CN105164621B - 触摸式输入装置以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸式输入装置以及显示装置。触摸式输入装置(11)具备触摸传感器(10)和控制部(60)。触摸传感器(10)具备基体材料(101)、压电膜(102)、多个第一检测导体(103)、以及多个第二检测导体(104)。基体材料(101)是平板。压电膜(102)由单轴延伸的PLLA构成，配置于基体材料(101)的一主面。第一检测导体(103)配置于压电膜(102)的与基体材料(101)相反侧的面。多个第二检测导体(104)配置于基体材料(101)的同与压电膜(102)抵接的面相反侧的面。控制部(60)使用经由第一检测导体(103)和第二检测导体(104)输出的检测信号，来检测操作位置和按压。

Description

触摸式输入装置以及显示装置
技术领域
本发明涉及具备检测针对操作面的触摸位置和检测针对操作面的按压量的触摸传感器的触摸式输入装置以及显示装置。
背景技术
以往，发明了各种通过操作者触摸操作面来检测操作输入的触摸式输入装置。作为触摸式输入装置具有检测针对操作面的触摸位置、和操作面的按压、按压量的装置。
例如，专利文献1所记载的触摸式输入装置是重叠有平板状的压敏传感器(按压传感器)和平板状的触摸面板的构造。压敏传感器检测按压量，触摸面板检测操作位置。
专利文献1：日本特开平2010-108490号公报
然而，在以往的触摸式输入装置中，是仅重叠有由相互独立的构造构成的平板状的按压传感器和平板状的触摸面板(位置检测传感器)的构造。因此，作为检测操作位置和按压的触摸传感器，至少为将按压传感器的厚度和操作位置检测传感器的厚度相加后的厚度。因此，存在触摸式输入装置整体的厚度增大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能够检测操作位置和按压的与以往结构相比薄的触摸式输入装置。
本发明的触摸式输入装置的特征在于具备以下的结构。触摸式输入装置具备触摸传感器和控制部。触摸传感器具备压电膜、以及第一、第二检测导体。第一检测导体是多个，配置于该压电膜的一侧面。第二检测导体是多个，在压电膜的与一侧面相反的侧的面，分别被配置成至少一部分与第一检测导体对置。第一检测导体和第二检测导体是长条状，长边方向配置在正交的方向。控制部使用经由多个第一检测导体和多个第二检测导体输出的检测信号，来检测操作位置和按压。控制部在检测按压时以第二检测导体侧为基准电位。
在该结构中，控制部使用经由第一检测导体和第二检测导体输出的检测信号，来检测操作位置和按压。即，在操作位置和按压的检测的任意一个时均能够使用第一检测导体和第二检测导体，能够分别独立地检测按压和操作位置。
另外，在本发明的触摸式输入装置中，优选压电膜是单轴拉伸聚乳酸。
在该结构中，能够提高按压检测的灵敏度，并且能够不被周围环境影响地、高灵敏度地检测由按压引起的位移。
另外，本发明的触摸式输入装置的控制部优选在检测按压时，除去被充电至第二检测导体的电荷。
在该结构中，能够更加准确地检测按压。
另外，本发明的触摸式输入装置优选在第一检测导体与接地电位之间具备阻抗调整电路。
在该结构中，能够在通过阻抗调整电路设定的特定的频率下，将第一检测导体设为接地电位。由此，能够抑制操作位置检测时的噪声，能够更加准确地检测操作位置。
另外，在本发明的触摸式输入装置中，优选阻抗调整电路是连接第一检测导体和接地电位的电容器。
在该结构中，不会阻碍按压检测，能够抑制操作位置检测时的噪声。另外，简化阻抗调整电路的电路结构。
另外，在本发明的触摸式输入装置中，优选电容器由电容构成，该电容器通过与第一检测导体的串联电路，将比检测信号的频率高的频率作为谐振频率。在该结构中，示出了电容器的具体的方式。
另外，本发明的显示装置的特征在于是以下的结构。显示装置具备：上述任意一项所述的触摸式输入装置；显示面板，其与该触摸式输入装置重叠地显示图像；以及显示驱动部，其驱动该显示面板。显示驱动部产生的信号的频率是谐振频率。
在该结构中，由于显示驱动部所产生的信号流入与触摸传感器连接的地线，所以能够抑制由该显示驱动部产生的信号引起的对检测结果的影响。
另外，本发明的显示装置也可以是以下的结构。显示装置具备进行高频信号的收发的前端部。传送至前端部的信号的频率是谐振频率。
在该结构中，由于前端部所传送的信号流入与触摸传感器连接的地线，所以能够抑制由该前端部传送的信号引起的对检测结果的影响。
根据本发明，能够比以往结构薄地实现能够检测操作位置和按压的触摸式输入装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的外观立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的结构的侧面剖视图。
图3是本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的分解立体图。
图4是本发明的第一实施方式所涉及的触摸式输入装置的功能框图。
图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的触摸式输入装置的控制部所执行的处理的时间序列中的迁移状态的图。
图6是本发明的第二实施方式所涉及的显示装置的触摸式输入装置的功能框图。
具体实施方式
参照附图对本发明的第一实施方式所涉及的显示装置、以及其所具备的触摸传感器、触摸式输入装置进行说明。图1是本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的外观立体图。图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的结构的侧面剖视图。图3是本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的分解立体图。图4是本发明的第一实施方式所涉及的触摸式输入装置的功能框图。
如图1所示，显示装置1具备大致长方体形状的壳体50。壳体50的表面侧开口。此外，以下，将壳体50的宽度方向(横向)设为X方向，将长度方向(纵向)设为Y方向，将厚度方向设为Z方向来进行说明。另外，在对本实施方式说明中，示有壳体50的X方向的长度比壳体50的Y方向的长度短的情况。然而，也可以X方向和Y方向的长度相同，也可以X方向的长度比Y方向的长度长。
如图2所示，在壳体50内配置有触摸传感器10、显示面板30、以及实现控制部60的运算电路模块。它们从壳体50的开口面(显示面)侧开始依次沿着Z方向，按照触摸面板10、显示面板30、运算电路模块的顺序配置。由触摸传感器10和控制部60构成触摸式输入装置11。
如图2、图3所示，触摸传感器10具备基体材料101、压电膜102、第一检测导体103、以及第二检测导体104。
基体材料101由矩形平板状的绝缘性材料构成，由具有透光性的材料构成。例如，基体材料101由PMMA(丙烯酸树脂)构成。
压电膜102是矩形，以遍及基体材料101的一主面(平板面)的大致整个面的形状配置。
压电膜102是由手性高分子形成的膜。作为手性高分子，在本实施方式中，使用聚乳酸(PLA)，特别是L型聚乳酸(PLLA)。如图3所示，PLLA被单轴延伸。单轴延伸方向900相对于构成矩形的正交的二个边(X方向的边以及Y方向的边)大致成45°。此外，单轴延伸方向900所成的角度可以适当地调整，在触摸传感器10仅以X方向的两端、或仅以Y方向的两端固定于壳体50的情况下最优选45°。
由这样的手性高分子构成的PLLA的主链具有螺旋构造。PLLA若被单轴延伸且分子取向则具有压电性。而且，被单轴延伸的PLLA因压电膜的平板面被按压，而产生电荷。此时，所产生的电荷量取决于因按压量(押入量)而平板面向与该平板面正交的方向位移的位移量。
而且，单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的部类。因此，能够高灵敏度地检测由按压引起的位移。
此外，延伸倍率优选3～8倍左右。通过在延伸后实施热处理，促进聚乳酸的伸直链晶体的结晶化提高压电常数。另外，在二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相同的效果。例如在第一轴向实施8倍的延伸、在与第一轴向正交的第二轴向实施2倍的延伸的情况下，关于压电常数能够得到与大致在第一轴向实施了4倍的单轴延伸的情况大致等同的效果。即，所谓的上述单轴延伸方向也包含压电膜在多个方向延伸的情况，意味着延伸幅度最大的方向。而且，由于单纯地单轴延伸的膜沿着延伸轴向容易撕裂，所以通过进行如上述那样的二轴延伸能够增加几分强度。
另外，PLLA在通过延伸等进行的分子的取向处理中产生压电性，无需像PVDF等其它的聚合物、压电陶瓷那样，进行极化(poling)处理。即，不属于铁电的PLLA的压电性不是像PVDF、PZT等铁电那样通过离子的极化而发现的，是由作为分子的特征的构造的螺旋构造衍生出的。因此，在PLLA中不产生在其它的铁电性的压电体中产生的焦电性。并且，PVDF等能看到随时间变化的压电常数的变动，有根据情况压电常数显著降低的情况，但PLLA的压电常数随时间变化极其稳定。因此，能够不受周围环境影响，高灵敏度地检测按压的位移。
第一检测导体103是长条状，配置于压电膜102的同与基体材料101抵接的面相反侧的面。第一检测导体103是多个，沿着与长边方向正交的方向，隔着间隔排列。第一检测导体103也能够为由遍及压电膜102的主面的大致整个面的形状构成的方式。
第一检测导体103优选使用ITO、ZnO、银纳米线、碳纳米管、石墨烯等无机系的电极、将聚噻吩、聚苯胺等作为主要成分的有机系的电极的任意一种。通过使用上述材料，能够形成透光性较高的导体图案。
第二检测导体104是长条状，配置于基体材料101的同与压电膜102抵接的面相反侧的面。第二检测导体104是多个，沿着与长边方向正交的方向，隔着间隔排列。多个第二检测导体104被配置成覆盖基体材料101的主面的大致整个面。此时，各第二检测导体104被配置成至少一部分与第一检测导体103对置。第二检测导体104的长边方向与第一检测导体103的长边方向正交。
此外，在第二检测导体104的与基体材料101相反侧的面，在基体材料101的主面的大致整个面配置有绝缘性的保护膜40。该保护膜40是壳体50的开口面的最外层，保护膜40的表面为显示装置1以及触摸式输入装置11的操作面。
通过成为这样的结构，成为基体材料101和压电膜102配置于第一检测导体103和多个第二检测导体104之间的构造。
因此，若通过操作者的手指等按压操作面，则压电膜102的平板面弯曲而产生电荷。通过第一检测导体103和第二检测导体104检测该产生的电荷作为电位差，从而能够获取按压检测用的检测信号。
另外，若操作者的手指等接触操作面，则位于接触位置以及该周边的、形成于第一检测电极103和第二检测电极104的交点的电容发生变化。因此，能够根据第一检测电极103与第二检测电极104之间的信号传输状态的变化，来获取用于位置检测的信号。
显示面板30由所谓平面显示器构成，在这里，具体地说由液晶显示元件构成。显示面板30具备液晶面板301、表面偏光板302、背面偏光板303、以及背光灯304。表面偏光板302和背面偏光板303被配置成夹着液晶面板301。背光灯304隔着背面偏光板303，配置于与液晶面板301相反侧。
运算电路模块是实现控制部60的部件，配置于显示面板30的背面侧。具体而言，在壳体50内的显示面板30的背面侧的空间配置有安装基板(未图示)，在该安装基板上安装有运算电路模块。如图4所示，由运算电路模块构成的控制部60具备触摸检测部61、以及压电检测部62。控制部60与触摸传感器10的第一检测导体103以及多个第二检测导体104(104(1)～104(n))连接。此外，n是所希望的整数。
触摸检测部61从第一检测电极103输出电容变化检测用的信号。触摸检测部61经由形成于第一检测电极103和第二检测电极104的交点的电容联结，接收传输至第二检测电极104的电容变化检测用的信号。触摸检测部61通过接收到的信号，计算与第一检测电极103和第二检测电极104的交点的电容变化量对应的值，并将与进行某一阈值以上的变化的点建立了关联的坐标作为操作位置的位置坐标输出。
按压检测部62将多个第二检测导体104的整体作为按压检测用导体，获取通过该按压检测用导体和第一检测导体103输出的检测信号的信号电平。将按压量和检测信号的电平以建立了关联的状态存储至存储部。按压检测部62基于检测信号的电平，从存储部读出建立了关联的按压量，并作为按压量输出。
控制部60按时间序列切换触摸检测部61和按压检测部62并执行。图5是表示控制部所执行的处理的时间序列中的迁移状态的图。如图5所示，控制部60作为将第二检测导体104设为基准电位的按压检测部62发挥功能，进行按压检测。若进行按压检测，则控制部60作为将第一检测导体103设为基准电位的触摸检测部61发挥功能，检测操作位置。若检测操作位置，则控制部60将第二检测导体104设为基准电位，从而除去被充电至第二检测导体104的电荷，并且作为按压检测部62发挥功能。之后，控制部60依次切换为按压检测部62和触摸检测部61并执行。此外，有必要使切换时间间隔比画面的更新周期短，例如，使用10msec.间隔(每秒100次)左右。
通过进行这样的切换，能够将第一检测导体103、第二检测导体104利用于按压检测和操作位置检测双方。因此，也可以不分别独立地设置按压检测传感器和操作位置检测传感器，能够将可进行按压检测和操作位置检测的触摸传感器10、触摸式输入装置11、以及显示装置1形成为薄型。
接下来，参照附图对本发明的第二实施方式所涉及的显示装置进行说明。图6是本发明的第二实施方式所涉及的显示装置的触摸式输入装置的功能框图。本实施方式的显示装置的触摸式输入装置11A相对于第一实施方式所示的触摸式输入装置11，控制部60A的结构不同。因此，仅对不同的位置具体地说明。
控制部60A具备触摸检测部61、按压检测部62、以及阻抗调整电路63。触摸检测部61以及按压检测部62是与第一实施方式相同的结构。即，控制部60A是对第一实施方式所示的控制部60追加了阻抗调整电路63的部件。
阻抗调整电路63与第一检测导体103连接。阻抗调整电路63由在特定频率下将第一检测导体103与接地电位连接(接地)电路结构构成。
具体而言，阻抗调整电路63由被连接在第一检测导体103和接地电位之间的电容器构成。设定该电容器的电容，以便与第一检测导体103的电感成分的串联谐振频率成为特定频率。通过作成这样的结构，能够在特定频率下，将第一检测导体103设为接地电位。由此，即使向第一检测导体103流入特定频率的信号，也能够使该特定频率的信号放电至地线。
例如，将串联谐振频率设定为给操作位置检测的动作带来影响的噪声的频率。作为具体的数值例将串联谐振频率设定为10kHz至数100Hz。该频率是由作为显示面板30的液晶显示器的液晶驱动器、电源产生的对触摸传感器10以及触摸式输入装置11A来说成为噪声成分的频率。通过成为这样的结构，即使在驱动了显示面板30的状态下通过触摸传感器10进行操作位置检测的情况下，也能够将由显示面板30产生的噪声放电至地线。
在这里，用于检测操作位置的检测信号的频率最多是数10Hz左右。因此，检测信号不流入地线，而是输入至控制部60。
由此，通过使用本实施方式的结构，能够抑制噪声的影响，可靠并且准确地进行操作位置检测。
此外，在这里示出了将显示面板30的噪声的频率设为谐振频率的例子，但在将显示装置安装于无线通信设备的情况下，也可以将该无线通信设备收发的高频信号的频率设定为谐振频率。另外，通过交替地配置设定为给操作位置检测的动作带来影响的噪声的频率的谐振频率和设定为无线通信设备收发的高频信号的频率的谐振频率，能够起到双方的功能。
此外，在上述各实施方式中，示出了在显示装置的壳体内具备显示面板的例子，但显示面板也可以位于壳体外。即，具备触摸面板的触摸式输入装置和显示面板也可以独立。在这样的情况下，触摸面板也可以不具有透光性，在该情况下，基体材料、压电膜、以及第一、第二检测导体也可以使用不具有透光性的材料。
另外，在上述各实施方式中，示出了使用被配置成覆盖压电膜102的大致整个面的1片第一检测导体103的例子，但也可以是分割为多片的形状。即，也可以将多片第一检测导体103配置于压电膜102。
附图标记的说明：1…显示装置；10…触摸传感器；11、11A…触摸式输入装置；30…显示面板；40…保护膜；50…壳体；60…控制部；101…基体材料；102…压电膜；103…第一检测导体；104、104A、104(1)～104(n)…第二检测导体；301…液晶面板；302…表面偏光板；303…背面偏光板；304…背光灯；600…控制电路模块。

Claims (9)

1.一种触摸式输入装置，具备：
触摸传感器，该触摸传感器具备：压电膜；配置于该压电膜的一侧面的多个第一检测导体；以及在所述压电膜的与一侧面相反侧的面，分别被配置成至少一部分与所述第一检测导体对置的多个第二检测导体；和
控制部，该控制部使用经由所述第一检测导体和所述多个第二检测导体输出的检测信号，来检测操作位置和按压，
所述控制部在检测所述按压时，以所述第二检测导体侧为基准电位。
2.根据权利要求1所述的触摸式输入装置，其中，
所述压电膜是单轴拉伸聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的触摸式输入装置，其中，
所述控制部在检测所述按压时，除去被充电至所述第二检测导体的电荷。
4.根据权利要求2所述的触摸式输入装置，其中，
所述控制部在检测所述按压时，除去被充电至所述第二检测导体的电荷。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的触摸式输入装置，其特征在于，
在所述第一检测导体和接地电位之间具备阻抗调整电路。
6.根据权利要求5所述的触摸式输入装置，其中，
所述阻抗调整电路是连接所述第一检测导体和所述接地电位的电容器。
7.根据权利要求6所述的触摸式输入装置，其中，
所述电容器具有通过与所述第一检测导体的串联电路将比所述检测信号的频率高的频率作为谐振频率的电容。
8.一种显示装置，具备：
权利要求1～7中任一项所述的触摸式输入装置；
显示面板，其与所述触摸式输入装置重叠地显示图像；以及
显示驱动部，其驱动该显示面板，
该显示驱动部产生的信号的频率是谐振频率。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，
具备前端部，该前端部进行高频信号的收发，
传送至该前端部的信号的频率是所述谐振频率。
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