特許 6973654 タッチパネル

(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】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】