WO2020080324A1 - 変形センサ、タッチパネル、および表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a deformation sensor, a touch panel using the deformation sensor, and a display device.
- the entire mobile terminal device is flexible.
- the entire mobile terminal device is easily deformed. Therefore, the operability of the pressing operation or the touch operation is deteriorated.
- an object of the present invention is to provide a deformation sensor with improved operability in a flexible device, and a touch panel or display device using the deformation sensor.
- the deformation sensor according to the present invention is foldable at a folding position, and a bent portion that is bent in a folded state, a flat portion other than the bent portion, and a bent portion formed on the flat portion,
- a piezoelectric film disposed in a casing having a first electrode, a first electrode formed on a first main surface of the piezoelectric film, and a second electrode formed on a second main surface of the piezoelectric film. It is characterized by
- FIG. 1A is a perspective view of a touch panel including a deformation sensor according to the first embodiment.
- FIG. 1B is a perspective view of the folded state.
- 2A is a cross-sectional view of the touch panel shown in FIG. 1A
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the folded state
- FIG. 2C is a plan view of the opened state.
- 3A is an exploded perspective view of the piezoelectric element according to the first embodiment
- FIG. 3B is a plan view thereof.
- FIG. 4A is a diagram for explaining the piezoelectric film according to the first embodiment
- FIG. 4B is a diagram for explaining a method of using the touch panel according to the first embodiment.
- FIG. 5 (A) is a plan view of a touch panel according to a modified example of the first embodiment
- FIG. 5 (B) is a view for explaining a method of using the touch panel.
- FIG. 6A and FIG. 6B are views for explaining the touch panel according to the second embodiment.
- FIG. 7A is a diagram for explaining the display device according to the third embodiment
- FIG. 7B is a diagram for explaining the display device according to the fourth embodiment.
- FIG. 1A is a perspective view of a touch panel including a deformation sensor according to the first embodiment.
- FIG. 1B is a perspective view of the folded state.
- the touch panel shown in FIGS. 1A and 1B is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited to this, and the shape and the like can be appropriately changed according to the specifications.
- FIG. 2A is a cross-sectional view of the flexible device shown in FIG. 1A taken along the line II shown in FIG. 1A
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the folded state
- FIG. ) Is a plan view of the opened state.
- FIGS. 2A and 2B are schematic views, and for convenience of description, the thickness and the like of each component of the deformation sensor are greatly illustrated.
- illustrations other than the piezoelectric film 10, the housing 102, and the front panel 103 are omitted.
- the touch panel 100 includes a casing 102 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the touch panel 100 includes a flat surface panel 103 arranged in a housing 102.
- the front panel 103 functions as an operation surface on which a user performs a touch operation using a finger or a pen.
- the width direction (horizontal direction) of the housing 102 is the X direction
- the length direction (longitudinal direction) is the Y direction
- the thickness direction is the Z direction.
- the touch panel 100 can be folded with the folding position L along the X direction as a bending line. That is, the touch panel 100 can be opened and closed with the folding position L as an axis.
- the touch panel 100 may be opened and closed by providing the bent portion 3 with a hinge or a bellows structure.
- the opposite side of the front panel 103 in the housing 102 is the back surface 105.
- the touch panel 100 is folded at the folding position L so that the back surface 105 is on the inside, that is, the front panel 103 is on the front side.
- FIG. 1B shows the state where the touch panel 100 is folded so that the front panel 103 is on the front side; however, the touch panel 100 can be folded in the opposite direction.
- the touch panel 100 includes a deformation sensor 1 inside a housing 102.
- the deformation sensor 1 is formed on the surface of the front panel 103 inside the housing 102.
- the front panel 103 has a light-transmitting property.
- the touch panel 100 includes a display unit 104 inside the housing 102.
- the front panel 103 and the display unit 104 are laminated and arranged. When the deformation sensor 1 is transparent, the deformation sensor 1 can be arranged on the front side of the touch panel 100 with respect to the display unit 104.
- FIG. 3A is an exploded perspective view of the piezoelectric element according to the first embodiment
- FIG. 3B is a plan view on the XY plane. Note that, in FIGS. 3A and 3B, illustrations other than the piezoelectric film 10, the first electrode 11, and the second electrode 12 are omitted.
- the piezoelectric film 10 is formed in a rectangular shape and has a first main surface 14 and a second main surface 15 facing the first main surface 14.
- the first electrode 11 and the second electrode 12 have a flat film shape and are formed in a rectangular shape like the piezoelectric film 10 in a plan view.
- the shapes of the piezoelectric film 10, the first electrode 11, and the second electrode 12 are not limited to the rectangular shape, and can be appropriately changed according to the shape or application of the touch panel 100.
- the first electrode 11 is arranged on the first main surface 14 of the piezoelectric film 10.
- the second electrode 12 is arranged on the second main surface 15 of the piezoelectric film 10 facing the first main surface 14.
- the second electrode 12 is a ground electrode. Therefore, the piezoelectric element 20 outputs a voltage based on the ground electrode. Note that in this specification, for convenience of description, the description will be given assuming that the ground potential is 0V. Further, either the first electrode 11 or the second electrode 12 may be the ground electrode.
- the piezoelectric element 20 When the piezoelectric element 20 is viewed in a plane as shown in FIG. 3B, the first electrode 11 and the second electrode 12 are completely overlapped with the piezoelectric film 10 in a top view, or are located inside the piezoelectric film 10 in the surface direction. I hope you are doing it. As a result, it is possible to suppress a short circuit at the ends of the first electrode 11 and the second electrode 12.
- the piezoelectric film 10 is arranged across the bent portion 3 and the flat portion 4. That is, the piezoelectric film 10 is arranged in the housing 102 so as to straddle the folding position L of the touch panel 100. With this, since only one piezoelectric film 10 needs to be arranged in the housing 102, the manufacturing process can be simplified.
- the housing 102 has a bent portion B1.
- the bent portion B1 is formed on the flat surface portion 4 of the housing 102.
- a portion of the housing 102 corresponding to the bent portion B1 is made of a flexible material.
- the portion of the flat portion 4 corresponding to the bent portion B1 is made of a softer material than the portion of the flat portion 4 other than the bent portion B1.
- the portion of the flat portion 4 corresponding to the bent portion B1 may be formed thinner than the portion of the flat portion 4 other than the bent portion B1. Further, a hinge or the like may be provided on the bent portion B1.
- the bent portion B1 is formed on a straight line extending over the long side 5 and the short side 6 when the housing 102 is viewed in plan. That is, the bent portion B1 is formed at the corner of the housing 102. Therefore, the user can easily grip the corner portion of the housing 102 from the bent portion B1 and the operability of bending the housing 102 along the bent portion B1 is improved.
- the bending portion 3 is not affected by the bending of the bending portion B1. Therefore, even when the user repeatedly bends the bent portion B1, deterioration of the bent portion 3 in the housing 102 can be suppressed, and durability against deterioration due to use of the touch panel 100 is improved.
- a position B2 corresponding to the bending portion B1 of the housing 102 in the piezoelectric film 10 can be bent in plan view.
- the position B2 is shown with the first electrode 11 being transparent.
- the piezoelectric film 10 will be described below.
- FIG. 4 (A) is a plan view for explaining the piezoelectric film 10
- FIG. 4 (B) is a view for explaining how to use the touch panel 100.
- the piezoelectric film 10 may be a film made of a chiral polymer.
- polylactic acid (PLA) particularly L-type polylactic acid (PLLA)
- PLLA L-type polylactic acid
- the main chain of PLLA composed of a chiral polymer has a helical structure.
- PLLA has piezoelectricity when it is uniaxially stretched and molecules are oriented. Then, the uniaxially stretched PLLA generates an electric charge when the flat plate surface of the piezoelectric film 10 is pressed. At this time, the amount of electric charge generated depends on the amount of displacement by which the flat plate surface is displaced in the direction orthogonal to the flat plate surface by the pressing amount.
- the uniaxial stretching direction of the piezoelectric film 10 is a direction that forms an angle of 45 degrees with the Y direction and the Z direction, as shown by an arrow 901 in FIG. 4 (A).
- the 45 degrees includes an angle including, for example, about 45 degrees ⁇ 10 degrees.
- the piezoelectric film 10 generates an electric charge by a bending operation.
- positive and negative charges are equally generated, and therefore they cancel each other out and no charges are generated as a whole.
- electric charges are generated.
- the bent portion B1 of the housing 102 is formed along a straight line other than parallel or perpendicular to the extending direction (arrow 901) of the piezoelectric film 10.
- the position B2 of the piezoelectric film 10 is formed along a straight line other than parallel or perpendicular to the stretching direction (arrow 901) of the piezoelectric film 10. As a result, the piezoelectric film 10 is bent along the position B2 to generate electric charges.
- PLLA does not need to be subjected to poling treatment unlike other polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics because PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation treatment such as stretching. That is, the piezoelectricity of PLLA, which does not belong to the ferroelectric substance, does not appear due to the polarization of ions unlike the ferroelectric substance such as PVDF or PZT, but is derived from the helical structure which is the characteristic structure of the molecule. is there. For this reason, the PLLA does not have the pyroelectricity that occurs in other ferroelectric piezoelectric materials.
- the deformation sensor 1 Since there is no pyroelectricity, the influence of the temperature or frictional heat of the user's finger does not occur, so that the deformation sensor 1 can be formed thin. Further, in PVDF and the like, the piezoelectric constant fluctuates with time, and the piezoelectric constant may decrease remarkably in some cases, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable with time. Therefore, the displacement due to the pressing can be detected with high sensitivity without being affected by the surrounding environment.
- the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on both main surfaces of the piezoelectric film 10 a metal-based electrode such as aluminum or copper can be used.
- the first electrode 11 and the second electrode 12 can be made of a highly transparent material such as ITO or PEDOT.
- the piezoelectric film 10 is bent along the position B2.
- the piezoelectric element 20 outputs an electric charge according to the bending amount of the bending of the piezoelectric film 10 to a processing unit (not shown). Accordingly, the user can easily operate the touch panel 100 by an operation of bending the housing 102 other than the pressing operation.
- the touch panel 100 the example in which the housing 102 is bent so that the front panel 103 is on the inside at the bending portion B1 has been shown, but the front panel 103 may be bent in the opposite direction so that the front panel 103 is on the outside.
- the direction of electric charges generated in the piezoelectric film 10 differs depending on the bending direction of the housing 102. Therefore, the types of operations of the touch panel 100 depending on the bending direction of the housing 102 increase.
- the amount of electric charge generated from the piezoelectric film 10 increases. Therefore, the amount of electric charge generated from the piezoelectric film 10 can be adjusted by the length of the bent portion B1. Therefore, by forming a plurality of bent portions B1 having different lengths on the housing 102, it is possible to increase the types of operations of the touch panel 100 according to the respective bent portions B1.
- the bent portion B1 is formed at one of the four corners of the housing 102, but the invention is not limited to this, and may be formed at all four corners of the housing 102, for example. As a result, it is possible to increase the options of the instruction given to the touch panel 100 by the user depending on the location of the bent portion B1.
- FIG. 5 (A) is a plan view of a touch panel according to a modified example of the first embodiment
- FIG. 5 (B) is a diagram for explaining its usage.
- the touch panel 200 according to the modified example of the first embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment except that the arrangement of the bent portions B11 and B12 is different. Therefore, in the modified example of the first embodiment, only the points different from the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
- the touch panel 200 has a bent portion B11 and a bent portion B12.
- the bent portion B11 and the bent portion B12 are formed on a straight line extending across the long sides 5 that oppose each other when the housing 102 is viewed in a plan view. That is, the bent portion B11 and the bent portion B12 are formed parallel to the two short sides 6 of the housing 102, respectively. Therefore, the user can bend the housing 102 along the bent portion B11 or the bent portion B12 by gripping or pushing the end portion of the housing 102 in the longitudinal direction (Y direction) so as to pinch it.
- FIGS. 6A and 6B are views for explaining the touch panel according to the second embodiment.
- the touch panel 300 according to the second embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment except that the slit S1 and the slit S2 are formed in the piezoelectric film 60. Therefore, in the second embodiment, only the differences from the first embodiment will be described, and the description thereof will be omitted.
- the housing 102 of the touch panel 300 When the housing 102 of the touch panel 300 is folded at the folding position L, the deformation of the piezoelectric film 10 in the bent portion 3 is blocked by the slits S1 and S2. Thus, even when the housing 102 is folded at the folding position L, the folding effect of the housing 102 does not affect the bent portion B2 formed on the flat surface portion 4 side. Therefore, the output generated by the deformation of the bent portion B2 is less likely to be affected by the folding of the housing 102. Therefore, even when the housing 102 is folded, the bending portion B2 is operated in the same manner as when the housing 102 is opened. Output is obtained.
- the piezoelectric film 10 is in a state of not being fixed on the slit S1 side at the position P.
- the extension of the piezoelectric film 10 on the slit S1 side of the position P is smaller than the extension of the piezoelectric film 10 on the short side 7 side. Therefore, the Y-direction expansion of the piezoelectric film 10 is smaller than the X-direction expansion.
- the charge generated from the piezoelectric film 60 due to the extension in the X direction is a positive charge
- the charge generated from the piezoelectric film 60 due to the extension in the Y direction is a negative charge.
- the generated positive charge is larger than the negative charge. Therefore, the output of electric charges generated from the piezoelectric film 60 can be increased.
- the display device 400 includes the piezoelectric element 21.
- the piezoelectric element 21 is arranged at the place where the bent portion B1 is formed.
- the piezoelectric element 21 is smaller than the piezoelectric element 20 of the first embodiment. Therefore, the display device 400 can be formed thinner. Further, since the piezoelectric element 21 is arranged apart from the bent portion 3, the piezoelectric element 21 is less affected by the deformation of the housing 102 of the bent portion 3, and the durability is improved.
- the display device 500 includes the piezoelectric element 22 and the piezoelectric element 23.
- the piezoelectric element 22 is arranged at the place where the bent portion B11 is formed.
- the piezoelectric element 23 is arranged at the place where the bent portion B12 is formed.
- the piezoelectric element 22 and the piezoelectric element 23 are smaller than the piezoelectric element 20 of the modified example of the first embodiment. Therefore, the display device 500 can be formed thinner. Further, since the piezoelectric element 22 and the piezoelectric element 23 are arranged apart from the bent portion 3, the piezoelectric element 22 and the piezoelectric element 23 are hardly affected by the deformation of the housing 102 of the bent portion 3, and the durability is improved.
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Abstract
折り畳み位置(L)で折り畳み可能であり、且つ折り畳まれた状態で屈曲している屈曲部(3)と、屈曲部(3)以外の平面部(4)と、平面部(4)に形成された曲げ部(B1,B2,B11,B12)と、を有する筐体(102)に配置される圧電フィルム(10)と、圧電フィルム(10)の第1主面(14)に形成された第1電極(11)と、圧電フィルム(10)の第2主面(15)に形成された第2電極(12)と、を備える。
Description
本発明は、変形センサ、およびこれを用いたタッチパネル、および表示装置に関する。
特許文献1には、折り畳み可能なディスプレイおよび携帯端末機器が開示されている。
特許文献1に記載の携帯端末機器においては、携帯端末機器全体が柔軟である。ユーザが携帯端末機器を操作する場合、携帯端末機器全体が変形しやすくなる。このため、押圧操作またはタッチ操作の操作性が悪くなる。
そこで、本発明の目的は、フレキシブルな機器において操作性を向上させた変形センサ、およびこれを用いたタッチパネル、もしくは表示装置を提供することにある。
本発明に係る変形センサは、折り畳み位置で折り畳み可能であり、且つ折り畳まれた状態で屈曲している屈曲部と、前記屈曲部以外の平面部と、前記平面部に形成された曲げ部と、を有する筐体に配置される圧電フィルムと、前記圧電フィルムの第1主面に形成された第1電極と、前記圧電フィルムの第2主面に形成された第2電極と、を備えていることを特徴とする。
この構成では、ユーザは曲げ部に沿って筐体を折り曲げることができる。この折り曲げの操作は、従来のタッチ操作や押圧操作とは異なる。折り曲げの操作は筐体の一部のみを曲げる操作であるため、ユーザはフレキシブルな機器においても容易に操作することができる。
本発明によれば、フレキシブルな機器において操作性を向上することができる。
以下、本発明の実施形態に係る変形センサおよび変形センサを備えたタッチパネル、もしくは表示装置について、図を参照しながら説明する。なお、各図面において、説明の都合上、配線などは省略している。
図1(A)は第一実施形態に係る変形センサを備えたタッチパネルの斜視図である。図1(B)はその折り畳んだ状態の斜視図である。また、図1(A)および図1(B)に示すタッチパネルはあくまで本発明の一例であり、これに限るものではなく、仕様に応じて形状等を適宜変更することができる。
図2(A)は図1(A)に示すフレキシブルデバイスを図1(A)に示すI-I線における断面図、図2(B)はその折り畳まれた状態の断面図、図2(C)はその開いた状態の平面図である。なお、図2(A)および図2(B)は模式的な図であり、説明の都合上、変形センサの各部品の厚み等が大きく表されている。また、図2(B)においては、圧電フィルム10、筐体102および表面パネル103以外の図示は省略している。
図1(A)に示すように、タッチパネル100は、略直方体形状の筐体102を備える。タッチパネル100は、筐体102に配置された平板状の表面パネル103を備える。表面パネル103は、ユーザが指またはペンなどを用いてタッチ操作を行う操作面として機能する。以下では、筐体102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方向として説明する。
図2(B)に示すように、タッチパネル100の筐体102は、屈曲部3と、平面部4と、を有する。平面部4は、筐体102のうちの屈曲部3以外の部分である。屈曲部3は、可撓性を有する素材で形成されている。なお、平面部4も可撓性を有していてもよいが、屈曲部3より剛直な素材で形成されている。これにより、筐体102が折り畳み位置Lで折り畳まれたとき、屈曲部3は屈曲している。
図1(B)に示すように、第一実施形態において、タッチパネル100は、X方向に沿った折り畳み位置Lを折れ曲がり線として折り畳むことができる。すなわち、タッチパネル100は、折り畳み位置Lを軸として開閉することができる。なお、タッチパネル100は、屈曲部3にヒンジまたは蛇腹構造等を設けることにより開閉可能としてもよい。
筐体102における表面パネル103の反対側は、裏面105である。図1(B)においては、タッチパネル100は、裏面105が内側になるように、すなわち表面パネル103が表側になるように折り畳み位置Lで折り畳まれている。なお、図1(B)においては、表面パネル103が表側になるようにタッチパネル100が折り畳まれた状態を示したが、タッチパネル100は逆方向に折り畳むことも可能である。
図2(A)に示すように、タッチパネル100は、筐体102の内側に変形センサ1を備える。変形センサ1は、表面パネル103の筐体102内側の面に形成されている。表面パネル103は透光性を有する。タッチパネル100は、筐体102の内側に表示部104を備える。表面パネル103および表示部104とは互いに積層されて配置される。変形センサ1が透明である場合、変形センサ1は表示部104よりタッチパネル100の表側に配置することができる。
変形センサ1は、圧電素子20および不図示の処理部と、を備える。圧電素子20は、圧電フィルム10、第1電極11、および第2電極12を備える。
図3(A)は第一実施形態に係る圧電素子の分解斜視図、図3(B)はそのX-Y平面における平面図である。なお、図3(A)および図3(B)では、圧電フィルム10、第1電極11、および第2電極12以外の図示は省略している。
図3(A)に示すように、圧電フィルム10は矩形状に形成されており、第1主面14および第1主面14に対向する第2主面15を有する。第1電極11および第2電極12は平膜状であり、平面視で圧電フィルム10と同様に矩形状に形成されている。なお、圧電フィルム10、第1電極11、および第2電極12の形状は、矩形状に限定されることなく、タッチパネル100の形状または用途に合わせて適宜変更することができる。
第1電極11は、圧電フィルム10の第1主面14に配置されている。第2電極12は、第1主面14に対向する圧電フィルム10の第2主面15に配置されている。第2電極12は、グランド電極である。従って、圧電素子20は、グランド電極を基準とした電圧を出力する。なお、本明細書において説明の便宜上、グランド電位を0Vとして説明を行う。また、第1電極11、または第2電極12のいずれか一方がグランド電極であればよい。
図3(B)のように圧電素子20を平面視した時、第1電極11および第2電極12は、上面視で圧電フィルム10と完全に重なるか、または圧電フィルム10より面方向内側に位置していると良い。これにより、第1電極11および第2電極12との端部における短絡を抑制できる。
表面パネル103にユーザが指またはペンなどを用いてタッチ操作を行うと、押圧力は表面パネル103を介して変形センサ1に伝わる。後で詳述するが、変形センサ1は、筐体102の曲げまたは、表面パネル103で受け付けた押圧操作による圧電フィルム10の変形により電位を出力する。
圧電フィルム10は、屈曲部3と、平面部4とに亘って配置されている。すなわち、圧電フィルム10は、タッチパネル100の折り畳み位置Lを跨ぐように筐体102に配置されている。これにより、圧電フィルム10が筐体102に対して一枚配置させればよいため、製造工程を簡易にできる。
図2(C)に示すように、筐体102は、曲げ部B1を有する。曲げ部B1は、筐体102の平面部4に形成されている。筐体102において曲げ部B1に相当する部分は、可撓性を有する素材で形成されている。平面部4が可撓性を有する素材で形成されている場合、平面部4の曲げ部B1に相当する部分は、平面部4の曲げ部B1以外の部分より柔らかい素材で形成されている。なお、平面部4の曲げ部B1に相当する部分は、平面部4の曲げ部B1以外の部分より薄く形成されていてもよい。また、曲げ部B1にヒンジ等を設けていてもよい。
曲げ部B1は、筐体102を平面視した場合の長辺5および短辺6に亘る直線上に形成されている。すなわち、筐体102の角に曲げ部B1が形成されている。このため、ユーザが曲げ部B1から筐体102の角側をつまむように把持しやすく、筐体102を曲げ部B1に沿って曲げる操作性が向上する。
ユーザが曲げ部B1より筐体102の角側を把持して筐体102を曲げ部B1に沿って折り曲げた場合、曲げ部B1の折り曲げの影響は屈曲部3に及ばない。従って、ユーザが曲げ部B1を繰り返し曲げた場合であっても、筐体102における屈曲部3の劣化が抑制でき、タッチパネル100の使用による劣化に対する耐久性が向上する。
図3(B)に示すように、ユーザが筐体102を曲げ部B1で曲げた場合、圧電フィルム10においては、平面視して筐体102の曲げ部B1に対応する位置B2が曲げられる箇所となる。なお、図3(B)においては、説明の便宜上、位置B2は第1電極11を透過させて示されている。以下、圧電フィルム10について説明する。
図4(A)は圧電フィルム10を説明するための平面図、図4(B)はタッチパネル100の使用方法を説明するための図である。
圧電フィルム10は、キラル高分子から形成されるフィルムであってもよい。キラル高分子として、第一実施形態では、ポリ乳酸(PLA)、特にL型ポリ乳酸(PLLA)を用いている。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PLLAは、圧電フィルム10の平板面が押圧されることにより、電荷を発生する。この際、発生する電荷量は、押圧量により平板面が当該平板面に直交する方向へ変位する変位量に依存する。
第一実施形態では、圧電フィルム10(PLLA)の一軸延伸方向は、図4(A)の矢印901に示すように、Y方向およびZ方向に対して45度の角度を成す方向としている。この45度には、例えば45度±10度程度を含む角度を含む。圧電フィルム10は、曲げの操作により電荷を発生する。ここで、圧電フィルム10は、延伸方向(矢印901)と平行または垂直の直線に沿って曲げられた場合には、正と負の電荷が同等発生するため互いに打ち消しあい、トータルとして電荷は生じない。また、圧電フィルム10が押圧されることにより電荷が発生する。
筐体102の曲げ部B1は、圧電フィルム10の延伸方向(矢印901)と平行または垂直以外の直線に沿って形成される。圧電フィルム10の位置B2は、圧電フィルム10の延伸方向(矢印901)と平行または垂直以外の直線に沿って形成される。これにより、圧電フィルム10が位置B2に沿って曲げられることにより電荷が発生する。
PLLAは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じるため、PVDF等の他のポリマーまたは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またはPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、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。焦電性がないため、ユーザの指の温度または摩擦熱による影響が生じないため、変形センサ1を薄く形成することができる。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。従って、周囲環境に影響されることなく、押圧による変位を高感度に検出することができる。
圧電フィルム10の両主面に形成されている第1電極11および第2電極12は、アルミニウムまたは銅等の金属系の電極を用いることができる。また電極に透明性が求められる場合、第1電極11および第2電極12は、ITOまたはPEDOTなどの透明性の高い材料を用いることができる。このような第1電極11および第2電極12を設けることで、圧電フィルム10が発生する電荷を不図示の処理部に出力し、処理部の回路において電圧に変換することで、曲げの屈曲量または押圧量に応じた電圧値が検出される。
図4(B)に示すように、ユーザが筐体102を曲げ部B1で曲げた場合、圧電フィルム10は位置B2に沿って曲げられる。圧電素子20は、圧電フィルム10の曲げの屈曲量に応じた電荷を不図示の処理部へ出力する。これにより、ユーザは、押圧操作以外の筐体102を曲げる操作で、タッチパネル100を容易に操作することができる。
なお、タッチパネル100においては、筐体102を曲げ部B1で表面パネル103が内側になるように曲げる例を示したが、表面パネル103が外側になるように逆方向に曲げてもよい。筐体102の曲げる方向によって、圧電フィルム10に生じる電荷の向きが異なる。従って、筐体102の曲げる方向によるタッチパネル100の操作の種類が増える。
筐体102を曲げ部B1で曲げた場合、曲げ部B1の長さが長い程、圧電フィルム10の曲がる位置B2が長くなる。曲げ部B1の長さが長い程、圧電フィルム10から発生する電荷の量が増える。従って、曲げ部B1の長さによって、圧電フィルム10から発生する電荷の量を調整することができる。このため、筐体102に長さの異なる複数の曲げ部B1を形成することによって、それぞれの曲げ部B1に応じたタッチパネル100の操作の種類を増やすことができる。
なお、タッチパネル100においては、曲げ部B1は筐体102の四隅のうちの一か所に形成されているが、これに限らず、例えば筐体102の四隅全てに形成されていてもよい。これにより、曲げ部B1の箇所に応じてタッチパネル100にユーザが与える指示の選択肢を増やすことができる。
図5(A)は第一実施形態の変形例に係るタッチパネルの平面図、図5(B)はその使用方法を説明するための図である。第一実施形態の変形例に係るタッチパネル200は、曲げ部B11および曲げ部B12の配置が異なること以外は第一実施形態と概ね同様の構成となっている。従って、第一実施形態の変形例においては、第一実施形態と異なるところについてのみ説明を行い、後は省略する。
図5(A)および図5(B)に示すように、タッチパネル200は、曲げ部B11および曲げ部B12を有する。曲げ部B11および曲げ部B12は、筐体102を平面視した場合に対抗する長辺5同士に亘る直線上に形成されている。すなわち、曲げ部B11および曲げ部B12は、筐体102の二つの短辺6に平行にそれぞれ形成されている。このため、ユーザが筐体102の長手方向(Y方向)の端部をつまむように把持するまたは押すことにより、筐体102を曲げ部B11または曲げ部B12に沿って曲げることができる。
図5(A)に示すように、ユーザが曲げ部B11のみを曲げた場合、タッチパネル200の圧電フィルム10においては、曲げ部B11の屈曲量に応じた電荷が生じる。同様にユーザが曲げ部B12のみを曲げた場合、タッチパネル200の圧電フィルム10においては、曲げ部B12の屈曲量に応じた電荷が生じる。また、ユーザが曲げ部B11および曲げ部B12を同時に曲げる場合は、タッチパネル200の圧電フィルム10においては、曲げ部B11および曲げ部B12の屈曲量に応じた電荷が生じる。これにより、曲げ部B11または曲げ部B12の箇所に応じた曲げ操作の選択肢を増やすことができる。
図6(A)および図6(B)は第二実施形態に係るタッチパネルを説明するための図である。第二実施形態に係るタッチパネル300は、圧電フィルム60にスリットS1およびスリットS2が形成されていること以外は第一実施形態と概ね同様の構成となっている。従って、第二実施形態においては、第一実施形態と異なるところについてのみ説明を行い、後は省略する。
図6(A)および図6(B)に示すように、タッチパネル300の筐体102は、屈曲部3および平面部4を有する。圧電フィルム60には、スリットS1およびスリットS2が形成されている。スリットS1およびスリットS2は、筐体102の平面部4に対応する位置に設けられている。スリットS1およびスリットS2は、筐体102の辺のうち屈曲部3から離れて位置する端辺、すなわち短辺6と屈曲部3との中心Cより屈曲部3に近い位置に設けられている。
タッチパネル300の筐体102を折り畳み位置Lで折り畳まれた状態において、屈曲部3における圧電フィルム10の変形は、スリットS1およびスリットS2によって遮断される。これにより、筐体102を折り畳み位置Lで折り畳んだ場合にであっても、筐体102の折り畳みの影響は、平面部4側に形成されている曲げ部B2に影響しない。従って、曲げ部B2の変形によって生じる出力は、筐体102の折り畳みの影響を受けにくくなるため、筐体102を折り畳んだ状態においても、筐体102を広げた状態と同様に曲げ部B2の操作による出力が得られる。
図6(B)に示すように、ユーザが筐体102の平面部4における位置Pに押圧操作を加える場合について説明する。圧電フィルム10にスリットS1が形成されていることにより、圧電フィルム10は位置PのスリットS1側で固定されていない状態である。ユーザが位置Pに押圧操作を加えた場合、位置PのスリットS1側の圧電フィルム10の伸びが、短辺7側の圧電フィルム10の伸びに比べて小さくなる。このため、圧電フィルム10のY方向の伸びは、X方向の伸びに比べて小さくなる。ここで、ユーザが位置Pに押圧操作を加えた場合、X方向の伸びによって圧電フィルム60から生じる電荷が正の電荷であり、Y方向の伸びによって圧電フィルム60から生じる電荷が負の電荷である場合、発生する正の電荷は負の電荷に比べて大きい。従って、圧電フィルム60から生じる電荷の出力を増加させることができる。
図7(A)は第三実施形態に係る表示装置を、図7(B)は第四実施形態に係る表示装置を説明するための図である。図7(A)においては、圧電素子21の形状および位置が第一実施形態の圧電素子20と異なること以外は第一実施形態と概ね同様の構成となっている。図7(B)においては、圧電素子22、圧電素子23の形状および位置が第一実施形態の変形例の圧電素子20と異なること以外は第一実施形態と概ね同様の構成となっている。従って、第三実施形態および第四実施形態においては、第一実施形態または第一実施形態の変形例と異なるところについてのみ説明を行い、後は省略する。なお、図7(A)および図7(B)は、表示装置400および表示装置500の平面図であるが、圧電素子21、圧電素子22および圧電素子23を透過させて表している。
図7(A)に示すように、第三実施形態に係る表示装置400は、圧電素子21を備える。圧電素子21は、曲げ部B1の形成されている箇所に配置されている。圧電素子21は、第一実施形態の圧電素子20と比べると小さい。このため、表示装置400は、より薄型に形成することができる。また、圧電素子21が、屈曲部3と離れて配置されているため、屈曲部3の筐体102の変形による影響を受けにくく耐久性が向上する。
図7(B)に示すように、第四実施形態に係る表示装置500は、圧電素子22および圧電素子23を備える。圧電素子22は、曲げ部B11の形成されている箇所に配置されている。圧電素子23は、曲げ部B12の形成されている箇所に配置されている。圧電素子22および圧電素子23は、第一実施形態の変形例の圧電素子20と比べると小さい。このため、表示装置500は、より薄型に形成することができる。また、圧電素子22および圧電素子23が、屈曲部3と離れて配置されているため、屈曲部3の筐体102の変形による影響を受けにくく耐久性が向上する。
なお、各実施形態において、変形センサを備えた例を示したが、これに限らず、さらに静電容量センサを備えていてもよい。例えば、タッチパネル100は、第1電極11および第2電極12とは別に不図示の静電容量検出用の電極を備えていてもよい。静電容量検出用の電極は、圧電フィルム10で生じる静電容量を出力する。これにより、タッチパネル100は押圧操作だけでなく、タッチ操作も検知することができる。
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。
1…変形センサ
3…屈曲部
4…平面部
5…長辺(二辺)
6,7…短辺(二辺)
10,60…圧電フィルム
11…第1電極
12…第2電極
14…第1主面
15…第2主面
100,200,300…タッチパネル
400,500…表示装置
102…筐体
B1,B2,B11,B12…曲げ部
L…折り畳み位置
S1,S2…スリット
3…屈曲部
4…平面部
5…長辺(二辺)
6,7…短辺(二辺)
10,60…圧電フィルム
11…第1電極
12…第2電極
14…第1主面
15…第2主面
100,200,300…タッチパネル
400,500…表示装置
102…筐体
B1,B2,B11,B12…曲げ部
L…折り畳み位置
S1,S2…スリット
Claims (9)
- 折り畳み位置で折り畳み可能であり、且つ折り畳まれた状態で屈曲している屈曲部と、前記屈曲部以外の平面部と、前記平面部に形成された曲げ部と、を有する筐体に配置される圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの第1主面に形成された第1電極と、
前記圧電フィルムの第2主面に形成された第2電極と、
を備える、
変形センサ。 - 前記曲げ部は、前記筐体の二辺に亘る直線上に形成される、
請求項1に記載の変形センサ。 - 前記圧電フィルムは、前記屈曲部を跨ぐように前記筐体に配置されている、
請求項1または請求項2に記載の変形センサ。 - 前記圧電フィルムはスリットが設けられ、
前記スリットは、前記平面部において前記筐体の辺のうち前記屈曲部から離れて位置する端辺と前記屈曲部との中心より前記屈曲部に近い位置に設けられている、
請求項3に記載の変形センサ。 - 前記圧電フィルムは、キラル高分子を含む、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の変形センサ。 - 前記キラル高分子はポリ乳酸である、
請求項5に記載の変形センサ。 - 前記曲げ部は、前記圧電フィルムの延伸方向と平行または垂直以外の直線に沿って形成される、
請求項5または6に記載の変形センサ。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の変形センサを備える、
タッチパネル。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の変形センサを備える、
表示装置。
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Citations (3)
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JP2004046792A (ja) * | 2002-03-29 | 2004-02-12 | Toshiba Corp | 表示入力装置、表示入力システム及びその制御方法並びにマンマシン・インタフェース装置 |
WO2015068619A1 (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 株式会社村田製作所 | 表示装置 |
EP2908342A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-19 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method of manufacturing a display device |
-
2019
- 2019-10-15 JP JP2020514766A patent/JP6915746B2/ja active Active
- 2019-10-15 WO PCT/JP2019/040367 patent/WO2020080324A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
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EP2908342A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-19 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method of manufacturing a display device |
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ENP | Entry into the national phase |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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