DE112018001389T5

DE112018001389T5 - Touchpanel und Anzeigevorrichtung, die mit einem solchen ausgestattet ist

Info

Publication number: DE112018001389T5
Application number: DE112018001389.8T
Authority: DE
Inventors: Masafumi Agari; Tae Orita; Takeshi Ono; Toshiaki Fujino; Seiichiro Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-11-28
Also published as: WO2018168423A1

Abstract

Ein Touchpanel (1) gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein Berührungssensor-Substrat (17) mit einem Berührungssensor-Bereich im mittleren Bereich des Berührungssensor-Substrats (17) und mit einer ersten Elektrode (15) und einer zweiten Elektrode (16) im inneren Umfangsbereich des Berührungssensor-Substrats (17), eine Schutzplatte (11) zur Abdeckung der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats (17), eine dielektrische Schicht (14), die zwischen dem Berührungssensor-Substrat (17) und der Schutzplatte (11) vorgesehen ist, und ein leitfähiges Element (13), das an einer Position angeordnet ist, die der ersten Elektrode (15) und der zweiten Elektrode (16) zugewandt ist, wobei die erste Elektrode (15), die zweite Elektrode (16) und das leitfähige Element (13) einen Drucksensor bilden. Mit dieser Struktur kann ein Touchpanel mit einem Drucksensor und einer mit dem Touchpanel (1) ausgestatteten Anzeigevorrichtung ohne Erhöhung der Fertigungszeit hergestellt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Touchpanel mit einem Drucksensor und eine Anzeigevorrichtung, die mit dem Touchpanel ausgestattet ist.
STAND DER TECHNIK
Bei einem herkömmlichen Touchpanel mit einem Drucksensor ist der Drucksensor zwischen der Rückfläche des Touchpanels und einem Randbereich des Gehäuses vorgesehen. Wenn ein Bedienungselement, wie etwa ein Touchpen oder ein menschlicher Finger einen Bedienungseingabebildschirm des Touchpanels berührt, erkennt das Touchpanel die vom Bedienungselement berührte Position. Gleichzeitig detektiert der Drucksensor dann die Presskraft.
Durch die Erfassung der vom Bedienungselement berührten Position sowie die Erfassung der Presskraft durch den Drucksensor kann eine Eingabe in das Touchpanel bestimmt werden. Mit dieser Bestimmung ist es möglich, eine Fehleingabe zu reduzieren, die keine bestimmte Eingabe ist und allein durch einen Kontakt eines Bedienungselements mit dem Bedienungseingabebildschirm des Touchpanels verursacht wird (z.B. Patentdokument 1).
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-244 514 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Ein Touchpanel mit einem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Drucksensor ist so aufgebaut, dass der Drucksensor zwischen der Rückfläche des Touchpanels und dem Randbereich des Gehäuses angeordnet ist. Daher erfordert der Herstellungsprozess des Touchpanels einen Schritt zur Montage des Drucksensors an dem Randbereich des Gehäuses und einen Schritt zur Montage des Touchpanels an dem Drucksensor. Es ergibt sich also das Problem, dass diese zusätzlichen Schritte zu einer Erhöhung der Fertigungszeit gegenüber der Herstellung eines Touchpanels ohne Drucksensor führen.
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung des Problems, den Schritt zur Montage des Drucksensors am Randbereich des Gehäuses und den Schritt zur Montage des Touchpanels am Drucksensor beim Herstellungsprozessen eines Touchpanels mit einem Drucksensor oder einer Anzeigevorrichtung zu vereinfachen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Touchpanel gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Berührungssensor-Substrat mit einem zentralen Bereich, einem inneren Umfangsbereich und einem Berührungssensor-Bereich im zentralen Bereich, eine Schutzplatte zur Abdeckung der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats, eine erste dielektrische Schicht zwischen dem Berührungssensor-Substrat und der Schutzplatte, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die im inneren Umfangsbereich der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats angeordnet sind, und ein leitfähiges Element auf, das zwischen dem Berührungssensor-Substrat und der Schutzplatte und an einer Position angeordnet ist, die der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüberliegt, wobei die erste dielektrische Schicht zwischen der ersten Elektrode und dem leitfähigen Element, der zweiten Elektrode und dem leitfähigen Element sowie zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und somit die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das leitfähige Element einen Drucksensor bilden.
Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist an dem Berührungssensor-Substrat ein druckempfindlicher Sensor (Drucksensor) angebracht, so dass die beiden Schritte - nämlich der Schritt zur Montage des druckempfindlichen Sensors (Drucksensor) an dem Randbereich des Gehäuses und der Schritt zur Montage des Touchpanels an dem druckempfindlichen Sensor (Drucksensor) - entfallen können. So kann ein Touchpanel mit einem druckempfindlichen Sensor (Drucksensor) und einer mit dem Touchpanel versehenen Anzeigevorrichtung ohne Erhöhung der Fertigungszeit hergestellt werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht einer Anzeigevorrichtung 1000 mit Touchpanel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht der Anzeigevorrichtung 1000;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Struktur der Anzeigevorrichtung 1000;
4 ist eine Draufsicht auf ein Berührungssensor-Substrat 17;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Berührungssensor-Substrats 17;
6 ist eine Draufsicht von einem Drucksensor 6;
7 ist eine Querschnittsansicht des Drucksensors 6 und seiner Umgebung;
8 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Konfiguration einer elektrostatischen Kapazität Cpa im Drucksensor 6;
9 ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen der Höhe der Änderung der Kapazität Cpa des Drucksensors 6 und der Presskraft zeigt;
10 ist ein elektrischer Anschlussplan des Drucksensors 6;
11 zeigt ein Blockdiagramm einer Koordinatenerfassungsschaltung 8 und ein Diagramm einer elektrischen Verbindung zwischen der Koordinatenerfassungsschaltung 8 und dem Berührungssensor-Substrat 17;
12 ist eine Draufsicht von einem Drucksensor 6b gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Querschnittsansicht des Drucksensors 6b und seiner Umgebung;
14 ist eine Draufsicht eines Drucksensors 6c gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Darstellung, die verlängerte Linien der Seiten einer ersten Elektrode 15 und der einer zweiten Elektrode 16 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Draufsicht von einem Berührungssensor-Substrat 17b gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
17 ist eine Draufsicht von einem Berührungssensor-Substrat 17c gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
1 bis 11 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 eine Struktur einer Anzeigevorrichtung 1000 mit Touchpanel gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Querschnittsansicht davon entlang der in 1 dargestellten gestrichelten Linie A-A. Weiterhin ist 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Anzeigevorrichtung 1000.
Die Anzeigevorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Touchpanel 1, eine dielektrische Schicht 2, einen Rahmen 3 und eine Flüssigkristallanzeigetafel 4 auf. Es ist zu beachten, dass die dielektrische Schicht 2 ein Beispiel für die beschriebene zweite dielektrische Schicht und die Flüssigkristallanzeigetafel 4 ein Beispiel für das beschriebene Anzeigefeld ist. Eine Rückfläche 1r des Touchpanels 1 wird auf eine Vorderfläche 2f der dielektrischen Schicht 2 geklebt. Zusätzlich wird eine Rückfläche 2r der dielektrischen Schicht 2 auf einen Randbereich 3e des Rahmens 3e geklebt. Weiterhin wird die Rückfläche 2r der dielektrischen Schicht 2 auf eine Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeigetafel 4 in einer Öffnung 3a des Rahmens 3 geklebt.
Darüber hinaus werden der Rahmen 3 und eine hintere Abdeckung 5 montiert und fixiert. Die Flüssigkristallanzeigetafel 4 befindet sich in dem von dem Rahmen 3 und der hinteren Abdeckung 5 umgebenen Raum.
Als dielektrische Schicht 2 wird ein optisch klarer Kleber (OCA), der als Klebefolie ausgebildet ist, ein optisch klares Harz (OCR), das als Flüssigkleber ausgebildet ist, o.dgl. verwendet. Es sei erwähnt, dass in Bezug auf die Typen des OCA und OCR ein ultraviolettstrahlenhärtender Typ, ein wärmehärtender Typ und dergleichen verfügbar sind.
Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem ein OCA als Klebefolie für die dielektrische Schicht 2 verwendet wird. Zuerst werden die Vorderfläche der OCA Klebefolie und die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 verklebt. Dann werden die Rückfläche der OCA Klebefolie und der Randbereich 3e des Rahmens 3 miteinander verklebt und die Rückfläche der OCA Klebefolie und die Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeigetafel 4 miteinander verklebt.
Wenn es sich bei dem OCA um einen mit ultravioletten Strahlen härtbaren Typ handelt, wird der OCA durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen gehärtet, und wenn es sich bei dem OCA um einen hitzehärtenden Typ handelt, wird der OCA durch Erhitzen gehärtet. So werden das Touchpanel 1 und die Flüssigkristallanzeigetafel 4 miteinander und das Touchpanel 1 und der Rahmen 3 miteinander verklebt.
Weiterhin wird ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem für die dielektrische Schicht 2 ein OCR als Flüssigkleber verwendet wird. Zunächst wird das OCR auf die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 aufgebracht. Die Rückfläche 2r der dielektrischen Schicht 2 und der Randbereich 3e des Rahmens 3 werden zusammengeklebt, und die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 und die Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeigetafel 4 werden zusammengeklebt. Wenn es sich bei dem OCR um einen mit ultravioletten Strahlen härtbaren Typ handelt, wird das OCR durch ultraviolette Strahlen gehärtet, und wenn es sich bei dem OCR um eine hitzehärtende Art handelt, wird das OCR durch Erhitzen gehärtet. So werden das Touchpanel 1 und die Flüssigkristallanzeigetafel 4 miteinander und das Touchpanel 1 und der Rahmen 3 miteinander verklebt.
Wenn der OCA und das OCR so weit ausgehärtet sind, dass eine gewisse Elastizität erhalten bleibt, kann die dielektrische Schicht 2 das Touchpanel 1 aufnehmen. Die Dicke der dielektrischen Schicht 2 ist so eingestellt, dass die Höhendifferenz an der Öffnung 3a des Rahmens 3 mit der Schicht gefüllt werden kann (z.B. bis ca. 1 mm).
Weiterhin wird der Brechungsindex des OCA und des OCR nach der Aushärtung (nämlich der Brechungsindex der dielektrische Schicht 2) im Wesentlichen gleich den Materialien für die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 und für die Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeigetafel 4 eingestellt. Somit findet keine Verschlechterung der Sichtbarkeit des Bildschirms in der Flüssigkristallanzeigetafel 4 durch Mehrfachreflexion des sichtbaren Lichts zwischen der Rückfläche 1r des Touchpanels 1 und der Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristalltafel 4 statt.
Als Nächstes wird das Touchpanel 1 ausführlich beschrieben. Berührt ein Bedienungselement, wie etwa ein Touchpen oder ein menschlicher Finger die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1, erkennt das Touchpanel 1 entsprechend seiner Funktion die Position auf der Vorderfläche 1f und die Presskraft des Bedienungselements und gibt die Erfassungsinformationen nach außen aus.
Das Touchpanel 1 weist eine Schutzplatte 11 aus einer transparenten Platte, wie beispielsweise einem Glas oder einem Acrylharz, eine Lichtschutz-Abschirmung 12, die durch Bedruckung oder dergleichen im inneren Umfangsbereich auf der Rückfläche der Schutzplatte 11 gebildet wird, und ein Berührungssensor-Substrat 17 aus einer transparenten Platte, wie beispielsweise einem Glas oder einem Acrylharz auf. Mit anderen Worten, die Lichtschutz-Abschirmung 12 ist auf einem Teil der Rückfläche der Schutzplatte 11 (ihrem inneren Umfangsbereich) vorgesehen, der einem Bereich vom Außenumfang des später zu beschreibenden Berührungssensor-Bereichs 1s bis zum äußersten Umfang des Berührungssensor-Substrats 17 zugewandt ist. Zusätzlich werden die Schutzplatte 11 und das Berührungssensor-Substrat 17 über die dielektrische Schicht 14 miteinander verklebt.
Es sei erwähnt, dass die dielektrische Schicht 14 ein Beispiel für die erste dielektrische Schicht ist, die in den Ansprüchen beschrieben wird. Für die dielektrische Schicht 14 wird, ähnlich wie für die dielektrische Schicht 2, ein OCA als Klebefolie oder ein OCR als Flüssigkleber verwendet. Da die dielektrische Schicht 14 so weit ausgehärtet ist, dass eine gewisse Elastizität erhalten bleibt, kann sich die dielektrische Schicht 14 entsprechend der Presskraft ausdehnen und zusammenziehen und die Schutzplatte 11 halten.
Auf der Vorderfläche 17f des Berührungssensor-Substrats 17 werden eine erste Elektrode 15 und eine zweite Elektrode 16 gebildet. Ein leitfähiges Element 13 ist an einer Stelle so angeordnet, dass die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 über die dielektrische Schicht 14 verbunden sind. Es sei erwähnt, dass das leitfähige Element 13 ein Beispiel für das in den Ansprüchen angesprochene leitfähige Element ist. Die erste Elektrode 15, die zweite Elektrode 16 und das leitfähige Element 13 bilden zusammen einen druckempfindlichen Sensor (Drucksensor) 6.
Die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 sind über Leitungen (nicht dargestellt) mit einer Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 verbunden, die später beschrieben werden soll. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform wird das leitfähige Element 13 über die Lichtschutz-Abschirmung 12 auf der Rückfläche der Schutzplatte 11 aufgebracht.
Darüber hinaus liegt der Elastizitätsmodul der dielektrischen Schicht 14 im Allgemeinen zwischen 10³ Pa und 10⁶ Pa. Wenn die durch die Presskraft verursachte Verformung größer ist, wird die Kapazitätsänderung des Drucksensors 6 abhängig von der Presskraft größer. Dadurch kann die Detektionsempfindlichkeit erhöht werden. Im Gegensatz dazu wird, wenn die durch die Presskraft verursachte Verformung größer ist, die Ansprechzeit des Drucksensors 6 länger. Daher sind gemäß den Aushärtungsbedingungen der oben genannten OCA und OCR in Bezug auf die ultraviolette Strahlung und die Temperatur die Elastizität und Plastizität der dielektrischen Schicht 14 entsprechend zu steuern.
Als Nächstes wird die Flüssigkristallanzeigetafel 4 ausführlich beschrieben. Die Flüssigkristallanzeigetafel 4, die mit einem Bildschirm auf ihrer Anzeigeoberfläche 4f ausgestattet ist, hat die Funktion, einen Film und ein Standbild auf dem Bildschirm anzuzeigen, wenn sie Bildsignale von außen empfängt. Es sei erwähnt, dass der Bildschirm so angeordnet ist, dass er in die Öffnung 3a des Rahmens 3 passt, so dass der Anzeigebildschirm aus der Richtung der Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 sichtbar ist.
Die Flüssigkristallanzeigetafel 4 weist ein Farbfiltersubstrat 42 mit Farbfiltern, ein Dünnfilmtransistor (TFT)-Arraysubstrat 43 mit TFTs, die Polarisationsplatte 41 auf der Vorderfläche des Farbfiltersubstrats 42, einen Polarisator 44 auf der Rückfläche des TFT-Array-Substrats 43 und ein Rückbeleuchtungsmodul 45 auf. Das Farbfiltersubstrat 42 und das TFT-Array-Substrat 43 sind miteinander verklebt, wobei zwischen ihnen ein Flüssigkristall (nicht dargestellt) eingeklebt ist.
Als Nächstes wird die hintere Abdeckung 5 ausführlich beschrieben. Die hintere Abdeckung 5 beinhaltet ein Softcover 51 und ein Hardcover 52. Der Softcover 51 aus einem elastischen Material, wie etwa Harz steht in Kontakt mit den Seitenflächen und der Rückfläche der Flüssigkristallanzeigetafel 4 und absorbiert Stöße, die von außen auf die Flüssigkristallanzeigetafel 4 übertragen werden. Der Hardcover 52 aus einem harten Material, wie etwa einem Metall enthält den Softcover 51 und schützt die Flüssigkristallanzeigetafel 4 vor Stößen und vor Wassereintritt.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 die Struktur des Berührungssensor-Substrats 17 beschrieben. 4 ist eine Draufsicht auf die Vorderseite des Berührungssensor-Substrats 17. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Berührungssensor-Substrats 17.
Wie in 4 und 5 dargestellt, weist das Berührungssensor-Substrat 17 auf einem transparenten Substrat 131, wie beispielsweise einem Glas oder einem Acrylharz, eine Vielzahl von Reihen-Sensor-Elektroden 132, die in Y-Richtung angeordnet sind, und eine Isolier-Zwischenschicht 133 auf, die so ausgebildet ist, dass sie die Reihen-Sensor-Elektroden 132 bedeckt. Das Berührungssensor-Substrat 17 weist weiterhin eine Vielzahl von Spalten-Sensorelektroden 134, die in X-Richtung angeordnet sind, wie in der Abbildung auf der Isolier-Zwischenschicht 133 dargestellt, und eine Schutzschicht 137 auf, die zur Abdeckung der Spalten-Sensorelektroden 134 ausgebildet ist.
Weiterhin ist jede der Reihen-Sensorelektroden 132 und jede der Spalten-Sensorelektroden 134 mit einem ersten Ende der jeweiligen Zuleitungen 135 verbunden. Zusätzlich ist jeweils ein zweites Ende der Zuleitungen 135 mit dem jeweiligen der Verbindungsanschlüsse 136 verbunden.
Der Berührungssensor-Bereich 1s, in dem die Reihen-Sensorelektroden 132 und die Spalten-Sensorelektroden 134 gebildet sind, ist ein Bereich, in dem die Position eines Bedienungselements, das die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 berührt, zu detektieren ist. Die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 sind um den Berührungssensor-Bereich 1s angeordnet. Mit anderen Worten, die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 sind in einem Bereich angeordnet, der vom Außenumfang des Berührungssensor-Bereichs 1s, der den mittleren Bereich des Berührungssensor-Substrats 17 einnimmt, bis zum äußersten Umfang des Berührungssensor-Substrats 17 (dessen innerer Umfangsbereich) reicht.
Die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 sind mit dem jeweiligen der Verbindungsanschlüsse 136 über Anschlussleitungen 139 verbunden, die jeweils mit jeder dieser Elektroden verbunden sind. Die Anschlussleitungen 139 entsprechen der mit der ersten Elektrode verbundenen Leitung und der mit der zweiten Elektrode verbundenen Leitung, die in den Ansprüchen beschrieben sind.
Abschirmleitungen 138 sind zwischen den Anschlussleitungen 139, zwischen den Anschlussleitungen 139 und dem Berührungssensor-Bereich 1s sowie entlang des Außenumfangs der äußersten Anschlussleitung 139 ausgebildet. Ein Ende von jeder der Abschirmleitungen 138 ist mit einem der Verbindungsanschlüsse 136 verbunden. Das heißt, die Abschirmleitungen 138 sind jeweils zusammen mit den Anschlussleitungen 139 angeordnet.
Die Abschirmleitungen 138 sind über die Verbindungsanschlüsse 136 geerdet. Mit dieser Konfiguration können ein Durchbruch des Berührungssensor-Substrats 17 durch statische Elektrizität, die (z.B. durch den Finger eines Bedieners) in die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1f eingebracht wird, und das mit Signalen in den Anschlussleitungen 139 überlappende Rauschen verhindert werden.
Die Reihen-Sensorelektroden 132 und der Spalten-Sensorelektroden 134 sind jeweils aus einer transparenten leitfähigen Schicht, wie etwa Indium-Zinn-Oxid (ITO), einem feinen Metallgitterdraht und dergleichen gebildet. Die Isolier-Zwischenschicht 133 und die Schutzschicht 137 bestehen jeweils aus einer transparenten Isolierschicht, wie etwa einer Siliciumoxidschicht, einer Tetraethylorthosilikatschicht (TEOS) oder einer Siliciumnitridschicht. Im Allgemeinen werden die Verbindungsanschlüsse 136 an eine flexible Leiterplatte (FPC) usw. angeschlossen, die nach außen elektrisch angeschlossen wird.
Es ist zu beachten, dass es als Herstellungsverfahren für die Reihen-Sensorelektroden 132 und die Spalten-Sensorelektroden 134 beispielsweise ein Verfahren gibt, bei dem mit Hilfe der Photolithographie und des Ätzens die Zeilen- und Spaltenelektroden gebildet werden, nachdem die transparente leitfähige Schicht, die feinen Metalldrähte usw. auf das transparente Substrat 131 aufgebracht worden sind.
Darüber hinaus sind die erste Elektrode 15, die zweite Elektrode 16, die Abschirmleitungen 138 und die Anschlussleitungen 139 jeweils aus einer transparenten leitfähigen Schicht, wie etwa ITO oder einem leitfähigen Element, wie etwa Metall gebildet.
Es ist zu beachten, dass es als Herstellungsverfahren für die erste Elektrode 15, die zweite Elektrode 16, die Abschirmleitungen 138 und die Anschlussleitungen 139 beispielsweise ein Verfahren gibt, bei dem Photolithographie und Ätzen verwendet werden, um sie zu bilden, nachdem die transparente leitfähige Schicht, Metall usw. auf das transparente Substrat 131 aufgebracht worden sind.
Weiterhin ist es möglich, die erste Elektrode 15, die zweite Elektrode 16, die Abschirmleitungen 138 und die Anschlussleitungen 139 zugleich oder nacheinander mit den Reihen-Sensorelektroden 132 oder den Spalten-Sensorelektroden 134 zu bilden. Dies führt zu einer Verkürzung der Fertigungszeit für das Touchpanel.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 6 bis 10 eine Struktur und ein Betrieb des Drucksensors 6 beschrieben. 6 ist eine Draufsicht auf den Drucksensor 6 und seine Umgebung. 7 ist eine Querschnittsansicht des Sensors entlang der in 6 gezeichneten gestrichelten Linie B-B. 8 ist eine Zeichnung zur Erläuterung von Kapazitätskomponenten, die die Kapazität Cpa im Drucksensor 6 bilden. 9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Höhe der Änderung der Kapazität Cpa des Drucksensors 6 und der Presskraft darstellt. 10 ist ein elektrischer Anschlussplan des Drucksensors 6.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 werden eine Draufsichtstruktur und eine Querschnittsstruktur des Drucksensors 6 beschrieben. Die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 werden auf dem Berührungssensor-Substrat 17 gebildet. Das leitfähige Element 13 ist am inneren Umfangsbereich der Rückfläche der Schutzplatte 11 so angeordnet, dass es der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 über die dielektrische Schicht 14 zugewandt ist.
Der Abstand d gibt den Abstand von der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 zum leitfähiges Element 13 an. Wie bereits beschrieben, dehnt und kontrahiert sich die dielektrische Schicht 14 beim Aufbringen einer Presskraft durch ein Bedienungselement auf die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1, so dass sich der Abstand d in einem bestimmten Bereich entsprechend der Presskraft ändert.
Es sei erwähnt, dass das leitfähige Element 13 durch ein Verfahren, wie etwa das Anbringen einer dünnen leitfähigen Metallplatte usw. oder das Bilden einer dünnen Platte durch Verdampfen eines Metallmaterials mittels einer Abscheidetechnik oder dergleichen gebildet wird. Es ist auch möglich, die Lichtschutz-Abschirmung 12 als leitfähiges Element 13 zu verwenden, indem man der Lichtschutz-Abschirmung 12 durch Einschluss von Ruß eine Leitfähigkeit verleiht.
Unter Bezugnahme auf 8 wird die Kapazität Cpa, die eine Hauptkapazität im Drucksensor 6 ist, beschrieben. Die Hauptkapazität Cpa des Drucksensors 6 ist eine Kapazität, die zwischen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 gebildet wird. Die Kapazität Cpa ist hauptsächlich die Summe von zwei Kapazitäten. Zum einen ist dies die Kapazität, die direkt zwischen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 gebildet wird.
Die andere ist die über das leitfähige Element 13 gebildete Kapazität. Hier ist die Kapazität Cp12 definiert als die Kapazität, die direkt zwischen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 und nicht über das leitfähige Element 13 gebildet wird, die Kapazität Cp1b ist definiert als die Kapazität, die zwischen der ersten Elektrode 15 und dem leitfähigen Element 13 gebildet wird, und die Kapazität Cp2b ist definiert als die Kapazität, die zwischen der zweiten Elektrode 16 und dem leitfähigen Element 13 gebildet wird.
In diesem Fall kann die Kapazität zwischen der ersten Elektrode 15 und der über das leitfähige Element 13 gebildeten zweiten Elektrode 16 als Reihenschaltung der Kapazität Cp1b und der Kapazität Cp2b berechnet werden, so dass der resultierende Kapazitätswert (Cp1b Cp2b / (Cp1b + Cp2b)) ist. Daher wird, wie bereits beschrieben, die Kapazität Cpa wie folgt berechnet: $Cpa = Cp12 + (Cp1bCp2b / (Cp1b + Cp2b))) .$
Die Kapazität Cp12 weist eine solche Eigenschaft auf, dass die Kapazität mit abnehmender Entfernung d abnimmt und mit zunehmender Entfernung d zunimmt. Da das leitfähige Element 13 an der Position gegenüber der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 angeordnet ist, ergibt sich diese Eigenschaft aus der Kapazitätsänderung durch die Änderung der Entfernung von der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 zum leitfähigen Element.
Im Gegensatz dazu sind die Eigenschaften der Kapazitäten Cp1b und Cp2b so, dass ihre Kapazitäten mit abnehmendem Abstand d zunehmen und mit zunehmendem Abstand d abnehmen. Ihre Eigenschaften ergeben sich aus ihren Kapazitätsänderungen aufgrund der Änderungen im Abstand zwischen der ersten Elektrode 15 und dem leitfähigen Element 13 und dem Abstand zwischen der zweiten Elektrode 16 und dem leitfähigen Element 13. Wie bereits beschrieben, werden die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 auf dem Berührungssensor-Substrat 17 gebildet. Das leitfähige Element 13 ist an der Position so angeordnet, dass es der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 über die dielektrische Schicht 14 zugewandt ist.
Somit erhöhen sich die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b zugleich mit einer Verringerung des Abstandes d, und die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b verringern sich zugleich mit einer Erhöhung des Abstandes d. Das heißt, die Kapazität (Cp1b Cp2b / (Cp1b + Cp2b)) für die Reihenschaltung der Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b weist eine solche Eigenschaft auf, dass die Kapazität mit einer Verringerung des Abstandes d zunimmt und mit einer Erhöhung des Abstandes d abnimmt.
Unter Bezugnahme auf 9 wird die Charakteristik des Drucksensors 6 beschrieben. Die vertikale Achse gibt den Änderungsbetrag Cpa der Kapazität Cpa des Drucksensors 6 an und die horizontale Achse gibt die Presskraft an. Je größer die Presskraft ist, desto mehr verringert sich der Abstand d (wird kleiner). Das heißt, der Sensor weist eine solche Eigenschaft auf, dass der Änderungsbetrag Cpa je nach Presskraft monoton zunimmt oder abnimmt. Diese Eigenschaft kann durch eine korrekte Einstellung der Kapazität Cp12, der Kapazität Cp1b und der Kapazität Cp2b erreicht werden.
Wenn beispielsweise die Kapazität Cp12 auf einen größeren Wert als die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b eingestellt ist, nimmt der Änderungsbetrag Cpa mit zunehmender Presskraft ab. In einem Fall, in dem die Kapazität Cp12 auf einen kleineren Wert als die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b eingestellt ist, steigt dagegen der Änderungsbetrag Cpa mit zunehmender Presskraft.
Die Kapazität Cp12 nimmt zu, wenn der Abstand zwischen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 kleiner eingestellt wird oder wenn die Länge der benachbarten Seiten der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 größer eingestellt wird. Im Gegensatz dazu nimmt die Kapazität Cp12 ab, wenn der Abstand zwischen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 größer eingestellt wird oder wenn die Länge der benachbarten Seiten der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 kleiner eingestellt wird.
Darüber hinaus erhöhen sich die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b, wenn die Fläche der dem leitfähigen Element 13 zugewandten Elektroden größer eingestellt wird. Im Gegensatz dazu nehmen die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b ab, wenn die Fläche der Elektroden zum leitfähiges Element 13 kleiner eingestellt wird. Das heißt, der Änderungsbetrag Cpa der Kapazitäts-Cpa kann entsprechend der Anordnung, den Flächen und den Formen der ersten Elektrode 15, der zweiten Elektrode 16 und des leitfähiges Elements 13 eingestellt werden.
Unter Bezugnahme auf 10 werden eine Ersatzschaltung und ein elektrischer Anschluss des Drucksensors 6 beschrieben. Die erste Elektrode 15 als erstes Ende des Drucksensors 6 ist über eine Verdrahtung mit einem ersten Ende der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 verbunden. Die zweite Elektrode 16 als zweites Ende des Drucksensors 6 ist über eine Verdrahtung mit einem zweiten Ende der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 verbunden. Es sei erwähnt, dass die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 später beschrieben wird.
Da sich der Änderungsbetrag Cpa der Kapazität Cpa entsprechend der Presskraft ändert, kann die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85, wenn ein Bedienungselement die Presskraft auf die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 aufbringt, die vom Bedienungselement auf die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 ausgeübte Presskraft durch Detektieren des Änderungsbetrags von Cpa detektieren.
Anschließend wird der Vorgang beschrieben, bei dem die vom Bedienungselement aufgebrachte Presskraft detektiert und die Position auf der Vorderfläche 1f des Touchpanels 1, an der das Bedienungselement die Oberfläche berührt, ausgegeben werden. 11 zeigt ein Blockdiagramm der Koordinatenerkennungsschaltung 8, die eine Position auf der Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 detektiert, an der das Bedienungselement die Oberfläche berührt, und es werden relevante Teile auf dem Berührungssensor-Substrat 17 und die elektrische Verbindung zwischen der Schaltung und den Teilen beschrieben.
Zunächst wird ein Verfahren zum Detektieren der Position, an der das Bedienungselement die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 berührt, beschrieben. Es sei erwähnt, dass das Verfahren für das Touchpanel 1, das bei der vorliegenden ersten Ausführungsform beschrieben werden soll, als Verfahren der gegenseitigen Kapazität bezeichnet wird, was eine der Kapazitätsmethoden ist. Wie später beschrieben, ist das Verfahren der gegenseitigen Kapazität ein Verfahren, bei dem an jede der Reihen-Sensorelektroden 132 nacheinander Spannung angelegt wird, die elektrische Ladungsmenge in jedem der Spalten-Sensorelektroden 134 ausgelesen wird und die vom Betätigungselement berührte Position detektiert wird.
Wie unter Bezugnahme auf 11 ersichtlich, weist die Koordinatenerfassungsschaltung 8 eine Berührungsdetektions-Steuerschaltung 81, eine Reihen-Sensorelektroden-Detektionsschaltung 82, eine Berührungsbestimmungsschaltung 83, eine Spalten-Sensorelektrode-Detektionsschaltung 84, eine Drucksensor-Erkennungsschaltung 85, eine drucksensitive Detektionssteuerung 86 und eine Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 auf.
Die Reihen-Sensorelektroden-Detektionsschaltung 82 ist einzeln mit jeder der vielen Reihen-Sensorelektroden 132 verbunden. Hier wird für die Beschreibung des Betriebs davon ausgegangen, dass die Anzahl der Reihen-Sensorelektroden 132 von oben nach unten in der Zeichnung n ist (n ist eine natürliche Zahl), der oberen der Reihen-Sensorelektroden 132 ist in der Zeichnung Wy(1) zugeordnet und den Elektroden von oben nach unten in der Zeichnung sind Wy(1), Wy(2), Wy(n-1), Wy(n) nacheinander zugeordnet.
Ebenso ist die Spalten-Sensorelektroden Detektionsschaltung 84 einzeln mit jeder der vielen Spalten-Sensorelektroden 134 verbunden. Es sei erwähnt, dass für die Beschreibung des Vorgangs davon ausgegangen wird, dass die Anzahl der Spalten-Sensorelektroden 134 von links nach rechts in der Zeichnung m ist (m ist eine natürliche Zahl), die links-letzte der Spalten-Sensorelektroden 134 in der Zeichnung ist mit Wx(1) belegt, und die Elektroden von links nach rechts in der Zeichnung sind in der Reihenfolge Wx(1), Wx(2), Wx(m-1), Wx(m) zugeordnet.
Auf Anweisung der Berührungsdetektions-Steuerschaltung 81 sendet die Reihen-Sensorelektroden-Detektionsschaltung 82 Erregungsimpulse mit einem vorgegebenen Spitzenspannungswert an die Reihen-Sensorelektroden Wy(1), Wy(2), Wy(n-1), Wy(n), nacheinander mit einem vorbestimmten Zeitintervall T1. Weiterhin detektiert die Spalten-Sensorelektroden Detektionsschaltung 84 auf Anweisung der Berührungsdetektions-Steuerschaltung 81 die elektrischen Ladungsmengen an den Kreuzungsstellen bzw. Schnittpunkten zwischen den Reihen-Sensorelektroden 132 und den Spalten-Sensorelektroden 134 innerhalb des Zeitintervalls T1 über die Spalten-Sensorelektroden 134 Wx(1), Wx(2), Wx(m-1), Wx(m), führt eine A/D-Wandlung der analogen Signale entsprechend den elektrischen Ladungsmengen durch und gibt dann die digitalen Signale an die Berührungsbestimmungsschaltung 83 aus.
Zusätzlich gibt die Berührungsdetektions-Steuerschaltung 81 ein mit dem Zeitintervall T1 synchronisiertes Signal an die Berührungsbestimmungsschaltung 83 aus. Durch diesen Vorgang detektiert die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Positionsinformationen (die so genannten Schnittpunktkoordinaten) aller Schnittpunkte zwischen den Reihen-Sensorelektroden 132 und den Spalten-Sensorelektroden 134 sowie die Informationen über die elektrischen Ladungsmengen, die den Koordinaten der Schnittpunkte entsprechen.
Weiterhin werden die Signale, die allen Koordinaten der Kreuzungen und den elektrischen Ladungsmengen entsprechen, von der Berührungsbestimmungsschaltung 83 an die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 ausgegeben und dort gespeichert.
Berührt ein Bedienungselement die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1, ändert sich die Kapazität am Schnittpunkt zwischen der Reihen-Sensorelektrode 132 und der Spalten-Sensorelektrode 134 entsprechend der berührten Position und damit die elektrische Ladungsmenge am Schnittpunkt. Daher ist erkennbar, dass sich die Koordinaten auf dem Bedienungsbildschirm (sog. Touchkoordinaten), an denen das Bedienungselement die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1f berührt, in der Nähe der Koordinaten von Kreuzungen befinden, an denen sich die elektrischen Ladungsmengen lokal zwischen den elektrischen Ladungsmengen in den Koordinaten aller Kreuzungen unterscheiden.
Die Drucksensoren 6, deren Positionen mit P1 bis P4 benannt werden, sind jeweils mit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 verbunden. Auf Anweisung des drucksensitiven Detektionssteuerkreises 86 erkennt die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Kapazität Cpa jedes der Drucksensoren 6 an den Positionen P1 bis P4, führt eine A/D-Wandlung des analogen Signals entsprechend der Kapazität Cpa jedes der Drucksensoren 6 an den Positionen P1 bis P4 durch und gibt die resultierenden Signale an den Berührungsbestimmungskreis 83 aus.
Weiterhin wird ein Vorgang beschrieben, bei dem bestimmt wird, ob das Bedienungselement die Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 berührt und die Berührungskoordinaten ausgegeben werden. Wenn die Summe der Änderungsbeträge Cpa der Kapazitäten Cpa der Drucksensoren 6 an den Positionen P1 bis P4 gleich einemoder größer als ein vorgegebener Wert ist, bestimmt die Berührungsbestimmungsschaltung 83, dass das Touchpanel gedrückt wird. Anschließend weist die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 an, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben.
Auf Anweisung der Berührungsbestimmungsschaltung 83, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben, berechnet die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 die Berührungskoordinaten aus allen Koordinaten der Kreuzungen und den gespeicherten elektrischen Ladungsmengen und gibt die den Berührungskoordinaten entsprechenden Signale aus.
Es ist zu beachten, dass die Zeitspanne (nachfolgend als Berührungs-Erkennungsrahmen bezeichnet), in der die gegenseitigen Kapazitätswerte an allen Schnittpunkten zwischen den Spalten-Sensorelektroden 134 und den Reihen-Sensorelektroden 132 erhalten werden, durch sequentielles Abtasten aller Reihen-Sensorelektroden 132 Wy (1), Wy (2), Wy (n-1), Wy (n) im Touchpanel und die Zeitspanne (nachfolgend als Druck-Erkennungsrahmen bezeichnet), in der die Kapazitätswerte aller Drucksensoren 6 erhalten werden, synchronisiert werden. Der Berührungs-Erkennungsrahmen kann einem Druck-Erkennungsrahmen entsprechen.
Stattdessen kann der Berührungs-Erkennungsrahmen einer Vielzahl von Druck-Erkennungsrahmen entsprechen, so dass die Genauigkeit der Druckerkennung durch die Mittelung verbessert werden kann. Darüber hinaus können ein Berührungs-Erkennungsrahmen und ein Druck-Erkennungsrahmen zeitlich getrennt werden. Darüber hinaus kann der Berührungs-Erkennungsrahmen einen Teil oder die Gesamtheit eines Druck-Erkennungsrahmens beinhalten.
Auf diese Weise kann aus dem Erkennungsergebnis der durch das Bedienungselement verursachten Presskraft basierend auf den Kapazitätsänderungen der Drucksensoren 6 eine Eingabe bestimmt werden. Mit dieser Bestimmung können ein Eingabefehler, der keine bestimmte Eingabe ist und allein durch einen Kontakt eines Bedienungselements auf dem Bedienungsbildschirm des Touchpanel 1 verursacht wird, reduziert und damit die Bedienbarkeit verbessert werden.
Mit dem folgenden Verfahren kann ein Eingabefehler, der keine bestimmte Eingabe ist, weiter reduziert werden. Wenn die Summe der Änderungsbeträge Cpa der Kapazitäten Cpa der Drucksensoren 6 an den Positionen P1 bis P4 gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist, wird festgelegt, dass das Touchpanel gedrückt wird, und dann wird ein Bereich der Berührungskoordinaten berechnet, der aus der Verteilung der von den Drucksensoren 6 an den Positionen P1 bis P4 detektierten Presskraft (im Folgenden Bereich baryzentrische Koordinaten genannt) geschätzt wird.
Wenn der Bereich der baryzentrischen Koordinaten und die Berührungskoordinaten nahe beieinander liegen oder die Berührungskoordinaten innerhalb des Bereichs der baryzentrischen Koordinaten liegen, weist die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 an, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben. Das heißt, wenn der berechnete Abstand zwischen dem Bereich der baryzentrischen Koordinaten und den Berührungskoordinaten gleich oder kleiner als ein vorgegebener Abstand ist, weist die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 an, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben. Mit einem solchen oben beschriebenen Verfahren können Fehleingaben weiter reduziert werden.
Selbst wenn beispielsweise die Kapazität am Schnittpunkt zwischen einer Reihen-Sensorelektrode 132 und einer Spalten-Sensorelektrode 134 durch einen an der Vorderfläche 1f des Touchpanels 1 haftenden Wassertropfen o.dgl. oder durch das über seine Stromversorgung o.ä. von der Außenseite des Gerätes eintretende, störende Rauschen verändert wird, kann eine fehlerhafte Erfassung der Berührungskoordinaten verhindert werden, indem die Eingabe anhand der von den Drucksensoren 6 detektierten Presskraft bestimmt wird.
Gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform wird der Drucksensor 6 auf dem Berührungssensor-Substrat 17 gebildet. Im Vergleich zu dem Touchpanel, das mit einem herkömmlichen Drucksensor ausgestattet ist, der in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, kann daher der Schritt zur Montage des Drucksensors auf dem Randbereich des Gehäuses und der Schritt zur Montage des Touchpanels auf dem Drucksensor entfallen. Das heißt, das Touchpanel mit Drucksensor kann ohne Erhöhung der Fertigungszeit hergestellt werden, so dass auch die Herstellungskosten reduziert werden können.
Wie bereits beschrieben, können die erste Elektrode 15, die zweite Elektrode 16, die Abschirmleitungen 138 und die Anschlussleitungen 139 zugleich oder sequentiell mit den Reihen-Sensorelektroden 132 oder den Spalten-Sensorelektroden 134 gebildet werden, so dass die Herstellungsprozesse des Touchpanels verkürzt und die Herstellungskosten weiter reduziert werden können.
Da der Drucksensor zwischen der Rückfläche des Touchpanels und dem Randbereich des Gehäuses angeordnet ist, müssen darüber hinaus, wie in dem Patentdokument 1 beschrieben, im Touchpanel mit dem herkömmlichen Drucksensor, Leitungen angebracht werden, um den Drucksensor mit einer Schaltung zum Detektieren der Kapazität des Drucksensors zu verbinden, und die Leitungen müssen am Gehäuse oder am Umfang des Touchpanels angebracht werden. Im Gegensatz dazu ist der Drucksensor 6 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform über die Anschlussleitungen 139 auf dem transparenten Substrat 131 mit einem der Verbindungsanschlüsse 136 verbunden.
Das heißt, die Leitungen, die zum Anschluss des Drucksensors an eine Schaltung zum Detektieren der Kapazität des Drucksensors gebildet werden, müssen nicht am Gehäuse oder am Umfang des Touchpanels vorgesehen werden. Dadurch können die Fertigungszeit verkürzt und die Herstellungskosten im Vergleich zu einem herkömmlichen Touchpanel reduziert werden.
Da das leitfähige Element 13 nur gegenüber der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 angeordnet werden muss und im Vergleich zu einem herkömmlichen Touchpanel keine Leitungen benötigt werden, können die Fertigungszeit verkürzt und die Herstellungskosten reduziert werden.
Darüber hinaus weist eine mit dem Touchpanel ausgestattete Anzeigevorrichtung mit dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen herkömmlichen Drucksensor einen Luftspalt zwischen dem Touchpanel und dem Display-Panel auf. So kommt es zwischen der Rückfläche des Touchpanels und dem Bildschirm des Display-Panels, die Grenzen des Luftspaltes bilden, zu einer Mehrfachreflexion des sichtbaren Lichts, so dass ein Problem dadurch entsteht, dass die Sichtbarkeit des Display-Panels beeinträchtigt wird.
Im Gegensatz dazu ist die Anzeigevorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform mit einer Struktur versehen, bei der das Touchpanel 1 verklebt ist und von dem Rahmen 3 und der Flüssigkristallanzeigetafel 4 über die dielektrische Schicht 2 gehalten wird. Das heißt, die Rückfläche des Berührungssensor-Substrats 17 (die Rückfläche 1r des Touchpanels 1) und die Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeigetafel 4 werden über die dielektrische Schicht 2 miteinander verklebt.
Weiterhin wird der Brechungsindex der dielektrischen Schicht 2 im Wesentlichen gleich eingestellt wie derjenige der Materialien, die die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 und die Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristalltafel 4 bilden. Somit findet keine Verschlechterung der Sichtbarkeit des Bildschirms in der Flüssigkristallanzeigetafel 4 durch Mehrfachreflexion des sichtbaren Lichts zwischen der Rückfläche 1r des Touchpanels 1 und der Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristalltafel 4 statt.
Weiterhin wird das Touchpanel in einer Anzeigevorrichtung, die mit dem Touchpanel einschließlich des herkömmlichen Drucksensors gemäß dem Patentdokument 1 geliefert wird, vom Gehäuse (Rahmen) über den Drucksensor gehalten. Wenn also Vibrationen oder ein Stoß auf die Anzeigevorrichtung ausgeübt wird, kann eine vom Gewicht des Touchpanels abhängige Spannung auf den Drucksensor ausgeübt werden. Insbesondere wenn eine solche herkömmliche Anzeigevorrichtung für ein tragbares elektronisches Gerät, wie etwa ein Tablett verwendet wird, kann das Problem noch gravierender werden, da es häufig Vibrationen und Stößen ausgesetzt sein kann.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform der Drucksensor innerhalb des Touchpanels 1 gebildet, und die Rückfläche 1r des Touchpanels 1 wird nicht nur auf der Anzeigeoberfläche 4f der Flüssigkristallanzeige 4, sondern auch auf dem Randbereich 3e des Rahmens 3 über die dielektrische Schicht 2 verklebt. Durch die Möglichkeit, das Touchpanel 1 zu halten, kann die dielektrische Schicht 2 eine übermäßige Belastung der Drucksensoren auch bei Vibrationen oder Erschütterungen der Anzeigevorrichtung verhindern.
Es ist zu beachten, dass die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 bei der vorliegenden ersten Ausführungsform zwar als rechteckig gezeigt werden, die Form aber nicht auf rechteckig beschränkt ist. Wie bereits beschrieben, können, solange der Änderungsbetrag Cpa monoton in Abhängigkeit von der Presskraft zunimmt oder abnimmt, die Form und Größe der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 in Abhängigkeit von der Stelle der Anbringung und der Ausdehnung der Fläche gewählt werden.
Ausführungsform 2
Bei der ersten Ausführungsform werden die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 exemplarisch rechteckig ausgebildet und nebeneinander in gleicher Richtung angeordnet. Weiterhin werden die Kapazität Cp12, die Kapazität Cp1b und die Kapazität Cp2b so eingestellt, dass sich der Änderungsbetrag Cpa monoton entsprechend der Presskraft erhöht oder verringert. Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Struktur des Touchpanels beschrieben, bei der die Formen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 so gewählt werden, dass die Kapazität Cp12 im Vergleich zur Kapazität Cp1b und zur Kapazität Cp2b größer ist, und auch der Änderungsbetrag Cpa im Verhältnis zur Kapazität Cpa erhöht wird, damit die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 den Änderungsbetrag Cpa leicht erkennen kann.
Unter Bezugnahme auf 12 und 13 wird die Struktur eines Drucksensors 6b gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. 12 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Drucksensors 6b gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 13 ist eine Querschnittsansicht des Sensors entlang der in 12 gezeichneten gestrichelten Linie C-C. Es sei erwähnt, dass anstelle des in den 1 bis 4 und 11 der ersten Ausführungsform dargestellten Drucksensors 6b bei der zweiten Ausführungsform der Drucksensor 6b angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass in 12 und 13 die gleichen Ziffern oder die gleichen Zeichen, wie in 1 bis 11 verwendet, auch gleiche oder gleichwertige Komponenten bezeichnen, die bei der ersten Ausführungsform dargestellt sind, so dass die detaillierte erneute Beschreibung weggelassen wird.
Wie in 12 dargestellt, sind die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 kammartige Elektroden mit einer Vielzahl von rechteckigen Bereichen. Darüber hinaus sind die rechteckigen Bereiche der ersten Elektrode 15 und die rechteckigen Bereiche der zweiten Elektrode 16 an einer Vielzahl von Stellen nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus ist das leitfähige Element 13 so angeordnet, dass es der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 über die dielektrische Schicht 14 zugewandt ist.
Mit einer solchen Anordnung der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 kann die Kapazität Cp12 gegenüber der bei der ersten Ausführungsform exemplarisch dargestellten Anordnung, bei der nur eine Seite der ersten Elektrode 15 und eine Seite der zweiten Elektrode 16 nebeneinander angeordnet sind, erhöht werden. Dadurch wird der Änderungsbetrag Cpa im Verhältnis zum Kapazitäts-Cpa verbessert und die Detektionsempfindlichkeit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 kann verbessert werden.
Zusätzlich zu den bei der ersten Ausführungsform hervorgerufenen Effekten ist ein Effekt bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform derjenige, dass die Detektionsempfindlichkeit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 erhöht werden kann. Weiterhin werden die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 als kammartige Elektroden mit der Vielzahl von rechteckigen Bereichen beschrieben, und die Kapazität Cp12 kann erhöht werden, wenn die rechteckigen Bereiche vorstehen. Mit anderen Worten, es genügt, dass die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 die kammartigen Elektroden sind, die jeweils eine Vielzahl von vorstehenden Bereichen aufweisen, wobei die vorstehenden Bereiche der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 so aufgebaut sind, dass sie aneinander angrenzen.
Ausführungsform 3
Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Struktur beschrieben, bei der die Formen der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 so gewählt werden, dass die Kapazität Cp12 im Vergleich zur Kapazität Cp1b und zur Kapazität Cp2b größer wird. Bei der vorliegenden dritten Ausführungsform wird eine Struktur des Touchpanels beschrieben, bei der die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 so angeordnet sind, dass die Kapazität Cp12 gegenüber der Kapazität Cp1b und der Kapazität Cp2b kleiner ist und auch der Änderungsbetrag Cpa gegenüber der Kapazität Cpa verbessert wird, damit die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 der Änderungsbetrag Cpa leichter erkennen kann.
Unter Bezugnahme auf 14 und 15 wird die Struktur eines Drucksensors 6c gemäß der vorliegenden dritten Ausführungsform beschrieben. 14 ist eine Draufsicht, die die Struktur des Drucksensors 6c gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Es sei erwähnt, dass anstelle des in den 1 bis 4 und 11 der ersten Ausführungsform dargestellten Drucksensors 6c der Drucksensor 6c angeordnet ist. 15 zeigt eine Positionsbeziehung zwischen den verlängerten Linien der Seiten der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 in Bezug auf die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16. In 14 und 15 bezeichnen die gleichen Ziffern oder die gleichen Zeichen, wie sie in 1 bis 11 verwendet werden, die gleichen oder gleichwertige Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre erneute detaillierte Beschreibung entfällt.
Wie in 14 dargestellt, sind sowohl die erste Elektrode 15 als auch die zweite Elektrode 16 rechteckig und so angeordnet, dass die gesamte oder ein Teil jeder Seite nicht nebeneinander angeordnet ist. Zusätzlich ist das leitfähige Element 13 gegenüber der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 angeordnet. Mit dieser Anordnung der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 kann die Kapazität Cp12 gegenüber der Anordnung verkleinert werden, bei der eine Seite der ersten Elektrode 15 und eine Seite der zweiten Elektrode 16 nebeneinander angeordnet sind. Dadurch wird der Änderungsbetrag Cpa bezogen auf die Kapazitäts-Cpa verbessert, so dass die Detektionsempfindlichkeit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 erhöht werden kann.
Unter Bezugnahme auf 15 wird die obige Anordnung der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16 nochmals beschrieben. Die Abbildung zeigt die erste Elektrode 15, ihre verlängerten Linien der Stirnseiten 15S, ihre verlängerten Linien der Längsseiten 15L, die zweite Elektrode 16, ihre verlängerten Linien der Stirnseiten 16S und ihre verlängerten Linien der Längsseiten 16L. Sowohl die verlängerten Linien der Stirnseiten 15S als auch die verlängerten Linien der Längsseiten 15L der ersten Elektrode 15 schneiden sich nicht mit der zweiten Elektrode 16.
Ebenso schneiden sowohl die verlängerten Linien der Stirnseiten 16S als auch die verlängerten Linien der Längsseiten 16L der zweiten Elektrode 16 nicht die erste Elektrode 15. Mit anderen Worten, eine Anordnung der ersten Elektrode 15 und der zweiten Elektrode 16, bei der die Kapazität Cp12 reduziert werden kann, ist diejenige Anordnung, bei der verlängerte Linien der Seiten einer Elektrode nicht die Seiten der anderen Elektrode schneiden.
Zusätzlich zu den bei der ersten Ausführungsform hervorgerufenen Effekten ist ein Effekt bei der vorliegenden dritten Ausführungsform so, dass die Detektionsempfindlichkeit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 erhöht werden kann.
Ausführungsform 4
Die bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschriebenen Strukturen bestehen darin, dass die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 an einer Vielzahl von Stellen im Umfang des Berührungssensor-Bereichs 1s vorgesehen sind und die erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 über die Anschlussleitungen 139 mit den Verbindungsanschlüssen 136 verbunden sind. Bei der vorliegenden vierten Ausführungsform wird eine Struktur beschrieben, bei der jeweils eine erste Elektrode 15b und eine zweite Elektrode 16b in einer Schleife gebildet werden, um den Berührungssensor-Bereich 1s im inneren Umfangsbereich der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats 17b zu umgeben.
16 zeigt eine Struktur des Berührungssensor-Substrats 17b gemäß der vierten Ausführungsform. In 16 bezeichnen die gleichen Ziffern und die gleichen Zeichen, wie sie in 1 bis 11 verwendet werden, die gleichen oder gleichwertige Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre erneute detaillierte Beschreibung entfällt.
Wie in 16 dargestellt, sind die erste Elektrode 15b und die zweite Elektrode 16b jeweils in einer Schleife gebildet, um den Berührungssensor-Bereich 1s im inneren Umfangsbereich der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats 17b zu umgeben, und die beiden Enden der ersten Elektrode 15b und der zweiten Elektrode 16b sind mit den Verbindungsanschlüssen 136 verbunden. Das leitfähige Element 13 (nicht dargestellt) ist an einer Position gegenüber der ersten Elektrode 15b und der zweiten Elektrode 16b angeordnet und bildet so einen Drucksensor 6d.
Im Vergleich zur ersten Ausführungsform ist es bei der oben beschriebenen Struktur möglich, die Kapazität Cp1b oder die Kapazität Cp2b zu erhöhen, da die Fläche der ersten Elektrode 15b oder der zweiten Elektrode 16b vergrößert werden kann, und es ist auch möglich, die Kapazität Cp12 zu erhöhen, da die erste Elektrode 15b und die zweite Elektrode 16b nebeneinander in einer größeren Länge angeordnet werden können.
Dadurch können die Kapazität Cpa und der Änderungsbetrag Cpa des Drucksensors 6d erhöht werden, so dass die Empfindlichkeit des Drucksensors 6d erhöht werden kann. Darüber hinaus ist für die Drucksensor-Erkennungsschaltung 85, die die Änderung der Kapazität Cpa des Drucksensors 6d erkennt, die Anzahl der Eingangskapazitäten eins, so dass ihre Schaltungsstruktur vereinfacht werden kann, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten führt.
Das heißt, bei der vorliegenden vierten Ausführungsform können neben den bei der ersten Ausführungsform hervorgerufenen Effekten auch die Detektionsempfindlichkeit der Drucksensor-Erkennungsschaltung 85 erhöht und die Herstellungskosten reduziert werden.
Ausführungsform 5
Bei der vierten Ausführungsform werden die erste Elektrode 15b und die zweite Elektrode 16b jeweils in einer Schleife gebildet, um den Berührungssensor-Bereich 1s im inneren Umfangsbereich der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats 17b zu umgeben. Bei der fünften Ausführungsform wird eine Struktur beschrieben, bei der die erste Elektrode und die jeweils in einer Schleife gebildete zweite Elektrode geteilt sind.
17 zeigt eine Struktur eines Berührungssensor-Substrats 17c gemäß der fünften Ausführungsform. In 17 bezeichnen die gleichen Ziffern und die gleichen Zeichen, wie sie in 1 bis 11 verwendet werden, die gleichen oder gleichwertige Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre erneute detaillierte Beschreibung entfällt.
Wie in 17 dargestellt, sind eine erste Elektrode 15c und eine zweite Elektrode 16c jeweils streifenförmig ausgebildet und so vorgesehen, dass sich die Längsseite der ersten Elektrode 15c und die Längsseite der zweiten Elektrode 16c entlang des Umfangs des Berührungssensor-Bereichs 1s erstrecken. Das leitfähige Element 13 (nicht dargestellt) ist an einer Position gegenüber der ersten Elektrode 15c und der zweiten Elektrode 16c angeordnet und bildet so einen Drucksensor 6e. Darüber hinaus wird eine Vielzahl von Drucksensoren 6e gebildet.
Bei der vorliegenden fünften Ausführungsform werden vier der Drucksensoren 6e vorgesehen. Jede der ersten Elektroden 15c ist mit einem ersten Ende einer der Anschlussleitungen 139 und ein zweites Ende dieser Anschlussleitung 139 ist mit einem der Verbindungsanschlüsse 136 verbunden. In gleicher Weise ist jede der zweiten Elektroden 16c mit einem ersten Ende einer anderen Anschlussleitung 139 und ein zweites Ende dieser anderen Anschlussleitung 139 ist mit einem anderen der Verbindungsanschlüsse 136 verbunden.
Im Vergleich zur ersten Ausführungsform ist es bei der oben beschriebenen Struktur möglich, die Kapazität Cp1b oder die Kapazität Cp2b zu erhöhen, da die Fläche der ersten Elektrode 15c oder der zweiten Elektrode 16c vergrößert werden kann, und es ist auch möglich, die Kapazität Cp12 zu erhöhen, da die erste Elektrode 15c und die zweite Elektrode 16c nebeneinander in einer größeren Länge angeordnet werden können. Dadurch können die Kapazität Cpa und der Änderungsbetrag Cpa des Drucksensors 6e erhöht werden, so dass die Empfindlichkeit des Drucksensors 6e erhöht werden kann.
Da die Vielzahl der Drucksensoren 6e gebildet wird, ist es darüber hinaus möglich, einen Bereich von baryzentrischen Koordinaten zu berechnen. Wie bereits beschrieben, wenn der Bereich der baryzentrischen Koordinaten und die Berührungskoordinaten nahe beieinander liegen oder die Berührungskoordinaten innerhalb des Bereichs der baryzentrischen Koordinaten liegen, weist die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 an, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben.
Das heißt, wenn der berechnete Abstand zwischen dem Bereich der baryzentrischen Koordinaten und den Berührungskoordinaten gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener Abstand ist, weist die Berührungsbestimmungsschaltung 83 die Berührungskoordinaten-Berechnungsschaltung 87 an, die Berührungskoordinaten nach außen auszugeben. Mit einem solchen oben beschriebenen Verfahren können Fehleingaben weiter reduziert werden.
Die oben beschriebene erste Elektrode 15 und die zweite Elektrode 16 sind streifenförmig, jedoch ist die Form nicht auf streifenförmig beschränkt. Es genügt, dass diese Elektroden im inneren Umfangsbereich der Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats 17c entlang des Berührungssensor-Bereichs 1s gebildet werden.
Die Touchpanels bei der ersten bis fünften Ausführungsform sind anhand eines Beispiels eines Verfahrens der gegenseitigen Kapazität unter den Kapazitätsverfahren beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht durch das Verfahren für Touchpanels begrenzt. So beinhalten die Verfahren für Touchpanels beispielsweise ein Widerstandsschichtverfahren, ein Oberflächenwellenverfahren und ein Infrarotverfahren.
Die Anzeigetafeln bei der ersten bis fünften Ausführungsform werden anhand eines Beispiels der Flüssigkristallanzeigetafel 4 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht durch die Art der Anzeigetafel begrenzt. Bei den Arten von Anzeigetafeln gibt es beispielsweise eine organische Elektrolumineszenz (EL)-Platte, eine Plasma-Platte und eine Segmentplatte.
Darüber hinaus werden bei der ersten bis fünften Ausführungsform die Strukturen beschrieben, in denen die dielektrische Schicht 14 zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sandwichartig eingeklemmt ist. In einem Fall, in dem die Empfindlichkeit des Drucksensors hoch genug ist, ist es jedoch nicht notwendig, dass die dielektrische Schicht 2, etc. zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sandwichartig eingeklemmt wird. So kann beispielsweise in einem Fall, in dem die Flächen für die erste Elektrode und die zweite Elektrode groß genug sind, oder in einem Fall, in dem der Spalt zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verringert werden kann, der Spalt als Luftspalt belassen werden.
Darüber hinaus kann im Rahmen der Erfindung jede Ausführungsform frei miteinander kombiniert werden, oder jede Ausführungsform kann entsprechend modifiziert oder dabei Merkmale weggelassen werden.
Bezugszeichenliste

1: Touchpanel
1s: Berührungssensor-Bereich
2: dielektrische Schicht
3: Rahmen
3a: Öffnung
3e: Randbereich
4: Flüssigkristallanzeigetafel
6, 6b bis 6e: Drucksensor
11: Schutzplatte
14: dielektrische Schicht
15, 15b, 15c: erste Elektrode
16, 16b, 16c: zweite Elektrode
17, 17b, 17c: Berührungssensor-Substrat
139: Anschlussleitung
1000: Anzeigevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010244514 A [0004]

Claims

Touchpanel, das Folgendes aufweist: - ein Berührungssensor-Substrat mit einem Berührungssensor-Bereich in einem zentralen Bereich des Berührungssensor-Substrats und mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode in einem inneren Umfangsbereich des Berührungssensor-Substrats; - eine Schutzplatte zur Abdeckung einer Vorderfläche des Berührungssensor-Substrats; - eine erste dielektrische Schicht, die zwischen dem Berührungssensor-Substrat und der Schutzplatte angeordnet ist; und - ein leitfähiges Element, das an einer solchen Position angeordnet ist, dass es der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zugewandt ist, wobei die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das leitfähige Element einen Drucksensor bilden.
Touchpanel nach Anspruch 1, wobei der Drucksensor mit der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und dem leitfähigen Element ausgebildet ist, das in einem inneren Umfangsbereich einer Rückfläche der Schutzplatte angeordnet ist, wobei das leitfähige Element der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode über die erste dielektrische Schicht zugewandt ist.
Touchpanel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Berührungssensor-Substrat mit einer mit der ersten Elektrode verbundenen Leitung und einer mit der zweiten Elektrode verbundenen Leitung versehen ist.
Touchpanel nach Anspruch 3, das ferner eine Abschirmleitung aufweist, die entlang der mit der ersten Elektrode verbundenen Leitung oder der mit der zweiten Elektrode verbundenen Leitung angeordnet ist.
Touchpanel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode kammartige Elektroden aufweisen, die jeweils eine Vielzahl von vorstehenden Bereichen haben, wobei die vorstehenden Bereiche der ersten Elektrode und die vorstehenden Bereiche der zweiten Elektrode nebeneinander angeordnet sind.
Touchpanel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode rechteckig geformt sind und sich eine verlängerte Linie einer Seite einer Elektrode, der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, nicht mit einer Seite der anderen Elektrode schneidet.
Touchpanel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einer Schleife in einem inneren Umfangsbereich des Touchpanels so ausgebildet sind, dass sie den Berührungssensor-Bereich umgeben.
Touchpanel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode entlang des Berührungssensor-Bereichs im inneren Umfangsbereich des Touchpanels ausgebildet sind.
Anzeigevorrichtung, die Folgendes aufweist: - ein Touchpanel nach einem der Ansprüche 1 bis 8; - eine zweite dielektrische Schicht, deren Vorderfläche auf eine Rückfläche des Touchpanels geklebt ist; - einen Rahmen mit einer Öffnung in einem zentralen Bereich des Rahmens, wobei der Rahmen auf eine Rückfläche der dielektrischen Schicht im Randbereich des Rahmens geklebt ist; und - eine Anzeigetafel mit einer Anzeigeoberfläche zum Anzeigen einer Bildschirmdarstellung, wobei die Anzeigeoberfläche auf die Rückfläche der dielektrische Schicht in der Öffnung des Rahmens geklebt ist.