WO2017051865A1 - タッチパネル、タッチ式入力装置 - Google Patents

タッチパネル、タッチ式入力装置 Download PDF

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WO2017051865A1
WO2017051865A1 PCT/JP2016/078004 JP2016078004W WO2017051865A1 WO 2017051865 A1 WO2017051865 A1 WO 2017051865A1 JP 2016078004 W JP2016078004 W JP 2016078004W WO 2017051865 A1 WO2017051865 A1 WO 2017051865A1
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WO
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sensor
temperature
touch panel
output
display device
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/078004
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English (en)
French (fr)
Inventor
森健一
中路博行
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2017541586A priority Critical patent/JP6418335B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel that detects an operation input by a user and a touch input device including the touch panel.
  • Patent Document 1 discloses a touch-type input device that detects a touch position on an operation surface and a press on the operation surface.
  • the touch input device of Patent Document 1 has a structure in which a flat electrostatic sensor and a flat pressure sensor (press sensor) are stacked.
  • the electrostatic sensor detects a touch position on the operation surface, and the pressure sensor detects a pressure on the operation surface.
  • the electrostatic sensor and the pressure sensor are attached via an adhesive layer.
  • the elastic modulus of the adhesive layer varies greatly within the assumed operating temperature range of the touch input device (for example, ⁇ 20 ° C. to 80 ° C.). More specifically, when the temperature is low, the elastic modulus is large, that is, since the adhesive layer is hard, distortion due to the pressing force is easily transmitted, and the output of the pressing sensor is increased. On the other hand, when the temperature is high, the elastic modulus is small, that is, since the adhesive layer is soft, distortion due to the pressing force is relieved, and the output of the pressing sensor is reduced.
  • the touch-type input device of Patent Document 1 has a problem in that the output of the pressure sensor changes greatly due to a change in temperature, and the accuracy of pressure detection decreases.
  • an object of the present invention is to provide a touch panel and a touch input device that can suppress a change in output of a pressure sensor with respect to a temperature change.
  • the touch panel of the present invention includes a pressure sensor, a holding member, and an adhesive layer.
  • the pressure sensor includes a piezoelectric film and electrodes for pressure detection formed on both surfaces of the piezoelectric film.
  • the holding member has a pressing surface and holds the pressing sensor.
  • the adhesive layer affixes the pressure sensor to the holding member.
  • the pressure-sensitive adhesive layer is made of, for example, an acrylic pressure-sensitive adhesive containing an ultraviolet curing component.
  • the thickness of the adhesive layer is D A
  • the thickness of the piezoelectric film is D P
  • the elastic modulus of the piezoelectric film at normal temperature is E P
  • the elastic modulus of the adhesive layer at a predetermined temperature higher than normal temperature is E A
  • (E A / D A ) / (E P / D P ) ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 5 is satisfied.
  • Elastic modulus E A of the adhesive layer in this arrangement increases as temperature decreases. That is, when the temperature changes from a high temperature to a low temperature also increases the value of the increased elastic modulus E A of the adhesive layer C. Therefore, when the value of C at a given temperature is greater than 1 ⁇ 10 -5, the value of C is larger than 1 ⁇ 10 -5 at a predetermined temperature or lower.
  • the change in output is small, when C becomes smaller than 1 ⁇ 10 ⁇ 5 , the output starts to decrease, and when C is smaller than 1 ⁇ 10 ⁇ 6 , the output decreases greatly. .
  • the touch panel with this configuration can suppress a change in the output of the pressure sensor with respect to a temperature change.
  • the touch panel of the present invention more preferably satisfies (E A / D A ) / (E P / D P ) ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • the touch input device of the present invention includes the touch panel of the present invention. Therefore, the touch input device of the present invention has the same effect as the touch panel of the present invention.
  • the touch panel and touch input device of the present invention can suppress changes in the output of the pressure sensor with respect to temperature changes.
  • FIG. 1 is a plan view of a display device 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line TT shown in FIG. It is a graph showing the relationship between the output of the (E A / D A) / pressing sensor 11P shown in value and 2 of (E P / D P).
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of the OCA layer and the elastic modulus of the OCA layer. The output of the pressure sensor 11P when (E A / D A ) / (E P / D P ) at 60 ° C.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line SS shown in FIG. It is a top view of position sensor 11D shown in FIG.
  • FIG. It is a top view of the press sensor 111P shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between the output of the press sensor 111P, and temperature in the 1st display apparatus which concerns on the display apparatus 200 shown in FIG. 7, and the comparative example of the display apparatus 200.
  • FIG. It is sectional drawing of the display apparatus 300 which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the relationship between the output of the press sensor 111P in the display apparatus 300 shown in FIG. 12, and the 2nd display apparatus which concerns on the comparative example of the display apparatus 300, and temperature. It is sectional drawing of the display apparatus 400 which concerns on 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a display device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line TT shown in FIG.
  • the display device 100 includes a housing 9, a control unit 20, an operation plate 12, and a press sensor 11P.
  • the display device 100 is, for example, a smart phone.
  • the operation plate 12 and the pressure sensor 11P constitute a touch panel 110.
  • the display device 100 corresponds to an example of a touch input device.
  • the operation plate 12 corresponds to an example of a holding member.
  • the housing 9 is composed of a frame-shaped side surface and a rectangular bottom surface, and has a rectangular opening.
  • a touch panel 110 is fitted into the housing 9 so as to close the opening of the housing 9. Therefore, one main surface of the touch panel 110 is the pressing surface 7.
  • the operation plate 12 has a pressing surface 7 on which a user performs a touch operation.
  • the operation plate 12 is made of a material having translucency.
  • the material of the operation plate 12 is, for example, glass.
  • the pressing sensor 11P detects pressing against the pressing surface 7.
  • the press sensor 11P includes a piezoelectric film 11P1 and electrodes 11P2 and 11P3 formed on both surfaces of the piezoelectric film 11P1.
  • the piezoelectric film 11P1 may be a film having piezoelectricity, but is preferably formed of, for example, uniaxially stretched polylactic acid (PLA), L-type polylactic acid (PLLA), or D-type polylactic acid (PDLA). It may be.
  • the press sensor 11P is affixed to the operation plate 12 via an OCA (OCCA: Optically Clear Adhesive) layer 28.
  • OCA Optically Clear Adhesive
  • the OCA layer 28 is a layer made of a transparent adhesive. Thereby, the operation plate 12 holds the pressure sensor 11P.
  • a circuit board (not shown) is disposed between the bottom surface of the housing 9 and the pressure sensor 11P.
  • a control unit 20 is mounted on the circuit board.
  • the control unit 20 is constituted by a CPU, for example.
  • the control unit 20 is connected to the pressure sensor 11P.
  • the pressing sensor 11P detects charges generated by the bending of the piezoelectric film 11P1 by the electrodes 11P2 and 11P3. And the press sensor 11P produces
  • the press sensor 11P outputs a press detection signal to the control unit 20.
  • the control unit 20 determines the operation input content based on the press detection signal.
  • the touch panel 110 has a thickness of the OCA layer 28 as D A , a thickness of the piezoelectric film 11P1 as D P , and an elastic modulus of the piezoelectric film 11P1 at room temperature (20 ° C. in this embodiment) as E P.
  • E A the elastic modulus of the OCA layer 28 at a high predetermined temperature
  • E P the elastic modulus of the piezoelectric film 11P1 at room temperature (20 ° C. in this embodiment
  • FIG. 3 shows the result of measuring the voltage value (V) output from the press sensor 11P by simulation when the measurer presses the center Q of the pressing surface 7 with a predetermined pressing force (1N).
  • each part of the pressure sensor 11P, the OCA layer 28, and the operation plate 12 are as follows (see FIGS. 1 and 2).
  • the lateral width Y1 of the pressure sensor 11P is 60 mm.
  • the vertical width X1 of the press sensor 11P is 106 mm.
  • the thickness of the piezoelectric film 11P1 is 50 ⁇ m.
  • the lateral width Y2 of the operation plate 12 is 66.5 mm.
  • the vertical width X2 of the operation plate 12 is 123.5 mm.
  • the thickness of the operation plate 12 is 0.55 mm.
  • the thickness of the OCA layer 28 is 1 ⁇ m, 13 ⁇ m, 25 ⁇ m, 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, or 150 ⁇ m.
  • the elastic modulus of the OCA layer 28 is a value in the range of 103 Pa to 107 Pa.
  • FIG. 3 shows a graph when the thickness of the OCA layer 28 and the elastic modulus of the OCA layer 28 are changed within these ranges.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature of the OCA layer 28 and the elastic modulus of the OCA layer 28.
  • the elastic modulus E A of the adhesive layer containing the OCA layer 28 increases as the temperature decreases. That is, when the temperature changes from a high temperature to a low temperature also increases the value of the increased elastic modulus E A of the adhesive layer C.
  • the value of C at a given temperature is greater than 1 ⁇ 10 -5
  • the value of C is larger than 1 ⁇ 10 -5 at a predetermined temperature or lower.
  • the predetermined temperature is higher than normal temperature and lower than the melting point of the OCA layer 28.
  • the predetermined temperature is, for example, 60 ° C. or 80 ° C.
  • FIG. 5 shows the output of the pressure sensor 11P when (E A / D A ) / (E P / D P ) at 60 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 , 1 ⁇ 10 ⁇ 5 , 1 ⁇ 10 ⁇ 6. It is a figure which shows the relationship with the temperature of the press sensor 11P.
  • FIG. 5 shows the result of measuring the value of the voltage output from the press sensor 11P by simulation when the measurer presses the center Q of the pressing surface 7 with a predetermined pressing force (1N).
  • the vertical axis in FIG. 5 is represented by a ratio when the output of the press sensor 11P at 20 ° C. is 1.
  • each part of the pressure sensor 11P, the OCA layer 28, and the operation plate 12 are as follows (see FIGS. 1 and 2).
  • the lateral width Y1 of the pressure sensor 11P is 60 mm.
  • the vertical width X1 of the press sensor 11P is 106 mm.
  • the thickness of the piezoelectric film 11P1 is 50 ⁇ m.
  • the lateral width Y2 of the operation plate 12 is 66.5 mm.
  • the vertical width X2 of the operation plate 12 is 123.5 mm.
  • the thickness of the operation plate 12 is 0.55 mm.
  • the thickness of the OCA layer 28 is 50 ⁇ m.
  • FIG. 5 shows a graph of the change in output when the value is increased (lower temperature) based on the elastic modulus of the adhesive layer at 60 ° C.
  • the display device 100 and the touch panel 110 satisfy the condition that the C of 60 ° C. satisfies 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or more, so that even if the temperature changes within a predetermined temperature range (for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.) Changes in output can be suppressed. Furthermore, since C at 60 ° C. satisfies 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more in the display device 100 and the touch panel 110, the output of the pressure sensor 11P even if the temperature changes within a predetermined temperature range (eg, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.). Can be more suppressed.
  • a predetermined temperature range eg, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.
  • FIG. 6 shows the output of the pressure sensor 11P when (E A / D A ) / (E P / D P ) at 80 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 , 1 ⁇ 10 ⁇ 5 , 1 ⁇ 10 ⁇ 6. It is a figure which shows the relationship with the temperature of the press sensor 11P.
  • FIG. 6 shows the result of measuring the value of the voltage output by the press sensor 11P by simulation when the measurer presses the center Q of the pressing surface 7 with a predetermined pressing force (1N).
  • the vertical axis in FIG. 6 is represented by the ratio when the output of the pressure sensor 11P at 20 ° C. is 1.
  • each part of the pressure sensor 11P, the OCA layer 28, and the operation plate 12 are as follows (see FIGS. 1 and 2).
  • the lateral width Y1 of the pressure sensor 11P is 60 mm.
  • the vertical width X1 of the press sensor 11P is 106 mm.
  • the thickness of the piezoelectric film 11P1 is 50 ⁇ m.
  • the lateral width Y2 of the operation plate 12 is 66.5 mm.
  • the vertical width X2 of the operation plate 12 is 123.5 mm.
  • the thickness of the operation plate 12 is 0.55 mm.
  • the thickness of the OCA layer 28 is 50 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows a graph of the change in output when the value is increased (lower temperature) based on the elastic modulus of the adhesive layer at 80 ° C.
  • the display device 100 and the touch panel 110 satisfy the condition that the C of 80 ° C. satisfies 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or more, so that even if the temperature changes within a predetermined temperature range (for example, ⁇ 20 ° C. to 80 ° C.) Changes in output can be suppressed.
  • a predetermined temperature range for example, ⁇ 20 ° C. to 80 ° C.
  • the output of the pressure sensor 11P can be more suppressed.
  • FIG. 7 is an external perspective view of the display device 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • 8 is a cross-sectional view taken along line SS shown in FIG.
  • FIG. 9 is a plan view of the position sensor 11D shown in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view of the pressure sensor 111P shown in FIG.
  • the display device 200 includes a casing 90 having a size that is portable.
  • the display device 200 is, for example, a tablet.
  • the housing 90 has a rectangular parallelepiped shape whose length and width are larger than the thickness, and has a shape in which the top surface is opened. As shown in FIGS. 7 and 8, a touch panel 210 is fitted in the housing 90 so as to close the opening surface of the housing 90. Therefore, one main surface of the touch panel 210 is the operation surface 70.
  • the operation plate 112 has an operation surface 70 on which a user performs a touch operation.
  • the operation plate 112 is made of a material having flexibility, insulation, and translucency.
  • the material of the operation plate 112 is, for example, glass or PET resin.
  • the display device 200 includes an operation plate 112, a position sensor 11D, a press sensor 111P, a display unit 30, and a control unit 20 from the operation surface 70 side in a housing 90.
  • the position sensor 11D is a capacitance sensor.
  • the display device 200 corresponds to an example of the touch input device of the present invention.
  • the operation plate 112 and the position sensor 11D constitute an example of a holding member.
  • the operation surface 70 corresponds to an example of a pressing surface.
  • the operation panel 112, the position sensor 11D, and the pressure sensor 111P are combined to form the touch panel 210.
  • the pressure sensor 111P is attached to the position sensor 11D via an OCA (OCC: Optically Clear Adhesive) layer 228.
  • OCA Optically Clear Adhesive
  • the OCA layer 228 is a layer made of a transparent acrylic pressure-sensitive adhesive containing an ultraviolet curable component.
  • the OCA layer 228 becomes hard and the elastic modulus of the OCA layer 228 can be increased. Further, when this method is used, the hardness of the OCA layer 228 can be adjusted by the UV irradiation amount or the like. Moreover, peeling of the OCA layer 228 during manufacturing can be suppressed by performing UV irradiation after assembly using this method.
  • the operation plate 112, the position sensor 11D, the pressure sensor 111P, and the display unit 30 have a flat plate shape.
  • the operation plate 112, the position sensor 11 ⁇ / b> D, the pressure sensor 111 ⁇ / b> P, and the display unit 30 are provided in the housing 90 so as to be parallel to the operation surface 70.
  • a circuit board (not shown) is disposed between the bottom surface of the housing 90 and the display unit 30.
  • a control unit 20 is mounted on the circuit board.
  • the control unit 20 is constituted by a CPU, for example.
  • the control unit 20 is connected to the position sensor 11D, the pressure sensor 111P, and the display unit 30.
  • the position sensor 11D includes a flat insulating substrate 11D1, a plurality of electrodes 11D2, and a plurality of electrodes 11D3, as shown in FIGS.
  • the insulating substrate 11D1 is made of a light-transmitting material.
  • the material of the insulating substrate 11D1 is, for example, a PET resin or a cycloolefin polymer (COP) resin.
  • a plurality of electrodes 11D2 are formed on one main surface of the insulating substrate 11D1.
  • the plurality of electrodes 11D2 have a long shape, and the long direction has a shape along the first direction.
  • the plurality of electrodes 11D2 are arranged at intervals along a second direction orthogonal to the first direction.
  • a plurality of electrodes 11D3 are formed on the other main surface of the insulating substrate 11D1.
  • the plurality of electrodes 11 ⁇ / b> D ⁇ b> 3 are long and have a shape in which the long direction is along the second direction.
  • the plurality of electrodes 11D3 are arranged at intervals along the first direction.
  • the plurality of electrodes 11D2 and 11D3 are made of a light-transmitting material.
  • the position sensor 11D detects the change in capacitance that occurs when the user's finger comes into contact with the electrodes 11D2 and 11D3. Then, the position sensor 11D outputs a signal based on this detection to the control unit 20 as a position detection signal.
  • the press sensor 111P includes a PLLA film 111P1, which is a piezoelectric film, an electrode 111P2, and an electrode 111P3, as shown in FIGS.
  • An electrode 111P2 and an electrode 111P3 are formed on both main surfaces of the PLLA film 111P1.
  • the electrode 111P2 and the electrode 111P3 are formed on substantially the entire main surfaces of the PLLA film 111P1.
  • the pressing sensor 111P detects the electric charges generated by the bending of the PLLA film 111P1 by the electrodes 111P2 and 111P3 when the user presses one main surface of the PLLA film 111P1. And the press sensor 111P outputs the signal based on this detection to the control part 20 as a press detection signal.
  • the PLLA film 111P1 is formed of L-type polylactic acid (PLLA).
  • PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure.
  • PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented. The uniaxially stretched PLLA generates electric charges when one main surface of the piezoelectric film is pressed.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers.
  • the draw ratio is preferably about 3 to 8 times.
  • the X axis direction is 8 times
  • the Y axis direction orthogonal to the X axis is doubled
  • the piezoelectric constant is about 4 times uniaxially stretched in the X axis direction. Is almost the same effect.
  • a film that is simply uniaxially stretched easily tears along the direction of the stretch axis, and thus the strength can be increased somewhat by performing biaxial stretching as described above.
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation processing such as stretching, and there is no need to perform poling processing like 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 and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there.
  • the pyroelectricity generated in other ferroelectric piezoelectric materials does not occur in PLLA.
  • PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be significantly 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.
  • the uniaxially stretched PLLA film 111 ⁇ / b> P ⁇ b> 1 has an angle of approximately 45 ° with respect to the two orthogonal directions along the side surface of the housing 90.
  • pressing and pressing amount can be detected with higher sensitivity.
  • the uniaxial stretching direction 900 is most effectively 45 °, but substantially the same effect can be obtained even in the range of 45 ⁇ 10 °, for example.
  • the electrodes 111P2 and 111P3 use any one of PEDOT, an organic electrode mainly composed of polythiophene or polyaniline, an inorganic electrode such as ITO, ZnO, silver nanowire, carbon nanotube, or graphene. Is preferred. By using these materials, a highly translucent conductor pattern can be formed.
  • the display unit 30 is arranged on the other main surface of the touch panel 210 inside the housing 90.
  • the display unit 30 includes a so-called flat display, and specifically includes a liquid crystal display element.
  • the display unit 30 includes a liquid crystal panel 301, a front polarizing plate 302, a back polarizing plate 303, and a backlight 304.
  • the front polarizing plate 302 and the back polarizing plate 303 are disposed so as to sandwich the liquid crystal panel 301 therebetween.
  • the backlight 304 is disposed on the opposite side of the liquid crystal panel 301 with the back polarizing plate 303 interposed therebetween.
  • the press sensor 111P when the center C of the operation surface 70 shown in FIG. 7 is pressed, the press sensor 111P generates a press detection signal having a signal level D Sp corresponding to the pressing amount (pressing force). The press sensor 111P outputs a press detection signal to the control unit 20.
  • the position sensor 11D generates a position detection signal indicating the detection capacitance value of each electrode.
  • the signal level DSd of the position detection signal depends on the amount of change in capacitance that occurs when the user's finger approaches or comes into contact with the position sensor 11D.
  • the position sensor 11D outputs the generated position detection signal to the control unit 20.
  • the control unit 20 When detecting that the signal level DSd of the position detection signal output from the position sensor 11D is greater than a predetermined threshold, the control unit 20 recognizes the touch position from the position detection signal.
  • the control unit 20 determines the operation input content based on the press detection signal and the position detection signal.
  • the control unit 20 generates image data based on the determined operation input content and outputs it to the display unit 30.
  • the display unit 30 displays an image on the operation surface 70 based on the image data.
  • the thickness D A of the OCA layer 228 is 75 [mu] m
  • the thickness D P of PLLA films 111P1 is 50 [mu] m.
  • Modulus E P of PLLA films 111P1 at room temperature is 3.7 ⁇ 10 9 Pa.
  • the elastic modulus E A of the OCA layer 228 at 60 ° C. is 1.9 ⁇ 10 6 Pa.
  • the first display device 200 according to the second embodiment and the first display device according to the comparative example of the display device 200 are compared.
  • the first display device is different from the display device 200 in that the OCA layer 228 containing an ultraviolet curing component is replaced with a first OCA layer not containing an ultraviolet curing component.
  • the first OCA layer is a layer composed of a transparent acrylic pressure-sensitive adhesive.
  • the elastic modulus of the OCA layer 228 containing the ultraviolet curable component is larger than the elastic modulus of the first OCA layer not containing the ultraviolet curable component.
  • the value of C of the first display device at 60 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or less. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a diagram showing a relationship between the output of the press sensor 111P and the temperature in the display device 200 shown in FIG. 7 and a first display device according to a comparative example of the display device 200.
  • FIG. 11 shows the result of measuring the voltage value output from the press sensor 111P by simulation when the measurer presses the center C of the operation surface 70 with a predetermined pressing force.
  • the solid line in FIG. 11 represents the relationship between the output and temperature of the press sensor 111P in the display device 200
  • the dotted line in FIG. 11 represents the relationship between the output and temperature of the press sensor 111P in the first display device.
  • the vertical axis in FIG. 11 is represented by a ratio when the output of the press sensor 111P at 20 ° C. is 1.
  • FIG. 11 shows that since the elastic modulus of the first OCA layer is small, the strain relaxation due to the pressing force increases, and the output changes greatly as the temperature changes.
  • the elastic modulus of the OCA layer 228 is larger than the elastic modulus of the first OCA layer, it has been clarified that the strain relaxation due to the pressing force is suppressed and the change in output due to the change in temperature is small.
  • the C at 60 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more in the display device 200 and the touch panel 210, even if the temperature changes within a predetermined temperature range (for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.), Changes in output can be suppressed.
  • a predetermined temperature range for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a display device 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the display device 300 is different from the display device 200 in that the OCA layer 228 containing an ultraviolet curing component is replaced with an OCA layer 328 not containing an ultraviolet curing component.
  • the OCA layer 328 is a layer made of a transparent acrylic pressure-sensitive adhesive.
  • the elastic modulus of the OCA layer 328 is smaller than the elastic modulus of the OCA layer 228. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the thickness D A of the OCA layer 328 is 13 .mu.m
  • the thickness D P of PLLA films 111P1 is 50 [mu] m.
  • Modulus E P of PLLA films 111P1 at room temperature is 3.7 ⁇ 10 9 Pa.
  • the elastic modulus E A of the OCA layer 328 at 60 ° C. is 5.0 ⁇ 10 4 Pa.
  • the value of C is for greater than 1 ⁇ 10 -5 at ° C.
  • the value of C is larger than 1 ⁇ 10 -5 as described above in 60 ° C. below the temperature (see FIG. 4).
  • the output does not change greatly as shown in FIG.
  • the second display device is different from the display device 300 in that the OCA layer 328 is replaced with a second OCA layer.
  • the second OCA layer is a layer composed of a transparent acrylic pressure-sensitive adhesive.
  • the thickness of the second OCA layer is greater than the thickness of the OCA layer 328.
  • the thickness of the second OCA layer is 75 ⁇ m.
  • the value of C of the second display device at 60 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or less. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • FIG. 13 is a diagram showing a relationship between the output of the pressure sensor 111P and the temperature in the display device 300 shown in FIG. 12 and a second display device according to a comparative example of the display device 300.
  • FIG. 13 shows a result of measuring the value of the voltage output from the press sensor 111P by simulation when the measurer presses the center C of the operation surface 70 with a predetermined pressing force.
  • the solid line in FIG. 13 represents the relationship between the output and temperature of the press sensor 111P in the display device 300
  • the dotted line in FIG. 13 represents the relationship between the output and temperature of the press sensor 111P in the second display device.
  • the vertical axis in FIG. 13 is represented by a ratio when the output of the pressure sensor 111P at 20 ° C. is 1.
  • FIG. 13 reveals that since the second OCA layer is thicker than the OCA layer 328, the strain due to the pressing force is relieved and the output changes greatly as the temperature changes. On the other hand, since the OCA layer 328 is thinner than the second OCA layer, it has been clarified that the relaxation of strain due to the pressing force is suppressed, and the change in output due to the change in temperature is small.
  • the C at 60 ° C. is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or more in the display device 300 and the touch panel 310, even if the temperature changes in a predetermined temperature range (for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.), Changes in output can be suppressed.
  • a predetermined temperature range for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a display device 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the display device 400 is different from the display device 300 in that the PLLA film 111P1 is replaced with a PLLA film 411P1.
  • the thickness of the PLLA film 411P1 is thicker than the thickness of the PLLA film 111P1.
  • the thickness of the PLLA film 411P1 is 60 ⁇ m.
  • Hard coat coating surface treatment
  • the thickness D A of the OCA layer 328 is 13 .mu.m
  • the thickness D P of PLLA films 411P1 is 60 [mu] m.
  • Modulus E P of PLLA films 411P1 at room temperature is 7.4 ⁇ 10 9 Pa.
  • the elastic modulus E A of the OCA layer 328 at 60 ° C. is 5.0 ⁇ 10 4 Pa.
  • C decreases because the modulus of elasticity of PLLA film 411P1 is increased by hard coat coating, but the decrease in C is suppressed because the thickness of PLLA film 411P1 is increased.
  • the display device 400 and the touch panel 410 have C at 60 ° C. of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or more, even if the temperature changes within a predetermined temperature range (for example, ⁇ 20 ° C. to 60 ° C.), the output of the pressure sensor 411P Can be suppressed.
  • the user performs a touch operation or a press operation on the operation surface 70 while viewing an image displayed on the operation surface 70 of the touch panel, but is not limited thereto.
  • a personal computer including a display for displaying an image and an operation pad having the position sensor 11D and the pressure sensor 11P may be used.
  • the user performs a touch operation or a pressing operation on the operation surface of the operation pad while viewing the image displayed on the display.
  • the operation plate 12, the position sensor 11D, the press sensor 11P, and the display unit 30 are arranged in this order from the surface side of the housing 90.
  • the order of the position sensor 11D and the press sensor 11P may be switched, and the press sensor 11P may be arranged on the side opposite to the operation plate 12 side of the display unit 30.

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Abstract

表示装置（１００）は、筐体（９）、制御部（２０）、操作板（１２）および押圧センサ（１１Ｐ）を備える。操作板（１２）及び押圧センサ（１１Ｐ）は、タッチパネル（１１０）を構成する。押圧センサ（１１Ｐ）は、押圧面（７）に対する押圧を検知する。押圧センサ（１１Ｐ）は、圧電フィルム（１１Ｐ１）と、圧電フィルム（１１Ｐ１）の両面に形成された電極（１１Ｐ２、１１Ｐ３）と、を有する。タッチパネル（１１０）は、ＯＣＡ層（２８）の厚さをＤＡ、圧電フィルム（１１Ｐ１）の厚さをＤＰ、常温における圧電フィルム（１１Ｐ１）の弾性率をＥＰ、常温より高い所定温度におけるＯＣＡ層（２８）の弾性率をＥＡ、としたときに、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－５を満たす。

Description

タッチパネル、タッチ式入力装置
　本発明は、利用者による操作入力を検知するタッチパネル、及びこのタッチパネルを備えるタッチ式入力装置に関する。
　従来、利用者による操作入力を検知するタッチ式入力装置が各種考案されている。例えば、特許文献１は、操作面へのタッチ位置と操作面への押圧とを検知するタッチ式入力装置を開示している。
　特許文献１のタッチ式入力装置は、平板状の静電センサと平板状の感圧センサ（押圧センサ）とが積層された構造を有する。静電センサは操作面へのタッチ位置を検知し、押圧センサは操作面への押圧を検知する。静電センサと押圧センサとは粘着層を介して貼付されている。
特開平５－６１５９２号公報
　しかしながら、粘着層の弾性率は、想定されるタッチ式入力装置の使用温度範囲（例えば－２０℃～８０℃）において大きく変化する。詳述すると、温度が低い時は弾性率が大きく、すなわち、粘着層が固いため押圧力による歪みが伝わり易くなり、押圧センサの出力は高くなる。一方、温度が高い時は弾性率が小さく、すなわち、粘着層が柔らかいため押圧力による歪みが緩和され、押圧センサの出力は低くなる。
　よって、特許文献１のタッチ式入力装置では、温度が変化することによって押圧センサの出力が大きく変化し、押圧検知の精度が低下するという問題がある。
　そこで、本発明は、温度変化に対する押圧センサの出力の変化を抑制できるタッチパネル及びタッチ式入力装置を提供することを目的とする。
　本発明のタッチパネルは、押圧センサと、保持部材と、粘着層とを備える。押圧センサは、圧電フィルムと圧電フィルムの両面に形成された押圧検知用の電極とを有する。保持部材は、押圧面を有し、押圧センサを保持する。粘着層は、押圧センサを保持部材に貼付する。粘着層は例えば、紫外線硬化成分を含むアクリル系粘着剤で構成される。
　タッチパネルは、粘着層の厚さをＤＡ、圧電フィルムの厚さをＤＰ、常温における圧電フィルムの弾性率をＥＰ、常温より高い所定温度における粘着層の弾性率をＥＡ、としたときに、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－５を満たす。所定温度は例えば６０℃又は８０℃である。なお、以後、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝Ｃと省略することもある。
　この構成において粘着層の弾性率ＥＡは、温度が低くなるほど大きくなる。すなわち、温度が高温から低温に変化すると、粘着層の弾性率ＥＡが増加しＣの値も増加する。そのため、所定温度におけるＣの値が１×１０－５より大きいとき、所定温度以下の温度でもＣの値は１×１０－５より大きくなる。ここで、Ｃが１×１０－４より大きいとき出力の変化は小さく、Ｃが１×１０－５より小さくなると出力は減少し始め、Ｃが１×１０－６より小さいとき出力は大きく減少する。
　したがって、この構成のタッチパネルは、温度変化に対する押圧センサの出力の変化を抑制できる。
　なお、本発明のタッチパネルは、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－４を満たすことがより好ましい。
　また、本発明のタッチ式入力装置は、本発明のタッチパネルを備える。そのため、本発明のタッチ式入力装置は、本発明のタッチパネルと同様の効果を奏する。
　本発明のタッチパネル及びタッチ式入力装置は、温度変化に対する押圧センサの出力の変化を抑制できる。
本発明の第１実施形態に係る表示装置１００の平面図である。 図１に示すＴ－Ｔ線における断面図である。 （ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）の値と図２に示す押圧センサ１１Ｐの出力との関係を示す図である。 ＯＣＡ層２８の温度とＯＣＡ層２８の弾性率との関係を示す図である。 ６０℃における（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）が１×１０－４、１×１０－５、１×１０－６であるときの押圧センサ１１Ｐの出力と押圧センサ１１Ｐの温度との関係を示す図である。 ８０℃における（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）が１×１０－４、１×１０－５、１×１０－６であるときの押圧センサ１１Ｐの出力と押圧センサ１１Ｐの温度との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置２００の外観斜視図である。 図７に示すＳ－Ｓ線の断面図である。 図８に示す位置センサ１１Ｄの平面図である。 図８に示す押圧センサ１１１Ｐの平面図である。 図７に示す表示装置２００と表示装置２００の比較例に係る第１表示装置とにおける押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る表示装置３００の断面図である。 図１２に示す表示装置３００と表示装置３００の比較例に係る第２表示装置とにおける押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る表示装置４００の断面図である。
　本発明の第１実施形態に係る表示装置について、図を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置１００の平面図である。図２は、図１に示すＴ－Ｔ線における断面図である。
　表示装置１００は、筐体９、制御部２０、操作板１２および押圧センサ１１Ｐを備える。表示装置１００は、例えばスマートホン等である。操作板１２及び押圧センサ１１Ｐは、タッチパネル１１０を構成する。
　なお、表示装置１００が、タッチ式入力装置の一例に相当する。操作板１２が、保持部材の一例に相当する。
　筐体９は、枠状の側面および矩形状の底面から構成され、矩形状の開口部を有する。筐体９の開口部を塞ぐようにタッチパネル１１０が筐体９に嵌め合されている。そのため、タッチパネル１１０の一方の主面が押圧面７となる。操作板１２は、利用者がタッチ操作を行う押圧面７を有する。操作板１２は、透光性を有する材質からなる。操作板１２の材料は例えばガラスである。
　押圧センサ１１Ｐは、押圧面７に対する押圧を検知する。押圧センサ１１Ｐは、圧電フィルム１１Ｐ１と、圧電フィルム１１Ｐ１の両面に形成された電極１１Ｐ２、１１Ｐ３と、を有する。なお、圧電フィルム１１Ｐ１は、圧電性を有するフィルムであればよいが、好ましくは例えば、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）又はＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）によって形成されていてもよい。
　押圧センサ１１Ｐは、操作板１２にＯＣＡ（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｌｅａｒ　Ａｄｈｅｓｉｖｅ）層２８を介して貼付されている。ＯＣＡ層２８は、透明な粘着剤で構成された層である。これにより、操作板１２は、押圧センサ１１Ｐを保持する。
　なお、実施の際、透明性を有する必要が無ければ、粘着剤に必ずしもＯＣＡを使う必要はない。実施の際、透明でない粘着剤を使用してもよい。
　筐体９の底面と押圧センサ１１Ｐとの間には、回路基板（図示せず）が配置されている。当該回路基板には制御部２０が実装されている。制御部２０は、例えばＣＰＵで構成されている。制御部２０は、押圧センサ１１Ｐに接続されている。
　押圧センサ１１Ｐは、例えば図２に示す押圧面７の中心Ｑが利用者によって押圧されると、圧電フィルム１１Ｐ１が撓んで発生する電荷を、電極１１Ｐ２，１１Ｐ３で検知する。そして、押圧センサ１１Ｐは、押圧量（押圧力）に応じた信号レベルＤＳｐの押圧検知信号を生成する。押圧センサ１１Ｐは、押圧検知信号を制御部２０へ出力する。
　制御部２０は、押圧検知信号に基づいて、操作入力内容を決定する。
　以上の構成においてタッチパネル１１０は、ＯＣＡ層２８の厚さをＤＡ、圧電フィルム１１Ｐ１の厚さをＤＰ、常温（本実施形態では２０℃）における圧電フィルム１１Ｐ１の弾性率をＥＰ、常温より高い所定温度におけるＯＣＡ層２８の弾性率をＥＡ、としたときに、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－５を満たす。なお、以後、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝Ｃと省略することもある。
　図３は、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝Ｃの値と図２に示す押圧センサ１１Ｐの出力との関係を示す図である。図３は、測定者が押圧面７の中心Ｑを所定の押圧力（１Ｎ）で押圧したときに押圧センサ１１Ｐが出力する電圧の値（Ｖ）をシミュレーションで測定した結果を示している。
　なお、図３の測定において、押圧センサ１１Ｐ、ＯＣＡ層２８及び操作板１２の各部位の寸法は次の通りである（図１、図２参照）。押圧センサ１１Ｐの横幅Ｙ１は、６０ｍｍである。押圧センサ１１Ｐの縦幅Ｘ１は、１０６ｍｍである。圧電フィルム１１Ｐ１の厚みは、５０μｍである。操作板１２の横幅Ｙ２は、６６．５ｍｍである。操作板１２の縦幅Ｘ２は、１２３．５ｍｍである。操作板１２の厚みは、０．５５ｍｍである。また、ＯＣＡ層２８の厚みは、１μｍ、１３μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、又は１５０μｍのいずれかである。ＯＣＡ層２８の弾性率は１０３Ｐａ～１０７Ｐａの範囲内の値である。図３は、ＯＣＡ層２８の厚みとＯＣＡ層２８の弾性率をこれらの範囲内で変化させたときのグラフを表している。
　図３より、Ｃが１×１０－４より大きいとき出力の変化は小さいが、Ｃが１×１０－４より小さくなると出力が減少し始め、Ｃが１×１０－５より小さいとき出力が大きく減少することが明らかとなった。
　図４は、ＯＣＡ層２８の温度とＯＣＡ層２８の弾性率との関係を示す図である。一般的に、ＯＣＡ層２８を含む粘着層の弾性率ＥＡは、温度が低くなるほど大きくなる。すなわち、温度が高温から低温に変化すると、粘着層の弾性率ＥＡが増加しＣの値も増加する。
　そのため、所定温度におけるＣの値が１×１０－５より大きいとき、所定温度以下の温度でもＣの値は１×１０－５より大きくなる。ここで、所定温度は常温より高く、ＯＣＡ層２８の融点より低い温度である。所定温度は例えば、６０℃又は８０℃である。
　図５は、６０℃における（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）が１×１０－４、１×１０－５、１×１０－６であるときの押圧センサ１１Ｐの出力と押圧センサ１１Ｐの温度との関係を示す図である。図５は、測定者が押圧面７の中心Ｑを所定の押圧力（１Ｎ）で押圧したときに押圧センサ１１Ｐが出力する電圧の値をシミュレーションで測定した結果を示している。図５の縦軸は、２０℃における押圧センサ１１Ｐの出力を１としたときの比によって表している。
　なお、図５の測定において、押圧センサ１１Ｐ、ＯＣＡ層２８及び操作板１２の各部位の寸法は次の通りである（図１、図２参照）。押圧センサ１１Ｐの横幅Ｙ１は、６０ｍｍである。押圧センサ１１Ｐの縦幅Ｘ１は、１０６ｍｍである。圧電フィルム１１Ｐ１の厚みは、５０μｍである。操作板１２の横幅Ｙ２は、６６．５ｍｍである。操作板１２の縦幅Ｘ２は、１２３．５ｍｍである。操作板１２の厚みは、０．５５ｍｍである。また、ＯＣＡ層２８の厚みは、５０μｍである。ＯＣＡ層２８の弾性率は、６０℃において、Ｃ＝１×１０－４のとき３．７×１０５Ｐａ、Ｃ＝１×１０－５のとき３．７×１０４Ｐａ、Ｃ＝１×１０－６のとき３．７×１０３Ｐａである。図５は、６０℃における粘着層の弾性率を基準にその値を大きくした（低温になった）ときの出力の変化のグラフを表している。
　図５より、６０℃におけるＣが１×１０－４であるとき、温度の変化による出力の変化はほとんど起こらないことが明らかとなった。また、６０℃におけるＣが１×１０－５であるとき、高温で出力がやや低下するものの、温度の変化による出力の変化は小さいことが明らかとなった。しかし、６０℃におけるＣが１×１０－６であるとき、温度が変化すると出力が急激に変化することが明らかとなった。
　従って、表示装置１００及びタッチパネル１１０は、６０℃におけるＣが１×１０－５以上を満たすことにより、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～６０℃）で変化しても押圧センサ１１Ｐの出力の変化を抑制できる。さらに、表示装置１００及びタッチパネル１１０は、６０℃におけるＣが１×１０－４以上を満たすため、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～６０℃）で変化しても押圧センサ１１Ｐの出力の変化をより抑制できる。
　図６は、８０℃における（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）が１×１０－４、１×１０－５、１×１０－６であるときの押圧センサ１１Ｐの出力と押圧センサ１１Ｐの温度との関係を示す図である。図６は、測定者が押圧面７の中心Ｑを所定の押圧力（１Ｎ）で押圧したときに押圧センサ１１Ｐが出力する電圧の値をシミュレーションで測定した結果を示している。図６の縦軸は、２０℃における押圧センサ１１Ｐの出力を１としたときの比によって表している。
　なお、図６の測定において、押圧センサ１１Ｐ、ＯＣＡ層２８及び操作板１２の各部位の寸法は次の通りである（図１、図２参照）。押圧センサ１１Ｐの横幅Ｙ１は、６０ｍｍである。押圧センサ１１Ｐの縦幅Ｘ１は、１０６ｍｍである。圧電フィルム１１Ｐ１の厚みは、５０μｍである。操作板１２の横幅Ｙ２は、６６．５ｍｍである。操作板１２の縦幅Ｘ２は、１２３．５ｍｍである。操作板１２の厚みは、０．５５ｍｍである。また、ＯＣＡ層２８の厚みは、５０μｍである。ＯＣＡ層２８の弾性率は、８０℃において、Ｃ＝１×１０－４のとき３．７×１０５Ｐａ、Ｃ＝１×１０－５のとき３．７×１０４Ｐａ、Ｃ＝１×１０－６のとき３．７×１０３Ｐａである。図６は、８０℃における粘着層の弾性率を基準にその値を大きくした（低温になった）ときの出力の変化のグラフを表している。
　図６より、８０℃におけるＣが１×１０－４であるとき、温度の変化による出力の変化はほとんど起こらないことが明らかとなった。また、８０℃におけるＣが１×１０－５であるとき、高温で出力がやや低下するものの、温度の変化による出力の変化は小さいことが明らかとなった。しかし、８０℃におけるＣが１×１０－６であるとき、温度が変化すると出力が急激に変化することが明らかとなった。
　従って、表示装置１００及びタッチパネル１１０は、８０℃におけるＣが１×１０－５以上を満たすことにより、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～８０℃）で変化しても押圧センサ１１Ｐの出力の変化を抑制できる。さらに、表示装置１００及びタッチパネル１１０は、８０℃におけるＣが１×１０－４以上を満たすため、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～８０℃）で変化しても押圧センサ１１Ｐの出力の変化をより抑制できる。
　本発明の第２実施形態に係る表示装置について、図を参照して説明する。
　図７は、本発明の第２実施形態に係る表示装置２００の外観斜視図である。図８は、図７に示すＳ－Ｓ線の断面図である。図９は、図８に示す位置センサ１１Ｄの平面図である。図１０は、図８に示す押圧センサ１１１Ｐの平面図である。
　図７に示すように、表示装置２００は、携帯可能な程度の大きさからなる筐体９０を備える。表示装置２００は、例えばタブレット等である。
　筐体９０は、長さ及び幅が厚さよりも大きな直方体形状であり、天面が開口する形状からなる。筐体９０には、図７、図８に示すように、筐体９０の開口面を塞ぐようタッチパネル２１０が嵌め合されている。そのため、タッチパネル２１０の一方の主面が操作面７０となる。操作板１１２は、利用者がタッチ操作を行う操作面７０を有する。操作板１１２は、可撓性、絶縁性、及び透光性を有する材質からなる。操作板１１２の材料は例えば、ガラス、ＰＥＴ樹脂である。
　表示装置２００は、図７、図８に示すように筐体９０内に、操作面７０側から、操作板１１２、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１１Ｐ、表示部３０、及び制御部２０を備える。位置センサ１１Ｄは、静電容量センサである。
　なお、表示装置２００は、本発明のタッチ式入力装置の一例に相当する。操作板１１２及び位置センサ１１Ｄが、保持部材の一例を構成する。操作面７０が、押圧面の一例に相当する。
　操作板１１２、位置センサ１１Ｄ及び押圧センサ１１１Ｐは、組み合わされて、タッチパネル２１０を構成する。押圧センサ１１１Ｐは、位置センサ１１ＤにＯＣＡ（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｌｅａｒ　Ａｄｈｅｓｉｖｅ）層２２８を介して貼付されている。ＯＣＡ層２２８は、紫外線硬化成分を含む透明なアクリル系粘着剤で構成された層である。
　なお、ＯＣＡ層２２８の弾性率を大きくする手法として、ＯＣＡ層２２８に紫外線硬化成分を混入し、押圧センサ１１１Ｐを位置センサ１１Ｄに貼付した後のＯＣＡ層２２８に紫外線を照射する方法が存在する。この方法により、ＯＣＡ層２２８が硬くなり、ＯＣＡ層２２８の弾性率を大きくすることが可能となる。また、この方法を用いた場合、ＵＶ照射量等のよってＯＣＡ層２２８の硬度を調節できる。また、この方法を用い、組み立て後にＵＶ照射を行うことによって、製造時のＯＣＡ層２２８の剥がれを抑制できる。
　操作板１１２、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１１Ｐ、および表示部３０は平板状である。操作板１１２、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１１Ｐ、および表示部３０は、操作面７０に対して平行になるように、筐体９０内に設けられている。
　筐体９０の底面と表示部３０との間には、回路基板（図示せず）が配置されている。当該回路基板には制御部２０が実装されている。制御部２０は、例えばＣＰＵで構成されている。制御部２０は、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１１Ｐ、及び表示部３０に接続されている。
　位置センサ１１Ｄは、図８、図９に示すように、平板状の絶縁性基板１１Ｄ１と、複数の電極１１Ｄ２と、複数の電極１１Ｄ３と、を有する。
　絶縁性基板１１Ｄ１は、透光性を有する材料からなる。絶縁性基板１１Ｄ１の材料は例えば、ＰＥＴ樹脂、又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂である。図８、図９に示すように、絶縁性基板１１Ｄ１の一方の主面には、複数の電極１１Ｄ２が形成されている。複数の電極１１Ｄ２は長尺状であり、長尺方向が第１の方向に沿う形状からなる。複数の電極１１Ｄ２は、第１の方向に直交する第２の方向に沿って間隔を空けて配置されている。
　絶縁性基板１１Ｄ１の他方の主面には、複数の電極１１Ｄ３が形成されている。複数の電極１１Ｄ３は長尺状であり、長尺方向が第２の方向に沿う形状からなる。複数の電極１１Ｄ３は、第１の方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の電極１１Ｄ２，１１Ｄ３は透光性を有する材料からなる。
　位置センサ１１Ｄは、利用者の指が接触した際に生じる静電容量変化を、電極１１Ｄ２，１１Ｄ３で検知する。そして、位置センサ１１Ｄは、この検知に基づく信号を位置検知信号として制御部２０へ出力する。
　押圧センサ１１１Ｐは、図８、図１０に示すように、圧電フィルムであるＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１と、電極１１１Ｐ２と、電極１１１Ｐ３と、を有する。ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の両主面には、電極１１１Ｐ２及び電極１１１Ｐ３が形成されている。電極１１１Ｐ２及び電極１１１Ｐ３は、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の両主面の略全面に形成されている。
　押圧センサ１１１Ｐは、利用者がＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の一方の主面を押圧することで、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１が撓んで発生する電荷を、電極１１１Ｐ２，１１１Ｐ３で検知する。そして、押圧センサ１１１Ｐは、この検知に基づく信号を押圧検知信号として制御部２０へ出力する。
　ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１は、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、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。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルムの一方の主面が押圧されることにより、電荷を発生する。
　この際、発生する電荷量は、押圧により一方の主面が、当該一方の主面に直交する方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
　したがって、ＰＬＬＡを用いることで、押圧による変位を確実且つ高感度に検知することができる。すなわち、押圧を確実に検知し、押圧量を高感度に検知することができる。
　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。なお、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Ｘ軸方向に８倍、Ｘ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ほぼ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できる。
　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。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知することができる。
　このような一軸延伸処理されたＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１は、図８、図１０に示すように、筐体９０の側面に沿った直交二方向に対して、一軸延伸方向９００が略４５°の角度を成すように、筐体９０に配置されることが好ましい。このような配置を行うことで、より高感度に変位を検知できる。
　したがって、押圧および押圧量をより高感度に検知することができる。
　なお、１軸延伸方向９００は、４５°であることが最も効果的であるが、例えば４５±１０°の範囲であっても略同等の効果が得られる。
　電極１１１Ｐ２，１１１Ｐ３は、図８、図１０に示すように、ＰＥＤＯＴ、ポリチオフェンやポリアニリンを主成分とする有機電極、ＩＴＯ、ＺｎＯ、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン等の無機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、透光性の高い導体パターンを形成できる。
　図７、図８に示すように、筐体９０の内部におけるタッチパネル２１０の他方の主面には、表示部３０が配置されている。表示部３０は、所謂フラットディスプレイからなり、ここでは、具体的に液晶表示素子からなる。表示部３０は、液晶パネル３０１、表面偏光板３０２、裏面偏光板３０３、バックライト３０４を備える。
　表面偏光板３０２と裏面偏光板３０３は、液晶パネル３０１を挟むように配置されている。バックライト３０４は、裏面偏光板３０３を挟んで、液晶パネル３０１と反対側に配置されている。
　以上の構成において押圧センサ１１１Ｐは、図７に示す操作面７０の中心Ｃが押圧されると、押圧量（押圧力）に応じた信号レベルＤＳｐの押圧検知信号を生成する。押圧センサ１１１Ｐは、押圧検知信号を制御部２０へ出力する。
　位置センサ１１Ｄは、各電極の検知容量の値を示す位置検知信号を生成する。位置検知信号の信号レベルＤＳｄは、利用者の指が位置センサ１１Ｄに近接もしくは接触した際に生じる静電容量の変化量に依存している。位置センサ１１Ｄは、生成した位置検知信号を制御部２０へ出力する。
　制御部２０は、位置センサ１１Ｄから出力された位置検知信号の信号レベルＤＳｄが所定閾値よりも大きいことを検知すると、その位置検知信号からタッチ位置を認識する。
　制御部２０は、押圧検知信号と位置検知信号とに基づいて、操作入力内容を決定する。制御部２０は、決定した操作入力内容に基づく画像データを生成し、表示部３０へ出力する。表示部３０は、画像データに基づいて画像を操作面７０に表示する。
　以上の構成において、ＯＣＡ層２２８の厚みＤＡは７５μｍであり、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の厚みＤＰは５０μｍである。常温におけるＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の弾性率ＥＰは３．７×１０９Ｐａである。また、６０℃におけるＯＣＡ層２２８の弾性率ＥＡは１．９×１０６Ｐａである。
　よって、Ｃ＝（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝３．４×１０－４となる。６０℃におけるＣの値が１×１０－４より大きいため、６０℃以下の温度においてＣの値は前述したように１×１０－４より大きくなる（図４参照）。即ち６０℃以下の温度において出力も図３に示すように大きく変化しない。
　次に、第２実施形態に係る表示装置２００と表示装置２００の比較例に係る第１表示装置とを比較する。第１表示装置が表示装置２００と相違する点は、紫外線硬化成分を含むＯＣＡ層２２８を、紫外線硬化成分を含まない第１ＯＣＡ層に置き替えた点である。第１ＯＣＡ層は、透明なアクリル系粘着剤で構成された層である。紫外線硬化成分を含むＯＣＡ層２２８の弾性率は、紫外線硬化成分を含まない第１ＯＣＡ層の弾性率より大きい。６０℃における第１表示装置のＣの値は、１×１０－５以下である。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
　図１１は、図７に示す表示装置２００と表示装置２００の比較例に係る第１表示装置とにおける押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を示す図である。図１１は、測定者が操作面７０の中心Ｃを所定の押圧力で押圧したときに押圧センサ１１１Ｐが出力する電圧の値をシミュレーションで測定した結果を示している。
　なお、図１１の実線は、表示装置２００における押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を表し、図１１の点線は、第１表示装置における押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を表している。図１１の縦軸は、２０℃における押圧センサ１１１Ｐの出力を１としたときの比によって表している。
　図１１より、第１ＯＣＡ層の弾性率が小さいため、押圧力による歪みの緩和が大きくなり、温度が変化することによって出力が大きく変化することが明らかとなった。一方、ＯＣＡ層２２８の弾性率は第１ＯＣＡ層の弾性率より大きいため、押圧力による歪みの緩和が抑えられ、温度の変化による出力の変化は小さいことが明らかとなった。
　以上より、表示装置２００及びタッチパネル２１０は、６０℃におけるＣが１×１０－４以上であるため、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～６０℃）で変化しても押圧センサ１１１Ｐの出力の変化を抑制できる。
　以下、本発明の第３実施形態に係る表示装置３００について説明する。
　図１２は、本発明の第３実施形態に係る表示装置３００の断面図である。表示装置３００が表示装置２００と相違する点は、紫外線硬化成分を含むＯＣＡ層２２８を、紫外線硬化成分を含まないＯＣＡ層３２８に置き替えた点である。ＯＣＡ層３２８は、透明なアクリル系粘着剤で構成された層である。ＯＣＡ層３２８の弾性率は、ＯＣＡ層２２８の弾性率より小さい。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
　以上の構成において、ＯＣＡ層３２８の厚みＤＡは１３μｍであり、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の厚みＤＰは５０μｍである。常温におけるＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の弾性率ＥＰは３．７×１０９Ｐａである。また、６０℃におけるＯＣＡ層３２８の弾性率ＥＡは５．０×１０４Ｐａである。
　よって、Ｃ＝（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝５．２×１０－５となる。６０℃におけるＣの値が１×１０－５より大きいため、６０℃以下の温度においてＣの値は前述したように１×１０－５より大きくなる（図４参照）。即ち６０℃以下の温度において出力も図３に示すように大きく変化しない。
　次に、第３実施形態に係る表示装置３００と表示装置３００の比較例に係る第２表示装置とを比較する。第２表示装置が表示装置３００と相違する点は、ＯＣＡ層３２８を、第２ＯＣＡ層に置き替えた点である。第２ＯＣＡ層は、透明なアクリル系粘着剤で構成された層である。第２ＯＣＡ層の厚みは、ＯＣＡ層３２８の厚みより大きい。第２ＯＣＡ層の厚みは、７５μｍである。６０℃における第２表示装置のＣの値は、１×１０－５以下である。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
　図１３は、図１２に示す表示装置３００と表示装置３００の比較例に係る第２表示装置とにおける押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を示す図である。図１３は、測定者が操作面７０の中心Ｃを所定の押圧力で押圧したときに押圧センサ１１１Ｐが出力する電圧の値をシミュレーションで測定した結果を示している。
　なお、図１３の実線は、表示装置３００における押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を表し、図１３の点線は、第２表示装置における押圧センサ１１１Ｐの出力および温度の関係を表している。図１３の縦軸は、２０℃における押圧センサ１１１Ｐの出力を１としたときの比によって表している。
　図１３より、第２ＯＣＡ層がＯＣＡ層３２８より厚いため、押圧力による歪みの緩和が大きくなり、温度が変化することによって出力が大きく変化することが明らかとなった。一方、ＯＣＡ層３２８は第２ＯＣＡ層より薄いため、押圧力による歪みの緩和が抑えられ、温度の変化による出力の変化は小さいことが明らかとなった。
　以上より、表示装置３００及びタッチパネル３１０は、６０℃におけるＣが１×１０－５以上であるため、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～６０℃）で変化しても押圧センサ１１１Ｐの出力の変化を抑制できる。
　以下、本発明の第４実施形態に係る表示装置４００について説明する。
　図１４は、本発明の第４実施形態に係る表示装置４００の断面図である。表示装置４００が表示装置３００と相違する点は、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１を、ＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１に置き替えた点である。ＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の厚みは、ＰＬＬＡフィルム１１１Ｐ１の厚みより厚い。ＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の厚みは６０μｍである。ＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の両面には、電極１１１Ｐ２、１１１Ｐ３が形成され易くするためにハードコート塗工（表面処理）が施されている。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
　以上の構成において、ＯＣＡ層３２８の厚みＤＡは１３μｍであり、ＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の厚みＤＰは６０μｍである。常温におけるＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の弾性率ＥＰは７．４×１０９Ｐａである。また、６０℃におけるＯＣＡ層３２８の弾性率ＥＡは５．０×１０４Ｐａである。
　よって、Ｃ＝（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）＝３．１×１０－５となる。ハードコート塗工によりＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の弾性率が大きくなっているためＣは減少するが、一方でＰＬＬＡフィルム４１１Ｐ１の厚みが大きくなっているためＣの減少は抑えられる。
　ここで、６０℃におけるＣの値が１×１０－５より大きいため、６０℃以下の温度においてＣの値は前述したように１×１０－５より大きくなる（図４参照）。即ち６０℃以下の温度において出力も図３に示すように大きく変化しない。
　したがって、表示装置４００及びタッチパネル４１０は、６０℃におけるＣが１×１０－５以上であるため、温度が所定の温度範囲（例えば－２０℃～６０℃）で変化しても押圧センサ４１１Ｐの出力の変化を抑制できる。
　なお、前記実施形態では、利用者はタッチパネルの操作面７０に表示される画像を見ながら操作面７０に対してタッチ操作や押圧操作を行っているが、これに限るものではない。実施の際は例えば、画像を表示するディスプレイと、位置センサ１１Ｄ及び押圧センサ１１Ｐを有する操作用パッドとを備えるパーソナルコンピュータを使用してもよい。この場合利用者は、ディスプレイに表示される画像を見ながら操作用パッドの操作面に対してタッチ操作や押圧操作を行う。
　また、上述の説明では、筐体９０の表面側から、操作板１２、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐ、表示部３０の順に並ぶ態様を示した。しかしながら、位置センサ１１Ｄ、押圧センサ１１Ｐの順が入れ替わってもよく、表示部３０の操作板１２側と反対側に押圧センサ１１Ｐが配置されていてもよい。
　最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
７…押圧面
９…筐体
１１Ｄ…位置センサ
１１Ｄ１…絶縁性基板
１１Ｄ２，１１Ｄ３…電極
１１Ｐ…押圧センサ
１１Ｐ１…圧電フィルム
１１Ｐ２，１１Ｐ３…電極
１２…操作板
２０…制御部
２８…ＯＣＡ層
３０…表示部
７０…操作面
９０…筐体
１００…表示装置
１１０…タッチパネル
１１１Ｐ…押圧センサ
１１１Ｐ１…ＰＬＬＡフィルム
１１１Ｐ２，１１１Ｐ３…電極
１１２…操作板
２００…表示装置
２１０…タッチパネル
２２８…ＯＣＡ層
３００…表示装置
３０１…液晶パネル
３０２…表面偏光板
３０３…裏面偏光板
３０４…バックライト
３１０…タッチパネル
３２８…ＯＣＡ層
４００…表示装置
４１０…タッチパネル
４１１Ｐ…押圧センサ
４１１Ｐ１…ＰＬＬＡフィルム
９００…一軸延伸方向

Claims (5)

  1. 　圧電フィルムと前記圧電フィルムの両面に形成された押圧検知用の電極とを有する押圧センサと、
    　押圧面を有し、前記押圧センサを保持する保持部材と、
    　前記押圧センサを前記保持部材に貼付する粘着層と、を備え、
    　前記粘着層の厚さをＤＡ、前記圧電フィルムの厚さをＤＰ、常温における前記圧電フィルムの弾性率をＥＰ、前記常温より高い所定温度における前記粘着層の弾性率をＥＡ、としたときに、（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－５を満たすことを特徴とするタッチパネル。
  2. 　（ＥＡ／ＤＡ）／（ＥＰ／ＤＰ）≧１×１０－４を満たすことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
  3. 　前記所定温度は６０℃又は８０℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル。
  4. 　前記粘着層は、紫外線硬化成分を含むアクリル系粘着剤で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタッチパネルを備えることを特徴とするタッチ式入力装置。
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