WO2018163973A1

WO2018163973A1 - タッチパネルおよび電子機器

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Publication number: WO2018163973A1
Application number: PCT/JP2018/007874
Authority: WO
Inventors: 武紀丸山; ジョンムジラネザ; 杉田　靖博; 秀次川森
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN110383223B; US20200012134A1; CN110383223A; US10732447B2

Abstract

押圧検出型タッチパネルにおいて、さらなる小型化および性能向上を実現する。タッチパネル（１）は、ＣＦ基板（１８）の上方に位置するＴＰ上側電極層（１９）と、ＣＦ基板（１８）の下方かつ液晶層（１４）の上方に位置するＴＰ下側電極層（１６）と、ＴＦＴ基板（１１）の上方かつ液晶層（１４）の下方に位置するＩＴＯ層（１３）と、ＴＰ下側電極層（１６）とＩＴＯ層（１３）との間に位置する圧電素子層（１５）と、を備えている。

Description

タッチパネルおよび電子機器

　本発明の一態様は、入力位置検出機能と押圧検出機能とを併有したタッチパネルに関する。

　近年、一部のタッチパネル（Touch Panel，ＴＰ）では、従来の入力位置検出機能に加えて、入力面（表示面）に圧力が印加されたことを検出（以下、押圧検出）する機能が付加されている。入力位置検出機能と押圧検出機能とを併有したタッチパネル（以下、押圧検出型タッチパネルとも称する）に関して、様々な技術が提案されている。

　例えば、特許文献１には、押圧検出型タッチパネルにおいて、タッチパネルを小型化した（フィルムの総数を低減した）場合にも、押圧検出の精度を維持することを目的とした技術が開示されている。

　具体的には、特許文献１のタッチパネルは、２つのタッチパネル用電極（第１のタッチパネル用電極および第２のタッチパネル用電極）を備えたタッチパネル部と、２つの押圧センサ用電極（第１の押圧センサ用電極および第２の押圧センサ用電極）を備えた押圧センサ部と、を備えている。

　そして、第１の押圧センサ用電極を設けた電極層（第１の押圧センサ用電極層）が、第２のタッチパネル用電極を設けた電極層（第２のタッチパネル用電極層）と同一の電極層として形成されている。

日本国特許公報「特許５８７１１１１号公報」（２０１６年３月１日発行）

　しかしながら、特許文献１の技術には、例えば以下の２点の課題が見出される。

　（１）：第２の押圧センサ用電極を設けた電極層（第２の押圧センサ用電極層）は、第１のタッチパネル用電極を設けた電極層（第１のタッチパネル用電極層）および上述の第２のタッチパネル用電極層のいずれとも同一の電極層ではない。このため、第２の押圧センサ用電極層を設けるため、個別の基材（例：フィルムまたはガラス）および接着層が必要となるので、タッチパネルの厚さが増加する。

　（２）：また、第２の押圧センサ用電極層と他の部材との間に、設計上意図しない容量結合（Capacitive Coupling）が生じる可能性がある。このため、当該容量結合に起因して、タッチパネルのノイズが増加する可能性がある。

　このように、押圧検出型タッチパネルにおける小型化および性能向上に関しては、なお改善の余地が残されている。本発明の一態様は、押圧検出型タッチパネルにおいて、さらなる小型化および性能向上を実現することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルは、表示面を備えたタッチパネルであって、上記表示面から遠い順に、画素基板と液晶層とカラーフィルタ層とを備えており、上記画素基板から上記カラーフィルタ層に向かう方向を上方向、当該上方向と反対の方向を下方向として、上記カラーフィルタ層の上方に位置するタッチパネル上側電極層と、上記カラーフィルタ層の下方かつ上記液晶層の上方に位置するタッチパネル下側電極層と、上記画素基板の上方かつ上記液晶層の下方に位置する画素電極層としての第１導電層と、上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる圧電素子層と、をさらに備えており、上記タッチパネル上側電極層および上記タッチパネル下側電極層には、上記表示面に対象物が接触または近接した位置を検出するための電極が形成されており、上記圧電素子層は、上記タッチパネル下側電極層と上記第１導電層との間に位置する。

　本発明の一態様に係るタッチパネルによれば、押圧検出型タッチパネルにおいて、さらなる小型化および性能向上を実現することが可能となるという効果を奏する。

実施形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置の概略的な構成を示す図である。（ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面図であり、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。圧電素子層の機能について説明するための図である。図１のタッチパネルにおいて得られる押圧検出電圧について説明するための図である。実施形態２に係るタッチパネルの構成を示す断面図である。実施形態３に係るタッチパネルの構成を示す断面図である。実施形態４に係るタッチパネルの構成を示す断面図である。実施形態４に係るタッチパネルにおいて得られる押圧検出電圧について説明するための図である。

　〔実施形態１〕
　以下、実施形態１について、図１～図４に基づいて詳細に説明する。図１は、実施形態１のタッチパネル１を備えた表示装置１００（電子機器）の概略的な構成を示す図である。はじめに、図１を参照して、表示装置１００の概要について述べる。表示装置１００は、本発明の一態様に係るタッチパネルを備えた電子機器の一例である。

　但し、本発明の一態様に係るタッチパネル（例：タッチパネル１）を備えた電子機器は、表示装置に限定されない。当該電子機器は、例えば、スマートフォンまたはタブレット等の携帯端末であってもよい。あるいは、当該電子機器は、ＰＣモニタ、サイネージ、電子黒板、またはインフォメーションディスプレイ等の情報処理装置であってもよい。

　なお、以下に述べる各図面（特に図２等）には、タッチパネル１の様々な部材が示されているが、実施形態１とは関係しない部材については説明を省略する。これらの説明を省略する部材は、公知のものと同様であると理解されてよい。また、各図面は、各部材の形状、構造、および位置関係を概略的に説明することを目的としたものであり、必ずしもスケール通りに描かれていないことに留意されたい。

　（表示装置１００の概要）
　図１に示されるように、表示装置１００は、タッチパネル１、表示部９０（表示面）、ドライバ９１、制御基板９２、およびＦＰＣ（Flexible Printed Circuit，フレキシブルプリント基板）９３を備えている。また、タッチパネル１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor，薄膜トランジスタ）基板１１、ＣＦ（Color Filter，カラーフィルタ）基板１８、および表示部９０を備えている（後述の図２等も参照）。

　表示部９０は、例えばＬＣ（Liquid Crystal，液晶）パネルであってよい。表示部９０は、各種の画像を表示する。表示装置１００にはタッチパネル１が設けられているため、表示部９０は、ユーザの入力操作（例：ユーザの指Ｆによるタッチ入力）を受け付ける入力部（入力面）としても機能する。表示部９０は、アクティブエリアと称されてもよい。

　ドライバ９１は、表示部９０を制御する表示制御部として機能する。ドライバ９１は、例えば、ＴＦＴ基板１１に指令を与え、当該ＴＦＴ基板１１に形成された画素（不図示）の点灯を制御してもよい。

　制御基板９２は、表示装置１００の動作を統括的に制御する主制御部が設けられた基板である。タッチパネル１の動作を制御するタッチパネルコントローラ（不図示）は、制御基板９２に設けられてよい。あるいは、上述の主制御部にタッチパネルコントローラの機能を併有させてもよい。

　ＦＰＣ９３は、制御基板９２とドライバ９１とを接続する部材である。ＦＰＣ９３は、高い柔軟性を有しており、大きく変形させることが可能である。このためＦＰＣ９３は、小型または薄型の電子機器（例えば携帯端末）を製作するために好適である。

　なお、図１において、表示装置１００の短辺（換言すれば、表示部９０の短辺）に平行な方向を、Ｘ方向と称する。また、表示装置１００の長辺（表示部９０の長辺）に平行な方向を、Ｙ方向と称する。図１では、Ｘ方向とＹ方向とは互いに直交する。

　また、図１において紙面に垂直な方向（つまり、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向）を、Ｚ方向と称する。ＴＦＴ基板１１から表示部９０（つまり、表示部９０に表示される画像を鑑賞するユーザ（鑑賞者）の側）に向かう方向を、Ｚ方向の正の方向とする。以降、Ｚ方向の正の方向を、上方向とも称する。なお、上方向とは、後述の図２において、ＴＦＴ基板１１からＣＦ基板１８に向かう方向と規定することもできる。

　他方、Ｚ方向の負の方向（上方向とは反対の方向）を、下方向とも称する。以降、説明の便宜上、Ｚ方向を上下方向とも称する。また、上下方向における上側を、鑑賞者側とも称する。

　（タッチパネル１）
　続いて、図２を参照して、タッチパネル１について述べる。図２は、タッチパネル１の構成を示す断面図である。具体的には、図２において、（ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面図であり、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。つまり、図２において、（ａ）は図１のＸＺ平面における断面図であり、（ｂ）は図１のＹＺ平面における断面図である。

　タッチパネル１では、上側（鑑賞者側）から見て、表示部９０よりも下側（内側）に、入力位置検出機能を実現するための電極層（ＴＰ下側電極層１６およびＴＰ上側電極層１９）が形成されている。このことから、タッチパネル１は、インセル（In-Cell）型のタッチパネルとも称される。

　図２の（ａ）に示されるように、タッチパネル１は、下側から上側に向かって（つまり、表示部９０から遠い順に）、ＴＦＴ基板１１（画素基板）、絶縁層１２、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide，インジウムスズ酸化物）層１３、液晶層１４、圧電素子層１５、ＴＰ下側電極層１６（タッチパネル下側電極層）、ＢＭ（Black Matrix，ブラックマトリクス）１７、ＣＦ基板１８（カラーフィルタ層）、およびＴＰ上側電極層１９（タッチパネル上側電極層）を、この順に備えている。また、ＴＰ上側電極層１９の上側には、表示部９０（図１以外では不図示）がさらに設けられている。

　なお、液晶層１４の内部には、ＰＳ（PhotoSpacer，フォトスペーサ）１４０が設けられている。ＰＳ１４０は、液晶層１４の厚さ（Ｚ方向の長さ）を均一に保持するための部材（スペーサ）である。ＰＳ１４０は、柱状に形成されていてよい。

　図２の（ｂ）に示されるように、タッチパネル１では、ＴＦＴ基板１１の上方かつ絶縁層１２の下方に、平坦化層１１５が設けられていてもよい。

　ＴＦＴ基板１１には、（ｉ）ＲＧＢ（Red，Green，Blue）の複数の画素（すなわち、表示部９０に表示される画像を形成する画素）、および、（ｉｉ）当該画素のそれぞれに対応するＴＦＴがそれぞれ、空間的に規則正しく配列されている。ＴＦＴは、画素の点灯を制御するスイッチング素子として機能する。各画素から発せられた光は、上側へと向かう。図２等では、簡略化のため、画素およびＴＦＴの図示を省略している。

　ＩＴＯ層１３（第１導電層，画素電極層）には、ＴＦＴ基板１１内の画素を駆動するための画素電極（不図示）が形成されている。ＩＴＯは透光性に特に優れている材料であるため、ＩＴＯ層１３は透明な層である。このため、ＩＴＯ層１３は表示部９０に表示される画像を鑑賞するユーザの視認性を妨げない。絶縁層１２は、ＴＦＴ基板１１およびＩＴＯ層１３の各種の配線を保護するために設けられている。

　液晶層１４には、当該液晶層１４に印加される電圧に応じて配位を変化させる液晶材料が含まれている。このため、液晶層１４に印加される電圧に応じて、当該液晶層１４の光透過率を調整できる。

　圧電素子層１５は、圧電材料によって形成された層である。圧電素子層１５は、圧電素子（ピエゾ素子とも称される）として機能する。圧電素子層１５は、液晶層１４の上面に形成されている。つまり、圧電素子層１５は、以下に述べるＴＰ下側電極層１６の下方に位置する。圧電素子層１５は、液晶層１４の上面における平坦化層としても機能する。但し、後述の実施形態２において述べるように、液晶層１４の上面の少なくとも一部分に、平坦化層１５５を設けてもよい（後述の図５を参照）。

　ＴＰ下側電極層１６は、ドライブ電極（ドライブラインとも称される）またはセンス電極（センスラインとも称される）の一方が内部に形成された層である。実施形態１では、ＴＰ下側電極層１６が、ドライブ電極が内部に形成されたドライブ電極層である場合を例示する。ＴＰ下側電極層１６は、圧電素子層１５の上面に形成されている。また、ＴＰ下側電極層１６は、ＣＦ基板１８の下方に位置する。図２等では、簡略化のため、ドライブ電極およびセンス電極の図示を省略している。

　ドライブ電極の材料（換言すれば、ＴＰ下側電極層１６の材料）は、特に限定されない。実施形態１では、ドライブ電極の材料がＣｕ（銅）である場合を例示する。なお、Ｃｕは非透明な材料であるので、ドライブ電極はユーザの視認性を妨げないように形成されることが好ましい。例えば、ドライブ電極はメタルメッシュ状に形成されてよい。あるいは、ユーザの視認性を向上させる観点から、ドライブ電極に透明な導電性材料（例：ＩＴＯ）を用いてもよい。

　ＢＭ１７（遮光部材）は、上方向から見た場合に、上述の各画素の周囲を囲むように配置された遮光部材である。ＢＭ１７によって各画素を区切ることにより、各画素の輪郭が強調される。それゆえ、表示部９０に表示される画像のコントラストが向上する。

　ＣＦ基板１８は、所定の波長範囲の光を透過するカラーフィルタが設けられた基板である。例えば、ＣＦ基板１８には、（ｉ）赤色（Ｒ）光を透過する第１のカラーフィルタと、（ｉｉ）緑色（Ｇ）光を透過する第２のカラーフィルタと、（ｉｉｉ）青色（Ｂ）光を透過する第３のカラーフィルタと、の３種類のカラーフィルタが含まれていてよい。ＣＦ基板１８には、複数のカラーフィルタが空間的に規則正しく配列されている。図２等では、図面の簡略化のため、当該カラーフィルタの図示を省略している。

　ＴＰ上側電極層１９は、ドライブ電極またはセンス電極のうち、ＴＰ下側電極層１６に形成された電極（例：ドライブ電極）とは異なる種類の電極が内部に形成された層である。実施形態１では、ＴＰ上側電極層１９が、センス電極が内部に形成されたセンス電極層である場合を例示する。ＴＰ上側電極層１９は、ＣＦ基板１８の上面に形成されている。

　センス電極の材料（換言すれば、ＴＰ上側電極層１９の材料）も、上述のドライブ電極の材料と同様に特に限定されない。実施形態１では、センス電極の材料がＩＴＯである場合を例示する。但し、センス電極の材料として、非透明な材料（例：Ｃｕ）を用いることもできる。

　ドライブ電極およびセンス電極は、表示部９０に対象物（例えば、上述の図１の指Ｆ）が接触または近接した位置を検出するための電極である。実施形態１では、複数のドライブ電極は、例えばＸ方向に沿って配置されている。また、複数のセンス電極は、例えばＹ方向に沿って配置されている。

　タッチパネル１は、複数のドライブ電極のそれぞれと複数のセンス電極のそれぞれとの交点に形成された静電容量の値（信号値）を検出してよい。そして、タッチパネル１は、当該信号値に基づいて、（ｉ）表示部９０への対象物の接触または近接、および、（ｉｉ）当該接触または近接が生じた表示部９０上の位置を検出してよい。つまり、タッチパネル１は、静電容量型のタッチパネルであってよい。

　なお、ＴＰ下側電極層１６およびＴＰ上側電極層１９（換言すれば、ドライブ電極およびセンス電極）はそれぞれ、不図示の配線によって上述のタッチパネルコントローラに接続されている。ドライブ電極およびセンス電極はそれぞれ、タッチパネルコントローラによって駆動される。上記信号値の検出および入力位置検出を行うためのタッチパネルコントローラの動作は、公知であるため説明を省略する。

　このように、タッチパネル１では、ＴＰ上側電極層１９およびＴＰ下側電極層１６が設けられることにより、例えば指Ｆによって表示部９０にタッチ入力が施された位置を検出できる。

　上述のように、実施形態１では、ＴＰ下側電極層１６がドライブ電極層であり、ＴＰ上側電極層１９がセンス電極層である場合を例示している。但し、ＴＰ下側電極層１６をセンス電極層として、ＴＰ上側電極層１９をドライブ電極層として設けてもよい。

　（圧電素子層１５の機能）
　図３は、圧電素子層１５（圧電素子）の機能について説明するための図である。図３に示されるように、圧電素子層１５の上面に上側電極層１５１Ｕが、当該圧電素子層１５の下面に下側電極層１５１Ｌが設けられている場合を考える。上側電極層１５１Ｕおよび下側電極層１５１Ｌは、圧電素子層１５に発生する電圧（つまり、上側電極層１５１Ｕと下側電極層１５１Ｌとの間の電位差）を検出するための電極が形成された層である。

　圧電素子とは、自身に圧力が印加された場合（より厳密には、自身に歪みが生じた場合）に、当該圧力（歪み）に応じた分極電荷を、表面に発生させる素子である。つまり、圧電素子は、押圧面と当該押圧面の対向面との間に、上記圧力に応じた電位差（電圧）を発生させる。より具体的には、圧電素子に印加される圧力が大きくなるにつれて、当該圧電素子に発生する電圧もより大きくなる。

　一例として、図３の凡例「非押圧」に示されるように、上側電極層１５１Ｕが押圧されていない場合には、圧電素子層１５も押圧されない。それゆえ、圧電素子層１５は電圧を発生させない。

　他方、図３の凡例「押圧」に示されるように、例えばユーザの指Ｆによって上側電極層１５１Ｕが押圧された場合には、圧電素子層１５も押圧される。それゆえ、圧電素子層１５は電圧を発生させる。

　以下、タッチパネル１において、表示部９０への押圧を検出するための電圧を、電圧ＶＰと称する。電圧ＶＰは、押圧検出電圧と称されてもよい。図３の構成では、圧電素子層１５が押圧された場合に圧電素子層１５に生じる電圧を、電圧ＶＰ（押圧検出電圧）として取得できる。

　図４は、タッチパネル１において得られる電圧ＶＰ（押圧検出電圧）について説明するための図である。上述のように、タッチパネル１では、圧電素子層１５は、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３との間に位置している。このため、タッチパネル１では、ＴＰ下側電極層１６に上側電極層１５１Ｕの役割を、ＩＴＯ層１３に下側電極層１５１Ｌの役割をそれぞれ担わせることができる。

　つまり、タッチパネル１では、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３との間の電位差を、上述の電圧ＶＰ（押圧検出電圧）として取得できる。なお、図３の電圧ＶＰとの区別のため、図４の電圧ＶＰ（ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３との間の電位差）を、電圧ＶＰ１とも称する。タッチパネル１では、表示部９０の押圧に伴って、圧電素子層１５が押圧されることにより、圧電素子層１５に電圧が発生する。

　タッチパネル１では、ＴＰ下側電極層１６およびＩＴＯ層１３の少なくとも一方が、不図示の配線によってタッチパネルコントローラに接続されている。タッチパネルコントローラは、当該配線を介して取得した電圧ＶＰ１に基づいて、表示部９０が押圧されたか否かを検出する処理（押圧検出処理）を行う。当該押圧検出処理は、公知であるため説明を省略する。

　なお、圧電素子層１５の材料については、特に限定されない。例えば、圧電素子層１５の材料としては、ＰＶＤＦ（PolyVinyliDene Fluoride，ポリフッ化ビニリデン）またはＰＬＬＡ（Poly L-LActide，ポリＬ－乳酸）等が用いられてよい。

　但し、圧電素子層１５は、表示部９０を備えたタッチパネル１（インセル型のタッチパネル）に設けられる部材であることから、ユーザの視認性を妨げないものであることが好ましい。従って、圧電素子層１５の材料としては、例えば光透過率に優れた材料を選択することが好ましい。

　また、タッチパネル１内における圧電素子層１５の周囲の部材の色味を考慮し、圧電素子層１５の材料としては、当該周囲の部材に近い色味を有する材料を選択することが好ましい。

　また、圧電素子層１５の上面から出射される光の位相が、圧電素子層１５の下面に入射された光の位相に対して大きく相異しないように、圧電素子層１５の材料としては、光の位相差（リタデーション）をできるだけ生じさせない材料を選択することが好ましい。

　なお、光の位相差をさらに低減する観点からは、圧電素子層１５の上方に位相差フィルムを設けてもよい。圧電素子層１５において光の位相差が生じた場合であっても、位相差フィルムにより、当該位相差を補償（緩和）できるためである。

　（タッチパネル１の効果）
　上述のように、タッチパネル１では、ＴＰ上側電極層１９とＴＰ下側電極層１６とによって、タッチパネル１の入力位置検出機能が実現される。加えて、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３とは、圧電素子層１５を挟むように設けられている。

　このため、上述の図４に示すように、ＴＰ下側電極層１６およびＩＴＯ層１３を、電圧ＶＰ１（押圧検出電圧）を取得するための電極層（電極）として用いることができる。それゆえ、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３との間に位置する圧電素子層１５によって、タッチパネル１の押圧検出機能が実現される。

　このように、タッチパネル１によれば、上述の特許文献１のタッチパネルにおいて存在していた第２の押圧センサ用電極層を設けることなく、押圧検出型タッチパネル（入力位置検出機能と押圧検出機能とを併有したタッチパネル）を構成できる。当該構成によって得られるタッチパネル１の主たる利点は、以下の（１）～（２）の通りである。

　（１）：特許文献１のタッチパネルでは、第２の押圧センサ用電極層を設けるため、個別の基材および接着層が必要となるので、タッチパネルの厚さが増加する。他方、タッチパネル１の構成によれば、第２の押圧センサ用電極層が存在していないので、上述の基材および接着層を設ける必要がない。

　このように、タッチパネル１では、特許文献１のタッチパネルに比べて、タッチパネルの厚さの増加を抑制できるので、タッチパネルのさらなる小型化を実現することが可能となる。

　（２）：タッチパネル１では、第２の押圧センサ用電極層が存在しない。このため、第２の押圧センサ用電極層に起因する容量結合（特許文献１のタッチパネルにおいて存在していた、設計上意図しない容量結合）も存在しない。

　従って、タッチパネル１では、特許文献１のタッチパネルに比べて、設計上意図しない容量結合を抑制できる。それゆえ、当該容量結合に起因するタッチパネルのノイズの増加を抑制できるので、当該タッチパネルの性能（例：位置検出機能および押圧検出機能の少なくともいずれかの性能）をさらに向上させることも可能となる。

　以上のように、タッチパネル１によれば、押圧検出型タッチパネル（入力位置検出機能と押圧検出機能とを併有したタッチパネル）において、さらなる小型化および性能向上を実現することが可能となる。

　（補足事項）
　上述の図４に示されるように、タッチパネル１における圧電素子層１５の配置によれば、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３とを用いて、電圧ＶＰ１（押圧検出電圧）を取得できる。

　つまり、タッチパネル１では、押圧検出電圧を検出するための２つの電極層（圧電素子層１５を挟む上側電極層および下側電極層）が、いずれもＣＦ基板１８の下方に設けられている。それゆえ、例えば、ＣＦ基板１８の上方に上側電極層を設けた場合に比べて、ユーザの視認性を向上させることができる。

　また、タッチパネル１では、上記２つの電極層を液晶層１４の付近のみに設けることができるので、当該タッチパネル１の製造工程を簡略化することもできる。その結果、タッチパネル１の製造コストを低減することもできる。

　〔変形例〕
　実施形態１では、説明の便宜上、ＴＰ上側電極層１９がＣＦ基板１８の上面に位置する構成が例示されていた。但し、ＴＰ上側電極層１９は、ＣＦ基板１８の上面に必ずしも直接的に接触している必要はなく、何らかの部材（例：付加的な層）を介して、ＣＦ基板１８の上面に間接的に接触していてもよい。ＴＰ上側電極層１９は、ＣＦ基板１８の上方に配置されていればよい。

　また、実施形態１では、ＴＰ下側電極層１６が圧電素子層１５の上面に位置する構成が例示されていた。但し、ＴＰ下側電極層１６についても、圧電素子層１５の上面に必ずしも直接的に接触している必要はなく、何らかの部材（例：付加的な層）を介して、圧電素子層１５の上面に間接的に接触していてもよい。ＴＰ下側電極層１６は、ＣＦ１８層の下方かつ圧電素子層１５の上方に位置していればよい。

　なお、これらと同様のことは、ＴＰ上側電極層１９およびＴＰ下側電極層１６以外の各部材についても当てはまる。

　〔実施形態２〕
　実施形態２について、図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図５は、実施形態２のタッチパネル２の構成を示す断面図である。具体的には、図５には、上述の図１のＢ－Ｂ矢視断面図が示されている。以降の各実施形態では、説明の便宜上、図１のＡ－Ａ矢視断面図については省略する。

　タッチパネル２は、実施形態１のタッチパネル１において、圧電素子層１５を圧電素子層２５に置き換えた構成である。圧電素子層２５は、ＴＰ下側電極層１６とＩＴＯ層１３とに挟まれるように配置されている点については、実施形態１の圧電素子層１５と同様である。

　但し、圧電素子層２５は、ＢＭ１７の下面に覆われるように配置されている。つまり、圧電素子層２５は、上側から見た場合に、ＢＭ１７に遮られてユーザに視認されないように設けられている。換言すれば、圧電素子層２５は、Ｚ方向（圧電素子層２５の法線方向）から見て、ＢＭ１７と最大限に重なり合うように配置されている。この点において、圧電素子層２５は、圧電素子層１５とは異なる。

　なお、タッチパネル２では、液晶層１４の上面の一部分に平坦化層１５５が設けられてもよい。タッチパネル２では、タッチパネル１における圧電素子層１５が存在していた部分であって、かつ、圧電素子層２５が存在していない部分を埋めるように、平坦化層１５５が設けられている。

　一例として、圧電素子層２５は、ＴＰ下側電極層１６の下面の一部分のみにパターニングされることにより形成されてよい。なお、圧電素子層２５の厚さは、ＴＰ下側電極層１６の厚さと等しくともよいし、当該ＴＰ下側電極層１６の厚さと異なっていてもよい。圧電素子層２５の厚さは、ＴＰ下側電極層１６よりも厚く形成されてもよいし、あるいは、当該ＴＰ下側電極層１６よりも厚く形成されてもよい。

　圧電素子層２５の配置によれば、上側から見た場合に、ＢＭ１７によって当該圧電素子層２５を覆い隠すことができる。このため、圧電素子層２５によってユーザの視認性が妨げられることを防ぐことができる。すなわち、タッチパネル２によれば、タッチパネル１に比べて、ユーザの視認性をさらに向上させることが可能となる。

　〔実施形態３〕
　実施形態３について、図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。図６は、実施形態３のタッチパネル３の構成を示す断面図である。具体的には、具体的には、図６には、上述の図１のＢ－Ｂ矢視断面図が示されている。

　図６に示されるように、タッチパネル３は、実施形態２のタッチパネル２において、（ｉ）圧電素子層２５を取り除き、かつ、（ｉｉ）ＰＳ１４０を圧電素子層３５０に置き換えた構成である。以下に述べるように、圧電素子層３５０は、圧電素子層２５およびＰＳ１４０の両方の役割を果たす。

　圧電素子層３５０は、圧電素子それ自体の機能としては、圧電素子層２５（または圧電素子層１５）と同様である。タッチパネル３では、表示部９０の押圧に伴って、圧電素子層３５０が押圧される。このため、圧電素子層３５０には、自身に印加された圧力に応じた電圧が発生する。

　加えて、圧電素子層３５０は、ＰＳ１４０としての機能（スペーサとしての機能）を併有している。圧電素子層３５０は、ＰＳ１４０と同様のサイズおよび形状（柱状）に形成されている。図６に示されるように、圧電素子層３５０の一部は、液晶層１４の内部に設けられている。

　以下、圧電素子層３５０のうち、液晶層１４の内部に設けられている部分をスペーサ部とも称する。圧電素子層３５０は、スペーサ部によって液晶層１４の厚さを均一に保持するために、実施形態２の圧電素子層２５（または実施形態１の圧電素子層１５）よりも十分に厚く形成されている。

　但し、圧電素子層３５０の全体を、液晶層１４の内部に設けてもよい。つまり、圧電素子層３５０の全体を、スペーサ部として用いてもよい。このように、圧電素子層３５０は、スペーサ部を有するように（圧電素子層３５０の少なくとも一部が液晶層１４の内部に設けられるように）形成されればよい。

　圧電素子層３５０にスペーサとしての役割を担わせることにより、表示部９０が押圧された場合に、圧電素子層３５０の上面には比較的大きい圧力が印加される。それゆえ、表示部９０が押圧された場合に、圧電素子層３５０に電圧を発生させることができる。

　また、圧電素子層３５０にスペーサとしての役割を担わせることにより、圧電素子層２５に比べて厚い圧電素子層３５０を設けた場合においても、タッチパネル３の厚さの増加を抑制できる。従って、圧電素子層３５０の構成は、タッチパネル３の小型化の観点からも好適である。加えて、タッチパネル２に設けられていた複数のＰＳ１４０の一部分を圧電素子層３５０に置き換えることができるため、圧電素子層３５０を設けることにより、タッチパネル３の部品点数を削減できる。

　図６に示されるように、圧電素子層３５０は、ＰＳ１４０と同様の位置に設けられている。つまり、圧電素子層３５０も、圧電素子層２５と同様に、ＢＭ１７の下面に覆われるように配置されている。このように、圧電素子層３５０も、Ｚ方向（圧電素子層３５０の法線方向）から見て、ＢＭ１７と最大限に重なり合うように配置されている。

　このように圧電素子層３５０を配置することにより、圧電素子層３５０も、圧電素子層２５と同様に、上側から見た場合に、ＢＭ１７に遮られてユーザに視認されない。従って、圧電素子層２５に比べて厚い圧電素子層３５０を設けた場合にも、タッチパネル２と同様に、ユーザの視認性を高めることができる。

　但し、すなわち、圧電素子層３５０は、上側から見た場合に、必ずしもＢＭ１７に覆い隠されるように配置される必要はない。例えば、実施形態１のタッチパネル１において、（ｉ）圧電素子層１５を取り除き、かつ、（ｉｉ）ＰＳ１４０を圧電素子層３５０に置き換えることにより、タッチパネル３を構成してもよい。

　〔実施形態４〕
　実施形態４について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。図７は、実施形態４のタッチパネル４の構成を示す断面図である。具体的には、具体的には、図７には、上述の図１のＢ－Ｂ矢視断面図が示されている。

　タッチパネル４は、実施形態１のタッチパネル１に、導電層４１０（第２導電層）を付加した構成である。但し、実施形態２のタッチパネル２に導電層４１０を付加して、タッチパネル４を構成してもよい。

　導電層４１０は、圧電素子層１５（ＴＰ下側電極層１６の下方かつ液晶層１４の上方に位置する圧電素子層）の下方、かつ、液晶層１４の上方に設けられている。一例として、導電層４１０は、圧電素子層１５の下面に形成されてよい。導電層４１０は、ユーザの視認性を向上させるために、例えばＩＴＯ（第１導電層（画素電極層）であるＩＴＯ層１３と同じ材料）によって形成されてよい。但し、導電層４１０の材料として、非透明な材料を用いてもよい。

　図８は、タッチパネル４において得られる電圧ＶＰ（押圧検出電圧）について説明するための図である。タッチパネル４において、ＴＰ下側電極層１６および導電層４１０は、圧電素子層１５を挟むように位置している。

　つまり、タッチパネル４では、ＩＴＯ層１３に替えて導電層４１０に、下側電極層１５１Ｌ（上述の図３を参照）の役割を担わせている。この点において、タッチパネル４は、タッチパネル１とは異なる。

　このため、タッチパネル４では、ＴＰ下側電極層１６と導電層４１０との間の電位差を、電圧ＶＰとして取得できる。以下、実施形態１における電圧ＶＰ１との区別のため、図８の電圧ＶＰ（ＴＰ下側電極層１６と導電層４１０との間の電位差）を、電圧ＶＰ２とも称する。

　（タッチパネル１における改善可能な点）
　ここで、タッチパネル４の効果の説明に先立ち、実施形態１のタッチパネル１について再び述べる。タッチパネル１において、電圧ＶＰ（押圧検出電圧）を精度よく検出（取得）するためには、電圧ＶＰを検出するための２つの電極層（圧電素子層１５を挟む上側電極層および下側電極層）のうち、一方の電極層の電位を固定することが好ましい。

　但し、ＴＰ下側電極層１６（上側電極層）は、タッチパネル１の入力位置検出機能を実現するための電極層であり、表示部９０に圧力（応力）が印加されていない状態において、その電位があらかじめキャリブレーション（較正）されている。それゆえ、タッチパネル１の入力位置検出性能を維持する観点からは、ＴＰ下側電極層１６の電位を固定することは好ましくないと言える。

　このため、電圧ＶＰの精度を向上させるためには、ＩＴＯ層１３（下側電極層）の電位を固定することが考えられる。一例として、押圧検出処理が行われる所定の時間（以下、押圧検出時間）において、ＩＴＯ層１３の電位を固定する（例：ＩＴＯ層１３を不図示の定電圧源に接続する）ことが考えられる。

　しかしながら、ＩＴＯ層１３は、画素を駆動するための画素電極層である。それゆえ、ＩＴＯ層１３の電位を固定した場合には、当該押圧検出時間においてＩＴＯ層１３（より具体的には、ＩＴＯ層１３に形成された画素電極）による画素の駆動を行うことができない。つまり、ＩＴＯ層１３による画素の駆動の自由度が低下する。

　すなわち、タッチパネル１では、ＩＴＯ層１３（下側電極層）の電位を固定した場合（電圧ＶＰの精度を向上させた場合）、押圧検出処理と画素の駆動とを独立して（同時に）行うことができない。この点において、タッチパネル１には改善の余地があると言える。

　（タッチパネル４の効果）
　タッチパネル４において、電圧ＶＰの精度を向上させるためには、ＩＴＯ層１３（画素電極層）の電位を固定することに替えて、導電層４１０（下側電極層）の電位を固定すればよい。例えば、導電層４１０を不図示の接地端子に接続して、当該導電層４１０の電位を固定すればよい。

　タッチパネル４における導電層４１０は、ＩＴＯ層１３とは別の電極層であるため、当該導電層４１０の電位を固定したとしても、ＩＴＯ層１３による画素の駆動に影響は生じない。このように、タッチパネル４では、ＩＴＯ層１３の電位を固定することなく、電圧ＶＰの精度を向上させることができる。

　それゆえ、タッチパネル４は、電圧ＶＰの精度を向上させた場合であっても、押圧検出処理と画素の駆動とを独立して行うことができる。つまり、タッチパネル４の入力位置検出性能および画像表示性能を維持しつつ、押圧検知性能を向上させることが可能となる。

　このように、タッチパネル４によれば、タッチパネル１における押圧検出電圧（電圧ＶＰ１）に比べて、より精度が高い押圧検出電圧（電圧ＶＰ２）を得ることが可能となる。その結果、押圧検出の精度を高めることができる。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係るタッチパネル（１）は、表示面（表示部９０）を備えたタッチパネルであって、上記表示面から遠い順に、画素基板（ＴＦＴ基板１１）と液晶層（１４）とカラーフィルタ層（ＣＦ基板１８）とを備えており、上記画素基板から上記カラーフィルタ層に向かう方向を上方向、当該上方向と反対の方向を下方向として、上記カラーフィルタ層の上方に位置するタッチパネル上側電極層（ＴＰ上側電極層１９）と、上記カラーフィルタ層の下方かつ上記液晶層の上方に位置するタッチパネル下側電極層（ＴＰ下側電極層１６）と、上記画素基板の上方かつ上記液晶層の下方に位置する画素電極層としての第１導電層（ＩＴＯ層１３）と、上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる圧電素子層（１５）と、をさらに備えており、上記タッチパネル上側電極層および上記タッチパネル下側電極層には、上記表示面に対象物が接触または近接した位置を検出するための電極が形成されており、上記圧電素子層は、上記圧電素子層は、上記タッチパネル下側電極層と上記第１導電層との間に位置する。

　上記の構成によれば、タッチパネル上側電極層とタッチパネル下側電極層とによって、タッチパネルの入力位置検出機能を実現できる。加えて、タッチパネル下側電極層と第１導電層との間に位置する圧電素子層によって、タッチパネルの押圧検出機能を実現できる。

　従って、上述の特許文献１のタッチパネルにおいて存在していた第２の押圧センサ用電極層を設けることなく、押圧検出型タッチパネル（入力位置検出機能と押圧検出機能とを併有したタッチパネル）を構成できる。

　その結果、上述のように、（ｉ）第２の押圧センサ用電極層の存在に起因するタッチパネルの厚さの増加、および、（ｉｉ）第２の押圧センサ用電極層の存在に起因するノイズの増加を、ともに抑制できる。それゆえ、押圧検出型タッチパネルにおける、さらなる小型化および性能向上を実現することが可能となる。

　本発明の態様２に係るタッチパネルは、上記態様１において、上記圧電素子層の上方に位置する遮光部材（１７）をさらに備えており、上記圧電素子層は、上側から見た場合に、上記遮光部材に覆われる位置に配置されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、上側から見た場合（例えば、ユーザが表示面に表示された画像を鑑賞する場合）に、遮蔽部材によって圧電素子層を覆い隠すことができる。それゆえ、ユーザの視認性を向上させることが可能となる。

　本発明の態様３に係るタッチパネルは、上記態様１または２において、上記圧電素子層（３５０）の少なくとも一部が、上記液晶層の内部に設けられており、上記圧電素子層が、上記液晶層の厚さを保持するスペーサとして機能することが好ましい。

　上記の構成によれば、圧電素子層にスペーサの機能を併有させることができる。このため、タッチパネルに設けられている複数のスペーサ（例：ＰＳ１４０）の一部分を圧電素子層に置き換えることができるので、タッチパネルの部品点数を削減することが可能となる。また、圧電素子層を厚く形成した場合であっても、タッチパネルの厚さの増加を抑制できる。

　本発明の態様４に係るタッチパネルは、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記タッチパネル下側電極層と上記第１導電層との間の電位差を、上記表示面への押圧を検出するための電圧（電圧ＶＰ１）として取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル。

　上述のように、本発明の一態様に係るタッチパネルでは、圧電素子層を挟むように、タッチパネル下側電極層と第１導電層とが設けられている。それゆえ、上記の構成のように、タッチパネル下側電極層および第１導電層を、表示面への押圧に伴って圧電素子層に生じる電圧（圧電素子層の上面と下面との間に生じる電位差）を取得するための２つの電極層（電極）として用いることができる。

　本発明の態様５に係るタッチパネルは、上記態様１または２において、上記圧電素子層が、上記タッチパネル下側電極層の下方かつ上記液晶層の上方に位置しており、上記圧電素子層の下方かつ上記液晶層の上方に位置する第２導電層（導電層４１０）をさらに備えており、上記タッチパネル下側電極層と上記第２導電層との間の電位差を、上記表示面への押圧を検出するための電圧（電圧ＶＰ２）として取得してよい。

　上記の構成によれば、タッチパネル下側電極層および第２導電層によって、圧電素子層を挟むことができる。それゆえ、上記の構成のように、タッチパネル下側電極層および第２導電層を、表示面への押圧に伴って圧電素子層に生じる電圧を取得するための２つの電極層として用いることもできる。

　本発明の態様６に係るタッチパネルは、上記態様５において、上記第２導電層の電位が固定されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、第１導電層（画素電極層）の電位を固定せず、第２導電層の電位を固定した状態で、表示面への押圧を検出するための電圧（電圧ＶＰ，押圧検出電圧）を取得できる。それゆえ、タッチパネルの画像表示性能を維持しつつ、押圧検知性能を向上させることが可能となる。

　本発明の態様７に係る電子機器（表示装置１００）は、上記態様１から６のいずれか１つに係るタッチパネルを備えていることが好ましい。

　上記の構成によれば、本発明の一態様に係るタッチパネルと同様の効果を奏する。

　〔付記事項〕
　本発明の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。

　１，２，３，４　タッチパネル
　１１　ＴＦＴ基板（画素基板）
　１３　ＩＴＯ層（第１導電層，画素電極層）
　１４　液晶層
　１５，２５，３５０　圧電素子層
　１６　ＴＰ下側電極層（タッチパネル下側電極層）
　１７　ＢＭ（遮光部材）
　１８　ＣＦ基板（カラーフィルタ層）
　１９　ＴＰ上側電極層（タッチパネル上側電極層）
　９０　表示部（表示面）
　１００　表示装置（電子機器）
　４１０　導電層（第２導電層）
　Ｆ　指（対象物）
　ＶＰ　電圧
　ＶＰ１　電圧（タッチパネル下側電極層と第１導電層との間の電位差）
　ＶＰ２　電圧（タッチパネル下側電極層と第２導電層との間の電位差）

Claims

　表示面を備えたタッチパネルであって、
　上記表示面から遠い順に、画素基板と液晶層とカラーフィルタ層とを備えており、
　上記画素基板から上記カラーフィルタ層に向かう方向を上方向、当該上方向と反対の方向を下方向として、
　上記カラーフィルタ層の上方に位置するタッチパネル上側電極層と、
　上記カラーフィルタ層の下方かつ上記液晶層の上方に位置するタッチパネル下側電極層と、
　上記画素基板の上方かつ上記液晶層の下方に位置する画素電極層としての第１導電層と、
　上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる圧電素子層と、をさらに備えており、
　上記タッチパネル上側電極層および上記タッチパネル下側電極層には、上記表示面に対象物が接触または近接した位置を検出するための電極が形成されており、
　上記圧電素子層は、上記タッチパネル下側電極層と上記第１導電層との間に位置することを特徴とするタッチパネル。
　上記圧電素子層の上方に位置する遮光部材をさらに備えており、
　上記圧電素子層は、上側から見た場合に、上記遮光部材に覆われる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
　上記圧電素子層の少なくとも一部は、上記液晶層の内部に設けられており、
　上記圧電素子層は、上記液晶層の厚さを保持するスペーサとして機能することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
　上記タッチパネル下側電極層と上記第１導電層との間の電位差を、上記表示面への押圧を検出するための電圧として取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
　上記圧電素子層は、上記タッチパネル下側電極層の下方かつ上記液晶層の上方に位置しており、
　上記圧電素子層の下方かつ上記液晶層の上方に位置する第２導電層をさらに備えており、
　上記タッチパネル下側電極層と上記第２導電層との間の電位差を、上記表示面への押圧を検出するための電圧として取得することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
　上記第２導電層の電位が固定されていることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
　請求項１から６のいずれか１項に記載のタッチパネルを備えていることを特徴とする電子機器。