JPWO2018221288A1 - Sensor, touch panel, and electronic device - Google Patents

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Abstract

押圧操作を加える位置による影響を軽減し、屈曲性及び検出感度の高いセンサ、タッチパネル、及び電子機器を提供する。圧電フィルム(20)と、圧電フィルム(20)の第一主面に配置される第一電極(21)と、圧電フィルム(20)の第二主面の少なくとも第一電極(21)と対向する位置に配置される第二電極(22)と、を備え、圧電フィルム(20)はスリット(15)を備え、スリット(15)は第一電極(21)の周囲に設けられる。Provided are a sensor, a touch panel, and an electronic device with reduced flexibility and detection sensitivity that are less affected by the position where a pressing operation is applied. The piezoelectric film (20), the first electrode (21) disposed on the first main surface of the piezoelectric film (20), and at least the first electrode (21) on the second main surface of the piezoelectric film (20) are opposed to each other. A second electrode (22) disposed at a position, the piezoelectric film (20) includes a slit (15), and the slit (15) is provided around the first electrode (21).

Description

本発明の一実施形態は、パネル上での押し位置又は押圧情報を検出するセンサ、これを用いたタッチパネル及び電子機器に関する。   One embodiment of the present invention relates to a sensor that detects a pressing position or pressing information on a panel, a touch panel using the sensor, and an electronic device.

特許文献1には、ポリ乳酸フィルムの第1の主面と第2の主面とに電極が形成されており、第1の主面の電極は、少なくとも4つに電気的に分割された分割電極であるタッチパネルが開示されている。特許文献1に記載のタッチパネルにおいては、ポリ乳酸フィルムに透明電極を設けることにより、透明度を向上させ、位置情報のみではなく押圧情報も同時に得ている。   In Patent Document 1, electrodes are formed on the first main surface and the second main surface of the polylactic acid film, and the electrodes on the first main surface are divided into at least four electrically divided portions. A touch panel that is an electrode is disclosed. In the touch panel described in Patent Document 1, transparency is improved by providing a transparent electrode on a polylactic acid film, and not only position information but also pressing information is obtained at the same time.

国際公開2010/143528号公報International Publication No. 2010/143528

特許文献1に記載のタッチパネルにおいては、ポリ乳酸フィルムからなる圧電フィルムに押圧操作を加えると、圧電フィルムが一枚のフィルム状に形成されているため、圧電フィルム全体が押圧操作の影響を受ける。このため、検出される電荷は、押圧操作を加えた位置以外の圧電フィルムの歪みの影響を受ける可能性がある。したがって、押圧操作を加えた位置などによって、最も大きく歪む向きが異なり、正確な電荷の検出が困難となる場合がある。このため、歪み方が複雑であると精度良く押圧力を検知することが困難となる場合がある。   In the touch panel described in Patent Document 1, when a pressing operation is applied to a piezoelectric film made of a polylactic acid film, the entire piezoelectric film is affected by the pressing operation because the piezoelectric film is formed into a single film. For this reason, the electric charge detected may be influenced by distortion of the piezoelectric film other than the position where the pressing operation is applied. Therefore, depending on the position where the pressing operation is applied, the direction of the largest distortion differs, and accurate charge detection may be difficult. For this reason, when the distortion method is complicated, it may be difficult to accurately detect the pressing force.

そこで、本発明の一実施形態の目的は、押圧操作を加える位置による影響を軽減し、屈曲性及び検出感度の高いセンサ、タッチパネル、及び電子機器を提供することにある。   Therefore, an object of an embodiment of the present invention is to provide a sensor, a touch panel, and an electronic device that reduce the influence of a position where a pressing operation is applied and have high flexibility and detection sensitivity.

本発明の一実施形態に係るセンサは、圧電フィルムと、前記圧電フィルムの第一主面に配置される第一電極と、前記圧電フィルムの第二主面の少なくとも前記第一電極と対向する位置に配置される第二電極と、を備え、前記圧電フィルムはスリットを備え、前記スリットは前記第一電極の周囲に設けられることを特徴とする。   A sensor according to an embodiment of the present invention includes a piezoelectric film, a first electrode disposed on a first main surface of the piezoelectric film, and a position facing at least the first electrode on a second main surface of the piezoelectric film. A second electrode disposed on the piezoelectric film, wherein the piezoelectric film includes a slit, and the slit is provided around the first electrode.

この構成では、圧電フィルムにスリットが設けられているため、圧電フィルムが押圧操作により変形するときに、スリットで区分された領域の影響を受ける。スリットは第一電極の周囲に設けられているため、第一電極の配置された領域は押圧操作を受け付けると、第一電極の周囲に設けられているスリットで区分された領域の形状に従った歪み方をする。これにより、第一電極の配置された領域はいずれの位置が押圧操作を受け付けた場合であっても、同様の歪み方をする。したがって、押圧操作を受け付けた位置による影響を軽減し、検出感度を向上させることができる。また、圧電フィルムにスリットが設けられているため、圧電フィルムの柔軟性が高くなり、屈曲性を高めることができる。   In this configuration, since the piezoelectric film is provided with slits, when the piezoelectric film is deformed by a pressing operation, it is affected by the region divided by the slits. Since the slit is provided around the first electrode, the area where the first electrode is arranged follows the shape of the area divided by the slit provided around the first electrode when a pressing operation is accepted. How to distort. Thereby, the area | region where the 1st electrode is arrange | positioned carries out the same way of distortion even if any position is a case where pressing operation is received. Therefore, it is possible to reduce the influence of the position where the pressing operation is received and improve the detection sensitivity. Moreover, since the slit is provided in the piezoelectric film, the flexibility of the piezoelectric film is increased and the flexibility can be enhanced.

本発明の一実施形態によれば押圧操作を加える位置による影響を軽減し、屈曲性及び検出感度を高めることができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the influence of the position where the pressing operation is applied, and to improve the flexibility and detection sensitivity.

図1(A)は、第一実施形態に係る押圧検知センサ3を備えた電子機器1の斜視図である。図1(B)は、第一実施形態に係る電子機器1をX−Z平面で切断した断面図である。FIG. 1A is a perspective view of an electronic apparatus 1 including a press detection sensor 3 according to the first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view of the electronic device 1 according to the first embodiment cut along an XZ plane. 図2は、第一実施形態に係るセンサ10の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor 10 according to the first embodiment. 図3(A)は、第一実施形態に係るセンサ10の概略断面図である。図3(B)は、第一実施形態に係るセンサ10の平面図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the sensor 10 according to the first embodiment. FIG. 3B is a plan view of the sensor 10 according to the first embodiment. 図4は、第一実施形態に係る圧電フィルム20を説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining the piezoelectric film 20 according to the first embodiment. 図5(A)は、従来技術に係るセンサ101が押圧操作を受けた場合の変形を説明するための図である。図5(B)は、第一実施形態に係るセンサ10が押圧操作を受けた場合の変形を説明するための図である。FIG. 5A is a diagram for explaining a deformation when the sensor 101 according to the related art receives a pressing operation. FIG. 5B is a diagram for explaining a deformation when the sensor 10 according to the first embodiment receives a pressing operation. 図6(A)〜図6(C)は、第一実施形態に係るセンサ10の変形例を説明するための図である。FIG. 6A to FIG. 6C are diagrams for explaining a modification of the sensor 10 according to the first embodiment. 図7(A)は、第二実施形態に係るセンサ110の平面図である。図7(B)は、第二実施形態に係るセンサ110の分解斜視図である。FIG. 7A is a plan view of the sensor 110 according to the second embodiment. FIG. 7B is an exploded perspective view of the sensor 110 according to the second embodiment. 図8は、第二実施形態に係る圧電フィルム120を説明するための図である。FIG. 8 is a view for explaining the piezoelectric film 120 according to the second embodiment. 図9(A)は、タッチパネルの中心に荷重をかけた場合のセンサ110の歪み分布を示す模式図であり、図9(B)はタッチパネルの長辺端近傍かつ長辺の中心に荷重をかけた場合のセンサ110の歪み分布を示す模式図である。FIG. 9A is a schematic diagram showing a strain distribution of the sensor 110 when a load is applied to the center of the touch panel, and FIG. It is a schematic diagram which shows the distortion distribution of the sensor 110 in the case of. 図10(A)〜図10(C)は、第二実施形態に係るセンサ110が押圧操作を受けた場合の出力が0の領域を示した図である。FIGS. 10A to 10C are diagrams illustrating regions in which the output is 0 when the sensor 110 according to the second embodiment receives a pressing operation. 図11は、タッチパネルの歪み方のシミュレーションモデルである。FIG. 11 is a simulation model of how the touch panel is distorted. 図12は、原点からの電極位置と、電極位置にあるずり歪みの大きさをグラフにしたものである。FIG. 12 is a graph showing the electrode position from the origin and the amount of shear distortion at the electrode position.

図1(A)は、第一実施形態に係る押圧検知センサ3を備えた電子機器1の斜視図である。図1(B)は、電子機器1をX−Z平面で切断した断面図である。なお、図1(A)及び図1(B)に示す電子機器1はあくまで一例であり、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。   FIG. 1A is a perspective view of an electronic apparatus 1 including a press detection sensor 3 according to the first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view of the electronic device 1 cut along an XZ plane. Note that the electronic device 1 illustrated in FIGS. 1A and 1B is merely an example, and is not limited thereto, and can be changed as appropriate according to specifications.

図1(A)及び図1(B)に示すように、電子機器1は、上面が開口した略直方体形状の筐体2を備える。電子機器1は、筐体2の上面の開口部に配置された平板状の押圧検知センサ3を備える。押圧検知センサ3は、ユーザが指やペンなどを用いて押圧操作を行う操作面として機能する。押圧検知センサ3は、保護シート4、センサ10、及び検出部6を備える。保護シート4は可撓性を有する素材で形成されている。このため、ユーザが保護シート4に押圧操作を行うと、保護シート4に加えられた歪みはセンサ10に伝わる。検出部6は、筐体2内部に配置され、不図示の配線でセンサ10と接続されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the electronic apparatus 1 includes a substantially rectangular parallelepiped housing 2 having an open top surface. The electronic device 1 includes a flat plate-shaped press detection sensor 3 disposed in an opening on the upper surface of the housing 2. The press detection sensor 3 functions as an operation surface on which a user performs a pressing operation using a finger or a pen. The pressure detection sensor 3 includes a protective sheet 4, a sensor 10, and a detection unit 6. The protective sheet 4 is made of a flexible material. For this reason, when the user performs a pressing operation on the protective sheet 4, the strain applied to the protective sheet 4 is transmitted to the sensor 10. The detection unit 6 is disposed inside the housing 2 and is connected to the sensor 10 via a wiring (not shown).

押圧検知センサ3にユーザが指やペンなどを用いてタッチ操作を行うと、センサ10に圧力が伝わる。このため、センサ10は、押圧検知センサ3で受け付けた操作に応じた電圧を出力する。検出部6は、センサ10が出力する電圧を検出する。なお、検出部6は、筐体2内部であればいずれの位置であっても構わない。以下では、筐体2、すなわち押圧検知センサ3の幅方向(横方向)をX方向とし、長さ方向(縦方向)をY方向とし、厚み方向をZ方向として説明する。   When a user performs a touch operation on the pressure detection sensor 3 using a finger or a pen, pressure is transmitted to the sensor 10. For this reason, the sensor 10 outputs a voltage corresponding to the operation received by the press detection sensor 3. The detection unit 6 detects the voltage output from the sensor 10. The detection unit 6 may be at any position as long as it is inside the housing 2. In the following description, the width direction (lateral direction) of the housing 2, that is, the press detection sensor 3 is defined as the X direction, the length direction (vertical direction) is defined as the Y direction, and the thickness direction is described as the Z direction.

図2は、第一実施形態に係るセンサ10の分解斜視図である。図2においては、樹脂基材や配線は省略されている。図2に示すように、センサ10は、圧電フィルム20、第一電極21、第二電極22、第一粘着部23、及び第二粘着部24を備える。複数の第一電極21は、同一平面上に配置されている。また、複数の第二電極22も同一平面上に配置されている。第一電極21は、圧電フィルム20の第一主面11に配置されている。第二電極22は、第一主面11の裏側である圧電フィルム20の第二主面に配置されている。第一粘着部23は、第一電極21と圧電フィルム20との間に配置され、第一電極21を圧電フィルム20に貼り付けている。第二粘着部24は、第二電極22と圧電フィルム20との間に配置され、第二電極22を圧電フィルム20に貼り付けている。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor 10 according to the first embodiment. In FIG. 2, the resin base material and wiring are omitted. As shown in FIG. 2, the sensor 10 includes a piezoelectric film 20, a first electrode 21, a second electrode 22, a first adhesive portion 23, and a second adhesive portion 24. The plurality of first electrodes 21 are arranged on the same plane. The plurality of second electrodes 22 are also arranged on the same plane. The first electrode 21 is disposed on the first main surface 11 of the piezoelectric film 20. The second electrode 22 is disposed on the second main surface of the piezoelectric film 20 that is the back side of the first main surface 11. The first adhesive portion 23 is disposed between the first electrode 21 and the piezoelectric film 20 and attaches the first electrode 21 to the piezoelectric film 20. The second adhesive portion 24 is disposed between the second electrode 22 and the piezoelectric film 20 and attaches the second electrode 22 to the piezoelectric film 20.

第一電極21及び第二電極22はそれぞれ間を隔てて複数配置されている。第二電極22は圧電フィルム20を介して第一電極21と対向する位置に配置されている。第二電極22は、いわゆるグランド電極である。第一電極21及び第二電極22は、圧電フィルム20から発生した電荷を検出する。第一電極21及び第二電極22はそれぞれ複数配置されていることにより、圧電フィルム20上の必要な箇所の電荷を検出でき、また電極を小さく形成できるためセンサ10の嵩張りを減らすことができる。なお、第一電極21及び第二電極22の圧電フィルム20に対する配置は、適宜使用に応じて変形することができる。例えば、第一電極21及び第二電極22の間の間隔又は、第一電極21及び第二電極22のサイズ、数又は形状等を変化させることが可能である。   A plurality of the first electrodes 21 and the second electrodes 22 are arranged with a gap therebetween. The second electrode 22 is disposed at a position facing the first electrode 21 through the piezoelectric film 20. The second electrode 22 is a so-called ground electrode. The first electrode 21 and the second electrode 22 detect charges generated from the piezoelectric film 20. By arranging a plurality of first electrodes 21 and second electrodes 22, it is possible to detect charges at necessary locations on the piezoelectric film 20 and to reduce the bulk of the sensor 10 because the electrodes can be formed small. . In addition, arrangement | positioning with respect to the piezoelectric film 20 of the 1st electrode 21 and the 2nd electrode 22 can be suitably deform | transformed according to use. For example, the distance between the first electrode 21 and the second electrode 22 or the size, number, or shape of the first electrode 21 and the second electrode 22 can be changed.

センサ10を平面視した時、第二電極22は、上面視で圧電フィルム20と完全に重なるか、圧電フィルム20より面方向内側に位置していると良い。これにより、電極の端部における短絡を抑制できる。なお、第二電極22は少なくとも第一電極21と対向する位置に配置されていればよく、圧電フィルム20全体を覆う一枚の電極であってもよい。これにより、第二電極22は一枚であるため、製造工程が簡易になる。   When the sensor 10 is viewed in plan, the second electrode 22 may be completely overlapped with the piezoelectric film 20 in a top view or may be located on the inner side in the plane direction from the piezoelectric film 20. Thereby, the short circuit in the edge part of an electrode can be suppressed. The second electrode 22 only needs to be disposed at a position facing at least the first electrode 21, and may be a single electrode that covers the entire piezoelectric film 20. Thereby, since the 2nd electrode 22 is one piece, a manufacturing process becomes simple.

図3(A)は、センサ10の概略断面図である。図3(B)は、センサ10の平面図である。図3(B)においては、第一電極21及び圧電フィルム20のみを表し、その他の部材については省略する。   FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the sensor 10. FIG. 3B is a plan view of the sensor 10. In FIG. 3B, only the first electrode 21 and the piezoelectric film 20 are shown, and other members are omitted.

図3(A)に示すように、センサ10は、樹脂基材25及び樹脂基材26を備えていてもよい。これにより第一電極21及び第二電極22が保護され、耐久性が増す。また樹脂基材25及び樹脂基材26のいずれか一方の外側に更に粘着部を設けることにより、保護シート4にセンサ10を貼り付けることができる。   As shown in FIG. 3A, the sensor 10 may include a resin base material 25 and a resin base material 26. Thereby, the 1st electrode 21 and the 2nd electrode 22 are protected, and durability increases. Moreover, the sensor 10 can be affixed on the protective sheet 4 by further providing an adhesive portion on the outer side of one of the resin substrate 25 and the resin substrate 26.

図3(A)及び図3(B)に示すように、圧電フィルム20は複数のスリット15を備える。各スリット15は、それぞれ第一電極21の周囲に設けられている。言い換えると、各スリット15は、第一電極21を取り囲むように形成されている。これにより、圧電フィルム20は、第一電極21毎に各スリット15で区分することができる。また、各スリット15は複数の直線であるため、形成しやすい。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the piezoelectric film 20 includes a plurality of slits 15. Each slit 15 is provided around the first electrode 21. In other words, each slit 15 is formed so as to surround the first electrode 21. Thereby, the piezoelectric film 20 can be divided by the slits 15 for each first electrode 21. Moreover, since each slit 15 is a plurality of straight lines, it is easy to form.

特に押圧検知センサ3を大きく変形させる場合、複数のスリット15で取り囲むように形成された領域は、第一電極21より大きい方が好ましい。すなわち、平面視で複数のスリット15で取り囲むように形成された領域の端部は、第一電極21の端部よりも外側であるように構成されることが好ましい。仮に、第一電極21及びスリット15で取り囲むように形成された領域の面積が同じ(平面視で重なっている)場合、第一電極21及びスリット15の歪みにより、僅かながら第一電極21及びスリット15の位置関係が干渉する可能性が生じる。押圧検知センサ3を押下する際に、僅かながらスリット15が拡大し空隙が広がると、第一電極21直下の圧電フィルム20の面積が減少する。これにより、本来検知されるはずの電荷が十分に検出されないおそれがある。これに対して、複数のスリット15で取り囲むように形成された領域が第一電極21より大きい場合は、第一電極21及びスリット15の位置関係が干渉することなく、適正な電荷が検出される。   In particular, when the pressure detection sensor 3 is greatly deformed, the area formed so as to be surrounded by the plurality of slits 15 is preferably larger than the first electrode 21. That is, it is preferable that the end portion of the region formed so as to be surrounded by the plurality of slits 15 in plan view is outside the end portion of the first electrode 21. If the areas of the regions formed so as to be surrounded by the first electrode 21 and the slit 15 are the same (overlapping in plan view), the first electrode 21 and the slit are slightly caused by distortion of the first electrode 21 and the slit 15. There is a possibility that the 15 positional relationships interfere with each other. When the press detection sensor 3 is pressed, if the slit 15 is slightly enlarged and the gap is widened, the area of the piezoelectric film 20 immediately below the first electrode 21 is reduced. As a result, there is a possibility that charges that should be detected are not sufficiently detected. On the other hand, when the region formed so as to be surrounded by the plurality of slits 15 is larger than the first electrode 21, a proper charge is detected without the positional relationship between the first electrode 21 and the slit 15 interfering. .

スリット15で第一電極21毎に区分された領域は、矩形に形成されている。スリット15で区分された領域は、短手方向と長手方向を有する。短手方向はX方向に沿った方向であり、長手方向はY方向に沿った方向である。圧電フィルム20が歪む時、圧電フィルム20は長手方向の影響を受け易い。すなわち、圧電フィルム20は長手方向であるY方向に沿って曲がり易い。これにより、ユーザが押圧検知センサ3に押圧操作を加えると、圧電フィルム20はそれぞれの第一電極21毎にスリット15で区分された領域の形状に従った歪み方をする。第一電極21の配置された領域はいずれの位置が押圧操作を受け付けた場合であっても、同様の歪み方をする。スリット15を形成することによって、実質的に圧電フィルム20のアスペクト比を調整することができる。このため、圧電フィルム20の歪み方を調整することにより、検出したい電荷と逆の電荷が発生するエリアを減らすことで検出感度を向上させることができる。したがって、押圧操作を受け付けた位置による影響を軽減し、検出感度を向上させることができる。   The region divided for each first electrode 21 by the slit 15 is formed in a rectangular shape. The region divided by the slit 15 has a short side direction and a long side direction. The short side direction is a direction along the X direction, and the long side direction is a direction along the Y direction. When the piezoelectric film 20 is distorted, the piezoelectric film 20 is easily affected by the longitudinal direction. That is, the piezoelectric film 20 is easy to bend along the Y direction which is the longitudinal direction. Thus, when the user applies a pressing operation to the pressing detection sensor 3, the piezoelectric film 20 is distorted according to the shape of the region divided by the slit 15 for each first electrode 21. The region in which the first electrode 21 is arranged has the same distortion regardless of which position receives the pressing operation. By forming the slit 15, the aspect ratio of the piezoelectric film 20 can be substantially adjusted. For this reason, by adjusting how the piezoelectric film 20 is distorted, the detection sensitivity can be improved by reducing the area where the charge opposite to the charge to be detected is generated. Therefore, it is possible to reduce the influence due to the position where the pressing operation is received and improve the detection sensitivity.

図4は、第一実施形態に係る圧電フィルム20を説明するための図である。図4は、圧電フィルム20を平面視した図である。   FIG. 4 is a view for explaining the piezoelectric film 20 according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view of the piezoelectric film 20.

図4に示すように、圧電フィルム20はキラル高分子から形成されるフィルムであってもよい。キラル高分子として、第一実施形態では、ポリ乳酸(PLA)、特にL型ポリ乳酸(PLLA)を用いている。キラル高分子からなるPLLAは、主鎖が螺旋構造を有する。PLLAは、一軸延伸されて分子が配向すると圧電性を有する。そして、一軸延伸されたPLLAは、圧電フィルム20の平板面が押圧されることにより、電圧を発生する。この際、発生する電圧量は、押圧量により平板面が当該平板面に直交する方向へ変位する変位量に依存する。   As shown in FIG. 4, the piezoelectric film 20 may be a film formed from a chiral polymer. In the first embodiment, polylactic acid (PLA), particularly L-type polylactic acid (PLLA) is used as the chiral polymer. PLLA made of a chiral polymer has a main chain with a helical structure. PLLA has piezoelectricity when uniaxially stretched and molecules are oriented. The uniaxially stretched PLLA generates a voltage when the flat plate surface of the piezoelectric film 20 is pressed. At this time, the amount of voltage generated depends on the amount of displacement by which the flat plate surface is displaced in the direction perpendicular to the flat plate surface by the pressing amount.

第一実施形態では、圧電フィルム20(PLLA)の一軸延伸方向は、図4の矢印に示すように、Y方向及びZ方向に対して45度の角度を成す方向としている。この45度には、例えば45度±10度程度を含む角度を含む。これにより、圧電フィルム20が押圧されることにより電圧が発生する。   In the first embodiment, the uniaxial stretching direction of the piezoelectric film 20 (PLLA) is a direction that forms an angle of 45 degrees with respect to the Y direction and the Z direction, as indicated by arrows in FIG. The 45 degrees includes an angle including about 45 degrees ± 10 degrees, for example. Thereby, a voltage is generated when the piezoelectric film 20 is pressed.

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又は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。焦電性がないため、ユーザの指の温度や摩擦熱による影響が生じず、押圧検知センサ3を薄く形成することができる。更に、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。したがって、周囲環境に影響されることなく、押圧による変位を高感度に検出することができる。   PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation treatment such as stretching, and does not need to be subjected to poling treatment unlike other polymers such as PVDF and piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF or PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there. For this reason, the pyroelectricity generated in other ferroelectric piezoelectric materials does not occur in PLLA. Since there is no pyroelectricity, the influence of the temperature of the user's finger or frictional heat does not occur, and the press detection sensor 3 can be formed thin. Further, PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be remarkably reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time. Therefore, it is possible to detect displacement due to pressing with high sensitivity without being affected by the surrounding environment.

なお、圧電フィルム20は、PLLAに代えて、ポーリング処理を行ったPVDF又はPZT等のようなイオンが分極した強誘電体から形成されるフィルムからなるものであってもよい。   The piezoelectric film 20 may be made of a film made of a ferroelectric material in which ions are polarized, such as PVDF or PZT subjected to poling treatment, instead of PLLA.

圧電フィルム20の両主面に形成されている第一電極21及び第二電極22は、アルミニウムや銅等の金属系の電極を用いることができる。また電極に透明性が求められる場合、第一電極21及び第二電極22は、ITOやPEDOTなどの透明性の高い材料を用いることができる。このような第一電極21及び第二電極22を設けることで、圧電フィルム20が発生する電荷を電圧として取得でき、押圧量に応じた電圧値の押圧量検出信号を外部へ出力することができる。   As the first electrode 21 and the second electrode 22 formed on both main surfaces of the piezoelectric film 20, metal electrodes such as aluminum and copper can be used. When the electrode is required to be transparent, the first electrode 21 and the second electrode 22 can be made of a highly transparent material such as ITO or PEDOT. By providing the first electrode 21 and the second electrode 22 as described above, the charge generated by the piezoelectric film 20 can be acquired as a voltage, and a pressing amount detection signal having a voltage value corresponding to the pressing amount can be output to the outside. .

次に、センサ10が押圧操作を受けたときの圧電フィルム20の変形について説明する。図5(A)は、従来技術に係るセンサ101が押圧操作を受けた場合の変形を説明するための図である。図5(B)は、センサ10が押圧操作を受けた場合の変形を説明するための図である。図5(A)及び図5(B)においては、圧電フィルム20、第一粘着部23、及び第二粘着部24にみが表されており、その他の部材については省略する。   Next, deformation of the piezoelectric film 20 when the sensor 10 receives a pressing operation will be described. FIG. 5A is a diagram for explaining a deformation when the sensor 101 according to the related art receives a pressing operation. FIG. 5B is a diagram for explaining a deformation when the sensor 10 receives a pressing operation. 5A and 5B, only the piezoelectric film 20, the first adhesive portion 23, and the second adhesive portion 24 are shown, and the other members are omitted.

図5(A)に示すように、従来技術に係るセンサ101の圧電フィルム20は、スリット15がなくX方向に連続している。この構成では、図5(A)の矢印902に示される向き、すなわち−Z方向にセンサ101が押圧操作を受けると、圧電フィルム20、第一粘着部23、及び第二粘着部24はそれぞれ−Z方向に歪む。圧電フィルム20はX方向に連続しているため、圧電フィルム20全体として歪む。このため、押圧操作を受けた中心付近以外の領域の影響を受ける。圧電フィルム20は引張応力の影響を受け、全体として屈曲性が低下する。このように、従来技術に係るセンサ101では、押圧操作を受けた時の検出精度が低下する場合がある。   As shown in FIG. 5A, the piezoelectric film 20 of the sensor 101 according to the prior art has no slit 15 and is continuous in the X direction. In this configuration, when the sensor 101 receives a pressing operation in the direction indicated by the arrow 902 in FIG. 5A, that is, in the −Z direction, the piezoelectric film 20, the first adhesive portion 23, and the second adhesive portion 24 are each − Distorted in the Z direction. Since the piezoelectric film 20 is continuous in the X direction, the entire piezoelectric film 20 is distorted. For this reason, it is influenced by a region other than the vicinity of the center that has undergone the pressing operation. The piezoelectric film 20 is affected by tensile stress, and the flexibility as a whole decreases. As described above, in the sensor 101 according to the related art, the detection accuracy when a pressing operation is received may decrease.

これに対して、図5(B)に示すように、センサ10の圧電フィルム20は、スリット15が設けられている。圧電フィルム20は、スリット15によりX方向に、圧電フィルム201、圧電フィルム202、及び圧電フィルム203の領域に区分されている。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, the piezoelectric film 20 of the sensor 10 is provided with a slit 15. The piezoelectric film 20 is divided into regions of a piezoelectric film 201, a piezoelectric film 202, and a piezoelectric film 203 in the X direction by the slit 15.

図5(B)の矢印902に示される向き、すなわち−Z方向にセンサ10が押圧操作を受けると、圧電フィルム20、第一粘着部23、及び第二粘着部24はそれぞれ−Z方向に歪む。圧電フィルム20は、スリット15で区分されているため、区分されたそれぞれの領域毎に−Z方向に歪む。圧電フィルム201、圧電フィルム202、及び圧電フィルム203は、それぞれスリット15側の端部が自由に動くことができる。このため、圧電フィルム20は全体として、曲がり易く柔軟性に富む。したがって、センサ10を屈曲させる際の自由度を高くすることができる。例えば、センサ10をフレキシブルな操作を行う電子機器等に用いた場合でも、それぞれの電極毎に圧電フィルム20を歪ませることができるため、押圧操作を受けた箇所及び検出精度を高めることが可能となる。   When the sensor 10 receives a pressing operation in the direction indicated by the arrow 902 in FIG. 5B, that is, in the −Z direction, the piezoelectric film 20, the first adhesive portion 23, and the second adhesive portion 24 are each distorted in the −Z direction. . Since the piezoelectric film 20 is divided by the slit 15, the piezoelectric film 20 is distorted in the −Z direction for each divided area. The piezoelectric film 201, the piezoelectric film 202, and the piezoelectric film 203 can move freely at the end on the slit 15 side. For this reason, the piezoelectric film 20 as a whole is easily bent and rich in flexibility. Therefore, the degree of freedom when bending the sensor 10 can be increased. For example, even when the sensor 10 is used for an electronic device or the like that performs a flexible operation, the piezoelectric film 20 can be distorted for each electrode. Become.

図6(A)〜図6(C)は、第一実施形態に係るセンサの変形例1〜3を説明するための図である。図6(A)〜図6(C)においては、第一電極21及び圧電フィルム20のみを表し、その他の部材については省略する。なお、変形例1〜3の説明において、センサ10と異なる構成についてのみ説明し、その他については省略する。   FIGS. 6A to 6C are views for explaining modifications 1 to 3 of the sensor according to the first embodiment. 6 (A) to 6 (C), only the first electrode 21 and the piezoelectric film 20 are shown, and the other members are omitted. In the description of the first to third modifications, only the configuration different from that of the sensor 10 will be described, and the rest will be omitted.

図6(A)に示すように、変形例1に係るセンサ70においては、圧電フィルム20はスリット151を備える。スリット151はそれぞれの第一電極21の周囲三方向を囲むように連続的に形成されている。これにより同じ列の第一電極21の周りを囲むスリット151は一工程で形成することができるため、製造工程が容易となる。   As shown in FIG. 6A, in the sensor 70 according to the first modification, the piezoelectric film 20 includes a slit 151. The slits 151 are continuously formed so as to surround the three directions around each first electrode 21. As a result, the slits 151 surrounding the first electrodes 21 in the same row can be formed in one step, which facilitates the manufacturing process.

センサ70においては、各スリット151によって区分された第一電極21毎の領域R1は、図6(A)に示す斜線で示す領域のように概ね矩形である。領域R1は、Y方向が長手方向であり、X方向が短手方向である。このため、第一電極21が押圧操作を受け付けると、各スリット151によって区分された圧電フィルム20の領域は、Y方向の影響を受け易い。これにより、センサ70は、センサ10と同様の効果を得られる。   In the sensor 70, the region R1 for each first electrode 21 divided by the respective slits 151 is generally rectangular like the region indicated by the oblique lines shown in FIG. In the region R1, the Y direction is the long direction, and the X direction is the short direction. For this reason, when the first electrode 21 receives the pressing operation, the region of the piezoelectric film 20 divided by each slit 151 is easily affected by the Y direction. Thereby, the sensor 70 can obtain the same effect as the sensor 10.

図6(B)に示すように、変形例2に係るセンサ71においては、圧電フィルム20はスリット152を備える。スリット152はそれぞれの第一電極21の周囲二方向を囲むように複数形成されている。これにより個々のスリット152の形状は簡単な構成であるため必要な箇所にスリット152を形成し易くなる。   As shown in FIG. 6B, in the sensor 71 according to the second modification, the piezoelectric film 20 includes a slit 152. A plurality of slits 152 are formed so as to surround two directions around each first electrode 21. Thereby, since the shape of each slit 152 is a simple structure, it becomes easy to form the slit 152 in a required location.

センサ71においては、各スリット152によって区分された第一電極21毎の領域R2は、領域R1と同様、図6(B)に示す斜線で示す領域のように概ね矩形である。このため、センサ71は、センサ10と同様の効果を得られる。   In the sensor 71, the region R2 for each first electrode 21 divided by the respective slits 152 is substantially rectangular like the region indicated by the oblique lines shown in FIG. 6B, similarly to the region R1. For this reason, the sensor 71 can obtain the same effect as the sensor 10.

図6(C)に示すように、変形例3に係るセンサ72においては、圧電フィルム20はスリット153を備える。スリット153はそれぞれの第一電極21の周囲三方向を囲むように連続的に形成されている。スリット153は、スリット151と比べると、圧電フィルム20の端まで形成されていない。このため製造時に圧電フィルム20が細かい領域に分断されないために取り扱いが容易となる。   As shown in FIG. 6C, in the sensor 72 according to the modification 3, the piezoelectric film 20 includes a slit 153. The slits 153 are continuously formed so as to surround three directions around each first electrode 21. The slit 153 is not formed to the end of the piezoelectric film 20 as compared with the slit 151. For this reason, since the piezoelectric film 20 is not divided | segmented into a fine area | region at the time of manufacture, handling becomes easy.

センサ72においては、各スリット153によって区分された第一電極21毎の領域R3は、領域R1と同様、図6(C)に示す斜線で示す領域のように概ね矩形である。領域R3は、X方向が長手方向であり、Y方向が短手方向である。このため、第一電極21が押圧操作を受け付けると、各スリット151によって区分された圧電フィルム20の領域は、X方向の影響を受け易い。これにより、センサ72は、センサ10と同様の効果を得られる。   In the sensor 72, the region R3 for each first electrode 21 divided by the respective slits 153 is substantially rectangular like the region indicated by the oblique lines shown in FIG. In the region R3, the X direction is the longitudinal direction and the Y direction is the short direction. For this reason, when the first electrode 21 receives the pressing operation, the region of the piezoelectric film 20 divided by each slit 151 is easily affected by the X direction. Thereby, the sensor 72 can obtain the same effect as the sensor 10.

以下、第二実施形態に係るタッチパネルについて説明する。図7(A)は、第二実施形態に係る押圧検知センサの平面図である。図7(B)は、第一実施形態に係る押圧検知センサの分解斜視図である。第二実施形態に係るタッチパネルにおいては、第一実施形態に係るセンサ10と構成が異なる点についてのみ説明をする。なお、図7(A)においては電極を破線で表す。   Hereinafter, the touch panel according to the second embodiment will be described. FIG. 7A is a plan view of a pressure detection sensor according to the second embodiment. FIG. 7B is an exploded perspective view of the press detection sensor according to the first embodiment. In the touch panel according to the second embodiment, only the difference in configuration from the sensor 10 according to the first embodiment will be described. In FIG. 7A, the electrodes are indicated by broken lines.

図7(A)及び図7(B)に示すように、第二実施形態に係るタッチパネルはセンサ110を備える。センサ110は、第一電極121、第二電極122、及び圧電フィルム120を備える。圧電フィルム120はスリットを有さなくてもよい。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the touch panel according to the second embodiment includes a sensor 110. The sensor 110 includes a first electrode 121, a second electrode 122, and a piezoelectric film 120. The piezoelectric film 120 may not have a slit.

第一電極121及び第二電極122は、それぞれ対として複数形成されている。すなわち、本実施形態においては、センサ110は、第一電極121及び第二電極122からなる第一電極対61,63及び第二電極対62,64を備える。以下、詳細に説明するが、センサ110が電極対を複数備えることにより、複数個所の押圧荷重について算出することができる。第一電極121は、圧電フィルム120の第一主面11に配置されている。第二電極122は、第一主面11の裏側である圧電フィルム120の第二主面に配置されている。   A plurality of first electrodes 121 and second electrodes 122 are formed in pairs. That is, in the present embodiment, the sensor 110 includes a first electrode pair 61 and 63 and a second electrode pair 62 and 64 each including a first electrode 121 and a second electrode 122. Hereinafter, although described in detail, the sensor 110 includes a plurality of electrode pairs, so that the pressing loads at a plurality of locations can be calculated. The first electrode 121 is disposed on the first main surface 11 of the piezoelectric film 120. The second electrode 122 is disposed on the second main surface of the piezoelectric film 120 that is the back side of the first main surface 11.

図8は、第二実施形態に係る圧電フィルム120を説明するための図であり、圧電フィルム120を平面視した図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the piezoelectric film 120 according to the second embodiment, and is a diagram in which the piezoelectric film 120 is viewed in plan.

図8に示すように、第二実施形態では、圧電フィルム120(PLLA)の一軸延伸方向は、図8の矢印902に示すように、Y方向に対して90度の角度を成す方向としている。なお、Y方向に対して0度の角度を成す方向であっても同様の効果が得られる。この90度又は0度には、±10度程度を含む角度を含む。   As shown in FIG. 8, in the second embodiment, the uniaxial stretching direction of the piezoelectric film 120 (PLLA) is a direction that forms an angle of 90 degrees with respect to the Y direction, as indicated by an arrow 902 in FIG. A similar effect can be obtained even in a direction that forms an angle of 0 degrees with respect to the Y direction. The 90 degrees or 0 degrees includes an angle including about ± 10 degrees.

図7(A)に示すように、第一電極対61,63及び第二電極対62,64は、センサ110の中心から対称の位置に配置されていることが好ましく、更に、第一電極対61,63及び第二電極対62,64は、センサ110の隅に配置されることがより好ましい。これにより、第一電極対61,63及び第二電極対62,64の対からの出力が検知し易くなる。これに対して、第一電極対61,63又は第二電極対62,64をセンサ110の中心に配置すると、出力が0に近くなる。このため、出力が正確に読み取り難くなる。以下、センサ110の検出について説明する。   As shown in FIG. 7A, the first electrode pair 61, 63 and the second electrode pair 62, 64 are preferably arranged at symmetrical positions from the center of the sensor 110. Furthermore, the first electrode pair 61, 63 and the second electrode pair 62, 64 are more preferably arranged at the corners of the sensor 110. Thereby, it becomes easy to detect the output from the pair of the first electrode pair 61, 63 and the second electrode pair 62, 64. On the other hand, when the first electrode pair 61, 63 or the second electrode pair 62, 64 is arranged at the center of the sensor 110, the output becomes close to zero. This makes it difficult to read the output accurately. Hereinafter, detection of the sensor 110 will be described.

図9(A)は、タッチパネルの中心に荷重をかけた場合の第二実施形態に係るセンサ110の歪み分布を示す模式図であり、図9(B)はタッチパネルの長辺端近傍かつ長辺の中心に荷重をかけた場合のセンサ110の歪み分布を示す模式図である。図10(A)及び図10(B)は、センサ110の一点が押圧操作を受けた場合の出力が0の領域を示した図である。図10(C)は、センサ110の二点が押圧操作を受けた場合の出力が0の領域を示した図である。   FIG. 9A is a schematic diagram showing a strain distribution of the sensor 110 according to the second embodiment when a load is applied to the center of the touch panel, and FIG. It is a schematic diagram which shows the distortion distribution of the sensor 110 at the time of applying a load to the center. FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a region where the output is 0 when one point of the sensor 110 receives a pressing operation. FIG. 10C is a diagram illustrating a region where the output is 0 when two points of the sensor 110 are subjected to a pressing operation.

図9(A)及び図9(B)に示すように、センサ110の歪みの方向は、荷重をかけている点に向かって伸びている。センサ110の隅部の変形においては、中央に荷重をかけた場合、端に荷重をかけた場合も同様に概ね斜め45度方向に歪む。ここで、センサ110の隅部の変形の仕方について説明する。センサ110の隅部の角を挟む2辺の近傍では、センサ110は固定辺に近いため、Z方向(紙面に対して垂直方向)へ変位し難い。一方で、対向するセンサ110の2辺の中央付近は、着目しているセンサ110の隅から固定辺までの距離が長いため、Z方向に強く拘束されていない。例えば、図9(B)に示す押下点P2に荷重をかけた場合、X方向に沿う上下の二辺から押下点P2は遠いため、押下点P2はZ方向に変形し易い。すなわち、センサ110の隅部を局所的に見た場合、センサ110は、角を挟む2辺のみが固定されている構造に近似することができる。このような構造物は、角から伸びる対角線上において最も変位しやすい。また、センサ110の対角線上は固定辺に対して略45度方向に歪みが生じる。センサ110の対角線上における歪み方は、センサ110の対角線上のどこを押下しても同じである。よって、中央に荷重をかけた場合又は、端に荷重をかけた場合、センサ110の端部は概ね斜め45度方向に歪む。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the direction of distortion of the sensor 110 extends toward the point where the load is applied. In the deformation of the corners of the sensor 110, when a load is applied to the center, and when a load is applied to the end, the deformation is also substantially in the direction of 45 degrees obliquely. Here, how to deform the corners of the sensor 110 will be described. In the vicinity of the two sides sandwiching the corners of the corners of the sensor 110, the sensor 110 is close to the fixed side, and thus is difficult to be displaced in the Z direction (the direction perpendicular to the paper surface). On the other hand, the vicinity of the center of the two sides of the opposing sensor 110 is not strongly restrained in the Z direction because the distance from the corner of the sensor 110 of interest to the fixed side is long. For example, when a load is applied to the pressing point P2 shown in FIG. 9B, since the pressing point P2 is far from the upper and lower sides along the X direction, the pressing point P2 is easily deformed in the Z direction. That is, when the corner portion of the sensor 110 is viewed locally, the sensor 110 can be approximated to a structure in which only two sides sandwiching the corner are fixed. Such a structure is most easily displaced on a diagonal line extending from the corner. Further, on the diagonal line of the sensor 110, distortion occurs in a direction of approximately 45 degrees with respect to the fixed side. The method of distortion of the sensor 110 on the diagonal line is the same regardless of where the sensor 110 is pressed on the diagonal line. Therefore, when a load is applied to the center or when a load is applied to the end, the end of the sensor 110 is generally distorted in a 45-degree oblique direction.

キラル高分子である圧電フィルム(PLLA)は、高分子の配向方向に対して、ずり応力により圧電効果が発生する。このため、センサ110における圧電フィルムの隅部からは、荷重をかけた位置によらず、圧電効果が得られる。従って、圧電フィルムの配向方向をY軸に対して0度又は90度とし、隅部に電極対を配置することで、タッチパネルの主面にかかる荷重を検知することができる。このとき、タッチパネルのどの位置を押下しても、隅部においてずり応力を生じるため、どこを押しても安定して出力を得られるセンサとなる。   A piezoelectric film (PLLA), which is a chiral polymer, generates a piezoelectric effect due to shear stress in the orientation direction of the polymer. For this reason, the piezoelectric effect is obtained from the corner of the piezoelectric film in the sensor 110 regardless of the position where the load is applied. Therefore, the load applied to the main surface of the touch panel can be detected by setting the orientation direction of the piezoelectric film to 0 or 90 degrees with respect to the Y-axis and arranging the electrode pair at the corner. At this time, no matter which position on the touch panel is pressed, a shear stress is generated at the corner, so that the sensor can stably obtain an output regardless of where it is pressed.

次に、電極対の配置について説明を行う。センサ110の隅部は、図9に示すように、斜め方向の歪みが発生する。隅部の歪みの方向は、左右あるいは上下で逆となる。つまり、左右の隅部、あるいは上下の隅部の間には、歪み方向が0度あるいは90度となる箇所が必ず存在する。歪みが0度あるは90度となる箇所は押圧箇所に依存する。   Next, the arrangement of electrode pairs will be described. As shown in FIG. 9, the corner of the sensor 110 is distorted in an oblique direction. The direction of distortion at the corners is reversed left and right or up and down. That is, there is always a portion where the distortion direction is 0 degree or 90 degrees between the left and right corners or the upper and lower corners. The part where the distortion is 0 degree or 90 degrees depends on the pressed part.

例えば、タッチパネル中央に荷重をかけた場合(押下点P1を押下した場合)、図9(A)に示すように、押下点P1を中心に歪みは上下、左右で対称となる。よって、歪み方向が0度あるいは90度となる箇所は、図10(A)の押下点P1に示した押下点からX軸、Y軸に垂直に延びた十字の領域A1となる。タッチパネル長辺端中心部に荷重をかけた場合(押下点P2を押下した場合)、図9(B)に示すように、歪みの向きは隅部では概ね45度であり、隅部から離れるに従って、徐々に歪みの向きが押下点P2に向かうような分布となる。よって、歪み方が0度あるいは90度となる箇所は、図10(B)の領域A2に示すようになる。   For example, when a load is applied to the center of the touch panel (when the pressing point P1 is pressed), as shown in FIG. 9A, the distortion is symmetrical vertically and horizontally around the pressing point P1. Therefore, the portion where the distortion direction is 0 degree or 90 degrees is a cross area A1 extending perpendicularly to the X axis and the Y axis from the depression point indicated by the depression point P1 in FIG. When a load is applied to the center of the long side edge of the touch panel (when the pressing point P2 is pressed), as shown in FIG. The distribution is such that the direction of distortion gradually goes to the pressing point P2. Therefore, a portion where the distortion is 0 degree or 90 degrees is as shown in a region A2 in FIG.

従って、押下位置によって、配向方向を0度あるいは90度にした圧電フィルムにずり応力が加えられることなく、圧電効果が得られない箇所が存在する。このため、タッチパネルのどこを押下してもセンサ出力のゼロ点が生じないように電極対の配置を最適化する必要がある。以下、電極対の配置の最適化について説明する。   Accordingly, there is a portion where the piezoelectric effect cannot be obtained without applying shear stress to the piezoelectric film whose orientation direction is set to 0 degree or 90 degrees depending on the pressed position. For this reason, it is necessary to optimize the arrangement of the electrode pairs so that the zero point of the sensor output does not occur no matter where the touch panel is pressed. Hereinafter, optimization of the arrangement of the electrode pairs will be described.

電極対の配置の最適な位置を求めるため、タッチパネルを模擬した100mm×100mmの平板での歪み方を、有限要素法を用いた応力解析でシミュレーションした。   In order to obtain the optimal position of the electrode pair arrangement, the strain on a 100 mm × 100 mm flat plate simulating a touch panel was simulated by stress analysis using a finite element method.

図11は、タッチパネルの歪み方のシミュレーションモデルである。タッチパネルは100mm×100mmの平板で、平板の四辺は、Z軸方向の変位をゼロとした。また、平板の主面に−Z軸方向に1Nの力を加える条件としてシミュレーションした。   FIG. 11 is a simulation model of how the touch panel is distorted. The touch panel was a 100 mm × 100 mm flat plate, and the four sides of the flat plate had zero displacement in the Z-axis direction. Further, the simulation was performed under the condition that a force of 1 N is applied to the main surface of the flat plate in the −Z-axis direction.

図12は、電極対の大きさを5mm×5mmとした場合の、原点からの電極位置と、電極位置にあるずり歪みの大きさをグラフにしたものである。電極の位置は対角線上を移動させ、X軸、Y軸上の位置は同じであるため、電極位置をX軸上の位置で示す。押下位置は、同じく対角線上の、X,Y=30mm、又はX,Y=40mmの位置でそれぞれシミュレーションした。   FIG. 12 is a graph showing the electrode position from the origin and the amount of shear distortion at the electrode position when the size of the electrode pair is 5 mm × 5 mm. The position of the electrode is moved on a diagonal line, and the position on the X-axis and the Y-axis is the same, so the electrode position is indicated by a position on the X-axis. Similarly, the pressed position was simulated at a position of X, Y = 30 mm or X, Y = 40 mm on the diagonal line.

シミュレーションの結果、図12に示すように、X,Y=30mmを押下した場合、電極をX,Y=30mmに配置すると、ずり歪みは小さくなるが、出力はゼロではない。一方、X,Y=40mmを押下した場合、電極をX,Y=40mmに配置すると、ずり歪みは1/10以上小さくなり、アンプ回路のダイナミックレンジの設計が難しくなる。このことから、電極は、100mm幅の辺に対して30mmより内側、つまり辺の長さの30%より内側に配置するのが好ましい。   As a result of the simulation, as shown in FIG. 12, when X, Y = 30 mm is pressed, if the electrodes are arranged at X, Y = 30 mm, the shear distortion is reduced, but the output is not zero. On the other hand, when X, Y = 40 mm is pressed, if the electrodes are arranged at X, Y = 40 mm, the shear distortion is reduced by 1/10 or more, making it difficult to design the dynamic range of the amplifier circuit. For this reason, the electrode is preferably arranged on the inner side of 30 mm with respect to the side having a width of 100 mm, that is, on the inner side of 30% of the length of the side.

次に、電極対を複数設けた場合に、複数個所の押圧を検知する原理について説明する。説明の便宜上、押下点を2点、電極対を2つとして説明する。図10(C)は、2点の荷重と2つの第一電極対61,63及び第二電極対62,64の位置を示している。第一電極対61,63及び第二電極対62,64は、それぞれタッチパネルの中心に点対称な位置で、隅部に配置している。   Next, the principle of detecting pressing at a plurality of locations when a plurality of electrode pairs are provided will be described. For convenience of explanation, it is assumed that there are two pressed points and two electrode pairs. FIG. 10C shows the load at two points and the positions of the two first electrode pairs 61 and 63 and the second electrode pairs 62 and 64. The first electrode pair 61, 63 and the second electrode pair 62, 64 are arranged at the corners at positions that are point-symmetric with respect to the center of the touch panel.

1点目の押下点P3にかかる荷重を固定して2点目の押下点P4にかかる荷重を変動させた場合、隅部の圧電フィルムにかかるずり歪みは、2点目の押下点P4にかかる荷重に応じた歪みとなる。同様に、2点目の押下点P4にかかる荷重を固定して1点目の押下点P3にかかる荷重を変動させた場合、隅部の圧電フィルムにかかるずり歪みは、1点目の押下点P3にかかる荷重に応じた歪みとなる。   When the load applied to the first pressing point P3 is fixed and the load applied to the second pressing point P4 is changed, the shear distortion applied to the piezoelectric film at the corner is applied to the second pressing point P4. Distortion according to the load. Similarly, when the load applied to the second pressing point P4 is fixed and the load applied to the first pressing point P3 is varied, the shear distortion applied to the piezoelectric film at the corner is the first pressing point. It becomes distortion according to the load concerning P3.

このように、センサを2点で押下した場合、隅部に生じるずり歪みは、加えた押下点P3にかかる荷重、又は押下点P4にかかる荷重それぞれによって生じるずり歪みの和になる。すなわち、隅部のセンサ出力は、押下点P3又は押下点P4にかかる荷重と押下位置の線形関数となり、押下点P3、押下点P4をそれぞれ個別に算出することができる。よって、2点の荷重を検知する場合、少なくとも2つ以上の端部に電極を形成すればよい。同様の原理により、3点以上の押圧点を検知する場合は、電極対を3つ以上設ければよく、荷重押下点の検知を1点とする場合は、電極対は1つでもよい。   As described above, when the sensor is pressed at two points, the shear strain generated at the corner is the sum of the applied load applied to the pressed point P3 or the applied strain applied to the pressed point P4. That is, the sensor output at the corner is a linear function of the load applied to the pressing point P3 or the pressing point P4 and the pressing position, and the pressing point P3 and the pressing point P4 can be calculated individually. Therefore, when detecting the load of 2 points | pieces, what is necessary is just to form an electrode in an at least 2 or more edge part. According to the same principle, when detecting three or more pressing points, it is sufficient to provide three or more electrode pairs. When detecting the load pressing point as one point, one electrode pair may be used.

ここで、センサ110の信号増幅回路について説明する。図示はしていないが、センサ110の信号検出回路は、前段の電流を電圧に変換するI/V変換回路と、後段の一つ又は複数の電圧増幅回路と、を備える。センサ110に圧電フィルム120で発生する電荷を検出する電極を複数設ける場合、電極毎にそれぞれI/V変換回路と電圧増幅回路とを設けると、センサ110における実装面積が大きくなる。ここで、一つの電圧増幅回路が複数の電極と接続される場合、I/V変換回路と複数の電極との間にスイッチを設け、スイッチングして電極とI/V変換回路の接続を切り替えることにより、センサ110における実装面積は小さく抑えられる。また、I/V変換回路が電極毎に設けられ、各I/V変換回路が一つの電圧増幅回路に接続される場合、各I/V変換回路と電圧増幅回路との間にスイッチを設けることにより、後段の電圧増幅回路との接続はスイッチングにより切り替えることができる。あるいは、センサ110の電極は、電流検知型の静電容量検出ICに接続させてもよい。また、センサ110の感度を上げるため、センサ110の信号電極及び信号検出回路の間と、センサ110の基準電極(GND電極)及び信号検出回路の間とに、コンデンサを接続してもよい。これにより、コンデンサは、センサ110の圧電フィルム120で発生する電荷を充電し、充電した電荷を検出回路に流すことでセンサ110の感度を上げることができる。   Here, the signal amplification circuit of the sensor 110 will be described. Although not shown, the signal detection circuit of the sensor 110 includes an I / V conversion circuit that converts the current in the previous stage into a voltage, and one or more voltage amplification circuits in the subsequent stage. When a plurality of electrodes for detecting charges generated in the piezoelectric film 120 are provided in the sensor 110, if an I / V conversion circuit and a voltage amplification circuit are provided for each electrode, the mounting area of the sensor 110 increases. Here, when one voltage amplification circuit is connected to a plurality of electrodes, a switch is provided between the I / V conversion circuit and the plurality of electrodes, and switching is performed to switch the connection between the electrode and the I / V conversion circuit. Thus, the mounting area of the sensor 110 can be kept small. In addition, when an I / V conversion circuit is provided for each electrode and each I / V conversion circuit is connected to one voltage amplification circuit, a switch is provided between each I / V conversion circuit and the voltage amplification circuit. Thus, the connection with the subsequent voltage amplification circuit can be switched by switching. Alternatively, the electrodes of the sensor 110 may be connected to a current detection type capacitance detection IC. In order to increase the sensitivity of the sensor 110, a capacitor may be connected between the signal electrode and the signal detection circuit of the sensor 110 and between the reference electrode (GND electrode) and the signal detection circuit of the sensor 110. Thereby, the capacitor can increase the sensitivity of the sensor 110 by charging the electric charge generated in the piezoelectric film 120 of the sensor 110 and flowing the charged electric charge to the detection circuit.

なお、実施形態において、スリット15は圧電フィルム20を貫通する構成であるが、圧電フィルム20の屈曲性を上げるものであればよく、例えば、圧電フィルム20に形成された溝であってもよい。   In the embodiment, the slit 15 is configured to penetrate the piezoelectric film 20. However, any slit may be used as long as it increases the flexibility of the piezoelectric film 20. For example, the slit 15 may be a groove formed in the piezoelectric film 20.

なお、本実施形態は押圧力を検知するセンサに関するものであるが、例えば、図1(B)の保護シート4とセンサ10との間にタッチセンサを、センサ10と検出部6との間に表示装置を、それぞれ配置することで押圧力を検知するタッチパネルを形成することができる。   Although the present embodiment relates to a sensor that detects a pressing force, for example, a touch sensor is provided between the protective sheet 4 and the sensor 10 in FIG. A touch panel that detects the pressing force can be formed by arranging the display devices.

なお、上記タッチパネルの配置は一例であって、例えば、操作面側から押圧センサ/タッチセンサ/表示装置、又はタッチセンサ/表示装置/押圧センサのような配置であっても良い。   In addition, arrangement | positioning of the said touch panel is an example, For example, arrangement | positioning like a press sensor / touch sensor / display apparatus or a touch sensor / display apparatus / press sensor from the operation surface side may be sufficient.

1…電子機器
2…筐体
3…押圧検知センサ
4…保護シート
6…検出部
10,70,71,72,101,110…センサ
11…第一主面
15,151,152,153…スリット
21,121…第一電極
22,122…第二電極
20,120,201,202,203…圧電フィルム
23…第一粘着部
24…第二粘着部
61,63…第一電極対
62,64…第二電極対
902…矢印
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic device 2 ... Housing | casing 3 ... Press detection sensor 4 ... Protection sheet 6 ... Detection part 10,70,71,72,101,110 ... Sensor 11 ... 1st main surface 15,151,152,153 ... Slit 21 , 121 ... the first electrode 22, 122 ... the second electrode 20, 120, 201, 202, 203 ... the piezoelectric film 23 ... the first adhesive part 24 ... the second adhesive part 61, 63 ... the first electrode pair 62, 64 ... the first Two-electrode pair 902 ... arrow

図7(A)及び図7(B)に示すように、第二実施形態に係るタッチパネルはセンサ110を備える。センサ110は、第一電極61,62第二電極63,64、及び圧電フィルム120を備える。圧電フィルム120はスリットを有さなくてもよい。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the touch panel according to the second embodiment includes a sensor 110. The sensor 110 includes first electrodes 61 and 62 , second electrodes 63 and 64 , and a piezoelectric film 120. The piezoelectric film 120 may not have a slit.

第一電極61,62及び第二電極63,64は、それぞれ対として複数形成されている。すなわち、本実施形態においては、センサ110は、第一電極61,62及び第二電極63,64からなる第一電極対121及び第二電極対122を備える。以下、詳細に説明するが、センサ110が電極対を複数備えることにより、複数個所の押圧荷重について算出することができる。第一電極61,62は、圧電フィルム120の第一主面11に配置されている。第二電極63,64は、第一主面11の裏側である圧電フィルム120の第二主面に配置されている。 A plurality of first electrodes 61 and 62 and second electrodes 63 and 64 are formed in pairs. In other words, in the present embodiment, the sensor 110 includes a first electrode pair 121 and a second electrode pair 122 including the first electrodes 61 and 62 and the second electrodes 63 and 64 . Hereinafter, although described in detail, the sensor 110 includes a plurality of electrode pairs, so that the pressing loads at a plurality of locations can be calculated. The first electrodes 61 and 62 are disposed on the first main surface 11 of the piezoelectric film 120. The second electrodes 63 and 64 are disposed on the second main surface of the piezoelectric film 120 that is the back side of the first main surface 11.

図7(A)に示すように、第一電極対121及び第二電極対122は、センサ110の中心から対称の位置に配置されていることが好ましく、更に、第一電極対121及び第二電極対122は、センサ110の隅に配置されることがより好ましい。これにより、第一電極対121及び第二電極対122の対からの出力が検知し易くなる。これに対して、第一電極対121又は第二電極対122をセンサ110の中心に配置すると、出力が0に近くなる。このため、出力が正確に読み取り難くなる。以下、センサ110の検出について説明する。 As shown in FIG. 7A, the first electrode pair 121 and the second electrode pair 122 are preferably arranged at symmetrical positions from the center of the sensor 110. Furthermore, the first electrode pair 121 and the second electrode pair More preferably, the electrode pair 122 is disposed at a corner of the sensor 110. Thereby, it becomes easy to detect the output from the pair of the first electrode pair 121 and the second electrode pair 122 . On the other hand, when the first electrode pair 121 or the second electrode pair 122 is arranged at the center of the sensor 110, the output becomes close to zero. This makes it difficult to read the output accurately. Hereinafter, detection of the sensor 110 will be described.

次に、電極対を複数設けた場合に、複数個所の押圧を検知する原理について説明する。説明の便宜上、押下点を2点、電極対を2つとして説明する。図10(C)は、2点の荷重と2つの第一電極対121(第一電極61,62)及び第二電極対122(第二電極63,64)の位置を示している。第一電極対121及び第二電極対122は、それぞれタッチパネルの中心に点対称な位置で、隅部に配置している。 Next, the principle of detecting pressing at a plurality of locations when a plurality of electrode pairs are provided will be described. For convenience of explanation, it is assumed that there are two pressed points and two electrode pairs. FIG. 10C shows the load at two points and the positions of the two first electrode pairs 121 (first electrodes 61 and 62) and the second electrode pair 122 (second electrodes 63 and 64) . The first electrode pair 121 and the second electrode pair 122 are arranged at the corners at points symmetrical with respect to the center of the touch panel.

Claims (7)

圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの第一主面に配置される第一電極と、
前記圧電フィルムの第二主面の少なくとも前記第一電極と対向する位置に配置される第二電極と、
を備え、
前記圧電フィルムはスリットを備え、
前記スリットは前記第一電極の周囲に設けられるセンサ。
Piezoelectric film,
A first electrode disposed on a first main surface of the piezoelectric film;
A second electrode disposed at a position facing at least the first electrode of the second main surface of the piezoelectric film;
With
The piezoelectric film includes a slit,
The slit is a sensor provided around the first electrode.
前記スリットは、前記第一電極を取り囲むように設けられる請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the slit is provided so as to surround the first electrode. 前記第一電極の周囲に設けられた前記スリットで区分される前記圧電フィルムの領域は、長手方向と短手方向を有する請求項1又は2に記載のセンサ。   3. The sensor according to claim 1, wherein a region of the piezoelectric film divided by the slit provided around the first electrode has a longitudinal direction and a lateral direction. 前記スリットは、連続するように形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the slit is formed to be continuous. 前記スリットは、複数形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載のセンサ。   The sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the slits are formed. 請求項1から5のいずれか1項に記載のセンサを備えたタッチパネル。   A touch panel comprising the sensor according to claim 1. 請求項6項に記載のタッチパネルを備えた電子機器。   An electronic device comprising the touch panel according to claim 6.
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