JP2012078924A - タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されるフロントパネルを有するタッチパネル付き表示装置において、測定値が低下し、最終的に消失してしまという誤動作を防止する。
【解決手段】静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されるフロントパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、タッチパネルは、複数のＸ電極と、複数のＹ電極とを有し、前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極から順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号を受信し、フロントパネルが変形しないように、検知対象物がフロントパネルの任意の点をタッチしたときに、他方の電極から得られる受信信号に加え、フロントパネルがタッチパネル側に変形するように、検知対象物がフロントパネルの任意の点をタッチしたときに、他方の電極から得られる受信信号をも用いて、タッチパネル上のタッチ位置を演算する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、静電容量方式のタッチパネルを有するタッチパネル付き表示装置に係わり、特に、ロントパネルとタッチパネルとの間に空気層を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、測定値が低下し、最終的に消失してしまという誤動作を防止する上で有効な技術に関する。

表示画面に使用者の指またはペンなどを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine）等に用いられている。このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量方式、または光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。
静電容量方式のタッチパネルとしては、例えば、下記特許文献１で開示されているような方式がある。この開示された方式では、縦横二次元マトリクス状に配置した検出用縦方向の電極（Ｘ電極）と検出用横方向の電極（Ｙ電極）とを設け、入力処理部で各電極の容量を検出する。タッチパネルの表面に指などの導体が接触した場合には、各電極の容量が増加するため、入力処理部でこれを検知し、各電極が検知した容量変化の信号を基に入力座標を計算する。

特表２００３−５１１７９９号公報

従来、静電容量方式のタッチパネルは、フロントパネルが、接着剤により静電容量方式のタッチパネルの前面に、全面的に接着されている構造が一般的である。このフロントパネルは、最表面に露出するため、傷や汚れることがあり、交換する必要性がある。
ところが、従来の構造では、フロントパネルの交換の際にタッチパネルも交換となるため、フロントパネルだけを交換したいとの要望がある。
この要望に応えるために、タッチパネルとフロントパネルを接着せずに、間に空気層を設ける方式が提案されている。この構造によれば、静電容量方式のタッチパネル製品のリペアに関して、作業性向上と低コスト化を実現することが可能となる。
しかしながら、タッチパネルとフロントパネルとの間に空気層が設けられている場合には、検知対象（例えば、指、あるいは導体）が、フロントパネルに対して荷重変形を発生させることが想定される。このとき、荷重変形の増加に伴い、測定値が低下し、最終的に消失してしまうという誤動作が発生する。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されるフロントパネルを有するタッチパネル付き表示装置において、測定値が低下し、最終的に消失してしまという誤動作を防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
表示パネル上に配置された静電容量方式のタッチパネルと、前記静電容量方式のタッチパネル上に配置されるフロントパネルとを備え、タッチパネルとフロントパネルとの間に空気層が設けられているタッチパネル付き表示装置において、検知対象物（例えば、指、あるいは導体）がフロントパネルに対して荷重変形を発生させた場合に、荷重変形の増加に伴い、測定値が低下し、最終的に消失してしまうという現象は、次のように説明できる。
Ｘ電極とＹ電極の電極間の交差部における静電容量変化を検出する静電容量方式のタッチパネルでは、検知対象物（指、あるいは導体）が、Ｘ電極とＹ電極の電極間の交差部間の電気力線を遮断する静電シールドとして作用し、電極間の交差部における静電容量が低減する変化を検出している。
これに対して、一般的に比誘電率が空気よりも大きな材料で形成されるフロントパネル等が、前述の荷重変形により、Ｘ電極とＹ電極の電極間の交差部の電気力線経路に対してより多く侵入すると、Ｘ電極とＹ電極の電極間の交差部における静電容量が増加するため、検知対象物（指、あるいは導体）の測定値を打ち消すように作用する。
本発明では、タッチパネルへの検知対象物（指、あるいは導体）の近接または接触を検出する際に、タッチパネルへの検知対象物（指、あるいは導体）の近接または接触がない状態を逐次追従する基準値を設け、当該基準値を基準として、受信信号の強度が増加する側、及び減少する側のそれぞれに、検知対象物（指、あるいは導体）の近接または接触を判別する第１の閾値と第２の閾値の２つの閾値を設け、受信信号の強度が、第１の閾値以上、あるいは、受信信号の強度が第２の閾値以下となったときに、「タッチ有り」と判断する。
このように、本発明では、検知対象物（指、あるいは導体）がフロントパネルに対して荷重変形を発生させた結果、測定値が負側に大きく変化した状態においても有効な信号として扱い、前述の測定値が消失してしまうという誤動作を防止することが可能になる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、フロントパネルとタッチパネルとの間に空気層を有する静電容量方式のタッチパネルを有するタッチパネル付き表示装置において、測定値が低下し、最終的に消失してしまという誤動作を防止することが可能となる。

本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置を説明するための要部断面図である。 従来のタッチパネル付き表示装置と、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の多層構造を説明するための概念図である。 図３（ａ）に示す構造において、フロントパネルを小さい荷重、および大きい荷重で接触した場合の構造上の変形を示す概念図である。 図３（ｂ）に示す構造において、フロントパネルを小さい荷重、および大きい荷重で接触した場合の構造上の変形を示す概念図である。 図３（ａ）に示す構造におけるＸ電極とＹ電極との間の電気力線の状態を示す概念図である。 図３（ａ）に示す構造において、指をフロントパネルに、接触させない場合と、接触させた場合における測定値の時系列変化を示す図である。 図３（ｂ）に示す構造におけるＸ電極とＹ電極との間の電気力線の状態を示す概念図である。 図３（ｂ）に示す構造において、指をフロントパネルに、接触させない場合と、接触させた場合における測定値の時系列変化を示す図である。 本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置のタッチパネルの信号処理を説明するためのグラフである。 本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置のタッチパネルの信号処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置における、静電容量方式のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図８に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
図１は、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す図である。
図１において、４００は静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル４００は、容量検出用のＸ電極と、Ｙ電極を有する。ここでは、例えばＸ電極を４本（Ｘ１〜Ｘ４）、Ｙ電極を４本（Ｙ１〜Ｙ４）で図示しているが、電極数はこれに限らない。
タッチパネル４００は表示装置６００の前面に設置される。従って、表示装置６００に表示された画像を使用者が見る場合には、表示画像がタッチパネル４００を透過する必要があるため、タッチパネル４００は光透過率が高いことが望ましい。
タッチパネル４００のＸ電極とＹ電極は、配線２１によって容量検出部１０２に接続される。容量検出部１０２は、制御部１０３から出力される検出制御信号２２により制御され、Ｘ電極Ｘ１〜Ｘ４を送信電極（駆動電極）として順次パルス印加を行い、Ｙ電極Ｙ１〜Ｙ４を受信電極とすることで、Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極と、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極のそれぞれの電極交点における受信信号の強度を測定し、当該測定値を容量測定値２３として制御部１０３に出力する。

記憶部４は、制御部１０３がタッチ検出処理を行う上で必要となる作業用データとして、各電極（Ｘ電極、Ｙ電極）間の交点毎に、基準値４１と、測定値４２と、信号値４３とを記憶するとともに、タッチ状態管理表４４を格納する。
基準値４１、測定値４２、および信号値４３は、Ｘ電極数を横の要素数、Ｙ電極数を縦の要素数とする二次元配列データである。基準値４１は、非タッチ状態における測定値４２を記録しておくデータである。信号値４３は、タッチ検出処理において測定値４２をもとに算出されるデータである。タッチ状態管理表４４は、タッチ検出結果として、タッチ座標等を格納する表である。
制御部１０３は、各電極の容量測定値２３から入力座標を演算して求める。制御部１０３は、Ｉ／Ｆ信号２４を用いて入力座標をシステム制御部１０４に転送する。
システム制御部１０４は、タッチ操作によりタッチパネル４００から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号２５として表示制御回路１０５に転送する。
表示制御回路１０５は、表示制御信号２５により転送される表示画像に応じて表示信号２６を生成し、表示装置６００に画像を表示する。

図２は、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置を説明するための要部断面図であり、表示パネル上に、タッチパネルとフロントパネルを積層した多層構造を説明するための図である。
なお、表示パネルとしては、タッチパネルを用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いる表示パネル、あるいは、有機ＥＬ表示パネルなども使用可能である。
本実施例の表示装置６００は、図２に示すように、液晶表示パネル１００と、液晶液示パネル１００の観察者側の面上に配置された静電容量方式のタッチパネル４００と、液晶表示パネル１００の観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト７００とを備えている。液晶表示パネル１００としては、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。
液晶表示パネル１００は対向して配置された２枚の基板６２０と６３０とが貼り合わされて形成されており、２枚の基板の外側には偏光板６０１、６０２が設けられている。
また、液晶表示パネル１００とタッチパネル４００とは樹脂・粘着フィルム等からなる接着剤５０１により接合されている。さらに、タッチパネル４００の外側にはアクリル樹脂からなるフロントパネル（前面保護板、フロントパネルとも呼ぶ）１２が、フロントパネル１２の周辺部に配置されたスペーサ５０２を介して設けられる。
タッチパネル４００には、フレキシブルプリント基板７０が接続されている。このフレキシブルプリント基板７０には駆動回路１５０が搭載されており、駆動回路１５０から出力する信号がフレキシブル基板７０を介してタッチパネル４００に供給される。この駆動回路１５０内に、前述の図１に示す記憶部４、容量検出部１０２、および制御部１０３が設けられ、入力位置の検出等が制御される。
なお、図２ではフロントパネル１２の前面に保護シート５１０を設けており、ペン等によりフロントパネル１２が傷つくことを防止している。また、タッチパネル４００の電極パターンについては後述する。

また、図２では、基板６２０の液晶駆動回路５０を搭載する領域が他方の基板６３０より突出しており１枚板の形状となっている。この液晶駆動回路５０の搭載領域で基板６２０が破損する不具合が生じる場合がある。そのため、基板６２０とタッチパネル４００との間にスペーサ３０を挿入し強度を向上させている。
液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、液晶駆動回路５０と、フレキシブル基板７２と、バックライト７００から構成される。液晶表示パネル１００一辺には、液晶駆動回路５０が設けられており、この液晶駆動回路５０により液晶表示パネル１００に各種信号が供給される。液晶駆動回路５０には外部からの信号を供給するためにフレキシブルプリント基板７２が電気的に接続されている。
図示は省略するが、液晶表示パネル１００は、薄膜トランジスタ、画素電極、対向電極（コモン電極）等が形成される基板６２０（以下、ＴＦＴ基板とも呼ぶ）と、カラーフィルタ等が形成される基板６３０（以下、フィルタ基板とも呼ぶ）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材（図示せず）により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の内側に液晶組成物を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板６０１、６０２を貼り付け、ＴＦＴ基板６２０にフレキシブルプリント基板７２を接続して構成される。
なお、本実施の形態は対向電極がＴＦＴ基板６２０に設けられる所謂横電界方式の液晶表示パネルにも、対向電極がフィルタ基板６３０に設けられる所謂縦電界方式の液晶表示パネルにも同様に適用される。

図３は、従来のタッチパネル付き表示装置と、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の多層構造を説明するための概念図である。
図３（ａ）は、従来のタッチパネル付き表示装置の多層構造を説明するための概念図であり、液晶表示パネル１００上にタッチパネル４００を接着剤３３で接着し、タッチパネル４００上にフロントパネル１２を接着剤３２で接着している。
図３（ｂ）は、本実施例のタッチパネル付き表示装置の多層構造を説明するための概念図であり、液晶表示パネル１００上にタッチパネル４００を接着剤３３で接着しているが、タッチパネル４００上にフロントパネル１２を接着せずに、空気層３４を設けている。
図４は、図３（ａ）に示す構造において、フロントパネル１２を小さい荷重、および大きい荷重で接触した場合の構造上の変形を示す概念図である。
図４（ａ）は、図３（ａ）に示す構造において、指１０を小さい荷重（図４（ａ）のＦ１）で、フロントパネル１２に接触させた場合の構造上の変形を示す図である。また、図４（ｂ）は、図３（ａ）に示す構造において、指１０を大きい荷重（図４（ｂ）のＦ２）で、フロントパネル１２に接触させた場合の構造上の変形を示す図である。
図４（ａ）、（ｂ）から分かるように、従来のタッチパネル付き表示装置では、指１０を小さい荷重（図４（ａ）のＦ１）で、および、大きい荷重（図４（ｂ）のＦ２）で、フロントパネル１２に接触させた場合のいずれに場合においても、液晶表示パネル１００、タッチパネル４００、およびフロントパネル１２が、それぞれ接着剤３２、３３で接着されているために、フロントパネル１２の変形は発生しない。

図５は、図３（ｂ）に示す構造において、フロントパネル１２を小さい荷重、および大きい荷重で接触した場合の構造上の変形を示す概念図である。
図５（ａ）は、図３（ｂ）に示す構造において、小さい荷重（図５（ａ）のＦ１）で、指１０をフロントパネル１２に接触させた場合の構造上の変形を示す図である。また、図５（ｂ）は、図３（ｂ）に示す構造において、大きい荷重（図５（ｂ）のＦ２）で、指１０をフロントパネル１２に接触させた場合の構造上の変形を示す図である。
図５（ａ）から分かるように、図３（ｂ）に示す構造において、指１０を小さい荷重でフロントパネル１２に接触させた場合、フロントパネル１２の変形は発生しないが、図５（ｂ）に示すように、図３（ｂ）に示す構造において、指１０を大きい荷重でフロントパネル１２に接触させた場合、空気層３４が圧縮され、フロントパネル１２にたわみが発生する。
図６は、図３（ａ）に示す構造におけるＸ電極とＹ電極との間の電気力線の状態を示す概念図である。
図６（ａ）は、図３（ａ）に示す構造において、指１０をフロントパネル１２に接触させない場合のＸ電極３１１とＹ電極３１２との間の電気力線の状態を示す概念図であり、図６（ｂ）は、図３（ａ）に示す構造において、指１０をフロントパネル１２に接触させた場合のＸ電極３１１とＹ電極３１２との間の電気力線の状態を示す概念図である。
図６（ｂ）に示すように、指表面の電位変化は少ないため、電気力線６１が指表面で遮断される。これにより、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の静電容量が減少する。従来のタッチパネル付き表示装置と、本実施例のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル４００では、この変化を検出する方式となっている。
なお、図６、および、後述する図７〜図９では、複数のＸ電極、複数のＹ電極を代表して、Ｘ電極３１１、Ｙ電極３１２で表している。

図７は、図３（ａ）に示す構造において、指１０をフロントパネル１２に、接触させない場合と、接触させた場合における測定値の時系列変化を示す図である。
図７（ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は信号強度（受信信号の測定値をＡＤ変換して得られるデジタル値）を示し、７０１は各電極の交点毎の信号強度の測定値、７０２は接触がない状態を継続監視する基準値、７０３と７０４は、基準値７０２を基準として設定される判定閾値である。
従来のタッチパネル付き表示装置と、本実施例のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル４００では、Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極から順次信号（パルス）印加を行い、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極で受信した受信信号の測定値７０１から基準値７０２を算出して、タッチ有りか否かを検出する。これは温度や湿度等で、各電極の交点毎の電極間容量が変化しても誤動作しないようにするためである。
ここで、基準値７０２の算出方法は、各スキャン毎に、各電極の交点毎の受信信号の強度の測定値７０１が、現在の基準値７０２よりも大きいか、あるいは、小さいかを判断し、各電極の交点毎の受信信号の強度の測定値７０１が、現在の基準値７０２よりも大きい場合は、基準値アップ用のカウンタをカウントアップし、カウンタが所定数のカウント数に達したときに、基準値７０２を、現在の基準値７０２よりも大きい値に更新する。

また、各電極の交点毎の受信信号の強度の測定値７０２が、現在の基準値７０２よりも小さい場合は、基準値ダウン用のカウンタをカウントアップし、カウンタが所定数のカウント数に達したときに、基準値７０２を、現在の基準値７０２よりも小さい値に更新する。
図７（ｂ）のグラフにおいて、時刻０から時刻７５の期間、及び、時刻１１０から時刻２００の期間は、図７（ｃ）に示すように、指１０がフロントパネル１２に接触していない期間である。それ以外の期間（時刻７５から時刻１１０の期間）は、図７（ａ）に示すように、指１０がフロントパネル１２に接触している期間である。
図７（ｂ）のグラフに示すように、指１０が、フロントパネル１２を接触することにより、測定値７０１が急激に変化し（ここでは、正側に変化するように極性を設定している）、閾値７０３を超えると接触あり、つまり、有効データ有りの判定となる。この期間中は、基準値７０２は更新されない。
指１０が、フロントパネル１２から離れ、再び測定値７０１が閾値７０３を下回ると、接触無し、つまり有効データがない状態となる。ここで基準値７０２の更新が再開する。

図８は、図３（ｂ）に示す構造におけるＸ電極３１１とＹ電極３１２との間の電気力線の状態を示す概念図である。
図８（ａ）は、図３（ｂ）に示す構造において、指１０が、フロントパネル１２に接触していない場合の、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の電気力線の状態を示す概念図であり、図８（ｂ）は、図３（ｂ）に示す構造において、指１０が、大きな荷重でフロントパネル１２に接触した場合の、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の電気力線の状態を示す概念図である。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、指表面の電位変化は少ないため、電気力線６１が指表面で遮断される。これにより、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の静電容量が減少する。
一方で、図８（ｂ）に示すように、指１０が大きな荷重でフロントパネル１２に接触した場合、フロントパネル１２は、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２に接近する。この接近により、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の誘電率が上昇し、Ｘ電極３１１とＹ電極３１２との間の容量が増加する。この場合、指１０による遮蔽効果よりも、フロントパネル近接による静電容量の増加の効果が上回り、測定値は、図６で説明したものと逆極性に変化する。

図９は、図３（ｂ）に示す構造において、指１０をフロントパネル１２に、接触させない場合と、接触させた場合における測定値の時系列変化を示す図である。
図９（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は信号強度（受信信号の測定値をＡＤ変換して得られるデジタル値）を示し、９０１は各電極の交点毎の信号強度の測定値、９０２は接触がない状態を継続監視する基準値、９０３と９０４は、基準値９０２を基準として設定される判定閾値である。
時刻０から時刻７５の期間、及び、時刻１５０から時刻２００の期間は、図９（ｃ）に示すように、指１０がフロントパネル１２に接触していない期間である。それ以外の期間（時刻７５から時刻１５０の期間）は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、指１０がフロントパネル１２に接触している期間である。
時刻７５から時刻１１０の期間は、図９（ａ）に示すように、指１０が小さな荷重をかけてフロントパネル１２に接触している期間であり、時刻１１０から時刻１５０の期間は、図９（ｂ）に示すように、指１０が大きな荷重をかけてフロントパネル１２に接触している期間である。
図５（ａ）で説明したように、指１０が小さな荷重でフロントパネル１２に接触する場合、図３（ｂ）の構造でも変形がないため、時刻７５から時刻１１０の期間は、図７（ｂ）の時刻７５から時刻１１０の期間と同様の信号が発生する。
一方、大きな荷重をかけて、指１０がフロントパネル１２に接触すると、図５（ｂ）に示すように、フロントパネル１２が変形し、フロントパネル１２がタッチパネル側に撓むことになる。そして、図８（ｂ）に示す現象により、測定値９０１が減少し、最終的に負側に触れることとなる。
従来のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル４００の信号処理では、測定値９０１が負側に発生することは考慮されておらず、このような測定値９０１の挙動は、測定値９０１の消失として現れる。この現象が発生すると、ユーザが、指１０を触れているにもかかわらず、タッチパネル４００の反応がなくなっている状態となる。

図１０は、本実施例のタッチパネル４００の信号処理を説明するためのグラフである。図１０は、図９で説明した状態において、本実施例のタッチパネル４００の信号処理を適用した結果を説明するためのグラフであり、図３（ｂ）に示す構造において、指１０がタッチパネル１２に接触していない場合と、接触している場合における測定値の時系列変化を示す図である。
図１０（ｃ）のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は信号強度（受信信号の測定値をＡＤ変換して得られるデジタル値）である。
時刻が０から時刻７５の期間、及び、時刻１５０から時刻２００の期間は、図１０（ｄ）に示すように、指１０がフロントパネル１２に接触していない期間である。それ以外の期間（時刻７５から時刻１５０の期間）は、指１０がフロントパネル１２に接触している期間である。
時刻７５から時刻１１０の期間は、図１０（ａ）に示すように、指１０が小さな荷重をかけてフロントパネル１２に接触している期間であり、時刻１１０から時刻１５０の期間は、図１０（ｂ）に示すように、指１０が大きな荷重をかけてフロントパネル１２に接触している期間である。
図５（ａ）で説明したように、指１０が小さな荷重をかけてフロントパネル１２に接触して場合は、図３（ｂ）の構造でも変形がないため、時刻７５から時刻１１０の期間は、図７（ｂ）の時刻７５から時刻１１０の期間と同様な信号が発生する。

一方、指１０が大きな荷重をかけてフロントパネル１２に接触すると、図５（ｂ）に示すように、フロントパネル１２が変形し、フロントパネル１２がタッチパネル側に撓むことになる。そして、図８（ｂ）に示す現象により、測定値９０１が減少、最終的に負側に触れることとなる。
従来のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル４００の信号処理では、測定値９０１が負側に発生することは考慮されておらず、このような測定値９０１の挙動は、測定値９０１の消失として現れる。この現象が発生すると、ユーザが、指１０を触れているにもかかわらず、タッチパネル４００の反応がなくなっている状態となる。
しかし、本実施例では、基準値９０２の負側に設けられた閾値９０４を下回る場合にも接触ありと認識して有効データ発生の認識を行う。さらに、その状態で、基準値９０２の負側に設けられた閾値を下回る信号成分を極性反転することにより信号１００１を得る機能を備えている。
この結果、指１０が大きな荷重をかけてフロントパネル１２に接触している場合でも、測定値９０１の消失がなくなり、ユーザが、指１０がフロントパネル１２に接触しているにもかかわらず、タッチパネル４００の反応がなくなっている状態が回避される。

図１１は、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル４００の信号処理の処理手順を示すフローチャートである。この図１１の処理は、図１の制御部１０３が実行する。
始めに、ステップ２０１で検出を開始すると、一方の電極（例えば、Ｘ電極）の一つを選択し（ステップ２０２）、選択した電極から信号（パルス）入力し（ステップ２０３）、他方の電極（例えば、Ｙ電極）で信号を受信し、強度を測定する（ステップ２０４）。ステップ２０４で測定した測定値は、図１に示す記憶部４に、Ｘ電極とＹ電極のそれぞれの電極の交点毎に記憶される。
そして、一方の電極の全てについて前述の処理を実行したか否かを判断し（ステップ２０５）、ステップ２０５でＮＯの場合は、前述のステップ２０１からの処理を実行し、ステップ２０５でＹＥＳの場合は、次のステップ２０６からの処理を実行する。
ステップ２０６では、各電極の交点毎に、測定値（図１０の９０１）が、正側の閾値（図１０の９０３）よりも大きいか、否かを判断し、ステップ２０６でＹＥＳの場合は、「有効データ有り」と判断する（ステップ２０７）。
また、ステップ２０６でＮＯの場合は、測定値が、負側の閾値（図１０の９０４）よりも小さいか、否かを判断し（ステップ２０８）、ステップ２０８でＹＥＳの場合は、「有効データ有り」と判断し（ステップ２０９）、極性判定処理（図１０の信号１００１を得る処理）を行う（ステップ２１０）。
ステップ２０８でＮＯの場合は、「有効データ無し」と判断し（ステップ２１１）、現在の基準値（図１０の９０２）を更新する必要があるかを判断し、基準値の更新が必要な場合は基準値の更新を行う（ステップ２１２）。
そして、全ての電極の交点について前述の処理を実行したか否かを判断し（ステップ２１３）、ステップ２１３でＮＯの場合は、前述のステップ２０６からの処理を実行する。ステップ２１３でＹＥＳの場合は、ステップ２０７で判断された有効データ、および、ステップ２０９で有効データと判断されステップ２１０で極性が反転されたデータを用いて座標の演算を行い（ステップ２１４）、ステップ２０１に戻り次のスキャンを実行する。

図１１のフローチャートにおいて、破線１１０１で囲んだ処理が、本実施例で新たに追加された処理である。これにより、測定値が、負側の閾値を下回る場合にも、「有効データ有り」の判定を行い、下回った分の測定値を極性反転し通常の信号と同等意扱うことを可能にしている。
一般に、ユーザ（または、操作者）に対して、タッチパネル４００の操作力を規定することは、タッチパネル搭載機器の使いやすさを制約することになるため困難である。従って、ユーザ（または、操作者）が意識することなく操作する際の操作力範囲内で誤動作しないことが求められる。
本実施例では、ユーザ（または、操作者）が意識することなく強い操作力で操作した場合でも誤動作することなく操作を継続させることが可能になり、使いやすさを損なうことなく、タッチパネル搭載機器の低コスト化を図ることが可能となる。

以下、本実施例の静電容量方式のタッチパネルの電極パターンについて説明する。
図１２は、本実施例の静電容量方式のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。
図１３、図１４は、図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの断面構造を示す断面図であり、図１３は、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１４は、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
なお、図１２において、６は配線、７は接続端子である。また、ＡＲは有効タッチ領域であり、有効タッチ領域ＡＲは、タッチパネル４００を、指、あるいは、導電性のペンでタッチした時に、当該タッチを検出可能な領域を示す。
図１２に示す静電容量方式のタッチパネルのタッチパネルは、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上において、第２の方向（例えばＹ方向）に延在し、第２の方向と交差する第１の方向（例えばＸ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極と、この複数のＸ電極と交差して第１の方向に延在し、第２の方向に所定の配列ピッチで並設される複数のＹ電極とを有する。タッチパネル用基板１５としては、例えばガラス等の透明な絶縁性基板が用いられている。
複数のＸ電極の各々は、細線部１ａと、この細線部１ａの幅よりも広い幅のパッド部１ｂとが、第２の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数のＹ電極の各々は、細線部２ａと、この細線部２ａの幅よりも広い幅のパッド部２ｂとが、第１の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
複数のＹ電極及びＸ電極が配置された領域が有効タッチ領域ＡＲであり、この有効タッチ領域ＡＲの周囲には、図１２に示すように、複数のＹ電極の各々と、複数のＸ電極の各々と電気的に接続される複数の配線６が配置されている。

複数のＸ電極は、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上に配置される。複数のＹ電極のパッド部２ｂは、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上に、Ｘ電極とは分離して形成されている。
複数のＹ電極の細線部２ａは、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上に形成された絶縁膜（ＰＡＳ１）上に配置される。なお、複数のＹ電極の細線部２ａは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極の細線部２ａは、Ｘ電極の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極の細線部２ａと、Ｘ電極の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極１のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極の細線部２ａの間に配置されている。
複数のＸ電極及び複数のＹ電極は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される。また、配線６は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される下層の透明導電層と、例えば、銀合金材料等から成る上層の金属層とで構成される。

図１５、図１６は、図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１６は、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１７は、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１５、図１６に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＹ電極の細線部２ａが、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＸ電極の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極のパッド部２ｂは、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＸ電極の細線部１ａおよびパッド部１ｂと、複数のＹ電極のパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
Ｙ電極の細線部２ａは、Ｘ電極の細線部１ａと平面的に交差し、この細線部２ａを挟んで隣り合う２つのパッド部２ｂに、Ｙ電極の細線部２ａと、Ｘ電極の細線部１ａとの間の層間絶縁膜である絶縁膜（ＰＡＳ１）に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
平面的に見たとき、Ｙ電極のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極１のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極の細線部２ａの間に配置されている。
複数のＸ電極及び複数のＹ電極は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される。また、配線６は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される下層の透明導電層と、例えば、銀合金材料等から成る上層の金属層とで構成される。

図１７、図１８は、図１２に示す静電容量方式のタッチパネルの他の例の断面構造を示す断面図であり、図１７は、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図１８は、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１７、図１８に示す静電容量方式のタッチパネルでは、複数のＸ電極の細線部１ａとパッド部１ｂが、タッチパネル用基板１５の観察者側の面上に形成され、複数のＹ電極の細線部２ａとパッド部２ｂが、絶縁膜（ＰＡＳ１）上に形成される。なお、複数のＹ電極の細線部２ａとパッド部２ｂは、その上層に形成された保護膜（ＰＡＳ２）で覆われている。
図１７、図１８に示す静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ電極とＹ電極とをそれぞれ異なる層に形成したものであり、Ｙ電極の細線部２ａは、Ｘ電極の細線部１ａと平面的に交差している。
平面的に見たとき、Ｙ電極のパッド部２ｂは、隣り合う２つのＸ電極の細線部１ａの間に配置され、Ｘ電極１のパッド部１ｂは、隣り合う２つのＹ電極の細線部２ａの間に配置されている。
複数のＸ電極及び複数のＹ電極は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される。また、配線６は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成される下層の透明導電層と、例えば、銀合金材料等から成る上層の金属層とで構成される。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

１ａ，２ａ 細線部
１ｂ，２ｂ パッド部（個別電極）
４ 記憶部
６，２１ 配線
７ 接続端子
１０ 指
１２ フロントパネル（前面保護板、あるいは前面パネル）
１５ タッチパネル用基板、
３０，５０２ スペーサ
３２，３３，５０１ 接着剤
３４ 空気層
４１ 基準値
４２ 測定値
４３ 信号値
４４ タッチ状態管理表
５０ 液晶駆動回路
６１ 電気力線
７０，７２ フレキシブルプリント基板
１００ 液晶表示パネル
１０２ 容量検出部
１０３ 制御部
１０４ システム制御部（ＣＰＵ）
１０５ 表示制御回路
１５０ 駆動回路
３１１，Ｘ 容量検出用のＸ電極
３１２，Ｙ 容量検出用のＹ電極
４００ タッチパネル
５１０ 保護シート
６００ 表示装置
６０１，６０２ 偏光板
６２０，６３０ 基板
７００ バックライト
ＰＡＳ１，ＰＡＳ３ 絶縁膜
ＰＡＳ２ 保護膜
ＡＲ 有効タッチ領域

Claims (11)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネル上に配置された静電容量方式のタッチパネルと、
   前記静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されるフロントパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、
   前記静電容量方式のタッチパネルは、複数のＸ電極と、複数のＹ電極とを有し、
   前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極から順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号を受信し、
   前記フロントパネルが変形しないように、検知対象物が前記フロントパネルの任意の点をタッチしたときに、前記他方の電極から得られる受信信号に加え、前記フロントパネルが前記静電容量方式のタッチパネル側に変形するように、前記検知対象物が前記フロントパネルの任意の点をタッチしたときに、前記他方の電極から得られる受信信号をも用いて、前記静電容量方式のタッチパネル上のタッチ位置を演算することを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
2. 表示パネルと、
   前記表示パネル上に配置された静電容量方式のタッチパネルと、
   前記静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されるフロントパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、
   前記静電容量方式のタッチパネルは、複数のＸ電極と、複数のＹ電極とを有し、
   前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極から順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号を受信し、受信信号の強度を測定する測定部と、
   前記複数のＸ電極と前記複数のＹ電極のそれぞれの交点の中で、測定された受信信号の強度が、第１の閾値よりも大きい交点に加え、測定された受信信号の強度が、第２の閾値よりも小さい交点をも用いて、前記静電容量方式のタッチパネル上のタッチ位置を演算する制御部とを有することを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
3. 前記フロントパネルが変形しないように、前記検知対象物が前記フロントパネルをタッチしたときに、前記測定された受信信号の強度が、前記第１の閾値よりも大きくなり、
   前記フロントパネルが前記静電容量方式のタッチパネル側に変形するように、前記検知対象物が前記フロントパネルをタッチしたときに、前記測定された受信信号の強度が、前記第２の閾値よりも小さくなり、
   前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも大きい値であることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル付き表示装置。
4. 基準値を設け、前記基準値を基準として、受信信号の強度が増加する側に前記第１閾値を設定し、前記基準値を基準として、受信信号の強度が減少する側に前記第２閾値を設定することを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル付き表示装置。
5. 前記基準値は、前記検知対象物が前記静電容量方式のタッチパネルをタッチしていない状態に基づき設定することを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル付き表示装置。
6. 前記複数のＸ電極と前記複数のＹ電極のそれぞれの交点毎に、測定された受信信号の強度と、前記基準値とを記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル付き表示装置。
7. 前記記憶部は、タッチ位置を管理するタッチ状態管理表を有する記憶部を有することを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル付き表示装置。
8. 前記制御部は、前記測定された受信信号の強度が、前記第２の閾値よりも小さい場合に、前記測定された受信信号の極性を反転することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル付き表示装置。
9. 前記フロントパネルは、前記静電容量方式のタッチパネルの周辺部に配置されたスペーサにより、前記静電容量方式のタッチパネル上に所定の間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
10. 前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、第１の絶縁層を介して互いに交差しており、それぞれ、延在方向にパッド部と細線部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は重畳することなく配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
11. 前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、交差部で第１の絶縁層を介して交差されており、それぞれ、延在方向にパッド部と細線部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は重畳することなく配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。

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