CN108227983A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有按压检测功能的显示装置,提供能通过容易的运算在画面内尽可能均匀地实现更高的按压检测精度的技术等。显示装置包括:覆盖玻璃(1),具有能按压的画面(101);液晶面板(3),相对于覆盖玻璃(1)被配置于厚度方向(Z方向)的背面侧;驱动电极(VC),在液晶面板上被配置于与画面相对应的区域;基电极(BE),在相对于驱动电极向厚度方向的背面侧离开的位置被配置于与画面相对应的区域;缓冲层(7),被配置于液晶面板与基电极(BE)之间;电路,检测表示驱动电极与基电极(BE)之间的电容的变化量的电信号作为能够计算按压的按压力的信号。缓冲层具有在与画面相对应的区域随着从中央变为周边从而弹性率降低的特性。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置的技术,涉及具有按压检测功能的显示装置。
背景技术
作为具有按压检测功能(下面,有时记载为按压传感器)的显示装置,具有被搭载于智能手机等电子设备的液晶触摸面板模块等。该模块具备触摸检测功能与按压检测功能双方。作为按压传感器,具有利用画面的按压引起的电极间的静电电容变化的方式。具备按压传感器的显示装置在通过手指等物体对画面进行按压的情况下,检测表示与按压的负荷和/或按压力有关的静电电容变化量的电信号。显示装置通过基于物理学的规定的运算,从该检测信号计算按压力等。或者,显示装置判定该检测信号的值或计算出的按压力等是否为阈值以上等。显示装置和/或电子设备能够利用这些按压检测信息进行规定的控制处理。
例如,在特开2000-66837号公报(专利文献1)中,记载了一种压力检知机构,其基于液晶显示单元被按压而变形而引起的电容变化,检测与液晶显示元件相对的压力。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2000-66837号公报
在以往的带按压传感器的显示装置中,与在画面内被按压的位置相应,按压检测的特性不同。该特性是表示弹性变形的变位量、静电电容变化量等的与负荷相对的关系的特性,通过曲线等表示。该特性与模块的物理的构造相应而不同。即使是相同按压的负荷,在按压位置为画面的中央附近的情况下,在模块的厚度方向上通过弹性变形而挠曲的程度和/或变位量相对较大,在画面的周边附近相对较小。特别,在画面的周边附近,难以检测到按压力。
为了提高按压检测的精度,需要考虑画面内的按压位置的不同而引起的特性。作为解决方案之一,可列举在通过IC进行按压检测的运算时,进行反映与画面内的位置的不同相应的特性的校正运算。通过校正运算,与画面内的位置无关而使按压检测的特性尽可能接近均匀。
然而,与模块构造和/或画面内的按压位置相应,特性复杂,具有多条曲线。与这多条曲线有关的校正运算复杂,不容易,耗费计算资源。简化而设为进行一律适用一定的特性的运算的方式的情况下,按压力的检测精度不能提高。即,在以往技术中,关于按压检测,在基于画面内的特性的不均匀性的按压检测精度的方面有问题。
另外,一般,关于被搭载于智能手机等电子设备的显示装置的模块,厚度方向的薄型化的需要较强。为了使模块更薄,可列举例如使覆盖玻璃等构成要素更薄。在该情况下,关于按压传感器,厚度方向上的弹性变形的挠曲的程度、变位量变得更大。为了确保规定的按压检测性能,为了能够承受该变位量,需要在厚度方向上确保某种程度以上的长度。即使减薄覆盖玻璃等,在按压传感器也增加必要的厚度。即,在以往技术中,模块整体的厚度、薄型化的方面有问题。
发明内容
本发明的目的在于,关于具有按压检测功能的显示装置,提供能够通过容易的运算在画面内尽可能均匀地实现更高的按压检测精度的技术或能够确保规定的按压检测精度同时使模块更薄的技术。
本发明中代表性的实施方式是一种显示装置,其特征在于,具有下面所示的构成。
一个实施方式的显示装置,包括:显示面板,在画面上进行显示;多个板状的驱动电极,在所述显示面板上被配置于与所述画面相对应的区域;整面状的基电极,在相对于所述显示面板的所述驱动电极向厚度方向的背面侧离开的位置被配置于与所述画面相对应的区域;以及弹性体层,在所述厚度方向上被配置于所述显示面板与所述基电极之间,所述弹性体层在与所述画面相对应的区域中的中央区域与其周边区域,所述周边区域的弹性率比所述中央区域的弹性率低。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式1的显示装置的构成主要表示前面的构成的图。
图2是在实施方式1的显示装置中表示模块的XZ平面上的截面的构成的图。
图3是在实施方式1中立体表示模块的分解构成的图。
图4是在实施方式1中表示电极、电路的构成的图。
图5是在实施方式1中表示电极、电路的构成例的图。
图6的(A)、(B)是在实施方式1中表示时分控制的帧期间的构成的图。
图7是在实施方式1中表示像素的构成的图。
图8是在实施方式1中对画面的按压位置进行表示的图。
图9是在实施方式1中表示模块的XZ平面上的截面的详细的图。
图10是在实施方式1中表示模块的YZ平面上的截面的详细的图。
图11是在实施方式1中表示模块的第一变形状态的截面的图。
图12是在实施方式1中表示模块的第二变形状态的截面的图。
图13是在实施方式1中表示缓冲层的构成的图。
图14是在实施方式1的第一变形例中表示缓冲层的构成的图。
图15是在实施方式1的第二变形例中表示缓冲层的构成的图。
图16是在实施方式1的第三变形例中表示缓冲层的构成的图。
图17是在实施方式1的第四变形例中表示缓冲层的构成的图。
图18是在实施方式1的第五变形例中表示缓冲层的构成的图。
图19是在实施方式1的第六变形例中表示缓冲层的构成的图。
图20的(A)~(C)是表示实施方式1的第七变形例以及第八变形例中的、缓冲层的构成的图。
图21是在实施方式1中表示特性曲线(负荷-电容变化量)的例子的图。
图22是作为与实施方式1相对的比较例表示没有缓冲层的情况下的、特性曲线(负荷-按压力)的例子的图。
图23是作为与实施方式1相对的比较例、表示没有缓冲层的情况下的与按压位置相应的多条特性曲线(负荷-按压力)的例子的图。
图24是在实施方式1中表示与按压位置相应的多条特性曲线的例子的图。
图25是在实施方式1中表示多条特性曲线的校正(校正运算)后的例子的图。
图26是作为实施方式1的变形例表示没有空气层的情况下的特性曲线的例子的图。
图27是作为与实施方式1相对的比较例、表示没有缓冲层的情况下的与Y方向位置相应的多条特性曲线(X方向位置-按压力)的例子的图。
图28是在实施方式1中表示与Y方向位置相应的多条特性曲线(X方向位置-按压力)的例子的图。
图29是在实施方式1中作为补充表示与X方向位置相应的按压力检测的信号的检测值的图。
图30是关于实施方式1的效果表示对象负荷与弹性变形所需要的Z方向长度的关系的模拟结果的图。
图31是作为本发明的实施方式2的显示装置的构成表示模块的XZ平面上的截面的图。
图32是作为本发明的实施方式3的显示装置的构成表示模块的XZ平面上的截面的图。
图33是作为本发明的实施方式4的显示装置的构成表示模块的XZ平面上的截面的图。
图34是作为本发明的实施方式5的显示装置的构成表示模块的XZ平面上的截面的图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式详细进行说明。另外,公开只不过是一例,对于本领域技术人员能够容易地想到的确保发明的宗旨的适当变更,当然包含于本发明的范围。对于与在本说明书与所有附图中已经出现的同样的要素,有时候作为原则赋予相同附图标记而将重复的说明省略。在附图中,为了使说明更明确,有时候与实际的方式相比,对各部分的宽度、厚度、形状等示意进行表示,但只不过是一例,并不对本发明的解释进行限定。另外,在附图中,有时候在具有多个同样的要素的情况下仅对一部分要素赋予附图标记,有时候将截面的阴影省略。另外,作为说明上的方向以及坐标系,具有(X,Y,Z)。作为第一方向的X方向对应于画面内水平方向,作为第二方向的Y方向对应于画面内垂直方向。作为第三方向的Z方向为与X方向以及Y方向垂直的方向,为模块的厚度方向。
(实施方式1)
使用图1~图30,对本发明的实施方式1的显示装置进行说明。实施方式1的显示装置作为具备按压检测功能的显示装置,特别为液晶触摸面板模块,如图2所示,在模块内具有缓冲层7。如图13所示,缓冲层7将特性设计为弹性率与画面101内的位置相应而不同,在画面101的中央附近弹性率较高,弹性率随着朝向周边而降低。在按压画面101时,通过缓冲层7,承受模块的弹性变形而缓冲。通过缓冲层7,调整模块的与画面101内的位置相应的Z方向的变位量。通过缓冲层7,将按压检测时的信号的特性调整得变得合适。特性是表示与画面101内的位置相应的按压的负荷与Z方向的变位量、静电电容变化量的关系的特性。通过缓冲层7,缓和与画面101内的位置的不同相应的检测值的不同,将特性调整为在画面101内接近均匀。显示装置使用调整后的检测信号的值,在按压检测的运算时,能够容易地进行考虑了特性的校正运算。结果,能够高精度检测按压力。另外,通过设置缓冲层7,能够减薄其他的部位,能够实现模块的薄型化。
[显示装置]
图1作为实施方式1的显示装置的构成,表示从前面观察显示装置的模块的构成。在模块的前面上具有覆盖玻璃1,设有矩形的画面101。画面101为显示图像的范围,为能够进行触摸检测以及按压检测的范围。在画面101的外侧的区域设有边框部102。在Z方向上在背面侧,在覆盖画面101的区域的矩形的区域,设有通过未图示的背光装置的金属板构成的基电极BE。在模块的Y方向的下边,连接有柔性印刷基板103。在柔性印刷基板103上,安装有布线、IC等。柔性印刷基板103被折叠成返回到背面侧。在将该显示装置设为构成要素的智能手机等电子设备的壳体内,收纳有该显示装置的模块。
[截面(1)]
图2作为显示装置的模块的截面表示与图1的C-C线相对应而在X方向上切断的XZ平面上的截面。在模块中,将从Z方向上观察设有画面101的区域设为主体部,将其外侧的区域设为边框部102。模块在主体部,大致在Z方向上从上开始按顺序具有覆盖玻璃1、粘接层2、液晶面板3、空气层4、背光装置5。另外,模块在边框部102具有连接液晶面板3与背光装置5的固定部6。
固定部6由粘接件构成。固定部6在边框部102的四边的至少一部分,在Z方向上将液晶面板3的端部与背光装置5的端部连接,将他们的位置固定。由此,主体部为能够通过按压而在Z方向上挠曲的构造。固定部6并不限定于粘接件,也可以使用刚性的框架构造物等而构成。
覆盖玻璃1具有规定的刚性、弹性、透光性,是成为保护模块的壳体的保护层,具有与画面101相对应的、手指等物体接触的面s1。画面101为能够触摸以及按压的面。
粘接层2是通过粘接将覆盖玻璃1的下表面与液晶面板3的上表面(特别是偏光板31)固定的层,具有规定的光学特性,由例如UV树脂(紫外线硬化树脂)构成。
液晶面板3具有偏光板31、面板部30、偏光板32。偏光板31以及偏光板32是用于实现液晶显示的公知的构成要素,具有规定的偏光特性。面板部30后述(图9),由阵列基板、液晶层、滤色片基板等构成。在液晶面板3内,设有用于按压检测的驱动电极等。
空气层4是被设置于液晶面板3的下表面(特别是偏光板32的下表面)与成为背光装置5的上表面的棱镜片51的上表面之间的空气层。通过空气层4,承受液晶面板3等的弹性变形引起的变位。
背光装置5在金属板8的内部,作为导光部的构成要素,在Z方向上从上乡下按顺序具有棱镜片51、扩散片52、导光板53、反射片54。另外,在背光装置5的内部,在金属板8与导光部(特别是反射片54)之间,设有缓冲层7。
金属板8是构成成为背光装置5的壳体的外壳的、具有规定的刚性以及导电性的构造物,收纳导光部、缓冲层7。金属板8具有:被配置于包含画面101的XY平面的区域的底面部、和被配置成在边框部102从底面部弯折而向Z方向直立的侧面部。金属板8的底面部构成为作为在按压检测中使用的基电极BE而起作用。换而言之,基电极BE由金属板8构成。金属板8的侧面部的Z方向上端碰撞到偏光板32。金属板8的侧面部的外表面被与固定部6连接。在金属板8的侧面部的内表面,连接有框架55、柔性印刷基板56。
基电极BE是形成在按压检测时成为基准的电位的电极层。基电极BE作为遍及包含主体部的画面101的XY平面的整面层而设置。基电极BE在按压时几乎不发生弹性变形,Z方向位置作为基准基本上被维持为一定。另外,作为变形例,也可以是基电极BE(金属板8)的Z方向位置在按压时通过某种程度的弹性变形而变位的方式。该基电极BE的弹性变形比液晶面板3的部位的弹性变形充分小。在该情况下,在通过IC进行的按压检测的运算时,进行考虑了基电极BE的弹性变形引起的变位的规定的校正运算而检测按压力即可。
背光装置5在边框部102配置有未图示的光源。来自光源的光通过导光部被向X方向以及Y方向导光,通过反射以及散射被向Z方向上方射出。来自背光装置5的射出光透过液晶面板3等,被从画面101射出。导光板53将来自光源的光在X方向、Y方向上导光。反射片54将光向Z方向上方反射。扩散片52使来自Z方向下方的光向Z方向上方散射。棱镜片51将来自Z方向下方的光向Z方向上方会聚。
在边框部102,棱镜片51以及扩散片52的端部被与框架55连接,框架55被与金属板8的侧面部连接。另外,导光板53的端部被与柔性印刷基板56连接,柔性印刷基板56被与金属板8的侧面部连接。
在画面101的按压时,覆盖玻璃1、液晶面板3由于弹性变形在Z方向上挠曲,隔着空气层4,液晶面板3的下表面与背光装置5的导光部的上表面接触。然后,在按压大到某种程度的情况下,液晶面板3以及导光部一体通过弹性变形而在Z方向上挠曲。另外,构成背光装置5的导光部的棱镜片51、扩散片52以及导光板53具有比缓冲层7低的弹性率。因此,在按压检测时,即使几乎不考虑导光部的弹性变形产生的影响,也能够充分实现高精度的检测。
缓冲层7为由弹性体的薄片构成的弹性体层,换而言之为缓冲层。缓冲层7由弹性率比空气充分高的材料构成。在按压画面101时,在液晶面板3以及背光装置5的导光部等由于弹性变形而在Z方向上变位的情况下,缓冲层7实现调整其变位量的功能。缓冲层7将特性设计为,在与画面101相对应的XY平面的区域,与中央、周边等的位置相应而具有不同的弹性率。具体地说,缓冲层7在画面101的中央附近,以难以弹性变形的方式具有相对较高的弹性率,在接近边框部102的周边附近,以容易弹性变形的方式具有相对较低的弹性率。在按压时,在覆盖玻璃1、液晶面板3、空气层4、背光装置5的导光部等弹性变形时,缓冲层7承受该弹性变形而进行缓冲。导光部等在没有缓冲层7的方式的情况下,与画面101内的位置相应而具有不同的变位量等特性。
缓冲层7基于画面101内的弹性率的分布的特性,调整液晶面板3、导光部等的Z方向的变位量。缓冲层7对于该变位量,调整为在画面101的中央附近相对较小,在周边附近相对变大。即,缓冲层7将按压时的与画面101内的位置相应的特性调整为在画面101内尽可能均匀的特性。特性为表示与画面101内的位置相应的、与按压的负荷相对的Z方向的变位量、电容变化量等的关系的特性。缓冲层7进行的缓冲的结果,变位量、电容变化量被调整为与画面101内的位置相应而具有规定的分布。与其相对应,来自电极的检测信号中的检测值也被调整为,具有与画面101内的位置相应的规定的分布。
由此,显示装置的IC在按压检测时,使用基于通过缓冲层7调整的特性的检测信号,进行按压力等的运算。因此,能够在缓和了与画面101内的位置的不同相应的影响的状态下,高精度地计算而得到按压力。另外,显示装置能够利用通过缓冲层7调整的合适的范围的检测信号而检测按压。因此,能够将模块的Z方向长度抑制得较短,能够有助于模块的薄型化。
[分解立体]
图3立体表示将显示装置的模块分解为构成要素的状态。另外,在图3中,将粘接层2等省略。作为相对于图2的构成补充的方面,固定部6具有粘接件6b、双面胶带6c。在模块的下边上配置有双面胶带6c。液晶面板3的下表面与棱镜片51的上表面通过双面胶带6c连接。在扩散片52的下边上,连接有框架55。在导光板53的下边上,连接有柔性印刷基板56。另外,在缓冲层7的上下边上,配置有隔片7b。隔片7b将缓冲层7的端部固定于金属板8与反射片54之间,确保缓冲层7的Z方向的规定的厚度。
[电路、电极]
图4表示显示装置的电路等功能块构成。在图4中,主要表示与显示、触摸检测以及按压检测有关的电极、电路等。显示装置在与画面101相对应的区域,作为电极、信号线,具有扫描线GL、显示信号线DL、基电极BE、驱动电极VC、触摸电极RT等。显示装置作为电路具有控制电路110、扫描线电路111、显示信号线电路112、基电极电路113、驱动电极电路114、触摸电极电路115等。各电路、连接电极与电路的连接线等被安装于例如具备IC芯片的柔性印刷基板103等。
控制电路110控制显示装置的整体以及各电路,向各电路发送时钟信号和/或控制信号、数据信号等。控制电路110从各电路接收控制信号和/或检测信号等,使用该检测信号等,计算按压力、触摸位置坐标等。
扫描线电路111进行与画面101的多条扫描线GL相对的驱动、检测。扫描线电路111包含用于他们的驱动以及检测的驱动检测电路。扫描线电路111基于时钟信号以及控制信号,时分进行映像显示用的扫描与按压位置检测用的扫描二种扫描(图6)。扫描线电路111例如顺序地进行与多条扫描线GL相对的扫描。扫描线电路111在显示期间,向扫描线GL供给显示扫描信号SA。显示扫描信号SA为用于选择像素的信号。扫描线电路111在按压检测期间,向扫描线GL供给按压扫描信号SB,作为信号Sp从扫描线GL检测与其相对的响应信号。按压扫描信号SB是用于检测画面101中的按压位置的信号。信号Sp是表示扫描线GL与基电极BE之间的静电电容(图9的电容C2)的变化量的电信号。扫描线电路111将基于信号Sp的检测信号151向控制电路110输出。
显示信号线电路112进行与画面101的多条显示信号线DL相对的显示驱动。显示信号线电路112在显示期间将显示信号Sd向显示信号线DL供给。显示信号Sd为用于控制像素显示的亮度值的信号。
基电极电路113进行与基电极BE相对的驱动。基电极电路113向基电极BE供给信号Sb。信号Sb是用于将基电极BE设为一定的电位的电信号。基电极电路113在按压检测期间向基电极BE供给信号Sb。
驱动电极电路114进行用于画面101的与多个驱动电极VC相对的按压力检测以及触摸检测的驱动以及检测。驱动电极电路114包含用于该驱动以及检测的驱动检测电路。驱动电极电路114在按压检测期间,向驱动电极VC供给用于按压力检测的信号Sf0,作为信号Sf检测与该信号Sf0相对的响应信号。信号Sf0是用于计算、检测画面101中的按压有无、按压力的信号。信号Sf是表示基电极BE与驱动电极VC之间的静电电容(图9的电容C1)的变化量的电信号。驱动电极电路114输出基于信号Sf的检测信号152。
驱动电极电路114在触摸检测期间,向驱动电极VC供给用于触摸驱动的信号St0。信号St0是用于画面101的触摸检测、即触摸有无、触摸位置坐标等的计算的信号。与该信号St0相对的响应信号通过驱动电极VC与触摸电极RT之间的电容(图9的电容Ct)的连结而从触摸电极RT输出。
触摸电极电路115进行画面101的与多个触摸电极RT相对的检测。触摸电极电路115包含用于他们的检测的检测电路。触摸电极电路115在触摸检测期间,检测从触摸电极RT输出的信号St。信号St是与手指等物体的与画面101相对的近接、接触的状态(总称为触摸状态)相应的、表示驱动电极VC与触摸电极RT之间的静电电容(图9的电容Ct)的变化量的电信号。
在实施方式1中,通过控制电路110,基于来自各电路的检测信号,进行按压力、触摸位置坐标等的运算处理。控制电路110使用来自扫描线电路111的检测信号151而计算按压位置坐标,使用来自驱动电极电路114的检测信号152而计算按压力。控制电路110在按压力的计算时,进行规定的校正运算。控制电路110使用来自触摸电极电路115的检测信号153而计算触摸位置坐标。
控制电路110能够使用得到的按压力、触摸位置坐标等信息而进行控制处理。控制处理的一例是对与画面101的图形用户接口的对象相对的触摸、点击、轻扫等操作进行控制的处理。例如,能够根据与图标等对象相对的按压力的大小而执行不同的处理。例如,能够进行关联,在与对象相对的按压力小于第一级别的情况下设为触摸状态,在大于等于第一级别小于第二级别的情况下设为副菜单显示,在大于等于第二级别小于第三级别的情况下设为对象执行。
控制电路110能够将得到的按压力等信息向显示装置内的各部输出,另外,能够将得到的信息通过端子向外部输出。控制电路110具有控制端子161、触摸检测端子162、按压检测端子163等。控制电路110通过控制端子161输入来自外部的控制信息等,向外部输出控制信息等。控制电路110能够通过触摸检测端子162将包含触摸位置坐标等的触摸检测信息向外部输出。控制电路110能够按压检测端子163将包含按压力等的按压检测信息向外部输出。
另外,作为变形例,也可以通过驱动电极电路114进行按压力等的计算、将包含按压力的检测信息向控制电路110输出。也可以通过扫描线电路111进行按压位置坐标等的计算、将包含按压位置坐标的检测信息向控制电路110输出。也可以通过触摸电极电路115进行触摸位置坐标等的计算、将包含触摸位置坐标等的检测信息向控制电路110输出。另外,作为变形例,也可以将来自驱动电极电路114等的检测信号从控制电路110经由端子以及通信接口装置向外部的装置发送、在外部的装置使用该检测信号进行按压力等的计算。
在实施方式1的显示装置中,基于上述电极以及电路的构成,作为按压检测方式,特别能够检测画面101中的按压点的位置与按压力双方,能够同时检测画面101中的多个按压点。另外,用于按压检测和/或触摸检测的电极和/或电路的构成并不限定于上述构成,能够为各种构成,没有限定。
[电路、电极-构成例]
图5表示画面101的XY平面上的扫描线GL、驱动电极VC、触摸电极RT的构成例以及被连接于这些电极的电路的构成例。表示扫描线电路111、驱动电极电路114、触摸电极电路115等被安装于1个IC芯片105的情况。IC芯片105的处理器进行按压检测的运算等。点P0表示被触摸以及按压的按压点的例子,将画面101内的位置坐标设为(X0,Y0)。
在画面101的区域,多条扫描线GL在X方向上平行。扫描线GL的端部通过连接线以及电容元件501,被与扫描线电路111连接。在多条扫描线GL之间,多个触摸电极RT在X方向上平行。多个触摸电极RT的端部通过连接线,被与触摸电极电路115连接。
在画面101的区域,多个驱动电极VC在Y方向上平行。驱动电极VC为在X方向上具有规定的宽度的在Y方向上较长的板状的电极。在X方向上相邻的驱动电极VC被配置成隔着较短的缝隙配置。在本例中,在X方向上具有8个驱动电极VC,但实际的个数并不限定于此。
在时分的期间,从扫描线电路111向扫描线GL供给显示扫描信号SA或按压扫描信号SB。相对于按压扫描信号SB从扫描线GL输出的信号Sp被经由电容元件501输入到扫描线电路111内的检测电路510。检测电路510从信号Sp检测电压值。来自与按压点相对应的扫描线GL的信号Sp与来自其他的扫描线GL的信号Sp相比,值不同。因此,能够使用多个信号Sp而检测与按压点有关的Y方向的位置坐标。另外,来自与按压点相对应的驱动电极VC的信号Sf与来自其他的驱动电极VC的信号Sf相比,值不同。因此,能够使用多个信号Sf而检测与按压点有关的X方向的位置坐标。
在本构成中,在显示扫描与按压扫描中共用扫描线GL。因此,在连接扫描线GL与扫描线电路111的连接线,插入有电容元件501。当在按压检测期间在按压位置检测中使用扫描线GL时,作为按压扫描信号SB的电压,使用与显示扫描信号SA的电压不同的电压。在显示扫描信号SA,使用将选择的像素的开关元件(图7)的门极端子设为接通状态的电压信号。另一方面,在按压扫描信号SB,使用像素的开关元件的门极端子不变为接通状态的电压信号。通过电容元件501,能够与显示扫描信号SA的正电压,将负电压设为按压扫描信号SB向扫描线GL施加。因此,在按压检测时,不会给像素的显示状态带来影响。
另外,在本构成中,在按压检测的驱动与触摸检测的驱动中共用驱动电极VC。时分控制按压检测与触摸检测。在按压检测期间,向驱动电极VC供给信号Sf0,在触摸检测期间,向驱动电极VC供给信号St0。信号Sf0和/或信号St0没有特别限定,可使用例如具有规定的排列的交流信号。
驱动电极电路114的检测电路520所谓模拟前端电路而构成。例如,相对于1个驱动电极VC连接有1个检测电路520。检测电路520由积分电路、电容元件、开关元件等构成。向积分电路的正输入端子,输入有参照电压、驱动电压等。积分电路的负输入端子通过连接线被与驱动电极VC连接。积分电路的输出端子通过电容元件反馈到负输入端子。积分电路的正输入端子与负输入端子具有假想的被短路的构成。在积分电路的负输入端子与输出端子之间连接有电容元件以及开关元件。电容元件构成反馈电容。通过开关元件的接通/断开而控制检测电路520的动作。在开关元件的接通状态下,积分电路的负输入端子与输出端子之间被短路。
在触摸驱动时,基于驱动电压的信号St0被通过假想的短路从积分电路的负输入端子向驱动电极VC供给。在按压驱动时,基于驱动电压的信号Sf0被通过假想的短路从积分电路的负输入端子向驱动电极VC供给。在按压检测时,在开关元件的断开状态下,来自驱动电极VC的信号Sf的电流被保持于电容元件。在开关元件的接通状态下,积分电路对该电流进行积分而为转换电压,将该电压信号设为检测信号而从输出端子输出。
[时分控制]
图6表示与时分控制有关的帧期间的构成例。图6的(A)表示第一构成例。帧期间TF作为时分的期间,大致具有触摸检测期间TT和按压检测期间TP。触摸检测期间TT进而具有多个显示期间Td1~Tdm和多个触摸期间Tt1~Ttm,显示期间与触摸期间被时分交替地配置。同样,按压检测期间TP进而具有多个显示期间Td1~Tdn和多个按压期间Tf1~Tfn,显示期间与按压期间被时分交替地配置。在多个显示期间Td1~Tdm,使用显示扫描信号SA、显示信号Sd,显示1帧的图像。在触摸期间,使用信号St0、信号St进行触摸检测。在按压期间,使用按压扫描信号SB、信号Sf0、信号Sf进行按压检测。
图6的(B)表示第二构成例。帧期间TF具有显示期间Td1~Tdk、触摸期间Tt1~Ttk、按压期间Tf1~Tfk,以显示期间、触摸期间、按压期间的顺序交替地配置。时分控制的构成并不限定于上述构成例。
[像素]
图7表示画面101的像素700的等价电路的构成。像素700在XY平面上与扫描线GL和显示信号线DL交叉的区域相对应而设置。在画面101上多个像素700被配置为矩阵状。像素700相当于例如被为红、绿、蓝三色的副像素。在每个像素700,具有开关元件701、像素电极702。像素电极702的形状等没有限定。
开关元件701是由TFT(薄膜晶体管)元件等构成的、用于控制像素700的状态的元件。在开关元件701的门极端子,连接有扫描线GL,在源极端子连接有显示信号线DL,在漏极端子连接有像素电极702。在像素电极702,连接有电容元件703以及液晶元件704。电容元件703以及液晶元件704被连接于未图示的共通电极。电容元件703构成与液晶显示有关的保持电容。液晶元件704由液晶面板3的液晶层构成。
从扫描线GL向开关元件701的门极端子供给显示扫描信号SA、按压扫描信号SB。从显示信号线DL向开关元件701的源极端子供给显示信号Sd。通过显示扫描信号SA选择的开关元件701变为接通状态。在该开关元件701,向像素电极702施加显示信号Sd产生的电压。显示信号Sd的电压是用于与灰阶值相应地控制液晶元件704的透光率的电压。
[画面按压位置]
图8对画面101的按压点的位置进行表示。通过HX表示画面101的X方向的宽度,通过HY表示Y方向的宽度。宽度HY比宽度HX大。通过Xc表示画面101的X方向的中间位置,通过Yc表示Y方向的中间位置。作为按压点的例子表示点P1~P9。点P1表示画面101的X方向以及Y方向的中央的点,位置坐标为(Xc,Yc)。点P2表示画面101的上边附近的中间点,位置坐标为(Xc,Ya)。点P3表示画面101的右上角附近的点,位置坐标为(Xb,Ya)。点P4表示画面101的右边附近的中间点,位置坐标为(Xb,Yc)。同样,表示右下角附近的点P5(Xb,Yb)、作为下边附近的中间点的点P6(Xc,Yb)、左下角附近的点P7(Xa,Yb)、作为左边附近的中间点的点P8(Xa,Yc)、左上角附近的点P9(Xa,Ya)。
[截面(2)]
图9表示显示装置的模块的XZ平面上的截面。在图9中,特别,表示液晶面板3的截面构成、与检测有关的电容等。在图9中,尤其表示没有施加按压力的基准状态。液晶面板3的面板部30大致在Z方向上从下向上按顺序具有阵列基板21、电极层22、液晶层23、滤色片基板24。在阵列基板21上,在由玻璃、树脂构成的基板上,形成有门极线GL、显示信号线DL、前述的开关元件701等。在电极层22上,形成有驱动电极VC、像素电极等。另外,像素电极等为公知要素,所以将图示省略。在液晶层23,在取向膜之间密封有液晶分子。在滤色片基板24上,在由玻璃、树脂等构成的基板,形成有滤色片、遮光膜等。另外,在本构成中,在滤色片基板24上的Z方向上在接近偏光板31一侧,形成有触摸电极RT。
由于需要使显示用的光透过,所以驱动电极VC、触摸电极RT由透光性导电构件构成。这些电极能够通过例如氧化铟锡(ITO:Indium Tin Oxide)和/或氧化铟锌(IZO:IndiumZinc Oxide)等构成。驱动电极VC的尺寸例如X方向的宽度比扫描线GL和/或像素等大。最好按压检测位置的分辨率比画面101的像素的分辨率大。
将液晶面板3的偏光板32的下表面设为面s2。将导光部50(特别是棱镜片51)的上表面设为面s3。面s2与面s3之间成为空气层4。在图9中,将背光装置5的棱镜片51、扩散片52、导光板53以及反射片54集中表示为导光部50。将导光部50(特别是反射片54)的下表面设为面s4。将基电极BE的上表面设为面s5。在面s4与面s5之间设有缓冲层7。
在图9中,将基电极BE与驱动电极VC之间的电容设为电容C1而表示。将基电极BE与扫描线GL之间的电容设为电容C2而表示。将触摸电极RT与驱动电极VC之间的电容设为电容Ct而表示。电容C1是与按压力的检测有关的电容。电容C2是与按压位置的检测有关的电容。电容Ct是与触摸检测有关的电容。表示各电容的静电电容变化的电信号通过前述的电路检测。
通过点P0表示画面101的按压点的例子,位置坐标为(X0,Y0)。在本例中,按压点的位置X0是接近画面101的X方向的中间的位置Xc的位置。在按压时,在将点P0设为中心而施加按压力的区域,在各位置,电容C1以及电容C2的静电电容值分别变化。伴随于此,来自各自的驱动电极VC的信号Sf的电流量、来自各自的扫描线GL的信号Sp的电流量变化。前述的驱动电极电路114的检测电路520将与电容C1的静电电容变化量相对应的电流设为电压值进行检测,设为检测信号。扫描线电路111内的检测电路510将与电容C2的静电电容变化量相对应的电流设为电压值进行检测,设为检测信号。IC芯片105的控制电路111从这些检测信号,通过规定的运算,得到与作为按压点的点P0相对应的按压位置坐标(X0,Y0)和该按压点处的按压力或负荷。按压力是每单位面积的力。
在图9中,在画面101的X方向的宽度HX的区域,缓冲层7大致表示区域A1、区域A2。在缓冲层7,弹性率与X方向以及Y方向的位置相应而不同,具有弹性率随着从图8的中央的点P1朝向边框部102的周边而连续地变化的特性。在图9等中,为了容易理解,将弹性率不同的二种区域大致设为区域A1、A2而表示。区域A1设为作为第一区域的中央区域,是弹性率相对较高的区域。区域A2设为作为第二区域的周边区域,是弹性率相对较低的区域。对弹性率的设计的详细后述。
弹性率是表示变形难度的物理性质值,是弹性变形中的应力与应变之间的比例常数的总称,也被称为弹性系数等。相对于与画面101相对的按压力,在难以挠曲的情况下和/或Z方向的变位较小的情况下,对应于弹性率较高;在容易挠曲的情况下和/或Z方向的变位较大的情况下,对应于弹性率较低。
[截面(3)]
图10同样表示显示装置的模块的YZ平面上的截面。在图10的构成中,特别具有在Y方向上从画面101的下边向外延伸的阵列基板21,在阵列基板21上安装有IC芯片105。例如,驱动电极VC通过连接线与IC芯片105物理以及电连接。IC芯片105也可以被安装于柔性印刷基板103。电路和/或基板等的安装构成没有特别限定。在边框部102,在导光部50与金属板8之间,在缓冲层7的端部,配置有隔片7b。
[弹性变形]
对按压引起的模块的弹性变形进行说明。首先,前述的图9、图10表示没有施加按压力的基准状态。将该基准状态下的电容C1的电容值设为c1,将电容C2的电容值设为c2。在画面101的所有区域,基电极BE与各驱动电极VC之间的Z方向的距离d0是一定的。作为图9的基准状态下的Z方向的位置,将面s1、面s2、面s3、面s4、面s5的位置设为Z1~Z5。将驱动电极VC的位置设为Z6。基电极BE的位置通过与面s5相同位置Z5表示。
图11以及图12通过XZ平面上的截面示意地表示从图9那样的基准状态施加按压力而通过弹性变形产生挠曲的状态。在图11中表示第一变形状态,在图12中表示第二变形状态。在图11以及图12中,为了使说明容易,简化表示与按压检测有关的模块构造。在Z方向上从上向下按顺序表示覆盖玻璃1、滤色片基板24、驱动电极VC的电极层、阵列基板21、空气层4、背光装置5的导光部50、缓冲层7以及金属板8的基电极BE。
在图11中,表示在画面101中的覆盖玻璃1的面s1中、作为按压点的点P0的例子为点PA的情况。点PA设为接近画面101的X方向的中间的位置Xc的点,位置坐标设为(XA,YA)。点PA包含于区域A1内。手指产生的按压负荷施加于点PA。在第一变形状态下,将点PA上的按压力设为FA,将负荷设为NA。通过点PA的按压力FA,覆盖玻璃1、液晶面板3等弹性变形,在Z方向上产生挠曲。尤其,在点PA以及位置Xc的附近,向Z方向下方的变位量ΔZ相对较大,在从中央离开的位置,变位量ΔZ相对较小。位于按压点的正下的驱动电极VC在Z方向上最接近基电极BE,电极间的距离变小,对应的电容值变大。
作为从画面101的中央离开的位置的一例,表示点PB、点PE。将点PB的位置坐标设为(XB,YB)。点PB包含于区域A2内。点PE设为与边框部102相邻的点(与最外侧的驱动电极VC相对应的点)。按压点如点PB、点PE那样,从中央的位置Xc离开,随着变为接近边框部102的周边的位置(例如图8的点P2~P9的任意一个),特性不同。
如前所述,模块的端部在边框部102通过固定部6固定,所以几乎不变位。将点PA上的驱动电极VC的变位量为ΔZA,将点PB上的驱动电极VC的变位量设为ΔZB。作为液晶面板3的下表面的面s2从原来的位置Z2最大向位置Z21变位。与点PA的正下相对应的驱动电极VC从原来的位置Z6向位置Z6A变位。变位量ΔZA通过差(Z6A-Z6)表示。与点PB的正下相对应的驱动电极VC从原来的位置Z6向位置Z6B变位。变位量ΔZB通过差(Z6B-Z6)表示。ΔZA>ΔZB。将点PA上的驱动电极VC与基电极BE的距离设为dA,将点PB上的驱动电极VC与基电极BE的距离设为dB。dA<dB。
在第一变形状态中,弹性变形停留于液晶面板3以及空气层4,背光装置5以及缓冲层7几乎不弹性变形。作为液晶面板3的下表面的面s2不与作为背光装置5的上表面的面s3接触(Z21>Z3)。
与上述变位量以及距离相对应,与画面101内的位置相应,各电容的电容值不同。在第一变形状态下,如果将从基准状态向第一变形状态的电容变化量设为ΔCA,与点PA有关的电容C1的电容值通过(c1+ΔCA)表示。同样,例如与点PB有关的电容C1的电容值通过(c1+ΔCB)表示。与各自的电容值相对应的电压值,如果将基准状态下的电压值设为V1、将电压变化量设为ΔVA、ΔVB,通过(V1+ΔVA)、(V1+ΔVB)表示。中央附近的点PA的变位量ΔZ比从中央离开的点PB大、电极间距离短,所以电容C1的电容值以及其变化量相对地变大(ΔCA>ΔCB)。与此相对应,点PA的电压值以及其变化量比点PB相对变大(ΔVA>ΔVB)。
图12表示弹性变形从图11的第一变形状态进而进行的第二变形状态。将作为按压点的点PA上的按压力设为FA2,将负荷设为NA2。在第二变形状态下,作为液晶面板3的下表面的面s2与作为背光装置5的上表面的面s3接触,也包含导光部50以及缓冲层7而弹性变形。通过该弹性变形,在导光部50以及缓冲层7也产生挠曲,在Z方向上变位。在点PA,液晶面板3的面s2从原来的位置Z2向位置Z22变位。导光部50的面s3从原来的位置Z3向下面的位置Z22变位。缓冲层7的面s4从原来的位置Z4向下面的位置Z42变位。
在第二变形状态下,与缓冲层7的弹性率的分布的特性相应,比空气层4靠上的液晶面板3等部位的弹性变形受到影响,该弹性变形的程度、变位量ΔZ比没有缓冲层7的方式的情况下得到缓和。在区域A1,缓冲层7的弹性率较高,所以难以相对变形,液晶面板3等的变形相对较大地得到缓和。在区域A2,缓冲层7的弹性率较低,所以容易相对变形,液晶面板3等的变形相对较小地得到缓和。通过缓冲层7,模块的弹性变形的特性在画面101内接近均匀。
同样表示点PA上的驱动电极VC的位置Z6A2、变位量ΔZA2、距离dA2。ΔZA2>ΔZA、dA2<dA。同样表示点PB上的驱动电极VC的位置Z6B2、变位量ΔZB2、距离dB2。ΔZB2>ΔZB、dB2<dB。关于电容C1,如果将从基准状态变化的变化量设为ΔCA2、ΔCB2,点PA上的电容值通过(c1+ΔCA2)表示,点PB上的电容值通过(c1+ΔCB2)表示。与电容值相对应的电压值通过(V1+ΔVA2)、(V1+ΔVB2)表示。
在按压检测时,基电极BE被设为一定的电位,在驱动电极VC以及扫描线GL有前述的信号产生的电流流动。在该状态下,对于施加有按压力的部分,由于存在弹性变形引起的Z方向的变位,所以电容C1、电容C2的值变化。尤其,越是接近画面101的中央的位置,该变位量ΔZ越大,电极间距离越小,电容变化量ΔC越大。伴随着电容C1、电容C2的值的变化,来自各电极的输出信号(信号Sf、信号Sp)中的电流值变化。该电流值在前述的电路中作为电压值而检测。例如,驱动电极电路114的检测电路520基于来自驱动电极VC的信号Sf,将上述电容变化量ΔC设为电压变化量ΔV而检测。例如,与点PA有关的电容变化量ΔCA2能够设为电压变化量ΔVA2而检测。同样,能够检测与画面101的各位置的电容C1相对应的电压变化量ΔV。控制电路110能够使用这些电压变化量ΔV,通过基于模块的特性的规定的运算,计算按压位置处的按压力(F:Force)。控制电路110能够使用来自各扫描线GL的信号Sp中的与电容C2有关的电压变化量,通过规定的运算,计算按压位置的点P0的位置坐标(X0,Y0)。
另外,在从第一变形状态、第二变形状态,手指等物体从画面101的面s1离开从而按压的负荷消失的情况下,模块通过自我弹性复原力,向图9那样的基准状态复原。
如图11的第一变形状态、图12的第二变形状态那样,在画面101被按压时,即使是同一负荷以及按压力,变位量ΔZ也与画面101内的按压位置的不同相应而不同。因此,与按压位置相应,电容变化量ΔC以及与其相对应的电压变化量ΔV不同。即,与画面101的按压位置相应,按压检测的特性(换而言之敏感度)不同。概略说,该特性为下述的分布:随着从画面中央变为周边,Z方向的变位量变小,电容变化量ΔC变小。由此,在显示装置的IC的控制电路110中,通过相对于检测信号的值进行与上述特性相应的规定的校正运算,高精度地检测按压力。
[按压力的计算]
如果对与按压力的检测以及计算有关的原理进行补充,如下。在图11中,将在手指触摸画面101的例如点PA且该点PA处的按压的负荷为0时的状态设为初始状态。在初始状态下,将从驱动电极VC输出的信号Sf中的电容值设为c0。从初始状态向在点PA进行按压的按压状态变化。在按压状态下,将按压力设为F,将负荷设为N。在按压状态下,将信号Sf中的电容值设为cf。在初始状态下,在电容值c0中,包含各种电容值。在按压状态下,在电容值cf中,包含各种电容值。将模块整体具有的电容Cm的电容值设为cm。将初始状态下的电容C1的电容值设为c1。将与触摸状态相应的电容Ct的电容值设为ct。将按压状态下的电容C1的电容值设为c2。将从初始状态向按压状态的变化中的、与电容C1有关的电容变化量设为ΔCf。按压力F等能够从初始状态的电容值c0与按压状态的电容值cf的差计算。下述的关系式成立。
c0=cm+c1+ct
cf=cm+c2+ct=cm+(c1+ΔCf)+ct
F∝(cf-c0)=ΔCf
即,按压力F等基本能够设为与电容变化量ΔCf成比例的力而计算。控制电路110能够基于上述关系式而计算按压力F以及与其相对应的负荷N。与按压力F有关的比例并不限定于线形,能够通过后述的与模块的特性相应的规定的特性曲线得到。
[缓冲层(1)]
接下来,对包含缓冲层7的弹性率的分布的设计的模块构造进行说明。关于缓冲层7的弹性率的分布的设计,能够为各种方式,下面,包含变形例,表示几个构造例。
图13对于实施方式1中的缓冲层7的构成,在与画面101的区域相对应的XY平面上,表示弹性率的分布的特性的概略。在图13的右侧,同时表示与导光部50、缓冲层7以及基电极BE相关的、YZ平面上的截面。在实施方式1中,作为构成缓冲层7的特性的方式如下。即,是以弹性率在画面101的区域随着从中央变为周边而连续地变化的方式使构成缓冲层7的材料的特性变化的方式。
在图13的构成中,在缓冲层7的所有区域,作为Z方向上的弹性率不同的多个区域,表示区域A11~A14。画面101的中央的点P1的弹性率最高。在包含点P1的区域A11,弹性率相对较高。即,区域A11较硬,难以弹性变形。随着从中央变为接近边框部102的周边,弹性率连续地降低。在周边的区域A14,弹性率相对较低。即,区域A14柔软,容易弹性变形。在图13的构成中,设计为画面101内的弹性率的分布的区域大致为矩形。材料的的Z方向的厚度在画面101内一定。
图14表示与图13的缓冲层7的构成有关的第一变形例。在图14的构成中,作为相对于图13的构成不同的点,设计为画面101内的弹性率的分布的区域{A101~A104}大致为椭圆形。通过该构成也可得到同样的效果。
[缓冲层(2)]
图15表示与缓冲层7有关的第二变形例的构成。在第二变形例中,作为构成缓冲层7的特性的方式,为通过画面101的区域中的材料密度的变化构成弹性率的变化的方式。弹性率的变化可以是连续的,也可以为2等级以上的多个等级。在第二变形例中,作为材料密度的变化,特别作为形成于缓冲层7的面的孔或气泡的密度的变化而构成。缓冲层7的构成材料在画面101内是一定的。通过圆表示的孔150,如右侧的截面图所示,为被形成于作为缓冲层7的上表面的面s4的半球状的孔,设为不贯通到缓冲层7的下表面的区域。另外,孔150的构成并不限定于此,也可以设为贯通到下表面的孔、槽。
作为弹性率不同的区域,表示表示区域A201、A202。将孔150形成为,随着从中央的点P1朝向周边、材料密度降低。即,随着从中央的点P1朝向周边,孔150的配置密度升高。在区域A201,孔150的数相对较少,材料密度较高,弹性率较高。在区域A202,孔150的数相对较多,材料密度较低,弹性率较低。
孔150在包含缓冲层7的模块的制造过程中,能够通过在材料中混入气泡的方式、在材料的平坦的上表面挖孔150的方式、将突起物按压到材料的平坦的上表面上而形成孔150的方式等各种方式形成。
图16作为与第二变形例有关的其他的方式表示第三变形例中的缓冲层7的构成。第三变形例的方式相同是形成孔150而使材料密度变化的方式。作为弹性率不同的区域,表示区域A301、A302、A303。将孔150形成为,材料密度随着从中央的点P1朝向周边而降低。在中央附近的区域A301,没有形成孔。在区域A301的外侧的区域A302,形成有第一径以及体积的孔150A。进而,在区域A302的外侧的周边的区域A303,形成有更大的第二径以及体积的孔150B。由此,在区域A301,材料密度较高,弹性率较高。在区域A303,材料密度较低,弹性率较低。在区域A302,变为区域A301与区域A303的中间的特性。
图17表示与缓冲层7有关的第四变形例的构成。第四变形例的方式是相同使材料密度变化的方式,但是是形成同心的椭圆环形状的多个槽的方式。作为弹性率不同的区域,表示区域A401~A407。将槽171~176形成为,材料密度随着从中央的点P1朝向周边而降低。槽的配置间隔随着朝向画面101的中央变为周边而变窄。由此,越是画面101的中央附近的区域,材料密度越高,弹性率越高;越是周边附近的区域,材料密度越低,弹性率越低。作为与第四变形例有关的其他的方式,也可以将槽的形状大致设为矩形,也可以设为槽的宽度随着从画面101的中央变为周边而变大的方式等。
[缓冲层(3)]
图18表示与缓冲层7有关的第五变形例。在第五变形例中,作为构成缓冲层7的特性的方式,为通过在画面101的区域配置多种构件而使弹性率变化的方式。作为缓冲层7的构成材料,使用弹性率不同的多种材料构成的多个构件。在画面101内,在使弹性率不同的每个区域,配置有弹性率不同的构件。各构件的Z方向的厚度在画面101内相同,弹性率不同。
缓冲层7由构件71~73构成。构件71具有最高的第一弹性率,被配置于中央的矩形的区域A501。构件72具有第二弹性率,被配置于中间的框状的区域A502。构件73具有最低的第三的弹性率,被配置于周边的框状的区域A503。
图19作为与第五变形例有关的其他的方式表示第六变形例的构成。第六变形例同样由多种构件71a~76a构成,作为不同点,构件71a~76a的形状不大致为矩形,大致为椭圆形状。与构件71a相对应的区域A601是弹性率最高的区域。与构件76a相对应的区域A606是弹性率最低的区域。
[缓冲层(4)]
图20的(A)表示与缓冲层7有关的第七变形例。在第七变形例中,作为构成特性的方式,为通过使缓冲层7的Z方向的厚度变化而使弹性率变化的方式。缓冲层7的构成材料是一定的。在画面101的区域,作为弹性率不同的区域,具有区域A701~A703。同时表示缓冲层7等的XZ平面上的截面。随着从画面101的中央变为周边,缓冲层7的厚度变小。缓冲层7的厚度在中央附近的区域A701为a1,在区域A702为a2,在周边的区域A703为a3。a1>a2>a3。该缓冲层7也可以在每个区域由分离的构件构成。区域A701的厚度a1较大,所以弹性率较高,区域A703的厚度a3较小,所以弹性率较低。
图20的(B)表示从(A)的状态通过弹性变形将缓冲层7压缩的状态的概念。在区域A701,压缩率相对较高,在区域A703,压缩率相对较低。
图20的(C)作为与第七变形例有关的其他的方式表示第八变形例的构成。在第八变形例中,具有缓冲层7的厚度在画面101内连续地变化的形状。该缓冲层7的上表面不是楼梯形状,而形成曲面形状。
[效果等]
如上所述,根据实施方式1的显示装置,能够通过容易的运算在画面101内尽可能均匀地实现更高的按压检测精度。另外,根据实施方式1,能够确保规定的按压检测精度,同时使模块更薄。
作为实施方式1的变形例也能够如下。作为变形例,使导光部50具有某种程度以上较大的弹性率。在该方式中,考虑导光部50的弹性率,通过导光部50与缓冲层7的组合将缓冲层7的弹性率的特性设计为与实施方式1同样的特性。
[特性曲线(1)]
下面,对实施方式1的效果等进行更详细说明。图21表示与显示装置的模块构造相应的按压检测的特性的例子。显示是表示与按压力相对应的负荷和按压传感器的电容变化量ΔC的关系的特性曲线。该特性曲线根据弹性变形的与模块构造相应的特性而确定。图21的特性曲线表示按压点为画面101内的中央位置的情况下的特性。随着按压的负荷变大,电容变化量ΔC变大。电容变化量ΔC的增加的方法并不限定于线形,例如如这样形成为非线形。在负荷较小时,增加的倾斜变大,在负荷较大时,增加的倾斜变小。图21的特性表示弹性变形停留于空气层4的情况下的特性,没有作为特性较大地变化的点的拐点。在按压点为画面101的周边的情况下,挠曲难以产生,变位量ΔZ变小,特性曲线变为倾斜更小的形状。IC能够通过反映这样的特性的运算,从表示电容变化量ΔC的检测值计算按压力等。
[特性曲线(2)]
图22关于实施方式1的模块,表示特性曲线,所述特性曲线表示画面101内的某一位置、例如中央的点P1处的负荷与按压力的关系。表示负荷与电容变化量的关系的特性曲线也基本为同样的形状。在实施方式1的模块中,为空气层4存在于液晶面板3与背光装置5之间的构造。因此,特性曲线如图22所示,具有拐点Q1,此时的负荷为L0。拐点Q1之前的范围221相当于弹性变形停留于空气层4的图11的第一变形状态的范围。拐点Q1以后的范围222相当于弹性变形从空气层4波及到背光装置5等的图12的第二变形状态的范围。在图22中,作为比较例,表示没有反映缓冲层7进行的缓和以及调整的状态下的特性。在范围221中,关系通过直线223表示。在范围222中,关系通过直线224表示。在范围222中,也施加背光装置5的弹性变形,所以特性曲线的倾斜变化。在直线223中,倾斜g01相对较大,在直线224,倾斜g02相对较小。另外,按压力与电容变化量基于图21那样的特性,所以特性曲线的详细的形状能够转换为虚线所示那样的曲线。
[特性曲线(3)]
图23进而表示与画面101内的按压位置的不同相应的特性曲线。在图23中,作为比较例,表示没有缓冲层7的方式的情况下的特性曲线。在图23中,作为与画面101的按压位置的不同相应的特性曲线,表示曲线231、232、233。例如,曲线231表示与中央的点P1的检测信号有关的特性,曲线232表示与作为接近边框部102的周边的点的左右边的附近的点P4等的检测信号有关的特性,曲线233表示与上下边周边的点P2等的检测信号有关的特性。各位置的曲线具有不同的拐点Q1~Q3。曲线231在负荷为L1时具有拐点Q1,曲线232在负荷为L2时具有拐点Q2,曲线233在负荷为L3时具有拐点Q3。各曲线的倾斜等的形状不同。在拐点以前的第一范围,曲线231的倾斜设为g11,曲线232的倾斜设为g21,曲线233的倾斜设为g31,在拐点以后的第二范围,曲线231的倾斜设为g12,曲线232的倾斜设为g22,曲线233的倾斜设为g32。在第一范围,在负荷为例如La时,曲线231的按压力(对应的电容变化量)最大,曲线233的按压力最小。在第二范围中,在负荷为例如Lb时,曲线231的按压力最大,曲线233的按压力最小。
这样,在特性曲线与画面101内的按压位置相应而不同的情况下,在通过IC基于来自多个驱动电极VC的检测信号而计算按压力时,需要与画面101内的位置相应而不同的计算,运算不容易。另外,在为了简化IC的运算而设为不依赖画面101内的位置地适用简化了的相同特性曲线而计算的方式的情况下,按压力的检测精度不好。
图24相对于图23,表示具有缓冲层7的实施方式1的情况下的、与画面101内的按压位置的不同相应的特性曲线。表示缓冲层7进行的调整后的曲线。同样,表示点P1的位置的曲线241、点P4等的位置的曲线242、点P2等的位置的曲线243。虚线表示调整前。第一范围为与图23同样的曲线。在第二范围,通过缓冲层7产生的弹性变形的缓冲的作用,以各曲线的倾斜等的形状比图23的形状更接近均匀的方式对齐。在第二范围,曲线241的倾斜为g13,曲线242的倾斜为g23,曲线243的倾斜为g33。例如,g13>g12、g23>g22、g33>g32(g33≒g32)。
在该调整后的特性曲线,按压位置的不同的影响得到缓和,接近均匀的特性。由此,在基于来自多个驱动电极VC的信号Sf而通过IC计算按压力时,能够适用基于同样的特性曲线的计算,运算变得容易。不需要复杂的校正运算,有助于计算的高速化等。通过容易的运算,能够高精度地计算按压力。另外,在该调整后的曲线241等,倾斜变得更大,值的区域被扩大。由此,能够通过IC更精细地计算按压力。与此同时,如后所述,能够缩短为了按压检测而应该确保的Z方向的长度,能够减薄或者去掉例如空气层4,能够有助于模块的薄型化。如上所述,在实施方式1中,不需要使IC的运算的内容复杂,通过模块的物理构造将按压检测的特性调整为合适的特性。
[特性曲线(4)]
图25相对于图24,进而表示作为IC的运算进行规定的校正运算的情况下的特性曲线的例子。作为基于图24的特性曲线(虚线)进行校正运算后的特性曲线,表示曲线251、252、253。作为校正运算,实施使倾斜更大的校正和/或、将曲线转换为直线的校正等。在校正后,在第二范围,曲线251的倾斜为g14、曲线252的倾斜为g24、曲线253的倾斜为g34。校正前的各曲线的形状对齐,所以校正运算容易。这样一来,能够更容易地以高精度检测按压力。
另外,在包含通过IC进行的校正运算的运算时,并不限定于一直进行基于物理学上的关系式的计算的方式,也可以设为使用查询表等而将计算简化、高速化的方式。在该情况下,优选预先通过实验等与各输入值相应进行计算而获取输出值,将该输入值与输出值的关系存储于校正运算表等。在实际使用时,优选从输入值参照该表获取对应的输出值。
[特性曲线(5)]
图26表示去掉空气层4的方式(后述的实施方式3)的情况下的特性曲线。在该特性曲线中,仅为第二范围,没有拐点。曲线261表示例如按压位置为画面101的中央的点P1的情况下的特性曲线。曲线262表示例如按压位置为画面101的周边的点的情况下的特性曲线。曲线263表示基于曲线261和/或曲线262实施规定的校正运算后的曲线。如曲线263那样,能够不依赖于位置地对齐为大致相同特性曲线,所以按压力的计算容易。
[特性曲线(6)]
图27作为比较例表示没有缓冲层7的方式的情况下的、表示画面101的X方向位置(驱动电极VC)与按压力的关系的特性。按压力表示与变位量ΔZ以及电容变化量ΔC相应而计算的按压力,其中所述变位量ΔZ与X方向位置相应。多条曲线表示与Y方向位置(来自扫描线GL的信号Sp)相应的特性。最大值较大的曲线是与按压点的Y方向位置相对应的曲线。在该特性中,在按压位置为画面101的中央的情况下容易检测,随着变为周边而难以检测。特别,区域270表示接近边框部102的区域。如前述所述,在边框部102为位置被固定的构造,所以在区域270,相对于按压,变化量ΔZ以及电容变化量ΔC较小,基本上按压力难以检测。
图28表示具有实施方式1的缓冲层7的情况下的、表示画面101的X方向位置(驱动电极VC)与按压力的关系的特性。多条曲线表示与Y方向位置(来自扫描线GL的信号Sp)相应的特性。在该特性中,通过缓冲层7调整特性,多条曲线的按压力的值都在画面101的X方向的中央与周边比较接近。即,各曲线的形状在除了接近边框部102的区域270的范围内,基本上变得平坦。另外,作为变形例,也能够是将画面101的能够按压检测的范围规定为除了区域270的范围的方式。
[按压检测信号]
图29作为补充,作为与图11的第一变形状态相对应的、按压状态下的检测信号,表示用于按压力检测的信号Sf的电压值。通过驱动电极VC的标识符表示X方向位置,通过具有16个驱动电极VC的例子表示。表示画面101的X方向的中央附近的位置(例如驱动电极VC8)为按压点的情况。电压值V01表示与按压点的驱动电极VC8的电容C1的变化量相对应的电压值。电压值V02表示与相同按压点的情况下的周边较近的位置例如驱动电极VC15的电容C1的变化量相对应的电压值。在本例中,来自各驱动电极VC的信号Sf中,来自驱动电极VC8的信号Sf为最大值。因此,可知按压点的X方向位置为驱动电极VC8。另外,同时,基于来自各扫描线GL的信号Sp的电压值的大小,按压点的Y方向位置可知。由此,按压点P0的位置坐标(X0,Y0)能够计算。
[弹性变形的Z方向长度]
图30表示与为了按压检测的弹性变形而应该确保的Z方向长度有关的说明图。图30表示与对象负荷和在模块的弹性变形中所需要的Z方向长度的关系有关的模拟结果。在预计安装的模块,将覆盖玻璃1的厚度设为规定的厚度,将画面101的尺寸设为规定的尺寸。将允许向画面101按压而能够检测的对象负荷设为例如负荷N1。多条曲线是与覆盖玻璃1的厚度的不同相应的曲线。与对象负荷相应,确定在弹性变形中所需要的Z方向长度。
曲线301为将覆盖玻璃1的厚度设为第一厚度m1的情况。在该曲线301,在对象负荷为N1的情况下,作为所需要的Z方向长度,变为长度LN1。该长度LN1能够通过例如以往的模块的空气层4的厚度覆盖。另外,在弹性变形的变位量较大的情况下,电容C1的电容变化量变大,噪音抵抗力也较高,在按压检测精度的观点方便。因此,驱动电极VC与基电极BE被配置于离开比较远的位置。
在要实现模块的薄型化的情况下,将例如覆盖玻璃1的厚度设为比以往薄的厚度。曲线302有时将覆盖玻璃1的厚度设为第二厚度m2(m2<m1)。在该情况下,在想要将能够检测的按压力的范围确保为与以往相同的情况下,需要液晶面板3、空气层4等部位处的弹性变形的变位量比覆盖玻璃1变薄的量多。在该曲线302上,在对象负荷为N1的情况下,所需要的Z方向长度变为长度LN2(LN2>LN1)。弹性变形所需要的Z方向长度越增大,模块的薄型化越难以实现。例如,为了确保长度LN2,空气层4的Z方向长度增大。因此,为了模块的薄型化,需要进一步的方法和/或工夫。
在弹性变形所需要的Z方向长度不能通过空气层4覆盖的情况下,如实施方式1那样,弹性变形波及到背光装置5。因此,在实施方式1中,不仅使用空气层4,还使用背光装置5的缓冲层7,对弹性变形进行缓冲。如前述的图24那样,通过缓冲层7的影响,特性曲线的倾斜被调整为较大地对齐。在实施方式1中,设置缓冲层7,所以空气层4的厚度能够比以往薄或者去掉空气层。由此,在模块的整体,能够缩小按压检测所需要的Z方向长度,能够实现薄型化。
(实施方式2)
图31作为实施方式2的显示装置的构成表示XZ平面上的截面。下面,在实施方式2等中,对相对于实施方式1不同的构成点进行说明。实施方式2的显示装置在作为背光装置5的壳体的外壳8B之外,设有基电极BE。在外壳8B的内侧的面s6上,形成有基电极BE。在基电极BE上具有缓冲层7。外壳8B具有规定的刚性。在该构成中,基电极BE被形成于具有刚性的外壳8B的面而被支撑,所以不需要具有规定的刚性。基电极BE能够由例如导电效率较高但低成本的铝等金属构成。基电极BE也可以通过例如相对于外壳8B粘贴导电性薄膜等而形成。可以在基电极BE与外壳8B之间存在粘接层等,也可以在基电极BE上存在绝缘膜等。
根据实施方式2,可得到与实施方式1同样效果。作为实施方式2的变形例,也可以在外壳8B的外表面上形成有基电极BE。另外,基电极BE的形状并不限定于覆盖画面101的XY平面上的整面层,例如也可以通过由多个电极构成的规定的图案(例如条状和/或矩阵状)等构成。
(实施方式3)
图32作为实施方式3的显示装置的模块的构成,表示XZ平面的截面。实施方式3的显示装置的模块作为不同的构成点,为将液晶面板3与背光装置5之间的空气层4去掉的构成。前述的面s2与面s3为从最开始就接触的状态。在该方式中,在按压时,覆盖玻璃1、液晶面板3、导光部50等部位一体地弹性变形。通过缓冲层7直接承受该弹性变形而缓冲,调整特性。特性变为没有拐点的曲线。
根据实施方式3,可得到与实施方式1同样效果。没有空气层4,所以IC的运算变得更容易,能够有助于模块的薄型化。另外,也能够是代替空气层4而存在弹性率充分低、厚度较薄的弹性体层的方式。
(实施方式4)
图33作为实施方式4的显示装置的模块的构成,表示XZ平面的截面。在实施方式4中,在液晶面板3与背光装置5的导光部50之间设有缓冲层7。导光部50之下为金属板50。但是,在该构成中,缓冲层7为了使背光透过而由具有透光性的构件构成。
根据实施方式4,可得到与实施方式1同样效果。另外,进而也可以设为在液晶面板3与缓冲层7之间设置了空气层4的方式。
(实施方式5)
图34作为实施方式5的显示装置的模块的构成,表示XZ平面的截面。实施方式5的显示装置为不具备液晶面板3而具备有机EL(电致发光)面板9的有机EL显示装置。有机EL面板9能够适用公知技术而构成。有机EL面板9作为显示功能层,包含包含有机化合物的发光元件。在有机EL面板9内,同样形成有驱动电极VC等。有机EL面板9为自发光型显示装置,不使用背光装置5。在有机EL面板9的Z方向下侧,以接触的状态,设有缓冲层7。在缓冲层7之下设有基电极BE。基电极BE被形成于例如构成模块的壳体9B的上表面。基电极也可以与壳体9B设为一体。作为变形例,也可以是在有机EL面板9与缓冲层7之间具有空气层4的方式。根据实施方式5,在有机EL显示装置中,可得到与实施方式1同样效果。
以上,基于实施方式对本发明具体进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种变更。应该了解,在本发明的思想范畴内,本领域技术人员能够想到各种变更例以及修正例,对于这些变更例以及修正例,也属于本发明的范围。例如,本领域技术人员相对于前述的实施方式适当进行了构成要素的追加、删除或者设计变更的方案、或进行了工序的追加、省略或者条件变更的方案,只要具备本发明的宗旨,就包含于本发明的范围。在前述的实施方式中,作为公开例说明了液晶显示装置的情况,但本发明并不限定于此。本发明能够适用于例如有机EL显示装置、其他的自发光型显示装置、电子纸型显示装置、平板型显示装置等。另外,本发明没有特别限定,能够适用于从小型到大型的装置。
符号说明
1…覆盖玻璃,2…粘接层,3…液晶面板,4…空气层,5…背光装置,6…固定部,7…缓冲层,8…金属板,101…画面,102…边框部,VC…驱动电极,BE…基电极。

Claims (8)

1.一种显示装置,其中,包括:
显示面板,在画面上进行显示;
多个板状的驱动电极,在所述显示面板上被配置于与所述画面相对应的区域;
整面状的基电极,在相对于所述显示面板的所述驱动电极向厚度方向的背面侧离开的位置被配置于与所述画面相对应的区域;以及
弹性体层,在所述厚度方向上被配置于所述显示面板与所述基电极之间,
所述弹性体层在与所述画面相对应的区域中的中央区域与其周边区域,所述周边区域的弹性率比所述中央区域的弹性率低。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述弹性体层的特性通过材料特性的变化而构成。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述弹性体层的特性通过材料密度的分布而构成。
4.根据权利要求3所述的显示装置,其中,
所述材料密度的分布通过形成于所述弹性体层的孔、槽或气泡的密度的分布而构成。
5.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述弹性体层的特性通过弹性率不同的多个构件的配置而构成。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述弹性体层的特性通过材料的厚度的分布而构成。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述显示面板为液晶面板,
所述显示装置包括:相对于所述液晶面板在所述厚度方向上被配置于背面侧的背光装置,
所述基电极作为构成所述背光装置的壳体的金属板而构成。
8.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述显示面板为有机电致发光面板,
所述基电极作为壳体的金属板而构成、或被形成于所述壳体,所述壳体构成所述显示装置,
所述弹性体层在所述厚度方向上被配置于所述有机电致发光面板与所述基电极之间。
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