特許 6237899 タッチパネル、および入力操作端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237899

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】タッチパネル、および入力操作端末

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 602

   G06F3/041 495

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-529279(P2016-529279)

(86)(22)【出願日】2015年6月11日

(86)【国際出願番号】JP2015066813

(87)【国際公開番号】WO2015194446

(87)【国際公開日】20151223

【審査請求日】2016年12月16日

(31)【優先権主張番号】特願2014-127070(P2014-127070)

(32)【優先日】2014年6月20日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木原 尚志

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 潤

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 誠人

【審査官】 若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０４１１３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０１９９８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０８６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３８２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２００７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の主面が操作面であり、当該操作面の押圧によりひずみが生じる操作入力用部材と、
前記操作入力用部材の非操作面側に配置された表示部と、
キラル高分子からなる圧電性フィルムの両主面側に、この圧電性フィルムを挟むように対向させた検出用導体を積層した帯状の押圧センサと、を備え、
前記押圧センサは、前記表示部の周囲に配置され、前記表示部に表示される矩形形状の操作画面の寸法以上の長さで長手方向に延び、前記操作面を２つに分割する第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着され、且つ前記操作面の押圧位置を検出し、
前記操作面を通して前記操作画面を表示する、タッチパネル。

【請求項2】

一方の主面が操作面であり、当該操作面の押圧によりひずみが生じる操作入力用部材と、
前記操作入力用部材の非操作面側に配置された表示部と、
キラル高分子からなる圧電性フィルムの両主面側に、この圧電性フィルムを挟むように対向させた検出用導体を積層した帯状の押圧センサと、を備え、
前記押圧センサは、前記表示部の周囲に配置され、前記表示部に表示される矩形形状の操作画面の寸法以上の長さで長手方向に延び、前記操作面を２つに分割する第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着されているとともに、前記第１の直線に直交する第２の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側にも装着され、且つ前記操作面の押圧位置を検出し、
前記操作面を通して前記操作画面を表示する、タッチパネル。

【請求項3】

一方の主面が操作面であり、当該操作面の押圧によりひずみが生じる操作入力用部材と、
前記操作入力用部材の非操作面側に配置された表示部と、
キラル高分子からなる圧電性フィルムの両主面側に、この圧電性フィルムを挟むように対向させた検出用導体を積層した帯状の押圧センサと、を備え、
前記押圧センサは、前記表示部の周囲に配置され、前記表示部に表示される矩形形状の操作画面の寸法未満の長さで長手方向に延び、前記操作面を２つに分割する第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着され、且つ前記操作面の押圧位置を検出し、
前記操作画面は、押圧対象が表示される第１画面領域と、押圧対象が表示されない第２画面領域とを含み、
前記押圧センサは、前記操作面において押圧を検知しない押圧非検知領域を有し、
少なくとも一つの前記押圧非検知領域は、前記第１画面領域に重ならずに前記第２画面領域に重なり、
前記操作面を通して前記操作画面を表示する、タッチパネル。

【請求項4】

一方の主面が操作面であり、当該操作面の押圧によりひずみが生じる操作入力用部材と、
前記操作入力用部材の非操作面側に配置された表示部と、
キラル高分子からなる圧電性フィルムの両主面側に、この圧電性フィルムを挟むように対向させた検出用導体を積層した帯状の押圧センサと、を備え、
前記押圧センサは、前記表示部の周囲に配置され、前記表示部に表示される矩形形状の操作画面の寸法未満の長さで長手方向に延び、前記操作面を２つに分割する第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着されているとともに、前記第１の直線に直交する第２の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側にも装着され、且つ前記操作面の押圧位置を検出し、
前記操作画面は、押圧対象が表示される第１画面領域と、押圧対象が表示されない第２画面領域とを含み、
前記押圧センサは、前記操作面において押圧を検知しない押圧非検知領域を有し、
少なくとも一つの前記押圧非検知領域は、前記第１画面領域に重ならずに前記第２画面領域に重なり、
前記操作面を通して前記操作画面を表示する、タッチパネル。

【請求項5】

前記操作入力用部材は、前記操作面が矩形形状であり、
前記押圧センサは、前記操作入力用部材の主面の外周辺に沿って装着されている、請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項6】

前記押圧センサは、前記操作入力用部材の前記操作面に対向する他方の主面に装着されている、請求項１〜５のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項7】

前記圧電性フィルムは、一軸方向に延伸されたポリ乳酸である、請求項１〜６のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項8】

前記圧電性フィルムは、その延伸方向と、前記第１の直線とがなす鋭角が略４５°である、請求項１〜７のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項9】

請求項１、または３に記載のタッチパネルと、
前記第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着されている２つの前記押圧センサの発電量に基づき、前記第１の直線に直交する方向における、前記操作入力用部材の前記操作面の押圧位置を算出する演算部と、を備えた入力操作端末。

【請求項10】

請求項２、または４に記載のタッチパネルと、
前記第１の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着されている２つの前記押圧センサの発電量に基づき、前記第１の直線に直交する方向における、前記操作入力用部材の前記操作面の押圧位置を算出するとともに、前記第２の直線を挟んだ前記操作入力用部材の両側に装着されている２つの前記押圧センサの発電量に基づき、前記第２の直線に直交する方向における、前記操作入力用部材の前記操作面の押圧位置を算出する演算部と、を備えた入力操作端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、操作者による操作面への押圧操作を検出するタッチパネル、およびタッチパネルを利用した入力操作端末に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、操作者による操作面への押圧操作を検出するタッチパネルが各種考案されている。タッチパネルには、静電容量方式、熱抵抗方式、圧電音響方式、赤外線センサ方式等がある。操作面上の押圧位置に加えて、押圧力を検出するタッチパネルには、押圧検出センサが別途設けられる。

【0003】

例えば、特許文献１には、平板状の圧電シートの対向する両主面に、マトリックス状の電極を形成したタッチパネルが記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、圧電シートの対向する両主面上に、対向する一対の電極を離散的に複数個所設けたタッチパネルが記載されている。

【0005】

特許文献１、および２は、ともに圧電シートの両主面を表示器の表示面に対向させて配置し、圧電シートの一方の主面（表示面の反対側に位置する主面）を操作者による操作面とした構成である。

【0006】

タッチパネルを利用した入力操作装置は、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末だけでなく、券売機、ＡＴＭ等の大型機器にも、入力デバイスとして組み込むことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−１６３６１８号公報

【特許文献2】特開２０１１−２５３５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１、および２に記載されたタッチパネルは、表示器の表示面に対向する圧電シートに電極を設ける構成であるため、操作面の透過性を低下させる。すなわち、特許文献１、および２に記載されたタッチパネルは、表示器の表示面に表示した画像に対する操作者の視認性を低下させる。

【0009】

この発明の目的は、表示器の表示面に表示されている画像の視認性の低下を抑え、且つ操作面上の押圧位置に加えて、押圧力を検出する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この発明は、上記目的を達するために、以下のように構成している。

【0011】

この発明にかかるタッチパネルは、一方の主面が操作面であり、当該操作面の押圧によりひずみが生じる操作入力用部材と、圧電性フィルムの両主面側に、この圧電性フィルムを挟むように対向させた検出用導体を積層したと押圧センサと、を備える構成である。また、押圧センサは、操作面を２つに分割する第１の直線を挟んだ操作入力用部材の両側に装着されている。

【0012】

この構成では、操作入力用部材を、例えばガラスやＰＥＴ（polyethyleneterephthalate）の平板によって形成することで、十分な透過性を得ることができる。したがって、操作用入力部材の主面を表示器の表示面に対向させて配置したときに、この表示器の表示面に表示した画像に対する操作者の視認性を十分に確保できる。

【0013】

また、押圧センサは、表示器の表示面の外周に対向する位置や、表示面に対向しない位置等にずらして、操作入力用部材に装着することができる。したがって、操作入力用部材に装着した押圧センサによって、表示器の表示面に表示した画像に対する操作者の視認性を低下させない。

【0014】

また、操作面の押圧により生じた操作入力用部材のひずみにともなって、押圧センサの圧電性フィルムがひずむ。操作入力用部材は、操作面の押圧力に応じてひずむ。また、圧電性フィルムは、ひずみ量に応じた電荷を発生する。したがって、押圧センサ（圧電性フィルム）で発生した電荷量（発電量）を検出することで、操作入力用部材の操作面の押圧力を検出することができる。

【0015】

また、第１の直線を挟んだ操作入力用部材の両側に装着されている２つの押圧センサ（圧電性フィルム）で発生した電荷量（発電量）を用いることで、この第１の直線に直交する方向における押圧位置を検出することができる。すなわち、操作面上の第１の直線に直交する方向における１次元座標で押圧位置を検出することができる。

【0016】

また、第１の直線に直交する第２の直線を挟んだ操作入力用部材の両側にも、追加的に押圧センサを装着した構成にすれば、操作面上の２次元座標で押圧位置を検出することができる。この２次元座標は、直交する第１の直線、および第２の直線を軸とする座標系である。

【0017】

また、押圧センサが操作画面の寸法以上の長さで長手方向に延びる形状であれば、操作画面の大部分で押圧を検知することができる。一方、押圧センサが操作画面の寸法未満の長さで長手方向に延びる場合には、押圧センサが押圧を検知不能な領域が、操作画面において押圧対象が表示される領域に重ならずに、押圧対象が表示されない領域に重なるように押圧センサを配置すれば、少なくとも操作画面において押圧対象が表示される領域の大部分で押圧を検知することができる。

【0018】

また、押圧センサの発電量を入力とし、所定の演算処理を行う演算部を備えることで、押圧力や押圧位置を検出することができる入力操作端末を構成できる。

【0019】

また、操作入力用部材は、操作面が矩形形状である場合には、この操作入力用部材の主面の外周辺に沿って押圧センサを装着するのが好ましい。このようにすれば、操作面の押圧により生じた操作入力用部材のひずみを、効率的に押圧センサ（圧電性フィルム）に伝達できる（圧電性フィルムのひずみを大きくできる。）。

【0020】

また、押圧センサは、操作入力用部材の操作面に対向する他方の主面に装着されている。

【0021】

圧電性フィルムは、一軸方向に延伸されたポリ乳酸等で構成すればよい。この場合、圧電性フィルムの延伸方向は、第１の直線となす鋭角を略４５°にするのが好ましい。

【発明の効果】

【0022】

この発明によれば、表示器の表示面に表示されている画像の視認性の低下を抑え、且つ操作面上の押圧位置に加えて、押圧力を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】タッチパネルを備える入力操作端末の主要部の構成を示すブロック図である。

【図2】タッチパネルを備える入力操作端末の外観を示す概略図である。

【図3】タッチパネルを示す概略の平面図である。

【図4】図４（Ａ）は、図２に示すＡ−Ａ方向の断面図であり、図４（Ｂ）は、図２に示すＢ−Ｂ方向の断面図である。

【図5】図５（Ａ）は、押圧センサの側面図であり、図５（Ｂ）は押圧センサの平面図である。

【図6】図６（Ａ）は、Ｙ軸方向の押圧位置にかかる測定手順を示す図であり、図６（Ｂ）は、測定結果を示す図である。

【図7】図７（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ別の例にかかるタッチパネルを示す概略の平面図である。

【図8】図８（Ａ）、（Ｂ）は、別の例にかかるタッチパネルを示す概略の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、この発明の実施形態について説明する。

【0025】

図１は、この例にかかるタッチパネルを備える入力操作端末の主要部の構成を示すブロック図である。この例にかかる入力操作端末１は、制御部２と、表示部３と、センサ部４と、を備えている。制御部２は、入力操作端末１本体各部の動作を制御する。また、制御部２は、この発明で言う演算部に相当する構成を有する。表示部３は、表示器３１と、表示制御部３２とを有する。表示部３は、制御部２の指示にしたがって、表示制御部３２が表示器３１における画面表示を制御する。表示器３１は、入力操作端末１本体の小型化の面から、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を利用した薄型の表示器であるのが好ましい。センサ部４は、押圧センサ４１〜４４を有する。この押圧センサ４１〜４４の詳細については、後述する。

【0026】

図２は、この例にかかる入力操作端末の外観を示す概略図である。図３は、この例にかかる入力操作端末に利用したタッチパネルを示す概略の平面図である。図４（Ａ）は、図２に示すＡ−Ａ方向の断面図であり、図４（Ｂ）は、図２に示すＢ−Ｂ方向の断面図である。入力操作端末１の筐体１０は、図２に示すように、ほぼ直方体形状である。筐体１０は、図２における上面に、矩形状の開口面を有する形状である。筐体１０内には、制御基板２０が取り付けられている。この制御基板２０には、上述の制御部２にかかる回路や、表示制御部３２にかかる回路が形成されている。

【0027】

また、筐体１０内には、表示器３１が取り付けられている。表示器３１は、タッチ操作や押圧操作を受け付ける操作画面４９を表示面に表示する。表示器３１は、制御基板２０と、筐体１０上面の開口面との間に位置する。表示器３１の表示面は、筐体１０上面の開口面に対向している。表示器３１の表示面および操作画面４９は、筐体１０上面の開口面とほぼ同じ大きさである（縦、および横の長さがほぼ同じである。）。表示器３１は、表示面の中心と、筐体１０上面の開口面の中心とが一致するように、筐体１０に取り付けられている。

【0028】

また、筐体１０上面の開口面には、この開口面を塞ぐように図３に示すタッチパネル４０が取り付けられている。このタッチパネル４０が、上述のセンサ部４を構成する。タッチパネル４０は、図３に示すように、板部材４５と、４つの押圧センサ４１〜４４を有している。板部材４５は、主面を筐体１０上面の開口面に対向させて取り付けている。図３において、破線で示す矩形領域が筐体１０上面の開口面である。すなわち、板部材４５の主面は、図３に示すように、筐体１０上面の開口面よりも大きい（縦、および横の長さが長い。）。また、板部材４５の主面の形状は、図３に示すように矩形である。また、タッチパネル４０は、板部材４５の主面の中心と、筐体１０上面の開口面の中心とを一致させて、筐体１０に取り付けている。タッチパネル４０は、筐体１０の内部に位置し、接着剤で取り付けている。接着剤は、筐体１０上面の開口面の外側において、タッチパネル４０と筐体１０とが当接する箇所に塗布している。したがって、板部材４５は、筐体１０上面の開口面を通して一方の主面が外側に露出している。

【0029】

また、板部材４５は、透過性がよく、ある程度の剛性を有する材料からなる。板部材４５は、例えば、ガラスやＰＥＴ（polyethylene terephthalate）の平板によって形成されている。したがって、操作者は、筐体１０上面の開口面を塞ぐタッチパネル４０の板部材４５を通して、表示器３１の表示面を見ることができる。したがって、表示器３１が、タッチ操作や押圧操作を受け付ける操作画面４９を表示面に表示すると、操作者は、タッチパネル４０の操作面を通して、その操作画面４９を見て、タッチパネル４０をタッチ操作や押圧操作することができる。ここでは、板部材４５が、この発明で言う操作入力用部材に相当する。また、板部材４５は、筐体１０上面の開口面を通して外側に露出している面（板部材４５の一方の主面）が、この発明で言う操作面に相当する。

【0030】

また、タッチパネル４０は、４つの押圧センサ４１〜４４を板部材４５の操作面に対向する他方の主面に装着している。４つの押圧センサ４１〜４４は、板部材４５の各辺に沿って装着されている。また、４つの押圧センサ４１〜４４は、図３に示すように、筐体１０の開口面や表示器３１の表示面に対向する位置の外側に沿って、すなわち操作画面４９の外側に沿って装着されている。したがって、押圧センサ４１〜４４は、板部材４５を通して表示器３１の表示面を見る操作者の視野に入らない。すなわち、押圧センサ４１〜４４は、表示器３１の表示面に表示されている画像の視認性を低下させない。また、図３に示すＸ軸と、Ｙ軸とは、板部材４５の操作面において直交する軸であり、一方がこの発明で言う第１の直線に相当し、他方がこの発明で言う第２の直線に相当する。この例では、板部材４５の操作面の位置は、この操作面の中心を原点としたＸ−Ｙ座標系（２次元座標系）であらわされる。

【0031】

図３に示すように、押圧センサ４１、４２は、Ｘ軸対称に装着されている。同様に、押圧センサ４３、４４は、Ｙ軸対称に装着されている。押圧センサ４１、４２は、Ｙ軸方向における板部材４５の操作面の押圧位置を検出するための一対のセンサであり、押圧センサ４３、４４は、Ｘ軸方向における板部材４５の操作面の押圧位置を検出するための一対のセンサである。

【0032】

より具体的には、ここでは、押圧センサ４１と押圧センサ４２とは、操作画面４９を間に挟んで、Ｙ軸方向に互いに対向するように配置している。そして、押圧センサ４１と押圧センサ４２とは、それぞれ、Ｘ軸方向を長手方向として延びる帯状であり、長手方向（Ｘ軸方向）の寸法を、同方向における操作画面４９の寸法と同じ寸法（またはより大きな寸法）としている。また、押圧センサ４３と押圧センサ４４とは、操作画面４９を間に挟んで、Ｘ軸方向に互いに対向するように配置している。そして、押圧センサ４３と押圧センサ４４とは、それぞれ、Ｙ軸方向を長手方向として延びる帯状であり、長手方向（Ｙ軸方向）の寸法を、同方向における操作画面４９の寸法と同じ寸法（またはより大きな寸法）としている。

【0033】

なお、押圧センサ４１、４２や押圧センサ４３、４４は、それぞれ、互いに対称に設けられていなくてもよい。具体的には、押圧センサ４１、４２や押圧センサ４３、４４は、それぞれ、長手方向の配置がずれていてもよく、また、長手方向の寸法が異なっていてもよい。但し、押圧センサ４１〜４４は、以下に示すように、側面視して同様の構成であることが好ましい。以下では、押圧センサ４１〜４４を総称して、押圧センサ４００と表記する。

【0034】

図５は、押圧センサの構成を示す概略図である。図５（Ａ）は、側面図であり、図５（Ｂ）は平面図である。押圧センサ４００は、検出用電極基板４０１、両面粘着テープ４０２、圧電性フィルム４０３、両面粘着テープ４０４、検出用電極基板４０５、両面粘着テープ４０６を、この順番に積層した構成である。

【0035】

検出用電極基板４０１および検出用電極基板４０５は、少なくとも一対のシグナル電極とグランド電極とを検出用電極として有する構成である。検出用電極基板４０１や検出用電極基板４０５は、ポリイミドやＰＥＴ、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板に、検出用電極となる電極膜を形成して構成したり、検出用電極となる単体の導電テープとして構成したりすることができる。具体的には、検出用電極基板４０１と検出用電極基板４０５とを絶縁基板を含む構成とする場合には、検出用電極基板４０１を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にグランド電極を設け、検出用電極基板４０５を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にシグナル電極を設けるように構成することができる。また逆に、検出用電極基板４０１を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にシグナル電極を設け、検出用電極基板４０５を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にグランド電極を設けるように構成してもよい。その他にも、また、検出用電極基板４０１を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にグランド電極を設け、検出用電極基板４０５を構成する絶縁基板の圧電性フィルム４０３側の主面にシグナル電極を設け、更に、このシグナル電極を設ける絶縁基板の他方主面にグランド電極を設けるように構成して、耐ノイズ性を高めることもできる。 圧電性フィルム４０３は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、より具体的にはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）またはＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）からなる。以下、圧電性フィルム４０３をＰＬＬＡで構成する場合を代表として説明するが、圧電性フィルム４０３をＰＤＬＡで構成する場合も同様である。圧電性フィルム４０３は、長さ（図５における左右方向（以下、長手方向と言う。）の長さ）ＬＬｐに対して幅（図５（Ｂ）における上下方向（以下、短手方向と言う。）の長さ）ＬＳｐが短い長尺状の平膜からなる。圧電性フィルム４０３の分子の配向方向は、圧電性フィルム４０３の長手方向および短手方向に対して４５°を成す。言い換えれば、図５（Ｂ）に示す圧電性フィルム４０３の一軸延伸方向５００は、圧電性フィルム４０３の長手方向および短手方向に対して略４５°を成す。ここで、圧電性フィルム４０３の一軸延伸方向５００は、圧電性フィルム４０３の長手方向および短手方向に対して４５°を成すことが最も好ましいが、４５±１０°の範囲であれば、実用上、問題無く使用することができる。

【0036】

ここで、圧電性フィルム４０３を形成するＰＬＬＡの特性について説明する。

【0037】

ＰＬＬＡは、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、一軸延伸された方向に分子が配向し、当該分子の配向によって圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＡは、圧電性フィルム４０３にひずみが生じることで、電荷を発生する。ここで、圧電性フィルム４０３に生じるひずみとは、圧電性フィルム４０３が所定方向に伸長することである。この際、発生する電荷量は、圧電性フィルム４０３のひずみ量によって決まる。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。例えば、ＰＬＬＡの圧電歪み定数ｄ_１４は、延伸条件、熱処理条件、添加物の配合等の条件を整えることにより１０〜２０ｐＣ／Ｎという高い値が得られる。

【0038】

なお、圧電性フィルム４０３の延伸倍率は３〜８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。尚、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合と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。

【0039】

また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じるので、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電するものではなく、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、出力電荷量が周囲環境に影響されない。

【0040】

検出用電極基板４０１は、圧電性フィルム４０３の一方の平板面（一方の主面）の略全面に形成されている。検出用電極基板４０５は、圧電性フィルム４０３の他方の平板面（他方の主面）の略全面に形成されている。また、検出用電極基板４０５には、電子部品４０５ａが実装されている。電子部品４０５ａは、検出用電極基板４０１と検出用電極基板４０５とに設けられた一対のシグナル電極とグランド電極との間の電位差を検出し、出力する回路を構成する。

【0041】

両面粘着テープ４０２は、検出用電極基板４０１と、圧電性フィルム４０３との間に位置し、検出用電極基板４０１と、圧電性フィルム４０３とを接着する接着部材である。また、両面粘着テープ４０４は、検出用電極基板４０５と、圧電性フィルム４０３との間に位置し、検出用電極基板４０５と、圧電性フィルム４０３とを接着する接着部材である。さらに、両面粘着テープ４０６は、押圧センサ４００を板部材４５に接着する接着部材である。両面粘着テープ４０２、４０４、４０６は、隣接する２つの層を接着する粘着剤で構成してもよい。

【0042】

また、押圧センサ４１〜４４は、図２に示したように、筐体１０上面の開口面の外側に位置するので、透過性が低いものであっても、表示器３１の表示面に表示されている画像の視認性を低下させることがない。したがって、検出用電極基板４０１、４０５は、透過性の高い導体パターンを形成するために、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を用いなくてもよいので、安価にできる。

【0043】

操作者が、板部材４５の操作面において操作画面４９上の任意の点を押圧すると、この板部材４５が撓み、この撓みは、押圧センサ４１〜４４に伝わり、各押圧センサ４１〜４４の圧電性フィルム４０３が長手方向および短手方向に伸長する。これにより、圧電性フィルム４０３には、長手方向および短手方向にひずみが生じ、当該ひずみに応じた電荷を発生する。この電荷は、検出用電極基板４０１、４０５によって検出され、電子部品４０５ａが検出された電荷量に応じた電圧を外部へ出力する。この際、電荷量は上述のように圧電性フィルム４０３のひずみ量によって決まる。さらに、圧電性フィルム４０３のひずみ量は、板部材４５を介して伝わる板部材４５の撓み量によって決まり、当該撓み量は操作面の押圧力によって決まる。したがって、押圧センサ４１〜４４から得られる電圧値を計測することで、板部材４５の操作面において操作画面４９上のほとんど全ての点への押圧に対して、押圧力を検出することができる。

【0044】

例えば、押圧力Ｆは、各押圧センサ４１〜４４から得られる電圧値の総和Ｓ（＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）と、予め定めた比例定数γとの積による演算
押圧力Ｆ＝γ×Ｓ
で算出できる。この演算は、制御部２で行われる。

【0045】

また、押圧センサ４１、４２から得られる電圧値の比を用いることで、図３に示すＹ軸方向の押圧位置を検出することができる。また、押圧センサ４３、４４から得られる電圧値の比を用いることで、図３に示すＸ軸方向の押圧位置を検出することができる。

【0046】

図６は、Ｙ軸方向の押圧位置にかかる測定結果を示す図である。図６では、板部材４５の操作面の中心を原点Ｏとし、押圧センサ４１側を正、押圧センサ４２側を負にしている。図６（Ｂ）の横軸は、図６（Ａ）に示す押圧位置のＹ座標である。また、図６（Ｂ）の縦軸は、Ｌｏｇ₁₀（Ｖ１／Ｖ２）の値である。但し、Ｖ１は、押圧センサ４１の出力電圧であり、Ｖ２は、押圧センサ４２の出力電圧である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示した、板部材４５の操作面上に設定したＹ軸に平行な３本のライン（ラインＡ、Ｂ、Ｃ）毎に、そのライン上における押圧位置のＹ座標と、Ｌｏｇ₁₀（Ｖ１／Ｖ２）の値との関係を示す測定結果である。

【0047】

図６（Ｂ）から明らかなように、ラインＡ、Ｂ、Ｃの全てにおいて、押圧位置のＹ座標が−４０ｍｍ〜＋４０ｍｍの範囲内であるとき、Ｌｏｇ₁₀（Ｖ１／Ｖ２）の値が略リニアに変化することが確認できる。したがって、押圧位置のＹ座標は、押圧センサ４１、４２の出力電圧の比（Ｖ１／Ｖ２）を用いて検出することができる。また、このことから、押圧位置のＸ座標は、押圧センサ４３、４４の比（Ｖ４／Ｖ３）を用いて検出することができる。但し、Ｖ３は、押圧センサ４３の出力電圧であり、Ｖ４は、押圧センサ４４の出力電圧である。また、板部材４５の操作面の中心を原点Ｏとし、押圧センサ４４側を正、押圧センサ４３側を負にしている。

【0048】

具体的には、板部材４５の操作面の押圧位置を示すＸ、Ｙ座標は、以下に示す演算により算出できる。

【0049】

押圧位置のＹ座標＝α×Ｌｏｇ₁₀（Ｖ１／Ｖ２）
押圧位置のＸ座標＝β×Ｌｏｇ₁₀（Ｖ４／Ｖ３）
α、およびβは、予め定めた定数である。この演算は、制御部２で行う。

【0050】

このように、この例にかかる入力操作端末１は、表示器３１の表示面に表示されている画像の視認性の低下を抑えることができる。また、この入力操作端末１は、板部材４５の操作面上の押圧位置に加えて、押圧力を検出することができる。

【0051】

また、入力操作端末１は、タッチパネル４０の板部材４５の押圧位置をＸ軸方向、またはＹ軸方向の一方についてのみ検出する場合には、押圧位置を検出する軸方向に応じた２つの押圧センサを板部材４５に取り付ければよい。言い換えれば、押圧位置を検出しない軸方向に応じた２つの押圧センサを板部材４５に取り付けなくてもよい。

【0052】

また、タッチパネル４０は、上記の例では、板部材４５を矩形形状としたが、円形状や楕円形状等にしてもよい。例えば、板部材４５を円形状とする場合には、図７（Ａ）に示すように、板部材４５に対して、押圧センサ４１〜４４を装着すればよい。板部材４５を楕円形状とする場合には、図７（Ｂ）に示すように、板部材４５に対して、押圧センサ４１〜４４を装着すればよい。図７（Ａ）、（Ｂ）において。破線で示す領域は、入力操作端末１の筐体１０上面の開口面である。すなわち、筐体１０上面の開口面の形状は、タッチパネル４０の板部材４５の形状に合わせればよい。この場合、表示器３１の画面は、上述した例と同様に矩形形状であってもよいし、タッチパネル４０の板部材４５の形状に合わせた円形や楕円形であってもよい。

【0053】

また、上記の例では、押圧センサ４１〜４４は、タッチパネル４０の板部材４５の操作面に対向する主面に装着するとしたが、タッチパネル４０の板部材４５の操作面に装着してもよい。

【0054】

また、上記の例では、タッチパネル４０は、筐体１０の内部に位置するとしたが、筐体１０の上面に取り付けてもよい。

【0055】

また、上記の例にかかる入力操作端末は、タブレット型端末や、スマートフォン等の機器に利用してもよい。この場合、制御部２は、検出した板部材４５の操作面の押圧位置に応じた処理を実行する。

【0056】

また、上記の例では、押圧センサ４１〜４４は、それぞれの長手方向における寸法を、同方向における操作画面４９の寸法以上に延びる帯状としたが、押圧センサ４１〜４４の長手方向の寸法は、同方向における操作画面４９の寸法未満であってもよい。図８は、押圧センサの長手方向の寸法を、同方向における操作画面の寸法未満とする場合の構成例を示す図である。

【0057】

図８に示すタッチパネル４０Ｐは、押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐを備えている。押圧センサ４１Ｐと押圧センサ４２Ｐとは、操作画面４９を間に挟んで、Ｙ軸方向に互いに対向するように配置している。そして、押圧センサ４１Ｐと押圧センサ４２Ｐとは、それぞれ、Ｘ軸方向を長手方向として延びる帯状であり、長手方向（Ｘ軸方向）の寸法を、同方向における操作画面４９の寸法未満としている。また、押圧センサ４３Ｐと押圧センサ４４Ｐとは、操作画面４９を間に挟んで、Ｘ軸方向に互いに対向するように配置している。そして、押圧センサ４３Ｐと押圧センサ４４Ｐとは、それぞれ、Ｙ軸方向を長手方向として延びる帯状であり、長手方向（Ｙ軸方向）の寸法を、同方向における操作画面４９の寸法未満としている。

【0058】

このように押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐを、操作画面４９の寸法未満とする場合には、図８（Ａ）に示すように、押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐそれぞれの長手方向の端部を隣接するもの同士で結ぶ線分から外側の領域は、押圧されても正常に検知することができない押圧非検知領域９３となり易い。具体的には、押圧非検知領域９３が押圧されると、押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐのうちのいくつかに通常とは逆の極性の電荷が生じて出力が反転する。このため、押圧非検知領域９３が押圧された場合には、正確な押圧検知が困難になる。

【0059】

そこで、このタッチパネル４０Ｐでは、各押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐの長手方向の寸法や配置を調整することにより、押圧非検知領域９３の大きさや配置を、操作画面４９の操作において影響の少ない大きさや配置に調整している。

【0060】

具体的には、標準的な操作画面４９は、図８（Ｂ）に示すように、タッチ操作や押圧操作の対象となるアイコンやウィジットなどのシンボルが表示される第１画像領域９１と、タッチ操作や押圧操作の対象とならないステータスバーなどの状態情報を示すシンボルが表示される第２画像領域９２と、を含む。したがって、仮に、前述した押圧非検知領域９３が、アイコンやウィジットなどが表示される第１画像領域９１に重なると、アイコンやウィジットの一部が押圧操作できない状態となって、操作者にとっての操作性が低下して問題となる。そこで、このタッチパネル４０Ｐでは、各押圧センサ４１Ｐ〜４４Ｐの長手方向の寸法や配置を調整することにより、押圧非検知領域９３が第１画像領域９１に重ならずに、第２画像領域９２にのみ重なるようにしている。これにより、押圧非検知領域９３が、ステータスバーなどが表示される第２画像領域９２に重なっていても、それらは押圧操作される対象ではないため、操作者は、操作性の低下や不確実性の増加などを感ずることなく、タッチパネル４０Ｐを押圧操作することができる。

【0061】

このように、本発明のタッチパネルにおいて、各押圧センサの長手方向における寸法や配置は、押圧非検知領域の位置や大きさを適切にするように調整することが好ましい。ただし、ここでは、操作画面（ユーザインターフェース）として、ステータスバーなどが表示される第２画像領域９２が、アイコン等が表示される第１画像領域９１の一方側にのみ設けられる場合について例示したが、第１画像領域９１の両側に第２画像領域９２が設けられるような操作画面を採用するなど、操作画面側を調整することにより、押圧操作の対象が設けられていない第２画面領域を、押圧非検知領域に重ねるようにしてもよい。

【0062】

なお、スマートフォンのような画面サイズが４〜７インチ程度の比較的小型な機器に搭載されるタッチパネルの場合には、押圧センサの長手方向の寸法が、操作画面の約８５％程度あれば、押圧非検知領域の大きさと配置が、操作画面の四隅近傍の指のサイズよりも小さい領域に限定される。このため、このような場合には、操作画面上に押圧非検知領域があっても問題にならない。

【符号の説明】

【0063】

１…入力操作端末
２…制御部
３…表示部
４…センサ部
１０…筐体
２０…制御基板
３１…表示器
３２…表示制御部
４０…タッチパネル
４１〜４４、４００…押圧センサ
４５…板部材
４０１、４０５…検出用電極基板
４０２、４０４、４０６…両面粘着テープ
４０３…圧電性フィルム
４０５ａ…電子部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】