JP2021128511A - タッチパネル及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】指示体の位置及び押圧の大きさを精度よく検出することが可能なタッチパネルと、当該タッチパネルを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】 タッチパネル１は、第１表面１０１を有する第１基板１０と、第１表面１０１と対向する第２表面２０１を有する第２基板２０と、第１表面１０１上に形成されるドライブ電極１１と、第２表面２０１上に形成される位置センス電極２１、押圧センス電極２２及びシールド電極２３と、を備える。シールド電極２３は、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２の間に配置されており、第１基板１０から第２基板を２０見た平面視において、ドライブ電極１１が押圧センス電極２２の少なくとも一部を覆っており、ドライブ電極１１の端部の少なくとも一部がシールド電極２３上に位置している。
【選択図】図３

Description

本発明は、指やタッチペンなどの指示体の位置及び押圧の大きさを検出するタッチパネルと、当該タッチパネルを備えた表示装置に関する。
近年、相互容量方式のタッチパネルが普及している。相互容量方式のタッチパネルは、駆動信号が入力されるドライブ電極と、センス電極とを備える。このタッチパネルでは、指示体がドライブ電極とセンス電極のそれぞれと容量結合することで、両電極間の静電容量が低下し、センス電極の信号が変化する。このセンス電極の信号の変化に基づいて、指示体の位置が検出される。
また、特許文献１では、指示体の位置だけでなく、押圧の大きさも検出可能なタッチパネルが提案されている。このタッチパネルは、指示体の位置を検出するための位置センス電極に加えて、指示体による押圧の大きさを検出するための押圧センス電極を備えている。さらに、位置センス電極及び押圧センス電極は同一面に形成されており、これらと対向する面にドライブ電極が形成されている。そして、このタッチパネルでは、指示体に押圧されてドライブ電極と押圧センス電極の距離が短くなると、これらの電極間の静電容量が増大し、押圧センス電極の信号が変化する。この押圧センス電極の信号の変化に基づいて、押圧の大きさが検出される。
米国特許出願公開第２０１４／００６２９３３号明細書
特許文献１に記載のタッチパネルでは、指示体による押圧時に、ドライブ電極と押圧センス電極の間の距離だけでなく、ドライブ電極と位置センス電極の間の距離も短くなる。すると、ドライブ電極と位置センス電極の間の静電容量が増大して、指示体の容量結合による減少分が相殺されてしまうことで、指示体の位置の検出精度が低下する。
また、特許文献１に記載のタッチパネルでは、指示体がドライブ電極と押圧センス電極のそれぞれと容量結合して、両電極間の静電容量が変動する。上記の通り、押圧の大きさは、ドライブ電極と押圧センス電極の間の距離に応じた静電容量の大きさに基づいて検出される。そのため、指示体によって、ドライブ電極と押圧センス電極の間の静電容量が変動させられてしまうことで、押圧の大きさの検出精度が低下する。
そこで、本発明は、指示体の位置及び押圧の大きさを精度よく検出することが可能なタッチパネルと、当該タッチパネルを備えた表示装置を提供する。
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るタッチパネルは、第１表面を有する第１基板と、前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基板と、前記第１表面上に形成されるドライブ電極と、前記第２表面上に形成される位置センス電極、押圧センス電極及びシールド電極と、を備え、前記シールド電極は、前記位置センス電極及び前記押圧センス電極の間に配置されており、前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記ドライブ電極が前記押圧センス電極の少なくとも一部を覆っており、前記ドライブ電極の端部の少なくとも一部が前記シールド電極上に位置している。
上記構成のタッチパネルでは、シールド電極を備えることで、指示体の位置及び押圧の大きさの検出精度を低下させる要因となる容量結合を阻害することができる。したがって、上記構成のタッチパネルは、指示体の位置及び押圧の大きさを精度よく検出することが可能である。
図１は、第１実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。 図３は、図１及び図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図４は、位置センス電極２１の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。 図５は、押圧センス電極２２の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。 図６は、シールド電極２３の好適な大きさについて説明するための断面図である。 図７は、第２実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。 図８は、第２実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。 図９は、図７及び図８のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 図１０は、位置センス電極２１の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。 図１１は、押圧センス電極２２の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。 図１２は、タッチパネル１を備えた表示装置２の構成を示す断面図である。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。また、以下において参照する図面では、各種電極を識別し易くするために、各種電極にハッチングを付して表示している。
［第１実施形態］
図１〜図３は、第１実施形態に係るタッチパネル１の概略構成を示す図である。図１及び図２は、第１実施形態に係るタッチパネル１が備える電極の構成を示す平面図である。図３は、図１及び図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図示の便宜上、タッチパネル１が備える電極を、図１及び図２に分けて図示しているが、図３に示す通り、図１及び図２に図示した電極は積層されている。
図３に示すように、タッチパネル１は、第１基板１０、ドライブ電極１１、第２基板２０、位置センス電極２１、押圧センス電極２２、シールド電極２３及び誘電体層３０を備える。例えば、第１基板１０及び第２基板２０は、ガラスなどの透明な材料で構成される。また、位置センス電極２１、押圧センス電極２２及びシールド電極２３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの導電性のある透明な材料で構成される。また、誘電体層３０は、高分子材料などの弾性を有する透明な材料で構成される。
第１基板１０及び第２基板２０は、第１基板１０の第１表面１０１と第２基板２０の第２表面２０１が対向するように配置されている。ドライブ電極１１は、駆動信号が与えられる電極であり、第１表面１０１に形成されている。位置センス電極２１は、指示体の位置を検出するための電極であり、第２表面２０１に形成されている。押圧センス電極２２は、指示体による押圧の大きさを検出するための電極であり、第２表面２０１に形成されている。シールド電極２３は、接地電位または位置センス電極２１もしくは押圧センス電極２２に与えられる電位と等しい電位が与えられるか、フローティングの状態であり、第２表面２０１に形成されている。
図１及び図２に示すように、ドライブ電極１１は、複数の菱形状電極Ｄ１がその対角線方向に連結された形状（ダイヤパターン）になっている。同様に、位置センス電極２１は、複数の菱形状電極Ｄ２が連結されたダイヤパターンである。また、押圧センス電極２２は、複数の菱形状電極Ｄ３が連結されたダイヤパターンである。位置センス電極２１及び押圧センス電極２２は、菱形状電極Ｄ２，Ｄ３のそれぞれの連結方向が平行であり、当該連結方向と垂直な方向に対して交互に配置されている。一方、ドライブ電極１１は、菱形状電極Ｄ１の連結方向が、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２のそれぞれにおける菱形状電極Ｄ２，Ｄ３の連結方向に対して垂直になるように配置されている。
また、図２及び図３に示すように、シールド電極２３は、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２の間に配置されている。例えば、シールド電極２３は、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２を隔てるように、これらの間に配置されている。
第１基板１０から第２基板２０を見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において、ドライブ電極１１は、押圧センス電極２２の少なくとも一部を覆っている。また、平面視において、ドライブ電極１１の端部の少なくとも一部がシールド電極２３上に位置している。なお、図１〜図３に例示するタッチパネル１では、平面視において、ドライブ電極１１を構成する１つの菱形状電極Ｄ１が、押圧センス電極２２を構成する１つの菱形状電極Ｄ３を包含している。
次に、タッチパネル１の動作について図面を参照して説明する。図４は、位置センス電極の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。図５は、押圧センス電極の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。図４及び図５では、指示体Ｆと各種電極の間で生じる容量結合や各種電極間で生じる容量結合に対応する電気力線を、破線で示している。
図４に示すように、指示体Ｆが、第１基板１０の第１表面１０１とは反対側の面に接触すると、ドライブ電極１１と位置センス電極２１のそれぞれと容量結合する。これにより、指示体Ｆを介してドライブ電極１１と位置センス電極２１の間の静電容量が減少し、位置センス電極２１で検出される信号が変化することで、指示体Ｆの位置が検出される。
このとき、指示体Ｆにより第１基板１０が押圧されると、ドライブ電極１１と位置センス電極２１との距離が短くなる。しかし、ドライブ電極１１は、位置センス電極２１よりもシールド電極２３の方に近いため、シールド電極２３の方に容量結合し易い。そのため、ドライブ電極１１と位置センス電極２１の間の静電容量が増大し難くなり、指示体Ｆによる両電極１１，２１間の静電容量の減少分が相殺され難くなる。したがって、タッチパネル１は、指示体Ｆの位置を精度よく検出することが可能になる。
また、図５に示すように、指示体Ｆによって第１基板１０が押圧されると、ドライブ電極１１と押圧センス電極２２との距離が短くなる。これにより、両電極１１，２２間の静電容量が増加し、押圧センス電極２２において検出される信号が変化することで、押圧の大きさが検出される。
このとき、指示体Ｆから押圧センス電極２２に至るまでの経路上において、指示体Ｆは、押圧センス電極２２よりもシールド電極２３の方に近いため、シールド電極２３に容量結合し易い。そのため、指示体Ｆがドライブ電極１１と押圧センス電極２２のそれぞれと容量結合することが抑制され、両電極間の静電容量が変動することが抑制される。したがって、タッチパネル１は、押圧の大きさを精度よく検出することが可能になる。
以上のように、タッチパネル１では、シールド電極２３を備えることで、指示体Ｆの位置及び押圧の大きさの検出精度を低下させる要因となる容量結合を阻害することができる。したがって、タッチパネル１は、指示体Ｆの位置及び押圧の大きさを精度よく検出することが可能である。
なお、シールド電極２３の電位が、接地電位または位置センス電極２１もしくは押圧センス電極２２に与えられる電位と等しくなるように構成してもよい。この場合、シールド電極２３による上記の容量結合を阻害する効果を高めることができる。
また、シールド電極２３による上記の容量結合を阻害する効果を高める観点から、シールド電極を所定の程度まで大きくすると好ましい。図６は、シールド電極２３の好適な大きさについて説明するための断面図である。以下、図６に示すように、第１基板１０の第１表面１０１と第２基板２０の第２表面の間の距離をＨとする。また、平面視において、シールド電極２３における位置センス電極２１側の端部から、当該シールド電極２３上のドライブ電極１１の端部までの距離を、Ｗ１とする。同様に、平面視において、シールド電極２３における押圧センス電極２２側の端部から、当該シールド電極２３上のドライブ電極１１の端部までの距離を、Ｗ２とする。なお、Ｈは、タッチパネル１が押圧されていない場合の距離であり、誘電体層３０の厚さでもある。また、図６等では、電極１１，２１〜２３の厚さを極端に大きくして示しているが、実際には電極１１，２１〜２３は極めて薄いため、Ｈは、ドライブ電極１１とシールド電極２３の間の距離と同視することができる。
指示体Ｆや各種電極から生じる電気力線は、同心円状に広がる。そのため、Ｗ１≧Ｈにすると、ドライブ電極１１がシールド電極２３を超えて位置センス電極２１と容量結合することを、効果的に阻害することができる（図４参照）。また、Ｗ２≧Ｈにすると、指示体Ｆがシールド電極２３を超えて押圧センス電極２２と容量結合することを、効果的に阻害することができる（図５参照）。
［第２実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ符号を用いる場合、第１実施形態と同様の構成を示しており、特に説明がない限り先行する説明を参照する。
図７〜図９は、第２実施形態に係るタッチパネル１Ａの概略構成を示す図である。図７及び図８は、第２実施形態に係るタッチパネル１Ａが備える電極の構成を示す平面図である。図９は、図７及び図８のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。なお、図示の便宜上、タッチパネル１Ａが備える電極を図７及び図８に分けて図示しているが、図９に示す通り、図７及び図８に図示した電極は積層されている。
図９に示すように、タッチパネル１Ａは、第１実施形態に係るタッチパネル１と同様に、第１基板１０、ドライブ電極１１、第２基板２０、位置センス電極２１、押圧センス電極２２、シールド電極２３及び誘電体層３０を備える。さらに、タッチパネル１Ａは、浮島電極１２を備える。浮島電極１２は、ＩＴＯなどの導電性のある透明な材料で構成される。また、浮島電極１２は、第１基板１０の第１表面１０１に形成されており、フローティングの状態である。
図７に示すように、浮島電極１２は、連結されていない複数の菱形状電極Ｄ４で構成されている。また、平面視において、浮島電極１２は、位置センス電極２１の少なくとも一部を覆っている。なお、図７〜図９に例示するタッチパネル１Ａでは、平面視において、浮島電極１２を構成する１つの菱形状電極Ｄ４が、位置センス電極２１を構成する１つの菱形状電極Ｄ２を包含している。
次に、タッチパネル１Ａの動作について図面を参照して説明する。図１０は、位置センス電極２１の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。図１１は、押圧センス電極２２の検出精度に関する容量結合を示す断面図である。図１０及び図１１では、指示体Ｆと各種電極の間で生じる容量結合や各種電極間で生じる容量結合に対応する電気力線を、破線で示している。
図１０に示すように、浮島電極１２は、位置センス電極２１と容量結合している。指示体Ｆが、第１基板１０の第１表面１０１とは反対側の面に接触すると、ドライブ電極１１と浮島電極１２のそれぞれと容量結合する。これにより、指示体Ｆ及び浮島電極１２を介してドライブ電極１１と位置センス電極２１の間の静電容量が減少し、位置センス電極２１で検出される信号が変化することで、指示体Ｆの位置が検出される。
このとき、指示体Ｆにより第１基板１０が押圧されると、ドライブ電極１１と位置センス電極２１との距離が短くなる。しかし、ドライブ電極１１は、位置センス電極２１よりもシールド電極２３の方に近いため、シールド電極２３の方に容量結合し易い。また、位置センス電極２１は、浮島電極１２と容量結合している。そのため、指示体Ｆにより第１基板１０が押圧されても、ドライブ電極１１と位置センス電極２１の間の静電容量は増大し難く、指示体Ｆによる両電極１１，２１間の静電容量の減少分は相殺され難い。したがって、タッチパネル１は、指示体Ｆの位置をさらに精度よく検出することが可能になる。
また、図１１に示すように、指示体Ｆによって第１基板１０が押圧されると、ドライブ電極１１と押圧センス電極２２との距離が短くなる。これにより、両電極１１，２２間の静電容量が増加し、押圧センス電極２２において検出される信号が変化することで、押圧の大きさが検出される。
このとき、指示体Ｆから押圧センス電極２２に至るまでの経路上において、指示体Ｆは浮島電極１２と容量結合しており、浮島電極１２は押圧センス電極２２よりもシールド電極２３の方が近い。そのため、浮島電極１２は、押圧センス電極２２よりもシールド電極２３と容量結合し易い。また、浮島電極１２は、位置センス電極２１と容量結合している。したがって、指示体Ｆが浮島電極１２を介して押圧センス電極２２と容量結合することが抑制され、ドライブ電極１１と押圧センス電極２２の間の静電容量が変動することが抑制される。よって、タッチパネル１は、押圧の大きさをさらに精度よく検出することが可能になる。
以上のように、タッチパネル１Ａでは、シールド電極２３に加えて浮島電極１２を備えることで、指示体Ｆの位置及び押圧の大きさの検出精度を低下させる要因となる容量結合をさらに効果的に阻害することができる。したがって、タッチパネル１は、指示体Ｆの位置及び押圧の大きさをさらに精度よく検出することが可能である。
なお、第１実施形態に関して図５を参照して説明した、シールド電極２３の好適な大きさは、第２実施形態においても同様に当てはまる。まず、Ｗ１≧Ｈであると、ドライブ電極１１がシールド電極２３を超えて位置センス電極２１と容量結合することを、効果的に阻害することができる（図１０参照）。また、Ｗ２≧Ｈであると、指示体Ｆが容量結合された浮島電極１２が、シールド電極２３を超えて押圧センス電極２２と容量結合することを、効果的に阻害することができる（図１１参照）。
［変形等］
以上、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上述した第１及び第２実施形態では、位置センス電極２１、押圧センス電極２２及びシールド電極２３のそれぞれが、ＩＴＯで形成される場合について例示した。しかし、押圧センス電極２２及びシールド電極２３のそれぞれが、メッシュメタルで形成されていてもよい。なお、メッシュメタルとは、メッシュ状の金属細線である。
押圧センス電極２２及びシールド電極２３のそれぞれは、平面視でドライブ電極１１の直下に位置する。そのため、押圧センス電極２２及びシールド電極２３のそれぞれは、ドライブ電極１１との結合容量が大きくなり易い。そして、これらの結合容量が大きくなるほど、タッチパネル１，１Ａを駆動させる際の負荷が大きくなり、タッチパネル１，１Ａの駆動周波数を低下せざるを得なくなる。
そこで、上記のように、押圧センス電極２２及びシールド電極２３をメッシュメタルで形成し、両電極２２，２３の面積を小さくしてドライブ電極１１との結合容量を低減すると、タッチパネル１，１Ａを駆動させる際の負荷を低減して、駆動周波数を大きくすることが可能になる。
また、押圧センス電極２２及びシールド電極２３だけでなく、位置センス電極２１もメッシュメタルで形成してもよい。この場合、第２基板２０の第２表面２０１に形成される電極２１〜２３が全てメッシュメタルになるため、これらを同時に形成することが可能になる。したがって、タッチパネル１，１Ａの製造プロセスを簡略化することが可能になる。
また、例えば、上述した第１及び第２実施形態において、ドライブ電極１１、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２のそれぞれがダイヤパターンである場合について例示したが、これ以外の形状であってもよい。例えば、ドライブ電極１１、位置センス電極２１及び押圧センス電極２２のそれぞれが、幅が均一なパターンであってもよい。ただし、平面視において、ドライブ電極１１が押圧センス電極２２の少なくとも一部を覆っており、ドライブ電極１１の端部の少なくとも一部がシールド電極２３上に位置しているものとする。
また、上述した第１及び第２実施形態に係るタッチパネル１，１Ａは、例えば表示装置に実装することが可能である。図１２は、タッチパネル１を備えた表示装置２の構成を示す断面図である。なお、図１２は、第１実施形態に係るタッチパネル１を備えた表示装置２を例示しているが、第２実施形態に係るタッチパネル１Ａも同様に表示装置２に実装することが可能である。
図１２に示すように、表示装置２は、タッチパネル１と、表示面４０１に画像を表示する表示部４０を備える。表示部４０は、例えば、液晶ディスプレイや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで構成される。タッチパネル１は、第２基板２０が表示部４０側になるようにして、表示部４０の表示面４０１上に配置される。
また、上述したタッチパネル及び表示装置は、以下のように説明することができる。
タッチパネルは、第１表面を有する第１基板と、前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基板と、前記第１表面上に形成されるドライブ電極と、前記第２表面上に形成される位置センス電極、押圧センス電極及びシールド電極と、を備え、前記シールド電極は、前記位置センス電極及び前記押圧センス電極の間に配置されており、前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記ドライブ電極が前記押圧センス電極の少なくとも一部を覆っており、前記ドライブ電極の端部の少なくとも一部が前記シールド電極上に位置している（第１の構成）。この構成によれば、シールド電極を備えることで、指示体の位置及び押圧の大きさの検出精度を低下させる要因となる容量結合を阻害することができる。したがって、このタッチパネルでは、指示体の位置及び押圧の大きさを精度よく検出することが可能である。
第１の構成において、前記シールド電極の電位が、接地電位、または、前記位置センス電極もしくは前記押圧センス電極に与えられる電位と等しくてもよい（第２の構成）。この構成によれば、シールド電極２３による上記の容量結合を阻害する効果を高めることができる。
第１または第２の構成において、前記第１表面と前記第２表面との間隔をＨとし、前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記シールド電極における前記位置センス電極側の端部から、当該シールド電極上の前記ドライブ電極の端部までの距離をＷ１とするとき、Ｗ１≧Ｈであってもよい（第３の構成）。この構成によれば、ドライブ電極がシールド電極を超えて位置センス電極と容量結合することを、効果的に阻害することができる。
第１〜第３の構成のいずれか１つにおいて、前記第１表面と前記第２表面との間隔をＨとし、前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記シールド電極における前記押圧センス電極側の端部から、当該シールド電極上の前記ドライブ電極の端部までの距離をＷ２とするとき、Ｗ２≧Ｈであってもよい（第４の構成）。この構成によれば、指示体がシールド電極を超えて押圧センス電極と容量結合することを、効果的に阻害することができる。
第１〜第４の構成のいずれか１つにおいて、前記押圧センス電極及び前記シールド電極が、メッシュメタルで形成されていてもよい（第５の構成）。この構成によれば、タッチパネルを駆動させる際の負荷を低減して、駆動周波数を大きくすることが可能になる。
第５の構成において、前記位置センス電極が、メッシュメタルで形成されていてもよい（第６の構成）。この構成によれば、第２基板の第２表面に形成される電極が全てメッシュメタルになるため、これらを同時に形成することが可能になる。したがって、この構成によれば、タッチパネルの製造プロセスを簡略化することが可能になる。
第１〜第６の構成のいずれか１つにおいて、前記第１表面に形成されるフローティングの状態の浮島電極を、さらに備え、前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記浮島電極が前記位置センス電極の少なくとも一部を覆っていてもよい（第７の構成）。この構成によれば、シールド電極に加えて浮島電極を備えることで、指示体の位置及び押圧の大きさの検出精度を低下させる要因となる容量結合をさらに効果的に阻害することができる。したがって、この構成によれば、指示体Ｆの位置及び押圧の大きさをさらに精度よく検出することが可能である。
本発明の他の実施形態は、第１〜第７のいずれかの構成に係るタッチパネルと、画像を表示する表示部と、を備え、前記表示部が画像を表示する表示面上に、前記タッチパネルが配置されている、表示装置である（第８の構成）。
１，１Ａ…タッチパネル、２…表示装置、１０…第１基板、１０１…第１表面、１１…ドライブ電極、１２…浮島電極、２０…第２基板、２０１…第２表面、２１…位置センス電極、２２…押圧センス電極、２３…シールド電極、３０…誘電体層、４０…表示部、４０１…表示面、Ｄ１〜Ｄ４…菱形状電極

Claims (8)

  1. 第１表面を有する第１基板と、
    前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基板と、
    前記第１表面上に形成されるドライブ電極と、
    前記第２表面上に形成される位置センス電極、押圧センス電極及びシールド電極と、を備え、
    前記シールド電極は、前記位置センス電極及び前記押圧センス電極の間に配置されており、
    前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記ドライブ電極が前記押圧センス電極の少なくとも一部を覆っており、前記ドライブ電極の端部の少なくとも一部が前記シールド電極上に位置している、タッチパネル。
  2. 前記シールド電極の電位が、接地電位、または、前記位置センス電極もしくは前記押圧センス電極に与えられる電位と等しい、請求項１に記載のタッチパネル。
  3. 前記第１表面と前記第２表面との間隔をＨとし、
    前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記シールド電極における前記位置センス電極側の端部から、前記シールド電極上の前記ドライブ電極の端部までの距離をＷ１とするとき、
    Ｗ１≧Ｈである、請求項１または２に記載のタッチパネル。
  4. 前記第１表面と前記第２表面との間隔をＨとし、
    前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記シールド電極における前記押圧センス電極側の端部から、当該シールド電極上の前記ドライブ電極の端部までの距離をＷ２とするとき、
    Ｗ２≧Ｈである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
  5. 前記押圧センス電極及び前記シールド電極が、メッシュメタルで形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
  6. 前記位置センス電極が、メッシュメタルで形成されている、請求項５に記載のタッチパネル。
  7. 前記第１表面に形成されるフローティングの状態の浮島電極を、さらに備え、
    前記第１基板から前記第２基板を見た平面視において、前記浮島電極が前記位置センス電極の少なくとも一部を覆っている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のタッチパネルと、
    画像を表示する表示部と、を備え、
    前記表示部が画像を表示する表示面上に、前記タッチパネルが配置されている、表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11842023B2 (en) 2021-09-28 2023-12-12 Sharp Display Technology Corporation Capacitive touch panel and display device
US11972084B2 (en) 2021-12-27 2024-04-30 Sharp Display Technology Corporation Touch panel system capable of determining a pressing force and display device with the touch panel system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230026561A (ko) * 2021-08-17 2023-02-27 삼성디스플레이 주식회사 전자 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015156196A1 (ja) * 2014-04-07 2015-10-15 株式会社村田製作所 タッチパネルおよび電子機器
JP2015180978A (ja) * 2012-07-27 2015-10-15 シャープ株式会社 タッチパネルおよび表示装置
JP2017010301A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 凸版印刷株式会社 表示装置基板、表示装置基板の製造方法、及びこれを用いた表示装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8063886B2 (en) * 2006-07-18 2011-11-22 Iee International Electronics & Engineering S.A. Data input device
JP5493739B2 (ja) * 2009-03-19 2014-05-14 ソニー株式会社 センサ装置及び情報処理装置
JP2010262460A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Panasonic Corp 静電容量方式タッチパネル装置及びそのタッチ入力位置検出方法
US8730199B2 (en) * 2009-09-04 2014-05-20 Atmel Corporation Capacitive control panel
US9057653B2 (en) * 2010-05-11 2015-06-16 Synaptics Incorporated Input device with force sensing
US8698769B2 (en) * 2011-08-01 2014-04-15 Sharp Kabushiki Kaisha Dual mode capacitive touch panel
US9182859B2 (en) * 2012-08-29 2015-11-10 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with force sensing
US9158407B2 (en) 2012-08-29 2015-10-13 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with a ‘dual layer’ force sensor
US10120478B2 (en) * 2013-10-28 2018-11-06 Apple Inc. Piezo based force sensing
JP5924452B2 (ja) * 2014-02-28 2016-05-25 凸版印刷株式会社 液晶表示装置
CN106062619B (zh) * 2014-02-28 2019-04-16 凸版印刷株式会社 液晶显示装置
JP6139590B2 (ja) * 2014-03-24 2017-05-31 株式会社 ハイディープＨｉＤｅｅｐ Ｉｎｃ． タッチ検出方法及びこれを遂行するタッチ検出器
CN106796466B (zh) * 2014-10-07 2020-05-12 株式会社村田制作所 触摸式输入装置以及触摸输入检测方法
KR101727108B1 (ko) 2014-12-31 2017-04-17 엘지디스플레이 주식회사 인셀 터치 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법
US9671915B2 (en) * 2015-06-30 2017-06-06 Synaptics Incorporated Avoidance of bending effects in a touch sensor device
US9715301B2 (en) * 2015-08-04 2017-07-25 Apple Inc. Proximity edge sensing
US20170038878A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-09 Chih-Chung Lin Touch panel with pressure sensing function
TWI604366B (zh) * 2015-08-11 2017-11-01 瑞鼎科技股份有限公司 電容式壓力感測觸控面板
US20180348904A1 (en) * 2015-09-09 2018-12-06 Sharp Kabushiki Kaisha Display apparatus with position input function
CN106598314B (zh) * 2015-10-15 2023-07-04 京东方科技集团股份有限公司 一种内嵌式触摸屏、显示装置及其驱动方法
CN106610749B (zh) * 2015-10-21 2019-08-13 敦泰电子股份有限公司 触控显示装置及其驱动方法
TWI559192B (zh) * 2015-10-28 2016-11-21 敦泰電子股份有限公司 觸控顯示裝置及其驅動方法
US10401671B2 (en) * 2015-11-24 2019-09-03 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal panel having touch sensor function
JP6698324B2 (ja) * 2015-12-04 2020-05-27 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置および入力装置
JP6677545B2 (ja) * 2016-03-22 2020-04-08 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
EP3433710B1 (en) * 2016-03-25 2021-03-17 Sensel Inc. System and method for detecting and characterizing force inputs on a surface
US20190050097A1 (en) * 2016-03-30 2019-02-14 Sharp Kabushiki Kaisha Touch panel-equipped display device
CN107357471A (zh) * 2016-05-09 2017-11-17 新益先创科技股份有限公司 感测装置
KR102574365B1 (ko) * 2016-08-22 2023-09-05 삼성전자주식회사 디스플레이 장치, 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치 및 그 압력 감지 방법
KR101838569B1 (ko) * 2016-09-08 2018-03-14 주식회사 하이딥 터치 입력 장치
KR101816549B1 (ko) * 2016-09-29 2018-01-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치
KR20180066667A (ko) * 2016-12-09 2018-06-19 엘지디스플레이 주식회사 전자 기기
US11442544B2 (en) * 2017-05-01 2022-09-13 Apple Inc. Force transducer for electronic devices
WO2018207660A1 (ja) * 2017-05-09 2018-11-15 シャープ株式会社 位置入力機能付き表示装置
TWI635430B (zh) * 2017-06-15 2018-09-11 禾瑞亞科技股份有限公司 Pressure sensing touch device
EP3638465A4 (en) * 2017-06-15 2021-07-07 OnRobot A/S LOCATION AND FORCE DETECTION SYSTEMS, DEVICES AND METHODS
US10775889B1 (en) * 2017-07-21 2020-09-15 Apple Inc. Enclosure with locally-flexible regions
US20190138125A1 (en) * 2017-08-04 2019-05-09 Synaptics Incorporated Differential force sensing referenced to display
US10884557B2 (en) * 2017-08-22 2021-01-05 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Touch input device
EP3533386A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-04 Koninklijke Philips N.V. Pressure sensing with capacitive pressure sensor
KR102553525B1 (ko) * 2018-06-29 2023-07-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 패널, 터치 디스플레이 장치
JP7321112B2 (ja) * 2020-02-10 2023-08-04 三菱電機株式会社 タッチパネルおよびこれを備えた表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015180978A (ja) * 2012-07-27 2015-10-15 シャープ株式会社 タッチパネルおよび表示装置
WO2015156196A1 (ja) * 2014-04-07 2015-10-15 株式会社村田製作所 タッチパネルおよび電子機器
JP2017010301A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 凸版印刷株式会社 表示装置基板、表示装置基板の製造方法、及びこれを用いた表示装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11842023B2 (en) 2021-09-28 2023-12-12 Sharp Display Technology Corporation Capacitive touch panel and display device
JP7429213B2 (ja) 2021-09-28 2024-02-07 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 静電容量式タッチパネル及び表示装置
US11972084B2 (en) 2021-12-27 2024-04-30 Sharp Display Technology Corporation Touch panel system capable of determining a pressing force and display device with the touch panel system

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