专利名称：触摸面板以及触摸式输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如设置在显示器表面上，能够通过用户用手指直接触按或者使用专用的器具触按，同时输入平面上的位置信息与按压信息的触摸面板以及触摸式输入装置。
背景技术：
近些年，触摸式输入装置、采用了所谓触摸面板方式的设备大幅地增加。不仅银行 ATM、车站的售票机，手机、便携游戏机、便携音乐播放器等随着薄型显示器技术的发展，采用触摸面板方式作为输入接口的设备大幅地增加。目前使用的触摸面板主要以电阻膜式、静电电容式为主流，此外，还有光学式、电磁感应式、利用了由压电引起的弹性表面波的方式等。通常，使用这些方式检测位置信息。 也就是说，将用户触按了触摸面板上的哪个地点作为坐标信息取得，以该信息为基础来执行指定的处理。以银行ATM为代表，通过触按在画面上显示的按钮的部分，用户能够犹如按压实际的按钮来进行了操作那样来操作设备。由于最近的图形用户界面(GUI)处理技术的发展，还有通过用户在画面上抚摸能够使显示图像滚动，或者能够用手指直接控制作为图形显示的滑动开关之类的装置。在触摸面板中，更进一步的多样性正在被人们寻求，最近，想配合位置信息同时得到按压信息的期望高涨。也就是说，若检测到用户以怎样的强度触按了画面的哪个位置的 2值信息，则可以实现进一步的操作性的提高。作为与此相关的技术，在专利文献1中公开了通过重叠位置检测用元件与感压传感器，同时检测出位置信息与按压信息的技术。另外，在专利文献2中，公开了使用压电体膜取得按压信息，并且检测出在该压电体膜中形成了格子状的多条电极线的哪个部分中出现了检测电压来取得位置信息的方式。专利文献1 日本特开平5-61592号公报专利文献2 日本特开2006-163618号公报在专利文献1中记载的触摸面板中，在仅进行位置检测的通常的触摸面板上还重叠了由压电膜、感压电阻体片形成的感压传感器。感压传感器覆盖触摸面板的整面。通常的触摸面板被设置在某些图像显示装置之上是惯例，要求高透明度。位置检测用的触摸面板、感压传感器都分别具有多层的膜与电极层。若使膜为透明，且电极使用 ITO等透明电极，则能够使整体透明，但存在层叠数多，因而光线透过率降低这样的问题点。 另外，需要多个部件与工序，因此成为成本提高的主要原因。此外，位置信息与按压信息分别被检测，因此存在信号处理变得复杂这样的问题点。另外，在专利文献2中记载的触摸面板中，为了同时检测出位置信息与按压信息， 在压电体膜上形成了格子状的细微布线电极。根据信号从该格子状电极的哪个电极被强烈地检测到而得到位置信息，因此需要将这些细微布线的全部与运算处理部连接，存在构造变得相当复杂这样的问题点。
发明内容
为了解决上述问题点，本发明的第一方面是由使分子取向的聚乳酸膜构成的触摸面板，该触摸面板的特征在于，在所述聚乳酸膜的第1主面与第2主面上形成有电极，所述第1主面的电极被设置为至少被电气地分割为4个分割电极。另外，本发明的第二方面的特征在于，在本发明的第一方面所述的触摸面板中，所述第2主面的电极是按照分别与所述第1主面的所述分割电极对置的方式形成的分割电极。另外，本发明的第三方面的特征在于，在本发明的第一方面所述的触摸面板上，所述第2主面的电极是按照与所述第1主面的所述分割电极全部对置的方式形成的统一的接地电极。另外，本发明的第四方面的特征在于，在本发明的第一方面至本发明的第三方面中任意一个所述的触摸面板上，所述分割电极被由电极未形成部分构成的多条电极分割线电气地分割，该电极分割线通过具有规定宽度的直线而形成。另外，本发明的第五方面的特征在于，在本发明的第四方面所述的触摸面板上，所述电极分割线的各个，在所述聚乳酸膜的大致中央的1点以规定的角度相交。另外，本发明的第六方面的特征在于，在本发明的第五方面所述的触摸面板上，所述多条电极分割线所成的角度彼此相等。另外，本发明的第七方面的特征在于，在本发明的第一方面至本发明的第六方面中任意一个所述的触摸面板上，所述聚乳酸膜通过单轴延伸而被分子取向。另外，本发明的第八方面的特征在于，在本发明的第七方面所述的触摸面板上，所述多条电极分割线由第1电极分割线与第2电极分割线形成，当将所述第1电极分割线与所述聚乳酸膜的延伸方向所成的角度设为θ工，将所述第2电极分割线与所述聚乳酸膜的延伸方向所成的角度设为θ 2时，所述θ工以及θ 2满足下述的公式1的条件[公式1]-12° 彡 θ ^ 12°，-102° 彡 θ 2 彡-78°。另外，本发明的第九方面的特征在于，在本发明的第八方面所述的触摸面板上，所述第1电极分割线在与所述聚乳酸膜的延伸方向大致一致的方向上形成，所述第2电极分割线在与所述第1电极分割线大致正交的方向上形成。另外，本发明的第十方面的特征在于，在本发明的第一方面至本发明的第九方面中的任意一个所述的触摸面板上，所述电极是以ZnO为主成分的透明电极。另外，本发明的第十一方面的特征在于，在本发明的第一方面至本发明的第十方面中的任意一个所述的触摸面板上，所述聚乳酸膜被层叠为2层以上。另外，本发明的第十二方面是具备本发明的第一方面至第十一方面中的任意一个所述的触摸面板的触摸式输入装置，其特征在于，所述分割电极的各个与依据从该分割电极相互独立地检测出的电压，输出位置信息和/或按压信息的处理装置连接。另外，本发明的第十三方面的特征在于，在本发明的第十二方面的触摸式输入装置中，所述处理装置至少包括检测部，其检测在所述分割电极中产生的各个电压；存储部，其存储多个根据所述分割电极中产生的各个电压预先求得的存储电压模式和与此对应的位置信息；和运算部，其根据由所述检测部检测出的所述各个电压作成检测电压模式，比较该检测电压模式与所述存储电压模式，以规定的阈值来对照一致的电压模式并输出位置信息，并根据被对照的所述存储电压模式与所述检测电压模式的规定电压的相似比来运算
按压信息。使分子取向的聚乳酸膜具有压电性，并且其透明度可与丙烯匹敌。因此，根据本发明，通过在聚乳酸膜上设置透明电极，能够实现透明度非常地高，不仅可以得到位置信息， 同时还可以得到按压信息的廉价的触摸面板以及触摸式输入装置。
图1是表示本发明的触摸面板基本构造的立体图。图2(a)是表示本发明的触摸面板的表面电极构成的俯视图。(b)是表示本发明的触摸面板的背面电极构成的俯视图。(c)是表示本发明的触摸面板的背面的另一例的电极构成的俯视图。图3是用于说明由聚乳酸的压电现象引起的变形的说明图。图4是用于说明本发明的基本动作的立体图。图5是定义了用于说明本发明的基本动作的坐标的俯视图。图6是表示在沿着本发明的触摸面板的对角线施加按压力时，按压位置与从各电极产生的电压的关系的曲线图。图7是表示在从本发明的触摸面板的中央部以等距离在与X轴成规定的角度的位置施加按压力时，按压位置与从各电极产生的电压的关系的曲线图。图8是在本发明的触摸面板的规定位置施加规定的按压力，使该按压力变化时， 将从各电极产生的电压的模式图表化的图。图9是本发明的触摸式输入装置的框解。图10(a)是表示本发明的第2实施例的俯视图。(b)是表示本发明的第2实施例的变形例的俯视图。图11 (a)是表示本发明的第3实施例的俯视图。(b)是表示本发明的第3实施例的变形例的俯视图。图12是用于说明本发明的第3实施例的第1说明图。图13是表示在本发明的第3实施例所示的触摸面板中，电极分割线与延伸轴所成的方向和在各电极中产生的电压的关系的第1曲线图。图14是用于说明本发明的第3实施例的第2说明图。图15是表示在本发明的第3实施例所示的触摸面板中，电极分割线与延伸轴所成的方向和在各电极中产生的电压的关系的第2曲线图。图16是表示本发明的第4实施例的俯视图。图17是表示本发明的第5实施例的俯视图。图18是表示本发明的第6实施例的俯视图。图19是用于说明本发明的第7实施例的说明图。
具体实施例方式(实施例1)
图1是表示第1实施例的立体图。图1放大地表示作为本发明的触摸式输入装置的主要构成部的触摸面板1。触摸面板1与处理装置连接，形成本发明的触摸式输入装置。 此外，对处理装置将在后述。触摸面板1由基体2和在基体2的两主面上形成的电极构成。 在基体2的第1主面上形成有被电极分割线fe以及恥电气分割的电极3a 3d。电极分割线fe以及恥通过膜的中心，且相互呈大致90°的角度而相交。基体2由聚乳酸膜构成， 聚乳酸膜的延伸轴被设置在与电极分割线fe的长度方向大致一致的方向上。此外，为了说明，夸张地描画了图的各部分，与实际的尺寸关系不同。另外，这里将触摸面板表示为大致正方形，但不特别地被限定为正方形。图2(a)是触摸面板1的俯视图。箭头10表示聚乳酸膜的延伸轴方向。为了使说明便于理解，箭头10被画在俯视图上，实际的触摸面板1上并未画有这样的箭头。电极 3a 3d与检测电压的装置电连接，在本图中将其省略。图2 (b)是表示图2 (a)所示的触摸面板1的第2主面(背面)的一例的俯视图，是以电极分割线50a为轴将图2(a)反过来的视图。在第2主面上按照第1主面的电极3a 3d的每一个恰好对置的方式形成有被电极分割线50a、50b分割出的电极30a 30d。电极 30a 30d以该顺序分别与电极3a 3d对置。电极30a 30d与检测电压的装置电连接， 在本图中将其省略。图2(c)是表示图2(a)所示的触摸面板1的第2主面的另一例的俯视图。在第2 主面上按照包含第1主面的电极3a 3d的全部来对置的方式形成有统一的电极4。电极 4被设置为接地电位。电极4与配备了触摸面板1的设备的地线电连接，在本图中将其省略。另外，通常，在触摸面板的表面以及背面设置有反射防止膜、保护膜，或者涂敷有反射防止层、保护层，在本实施例中，将其省略。相对于第1主面的电极，将第2主面的电极形成如图2(b)所示的分割电极，还是形成图2(c)所示的统一的电极是在实施时能够适当选择的设计事项。对各自的优点将在后述。电极3a 3d、电极30a 30d或者电极4由SiO、ΙΤ0, IZO (注册商标)、或者以这些为主成分的无机电极、或者以聚噻吩为主成分的有机电极构成，通过使用这样的电极，可以使电极透明。不过，在不需要透明性的情况下，也可以构成金属的电极。作为电极的构成方法，可以应用蒸镀、溅射、镀敷、贴箔等各种方法。另外，第1主面的电极与第2主面的电极不必一定是相同种类，也可以使用不同种类的电极。特别是ZnO可以在常温下成膜，并且透明度也高，因此优选用于聚乳酸。本来，ZnO 有下述缺点通过与大气中的水分的反应，使作为载气供给源的缺氧发生再氧化，导致电阻的上升。在ZnO中以7重量％以上的高浓度掺杂作为IIIB族元素的Ga，以离轴型的磁控溅射法形成的透明电极，由于H2O与SiO的反应的活性化能上升，显示了优良的耐湿性，因此在实用上没有问题。另外，在实际使用上，在触摸面板1上设置有保护膜或者涂敷有保护层是惯例，对ZnO直接供给水分的概率极低。这里，对聚乳酸的压电性进行说明。聚乳酸膜是使分子取向后，施以热处理的膜。 通常能够通过施以单轴延伸来使聚合物的主链在延伸轴方向上取向。聚乳酸是乳酸的缩聚物，乳酸单体含有不对称碳，因此具有手性。从而在聚乳酸中，有主链为左旋的L型聚乳酸和主链为右旋的D型聚乳酸。将前者称为PLLA，将后者称为PDLA。一般地流通的是PLLA， 所以，以后在本说明书内将聚乳酸记为PLLA。对于PLLA而言，在聚合物内存在以C = 0为代表的产生永久偶极子的分子组。当对一根分子链整体求偶极子的和时，在螺旋轴方向上残留有大的偶极子。另一方面，在PLLA 的晶体单胞内，分别存在一根根的逆向的分子链，作为结晶整体，偶极子会在内部被抵消。 PLLA结晶的点组属于D2，有d14、d25、d36的张量成分作为压电应变常数。公知有当使膜单轴延伸地取向时，在聚合物的螺旋构造的影响下，一部分的对称性毁坏，表现出剪切压电性(shear piezoelectricproperties)。作为压电应变常数观察的成分是d14、d25，关于d36，由于垂直的镜面的存在，该成分会在内部被抵消。优选延伸倍率为3 8倍的程度。在延伸后施以热处理，从而伸展链晶体的结晶化被促进，压电常数增大。此外，在双轴延伸的情况下，通过使各个轴的延伸倍率不同，能够得到与单轴延伸同样的效果。例如在将某方向设为X轴，对该方向施以8倍的延伸，对与该轴正交的Y轴方向施以2倍的延伸的情况下，关于压电常数，可以得到大概与向X轴方向施以 4倍的单轴延伸的情况同等的效果。单纯进行了单轴延伸的膜容易沿着延伸轴方向裂开，因此能够通过进行前述那样的双轴延伸来增加一些强度。关于使PLLA取向的方法，除了在这叙述的单轴延伸或者双轴延伸以外，还有其他方法。例如有用介晶基团置换聚合物的侧链的一部分，通过磁场或者电场使用介晶基团取向的性质，使主链本身在溶液中取向，在该状态下，使溶剂蒸发而得到取向的膜等的方法。 另外，通过在膜的厚度方向上施加高压也可以使其取向。图3是说明PLLA的压电现象引起的变形的示意图。将从纸面的跟前朝向里面的轴设为第一轴，将用箭头10表示的延伸轴设为第3轴。当对PLLA膜加朝第一轴的方向施加电场时，由于d14引起的剪切弹性的影响，产生向与对角线1 几乎一致的方向伸长，向与对角线12b几乎一致的方向缩短那样的变形。结果，PLLA膜变形为用2b表示的形状。附图标记11表示电场的朝向，表示存在从纸面跟前朝向里面的电场。此外，变形量夸张地被表现。公知有PLLA的通过整合延伸条件、热处理条件、添加物的配合等条件可以得到 10 20pC/N的值。对于具有这样压电性的膜，当施加了上述那样的电场时产生变形，但相反地，当给予变形时产生电压。作为论述这样的性质的指标，有压电应力常数(g常数)。在PLLA的情况下，g14达到了 300 500X l(T3Vm/N，与PVDF(g^ = 216X l(T3Vm/N)、PZT(g31 = IlXlO-3Vm/ N)相比较，非常大。因此，PLLA非常地适合于传感用途。接下来，对利用PLLA的g14来得到位置信息以及按压信息的方法进行说明。图4(a)是在图1的触摸面板1的俯视图上追加了说明用的对角线13a 13d的图。对相同的图形元素标注同样的号码，并省略说明。在向触摸面板1的中央部施加下方向的力的情况下，触摸面板1的中央部与此对应产生弯曲。该变形的样子如图4(b)所示。 箭头20表示向触摸面板1的中央部施加的力。根据图4(b)可知，对角线13a 13d几乎都均等地伸长。将图3对应于该图4(b) 来进行说明。也就是说，图4(b)所示的对角线13a、13c对应于图3的对角线12a，图4(b) 的对角线13b、13d对应于图3的对角线12b。
当反过来考虑前述的图3的说明时，由于对角线12a伸长而产生了由附图标记11 表示的电场。因此，利用对角线13a、13c伸长，会在电极3a、3c上产生正电位。在图3中， 虽对角线12b缩短，但在对角线12b伸长的情况下，附图标记11表示的电场变为逆方向。因此，利用对角线13b、13d伸长，在电极!3b、3d中会产生负电位。接下来，表示使用图4(b)所示的模式，进行有限元素法模拟的结果。表1表示计算时的条件，表2表示计算结果。此外，该计算时的背面的电极如图2(c)所示，形成统一的接地电极。[表 1]
权利要求
1.一种触摸面板，其由使分子取向的聚乳酸膜构成，该触摸面板的特征在于， 在所述聚乳酸膜的第1主面与第2主面上形成有电极，所述第1主面的电极被设置为至少被电气地分割为4个分割电极。
2.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，所述第2主面的电极是按照分别与所述第1主面的所述分割电极对置的方式形成的分割电极。
3.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，所述第2主面的电极是按照与所述第1主面的所述分割电极全部对置的方式形成的统一的接地电极。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的触摸面板，其特征在于，所述分割电极被由电极未形成部分构成的多条电极分割线电气地分割， 该电极分割线由具有规定宽度的直线而形成。
5.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于，所述电极分割线的各个，在所述聚乳酸膜的大致中央的1点以规定的角度相交。
6.根据权利要求5所述的触摸面板，其特征在于， 所述多条电极分割线所成的角度彼此相等。
7.根据权利要求1 6中任意一项所述的触摸面板，其特征在于， 所述聚乳酸膜通过单轴延伸而被分子取向。
8.根据权利要求7所述的触摸面板，其特征在于，所述多条电极分割线由第1电极分割线与第2电极分割线形成， 当将所述第1电极分割线与所述聚乳酸膜的延伸方向所成的角度设为θ工，将所述第2 电极分割线与所述聚乳酸膜的延伸方向所成的角度设为θ 2时， 所述θ工以及θ 2满足下述的公式1的条件 [公式1]-12° ≤θ 1 ≤12°，-102° ≤θ2≤-78°。
9.根据权利要求8所述的触摸面板，其特征在于，所述第1电极分割线在与所述聚乳酸膜的延伸方向大致一致的方向上形成， 所述第2电极分割线在与所述第1电极分割线大致正交的方向上形成。
10.根据权利要求1 9中任意一项所述的触摸面板，其特征在于， 所述电极是以ZnO为主成分的透明电极。
11.根据权利要求1 10中任意一项所述的触摸面板，其特征在于， 所述聚乳酸膜被层叠为2层以上。
12.一种触摸式输入装置，其具备权利要求1 11中任意一项所述的触摸面板，该触摸式输入装置的特征在于，所述分割电极的各个与处理装置连接，该处理装置依据从该分割电极相互独立地检测出的电压，输出位置信息和/或按压信息。
13.根据权利要求12所述的触摸式输入装置，其特征在于， 所述处理装置至少包括检测部，其检测在所述分割电极中产生的各个电压；存储部，其存储多个根据在所述分割电极中产生的各个电压预先求得的存储电压模式和与此对应的位置信息；和运算部，其根据由所述检测部检测出的所述各个电压作成检测电压模式，比较该检测电压模式与所述存储电压模式，以规定的阈值来对照一致的电压模式并输出位置信息，并根据被对照的所述存储电压模式与所述检测电压模式的规定电压的相似比来运算按压信肩、ο
全文摘要
本发明提供一种构造简单、透明度高、环境负荷少的触摸面板以及触摸面板装置。在由使分子取向的聚乳酸膜构成的触摸面板(1)中，该触摸面板的特征在于，在所述聚乳酸膜的第1主面与第2主面上形成有电极，所述第1主面的电极被设置为至少被电气地分割为4个的分割电极(3a～3d)。另外，具备所述触摸面板的触摸式输入装置的特征在于，所述分割电极的各个与以从该分割电极相互独立地检测的电压为基础而输出位置信息和/或按压信息的处理部(101)连接。
文档编号G06F3/041GK102460351SQ20108002540
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年6月11日
发明者安藤正道 申请人:株式会社村田制作所