WO2018163972A1 - タッチパネルおよび電子機器 - Google Patents

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WO2018163972A1
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layer
piezoelectric element
electrode layer
element layer
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PCT/JP2018/007871
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武紀 丸山
ジョン ムジラネザ
杉田　靖博
秀次 川森
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シャープ株式会社
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    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a touch panel having both an input position detection function and a press detection function.
  • touch panels Touch Panel, TP
  • pressure detection a function to detect that pressure has been applied to the input surface (display surface)
  • pressure detection a function to detect that pressure has been applied to the input surface (display surface)
  • Various techniques have been proposed for a touch panel having both an input position detection function and a press detection function (hereinafter also referred to as a press detection type touch panel).
  • Patent Document 1 discloses a technique for maintaining the accuracy of pressure detection even when the touch panel is downsized (the total number of films is reduced) in the pressure detection type touch panel.
  • the touch panel of Patent Document 1 includes a touch panel unit including two touch panel electrodes (first touch panel electrode and second touch panel electrode) and two pressure sensor electrodes (first press).
  • a pressure sensor unit including a sensor electrode and a second pressure sensor electrode).
  • the electrode layer (first pressure sensor electrode layer) provided with the first pressure sensor electrode is the same electrode as the electrode layer (second touch panel electrode layer) provided with the second touch panel electrode. It is formed as a layer.
  • the electrode layer (second pressure sensor electrode layer) provided with the second pressure sensor electrode includes the electrode layer (first touch panel electrode layer) provided with the first touch panel electrode and the above-described electrode layer.
  • the second touch panel electrode layer is not the same electrode layer. For this reason, in order to provide the 2nd electrode layer for press sensors, since a separate base material (example: film or glass) and an adhesive layer are needed, the thickness of a touch panel increases.
  • An object of one embodiment of the present invention is to achieve further downsizing and performance improvement in a press detection type touch panel.
  • a touch panel is a touch panel including a display surface, and includes a pixel substrate, a liquid crystal layer, and a color filter layer in order from the display surface.
  • a touch panel upper electrode layer positioned above the color filter layer, with the direction from the pixel substrate toward the color filter layer as an upward direction and the direction opposite to the upper direction as a downward direction; and below the color filter layer and A touch panel lower electrode layer located above the liquid crystal layer; and a first piezoelectric element layer that generates a voltage when pressed against the display surface, the touch panel upper electrode layer and the touch panel under the touch panel
  • the side electrode layer is formed with an electrode for detecting a position where the object is in contact with or close to the display surface, and the first piezoelectric element layer is Touch panel located between the upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer.
  • the touch panel according to one aspect of the present invention there is an effect that it is possible to realize further downsizing and performance improvement in the press detection type touch panel.
  • FIG. (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. (B) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • It is sectional drawing which shows the structure of the touchscreen which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the press detection voltage obtained in the touchscreen which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the touchscreen which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a display device 100 (electronic device) including the touch panel 1 according to the first embodiment.
  • a display device 100 electronic device
  • the display device 100 is an example of an electronic device including the touch panel according to one embodiment of the present invention.
  • the electronic device including the touch panel (eg, touch panel 1) according to one embodiment of the present invention is not limited to the display device.
  • the electronic device may be a mobile terminal such as a smartphone or a tablet, for example.
  • the electronic device may be an information processing apparatus such as a PC monitor, signage, an electronic blackboard, or an information display.
  • the display device 100 includes a touch panel 1, a display unit 90 (display surface), a driver 91, a control board 92, and an FPC (Flexible Printed Circuit).
  • the touch panel 1 also includes a TFT (Thin Film Transistor) substrate 11, a CF (Color Filter) substrate 18, and a display unit 90 (see also FIG. 2 and the like described later).
  • the display unit 90 may be an LC (Liquid Crystal, liquid crystal) panel, for example.
  • the display unit 90 displays various images. Since the display device 100 is provided with the touch panel 1, the display unit 90 also functions as an input unit (input surface) that receives a user input operation (eg, a touch input by the user's finger F). Display unit 90 may be referred to as an active area.
  • the driver 91 functions as a display control unit that controls the display unit 90.
  • the driver 91 may give a command to the TFT substrate 11 to control lighting of pixels (not shown) formed on the TFT substrate 11.
  • the control board 92 is a board provided with a main control unit that comprehensively controls the operation of the display device 100.
  • a touch panel controller (not shown) that controls the operation of the touch panel 1 may be provided on the control board 92. Or you may make the above-mentioned main control part have the function of a touch panel controller together.
  • the FPC 93 is a member that connects the control board 92 and the driver 91.
  • the FPC 93 has high flexibility and can be greatly deformed. Therefore, the FPC 93 is suitable for manufacturing a small or thin electronic device (for example, a portable terminal).
  • a direction parallel to the short side of the display device 100 (in other words, the short side of the display unit 90) is referred to as an X direction.
  • a direction parallel to the long side of the display device 100 (the long side of the display unit 90) is referred to as a Y direction.
  • the X direction and the Y direction are orthogonal to each other.
  • a direction perpendicular to the paper surface (that is, a direction perpendicular to the X direction and the Y direction) is referred to as a Z direction.
  • a direction from the TFT substrate 11 toward the display unit 90 (that is, a user (viewer) side who views an image displayed on the display unit 90) is a positive direction in the Z direction.
  • the positive direction of the Z direction is also referred to as the upward direction.
  • the upward direction can also be defined as a direction from the TFT substrate 11 toward the CF substrate 18 in FIG.
  • the negative direction in the Z direction (the direction opposite to the upward direction) is also referred to as the downward direction.
  • the Z direction is also referred to as the up and down direction.
  • the upper side in the vertical direction is also referred to as the viewer side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the touch panel 1.
  • FIG. 2 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. That is, in FIG. 2, (a) is a sectional view in the XZ plane of FIG. 1, and (b) is a sectional view in the YZ plane of FIG.
  • an electrode layer (TP lower electrode layer 15 and TP upper electrode layer 19) for realizing the input position detection function is provided below (inside) the display unit 90 when viewed from the upper side (viewer side). ) Is formed. For this reason, the touch panel 1 is also referred to as an in-cell type touch panel.
  • the touch panel 1 includes a TFT substrate 11 (pixel substrate), an insulating layer 12, ITO (Indium Tin) from the lower side to the upper side (that is, in order from the display unit 90).
  • Oxide, indium tin oxide) layer 13, liquid crystal layer 14, TP lower electrode layer 15 (touch panel lower electrode layer), piezoelectric element layer 16 (first piezoelectric element layer), BM (Black-Matrix, black matrix) 17, A CF substrate 18 (color filter layer) and a TP upper electrode layer 19 (touch panel upper electrode layer) are provided in this order.
  • a display unit 90 (not shown in other than FIG. 1) is further provided.
  • PS 140 is a member (spacer) for uniformly holding the thickness (length in the Z direction) of the liquid crystal layer 14.
  • the PS 140 may be formed in a column shape.
  • a planarizing layer 115 may be provided above the TFT substrate 11 and below the insulating layer 12.
  • a planarization layer 155 may be provided on a part of the upper surface of the liquid crystal layer 14.
  • the TFT substrate 11 corresponds to (i) a plurality of RGB (Red, Green, Blue) pixels (that is, pixels that form an image displayed on the display unit 90), and (ii) each of the pixels.
  • the TFTs are arranged regularly in space.
  • the TFT functions as a switching element that controls lighting of the pixel. The light emitted from each pixel goes upward. In FIG. 2 and the like, illustration of pixels and TFTs is omitted for simplification.
  • a pixel electrode (not shown) for driving the pixels in the TFT substrate 11 is formed on the ITO layer 13 (conductive layer). Since ITO is a material that is particularly excellent in translucency, the ITO layer 13 is a transparent layer. For this reason, the ITO layer 13 does not hinder the visibility of the user who views the image displayed on the display unit 90.
  • the insulating layer 12 is provided to protect various wirings of the TFT substrate 11 and the ITO layer 13.
  • the liquid crystal layer 14 includes a liquid crystal material whose coordination is changed according to the voltage applied to the liquid crystal layer 14. For this reason, the light transmittance of the liquid crystal layer 14 can be adjusted in accordance with the voltage applied to the liquid crystal layer 14.
  • the TP lower electrode layer 15 is a layer in which one of a drive electrode (also referred to as a drive line) or a sense electrode (also referred to as a sense line) is formed.
  • a drive electrode also referred to as a drive line
  • a sense electrode also referred to as a sense line
  • the TP lower electrode layer 15 is formed on the upper surface of the liquid crystal layer 14. That is, the TP lower electrode layer 15 is located below the CF substrate 18.
  • illustration of the drive electrode and the sense electrode is omitted for simplification.
  • the material of the drive electrode (in other words, the material of the TP lower electrode layer 15) is not particularly limited.
  • the case where the material of a drive electrode is Cu (copper) is illustrated.
  • the drive electrode is formed so as not to disturb the visibility of the user.
  • the drive electrode may be formed in a metal mesh shape.
  • a transparent conductive material eg, ITO may be used for the drive electrode.
  • the piezoelectric element layer 16 is a layer formed of a piezoelectric material.
  • the piezoelectric element layer 16 functions as a piezoelectric element (also referred to as a piezoelectric element).
  • the piezoelectric element layer 16 is formed on the upper surface of the TP lower electrode layer 15.
  • the piezoelectric element layer 16 will be described in detail later. Note that the piezoelectric element layer 16 is also referred to as a first piezoelectric element layer for distinction from the second piezoelectric element layer 460 described in the fourth embodiment described later.
  • BM17 (light-shielding member) is a light-shielding member arranged so as to surround each pixel described above when viewed from above. By dividing each pixel by the BM 17, the outline of each pixel is emphasized. Therefore, the contrast of the image displayed on the display unit 90 is improved.
  • the CF substrate 18 is a substrate provided with a color filter that transmits light in a predetermined wavelength range.
  • the CF substrate 18 includes (i) a first color filter that transmits red (R) light, (ii) a second color filter that transmits green (G) light, and (iii) blue (B )
  • a third color filter that transmits light may be included: a third color filter that transmits light.
  • a plurality of color filters are spatially regularly arranged on the CF substrate 18. In FIG. 2 and the like, illustration of the color filter is omitted for simplification of the drawing.
  • the TP upper electrode layer 19 is a layer in which an electrode of a different type from the electrode (eg, drive electrode) formed on the TP lower electrode layer 15 is formed inside the drive electrode or the sense electrode.
  • the TP upper electrode layer 19 is a sense electrode layer in which a sense electrode is formed is illustrated.
  • the TP upper electrode layer 19 is formed on the upper surface of the CF substrate 18.
  • the material of the sense electrode (in other words, the material of the TP upper electrode layer 19) is not particularly limited as well as the material of the drive electrode described above.
  • the case where the material of the sense electrode is ITO is exemplified.
  • a non-transparent material for example, Cu
  • Cu can also be used as the material of the sense electrode.
  • the drive electrode and the sense electrode are electrodes for detecting a position where an object (for example, the finger F in FIG. 1 described above) is in contact with or close to the display unit 90.
  • the plurality of drive electrodes are arranged, for example, along the X direction.
  • the plurality of sense electrodes are arranged, for example, along the Y direction.
  • the touch panel 1 may detect a capacitance value (signal value) formed at the intersection of each of the plurality of drive electrodes and each of the plurality of sense electrodes. Then, the touch panel 1 detects (i) contact or proximity of the object to the display unit 90 and (ii) a position on the display unit 90 where the contact or proximity has occurred based on the signal value. Good. That is, the touch panel 1 may be a capacitive touch panel.
  • the TP lower electrode layer 15 and the TP upper electrode layer 19 are each connected to the above-described touch panel controller by wires (not shown).
  • the drive electrode and the sense electrode are each driven by a touch panel controller. Since the operation of the touch panel controller for detecting the signal value and the input position is well known, the description thereof is omitted.
  • the touch panel 1 by providing the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15, it is possible to detect the position where the touch input is performed on the display unit 90 by the finger F, for example.
  • the TP lower electrode layer 15 is a drive electrode layer and the TP upper electrode layer 19 is a sense electrode layer is illustrated.
  • the TP lower electrode layer 15 may be provided as a sense electrode layer
  • the TP upper electrode layer 19 may be provided as a drive electrode layer.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the piezoelectric element layer 16 (piezoelectric element).
  • the upper electrode layer 151 ⁇ / b> U is provided on the upper surface of the piezoelectric element layer 16 and the lower electrode layer 151 ⁇ / b> L is provided on the lower surface of the piezoelectric element layer 16.
  • the upper electrode layer 151U and the lower electrode layer 151L are layers on which electrodes for detecting a voltage generated in the piezoelectric element layer 16 (that is, a potential difference between the upper electrode layer 151U and the lower electrode layer 151L) are formed. It is.
  • a piezoelectric element is an element that generates polarization charge on the surface according to the pressure (strain) when pressure is applied to the element (more strictly speaking, when strain occurs in itself). That is, the piezoelectric element generates a potential difference (voltage) corresponding to the pressure between the pressing surface and the surface facing the pressing surface. More specifically, as the pressure applied to the piezoelectric element increases, the voltage generated in the piezoelectric element also increases.
  • the piezoelectric element layer 16 when the upper electrode layer 151U is not pressed, the piezoelectric element layer 16 is not pressed. Therefore, the piezoelectric element layer 16 does not generate a voltage.
  • a voltage for detecting a press on the display unit 90 is referred to as a voltage VP.
  • the voltage VP may be referred to as a pressure detection voltage.
  • the voltage generated in the piezoelectric element layer 16 when the piezoelectric element layer 16 is pressed can be acquired as the voltage VP (pressed detection voltage).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a voltage VP (pressing detection voltage) obtained in the touch panel 1.
  • the piezoelectric element layer 16 is located between the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15.
  • the TP upper electrode layer 19 can have the role of the upper electrode layer 151U
  • the TP lower electrode layer 15 can have the role of the lower electrode layer 151L.
  • the potential difference between the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15 can be acquired as the voltage VP (press detection voltage) described above.
  • voltage VP in FIG. 4 potential difference between TP upper electrode layer 19 and TP lower electrode layer 15
  • a voltage is generated in the piezoelectric element layer 16 by pressing the piezoelectric element layer 16 in accordance with the pressing of the display unit 90.
  • the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15 are each connected to the touch panel controller by wiring (not shown).
  • the touch panel controller performs processing (press detection processing) for detecting whether or not the display unit 90 is pressed based on the voltage VP1 acquired through the wiring. Since the pressing detection process is known, a description thereof will be omitted.
  • the material of the piezoelectric element layer 16 is not particularly limited.
  • PVDF PolyVinyliDeneDFFluoride
  • PLLA Poly L-LActide, poly L-lactic acid
  • the piezoelectric element layer 16 is a member provided on the touch panel 1 (in-cell type touch panel) including the display unit 90, it is preferable that the piezoelectric element layer 16 does not hinder the visibility of the user. Therefore, as the material of the piezoelectric element layer 16, for example, a material having excellent light transmittance is preferably selected.
  • the material of the piezoelectric element layer 16 is light so that the phase of light emitted from the upper surface of the piezoelectric element layer 16 does not greatly differ from the phase of light incident on the lower surface of the piezoelectric element layer 16. It is preferable to select a material that causes as little retardation as possible.
  • a retardation film may be provided above the piezoelectric element layer 16 from the viewpoint of further reducing the phase difference of light. This is because even if a phase difference of light occurs in the piezoelectric element layer 16, the phase difference can be compensated (relaxed) by the phase difference film.
  • the input position detection function of the touch panel 1 is realized by the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15.
  • the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15 are provided so as to sandwich the piezoelectric element layer 16.
  • the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15 can be used as electrode layers (electrodes) for obtaining the voltage VP1 (pressing detection voltage). Therefore, the pressure detection function of the touch panel 1 is realized by the piezoelectric element layer 16 positioned between the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15.
  • the touch panel 1 without providing the second electrode layer for the pressure sensor existing in the touch panel of Patent Document 1 described above, the pressure detection type touch panel (with the input position detection function and the pressure detection function) is provided.
  • a touch panel The main advantages of the touch panel 1 obtained by the configuration are as follows (1) to (2).
  • the touch panel 1 can suppress an increase in the thickness of the touch panel as compared with the touch panel of Patent Document 1, it is possible to further reduce the size of the touch panel.
  • the touch panel 1 can suppress unintended capacitive coupling in design compared to the touch panel of Patent Document 1. Therefore, since an increase in noise of the touch panel due to the capacitive coupling can be suppressed, it is possible to further improve the performance of the touch panel (for example, the performance of at least one of the position detection function and the press detection function).
  • the touch panel 1 As described above, according to the touch panel 1, further downsizing and performance improvement can be realized in the press detection type touch panel (touch panel having both the input position detection function and the press detection function).
  • the voltage VP ⁇ b> 1 (press detection voltage) can be acquired using the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15. .
  • the touch panel 1 it is not necessary to provide an additional electrode layer (for example, an additional lower electrode layer) for detecting the pressure detection voltage. Therefore, according to the touch panel 1, the advantage that the manufacturing process of the touch panel 1 can be simplified is also obtained.
  • an additional electrode layer for example, an additional lower electrode layer
  • the TP upper electrode layer 19 is located on the upper surface of the CF substrate 18 in the first embodiment.
  • the TP upper electrode layer 19 is not necessarily in direct contact with the upper surface of the CF substrate 18, but indirectly on the upper surface of the CF substrate 18 through some member (eg, an additional layer). It may be in contact.
  • the TP upper electrode layer 19 may be disposed above the CF substrate 18.
  • the configuration in which the TP lower electrode layer 15 is positioned on the upper surface of the liquid crystal layer 14 is exemplified.
  • the TP lower electrode layer 15 does not necessarily need to be in direct contact with the upper surface of the liquid crystal layer 14 and is indirectly connected to the upper surface of the liquid crystal layer 14 through some member (eg, an additional layer). May be in contact with each other.
  • the TP lower electrode layer 15 only needs to be positioned below the CF 18 layer and above the liquid crystal layer 14.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the touch panel 2 of the second embodiment. Specifically, FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. For convenience of explanation, a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 is omitted.
  • the touch panel 2 has a configuration in which the piezoelectric element layer 16 is replaced with the piezoelectric element layer 26 (first piezoelectric element layer) in the touch panel 1 of the first embodiment.
  • the piezoelectric element layer 26 is the same as the piezoelectric element layer 16 of the first embodiment in that it is disposed so as to be sandwiched between the TP upper electrode layer 19 and the TP lower electrode layer 15.
  • the piezoelectric element layer 26 is disposed so as to be covered by the lower surface of the BM 17. That is, the piezoelectric element layer 26 is provided so as not to be visually recognized by the user because it is blocked by the BM 17 when viewed from above. In other words, the piezoelectric element layer 26 is disposed so as to overlap the BM 17 to the maximum when viewed from the Z direction (the normal direction of the piezoelectric element layer 26). In this respect, the piezoelectric element layer 26 is different from the piezoelectric element layer 16.
  • the piezoelectric element layer 26 may be formed by patterning only a part of the lower surface of the BM 17.
  • the thickness of the piezoelectric element layer 26 may be equal to the thickness of the TP lower electrode layer 15 or may be different from the thickness of the TP lower electrode layer 15.
  • the piezoelectric element layer 26 may be formed thicker than the TP lower electrode layer 15 or thicker than the TP lower electrode layer 15.
  • the piezoelectric element layer 26 can be covered by the BM 17 when viewed from above. For this reason, it is possible to prevent the visibility of the user from being hindered by the piezoelectric element layer 26. That is, according to the touch panel 2, the visibility of the user can be further improved as compared with the touch panel 1.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage VP (pressing detection voltage) obtained in the touch panel 3 of the third embodiment.
  • VP pressing detection voltage
  • the potential difference between the TP upper electrode layer 19 and the ITO layer 13 is acquired as the voltage VP. That is, in the touch panel 3, the ITO layer 13 is replaced with the lower electrode layer 151 ⁇ / b> L (see FIG. 3 described above) instead of the TP lower electrode layer 15. In this respect, the touch panel 3 is different from the touch panel 1.
  • the voltage VP (potential difference between the TP upper electrode layer 19 and the ITO layer 13) in FIG. 6 is also referred to as a voltage VP2 in order to distinguish from the voltage VP1 in the first embodiment.
  • the ITO layer 13 is a conductive layer located further below the TP lower electrode layer 15. For this reason, the TP upper electrode layer 19 and the ITO layer 13 are also positioned so as to sandwich the piezoelectric element layer 16. Therefore, the voltage VP2 can be acquired as the pressure detection voltage.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the touch panel 4 according to the fourth embodiment. Specifically, specifically, FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. A sectional view taken along the line AA is the same as FIG.
  • the touch panel 4 has a configuration in which the PS 140 is replaced with the second piezoelectric element layer 460 in the touch panel 1 of the first embodiment. That is, the touch panel 4 further includes a second piezoelectric element layer 460 (additional piezoelectric element layer) in addition to the piezoelectric element layer 16 (first piezoelectric element layer).
  • the function of the second piezoelectric element layer 460 is the same as that of the piezoelectric element layers 16 and 26 of the first to third embodiments.
  • the second piezoelectric element layer 460 is pressed in addition to the piezoelectric element layer 16 in accordance with the pressing of the display unit 90. For this reason, a voltage corresponding to the pressure applied to itself is also generated in the second piezoelectric element layer 460.
  • the second piezoelectric element layer 460 also has a function as PS 140 (function as a spacer).
  • the second piezoelectric element layer 460 is formed in the same size and shape (columnar shape) as PS 140.
  • the second piezoelectric element layer 460 provided inside the liquid crystal layer 14 is formed sufficiently thicker than the piezoelectric element layer 16 in order to keep the thickness of the liquid crystal layer 14 uniform. ing.
  • the second piezoelectric element layer 460 By causing the second piezoelectric element layer 460 to serve as a spacer, a relatively large pressure is applied to the upper surface of the second piezoelectric element layer 460 when the display unit 90 is pressed. Therefore, when the display unit 90 is pressed, a voltage can also be generated in the second piezoelectric element layer 460.
  • the configuration of the second piezoelectric element layer 460 is also preferable from the viewpoint of downsizing the touch panel 4.
  • the PS 140 is not necessary, an increase in the number of parts of the touch panel 4 can be suppressed even when the second piezoelectric element layer 460 is provided.
  • the second piezoelectric element layer 460 is provided at the same position as the PS 140. That is, the second piezoelectric element layer 460 is also disposed so as to be covered by the lower surface of the BM 17, similarly to the piezoelectric element layer 26 of the second embodiment. As described above, the second piezoelectric element layer 460 is also arranged so as to overlap the BM 17 to the maximum when viewed from the Z direction (the normal direction of the second piezoelectric element layer 460).
  • the second piezoelectric element layer 460 By disposing the second piezoelectric element layer 460 in this way, the second piezoelectric element layer 460 is also blocked by the BM 17 and is not visually recognized by the user when viewed from the upper side, like the piezoelectric element layer 26. Therefore, even when the second piezoelectric element layer 460 is provided, the visibility of the user can be improved as with the touch panel 2. Further, by replacing the piezoelectric element layer 16 with the piezoelectric element layer 26 in the touch panel 4, the visibility of the user can be particularly effectively enhanced.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the pressure detection voltage obtained in the touch panel 4. As shown in FIG. 8, in the touch panel 4 as well, the voltage VP2 (potential difference between the TP upper electrode layer 19 and the ITO layer 13) is detected as the press detection voltage, as in the touch panel 3 of the third embodiment. .
  • a voltage (press detection voltage) is generated in each of the piezoelectric element layer 16 and the second piezoelectric element layer 460.
  • the voltage generated in the piezoelectric element layer 16 (first piezoelectric element layer) is referred to as a first pressure detection voltage
  • the voltage generated in the second piezoelectric element layer 460 is referred to as a second pressure detection voltage.
  • the TP upper electrode layer 19 and the ITO layer 13 are positioned so as to sandwich the piezoelectric element layer 16 and the second piezoelectric element layer 460. For this reason, the sum of the first pressure detection voltage and the second pressure detection voltage can be acquired as the voltage VP2.
  • a larger voltage VP2 pressing detection voltage
  • VP2 pressing detection voltage
  • providing the second piezoelectric element layer 460 is also preferable from the viewpoint of improving the performance of the touch panel (more specifically, improving the pressure detection performance).
  • the touch panel (1) is a touch panel including a display surface (display unit 90), and in order from the display surface, a pixel substrate (TFT substrate 11), a liquid crystal layer (14), and a color.
  • a touch panel positioned above the color filter layer, with a direction from the pixel substrate toward the color filter layer as an upward direction and a direction opposite to the upper direction as a downward direction.
  • a touch panel lower electrode layer (TP lower electrode layer 15) located below the color filter layer and above the liquid crystal layer, and pressing on the display surface
  • a first piezoelectric element layer (piezoelectric element layer 16) for generating a voltage, and the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer are provided on the display surface.
  • Elephant product is formed an electrode for detecting contact or proximity position, the first piezoelectric element layer is located between the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer.
  • the touch panel input position detection function can be realized by the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer.
  • the touch detection function of the touch panel can be realized by the first piezoelectric element layer positioned between the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer.
  • a pressure detection type touch panel (a touch panel having both an input position detection function and a pressure detection function) can be configured without providing the second pressure sensor electrode layer that has existed in the touch panel of Patent Document 1 described above. .
  • the touch panel according to Aspect 2 of the present invention further includes a light shielding member (17) positioned above the first piezoelectric element layer in Aspect 1, and the first piezoelectric element layer (26) is arranged from above. When viewed, it is preferably disposed at a position covered by the light shielding member.
  • the first piezoelectric element layer can be covered by the shielding member when viewed from above (for example, when the user views an image displayed on the display surface). Therefore, the visibility of the user can be improved.
  • the touch panel according to aspect 3 of the present invention further includes a second piezoelectric element layer (460) that generates a voltage in accordance with the pressing on the display surface in the above aspect 1 or 2, and the second piezoelectric element layer.
  • a second piezoelectric element layer (460) that generates a voltage in accordance with the pressing on the display surface in the above aspect 1 or 2, and the second piezoelectric element layer. Is preferably provided inside the liquid crystal layer and functions as a spacer for maintaining the thickness of the liquid crystal layer.
  • the second piezoelectric element layer (additional piezoelectric element layer), as described later, as a voltage for detecting a pressure on the display surface (the above-described pressure detection voltage) Can get higher voltage. Therefore, it is possible to improve the accuracy of detection (press detection) as to whether or not the display surface is pressed. For this reason, the said structure is suitable also from a viewpoint of the performance improvement of a touch panel.
  • the said structure is suitable also from a viewpoint of size reduction of a touch panel.
  • the touch panel according to aspect 4 of the present invention further includes a light shielding member positioned above the first piezoelectric element layer in the aspect 3, and the second piezoelectric element layer is It is preferable to be disposed at a position covered with the light shielding member.
  • the second piezoelectric element layer can be covered with the shielding member when viewed from above. Therefore, even when the second piezoelectric element layer is further provided, the visibility of the user can be improved.
  • the touch panel according to Aspect 5 of the present invention is the touch panel according to any one of Aspects 1 to 4, wherein a potential difference (voltage VP1) between the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer is applied to the display surface. You may acquire as a voltage for detecting a press.
  • the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer are provided so as to sandwich the first piezoelectric element layer. Therefore, as in the above configuration, the touch panel upper electrode layer and the touch panel lower electrode layer are applied to the voltage generated in the first piezoelectric element layer when the display surface is pressed (the upper and lower surfaces of the first piezoelectric element layer It can be used as two electrode layers (electrodes) for obtaining a potential difference between them.
  • the touch panel according to Aspect 6 of the present invention further includes a conductive layer (ITO layer 13) located below the liquid crystal layer in Aspect 1 or 2, and is provided between the touch panel upper electrode layer and the conductive layer.
  • the potential difference (voltage VP2) may be acquired as a voltage for detecting the pressure on the display surface.
  • the first piezoelectric element layer can be sandwiched between the touch panel upper electrode layer and the conductive layer. Therefore, as in the above configuration, the touch panel upper electrode layer and the conductive layer can be used as two electrode layers for acquiring a voltage generated in the first piezoelectric element layer when the display surface is pressed.
  • the touch panel according to Aspect 7 of the present invention further includes a conductive layer positioned below the liquid crystal layer in Aspect 3 or 4, wherein the potential difference between the touch panel upper electrode layer and the conductive layer is determined as described above. You may acquire as a voltage for detecting the press to a display surface.
  • both the first piezoelectric element layer and the second piezoelectric element layer can be sandwiched between the touch panel upper electrode layer and the conductive layer. Therefore, by further providing the second piezoelectric element layer, the above-described voltage VP2 (potential difference between the touch panel upper electrode layer and the conductive layer) generated with the pressing on the display surface can be further increased. As a result, as described above, the accuracy of pressure detection can be increased.
  • the electronic device (display device 100) according to aspect 8 of the present invention preferably includes the touch panel according to any one of aspects 1 to 7.
  • TFT substrate pixel substrate
  • ITO layer conductive layer
  • Liquid crystal layer 15
  • TP lower electrode layer touch panel lower electrode layer
  • BM light shielding member
  • CF substrate color filter layer
  • TP upper electrode layer touch panel upper electrode layer
  • F Finger object
  • VP voltage VP1 voltage
  • VP2 voltage potential difference between touch panel upper electrode layer and conductive layer

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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（１５）と、ＴＰ上側電極層（１９）とＴＰ下側電極層（１５）との間に位置する圧電素子層（１６）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、上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる第１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、上記第１圧電素子層は、上記タッチパネル上側電極層と上記タッチパネル下側電極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１５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、ＴＰ下側電極層１５（タッチパネル下側電極層）、圧電素子層１６（第１圧電素子層）、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。また、液晶層１４の上面の一部分には、平坦化層１５５が設けられてもよい。
　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（導電層）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。
　ＴＰ下側電極層１５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１５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１５は、液晶層１４の上面に形成されている。つまり、ＴＰ下側電極層１５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１５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。
　圧電素子層１６は、圧電材料によって形成された層である。圧電素子層１６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１６は、ＴＰ下側電極層１５の上面に形成されている。圧電素子層１６については、後により詳細に述べる。なお、後述の実施形態４において述べる第２圧電素子層４６０との区別のため、圧電素子層１６を第１圧電素子層とも称する。
　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１５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１５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１５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１５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１５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１６の機能）
　図３は、圧電素子層１６（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１６の上面に上側電極層１５１Ｕが、当該圧電素子層１６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１６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１６も押圧されない。それゆえ、圧電素子層１６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１６も押圧される。それゆえ、圧電素子層１６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１６が押圧された場合に当該圧電素子層１６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１６は、ＴＰ上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５との間に位置している。このため、タッチパネル１では、ＴＰ上側電極層１９に上側電極層１５１Ｕの役割を、ＴＰ下側電極層１５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上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５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上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５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１６が押圧されることにより、圧電素子層１６に電圧が発生する。
　上述の通り、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１５はそれぞれ、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１６の材料については、特に限定されない。例えば、圧電素子層１６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１６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１６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１６の周囲の部材の色味を考慮し、圧電素子層１６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１６の上面から出射される光の位相が、圧電素子層１６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１６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１６の上方に位相差フィルムを設けてもよい。圧電素子層１６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１５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上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５とは、圧電素子層１６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上側電極層１９およびＴＰ下側電極層１５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上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５との間に位置する圧電素子層１６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１６の配置によれば、ＴＰ上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５とを用いて、電圧ＶＰ１（押圧検出電圧）を取得できる。
　このため、タッチパネル１では、押圧検出電圧を検出するための追加の電極層（例：追加の下側電極層）を設ける必要がない。それゆえ、タッチパネル１によれば、当該タッチパネル１の製造工程を簡略化できるという利点も得られる。
　〔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１５が液晶層１４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１５についても、液晶層１４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、液晶層１４の上面に間接的に接触していてもよい。ＴＰ下側電極層１５は、ＣＦ１８層の下方かつ液晶層１４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１５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。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１６を圧電素子層２６（第１圧電素子層）に置き換えた構成である。圧電素子層２６は、ＴＰ上側電極層１９とＴＰ下側電極層１５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１６と同様である。
　但し、圧電素子層２６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２６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２６は、Ｚ方向（圧電素子層２６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２６は、圧電素子層１６とは異なる。
　一例として、圧電素子層２６は、ＢＭ１７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２６の厚さは、ＴＰ下側電極層１５の厚さと等しくともよいし、当該ＴＰ下側電極層１５の厚さと異なっていてもよい。圧電素子層２６の厚さは、ＴＰ下側電極層１５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１５よりも厚く形成されてもよい。
　圧電素子層２６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２６を覆い隠すことができる。このため、圧電素子層２６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３が備える各部材は、実施形態１のタッチパネル１と同様である。
　図６に示されるように、タッチパネル３では、ＴＰ上側電極層１９とＩＴＯ層１３との間の電位差が、電圧ＶＰとして取得される。つまり、タッチパネル３では、ＴＰ下側電極層１５に替えてＩＴＯ層１３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３は、タッチパネル１とは異なる。
　以下、実施形態１における電圧ＶＰ１との区別のため、図６の電圧ＶＰ（ＴＰ上側電極層１９とＩＴＯ層１３との間の電位差）を、電圧ＶＰ２とも称する。ＩＴＯ層１３は、ＴＰ下側電極層１５のさらに下方に位置する導電層である。このため、ＴＰ上側電極層１９およびＩＴＯ層１３も、圧電素子層１６を挟むように位置している。それゆえ、電圧ＶＰ２を押圧検出電圧として取得することもできる。
　〔実施形態４〕
　実施形態４について、図７～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。Ａ－Ａ矢視断面図については、図１と同様であるため省略する。
　図７に示されるように、タッチパネル４は、実施形態１のタッチパネル１において、ＰＳ１４０を第２圧電素子層４６０に置き換えた構成である。つまり、タッチパネル４は、圧電素子層１６（第１圧電素子層）に加え、第２圧電素子層４６０（付加的な圧電素子層）をさらに備えている。
　第２圧電素子層４６０は、圧電素子それ自体の機能としては、実施形態１～３の圧電素子層１６・２６と同様である。タッチパネル４では、表示部９０の押圧に伴って、圧電素子層１６に加え、第２圧電素子層４６０も押圧される。このため、第２圧電素子層４６０にも、自身に印加された圧力に応じた電圧が発生する。
　加えて、第２圧電素子層４６０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。第２圧電素子層４６０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７の場合には、液晶層１４の内部に設けられた第２圧電素子層４６０が、当該液晶層１４の厚さを均一に保持するために、圧電素子層１６よりも十分に厚く形成されている。
　第２圧電素子層４６０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、第２圧電素子層４６０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、第２圧電素子層４６０にも電圧を発生させることができる。
　また、第２圧電素子層４６０にスペーサとしての役割を担わせることにより、第２圧電素子層４６０を設けた場合においても、タッチパネル４の厚さの増加を抑制できる。従って、第２圧電素子層４６０の構成は、タッチパネル４の小型化の観点からも好適である。加えて、ＰＳ１４０が不要となるため、第２圧電素子層４６０を設けた場合であっても、タッチパネル４の部品点数の増加を抑制できる。
　図７に示されるように、第２圧電素子層４６０は、ＰＳ１４０と同様の位置に設けられている。つまり、第２圧電素子層４６０も、実施形態２の圧電素子層２６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、第２圧電素子層４６０も、Ｚ方向（第２圧電素子層４６０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。
　このように第２圧電素子層４６０を配置することにより、第２圧電素子層４６０も、圧電素子層２６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、第２圧電素子層４６０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。また、タッチパネル４において、圧電素子層１６を圧電素子層２６に置き換えることにより、ユーザの視認性を特に効果的に高めることができる。
　図８は、タッチパネル４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。図８に示されるように、タッチパネル４においても、実施形態３のタッチパネル３と同様に、電圧ＶＰ２（ＴＰ上側電極層１９とＩＴＯ層１３との間の電位差）が、押圧検出電圧として検出される。
　なお、上述のように、表示部９０が押圧された場合には、圧電素子層１６および第２圧電素子層４６０のそれぞれに、電圧（押圧検出電圧）が発生する。ここで、圧電素子層１６（第１圧電素子層）に生じる電圧を第１押圧検出電圧、第２圧電素子層４６０に生じる電圧を第２押圧検出電圧とそれぞれ称する。
　タッチパネル４の構成によれば、ＴＰ上側電極層１９およびＩＴＯ層１３は、圧電素子層１６および第２圧電素子層４６０を挟むように位置している。このため、電圧ＶＰ２として、第１押圧検出電圧と第２押圧検出電圧との和を取得できる。
　つまり、タッチパネル３に比べて、より大きい電圧ＶＰ２（押圧検出電圧）を得ることができる。それゆえ、押圧検出の精度を高めることが可能となる。このように、第２圧電素子層４６０を設けることは、タッチパネルの性能向上（より具体的には、押圧検出性能の向上）の観点からも好適である。
　〔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１５）と、上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる第１圧電素子層（圧電素子層１６）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、上記第１圧電素子層は、上記タッチパネル上側電極層と上記タッチパネル下側電極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、タッチパネル上側電極層とタッチパネル下側電極層との間に位置する第１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、上記第１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、上記第１圧電素子層（２６）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、遮蔽部材によって第１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、上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる第２圧電素子層（４６０）をさらに備えており、上記第２圧電素子層は、上記液晶層の内部に設けられており、かつ、当該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、第２圧電素子層（付加的な圧電素子層）をさらに設けることにより、後述するように、表示面への押圧を検出するための電圧（上述の押圧検出電圧）として、より高い電圧を取得できる。従って、表示面が押圧されたか否かの検出（押圧検出）の精度を高めることができる。このため、当該構成は、タッチパネルの性能向上の観点からも好適である。
　また、第２圧電素子層にスペーサの機能を併有させることにより、当該第２圧電素子層を設けた場合であっても、タッチパネルの厚さの増加を抑制できる。このため、当該構成は、タッチパネルの小型化の観点からも好適である。
　本発明の態様４に係るタッチパネルは、上記態様３において、上記第１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、上記第２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、上側から見た場合に、遮蔽部材によって第２圧電素子層を覆い隠すことができる。それゆえ、第２圧電素子層をさらに設けた場合にも、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５に係るタッチパネルは、上記態様１から４のいずれか１つにおいて、上記タッチパネル上側電極層と上記タッチパネル下側電極層との間の電位差（電圧ＶＰ１）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してよい。
　上述のように、本発明の一態様に係るタッチパネルでは、第１圧電素子層を挟むように、タッチパネル上側電極層とタッチパネル下側電極層とが設けられている。それゆえ、上記の構成のように、タッチパネル上側電極層およびタッチパネル下側電極層を、表示面への押圧に伴って第１圧電素子層に生じる電圧（第１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６に係るタッチパネルは、上記態様１または２において、上記液晶層の下方に位置する導電層（ＩＴＯ層１３）をさらに備えており、上記タッチパネル上側電極層と上記導電層との間の電位差（電圧ＶＰ２）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してよい。
　上記の構成によれば、タッチパネル上側電極層および導電層によって、第１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、タッチパネル上側電極層および導電層を、表示面への押圧に伴って第１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７に係るタッチパネルは、上記態様３または４において、上記液晶層の下方に位置する導電層をさらに備えており、上記タッチパネル上側電極層と上記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してよい。
　上記の構成によれば、タッチパネル上側電極層および導電層によって、第１圧電素子層および第２圧電素子層の両方を挟むことができる。それゆえ、第２圧電素子層をさらに設けることにより、表示面への押圧に伴って生じる上述の電圧ＶＰ２（タッチパネル上側電極層と導電層との間の電位差）を、より大きくすることができる。その結果、上述のように、押圧検出の精度を高めることができる。
　本発明の態様８に係る電子機器（表示装置１００）は、上記態様１から７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（導電層）
　１４　液晶層
　１５　ＴＰ下側電極層（タッチパネル下側電極層）
　１６，２６　圧電素子層（第１圧電素子層）
　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）
　４６０　第２圧電素子層
　Ｆ　指（対象物）
　ＶＰ　電圧
　ＶＰ１　電圧（タッチパネル上側電極層とタッチパネル下側電極層との間の電位差）
　ＶＰ２　電圧（タッチパネル上側電極層と導電層との間の電位差）

Claims (8)

  1. 　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、
    　上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる第１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、
    　上記第１圧電素子層は、上記タッチパネル上側電極層と上記タッチパネル下側電極層との間に位置することを特徴とするタッチパネル。
  2. 　上記第１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、
    　上記第１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。
  3. 　上記表示面への押圧に伴って電圧を発生させる第２圧電素子層をさらに備えており、
    　上記第２圧電素子層は、上記液晶層の内部に設けられており、かつ、当該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。
  4. 　上記第１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、
    　上記第２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３に記載のタッチパネル。
  5. 　上記タッチパネル上側電極層と上記タッチパネル下側電極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４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
  6. 　上記液晶層の下方に位置する導電層をさらに備えており、
    　上記タッチパネル上側電極層と上記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。
  7. 　上記液晶層の下方に位置する導電層をさらに備えており、
    　上記タッチパネル上側電極層と上記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３または４に記載のタッチパネル。
  8. 　請求項１から７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。
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