JP5789290B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルに関し、特に、液晶表示パネル上に配置されるタッチパネルに適用して有効な技術に関するものである。

従来の表示装置には、タッチパネルと呼ばれるマンマシンインターフェースを表示パネル上に配置したもの（以下「タッチパネル付き表示装置」という。）がある。タッチパネル付き表示装置は、たとえば、銀行のＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）、カーナビゲーションシステム、携帯電話端末などに広く用いられるようになってきている。

タッチパネルは、通常、あらかじめ定められた手段（たとえば、指やスタイラスなど）によりタッチしたときにそのタッチ位置を検出することが可能な領域（以下「検出領域」という。）が表示パネルにおける表示領域と重なるように設けられている。そのため、タッチパネル付き表示装置を有する電子機器は、たとえば、表示パネルに表示されたボタンなどの画像に直接触れるような感覚で操作をすることができる。

また、タッチパネル付き表示装置は、当該表示装置を有する電子機器の操作の全部または一部を、表示パネルに表示する画像または映像とタッチパネルのタッチ位置との組み合わせに置き換えることが可能である。したがって、タッチパネル付き表示装置を用いることにより、電子機器の構成や制御を、メンブレムスイッチなどの機械的なスイッチを用いて操作する従来のものに比べて簡単にすることができる。

またさらに、近年のタッチパネル付き表示装置には、当該表示装置を有する電子機器の操作性の向上を図るために、たとえば、ボタンなどの操作時に目印となるものを設けたシートをタッチパネルの前面に配置したものもある（たとえば、特許文献１を参照。）。

なお、本明細書において参照する特許文献１等の先行技術文献は、以下の通りである。

特開平１１−３２７７５６号公報 特開２０１０−０４４４３５号公報 特開２００８−３１０５５０号公報（エプソン）

ところで、従来のタッチパネル付き表示装置を有する電子機器では、たとえば、表示領域の外側にメンブレムスイッチなどの機械的なスイッチを配置して、よく使う機能と関係する操作や特定の操作を当該機械的なスイッチに割り当てることもある。このようにすることで、たとえば、表示パネルに表示されている内容によらず、よく使う機能の呼び出しや特定の操作を直接行うことができ、操作性が向上する。

しかしながら、機械的なスイッチを配置した場合、その分だけ、電子機器の構成や制御が複雑になるという問題がある。

また、機械的なスイッチを配置する場合、表示領域の外側に当該スイッチを配置するためのスペースが必要になるので、電子機器が大型化するまたは表示領域が狭くなるという問題がある。

またさらに、特許文献１においてシートに設けるボタンや凹凸などのパターンは、たとえば、タッチパネルを利用して行われる操作ごと、言い換えると電子機器の種類ごとに異なる。したがって、このようなシートを用いることは、タッチパネル付き表示装置の汎用性の低下につながると考えられる。

本発明の目的は、たとえば、電子機器の構成や制御を簡単にすることと、高い操作性を維持することの両立が可能なタッチパネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、たとえば、電子機器に組み込む際の汎用性の低下を抑えることが可能なタッチパネルを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。

（１）表示パネルと、観察者から見た前記表示パネルの前面側に配置されるタッチパネルとを有する表示装置であって、前記タッチパネルは、１枚の透明な基板と、当該基板の上に設けられた導体パターンとを有し、当該タッチパネルには、タッチ位置の検出が可能な検出領域が複数有り、かつ、隣接する２つの検出領域の間には、前記タッチ位置の検出がされない非検出領域を有する表示装置である。

（２）前記（１）の表示装置において、複数の前記検出領域は、前記タッチ位置の検出方式がすべて同じ方式である。

（３）前記（２）の表示装置において、前記検出方式は静電容量結合方式である。

（４）前記（３）の表示装置において、複数の前記検出領域のそれぞれには、前記検出領域の表面に電界を生成するための第１の電極および第２の電極が配置されており、当該複数の前記検出領域のうちの２つの検出領域は、前記第１の電極および前記第２の電極の平面形状および配置規則が同じであり、かつ、前記第１の電極同士または前記第２の電極同士のいずれかが電気的に接続している。

（５）前記（３）の表示装置において、前記タッチパネルには、表面に電界を生成するための第１の電極および第２の電極がそれぞれ複数個ずつ併設されている検出領域と、前記第１の電極および前記第２の電極がそれぞれ１個ずつ設けられている検出領域とがある。

（６）前記（１）の表示装置において、複数の前記検知領域における前記タッチの検知方式が２通り以上ある。

（７）前記（１）の表示装置において、前記タッチパネルには、前記表示パネルにおける表示領域と重なる検出領域と、重ならない検出領域とがある。

（８）前記（７）の表示装置において、前記表示領域と重ならない前記検出領域は前記表示パネルと重なっておらず、前記観察者から見た当該検出領域の後方には、当該検出領域を通して前記観察者側に光を発する光源が配置されている。

（９）前記（１）の表示装置において、前記タッチパネルは、電気信号の入出力を行うための外部接続端子を有し、当該外部接続端子が、隣接する２つの検出領域の間にある前記非検出領域に設けられている。

（１０）前記（１）の表示装置において、前記タッチパネルの前面に、透明な基板と、複数の前記検出領域のうちの２つ以上の検出領域と重なる位置が開口した遮光膜とを有するフロントウインドが配置されている。

本発明のタッチパネルを用いることにより、タッチパネルを有する電子機器の構成や制御を簡単にすることと、高い操作性を維持することの両立が可能となる。

また、本発明のタッチパネルは、電子機器に組み込む際の汎用性が高い。

実施例１のタッチパネル付き表示装置における主要部の概略構成の一例を示す模式分解斜視図である。 図１に示したタッチパネル付き表示装置の模式側面図である。 実施例１のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。 実施例２のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。 実施例２のタッチパネル付き表示装置の模式側面図である。 本発明による実施例３のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図３は、本発明による実施例１のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す模式図である。
図１は、実施例１のタッチパネル付き表示装置における主要部の概略構成の一例を示す模式分解斜視図である。図２は、図１に示したタッチパネル付き表示装置の模式側面図である。図３は、実施例１のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
なお、図２は、図１に示したｘｙｚ直交座標系におけるｙｚ面で見た側面図を示している。また、図３は、図１に示したｘｙｚ直交座標系におけるｘｙ面で見た平面図を示している。また、図１に示したｘｙｚ直交座標系は、ｘｙ面が表示パネルにおける表示面（表示領域）と平行であり、観察者は主として＋ｚ軸方向側から当該表示装置を観察するものとする。

実施例１では、本発明に係るタッチパネル付き表示装置の一例として、液晶表示装置にタッチパネルを組み合わせた場合を挙げる。このとき、当該表示装置は、たとえば、図１および図２に示すように、液晶表示パネル１、バックライト２、タッチパネル３、フロントウインド４、およびプリント配線板５を有する。

液晶表示パネル１は、たとえば、従来の透過型または半透過型と呼ばれているもののいずれかであればよい。そのため、本明細書では、液晶表示パネル１の構成に関する具体的な説明は省略する。

観察者から見た液晶表示パネル１の後方側に配置されるバックライト２は、たとえば、従来の液晶表示装置に用いられているもののいずれかであればよい。そのため、本明細書では、バックライト２の構成に関する具体的な説明は省略する。

観察者から見た液晶表示パネル１の前面側に配置されるタッチパネル３は、基本的な構成は従来のものと同様であり、１枚の透明な基板と、当該基板の上に設けられた導体パターンとを有する。ただし、実施例１のタッチパネル３は、たとえば、図１乃至図３に示したように、１枚のタッチパネル３に第１の検出領域ＡＲ１および第２の検出領域ＡＲ２の２つの検出領域があり、かつ、当該２つの検出領域ＡＲ１，ＡＲ２の間に非検出領域がある。なお、前記検出領域は所定の手段（たとえば、指やスタイラスなど）で触れたときにタッチ位置を検出可能な領域であり、前記非検出領域はタッチ位置の検出がされない領域である。

また、実施例１のタッチパネル３は、タッチ位置の検出方式が静電容量結合方式（静電容量方式またはアナログ容量結合方式と呼ぶこともある。）であり、第１の検出領域ＡＲ１および第２の検出領域ＡＲ２のそれぞれには、表面に電界を生成するための第１の電極３０１および第２の電極３０２が配置されている。

このとき、１本の第１の電極３０１は、第１の方向（ｘ軸方向）に並んだ複数個のひし形状電極部および三角形状電極部と、それらを接続（連結）する接続部とからなる。同様に、１本の第２の電極３０２は、第２の方向（ｙ軸方向）に並んだ複数個のひし形状電極部および三角形状電極部（または三角形状電極部のみ）と、それらを接続する接続部とからなる。

検出領域にこのような平面形状を有する第１の電極および第２の電極が配置されたタッチパネルの具体的な構成例（第１の電極および第２の電極の配置規則など）および製造方法については、たとえば、特許文献２や特許文献３に開示されている。また、本発明に係るタッチパネル３におけるタッチ位置の検出方式は、静電容量結合方式に限らず、適宜選択が可能である。そのため、本明細書では、タッチパネル３に関する具体的な構成や検出原理の説明は省略する。

さて、本発明に係るタッチパネル３は、前述のように、第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２の２つの検出領域が設けられており、当該２つの検出領域ＡＲ１，ＡＲ２の間には非検出領域がある。このとき、第１の検出領域ＡＲ１におけるタッチ位置の検出に関わる電気信号の入出力を行う外部接続端子と、第２の検出領域ＡＲ２におけるタッチ位置の検出に関わる電気信号の入出力を行う外部接続端子とは、独立していても構わない。しかしながら、実施例１のタッチパネル３では、たとえば、図３に示したように、第１の検出領域ＡＲ１における第２の電極３０２と第２の検出領域ＡＲ２における第２の電極３０２とを延長配線３０３により電気的に接続して共通の電極とする。またこのとき、第２の検出領域ＡＲ２における第１の電極３０１は、第１の検出領域ＡＲ１における第１の電極３０１とは独立した電極とし、異なる外部接続端子３０４から電気信号の入出力が行われるようにする。このようにすると、外部接続端子３０４および配線の数を可能な限り少なくすることができ、タッチパネル３の面積の増加を抑えることができる。

また、タッチパネル３に設ける２つの検出領域は、たとえば、図１乃至図３に示したように、一方の検出領域（第２の検出領域ＡＲ２）を小さくし、液晶表示パネル１における表示領域ＤＡの端部に設けることが望ましい。このようにすると、第２の検出領域ＡＲ２を、たとえば、よく使う機能と関係する操作や特定の操作に対する操作ボタン用にすることができる。そのため、たとえば、液晶表示パネル１の表示領域ＤＡのうちの第１の検出領域ＡＲ１と重なる領域に主要な情報を表示しておき、第２の検出領域ＡＲ２と重なる領域によく使う機能の呼び出しや特定の操作を行うためのボタンを表示しておけば、どのような状態からでも、よく使う機能の呼び出しや特定の操作を直接行うことができ、操作性が向上する。

またこのとき、よく使う機能の呼び出しや特定の操作は、タッチパネル３にタッチすることで行われる。したがって、たとえば、表示領域ＤＡの周囲にメンブレムスイッチなどの機械的なスイッチを配置した従来のタッチパネル付き表示装置に比べて、構成や制御が簡単になる。

またさらに、タッチパネル３における第２の検出領域ＡＲ２に複数の操作ボタンを設けるときには、たとえば、図１および図２に示したように、観察者から見たタッチパネル３の前面側に配置されるフロントウインド４に、第１の検出領域ＡＲ１と重なる領域および第２の検出領域ＡＲ２のうちの操作ボタンとして使用する領域が開口した遮光膜４０１を設けることで、操作ボタンの位置を認識しやすくなる。

すなわち、実施例１のタッチパネル付き表示装置を電子機器に組み込むことで、当該電子機器の構成や制御を簡単にすることと、高い操作性を維持することを両立できる。

また、第２の検出領域ＡＲ２に操作ボタンを設ける場合、第２の検出領域ＡＲ２では各操作ボタンとして機能する領域におけるタッチの有無が検出できればよいので、配置する第１の電極３０１および第２の電極３０２の面積を小さくすることができる。そのため、表示領域ＤＡの周囲にメンブレムスイッチなどの機械的なスイッチを配置した従来のタッチパネル付き表示装置に比べて、狭額縁化（小面積化）が容易になる。

また、実施例１のタッチパネル付き表示装置が組み込まれる電子機器では、第２の検出領域における操作ボタンと対応する操作内容をソフトウェア的に変更することができる。また、第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２との位置関係は、図３に示した位置関係に限らず、適宜変更可能である。またさらに、第２の検出領域ＡＲ２のように操作ボタン用として設ける検出領域の位置や平面形状、数などは適宜変更可能であり、たとえば、第１の検出領域ＡＲ１の角部のそれぞれに１つずつ設けたり、第１の検出領域ＡＲ１を囲むように設けたりすることもできる。また、操作ボタン用にする検出領域が多数設けられている場合、たとえば、タッチパネル３に接続するプリント配線板５の配線やフロントウインド４に設ける遮光膜４０１のパターンを変更することで、操作ボタンとして機能する領域を変えることができる。そのため、実施例１のタッチパネル付き表示装置は、電子機器に組み込む際の汎用性の低下を抑えることができる。

図４および図５は、本発明による実施例２のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す模式図である。
図４は、実施例２のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。図５は、実施例２のタッチパネル付き表示装置の模式側面図である。
なお、図４は、図１に示したｘｙｚ直交座標系におけるｘｙ面で見た平面図を示している。また、図５は、図１に示したｘｙｚ直交座標系におけるｙｚ面で見た側面図を示している。

実施例２でも、本発明に係るタッチパネル付き表示装置の一例として、液晶表示装置にタッチパネルを設けた場合を挙げる。このとき、当該表示装置は、たとえば、図１に示すように、液晶表示パネル１、バックライト２、タッチパネル３、およびフロントウインド４を有する。

実施例２の表示装置において実施例１と異なる点は、タッチパネル３の構成である。そのため、実施例２では、タッチパネル３の構成のみについて説明する。

実施例２のタッチパネル３は、図４に示すように、第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２の間にある非検出領域に外部接続端子３０４が設けられている。このとき、第１の検出領域ＡＲ１および第２の検出領域ＡＲ２のそれぞれにおける電極の平面形状および配置規則は、実施例１で説明したとおりでよいので、実施例２では説明を省略する。

またこのとき、第１の検出領域ＡＲ１における第２の電極３０２と第２の検出領域ＡＲ２における第２の電極３０２とは、１つの外部接続端子３０４を介して電気的に接続された共通の電極とする。また、第２の検出領域ＡＲ２における第１の電極３０１は、第１の検出領域ＡＲ１における第１の電極３０１とは独立した電極とし、異なる外部接続端子３０４から電気信号の入出力が行われるようにする。

このようなタッチパネル３を用いる場合は、たとえば、図５に示すように、外部接続端子３０４の設けられた面が液晶表示パネル１と対向するように重ねる必要がある。このとき、第１の電極３０１および第２の電極３０２、ならびに外部接続端子３０４が、タッチパネル３における基板の同一面上に積層されているとすると、第１の電極３０１および第２の電極３０２はタッチパネル３における基板と液晶表示パネル１との間に位置することになる。したがって、この場合は、たとえば、タッチパネル３における基板上に設けるシールド用の導電膜と、第１の電極３０１および第２の電極３０２との積層順を、実施例１のタッチパネル３とは逆にする。

また、実施例２のタッチパネル３の場合、たとえば、基板にスルーホール（貫通穴）を設けるなどの方法を用いることで、第１の電極３０１および第２の電極３０２が積層された面とは反対側の面（裏面）に外部接続端子３０４を設けることもできる。この場合、タッチパネル３における基板上に設けるシールド用の導電膜と、第１の電極３０１および第２の電極３０２との積層順は、実施例１のタッチパネル３と同じでよい。

ところで、実施例２のタッチパネル３の場合、たとえば、図５に示したように、操作ボタン用の第２の検出領域ＡＲ２を、液晶表示パネル１と重ならない位置に設けることができる。このとき、観察者から見た第２の検出領域ＡＲ２の後方側にＬＥＤなどの光源６を配置しておくと、当該第２の検出領域ＡＲ２（操作ボタン）を光らせることができ、たとえば、ボタン位置を認識しやすくなる。

したがって、実施例２のタッチパネル付き表示装置を電子機器に組み込んだ場合も、当該電子機器の構成や制御を簡単にすることと、高い操作性を維持することを両立できる。

また、実施例２のタッチパネル付き表示装置は、電子機器に組み込む際の汎用性の低下を抑えることもできる。

図６は、本発明による実施例３のタッチパネル付き表示装置におけるタッチパネルの平面構成の一例を示す模式平面図である。
なお、図６は、図１に示したｘｙｚ直交座標系におけるｘｙ面で見た平面図を示している。

実施例１および実施例２では、第１の検出領域ＡＲ１および第２の検出領域ＡＲ２における電極の平面形状および配置規則が同じ場合を例に挙げている。しかしながら、第２の検出領域ＡＲ２を操作ボタン用とする場合、第２の検出領域ＡＲ２では、操作ボタンとして使用する領域に対するタッチの有無が検出できればよい。そのため、第２の検出領域ＡＲ２を操作ボタン用とする場合、当該第２の検出領域ＡＲ２に要求される検出精度は比較的低い。したがって、第２の検出領域ＡＲ２を操作ボタン用とする場合は、当該第２の検出領域ＡＲ２に設ける電極を、たとえば、図６に示すように、一対の三角形電極３０５，３０６にしてもよい。このような一対の三角形電極３０５，３０６による検出方法は周知であるため、本明細書では第２の検出領域ＡＲ２の具体的な構成や検出原理の説明は省略する。

なお、実施例３のタッチパネル３のように第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２とで電極の平面形状および配置規則が異なる場合は、第２の検出領域ＡＲ２における第１の電極３０５および第２の電極３０６のいずれも第１の検出領域ＡＲ１における第１の電極３０１および第２の電極３０２とは独立させる。

また、実施例３のタッチパネル３を用いる場合は、たとえば、タッチ位置の座標の導出に用いるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により、第１の検出領域ＡＲ１におけるタッチの有無の検出と、第２の検出領域ＡＲ２におけるタッチの有無の検出とを、短時間で交互に切り替えながら行えばよい。

したがって、実施例３のタッチパネル付き表示装置を電子機器に組み込んだ場合も、当該電子機器の構成や制御を簡単にすることと、高い操作性を維持することを両立できる。

また、実施例３のタッチパネル付き表示装置は、電子機器に組み込む際の汎用性の低下を抑えることもできる。

また、実施例３のタッチパネル３のように、操作ボタン用に設ける第２の検出領域ＡＲ２の電極を三角形状にすると、実施例１や実施例２に挙げたようなひし形電極部と三角形電極部からなる電極に比べて小さくできる。そのため、実施例３のタッチパネル３は、実施例１や実施例２のタッチパネル３に比べて、外形寸法の小型化が可能である。

また、詳細な説明は省略するが、実施例３のタッチパネル３においても、第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２との位置関係、第２の検出領域ＡＲ２の位置や平面形状、数などが適宜変更可能であることはもちろんである。またさらに、外部接続端子３０４の位置も適宜変更可能であり、実施例２（図４）に示したように第１の検出領域ＡＲ１と第２の検出領域ＡＲ２との間に配置してもよいことはもちろんである。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

たとえば、前記実施例では、本発明に係るタッチパネル付き表示装置の一例として、液晶表示装置（液晶表示パネル１）にタッチパネル３を組み合わせた場合を挙げている。しかしながら、本発明は、これに限らず、たとえば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）材料を用いた自発光型の表示装置にタッチパネルを組み合わせたものであってもよいことはもちろんである。

また、前記実施例では、タッチパネル３におけるタッチ位置の検出方式の一例として、静電容量結合方式を挙げている。しかしながら、タッチ位置の検出方式はこれに限らず、他の方式であっても良いことはもちろんである。

１ 液晶表示パネル
２ バックライト
３ タッチパネル
３０１，３０５ 第１の電極
３０２，３０６ 第２の電極
３０３ 延長配線
３０４ 外部接続端子
４ フロントウインド
４０１ 遮光膜
５ プリント配線板
６ 光源

Claims (7)

1. 透明な基板と、
   該基板の上に設けられた導体パターンと、を有するタッチパネルであって、
   タッチ位置の検出が可能な２つの検出領域が有り、かつ、前記２つの検出領域の間には、前記タッチ位置の検出がされない非検出領域を有し、
   前記２つの検出領域の一方は座標検出領域で、他方は特定の操作を行うボタン操作検出領域であり、
   前記座標検出領域と前記ボタン操作検出領域には第１の方向に並んだ複数の第１の電極と、第２の方向に並んだ複数の第２の電極とが形成され、
   前記非検出領域には延長配線が形成され、
   前記延長配線により、前記座標検出領域の前記第１の電極と前記ボタン操作検出領域の前記第１の電極とは、電気的に接続された共通の電極であり、
   前記基板上には電気信号の入出力を行うための複数の外部接続端子が併設して形成され、
   前記座標検出領域の前記第２の電極に接続された前記外部接続端子と、前記ボタン操作検出領域の前記第２の電極に接続された前記外部接続端子との間に、前記座標検出領域の前記第１の電極と前記ボタン操作検出領域の前記第１の電極とに共通に接続された前記外部接続端子が配置されることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記２つの検出領域は、前記タッチ位置の検出方式がすべて同じ方式であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記検出方式は静電容量結合方式であることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記２つの検出領域は、前記第１の電極および前記第２の電極の平面形状および配置規則が同じであることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル。
5. 前記ボタン操作検出領域に形成された、前記第１の電極と、該第１の電極に隣接する前記第２の電極は形状が異なることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
6. 前記ボタン操作検出領域の前記第１の電極は、三角形状電極部を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
7. 前記外部接続端子が、前記非検出領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。

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