JP6780424B2 - 押圧力検知センサおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、押圧力を検知する押圧力検知センサ、および、それを備える電子機器に関する。

従来、押圧力検知センサとして、例えば、特許文献１に示すようなタッチ入力装置がある。このタッチ入力装置は、感圧センサと、感圧センサ上に重ねられたタッチパネルとを備える。タッチパネルの表面がタッチされると、タッチパネルの走査により、その座標位置が検出されるとともに、タッチパネルを介して感圧センサが押圧されることで、押圧力が検知される。

特開平５−６１５９２号公報

特許文献１のタッチ入力装置において、圧電フィルムが感圧センサに使用された場合、
感圧センサが同じ押圧力で押圧されたとしても、押圧位置によって圧電フィルムに生じる歪みが異なるので、押圧位置によって感圧センサの出力がばらつく。このため、押圧位置に応じた感圧センサの出力補正が必要になるので、押圧力検知の処理が複雑になってしまう。

本発明の目的は、押圧位置による出力のばらつきを抑制できる押圧力検知センサ、および、それを備えた電子機器を提供することにある。

本発明の押圧力検知センサは、キラル高分子を含み、少なくとも一方向に延伸された圧電フィルムと、前記圧電フィルムの両主面に設けられた、押圧力を検知するための押圧力検知電極と、を備え、前記圧電フィルムには、少なくとも１つの第１スリットが設けられ、前記第１スリットは、前記圧電フィルムの主面の法線方向から見て、前記圧電フィルムの延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、前記圧電フィルムの内側から前記圧電フィルムの第１端部側に向かって伸長し、前記圧電フィルムの第１端部を分断している。

この構成では、第１スリットの伸長方向に直交する方向の圧電フィルムの歪みが断ち切られるので、押圧位置の変化に対して電位分布が変化しにくくなる。このため、押圧位置による押圧力検知センサの出力のばらつきが抑制される。特に、圧電フィルムの端部において、押圧位置の変化に対して電位分布が大きく変化することがある。このため、上記の構成では、押圧力検知センサの出力のばらつきが効果的に抑制される。

前記圧電フィルムには、少なくとも１つの第２スリットが設けられ、前記第２スリットは、前記圧電フィルムの主面の法線方向から見て、前記圧電フィルムの延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、前記圧電フィルムの内側から、前記圧電フィルムの第１端部側に対向する前記圧電フィルムの第２端部側に向かって伸長し、前記圧電フィルムの第２端部を分断していることが好ましい。この構成では、第１端部だけでなく、第２端部においても、押圧位置の変化に対して電位分布が変化しにくくなる。このため、押圧力検知センサの出力のばらつきをさらに抑制できる。

前記第１スリットの長さは、前記第１スリットの伸長方向における前記圧電フィルムの長さの５％以上１００％未満であることが好ましい。この構成では、押圧力検知センサの出力の反転が生じない。

前記第１スリットの長さは、前記第１スリットの伸長方向における前記圧電フィルムの長さの１５％以上１００％未満であることが好ましい。この構成では、押圧力検知センサの出力比が１０以下となる。ここで、押圧力検知センサの出力比は、押圧位置を変化させた時の最小の押圧力検知センサの出力に対する、押圧位置を変化させた時の最大の押圧力検知センサの出力の比である。

本発明の電子機器は、本発明の押圧力検知センサと、前記押圧力検知センサの一方の主面側に設けられる透光性部材と、前記押圧力検知センサと前記透光性部材との間に設けられ、前記透光性部材側に表示面を有する表示部材と、を備える。

透光性部材と表示部材との間に押圧力検知センサが設けられると、ユーザは、押圧力検知センサを介して、表示部材の表示面に表示される映像を見ることになる。この場合、押圧力検知センサの圧電フィルムに形成された第１スリットまたは第２スリットにより、ユーザが見る映像が乱れてしまう。上記の構成では、透光性部材と表示部材との間に押圧力検知センサが設けられないので、圧電フィルムに第１スリットまたは第２スリットが形成されていても、ユーザが見る映像が乱れることがない。

本発明によれば、押圧位置による出力のばらつきを抑制できる。

図１は第１の実施形態に係るタッチパネル１０の外観斜視図である。 図２はタッチパネル１０のＡ−Ａ断面図である。 図３は第１の実施形態に係る圧電フィルム２４の平面図である。 図４は、本実施形態および比較例で使用される圧電フィルムに発生する電気変位を説明するための図である。 図５は第１比較例に係る圧電フィルム３４の平面図である。 図６は押圧位置を示す図である。 図７（Ａ）から図７（Ｃ）は、第１比較例に係るタッチパネルにおいて、パネル１２に押圧力を加えた時に圧電フィルムに発生する電位分布の計算結果を示す図である。 図８は、第１比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図９は、タッチパネル１０において、図６に示した２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図１０は、スリットの長さの変化に対する押圧力検知センサの出力比の変化の計算結果を示す図である。 図１１は第１の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム４４の平面図である。 図１２は第２比較例に係る圧電フィルム５４の平面図である。 図１３は押圧位置を示す図である。 図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）は、第１の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、パネル１２に押圧力を加えた時に圧電フィルムに発生する電位分布の計算結果を示す図である。 図１５は、第１の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、図１３に示す１５点の位置をそれぞれ押圧した時の押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図１６は、第２比較例に係るタッチパネルにおいて、図１３に示す１５点の位置をそれぞれ押圧した時の押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図１７は第１の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム６４の平面図である。 図１８は、第１の実施形態の第２変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図１９は第２の実施形態に係る圧電フィルム７４の平面図である。 図２０は第３比較例に係る圧電フィルム８４の平面図である。 図２１は、第３比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図２２は、第２の実施形態に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図２３は第２の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム９４の平面図である。 図２４は、第２の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図２５は第２の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム１０４の平面図である。 図２６は、第２の実施形態の第２変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図２７は第２の実施形態の第３変形例に係る圧電フィルム１１４の平面図である。 図２８は、第２の実施形態の第３変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図２９は第３の実施形態に係る圧電フィルム１２４の平面図である。 図３０は第４比較例に係る圧電フィルム１３４の平面図である。 図３１は、第４比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図３２は、第３の実施形態に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。 図３３（Ａ）は第３の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム１４４の平面図である。図３３（Ｂ）は第３の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム１５４の平面図である。図３３（Ｃ）は第３の実施形態の第３変形例に係る圧電フィルム１６４の平面図である。 図３４は第４の実施形態に係る圧電フィルム１７４の平面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るタッチパネル１０の外観斜視図である。図２はタッチパネル１０のＡ−Ａ断面図である。タッチパネル１０は本発明の「電子機器」の一例である。図１に示すように、タッチパネル１０は、外観上、厚みの薄い直方体形状の筐体１１と、筐体１１の上面の開口部に配置された平面状のパネル１２と、を備えている。パネル１２は、透光性を有し、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはアクリルの平板によって形成されている。パネル１２は本発明の「透光性部材」の一例である。パネル１２は、利用者が指またはペン等を用いてタッチ操作を行うタッチ面として機能する。利用者が指またはペン等でパネル１２の表面を押圧すると、パネル１２は法線方向に撓む。

なお、本明細書では、筐体１１の幅方向（横方向）をＸ軸方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ軸方向とし、厚み方向をＺ軸方向とする。また、本明細書では、説明のために各構成の厚みを誇張して記載している。

図２に示すように、筐体１１の内部には、開口部（パネル１２）側から順にＺ軸方向に沿って、粘着剤１３、位置検知用の静電容量センサ１４、粘着剤１５、液晶ディスプレイ１６、粘着剤１７、押圧力検知センサ２０、および制御回路モジュール１８が配置されている。液晶ディスプレイ１６は本発明の「表示部材」の一例である。

パネル１２は、筐体１１の開口部の外周部分において、全周が両面テープ等で筐体１１に固定される。静電容量センサ１４、液晶ディスプレイ１６、および押圧力検知センサ２０は、平板状であり、それぞれ筐体１１の開口部（パネル１２の下面）と平行になるように、筐体１１の内部に配置されている。静電容量センサ１４は粘着剤１３を介してパネル１２の下面に貼り付けられている。静電容量センサ１４の下面には、粘着剤１５を介して液晶ディスプレイ１６が貼り付けられている。液晶ディスプレイ１６の表示面はパネル１２側に配置されている。液晶ディスプレイ１６の下面には、粘着剤１７を介して押圧力検知センサ２０が貼り付けられている。即ち、パネル１２は押圧力検知センサ２０の一方の主面側に設けられている。液晶ディスプレイ１６は、押圧力検知センサ２０とパネル１２との間に設けられ、パネル１２側に表示面を有する。

なお、この例では、パネル１２と液晶ディスプレイ１６との間に静電容量センサ１４が設けられているが、液晶ディスプレイの内部にインセル型の静電容量センサが設けられてもよい。

筐体１１の底面と押圧力検知センサ２０との間には、回路基板（不図示）が配置されており、当該回路基板に制御回路モジュール１８が実装されている。制御回路モジュール１８は、押圧力検知センサ２０等の各種センサの検出値を処理するモジュールである。例えば、制御回路モジュール１８は、液晶ディスプレイ１６を制御して画像を表示させるとともに、押圧力検知センサ２０等を介して受け付けた操作に応じて操作入力内容を決定する。

押圧力検知センサ２０は、平面視で（Ｚ軸方向から見て）、略長方形状である。押圧力検知センサ２０は、ＰＥＴフィルム２１、検知用電極２２、粘着剤２３、圧電フィルム２４、粘着剤２５、グランド電極２６、およびＰＥＴフィルム２７を備えている。検知用電極２２およびグランド電極２６は本発明の「押圧力検知電極」の一例である。ＰＥＴフィルム２１の第１主面（上面側）は粘着剤１７を介して液晶ディスプレイ１６の下面に貼り付けられている。ＰＥＴフィルム２１の第２主面（下面側）には、検知用電極２２が蒸着されている。検知用電極２２には、粘着剤２３を介して圧電フィルム２４が貼り付けられている。圧電フィルム２４には、粘着剤２５を介してグランド電極２６が貼り付けられている。グランド電極２６はＰＥＴフィルム２７に蒸着されている。ＰＥＴフィルム２１、検知用電極２２、粘着剤２３、圧電フィルム２４、粘着剤２５、グランド電極２６、およびＰＥＴフィルム２７は、平面視で、略長方形状であり、略同一寸法であり、そして、互いに略一致するように配置されている。

なお、この例では、検知用電極２２がＰＥＴフィルム２１に蒸着され、グランド電極２６がＰＥＴフィルム２７に蒸着される例を示しているが、検知用電極２２およびグランド電極２６は圧電フィルムの両主面に直接形成されていてもよい。この場合、ＰＥＴフィルムは不要である。

このような構造により、押圧力検知センサ２０の圧電フィルム２４は、押圧力によるパネル１２の変形（法線方向の撓み）に伴って法線方向に撓み、電荷を発生する。発生する電荷は検知用電極２２で検知される。

圧電フィルム２４はキラル高分子を含む。キラル高分子は、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、さらにはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）であることが好ましい。キラル高分子は、主鎖が螺旋構造を有し、一軸延伸されて分子が配向すると、圧電性を有する。キラル高分子は、延伸等による分子の配向処理で圧電性が生じるため、ＰＶＤＦ等の他のポリマーまたは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。特に、ポリ乳酸は、焦電性がないため、タッチ面に近い位置に押圧力検知センサを配置し、利用者の指等の熱が伝わる場合であっても、検出される電荷量が変化することがない。また、一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は高分子中で非常に高い部類に属する。さらに、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。

図３は第１の実施形態に係る圧電フィルム２４の平面図である。圧電フィルム２４は、平面視で、長方形状である。圧電フィルム２４は、その短手方向（Ｘ軸方向）に対して約４５°の角度をなす方向に一軸延伸されている。圧電フィルム２４には、複数のスリット２４１Ａおよび複数のスリット２４１Ｂが形成されている。スリット２４１Ａおよびスリット２４１Ｂは本発明の「第１スリット」および「第２スリット」の一例である。

複数のスリット２４１Ａは、それぞれ、平面視で、Ｘ軸方向の略中央部から圧電フィルム２４の一方の長辺端部２４２Ａまで、Ｘ軸方向に伸長している。換言すると、圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ａには、Ｘ軸方向に伸長する複数の切れ込みが形成されている。即ち、スリット２４１Ａは、平面視で、圧電フィルム２４の延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、圧電フィルム２４の内側から圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ａ側に向かって伸長して、圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ａを分断している。スリット２４１Ａは、平面視で、一定間隔を置いて、圧電フィルム２４の長手方向（Ｙ軸方向）に並んでいる。複数のスリット２４１Ａは互いに等しい長さを有する。

複数のスリット２４１Ｂは、それぞれ、平面視で、Ｘ軸方向の略中央部から他方の圧電フィルムの長辺端部２４２Ｂまで、Ｘ軸方向に伸長している。換言すると、圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ｂには、Ｘ軸方向に伸長する複数の切れ込みが形成されている。即ち、スリット２４１Ｂは、平面視で、圧電フィルム２４の延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、圧電フィルム２４の内側から圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ｂ側に向かって伸長し、圧電フィルム２４の長辺端部２４２Ｂを分断している。圧電フィルムの長辺端部２４２Ｂは、平面視で、圧電フィルムの長辺端部２４２Ａに対向している。長辺端部２４２Ａおよび長辺端部２４２Ｂは本発明の「第１端部」および「第２端部」の一例である。スリット２４１Ｂは、一定間隔を置いて、圧電フィルムのＹ軸方向に並んでいる。複数のスリット２４１Ｂは互いに等しい長さを有する。

スリット２４１Ａとスリット２４１Ｂとは、Ｙ軸方向において、同一位置に配置されている。スリット２４１Ａとスリット２４１Ｂとは、Ｘ軸方向において、所定の間隔を置いて配置されている。スリット２４１Ａとスリット２４１Ｂとは互いに等しい長さを有する。

なお、複数のスリットの長さが同じである必要はなく、また、隣り合うスリットの間隔も同じである必要はない。これらの寸法については、周囲の状態によって適宜設計すればよい。平面視で押圧力検知センサに長手方向および短手方向がある場合、押圧力検知センサの短手方向にスリットの伸長方向が平行となるように、圧電フィルムにスリットを形成することが好ましい。圧電フィルムの端部がスリットによって分断されていることが重要である。

図４は、本実施形態および比較例で使用される圧電フィルムに発生する電気変位を説明するための図である。座標系１，２，３は、圧電フィルムが２−３平面上にあり、圧電フィルムの延伸方向が３軸方向となるように取られる。座標系１’，２’，３’は、座標系１，２，３を１軸の周りに４５°反時計回り方向に回転したものである。１軸および１’軸はＺ軸に対応し、２’軸はＸ軸に対応し、３’軸はＹ軸に対応する。このとき、１軸方向に発生する圧電フィルムの電気変位Ｄ₁は、Ｄ₁=ｄ₁₄ｃ₄₄（Ｓ_2'−Ｓ_3'）と表される。ここで、ｄ₁₄は、座標系１，２，３で定義されるせん断歪みの圧電定数である。ｃ₄₄は、座標系１，２，３で定義されるせん断弾性率である。Ｓ_2'およびＳ_3'は、座標系１’，２’，３’で定義される垂直歪みである。このため、圧電フィルムに発生する電位は、Ｘ軸方向に生じる垂直歪みと、Ｙ軸方向に生じる垂直歪みとの差分に比例する。

図５は第１比較例に係る圧電フィルム３４の平面図である。圧電フィルム３４には、スリットが形成されない。第１比較例に係るタッチパネルの他の構成は、第１の実施形態に係るタッチパネル１０と同様である。

図７（Ａ）から図７（Ｃ）は、第１比較例に係るタッチパネルにおいて、パネル１２に押圧力を加えた時に圧電フィルムに発生する電位分布の計算結果を示す図である。図７（Ａ）は、パネル１２の中央部付近（図６に示すＢ３の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図７（Ｂ）は、パネル１２の左長辺端部の中央部付近（図６に示すＡ３の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図７（Ｃ）は、パネル１２の下短辺端部の中央部付近（図６に示すＢ１の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図８は、第１比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。押圧力検知センサの出力は、パネルを押圧した時に押圧力検知センサの電極間に発生する電圧の値である。

パネル１２の中央部付近または左長辺端部付近を押圧した場合、パネル１２の下短辺端部付近を押圧した場合に比べて、圧電フィルム３４の長辺端部付近においてＹ軸方向の歪みの影響が大きい。このため、圧電フィルム３４の中央部から圧電フィルム３４の長辺端部に近づくにつれて電位が小さくなる。特に、パネル１２の中央部付近または左長辺端部付近を押圧した場合、圧電フィルム３４の長辺端部の中央部付近において、Ｙ軸方向の歪みがＸ軸方向の歪みより大きいため、電位が負値となる。その結果、図８に示すように、パネル１２の中央部付近または左長辺端部付近を押圧した場合、パネル１２の下短辺端部付近を押圧した場合に比べて、押圧力検知センサの出力が小さくなる。特に、圧電フィルム３４の長辺端部の中央付近（Ａ３、Ｅ２およびＥ３の位置）を押圧した場合、押圧力検知センサの出力が反転している。このように、第１比較例に係るタッチパネルでは、押圧位置によって押圧力検知センサの出力が大きくばらつくことになる。

図９は、タッチパネル１０において、図６に示した２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第１の実施形態では、第１比較例と異なり、圧電フィルムの長辺端部の中央付近（Ａ３、Ｅ２およびＥ３の位置）において、押圧力検知センサの出力が反転しない。第１の実施形態では、第１比較例と比べて、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下している。第１の実施形態に係る押圧力検知センサの出力比は約９．７である。押圧力検知センサの出力比は、押圧位置を変化させた時の最小の押圧力検知センサの出力に対する、押圧位置を変化させた時の最大の押圧力検知センサの出力の比である。

図１０は、スリットの長さの変化に対する押圧力検知センサの出力比の変化の計算結果を示す図である。図１０に示す結果は、スリットの長さを除いて、タッチパネル１０と同様に構成されたタッチパネルにおいて得られたものある。図１０において、スリットの長さは圧電フィルムの短辺の長さ（Ｘ軸方向の長さ）に対する割合で表されている。スリットの長さが長くなるにつれて、押圧力検知センサの出力比が小さくなる。即ち、スリットの長さが長くなるほど、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下する。スリットの長さが圧電フィルムの短辺の長さ（スリットの伸長方向における圧電フィルムの長さ）の５％以上１００％未満の場合、押圧力検知センサの出力の反転が生じない。スリットの長さが圧電フィルムの短辺の長さの１５％以上１００％未満の場合、押圧力検知センサの出力比が１０以下となる。このように、圧電フィルムに形成されるスリットの長さは長い方が好ましい。なお、図１０に示す結果は、後述の第１の実施形態の変形例および他の実施形態の場合、ならびに、スリットが圧電フィルムの一方の端部のみを分断している場合でも同様に得られる。

第１比較例では、パネル１２を押圧した時、概ね、Ｙ軸方向の歪みよりＸ軸方向の歪みが優位となる。しかし、パネル１２の長辺端部付近または中央部付近を押圧した場合、圧電フィルム３４の長辺端部付近において、Ｘ軸方向の歪みよりＹ軸方向の歪みが優位となる。このため、押圧位置によって押圧力検知センサの出力がばらつく。第１の実施形態では、圧電フィルム２４の長辺端部を分断するスリット２４１Ａおよびスリット２４１Ｂが形成される。即ち、圧電フィルム２４では、第１比較例においてＹ軸方向の歪みが最も大きくなる長辺端部が分断される。このため、パネル１２の長辺端部付近または中央部付近を押圧した場合、圧電フィルム２４の長辺端部付近において、Ｙ軸方向の歪みが断ち切られて生じにくくなり、その結果、電位の低下が抑制される。従って、第１の実施形態では、第１比較例に比べて、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下する。

図１１は第１の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム４４の平面図である。図１２は第２比較例に係る圧電フィルム５４の平面図である。圧電フィルム４４では、圧電フィルム２４に比べて、スリット２４１Ａおよびスリット２４１Ｂの間隔が狭く、スリット２４１Ａおよびスリット２４１Ｂの数が多い。圧電フィルム５４には、平面視で、その内部のみに、Ｘ軸方向に伸長するスリット５４１が形成されている。第１の実施形態の第１変形例および第２比較例に係るタッチパネルの他の構成は、第１の実施形態に係るタッチパネル１０と同様である。

図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）は、第１の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、パネル１２に押圧力を加えた時に圧電フィルムに発生する電位分布の計算結果を示す図である。図１４（Ａ）は、パネル１２の中央部付近（図１３に示すＢ３の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図１４（Ｂ）は、パネル１２の左長辺端部の中央部付近（図１３に示すＡ３の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図１４（Ｃ）は、パネル１２の下短辺端部の中央部付近（図１３に示すＢ１の位置）に押圧力を加えた時に発生する電位分布を示す。図１５は、第１の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、図１３に示す１５点の位置をそれぞれ押圧した時の押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。図１６は、第２比較例に係るタッチパネルにおいて、図１３に示す１５点の位置をそれぞれ押圧した時の押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。

上記のように、Ｘ軸方向に伸長するスリットが圧電フィルムに形成されると、Ｙ軸方向の歪みが断ち切られるので、負の極性の領域、換言すると、電位が負値となる領域が小さくなる。第１の実施形態の第１変形例では、第１比較例に比べて、パネル１２の中央部付近を押圧した時、圧電フィルムの長辺端部に生じる負の極性の領域が減少するので、押圧力検知センサの出力が増加する。このため、第１の実施形態の第１変形例では、第１比較例に比べて、Ｙ軸方向に沿った押圧力検知センサの出力分布が一様な分布となる。

第１の実施形態の第１変形例では、第１比較例に比べて、パネル１２の左長辺端部を押圧した時、左長辺端部に生じる負の極性の領域が減少するので、押圧力検知センサの出力が増加する。このため、第１の実施形態の第１変形例では、第１比較例と異なり、パネル１２の左長辺端部の中央付近を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転しない。

また、パネル１２の下短辺端部を押圧した場合、スリットが圧電フィルムに形成されていなくてもＹ軸方向の歪みが小さいので、スリットが圧電フィルムに形成されてもＹ軸方向の歪みが略変化しない。このため、第１の実施形態の第１変形例では、パネル１２の下短辺端部を押圧した時の電位分布が第１比較例の場合と略同様になるので、押圧力検知センサの出力も第１比較例の場合と略同様になる。

第１の実施形態の第１変形例および第２比較例では、第１比較例と異なり、圧電フィルムの長辺端部の中央付近（Ａ３およびＣ３の位置）を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転しない。第１の実施形態の第１変形例では、押圧力検知センサの出力比が３．６である。第２比較例では、押圧力検知センサの出力比が５．５である。このように、スリットが平面視で圧電フィルムの長辺端部を分断している場合、スリットが平面視で圧電フィルムの内部のみに形成される場合に比べて、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下する。

図１７は第１の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム６４の平面図である。圧電フィルム６４には、長辺端部２４２Ａを分断する複数のスリット６４１Ａと、長辺端部２４２Ｂを分断する複数のスリット６４１ＢとがＹ軸方向に交互に形成されている。スリット６４１Ａは、平面視で、長辺端部２４２Ｂよりも少し内部側から長辺端部２４２Ａまで、Ｘ軸方向に伸長している。スリット６４１Ｂは、平面視で、長辺端部２４２Ａよりも少し内部側から長辺端部２４２Ｂまで、Ｘ軸方向に伸長している。隣り合うスリット６４１Ａとスリット６４１Ｂとの間隔、および、スリット６４１Ａおよびスリット６４１Ｂの長さは、適宜設計される。

図１８は、第１の実施形態の第２変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第１の実施形態の第２変形例でも、第１比較例に比べて、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下する。第２変形例に係る押圧力検知センサの出力比は約９．４となる。

《第２の実施形態》
図１９は第２の実施形態に係る圧電フィルム７４の平面図である。図１９において、破線は第２の実施形態に係る押圧力検知センサ７０の輪郭を示している。圧電フィルム７４のＹ軸方向の長さは、押圧力検知センサ７０のＹ軸方向の長さの約１／３である。圧電フィルム７４のＹ軸方向の長さは圧電フィルム７４のＸ軸方向の長さより短い。

図２０は第３比較例に係る圧電フィルム８４の平面図である。図２０において、破線は第３比較例に係る押圧力検知センサ８０の輪郭を示している。圧電フィルム８４には、スリットが形成されていない。第３比較例に係るタッチパネルのその他の構成は、第２の実施形態に係るタッチパネルと同様である。

図２１は、第３比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。図２２は、第２の実施形態に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。

第１比較例では、上記のように、圧電フィルムの長辺端部に負の極性の領域が生じる。第３比較例では、第１比較例に比べて、上記の負の極性の領域に位置する圧電フィルムが削られるので、押圧力検知センサの出力が大きくなる。しかし、第３比較例では、パネル１２の長辺端部付近（図６に示すＡ３およびＥ３の位置）を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転する。第２の実施形態では、第３比較例と異なり、パネル１２の長辺端部を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転しない。第２の実施形態では、押圧力検知センサの出力比は約８となる。このように、第２の実施形態では、第１比較例および第３比較例に比べて、押圧力検知センサの出力のばらつきが低下する。

図２３は第２の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム９４の平面図である。図２３において、破線は第２の実施形態の第１変形例に係る押圧力検知センサ９０の輪郭を示している。圧電フィルム９４のＹ軸方向の長さは、押圧力検知センサ９０のＹ軸方向の長さの約１／５である。

図２４は、第２の実施形態の第１変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第２の実施形態の第１変形例では、第３比較例と異なり、パネル１２の長辺端部を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転しない。第２の実施形態の第１変形例では、押圧力検知センサの出力比は約７となる。

図２５は第２の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム１０４の平面図である。破線は第２の実施形態の第２変形例に係る押圧力検知センサ１００の輪郭を示している。圧電フィルム１０４のＹ軸方向の長さは、第２の実施形態の第１変形例の場合と同様に、押圧力検知センサ１００のＹ軸方向の長さの約１／５である。スリット１０４１Ａおよびスリット１０４１Ｂの間隔は、第２の実施形態の第１変形例の場合の約１／２である。スリット１０４１Ａおよびスリット１０４１Ｂの数は、第２の実施形態の第１変形例の場合の約２倍である。

図２６は、第２の実施形態の第２変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第２の実施形態の第２変形例では、第２の実施形態の第１変形例に比べて、パネル１２の長辺端部付近および中央部付近を押圧した時の出力が大きくなる。第２の実施形態の第２変形例では、押圧力検知センサの出力比は約５となる。このように、圧電フィルムに形成されるスリットの間隔は狭い方が好ましい。

図２７は第２の実施形態の第３変形例に係る圧電フィルム１１４の平面図である。図２７において、破線は第２の実施形態の第３変形例に係る押圧力検知センサ１１０の輪郭を示している。圧電フィルム１１４のＹ軸方向の長さは、押圧力検知センサ１１０のＹ軸方向の長さの約１／１０である。スリット１０４１Ａおよびスリット１０４１Ｂの間隔は、第２の実施形態の第２変形例の場合と同様に定められている。

図２８は、第２の実施形態の第３変形例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第２の実施形態の第３変形例では、押圧力検知センサの出力比は約５となる。第２の実施形態の第３変形例では、第２の実施形態の第２変形例に比べて、押圧力検知センサの出力が約１／２となる。

上記のように、圧電フィルムのＹ軸方向の長さを短くしていくと、押圧力検知センサの出力比は改善する傾向にある。一方、圧電フィルムのＹ軸方向の長さが押圧力検知センサのＹ軸方向の長さの約１／５の場合と、圧電フィルムのＹ軸方向の長さが押圧力検知センサのＹ軸方向の長さの約１／１０の場合とにおいて、押圧力検知センサの出力比は略等しい。このため、圧電フィルムのＹ軸方向の長さを短くしていく際、押圧力検知センサの出力比の改善が得られる圧電フィルムのＹ軸方向の長さの限界は、押圧力検知センサのＹ軸方向の長さの約１／５である。

《第３の実施形態》
図２９は第３の実施形態に係る圧電フィルム１２４の平面図である。図２９において、破線は第３の実施形態に係る押圧力検知センサ１２０の輪郭を示している。圧電フィルム１２４は平面視で略正方形である。この正方形の一方の対角線はＸ軸方向に平行であり、この正方形の他方の対角線はＹ軸方向に平行である。圧電フィルム１２４のＸ軸方向の長さは押圧力検知センサ１２０のＸ軸方向の長さに等しい。圧電フィルム１２４のＹ軸方向の長さは押圧力検知センサ１２０のＹ軸方向の長さより短い。圧電フィルム１２４は、Ｘ軸方向に対して約４５°の角度をなす方向に一軸延伸されている。圧電フィルム１２４には、Ｘ軸方向における略中央部から角部まで、Ｘ軸方向に伸長するスリット１２４１が形成されている。スリット１２４１が形成された圧電フィルムの角部は、押圧力検知センサ１２０の両長辺端部側に位置する。スリット１２４１は角部を分断している。

図３０は第４比較例に係る圧電フィルム１３４の平面図である。図３０において、破線は第４比較例に係る押圧力検知センサ１３０の輪郭を示している。圧電フィルム１３４には、スリットが形成されない。第４比較例に係るタッチパネルの他の構成は、第３の実施形態に係るタッチパネルと同様である。

図３１は、第４比較例に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。図３２は、第３の実施形態に係るタッチパネルにおいて、図６に示す２５点の位置をそれぞれ押圧した時の単位押圧力あたりの押圧力検知センサの出力の計算結果を示す図である。第４比較例では、パネル１２の長辺端部（図６に示すＡ３およびＥ３の位置）を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転する。第３の実施形態では、第４比較例と異なり、パネル１２の長辺端部（図６に示すＡ３およびＥ３の位置）を押圧した時、押圧力検知センサの出力が反転しない。第３の実施形態では、押圧力検知センサの出力比が約５となる。

第１の実施形態のような圧電フィルムを製造する場合、例えば、長さ方向に一軸延伸されたＰＬＬＡロールから長方形状の圧電フィルムを、その長方形の辺がＰＬＬＡロールの延伸方向に対して４５°の角度をなすように、切り出す。このため、ＰＬＬＡロールに廃棄部分が生じる。これに対して、第３の実施形態に係る圧電フィルムを製造する場合、長さ方向に一軸延伸されたＰＬＬＡロールから正方形状の圧電フィルムを、その正方形の所定の辺がＰＬＬＡロールの延伸方向に平行になるように、切り出す。このため、ＰＬＬＡロールの廃棄部分が低減されるので、圧電フィルムの取り個数が増加する。

図３３（Ａ）は第３の実施形態の第１変形例に係る圧電フィルム１４４の平面図である。図３３（Ａ）において、破線は第３の実施形態の第１変形例に係る押圧力検知センサ１４０の輪郭を示している。圧電フィルム１４４は平面視で略長方形状である。圧電フィルム１４４はその長手方向に一軸延伸されている。圧電フィルム１４４は、その長手方向がＸ軸方向に対して約４５°の角度をなすように配置されている。圧電フィルム１４４には、Ｘ軸方向に伸長する複数のスリット１４４１が形成されている。スリット１４４１は、押圧力検知センサ１４０の両長辺端部側に位置する圧電フィルム１４４の角部を分断している。

図３３（Ｂ）は第３の実施形態の第２変形例に係る圧電フィルム１５４の平面図である。図３３（Ｂ）において、破線は第３の実施形態の第２変形例に係る押圧力検知センサ１５０の輪郭を示している。押圧力検知センサ１５０は複数の圧電フィルム１５４を有する。複数の圧電フィルム１５４は、押圧力検知センサ１５０のＰＥＴフィルム２７（図２参照）の上面の略全体を覆うように形成されている。

圧電フィルム１５４は平面視で略長方形状である。圧電フィルム１５４はその長手方向に一軸延伸されている。圧電フィルム１５４は、その長手方向がＸ軸方向に対して約４５°の角度をなすように配置されている。複数の圧電フィルム１５４は互いに略隙間なく配列されている。圧電フィルム１５４には、Ｘ軸方向に伸長する複数のスリット１５４１が形成されている。スリット１５４１は、押圧力検知センサ１５０の両長辺端部側に位置する圧電フィルム１５４の角部を分断している。

図３３（Ｃ）は第３の実施形態の第３変形例に係る圧電フィルム１６４の平面図である。図３３（Ｃ）において、破線は第３の実施形態の第３変形例に係る押圧力検知センサ１６０の輪郭を示している。圧電フィルム１６４は、平面視で、面取りされた長方形状である。圧電フィルム１６４の他の構成は圧電フィルム１４４（図３３（Ａ）参照）と同様である。

第３の実施形態の第１変形例から第３変形例に係る圧電フィルムを製造する場合でも、第１の実施形態のような圧電フィルムを製造する場合に比べて、圧電フィルムの取り個数を増やすことができる。また、第３の実施形態の第２変形例では、圧電フィルムに加わる押圧力の面内分布を調整することができる。

なお、第３の実施形態では、圧電フィルムが平面視で略正方形状または略長方形状である例を示したが、圧電フィルムは、平面視で、菱形状、平行四辺形状、円形状、楕円形状等でもよい。

《第４の実施形態》
図３４は第４の実施形態に係る圧電フィルム１７４の平面図である。図３４において、破線は第４の実施形態に係る押圧力検知センサ１７０の輪郭を示している。圧電フィルム１７４にはスリットが設けられていない。圧電フィルム１７４はその長手方向に一軸延伸されている。圧電フィルム１７４は、その延伸方向（延伸軸の方向）がＰＥＴフィルム２１およびＰＥＴフィルム２７（図２参照）の長手方向に対して交差するように、弾性体であるＰＥＴフィルム２１およびＰＥＴフィルム２７に貼り付けられている。圧電フィルム１７４の延伸方向と、ＰＥＴフィルム２１およびＰＥＴフィルム２７の長手方向とのなす角度は４５°であることが好ましい。

圧電フィルム１７４は、第１の実施形態の場合と同様に、検知用電極２２が蒸着されたＰＥＴフィルム２１と、グランド電極２６が蒸着されたＰＥＴフィルム２７との間に配置されている（図２参照）。圧電フィルム１７４は、粘着剤２３によりＰＥＴフィルム２１に貼り付けられ、粘着剤２５によりＰＥＴフィルム２７に貼り付けられている（図２参照）。

圧電フィルム１７４は平面視で略長方形状である。圧電フィルム１７４は、上記のように、平面視で、その延伸方向がＹ軸方向に対して非平行となるように配置されている。圧電フィルム１７４を製造する場合、例えば、長さ方向に一軸延伸されたＰＬＬＡロールから長方形状の圧電フィルムを、その長方形の長辺がＰＬＬＡロールの延伸方向に平行になるように、切り出す。

第４の実施形態では、第３の実施形態の場合と同様に、第１の実施形態のような圧電フィルムを製造する場合に比べて、圧電フィルムの取り個数を増やすことができる。

なお、第４の実施形態では、圧電フィルム１７４がＰＥＴフィルム２１およびＰＥＴフィルム２７に貼り付けられる例を示したが、ＰＥＴフィルム２１およびＰＥＴフィルム２７の代わりにＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板が用いられてもよい。また、ガラス板等から形成されるパネルに圧電フィルム１７４が貼り付けられる構成により、パネルに加わる押圧力が検知されてもよい。

また、上記の実施形態では、押圧力検知センサがタッチパネルに用いられる例を示したが、押圧力検知センサが他の装置に用いられてもよいし、押圧力検知センサが単体で製品化されてもよい。

また、上記の実施形態では、スリットが圧電フィルムの両端部を分断する例を示したが、スリットは圧電フィルムの一方端部のみを分断してもよい。

１０…タッチパネル
１１…筐体
１２…パネル（透光性部材）
１３，１５，１７，２３，２５…粘着剤
１４…静電容量センサ
１６…液晶ディスプレイ（表示部材）
１８…制御回路モジュール
２０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０…押圧力検知センサ
２１，２７…ＰＥＴフィルム
２２…検知用電極
２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４，９４，１０４，１１４，１２４，１３４，１４４，１５４，１６４，１７４…圧電フィルム
２６…グランド電極
２４１Ａ，２４１Ｂ，５４１，６４１Ａ，６４１Ｂ，１０４１Ａ，１０４１Ｂ，１２４１，１４４１，１５４１，１６４１…スリット（第１スリットおよび第２スリット）
２４２Ａ，２４２Ｂ…長辺端部（第１端部および第２端部）

Claims (5)

1. キラル高分子を含み、少なくとも一方向に延伸された圧電フィルムと、
   前記圧電フィルムの両主面に設けられた、押圧力を検知するための押圧力検知電極と、を備え、
   前記圧電フィルムには、少なくとも１つの第１スリットが設けられ、
   前記第１スリットは、前記圧電フィルムの主面の法線方向から見て、前記圧電フィルムの延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、前記圧電フィルムの内側から前記圧電フィルムの第１端部側に向かって伸長し、前記圧電フィルムの第１端部を分断している、押圧力検知センサ。
2. 前記圧電フィルムには、少なくとも１つの第２スリットが設けられ、
   前記第２スリットは、前記圧電フィルムの主面の法線方向から見て、前記圧電フィルムの延伸方向に対して平行でなくかつ直交しない方向に、前記圧電フィルムの内側から、前記圧電フィルムの第１端部側に対向する前記圧電フィルムの第２端部側に向かって伸長し、前記圧電フィルムの第２端部を分断している、請求項１に記載の押圧力検知センサ。
3. 前記第１スリットの長さは、前記第１スリットの伸長方向における前記圧電フィルムの長さの５％以上１００％未満である、請求項１または２に記載の押圧力検知センサ。
4. 前記第１スリットの長さは、前記第１スリットの伸長方向における前記圧電フィルムの長さの１５％以上１００％未満である、請求項１または２に記載の押圧力検知センサ。
5. 請求項１から４の何れかに記載の押圧力検知センサと、
   前記押圧力検知センサの一方の主面側に設けられる透光性部材と、
   前記押圧力検知センサと前記透光性部材との間に設けられ、前記透光性部材側に表示面を有する表示部材と、を備える、電子機器。