JP2011048541A - Touch panel-equipped display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル付き表示装置に係り、特に、静電容量式タッチパネルに対して指やペンなど接触手段を問わず入力操作を可能とするパネル構造に関する。 The present invention relates to a display device with a touch panel, and more particularly to a panel structure that enables an input operation to a capacitive touch panel regardless of contact means such as a finger or a pen.
液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置と、位置入力装置であるタッチパネルを組み合わせたタッチパネル付き表示装置は、近年様々な電子機器、例えば自動券売機やATM、POS端末などの業務用機器、事務機器、家電製品、あるいはカーナビゲーションシステムのような車載機器、携帯電話機やデジタルオーディオプレイヤー、PDA(Personal Digital Assistant)、ゲーム機等の携帯機器などの表示入力装置として広く利用されている。 A display device with a touch panel that combines a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display and a touch panel that is a position input device has recently been used in various electronic devices, such as business machines such as automatic ticket machines, ATMs, and POS terminals, and office equipment. It is widely used as a display input device for home appliances, in-vehicle devices such as car navigation systems, mobile phones, digital audio players, PDAs (Personal Digital Assistants), and portable devices such as game machines.
かかる電子機器に備えられるタッチパネルには、タッチ位置の検出原理の違いから、一般に、抵抗膜式、静電容量式、光学式および超音波式等の各方式があり、静電容量方式としては、表面型静電容量(Surface Capacitive)方式と、投影型静電容量(プロジェクテッド・キャパシティブ/Projected Capacitive)方式とが知られている。 The touch panel provided in such an electronic device generally has a resistive film type, a capacitance type, an optical type, an ultrasonic type, and the like due to a difference in the detection principle of the touch position. There are known a surface-capacitance method and a projected-capacitance method.
静電容量式のタッチパネルは、表面型および投影型ともに、タッチ位置に生じる静電容量の変化を捉えて入力位置の検出を行うため、機械的な接触変形(透明導電膜を凹ませる)を伴う抵抗膜式と比べて入力に力を必要とせず、画面に触れるだけの軽いタッチで入力を行うことが出来る特長を有する。 Capacitive touch panels, both surface type and projection type, detect the input position by detecting the change in capacitance that occurs at the touch position, and therefore involve mechanical contact deformation (depress the transparent conductive film). Compared to the resistance film type, it does not require input force, and has the feature that input can be performed with a light touch that touches the screen.
また、タッチパネルを備えた表示装置を開示するものとして下記特許文献がある。 Moreover, there is the following patent document as a display device including a touch panel.
ところで、静電容量式タッチパネルは、上記のようにタッチが軽く操作性に優れる反面、表面型・投影型いずれの方式にあっても、画面に触れる手段は、指あるいは指と同程度の導電性ないし容量結合性を有するものである必要がある。 By the way, the capacitive touch panel is light in touch and excellent in operability as described above. On the other hand, regardless of whether it is a surface type or projection type, the means for touching the screen is as conductive as a finger or a finger. Or it must have capacitive coupling.
このため、例えば導電性が無いペンや、パネル内のセンサ電極と容量結合の出来ない一般的な(感圧式タッチパネルで使用されるような)スタイラスでは入力を行うことが出来ず、この点で利便性に欠ける面がある。また、手袋を着用しているときやユーザーが乾燥肌の場合など指先の状態によっては、指でも入力が難しい場合がある。 For this reason, for example, a pen with no conductivity or a general stylus that cannot be capacitively coupled to the sensor electrode in the panel (such as that used in a pressure-sensitive touch panel) cannot perform input. There is a lack of sex. Also, depending on the state of the fingertip, such as when wearing gloves or when the user has dry skin, it may be difficult to input with a finger.
さらに、このような静電容量式タッチパネルにおける不便さは、前記特許文献記載の発明によっても解消することは出来ない。 Furthermore, the inconvenience in such a capacitive touch panel cannot be eliminated by the invention described in the patent document.
したがって、本発明の目的は、静電容量式タッチパネルにおいてタッチ手段を問わず入力操作を可能としてその利便性をさらに向上させる点にある。 Accordingly, an object of the present invention is to enable an input operation regardless of touch means in a capacitive touch panel and further improve its convenience.
前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係るタッチパネル付き表示装置は、情報を画面に表示可能な表示装置と、当該表示装置の画面に設置され、かつ、二次元的な位置を指定する位置指示手段の接触位置を検出するため前記画面と平行な面内に二次元的に配列されかつ透光性を有する複数のセンサ電極を含むセンサフィルムと、位置指示手段の接触に伴う静電容量の変化を測定することにより当該位置指示手段の接触位置を検出する制御部とを含む投影型静電容量式タッチパネルとを備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a display device with a touch panel according to the present invention is a display device capable of displaying information on a screen, and is installed on the screen of the display device and designates a two-dimensional position. A sensor film that includes a plurality of sensor electrodes that are two-dimensionally arranged in a plane parallel to the screen to detect a contact position of the position indicating means, and an electrostatic force associated with the contact of the position indicating means. A projection capacitive touch panel including a control unit that detects a contact position of the position indicating unit by measuring a change in capacitance;
また、上記センサフィルムは、可撓性を有すると共に、位置指示手段によってタッチパネルを押圧したときに当該センサフィルムが撓んでセンサ電極が表示装置の画面に近づく方向に変位可能なように前記画面の表面から一定の距離を隔てて設置され、上記制御部は、前記複数のセンサ電極のうちの1以上のセンサ電極の前記変位による静電容量の変化を測定することにより位置指示手段の接触位置を検出する。 The sensor film has flexibility and the surface of the screen so that when the touch panel is pressed by the position indicating means, the sensor film is bent and the sensor electrode can be displaced in a direction approaching the screen of the display device. The control unit detects the contact position of the position indicating means by measuring a change in capacitance due to the displacement of one or more sensor electrodes of the plurality of sensor electrodes. To do.
本発明は、位置指示手段(例えば指、ペン、スタイラス、手袋を着用した指など/以下、「接触体」と言うことがある)を問わず静電容量式タッチパネルへの入力を可能とするための検討のひとつとして、タッチパネルを表示装置の画面から浮かせて設置した(表示装置の画面とタッチパネルとの間に隙間を設けた)ところ、センサ電極と容量結合を行うことが出来ない接触体によってもタッチパネルが動作することを発見し、この発見に基づいてなされたものである。 The present invention enables input to a capacitive touch panel regardless of position indicating means (for example, a finger, a pen, a stylus, a finger wearing a glove, etc./hereinafter referred to as “contact body”). As one of the considerations, when the touch panel was placed floating from the screen of the display device (a gap was provided between the screen of the display device and the touch panel), the contact with the sensor electrode could not be capacitively coupled. It was discovered based on this discovery that the touch panel operates.
なお、このとき使用したのは、パネル自体に可撓性がある投影型静電容量(Projected Capacitive)式のタッチパネルであり、既存の投影型静電容量式タッチパネルでは入力を行うことが出来ないペンにより操作を行った。またこのとき、パネル表面に触れるだけではパネルを動作させることは出来なかったが、パネルを凹ませる(撓ませる)ように押圧すると入力が可能となった。なお、指で操作を行った場合には、従来のタッチパネルと同様に接触するだけでも押圧しても同様に動作させることが出来た。 At this time, a projected capacitive touch panel that has flexibility in the panel itself was used, and a pen that cannot be input with an existing projected capacitive touch panel. The operation was performed. At this time, the panel could not be operated simply by touching the panel surface, but input was possible by pressing the panel so as to dent (bend) it. When an operation was performed with a finger, it could be operated in the same manner even when it was touched or pressed in the same manner as a conventional touch panel.
従来、静電容量方式のタッチパネルでは、誘電体である接触体(例えば指など)がセンサ電極に近づくことによって生じる容量変化(例えば、指とセンサ電極間の静電容量の増加、あるいは、縦横のどのセンサ電極間の静電容量が増加したか等)を測定することによりタッチ位置を検出しているが、本発明の基礎となる上記現象は、タッチパネルを凹ませるとタッチ位置(またはその近傍)に配置されたセンサ電極が表示装置の画面に近づき、これにより当該センサ電極と表示装置(画面)との間の静電容量が増加し、これを指が接近したときと同様にタッチパネルが検知したために生じたと考えられる。 Conventionally, in a capacitive touch panel, a capacitance change (for example, an increase in capacitance between a finger and a sensor electrode, or a vertical or horizontal change) caused by a contact body (such as a finger) being a dielectric approaching a sensor electrode The touch position is detected by measuring which sensor electrode has increased capacitance, etc.), but the phenomenon underlying the present invention is that the touch position (or the vicinity thereof) is depressed when the touch panel is recessed. Because the sensor electrode arranged on the screen approaches the screen of the display device, the capacitance between the sensor electrode and the display device (screen) increases, and this is detected by the touch panel in the same way as when the finger approaches. It is thought that occurred.
したがって本発明では、上記のようにセンサフィルムに可撓性を持たせると共に、表示装置の画面から一定の距離を隔ててセンサフィルムを設置し、位置指示手段によってタッチパネルを押圧したときにセンサフィルムが撓んでセンサ電極(当該タッチパネルに複数備えられたセンサ電極のうちの一部のセンサ電極)が表示装置の画面に近づくように、すなわち、画面に垂直な(直交する)方向に、変位できるようにする。タッチパネルの制御部は、このセンサ電極の変位による静電容量の変化を捉え、指で触れたときと同様に位置指示手段の接触位置を検出する。 Therefore, according to the present invention, the sensor film is made flexible as described above, and the sensor film is installed at a certain distance from the screen of the display device, and when the touch panel is pressed by the position indicating means, The sensor electrode (a part of the sensor electrodes provided on the touch panel) is bent and can be displaced so as to approach the screen of the display device, that is, in a direction perpendicular (orthogonal) to the screen. To do. The control unit of the touch panel detects the change in capacitance due to the displacement of the sensor electrode, and detects the contact position of the position indicating means in the same manner as when touched with a finger.
なお、本発明においてこのようにタッチパネルを押圧したときには、位置指示手段による押圧点に最も近い位置に配置されたセンサ電極だけでなく、その周囲に配置された1つ以上のセンサ電極も変位する場合があるが、このような場合であっても押圧点に最も近いセンサ電極の変位(容量変化)が最も大きくなるから、例えばタッチパネルに備えられた各センサ電極のうちで最も大きな容量変化が生じたセンサ電極を検出することにより、あるいは、例えば順に配列された複数のセンサ電極の各々に生じた容量変化の大きさの分布から、押圧点の位置を公知の方法によって算出することが可能である。 In the present invention, when the touch panel is pressed in this way, not only the sensor electrode arranged at the position closest to the pressing point by the position indicating means but also one or more sensor electrodes arranged around it are displaced. However, even in such a case, since the displacement (capacitance change) of the sensor electrode closest to the pressing point is the largest, for example, the largest capacitance change occurs among the sensor electrodes provided in the touch panel. It is possible to calculate the position of the pressing point by a known method by detecting the sensor electrode or, for example, from the distribution of the magnitude of the capacitance change generated in each of the plurality of sensor electrodes arranged in order.
また、投影型静電容量式タッチパネルでは、センサ電極の配置構造に関し、例えば次のような構造を採ることが出来るが、本発明ではいずれの構造を採用することも可能である。 In the projected capacitive touch panel, for example, the following structure can be adopted for the sensor electrode arrangement structure, but any structure can be adopted in the present invention.
第一に、複数のセンサ電極をアレイ状に配列させて各センサ電極を単体のスイッチとして機能させる構造である。具体的には、接触体によって押圧され容量変化が生じた(あるいは最も大きな容量変化が生じた)センサ電極を検出し、このセンサ電極の配置位置を接触体によるタッチ位置と判定する構造、別の表現をすれば、接触体の接触位置に配置されたセンサ電極の静電容量の変化を検知することにより当該センサ電極の配置位置を接触体の接触位置として制御部が判定する構造(以下、この構造を「単板スイッチ型」と称する)である。この場合、センサ電極を含む電極層としては、上記複数のセンサ電極を含む電極層をタッチパネル内に少なくとも1層設ければ良い。 First, a plurality of sensor electrodes are arranged in an array so that each sensor electrode functions as a single switch. Specifically, a sensor electrode that has been pressed by the contact body and has undergone a capacitance change (or the largest capacitance change has occurred) is detected, and the arrangement position of this sensor electrode is determined as the touch position by the contact body, In other words, a structure in which the control unit determines the arrangement position of the sensor electrode as the contact position of the contact body by detecting a change in the capacitance of the sensor electrode arranged at the contact position of the contact body (hereinafter referred to as this The structure is referred to as a “single plate switch type”. In this case, as the electrode layer including the sensor electrode, at least one electrode layer including the plurality of sensor electrodes may be provided in the touch panel.
また第二に、センサグリッドを備えた構造、すなわち、互いに交差(例えば直交)する複数本のセンサ電極をパネルの略全面に網目状に配置した構造である。より具体的に述べれば、センサ電極が、一定の間隔を隔てて互いに平行にかつ第一の方向に延びる複数の第一電極と、一定の間隔を隔てて互いに平行にかつ前記第一の方向に略直交する第二の方向に延びる複数の第二電極とを含み、前記制御部が、接触体の接触位置を、前記第一の方向に平行な座標軸と前記第二の方向に平行な座標軸とによって形成される二次元座標平面内の座標位置として算出するものである(以下、この構造を「グリッド型」と称する)。この場合、センサ電極を含む電極層としては、上記複数の第一電極を含む電極層と、複数の第二電極を含む電極層との少なくとも2層の電極層をタッチパネル内に設ければ良い。 The second is a structure provided with a sensor grid, that is, a structure in which a plurality of sensor electrodes intersecting each other (for example, orthogonal to each other) are arranged in a mesh pattern on substantially the entire surface of the panel. More specifically, the sensor electrode includes a plurality of first electrodes extending in parallel to each other at a predetermined interval and extending in a first direction, and parallel to each other at a predetermined interval in the first direction. A plurality of second electrodes extending in a second direction substantially orthogonal to each other, wherein the control unit determines a contact position of the contact body as a coordinate axis parallel to the first direction and a coordinate axis parallel to the second direction. Is calculated as a coordinate position in a two-dimensional coordinate plane formed by (hereinafter, this structure is referred to as a “grid type”). In this case, as the electrode layer including the sensor electrode, at least two electrode layers including the electrode layer including the plurality of first electrodes and the electrode layer including the plurality of second electrodes may be provided in the touch panel.
なお、このグリッド型パネルにおける各センサ電極は、ライン(ワイヤまたは導体線路)であっても良いし、帯状(長方形または短冊状)の電極や、後に述べる第二実施形態のように複数の菱形の電極片を電気的に接続して連ねたもの、あるいは、菱形以外にも方形(正方形または長方形)や三角形、六角形、多角形その他の形状の複数の電極片を同様に連ねた電極など、様々な形状を有するものであって良い。 Each sensor electrode in the grid type panel may be a line (wire or conductor line), a strip-shaped (rectangular or strip-shaped) electrode, or a plurality of rhombuses as in the second embodiment described later. Various, such as electrodes that are connected by connecting electrode pieces electrically, or electrodes that connect a plurality of electrode pieces in the same way as square (square or rectangular), triangle, hexagon, polygon, etc. It may have a simple shape.
さらに、本発明は、上述のようにセンサ電極を変位可能とすることにより指で触れたのと同様にセンサ電極に容量変化を生じさせることが出来るものであるから、パネルの駆動方式(制御部によるタッチ位置の検出方法)は特に限定されない。一例を述べれば、前記グリッド型パネルにおいて制御部は、二次元座標軸の一方の座標軸方向に配列されたセンサ電極と他方の座標軸方向に配列されたセンサ電極とを順にスキャンすることにより容量変化を測定し座標位置としてタッチ位置を検出する。また、センサ電極に例えば数百KHz程度の交流電圧を常時印加しておくと共に、センサ電極の交流電圧を検波し、得られる直流電圧の変化(低下)を監視することにより容量変化を検出したり、あるいは、交流信号としてパルス電圧をセンサ電極に与え、容量増加による信号立ち上がりの時間(遅れ)を観測することにより容量変化を検出するなど、容量変化を検出する方法は特定のものに限定されず、公知の様々な方法を使用することが出来る。 Furthermore, since the present invention can change the capacitance of the sensor electrode in the same way as touched with a finger by making the sensor electrode displaceable as described above, the panel drive system (control unit) The method for detecting the touch position according to (1) is not particularly limited. For example, in the grid-type panel, the control unit measures the capacitance change by sequentially scanning the sensor electrode arranged in one coordinate axis direction of the two-dimensional coordinate axis and the sensor electrode arranged in the other coordinate axis direction. The touch position is detected as the coordinate position. In addition, an AC voltage of, for example, several hundred KHz is constantly applied to the sensor electrode, and the capacitance change is detected by detecting the AC voltage of the sensor electrode and monitoring the change (decrease) in the obtained DC voltage. Alternatively, the method of detecting the capacitance change is not limited to a specific method, such as detecting a capacitance change by applying a pulse voltage as an AC signal to the sensor electrode and observing the signal rise time (delay) due to the capacitance increase. Various known methods can be used.
なお、タッチ位置の検出について従来と異なる点は、指とセンサ電極間の容量結合によるセンサ電極の容量変化を検出する代わりに、本発明では、センサフィルムを凹ませることにより一部のセンサ電極が表示装置に接近し、これによって生じるセンサ電極の容量変化を検出している点である。なお、本発明の装置においてパネルにタッチする接触体として誘電体(指などのセンサ電極と容量結合可能なもの)を使用してパネルを押圧した場合には、当該接触体の近接による容量変化と、センサ電極が表示装置の画面に近づくことによって生じる容量変化との双方(合計)を制御部が捉えてタッチ位置が検出されることとなる。 It should be noted that the touch position detection is different from the conventional one in that, instead of detecting the capacitance change of the sensor electrode due to capacitive coupling between the finger and the sensor electrode, in the present invention, some sensor electrodes are formed by denting the sensor film. It is the point which approaches the display device and detects the capacitance change of the sensor electrode caused by this. In the device of the present invention, when a panel is pressed using a dielectric (capable of capacitive coupling with a sensor electrode such as a finger) as a contact that touches the panel, the capacitance changes due to the proximity of the contact The touch position is detected by the control unit capturing both (total) of the capacitance change caused by the sensor electrode approaching the screen of the display device.
センサフィルムを画面表面から離して設置するための具体的な方法としては、例えば、センサフィルムと画面との間にスペーサを介在させ、これによりセンサフィルムと画面との間に隙間を形成すれば良い。従来の静電容量式タッチパネルでは、センサ電極を含むセンサフィルムは表示装置の画面表面に接着層を介して密着されていたが、上記のようなスペーサを介在させることにより、センサフィルムを撓ませてセンサ電極を画面に近づくように変位可能とすることが出来る。また、センサフィルムと画面との間に、透光性を有する弾性膜(弾性を有する膜材料)を介在させても、同様にセンサ電極を変位可能とすることが出来る。 As a specific method for installing the sensor film away from the screen surface, for example, a spacer may be interposed between the sensor film and the screen, thereby forming a gap between the sensor film and the screen. . In the conventional capacitive touch panel, the sensor film including the sensor electrode is in close contact with the screen surface of the display device through the adhesive layer. However, by interposing the spacer as described above, the sensor film is bent. The sensor electrode can be displaced so as to approach the screen. Further, even if a translucent elastic film (elastic film material) is interposed between the sensor film and the screen, the sensor electrode can be similarly displaced.
センサ電極を形成する材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide/酸化インジウム錫)やIZO(Indium Zinc Oxide/酸化インジウム亜鉛)、酸化スズ、酸化亜鉛などの透光性を有する導電材料を使用することが出来る。 As a material for forming the sensor electrode, for example, a light-transmitting conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide / Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide / Indium Zinc Oxide), tin oxide, or zinc oxide is used. I can do it.
ただし、本発明ではセンサ電極が可撓性を有することが望ましい。例えば前記単板スイッチ型パネルの場合などでは、フィルム(センサ電極を支持する膜)上に配した複数のセンサ電極のそれぞれ(センサ電極の各電極片自体)は可撓性を持たず、これを支持するフィルムが可撓性を有するような構造であっても当該支持フィルムを撓ませることによりセンサ電極を変位させることは出来るが、センサ電極自体に可撓性があれば、より柔軟にセンサフィルムを押圧して入力操作を行うことが可能となるからである。また、センサ電極自体に可撓性があれば、繰り返しの押圧操作によってセンサ電極が破損したり剥離するような事態が生じることを防ぐことも出来る。 However, in the present invention, it is desirable that the sensor electrode has flexibility. For example, in the case of the single-plate switch type panel, each of the plurality of sensor electrodes (each electrode piece of the sensor electrode itself) arranged on the film (the film supporting the sensor electrode) does not have flexibility. Even if the supporting film has a structure having flexibility, the sensor electrode can be displaced by bending the supporting film. However, if the sensor electrode itself is flexible, the sensor film can be more flexible. This is because it is possible to perform an input operation by pressing. Further, if the sensor electrode itself is flexible, it is possible to prevent a situation in which the sensor electrode is damaged or peeled off by repeated pressing operations.
このような可撓性を有するセンサ電極は、例えば、透光性を有する導電粉末と、透光性を有しかつ当該導電粉末をセンサ電極中に分散させた状態で保持可能なバインダ基材とを主体とする(これら導電粉末とバインダ基材とを混合した)材料により形成することが出来る。 Such a sensor electrode having flexibility includes, for example, a conductive powder having translucency, and a binder base material having translucency and capable of holding the conductive powder dispersed in the sensor electrode. Can be formed of a material (mixture of these conductive powder and binder base material).
この場合、上記導電粉末には、例えば、酸化インジウムやこれに錫、亜鉛、テルル、銀、ガリウム、ジルコニウム、ハフニウム、マグネシウム等の元素をドープしたもの、酸化錫やこれにアンチモン、亜鉛、フッ素等の元素をドープしたもの、または、酸化亜鉛やこれにアルミニウム、ガリウム、インジウム、ホウ素、フッ素、マンガン等の元素をドープしたものを使用すれば良い。 In this case, the conductive powder includes, for example, indium oxide or a material doped with elements such as tin, zinc, tellurium, silver, gallium, zirconium, hafnium, magnesium, tin oxide or antimony, zinc, fluorine, etc. Or an element doped with an element such as aluminum, gallium, indium, boron, fluorine, or manganese may be used.
また、上記バインダ基材には、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などを用いることが出来る。より具体的には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂材料をバインダ基材として使用すれば良い。特に、アクリル樹脂は、耐薬品性に優れることに加え、透光性が高いからタッチパネルの透明度を高くすることができ、また機械強度に優れるから、パネルの繰り返しの押圧タッチ操作によってもダメージを受けにくい点で有利であり、上記バインダ基材として好ましく用いることが出来る。 In addition, for example, a thermosetting resin or a photocurable resin can be used for the binder base material. More specifically, a resin material such as acrylic resin, epoxy resin, polystyrene, polyurethane, silicone resin, or fluorine resin may be used as the binder base material. In particular, acrylic resin is excellent in chemical resistance, and since it has high translucency, it can increase the transparency of the touch panel, and because it has excellent mechanical strength, it is also damaged by repeated pressing touch operations on the panel. It is advantageous in that it is difficult to use, and can be preferably used as the binder base material.
本発明における表示装置には、例えば、画素を構成するように複数の有機EL素子をマトリックス状に配列させた表示部を備えた有機EL表示装置を使用することが出来る。また、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)やプラズマディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等を使用することも可能である。 For the display device of the present invention, for example, an organic EL display device including a display unit in which a plurality of organic EL elements are arranged in a matrix so as to constitute a pixel can be used. A liquid crystal display (LCD), a plasma display, a CRT (Cathode Ray Tube) display, or the like can also be used.
さらに、本発明のタッチパネル付き表示装置は、様々な電子機器に用いることができ、本発明の電子機器は、情報を表示しかつ入力する手段として前記本発明に係るいずれかのタッチパネル付き表示装置を備えたものである。 Furthermore, the display device with a touch panel of the present invention can be used in various electronic devices, and the electronic device of the present invention uses any one of the display devices with a touch panel according to the present invention as means for displaying and inputting information. It is provided.
本発明を適用可能な電子機器としては、例えば、携帯電話機、携帯型のデジタルオーディオプレイヤー、携帯ゲーム機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、電子辞書等の携帯電子機器が挙げられる。ただし、本発明に言う電子機器は携帯電子機器に限られるものではなく、例えばカーナビゲーションシステムのような車載電子機器、オーディオ機器、各種家電製品、自動券売機、自動販売機、ATM、POS端末などの各種の業務用機器、複写機や複合機のような事務機器、案内板など、タッチパネル付ディスプレイを備えた様々な電子機器に本発明は広く適用することが可能である。 Examples of electronic devices to which the present invention can be applied include portable electronic devices such as a mobile phone, a portable digital audio player, a portable game machine, a PDA (Personal Digital Assistant), an electronic notebook, and an electronic dictionary. However, the electronic device referred to in the present invention is not limited to a portable electronic device. For example, an in-vehicle electronic device such as a car navigation system, an audio device, various home appliances, an automatic ticket vending machine, a vending machine, an ATM, a POS terminal, etc. The present invention can be widely applied to various electronic devices equipped with a display with a touch panel, such as various types of business devices, office devices such as copiers and multifunction devices, and guide plates.
本発明によれば、静電容量式タッチパネルにおいてタッチ手段を問わず入力操作を可能とすることによりその利便性をさらに向上させることが出来る。 According to the present invention, it is possible to further improve the convenience by enabling an input operation regardless of touch means on a capacitive touch panel.
本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
〔第1実施形態/単板スイッチ型〕
本発明の第一の実施形態について説明する。図1から図3に示すように、本発明の第一の実施形態に係る表示装置は、複数のセンサ電極をそれぞれ単体のスイッチとして機能させる単板スイッチ型のタッチパネル11を備えるもので、タッチパネル11は、マトリックス状に配列させた複数(この例では12個)のセンサ電極22を含むセンサフィルム12と、このセンサフィルム12を表示装置の画面10から一定の距離を隔てて表示装置の画面10に固定するスペーサ14と、センサフィルム12の表面を覆う保護フィルム13とを備え、さらに、タッチパネル11を駆動するIC(Integrated Circuit/集積回路)(制御部)15と、タッチパネル11(IC15)を表示装置に電気的に接続するFPC(Flexible Printed Circuit board/フレキシブルプリント基板)16を有する。
[First embodiment / Single plate switch type]
A first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the display device according to the first embodiment of the present invention includes a single-panel switch
センサフィルム12は、図3に拡大して示すように、透光性および可撓性を有する支持フィルム21と、支持フィルム21の上面に固定した透光性を有するセンサ電極22とを有する。支持フィルム21は、PET(ポリエチレンテレフタレート)により形成し、その上面に例えばアクリル系やエポキシ系等の紫外線硬化型樹脂からなる接着剤23によってセンサ電極22を固定する。センサ電極22は、例えばスクリーン印刷により支持フィルム21の表面に直接印刷することにより形成しても良い。なお、図2ではセンサフィルム12と保護フィルム13をそれぞれ1層として描いている。また、図1では保護フィルムおよび表示装置は図示していない。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the
各センサ電極22は、略正方形の平面形状を有し、バインダ基材であるアクリル樹脂中に透光性を有する導電材料であるITO(Indium Tin Oxide/酸化インジウム錫)の粉末を分散させた導電材料により形成してあり可撓性を有する。また、各センサ電極22は、導電性ペースト(例えば銀ペースト)をスクリーン印刷して支持フィルム21上に形成した導体線路24により駆動用IC15と電気的に接続してある。
Each
また、保護フィルム13は、支持フィルム12と同様にPETにより形成してあり、透光性および可撓性を有する。この保護フィルム13は、光学特性の劣化が少ないいわゆる光学糊25によりセンサフィルム12の上面に接着する。
Moreover, the
一方、センサフィルム12(支持フィルム21)の下面に配するスペーサ14は、センサ電極22の配置パターンに対応してセンサ電極22の配置領域全体の周囲を取り囲むと共にマトリックス状に配列させた各センサ電極22の間を通過するように格子状の平面形状を有する。またこのスペーサ14は、透光性を有する材料、例えばPETにより形成し、例えば光学糊またはアクリル系やエポキシ系等の透光性を有する接着剤26を使用してセンサフィルム12の下面に接着すると共に、同様の接着剤26を介して表示装置の画面10の表面に接着する。これにより表示装置にタッチパネル11を固定したときに、タッチパネル11と表示装置の画面10との間に隙間Sが形成される。
On the other hand, the
表示装置は、有機ELディスプレイとするが、液晶ディスプレイ等の他のディスプレイを使用しても良いことは既に述べたとおりである(後述の第二実施形態においても同様)。 Although the display device is an organic EL display, as described above, other displays such as a liquid crystal display may be used (the same applies to the second embodiment described later).
制御部(IC)15は、指1aやペン1bなどの接触体1によりパネル11(保護フィルム13)の表面が押圧され、センサ電極22が表示装置の画面10に近づくことによって生じるセンサ電極22の静電容量の変化を測定することにより当該センサ電極22の配置位置を接触体1による押圧位置として検出する。したがって、指1aのような誘電体だけでなく、例えば感圧式(抵抗膜方式等)タッチパネルで使用されるスタイラスや絶縁性のペン1b、あるいは絶縁性の手袋をしたままの指など、導電性・容量結合性の有無を問わず様々な接触体1で入力を行うことが可能となる。
The control unit (IC) 15 is configured such that the surface of the panel 11 (protective film 13) is pressed by the contact body 1 such as the
また、上記スペーサ14に代え、図4に示すように透光性を有する弾性膜27をセンサフィルム12と表示装置(画面10)との間に介在させても良い。このような構造によっても、スペーサ14を使用したのと同様にセンサフィルム12を撓ませ、センサ電極22を変位させて入力を行えるようにすることが出来る。
Further, instead of the
〔第2実施形態/グリッド型〕
本発明の第二の実施形態について説明する。図5から図7に示すように、本発明の第二の実施形態に係る表示装置は、センサグリッドを備えて接触体のタッチ位置を表示装置の画面に平行な二次元座標(X‐Y座標)平面内における座標位置(横方向位置と縦方向位置)として算出するタッチパネルを備えたもので、このため本実施形態で使用するタッチパネル31は、センサフィルムを1層のみ備えた前記第一実施形態とは異なり、2枚(2層)のセンサフィルム41,42を備える。
[Second Embodiment / Grid Type]
A second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 5 to 7, the display device according to the second embodiment of the present invention includes a sensor grid and sets the touch position of the contact body to two-dimensional coordinates (XY coordinates) parallel to the screen of the display device. ) A touch panel that is calculated as a coordinate position (horizontal position and vertical position) in a plane is provided. For this reason, the
より具体的には、本実施形態におけるタッチパネル31は、光学糊37を介して貼り合わせた縦方向位置検出用のセンサフィルム41(以下、「Y用センサフィルム」と言う)と横方向位置検出用のセンサフィルム42(以下、「X用センサフィルム」と言う)とを備え、さらに、下側(表示装置の画面10に近い側)に位置するX用センサフィルム42の下面に配して表示装置の画面10とセンサフィルム42との間に介在させるスペーサ34を有する。
More specifically, the
縦方向位置を検出するためのY用センサフィルム41は、支持フィルム35の下面に、図8Aに示すように複数の菱形(正方形を45°回転させた形状)の電極片45を連結導体46によって数珠繋ぎに接続して連ね、図5および図8Aの横方向(X方向)に延びるように配置したセンサ電極32aを、縦方向(Y軸方向)のタッチ位置を検出できるように、縦方向(Y軸方向)に複数本互いに平行に並べて配置したものである。なお、左右両端の電極片は、三角形の平面形状を有し、各センサ電極32aの左右いずれかに銀ペーストからなる導体線路24を接続することにより各センサ電極32aと駆動用IC(制御部)15とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 8A, a
センサ電極32aを構成する各電極片45および連結導体46は、前記第一実施形態と同様の透光性および可撓性を有する導電材料からなり、支持フィルム35の表面(下面)に例えばスクリーン印刷によってパターン形成することにより配置する(後述のX用センサフィルム42についても同様)。支持フィルム35は、透光性を有する樹脂材料(例えばPET)により形成する。なお、この支持フィルム35は、タッチパネル31の表面を覆う保護フィルムとしての役割を兼ねており、したがって本実施形態では、前記第一実施形態のようにセンサフィルム41の表面を覆う保護フィルムは特に設ける必要はない。
The
一方、横方向位置を検出するためのX用センサフィルム42は、図8Bに示すようにY用センサフィルム41と同様にPETからなる支持フィルム36の表面に前記Y用センサフィルム41と同様の形状を有するセンサ電極32bを複数本備えたものであるが、横方向(X軸方向)のタッチ位置を検出できるように各センサ電極32bを、縦方向(Y軸方向)に延びるように配置し、かつ、横方向(X軸方向)に複数本互いに平行に並べてある。したがって、X用センサフィルム42の各センサ電極32bと前記Y用センサフィルム41の各センサ電極32aとは互いに直交する。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, the
そして、これらX用センサフィルム42とY用センサフィルム41は、支持フィルム35,36表面のセンサ電極32a,32bが互いに対向するように光学糊37を介して貼り合わせ、平面から見たときに市松模様を45°回転させたように両センサフィルム41,42のセンサ電極32a,32b同士が組み合わされて表示装置の画面10の略全面をX用・Y用いずれかのセンサフィルム41,42のセンサ電極32a,32bの電極片45が覆うように配置される。
The
なお、各センサフィルム41,42のセンサ電極32a,32bおよびこれらを構成する電極片45の数について、図面は実際の装置に適する数を示したものではなく、実際には図示したより多くのセンサ電極32a,32bおよび電極片45を備えてタッチ位置の検出精度を高めることが可能である。また、センサ電極32a,32b(電極片45)の形状は、前述したように様々なものであって良く、例えば図9に示すようにワイヤ(導体線路)をグリッド状に(縦方向と横方向とにそれぞれ)配置したセンサ電極52a,52bを備えても同様にタッチ位置の検出が可能で、これら図示した例のほかにも各種の形状や配置パターン、構造のセンサ電極を採用することが可能である。
In addition, about the number of
スペーサ34は、上記センサ電極32a,32bの形状に対応させ、上記のように配列させたセンサ電極32a,32b全体を取り囲むように、また、平面から見たときにX用センサフィルム42の電極片45とY用センサフィルム41の電極片45との間に形成される隙間に配置されるように網目状の平面形状を有する。このスペーサ34は、前記第一実施形態のスペーサ14と同様に、透光性を有する材料、例えばPETにより形成し、光学糊またはアクリル系やエポキシ系等の透光性を有する接着剤26を使用してX用センサフィルム42の下面に接着すると共に、表示装置の画面10の表面に接着する。これにより、センサフィルム41,42と表示装置の画面10との間に隙間Sを形成することが出来る。なお、本実施形態においても、スペーサ34に代え、前記第一実施形態(図4)で述べたような透光性を有する弾性膜を備えても良い。
The
制御部(IC)15は、タッチパネル31が押圧されセンサフィルム41,42が撓んでセンサ電極32a,32bが表示装置の画面10に接近することによって生じるX用センサフィルム42およびY用センサフィルム41の各センサ電極32a,32bの容量変化をそれぞれ測定し、これらの容量変化に基づいて接触体のタッチ位置を座標位置(X軸方向の位置とY軸方向の位置の交点)として算出する。なお、このように縦横に配列させたセンサ電極の駆動方法やそれによる座標位置の算出方法は、既に述べたもののほか公知の各種の方式を採用することが可能であり、本発明にとって本質的な事項ではないから詳細な説明は省略する。
The control unit (IC) 15 is configured so that the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, It is clear to those skilled in the art that a various change can be made within the range as described in a claim. .
例えば、本発明で備えるスペーサは、表示装置の画面とセンサフィルムとの間に隙間を形成可能なものであれば良いから、その平面形状やパターンは図示の例のほか様々なものであって構わない。また、スペーサを弾性材料により形成することによりスペーサ自体に弾性を持たせても良い。さらに、保護フィルムおよびセンサフィルムと同様にスペーサも可撓性を有するものとしても良く、このような構造によればタッチパネル全体が可撓性を有することとなるから、画面表面が湾曲した表示装置に対しても当該タッチパネルを容易に設置することが可能となる。 For example, the spacer provided in the present invention only needs to be capable of forming a gap between the screen of the display device and the sensor film, and therefore the planar shape and pattern may be various in addition to the illustrated example. Absent. Further, the spacer itself may be made elastic by forming the spacer from an elastic material. Furthermore, the spacer may be flexible as well as the protective film and the sensor film, and according to such a structure, the entire touch panel has flexibility. In contrast, the touch panel can be easily installed.
また、タッチパネル本体(センサフィルムや保護フィルム、制御部等)の構成は、実施形態のほか様々なものであって良く、静電容量の変化を捉えてタッチ位置を検出可能な各種の静電容量式タッチパネルに本発明は適用することが可能である。 Further, the configuration of the touch panel body (sensor film, protective film, control unit, etc.) may be various in addition to the embodiment, and various capacitances that can detect a touch position by detecting a change in capacitance. The present invention can be applied to a touch panel.
S 隙間
1 接触体(位置指示手段)
1a 指
1b ペン
10 表示装置の画面
11,31 タッチパネル
12 センサフィルム
13 保護フィルム
14,34 スペーサ
15 IC(制御部)
16 FPC
21,35,36 支持フィルム
22,32a,32b,52a,52b センサ電極
23,25,26,37 光学糊または接着剤
24 導体線路
27 弾性膜
41 縦方向位置検出用センサフィルム(Y用センサフィルム)
42 横方向位置検出用センサフィルム(X用センサフィルム)
45 電極片
46 連結導体
S clearance 1 contact body (position indicating means)
DESCRIPTION OF
16 FPC
21, 35, 36
42 Sensor film for lateral position detection (sensor film for X)
45
Claims (10)
当該表示装置の画面に設置され、かつ、二次元的な位置を指定する位置指示手段の接触位置を検出するため前記画面と平行な面内に二次元的に配列されかつ透光性を有する複数のセンサ電極を含むセンサフィルムと、前記位置指示手段の接触に伴う前記センサ電極の静電容量の変化を測定することにより当該位置指示手段の接触位置を検出する制御部とを含む投影型静電容量式タッチパネルと
を備えるタッチパネル付き表示装置であって、
前記センサフィルムは、可撓性を有すると共に、前記位置指示手段によって前記タッチパネルを押圧したときに当該センサフィルムが撓んで前記センサ電極が前記表示装置の画面に近づく方向に変位可能なように前記画面の表面から一定の距離を隔てて設置され、
前記制御部は、前記複数のセンサ電極のうちの1以上のセンサ電極の前記変位による静電容量の変化を測定することにより前記位置指示手段の接触位置を検出する
ことを特徴とするタッチパネル付き表示装置。 A display device capable of displaying information on the screen;
A plurality of two-dimensionally arranged light-transmitting elements which are two-dimensionally arranged in a plane parallel to the screen for detecting a contact position of a position indicating means which is installed on the screen of the display device and designates a two-dimensional position A projection-type electrostatic including a sensor film including a plurality of sensor electrodes and a control unit that detects a contact position of the position indicating unit by measuring a change in capacitance of the sensor electrode due to the contact of the position indicating unit. A display device with a touch panel comprising a capacitive touch panel,
The screen of the sensor film is flexible and can be displaced in a direction in which the sensor film bends and the sensor electrode approaches the screen of the display device when the touch panel is pressed by the position indicating unit. Installed at a certain distance from the surface of the
The control unit detects a contact position of the position indicating means by measuring a change in capacitance due to the displacement of one or more sensor electrodes of the plurality of sensor electrodes. apparatus.
請求項1に記載のタッチパネル付き表示装置。 A spacer is interposed between the sensor film and the screen to form a gap between the sensor film and the screen, so that the sensor electrode can be displaced in a direction approaching the screen of the display device. The display device with a touch panel according to claim 1.
請求項1に記載のタッチパネル付き表示装置。 The film according to claim 1, further comprising a film that is interposed between the sensor film and the screen and has translucency and elasticity, so that the sensor electrode can be displaced in a direction approaching the screen of the display device. Display device with touch panel.
透光性を有する導電粉末と、透光性を有しかつ前記導電粉末を当該センサ電極中に分散させた状態で保持可能なバインダ基材とを主体とする材料からなり、
可撓性を有する
請求項1から3いずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 The sensor electrode is
It consists of a material mainly composed of a conductive powder having translucency, and a binder substrate having translucency and capable of holding the conductive powder dispersed in the sensor electrode,
The display device with a touch panel according to claim 1, wherein the display device has flexibility.
請求項1から4いずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 The control unit detects an arrangement position of the sensor electrode as a contact position of the position instruction means by detecting a change in capacitance of the sensor electrode arranged at the contact position of the position instruction means. 4. A display device with a touch panel according to any one of 4 above.
一定の間隔を隔てて互いに平行にかつ第一の方向に延びる複数の第一電極と、
一定の間隔を隔てて互いに平行にかつ前記第一の方向に略直交する第二の方向に延びる複数の第二電極と
を含み、
前記制御部は、前記位置指示手段の接触位置を、前記第一の方向に平行な座標軸と前記第二の方向に平行な座標軸とにより形成される二次元平面内の座標位置として算出する
請求項1から4いずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 The sensor electrode is
A plurality of first electrodes extending in parallel to each other and in a first direction at regular intervals;
A plurality of second electrodes extending in a second direction parallel to each other at a predetermined interval and substantially perpendicular to the first direction;
The control unit calculates a contact position of the position indicating unit as a coordinate position in a two-dimensional plane formed by a coordinate axis parallel to the first direction and a coordinate axis parallel to the second direction. The display device with a touch panel according to any one of 1 to 4.
請求項1から6いずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 The display device with a touch panel according to claim 1, wherein the display device is an organic EL display device including a display unit in which a plurality of organic EL elements are arranged in a matrix so as to constitute a pixel. .
前記位置指示手段の接触に伴う前記センサ電極の静電容量の変化を測定することにより当該位置指示手段の接触位置を検出する制御部と
を備え、
表示装置の画面の表面に設置される静電容量式タッチパネルであって、
前記センサフィルムは、可撓性を有し、
前記センサフィルムの裏面側に、当該センサフィルムと前記画面との間に介在して当該センサフィルムと前記画面との間に隙間を形成可能なスペーサを備えた
ことを特徴とする静電容量式タッチパネル。 A sensor film including a plurality of sensor electrodes that are arranged to detect the contact position of the position indicating means and have translucency;
A controller that detects a contact position of the position indicating means by measuring a change in capacitance of the sensor electrode accompanying the contact of the position indicating means, and
A capacitive touch panel installed on the screen surface of the display device,
The sensor film has flexibility,
A capacitive touch panel comprising a spacer on the back side of the sensor film, which is interposed between the sensor film and the screen and capable of forming a gap between the sensor film and the screen. .
透光性を有する導電粉末と、透光性を有しかつ前記導電粉末を当該センサ電極中に分散させた状態で保持可能なバインダ基材とを主体とする材料からなり、
可撓性を有する
請求項9に記載の静電容量式タッチパネル。 The sensor electrode is
It consists of a material mainly composed of a conductive powder having translucency, and a binder substrate having translucency and capable of holding the conductive powder dispersed in the sensor electrode,
The capacitive touch panel according to claim 9, which has flexibility.
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