JP2018018237A - タッチパネル - Google Patents

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Keishu Muraoka
桂舟 村岡
健二 柴田
Kenji Shibata
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Abstract

【課題】本発明は、各種電子機器などに用いられるタッチパネルを提供することを目的とする。【解決手段】本発明によるタッチパネル400は、複数の個別電極121と複数の配線140とを含む第1基板部100と、第2電極320とを有する。第2電極320は、配線140に絶縁状態で重なる位置に配置され、配線140は、隣り合う個別電極121につながる配線140間の空間位置を所定隙間を残して埋める拡大部142を有し、拡大部142が第2電極320との対面箇所に配置されている構成とした。【選択図】図5

Description

本発明は、各種電子機器などに用いられるタッチパネルに関する。
各種電子機器は、表示部の前方にタッチパネルを搭載した入力操作部を有する。操作者は、透明なタッチパネルを通じて表示部の内容を視認し、タッチパネルへの指でのタッチ操作で電子機器の所定機能を選択して動作させる。近年の電子機器においては、手や指でのホバー操作を検出する機能を有する構成とすることも提案されている。(特許文献1)。
国際公開第2008/093683号
電子機器の小型化に応じて、タッチパネルにおいても小型化を求められ、特にタッチパネルでは額縁部分の狭い構成品を要望される。そして、タッチ操作の検出に加えて、ホバー操作に対しても良好に検出可能なタッチパネルへの開発要望も高い。
本発明は、この問題を解決するもので、タッチ操作に加えてホバー操作に対しても良好な検出ができる狭額縁構成のタッチパネルを提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明によるタッチパネルは、複数の個別電極からなる第1電極群、および個別電極につながる複数の配線を有する第1基板部と、第1基板部に重ねて配置される第2電極とを含む。第2電極は、複数の配線に絶縁状態で重なる位置に配置され、個別電極につながる配線は、隣り合う個別電極につながる配線間の空間位置を所定隙間を残して埋める拡大部を有し、拡大部は、第2電極との対面箇所に配置されている構成とする。
これであれば、第1電極群でタッチ操作に応じた検出を行え、また第2電極でホバー操作に応じた検出を良好に行える狭額縁構成のタッチパネルを得ることができる。
以上のように本発明によれば、第1電極群でタッチ操作に応じた検出を行え、また第2電極でホバー操作に応じた検出を良好に行える狭額縁構成のタッチパネルを提供できる。
本発明の実施形態によるタッチパネルの模式的な断面図 同第1基板部の送信電極を配設した基板の平面図 同第1基板部の受信電極を配設した基板の平面図 同第2基板部の平面図 図3中に示したA部分の拡大図 図3中に示したB部分の拡大図
本実施の形態によるタッチパネルについて、以下に図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の実施形態によるタッチパネルの模式的な断面図、図2は同第1基板部の送信電極を配設した基板の平面図、図3は同第1基板部の受信電極を配設した基板の平面図、図4は同第2基板部の平面図である。なお、図1は、見易くするために厚み方向に拡大して示している。
図1に示すように、タッチパネル400は、第1基板部100と第2基板部300とを積層状態で一体化させて構成されている。第1基板部100は、中央位置に第1電極群を有する。第1電極群は、タッチ操作などを検出するために設けられている。第1電極群は、図2および図3に示したように、送信電極110と受信電極120からなる。送信電極110は複数の個別電極111を含む。個別電極111には配線130が接続されている。また、受信電極120は複数の個別電極121を含む。個別電極121には配線140が接続されている。そして、第1基板部100に重なる第2基板部300には、図4に示すように、四つの第2電極320が配置されている。
第1基板部100は2枚の透明性を有する基板101、102を含む。基板101、102の外形は矩形状である。基板101、102の材質は、例えばPET等の樹脂シートである。送信電極110は基板101の一方の面に配設され、受信電極120は基板102の一方の面に配設されている。基板101、102どうしは、送信電極110を形成した面と受信電極120を形成した面を同じ方向に向けて透明性を有する粘着層200Aで貼り合せられている。
送信電極110は、図2に示したように、Y軸方向(Y1−Y2に沿う方向)に直線状に伸びる複数の個別電極111を含む。複数の個別電極111は、X軸方向(X1−X2に沿う方向)に定ピッチで配置されている。個別電極111からの配線130は基板101の周縁部を引き回され、Y2側の外縁位置で対応するFPCに接続可能に構成されている。
受信電極120は、図3に示したように、X軸方向に直線状に伸びる複数の個別電極121を含む。複数の個別電極121は、Y軸方向に定ピッチで配置されている。個別電極121からの配線140は基板101の周縁部を引き回され、Y2側の外縁位置で対応するFPCに接続可能に構成されている。
なお、個別電極111、個別電極121は、一定幅の構成であってもよいし、部分的に幅が異なる形状などであってもよい。例えば矩形部を定期的に有する形状などであってもよい。また、個別電極111と個別電極121は直交関係で配置されることが望ましい。個別電極111と個別電極121は交差する配置であってもよい。
第2基板部300は、図4に示したように、透明性を有する第2基板310と四つの第2電極320とを有する。第2基板310は、第1基板部100とほぼ同じ外形の矩形状である。第2基板310の材質は、PET等の透明性を有する樹脂シートである。第2電極320の外形は直線状で、銅等の導電性を有する材質で形成されている。第2基板310の周縁部のそれぞれの位置に第2電極320が配置されている。第2電極320は互いに独立している。各々の第2電極320からの配線330は第2基板310の周縁部を引き回されて、Y2側の外縁位置で対応するFPCに接続可能に構成されている。
タッチパネル400は、第2基板部300と第1基板部100との間を図1に示したように透明性を有する粘着層200Bで貼り合せて構成されている。そして、タッチパネル
400は、第2基板部300とカバーレンズ500との間を透明性を有する粘着層200Cを介して貼り合せて電子機器に搭載される。
タッチパネル400では、第1基板部100の周縁部に配線130、140が配置されている。そして、第2電極320の内の二つは、配線140に重なる位置関係で配置され、第2電極320の内の一つは、配線130、140に重なる位置関係で配置されている。
ここで、受信電極120の配線140の説明、および配線140に重なる位置関係で設置した第2電極320について説明する。
複数の配線140は、図3に示したように、基板102のX1側およびX2側の周縁部とY2側の周縁部に配置されている。つまり、受信電極120の個別電極121の両端に配線140がそれぞれ接続されている。個別電極121の一端に接続された配線140はX1側の周縁部およびY2側の周縁部に配置され、個別電極121の他端に接続された配線140はX2側の周縁部およびY2側の周縁部に配置されている。両者の配線140は線対称の関係で配置されている。以下では、図3に加えて図5および図6を用いて、X1側の周縁部からY2側の周縁部に至る配置状態である配線140について説明する。図5は、図3中に示したA部分の拡大図、図6は図3中に示したB部分の拡大図である。
図3に示すように、配線140は、受信電極120の個別電極121毎につながる引出部141と、引出部141につながる拡大部142と、拡大部142につながってY軸方向に沿って伸びる第1部分143および第1部分143から曲がった後にX軸方向に伸びる第2部分144とを含む細幅部145と、第2部分144につながりY軸方向に伸びる第2拡大部146とを含む。第2拡大部146は端子部150に接続されている。引出部141から端子部150までは銅などの導電性の高い材質で一体形成されている。配線140は端子部150を含まない構成であってもよい。
ここで、図6に示すようにY2側の周縁部において、細幅部145の第2部分144は、互いの間に所定隙間をあけてY軸方向に沿って定まった第1のピッチで並べられている。第2部分144のY軸方向に沿う全体の幅寸法はL1である。つまり、最も外側位置および最も内側位置に配置された第2部分144の外面どうしの間の寸法がL1である。寸法L1は、第2部分144どうし間の所定隙間を含む。この寸法L1を基準として拡大部142は大きさなどを設定している。続いてその説明を行う。
図5に示すように、Y1側の端部に位置する個別電極120Aは配線140A(140)に接続されている。つまり、個別電極120Aの一端に引出部141Aが接続され、引出部141Aは拡大部142Aにつながっている。拡大部142AのX軸方向に沿う寸法はL1である。そして、拡大部142AのY2側での外方角部に、Y軸方向に沿ってのびる第1部分143Aがつながっている。なお、図5ではそれぞれの拡大部142の外形を判り易くするために拡大部142に水平方向にハッチングをしている。
個別電極120AのY2側には個別電極120Bが配置されている。個別電極120Bの一端に配線140Bの引出部141Bが接続されている。そして、配線140Bの引出部141Bは拡大部142Bにつながっている。配線140Bは、配線140Aよりも内側位置に配置されている。配線140Aと配線140Bとの間には互いの絶縁性の確保のために所定隙間が設けられている。なお、所定隙間の寸法設定は、後述する第2電極320の検出時の特性に影響するため、小さい所定隙間で設定することが望ましい。例えばエッチングで配線140を形成する場合には、所定隙間は30μm以上50μm以下が望ましい。
拡大部142BのX軸方向に沿う寸法は、拡大部142Aの寸法L1から第1部分143Aと所定隙間との合計寸法を差し引いた寸法である。換言すれば、拡大部142Aの内側の辺と拡大部142Bの内側の辺とは一直線である関係で拡大部142Bは配線140Aに所定隙間をあけて隣接して配置されている。拡大部142BのY2側の外方角部には、Y軸方向に沿ってのびる第1部分143Bがつながっている。第1部分143Bは、第1部分143Aに対してX2側に所定隙間をあけて並べて配置されている。
同様に、個別電極120Bに対してY2側に配置された個別電極120Cの配線140Cは、配線140Bよりも内側位置で基板102上に配置されている。つまり、個別電極120Cの一端に配線140Cの引出部141Cがつながり、引出部141Cには拡大部142Cがつながっている。拡大部142CのX軸方向に沿う寸法は、拡大部142BのX軸方向に沿う寸法から第1部分143Bと所定隙間との合計寸法を差し引いた寸法である。そして、拡大部142Bの内側の辺と拡大部142Cの内側の辺とは一直線上である関係で拡大部142Cは配線140Bに所定隙間をあけて並べて配置されていること、拡大部142CのY2側の外方角部につながったY軸方向に沿ってのびる第1部分は、第1部分143Bに所定隙間をあけて並べて配置されていることも同様である。
以上のように、配線140(140A、140B、140C、…)は配置されている。そして、基板102のX1側の周縁部には、並べて配置された拡大部140A、140B、…および並べて配置された細幅部145の第1部分143A、143B、…において、最外周縁をつないだ矩形状の範囲が画定される。この範囲は所定隙間を含む。同様に基板102のX2側の周縁部にも矩形状の範囲が画定される。なお、この場合では、Y軸方向が第1の方向に相当し、X軸方向は第2の方向に相当する。
タッチパネル400の第2電極320は図4に示したように線状である。第2電極320のうちの二つの第2電極320A、320Bは、上述したX1側の矩形状の範囲およびX2側の矩形状の範囲に重なる関係で配置されている。第2電極320A、320Bは矩形状の範囲内に収まる大きさである。
矩形状の範囲内は、配線140どうし間に設けた所定間隔を除いて、全て配線140の金属が敷き詰められた状態になっている。そして、第2電極320Aの矩形状の範囲への対面箇所は、図5に点線で示したように、矩形状の範囲内に収まっている。例えば、拡大部142A、142B、…は第2電極320Aの幅寸法よりも広幅の寸法である。そして、上述説明をしたように、拡大部142毎のX軸方向に沿う寸法はY2側に向うにつれて短くなる。すなわち、矩形状の範囲はY2側に向うにつれて複数の細幅部145で占められる面積の比率が高くなる。このため、第2電極320Aとの対面箇所は複数の拡大部142および複数の細幅部145を含む。
以上のように、タッチパネル400では、X1側およびX2側に設置された第2電極320Aおよび第2電極320Bの裏面全体が、金属を敷き詰めた状態の矩形状の範囲に対向している。このため、第2電極320Aおよび第2電極320Bは、表示部等からのノイズの影響を抑えられる。
そして、例えば第2電極320Aにおいて拡大部142を設けていない構成であれば、第2電極320AのY1側の箇所はY2側の箇所よりも金属と対向する面積が少なくなる。この場合では第2電極320AのY1側での容量値とY2側での容量値が異なる。これに対して、タッチパネル400の場合、第2電極320Aの裏面全体は、金属を敷き詰めた矩形状の範囲に対向しているので、上述した第2電極320A内での容量値の差は少なくなる。タッチパネル400の第2電極320Aの上空で手などを移動させるホバー操作
を行い、そのホバーの検出を行う場合、ホバーの検出は容量の変化の仕方で位置を検出するが、タッチパネル400の第2電極320Aでは、Y1側、Y2側での基準となる容量が均一である。またノイズの受け方も少ない。このためにタッチパネル400の第2電極320Aではホバーの検出精度が上がる。
しかも第2電極320A、320Bは周縁部つまり額縁部に配置された配線140に重なる配置状態であるため、狭額縁で外形を小型化したタッチパネル400に構成できる。
以上のように、タッチパネル400は、狭額縁で、タッチ操作の検出に加えてホバー操作の検出が良好に行える一体構成品として提供でき、取り扱い性などにも優れる。
続いて、Y2側に配置した第2電極320Cについて説明する。
Y2側の周縁部において、複数の細幅部145の第2部分144は、互いの間に所定隙間をあけてY軸方向に定まった第1のピッチで並べられている。第2部分144の終端位置には第2拡大部146が設けられている。各々の第2拡大部146は対応する端子部150に各々つながっている。端子部150は、対応するFPCを装着するために設けられている。複数の端子部150は、X軸方向に定まった第2のピッチで配置されている。第2のピッチは第1のピッチよりも大きい。このため、第2部分144の幅のままで第2部分144を曲げて端子部150につなぐ構成であると、曲げ位置から端子部150までの間の隣り合う配線140の間に空間が残る。第2拡大部146は、隣り合う配線140どうしの間に所定隙間を残して上述した空間を埋める大きさで個々に設定されている。なお、所定隙間は上述説明したX1側での配線140どうし間の設定と同じであると望ましい。
第2拡大部146について図6を用いて簡単に説明する。なお、図6ではそれぞれの第2拡大部146の外形を判り易くするために第2拡大部146に斜め方向にハッチングをしている。図6に示したように、最も内周位置に配置された第2部分144Aは第2拡大部146Aにつながっている。第2部分144Aに対してY2側に第1のピッチで第2部分144Bが配置され、第2部分144Bは第2拡大部146Bにつながっている。第2拡大部146Bは、所定隙間をあけて第2拡大部146AのX1側に隣接して配置されている。同様に、第2部分144Cにつながる第2拡大部146Cが所定隙間をあけて第2拡大部146BのX1側に隣接して配置されている。第2拡大部146A、146B、146C、…どうしのX軸方向に沿う寸法は同じである。一方、第2拡大部146A、146B、146C、…どうしのY軸方向に沿う寸法はX1側にいくにつれて第2部分144と所定隙間の合計寸法だけ順に小さくなっている。なお、第2拡大部146A、146B、146C、…は、Y2側の端部位置は揃えて配置されている。
このため、基板102には、Y2側においても、細幅部145と第2拡大部146とによって画定される金属を敷き詰めた矩形状の範囲となる一部を有する。そして、矩形状の範囲の残部は、送信電極110を有する基板101に構成され、次にその説明を行う。
基板101には、個別電極111の一端につながる配線130が設けられている。配線130は、図2に示したように、個別電極111につながる引出部131と、引出部131につながり、X軸方向にのびる細幅部132と、細幅部132につながりY軸方向に伸びる拡大部133と、拡大部133につながる端子部134を含む。配線130は、銅などの導電性の高い材質で一体形成されている。拡大部133は端子部134を含まない構成であってもよい。複数の細幅部132はY軸方向に上述した第1のピッチで所定間隔をあけて並べて配置されている。複数の端子部134はX軸方向に沿って上述した第2のピッチで配置されている。
拡大部133の配置状態は、基板101の第2拡大部146の場合と同様である。つまり、拡大部133どうしは、細幅部132を曲げて配置したときに第1のピッチと第2のピッチとの差で生じる隣り合う配線130間の空間を埋めるように所定間隔をあけて並べて配置されている。拡大部133どうしのY2側の端部位置は揃えられている。なお、拡大部133のX軸方向に沿う寸法は、第2拡大部146と同じである。なお、複数の細幅部132は複数の第2部分144よりも内周位置に配置されている。このため、拡大部133のY軸方向に沿う寸法は、第2拡大部146に対して長寸である。この第2拡大部146の並べられている位置が、金属を敷き詰めた矩形状の範囲の残部に対応する。なお、この場合では、X軸方向が第1の方向に相当し、Y軸方向は第2の方向に相当する。
以上のように、タッチパネル400のY2側では、金属を敷き詰めた矩形状の範囲は、基板102における細幅部145および第2拡大部146の並置箇所、基板101における第2拡大部146の並置箇所で形成される。Y2側に設置された第2電極320Cは、第2電極320A、320Bと同様に、この範囲内に収まる大きさで設定されている。つまり、第2電極320Cにおいても、裏面全体が、金属を敷き詰めた矩形状の範囲に対向している状態である。このため、第2電極320Cについても、第2電極320A等と同様に、基準となる容量は均一で、表示部等からのノイズの影響を抑えられ、第2電極320Cのホバーの検出精度が上がることは上述したとおりである。また、ホバー操作の検出が良好に行える狭額縁の構成にできることも同じである。
また、Y1側に設置された第2電極320Dは、基板102の受信電極120の外周を囲うように設けた外周導電部138に裏面全体を対向させて配置されている。つまり、第2電極320Dの対面箇所は外周導電部138内に収まっている。このため、第2電極320Dにおいても、第2電極320A等と同様に、基準となる容量は均一で、表示部等からのノイズの影響を抑えられており、ホバー操作の検出が良好に行える。なお、外周導電部138は配線130,140と同じ材質であると望ましい。
以上のように、タッチパネル400は、配線130,140などの金属で覆われる矩形状の範囲などに対して第2電極320を対向させて配置して構成されている。
タッチパネル400は、カバーレンズ500に装着して電子機器に搭載される。タッチパネル400の中央部は、表示部の前に配置される。使用者は、表示部の表示内容を視認しつつ、カバーレンズ500の表面を指等でタッチ操作をする。これによって、送信電極110からの電界を受信する受信電極120の静電容量が変化し、この変化に応じて操作位置を制御部によって特定して電子機器の対応する機能が動作する。
四つの第2電極320は、所謂ホバー操作の検出用に設けている。タッチパネル400では、送信電極110からの電界を用いてホバーの検出を行う。すなわち、四つの第2電極320は、送信電極110に対して第2の受信電極になっている。例えば使用者の手や指が、空中で第2電極320に近づいてくると、近づいてくる側に位置する第2電極320に静電容量の変化が生じる。この変化を検出してホバー操作がされていると制御部は判定する。例えばそれぞれの第2電極320に対して、制御部は、短い時間間隔で時計廻り方向に第2電極320を順に検出していく。タッチパネル400では、四つの第2電極320でのホバーの検出精度が高いためホバー操作を良好に検出できる。手や指の近接してくる移動状態に加えて手などを平面的に移動させる方向についても四つの第2電極320用いて精度よく検出可能である。なお、第2電極320の検出の順序は反時計廻り方向などであってもよい。または、同時に複数の第2電極320を検出するなどとしてもよい。
なお、以上では、第1基板部100を2枚の基板101、102を積層した構成のタッ
チパネル400で説明したが、第1基板部100の構成や第1電極群の構成などは他の構成であってもよい。例えば、一枚の基板に第1電極群を配置した構成などであってもよい。
第2基板部300においても、第2基板310を含まずに第2電極320を配線140などに絶縁状態で配置した構成などにしてもよい。また、第2電極320の形状や配置数なども適宜設定してもよい。
本発明にかかるタッチパネルは、タッチ操作に加えてホバー操作に応じた検出を良好に行える狭額縁構成のものを提供できるという効果を有し、各種電子機器などに用いると有用である。
100 第1基板部
101、102 基板
110 送信電極
111、121 個別電極
120 受信電極
130、140、140A、140B、140C、330 配線
131、141、141A、141B、141C 引出部
132、145 細幅部
133、142、142A、142B、142C 拡大部
134 端子部
138 外周導電部
143、143A、143B 第1部分
144、144A、144B、144C 第2部分
146、146A、146B、146C 第2拡大部
150 端子部
200A、200B、200C 粘着層
300 第2基板部
310 第2基板
320、320A、320B、320C、320D 第2電極
400 タッチパネル
500 カバーレンズ

Claims (8)

  1. 複数の個別電極からなる第1電極群、および前記個別電極につながる複数の配線を有する第1基板部と、
    前記第1基板部に重ねて配置される第2電極とを備え、
    前記第2電極は、前記複数の配線に絶縁状態で重なる位置に配置され、
    前記個別電極につながる配線は、隣り合う前記個別電極につながる配線間の空間位置を所定隙間を残して埋める拡大部を有し、
    前記拡大部は、前記第2電極との対面箇所に配置されていることを特徴とする、タッチパネル。
  2. 前記第2電極が線状であり、
    前記対面箇所は所定の幅を有し、
    前記拡大部は、前記幅より広い寸法である請求項1に記載のタッチパネル。
  3. 前記個別電極につながる配線は、引出部と前記拡大部と細幅部とを含み、
    複数の前記個別電極につながる配線は並べて配置され、
    複数の前記拡大部どうしが、第1の方向に沿って並べて配置され、複数の前記細幅部どうしは、前記第1の方向に交差する前記第2の方向に並べて配置され、
    前記第2電極は、前記複数の拡大部および前記複数の細幅部における最外周縁をつないだ範囲内に対応して配置されている請求項1に記載のタッチパネル。
  4. 前記個別電極につながる配線は、さらに前記細幅部につながる第2拡大部を含み、
    前記第2拡大部どうしは、前記第2の方向に沿って並べて配置され、
    前記複数の第2拡大部は、複数配置された前記第2電極の内の一つの前記第2電極との対面箇所に配置されている請求項3に記載のタッチパネル。
  5. 前記所定隙間は、30μm以上50μm以下である請求項1に記載のタッチパネル。
  6. 前記第2電極は、前記個別電極からの電界を受信する請求項1に記載のタッチパネル。
  7. 前記第2電極を設置した第2基板部を前記第1基板部に積層した請求項1に記載のタッチパネル。
  8. 複数配置された前記第2電極の内の一つの前記第2電極が、前記第1基板部に設けられた外周導電部に絶縁状態で重なる位置関係である請求項1に記載のタッチパネル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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