JP7429213B2 - 静電容量式タッチパネル及び表示装置 - Google Patents

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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及び表示装置が知られている。このような静電容量式タッチパネル及び表示装置は、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で、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て、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、指示体に静電容量式タッチパネルが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し、押圧センス電極からの信号が変化する。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に記載されている静電容量式タッチパネルでは、静電容量式タッチパネルが損傷することを防止するために、カバー部材が設けられる。このため、静電容量式タッチパネルは、指示体によりカバー部材を介して押圧されることになる。これにより、静電容量式タッチパネルが押圧されても変形しにくくなり、ドライブ電極と押圧センス電極との距離が変化しにくくなる。この結果、ドライブ電極と押圧センス電極との間の静電容量の変化量が小さくなり、押圧の検出感度が低下するという問題点がある。
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、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることが可能な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、駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、前記タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、前記複数の押圧検出電極及び前記複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、前記複数のドライブ電極は、前記第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、前記複数の押圧検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、前記複数の位置検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、前記タッチパネル部は、さらに、前記複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの押圧検出部の面積が、前記複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの位置検出部の面積よりも大きい。
また、第２の態様に係る静電容量式タッチパネルは、駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、前記タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、前記複数の押圧検出電極及び前記複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、前記複数のドライブ電極は、前記第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、前記複数の押圧検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、前記複数の位置検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、前記タッチパネル部は、さらに、前記複数の押圧検出部の前記第１方向の中心位置間の距離及び前記第２方向の中心位置間の距離のうちの一方が、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下であり、かつ、他方が４．９ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。
また、第３の態様に係る表示装置は、上記第１又は第２の態様に係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、を備えている。
ここで、ドライブ電極と押圧検出部との間に形成される容量は、押圧検出部の面積に比例し、押圧の信号の大きさは、当該容量の変化量に比例する。このため、上記の複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの面積が、複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの面積よりも大きい構成の静電容量式タッチパネル又は表示装置によれば、押圧検出部の少なくとも１つの面積を大きくすることができるので、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。また、上記の複数の押圧検出部の第１方向の中心位置間の距離及び第２方向の中心位置間の距離のうちの一方が、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下であり、かつ、他方が４．９ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である構成の静電容量式タッチパネル又は表示装置によれば、複数の押圧検出部の１つ当たりの寸法を大きくすることができるので、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。
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４Ａは、ドライブ電極層１１の一部の平面図である。 図４Ｂは、ドライブ電極１１ａの電極部５１の面積Ｓ１とフローティング電極１１ｂの面積Ｓ２との関係を説明するための図である。 図５Ａは、検出電極層２１の一部の平面図である。 図５Ｂは、押圧検出部６１の面積Ｓ３と位置検出部６２の面積Ｓ４との関係を説明するための図である。 図６は、押圧検出部６１の面積Ｓ３及び位置検出部６２の面積Ｓ４と押圧信号比率との関係を説明するための図である。 図７Ａは、第２実施形態の表示装置２００のドライブ電極層２１１の構成を示す平面図である。 図７Ｂは、ドライブ電極２１１ａの電極部の面積Ｓ１１とフローティング電極２１１ｂの面積Ｓ１２との関係を説明するための図である。 図８Ａは、第２実施形態の検出電極層２２１の構成を示す平面図である。 図８Ｂは、押圧検出部２６１の面積Ｓ１３と位置検出部２６２の面積Ｓ１４との関係を説明するための図である。 図９は、複数の押圧検出部２６１の距離ｄ１１と、押圧検出部２６１からの信号（押圧信号）の強度との関係を示す図である。 図１０は、第３実施形態によるドライブ電極層３１１の一部の平面図である。 図１１は、第３実施形態による検出電極層３２１の一部の平面図である。 図１２は、第３実施形態によるタッチパネル３０１の押圧信号の大きさと、比較例によるタッチパネルの押圧信号の大きさとの比較結果を示す図である。 図１３は、第４実施形態による表示装置４００の構成を示す概略図である。 図１４は、押圧検出部４６１ａと当該押圧検出部４６１ａに隣接する押圧検出部４６１ａとの距離ｄ３１について説明するための図である。 図１５は、第５実施形態による表示装置５００の構成を示す概略図である。 図１６は、第１～第５実施形態の変形例による表示装置６００の概略構成を示す断面図である。
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および指示体による押圧を検出する。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。
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。また、第１基板１０の感圧層４に対して逆側に、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）層１２が配置されている。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。カバー部材５は、ＯＣＡ層１２を介して、第１基板１０のタッチ面側（感圧層４に対して逆側）に配置されている。カバー部材５の表面は、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の感圧層４に対して逆側に、ＯＣＡ層２２と表示部２とが配置されている。また、カバー部材５の厚みｔ１は、例えば、感圧層４の厚みｔ２よりも大きい。
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。ドライブ電極層１１は、ドライブ電極１１ａ及び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、及びシールド電極２１ｃを含む。また、ドライブ電極１１ａ、フローティング電極１１ｂ、位置検出電極２１ｂ、押圧検出電極２１ａ、及びシールド電極２１ｃ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、シールド電極２１ｃは、図示しないグラウンドに接続されており、シールド電極２１ｃの電位は、グラウンドの電位と等しい。
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。フローティング電極１１ｂは、他の電極及び配線５ａに接続されておらず、フローティング電極１１ｂの電位は、フローティングの状態である。また、図３に示すように、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、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。シールド電極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。これにより、シールド電極２１ｃは、押圧検出電極２１ａと位置検出電極２１ｂとの間の容量結合を防止する。シールド電極２１ｃは、ドライブ電極１１ａとの間に容量Ｃｄを形成する。
図４Ａは、ドライブ電極層１１の一部の平面図である。図４Ｂは、ドライブ電極１１ａの電極部５１の面積Ｓ１とフローティング電極１１ｂの面積Ｓ２との関係を説明するための図である。図４Ａ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。複数のフローティング電極１１ｂは、それぞれ、他のフローティング電極１１ｂとは接続されていない。各フローティング電極１１ｂは、矩形状の電極である。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つのフローティング電極１１ｂが配置されている。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、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と重なる位置に配置されている。また、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４Ｂに示すように、複数の電極部５１の１つ当たりの面積Ｓ１は、フローティング電極１１ｂの面積Ｓ２よりも大きい。
図５Ａは、検出電極層２１の一部の平面図である。図５Ｂは、押圧検出部６１の面積Ｓ３と位置検出部６２の面積Ｓ４との関係を説明するための図である。図５Ａ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、シールド電極２１ｃが形成されている。
また、図５Ａ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。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。接続部６１ａは、例えば、押圧検出電極２１ａのＸ方向の中心線Ｃ１に平面視で重なる位置に形成されている。また、押圧検出部６１は、平面視で矩形状を有する。この構成によれば、Ｙ方向において、押圧される位置によって、押圧される面積が変化するのを防止することができる。押圧検出部６１のＸ方向の幅は、Ｗ１であり、Ｙ方向の長さは、Ｌ３である。また、接続部６１ａの幅Ｗ１ａは、押圧検出部６１の幅Ｗ１よりも小さい。また、押圧検出部６１と、当該押圧検出部６１とＹ方向に隣接する押圧検出部６１との隙間に、シールド電極２１ｃの一部が配置されている。
また、図５Ａに示すように、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、Ｗ２であり、Ｙ方向の長さは、Ｌ３である。
ここで、第１実施形態では、押圧検出部６１の幅Ｗ１は、位置検出部６２の幅Ｗ２よりも大きい。また、押圧検出部６１の長さＬ３は、位置検出部６２の長さＬ３と等しい。これにより、図５Ｂに示すように、押圧検出部６１の面積Ｓ３は、位置検出部６２の面積Ｓ４よりも大きい。第１実施形態では、面積Ｓ３は、面積Ｓ４の２．５倍以上で７．３倍以下である。面積Ｓ３は、面積Ｓ４の２．５倍以上にすることにより、押圧の検出感度を向上させながら、７．３倍以下にすることにより、押圧検出の解像度が低下するのを防止することができる。詳細には、例えば、面積Ｓ３は、面積Ｓ４の４倍以上で５倍以下（例えば、４．７倍）である。また、複数の押圧検出部６１の各々の面積は、Ｓ３であり、複数の位置検出部６２の各々の面積は、Ｓ４である。これにより、複数の押圧検出部６１の総面積（Ｓ３×押圧検出部６１の数）は、複数の位置検出部６２の総面積（Ｓ４×位置検出部６２の数）よりも大きい。ここで、ドライブ電極１１ａと押圧検出部６１との間に形成される容量Ｃｃは、押圧検出部６１の面積Ｓ３に比例し、押圧信号の大きさは、当該容量Ｃｃの変化量に比例する。このため、上記構成によれば、押圧検出部６１の面積Ｓ３を大きくすることができるので、タッチパネル１にカバー部材５が備えられる場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。また、押圧検出部６１及び位置検出部６２は矩形状を有するので、押圧検出部６１の幅Ｗ１を大きくすることにより、押圧検出部６１の面積Ｓ３を増大させることができる。押圧検出部６１を菱形状に形成する場合と異なり、位置検出部６２に対して押圧検出部６１の寸法を大きくしても、押圧検出部６１と位置検出部６２との間の隙間が増大するのを防止することができる。
図５Ａに示すように、シールド電極２１ｃにおいて、押圧検出部６１と位置検出部６２との間に配置された部分のＸ方向の幅は、Ｗ３である。幅Ｗ３は、押圧検出部６１の幅Ｗ１よりも小さく、位置検出部６２の幅Ｗ２よりも小さい。
また、図５Ａに示すように、押圧検出部６１のＸ方向の中心線Ｃ１と、当該押圧検出部６１にＸ方向に隣接する押圧検出部６１のＸ方向の中心線Ｃ２との距離は、ｄ１である。押圧検出部６１のＹ方向の中心線Ｃ３と、当該押圧検出部６１にＹ方向の負側に隣接する押圧検出部６１のＹ方向の中心線Ｃ４との距離は、ｄ２である。第１実施形態では、距離ｄ１及び距離ｄ２は、例えば、４．９ｍｍである。
（押圧検出部６１の面積Ｓ３及び位置検出部６２の面積Ｓ４と押圧信号比率との関係）
次に、図６を参照して、押圧検出部６１の面積Ｓ３及び位置検出部６２の面積Ｓ４と押圧信号比率との関係について説明する。
図６は、押圧検出部６１の面積Ｓ３及び位置検出部６２の面積Ｓ４と押圧信号比率との関係を説明するための図である。図６に示すように、位置検出部６２の面積Ｓ４に対する押圧検出部６１の面積Ｓ３の大きさを変更して、押圧検出部６１からタッチパネルコントローラー３が得る信号（押圧信号）の大きさをシミュレーションした。面積Ｓ３と面積Ｓ４とが等しい場合（Ｓ３／Ｓ４＝１００％）における押圧信号の大きさを、押圧信号比率１００％とした。また、シミュレーションでは、感圧層４の比誘電率を３とし、押圧された際の感圧層４の変化量を５％とし、感圧層４の厚みを２００μｍ、カバー部材５の厚みを１．１ｍｍ、カバー部材５の誘電率を７．０、ＯＣＡ層１２の厚みを１５０μｍ、第１基板１０の厚みを５０μｍとした。なお、これらの条件は、シミュレーションを行うために用いた一例であり、本開示はこれらの条件には限られない。
シミュレーションの結果、Ｓ３／Ｓ４が１５９％の場合、１７２％の押圧信号比率となった。また、Ｓ３／Ｓ４が１７５％の場合、１８７％の押圧信号比率となった。また、Ｓ３／Ｓ４が１９１％の場合、２０７％の押圧信号比率となった。従って、図６に示すように、Ｓ３／Ｓ４が大きくなる程、押圧信号比率が大きくなることが判明した。第１実施形態では、面積Ｓ３は面積Ｓ４よりも大きいので、カバー部材５がタッチパネル１に備えられる場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。
（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、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及びフローティング電極１１ｂのそれぞれと容量結合する。これにより、指示体Ｆおよび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ことで、指示体Ｆの位置が検出される。なお、この時、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、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）が検出される。ここで、ドライブ電極１１ａは、位置検出電極２１ｂよりもシールド電極２１ｃに近いため、ドライブ電極１１ａは、位置検出電極２１ｂではなく、シールド電極２１ｃと容量Ｃｄを形成する。この結果、ドライブ電極１１ａと位置検出電極２１ｂとの間の静電容量が増大するのが抑制されるので、押圧によるタッチ位置の検出に対する影響を低減することができる。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。
［第２実施形態］
次に、図７Ａ～図８Ｂを参照して、第２実施形態による表示装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、押圧検出部２６１が菱形状に形成されている。図７Ａは、第２実施形態の表示装置２００のドライブ電極層２１１の構成を示す平面図である。図７Ｂは、ドライブ電極２１１ａの電極部の面積Ｓ１１とフローティング電極２１１ｂの面積Ｓ１２との関係を説明するための図である。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７Ａに示すように、表示装置２００は、タッチパネル２０１を含む。タッチパネル２０１は、ドライブ電極層２１１を含む。第２実施形態では、ドライブ電極層２１１には、菱形状の電極部２５１を有するドライブ電極２１１ａと、菱形状のフローティング電極２１１ｂとが形成されている。複数の電極部２５１は、Ｘ方向に並んで配置されている。隣接する２つの電極部２５１は、接続されている。フローティング電極１１ｂは、平面視で４つの電極部２５１に囲まれている。また、図７Ｂに示すように、第２実施形態では、電極部２５１の面積Ｓ１１とフローティング電極２１１ｂの面積Ｓ１２とは等しい。
図８Ａは、第２実施形態の検出電極層２２１の構成を示す平面図である。図８Ｂは、押圧検出部２６１の面積Ｓ１３と位置検出部２６２の面積Ｓ１４との関係を説明するための図である。タッチパネル２０１は、検出電極層２２１を含む。検出電極層２２１には、複数の菱形状の押圧検出部２６１を有する押圧検出電極２２１ａと、複数の菱形状の位置検出部２６２を有する位置検出電極２２１ｂと、押圧検出電極２２１ａと位置検出電極２２１ｂとの間に配置されたシールド電極２２１ｃとが設けられている。複数の押圧検出部２６１は、Ｙ方向に並んで配置されている。Ｙ方向に隣接する２つの押圧検出部２６１は、接続している。また、Ｙ方向に隣接する２つの位置検出部２６２は、接続している。また、図８Ｂに示すように、第２実施形態では、押圧検出部２６１の面積Ｓ１３と位置検出部２６２の面積Ｓ１４とは等しい。
第２実施形態では、図８Ａに示すように、押圧検出部２６１のＸ方向の中心線Ｃ１１と、当該押圧検出部２６１にＸ方向に隣接する押圧検出部２６１のＸ方向の中心線Ｃ１２との距離ｄ１１（Ｘ方向のピッチ）は、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。また、押圧検出部２６１のＹ方向の中心線Ｃ１３と、当該押圧検出部２６１にＹ方向の負側に隣接する押圧検出部２６１のＹ方向の中心線Ｃ１４との距離ｄ１２（Ｙ方向のピッチ）は、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。
（距離ｄ１１と押圧信号の大きさとの関係）
次に、図９を参照して、距離ｄ１１と押圧信号の大きさとの関係について説明する。
図９は、押圧検出部２６１のＸ方向の中心線Ｃ１１と、当該押圧検出部２６１にＸ方向に隣接する押圧検出部２６１のＸ方向の中心線Ｃ１２との距離ｄ１１と、押圧検出部２６１からの信号（押圧信号）の強度との関係を示す図である。
図９に示すように、距離ｄ１１の大きさを変更して、押圧検出部２６１からタッチパネルコントローラー３が得る信号（押圧信号）の大きさをシミュレーションした。距離ｄ１１が４．９ｍｍの場合の押圧信号の強度を１００％とした。また、シミュレーションでは、感圧層４の比誘電率を３とし、押圧された際の感圧層４の変化量を５％とし、感圧層４の厚みを２００μｍ、カバー部材５の厚みを１．１ｍｍ、カバー部材５の誘電率を７．０、ＯＣＡ層１２の厚みを１５０μｍ、第１基板１０の厚みを５０μｍとした。また、距離ｄ１２は、距離ｄ１１に等しいものとする。なお、これらの条件は、シミュレーションを行うために用いた一例であり、本開示はこれらの条件には限られない。
シミュレーションの結果、距離ｄ１１が７ｍｍの場合、押圧信号の強度が２５６％となった。距離ｄ１１が９．３ｍｍの場合、押圧信号の強度が４７６％となった。従って、距離ｄ１１が５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下で、押圧信号の強度が４．９ｍｍの場合よりも大きくなることが判明した。第２実施形態では、距離ｄ１１及び距離ｄ１２が５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下であるので、複数の押圧検出部２６１の１つ当たりの寸法を大きくすることができ、カバー部材５がタッチパネル２０１に備えられる場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。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３実施形態］
次に、図１０及び図１１を参照して、第３実施形態による表示装置３００の構成について説明する。第３実施形態は、矩形状の押圧検出部３６１の中心線Ｃ２１と、当該押圧検出部３６１に隣接する押圧検出部３６１の中心線Ｃ２２との距離ｄ２１が５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。図１０は、第３実施形態によるドライブ電極層３１１の一部の平面図である。図１１は、第３実施形態による検出電極層３２１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１０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、ドライブ電極層３１１を含む。ドライブ電極層３１１には、複数のドライブ電極３１１ａと複数のフローティング電極３１１ｂとが設けられている。ドライブ電極３１１ａは、複数の矩形状の電極部３５１を含む。
図１１に示すように、タッチパネル３０１は、検出電極層３２１を含む。検出電極層３２１には、複数の押圧検出電極３２１ａと複数の位置検出電極３２１ｂとが設けられている。押圧検出電極３２１ａと位置検出電極３２１ｂとの間には、シールド電極３２１ｃが配置されている。複数の押圧検出電極３２１ａは、それぞれ、複数の押圧検出部３６１を含む。第３実施形態では、押圧検出部３６１のＸ方向の中心線Ｃ２１と、当該押圧検出部３６１のＸ方向に隣接する押圧検出部３６１のＸ方向の中心線Ｃ２２との距離ｄ２１は、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。また、第３実施形態では、押圧検出部３６１のＹ方向の中心線Ｃ２３と、当該押圧検出部３６１のＹ方向の負側に隣接する押圧検出部３６１のＹ方向の中心線Ｃ２４との距離ｄ２２は、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。また、複数の位置検出電極３２１ｂは、複数の矩形状の位置検出部３６２を含む。第３実施形態によるその他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。
（第３実施形態による構成と比較例による構成との比較）
次に、図１２を参照して、第３実施形態によるタッチパネル３０１の押圧信号の大きさと、比較例によるタッチパネルの押圧信号の大きさとの比較結果を示す。図１２は、第３実施形態によるタッチパネル３０１の押圧信号の大きさと、比較例によるタッチパネルの押圧信号の大きさとの比較結果を示す図である。この比較結果は、カバー部材の厚みを１．１ｍｍ、ＯＣＡ層の厚みを１１０μｍ、第１基板及び第２基板の厚みをそれぞれ５０μｍ、感圧層の厚みを１００μｍとし、カバー部材上に１２５ｇ～１０５０ｇの荷重を加えた場合の押圧信号の大きさを測定することにより得られたものである。なお、これらの条件は、比較を行うために用いた一例であり、本開示はこれらの条件には限られない。
ここで、比較例によるタッチパネルでは、押圧検出部の面積と位置検出部の面積とは等しく、かつ、複数の押圧検出部のＸ方向の中心位置の距離及び複数の押圧検出部のＹ方向の中心位置の距離はそれぞれ４．９ｍｍであるものとする。そして、第３実施形態による押圧検出部３６１の面積は、比較例による押圧検出部の面積に対して４１９％（４．１９倍）であるものとする。
図１２に示すように、比較例によるタッチパネルにおいて、３００ｇ以下の荷重を加えた場合では、押圧信号を検出することができないことが判明した。また、比較例によるタッチパネルにおいて、１０５０ｇの荷重を加えた場合の押圧信号を１００％（基準）とすると、第３実施形態による押圧信号は、１２５ｇの荷重で６６％となり、３２１ｇの荷重で１２５％となった。また、第３実施形態による押圧信号は、１０５０ｇの荷重では４１２％となり、比較例によるタッチパネルに比べて、４．１２倍となった。
［第４実施形態］
次に、図１３及び図１４を参照して、第４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、隣接する２つの押圧検出電極４２１ａが接続されている。なお、第１～第３実施形態の構成のいずれかと同一の構成には、第１～第３実施形態のいずれかと同じ符号を用いて説明を省略する。
図１３は、第４実施形態による表示装置４００の構成を示す概略図である。図１３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、複数の押圧検出電極４２１ａと複数の位置検出電極４２１ｂとを含む。押圧検出電極４２１ａと位置検出電極４２１ｂとの間には、シールド電極４２１ｃが配置されている。複数の押圧検出電極４２１ａのうちの隣接する２つの押圧検出電極４２１ａは、配線４０３ａにより接続されている。これにより、隣接する２つの押圧検出電極４２１ａは、タッチパネルコントローラー４０３の同一のチャネルに接続されている。この結果、２つの押圧検出電極４２１ａのうちの一方の押圧検出部４６１の押圧信号と、他方の押圧検出部４６１の押圧信号とが合わせられた信号が、タッチパネルコントローラー４０３に入力される。すなわち、第４実施形態では、２つの押圧検出部４６１が、押圧座標の１つ（ユニットセル）に対応する押圧検出部４６１ａを構成する。これにより、押圧検出部４６１ａの面積が、位置検出部４６２の面積の２倍となる。
図１４は、押圧検出部４６１ａと当該押圧検出部４６１ａに隣接する押圧検出部４６１ａとの距離ｄ３１について説明するための図である。図１４に示すように、押圧検出部４６１ａのＸ方向の中心線Ｃ３１と、当該押圧検出部４６１ａに隣接する押圧検出部４６１ａのＸ方向の中心線Ｃ３２との距離ｄ３１は、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である。第４実施形態によるその他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。なお、図１３及び図１４では、押圧検出部４６１及び位置検出部４６２を、菱形状に形成する例を図示したが、第１実施形態の押圧検出部６１及び位置検出部６２のように、押圧検出部４６１及び位置検出部４６２を、矩形状に形成してもよい。
［第５実施形態］
次に、図１５を参照して、第５実施形態による表示装置５００の構成について説明する。第５実施形態は、隣接する２つの位置検出電極４２１ｂが接続されている。なお、第１～第４実施形態の構成のいずれかと同一の構成には、第１～第４実施形態のいずれかと同じ符号を用いて説明を省略する。
図１５は、第５実施形態による表示装置５００の構成を示す概略図である。図１５に示すように、表示装置５００は、タッチパネル５０１を含む。タッチパネル５０１は、複数の押圧検出電極４２１ａと複数の位置検出電極４２１ｂとを含む。複数の押圧検出電極４２１ａのうちの隣接する２つの押圧検出電極４２１ａは、配線５０３ａにより接続されている。これにより、隣接する２つの押圧検出電極４２１ａは、タッチパネルコントローラー５０３の同一のチャネルに接続されている。また、第５実施形態では、複数の位置検出電極４２１ｂのうちの隣接する２つの位置検出電極４２１ｂは、配線５０３ａにより接続されている。この結果、２つの位置検出電極４２１ｂのうちの一方の位置検出部４６２からの信号と、他方の位置検出部４６２からの信号とが合わせられた信号が、タッチパネルコントローラー４０３に入力される。すなわち、第５実施形態では、２つの位置検出部４６２が、位置座標の１つ（ユニットセル）に対応する位置検出部４６２ａを構成する。これにより、２つの押圧検出電極４２１ａを接続する配線５０３ａの構造と、２つの位置検出電極４２１ｂを接続する配線５０３ａの構造とを共通化することができるので、配線の構造が複雑化するのを防止することができる。第５実施形態によるその他の構成は、第４実施形態の構成と同様である。なお、図１５では、押圧検出部４６１及び位置検出部４６２を、菱形状に形成する例を図示したが、第１実施形態の押圧検出部６１及び位置検出部６２のように、押圧検出部４６１及び位置検出部４６２を、矩形状に形成してもよい。
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５実施形態では、タッチパネルに、フローティング電極及びシールド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、フローティング電極及びシールド電極の少なくとも一方が設けられていなくてもよい。
（２）上記第１～第５実施形態では、カバー部材の厚みを感圧層の厚みよりも大きくする例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、カバー部材の厚みが感圧層の厚み以下であってもよい。
（３）上記第１～第５実施形態では、押圧検出部及び位置検出部を、矩形状又は菱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、押圧検出部及び位置検出部を、円形状、又は多角形状に形成してもよい。
（４）上記第１～第５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実施形態では、複数の押圧検出部の各々の面積が、複数の位置検出部のうちのいずれの位置検出部の面積よりも大きく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、複数の押圧検出部の一部の押圧検出部の面積のみを、複数の位置検出部の面積よりも大きく構成してもよい。
（６）上記第４及び第５実施形態では、２つの押圧検出電極を、配線により接続する例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、フレキシブルプリント基板が、タッチパネルとタッチパネルコントローラーとの間に配置される場合には、フレキシブルプリント基板内で、２つの押圧検出電極が接続されてもよいし、タッチパネルコントローラーを含む集積回路内で、２つの押圧検出電極が接続されてもよい。
（７）上記第１～第５実施形態では、シールド電極の電位を、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、シールド電極の電位を、位置検出電極の電位、又は押圧検出電極の電位と等しくしてもよい。
（８）上記第１～第５実施形態では、図１に示すように表示部の表示面側（ディスプレイ上）にタッチパネルを配置する例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、図１６に示す第１～第５実施形態の変形例による表示装置６００のように、表示部６０２の表示面とは逆側にタッチパネル１が配置されていてもよい。
（９）上記第２実施形態では、距離ｄ１１と距離ｄ１２とを等しくし、上記第３実施形態では、距離ｄ２１と距離ｄ２２とを等しく構成する例を示したが、本開示はこれに限られない。距離ｄ１１と距離ｄ１２とが異なる大きさであってもよいし、距離ｄ２１と距離ｄ２２とが異なる大きさであってもよい。
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、駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、複数のドライブ電極は、第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、複数の押圧検出電極は、それぞれ、第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、複数の位置検出電極は、それぞれ、第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、タッチパネル部は、さらに、複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの押圧検出部の面積が、複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの位置検出部の面積よりも大きい（第１の構成）。
上記第１の構成によれば、押圧検出部の少なくとも１つの面積を大きくすることができるので、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。
第１の構成において、複数の押圧検出部及び複数の位置検出部の各々は、平面視で矩形状に形成されていてもよい（第２の構成）。
ここで、押圧検出部及び位置検出部が共に菱形状に形成される場合には、押圧される第２方向における位置によって、押圧される面積が変化する。これに対して、上記第２の構成によれば、押圧検出部が矩形状に形成されるので、第２方向において、押圧される位置によって、押圧される面積が変化するのを防止することができる。
第２の構成において、複数の押圧検出電極のうちの少なくとも１つの第１方向の幅は、複数の位置検出電極のうちの少なくとも１つの第１方向の幅よりも大きく構成されていてもよい（第３の構成）。
ここで、押圧検出部及び位置検出部が共に菱形状に形成される場合で、押圧検出部の面積を位置検出部の面積を大きくする場合、押圧検出部の一辺が大きくなるため、押圧検出部と位置検出部との間の隙間が増大する。これに対して、上記第３の構成によれば、押圧検出部の幅を大きくすることにより、押圧検出部の面積を増大させることができるので、菱形状に形成する場合と異なり、押圧検出部と位置検出部との間の隙間が増大するのを防止することができる。
第１～第３の構成のうちのいずれか１つにおいて、複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの面積は、複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの面積の２．５倍以上で７．３倍以下であってもよい（第４の構成）。
上記第４の構成によれば、複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの面積を、複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの面積の２．５倍以上にすることにより、押圧の検出感度を向上させながら、７．３倍以下にすることにより、押圧検出の解像度が低下するのを防止することができる。
第１～第４の構成のうちのいずれか１つにおいて、複数の押圧検出部の総面積は、複数の位置検出部の総面積よりも大きく構成してもよい（第５の構成）。
上記第５の構成によれば、タッチパネルのうちのいずれの押圧検出部においても、検出感度を向上させることができる。
第１～第５の構成のうちのいずれか１つにおいて、タッチパネル部は、複数の押圧検出部の第１方向の中心位置間の距離及び第２方向の中心位置間の距離が、それぞれ、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下であってもよい（第６の構成）。
上記第６の構成によれば、押圧検出部の面積をより一層大きくすることができるので、押圧の検出感度をより大きくすることができる。
第１～第６の構成のうちのいずれか１つにおいて、複数の押圧検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する押圧検出電極に接続されていてもよい（第７の構成）。
上記第７の構成によれば、隣接する２つの押圧検出電極からの信号が合算されるので、押圧の検出感度を向上させることができる。
第７の構成において、複数の位置検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する位置検出電極に接続されていてもよい（第８の構成）。
上記第８の構成によれば、複数の押圧検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する押圧検出電極に接続されており、複数の位置検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する位置検出電極に接続されるので、複数の押圧検出電極を接続する配線の構造と、複数の位置検出電極を接続する配線の構造とを共通化することができる。
第９の構成に係る静電容量式タッチパネルは、駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、複数のドライブ電極は、第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、複数の押圧検出電極は、それぞれ、第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、複数の位置検出電極は、それぞれ、第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、タッチパネル部は、さらに、複数の押圧検出部の第１方向の中心位置間の距離及び第２方向の中心位置間の距離のうちの一方が、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下であり、かつ、他方が４．９ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である（第９の構成）。
上記第９の構成によれば、複数の押圧検出部の１つ当たりの寸法を大きくすることができるので、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることができる。
第１０の構成に係る表示装置は、上記第１～第９のいずれか１つの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、を備えていてもよい（第１０の構成）。
上記第１０の構成によれば、カバー部材を備える場合でも、押圧の検出感度を向上させることが可能な表示装置を提供することができる。
１，２０１，３０１，４０１，５０１…タッチパネル、２，６０２…表示部、５…カバー部材、１１ａ，２１１ａ，３１１ａ…ドライブ電極、２１ａ，２２１ａ，３２１ａ，４２１ａ…押圧検出電極、２１ｂ，２２１ｂ，３２１ｂ，４２１ａ…位置検出電極、６１，２６１，３６１，４６１，４６１ａ…押圧検出部、６２，２６２，３６２，４６２，４６２ａ…位置検出部、１００，２００，３００，４００，５００，６００…表示装置

Claims (6)

  1. 駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、
    前記タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、
    前記複数の押圧検出電極及び前記複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、
    前記複数のドライブ電極は、前記第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、
    前記複数の押圧検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、
    前記複数の位置検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、
    前記タッチパネル部は、さらに、前記複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの押圧検出部の面積が、前記複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの位置検出部の面積よりも大きく、
    前記複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの面積は、前記複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの面積の２．５倍以上で７．３倍以下である、静電容量式タッチパネル。
  2. 前記複数の押圧検出部の総面積は、前記複数の位置検出部の総面積よりも大きい、請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
  3. 駆動信号が供給される複数のドライブ電極と、複数の押圧検出電極及び複数の位置検出電極とを含む、タッチパネル部と、
    前記タッチパネル部のタッチ面側に配置されたカバー部材と、を備え、
    前記複数の押圧検出電極及び前記複数の位置検出電極のうちの、押圧検出電極及び位置検出電極は、第１方向に交互に配置されており、
    前記複数のドライブ電極は、前記第１方向に平面視で交差する第２方向に並んで配置されており、
    前記複数の押圧検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立して押圧を検出する複数の押圧検出部を含み、
    前記複数の位置検出電極は、それぞれ、前記第２方向に並んで配置され、互いに独立してタッチされた位置を検出する複数の位置検出部を含み、
    前記タッチパネル部は、さらに、前記複数の押圧検出部のうちの少なくとも１つの押圧検出部の面積が、前記複数の位置検出部のうちの少なくとも１つの位置検出部の面積よりも大きく、
    前記タッチパネル部は、前記複数の押圧検出部の前記第１方向の中心位置間の距離及び前記第２方向の中心位置間の距離が、それぞれ、５ｍｍ以上でかつ１０ｍｍ以下である、静電容量式タッチパネル。
  4. 前記複数の押圧検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する押圧検出電極に接続されている、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。
  5. 前記複数の位置検出電極のうちの少なくとも１つは、隣接する位置検出電極に接続されている、請求項４に記載の静電容量式タッチパネル。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の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、を備えた、表示装置。
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