CN101634923A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明“输入装置及具备该装置的显示装置”的特征在于：具备隔着第1绝缘层交叉的X电极XP和Y电极YP以及隔着第2绝缘层相互浮置多个Z电极。在上述第2绝缘层上使用弹性绝缘材料等其厚度因触摸产生的按压而变化的材料。另外，上述Z电极配置成与邻接的上述X电极和上述Y电极这两者重叠。另外，上述X电极的焊盘部的面积在该X电极的细线部附近成为最大，在邻接的上述X电极的细线部附近成为最小，焊盘部的面积随着离开该X电极的细线部附近而减少。

Description

显示装置
技术领域
【0001】
本发明涉及向画面输入坐标的输入装置和具备该装置的显示装置，特别是适用于具备电容耦合方式的输入装置的显示装置中的坐标检测精度的高精度化的装置。
背景技术
【0002】
具备具有使用者用手指等在显示画面上触摸操作(接触按压操作，以下简称为触摸)来输入信息的画面输入功能的输入装置(以下也称为触摸传感器或触摸面板)的显示装置，已被用于PDA或便携终端等移动电子设备、各种家电产品、无人受理机等装置型顾客指引终端。作为这样的基于触摸的输入装置，已知有检测被触摸部分的电阻值变化的电阻膜方式、检测电容变化的静电容耦合方式或检测因触摸而遮蔽的部分的光量变化的光传感器方式等。
【0003】
与电阻膜方式或光传感器方式相比，静电容耦合方式具有如下优点。例如，电阻膜方式或光传感器方式中的透过率低，为80％左右，而静电容耦合方式中的透过率高达约90％，具有不使显示画质降低的优点。另外，电阻膜方式中通过电阻膜的机械接触来探测触摸位置，因此有电阻膜劣化或破损之虞，而静电容耦合方式中不存在检测用电极与其他电极等相接触这样的机械接触，在耐久性这一点上也有利。
【0004】
作为静电容耦合方式的触摸面板，例如有特表2003-511799号公报中公开的方式。按照该公开的方式，设置有纵横二维阵列状配置的纵向电极(X电极)和横向电极(Y电极)供检测之用，在输入处理部检测各电极的电容。手指等导体接触到触摸面板的表面时各电极的电容增加，输入处理部可探测到电容的增加，并根据各电极探测到的电容变化信号计算出输入坐标。这里，即使作为其物理特性的电阻值因检测用电极劣化而变化，对于电容检测的影响也很小，所以对于触摸面板的输入位置检测精度影响不大。因此，能够实现高精度的输入位置检测。
【0006】
但是，如上述特表2003-511799号公报所记载那样，静电容耦合方式的触摸面板通过检测出检测用的各电极的电容变化来检测输入坐标，因此作为输入工具的前提是具有导电性的物质。因此，若让电阻膜方式等使用的不具导电性的树脂制触笔等与静电容耦合方式的触摸面板接触，则几乎不发生电极的电容变化，就无法进行输入坐标检测。
【0007】
一方面，若用具有导电性的物质例如金属等制作触笔，并用该触笔对静电容耦合方式的触摸面板进行输入，则电极个数会增加。例如，考虑以特表2003-511799号公报所述的菱形为基本电极形状来实现对角为4英寸、纵横尺寸比为3∶4的静电容耦合方式触摸面板的情况。这里，假定用手指作为输入对象物时，最小的接触面为直径6mm，以该尺寸为电极间隔准备检测用电极，电极总数成为22个。另一方面，假定触笔的接触面为直径1mm，以该尺寸为电极间隔而准备139个检测用电极，电极个数增加到约6倍。电极个数一增加，向输入处理部引出布线所需的边框面积就会增大，并且由于与控制电路的信号连接个数增加，对冲击等的可靠性也会降低。另外，电路面积也会因输入处理部的端子数增加而变大，存在成本增加之悬念。
【0008】
根据以上所述，特表2003-511799号公报中公开的静电容耦合方式触摸面板中有待解决的课题是，如何适应基于非导电性物质的输入，以及如何在对应于小接触面输入工具的情况下减少电极数。
发明内容
【0009】
为了解决上述课题，本发明使用具备多个X电极、多个Y电极、多个或一个Z电极的静电容触摸面板。该静电容触摸面板中，上述X电极和上述Y电极隔着第1绝缘层相交叉，它们各由焊盘部和细线部在其延伸方向交互排列而形成，从平面上看，上述X电极的焊盘部和上述Y电极的焊盘部不相重叠地配置。并且其特征在于，静电容触摸面板具备多个上述Z电极时，从平面上看，上述Z电极隔着第2绝缘层与邻接的上述X电极和上述Y电极这两者重叠而形成，且上述Z电极在电气上浮置。此时，上述第2绝缘层可以用其厚度因触摸产生的按压而变化的材料、例如弹性绝缘材料形成，非导电性的输入工具也能使上述X电极和上述Y电极与上述Z电极之间的电容发生变化，能够以静电容耦合方式检测到触摸。并且其特征在于，静电容触摸面板具备一个上述Z电极时，从平面上看，上述Z电极隔着第2绝缘层与上述多个X电极和上述多个Y电极这两者重叠而形成，且上述Z电极在电气上浮置。此时，上述第2绝缘层可以用其厚度因触摸产生的按压而变化的材料、例如弹性绝缘材料形成，非导电性的输入工具也能使上述X电极和上述Y电极与上述Z电极之间的电容发生变化，能够以静电容耦合方式检测到触摸。
【0010】
另外，上述X电极的焊盘部延伸到与该X电极邻接X电极的细线部附近，从平面上看，该X电极的焊盘部的形状可设置成：在上述邻接X电极的细线部附近面积成为最小，在该X电极的细线部附近面积成为最大，且该焊盘部的面积从该X电极的细线部附近开始减少，一直到上述邻接X电极的细线部附近。从而，在上述X电极的电极间隔比触摸操作中的接触面宽大时，也能根据邻接的上述X电极的检测电容成分之比算出触摸坐标位置，能通过少的电极个数实现高精度的位置检测。
【0011】
另外，上述多个或一个Z电极与邻接的上述X电极和上述Y电极这两者重叠而形成，即使在上述X电极上因触摸而存在接触面时，也能够通过上述Z电极探测到邻接的上述Y电极的电容变化。另外，即使上述Y电极上因触摸而存在接触面时，也能够通过上述Z电极探测到邻接的上述X电极的电容变化，因此能够检测出触摸面板整个面上的输入坐标。同时，还能够减少上述Y电极的电极个数。
【0012】
通过在触摸面板的电极的形状和配置上想办法，本发明能够以少的电极个数实现高于传统方式的位置检测精度。
附图说明
图1是本发明一实施例中的输入装置及具备该装置的显示装置的系统结构图。
图2是电容检测部102的电路结构图。
图3是说明电容检测部102的动作的时序图。
图4是电容检测时的电容检测用电极的电压波形图。
图5A是表示本发明一实施例中的触摸面板的电极形状的平面图。
图5B是表示本发明一实施例中的触摸面板的电极形状的平面图。
图6是表示本发明一实施例中的触摸面板的电极结构的剖面图。
图7A是表示本发明一实施例中的触摸面板中电容检测用电极的静电容导致的电容变化的示意图。
图7B是表示本发明一实施例中的触摸面板中电容检测用电极的静电容导致电容变化的示意图。
图8A是表示本发明一实施例中的触摸面板中电容检测用电极的压力探测用绝缘层的厚度变化导致电容变化的示意图。
图8B是表示本发明一实施例中的触摸面板中电容检测用电极的压力探测用绝缘层的厚度变化导致电容变化的示意图。
图9A表示本发明一实施例中X电极上X方向上接触面位置变化后的状况。
图9B是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后的信号分量的曲线图。
图9C是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后的信号分量的曲线图。
图9D是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后的信号分量的曲线图。
图10是表示本发明一实施例中接触面在Y电极上存在且在X方向上移动的示意图。
图11A是表示本发明一实施例中Y方向上接触面位置变化的状况。
图11B是表示本发明一实施例中Y方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图11C是表示本发明一实施例中Y方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图11D是表示本发明一实施例中Y方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图12是触摸面板上电容检测用电极的配置图。
图13是表示X电极间隔与电容检测用电极个数之关系的曲线图。
图14是表示本发明一实施例中Z电极的其他形状的示意图。
图15是表示本发明一实施例中Z电极的其他形状的示意图。
图16是表示本发明一实施例中X电极的其他形状的示意图。
图17是表示本发明一实施例中X电极的其他形状的示意图。
图18A表示本发明一实施例中X方向上接触面位置变化的状态。
图18B是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图18C是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图18D是表示本发明一实施例中X方向上接触面移动后信号分量的曲线图。
图19是表示本发明第2实施例中触摸面板的电极形状的平面图。
图20是表示本发明第2实施例中触摸面板的电极结构的剖面图。
图21是表示本发明一实施例中触摸面板的压力探测用绝缘层距离变化后的信号分量的曲线图。
图22是表示本发明一实施例中的触摸面板的导体接触时的信号分量的曲线图。
具体实施方式
【0013】
以下，用附图详细说明本发明的一个实施例。
[第1实施例]
【0014】
输入装置(以下称为触摸面板)和具备该装置的显示装置的结构如图1所示。
【0015】
图1中，101是与第1实施例有关的触摸面板。触摸面板101具备电容检测用的X电极XP和Y电极YP。这里，图示了例如4个X电极(XP1到XP4)、4个Y电极(YP1到YP4)，但是电极数并不受此限制。触摸面板101设在显示装置106的前面。因此，使用者观看显示装置显示的图像时，显示图像需要透过触摸面板，所以触摸面板以具有高透过率者为佳。触摸面板101的X电极和Y电极通过检测用布线与电容检测部102连接。电容检测部102由控制运算部103输出的检测控制信号控制，检测触摸面板所包含的各电极(X电极、Y电极)的电容，并将因各电极的电容值而变化的电容检测信号输出到控制运算部103。控制运算部103根据各电极的电容检测信号计算出各电极的信号分量，并根据各电极的信号分量算出输入坐标。系统104通过触摸操作将输入坐标从触摸面板101传送出去，并生成对应于该触摸操作的显示图像，作为显示控制信号传送到显示控制电路105。显示控制电路105根据由显示控制信号传送的显示图像生成显示信号，在显示装置上显示图像。
【0016】
图2表示电容检测部102的电路结构。这里示出一例基于电流积分的电容检测电路。但是，电容检测方式并不受此限制，例如，采用电容和开关的基于开关电容(switched capacitor)的电容检测方式、用开关和电容输送电荷至电容的电荷转移(charge transfer)方式等能够检测出触摸面板的电容检测用电极的电容或电容变化的方式，均能适用。图2所示的基于电流积分的电容检测电路，由恒流源、将恒流源的电流加到触摸面板101的X电极和Y电极的开关SW_A、将电流积分时的电容检测用电极的电压VINT与参考电压VREF比较的比较器107和将电容检测用电极的电压复位的开关SW_B构成。这里，与X电极XP连接的上述开关SW_A、SW_B及其控制信号记为SW_XPA、SW_XPB，与Y电极YP连接的上述开关SW_A、SW_B及其控制信号记为SW_YPA、SW_YPB。
【0017】
图3是表示图2所示的电容检测部102的动作的时序图。这里，假定控制信号为高电平时开关成为连接状态，控制信号为低电平时开关成为非连接状态。电容检测部102在SW_XP1B设为低电平后解除复位状态，然后在SW_Xp1A设为高电平后将XP1电极与恒流源连接。从而，触摸面板101的电容检测用电极XP1的电压VINT上升。参考电压VREF设定为比复位电位(这里，假定为GND)高的电位。因此，从SW_XP1A成为高电平到VINT达到VREF，比较器107的输出成为低电平。VINT一旦成为参考电压VREF以上，比较器107就输出高电平。然后，SW_XP1A成为非连接状态，SW_XP1B成为连接状态，在XP1电极被复位之前，比较器107输出高电平。上述的XP1电极的充放电一结束，就接着以同样的方式进行XP2电极的充放电。该动作反复进行，进行XP1到XP4、YP1到YP4电极的电容检测。通过反复进行以上的动作，能够连续地检测输入坐标。图4是表示通过图2和图3所示的基于电流积分的电容检测测出触摸面板101的电容检测用电极的电容变化时的XP1电极的电压VINT的示意图。触摸面板101的XP1电极上无触摸时XP1电极的电容不变化，因此在达到参考电压VRE之前的时间，每次检测操作大致为定值。另一方面，XP1电极上有触摸时，XP1电极的电容就发生变化。这里，例如假定电容增加，由于恒流源的电流一定，达到参考电压VREF的时间就延长。控制运算部103能够将该触摸状况确定的达到参考电压VREF的到达时间之差值作为电容检测信号的上升定时差测出。因此，控制运算部103能够将电容检测信号的上升定时差作为各电极的信号分量算出，并根据各电极的信号分量计算输入坐标。
【0018】
接着，用图5和图6说明本发明第1实施例的触摸面板101上所设的电容检测用电极。
【0019】
图5A是表示触摸面板101的电容检测用的X电极XP和Y电极YP以及设于其上部的Z电极ZP的电极图案的示意图。X电极XP和Y电极YP通过检测用布线与电容检测部102连接。另一方面，Z电极ZP不被电气连接而设为浮置状态。图5B只示出X电极XP和Y电极YP的电极图案。Y电极在触摸面板101的横向延伸，多个Y电极在纵向排列。为了减少各电极的交叉电容，Y电极和X电极的交叉部分的Y电极和X电极的电极宽度设为细线。本说明书中将该部分称为细线部。从而，Y电极成为在其延伸方向由细线部和其以外的电极部分(以下称为焊盘部)交互配置的形状。另外，X电极在触摸面板101的纵向延伸，多个X电极在横向排列。与Y电极一样，X电极成为在其延伸方向由细线部和焊盘部交互配置的形状。邻接的Y电极之间形成X电极的焊盘部。在以下关于本说明书中X电极的焊盘部形状的说明中，将X电极与检测用布线连接的布线位置(或者说X电极的细线部)设于X电极的横向中心。X电极的焊盘部电极形状的面积随着接近邻接X电极的中心而变小，而越接近该X电极的中心其面积越大。因此，在考虑邻接的2个X电极例如XP1和XP2之间的X电极的面积时，在XP1电极的中心附近，XP1电极焊盘部的电极面积成为最大，且XP2电极焊盘部的电极面积成为最小。另一方面，在XP2电极的中心附近，XP1电极焊盘部的电极面积成为最小，且XP2电极焊盘部的电极面积成为最大。这里，邻接的2个X电极之间的焊盘部形状，一方的X电极的形状呈凸状，另一方的X电极形状呈凹状。
【0020】
图5B中，X电极左侧焊盘部的电极形状设为凸状，右侧的电极形状设为凹状，但并不以此为限。例如，也可以将X电极右侧的电极形状设为凸状，将左侧的电极形状设为凹状，或者将X电极左右的电极形状设为凸状，将邻接X电极的电极形状设为凹状。
【0021】
接着，就Z电极ZP的形状进行说明。图5A中，通过与Y电极平行的多个狭缝和与X电极平行的多个狭缝，Z电极ZP被分割为多个电极ZP。图5A中，与Y电极平行的狭缝的纵向位置设在各X电极上和各Y电极上。各X电极上的狭缝的纵向位置最好位于X电极的凸状的顶点附近，或者凹状的谷底附近。另外，各Y电极上的狭缝的纵向位置最好位于Y电极的电极宽度的中心附近。另一方面，与X电极平行的狭缝数，在邻接的X电极之间设置多处。这时与X电极平行的狭缝间隔可以任意设定，但最好设置成接近于所设想的输入工具的最小接触面尺寸。另外，图5A中，与Y电极平行的狭缝设于各X电极和各Y电极上，但设于其中至少一方即可。
【0022】
图6是表示图5A中从点A到点B的触摸面板101的剖面形状的示意图。该剖面图仅示出了说明触摸面板动作所需的层。触摸面板101的各电极形成于透明基板上。从透明基板开始由近及远地对各层进行说明。首先，在透明电极的附近形成X电极XP，接着形成用以将X电极和Y电极绝缘的绝缘膜。接着，形成Y电极YP。这里，X电极XP和Y电极的顺序也可以更换。接着在Y电极YP上配置压力探测用绝缘层，接着设置Z电极ZP和保护层。这里，压力探测用绝缘层可以采用在因触摸操作而受按压时膜厚变化的透明绝缘材料。例如，可以用弹性绝缘材料等形成压力探测用绝缘层。
【0023】
接着，用图7和图8说明本发明第1实施例的触摸面板101中在触摸操作时的电容变化。
【0024】
图7A和图7B是说明触摸操作的输入工具为手指等导体时的电容变化的示意图。这里，假定触摸时的按压力小时压力探测用绝缘层的厚度不发生变化。另外，各电极的电极电容是由与邻接电极之间的边缘电容、交叉电容、其他寄生电容合成的合成电容，但这里只关注与Z电极之间的平行平板电容，并假定其他电极电容在有触摸操作和无触摸操作时没有变化。这里，假定无触摸操作时的Z电极ZPA和X电极XP1之间的电容为Cxz，Z电极ZPA和Y电极YP2之间的电容为Cyz。
【0025】
电容检测部102检测X电极XP1的电极电容时，Y电极YP2在复位状态成为GND电位。因此，从X电极XP1看的合成电容，Z电极ZPA浮置，Cxz和Cyz成为串联链接的电容。此时的X电极的合成电容Cxp用下式表示。
【0026】
Cxp＝Cxz·Cyz/(Cxz+Cyz)                    ...式(1)
另一方面，在进行触摸操作而有手指接触时，可看作Z电极ZPA上电连接了手指的静电容成分Cf的状态。用等效电路描述这时的合成电容，如图7(b)所示，触摸操作时X电极的合成电容Cxpf由下式表示。
【0027】
Cxpf＝Cxz·(Cyz+Cf)/(Cxz+Cyz+Cf)    ...式(2)
控制运算部103将无触摸操作时的XP1电极电容Cxp和有触摸操作时的XP1电极电容Cxpf之差值计算为XP1电极的信号分量。触摸操作有无时的电极电容之差值ΔCxp可根据式(1)和式(2)算出。
【0028】
ΔCxp＝Cxz2·Cf/{(Cxz+Cyz)(Cxz+Cyz+Cf)}    ...式(3)
如可从式(3>确认，电极电容之差值ΔCxp依赖于手指的静电容Cf，因此可由控制运算部103作为XP1电极的信号分量算出。
【0029】
图8A和图8B是说明触摸操作的输入工具为非导电性，通过触摸时的按压使压力探测用绝缘层的厚度变化而导致电容变化的示意图。如图7A和图7B所示无触摸操作时的XP1电极的电容可用式(1)表示。图8A和图8B表示在触摸时由于按压Z电极ZPA和电容检测用电极之间的压力探测用绝缘层变薄的情况。设这时的Z电极ZPA和X电极XP1之间的电容为Cxza，Z电极ZPA和Y电极YP2之间的电容为Cyza，由于平行平板电容与厚度成反比，故下式成立。
【0030】
Cxza＞Cxz，Cyza＞Cyz                        ...式(4)
电容检测部102检测出X电极XP1的电极电容时，Y电极YP2在复位状态成为GND电位。因此，由于Z电极ZPA浮置，从X电极XP1看的合成电容成为Cxza和Cyza串联链接的电容。此时的X电极的合成电容Cxpa用下式表示。
【0031】
Cxpa＝Cxza·Cyza/(Cxza+Cyza)                ...式(5)
控制运算部103将无触摸操作时的XP1电极电容Cxp和有触摸操作时的XP1电极电容Cxpa之差值作为XP1电极的信号分量计算。触摸操作有无时的电极电容之差值ΔCxpa可由式(1)和式(5)算出。
【0032】
ΔCxpa＝{Cxz·Cxza(Cyza-Cyz)+Cyz·Cyza(Cxza-Cxz)}/{(Cxz+Cyz)(Cxza+Cyza)}            ...式(6)
如可根据式(4)和式(6)确认，电极电容之差值ΔCxpa可由电容检测部102检测，因此可由控制运算部103作为XP1电极的信号分量算出。
【0033】
根据上述情况，通过使用压力探测用绝缘层和Z电极ZP，即使为非导电性的输入工具，也能通过因按压产生的压力探测用绝缘层的厚度变化而使电容变化，从而能够探测到输入坐标。
【0034】
接着，用图9和图10说明触摸操作的接触面小时接触面位置横向变化后各电极的信号分量。
【0035】
图9A表示邻接的2个X电极XP2和XP3之间，X电极上接触面位置变化后的状况。XA在XP2的中心附近，XB在XP2和XP3的中间附近，XC在XP3的中心附近。为了简明起见，图9A中没有示出Z电极ZP。图9B表示接触面位置为XA时XP2和XP3的控制运算部103算出的信号分量。同样，图9C和图9D分别表示位置为XB时和XC时的XP2和XP3的信号分量。图8A和图8B所示的静电容Cf和图9的各图所示的Z电极ZP和电容检测用电极之间的电容变化，依赖于接触面的面积。因此，电容检测用电极与接触面的重叠面积大时信号分量就变大，相反地，电容检测用电极与接触面的重叠面积小时信号分量就变小。位置XA处，接触面与XP2的重叠部分多，而与XP3之间几乎没有重叠，因此如图9B所示，XP2的信号分量大，而XP3的信号分量小。位置XB处，XP2和XP3与接触面重叠的面积大致相等，因此，如图9C所示，算出的信号分量XP2和XP3大致相等。而且，位置XC处，接触面与XP3的重叠部分多，而与XP2几乎不重叠，因此如图9D所示，XP3的信号分量大，XP2的信号分量小。控制运算部103用各电极的信号分量进行重心计算，计算出接触面通过触摸操作所接触的输入坐标。如图9C所示，在XP2和XP3上得到相等的信号分量时，重心位置就来到XP2电极和XP3电极的中间，因此可算出输入坐标。另一方面，如图9B和图9D所示，在一方的X电极的信号分量非常大时，重心位置位于检测到大的信号分量的X电极附近，因此同样可算出输入坐标。
【0036】
图10表示在Y电极上接触面如图9A同样地变化时的状况。在横向位置上，图9A的XA与XA’、XB与XB’、XC与XC’相当。图10中接触面不与X电极直接重叠，但与接触面重叠的Z电极ZP与邻接的X电极XP2和XP3相重叠。因此，Y电极上因接触而导致的电容变化，可通过经由Z电极ZP的电容耦合而在邻接的X电极上测出。
【0037】
如上所述，通过使用本发明第1实施例的X电极的电极形状，即使在X电极的电极间隔比接触面宽时，也能通过进行重心计算而高精度地测出位置。因此，通过将X电极的电极间隔扩大到比接触面大，能够将电极个数减至少于传统的电极图案。另外，即使X电极的电极形状由Y电极隔于其间而离散开，也能够通过将电气上浮置的Z电极配置成跨越邻接的X电极和Y电极，在触摸面板的整个面上检测出X方向的输入坐标。
【0038】
接着，用图11的各图说明在触摸操作的接触面小的情况下，接触面位置在纵向变化时各电极的信号分量。
【0039】
图11A表示在邻接的2个Y电极YP2和YP3之间接触面位置在纵向变化的状况。YA在YP2的中心附近，YB在YP2和YP3的中间附近，YC在YP3的中心附近。接触面位置在YA处时，与接触面重叠的Y电极只是YP2，因此如图11B所示控制运算部103检测的信号分量只有YP2电极的信号分量。同样，接触面位置在YC处时，与接触面重叠的Y电极只是YP3，因此如图11D所示，只有YP3电极的信号分量。另一方面，接触面位置在YB处的X电极上时，与接触面重叠的Z电极ZP与邻接的Y电极交叉。因此，在X电极上的接触产生的电容变化，能够通过经由Z电极ZP的电容耦合用邻接Y电极检测出。在位置YB处，与YP2电极交叉的Z电极ZP上发生的电容变化和与YP3电极交叉的Z电极ZP上发生电容变化近似相等。因此，图11C所示的YP2和YP3上得到的信号分量大致相等。与计算X电极的输入坐标时一样，控制运算部103用各电极的信号分量进行重心计算，算出接触面通过触摸操作而接触的输入坐标。如图11C所示，在YP2和YP3上得到差不多相同的信号分量时，重心位置就位于YP2电极和YP3电极的中间，因此可算出输入坐标。另一方面，如图11B和图11D所示，在只有一方的Y电极的信号分量时，重心位置就在测出信号分量的Y电极的中心附近，因此同样可算出输入坐标。
【0040】
如上所述，即使本发明第1实施例的Y电极的电极形状因X电极隔于其间而离散开，也能通过将电气上浮置的Z电极配置成跨越邻接的X电极和Y电极而在整个触摸面板上检测Y方向的输入坐标。另外，由于能够用上述的Z电极检测X电极存在区域的纵向输入坐标，能够减少Y电极的个数。另外，可通过纵向Y坐标中重心计算进行坐标运算来高精度地进行位置检测。
【0041】
为了说明以上所述的通过本发明的第1实施例中的X电极、Y电极及Z电极的电极形状来减少电容检测用电极个数的效果，计算了图12所示的对角为4英寸(假定纵横比为3∶4)的触摸面板上的电极个数。这里，假定所设想的最小接触面为直径1.0mm，Y电极的电极间隔为2.0mm。图13是将以X电极的电极间隔为参数时的电极数汇总的曲线图。通过扩大X电极的电极间隔，可减少X电极个数。例如，通过将电极间隔设为6.0mm，就能够将电容检测用电极数减少约100个，而传统技术中的电极个数为139(X电极和Y电极均以1.0mm的电极间隔排列)。
【0042】
通过本发明的第1实施例减少电容检测用电极个数，能够减小检测用布线引出用的边框尺寸。另外，由于触摸面板101和电容检测部102之间的连接线数也减少，能够期待可靠性的提高。另外，由于电容检测用的电极数减少，电容检测部的端子数也能减少，使集成化时的成本降低成为可能。
【0043】
图14和图15表示Z电极的狭缝位置改变后的情况。在图5A、图14及图15的Z电极ZP中，与X电极平行的狭缝相同，与Y电极平行的狭缝不相同。但它们的共同点是，Z电极跨越邻接的X电极和Y电极且与它们交叉。
【0044】
图14中，与Y电极平行的狭缝配置在各Y电极的中央附近。从而，同一个Z电极跨越邻接的X电极和Y电极且与它们交叉，与图5A的情况一样，能够与X电极上的电容变化耦合而检测出Y电极，相反地，也能够与Y电极上的电容变化耦合而检测出X电极。因而，能够期待取得与图5A同样的效果。
【0045】
图15中，与Y电极平行的狭缝配置在各X电极的中央附近。从而，同一个Z电极跨越邻接的X电极和Y电极上并与它们交叉，因此与图5A的情况一样，能够与X电极上的电容变化耦合而检测出Y电极检测可能，相反地，也能够与Y电极上的电容变化耦合而检测出X电极。因而，能够期待取得与图5A同样的效果。
【0046】
图16表示将图5B所示的X电极的形状作了改变的状态。图5B和图16中，Y电极的形状相同。图5B中X电极形状的右侧为凹状，左侧为凸状，但在图16中X电极形状的两侧为接近于三角形的形状。图5B和图16中X电极的相同点是其面积均随着接近邻接的其他X电极的中心而减小，且越接近该X电极的中心其面积越大。因此，能够期待与图5B同样的效果。另外，X电极的形状只要是随着接近邻接的其他X电极的中心其面积减小，且越接近该X电极的中心其面积越大的形状，并不限于图5B、图16的形状。
【0047】
如以上说明，依据本发明的第1实施例，用非导电性的输入工具接触触摸面板时，因电容检测用的X电极和Y电极与其上部的Z电极之间的距离变化而发生电容变化，因此能够以静电容耦合方式检测出输入坐标。从而，也能够适应电阻膜方式中使用的树脂制触笔，且降低了与电阻膜方式触摸面板置换的障碍。
【0048】
另外，以能够根据从邻接的2个X电极得到的电容变化的信号比算出邻接的X电极间的输入位置的方式，在电极形状上想办法来减少X电极个数，并在Z电极的配置上想办法来减少Y电极。从而，能够使从检测用电极到输入处理部的引出布线所需的边框宽度设置得狭窄，从而增加设计上的可能性。另外，能够限制输入处理部的端子数增加，因此能够低价地实现可进行高精度输入位置检测的静电容耦合方式触摸面板。另外，能够用接触面小的输入工具(例如触笔等)进行高精度输入坐标的检测，也可适用于文字输入等的应用。
【0049】
在以上说明的本发明第1实施例的触摸面板中，也可如图17所示，将电极XP的形状设置成在离X电极的中心最远端的部分具有一定的电极宽度。
【0050】
图18的各图说明采用图17所示的电极形状的触摸面板中触摸操作接触面小的情况下，接触面的位置横向变化后各电极的信号分量。
【0051】
图18A表示邻接的2个X电极XP2和XP3之间在X电极上接触面的位置变化的状况。XA在XP2的中心附近，XB在XP2和XP3的中间附近，XC在XP3的中心附近。为了使图示简明，图18A中未示出Z电极ZP。图18B表示接触面的位置为XA时XP2和XP3的控制运算部103算出的信号分量。同样地，图18C和图18D分别表示位置为XB和XC时XP2和XP3的信号分量。如上所述，Z电极ZP和电容检测用电极之间的电容变化依赖于接触面的面积。因此，电容检测用电极与接触面重叠面积大时信号分量就变大，相反地，电容检测用电极与接触面重叠面积小时信号分量就变小。在位置XA，接触面与XP2重叠的部分多。另一方面，由于XP3成为即使在远端部也具有电极宽度的电极形状，所以能够得到与接触面重叠的面积。因而，如图18B所示，XP2的信号分量变大，XP3的信号分量成为与接触面重叠的面积对应的信号分量。在位置XB，XP2和XP3与接触面重叠的面积大致相等，如图18C所示，算出的信号分量在XP2和XP3上成为大致相等。而且，在位置XC处，与位置XA上的XP2与XP3的关系成为相反。另外，位置XC处的XP3与XP4的关系同位置XA处的XP2与XP3的关系一样。
【0052】
这里，由于显示装置和电容检测部102周边的影响，会有信号分量上重叠噪声分量的情况。若重叠有噪声分量，图18B和18D的图中虚线所示的噪声分量以下的信号就不能在控制运算部103中用于重心计算。因此，在噪声分量大的情况下，通过如图17所示将离X电极的中心最远端的部分设置成具有任意电极宽度的电极形状，能够使与接触面重叠的面积存在而获得信号分量，从而可高精度地检测出接触位置。
【0053】
另外，压力探测用绝缘层可由其体积因空气等压力而变化的气体构成。这时，为将非接触时的层间距离保持一定，可以在Z电极ZP与X电极XP和Y电极YP之间设置隔片等。
【0054】
另外，除空气以外也可使用其折射率与上下的电极材料等接近的液体材料作为压力探测用绝缘层。另外，作为压力探测用绝缘层，也可采用使层间距离因压力而变化的合成橡胶等树脂材料。
[第2实施例]
【0055】
接着，说明本发明第2实施例的触摸面板。本发明第2实施例的触摸面板的Z电极的形状与本发明第1实施例不同，而Z电极以外的结构要素与上述的本发明第1实施例相同。
【0056】
用图19和图20说明本发明第2实施例的触摸面板上所设的Z电极的形状。如图19所示，Z电极ZP未被狭缝分割，具有整面电极的形状(将触摸面板的显示画面全面覆盖的形状)。该整面电极形状的Z电极ZP也设为电气浮置状态。图20是这时从点A到点B的剖面图。整面电极形状的Z电极ZP隔着压力探测用绝缘层而配置在X电极XP和Y电极YP的上部。
【0057】
图21和图22表示使用整面电极形状的Z电极ZP时模拟求出的电容检测用电极即X电极XP的信号分量的结果。
【0058】
图21表示模拟求出的用触笔等按压触摸面板，压力探测用绝缘层的层间距离变动后的信号分量之结果。作为模拟条件，将按压前的压力探测用绝缘层的层间距离设为70μm，将按压时的层间距离设为10μm进行计算。曲线图的横轴是压力探测用绝缘层的介电常数。作为对照，示出了第1实施例中使用带狭缝的Z电极ZP时的信号分量。如该图所示，尽管使用整面电极形状的Z电极ZP，也能与使用带狭缝的Z电极ZP时一样，作为信号分量测出图8A中说明的压力探测用绝缘层的层间距离变化导致的电容变化。
【0059】
图22表示模拟计算用手指等导体触及触摸面板时的信号分量的结果。这里，在设想用手指等轻轻接触，接触时压力探测用绝缘层的层间距离不变化而为70μm的定值的条件下算出。另外，压力探测用绝缘层的介电常数设为3.8而计算。曲线图中，作为比较数据，用虚线示出经模拟计算得到的在使用带狭缝的Z电极的情况下手指接触时的信号分量的结果。曲线图的横轴表示整面电极形状的Z电极ZP的表面电阻。结果显示，在层间距离不变时，通过提高Z电极的表面电阻而得到与使用带狭缝的Z电极ZP时相同程度的信号分量。通过提高Z电极的表面电阻，使得只是与接触的导体距离近的电容检测用电极能够对由该接触的导体发生的静电容进行充放电。这样，通过提高Z电极的电阻而实现局部地对静电容进行充放电，能够检测出信号分量。
【0060】
如上说明，通过使用一个不带狭缝的整面电极形状的Z电极，可获得与第1实施例的触摸面板同样的效果。

Claims (16)

1.一种显示装置，具备以静电容耦合方式检测显示区域上的触摸位置坐标的静电容触摸面板，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备多个X电极、多个Y电极以及多个或一个Z电极，
所述X电极和所述Y电极隔着第1绝缘层交叉，分别在其延伸方向上由焊盘部和细线部交互排列而形成，从平面上看，所述X电极的焊盘部和所述Y电极的焊盘部不相重叠地配置，
所述静电容触摸面板具备多个所述Z电极时，
从平面上看，所述Z电极分别与邻接的所述X电极和所述Y电极这两者重叠地隔着第2绝缘层而形成，所述多个Z电极在电气上浮置，
所述静电容触摸面板具备一个所述Z电极时，
从平面上看，所述Z电极与所述多个X电极和所述多个Y电极这两者重叠地隔着第2绝缘层而形成，所述一个Z电极在电气上浮置。
2.权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述第2绝缘层的厚度因触摸产生的按压而变化。
3.权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
所述第2绝缘层用弹性绝缘材料形成。
4.权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述X电极的焊盘部延伸到与该X电极邻接的X电极的细线部附近，
从平面上看，该X电极的焊盘部的形状在所述邻接的X电极的细线部附近面积成为最小，在该X电极的细线部附近面积成为最大，
从该X电极的细线部附近到所述邻接的X电极的细线部附近，该焊盘部的面积逐渐减少。
5.权利要求4所述的显示装置，其特征在于，
从平面上看，所述Y电极的焊盘部在所述X电极延伸方向上的宽度，相对于所述Y电极的延伸方向保持一定，
从平面上看，所述X电极的焊盘部和所述Y电极的焊盘部在所述X电极延伸方向上交互配置。
6.权利要求5所述的显示装置，其特征在于，
邻接的2个所述X电极的焊盘部中，一方的该焊盘部的形状为凸形，另一方的该焊盘部的形状为凹形。
7.权利要求5所述的显示装置，其特征在于，
邻接的2个所述X电极的焊盘部中，两方的该焊盘部的形状均为凸形。
8.权利要求6所述的显示装置，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备多个所述Z电极，
所述Z电极被沿着所述X电极的延伸方向的多个狭缝分割，并且被沿着所述Y电极的延伸方向的多个狭缝分割。
9.权利要求8所述的显示装置，其特征在于，
从平面上看，沿所述Y电极延伸方向的所述Z电极的狭缝，在所述Y电极上或所述X电极上各设一条，或者在所述Y电极上和所述X电极上各设一条。
10.一种显示装置，具备静电容触摸面板，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备在第1方向上延伸的多个第1电极、在与所述第1方向交叉的第2方向上延伸的多个第2电极、在所述第1电极和第2电极上形成的绝缘层以及在所述绝缘层上形成的一个或多个第3电极。
11.权利要求10所述的显示装置，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备多个所述Z电极，
多个所述第3电极分别在电气上浮置，与所述第1电极和所述第2电极在平面上重叠地形成。
12.权利要求4所述的显示装置，其特征在于，
所述X电极的焊盘部在所述邻接的X电极的细线部附近面积成为最小，在该X电极的细线部附近面积成为最大，该X电极的面积最小的部分具有预定的电极宽度。
13.权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备一个所述Z电极，
所述Z电极为高电阻，以能够仅从如下所述X电极和所述Y电极对如下静电容进行充放电，其中，在静电容触摸面板的手指等导体所接触的附近产生所述静电容，所述X电极和所述Y电极位于所述接触的附近。
14.权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备一个所述Z电极，
所述Z电极是整面电极。
15.权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述静电容触摸面板具备多个或一个所述Z电极，
所述第2绝缘层由其体积因压力而变化的气体形成。
16.权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述第2绝缘层是空气。
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