JP6143587B2 - タッチパネル、タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、近接センサを備えたタッチパネル及び、近接センサを備えたタッチパネル付き表示装置に関する。

優れたインターフェース手段の一つとしてタッチパネル機能が注目されている。当該タッチパネル機能は、例えば指によるタッチパネルへの接触を検出し、そのタッチした位置の座標を特定する機能である。かかるタッチパネル機能は入力インターフェースの向上に資する。

当該タッチパネル機能は、抵抗膜方式や静電容量方式などの様々な方式を用いて実現される。静電容量方式の一つとして、ＰＣＴ（Projected Capacitive Touch screen）方式が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。

ＰＣＴ方式のタッチパネル機能では、タッチセンサを内蔵したタッチスクリーンの前面側を、数ｍｍ厚程度のガラス板等の保護板で覆う構成が採用される。指やタッチペンなどの導体が保護板への接触（原理的には近接）したことが、これに伴う静電容量の変化として、タッチセンサによって検出される。

このＰＣＴ方式は下記の利点を有している。即ち、保護板を前面に配置した構成であるので堅牢性に優れる。導電体の接触ではなく、その近接でも検出されるので、手袋を装着していてもタッチパネル機能が得られる。可動部が無いため長寿命である。

タッチパネル機能に近接検出機能を組み合わせて、消費電力を低減する技術も知られている。例えばタッチパネルに使用者が指などを近づけたことが近接センサで検出され、タッチパネル、あるいは更にこれと併用される表示装置がスタンバイ状態から動作状態へ移行する。その他、指などを近づけた際に当該表示装置の表示内容を変化させることで、使用者の利便性も高められる。

近接センサは、赤外光、電磁誘導、磁気、高周波、静電容量など様々な物理量を利用した方式を採用し、製品化されている。特に近接センサに静電容量方式を採用することにより、上述のＰＣＴ方式のタッチパネルと一体で形成することが容易となる。これはタッチパネル、ひいてはこれと併用される表示装置を含めた装置の、小型化・低コスト化に資する利点がある（例えば、下記特許文献２を参照）。

静電容量方式の近接センサとしては、一般的に自己容量方式と呼ばれている方式が用いられていることが多い。当該方式では、検出配線と指などの導体と間に形成される静電容量の絶対値を検出する。

静電容量方式の近接センサでは、静電容量を検出する検出配線（導体エレメント）が特定の周波数で帯電される。指など導体の被検出物が接近すると、検出配線と被検出物との間に静電容量（タッチ容量）が形成される。このタッチ容量の結合量を検出することにより被検出物の接近の有無を判定することが可能となる。

特表２０１２−５１２４５６号公報 特表平９−５１１０８６号公報

タッチ容量は、概ねサブｐＦ〜数ｐＦのオーダーと微小である。このゆえに、検出配線に付加されている静電容量が大きい場合には、信号成分（シグナル）と雑音（ノイズ）成分との量の比率であるＳＮ比が十分に確保できない。ＳＮ比が十分に確保できないと、近接センサとして正常に機能しない場合がある。

検出配線に付加されている静電容量が検出値に与える影響は、検出方式によっても異なる。このゆえに、各方式に応じて検出配線の長さや幅、形状などを最適化することが望ましい。

また、一般的に、静電容量方式の近接センサを液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などの表示装置上に設置すると、表示装置がノイズ源となり、近接センサの動作に影響を与える。

また、近接センサ及びタッチパネルと表示装置とを含む装置全体が最適な構成となっていない場合、近接センサが誤動作を起こす可能性もある。

例えば特許文献１の図１では、近接センサとタッチセンサパッドが隣接した構成となっている。一般的には、近接センサの近傍に、近接センサと異なる電位を持つ電極が存在すると、近接センサと当該電極との間で不要な静電容量を形成する。この静電容量が、タッチ容量の変動に比べて大きすぎると、近接検出は不可能となる。

そこで本発明では、静電容量方式を採用するタッチセンサ（これはタッチパネルに平行な面内での導体の位置を検出する）を備えたタッチパネルにおいて、静電容量方式を採用する近接センサを設け、近接センサの動作がタッチセンサの影響を受けにくい技術を得ることを主目的とする。また静電容量方式を採用する近接センサを備えた表示装置において、近接センサの動作が表示装置からのノイズの影響を受けにくい技術を得ることを副次的な目的とする。

この発明にかかるタッチパネルは、いずれも静電容量方式で導体の近接を検出する、第１のセンサ及び第２のセンサを備える。前記第１のセンサは前記タッチパネルに平行な面内での前記導体の位置を検出し、前記第２のセンサは前記タッチパネルの高さ方向での前記導体の近接を検出する。

そして当該タッチパネルの第１の態様では、前記第２のセンサは互いに絶縁された近接検出用配線及び第１の配線を有する。前記第１の配線及び前記近接検出用配線のいずれもが、前記第１のセンサが前記導体の近接する位置を検出する領域たる面内位置検出領域を囲む。

この発明にかかるタッチパネルの第２の態様は、その第１の態様であって、前記第１の配線は前記近接検出用配線よりも前記面内位置検出領域に近い側に配置される。

この発明にかかるタッチパネルの第３の態様は、その第１の態様であって、前記第１の配線の電位と前記近接検出用配線の電位とは同電位である。

この発明にかかるタッチパネルの第４の態様は、その第１の態様であって、前記第１の配線の電位が固定される。

この発明にかかるタッチパネルの第５の態様は、その第４の態様であって、前記第１の配線の電位は、前記第２のセンサが前記導体の近接を検出すると固定電位に、前記第２のセンサが前記導体の近接を検出して所定期間内に第１のセンサが導体の位置を検出しないと前記近接検出用配線の電位と同電位に、それぞれ設定される。

この発明にかかるタッチパネルの第６の態様は、その第１の態様であって、前記第１のセンサは、いずれも前記タッチパネルの前記面内に設けられる、複数の第１位置検出用配線及び他方向に配設される複数の第２位置検出用配線を有する。前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設される。前記第１の配線は前記複数の第１位置検出用配線及び前記第２位置検出用配線とともに格子構造を呈する。

この発明にかかるタッチパネルの第７の態様は、その第１の態様乃至第６の態様のいずれかであって、前記第２のセンサに対して、前記高さ方向の一方側に表示装置が配置される。前記表示装置の側から少なくとも前記近接検出用配線と対向する第２の配線を更に備える、前記第２の配線の電位と前記近接検出用配線の電位とは同電位である。

この発明にかかるタッチパネルの第８の態様は、その第７の態様であって、前記第２の配線は、前記高さ方向において前記面内位置検出領域と対向しない。

この発明にかかるタッチパネルの第９の態様は、その第７の態様であって、前記第２の配線は少なくとも、前記高さ方向において前記面内位置検出領域と対向する位置において透明である。

この発明にかかるタッチパネルの第１０の態様は、その第７の態様であって、ベース基板を更に備える。そして前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ並びに前記第２の配線は前記ベース基板の一方側に設けられる。前記表示装置は前記ベース基板に対して前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ並びに前記第２の配線と反対側に配置される。

この発明にかかるタッチパネルの第１１の態様は、その第７の態様であって、第１の基板及び第２の基板を更に備える。そして前記第１のセンサは、複数の第１位置検出用配線及び複数の第２位置検出用配線を有する。前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設される。前記第１の位置検出用配線と前記第２の配線とは前記第１の基板の同じ側に設けられる。前記第２の位置検出用配線と前記第２のセンサとは前記第２の基板の同じ側に設けられる。前記表示装置は前記第１のベース基板に対して前記第２のベース基板とは反対側に設けられる。

この発明にかかるタッチパネルの第１２の態様は、その第７の態様であって、前記第２の配線は前記表示装置の前記第２のセンサ側に配置される。

この発明にかかるタッチパネルの第１３の態様は、いずれも静電容量方式で導体の近接を検出する、第１のセンサ及び第２のセンサを備える。前記第１のセンサは前記タッチパネルに平行な面内での前記導体の位置を検出し、前記第２のセンサは前記タッチパネルの高さ方向での前記導体の近接を検出する。そして前記第２のセンサは互いに絶縁された近接検出用配線及び第１の配線を有する。前記第１の配線及び前記近接検出用配線のいずれもが、前記第１のセンサが前記導体の近接する位置を検出する領域たる面内位置検出領域を囲む。そしてこの第１３の態様は、表示素子を含む表示層と、前記表示層を挟む第１の基板及び第２の基板と、第２の配線とを更に備える。前記第１のセンサは、複数の第１位置検出用配線及び複数の第２位置検出用配線を有する。前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設される。前記第１の位置検出用配線と前記第２の配線とは前記第１の基板の同じ側に設けられる。前記第２の位置検出用配線と前記第２のセンサとは前記第２の基板の同じ側に設けられる。

この発明にかかるタッチパネル付き表示装置の第１の態様は、この発明にかかるタッチパネルの第１の態様乃至第６の態様のいずれかのタッチパネルと、前記第２のセンサに対して、前記高さ方向の一方側に配置される表示装置とを備える。

この発明にかかるタッチパネル付き表示装置の第２の態様は、この発明にかかるタッチパネルの第７の態様乃至第１２の態様のいずれかのタッチパネルと、前記表示装置とを備える。

この発明にかかるタッチパネルの第１の態様によれば、第２のセンサから得られる信号のＳＮ比が大きい。

この発明にかかるタッチパネルの第２の態様によれば、第２のセンサに必要な領域を狭くできる。

この発明にかかるタッチパネルの第３の態様によれば、近接検出用配線と第１の配線との間に見かけ上は寄生容量が存在せず、第１の配線の影響によって近接検出用配の感度が低下することがない。

この発明にかかるタッチパネルの第４の態様によれば、第１の配線に、第１のセンサについてのシールド効果も担わせる。

この発明にかかるタッチパネルの第５の態様によれば、第１の配線の機能として、第１のセンサに対するシールドと、近接検出用配線に対するアクティブシールドとの両方を担わせることができる。

この発明にかかるタッチパネルの第６の態様によれば、第２のセンサに必要な領域を狭くできる。

この発明にかかるタッチパネルの第７の態様によれば、第２のセンサはアクティブシールドの効果によって、表示装置からのノイズの影響を受け難い。

この発明にかかるタッチパネルの第８の態様によれば、第２の配線と表示装置との間の寄生容量を低減し、アクティブシールドの効果が損なわれない。

この発明にかかるタッチパネルの第９の態様によれば、表示装置から得られる表示画像の品位を損なわない。

この発明にかかるタッチパネルの第１０の態様、第１１の態様、第１２の態様によれば、製造歩留まりが向上する。

この発明にかかるタッチパネルの第１３の態様によれば、タッチパネルとしての機能のほか、表示装置の機能をも併有する。

実施の形態１にかかるタッチパネルの構成及びその周辺の構成要素を示す平面図である。 実施の形態１にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態１におけるタッチパネルの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形にかかるタッチパネルの構成及びその周辺の構成要素を示す平面図である。 実施の形態１の変形にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態２の第１例にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態２の第２例にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態２の第３例にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態２の第４例にかかるタッチパネルの構成を示す部分的な断面図である。 実施の形態３にかかるタッチパネルの構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は本実施の形態にかかるタッチパネル１００の構成及びその周辺の構成要素を示す平面図である。図２はタッチパネル１００の構成を示す部分的な断面図である。当該断面図は図１の位置ＡＡにおける断面を示す。但し、図２には表示装置３０も併せて示した。表示装置３０はタッチパネル１００と相まって、タッチパネル付き表示装置を構成する。

タッチパネル１００には、ベース基板８、層間絶縁膜９、保護膜１０がこの順に積層されて備えられている。表示装置３０はベース基板８の側からタッチパネル１００に対向して配置される。

ベース基板８には、表示装置３０がタッチパネル１００側から視認され得る必要性から、透明もしくは透光性がある材料が採用される（例えばガラス、樹脂）。

タッチパネル１００には、接触検出用配線２，３と、近接検出用配線４と、シールド配線５，６とが備えられる。

接触検出用配線２，３は、導電性と透明性とを有し、例えばＰＣＴ方式を採用するタッチセンサを構成する。接触検出用配線２は図面上の上下方向（以下「列方向」と称す）に並んで配置され、列方向において相互に導通している。接触検出用配線３は図面上の左右方向（以下「行方向」と称す）に並んで配置され、行方向において相互に導通している。また、接触検出用配線２，３は相互に絶縁される。

ここでは接触検出用配線２，３は平面視上、菱形格子の配列を構成している。このように平面視上で菱形格子の配列を構成した接触検出用配線２，３については、例えば特許文献１の図４等で公知であるので、その詳細な説明を省略する。もちろん、接触検出用配線２，３は平面視上、他の形状で配列を構成してもよい。

図１は平面図ではあるが、接触検出用配線２，３を相互に区別しやすくするため、接触検出用配線３に粒状のハッチングを施している。図１におけるハッチングは断面を示すものではない。

接触検出用配線２はベース基板８上に配置され、層間絶縁膜９で覆われる。接触検出用配線３は層間絶縁膜９上に配置され、保護膜１０で覆われる。一般に接触検出用配線２，３並びに層間絶縁膜９及び保護膜１０は、接触検出用配線２，３が設けられる領域に比べて薄い。よって接触検出用配線２，３はタッチパネル１００に平行な面内において設けられる、と把握することができる。

なお、接触検出用配線２，３の両方が層間絶縁膜９上に配置され、保護膜１０で覆われてもよい。このような場合、接触検出用配線２，３同士の電気的接触を避けるため、いずれか一方は層間絶縁膜９上で菱形格子を軽視しつつ分割して設けられ、かつ層間絶縁膜９に別途設けられた接続線を介して相互に電気的に接続される。これにより、他方は層間絶縁膜９上で延在することができる。当該接続線には、例えば金属配線またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が採用できる。

接触検出用配線２，３が構成する菱形格子が配列される領域において、指やタッチペンなどの導体が保護膜１０へ接触すると、当該接触した箇所の行方向及び列方向の位置が検出可能となる。よって以下、当該領域を「接触検出領域」と称す。また、ここで検出されるのは、タッチパネル１００に平行な面内での位置である。

近接検出用配線４及びシールド配線５，６は導電性を有し、接触検出領域を囲んで配置される。近接検出用配線４は静電容量方式の近接センサとして機能し、シールド配線５，６と共に本実施の形態の近接センサ２００として把握される。

近接センサ２００において、シールド配線５は近接検出用配線４よりも接触検出領域に近い側に配置される。シールド配線６は近接検出用配線４よりも接触検出領域から遠い側に配置される。

近接検出用配線４及びシールド配線５，６は、接触検出用配線２と同様、ベース基板８上に設けられ、層間絶縁膜９で覆われる。近接検出用配線４およびシールド配線５、６は金属配線で形成される。近接センサ２００を形成する配線は、金属配線ではなくＩＴＯなどの導電性ある透明膜で形成することも可能ではある。しかし理想的には、配線抵抗を下げることが必要であるため、金属配線の方がより好ましい。

なお、ＰＣＴ方式のような静電容量方式では、上述のように厳密には接触を必要とせず、導体の接触検出領域への近接により、当該導体の列方向及び行方向の位置を検出可能である。他方、近接検出用配線４は接触検出領域を囲んで配置されるに過ぎない。よって、近接センサ２００は、導体がタッチパネル１００に近接すること自体の検出精度は高いが、その近接した箇所の列方向及び行方向の位置については検出精度が低い。

よって、接触検出用配線２，３と近接センサ２００とは近接検出という機能では共通するものの、前者の方が後者よりも面内での位置の検出精度が高い、と把握することができる。他方、後者の方が前者よりも、列方向及び行方向のいずれにも直交する方向について、位置の検出精度が高い、と把握することができる。

よって接触検出用配線２，３を、タッチパネル１００に平行な面内での導体の位置を検出する位置センサと把握できる。また近接センサ２００を、タッチパネル１００からの高さ方向での導体の近接を検出するセンサと把握することができる（同様の把握が、例えば特許文献１の図４及び第００５１段落で説明される）。かかる把握に鑑みれば、接触検出領域は面内位置検出領域として把握することができる。

タッチパネル１００には、フレキシブルプリント基板２０を介して制御基板２１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板２０（Flexible Printed Circuit）にはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を採用することができる。

制御基板２１は駆動機能と位置検出機能とを有する。駆動機能とは、例えば接触検出用配線２，３や近接センサ２００に所定の電圧を印加する機能である。位置検出機能とは、例えば接触検出用配線２，３や近接検出用配線４から得られる静電容量、あるいはその変動から、導体の接触位置及び近接の有無を判断し、外部（例えばコンピュータ）に出力する機能である。例えば制御基板２１は回路ブロック２２を搭載し、回路ブロック２２が位置検出機能を担う。

一般的に、検出配線と被検出物との間に形成される容量の絶対値を検出する方式では、測定すべきタッチ容量以外の不要な寄生容量は極力少なくすることが好ましい。

シールド配線５、６の電位を固定、例えば接地電位に固定すると、ＬＣＤ等の表示装置３０からのノイズを受け難くすることが可能である。これにより、近接検出用配線４から得られる信号のＳＮ比を向上させることができる。また、シールド配線５には接触検出用配線２，３についてのシールド効果を担わせることができる。

ただし、シールド配線５、６の電位を固定すると、これらと近接検出用配線４との間に寄生する静電容量（寄生容量）が増大する場合があり、その場合には近接検出用配線４から得られる信号が小さくなることも考えられる。

そこで、見かけ上、寄生容量を低減し、十分な検出信号を得るための方法として、近接センサ２００においてアクティブシールドの技術を用いてもよい。

具体的には、近接センサ２００の駆動時に近接検出用配線４に印加される検出用信号（例えば特定の周波数を有する）と同じ信号をシールド配線５、６へ入力する。これにより、近接検出用配線４とシールド配線５、６間の電位差は０となる。よって近接検出用配線４とシールド配線５、６との間には、見かけ上は静電容量が存在しない。但し、近接検出用配線４と、シールド配線５、６とは、相互に絶縁されている。シールド配線５，６同士は電気的に接続されていても構わない。

このようにして、近接検出用配線４とシールド配線５、６間に見かけ上は寄生容量が存在せず、シールド配線５、６の影響によって近接検出用配線４の感度が低下することもない。

以上のように、シールド配線５、あるいは更にシールド配線６をこのようにして近接検出用配線４は電気的にシールドされ、ＬＣＤ等の表示装置３０や接触検出用配線２，３からの外乱ノイズを受け難くなる。これによりＳＮ比が大きな近接センサ２００を備えたタッチパネル１００が得られる。

なお、近接検出用配線４が接触検出用配線２，３からの外乱ノイズを受け難くする観点では、近接検出用配線４よりも接触検出領域に近い側に位置するシールド配線５が必要であり、シールド配線６を省略してもよい。表示装置３０からの外乱ノイズを受け難くする観点では、シールド配線５，６のいずれか一方のみを省略してもよい。このような配線の省略は、近接センサ２００に必要な領域を狭くできる効果をもたらす。

なお、接触検出用配線２，３の動作と、近接センサ２００との動作を排他的に行ってもよい。図３はそのような排他的な動作を説明するフローチャートである。かかるフローチャートの動作は例えば制御基板２１によって司られる。

導体の検出のための手続きが開始すると、ステップＳ１１において、シールド配線５の電位Ｖ５は近接検出用配線４の電位Ｖ４と同電位に設定される。ここで電位Ｖ４は近接検出用配線４によって導体の近接を検出するために必要な電位であり、例えば上述のように、所定の周波数を有している。

次にステップＳ１２において、近接センサ２００が導体の近接を検出したか否かが判断される。当該判断の結果が肯定的であれば処理がステップＳ１３に進み、否定的であればステップＳ１２の判断が繰り返される。

かかるステップＳ１１，Ｓ１２により、上述のアクティブシールドの効果が得られ、高いＳＮ比で近接センサ２００が導体を検出することができる。

近接センサ２００が導体の近接を検出すると、ステップＳ１３において、電位Ｖ５が固定電位、例えば接地電位ＧＮＤに設定される。これにより、シールド配線５に、接触検出用配線２，３についてのシールド機能を担わせることができる。

但し、導体の近接は検出されたがそのタッチパネル１００の面内での位置が検出できない場合、導体が一旦は近接したものの、その後にタッチパネルから離れた場合が考えられる。このような状況では、電位Ｖ５を再び電位Ｖ４に設定することが望ましい。他方、導体がタッチパネルに近接してから、導体の面内での位置が検出できる程度に接触検出用配線２，３に近接するまでには時間を要する。

上述の事情を考慮して、処理はステップＳ１３からステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、所定期間内に接触が検出された否かが判断される。当該判断の結果が肯定的であれば処理がステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では検出された導体の位置（接触位置）に基づいた処理が行われる。当該処理は例えば当該位置に対する座標変換である。

ステップＳ１４の判断の結果が否定的であればステップＳ１１に戻り、電位Ｖ５を再び電位Ｖ４に設定する。

以上の動作により、シールド配線５の機能として、接触検出用配線２，３に対するシールドと、近接検出用配線４に対するアクティブシールドとの両方を担わせることができる。この動作においても、シールド配線６を省略することができる。もちろん、シールド配線６の電位を常にシールド配線５と同電位とし、あるいは両者を電気的に接続してもよい。

また、表示装置３０のブランキング期間中に近接センサ２００の検出動作を行ってもよい。このような動作の同期は、表示装置３０と制御基板２１との連携した制御によって可能である。このような動作は表示装置３０からのノイズを低減して、近接検出用配線４から得られる信号のＳＮ比を向上させる観点で望ましい。

＜実施の形態１の変形＞
シールド配線５は接触検出用配線２，３と共に構成構造を呈してもよい。図４はかかる構成のタッチパネル１の平面図である。図５はかかる構成のタッチパネル１の部分的な断面図である。当該断面図は図４の位置ＢＢにおける断面を示す。

図４は平面図ではあるが、シールド配線５を接触検出用配線２，３と区別しやすくするため、斜線のハッチングを施している。図４におけるハッチングは断面を示すものではない。

かかる構成においても、シールド配線５は接触検出領域（面内位置検出領域）を囲むことができる。

よってかかる構成を採用しても、上述のシールド効果を得ることができ、かつ近接センサ２００に必要な領域を狭くすることができる。

なお、表示装置３０とタッチパネル１００とを粘着材を用いて貼り付けても良い。

実施の形態２．
図６〜９は、本実施の形態にかかるタッチパネル１００の構成を示す部分的な断面図である。当該構成は平面図において図１と同様に現れる。図６〜９は図１の位置ＡＡに相当する位置における断面を示す。

但し、図６〜９には表示装置３０も併せて示した。表示装置３０は近接センサ２００に対して、高さ方向の一方側（図６〜９では図面下側）に配置される。この場合、タッチパネル１００に近接する導体は、タッチパネル１００に対して表示装置３０とは反対側の高さ方向からタッチパネル１００に近接する。

本実施の形態でもタッチパネル１００は、実施の形態１と同様に、接触検出用配線２，３と、近接センサ２００とを備える。近接センサ２００は接触検出領域を囲んで配置される。但し、本実施の形態にかかるタッチパネル１００は、シールド配線７を更に備えていることに特徴がある。

シールド配線７は少なくとも近接検出用配線４と平面視において重なる。換言すれば、シールド配線７は、少なくとも近接検出用配線４を表示装置３０側から覆う。あるいは換言すればシールド配線７は、表示装置３０側から、少なくとも近接検出用配線４と対向して設けられる。

このようなシールド配線７は、図２に示された構成に対しても、また図５に示された構成に対しても付加することができる。

シールド配線７は、バッファ（図示省略）を介して、近接検出用配線４と同じ信号が入力し、両者の電位は同電位となる。これにより、近接センサ２００はアクティブシールドの効果によって、表示装置３０からのノイズの影響を受け難くなる。

但し、シールド配線７は表示装置３０との間に寄生容量Ｃｓｔｒを形成する(図６参照）。寄生容量Ｃｓｔｒが大きい場合、バッファの能力が低ければシールド配線を十分に駆動できない。かかる場合には、シールド配線７に入力される信号の位相が近接検出用配線４の信号の位相とずれてしまう可能性がある。そしてこのような位相のずれにより、近接検出用配線４とシールド配線７とは同電位とならず、両者間の寄生容量の見かけ上のキャンセル（アクティブシールド）の効果を損なう。これは近接検出用配線４から得られる信号のＳＮ比を悪化させることになる。

よって、表示装置３０からのノイズ防止効果が十分に得られる範囲で、シールド配線７の面積を可能な限り小さくし、寄生容量Ｃｓｔｒを小さくすることが望ましい。

かかる観点から、シールド配線７は、タッチパネル１００の高さ方向において接触検出領域とは対向しないことが望ましい。

また、当該寄生容量Ｃｓｔｒを小さくする観点からは、シールド配線７は連続した導電膜ではなく、網状の導電膜が採用されることも望ましい。

もちろん、シールド配線７を駆動させるバッファの能力が大きければ、理想的にはベース基板８の裏面側において、接触検出領域に対向する位置にもシールド配線７が延長して配置されてもよい。

但し、シールド配線７は少なくとも接触検出領域に対向する位置では、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成する必要がある。表示装置３０から得られる表示画像の品位を損なわないためである。

なお、シールド配線５，６の電位については、実施の形態１で示されたように、固定電位であってもよいし、近接検出用配線４の電位と同電位でもよい。

＜第１例＞
図６に示された構成では、シールド配線７は、図２に示された構成に対して、ベース基板８の裏面、つまりベース基板８の近接センサ２００とは反対側の面に形成される。

なお、表示装置３０とベース基板８及びシールド配線７とを、粘着材を用いて貼り付けても良い。

＜第２例＞
図７に示された構成では、近接検出用配線４、シールド配線５，６はベース基板８上ではなく、層間絶縁膜９上に設けられ、保護膜１０で覆われている。そしてシールド配線７は、ベース基板８の近接センサ２００と同じ側の面に形成される。

つまり、接触検出用配線２，３及び近接センサ２００並びにシールド配線７はベース基板の一方側に設けられ、表示装置３０はベース基板８に対して、接触検出用配線２，３及び近接センサ２００並びにシールド配線７と反対側に配置されることになる。

このような構成は図６に示された第１例の構成とは異なり、接触検出用配線２，３及び近接センサ２００並びにシールド配線７の製造が、ベース基板８の一方側からの成膜プロセスで足りる。これは製造歩留まりが向上する観点で有利である。

また、通常、ベース基板８よりも層間絶縁膜９の方が薄い。よって図７に示された第２例の構成において、シールド配線７は、近接検出用配線４と同一の配線幅以上であれば、近接検出用配線４に表示装置３０からのノイズの影響を受けにくくすることができる。

より好ましくはシールド配線７の配線幅を層間絶縁膜９の厚みの２倍以上にすると上記のノイズをシールドする効果が顕著となって望ましい。

なお、表示装置３０とベース基板８とを粘着材を用いて貼り付けても良い。

＜第３例＞
図８に示された構成では、タッチパネル１００において二つのベース基板８ａ，８ｂが採用されている。

ベース基板８ａ上の同じ側で、接触検出用配線２及びシールド配線７が設けられ、これらは保護膜１０ａで覆われている。

ベース基板８ｂ上の同じ側で、接触検出用配線３並びに近接検出用配線４及びシールド配線５，６が設けられ、これらは保護膜１０ｂで覆われている。

保護膜１０ａ，１０ｂは粘着層１１によって相互に張り合わされている。

但し、平面視上の位置としては、これまでに説明されたタッチパネル１００の構成と同様に、近接検出用配線４及びシールド配線５，６が接触検出領域を囲んで配置される。

このような構成のタッチパネル１００に対し、表示装置３０は、ベース基板８ａに対してベース基板８ｂとは反対側に配置される。即ち、表示装置３０に対し、接触検出用配線２及びシールド配線７は、接触検出用配線３及び近接センサ２００よりも近い。

よってこのような構成においても、近接検出用配線４から得られる信号について、表示装置３０からの影響を低減し、高いＳＮ比が得られる。

もちろん、ベース基板８ｂと、保護膜１０ａとを粘着層１１で張り合わせてもよい。この場合、接触検出用配線３と近接センサ２００とが設けられた保護膜１０ｂが、表示装置３０から最も離れて配置されることになる。

更に、保護膜１０ｂ上に、つまり表示装置３０から最も離れて配置されて、保護板（図示省略）を設けてもよい。かかる保護板には、例えば強化ガラスやポリカーボネイトが採用できる。

第３例では、第２例と同様に、各配線や保護膜の製造が、ベース基板８ａ，ａ８ｂの一方側からの成膜プロセスで足りる。これは製造歩留まりが向上する観点で有利である。

なお、表示装置３０とベース基板８ａとを粘着材を用いて貼り付けても良い。

＜第４例＞
図９に示された構成では、タッチパネル１００において、保護板１２上に近接検出用配線４及びシールド配線５，６並びに接触検出用配線３が設けられ、これらが層間絶縁膜９で覆われている。層間絶縁膜９上に接触検出用配線２が設けられ、これが保護膜１０ｃによって覆われている。

但し、平面視上の位置としては、これまでに説明されたタッチパネル１００の構成と同様に、近接検出用配線４及びシールド配線５，６が接触検出領域を囲んで配置される。

シールド配線７は表示装置３０のタッチパネル１００側に設けられ、これは保護膜１０ｄで覆われている。例えば表示装置３０が液晶表示装置の場合には、その表示面側の基板であるカラーフィルタ基板（図示省略）上にシールド配線７を形成する。表示装置３０が表示する画面をタッチパネル１００を介して視認できるように、保護膜１０ｄは、少なくとも接触検出領域において透明である。

シールド配線７は表示装置３０上に設けられてはいるが、これはタッチパネル１００の構成要素の一つとして把握することができる。保護膜１０ｄもまた、タッチパネル１００の構成要素の一つとして把握することもできる。

あるいは、シールド配線７を表示装置３０の構成要素として把握することもできる。保護膜１０ｄもまた、表示装置３０の構成要素の一つとして把握することもできる。

このような構成においても第２例、第３例と同様に、各配線や保護膜の製造が、保護板１２の一方側からの成膜プロセスで足りる。これは製造歩留まりが向上する観点で有利である。

前述のように可能な限り寄生容量Ｃｓｔｒ（図６参照）を小さくすることが好ましい。また、表示装置３０が表示する画面をタッチパネル１００を介して視認できる必要もある。よってカラーフィルタ基板上に形成されるシールド配線７は、近接センサ２００が設けられる部分のみを覆うように配置することが望ましい。

なお、保護膜１０ｃ、１０ｄ同士を粘着材を用いて貼り付けても良い。

実施の形態３．
図１０は実施の形態３にかかるタッチパネル３００の構成を示す断面図である。実施の形態３は、二つの基板の一方に接触検出用配線３と近接センサ２００とを設け、他方に接触検出用配線３とシールド配線７を設ける点で、実施の形態２の第３例と類似する。但し、本実施の形態では、二つの基板として表示装置の構成要素を兼用する。

具体的には、カラーフィルタ基板１３上に接触検出用配線３と近接センサ２００とが設けられ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１６上に接触検出用配線と兼用される共通電極１５とシールド配線７とが設けられる。

カラーフィルタ基板１３、接触検出用配線３、近接センサ２００は、ＴＦＴ基板１６とは反対側から保護膜１０ｅで覆われる。タッチパネル３００を操作するための導体は、ＴＦＴ基板１６とは反対側から、保護膜１０ｅに近接する。

図１０で示される断面においては、接触検出用配線３は紙面垂直方向に延びて配設され、共通電極１５は紙面左右方向に延びて配設される。

カラーフィルタ基板１３と、ＴＦＴ基板１６との間には液晶層１７が挟まれる。液晶層１７は表示を行うための層として機能する。液晶層１７は、液晶分子１７ａを有しており、液晶分子１７ａは表示素子として把握できる。

液晶層１７を制御する電極として、個々の画素において電界を加える画素電極１４がＴＦＴ基板１６上の液晶層１７側に設けられる。画素電極１４と共通電極１５との間に電界が印加されることによって、液晶分子１７ａの振る舞いが制御される。

共通電極１５は複数の画素に共通に設けられる。また、個々の画素電極に供給される電位を制御するために、画素電極１４はＴＦＴ基板１６上に設けられたＴＦＴ（図示せず）に接続されている。

共通電極１５は、指定ピッチで紙面垂直方向に分離されており、それぞれに供給される電位が制御される。これによって共通電極１５は、接触検出用配線３と共に、液晶層１７に近接した導体の、液晶層に平行な面内における位置を検出することができる。

また、近接センサ２００は、他の実施の形態及び変形例と同様に、近接センサ２００は接触検出領域を囲んで配置される。

タッチパネル３００は上記の構成を有するので、タッチパネルとしての機能のほか、表示装置の機能をも併有する。

シールド配線７は、画素電極１４または共通電極１５またはＴＦＴを形成する際に、並行して形成することができるので、製造プロセスが簡略化される。

なお、近接検出用配線４に入射される、画素電極１４や共通電極１５からのノイズを最小限に抑えるためには、シールド配線５，６と、シールド配線７と、近接検出用配線４とを近接して配置することが望ましい。

しかしながら、シールド配線７は近接センサ２００に対し、液晶層１７とカラーフィルタ基板１３とを介して配置されている。しかも、実施の形態１，２ではタッチパネル１００と表示装置３０とが分離して設けられていたのに対し、画素電極１４や共通電極１５は近接検出用配線４に近い位置に配置される。これらの理由により、近接検出用配線４は画素電極１４や共通電極１５からのノイズを受けやすい。

よってかかるノイズの影響を低減するためには、近接検出用配線４およびシールド配線５，６，７と画素電極１４および共通電極１５との間の距離Ｌを、少なくとも液晶層１７とカラーフィルタ基板１３の厚みｄよりも大きくする配置を採用することが望ましい。

以上により、接触検出領域からのノイズの影響を受け難く、かつ高いＳＮ比を確保できる近接センサ２００を備え、表示機能をも併有するタッチパネル３００が得られる。

なお、本実施の形態において表示層としては液晶層１７を例示したが、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の他方式を採用してもよい。

同様にして、上述の実施の形態１，２において示された表示装置３０には、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、ＰＤＰ表示装置を採用することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

２，３ 接触検出用配線、４ 近接検出用配線、５，６，７ シールド配線、１００ タッチパネル、２００ 近接センサ。

Claims (15)

1. いずれも静電容量方式で導体の近接を検出する、第１のセンサ及び第２のセンサを備えるタッチパネルであって、
   前記第１のセンサは前記タッチパネルに平行な面内での前記導体の位置を検出し、
   前記第２のセンサは前記タッチパネルの高さ方向での前記導体の近接を検出し、
   前記第２のセンサは互いに絶縁された近接検出用配線及び第１の配線を有し、
   前記第１の配線及び前記近接検出用配線のいずれもが、前記第１のセンサが前記導体の近接する位置を検出する領域たる面内位置検出領域を囲む、タッチパネル。
2. 前記第１の配線は前記近接検出用配線よりも前記面内位置検出領域に近い側に配置される、請求項１記載のタッチパネル。
3. 前記第１の配線の電位と前記近接検出用配線の電位とは同電位である、請求項１記載のタッチパネル。
4. 前記第１の配線の電位が固定される、請求項１記載のタッチパネル。
5. 前記第１の配線の電位は、
   前記第２のセンサが前記導体の近接を検出すると固定電位に、
   前記第２のセンサが前記導体の近接を検出して所定期間内に第１のセンサが導体の位置を検出しないと前記近接検出用配線の電位と同電位に、
   それぞれ設定される、請求項４記載のタッチパネル。
6. 前記第１のセンサは、いずれも前記タッチパネルの前記面内に設けられる、複数の第１位置検出用配線及び他方向に配設される複数の第２位置検出用配線を有し、
   前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設され、
   前記第１の配線は前記複数の第１位置検出用配線及び前記第２位置検出用配線とともに格子構造を呈する、請求項１記載のタッチパネル。
7. 前記第２のセンサに対して、前記高さ方向の一方側に表示装置が配置され、
   前記表示装置の側から少なくとも前記近接検出用配線と対向する第２の配線を更に備え、
   前記第２の配線の電位と前記近接検出用配線の電位とは同電位である、請求項１〜６のいずれか一つに記載のタッチパネル。
8. 前記第２の配線は、前記高さ方向において前記面内位置検出領域と対向しない、請求項７記載のタッチパネル。
9. 前記第２の配線は少なくとも、前記高さ方向において前記面内位置検出領域と対向する位置において透明である、請求項７記載のタッチパネル。
10. ベース基板を更に備え、
    前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ並びに前記第２の配線は前記ベース基板の一方側に設けられ、
    前記表示装置は前記ベース基板に対して前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ並びに前記第２の配線と反対側に配置される、請求項７記載のタッチパネル。
11. 第１の基板及び第２の基板を更に備え、
    前記第１のセンサは、複数の第１位置検出用配線及び複数の第２位置検出用配線を有し、
    前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設され、
    前記第１の位置検出用配線と前記第２の配線とは前記第１の基板の同じ側に設けられ、
    前記第２の位置検出用配線と前記第２のセンサとは前記第２の基板の同じ側に設けられ、
    前記表示装置は前記第１のベース基板に対して前記第２のベース基板とは反対側に設けられる、請求項７記載のタッチパネル。
12. 前記第２の配線は前記表示装置の前記第２のセンサ側に配置される、請求項７記載のタッチパネル。
13. いずれも静電容量方式で導体の近接を検出する、第１のセンサ及び第２のセンサを備えるタッチパネルであって、
    前記第１のセンサは前記タッチパネルに平行な面内での前記導体の位置を検出し、
    前記第２のセンサは前記タッチパネルの高さ方向での前記導体の近接を検出し、
    前記第２のセンサは互いに絶縁された近接検出用配線及び第１の配線を有し、
    前記第１の配線及び前記近接検出用配線のいずれもが、前記第１のセンサが前記導体の近接する位置を検出する領域たる面内位置検出領域を囲み、
    表示素子を含む表示層と、
    前記表示層を挟む第１の基板及び第２の基板と、
    第２の配線と
    を更に備え、
    前記第１のセンサは、複数の第１位置検出用配線及び複数の第２位置検出用配線を有し、
    前記複数の第１位置検出用配線は一方向に配設され、前記複数の第２位置検出用配線は他方向に配設され、
    前記第１の位置検出用配線と前記第２の配線とは前記第１の基板の同じ側に設けられ、
    前記第２の位置検出用配線と前記第２のセンサとは前記第２の基板の同じ側に設けられる、タッチパネル。
14. 請求項１〜６のいずれか一つに記載のタッチパネルと、
    前記第２のセンサに対して、前記高さ方向の一方側に配置される表示装置と
    を備える、タッチパネル付き表示装置。
15. 請求項７〜１２のいずれか一つに記載のタッチパネルと、
    前記表示装置と
    を備える、タッチパネル付き表示装置。

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