JPWO2013021835A1 - タッチパネル - Google Patents

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Abstract

タッチパネル(1)は、互いに対向する第1主面(100ST)と第2主面(100SB)を備えた平膜状の圧電フィルム(100)を備える。圧電フィルム(100)の第1主面(100ST)および第2主面(100SB)に形成された静電容量検出用電極用の第1、第2静電容量検出用サブ電極(11A〜11F、21A〜21F)を備える。第1、第2静電容量検出用サブ電極(11A〜11F、21A〜21F)はタッチ位置を検出する。タッチパネル(1)は、圧電フィルム(100)の第1主面(100ST)および第2主面(100SB)に形成された圧電電圧検出用電極用の第1、第2圧電電圧検出用サブ電極(13A〜13L、23A〜23L)を備える。第1、第2圧電電圧検出用サブ電極(13A〜13L、23A〜23L)は圧電フィルム(100)に対する押し込み量に応じた圧電電圧を検出する。

Description

本発明は、指等で操作入力された位置と当該操作時の押し込み量とを検出するタッチパネルに関する。
従来、操作者が指等で平面状の操作面をタッチすることで、当該タッチ位置とタッチ時の押し込み量とを同時に検出するタッチパネルが各種考案されている。
例えば、特許文献1には、平板状の感圧センサと、タッチ位置を検出するタッチパネルとを密着させて重ね合わせた構造のタッチ入力装置が記載されている。このタッチ入力装置では、タッチ位置は、タッチパネルで検出される。押し込み量は、タッチパネルとは別体で形成され、当該タッチパネルに重ねられた感圧センサで検出される。
特開平5−61592号公報
しかしながら、特許文献1に記載のタッチ入力装置は、タッチ位置と押し込み量を検出するために、それぞれタッチパネルと感圧センサを用い、これらを重ねる必要がある。したがって、タッチ入力装置の厚みは、タッチパネルの厚みと感圧センサの厚みとを加算したもの以上となり、薄型に形成することが容易ではない。
また、透光性の高いタッチ入力装置にしようとした場合、特許文献1に記載の構造では、タッチパネルの透光性と感圧センサの透光性を加算した透光性よりも高い透光性を得ることはできない。したがって、透光性が比較的に低いタッチパネル入力装置となってしまう。
したがって、本発明の目的は、タッチ位置と押し込み量を検出できる薄型のタッチパネルを提供することにある。
(1)この発明のタッチパネルは、互いに対向する第1主面と第2主面を備えた平膜状の圧電フィルムを備え、圧電フィルムの第1主面側または第2主面側の少なくともいずれか一方に配置された静電容量検出用電極を備える。静電容量検出用電極はタッチ位置を検出する。タッチパネルは、圧電フィルムの第1主面側および第2主面側に配置された圧電電圧検出用電極を備える。圧電電圧検出用電極は圧電フィルムに対する押し込み量に応じた圧電電圧を検出する。
この構成によれば、1枚の圧電フィルムの第1主面を操作面として、当該操作面を操作者がタッチすれば、タッチ位置での静電容量が変化する。第1主面側または第2主面側の少なくともいずれか一方に配置された静電容量検出用電極によって、この静電容量の変化が検出され、タッチ位置が検出される。また、第1主面側および第2主面側に配置された圧電電圧検出用電極によって、圧電電圧が得られる。圧電電圧は押し込み量に依存するので、圧電電圧が得られることにより、押し込み量が検出される。したがって、1枚の圧電フィルムとその両面の電極で、タッチ位置と押し込み量とが検出され、タッチパネルを薄型に構成できる。
(2)また、この発明のタッチパネルの圧電フィルムは、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。
この構成によれば、一軸延伸したポリ乳酸は、圧電定数が高く、誘電率が低いので、圧電フィルムの材料としてポリ乳酸を用いれば、タッチによる押し込み量の検出感度が高く、タッチによる静電容量の変化の検出感度も高くなる。これにより、1枚の圧電フィルムのみの構成でありながら、従来の静電容量検出用のタッチパネルと感圧センサとを重ね合わせた構造よりも、タッチ位置及び押し込み量の双方で高精度な検出を行うことができる。さらに、ポリ乳酸は、アクリル樹脂と同様に、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、押し込み量(押圧力)の検出電圧に影響を与えない。したがって、圧電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圧電フィルム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。
(3)また、この発明のタッチパネルは、次の構成であることが好ましい。静電容量検出用電極は、第1主面および第2主面に平行な第1方向に沿って延びる形状からなり、第1主面および第2主面に平行で且つ第1方向に交差する第2方向に間隔を空けて配置された複数の第1静電容量検出用サブ電極と、第2方向に沿って延びる形状からなり、第1方向に間隔を空けて配置された複数の第2静電容量検出用サブ電極と、を備える。圧電電圧検出用電極は、第1主面に形成された第1圧電電圧検出用サブ電極と第2主面に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極とを備える。第1静電容量検出用サブ電極と第1圧電電圧検出用サブ電極とは、同一平面に形成されている。
この構成によれば、静電容量検出用電極が、第1方向に延びる第1静電容量検出用サブ電極と、第1方向に交差する第2方向に延びる第2静電容量検出用サブ電極とを含むことで、タッチ位置を二次元座標で検出できる。そして、第1静電容量検出用サブ電極と第1圧電電圧検出用サブ電極とが同一平面にあるので、タッチパネルを薄型にできる。
(4)また、この発明のタッチパネルは、第1圧電電圧検出用サブ電極が、複数の第1静電容量検出用サブ電極を構成する個別の第1静電容量検出用サブ電極の間に形成されている。
この構成によれば、第1静電容量検出用サブ電極と第1圧電電圧検出用サブ電極とを同一平面に効率的に配置できる。
(5)また、この発明のタッチパネルは、第1静電容量検出用サブ電極が第1主面に形成され、第2静電容量検出用サブ電極が第2主面に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、第1静電容量検出用サブ電極と第2静電容量検出用サブ電極との間に挟む誘電体が圧電フィルムとなるため、この誘電体を別途必要とせず、タッチパネルの構造が簡素化される。
上述した好ましい実施形態において、次のような構成を採用することがより好ましい。第2圧電電圧検出用サブ電極は、複数の第2静電容量検出用サブ電極を構成する個別の第2静電容量検出用サブ電極の間に形成されており、第1圧電電圧検出用サブ電極と第2圧電電圧検出用サブ電極とは、圧電フィルムを介して略全面に亘り略均一に分布して対向するように形成されている
この構成によれば、第1主面と第2主面の略全面に亘り略均一に押圧力の検出ができる。そして、圧電電圧検出用サブ電極の長さおよび幅に応じた対向面積を稼ぐことができる。したがって、それぞれの圧電電圧検出用サブ電極としての電荷検出能力はそれほど高くなくても、全ての第1、第2圧電電圧検出用サブ電極による第1主面と第2主面の全体での対向面積は、ある程度以上確保できるので、圧電効果による電荷の発生を効率良く検出できる。さらに、圧電フィルムの材料としてポリ乳酸を用いた場合には圧電定数が高いため、第1、第2圧電電圧検出用サブ電極による対向面積がある程度確保できれば、押し込み量の検出に十分な電荷量を検出することができる。
また、この発明のタッチパネルは、次の構成を採用してもよい。複数の第1静電容量検出用サブ電極の表面と、第1圧電電圧検出用サブ電極の表面には保護層が形成されている。保護層を介して、複数の第1静電容量検出用サブ電極および第1圧電電圧検出用サブ電極の反対側に複数の第2静電容量検出用サブ電極が形成されている。
この構成によれば、第1静電容量検出用サブ電極と第2静電容量検出用サブ電極とが極薄い保護層を介して配置されるので、静電容量の変化の検出感度を、さらに高くすることができる。
また、この発明のタッチパネルは、第1静電容量検出用サブ電極および第2静電容量検出用サブ電極が、幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形状からなり、第1静電容量検出用サブ電極の幅狭部と第2静電容量検出用サブ電極の幅狭部とが圧電フィルムを介して対向するように、第1静電容量検出用サブ電極および第2静電容量検出用サブ電極は形成されていることが好ましい。
この構成によれば、第1静電容量検出用サブ電極と第2静電容量検出用サブ電極における面積の広い幅広部が操作面(第1主面)に直交する方向から見て重なり合わないため、操作者が操作面に指等を接触させた場合に、静電容量の変化が生じやすく、タッチ位置を検出し易くなる。すなわち、タッチ位置に検出感度を向上させることができる。
また、この発明のタッチパネルの圧電電圧検出用電極は、圧電フィルムの平面を四分割した部分領域毎に個別に形成することも可能である。
この構成によれば、圧電フィルムの平面(操作面)を4つの領域に分割することで、圧電フィルムの操作面の4側辺が固定されていても、それぞれの領域は、直交する2側辺だけが固定される構造と同じになる。したがって、このように分割した各領域の検出電圧を得ることで、圧電フィルムの操作面の4側辺が固定されていても、効果的に押し込み量を検出することができる。
また、この発明のタッチパネルの圧電電圧検出用電極は、部分領域毎に離間して形成することができる。
この構成では、圧電電圧検出用電極が部分領域毎に形成されるので、その部分領域に応じた検出電圧を、部分領域毎に得ることができる。
また、この発明のタッチパネルは、次の構成で実現することも可能である。圧電電圧検出用電極は、第1主面の第1部分領域の電極と第2部分領域の電極とが離間する形状からなる。圧電電圧検出用電極は、第1主面の第3部分領域の電極と第4部分領域の電極とが連続する形状からなる。圧電電圧検出用電極は、第2主面の第1部分領域の電極と第3部分領域の電極とが連続する形状からなる。圧電電圧検出用電極は、第2主面の第2部分領域の電極と第4部分領域の電極とが連続する形状からなる。
この構成では、第1部分領域の圧電電圧検出用電極、第3部分領域の圧電電圧検出用電極、第4部分領域の圧電電圧検出用電極、および第2部分領域の圧電電圧検出用電極が、この順で直列接続される構造が実現される。これにより、各部分領域での検出電圧を加算するための引き回し電極を別途必要としない。したがって、各部分領域の押し込み量検出のみでなく、検出電圧の加算回路を含む構成を、小型に形成できる。
また、この発明のタッチパネルは、次の構成であることが好ましい。第1静電容量検出用サブ電極の幅広部と第2静電容量検出用サブ電極の幅広部とが対向せず、かつ圧電フィルムの主面と直交方向からみて両幅広部の間に所定幅の隙間ができるように、第1静電容量検出用サブ電極および第2静電容量検出用サブ電極が形成されている。隙間内に第1圧電電圧検出用サブ電極と第2圧電電圧検出用サブ電極との対向部分が収まるように、第1圧電電圧検出用サブ電極および第2圧電電圧検出用サブ電極が形成されている。
この構成によれば、第1、第2静電容量検出用サブ電極、および、第1、第2圧電電圧検出用サブ電極を、静電容量や圧電電圧の検出性能を低下させることなく、効果的に配置することができる。
また、この発明のタッチパネルは、次の構成であることが、より好ましい。第1静電容量検出用サブ電極の幅広部と第2静電容量検出用サブ電極の幅広部とは、それぞれ第1方向および第2方向に対して略45°の斜辺を持つ略正方形に形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極は、第1静電容量検出用サブ電極の幅狭部に沿って第1方向に延びる直線部と、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部に沿って第1方向に対して略45°傾斜した傾斜部とを有する。第2圧電電圧検出用サブ電極は、第2静電容量検出用サブ電極の幅狭部に沿って第2方向に延びる直線部と、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部に沿って第2方向に対して略45°傾斜した傾斜部とを有する。第1圧電電圧検出用サブ電極の傾斜部と第2圧電電圧検出用サブ電極の傾斜部とが圧電フィルムを間にして対向している。
この構成によれば、第1、第2静電容量検出用サブ電極、および、第1、第2圧電電圧検出用サブ電極を、さらに効果的に配置することができる。
この発明によれば、タッチ位置と押し込み量を検出できる薄型のタッチパネルを実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1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1の複数の断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1を構成する主機能部10の第1主面100ST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1を構成する主機能部10の第2主面100SBの平面図である。 本発明の第1の実施形態に係る主機能部10の押し込み量検出機能を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態に係る主機能部10の押し込み量の検出電圧の波形図、および検出電圧と押し込み量との相関を示すグラフである。 タッチパネル1の第1の製造方法を説明するための図である。 タッチパネル1の第2の製造方法を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態に係るタッチパネル1Aを構成する主機能部10Aの第1主面100STの平面図である。 本発明の第2の実施形態に係るタッチパネル1Aを構成する主機能部10Aの第2主面100SB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1Bを構成する主機能部10Bの第1主面100ST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1Bを構成する主機能部10Bの第2主面100SBの平面図である。 本発明の第4の実施形態に係るタッチパネル1Cを構成する主機能部10Cの第1主面100STの平面図である。 本発明の第4の実施形態に係るタッチパネル1Cを構成する主機能部10Cの第2主面100SBの平面図である。 本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Dの第1主面100STの平面図である。 本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Dの側面図である。 本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Dを部分的に拡大した側面断面図である。 本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Eの側面図である。 本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Eを部分的に拡大した側面断面図である。 第2圧電電圧検出用電極の形状例を示す図である。
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。図1は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1の主機能部10の平面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1の主機能部10におけるA−A’断面図、B−B’断面図、C−C’断面図、D−D’断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1を構成する主機能部10の第1主面100STの平面図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル1を構成する主機能部10の第2主面100SBの平面図である。なお、図3、図4は、第1主面100ST、第2主面100SBを、第1主面100SST側から見た図である。なお、図1、図2、図3、図4の電極パターンは一例であり、第1静電容量検出用サブ電極、第2静電容量検出用サブ電極、第1圧電電圧検出用サブ電極および第2圧電電圧検出用サブ電極の配設個数はこれに限るものではなく、タッチパネルの仕様に応じて、これらの個数は適宜決定されている。
タッチパネル1は、圧電フィルム100、保護層30,40、後述するパターンで形成された圧電電圧検出用電極および静電容量検出用電極を備える。
圧電フィルム100は、互いに対向する第1主面100STと第2主面100SBを備える矩形状の平膜からなる。圧電フィルム100は、一軸延伸されたL型ポリ乳酸(PLLA)によって形成されている。
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。
なお延伸倍率は3〜8倍程度が好適である。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。尚、二軸延伸した場合はそれぞれの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、εを誘電率とすると、圧電出力定数(=圧電g定数、g=d/ε)が大きな値となる。
ここで、誘電率ε33 =13×ε,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と同様の押し込み量の検出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し込み量を検出することが可能になる。
さらに、PLLAは、上述のように、高い圧電定数が得られる一般的な強誘電体とは異なり、誘電率が低い。したがって、第1主面100STに形成された電極と、第2主面100SBに形成された電極間での電界閉じ込め効果が低い。これにより、外部から指等の誘電体が接近、接触すれば、静電容量が変化しやすい。すなわち、静電容量の変化に対する検出感度が高い。
このような特性を有するPLLAからなる圧電フィルム100の第1主面100STには、静電容量検出用電極を構成する複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fと、圧電電圧検出用電極を構成する複数の第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lが図1,図3に示すようなパターンで形成されている。これら複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fと、複数の第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13L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のが好適である。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形成される。尚、透明性が必要とされない場合には蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された上記の材料以外の金属系の電極や銀ペーストにより形成された電極を用いることもできる。
複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、互いに同じ形状からなる。具体的に、例えば、第1静電容量検出用サブ電極11Aは、複数の幅広部111と複数の幅狭部112と一対の端部用の幅広部113を備える。各幅広部111は、正方形からなる。幅広部111は、必ずしも正方形である必要はなく、ひし形、平行四辺形などであってもよく、検知ICが求める任意の形状とすることができる。幅狭部112は幅に対して長さの長い矩形状からなる。端部用の幅広部113は、略二等辺三角形からなる。複数の幅広部111と複数の幅狭部112は、第1静電容量検出用サブ電極11Aの延びる方向に沿って、交互に並ぶように接続されている。この際、各幅広部111は、正方形の対角線と幅狭部112に対する接続方向とが平行になるように、幅狭部112に接続される。さらに、各幅広部111は、当該対角線を形成する一対の頂角で、幅狭部112に接続される。
第1静電容量検出用サブ電極11Aの延びる方向の両端には、端部用の幅広部113が備えられている。複数の幅広部111と複数の幅狭部112とからなる連続の電極パターンの両端は、幅狭部112によって端部用の幅広部113へ接続されている。この際、端部用の幅広部113は、二等辺三角形の頂角で幅狭部112に接続されている。
複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、圧電フィルム100の第1主面100STにおける第1方向に沿って延びるように形成されている。複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、第1主面100STにおける前記第1方向と直交する第2方向に沿って、所定間隔をおいて形成されている。この際、複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、それぞれの幅広部111が第1方向に沿った同じ位置となるように、言い換えれば、それぞれに幅広部111が第2方向に沿って配列されるように、形成されている。
ここで、第1方向と第2方向は、圧電フィルム100の一軸延伸方向900に対して略45°の角度を成す方向に設定されている。略45°とは、例えば45°±10°程度を含む角度をいう。これらの角度は、変位センサの用途に基づき、曲げの検知精度など全体の設計に応じて、適宜決定されるべき設計事項である。
複数の第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lは、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fの外形形状に沿う形状で、当該第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fから離間して形成されている。
具体的には、第1圧電電圧検出用サブ電極13Aは、第1静電容量検出用サブ電極11Aにおける第1静電容量検出用サブ電極11Bと反対側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Aから離間して形成されている。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Bは、第1静電容量検出用サブ電極11Aにおける第1静電容量検出用サブ電極11B側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Aから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13Cは、第1静電容量検出用サブ電極11Bにおける第1静電容量検出用サブ電極11A側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Bから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13B,13Cは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Dは、第1静電容量検出用サブ電極11Bにおける第1静電容量検出用サブ電極11C側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Bから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13Eは、第1静電容量検出用サブ電極11Cにおける第1静電容量検出用サブ電極11B側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Cから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13D,13Eは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Fは、第1静電容量検出用サブ電極11Cにおける第1静電容量検出用サブ電極11D側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Cから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13Gは、第1静電容量検出用サブ電極11Dにおける第1静電容量検出用サブ電極11C側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Dから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13F,13Gは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Hは、第1静電容量検出用サブ電極11Dにおける第1静電容量検出用サブ電極11E側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Dから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13Iは、第1静電容量検出用サブ電極11Eにおける第1静電容量検出用サブ電極11D側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Eから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13H,13Iは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Jは、第1静電容量検出用サブ電極11Eにおける第1静電容量検出用サブ電極11F側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Eから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13Kは、第1静電容量検出用サブ電極11Fにおける第1静電容量検出用サブ電極11E側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Fから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13J,13Kは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極13Lは、第1静電容量検出用サブ電極11Fにおける第1静電容量検出用サブ電極11Eと反対側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Fから離間して形成されている。
第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Kは、引き回し電極14によってまとめられており、外部回路へ接続されている。第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、それぞれ個別に引き回し電極12A〜12Fに接続され、当該引き回し電極12A〜12Fを介して外部回路へ接続される。これら引き回し電極12A〜12F,14は、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fと第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Kの形成領域よりも外側に形成されている。さらに、引き回し電極12A〜12Fは第1方向の一方端に形成され、引き回し電極14は第1方向の他方端に形成されている。
また、圧電フィルム100の第2主面100SBには、静電容量検出用電極を構成する複数の第2静電容量検出用サブ電極21A,21B,21C,21D,21E,21Fと、圧電電圧検出用電極を構成する複数の第2圧電電圧検出用サブ電極23A,23B,23C,23D,23E,23F,23G,23H,23I,23J,23K,23Lが図1,図4に示すようなパターンで形成されている。これら複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fと第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lも、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のが好適である。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。尚、透明性が必要とされない場合には銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。
複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、同じ形状からなる。具体的に、例えば、第2静電容量検出用サブ電極21Aは、複数の幅広部211と複数の幅狭部212と一対の端部用の幅広部213を備える。各幅広部211は、正方形からなる。幅広部211は必ずしも正方形である必要はなく、ひし形、平行四辺形などであっても良く、検知ICが求める任意の形状とすることができる。幅狭部212は幅に対して長さの長い矩形状からなる。端部用の幅広部213は、略二等辺三角形からなる。複数の幅広部211と複数の幅狭部212は、第2静電容量検出用サブ電極21Aの延びる方向に沿って、交互に並ぶように接続されている。この際、各幅広部211は、正方形の対角線と幅狭部212に対する接続方向とが平行になるように、幅狭部212に接続される。さらに、各幅広部211は、当該対角線を形成する一対の頂角で、幅狭部212に接続される。
第2静電容量検出用サブ電極21Aの延びる方向の両端には、端部用の幅広部213が備えられている。複数の幅広部211と複数の幅狭部212とからなる連続の電極パターンの両端は、幅狭部212によって端部用の幅広部213へ接続されている。この際、端部用の幅広部213は、二等辺三角形の頂角で幅狭部212に接続されている。
複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、圧電フィルム100の第2主面100SBにおける第2方向に沿って延びるように形成されている。複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、第2主面100SBにおける前記第2方向と直交する第1方向に沿って、所定間隔をおいて形成されている。この際、複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、それぞれの幅広部211が第2方向に沿った同じ位置となるように、言い換えれば、それぞれに幅広部211が第1方向に沿って配列されるように、形成されている。
また、複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、それぞれの幅広部212が圧電フィルム100を介して第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fの幅広部111と対向しないように、形成されている。言い換えれば、第1主面100ST側から見て、複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fを構成する各幅広部212が、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fを構成する各幅広部111に重ならないように、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは形成されている。さらに別の表現をすれば、複数の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fおよび複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、幅狭部112,212の部分でのみ圧電フィルム100を介して対向している。
さらには、第1主面100ST側から見て、複数の第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fを構成する各幅広部211と、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fを構成する各幅広部111との間に所定の幅の隙間ができるように、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fおよび第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは形成されている。そして、この隙間の幅は、上述の第1主面100STに形成される第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Kが、第1主面100ST側から見て隙間内に収まるように、設定されている。
複数の第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lは、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fの外径形状に沿う形状で、当該第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fから離間して形成されている。
具体的には、第2圧電電圧検出用サブ電極23Aは、第2静電容量検出用サブ電極21Aにおける第2静電容量検出用サブ電極21Bと反対側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Aから離間して形成されている。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Bは、第2静電容量検出用サブ電極21Aにおける第2静電容量検出用サブ電極21B側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Aから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23Cは、第2静電容量検出用サブ電極21Bにおける第2静電容量検出用サブ電極21A側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Bから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23B,23Cは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Dは、第2静電容量検出用サブ電極21Bにおける第2静電容量検出用サブ電極21C側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Bから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23Eは、第2静電容量検出用サブ電極21Cにおける第2静電容量検出用サブ電極21B側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Cから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23D,23Eは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Fは、第2静電容量検出用サブ電極21Cにおける第2静電容量検出用サブ電極21D側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Cから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23Gは、第2静電容量検出用サブ電極21Dにおける第2静電容量検出用サブ電極21C側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Dから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23F,23Gは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Hは、第2静電容量検出用サブ電極21Dにおける第2静電容量検出用サブ電極21E側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Dから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23Iは、第2静電容量検出用サブ電極21Eにおける第2静電容量検出用サブ電極21D側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Eから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23H,23Iは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Jは、第2静電容量検出用サブ電極21Eにおける第2静電容量検出用サブ電極21F側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Eから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23Kは、第2静電容量検出用サブ電極21Fにおける第2静電容量検出用サブ電極21E側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Fから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極23J,23Kは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極23Lは、第2静電容量検出用サブ電極21Fにおける第2静電容量検出用サブ電極21Eと反対側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Fから離間して形成されている。
そして、第2主面100SBに形成された第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lと第1主面100STに形成された第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Kは、幅広部211,213と幅広部111,113との間に生じる第1主面100ST側から見た隙間において、略全長に亘り、圧電フィルム100を介して、互いに対向するように形成されている。
例えば、図1に示すように、第2圧電電圧検出用サブ電極23Aは、第2静電容量検出用サブ電極21Aの端部用の幅広部213と第1静電容量検出用サブ電極11Aの端部用の幅広部113との間において、第1圧電電圧検出用サブ電極13Aに対向する。また、第2圧電電圧検出用サブ電極23Aは、第2静電容量検出用サブ電極21Aの幅広部211と第1静電容量検出用サブ電極11A,11Bの端部用の幅広部113との間において、それぞれ第1圧電電圧検出用サブ電極13B,13Cに対向する。
なお、図1に示すように、第2圧電電圧検出用サブ電極23Aの他の箇所も同様に、第1圧電電圧検出用サブ電極13D〜13Lに対向し、他の第2圧電電圧検出用サブ電極23B〜23Lも、それぞれ第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lに対向する。
第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Kは、引き回し電極24によってまとめられており、外部回路へ接続されている。第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、それぞれ個別に引き回し電極22A〜22Fに接続され、当該引き回し電極22A〜22Fを介して外部回路へ接続される。これら引き回し電極22A〜22F,24は、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fと第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Kの形成領域よりも外側に形成されている。さらに、引き回し電極22A〜22Fは第2方向の一方端に形成され、引き回し電極24は第2方向の他方端に形成されている。
このように第1静電容量検出用サブ電極11A〜11F、第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13L、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fおよび第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lが形成された圧電フィルム100により、タッチパネル1の主機能部10が構成される。
主機能部10における圧電フィルム100の第1主面100ST側には、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fおよび第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lの電極パターン形成領域の全面を覆うように、保護層30が配設されている。保護層30は、絶縁性を有し、透光性を有する材料によって形成されている。なお、透光性が必要とされない場合には、絶縁性を有していれば特に材料は限定されない。
主機能部10における圧電フィルム100の第2主面100SB側には、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fおよび第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lの電極パターン形成領域の全面を覆うように、保護層40が配設されている。保護層40も、保護層30と同様に、絶縁性を有し、透光性を有する材料によって形成されている。なお、透光性が必要とされない場合には、絶縁性を有していれば特に材料は限定されない。
また、保護層30,40は、ポリエチレンテレフタレートPET、ポリエチレンナフタレートPEN、ポリプロピレンPP等を用いればよく、圧電フィルム100の湾曲を阻害しない形状(厚み等)で形成するとよい。
以上のような構造からなるタッチパネル1は、次に示すように、タッチ位置および押し込み量を検出する。
静電容量検出用の引き回し電極12A〜12F,22A〜22Fは静電容量検出回路に接続されている。圧電電圧検出用の引き回し電極14,24は、圧電電圧検出回路に接続されている。
まず、タッチ位置は、次のような原理で検出される。なお、本実施形態の構成では、所謂、投影型で相互キャパシタンス方式によるタッチ位置の検出概念を用いており、詳細な検出概念の説明は省略する。したがって、以下では、タッチ位置の検出概念を概略的に説明する。
第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fと、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fとの間には、引き回し電極12A〜12F、引き回し電極22A〜22Fを介して駆動信号が印加される。
このような状態において、操作者が指で保護層30の所定位置をタッチすると、当該タッチ位置での電界の一部が指側に誘導される。これにより、タッチ位置では、指によるタッチを行っていない時に対して、静電容量が変化する。したがって、このような静電容量の変化を静電容量検出回路で検出することで、指によるタッチを検出することができる。
ここで、上述のように、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fが第1方向に延びる形状で第2方向に沿って所定間隔で配設され、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fが第2方向に延びる形状で第1方向に沿って所定間隔で配設されていることから、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fと第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fが圧電フィルム100を介して対向する位置、言い換えれば電界を生じて検出用の電流を流す位置は、当該対向位置を構成する第1静電容量検出用サブ電極と第2静電容量検出用サブ電極との組合せから二次元座標で検出できる。例えば、操作者が、第1静電容量検出用サブ電極11Cと第2静電容量検出用サブ電極21Dの対向位置付近をタッチした場合、当該対向位置付近では、電界が変化し、第1静電容量検出用サブ電極11Cから第2静電容量検出用サブ電極21Dを介して流れる電流が変化する。この際、他の対向箇所では電界が変化しないので、電流も変化しない。このような原理を用いることで、タッチ位置を検出することができる。
さらに、本実施形態の第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fおよび第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、操作面である第1主面100STに直交する方向に沿って見て、幅狭部112,212で対向し、幅広部111,112では重なり合わないように配設されていることで、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fおよび第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fの両方に対して、指のタッチによる電界変化が生じやすくなる。これにより、タッチの検出感度を向上させることができる。
また、さらに、本実施形態では、圧電フィルム100がPLLAであることから、静電容量を形成する誘電率が低く、外部からの影響を受けやすい。これにより、指のタッチによる電界変化が、より生じやすく、タッチの検出感度をさらに向上させることができる。
次に、押し込み量の検出概念について説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る主機能部10の押し込み量検出機能を説明するための図である。図5(A)が押し込み力の係っていない状態を示し、図5(B)は指による押し込み力の係っている状態を示す。図6(A)は、押し込み量と検出電圧との相関を示すグラフであり、図6(B)は本発明の第1の実施形態に係る主機能部10の押し込み量の検出電圧の波形図である。
図5(A)に示すように、タッチパネル1の主機能部10を平板状の弾性体50の一方主面に、互いの平面が密着するように取り付ける。弾性体50はガラス、アクリル、ポリカーボネート等で形成されている。弾性体50はここに記載した材料に限らず、使用条件に応じて適切な材料を選択すればよい。また、タッチパネル1の主機能部10を貼り合わせる面についても使用条件に応じて適切な面を選択すればよい。弾性体50の対向する両端を支持体501で支持する。すなわち、タッチパネル1であれば、タッチパネル1の第1方向の両端を固定する。この状態では、弾性体50は屈曲しておらず、圧電フィルム100に応力が係っていないため、電荷は生じない。
図5(B)に示すように、弾性体50の表面を指510で押すと、太矢印520に示すような押圧力が弾性体50に加わる。この場合、弾性体50は、主機能部10の配設面側へ膨らむように湾曲する。これにより、主機能部10の圧電フィルム100は第1方向に略沿って伸延され、太矢印530に示すような引っ張り応力が発生する。この応力により、圧電フィルム100は、第1主面100STと第2主面100SBとに分極する。
ここで、上述のように、第1主面100STに第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lが形成され、第2主面100SBに第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lが形成されていることで、第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13Lと第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23Lとの間に電位差が生じる。したがって、この電位差、すなわち圧電電圧を検出することで、指による押圧、言い換えれば指のタッチによる押し込みを検出することができる。
さらに、PLLAでは、図6(A)に示すように、押し込み量に応じてフィルムが引き伸ばされることにより検出電圧(圧電電圧)が線形で変化する。したがって、圧電電圧検出回路によって検出電圧値を計測することで押し込み量を検出することもできる。すなわち、操作者が操作面を軽くタッチしたか、強く押し込んだかを、正確に検出することができる。なお、圧電フィルム100による検出電圧は、通常、応力の生じた瞬間に生じ、圧電効果による電荷の漏洩とともに、急速に検出電圧値も低下してしまう。しかしながら、押し込み量の検出回路に大きな入力インピーダンスを有する検出回路を用いる、もしくは積分回路を用いれば、図6(B)に示すように、検出電圧値を所定時間維持することができる。これにより、より確実に検出電圧値を計測し、押し込み量を検出することができる。上記の大きな入力インピーダンスを有する検出回路や積分回路の代わりにソフト的に信号を積分することにより同様な効果を得ることも可能である。
以上のように、本実施形態の構成を用いれば、1枚の圧電フィルム100の対向する両面に静電容量検出用電極および圧電電圧検出用電極を形成するだけで、タッチ位置と押し込み量(押圧力)を同時に検出することができる。さらに、透光性の高いタッチパネルを実現することができる。
さらに、圧電フィルム100の材料としてPLLAを用いることにより、焦電性による影響を受けない。したがって、検出時、検出位置の温度に依存することなく、押し込み量のみに応じた検出電圧を得ることができる。すなわち、より正確に押し込み量を検出することができる。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い。したがって、変位量が大きくても、当該変位量を確実に検出することができる。
なお、上述の説明では、単に保護層30,40を配設することを記載したが、上述のように弾性率の高いアクリル板等の弾性体50に主機能部10の第1主面100ST側を当接し、第2主面100SB側にのみ保護層40を配設するようにしてもよい。
また、保護層30,40を配設し、保護層40の主機能部10と反対側の面に粘着性を持たせるようにしてもよい。さらに、この粘着性を弱粘着性にすることで、使用場所に応じて、装着したり剥がしたりすることが可能なタッチパネルを実現できる。
ところで、上述の構成のタッチパネル1は、次に示すような製造工程で製造することができる。図7はタッチパネル1の第1の製造方法を説明するための図である。図8はタッチパネル1の第2の製造方法を説明するための図である。なお、図7、図8では、詳細な電極パターンは図示せず、簡略的に示している。
図6に示す第1の製造方法では、圧電フィルム100の第1主面100STに、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11F、第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13L、および引き回し電極12A〜12F,14を形成する。次に、圧電フィルム100の第2主面100SBに、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21F、第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23L、および引き回し電極22A〜22F,24を形成する。なお、第1主面100ST、第2主面100SBの電極形成順は、逆であってもよい。これにより、主機能部10が先に構成される。
次に、主機能部10における圧電フィルム100の第1主面100ST側に保護層30を配設する。そして、主機能部10における圧電フィルム100の第2主面100SB側に保護層40を配設する。これにより、タッチパネル1が形成される。
図8に示す第2の製造方法では、保護層30の一方主面に第1静電容量検出用サブ電極11A〜11F、第1圧電電圧検出用サブ電極13A〜13L、および引き回し電極12A〜12F,14を形成する。次に、保護層40の一方主面に第2静電容量検出用サブ電極21A〜21F、第2圧電電圧検出用サブ電極23A〜23L、および引き回し電極22A〜22F,24を形成する。
次に、電極パターンが形成された保護層30を、電極パターン面が圧電フィルム100側となるようにして、圧電フィルム100の第1主面100STへ接着する。また、電極パターンが形成された保護層40を、電極パターン面が圧電フィルム100側となるようにして、圧電フィルム100の第2主面100SBへ接着する。これにより、タッチパネル1が形成される。
このような図8の製法を用いた場合、図7の製法と比較して、容易な工程でタッチパネルを形成することができる。これは、PLLAの表面が不活性であるため、電極パターンを形成する場合には、電極の密着性を向上させる処理が必要となるからである。一方、保護層30,40をPETやPENで形成すれば、電極形成が容易である。したがって、図7の製法を用いた方がタッチパネル1を容易に製造することができる。さらに、PLLAの表面に何らかの処理を行う場合、PLLAの透光率が低下してしまう可能性があるため、透光性を重視する使用用途であれば、図8の製法を用いた方がよい。
次に、本発明の第2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。図9は本発明の第2の実施形態に係るタッチパネル1Aを構成する主機能部10Aの第1主面100STの平面図である。図10は、本発明の第2の実施形態に係るタッチパネル1Aを構成する主機能部10Aの第2主面100SBの平面図である。なお、本実施形態のタッチパネル1Aは、第1の実施形態に示したタッチパネル1に対して、固定構造、圧電フィルム100の一軸延伸方向、および圧電電圧検出用サブ電極の形状が異なるだけであり、他の構成は同じである。したがって、以下では、第1の実施形態に示したタッチパネル1と異なる箇所のみを具体的に説明する。
本実施形態のタッチパネル1Aは、圧電フィルム100の4側辺が固定された構造からなる。この際、圧電フィルム100は、一軸延伸方向900が一対の固定辺に直交し、他の一対の固定辺に平行になるように形成されている。
圧電フィルム100の第1主面100STには、図9に示すように、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fが形成されている。第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fは、第1の実施形態と同じ構造であるが、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Fの延びる方向が一軸延伸方向900(第1方向)に対して平行になるように、形成されている。
第1圧電電圧検出用サブ電極131A,132Aは、第1静電容量検出用サブ電極11Aにおける第1静電容量検出用サブ電極11Bと反対側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Aから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131A,132Aは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Aとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Aとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131B,132Bは、第1静電容量検出用サブ電極11Aにおける第1静電容量検出用サブ電極11B側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Aから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131B,132Bは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Bとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Bとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131C,132Cは、第1静電容量検出用サブ電極11Bにおける第1静電容量検出用サブ電極11A側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Bから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131C,132Cは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Cとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Cとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131B,131Cは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。第1圧電電圧検出用サブ電極132B,132Cは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極131D,132Dは、第1静電容量検出用サブ電極11Bにおける第1静電容量検出用サブ電極11C側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Bから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131D,132Dは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Dとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Dとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131E,132Eは、第1静電容量検出用サブ電極11Cにおける第1静電容量検出用サブ電極11B側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Cから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131E,132Eは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Eとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Eとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131D,131Eは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。第1圧電電圧検出用サブ電極132D,132Eは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極131A,131B,131C,131D,131Eは、引き回し電極141によってまとめられており、圧電フィルム100の第1方向の一方端部側から外部回路へ接続されている。第1圧電電圧検出用サブ電極132A,132B,132C,132D,132Eは、引き回し電極142によってまとめられており、圧電フィルム100の第1方向の他方端部側から外部回路へ接続されている。
第1主面100STの第2方向に沿った中央領域となる第1静電容量検出用サブ電極11Cと第1静電容量検出用サブ電極11Dとの間には、圧電電圧検出用サブ電極が形成されていない。
第1圧電電圧検出用サブ電極131H,132Hは、第1静電容量検出用サブ電極11Dにおける第1静電容量検出用サブ電極11E側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Dから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131H,132Hは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Hとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Hとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131I,132Iは、第1静電容量検出用サブ電極11Eにおける第1静電容量検出用サブ電極11D側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Eから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131I,132Iは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Iとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Iとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131H,131Iは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。第1圧電電圧検出用サブ電極132H,132Iは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極131J,132Jは、第1静電容量検出用サブ電極11Eにおける第1静電容量検出用サブ電極11F側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Eから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131J,132Jは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Jとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Jとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131K,132Kは、第1静電容量検出用サブ電極11Fにおける第1静電容量検出用サブ電極11E側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Fから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131K,132Kは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Kとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Kとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131J,131Kは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。第1圧電電圧検出用サブ電極132J,132Kは、第1静電容量検出用サブ電極の幅広部111および端部の幅広部113の角部付近で互いに接続している。
第1圧電電圧検出用サブ電極131L,132Lは、第1静電容量検出用サブ電極11Fにおける第1静電容量検出用サブ電極11Eと反対側の外径形状に沿って、当該第1静電容量検出用サブ電極11Fから離間して形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極131L,132Lは、第1方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極131Lとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第1圧電電圧検出用サブ電極132Lとなる。
第1圧電電圧検出用サブ電極131H,131I,131J,131K,131Lは、引き回し電極143によってまとめられており、圧電フィルム100の第1方向の一方端部側から外部回路へ接続されている。第1圧電電圧検出用サブ電極132H,132I,132J,132K,132Lは、引き回し電極144によってまとめられており、圧電フィルム100の第1方向の他方端部側から外部回路へ接続されている。
圧電フィルム100の第2主面100SBには、図10に示すように、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fが形成されている。第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fは、第1の実施形態と同じ構造であるが、第2静電容量検出用サブ電極21A〜21Fの延びる方向が一軸延伸方向900に対して直交するように、形成されている。
第2圧電電圧検出用サブ電極231A,232Aは、第2静電容量検出用サブ電極21Aにおける第2静電容量検出用サブ電極21Bと反対側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Aから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231A,232Aは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Aとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Aとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231B,232Bは、第2静電容量検出用サブ電極21Aにおける第2静電容量検出用サブ電極21B側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Aから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231B,232Bは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Bとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Bとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231C,232Cは、第2静電容量検出用サブ電極21Bにおける第2静電容量検出用サブ電極21A側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Bから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231C,232Cは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Cとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Cとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231B,231Cは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。第2圧電電圧検出用サブ電極232B,232Cは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極231D,232Dは、第2静電容量検出用サブ電極21Bにおける第2静電容量検出用サブ電極21C側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Bから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231D,232Dは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Dとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Dとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231E,232Eは、第2静電容量検出用サブ電極21Cにおける第2静電容量検出用サブ電極21B側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Cから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231E,232Eは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Eとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Eとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231D,231Eは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。第2圧電電圧検出用サブ電極232D,232Eは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極231A,231B,231C,231D,231Eは、引き回し電極241によってまとめられており、圧電フィルム100の第2方向の一方端部側から外部回路へ接続されている。第2圧電電圧検出用サブ電極232A,232B,232C,232D,232Eは、引き回し電極242によってまとめられており、圧電フィルム100の第2方向の他方端部側から外部回路へ接続されている。
第2主面100SBの第1方向に沿った中央領域となる第2静電容量検出用サブ電極21Cと第2静電容量検出用サブ電極21Dとの間には、圧電電圧検出用サブ電極が形成されていない。
第2圧電電圧検出用サブ電極231H,232Hは、第2静電容量検出用サブ電極21Dにおける第2静電容量検出用サブ電極21E側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Dから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231H,232Hは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Hとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Hとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231I,232Iは、第2静電容量検出用サブ電極21Eにおける第2静電容量検出用サブ電極21D側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Eから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231I,232Iは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Iとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Iとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231H,231Iは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。第2圧電電圧検出用サブ電極232H,232Iは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極231J,232Jは、第2静電容量検出用サブ電極21Eにおける第2静電容量検出用サブ電極21F側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Eから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231J,232Jは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Jとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Jとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231K,232Kは、第2静電容量検出用サブ電極21Fにおける第2静電容量検出用サブ電極21E側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Fから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231K,232Kは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第2方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Kとなり、分離点150から第2方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Kとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231J,231Kは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。第2圧電電圧検出用サブ電極232J,232Kは、第2静電容量検出用サブ電極の幅広部211および端部の幅広部213の角部付近で互いに接続している。
第2圧電電圧検出用サブ電極231L,232Lは、第2静電容量検出用サブ電極21Fにおける第2静電容量検出用サブ電極21Eと反対側の外径形状に沿って、当該第2静電容量検出用サブ電極21Fから離間して形成されている。第2圧電電圧検出用サブ電極231L,232Lは、第2方向に沿った中間点で分離されており、分離点150から第1方向に沿った一方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極231Lとなり、分離点150から第1方向に沿った他方端側が第2圧電電圧検出用サブ電極232Lとなる。
第2圧電電圧検出用サブ電極231H,231I,231J,231K,231Lは、引き回し電極243によってまとめられており、圧電フィルム100の第2方向の一方端部側から外部回路へ接続されている。第2圧電電圧検出用サブ電極232H,232I,232J,232K,232Lは、引き回し電極244によってまとめられており、圧電フィルム100の第2方向の他方端部側から外部回路へ接続されている。
このような構成とすることで、圧電フィルム100に生じる圧電電圧を、第1主面100STに直交する方向から見て圧電フィルム100の中央で直交する2つの分割線で分割される4つの部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4で個別に検出することができる。
第1部分領域Ar1の圧電電圧は、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極131A,131B,131C,131D,131Eと、第2主面100SBの第2圧電電圧検出用サブ電極231A,231B,231C,231D,231Eとの組で検出される。
第2部分領域Ar2の圧電電圧は、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極132A,132B,132C,132D,132Eと、第2主面100SBの第2圧電電圧検出用サブ電極231H,231I,231J,231K,231Lとの組で検出される。
第3部分領域Ar3の圧電電圧は、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極131H,131I,131J,131K,131Lと、第2主面100SBの第2圧電電圧検出用サブ電極232A,232B,232C,232D,232Eとの組で検出される。
第4部分領域Ar4の圧電電圧は、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極132H,132I,132J,132K,132Lと、第2主面100SBの第2圧電電圧検出用サブ電極232H,232I,232J,232K,232Lとの組で検出される。
このような構成からなる部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4を設定することで、各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4は、直交する二辺が固定され、他の二辺が主面に直交する方向に屈曲可能な構造となる。これにより、操作者が操作面(第1主面側)を指で押すと、各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4は、前記直交する二辺のほぼ対角線に沿って双方に引き延ばされる(もしくは縮められる)ように変位する。ここで、上述のように圧電フィルム100の一軸延伸方向と第1方向とが平行であるので、各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4では、このような変位による圧電電圧を、効果的に検出することができる。
そして、これら部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4毎の圧電電圧は、押し込み量によって異なる値となるので、これらの圧電電圧を組み合わせて算術演算することにより、タッチパネル1Aとしての押し込み量を検出することができる。
例えば、第1部分領域Ar1において、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極131A,131B,131C,131D,131Eに正の電位が検出されるとき、第2部分領域Ar2においては、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極132A,132B,132C,132D,132Eに負の電位が検出され、第3部分領域Ar3においては、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極131H,131I,131J,131K,131Lに負の電位が検出され、第4部分領域Ar4においては、第1主面100STの第1圧電電圧検出用サブ電極132H,132I,132J,132K,132Lに正の電位が検出される。この発生電位の符号の関係は押圧位置によらずほぼ一定である。4つの領域の発生電圧を並列の関係に接続するか、直列の関係に接続するかは適宜選択可能で、検知回路の性能や使用環境により使い分ければよい。例えば、発生電荷の量を重視する場合は並列接続するのが好ましく、発生電位の大きさを重視する場合は直列接続すればよい。
以上のように、本実施形態の構成を用いれば、圧電フィルム100の4側辺を固定した態様であっても、タッチ位置とともに押し込み量を検出することができる。
次に、第3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。図11は本発明の第3の実施形態に係るタッチパネル1Bを構成する主機能部10Bの第1主面100STの平面図である。図12は本発明の第3の実施形態に係るタッチパネル1Bを構成する主機能部10Bの第2主面100SBの平面図である。なお、本実施形態のタッチパネル1Bは、第2の実施形態に示したタッチパネル1Aに対して、圧電電圧検出用サブ電極の形状が異なるだけであり、他の構成は同じである。したがって、以下では、第2の実施形態に示したタッチパネル1Aと異なる箇所のみを具体的に説明する。
本実施形態では、圧電フィルム100の第1主面100STにおいては、第2の実施形態における第1圧電電圧検出用サブ電極131Hと第1圧電電圧検出用サブ電極132Hとが接続され、第1の実施形態と同様に、第1方向に沿って延びる第1圧電電圧検出用サブ電極13Hを備える。第2の実施形態における第1圧電電圧検出用サブ電極131Iと第1圧電電圧検出用サブ電極132Iとが接続され、第1の実施形態と同様に、第1方向に沿って延びる第1圧電電圧検出用サブ電極13Iを備える。第2の実施形態における第1圧電電圧検出用サブ電極131Jと第1圧電電圧検出用サブ電極132Jとが接続され、第1の実施形態と同様に、第1方向に沿って延びる第1圧電電圧検出用サブ電極13Jを備える。第2の実施形態における第1圧電電圧検出用サブ電極131Kと第1圧電電圧検出用サブ電極132Kとが接続され、第1の実施形態と同様に、第1方向に沿って延びる第1圧電電圧検出用サブ電極13Kを備える。第2の実施形態における第1圧電電圧検出用サブ電極131Lと第1圧電電圧検出用サブ電極132Lとが接続され、第1の実施形態と同様に、第1方向に沿って延びる第1圧電電圧検出用サブ電極13Lを備える。
第1圧電電圧検出用サブ電極13H,13I,13J,13K,13Lに接続する引き回し電極は形成されていない。
第2主面100SBにおいては、第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Aと第2圧電電圧検出用サブ電極232Aとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Aを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Bと第2圧電電圧検出用サブ電極232Bとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Bを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Cと第2圧電電圧検出用サブ電極232Cとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Cを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Dと第2圧電電圧検出用サブ電極232Dとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Dを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Eと第2圧電電圧検出用サブ電極232Eとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Eを備える。
また、第2主面100SBにおいては、第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Hと第2圧電電圧検出用サブ電極232Hとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Hを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Iと第2圧電電圧検出用サブ電極232Iとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Iを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Jと第2圧電電圧検出用サブ電極232Jとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Jを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Kと第2圧電電圧検出用サブ電極232Kとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Kを備える。第2の実施形態における第2圧電電圧検出用サブ電極231Lと第2圧電電圧検出用サブ電極232Lとが接続され、第1の実施形態と同様に、第2方向に沿って延びる第2圧電電圧検出用サブ電極23Lを備える。
第2圧電電圧検出用サブ電極23A,23B,23C,23D,23E,23H,23I,23J,23K,23Lに接続する引き回し電極は、形成されていない。
このような構成では、第1部分領域Ar1における圧電電圧検出用の電極パターンと、第3部分領域Ar3における圧電電圧検出用の電極パターンとが、第2主面100SB側で接続される。第3部分領域Ar3における圧電電圧検出用の電極パターンと、第4部分領域Ar4における圧電電圧検出用の電極パターンとが、第1主面100ST側で接続される。第4部分領域Ar4における圧電電圧検出用の電極パターンと、第2部分領域Ar2における圧電電圧検出用の電極パターンとが、第2主面100SB側で接続される。
これにより、各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4の圧電電圧検出用の電極パターンが直列接続された構造を実現できる。すなわち、各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4で検出された圧電電圧を順次加算する回路を、検出用の電極と別の引き回し電極を形成することなく、実現することができる。これにより、このような各部分領域Ar1,Ar2,Ar3,Ar4で検出された圧電電圧を順次加算する回路を有するタッチパネルを、より小型に形成することができる。
次に、第4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。図13は本発明の第4の実施形態に係るタッチパネル1Cを構成する主機能部10Cの第1主面100STの平面図である。図14は本発明の第4の実施形態に係るタッチパネル1Cを構成する主機能部10Cの第2主面100SBの平面図である。
本実施形態のタッチパネル1Cは、第3の実施形態に示したタッチパネル1Bに対して、圧電電圧検出用サブ電極の形状と引き出し電極のパターンが異なるだけであり、他の構成は同じである。したがって、以下では、第3の実施形態に示したタッチパネル1Bと異なる箇所のみを具体的に説明する。
圧電フィルム100の第1主面100STにおいて、第1部分領域Ar1に形成された第1圧電電圧検出用サブ電極131A,131B,131C,131D,131Eには引き出し電極が形成されていない。
第1圧電電圧検出用サブ電極13H,13I,13J,13K,13Lは、引き出し電極143によってまとめられており、外部回路へ接続されている。引き出し電極143は、第1主面100STにおける第1方向の第3部分領域Ar3側の端部に形成されている。
この構成に応じて、第1静電容量検出用サブ電極11D,11E,11Fにそれぞれ接続する引き回し電極12D、12E,12Fは、第1主面100STにおける第1方向の第4部分領域Ar4側の端部に形成されている。
圧電フィルム100の第2主面100SBにおいて、第2の実施形態の構成と同様に、第1部分領域Ar1に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極231Aと、第3部分領域Ar3に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極232Aは、分離点150で分離されている。第1部分領域Ar1に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極231Bと、第3部分領域Ar3に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極232Bは、分離点150で分離されている。第1部分領域Ar1に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極231Cと、第3部分領域Ar3に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極232Cは、分離点150で分離されている。第1部分領域Ar1に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極231Dと、第3部分領域Ar3に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極232Dは、分離点150で分離されている。第1部分領域Ar1に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極231Eと、第3部分領域Ar3に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極232Eは、分離点150で分離されている。なお、これらは、第3の実施形態に示したように分離しない構造としてもよい。
このような構成では、第3部分領域Ar3における圧電電圧検出用の電極パターンと、第4部分領域Ar4における圧電電圧検出用の電極パターンとが、第1主面100ST側で接続される。第4部分領域Ar4における圧電電圧検出用の電極パターンと、第2部分領域Ar2における圧電電圧検出用の電極パターンとが、第2主面100SB側で接続される。
これにより、各部分領域Ar2,Ar3,Ar4の圧電電圧検出用の電極パターンが直列接続された構造を実現できる。すなわち、各部分領域Ar2,Ar3,Ar4で検出された電圧を順次加算する回路を、検出用の電極と別の引き回し電極を形成することなく、実現することができる。これにより、このような各部分領域Ar2,Ar3,Ar4で検出された電圧を順次加算する回路を有するタッチパネルを、より小型に形成することができる。
なお、本実施形態の構成では、第1部分領域Ar1での圧電電圧の検出を行うことができないが、第1部分領域Ar1を指等で押した場合、第1部分領域Ar1の変位に応じて、第2、第3、第4部分領域Ar2,Ar3,Ar4も変位する。したがって、第2、第3、第4部分領域Ar2,Ar3,Ar4の圧電電圧を取得すれば、第1部分領域Ar1の圧電電圧を取得できなくても、圧電フィルム100としての押し込み量を検出することが可能である。
また、本実施形態の構成を用いれば、第1主面100STにおいて、第1静電容量検出用サブ電極11A〜11Cに接続する引き回し電極12A〜12Cと、第1静電容量検出用サブ電極11D〜11Fに接続する引き回し電極12D〜12Fと、第1圧電電圧検出用サブ電極132A〜132Eに接続する引き回し電極142と、第1圧電電圧検出用サブ電極13H〜13Lに接続する引き回し電極143とを、それぞれ異なる部分領域に形成できる。このため、各引き回し電極を交差させることなく、外部回路へ接続できる。これにより、引き回し電極の引き回しパターンおよび構造が容易になり、タッチパネルをより容易に製造することができる。
次に、第5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。図15は本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルを構成する主機能部10Dの第1主面100STの平面図である。図16は本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Dの側面図である。図17は本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Dを部分的に拡大した側面断面図である。
上述の各実施形態に示したタッチパネルは、静電容量検出用電極も圧電電圧検出用電極も圧電フィルム100の第1主面100STと第2主面100SBとにそれぞれ対向させて配置する例を示した。本実施形態のタッチパネルでは、圧電電圧検出用電極は、圧電フィルム100の第1主面100STと第2主面100SBとに配置しているが、静電容量検出用電極は、圧電フィルム100の第1主面100ST側にのみ配置される。
圧電フィルム100の第1主面100STには、第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’が形成されている。第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’は、第1方向に延びる長尺状の電極である。第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’は、第2方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。
さらに、圧電フィルム100の第1主面100STには、第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’が配列形成されている。第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’は第1方向に延びる長尺状の電極である。第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’は、第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’における隣り合う第1静電容量検出用サブ電極の間にそれぞれ形成されている。例えば、第1圧電電圧検出用サブ電極13A’は、第1静電容量検出用サブ電極11A’と第1静電容量検出用サブ電極11B’との間に形成されている。同様に、第1圧電電圧検出用サブ電極13B’〜13G’も隣り合う第1静電容量検出用サブ電極の間に形成されている。そして、第1圧電電圧検出用サブ電極13H’は、第1静電容量検出用サブ電極11H’と第1静電容量検出用サブ電極11I’との間に形成されている。
第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’および第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’の表面には、絶縁体である保護層30’が形成されている。
第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’、第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’、保護層30’が形成された圧電フィルム100の第1主面100STには、第2静電容量検出用サブ電極21A’〜21K’が形成されている。第2静電容量検出用サブ電極21A’〜21K’は第2方向に延びる長尺状の電極である。第2静電容量検出用サブ電極21A’〜21K’は、第1方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。
圧電フィルム100の第2主面100SBには、第2圧電電圧検出用電極23’が形成されている。第2圧電電圧検出用電極23’は、第2主面100SBの所定面積を覆う矩形状に形成されている。この際、第2圧電電圧検出用電極23’は、押し込み量を検出する領域のいずれの位置を押されても、圧電電圧が検出できる程度の大きさ、形状で形成されている。
このような構造であっても、上述の各実施形態と同様に、タッチ位置と押し込み量(押圧力)を同時に検出することができる。さらに、薄型で透光性の高いタッチパネルを実現することができる。
次に、第6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。図18は本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Eの側面図である。図19は本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの主機能部10Eを部分的に拡大した側面断面図である。
本実施形態のタッチパネルは、第5の実施形態に示したタッチパネルの主機能部10Dに対して、第1主面100ST側の電極配置構造が異なるものであり、他の構成は、第5の実施形態に係るタッチパネルと同じである。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。
圧電フィルム100の第1主面100STには、第5の実施形態のタッチパネルの主機能部10Dと同様に、第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’、および、第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’が配列形成されている。
第1静電容量検出用サブ電極11A’〜11I’および第1圧電電圧検出用サブ電極13A’〜13H’が形成された、圧電フィルム100の第1主面100STの表面には、略全面に保護層30”が形成されている。
保護層30”の表面(圧電フィルム100と反対側の面)には、第2静電容量検出用サブ電極21A’〜21K’が形成されている。
このような構造であっても、上述の各実施形態と同様に、タッチ位置と押し込み量(押圧力)を同時に検出することができる。薄型で透光性の高いタッチパネルを実現することができる。
なお、上述の第5、第6の実施形態では、長尺状の静電容量検出用サブ電極を用いる例を示したが、上述の第1の実施形態から第4の実施形態に示した幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形状であってもよい。
なお、上述の第1の実施形態から第4の実施形態では、平膜状のPLLAの両主面に、静電容量検出用電極として幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形成でするとともに、圧電電圧検出用電極として静電容量検出用電極よりも細い一定幅の線状で形成する例を示した。しかしながら、圧電フィルムの材料、および各電極パターンおよび電極幅の関係は一例であって、上述の各実施形態の組合せや上述の各実施形態の構成から想到可能な構成であれば、上述の作用効果を得ることができる。
なお、圧電フィルムに関しては、他の圧電素子を用いることも可能であるが、圧電定数、誘電率、焦電性、可撓性等を加味した上で、PLLAであることが非常に好適である。
また、上述の第5、第6の実施形態に示したように、第2圧電電圧検出用電極が矩形の場合には、第2圧電電圧検出用電極の各位置で発生する検出電圧が相殺されるように作用してしまうことがある。この場合、図20に示すように、第2圧電電圧検出用電極を矩形ではない形状にするとよい。図20は、第2圧電電圧検出用電極の形状例を示す図である。図20に示すように、第2圧電電圧検出用電極23”は、第1方向の両端で、且つ、第2方向の中央付近で、第1方向の中央側に凹む形状からなる。このような形状とすることで、検出電圧の相殺を抑制することができる。
これにより、より高感度に圧電電圧を検出することができる。なお、検出利用領域の形状はこれに限るものではなく、第2圧電電圧検出用電極の形状を、検出電圧が相殺されないように適宜設定すればよい。第2圧電電圧検出用電極の形状を、複数の領域、例えば4領域に分け、それぞれの領域に発生する電圧を検出するようにしてもよい。この場合第1圧電電圧検出用電極は各領域共通の電極として用いることができる。
また、上述の実施形態では、投影型で相互キャパシタンス方式によるタッチ位置の検出概念を実現する電極パターンを用いたが、投影型で自己キャパシタンス方式によるタッチ位置の検出概念を実現する電極パターンで、静電容量検出用電極を形成してよい。
1,1A,1B,1C:タッチパネル、
10,10,10B,10C,10D,10E:主機能部、
30,30’,30”,40:保護層、
50:弾性体、
100:圧電フィルム、
100ST:第1主面、100SB:第2主面、
11A,11B,11C,11D,11E,11F,11A’,11B’,11C’,11D’,11E’,11F’,11G’,11H’,11I’:第1静電容量検出用サブ電極、
21A,21B,21C,21D,21E,21F,21A’ ,21B’,21C’,21D’,21E’,21F’,21G’,21H’,21I’,21J’,21K’:第2静電容量検出用サブ電極、
13A,13B,13C,13D,13E,13F,13G,13H,13I,13J,13K,13L,131A,132A,131B,132B,131C,132C,131D,132D,131E,132E,131H,132H,131I,132I,131J,132J,131K,132K,131L,132L,13A’,13B’,13C’,13D’,13E’,13F’,13G’,13H’:第1圧電電圧検出用サブ電極、
23’,23”:第2圧電電圧検出用電極、
23A,23B,23C,23D,23E,23F,23G,23H,23I,23J,23K,23L,231A,232A,231B,232B,231C,232C,231D,232D,231E,232E,231H,232H,231I,232I,231J,232J,231K,232K,231L,232L:第2圧電電圧検出用サブ電極、
12A〜12F,14,22A〜22F,24,141,142,143,144,241,242,243,244:引き回し電極、
111,211:幅広部、
112,212:幅狭部、
113,213:端部用の幅広部、
Ar1:第1部分領域、
Ar2:第2部分領域、
Ar3:第3部分領域、
Ar4:第4部分領域

Claims (13)

  1. 互いに対向する第1主面と第2主面を備えた平膜状の圧電フィルムと、
    該圧電フィルムの前記第1主面側または前記第2主面側の少なくともいずれか一方に配置された、タッチ位置を検出するための静電容量検出用電極と、
    前記圧電フィルムの前記第1主面および前記第2主面に配置された、前記圧電フィルムの押し込み量に応じた圧電電圧を検出する圧電電圧検出用電極を備えた、タッチパネル。
  2. 前記圧電フィルムは、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に記載のタッチパネル。
  3. 前記静電容量検出用電極は、
    前記第1主面および前記第2主面に平行な第1方向に沿って延びる形状からなり、前記第1主面および前記第2主面に平行で且つ前記第1方向に交差する第2方向に間隔を空けて配置された複数の第1静電容量検出用サブ電極と、
    前記第2方向に沿って延びる形状からなり、前記第1方向に間隔を空けて配置された複数の第2静電容量検出用サブ電極と、を備え、
    前記圧電電圧検出用電極は、
    前記第1主面に形成された第1圧電電圧検出用サブ電極と前記第2主面に形成された第2圧電電圧検出用サブ電極とを備え、
    前記第1静電容量検出用サブ電極と前記第1圧電電圧検出用サブ電極とは、同一平面に形成されている、請求項1または請求項2に記載のタッチパネル。
  4. 前記第1圧電電圧検出用サブ電極は、前記複数の第1静電容量検出用サブ電極を構成する個別の第1静電容量検出用サブ電極の間に形成されている、請求項3に記載のタッチパネル。
  5. 前記第1静電容量検出用サブ電極は前記第1主面に形成され、前記第2静電容量検出用サブ電極は前記第2主面に形成されている、請求項3に記載のタッチパネル。
  6. 前記第2圧電電圧検出用サブ電極は、前記複数の第2静電容量検出用サブ電極を構成する個別の第2静電容量検出用サブ電極の間に形成されており、
    第1圧電電圧検出用サブ電極と第2圧電電圧検出用サブ電極とは、前記圧電フィルムを介して略全面に亘り略均一に分布して対向するように形成されている、請求項5に記載のタッチパネル。
  7. 前記複数の第1静電容量検出用サブ電極の表面と、前記第1圧電電圧検出用サブ電極の表面には保護層が形成されており、
    前記保護層を介して、前記複数の第1静電容量検出用サブ電極および前記第1圧電電圧検出用サブ電極の反対側に前記複数の第2静電容量検出用サブ電極が形成されている、請求項3に記載のタッチパネル。
  8. 前記第1静電容量検出用サブ電極および前記第2静電容量検出用サブ電極は、幅広部と幅狭部とが交互に繋がる形状からなり、前記第1静電容量検出用サブ電極の幅狭部と前記第2静電容量検出用サブ電極の幅狭部とが対向するように、形成されている、請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載のタッチパネル。
  9. 前記圧電電圧検出用電極は、前記圧電フィルムの平面を四分割した部分領域毎に個別に形成されている、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のタッチパネル。
  10. 前記圧電電圧検出用電極は、前記部分領域毎に離間して形成されている、請求項9に記載のタッチパネル。
  11. 前記圧電電圧検出用電極は、前記第1主面の第1部分領域の電極と第2部分領域の電極とが離間し、前記第1主面の第3部分領域の電極と前記第4部分領域の電極とが連続し、前記第2主面の前記第1部分領域の電極と前記第3部分領域の電極とが連続し、前記第2主面の前記第2部分領域の電極と前記第4部分領域の電極とが連続するように、形成されている、請求項9に記載のタッチパネル。
  12. 前記第1静電容量検出用サブ電極の幅広部と前記第2静電容量検出用サブ電極の幅広部とが対向せず、かつ前記圧電フィルムの主面と直交方向からみて両幅広部の間に所定幅の隙間ができるように、前記第1静電容量検出用サブ電極および第2静電容量検出用サブ電極が形成されており、
    前記隙間内に前記第1圧電電圧検出用サブ電極と前記第2圧電電圧検出用サブ電極との対向部分が収まるように、前記第1圧電電圧検出用サブ電極および前記第2圧電電圧検出用サブ電極が形成されている、請求項8に記載のタッチパネル。
  13. 前記第1静電容量検出用サブ電極の幅広部と前記第2静電容量検出用サブ電極の幅広部とは、それぞれ第1方向および第2方向に対して略45°の斜辺を持つ略正方形に形成され、
    前記第1圧電電圧検出用サブ電極は、前記第1静電容量検出用サブ電極の幅狭部に沿って第1方向に延びる直線部と、前記第1静電容量検出用サブ電極の幅広部に沿って第1方向に対して略45°傾斜した傾斜部とを有し、
    前記第2圧電電圧検出用サブ電極は、前記第2静電容量検出用サブ電極の幅狭部に沿って第2方向に延びる直線部と、前記第2静電容量検出用サブ電極の幅広部に沿って第2方向に対して略45°傾斜した傾斜部とを有し、
    前記第1圧電電圧検出用サブ電極の傾斜部と前記第2圧電電圧検出用サブ電極の傾斜部とが前記圧電フィルムを間にして対向している、請求項12に記載のタッチパネル。
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