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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Touchpanel-Vorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Berührungsposition auf einer Bedienoberfläche zu erfassen und Berührungsdrücke auf die Bedienoberfläche zu erfassen.
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Stand der Technik
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Es sind Touchpanel-Vorrichtungen bekannt, die über eine Positionserfassungsfunktion zum Erfassen von Berührungspositionen auf einer Bedienoberfläche sowie eine Druckerfassungsfunktion zum Erfassen einer Druckkraft der Berührung verfügen.
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In der Patentschrift 1 ist beispielsweise eine Touchpanel-Vorrichtung offenbart, bei der ein System zur Erfassung einer elektrostatischen Kapazität mit einem Druckerfassungssystem kombiniert ist. Diese Touchpanel-Vorrichtung wird durch Stapeln eines Berührungserfassungsabschnitts, einer Piezofolie und einer leitfähigen Schicht konfiguriert, wobei der Berührungserfassungsabschnitt eine Elektrodenanordnung aufweist, die strukturiert ausgeführt ist, um die Erfassung einer Berührungsposition zu ermöglichen, wobei die Piezofolie eine piezoelektrische Eigenschaft hat und die leitfähige Schicht ein Bezugspotenzial bereitstellt. Bei Druckeinwirkung auf die Piezofolie in Dickenrichtung erzeugt diese ein dielektrisches Feld, wodurch eine Potenzialdifferenz zwischen dem Berührungserfassungsabschnitt und der leitfähigen Schicht induziert wird. Anhand dieser Potenzialdifferenz erfolgt die Erfassung einer auf ein Touchpanel einwirkenden Druckkraft.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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Patentschrift 1:
JP 2018-504691 A -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei der in der Patentschrift 1 offengelegten Touchpanel-Vorrichtung erfolgt die Befestigung der Piezofolie an dem Berührungserfassungsabschnitt und an der leitfähigen Schicht mittels eines Klebstoffs, zum Beispiel eines OCA-Klebers (Optical Clear Adhesive).
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Eine Touchpanel-Vorrichtung mit derartiger Anordnung birgt das Risiko einer Verschlechterung der Sichtbarkeit des Touchpanels, z. B. aufgrund einer oxidativen Reaktion (Vergilbung) der Piezofolie, die durch einen Zusatzstoff im Klebstoff in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit verursacht wird, und/oder aufgrund eines Kratzers, der während der Formung der Piezofolie mittels eines einachsigen Ziehvorgangs entsteht.
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Daher wird gemäß vorliegender Erfindung eine Anordnung eines Touchpanels zur Verfügung gestellt, bei der eine Beeinträchtigung der Sichtbarkeit verhindert werden kann.
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Bei zumindest einigen Ausführungsformen beinhaltet eine Touchpanel-Vorrichtung eine Piezofolie mit Piezoeffekt, einen Berührungserfassungsabschnitt, der an einer ersten Fläche von zwei Flächen der Piezofolie angeordnet ist, wobei die beiden Flächen orthogonal zu einer Dickenrichtung der Piezofolie verlaufen, wobei der Berührungserfassungsabschnitt eine Elektrodenanordnung aufweist, die strukturiert ausgeführt ist, um die Erfassung einer Berührungsposition zu ermöglichen, eine leitfähige Schicht, die auf einer zweiten Fläche der zwei Flächen der Piezofolie ausgebildet ist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche gegenüberliegt, und eine Beschichtung, die auf der ersten Fläche der Piezofolie vorgesehen ist, wobei die erste Fläche mittels des Klebstoffs über die Beschichtung mit dem Berührungserfassungsabschnitt verklebt ist.
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Hierdurch wird verhindert, dass ein im Klebstoff usw. enthaltener Zusatzstoff zur Piezofolie gelangt.
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Durch die vorliegende Erfindung lässt sich eine Beeinträchtigung der Sichtbarkeit des Touchpanels verhindern.
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Figurenliste
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Es zeigen
- 1 eine beispielhafte Darstellung des Aufbaus einer Touchpanel-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Übersichtsdarstellung der Stapelstruktur eines Touchpanels gemäß dieser Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung einer Stapelstruktur eines Touchpanels gemäß einem Beispiel aus dem Stand der Technik;
- 4 eine schematische Darstellung einer Stapelstruktur eines Touchpanels gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 5 eine schematische Darstellung der Stapelstruktur des Touchpanels gemäß erster Ausführungsform;
- 6 eine schematische Darstellung der Stapelstruktur des Touchpanels gemäß erster Ausführungsform;
- 7 eine schematische Darstellung einer Stapelstruktur eines Touchpanels gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 8 eine schematische Darstellung der Stapelstruktur des Touchpanels gemäß zweiter Ausführungsform;
- 9 eine schematische Darstellung der Stapelstruktur des Touchpanels gemäß zweiter Ausführungsform;
- 10 eine schematische Darstellung der Stapelstruktur des Touchpanels gemäß zweiter Ausführungsform; und
- 11 eine graphische Darstellung der Veränderung der Vergilbungseigenschaft einer Piezofolie für die zweite Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der nachfolgenden Beschreibung werden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass zur Implementierung der Ausführungsformen wesentliche Merkmale sowie periphere Merkmale zur Darstellung in den Zeichnungen extrahiert und zur Beschreibung der Ausführungsformen verwendet werden. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Zeichnungen lediglich schematischer Natur sind und dass die Beziehungen und Verhältnisse zwischen den Dicken und den Abmessungen der in den Zeichnungen dargestellten Strukturen und dergleichen lediglich als Beispiele dienen. Somit sind verschiedene Modifikationen je nach Ausführungsform und dergleichen möglich, soweit diese Modifikationen keine Abweichung von dem technischen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung darstellen.
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< 1. Beispielhafte Konfigurationen einer Touchpanel-Vorrichtung>
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Es folgt nunmehr die Beschreibung einer beispielhaften Konfiguration einer Touchpanel-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2.
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Die Touchpanel-Vorrichtung 1 ist zur Anbringung als Benutzerschnittstellenvorrichtung an verschiedenen Geräten bestimmt. Bei derartigen Geräte kann es sich beispielsweise um ein elektronisches Gerät, ein Kommunikationsgerät, ein Informationsverarbeitungsgerät, ein Produktionsanlagengerät, ein Bearbeitungsgerät, ein Fahrzeug, ein Flugzeug, ein Gebäudeanlagengerät und andere Geräte (Anzeigegerät) in den verschiedensten Bereichen handeln. Dabei kommt die Touchpanel-Vorrichtung 1 als Vorrichtung für Bedieneingaben eines Benutzers in derartigen verschiedenen Geräten und Produkten zum Einsatz.
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Dabei umfassen die Bedieneingaben das Berühren und/oder Drücken eines Touchpanels oder einer das Touchpanel bedeckenden Materialschicht durch den Benutzer. Ferner umfassen die Benutzereingaben Eingaben, die mit dem Finger des Benutzers oder mit einem Stift erfolgen.
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1 zeigt die Touchpanel-Vorrichtung 1 und eine Produkt-Mikrosteuerung (MCU, Micro Control Unit) 100, wobei die Produkt-MCU 100 ein Steuergerät in einer Anzeigevorrichtung darstellt, an der die Touchpanel-Vorrichtung 1 angebracht ist. Im Betrieb der Touchpanel-Vorrichtung 1 liefert diese Informationen über Bedieneingaben an die Produkt-MCU 100.
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Dabei umfasst die Touchpanel-Vorrichtung 1 ein Touchpanel 2, einen Multiplexer 3 und einen Controller 4. Das Touchpanel 2 ist über den Multiplexer 3 mit dem Controller 4 verbunden. Über diese Verbindung steuert der Controller 4 (MCU 43, wie weiter unten beschrieben) die Ansteuerung des Multiplexers 3 (Erfassung).
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Bei der Anbringung der Touchpanel-Vorrichtung 1 als Eingabegerät an einem Gerät wird der Controller 4 mit der Produkt-MCU 100 verbunden. Über diese Verbindung überträgt der Controller 4 die erfassten Betriebsinformationen dt an die MCU 100 des Produkts.
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Das Touchpanel 2 ist durch eine Stapelstruktur 5 mit einer Vielzahl von Schichten gebildet, wie in 2 gezeigt. Bei der Stapelstruktur 5, die nachfolgend im Einzelnen beschrieben ist, ist jede Schicht im Allgemeinen planar und weist mindestens eine Piezofolie 11, einen Berührungserfassungsabschnitt 12 und eine leitfähige Schicht 13 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden die X-, Y- und Z-Richtungen gemäß der Darstellung von 2 definiert. Insbesondere bezeichnet dabei die X-Richtung eine senkrecht zu einer Dickenrichtung des Touchpanels 2 verlaufende Richtung. Die Y-Richtung bezeichnet eine senkrecht zur Dickenrichtung des Touchpanels 2 und orthogonal zur X-Richtung verlaufende Richtung. Die Z-Richtung bezeichnet eine senkrecht zu einer XY-Ebene und parallel zur Dickenrichtung des Touchpanels 2 verlaufende Richtung. Für diese Richtungen gilt entsprechendes auch in den nachfolgenden Figuren.
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Bei der Piezofolie 11 handelt es sich um ein transparentes, folienförmiges, hochmolekulares Polymer mit einer piezoelektrischen Eigenschaft, wie beispielsweise ein Polyvinylidendifluorid (PVDF) oder ein Copolymer davon, d.h. P(VDF-TrFE). Das Polyvinylidendifluorid ist ein hochleitfähiges Polymer, das sich durch hohe Festigkeit, chemische Beständigkeit und Wärmebeständigkeit auszeichnet und hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Verarbeitbarkeit und Lichtdurchlässigkeit aufweist. Außerdem ist die Piezofolie 11 mit keinem Element elektrisch leitend verbunden und befindet sich nicht in einem Schwebezustand.
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Der Berührungserfassungsabschnitt 12 ist an einer ersten Fläche SA von zwei Flächen der Piezofolie 11 angeordnet, wobei die beiden Flächen orthogonal zu einer Dickenrichtung der Piezofolie 11 verlaufen, wobei der Berührungserfassungsabschnitt 12 in einer Panel-Ebene eine Elektrodenanordnung 21 aufweist, die strukturiert ausgeführt ist, um die Erfassung einer Berührungsposition zu ermöglichen (siehe 1).
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Jede der Elektroden für die Elektrodenanordnung 21 ist zum Beispiel aus einem für die Abscheidung und Strukturierung geeigneten Material gebildet, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), und/oder aus einem leitfähigen Polymer mit Lichtdurchlässigkeit, wie PEDOT (Poly-3,4-ethylendioxythiophen). Dies gilt für die nachstehend beschriebene leitfähige Schicht 13.
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Die leitfähige Schicht 13 ist auf einer zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 angeordnet, die der ersten Fläche SA gegenüberliegt. Die leitfähige Schicht 13 ist mit einer Vorspannungsquelle 6 verbunden, die ein konstantes Potenzial liefert. Es ist zu beachten, dass die leitfähige Schicht 13 geerdet sein kann.
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Die leitfähige Schicht 13 dient als Bezugspotenzial für die Piezofolie 11. Bei einer Benutzereingabe auf dem Touchpanel 2 wird Druck auf die Piezofolie 11 ausgeübt, wodurch aufgrund des Piezoeffekts eine Spannung auf der Piezofolie 11 induziert wird. Die Spannungsänderung wird über die Elektrodenanordnung 21 des Berührungserfassungsabschnitts 12 erfasst. Durch Erfassung einer derartigen Spannungsänderung lässt sich ein Druckgrad der Benutzereingabe erfassen.
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Nachfolgend wird nunmehr die Elektrodenanordnung 21 des Berührungserfassungsabschnitts 12 beschrieben. Die Elektrodenanordnung 21 umfasst eine Vielzahl erster Elektroden 22 und eine Vielzahl zweiter Elektroden 23, die in ihr angeordnet sind.
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Jede der ersten Elektroden 22 verläuft in X-Richtung und ist in Y-Richtung äquidistant angeordnet. Jede der ersten Elektroden 22 ist über eine erste Leiterbahn 24 mit dem Multiplexer 3 verbunden.
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Außerdem erstreckt sich jede der zweiten Elektroden 23 entlang der Y-Richtung und ist in X-Richtung äquidistant angeordnet. Jede der zweiten Elektroden 23 ist über eine zweite Leiterbahn 25 mit dem Multiplexer 3 verbunden.
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Beispielsweise sind die ersten Elektroden 22 und die zweiten Elektroden 23 in Form von Rauten ausgebildet, die in Längsrichtung der Elektroden miteinander verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Elektroden 22 und 23 derart angeordnet sind, dass sie sich schneiden. Zur Verhinderung einer leitenden Verbindung an den Kreuzungspunkten zwischen den ersten Elektroden 22 und den zweiten Elektroden 23 ist beispielsweise eine isolierrnde Schicht (nicht dargestellt) an diesen Kreuzungspunkten ausgebildet. Es treten elektrostatische Kapazitäten (beispielsweise Kapazitäten an Schnittpunkten zwischen den ersten und zweiten Elektroden 22, 23) zwischen den ersten Elektroden 22 und den zweiten Elektroden 23 auf, wobei sich diese elektrostatischen Kapazitäten aufgrund der Bedieneingabe des Benutzers auf dem Touchpanel 2 verändern. Durch Erfassung einer solchen Änderung der elektrostatischen Kapazitäten lässt sich die Position der Bedieneingabe ermitteln.
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Es ist zu beachten, dass alternativ oder zusätzlich zu der in 1 dargestellten Anordnung mit Überschneidung die ersten Elektroden 22 und die zweiten Elektroden 23 auch in einer so genannten einschichtigen Elektrodenanordnung ohne Überschneidung angeordnet sein können. In jedem Fall wird in einem Bereich, in dem die ersten Elektroden 22 und die zweiten Elektroden 23 angeordnet sind, ein Touch-Bedienfeld gebildet, so dass sich eine Struktur ergibt, die die Erfassung einer betätigten Position aufgrund einer Kapazitätsänderung bei der Touch-Bedienung ermöglicht.
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Ein Übertragungssignal zur Abtastung wird sukzessive über eine erste Leiterbahn 24 an eine erste, vom Multiplexer 3 ausgewählte Elektrode 22 ausgegeben, wodurch eine Erfassung und Abtastung für die Bedienungseingabe des Benutzers erfolgt. In diesem Fall wird durch Ausführen der Bedienungseingabe des Benutzers an der ausgewählten ersten Elektrode 22 ein Erfassungssignal dsl über eine zweite Leiterbahn 25 von einer zweiten Elektrode 23 empfangen, die um eine Position der Bedienungseingabe herum positioniert ist. Dabei wird die Position der Bedienungseingabe des Benutzers auf Grundlage des Erfassungssignals dsl bestimmt.
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Das Erfassungssignal dsl umfasst ein Signal, das anhand der Änderung der elektrostatischen Kapazität infolge der Bedienungseingabe des Benutzers erzeugt wird, wobei ein auf der Spannungsänderung aufgrund des Piezoeffekts der Piezofolie 11 basierendes Signal dem anhand der Änderung der elektrostatischen Kapazität erzeugten Signal überlagert wird. Das Erfassungssignal dsl wird dann über den Multiplexer 3 an den Controller 4 geleitet.
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Der Controller 4 umfasst eine Front-End-Schaltung 41, einen Signalverarbeitungsabschnitt 42 und eine MCU 43. Darüber hinaus umfasst die Front-End-Schaltung 41 eine Verstärkerschaltung 41a, ein erstes Signalfilter 41b und ein zweites Signalfilter 41c.
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Wie in der eingangs erwähnten Patentschrift
JP 2018-504691 A dargestellt, wird das bei der Erfassung und Abtastung am Touchpanel 2 erfasste Erfassungssignal dsl sukzessive der Front-End-Schaltung 41 zugeführt, wobei das Erfassungssignal dsl durch die Verstärkerschaltung 41a verstärkt wird.
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Das verstärkte Erfassungssignal dsl wird dem ersten Signalfilter 41b und dem zweiten Signalfilter 41c zugeführt, wobei ein piezoelektrisches Signal psl und ein elektrostatisches Kapazitätssignal csl aus dem Erfassungssignal dsl heraus getrennt und extrahiert werden, wobei das piezoelektrische Signal psl auf der Spannungsänderung aufgrund des Piezoeffekts der Piezofolie 11 basiert und das elektrostatische Kapazitätssignal csl auf der elektrostatischen Kapazitätsänderung an der Elektrodenanordnung 21 aufgrund der Bedienungseingabe des Benutzers basiert.
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Dabei ist das erste Signalfilter 41b beispielsweise ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die beispielsweise unter einer vorgegebenen Grundfrequenz liegt, wobei das erste Signalfilter 41b das piezoelektrische Signal psl aus dem Erfassungssignal dsl extrahiert. Des Weiteren ist das zweite Signalfilter 41c zum Beispiel ein Hochpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die beispielsweise unter der vorbestimmten Grundfrequenz und über der Grenzfrequenz des ersten Signalfilters 41b liegt, wobei das zweite Signalfilter 41c das elektrostatische Kapazitätssignal csl aus dem Erfassungssignal dsl extrahiert.
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Das extrahierte elektrostatische Kapazitätssignal csl und das piezoelektrische Signal psl werden durch den ersten Signalfilter 41b und den zweiten Signalfilter 41c dem Signalverarbeitungsabschnitt 42 zugeführt.
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Dabei stellt der Signalverarbeitungsabschnitt 42 einen elektrostatischen Kapazitätswert cv basierend auf dem empfangenen elektrostatischen Kapazitätssignal csl und einen piezoelektrischen Wert pv basierend auf dem piezoelektrischen Signal psl bereit.
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Die MCU 43 berechnet Positionsinformationen, beispielsweise einen Koordinatenwert für die Bedienungseingabe des Benutzers, z.B. aus dem empfangenen elektrostatischen Kapazitätswert cv und Steuerinformationen für den Multiplexer 3, und berechnet anhand des piezoelektrischen Werts pv Druckinformationen für die Position, wobei die Druckinformationen einen Druckgrad der Bedienungseingabe des Benutzers anzeigen. Dabei stellt die MCU 43 sodann Bedienungsinformationen dt einschließlich der berechneten Positionsinformationen und Druckinformationen an die Produkt-MCU 100 bereit. Auf diese Weise wird ein Erfassungsergebnis der Bedienungseingabe des Benutzers auf dem Touchpanel 2 an die Anzeigevorrichtung geliefert, an der die Touchpanel-Vorrichtung 1 angebracht ist.
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< 2. Beispiel für eine Stapelstruktur aus dem Stand der Technik>
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Es wird nunmehr als Beispiel aus dem Stand der Technik eine Stapelstruktur 5' in einem Touchpanel 2' anhand von 3 beschrieben.
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Dabei umfasst die Stapelstruktur 5' in Z-Richtung, ausgehend von einem Bereich auf einem Displaypanel 14, ein dielektrisches Element 15, eine leitfähige Schicht 13, eine Piezofolie 11, ein transparentes Element 16, eine Elektrodenanordnung 21 und ein Abdeckelement 17 in dieser Reihenfolge, wie in 3 gezeigt.
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Dabei ist das Displaypanel 14 ist als dünnes Display konfiguriert, wie beispielsweise ein Flüssigkristalldisplaypanel oder ein organisches EL-(Elektrolumineszenz) Panel. Das Display 14 wird zur Anzeige eines Bildes von der Produkt-MCU 100 gesteuert.
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Das dielektrische Element 15 besteht aus einem hochgradig lichtdurchlässigen Dielektrikum auf Polymerbasis, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET). Das dielektrische Element 15 ist mit einer Seite mittels eines doppelseitigen Klebebands 18 an einer Fläche des Displays 14 befestigt, wobei die leitfähige Schicht 13 auf der anderen Fläche des dielektrischen Elements 15 ausgebildet ist. Eine Fläche der leitfähigen Schicht 13 ist mit einem lichtdurchlässigen Klebstoff 19A an einer zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 angebracht. Bei dem Klebstoff 19A handelt es sich beispielsweise um einen optisch klaren Kleber (OCA). Dasselbe gilt für die nachstehend beschriebenen Klebstoffe 19B, 19C und 19D.
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Bei dem transparenten Element 16 handelt es sich um eine Glasscheibe, eine Kunstharzfolie oder dergleichen, die lichtdurchlässig ist und eine isolierende Eigenschaft aufweist, wobei das transparente Element 16 an einer Fläche mittels des Klebstoffs 19B mit einer ersten Fläche SA der Piezofolie 11 verklebt ist. Die Elektrodenanordnung 21 ist auf der anderen Fläche des transparenten Elements 16 ausgebildet. Dabei wird ein Berührungserfassungsabschnitt 12 aus dem transparenten Element 16 und der Elektrodenanordnung 21 gebildet. Die Piezofolie 11 ist durch die Klebstoffe 19A und 19B von der Außenseite isoliert, wodurch verhindert wird, dass auf einer Fläche der Piezofolie 11 erzeugte elektrische Ladung in den Berührungserfassungsabschnitt 12 und/oder die leitfähige Schicht 13 fließt.
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Bei dem Abdeckelement 17 handelt es sich um eine Glasscheibe, eine Acrylplatte oder dergleichen, die lichtdurchlässig ist und eine isolierende Eigenschaft hat, wobei das Abdeckelement 17 mittels des Klebstoffs 19C mit der Elektrodenanordnung 21 verklebt ist. Eine Fläche des Abdeckelements 17 bildet eine Bedieneroberfläche für die Durchführung von Bedienungseingaben durch einen Benutzer, und bildet eine Bildanzeigefläche für die Anzeigevorrichtung, an der die Touchpanel-Vorrichtung 1 angebracht ist.
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Bei der Stapelstruktur 5' gemäß dem oben beschriebenen Beispiel aus dem Stand der Technik wird zur Bildung der Stapelstruktur 5' das dielektrische Element 15 mit der darauf ausgebildeten leitfähigen Schicht 13 mittels des Klebstoffs 19A an der Piezofolie 11 befestigt, wodurch Materialkosten anfallen und Schritte zur Befestigung mit dem Klebstoff 19A erforderlich sind. Darüber hinaus besteht bei der Befestigung mittels des Klebstoffs 19A und dergleichen die Gefahr eines Gaseinschlusses und/oder des Eintrags von Fremdsubstanzen. Daher ist es wünschenswert, die Anzahl der Befestigungsschritte so gering wie möglich zu halten.
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Ferner kann, wenn das Touchpanel 2' mit einer derartigen Stapelstruktur 5' einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist, ein Zusatzstoff in dem Klebstoff 19A oder dergleichen eine oxidative Reaktion der Piezofolie 11 begünstigen und somit zu einer Vergilbung der Piezofolie 11 führen, welche möglicherweise für das menschliche Auge sichtbar wird und infolgedessen die optischen Eigenschaften des Touchpanels 2' beeinträchtigen kann. Außerdem wird die Piezofolie 11 mittels eines einachsigen Ziehverfahrens gebildet, wobei dabei entstehende Kratzer möglicherweise die optischen Eigenschaften und/oder eine Anzeigequalität des Touchpanels 2' beeinträchtigen.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme beschrieben.
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< 3. Erste Ausführungsform einer Stapelstruktur>
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Es folgt nunmehr die Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Stapelstruktur 5 im Touchpanel 2 unter Bezugnahme auf die 4 bis 6. In der nachfolgenden Beschreibung werden für bereits einmal beschriebene Merkmale durchwegs die gleichen Bezugszeichen verwendet und auf eine nochmalige entsprechende Beschreibung verzichtet.
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Bei der Stapelstruktur 5 gemäß vorliegender Ausführungsform ist eine isolierende Schicht 26A auf einer zweiten Fläche SB einer Piezofolie 11 ausgebildet, wobei eine leitfähige Schicht 13 auf einer Fläche der isolierenden Schicht 26A ausgebildet ist, wie es in 4 dargestellt ist.
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Dabei wird die isolierende Schicht 26A unter Verwendung eines organischen Harzmaterials, beispielsweise eines Materials auf Acryl-, Silikon- oder Urethanbasis, und/oder eines anorganischen Materials, beispielsweise Si, gebildet, wobei die isolierende Schicht 26A mittels eines vorbestimmten Schichtauftragverfahrens auf der zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 ausgebildet wird. Der hierin verwendete Begriff „Schichtauftragverfahren“ bezieht sich auf Schichtauftragverfahren mit Ausnahme des Schichtauftrags mit einem Klebstoff, wie zum Beispiel Nassauftrag mit Harz, Aufdampfen beispielsweise mit Si, und Trockenbeschichtung wie Sputtern.
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Auf einer Fläche der auf der zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 gebildeten isolierenden Schicht 26A wird die leitfähige Schicht 13 mittels eines vorbestimmten Schichtauftragverfahrens gebildet. Die Bildung der isolierenden Schicht 26A zwischen der Piezofolie 11 und der leitfähigen Schicht 13 verhindert, dass auf der Fläche der Piezofolie 11 erzeugte elektrische Ladung in die leitfähige Schicht 13 fließt.
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Eine Fläche der leitfähigen Schicht 13 wird mittels eines doppelseitigen Klebebands 18 an dem Displaypanel 14 befestigt, wobei das doppelseitige Klebeband 18 in Form eines Rahmens ausgebildet ist. In diesem verklebten Zustand bildet sich zwischen der leitfähigen Schicht 13 und dem Displaypanel 14 ein Spalt 20, der eine Luftschicht darstellt.
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Indem die isolierende Schicht 26A und die leitfähige Schicht 13 direkt auf der Piezofolie 11 ausgebildet werden, besteht keine Notwendigkeit mehr, die Piezofolie 11 unter Verwendung des Klebstoffs 19A auf das dielektrische Element 15 mit der darauf ausgebildeten leitfähigen Schicht 13 zu kleben, wie es in 3 gezeigt ist. Dies führt zu einer Verringerung der Materialkosten für den Klebstoff 19A und das dielektrische Element 15, wobei auch die Anzahl der Befestigungsschritte durch Verwendung des Klebstoffs 19A sinkt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine weitere isolierende Schicht 26B auf der auf der isolierenden Schicht 26A aufgebrachten leitfähigen Schicht 13 ausgebildet sein, wie es in 5 gezeigt ist. Die isolierende Schicht 26B wird dabei mit einem ähnlichen Schichtauftragverfahren wie das oben beschriebene Verfahren gebildet. Eine Fläche der isolierenden Schicht 26B wird mit einem doppelseitigen Klebeband 18 mit dem Displaypanel 14 vergeklebt.
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Dabei kann die isolierende Schicht 26B auch mittels des Klebstoffs 19D mit dem Displaypanel 14 vergeklebt werden, wie es in 6 dargestellt ist. Auf diese Weise füllt der Klebstoff 19D die im Spalt 20 zwischen der isolierenden Schicht 26B und dem Displaypanel 14 gebildete Luftschicht, wie in 5 gezeigt, sodass das Reflexionsvermögen vermindert wird, was die Sichtbarkeit des Touchpanels 2 verbessern kann.
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< 4. Zweite Ausführungsform einer Stapelstruktur>
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Stapelstruktur 5A im Touchpanel 2 unter Bezugnahme auf die 7 bis 11 beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt, weist die Stapelstruktur 5A gemäß vorliegender Ausführungsform eine auf einer ersten Fläche SA der Piezofolie 11 ausgebildete Beschichtung 27A auf, wobei die Piezofolie 11 über die Beschichtung 27A unter Verwendung eines Klebstoffs 19B mit dem Berührungserfassungsabschnitt 12 verklebt wird.
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Die Beschichtung 27A wird unter Verwendung eines organischen Harzmaterials, beispielsweise eines Materials auf Acryl-, Silikon- oder Urethanbasis, und/oder eines anorganischen Materials, beispielsweise Si, gebildet, wobei die Beschichtung 27A mittels eines ähnlichen Schichtauftragverfahrens wie das vorangehend beschriebene auf der ersten Fläche SA der Piezofolie 11 gebildet wird. Dabei hat bei der Piezofolie 11 mit einer Dicke von beispielsweise 40 um die Beschichtung 27A eine Dicke von 0,4 bis 2,0 um.
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Das Vorsehen der Beschichtung 27A zwischen dem Klebstoff 19B und der Piezofolie 11, wie oben beschrieben, verhindert das Eindringen eines Zusatzstoffes aus dem Klebstoff 19B in die Piezofolie 11 und folglich das Vergilben der Piezofolie 11. Darüber hinaus lässt sich durch Bildung der Beschichtung 27A mittels des Schichtauftragverfahrens ein Kratzer in der ersten Fläche SA der Piezofolie 11 füllen, wodurch sich die Anzeigequalität des Touchpanels 2 verbessern lässt.
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Es ist anzumerken, dass sich die oben beschriebene Konfiguration auch auf die Stapelstruktur 5A anwenden lässt, bei der eine weitere isolierende Schicht 26B auf einer Fläche der leitfähigen Schicht 13 ausgebildet ist, wie in 8 dargestellt.
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Gemäß vorliegender Ausführungsform kann, wenn die leitfähige Schicht 13 auf dem dielektrischen Element 15 ausgebildet ist und das dielektrische Element 15 über einen Klebstoff 19A mit der Piezofolie 11 verklebt ist, eine Beschichtung 27B auf einer zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 ausgebildet werden, wie in 9 gezeigt.
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Dabei wird die Beschichtung 27B mit einem ähnlichen Schichtauftragverfahren wie dem bei der Beschichtung 27A angewandten gebildet. Auf diese Weise wird die Beschichtung 27B auch zwischen dem Klebstoff 19A und der Piezofolie 11 bereitgestellt, was ein Vergilben der Piezofolie 11 aufgrund eines Zusatzstoffs im Klebstoff 19A verhindert und die Anzeigequalität des Touchpanels 2 verbessert.
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Obwohl in der voranstehenden Beschreibung auf ein Anwendungsbeispiel für einen Glas Touch Sensor (GG (Glas/Glas)-Struktur) als Ausführungsbeispiel Bezug genommen wurde, ist anzumerken, dass sich die oben beschriebene Ausführungsform auch auf einen Folien-Touchsensor (GFF (Deckglas + Folie/Folie)-Struktur) mit ersten und zweiten Elektroden 22 und 23, die mit Folien 16A und 16B beschichtet sind, anwenden lässt, wie in 10 gezeigt.
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Nachfolgend wird die Wirkung zur Verhinderung einer Vergilbung für die Piezofolie 11 unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 zeigt graphische Darstellungen der Veränderungen der Bewertungswerte ΔE, die die Vergilbungseigenschaften der Piezofolie 11 über die Zeit in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (Temperatur: 85° C, Luftfeuchtigkeit: 85%) darstellen. Dabei wird ein kleinerer Bewertungswert ΔE als höhere Vergilbungsbeständigkeit angesehen.
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Graph A stellt eine Veränderung des Bewertungswertes ΔE der Piezofolie 11 ohne die Beschichtungen 27A, 27B, wie in 3 gezeigt, dar, während Graph B eine Veränderung des Bewertungswertes ΔE der Piezofolie 11 mit den darauf ausgebildeten Beschichtungen 27A und 27B mit einer Dicke von 0,4 um darstellt, wie in 10 gezeigt.
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Nach 1000 Stunden liegt für die Piezofolie 11 ohne die Beschichtungen 27A, 27B der Bewertungswert ΔE bei 6,3, während für die Piezofolie 11 mit den Beschichtungen 27A und 27B der Bewertungswert ΔE 2,2 beträgt. Ein Vergleich dieser Bewertungswerte ΔE verdeutlicht, dass sich die Vergilbung der Piezofolie 11 durch Vorsehen der Beschichtungen 27A und 27B merklich verringern lässt.
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< 5. Schlussfolgerung und beispielhafte Varianten>
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Die Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet die Piezofolie 11 mit Piezoeffekt; den Berührungserfassungsabschnitt 12, der an einer ersten Fläche von zwei Flächen der Piezofolie angeordnet ist, wobei die beiden Flächen orthogonal zu der Dickenrichtung (Z-Richtung) der Piezofolie 11 verlaufen, wobei der Berührungserfassungsabschnitt 12 die Elektrodenanordnung 21 aufweist, die strukturiert ausgeführt ist, um die Erfassung einer Berührungsposition zu ermöglichen; die isolierende Schicht 26A, die mittels eines Schichtauftragverfahrens auf einer zweiten Fläche SB der zwei Flächen der Piezofolie 11 ausgebildet ist, wobei die zweite Fläche SB der ersten Fläche SA gegenüberliegt; und die leitfähige Schicht 13, die auf der isolierenden Schicht 26A ausgebildet ist (siehe 4).
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Hierdurch wird die Piezofolie 11 über die isolierende Schicht 26A einstückig mit der leitfähigen Schicht 13 ausgebildet. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung des in 3 gezeigten Klebstoffs 19A zur Befestigung der Piezofolie 11 auf dem dielektrischen Element 15 mit der darauf ausgebildeten leitfähigen Schicht 13. Dies führt zu einer Senkung der Materialkosten für den Klebstoff 19A und für das dielektrische Element 15, wobei sich zudem die Anzahl der Befestigungsschritte durch Verwendung des Klebstoffs 19A verringert. Ferner hat die verringerte Anzahl der Befestigungsschritte einer Verringerung des Risikos eines möglicherweise bei der Befestigung verursachten Qualitätsmangels zur Folge, wie beispielsweise durch Gaseinschlüsse und/oder den Eintrag von Fremdsubstanzen, was die Qualitätssicherung des Touchpanels 2 erleichtert.
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Zudem lässt sich auch noch die Dicke und/oder das Gewicht des Klebstoffs 19A und des dielektrischen Elements 15 verringern, wodurch ein dünneres Touchpanel mit geringerem Gewicht hergestellt werden kann.
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Ferner umfasst die Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform die weitere isolierende Schicht 26B, die auf der Fläche der leitfähigen Schicht 13 mittels eines Schichtauftragverfahrens (siehe 5) gebildet wird.
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Dadurch ist die leitfähige Schicht 13 durch die isolierenden Schichten 26A und 26B isoliert. Dies verhindert folglich, dass elektrische Ladung von außen aus der leitfähigen Schicht 13 heraus und/oder in die leitfähige Schicht 13 hinein fließt, wodurch ein Bezugspotenzial für die leitfähige Schicht 13 stabilisiert werden kann.
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Darüber hinaus umfasst die Anzeigevorrichtung mit der daran angebrachten Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Displaypanel 14, das mit Hilfe des Klebstoffs 19D an der isolierenden Schicht 26B befestigt ist (siehe 6).
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hierdurch füllt der Klebstoff 19D die im Spalt 20 zwischen der isolierenden Schicht 26B und der Anzeigetafel 14 gebildete Luftschicht, wie in 5 gezeigt, sodass die Reflektivität vermindert wird, was die Sichtbarkeit des Touchpanels 2 verbessern kann.
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Die Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet die Piezofolie 11 mit Piezoeffekt; den Berührungserfassungsabschnitt 12, der an einer ersten Fläche SA von zwei Flächen der Piezofolie 11 angeordnet ist, wobei die beiden Flächen orthogonal zu einer Dickenrichtung (Z-Richtung) der Piezofolie 11 verlaufen, wobei der Berührungserfassungsabschnitt 12 die Elektrodenanordnung 21 aufweist, die strukturiert ausgeführt ist, um die Erfassung einer Berührungsposition zu ermöglichen; und die leitfähige Schicht 13 auf einer zweiten Fläche SB der zwei Flächen der Piezofolie 11 ausgebildet ist, wobei die zweite Fläche SB der ersten Fläche SA gegenüberliegt, wobei die Beschichtung 27A auf der ersten Fläche SA der Piezofolie 11 angeordnet ist, und die erste Fläche SA mittels des Klebstoffs 19B über die Beschichtung 27A mit dem Berührungserfassungsabschnitt 12 verklebt ist (siehe 7).
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Das Vorsehen der Beschichtung 27A zwischen dem Klebstoff 19B und der Piezofolie 11, wie oben beschrieben, verhindert, dass eine Substanz, die Bestandteil des Klebstoffs 19B ist, zur Piezofolie 11 gelangt, wodurch sich ein Vergilben der Piezofolie 11 verhindern lässt.
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Des Weiteren umfasst die Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Beschichtung 27B auf der zweiten Fläche SB der Piezofolie 11, wobei die zweite Fläche SB mittels des Klebstoffs 19A über die Beschichtung 27B mit der leitfähigen Schicht 13 verklebt ist (siehe 9).
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Durch Vorsehen der Beschichtung 27B zwischen dem Klebstoff 19A und der Piezofolie 11 wird ein Kontakt der zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 mit dem Klebstoff 19A verhindert. Dadurch lässt sich möglicherweise ein Vergilben der Piezofolie 11 verhindern, wie oben beschrieben.
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Darüber hinaus können bei der Touchpanel-Vorrichtung 1 gemäß zweiter Ausführungsform die Beschichtungen 27A und 27B mittels eines Schichtauftragverfahrens gebildet werden, wie beispielsweise Nassauftrag eines Materials auf Harzbasis und/oder Trockenauftrag eines anorganischen Materials.
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Mit einem derartigen Schichtauftragverfahren werden Kratzer in der ersten Fläche SA und der zweiten Fläche SB der Piezofolie 11 aufgefüllt und fallen so weniger auf, was die Anzeigequalität des Touchpanels 2 verbessern kann. Außerdem kommt es dabei nicht so leicht zur Faltenbildung in einem Stapel aus der Piezofolie 11 und der Beschichtung 27A, was die Funktionsfähigkeit der Befestigung verbessern und eine Beeinträchtigung der Anzeigequalität aufgrund von Falten verhindern kann.
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Schließlich ist bzw. sind die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene(n) Wirkung(en) nicht einschränkender Natur, sondern lediglich als Beispiele gedacht, wobei auch eine Ausführungsform möglich ist, mit der sich eine andere Wirkung oder nur ein Teil der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Wirkung(en) erzielen lässt. Des Weiteren ist bzw. sind die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene(n) Ausführungsform(en) lediglich als Beispiel gedacht, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene(n) Ausführungsform(en) beschränkt. Es versteht sich daher, dass in einem Umfang, der nicht von dem technischen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abweicht, auch andere Modifikationen als die oben beschriebene(n) Ausführungsform(en) je nach Konstruktion usw. möglich sind. Es ist zu beachten, dass zur Lösung der Aufgabe nicht alle in der (den) Ausführungsform(en) beschriebenen Merkmalskombinationen zwingend erforderlich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Touchpanel-Vorrichtung
- 2
- Touchpanel
- 5
- Stapelstruktur
- 11
- Piezofolie
- 12
- Berührungserfassungsabschnitt
- 13
- leitfähige Schicht
- 14
- Displaypanel
- 15
- dielektrisches Element
- 16
- transparentes Element
- 19A, 19B, 19C, 19D
- Klebstoffe
- 21
- Elektrodenanordnung
- 26A, 26B
- isolierende Schichten
- 27A, 27B
- Beschichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018504691 A [0004, 0033]
