JP7321112B2 - タッチパネルおよびこれを備えた表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、タッチパネルおよびこれを備えた表示装置に関するものである。

近年、タッチパネルを備える表示装置が用いられている。タッチパネルは、指などの指示体によってタッチされた位置を特定する装置である。タッチパネルは、優れたユーザインタフェース（ＵＩ）手段の１つとして注目されている。抵抗膜方式および静電容量方式などの種々の方式のタッチパネルが製品化されている。

静電容量方式のタッチパネルの１つとして、投影型静電容量（Projected Capacitive）方式のタッチパネルがある（例えば、特許文献１参照）。投影型静電容量方式によれば、タッチパネルに内蔵されているセンサの前面側が厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆われている場合でも、タッチの検出が可能である。この方式は、保護板を前面に配置することができるので堅牢性に優れる点、手袋装着時でもタッチ検出が可能である点、および、可動部がないので長寿命である点、などの利点を有している。

特許文献２には、複数の駆動および受信電極対の配列からなるキー・マトリクスが設けられる構成が開示されている。電極間の電界は、指など基板に接触する物によって変化する。これに伴う結合静電容量（すなわち、相互電極静電容量）の変化が電荷量として検出される。

また最近では、投影型静電容量方式のタッチパネルに圧力検出機能を付与することが提案され始めている。例えば、特許文献３には、静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置が開示されている。静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置は、第１基板において第２基板と対向する第１面側に押圧位置検出用の第１電極が設けられ、可撓性の第２基板の第１面には押圧位置検出用の第２電極が複数設けられている。このため、ペン等で第２基板が押圧されると、第１電極と第２電極との間の静電容量が増大するので、押圧位置を検出することができる。第１基板と第２基板との間には、ゲル状シートからなる弾性部材が設けられている。

特開２０１２－１０３７６１号公報 国際公開第００／０４４０１８号 特開２０１１－０２８４７６号公報

タッチパネルを備える表示装置において、強化ガラス等のカバーパネルが前面に貼り付けられる場合がある。特許文献３に記載の技術において、カバーパネルが貼り付けられた場合、押圧時に第２基板とカバーパネルとを変形させる必要があるため、圧力検出の感度が悪化する可能性がある。

さらに、圧力を検出可能な電極として表示領域内に透明電極が２層形成されるため、透明電極での反射率増加、および透過率減少によって表示性能が低下するという問題がある。表示性能の低下を回避するため、電極を表示領域の外周側に配置することも考えられるが、その場合は静電気の影響を受けやすくなり、静電破壊の可能性がある。

そこで、本開示は、圧力検出の感度を高めることが可能であり、かつ、静電気に対する耐性を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。

本開示に係るタッチパネルは、指示体によるタッチ位置を検出するセンサ電極が形成された、平面視にて矩形状のタッチセンサ基板と、前記タッチセンサ基板における一方の面に固定され、前記指示体により押圧されるカバーパネルと、前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成された第１電極と、前記タッチセンサ基板における前記一方の面の表示領域外に形成された第２電極とを備え、前記第１電極および前記第２電極は、前記カバーパネルと前記タッチセンサ基板との間に配置された粘着剤よりも外周側に設けられており、平面視にて前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一部が重なっており、前記第２電極は、前記タッチセンサ基板の少なくとも１つのコーナー部に形成されると共に、前記センサ電極とは電気的に分離されており、前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面が押圧されたときの前記第１電極と前記第２電極との間の距離の変化を、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化として測定することで、前記指示体により前記カバーパネルを介して前記タッチセンサ基板が押圧された圧力を検出し、前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成されたグランド電極と、前記グランド電極における前記カバーパネルとは反対側の面に形成された絶縁層とをさらに備え、前記第１電極は、前記グランド電極と前記絶縁層とを介して前記カバーパネルに形成され、前記グランド電極は、平面視にて前記第１電極と前記第２電極とを覆っている。

本開示によれば、タッチパネルは、カバーパネルにおける指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成された第１電極と、タッチセンサ基板における一方の面の表示領域外に形成された第２電極とを備え、第２電極は、タッチセンサ基板の少なくとも１つのコーナー部に形成されるため、圧力検出の感度を高めることができる。タッチパネルは、カバーパネルにおける第１電極の外周側に形成されたグランド電極をさらに備えるため、静電気に対する耐性を高めることができる。

実施の形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を概略的に示す部分断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置の前面側の層構成を概略的に示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るタッチパネルの構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態１における押圧時のカバーパネルとベース基板の変形量の差を示すグラフ図である。 実施の形態１における押圧時のカバーパネルとベース基板の変形量の差を示すグラフ図である。 実施の形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置、タッチパネルコントローラ、およびホスト機器の接続を示す図である。 実施の形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置およびタッチパネルコントローラの検出動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るタッチパネルを備えた表示装置およびタッチパネルコントローラの検出動作を示す図である。 実施の形態２に係るタッチパネルを備えた表示装置の前面側の層構成を概略的に示す分解斜視図である。 実施の形態２に係るタッチパネルの構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態２における第２電極と第１電極の位置関係の一例を示す図である。 実施の形態２における第２電極と第１電極の位置関係の他の例を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を概略的に示す部分断面図である。

＜実施の形態１＞
実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係るタッチパネル１を備えた表示装置１０１の構成を概略的に示す部分断面図である。図２は、タッチパネル１を備えた表示装置１０１の前面側の層構成を概略的に示す分解斜視図である。図３は、タッチパネル１の構成を概略的に示す平面図である。なお、図２は、各部材の形状が簡素化されて示されている。

図１に示すように、表示装置１０１は、指などの指示体によって指示された位置を特定することができる装置である。表示装置１０１は、タッチパネル１、液晶パネル２、およびバックライトユニット６０を備えている。なお、図１では、バックライトユニット６０は簡素化されて示されている。また、液晶パネル２およびバックライトユニット６０を覆う金属フレームは省略されている。

タッチパネル１は、タッチセンサ基板としてのベース基板１０、カバーパネル１３、第１電極４０、第２電極４１、グランド電極４３、および位置検出層ＬＤ（図２参照）を備えている。

カバーパネル１３は、ベース基板１０における一方の面である前面に固定され、指示体により押圧される。カバーパネル１３における表示領域では光を透過するが、表示領域の外周側にはカーボンペースト等の導電性材料が印刷され、さらに第１電極４０およびグランド電極４３が形成されている。カバーパネル１３の外周部はデザイン性の観点から、黒色印刷がなされる場合があるが、本実施の形態では、図示しない黒色印刷の背面側に第１電極４０とグランド電極４３が形成されている。具体的には、第１電極４０は、カバーパネル１３における指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成されている。また、グランド電極４３は、カバーパネル１３における第１電極４０の外周側に形成されている。

第１電極４０が表示領域外に形成されることにより、表示領域内の反射率増加、および透過率減少を抑制することができる。なお、グランド電極４３は図示しない導体パターン（例えばランド）を介して接地されている。ここで、「カバーパネル１３における指示体により押圧される面」とはカバーパネル１３の前面であり、「カバーパネル１３における指示体により押圧される面とは反対側の面」とはカバーパネル１３の背面である。

図１と図２に示すように、ベース基板１０は、平面視にて矩形状の透明板であり、例えば、ガラスまたは樹脂からなる。カバーパネル１３とベース基板１０との間に、位置検出層ＬＤが位置するように、タッチパネル１がカバーパネル１３の背面に第１の粘着材１４を介して固定されている。

よって、位置検出層ＬＤは、カバーパネル１３の背面上に第１の粘着材１４を介して間接的に設けられている。なお、位置検出層ＬＤは、保護膜１２に覆われることによって保護されていてもよい。第１の粘着材１４として、透明粘着材（ＯＣＡ：Optically Clear Adhesive）などが用いられる。

投影型静電容量方式による位置検出を実現するために、位置検出層ＬＤは、複数の列方向センサ電極２１と、複数の行方向センサ電極３１と、図示しない層間絶縁膜とを含む。層間絶縁膜は厚み方向において列方向センサ電極２１と行方向センサ電極３１との間を絶縁している。ここで、複数の列方向センサ電極２１と複数の行方向センサ電極３１が、指示体によるタッチ位置を検出するセンサ電極に相当する。

次に、図３を用いて、列方向センサ電極２１と行方向センサ電極３１の詳細について説明する。図３に示すように、検出領域９において、複数の列方向センサ電極２１は互いに並走しており、また複数の行方向センサ電極３１は互いに並走している。複数の行方向センサ電極３１は複数の列方向センサ電極２１と交差している。言い換えれば、行方向センサ電極３１の各々が複数の列方向センサ電極２１と交差しており、かつ、列方向センサ電極２１の各々が複数の行方向センサ電極３１と交差している。

複数の列方向センサ電極２１として具体的には電極Ｘ０～Ｘ５１が設けられており、複数の行方向センサ電極３１として具体的には電極Ｙ０～Ｙ１９が設けられている。この場合、５２個の列方向センサ電極２１と、２０個の行方向センサ電極３１とが設けられるが、複数の列方向センサ電極２１および行方向センサ電極３１の数は、限定されず任意である。列方向センサ電極２１の各々は列端子４に接続されている。列端子４の各々は引き出し配線６を経て外部端子８に接続されている。行方向センサ電極３１の各々は行端子５に接続されている。行端子５の各々は引き出し配線７を経て外部端子８に接続されている。

また、ベース基板１０における、検出領域９および引き出し配線６，７が配置された領域よりも外周側の４つのコーナー部には、列方向センサ電極２１と同時に形成された第２電極４１（４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇ）がそれぞれ設けられている。第２電極４１の各々は引き出し配線４２を経て外部端子８に接続されている。ここで、第２電極を個別に特定しない場合は第２電極４１という。

なお、第２電極４１は列方向センサ電極２１ではなく行方向センサ電極３１と同時に形成されていてもよい。このように、第２電極４１および各々の引き出し配線４２と、列方向センサ電極２１および行方向センサ電極３１とを電気的に分離して配置することにより、圧力検出と位置検出とを独立して行うことができる。

第２電極４１は、ベース基板１０の前面の表示領域外に形成されている。第２電極４１は第１電極４０と対向する位置にあり、平面視で、第１電極の内側境界４４と、第１電極４０とグランド電極４３との境界４５との間に配置されている。すなわち、第２電極４１は第１電極４０に完全に覆われるように配置されている。これにより、カバーパネル１３の前面に導電性の指示体が近接したときに、指示体と第２電極４１との間で形成される静電容量は、第１電極４０によってシールドされる。その結果、第２電極４１に結合される静電容量は、第１電極４０と第２電極４１の間の距離の変化量のみによって変化させることができる。

なお、第１電極４０によるシールド性能が発揮できるのであれば、第２電極４１は第１電極４０に完全に覆われている必要はなく、平面視にて第１電極４０と第２電極４１の少なくとも一部が重なっていればよい。

また、第１電極４０の外周側、すなわち、平面視にて第１電極４０とグランド電極４３との境界４５の外周側にはグランド電極４３があり、静電気が内周側に及ばないようガードしている。人の指などの指示体でカバーパネル１３の前面にタッチした場合など、静電気が発生し、引き出し配線６，７，４２および外部端子８を経由して接続された電子回路を破壊する可能性があるが、グランド電極４３がこれを防止する。

また、第２電極４１は第１の粘着材１４の外周側に位置するため、第１電極４０と第２電極４１との間は空気層が形成される。これにより、後述するようにカバーパネル１３の前面を指示体で押圧したときに、カバーパネル１３とベース基板１０との間に変形量の差を生じさせることができる。

列方向センサ電極２１、行方向センサ電極３１、および第２電極４１は透明導電体からなり、具体的には例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。列方向センサ電極２１および行方向センサ電極３１は実質的に透過であればよいことからアルミニウム合金からなる低抵抗材料を使用し、２μｍ以上３μｍ以下の幅となる配線を開口率９０％以上でメッシュ状に配線したＭｅｔａｌ－Ｍｅｓｈ方式でもよい。その場合は、第２電極４１をＩＴＯよりも低抵抗の電極にすることが可能となる。

また、引き出し配線６，７，４２は、アルミニウム合金からなる低抵抗材料によって形成されている。アルミニウム合金の代わりに、銅合金および銀合金などの低抵抗材料に置き換えてもよい。また、第２電極４１を引き出し配線６，７，４２と同じ金属材料で形成することも可能である。

図１に示すように、液晶パネル２は、第２の粘着材１５を介してタッチパネル１の背面に固定されている。さらに、バックライトユニット６０が液晶パネル２の背面に固定されている。第２の粘着材１５を介して液晶パネル２が固定されると空気との界面反射がなくなり、屋外での視認性が向上するなどのメリットがある。主に外光が当らない屋内で使用される製品では、液晶パネル２を覆う金属フレーム（図示省略）とタッチパネル１とを表示領域以外の領域を使用して両面テープで貼り合せることも可能である。

液晶パネル２は、カラーフィルター基板（ＣＦ基板）１８、帯電防止用導電膜５０、偏光板１７、ＴＦＴ基板５６、偏光板５７、ＴＦＴ５５、絶縁膜５４、画素電極５２、配向膜５３、コモン電極５１、液晶１９、およびシール材５８を備えている。なお、液晶パネル２は一般的な構成であるため説明を省略する。

次に、図４と図５を参照して、カバーパネル１３の前面を指示体により押圧されたときのカバーパネル１３とベース基板１０との間の変形量の差について説明する。

カバーパネル１３の前面が指示体によって押圧されるとカバーパネル１３およびベース基板１０が変形するが、カバーパネル１３およびベース基板１０のそれぞれに生じる変形量に差が生じる。図４と図５は、実施の形態１における押圧時のカバーパネル１３とベース基板１０の変形量の差を示すグラフ図であり、応力シミュレーションを用いてこれらの変形量を計算したものである。なお、カバーパネル１３の厚みは２．０ｍｍ、ベース基板１０の厚みは０．７ｍｍ、液晶パネル２の厚みは１．５ｍｍである。

図４は、カバーパネル１３における前面の中心部を直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ²の押圧がかけられたときの、カバーパネル１３とベース基板１０の変形量の差の分布を示している。グラフのＸ軸およびＹ軸は、ベース基板１０の座標を表している。グラフのＺ軸において、正の値はカバーパネル１３の方がベース基板１０よりも変形量が大きい場合を表しており、負の値はベース基板１０の方がカバーパネル１３よりも変形量が大きい場合を表している。また、グラフのＺ軸は、正の値の最大値を１としたときの相対値として表している。

図４に示すように、ベース基板１０の４つのコーナー部において正方向に変形量の差が生じることがわかる。これは、カバーパネル１３とベース基板１０との間の距離が、押圧によって大きくなることを示している。

図５は、カバーパネル１３の前面における、表示領域の１つのコーナー部に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ²の押圧がかけられたときの、カバーパネル１３とベース基板１０の変形量の差の分布を示している。図５に示すように、ベース基板１０における押圧箇所近傍の１つのコーナー部において正方向に変形量の差が生じることがわかる。これは、図４の場合と同様に、カバーパネル１３とベース基板１０との間の距離が、押圧によって大きくなることを示している。

これらの変形量の差は、ベース基板１０において、第１の粘着材１４の外周部では、粘着によるカバーパネル１３との拘束力が弱まることに起因して生じている。また、本実施の形態では、第１の粘着材１４の外周側に第１電極４０と第２電極４１を設けたことにより、カバーパネル１３とベース基板１０との間で生じる変形量の差を、静電容量の変化として検出することが可能となる。

また、図４と図５に示したように、指示体で表示領域が押圧されたとき、ベース基板１０における４つのコーナーのうち何れか、または全てで変形量の差が生じることから、圧力を検出するためには、ベース基板１０における４つのコーナー部に第２電極４１を形成すればよいことがわかる。

また、特定の表示領域のみが押圧された場合に圧力を検出する場合も想定される。このときはベース基板１０における４つのコーナー部のうち少なくともいずれか１箇所に第２電極４１を形成すれば、少ない電極数で広い圧力検出範囲をもたせることが可能となる。

以上より、指示体によりカバーパネル１３の前面が押圧されたときの第１電極４０と第２電極４１との間の距離の変化を、第１電極４０と第２電極４１との間の静電容量の変化として測定することで、指示体によりカバーパネル１３を介してベース基板１０が押圧された圧力を検出できることがわかる。

次に、表示装置１０１およびタッチパネルコントローラ８００の検出動作について説明するが、その前に、表示装置１０１、タッチパネルコントローラ８００、およびホスト機器９０１の接続について説明する。図６は、表示装置１０１、タッチパネルコントローラ８００、およびホスト機器９０１の接続を示す図である。

表示装置１０１は、投影型静電容量タッチセンサ１０２と静電容量方式押圧検出センサ１０３とを含んでいる。投影型静電容量タッチセンサ１０２および静電容量方式押圧検出センサ１０３は、共通のタッチパネル１で構成されている。すなわち、タッチパネル１は、投影型静電容量タッチセンサ機能と静電容量方式押圧検出センサ機能とを備えている。

投影型静電容量タッチセンサ１０２の位置検出層ＬＤと接続される複数の列方向センサ電極２１と複数の行方向センサ電極３１、静電容量方式押圧検出センサ１０３の複数の第２電極４１、およびカバーパネル１３に形成された複数の第１電極４０とグランド電極４３は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）と、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を用いて圧着接続されている。ＦＰＣはタッチパネルコントローラ８００に実装されたコネクタ等を用いて電気的にタッチパネルコントローラ８００に接続されている。

タッチパネルコントローラ８００は、例えばコネクタおよびケーブル等の接続要素９０２を介してホスト機器９０１に接続されており、指示体により押圧された位置および圧力を、タッチパネルコントローラ８００内の演算部で生成したタッチ位置座標情報および押圧情報としてホスト機器９０１に出力する。

タッチパネルコントローラ８００とホスト機器９０１との間の通信には、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、またはＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）などが用いられる。

なお、投影型静電容量タッチセンサ１０２に関して、一般的な行方向と列方向にセンサ電極を配置したマトリクス型として説明したが、押圧位置を検出できればよいため、複数のセンサ電極をブロック状に配置したセグメント型でも問題はない。静電容量の検出方式に関しても、自己容量型、相互容量型、またはこれらを組み合わせた方式等、多数存在し、検出方式を制限するものでもない。

静電容量方式押圧検出センサ１０３は、カバーパネル１３に形成された第１電極４０と、ベース基板１０に形成された第２電極４１とで構成されている。

タッチパネルコントローラ８００は、投影型静電容量タッチセンサ１０２で検出された静電容量の変化量に基づいて、指示体がカバーパネル１３の前面をタッチした位置を示すタッチ座標を検出し、静電容量方式押圧検出センサ１０３で検出された静電容量の変化量に基づいて指示体による押圧力を検出する。そして、タッチパネルコントローラ８００は、これらの検出結果およびタッチの有無などを含む情報を、タッチ情報として生成する制御、生成したタッチ情報を出力する制御、投影型静電容量タッチセンサ１０２による検出と静電容量方式押圧検出センサ１０３による検出の定常状態時の基準値（以下「ベースライン」という）の更新を行う。なお、「投影型静電容量タッチセンサ１０２による検出と静電容量方式押圧検出センサ１０３による検出の定常状態」とは、指示体によるタッチおよび押圧がない状態である。

ここで、タッチ情報を生成する制御は、タッチ情報を生成すること、および、タッチ情報の生成を停止することを含み、タッチ情報を出力する制御は、タッチ情報を出力すること、および、タッチ情報の出力を停止することを含む。

続いて、表示装置１０１およびタッチパネルコントローラ８００の検出動作について説明する。図７は、表示装置１０１およびタッチパネルコントローラ８００の検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ステップＳ１の処理から始まり、一連の処理が実行された後、再びステップＳ１の処理が行われるというループ処理が行われる。

ステップＳ１において、タッチパネルコントローラ８００は、投影型静電容量タッチセンサ１０２を用いて、指示体とカバーパネル１３との間に形成された静電容量を測定する。

ステップＳ２において、タッチパネルコントローラ８００は、静電容量方式押圧検出センサ１０３を用いて、指示体の押圧力に対応する静電容量を測定する。タッチパネルコントローラ８００は、例えば、図３に示した第２電極４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇを用いて４つの測定値を得る。

ステップＳ３において、タッチパネルコントローラ８００は、ステップＳ１で測定された静電容量値がタッチ有無を判定するタッチ閾値を越えているか否かを判定する。静電容量値がタッチ閾値を超えていると判定された場合には、「タッチ有り」と判定され（ステップＳ３においてＹｅｓ）、処理がステップＳ４に進み、押圧有無の判定が行われる。静電容量値がタッチ閾値以下の場合には、「タッチ無し」と判定され（ステップＳ３においてＮｏ）、ステップＳ９に進み、押圧有無の判定が行われる。押圧有無の判定は、例えば上記の４つの測定値と閾値とを比較して判定される。

ステップＳ４において「押圧有り」と判定された場合（ステップＳ４においてＹｅｓ）、タッチパネルコントローラ８００は、ステップＳ５において、位置座標および押圧値の計算を行い、ステップＳ６において、位置座標情報に押圧情報を付加したデータを座標データとしてホスト機器９０１に出力し（第１ケース）、処理がステップＳ１に戻る。

他方、ステップＳ４において「押圧無し」と判定された場合（ステップＳ４においてＮｏ）、タッチパネルコントローラ８００は、ステップＳ７において、位置座標の計算を行い、ステップＳ８において、位置座標情報を座標データとしてホスト機器９０１に出力し（第２ケース）、処理がステップＳ１に戻る。

ステップＳ８において出力される座標データには、圧力が検出されない状態で検出されたタッチ座標の情報が含まれている。例えば、ホスト機器９０１で処理されるアプリケーションにおける安全操作用のボタンが位置座標に該当した場合、アプリケーションでは、ステップＳ６の出力なら処理対象とし、ステップＳ８の出力なら処理対象としないという対応を取ることが可能となる。

ステップＳ９において「押圧無し」と判定された場合（ステップＳ９においてＮｏ）、ステップＳ１０において、タッチパネルコントローラ８００は、ステップＳ１およびステップＳ２で測定された静電容量値とベースラインから最新のベースラインを生成し（第４ケース）、処理がステップＳ１に戻る。他方、ステップＳ９において「押圧有り」と判定された場合（ステップＳ９においてＹｅｓ）、タッチパネルコントローラ８００は、ベースラインを更新せず（第３ケース）、処理がステップＳ１に戻る。

ここで、ステップＳ９は、ステップＳ１０のベースラインの更新を行っても問題ないかどうかの確認を目的として行われる。ベースラインは、タッチおよび押圧のない状態の値を反映させる必要があるからである。なお、ベースラインの更新は、温度変化等の環境変化に追随させるために行われる。

図８は、表示装置１０１およびタッチパネルコントローラ８００の検出動作を示す図であり、図７のフローチャートに示される動作をまとめた図である。

タッチパネルコントローラ８００は、投影型静電容量タッチセンサ１０２と、静電容量方式押圧検出センサ１０３での測定結果に応じて位置座標情報に押圧情報を付加し座標データとしてホスト機器９０１に出力することが可能となる。以上により、ホスト機器９０１で処理されるアプリケーションにおいて、安全操作を考慮した重要なボタン操作等の処理を行う際に、押圧情報を付加し座標データを使用することで、さらに安全な制御システムを実現することが可能となる。

以上のように、実施の形態１に係るタッチパネル１は、指示体によるタッチ位置を検出する列方向センサ電極２１および行方向センサ電極３１が形成された、平面視にて矩形状のベース基板１０と、ベース基板１０における前面に固定され、指示体により押圧されるカバーパネル１３と、カバーパネル１３における背面の表示領域外に形成された第１電極４０とベース基板１０における前面の表示領域外に形成された第２電極４１とを備え、平面視にて第１電極４０と第２電極４１の少なくとも一部が重なっており、第２電極４１は、ベース基板１０の少なくとも１つのコーナー部に形成されると共に、列方向センサ電極２１および行方向センサ電極３１とは電気的に分離されており、カバーパネル１３における前面が押圧されたときの第１電極４０と第２電極４１との間の距離の変化を、第１電極４０と第２電極４１との間の静電容量の変化として測定することで、指示体によりカバーパネル１３を介してベース基板１０が押圧された圧力を検出し、タッチパネル１は、カバーパネル１３における第１電極４０の外周側に形成されたグランド電極４３をさらに備えている。

また、表示装置１０１は、タッチパネル１と、タッチパネル１の背面に配置された液晶パネル２と、液晶パネル２の背面に配置されたバックライトユニット６０とを備えている。

タッチパネル１は、カバーパネル１３の背面の表示領域外に形成された第１電極４０と、ベース基板１０の前面の表示領域外に形成された第２電極４１とを備え、第２電極４１は、ベース基板１０の少なくとも１つのコーナー部に形成されるため、圧力検出の感度を高めることができる。タッチパネル１は、カバーパネル１３における第１電極４０の外周側に形成されたグランド電極４３をさらに備えているため、グランド電極４３を接地することで指示体のカバーパネル１３へのタッチ等に起因して発生する静電気に対する耐性が向上する。

なお、本実施の形態では、黒色印刷の背面側に第１電極４０とグランド電極４３を形成するものと説明したが、黒色印刷をなくしたり、黒色印刷をデザイン性のあるパターンに置き換えたり、または第１電極４０を黒くして黒色印刷を兼ねてもよい。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係るタッチパネル１および表示装置１０１について説明する。図９は、実施の形態２に係るタッチパネル１を備えた表示装置１０１の前面側の層構成を概略的に示す分解斜視図である。図１０は、実施の形態２に係るタッチパネル１の構成を概略的に示す平面図である。図１１は、実施の形態２における第２電極４１と第１電極４０の位置関係の一例を示す図である。図１２は、実施の形態２における第２電極４１と第１電極４０の位置関係の他の例を示す図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

図９と図１０に示すように、実施の形態２では、実施の形態１に対して、第２電極（４１Ｂ，４１Ｄ，４１Ｆ，４１Ｈ）をベース基板１０における４辺の中央部に追加し、さらに、グランド電極４３が第２電極４１の引き出し配線４２に平面視で重なるように配置した点が異なる。

第２電極４１は、ベース基板１０における４つのコーナー部と４辺の中央部の合計８個配置されている。８個の第２電極４１の各々で容量変化を測定することにより、カバーパネル１３とベース基板１０で生じる変形量の差をさらに細かく検出することができる。

また、図９と図１１に示すように、グランド電極４３と第１電極４０との境界４５は平面視にて凹凸状であり、第１電極４０における第２電極４１に対応する箇所、すなわち、第１電極４０における第２電極４１に対向する箇所はカバーパネル１３の外周側に突出する凸状である。

この形状にすることにより、図１０に示すように、平面視にて、第２電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆ，４１Ｇ，４１Ｈ）の各々が第１電極４０と重なり、かつ、第２電極４１の引き出し配線４２の大部分がグランド電極４３と重なるようになる。

例えば、第２電極４１Ｄの引き出し配線４２Ｄは、タッチパネル１の外周を半周して外部端子８に至っている。この部分の容量も第２電極４１Ｄにおける容量測定結果に影響するが、引き出し配線４２Ｄをグランド電極４３で覆うことで、この影響を低減させることができる。

その結果、第２電極４１Ｄを用いた容量測定の感度を向上させることができる。これは、他の第２電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｆ，４１Ｇ，４１Ｈ）も同様であり、全体として、さらに小さい変形量をとらえることができる。

なお、図１１の構成に代えて、図１２に示すように、グランド電極４３と第１電極４０との境界４５は平面視にて凹凸状であり、第１電極４０における第２電極４１に対応する箇所はカバーパネル１３の辺の延在方向に突出する凸状であってもよい。図１１では、第２電極４１Ｂと並走する引き出し配線４２Ｄが第１電極４０で覆われるが、図１２では、第２電極４１Ｂと並走する引き出し配線４２Ｄの大部分がグランド電極４３に覆われることになり、第２電極４１Ｄにおける測定の感度が向上する。

図９と図１１では、グランド電極４３の形状は異なるものの、各構成要素の中で最も外側に存在する点では実施の形態１と変わらないことから、実施の形態１の場合と同様に、静電気に対する耐性が向上するという効果が得られる。

なお、表示装置１０１およびタッチパネルコントローラ８００の検出動作は、実施の形態１に対して、静電容量の測定に用いられる第２電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｆ，４１Ｇ，４１Ｈ）の個数が異なるのみであるため説明を省略する。

以上のように、実施の形態２に係るタッチパネル１では、図９と図１１に示すように、グランド電極４３と第１電極４０との境界４５は平面視にて凹凸状であり、第１電極４０における第２電極４１に対応する箇所はカバーパネル１３の外周側に突出する凸状である。したがって、静電気に対する耐性を高めることができ、かつ、圧力検出の感度をさらに高めることができる。

また、タッチパネル１では、図１２に示すように、グランド電極４３と第１電極４０との境界４５は平面視にて凹凸状であり、第１電極４０における第２電極４１に対応する箇所はカバーパネル１３の辺の延在方向に突出する凸状である。したがって、静電気に対する耐性を高めることができ、かつ、図９と図１１の場合よりも圧力検出の感度をさらに高めることができる。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係るタッチパネル１および表示装置１０１について説明する。図１３は、実施の形態３に係るタッチパネル１を備えた表示装置１０１の構成を概略的に示す部分断面図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

図１３に示すように、実施の形態３では、実施の形態１に対して、第１電極４０とグランド電極４３との位置関係が異なりこれらは層構造になっている。

タッチパネル１は、グランド電極４３におけるカバーパネル１３とは反対側の面に形成された絶縁層４７をさらに備えている。第１電極４０は、グランド電極４３と絶縁層４７とを介してカバーパネル１３に形成されている。この構成では、第１電極４０および第２電極４１が全体的にグランド電極４３に覆われているため、指示体と第２電極４１との間で形成される静電容量のシールド効果を高めることができ、かつ、静電気に対する耐性を高めることができる。

以上のように、実施の形態３に係るタッチパネル１は、カバーパネル１３の背面の表示領域外に形成されたグランド電極４３と、グランド電極４３におけるカバーパネル１３とは反対側の面に形成された絶縁層４７とをさらに備え、第１電極４０は、グランド電極４３と絶縁層４７とを介してカバーパネル１３に形成されている。したがって、静電気に対する耐性を高めることができ、かつ、圧力検出の感度をさらに高めることができる。

なお、本実施の形態では、カバーパネル１３の背面にグランド電極４３を直接形成したが、これは黒色印刷またはデザイン性のあるパターンをカバーパネル１３とグランド電極４３の間に形成してもよい。または、グランド電極４３を黒色印刷により黒色で形成してもよい。

＜その他の変形例＞
以上の説明では、第１電極４０、第２電極４１、およびグランド電極４３の各々を一体で形成するものとしたが、これは、例えば左右に分けて形成するなど分割形成した後に、金属電極等で接続するなど、製造設備に合わせた形成方法をとってもよい。

また、実施の形態２では、第２電極４１をベース基板１０の４つのコーナー部と４辺の中央部に配置するとして説明したが、少なくとも１箇所以上のコーナー部を含んでいれば他の位置に配置してもよく、さらに上記の８箇所のうち一部が欠けた配置、または９箇所以上に配置することも可能である。

また、表示装置１０１は液晶モジュールであることを前提に説明したが、これに限定されるものではない。本開示は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、またはその他の表示方式を用いた表示装置にも適用可能である。

なお、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、省略することが可能である。

１ タッチパネル、２ 液晶パネル、１０ ベース基板、１３ カバーパネル、２１ 列方向センサ電極、３１ 行方向センサ電極、４０ 第１電極、４１ 第２電極、４２ 引き出し配線、４３ グランド電極、４７ 絶縁層、６０ バックライトユニット、１０１ 表示装置。

Claims (2)

1. 指示体によるタッチ位置を検出するセンサ電極が形成された、平面視にて矩形状のタッチセンサ基板と、
   前記タッチセンサ基板における一方の面に固定され、前記指示体により押圧されるカバーパネルと、
   前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成された第１電極と、
   前記タッチセンサ基板における前記一方の面の表示領域外に形成された第２電極と、を備え、
   前記第１電極および前記第２電極は、前記カバーパネルと前記タッチセンサ基板との間に配置された粘着剤よりも外周側に設けられており、
   平面視にて前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一部が重なっており、
   前記第２電極は、前記タッチセンサ基板の少なくとも１つのコーナー部に形成されると共に、前記センサ電極とは電気的に分離されており、
   前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面が押圧されたときの前記第１電極と前記第２電極との間の距離の変化を、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化として測定することで、前記指示体により前記カバーパネルを介して前記タッチセンサ基板が押圧された圧力を検出し、
   前記カバーパネルにおける前記指示体により押圧される面とは反対側の面の表示領域外に形成されたグランド電極と、前記グランド電極における前記カバーパネルとは反対側の面に形成された絶縁層とをさらに備え、
   前記第１電極は、前記グランド電極と前記絶縁層とを介して前記カバーパネルに形成され、
   前記グランド電極は、平面視にて前記第１電極と前記第２電極とを覆っている、タッチパネル。
2. 請求項１に記載のタッチパネルと、
   前記タッチパネルの背面に配置された液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背面に配置されたバックライトユニットと、
   を備える、表示装置。

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