JP2021086345A - タッチパネル内臓ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】表示領域の周辺に設けられている周辺領域に押圧状態を検出するための構成が設けられたタッチパネル内臓ディスプレイを提供する。【解決手段】タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、保護板５が押圧されている押圧状態を検出するための、電極Ｅ１、電極Ｅ２および電極Ｅ３を備える。保護板５の背面５ｂにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ１が設けられている。センサ基板１３の主面１３ａにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ２および電極Ｅ３が互いに隣接して設けられている。すなわち、周辺領域Ｒｇ２に、押圧状態を検出するための構成としての、電極Ｅ１、電極Ｅ２および電極Ｅ３が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、静電容量方式のタッチパネル内臓ディスプレイに関する。

投影型静電容量（Projected Capacitive）方式のタッチパネルが提案されている。投影型静電容量方式は、隣接する複数のタッチセンサ電極間の静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する方式である。当該静電容量の変化は、例えば、タッチパネルに対して、指などの導電体を利用したタッチ操作が行われることにより発生する。特許文献１には、投影型静電容量方式のタッチパネルの構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。

この方式のタッチパネルは、タッチ操作が行われる操作面を有する、保護板としてのカバーパネルを含む。当該カバーパネルは、例えば、堅牢な強化ガラスなどで構成される。当該カバーパネルの厚さは、数ｍｍ程度である。

また、特許文献２には、タッチ位置および押圧状態を検出する構成（以下、「関連構成Ｂ」ともいう）を有するタッチパネルが開示されている。当該押圧状態とは、部材（例えば、透明保護フィルム）が押圧された状態である。関連構成Ｂでは、タッチ操作によって、透明保護フィルムが押圧されたときに発生する、複数のタッチセンサ電極間の静電容量の変化が検出される。当該静電容量の変化の検出に基づいて、タッチ位置および押圧状態が検出される。

特開２０１２−１０３７６１号公報 特開２０１１−０２８４７６号公報

押圧状態を検出する機能を有するディスプレイは、映像を表示するための表示領域と、当該表示領域の周辺に設けられている周辺領域とを有する。なお、当該ディスプレイに含まれる複数の部材には、当該表示領域および当該周辺領域が存在する。

当該ディスプレイのうち、タッチ操作が行なわれる対象となる面側には、一般的に、保護部材としての保護板等が設けられている。当該タッチ操作が、保護板の表示領域に対し行われた場合、当該保護板の表示領域が押圧される。保護板の表示領域が押圧された場合、当該保護板の表示領域の方が、当該保護板の周辺領域よりも、湾曲の度合いが小さい。本願の発明者らは、表示領域に押圧状態を検出するための構成を設けた構成は、周辺領域に押圧状態を検出するための構成を設けた構成よりも、押圧状態の検出精度が低いという問題点を見出した。

なお、関連構成Ａは、押圧状態を検出する機能を有さないため、この問題点を解決することはできない。また、関連構成Ｂにおける、押圧状態を検出するための構成は、表示領域において使用されるための構成である。そのため、関連構成Ｂも、この問題点を解決することはできない。そこで、周辺領域に押圧状態を検出するための構成を設けることが要求される。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、表示領域の周辺に設けられている周辺領域に押圧状態を検出するための構成が設けられたタッチパネル内臓ディスプレイを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るタッチパネル内臓ディスプレイは、映像を表示するための表示領域と、当該表示領域の周辺に設けられている周辺領域とを有する。前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記タッチパネル内臓ディスプレイに対するタッチ位置を検出するための、静電容量方式に対応したセンサ電極と、前記センサ電極が設けられているセンサ基板と、前記センサ基板を覆う、可撓性を有する保護板と、前記保護板が押圧されている押圧状態を検出するための、第１電極、第２電極および第３電極とを備え、前記センサ基板は、前記表示領域および前記周辺領域が存在する主面を有し、前記保護板は、前記センサ基板の前記主面を覆う背面を有し、前記保護板の前記背面には、前記表示領域および前記周辺領域が存在し、前記保護板の前記背面における前記周辺領域には、前記第１電極が設けられており、前記センサ基板の前記主面における前記周辺領域には、前記第２電極および前記第３電極が互いに隣接して設けられており、前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記第１電極から前記第２電極までの距離、および、当該第１電極から前記第３電極までの距離の変化に伴う、当該第２電極と当該第３電極との間の静電容量の変化に基づいて、前記保護板が押圧されている前記押圧状態を検出する。

本発明によれば、タッチパネル内臓ディスプレイは、保護板が押圧されている押圧状態を検出するための、第１電極、第２電極および第３電極を備える。前記保護板の背面における周辺領域には、前記第１電極が設けられている。センサ基板の主面における前記周辺領域には、前記第２電極および前記第３電極が互いに隣接して設けられている。すなわち、周辺領域に、押圧状態を検出するための構成としての、第１電極、第２電極および第３電極が設けられている。

これにより、周辺領域に押圧状態を検出するための構成が設けられたタッチパネル内臓ディスプレイを提供することができる。

実施の形態１に係るタッチパネル内臓ディスプレイの構造を概略的に示す断面図である。 図１の領域Ｒ１の拡大図である。 実施の形態１に係るタッチパネルの構成を概略的に示す平面図である。 図３の領域Ｒ２の拡大図である。 押圧検出方法を説明するための図である。 変形量の差の一例を３次元的に可視化した図である。 変形例１の構成を有するタッチパネルの角部の平面図である。 変形例２の構成を有するタッチパネルの構成を概略的に示す平面図である。 図８の領域Ｒ３における、ＹＺ面に沿ったタッチパネルの断面図である。 図８の領域Ｒ４における、ＸＺ面に沿ったタッチパネルの断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される構成要素の寸法、材質、形状、当該構成要素の相対配置などは、装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、図における構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル内臓ディスプレイ１００の構造を概略的に示す断面図である。タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、タッチ位置および押圧状態を検出する機能を有する。なお、図１では、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の一部の構成を簡略化して示している。例えば、図１では、後述の保護膜９は示していない。

図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。

また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。

図２は、図１の領域Ｒ１の拡大図である。図１および図２を参照して、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、保護板５と、タッチパネル４０と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）部３０とを備える。

保護板５は、タッチパネル４０を保護する部材である。保護板５は、可撓性を有する。タッチパネル４０は、タッチ操作を検出する機能を有する。タッチ操作とは、保護板５をタッチする操作である。すなわち、タッチパネル４０は、タッチ位置を検出する機能を有する。

ＬＣＤ部３０は、映像を表示する機能を有する。ＬＣＤ部３０は、粘着テープ１４により、タッチパネル４０と貼り合わされる。ＬＣＤ部３０は、フロントフレーム３１と、フレーム３２と、表示パネル３３と、バックライトユニット３４とを含む。フレーム３２は、バックライトユニット３４を保持する。フロントフレーム３１およびフレーム３２は、表示パネル３３を保持する。フロントフレーム３１は、粘着テープ１４により、タッチパネル４０に固定される。

保護板５は、粘着材１０により、タッチパネル４０と貼り合わされる。平面視において、保護板５はタッチパネル４０を覆う。保護板５は、透光性を有する。保護板５は、例えば、ガラスで構成されるカバーガラスである。カバーガラスは、例えば、硬質ガラスである。硬質とは、当該硬質ガラスが押圧された場合、押圧箇所のみが局所的に窪まない性質である。保護板５が押圧されると、当該保護板５全体が湾曲する。なお、保護板５は、ガラス以外の材料で構成されてもよい。

保護板５は、主面５ａと、背面５ｂとを有する。主面５ａは、視認側の面である。視認側の面とは、ユーザーが映像を視認する側の面である。また、主面５ａは、タッチ操作が行なわれる対象となる面である。平面視において、背面５ｂは、タッチパネル４０を覆う。

粘着材１０は、例えば、接着剤である。粘着材１０は、例えば、弾性変形する部材である。粘着材１０は、例えば、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）である。

タッチパネル４０は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。一例として、タッチパネル４０は、投影型静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル４０は、後述の複数のセンサ電極を有している。複数のセンサ電極は、タッチ位置を検出するための電極である。

また、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、表示領域Ｒｇ１と、周辺領域Ｒｇ２とを有する。表示領域Ｒｇ１は、映像を表示するための領域である。周辺領域Ｒｇ２は、平面視において、表示領域Ｒｇ１の周辺に設けられている。具体的には、周辺領域Ｒｇ２は、平面視において、表示領域Ｒｇ１を囲む領域である。平面視における周辺領域Ｒｇ２の形状は閉ループ状である。

なお、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２は、タッチパネル内臓ディスプレイ１００が構成される空間と、当該空間におけるＸＹ面、ＸＺ面およびＹＺ面とに対しても、タッチパネル内臓ディスプレイ１００と同様に適用される。

すなわち、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２は、タッチパネル内臓ディスプレイ１００を構成する各構成要素（保護板５、タッチパネル４０等）に対しても、タッチパネル内臓ディスプレイ１００と同様に適用される。そのため、例えば、図１および図２のように、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の保護板５には、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２が存在する。そのため、保護板５の背面５ｂには、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２が存在する。なお、保護板５の主面５ａにおける表示領域Ｒｇ１は、タッチ操作が行なわれる対象となる操作領域でもある。また、タッチパネル４０には、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２が存在する。

ここで、保護板５の主面５ａにおける、操作領域である表示領域Ｒｇ１に対しタッチ操作が行われたと仮定する。当該タッチ操作は、例えば、導電体である後述の指示体１９により行われる。指示体１９は、例えば、ユーザーの指である。この場合、タッチパネル４０における複数のセンサ電極のうち、タッチ操作が行われたタッチ位置に対応する複数のセンサ電極間の静電容量が変化する。

図３は、実施の形態１に係るタッチパネル４０の構成を概略的に示す平面図である。なお、図３では、タッチパネル４０の構成を分かりやすくするために、後述のＦＰＣ（フラットパネルケーブル）を示していない。

図２および図３を参照して、平面視におけるタッチパネル４０の形状は、矩形である。タッチパネル４０は、センサ基板１３と、複数のセンサ電極ＳＥ１と、複数のセンサ電極ＳＥ２とを含む。センサ基板１３は、ベース基板である。センサ基板１３は、ガラスまたは樹脂で構成される。なお、前述したように、平面視において、保護板５はタッチパネル４０を覆う。そのため、平面視において、保護板５は、センサ基板１３を覆う。

センサ基板１３は、主面１３ａを有する。なお、前述したように、平面視において、保護板５の背面５ｂはタッチパネル４０を覆う。そのため、平面視において、保護板５の背面５ｂは、タッチパネル４０に含まれるセンサ基板１３の主面１３ａを覆う。

センサ基板１３の主面１３ａには、表示領域Ｒｇ１および周辺領域Ｒｇ２が存在する。また、センサ基板１３の主面１３ａには、複数のセンサ電極ＳＥ１が設けられている。すなわち、センサ基板１３には、複数のセンサ電極ＳＥ１が設けられている。

複数のセンサ電極ＳＥ１は、Ｙ軸方向に延在している。複数のセンサ電極ＳＥ２は、複数のセンサ電極ＳＥ１の上方に設けられている。複数のセンサ電極ＳＥ２は、Ｘ軸方向に延在している。

複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２は、タッチパネル内臓ディスプレイ１００（保護板５）に対するタッチ位置を検出するための電極である。前述したように、タッチパネル４０は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。そのため、複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２は、静電容量方式に対応した電極である。

また、センサ基板１３の主面１３ａには、保護膜９が設けられている。複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２は、保護膜９に覆われて、保護される。これにより、複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２において、水分による腐食等が発生することを防止することができる。なお、センサ基板１３の主面１３ａには、保護膜９が設けられなくてもよい。

また、センサ基板１３には、ＦＰＣ実装部１５が設けられている。ＦＰＣ実装部１５は、図示されないＦＰＣが接続されている部分である。

以下においては、保護板５の主面５ａが押圧されている状態を、「押圧状態」ともいう。すなわち、押圧状態は、保護板５が押圧されている状態である。また、以下においては、保護板５の主面５ａが押圧されていない状態を、「非押圧状態」ともいう。

また、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、さらに、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を有する。なお、タッチパネル内臓ディスプレイ１００のタッチパネル４０は、電極Ｅ２，Ｅ３を有する。

電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、タッチ操作の実施に伴い発生する押圧状態を検出するための圧力センサ電極である。電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、一例として、相互容量方式により押圧状態を検出するための電極である。

電極Ｅ１は、一例として、ＧＮＤ電極である。平面視における電極Ｅ１の形状は、例えば、閉ループ状である。平面視において、電極Ｅ１は、電極Ｅ２，Ｅ３を覆う。本実施の形態では、電極Ｅ２は、送信電極である。電極Ｅ３は、受信電極である。送信電極は、後述の信号が供給される電極である。

保護板５の背面５ｂにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ１が設けられている。センサ基板１３の主面１３ａにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ２および電極Ｅ３が互いに隣接して設けられている。電極Ｅ２と電極Ｅ３との間には、静電容量が存在する。以下においては、互いに隣接する電極Ｅ２と電極Ｅ３との間隔を、「電極間隔Ｌ１」ともいう。

ここで、保護板５の主面５ａが、押圧されたと仮定する。この場合、保護板５のうち、押圧された部分が、粘着材１０に向けて下降する。そのため、保護板５全体が湾曲する。

また、電極Ｅ２および電極Ｅ３は、電極Ｅ１と対向する。また、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間、および、電極Ｅ１と電極Ｅ３との間には、粘着材１０が存在せず、空気層が存在する。

また、本実施の形態では、電極Ｅ２、電極Ｅ３およびセンサ電極ＳＥ１は、センサ基板１３の主面１３ａ上に形成される。すなわち、電極Ｅ２、電極Ｅ３およびセンサ電極ＳＥ１は、同じ層に存在する。そのため、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の製造過程では、電極Ｅ２および電極Ｅ３は、センサ電極ＳＥ１と同時に形成される。以下においては、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の製造過程を、「ディスプレイ製造過程」ともいう。これにより、ディスプレイ製造過程における工程数を減らすことができる。

保護板５の表示領域Ｒｇ１は、透光性を有する。なお、デザイン性の観点から、保護板５の周辺領域Ｒｇ２には、通常は、黒色印刷が行われる。

電極Ｅ１は、例えば、導電性のカーボンペーストの印刷が行われることにより、形成される。カーボンペーストは、黒色である。そのため、電極Ｅ１は、黒色である。したがって、保護板５の背面５ｂには、黒色印刷の領域が設けられる。

これにより、黒色印刷および電極Ｅ１の形成を別々に実施する製造方法よりも、ディスプレイ製造過程における工程数を減らすことができる。また、電極Ｅ１は、保護板５における、表示領域Ｒｇ１と異なる周辺領域Ｒｇ２に形成されている。そのため、保護板５の周辺領域Ｒｇ２における、光の反射率の増加と、光の透過率の減少とを抑制することができる。

次に、電極Ｅ２および電極Ｅ３の構成について説明する。図４は、図３の領域Ｒ２の拡大図である。なお、図４では、本実施の形態の主要な構成である電極Ｅ２，Ｅ３を主に示している。図３および図４を参照して、平面視における電極Ｅ２の形状は、閉ループ状である。本実施の形態では、電極Ｅ３は分割されている。図３では、一例として、電極Ｅ３の７箇所が分割されている。そのため、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、複数の電極Ｅ３を有する。

複数の電極Ｅ３の各々には、配線１８が接続されている。配線１８は、信号を伝達するための配線である。電極Ｅ３の各々に接続される配線１８は、ＦＰＣ実装部１５まで引きまわされる。すなわち、複数の配線１８の各々は、ＦＰＣ実装部１５まで延在している引き回し配線である。これにより、電極Ｅ２および配線１８は、互いに隣接している。また、一例として、複数の電極Ｅ３に含まれる、隣接する２つの電極Ｅ３には、それぞれ、２つの配線１８が接続されている。当該２つの配線１８は、互いに隣接している。

複数の配線１８の各々は、図示されないＦＰＣの一端に接続されている。ＦＰＣの他端は、例えば、制御部（図示せず）が設けられている制御基板（図示せず）に接続されている。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部は、ＦＰＣおよび複数の配線１８を介して、複数の電極Ｅ３に接続されている。

複数の電極Ｅ３は、センサ基板１３の主面１３ａに、互いに離間して設けられている。具体的には、複数の電極Ｅ３が、センサ基板１３（主面１３ａ）の周辺領域Ｒｇ２において、分散して、配置されている。また、平面視において、複数の電極Ｅ３は、複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２を囲むように、設けられている。

複数の電極Ｅ３は、平面視において、タッチパネル４０の４つの角部の各々に設けられている電極Ｅ３を含む。以下においては、平面視において、タッチパネル４０の角部に設けられている電極Ｅ３を、「電極Ｅ３ｃ」ともいう。すなわち、タッチパネル４０の４つの角部の各々には、電極Ｅ３ｃが設けられている。電極Ｅ３ｃの形状は、Ｌ字状である。また、平面視におけるタッチパネル４０の形状である矩形の各辺の中央部に対応する領域にも、電極Ｅ３が設けられている。

平面視において電極Ｅ２が複数の電極Ｅ３を囲むように、当該電極Ｅ２および当該複数の電極Ｅ３は構成されている。そのため、平面視において、電極Ｅ２は、複数のセンサ電極ＳＥ１，ＳＥ２を囲む。

なお、タッチパネル４０の角部には、電極Ｅ２の一部が存在する。以下においては、タッチパネル４０の角部に存在する、電極Ｅ２の一部を、「電極Ｅ２ｃ」ともいう。電極Ｅ２ｃの形状は、Ｌ字状である。電極Ｅ２である電極Ｅ２ｃは、平面視において、タッチパネル４０の４つの角部の各々に設けられている。なお、平面視において、電極Ｅ２ｃは、当該電極Ｅ２ｃに隣接する電極Ｅ３ｃを囲む（図４参照）。

次に、保護板５の押圧状態を検出するための方法（以下、「押圧検出方法」ともいう）について説明する。図５は、押圧検出方法を説明するための図である。図５では、押圧検出方法を分かりやすくするために、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を主に示す。

図５（ａ）は、非押圧状態における電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の状態を示す図である。前述したように、電極Ｅ２と電極Ｅ３との間には、静電容量が存在する。以下においては、押圧状態を検出するための信号を、「信号Ｓｇ」ともいう。信号Ｓｇは、例えば、正弦波を示す。本実施の形態では、送信電極である電極Ｅ２に、信号Ｓｇが供給される。すなわち、電極Ｅ２は、信号Ｓｇが供給される電極である。電極Ｅ２に供給された信号Ｓｇは、受信電極である電極Ｅ３に伝達する。電極Ｅ２に供給された信号Ｓｇが電極Ｅ３に伝達するように、隣接する電極Ｅ２，Ｅ３は構成されている。

また、本実施の形態では、信号Ｓｇが、前述の制御部により、電極Ｅ３において検出される。以下においては、電極Ｅ３において検出される信号Ｓｇを、「信号Ｓｇａ」ともいう。すなわち、電極Ｅ３は、信号Ｓｇａを検出するための電極である。信号Ｓｇａは、信号Ｓｇと同じ信号、または、信号Ｓｇと異なる信号である。信号Ｓｇａは、前述の制御部により、電極Ｅ３において検出される。

以下においては、電極Ｅ１から電極Ｅ２までの距離を、「距離Ｌ２」ともいう。また、以下においては、電極Ｅ１から電極Ｅ３までの距離を、「距離Ｌ３」ともいう。

ここで、指示体１９により押圧動作が行われ、押圧状態が発生したと仮定する。押圧動作は、保護板５の主面５ａを押圧する動作である。保護板５の主面５ａを押圧する押圧動作が行われると、保護板５のうち、押圧された部分が、粘着材１０に向けて下降する。これにより、押圧状態が発生する。そのため、保護板５全体が湾曲する。

以下においては、隣接する電極Ｅ２と電極Ｅ３との間の静電容量（相互容量）を、「静電容量Ｃ１」ともいう。また、以下においては、隣接する電極Ｅ１と電極Ｅ２との間の静電容量を、「静電容量Ｃ２」ともいう。また、以下においては、隣接する電極Ｅ１と電極Ｅ３との間の静電容量を、「静電容量Ｃ３」ともいう。

タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を使用して、相互容量方式における、相互容量である静電容量Ｃ１および、押圧状態を検出する機能を有する。なお、相互容量方式は公知な技術であるので、押圧検出方法については簡単に説明する。

図５（ｂ）は、押圧状態における電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の状態を示す図である。なお、図５（ｂ）では、押圧検出方法を分かりやすくするために、例えば、保護板５は示していない。

押圧状態では、非押圧状態よりも、電極Ｅ１が、電極Ｅ２，Ｅ３に近づく。すなわち、保護板５の状態が、非押圧状態から押圧状態に遷移した場合、距離Ｌ２および距離Ｌ３が短くなる（変化する）。そのため、保護板５の状態が、非押圧状態から押圧状態に遷移した場合、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間の静電容量Ｃ２、および、電極Ｅ１と電極Ｅ３との間の静電容量Ｃ３が増加する。また、保護板５の状態が、非押圧状態から押圧状態に遷移した場合、電極Ｅ２と電極Ｅ３との間の静電容量Ｃ１が増加する。

すなわち、距離Ｌ２および距離Ｌ３の変化に伴い、静電容量Ｃ１が変化する。制御部は、電極Ｅ３における信号Ｓｇａの検出により、相互容量である静電容量Ｃ１を検出する。なお、静電容量Ｃ１の増加に伴い、制御部により、電極Ｅ３において検出される信号Ｓｇａが変化する。制御部は、静電容量Ｃ１の増加（変化）により、保護板５が押圧されたことを検出する。すなわち、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の制御部は、距離Ｌ２、および、距離Ｌ３の変化に伴う、静電容量Ｃ１の変化に基づいて、保護板５が押圧されている押圧状態を検出する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、保護板５が押圧されている押圧状態を検出するための、電極Ｅ１、電極Ｅ２および電極Ｅ３を備える。保護板５の背面５ｂにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ１が設けられている。センサ基板１３の主面１３ａにおける周辺領域Ｒｇ２には、電極Ｅ２および電極Ｅ３が互いに隣接して設けられている。すなわち、周辺領域Ｒｇ２に、押圧状態を検出するための構成としての、電極Ｅ１、電極Ｅ２および電極Ｅ３が設けられている。

これにより、周辺領域に押圧状態を検出するための構成が設けられたタッチパネル内臓ディスプレイを提供することができる。

また、本実施の形態では、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間、および、電極Ｅ１と電極Ｅ３との間には、空気層が存在する。そのため、保護板５の主面５ａが、指示体１９により押圧された押圧状態における、保護板５の変形量と、センサ基板１３の変形量との差を生じさせることができる。

以下においては、押圧状態における、保護板５の変形量と、センサ基板１３の変形量との差を、「変形量の差」ともいう。図６は、変形量の差の一例を３次元的に可視化した図である。図６は、例えば、コンピューターにおいてシミュレーションにより表現された変形量の差の状態を示す。図６の縦軸は、変形量の差である。図６において、「ｘ方向」はＸ方向に対応し、「ｙ方向」はＹ方向に対応する。図６は、一例として、保護板５の主面５ａの中央部が押圧された状況における変形量の差の状態を示す。

また、本実施の形態では、押圧により保護板全体が湾曲するような、堅牢な当該保護板を使用して、タッチ位置および押圧状態を検出することができる。

また、本実施の形態では、タッチパネル内臓ディスプレイ１００は、センサ基板１３の周辺領域Ｒｇ２に存在する電極Ｅ２と電極Ｅ３との間の静電容量Ｃ１（相互容量）を検出する。なお、押圧状態では、保護板５およびセンサ基板１３の周辺領域Ｒｇ２の変形量は、保護板５およびセンサ基板１３の表示領域Ｒｇ１の変形量より大きい。そのため、微少な押圧変化による静電容量の変化を検出することができる。

また、本実施の形態では、複数の電極Ｅ３が、センサ基板１３（主面１３ａ）の周辺領域Ｒｇ２において、分散して、配置されている。そのため、複数の電極Ｅ３において、検出値として、信号Ｓｇａを検出することができる。そこで、押圧状態において、複数の検出値のうち、最大の検出値を選択するようにすれば、検出感度を高めることができる。

また、複数の電極Ｅ３の分散配置により、各電極Ｅ３において独立センシングが可能となる。そのため、押圧状態における、タッチパネル４０の周縁部の変形量の違いに基づいた、検出判定の規格を個別に設定することができる。これにより、表示領域Ｒｇ１を、判定基準毎のエリアに分割できる。そのため、複数の判定基準を持つソフトウエアへの対応が可能となる。

また、本実施の形態では、電極Ｅ２と電極Ｅ３との間の電極間隔Ｌ１を調整することにより、保護板５の変形量に対応した、静電容量の変化の検出の感度調整を行うことができる。

なお、前述の関連構成Ａは、押圧状態を検出する構成を開示していない。そのため、関連構成Ａのタッチパネルを含むディスプレイに、堅牢な保護板を設けたとしても、当該ディスプレイは、押圧状態を検出することはできない。

また、前述の関連構成Ｂでは、表示領域に対応する入力領域内における、タッチセンサ電極間の距離の変化に基づいて押圧状態を検出している。そのため、透明保護フィルムを、堅牢な保護板（カバーパネル）に置き換えることはできない。

そのため、関連構成Ａおよび関連構成Ｂにおいても、押圧により保護板全体が湾曲するような、堅牢な当該保護板を使用して、タッチ位置および押圧状態を検出可能なディスプレイを実現できないという問題がある。一方、本実施の形態では、押圧により保護板全体が湾曲するような当該保護板が使用される。そのため、本実施の形態のタッチパネル内臓ディスプレイ１００により、上記の問題を解決することができる。

なお、本実施の形態では、図３のように、ＦＰＣ実装部１５の近傍には、電極Ｅ３が配置されていない。しかしながら、複数の電極Ｅ３の配置状態は、図３の配置状態に限定されない。例えば、ＦＰＣ実装部１５の左側および右側に、電極Ｅ３が配置されてもよい。

＜変形例１＞
本変形例の構成は、実施の形態１に適用される。実施の形態１では、タッチパネル４０の角部に設けられている電極Ｅ３ｃの形状は、Ｌ字状である。また、実施の形態１では、タッチパネル４０の角部に存在する電極Ｅ２ｃの形状も、Ｌ字状である。

なお、前述の図６のように、押圧状態のタッチパネル４０では、各角部における「変形量の差」が最大である。また、各角部から３つの中央部の各々に向かって、「変形量の差」が小さくなっている。

当該３つの中央部における１つの中央部は、ｘ方向に沿った２つの角部の間に対応する中央部である。また、当該３つの中央部における別の１つの中央部は、ｙ方向に沿った２つの角部の間に対応する中央部である。また、当該３つの中央部におけるさらに別の１つの中央部は、タッチパネル４０の中央部である。

そこで、本変形例では、タッチパネル４０の各角部に存在する電極Ｅ２，Ｅ３の形状を、タッチパネル４０の変形方向に適した形状とする。図７は、変形例１の構成を有するタッチパネル４０の角部の平面図である。また、図７は、図３の領域Ｒ２の構成に、本変形例の構成を適用した構成の拡大図である。以下においては、平面視におけるタッチパネル４０の中心を、「パネル中心」ともいう。

図７を参照して、タッチパネル４０の角部に存在する、電極Ｅ２ｃおよび電極Ｅ３の各々の形状は、櫛歯状である。電極Ｅ２ｃは、複数の電極Ｅ２ａを有する。複数の電極Ｅ２ａの各々の形状は、長尺状である。複数の電極Ｅ２ａは、パネル中心に向かって延在する。これにより、電極Ｅ２ｃにおいて、パネル中心に向かって延在する、櫛歯電極の目（隙間）が形成されている。

また、電極Ｅ３は、複数の電極Ｅ３ａを有する。複数の電極Ｅ３ａの各々の形状は、長尺状である。電極Ｅ２ａと電極Ｅ３ａとが交互に並ぶように、複数の電極Ｅ２ａおよび複数の電極Ｅ３ａは設けられる。

本変形例の図７の構成は、タッチパネル４０の各角部に存在する、電極Ｅ２ｃおよび電極Ｅ３ｃに適用される。

以上説明したように、本変形例によれば、タッチパネル４０の角部において、電極Ｅ２ｃと電極Ｅ３ｃとの間の静電容量を多く得ることができる。これにより、静電容量の検出感度を向上させることができる。

＜変形例２＞
実施の形態１の構成では、電極Ｅ３の各々に接続される配線１８は、ＦＰＣ実装部１５まで引きまわされる。配線１８は信号を伝達する。そのため、電極Ｅ２に隣接する配線１８には寄生容量が存在する。また、隣接する、少なくとも２つの配線１８にも、寄生容量が存在する。寄生容量は、検出感度の低下要因となる。

そこで、本変形例の構成では、シールド電極が設けられる。本変形例の構成は、実施の形態１の構成、および、変形例１の構成の全てまたは一部に適用される。

図８は、変形例２の構成を有するタッチパネル４０の構成を概略的に示す平面図である。図８は、一例として、図３の構成に、本変形例の構成が適用されたタッチパネル４０を示す。図９は、図８の領域Ｒ３における、ＹＺ面に沿ったタッチパネル４０の断面図である。なお、図９では、タッチパネル４０の周辺の部材（例えば、保護板５、粘着材１０、粘着テープ１４等）も示されている。

また、図１０は、図８の領域Ｒ４における、ＸＺ面に沿ったタッチパネル４０の断面図である。なお、図１０では、タッチパネル４０の周辺の部材（例えば、保護板５等）も示されている。なお、図１０に示される、電極Ｅ２、配線１８および後述のシールド電極１６の各々の幅は、スペースの都合上、同じ幅としており、当該各幅は正確ではない。

まず、図８および図９を参照して、本変形例の構成では、互いに隣接する電極Ｅ２と配線１８との間には、シールド電極１６が設けられている。シールド電極１６は、配線として構成される。シールド電極１６は、静電気をアースに逃がすように構成されている。シールド電極１６は、接地されている。

また、図８および図１０を参照して、本変形例の構成では、隣接する２つの配線１８の間には、シールド電極１６が設けられている。

なお、ディスプレイ製造過程では、シールド電極１６は、センサ電極ＳＥ１と同時に形成される。これにより、当該ディスプレイ製造過程における工程数を減らすことができる。

以上説明したように、本変形例によれば、隣接する電極Ｅ２と配線１８との間には、シールド電極１６が設けられている。また、隣接する２つの配線１８の間には、シールド電極１６が設けられている。そのため、隣接する電極Ｅ２および配線１８における寄生容量、および、隣接する２つの配線１８における寄生容量を小さくすることができる。これにより、静電容量の検出感度を向上させることができる。

また、シールド電極１６の存在により、タッチパネル内臓ディスプレイ１００に静電気が浸入した状況において、当該静電気をシールド電極１６を経由してアースに逃がすことができる。そのため、静電気耐性を向上させることができる。

＜変形例３＞
本変形例の構成は、実施の形態１の構成、変形例１の構成、および、変形例２の構成の全てまたは一部に適用される。

本変形例では、電極Ｅ２および電極Ｅ３の各々は、異なる層に設けられる。すなわち、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の厚み方向における電極Ｅ２の位置は、当該厚み方向における電極Ｅ３の位置と異なる。タッチパネル内臓ディスプレイ１００の厚み方向は、タッチパネル４０の厚み方向（Ｚ軸方向）である。以下においては、タッチパネル内臓ディスプレイ１００の厚み方向を、「パネル厚み方向」ともいう。

例えば、パネル厚み方向における電極Ｅ２の位置は、パネル厚み方向におけるセンサ電極ＳＥ１の位置と同じであり、パネル厚み方向における電極Ｅ３の位置は、パネル厚み方向におけるセンサ電極ＳＥ２の位置と同じである構成としてもよい。当該構成のディスプレイ製造過程では、電極Ｅ２はセンサ電極ＳＥ１と同時に形成され、電極Ｅ３はセンサ電極ＳＥ２と同時に形成される。

本変形例の構成においても、ディスプレイ製造過程における工程数を減らすことができる。

なお、本変形例の構成が、変形例２の構成に適用された構成では、例えば、パネル厚み方向におけるシールド電極１６の位置は、パネル厚み方向におけるセンサ電極ＳＥ２の位置と同じである。当該構成では、さらに、一例として、パネル厚み方向における電極Ｅ３の位置は、パネル厚み方向におけるセンサ電極ＳＥ２の位置と同じである。当該構成のディスプレイ製造過程では、シールド電極１６は、電極Ｅ３およびセンサ電極ＳＥ２と同時に形成される。これにより、ディスプレイ製造過程における工程数を減らすことができる。

＜変形例４＞
本変形例の構成は、実施の形態１の構成、変形例１の構成、変形例２の構成、および、変形例３の構成の全てまたは一部に適用される。

本変形例の構成は、平面視における電極Ｅ３の位置と、平面視における電極Ｅ２の位置とを入れ替えた構成である。すなわち、本変形例では、平面視において複数の電極Ｅ３が電極Ｅ２を囲むように、当該電極Ｅ２および当該複数の電極Ｅ３は構成されている。

一例として、本変形例の構成が、実施の形態１の構成である図３の構成に適用された構成（以下、「変形構成Ａ」ともいう）について説明する。変形構成Ａは、図３の構成を変形した構成である。変形構成Ａでは、平面視において複数の電極Ｅ３が電極Ｅ２を囲む。

本変形例においても、当該本変形例が適用された構成における効果が得られる。

＜変形例５＞
本変形例の構成は、実施の形態１の構成、変形例１の構成、変形例２の構成、および、変形例３の構成の全てまたは一部に適用される。

本変形例の構成では、電極Ｅ２は分割されている。すなわち、本変形例の構成を有するタッチパネル内臓ディスプレイ１００は、複数の電極Ｅ２を有する。また、本変形例では、平面視において複数の電極Ｅ２が電極Ｅ３を囲むように、当該複数の電極Ｅ２、および、当該電極Ｅ３は構成されている。

また、本変形例では、電極Ｅ３は、送信電極であり、電極Ｅ２は、受信電極である。送信電極である電極Ｅ３に、前述の信号Ｓｇが供給される。すなわち、電極Ｅ３は、信号Ｓｇが供給される電極である。電極Ｅ３に供給された信号Ｓｇは、受信電極である電極Ｅ２に伝達する。

また、本変形例では、信号Ｓｇが、前述の制御部により、電極Ｅ２において検出される。以下においては、本変形例の電極Ｅ２において検出される信号Ｓｇを、「信号Ｓｇａ」ともいう。すなわち、本変形例の電極Ｅ２は、信号Ｓｇａを検出するための電極である。

一例として、本変形例の構成が、実施の形態１の構成である図３の構成に適用された構成（以下、「変形構成Ｂ」ともいう）について説明する。変形構成Ｂは、図３の構成を変形した構成である。変形構成Ｂでは、例えば、図３の電極Ｅ２を、分割した構成である。すなわち、変形構成Ｂを有するタッチパネル内臓ディスプレイ１００は、複数の電極Ｅ２を有する。

また、変形構成Ｂでは、電極Ｅ３は、送信電極であり、電極Ｅ２は、受信電極である。そのため、変形構成Ｂにおいても、実施の形態１と同様に、押圧状態を検出することができる。本変形例においても、当該本変形例が適用された構成における効果が得られる。

（その他の変形例）
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態、各変形例を自由に組み合わせたり、実施の形態、各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。

例えば、図２の構成において、パネル厚み方向における電極Ｅ２および電極Ｅ３の位置は、パネル厚み方向におけるセンサ電極ＳＥ２の位置と同じである構成としもよい。当該構成のディスプレイ製造過程では、電極Ｅ２および電極Ｅ３は、センサ電極ＳＥ２と同時に形成される。

また、例えば、電極Ｅ３は、タッチパネル４０の角部のみに設けられてもよい。また、例えば、電極Ｅ３は、タッチパネル４０のうち、角部と異なる部分に設けられてもよい。

５ 保護板、１３ センサ基板、１６ シールド電極、１８ 配線、３０ ＬＣＤ部、４０ タッチパネル、１００ タッチパネル内臓ディスプレイ、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ２ａ，Ｅ２ｃ，Ｅ３，Ｅ３ａ，Ｅ３ｃ 電極、Ｒｇ１ 表示領域、Ｒｇ２ 周辺領域、ＳＥ１，ＳＥ２ センサ電極。

Claims (12)

1. 映像を表示するための表示領域と、当該表示領域の周辺に設けられている周辺領域とを有するタッチパネル内臓ディスプレイであって、
   前記タッチパネル内臓ディスプレイに対するタッチ位置を検出するための、静電容量方式に対応したセンサ電極と、
   前記センサ電極が設けられているセンサ基板と、
   前記センサ基板を覆う、可撓性を有する保護板と、
   前記保護板が押圧されている押圧状態を検出するための、第１電極、第２電極および第３電極とを備え、
   前記センサ基板は、前記表示領域および前記周辺領域が存在する主面を有し、
   前記保護板は、前記センサ基板の前記主面を覆う背面を有し、
   前記保護板の前記背面には、前記表示領域および前記周辺領域が存在し、
   前記保護板の前記背面における前記周辺領域には、前記第１電極が設けられており、
   前記センサ基板の前記主面における前記周辺領域には、前記第２電極および前記第３電極が互いに隣接して設けられており、
   前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記第１電極から前記第２電極までの距離、および、当該第１電極から前記第３電極までの距離の変化に伴う、当該第２電極と当該第３電極との間の静電容量の変化に基づいて、前記保護板が押圧されている前記押圧状態を検出する、
   タッチパネル内臓ディスプレイ。
2. 平面視において前記第２電極が前記第３電極を囲むように、当該第２電極および当該第３電極は構成されている、
   請求項１に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
3. 前記第２電極は、前記押圧状態を検出するための信号が供給される電極であり、
   前記第３電極は、前記信号を検出するための電極である、
   請求項１または２に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
4. 前記第２電極および前記第３電極の各々の形状は、櫛歯状である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
5. 前記タッチパネル内臓ディスプレイは、さらに、
   前記センサ電極、前記センサ基板、前記第２電極および前記第３電極を含むタッチパネルを備え、
   平面視における前記タッチパネルの形状は、矩形であり、
   前記第２電極および前記第３電極は、前記タッチパネルの角部に設けられている、
   請求項４に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
6. 前記タッチパネル内臓ディスプレイの厚み方向における前記第２電極の位置は、当該厚み方向における前記第３電極の位置と異なる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
7. 前記第３電極には、配線が接続されており、
   前記第２電極および前記配線は、互いに隣接しており、
   前記第２電極と前記配線との間には、シールド電極が設けられている、
   請求項１に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
8. 前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記第３電極を含む複数の第３電極を備え、
   前記複数の第３電極は、前記センサ基板の前記主面に、互いに離間して設けられている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
9. 前記複数の第３電極に含まれる２つの第３電極には、それぞれ、２つの配線が接続されており、
   前記２つの配線は、互いに隣接しており、
   前記２つの配線の間には、シールド電極が設けられている、
   請求項８に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
10. 前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記第３電極を含む複数の第３電極を備え、
    平面視において前記複数の第３電極が前記第２電極を囲むように、当該第２電極および当該複数の第３電極は構成されている、
    請求項１に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
11. 前記タッチパネル内臓ディスプレイは、前記第２電極を含む複数の第２電極を備え、
    平面視において前記複数の第２電極が前記第３電極を囲むように、当該複数の第２電極、および、当該第３電極は構成されており、
    前記第３電極は、前記押圧状態を検出するための信号が供給される電極であり、
    前記第２電極は、前記信号を検出するための電極である、
    請求項１に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。
12. 前記第１電極は、ＧＮＤ電極である、
    請求項１に記載のタッチパネル内臓ディスプレイ。

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