專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，特別是對(duì)于具有電容耦合方式的輸入裝置的顯示裝置中的坐標(biāo)檢測精度的高精度化適用的輸入裝置以及包括它的顯4置。
背景技術(shù)：
在PDA、便攜終端等的移動(dòng)用電子設(shè)備、各種家電制品、無人收款機(jī)等的固定型顧客引導(dǎo)終端中，使用包括具有在顯示畫面上利用使用者的手指等進(jìn)行觸摸操作(接觸按壓操作，下面簡稱為"觸摸")而輸入信息的畫面輸入功能的輸入裝置(下面也稱為"觸摸傳感器"或"觸摸屏")的顯示裝置。作為這樣的通過觸摸進(jìn)行的輸入裝置，已知有檢測被觸摸部分的電阻值變化的電阻膜方式、或檢測電容變化的靜電電容耦合方式、檢測因觸摸而被遮擋的部分的光量變化的光傳感器方式等。
與電阻膜方式、光傳感器方式比較時(shí)，靜電電容耦合方式具有下述的優(yōu)點(diǎn)。例如，在電阻膜方式和光傳感器方式中透射率為比較低的80%左右，而靜電電容耦合方式的透射率比較高為約90%，顯示畫質(zhì)不會(huì)降低，在這一點(diǎn)上是有利的。另外，在電阻膜方式中由于利用電阻膜的機(jī)械接觸來檢測觸摸位置，所以電阻膜會(huì)發(fā)生劣化或破損，而
械接觸，所以從耐久性上看也是有利的。
作為靜電電容耦合方式的觸摸屏，有例如專利文獻(xiàn)l中公開的那樣的方式。在該公開的方式中，設(shè)置配置成縱橫二維矩陣狀的檢測用縱方向的電極(X電極)和檢測用橫方向的電極(Y電極)，通過輸入處理部檢測各電極的電容。在手指等的導(dǎo)體接觸觸摸屏的表面時(shí)，由于各電極的電容增加，由輸入處理部檢測它，基于各電極檢測到的電容變化的信號(hào)計(jì)算輸入坐標(biāo)。這時(shí)，由于即使檢測用的電極劣化從而作為物理特性的電阻值變化，對(duì)電容檢測產(chǎn)生的影響也小，所以對(duì)觸摸屏的輸入位置檢測精度產(chǎn)生的影響小。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高的輸入位置檢測精度。
<專利文獻(xiàn)1>日本特表2003-511799號(hào)^>才艮
(發(fā)明要解決的問題)但是，靜電電容耦合方式的觸摸屏，由于像上述專利文獻(xiàn)l那樣對(duì)檢測用的各電極的電容變化進(jìn)行檢測從而檢測輸入坐標(biāo)，所以其前提是作為輸入單元是有導(dǎo)電性的物質(zhì)。因此，在使電阻膜方式等中使用的無導(dǎo)電性的樹脂制的觸針(stylus )等與靜電電容耦合方式的觸摸屏接觸時(shí)，幾乎不發(fā)生電極的電容變化，所以存在不能檢測輸入坐標(biāo)的問題。
另外， 一方面，在用有導(dǎo)電性的物質(zhì)例如金屬等制作觸針，利用它向靜電電容耦合方式的觸摸屏輸入時(shí)，電極個(gè)數(shù)增加。例如，用如對(duì)比文件1那樣設(shè)計(jì)成基本上為菱形的電極形狀，實(shí)現(xiàn)對(duì)角線長4英寸且長寬尺寸比為3/4的靜電電容耦合方式觸摸屏的情形。在此，以手指作為輸入對(duì)象時(shí)，假定最小接觸面為直徑6mm，以該尺寸作為電極間隔準(zhǔn)備檢測用電極，電極個(gè)數(shù)為22個(gè)。另一方面，假定觸針的接觸面為直徑lmm，以該尺寸作為電極間隔準(zhǔn)備檢測用電極，電極個(gè)數(shù)為139個(gè)，電極個(gè)數(shù)增至約6倍。如果電極個(gè)數(shù)增加則到輸入處理部的布線走線所需的邊框面積增大，而且由于與控制電路的信號(hào)連接個(gè)數(shù)增加從而針對(duì)沖擊等的可靠性也下降。另外，由于輸入處理部的端子數(shù)增加，電路面積也增加，恐怕會(huì)增加成本。
從以上可知，在上述專利文獻(xiàn)l中公開的靜電電容耦合方式觸摸屏中，在應(yīng)對(duì)利用非導(dǎo)電性物質(zhì)進(jìn)行的輸入和應(yīng)對(duì)接觸面小的輸入單元時(shí)，減少電極個(gè)數(shù)是一個(gè)問題。(用來解決問題的手段)
為了實(shí)現(xiàn)解決上述問題的解決，在本發(fā)明中使用包括多個(gè)X電極、多個(gè)Y電極和多個(gè)Z電極的靜電電容觸摸屏。在該靜電電容觸摸屏中具有多個(gè)X電極，在第一平面內(nèi)形成為沿第一方向延伸并且焊盤部和細(xì)線部交互排列；多個(gè)Y電極，在第二平面內(nèi)形成為沿與上述第一方向交叉的第二方向延伸并且焊盤部和細(xì)線部交互排列；多個(gè)Z電極，在第三平面內(nèi)，處于電氣浮置狀態(tài)；配置在上述X電極和上述￥電極t間的第一以及配置在上述Y電極和上述Z電極之間的第二絕緣層，且上述X電極與上述Y電極隔著上述第一絕緣層相交叉，在從平面上看時(shí)，上述X電極的焊盤部與上述Y電極的焊盤部沒有重疊地配置，在從平面上看時(shí)，上述Z電極形成為與相鄰的上述X電極和上述Y電極兩者都重疊。這時(shí)，通過用因觸摸造成的按壓而厚度變化的材料例如彈性絕緣材料形成上述第二絕緣層，即使在非導(dǎo)電性的輸入裝置中，也可以發(fā)生上述X電極和上述Y電極與上述Z電極之間的電容變化，可以利用靜電電容耦合方式檢測觸摸。
另外，上述X電極的焊盤部延伸到與該X電極相鄰的X電極的細(xì)線部附近；在從平面上看時(shí)，該X電極的焊盤部中的形狀為，隨著朝向該X電極的細(xì)線部而面積增大，隨著朝向上述相鄰的X電極的細(xì)線部而面積減小。由此，即使在上述X電極的電極間隔比觸摸操作中的接觸面大時(shí)，也可以從相鄰的上述X電極的檢測電容分量的比計(jì)算觸摸坐標(biāo)位置，可以用少的電極個(gè)數(shù)進(jìn)行高精度的位置檢測。
另外，通過在相鄰的上述X電極和上述Y電極這兩者上重疊地形成上述多個(gè)Z電極，即使在上述X電極上存在基于觸摸的接觸面時(shí)，也能夠通過上述Z電極檢測相鄰的上述Y電極的電容變化，相反地，即使在上述Y電極上存在基于觸摸的接觸面時(shí)，也能夠通過上述Z電極檢測相鄰的上述X電極的電容變化。因此，可以在觸摸屏的整個(gè)面上檢測輸入坐標(biāo)。而且，同時(shí)還可以減少上述Y電極的電極個(gè)數(shù)。(發(fā)明的效果)
根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)計(jì)觸摸屏的電極的形狀和配置，可以以少的電極個(gè)數(shù)且比現(xiàn)有技術(shù)精度高地進(jìn)行位置檢測。


圖l是本發(fā)明的實(shí)施方式中的輸入裝置和包括它的顯示裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖2是電容檢測部102的電路構(gòu)成圖。圖3是說明電容檢測部102的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖4是電容檢測時(shí)的電容檢測用電極的電壓波形圖。圖5A和圖5B是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的觸摸屏的電極形狀的平面圖。
圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7A和圖7B是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的觸摸屏中電容檢測
用電極的靜電電容引起的電容變化的示意圖。
圖8A和圖8B是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的觸摸屏中電容檢測
用電極的壓力檢測用絕緣層的厚度變化引起的電容變化的示意圖。圖9A是示出在X電極上的X方向的多個(gè)接觸面的位置的圖。圖9B至圖9D是示出在圖9A的各位置上的XP2和XP3的信號(hào)
分量的圖。
圖IO是示出在Y電極上的X方向的多個(gè)接觸面的位置的圖。圖IIA是示出在Y電極上的Y方向的多個(gè)接觸面的位置的圖。圖IIB至圖IID是示出在圖11A的各位置上的XP2和XP3的信號(hào)分量的圖。
圖12是觸摸屏中的電容檢測用電極的配置圖。圖13是示出電容檢測用電極個(gè)數(shù)與X電極間隔的依存關(guān)系的圖。圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的其它Z電極形狀的示意圖。圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的其它Z電極形狀的示意圖。圖16是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的其它X電極形狀的示意圖。(附圖標(biāo)記說明)XP:電容檢測用的X電極；YP:電容檢測用的Y電極；101:觸摸屏；102:電容檢測部；103:控制運(yùn)算部；104:系統(tǒng)(CPU);105:顯示控制電路；106:顯示裝置；107:比較器；
SW一A、 SW_B:開關(guān)及其控制信號(hào)；VINT:電容檢測用電極的電流積分電壓；VREF:參照電壓；ZP、 ZPA: Z電極；Cf:靜電電容；
Cxz、 Cxza: X電極與Z電極之間的電容分量；Cyz、 Cyza: Y電極與Z電極之間的電容分量；XA、 XB、 XC:接觸面位置；XA'、 XB'、 XC':接觸面位置；YA、 YB、 YC:接觸面位置。
具體實(shí)施例方式
下面，用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施例1)
圖l示出輸入裝置(以下稱為"觸摸屏")以及包括它的顯示裝置的構(gòu)成。
在圖1中，101是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的觸摸屏。觸摸屏101具有電容檢測用的X電極XP和Y電極YP。在此，雖然圖示了例如4個(gè)X電極(從XP1到XP4 ) 、 4個(gè)Y電極(從YP1到Y(jié)P4 )，但電極個(gè)數(shù)不限于此。在顯示裝置106的前表面設(shè)置觸摸屏101。因此，由于使用者在觀察顯示裝置上顯示的圖像時(shí)顯示圖像必須透過觸摸屏，所以希望觸摸屏的透射率高。觸摸屏101的X電極和Y電極通過檢測用布線與電容檢測部102連接。電容檢測部102被從控制運(yùn)算部103輸出的檢測控制信號(hào)控制，檢測觸摸屏中所含的各電極(X電極、Y電極)的電容，向控制運(yùn)算部103輸出隨各電極的電容值變化的電容檢測信號(hào)。控制運(yùn)算部103從各電極的電容檢測信號(hào)計(jì)算各電極的信號(hào)分量，并從各電極的信號(hào)分量運(yùn)算并求出輸入坐標(biāo)。如果利用觸摸操作從觸摸屏101傳送輸入坐標(biāo)，則系統(tǒng)104生成與該觸摸操作對(duì)應(yīng)的顯示圖像，作為顯示控制信號(hào)傳送到顯示控制電路105。顯示控制電路105與利用顯示控制信號(hào)傳送的顯示圖傢對(duì)應(yīng)^J^^ft號(hào)，并在顯示裝置上顯示圖像。
圖2示出電容檢測部102的電路構(gòu)成。在此，作為一例示出利用電流積分的電容檢測電路。但是，電容檢測方式并不僅限于此，例如有利用使用了電容和開關(guān)的開關(guān)電容器的電容檢測方式、同樣地使用了開關(guān)和電容向電容輸送電荷的電荷傳輸方式等，只要是能夠檢測觸摸屏的電容檢測用電極的電容或電容變化的方式，就可以在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用。圖2所示的利用電流積分的電容檢測電路由以下構(gòu)成恒流源；用來向觸摸屏101的X電極和Y電極施加恒流源的電流的開關(guān)SW一A;比較電流積分時(shí)的電容檢測用電極的電壓VINT和參照電壓VREF的比較器107、以及用來復(fù)位(reset)電容檢測用電極的電壓的開關(guān)8\￥_8。在此，與X電極XP連接的上述開關(guān)SW一A、SW—B及其控制信號(hào)記為SW—XPA、 SW_XPB，與Y電極YP連接的上述開關(guān)SW—A、 SW_B及其控制信號(hào)記為SW_YPA、 SW_YPB。
圖3是示出圖2所示的電容檢測部102的動(dòng)作的時(shí)序圖。在此，假定控制信號(hào)為高電平時(shí)開關(guān)為連接狀態(tài)，控制信號(hào)為低電平時(shí)開關(guān)為非連接狀態(tài)。電容檢測部102，使SW_XP1B為低電平而解除復(fù)位狀態(tài)，然后使SW一XP1A為高電平而連接恒流源和XP1電極。由此，觸摸屏101的電容檢測用電極XP1的電壓VINT上升。參照電壓VREF被設(shè)置在比復(fù)位的電位(在此，假定為GND，即接地)高的電位。因此，從SW—XP1A成為高電平到VINT達(dá)到VREF為止，比較器107的輸出為低電平。如果VINT成為參照電壓VREF以上，比較器107輸出高電平。然后直到SW一XP1A成為非連接狀態(tài)，SW一XP1B成為連接狀態(tài)，XP1電極被復(fù)位為止，比較器107輸出高電平。如果上述的XP1電極的充放電結(jié)束，則接著同樣地進(jìn)行XP2電極的充放電。重復(fù)該動(dòng)作，進(jìn)行從XP1到XP4、從YP1到Y(jié)P4的電極的電容檢測。通過重復(fù)以上動(dòng)作，可以連續(xù)地檢測輸入坐標(biāo)。圖4示出通過圖2和圖3所示的利用電流積分的電容檢測，改變觸摸屏101的電容檢測用電極的電容時(shí)的XP1電極的電壓VINT。由于在觸4莫屏101的XP1電極上沒有觸摸時(shí)XP1電極的電容無變化，所以在達(dá)到參照電壓VREF為止的時(shí)間內(nèi)對(duì)每個(gè)檢測操作是基本上恒定的。另一方面，XP1電極上有觸摸時(shí)，XP1電極的電容變化。在此，如果假定例如電容增加了，則由于恒流源的電流是恒定的，所以達(dá)到參照電壓VREF為止的時(shí)間延長。控制運(yùn)算部103能夠檢測該觸摸狀況導(dǎo)致的達(dá)到參照電壓VREF為止的時(shí)間的差，作為電容檢測信號(hào)的上升定時(shí)的差。因此，控制運(yùn)算部103可以算出電容檢測信號(hào)的上升定時(shí)的差作為各電極的信號(hào)分量，從各電極的信號(hào)分量計(jì)算輸入坐標(biāo)。
下面，用圖5A、圖5B和圖6說明才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的在觸摸屏101上設(shè)置的電容檢測用電極。
圖5A示出了觸摸屏101的電容檢測用的X電極XP和Y電極YP、以及再在其上部設(shè)置的Z電極ZP的電極圖案。X電極XP和Y電極YP通過檢測用布線與電容檢測部102連接。而Z電極ZP不被電氣連接，處于浮置狀態(tài)。圖5B在圖中只示出了 X電極XP和Y電極YP的電極圖案。Y電極在觸摸屏101的橫方向上延伸，多個(gè)Y電極在縱方向上并排有多根。為了削減各電極的交叉電容，Y電極和X電極的交叉部分比Y電極和X電極的電極寬度細(xì)。暫時(shí)把該部分稱為"細(xì)線部"。因此，Y電極成為在其延伸方向上交替配置細(xì)線部和除此以外的電極部分(以下稱為"焊盤部，，)的形狀。在相鄰的Y電極之間配置X電極。X電極在觸摸屏101的縱方向上延伸，多個(gè)X電極在橫方向上并排有多根。與Y電極同樣地，X電極成為在其延伸方向上交替配置細(xì)線部和焊盤部的形狀。以下，在說明X電極的焊盤部的形狀時(shí)，用來把x電極連接到檢測用布線的布線位置(或x電極的細(xì)
線部)被暫時(shí)假定為X電極的橫方向的中心。X電極的焊盤部的電極
形狀為，隨著靠近相鄰的X電極的中心而面積減小，而越靠近該x電
極的中心則面積越大。因此，考慮相鄰的兩個(gè)X電極例如XP1和XP2之間的X電極的面積時(shí)，在XP1電極的中心附近XP1電極的焊盤部的電極面積最大且XP2電極的焊盤部的電極面積最小。另一方面，在XP2電極的中心附近XP1電極的焊盤部的電極面積最小且XP2電極的炸盤部的電極面積最大。在此，相鄰的兩個(gè)X電極之間的焊盤部形狀的特征在于一個(gè)X電極的形狀是凸?fàn)?，?一個(gè)X電極的形狀是凹狀。
在圖5B中，X電極左側(cè)的焊盤部的電極形狀是凸?fàn)?，右?cè)的電極形狀是凹狀，但并不僅限于此。例如，也可以是X電極右側(cè)的電極形狀是凸?fàn)?，左?cè)的電極形狀是凹狀；也可以是X電極左右的電極形狀是凸?fàn)?，相鄰的X電極的電極形狀是凹狀。
接著，說明Z電極ZP的形狀。在圖5A中，Z電極ZP為，通過與Y電極平行的多個(gè)狹縫和與X電極平行的多個(gè)狹縫分割成多個(gè)電極ZP。在圖5A中，在各X電極上和各Y電極上設(shè)置與Y電極平行的狹縫的縱方向的位置，希望各X電極上的狹縫的縱位置在X電極形狀的凸形形狀的頂點(diǎn)附近或凹形形狀的谷底附近。另外，希望各Y電極上的狹縫的縱位置在Y電極的電極寬度的中心附近。另一方面，與X電極平行的狹縫數(shù)為在相鄰的X電極間設(shè)置多個(gè)位置。此時(shí)的與X電極平行的狹縫的間隔能夠任意設(shè)定，但希望與預(yù)想的輸入單元的最小接觸面的尺寸接近。
圖6示出圖5A中從點(diǎn)A到點(diǎn)B的觸摸屏101的剖面形狀。在該剖面圖中只示出為了說明觸摸屏的動(dòng)作必需的層。觸摸屏101的各電極在透明村底上形成。按從離透明襯底近的層到遠(yuǎn)的層的順序說明。首先，在接近透明襯底的位置形成X電極XP,然后形成用來使X電極和Y電極絕緣的絕緣膜。然后形成Y電極YP。在此，也可以調(diào)換X電極XP和Y電極YP的順序。在Y電極YP之后配置壓力檢測用絕緣層，再設(shè)置Z電極ZP和保護(hù)層。在此，壓力檢測用絕緣層只要是在利用觸摸操作進(jìn)行按壓時(shí)膜厚變化的透明絕緣材料就可以。例如，也可以用彈性絕緣材料等形成壓力檢測用絕緣層。
下面，用圖7A、圖7B和圖8A、圖8B說明才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的觸摸屏101中的觸摸操作時(shí)的電容變化。
圖7A和圖7B是說明觸摸操作的輸入裝置是手指等的導(dǎo)體時(shí)的電容變化的示意圖。在此，假定觸摸時(shí)的按壓小，壓力檢測用絕緣層的厚度不變化。另外，各電極的電極電容是與相鄰電極的邊緣電容、交叉電容和其它寄生電容的合成電容，但此時(shí)只關(guān)注與Z電極之間的平行平板電容，假定其它電極電容在有觸摸操作和無觸摸操作時(shí)沒變化。在此，假定無觸摸操作時(shí)的Z電極ZPA和X電極XP1之間的電容為Cxz, Z電極ZPA和Y電極YP2之間的電容為Cyz。
在電容檢測部102檢測X電極XP1的電極電容時(shí)，Y電極YP2
是復(fù)位狀態(tài)，成為GND電位。因此從X電極XP1看時(shí)的合成電容，
由于Z電極ZPA處于浮置狀態(tài)，所以是Cxz和Cyz的串聯(lián)連接的電
容。此時(shí)的X電極的合成電容Cxp用下式表示。
<formula>formula see original document page 12</formula>另一方面，有進(jìn)行觸摸操作而手指接觸時(shí)，手指的靜電電容分量Cf成為與Z電極ZPA電氣連接的狀態(tài)。此時(shí)的合成電容用等價(jià)電路描述則如圖7B所示，觸摸操作時(shí)的X電極的合成電容Cxpf用下式表示。
<formula>formula see original document page 12</formula>控制運(yùn)算部103計(jì)算沒有觸摸操作時(shí)的XP1電極電容Cxp和有觸摸操作時(shí)的XP1電極電容Cxpf的差值作為XP1電極的信號(hào)分量。
有無觸摸操作時(shí)的電極電容的差值A(chǔ)Cxp能從式(1)和式(2)算出。厶Cxp-Cxz2.Cf/"C3cz+Cyz) (Cxz+Cyz+Cf)}…式(3)
正如能從式(3)確認(rèn)的那樣，電極電容的差值A(chǔ)Cxp由于依賴于手指的靜電電容Cf,所以能由控制運(yùn)算部103作為XP1電極的信號(hào)分量算出。
圖8A和圖8B是說明觸摸操作的輸入裝置是非導(dǎo)電性的、用觸摸時(shí)的按壓改變壓力檢測用絕緣層的厚度時(shí)的電容變化的示意圖。沒有
觸摸操作時(shí)的XP1電極的電容，如圖7A和圖7B中說明的那樣能由式
(1)表示。圖8A和圖8B是用觸摸時(shí)的按壓使Z電極ZPA和電容檢測
用電極間的壓力檢測用絕緣層薄時(shí)的圖。在此，假定Z電極ZPA和X
電極XP1之間的電容為Cxza， Z電極ZPA和Y電極YP2之間的電
容為Cyza。由于平行平板電容與厚度成反比，所以下式成立。
Cx2a>Cxz, Cyza>Cyz …式(4)
在電容檢測部102檢測X電極XP1的電極^^容時(shí)，Y電極YP2
是復(fù)位狀態(tài)，成為GND電位。因此從X電極XP1看時(shí)的合成電容，
由于Z電極ZPA處于浮置狀態(tài)，所以是Cxza和Cyza的串聯(lián)連接的
電容。此時(shí)的X電極的合成電容Cxpa用下式表示。
Cxpa=Cxza .Cyza/ (Cxza十Cyza) …式(5)
控制運(yùn)算部103計(jì)算沒有觸摸操作時(shí)的XP1電極電容Cxp和有
觸摸操作時(shí)的XP1電極電容Cxpa的差值作為XP1電極的信號(hào)分量。
有無觸摸操作時(shí)的電極電容的差值A(chǔ)Cxpa能從式(1)和式(5 )算出，厶C."a-(Cxz'Cxza (Cyza—Cyz)+Cyz'Cyza (Cxza
/M(Cxz+Cyz〉 (Cxza+Cyza"
."式(6)。
正如能從式(4)和式(6)確認(rèn)的那樣，電極電容的差值A(chǔ)Cxpa能由電容檢測部102檢測，所以能由控制運(yùn)算部103作為XP1電極的信號(hào)分量算出。
從以上可知，通過使用壓力檢測用絕緣層和Z電極ZP，即使是非導(dǎo)電性的輸入裝置，也能通過利用按壓使壓力檢測用絕緣層的厚度變化而改變電容，由此檢測輸入坐標(biāo)。
下面，用圖9A至圖9D和圖IO說明觸摸操作的接觸面小時(shí)，接觸面的位置在橫方向上變化時(shí)的各電極的信號(hào)分量。
圖9A示出在相鄰的兩個(gè)X電極即XP2和XP3之間，在X電極上接觸面的位置變化的狀態(tài)。XA在XP2的中心附近，XB在XP2和XP3的中間附近，XC在XP3的中心附近。圖9A中為了圖的簡化而在圖示中省略了 Z電極ZP。圖9B表示接觸面的位置為XA時(shí)XP2和XP3的控制運(yùn)算部103算出的信號(hào)分量。同樣地，圖9C、圖9D分別表示位置XB、位置XC時(shí)的XP2和XP3的信號(hào)分量。圖7A和圖7B中所述的靜電電容Cf、圖8A和圖8B中所述的Z電極ZP與電g測用電極之間的電容變化，與接觸面的面積有依賴關(guān)系。因此，電g測用電極和接觸面重疊的面積大時(shí)信號(hào)分量大，相反地，電#測用電極和接觸面重疊的面積小時(shí)信號(hào)分量小。在位置XA上，由于接觸面與XP2重疊的部分多，
而與XP3幾乎沒有重疊，所以如圖^B^t^r^a^的信號(hào)分^fe^e^
的信號(hào)分量小。在位置XB上，由于XP2和XP3與接觸面重疊的面積大致相等，所以如圖9C所示，算出的信號(hào)分量在XP2和XP3中大致相等。而且，在位置XC上，由于接觸面與XP3重疊的部分多，而與XP2幾乎沒有重疊，所以如圖9D所示，XP3的信號(hào)分量大，XP2的信號(hào)分量小?？刂七\(yùn)算部103用各電極的信號(hào)分量進(jìn)行重心計(jì)算，算出接觸面因觸摸操作而接觸的輸入坐標(biāo)。如圖9C所示在XP2和XP3上得到同等程度的信號(hào)分量時(shí)，由于重心位置在XP2電極和XP3電極中間，所以能夠算出輸入坐標(biāo)。另一方面，如圖9B和圖9D所示， 一個(gè)X電極的信號(hào)分量非常大時(shí)，由于重心位置在檢測出大的信號(hào)分量的X電極附近，所以同樣地能夠算出輸入坐標(biāo)。
圖IO示出在Y電極上與圖9A同樣地接觸面變化時(shí)的狀態(tài)。在橫方向的位置，XA'相當(dāng)于圖9的XA, XB'相當(dāng)于圖9A的XB, XC'相當(dāng)于圖9A的XC。圖10中，雖然接觸面與X電極不直接重疊，與接觸面重疊的Z電極ZP與相鄰的X電極XP2和XP3重疊。因此，利用隔著Z電極ZP的電容耦合在相鄰的X電極上也能檢測到Y(jié)電極上的接觸引起的電容變化。
像以上那樣，通過采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的X電極的電極形狀，在X電極的電極間隔比接觸面大時(shí)也可以進(jìn)行重心計(jì)算，可以高精度地檢測位置。因此，通過使X電極的電極間隔比接觸面大可以比現(xiàn)有的電極圖案減少電極個(gè)數(shù)。另外，即使X電極的電極形狀是中間夾有Y電極的離散形狀，通過跨過相鄰的X電極和Y電極配置電氣上浮置的Z電極，也可以在觸摸屏的整個(gè)面上檢測x方向的輸入坐標(biāo)。
下面，用圖IIA至圖IID說明觸摸操作的接觸面小時(shí)，接觸面的位置在縱方向上變化時(shí)的各電極的信號(hào)分量。
圖IIA示出在相鄰的兩個(gè)Y電極即YP2和YP3之間，在縱方向上接觸面的位置變化的狀態(tài)。YA在YP2的中心附近，YB在YP2和YP3的中間附近，YC在YP3的中心附近。接觸面的位置為YA時(shí)，由于與接觸面重疊的Y電極只有YP2,所以如圖11B所示，控制運(yùn)算部103所檢測的信號(hào)分量為只有YP2電極的信號(hào)分量u同樣地，接觸面的位置為YC時(shí)，由于與接觸面重疊的Y電極只有YP3,所以如圖11D所示，只有YP3電極的信號(hào)分量。另一方面，接觸面在位置YB上那樣地在X電極上時(shí)，與接觸面重疊的Z電極ZP與相鄰的Y電極交叉。因此，利用隔著Z電極ZP的電容耦合在相鄰的Y電極上也能檢測到X電極上的接觸引起的電容變化。在位置YB的情況下，與YP2電極交叉的Z電極ZP中產(chǎn)生的電容變化，和與YP3電極交叉的Z電極ZP中產(chǎn)生的電容變化大致相等。所以如圖IIC所示，在YP2和YP3中得到的信號(hào)分量大致相等?？刂七\(yùn)算部103，與算出X電極的輸入坐標(biāo)時(shí)同樣地，用各電極的信號(hào)分量進(jìn)行重心計(jì)算，算出接觸面因觸摸操作而接觸的輸入坐標(biāo)。如圖11C所示在YP2和YP3上得到同等程度的信號(hào)分量時(shí)，由于重心位置在YP2電極和YP3電極中間，所以能夠算出輸入坐標(biāo)。另一方面，如圖11B和圖11D所示，只有一個(gè)Y電極的信號(hào)分量時(shí)，由于重心位置在檢測出信號(hào)分量的X電極的中心附近，所以同樣地能夠算出輸入坐標(biāo)。
像以上那樣，即使根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的Y電極的電極形狀是中間夾有X電極的離散形狀，也可以通過跨過相鄰的X電極和Y電極配置電氣上浮置的Z電極，在觸摸屏的整個(gè)面上檢測Y方向的輸入坐標(biāo)。另外，由于通過使用上述的Z電極可以檢測存在X電極的區(qū)域的縱方向的輸入坐標(biāo)，所以可以減少Y電極的個(gè)數(shù)。另外，在縱方向的Y坐標(biāo)中也可以利用重心計(jì)算算出坐標(biāo)，可以高精度地檢測位置。
為了展示以上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式l中的X電極、Y電極和Z電極的電極形狀導(dǎo)致的電容險(xiǎn)測用電極個(gè)數(shù)的削減效果，計(jì)算了圖12所示那樣的對(duì)角線長4英寸(假定長寬比為3比4 )的觸摸屏中的電極個(gè)數(shù)。在此，預(yù)想的最小接觸面假定為直徑l.Omm， Y電極的電極間隔為2.0mm。圖13中示出以X電極的電極間隔為^lt時(shí)的電極個(gè)數(shù)的匯總曲線。通過擴(kuò)大X電極的電極間隔可以減少X電極個(gè)數(shù)。例如，現(xiàn)有技術(shù)的情形下的電極數(shù)為139個(gè)(X電極和Y電極都以l.Omm的電極間隔并排時(shí))，而通過使電極間隔為6.0mm，可以把電容險(xiǎn)測用的電極個(gè)數(shù)削減約100個(gè)。
通過利用氺發(fā)明的實(shí)施方式l削減電容檢測用的電極個(gè)數(shù)，可以成小檢測用布線走線用的邊框尺寸。而且，由于觸摸屏101與電^測部102的連接線數(shù)也減少，還能有望提高可靠性。而且，由于電，測用的電極個(gè)數(shù)減少，還能削減電，測部的端子數(shù)，降低IC化時(shí)的成本。
圖14和圖15是改變了 Z電極的狹縫位置時(shí)的情形。在圖5A、圖14和15的Z電極ZP中，與X電極平行的狹縫是相同的，而與Y電極平行的狹縫不同。但是，在Z電極跨過相鄰的X電極和Y電極相交叉這一點(diǎn)上，是相同的。
在圖14中，與Y電極平行的狹縫配置在各Y電極的中央附近。由此，由于在相鄰的X電極和Y電極上同一Z電極跨過而交叉，與圖5A的情形同樣地，通過耦合X電極上的電容變化可以檢測Y電極，相反，通過耦合Y電極上的電容變化可以檢測X電極。因此，可以期待與圖5A同樣的效果。
在圖15中，與Y電極平行的狹縫配置在各X電極的中央附近。由此，由于在相鄰的X電極和Y電極上同一Z電極跨過而交叉，與圖5A的情形同樣地，通過耦合X電極上的電容變化可以檢測Y電極，相反，通過耦合Y電極上的電容變化可以檢測X電極。因此，可以期待與圖5A同樣的效果。
圖16是改變了圖5B所示的X電極的形狀時(shí)的情形。圖5B和圖16中Y電極的形狀是相同的。圖5B中X電極的形狀是凹形形狀、凸形形狀，而圖16中是近似于大致三角形的形狀。圖5B和圖16的共同特征在于，隨著接近相鄰的X電極的中心而面積減小，越接近該X電極的中心則面積越大。因此，可以期待與圖5B同樣的效果。另外，只要X電極 的形狀是隨著接近相鄰的X電極的中心而面積減小，越接近該X電極的 中心則面積越大的形狀，就不限于圖5B、圖16的形狀。
如以上i兌明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，即使在用非導(dǎo)電性的 輸入裝置接觸到觸摸屏上時(shí)，由于通過改變電容險(xiǎn)測用的X電極或Y電 極與其上部的Z電極間的距離能夠使電容發(fā)生變化，可以作為靜電電容 耦合方式檢測輸入坐標(biāo)。由此，也能應(yīng)對(duì)電阻膜式中使用的樹脂制觸針， 降低了與電阻膜式觸摸屏的置換障礙。
而且，通過設(shè)計(jì)電極形狀以使得能夠利用從相鄰的兩個(gè)X電極得到 的電容變化的信號(hào)比算出相鄰的X電極間的輸入位置，可以削減X電極 個(gè)數(shù)，而且通過設(shè)計(jì)Z電極的配置，可以削減Y電極個(gè)數(shù)。由此，能夠 使從檢測用電極到輸入處理部的布線走線所需的邊框?qū)挾茸冋?，提高設(shè) 計(jì)性的自由度。另外，由于能夠抑制輸入處理部的端子數(shù)增加，可以實(shí) 現(xiàn)能夠廉價(jià)且高精度地檢測輸入位置的靜電電容耦合方式觸摸屏。而且， 由于即使是接觸面小的輸入裝置例如觸針等也能精度良好地檢測輸入坐 標(biāo)，所以也能適用于文字輸入等的應(yīng)用中。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，具有用靜電電容耦合方式檢測顯示區(qū)域上的觸摸位置坐標(biāo)的靜電電容觸摸屏，其特征在于上述靜電電容觸摸屏具有多個(gè)X電極，在第一平面內(nèi)形成為沿第一方向延伸并且焊盤部和細(xì)線部交互排列；多個(gè)Y電極，在第二平面內(nèi)形成為沿與上述第一方向交叉的第二方向延伸并且焊盤部和細(xì)線部交互排列；多個(gè)Z電極，在第三平面內(nèi)，處于電氣浮置狀態(tài)；配置在上述X電極和上述Y電極之間的第一絕緣層；以及配置在上述Y電極和上述Z電極之間的第二絕緣層，且上述X電極與上述Y電極隔著上述第一絕緣層相交叉，在從平面上看時(shí)，上述X電極的焊盤部與上述Y電極的焊盤部沒有重疊地配置，在從平面上看時(shí)，上述Z電極形成為與相鄰的上述X電極和上述Y電極兩者都重疊。
2. 如權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于上述第二絕緣層的厚度因觸摸造成的按壓而變化。
3. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于上述第二絕緣層用彈性絕緣材料形成。
4. 如權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于上述X電極的焊盤部延伸到與該X電極相鄰的X電極的細(xì)線部附近；在從平面上看時(shí)，該X電極的焊盤部中的形狀為，隨著朝向該X電極的細(xì)線部而面積增大，隨著朝向上述相鄰的X電極的細(xì)線部而面積減小。
5. 如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于在從平面上看時(shí)，上述Y電極的焊盤部的寬度對(duì)于上述Y電極的延伸方向是恒定的，在從平面上看時(shí)，上述X電極的焊盤部和上述Y電極的焊盤部在上述X電極延伸方向上交互配置。
6. 如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于在相鄰的兩個(gè)上述X電極的焊盤部中， 一個(gè)該焊盤部的形狀是凸形形狀，另一個(gè)該焊盤部的形狀是凹形形狀。
7. 如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于在相鄰妁兩個(gè)上述X4極的焊盤部中，兩個(gè)該焊盤部的形狀都是凸形形狀。
8. 如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于上述Z電極被沿上述X電極的延伸方向的多個(gè)狹縫分割且被沿上述Y電極的延伸方向的多個(gè)狹縫分割。
9. 如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于沿上述Y電極的延伸方向的上述Z電極的狹縫，在從平面上看時(shí)，在每個(gè)上述Y電極上設(shè)置一個(gè)，且在每個(gè)上述X電極上設(shè)置一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求8所迷的顯示裝置，其特征在于沿上述Y電極的延伸方向的上述Z電極的狹縫，在從平面上看時(shí)，在每個(gè)上述Y電極上設(shè)置一個(gè)。
11. 如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于沿上述Y電極的延伸方向的上述Z電極的狹縫，在從平面上看時(shí)，在每個(gè)上述X電極上設(shè)置一個(gè)。
12. —種顯示裝置，具有靜電電容觸摸屏，其特征在于上述靜電電容觸摸屏包括在第一方向上延伸的多個(gè)第一電極；在與上述第一方向交叉的第二方向上延伸的多個(gè)第二電極；在上述第一電極和第二電極上形成的絕緣層；以及在上述絕緣層上形成的多個(gè)第三電極。
13. 如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于上述多個(gè)第三電極分別是電氣浮置狀態(tài)，以與上述第一電極和上述第二電極在平面上重疊的方式形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示裝置，其特征在于，設(shè)置有隔著第一絕緣層相交叉的X電極(XP)和Y電極(YP)，以及隔著第二絕緣層相互間是電氣浮置狀態(tài)的多個(gè)Z電極(ZP)。上述第二絕緣層使用厚度因觸摸造成的按壓而變化的材質(zhì)。另外，上述Z電極以與相鄰的上述X電極和上述Y電極二者都重疊的方式配置。另外，隨著朝向該X電極的中心而面積增大，隨著朝向上述相鄰的X電極的中心而面積減小。因此，能夠使用非導(dǎo)電性的輸入裝置，而且即使接觸面積小也能夠以較少的電極個(gè)數(shù)進(jìn)行高精度的位置檢測。
文檔編號(hào)G06F3/044GK101566900SQ200910133569
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者萬場則夫, 古橋勉, 阿武恒一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立顯示器