CN114270300A - 触摸面板装置 - Google Patents

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折田泰
森成一郎
岛崎祐辅
佐佐木雄一
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Abstract

触摸面板装置(1)具有：罩面板(10)，其具有包含被进行触摸操作的操作区域(13)的表面(11)和表面的相反侧的面即背面(12)；第1粘接材料(20)，其设置在背面(12)；触摸面板部(30)，其具有基底基板(31)和设置在基底基板的与操作区域对应的区域的多个触摸传感器电极(32、33)，被配置为隔着所述第1粘接材料而与背面(12)对置；第1位移检测电极(81)，其设置在背面(12)中的与操作区域对应的区域的外侧；以及第2位移检测电极(82)，其设置在基底基板(31)中的与操作区域对应的区域的外侧，并且与第1位移检测电极(81)对置。

Description

触摸面板装置
技术领域
本发明涉及触摸面板装置。
背景技术
提出有一种基于通过手指等导电体的触摸操作而产生的触摸传感器电极间的静电电容的变化来检测触摸位置的投影型静电电容(Projected Capacitive)方式的触摸面板装置。例如，参照专利文献1。在该方式的触摸面板装置中，能够由厚度几mm左右的坚固的强化玻璃等保护板形成具有被进行触摸操作的操作面的罩面板。
此外，提出了一种具备以下功能的触摸面板装置：通过检测在通过触摸操作对透明保护薄膜赋予了按压力时产生的触摸传感器电极间的静电电容的变化，来检测触摸位置和按压力。例如，参照专利文献2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-103761号公报
专利文献2：日本特开2011-028476号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的触摸面板装置中，能够由坚固的保护板形成罩面板，但在该情况下，难以具备检测按压力的功能。
在专利文献2所记载的触摸面板装置中，基于操作区域内的触摸传感器电极间的距离的变化来检测按压力，因此，无法将透明保护薄膜置换为由坚固的保护板构成的罩面板。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种具备能够检测触摸位置和按压力的罩面板的触摸面板装置。
用于解决问题的手段
本发明的一方案的触摸面板装置的特征在于，具有：罩面板，其具有表面和背面，该表面包含被进行触摸操作的操作区域，该背面是所述表面的相反侧的面；第1粘接材料，其设置在所述背面；触摸面板部，其具有基底基板和多个触摸传感器电极，该多个触摸传感器电极设置在所述基底基板的与所述操作区域对应的区域，所述触摸面板部被配置为隔着所述第1粘接材料而与所述背面对置；第1位移检测电极，其设置在所述背面的与所述操作区域对应的区域的外侧；以及第2位移检测电极，其设置在所述基底基板的与所述操作区域对应的区域的外侧，并且与所述第1位移检测电极对置。
发明的效果
根据本发明，可提供具备能够检测触摸位置和按压力的罩面板的触摸面板装置。
附图说明
图1是概要地示出本发明的实施方式1的触摸面板装置的构造的剖视图。
图2是概要地示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的罩面板的状态的剖视图。
图3是概要地示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的罩面板的状态的剖视图。
图4是概要地示出实施方式1的触摸面板装置中的与图1的A部对应的部分的构造的剖视图。
图5是简化示出实施方式1的触摸面板装置的构造的分解立体图。
图6是概要地示出实施方式1的触摸面板装置的触摸面板部的构造的俯视图。
图7的(a)至(g)是概要地示出图6的C部的构造的另一例的放大俯视图。
图8是示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的罩面板的位移的图。
图9是示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的罩面板的位移的图。
图10是示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图11是示出按压了实施方式1的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图12是示出实施方式1中的按压时的第1位移检测电极的静电电容计测的结果的图表。
图13是示出实施方式1中的按压时的第1位移检测电极的静电电容计测的结果的图表。
图14是示出实施方式1的触摸面板装置的控制部的结构的例子的功能框图。
图15是示出实施方式1的触摸面板装置的硬件结构的例子的图。
图16是简化示出本发明的实施方式2的触摸面板装置的构造的分解立体图。
图17是概要地示出实施方式2的触摸面板装置的触摸面板部的构造的俯视图。
图18是示出按压了实施方式2的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图19是示出按压了实施方式2的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图20是示出实施方式2中的按压时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图21是示出实施方式2中的按压时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图22是概要地示出本发明的实施方式3的触摸面板装置的构造的剖视图。
图23是概要地示出按压了实施方式3的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的罩面板的状态的剖视图。
图24是概要地示出按压了实施方式3的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的罩面板的状态的剖视图。
图25是概要地示出实施方式3的触摸面板装置中的与图22的B部对应的部分的构造的剖视图。
图26是示出按压了实施方式3的触摸面板装置的罩面板的中心位置附近时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图27是示出按压了实施方式3的触摸面板装置的罩面板的角的附近位置时的第1位移检测电极与第2位移检测电极之间的静电电容的变化率的图表。
图28是概要地示出本发明的实施方式4的触摸面板装置的构造的剖视图。
图29是简化示出实施方式4的触摸面板装置的构造的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的触摸面板装置进行说明。实施方式的触摸面板装置由罩面板形成，该罩面板的被进行触摸操作的面由硬质玻璃等构成，能够检测由作为导电体的指示体进行的触摸操作的位置(即，坐标)以及通过触摸操作而赋予的按压力。以下的实施方式只不过是例子，能够在本发明的范围内进行各种变更。
《1》实施方式1
图1是概要地示出实施方式1的触摸面板装置1的构造的剖视图。图2是概要地示出按压了触摸面板装置1的罩面板10的中心位置附近时的罩面板10的状态的剖视图。图3是概要地示出按压了触摸面板装置1的罩面板10的角的附近位置时的罩面板10的状态的剖视图。在触摸面板装置1中，壳体90支承着触摸面板部30或显示面板部50。
触摸面板装置1具有：罩面板10，其具有包含被进行触摸操作的操作区域(也称为“显示区域”。)13的表面11和表面11的相反侧的面即背面12；作为第1粘接材料的粘接材料20，其设置于背面12；触摸面板部30，其配置为隔着粘接材料20而与背面12对置；第1位移检测电极81，其设置在背面12的与操作区域13对应的区域的外侧；以及第2位移检测电极82，其与第1位移检测电极81对置。
罩面板10例如是硬质玻璃面板。硬质是指不会通过按压而使仅按压部位局部凹陷的性质。此外，关于罩面板10，通过按压，罩面板10的整体弯曲。罩面板10也可以由玻璃以外的材质形成。粘接材料20例如是粘接剂。粘接材料20例如是弹性变形的部件。
触摸面板部30例如是静电电容方式的触摸面板。触摸面板部30具有多个触摸传感器电极。当通过作为导电体的指示体(例如，手指200)在罩面板10的表面11的操作区域13内进行触摸操作时，多个触摸传感器电极中的被进行了触摸操作的触摸位置的触摸传感器电极间的静电电容(也称为“第1静电电容”。)发生变化。
第1位移检测电极81和第2位移检测电极82是用于检测触摸操作的按压力的压力传感器电极。如图2所示，在按压了罩面板10的中心位置附近的情况下，罩面板10的中心位置附近朝向粘接材料20下降，罩面板10的整体弯曲。此时，第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的距离发生变化(例如减少)，第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容(也称为“第2静电电容”。)发生变化。
此外，触摸面板装置1具有显示面板部50，该显示面板部50显示能够通过触摸面板部30、粘接材料20及罩面板10而视觉确认的图像。显示面板部50例如是包含液晶显示器的液晶面板部。此外，在显示面板部50为液晶面板部的情况下，触摸面板装置1也可以具有背光单元70。
图4是概要地示出触摸面板装置1中的与图1的A部对应的部分的构造的剖视图。图5是简化示出触摸面板装置1的构造的分解立体图。图6是概要地示出触摸面板装置1的触摸面板部30的构造的俯视图。
在实施方式1中，罩面板10在触摸面板装置1的操作区域13透射光，但在操作区域13的外侧的区域，从设计性的观点出发，通常进行黑色印刷。在实施方式1中，触摸面板装置1的操作区域13对应于操作区域13。第1位移检测电极81例如通过导电性的碳糊剂的印刷而形成。在该情况下，通过罩面板10而形成黑色印刷的区域。由此，相比于分别实施黑色印刷和第1位移检测电极81的形成，能够减少制造中的工序数量。此外，由于第1位移检测电极81形成在操作区域13外，因此，能够抑制操作区域13内的光的反射率的增加以及光的透射率的减少。
此外，在实施方式1中，由触摸位置检测层LD和支承该触摸位置检测层LD的基底基板31构成触摸面板部30。基底基板31是透明的，例如由玻璃或树脂构成。以触摸位置检测层LD位于罩面板10与基底基板31之间的方式将触摸面板部30借助粘接材料20接合到罩面板10的内表面上。因此，触摸位置检测层LD借助粘接材料20间接地设置在罩面板10的内表面上。另外，触摸位置检测层LD也可以通过由保护膜35覆盖而被保护。
此外，第1位移检测电极81经由转移电极83而与形成在基底基板31上的接触部84电连接。在从外部向第1位移检测电极81输入电信号时，也能够通过柔性印刷基板(FPC)的布线而与外部连接。如果如实施方式1那样将第1位移检测电极81与基底基板31上电连接，则也可以不安装罩面板10专用的FPC，因此，能够降低部件成本。
为了实现基于投影型静电电容方式的触摸操作的位置的检测，触摸位置检测层LD具有多个列电极32、多个行电极33以及层间绝缘膜(未图示)。层间绝缘膜在厚度方向上介于列电极32与行电极33之间，将两者绝缘。换言之，在俯视下列电极32与行电极33重叠的部分，在列电极32与行电极33之间设置有层间绝缘膜。在图6所示的检测区域37，多个列电极32相互并行，并且，多个行电极33相互并行。多个行电极33与多个列电极32相互交叉。换言之，行电极33分别与多个列电极32交叉，并且，列电极32分别与多个行电极33交叉。
如图6所示，多个列电极32例如包含52列的列电极X0～X51。多个行电极33例如包含20行的行电极Y0～Y19。多个列电极32的数量不限定于52。多个行电极33的数量不限定于20。列电极32分别与列端子32a连接。列端子32a分别通过引出布线32b而与外部端子部86连接。行电极33分别与行端子33a连接。行端子33a分别通过引出布线33b而与外部端子部86连接。
此外，在基底基板31中的粘接材料20的外形38(图6)的外侧的4个角的附近区域，分别设置有与列电极32同时形成的第2位移检测电极82(即，82A、82C、82E、82G)。第2位移检测电极82A、82C、82E、82G也称为角电极部。第2位移检测电极82分别通过引出布线85而与外部端子部86连接。另外，第2位移检测电极82也可以不与列电极32同时形成而与行电极33同时形成。
这样，通过将第2位移检测电极82及各个引出布线85与列电极32及行电极33电分离地配置，能够独立地进行触摸位置的检测和按压力的检测。此外，第2位移检测电极82A、82C、82E、82G也通过引出布线85独立地连接，由此，能够通过各个电极得到检测值，因此，能够选择按压时的最大的检测值，由此，能够提高检测灵敏度。
第2位移检测电极82位于与第1位移检测电极81对置的位置，在俯视下，第1位移检测电极81大于第2位移检测电极82，配置为第2位移检测电极82被完全覆盖。俯视是指从正面观察表面11的情况。由此，在导电性的指示体接近了罩面板10的上表面时，在该指示体与第2位移检测电极82之间形成的静电电容被第1位移检测电极81屏蔽。其结果是，与第2位移检测电极82耦合的静电电容不会受到因导电体的接近而产生的影响。因此，与第2位移检测电极82耦合的静电电容能够对应于第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的距离的变化而变化。
此外，由于第2位移检测电极82形成在粘接材料20的外形38的外侧，因此，在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间形成空气层。由此，如后所述，在用指示体按压了罩面板10的表面(即，上表面)11时，能够在罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之间产生差(即，变形量的差)。
图7(a)至(g)是概要地示出图6的C部的构造的另一例的放大俯视图。角电极82的形状不需要一定是包含配置为直角且相互连结的2个直线部的形状。例如，角电极82的形状也可以是图7(a)所示的包含曲线部(即，圆弧部)和直线部的形状、图7(b)所示的包含3个以上的相互连结的直线部的形状、图7(c)所示的线段的粗细度局部不同的形状(即，矩形的角的附近的线段的宽度较宽的形状)、图7(d)所示的包含2个直线部和从这些直线部分支的线段部的形状等。此外，角电极82的形状也可以是具有将图7(a)至(d)中的任意2个以上组合而成的构造的形状。
此外，基底基板31的角部不需要一定是矩形直角的角这样的形状。例如，基底基板31的角部也可以是图7(e)所示的包含3个以上的直线状的边的形状、图7(f)所示的包含曲线状的边(即，圆弧状的边)的形状、图7(g)所示的2个直线状的边以90度以外的角度相交的形状等。
此外，基底基板31的俯视的形状也可以如四边形以外的多边形等那样是四边形以外的形状。在该情况下，基底基板31的角部也可以是具有将图7(e)至图7(g)中的任意2个以上组合而成的构造的形状。但是，在基底基板31的俯视的形状为圆形状或椭圆形状的情况下，角电极82配置在粘接材料20的外形38的外侧空间中的任意空间。
列电极32、行电极33及第2位移检测电极82在实施方式1中由透明导电体构成，例如，由ITO(氧化铟锡)构成。列电极32与行电极33之间的层间绝缘膜优选为透明膜，例如为硅氮化膜、硅氧化膜或有机膜。
此外，引出布线32b、33b、85通过由铝合金构成的低电阻材料而形成。也可以代替铝合金，由铜合金、银合金等低电阻材料形成引出布线32b、33b、85。
显示面板部50在厚度方向(即，图4中的纵向)上借助作为第2粘接材料的粘接材料40而与触摸面板部30接合。此外，在显示面板部50装配有背光单元70。
图8是示出按压了触摸面板装置1的罩面板10的中心位置附近时的罩面板10的位移的图。图9是示出按压了触摸面板装置1的罩面板10的角的附近位置时的罩面板10的位移的图。参照图8和图9，针对用指示体按压了罩面板10的上表面时的罩面板10的变形与基底基板31的变形之间的变形量的差进行说明。在用指示体按压罩面板10上时，罩面板10和基底基板31发生变形，但在罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之间产生差(即，变形量的差)。图8和图9示出使用应力模拟计算该变形量而得到的结果。设为罩面板10的厚度为2.0mm、基底基板31的厚度为0.7mm、显示面板部50的总厚为1.5mm，进行了应力模拟。
图8示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的中心位置赋予了1N/cm2的按压力时的、罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之间的变形量的差的分布。图8的图表的X轴和Y轴表示基底基板31的坐标，图表的Z轴的正值表示罩面板10的变形大于基底基板31的变形，负值表示相反情况。此外，图表的Z轴显示为将正值的最大值设为1时的相对值。
如图8所示，可知在基底基板31的4个角的附近区域，在正向上产生变形量的差。这表示罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而增加。
图9示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的操作区域13的角的附近区域赋予了1N/cm2的按压力时的、罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之差即变形量的差的分布。如图9所示，可知在基底基板31的按压部附近的1个角的附近区域，在正向上产生变形量的差。这与图8同样地表示罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而增加。
在基底基板31上的粘接材料20的外侧由于粘接材料20的粘接而产生的针对罩面板10的束缚力减弱，结果产生这些变形量的差。此外，在实施方式1中，通过在粘接材料20的外侧设置有第1位移检测电极81和第2位移检测电极82，能够检测罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之间的变形量的差作为静电电容的变化。此外，如图8和图9所示，在用指示体按压了操作区域13时，在基底基板31上的4个角中的任意一个角或者全部角产生变形量的差，因此，如实施方式1所示，为了在按压了操作区域13内的任何点的情况下都检测到按压力，在基底基板31上的4个角的附近区域形成第2位移检测电极82即可。此外，也能够设想在仅按压了某个特定的操作区域13的情况下检测按压力的情况，此时，如果在4个角的附近区域中的至少任意1个部位形成第2位移检测电极82，则能够通过较少的电极数量获得较宽的按压力的检测范围。
参照图10和图11，针对用指示体按压了实施方式1的罩面板10的上表面时的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化进行说明。图10和图11是计算出通过图8和图9所示的变形量的差而产生的静电电容的变化的图。
图10针对4个第2位移检测电极82A～82H，分别示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的中心位置赋予了1N/cm2的按压力时的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化率。图表的Z轴的正值表示按压后的静电电容相对于按压前的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容而增加，负值表示相反情况。
如图10所示，可知在基底基板31的4个角的附近区域，静电电容在负向上变化。这是罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而变大的结果。
图11针对4个第2位移检测电极82A～82H，分别示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的操作区域13的角的附近区域赋予了1N/cm2的按压力时的、在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化率。如图11所示，可知在基底基板31的按压部附近的1个角的附近区域，静电电容在负向上变化。这与图11同样地是罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而变大的结果。
如以上说明的那样，在实施方式1中，示出针对罩面板10上表面的按压，检测为第1位移检测电极81与第2位移检测电极82的静电电容的变化。
接着，针对将检测电路与实施方式1的触摸面板装置1连接并进行测定而得到的结果进行说明。检测电路与第1位移检测电极81及第2位移检测电极82之间通过安装柔性印刷基板而电连接。此外，为了在第1位移检测电极81或第2位移检测电极82检测电容而电连接有电荷检测器。电荷检测器例如是检测积分器。检测积分器输出通过施加激励信号的影响而充入电容的电荷作为模拟电压值(即，计数)。该计数与电极的静电电容的变化量具有比例关系。另外，在第1位移检测电极81连接有电荷检测器的情况下，第2位移检测电极82为GND(接地)电位，在第2位移检测电极82连接有电荷检测器的情况下，第1位移检测电极81为GND电位。
图12和图13示出在操作区域13的角的附近区域(情况1)不存在指示体时、(情况2)直径8mm的导电性的指示体接近罩面板10至高度0.5mm时、(情况3)直径8mm的导电性的指示体与罩面板10的上表面接触并赋予了1N/cm2的按压力时、(情况4)直径8mm的导电性的指示体通过罩面板10的上表面而赋予了2N/cm2的按压力时的检测值(计数)。此外，图12示出在第1位移检测电极81连接有电荷检测器且第2位移检测电极82为GND电位的情况下的计测结果。图13示出在第2位移检测电极82连接有电荷检测器且第1位移检测电极81与GND电位连接的情况下的计测结果。
如图12所示，在不存在指示体的情况下，检测值不发生变动，但当导电性的指示体接近时，检测值增加，当进一步接触而赋予按压力时，检测值减少。另一方面，在图13中可知在仅导电性的指示体接近时检测值不发生变动，赋予按压力之后检测值才开始减少。
这是因为，在第1位移检测电极81连接有电荷检测器时，检测全部的与第1位移检测电极81耦合的静电电容，因此，同时计测导电性的指示体、第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容，与此相对，在第2位移检测电极82连接有电荷检测器时，仅计测第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容。
根据以上，为了在不受到指示体的接近的影响的情况下计测按压力，期望以在第2位移检测电极82连接电荷检测器且向第1位移检测电极输入GND电位的方式与检测电路连接。
图14是示出触摸面板装置1的控制部100的结构的例子的功能框图。如图14所示，控制部100具有：位置检测部101，其基于触摸面板部30中的电极间的静电电容的变化来检测触摸位置；按压力检测部102，其基于第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容来检测按压力；以及操作判定部104，其基于检测到的触摸位置和按压力来判定触摸操作，输出与触摸操作对应的信号。按压力检测部102能够具有电荷检测器，该电荷检测器能够向第2位移检测电极82输入预先决定的驱动信号，并检测由第2位移检测电极82感应的电荷。此外，控制部100具有对显示面板部50的显示动作进行控制的显示控制部103。例如，操作判定部104能够在按压力为预先决定的阈值以上时，将触摸操作判断为有效，输出基于触摸位置的输出信号，在按压力小于预先决定的阈值时，将触摸操作判断为无效，不输出基于触摸位置的输出信号。
图15是示出触摸面板装置1的控制部100的硬件结构的例子的图。图15所示的控制部100能够使用存储作为软件的程序的作为存储装置的存储器111和执行存储器111所存储的程序的作为信息处理部的处理器110(例如通过计算机)来实现。在该情况下，图14中的控制部100相当于执行程序的处理器110。另外，也可以由电子电路构成图14所示的控制部100的一部分，由图15所示的存储器111和执行程序的处理器110实现剩余部分。
如以上说明的那样，成为能够检测罩面板10与正下方的基底基板31之间的静电电容的变化的构造，罩面板10与基底基板31之间的粘接材料能够薄至几十μm左右，因此，即便罩面板10的变形很小，在压力检测中也能够确保较高的检测灵敏度。
此外，由于第1位移检测电极81和第2位移检测电极82配置在操作区域13的外侧，因此，不会发生与第1位移检测电极81及第2位移检测电极82的配置相伴的显示性能的下降。
此外，通过实施方式1，能够实现这样的触摸面板装置1：即便隔着罩面板10，也能够检测按压力，并且，即便附加按压力的检测功能，也不会产生操作区域13内的反射率增加和透射率下降。
另外，在实施方式1中，示出了具有罩面板10、触摸面板部30、显示面板部50以及背光单元70的构造，但即便是装配有罩面板10和触摸面板部30的构造单体，也能够同样地检测压力。但是，当在触摸面板部30装配显示面板部50时，针对触摸面板部30的下表面的束缚力变强，因此，在来自罩面板10的束缚力较弱的触摸面板部30的上表面端部，在按压时产生的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化进一步变大，因此，期望装配显示面板部50。
《2》实施方式2
实施方式2与实施方式1的不同之处在于，进一步追加配置了第2位移检测电极82B、82D、82F、82H，并且基于静电电容的差分进行动作。关于其他点，实施方式2与实施方式1相同。第2位移检测电极82B、82D、82F、82H也称为侧电极部。
概要地示出实施方式2的触摸面板装置2的结构的局部剖视图与实施方式1(图4)同样。图16是简化示出实施方式2的触摸面板装置2的构造的分解立体图。图17是概要地示出触摸面板装置2的触摸面板部30的构造的俯视图。
触摸面板装置2能够确定由指示体指示的位置。触摸面板装置2具有罩面板10、触摸面板部30、显示面板部50以及背光单元70。
如图17所示，在基底基板31中的第1粘接材料的外形38(图17)的外侧的4个角的附近区域和各边的4个边的附近区域，分别设置有与列电极32同时形成的第2位移检测电极82(即，82A、82B、82C、82D、82E、82F、82G)。第2位移检测电极82分别通过引出布线85而与外部端子部86连接。另外，第2位移检测电极82也可以不与列电极32同时形成而与行电极33同时形成。
这样，通过将第2位移检测电极82及各个引出布线85与列电极32及行电极33电分离地配置，能够独立地进行触摸位置的检测和按压力的检测。此外，第2位移检测电极82A～82G也通过引出布线85独立地连接，由此，能够通过各个电极得到检测值，因此，能够选择按压时的最大的检测值，由此能够提高检测灵敏度。
第2位移检测电极82位于与第1位移检测电极81对置的位置，在俯视下，第1位移检测电极81大于第2位移检测电极82，配置为第2位移检测电极82被完全覆盖。由此，在导电性的指示体接近了罩面板10的上表面时，通过第1位移检测电极81来屏蔽在指示体与第2位移检测电极82之间形成的静电电容。其结果是，与第2位移检测电极82耦合的静电电容能够对应于第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的距离变化而变化。
此外，由于第2位移检测电极82形成在粘接材料20的外形38的外侧，因此，在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间形成空气层。由此，如后所述，在用指示体按压了罩面板10上表面时，能够在罩面板10的变形量与基底基板31的变形量之间产生变形量的差。
另外，角电极82的形状不需要一定是包含配置为直角且相互连结的2个直线部的形状。例如，角电极82的形状也可以是图7(a)所示的包含曲线部(即，圆弧部)和直线部的形状、图7(b)所示的包含3个以上的相互连结的直线部的形状、图7(c)所示的线段的粗细度局部不同的形状(即，矩形的角的附近的线段的宽度较宽的形状)、图7(d)所示的包含2个直线部和从这些直线部分支的线段部的形状等。此外，角电极82的形状也可以是具有将图7(a)至(d)中的任意2个以上组合而成的构造的形状。
此外，基底基板31的角部不需要一定是矩形直角的角这样的形状。例如，基底基板31的角部也可以是图7(e)所示的包含3个以上的直线状的边的形状、图7(f)所示的包含曲线状的边(即，圆弧状的边)的形状、图7(g)所示的2个直线状的边以90度以外的角度相交的形状等。
此外，基底基板31的俯视的形状也可以如四边形以外的多边形等那样是四边形以外的形状。在该情况下，基底基板31的角部也可以是具有将图7(e)至图7(g)中的任意2个以上组合而成的构造的形状。但是，在基底基板31的俯视的形状为圆形状或椭圆形状的情况下，角电极82配置在粘接材料20的外形38的外侧空间中的任意空间。
关于用指示体按压了实施方式2的罩面板10的上表面时的罩面板10的变形与基底基板31的变形之间的变形量的差，与实施方式1同样。在实施方式1中，如图8和图9所示，在用指示体按压了操作区域13时，在基底基板31上的4个角中的任意角或者全部角产生变形量的差。此外，4个边的附近区域的变形量的差与4个角的变形量的差存在差异，因此，如实施方式2所示，如果在基底基板31上的4个角的附近区域和4个边的附近区域形成第2位移检测电极82，则在各个第2位移检测电极82中得到不同的检测值。
图18是示出按压了触摸面板装置2的罩面板10的中心位置附近时的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化率的图表。图19是示出按压了触摸面板装置2的罩面板10的角的附近位置时的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化率的图表。参照图18和图19，针对用指示体按压了实施方式2的罩面板10的上表面时的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化进行说明。图18和图19是计算出通过图8和图9所示的变形量的差而产生的静电电容的变化的图。另外，罩面板10的厚度为2.0mm，基底基板31的厚度为0.7mm，液晶面板的总厚为1.5mm。
图18是针对8个第2位移检测电极82A～82H，分别示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的中心位置赋予了1N/cm2的按压力时的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化率。图表的纵轴即Z轴的正值表示按压后的静电电容相对于按压前的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容而增加，负值表示相反情况。
如图18所示，可知在基底基板31的4个角的附近区域，静电电容在负向上变化。另一方面，可知在4个边的附近区域，静电电容在正向上变化。这是罩面板10与基底基板31之间的距离在4个角的附近区域通过按压而变大且在4个边的附近区域通过按压而变小的结果。
图19针对8个第2位移检测电极82A～82H，分别示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的操作区域13的角的附近区域赋予了1N/cm2的按压力时的在第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间产生的静电电容的变化率。如图19所示，可知在基底基板31的按压部附近的1个角的附近区域和2个边的附近区域，静电电容在负向上变化。这是罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而变大的结果。
根据图18和图19计算出的静电电容的变化率成为百分之几左右，此外，在罩面板10变厚的情况下，可能无法充分地提高检测灵敏度。
参照图20和图21，对实施方式2的触摸面板装置2的提高基于按压的静电电容的变化率的方法进行说明。图20和图21示出以从第2位移检测电极82A的静电电容的变化量减去第2位移检测电极82B的静电电容的变化量而得到的值(表记为(82A-82B))、从第2位移检测电极82B的静电电容的变化量减去第2位移检测电极82C的静电电容的变化量而得到的值(表记为(82B-82C))这样的方式直至值(82H-82A)为止取静电电容的变化量的差分而得到的结果。
图20是分别示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的中心位置赋予了1N/cm2的按压力时的上述静电电容的变化量的差分。图表的纵轴即Z轴的单位是皮法(pF)。根据图20和图21可知在按压时明确地产生静电电容的变化量的差分。如果将各第2位移检测电极82的面积形成得相等，则各第2位移检测电极82所具有的按压前的静电电容变得相等，因此，能够使静电电容的变化率成为非常大的值(例如，几乎无限大)。
如以上说明的那样，在实施方式2的触摸面板装置2中，分别形成基底基板31上的各角的附近区域和各侧的附近区域的第2位移检测电极82，并取按压时的静电电容的变化量的差分，由此能够大幅提高静电电容的变化率。此外，实施方式2的触摸面板装置2与实施方式1所示的触摸面板装置相比，能够提高检测灵敏度。
此外，在实施方式2的触摸面板装置2中，将第2位移检测电极82形成在4个边的所有侧的附近区域，但也可以在一部分侧的附近区域设置第2位移检测电极82。如果是按压前的静电电容与各角的附近区域的静电电容相等且在按压后的静电电容的变化量产生差的部位，则即便在边的附近区域仅形成有1个部位的情况下，也能够通过将其作为参考而取差分来提高检测灵敏度。
除了上述以外，实施方式2与实施方式1相同。
《3》实施方式3
实施方式3的触摸面板装置3与实施方式1及2的触摸面板装置1及2的不同之处在于，将罩面板10的外周固定于壳体91的支承部。这样的壳体91的设置方法大多用于以智能手机、平板终端等为代表的应用无缝式设计的产品。
图22是概要地示出实施方式3的触摸面板装置3的构造的剖视图。图23是概要地示出按压了触摸面板装置3的罩面板10的中心位置附近时的罩面板10的状态的剖视图。图24是概要地示出按压了触摸面板装置3的罩面板10的角的附近位置时的罩面板10的状态的剖视图。在触摸面板装置3中，壳体91支承罩面板10的外周。壳体91与罩面板10的外周例如通过粘接剂固定。
触摸面板装置3与实施方式1及2的触摸面板装置1及2同样，具有罩面板10、粘接材料20、触摸面板部30、第1位移检测电极81以及第2位移检测电极82。
第1位移检测电极81和第2位移检测电极82是用于检测触摸操作的按压力的压力传感器电极。如图2所示，在按压了罩面板10的中心位置附近的情况下，罩面板10的中心位置附近朝向粘接材料20下降，罩面板10的整体弯曲。此时，第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的距离发生变化(例如减少)，第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容(也称为“第2静电电容”。)发生变化。
此外，触摸面板装置1具有显示面板部50。显示面板部50例如是包含液晶显示器的液晶面板部。此外，在显示面板部50为液晶面板部的情况下，触摸面板装置1也可以具有背光单元70。
图25是概要地示出触摸面板装置3中的与图22的B部对应的部分的构造的剖视图。图26是示出按压了触摸面板装置3的罩面板的中心位置附近时的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化率的图表。触摸面板装置3的触摸面板部30的构造与实施方式1中的图5及图6的构造同样。
触摸面板装置3能够确定由指示体指示的位置。触摸面板装置3具有罩面板10、粘接材料20、触摸面板部30、显示面板部50以及背光单元70。此外，罩面板10的外形比触摸面板部30及显示面板部50的外形大，罩面板10的外周全部具有悬突的构造。罩面板10的悬突的部分的下表面例如借助双面胶带而固定于壳体91的支承部，从而组入到壳体91。
在实施方式3的触摸面板装置3中，罩面板10及触摸面板部302的构造与实施方式1的构造同样。
图26是示出按压了触摸面板装置3的罩面板10的中心位置附近时的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化率的图表。图27是示出按压了触摸面板装置3的罩面板10的角的附近位置时的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化率的图表。参照图26和图27，针对用指示体按压了实施方式3的罩面板10的上表面时的罩面板10的变形与基底基板31的变形之间的变形量的差进行说明。当用指示体按压罩面板10上时，罩面板10和基底基板31发生变形。此时，在罩面板10产生的变形量与基底基板31产生的变形量中产生差。图8和图9是使用应力模拟计算出该变形量的图。另外，在应力模拟的前提条件中，罩面板10的厚度为2.0mm，基底基板31的厚度为0.7mm，显示面板部50的总厚为1.5mm。
图26是示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的中心位置赋予了1N/cm2的按压力时的罩面板10与基底基板31的变形量的差的分布。图表的X轴(即，横轴)和Y轴(即，与X轴正交的轴)表示基底基板31的坐标，图表的Z轴(即，纵轴)的正值表示罩面板10的变形大于基底基板31的变形，负值表示相反情况。此外，图表的Z轴显示为将正值的最大值设为1时的相对值。
如图26所示，可知在基底基板31的4个角的附近区域，在正向上产生变形量的差。这表示罩面板10与基底基板31之间的距离通过按压而增加。图27示出通过直径8mm的指示体对罩面板10上的操作区域13的角的附近区域赋予了1N/cm2的按压力时的罩面板10与基底基板31的变形量的差的分布。
图26和图27所示的静电电容的变化率为5.0％～5.3％，相对于实施方式1(图10和图11)中的静电电容的变化率2.0％～2.4％，提高了2倍以上。这是因为，在罩面板10的悬突的外周部，在4个角的附近区域从壳体91受到的反作用力相对变强，罩面板10的角的附近区域的变形量变大。
如以上说明的那样，实施方式3的触摸面板装置3采用了在壳体91上固定了罩面板10的外周的构造，因此，与实施方式1的触摸面板装置1相比，按压力的检测灵敏度提高。
另外，在实施方式3中，示出了具有罩面板10、粘接材料20、触摸面板部30、显示面板部50以及背光单元70的构造，但即便罩面板10和触摸面板部30是在构造上一体化的单体，也同样能够检测按压力。
另外，当在触摸面板部30装配显示面板部50时，针对触摸面板部30的下表面的束缚力变强，因此，在来自罩面板10的束缚力较弱的触摸面板部30的上表面端部，在按压时产生的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化进一步变大。因此，期望在触摸面板部30装配显示面板部50。
《4》实施方式4
实施方式4的触摸面板装置4与实施方式1至3的触摸面板装置1至3的不同之处在于，触摸面板部30的基底基板31兼作滤色器基板18。通过采用这样的结构，能够削减基底基板31和粘接材料40，能够实现触摸面板装置4的薄型化和部件成本的降低。
图28是概要地示出实施方式4的触摸面板装置4的构造的剖视图。图28示出与图1中的A部对应的部分。图29是简化示出触摸面板装置4的构造的分解立体图。在实施方式4中，触摸面板部30的构造与图6的构造同样。
触摸面板装置4能够确定由手指等指示体指示的位置(即，操作区域中的坐标)。触摸面板装置4具有罩面板10、粘接材料20、触摸面板部30、显示面板部50以及背光单元70。显示面板部50例如是液晶面板部。在显示面板部50中，在TFT(薄膜晶体管)基板与滤色器基板18之间密封有液晶。构成触摸面板部30的基底基板31兼作滤色器基板18。
此外，在实施方式4中，通过触摸位置检测层LD和支承该触摸位置检测层LD的基底基板31来构成触摸面板部30。基底基板31在触摸位置检测层LD的背面侧具备用于显示显示面板部50的颜色的色剂、以及配置在相邻的色剂之间的黑矩阵。以触摸位置检测层LD位于罩面板10与基底基板31之间的方式将触摸面板部30借助粘接材料20接合到罩面板10的内表面上。因此，触摸位置检测层LD借助粘接材料20间接地设置在罩面板10的内表面上。另外，触摸位置检测层LD也可以被保护膜35覆盖。
触摸位置检测层LD的结构与图6的情况同样。按压时的罩面板10的变形与滤色器基板18的变形之间的差(即，变形量的差)与图8及图9的情况同样。在按压时产生的第1位移检测电极81与第2位移检测电极82之间的静电电容的变化与图10及图11的情况同样。
如以上说明的那样，实施方式4的触摸面板装置4是使触摸面板部30的基底基板31与滤色器基板18共用的简化构造，但与实施方式1的构造同样，能够检测隔着坚固的罩面板10的触摸操作的按压力。
此外，实施方式4的触摸面板装置4即便附加有按压力的检测功能，也不会产生操作区域(即，显示区域)13内的光反射率的增加及光透射率的下降，因此，能够实现清晰的显示画面。
另外，在实施方式4中，示出了将第2位移检测电极82配置在滤色器基板18的4个角的附近区域的例子，但也可以与实施方式2同样，将第2位移检测电极82还配置在边的附近区域。在该情况下，通过取角的附近区域的静电电容的变化量与边的附近区域的静电电容的变化量的差分，能够提高静电电容的变化率。
此外，实施方式4的触摸面板装置4与实施方式3同样，通过采用在壳体91上固定了罩面板10的外周的构造，能够提高实施方式4所示的触摸面板装置4的检测灵敏度。
此外，在实施方式4中，在兼作滤色器基板18的基底基板31上形成了第2位移检测电极82，但也能够在TFT基板上形成第2位移检测电极82。在该情况下，同样也能够削减基底基板31和粘接材料40。
标号说明
1～4触摸面板装置，10罩面板，11表面，12背面，13操作区域，20粘接材料，30触摸面板部，LD触摸位置检测层，31基底基板，32列电极，33行电极，37检测区域，40粘接材料，50显示面板部，53液晶面板，70背光单元，81，82A～82H第1位移检测电极，82第2位移检测电极，90、91壳体，100控制部，101位置检测部，102按压力检测部，103显示控制部，104操作判定部，110处理器，111存储器，200手指。

Claims (18)

1.一种触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置具有：
罩面板，其具有表面和背面，该表面包含被进行触摸操作的操作区域，该背面是所述表面的相反侧的面；
第1粘接材料，其设置在所述背面；
触摸面板部，其具有基底基板和多个触摸传感器电极，该多个触摸传感器电极设置在所述基底基板的与所述操作区域对应的区域，所述触摸面板部被配置为隔着所述第1粘接材料而与所述背面对置；
第1位移检测电极，其设置在所述背面的与所述操作区域对应的区域的外侧；以及
第2位移检测电极，其设置在所述基底基板的与所述操作区域对应的区域的外侧，并且与所述第1位移检测电极对置。
2.根据权利要求1所述的触摸面板装置，其特征在于，
在通过导电体在所述操作区域进行了所述触摸操作时，所述多个触摸传感器电极的静电电容发生变化。
3.根据权利要求2所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置还具有触摸位置检测部，该触摸位置检测部基于所述多个触摸传感器电极的所述静电电容来检测所述触摸操作的触摸位置。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述第1位移检测电极和所述第2位移检测电极形成为，在从正面观察所述表面的情况下，所述第1位移检测电极覆盖所述第2位移检测电极的全部。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
在所述第1位移检测电极与所述第2位移检测电极之间配置有空气层。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述基底基板具备第1面，在该第1面具备所述第2位移检测电极，
所述第1面是在俯视下具备多个角的形状，
所述第2位移检测电极包含配置在所述角的附近区域的1个以上的角电极部。
7.根据权利要求6所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述第2位移检测电极还包含配置在所述第1面的边的附近区域的1个以上的侧电极部。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
在对所述操作区域赋予了按压力时，所述第1位移检测电极进行位移，所述第1位移检测电极与所述第2位移检测电极之间的静电电容发生变化。
9.根据权利要求6所述的触摸面板装置，其特征在于，
在对所述操作区域赋予了按压力时，所述第1位移检测电极进行位移，所述第1位移检测电极与所述1个以上的角电极部中的各个角电极部之间的静电电容发生变化。
10.根据权利要求7所述的触摸面板装置，其特征在于，
在对所述操作区域赋予了按压力时，所述第1位移检测电极进行位移，所述第1位移检测电极与所述1个以上的侧电极部中的各个侧电极部之间的静电电容发生变化。
11.根据权利要求8至10中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置还具有按压力检测部，该按压力检测部基于所述第1位移检测电极与所述第2位移检测电极之间的静电电容来检测所述按压力。
12.根据权利要求10所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置还具有按压力检测部，该按压力检测部基于所述第1位移检测电极与所述第2位移检测电极之间的静电电容来检测所述按压力，
所述按压力检测部基于所述第1位移检测电极与所述1个以上的侧电极部中的各个侧电极部之间的静电电容的差分来检测所述按压力。
13.根据权利要求10所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置还具有按压力检测部，该按压力检测部基于所述第1位移检测电极与所述第2位移检测电极之间的静电电容来检测所述按压力，
所述按压力检测部基于所述第1位移检测电极和所述1个以上的侧电极部中的各个侧电极部之间的静电电容与所述第1位移检测电极和所述1个以上的侧电极部中的各个侧电极部之间的静电电容的差分来检测所述按压力。
14.根据权利要求11至13中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述按压力检测部具有电荷检测器，该电荷检测器能够向所述第2位移检测电极输入驱动信号，并检测由所述第2位移检测电极感应的电荷。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板部还具有显示面板部，该显示面板部显示能够通过所述第1粘接材料和所述罩面板而视觉确认的图像。
16.根据权利要求15所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述显示面板部包含所述触摸面板部的所述基底基板。
17.根据权利要求15或16所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述触摸面板装置还具有壳体，该壳体支承所述罩面板、所述第1粘接材料、所述触摸面板部及所述显示面板部。
18.根据权利要求17所述的触摸面板装置，其特征在于，
所述壳体通过支承所述罩面板而支承所述第1粘接材料、所述触摸面板部及所述显示面板部。
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