０度を超える値から９０度以下であり、好ましくは６０度以上９０度以下、より好ましくは８５度以上９０度以下、最も好ましくは９０度である。

図３は本発明の第一グループにかかる電子機器に使用するタッチパネル４７の説明図であり、図３（ａ）はタッチパネル４７の断面図、図３（ｂ）は支持フィルムの上表面に形成されたＴＰ専用電極である上側電極１８ａの平面図、図３（ｃ）は支持フィルムの下表面に形成されたＴＰ専用電極である下側電極１８ｂの平面図、図３（ｄ）はＸＹ平面分極圧電体３１ａの平面図である。

図４はＸＹ平面分極圧電体３１ａの断面説明図である。

図３（ａ）を参照してタッチパネル４７は板状のＸＹ平面分極圧電体３１ａの上側に支持フィルム３３１を配置したものであり、支持フィルム３３１の上表面に上側電極１８ａが形成され、支持フィルム３３１の下表面に下側電極１８ｂが形成されている。

本願発明と本明細書、図面にあって、圧電体３１（図３は圧電体３１に属するＸＹ平面分極圧電体３１ａを図示している）の板状面と平行な面をＸＹ平面と呼ぶ。Ｘ軸とＹ軸の方向は任意に定めることができるが、便宜上、図３（ｄ）中に示した破線矢印５１の方向をＸ軸方向、破線矢印５２の方向をＹ軸方向とする。

本発明の第一グループに属する実施態様に用いる圧電体はＸＹ平面分極圧電体である。ＸＹ平面分極性の圧電体は、圧電体材料上に平面方向に隣り合う一対の分極操作用電極を配置して当該電極間に直流電圧を負荷して圧電体の分極操作を行って製造できる。

図４を参照して、（ａ）に示すように板状の圧電体材料２６の一方表面に分極操作用正電極２２と分極操作用負電極２３を設置する。圧電体材料２６は分極操作前の圧電体である。

図４（ｂ）に示すように、一対の分極操作用正電極２２と分極操作用負電極２３に直流電源２４を接続し、直流電力を負荷する。図４（ｂ）中に複数の矢印で示すように一対の分極操作用正電極２２と分極操作用負電極２３の間で圧電体材料２６が平面方向に分極し、ＸＹ平面分極圧電体３１ａに変化する。

ＸＹ平面分極性圧電体３１ａに押圧力である力（矢印２７で示す）を加えたときの電圧発生の様子を図４（ｃ）に図示している。矢印２７で示す力を加えるとＸＹ平面分極圧電体３１ａは複数の矢印で示すように平面方向に電荷が生じる。発生した電荷は測定電極１３と接地電極１４間の電圧として電圧計２５で測定することができる。発生する電圧の値は加える力と一定の関係がある。分極操作用の電極は測定電極１３、接地電極１４と同一であってもよく異なるものでもよい。これらを同一にすれば手数や時間の節約となり好ましい。

圧電体材料の分極操作は、圧電体材料を構成する材料により異なるが、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、またはポリフッ化ビニリデン等から形成されている材料であれば、従来の厚さ方向に分極した圧電体すなわち上下面分極圧電体の分極処理と同様に行い、その過程で試行錯誤して最適な条件を定めればよい。

ＴＰ専用電極の数は４であってもよく３であってもよい。すなわち力測定に使用する一対の電極である測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）および位置検出に使用する一双の電極である送電電極（Ｔｘ）と受電電極（Ｒｘ）の合計４である。また力測定に使用する一対の電極の一方である測定電極（Ｓｘ）および位置検出に使用する一双の電極である送電電極（Ｔｘ）と受電電極（Ｒｘ）の合計３である。

ＴＰ専用電極は、支持フィルムや支持板等の電極支持体の単一表面毎に単一電極を配置してもよく、これら単一表面に複数の電極を配置してもよい。タッチパネルの加工性の観点から、単一表面に複数の電極を配置（「一層多電極配置」と呼ぶ）することが好ましい。

さらに、単一の電極支持体の表面と裏面の２面に、３又は４のＴＰ専用電極を配置してもよく、又単一の電極支持体の単一表面に、３又は４のＴＰ専用電極を配置してもよい。これらはタッチパネルを構成する電極用の支持体が単一となるからタッチパネルの光学特性を一層良好にすることができる。

一層多電極配置にあって、複数の電極を構成する異なる群に属する導電体が交差する場合の交差点は、一の導電体層に絶縁体層を積層し、さらに他の導電体層を積層すればよい。すなわち異種の導電体層が層間の絶縁体層を介在して立体交差する構造である。

図３（ｂ）を参照して上側電極１８ａを説明する。支持フィルム３３１の上表面に一群の第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃが形成されている。一群の第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃは受電電極（Ｒｘ）１１を構成している。第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。

図３（ｃ）を参照して下側電極１８ｂを説明する。支持フィルム３３１の下表面に一群の第二導電体２ａ、２ｂ、２ｃが形成されている。また、支持フィルム３３１の下表面に一群の第三導電体３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。一群の第二導電体２ａ、２ｂ、２ｃは送電電極（Ｔｘ）１２を構成している。一群の第三導電体３ａ、３ｂ、３ｃは測定電極（Ｓｘ）１３を構成している。

第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第二導電体２と第三導電体３は紙面上から下へ交互に配置されている。換言すれば、１のＹ軸に平行な線を仮想すれば、当該仮想線上に第二導電体２と第三導電体３が交互に現れる。

図５はグループ１における好ましいＴＰ専用電極の配置組合せを示す表である。グループ１はＸＹ平面分極圧電体を用いる実施態様である。Ａ１とＡ２は電極支持面数を２とする組合せである。上側電極と下側電極は両者共にＸＹ平面圧電体３１ａよりも上側に位置する。そして２つの電極の相対位置が上側、下側である。

Ａ１では上側にＲｘ、下側にＴｘとＳｘを配置する。力測定の電極対はＳｘとＴｘ（ＧＮＤ兼用）である。Ａ２では上側にＲｘ、下側にＴｘ、ＳｘとＧＮＤを配置する。力測定の電極対はＳｘとＧＮＤである。

上側電極と下側電極は、図３（ａ）に図示したタッチパネル４７のように、支持フィルム３３１の上側電極１８ａと下側電極１８ｂであることが好ましい。

Ａ３とＡ４は電極支持面の数が１である。すなわち一層多電極配置であって一層に３又は４のＴＰ専用電極を配置したものである。

Ａ３ではＲｘ、ＴｘとＳｘを配置する。力測定の電極対はＳｘとＴｘ（ＧＮＤ兼用）又はＳｘとＲｘ（ＧＮＤ兼用）である。Ａ４ではＲｘ、Ｔｘ、ＳｘとＧＮＤを配置する。力測定の電極対はＳｘとＧＮＤである。

Ａ３とＡ４では電極支持体の一方表面にＴＰ専用電極を形成し、当該ＴＰ専用電極をＸＹ平面分極圧電体３１ａ側にしてＸＹ平面分極圧電体３１ａに電極支持体を積層することが好ましい。力測定の電極対が圧電体の電圧変化を、より一層直接に測定可能だからである。

図６は電極投影図２０である。電極投影図は、ＴＰ専用電極を一のＸＹ平面である仮想平面に投影した図である。図６に図示した電極投影図２０は図３に図示したタッチパネル４７の電極投影図である。

位置検出に使用する一双の電極は受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）である。受電電極（Ｒｘ）は第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。送電電極（Ｔｘ）は第二導電体２ａ、２ｂ、２ｃから構成されている。

短冊形状の第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃはその長手方向がＹ軸と平行に配置されている。短冊形状の第二導電体２ａ、２ｂ、２ｃはその長手方向がＸ軸と平行に配置されている。また力測定に使用する一対の電極に属する測定電極（Ｓｘ）は第三導電体３ａ、３ｂ、３ｃから構成されている。

電極投影図２０上で、第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃと第二導電体２ａ、２ｂ、２ｃは交差し、位置交差領域２１で重複している。第三導電体３ａ、３ｂ、３ｃと位置交差領域２１は隔離している。このように配置すれば静電容量検出方式による位置検出時の夾雑信号を抑制できる。こうして位置検出の感度が維持されるので好ましい。

導電体のパターンを説明する。

図７はＴＰ専用電極を２面に形成した一の導電体パターンの平面図である。図７（ａ）は上側電極の平面図、図７（ｂ）は下側電極の平面図であり、図７（ｃ）は電極投影図である。本実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ２に属する。上側電極１８ａは受電電極（Ｒｘ）が配置され、Ｒｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されている。第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。また第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれは互いに平行に配置されている。

下側電極１８ｂは送電電極（Ｔｘ）、測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）が配置されている。下側電極１８ｂはＴｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成され、ＧＮＤを構成する第四導電体４ａ、４ｂ、・・・４ｆが形成されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第四導電体４は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

下側電極１８ｂは第二導電体２、第三導電体３、第四導電体４がＹ軸方向から見て交互に配置されている。

電極投影図２０にあって第一導電体１と第二導電体２は交差角９０度で交差している。

図８はＴＰ専用電極を２面に形成した他の導電体パターンの平面図である。図８（ａ）は上側電極の平面図、図８（ｂ）は下側電極の平面図であり、図８（ｃ）は電極投影図である。

本実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ２に属する。図７に図示した導電体のパターンと図８に図示した導電体パターンはほぼ同様であり、同一部分の説明は省略し、相違点を説明する。

下側電極１８ｂに形成されている第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆの幅はせまく、第三導電体３は概略直線形状である。同じく下側電極１８ｂに形成されている第四導電体４ａ、４ｂ、・・・４ｆの幅はせまく、第四導電体４は概略直線形状である。

図９はＴＰ専用電極を２面に形成したその他の導電体パターンの平面図である。図９（ａ）は上側電極の平面図、図９（ｂ）は下側電極の平面図であり、図９（ｃ）は電極投影図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ１に属する。上側電極１８ａは受電電極（Ｒｘ）が配置され、Ｒｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されている。第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。それぞれの第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは互いに平行に配置されている。

下側電極１８ｂは送電電極（Ｔｘ）と測定電極（Ｓｘ）が配置されている。下側電極１８ｂはＴｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第三導電体３は概略短冊形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３を詳述すれば、長方形の広幅部１１３と長方形の狭幅部１２３がＸ軸方向に交互に連なった形状である。ここで「幅」はＹ軸方向の両端間の距離である。

第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆと第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆはＹ軸方向から見て交互に配置されている。

電極投影図２０上で第一導電体１と第二導電体２が交差している。さらに、第一導電体１と第三導電体３が交差している。第三導電体３は狭幅部１２３で第一導電体１と交差している。第三導電体に設けた広幅部１１３と狭幅部１２３により、力測定にあたりＸＹ平面分極圧電体３１ａに生ずる電圧変化をより高感度に検知でき、同時に位置検出にあたり夾雑信号を抑制できる。

広幅部１１３の形状に制限はなく、いかなる形状であってもよい。この実施例にあっては長方形であるが、正方形、六角形、八角形、円形、楕円形などを例示できる。

図１０はＴＰ専用電極を１面に形成した一の導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ３に属する。

一層ＴＰ専用電極１８ｃは受電電極（Ｒｘ）、送電電極（Ｔｘ）と測定電極（Ｓｘ）が配置されている。一層ＴＰ専用電極１８ｃはＲｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成され、Ｔｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成されている。

第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第一導電体１は第二導電体２と交差している。また第一導電体１は第三導電体３と交差している。当該交差点にあって、第一導電体１と第二導電体２が対面する部分には絶縁体を間に挿んでいる。絶縁体は図示を省略している。図１１〜１５についても同じである。力測定に使用する一対の電極はＳｘとＴｘである。

図１１はＴＰ専用電極を１面に形成した他の導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ３に属する。

本実施例は図１０で説明した導電体パターンと一の点を除いて同一である。相違する一の点を説明する。測定電極（Ｓｘ）を構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆがその長手方向をＹ軸に平行にして配置されている。一層ＴＰ専用電極１８ｃにおいて、第一導電体１と第三導電体３が互いに平行に配置されている。力測定に使用する一対の電極はＳｘとＲｘである。

図１２はＴＰ専用電極を１面に形成したその他の導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ４に属する。

一層ＴＰ専用電極１８ｃは受電電極（Ｒｘ）、送電電極（Ｔｘ）、測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）が配置されている。一層ＴＰ専用電極１８ｃはＲｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成され、Ｔｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成され、ＧＮＤを構成する第四導電体４ａ、４ｂ、・・・４ｆが形成されている。

第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第四導電体４は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第一導電体１は第二導電体２と交差している。第一導電体１は第三導電体３と交差している。第一導電体１は第四導電体４と交差している。

第二導電体２、第三導電体３と第四導電体４は、Ｙ軸方向から見て交互に配置されている。力測定に使用する一対の電極は測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）である。

図１３はＴＰ専用電極を１面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ４に属する。本実施例は図１２を用いて説明した導電体パターンと二の点を除いて同一である。相違する二の点を説明する。

第三導電体３は狭幅長方形（概略線状）である。第四導電体４は狭幅長方形（概略線状）である。

図１４はＴＰ専用電極を１面に形成したさらにその他の例にかかる導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ３に属する。本実施例は図１０を用いて説明した導電体パターンと一の点を除いて同一である。相違する一の点を説明する。

第三導電体３はその長手方向（Ｘ軸方向）に広幅部１１３と狭幅部１２３が交互に連続している。第三導電体３は狭幅部１２３で第一導電体１と交差している。第三導電体３に広幅部１１３と狭幅部１２３を設けたので、圧電体３１ａに生じる電圧変化をより高感度に検知でき、同時に位置検出時の夾雑信号を抑制できる。

図１５はＴＰ専用電極を１面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ３に属する。本実施例は図１１を用いて説明した導電体パターンと一の点を除いて同一である。相違する一の点を説明する。

第三導電体３はその長手方向（Ｙ軸方向）に広幅部１１３と狭幅部１２３が交互に連続している。第三導電体３は狭幅部１２３で第二導電体２と交差している。第三導電体３に広幅部１１３と狭幅部１２３を設けたので、圧電体３１ａに生じる電圧変化をより高感度に検知でき、同時に位置検出時の夾雑信号を抑制できる。

本発明の第二グループにかかるタッチパネルと電子機器を説明する。

第二グループは上下面分極圧電体を使用するタッチパネルを用いる実施態様である。上下面分極圧電体とは、板状の圧電体に表面から裏面方向へ押圧力を加えると圧電体の表面、裏面方向に電圧が生ずる圧電体である。当該圧電体を使う力測定は、一対の電極を一方を表面に配置し、他方を裏面に配置して行う。

上下面分極圧電体は、例えば以下の方法で製造できる。分極操作を行っていない平板形状の圧電体を準備する。圧電体の表面に分極操作用の表面電極を付け、裏面に分極操作用の裏面電極を付ける。分極操作用の電極対に分極操作用の電圧を負荷して分極操作を行う。一対の力測定用電極を分極操作用の電極対として使用することができる。このようにすれば、省力化等ができるので好ましい。

図１６は金属枠を力測定電極とするタッチパネル４１を具備する電子機器４６の断面図である。タッチパネル４１は上下面分極圧電体３１ｂの上側に支持フィルム３３２、表ガラス３９を有する。タッチパネル４１は、タッチパネル４１を筐体等に取付けるための枠４４を有する。枠４４は上下面分極圧電体３１ｂの下面側であって、直下に配置されている。

枠４４の平面形状は額縁状である。枠４４の中央部分は貫通している。枠４４は金属製であり、通常はステンレス鋼の板である。

タッチパネル４１は、枠４４を力測定の接地電極として使用する。枠４４は、電極としての役割と枠としての役割を兼ね備えているので、ＴＰ専用電極に含まれない。

支持フィルム３３２の上表面にＴＰ専用電極である上側電極１８ａが形成され、支持フィルム３３２の下表面にＴＰ専用電極である下側電極１８ｂが形成されている。

タッチパネル４１におけるＴＰ専用電極は位置検出用の一双の電極、すなわち受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）及び力測定用の測定電極（Ｓｘ）である。これら３種の電極を任意に１種の電極と２種の電極に分割し、上側電極１８ａと下側電極１８ｂに割り当てている。従って、上側電極１８ａに１種又は２種の電極が配置され、下側電極１８ｂに２種又は１種の電極が配置される。

枠を電極とするタッチパネル４１は表示装置６０の表面部材上に載置して、電子機器４６として使用される。表面部材は表示装置６０の表示面を構成している。上下面分極圧電体３１ｂと枠４４は接着剤、粘着剤や空気層を介して又は直接に接している。

表示装置６０は公知の表示装置を使用できる。公知の表示装置として、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を挙げることができる。

図１７は表示構成電極を力測定電極に兼用するタッチパネルを具備する電子機器の断面図である。電子機器４９は上下面分極圧電体３１ｂの上側に支持フィルム３３３、表ガラス３９を有する。上下面分極圧電体３１ｂは表示装置６０の上に載置されている。

表示装置６０の表面付近に表示構成電極４５が在る。表示構成電極４５としては、表示装置６０がＶＡ（Vertical Alignment）駆動方式のＬＣＤの場合におけるＣＯＭ電極（共通電極）、表示装置６０がＩＰＳ（In-Place-Switching）駆動方式のＬＣＤの場合におけるチャージ防止電極を例示できる。

タッチパネルが力測定を行う時間に、表示構成電極は接地され、接地電極（ＧＮＤ）の役割を担う。支持フィルム３３３の上表面にＴＰ専用電極である上側電極１８ａが形成され、支持フィルム３３３の下表面にＴＰ専用電極である下側電極１８ｂが形成されている。

タッチパネルにおけるＴＰ専用電極は位置検出用の一双の電極、すなわち受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）及び力測定用の測定電極（Ｓｘ）である。これら３種の電極を任意に１種の電極と２種の電極に分割し、上側電極１８ａと下側電極１８ｂに割り当てている。従って、上側電極１８ａに１種又は２種の電極が配置され、下側電極１８ｂに２種又は１種の電極が配置される。

図１８はグループ２における好ましいＴＰ専用電極の配置組合せを示す表である。グループ２は上下面分極性圧電体を使用するタッチパネルを用いる点が共通する実施態様である。表中の上側電極と下側電極は両者共に上下面分極圧電体３１ｂよりも上側に位置する。そして２つの電極の相対位置が上側、下側である。

Ａ５では上側にＲｘ、下側にＴｘとＳｘを配置する。力測定の電極対はＳｘと枠である。

Ａ６では上側にＲｘ、下側にＴｘとＳｘを配置する。力測定の電極対はＳｘと表示構成電極である。

Ａ５とＡ６の配置において、上側電極と下側電極は一枚の支持体の両面に形成することが好ましい。タッチパネルの透明性などの光学特性を良好にするためである。支持体の例は支持フィルム、支持板である。

導電体パターンを説明する。

図１９はＴＰ専用電極を２面に形成した一の導電パターンの平面図である。図１９（ａ）は上側電極の平面図、図１９（ｂ）は下側電極の平面図であり、図１９（ｃ）は電極投影図である。本実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ５に属する。上側電極１８ａは受電電極（Ｒｘ）が配置され、Ｒｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されている。第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。また第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはそれぞれ平行に配置されている。

下側電極１８ｂは送電電極（Ｔｘ）と測定電極（Ｓｘ）が配置されている。下側電極１８ｂはＴｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体１０３が形成されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第三導電体１０３はその外形が長方形であり、内側は長方形形状に開口している。換言すると第三導電体１０３は額縁形状である。第三導電体１０３は支持フィルム上で連続した一体である。また第三導電体１０３は枠の形状に対応する平面形状である。力測定に使用する一対の電極であるＳｘ（すなわち第三導電体１０３）とＧＮＤ（すなわち枠）の平面形状を一致させ、これを対向させることにより力測定の感度が向上する。

第三導電体１０３と第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆの立体交差面２１１には絶縁体を挿んでいる。絶縁体は図示を省略した。

図１９（ｃ）は電極投影図２０である。位置交差領域２１と第三導電体１０３は電極投影図上で隔離している。このようにして位置検出時における夾雑信号の減少を図っている。

図２０はＴＰ専用電極を２面に形成した他の導電体パターンの平面図である。図２０（ａ）は上側電極の平面図、図２０（ｂ）は下側電極の平面図であり、図２０（ｃ）は電極投影図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ６に属する。上側電極１８ａは受電電極（Ｒｘ）が配置され、Ｒｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されている。第一導電体１は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。それぞれの第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは互いに平行に配置されている。

下側電極１８ｂは送電電極（Ｔｘ）と測定電極（Ｓｘ）が配置されている。下側電極１８ｂはＴｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第三導電体３は概略短冊形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。第三導電体３を詳述すれば、長方形の広幅部１１３と長方形の狭幅部１２３がＸ軸方向に交互に連なった形状である。ここで「幅」はＹ軸方向の両端間の距離である。

第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆと第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆはＹ軸方向で交互に配置されている。

電極投影図２０上で第一導電体１と第二導電体２が交差している。さらに、第一導電体１と第三導電体３が交差している。第三導電体３は狭幅部１２３で第一導電体１と交差している。第三導電体に設けた広幅部１１３と狭幅部１２３により、力測定にあたり圧電体３１ｂに生ずる電圧変化をより高感度に検知でき、同時に位置検出にあたり夾雑信号を抑制できる。

広幅部１１３の形状に制限はなく、いかなる形状であってもよい。図９で説明した導電体パターンの場合と同様である。

図２１はＴＰ専用電極を２面に形成したさらに他の例にかかる導電体パターンの平面図である。図２１（ａ）は上側電極の平面図、図２１（ｂ）は下側電極の平面図であり、図２１（ｃ）は電極投影図である。この実施例はＴＰ専用電極の配置組合せＡ６に属する。

上側電極１８ａは受電電極（Ｒｘ）が配置され、Ｒｘを構成する第一導電体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されている。第一導電体１については、図２０で説明した導電体パターンと同一である。

下側電極１８ｂは送電電極（Ｔｘ）と測定電極（Ｓｘ）が配置されている。下側電極１８ｂはＴｘを構成する第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆが形成され、Ｓｘを構成する第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆが形成されている。第二導電体２は短冊（長方形）形状であり、その長手方向がＸ軸に平行に配置されている。

第三導電体３は概略短冊形状であり、その長手方向がＹ軸に平行に配置されている。第三導電体３を詳述すれば、長方形の広幅部１１３と長方形の狭幅部１２３がＹ軸方向に交互に連なった形状である。

第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆと第二導電体２ａ、２ｂ、・・・２ｆの立体交差面２１１には絶縁体を挿んでいる。絶縁体は図示を省略した。第三導電体３に広幅部１１３と狭幅部１２３を設けたので、圧電体３１ｂに生じる電圧変化をより高感度に検知できる。また、位置交差領域２１と第三導電体３ａ、３ｂ、・・・３ｆを離隔したので、位置検出時の夾雑信号を抑制できる。

続いて、第一グループと第二グループに属する実施態様に共通する事項を説明する。まず。タッチパネルの位置検出方法と力測定方法を説明する。

図２２は力測定に使用する測定電極（Ｓｘ）と接地電極（ＧＮＤ）を備え、位置検出に使用する受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）を備えるタッチパネルの回路説明図である。

送電電極（Ｔｘ）１２と受電電極（Ｒｘ）１１はマトリックス検出回路３７に接続される。マトリックス検出回路３７は公知の静電容量方式の投影型の検出回路でありタッチパネル上の押圧位置が検出される。測定電極（Ｓｘ）１３はチャージアンプ３５に接続される。接地電極（ＧＮＤ）１４は接地される。

押圧により圧電体に生じ測定電極（Ｓｘ）で検出される電荷は、チャージアンプ３５で電圧の値として測定される。当該測定電圧値は押圧力を示す値である。

図２３は力測定に使用する測定電極（Ｓｘ）を備え、位置検出に使用する受電電極（Ｒｘ）と送電電極（Ｔｘ）を備えるタッチパネルの回路説明図である。送電電極（Ｔｘ）１２と受電電極（Ｒｘ）１１はマトリックス検出回路３７に接続される。位置検出時にはスイッチ３６が開となり、送電電極（Ｔｘ）１２は接地から離れている。

マトリックス検出回路３７による押圧位置検出は図８で説明したタッチパネルと同一である。測定電極（Ｓｘ）１３はチャージアンプ３５に接続される。力測定時にスイッチ３６が閉となり送電電極（Ｔｘ）１２が接地される。この状態で送電電極１２は接地電極の役割をはたす。チャージアンプ３５による電圧の測定は図２２で説明したタッチパネルと同一である。

続いて、圧電板に位相差板の性質を付与したタッチパネル、当該タッチパネルと表示装置からなる電子機器を説明する。

図２４は電子機器４６１の説明図である。電子機器４６１はＬＣＤ６００とタッチパネルからなる。ＬＣＤ６００は表示装置である。タッチパネルは圧電体３１１を含むタッチパネルである。力測定に用いる電極、位置検出に用いる電極等は図示を省略している。

ＬＣＤ６００は光源６８、下偏光板６２、液晶セル６７と上偏光板６１からなり、可視光である出射光９２を出射する。図中にＸ軸方向を破線矢印５１、Ｙ軸方向を破線矢印５２で示している。Ｚ軸方向は出射光９２の進行方向である。

上偏光板６１の吸収軸６１１はＹ軸と平行である。出射光９２は直線偏光である。もし、出射光９２を、偏光サングラス９１を通して目９４で見たとするならば、なおかつ偏光サングラス９１をＸＹ平面内で回転させるならば、回転途中のある点で表示が見えなくなる（ブラックアウト）。

電子機器４６１は、位相差板としての性質を兼ね備えた圧電体３１１を採用してブラックアウトを解消している。出射光９２の振動面はＸＺ平面に平行である。当該振動面を圧電体３１１の表面に投影した線分を振動線９２１で示している。出射光９２の振動面と圧電体３１１の遅相軸３１２（位相差板の光学軸とも呼ぶ）が作る角度は、振動線９２１と遅相軸３１２が作る角度と等しい。当該角度を角度３１３で示している。

圧電体３１１の遅相軸３１２（位相差板の光学軸とも呼ぶ）と出射光９２の振動面が作る角度（角度３１３と等しい）は、通常２０度から７０度の角度、好ましくは３５度から５５度の角度に配置される。この角度に配置して、直線偏光の偏光状態を適切に変化させるためである。

角度３１３は面と線交差して作る角度のうちで、角度の数値が小さいほうを採用する。

出射光９２は圧電体３１１を通過すると、円偏光、楕円偏光等の変換光９３に変換される。変換光９３は偏光サングラス９１を通して目９４で観察してもブラックアウトを生じない。

圧電体に位相差板の性質を付与するには、圧電体をフィルム形状にして、当該フィルム状圧電体を一軸延伸すればよい。通常、一軸延伸の操作を加えた後に、分極操作用の電圧を負荷する分極操作を行う。

圧電体３１１のリタデーション値は(1)１１０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下、または(2)８００ｎｍ以上３０,０００ｎｍ以下のいずれかにする。当該値を(1)１１０ｎｍ以下１７０ｎｍ以下の範囲にすれば、可視光の波長領域中で特定波長の直線偏光の光が円偏光に変換され、その他の波長の同様の光が楕円偏光に変換される。また当該値を(2)８００ｎｍ以上３０,０００ｎｍ以下の範囲にすれば、可視光の波長領域中で複数の特定波長の直線偏光の光が円偏光に変換され、その他の波長の同様の光が楕円偏光に変換される。

また圧電体３１１のリタデーション値は、出射光９２の波長λ（ラムダ）の（１／４＋Ｋ／２）倍の値（Ｋは０又は正の整数）であってもよい。

図２５は電子機器４６２の説明図である。電子機器４６２はＯＬＥＤ７０とタッチパネルからなる。ＯＬＥＤ７０は表示装置である。タッチパネルは圧電体３１１を含むタッチパネルである。力測定に用いる電極、位置検出に用いる電極等は図示を省略している。

ＯＬＥＤ７０は発光セル７７、偏光板７１からなり可視光である出射光９２を出射する。

図中にＸ軸方向を破線矢印５１、Ｙ軸方向を破線矢印５２で示している。Ｚ軸方向は出射光９２の進行方向である。

偏光板７１の吸収軸７１１はＹ軸と平行である。出射光９２は直線偏光であり、その振動面はＹ軸に平行である。圧電体３１１は位相差板としての性質を兼ね備えている。

遅相軸３１２と出射光９２の振動面との角度３１３は電子機器４６１の場合と同一である。

圧電体に位相差板としての性質を付与する方法、圧電体のリタデーション値の範囲、これらの効果も電子機器４６１で説明したことと同一である。

ＸＹ平面分極圧電体３１ａと上下面分極圧電体３１ｂ（以下両者を合わせて圧電体３１と称する）は板状であり、その厚さは１μｍ〜２００μｍである。圧電体３１を構成する材料としては、セラミック圧電材料、フッ化物重合体、またはその共重合体、さらには、キラリティーを有する高分子材料などが挙げられる。セラミック圧電材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、ニオブ酸ナトリウムカリウム、ビスマスフェライト、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸ビスマスなどが挙げられる。フッ化物重合体、またはその共重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体が挙げられる。キラリティーを有する高分子材料としては、Ｌ型ポリ乳酸や、Ｒ型ポリ乳酸などが挙げられる。

支持フィルムは、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂で作られる。

上面電極１６と下面電極１７は公知の透明な導電材料で作られる。例えば、ＩＴＯ膜、ＴＺＯ膜などである。また、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子を含有したインキや金属ナノファイバーが含有されたインキを用いて印刷して形成してもよい。さらに、タッチパネルに透明性が求められない場合は、金属箔、金属ペースト、カーボンペーストを用いて印刷形成してもよい。

電極形成は例えばスパッタリングで行ってもよく、印刷してもよい。さらには、銅などからなる金属箔を接着剤で貼り合わせてもよいし、メッキ法により形成してもよい。

電子機器は、携帯電話機、デジタルカメラ、券売機、金融機関のＡＴＭ等に使用することができる。

力測定の感度を上げるために、タッチパネル４０と表示装置６０の間に複数の突起物（バンプ）を配置してもよい。バンプを形成すれば、指でタッチパネルを押下したときにタッチパネルがより大きく撓むため、力検出の感度が向上する。

また、タッチパネル４０と表示装置６０のいずれか少なくとも一方にはＡＲ処理が施されていてもよい。さらには、タッチパネル４０と表示装置６０の間にＡＲ処理が施されたフィルムなどが配置されていてもよい。ＡＲ処理とは、基材の表面にシリカやフッ化物からなる無機薄膜や、フッ素樹脂等からなる有機薄膜を形成したり、基材の表面にナノ〜サブミクロンオーダの凹凸を形成したりする処理のことである。上記のような処理を施すと、タッチパネルの表面反射やディスプレイの表面反射を抑えることができる。上面電極１６の上に表面部材３３が重ねられている。表面部材３３としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の各種ガラス材料や、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の各種樹脂材料で構成されたものを用いることができる。

本発明のその他の態様にかかる電子機器は、
表示装置とタッチパネルからなる電子機器であって、前記タッチパネルは圧電体を使用し押圧力である力を測定する力測定と前記タッチパネルが押圧された位置を検出する投影型静電容量方式の位置検出を備えたタッチパネルである電子機器において、
表示装置の表示面を構成している表面部材に重ねて板状のタッチパネルが配置されていて、前記タッチパネルは板状の圧電体とＴＰ専用電極からなり、前記圧電体の板状面がＸＹ平面に平行な面であり、前記表面部材と前記タッチパネルの重なり方向が上下方向であって、前記タッチパネル方向を上側として、
位置検出は、一双の電極を使用するものであって、前記一双の電極のうち一の電極はＸＹ平面上の一の方向に平行に配置された一群の導電体からなり、前記一双の電極のうち他の電極はＸＹ平面上で前記一の方向と交差する方向に平行に配置された一群の他の導電体からなり、
力測定は電極を使用して前記圧電体に押圧力である力が負荷されたときに前記圧電体に生じる電力を測定するものであり、
前記ＴＰ専用電極は、力測定のみに使用する電極、位置検出のみに使用する電極及び力測定と位置検出を兼用しこれらのみに使用する電極であり、
前記圧電体の上面側に前記ＴＰ専用電極が配置され、前記圧電体の下面は直接前記表面部材と接しているか、又は、前記圧電体の下面は電気絶縁性の部材を介在して前記表面部材と接している電子機器である。

以上本発明にかかる複数の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

１ 第一導電体
２ 第二導電体
３ 第三導電体
１０３ 枠に対応する第三導電体
４ 第四導電体
１１ 位置検出に用いる一の電極又は他の電極である受電電極（Ｒｘ）
１２ 位置検出に用いる一の電極又は他の電極である送電電極（Ｔｘ）
１３ 力測定に使用する一対の電極の一電極である測定電極（Ｓｘ）
１４ 力測定に使用する一対の電極の一電極である接地電極（ＧＮＤ）
１８ａ 上側電極（ＴＰ専用電極）
１８ｂ 下側電極（ＴＰ専用電極）
１８ｃ 一層ＴＰ専用電極（ＴＰ専用電極）
２０ 電極投影図
２１ 位置交差領域
２２、２３ 分極操作用電極
２４ 直流電源
２５ 電圧計
２６ 圧電材料（分極操作前）
２７ 押圧力を示す矢印
３１ 圧電体
３１ａ ＸＹ平面分極圧電体
３１ｂ 上下面分極圧電体
３３１、３３２、３３３ 支持フィルム
３５ チャージアンプ
３６ スイッチ
３７ マトリックス検出回路
３８ 接着剤
３９ 表ガラス
４０ タッチパネル
４１ 枠を電極とするタッチパネル
４４ 枠
４５ 表示構成電極
４６ 電子機器
４７ タッチパネル（ＸＹ平面分極圧電体を使用）
４９ 表示構成電極を兼用するタッチパネルを使用する電子機器
５１ Ｘ軸を示す矢印
５２ Ｙ軸を示す矢印
５３ 上方向を示す矢印
６０ 表示装置
６７ 液晶セル
７０ ＯＬＥＤ
７１ 偏光板
７７ 発光セル
９１ 偏光サングラス
９２ 出射光
９３ 変換光
９４ 観察位置である目
１０３ 枠に対応する第三導電体
１１３ 広幅部
１２３ 狭幅部
２１１ 立体交差面
３１１ 位相差板である圧電体
３１２ 遅相軸
３１３ 角度
４６１ 電子機器
４６２ 電子機器
６００ ＬＣＤ
６１１ 吸収軸
７１１ 吸収軸
９２１ （出射光９２の振動面を圧電体３１１の表面に投影した線分である）振動線

Claims (11)

1. 圧電体を使用し力を検出する力検出と位置を検出する位置検出とを備えた投影型静電容量方式タッチパネルであって
   前記タッチパネルは圧電体と前記圧電体の上面側に位置付けられたＴＰ専用電極からなり、
   力検出は電極を使用して前記圧電体に力が負荷されたときに前記圧電体に生じる電力を測定するものであり、
   位置検出は一組の電極を使用するものであり、前記一組の電極のうち一の電極はＸＹ平面上の一の方向に平行に配置された一群の導電体からなり、他の電極は前記一の方向と交差する方向に平行に配置された一群の他の導電体からなり、
   前記ＴＰ専用電極とは、力検出に使用する電極、位置検出に使用する電極及び／または力検出と位置検出を兼用する電極を意味するものであって、
   前記圧電体は、力を受けるとＸＹ平面に平行な面内で電荷が発生するＸＹ平面分極性圧電体であるタッチパネル。
2. 前記ＴＰ専用電極は、力検出のみに使用する一対の電極及び位置検出のみに使用する一組の電極からなる請求項１に記載したタッチパネル。
3. 前記ＴＰ専用電極は、力検出に使用する単一の電極と、位置検出に使用する一組の電極のうちの単一の電極と力検出に使用する電極と位置検出に使用する電極を兼用する単一の電極からなる請求項１に記載したタッチパネル。
4. 前記タッチパネルは表示装置の表示面に載置して用いられるタッチパネルであり、前記表示装置は表示面から出射される可視光が直線偏光であり、
   前記圧電体は位相差板であって前記圧電体である位相差板の遅相軸が、前記直線偏光の振動面に対して２０度から７０度の角度で配置して用いられる請求項１乃至３いずれかに記載したタッチパネル。
5. 前記タッチパネルは表示装置の表示面に載置して用いられるタッチパネルであり、前記表示装置は表示面から出射される可視光が直線偏光であり、
   前記圧電体は位相差板であって前記圧電体のリタデーション値が１１０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である請求項１乃至４いずれかに記載したタッチパネル。
6. 前記タッチパネルは表示装置の表示面に載置して用いられるタッチパネルであり、前記表示装置は表示面から出射される可視光が直線偏光であり、
   前記圧電体は位相差板であって前記圧電体のリタデーション値が８００ｎｍ以上３０，０００ｎｍ以下である請求項１乃至４いずれかに記載したタッチパネル。
7. 位置検出に使用する一組の電極のなかで一の電極を構成する一群の導電体は第一導電体であり、他の電極を構成する一群の他の導電体は第二導電体であり、
   力検出に使用する一対の電極は測定電極と接地電極であり、
   前記測定電極は一群の導電体である第三導電体から構成されていて、
   前記ＴＰ専用電極を一のＸＹ平面である仮想平面に投影した電極投影図上で、第三導電体は第一導電体又は第二導電体のいずれかと平行に配置されていて、第一導電体と第二導電体の交差領域を位置交差領域としたとき、前記位置交差領域と第三導電体が離隔している請求項１乃至３いずれかに記載したタッチパネル。
8. 第三導電体は広幅部と狭幅部が交互に連続していて、
   前記電極投影図上で、前記狭幅部が第二導電体と交差する請求項７に記載したタッチパネル。
9. 前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を形成した請求項２、３、７又は８いずれかに記載したタッチパネル。
10. 前記圧電体の上側に一枚の支持フィルムを配置し、前記支持フィルムの上面に前記ＴＰ専用電極を構成する少なくとも一の電極を形成し、前記支持フィルムの下面に前記ＴＰ専用電極を構成する残余の電極を形成したものであり、前記残余の電極は少なくとも１の電極である請求項２、３、７又は８いずれかに記載したタッチパネル。
11. 前記位置検出に使用する一組の電極は、受電電極と送電電極であり、前記支持フィルムの上面に形成した電極は前記受電電極である請求項１０に記載したタッチパネル。

Images