JP6388101B1 - タッチパネルおよびタッチパネルを備える表示装置 - Google Patents

Abstract

タッチパネルは、タッチセンサ部を中央部に有し、第１の電極と第２の電極とを内周部に有するタッチセンサ基板と、このタッチセンサ基板の表面を覆う保護板と、タッチセンサ基板と保護板との間に配される誘電体シートと、第１の電極と第２の電極とに対向する位置に導電部とを備え、第１の電極と第２の電極と導電部とで感圧センサを構成する。この構成により、製造時間を延長することなく製造することができる感圧センサ有するタッチパネル、およびこのタッチパネルを備える表示装置を得る。

Description

この発明は、感圧センサを有するタッチパネルおよびこのタッチパネルを備える表示装置に関する。

従来の感圧センサを有するタッチパネルは、このタッチパネルの裏面と筺体の縁部との間に感圧センサを備える。
タッチパネルの入力操作面にタッチペンや人の指などの操作子が接触した場合、タッチパネルは、操作子が接触した位置を検出する。これと同時に、感圧センサは押圧を検出する。このようなタッチパネルの操作子が接触した位置検出と、感圧センサの押圧の検出とにより、タッチパネルの入力決定を判定することができる。この判定により、単に操作子がタッチパネルの入力操作面に接触しているだけで、入力決定ではない誤入力を減少させることができる（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２４４５１４

特許文献１のような感圧センサを有するタッチパネルでは、感圧センサをタッチパネルの裏面と筺体の縁部との間に配置する構造である。このため、タッチパネルの製造時には、感圧センサを筺体の縁部に装着する工程と、さらに感圧センサ上に、タッチパネルを装着する工程が必要となる。すなわち、感圧センサを有しないタッチパネルの製造時に比べ、このような工程が付加され製造時間が延長される問題があった。

この発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、感圧センサを有するタッチパネルの製造時、あるいはこのようなタッチパネルを備える表示装置の製造時に、感圧センサを筺体の縁部に装着する工程、および感圧センサ上に、タッチパネルを装着する工程を簡略化することができる。

この発明に係るタッチパネルは、中央部及び内周部を有し、タッチセンサ部を中央部に有するタッチセンサ基板と、タッチセンサ基板の表面を覆う保護板と、タッチセンサ基板と保護板との間に配される第１の誘電体シートとを備えるタッチパネルであって、タッチセンサ基板の表面上の内周部に配される第１の電極と第２の電極と、タッチセンサ基板と保護膜との間であって、第１の電極及び第２の電極に対向する位置に配される導電部とをさらに備える。さらに、第１の誘電体シートは、第１の電極及び第２の電極と導電部との間及び第１の電極と第２の電極との間に設けられ、第１の電極と第２の電極と導電部とで感圧センサを構成する。

この発明によれば、感圧センサをタッチセンサ基板上に形成することにより、感圧センサを筺体の縁部に装着する工程、および感圧センサ上に、タッチパネルを装着する工程を省くことができる。すなわち、感圧センサを有するタッチパネル、およびこのようなタッチパネルを備える表示装置を、製造時間を延長することなく製造することができる。

この発明の実施の形態１に係るタッチパネルを備える表示装置１０００の平面図である。 表示装置１０００の断面図である。 表示装置１０００の構造の分解斜視図である。 タッチセンサ基板１７の平面図である。 タッチセンサ基板１７の一部の斜視図である。 感圧センサ６の平面図である。 感圧センサ６の周辺の断面図である。 感圧センサ６の静電容量Ｃｐａの構成を説明する図である。 感圧センサ６の静電容量Ｃｐａの変化量と押圧との関係を示すグラフである。 感圧センサ６の電気接続図である。 座標検出回路８のブロック図および座標検出回路８とタッチセンサ基板１７との電気接続を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る感圧センサ６ｂの平面図である。 感圧センサ６ｂの周辺の断面図である。 この発明の実施の形態３に係る感圧センサ６ｃの平面図である。 この発明の実施の形態３に係る第１の電極１５と第２の電極１６との各辺の延長線を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るタッチセンサ基板１７ｂの平面図である。 この発明の実施の形態５に係るタッチセンサ基板１７ｃの平面図である。

実施の形態１．
図１〜図１１は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものである。
はじめに、図１〜図３を参照して、実施の形態１に係るタッチパネルを備える表示装置１０００の構成を説明する。
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係る表示装置１０００の平面図であり、図２は、図１に示す破線Ａ−Ａ間の断面図である。さらに、図３は表示装置１０００の分解斜視図である。

この発明のタッチパネルを備える表示装置１０００は、タッチパネル１、誘電体シート２、フレーム３、および液晶パネル４を含む。なお、誘電体シート２は、特許請求の範囲に記す第２の誘電体シートの例示であり、液晶パネル４は、特許請求の範囲に記す表示パネルの例示である。
タッチパネル１の裏面１ｒと誘電体シート２の表面２ｆとは密着する。さらに、誘電体シート２の裏面２ｒとフレーム３の縁部３ｅとは密着する。また、フレーム３の開口部３ａを通し誘電体シート２の裏面２ｒと液晶パネル４の表示面４ｆとは密着する。

さらに、フレーム３とリアカバー５とは嵌合し固定され、フレーム３とリアカバー５とに囲まれた内部に、液晶パネル４を収納する。

誘電体シート２には、フィルム状の粘着シートのＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｎｓｉｖｅ）、あるいは液状の粘接着剤のＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ｒｅｓｉｎ）などが用いられる。なお、ＯＣＡおよびＯＣＲの種類には、紫外線硬化型や熱硬化型等のものがある。

つぎに、フィルム状の粘着シートのＯＣＡを誘電体シート２に用いる場合の製造方法の一例を説明する。
はじめに、ＯＣＡの表面とタッチパネル１の裏面１ｒとを貼り合わせる。さらに、ＯＣＡの裏面とフレーム３の縁部３ｅとを貼り合わせ、ＯＣＡの裏面と液晶パネル４の表示面４ｆとを貼り合わせる。その後、紫外線型ＯＣＡの場合は紫外線を照射してＯＣＡを硬化し、あるいは加熱型ＯＣＡの場合は加熱してＯＣＡを硬化し、タッチパネル１と液晶パネル４とを接着し、タッチパネル１とフレーム３とを接着する。

また、液状の粘接着剤のＯＣＲを誘電体シート２に用いる場合の製造方法の一例を説明する。
はじめに、タッチパネル１の裏面１ｒにＯＣＲを塗布する。誘電体シート２の裏面２ｒとフレーム３の縁部３ｅとを貼り合わせ、タッチパネル１の裏面１ｒと液晶パネル４の表示面４ｆとを貼り合わせる。その後、紫外線型ＯＣＲの場合は紫外線を照射してＯＣＲを硬化し、あるいは加熱型ＯＣＲの場合は加熱してＯＣＲを硬化し、タッチパネル１と液晶パネル４とを接着し、タッチパネル１とフレーム３とを接着する。

ＯＣＡおよびＯＣＲは、一定の弾性を損なわない程度に硬化するので、誘電体シート２は、タッチパネル１を保持することが可能である。
なお、誘電体シート２の厚さは、フレーム３の開口部３ａの段差を吸収できる程度の厚さ（例えば、〜１ｍｍ程度）に設定される。

さらに、ＯＣＡおよびＯＣＲの硬化後の屈折率（誘電体シート２の屈折率）は、タッチパネル１の裏面１ｒおよび液晶パネル４の表示面４ｆの部材と同程度に設定されているので、タッチパネル１の裏面１ｒと液晶パネル４の表示面４ｆとの間の可視光の多重反射により、液晶パネル４の表示部の視認性が低下することはない。

つぎに、タッチパネル１について詳細に説明する。
タッチパネル１は、タッチパネル１の表面１ｆ上の位置にタッチペンや人の指などの操作子が触れた場合、その表面１ｆの位置を検出し、その情報を外部に出力する機能と、操作子の押圧を検出する機能とを有する。

さらに、タッチパネル１は、ガラスあるいはアクリル樹脂などの透明板等からなる保護板１１、保護板１１の裏面の内周部に印刷等より形成された遮光シール１２、ガラスあるいはアクリル樹脂などの透明板等からなるタッチセンサ基板１７を備える。言い換えると、遮光シール１２は、後述するタッチセンサ部１ｓの周辺からタッチセンサ基板１７の最外周までの部分に対向する保護板１１の裏面（内周部）に配置される。
さらに、保護板１１とタッチセンサ基板１７とは、誘電体シート１４を介して接着する。なお、誘電体シート１４は、特許請求の範囲に記す第１の誘電体シートの例示である。
また、誘電体シート１４には、誘電体シート２と同様にフィルム状の粘着シートのＯＣＡ、あるいは液状の粘接着剤のＯＣＲなどが用いられる。
誘電体シート１４は、一定の弾性を損なわない程度に硬化するので、誘電体シート１４は、押圧に応じて伸縮し、保護板１１を保持することが可能である。

また、タッチセンサ基板１７の表面１７ｆには、第１の電極１５および第２の電極１６が形成される。さらに、誘電体シート１４を介して第１の電極１５および第２の電極１６に対向する位置に導電体１３が配置される。なお、導電体１３は、特許請求の範囲に記す導電部の例示である。
第１の電極１５と第２の電極と導電体１３とで感圧センサ６を構成する。なお、第１の電極１５および第２の電極１６は、配線（図示せず）を介して後述する感圧センサ検出回路８５に接続される。また、本実施の形態１の場合、導電体１３は、遮光シール１２を介して保護板１１の裏面に配置される。

また、誘電体シート１４の弾性率は、一般に１０^３〜１０^６程度である。押圧による変形量が大きい方が、感圧センサ６の押圧による静電容量変化が大きくなり、検出感度を高くすることができる。しかしながら、押圧が加わったときに変形しやすいと、感圧センサ６の時間応答性が低くなる。このため、前述したＯＣＡおよびＯＣＲの紫外線や熱の硬化条件により、誘電体シート１４の弾性および塑性を適宜調整する。

つぎに、液晶パネル４について詳細に説明する。
液晶パネル４は、液晶パネル４の表示面４ｆに画面を備え、外部から入力される画像信号に応じ、この画面上に動画および静止画を映し出す機能を有する。なお、タッチパネル１の表面１ｆの方向から、この画面を見えるように、この画面はフレーム３の開口部３ａ内に収まるように配置される。
なお、液晶パネル４は、カラーフィルタを搭載したカラーフィルタ基板４２、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を搭載したＴＦＴアレイ基板４３、カラーフィルタ基板４２の表面上の偏光板４１、ＴＦＴアレイ基板４３の裏面上の偏光板４４、およびバックライトモジュール４５を有する。
カラーフィルタ基板４２とＴＦＴアレイ基板４３とは、その間に液晶（図示せず）を挟持し張り合わされる。

さらに、リアカバー５について詳細に説明する。
リアカバー５は、ソフトカバー５１とハードカバー５２とで構成される。ソフトカバー５１は、樹脂などの弾力のある素材で構成され、液晶パネル４の側面および裏面と接触し、外部からの液晶パネル４に伝わる衝撃を緩和する。ハードカバー５２は、金属などの硬い素材で構成され、ソフトカバー５１を内包し、液晶パネル４を衝撃、水濡れなどから保護する。

つぎに、図４および図５を参照して、タッチセンサ基板１７の構成を説明する。
図４は、タッチセンサ基板１７の表面の平面図であり、図５は、タッチセンサ基板１７の一部の斜視図である。

図４および図５を参照して、タッチセンサ基板１７は、ガラスあるいはアクリル樹脂などの透明基板１３１上に、図中に示すＹ方向に複数配列された行センサ電極１３２と、行センサ電極１３２を覆うように形成された層間絶縁膜１３３とを有する。さらに、タッチセンサ基板１７は、層間絶縁膜１３３上に図中に示すＸ方向に複数配列された列センサ電極１３４と、列センサ電極１３４を覆うように形成された保護膜１３７を有する。また、個々の行センサ電極１３２と個々の列センサ電極１３４とには、個々の引き出し配線１３５の一端が接続される。さらに、個々の引き出し配線１３５の他端は、個々の接続端子１３６に接続される。

タッチセンサ部１ｓは、行センサ電極１３２と列センサ電極１３４とが形成され、操作子がタッチパネル１の表面１ｆに触れている位置を検出する部分である。
第１の電極１５および第２の電極１６は、タッチセンサ部１ｓの周辺に配置される。言い換えると、第１の電極１５および第２の電極１６は、タッチセンサ基板１７の中央部のタッチセンサ部１ｓの周辺からタッチセンサ基板１７の最外周までの部分（内周部）に配置される。
さらに、第１の電極１５および第２の電極１６は、個々の第１の電極１５および第２の電極１６に接続された接続配線１３９を介して、個々の接続端子１３６に接続される。なお、接続配線１３９は、特許請求の範囲に記す第１の電極に接続される配線と第２の電極に接続される配線の例示である。

さらに、接続配線１３９と別の接続配線１３９との間、接続配線１３９とタッチセンサ部１ｓとの間、および最外周の接続配線１３９の外周に、シールド線１３８が配置され、個々のシールド線１３８の端部は、個々の接続端子１３６に接続される。すなわち、シールド線１３８は、個々の接続配線１３９に併設される。

さらに、シールド線１３８は接続端子１３６介して接地される。これにより、タッチパネル１の表面１ｆに導入される静電気（例えば操作者の指などから導入）によるタッチセンサ基板１７の破壊、および接続配線１３９に重畳するノイズを防ぐことができる。

行センサ電極１３２および列センサ電極１３４は、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電膜、微細な金属メッシュ配線等から形成される。また、層間絶縁膜１３３および保護膜１３７は、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）膜、およびシリコン窒化膜などの透明な絶縁膜で形成される。
一般的に、接続端子１３６は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等に接続され、外部と電気的に接続される。

なお、行センサ電極１３２および列センサ電極１３４の形成方法には、例えば、透明導電膜、微細な金属メッシュ配線等を透明板透明基板１３１上に堆積後、リソグラフィ法とエッチング法とを駆使し成形する方法などがある。

さらに、第１の電極１５、第２の電極１６、シールド線１３８、および接続配線１３９は、ＩＴＯなどの透明導電膜、金属等の導電性部材から形成される。

なお、第１の電極１５、第２の電極１６、シールド線１３８、および接続配線１３９の形成方法には、例えば、透明導電膜、金属等を透明板透明基板１３１上に堆積後、リソグラフィ法とエッチング法とを駆使し成形する方法などがある。

さらに、第１の電極１５、第２の電極１６、シールド線１３８、および接続配線１３９を、行センサ電極１３２あるいは列センサ電極１３４と同時に形成することや、連続して形成することも可能であるので、タッチパネルの製造時間を短縮することができる。

つぎに、図６〜図１０を参照して、感圧センサ６の構造および動作を説明する。
図６は、感圧センサ６の周辺の平面図であり、図７は、図６に示す破線Ｂ−Ｂ間の断面図である。また、図８は、感圧センサ６の静電容量Ｃｐａを構成する静電容量の成分を説明する図であり、図９は、感圧センサ６の静電容量の変化量と押圧との関係を示すグラフである。さらに、図１０は、感圧センサ６の電気接続図である。

図６および図７を参照して、感圧センサ６の平面構造および断面構造を説明する。
第１の電極１５と第２の電極１６とは、タッチセンサ基板１７上に形成され、導電体１３は、誘電体シート１４を介して第１の電極１５と第２の電極１６とに対向し保護板１１の裏面の内周部に配置される。
距離ｄは、第１の電極１５および第２の電極１６と、導電体１３との間との距離を示す。また、前述したように誘電体シート１４は伸縮するので、操作子によりタッチパネル１の表面１ｆから押圧された場合、押圧に応じ距離ｄは一定の範囲で変化する。

なお、導電体１３の形成方法には、例えば、遮光シール１２上に金属などの導電性の薄板を貼り付ける方法、蒸着法などにより金属材料を気化して薄板状に形成する方法などがある。なお、遮光シール１２に、カーボンブラックなどを含有させ導電性を備えて、遮光シール１２を導電体１３の機能を付与してもよい。

図８を参照して、感圧センサ６の主な静電容量Ｃｐａについて説明する。
感圧センサ６の主な静電容量Ｃｐａとは、第１の電極１５と第２の電極１６との間の静電容量である。この静電容量Ｃｐａは、主に２つの静電容量の和で構成され、１つは、第１の電極１５と第２の電極１６の間の直接的な静電容量と、もう１つは、導電体１３を介して形成される静電容量である。
静電容量Ｃｐ１２を、第１の電極１５と第２の電極１６の間の導電体１３を介さない直接的な静電容量とし、静電容量Ｃｐ１ｂを、第１の電極１５と導電体１３との間の静電容量とし、静電容量Ｃｐ２ｂを、第２の電極１６と導電体１３との間の静電容量とする。

この場合、第１の電極１５と第２の電極１６の間の導電体１３を介して形成される静電容量は、静電容量Ｃｐ１ｂと静電容量Ｃｐ２ｂとの直列接続となり、その静電容量値は、（Ｃｐ１ｂ・Ｃｐ２ｂ／（Ｃｐ１ｂ＋Ｃｐ２ｂ））となる。
よって、前述したように、静電容量Ｃｐａ＝Ｃｐ１２＋（Ｃｐ１ｂ・Ｃｐ２ｂ／（Ｃｐ１ｂ＋Ｃｐ２ｂ））となる。

静電容量Ｃｐ１２は、距離ｄが短くなった場合、静電容量が減少し、距離ｄが長くなった場合、静電容量が増大する特性を有する。この特性は、第１の電極１５と第２の電極１６とに対向する位置に、導電体１３が配置されるので、第１の電極１５および第２の電極１６と、導電体との距離が変化することによる静電容量の変化に起因する。

一方、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂは、距離ｄが短くなった場合、静電容量が増大し、距離ｄが長くなった場合、静電容量が減少する特性を有する。この特性は、第１の電極１５と導電体１３との距離、および第２の電極１６と導電体１３との距離の変化することによる静電容量の変化に起因する。
前述したように、第１の電極１５と第２の電極１６とは、タッチセンサ基板１７上に形成され、導電体１３は、誘電体シート１４を介して第１の電極１５と第２の電極１６とに対向する位置に配置される。そのため、距離ｄが短くなった場合、静電容量Ｃｐ１ｂと静電容量Ｃｐ２ｂとは、同時に静電容量が増大し、距離ｄが長くなった場合、静電容量Ｃｐ１ｂと静電容量Ｃｐ２ｂとは、同時に静電容量が減少する。すなわち、静電容量Ｃｐ１ｂと静電容量Ｃｐ２ｂとの直列接続の静電容量（Ｃｐ１ｂ・Ｃｐ２ｂ／（Ｃｐ１ｂ＋Ｃｐ２ｂ））は、距離ｄが短くなった場合、静電容量が増大し、距離ｄが長くなった場合、静電容量が減少する特性を有する。

図９を参照して、感圧センサ６の特性を説明する。
縦軸は、感圧センサ６の静電容量Ｃｐａの変化量ΔＣｐａを示し、横軸は押圧を示す。押圧が強いほど、距離ｄは縮む（短くなる）。すなわち、押圧に応じて変化量ΔＣｐａは、単調に変化する特性を有する。このような特性は、静電容量Ｃｐ１２と、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂとを適当に設定することより得られる。
例えば、静電容量Ｃｐ１２が、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂに比べ、大きな値に設定される場合、押圧が高いと変化量ΔＣｐａは減少する。さらに、静電容量Ｃｐ１２が、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂに比べ、小さな値に設定される場合、押圧が高いと変化量ΔＣｐａは増大する。

また、静電容量Ｃｐ１２は、第１の電極１５と第２の電極１６との間の距離を近く設定、あるいは第１の電極１５と第２の電極１６との間の隣り合う辺の長さを長く設定すると増大する。反対に、静電容量Ｃｐ１２は、第１の電極１５と第２の電極１６との間の距離を遠く設定、あるいは第１の電極１５と第２の電極１６との間の隣り合う辺の長さを短く設定すると減少する。

さらに、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂは、導電体１３と対向する面積を大きく設定すると増大する。反対に、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂは、導電体１３と対向する面積を小さく設定すると減少する。すなわち、第１の電極１５、第２の電極１６、および導電体１３の配置、面積、および形状により、静電容量Ｃｐａの変化量ΔＣｐａを設定することができる。

図１０を参照して、感圧センサ６の等価回路と電気接続を説明する。感圧センサ６の一端である第１の電極１５は、配線を介して感圧センサ検出回路８５の一端に接続され、感圧センサ６のもう一端である第２の電極１６は、配線を介して感圧センサ検出回路８５のもう一端に接続される。なお、感圧センサ検出回路８５については後述する。

前述したように、静電容量Ｃｐａの変化量ΔＣｐａは、押圧に応じて変化するので、操作子により、タッチパネル１の表面１ｆから押圧が加えられた場合、感圧センサ検出回路８５により、変化量ΔＣｐａを検出することにより、操作子によるタッチパネル１の表面１ｆの押圧を検知することができる。

つぎに、操作子による押圧を判定し、操作子が触れているタッチパネル１の表面１ｆの位置を出力する動作を詳細に説明する。
図１１は、操作子が接触するタッチパネル１の表面１ｆを検出する座標検出回路８のブロック図とタッチセンサ基板１７の部位との電気接続を示す図である。

まず、操作子がタッチパネル１の表面１ｆに操作子が触れている位置の検出方法について説明する。なお、本実施の形態１で説明するタッチパネル１の方式は、静電容量方式の中でも相互容量方式と称される。後述するように、相互容量方式は、行センサ電極１３２に順次電圧を印加し、列センサ電極１３４の充電電荷量を読み出して操作子が触れた位置を検出する方式である。

図１１を参照して、座標検出回路８は、タッチ検出制御回路８１、行センサ電極検出回路８２、タッチ判定回路８３、列センサ電極検出回路８４、感圧センサ検出回路８５、感圧検出制御回路８６、およびタッチ座標算出回路８７を含む。

行センサ電極検出回路８２は、複数の行センサ電極１３２と個別に接続される。なお、動作の説明のため、紙面の上の行センサ電極１３２から紙面の下の行センサ電極１３２までの行センサ電極１３２の数をｎ個（ｎは自然数）とし、紙面の上の行センサ電極１３２をＷｙ（１）と割り付け、紙面の上から下に向かって順次、Ｗｙ（１）、Ｗｙ（２）、・・・・・Ｗｙ（ｎ−１）、Ｗｙ（ｎ）と割り付けるものとする。

同様に、列センサ電極検出回路８４は、複数の列センサ電極１３４と個別に接続される。なお、動作の説明のため、紙面の左の列センサ電極１３４から右の列センサ電極１３４までの列センサ電極１３４の数をｍ個（ｍは自然数）とし、紙面の左の列センサ電極１３４をＷｘ（１）と割り付け、紙面の左から右に向かって順次、Ｗｘ（１）、Ｗｘ（２）、・・・・・Ｗｘ（ｍ−１）、Ｗｘ（ｍ）と割り付けるものとする。

タッチ検出制御回路８１の指令により、行センサ電極検出回路８２は、所定の時間間隔Ｔ１で、Ｗｙ（１）、Ｗｙ（２）、・・・・・Ｗｙ（ｎ−１）、Ｗｙ（ｎ）の順に所定のピーク電圧値をもった励起パルスを印加する。
さらに、タッチ検出制御回路８１の指令により、列センサ電極検出回路８４は、時間間隔Ｔ１内に列センサ電極１３４のＷｘ（１）、Ｗｘ（２）、・・・・・Ｗｘ（ｍ−１）、Ｗｘ（ｍ）を介して、行センサ電極１３２及び列センサ電極１３４の交差部の充電電荷量を検出し、この充電電荷量に応じたアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をタッチ判定回路８３に出力する。
また、タッチ検出制御回路８１は、時間間隔Ｔ１に同期した信号をタッチ判定回路８３に出力する。
これらの動作により、タッチ判定回路８３は、すべての行センサ電極１３２と列センサ電極１３４との交差部上の位置情報（交差部上の座標と称す）とこの交差部上の座標に対応した充電電荷量の情報とを入力される。

さらに、すべての交差部上の座標と充電電荷量とに対応した信号は、タッチ判定回路８３からタッチ座標算出回路８７に出力され、タッチ座標算出回路８７は、すべての交差部上の座標と充電電荷量とに対応した信号を蓄積する。

操作子がタッチパネル１の表面１ｆに触れている場合、触れた位置に該当する行センサ電極１３２と列センサ電極１３４との交差部の静電容量が変化し、この交差部の充電電荷量も変化することになる。すなわち、操作子がタッチパネル１の表面１ｆに操作子が触れている操作面上の座標（以下、タッチ座標と称す）は、すべての交差部上の座標の充電電荷量の中で局所的に充電電荷量が異なる交差部上の座標の近傍となることがわかる。

Ｐ１〜Ｐ４は、感圧センサ６の位置を示し各々の感圧センサ６は、感圧センサ検出回路８５に接続される。そして、感圧検出制御回路８６の指示により、感圧センサ検出回路８５は、所定のタイミングで、Ｐ１〜Ｐ４の位置の感圧センサ６の静電容量Ｃｐａを検出し、Ｐ１〜Ｐ４の位置の感圧センサ６の静電容量Ｃｐａに応じたアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、タッチ判定回路８３に出力する。

さらに、操作子がタッチパネル１の表面１ｆに操作子が触れているか否かを判断し、タッチ座標を出力する動作について説明する。
タッチ判定回路８３は、Ｐ１〜Ｐ４の位置の感圧センサ６の静電容量Ｃｐａの変化量ΔＣｐａの合計値があらかじめ設定された値以上である場合、タッチパネルへの押圧が有りと判定する。さらに、タッチ判定回路８３は、タッチ座標算出回路８７に、タッチ座標を外部への出力を指令する。

タッチ座標算出回路８７は、タッチ判定回路８３からのタッチ座標を外部への出力の指令により、蓄積されたすべての交差部上の座標と充電電荷量とからタッチ座標を算出し、このタッチ座標に対応する信号を出力する。
なお、タッチパネルにおける全ての行センサ電極１３２のＷｙ（１）、Ｗｙ（２）、・・・・・Ｗｙ（ｎ−１）、Ｗｙ（ｎ）を順次スキャンして列センサ電極１３４及び行センサ電極１３２の全交差部の相互容量検出値を取得する期間（以下、タッチ検出フレームと称す）と全ての感圧センサ６の容量検出値を取得する期間（以下、感圧検出フレームと称す）を同期させるものとする。
１回のタッチ検出フレームに対して、１回の感圧検出フレームが対応するようにしてもよく、あるいは複数回の感圧フレームを対応させて、平均化処理等を行うことで、感圧検出精度を向上するようにしてもよい。
また、１回のタッチ検出フレームと１回の感圧検出フレームとが時間的に分離していてもよく、さらに１回のタッチ検出フレームに１回の感圧検出フレームの一部、または全てが包含されるようにしてもよい。

このように、感圧センサ６の静電容量変化に基づく操作子による押圧の検出結果から、入力決定を判定することができる。この判定により、単に操作子がタッチパネル１の入力操作面に入力操作面に接触しているだけで、入力決定ではない誤入力を減少させることができ、操作性を向上することができる。

つぎの方法により、さらに入力決定ではない誤入力を減少させることができる。
Ｐ１〜Ｐ４の位置の感圧センサ６の静電容量Ｃｐａの変化量ΔＣｐａの合計値があらかじめ設定された値以上である場合、タッチパネルへの押圧が有りと判定し、さらに、Ｐ１〜Ｐ４の位置の感圧センサ６の押圧値の分布から予測されるタッチ座標の領域（以下、重心座標域と称す）を算出する。
さらに、この重心座標域とタッチ座標とが近い場合あるいはこの重心座標域にタッチ座標が含まれる場合に、タッチ判定回路８３は、タッチ座標算出回路８７に、タッチ座標を外部への出力を指令する。すなわち、算出された重心座標域とタッチ座標との距離を予め設定された距離以下である場合に、タッチ判定回路８３は、タッチ座標算出回路８７に、タッチ座標を外部への出力を指令する。このような方法によれば、さらに誤入力を減少させることができる。

例えば、タッチパネル１の表面１ｆに付着する水滴等あるいは装置外部から電源等を介して混入する外乱ノイズによって、行センサ電極１３２と列センサ電極１３４との交差部の静電容量が変化した場合でも、感圧センサ６の押圧の検出から入力決定を判定することにより、タッチ座標の誤検知を抑制することができる。

本実施の形態１によれば、感圧センサ６は、タッチセンサ基板１７上に形成される。よって、特許文献１のような従来の感圧センサを有するタッチパネルに比べ、感圧センサを筺体の縁部に装着する工程、および感圧センサ上に、タッチパネルを装着する工程を省くことができる。すなわち、感圧センサを有するタッチパネルの製造時間を延長することなく製造することができ、製造コストの低減も図ることができる。

前述したように、第１の電極１５、第２の電極１６、シールド線１３８、および接続配線１３９を、行センサ電極１３２あるいは列センサ電極１３４と同時に形成することや、連続して形成することも可能であるので、タッチパネルの製造時に工程をより短縮することができ、製造コストをさらに削減することができる。

さらに、特許文献１のような従来の感圧センサを有するタッチパネルでは、感圧センサをタッチパネルの裏面と筺体の縁部との間に配置するので、感圧センサと感圧センサの静電容量を検出する回路とを接続する配線を設け、この配線を筺体上あるいはタッチパネルの周辺に引きまわす必要があった。
一方、本実施の形態１によれば、感圧センサ６は、透明基板１３１上の接続配線１３９を介して、接続端子１３６にされる。すなわち、感圧センサと感圧センサの静電容量を検出する回路とを接続する配線を設け、この配線を筺体上あるいはタッチパネルの周辺に引きまわす必要がない。よって、従来のタッチパネルに比べ、製造時間を短縮することができ、製造コストを削減することができる。

なお、導電体１３は、第１の電極１５と第２の電極１６とに対向し配置すれば良く、導電体１３から外部に配線する必要がないので、従来のタッチパネルに比べ、製造時間を短縮することができ、製造コストを削減することができる。

さらに、特許文献１のような従来の感圧センサを有するタッチパネルを備える表示装置では、タッチパネルと表示パネルとの間に空隙があり、この空隙の境界となるタッチパネル裏面と表示パネルの画面との間で可視光が多重反射してしまい、表示パネルの視認性が低下することがあった。

一方、本実施の形態１によれば、表示装置１０００は、誘電体シート２を介して、タッチパネル１をフレーム３および液晶パネル４に密着し保持する構造を備える。
すなわち、タッチセンサ基板１７の裏面（タッチパネル１の裏面１ｒ）と液晶パネル４の表示面４ｆとは、誘電体シート２を介して接着する。さらに、誘電体シート２の屈折率は、タッチパネル１の裏面１ｒおよび液晶パネル４の表示面４ｆの部材と同程度に設定されるので、タッチパネル１の裏面１ｒと液晶パネル４の表示面４ｆとの間の可視光の多重反射により、液晶パネル４の表示部の視認性が低下することはない。

また、特許文献１のような従来の感圧センサを有するタッチパネルを備える表示装置では、タッチパネルは、感圧センサを介して筺体（フレーム）に保持される。そのため、表示装置に振動または衝撃が加わった場合、タッチパネルの重量に応じて応力が感圧センサに加わる可能性がある。
特に、従来の表示装置をタブレットなどの持ち運び可能な電子装置に搭載する場合、タブレットは振動および衝撃を受ける機会が多くなるため、より深刻な問題となる可能性があった。

一方、本実施の形態１によれば、感圧センサは、タッチパネル１内に形成され、さらに、タッチパネル１の裏面１ｒは、液晶パネル４の表示面４ｆに加え、フレーム３の縁部３ｅとも誘電体シート２を介して接着する。誘電体シート２は、タッチパネル１を保持することが可能であるので、表示装置に振動および衝撃に加わった場合でも、感圧センサに過度に応力が加わることを抑制することができる。

なお、本実施の形態１によれば、第１の電極１５および第２の電極１６は、矩形状である場合を例示したが、第１の電極１５および第２の電極１６は矩形状である必要はなく、前述したように、押圧に応じて変化量ΔＣｐａが、単調に変化するように設定すればよいので、設置位置、面積に応じて、第１の電極１５および第２の電極１６の形状、大きさを選ぶことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１の電極１５と第２の電極１６とが、矩形であり同一方向に並んで配置した形態を例示し説明した。さらに、押圧に応じて変化量ΔＣｐａが、単調に変化するように、静電容量Ｃｐ１２と静電容量Ｃｐ１ｂと静電容量Ｃｐ２ｂとを設定することを説明した。
本実施の形態２では、第１の電極１５および第２の電極１６の形状を、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂに比べ静電容量Ｃｐ１２が増大するように設定し、静電容量Ｃｐａに対する変化量ΔＣｐａの相対量を増大し、感圧センサ検出回路８５で変化量ΔＣｐａの検知を容易にするタッチパネルの形態を説明する。

図１２および図１３を参照して、本実施の形態２に係る感圧センサ６ｂの構成を説明する。
図１２は、本実施の形態２に係る感圧センサ６ｂの構造を示す平面図であり、図１３は、図１２に示す破線Ｃ−Ｃ間の断面図である。なお、本実施の形態２では、実施の形態１の図１〜４、および図１１に示す感圧センサ６に代わり、感圧センサ６ｂが配置される。
なお、図１２および図１３において、図１〜図１１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

図１２を参照して、第１の電極１５および第２の電極１６は、複数の矩形状部を有する櫛形電極である。さらに、第１の電極１５の矩形状部と第２の電極１６の矩形状部とは、複数箇所で互いに隣り合ように配置される。さらに、第１の電極１５および第２の電極１６の対向し、誘電体シート１４を介して、導電体１３が配置される。
このような、第１の電極１５および第２の電極１６の配置によれば、実施の形態１に例示した第１の電極１５と一辺と第２の電極１６の一辺とが隣り合う場合に比べ、静電容量Ｃｐ１２を増大ことができるので、静電容量Ｃｐａに対する変化量ΔＣｐａの相対量を向上し、感圧センサ検出回路８５の検知感度を向上することができる。

すなわち、本実施の形態２では、実施の形態１が備える効果に加え、感圧センサ検出回路８５の検知感度を向上する効果がある。
また、第１の電極１５および第２の電極１６は、複数の矩形状部を有する櫛形電極であることを説明したが、矩形状部は、凸状であれば静電容量Ｃｐ１２を増大ことができる。すなわち、第１の電極１５および第２の電極１６は、複数の凸状部を有する櫛型電極であり、第１の電極１５の凸状部と第２の電極１６の凸状部とが隣り合う構造を有していれば良い。

実施の形態３．
実施の形態２では、第１の電極１５および第２の電極１６の形状を、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂに比べ静電容量Ｃｐ１２を増大するように設定する形態を説明した。
本実施の形態３では、第１の電極１５と第２の電極１６との配置を、静電容量Ｃｐ１ｂおよび静電容量Ｃｐ２ｂに比べ静電容量Ｃｐ１２を減少するように設定し、静電容量Ｃｐａに対する変化量ΔＣｐａの相対量を向上し、感圧センサ検出回路８５で検知を容易するタッチパネルの形態を説明する。

図１４および図１５を参照して、本実施の形態３に係る感圧センサ６ｃの構成を説明する。
図１４は、本実施の形態２に係る感圧センサ６ｃの構造を示す平面図である。なお、実施の形態１の場合と同様に、図１〜４、図１１に示す感圧センサ６に代わり、感圧センサ６ｃが配置される。また、図１５は、第１の電極１５と第２の電極１６との各辺の延長線と第１の電極１５と第２の電極１６との位置関係を示す。
なお、図１４および図１５において、図１〜図１１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

図１４を参照して、第１の電極１５および第２の電極１６は、矩形状を有し、互いに一辺の全部あるいは一部が隣り合わないように配置される。さらに、第１の電極１５および第２の電極１６に対向して、導電体１３が配置される。
このような、第１の電極１５および第２の電極１６の配置によれば、第１の電極１５と一辺と第２の電極１６の一辺とが隣り合う場合に比べ、静電容量Ｃｐ１２を減らすことができる。すなわち、静電容量Ｃｐａに対する変化量ΔＣｐａの相対量を向上し、感圧センサ検出回路８５の検知感度を向上することができる。

なお、このような第１の電極１５および第２の電極１６の配置を、図１５を参照して、再度説明する。第１の電極１５および第２の電極１６と、第１の電極１５の短辺の延長線１５Ｓと長辺の延長線１５Ｌと、第２の電極１６の短辺の延長線１６Ｓと長辺の延長線１６Ｌとを示す。第１の電極１５の短辺の延長線１５Ｓと長辺の延長線１５Ｌのいずれも第２の電極１６と交差せず、同様に、第２の電極１６の短辺の延長線１６Ｓと長辺の延長線１６Ｌといずれも第１の電極１５と交差しない。
言い換えると、静電容量Ｃｐ１２を減らすことができる第１の電極１５および第２の電極１６の配置とは、一方の各辺の延長線が他方と交差しない配置である。

本実施の形態３では、実施の形態１が備える効果に加え、感圧センサ検出回路８５の検知感度を向上する効果がある。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、第１の電極１５と第２の電極１６とは、タッチセンサ部１ｓの周辺に複数配置され、個々の第１の電極１５および第２の電極１６と個々の接続配線１３９を介して、個々の接続端子１３６に接続される形成する形態を説明した。
本実施の形態３では、第１の電極１５ｂおよび第２の電極１６ｂは、タッチセンサ基板１７ｂの表面の内周部にタッチセンサ部１ｓを囲み環状に形成される形態を説明する。

図１６は、本実施の形態４に係るタッチセンサ基板１７ｂの構成を示す。なお、図１６において、図１〜図１１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

図１６を参照して、第１の電極１５ｂおよび第２の電極１６ｂは、タッチセンサ基板１７ｂの表面の内周部にタッチセンサ部１ｓを囲み環状に形成され、第１の電極１５ｂおよび第２の電極１６ｂの両端は接続端子１３６に接続される。さらに、第１の電極１５ｂおよび第２の電極１６ｂに対向する位置に導電体１３（図示せず）が配置され、感圧センサ６ｄが構成される。

このような構成によれば、実施の形態１の場合に比べ、第１の電極１５ｂまたは第２の電極１６ｂの面積が大きくすることができるので、静電容量Ｃｐ１ｂまたは静電容量Ｃｐ２ｂを大きくしたり、あるいは第１の電極１５ｂと第２の電極１６ｂとが、隣り合う距離を長くすることができるので、静電容量Ｃｐ１２を大きくしたりすることができる。
すなわち、感圧センサ６ｄの静電容量Ｃｐａ、およびその変化量ΔＣｐａも大きくなるので、感圧センサ６ｄを高感度にすることができる。また、感圧センサ６ｄの静電容量Ｃｐａの変化を感知する感圧センサ検出回路８５に関しても入力値が１つとなるので回路構成を簡略化され、製造コストを低減することができる。

すなわち、本実施の形態４では、実施の形態１が備える効果に加え、感圧センサ検出回路８５の検知感度を向上し、さらに、製造コストの低減することができる。

実施の形態５．
実施の形態４では、第１の電極１５ｂおよび第２の電極１６ｂは、タッチセンサ基板
１７ｂの表面の内周部にタッチセンサ部１ｓを囲み環状に形成するよう構成した。
実施の形態５では、さらに環状に形成された第1の電極および第2の電極を分割して形成する形態として説明する。

図１７は、本実施の形態５に係るタッチセンサ基板１７ｃの構成を示す。なお、図１７において、図１〜図１１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

図１７を参照して、第１の電極１５ｃおよび第２の電極１６ｃは、短冊形状を有し、第１の電極１５ｃの長辺と第２の電極１６ｃの長辺とが、タッチセンサ部１ｓの周辺に沿って形成される。さらに、第１の電極１５ｃおよび第２の電極１６ｃに対向する位置に導電体１３（図示せず）が配置され、感圧センサ６ｅが構成される。また、感圧センサ６ｅは、複数個形成される。すなわち、本実施の形態５では、４つの感圧センサ６ｅが配置される。
なお、各々の第１の電極１５ｃは、接続配線１３９の一端に接続され、この接続配線１３９のもう一端は、接続端子１３６に接続される。同様に、各々の第２の電極１６ｃは、別の接続配線１３９の一端に接続され、この接続配線１３９のもう一端は、別の接続端子１３６に接続される。

このような構成によれば、実施の形態１の場合に比べ、第１の電極１５ｃまたは第２の電極１６ｃの面積が大きくすることができるので、静電容量Ｃｐ１ｂまたは静電容量Ｃｐ２ｂを大きくしたり、あるいは第１の電極１５ｃと第２の電極１６ｃとが、隣り合う距離を長くすることができるので、静電容量Ｃｐ１２を大きくしたりすることができる。
すなわち、感圧センサ６ｅの静電容量Ｃｐａ、およびその変化量ΔＣｐａも大きくなるので、感圧センサ６ｅを高感度にすることができる。
また、感圧センサ６ｅは、複数個形成されるので重心座標域を算出することができる。
前述したように、この重心座標域とタッチ座標とが近い場合あるいはこの重心座標域にタッチ座標が含まれる場合に、タッチ判定回路８３は、タッチ座標算出回路８７に、タッチ座標を外部への出力を指令する。すなわち、算出された重心座標域とタッチ座標との距離を予め設定された距離以下である場合に、タッチ判定回路８３は、タッチ座標算出回路８７に、タッチ座標を外部への出力を指令する。このような方法によれば、誤入力をさらに抑制することができる。

さらに、第１の電極１５および第２の電極１６は、短冊形状であることを説明したが、短冊状である必要がなく、タッチセンサ部１ｓ沿ってタッチセンサ基板１７ｃの表面の内周部に形成されていれば良い。

なお、実施の形態１〜５では、タッチパネルに静電容量方式の中でも相互容量方式を例に取り説明したが、この発明はタッチパネルの種類に限定されるものではない。例えば、タッチパネルの種類には、抵抗膜方式、表面弾性波方式、および赤外線方式がある。

さらに、実施の形態１〜５では、表示パネルに液晶パネル４を例に取り説明したが、この発明は表示パネルの種類に限定されるものではない。例えば、表示パネルの種類には、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）パネル、プラズマパネル、およびセグメントパネルがある。

また、実施の形態１〜５では、第１の電極と第２の電極との間に誘電体シート１４を挟む形態を説明したが、感圧センサの感度が充分な場合は、第１の電極と第２の電極との間に誘電体シート２等を挟なくてもよい。例えば、第１の電極と第２の電極の面積が充分であるか、あるいは第１の電極と第２の電極の間を狭くできる場合は、第１の電極と第２の電極との間は空隙でもよい。

さらに、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせた
り、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。

１、 タッチパネル、 １ｓ タッチセンサ部、２ 誘電体シート、３ フレーム、３ａ 開口部、３ｅ 縁部、４ 液晶パネル、６、６ｂ〜６ｅ 感圧センサ、１１ 保護板、１４ 誘電体シート、１５、１５ｂ、１５ｃ 第１の電極、１６、１６ｂ、１６ｃ 第２の電極、１７、１７ｂ、１７ｃ タッチセンサ基板、１３９ 接続配線、１０００ 表示装置。

Claims (10)

1. 中央部及び内周部を有し、タッチセンサ部を前記中央部に有するタッチセンサ基板と、
   前記タッチセンサ基板の表面を覆う保護板と、
   前記タッチセンサ基板と前記保護板との間に配される第１の誘電体シートとを備えるタッチパネルであって、
   前記タッチセンサ基板の表面上の前記内周部に配される第１の電極と第２の電極と、
   前記タッチセンサ基板と前記保護膜との間であって、前記第１の電極及び前記第２の電極に対向する位置に配される導電部とをさらに備え、
   前記第１の誘電体シートは、前記第１の電極及び前記第２の電極と前記導電部との間及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、
   前記第１の電極と前記第２の電極と前記導電部とで感圧センサを構成する
   ことを特徴とするタッチパネル。
2. 前記導電部は、前記保護板の裏面の内周部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記タッチセンサ基板は、前記第１の電極に接続される配線と前記第２の電極に接続される配線と、
   前記第１の電極に接続される前記配線あるいは前記第２の電極に接続される前記配線に併設されるシールド線と
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、複数の凸状部を有する櫛型電極であり、前記第１の電極の前記凸状部と前記第２の電極の前記凸状部とが隣り合うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
5. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、矩形状であり、前記第１の電極および前記第２の電極の一方の辺の延長線は、他方の辺に交わらないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
6. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記タッチパネルの前記内周部に前記タッチセンサ部を囲み環状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
7. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記タッチセンサ部に沿って前記タッチパネルの前記内周部に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
8. 前記感圧センサは、前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の静電容量、前記第１の電極と前記導電部との間の第２の静電容量、及び、前記第２の電極と前記導電部との間の第３の静電容量に基づく静電容量の変化量により、前記タッチパネルの押圧を検出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタッチパネル。
9. 前記第２の静電容量と前記第３の静電容量とは直列接続となり、前記第１の静電容量は、前記第２の静電容量と前記第３の静電容量との直列接続した静電容量と並列接続となることを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの裏面に、表面が密着する第２の誘電体シートと、
    開口部を中央部に有し、前記誘電体シートの裏面と前記縁部で密着するフレームと、
    画面を表示する表示面を有し、前記フレームの前記開口部を通し前記表示面が前記誘電体シートの前記裏面と密着する表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。

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