JP5403815B2 - 入力装置、およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画面へ座標を入力する入力装置、およびそれを備えた表示装置に関し、特に容量結合方式の入力装置を絶縁体である樹脂ペン等で入力を可能とする入力装置およびそれを備えた表示装置に関するものである。
表示画面に使用者の指などでタッチ操作(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画面入力機能をもつ入力装置(以下、タッチセンサまた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、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチによる入力装置として、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結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式、などが知られている。
静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式では透過率が80%程度と低いのに対し静電容量結合方式は約90%と透過率が高く表示画質を低下させない点があげられる。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損(クラック)するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。
静電容量結合方式のタッチパネルとしては、例えば、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。ここでは、検出用の電極が劣化して物理的特性である抵抗値が変化しても容量検出に及ぼす影響は少ないため、タッチパネルの入力位置検出精度に及ぼす影響が少ない。そのため、高い入力位置検出精度を実現することができる。
また、特許文献2には、タッチパネルの透明電極表面上に導電性微粒子を含んだ高分子層を形成することにより、優れた減反射効果が得られ透明度が向上することが記載されている。
特表2003−511799号公報 特開2004−5672号公報
しかしながら、静電容量結合方式のタッチパネルは、上記特許文献1のように検出用の各電極の容量変化を検出して、入力座標を検出するため、入力手段としては導電性のある物質が前提となる。この導電性のある物質とは人間の指に代表され、指入力用タッチパネルとして認知されている。そのため、抵抗膜式などで使用されている導電性の無い絶縁体である樹脂製スタイラスなどを静電容量結合方式のタッチパネルに接触させた場合には、電極の容量変化がほとんど発生しないため、入力座標を検出できないという課題がある。
また、一方で導電性のある物質、例えば金属などでスタイラスを作り、それにより静電容量結合方式のタッチパネルに入力しようとした場合には、電極本数が増加する。例えば、対角4インチで縦横の寸法比が3対4の静電容量結合方式タッチパネルを、特許文献1のような菱形を基本とした電極形状で実現する場合を考える。ここで指を入力対象とする場合には最小の接触面を直径6mmと仮定し、このサイズを電極間隔として検出用電極を用意すると、電極総数は22本となる。一方でスタイラスの接触面を直径1mmと仮定し、このサイズを電極間隔として検出用電極を用意すると139本となり、約6倍まで電極本数が増加する。電極本数が増加すると入力処理部への配線引回しに必要となる額縁面積が大きくなり、また制御回路との信号接続本数が増えるため衝撃などに対する信頼性も低
下する。入力処理部の端子数が増加するため回路面積も増え、コスト増加が懸念される。一方、先端が導電性ゴム製のスタイラスを使用した場合、電極数を同等とすると接触面で直径6mm程度の形状が必要なため、文字入力の違和感を伴う。
以上のことから、上記特許文献1に開示される静電容量結合方式タッチパネルでは、絶縁性物質による入力への対応(スタイラス対応)が課題となる。
上記課題の解決を実現するため本発明では、複数の透明なX電極と複数の透明なY電極と透明なZ電極を備えた静電容量結合方式タッチパネルを用いる。この静電容量結合方式タッチパネルにおいて、前記X電極と前記Y電極は、第1の絶縁層を介して交差されており、それぞれ、その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る。前記Z電極は、一定の距離を保つためのスペーサを介して配置され、タッチした押圧による圧縮でZ電極に積層された弾性層がスペーサ形状に沿って変形する。これにより、Z電極とX電極、およびZ電極とY電極との距離が縮まり、静電容量が増加する。従って、非導電性の入力手段においてもX電極およびY電極と、Z電極(押圧により、電極間距離が変化する部分)間の容量変化を検出することが可能となり、タッチした位置座標を特定することが可能となる。また、弾性層に直接Z電極材料を形成するとタッチした押圧による圧縮でZ電極材料が割れるため、Z電極材料は薄い非導電層に形成し、弾性層に張り合わせる。また、タッチした押圧による圧縮で弾性層は変形するが、タッチパネル使用時に大きな荷重(例えば樹脂ペンで10ニュートン以上)で繰返し押圧を加えた場合、弾性層が塑性変形するか、弾性層に隣接する層との界面がずれを起こし、タッチした場所に跡が残るため、弾性層は硬さの異なる層を積層する。これを利用し、大きな荷重でタッチしても跡が残らない高い耐久性を持つタッチパネル入力装置が可能となる。
本発明によれば、静電容量結合方式タッチパネルにおいて、指だけでなく樹脂ペンなどの絶縁体による入力が可能となり、高い荷重で入力しても入力面が劣化しにくくなる。
本発明の実施例における入力装置、およびそれを備えた表示装置のシステム構成図 本発明の第1の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す平面図 本発明の第1の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第1の実施例におけるタッチパネルと表示装置の積層構造を示す断面図 本発明の第2の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第2の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第3の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第3の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第4の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第4の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第5の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第5の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第6の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第6の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第7の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第7の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図 本発明の第8の実施例におけるタッチパネルの電極構造を示す断面図 本発明の第8の実施例におけるタッチパネルにおいて樹脂ペンによる入力時の容量変化を示す模式図
以下、本発明の実施形態を図を用いて詳細に説明する。
入力装置(以下、タッチパネルと呼ぶ)、およびそれを備えた表示装置の構成を、図1に示す。
図1において、101は本発明の実施例によるタッチパネルである。タッチパネル101は、容量検出用のX電極XPとY電極YPを有する。ここでは、例えばX電極を4本(XP1からXP4)、Y電極を4本(YP1からYP4)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101は表示装置の表示部106の前面に設置される。従って、表示装置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を透過する必要があるため、タッチパネルは透過率が高いことが望ましい。タッチパネル101のX電極とY電極は、検出用配線によって容量検出部102に接続される。容量検出部102は、制御演算部103から出力される検出制御信号により制御され、タッチパネルに含まれる各電極(X電極、Y電極)の容量を検出し、各電極の容量値によって変化する容量検出信号を制御演算部103に出力する。制御演算部103は、各電極の容量検出信号から各電極の信号成分を計算するとともに、各電極の信号成分から入力座標を演算して求める。システム104は、タッチ操作によりタッチパネル101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、表示制御信号により転送される表示画像に応じて表示信号を生成し、表示装置に画像を表示する。
図2は本発明の第1の実施例におけるタッチパネル101の構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。この断面図では、タッチパネル動作の説明に必要となる層のみ示している。図中、1および6は透明基板、2および3は透明絶縁膜、4はスペーサ、5は透明弾性層、9は空気層、8は非導電層、XP、YP、ZPは検出用電極である。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、Z電極との間隔を保つ非導電性のスペーサ4、導電性の導電層であるZ電極ZP、Z電極ZPを支持する非導電層8、透明弾性層5を順次積層し、その上に第2の透明基板6を積層したタッチパネルである。透明弾性層5の剛性は第2の透明基板6の剛性よりも低い。
図3は、タッチパネル101の容量検出用のX電極XPおよびY電極YPの電極パターンを示した図である。X電極XPとY電極YPは、検出用配線によって容量検出部102に接続される。Y電極はタッチパネル101の横方向に伸びており、複数のY電極が縦方向に複数本並べられている。Y電極とX電極の交差部分は、各電極の交差容量を削減するためにY電極とX電極の電極幅を細くしている。この部分を仮に細線部と呼ぶ。したがって、Y電極はその延在方向に細線部と、それ以外の電極部分(以下では、パット部と呼ぶ)とを交互に配置した形状となる。隣接するY電極の間に、X電極を配置する。X電極はタッチパネル101の縦方向に延びており、複数のX電極が横方向に複数本並べられる。Y電極と同様に、X電極はその延在方向に細線部とパッド部を交互に配置した形状となる。
次に、X電極のパッド部の形状を説明する上で、仮にX電極を検出用配線に接続するための配線位置(或いはX電極の細線部)を、X電極の横方向の中心と仮定する。X電極のパッド部の電極形状は、隣接するX電極の中心に近くなるにつれて面積が小さくなり、該X電極の中心に近いほど面積が大きくなる。よって、隣接する2本のX電極、例えばXP1とXP2の間におけるX電極の面積を考えた場合には、XP1電極の中心付近ではXP1電極のパッド部の電極面積が最大となり、且つXP2電極のパッド部の電極面積は最小となる。一方、XP2電極の中心付近ではXP1電極のパッド部の電極面積が最小となり、且つXP2電極のパッド部の電極面積が最大となる。
次に、タッチパネル101の層構造について、第1の透明基板1から近い層から遠い層へ順に説明する。使用する第1の透明基板1の材質、厚さなどは特に限定するものではなく、その用途目的に応じてバリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスを選択することができ、第1の透明基板1の板厚は300μm以下とすることが好ましい。また、板厚500μm程度のガラスを使用して、以下に説明する各層を積層形成し、表示装置と組み合わせてから、研磨砥粒、研磨布を用いた両面研磨や片面研磨法等の機械研磨法で第1の透明基板1の板厚を300μmにすることもできる。さらに、弗酸をベースとするエッチング液を用い、タッチパネル101を浸漬して第1の透明基板1の板厚を300μmにすることもできる。
第1の透明基板1は、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂フィルム等の中から選ぶこともでき、フィルム厚は必要に応じて適宜選択することができる。また、XP、YPに使用する電極は透明導電膜であり、導電性を有する薄膜であれば特に限定するものではなく、従来のITO(酸化インジウム錫)、ATO(酸化アンチモン錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等を使用することができる。透明導電膜(厚さ50〜200Å)は、表面抵抗が500〜2000Ωになるように、スパッタリング法により成膜、次にレジスト材料を塗布し、露光、現像プロセスによりパターニングする。このときレジスト材料としてはポジ型、ネガ型どちらでもよく、アルカリ現像タイプが容易に形成できる。その後、ITOをエッチングによりパターン形成する。このときのエッチング液は臭化水素酸水溶液等を選択すればよい。
第1の透明基板1に近い箇所にX電極XPを形成し、次にX電極とY電極を絶縁するための絶縁膜を形成する。その次に、Y電極YPを形成する。ここで、X電極XPとY電極YPの順番を入れ換えても良い。Y電極YPの次には第2の絶縁膜3を配置し、次に設けるZ電極ZPとの絶縁性を確保する。第1の絶縁膜2、第2の絶縁膜3としては、膜厚は絶縁膜材料の誘電率を考慮すれば各種選択できるが、比誘電率2〜4で調整するのが容易であり、膜厚は1〜20μmで形成することができる。絶縁膜層の材料としては、UV(紫外線)硬化型樹脂材料やアルカリ現像可能なネガまたはポジ型の絶縁膜材料、加熱で硬化する熱硬化型樹脂材料を用いることができるが、アルカリ現像タイプが容易に形成できる。
スペーサ4は、粒径がそろったポリマービーズ、ガラスビーズ等を適宜散布して形成する。第1の基板上に形成した第2の絶縁膜3とZ電極間の間隔を規定するビーズの粒径は5〜100μmの範囲で選択でき、20〜50μmが好ましい。散布するビーズの密度は20μm以上、10000μm以下の間隔で散布するのが好ましい。
透明弾性層5は、弾性を有するゴム状の層であり、弾性を有するものであれば特に好ましく制限するものではないが、透過率の向上を図る目的から、可視光領域で透明な材料が良い。例えば、ブチルゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴムを単独であるいは2種類以上を混合して用いることができる。これらゴムまたは樹脂の屈折率は1.4〜1.8の範囲であると好ましく、押圧による変形を十分とるため、その膜厚はスペーサ4の径より厚めに(スペーサ4により設けられた間隔より厚めに)形成するのがよく、5μm以上が好ましい。
非導電層8は、可視光透過率から、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの透明な樹脂フィルム等のようなものの中から選ぶことが好ましい。タッチして押圧が加わったときに透明弾性層5の弾性を抑制せず、非導電層8がスペーサ形状に沿って変形する必要があるため、非導電層は100μm以下が好ましい。
Z電極ZPは、透明導電膜であり、導電性を有する薄膜であれば特に限定するものではなく、この薄膜を形成する基材として非導電層8に対して、従来のITO(酸化インジウム錫)、ATO(酸化アンチモン錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等を使用することができる。透明導電膜は、表面抵抗が500〜2000Ωになるように、スパッタリング法により成膜、次にレジスト材料を塗布し、露光、現像プロセスによりX電極、Y電極に対応した形状にパターニングする。このときレジスト材料としてはポジ型、ネガ型どちらでもよく、アルカリ現像タイプが容易に形成できる。その後、ITOをエッチングによりパターン形成する。このときのエッチング液は臭化水素酸水溶液等を選択すればよい。また、表面抵抗を10000〜10000000ΩになるようにZ電極ZPを形成するとパターニングは不要となり、従来のITO(酸化インジウム錫)、ATO(酸化アンチモン錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の微粒子を透明樹脂に分散させた薄膜のほか、導電性を有する微粒子として、例えばニッケル、金、銀、銅などの金属微粒子のほか、絶縁性の無機微粒子や樹脂微粒子に金属メッキを施したものを樹脂中に分散させたもの等が使用できる。また、Al、Bi、CeO、In、(In・SnO)、HfO、La、MgF、Sb、(Sb・SnO)、SiO、SnO、TiO、Y、ZnOおよびZrOからなる群から少なくとも1種の金属酸化物、または金属フッ化物からなる微粒子も透明樹脂中に分散することで使用できる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリピロール、ポリイソチアナフテン、ポリイソナフトチオフェン等の有機導電性材料を塗布して使用することもできる。また、Z電極は光屈折率や光反射による光の吸収や散乱が少ないものが好ましく、適宜選択する事が好ましい。
使用する第2の透明基板6の材質は特に限定するものではないが、押圧に対する圧縮力を透明弾性層5に伝える必要があることから、バリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスを選択することができ、板厚は300μm以下とすることが好ましい。また、板厚500μm程度のガラスを使用して、以下に説明する各層を積層形成し、表示装置と組み合わせてから、研磨砥粒、研磨布を用いた両面研磨や片面研磨法等の機械研磨法で第1の透明基板1の板厚を300μmにすることもできる。さらに、弗酸をベースとするエッチング液を用い、タッチパネル101を浸漬して第2の透明基板6の板厚を300μmにすることもできる。
第2の透明基板6は、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂フィルム等の中から選ぶこともでき、フィルム厚は必要に応じて適宜選択することができる。また、前記柔軟性を満たすためには第2の透明基板6の厚みは800μm以下が好ましい。さらに、第2の透明基板6として100μm以下の基板を使用すると、大きな荷重をかけた場合に対する変形量が大きく、第2の透明基板6と透明弾性層5の界面が剥離しやすいため、第2の透明基板6の厚みは100μm以上が好ましい。
次に、本発明の第1の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図4を用いて説明する。
図4は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
隣接するX電極とY電極間の容量は、絶縁膜を介したXY電極間容量(図示せず)、Z電極ZPとXY電極がそれぞれ形成する平行平板容量などの合成容量に相当する。ここで、タッチ操作が無い場合のX電極(XP1)とZ電極間の容量をCzx(図示せず)、Y電極(YP2)とZ電極間の容量をCzy(図示せず)とする。ここで、図4(a)のようにタッチ時の押圧によりZ電極ZPが押し下げられた場合、Z電極とXY電極間との距離は短くなる為、その平行平板容量は大きくなる。ここで、タッチ時のXP1とZP間の容量をCzxa、YP2とZP間の容量をCzyとすると、次の関係式となる。
Czxa>Czx ・・・式(1)
Czya>Czy ・・・式(2)
Z電極ZPはフローティングであるため、タッチ操作有無の状態での合成容量は、図4(b)(c)に示すように直列容量と考えられる。したがって、タッチ操作の有無で生じる隣接するX電極とY電極間の容量変化ΔCは、下記の式で表される。
{Czxa・Czx・(Czya−Czy)+Czya・Czy・(Czxa−Czx)}/{(Czx+Czy)・(Czxa+Czya)} ・・・式(3)
容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
以上第1の実施例を詳細に説明したが、本実施例のタッチパネルは図2のものだけに限定されない。
図5は、本発明の実施例におけるタッチパネル101と表示装置106の断面図である。図5(a)は、タッチパネル101と表示装置106との間に空間(空気層)12を設る場合について示している。この場合には、空気層12と第1の透明基板1との界面における反射を防止するために反射防止膜10を、空気層12と表示装置106との界面における反射を防止するために反射防止膜10を設けている。さらに、第2の透明基板6と空気層との界面に反射防止膜(図示せず)を設けてもよい。これにより、更にタッチパネル101の透過率を向上し、同時に外光反射を抑制する事が可能となる。タッチパネル101と表示装置106は、周辺の枠(図示せず)を介して貼り合わせる。
図5(b)は、タッチパネル101と表示装置106を、接着層11により密着させる場合を示している。接着層11には、単層で厚みが100μm以上の粘着性を有する樹脂材料から適宜選択して塗布形成する方法と単層で厚みが100μm以上の樹脂粘着シートから適宜選択して貼り付け形成する方法がある。粘着性を有する塗布型の樹脂材料としては、シリコーン樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。中でも、粘着性を有するアクリルアクリル系樹脂を含んでなることが、耐熱性、耐湿熱性、耐光性などの耐久性や、透明性、低コスト性(汎用性が高い)の点から好ましい。
本工程における塗布方法は、塗工液を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、バーコーティング、ブレードコーティング、スピンコーティング、ダイコーティング、スリットリバースコーティング、3本リバースコーティング、コンマコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング等の方法を用いることができる。
塗膜の厚みは、100μm〜1500μm、更に500μm〜1000μmとなるように塗布することが好ましい。
上記塗布工程の後、上記塗布工程により塗布された上記樹脂材料塗工液中に含まれる光重合性モノマーを重合させて高分子化するために、1mW/cm以上100mW/cm未満の照度で10〜180秒間紫外線を照射する。
粘着性を有するシート型の粘着材料としては、アクリル系粘着材、酢酸ビニル系粘着材、ウレタン系粘着材、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、合成ゴム系粘着材、シリコーン系樹脂が挙げられ、この中でも透明性の高いアクリル系粘着材およびシリコーン系樹脂が好ましい。さらに衝撃緩衝機能の点からはシリコーン系樹脂が好ましい。
この接着層11により、図5(a)にある第1の透明基板1と空気層12との界面、および表示装置106と空気層12との界面を解消することが可能になる。この場合には、第2の透明基板6と空気層との界面に反射防止膜(図示せず)を設けることで、タッチパネル101の透過率を高め、外光反射を軽減することが可能となる。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。また、表示装置106の上にタッチパネル101を設置した場合でも、高輝度かつ高コントラストな画像を表示する事ができる。
図6は本発明の第2の実施例におけるタッチパネル101の構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。各層を構成する材料および特性は実施例1と同様であり、ここでは省略する。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、透明弾性層5、非導電層8、Z電極ZP、Z電極との間隔を保つスペーサ4、を順次積層しており、その上に第2の透明基板6を積層したタッチパネルである。
次に、本発明の第2の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図7を用いて説明する。
図7は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第2の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第1の実施例にて説明した図4と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
図8は本発明の第3の実施例におけるタッチパネル101の構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、Z電極との間隔を保つスペーサ4、Z電極ZP、非導電層8、透明弾性層5を順次積層し、その上に第2の透明基板6を積層した表示装置である。
スペーサ4は、光硬化性の樹脂材料からなり、ドット状の柱状スペーサを使用することができる。スクリーン印刷等により、20μm以上、10000μm以下の間隔で形成するのが好ましい。スペーサの形状は円形、四角形等、自由に選択でき、径は5〜100μmの範囲で選択でき、20〜50μmが好ましい。
その他の層を構成する材料および特性は実施例1と同様であり、ここでは省略する。
次に、本発明の第3の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図9を用いて説明する。
図9は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第3の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第1の実施例にて説明した図4と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。
容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。また、表示装置106の上にタッチパネル101を設置した場合でも、高輝度かつ高コントラストな画像を表示する事ができる。
図10は本発明の第4の実施例におけるタッチパネル101の構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、透明弾性層5、非導電層8、Z電極ZP、Z電極との間隔を保つスペーサ4、を順次積層しており、その上に第2の透明基板6を積層した表示装置である。
スペーサ4は、光硬化性の樹脂材料からなり、ドット状の柱状スペーサを使用することができる。スクリーン印刷等により、20μm以上、10000μm以下の間隔で形成するのが好ましい。スペーサの形状は円形、四角形等、自由に選択でき、径は5〜100μmの範囲で選択でき、20〜50μmが好ましい。
その他の層を構成する材料および特性は実施例1と同様であり、ここでは省略する。
次に、本発明の第4の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図11を用いて説明する。
図11は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第4の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第1の実施例にて説明した図4と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。
容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本発明の実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
図12は本発明の第5の実施例のタッチパネルの構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。
本実施例のタッチパネルの構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、Z電極との間隔を保つスペーサ4、Z電極ZP、非導電層8、透明弾性層5を順次積層し、その上に第2の透明基板6を積層した表示装置である。
透明弾性層5は、硬さと粘着力の異なる3層構造(透明弾性層5a、透明弾性層5b、透明弾性層5c)で形成する。透明弾性層5aと透明弾性層5cはこれと隣接する層(非導電層8と透明基板6)との接着力を保ち、大きな荷重(例えば10ニュートン以上)の大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形、接着ずれしない層である。透明弾性層5bに接着力は特に必要なく、弾性が備わり、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層(透明弾性層5a、5cより剛性が高い層)である。
透明弾性層5a、透明弾性層5cは、弾性を有するゴム状で粘着力を有する材料であれば特に制限するものではないが、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない材料が好ましい。
本発明では、アクリル系粘着材、酢酸ビニル系粘着材、ウレタン系粘着材、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、合成ゴム系粘着材、シリコーン系樹脂が挙げられ、この中でも透明性の高いアクリル系粘着材およびシリコーン系樹脂が好ましい。アクリル系粘着材は(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルなどの1種あるいは2種以上の混合物を溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法、懸濁重合法、UV重合法などの公知の重合法で重合して得られるアクリル系重合体に、必要に応じて粘着付与剤、充填剤等の添加剤を添加することにより得られる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸へキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル等が挙げられる。
透明弾性層5bは、弾性を有するゴム状の材料であれば特に制限するものではないが、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない材料が好ましい。例えば、ブチルゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴムを単独であるいは2種類以上を混合して用いることができる。また、透明弾性層5a、透明弾性層5cと同様に、アクリル系粘着材、酢酸ビニル系粘着材、ウレタン系粘着材、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、合成ゴム系粘着材、シリコーン系樹脂を使用することもでき、この中でも透明性の高いアクリル系粘着材およびシリコーン系樹脂が好ましく、透明弾性層5a、透明弾性層5cよりも重合度を高くし、硬くして形成する。
透明弾性層5の層厚は、高荷重で押圧を加えた場合の変形量を小さくして、隣接する層とのズレを抑制するため、200μm以下とすることが好ましい。透明弾性層5a、透明弾性層5b、透明弾性層5cのそれぞれの層厚は、5〜100μmの範囲で選択できるが、それぞれ40μm以下として、透明絶縁層5の層厚を約100μmとすることが好ましい。
図13は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第5の実施例よるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第1の実施例にて説明した図4と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。
容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
図14は本発明の第6の実施例のタッチパネルの構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。各層を構成する材料および特性は実施例2と同様であり、ここでは省略する。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、透明弾性層5、非導電層8、Z電極ZP、Z電極との間隔を保つスペーサ4、を順次積層しており、その上に第2の透明基板6を積層したタッチパネルである。
透明弾性層5は、硬さと粘着力の異なる3層構造(透明弾性層5a、透明弾性層5b、透明弾性層5c)で形成する。透明弾性層5aと透明弾性層5cはこれと隣接する層(透明な第2の絶縁膜3と非導電層8)との接着力を保ち、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。透明弾性層5bに接着力は特に必要なく、弾性が備わり、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。
次に、本発明の第6の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図15を用いて説明する。
図15は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第6の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第2の実施例にて説明した図7と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
図16は本発明の第7の実施例のタッチパネルの構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。各層を構成する材料および特性は実施例3と同様であり、ここでは省略する。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、Z電極との間隔を保つスペーサ4、Z電極ZP、非導電層8、透明弾性層5を順次積層し、その上に第2の透明基板6を積層した表示装置である。
透明弾性層5は、硬さと粘着力の異なる3層構造(透明弾性層5a、透明弾性層5b、透明弾性層5c)で形成する。透明弾性層5aと透明弾性層5cはこれと隣接する層(非導電層8と透明基板6)との接着力を保ち、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。透明弾性層5bに接着力は特に必要なく、弾性が備わり、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。
次に、本発明の第7の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図17を用いて説明する。
図17は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第7の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第2の実施例にて説明した図7と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
図18は本発明の第8の実施例のタッチパネルの構成図であり、図3において点Aから点Bまでのタッチパネル101の断面形状を示した図である。各層を構成する材料および特性は実施例4と同様であり、ここでは省略する。
本実施例のタッチパネル101の構成は、第1の透明基板1上に透明導電膜XP、透明な第1の絶縁膜2、透明導電膜YP、透明な第2の絶縁膜3、透明弾性層5、非導電層8、Z電極ZP、Z電極との間隔を保つスペーサ4、を順次積層しており、その上に第2の透明基板6を積層した表示装置である。
透明弾性層5は、硬さと粘着力の異なる3層構造(透明弾性層5a、透明弾性層5b、透明弾性層5c)で形成する。透明弾性層5aと透明弾性層5cはこれと隣接する層(透明な第2の絶縁膜3と非導電層8)との接着力を保ち、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。透明弾性層5bに接着力は特に必要なく、弾性が備わり、大きな荷重で繰返し押圧を加えた場合にも塑性変形しない層である。
次に、本発明の第8の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時の容量変化について、図19を用いて説明する。
図19は、タッチ操作の入力手段が非導電性であり、タッチ時の押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化する場合の容量変化を説明する模式図である。また、導電性の入力手段(指など)でも押圧によるX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化すれば同様である。
本発明の第7の実施例によるタッチパネル101におけるタッチ操作時においても、本発明の第2の実施例にて説明した図7と同様に、XY電極とZ電極の距離が短くなる。よって、このときの容量変化は実施例1の式(3)と同様に表される。容量検出部102は、各電極の容量、或いは式(3)で表されるようなタッチ操作有無による容量変化を検出する。制御演算部103は、容量検出部で得られる各電極の容量、或いは容量変化などを信号成分として、タッチ操作時の座標を計算する。
以上のことから、非導電性の入力手段であっても、押圧によりX電極XPとZ電極ZP、およびY電極YPとZ電極ZPの距離が変化することで静電容量変化により入力座標を検知することが可能になる。
また、表示装置106とタッチパネル101との積層方法に関しては、本発明の第1の実施例と同様であるため、ここでは省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のX電極やY電極と、その上部のZ電極の距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。
XP 容量検出用のX電極(透明導電膜)
YP 容量検出用のY電極(透明導電膜)
ZP Z電極
1 第1の透明基板
2 第1の透明絶縁膜
3 第2の透明絶縁膜
4 スペーサ
5 透明弾性層
6 第2の透明基板
7 接着層
8 非導電層
9 空気層
10 反射防止膜
11 接着層
12 空間(空気層)
101 タッチパネル
102 容量検出部
103 制御演算部
104 システム(CPU)
105 表示制御回路
106 表示部
Cxz、Cxza X電極とZ電極との間の容量成分
Cyz、Cyza Y電極とZ電極との間の容量成分

Claims (10)

  1. X位置座標を検出する複数の座標検出電極と、Y位置座標を検出する複数のY座標検出電極と、前記複数のX座標検出電極および前記複数のY座標検出電極を有する第一の基板と、前記第一の基板に対向して設けられた第二の基板とを備えた静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記第一の基板と前記第二の基板側との間に、導電性の導電層と、前記導電層を支持する非導電層と、前記第一および第二の基板の面方向に間隔を有して設けられた複数の非導電性のスペーサと、前記第一の基板、前記第二の基板および前記スペーサよりも剛性が低い弾性層とを備え
    前記導電層はフローティングであり、
    タッチした押圧による圧縮で前記弾性層が前記スペーサ形状に沿って変形することにより、前記X座標検出電極と前記導電層、および前記Y座標検出電極と前記導電層の距離が変化することで前記X座標検出電極と前記Y座標検出電極間の静電容量変化により入力座標を検出することを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  2. 請求項1に記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記第二の基板と前記非導電層に支持された前記導電層との間に、前記弾性層を備え、
    前記第一の基板と前記導電層との間に前記スペーサを備えたことを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  3. 請求項1に記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記第一の基板と前記非導電層に支持された前記導電層との間に、前記弾性層を備え、
    前記第二の基板と前記導電層との間に前記スペーサを備えたことを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  4. 請求項2または請求項3に記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記弾性層は、硬さの異なる三つの層を有し、
    中間層がこれを挟む両層より剛性が高い層からなることを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  5. 請求項2乃至4のいずれかに記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記弾性層の厚さは、前記スペーサの高さよりも大きいことを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  6. 請求項2に記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記座標検出電極上に絶縁膜を有し、
    前記スペーサは、前記絶縁膜に接触しうることを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記スペーサは、ビーズであることを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  8. 請求項1乃至6のいずれかに記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記スペーサは、前記第一の基板側または前記第二の基板側に形成された突起であることを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載の静電容量結合方式タッチパネルにおいて、
    前記スペーサの設置ピッチは、20μm以上、10000μm以下であることを特徴とする静電容量結合方式タッチパネル
  10. 表示部を有する表示装置と、
    前記表示部上に設けられた請求項1乃至9のいずれかに記載の静電容量式タッチパネルとを備えたタッチパネル付表示装置。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4453710B2 (ja) * 2007-03-19 2010-04-21 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、電子機器および位置検出方法
JP5757118B2 (ja) * 2011-03-23 2015-07-29 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム
TW201303659A (zh) * 2011-07-07 2013-01-16 Wintek Corp 觸控顯示面板
US9041418B2 (en) * 2011-10-25 2015-05-26 Synaptics Incorporated Input device with force sensing
WO2013069683A1 (ja) * 2011-11-07 2013-05-16 王子ホールディングス株式会社 静電容量式タッチパネル付き表示装置、静電容量式タッチパネル
JP2013196531A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Japan Display Inc タッチパネルおよびタッチパネル付き表示装置
TWI468820B (zh) 2012-04-18 2015-01-11 Ind Tech Res Inst 觸控感測元件
US20140043289A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 N-Trig Ltd. Capacitive sensor for a digitizer system
KR20140052732A (ko) * 2012-10-25 2014-05-07 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
JP6269789B2 (ja) * 2013-02-12 2018-01-31 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
JP6119518B2 (ja) * 2013-02-12 2017-04-26 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
WO2014147943A1 (ja) 2013-03-18 2014-09-25 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置および電子機器
CN105308545B (zh) * 2013-06-28 2019-09-13 索尼公司 衬底体
WO2015019533A1 (ja) * 2013-08-05 2015-02-12 ソニー株式会社 センサ、入力装置および電子機器
JP6104764B2 (ja) * 2013-09-06 2017-03-29 三菱鉛筆株式会社 タッチパネル用フィルム
JP6142745B2 (ja) 2013-09-10 2017-06-07 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
JP6104767B2 (ja) * 2013-09-12 2017-03-29 三菱鉛筆株式会社 タッチパネル用カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネル
JP2015190859A (ja) 2014-03-28 2015-11-02 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
KR20160144967A (ko) * 2014-04-16 2016-12-19 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 터치 및 힘 감지 표면 상의 터치 위치들과 그 위치들에 가해진 힘들을 결정하는 기술
JP6529523B2 (ja) 2014-06-23 2019-06-12 マイクロソフト テクノロジー ライセンシング,エルエルシー 容量ベースのデジタイザセンサ
US20160274724A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Egalax_Empia Technology Inc. Pressure Sensing and Touch Sensitive Panel, Pressure Sensing Method, Pressure Sensing Electronic Device and Control Unit Thereof
KR101727263B1 (ko) 2015-09-09 2017-04-26 주식회사 하이딥 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 압력 검출 가능한 터치 입력 장치
WO2017107201A1 (zh) * 2015-12-25 2017-06-29 芜湖伦丰电子科技有限公司 一种3d触摸屏及触摸膜结构
KR102347989B1 (ko) * 2017-04-14 2022-01-10 삼성디스플레이 주식회사 전자 장치
US10572061B2 (en) * 2018-05-28 2020-02-25 Higgstec Inc. Hybrid touch module
US10782837B2 (en) * 2018-09-25 2020-09-22 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Display panel and display device
CN114924665A (zh) * 2022-05-12 2022-08-19 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 触控显示模组及触控显示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04125722A (ja) * 1990-09-18 1992-04-27 Fujitsu Ltd タッチパネル付ディスプレイ
US7030860B1 (en) * 1999-10-08 2006-04-18 Synaptics Incorporated Flexible transparent touch sensing system for electronic devices
JP2004070802A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透明タッチパネル
US7081888B2 (en) * 2003-04-24 2006-07-25 Eastman Kodak Company Flexible resistive touch screen
US7538760B2 (en) * 2006-03-30 2009-05-26 Apple Inc. Force imaging input device and system
US8400408B2 (en) * 2007-06-13 2013-03-19 Apple Inc. Touch screens with transparent conductive material resistors

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