CN113748403A - 触摸面板 - Google Patents

触摸面板 Download PDF

Info

Publication number
CN113748403A
CN113748403A CN202080031910.XA CN202080031910A CN113748403A CN 113748403 A CN113748403 A CN 113748403A CN 202080031910 A CN202080031910 A CN 202080031910A CN 113748403 A CN113748403 A CN 113748403A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
resistance
change
electrodes
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080031910.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113748403B (zh
Inventor
渡津裕次
横山崇
米村祐一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissha Printing Co Ltd
Original Assignee
Nissha Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020096131A external-priority patent/JP6887549B1/ja
Priority claimed from JP2020098638A external-priority patent/JP6877861B2/ja
Application filed by Nissha Printing Co Ltd filed Critical Nissha Printing Co Ltd
Publication of CN113748403A publication Critical patent/CN113748403A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113748403B publication Critical patent/CN113748403B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04112Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

本发明的触摸面板5具备:多个第一电极22,在面板部件10的与视图区域对应的位置相互平行地配置,电容根据被检测物的接近/离开而变化;多个第二电极32,与多个第一电极22交叉,相互平行地配置,电容与第一电极22同样地变化;多个第三电极42,在多个第一电极22彼此之间或者多个第二电极32彼此之间平行地配置,电阻根据姿态变化及温度变化而变化;以及多个第四电极82,以分别沿多个第三电极42延伸的方式配置,电阻与第三电极42同样地变化,第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极42相同,姿态变化引起的电阻变化率为第三电极42的90%以下。由此,能够正确地测定按压力。另外,第三电极42及第四电极82也可以配置在与位于视图区域的外侧的外周区域对应的位置。

Description

触摸面板
技术领域
本发明涉及在用户用手指或触控笔等触摸操作面时,除了能够检测操作面上的按压位置之外,还能够检测按压力的触摸面板(带压敏功能的触摸面板)。
背景技术
作为上述那样的触摸面板,已知有专利文献1中记载的设备。专利文献1的设备具备具有形成为条纹状的电极2c、2d的一对聚酯薄膜基板2a、2b隔着点状的间隔件相对配置的构成的触摸面板2(参照专利文献1的图2)。另外,具有挠性的该触摸面板2以紧贴于平面状的压敏传感器1上的方式重叠配置(参照专利文献1的图1)。
在专利文献1的设备中,当用户用手指等触摸触摸面板2的操作面时,位于该触摸部分的电极2c、2d彼此接触而导通。利用这一点,电极2c、2d的交点位置被检测为操作面上的按压位置。另外,此时,具有挠性的触摸面板2仅在按压位置局部变形而按压压敏传感器1,因此根据来自压敏传感器1的输出值来检测对操作面的按压力。由此,能够同时输入操作面上的位置信息和按压力信息。
但是,在专利文献1的设备中,用于检测操作面上的按压位置的触摸面板2和用于检测对操作面的按压力的压敏传感器1构成为不同的部件,进而它们在厚度方向上串联层叠。因此,存在作为设备整体的厚度较大的问题。
因此,还提出了具有压敏功能并且薄型的触摸面板(专利文献2)。在专利文献2的触摸面板中,具备:能够弹性变形的面板部件10;第一电极22,以在X轴方向上排列的方式配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化;第二电极32,以在Y轴方向上排列的方式配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化;以及第三电极42,配置在第一电极22彼此之间或第二电极32彼此之间,电阻根据姿态变化而变化(参照专利文献2的图3)。
根据专利文献2的构成,用于检测对操作面的按压力的第三电极42配置在用于检测操作面上的按压位置的第一电极22及第二电极32中的任一个之间。即,有效利用在X轴方向上相互相邻的第一电极22彼此之间的区域,或者在Y轴方向上相互相邻的第二电极32彼此之间的区域,第三电极42与第一电极22及第二电极32中的任一个被配置成同一平面状。因此,即使在为了对具备第一电极22及第二电极32的静电电容方式的触摸面板赋予压敏功能而追加第三电极42的情况下,作为设备整体的厚度也不会增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-61592号公报
专利文献2:日本特开平2015-041160号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是,在专利文献2的触摸面板中,在产生了温度变化时,用于检测对操作面的按压力的第三电极42的电阻也会根据该温度变化而变化。因此,即使是不伴随第三电极42的姿态变化的按压,也会检测出按压力,存在不能检测出正确的按压的问题。
温度变化是因手指与操作面接触时的手指的热传递到第三电极42而产生的。
本发明的目的在于,在带压敏功能的触摸面板中,通过解决起因于温度变化的电阻变化的问题,能够正确地测定按压力。
用于解决技术问题的方案
以下,作为用于解决技术问题的方案,对多个方式进行说明。这些方式可以根据需要任意组合。
本发明的一方面所涉及的触摸面板具备面板部件、第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极。
面板部件具有操作面,并且能够弹性变形。
第一电极在面板部件的操作面的相反侧以在第一方向(例如X轴方向)上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置有多个,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化。
第二电极与多个第一电极相对,且以在与第一方向交叉的第二方向(例如Y轴方向)上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化。
第三电极在多个第一电极彼此之间以在第一方向上排列的方式相互平行地配置,或者在多个第二电极彼此之间以在第二方向上排列的方式相互平行地配置,电阻根据姿态变化及温度变化而变化。
第四电极以分别沿多个第三电极延伸的方式配置,电阻根据姿态变化及温度变化而变化。
另外,第四电极的温度变化引起的电阻变化率与第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同。
另外,第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
在本申请中,第一电极及第二电极的“自电容”表示各电极单独的静电电容(selfcapacitance)。另外,“互电容”表示第一电极与第二电极之间的静电电容(mutualcapacitance)。
根据该特征构成,与现有的静电电容方式的触摸面板同样地,能够判定与面板部件的操作面接触或接近的用户的手指等的位置(称为“触摸位置”)。即,基于第一电极及第二电极各自的自电容的变化,或者第一电极与第二电极之间的互电容的变化,能够适当地确定操作面上的X-Y坐标系中的触摸位置。
另外,当用户用手指等触摸面板部件的操作面时,该面板部件弹性变形,随之一个以上的第三电极及第四电极也变形。此时,第三电极及第四电极的电阻根据其变形(姿态变化)而变化,但同时电阻也根据温度变化而变化。
但是,第四电极的温度变化引起的电阻变化率与第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下,因此能够对包括起因于第三电极的温度变化的电阻变化的检测结果进行校正(温度补偿)。即,检测第三电极的电阻变化和以分别沿第三电极延伸的方式配置的第四电极的电阻变化。另外,在按压时,通过得到第三电极的电阻变化率与位于第三电极附近且电阻变化率比第三电极小的第四电极的电阻变化率的差,能够根据该差适当地确定对操作面的按压力的大小。
另外,通过确定被检测出电阻变化的第三电极,也能够确定操作面上的沿X轴方向或Y轴方向的每个按压位置的按压力。
以下,对本发明的优选方式进行说明。
作为一个方式,优选第三电极及第四电极是以下图案。
即,第三电极的图案是直线图案。
另一方面,第四电极的图案是构成第四电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状的图案。第四电极的图案具有相互平行地形成的多个重复部分。另外,多个重复部分的排列方向与第四电极的延伸方向一致。
根据该构成,第四电极在与该第四电极的延伸方向垂直的多个重复部分不产生与姿态变化相应的电阻变化,仅在连接重复部分彼此的折回部分产生与姿态变化相应的电阻变化。因此,即使第三电极与第四电极是相同的材料,按压时检测出的第四电极的电阻变化率也比作为直线图案的第三电极的电阻变化率小。即,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极的电阻变化率与第四电极的电阻变化率的差。
需要说明的是,由于第三电极不像第四电极那样取与延伸方向正交的方向的宽度,因此能够将第二电极、第三电极及第四电极填满而排列。其结果,能够提高按压位置及按压力的检测精度。
作为一个方式,优选使构成第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的宽度在重复部分细,在连接重复部分彼此的折回部分粗。
根据该构成,通过使构成第四电极的电阻线的折回部分的宽度比重复部分的宽度粗,从而相比重复部分和折回部分为相同宽度的情况,按压时检测出的第四电极的电阻变化率更小。因此,由于按压时的第三电极的电阻变化率与第四电极的电阻变化率的差变大,因此进一步更容易进行正确的检测。
另一方面,由于构成第四电极的电阻线的宽度在折回部分粗,因此对于应力集中,折回部分的耐久性提高。
作为一个方式,优选第一电极至第四电极是以下图案。
即,第一电极及第二电极中与第三电极及第四电极形成在同一面上的电极的图案是网格图案。具体而言,网格图案具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子。以第四电极的图案的相邻的一组重复部分为对边的矩形状的区域与网格图案的格子为相同或近似形状,且为相同或近似尺寸。
另外,作为网格图案的电极与第三电极和第四电极接近。
进而,格子及矩形状的区域作为整体有规则地排列。
根据该构成,由于第一电极及第二电极中与第三电极及第四电极形成在同一面上的电极的图案是网格图案,因此触摸面板的视觉确认性优异。
另外,以第四电极的图案的相邻的一组重复部分为对边的矩形状的区域在视觉上与网格图案的格子同化,因此能够抑制电极的图案被视觉确认的现象,即所谓的透视(日语:骨見え)现象。
作为一个方式,优选第一电极至第四电极是以下图案。
即,第三电极的图案是构成第三电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状的图案。第三电极的图案具有相互平行地形成的多个重复部分。另外,多个重复部分的排列方向与所述第三电极的延伸方向一致。
另一方面,第四电极的图案是构成第四电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状的图案。第四电极的图案具有相互平行地形成的多个重复部分。另外,是多个重复部分的排列方向与第四电极的延伸方向一致的图案。需要说明的是,第三电极的图案和第四电极的图案的折回具有同步的周期。
进而,第一电极及第二电极中与第三电极及第四电极形成在同一面的电极的图案是网格图案。具体而言,网格图案具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子。以第三电极及第四电极的图案的相邻的一组重复部分为对边的矩形状的区域与网格图案的格子为相同或近似形状,且为相同或近似尺寸。
另外,作为网格图案的电极与第三电极和第四电极接近。
进而,格子及矩形状的区域作为整体有规则地排列在X轴方向及Y轴方向上。
根据该构成,由于第一电极及第二电极中与第三电极及第四电极形成在同一面上的电极的图案是网格图案,因此触摸面板的视觉确认性优异。
进而,以第三电极及第四电极的图案的相邻的一组重复部分为对边的矩形状的区域在视觉上与网格图案的格子同化,因此能够抑制电极的图案被视觉确认的现象,即所谓的透视现象。
相比所述第三电极是直线图案的方式,本方式在连接第四电极的图案的重复部分彼此的折回部分附近,第四电极和第三电极不构成双重线(当包括网格图案的细线时为三重线)。因此,与网格图案的格子的同化更自然。
作为一个方式,在抑制上述透视现象的构成中,优选分别构成第三电极及第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的线宽具有以下关系。
即,构成第三电极的电阻线的线宽在重复部分粗,在连接重复部分彼此的折回部分细。另一方面,构成第四电极的电阻线的线宽在重复部分细,在连接重复部分彼此的折回部分粗。
根据该构成,由于构成第三电极的电阻线的宽度与第四电极相反,在折回部分较细,因此折回部分的截面积变小。如上所述,在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线在多个重复部分不产生与姿态变化相应的电阻变化,仅在连接重复部分彼此的折回部分产生与姿态变化相应的电阻变化。因此,即使第三电极与第四电极是相同的材料,按压时检测出的折回部分较粗的第四电极的电阻变化率也比折回部分较细的第三电极的电阻变化率小。即,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极的电阻变化率与第四电极的电阻变化率的差。
另外,对于上述段落中记载的第三电极或第四电极中的任一个,也可以替换为构成电极的电阻线的线宽在重复部分和折回部分为相同的宽度。
在像这样将第三电极及第四电极中的任一个替换为相同的宽度的情况下,即使第三电极与第四电极是相同的材料,按压时检测出的第四电极的电阻变化率比第三电极的电阻变化率小也没有变化。即,在该情况下,仅通过图案的不同,也能够产生按压时的第三电极的电阻变化率与第四电极的电阻变化率的差。
作为一个方式,优选分别构成第三电极及第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的折回部分曲线地折回。
根据该构成,能够缓和对第三电极及第四电极施加伸长的力时的应力集中,能够抑制裂纹的产生。
作为一个方式,优选分别构成第三电极及第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的折回部分直线地折回。
根据该构成,相比曲线地折回的构成,与第三电极及第四电极的延伸方向正交的方向的宽度变小,因此能够将第二电极、第三电极及第四电极填满而排列。其结果,能够提高按压位置及按压力的检测精度。
作为一个方式,优选第四电极使用与图案不同于第四电极的第三电极相同的材料构成。
根据该构成,能够同时形成第三电极和第四电极,工序简单。
作为一个方式,优选多个第三电极及多个第四电极分别作为整体在俯视观察时形成为锯齿状。
即,多个第三电极的相互相邻地配置的第三电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接。
另一方面,多个第四电极的相互相邻地配置的第四电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接。
根据该构成,多个第三电极相互连接而作为整体连接为一根,因此通过将其整体作为检测对象,能够容易地确定对操作面的按压力的大小。特别是,在仅一点与操作面接触的单点触摸的情况下,能够容易地确定该一点的按压力的大小。如果是仅在单点触摸时发挥压敏功能即可的规格,则能够大幅简化用于检测第三电极的电阻的电路,能够实现低成本化。
需要说明的是,由于多个第四电极用于基于第四电极的检测结果对第三电极的检测结果进行温度补偿,因此进行与多个第三电极相同的连接。
作为一个方式,优选第三电极及第四电极与第一电极及第二电极中配置在面板部件的相反侧的电极形成在同一面。
根据该构成,第三电极及第四电极配置在更远离第一电极、第二电极及面板部件的整体的中立轴的位置。因此,对操作面施加按压力而使第一电极、第二电极、第三电极、第四电极及面板部件一体地弹性变形时的、第三电极及第四电极的变形(姿态变化)的程度相对地变大。因此,能够提高按压力的检测灵敏度,其结果,能够提高按压力的检测精度。
作为一个方式,优选进一步具备:第一电阻检测部,检测多个第三电极的电阻;第二电阻检测部,检测多个第四电极的电阻;温度补偿部,基于第二电阻检测部的检测结果对第一电阻检测部的检测结果进行校正;按压力确定部,基于温度补偿部对第一电阻检测部的检测结果校正后的值,确定对所述操作面的按压力;存储部,预先存储有规定了对所述操作面的按压力与从非按压状态起的电阻变化量之间的相关关系的关系信息,所述按压力确定部基于所述关系信息和实际的电阻变化量,确定与实际的电阻变化量相应的按压力。
根据该构成,通过第一电阻检测部、第二电阻检测部及温度补偿部与按压力确定部的协作,能够基于预先存储在存储部中的关系信息,简单且适当地确定对操作面的按压力。
作为一个方式,优选按压力确定部将非按压状态下的电阻作为基准值(=0),确定与对操作面进行按压操作时在多个第三电极中带来极大的电阻变化的第三电极的电阻变化量相应的按压力。
根据该构成,通过比较简单的运算处理,能够适当地确定对操作面的按压力。即,能够简单且适当地确定按压力。
作为一个方式,优选按压力确定部根据多个第三电极的X轴方向或Y轴方向的位置与按压操作时实际检测出的电阻的关系,求出X轴方向或Y轴方向的各位置的推定电阻,确定与该推定电阻的峰值相应的按压力。
根据该构成,能够更详细地确定对操作面的按压力。即,能够高精度地确定按压力。
另外,本发明的一方面所涉及的触摸面板也可以构成为,面板部件具有视图区域和位于视图区域的外侧的外周区域,具备下述的多个第一电极、多个第二电极、第三电极以及第四电极。
即,多个第一电极在与视图区域对应的位置以在第一方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化。
多个第二电极在与视图区域对应的位置与多个第一电极相对,且以在与第一方向交叉的第二方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化。
第三电极在与外周区域对应的位置延伸,电阻根据姿态变化及温度变化而变化。
第四电极在与外周区域对应的位置沿第三电极延伸,电阻根据姿态变化及温度变化而变化。
第四电极的温度变化引起的电阻变化率与第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同。
第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
根据该构成,与现有的静电电容方式的触摸面板同样地,能够判定与面板部件的操作面接触或接近的用户的手指等的位置(称为“触摸位置”)。即,基于第一电极及第二电极各自的自电容的变化,或者第一电极与第二电极之间的互电容的变化,能够适当地确定操作面上的X-Y坐标系中的触摸位置。
另外,当用户用手指等触摸面板部件时,该面板部件弹性变形,随之第三电极及第四电极也变形。此时,第三电极及第四电极的电阻根据其变形(姿态变化)而变化,但同时电阻也根据温度变化而变化。
但是,第四电极的温度变化引起的电阻变化率与第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下,因此能够对包括起因于第三电极的温度变化的电阻变化的检测结果进行校正(温度补偿)。其结果,能够适当地确定对操作面的按压力的大小。
以下,在与面板部件的外周区域对应的位置具备第三电极及第四电极的构成(以下称为外周区域类型)中,对进一步优选的方式进行说明。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极与第四电极也可以相互接近地配置。
根据该构成,在第三电极与第四电极之间难以产生温度梯度。因此,能够正确地进行温度补偿。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极与第四电极的图案形状也可以不同。
根据该构成,即使第三电极与第四电极是相同的材料,通过两者的图案形状的不同,按压时检测出的第四电极的电阻变化率也比第三电极的电阻变化率小。
作为外周区域类型的一个方式,第四电极的图案也可以是构成第四电极的电阻线在俯视观察时为锯齿形状。
根据该构成,由于第四电极的形状为锯齿形状,因此容易变更第四电极的电阻变化率。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极的图案也可以是构成第三电极的电阻线在俯视观察时为锯齿形状。
根据该构成,容易变更第三电极的电阻变化率。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极的电阻线也可以交替地具有在延伸方向上延伸的第一部分和在与延伸方向正交的方向上延伸的第二部分。
第四电极的电阻线也可以交替地具有在延伸方向上延伸的第三部分和在与延伸方向正交的方向上延伸的第四部分。
第三部分或第四部分的宽度也可以比第一部分及第二部分中的至少一方的宽度粗。
根据该构成,通过使构成第四电极的电阻线的宽度比构成第三电极的电阻线的宽度粗,从而相对于姿态变化的第四电极的电阻变化率比第三电极的电阻变化率小。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极及第四电极的折回部分也可以曲线地折回。需要说明的是,“折回部分”是指第三部分与第四部分的连接部分。
根据该构成,能够缓和伸长的力作用于第三电极及第四电极时的应力集中,能够抑制裂纹的产生。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极的电阻线也可以具有交替地倾斜延伸而成为三角波形状的第一部分和第二部分。
第四电极的电阻线也可以具有交替地倾斜延伸而成为三角波形状的第三部分和第四部分。
根据该构成,能够测定在相对于第三电极及第四电极的延伸方向倾斜的方向上作用的应变应力。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极和第四电极也可以构成惠斯通电桥的一部分。
第三电极和第四电极也可以在输入电压与接地之间串联连接。
也可以在第三电极与第四电极之间设置输出输出电压的输出部。
作为外周区域类型的一个方式,也可以是第四电极的一部分、第三电极的至少一部分、第四电极的另一部分在与延伸方向正交的方向上按叙述的顺序排列。或者,也可以是第三电极的一部分、第四电极的至少一部分、第三电极的另在与延伸方向正交的方向上按叙述的顺序排列。
根据该构成,例如在局部热源位于与第四电极的一部分或另一部分的一方的延伸方向正交的方向的外侧的情况下,第四电极的一部分中接近局部热源的电极的电阻值变化量较大,远离局部热源的电极的电阻值变化量较小。因此,第三电极的电阻值变化量与第四电极的电阻值变化量为相同程度。其结果,起因于温度的输出信号为零或大致为零。以上的结果,进行了温度补偿的检测信号被输出。
作为外周区域类型的一个方式,第四电极也可以具有第一电阻和与第一电阻串联连接且从第一电阻折回而平行地延伸的第二电阻。
第三电极也可以具有第三电阻和与第三电阻串联连接且从第三电阻折回而平行地延伸的第四电阻。
第一电阻及第二电阻也可以分别配置在与第三电阻及第四电阻的延伸方向正交的方向的两侧。
根据该构成,例如在局部热源位于与第一电阻及第二电阻的一方的延伸方向正交的方向的外侧的情况下,第一电阻及第二电阻中接近局部热源的电阻值变化量较大,远离局部热源的电阻值变化量较小。因此,第三电极的电阻值变化量与第四电极的电阻值变化量为相同程度。其结果,起因于温度的输出信号为零或大致为零。以上的结果,进行了温度补偿的检测信号被输出。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极及第四电极的组也可以有两组。
两组也可以具有在俯视观察时为线对称或点对称的图案形状。
根据该构成,例如在两组为线对称且局部热源位于与第三电阻及第四电阻的一方的延伸方向正交的方向的外侧的情况下,由局部热源产生的信号的强度在两组中是大致相同的大小,而且成为反相位的信号,因此当它们相加时会成为零或大致为零。以上的结果,进行了温度补偿的检测信号被输出。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极及第四电极的组也可以有两组。
两组也可以在绝缘基材的两面配置在点对称的位置。
作为外周区域类型的一个方式,第三电极及第四电极也可以形成在与绝缘基材的形成有第一电极或第二电极的面相同的面。根据该构成,能够通过印刷或蚀刻工艺同时进行图案形成,相比通常的触摸面板,制造工序不会增加。
作为外周区域类型的一个方式,触摸面板也可以在沿层叠方向与第三电极及第四电极分离的位置进一步具备金属板,该金属板设置在与第三电极及第四电极在俯视观察时对应的位置。
根据该构成,对于来自其他构成的热,通过金属板进行热扩散,因此第三电极和第四电极的温度差变小。因此,温度补偿为正确。
并不限于外周区域类型,作为本发明的一个方式,也可以面板部件的形状是长方形,第三电极的延伸方向与面板部件的短边平行。
根据该构成,施加在面板部件的垂直方向上的按压力大多向面板部件的长边的支承端,即短边方向传递。另外,能够有效地施加向与面板部件的短边平行的第三电极和第四电极的延伸方向延伸的应力。
发明的效果
在本发明所涉及的带压敏功能的触摸面板中,通过解决起因于温度变化的电阻变化的问题,能够正确地测定按压力
附图说明
图1是搭载了带压敏功能的触摸面板的电子设备的立体图。
图2是图1的II-II剖面图。
图3是触摸面板的分解立体图。
图4是示出多个电极的连接方式的一个方式的示意图。
图5是示出由第三电极及第四电极构成的一对图案的一个方式的放大图。
图6是示出各第一电极及各第二电极与控制部的连接关系的示意图。
图7是示出各第三电极及各第四电极与控制部的连接关系的示意图。
图8是示出控制部的构成的框图。
图9是示出温度补偿部的校正的一例的图表。
图10是示出伴随着按压操作的触摸面板的变形的示意图。
图11是示出随着按压操作而在各第三电极检测出的电阻的一例的示意图。
图12是示出随着按压操作而在各第三电极检测出的电阻的一例的示意图。
图13是示出电阻的变化量与按压力的关系的关系图。
图14是示出第二电极与第一电极之间的电力线的状态的概念图。
图15是示出按压位置及按压力的检测处理的流程的流程图。
图16是示出由第三电极及第四电极构成的一对图案的其他方式的放大图。
图17是示出多个电极的连接方式的其他方式的示意图。
图18是示出第三电极及第四电极相对于具有网格图案的电极的视觉上的同化的一个方式的局部放大图。
图19是示出第三电极及第四电极相对于具有网格图案的电极的视觉上的同化的其他方式的局部放大图。
图20是示出第三电极及第四电极相对于具有网格图案的电极的视觉上的同化的其他方式的局部放大图。
图21是第九实施方式的带压敏功能的触摸面板的分解立体图。
图22是示出触摸传感器的连接方式的一个方式的示意图。
图23是示出触摸传感器的控制部的构成的示意图。
图24是压力传感器的电路图。
图25是压力传感器的示意俯视图。
图26是说明按压和局部热源引起的输出信号的强度的概念图。
图27是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第一变形例)。
图28是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第二变形例)。
图29是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第三变形例)。
图30是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第四变形例)。
图31是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第五变形例)。
图32是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第六变形例)。
图33是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第七变形例)。
图34是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第八变形例)。
图35是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第九变形例)。
图36是触摸面板的分解立体图(第十变形例)。
图37是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十变形例)。
图38是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十一变形例)。
图39是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十二变形例)。
图40是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十三变形例)。
图41是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十四变形例)。
图42是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十五变形例)。
图43是第十实施方式的压力传感器的电路图。
图44是压力传感器的示意俯视图。
图45是说明按压和局部热源引起的输出信号的强度的概念图。
图46是示出第一检测电路及第二检测电路的检测信号的图表。
图47是示出从加法器输出的检测信号的图表。
图48是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十实施方式的第一变形例)。
图49是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十实施方式的第二变形例)。
图50是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十实施方式的第三变形例)。
图51是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十实施方式的第四变形例)。
图52是压力传感器的电阻线图案的示意俯视图(第十实施方式的第五变形例)。
图53是第十一实施方式的压力传感器的示意剖面图。
图54是第十一实施方式的变形例的压力传感器的示意剖面图。
图55是第十三实施方式的电子设备的剖面图。
具体实施方式
1.第一实施方式
(1)触摸面板的基本构成
参照附图对本发明所涉及的触摸面板的实施方式进行说明。
本实施方式所涉及的触摸面板5设置在便携电话和便携游戏机等电子设备1、用于汽车内装的中心信息显示器(CID:Center Information Display)和仪表组(Cluster:Instrument Cluster)、后座娱乐(RSE:Rear Seat Entertainment)等车载显示器,作为触摸输入设备发挥功能。
在本实施方式中,以搭载于作为电子设备1的一种的多功能便携电话(智能手机)的触摸面板5为例进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,将作为触摸输入设备的触摸面板5的输入面(后述的操作面10a)所在的一侧称为“正面侧”。该“正面侧”也是与操作电子设备1的用户正对的一侧。与此相反,将从操作电子设备1的用户观察的情况下的里侧称为“背面侧”。
如图1及图2所示,本实施方式的电子设备1具备大致长方体状的框体3、内置于该框体3的显示装置4、以及相对于显示装置4重叠配置在正面侧的长方形的触摸面板5。框体3由合成树脂构成。框体3具备朝向正面侧开口成矩形状的凹部3a。凹部3a形成为具有台阶,该台阶部分作为从背面侧支承触摸面板5的支承部3b发挥功能。支承部3b与凹部3a的形状对应地形成为矩形框状(边框状)。在比支承部3b更靠向背面侧的区域收纳有显示装置4,在正面侧的区域,以被支承部3b支承的状态收纳有触摸面板5。需要说明的是,显示装置4例如由液晶显示面板或有机EL显示面板构成。
凹部3a的形状及尺寸可以根据显示装置4和触摸面板5的形状及尺寸适当设定。在本实施方式中,作为一例,显示装置4及触摸面板5均具有大致长方体状的形状,在俯视观察时(在从正面侧观察的状态下)触摸面板5的尺寸比显示装置4的尺寸大。另外,凹部3a形成为第一收纳凹部的侧面与显示装置4的侧面相接触,并且第二收纳凹部的侧面与触摸面板5的侧面相接触,并且显示装置4的表面与支承部3b的表面为大致相同的高度,并且框体3的表面与触摸面板5的表面为大致相同的高度。
在本实施方式中,触摸面板5构成为在用户的手指或用户操作的触控笔等接近或接触操作面10a时,检测与用户的手指等对应的位置(称为“触摸位置”)。另外,触摸面板5构成为在用户用手指等实际触摸操作面10a时,除了检测触摸位置(操作面10a上的按压位置)之外,还同时检测对操作面10a的按压力的大小。即,本实施方式所涉及的触摸面板5构成为带压敏功能的触摸面板。
需要说明的是,在本实施方式所涉及的触摸面板5中,将检测触摸位置的部分设置为触摸传感器5a,将检测按压力的大小的部分设置为压力传感器5b。
如图3所示,触摸面板5具备面板部件10、第一电极形成部件20、第二电极形成部件30和支承部件50。它们从正面侧向背面侧按照记载的顺序层叠。在框体3的支承部3b上配置有支承部件50,在支承部件50上配置有第二电极形成部件30,在第二电极形成部件30上配置有第一电极形成部件20,在第一电极形成部件20上配置有面板部件10(参照图2)。它们例如通过压敏粘合剂(Pressure Sensitive Adhesive;PSA)等相互贴合。
另外,在本实施方式中,面板部件10、第一电极形成部件20及第二电极形成部件30在俯视观察时形成为长方形而重合。另外,将沿形成该长方形的四边中的短边的方向在本实施方式中定义为“X轴方向”,将沿与该短边交叉(在本例中为正交)的长边的方向在本实施方式中定义为“Y轴方向”。在本实施方式中,基于相互正交的X轴方向和Y轴方向,构成X-Y坐标系(X-Y正交坐标系)。需要说明的是,也可以基于非直角地相互交叉的X轴方向和Y轴方向来构成X-Y坐标系。
(2)面板部件
面板部件10是配置在触摸面板5的最正面侧的板状部件。面板部件10在其正面侧的表面具有操作面10a。该操作面10a是在用户对电子设备1输入规定操作时被用户的手指等触摸(成为操作对象)的面。另外,操作面10a作为显示装置4的视图区域发挥功能。操作面10a的外周是外周区域10b。
在本实施方式中,面板部件10作为保护第一电极形成部件20及第二电极形成部件30的保护面板发挥功能。优选面板部件10具备透明性、耐损伤性及防污性等。这样的面板部件10例如可以由使用了钠玻璃或强化玻璃等的玻璃板构成,在本实施方式中为玻璃薄板。除此之外,也可以使用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯等树脂材料、有机无机混合材料等构成面板部件10。通过使用强度优异的材料,能够实现面板部件10的薄型化。面板部件10的厚度例如可以设置为0.4mm~1.5mm。另外,面板部件10本来能够弹性变形,但也具有通过薄型化而容易弹性变形的优点。
根据该构成,由于施加在面板部件的铅垂方向上的按压力大多向面板部件的长边的支承端即短边方向传递,因此能够有效地施加向第三电极和第四电极的延伸方向延伸的应力。因此,能够提高按压力的检测灵敏度。应力的双向传递的长边/短边为1.0~1.5左右,如果长边/短边超过2.0而变得细长,则力仅流向短边方向。
(3)触摸传感器
(3-1)第一电极形成部件
第一电极形成部件20具有第一基板21、形成在该第一基板21上的多个(在本例中为八根)第一电极22。
(a)第一基板
优选第一基板21使用透明性、柔软性及绝缘性等优异的材料构成。作为满足这样的要求的材料,例如可示例聚对苯二甲酸乙二醇酯或丙烯酸类树脂等通用树脂、聚缩醛类树脂或聚碳酸酯类树脂等通用工程树脂、聚砜类树脂或聚苯硫醚类树脂等超级工程树脂等。另外,也可以是环烯烃类树脂、聚酰胺类树脂。第一基板21的厚度例如可以设置为25μm~100μm。在本实施方式中,第一基板21由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜构成。
(b)第一电极
在本实施方式中,第一电极22在第一基板21的正面侧(面板部件10侧)的面上与操作面10a对应地形成。多个第一电极22以在X轴方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置。在本实施方式中,第一电极22形成为条纹状(具有一定宽度的直线状)。需要说明的是,第一电极22也可以形成为例如波状或锯齿状。在任何情况下,第一电极22分别作为整体形成为沿Y轴方向延伸。第一电极22使用静电电容根据被检测物(用户的手指等导体)的接近/离开而变化的材料构成。需要说明的是,“静电电容”是包括自电容(self capacitance)和互电容(mutual capacitance)这两者的概念。即,第一电极22使用自电容或与第二电极32之间的互电容根据被检测物的接近/离开而变化的材料构成。另外,优选第一电极22使用透明性优异的材料构成。作为满足这样的要求的材料,例如可示例氧化锡、氧化铟、氧化锑、氧化锌、氧化镉及ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等金属氧化物、银纳米线、碳纳米管、导电性聚合物等。在第一电极22是使用这些材料构成的透明导电膜的情况下,其厚度例如可以设置为5nm~10000nm。
另外,第一电极22也可以是网格电极。网格电极具有由细线构成的网眼图案或格子图案的形状。作为用于网格电极的材料,例如,除了上述透明性优异的导电材料之外,还使用金、银、铜、铁、镍、铬等具有能够充分地作为触摸面板用电极发挥功能的程度的导电性的金属。
作为第一电极22的形成方法,例如可示例在第一基板21上全面地形成由上述电极材料构成的导电膜之后,蚀刻除去不需要的部分的方法。导电膜的全面形成例如可以通过真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、CVD法及辊涂法等进行。蚀刻可以通过在想要作为电极保留的部分利用光刻法或丝网印刷法等形成抗蚀剂后,浸渍在盐酸等蚀刻液中来进行。另外,蚀刻也可以通过在形成抗蚀剂后,喷射蚀刻液来除去未形成抗蚀剂的部分的导电膜,然后,通过浸渍在溶剂中,使抗蚀剂膨润或溶解而除去来进行。另外,蚀刻也可以通过激光进行。
(3-2)第二电极形成部件
第二电极形成部件30具有第二基板31和形成在该第二基板31上的多个(在本例中为八根)第二电极32。
(a)第二基板
优选第二基板31也使用透明性、柔软性及绝缘性等优异的材料构成。关于构成第二基板31的材料和第二基板31的厚度,可以与第一基板21同样地考虑。
(b)第二电极
在本实施方式中,第二电极32形成在第二基板31的正面侧(面板部件10及第一电极形成部件20侧)的面。多个第二电极32以在厚度方向上隔开规定间隔与多个第一电极22相对的方式配置。另外,多个第二电极32以在Y轴方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置。在本实施方式中,第二电极32形成为条纹状(具有一定宽度的直线状)。需要说明的是,第二电极32也可以形成为例如波状或锯齿状。在任何情况下,第二电极32分别作为整体形成为沿X轴方向延伸。由此,第一电极22和第二电极32以在俯视观察时相互交叉(在本例中为正交)的方式配置。第二电极32与第一电极22同样地,使用静电电容根据被检测物的接近/离开而变化的材料构成。第二电极32使用自电容或与第一电极22之间的互电容根据被检测物的接近/离开而变化的材料构成。另外,优选第二电极32使用透明性优异的材料构成。关于构成第二电极32的材料和第二电极32的厚度,可以与第一电极22同样地考虑。另外,关于第二电极32的形成方法,也可以与第一电极22同样地考虑。
在本实施方式中,多个第一电极22分别在第一基板21上相互不连接而分离地配置成岛状。同样地,多个第二电极32也分别在第二基板31上相互不连接而分离地配置成岛状。另外,这些多个第一电极22及多个第二电极32作为整体配置成在俯视观察时呈格子状(参照图6)。由这些多个第一电极22和多个第二电极32构成一般的静电电容方式的触摸面板。需要说明的是,在第一电极22与第二电极32之间存在第一基板21,第一电极22和第二电极32在厚度方向上隔着第一基板21配置。在本实施方式中,由于在第一电极22与第二电极32之间不存在气隙,因此能够提高光学特性。即,能够抑制光的反射,抑制透射率的降低。
(4)压力传感器
对压力传感器5b进行说明。
如图3所示,压力传感器5b进一步具有形成在第二基板31上的多个(在本例中为与第二电极32彼此之间的数量对应的七根)第三电极42。
第三电极42形成在第二基板31的正面侧(面板部件10及第一电极形成部件20侧)的面。第三电极42以在Y轴方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置。第三电极42在相互相邻的第二电极32彼此之间各配置一根,第三电极42的各个电极42a~42g作为整体形成为沿X轴方向延伸(参照图4)。需要说明的是,多个第三电极42与第二电极32同样地,以在厚度方向上隔开规定间隔与多个第一电极22相对的方式配置。
需要说明的是,在图3中,面板部件10的短边与第三电极42的延伸方向平行。根据该构成,由于施加在面板部件10的铅垂方向上的按压力大多向面板部件10的长边的支承端,即短边方向传递,因此能够有效地施加向第三电极42的延伸方向延伸的应力。因此,能够提高按压力的检测灵敏度。
另外,如图3所示,压力传感器5b还具有形成在第二基板31上的多个(在本例中,是与第二电极32彼此之间的数量对应的七个)第四电极82。
第四电极82形成在第二基板31的正面侧(面板部件10及第一电极形成部件20侧)的面。第四电极82以沿第三电极42延伸的方式配置。第四电极82在相互相邻的第二电极32彼此之间与第三电极42成对地各配置一根。即,相互平行地形成的第二电极32和第三电极42及第四电极82的对,在Y轴方向上隔开规定间隔交替配置。在本实施方式中,第四电极82形成为条纹状(具有一定宽度的直线状)。第四电极82的各个电极82a~82g作为整体形成为沿X轴方向延伸(参照图4)。需要说明的是,多个第四电极82与第二电极32及第三电极42同样地,以在厚度方向上隔开规定间隔与多个第一电极22相对的方式配置。
需要说明的是,如上所述,由于施加在面板部件10的铅垂方向上的按压力大多向面板部件10的长边的支承端,即短边方向传递,因此有效地施加有向第四电极82的延伸方向延伸的应力。
(4-1)第三电极的概略说明
第三电极42由使用了电阻根据姿态变化及温度变化而变化的材料的电阻线构成。另外,优选第三电极42使用透明性优异的材料构成。
作为满足这样的要求的材料,例如可示例氧化锡、氧化铟、氧化锑、氧化锌、氧化镉及ITO等金属氧化物、银纳米线、碳纳米管、导电性聚合物等。在第三电极42是使用这些材料构成的透明导电膜的情况下,其厚度例如可以设置为5nm~10000nm。
另外,由于第三电极42如后述那样是细线,因此也可以使用不透明的材料构成。作为这样的材料,例如使用金、银、铜、铁、镍、铬等金属、镍铜、镍铬等合金。另外,也可以是碳、导电性碳墨、石墨烯、碳纳米管。
关于第三电极42的形成方法,可以与第一电极22及第二电极32同样地考虑。
(4-2)第四电极的概略说明
第四电极82由使用了电阻根据姿态变化及温度变化而变化的材料的电阻线构成。另外,优选第四电极82使用透明性优异的材料构成。
作为满足这样的要求的材料,例如可示例氧化锡、氧化铟、氧化锑、氧化锌、氧化镉及ITO等金属氧化物、银纳米线、碳纳米管、导电性聚合物等。在第四电极82是使用这些材料构成的透明导电膜的情况下,其厚度例如可以设置为5nm~10000nm。
另外,第四电极82也可以与第三电极42同样地使用不透明的材料构成。作为这样的材料,例如使用金、银、铜、铁、镍、铬等金属,镍铜、镍铬等合金。另外,也可以是碳、导电性碳墨、石墨烯、碳纳米管。
需要说明的是,在本实施方式中,第四电极82从上述示例的材料中选择与第三电极42相同的材料构成。因此,第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极42的温度变化引起的电阻变化率相同。
关于第四电极82的形成方法,可以与第一电极22、第二电极32及第三电极42同样地考虑。
(4-3)第三、第四电极的图案
但是,在图3及图4中,第三电极42被描绘为条纹状(具有一定宽度的直线状),但这不是第三电极42的实际的图案本身。由于在第二基板31上排列有多个各电极32、42、82,因此为了容易观察附图,简化表示了第三电极42。
图5是示出由第三电极42及第四电极82构成的一对图案的一个方式的放大图。如图5所示,本实施方式的第三电极42的实际图案是直线图案。另一方面,如图5所示,本实施方式的第四电极82的实际图案是具有构成第四电极82的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分821,多个重复部分821的排列方向与第四电极82的延伸方向(X轴方向)一致的图案。
根据该构成,第四电极82在与该第四电极82的延伸方向垂直的多个重复部分821不产生与姿态变化相应的电阻变化,仅在连接重复部分821彼此的折回部分822产生与姿态变化相应的电阻变化。因此,即使第三电极42与第四电极82如上所述是相同的材料,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率也比作为直线图案的第三电极42的电阻变化率小。
例如,如图5(a)所示,考虑第四电极82的宽度在重复部分821和连接重复部分821彼此的折回部分822为相同宽度的情况。
直线图案的第三电极42的电阻变化后的电阻(R1')与原来的电阻(R1)、应变(ε)及灵敏系数(Ks)具有下式的关系。
R1'=R1(1+Ks×ε) (式1)
即,电阻的变化量(ΔR1)及电阻变化率(ΔR1/R1)分别如下式所示。
ΔR1=R1×Ks×ε (式2)
ΔR1/R1=Ks×ε (式3)
与此相对,相同宽度的锯齿图案的第四电极82的电阻变化后的电阻(R2')与原来的电阻(R2)、应变(ε)及灵敏系数(Ks)具有下式的关系。
R2'=R2/2+R2/2(1+Ks×ε) (式4)
前项的R2/2是重复部分821的电阻,后项的R2/2(1+Ks×ε)是折回部分822的电阻。即,电阻的变化量(ΔR2)及电阻变化率(ΔR2/R2)分别如下式所示。
ΔR2=R2/2×Ks×ε (式5)
ΔR2/R2=1/2×Ks×ε (式6)
因此,由(式3)和(式6)可知,第四电极82的电阻变化率相当于第三电极42的电阻变化率的1/2。即,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差。
需要说明的是,由于第三电极42不像第四电极82那样取与延伸方向正交的方向的宽度,因此能够将第二电极32、第三电极42及第四电极82填满而排列。其结果,能够提高按压位置及按压力的检测精度。
(4-4)第四电极的粗细变化
另外,如图5(b)所示,更优选构成第四电极82的电阻线的宽度在重复部分821较细,在连接重复部分821彼此的折回部分822较粗。
通过使构成第四电极82的电阻线的折回部分822的宽度比重复部分821宽,相比重复部分821和折回部分822为相同宽度的情况,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率更小。
例如,如果假设按压前的重复部分821与折回部分822的电阻比为2:1,则作为折回部分822的宽度比重复部分821粗的锯齿图案的第四电极82的电阻变化后的电阻(R2')与原来的电阻(R2)、应变(ε)及灵敏系数(Ks)具有下式的关系。
R2'=2R2/3+R2/3(1+Ks×ε) (式7)
前项的2R2/3是按压后的重复部分821的电阻,后项的R2/3(1+Ks×ε)是按压后的折回部分822的电阻。即,电阻的变化量(ΔR2)及电阻变化率(ΔR2/R2)分别如下式所示。
ΔR2=R2/3×Ks×ε (式8)
ΔR2/R2=1/3×Ks×ε (式9)
因此,由(式3)和(式9)可知,第四电极82的电阻变化率相当于第三电极42的电阻变化率的1/3。即,由于按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差变大,因此更容易进行正确的检测。
另外,通过在电阻线的折回部分822使宽度变粗,对于应力集中,折回部分822的耐久性提高。
但是,优选本发明的第四电极82如本实施方式那样使用与第三电极42相同的材料构成。
根据该构成,使第三电极42与第四电极82的温度变化引起的电阻变化率一致是极其容易的。
进而,优选第三电极42及第四电极82使用与第二电极32相同的材料制成。
根据该构成,第二电极32、第三电极42及第四电极82的折射率全部相同。同样地,第二电极32、第三电极42及第四电极82的反射率全部相同。因此,能够抑制在第二电极32、第三电极42及第四电极82之间产生图案可见的问题。另外,由于能够在第二基板31上同时形成第二电极32、第三电极42及第四电极82,因此能够减少工序数,简化制造工序。
在本实施方式中,在第二基板31上,相互相邻地配置的第三电极42彼此连接。更具体而言,多个第三电极42的在Y轴方向上相互相邻地配置的第三电极42彼此经由连接布线45在X轴方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状(参照图4、图7)。需要说明的是,连接布线45使用金、银、铜及镍等金属,或者碳等导电膏构成。
另外,在本实施方式中,在第二基板31上,相互相邻地配置的第四电极82彼此连接。更具体而言,多个第四电极82的在Y轴方向上相互相邻地配置的第四电极82彼此经由连接布线85在X轴方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状(参照图4、图7)。需要说明的是,连接布线85与第三电极42的连接布线45同样地,使用金、银、铜及镍等金属,或者碳等导电膏构成。
(5)支承部件
支承部件50从背面侧(设置有第三电极42及第四电极82的一侧)支承面板部件10。支承部件50经由形成有第一电极22的第一电极形成部件20以及形成有第二电极32、第三电极42及第四电极82的第二电极形成部件30,从背面侧支承面板部件10。支承部件50形成为框状。支承部件50以与框体3的支承部3b的形状对应的方式,在俯视观察时形成为矩形框状。支承部件50以支承形成为矩形状的面板部件10及各电极形成部件20、30的周缘部(各边的附近)的方式设置。优选支承部件50使用兼具弹性或柔软性、和能够适当地支承面板部件10等的程度的定形性的材料构成。
这里,特别优选支承部件50由比构成面板部件10的材料柔软的材料构成。需要说明的是,“柔软”是表示变形量相对于应力的大小的尺度,在本申请中基于杨氏模量进行评价。即,优选支承部件50由与构成面板部件10的材料相比杨氏模量较小的材料构成。例如,优选杨氏模量为1M·Pa以下,优选为0.5M·Pa~1M·Pa的材料。
作为满足这样的要求的材料,例如可示例聚氨酯泡沫、丙烯酸泡沫、硅橡胶、海绵和凝胶等。也可以是两面具有粘合层的双面胶带等。优选构成矩形框状的支承部件50的各边在俯视观察时的宽度尺寸在能够适当地支承面板部件10等的范围内设定得尽量窄。支承部件50的宽度例如可以设置为0.4mm~2mm。另外,优选支承部件50的厚度设定得比较厚,以能够吸收面板部件10及各电极形成部件20、30的弹性变形引起的位移宽度。优选支承部件50的厚度例如设置为0.1mm~0.4mm。
经由这样的柔软且比较厚的框状的支承部件50,配置有第一电极22、第二电极32、第三电极42及第四电极82的面板部件10由框体3的支承部3b支承。此时,在用户用手指等触摸面板部件10的操作面10a时,框状的支承部件50的内周侧的部分变形,同时面板部件10以其整体朝向操作面相反侧凸出的方式弹性变形(参照图7)。即,支承部件50对面板部件10的支承方式为单纯支承型。因此,能够抑制仅面板部件10的一部分(具体而言,由支承部件50支承的被支承部的附近)局部变形而在第三电极42产生收缩变形的情况。即,能够将第三电极42的变形(姿态变化)设为实质上仅伸长变形。
(6)传感器的控制装置
如图6所示,多个第一电极22分别经由引绕布线23与控制部60连接。在从多个第一电极22延伸的各个引绕布线23上设置有开关24。开关24在本实施方式中使用开关元件构成。
多个第二电极32分别经由引绕布线33与控制部60连接。在从多个第二电极32延伸的各个引绕布线33上设置有开关34。开关34在本实施方式中使用开关元件构成。
如图7所示,作为整体连接为一根的多个第三电极42的两端部分别经由引绕布线43与控制部60连接。另外,相互相邻的第三电极42彼此之间的连接布线45也分别经由引绕布线43与控制部60连接。在从Y轴方向上的两端部的第三电极42及各连接布线45延伸的各个引绕布线43上设置有开关44。开关44在本实施方式中使用开关元件构成。
另外,如图7所示,作为整体连接为一根的多个第四电极82的两端部分别经由引绕布线83与控制部60连接。另外,相互相邻的第四电极82彼此之间的连接布线85也分别经由引绕布线83与控制部60连接。在从Y轴方向上的两端部的第四电极82及各连接布线85延伸的各个引绕布线83上设置有开关84。开关84在本实施方式中使用开关元件构成。
(6-1)开关元件
作为开关元件,可示例IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)、GTO(Gate Turn-Off thyristor:门极可关断晶闸管)等。需要说明的是,引绕布线23、33、43、83使用金、银、铜及镍等金属,或者碳等导电膏构成。另外,构成开关24、34、44、84的各开关元件经由控制信号线与控制部60连接。
(6-2)控制部
控制部60具备CPU等的运算处理装置作为核心部件,作为用于对输入的数据进行各种处理的功能部,由硬件或软件(程序)或其双方构成。如图8所示,控制部60具备切换控制部61、电容检测部62、第一电阻检测部63、第二电阻检测部64、温度补偿部68及输入确定部65。输入确定部65包括位置确定部66及按压力确定部67。另外,控制部60与存储部70以可信息通信的方式连接。存储部70由RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)或EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory:电可擦可编程只读存储器)等存储器构成。在存储部70中存储有关系数据71及基准数据72。
(6-2-1)切换控制部
切换控制部61控制构成开关24、34的开关元件的导通/截止。切换控制部61例如在开关24、34由IGBT构成的情况下,通过单独生成对各IGBT的栅极驱动信号,从而控制各IGBT的导通/截止。使用其他开关元件的情况也可以同样地考虑。切换控制部61例如通过使构成与第一电极22a对应的开关24a的IGBT成为导通状态,从而使第一电极22a选择性地与电容检测部62连接。另外,切换控制部61例如通过使构成与第一电极22b对应的开关24b的IGBT成为导通状态,从而使第一电极22b选择性地与电容检测部62连接。关于其他的第一电极22c~22h(开关24c~24h),也可以同样地考虑。另外,关于第二电极32a~32h(开关34a~34h),也可以同样地考虑。
在本实施方式中,切换控制部61控制各开关24a~24h,以使开关24a~24h中的任一个依次成为导通状态。然后,逐次反复执行该处理。由此,各第一电极22a~22h依次选择性地与电容检测部62连接。另外,切换控制部61控制各开关34a~34h,以使开关34a~34h中的任一个依次成为导通状态。然后,逐次反复执行该处理。由此,各第二电极32a~32h依次选择性地与电容检测部62连接。
切换控制部61也控制构成开关44、84的开关元件的导通/截止。切换控制部61例如在开关44、84由IGBT构成的情况下,通过单独生成对各IGBT的栅极驱动信号,从而控制各IGBT的导通/截止。在本实施方式中,切换控制部61控制各开关44a~44h,以使开关44a~44h中的任两个成为导通状态。切换控制部61例如通过使构成与第三电极42a对应的开关44a及与第三电极42g对应的开关44h的IGBT成为导通状态,从而使作为整体连接为一根的多个第三电极42统一与第一电阻检测部63连接。另外,切换控制部61例如通过使构成与第三电极42a的两端对应的开关44a及开关44b的IGBT成为导通状态,从而使第三电极42a选择性地与第一电阻检测部63连接。另外,切换控制部61例如通过使构成与第三电极42b的两端对应的开关44b及开关44c的IGBT成为导通状态,从而使第三电极42b选择性地与第一电阻检测部63连接。关于其他的第三电极42c~42g(开关44c~44h),也可以同样地考虑。另外,关于第四电极82a~82g(开关84a~84h),也可以同样地考虑。
(6-2-2)电容检测部
在本实施方式中,电容检测部62检测多个第一电极22及多个第二电极32各自的静电电容(自电容)。因此,电容检测部62包括公知的静电电容检测电路而构成。电容检测部62依次检测由切换控制部61选择性地连接的各第一电极22a~22h的静电电容。另外,电容检测部62依次检测由切换控制部61选择性地连接的各第二电极32a~32h的静电电容。各第一电极22的扫描和各第二电极32的扫描可以同步进行,也可以交替进行。
需要说明的是,也可以采用互电容(mutual)方式的检测方法。在该情况下,电容检测部62检测各第一电极22与各第二电极32之间的静电电容(互电容)。如果采用互电容方式,则能够进行多点触摸应对。电容检测部62的检测值的信息被传递到输入确定部65(位置确定部66)。
(6-2-3)第一/第二电阻检测部
第一电阻检测部63检测多个第三电极42的电阻。另外,第二电阻检测部64检测多个第四电极82的电阻。因此,第一电阻检测部63及第二电阻检测部64包括电阻检测电路而构成。该电阻检测电路由公知的桥电路(惠斯通电桥电路)构成。第一电阻检测部63根据由切换控制部61选择性地连接的整体或单独的第三电极42的两端间的电压,检测其电阻(阻抗)。另外,第二电阻检测部64根据由切换控制部61选择性地连接的整体或单独的第四电极82的两端间的电压,检测其电阻(电阻)。第一电阻检测部63检测设置在处于导通状态的两个开关44之间的第三电极42的电阻。在处于导通状态的两个开关44之间存在多个第三电极42的情况下,第一电阻检测部63检测它们整体的电阻。另外,第二电阻检测部64检测设置在处于导通状态的两个开关84之间的第四电极82的电阻。在处于导通状态的两个开关84之间存在多个第四电极82的情况下,第二电阻检测部64检测它们整体的电阻。第一电阻检测部63及第二电阻检测部64的检测值的信息被传递到温度补偿部68。
(6-2-4)温度补偿部
温度补偿部68基于第二电阻检测部64的检测结果,对第一电阻检测部63的检测结果进行校正。温度补偿部68的校正值的信息被传递到输入确定部65(按压力确定部67)。
以下,使用图9对温度补偿部68的动作进行说明。图9是用于说明温度补偿控制的图表。详细而言,图9(a)是按压力F相对于时间经过的图表。图9(b)是手指与操作面接触时的手指的热引起的温度变化ΔT相对于时间经过的图表。图9(c)是示出从第一电阻检测部63输出的第三电极42的电阻变化率ΔR1/R1相对于时间经过的变化的图表。图9(d)是示出从第二电阻检测部64输出的第四电极82的电阻变化率ΔR2/R2相对于时间经过的变化的图表。图9(e)是示出从温度补偿部68输出的电阻变化ΔR1/R1-ΔR2/R2相对于时间经过的变化的图表。
如图9(c)所示,由第一电阻检测部63测定的第三电极42的电阻变化率ΔR1/R1整体上随着时间经过而变大并且具有特别急剧上升的上侧凸状的变化。但是,如图9(a)所示,实际的按压力F是从零开始急剧变大,进而急剧变小而成为零的上侧凸状的变化。如图9(b)所示,因手指与操作面接触时的手指的热传递而产生的温度变化ΔT在按压中与时间经过成比例地变大。因此,不仅电阻根据第三电极42的姿态变化而变化的量被相加,而且电阻根据温度变化而变化的量也被相加,成为第三电极42的电阻变化ΔR1[Ω]。
另一方面,如图9(d)所示,由第二电阻检测部64测定的第四电极82的电阻变化率ΔR2/R2整体上随着时间经过而变大并且具有特别缓慢上升的上侧凸状的变化。在该情况下,与第三电极42同样地,不仅电阻根据第四电极82的姿态变化而变化的量被相加,而且电阻根据温度变化而变化的量也被相加,成为第四电极82的电阻变化ΔR2[Ω]。
需要说明的是,第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极42的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
因此,温度补偿部68基于图9(d)所示的第四电极82的电阻变化率ΔR2/R2,对图9(c)所示的第三电极42的电阻变化率ΔR1/R1进行校正。更具体而言,温度补偿部68从校正前的第三电极42的电阻变化率ΔR1/R1减去第四电极82的电阻变化率ΔR2/R2。其结果,如图9(e)所示,得到表示从零开始急剧变大,进而急剧变小而成为零的上侧凸状的变化的输出信号。
更优选第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的50%以下。进一步优选为10%以下。
(6-2-5)位置确定部
输入确定部65中包括的位置确定部66基于电容检测部62的检测结果,确定操作面10a的X-Y坐标系中的按压位置。在本实施方式中,位置确定部66通过以用户的手指等充分离开的状态下的静电电容为基准,确定在对操作面10a进行触摸操作时在多个第一电极22中带来最大(在对多个位置进行触摸操作的情况下为极大)的静电电容变化的第一电极22,从而确定触摸位置的X坐标。
另外,位置确定部66通过以用户的手指等充分离开的状态下的静电电容为基准,确定在对操作面10a进行触摸操作时在多个第二电极32中带来最大(或极大)的静电电容变化的第二电极32,从而确定触摸位置的Y坐标。另外,位置确定部66在互电容方式的情况下,基于各第一电极22与各第二电极32之间的互电容的变化量,确定触摸位置的X坐标及Y坐标。需要说明的是,位置确定部66也优选构成为,使用由电容检测部62实际检测出的静电电容进行插值运算,并基于该运算结果更详细地确定触摸位置。
(6-2-6)按压力确定部
输入确定部65中包括的按压力确定部67基于温度补偿部68对第一电阻检测部63的检测结果校正后的值,确定对操作面10a的按压力。这里,图10示意性地示出了用户的手指逐渐接近操作面10a,然后以逐渐大的力按压操作面10a的情况。图11示意性地示出了图10的中段的状态下的按压位置(用“X”表示的位置)与由第一电阻检测部63检测出的各第三电极42a~42g的由温度补偿部68校正后的电阻变化的关系。另外,图12示意性地示出了图10的下段的状态下的按压位置与由第一电阻检测部63检测出的各第三电极42a~42g的由温度补偿部68校正后的电阻变化的关系。需要说明的是,为了便于说明,这里示出了对于单点触摸也单独检测各第三电极42a~42g的电阻的情况的例子。
如从这些图可以容易理解的那样,在更接近Y轴方向上的按压位置、变形(姿态变化)的程度较大的第三电极42中,其电阻变化较大,在更远离按压位置的第三电极42中,其电阻变化较小。另外,从按压位置沿Y轴方向离开规定距离以上的第三电极42的电阻变化大致收敛为零。需要说明的是,电阻值变化是指在操作面10a完全未被按压的状态(非按压状态)下的各第三电极42的电阻(基准电阻)与在操作面10a的一部分被按压的状态(按压状态)下实际检测的各第三电极42的电阻的差。即,电阻变化表示被施加按压力时的第三电极42的电阻的绝对量变化,其值可以为正,也可以为负。另外,如从图11和图12的比较可以容易理解的那样,随着按压操作面10a的力变大,触摸面板5的变形(姿态变化)的程度变大,各第三电极42的电阻变化变大。因此,通过预先求出对操作面10a的按压力与电阻变化的关系,能够根据实际的电阻的变化量定量地评价对操作面10a的按压力。
(6-2-7)存储部
在本实施方式中,规定了对操作面10a的按压力与从非按压状态起的电阻的变化量的相关关系的关系数据71预先存储在存储部70中。作为关系数据71,例如可以是图13所示的关系图的方式,也可以是规定的关系式的方式。另外,在存储部70中存储有预先测定非按压状态下的各第三电极42的电阻(基准电阻)而得到的基准数据72。按压力确定部67基于关系数据71和实际检测出的电阻变化(实际电阻值与基准电阻的差),确定与实际电阻的变化量相应的按压力。需要说明的是,“实际电阻的变化量”是在对多个位置进行按压操作的情况下各个位置的变化量。由此,能够单独确定各个按压位置的按压力。即,能够进行多力应对。
另外,“实际电阻的变化量”可以从实际检测出的值(实际检测值)中选择,也可以是基于实际检测值计算出的推定值。例如,按压力确定部67也可以以在非按压状态下检测出的电阻为基准,确定与在对操作面10a进行按压操作时在多个第三电极42中分别带来最大(在对多个位置进行按压操作的情况下为极大)的电阻变化的第三电极42的电阻变化量相应的按压力。通过这样构成,能够通过比较简单的运算处理来确定对操作面10a的按压力。或者,按压力确定部67也可以根据多个第三电极42的Y轴方向的位置与按压操作时实际检测出的电阻的关系,求出Y轴方向的各位置的推定电阻,确定与该推定电阻的峰值相应的按压力。如此,能够更详细地确定对操作面10a的按压力。
(7).其他
需要说明的是,在本实施方式中,第三电极42及第四电极82形成在第一电极形成部件20及第二电极形成部件30中的、配置在面板部件10的相反侧的一方的部件即第二电极形成部件30上。即,第三电极42及第四电极82配置在第一电极22及第二电极32中的、配置在面板部件10的相反侧的电极即第二电极32彼此之间。第二电极32与第一电极22相比,配置在更远离由面板部件10、第一电极形成部件20及第二电极形成部件30构成的触摸面板主体部的中立轴(在图10的下层中用粗的单点划线表示)的位置。因此,对操作面10a施加按压力而使触摸面板主体部一体地弹性变形时的变形(姿态变化)的程度,第二电极32比第一电极22大。因此,通过不在第一电极22彼此之间,而在第二电极32彼此之间配置第三电极42及第四电极82,能够相对增大第三电极42及第四电极82的变形(姿态变化)的程度。其结果,能够提高检测灵敏度,能够提高按压力的检测精度。
另外,这样的第三电极42的配置构成在由位置确定部66进行的触摸位置的检测中,在采用互电容(mutual)方式的检测方法的情况下也是有利的。如图14所示,已知从作为发送侧电极的第二电极32朝向作为接收侧电极的第一电极22的电力线通过第一电极22彼此之间。另一方面,在第二电极32彼此之间,这样的电力线不通过。因此,通过不在第一电极22彼此之间,而在第二电极32彼此之间配置第三电极42,能够避免对由位置确定部66进行的触摸位置的检测造成不良影响。
另外,在上述那样的本实施方式中,配置有各电极22、32、42、82的面板部件10经由柔软且比较厚的框状的支承部件50而被支承。因此,支承部件50对面板部件10的支承方式为单纯支承型,能够使第三电极42的变形(姿态变化)成为实质上仅伸长变形。由此,能够进一步提高按压力的检测精度。
像这样,输入确定部65基于电容检测部62的检测结果来确定操作面10a的X-Y坐标系中的按压位置,并且基于第一电阻检测部63及第二电阻检测部64的检测结果来确定对操作面10a的按压力。由此,实现除了通常的位置检测功能之外,还具有压敏功能的触摸面板5。此时,在本实施方式中,通过采用在由玻璃薄板构成的面板部件10上形成四个电极22、32、42、82的OGS(One Glass Solution:单片玻璃方案)技术,实现薄型的触摸面板5。
进而,在本实施方式中,用于压敏功能的实现的第三电极42及用于第三电极42的检测结果的温度补偿的第四电极82在用于位置检测功能的实现的第二电极32彼此之间相邻配置。即,有效利用在Y轴方向上相互相邻的第二电极32彼此之间的区域,第三电极42及第四电极82与第二电极32被配置成同一平面状。因此,即使在为了对具备第一电极22及第二电极32的静电电容方式的触摸面板5赋予压敏功能而追加第三电极42及第四电极82的情况下,作为设备整体的厚度也不会增大。特别是与另行层叠设置压敏传感器的情况相比较,能够大幅降低作为设备整体的厚度。即,能够实现具有压敏功能并且与以往相比更薄型的触摸面板5。
另外,在本实施方式中,多个第三电极42相互连接而作为整体连接为一根,在俯视观察时形成为锯齿状。另外,通过各开关44a~44g的导通/截止控制,从而切换检测多个第三电极42的整体电阻的模式(整体检测模式)和检测各第三电极42的单独电阻的模式(单独检测模式)(参照图7)。在整体检测模式中,能够不动态控制各开关44a~44g的导通/截止地在一定的状态下,与触摸位置无关地容易地确定对操作面10a的按压力的大小。在仅一点与操作面10a接触的单点触摸的情况下,整体检测模式是有效的。另一方面,构成为例如在多点与操作面10a接触的多点触摸的情况下,切换为单独检测模式,进行各第三电极42的扫描。如此,能够单独地确定各个触摸位置的按压力。即,能够进行多力应对。另外,通过基于是单点触摸还是多点触摸来切换检测模式,能够将第三电极42的扫描时间抑制为所需最小限度,从而能够实现消耗电力的降低。
与前一段落同样地,多个第四电极82相互连接而作为整体连接为一根,在俯视观察时形成为锯齿状。另外,通过各开关84a~84g的导通/截止控制,从而切换检测多个第四电极82的整体电阻的模式(整体检测模式)和检测各第四电极82的单独电阻的模式(单独检测模式)(参照图7)。
在图15的流程图中示出该情况下的按压位置及按压力的检测处理的流程。首先,基于各电极22、32的静电电容,确定操作面10a上的触摸位置及其个数(步骤#01)。判定对操作面10a的触摸操作是否是单点触摸(步骤#02)。在是单点触摸的情况下(步骤#02:是),开关44a、44h及开关84a、84h成为导通状态,分别检测作为整体的一根第三电极42的两端间的电阻和作为整体的一根第四电极82的两端间的电阻(步骤#03)。第三电极42的整体电阻通过第四电极82的整体电阻而被进行温度补偿的校正(步骤#05)。基于第三电极42的校正后的整体电阻,确定对操作面10a的按压力(步骤#06)。另一方面,在是多点触摸的情况下(步骤#02:否),开关44a~44h中的特定的两个依次成为导通状态,依次检测各第三电极42的两端间的电阻(步骤#04)。各第三电极42的单独电阻通过各第四电极82的单独电阻而被进行温度补偿的校正(步骤#05)。基于各第三电极42的校正后的单独电阻,单独地确定对操作面10a的按压力(步骤#06)。如此导出的位置信息及按压力信息被输出到电子设备1(步骤#07)。在电子设备1中,基于该位置信息及按压力信息,执行与应用程序相应的各种处理。
2.第二实施方式
在第一实施方式中,以通过第三电极42与第四电极82之间的直线图案与锯齿图案的不同,从而产生按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差的构成为例进行了说明。
但是,在本发明的实施方式中,第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下即可。
例如,在本实施方式中,在第三电极42及第四电极82的一方的电极材料使用与另一方的电极材料温度变化引起的电阻变化率相同、姿态变化引起的电阻变化率不同的材料的情况下,能够将第三电极42和第四电极82设置为相同形状及相同尺寸的图案(未图示)。
3.第三实施方式
在本实施方式中,第一电极22及第二电极32中与第三电极42及第四电极82形成在同一面的电极(在图18及图19的例子中为第二电极32)的图案是具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子323的网格图案。在本实施方式中,格子为正方形或长方形。
另外,以第四电极82的图案的相邻的一组重复部分821为对边的矩形状的区域823与网格图案的格子323为相同形状或近似形状,且为相同或近似尺寸。
进而,作为网格图案的电极(在图18及图19的例子中为第二电极32)与第三电极42和第四电极82接近,格子323及矩形状的区域823作为整体有规则地排列。
其他方面与第一实施方式相同。
根据该构成,以第四电极82的图案的相邻的一组重复部分821为对边的矩形状的区域823与网格图案的格子323在视觉上同化。
如图18所示,格子323及矩形状的区域823的排列方向例如能够设置为向X轴方向及Y轴方向的串联排列。另外,如图19所示,格子323及矩形状的区域823的排列方向能够交错排列。另外,只要作为整体有规则地排列,则并不限于这些。
需要说明的是,在图18及图19中,构成第四电极82的锯齿图案的电阻线以一定宽度描绘,但这是为了容易观察附图而简化地表现的方式。实际上,也可能存在图5的(a)、(b)中的任一种情况。
在使矩形状的区域823与网格图案的格子323在视觉上同化的含义中,更优选为如图5(a)所示相同宽度。然而,如图5(b)所示,即使第四电极82的重复部分821与折回部分822的粗细不同,由于多个折回部分822彼此不连续,因此并不那么明显。
4.第四实施方式
在本实施方式中,如图20所示,第三电极42的图案具有构成第三电极42的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分421,多个重复部分421的排列方向与第三电极42的延伸方向一致。
另外,第四电极82的图案具有构成第四电极82的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分821,多个重复部分821的排列方向与第四电极82的延伸方向一致。
第三电极42的图案和第四电极82的图案具有折回同步的周期。
第一电极22及第二电极32中与第三电极42及第四电极82形成在同一面的电极(在图20的例子中为第二电极32)的图案是具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子的网格图案。在本实施方式中,格子为正方形或长方形。
以第三电极42及第四电极82的图案的相邻的一组重复部分421、821为对边的矩形状的区域423、823与上述网格图案的格子323为相同或近似形状,且为相同或近似尺寸。
作为上述网格图案的电极(在图20的例子中为第二电极32)与第三电极42和第四电极82接近,格子323及矩形状的区域423、823作为整体在X轴方向及Y轴方向上有规则地排列。
需要说明的是,本实施方式的第三电极和第四电极82使用的材料不同。通过使第三电极和第四电极82的图案一致为锯齿形状,同时使材料不同,从而第三电极42和第四电极82的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
另外,本实施方式的第三电极和第四电极82的构成锯齿图案的电阻线具有一定宽度。
其他方面与第一实施方式相同。
根据该构成,以第三电极42及第四电极82的图案的相邻的一组重复部分421、821为对边的矩形状的区域423、823与网格图案的格子323在视觉上同化。
如图20所示,格子323及矩形状的区域423、823的排列方向是向X轴方向及Y轴方向的串联排列。
需要说明的是,在图20中,构成第三电极42及第四电极82的锯齿图案的电阻线以一定宽度描绘,但这是为了容易观察附图而简化地表现的方式。因此,在以下接着的第五~第七实施方式的说明中也共用。
5.第五实施方式
在本实施方式中,在与第三电极42及第四电极82的图案均为锯齿图案、与第三电极42及第四电极82形成在同一面的第一电极22或第二电极32的图案为网格图案的第四实施方式相同的图案构成(参照图20)中,进一步对第三电极42及第四电极82的电阻线的宽度添加变化。
具体而言,如图16(a)所示,构成第三电极42的电阻线的宽度在重复部分421形成得较粗,在连接上述重复部分421彼此的折回部分422形成得较细。另外,构成第四电极82的电阻线的宽度在上述重复部分821形成得较细,在连接上述重复部分821彼此的折回部分822形成得较粗。
另外,与第四实施方式不同,在本实施方式中,第三电极42和第四电极82由相同的电极材料构成。这一点与第一实施方式相同。
其他方面与第四实施方式相同。
根据该构成,通过使构成第三电极42的电阻线的折回部分422的宽度比重复部分421细,即使是相同的材料,相比重复部分421和折回部分422为相同宽度的情况,按压时检测出的第三电极42的电阻变化率也更大。
例如,如果假设按压前的重复部分421与折回部分422的电阻比为1:2,则作为折回部分422的宽度比重复部分421细的锯齿图案的第三电极42的电阻变化后的电阻(R1')与原来的电阻(R1)、应变(ε)及灵敏系数(Ks)具有下式的关系。
R1'=R1/3+2R1/3(1+Ks×ε) (式10)
前项的R1/3是按压后的重复部分421的电阻,后项的2R1/3(1+Ks×ε)是按压后的折回部分422的电阻。即,电阻的变化量(ΔR1)及电阻变化率(ΔR1/R1)分别如下式所示。
ΔR1=2R1/3×Ks×ε (式11)
ΔR1/R1=2/3×Ks×ε (式12)
另一方面,通过使构成第四电极82的电阻线的折回部分822的宽度比重复部分821的宽度粗,相比重复部分821和折回部分822为相同宽度的情况,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率更小。
例如,如果假设重复部分821与折回部分822的电阻比为2:1,则作为折回部分422的宽度比重复部分421的宽度粗的锯齿图案的第四电极82的电阻变化后的电阻(R2')如上述的(式7)~(式9)所示。
因此,由(式12)和(式9)可知,第四电极82的电阻变化率相当于第三电极42的电阻变化率的1/2。即,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差。
6.第六实施方式
在本实施方式中,在与第三电极42及第四电极82的图案均为锯齿图案、与第三电极42及第四电极82形成在同一面的第一电极22或第二电极32的图案为网格图案的第四实施方式相同的图案构成(参照图20)中,进一步对第三电极42及第四电极82的电阻线的宽度添加与第五实施方式不同的变化。
具体而言,构成第三电极42的电阻线的线宽在重复部分421形成得较粗,在连接重复部分421彼此的折回部分422形成得较细,构成第四电极82的电阻线的线宽形成为相同宽度。
另外,在本实施方式中,也与第五实施方式同样地,第三电极42和第四电极82由相同的电极材料构成。
其他方面与第四实施方式相同。
根据该构成,如在第五实施方式中也说明的那样,通过使构成第三电极42的电阻线的折回部分422的宽度比重复部分421的宽度细,相比重复部分421和折回部分422为相同宽度的情况,按压时检测出的第三电极42的电阻变化率更大。这里,该相同宽度的构成相当于本实施方式中的第四电极82。
因此,即使第三电极42和第四电极82是相同的材料,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差。
7.第七实施方式
在本实施方式中,在与第三电极42及第四电极82的图案均为锯齿图案、与第三电极42及第四电极82形成在同一面的第一电极22或第二电极32的图案为网格图案的第四实施方式相同的图案构成(参照图20)中,进一步对第三电极42及第四电极82的电阻线的宽度添加与第五及第六实施方式不同的变化。
具体而言,构成第三电极42的电阻线的线宽形成为相同宽度,构成第四电极82的电阻线的线宽在重复部分821形成得较细,在连接重复部分821彼此的折回部分822形成得较粗。
另外,在本实施方式中,也与第五及第六实施方式同样地,第三电极42和第四电极82由相同的电极材料构成。
其他方面与第四实施方式相同。
根据该构成,如在第一实施方式中也说明的那样,通过使构成第四电极82的电阻线的折回部分822的宽度比重复部分821的宽度粗,相比重复部分821和折回部分822为相同宽度的情况,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率更大。这里,该相同宽度的构成相当于本实施方式中的第三电极42。
因此,即使第三电极42和第四电极82是相同的材料,仅通过图案的不同,就能够产生按压时的第三电极42的电阻变化率与第四电极82的电阻变化率的差。
8.第八实施方式
在上述各实施方式中,以分别构成第三电极42及第四电极82的电阻线的折回部分422、822直线地折回的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如,如图16(b)所示,也可以是构成第三电极42及第四电极82的电阻线的折回部分422、822曲线地折回的构成。
在图16(b)所示的第三电极42的例子中,构成第三电极42的电阻线的折回部分422的外缘的形状为半椭圆形状,内缘的形状为半圆形状。另外,在图16(b)所示的第四电极82的例子中,构成第四电极82的电阻线的折回部分822的外缘的形状为半圆形状,内缘的形状为半椭圆形状。
根据该构成,能够缓和对第三电极42及第四电极82施加伸长的力时的应力集中。即,虽然应力集中会导致折回部分422、822处的裂纹的产生,但由于电阻线的折回部分422、822曲线地折回,因此在折回部分422、822产生的应力分散而减弱,能够抑制裂纹的产生。
需要说明的是,如果设置为电阻线的折回部分422、822直线地折回的构成,则相比曲线地折回的构成,与第三电极42及第四电极82的延伸方向(X轴方向)正交的方向(Y轴方向)的宽度变小,因此能够将第二电极32、第三电极42及第四电极82填满而排列。其结果,能够提高按压位置及按压力的检测精度。
9.第一~第八实施方式的变形例
进而,对第一~第八实施方式的变形例进行说明。需要说明的是,以下的各个变形例所公开的构成只要不产生矛盾,也能够与其他变形例所公开的构成组合来应用。
(1)在上述各实施方式中,以面板部件10的形状为长方形、面板部件10的短边与第三电极42及第四电极82的延伸方向平行的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。
例如,面板部件10的形状只要是角带有圆角的形状、边的一部分带有圆角的形状、对置的边的一方相对于另一方具有倾斜的形状、外缘部分地具有切口或突出的形状等可以说大致长方形的形状即可。另外,面板部件10的形状也可以是正方形。
(2)在上述各实施方式中,以Y轴方向上的两端部的第三电极42及各连接布线45全部经由开关44与控制部60连接、Y轴方向上的两端部的第四电极82及各连接布线85全部经由开关84与控制部60连接的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。这些也可以仅一部分与控制部60连接。例如在图7所示的例子中,也可以仅Y轴方向上的两端部的第三电极42和配置在X轴方向的一侧(例如图7的下侧)的各连接布线45分别经由开关44a、44c、44e、44g、44h与控制部60连接,或者仅Y轴方向上的两端部的第四电极82和配置在X轴方向的一侧(例如图7的下侧)的各连接布线85分别经由开关84a、84c、84e、84g、84h与控制部60连接。省略向控制部60的连接的连接布线45、85可以适当设定。需要说明的是,也可以并非所有的连接布线45、85与控制部60连接,仅Y轴方向上的两端部的第三电极42、两端部的第四电极82始终与控制部60连接。在这样的构成中,虽然不进行多力应对,但如果是仅在单点触摸时发挥压敏功能即可的规格,则能够大幅简化电阻检测电路,能够实现低成本化。
(3)在上述各实施方式中,以第三电极42的各个相互相邻地配置的电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状,第四电极82的各个相互相邻地配置的电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如如图17所示,各个第三电极42及各个第四电极82也可以与第二电极32同样地,在第二基板31上不相互连接而分离地配置为岛状。在这样的构成中,为了确定对操作面10a的按压力的大小,有必要始终进行各第三电极42及各第四电极82的扫描。在该情况下,能够始终进行多力应对。
(4)在上述各实施方式中,以第三电极42在第二基板31上以在相互相邻的第二电极32彼此之间沿Y轴方向排列的方式相互平行地配置的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。第三电极42也可以在第一基板21上以在相互相邻的第一电极22彼此之间沿X轴方向排列的方式相互平行地配置。即使是这样的构成,也与上述实施方式同样地,能够实现具有压敏功能并且与以往相比更薄型的触摸面板5。需要说明的是,在第三电极42配置在第一基板21上的情况下,第四电极82也配置在第一基板21上。
(5)在上述各实施方式中,以第一电极22及第二电极32分别形成在第一基板21及第二基板31的正面侧的面的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如第一电极22及第二电极32也可以分别形成在第一基板21及第二基板31的背面侧的面。另外,例如第一电极22及第二电极32也可以分别形成在第一基板21及第二基板31的相互相对的面。但是,即使在该情况下,为了使第一电极22与第二电极32不短路,在两电极22、23之间也设置有绝缘层。该绝缘层例如可以是包括点状的间隔件的空气层(气隙),也可以兼用粘合层。第三电极42及第四电极82的形成位置根据第一基板21及第二基板31中的第一电极22及第二电极32的形成位置来设定。
(6)在上述各实施方式中,以面板部件10、第一电极形成部件20和第二电极形成部件30相贴合的构成为例进行了说明。即,以面板部件10、形成有第一电极22的第一基板21和形成有第二电极32的第二基板31相贴合的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如也可以是至少省略第一基板21,仅面板部件10、第一电极22和第二电极32相贴合的构成(在其背面侧也可以存在第二基板31)。但是,即使在该情况下,为了使第一电极22与第二电极32不短路,在两电极22、23之间也设置有绝缘层。该绝缘层也可以兼用粘合层。
(7)在上述各实施方式中,考虑位置确定部66直接使用电容检测部62的检测结果来确定按压位置的构成而进行了说明。同样地,考虑按压力确定部67在由温度补偿部68对第一电阻检测部63的检测结果进行校正后,直接使用来确定按压力的构成而进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如位置确定部66也可以仅使用电容检测部62的检测值中超过预定的阈值的值来确定按压位置。另外,按压力确定部67也可以仅使用第一电阻检测部63的检测结果的校正值中超过预定的阈值的值来确定按压力。如此,能够抑制基于用户对操作面10a的无意的接触等的误输入的发生。
10.第九实施方式
在上述各实施方式及其变形例中,以第三电极42及第四电极82与操作面10a对应地形成的构成为例进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。例如,如图21所示,也可以是第三电极42及第四电极82与作为操作面10a的外周的外周区域10b对应地形成而构成压力传感器5b的构成。
(1)触摸面板的基本构成
在第九实施方式中,触摸面板5具有在用户的手指或用户操作的触控笔等接近或接触操作面10a(后述)时检测与用户的手指等对应的位置(称为“触摸位置”)的触摸传感器5a(图21)。另外,第九实施方式所涉及的触摸面板5还具有在用户用手指等实际触摸操作面10a时也同时检测对操作面10a的按压力的大小的压力传感器5b(图21)。即,第九实施方式所涉及的触摸面板5构成为带压敏功能的触摸面板。但是,在第九实施方式中,在与作为操作面10a的外周的外周区域10b对应地形成有压力传感器5b这一点上,与第一实施方式不同。
如图21所示,第九实施方式所涉及的触摸传感器5a具备面板部件10、第一电极形成部件20、第二电极形成部件30和支承部件50。它们从正面侧向背面侧按照记载的顺序层叠。在框体3的支承部3b配置有支承部件50,在支承部件50上配置有第二电极形成部件30,在第二电极形成部件30上配置有第一电极形成部件20,在第一电极形成部件20上配置有面板部件10(与第一实施方式同样地参照图2)。它们例如通过压敏粘合剂(PSA)等相互贴合。
其他说明与第一实施方式的“(1)触摸面板的基本构成”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(2)面板部件
与第一实施方式的“(2)面板部件”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(3)触摸传感器
与第一实施方式的“(3)触摸传感器”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(4)压力传感器
对第九实施方式所涉及的压力传感器5b进行说明。
如图21所示,第九实施方式所涉及的压力传感器5b形成在第一基板21的正面侧(面板部件10侧)的面。第九实施方式所涉及的压力传感器5b在与面板部件10的外周区域10b对应的位置延伸配置。需要说明的是,在图21中,将第九实施方式所涉及的压力传感器5b简化地记载为线状。
更具体而言,在图21中,压力传感器5b在俯视观察时在面板部件10的短边向X轴方向(短边方向)延伸。其理由是,例如如果参照人的手指按压操作面10a时的施加在第一基板21或第二基板31上的主应变的分布,则应变的方向在短边的中心部分变为短边方向。需要说明的是,在短边的两端部,应变的方向是从短边向接近的长边延伸的倾斜方向。
如后所述,第九实施方式所涉及的压力传感器5b具有用于检测起因于按压力的应变的第三电极42及第四电极82。
其他说明与第一实施方式的“(1)触摸面板的基本构成”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(4-1)第三电极的概略说明
与第一实施方式的“(4-1)第三电极的概略说明”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(4-2)第四电极的概略说明
与第一实施方式的“(4-2)第四电极的概略说明”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
在第九实施方式中,第三电极42及第四电极82形成在第一基板21的相同的面。根据该构成,能够通过印刷或蚀刻工艺同时进行图案形成,相比通常的触摸面板,制造工序不会增加。
(4-3)压力传感器的检测电路
使用图24,对第九实施方式所涉及的压力传感器5b的压力检测电路100进行说明。
压力检测电路100具有惠斯通电桥电路101、仪表放大器103及AD转换器105。
惠斯通电桥电路101具有第三电极42和第四电极82作为一部分。第三电极42和第四电极82在输入电压Vin与接地G之间串联连接。在第三电极42与第四电极82之间设置有输出输出电压Vout的输出部107。
惠斯通电桥电路101具有可变电阻113。由此,相对于电阻值的经时变化,通过调整可变电阻113,能够变更偏移值。以上的结果,能够调整制造和使用环境造成的电阻彼此的偏差,能够减少检测不良。需要说明的是,也可以使用固定电阻和数字电位计的组合来代替可变电阻。
来自输出部107的输出电压Vout和基准电压Vref被输出到仪表放大器103。仪表放大器103计算两电压的差并输出到AD转换器105。AD转换器105将模拟信号转换成数字信号并输出到控制部60(后述)。
(4-4)两电极的概略配置关系
第九实施方式所涉及的第三电极42及第四电极82在与外周区域10b对应的位置相互沿着延伸。
更具体而言,如图25所示,第四电极82具有配置在与第三电极42的延伸方向正交的方向的两侧的第一电阻82A及第二电阻82B。需要说明的是,在附图中,第三电极42及第四电极82的延伸方向由箭头A表示,与延伸方向正交的方向由箭头B表示。这些延伸方向以及与其正交的方向可以分别与X轴方向及Y轴方向一致,也可以不同。
第三电极42具有在与延伸方向正交的方向上排列的第三电阻42A及第四电阻42B。即,在第四电极82的第一电阻82A与第二电阻82B之间配置有第三电极42的第三电阻42A和第四电阻42B,在图25中从左向右按照第一电阻82A、第四电阻42B、第三电阻42A、第二电阻82B的顺序排列。
(4-5)两电极的图案形状
第九实施方式所涉及的第三电极42的图案是构成第三电极42的电阻线在俯视观察时为锯齿形状。更具体而言,第三电极42的电阻线的图案是具有构成第三电极42的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分421,多个重复部分421的排列方向与第三电极42的延伸方向一致的图案。另外,第三电极42的电阻线的图案具有从重复部分421直线地折回的折回部分422。
第九实施方式所涉及的第四电极82的电阻线的图案是具有构成第四电极82的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分821,多个重复部分821的排列方向与第四电极82的延伸方向一致的图案。另外,第四电极82的电阻线的图案具有从重复部分821直线地折回的折回部分822。
需要说明的是,第四电极82的图案与第三电极42的图案不同。具体而言,如图25所示,第四电极82的重复部分821及折回部分822的宽度较细,虽然第三电极42的折回部分422的宽度同样地较细,但重复部分421的宽度变粗。
作为一例,第三电极42、第四电极82的折回部分822的宽度为1~1000μm的范围,第四电极的重复部分821的宽度为1~1000μm的范围。另外,第三电极42与第四电极82之间的间隙为0.1~1000μm的范围,优选为0.1~300μm的范围。
当对操作面10a赋予按压力F时,面板部件10发生姿态变化,第九实施方式所涉及的第三电极42和第四电极82主要引起向延伸方向(箭头A)拉伸的应变。此时,第三电极42和第四电极82的电阻上升。另外,第三电极42的重复部分421的宽度比折回部分422的宽度粗,因此,每相同长度的电阻值较低,因此第四电极82的电阻值的变化率比第三电极42的电阻值的变化率小。具体而言,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。更优选第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的50%以下,进一步优选为10%以下。
(4-6)压力传感器的检测原理
当用户用手指等触摸面板部件10的操作面10a时,该面板部件10弹性变形,随之第九实施方式所涉及的第三电极42及第四电极82也变形。此时,第三电极42及第四电极82的电阻根据其变形(姿态变化)而变化,但同时电阻也根据温度变化而变化。
但是,如上所述,由于第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极42的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下,因此能够对包括起因于第三电极42的温度变化的电阻变化的检测结果进行校正(温度补偿)。其结果,能够适当地确定对操作面10a的按压力的大小。
作为一例,考虑如图25所示,按压力F作用于第三电极42的第四电阻42B的外侧的一方,在第三电极42的外侧的另一方产生局部热源H的例子。在该情况下,如图26所示,按压力F引起的第三电极42的电阻值变化量比第四电极82小。因此,基于该差来确定检测信号。另一方面,局部热源H引起的电阻值变化量按照第四电极82的第一电阻82A、第三电极42的第四电阻42B、第三电极42的第三电阻42A、第四电极82的第二电阻82B的顺序变小。换言之,第一电阻82A的电阻值变化量较大,第二电阻82B的电阻值变化量较小。因此,第三电极42的电阻值变化量与第四电极82的电阻值变化量为相同程度。其结果,起因于温度的输出信号为零或大致为零。以上的结果,从压力检测电路100输出进行了温度补偿的检测信号。
需要说明的是,在按压力F与局部热源H处于相同或接近的位置,即处于第四电极的第一电阻或第二电阻的相同外侧的位置时,也可获得与上述同样的效果。
(4-7)其他效果
第九实施方式所涉及的压力传感器5b的第三电极42和第四电极82俯视观察时设置在与外周区域10b对应的位置,因此不会被使用者看到,设计性优异。另外,由于第三电极42和第四电极82与第一电极或第二电极形成在同一面,因此能够通过印刷或蚀刻工艺同时进行图案形成,相比通常的触摸面板,制造工序不会增加。
由于第三电极42与第四电极82紧密接触,因此能够消除局部热。
由于第四电极82的形状为锯齿形状,因此容易变更第四电极82的相对于姿态变化的电阻变化率。
由于电阻线的折回部分422、822直线地折回,因此相比曲线地折回的构成,与第三电极42及第四电极82的延伸方向正交的方向的宽度变小,因此变得省空间。
(5)支承部件
支承部件50从背面侧支承面板部件10。
支承部件50经由形成有第一电极22的第一电极形成部件20及第二电极形成部件30从背面侧支承面板部件10。支承部件50形成为框状。
其他说明与第一实施方式的“(5)支承部件”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(6)触摸传感器的控制装置
对第九实施方式所涉及的触摸传感器5a的控制装置进行说明。
如图22所示,多个第一电极22分别经由引绕布线23与控制部60(图23)连接。多个第二电极32分别经由引绕布线33与控制部60连接。
相比在第一实施方式中说明的图6,与未设置开关24及开关34相应地,图22所示的构成简化了电路。当然,也能够将图22所示的构成应用于第一~第八实施方式及变形例。
需要说明的是,引绕布线23、33使用金、银、铜及镍等金属、或者碳等导电膏构成。
(6-1)控制部
控制部60具备CPU等运算处理装置作为核心部件,作为用于对输入的数据进行各种处理的功能部,由硬件或软件(程序)或其双方构成。如图23所示,控制部60具备电容检测部62及输入确定部65。输入确定部65包括位置确定部66及按压力确定部67。另外,控制部60与存储部70以可进行信息通信的方式连接。存储部70由RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory:电可擦可编程只读存储器)等存储器构成。
(6-1-1)电容检测部
在本实施方式中,电容检测部62检测多个第一电极22及多个第二电极32各自的静电电容(自电容)。因此,电容检测部62包括公知的静电电容检测电路而构成。电容检测部62依次检测各第一电极22a~22h的静电电容。另外,电容检测部62依次检测各第二电极32a~32h的静电电容。各第一电极22的扫描和各第二电极32的扫描可以同步进行,也可以交替进行。
需要说明的是,也可以采用互电容(mutual)方式的检测方法。在该情况下,电容检测部62检测各第一电极22与各第二电极32之间的静电电容(互电容)。如果采用互电容方式,则能够进行多点触摸应对。电容检测部62的检测值的信息被传递到输入确定部65(位置确定部66)。
(6-1-2)位置确定部
与第一实施方式的“(6-2-5)位置确定部”项的说明重复,因此省略该项中的说明。
(6-1-3)按压力确定部
输入确定部65中包括的按压力确定部67基于来自压力检测电路100的检测信号来确定对操作面10a的按压力。
像这样,输入确定部65基于电容检测部62的检测结果来确定操作面10a的X-Y坐标系中的按压位置,并且基于来自压力检测电路100的检测信号来确定对操作面10a的按压力。由此,实现除了通常的位置检测功能之外还具有压敏功能的触摸面板5。
(7)第三电极及第四电极的图案形状的变形例
第三电极和第四电极的图案形状并不限于上述实施方式。
在第九实施方式中,第四电极的一部分(第一电阻)、第三电极、第四电极的另一部分(第二电阻)按照该顺序在与延伸方向正交的方向上排列,但只要如上述那样第三电极和第四电极交替排列的周期性至少实现一部分,就能够实现相对于局部热源的温度梯度,因此优选。因此,第三电极的一部分、第四电极、第三电极的另一部分也可以按照该顺序在与延伸方向正交的方向上排列。
在图27所示的第一变形例中,第四电极82具有折回并向相同方向延伸的第一电阻82A及第二电阻82B。第三电极42具有折回并向相同方向延伸的第三电阻42A及第四电阻42B。第三电阻42A及第四电阻42B相互接近,第三电阻42A的重复部分421与第四电阻42B的重复部分421相互接近,第三电阻42A的折回部分422与第四电阻42B的折回部分422相互接近。进而,第一电阻82A的重复部分821接近第四电阻42B的重复部分421,第一电阻82A的折回部分822接近第四电阻42B的折回部分422。进而,第二电阻82B的重复部分821接近第四电阻42B的重复部分421,第二电阻82B的折回部分822接近第三电阻42A的折回部分422。第四电极82具有重复部分821及折回部分822,各对重复部分821接近第三电极42的重复部分421,各对折回部分822接近第三电极42的折回部分422。
需要说明的是,第四电极82的图案与第三电极42的图案不同。具体而言,如图27所示,第四电极82的重复部分821及折回部分822的宽度较细,虽然第三电极42的折回部分422的宽度同样地较细,但重复部分421的宽度变粗。
在图28所示的第二变形例中,与第一变形例同样地,第三电极42沿第四电极82的形状配置。在该变形例中,与第一变形例不同,第四电极82的折回部分822的宽度比重复部分821的宽度粗。
在图29所示的第三变形例中,第四电极82的第一电阻82A具有重复部分821及折回部分822,且沿第三电极42的形状配置,但与第一变形例不同,第二电阻82B呈直线状延伸。
在图30所示的第四变形例中,与第三变形例不同,第四电极82的第一电阻82A的折回部分822及第二电阻82B的宽度比重复部分821的宽度粗。
在图31所示的第五变形例中,与第四变形例不同,第三电极42的第三电阻42A的一部分不与第四电阻42B接近。
在图32所示的第六变形例中,与第五变形例不同,第四电极82的第一电阻82A的折回部分822及第二电阻82B的宽度比重复部分821的宽度粗。另外,第三电极42的第三电阻42A为直线状。
在图33所示的第七变形例中,第四电极82具有第一电阻82A和第二电阻82B,第三电极42具有第三电阻42A和第四电阻42B。
第三电极42和第四电极82通过电桥而以第一电阻82A与第四电阻42B在与延伸方向正交的方向上接近、第二电阻82B与第三电阻42A接近的方式交叉配置。
在该变形例中,也能够得到与第九实施方式相同的效果。即,在第七变形例中,第三电极及第四电极的电阻也根据姿态变化而变化,但关于距局部热源的距离,通过到第三电极的合计与到第四电极的合计大致相等,从而能够对温度变化引起的电阻变化进行校正。
另外,对于该变形例,能够应用后述的第九~第十五变形例的图案形状。
需要说明的是,在第九~第十五变形例中,第三电极与第四电极延伸接近,但也可以是形状保持相同而相互分离地配置。
以下所示的第八~第十一变形例是将第三电极和第四电极配置得最接近的实施例。这些变形例可以应用于第九实施方式的检测电路,也可以应用于其他检测电路。在该变形例中,实现省空间。另外,由于在第三电极42与第四电极82之间难以产生温度梯度,因此能够正确地进行温度补偿。
在图34所示的第八变形例中,第三电极42和第四电极82向延伸方向延伸。第三电极42沿第四电极82的形状配置。具体而言,第三电极42及第四电极82为已经叙述过的锯齿形状,第三电极42的重复部分421及折回部分422分别相对于第四电极82的重复部分821及折回部分822平行地延伸接近。需要说明的是,第四电极82的折回部分822的宽度比重复部分821的宽度粗。
在图35所示的第九变形例中,与第八变形例不同,第三电极42的重复部分421的宽度比折回部分422的宽度粗。
在图36及图37所示的第十变形例中,压力传感器5b具有由第三电极42及第四电极82构成的两组,各组在与外周区域10b对应的位置配置在短边的短边方向两端。在各组中,第三电极42及第四电极82在短边方向上延伸。需要说明的是,在图36中,将压力传感器5b的第三电极42及第四电极82(在图36中没有附图标记)简化而分别记载为直线状。
第三电极42沿第四电极82的形状配置。具体而言,第三电极42及第四电极82为交替重复的山型(三角)形状。第三电极42具有交替排列的第一倾斜部42a及第二倾斜部42b,第四电极82具有交替排列的第三倾斜部82a及第四倾斜部82b。第一倾斜部42a与第三倾斜部82a相互平行且接近。第二倾斜部42b与第四倾斜部82b相互平行且接近。
需要说明的是,第四电极82的第四倾斜部82b的宽度比第三倾斜部82a的宽度粗。
需要说明的是,由于是上述那样的三角波形状,因此能够测定作用于相对于第三电极42及第四电极82的延伸方向倾斜的方向(箭头C)的应变应力。
在图38所示的第十一变形例中,与第十变形例不同,第三电极42的第一倾斜部42a(接近第四电极82的第三倾斜部82a的部分)的宽度比第二倾斜部42b的宽度粗。
另外,对于在视图区域10a具有第三电极42及第四电极82的第一~第八实施方式,也能够应用图34、图35、图37、图38的图案形状。
以下所示的第十二~第十五变形例是将第三电极和第四电极以某种程度接近配置的实施例。这些变形例可以应用于第九实施方式的检测电路,也可以应用于其他检测电路。
在图39所示的第十二变形例中,第三电极42是直线图案。第四电极82的图案是上述的锯齿形状。
根据该构成,在第四电极82中,在测定作用于电极的延伸方向的应变应力的情况下,在重复部分821不产生与姿态变化相应的电阻变化,仅在折回部分822产生与姿态变化相应的电阻变化。因此,即使第三电极42与第四电极82如上所述是相同的材料,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率也比作为直线图案的第三电极42的电阻变化率小。
在图40所示的第十三变形例中,使构成第四电极82的电阻线的宽度在重复部分821较细,在折回部分822较粗。因此,相比重复部分821和折回部分822为相同宽度的情况,按压时检测出的第四电极82的电阻变化率更小。
在图41所示的第十四变形例中,第三电极42及第四电极82的图案为上述的锯齿形状。构成第三电极42的电阻线的宽度在重复部分421形成得较粗,在折回部分422形成得较细。另外,构成第四电极82的电阻线的宽度在重复部分821形成得较细,在折回部分822形成得较粗。
根据该构成,通过使折回部分422的宽度比重复部分421的宽度细,从而即使是相同的材料,相比重复部分421和折回部分422为相同宽度的情况,按压时检测出的第三电极42的电阻变化率也更大。
在图42所示的第十五变形例中,第三电极42及第四电极82的图案为上述的锯齿形状。构成第三电极42及第四电极82的电阻线的折回部分422、822曲线地折回。具体而言,折回部分422的外缘的形状为半椭圆形状,内缘的形状为半圆形状。另外,折回部分822的外缘的形状为半圆形状,内缘的形状为半椭圆形状。
根据该构成,能够缓和对第三电极42及第四电极82施加伸长的力时的应力集中。即,虽然应力集中会导致折回部分422、822处的裂纹的产生,但由于电阻线的折回部分422、822曲线地折回,因此在折回部分422、822产生的应力分散而减弱,能够抑制裂纹的产生。
11.第十实施方式
在第九实施方式中,输出了由一个压力检测电路进行了温度补偿的检测信号,但为了对检测信号进行温度补偿,也可以使用多个压力检测电路。
将这样的实施例作为第十实施方式进行说明。需要说明的是,触摸传感器的基本构成及动作与第九实施方式相同。以下,以不同点为中心进行说明。
(1)压力检测电路的基本构成
如图43所示,压力检测电路200具有第一检测电路201、第二检测电路202和加法器203。
第一检测电路201具有第一惠斯通电桥电路205A、第一仪表放大器207A和第一AD转换器209A。
第一惠斯通电桥电路205A具有第三电极42和第四电极82作为一部分。第三电极42和第四电极82在输入电压Vin与接地G之间串联连接。在第三电极42与第四电极82之间设置有输出输出电压Vout的第一输出部211A。
第一惠斯通电桥电路205A具有第一可变电阻213A。
来自第一输出部211A的输出电压Vout和基准电压Vref被输出到第一仪表放大器207A。第一仪表放大器207A计算两电压的差并输出到第一AD转换器209A。第一AD转换器209A将模拟信号转换为数字信号并将输出信号α输出到加法器203。
第二检测电路202具有第二惠斯通电桥电路205B、第二仪表放大器207B和第二AD转换器209B。
第二惠斯通电桥电路205B具有第三电极42和第四电极82作为一部分。第三电极42和第四电极82在输入电压Vin与接地G之间串联连接。在第三电极42与第四电极82之间设置有输出输出电压Vout的第二输出部211B。
第二惠斯通电桥电路205B具有第二可变电阻213B。
来自第二输出部211B的输出电压Vout和基准电压Vref被输出到第二仪表放大器207B。第二仪表放大器207B计算两电压的差并输出到第二AD转换器209B。第二AD转换器209B将模拟信号转换为数字信号并将输出信号β输出到加法器203。
加法器203将第一惠斯通电桥电路205A的输出信号α和第二惠斯通电桥电路205B的输出信号β相加,输出最终的检测信号。
如图44所示,在第一惠斯通电桥电路205A及第二惠斯通电桥电路205B的每一个中,第四电极82沿第三电极42延伸配置。
进而,第一惠斯通电桥电路205A的第三电极42及第四电极82(第一组)与第二惠斯通电桥电路205B的第三电极42及第四电极82(第二组)相互接近且线对称地配置。
其结果,第一惠斯通电桥电路205A的第四电极82和第二惠斯通电桥电路205B的第四电极82配置在与第三电极42的延伸方向正交的方向的两侧,在图44中从左向右,按照第一惠斯通电桥电路205A的第四电极82、第一惠斯通电桥电路205A的第三电极42、第二惠斯通电桥电路205B的第三电极42、第二惠斯通电桥电路205B的第四电极82的顺序排列。
(2)两电极的图案形状
第四电极82的图案是构成第四电极82的电阻线在俯视观察时为锯齿形状。更具体而言,第四电极82的电阻线的图案是具有构成第四电极82的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分821,多个重复部分821的排列方向与第四电极82的延伸方向一致的图案。进而,第四电极82的电阻线的图案具有从重复部分821直线地折回的折回部分822。
第三电极42的电阻线的图案是具有构成第三电极42的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分421,多个重复部分421的排列方向与第三电极42的延伸方向一致的图案。进而,第三电极42的电阻线的图案具有从重复部分421直线地折回的折回部分422。
需要说明的是,第四电极82的图案与第三电极42的图案不同。具体而言,第三电极42的重复部分421的宽度比折回部分422的宽度粗。
根据该构成,第三电极42在多个重复部分421不产生与姿态变化相应的电阻变化,仅在折回部分422产生与姿态变化相应的电阻变化。因此,即使第三电极42与第四电极82如上所述是相同的材料,按压时第四电极82的电阻变化率也比第三电极42的电阻变化率小。具体而言,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。更优选第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的50%以下。进一步优选为10%以下。
(3)压力传感器的检测原理
当用户用手指等触摸面板部件10的操作面10a时,该面板部件10弹性变形,随之第三电极42及第四电极82也变形。此时,第三电极42及第四电极82的电阻根据其变形(姿态变化)而变化,但同时电阻也根据温度变化而变化。
但是,如上所述,第四电极82的温度变化引起的电阻变化率与第三电极42的温度变化引起的电阻变化率相同,第四电极82的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为第三电极42的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下,因此能够对包括起因于第三电极42的温度变化的电阻变化的检测结果进行校正(温度补偿)。其结果,能够适当地确定对操作面10a的按压力的大小。
作为一例,如图44所示,考虑如下的例子:按压力F作用于第二惠斯通电桥电路205B的第四电极82的外侧,在第一惠斯通电桥电路205A的第四电极82的外侧产生局部热源H。在该情况下,如图45所示,由按压力F产生的信号的强度在第一检测电路201和第二检测电路202中为相同程度,它们在加法器203中相加。另一方面,由局部热源H产生的信号的强度在第一检测电路201和第二检测电路202中是大致相同的大小,成为反相位的信号,因此它们相加时成为零或大致为零。成为反相位的信号的理由是,在第一惠斯通电桥电路205A中,第四电极82比第三电极42更接近局部热源H,因此电阻值变高,输出信号α的电位下降,另一方面,在第二惠斯通电桥电路205B中,第三电极42比第四电极82更接近局部热源H,因此电阻值变高,输出信号α的电位上升。
以上的结果,从压力检测电路200输出进行了温度补偿的检测信号。
对基于上述检测原理实际被赋予按压力F的情况下的信号强度相对于时间的变化进行说明。如图45所示,起因于按压力F的第一检测电路201的输出信号α的强度与第二检测电路202的输出信号β的强度相加,成为检测信号。另一方面,由于起因于局部热源H的第一检测电路201的输出信号α的强度与第二检测电路202的输出信号β的强度成为反相位,因此如果相互相加,则为零或大致为零。以上的结果,得到进行了温度补偿的检测结果。
图46示出了输出信号α和输出信号β因局部热源H而成为反相位(成为相反方向的信号输出),接着因按压力F而向相同方向变化的状态(箭头F1、F2)。图47示出了通过将输出信号α和输出信号β相加而得到进行了温度补偿(仅基于按压力F)的检测信号(箭头F)。
(4)第三电极及第四电极的图案形状的变形例
第三电极和第四电极的图案形状并不限于上述实施方式。
第一压力检测电路及第二压力检测电路例如也可以以在第一基板21或第二基板31的上表面和下表面成为点对称的方式配置。在该情况下,第一组的第三电极和第二组的第四电极上下排列,第一组的第四电极和第二组的第三电极上下排列。
另外,在上述第二实施方式中,在各检测电路中第三电极及第四电极分别是在延伸方向上仅延伸一根的图案形状,但第三电极及第四电极的图案形状并不特别限定。以下,在图48~图52所示的第十实施方式的第一~第五变形例中,对一个检测电路的第三电极及第四电极的图案形状的变形例进行说明。
需要说明的是,在下述变形例中,与第九实施方式不同,第三电极和第四电极不具有在延伸方向上周期性地排列的构成。
在图48所示的第十实施方式的第一变形例中,第三电极42及第四电极82分别往复,往复部分彼此接近。进而,第三电极42与第四电极82相互接近。
具体而言,第三电极42及第四电极82如上所述为锯齿形状,第三电极42的重复部分421及折回部分422分别与第四电极82的重复部分821及折回部分822对应地接近。
更详细而言,在第三电极42中,折回部分422的宽度比重复部分421的宽度粗。另外,在第四电极82中,重复部分821的宽度比折回部分822的宽度粗。
在图49所示的第十实施方式的第二变形例中,与第十实施方式的第一变形例同样地,第三电极42沿第四电极82的形状配置。在该变形例中,与第十实施方式的第一变形例不同,第四电极82的折回部分822的宽度比重复部分821的宽度粗。
在图50所示的第十实施方式的第三变形例中,第四电极82的第二电阻82B沿第三电极42的形状配置,但第一电阻82A呈直线状延伸。在该变形例中,第四电极82的第二电阻82B的折回部分822及第一电阻82A的宽度比重复部分821的宽度粗。另外,第三电极42的重复部分421的宽度比折回部分422的宽度粗。
在图51所示的第十实施方式的第四变形例中,第三电极42的第三电阻42A及第四电阻42B呈直线状延伸。
在图52所示的第十实施方式的第五变形例中,第一压力检测电路401和第二压力检测电路402在俯视观察时接近地配置。第一压力检测电路401具有在与延伸方向正交的方向上排列的第三电极42及第四电极82。第二压力检测电路402具有在与延伸方向正交的方向上排列的第三电极42及第四电极82。
第一压力检测电路401及第二压力检测电路402在延伸方向上排列,以点对称的方式配置。具体而言,第一压力检测电路401的第四电极82和第二压力检测电路402的第三电极42在延伸方向上排列并接近,第一压力检测电路401的第三电极42和第二压力检测电路402的第四电极82在延伸方向上排列并接近。
在该变形例中,也能够得到与第十实施方式相同的效果。
另外,对于该变形例,能够应用第十实施方式的第一~第四变形例的图案形状及图34、图35、图37~图42的图案形状。
12.第十一实施方式
图53示出了压力传感器301。压力传感器301具有作为绝缘基材的树脂片303(与第九实施方式的第一基板21对应)和在其上隔着OCA305设置的面板部件307(与第九实施方式的面板部件10对应)。
第三电极42和第四电极82设置在树脂片303的下表面的外周区域。
压力传感器301具有金属板309。金属板309在与作为绝缘物的树脂片303的上表面的外周区域对应的位置,设置在与第三电极42及第四电极82在俯视观察时对应的位置。即,优选金属板309在俯视观察时完全覆盖第三电极42及第四电极82。
根据该构成,对于来自面板部件307或框体侧的热,通过金属板309进行热扩散,因此第三电极42与第四电极82的温度差变小。因此,温度补偿为正确。
在图54所示的变形例中,第三电极42和第四电极82设置在作为绝缘物的树脂片303的上表面的外周区域。
金属板309在树脂片303的下表面的外周区域,设置在与第三电极42及第四电极82在俯视观察时对应的位置。优选金属板309在俯视观察时至少部分或完全覆盖第三电极42及第四电极82。
需要说明的是,第三电极、第四电极及金属板也可以设置在第九实施方式的第二基板上。进而,第三电极、第四电极及金属板也可以设置在第九实施方式的第一基板及第二基板中的任一个上。
另外,为了减少电噪声的影响,优选将金属板电固定到一定电位。例如,将金属板与GND的电位连接。
13.第十二实施方式
第三电极42及第四电极82中的一方的电极材料也可以使用温度变化引起的电阻变化率与另一方的电极材料相同、姿态变化引起的电阻变化率与另一方的电极材料不同的材料。在该情况下,能够将第三电极42和第四电极82设置为相同形状及相同尺寸的图案。
14.第十三实施方式
使用图55对第十三实施方式进行说明。图55是第十三实施方式的电子设备的剖面图。第十三实施方式是电子设备的面板部件支承结构的变形例。
支承部件50A从背面侧支承面板部件10。支承部件50A与上述各实施方式不同,不经由形成有第一电极22的第一电极形成部件20及第二电极形成部件30而从背面侧支承面板部件10。
支承部件50A形成为框状。支承部件50A以与框体3的支承部3b的形状对应的方式在俯视观察时形成为矩形框状。支承部件50A以支承形成为矩形状的面板部件10及各电极形成部件20、30的周缘部(各边的附近)的方式设置。
第九~第十二实施方式的第三电极及第四电极的配置、形状、数量等也能够应用于第十三实施方式。
15.在外周区域具有压力传感器的其他实施方式
对在外周区域具有本发明所涉及的触摸面板的压力传感器的其他实施方式进行说明。需要说明的是,在以下的各实施方式所公开的构成只要不产生矛盾,也能够与在外周区域具有压力传感器的其他实施方式所公开的构成组合来应用。
压力传感器也可以形成有多个。
压力传感器在有多个的情况下,也可以以在外周区域的两边、三边、四边等包围视图区域的方式配置。在压力传感器为多个的情况下,例如在多点与操作面10a接触的多点触摸的情况下,能够基于各压力传感器的检测信号检测压力,单独地确定各个触摸位置的按压力。即,能够进行多力应对。
压力传感器也可以形成在第一基板21的表面或背面或第二基板31的表面或背面。在压力传感器为多个的情况下,也可以存在设置在上述的多个面中的不同的面上的压力传感器。另外,在各压力传感器中,第三电极和第四电极也可以分别形成在第一基板21及第二基板31的相互相对的面。在该情况下,第三电极及第四电极通过通孔等方式连接。
第三电极和第四电极也可以形成在与第一电极或第二电极相同的层上。在该情况下,第三电极及第四电极能够使用与第一电极及第二电极连接的引绕线(通常为铜、银浆)相同的材料,与引绕线同时通过印刷或蚀刻而形成。
面板部件、第一基板、第二基板的形状并不特别限定,例如也可以是正方形。
也可以省略第一基板及第二基板中的一方或双方。
面板部件并不限于平面部件,也可以具有曲面。
在上述各实施方式中,对将本发明所涉及的触摸面板应用于作为电子设备1的一种的多功能便携式电话的例子进行了说明。但是,本发明的实施方式并不限于此。作为电子设备1,除了多功能便携电话之外,还可列举例如现有型便携电话、PDA(Personal DigitalAssistant:个人数字助理)、便携音乐播放器、车载用导航装置、PND(Portable NavigationDevice:便携式导航设备)、数码相机、数码摄像机、便携游戏机及平板电脑等。这些电子设备1中也能够适当地应用本发明所涉及的触摸面板。另外,如最初描述的那样,并不限于电子设备1,在用于汽车内装的中心信息显示器(CID:Center Information Display)和仪表组(Cluster:Instrument Cluster)、后座娱乐(RSE:Rear Seat Entertainment)等车载显示器中,也能够适当地应用本发明所涉及的触摸面板。
关于其他构成,本说明书中公开的实施方式在所有方面均为示例,应理解为本发明的范围并不限于此。只要是本领域技术人员,就能够容易地理解在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行适当的改变。因此,在不脱离本发明的主旨的范围内进行了改变的其他实施方式当然也包括在本发明的范围内。
产业上的利用可能性
本发明例如能够用于搭载于多功能便携电话的触摸面板。
附图标记说明
1:电子设备;3:框体;4:显示装置;5:触摸面板;5a:触摸传感器;5b:压力传感器;10:面板部件;10a:操作面;10b:外周区域;20:第一电极形成部件;21:第一基板;22:第一电极;23:布线;30:第二电极形成部件;31:第二基板;32:第二电极;323:格子;33:布线;42:第三电极;421:重复部分;422:折回部分;423:矩形状的区域;45:连接布线;50:支承部件;60:控制部;62:电容检测部;63:第一电阻检测部;64:第二电阻检测部;65:输入确定部;66:位置确定部;67:按压力确定部;68:温度补偿部;70:存储部;82:第四电极;821:重复部分;822:折回部分;823:矩形状的区域;85:连接布线;101:惠斯通电桥电路;103:仪表放大器;105:AD转换器;107:输出部。

Claims (29)

1.一种触摸面板,具备:
面板部件,具有操作面,并且能够弹性变形;
多个第一电极,在所述面板部件的所述操作面的相反侧以在X轴方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化;
多个第二电极,与多个所述第一电极相对,且以在与所述X轴方向交叉的Y轴方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据所述被检测物的接近/离开而变化;
多个第三电极,在多个所述第一电极彼此之间以在所述X轴方向上排列的方式相互平行地配置,或者在多个所述第二电极彼此之间以在所述Y轴方向上排列的方式相互平行地配置,电阻根据姿态变化及温度变化而变化;以及
多个第四电极,以分别沿多个所述第三电极延伸的方式配置,电阻根据姿态变化及温度变化而变化,
所述第四电极的温度变化引起的电阻变化率与所述第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同,
所述第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为所述第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
2.根据权利要求1所述的触摸面板,其中,
所述第三电极的图案是直线图案,
所述第四电极的图案是如下的图案:具有构成所述第四电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分,多个所述重复部分的排列方向与所述第四电极的延伸方向一致。
3.根据权利要求2所述的触摸面板,其中,
构成所述第四电极的电阻线的线宽在所述重复部分细,在连接所述重复部分彼此的折回部分粗。
4.根据权利要求2或3所述的触摸面板,其中,
所述第一电极及所述第二电极中与所述第三电极及所述第四电极形成在同一面的电极的图案是具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子的网格图案,
以所述第四电极的图案的相邻的一组所述重复部分为对边的矩形状的区域与所述网格图案的所述格子为相同形状或近似形状,且为相同或近似尺寸,
作为所述网格图案的电极与所述第三电极和所述第四电极接近,
所述格子及所述矩形状的区域作为整体有规则地排列。
5.根据权利要求1所述的触摸面板,其中,
所述第三电极的图案是如下的图案:具有构成所述第三电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分,多个所述重复部分的排列方向与所述第三电极的延伸方向一致,
所述第四电极的图案是如下的图案:具有构成所述第四电极的电阻线在俯视观察时折回成锯齿状而相互平行地形成的多个重复部分,多个所述重复部分的排列方向与所述第四电极的延伸方向一致,
所述第三电极的图案和所述第四电极的图案的折回具有同步的周期,
所述第一电极及所述第二电极中与所述第三电极及所述第四电极形成在同一面的电极的图案是具有由X轴方向及Y轴方向的细线构成的矩形状的格子的网格图案,
以所述第三电极及所述第四电极的图案的相邻的一组所述重复部分为对边的矩形状的区域与所述网格图案的格子为相同或近似形状,且为相同或近似尺寸,
作为所述网格图案的电极与所述第三电极和所述第四电极接近,
所述格子及所述矩形状的区域作为整体有规则地排列在X轴方向及Y轴方向上。
6.根据权利要求5所述的触摸面板,其中,
构成所述第三电极的电阻线的线宽在所述重复部分形成得粗,在连接所述重复部分彼此的折回部分形成得细,
构成所述第四电极的电阻线的线宽在所述重复部分形成得细,在连接所述重复部分彼此的折回部分形成得粗。
7.根据权利要求5所述的触摸面板,其中,
构成所述第三电极的电阻线的线宽在所述重复部分形成得粗,在连接所述重复部分彼此的折回部分形成得细,
构成所述第四电极的电阻线的线宽形成为相同的宽度。
8.根据权利要求5所述的触摸面板,其中,
构成所述第三电极的电阻线的线宽形成为相同的宽度,
构成所述第四电极的电阻线的线宽在所述重复部分形成得细,在连接所述重复部分彼此的折回部分形成得粗。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的触摸面板,其中,
分别构成所述第三电极及所述第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的所述折回部分曲线地折回。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的触摸面板,其中,
分别构成所述第三电极及所述第四电极的在俯视观察时折回成锯齿状的电阻线的所述折回部分直线地折回。
11.根据权利要求2、3、6至8中任一项所述的触摸面板,其中,
所述第四电极使用与图案不同于所述第四电极的所述第三电极相同的材料构成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的触摸面板,其中,
多个所述第三电极的相互相邻地配置的所述第三电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状,
多个所述第四电极的相互相邻地配置的所述第四电极彼此在它们的延伸方向的一侧端部和另一侧端部交替连接,作为整体在俯视观察时形成为锯齿状。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的触摸面板,其中,
所述第三电极及所述第四电极与所述第一电极及所述第二电极中配置在所述面板部件的相反侧的电极形成在同一面。
14.一种触摸面板,具备:
面板部件,具有视图区域和位于所述视图区域的外侧的外周区域;
多个第一电极,在与所述视图区域对应的位置以在第一方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据被检测物的接近/离开而变化;
多个第二电极,在与所述视图区域对应的位置与多个所述第一电极相对,且以在与所述第一方向交叉的第二方向上隔开规定间隔排列的方式相互平行地配置,自电容或互电容根据所述被检测物的接近/离开而变化;
第三电极,在与所述外周区域对应的位置延伸,电阻根据姿态变化及温度变化而变化;以及
第四电极,在与所述外周区域对应的位置沿所述第三电极延伸,电阻根据姿态变化及温度变化而变化,
所述第四电极的温度变化引起的电阻变化率与所述第三电极的温度变化引起的电阻变化率相同,
所述第四电极的姿态变化引起的电阻变化率在常温下的姿态变化中,为所述第三电极的姿态变化引起的电阻变化率的90%以下。
15.根据权利要求14所述的触摸面板,其中,
所述第三电极与所述第四电极相互接近地配置。
16.根据权利要求14或15所述的触摸面板,其中,
所述第三电极与所述第四电极的图案形状不同。
17.根据权利要求16所述的触摸面板,其中,
所述第四电极的图案是构成所述第四电极的电阻线在俯视观察时为锯齿形状的图案。
18.根据权利要求17所述的触摸面板,其中,
所述第三电极的图案是构成所述第三电极的电阻线在俯视观察时为锯齿形状的图案。
19.根据权利要求18所述的触摸面板,其中,
所述第三电极的电阻线交替地具有在延伸方向上延伸的第一部分和在与延伸方向正交的方向上延伸的第二部分,
所述第四电极的电阻线交替地具有在延伸方向上延伸的第三部分和在与延伸方向正交的方向上延伸的第四部分,
所述第三部分或所述第四部分的宽度比所述第一部分及所述第二部分中的至少一方的宽度粗。
20.根据权利要求18或19所述的触摸面板,其中,
所述第三电极及所述第四电极的电阻线的折回部分曲线地折回。
21.根据权利要求18所述的触摸面板,其中,
所述第三电极的电阻线具有交替地倾斜延伸而成为三角波形状的第一部分和第二部分,
所述第四电极的电阻线具有交替地倾斜延伸而成为三角波形状的第三部分和第四部分。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的触摸面板,其中,
所述第三电极和所述第四电极构成惠斯通电桥的一部分,
所述第三电极和所述第四电极在输入电压与接地之间串联连接,
在所述第三电极与所述第四电极之间设置有输出输出电压的输出部。
23.根据权利要求22所述的触摸面板,其中,
所述第四电极的一部分、所述第三电极的至少一部分、所述第四电极的另一部分在与延伸方向正交的方向上按叙述的顺序排列,或者,所述第三电极的一部分、所述第四电极的至少一部分、所述第三电极的另一部分在与延伸方向正交的方向上按叙述的顺序排列。
24.根据权利要求22所述的触摸面板,其中,
所述第四电极具有第一电阻和与所述第一电阻串联连接且从所述第一电阻折回而平行地延伸的第二电阻,
所述第三电极具有第三电阻和与所述第三电阻串联连接且从所述第三电阻折回而平行地延伸的第四电阻,
所述第一电阻及所述第二电阻分别配置在与所述第三电阻及所述第四电阻的延伸方向正交的方向的两侧。
25.根据权利要求23或24所述的触摸面板,其中,
所述第三电极及所述第四电极的组有两组,
所述两组具有在俯视观察时为线对称或点对称的图案形状。
26.根据权利要求24所述的触摸面板,其中,
所述第三电极及所述第四电极的组有两组,
所述两组在绝缘基材的两面配置在点对称的位置。
27.根据权利要求14至25中任一项所述的触摸面板,其中,
所述第三电极及所述第四电极形成在与绝缘基材的形成有所述第一电极或所述第二电极的面相同的面。
28.根据权利要求14至27中任一项所述的触摸面板,其中,
在沿层叠方向与所述第三电极及所述第四电极分离的位置进一步具备金属板,该金属板设置在与所述第三电极及所述第四电极在俯视观察时对应的位置。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的触摸面板,其中,
所述面板部件的形状是长方形,所述第三电极的延伸方向与所述面板部件的短边平行。
CN202080031910.XA 2019-06-19 2020-06-10 触摸面板 Active CN113748403B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019113963 2019-06-19
JP2019-113963 2019-06-19
JP2020-096131 2020-06-02
JP2020096131A JP6887549B1 (ja) 2020-06-02 2020-06-02 タッチパネル
JP2020098638A JP6877861B2 (ja) 2019-06-19 2020-06-05 タッチパネル
JP2020-098638 2020-06-05
PCT/JP2020/022805 WO2020255816A1 (ja) 2019-06-19 2020-06-10 タッチパネル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113748403A true CN113748403A (zh) 2021-12-03
CN113748403B CN113748403B (zh) 2024-03-08

Family

ID=74040055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080031910.XA Active CN113748403B (zh) 2019-06-19 2020-06-10 触摸面板

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11762517B2 (zh)
KR (1) KR20220022109A (zh)
CN (1) CN113748403B (zh)
WO (1) WO2020255816A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230139836A (ko) * 2022-03-23 2023-10-06 삼성디스플레이 주식회사 전자 장치

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1321243A (zh) * 1999-07-09 2001-11-07 株式会社东金 静电电容式变形传感器及其使用方法
JP2011081524A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Hitachi Displays Ltd 表示装置
EP2685358A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-15 Sony Mobile Communications AB Pressure sensitive input device
CN105074636A (zh) * 2013-03-26 2015-11-18 富士胶片株式会社 触摸屏及显示装置
CN105723305A (zh) * 2013-11-29 2016-06-29 富士胶片株式会社 导电性膜和触摸面板
CN105930016A (zh) * 2010-09-30 2016-09-07 株式会社日本显示器 触摸面板
US20160342257A1 (en) * 2014-03-07 2016-11-24 Nissha Printing Co., Ltd. Pressure sensitive sensor and touch panel
WO2018043588A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 シャープ株式会社 圧力センサ内蔵静電容量型タッチパネル

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561592A (ja) 1991-09-04 1993-03-12 Yamaha Corp タツチ入力装置
US5915285A (en) * 1993-01-21 1999-06-22 Optical Coating Laboratory, Inc. Transparent strain sensitive devices and method
CN101836285B (zh) 2007-08-21 2014-11-12 加州大学评议会 具有高性能热电性质的纳米结构
JP6148934B2 (ja) 2013-08-20 2017-06-14 日本写真印刷株式会社 タッチパネル

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1321243A (zh) * 1999-07-09 2001-11-07 株式会社东金 静电电容式变形传感器及其使用方法
JP2011081524A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Hitachi Displays Ltd 表示装置
CN105930016A (zh) * 2010-09-30 2016-09-07 株式会社日本显示器 触摸面板
EP2685358A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-15 Sony Mobile Communications AB Pressure sensitive input device
CN105074636A (zh) * 2013-03-26 2015-11-18 富士胶片株式会社 触摸屏及显示装置
CN105723305A (zh) * 2013-11-29 2016-06-29 富士胶片株式会社 导电性膜和触摸面板
US20160342257A1 (en) * 2014-03-07 2016-11-24 Nissha Printing Co., Ltd. Pressure sensitive sensor and touch panel
WO2018043588A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 シャープ株式会社 圧力センサ内蔵静電容量型タッチパネル

Also Published As

Publication number Publication date
US20220236832A1 (en) 2022-07-28
KR20220022109A (ko) 2022-02-24
WO2020255816A1 (ja) 2020-12-24
US11762517B2 (en) 2023-09-19
CN113748403B (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11803276B2 (en) Force sensing architectures
US9933877B2 (en) Pressure sensitive sensor and touch panel
US8633712B2 (en) Electronic device and operation detection method
JP5689523B1 (ja) 圧力検出器を備えたタッチパネル
US8049738B2 (en) Anisotropic, resistance-based determination of a position of an object with respect to a touch screen element
TWI387908B (zh) 物體位置偵測裝置與方法及應用該物體位置偵測裝置之影像顯示系統
JP6148934B2 (ja) タッチパネル
US20160011691A1 (en) Sensor device, input device, and electronic apparatus
JP2011511357A (ja) 分割電極構造を有する接触感知パネル及びこれを備えた接触感知装置
US20160005352A1 (en) Touch sensing device
JP6148933B2 (ja) タッチパネル
JP2007323650A (ja) 2次元位置センサ
JP2011100364A (ja) センサ装置及び電子機器
EP2569688A1 (en) Methods and apparatus for a transparent and flexible force-sensitive touch panel
US8907919B2 (en) Sensing structure of touch panel
KR20160113684A (ko) 가요성 센서
US20140043252A1 (en) Touchscreen panel and touchscreen device
KR20160053919A (ko) 센서 장치, 입력 장치 및 전자 기기
CN106371647A (zh) 触摸压力灵敏度修正方法及计算机可读记录介质
CN106201053A (zh) 检测触摸压力的触摸输入装置的灵敏度修正方法及计算机可读记录介质
TWI625664B (zh) Indicator detection device and indicator detection method
TW201229850A (en) Touch-sensitive coordinate input apparatus, touch panel and electronic devices having the same
CN113748403B (zh) 触摸面板
JP6877861B2 (ja) タッチパネル
JP6887549B1 (ja) タッチパネル

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant