CN101901090B - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置，在静电电容耦合方式的触摸屏中，对于非导电性输入工具的触摸也有反应，且触摸面积小也能用少量的电极条数进行高精度位置检测，在2点同时接触时也能进行高精度的坐标检测，该显示装置具有：隔着第1绝缘层相交叉的X电极XP和Y电极YP以及隔着第2绝缘层相互浮置的多个Z电极。第2绝缘层采用弹性绝缘材料等厚度因触摸按压而变化的材料。Z电极与相邻的X电极和Y电极两者相重叠。X电极的块区部形状为：在该X电极的细线部附近面积最大，在相邻的X电极的细线部附近面积最小，块区部的面积随着远离该X电极的细线部附近减少。通过对X电极或Y电极依次施加脉冲信号，在2点同时接触时也能精度良好地检测坐标。
Description
本申请要求2008年11月26日提交的日本专利申请JP2008-300678之优先权，该专利申请的内容通过引用而结合于本申请。
技术领域
本发明涉及将坐标输入屏幕的输入装置及具有该输入装置的显示装置，尤其适用于具有电容耦合式输入装置的显示装置中的坐标检测精度的高精度化。
背景技术
PDA或便携终端等移动电子设备、各种家电产品、无人受理机等的固定型顾客引导终端使用具有具备屏幕输入功能的输入装置(以下也称为触摸传感器或触摸屏)的显示装置，使用者用手指等在显示屏幕上进行触摸操作(触压操作，以下简称为触摸)来输入信息。作为进行这样的触摸的输入装置，已知有检测触摸部分的电阻值变化的电阻膜方式或检测电容变化的静电电容耦合方式或检测由于触摸而被遮蔽的部分的光量变化的光传感器方式等。
静电电容耦合方式与电阻膜方式或光传感器方式相比具有如下优点。例如，相对于电阻膜方式或光传感器方式的低至80％的透过率，静电电容耦合方式的透过率高达约90％，具有不使显示画面品质降低的优势。另外，由于电阻膜方式通过电阻膜的机械接触来探知触摸位置，存在电阻膜劣化或破损之可能性，而静电电容耦合方式则无检测用电极与其他电极等接触的机械接触，有利于耐久性的改善。
作为静电电容耦合方式的触摸屏，例如有如下述专利文献1所公开的方式。在所公开的方式中，具有纵横二维矩阵状配置的检测用纵向电极(X电极)和检测用横向电极(Y电极)，并用输入处理部检测各电极的电容。由于用手指等导体接触触摸屏的表面时各电极的电容增加，输入处理部检测到该电容增加，并基于各电极探知的电容变化的信号计算出输入坐标。这里，即使检测用电极的电阻值这一物理特性因电极劣化而改变，也很少影响到电容检测，因此对触摸屏的输入位置检测精度的影响小。所以，能够实现高精度的输入位置检测。
再有，与本申请发明关联的在先的技术文献有日本特表2003-511799号公报。
但是，如上述专利文献1所记载，由于静电电容耦合方式的触摸屏通过检测各检测用电极的电容变化来检测输入坐标，作为输入工具其前提条件是使用导电性材料。因此，如果用电阻膜方式等使用的非导电性的树脂制触笔等接触静电电容耦合方式的触摸屏，电极的电容几乎不发生变化，因此有检测不到输入坐标的问题。
另外，在2点同时地将树脂制触笔等接触静电电容耦合方式的触摸屏的使用方法中，由于要检测2个X坐标和2个Y坐标，作为接触点的候选点要考虑4个坐标，因此难以检测2点同时地接触的点。
还有，在对应于小接触面的输入工具时，不增加电极数地进行高精度检测的方法也是一个问题。
发明内容
本发明为解决上述以往技术的问题而提出，其目的在于提供如下一种技术：在具有静电电容耦合方式的触摸屏的显示装置中，对于非导电性的输入工具的触摸也可作出反应，且即使触摸面积小也可用少量的电极条数实现高精度位置检测。
本发明的上述及其他目的及新颖特征，通过本说明书的记载及附图阐述。
以下，对于本申请公开的发明，就其典型部件的概要作如下的简要说明。
为了解决上述课题，本发明使用具有多个X电极、多个Y电极和多个Z电极的静电电容触摸屏。该静电电容触摸屏中，上述X电极和上述Y电极隔着第1绝缘层相交叉，各自在其延伸方向上以块区部与细线部交互排列而形成，在平面上看，上述X电极的块区部和上述Y电极的块区部不相重叠地配置。
另外，其特征在于，在平面上看，上述Z电极隔着第2绝缘层与相邻的上述X电极和上述Y电极两者重叠而形成，且上述Z电极在电气上相互浮置。此时，通过用厚度因触摸按压而变化的材料、例如弹性绝缘材料形成上述第2绝缘层，非导电性的输入工具也能使上述X电极及上述Y电极与上述Z电极之间发生电容变化，能够以静电电容耦合方式检测触摸。
另外，其特征在于，上述X电极的块区部延伸到与该X电极相邻的X电极的细线部附近，在平面上看，该X电极的块区部中的形状是：在上述相邻的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电极的细线部附近开始直至上述相邻的X电极的细线部附近，该块区部的面积减少。从而，即使在上述X电极的电极间隔比触摸操作中的接触面宽的情况下，也可根据相邻的上述X电极的检测电容分量之比计算出触摸坐标位置，能够用少量的电极条数进行高精度的位置检测。
另外，通过将上述多个Z电极与相邻的上述X电极和上述Y电极两者相重叠而形成，在上述X电极上存在因触摸产生的接触面时也能通过上述Z电极检测到相邻的上述Y电极的电容变化，相反地，在上述Y电极上存在因触摸产生的接触面时也能通过上述Z电极检测到相邻的上述X电极的电容变化，因此能够在整个触摸屏上检测输入坐标。同时，也使上述Y电极的电极条数的削减成为可能。
另外，在X电极或Y电极中的一方电极上依次施加信号，用另一方电极检测信号的变化，从而预先判别是在哪个电极上施加的信号，提高了在静电电容耦合方式的触摸屏上同时接触2点时的检测精度。
根据本发明，通过在触摸屏的电极的形状和配置上设法改进，能够用少量的电极条数以高于以往技术的精度进行位置检测。另外，在同时接触2点的情况下也能提高检测精度。
附图说明
图1是具有本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的显示装置的概略结构图。
图2是表示本发明实施例的显示装置的电容检测部的电路结构的方块图。
图3是说明本发明实施例的显示装置的电容检测部的动作的时序图。
图4表示本发明实施例的显示装置的电容检测时检测值的存储状态。
图5是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的电极形状的概略平面图。
图6是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的电极结构的要部剖视图。
图7是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏中因人的手指等的触摸操作导致电容变化的示意图。
图8是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏中因压力检测用绝缘层的厚度变化导致电容变化的示意图。
图9是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏中接触面在X方向移动时的接触位置的概略平面图。
图10是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的电极形状的变形例的概略平面图。
图11是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的电极形状的变形例的概略平面图。
图12是表示本发明实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的截面结构的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
再有，在说明实施例的全部附图中，具有相同功能的部件使用相同的附图标记，省略对该部件的重复说明。
输入装置(以下称触摸屏)及具有该装置的显示装置的构成如图1所示。图1中，101是基于本发明的实施例的触摸屏。
触摸屏101具有电容检测用的X电极XP和Y电极YP。这里，图示了例如X电极4条(XP1至XP4)、Y电极4条(YP1至YP4)，但电极数并不限于此。
触摸屏101设置在显示装置106的前面。因此，使用者观看显示装置上显示的图像时，显示图像须透过触摸屏，因此触摸屏最好具有高的光透过率。
触摸屏101的X电极和Y电极通过检测用布线201与电容检测部102连接。电容检测部102根据控制运算部103输出的检测控制信号202执行控制，检测触摸屏所包含的各电极(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203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203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。控制运算部103通过I/F信号204将输入坐标传送给系统104。如果输入坐标通过触摸操作从触摸屏101传送到系统104，生成与该触摸操作对应的显示图像，并作为显示控制信号205传送给显示控制电路105。显示控制电路105按照由显示控制信号205传送的显示图像生成显示信号206，并在显示装置上显示图像。
图2(A)以概略方块图表示电容检测部102的电路结构，图2(B)表示信号读出部310的概略结构。电容检测部102由给Y电极输入信号的信号输入部311、从X电极读出信号的信号读出部310及存储部312构成。
再有，虽然图2(A)中仅以一对X电极XP1、Y电极YP1图示电路结构，应认为触摸屏101上形成的各X电极、Y电极上分别连接了具有相同结构的信号读出部310-n、信号输入部311-n。
信号输入部311通过开关307、308的切换基准电位Vap和Vref，如波形309那样对Y电极施加电压。
信号读出部310的构成包括：由运算放大器300、积分电容301、复位开关305组成的积分电路320；由采样开关303、保持电容302组成的采样保持电路330；电压缓冲器304；以及模数变换器306。
以下，概略说明电容检测部102的动作。再有，假定在电容检测部102的初始状态下积分电容301处于未充电状态。
在初始状态，首先开关307成为导通状态，由信号输入部311对Y电极YP1施加电压。从而，X电极、Y电极间的耦合电容250对Y电极YP1充电，直至达到施加电压Vap。此时，X电极XP1的电位由于运算放大器300的负反馈作用而始终固定在接地电位上。因此，充电电流经由积分电容301流向运算放大器300的输出端子321。
若设该动作施加到积分电路320的输出端子321的电压为Vo、耦合电容250的电容为Cdv、积分电容301的电容为Cr，则有Vo＝-Vap(Cdv/Cr)，依存于与X电极和Y电极间的耦合电容250的大小Cdv。
通过上述动作确定了积分电路320的输出电位Vo后，将输出电位Vo用采样保持电路330保持。采样保持电路330首先将采样开关303设于导通状态，接着在经过预定时间后设于截止状态，从而将输出电位Vo保持在保持电容302中。保持电容302中保持的电位Vo经由电压缓冲器304输入到模数变换器306，变换成数字数据。
再有，虽然采用了通过电压缓冲器304将采样保持电路330的保持电压输入模数变换器306的结构，但也是电压缓冲器304具有电压放大率的结构。
另外，与上述X电极XP1以外的X电极各自连接的信号读出部执行跟与X电极XP1连接的信号读出部310同样的动作，由来自Y电极YP1的输入信号导致的积分电路输出电位与X电极XP1同时读出。
与各X电极连接的信号读出部310的输出被输入存储部312，该输出数据被保持在存储部312中。存储部312与图1所示的运算控制部103之间进行保持数据的收发。
Y电极YP被依次施加信号309，逐个地对Y电极YP施加电压，并进行电容检测。另外，信号读出部310在电容检测之前将复位开关305暂设为导通状态，其后控制成截止状态，将各积分电路的积分电容301复位。
以下，重复同样的动作。这里，通过在任意的Y电极YP上设定施加信号309的定时，并在特定的Y电极YP施加特定的期间脉冲状信号，可根据基准时钟等的计数判断X电极XP的输出是来自哪一个Y电极YP的输出信号。
图3是表示图2所示的电容检测部102的动作的时序图。信号309-1至309-n是信号输入部311-1至311-n的动作信号波形，信号输入部311-1至311-n在检测周期DTC期间依次对Y电极YP1至Ypn输出信号309。再有，以下也将信号309称为脉冲信号。
波形Icdv是流向图2所示的XY电极间耦合电容250(Cdv)的电流波形。由于信号输入部311的信号输入，在Y电极YP的电位上升时瞬态地流过电流。另外，在Y电极YP的电位下降时也瞬态地流过电流。
波形VIN是图2所示的积分电路320的输出波形，即对应于各脉冲信号309的上述积分电路320的输出端子321的电压Vo。另外，波形SWRST-1表示图2所示的复位开关305的控制信号波形。
如果复位开关控制信号SWRST-1上升，积分电路320就被复位，波形VIN下降，信号读出部310成为初始状态。之后，从信号输入部311输入脉冲信号309，积分电路320的输出波形VIN再次上升。以下，重复该动作。
再有，本例中示出了波形VIN的振幅变化的例子，但这表示每次输入信号的Y电极改变时检测的电容大小在变化。即，在触摸屏101上有检测对象接触时，反映该电容变化的信号VIN显示局部变化的情况来示出接触点。
波形SWSH-1是控制图2所示的采样保持电路330的采样开关303的信号。另外，波形SH-1表示采样保持电路330的输出信号。在信号SWSH-1上升的时间区，采样开关303成为导通状态，保持电容302上被施加对采样保持电路330的输入电位即积分电路320的输出电位(波形VIN)，如果信号SWSH-1下降，采样开关303就成为断开状态，保持电容302中保持施加电压。如波形SH-1所示，采样保持电路330的输出按每次采样动作而更新。
波形AD-1表示控制图2所示的模数变换器306的信号，另外，波形ADout-1表示该模数变换器306的输出信号。在采样保持电路的输出波形SH-1每次更新时，设置预定时间差并发出信号AD-1。信号AD-1一被输出，模数变换器306就将其输入电压作为预定分辨率的数字数据ADout-1输出。
波形Mem-1表示图2所示的对存储部312的写入控制信号。每次信号ADout-1更新时，设置预定时间差并发出信号Mem-1。信号Mem-1一发出，数字数据ADout-1就被写入存储部312。
以上，对伴随电容检测部102的动作的信号波形变化以图2所示的信号读出部310为着眼点作了说明，但与其他X电极连接的信号读出部(310-n)也成为相同的动作及波形变化。
图4(A)表示通过获取定时区别图2所示的存储部312中存储的检测值，并使之与由XY电极确定的坐标对应。这里，四方形表示与横轴和纵轴所示的各电极之间交叉的位置。另外，这些四方形内的数值反映通过检测过程得到的各交点的电容值。数值越大，表示电容值越大，通过该数值的大小或阈值判断等来判断是否有检测对象对触摸屏101的接触。
图4(B)表示对上述图4(A)的状态进行阈值判断，具体就是将数值超过100的状态判断为有接触。通过分组(grouping)处理将该判断结果赋予每组共同的编号。在该处理之后，分析每组信号强度的分布，变换成检测对象对于触摸屏101的接触坐标。
这里的分组处理可设想为一般所知的标记(labeling)处理等，但并不受此限定。另外，根据通过上述电容检测过程得到的图4(A)所示的数据算出检测对象对触摸屏101的接触坐标的手段，显然不限于这里记载的方法。
接着，用图5及图6说明设于本发明实施例的触摸屏101的电容检测用电极。
图5(A)表示触摸屏101的电容检测用的X电极XP及Y电极YP以及在其上部重叠设置的Z电极ZP的电极图案。X电极XP和Y电极YP中，例如，X电极XP通过检测用布线201与电容检测部102连接。另一方面，在一定期间在Y电极YP上施加预先确定的定时和电压的脉冲信号309。Z电极ZP不被电气连接，设于浮置状态。
图5(B)中仅示出X电极XP和Y电极YP的电极图案。Y电极YP在触摸屏101的横向延伸，多个Y电极YP在纵向并排。在Y电极YP和X电极XP的交叉部分，为了减小各电极的交叉电容而将Y电极YP和X电极XP的电极宽度收窄。该部分称为细线部327。因此，Y电极YP在其延伸方向上形成为细线部327与其余电极部分(以下称块区部328)交互配置的形状。
在相邻的Y电极YP之间配置X电极XP。X电极XP在触摸屏101的纵向延伸，多个X电极XP在横向并排。与Y电极YP一样，X电极XP在其延伸方向上形成为细线部327与块区部328X交互配置的形状。
如图5(B)所示，X电极XP的块区部328X设为菱形。在说明X电极XP的块区部328X的形状的基础上，假定用以将X电极XP连接于检测用布线的布线位置(或者X电极XP的细线部327)位于X电极XP的横向的中心。X电极XP的块区部328X的电极形状是，随着与相邻的其他X电极XP的中心接近，其面积减小，且越接近该X电极XP的中心，其面积变得越大。
因此，如果考虑相邻的2条X电极XP、例如X电极XP1和XP2之间的X电极XP的面积，则在X电极XP1的中心附近X电极XP1的块区部328X的电极面积(电极宽度)成为最大，且X电极XP2的块区部328X的电极面积(电极宽度)成为最小。另一方面，在X电极XP2的中心附近X电极XP1的块区部328X的电极面积(电极宽度)成为最小，且X电极XP2的块区部328X的电极面积(电极宽度)成为最大。这里，相邻的2条X电极XP之间的块区部328X的形状的特征是，朝相邻的X电极XP形成凸状。
图5(B)中，X电极XP设为朝左右成为凸状，但X电极XP的形状并不限于此。例如，也可将X电极XP的块区部328X的左侧电极形状设为凸状、右侧的电极形状设为凹状，也可将X电极XP右侧的电极形状设为凸状、左侧的电极形状设为凹状，也可将X电极XP左右的电极形状设为凸状、相邻的X电极XP的电极形状设为凹状。
接着，说明Z电极ZP的形状。图5(A)中，Z电极ZP被与Y电极YP的延伸方向平行的多条狭缝329和与X电极XP的延伸方向平行的多条狭缝326分割为多个Z电极ZP。
图5(A)中，与Y电极YP的延伸方向平行的狭缝329的纵向位置设于各X电极XP上和各Y电极YP上，各X电极XP上的狭缝329的纵向位置最好设于X电极XP的电极宽度的中心附近。另外，各Y电极YP上的狭缝329的纵向位置最好设于Y电极YP的电极宽度的中心附近。再有，狭缝329的纵向位置也可仅设于各X电极XP上，或者仅设于各Y电极YP上。
另一方面，与X电极XP平行的狭缝326有数个，在相邻的X电极XP之间多处设置。这时可任意设定与X电极XP的延伸方向平行的狭缝326的间隔，但最好接近于所设想的输入工具的最小接触面的尺寸。
图6是在图5(A)的线A-A处所示的概略剖视图。再有，图6所示的剖视图中只示出为说明触摸屏动作所必需的层。
触摸屏101的各电极形成在透明基板110上。从透明基板110开始由近及远依次说明各层。首先在靠近透明基板110的位置形成X电极XP，接着形成将X电极和Y电极绝缘的绝缘膜111。随后，形成Y电极YP。这里，也可将X电极XP和Y电极的顺序交换。在设置Y电极YP之后，设置压力检测用绝缘层112，接着设置Z电极ZP和保护层113。
压力检测用绝缘层112可采用在触摸操作的按压时膜厚变化的透明绝缘材料。例如，可用弹性绝缘材料等来形成压力检测用绝缘层112。压力检测用绝缘层112适合采用空气等受压而发生体积变化的气体。在这种情况下，为了将非接触时的层间距离保持一定，也可在Z电极ZP和X电极XP及Y电极YP之间配置间隔物114等。
接着，用图7及图8说明触摸屏101中的触摸操作时的电容变化。
图7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，假定由于触摸时的按压小，压力检测用绝缘层112的厚度不变化。
另外，各电极的电极电容成为与相邻电极之间的边缘电容、交叉电容和其他寄生电容的合成电容，但这里仅着眼于与Z电极ZP之间的平行平板电容，并假定其他的电极电容在触摸操作时和无触摸操作的情况下没有变化。这里，设无触摸操作时的Z电极ZPA与X电极XP1之间的电容为Cxz、Z电极ZPA与Y电极YP2之间的电容为Cyz。
电容检测部102检测X电极XP1的电极电容时，Y电极YP2在复位状态下成为特定的基准电位。由于Z电极ZPA浮置，从X电极XP1看到的合成电容成为Cxz与Cyz串联的电容。这时的X电极的合成电容Cxp表示为：Cxp＝Cxz·Cyz/(Cxz+Cyz)。
另一方面，在由于触摸操作而有手指接触时，可视为在Z电极ZPA上电连接了手指的静电电容分量Cf的状态。用等效电路描述这时的合成电容，则成为图7(B)所示的情况，触摸操作时的X电极的合成电容Cxpf表示为：Cxpf＝Cxz·(Cyz+Cf)/(Cxz+Cyz+Cf)。
控制运算部103计算出无触摸操作时的X电极XP1的电容Cxp和有触摸操作时的X电极XP1的电容Cxpf之间的差分，作为X电极XP1的信号分量。有无触摸操作时的电极电容的差分ΔCxp成为：ΔCxp＝Cxz2·Cf/{(Cxz+Cyz)(Cxz+Cyz+Cf)}，X电极电容的差分ΔCxp依存于手指的静电电容Cf。因此，如果通过控制运算部103对Y电极YP2施加特定电压的脉冲信号309，就可将X电极XP1的电容变化作为信号变化检测。
图8是说明触摸操作的输入工具是例如非导电性的树脂制触笔120，压力检测用绝缘层112的厚度因触摸时的按压而变化时的电容变化的示意图。
无触摸操作时的X电极XP1的电容能够以图7所示进行说明。图8表示触摸时的按压使Z电极ZPA与X电极XP及Y电极YP(以下也将两电极称为电容检测用电极)之间的压力检测用绝缘层112变薄的状况。
设这时Z电极ZPA与X电极XP1间的电容为Cxza、Z电极ZPA与Y电极YP2间的电容为Cyza，则由于平行平板电容与厚度成反比例，有Cxza＞Cxz、Cyza＞Cyz的关系成立。
电容检测部102检测X电极XP1的电极电容时，Y电极YP2在复位状态下成为特定的基准电位。因此，由于Z电极ZPA浮置，从X电极XP1看到的合成电容为Cxza与Cyza串联的电容。这时的X电极的合成电容Cxpa表示为：Cxpa＝Cxza·Cyza/(Cxza+Cyza)。
控制运算部103算出无触摸操作时的X电极XP1的电容Cxp与有触摸操作时的X电极XP1的电容Cxpa之间的差分，作为X电极XP1的信号分量。触摸操作有无时电容的差分ΔCxpa表示为：ΔCxpa＝{Cxz·Cxza(Cyza-Cyz)+Cyz·Cyza(Cxza-Cxz)}/{(Cxz+Cyz)(Cxza+Cyza)}。
如果在Y电极YP2上施加特定电压的脉冲信号309，电容检测部102就可将X电极XP1的电容的差分Δcxpa作为信号变化检测。
以上，通过使用压力检测用绝缘层112和Z电极ZP，即便是非导电性的输入工具，也可通过按压导致的压力检测用绝缘层112的厚度变化，利用电容变化检测输入坐标。
接着，用图9说明在触摸操作的接触面小的情况下，接触面的位置在横向变化时各电极的信号分量。
图9表示在相邻的2个X电极即XP2和XP3之间，接触面的位置在X电极上变化的状态。XA是X电极XP2的中心附近、XB是X电极XP2和XP3的中间附近、XC是X电极XP3的中心附近。图9中，为了简化未示出Z电极ZP。
图7描述的静电电容Cf或图8描述的Z电极ZP与电容检测用电极之间的电容变化均依存于接触面的面积。因此，如果电容检测用电极与接触面的重叠面积大，信号分量就变大，相反地，如果电容检测用电极与接触面的重叠面积小，信号分量就变小。
在位置XA，接触面与X电极XP2的重叠部分多，而与X电极XP3之间几乎不重叠，因此，X电极XP2的信号分量大而X电极XP3的信号分量小。在位置XB上，X电极XP2和XP3与接触面的重叠面积大致相等，因此算出的信号分量在X电极XP2和XP3上大致相等。并且，在位置XC处，接触面与X电极XP3的重叠部分多，而与X电极XP2几乎不重叠，因此，X电极XP3的信号分量大而X电极XP2的信号分量小。控制计算部103用各电极的信号分量进行重心计算，算出通过触摸操作对接触面进行接触的输入坐标。
如位置XB那样，如果在X电极XP2与XP3上获得同等的信号分量，则重心位置来到X电极XP2与XP3的中间，因此可算出输入坐标。另一方面，如位置XA或XB那样，如果一方的X电极的信号分量很大，则重心位置在检测大信号分量的X电极附近，因此，同样可算出输入坐标。
如上所述，通过将X电极的电极形状设为朝相邻的电极收窄的形状，即便在与接触面相比X电极的电极间隔宽的情况下，也能来进行重心计算，以高精度地检测位置。因此，通过与接触面相比来扩大X电极的电极间隔，从而与以往的电极图案相比，可以减少电极条数。另外，尽管将Y电极夹于其间的X电极的电极形状是离散的，但通过将电气上浮置的Z电极ZP配置成跨越相邻的X电极XP和Y电极YP，能够在整个触摸屏上检测X方向的输入坐标。
图10表示将图5(B)所示的X电极XP的形状改变后的状况。图5(B)和图10中，Y电极YP的形状相同。图5(B)中X电极XP形状朝左右两侧呈凸出形状，而在图10中，如X电极XP2那样，朝相邻的一方的X电极XP1呈凸出形状，并朝相邻的另一方的X电极XP3呈凹入形状。
图5(B)和图10的共同特征在于，面积随着与相邻的X电极XP的中心接近而减小，且越接近该X电极XP的中心其面积变得越大。因此，图10所示的X电极XP也可望取得与图5(B)相同的效果。再有，电极形状并不限于图5(B)、图10的形状，只要X电极的形状随着与相邻的X电极的中心接近而面积减小且越接近该X电极的中心面积越大的形状就可以。
接着，用图11表示Z电极ZP上不形成狭缝的触摸屏。图11(B)是在图11(A)的B-B线处剖切的概略剖视图。图11所示的Z电极ZP未被狭缝分割，具有无狭缝电极(solid elctrode，未设置间隔或间隙的连续形状的电极)的形状。该无狭缝电极形状的Z电极ZP也设为电气浮置状态。无狭缝电极形状的Z电极ZP夹着压力检测用绝缘层112而配置在X电极XP和Y电极YP的上部。
尽管采用无狭缝电极形状的Z电极ZP，也能跟使用有狭缝Z电极ZP时相同程度地将基于压力检测用绝缘层112的层间距离变化的电容变化作为信号分量检测。并且已知，用手指等轻微接触时，在接触时压力检测用绝缘层112的层间距离无变化，但能通过提高Z电极的薄膜电阻来获得与使用有狭缝Z电极ZP时同等程度的信号分量。通过提高Z电极的薄膜电阻，使得只是与所接触的导体的距离近的电容检测用电极能够对由该所接触的导体发生的静电电容进行充放电。如此，通过提高Z电极的电阻来局部地对静电电容充放电，从而能够检测信号分量。
图12是触摸屏101的截面结构的说明图。沿图12(A)所示的Xa-Xb线段、Ya-Yb线段剖切的截面示出了结构中的保护层113与透明基板110的距离关系。图12(B)表示沿上述Xa-Xb线段剖切的截面结构。保护层113经由连接部1205与透明基板110连接。这里连接部1205附近的保护层113与透明基板110的距离1201、跟Xa-Xb线段中点附近的保护层113与透明基板110的距离1202的关系，满足距离1201＜距离1202。
另外，图12(C)表示沿上述Ya-Yb线段剖切的截面结构。同样，保护层113经由连接部1205与透明基板110连接。这里，连接部1205附近的保护层113与透明基板110的距离1203、跟Ya-Yb线段中点附近的保护层113与透明基板110的距离1204的关系，满足距离1203＜距离1204。
如果满足上述关系中的至少任何一方，则成为向保护层113的上方向回弹力加强的结构，因此，可促使在分离对触摸屏101的接触时保护层113形状的恢复，加快响应速度。
如以上说明，根据本实施例，即使利用非导电性的输入工具接触到触摸屏上，也可通过电容检测用的X电极XP或Y电极YP跟其上部的Z电极ZP的距离变化来使电容发生变化，能够以静电电容耦合方式检测输入坐标。从而，使导电性低的树脂制触笔也能适用。
另外，通过在电极形状上设法改进，以使相邻X电极间的输入位置可根据从相邻的2个X电极得到的电容变化的信号比算出，从而可减少X电极条数，并可通过在Z电极的配置上设法改进来减少Y电极。从而，能够减小从检测用电极到输入处理部引绕布线所需的边框宽度，提高设计上的可能性。另外，由于能够限制输入处理部的端子数增加，能够低成本地实现可进行高精度输入位置检测的静电电容耦合方式的触摸屏。此外，由于用接触面小的输入工具例如触笔等也能高精度地检测输入坐标，所以也可适用于文字输入等的应用。
另外，对X电极XP或Y电极YP中任何一方依次施加脉冲信号，预先判别是来自哪个电极的信号，即使在接触2点的情况下也能高精度地进行检测。
以上，基于上述实施例对本发明人提出的发明作了具体说明，不言而喻，本发明并不限定于上述实施例，在不脱离其要点的范围内可能有各种变更。
Claims (16)
1.一种显示装置，该显示装置具有静电电容触摸屏，其特征在于，
所述静电电容触摸屏具有多个X电极、多个Y电极及多个Z电极，
所述X电极和所述Y电极隔着第1绝缘层相交叉，所述X电极在第1延伸方向上以多个第1块区部和多个第1细线部交互地排列而形成，所述Y电极在不同于所述第1延伸方向的第2延伸方向上以多个第2块区部和多个第2细线部交互地排列而形成，所述X电极的第1块区部与所述Y电极的第2块区部在平面上看时不相重叠地配置，
所述Z电极隔着第2绝缘层与相邻的所述X电极和所述Y电极这两者在平面上看时相重叠地形成，
所述多个Z电极相互电气浮置，
在所述X电极或Y电极的一方的电极上依次施加脉冲信号，并从另一方的电极检测出信号的变化，作为模拟信号，
将上述模拟信号变换为数字信号，将上述数字信号与由X电极、Y电极确定的坐标对应并存储到存储器中。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述第2绝缘层的厚度受按压而变化。
3.根据权利要求1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.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述X电极的第1块区部延伸到与该X电极相邻的X电极的第1细线部附近，
在平面上看时，该X电极的第1块区部的形状是：在所述相邻的一方的X电极的第1细线部附近其面积成为最小，在该X电极的第1细线部附近其面积成为最大，
从该X电极的第1细线部附近开始直至所述相邻的另一方的X电极的第1细线部附近，该第1块区部的面积减少。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述X电极的第1块区部延伸到与该X电极相邻的X电极的第1细线部附近，
在平面上看时，所述X电极的第1块区部的形状是：在所述相邻的两方的X电极的第1细线部附近电极宽度成为最小，在该X电极的第1细线部附近电极宽度成为最大，
在平面上看时，所述Y电极的第2块区部的形状是：在所述X电极延伸方向上的宽度相对于所述Y电极的延伸方向是恒定的，
在平面上看时，所述X电极的第1块区部和所述Y电极的第2块区部在所述X电极延伸的方向上交互配置。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
在相邻的2条所述X电极的第1块区部中，该第1块区部的形状是朝向相邻的X电极凸出的形状。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
在相邻的3条所述X电极的第1块区部中，该第1块区部的形状是朝向相邻的一方的X电极凸出、且朝向另一方的X电极凹入的形状。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极被沿所述X电极的延伸方向的多条狭缝分割，并被沿所述Y电极的延伸方向的多条狭缝分割。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极被沿所述X电极的延伸方向的多条狭缝分割，在平面上看时，沿所述Y电极的延伸方向的所述Z电极的狭缝在所述Y电极上各设1条，并在所述X电极上各设1条。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极被沿所述X电极的延伸方向的多条狭缝分割，在平面上看时，沿所述Y电极的延伸方向的所述Z电极的狭缝在所述Y电极上各设1条。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极被沿所述X电极的延伸方向的多条狭缝分割，在平面上看时，沿所述Y电极的延伸方向的所述Z电极的狭缝在所述X电极上各设1条。
12.一种显示装置，该显示装置具有以静电电容耦合方式检测显示区域中的触摸位置坐标的静电电容触摸屏，其特征在于，
所述静电电容触摸屏具有多个X电极、多个Y电极及多个或1个Z电极，
所述X电极和所述Y电极隔着第1绝缘层相交叉，所述X电极在第1延伸方向上以多个第1块区部和多个第1细线部交互排列而形成，所述Y电极在不同于所述第1延伸方向的第2延伸方向上以多个第2块区部和多个第2细线部交互地排列而形成，所述X电极的第1块区部和所述Y电极的第2块区部在平面上看时不相重叠地配置，
所述Z电极隔着第2绝缘层与所述多个X电极和所述多个Y电极这两者在平面上看时相重叠地形成，
所述Z电极在电气上浮置，
在所述X电极或Y电极中的一方的电极上依次施加脉冲信号，并从另一方的电极检测出信号的变化，作为模拟信号，
将上述模拟信号变换为数字信号，将上述数字信号与由X电极、Y电极确定的坐标对应并存储到存储器中。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极具有高电阻。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，
所述Z电极是无狭缝电极。
15.一种显示装置，该显示装置具有以静电电容耦合方式检测显示区域中的触摸位置坐标的静电电容触摸屏，其特征在于，
所述静电电容触摸屏具有多个X电极、多个Y电极、以及多个或1个Z电极，
所述X电极和所述Y电极隔着第1绝缘层相交叉，所述X电极在第1延伸方向上以多个第1块区部和多个第1细线部交互排列而形成，所述Y电极在不同于所述第1延伸方向的第2延伸方向上以多个第2块区部和多个第2细线部交互地排列而形成，所述X电极的第1块区部和所述Y电极的第2块区部在平面上看时不相重叠地配置，
所述Z电极隔着第2绝缘层与所述X电极和所述Y电极这两者在平面上看时相重叠地形成，
所述多个或1个Z电极在电气上浮置，
所述第2绝缘层用体积根据压力而变化的气体形成，
在所述X电极或Y电极的一方的电极上依次施加脉冲信号，并从另一方的电极检测出信号的变化，作为模拟信号，
将上述模拟信号变换为数字信号，将上述数字信号与由X电极、Y电极确定的坐标对应并存储到存储器中。
16.根据权利要求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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