特許第6973654号(P6973654)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6973654
(24)【登録日】2021年11月8日
(45)【発行日】2021年12月1日
(54)【発明の名称】タッチパネル
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/041 20060101AFI20211118BHJP
   G06F 3/044 20060101ALI20211118BHJP
【FI】
   G06F3/041 600
   G06F3/044 126
【請求項の数】12
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2020-539310(P2020-539310)
(86)(22)【出願日】2019年8月9日
(86)【国際出願番号】JP2019031634
(87)【国際公開番号】WO2020045058
(87)【国際公開日】20200305
【審査請求日】2021年1月6日
(31)【優先権主張番号】特願2018-159844(P2018-159844)
(32)【優先日】2018年8月29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】北田 宏明
【審査官】 木村 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2017/109455(WO,A1)
【文献】 国際公開第2015/046289(WO,A1)
【文献】 国際公開第2018/052096(WO,A1)
【文献】 特開2017−072956(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2019/0050080(US,A1)
【文献】 特表2019−504407(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】
第1の検出方式のタッチセンサと、
第1の検出方式とは異なる第2の検出方式の感圧センサと、
前記タッチセンサおよび前記感圧センサに接続される検出回路と、
電荷電圧変換回路と、
電圧電流変換回路と、
を備え、
前記検出回路は、第1検出回路と、第2検出回路とを有し、
前記タッチセンサは、前記第1検出回路に接続され、
前記第2検出回路は、前記電荷電圧変換回路および前記電圧電流変換回路を介して、前記感圧センサに接続され、
前記第1検出回路および前記第2検出回路は、電流検出用回路であって前記第1検出回路を前記第2検出回路として兼用することができる、
タッチパネル。
【請求項2】
前記電圧電流変換回路は、増幅回路を含む、
請求項1に記載のタッチパネル。
【請求項3】
前記感圧センサは、圧電式または抵抗式である、
請求項1または請求項2に記載のタッチパネル。
【請求項4】
前記第2検出回路は、複数の第2検出回路を含み、
前記感圧センサは、いずれか一方の主面に複数の電極を備え、
前記複数の電極は、それぞれ異なる第2検出回路に接続される、
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。
【請求項5】
前記第2検出回路は、複数の第2検出回路を含み、
前記感圧センサは、複数の感圧センサを含み、
前記複数の感圧センサは、それぞれ異なる第2検出回路に接続される、
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。
【請求項6】
前記複数の第2検出回路は、それぞれ電流検出用回路である、
請求項4または請求項5に記載のタッチパネル。
【請求項7】
可撓性を有し、ミアンダ状のフレキシブル基板を備え、
前記第2検出回路は、前記フレキシブル基板の前記ミアンダ状の導体を介して前記感圧センサに接続される、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のタッチパネル。
【請求項8】
前記第1検出回路および前記第2検出回路は、静電容量式タッチセンサ用の検出回路である、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のタッチパネル。
【請求項9】
前記タッチパネルは、処理部を、更に備え、
前記処理部は、前記第1検出回路および前記第2検出回路に接続され、
前記処理部は、前記第1の検出方式の信号および前記第2の検出方式の信号を処理する、
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のタッチパネル。
【請求項10】
前記処理部は、前記第1検出回路および前記第2検出回路の検出結果を処理する、
請求項9に記載のタッチパネル。
【請求項11】
前記処理部は、前記第1検出回路および前記第2検出回路の合計数以上の操作パターンを検出する、
請求項9または請求項10に記載のタッチパネル。
【請求項12】
前記第1検出回路および前記第2検出回路は、共通の前記処理部に接続される、
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、利用者のタッチ操作を検出するタッチパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、操作面に対するタッチ操作と、押圧操作と、を検知するセンサ装置が開示されている。特許文献1のセンサ装置は、静電容量式のタッチパネルおよび感圧センサを備えている。また、特許文献1のセンサ装置は、第2のスイッチ回路を備えている。特許文献1のセンサ装置は、第2のスイッチ回路を切り替えることで、タッチパネル用の検出回路を感圧センサ用の検出回路として兼用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−134000号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示された感圧センサは、静電容量式のセンサである。特許文献1には、静電容量式以外の感圧センサを用いることについて何ら記載されていない。
【0005】
本発明は、タッチセンサと、静電容量式のセンサ以外の感圧センサと、を用いたタッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のタッチパネルは、第1の検出方式のタッチセンサと、第1の検出方式とは異なる第2の検出方式の感圧センサと、前記タッチセンサおよび前記感圧センサに接続される検出回路と、前記検出回路に接続される処理部と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
この様に、本発明のタッチパネルは、第1の検出方式のタッチセンサとは異なる第2の検出方式の感圧センサを、タッチセンサと共通の処理部(タッチセンサ用の処理部)に接続する。これにより、本発明のタッチパネルは、タッチセンサ用の検出回路を感圧センサ用の検出回路として兼用することができる。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、タッチセンサ用の検出回路を感圧センサ用の検出回路として兼用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1図1は、タッチパネルを備えた表示装置1の外観斜視図である。
図2図2は、表示装置1の側面断面図である。
図3図3(A)は、タッチセンサ20の電極配置の一例を示す平面図であり、図3(B)は、感圧センサ30の電極配置の一例を示す平面図である。
図4図4は、タッチセンサ20および感圧センサ30を備えたタッチパネル10の構成を示すブロック図である。
図5図5は、電荷電圧変換回路91の構成例を示す回路図である。
図6図6は、電荷電圧変換回路91の変形例を示す回路図である。
図7図7(A)は、変形例1に係るタッチパネル10Bの構成を示すブロック図であり、図7(B)は、検出回路55Bの一部構成を示す回路図である。
図8図8は、変形例2に係るタッチパネル10Cの構成を示すブロック図である。
図9図9は、電圧電流変換回路92の変形例を示す回路図である。
図10図10は、抵抗式の感圧センサ30Fを用いる場合のタッチパネルの一部構成を示す回路図である。
図11図11は、変形例3に係るタッチパネル10Dの構成を示すブロック図である。
図12図12(A)は、タッチパネル10Dを備えた表示装置1Aの断面図であり、図12(B)は、フレキシブル基板300の平面図である。
図13図13は、変形例4に係るタッチパネル10Eの構成を示すブロック図である。
図14図14は、変形例5に係るタッチパネル10Fの構成を示すブロック図である。
図15図15は、感圧センサの電極配置の他の例を示す平面図である。
図16図16は、感圧センサ30Cを備えたタッチパネル10Gの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明のタッチパネルを備えた表示装置1について説明する。図1は、表示装置1の外観斜視図である。本実施形態では、筐体50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方向とする。
【0011】
図1の外観斜視図に示すように、表示装置1は、外観上、直方体形状の筐体50と、筐体50の上面の開口部に配置された平面状の表面パネル40と、を備えている。表示装置1は、例えばスマートフォンまたはタブレット端末等の情報処理装置である。表面パネル40は、利用者が指またはペン等を用いてタッチ操作を行う操作面として機能する。
【0012】
図2は、表示装置1の側面断面図である。図2に示すように、筐体50の内部には、筐体50の開口部(表面パネル40)側から順にZ軸方向に沿って、表面パネル40、タッチセンサ20、および感圧センサ30が配置されている。
【0013】
タッチセンサ20、感圧センサ30、および表面パネル40は、平板状の形状である。タッチセンサ20、感圧センサ30、および表面パネル40のそれぞれの主面は、表面パネル40の主面と対向するように、筐体50の内部に配置されている。タッチセンサ20および感圧センサ30の主面は、粘着剤70で互いに接続されている。
【0014】
筐体50には、回路基板80が配置されている。回路基板80は、不図示のフレキシブルケーブルを介して、タッチセンサ20、感圧センサ30、または表面パネル40に接続される。回路基板80は、フレキシブル基板等の屈曲可能な基板材料を用いて、上記フレキシブルケーブルと一体化してもよいし、メイン基板の一部として形成してもよい。
【0015】
タッチセンサ20は、静電容量式のセンサである。タッチセンサ20は、第1電極21、絶縁性基板22、および第2電極23を備えている。絶縁性基板22は、透明性を有する材料からなり、例えばPMMA(アクリル樹脂)からなる。絶縁性基板22の表面側の主面には、第1電極21が配置され、裏面側の主面には、第2電極23が配置されている。
【0016】
第1電極21および第2電極23は、全て透明性を有する材料からなり、例えば酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、銀ナノワイヤー、またはポリチオフェンを主成分とする材料からなる。
【0017】
図3(A)は、タッチセンサ20の電極配置の一例を示す平面図である。第1電極21は、平面視して一方向に長い長方形状であり、長尺方向がY方向に平行になるように配置されている。複数の第1電極21は、X方向に沿って所定の間隔で配置されている。
【0018】
また、第2電極23も、平面視して一方向に長い長方形状である。第2電極23は、長尺方向がX方向に平行になるように配置されている。複数の第2電極23は、Y方向に沿って所定の間隔で配置されている。
【0019】
図4は、タッチセンサ20および感圧センサ30を備えたタッチパネル10の構成を示すブロック図である。タッチパネル10は、タッチセンサ20、感圧センサ30、および信号処理回路51を備えている。また、この例では、タッチパネル10は、基準電圧源90、電荷電圧変換回路91、および電圧電流変換回路92を備えている。信号処理回路51、基準電圧源90、電荷電圧変換回路91、および電圧電流変換回路92は、回路基板80に搭載されている。
【0020】
タッチセンサ20は、信号処理回路51に接続される。信号処理回路51は、複数の検出回路55A、検出回路55B、信号生成回路57、および処理部58を備えている。なお、検出回路55Aは、本発明の「第1検出回路」の一例であり、検出回路55Bは、本発明の「第2検出回路」の一例である。また、検出回路55A及び検出回路55Bは、一まとまりとして、本発明の「検出回路」の一例である。
【0021】
信号生成回路57は、タッチセンサ20の第1電極21または第2電極23にパルス状の電圧信号を印加する。複数の検出回路55Aは、それぞれタッチセンサ20の第1電極21または第2電極23に接続されている。複数の検出回路55Aは、信号生成回路57により印加された電圧信号に応じて、第1電極または第2電極23から検出回路55Aに流入する電荷量(電流信号)を検出する。
【0022】
利用者が指またはペン等を用いて表面パネル40に対しタッチ操作を行うと、第1電極21および第2電極23に生じた電荷の一部が利用者の指またはペンに流入する。したがって、検出回路55Aに流入する電荷量(電流値)が減少する。処理部58は、検出回路55Aで検出される電流値の変化に基づいて、タッチ操作の有無およびタッチ位置を検出する。
【0023】
図2に戻り、感圧センサ30は、表面パネル40側から順に、第1電極31、圧電フィルム32、および第2電極33を備えている。第1電極31および第2電極33は、図3(B)の平面図に示す様に、圧電フィルム32の主面の略全面を覆うように配置されている。図3(B)において第1電極31は省略しているが、第1電極31の主面は、第2電極33の主面と同じ面積を有する。
【0024】
第1電極31および第2電極33は、透明性を有する材料からなり、例えば酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、銀ナノワイヤー、またはポリチオフェンを主成分とする材料からなる。
【0025】
圧電フィルム32は、利用者が表面パネル40を押圧することで法線方向に撓み、電荷を発生する。圧電フィルム32は、透明性を有する材料からなり、例えばキラル高分子からなる。より好ましくは、圧電フィルム32には、一軸延伸されたポリ乳酸(PLA)、さらにはL型ポリ乳酸(PLLA)である。
【0026】
キラル高分子は、主鎖が螺旋構造を有し、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、一軸延伸されたキラル高分子が発生する電荷量は、螺旋分子の分子軸に沿って加わったずり歪みによって一意的に決定される。
【0027】
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。すなわち、押圧操作を高感度に検出し、押圧量に応じた電荷を高精度に出力することができる。
【0028】
また、キラル高分子は、延伸等による分子の配向処理で圧電性が生じるため、ポーリング処理を行う必要がない。特に、ポリ乳酸は、焦電性がないため、利用者の指等の熱が伝わる場合であっても、発生する電荷量が変化することがない。また、機器の発熱や周囲環境温度によって押圧感度が変わる等の影響を受けることもない。特に、ポリ乳酸は、発熱し易いバッテリと圧電フィルムとを近接配置するようなスマートフォンまたはタブレット端末等の小型電子機器に対して用いることが有効である。さらに、ポリ乳酸の圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。
【0029】
表面パネル40が利用者に押下されたとき、圧電フィルム32は、水平方向に伸びる、または収縮する。押下操作による伸縮は、螺旋分子の分子軸に対してずり歪みとなるように分子軸を配置することが望ましい。一軸延伸のポリ乳酸フィルムでは、圧電性に寄与する螺旋分子は延伸軸方向に向いている。本実施形態では、圧電フィルム32は、X方向およびY方向に対して、一軸延伸方向が略45°の角度を成すように配置されている。このような配置を行うことで、より高感度に押圧操作を検出できる。なお、一軸延伸方向は、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。
【0030】
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。また、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できる。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。
【0031】
図4に示す様に、感圧センサ30には、基準電圧源90および電荷電圧変換回路91が接続されている。基準電圧源90は、感圧センサ30の第1電極31または第2電極33に基準電圧を印加する。
【0032】
利用者が表面パネル40を押圧すると、圧電フィルム32は、電荷を発生する。電荷電圧変換回路91は、第1電極31または第2電極33に接続され、圧電フィルム32で生じた電荷を電圧に変換する。
【0033】
図5は、電荷電圧変換回路91の構成例を示す回路図である。電荷電圧変換回路91は、オペアンプA、抵抗R、およびコンデンサCを備える。オペアンプAの反転入力端子は、第1電極31または第2電極33に接続されている。オペアンプAの非反転入力端子は、基準電圧源90に接続されている。オペアンプAの出力端子は、抵抗RおよびコンデンサCの並列回路を介して、オペアンプAの反転入力端子にフィードバック接続される。このような構成によって、電荷電圧変換回路91は、積分回路を構成し、圧電フィルム32で発生する電荷を電圧に変換する。
【0034】
電圧電流変換回路92は、電荷電圧変換回路91の出力する電圧信号を電流信号に変換する。電荷電圧変換回路91は、例えば抵抗からなる。したがって、信号処理回路51における検出回路55Bには、圧電フィルム32で生じた電荷に対応する電流信号が入力される。
【0035】
複数の検出回路55Aおよび検出回路55Bは、いずれも静電容量式タッチセンサ用の検出回路である。つまり、検出回路55Aも検出回路55Bも同じ種類の回路(本実施形態では電流検出用の回路)であり、いずれも、共通の処理部58に接続される。
【0036】
処理部58は、検出回路55Aで検出される電流値に応じてタッチ操作の有無およびタッチ位置を検出する。また、処理部58は、検出回路55Bで検出される電流値に応じて押圧操作の有無および押圧量を検出する。
【0037】
静電容量式タッチセンサは、上述の様に、検出用の電圧信号を入力する。静電容量式タッチセンサは、検出用の電圧信号により継続して電荷が発生するため、検出回路には電流信号が入力される。静電容量式タッチセンサ用の検出回路は、当該電流信号を検出するための感度に調整されている。一方で、感圧センサは、利用者が押圧した場合に、断続的に電荷を生じる。そのため、静電容量式タッチセンサと感圧センサとでは、検出回路に流入する電荷量(電流値)は大きく異なる。しかし、本実施形態の感圧センサ30は、電荷電圧変換回路91および電圧電流変換回路92を介して検出回路55Bに接続される。したがって、感圧センサ30で断続的に生じる電荷は、継続的に検知可能な電流信号に変換される。これにより、本実施形態のタッチパネルは、静電容量式タッチセンサ用の検出回路(第1検出回路である検出回路55Aおよび第2検出回路である検出回路55B)を感圧センサ用の検出回路として兼用することができる。
【0038】
次に、図6は、電荷電圧変換回路91の変形例を示す回路図である。図6の変形例に係る電荷電圧変換回路91は、オペアンプA、抵抗R1,R2,R3、およびコンデンサCを備える。オペアンプAの反転入力端子は、第1電極31または第2電極33に接続されている。オペアンプAの非反転入力端子は、電荷電圧変換回路91の入力端子および基準電圧源90に接続されている。また、非反転入力端子は、抵抗R1およびコンデンサCの並列回路を介して、基準電圧源90に接続されている。オペアンプAの反転入力端子は、抵抗R2を介して基準電圧源90に接続されている。また、オペアンプAの出力端子は、抵抗R3を介して、オペアンプAの反転入力端子にフィードバック接続される。
【0039】
このような構成によっても、電荷電圧変換回路91は、積分回路を構成し、圧電フィルム32で発生する電荷を電圧に変換する。また、図6に示す電荷電圧変換回路91は、フィードバック抵抗R3と抵抗R2との比に応じた利得を有するため、増幅回路を構成する。よって、図6に示す電荷電圧変換回路91は、感圧センサ30の感度を高くすることができる。
【0040】
・タッチパネルの変形例1
次に、図7(A)は、変形例1に係るタッチパネル10Bの構成を示すブロック図である。図7(B)は、検出回路55Bの一部構成を示す回路図である。検出回路55Aおよび検出回路55Bは、上述の様に同じ構成を有するため、図7(B)では、代表して検出回路55Bの構成を示す。
【0041】
タッチパネル10Bは、図4に示したタッチパネル10に対して、電圧電流変換回路92が省略されている。また、検出回路55Bは、図7(B)に示す様に、少なくともサンプルホールド回路550と、ADC(ADコンバータ)551と、初期化回路552と、を含む。
【0042】
タッチパネル10Bのその他の構成は、図4に示したタッチパネル10と同じ構成である。図4のタッチパネル10と共通する構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【0043】
検出回路55Bは、タッチセンサ20の測定タイミング毎に、初期化回路552とサンプルホールド回路550のコンデンサが接続され、サンプルホールド回路550のコンデンサが初期化される。その後、サンプルホールド回路550と初期化回路552との接続が解除され、電荷電圧変換回路91にサンプルホールド回路550が接続される。また、サンプルホールド回路550およびADC551が接続される。電荷電圧変換回路91から出力される電圧信号は、サンプルホールド回路550によって保持される。ADC551は、保持された電圧信号をデジタル変換する。
【0044】
この様な検出回路55Bに流れる電流値Iは、サンプルホールド回路550内のコンデンサの容量C、電荷電圧変換回路91の電圧値(測定開始時の電圧値)V、および単位時間あたりの測定回数nとすると、I=n・C・Vで表される。すなわち、検出回路55Bに流れる電流値Iは、感圧センサ30の出力値に比例する。
【0045】
よって、電圧電流変換回路92を省略した場合でも、電流検出用の回路である検出回路55Bに感圧センサ30を接続することができる。
【0046】
・タッチパネルの変形例2
次に、図8は、変形例2に係るタッチパネル10Cの構成を示すブロック図である。図4と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【0047】
電圧電流変換回路92および検出回路55Cは、コンデンサを介してグランドに接続される。また、検出回路55Cは、信号生成回路57に接続される。検出回路55Cは、自己容量式のタッチセンサの検出回路である。検出回路55Cは、本発明の「第2検出回路」の一例である。スマートフォン等の情報処理装置では、図8の例の様に、相互容量式の検出回路と、自己容量式の検出回路と、を備えている場合がある。変形例2に係る構成によれば、相互容量式の検出回路55Aおよび検出回路55Bに代えて、自己容量式の検出回路55Cに感圧センサ30を接続することができる。
【0048】
次に、図9は、電圧電流変換回路92の変形例を示す回路図である。この変形例における電圧電流変換回路92は、オペアンプA1,A2、抵抗R1,R2,R3,R4,R5を備える。オペアンプA1の反転入力端子は、抵抗R1を介して基準電圧源90に接続される。オペアンプA1の非反転入力端子は、抵抗R3を介して第1電極31または第2電極33に接続されている。オペアンプA1の出力端子は、抵抗R2を介してオペアンプA1の反転入力端子にフィードバック接続される。オペアンプA1の出力端子は、抵抗R5を介して出力端子およびオペアンプA2の非反転入力端子に接続される。オペアンプA2の出力端子は、反転入力端子にフィードバック接続される。また、オペアンプA2の出力端子は、抵抗R4を介してオペアンプA1の非反転入力端子にフィードバック接続される。
【0049】
オペアンプA1は、抵抗R1および抵抗R2の比によって利得が決まる非反転増幅回路である。オペアンプA2は、ボルテージフォロワを構成する。後段の負荷抵抗が低い場合には、オペアンプA2は省略してもよい。
【0050】
この様な構成により、電圧電流変換回路92は、入力電圧値に応じた電流値を出力する。出力電流値は、抵抗R3,R4,R5の比によって決まる。この様な構成によれば、抵抗のみからなる電圧電流変換回路92に比べて、電圧信号に対する電流信号の線形性が高くなる。
【0051】
次に、図10は、抵抗式の感圧センサ30Fを用いる場合のタッチパネルの一部構成を示す回路図である。図10に示す感圧センサ30Fは、複数の抵抗から構成されるブリッジ回路からなる。感圧センサ30Fの出力は、増幅回路95に接続される。利用者が表面パネル40を押圧すると、感圧センサ30Fが歪み、ブリッジ回路を構成する各抵抗の値が変化する。したがって、増幅回路95を構成するオペアンプの両入力端子に電位差が生じ、電圧電流変換回路92に電圧信号が出力される。この様に、本発明の感圧センサは、圧電式に限らず、抵抗式であってもよい。
【0052】
・タッチパネルの変形例3
次に、図11は、変形例3に係るタッチパネル10Dの構成を示すブロック図である。図4と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図12(A)は、タッチパネル10Dを備えた表示装置1Aの断面図である。
【0053】
表示装置1Aは、第2感圧センサ30Bおよびフレキシブル基板300を備えている。第2感圧センサ30Bは、感圧センサ30よりも小型である。第2感圧センサ30Bは、筐体50の側面の内壁に配置されている。例えば、第2感圧センサ30Bは、電源ボタンまたはボリュームボタン等の物理スイッチに代えて、利用者の側面を押圧する操作を検出するために設けられている。
【0054】
第2感圧センサ30Bは、フレキシブル基板300を介して回路基板80の基準電圧源90および電荷電圧変換回路91に接続されている。図12(B)は、フレキシブル基板300の平面図である。フレキシブル基板300は、例えば樹脂基材からなり、可撓性を有する。フレキシブル基板300は、形状がミアンダ状になっている。導体パターン301は、フレキシブル基板300の形状に沿って、該フレキシブル基板300の主面または内部に形成されている。
【0055】
回路基板80は、静電容量式のセンサに近い位置に配置される。しかし、図12(A)の例の様に、回路基板80は、静電容量式のセンサから遠い位置に配置される場合もある。本発明は、感圧センサを静電容量式のセンサの検出回路に接続することが特徴であるため、回路基板80から遠い位置に配置した感圧センサから、静電容量式のセンサの回路まで配線を引き回す必要がある。このような場合、回路基板80はディスプレイモジュール側に配置され、感圧センサは本体側に配置されることが多い。ディスプレイモジュールは組み立て工程の最後に本体に上部から張り合わせる。感圧センサと回路基板は、張り合わせの前に接続しなければならない。この場合、フレキシブル基板はある程度長さがないと、接続の作業性が悪くなる。したがって、作業時間の増大による組み立てコストの増大を招き、接続時にフレキシブル基板または接続用のコネクタを破損する可能性がある、といった課題がある。
【0056】
フレキシブル基板300は、形状がミアンダ状になっている。そのため、フレキシブル基板300を損傷することなく、ある程度引き伸ばすことが可能である。これにより、フレキシブル基板300は、回路基板80から離れた位置に第2感圧センサ30Bを設置する場合でも、製造時に容易に取り付けることができ、上記課題を解決できる。
【0057】
・タッチパネルの変形例4
図13は、変形例4に係るタッチパネル10Eの構成を示すブロック図である。図4と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【0058】
タッチパネル10Eは、信号処理回路51に基準電圧源90が内蔵されている。すなわち、基準電圧源90は、タッチセンサ用の基準電圧源である。変形例4のタッチパネル10Eでは、タッチセンサ用の基準電圧源を感圧センサ用の基準電圧源と兼用する。これにより、感圧センサ用の基準電圧源を別途用意する必要がなく、コストを低減することができる。また、タッチパネル10E内の全ての基準電位が共通となり、基準電位に差が生じないため、使用可能な電圧範囲を大きくすることができる。また、基準電圧源90を信号処理回路51に内蔵することにより、基準電圧源として例えばバンドギャップ型基準電圧源といった電源電圧変動の影響を受けにくい基準電圧を利用できる。このため、感圧センサ30の電源電圧変動の抑圧性能がよくなる。
【0059】
・タッチパネルの変形例5
次に、図14は、変形例5に係るタッチパネル10Fの構成を示すブロック図である。図4と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【0060】
タッチパネル10Fは、スイッチ回路920を備えている。スイッチ回路920は、検出回路55A、タッチセンサ20、および電圧電流変換回路92に接続されている。
【0061】
変形例5に係るタッチパネル10Fは、スイッチ回路920を切り替えて、検出回路55Aにタッチセンサ20または電圧電流変換回路92を接続する。これにより、タッチセンサ20の検出回路55Aを感圧センサ30用の検出回路として兼用する。
【0062】
図15は、感圧センサの電極配置の他の例を示す平面図である。図15の感圧センサ30Cは、電荷検出用の電極が第2電極33Aおよび第2電極33Bに分割されている。不図示の第1電極31は、圧電フィルム32の主面の略全面を覆うように配置されている。第2電極33Aおよび第2電極33Bは、それぞれ異なる回路に接続される。
【0063】
図16は、感圧センサ30Cを備えたタッチパネル10Gの構成を示すブロック図である。図4と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【0064】
感圧センサ30Cには、2つの電荷電圧変換回路91にそれぞれ接続される。第2電極33Aおよび第2電極33Bは、それぞれ異なる電荷電圧変換回路91に接続される。これにより、第2電極33Aおよび第2電極33Bのそれぞれについて生じる電荷(電流値)を処理する。つまり、処理部58は、第2電極33Aおよび第2電極33Bのそれぞれについて押圧操作がなされたか否かを判断することで、押圧位置を検出することができる。例えば、第2電極33Aに接続される検出回路55Bで押圧操作が検出された場合には、処理部58は、平面視して左側の位置で押圧操作がなされたと判断することができる。
【0065】
なお、1つの感圧センサの電極を分割するのではなく、複数の感圧センサに分割することでも、同じ構成および機能を発揮することができる。
【0066】
なお、処理部58は、検出回路(第1検出回路および第2検出回路)の合計数以上の操作パターンを検出することができる。例えば、処理部58は、所定時間内に押圧が一度だけ行われるパターン(1タップパターン)や、所定時間以上押圧が継続するパターン(長押しパターン)、または所定時間内2回の押圧が繰り返されるパターン(ダブルタップパターン)、等の押圧操作をそれぞれ異なる操作パターンとして検出する。あるいは、処理部58は、押圧量に応じて、異なる操作パターンとして検出してもよい。この様に、処理部58は、1つの検出回路に対して、複数の操作パターンを検出することができる。
【0067】
最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であり、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、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲を含む。
【符号の説明】
【0068】
A,A1,A2…オペアンプ
C…コンデンサ
R,R1,R2,R3,R4,R5…抵抗
1…表示装置
10,10B,10C,10D,10E,10F,10G…タッチパネル
20…タッチセンサ
21…第1電極
22…絶縁性基板
23…第2電極
30,30F…感圧センサ
30B…第2感圧センサ
30C…感圧センサ
31…第1電極
32…圧電フィルム
33,33A,33B…第2電極
40…表面パネル
50…筐体
51…信号処理回路
55A,55B,55C…検出回路
57…信号生成回路
58…処理部
70…粘着剤
80…回路基板
90…基準電圧源
91…電荷電圧変換回路
92…電圧電流変換回路
95…増幅回路
300…フレキシブル基板
301…導体パターン
550…サンプルホールド回路
551…ADC
552…初期化回路
920…スイッチ回路
図1
図2
図3
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図10
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