JP2024013102A - 静電容量式タッチパネル及び表示装置 - Google Patents

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Takenori Maruyama
和寿 木田
Kazuhisa Kida
慎治 山岸
Shinji Yamagishi
琢磨 山本
Takuma Yamamoto
靖博 杉田
Yasuhiro Sugita
浩 福島
Hiroshi Fukushima
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Abstract

Figure 2024013102000001
【課題】ドライブ電極と、検出電極が形成された層に形成された電極との間の静電容量が増大するのを防止することが可能な押圧検出機能を有する静電容量式タッチパネル及び表示装置を提供する。
【解決手段】タッチパネル１は、駆動信号が供給されるドライブ電極１１ａと、ドライブ電極１１ａに対してタッチ面とは反対側に配置されたタッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極２１ｂと、タッチ面に対する指示体による押圧を検出する押圧検出電極２１と、フローティングの電位を有するフローティング電極２１ｄと、を備える。位置検出電極２１ｂ、押圧検出電極２１ａ、及びフローティング電極２１ｄが、１つの層に形成されている。
【選択図】図３

Description

本開示は、静電容量式タッチパネル及び表示装置に関する。
従来、押圧検出電極及び位置検出電極を備えた静電容量式タッチパネルが知られている。このような静電容量式タッチパネルは、例えば、特許文献１に開示されている。
上記特許文献１の静電容量式タッチパネルは、第１基板上に形成されるドライブ電極と、第２基板上に形成される位置センス電極、及び押圧センス電極とを備える。この静電容量式タッチパネルでは、指示体がドライブ電極及び位置センス電極と容量結合することによって、ドライブ電極と位置センス電極との間の静電容量が低下し、位置センス電極からの信号が変化する。この位置センス電極から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、静電容量式タッチパネルが指示体により押圧されてドライブ電極と押圧センス電極との距離が短くなると、ドライブ電極と押圧センス電極との間の静電容量が増大する。これにより、押圧センス電極からの信号が変化する。そして、この押圧センス電極からの信号の変化に基づいて、押圧の大きさが検出される。
特開２０２１－１２８５１１号公報
ここで、上記特許文献１に記載されている位置検出機能及び押圧検出機能を有する静電容量式タッチパネルでは、ドライブ電極と位置センス電極との間に静電容量が形成されることに加えて、ドライブ電極と押圧センス電極との間に静電容量が形成される。また、位置センス電極及び押圧センス電極は、同一の層（以下「検出電極が形成された層」という）に形成される。このため、押圧検出機能を有さない静電容量式タッチパネルに比べて、ドライブ電極と検出電極が形成された層に形成される電極との間の静電容量が増大する。この結果、ドライブ電極に供給される駆動信号の時定数が大きくなってしまい、タッチ検出及び押圧の検出の応答時間が長くなる（応答特性が悪くなる）場合がある。
そこで、本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ドライブ電極と、検出電極が形成された層に形成された電極との間の静電容量が増大するのを防止することが可能な押圧検出機能を有する静電容量式タッチパネル及び表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の第１の態様に係る静電容量式タッチパネルは、指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体による前記タッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルであって、駆動信号が供給されるドライブ電極と、前記ドライブ電極に対して前記タッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、前記タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、前記タッチ面に対する前記指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、前記位置検出電極、前記押圧検出電極、及び前記フローティング電極が、１つの層に形成されている。
また、第２の態様に係る表示装置は、指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体による前記タッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルと、画像を表示するディスプレイと、を備える、表示装置であって、前記静電容量式タッチパネルは、駆動信号が供給されるドライブ電極と、前記ドライブ電極に対して前記タッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、前記タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、前記タッチ面に対する前記指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、前記位置検出電極、前記押圧検出電極、及び前記フローティング電極が、１つの層に形成されている。
上記の構成によれば、フローティングの電位を有するフローティング電極が、検出電極が形成された層と同一の層に形成される。ドライブ電極とフローティング電極との間には静電容量が形成されにくいため、押圧検出機能を有する静電容量式タッチパネルであっても、ドライブ電極と、検出電極が形成された層に形成される電極との間の静電容量が増大するのを防止することができる。
図１は、第１実施形態による表示装置１００の概略構成を示す断面図である。 図２は、第１実施形態による表示装置１００の構成を模式的に示した平面図である。 図３は、第１実施形態によるタッチパネル１の断面図である。 図４は、ドライブ電極層１１の一部の平面図である。 図５は、検出電極層２１の一部の平面図である。 図６は、第１比較例による表示装置２００の構成を示す図である。 図７は、第１実施形態の実施例による表示装置１００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果を示す図である。 図８は、第１実施形態の実施例による押圧検出電極２１ａからの信号の強度と、第１比較例による押圧検出電極からの信号の強度と比較結果を示す図である。 図９は、第２実施形態の表示装置３００のタッチパネル３０１の断面図である。 図１０は、第２実施形態の検出電極層３２１の一部を示す平面図である。 図１１は、第２実施形態の実施例による表示装置３００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果を示す図である。 図１２は、第３実施形態による表示装置４００の一部の平面図である。 図１３は、第２比較例による表示装置５００の構成を示す図である。 図１４は、第３実施形態の実施例による表示装置４００と、第２比較例による表示装置４００との比較結果を示す図である。
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、実施形態および変形例に記載された各構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。また、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。
［第１実施形態］
（表示装置の構成）
図１は、第１実施形態による表示装置１００の概略構成を示す断面図である。表示装置１００は、タッチパネル１と、表示面２ａに画像を表示する表示部２とを備える。表示部２は、例えば、液晶ディスプレイ、又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイから構成される。
（タッチパネルの構成）
図２は、第１実施形態による表示装置１００の構成を模式的に示した平面図である。表示装置１００のタッチパネル１は、指示体によってタッチされた位置、指示体により押圧された位置、及び押圧の大きさを検出する。図２に示すように、タッチパネル１は、複数のドライブ電極１１ａと、複数の押圧検出電極２１ａと、複数の位置検出電極２１ｂとが設けられている。タッチパネル１は、複数のドライブ電極１１ａと、複数の押圧検出電極２１ａ又は複数の位置検出電極２１ｂとの間の容量の変化を検出する相互容量方式のタッチパネルである。また、表示装置１００は、タッチパネルコントローラー３を含む。タッチパネルコントローラー３と、複数のドライブ電極１１ａ、複数の押圧検出電極２１ａ、及び複数の位置検出電極２１ｂの各々とは、配線３ａを介して接続されている。タッチパネルコントローラー３は、例えば、集積回路である。
図３は、第１実施形態によるタッチパネル１の断面図である。図３に示すように、タッチパネル１は、第１基板１０、感圧層４、及び第２基板２０を含む。第１基板１０、感圧層４および第２基板２０は、積層されている。例えば、第１基板１０及び第２基板２０は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）などの透明な樹脂材料で構成される。また、感圧層４は、誘電体を含む誘電体膜である。また、感圧層４は、高分子材料などの弾性を有する透明な感圧材料から構成される。そして、タッチパネル１は、カバー部材５を含む。カバー部材５は、例えば、ガラス材により構成されている。また、第１基板１０とカバー部材５との間に、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）層１２が配置されている。カバー部材５の表面（タッチ面）は、指示体によりタッチ及び押圧される。ＯＣＡ層１２は、カバー部材５と第１基板１０とを接着する。また、第２基板２０と表示部２との間に、ＯＣＡ層２２が配置されている。
図３に示すように、タッチパネル１は、ドライブ電極層１１と検出電極層２１とを含む。ドライブ電極層１１は、第１基板１０の感圧層４側の面１０ａに形成されている。検出電極層２１は、第２基板２０の感圧層４側の面２０ａに形成されている。すなわち、検出電極層２１は、ドライブ電極層１１に対してタッチ面とは反対側に配置されている。ドライブ電極層１１は、ドライブ電極１１ａ及びドライブフローティング電極１１ｂを含む。検出電極層２１は、位置検出電極２１ｂ、押圧検出電極２１ａ、基準電位電極２１ｃ、及びフローティング電極２１ｄを含む。また、ドライブ電極１１ａ、ドライブフローティング電極１１ｂ、位置検出電極２１ｂ、押圧検出電極２１ａ、基準電位電極２１ｃ、及びフローティング電極２１ｄは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの導電性のある透明な材料から構成される。また、基準電位電極２１ｃは、図示しないグラウンドに接続されており、基準電位電極２１ｃの電位は、グラウンドの電位と等しい。ドライブフローティング電極１１ｂ、及びフローティング電極２１ｄは、それぞれ、他の電極に接続されておらず、かつ、電圧源（例えば、タッチパネルコントローラー３）に接続されておらず、かつ、グラウンドに接続されていない。ドライブフローティング電極１１ｂ、及びフローティング電極２１ｄは、それぞれ、フローティングの電位を有する。フローティングの電位とは、他の導電性の部材に接続されていないことによって、周囲の電界に応じて変動する電位である。
図３に示すように、押圧検出電極２１ａは、ドライブ電極１１ａと平面視で重なる位置に配置されている。また、位置検出電極２１ｂの少なくとも一部は、平面視でドライブ電極１１ａと重ならない位置に配置されている。フローティング電極２１ｄは、ドライブ電極１１ａと平面視で重なる位置に配置されている。また、位置検出電極２１ｂは、ドライブフローティング電極１１ｂと平面視で重なる位置に配置されている。また、フローティング電極２１ｄは、ドライブフローティング電極１１ｂと平面視で重ならない位置に配置されている。また、第１実施形態では、基準電位電極２１ｃは、フローティング電極２１ｄと位置検出電極２１ｂとの間に配置されている。
ドライブ電極１１ａには、タッチパネルコントローラー３（図２参照）から駆動信号が供給される。また、図３に示すように、ドライブフローティング電極１１ｂは、ドライブ電極１１ａとの間に容量Ｃａ（フリンジ成分の静電容量）を形成する。位置検出電極２１ｂは、指示体によってタッチされた位置を検出するための電極である。位置検出電極２１ｂは、ドライブフローティング電極１１ｂとの間に容量Ｃｂを形成する。押圧検出電極２１ａは、指示体による押圧の有無及び押圧の大きさを検出するための電極である。押圧検出電極２１ａは、ドライブ電極１１ａとの間に容量Ｃｃを形成する。基準電位電極２１ｃは、タッチパネル１におけるグラウンドの電位を有する。基準電位電極２１ｃは、ドライブ電極１１ａとの間に容量Ｃｄを形成する。ここで、ドライブフローティング電極と押圧検出電極とが容量結合をしてしまうと、タッチパネルが指示体により押圧されていない場合でも、指示体によりタッチされるだけで容量変化を生じてしまう。この場合、指示体によりタッチされているだけの容量変化と、押圧による容量変化とを切り分けることが難しくなる。これに対して、第１実施形態の構成によれば、基準電位電極２１ｃは、ドライブフローティング電極１１ｂと押圧検出電極２１ａとの間の容量結合を防止することができるので、ドライブ電極１１ａと押圧検出電極２１ａは、タッチパネル１が押圧されたときにのみ容量変化する。この結果、第１実施形態では、指示体によりタッチされているだけの容量変化と、押圧による容量変化とを正確に切り分けることが可能になる。フローティング電極２１ｄは、押圧検出電極２１ａとの間に容量Ｃｅ（フリンジ成分の静電容量）を形成する。
上記の構成によれば、ドライブ電極１１ａとフローティング電極２１ｄとの間には静電容量が形成されにくいので、検出電極層の全体が、位置検出電極、押圧検出電極、及び基準電位電極のみにより構成される場合に比べて、ドライブ電極１１ａと検出電極層２１に形成される電極との間の静電容量を低減することができる。この結果、押圧検出機能を有するタッチパネル１であっても、ドライブ電極１１ａと検出電極層２１に形成される電極との間の静電容量が増大するのを防止することができる。これにより、ドライブ電極１１ａに供給される駆動信号の時定数が大きくなるのを防止することができ、タッチ検出及び押圧の検出の応答時間が長くなる（応答特性が悪くなる）のを防止することができる。
また、押圧検出電極２１ａ及び基準電位電極２１ｃと、ドライブ電極１１ａとは、平行平板型のコンデンサを構成する。位置検出電極２１ｂと、ドライブ電極１１ａとは、ドライブ電極１１ａの端部と位置検出電極２１ｂとの間で静電容量（フリンジ成分の静電容量）を形成する。平行平板型のコンデンサが形成する静電容量は、フリンジ成分の静電容量に比べて大きくなる。これに対して、上記の構成によれば、ドライブ電極１１ａと平面視で重なる位置に配置される検出電極層２１の電極の少なくとも一部が、フローティング電極２１ｄとして構成されるので、平行平板型のコンデンサを小型化することができる。この結果、ドライブ電極１１ａと検出電極層２１に形成される電極との間の静電容量が増大するのを防止することができる。
また、上記のように、ドライブ電極１１ａとドライブフローティング電極１１ｂとが容量結合し、ドライブフローティング電極１１ｂと位置検出電極２１ｂとが容量結合する。これにより、ドライブ電極１１ａと位置検出電極２１ｂとが平面視で重ならない位置に配置されている場合でも、ドライブ電極１１ａと位置検出電極２１ｂとがドライブフローティング電極１１ｂを介して、静電容量を形成することができる。この結果、静電容量に基づくタッチ位置検出の信号の強度を大きくすることができる。そして、フローティング電極２１ｄは、ドライブフローティング電極１１ｂと平面視で重ならない位置に配置されるので、ドライブフローティング電極１１ｂと平面視で重なる位置に位置検出電極２１ｂを大型に形成することができる。これらにより、押圧検出電極２１ａからの信号の強度と、位置検出電極２１ｂからの信号の強度との差異を小さくすることができるので、タッチパネルコントローラー３において、押圧検出電極２１ａからの信号の強度と、位置検出電極２１ｂからの信号の強度との調整を容易に行うことができる。
図４は、ドライブ電極層１１の一部の平面図である。図４に示すように、ドライブ電極１１ａは、複数の矩形状の電極部５１が紙面横方向（Ｘ方向）に連結された形状を有する。隣り合う２つの電極部５１は、例えば、２つのＸ方向に延びる接続部１１ｃにより接続されている。複数のドライブフローティング電極１１ｂは、それぞれ、他のドライブフローティング電極１１ｂとは接続されていない。各ドライブフローティング電極１１ｂは、矩形状の電極である。ドライブフローティング電極１１ｂは、隣り合う２つの電極部５１のＸ方向の間に配置されている。また、２つの接続部１１ｃのＹ方向の間に、２つのドライブフローティング電極１１ｂが配置されている。ドライブフローティング電極１１ｂのＸ方向の長さＬ２２は、電極部５１のＸ方向の長さＬ１２よりも小さく、ドライブフローティング電極１１ｂのＹ方向の長さＬ２１は、電極部５１のＹ方向の長さＬ１１よりも小さい。また、図２及び図３に示すように、ドライブ電極１１ａは、平面視で押圧検出電極２１ａ、基準電位電極２１ｃ、及びフローティング電極２１ｄと重なる位置に配置されている。また、ドライブフローティング電極１１ｂは、平面視で位置検出電極２１ｂと重なる位置に配置されている。また、図４に示すように、複数の電極部５１の１つ当たりの面積は、ドライブフローティング電極１１ｂの面積よりも大きい。
図５は、検出電極層２１の一部の平面図である。図５に示すように、検出電極層２１では、押圧検出電極２１ａと位置検出電極２１ｂとが紙面横方向（Ｘ方向）に交互に配置されている。複数の押圧検出電極２１ａと複数の位置検出電極２１ｂとは、それぞれ、紙面縦方向（Ｙ方向）に延びる。また、押圧検出電極２１ａと位置検出電極２１ｂとの間には、基準電位電極２１ｃが形成されている。
また、図５に示すように、複数の押圧検出電極２１ａは、それぞれ、Ｙ方向に並んで配置される複数の押圧検出部６１を含む。押圧検出部６１は、第１実施形態では、略菱形状の六角形状を有する。複数の押圧検出部６１は、互いに独立して指示体による押圧を検出する。複数の押圧検出部６１の各々は、タッチパネルコントローラー３が検出する押圧された位置（押圧座標）の各々に対応する。言い換えると、押圧検出部６１は、押圧座標の１つ（ユニットセル）を構成する。Ｙ方向に隣接する２つの押圧検出部６１は、接続部６１ａにより接続されている。押圧検出部６１のＸ方向の幅が最大となる部分の幅は、Ｗ３１であり、最小となる部分の幅は、Ｗ３２である。また、接続部６１ａの幅は、押圧検出部６１の最小となる部分の幅と等しい。
また、複数の位置検出電極２１ｂは、それぞれ、Ｙ方向に並んで配置される複数の位置検出部６２を含む。複数の位置検出部６２は、互いに独立して指示体によりタッチされた位置を検出する。複数の位置検出部６２の各々は、タッチパネルコントローラー３が検出するタッチされた位置（タッチ座標）の各々に対応する。言い換えると、位置検出部６２は、タッチ位置座標の１つ（ユニットセル）を構成する。位置検出部６２は、平面視で矩形状を有する。位置検出部６２のＸ方向の幅は、Ｗ５である。例えば、幅Ｗ５は、幅Ｗ３２よりも大きく、幅Ｗ３１よりも小さい。
また、複数の基準電位電極２１ｃは、それぞれ、位置検出電極２１ｂに沿って、Ｙ方向に延びている。複数の基準電位電極２１ｃは、平面視でフローティング電極２１ｄと位置検出電極２１ｂとの間に配置されている。また、複数の基準電位電極２１ｃは、平面視で位置検出電極２１ｂを挟んで配置されている。例えば、基準電位電極２１ｃは、一定の幅Ｗ６を有する。幅Ｗ６は、例えば、幅Ｗ５よりも小さい。
また、複数のフローティング電極２１ｄは、それぞれ、押圧検出電極２１ａと基準電位電極２１ｃとの間に配置されている。複数のフローティング電極２１ｄは、第１実施形態では、台形状を有する。また、複数のフローティング電極２１ｄは、Ｙ方向に並んで配置されている。また、複数のフローティング電極２１ｄは、それぞれ、他のフローティング電極２１ｄとは接続されていない。また、フローティング電極２１ｄのＸ方向の幅が最大となる部分の幅は、Ｗ４１であり、最小となる部分の幅は、Ｗ４２である。例えば、幅Ｗ４１は、幅Ｗ６よりも大きく、幅Ｗ３１よりも小さい。また、幅Ｗ４２は、幅Ｗ５よりも小さく、幅Ｗ３２よりも大きい。
（タッチパネル１の動作）
次に、図３を参照して、タッチパネル１の動作について説明する。図３に示すように、ドライブフローティング電極１１ｂは、位置検出電極２１ｂとの間に容量Ｃｂを形成している。指示体Ｆが、カバー部材５に接触すると、指示体Ｆと、ドライブ電極１１ａ及びドライブフローティング電極１１ｂのそれぞれとが容量結合する。これにより、指示体Ｆおよびドライブフローティング電極１１ｂを介してドライブ電極１１ａと位置検出電極２１ｂとの間の静電容量（Ｃａ及びＣｂ）が減少し、位置検出電極２１ｂ（位置検出部６２）で検出される信号が変化する。タッチパネルコントローラー３は、この信号の変化に基づいて、指示体Ｆの位置を検出する。なお、この時、指示体Ｆと押圧検出電極２１ａとの間にドライブ電極１１ａが配置される状態になるので、ドライブ電極１１ａが遮蔽材として機能して、ドライブ電極１１ａと押圧検出電極２１ａ（押圧検出部６１）との間の容量Ｃｃは、ほとんど変化しない。
また、図３に示すように、指示体Ｆによってカバー部材５が押圧されると、感圧層４が凹んで、ドライブ電極１１ａと押圧検出電極２１ａ（押圧検出部６１）との距離が短くなる。これにより、ドライブ電極１１ａと押圧検出電極２１ａと間の容量Ｃｃが増大し、押圧検出電極２１ａ（押圧検出部６１）において検出される信号が変化する。そして、タッチパネルコントローラー３は、押圧検出電極２１ａにおいて検出される信号（押圧信号）の変化に基づいて、押圧の大きさ（押圧値）を検出する。なお、タッチパネル１が押圧されると、ドライブフローティング電極１１ｂと位置検出電極２１ｂとの距離が小さくなり、容量Ｃｂが大きくなる。この時、位置検出電極２１ｂからの信号（タッチ信号）が増加するが、タッチ信号は押圧信号よりも十分大きいため、タッチ信号への影響はほとんど生じない。これにより、指示体Ｆによりドライブ電極１１ａが押圧された際にも、タッチ位置を精度良く検出することができる。また、検出電極層２１に、フローティング電極２１ｄが設けられているので、基準電位電極２１ｃとドライブ電極１１ａとが形成する静電容量Ｃｄが増大するのを防止することができる。
（第１実施形態の実施例と第１比較例との比較結果）
次に、図５～図８を参照して、第１実施形態の実施例による表示装置１００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果について説明する。なお、第１比較例による表示装置２００は、第１実施形態の実施例による表示装置１００の効果を確認するために構成したものであり、従来技術を意味するものではない。図６は、第１比較例による表示装置２００の構成を示す図である。
第１実施形態の実施例として、図５に示す検出電極層２１を有する表示装置１００を構成した。また、図６に示すように、表示装置２００は、押圧検出電極２２１ａと、位置検出電極２２１ｂと、基準電位電極２２１ｃとを含む。第１比較例では、フローティング電極２１ｄに代えて、基準電位電極２２１ｃが配置されている。押圧検出電極２２１ａと、位置検出電極２２１ｂとは、それぞれ、押圧検出電極２２１ａと、位置検出電極２２１ｂと同一に構成した。
図７は、第１実施形態の実施例による表示装置１００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果を示す図である。第１実施形態の実施例による表示装置１００、及び第１比較例による表示装置２００の各々において、ドライブ電極と位置検出電極との間の静電容量Ｃｂの値、ドライブ電極と押圧検出電極との間の静電容量Ｃｃの値、及びドライブ電極と基準電位電極との間の静電容量Ｃｄの値を測定した。静電容量Ｃｂは、第１比較例が０．７ｐＦに対して、第１実施形態の実施例が０．８ｐＦとなった。静電容量Ｃｃは、第１比較例が１．０ｐＦに対して、第１実施形態の実施例が１．４ｐＦとなった。静電容量Ｃｄは、第１比較例が３．９ｐＦに対して、第１実施形態の実施例が２．４ｐＦとなった。静電容量Ｃｂ～Ｃｄの合計は、第１比較例が５．６ｐＦに対して、第１実施形態の実施例が４．６ｐＦとなった。
すなわち、第１実施形態の実施例のドライブ電極１１ａと検出電極層２１に形成された電極との静電容量（合計）が、第１比較例よりも低減されている。また、第１実施形態の実施例の静電容量Ｃｂ及びＣｃが、それぞれ、第１比較例の静電容量Ｃｂ及びＣｃよりも大きくなった。
図８は、第１実施形態の実施例による押圧検出電極２１ａからの信号の強度と、第１比較例による押圧検出電極からの信号の強度と比較結果を示す図である。第１実施形態の実施例のカバー部材５及び第１比較例のカバー部材に、それぞれ、荷重を与えて、押圧検出電極からの信号の強度を測定した。測定の結果、荷重が１００ｇ以上７００ｇ以下において、第１実施形態の実施例による信号の強度が、第１比較例による信号の強度よりも大きくなった。従って、第１実施形態の実施例による押圧の検出感度が、第１比較例による押圧の検出感度よりも向上されていることが判明した。
［第２実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、第２実施形態による表示装置３００の構成について説明する。第２実施形態では、フローティング電極３２１ｄが、位置検出電極２１ｂと基準電位電極３２１ｃとの間に配置されている。図９は、第２実施形態の表示装置３００のタッチパネル３０１の断面図である。図１０は、第２実施形態の検出電極層３２１の一部を示す平面図である。なお、第１実施形態の構成と同一の構成には、第１実施形態と同じ符号を用いて説明を省略する。
図９に示すように、表示装置３００は、タッチパネル３０１を含む。タッチパネル３０１は、基準電位電極３２１ｃ及びフローティング電極３２１ｄを含む。基準電位電極３２１ｃは、検出電極層３２１において、フローティング電極３２１ｄと押圧検出電極２１ａとの間に配置されている。基準電位電極３２１ｃは、グラウンドに接続されており、グラウンドの電位を有する。フローティング電極３２１ｄの少なくとの一部は、ドライブ電極１１ａと平面視で重なる位置に配置されている。また、フローティング電極３２１ｄの少なくとも一部は、ドライブフローティング電極１１ｂと平面視で重ならない位置に配置されている。フローティング電極３２１ｄと位置検出電極２１ｂとは、フリンジ成分の静電容量Ｃｆを形成する。
図１０に示すように、複数のフローティング電極３２１ｄは、それぞれ、平面視で矩形状を有する。また、複数のフローティング電極３２１ｄは、Ｙ方向に並んで配置されている。複数のフローティング電極３２１ｄは、互いに接続されていない。フローティング電極３２１ｄの幅Ｗ７は、例えば、位置検出電極２１ｂの幅Ｗ５よりも小さい。また、幅Ｗ７は、例えば、押圧検出電極２１ａの最大の幅Ｗ３１よりも小さく、最小の幅Ｗ３２よりも大きい。
第２実施形態の構成によれば、基準電位電極３２１ｃがフローティング電極３２１ｄに対して押圧検出電極２１ａ側に配置されるので、基準電位電極３２１ｃによる、位置検出電極２１ｂの信号の強度の低下を抑制することができる。この結果、押圧検出電極２１ａの信号の強度と、位置検出電極２１ｂの信号の強度との差を小さくすることができる。この結果、タッチパネルコントローラーにおいて、押圧検出電極２１ａからの信号の強度と、位置検出電極２１ｂからの信号の強度との調整を容易に行うことができる。なお、第２実施形態におけるその他の構成及び効果は、第１実施形態と同様である。
（第２実施形態の実施例と第１比較例との比較結果）
次に、図１１を参照して、第２実施形態の実施例による表示装置３００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果について説明する。
第２実施形態の実施例として、図９及び図１０に示す表示装置３００を構成した。図１１は、第２実施形態の実施例による表示装置３００と、第１比較例による表示装置２００との比較結果を示す図である。第２実施形態の実施例による表示装置３００、及び第１比較例による表示装置２００の各々において、ドライブ電極と位置検出電極との間の静電容量Ｃｂの値、ドライブ電極と押圧検出電極との間の静電容量Ｃｃの値、及びドライブ電極と基準電位電極との間の静電容量Ｃｄの値を測定した。静電容量Ｃｂは、第１比較例が０．７ｐＦに対して、第２実施形態の実施例が１．１ｐＦとなった。静電容量Ｃｃは、第１比較例が１．０ｐＦに対して、第２実施形態の実施例が１．１ｐＦとなった。静電容量Ｃｄは、第１比較例が３．９ｐＦに対して、第２実施形態の実施例が２．７ｐＦとなった。静電容量Ｃｂ～Ｃｄの合計は、第１比較例が５．６ｐＦに対して、第２実施形態の実施例が４．９ｐＦとなった。
すなわち、第２実施形態の実施例のドライブ電極１１ａと検出電極層３２１に形成された電極との静電容量（合計）が、第１比較例よりも低減されている。また、第２実施形態の実施例では、静電容量ＣｂとＣｃとの差が０ｐＦとなり、静電容量ＣｂとＣｃとの差が第１比較例の０．３ｐＦよりも低減された。すなわち、第２実施形態の実施例では、押圧検出電極２１ａの信号の強度と、位置検出電極２１ｂの信号の強度との差が低減されている。
［第３実施形態］
次に、図１２を参照して、第３実施形態による表示装置４００の構成について説明する。第４実施形態は、フローティング電極４２１ｄが、押圧検出電極４２１ａに平面視で囲まれている。図１２は、第３実施形態による表示装置４００の一部の平面図である。なお、第１又は第２実施形態の構成と同一の構成には、第１又は第２実施形態と同じ符号を用いて説明を省略する。
図１２に示すように、表示装置４００は、タッチパネル４０１を含む。タッチパネル４０１は、押圧検出電極４２１ａと、位置検出電極４２１ｂと、基準電位電極４２１ｃと、フローティング電極４２１ｄとを含む。押圧検出電極４２１ａは、複数の押圧検出部４６１を含む。複数の押圧検出部４６１は、それぞれ、平面視で矩形状を有する。複数の押圧検出部４６１は、接続部４６１ａを介して互いに接続されている。接続部４６１ａのＸ方向の幅Ｗ２ａは、押圧検出電極４２１ａのＸ方向の幅Ｗ１ａよりも小さい。
位置検出電極４２１ｂは、一定のＸ方向の幅Ｗ３ａを有し、Ｙ方向に延びている。また、幅Ｗ３ａは、押圧検出電極４２１ａのＸ方向の幅Ｗ１ａよりも小さい。また、基準電位電極４２１ｃは、押圧検出電極４２１ａと位置検出電極４２１ｂとのＸ方向の間に形成されている。また、基準電位電極４２１ｃは、複数の押圧検出部４６１のＹ方向の間に配置されている。基準電位電極４２１ｃのＸ方向の幅Ｗ４ａは、押圧検出電極４２１ａの幅Ｗ１ａよりも小さい。位置検出電極４２１ｂの幅Ｗ３ａよりも小さい。
また、押圧検出部４６１には、平面視でマトリクス状に孔が形成されている。複数のフローティング電極４２１ｄは、押圧検出部４６１に形成された複数の孔にそれぞれ配置されている。これにより、複数のフローティング電極４２１ｄは、平面視でマトリクス状に配置され、かつ、押圧検出電極４２１ａに囲まれている。例えば、１つの押圧検出部４６１内に、１６個（４行４列）のフローティング電極４２１ｄが配置されている。そして、フローティング電極４２１ｄは、Ｘ方向に幅Ｗ５ａを有する。幅Ｗ５ａは、幅Ｗ４ａよりも大きく、幅Ｗ２ａよりも大きい。また、幅Ｗ５ａは、幅Ｗ３ａよりも小さい。
第３実施形態の構成によれば、フローティング電極４２１ｄにより、ドライブ電極と検出電極層に形成された電極との静電容量を低減することができる。そして、フローティング電極４２１ｄが押圧検出電極４２１ａ内に形成されることにより、押圧検出電極の信号の強度を低減して、押圧検出電極の信号の強度と、位置検出電極の信号の強度との差を小さくすることができる。第３実施形態によるその他の構成及び効果は、第１又は第２実施形態の構成及び効果と同様である。
（第３実施形態の実施例と第２比較例との比較結果）
次に、図１３及び図１４を参照して、第３実施形態の実施例による表示装置４００と、第２比較例による表示装置５００との比較結果について説明する。なお、第２比較例による表示装置５００は、第３実施形態の実施例による表示装置４００の効果を確認するために構成したものであり、従来技術を意味するものではない。図１３は、第２比較例による表示装置５００の構成を示す図である。
第３実施形態の実施例として、図１２に示す表示装置４００を構成した。また、図１３に示すように、表示装置５００は、押圧検出電極５２１ａと、位置検出電極５２１ｂと、基準電位電極５２１ｃとを含む。第２比較例では、フローティング電極４２１ｄが設けられておらず、フローティング電極４２１ｄに対応する部分には押圧検出電極５２１ａが形成されている。位置検出電極５２１ｂと、基準電位電極５２１ｃとは、それぞれ、位置検出電極４２１ｂと、基準電位電極４２１ｃと同一に構成した。
図１４は、第３実施形態の実施例による表示装置４００と、第２比較例による表示装置４００との比較結果を示す図である。第３実施形態の実施例による表示装置４００、及び第２比較例による表示装置４００の各々において、ドライブ電極と位置検出電極との間の静電容量Ｃｂの値、ドライブ電極と押圧検出電極との間の静電容量Ｃｃの値、及びドライブ電極と基準電位電極との間の静電容量Ｃｄの値を測定した。静電容量Ｃｂは、第２比較例が０．８ｐＦに対して、第３実施形態の実施例が０．８ｐＦとなった。静電容量Ｃｃは、第２比較例が４．６ｐＦに対して、第３実施形態の実施例が２．４ｐＦとなった。静電容量Ｃｄは、第２比較例が０．２ｐＦに対して、第３実施形態の実施例が０．２ｐＦとなった。静電容量Ｃｂ～Ｃｄの合計は、第２比較例が５．６ｐＦに対して、第３実施形態の実施例が３．４ｐＦとなった。
すなわち、第３実施形態の実施例のドライブ電極１１ａと検出電極層に形成された電極との静電容量（合計）が、第２比較例よりも低減されている。また、第３実施形態の実施例では、静電容量ＣｂとＣｃとの差が１．６ｐＦとなり、静電容量ＣｂとＣｃとの差が第１比較例の３．８ｐＦよりも低減された。すなわち、第３実施形態の実施例では、押圧検出電極４２１ａの信号の強度と、位置検出電極４２１ｂの信号の強度との差が低減されている。
［変形例］
以上、実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。よって、本開示は上述した実施の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の形態を適宜変形して実施することが可能である。
（１）上記第１～第３実施形態では、フローティング電極とドライブ電極とが平面視で重なる位置に配置する例を示したが、本開示はこれに限られない。すなわち、フローティング電極の一部のみが、ドライブ電極と平面視で重なるようにフローティング電極が配置されてもよいし、フローティング電極がドライブ電極に平面視で重ならない位置に配置されていてもよい。
（２）上記第１～第３実施形態では、押圧検出部を、矩形状又は六角形状に形成し、位置検出部を、矩形状に形成し、フローティング電極を、矩形状又は台形状に形成する例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、押圧検出部、位置検出部、及びフローティング電極のいずれかを、円形状、又は多角形状に形成してもよい。
（３）上記第１～第３実施形態では、基準電位電極の電位を、グラウンドの電位とする例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、基準電位電極の電位を、グラウンドの電位とは異なる所定の一定の電位に設定してもよい。
（４）上記第１～第３実施形態では、複数のドライブ電極が並ぶ方向（Ｙ方向）と、複数の押圧検出電極が並ぶ方向（Ｘ方向）とを直交させる例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、複数のドライブ電極が並ぶ方向と、複数の押圧検出電極が並ぶ方向とが、９０未満の角度で交差していてもよい。
（５）上記第１～第３実施形態では、ドライブ電極、ドライブフローティング電極、押圧検出電極、位置検出電極、及びフローティング電極を、ＩＴＯから構成する例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、ドライブ電極、ドライブフローティング電極、押圧検出電極、位置検出電極、及びフローティング電極を、導電性の金属材料から構成してもよい。
（６）上記第１～第３実施形態では、タッチパネルに、ドライブフローティング電極を設ける例を示したが、本開示はこれに限られない。すなわち、タッチパネルに、ドライブフローティング電極を設けられなくてもよい。
（７）上記第１～第３実施形態では、タッチパネルを表示装置に設ける例を示したが、本開示はこれに限られない。すなわち、表示部を有さない装置に、本開示のタッチパネルを設けてもよい。
上述した静電容量式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もできる。
第１の構成に係る静電容量式タッチパネルは、指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体によるタッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルであって、駆動信号が供給されるドライブ電極と、ドライブ電極に対してタッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、タッチ面に対する指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、位置検出電極、押圧検出電極、及びフローティング電極が、１つの層に形成されている（第１の構成）。
上記第１の構成によれば、フローティングの電位を有するフローティング電極が、検出電極が形成された層と同一の層に形成される。ドライブ電極とフローティング電極との間には静電容量が形成されにくいため、押圧検出機能を有する静電容量式タッチパネルであっても、ドライブ電極と、検出電極が形成された層に形成される電極との間の静電容量が増大するのを防止することができる。
第１の構成において、フローティング電極の少なくとも一部は、ドライブ電極と平面視で重なる位置に配置されていてもよい（第２の構成）。
ここで、ドライブ電極と平面視で重なる位置に配置される検出電極層の電極と、ドライブ電極とは、平行平板型のコンデンサを構成する。他方、少なくとも一部がドライブ電極と平面視で重なる位置に配置されていない検出電極層の電極と、ドライブ電極とは、ドライブ電極の端部と当該検出電極層の電極の端部との間で静電容量（フリンジ成分の静電容量）を形成する。平行平板型のコンデンサが形成する静電容量は、フリンジ成分の静電容量に比べて大きくなる。上記第２の構成によれば、ドライブ電極と平面視で重なる位置に配置される検出電極層の電極の少なくとも一部が、フローティング電極として構成されるので、平行平板型のコンデンサを小型化することができる。この結果、ドライブ電極と検出電極層に形成される電極との間の静電容量が増大するのを防止することができる。
第１または第２の構成において、静電容量式タッチパネルは、ドライブ電極が形成された層と同一の層に形成されたドライブフローティング電極であって、フローティングの電位を有するドライブフローティング電極を、さらに備えてもよく、位置検出電極は、ドライブフローティング電極と平面視で重なる位置に配置されていてもよく、フローティング電極は、ドライブフローティング電極と平面視で重ならない位置に配置されていてもよい（第３の構成）。
ここで、位置検出電極の少なくとも一部は、指示体と容量結合するために、ドライブ電極と平面視で重ならない位置に配置される。これにより、ドライブ電極の端部と位置検出電極との間に、フリンジ成分による静電容量が形成される。しかしながら、押圧検出電極とドライブ電極とにより形成される平行平板のコンデンサの静電容量は、位置検出電極とドライブ電極とにより形成されるフリンジ成分による静電容量よりも大きくなる。このため、押圧検出電極からの信号の強度が、位置検出電極からの信号の強度に比べて大きくなるため、押圧検出電極からの信号の強度と位置検出電極からの信号の強度との調整が複雑化する。上記第３の構成によれば、ドライブ電極とドライブフローティング電極とが容量結合し、ドライブフローティング電極と位置検出電極とが容量結合する。これにより、ドライブ電極と位置検出電極とが平面視で重ならない位置に配置されている場合でも、ドライブ電極と位置検出電極とがドライブフローティング電極を介して、静電容量を形成することができる。この結果、静電容量に基づくタッチ位置検出の信号の強度を大きくすることができる。そして、フローティング電極は、ドライブフローティング電極と平面視で重ならない位置に配置されるので、ドライブフローティング電極と平面視で重なる位置に配置される位置検出電極を大型に形成することができる。これらにより、押圧検出電極からの信号の強度と、位置検出電極からの信号の強度との差異を小さくすることができるので、押圧検出電極からの信号の強度と、位置検出電極からの信号の強度との調整を簡素化することができる。
第１または第２の構成において、静電容量式タッチパネルは、ドライブ電極が形成された層と同一の層に形成されたドライブフローティング電極であって、フローティングの電位を有するドライブフローティング電極と、基準電位に接続された基準電位電極と、をさらに備えてもよい（第４の構成）。
ここで、ドライブフローティング電極と押圧検出電極とが容量結合をしてしまうと、静電容量式タッチパネルが指示体により押圧されていない場合でも、指示体によりタッチされるだけで容量変化を生じてしまう。この場合、指示体によりタッチされているだけの容量変化と、押圧による容量変化とを切り分けることが難しくなる。これに対して、上記第４の構成によれば、基準電位電極により、ドライブフローティング電極と押圧検出電極との間の容量結合を防止することができるので、ドライブ電極と押圧検出電極とは、静電容量式タッチパネルが押圧されたときにのみ容量変化する。この結果、指示体によりタッチされているだけの容量変化と、押圧による容量変化とを正確に切り分けることが可能になる。
第１～第４の構成のいずれか１つにおいて、静電容量式タッチパネルは、基準電位に接続された基準電位電極をさらに備えてもよく、基準電位電極は、フローティング電極が形成された層において、フローティング電極と位置検出電極との間に配置されていてもよい（第５の構成）。
上記第５の構成によれば、検出電極層に、フローティング電極が設けられているので、基準電位電極とドライブ電極とが形成する静電容量が増大するのを防止することができる。
第１～第４の構成のいずれか１つにおいて、静電容量式タッチパネルは、基準電位に接続された基準電位電極をさらに備えてもよく、基準電位電極は、フローティング電極が形成された層において、フローティング電極と押圧検出電極との間に配置されていてもよい（第６の構成）。
上記第６の構成によれば、基準電位電極がフローティング電極に対して押圧検出電極側に配置されるので、基準電位電極による、位置検出電極の信号の強度の低下を抑制することができる。この結果、押圧検出電極の信号の強度と、位置検出電極の信号の強度との差を小さくすることができる。
第１～第４の構成のいずれか１つにおいて、フローティング電極は、平面視で押圧検出電極に囲まれていてもよい（第７の構成）。
上記第７の構成によれば、フローティング電極により、ドライブ電極と検出電極層に形成された電極との静電容量を低減することができる。そして、フローティング電極が押圧検出電極内に形成されることにより、押圧検出電極の信号の強度が低減され、押圧検出電極の信号の強度と、位置検出電極の信号の強度との差を小さくすることができる。
第８の構成に係る表示装置は、指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体によるタッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルと、画像を表示するディスプレイと、を備える、表示装置であって、静電容量式タッチパネルは、駆動信号が供給されるドライブ電極と、ドライブ電極に対してタッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、タッチ面に対する指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、位置検出電極、押圧検出電極、及びフローティング電極が、１つの層に形成されている（第８の構成）。
上記第８の構成によれば、ドライブ電極と、検出電極が形成された層に形成された電極との間の静電容量が増大するのを防止することが可能な押圧検出機能を有する表示装置を提供することができる。
１，３０１，４０１…タッチパネル、２…表示部、１１…ドライブ電極層、１１ａ…ドライブ電極、１１ｂ…ドライブフローティング電極、２１，３２１，４２１…検出電極層、２１ａ，４２１ａ…押圧検出電極、２１ｂ，４２１ｂ…位置検出電極、２１ｃ，３２１ｃ，４２１ｃ…基準電位電極、２１ｄ，３２１ｄ，４２１ｄ…フローティング電極、１００，３００，４００…表示装置

Claims (8)

  1. 指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体による前記タッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルであって、
    駆動信号が供給されるドライブ電極と、
    前記ドライブ電極に対して前記タッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、前記タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、前記タッチ面に対する前記指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、
    フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、
    前記位置検出電極、前記押圧検出電極、及び前記フローティング電極が、１つの層に形成されている、静電容量式タッチパネル。
  2. 前記フローティング電極の少なくとも一部は、前記ドライブ電極と平面視で重なる位置に配置されている、請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
  3. 前記ドライブ電極が形成された層と同一の層に形成されたドライブフローティング電極であって、フローティングの電位を有するドライブフローティング電極を、さらに備え、
    前記位置検出電極は、前記ドライブフローティング電極と平面視で重なる位置に配置されており、
    前記フローティング電極は、前記ドライブフローティング電極と平面視で重ならない位置に配置されている、請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。
  4. 前記ドライブ電極が形成された層と同一の層に形成されたドライブフローティング電極であって、フローティングの電位を有するドライブフローティング電極と、
    基準電位に接続された基準電位電極と、をさらに備える、請求項１または２に記載の静電容量式タッチパネル。
  5. 基準電位に接続された基準電位電極をさらに備え、
    前記基準電位電極は、前記フローティング電極が形成された層において、前記フローティング電極と前記位置検出電極との間に配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の静電容量式タッチパネル。
  6. 基準電位に接続された基準電位電極をさらに備え、
    前記基準電位電極は、前記フローティング電極が形成された層において、前記フローティング電極と前記押圧検出電極との間に配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の静電容量式タッチパネル。
  7. 前記フローティング電極は、平面視で前記押圧検出電極に囲まれている、請求項１～３のいずれか１項に記載の静電容量式タッチパネル。
  8. 指示体によるタッチ面をタッチする位置と、指示体による前記タッチ面に対する押圧とを検出する静電容量式タッチパネルと、
    画像を表示するディスプレイと、を備える、表示装置であって、
    前記静電容量式タッチパネルは、
    駆動信号が供給されるドライブ電極と、
    前記ドライブ電極に対して前記タッチ面とは反対側に配置された検出電極であって、前記タッチ面に対する指示体によるタッチ位置を検出する位置検出電極と、前記タッチ面に対する前記指示体による押圧を検出する押圧検出電極とを含む検出電極と、
    フローティングの電位を有するフローティング電極と、を備え、
    前記位置検出電極、前記押圧検出電極、及び前記フローティング電極が、１つの層に形成されている、表示装置。
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