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

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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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