DE112016000678T5

DE112016000678T5 - Touchscreen und Touchpanel-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112016000678T5
Application number: DE112016000678.0T
Authority: DE
Inventors: Masafumi Agari; Naoki Nakagawa; Takeshi Ono; Tae Orita; Seiichiro Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-10-19
Also published as: JP6239165B2; CN107250957B; CN107250957A; US10545575B2; JPWO2016129516A1; WO2016129516A1; US20180011537A1

Abstract

Gemäß der Erfindung wird ein Touchscreen angegeben, bei dem die Wirkung der Abschirmung eines eingebauten Displaypanels gegenüber taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen verbessert werden kann und eine Vergrößerung der Schaltungsabmessungen verhindert werden kann. Ferner wird eine Touchpanel-Vorrichtung angegeben, die einen derartigen Touchscreen aufweist. Eine Vielzahl von Erregungselektroden (2), die jeweils längs einer Zeilenrichtung angeordnet sind, werden auf der Rückseite eines transparenten Substrats ausgebildet, und eine Vielzahl von Detektionselektroden (3), die jeweils längs einer Spaltenrichtung angeordnet sind, eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden (4), die jeweils längs der Zeilenrichtung angeordnet sind, und eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden (5), die jeweils längs der Spaltenrichtung angeordnet sind, werden auf der Vorderseite des transparenten Substrats ausgebildet. Die Vorderseite des transparenten Substrats ist als Betätigungsschirm definiert. Die Erregungselektroden (2) und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden (4) sind unabhängig voneinander ausgebildet, und die Detektionselektroden (3) und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden (5) sind unabhängig voneinander ausgebildet. Bei der oben beschriebenen Konfiguration sind die Erregungselektroden (2) unter der Vielzahl von Elektroden (2 bis 5) am Weitesten von der Betätigungsschicht entfernt angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Touchscreen, der eine taktile Wahrnehmungserzeugungsfunktion besitzt, sowie eine Touchpanel-Vorrichtung mit einem derartigen Touchscreen.
Technischer Hintergrund
Touchpanels, die die Berührung eines Indikators, wie zum Beispiel eines Fingers, detektieren und die Koordinaten der Berührungsposition identifizieren, haben in letzter Zeit viel Beachtung gefunden als ausgezeichnete Schnittstelleneinrichtung. Es sind verschiedene Arten von derartigen Touchpanels vorgeschlagen und in den Handel gebracht worden, wobei es Touchpanels vom Typ mit Widerstandsschicht und solche vom kapazitiven Typ gibt.
Beispielsweise ist ein Touchpanel vom kapazitiven Typ gemäß dem Patentdokument 1 bekannt, als eine Bauart von einem Touchpanel vom kapazitiven Typ. Derartige Touchpanel bieten Vorteile, wie zum Beispiel ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Schnelligkeit, der Reaktion, die Fähigkeit, Berührungen von Fingern mit Handschuhen zu detektieren, sowie eine lange Lebensdauer, da es keine beweglichen Teile gibt; daher sind verschiedene Techniken in dieser Richtung vorgeschlagen worden.
Das Touchpanel gemäß dem Patentdokument 1 ist ein Touchpanel, das eine Detektions-Zeilenverdrahtung (Zeilendetektionselektroden) und eine Detektions-Spaltenverdrahtung (Spaltendetektionselektroden) aufweist und das Berührungskoordinaten berechnet und abgibt, welche die Berührungsposition durch einen Indikator auf dem Touchscreen angeben, und zwar auf der Basis des Detektionsergebnisses einer Berührungskapazität, die gebildet wird von elektrostatischen Kapazitäten zwischen der Detektionselektrode und dem Indikator. Jede Detektionselektrode ist aus einer feinen Metallverdrahtung gebildet mit einem Zickzack-Muster, das sich in einer zickzack-förmigen Art und Weise wiederholt. Elektroden unter Verwendung einer transparenten leitfähigen Schicht, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO), werden in zunehmendem Maße als Detektionselektroden verwendet.
Es wird ein Fall angenommen, in dem ein Benutzer tatsächlich eine Eingabe durch die Berührung mit einem Finger auf dem Touchscreen vornimmt, indem beispielsweise die Fingerspitze zu einer Position bewegt wird, die einem bodenförmigen Displayobjekt entspricht. Da nur eine gleichmäßige taktile Wahrnehmung von der Oberfläche des Touchscreens erhalten wird, der einen Betätigungsschirm darstellt, kann der Benutzer kaum eine andere Nachverfolgungs-Information als eine visuelle Information erhalten und benötigt eine visuelle Überprüfung des Betätigungsschirms.
Um zu bestätigen, ob die Berührungseingabe akzeptiert worden ist, ist es ferner erforderlich, ein Ansprechverhalten zu prüfen, beispielsweise ein Schalten des Anzeigeschirms von einer Vorrichtung, in die das Touchpanel eingebaut ist. In Anbetracht dieser Situation ist eine Funktion, nämlich eine taktile Wahrnehmungs-Rückkopplungsfunktion vorgeschlagen worden, wobei es sich um eine Funktion handelt, bei der dann, wenn ein Benutzer den Betätigungsschirm mit einem Indikator, wie zum Beispiel einem Finger berührt hat, ein Ansprechverhalten erfolgt, das eine Art von taktiler Wahrnehmung mit sich bringt, beispielsweise in Form einer Vibration oder einer elektrischen Stimulation des Indikators.
Als Beispiel für derartige Einrichtungen, die eine taktile Wahrnehmung einer Fingerspitze erteilt, die den Betätigungsschirm berührt hat, ist eine taktile Stimulations-Erzeugungseinrichtung aus dem Patentdokument 2 bekannt. Die taktile Stimulations-Erzeugungseinrichtung weist eine Koordinateneingabeeinheit (Touchscreen) mit einer vorderen Oberfläche auf, die mit einem taktilen Stimulations-Erzeugungsflächenkörper ausgebildet ist, und die eine elektrische Stimulation für die Fingerspitze des Benutzers erzeugt, indem ein Strom von den positiven Elektroden der taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die in dem taktilen Stimulations-Erzeugungsflächenkörper eingebaut sind, zu den negativen Elektroden durch die Fingerspitze hindurchgeleitet wird.
Das Patentdokument 3 beschreibt eine taktile Touchpanel-Vorrichtung, die sowohl eine Berührungsdetektionsfunktion als auch eine taktile Spannungserzeugungsfunktion besitzt. Die taktile Touchpanel-Vorrichtung ist aufgebaut aus einer Kombination aus einem Substrat, auf dem Berührungstreiberleitungen (Erregungselektroden) installiert sind, und einem Substrat, auf dem Berührungsabtastleitungen (Detektionselektroden) eingebaut sind.
In einer vertikalen Austastperiode, wenn keine Bilddaten zugeführt werden, wird eine taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung an jede von den Berührungstreiberleitungen und die Berührungsabtastleitungen angelegt während der Perioden, in denen keine Berührung detektiert wird. Auf der Rückseite des taktilen Touchpanels ist eine Abschirmschicht zusätzlich ausgebildet, um das Anlegen von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen, die eine taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung für das Displaypanel besitzen, zu unterbrechen. Wenn das Displaypanel ein Flüssigkristall-Displaypanel ist, dann ist die Abschirmschicht auf einem gegenüberliegenden Substrat oder einem Array-Substrat ausgebildet.
Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-061 502 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2013-058153 A
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2014-056 580 A

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Bei der Touchscreen-Vorrichtung gemäß dem Patentdokument 3 ist die Abschirmschicht, die zusätzlich auf der Rückseite des Touchpanels ausgebildet ist und eine taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungsfunktion besitzt, üblicherweise aus einer transparenten leitfähigen Schicht gebildet und kann daher keine ausreichende Abschirmwirkung erzielen gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen, die eine hohe taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung besitzen, und zwar wegen der Eigenschaften der Abschirmschicht, wie zum Beispiel wegen des relativ hohen Elektrodenwiderstands, und der nicht vorhandenen Fähigkeit, eine ausreichende Anzahl von Masseanschlüssen sowie einen ausreichenden Kontaktbereich zu gewährleisten. Diese Tendenz ist insbesondere bemerkenswert, weil die Größe von Touchscreens zunimmt.
Wenn eine Touchscreen-Vorrichtung so ausgebildet ist, dass sie einen Touchscreen und einen separaten taktilen Schirm kombiniert, wie es bei der Technik gemäß dem Patentdokument 3 der Fall ist, treten Probleme auf, beispielsweise die Zunahme der Dicke des Touchscreens und eine Kontrastreduzierung aufgrund von Reflexionen an der Grenzschicht zwischen der Mehrzahl von Schirmen.
Wenn die Berührungsdetektionselektroden und die taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden in der Touchscreen-Vorrichtung gemäß dem Patentdokument 3 gemeinsam genutzt werden, ist es erforderlich, zusätzliche Bauelemente zu verwenden, wie zum Beispiel einen Schaltkreis mit einer hohen Durchbruchspannung, und die Durchbruchspannung der Berührungsdetektionsschaltung zu erhöhen, weil die taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung höher sein muss, beispielsweise einige zehn Volt oder mehr, als die Berührungsdetektions-Schaltungsspannung. Dies kann Probleme mit sich bringen, wie zum Beispiel die Zunahme der Abmessungen der Schaltung.
Außerdem kann die Touchscreen-Vorrichtung gemäß dem Patentdokument 3 keine unterschiedlichen Werte für den Abstand der Berührungsdetektionselektroden und den Abstand der taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden vorgeben, da die Berührungsdetektionselektroden und die taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden gemeinsam genutzt werden. Wenn daher diese Elektrodenabstände in Abhängigkeit von den Berührungsdetektionselektroden und/oder den taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden vorgegeben werden, dann treten Probleme auf, weil zum Beispiel der Elektrodenabstand unnötig fein wird und damit die Peripherieschaltungen kompliziert werden; andererseits kann der andere Elektrodenabstand unnötig groß werden und eine Reduzierung der Leistungsfähigkeit mit sich bringen, wie zum Beispiel hinsichtlich der Berührungsdetektions-Auflösung oder der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Auflösung.
Die Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Probleme konzipiert worden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Touchscreen anzugeben, der die Abschirmwirkung eines eingebauten Displaypanels gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen verbessern und eine Zunahme der Schaltungsabmessungen verhindern kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Touchpanel-Vorrichtung mit einem derartigen Touchscreen anzugeben.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Touchscreen gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bildet einen Touchscreen mit einem Betätigungsschirm, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden, die jeweils längs einer ersten Richtung angeordnet sind und an die ein Erregungsimpulssignal angelegt wird, und zwar während einer Berührungsdetektionsperiode, wenn detektiert wird, dass der Betätigungsschirm berührt worden ist; eine Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, die jeweils längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, die die erste Richtung kreuzt; eine Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die jeweils längs der ersten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden; und eine Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die jeweils längs der zweiten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden.
Während einer Periode zum Anlegen eines taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals wird ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal selektiv angelegt an die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden oder die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden; dabei gibt es eine Positionsrelation zwischen den Elektroden, bei der unter der Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden, der Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden von dem Betätigungsschirm am weitesten entfernt angeordnet ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der Touchscreen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bietet einen derartigen Effekt, dass die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden, die sich von dem Betätigungsschirm am Weitesten entfernt befinden, die Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, welche nachstehend einfach als „Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden und anderen Elektroden“ bezeichnet werden, abgeschirmt werden, wobei sich alle diese Elektroden näher an dem Betätigungsschirm befinden als die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden.
Da das Displaypanel üblicherweise auf der Seite gegenüber von der Betätigungsfläche des Touchscreens ausgebildet ist, befinden sich die ersten Berührungsdetektionselektroden zwischen dem Displaypanel und den zweiten Berührungsdetektionselektroden und den anderen Elektroden gemäß der oben erwähnten Positionsrelation zwischen den Elektroden. Es ist daher möglich, das Eindringen von Treibersignalen von dem Displaypanel in die Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden zu unterdrücken und das Eindringen von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen zu unterdrücken, die selektiv an die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden angelegt werden, und zwar als Rauschen, in das oben erwähnte Displaypanel; damit kann das Auftreten von Displayproblemen unterdrückt werden, beispielsweise aufgrund von ungleichmäßigen Darstellungen.
Da die (ersten oder zweiten) Berührungsdetektionselektroden und die (ersten oder zweiten) taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden nicht gemeinsam genutzt werden, sind zusätzliche Bauelemente, wie zum Beispiel ein Schaltkreis mit hoher Durchbruchspannung, nicht erforderlich, die sonst benötigt werden, um die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale zu leiten oder zu unterbrechen; damit kann die Schaltungskonfiguration der Touchpanel-Vorrichtung mit dem Touchscreen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vereinfacht werden.
Da in der oben erwähnten Weise die Berührungsdetektionselektroden und die taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden nicht gemeinsam genutzt werden, können die Elektroden derart angeordnet werden, dass der Anordnungsabstand der Berührungsdetektionselektroden in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung der Berührungsdetektionselektroden, welcher auf der Basis der gewünschten Berührungskoordinatengenauigkeit vorgegeben wird, verschieden sein kann von dem Anordnungsabstand der taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung der taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, welcher vorgegeben wird, auf der Basis der gewünschten taktilen Wahrnehmungserzeugungsauflösung.
Somit ist es möglich, Situationen zu vermeiden, bei denen der Anordnungsabstand von den Berührungsdetektionselektroden und/oder den taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden unnötig schmal vorgegeben wird, was zu einer komplizierten Konfiguration führen kann; andererseits kann eine Situation vermieden werden, in der der Anordnungsabstand von den Berührungsdetektionselektroden und/oder den taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden unnötig weit vorgegeben wird, was zulasten der Genauigkeit der Berührungskoordinaten oder der taktilen Wahrnehmungserzeugungsauflösung geht.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Touchscreens gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
2 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrodengruppe und einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrodengruppe in einem Kreuzungsbereich CA gemäß 1.
3 eine Draufsicht zur Erläuterung von Detektionselektroden 3 in dem Kreuzungsbereich CA gemäß 1.
4 eine Draufsicht zur Erläuterung der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 in dem Kreuzungsbereich CA gemäß 1.
5 einen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnitts-Konfiguration längs der Linie A-A in 2.
6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Konfiguration einer Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1.
7 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Zeiten der schematischen Vorgänge bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1.
8 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Erregungselektrode, gesehen von der Rückseite eines Touchscreens gemäß Ausführungsform 2.
9 einen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnitts-Konfiguration der Erregungselektrode gemäß Ausführungsform 2.
10 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Touchscreens gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung.
11 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Kreuzungsbereichs zwischen einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrodengruppe und einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrodengruppe, sowie einer Elektrodenkonfiguration in der Nähe des Kreuzungsbereichs gemäß Ausführungsform 4.
12 eine Draufsicht zur Erläuterung von Erregungselektroden 102 und einer Detektionselektrode 103 in einem Kreuzungsbereich.
13 eine Draufsicht zur Erläuterung von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 in dem Kreuzungsbereich.
14 einen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnittskonfiguration längs der Linie C-C in 11.
Erläuterung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Gesamtkonfiguration
1 zeigt eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Touchscreens mit einer taktilen Wahrnehmungserzeugungsfunktion gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die 2 bis 4 zeigen schematisch Draufsichten eines Kreuzungsbereichs CA und den Bereich in der Nähe davon in 1.
Nachstehend wird die Konfiguration eines Touchscreens gemäß der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 1 bis 4 näher erläutert. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Draufsichten in 1 bis 4 von der Betriebs-Oberflächenseite gesehen sind, auf der ein Benutzer eine Eingabe mit einem Indikator, beispielsweise einem Finger, vornimmt. Die gleichen Bezugszeichen, die in den Zeichnungen im Zusammenhang mit der Ausführungsform 2, der Ausführungsform 3 und der Ausführungsform 4 verwendet werden, geben dabei durchgehend gleiche oder entsprechende Bauteile oder Komponenten an. Wie im Falle von 1 bis 4 zeigen auch die 5 und 8 bis 14 Darstellungen in einem orthogonalen XYZ-Koordinatensystem.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Vielzahl von Erregungselektroden 2 (erste Berührungsdetektionselektroden) jeweils längs einer Zeilenrichtung angeordnet, also einer ersten Richtung, die der X-Richtung in den Zeichnungen entspricht, und diese sind auf der Rückseite (rückseitige oder andere Hauptflächenoberfläche) eines transparenten Substrats des Touchscreens 1 ausgebildet (in 1 bis 4 nicht dargestellt).
Die Vielzahl von Erregungselektroden 2 sind wiederholt angeordnet in einem ersten Abstand in einer Spaltenrichtung, also einer zweiten Richtung, die der Y-Richtung in den Zeichnungen entspricht. Bei der Erläuterung der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck „Abstand“ auf ein Intervall oder einen Abstand zwischen gemeinsamen Positionen, beispielsweise Mittellinien von benachbarten Objekten des gleichen Typs, im vorliegenden Fall von Erregungselektroden 2.
Andererseits ist eine Vielzahl von Detektionselektroden 3 (zweite Berührungsdetektionselektroden) jeweils längs der Spaltenrichtung angeordnet und auf Vorderseite (vordere Oberfläche oder eine Hauptoberfläche) des transparenten Substrats ausgebildet. Die Vielzahl von Detektionselektroden 3 ist wiederholt angeordnet mit einem zweiten Abstand in der Zeilenrichtung. Es ist denkbar, beispielsweise ein Glassubstrat als transparentes Substrat zu verwenden.
Hierbei wird die Vielzahl von Erregungselektroden 2 und die Vielzahl von Detektionselektroden 3 verwendet bei dem Vorgang der Abtastung oder Detektierung einer Berührung eines Indikators, wie zum Beispiel eines Fingers des Benutzers. Der Berührungsdetektionsvorgang wird beispielsweise in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt. Zunächst wird ein Erregungsimpulssignal (Ladeimpulssignal) sequentiell von der Außenseite des Touchscreens 1 an jede Erregungselektrode 2 angelegt.
Dann werden elektrische Ladungen in Erregungsdetektions-Zwischenelektrodenkapazitäten (Gegenkapazitäten) zwischen der Erregungselektrode 2, an die das Erregungsimpulssignal angelegt wird, und jeder Detektionselektrode 3 detektiert, und zwar außerhalb des Touchscreens über die Detektionselektroden 3.
Wenn ein Indikator, beispielsweise ein Finger sich dem Touchscreen genähert oder diesen berührt hat, wird das elektrische Feld unterbrochen, das zwischen den Erregungselektroden und den Detektionselektroden ausgebildet ist, und die Gegenkapazitäten nehmen ab. Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung wird beschrieben unter der Annahme der Verwendung einer Gegenkapazität-Detektionsmethode, bei der das Auftreten eines Berührungsvorganges und der berührten Position detektiert werden auf der Basis des Detektionsergebnisses von den elektrischen Ladungen, die den Gegenkapazitäten zwischen den Erregungselektroden und den Detektionselektroden entsprechen.
Eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 (erste taktile Wahrnehmungserzeugungselektroden), jeweils längs der Zeilenrichtung angeordnet, sind ferner an der Vorderseite des transparenten Substrats ausgebildet. Die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 ist wiederholt angeordnet in einem dritten Abstand in der Spaltenrichtung. Somit ist die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 unabhängig von der Vielzahl von Erregungselektroden 2 ausgebildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Konfiguration so gewählt, dass drei taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 entsprechend der einen Erregungselektrode 2 ausgebildet sind, die an der Rückseite des transparenten Substrats ausgebildet ist, und ein derartiger Bereich der Kombination von einer Erregungselektrode 2 und drei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 in der Draufsicht wird als „taktile Zeilenelektrodengruppe 6“ bezeichnet. Diese Konfiguration gibt an, dass der erste Abstand der Erregungselektroden 2 so vorgegeben ist, dass er das Dreifache des dritten Abstands der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 ausmacht.
Eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 (zweite taktile Wahrnehmungs-Erzeugungselektroden) jeweils längs der Spaltenrichtung angeordnet, ist außerdem an der Vorderseite des transparenten Substrats ausgebildet, und zwar unabhängig von der Vielzahl von Detektionselektroden 3. Die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 ist wiederholt angeordnet in der Zeilenrichtung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf jeder Seite von jeder Detektionselektrode 3 angeordnet. Das bedeutet, eine Gesamtheit von drei Elektroden, einschließlich der einen Detektionselektrode 3 und zwei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf jeder Seite der Detektionselektrode 3 bilden eine Spaltenelektrodengruppe 7. Die Vielzahl von Spaltenelektrodengruppen 7 ist wiederholt angeordnet in der Zeilenrichtung.
In diesem Fall ist ein Abstand zwischen jeder Detektionselektrode 3 und jeder taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5, die einander benachbart sind, unter der Vielzahl von Detektionselektroden 3 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, und ein Abstand zwischen jedem benachbarten Paar von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 vorgegeben mit einem vierten Abstand.
Hierbei fungieren die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 jeweils als erste und zweite taktile Wahrnehmungserzeugungselektroden, die verwendet werden, um eine taktile Wahrnehmung bei dem Indikator zu erzeugen, beispielsweise dem Finger eines Benutzers.
Zur Erzeugung einer taktilen Wahrnehmung werden beispielsweise eine taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und eine taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5, die den Zeilen- und Spaltenpositionen eines Targets entsprechen, bei dem die taktile Wahrnehmung zu erzeugen ist, unter der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 bestimmt als eine ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode und eine ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 (erste und zweite ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungselektroden).
Es gibt ein erstes Verfahren, bei dem eine elektrische Stimulation erfolgt an dem taktilen Organ der Haut, und zwar durch Anlegen von ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen an die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5, um einen Strom (einen perkutanen Strom) durch die Haut fließen zu lassen, und zwar in der Nähe der Fingeroberfläche, die als Indikator dient. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale eine positive Spannung und eine negative Spannung als taktile Wahrnehmungserzeugungsspannungen besitzen, die auch als H-Impuls und L-Impuls bezeichnet werden.
Es gibt auch eine zweite Methode, bei der Vibrationen auf das taktile Organ der Haut übertragen werden, und zwar unter Verwendung einer schwachen statischen Elektrizität, die zwischen dem Touchscreen und dem Finger erzeugt wird, indem man die ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale an die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 anlegt und elektrische Ladungen in einer Ladungsspeicherschicht speichert, die zusätzlich auf der Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist. In diesem Falle haben beide Signale, also das erste und das zweite taktile Wahrnehmungserzeugungssignal taktile Wahrnehmungserzeugungsspannungen der gleichen Polarität, auch als H-Impuls bezeichnet.
Auf diese Weise kann bei den taktilen Wahrnehmungserzeugungsverfahren, zu denen das erste Verfahren und das zweite Verfahren gehören, eine von diesen beiden Methoden verwendet werden.
Die Vielzahl von Erregungselektroden 2 auf der Rückseite des transparenten Substrats ist elektrisch verbunden mit einer Vielzahl von rückseitigen Anschlüssen 13 oder externen Verbindungsanschlüssen, die auch auf der Rückseite des transparenten Substrats ausgebildet sind, und zwar über eine Vielzahl von Leitungen 8. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Vielzahl von Leitungen 8 auch auf der Rückseite des transparenten Substrats ausgebildet ist.
Die Vielzahl von Detektionselektroden auf der Vorderseite des transparenten Substrats ist elektrisch verbunden mit einer Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12 über eine Vielzahl von Leitungen 10, und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf der Vorderseite des transparenten Substrats ist elektrisch verbunden mit der Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12, und zwar über eine Vielzahl von Leitungen 11. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Vielzahl von Leitungen 9 bis 11 auf der Vorderseite des transparenten Substrats ausgebildet ist.
Auf diese Weise ist die Vielzahl von Erregungselektroden 2, jeweils angeordnet längs der Zeilenrichtung, wiederholt ausgebildet in der Spaltenrichtung, und die Vielzahl von Detektionselektroden 3, jeweils angeordnet längs der Spaltenrichtung, ist wiederholt ausgebildet in der Zeilenrichtung. Diese Konfiguration ergibt eine Matrix von Kreuzungsbereichen, in welchen die Vielzahl von Erregungselektroden 2 und die Vielzahl von Detektionselektroden 3 einander in der Draufsicht überlappen.
In ähnlicher Weise ist die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, jeweils angeordnet längs der Zeilenrichtung, wiederholt ausgebildet in der Spaltenrichtung, und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, jeweils angeordnet längs der Spaltenrichtung, ist wiederholt ausgebildet in der Zeilenrichtung. Diese Konfiguration ergibt eine Matrix von Kreuzungsbereichen, in denen die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 einander in der Draufsicht überlappen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 angeordnet in der Spaltenrichtung in einer derartigen Weise, dass sie die taktile Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppen 6 bilden, die jeweils aus einer Erregungselektrode 2 und drei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 besteht.
Die Vielzahl von Detektionselektroden 3 und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sind angeordnet in der Zeilenrichtung in einer derartigen Weise, dass die Spaltenelektrodengruppen 7 aus einer Gesamtheit von drei Elektroden gebildet sind, einschließlich der einen Detektionselektrode 3 und zwei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf jeder Seite der Detektionselektrode 3.
Dabei ist der Anordnungs-Abstand in der Spaltenrichtung der taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 6 mit dem gleichen Intervall wie der oben erwähnte erste Abstand zwischen den Erregungselektroden 2 vorgegeben, und der Anordnungs-Abstand in der Zeilenrichtung der Spaltenelektrodengruppen 7 ist vorgegeben mit etwa dem gleichen Intervall wie dem oben erwähnten zweiten Abstand zwischen den Detektionselektroden 3.
In ähnlicher Weise ist der oben erwähnte dritte Abstand, der der Anordnungs-Abstand in der Spaltenrichtung der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 ist, vorgegeben mit etwa dem gleichen Intervall wie dem oben erwähnten vierten Abstand, der der Anordnungs-Abstand in der Zeilenrichtung der Detektionselektroden 3 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 ist.
Hierbei sind die Elektroden beispielsweise derart angeordnet, dass der erste Abstand (der ungefähr gleich dem zweiten Abstand ist) ungefähr 5 mm beträgt, und der dritte Abstand (der ungefähr gleich dem vierten Abstand ist) wird ungefähr mit 5/3 mm vorgegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Konfiguration so getroffen, dass die Abstände der taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden (dritter Abstand und vierter Abstand) schmal oder eng vorgegeben sind, um eine stärkere taktile Wahrnehmung für den Indikator, beispielsweise einen Finger, zu erzielen.
Strukturen von Detektionselektroden 3, taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5
2 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Kreuzungsbereichs CA einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrodengruppe 3 und einer Spaltenelektrodengruppe 7 sowie der Elektrodenkonfiguration in der Nähe des Kreuzungsbereichs CA in 1. 3 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung lediglich von Erregungselektroden 2 und Detektionselektroden 3, die jeweils erste und zweite Berührungsdetektionselektroden bilden, in dem Kreuzungsbereich CA.
4 ist eine Draufsicht zur Erläuterung lediglich von den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, die jeweils erste bzw. zweite taktile Wahrnehmungserzeugungselektroden bilden. Um die Erkennung der Gestalten der Detektionselektroden 3, der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 in 2 bis 4 zu erleichtern, sind die Erregungselektroden 2 in einer vereinfachten Weise in 2 und 3 dargestellt und in 4 nicht dargestellt.
Hierbei wird angenommen, dass zumindest die Hauptbereiche der Elektroden 3 bis 5 so konfiguriert sind, dass sie beispielsweise als transparente leitende Schichten ausgebildet sind, beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO). Es darf darauf hingewiesen werden, dass eine gestapelte oder geschichtete Struktur von jeder Elektrode nachstehend noch näher erläutert wird.
Wie in 2 bis 4 dargestellt, sind die Erregungselektroden 2 auf der Rückseite des transparenten Substrats (in 2 bis 4 nicht dargestellt) bei der vorliegenden Ausführungsform Elektroden sind, die sich in der Zeilenrichtung erstrecken, also in der X-Richtung in der Zeichnung, und eine rechteckige Gestalt in der Draufsicht besitzen. Die einander benachbarten Erregungselektroden 2 sind angeordnet in der Spaltenrichtung, also der Y-Richtung in der Zeichnung, in kleinen Intervallen von einigen Zehn µm. Wie in 1 dargestellt, ist die Vielzahl von Erregungselektroden 2 derart angeordnet, dass sie mit dem gesamten Bereich der Anordnung der Elektroden 3 bis 5 auf der Vorderseite des transparenten Substrats in der Draufsicht überlappen.
Wenn eine Berührung detektiert worden ist, wird die Vielzahl von Erregungselektroden 2 auf der Rückseite des transparenten Substrats bei einer geringen Impedanz betrieben, die beispielsweise etwa einige Zehn Ohm bis zu einigen Hundert Ohm außerhalb des Touchscreens 1 beträgt. Das bedeutet, die Vielzahl von Erregungselektroden 2 wird in einen leitenden Zustand versetzt, nicht in einen Floating-Zustand, in dem sie auf eine Ladespannung für den Erregungsimpuls oder eine GND-Spannung (Massespannung) gesetzt werden. Dementsprechend kann die Vielzahl von Erregungselektroden 2 die Vielzahl von Detektionselektroden 3 abschirmen gegenüber der Ausbreitung von Rauschen, das erzeugt wird durch das Betreiben eines Display-Panels, beispielsweise eines Flüssigkristallanzeigen-Panels, das an der Rückseite des Touchscreens 1 eingebaut und verwendet wird.
Wenn eine taktile Wahrnehmung erzeugt wird von der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Elektroden 4 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, wird die Vielzahl von Erregungselektroden 2 verbunden mit einem festen Potentialknoten mit geringer Impedanz, um eine GND-Spannung außerhalb des Touchscreens 1 vorzugeben.
Dementsprechend kann die Vielzahl von Erregungselektroden 2 das Displaypanel gegenüber der Ausbreitung von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen abschirmen, die eine hohe taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung besitzen (von einigen zehn Volt bis zu einigen hundert Volt), die an die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 angelegt wird, um zu verhindern, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale als Signalrauschen in verschiedene Elektroden oder Displayelemente des Displaypanels eindringen und Probleme hervorrufen, wie beispielsweise ungleichmäßige Displaybilder.
Wie in 2 und 4 dargestellt, ist die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 auf der Vorderseite des transparenten Substrats vollständig aus einem transparenten leitfähigen Film der gleichen Höhe ausgebildet. Daher können die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 mit der gleichen Verdrahtungsschicht (erste Verdrahtungsschicht) ausgebildet werden.
Wie in 4 dargestellt, ist jede taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 konfiguriert durch eine kombinierte Struktur einer Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereichen 40 (erste taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereiche) und eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereichen 41 (erste taktile Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereiche).
Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche haben im Allgemeinen eine quadratische Rautenform in der Draufsicht und besitzen jeweils zwei Paare von gegenüberliegenden Winkelbereichen, die in der Zeilenrichtung bzw. der Spaltenrichtung angeordnet sind. Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41 erstrecken sich in der Zeilenrichtung und haben eine Breite, die ausreichend schmaler ist in der Spaltenrichtung, also der Y-Richtung, als die maximale Breite der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40.
Jedes benachbarte Paar der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 ist so konfiguriert, dass ihre gegenüberliegenden rechten und linken Winkel, welche Winkelbereiche sind, die einander in der Zeilenrichtung gegenüberliegen, verbunden sind durch die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41.
Um die Darstellung zu vereinfachen, sind die Elektrodengestalten der Detektionselektroden 3, der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, die andere sind als die der Erregungselektroden 2, auch mit rechteckigen Gestalten in 1 dargestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede rechteckige Erregungselektrode 2 auf der Rückseite des transparenten Substrats so angeordnet, dass es nahezu mit der Gesamtheit von drei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 (= K ≥ 2) in der Draufsicht überlappt, vergleiche 1 und 2.
Eine derartige Anordnung kann den Abschirmungseffekt der Erregungselektroden 2 verbessern, welche als erste Berührungsdetektionselektroden fungieren, gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4; damit kann in wirksamerer Weise ein Eindringen von einigen taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen unterdrückt werden, und zwar als Rauschen in das Display-Panel, und damit kann das Auftreten von Display-Problemen unterdrückt werden, wie zum Beispiel eine ungleichmäßige Darstellung, wenn die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale ihren H-Pegel mit hohen taktilen Wahrnehmungserzeugungsspannungen vorgegeben haben, die an die taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden 4 angelegt werden.
Ferner kann die Vielzahl von Erregungselektroden 2 und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Elektroden 4 regelmäßig angeordnet werden durch das Vorgeben eines Verhältnisses zwischen dem ersten Abstand, welcher der Anordnungs-Abstand in der Spaltenrichtung der Erregungselektroden 2 ist, und dem zweiten Abstand, der der Anordnungs-Abstand in der Spaltenrichtung der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 ist, und zwar mit einem ganzzahligen Verhältnis von 3:1.
Auf diese Weise gibt es keine Ungleichmäßigkeit bei der Transmittanz aufgrund von ungleichmäßigen Überlappungen der Erregungselektroden 2, welche die ersten Berührungsdetektionselektroden (Berührungsdetektions-Zeilenelektroden) sind, und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, welche die ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden sind. Infolgedessen ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Elektroden aufgrund der Anwesenheit von ungleichmäßigen Überlappungen visuell erkannt werden.
Bereiche der Detektionselektroden 3 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sind ausgebildet über Bereichen der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 an der Vorderseite des transparenten Substrats. Wie in 3 dargestellt, ist jede Detektionselektrode 3 konfiguriert durch eine kombinierte Struktur aus einer Vielzahl von Detektionselektroden-Hauptbereichen 30 (Detektionshauptbereiche) und einer Vielzahl von Detektionselektroden-Kreuzungsbereichen 31 (Detektionskreuzungsbereiche).
Die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 haben im Allgemeinen eine quadratische Rautengestalt in der Draufsicht und besitzen jeweils zwei Paare von gegenüberliegenden Winkelbereichen, die in der Zeilenrichtung bzw. der Spaltenrichtung angeordnet sind. Die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 erstrecken sich in der Spaltenrichtung und haben eine Breite in der Zeilenrichtung, die ausreichend schmaler ist als die Maximalbreite der Detektionselektroden-Hauptbereiche 30.
Jedes benachbarte Paar von der Vielzahl von Detektionselektroden-Hauptbereichen 30 ist so konfiguriert, dass obere und untere gegenüberliegende Winkel, die einander in der Spaltenrichtung gegenüberliegen, durch die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 verbunden sind. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 aus einer Metallschicht gebildet sind.
Wie in 4 dargestellt, ist jede taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 konfiguriert durch eine kombinierte Struktur aus einer Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereichen 50 (zweite taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereiche) und einer Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereichen 51 (zweite taktile Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereiche).
Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 haben im Allgemeinen eine quadratische Rautengestalt in der Draufsicht und besitzen jeweils zwei Paare von gegenüberliegenden Winkelbereichen, die in der Zeilenrichtung bzw. der Spaltenrichtung angeordnet sind. Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51 erstrecken sich in der Spaltenrichtung und haben eine Breite, die ausreichend schmaler ist in der Zeilenrichtung als die Maximalbreite der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50.
Jedes benachbarte Paar von der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereichen 50 ist so konfiguriert, dass obere und untere gegenüberliegende Winkel davon, die einander gegenüberliegende Winkelbereiche in der Spaltenrichtung bilden, verbunden sind durch die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51. Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51 sind aus einer Metallschicht gebildet.
Auf diese Weise haben die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50, welche Hauptbereiche der Detektionselektroden 3 sind, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 sowie die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 ähnliche Rautengestalten in der Draufsicht und sind in einer Ebene mit gleichmäßigen Intervallen (Abständen) angeordnet, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, wie es in 2 dargestellt.
Bei jeder der Elektroden 3 bis 5 an der Vorderseite des transparenten Substrats gibt es einen Isolierbereich aus einer Isolierschicht als Zwischenschicht zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereichen 41 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, die als erste Verdrahtungsschicht in Form einer unteren Verdrahtungsschicht ausgebildet sind, und den Detektionselektroden-Kreuzungsbereichen 31 der Detektionselektroden 3 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereichen 51 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, die als zweite Verdrahtungsschicht in Form einer oberen Verdrahtungsschicht ausgebildet sind.
Diese Konfiguration ermöglicht es den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 einander in einer Ebene zu kreuzen, und zwar ohne eine elektrische Kontinuität zwischen den Detektionselektroden 3 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 sowie zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4. Es wird darauf hingewiesen, dass die Schichtenstruktur nachstehend näher erläutert wird.
Nachstehend wird die geschichtete Struktur der Elektroden 2 bis 5 näher erläutert. 5 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnitts-Konfiguration längs der Linie A-A in 2. Es wird darauf hingewiesen, dass die numerischen Werte in Klammern in 5 den Fall einer Querschnitts-Konfiguration längs der Linie B-B in 2 angeben. Wie in 5 dargestellt, sind die Erregungselektroden 2 aus einer transparenten leitfähigen Schicht auf der Rückseite des Glassubstrats 33 gebildet, das ein transparentes Substrat bildet, und ferner ist eine transparente Schutzschicht 34 ausgebildet, welche die Erregungselektroden 2 bedeckt.
Die Gesamtheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, wobei nur die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41 in 5 dargestellt sind, die Hauptbereiche 30 der Detektionselektroden 3, und die Hauptbereiche 50 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 ist gebildet aus einer transparenten leitfähigen Schicht in Form der ersten Verdrahtungsschicht auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33.
Das bedeutet, die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 sind mit der gleichen Höhe ausgebildet zusammen mit den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereichen 40, und daher können sie gleichzeitig als erste Verdrahtungsschicht hergestellt werden.
Danach wird eine Isolierschicht 32 aus einer Isolierschicht als Zwischenschicht, beispielsweise aus Siliziumnitrid, in der Nähe von den oberen und unteren gegenüberliegenden Winkeln der Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 ausgebildet, um die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41 zu bedecken. Ferner werden die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 (taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51) aus einer Metallschicht über der Isolierschicht 32 ausgebildet, um die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 (taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50) anzuschließen und für eine elektrische Kontinuität zu sorgen.
Auf diese Weise werden die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51 auf der Isolierschicht 32 nach der ersten Verdrahtungsschicht ausgebildet und mit einer Höhe ausgebildet, die höher ist als die Höhe der ersten Verdrahtungsschicht. Somit sind die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51 in der zweiten Verdrahtungsschicht enthalten, die in einem anderen Herstellungsschritt herzustellen ist, der sich von demjenigen der ersten Verdrahtungsschicht unterscheidet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, welche die oben erwähnte zweite Methode verwendet, wird eine transparente Ladungsspeicherschicht 35 mit hohem Widerstand zum Speichern von elektrischen Ladungen in einer Schicht ausgebildet oberhalb der Detektionselektroden 3, der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, und es wird ferner eine transparente Schutzschicht 36 in einer Schicht über der Ladungsspeicherschicht 35 ausgebildet, um eine taktile Wahrnehmung durch statische Elektrizität zu erzeugen. Die Oberfläche dieser Schutzschicht 36 ist ein Betätigungsschirm OS, der von dem Indikator, beispielsweise einem Finger zu betätigen ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Schicht, die hauptsächlich aus Zinnoxid und Titaniumoxid besteht, beispielsweise als Ladungsspeicherschicht verwendet wird.
Auf diese Weise sind die Detektionselektroden 3, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 jeweils konfiguriert durch eine kombinierte Struktur der Hauptbereiche 30, 40 oder 50 sowie der Kreuzungsbereiche 31, 41 oder 51, welche eine geringere Breite in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung besitzen als die Hauptbereiche.
Die Gesamtheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 ist ausgebildet als erste Verdrahtungsschicht auf der Vorderseite des Glassubstrats 33, und zumindest die Hauptbereiche 30 der Detektionselektroden 3 und zumindest die Hauptbereiche 50 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sind als erste Verdrahtungsschicht ausgebildet.
Die Vielzahl von Detektionselektroden-Hauptbereichen 30 und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereichen 50 sind angeordnet in gleichen Intervallen in der Spaltenrichtung, und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 sind in gleichen Intervallen in der Zeilenrichtung angeordnet. Somit sind die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 voneinander beabstandet ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, wie es in 2 bis 4 dargestellt ist.
Wie oben erwähnt sind bei dem Touchscreen 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Vielzahl von Erregungselektroden 2, jeweils in der Zeilenrichtung angeordnet, auf der Rückseite des Glassubstrats 33 angeordnet, und die Vielzahl von Detektionselektroden 3, jeweils angeordnet längs der Spaltenrichtung, die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, jeweils angeordnet längs der Zeilenrichtung, und die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, jeweils angeordnet längs der Spaltenrichtung, sind auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet, wobei die Vorderseite des Glassubstrats 33 als Betätigungsschirm OS definiert ist.
Dabei sind die Erregungselektroden 2 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 unabhängig voneinander ausgebildet, und die Detektionselektroden 3 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sind unabhängig voneinander ausgebildet. Die oben erläuterte Konfiguration sorgt für eine Positionsrelation zwischen den Elektroden, wobei von den Erregungselektroden 2, den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, sich die Erregungselektroden 2 am weitesten entfernt von dem Betätigungsschirm OS befinden.
Touchpanel-Vorrichtung
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des Betriebs einer Touchpanel-Vorrichtung, die einen Touchscreen 1 mit einer taktilen Wahrnehmungserzeugungsfunktion besitzt, gemäß Ausführungsform 1. 6 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Konfiguration der Touchpanel-Vorrichtung mit der taktilen Wahrnehmungserzeugungsfunktion gemäß Ausführungsform 1.
7 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur schematischen Erläuterung der jeweiligen Vorgänge bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1. 7 zeigt einen Fall, in welchem der Touchscreen 1 konfiguriert ist mit m Erregungselektroden 2, m taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrodengruppen 6 und n Spaltenelektrodengruppen 7.
Jede von den n Spaltenelektrodengruppe 7 besteht aus einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(i), einer Detektionselektrode Wtx(i) und einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx3(i), wobei i eine ganze Zahl von 1 bis n ist.
Jede von den m taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrodengruppen 6 besteht aus einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(j), einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why2(j) und einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why3(j), wobei j eine ganze Zahl von 1 bis m ist.
Die Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1 weist als Steuerschaltungsbereiche für den Touchscreen 1, einen Berührungsdetektions-Schaltungsbereich 67, der für die Steuerung des Berührungsdetektionsvorganges konfiguriert ist, sowie einen taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgenerator-Schaltungsbereich 68 auf, der konfiguriert ist, um den Betrieb zu steuern beim Erzeugen von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen.
Der Berührungsdetektions-Schaltungsbereich 67 weist eine Erregungsimpuls-Generatorschaltung 60, eine Ladungsdetektionsschaltung 61, eine Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62 sowie eine Touchdetektions-Steuerschaltung 63 auf.
Die Erregungsimpuls-Generatorschaltung 60 erzeugt sequentiell m Erregungsimpulssignale S60. Die Ladungsdetektionsschaltung 61 detektiert elektrische Ladungen, welche den n Spaltenelektrodengruppen 7 entsprechen, und zwar auf der Basis der Signale, die erhalten werden von den Detektionselektroden 3 der n Spaltenelektrodengruppen 7, um ein Ladungsdetektionsergebnis D61 auszugeben, und zwar in Form von abgeleiteten Daten der elektrostatischen Kapazität.
Das Ladungsdetektionsergebnis D61 ist ein Wert, der den Gegenkapazitäten entspricht, und zwar zwischen der Erregungselektrode 2, die das Erregungsimpulssignal S60 erhalten hat, und den n Detektionselektroden 3. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Ladungsdetektionsschaltung 61 die Erregungselektrode 2 erkennen kann, an welche das Erregungsimpulssignal S60 angelegt wird, nämlich unter der Vielzahl von Erregungselektroden 2, und zwar auf der Basis des Steuersignals, das von der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 erhalten wird.
Die Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62 berechnet die Koordinaten einer Position, die von dem Indikator, zum Beispiel einem Finger berührt wird, und zwar auf der Basis des Ladungsdetektionsergebnisses D61, um die detektierten Koordinatendaten D62 zu erhalten, und gibt diese detektierten Koordinatendaten D62 nach außen und an den taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgenerator-Schaltungsbereich 68 aus. Die Touchdetektions-Steuerschaltung 63 steuert den Betrieb von der Erregungsimpuls-Generatorschaltung 60, der Ladungsdetektionsschaltung 61 und der Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62.
Andererseits weist der taktile Wahrnehmungs-Spannungsgenerator-Schaltungsbereich 68 eine taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64, eine taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65 und eine taktile Wahrnehmungs-Generatorschaltung 66 auf.
Die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 gibt ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal S64 (zweites taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal) an die n taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden Whx1(1) bis Whx1(n) aus, und die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65 gibt ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal S65 (erstes taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal) an die m taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden Why1(1) bis Why1(m) aus.
Die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 steuert den Betrieb der taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 und der taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65 auf der Basis der detektierten Koordinatendaten D62. Der Betrieb der Touchpanel-Vorrichtung mit einer derartigen Konfiguration wird nachstehend näher erläutert.
Die Erregungsimpuls-Generatorschaltung 60 legt zunächst in einer Berührungsdetektionsperiode P1 ein Erregungsimpulssignal S60 (Erregungsimpulssignal; Ladungsimpulssignal) an die erste Erregungselektrode Wty(1) an zu einem Umwandlungszeitpunkt CT1 gemäß dem Berührungsdetektions-Steuersignal, das von der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 empfangen wird, um die Kapazitäten zwischen den Elektroden (Gegenkapazitäten) zwischen der Erregungselektrode Wty(1) und jeder der Detektionselektroden Wtx(1) bis Wtx(n) zu laden, welche die Erregungselektrode Wty(1) in der Draufsicht kreuzt.
Dann detektiert die Ladungsdetektionsschaltung 61 die elektrischen Ladungen über die Detektionselektrode Wtx(i), unterwirft die elektrischen Ladungen einer Analog-Digital-Umwandlung, und gibt das Ladungsdetektionsergebnis D61 entsprechend den Gegenkapazitäten für die Erregungselektrode Wty(1), also für die erste Zeile, an die Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62 ab.
In ähnlicher Weise legt die Erregungsimpuls-Generatorschaltung 60 sequentiell die Erregungsimpulssignale S60 an die zweite Erregungselektrode Wty(2) an sowie die anschließenden Erregungselektroden zu Umwandlungszeiten CT2 bis CTm. Dann detektiert die Ladungsdetektionsschaltung 61 die elektrischen Ladungen in den Gegenkapazitäten zwischen der Erregungselektrode Wty(j) und jeder Detektionselektrode Wtx(i), welche die Erregungselektrode Wty(j) kreuzt, unterwirft die elektrischen Ladungen einer Analog-Digital-Umwandlung und gibt das Ladungsdetektionsergebnis D61 entsprechend den Gegenkapazitäten für die Zielreihe an die Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62 aus.
Als Nächstes bestimmt die Touch-Koordinaten-Berechnungsschaltung 62 während einer Touch-Koordinaten-Berechnungsperiode P62, ob der Schirm von dem Indikator, beispielsweise dem Finger eines Benutzers, berührt worden ist oder nicht, und zwar auf der Basis der Ladungsdetektionsergebnisse D61, die von der Ladungsdetektionsschaltung 61 eingegeben und gespeichert worden sind und die den Gegenkapazitäten an allen Kreuzungen zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 entsprechen. Wenn bestimmt wird, dass der Schirm berührt worden ist, berechnet die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 die Touchkoordinaten, um die detektierten Koordinatendaten D62 zu erhalten, und zwar auf der Basis des Ladungsdetektionsergebnisses D61, mit dem bestimmt worden ist, dass der Schirm berührt worden ist.
Wenn der Indikator, zum Beispiel ein Finger, sich dem Schirm genähert oder diesen berührt hat, so wird die Kopplung des elektrischen Feldes zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 verringert, und die elektrischen Ladungen in den Gegenkapazitäten nehmen ab. Somit kann die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 bestimmen, ob der Schirm berührt worden ist, und zwar durch die Bestimmung des Grades der Abnahme der Gegenkapazität auf der Basis des Grades der Abnahme beim Ladungsdetektionsergebnis D61, entsprechend den Gegenkapazitäten.
Wenn somit bestimmt wird, dass der Schirm berührt worden ist, kann die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 die Touchkoordinaten berechnen, um die detektierten Koordinatendaten D62 zu erhalten, beispielsweise durch die Durchführung einer Rechenverarbeitung, beispielsweise einen Gravitationsvorgang, unter Verwendung der Messergebnisse an einer Kreuzung (Kreuzungsgitterpunkt), an dem der Grad der Abnahme des Ladungsdetektionsergebnisses D61 maximal ist, und peripheren Kreuzungsgitterpunkten.
In der Berührungsdetektionsperiode P1 überträgt die Touchdetektions-Steuerschaltung 63 auch das taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Steuersignal an die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 und die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65.
Auf der Basis des taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Steuersignals von der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 unterbricht in der Berührungsdetektionsperiode P1 die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 die elektrischen Verbindungen mit sämtlichen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, um sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Steuerelektroden 5 in einen Floating-Zustand zu bringen.
Auf der Basis des taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Steuersignals von der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 unterbricht in ähnlicher Weise in der Berührungsdetektionsperiode P1 die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65 die elektrischen Verbindungen mit sämtlichen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, um sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 in einen Floating-Zustand zu bringen.
Das bedeutet, sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden Whx1(1) bis Whx1(n) und Whx3(1) bis Whx3(n) sowie sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden Why1(1) bis Why1(m), Why2(1) bis Why2(m), sowie Why3(1) bis Why3(m) werden in den Floating-Zustand gebracht.
Die oben beschriebenen Vorgänge der taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltungen 64 und 65 können verhindern, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 das elektrische Feld zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 während der Berührungsdetektionsperiode P1 abschirmen und können damit eine Reduzierung des Grades der Änderung der Gegenkapazitäten zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 unterdrücken, das heißt eine Reduzierung der Berührungsabtastempfindlichkeit, welche durch den Berührungsvorgang eines Indikators hervorgerufen werden.
Wenn die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 bestimmt hat, dass der Schirm von dem Indikator berührt worden ist, so berechnet die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 die detektierten Koordinatendaten D62 und überträgt in einer Touchkoordinaten-Übertragungsperiode P3 die detektierten Koordinatendaten D62 von der Vorrichtung nach außen, und zwar gemäß einem Touchkoordinaten-Datenübertragungszeitpunkt TT, der von der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 vorgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die detektierten Koordinatendaten D62 auch an die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 abgegeben.
Das Zeitablaufdiagramm gemäß 7 zeigt einen Fall, in dem bestimmt wird, dass der Schirm berührt worden ist; wenn jedoch bestimmt wird, dass der Schirm nicht berührt worden ist, so wird die Berechnung der Touchkoordinaten nicht durchgeführt, und der Vorgang kehrt zu der Berührungsdetektionsperiode P1 zurück. Um diese Verarbeitung zu ermöglichen, gibt die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 ein Signal ab, welches das Ergebnis der Bestimmung angibt, ob der Touchscreen berührt worden ist, und zwar an die Touchdetektions-Steuerschaltung 63.
Auf diese Weise führt der Touch-Detektions-Steuerungsbereich 67 eine Reihe von Operationen durch, um die Touchkoordinaten zu berechnen, und zwar unter Verwendung der Erregungselektroden 2 und der Detektionselektroden 3 des Touchscreens 1, wobei die Operationen Folgendes umfassen: Ermitteln des Ladungsdetektionsergebnisses D61, Bestimmen, ob der Schirm berührt worden ist, und, wenn bestimmt worden ist, dass der Schirm berührt worden ist, und Ausgabe der detektierten Koordinaten D62.
In einer taktilen Wahrnehmungs-Bestimmungsperiode P4, für den Fall, dass der Touchdetektions-Schaltungsbereich 67 bestimmt hat, dass der Schirm berührt worden ist, und dass die detektierten Koordinatendaten D62 berechnet worden sind, bestimmt die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66, welche von der Vielzahl der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sich in der Nähe der berührten Position befinden, und zwar auf der Basis der empfangenen detektierten Koordinatendaten D62.
Hierbei wird ein Fall angenommen, in welchem sich die Berührungsposition in der Nähe einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden Whx1(p), wobei p eine ganze Zahl von 1 bis n ist, und einer taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) befindet, wobei q eine ganze Zahl von 1 bis m ist. Das bedeutet, die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) und die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) sind jeweils eine erste bzw. eine zweite ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 auch die Ladungsdetektionsergebnisse D61 entsprechend den Gegenkapazitäten verwenden kann, anstelle der berechneten detektierten Koordinatendaten D62, um zu bestimmen, dass sich die Berührungsposition in der Nähe von der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) befindet.
Das bedeutet, die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 kann die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) auf der Basis von mindestens einem der Ergebnisse bestimmen, nämlich den Ladungsdetektionsergebnissen D61 und den detektierten Koordinatendaten D62.
Die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 gibt ein taktiles Wahrnehmungserzeugungs-Steuersignal an die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 aus, um ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal an die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) anzulegen, und gibt in ähnlicher Weise ein taktiles Wahrnehmungserzeugungs-Steuersignal an die taktile Wahrnehmungs-Steuergeneratorschaltung 65 ab, um ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal an die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) in der Nähe der Berührungsposition anzulegen.
Dann legen die taktile Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 64 und die taktile Wahrnehmungs-Generatorschaltung 65 die jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale S64 bzw. S65 an die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) an. Dabei sind die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale S64 und S65 beide Impulssignale mit einer vorbestimmten Breite, die eine ziemlich hohe Peak-Spannung (taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung) haben, welche auf den H-Impuls gesetzt sind, verglichen mit den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3, die beide Spannungen von einigen zehn Volt besitzen.
Zu diesem Zeitpunkt werden an eine Ladungsspeicherschicht angelegte Potentiale V35 in einem Bereich der Ladungsspeicherschicht 35, die sich unmittelbar über der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Steuerelektrode Whx1(p) befindet, und in einem Bereich der Ladungsspeicherschicht 35, die sich unmittelbar über der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) befindet, auf hohe Spannungen geladen, und zwar während einer Periode, in der die Impulssignale der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale auf dem H-Pegel sind und die taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung erzeugt wird, während die gespeicherten elektrischen Ladungen während einer Periode entladen werden, in der die Impulssignale der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale auf dem L-Pegel sind.
Wie in 7 dargestellt, wird der Bereich in der Nähe des Kreuzungsbereichs der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) wiederholt geladen und entladen auf eine Impulsspannung mit einer Maximum-Spannung, die ungefähr das Zweifache von dem H-Pegel der Impulssignale der Elektroden Why1(q) und Whx1(p) ausmacht, und zwar wegen der kapazitiven Kopplung. Zu diesem Zeitpunkt wird eine taktile Wahrnehmung erzeugt durch statische Elektrizität zwischen der geladenen Ladungsspeicherschicht 35 und dem Finger.
Hierbei ist anzumerken, dass die taktile Wahrnehmung für den Finger geboten werden kann, der den Bereich in der Nähe des Kreuzungsbereichs von der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(q) berührt, indem man die taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung so vorgibt, dass der taktile Schwellwert für einen Finger für das Impulssignal bei jeder Elektrode einen Wert erhält, der zwischen dem H-Pegel des taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals und einer Ladespannung liegt, die ungefähr das Zweifache des H-Pegels ausmacht.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Zyklus der Erzeugung von Impulssignale der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale S64 und S65 und die Periode zum Anlegen der Impulssignale in geeigneter Weise vorgegeben werden, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten taktilen Wahrnehmung, die erzielt werden soll. Alternativ können die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale S64 und S65 auch Sinussignale anstelle von Impulssignalen sein.
Nach der Periode P5 zum Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale kehrt der Vorgang zu dem Betrieb in der Berührungsdetektionsperiode P1 zurück. Auf diese Weise werden bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Serie von Operationen durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Schirm berührt worden ist oder nicht.
Wie oben erwähnt führt der taktile Wahrnehmungs-Spannungsgenerator-Schaltungsbereich 68 eine Serie von taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungsoperationen durch, die das Bestimmen der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(j) mit sich bringen, an welche die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale anzulegen sind, und zwar aus der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 des Touchscreens 1, sowie das Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale S64 und S65, deren H-Pegel auf die taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung gesetzt worden ist, und zwar für die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) und die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode Why1(j).
Die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 unterdrückt eine Reduzierung der taktilen Wahrnehmung, die bei einem Indikator, wie zum Beispiel einem Finger ausgelöst wird, und zwar dadurch, dass das Steuersignal an die Ladungsdetektionsschaltung 61 angelegt wird, während der Periode P5 zum Anlegen des taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals und dass sämtliche Detektionselektroden Wtx(1) bis Wtx(n) in einen Floating-Zustand gebracht werden, um die Abschirmungsfunktion der Detektionselektroden Wtx(1) bis Wtx(n) gegenüber dem elektrischen Feld auszuschalten.
Während der Periode P5 zum Anlegen des taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals sind die Erregungselektroden 2 auf der Rückseite des Glassubstrats 33, die transparente Elektroden sind, bei niedriger Impedanz auf das GND-Potential außerhalb des Touchscreens 1 festgelegt und fungieren als Abschirmelektroden gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen, deren H-Pegel auf hohe taktile Wahrnehmungserzeugungsspannungen gesetzt worden sind.
Es ist daher möglich, zu verhindern, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale mit ihren H-Pegeln, die auf hohe taktile Wahrnehmungserzeugungsspannungen gesetzt worden sind, als Rauschen in das Displaypanel eintreten, das üblicherweise eingebaut und angeordnet ist an der Rückseite des Glassubstrats 33 in der Touchpanel-Vorrichtung; damit kann das Auftreten von Displayproblemen verhindert werden, beispielsweise eine ungleichmäßige Darstellung auf dem Display.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die n Erregungselektroden 2 auch auf ein anderes Potential festgelegt werden können als das GND-Potential, solange diese bei geringer Impedanz auf ein derartiges Potential gelegt sind.
Wie oben erwähnt, weist die Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zusätzlich zu dem Touchscreen 1 den Berührungsdetektions-Schaltungsbereich 67 und den taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 auf.
Der Berührungsdetektions-Schaltungsbereich 67 bestimmt, ob der Betätigungsschirm OS von einem Indikator berührt worden ist, und zwar auf der Basis der Ladungsdetektionsergebnisse D61, welche den Gegenkapazitäten zwischen der Vielzahl von Erregungselektroden 2 und der Vielzahl von Detektionselektroden 3 entspricht, während selektiv die Erregungsimpulssignale S60 an die Vielzahl von Erregungselektroden 2 angelegt werden; wenn bestimmt worden ist, dass der Betätigungsschirm berührt worden ist, erfolgt die Berechnung der Touchkoordinaten auf dem Betätigungsschirm OS auf der Basis der Ladungsdetektionsergebnisse D61, um die detektierten Koordinatendaten D62 zu erhalten.
Andererseits bestimmt der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugung-Schaltungsbereich 68 eine taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und eine taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5, an welche die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale angelegt werden, und zwar als ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 aus der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, und zwar auf der Basis der detektierten Koordinatendaten D62, die erhalten worden sind von dem Berührungsdetektions-Schaltungsbereich 67, wobei die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale an die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 angelegt werden.
Auf diese Weise detektiert bei der Touchpanel-Vorrichtung, welche den taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 67 und den taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 gemäß der Ausführungsform 1 aufweist, die Ladungsdetektionsschaltung 61 die Ladungsdetektionsergebnisse D61 (aus der elektrostatischen Kapazität abgeleitete Daten), welche den Gegenkapazitäten entsprechen, und zwar durch die Verwendung der Erregungselektroden 2 und der Detektionselektroden 3 des Touchscreens 1, und die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 bestimmt, ob der Touchscreen berührt worden ist, und zwar auf der Basis des Grades der Veränderung bei den Ladungsdetektionsergebnissen D61.
Wenn bestimmt wird, dass der Touchscreen berührt worden ist, berechnet die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 die detektierten Koordinatendaten D62. Auf der Basis der detektierten Koordinaten D62 liefert der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 ein taktiles Feedback beim Empfang der Eingangsbetätigung über den Finger des Benutzers, und zwar durch Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale an die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5, welche den Touchkoordinaten entsprechen, und durch Laden der Ladungsspeicherschicht 35 in der Nähe des Kreuzungsbereiches von der ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und der ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 auf einen Wert, der den taktilen Schwellwert überschreitet, um auf diese Weise eine taktile Wahrnehmung beim Finger zu verursachen.
Wie oben erwähnt können bei der vorliegenden Ausführungsform die Erregungselektroden 2, die in einen Zustand niedriger Impedanz versetzt sind und als erste Berührungsdetektionselektroden dienen, welche auf der Rückseite des Glassubstrats 33 ausgebildet sind, die Detektionselektroden 3, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 abschirmen, die jeweils die zweiten Berührungsdetektionselektroden, die ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden sind, die auf der Vorderseite des Glassubstrats 33 ausgebildet sind.
Es ist daher möglich, das Eindringen von Betriebsrauschen von dem Displaypanel zu unterdrücken, das üblicherweise an der Rückseite des Glassubstrats 33 eingebaut und angeordnet ist, und zwar in die Detektionselektroden 3; ferner kann das Eindringen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale unterdrückt werden, welche an die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode 4 und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 5 angelegt werden, und zwar in Form eines Rauschens in das Displaypanel. Damit kann Auftreten von Displayproblemen, wie zum Beispiel in Form von ungleichmäßigen Darstellungen auf dem Display unterdrückt werden.
Da die Erregungselektroden 2, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, die Detektionselektroden 3 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 nicht gemeinsam untereinander verwendet werden und vollständig unabhängig voneinander sind, besteht kein Bedarf an zusätzlichen Bauelementen, wie zum Beispiel eines Schaltkreises mit hoher Durchbruchspannung, der sonst erforderlich sein mag, um taktile Wahrnehmungserzeugungssignale zu leiten oder zu unterbrechen; auf diese Weise kann die Schaltungskonfiguration der Touchpanel-Vorrichtung vereinfacht werden.
Außerdem kann der erste Abstand in der Spaltenrichtung zwischen den Erregungselektroden 2 und der zweite Abstand in der Zeilenrichtung zwischen den Detektionselektroden 3, die auf der Basis der gewünschten Präzision der Touchkoordinaten vorgegeben sind, jeweils unterschiedlich von dem dritten Abstand in der Zeilenrichtung zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und dem vierten Abstand in der Zeilenrichtung zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 vorgegeben werden, die auf der Basis von der gewünschten taktilen Wahrnehmungsauflösung vorgegeben sind.
Daher ist es möglich, Situationen zu vermeiden, bei denen irgendeiner der Abstände zwischen den Elektroden unter den ersten und zweiten Abständen sowie den dritten und vierten Abständen unnötig eng vorgegeben ist, was die Vorrichtungskonfiguration kompliziert macht; es können auch Situationen vermieden werden, in denen die Abstände zwischen den Elektroden unnötig weit vorgegeben sind, was zulasten der Präzision der Touchkoordinaten oder der Wahrnehmungserzeugungsauflösung geht.
Die Detektionselektroden 3, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sind direkt auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet, bei dem es sich um ein einzelnes transparentes Substrat handelt, und die Erregungselektroden 2 sind direkt auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats ausgebildet. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Dicke in der Höhenrichtung, also der Z-Richtung in 1 bis 5 des Touchscreens zu reduzieren, und zwar im Vergleich mit solchen Fällen, in die Konfiguration zwei Substrate aufweist, nämlich eines für die Erregungselektroden und die Detektionselektroden 3 und das andere für taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5.
Außerdem kann die Struktur des Touchscreens 1 vereinfacht werden, da zumindest die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 der Detektionselektroden 3, zumindest die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sowie die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, einschließlich der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 mit der gleichen Höhe ausgebildet werden und daher gleichzeitig in derselben Verdrahtungsschicht, also der ersten Verdrahtungsschicht hergestellt werden können. Diese Konfiguration kann den Herstellungsprozess für den Touchscreen 1 weiter vereinfachen und damit Kosten reduzieren.
Die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 der Detektionselektroden 3, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 sind derart angeordnet, dass sie einander in der Draufsicht nicht überlappen.
Eine derartige Konfiguration kann Situationen unterdrücken, in denen die Anwesenheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 eine Veränderung der Kapazität zwischen den Elektroden (Gegenkapazität) zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 behindert, wobei die Änderung auftritt, wenn der Indikator, beispielsweise der Finger eines Benutzers sich dem Touchscreen genähert hat oder diesen berührt. Es ist daher möglich, eine Verringerung bei der Berührungsdetektionsempfindlichkeit der Touchpanel-Vorrichtung mit dem Touchscreen 1 zu vermeiden.
Da die Detektionselektroden-Hauptbereiche 30, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereiche 50 angeordnet sind, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, kann eine Reduzierung der Displaylichtdurchlässigkeit vermieden werden.
Die Erregungselektroden 2 haben eine rechteckige Gestalt in der Draufsicht und sind jeweils so angeordnet, dass sie mit drei (k) taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden in der Draufsicht vollständig überlappen. Diese Konfiguration kann den Abschirmungseffekt der Erregungselektroden 2 gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 verbessern und kann noch wirksamer das Eintreten von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen unterdrücken, welche an die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 angelegt werden, und zwar als Rauschen in das Displaypanel; damit kann in noch wirksamerer Weise das Auftreten von Displayproblemen, beispielsweise in Form einer ungleichmäßigen Darstellung im Display, vermieden werden.
Da die Erregungselektroden 2 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 regelmäßig angeordnet sind, so dass das ganzzahlige Verhältnis zwischen dem ersten Abstand, der der Array-Abstand in der Spaltenrichtung der Erregungselektroden 2 ist, und dem dritten Abstand, der der Array-Abstand in der Spaltenrichtung der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 einen Wert von 3:1 besitzt, gibt es keine Ungleichmäßigkeit in der Transmittanz aufgrund von ungleichmäßigen Überlappungen der Erregungselektroden 2 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten einer Situation zu vermeiden, in der die Elektroden 2 und 4 visuell erkannt werden, und zwar aufgrund der Anwesenheit von ungleichmäßigen Überlappungen der Elektroden.
Da zumindest die Vielzahl von Hauptbereichen 30, 40 und 50 der Detektionselektroden 3, der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 regelmäßig angeordnet sind, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, gibt es keine Ungleichmäßigkeiten bei der Transmittanz aufgrund von unregelmäßigen Überlappungen der Erregungselektroden 2, die auf der Rückseite des Glassubstrats 33 ausgebildet sind, und den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5, die auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet sind. Infolgedessen ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Elektroden 2 bis 4 visuell erkannt werden aufgrund der Anwesenheit von ungleichmäßigen Überlappungen der Elektroden.
In der Berührungsdetektionsperiode P1 versetzt der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 in einen Floating-Zustand. Dies hindert die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 daran, das elektrische Feld abzuschirmen, welches zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektionselektroden 3 ausgebildet wird, und damit kann eine Verringerung des Grades der Veränderung der Gegenkapazität zwischen den Erregungselektroden 2 und den Detektions-elektroden 3 unterdrückt werden, also eine Verringerung der Berührungsdetektionsempfindlichkeit, welche sonst durch den Berührungsvorgang hervorgerufen wird.
Ausführungsform 2
Um den Abschirmungseffekt der Erregungselektroden 2 zu verbessern, die an der Rückseite des Glassubstrats 33 als transparentes Substrats ausgebildet sind, und zwar gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen, ist es wünschenswert, den Elektrodenwiderstand der Erregungselektroden 2 zu verringern. Während die Erregungselektroden 2 bei der Ausführungsform 1 aus einer transparenten leitfähigen Schicht gebildet sind, ist es erforderlich, die Dicke der transparenten leitfähigen Schicht zu vergrößern, um den Elektrodenwiderstand zu verringern. Wenn jedoch die Dicke der transparenten leitfähigen Schicht vergrößert wird, kann die Displaylichtdurchlässigkeit verringert werden oder die kurzwelligen Bereiche des Displaylichtes können absorbiert werden, was dazu führt, dass der Touchscreen in beträchtlichem Umfang einen gelben Farbton annimmt.
In Anbetracht dessen wird beim Touchscreen 1B gemäß Ausführungsform 2 eine Bauform verwendet, bei der die Erregungselektroden 2 mit einer feinen Metall-Drahtgitterstruktur konfiguriert werden.
8 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Konfiguration von Erregungselektroden 2B, gesehen von der Rückseite des Touchscreens 1B. Es sei darauf hingewiesen, dass der Touchscreen 1B eine ähnliche Konfiguration besitzt wie der Touchscreen 1 gemäß Ausführungsform 1, abgesehen von der Konfiguration der Erregungselektroden 2B.
9 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnitts-Struktur des Touchscreens 1 gemäß 8. 9 zeigt im Querschnitt schematisch eine Konfiguration, die einem Querschnitt längs der Linie A-A in 2 entspricht. Wie in 9 dargestellt sind bei der Ausführungsform 2 die Erregungselektroden 2B auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet, bei dem es sich um ein transparentes Substrat handelt, und sie haben eine Metall-Drahtgitterstruktur mit einer Konfiguration aus zwei geneigten geraden Bereichen 21 und 22 von feinen Metalldrähten in dem Metallgitter.
Hierbei sind die schrägen geraden Bereiche 21 des Metallgitters ausgebildet mit einer Vielzahl von Metallleitungen, die sich in einer Richtung von –45° (Richtung nach oben links) bezüglich der XY-Ebene in 8 erstrecken; ferner sind die schrägen geraden Bereiche 22 des Metallgitters in Form einer Vielzahl von Metallleitungen ausgebildet, die sich in einer Richtung von +45° (Richtung nach unten links) bezüglich der XY-Ebene in 8 erstrecken.
Die schrägen geraden Bereiche 21 und 22 des Metallgitters sind ungefähr unter einem Winkel von 45° geneigt bezüglich der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung und sie sind orthogonal zueinander. Somit kreuzen die schrägen geraden Bereiche 21 des Metallgitters und die schrägen geraden Bereiche 22 des Metallgitters einander in der Draufsicht.
Auf diese Weise sind die Richtungen, in denen die schrägen geraden Bereiche 21 und 22 des Metallgitters ausgebildet sind, nämlich die dritte Richtung und die vierte Richtung vorgegeben als Richtungen, die sich sowohl mit der Zeilenrichtung, also der X-Richtung, in der die Erregungselektroden 2B ausgebildet sind, und der Spaltenrichtung kreuzen, welche die Richtung längs der Breite der Erregungselektroden 2B ist.
Die Kombination von den schrägen geraden Bereichen 21 und 22 des Metallgitters liefert die Erregungselektroden 2B mit einer Gitterstruktur, die mit gitterförmigen Zwischenräumen ausgebildet ist und somit einen geringen elektrischen Widerstand besitzt.
Auf diese Weise kann gemäß der Ausführungsform 2 der Elektrodenwiderstand der Erregungselektroden 2B reduziert werden, indem man die Erregungselektroden 2B ausbildet, die eine Gitterstruktur aus feinen Metalldrähten besitzt, und zwar mit einer Konfiguration durch die schrägen geraden Bereiche 21 und 22 des Metallgitters. Dies deswegen, weil die feinen Metalldrähte der schrägen geraden Bereiche 21 und 22 des Metallgitters einen Widerstandswert besitzen, der in einer geringeren Größenordnung liegt als der Widerstandswert der transparenten leitfähigen Schicht.
Es ist daher möglich, den Abschirmungseffekt der Erregungselektroden 2B gegenüber den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 zu verbessern. Außerdem geht das Displaylicht im Wesentlichen durch eine einlagige Schicht einer transparenten leitfähigen Schicht (Detektionselektroden 3, taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 oder taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5), anstatt durch eine zweilagige transparente leitfähige Schicht hindurchzugehen. Daher kann der Grad der Gelbfärbung reduziert werden, der sonst ein spezielles Merkmal einer transparenten leitfähigen Schicht ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform können Moiré-Streifen, hervorgerufen durch Interferenz mit Pixelgittern auf dem Displaypanel, welche in die Rückseite des Glassubstrats 33 eingebaut sind, reduziert werden, indem man die Erregungselektroden 2B verwendet, die eine Metalldraht-Gitterstruktur besitzen, konfiguriert durch eine Kombination von schrägen geraden Bereichen 21 und 22 des Metallgitters, welche sich in der dritten Richtung und der vierten Richtung erstrecken. Dies deswegen, weil die Pixelgitter des Displaypanels auf der Rückseite des Glassubstrats 33 regelmäßig angeordnet sind in der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung, also der X-Richtung und der Y-Richtung, während die Metalldraht-Gitterstruktur mit Gitterelementen ausgebildet ist, die sich in der dritten Richtung und der vierten Richtung erstrecken, so dass die Erzeugung von unausgeglichenen Wirkungen der Unterbrechung von Displaylicht auf dem Displaypanel vermieden werden kann.
Um eine visuelle Erkennung der feinen Metalldrähte zu verhindern, aus denen die schrägen geraden Bereiche 21 und 22 des Metallgitters gebildet sind, ist es wünschenswert, dass die Metalldrähte nur eine Breite von einigen µm besitzen. Zu den Beispielen von Metallmaterialien für das Metallgitter mit den schrägen geraden Bereichen 21 und 22 gehören Aluminium und Kupfer.
Bei der Ausführungsform 2 sind die Konfiguration und der Betrieb der Touchpanel-Vorrichtung ähnlich wie bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß 1, die anhand der 6 und 7 erläutert worden ist, mit der Ausnahme des Touchscreens 1, der durch den Touchscreen 1B ersetzt ist.
Ausführungsform 3
Der Touchscreen 1 gemäß Ausführungsform 1 ist so konfiguriert, dass die Erregungselektroden 2, die auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 als transparentes Substrat ausgebildet sind, schirmen die Detektionselektroden 3, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 ab, die auf der Vorderseite des Glassubstrats 33 ausgebildet sind.
Ausführungsform 3 bietet eine Konfiguration, bei der zusätzlich eine Abschirmungselektrode gegenüber den Leitungen 9, 10 und 11 (Leitungen der ersten, zweiten und dritten Typen), die sich von den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 sowie der Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12 aus erstrecken, die auf der Rückseite ausgebildet ist.
10 zeigt eine Draufsicht zur schematischen Erläuterung einer Konfiguration eines Touchscreens mit einer taktilen Wahrnehmungserzeugungsfunktion gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung. Wie in 10 dargestellt, ist eine Abschirmelektrode 70 so ausgebildet, dass sie mit der Vielzahl von Leitungen 9 bis 11 überlappt, die mit der Vielzahl von Detektionselektroden 3, der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 elektrisch verbunden sind, in einer Draufsicht.
Die Abschirmelektrode 70 gemäß Ausführungsform 3 ist auch derart ausgebildet, dass sie mit der Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12 in der Draufsicht überlappt. Es darf darauf hingewiesen werden, dass Bauelemente, die mit den gemäß Ausführungsform 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind; eine erneute Beschreibung dieser Elemente wird daher weggelassen.
Die Abschirmelektrode 70 ist in derselben Verdrahtungsschicht ausgebildet wie die Erregungselektroden 2 und die rückseitigen Anschlüsse 13 auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 und ist elektrisch verbunden mit einem rückseitigen Anschluss 13L am linken Rand in 10, unter der Vielzahl von rückseitigen Anschlüssen 13 für die Erregungselektroden 2, und zwar über eine Leitung 71.
Der mit der Abschirmelektrode 70 verbundene rückseitige Anschluss 13L ist mit Masse außerhalb von einem Touchscreen 1C verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht es der Abschirmelektrode 70, die Funktion der Abschirmung durchzuführen für die Vielzahl von Leitungen 9 bis 11, die elektrisch mit den Detektionselektroden 3, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 verbunden sind, und für die Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12, also der Vielzahl von externen Verbindungsanschlüssen.
Das bedeutet, die Leitungen 9 der Detektionselektroden 3 und der vorderseitigen Anschlüsse 12, die mit den Leitungen 9 verbunden sind, können abgeschirmt werden gegenüber der Ausbreitung von Treibersignalen als Rauschen, abgegeben von dem Displaypanel, das normalerweise auf der Rückseite eingebaut ist. Außerdem kann das Displaypanel abgeschirmt werden gegenüber der Ausbreitung von taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen als Rauschen, welche an die Leitungen 10 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, die Leitungselektroden der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 angelegt werden, sowie die vorderseitigen Anschlüsse 12, die mit den Leitungen 10 und 11 verbunden sind.
Während Erregungselektroden 2 gemäß Ausführungsform 1 in 10 dargestellt sind, können auch die Erregungselektroden 2B gemäß Ausführungsform 2 verwendet werden, und zwar anstelle der Erregungselektroden 2. Die Konfiguration und der Betrieb der Touchpanel-Vorrichtung sind ähnlich wie bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1, die im Zusammenhang mit 6 und 7 erläutert ist, mit der Ausnahme, dass der Touchscreen 1 ersetzt ist durch den Touchscreen 1C.
Ausführungsform 4
11 ist eine Draufsicht zur Erläuterung eines Kreuzungsbereichs CA zwischen einer taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 106 und einer Spaltenelektrodengruppe 107, sowie einer Elektrodenkonfiguration in der Nähe des Kreuzungsbereichs, gemäß Ausführungsform 4. Der Kreuzungsbereich CA entspricht dem Kreuzungsbereich CA in 1. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Bauelemente 2 bis 7 in 1 den Bauelementen 102 bis 107 gemäß Ausführungsform 4 entsprechen, wie nachstehend erläutert ist, während die Leitungen 10 den Segmentelektrodenleitungen 116 entsprechen. 11 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Elektroden 102 bis 105 mit rechteckiger Gestalt zur Vereinfachung der Darstellung.
12 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung, lediglich von den Erregungselektroden 102 und den Detektionselektroden 103, welche die ersten und zweiten Berührungsdetektionselektroden bilden, in dem Kreuzungsbereich CA. 13 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von lediglich den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105, welche die ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden bilden, in dem Kreuzungsbereich CA.
Gemäß Ausführungsform 4 ist eine Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 separat angeordnet in einer Matrix, also separat angeordnet sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung, unabhängig von der Vielzahl von Erregungselektroden 102, auf der Vorderseite des transparenten Substrats 330. Jede taktile Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektrode 104 hat einen Kammzahnbereich 104t (erster Kammzahnbereich) mit einer gezahnten kammförmigen Gestalt als Ganzes in der Draufsicht.
Die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 ist unabhängig von der Vielzahl von Detektionselektroden 103 ausgebildet und erstreckt sich in einer zickzack-förmigen Linie in der Spaltenrichtung, wobei die Anzahl von Kammzahnbereichen 105t (zweite Kammzahnbereiche) mit einer kammzahnförmigen Gestalt in der Draufsicht miteinander verbunden werden, deren Anzahl der Anzahl von Zeilen entspricht (mindestens zwei). Die Kammzahnbereiche 104t (taktile Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104) sind jeweils derart angeordnet, dass sie in die jeweiligen Kammzahnbereiche 105t einer entsprechenden Elektrode von der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 passt, wobei ein Abstand zwischen ihnen beibehalten wird.
Das bedeutet, die gesamte Struktur von den jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 bildet einen Kammzahnbereich 104t. Es ist auch eine Struktur möglich, bei der ein Teil der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 einen Kammzahnbereich 104t bildet.
In dem Kreuzungsbereich CA der taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 106 und der Spaltenelektrodengruppe 107 ist die eine taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105 in jedem von den rechten und linken Bereichen des Kreuzungsbereiches CA installiert, und ein Paar von oberen und unteren taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, angeordnet in der Spaltenrichtung, ist entsprechend den beiden Kammzahnbereichen 105t von jeder von den rechten und linken taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 ausgebildet, das heißt es ist eine Gesamtheit von vier taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 (Kammzahnbereiche 104t) ausgebildet.
Die Kammzahnbereiche 105t, die zweite Kammzahnbereiche bilden, und die Kammzahnbereiche 104t, die erste Kammzahnbereiche bilden, erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten in der Zeilenrichtung, also der X-Richtung; beispielsweise erstreckt sich jeder Kammzahn der Kammzahnbereiche 104 in der –X-Richtung, und jeder Kammzahn der Kammzahnbereiche 105 erstreckt sich in der +X-Richtung.
Ferner sind die Detektionselektroden 103, welche die zweiten Berührungsdetektionselektroden bilden, mit einer Erstreckung in der Spaltenrichtung angeordnet, wobei sie einen Abstand von den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 halten, die längs der beiden taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 angeordnet sind. Hierbei wird angenommen, dass die Detektionselektroden 103 eine rechteckige Gestalt in der Draufsicht besitzen.
Beim Touchscreen 1D gemäß Ausführungsform 4 sind die Erregungselektroden 102, welche die ersten Berührungsdetektionselektroden bilden, so ausgebildet, dass sie sich in der Zeilenrichtung auf der Rückseite des transparenten Substrats 33 erstrecken, ähnlich wie die Erregungselektroden 2 bei den Ausführungsformen 1 bis 3, die vorstehend beschrieben sind.
Nimmt man an, dass die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 separat angeordnet ist, in einer Matrix von α-Zeilen und β-Spalten (α ≥ 2, β ≥ 2), dann ist die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105 in jeder Spalte so konfiguriert, dass Kammzahnbereiche 104t, die α taktile Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 (nämlich mindestens zwei) in derselben Spalte ausgebildet sind, und α Kammzahnbereiche 105t ineinander passen, wobei ein Abstand zwischen jedem Paar von entsprechenden Kammzahnbereichen 104t und 105t eingehalten ist.
Auf diese Weise sind die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 ausgebildet, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, und die Detektionselektroden 103 sind ausgebildet, ohne mit den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 in der Draufsicht zu überlappen.
Die Segmentelektrodenleitungen 116, verbunden mit den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, sind ausgebildet in Zwischenräumen zwischen der jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektrode 104, der jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105 und der jeweiligen Detektionselektrode 103, und sie sind an Anschlussbereiche angeschlossen (nicht dargestellt). Es wird darauf hingewiesen, dass die Segmentelektrodenleitungen 116 feine Metalldrähte sein können.
14 zeigt einen schematischen Querschnitt zur Erläuterung einer Querschnitts-Konfiguration, und zwar längs der Linie C-C in 11. Wie in 14 dargestellt, sind die Erregungselektroden 102 als transparente leitfähige Schicht auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet, das ein transparentes Substrat bildet, und eine transparente Schutzschicht 34 ist über den Erregungselektroden 102 ausgebildet.
Die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 und die Detektionselektroden 103 sind aus einer transparenten leitfähigen Schicht ausgebildet in derselben Verdrahtungsschicht auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33. Das bedeutet, die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 sind mit der gleichen Höhe auf der vorderseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet; daher können sie gleichzeitig in derselben Verdrahtungsschicht hergestellt werden.
Auf diese Weise sind die Elektroden 103 bis 105 auf der Vorderseite des transparenten Substrats 33 in derselben Verdrahtungsschicht ausgebildet. Eine derartige Konfiguration kann das Herstellungsverfahren vereinfachen und die Herstellungskosten verringern.
Ferner ist eine transparente Ladungsspeicherschicht 35 mit hohem Widerstand zum Speichern von elektrischen Ladungen in einer Schicht oberhalb von den Detektionselektroden 103, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 ausgebildet; ferner ist eine transparente Schutzschicht in einer Lage oberhalb der Ladungsspeicherschicht 35 ausgebildet. Die Oberfläche dieser Schutzschicht 36 ist der Betätigungsschirm OS, der mit einem Indikator, beispielsweise einem Finger, betätigt wird.
Wie oben erläutert, sind in dem Touchscreen 1D gemäß Ausführungsform 4 die Kammzahnbereiche 104t, welche die jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 bilden, so angeordnet, dass sie in die entsprechenden Kammzahnbereiche 105t der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 passen, wobei ein Abstand zwischen ihnen eingehalten wird.
Die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die separat in einer Matrix angeordnet sind, werden jeweils unabhängig voneinander mit einer entsprechenden Segmentelektrodenleitung 116 verbunden. Die Segmentelektrodenleitungen 116 sind angeschlossen an eine externe flexible Leiterplatte (FPC), und zwar über die vorderseitigen Anschlüsse 12.
Dabei ist die Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC so ausgebildet, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die derselben Zeile entsprechen, gemeinsam elektrisch angeschlossen sind. Das bedeutet, die Verdrahtungsbereiche der flexiblen Leiterplatte FPC, die der jeweiligen Zeile entsprechen, spielen eine Rolle, die elektrisch äquivalent ist zu den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 gemäß Ausführungsform 1.
Ähnlich wie bei dem Touchscreen 1 gemäß Ausführungsform 1 kann auch der Touchscreen 1D gemäß Ausführungsform 4 verwendet werden für eine Touchpanel-Vorrichtung, welche mit der Schaltungskonfiguration gemäß 6 implementiert wird. Der Touchscreen 1D unterscheidet sich jedoch insofern, als m taktile Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppen 106 jeweils konfiguriert sind mit taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden Why1(j), angeordnet in der Zeilenrichtung in dem oberen Bereich, also auf der –Y-Richtungseite, und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden Why2(j) angeordnet in der Zeilenrichtung im unteren Bereich auf der +Y-Richtungsseite, wobei j eine ganze Zahl von 1 bis m ist.
Genauer gesagt, wenn die Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 separat angeordnet sind in einer Matrix von m Zeilen und n Spalten, gemäß der Darstellung in 6 (genauer gesagt zwei Zeilen und zwei Spalten von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 sind angeordnet innerhalb des Kreuzungsbereiches CA), dann sind die (2m × 2n)-Segmentelektrodenleitungen 116, verbunden mit der Vielzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, jeweils unabhängig voneinander verbunden mit den vorderseitigen Anschlüssen 12. Ferner sind die vorderseitigen Anschlüsse 12 und der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 elektrisch angeschlossen, beispielsweise über die Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC.
Dabei sind die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden Why1(j), angeordnet in der Zeilenrichtung in den oberen Bereichen der jeweiligen taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrode 106 gemeinsam angeschlossen durch die Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC, und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden Why2(j), angeordnet in der Zeilenrichtung im unteren Bereich, sind gemeinsam durch die Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC angeschlossen.
Die Anzahl von Teilen der Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC, die gemeinsam für die jeweiligen taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden Why1 und Why2 angeschlossen sind, hat den Wert m, das bedeutet die Gesamtanzahl von Teilen der Verdrahtung beträgt 2m. Wenn die taktile Wahrnehmung gesteuert wird durch das Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungsspannung, dann entsprechen diese 2m Teile der Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden gemäß Ausführungsform 1.
Wie bei der Ausführungsform 1 wird ein Fall angenommen, bei dem bestimmt wird, dass die berührte Position in der Nähe von der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p), wobei p eine beliebige ganze Zahl von 1 bis n ist, und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektrode Why1(q) ist, wobei q eine beliebige ganze Zahl von 1 bis m ist.
Das bedeutet im Falle der Auswahl von Elektroden, die verwendet werden, um eine taktile Wahrnehmung zu erzeugen, wird die Verdrahtung der flexiblen Leiterplatte FPC, die gemeinsam die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektrode Why1(q) anschließt, angeordnet in der Zeilenrichtung in dem oberen Bereich der taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 106 in der q-ten Zeile, eine ausgewählte taktile Pseudo-Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode (erste ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode), und die taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode Whx1(p) in der p-ten Spalte wird eine ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105 (zweite ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode).
Die taktile Wahrnehmungserzeugungsspannung von der taktilen Wahrnehmungs-Spannungsgeneratorschaltung 65 wird gemeinsam angelegt an die Anordnung von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die in der Zeilenrichtung in dem oberen Bereich der taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 106 in der q-ten Zeile angeordnet ist, und zwar über den Verdrahtungsbereich der flexiblen Leiterplatte FPC, die vorderseitigen Anschlüsse 12 und die Segmentelektrodenleitungen 116.
Wie oben erwähnt, können bei dem Touchscreen 1D gemäß Ausführungsform 4 die Erregungselektroden 102, welche erste Berührungsdetektionselektroden bilden, die in einen Zustand geringer Impedanz gebracht und auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet sind, eine Abschirmung bilden für die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105, die jeweils die zweiten Berührungsdetektionselektroden, die erste taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode und die zweite taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode bilden, welche auf der Vorderseite des Glassubstrats ausgebildet sind.
Es ist daher möglich, das Eindringen von Betriebsrauschen von dem Displaypanel, das an der Rückseite des Glassubstrats 33 eingebaut ist, zu den Detektionselektroden 103 zu unterdrücken und auch das Eindringen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale zu unterdrücken, welche an die ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 und die ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 in derselben Zeile angelegt werden, die gemeinsam über den Verdrahtungsbereich der flexiblen Leiterplatte FPC angeschlossen sind, und zwar als Rauschen in das Displaypanel. Damit kann das Auftreten von Displayproblemen, wie zum Beispiel eine ungleichmäßige Darstellung vermieden werden.
Da die Erregungselektroden 102, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die Detektionselektroden 103 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 nicht gemeinsam verwendet werden und somit vollständig unabhängig voneinander ausgebildet ist, besteht kein Bedarf an zusätzlichen Bauelementen, wie zum Beispiel für einen Schaltkreis mit hoher Durchbruchspannung, der sonst erforderlich sein kann, um die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale zu leiten oder zu unterbrechen. Daher kann die Schaltungskonfiguration der Touchpanel-Vorrichtung vereinfacht werden.
Außerdem kann der erste Abstand in der Spaltenrichtung zwischen den Erregungselektroden 102, der vorgegeben ist auf der Basis der gewünschten Präzision der Touchkoordinaten, und der zweite Abstand in der Zeilenrichtung zwischen den Detektionselektroden 103 jeweils unterschiedlich vorgegeben werden von dem dritten Abstand in der Spaltenrichtung zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und dem vierten Abstand in der Zeilenrichtung zwischen den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105, die auf der Basis der gewünschten taktilen Wahrnehmungsauflösung vorgegeben sind.
Daher ist es möglich, Situationen zu vermeiden, bei denen irgendwelche Abstände zwischen den Elektroden unter den ersten und zweiten Abständen sowie den dritten und vierten Abständen unnötig eng vorgegeben sind, was die gesamte Vorrichtungskonfiguration kompliziert macht, oder in denen irgendwelche Abstände zwischen den Elektroden unnötig breit vorgegeben sind, was die Präzision der Touchkoordinaten sowie die taktile Wahrnehmungserzeugungsauflösung beeinträchtigt.
Die Ausführungsform 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 darin, dass der erste Abstand der Erregungselektroden 102 mit einem Wert vorgegeben ist, der das Zweifache von dem dritten Abstand der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 ausmacht.
Die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 sind direkt auf der vorderen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet, bei dem es sich um ein einzelnes transparentes Substrat handelt, und die Erregungselektroden 102 sind direkt auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats ausgebildet.
Diese Konfiguration ermöglicht es, die Dicke in der Höhenrichtung, also in der Z-Richtung in 11 bis 14 des Touchscreens zu reduzieren, verglichen mit solchen Fällen, in denen die Konfiguration zwei Substrate aufweist, nämlich ein Substrat für die Erregungselektroden 102 und die Detektionselektroden 103 sowie ein weiteres Substrat für die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105.
Außerdem kann die Struktur des Touchscreens 1D vereinfacht werden, weil die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 mit der gleichen Höhe ausgebildet sind und daher gleichzeitig in derselben Verdrahtungsschicht ausgebildet werden können als erste Verdrahtungsschicht. Mit dieser Konfiguration kann das Herstellungsverfahren für den Touchscreen 1D weiter vereinfacht werden, um Kosten zu reduzieren.
Die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 auf der Vorderseite des Glassubstrats 33 sind derart ausgebildet, dass sie einander in der Draufsicht nicht überlappen. Mit einer derartigen Konfiguration können Situationen vermieden werden, bei denen zum Beispiel die Anwesenheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 eine Änderung der Kapazität zwischen den Elektroden (Gegenkapazität) zwischen den Erregungselektroden 102 und den Detektionselektroden 103 behindert, wobei diese Änderung dann auftritt, wenn sich ein Indikator, wie zum Beispiel der Finger eines Benutzers, dem Touchscreen nähert oder diesen berührt. Daher ist es möglich, eine Verringerung der Berührungsdetektionsempfindlichkeit bei der Touchpanel-Vorrichtung mit dem Touchscreen 1D zu verhindern.
Da die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 derart angeordnet sind, dass sie einander in der Draufsicht nicht überlappen, kann eine Verringerung der Displaylicht-Transmittanz unterdrückt werden.
Da die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 auf der Vorderseite des Glassubstrats 33 regelmäßig angeordnet sind, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen, gibt es keine Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der Transmittanz aufgrund von ungleichmäßigen Überlappungen der Elektroden 102, die auf der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 ausgebildet sind, und den Detektionselektroden 103, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105, die auf der Vorderseite des Glassubstrats 33 ausgebildet sind. Infolgedessen ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in welcher die Elektroden 102 bis 104 visuell erkannt werden, und zwar wegen einer vorhandenen ungleichmäßigen Überlappung der Elektroden.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 2, vergleiche 8 und 9, kann auch die Ausführungsform 4 eine Gitterstruktur aus feinen Metalldrähten für die Erregungselektroden 102 verwenden, um den Elektrodenwiderstand der Erregungselektroden 102 zu reduzieren und damit den Abschirmungseffekt der Erregungselektroden 102 zu verbessern, welche die Detektionselektroden 103, die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 abschirmen.
Da in diesem Falle das Displaylicht im Wesentlichen durch eine einlagige transparente leitfähige Schicht (mit den Detektionselektroden 103, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105) hindurchgeht, anstatt durch eine zweilagige transparente leitfähige Schicht hindurchzugehen, kann der Grad der Gelbtonfärbung verringert werden, der ein spezielles Merkmal von transparenten leitfähigen Schichten ist.
Ferner kann ähnlich wie bei der Ausführungsform 2 gemäß 8 und 9 auch die Ausführungsform 4 die Ausbildung von Moiré-Streifen reduzieren, die hervorgerufen werden durch die Interferenz mit Pixelgittern des Displaypanels, das an der Rückseite des Glassubstrats 33 eingebaut ist, und zwar durch die Anordnung der Erregungselektroden 102 mit einer Metalldraht-Gitterstruktur, konfiguriert mit einer Kombination von schrägen geraden Bereichen 21 und 22 des Metallgitters, welche sich in der dritten Richtung bzw. der vierten Richtung erstrecken.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 3 kann auch die Ausführungsform 4 eine Abschirmelektrode 70 gemäß 10 verwenden, wobei in diesem Falle der rückseitige Anschluss 13L, verbunden mit der Abschirmelektrode 70, mit dem Masseanschluss GND außerhalb des Touchscreens 1D verbunden ist. Diese Konfiguration ermöglicht es der Abschirmelektrode 70, die Abschirmfunktion auszuüben für die Vielzahl von Leitungen 9, die Vielzahl von Segmentelektrodenleitungen 116 und die Vielzahl von Leitungen 11, die elektrisch verbunden sind mit den Detektionselektroden 103, den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und den taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 sowie die Vielzahl von vorderseitigen Anschlüssen 12, bei denen es sich um eine Vielzahl von externen Verbindungsanschlüssen handelt. Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Bauelemente 2 bis 7 in 10 den Bauelementen 102 bis 107 entsprechen, wobei die Leitungen 10 den Segmentelektrodenleitungen 116 entsprechen.
Das bedeutet, die Leitungen 9 der Detektionselektroden 103 und die vorderseitigen Anschlüsse 12, die mit den Leitungen 9 verbunden sind, können abgeschirmt werden gegenüber der Ausbreitung von Treibersignalen als Rauschen, die von dem Displaypanel abgegeben werden, das üblicherweise an der Rückseite eingebaut ist. Außerdem kann das Display abgeschirmt werden gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen als Rauschen, die an die Segmentelektrodenleitungen 116 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104, die Leitungen 11 der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 und die vorderseitigen Anschlüsse 12 angelegt werden, die mit diesen Leitungen 116 und 11 verbunden sind.
Bei der Touchpanel-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4, bei der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 67 und der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 gemäß 6 und 7 verwendet werden bei dem Touchscreen 1D gemäß Ausführungsform 4, detektiert die Ladungsdetektionsschaltung 61 die Ladungsdetektionsergebnisse D61 (aus der elektrostatischen Kapazität abgeleitete Daten) unter Verwendung der Erregungselektroden 102 und der Detektionselektroden 103 des Touchscreens 1D, und die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 bestimmt, ob der Schirm berührt worden ist oder nicht, und zwar auf der Basis des Grades der Veränderung der Ladungsdetektionsergebnisse D61.
Wenn bestimmt wird, dass der Schirm berührt worden ist, berechnet die Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62 die detektierten Koordinatendaten D62. Auf der Basis der detektierten Koordinatendaten D62, bietet der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 ein taktiles Feedback beim Empfang der Eingangsbetätigung über den Finger des Benutzers, und zwar durch Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale an die ausgewählten taktilen Pseudo-Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105, die den Touchkoordinaten entsprechen, und durch Laden der Ladungsspeicherschicht 35 in der Nähe des Kreuzungsbereiches der ausgewählten taktilen Pseudo-Wahrnehmungserzeugungssegmentelektroden 104 und der ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode 105 auf einen Wert, der den taktilen Schwellwert überschreitet, um für eine taktile Wahrnehmung beim Finger zu sorgen.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ist auch die Ausführungsform 4 so konfiguriert, dass während der Periode P5 zum Anlegen der taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale, die Erregungselektroden 102 auf der Rückseite des Glassubstrats 33, die als transparente Elektroden ausgebildet sind, bei geringer Impedanz auf dem Massepotential außerhalb des Touchscreens 1D festgelegt sind und als Abschirmungselektroden gegenüber den taktilen Wahrnehmungserzeugungssignalen fungieren, deren H-Pegel auf die hohen taktilen Wahrnehmungserzeugungsspannungen gesetzt sind.
Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungssignale mit ihren H-Pegeln, die auf hohe taktile Wahrnehmungserzeugungsspannungen gesetzt sind, als Rauschen in das Displaypanel eintreten, das üblicherweise in die Rückseite des Glassubstrats 33 der Touchpanel-Vorrichtung eingesetzt ist. Damit kann das Auftreten von Displayproblemen verhindert werden, beispielsweise in Form von einer ungleichmäßigen Displayanzeige.
Ferner ist, ähnlich wie bei der Ausführungsform 1, die Ausführungsform 4 so konfiguriert, dass der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 sämtliche taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 während der Berührungsdetektionsperiode P1 in einen Floating-Zustand versetzt.
Dies verhindert, dass die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105 das elektrische Feld abschirmen, das zwischen den Erregungselektroden 102 und den Detektionselektroden 103 gebildet wird, und vermeidet somit eine Reduzierung des Grades der Veränderung der Gegenkapazität zwischen den Erregungselektroden 102 und den Detektionselektroden 103, das heißt eine Reduzierung der Berührungsdetektionsempfindlichkeit, die durch den Berührungsvorgang hervorgerufen wird.
Andere Ausführungsformen
Während die Ausführungsformen 1 bis 4 für den Fall beschrieben sind, dass das Glassubstrat 33 ein transparentes Substrat ist, können diese Ausführungsformen auch implementiert werden, indem man beispielsweise ein Foliensubstrat anstelle des Glassubstrats 33 verwendet.
Während bei den oben angegebenen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben ist, bei der die Elektroden 2 bis 5 bzw. die Elektroden 102 bis 105 direkt auf einer von der Vorderseite und der Rückseite des Glassubstrats ausgebildet sind, welches ein transparentes Substrat bildet, muss die Konfiguration nicht notwendigerweise mit einem einzelnen Substrat ausgebildet sein.
Es können zumindest die Erregungselektroden 2 von den Elektroden 2 bis 5 so dicht wie möglich an der Rückseite oder –Z-Seite des Glassubstrats 33 angeordnet sein, bei Betrachtung von der Seite des Betätigungsschirms, und es ist beispielsweise eine Konfiguration möglich, bei der die Erregungselektroden 2 auf der Vorderseite eines Foliensubstrats ausgebildet sind, anstatt auf der Rückseite des Glassubstrats 33, und die rückseitige Oberfläche des Foliensubstrats kann mit der rückseitigen Oberfläche des Glassubstrats 33 verbunden sein.
Während bei den Ausführungsformen 1 bis 3 eine Konfiguration beschrieben ist, bei der die Vorderseite des Glassubstrats 33, die ein transparentes Substrat ist, die Gesamtheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4, der Detektionselektroden-Hauptbereiche 30 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 als erste Verdrahtungsschicht ausgebildet sind, während die Detektionselektroden-Kreuzungsbereiche 31 und die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereiche 51 als zweite Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, die unter Zwischenschaltung der Isolierschicht 32 auf die erste Verdrahtungsschicht gestapelt ist, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Konfiguration der Verdrahtungsschichten beschränkt.
Beispielsweise kann die oben erwähnte Positionsrelation auch umgekehrt werden, so dass die Detektionselektroden 3, die Gesamtheit der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereiche 40 als Verdrahtungsschicht ausgebildet sind, während die taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereiche 41 als zweite Verdrahtungsschicht ausgebildet sind.
Während ein beispielhafter Fall beschrieben ist, bei dem die Anzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 (taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektroden 104 in der selben Zeile), an welche das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal angelegt wird, und die Anzahl von taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 (taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 105), an die das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal angelegt wird, in beiden Fällen Eins beträgt, können die Signale auch an eine Vielzahl von Elektroden angelegt werden, in Abhängigkeit von der gewünschten taktilen Wahrnehmung, die erzeugt werden soll.
Beispielsweise kann das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal an sämtliche von den drei taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden 4 angelegt werden, die zu einer gemeinsamen taktilen Wahrnehmungs-Zeilenelektrodengruppe 6 gehören, oder das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal kann an sämtliche der beiden taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden 5 angelegt werden, die zu der einen Spaltenelektrodengruppe 7 gehören.
Während die obige Beschreibung von dem Fall eines Beispiels ausgeht, bei dem ein taktiles Feedback erfolgt, wenn eine Eingabe empfangen wird, die durch die Berührung des Benutzers hervorgerufen wird, versteht es sich von selbst, dass die taktile Wahrnehmung in Abhängigkeit von dem Inhalt eines Displaybildes hervorgerufen werden kann.
Während der Touchdetektions-Schaltungsbereich 67 und der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich 68 gemäß 7 alle in einer Hardware-Konfiguration vorliegen, ist auch eine Konfiguration möglich, bei der ein Teil der Ladungsdetektionsschaltung 61, der Touchkoordinaten-Berechnungsschaltung 62, der Touchdetektions-Steuerschaltung 63 und der taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Steuerschaltung 66 durch eine Programmverarbeitung realisiert werden, welche eine Software auf einer Zentraleinheit verwendet.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung beliebig untereinander kombiniert oder modifiziert werden können oder dabei Merkmale weggelassen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Während die Erfindung vorstehend im Einzelnen erläutert worden ist, ist die vorstehende Beschreibung hinsichtlich sämtlicher Aspekte lediglich erläuternd, aber nicht einschränkend zu verstehen. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Touchscreen
1B: Touchscreen
1C: Touchscreen
1D: Touchscreen
2: Erregungselektrode
2B: Erregungselektrode
3: Detektionselektrode
4: taktile Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektrode
5: taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode
8: Leitung
9: Leitung
10: Leitung
11: Leitung
12: vorderseitiger Anschluss
13: rückseitiger Anschluss
13L: rückseitiger Anschluss
21: schräger gerader Bereich des Metallgitters
22: schräger gerader Bereich des Metallgitters
30: Detektionselektroden-Hauptbereich
31: Detektionselektroden-Kreuzungsbereich
32: Isolierschicht
35: Ladungsspeicherschicht
40: taktiler Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Hauptbereich
41: taktiler Wahrnehmungserzeugungs-Zeilenelektroden-Kreuzungsbereich
50: taktiler Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Hauptbereich
51: taktiler Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektroden-Kreuzungsbereich
102: Erregungselektrode
103: Detektionselektrode
104: taktile Wahrnehmungserzeugungs-Segmentelektrode
105: taktile Wahrnehmungserzeugungs-Spaltenelektrode
116: Segmentelektrodenleitung

Claims

Touchscreen mit einem Betätigungsschirm (OS), der folgendes aufweist: – eine Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden (2), die jeweils längs einer ersten Richtung angeordnet sind und an die ein Erregungsimpulssignal während einer Berührungsdetektionsperiode angelegt wird, wenn detektiert wird, dass der Betätigungsschirm berührt worden ist; – eine Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden (3), die längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, welche die erste Richtung kreuzt; – eine Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden (4), die jeweils längs der ersten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden; und – eine Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden (5), die jeweils längs der zweiten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, wobei ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal selektiv an die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden oder die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden während der Periode zum Anlegen eines taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals angelegt wird; und wobei eine Positionsrelation zwischen den Elektroden ausgebildet ist, bei der unter der Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden, der Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die Vielzahl der ersten Berührungsdetektionselektroden am Weitesten entfernt von dem Betätigungsschirm angeordnet ist.
Touchscreen nach Anspruch 1, der ferner folgendes aufweist: ein transparentes Substrat (33), das eine Hauptfläche und eine andere Hauptfläche aufweist, wobei die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden auf der anderen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, wobei die Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden, die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden auf der einen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet sind, und wobei eine Oberfläche auf der einen Hauptflächenseite des transparenten Substrats als Betätigungsschirm ausgebildet ist.
Touchscreen nach Anspruch 2, wobei jede von der Vielzahl von zweiten Berührungsdetektionselektroden eine kombinierte Struktur aus einem Detektions-Hauptbereich (30) und einem Detektions-Kreuzungsbereich (31) aufweist, der in der ersten Richtung schmaler ausgebildet ist als der Detektions-Hauptbereich; wobei jede von der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden eine kombinierte Struktur aus einem ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich (40) und einem ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereich (41) aufweist, der in der zweiten Richtung schmaler ausgebildet als der erste taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich; wobei jede von der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden eine kombinierte Struktur aus einem zweiten Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich (50) und einem zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereich (51) aufweist, der in der ersten Richtung schmaler ausgebildet ist als der zweite taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich; und wobei der Detektions-Hauptbereich und die ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereiche mit der gleichen Höhe auf der einen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet sind, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen.
Touchscreen nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden jeweils eine rechteckige Gestalt in der Draufsicht besitzt und derart angeordnet ist, dass jede von den ersten Berührungsdetektionselektroden mit einer vorgegebenen Anzahl K von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden in der Draufsicht überlappt, wobei K ≥ 2 gilt.
Touchscreen nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Richtung eine Zeilenrichtung ist und die zweite Richtung eine Spaltenrichtung ist, die orthogonal zu der Zeilenrichtung angeordnet ist, wobei jeder von dem Detektions-Hauptbereich, dem ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich und dem zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich eine rautenförmige Gestalt in der Draufsicht besitzt und derart angeordnet ist, dass zwei Paare von ihren gegenüberliegenden Winkelbereichen jeweils in der Zeilenrichtung bzw. der Spaltenrichtung angeordnet sind, wobei der Detektions-Hauptbereich, der erste taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich und der zweite taktile Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereich jeweils eine Vielzahl von Detektions-Hauptbereichen, eine Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen sowie eine Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen aufweist, die jeweils eine rautenförmige Gestalt in der Draufsicht besitzen, wobei jedes benachbarte Paar von der Vielzahl von Detektions-Hauptbereichen derart ausgebildet ist, dass die Winkelbereiche des Paares, die einander in der Spaltenrichtung gegenüberliegen, durch den Detektions-Kreuzungsbereich verbunden sind, wobei jedes benachbarte Paar von der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen so konfiguriert ist, dass die Winkelbereiche des Paares, die einander in der Zeilenrichtung gegenüberliegen, durch die ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereiche verbunden sind, wobei jedes benachbarte Paar von der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen so konfiguriert ist, dass die Winkelbereiche des Paares, die einander in der Spaltenrichtung gegenüberliegen, durch den zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Kreuzungsbereich verbunden sind, und wobei die Vielzahl von Detektions-Hauptbereichen und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen in regelmäßigen Intervallen in der Spaltenrichtung angeordnet sind, und die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungs-Hauptbereichen in regelmäßigen Intervallen in der Zeilenrichtung angeordnet sind.
Touchscreen mit einem Betätigungsschirm (OS), der folgendes aufweist eine Vielzahl von ersten Berührungs-Detektionselektroden (102), die jeweils längs einer ersten Richtung angeordnet sind und an die ein Erregungsimpulssignal während einer Berührungsdetektionsperiode angelegt wird, wenn detektiert wird, dass der Betätigungsschirm berührt worden ist; eine Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden (103), die jeweils längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, die die erste Richtung kreuzt; – eine Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden (104), die separat voneinander in der ersten Richtung und der zweiten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von den ersten Berührungsdetektionselektroden; und – eine Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden (105), die jeweils längs der zweiten Richtung angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden; wobei ein taktiles Wahrnehmungserzeugungssignal selektiv an die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden oder die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden während einer Periode zum Anlegen eines taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals angelegt wird, und wobei eine Positionsrelation zwischen den Elektroden ausgebildet ist, bei der unter der Vielzahl von ersten Berührungs-Detektionselektroden, der Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden, der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, die Vielzahl der ersten Berührungs-Detektionselektroden von dem Betätigungsschirm am weitesten entfernt angeordnet ist.
Touchscreen nach Anspruch 6, der ferner folgendes aufweist: ein transparentes Substrat (33), das eine Hauptfläche und eine andere Hauptfläche aufweist, wobei die Vielzahl von ersten Berührungs-Detektionselektroden auf der anderen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, wobei die Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden, die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden auf der einen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist; und wobei eine Oberfläche auf der einen Hauptflächenseite des transparenten Substrats als Betätigungsschirm definiert ist.
Touchscreen nach Anspruch 7, wobei die zweiten Berührungs-Detektionselektroden und die ersten und zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden mit der gleichen Höhe auf der einen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet sind, ohne einander in der Draufsicht zu überlappen.
Touchscreen nach Anspruch 8, wobei die erste Richtung eine Zeilenrichtung ist, die zweite Richtung eine Spaltenrichtung ist, die orthogonal zu der Zeilenrichtung verläuft, und die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden separat voneinander in einer Matrix angeordnet ist, wobei jede von der Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden eine rechtwinkelige Gestalt in der Draufsicht besitzt, wobei jede von der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden einen ersten Kammzahnbereich (104t) mit einer Kammzahn-Gestalt in der Draufsicht besitzt, wobei jede von der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden mindestens zwei Kammzahnbereiche (105t) besitzt, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind und die jeweils eine Kammzahngestalt in der Draufsicht besitzen, wobei die zweiten Kammzahnbereiche und der erste Kammzahnbereich sich auf gegenüberliegenden Seiten in der Zeilenrichtung erstrecken, und wobei die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden so angeordnet ist, dass die zweiten Kammzahnbereiche in mindesten zwei von den ersten Kammzahnbereichen in der ersten Spalte hineinpassen, wobei ein Abstand zwischen ihnen eingehalten ist.
Touchscreen nach Anspruch 2 oder 7, wobei die ersten Berührungs-Detektionselektroden eine Metalldraht-Gitterstruktur besitzen.
Touchscreen nach Anspruch 10, wobei die Metalldraht-Gitterstruktur eine kombinierte Struktur aus schrägen geraden Bereichen (21, 22) von einem ersten Typ und einem zweiten Typ aufweist, die einander kreuzen, und wobei die schrägen geraden Bereiche vom ersten Typ und vom zweiten Typ sich jeweils in einer dritten bzw. einer vierten Richtung erstrecken, welche beide von der ersten Richtung und der zweiten Richtung kreuzen.
Touchscreen nach Anspruch 2 oder 7, der ferner folgendes aufweist: – eine Vielzahl von externen Verbindungsanschlüssen (12); Leitungen (9 bis 11) von einem ersten Typ, einem zweiten Typ und einem dritten Typ, die auf der einen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet sind und die Vielzahl von externen Verbindungsanschlüssen mit der Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden, der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden bzw. der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden elektrisch verbinden; und eine Abschirmelektrode (70), die auf der anderen Hauptfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist und derart angeordnet ist, dass sie mit den Leitungen vom ersten Typ, vom zweiten Typ und vom dritten Typ in der Draufsicht überlappt.
Touchpanel-Vorrichtung, die folgendes aufweist: – einen Touchscreen nach einem der Ansprüche 1 oder 6; einen Berührungsdetektions-Schaltungsbereich (62), der konfiguriert ist, um aus der elektrostatischen Kapazität abgeleitete Daten zu erhalten, aus denen elektrostatische Kapazitäten zwischen der Vielzahl von ersten Berührungs-Detektionselektroden und der Vielzahl von zweiten Berührungs-Detektionselektroden ableitbar sind, während selektiv ein Erregungsimpulssignal an die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden angelegt wird, und um zu bestimmen, ob der Betätigungsschirm von einem Indikator berührt worden ist, und zwar auf der Basis der während der Berührungsdetektionsperiode aus der elektrostatischen Kapazität abgeleiteten Daten, und wenn bestimmt worden ist, dass der Betätigungsschirm berührt worden ist, Touchkoordinaten auf dem Betätigungsschirm auf der Basis der aus der elektrostatischen Kapazität abgeleiteten Daten zu berechnen, um detektierte Koordinatendaten während einer Touchkoordinaten-Berechnungsperiode zu erhalten, die der Berührungsdetektionsperiode folgt; und einen taktilen Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich (68), der konfiguriert ist, um eine taktile Wahrnehmung für den Indikator auf dem Betätigungsschirm zu liefern, und zwar durch selektives Anlegen eines taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals mit einer taktilen Wahrnehmungserzeugungsspannung zwischen der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, wobei der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich dazu konfiguriert ist, die erste taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode und die zweite taktile Wahrnehmungserzeugungselektrode zu bestimmen, an welche das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal angelegt worden ist unter der Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und der Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden, und zwar als erste und zweite ausgewählte taktile Wahrnehmungserzeugungselektroden auf der Basis von mindestens einem der aus der elektrostatischen Kapazität abgeleiteten Daten und den detektierten Koordinatendaten, die von dem Berührungsdetektions-Schaltungsbereich detektiert worden sind, und um das taktile Wahrnehmungserzeugungssignal an die ersten und zweiten ausgewählten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden anzulegen.
Touchpanel-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von ersten Berührungsdetektionselektroden während der Periode zum Anlegen des taktilen Wahrnehmungserzeugungssignals auf ein festes Potential gelegt sind.
Touchpanel-Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der taktile Wahrnehmungs-Spannungserzeugungs-Schaltungsbereich so konfiguriert ist, dass er die Vielzahl von ersten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden und die Vielzahl von zweiten taktilen Wahrnehmungserzeugungselektroden während der Berührungsdetektionsperiode in einen Floating-Zustand versetzt.