TWI576747B - An input device incorporating an electrostatic capacitance and a pressure detection, and an electrostatic capacitance type integrated touch panel having a pressure-sensitive function - Google Patents

An input device incorporating an electrostatic capacitance and a pressure detection, and an electrostatic capacitance type integrated touch panel having a pressure-sensitive function Download PDF

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Description

結合靜電電容及壓力檢測的輸入裝置、以及具有感壓功能之靜電電容式之併合觸控面板 技術領域
本發明係關於一種用以使用手指等輸入手段操作顯示於畫面上之特定領域的輸入裝置，特別是結合靜電電容及壓力檢測的輸入裝置以及具有感壓功能之靜電電容式之併合觸控面板。
背景技術
近年來，持續開發並提供市場一種做為輸入裝置之觸控面板，其係用以將顯示於畫面上之特定領域藉由輸入手段例如手指等導電體或觸控筆等不導電體等等之操作來將各種資訊輸入電子機器。於觸控面板所使用之輸入方式實際使用有電阻膜方式、靜電電容方式等各種方式。電阻膜方式係於呈相對向之電阻膜(電極)之其中一者之電阻膜施加電壓，並於另一者之電阻膜檢測因應經操作之位置之電壓變化，藉此偵測輸入手段所操作之位置(例如參考專利文獻1)。靜電電容方式係檢測輸入手段與導電膜之間之靜電電容之變化或者導電膜(電極)間之靜電電容之變化而偵測輸入手段所操作之位置(例如參考專利文獻2)。由於靜電電容方式中於輸入手段接觸導電膜之前一個狀態中亦可進行位置檢測，因此亦有提案將靜電電容方式做為近接感應器使用於電阻膜方式之輸入裝置之構成(例如參考專利文獻3)。
先行技術文獻 專利文獻
【專利文獻1】特開2008-152468號公報
【專利文獻2】特開2009-175784號公報
【專利文獻3】特開2010-231565號公報
發明揭示
近幾年之電子機器之輸入裝置中，對顯示於畫面上之特定領域藉由不限輸入手段之種類，例如輸入手段為手指或觸控筆等簡單之操作來將更多資訊更精確更快速地輸入者成為重要之課題。作為可解決這樣的課題者，考慮使用用以檢測輸入手段之對畫面之按壓力之壓力檢測元件，並將該壓力檢測元件之檢測結果(壓力資訊)作為資訊之一者。惟，為了將如此之壓力檢測元件使用於電子機器之輸入裝置，變成必須要有用以設置壓力檢測元件之特別之領域，並且必須建構特殊之電路構成。
本發明目的係提供一種可藉由簡單之電路構成檢測靜電電容、電阻及壓力並將包含位置資訊之各種資訊輸入電子機器的輸入裝置，並且以可藉由簡單之輸入手段之操作來將各種資訊更精確且快速地輸入的通用性高之輸入裝置之實現為目的。
本發明之第1實施形態之輸入裝置係包含有：輸 入部，係包含有電極部及感壓層，該電極部具有呈相對向配置而可電性連接且其中一者成為操作對象的電極，該感壓層係配設於前述呈相對向之電極部間，而可根據導電體之輸入手段之對於前述操作對象之電極部的壓力來改變電阻；充放電波形形成部，包含至少具有定電流源、開關元件、電容及電阻的充放電電路，並藉由連接前述輸入部而形成充放電波形；電波形演算部，根據藉由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形來檢測前述輸入部之靜電電容與壓力之變化，並算出前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力；及輸出部，將顯示於前述充放電波形演算部所算出之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號加以輸出。如此構成之本發明之第1實施形態之輸入裝置可藉由簡單之電路構成檢測靜電電容及壓力之變化並將操作狀態、操作位置及操作壓力之資訊輸入電子機器。
本發明之第2實施形態之輸入裝置中，前述第1實施形態之前述輸入部係構成為將靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號輸出至前述充放電波形形成部，該靜電電容檢測訊號係顯示前述輸入手段與前述操作對象之電極之間的靜電電容，而該電阻值檢測訊號係顯示透過前述感壓層所電性連接之前述電極部間之電阻值。如此之構成本發明之第2實施形態之輸入裝置構成為可藉由檢測出之靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號形成充放電波形，並於該充放電波形顯現靜電電容及壓力之變化。
本發明之第3實施形態之輸入裝置中，前述第2實施形態之前述充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少放電時與前述輸入部連接，並形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。如此構成之本發明之第3形態之輸入裝置構成為於充放電波形中之放電時之波形來顯現靜電電容及壓力之變化，而可偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第4實施形態之輸入裝置中，前述第3實施形態之前述充放電波形演算部係算出於由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中之預定電壓間之放電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，並形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第4實施形態之輸入裝置係可根據充放電波形中之放電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化而可高精確度的偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第5實施形態之輸入裝置中，前述第2實施形態之前述充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少充電時與前述輸入部連接，並形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。如此構成之本發明之第5實施形態之輸入裝置係構成為於充放電波形中之充電時之波形顯現靜電電容及壓力之變化，而可偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第6實施形態之輸入裝置中，前述第5 實施形態之前述充放電波形演算部係算出於由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中之預定電壓間之充電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，並形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第6實施形態之輸入裝置係根據充放電波形中之充電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第7實施形態之輸入裝置中，前述第2實施形態之前述充放電波形形成部係於前述充放電電路之充放電時連接至前述輸入部，而形成因應靜電電容檢測訊號及電阻值檢測訊號之前述充放電波形。如此構成之本發明之第7實施形態之輸入裝置係構成為可於充放電波形中之充放電時之波形顯現靜電電容及壓力之變化，而可檢測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第8實施形態之輸入裝置中，前述第7實施形態之前述充放電波形演算部係算出由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充放電時間，並檢測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象中前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第8實施形態之輸入裝置係可根據充放電波形中之充放電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第9實施形態之輸入裝置中，前述第1至第8之實施形態之前述電極部及前述感壓層係以透光性材料所形成，且構成為可通過前述電極部及前述感壓層目視該輸入裝置所設置之顯示裝置之畫面並進行操作。如此構成之本發明之第9實施形態之輸入裝置建構對顯示裝置具有優越操作性之裝置。
本發明之第10實施形態之作為輸入裝置併合觸控面板係一種具有感壓功能之靜電電容式之併合觸控面板，其包含有：輸入部，係具有第1電極部、第2電極部及感壓層，該第1電極部係具有平行之複數第1電極線而成為導電體之輸入手段之操作對象者，該第2電極部係具有與前述複數第1電極部正交且可連接分離地配置為矩陣狀且與前述第1電極部呈相對向的複數第2電極線，該感壓層係配設於前述呈相對向之第1電極部與前述第2電極部之間，藉由對前述第1電極部之前述輸入手段之按壓力由前述第1電極部與前述第2電極部挾持，並因應該挾持之壓力改變電阻者；檢測電路，係構成為與前述輸入部連接，而由前述輸入部輸入靜電電容檢測訊號及電阻值檢測訊號，而偵測前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力者，該靜電電容檢測訊號係顯示前述輸入手段與前述第1電極部以及前述第1電極部與前述第2電極部之間的靜電電容者，前述電阻值檢測訊號係顯示透過前述感壓層電性連接之前述第1電極部與前述第2電極部之間的電阻值者；第1驅動部，具有可連接分離前述複數第1電極線各第1電極線以及前述檢 測電路之間的複數開關元件；第2驅動部，具有可連接分離前述複數第2電極線各第2電極線以及前述檢測電路之間的複數開關元件；及控制部，係驅動控制前述第1驅動部與前述第2驅動部。如此構成之本發明之第10實施形態之併合觸控面板可藉由簡單之電路構成檢測靜電電容及壓力(電阻值)之變化，並由輸入部將靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號輸入至檢測電路，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第11實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述之第10實施形態之前述控制部係構成為將前述複數之第1電極線中相鄰之每個預定數目纏繞所成之複數第1電極線群做為第1偵測電極，並開關控制與前述第1驅動部之前述第1偵測電極對應之開關元件，而一面驅動控制前述複數第1電極線群一面將前述複數第2電極線做為第2偵測電極加以驅動控制。如此構成之本發明第11實施形態之併合觸控面板可高精確度地檢測靜電電容及壓力(電阻值)之變化並輸出操作狀態、操作位置及操作壓力之資訊。
本發明之第12實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第11實施形態之前述控制部係構成為將由前述複數第2電極線減量之經選擇之第2電極線做為第2偵測電極，並開關控制與前述第2驅動部之前述第2偵測電極對應之開關元件，而驅動控制前述經選擇之第2電極線。如此構成之本發明之第12實施形態之併合觸控面板成為可 以簡單之電路構成近形更高精確度之靜電電容之檢測。
本發明之第13實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第11實施形態之前述控制部係構成為將前述複數之第2電極線中相鄰之每個預定數目纏繞所成之複數第2電極線群做為第2偵測電極，並開關控制與前述第2驅動部之前述第2偵測電極對應之開關元件，而驅動控制前述複數第2電極線群。如此構成之本發明之第13實施形態之併合觸控面板可藉由簡單之電路進行更高精確度之靜電電容之檢測。
本發明之第14實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第10至第13之實施形態之前述檢測電路係包含：充放電波形形成部，係包含至少具有定電流源、開關元件、電容與電阻之充放電電路，並輸入前述靜電電容檢測訊號與前述電阻值檢測訊號來形成充放電波形；及充放電波形演算部，係構成為可根據前述充放電波形形成部所形成之充放電波形來檢測前述靜電電容檢測訊號與前述電阻值檢測訊號中靜電電容及壓力之變化，並算出前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力。如此構成之本發明之第14實施形態之併合觸控面板係根據來自輸入部之靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號形成充放電波形，檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第15實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第14實施形態之前述充放電波形形成部 係構成為於前述充放電電路之至少放電時連接前述輸入部而形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。如此構成之本發明之第15實施形態之併合觸控面板係構成為於充放電波形中之放電時之波形顯現靜電電容及壓力之變化，而可偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第16實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第15實施形態之前述充放電波形演算部係構成為可算出前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之放電時間，並偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第16實施形態之併合觸控面板係根據充放電波形中之放電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第17實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第14實施形態之充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少充電時連接前述輸入部而形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。如此構成之本發明之第17實施形態之併合觸控面板係構成為於充放電波形中之充電時之波形顯現靜電電容及壓力之變化，而可偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第18實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第17實施形態之前述充放電波形演算部 係可算出前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充電時間，並偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第18實施形態之併合觸控面板係根據充放電波形中之充電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第19實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第14實施形態之充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之充放電時連接前述輸入部，並形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的充放電波形。如此構成之本發明之第19實施形態之併合觸控面板係構成為於充放電波形中之充放電時之波形顯現靜電電容及壓力之變化，而可偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第20實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第19實施形態之前述充放電波形形成部係算出於前述充放電電路充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充放電時間，並偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。如此構成之本發明之第20實施形態之併合觸控面板係根據充放電波形中之充放電時之波形檢測靜電電容及壓力之變化，而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
本發明之第21實施形態之之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第10至第20之實施形態之前述電極部及前述感壓層係由光透過性材料所形成，且構成為可通過前述電極部及前述感壓層目視該併合觸控面板所設置之顯示裝置之畫面並加以操作。如此構成之本發明之第21實施形態之併合觸控面板可構件對顯示裝置具有優越操作性之裝置。
本發明之第22實施形態之作為輸入裝置之併合觸控面板中，前述第10至第20之實施形態之前述輸入部構成為設置於薄膜狀之顯示裝置上並透過顯示裝置操作。如此構成之本發明之第22實施形態之併合觸控面板係作為薄膜狀之顯示裝置例如有機發光二極體(OLED)之輸入裝置而可高精確度地偵測操作狀態、操作位置及操作壓力。
根據本發明，可實現藉由輸入手段簡單之操作就可進行高精確度且快速之輸入之通用性高之輸入裝置，並可藉由簡單之電路構成確實檢測靜電電容、電阻及壓力，而根據各別之檢測結果將多量之資訊輸入電子機器。
圖式簡單說明
第1圖係示意性顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中輸入部之剖面構成的圖。
第2圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置之構成的方塊圖。
第3圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中充放 電波形形成部之電路構成的圖。
第4(a)~(c)圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中充放電波形形成部之各要件之波形圖。
第5圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中僅形靜電電容及壓力之檢測之檢測程序的流程圖。
第6圖係示意性顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部之剖面構成的圖。
第7圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部1之矩陣構成與開關元件之構成的說明圖。
第8圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板之構成的方塊圖。
第9圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之充放電波形形成部之電路構成的圖。
第10(a)~(c)圖係本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之充放電波形形成部之各要件之波形圖。
第11圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中進行靜電電容及壓力之檢測之各檢測點之檢測程序的流程圖。
用以實施發明之最佳形態
以下，針對關於本發明之輸入裝置之具體實施例參考附件之圖片加以說明。然而，本發明並非限定於以下實施形態所記載之具體構成，而係包含與實施形態中說明之技術思想相同之技術及基於該記述領域中之技術常識所 構成之範圍者。
《第1實施形態》
第1圖係示意性顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中輸入部之剖面構成的圖。而第1實施形態之輸入裝置係設於攜帶型電子裝置之觸控面板，並設置於顯示裝置之液晶畫面上。該輸入裝置係以全體以透過性材料形成之例子加以說明。因此，第1實施形態之輸入裝置係構成為對於顯示於液晶畫面上之特定領域，藉由不限輸入手段之種類，例如輸入手段為手指或觸控筆等，可目視並操作。然而，本實施形態中雖以攜帶型電子裝置做為例子加以說明，但本發明不限定於攜帶型電子裝置而可應用於具有與顯示裝置一體地使用之輸入裝置的各種電子機器。
第1圖中，第1實施形態之輸入裝置中之輸入部1係包含呈相對向配置之1組之電極部即上部電極部10與下部電極部20、設置於上部電極部10與下部電極部20間之感壓層5、以及以可連接分離之狀態固定上部電極部10與下部電極部20之接合部9。因此，在上部電極部10不被加壓(第1圖中由上方朝下方之按壓)之無操作狀態時，上部電極部10係配置係以對下部電極部20具有預定距離(間隙)而呈相對向之狀態的方式配置。另一方面，在上部電極部10被加壓之按下加載狀態之時，上部電極部10會成為對下部電極部20透過感壓層5電性連接之狀態。因此，上部電極部10構成為具有柔軟性而使其可對下部電極部20連接分離。
其中一者之電極部即上部電極部10係構成為包 含有輸入手段例如成為手指等操作對象面之上部薄膜2、上部配線圖案3及上部偵測電極4。另一者之電極部即下部電極部20係構成為包含有下部偵測電極6、下部配線圖案7及固定於顯示裝置之基板(圖式中省略)之下部薄膜8。然而，第1實施形態中，雖以感壓層5形成於下部偵測電極6之與上部偵測電極4呈相對向之面之例子加以說明，但做為感壓層5，相反地，亦可形成於上部偵測電極4之與下部偵測電極6呈相對向之面，不論形成於哪個面亦具有相同效果。
如前述所構成之第1實施形態之輸入裝置中之輸入部1係藉由使手指靠近成為操作對象面之上部薄膜2，於手指與上部電極部10之間所形成之靜電電容耦合產生靜電電容變化。此時，電極部間亦靜電電容耦合而具有靜電電容。進一步將手指靠近並按壓上部薄膜2之操作對象面，藉此使上部偵測電極4與下部偵測電極6透過感壓層5成為電性連接之狀態。此時，感壓層5因應按壓力電阻值會產生變化。
構成感壓層5之組成物係以因應外力電阻值等電氣特性會改變之導電性材料所構成。感壓層5之組成物係藉由上部電極部10與下部電極部20接觸加壓使穿隧電流流經存在於感壓層5之組成物內部之導電性感壓力子間而由絕緣狀態變化為通電狀態，與直接接觸之有無沒有關係。亦即，感壓層5係具有根據按壓力改變電阻值，按壓力越大電阻值越小之特性。構成具有如此特性之感壓層之組成物，做為前述組成物，可使用例如來自英國之達林頓(Darlington) 之peratech LTD之量子穿隧複合材料(quantum tunnelling composite)即QTC印墨(QTC ink)等。
第1實施形態之輸入部1之感壓層5係藉由塗佈形成於下部偵測電極6上之與上部偵測電極4呈相對向之面。感壓層5可使用網印、平版印刷、凹版印刷或者柔版印刷等印刷方法來形成。
第2圖係顯示第1實施形態之輸入裝置之構成的方塊圖。如前所述，顯示於第1圖之輸入部1係構成為兼具檢測輸入部1之靜電電容之變化的靜電電容檢測11、檢測輸入部1之電阻值之變化的電阻值檢測12。又，第1實施形態之輸入裝置係包含：充放電波形形成部13，係利用靜電容量檢測11之靜電容量檢測訊號(Cd)與電阻值檢測12之電阻值檢測訊號(Rd)形成充放電波形(Va)者；充放電波形演算部14，係根據於充放電波形形成部13形成之充放電波形檢測靜電電容變化及電阻值變化(壓力變化)，算出操作對象面之手之動作(操作狀態、操作位置及操作壓力)、手指之位置(操作位置)及手指之壓力(操作壓力)；及輸出部15，係輸出基於來自充放電波形演算部14之訊號顯示操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號(參考第2圖)。
以下，針對第1實施形態之輸入裝置之充放電波形形成部13加以說明。第3圖係顯示充放電波形形成部13之電路構成之圗。
第3圖中，顯示可變靜電電容(Cx)及可變電阻(Rx)之電路要件係與於輸入裝置之輸入部1之靜電電容檢測11 及電阻值檢測12中所檢測之靜電電容及電阻相對應者。因此，於可變靜電電容(Cx)包含輸入手段例如手指與上部電極部10之間之靜電電容、上部電極部10與下部電極部20之間之靜電電容、以及輸入部1之電路所具有之靜電電容等。又，可變電阻(Rx)包含上部電極部10與下部電極部20之間之隔著感壓層5之電阻、及輸入部1之電路所具有之電阻。
如第3圖所示充放電波形形成部13係構成為藉由開關元件(SwA、SwB)之切換動作由定電流源30將電流充電至電容C及輸入部1，並於電阻R及輸入部1進行放電。定電流源30係透過第2開關B連接於電容C，且於電容C與電阻R之間設置第1開關A。又，電容C係連接至比較器31之其中一者之輸入端子。於比較器31之另一者之輸入端子係供基準電壓(Vb)輸入。比較器31係構成為於電容C之放電電壓達到基準電壓(Vb)時輸出放電結束偵測訊號。
第1實施形態之輸入裝置之充放電波形形成部13係具有由定電流源30、電容C、電阻R及2個開關元件(SwA、SwB)所構成之充放電電路。然而，對於該充放電電路係構成為連接有輸入部1，且可供由可變靜電電容(Cx)所形成之靜電電容檢測訊號(Cd)、及由可變電阻(Rx)所形成之電阻值檢測訊號(Rd)輸入。
第3圖所示之充放電波形形成部13之電路中，第1開關A為關閉狀態及第2開關B為開啟之狀態中，來自定電流源30之電流流至電容C及輸入部1，並對電容C及輸入部1充電預定容量之電荷(充電動作)。然而，雖然第1實施形態 中使用當充電時間達到一定時間時，當做已對電容C及輸入部1充電預定量之電荷而停止充電動作的控制方法，但亦可為當偵測到電容C及輸入部1之充電電壓(Va)已達到預定電壓(Vp)時停止充電動作而開始放電動作的控制方法的電路構成。
當電容C及輸入部1充電預定容量，則充電動作停止並開始放電動作。放電動作係於第1開關為開啟狀態及第2開關於關閉狀態中，使充電至電容C及輸入部1之電荷流至電阻R而放電。此時，由於充放電波形形成部13之電路係連接至輸入部1，因此放電狀態變成會受到輸入部1之可變靜電容量(Cx)及可變電阻(Rx)之影響。當電容C及輸入部1之預定電荷經放電而達到預定電壓(基準電壓：Vb)時，根據來自比較器31之輸出訊號(放電結束偵測訊號)停止放電動作並開始充電動作。
第4圖係充放電波形形成部13中之各要件之波形圖。第4圖中係分別顯示充放電波形Va由電容C及輸入部1輸入至比較器31之電壓波形，並顯示SwA及SwB為第1開關A及第2開關B之開關狀態。又，第4圖中之Out係顯示來自比較器31之輸出訊號(放電結束偵測訊號)。
第4圖中，(a)係該輸入裝置沒有操作之狀態(無操作狀態)之波形圖，(b)係輸入手段即手指對該輸入裝置之操作對象面接近或已接觸之狀態(接近狀態)之波形圖，而(c)係該輸入裝置之操作對象面以手指按壓而使上部偵測電極4與下部偵測電極6透過感壓層5電性連接之狀態(按下加載 狀態)之波形圖。
如第4圖之(a)所示，藉由第1開關A及第2開關B之開關來斷斷續續反覆電容C及輸入部1之充電動作及放電動作。因此，第1開關A之關閉期間(Ta)係預先決定之期間，而第1開關A之開啟期間Tb在輸入部1之靜電電容檢測11之電容變化微小時會成為大致相同之期間，該期間(Ta、Tb)中無操作狀態中係以大致相同期間反覆開啟關閉。然而，第1開關A係於該開啟期間(Tb)(放電動作期間)進行以微小時間斷斷續續反覆開啟關閉動作之放電動作。因此，透過第1開關A於電阻R放電之放電波形成為微觀上階梯狀之波形。計數該第1開關A之微小時間之開啟關閉動作可進行放電時間之檢測。該第1開關A之開啟關閉動作之計數係於充放電波形演算部14(參考第2圖)中檢測，並根據計數數之變化來形成操作狀態資訊、操作位置資訊及操作壓力資訊。
第4(b)圖所顯示之波形圖係對該輸入裝置之操作對象面輸入手段即手指接近或已接觸之狀態，亦即上部偵測電極4與下部偵測電極6未接觸之狀態。亦即，手指靠近操作對象面而手指與上部電極部10靜電電容耦合之狀態。此時，上部電極部10與下部電極部20之間亦為靜電電容耦合之狀態。其結果，於手指對操作對象面接近或接觸之狀態中，與第4(a)圖所示之無操作狀態比較，輸入部1之可變靜電電容(Cx)(參考第3圖)產生變化。由於靜電電容之大小會與手指與存在操作對象面之上部電極部10之間的距離成反比，因此手指越靠近操作對象面手指與上部電極部 10之間之靜電電容會越大。其結果，充放電波形(Va)之檢測放電時間Td與第4(a)圖所示之無操作狀態相比會加長時間(Te)。該檢測放電時間(Td)係藉由第1開關A之為小時間之開啟關閉動作之計數數來偵測。如此，藉由基於靜電電容之變化之檢測放電時間(Td)之變化，可確定操作狀態資訊、及手指之操作對象面中之操作位置資訊。然而，第4(b)圖所示之接近狀態中，第3圖所示之可變電阻(Rx)係無限大而為截止狀態。
第4(c)圖所示之波形圖係顯示該輸入裝置之操作對象面以手指按壓並按下，而上部偵測電極4與下部偵測電極6透過感壓層5電性連接之按下加載狀態。如前所述，感壓層5具有藉由加壓會因應其壓力電阻值越小之特性。第4(c)圖所示之按下加載狀態中，並非如第4(b)圖所示之接近狀態時之靜電電容耦合狀態，而是輸入手段即手指與操作對象面之上部電極部10之間、以及上部電極部10與下部電極部20之間確實電性連接之狀態。因此，第4(c)圖所示之按下加載狀態中，會變成第3圖所示之可變靜電電容(Cx)實質上會成為零，而電流流動於可變電阻Rx之狀態。但是，由於於電路存在寄生電容等，因此可變靜電電容Cx不會成為零。其結果，充放電波形(Va)中充電時間(Ta)有時會充電期間不足而無法充電至預定電壓(Vp)。由於其影響及放電電流之增加的影響，充放電波形(Va)之檢測放電時間(Vd)會比第4(a)圖所示之無操作狀態縮短時間(Tn)。如此，藉由輸入部1之電阻之變化檢測檢測放電時間(Td)，而可確定手指之 操作對象面之操作狀態資訊、手指之操作對象面之操作位置資訊、以及手指之對操作對象面之操作壓力資訊。又，按下加載狀態意指上部電極部10及下部電極部20單純電性連接之狀態。
第5圖係顯示第1實施形態之輸入裝置中進行靜電電容及壓力之檢測之檢測程序的流程圖。
首先，藉由對輸入裝置供給電源，開始於輸入裝置中之檢測程序。檢測程序之步驟1(S1)中，如前所述於充放電波形形成部13形成充放電波形Va。將已形成之充放電波形之檢測放電時間(Td)與基準時間(To)進行比較。在此，基準時間(To)係指該輸入裝置中無操作狀態(參考第4(a)圖)之放電時間Tb，而使用無操作狀態時計測之時間進行設定。步驟2(S2)中，檢測放電時間(Td)若與基準時間(To)大致相同則當做無操作狀態回到步驟1(S1)。
步驟3(S3)中，若檢測放電時間(Td)較基準時間(To)長一定期間以上則做為接近狀態並移轉至靜電電容檢測模式(S4)。另一方面，若檢測放電時間(Td)較基準時間(To)短一定期間以上則做為按壓加載狀態並轉移至電阻值檢測模式(S8)。
靜電電容檢測模式(S4)中，根據檢測放電時間Td進行檢測靜電電容(C+Cx：參考第3圖)之變化的靜電電容檢測處理(S5)，並根據檢測出之靜電電容之變化進行靜電電容檢測輸出(S6)。亦即，偵測該輸入裝置是否經操作之操作狀態。進行了靜電電容檢測輸出(S6)後，於步驟7(S7)檢測 輸入手段即手指是否由該輸入裝置離開(釋放檢測)。該釋放檢測(S7)係於步驟2(S2)進行，藉由檢測放電時間(Td)與基準時間(To)之比較來檢測。若檢測放電時間(Td)與基準時間(To)大致相同則成為釋放檢測，而結束該檢測程序。相反地，在檢測放電時間(Td)與基準時間(To)不同之情況下，會回到步驟3(S3)，並移轉至靜電電容檢測模式(S4)或者電阻值檢測模式(S8)。
電阻值檢測模式(S8)中，基於檢測放電時間Td檢測電阻值(R‧Rx/(R+Rx)：參考第3圖)之變化來進行座標演算處理及壓力演算處理(S9)。該座標演算處理之一個例子係將呈相對向之電極之其中一電極之一端連接充放電波形形成部13與充放電波形演算部14所構成之檢測電路50之輸入端，並將另一電極之一端接地，藉此可計測包含感壓層5之變化的電阻值。該電阻值計測中藉由變更連接於檢測電路50之電極之一端與接地之另一電極之一端的連接狀態的組合，可檢測輸入手段即手指所操作之電極的座標位置(操作位置)。該等之切換控制係於驅動控制部60中進行(參考第2圖)。驅動控制部60係由複述開關元件所構成，可於座標演算處理及壓力演算處理中進行各電極之切換控制。又，壓力演算處理中，由於係因應感壓層5被加壓之大小變化電阻值，因此可檢測特定之座標位置之電阻值之變化而偵測加壓力(操作壓力)。
步驟10(S10)中，輸出可顯示該輸入裝置所設置之攜帶型電子裝置之控制部(無圖示)所偵測之座標位置(操 作位置)及按壓力(操作壓力)的訊號，並移轉至釋放檢測。
步驟11(S11)中之釋放檢測與前述之靜電電容檢測步驟中之釋放檢測(S7)相同，係比較檢測放電時間(Td)與基準時間(To)，若檢測放電時間(Td)與基準時間(To)相同則成為釋放檢測，並結束該檢測程序。相反地，於檢測放電時間(Td)與基準時間(To)不同時，會回到步驟3(S3)而轉移至靜電電容檢測模式(S4)或者電阻值檢測模式(S8)。
如前所述，實施第1實施形態之輸入裝置之檢測程序，分別檢測出靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)，並將顯示其各者之訊號對設置該輸入裝置之攜帶型電子裝置之控制部(無圖示)輸出而控制攜帶型電子裝置。
第1實施形態之輸入裝置中係以使用手指做為輸入手段之例子加以說明，但本發明並非限定輸入手段為手指而只要是導電體皆可使用。
然而，第1實施形態之輸入裝置中，係以將藉由輸入部1之靜電電容檢測11檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)、及藉由電阻值檢測12檢測出之電阻值檢測訊號(Rd)使用於充放電波形(Va)之放電時之波形的例子來加以說明，但本發明並非限定於此構成者，亦可為將靜電電容檢測11及電阻值檢測12所檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)及電阻值檢測訊號(Rd)使用於充電時之充電波形者。藉由於充電時使用由輸入部1輸出之靜電電容檢測訊號(Cd)及電阻值檢測訊號(Rd)，可檢測出因應靜電電容及電阻值電波 波形之特性變化，而可分別檢測出靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)。
進而，本發明中，使用充放電波形(Va)之充電時之充電波形及放電時之放電波形兩者，可更高精確度地檢測出靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)之各者。此情況中亦藉由使用於第1實施形態所說明之藉由輸入部1之靜電電容檢測11所檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)、以及藉由電阻值檢測12所檢測出之電阻值檢測訊號(Rd)，可因應靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)之各者於充電時之充電波形及放電時之放電波形顯現變化，因此可使用其現象而可進行更高精確度檢測。
然而，第1實施形態之輸入裝置之輸入部1係設置於顯示裝置之液晶畫面上，全體以透過性材料所形成，因此構成為可一面目視液晶畫面上一面以輸入手段即手指輸入操作輸入部1之操作對象面。因此，輸入部1之上部薄膜2、上部配線圖案3、上部偵測電極4、感壓層5、下部偵測電極6、下部配線圖案7及下部薄膜8係由光透性材料所形成。又，於上部電極部10與下部電極部20對向配置之輸入部1之內部空間(對向領域)，雖然於第1實施形態以存在空氣(折射率：1)之構成加以說明，但亦可考量上部電極部10與下部電極部20等之光學特性以液體層構成。液體層可為例如與上部電極部10與下部電極部20之構成部中之各材質之折射率相近者，亦即具有空器以上之折射率者，宜使用具 有流動性、光透過性、電絕緣性及耐熱性之材質者。
上部薄膜2與下部薄膜8之材質係可使用於軟基板之材質，例如聚乙二醇對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate)、聚乙烯樹脂、聚烯烴樹脂(polyolefin resin)、ABS樹脂、AS樹脂、丙烯酸酯樹脂或者AN樹脂等通用樹脂。上部偵測電極4及下部偵測電極6之厚度係例如設定為5μm~25μm。上部偵測電極4與下部偵測電極6之材料宜使用ITO、CNT、銀絲墨等透明導電材料。惟，亦可使用金、銀、銅或鎳等金屬、或者碳等具有導電性之糊來形成。該等形成之方法舉例可為網印、平版印刷、凹版印刷或者柔版印刷等印刷法、或者光阻法等。又，上部偵測電極4與下部偵測電極6亦可以貼附銅或金等金屬箔來形成。進而，上部偵測電極4與下部偵測電極6，亦可藉由於電鍍了同等金屬的FPC(軟性電路基板)上以抗電鍍材料形成電極圖案，並蝕刻處理未以抗電鍍材料保護之部分之金屬箔來形成。
然而，為了確保上部電極部10與下部電極部20之對向領域，設有做為間隙保持構件之接著劑9。接著劑9係絕緣性構件，其係具有黏著性而用以將上部薄膜2與下部薄膜8加以連接，並且於保持上部偵測電極4與感壓層5之對向面間之間隙者。接著劑9可為於聚乙二醇對苯二甲酸酯薄膜等心材之兩面形成丙烯酸系之接著糊等之黏著劑的兩面黏著膠帶。接著劑9之厚度宜設定為例如5~20μm。又，接著劑9亦可為UV硬化樹脂或熱硬化樹脂等之各種接著劑且設定厚度為5~20μm。
如前所述，本發明之第1實施形態之輸入裝置不限於輸入手段之種類例如輸入手段為手指或觸控筆，而藉由簡單之電路構成檢測靜電容量、電阻及壓力並將操作狀態資訊、操作位置資訊及操作壓力資訊輸入電子機器者，亦即可藉由簡單之輸入手段之操作將各種資訊以高精確度且更快加以輸入之通用性高之輸入裝置。
《第2實施形態》
以下，針對關於做為本發明之輸入裝置之併合觸控面板之具體實施形態參考附件之圗式加以說明。然而，本發明並非限定於以下之第2實施形態所記載之併合式觸控面板之具體構成，而係包含根據第2實施形態中說明之技術思想同樣之技術及該技術領域之技術常識所構成之範圍者。又，本發明之併合觸控面板係指可根據輸入手段之操作例如手指或觸控筆等之操作(包括非接觸、接觸及按壓動作)來偵測其操作狀態、操作位置及操作壓力，並將經偵測之各種資訊輸出的構成。
本發明之做為輸入裝置之併合觸控面板係兼具電阻膜式之數位(多點)型觸控面板之構成、及靜電電容式之自容(self)式觸控面板之構成，並且將具有可進行輸入手段(手指)之按壓力之壓力檢測之構成的具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板做為後述之第2實施形態加以說明。
然而本發明於第2實施形態所說明之具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板之構成係做為輸入裝置之一個例子，其他之構成亦包含於本發明。靜電電容式之觸控面 板係將傳送側之複數電極線與接收側之複數電極線配置為矩陣狀(網狀)，檢測各別之傳送側電極線與接收側電極線之間之靜電電容，並根據其檢測結果偵測輸入手段之操作狀態(動作狀態)及操作位置(座標位置)的互容(multual)式觸控面板。本發明中，將互容(multual)式觸控面板之檢測方法取代於第2實施形態中說明之自容式觸控面板之檢測方法來使用，亦可建構具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板。亦即，靜電電容因應輸入手段之操作狀態(動作狀態)及操作位置(座標位置)變化，其結果，藉由利用後述之充放電波形之特性變化，變成可偵測操作狀態(動作狀態)及操作位置(座標位置)。
一般之電阻膜式之數位型觸控面板之構成係將用以檢測X軸方向之位置之X軸電極線、及用以檢測Y軸方向之位置之Y軸電極線配置為矩陣狀(網狀)。一方面，一般之靜電電容式之自容式觸控面板，雖然與數位型觸控面板之構成同樣具有用以檢測X軸方向之位置之X軸電極線、及用以檢測Y軸方向之位置之Y軸電極線，但為了提高了各別之電極線中靜電電容之檢測敏感度，因此構成為具有某程度之寬度。因此，當將電阻膜式之數位型觸控面板中之X軸電極線與Y軸電極線之構成直接利用於靜電電容式之自容式觸控面板時，會有電極線之寬度太窄而檢測敏感度低落之問題。又，由於X軸電極線與Y軸電極線之檢測對象(電阻值與靜電電容)完全不同，因此檢測電路及控制電路等電路之構成截然不同，即使將其等組合亦無法構成觸控面板。
又，靜電電容式之互容式觸控面板中為了防止相互干擾造成之敏感度低落而使檢測敏感度提升，會將接收側電極線之寬度增加而將接收側電極線之寬度縮減。電阻膜式之數位型觸控面板之構成中，由於將X軸電極線與Y軸電極線之寬度縮減而為相同寬度，因此與自容式觸控面板為不同之構成。因此，於靜電電容式之互容式觸控面板之構成中亦如是，由於使用於電阻膜式之數位型觸控面板之情況中，可預期解析度之低落或檢測座標準確度之低落，因此並非可輕易組合者。
本發明中，由於係為兼具電阻膜式之數位(多點)型觸控面板之構成與靜電電容式之自容(self)式觸控面板之構成的構成、或者為兼具電阻膜式之數位(多點)型觸控面板與靜電電容式之互容式(mutual)觸控面板之構成，因此包含具有配置成矩陣狀(網狀)之複數的第1電極線(Y軸電極線、接受側電極線)之上部電極部10(第1電極部)、以及具有複數第2電極線(X軸電極線、傳送側電極線)之下部電極部20(第2電極部)，並且構成為對於上部電極部10及下部電極部20之各別之電極線因應狀況實施複數根纏繞之切換操作、及/或減量切換操作。
以下，第2實施形態之說明中，針對關於本發明之做為輸入裝置之具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板之具體構成及動作加以說明。
以下，針對本發明之第2實施形態之具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板一面參考附件之圖式一面加以 說明。
第6圖係示意性顯示本發明之第2實施形態之具感壓功能之靜電電容式併合觸控面板中輸入部之剖面構成的圖。而，第2實施形態之併合觸控面板係設於攜帶型電子裝置之觸控面板，且設於顯示裝置之液晶畫面上。該併合觸控面板係以全體以透光性材料形成之例子加以說明。因此，第2實施形態之併合觸控面板係對構成為液晶畫面上所顯示之特定領域以手指目視並操作。然而，第2實施形態中，係將攜帶型電子裝置作為例子加以說明，但本發明係不限於攜帶型電子裝置者，而可應用於具有與顯示裝置一體使用之觸控面板的各種電子機器。又，本發明之併合觸控面板係亦可為於薄膜狀之顯示裝置(有機發光二極體(OLED))等中配置於內面之構成。
第6圖中，第2實施形態之併合觸控面板之輸入部1係具有：配置於X軸及Y軸之矩陣上(配置為矩陣狀(網狀))之複數之呈相對向之電極線即上部電極部10與下部電極部20；設於上部電極部10與下部電極部20之間之感壓層5、以及以可連接分離的方式保持(固定)上部電極部10及下部電極部20之接著部9。因此，在成為操作對象領域(操作對象面)之上部電極部10沒有被加壓(第6圖中由上方朝下方之按壓)之無操作狀態時，上部電極部10係配置為對下部電極部20具有預定距離(間隙：對向領域40)而呈相對向。另一方面，當上部電極部10為被加壓之按下加載狀態時，上部電極部10成為對下部電極部20透過感壓層5電器連接之狀 態。因此，上部電極部10構成為具有柔軟性使其可對下部電極部20連接分離。然而，上部電極部10與下部電極部20之電極線不侷限於直線狀，亦可使用波浪狀者或粗細在途中變化者等。
其中一者之電極部即上部電極部10係設於成為作為輸入手段之手指之操作對象面的上部薄膜2之內面。另一者之電極部即下部電極部20係設於固定在顯示裝置之基板(圖示省略)之下部薄膜8上。然而，第2實施形態中，以將感壓層5形成於下部電極部20之例子加以說明，但感熱層5相反地亦可形成於上部電極部10，而形成於任何一面亦有同樣之效果。
第7圖係顯示第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部1之矩陣構成與開關元件之構成的說明圖。第7圖中，矩陣狀之上部電極部10及下部電極部20係為容易說明者，因此以各自為8根之電極線(A~H及1~8)所構成之例子加以說明。
如第7圖所示，於上部電極部10之各第1電極線(A~H)分別設置開關元件(SwA~SwH)，且第1電極線(A~H)之各電極線係透過開關元件(SwA~SwH)連接至後述之檢測電路50。又，於下部電極部20之各第2電極線(1~8)分別設置開關元件(Sw1~Sw8)，第2電極線(1~8)之各電極線係透過開關元件(Sw1~Sw8)連接至後述之檢測電路50。
於第2實施形態之併合觸控面板中，輸入手段即手指對該併合觸控面板之操作對象領域接近或接觸之狀 態，亦即上部電極部10與下部電極部20未接觸之狀態中，進行如同以下之開關控制動作(靜電電容檢測處理)。
為了高敏感度檢測上部電極部10之電極線(第1電極線)之靜電電容，實施各開關元件(SwA~SwH)之切換控制，以將第1電極線(A~H)中鄰接之複數例如相鄰之3根電極線纏繞成為1個電極線群。如此將相鄰之複數電極線纏繞作為1個電極線群而動作之切換控制係藉由對第1驅動電路60a由控制部70傳送驅動控制訊號來實施，該第1驅動電路60a係具有將各第1電極線(A~H)之各電極線開啟關閉(連接分離)之複數開關元件(SwA~SwH)者。
控制部70驅動控制之切換控制之具體例子，例如將3根第1電極線(A、B、C)作為1個電極線群X，並使對應之3個開關元件(SwA、SwB、SwC)為開啟狀態而連接檢測電路50。如此將第1電極線群X連接檢測電路50併檢測第1電極線群X之靜電電容。此時，第2電極線(1~8)中，為了減低對第1電極線群X之靜電電容之影響，設定為安定電壓(例如GND電位)。如前所述，於上部電極部10中係將複數之第1電極線纏繞構成上部電極群X，因此實際之電極寬度增大而可提高檢測敏感度。同樣之動作，將第2電極線連接檢測電路並將第1電極線設定為安定電壓，藉此可提高下部電極之檢測敏感度。
第2實施形態之併合觸控面板中，由於為進行自容(self)式靜電電容檢測之構成，因此為了偵測輸入手段即手指之操作狀態，會將上部電極部10與下部電極部20之面 積以開關元件之切換控制最佳化，藉此可達到提升檢測敏感度。
然而，以互容(mutual)式檢測靜電電容之併合觸控面板之情況亦若是，將上部電極部即接收側電極部之接受電極寬度增加，並將下部電極部即傳送側電極部之傳送電極寬度減小，藉此可達到提升檢測敏感度。
接著，第2實施形態之併合觸控面板中，於該併合觸控面板之操作對象面由手指按壓並按下，上部電極部10之對應之電極線及下部電極部20之對應之電極線透過感壓層5電性連接之按下加載狀態中，進行如同以下之開關控制動作(座標演算處理及壓力演算處理)。
當併合觸控面板之檢測電路50中偵測到按下加載狀態，則順序開啟關閉操作連接於第1電極線(A~H)之開關元件(SwA~SwH)、以及連接於第2電極線(1~8)之開關元件(Sw1~Sw8)(電阻值檢測處理)。具體而言，例如使針對下部電極部20之1個開關元件(Sw1)為開啟狀態，並將第2電極線(1)連接於檢測電路50之狀態中，對針對上部電極部10之開關元件(SwA~SwH)進行依序暫時成為開啟狀態之切換控制，並將上部電極部10之第1電極線(A~H)依序連接至檢測電路50。如此，藉由將各第1電極線(A~H)連接至檢測電路50，可於檢測電路50檢測出對於第2電極線(1)之所有第1電極線(A~H)中之電阻值。
如前所述，當對第2電極線(1)之所有開關元件(SwA~SwH)之切換控制結束時，同樣地依序實施對下個第 2電極線(2)之開關元件(SwA~SwH)之切換控制。藉由如此依序實施對所有之第2電極線(1~8)之開關元件(SwA~SwH)之切換控制，可於檢測電路50檢測出操作對象領域之所有之座標位置(檢測點)之電阻值。
又，於前述靜電電容檢測處理進行之切換控制一樣，將複數之第1電極線座為1個電極線群，並一面將第2電極線進行減量一面實施各檢測點之電阻值檢測處理亦可。藉由如此進行電阻值檢測處理，可達到檢測點減少所產生之檢測速度之高速化。
第2實施形態之併合觸控面板中，控制部70係構成為於複數之第2電極線(1~8)中將相鄰之每預定數纏繞之複數第2電極線群作為第2偵測電極，並開啟關閉控制與第2驅動部60b之第2偵測電極對應之開關元件，來驅動控制該等複數之第2電極線群。惟，本發明係為不限定如此之控制方法者，而亦可為其他之控制方法。例如，控制部70構成為將由複數第2電極線(1~8)減量之經選擇之第2電極線(1、3、5、7)座為第2偵測電極，並開啟關閉控制與第2驅動部60b之第2偵測電極相對應之開關元件(Sw1、Sw3、Sw5、Sw7)來驅動控制經選擇之第2電極線(1、3、5、7)。
又，作為其他控制方法，在纏繞複數之電極線(第1電極線即/或第2電極線)作為1個電極線群而檢測處理之情況中，亦可構成為使一部分電極線重覆，例如使前一個偵測電極為第1電極線(A、B)，下個偵測電極為第1電極線(B、C)，再下個偵測電極為第1電極線(C、D)。如此纏繞複數之 電極線，並且順序開關控制一部分經重覆之電極線群，藉此成為可一面達成敏感度之圖生，一面防止解析度之低落者。
以下，使用由第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部1所輸出之靜電電容檢測訊號(Cd)與電阻值檢測訊號(Rd)來檢測輸入手段即手指所產生之對操作對象面之操作狀態、操作對象面之操作位置、以及對操作對象面之按壓力即操作壓力的檢測方法加以詳述。
如同前述所構成之第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部1係藉由將手指靠近成為操作對象面之上部薄膜2來於形成於手指與上部電極部10間之靜電電容耦合中產生靜電電容變化。此時，電極部間亦靜電電容耦合而具有靜電電容。進一步將手指靠近而按壓上部薄膜2之操作對象面，藉此成為上部電極部10與下部電極部20透過感壓層5電性連接之狀態。此時，感壓層5因應按壓力電阻值產生變化。
構成感壓層5之組成物係以因應外力電阻值等電氣特性會改變之導電性材料所構成。感壓層5之組成物係藉由上部電極部10與下部電極部20接觸加壓使穿隧電流流經存在於感壓層5之組成物內部之導電性感壓力子間而由絕緣狀態變化為通電狀態，與直接接觸之有無沒有關係。亦即，感壓層5係具有根據按壓力改變電阻值，按壓力越大電阻值越小之特性。構成具有如此特性之感壓層之組成物，做為前述組成物，可使用例如來自英國之達林頓(Darlington) 之peratech LTD之量子穿隧複合材料(quantum tunnelling composite)即QTC印墨(QTC ink)等。
第2實施形態之輸入部1之感壓層5係藉由塗佈形成於下部電極部20上之與上部電極部10呈相對向之面。感壓層5可使用網印、平版印刷、凹版印刷或者柔版印刷等印刷方法來形成。
第8圖係顯示第2實施形態之併合觸控面板之構成之方塊圖。如前所述，顯示於第6圖之輸入部1係構成為兼具檢測輸入部1之靜電電容之變化的靜電電容檢測11、檢測輸入部1之電阻值之變化的電阻值檢測12。又，第2實施形態之併合觸控面板係包含：充放電波形形成部13，係利用靜電容量檢測11之靜電容量檢測訊號(Cd)與電阻值檢測12之電阻值檢測訊號(Rd)形成充放電波形(Va)者；充放電波形演算部14，係根據於充放電波形形成部13形成之充放電波形檢測靜電電容變化及電阻值變化(壓力變化)，算出操作對象手指之動作(操作狀態)、手指之位置(操作位置)及手指之按壓力(操作壓力)；及輸出部15，係輸出基於來自充放電波形演算部14之訊號顯示操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號(參考第7圖)。在此，藉由充放電波形形成部13與充放電波形演算部14來構成檢測電路50。
以下，針對第2實施形態之輸入裝置之充放電波形形成部13加以說明。第9圖係顯示充放電波形形成部13之電路構成之圗。
第9圖中，顯示可變靜電電容(Cx)及可變電阻(Rx) 之電路要件係與於併合觸控面板之輸入部1之靜電電容檢測11及電阻值檢測12中所檢測之靜電電容及電阻相對應者。因此，於可變靜電電容(Cx)包含輸入手段即手指與上部電極部10之間之靜電電容、上部電極部10與下部電極部20之間之靜電電容、以及輸入部1之電路所具有之靜電電容等。又，可變電阻(Rx)包含上部電極部10與下部電極部20之間之隔著感壓層5之電阻、及輸入部1之電路所具有之電阻。
如第9圖所示充放電波形形成部13係構成為藉由開關元件(SwA、SwB、SwC)之切換動作由定電流源30將電流充電至電容C及輸入部1，並於電阻R及輸入部1進行放電。定電流源30係透過第2開關B連接於電容C，且於電容C與電阻R之間設置第1開關A。又，電容C係連接至比較器31之其中一者之輸入端子。於比較器31之另一者之輸入端子係供基準電壓(Vb)輸入。比較器31係構成為於電容C之放電電壓達到基準電壓(Vb)時輸出放電結束偵測訊號。
第2實施形態之併合觸控面板之充放電波形形成部13係具有由定電流源30、電容C、電阻R及2個開關元件(SwA、SwB)所構成之充放電電路。然而，對於該充放電電路係構成為透過第1驅動部60a及第2驅動部60b連接輸入部1，且可供由可變靜電電容(Cx)所形成之靜電電容檢測訊號(Cd)、及由可變電阻(Rx)所形成之電阻值檢測訊號(Rd)輸入。
第9圖所示之充放電波形形成部13之電路中，第1 開關A為關閉狀態及第2開關B為開啟之狀態中，來自定電流源30之電流流至電容C及輸入部1，並對電容C及輸入部1充電預定容量之電荷(充電動作)。然而，雖然第2實施形態中使用當充電時間達到一定時間時，當做已對電容C及輸入部1充電預定量之電荷而停止充電動作的控制方法，但亦可為當偵測到電容C及輸入部1之充電電壓(Va)已達到預定電壓(Vp)時停止充電動作而開始放電動作的控制方法的電路構成。
當電容C及輸入部1充電預定容量，則充電動作停止並開始放電動作。放電動作係於第1開關為開啟狀態及第2開關於關閉狀態中，使充電至電容C及輸入部1之電荷流至電阻R而放電。此時，由於充放電波形形成部13之電路係連接至輸入部1，因此放電狀態變成會受到輸入部1之可變靜電容量(Cx)及可變電阻(Rx)之影響。當電容C及輸入部1之預定電荷經放電而達到預定電壓(基準電壓：Vb)時，根據來自比較器31之輸出訊號(放電結束偵測訊號)停止放電動作並開始充電動作。
第10圖係充放電波形形成部13中之各要件之波形圖。第10圖中係分別顯示充放電波形Va由電容C及輸入部1輸入至比較器31之電壓波形，並顯示SwA及SwB為第1開關A及第2開關B之開關狀態。又，第10圖中之Out係顯示來自比較器31之輸出訊號(放電結束偵測訊號)。
第10圖中，(a)係該併合觸控面板沒有操作之狀態(無操作狀態)之波形圖，(b)係輸入手段即手指對該併合 觸控面板之操作對象面接近或已接觸之狀態(接近狀態)之波形圖，而(c)係該併合觸控面板之操作對象面以手指按壓而使上部電極部10與下部電極部20透過感壓層5電性連接之狀態(按下加載狀態)之波形圖。
如第10圖之(a)所示，藉由第1開關A及第2開關B之開關來斷斷續續反覆電容C及輸入部1之充電動作及放電動作。因此，第1開關A之關閉期間(Ta)係預先決定之期間，而第1開關A之開啟期間Tb在輸入部1之靜電電容檢測11之電容變化微小時會成為大致相同之期間，該期間(Ta、Tb)中無操作狀態中係以大致相同期間反覆開啟關閉。然而，第1開關A係於該開啟期間(Tb)(放電動作期間)進行以微小時間斷斷續續反覆開啟關閉動作之放電動作。因此，透過第1開關A於電阻R放電之放電波形成為微觀上階梯狀之波形。計數該第1開關A之微小時間之開啟關閉動作可進行放電時間之檢測。該第1開關A之開啟關閉動作之計數係於充放電波形演算部14(參考第7圖)中檢測，並可根據計數數之變化來形成操作狀態資訊、操作位置資訊及操作壓力資訊。
第10(b)圖所顯示之波形圖係對於該併合觸控面板之操作對象面輸入手段即手指接近或已接觸之狀態，亦即上部電極部10與下部電極部20未接觸之狀態。亦即，手指靠近操作對象面而手指與上部電極部10靜電電容耦合之狀態。此時，上部電極部10與下部電極部20之間亦為靜電電容耦合之狀態。其結果，於手指對操作對象面接近或接觸之狀態中，與第10(a)圖所示之無操作狀態比較，輸入部1 之可變靜電電容(Cx)(參考第9圖)產生變化。由於靜電電容之大小會與手指與存在操作對象面之上部電極部10之間的距離成反比，因此手指越靠近操作對象面手指與上部電極部10之間之靜電電容會越大。其結果，充放電波形(Va)之檢測放電時間Td與第10(a)圖所示之無操作狀態相比會加長時間(Te)。該檢測放電時間(Td)係藉由第1開關A之為小時間之開啟關閉動作之計數數來偵測。如此，藉由基於靜電電容之變化之檢測放電時間(Td)之變化，可確定操作狀態資訊、及手指之操作對向面中之操作位置資訊。然而，第10(b)圖所示之接近狀態中，第9圖所示之可變電阻(Rx)係無限大而為截止狀態。
第10(c)圖所示之波形圖係顯示該併合觸控面板之操作對象面以手指按壓並按下，而上部電極部10與下部電極部20透過感壓層5電性連接之按下加載狀態。如前所述，感壓層5具有藉由加壓會因應其壓力電阻值越小之特性。第10(c)圖所示之按下加載狀態中，並非如第10(b)圖所示之接近狀態時之靜電電容耦合狀態，而是輸入手段即手指與操作對象面之上部電極部10之間、以及上部電極部10與下部電極部20之間確實電性連接之狀態。因此，第10(c)圖所示之按下加載狀態中，會變成第9圖所示之可變靜電電容(Cx)實質上會成為零，而電流流動於可變電阻Rx之狀態。但是，由於於電路存在寄生電容等，因此可變靜電電容Cx不會成為零。其結果，充放電波形(Va)中充電時間(Ta)有時會充電期間不足而無法充電至預定電壓(Vp)。由於其 影響及放電電流之增加的影響，充放電波形(Va)之檢測放電時間(Vd)會比第10(a)圖所示之無操作狀態縮短時間(Tn)。如此，藉由輸入部1之電阻之變化檢測檢測放電時間(Td)，而可確定手指之操作對象面之操作狀態資訊、手指之操作對象面之操作位置資訊、以及手指之對操作對象面之操作壓力資訊。又，按下加載狀態意指上部電極部10及下部電極部20單純電性連接之狀態。
第11圖係顯示第2實施形態之併合觸控面板中進行靜電電容及壓力之檢測之檢測程序的流程圖。
首先，藉由對併合觸控面板供給電源，於併合觸控面板中係依序開始對操作對象領域之所有檢測點之檢測程序。
各檢測點之檢測程序中，步驟101(S101)，係如前所述於充放電波形形成部13形成充放電波形Va。將已形成之充放電波形之檢測放電時間(Td)與基準時間(To)進行比較。在此，基準時間(To)係指該併合觸控面板中無操作狀態(參考第10(a)圖)之放電時間(Tb)，而使用無操作狀態時計測之時間進行設定。步驟102(S102)中，檢測放電時間(Td)若與基準時間(To)大致相同則當做無操作狀態回到步驟101(S101)。
步驟103(S103)中，若檢測放電時間(Td)較基準時間(To)長一定期間以上則做為接近狀態並移轉至靜電電容檢測模式(S104)。另一方面，若檢測放電時間(Td)較基準時間(To)短一定期間以上則做為按壓加載狀態並轉移至電 阻值檢測模式(S107)。
靜電電容檢測模式(S104)中，根據檢測放電時間Td進行檢測靜電電容(C+Cx：參考第8圖)之變化的靜電電容檢測處理(S105)，並根據檢測出之靜電電容之變化進行靜電電容檢測輸出(S106)。亦即，偵測該併合觸控面板是否經操作之操作狀態。進行了靜電電容檢測輸出(S106)後，移轉至操作對象領域中之下個檢測點進行相同之檢測程序。
於步驟103(S103)中，若檢測放電時間(Td)較基準時間(To)短時(Td<To)，進行電阻值檢測模式(S107)。該電阻值檢測模式(S107)中，基於檢測放電時間(Td)檢測電阻值(R‧Rx/(R+Rx)：參考第8圖)之變化來進行座標演算處理及壓力演算處理(S108)。該座標演算處理之一個例子係將呈相對向之電極之其中一電極之一端連接充放電波形形成部13與充放電波形演算部14所構成之檢測電路50之輸入端，並將另一電極之一端接地，藉此可計測包含感壓層5之變化的電阻值。該電阻值計測中藉由變更連接於檢測電路50之電極之一端與接地之另一電極之一端的連接狀態的組合，可偵測輸入手段即手指所操作之電極的座標位置(操作位置)。該等之切換控制係基於來自控制部70之控制訊號於弟1驅動部60a及第2驅動部60b進行(參考第7圖)。又，壓力演算處理中，由於係因應感壓層5被加壓之大小變化電阻值，因此可檢測操作對象領域之各檢測點之電阻值變化而偵測加壓力(操作壓力)。亦即，當於併合觸控面板之檢測電路50中偵測到按下加載狀態，則依序開關操作連接於第1電 極線(A~H)之開關元件(SwA~SwH)、以及連接於第2電極線(1~8)之開關元件(電阻值檢測處理)。具體而言，例如使針對下部電極部20之1個開關元件(Sw1)為開啟狀態，並將第2電極線(1)連接於檢測電路50之狀態中，對針對上部電極部10之開關元件(SwA~SwH)進行依序暫時成為開啟狀態之切換控制，並將上部電極部10之第1電極線(A~H)依序連接至檢測電路50。如此，藉由將各第1電極線(A~H)連接至檢測電路50，可於檢測電路50檢測出對於第2電極線(1)之所有第1電極線(A~H)中之電阻值。
步驟109(S109)中，對顯示該併合觸控面板所設置之攜帶型電子裝置之控制部(無圖示)，輸出可顯示所偵測之座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)的訊號，如此，當將顯示與該檢測點相關之座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)之訊號輸出，則會移轉至針對下個檢測點之檢測程序。
如前所述，當操作對象領域中所有之檢測點之檢測程序結束時，則會進行該操作對象領域之所有檢測點之釋放檢測。該釋放檢測係比較檢測放電時間(Td)與基準時間(To)，若檢測放電時間(Td)與基準時間(To)大致相同則成為釋放檢測，而會結束該併合觸控面板之檢測程序。相反地，於檢測放電時間(Td)與基準時間(To)不同時，會重新實施該操作對象領域之所有檢測點之檢測程序。
如前所述，於第2實施形態之併合觸控面板實施檢測程序，分別檢測出操作對象領域之所有檢測點之靜電 電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)，並將經檢測出之各訊號對該併合觸控面板所設置之攜帶型電子裝置之控制部(無圖示)輸出而控制攜帶型電子裝置。
第2實施形態之併合觸控面板中係以使用手指做為輸入手段之例子加以說明，但本發明並非限定輸入手段為手指而只要是導電體皆可使用。且，及使為觸控筆等非導體之情況亦然，由於可藉由電阻膜數位式之檢測來檢測出座標與壓力，因此不限定輸入之方法。
第2實施形態之併合觸控面板中，係以將藉由輸入部1之靜電電容檢測11檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)、及藉由電阻值檢測12檢測出之電阻值檢測訊號(Rd)使用於充放電波形(Va)之放電時之波形的例子來加以說明，但本發明並非限定於此構成者，亦可為將靜電電容檢測11及電阻值檢測12所檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)及電阻值檢測訊號(Rd)使用於充電時之充電波形者。藉由於充電時使用由輸入部1輸出之靜電電容檢測訊號(Cd)及電阻值檢測訊號(Rd)，可檢測出因應靜電電容及電阻值電波波形之特性變化，而可分別檢測出靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)。
進而，本發明中，使用充放電波形(Va)之充電時之充電波形及放電時之放電波形兩者，可更高精確度地檢測出靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)之各者。此情況中亦藉由使用於第2實施形態所說 明之藉由輸入部1之靜電電容檢測11所檢測出之靜電電容檢測訊號(Cd)、以及藉由電阻值檢測12所檢測出之電阻值檢測訊號(Rd)，可因應靜電電容(操作狀態)、座標位置(操作位置)及按壓力(操作壓力)之各者於充電時之充電波形及放電時之放電波形顯現變化，因此可使用其現象而可進行更高精確度檢測。
然而，第2實施形態之併合觸控面板中，係針對結合且具有電阻膜式之數位(多點)型觸控面板之構成、以及靜電電容式之自容(Self)式觸控面板之構成的併合觸控面板加以說明，但本發明亦可構成為結合且具有電阻膜式之數位(多點)型觸控面板之構成、以及靜電電容式之互容(mutual)式觸控面板之構成的併合觸控面板。及使為互容(mutual)式，亦可以藉由輸入部1之靜電電容檢測11所檢測之靜電電容檢測訊號(Cd)、及藉由電阻膜檢測12所檢測出之電阻值檢測訊號(Rd)，檢測於充放電波形(Va)波形之變化，以偵測輸入手段之操作狀態(動作狀態)及操作位置(座標位置)。
第2實施形態之併合觸控面板之輸入部1係設置於顯示裝置之液晶畫面上，全體以透過性材料所形成，因此構成為可一面目視液晶畫面上一面以輸入手段即手指輸入操作輸入部1之操作對象面。因此，輸入部1之上部薄膜2、上部電極部10、感壓層5、下部電極部20、及下部薄膜8係由光透性材料所形成。又，於上部電極部10與下部電極部20對向配置之輸入部1之內部空間(對向領域40(參考第6 圖))，雖然於第2實施形態以存在空氣(折射率：1)之構成加以說明，但亦可考量上部電極部10與下部電極部20等之光學特性以液體層構成。液體層可為例如與上部電極部10與下部電極部20之構成部中之各材質之折射率相近者，亦即具有空器以上之折射率者，宜使用具有流動性、光透過性、電絕緣性及耐熱性之材質者。
上部薄膜2與下部薄膜8之材質係可使用於軟基板之材質，例如聚乙二醇對苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate)、聚乙烯樹脂、聚烯烴樹脂(polyolefin resin)、ABS樹脂、AS樹脂、丙烯酸酯樹脂或者AN樹脂等通用樹脂。上部電極部10及下部電極部20之厚度係例如設定為5μm~25μm。上部電極部10與下部電極部20之材料宜使用ITO、CNT、銀絲墨等透明導電材料。惟，亦可使用金、銀、銅或鎳等金屬、或者碳等具有導電性之糊來形成。該等形成之方法舉例可為網印、平版印刷、凹版印刷或者柔版印刷等印刷法、或者光阻法等。又，上部電極部10與下部電極部20亦可以貼附銅或金等金屬箔來形成。進而，上部電極部10與下部電極部20，亦可藉由於電鍍了同等金屬的FPC(軟性電路基板)上以抗電鍍材料形成電極圖案，並蝕刻處理未以抗電鍍材料保護之部分之金屬箔來形成。
然而，為了確保上部電極部10與下部電極部20之對向領域40，設有做為間隙保持構件之接著劑9。接著劑9係絕緣性構件，其係具有黏著性而用以將上部薄膜2與下部薄膜8加以連接，並且於保持上部電極部10與感壓層5之 對向面間之間隙者。接著劑9可為於聚乙二醇對苯二甲酸酯薄膜等心材之兩面形成丙烯酸系之接著糊等之黏著劑的兩面黏著膠帶。接著劑9之厚度宜設定為例如5~20μm。又，接著劑9亦可為UV硬化樹脂或熱硬化樹脂等之各種接著劑且設定厚度為5~20μm。
如前所述，本發明之作為輸入裝置之併合觸控面板係可藉由簡單之電路構成檢測靜電容量、電阻及壓力並將操作狀態資訊、操作位置資訊及操作壓力資訊，不限輸入手段之種類例如輸入手段為手指或觸控筆加以輸入至電子機器者。藉由簡單之輸入手段之操作將各種資訊以高精確度且更快加以輸入之通用性高之作為輸入裝置之併合觸控面板。
本發明一面參考附件圖式與最佳實施形態關連而充分記載，惟，對於熟知該技術之人應明白各種變形或修正。該等變形或修正並非排除於本發明之範圍外而係包含於本發明者。
本發明之輸入裝置係用以藉由設置於各種電子機器而可將各種資訊更高精確度且更快輸入，例如可用於PDA與手提式終端設備等可攜式資訊終端、影印機與傳真機等OA機器、智慧型手機、行動電話、攜帶型遊戲機、電子辭典、衛星導航系統、小型PC或者各種家電品等電子機器。
1‧‧‧輸入部
2‧‧‧上部薄膜
3‧‧‧上部配線圖案
4‧‧‧上部偵測電極
5‧‧‧感壓層
6‧‧‧下部偵測電極
7‧‧‧下部配線圖案
8‧‧‧下部薄膜
9‧‧‧接著部
10‧‧‧上部電極部
11‧‧‧靜電電容檢測
12‧‧‧電阻值檢測
13‧‧‧充放電波形形成部
14‧‧‧充放電波形演算部
15‧‧‧輸出部
20‧‧‧下部電極部
30‧‧‧電流源
31‧‧‧比較器
40‧‧‧對向領域
50‧‧‧檢測電路
60‧‧‧驅動控制部
60a‧‧‧第1驅動部
60b‧‧‧第2驅動部
70‧‧‧控制部
Va‧‧‧充電電壓
Vb‧‧‧基準電壓
Vp‧‧‧預定電壓
C‧‧‧電容
Cx‧‧‧可變電容
R‧‧‧電阻
Rx‧‧‧可變電阻
A~H‧‧‧電極線
1~8‧‧‧電極線
SwA~SwH‧‧‧開關
Sw1~Sw8‧‧‧開關
S1~S11、S101~S109‧‧‧步驟
第1圖係示意性顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置 中輸入部之剖面構成的圖。
第2圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置之構成的方塊圖。
第3圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中充放電波形形成部之電路構成的圖。
第4(a)~(c)圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中充放電波形形成部之各要件之波形圖。
第5圖係顯示本發明之第1實施形態之輸入裝置中僅形靜電電容及壓力之檢測之檢測程序的流程圖。
第6圖係示意性顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部之剖面構成的圖。
第7圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之輸入部1之矩陣構成與開關元件之構成的說明圖。
第8圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板之構成的方塊圖。
第9圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之充放電波形形成部之電路構成的圖。
第10(a)~(c)圖係本發明之第2實施形態之併合觸控面板中之充放電波形形成部之各要件之波形圖。
第11圖係顯示本發明之第2實施形態之併合觸控面板中進行靜電電容及壓力之檢測之各檢測點之檢測程序的流程圖。
1‧‧‧輸入部
2‧‧‧上部薄膜
3‧‧‧上部配線圖案
4‧‧‧上部偵測電極
5‧‧‧感壓層
6‧‧‧下部偵測電極
7‧‧‧下部配線圖案
8‧‧‧下部薄膜
9‧‧‧接著部
10‧‧‧上部電極部
20‧‧‧下部電極部

Claims (22)

  1. 一種結合靜電電容及壓力檢測的輸入裝置，係包含有：輸入部，係包含有電極部及感壓層，該電極部具有呈相對向配置而可電性連接且其中一者成為操作對象的電極，該感壓層係配設於前述呈相對向之電極部間，而可根據導電體之輸入手段之對於前述操作對象之電極部的壓力來改變電阻；充放電波形形成部，包含至少具有定電流源、開關元件、電容及電阻的充放電電路，並藉由連接前述輸入部而形成充放電波形；充放電波形演算部，根據藉由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形來檢測前述輸入部之靜電電容與壓力之變化，算出前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力；及輸出部，將顯示前述充放電波形演算部所算出之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號加以輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項之輸入裝置，其中前述輸入部係構成為將靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號輸出至前述充放電波形形成部，該靜電電容檢測訊號係顯示前述輸入手段與前述操作對象之電極之間的靜電電容，而該電阻值檢測訊號係顯示透過前述感壓層所電性連接之前述電極部間之電阻值。
  3. 如申請專利範圍第2項之輸入裝置，其中前述充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少放電時與前述輸入部連接，形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。
  4. 如申請專利範圍第3項之輸入裝置，其中前述充放電波形演算部係算出由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中之預定電壓間之放電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  5. 如申請專利範圍第2項之輸入裝置，其中前述充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少充電時與前述輸入部連接，形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。
  6. 如申請專利範圍第5項之輸入裝置，其中前述充放電波形演算部係算出由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中之預定電壓間之充電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  7. 如申請專利範圍第2項之輸入裝置，其中前述充放電波形形成部係於前述充放電電路之充放電時連接至前述輸入部，而形成因應靜電電容檢測訊號及電阻值檢測訊號之前述充放電波形。
  8. 如申請專利範圍第7項之輸入裝置，其中，前述充放電波形演算部係算出由前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充放電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象中前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之輸入裝置，其中前述電極部及前述感壓層係以透光性材料所形成，且構成為可通過前述電極部及前述感壓層目視設有該輸入裝置之顯示裝置之畫面來進行操作。
  10. 一種具有感壓功能之靜電電容式之併合觸控面板，係包含有：輸入部，係包含有第1電極部、第2電極部及感壓層，該第1電極部係具有平行之複數第1電極線而成為導電體之輸入手段之操作對象者，該第2電極部係具有與前述複數第1電極部正交且可連接分離地配置為矩陣狀並與前述第1電極部呈相對向的複數第2電極線，該感壓層係配設於前述呈相對向之前述第1電極部與前述第2電極部之間，藉由前述輸入手段對前述第1電極部之按壓力被前述第1電極部與前述第2電極部挾持，並因應該挾持之壓力改變電阻者；檢測電路，係構成為與前述輸入部連接，而由前述輸入部輸入靜電電容檢測訊號及電阻值檢測訊號，而偵測前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力者， 該靜電電容檢測訊號係顯示前述輸入手段與前述第1電極部以及前述第1電極部與前述第2電極部之間的靜電電容者，前述電阻值檢測訊號係顯示透過前述感壓層電性連接之前述第1電極部與前述第2電極部之間的電阻值者；第1驅動部，具有可連接分離前述複數第1電極線之各第1電極線與前述檢測電路之間的複數開關元件；第2驅動部，具有可連接分離前述複數第2電極線之各第2電極線與前述檢測電路之間的複數開關元件；及控制部，係驅動控制前述第1驅動部與前述第2驅動部。
  11. 如申請專利範圍第10項之併合觸控面板，其中前述控制部係構成為將前述複數第1電極線中相鄰之每個預定數目纏繞所成之複數第1電極線群做為第1偵測電極，並開關控制與前述第1驅動部之前述第1偵測電極對應之開關元件，而驅動控制前述複數第1電極線群，並將前述複數第2電極線做為第2偵測電極加以驅動控制。
  12. 如申請專利範圍第11項之併合觸控面板，其中前述控制部係構成為將由前述複數第2電極線減量之經選擇之第2電極線做為第2偵測電極，並開關控制與前述第2驅動部之前述第2偵測電極對應之開關元件，而驅動控制前述經選擇之第2電極線。
  13. 如申請專利範圍第11項之併合觸控面板，其中前述控制部係構成為將前述複數第2電極線中相鄰之每個 預定數目纏繞所成之複數第2電極線群做為第2偵測電極，並開關控制與前述第2驅動部之前述第2偵測電極對應之開關元件，而驅動控制前述複數第2電極線群。
  14. 如申請專利範圍第10至13項中任一項之併合觸控面板，其中前述檢測電路係包含：充放電波形形成部，係包含至少具有定電流源、開關元件、電容與電阻之充放電電路，並輸入前述靜電電容檢測訊號與前述電阻值檢測訊號來形成充放電波形；及充放電波形演算部，係構成為可根據前述充放電波形形成部所形成之充放電波形來檢測前述靜電電容檢測訊號與前述電阻值檢測訊號中的靜電電容及壓力之變化，算出前述輸入手段之操作狀態、操作位置及操作壓力。
  15. 如申請專利範圍第14項之併合觸控面板，其中充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少放電時連接前述輸入部，而形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。
  16. 如申請專利範圍第15項之併合觸控面板，其中前述充放電波形演算部係構成為可算出前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之放電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  17. 如申請專利範圍第14項之併合觸控面板，其中充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之至少充電時連接前述輸入部，而形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。
  18. 如申請專利範圍第17項之併合觸控面板，其中前述充放電波形演算部係可算出前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  19. 如申請專利範圍第14項之併合觸控面板，其中充放電波形形成部係構成為於前述充放電電路之充放電時連接前述輸入部，形成因應靜電電容檢測訊號與電阻值檢測訊號的前述充放電波形。
  20. 如申請專利範圍第19項之併合觸控面板，其中前述充放電波形形成部係算出於前述充放電波形形成部所形成之充放電波形中預定電壓間之充放電時間，偵測前述輸入部之靜電電容及壓力之變化，而形成可顯示操作對象之前述電極部之前述輸入手段的操作狀態、操作位置及操作壓力的訊號。
  21. 如申請專利範圍第10至13項中任一項之併合觸控面板，其中，前述電極部及前述感壓層係由光透過性材料所形成，且構成為可通過前述電極部及前述感壓層目視設有該併合觸控面板之顯示裝置之畫面而加以操 作者。
  22. 如申請專利範圍第10至13項中任一項之併合觸控面板，其中前述輸入部構成為設置於薄膜狀之顯示裝置上，並可透過顯示裝置操作。
TW101122489A 2011-06-24 2012-06-22 An input device incorporating an electrostatic capacitance and a pressure detection, and an electrostatic capacitance type integrated touch panel having a pressure-sensitive function TWI576747B (zh)

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