(57)【要約】【課題】静電容量結合方式のタッチパネルを備える表示装置において、非導電性の入力手段によるタッチにも反応し、かつタッチ面積が小さくても少ない電極本数で高精度の位置検出を実現する。【解決手段】第１の絶縁層を介して交差するＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰと、第２の絶縁層を介して互いにフローティングであるＺ電極を設ける。Ｚ電極には、弾性導電材料などタッチによる押圧で厚さが変化する材質を用いる。また、Ｚ電極に透明弾性層を積層する。また、前記Ｚ電極は、隣接する前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の両方に重畳するよう配置する。また、前記Ｘ電極のパッド部は、該Ｘ電極の細線部付近で面積が最大となり、隣接する前記Ｘ電極の細線部付近で面積が最小となり、該Ｘ電極の細線部付近から離れるにつれてパッド部の面積が減少する形状とする。【選択図】図５
2011065515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量タッチパネルを備える表示装置において、
前記静電容量タッチパネルは、複数のＸ電極と、複数のＹ電極と、Ｚ電極を備え、
前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、第１の絶縁層を介して交差部で交差しており、それぞれ、延在方向にパッド部と細線部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は重畳することなく配置され、
前記Ｚ電極は、平面的に観た場合に、隣接する前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の両方に重畳するように、第２の絶縁層を介して形成されており、
前記Ｚ電極は、電気的にフローティングであり、
前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極に順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号の変化を検出し、
前記Ｚ電極は弾性導電材料で形成され、
前記交差部は前記Ｘ電極またはＹ電極と異なる層で形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第２の絶縁層は、押圧により厚さが変化することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁層の厚さはスペーサで保持されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記Ｘ電極のパッド部は、該Ｘ電極と隣接するＸ電極の細線部付近まで延在し、
平面的に観た場合に、該Ｘ電極のパッド部における形状は、前記隣接する一方のＸ電極の細線部付近で面積が最小となり、該Ｘ電極の細線部付近で面積が最大となり、
該Ｘ電極の細線部付近から前記隣接する他方のＸ電極の細線部付近へかけて、該パッド部の面積が減少することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記Ｘ電極のパッド部は、該Ｘ電極と隣接するＸ電極の細線部付近まで延在し、
前記Ｘ電極のパッド部の形状は、平面的に観た場合に、前記隣接する両方のＸ電極の細線部付近で電極幅が最小となり、Ｘ電極の細線部付近で電極幅が最大となり、
前記Ｙ電極のパッド部の形状は、平面的に見た場合に、前記Ｘ電極が延在する方向の幅が、前記Ｙ電極の延在する方向に対して一定であり、
前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は、平面的に見た場合に、前記Ｘ電極が延在する方向に交互に配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
隣接する２本の前記Ｘ電極のパッド部において、パッド部の形状は隣接するＸ電極に向かって凸型形状であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
隣接する３本の前記Ｘ電極のパッド部において、該パッド部の形状は隣接する一方のＸ電極に向かって凸型形状で、他方のＸ電極に向かって凹型形状あることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記Ｚ電極は、弾性絶縁膜と積層されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記Ｚ電極は、支持層に積層されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
表示領域上におけるタッチ位置座標を静電容量方式にて検出する静電容量タッチパネルを備える表示装置において、
前記静電容量タッチパネルは、複数のＸ電極と複数のＹ電極、およびＺ電極を備え、
前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、交差部で第１の絶縁層を介して交差されており、それぞれ、その延在方向にパッド部と細線部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は重畳することなく配置され、
前記Ｚ電極は、平面的に観た場合に、前記複数のＸ電極と前記複数のＹ電極の両方に重畳するように、第２の絶縁層を介して形成されており、
前記Ｚ電極は、電気的にフローティングであり、
前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極に順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号の変化を検出し、
前記Ｚ電極は弾性導電材料で形成され、
前記交差部は前記Ｘ電極またはＹ電極と異なる層で形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記Ｚ電極は、弾性絶縁膜と積層されることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記Ｚ電極は、ベタ電極であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
表示領域上におけるタッチ位置座標を静電容量結合方式にて検出する静電容量タッチパネルを備える表示装置において、
前記静電容量タッチパネルは、複数のＸ電極と、複数のＹ電極と、Ｚ電極を備え、
前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、交差部で第１の絶縁層を介して交差されており、それぞれ、その延在方向に個別電極と交差部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極の個別電極と前記Ｙ電極の個別電極は重畳することなく配置され、
前記Ｚ電極は、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の両方に重畳するように、第２の絶縁層を介して形成されており、
前記Ｚ電極は、電気的にフローティングであり、
前記第２の絶縁層は、圧力により体積が変化する気体で形成され、
前記Ｘ電極またはＹ電極の一方の電極に順次パルス信号を印加し、他方の電極から信号の変化を検出し、
前記Ｚ電極は弾性材料で形成され、
前記交差部は前記Ｘ電極またはＹ電極と異なる層で形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記第２の絶縁層は、空気であることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面をタッチして座標を入力する入力装置、及びそれを備えた表示装置に係わり、特に、静電容量方式のタッチパネルを有する表示装置における座標検出精度の高精度化に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
表示画面に使用者の指またはペンなどを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine）等に用いられている。このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量方式、または光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。
静電容量方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式では透過率が８０％程度と低いのに対し静電容量方式は約９０％と透過率が高く表示画質を低下させない点で有利である。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。
静電容量方式のタッチパネルとしては、例えば、下記特許文献１で開示されているような方式がある。この開示された方式では、縦横二次元マトリクス状に配置した検出用縦方向の電極（Ｘ電極）と検出用横方向の電極（Ｙ電極）とを設け、入力処理部で各電極の容量を検出する。タッチパネルの表面に指などの導体が接触した場合には、各電極の容量が増加するため、入力処理部でこれを検知し、各電極が検知した容量変化の信号を基に入力座標を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、静電容量方式のタッチパネルは、上記特許文献１のように検出用の各電極の容量変化を検出して入力座標を検出するため、入力手段としては導電性のある物質が前提となる。そのため、抵抗膜式などで使用されている導電性の無い樹脂製スタイラスなどを静電容量方式のタッチパネルに接触させた場合には、電極の容量変化がほとんど発生しないため、入力座標を検出できないという課題がある。
また、２点同時に樹脂製スタイラスなどを静電容量方式のタッチパネルに接触させる使用方法においては、２つのＸ座標と２つのＹ座標が検出されることから、接触した点の候補として４つの座標が考えられるため、２点同時に接触した点を検出することが困難であった。さらに、小さい接触面の入力手段に対応する場合に、電極数を増加させることなく精度良く検出する方法も課題であった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、静電容量結合方式のタッチパネルを備える表示装置において、非導電性の入力手段によるタッチにも反応し、かつタッチ面積が小さくても少ない電極本数で高精度の位置検出を実現し、さらには、２点同時に接触した場合も精度良く座標を検出することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の課題の解決を実現するため本発明では、複数のＸ電極と複数のＹ電極と、Ｘ電極とＹ電極の両方に重なったＺ電極を備えた静電容量タッチパネルを用いる。この静電容量タッチパネルにおいて、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極は、第１の絶縁層を介して交差されており、それぞれ、その延在方向にパッド部と細線部とが交互に並ぶようにして形成され、平面的に観た場合に、前記Ｘ電極のパッド部と前記Ｙ電極のパッド部は重畳することなく配置される。
また、前記Ｚ電極は、平面的に観た場合に、隣接する前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の両方に重畳するように、第２の絶縁層を介して形成される。Ｚ電極と、Ｘ電極およびＹ電極の間にはスペーサが設けられ、Ｚ電極はＸ電極とＹ電極の両方と一定の間隔を保って配置されている。さらに、Ｚ電極は柔軟な導電層で形成され、Ｚ電極には透明弾性層が積層されている。タッチにより、Ｚ電極および透明弾性層が弾性変形することで、Ｘ電極およびＹ電極の両方とＺ電極との間隔が変化し、Ｚ電極介してＸ電極とＹ電極間の合成容量値を変化させることが可能となる。
【０００６】
さらに、スペーサの近傍では、押圧によりＺ電極および透明弾性層がスペーサにめり込むことで、Ｘ電極およびＹ電極の両方とＺ電極との間隔が変化することを特徴とする。
また、前記Ｘ電極のパッド部は、該Ｘ電極と隣接するＸ電極の細線部付近まで延在し、平面的に観た場合に、該Ｘ電極のパッド部における形状は、前記隣接するＸ電極の細線部付近で面積が最小となり、該Ｘ電極の細線部付近で面積が最大となり、該Ｘ電極の細線部付近から前記隣接するＸ電極の細線部付近へかけて、該パッド部の面積が減少することを特徴とする。これにより、タッチ操作における接触面に比べて前記Ｘ電極の電極間隔が広い場合にも、隣接する前記Ｘ電極の検出容量成分の比からタッチ座標位置を計算することが可能となり、少ない電極本数で高精度な位置検出が可能となる。また、Ｘ電極またはＹ電極のうち、一方の電極に順次信号を印加し、他方の電極で信号の変化を検出することで、予めどの電極に印加された信号であるか識別して、静電容量方式のタッチパネルで２点を同時に接触した場合の検出精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、静電容量結合方式のタッチパネルを備える表示装置において、非導電性の入力手段によるタッチにも反応し、かつタッチ面積が小さくても少ない電極本数で高精度の位置検出を実現し、さらには、２点同時に接触した場合も精度良く座標を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例の入力装置を備えた表示装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例の入力装置を備えた表示装置の電極の概略平面図である。
【図３】本発明の実施例の入力装置を備えた表示装置の電極の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例の入力装置を備えた表示装置の電極の概略回路図である。
【図５】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図６】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図７】本発明の実施例の入力装置の電極部の検出強度を示す概略平面図である。
【図８】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図９】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図１２】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図１３】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略断面図である。
【図１４】本発明の実施例の入力装置の電極部の検出強度を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の実施例の入力装置の電極部の製造方法を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の実施例の入力装置の電極部の製造方法を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の実施例の入力装置のシール材の製造方法を示す概略構成図である。
【図１８】本発明の実施例の入力装置のシール材の印刷版を示す概略平面図である。
【図１９】本発明の実施例の入力装置のシール材を示す概略平面図である。
【図２０】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略平面図である。
【図２２】本発明の実施例の入力装置の電極部の概略平面図である。
【図２３】本発明の実施例の入力装置の電極部の検出強度を示す概略平面図である。
【図２４】本発明の実施例の入力装置の電極部の検出強度を示す概略平面図である。
【図２５】本発明の実施例の入力装置の電極部の検出強度を示す概略平面図である。
【図２６】本発明の実施例の入力装置の検出回路を示す概略回路図である。
【図２７】本発明の実施例の入力装置の検出回路を示す概略回路図である。
【図２８】本発明の実施例の入力装置の検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図２９】本発明の実施例の入力装置の検出回路の動作を示す概略図である。
【図３０】本発明の実施例の入力装置の検出回路の動作を示す概略図である。
【図３１】本発明の実施例の入力装置の概略平面図である。
【図３２】本発明の実施例の入力装置の概略平面図である。
【図３３】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３４】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３５】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３６】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３７】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３８】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３９】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４０】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４１】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４２】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４３】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４４】本発明の実施例の入力装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４５】本発明の実施例の入力装置の変形例の概略平面図である。
【図４６】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図４７】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図４８】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図４９】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図５０】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図５１】本発明の実施例の入力装置の変形例の製造方法を示す概略断面図である。
【図５２】本発明の実施例の入力装置の変形例を示す概略断面図である。
【図５３】本発明の実施例の入力装置を備えた液晶表示装置を示す概略平面図である。
【図５４】本発明の実施例の入力装置を備えた液晶表示装置を示す概略断面図である。
【図５５】本発明の実施例の液晶表示パネルを示す概略平面図である。
【図５６】本発明の実施例の前面パネルを示す概略斜視図である。
【図５７】本発明の実施例の入力装置を示す概略平面図である。
【図５８】本発明の実施例の入力装置を示す概略断面図である。
【図５９】本発明の実施例の入力装置を示す概略平面図である。
【図６０】本発明の実施例の入力装置を備えた液晶表示装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の実施例の入力装置（タッチパネル）と、それを備えた表示装置の構成を、図１に示す。図１において、４００は本実施例のタッチパネルである。タッチパネル４００は、容量検出用のＸ電極ＸＰと、Ｙ電極ＹＰを有する。ここでは、例えばＸ電極を４本（ＸＰ１からＸＰ４）、Ｙ電極を４本（ＹＰ１からＹＰ４）で図示しているが、電極数はこれに限らない。
タッチパネル４００は表示装置６００の前面に設置される。従って、表示装置６００に表示された画像を使用者が見る場合には、表示画像がタッチパネル４００を透過する必要があるため、タッチパネル４００は光透過率が高いことが望ましい。
タッチパネル４００のＸ電極とＹ電極は、検出用配線２０１によって容量検出部１０２に接続される。容量検出部１０２は、制御演算部１０３から出力される検出制御信号２０２により制御され、タッチパネルに含まれる各電極（Ｘ電極、Ｙ電極）の容量を検出し、各電極の容量値によって変化する容量検出信号２０３を制御演算部１０３に出力する。
制御演算部１０３は、各電極の容量検出信号２０３から各電極の信号成分を計算するとともに、各電極の信号成分から入力座標を演算して求める。制御演算部１０３は、Ｉ／Ｆ信号２０４を用いて入力座標をシステム制御部１０４に転送する。
システム制御部１０４は、タッチ操作によりタッチパネル４００から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号２０５として表示制御回路１０５に転送する。
表示制御回路１０５は、表示制御信号２０５により転送される表示画像に応じて表示信号２０６を生成し、表示装置６００に画像を表示する。
【００１０】
次に、本実施例のタッチパネル４００に設けた容量検出用の電極について、図２および図３を用いて説明する。
図２は、タッチパネル４００の容量検出用のＸ電極ＸＰおよびＹ電極ＹＰ、Ｚ電極ＺＰの電極パターンを示した図である。Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰは、例えば、Ｘ電極ＸＰが検出用配線２０１によって容量検出部１０２に接続される。他方、Ｙ電極ＹＰには検出用配線２０１によって、一定期間にあらかじめ定められたタイミングと電圧のパルス信号が印加される。Ｚ電極ＺＰは電気的に接続されておらず、フローティングの状態とする。
図２に示すように、Ｙ電極ＹＰはタッチパネル４００の横方向（図中Ｘ方向）に伸びており、複数のＹ電極ＹＰが縦方向（図中Ｙ方向）に複数本並べられている。Ｙ電極ＹＰとＸ電極ＸＰの交差部分は、各電極の交差容量を削減するためにＹ電極ＹＰとＸ電極ＸＰの電極幅を細くしている。この部分を細線部３２７と呼ぶ。したがって、Ｙ電極ＹＰはその延在方向に細線部３２７と、細線部３２７に挟まれた電極部分（以下では、パット部又は個別電極と呼ぶ）３２８Ｙとを交互に配置した形状となる。
隣接するＹ電極ＹＰの間に、Ｘ電極ＸＰを配置する。Ｘ電極ＸＰはタッチパネル４００の縦方向に延びており、複数のＸ電極ＸＰが横方向に複数本並べられる。Ｙ電極ＹＰと同様に、Ｘ電極ＸＰはその延在方向に細線部３２７とパッド部３２８Ｘを交互に配置した形状となる。
【００１１】
図２に示すように、Ｘ電極ＸＰのパッド部３２８Ｘはひし形をしている。Ｘ電極ＸＰのパッド部３２８Ｘの形状を説明する上で、仮にＸ電極ＸＰを検出用配線に接続するための配線位置（或いはＸ電極ＸＰの細線部３２７）を、Ｘ電極ＸＰの横方向の中心と仮定する。Ｘ電極ＸＰのパッド部３２８Ｘの電極形状は、隣接する他のＸ電極ＸＰの中心に近くなるにつれて面積が小さくなり、当該Ｘ電極ＸＰの中心に近いほど面積が大きくなる。
よって、隣接する２本のＸ電極ＸＰ、例えばＸ電極ＸＰ１とＸＰ２の間におけるＸ電極ＸＰの面積を考えた場合には、Ｘ電極ＸＰ１の中心付近ではＸ電極ＸＰ１のパッド部３２８Ｘの電極面積（電極幅）が最大となり、且つＸ電極ＸＰ２のパッド部３２８Ｘの電極面積（電極幅）は最小となる。一方、Ｘ電極ＸＰ２の中心付近ではＸ電極ＸＰ１のパッド部３２８Ｘの電極面積（電極幅）が最小となり、且つＸ電極ＸＰ２のパッド部３２８Ｘの電極面積（電極幅）が最大となる。ここで、隣接する２本のＸ電極ＸＰ間におけるパッド部３２８Ｘの形状は、隣接するＸ電極ＸＰに向けて形状が凸状であることを特徴とする。
図２では、Ｘ電極ＸＰの左右に向けて凸状としたが、Ｘ電極ＸＰの形状はこれに限らない。例えば、Ｘ電極ＸＰのパッド部３２８Ｘの左側電極形状を凸状、右側の電極形状を凹状としても良いし、Ｘ電極ＸＰの右側の電極形状を凸状、左側の電極形状を凹状としても良く、Ｘ電極ＸＰの左右の電極形状を凸状とし、隣接するＸ電極ＸＰの電極形状を凹状としても良い。Ｚ電極ＺＰは、Ｙ電極ＹＰと、Ｘ電極ＸＰと重なりあって配置される。
また、図２では、Ｚ電極ＺＰとスペーサ８００を示している。スペーサ８００は、Ｘ電極ＸＰおよびＹ電極ＹＰと、Ｚ電極ＺＰとの間隔を保持する目的で形成されている。なお、Ｚ電極ＺＰとスペーサ８００の詳細については後述する。
【００１２】
図３は、図２のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す概略断面図である。なお、図２及び、図３に示す断面図では、タッチパネル動作の説明に必要となる層のみ示している。
静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとの間に生じる容量値の変化を検出しており、従来では、図中下側のＸＹ電極基板４０５で十分であったが、本実施例では、タッチパネル４００では検出精度を向上させるため図中上側のＺ電極基板４１２を新たに設けている。
タッチパネル４００のＸＹ電極基板４０５の各電極は第１の透明基板５上に形成する。まず第１の透明基板５に近い箇所にＸ電極ＸＰを形成し、次にＸ電極とＹ電極を絶縁するための第１の絶縁膜１６を形成する。その次に、Ｙ電極ＹＰを形成する。ここで、Ｘ電極ＸＰとＹ電極の順番を入れ換えても良い。Ｙ電極ＹＰの上にはＹ電極ＹＰおよび第１の絶縁膜１６を覆うように、第２の絶縁膜１９が形成されている。
前述したように、ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２の間にはスペーサ８００が設けられて、ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２との間隔を保持している。また、両基板の外周部近傍には、枠状にシール材（図示せず）が設けられており、ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２とを固着している。また、ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２との間には検知用絶縁層１２０が設けられている。
次にＺ電極基板４１２では、図中上側から第２の透明基板１２にアクリル系樹脂からなる透明弾性層１１４が設けられ、さらに、アクリル系接着剤からなる支持層１１３とＺ電極ＺＰが設けられている。透明弾性層１１４の剛性は第２の透明基板１２の剛性よりも低いものが用いられる。なお透明弾性層１１４，支持層１１３を構成する材料は上記の材料に限るものではない。
ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２の間の検知用絶縁層１２０は、タッチ操作による押圧時に、膜厚が変化する透明な絶縁材料であれば良い。例えば、弾性絶縁材料などを用いて、検知用絶縁層１２０を形成しても良い。また、検知用絶縁層１２０に、空気など圧力により体積が変化する気体を用いることも好適である。気体を用いる場合には、非接触時の検知用絶縁層１２０の厚さを一定に保つ為に、Ｚ電極ＺＰとＸ電極ＸＰ及びＹ電極ＹＰとの間に、スペーサ８００を配置する必要が生じる。
【００１３】
なお、Ｚ電極ＺＰとしては、例えば、ポリチオフェン系有機導電材料、スルホン化ポリアニン、ポリピロールなどの有機導電材料、あるいは、導電性の微粒子（例えばＩＴＯ微粒子）分散合成樹脂などが使用可能である。同様に、透明弾性層１１４と、支持層１１３も柔軟な合成樹脂などが使用可能である。
本実施例では、Ｚ電極ＺＰと、Ｘ電極ＸＰおよびＹ電極ＹＰの間に、スペーサ８００を設けたので、表示画面内にスペーサ８００が多数点在することとなる。このスペーサ８００を透明あるいは淡色の材料で形成すると、スペーサ８００及びその近傍で、集光あるいは光散乱を引き起こして表示品質を低下させる２次的な課題を生じさせる。
そこで、本実施例では、スペーサ８００の材料として、黒または青色系濃色の材料（少なくとも光学濃度（ＯＤ値）が２以上、好ましくは３以上）を用いることにより、前述の２次的な課題を解決している。なお、光学濃度（ＯＤ値）は、透過率をＴ（％）とするとき、ＣＤ＝ｌｏｇ（１／Ｔ）で求められる値である。
また、スペーサ８００としては、例えば、顔料分散アクリル系樹脂が使用されるが、その他に、カラーレジスト膜などのアクリル系樹脂が使用される。なお、スペーサ８００の材料として、導電性の材料を使用する場合には、被覆処理などにより絶縁（高抵抗化）処理を施す必要がある。
【００１４】
次に、タッチパネル４００におけるタッチ操作時の容量変化について説明する。図３に示すように、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとの間には、Ｚ電極ＺＰを介して容量Ｃｘｚと容量Ｃｙｚが形成されている。例えば、Ｘ電極ＸＰから信号を供給し、Ｙ電極ＹＰを接地電位に接続し、Ｚ電極ＺＰをフローティング状態とすると、容量Ｃｘｚと容量Ｃｙｚの接続状態は、図４に示すような回路図で表すことができる。
図４に示す回路においては、容量Ｃｘｚと容量Ｃｙｚとの合成容量Ｃｘｙは、Ｃｘｙ＝Ｃｘｚ×Ｃｙｚ／（Ｃｘｚ＋Ｃｙｚ）となる。タッチにより、Ｘ電極ＸＰとＺ電極ＺＰとの距離が変化し、同じくＹ電極ＹＰとＺ電極ＺＰとの距離が変化すると、合成容量Ｃｘｙの値も変化する。
以下、タッチによる第１の絶縁膜１６と第２の絶縁膜１９の厚さの変化は無視できるとして、容量Ｃｘｙの値を変化させるＸ電極ＸＰおよびＹ電極ＹＰに対するＺ電極ＺＰの距離を間隔Ｄｘｙｚで表す。実際のＸ電極ＸＰとＺ電極ＺＰの距離およびＹ電極ＹＰとＺ電極ＺＰの距離と間隔Ｄｘｙｚは異なるが、容量Ｃｘｙの変化は検知用絶縁層１２０の厚さの変化に従って変化していると考えることができるため、説明を簡潔にするために間隔Ｄｘｙｚを用いて説明する。なお、間隔Ｄｘｙｚは検知用絶縁層１２０の厚さであるが、Ｚ電極ＺＰと第２の絶縁膜１９との距離とも表現可能である。
【００１５】
次に図５は、タッチが非導電性のペン８５０等で行なわれた状態を示す。非導電性のペン８５０を用いると、非導電性のペン８５０には電気が流れないため、非導電性のペン８５０がタッチパネル４００に接触することによる容量の変化は非常に微小である。そのため、非導電性のペン８５０を用いる場合では、従来の静電容量方式のタッチパネルでは容量の変化を検出することが困難であった。
そこで、非導電性のペン８５０によるタッチを検出するためＺ電極ＺＰを用いることとした。しかしながら、スペーサ８００とＺ電極ＺＰが硬く、ペン８５０で押しても、スペーサ８００およびＺ電極ＺＰが変形しない場合では、Ｚ電極ＺＰはスペーサ８００に押し戻されて、間隔Ｄｘｙｚはわずかしか変化しなかった。そのため、前述の合成容量Ｃｘｙの変化も微小となり容量の変化を検出することは困難であった。
次に、スペーサ８００による規制を回避するために、スペーサ８００を設けない場合を図６に示す。この場合、スペーサ８００によって押し戻されることが無いので、剛性の高い部材に間隔Ｄｘｙｚの変化量は支配される。一般に第２の透明基板１２の剛性が高いため、非導電性のペン８５０で押されて第２の透明基板１２がたわむ量に従って、Ｚ電極ＺＰの位置が変化することになる。
ただし、この場合では図６に示すように、近接して２点が押された場合に、２点を分離して検出することが困難であるという問題が生じる。前述したように、ペン８５０で押されることで生じる変化は剛性が高い第２の透明基板１２の変化と同様になる。そのため、第２の透明基板１２を固定している点（シール材の位置）からの距離に対して、同時に押される２点の距離が短い場合に、２点間でたわむ量に比較して、固定点を支点としてたわむ量が大きくなるため、２点間の変化量を検出することが困難である。
図７に近接した２点が押された場合の容量Ｃｘｙの検出強度を示す。図７では同じ検出強度を示す位置を結んで、線ＣＴ１〜ＣＴ３で示している。図７に示すように、２点間で線ＣＴ１〜ＣＴ３は連続しており、容量変化から２点を分離して検出することは困難である。
【００１６】
次に図８にＺ電極ＺＰを有機導電膜等の弾性変形する柔軟な材料で形成した場合を示す。また、Ｚ電極ＺＰに積層される透明弾性層１１４と支持層１１３も共に柔軟な材料で形成する。非導電性のペン８５０でタッチすると第２の透明基板１２がたわむが、それに伴い、Ｚ電極ＺＰも間隔Ｄｘｙｚを狭めるよう移動する。
Ｚ電極ＺＰがスペーサ８００に当たると、Ｚ電極ＺＰはスペーサ８００よりも柔らかいために、Ｚ電極ＺＰは弾性変形する。そのため、スペーサ８００によりＺ電極ＺＰの変位が制限されずに、容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度まで間隔Ｄｘｙｚが狭まる。さらに、透明弾性層１１４と支持層１１３も共に柔軟な材料であることから、スペーサ８００はＺ電極ＺＰに埋まるような状態となり間隔Ｄｘｙｚは容易に狭まる。
ここで、Ｚ電極ＺＰが弾性変形するという状態は、Ｚ電極ＺＰの変形にとどまらず、共に積層される透明弾性層１１４と支持層１１３も容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度まで変形することを意味している。すなわち、タッチされた際にスペーサ８００により押し返されるＺ電極ＺＰ、透明弾性層１１４、支持層１１３のいずれかの膜厚が押し縮められている状態を意味する。
【００１７】
図９は、スペーサ８００を粒状のスペーサ８０２とした場合を示している。粒状のスペーサ８０２は粒径がそろったポリマービーズ、ガラスビーズ等を適宜散布して第２の絶縁層１９上に固着させて形成する。
図９に示す粒状のスペーサ８０２の場合も、Ｚ電極ＺＰおよび透明弾性層１１４、支持層１１３は共に粒状のスペーサ８０２よりも柔らかいために、Ｚ電極ＺＰは弾性変形する。そのため、粒状のスペーサ８０２の場合も、容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度まで間隔Ｄｘｙｚが狭まる。また、透明弾性層１１４と支持層１１３も共に柔軟な材料であることから、粒状のスペーサ８０２もＺ電極ＺＰに埋まるような状態となる。
図１０は、Ｚ電極ＺＰを導電性を有する透明弾性膜で形成した場合を示している。図１０では、Ｚ電極ＺＰを前述の透明弾性層１１４と同様な程度の膜厚で柔軟な層により形成し、押圧により十分に変形可能な層としている。すなわち、透明弾性層１１４は膜厚を超えて縮むことは不可能であるため、タッチによる変位量に対して、膜厚が十分に厚い必要がある。
【００１８】
図１１は、入力手段が指８６０などの場合を示している。指８６０でタッチした場合もＺ電極ＺＰは弾性変形して、容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度まで間隔Ｄｘｙｚが狭まる。
図１２はペン８５０でスペーサ８００の直上をタッチした場合を示す。タッチにより第２の透明基板１２がたわむが、それに伴い、Ｚ電極ＺＰはスペーサ８００に当たる。この場合もＺ電極ＺＰおよび透明弾性層１１４、支持層１１３は共にスペーサ８００よりも十分に柔らかいために、Ｚ電極ＺＰはスペーサ８００が埋もれるよう変形する。すなわち、スペーサ８００とペン８５０とを結ぶ直線上のＺ電極ＺＰはスペーサ８００に押し縮められるが、スペーサ８００の周辺のＺ電極ＺＰはスペーサ８００を包み込むように変形する。よってスペーサ８００の周辺の間隔Ｄｘｙｚも容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度まで狭まる。このように、スペーサ８００近傍でも従来と比較して精度の高い位置検出が可能となる。
【００１９】
次に図１３に２点同時にタッチした場合で、２点の間にスペーサ８００が位置する場合を示す。この場合、タッチにより第２の透明基板１２がたわむが、スペーサ８００の位置では、間隔Ｄｘｙｚがスペーサ８００に保持されて変化しない。対してスペーサ８００の近傍では、スペーサ８００を支点としてＺ電極ＺＰが変位することで、２点毎の容量Ｃｘｙの変化量が検出可能となる。
図１４に近接した２点が押され、間にスペーサ８００が存在する場合の容量Ｃｘｙの変化量（検出強度）を示す。図１４では同じ容量値を示す線ＣＴ１およびＣＴ２とが、２点間でそれぞれ分断されており、容量変化から２点を分離して検出することが可能である。
また、スペーサ８００が存在するだけではなく、Ｚ電極ＺＰおよび透明弾性層１１４、支持層１１３は共に柔軟な材料で形成されるため、スペーサ８００が間隔Ｄｘｙｚを保持することにより生じる問題にも対応可能である。すなわち、第２の透明基板１２の変位をスペーサ８００により規制する力はＺ電極ＺＰおよび透明弾性層１１４、支持層１１３の膜厚が圧縮されることにより、スペーサ８００の位置で吸収されている。そのため、スペーサ８００近傍の間隔Ｄｘｙｚが容量Ｃｘｙの変化量が検出可能な程度にまで変化可能であることも、２点が押されたことを検出可能としている。
なお、スペーサ８００が２点を結ぶ直線上に無い場合でも、スペーサ８００がＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２との間にあることで、スペーサ８００が支点となっており２点が押されたことを検出可能である。
【００２０】
次に図１５と図１６に、Ｚ電極基板４１２の製造方法を示す。図１５には第２の透明基板１２に透明弾性層１１４を形成する方法を示す。まず、第２の透明基板１２を準備する。次にシート状の透明弾性層１１４を第２の透明基板１２の一方の端部からローラ８７０で押さえつけながら貼り付ける。柔軟なシート状の材料を貼り付けることで、簡単な装置及び方法で均一な層を形成することが可能である。
図１６では、別に用意した支持層１１３に弾性導電膜２０を形成したものを第２の透明基板１２に透明弾性層１１４を貼り付けたものの端部からローラ８７０で押さえつけながら貼り付けている。なお、この弾性導電膜２０は前述のＺ電極ＺＰとして用いられる。
第２の透明基板１２を複数個のタッチパネルを取得可能なように大判の基板を用意し、同じく大判のシート状の透明弾性層１１４、支持層１１３、弾性導電膜２０を貼り付けることで、一度に大量のタッチパネルが製造可能である。なお、透明弾性層１１４に弾性導電膜２０を貼り付ける際に、支持層１１３を用いることなく貼り付け可能な場合、もしくは、弾性導電膜２０を貼り付けた後、支持層１１３を簡単に除去可能な場合は、必ずしもタッチパネル４００に支持層１１３が残っている必要はない。
【００２１】
図１７には、スペーサ８００とシール材８１０を形成する製造方法を示す。スペーサ８００とシール材８１０はスクリーン印刷により形成可能である。スクリーン印刷には図１８に示すようなスクリーン版８２０を用いる。スクリーン版８２０には、スペーサ８００（図１８では図示せず）とシール材８１０の形状に孔が開いている。このスクリーン版８２０に版枠８２６を用いてテンションを加え、スキージ８２４を用いて孔からスペーサ８００とシール材８１０の材料物質を押し出すことで、ＸＹ電極基板４０５上にスペーサ８００とシール材８１０を転写する。
なお、ＸＹ電極基板４０５上にスペーサ８００のみを形成し、シール材８１０は両面テープ等を使用することも可能である。また、ＸＹ電極基板４０５側にスペーサ８００を形成し、Ｚ電極基板４１２側にシール材８１０を形成することも可能である。
図１９にＸＹ電極基板４０５にシール材８１０を形成した様子を示す。なお、図１９は複数のタッチパネル４００を同時する製造する場合を図示している。また、スペーサ８００も図示しないが形成されているものとする。スペーサ８００とシール材８１０の転写後、スペーサ８００に紫外線照射または加熱を行い、スペーサ８００をある程度硬化させる。
図２０に示すように、スペーサ８００とシール材８１０を形成したＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２を重ね合わせて、全面に紫外線照射または加熱を行うことで、シール材８１０により両基板を固着する。先にスペーサ８００を硬化させるのは、ＸＹ電極基板４０５とＺ電極基板４１２を重ね合わせた際に、スペーサ８００がＺ電極基板４１２によりつぶれることを防止するためである。両基板を固着後、個別にタッチパネル４００が切断される。
【００２２】
次に、図２１を用いて、ペン８５０のように接触面が小さい場合に、接触点の位置が横方向に変化した場合の各電極の信号成分について説明する。
図４で説明した、容量Ｃｘｙの容量変化は、間隔Ｄｘｙｚが狭まった部分の面積に依存する。この間隔Ｄｘｙｚが狭まった部分の面積を検出用面積と呼ぶ。図２１中では説明のために検出用面積を円ＸＡ、ＸＢ、ＸＣで示している。検出用面積とＸ電極ＸＰまたはＹ電極ＹＰと重なる面積が大きい場合には信号成分が大きくなり、逆に重なる面積が小さい場合には信号成分が小さくなる。
図２１では、隣接する２つのＸ電極であるＸＰ２とＸＰ３との間において、Ｘ電極上で接触点の位置が変化した様子を示している。ＸＡはＸ電極ＸＰ２の中心付近であり、ＸＢはＸ電極ＸＰ２とＸＰ３との中間付近であり、ＸＣはＸ電極ＸＰ３の中心付近である。なお図２１では、図の簡略化のためＺ電極ＺＰ及びスペーサ８００を図示していない。
検出用面積ＸＡの位置では、検出用面積ＸＡとＸ電極ＸＰ２とが重なる部分が多く、Ｘ電極ＸＰ３とはほとんど重ならないためＸ電極ＸＰ２の信号成分が大きく、Ｘ電極ＸＰ３の信号成分は小さくなる。
検出用面積ＸＢの位置では、Ｘ電極ＸＰ２及びＸＰ３と検出用面積ＸＢと重なる面積がほぼ等しくなるので、算出される信号成分はＸ電極ＸＰ２とＸＰ３でほぼ等しくなる。
さらに、検出用面積ＸＣの位置では、検出用面積ＸＣとＸ電極ＸＰ３と重なる部分が多く、Ｘ電極ＸＰ２とほとんど重ならないため、Ｘ電極ＸＰ３の信号成分が大きく、Ｘ電極ＸＰ２の信号成分は小さくなる。
【００２３】
制御演算部１０３は、各電極の信号成分を用いて重心計算を行い、ペン８５０がタッチ操作により接触した入力座標を算出する。
検出用面積ＸＢのようにＸ電極ＸＰ２とＸＰ３で同程度の信号成分が得られる場合には、重心位置はＸ電極ＸＰ２とＸＰ３の中間にくるため、入力座標を算出できる。一方、検出用面積ＸＡ、ＸＣのように一方のＸ電極の信号成分が非常に大きい場合には、重心位置は大きな信号成分を検出したＸ電極付近になるため、同様に入力座標を算出できる。
以上説明したように、Ｘ電極の電極形状を隣接する電極に向かって細くなるような形状とすることで、検出用面積に比べてＸ電極の電極間隔が広い場合でも重心計算が可能となり、高精度に位置を検出することが可能となる。よって、検出用面積に比べてＸ電極の電極間隔を拡げることで従来の電極パターンより電極本数を削減することが可能となる。また、Ｘ電極の電極形状がＹ電極を間に挟み離散的であっても、電気的にフローティングであるＺ電極ＺＰを隣接するＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰへ跨るように配置することで、タッチパネル全面でＸ方向の入力座標を精度良く検出することが可能となる。
図２２は、Ｘ電極ＸＰの形状を変えた場合である。図２および図２１、図２２において、Ｙ電極ＹＰの形状は同じである。図２１ではＸ電極ＸＰ形状が左右両側に向かって凸型形状であったが、図２２では、Ｘ電極ＸＰ２に示すように、隣接する一方のＸ電極ＸＰ１に向かっては凸型形状であり、隣接する他方のＸ電極ＸＰ３に向かっては凹型形状である。
図２および図２１、図２２共に、隣接するＸ電極ＸＰの中心に近くなるにつれて面積が小さくなり、該Ｘ電極ＸＰの中心に近いほど面積が大きくなる特徴は同じである。そのため、図２２に示すＸ電極ＸＰでも図２１と同様の効果が期待できる。なお、Ｘ電極の形状は、隣接するＸ電極の中心に近くなるにつれて面積が小さくなり、該Ｘ電極の中心に近いほど面積が大きくなる形状であれば、図２１、図２２の形状に限定されない。
【００２４】
次に、Ｚ電極ＺＰの抵抗値に対する検出用面積の変化について説明する。図２３〜図２５では、Ｚ電極ＺＰは各Ｘ電極ＸＰ、Ｙ電極ＹＰの両方に重ねて形成されているもの（いわゆるベタ電極）とする。
図２３では、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が低い場合の検出強度を示し、図２４では、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が適当で検出用面積が適切な場合を示し、図２５では、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が高い場合の検出強度を示している。
図２３に示す検出強度ＤＩ１からＤＩ３は、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が１．０×１０３Ω／□の場合の検出強度を示す。なお、検出強度はＤＩ１＞ＤＩ２＞ＤＩ３の関係にある。
検出強度ＤＩ１とＤＩ２ともに、面積が広がっており、さらには、検出強度ＤＩ３は隣接するＹ電極ＹＰ１を越えて広がっており、高精度に位置を検出することが困難である。
次に、図２４ではＺ電極ＺＰのシート抵抗値が１．０×１０５Ω／□の場合の検出強度を示している。検出用面積として有効な検出強度ＤＩ３以上の面積は、隣接する電極と重なっており、高精度に位置を検出することが可能である。
次に、図２５に電極ＺＰのシート抵抗値が１．０×１０７Ω／□の場合の検出強度を示している。検出強度ＤＩ１とＤＩ２とを示す範囲は消失しており、検出用面積として有効な検出強度ＤＩ３以上の面積も、隣接する電極と十分に重なってなく、高精度に位置を検出することが困難である。
Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰを形成するＩＴＯ膜をシート抵抗値が１．０×１０３Ω／□程度で形成してある場合に、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰが引き回される距離に対して、Ｚ電極ＺＰが重なるＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとの距離が短いために、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が同程度では、検出用面積が広がってしまうと考えられる。
また、Ｚ電極ＺＰのシート抵抗値が１．０×１０７Ω／□を超える場合では、Ｚ電極ＺＰが検出回路にとっては十分に導電部材として機能しなくなり、有効な検出強度が極端に減少している。
【００２５】
次に検出方法について説明する。図２６に、容量検出部１０２の回路構成を概略ブロック図で示し、図２７に信号読み出し部３１０の概略構成を示す。容量検出部１０２は、Ｙ電極ＹＰに信号を入力する信号入力部３１１とＸ電極ＸＰから信号を読み出す信号読み出し部３１０、及びメモリ部３１２で構成される。
なお、図２６では、一対のＸ電極ＸＰ１とＹ電極ＹＰ１についてのみ回路構成を図示しているが、タッチパネル４００上に形成されている各Ｘ電極ＸＰ、Ｙ電極ＸＰに対して同様の構成の信号読み出し部３１０−ｎ、信号入力部３１１−ｎがそれぞれ接続されているものとする。
信号入力部３１１は、印加電圧Ｖａｐと基準電位Ｖｒｅｆをスイッチ３０７、３０８の切り替えにより、図中の波形の如く信号３０９をＹ電極ＹＰに対して印加し，電圧を印加する。信号読み出し部３１０は、演算増幅器３００、積分容量３０１、リセットスイッチ３０５からなる積分回路３２０と、サンプルスイッチ３０３、ホールド容量３０２からなるサンプルホールド回路３３０と、電圧バッファ３０４、及びアナログデジタル変換器３０６で構成される。
【００２６】
以下、容量検出部１０２の動作の概略を説明する。尚、容量検出部１０２の初期状態では積分容量３０１は充電されていない状態にあるものとする。初期状態から、先ずスイッチ３０７がオン状態となって、信号入力部３１１によりＹ電極ＹＰ１に電圧が印加される。これによりＸ電極とＹ電極間の結合容量２５０（前述の合成容量Ｃｘｙｚに相当する）は、Ｙ電極ＹＰ１が印加電圧Ｖａｐに到達するまで充電される。
このとき、Ｘ電極ＸＰ１の電位は、演算増幅器３００の負帰還作用により常にグランド電位に固定される。従って、充電電流は、積分容量３０１を経由して演算増幅器３００の出力端子３２１に流れる。
この動作による積分回路３２０の出力端子３２１の電圧をＶｏとし、結合容量２５０の容量をＣｄｖとし、積分容量３０１の容量をＣｒで表すと、Ｖｏ＝−Ｖａｐ(Ｃｄｖ/Ｃｒ)と表され、Ｘ電極とＹ電極間の結合容量２５０の大きさＣｄｖに依存する。
上記動作により積分回路３２０の出力電位Ｖｏが決定した後、出力電位Ｖｏをサンプルホールド回路３３０で保持する。サンプルホールド回路３３０では、まずサンプルスイッチ３０３をオン状態とし、次に所定時間経過後にオフ状態とすることで、ホールド容量３０２に出力電位Ｖｏを保持する。ホールド容量３０２に保持された電位Ｖｏは、電圧バッファ３０４を経由してアナログデジタル変換器３０６に入力し、デジタルデータに変換される。なお、サンプルホールド回路３３０の保持電圧を電圧バッファ３０４によりアナログデジタル変換器３０６に入力する構成としているが、電圧バッファ３０４は電圧増幅率を有する構成でもよい。
【００２７】
また、上記Ｘ電極ＸＰ１以外のＸ電極についても、それぞれに接続された信号読み出し部が、Ｘ電極ＸＰ１に接続された信号読み出し部３１０と同様の動作を行い、Ｙ電極ＹＰ１からの入力信号による積分回路出力電位がＸ電極ＸＰ１と同時に読み出される。
各Ｘ電極ＸＰに接続されている信号読み出し部３１０の出力は、メモリ部３１２に入力され、その出力データがメモリ部３１２に保持される。メモリ部３１２は、図１に示す演算制御部１０３との間で保持データの授受を行う。
Ｙ電極ＹＰには順次信号３０９が印加されており、次々と、Ｙ電極ＹＰに電圧を印加し、容量検出を行う。また、信号読み出し部３１０では容量検出に先立ってリセットスイッチ３０５を一旦オン状態とし、その後オフ状態となるように制御して各積分回路の積分容量３０１をリセットする。以降、同様の動作を繰り返す。
ここで、任意のＹ電極ＹＰに信号３０９が印加されるタイミングが定められており、特定のＹ電極ＹＰに特定の期間パルス状の信号が印加されることで、基準クロック等のカウントにより、Ｘ電極ＸＰの出力はどのＹ電極ＹＰからの出力信号であるかが判別可能となっている。
【００２８】
図２８は、図２６に示した容量検出部１０２の動作を示すタイミングチャートである。信号３０９−１から３０９−ｎは、信号入力部３１１−１から３１１−ｎの動作信号波形で、信号入力部３１１−１から３１１−ｎは、Ｙ電極ＹＰ１からＹＰｎに対して検出周期ＤＴＣの間に順次信号３０９を出力する。なお、以下信号３０９をパルス信号とも呼ぶ。
波形Ｉｃｄｖは、図２６に示したＸＹ電極間の結合容量２５０（Ｃｄｖ）に流れる電流波形である。信号入力部３１１による信号入力でＹ電極ＹＰの電位が立ち上がる際、過渡的に電流が流れる。また、Ｙ電極ＹＰの電位が立ち下がる際にも、過渡的に電流が流れる。
波形ＶＩＮは、図２６に示す積分回路３２０の出力波形、すなわち各パルス信号３０９に対応する、前述の積分回路３２０の出力端子３２１の電圧Ｖｏである。また波形ＳＷＲＳＴ-１は、図２７に示すリセットスイッチ３０５の制御信号波形を表している。
リセットスイッチ制御信号ＳＷＲＳＴ-１が立ち上がると、積分回路３２０がリセットされ、波形ＶＩＮが立ち下がり、信号読み出し部３１０は初期状態となる。その後、信号入力部３１１からパルス信号３０９が入力され再び積分回路３２０の出力波形ＶＩＮが立ち上がる。以降この動作が繰り返される。尚、本例では波形ＶＩＮの振幅が変化している例を示しているが、これは、信号を入力するＹ電極が変わる毎に検出される容量の大きさが変化していることを示している。つまり、タッチパネル４００に検出対象の接触があった場合、この容量変化を反映する信号ＶＩＮが接触点を示す様に局所的に変化することを示している。
【００２９】
波形ＳＷＳＨ−１は、図２６に示すサンプルホールド回路３３０のサンプリングスイッチ３０３を制御する信号である。また波形ＳＨ−１はサンプルホールド回路３３０の出力信号を表している。信号ＳＷＳＨ−１が立ち上がっている時間帯では、サンプリングスイッチ３０３がオン状態となり、ホールド容量３０２にサンプルホールド回路３３０への入力電位、つまり積分回路３２０の出力電位（波形ＶＩＮ）が印加され、信号ＳＷＳＨ−１が立ち下がると、サンプリングスイッチ３０３がオフ状態となり、ホールド容量３０２に印加電圧がホールドされる。波形ＳＨ−１に示すように、サンプリング動作毎にサンプルホールド回路３３０の出力が更新される。
波形ＡＤ−１は、図２６に示すアナログデジタル変換器３０６を制御する信号、また波形ＡＤｏｕｔ−１は該アナログデジタル変換器３０６の出力信号を表している。サンプルホールド回路の出力波形ＳＨ−１が更新されるたびに、所定時間差を設けて信号ＡＤ−１が発行される。信号ＡＤ−１が出力されるとアナログデジタル変換器３０６は、その入力電圧を所定の分解能のデジタルデータＡＤｏｕｔ-１として出力する。
波形Ｍｅｍ−１は、図２６に示すメモリ部３１２への書き込み制御信号を表している。信号ＡＤｏｕｔ-１が更新されるたびに、所定時間差を設けて信号Ｍｅｍ−１が発行される。信号Ｍｅｍ−１が発行されると、デジタルデータＡＤｏｕｔ−１がメモリ部３１２に書き込まれる。
以上、容量検出部１０２の動作に伴う信号波形変化を図２６に示す信号読み出し部３１０に着目して説明したが、他のＸ電極に接続されている信号読み出し部（３１０−ｎ）に関しても、同様の動作及び波形変化となる。
【００３０】
図２９は、図２６に示したメモリ部３１２に格納される検出値を取り込むタイミングにより区別し、ＸＹ電極によって決まる座標に対応させて示したものである。ここで四角は横軸と縦軸に示した各電極同士が交差する位置を示している。またこれら四角内の数値は、検出工程により得られた各交点の容量値を反映する値である。数値が大きいほど容量値が大きくなっていることを表しており、この数値の大小または閾値判定等により、タッチパネル４００に対する検出対象の接触の有無が判定される。
図３０は、上記図２９の状態に対して閾値判定を行い、具体的には数値が１００を超えている場合を接触有りと判定した。その判定結果をグルーピング処理によりグループ毎に共通の番号を付与したものである。この処理の後、グループ毎に信号強度の分布を解析し、タッチパネル４００に対する検出対象の接触座標に変換する。
ここでグルーピング処理は一般的に知られているラベリング処理等を想定するが、これに限定されるものではない。また、上記容量検出工程により図２９の如く得られたデータからタッチパネル４００に対する検出対象の接触座標を算出する手段は、ここに記載された方法に限られないことは明らかである。
【００３１】
次に、図３１にタッチパネル４００の概略平面図を示す。図３１ではタッチパネル４００を縦長に使用する場合を示している。前述したように、透明基板５には、Ｘ電極ＸＰと、Ｙ電極ＹＰと、Ｚ電極ＺＰとが設けられている。なお、図３１ではＺ電極ＺＰは点線で示している。
Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは、個別電極（パッド部）３２８が交互に並ぶように配置され、各個別電極３２８の間の細線部３２７において、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは交差する。交差部でＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは絶縁膜を介して交差している。細線部３２７では電極の幅が狭くなっており、交差部で生じる容量が小さくなるようなっている。
なお、交差部で生じる容量が小さくなるように、交差部において細線部３２７が設けられて、電極の幅が狭くなっているが、同様な目的で、Ｘ電極ＸＰは、中心部で電極幅が広く、交差部に近づくにつれて電極幅が狭くなる、いわゆるひし形の形状をしている。Ｘ電極ＸＰに示すように、電極をひし形の形状とすると、交差部に近づくに従い電極幅を狭めることで、交差部近傍まで電極幅を広く形成可能な形状とするこができ、交差部で電極幅が狭まることにより生じる電極の抵抗値の増加を軽減することができる。図３１では、Ｘ電極ＸＰをひし形の電極としているが、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとをひし形の電極とするとより効果的である。
タッチパネル４００の周辺部には配線６が設けられており、各電極に信号を供給している。配線６はタッチパネル４００の一辺に形成された接続端子７に接続している。接続端子７には外部装置が電気的に接続される。接続端子７に並んで裏面接続パッド８１が形成されている。
透明基板５の裏面にはノイズ低減の目的で、裏面透明導電膜が形成されており、裏面接続パッド８１は裏面透明導電膜に電圧を供給するために形成されている。裏面接続パッド８１は接続端子７に比較して面積が大きく形成されており、裏面透明導電膜との接続作業が容易に行なえるようになっている。符号８２は裏面接続パッド８１用の接続端子で、接続端子８２から裏面接続パッド８１までは配線８４で接続されている。また、符号８３はダミー端子である。
配線６はＸ電極ＸＰの上下両端から信号が供給可能に形成され、Ｙ電極ＹＰの左右両端から信号を供給可能に形成されている。そのため、例えばＹ電極ＹＰに信号を供給する配線６は、端子７が形成された端部から反対側の端部まで長い距離を引き回されるので、低抵抗な部材で形成されることが望ましい。
【００３２】
図３２にフレキシブルプリント基板７０をタッチパネル４００に接続したものを示す。フレキシブルプリント基板７０には駆動回路１５０が搭載されており、駆動回路１５０から出力する信号がフレキシブルプリント基板７０を介してタッチパネル４００に供給される。なお、駆動回路１５０には、図２６に図示した回路が形成されている。
まず、駆動回路１５０から出力した信号は、フレキシブルプリント基板７０上の配線７３に供給される。配線７３にはスルーホール７８が形成されており、スルーホール７８を介して裏面の交差配線７７と配線７３とは電気的に接続している。
交差配線７７は多数の配線７３と交差し、他端に形成されたスルーホール７８を介して再度配線７３に接続される。交差配線７７と配線７３とはなるべく重なる面積小さくなるように直交している。なお、配線７４は裏面接続パッド８１に電圧を供給する配線で接地電位等が供給されている。
裏面接続パッド８１には導電部材８０が接続されており、導電部材８０によって、裏面接続パッド８１から裏面透明導電膜に電圧が供給される。また、配線７４を介してシールドパターン７５に接地電位を供給することも可能である。
【００３３】
次に、本実施例のタッチパネルの製造方法を図３３から図４７を用いて説明する。図３１のＢ-Ｂ'線に沿った各プロセス段階の断面概略を図３３から図３８までに示す。同様に図３１のＣ−Ｃ’線に沿った各プロセス段階の断面概略を図３９から図４４までに示す。
まず、図３３と図３９を用い第１の工程を説明する。図３３と図３９に示す工程では、ガラス基板などの透明基板５上に第１のＩＴＯ膜１４(Indium  Tin  Oxide)を約１５ｎｍの厚さで成膜した後、銀合金膜１５を約２００ｎｍ成膜する。ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、銀合金膜１５をパターニングする。次にレジストを剥離除去し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第１のＩＴＯ膜１４をパターニングする。その後、レジストを剥離除去して図３３と図３９に示すようにパターンニングされたＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５のパターンを形成する。銀合金膜１５のパターンは不透明であることから、視認されることを避けるために、後で重ねる表示パネルの表示領域に掛かる部分からは除去し、銀合金膜１５では周辺配線６の配線パターンのみを形成する。
なお、第１のＩＴＯ膜１４でＸＹ電極基板４０５の電極を形成することが可能で、例えば図２で説明した、Ｘ電極ＸＰを第１のＩＴＯ膜１４を用いて形成することができる。
次に、図３４と図４０を用い第２の工程を説明する。第１のＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５のパターンを形成した基板上に第１の絶縁膜１６を塗布しホトリソグラフィ技術でパターニング加工する。第１の絶縁膜１６はＳｉＯ２を主成分とする膜を1μｍ以上塗布するのが望ましい。図４０に示すように、周辺部にはコンタクトホール１７を設ける。また、外部回路との接続に使用する接続端子７では第１の絶縁膜パターン１６を除去する。
【００３４】
次に図３５と図４１を用いて第３の工程を説明する。第２のＩＴＯ膜１８を約３０ｎｍ成膜し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第２のＩＴＯ膜１８をパターニングする。その後レジストを剥離除去して、図３５と図４１に示すように、第２のＩＴＯ膜１８を形成する。第２のＩＴＯ膜１８でＸＹ電極基板４０５の電極を形成することが可能で、例えば図２で説明した、Ｙ電極ＹＰを第２のＩＴＯ膜１８を用いて形成することができる。
次に、図３６と図４２を用いて第４の工程を説明する。第２の工程で用いた絶縁膜と同じ膜を第２の絶縁膜１９として再度基板上に塗布する。ホトリソグラフィ工程で第２の絶縁膜１９のパターンを形成する。
次に、図３７と図４３を用いて第５の工程を説明する。第２の絶縁膜１９の上に、ホトリソグラフィ工程でスペーサ８００を形成する。その後、スクリーン印刷によりシール材８１０を周辺部に形成する。以上でＸＹ電極基板４０５の準備ができ上がる。
次に、図３８と図４４に示すように、別に製造してあるＺ電極基板４１２をＸＹ電極基板４０５と重ね合わせ、シール材８１０で固着する。その後、基板５の裏面に透明導電膜６０３としてＩＴＯ膜を形成する。この時、基板５の前面および周辺部を保護するマスクを形成する。裏面にＩＴＯを成膜する際には、基板の縁を回りこみＩＴＯが前面側にも付着する恐れがある。そのため、マスクによって基板５前面の周辺部を保護する必要がある。以上の工程をもってタッチパネル４００が形成される。
【００３５】
次に図４５を用いてＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰの変形例について説明する。図４５に示すタッチパネル４００では、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰの総面積を同等にするため、浮遊電極４が形成されている。Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰの面積に差があると、ノイズ強度がＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとで異なることが問題となる。そこで、個別電極３２８の数が多いＹ電極ＹＰの電極を小さくすると、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰの間隔８が広がってしまう。
前述したようにＹ電極ＹＰとＸ電極ＸＰとはＩＴＯ膜（透明導電膜）によって形成されるが、この間隔部８には、絶縁膜と透明基板とが形成されて、透明導電膜が無い領域となる。透過率、反射率及び反射光の色度に関し、透明導電膜がある部分と無い部分とで差が生じるために、間隔部８が肉眼で見えてしまい、表示する画像の品質を下げる。
我々の検討では、間隔部８が３０μｍの場合は間隔は薄く見え、２０μｍではほぼ見えなくなった。また１０μｍでは見えない結果となった。間隔部８を狭くしていくと、浮遊電極４を介し隣接するＹ電極ＹＰとＸ電極ＸＰとの間の容量が増大する。また、間隔部８を狭くすることにより、工程中の異物付着などに起因するパターン形成異常からＹ電極ＹＰまたはＸ電極ＸＰと浮遊電極４がショートする不良が増加する。
Ｙ電極ＹＰの個別電極３２８と隣接する浮遊電極４がショートすると、該当するＹ電極１ライン分の対地容量が増加しノイズが増え、検出感度が低下する不具合が生じる。ショートした際に、増加する容量を低減するため、図４５のように浮遊電極４は４分割とした。より細かく細分化した場合はショート不良の懸念が低下するが、該当領域に透明導電膜の無い領域が増えるため、隣接する電極との透過率、反射率および色度の差が生じ増加する懸念がある。そのため、前述のとおり浮遊電極４は４分割とし、相互の電極間隔は３０μｍより狭く２０μｍ程度とした。
図４５に示すタッチパネル４００では、細線部３２７から成る交差部において別層交差部３２６が設けられている。図４５に示すタッチパネル４００では、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとが同層に形成され、交差部では、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは別層に別層交差部３２６を形成して交差するようにしている。
なお、図４５ではＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとの形状をひし形として、交差部に向けて電極幅が狭まる構造とすることで、交差部の近傍まで、細線部３２７よりもわずかでも広い電極幅を形成可能としている。
【００３６】
以下図４６から図５１を用いて、図４５に示すタッチパネル４００の製造方法を示す。
なお、図４６から図５１は図４５のＤ−Ｄ’線での断面図を示しているが、図が複雑になることを避けてＸ電極ＸＰが３個の場合を示している。
まず、図４６を用い第１の工程を説明する。図４６に示す工程では、ガラス基板などの透明基板５上に第１のＩＴＯ膜１４(Indium  Tin  Oxide)を約１５ｎｍの厚さで成膜した後、銀合金膜１５を約２００ｎｍ成膜する。ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、銀合金膜１５をパターニングする。
次にレジストを剥離除去し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第１のＩＴＯ膜１４をパターニングする。その後、レジストを剥離除去して図４６に示すようにパターンニングされたＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５のパターンを形成する。なお、図４６に示す第１のＩＴＯ膜１４は別層交差部３２６を形成している。
次に、図４７を用い第２の工程を説明する。第１のＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５のパターンを形成した基板上に第１の絶縁膜１６を塗布しホトリソグラフィ技術でパターニング加工する。第１の絶縁膜１６はＳｉＯ２を主成分とする膜を1μｍ以上塗布するのが望ましい。
次に図４８を用いて第３の工程を説明する。第２のＩＴＯ膜１８を約３０ｎｍ成膜し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第２のＩＴＯ膜１８をパターニングする。その後レジストを剥離除去して、図４８に示すように、第２のＩＴＯ膜１８を形成する。第２のＩＴＯ膜１８ではＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとが同層で形成される。
【００３７】
次に、図４９を用いて第４の工程を説明する。第２の工程で用いた絶縁膜と同じ膜を第２の絶縁膜１９として再度基板上に塗布する。ホトリソグラフィ工程で第２の絶縁膜１９にパターンを形成する。
次に、図５０を用いて第５の工程を説明する。第２の絶縁膜１９の上に、ホトリソグラフィ工程でスペーサ８００を形成する。その後、スクリーン印刷によりシール材８１０を周辺部に形成する。以上でＸＹ電極基板４０５の準備ができ上がる。
次に図５１に示すように別に製造してあるＺ電極基板４１２をＸＹ電極基板４０５と重ね合わせ、シール材８１０で固着する。その後、基板５の裏面に透明導電膜６０３としてＩＴＯ膜を形成する。この時、基板５の前面および周辺部を保護するマスクを形成する。裏面にＩＴＯを成膜する際には、基板の縁を回りこみＩＴＯが前面側にも付着する恐れがある。そのため、マスクによって基板５前面の周辺部を保護する必要がある。以上の工程をもってタッチパネル４００が形成される。
図５２に第１のＩＴＯ膜でＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとを同層で形成し、第２のＩＴＯ膜で別層交差部３２６を形成した概略断面図を示す。なお、別層交差部３２６を設ける構成は、図３２に示したタッチパネル４００にも適用可能で、交差部において一方の電極を別層交差部３２６で形成することで実現可能である。
【００３８】
図５３に、タッチパネル付き表示装置６００の一例として液晶表示パネル１００にタッチパネル４００を取り付けた場合の概略平面図を示す。図５３のＡ−Ａ’切断線に沿った概略断面図を図５４に示す。なお、表示パネルとしては、タッチパネルを用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いることも可能である。
本実施例の表示装置６００は、図５３および図５４に示すように、液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００の観察者側の面上に配置された静電容量方式のタッチパネル４００と、液晶表示パネル１００の観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト７００とを備えている。液晶表示パネル１００としては、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。
液晶表示パネル１００は対向して配置された２枚の基板６２０と６３０とが貼り合わされて形成されており、２枚の基板の外側には偏光板６０１、６０２が設けられている。
また、液晶表示パネル１００とタッチパネル４００とは樹脂・粘着フィルム等からなる第１の接着材５０１により接合されている。さらに、タッチパネル４００の外側にはアクリル樹脂からなる前面保護板（フロントウインドウ、前面パネルとも呼ぶ）１２−１が樹脂・粘着フィルム等からなる第２の接着材５０２により貼り合わされている。なお、前面保護版１２−１は図３に示した第２の透明基板１２に相当する。
【００３９】
タッチパネル４００の液晶表示パネル側には、透明導電層６０３が設けられている。この透明導電層６０３は液晶表示パネル１００で発生する信号をシールドする目的で形成されている。
液晶表示パネル１００には多数の電極が設けられており、様々なタイミングで電極上に電圧が信号として印加されている。これらの液晶表示パネル１００での電圧の変化は静電容量方式のタッチパネル４００に設けられた電極に対してはノイズとなる。
そのため、タッチパネル４００を液晶表示パネル１００から電気的にシールドする必要があり透明導電層６０３がシールド電極として設けられている。シールド電極として機能するように、透明導電層６０３には定電圧がフレキシブルプリント基板７０等から供給されており、例えば接地電位とされている。
フレキシブルプリント基板７０は、タッチパネル４００の電極が形成される面（以下前面と呼ぶ）に形成された接続端子７（図示せず）に接続されるが、透明導電層６０３が設けられる面（以下裏面と呼ぶ）に接地電位等の電圧を供給するために導電部材８０が設けられている。
【００４０】
なお、透明導電層６０３はノイズの影響を抑えるために、タッチパネル４００に設けられた電極と同程度のシート抵抗値である１．５×１０２〜１．０×１０３Ω／□であることが望ましい。透明導電層６０３の抵抗値は、結晶粒の大きさに関係することが解っているが、透明導電層６０３を形成する際の熱処理温度を２００℃以上とすることで、結晶化を進めてシート抵抗値を１．５×１０２〜１．０×１０３Ω／□とすることが可能である。
また、さらに低抵抗な透明導電層６０３とすることも可能である。例えば熱処理温度を４５０℃として、透明導電層６０３の結晶化を十分に行うことで、シート抵抗値を３０〜４０Ω／□とすることも可能である。シールド用の透明導電層６０３がタッチパネル４００に設けられた電極に比較して同程度、または低抵抗であればノイズを抑える効果が向上する。
フレキシブルプリント基板７０には駆動回路１５０が搭載されており、駆動回路１５０により入力位置の検出等が制御される。タッチパネル４００の前面に設けられた電極と駆動回路１５０とは、フレキシブルプリント基板７０を介して電気的に接続される。
また、裏面に設けられた透明導電層６０３にも接地電位等の任意の電圧がフレキシブルプリント基板７０を介して供給される。
【００４１】
フレキシブルプリント基板７０はタッチパネル４００の前面に設けられる接続端子７と接続されるため、裏面に設けられた透明導電層６０３に接続端子７から配線を設けて電気的に接続する必要が生じる。そのため、接続端子７と並べて裏面接続パッド８１を設け、裏面接続パッド８１と裏面の透明導電層６０３を導電部材８０で接続している。
図５４では、スペーサ３０を基板６２０とタッチパネル４００との間に挿入している。液晶表示パネル１００にタッチパネル４００及びフロントウインドウ１２−１を組み合わせたハイブリッド構造において、液晶表示パネル１００の基板６２０のガラス強度が弱いという問題が生じる。
基板６２０では液晶駆動回路５０を搭載する領域が他方の基板６３０より突出しており１枚板の形状となっている。この液晶駆動回路５０の搭載領域で基板６２０が破損する不具合が生じる場合がある。
そのため、基板６２０とタッチパネル４００との間にスペーサ３０を挿入し強度を向上させている。なお、図５４では前面保護板１２−１の前面に保護シート５１０を設けており、ペン８５０により前面保護板１２−１が傷つくことを防止している。
【００４２】
次に図５５を用いて液晶表示パネル１００について説明する。図５５は、液晶表示パネル１００の基本構成を示すブロック図である。なお、液晶表示パネル１００を説明するために、タッチパネル４００については省略して示している。前述したように、液晶表示装は、液晶表示パネル１００と、液晶駆動回路５０と、フレキシブル基板７２と、バックライト７００から構成される。液晶表示パネル１００一辺には、液晶駆動回路５０が設けられており、この液晶駆動回路５０により液晶表示パネル１００に各種信号が供給される。液晶駆動回路５０には外部からの信号を供給するためにフレキシブルプリント基板７２が電気的に接続されている。
液晶表示パネル１００は、薄膜トランジスタ６１０、画素電極６１１、対向電極（コモン電極）６１５等が形成される基板６２０（以下、ＴＦＴ基板とも呼ぶ）と、カラーフィルタ等が形成される基板６３０（以下、フィルタ基板とも呼ぶ）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材（図示せず）により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の内側に液晶組成物を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板６０１、６０２（図２参照）を貼り付け、ＴＦＴ基板６２０にフレキシブル基板７２を接続して構成される。
なお、本実施の形態は対向電極６１５がＴＦＴ基板６２０に設けられる所謂横電界方式の液晶表示パネルにも、対向電極６１５がフィルタ基板６３０に設けられる所謂縦電界方式の液晶表示パネルにも同様に適用される。
【００４３】
図５５においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設される走査信号線（ゲート信号線とも呼ぶ）６２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線（ドレイン信号線とも呼ぶ）６２２とが設けられており、走査信号線６２１とドレイン信号線６２２とで囲まれる領域に画素部６０８が形成されている。
なお、液晶表示パネル１００は多数の画素部６０８をマトリクス状に備えているが、図を解り易くするため、図５５では画素部６０８を１つだけ示している。マトリクス状に配置された画素部６０８は表示領域６０９を形成し、各画素部６０８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域６０９に画像を表示する。
各画素部６０８の薄膜トランジスタ６１０は、ソースが画素電極６１１に接続され、ドレインが映像信号線６２２に接続され、ゲートが走査信号線６２１に接続される。この薄膜トランジスタ６１０は、画素電極６１１に表示電圧（階調電圧）を供給するためのスイッチとして機能する。
なお、ソース、ドレインの呼び方は、バイアスの関係で逆になることもあるが、ここでは、映像信号線６２２に接続される方をドレインと称する。また、画素電極６１１と対向電極６１５とは容量（液晶容量）を形成している。
液晶駆動回路５０は、ＴＦＴ基板６２０を構成する透明な絶縁基板（ガラス基板、樹脂基板等）に配置される。液晶駆動回路５０は走査信号線６２１と映像信号線６２２と対向電極信号線６２５に接続している。
【００４４】
ＴＦＴ基板６２０には、フレキシブルプリント基板７２が接続されている。また、フレキシブルプリント基板７２にはコネクタ６４０が設けられている。コネクタ６４０は外部信号線と接続され外部からの信号が入力する。コネクタ６４０と液晶駆動回路５０の間には配線６３１が設けられており、外部からの信号は液晶駆動回路５０に入力する。
また、フレキシブルプリント基板７２はバックライト７００に定電圧を供給している。バックライト７００は液晶表示パネル１００の光源として使用される。なお、バックライト７００は液晶表示パネル１００の裏面または前面に設けられるが、図５５では図を簡潔にするため、液晶表示パネル１００と並べて表示している。
また、液晶駆動回路５０は画素が表示すべき階調に対応する階調電圧を映像信号線６２２に出力する。薄膜トランジスタ６１０がオン状態（導通）になると、映像信号線６２２から階調電圧（映像信号）が画素電極６１１に供給される。その後、薄膜トランジスタ６１０がオフ状態となることで画素が表示すべき映像に基づく階調電圧が画素電極６１１に保持される。
対向電極６１５には一定の対向電極電圧が印加されており、液晶表示パネル１００は画素電極６１１と対向電極６１５との間の電位差により、間に挟まれた液晶分子の配向方向を変化させ、光の透過率または反射率を変化させることで画像を表示する。
前述したように、これら液晶表示パネル１００を駆動するための信号の変化が、タッチパネル４００にはノイズとして検出される。よって、その対策が必要である。特にタッチパネル４００は液晶表示パネル１００に表示される画像を基に利用者に入力を促す性質を有しており、液晶表示パネル１００等の表示装置に重ねて設けられる必要があり、近接して重ねられる表示装置の発生するノイズの影響を強く受けることとなる。
【００４５】
次に、図５６を用いてフロントウインドウ１２−１について説明する。図５６は、フロントウインドウ１２−１をタッチパネル４００側から見た概略斜視図である。フロントウインドウ１２−１には凹部６１２が形成されタッチパネル４００が収納可能となっている。また、周辺部６１４は凹部６１２よりも厚く形成されており、周辺部６１４では十分な強度を確保している。また、周辺部６１４の一部に溝６１３を形成して、フレキシブルプリント基板７０が凹部６１２から外部に向け延在可能となっている。
この前面パネル１２−１に設けた凹部６１２は、フロントウインドウ１２−１を削ることで形成可能である。また、筺体等に固定するフロントウインドウ１２−１の周辺部６１４の厚みは厚い方が装置落下等の強度に強く、アクリルの場合０．７ｍｍ〜１．０ｍｍ、ガラスの場合０．５ｍｍ〜１．０ｍｍが望ましい。
しかし、タッチパネル４００にとっては操作面の上につけるものが厚いと指で操作する時の感度が落ちるため薄くするのが望ましく、凹部６１２の厚さは、アクリルの場合は０．５ｍｍ以下、ガラスの場合０．８ｍｍ以下が望ましい。
【００４６】
次に、図５７と図５８とに透明導電層６０３と裏面接続パッド８１とを接続する様子を示す。図５７はタッチパネル４００の概略平面図で、図５８はその概略側面図である。図５７では透明導電層６０３と裏面接続パッド８１の接続を説明するため簡略化して示している。タッチパネル４００にはガラス基板５の前面に入力領域３が形成されている。
また、前面には裏面用接続端子８２が形成され、裏面用接続端子８２は図示しないフレキシブルプリント基板７０に接続される。裏面用接続端子８２から裏面接続パッド８１の間は、配線８４を介して接続される。なお、配線８４は裏面用接続端子８２と裏面接続パッド８１と一体に形成されている。
裏面接続パッド８１と透明導電層６０３とは、導電部材８０として導電性テープ（以下、導電性テープも符号８０で示す）を介して接続される。導電性テープ８０は樹脂性の基材に銅箔で配線が形成されており、銅箔の片面に粒径４μｍの導電ビーズを含む異方性導電膜が貼られている。導電性テープ８０は一端が裏面接続パッド８１と、他端が透明導電層６０３に貼り付けられる。貼り付け後ピンセット型の熱圧着治具で導電性テープ８０は加熱圧着される。図５７では、タッチパネル４００の接続端子７を設けた側の辺の左右２箇所で導電性テープ８０を接続している。
フレキシブルプリント基板より安価な導電性テープ８０を用い、一般工具であるピンセット型の熱圧着治具で加熱圧着することによりコスト低減できる。また、ピンセット型の熱圧着治具による作業では、裏面圧着に際しタッチパネル４００をひっくり返す必要が無く、タッチパネル４００の電極面を傷つけたり、汚したりする可能性を少なくできる。
【００４７】
図５９にタッチパネル４００の接続端子７を設けた側の反対側辺にも裏面接続パッド８１−２を設け、ガラス基板５の上を配線パターン８４で接続する。透明導電膜は、一般的な金属よりも比抵抗が高い。そのため、図５９では基板の４角部もしくは接続端子７を設ける辺と反対側にさらに裏面接続パッド８１−２を追加することにより、裏面の透明導電層６０３の電位を均一化することができる。
図５９では、接続端子７を設けた側の辺の角部の裏面接続パッド８１−１に対する裏面用接続端子８２−１と、接続端子７を設けた側の反対側辺の裏面接続パッド８１−２に対する裏面用接続端子８２−２とは分けて記載しているが、ガラス上の配線パターン８４で接続していても同様の効果が得られる。なお、配線パターン８４は透明導電膜と金属膜の多層で形成し、透明導電膜の一層の場合よりも配線抵抗を下げている。
【００４８】
次に、図６０にタッチパネル４００を、メタルフレーム７５０を用いた表示装置と積層配置し、前面パネル１２−１をモールドフレーム７５５に接着固定する様子を示す。タッチパネル４００の裏面に設けられた透明導電層６０３と、メタルフレームを導電性樹脂、もしくは導電ビーズを用いた異方性導電テープ７６０で接続する。タッチパネル４００裏面の透明導電層６０３への電圧信号印加は、表示装置のメタルフレーム７５０を介して行う。このため、タッチパネルの表と裏を接続する専用のパターン、部材を用いることなく、透明導電層６０３へ電圧印加できる。なお、メタルフレーム７５０ではなく、表示装置基板上の接続パッド、もしくは表示装置側のフレキシブルプリント基板上のパターンと導電性樹脂等で接続しても同様の効果が得られる。
符号７８０は液晶表示パネル側に形成した透明導電層で、導電性樹脂７７０等でメタルフレーム７５０に接続されている。タッチパネル４００の裏面に透明導電層６０３を設けさらに液晶表示パネル側にも透明導電層７８０を設けることでシールド効果が向上する。
メタルフレーム７５０の外周を取り囲むようにモールドフレーム７５５が設けられ、モールドフレーム７５５に前面パネル１２−１の周辺部６１４が両面テープ等の接着材７５６で固定される。周辺部６１４は凹部６１２に比較して厚く形成されており、固定する点では強度が保たれる。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、非導電性の入力手段によりタッチパネル上へ接触した場合でも、容量検出用のＸ電極ＸＰやＹ電極ＹＰと、その上部のＺ電極ＺＰとの距離が変化することで容量変化を発生できるため、静電容量結合方式として入力座標を検出することが出来る。これにより、導電性の低い樹脂製スタイラスへも対応可能となる。
また、隣接するＸ電極間の入力位置は、隣接する２つのＸ電極から得られる容量変化の信号比により算出できるように電極形状を工夫することでＸ電極本数を削減し、またＹ電極はＺ電極の配置を工夫することで削減することができる。これにより、検出用電極から入力処理部までの引き回し配線で必要な額縁幅を狭くすることができ、デザイン性の尤度が向上する。また、入力処理部の端子数増加を抑制することが出来るため、安価に高精度な入力位置検出ができる静電容量結合方式タッチパネルを実現することが出来る。また、接触面の小さい入力手段、例えばスタイラスなどでも精度良く入力座標の検出が出来ることから、文字入力などのアプリケーションへ適用も可能となる。
また、Ｘ電極ＸＰまたはＹ電極ＹＰのいずれか一方に、順次パルス信号を印加して、あらかじめどの電極からの信号であるかを識別することで、２点を接触した場合でも精度良く検出することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
３  入力領域
４  浮遊電極
５  第１の透明基板
６，７３，７４，８４，６３１  配線
７  接続端子
８  間隔部
１２  第２の透明基板
１２−１  前面保護板（フロントウインドウ、あるいは前面パネル）
１４，１８  ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）膜
１５  銀合金膜
１６  第１の絶縁膜
１７  コンタクトホール
１９  第２の絶縁膜
２０  弾性導電膜
３０，８００  スペーサ
５０  液晶駆動回路
７０，７２  フレキシブルプリント基板
７５  シールドパターン
７７  交差配線
７８  スルーホール
８０  導電部材、または導電性テープ
８１，８１−１，８１−２  裏面接続パッド
８２，８２−１，８２−２  裏面接続パッド用の接続端子
８３  ダミー端子
１００  液晶表示パネル
１０２  容量検出部
１０３  制御演算部
１０４  システム制御部
１０５  表示制御回路
１１３  支持層
１１４  透明弾性層
１２０  検知用絶縁層
１５０  駆動回路
２０１  検出用配線
２０２  検出制御信号
２０３  容量検出信号
２０４  Ｉ／Ｆ信号
２０５  表示制御信号
２０６  表示信号
２５０  結合容量
３００  演算増幅器
３０１  積分容量
３０２  ホールド容量
３０３  サンプルスイッチ
３０４  電圧バッファ
３０５  リセットスイッチ
３０６  アナログデジタル変換器
３０７，３０８  スイッチ
３０９  信号
３１０  信号読み出し部
３１１  信号入力部
３１２  メモリ部
３２０  積分回路
３２１  出力端子
３２６  別層交差部
３２７  細線部
３２８，３２８Ｘ，３２８Ｙ  個別電極（パッド部）
３３０  サンプルホールド回路
４００  タッチパネル
４０５  ＸＹ電極基板
４１２  Ｚ電極基板
５０１  第１の接着材
５０２  第２の接着材
５１０  保護シート
６００  表示装置
６０１，６０２  偏光板
６０３  透明導電層
６０８  画素部
６０９  表示領域
６１０  薄膜トランジスタ
６１１  画素電極
６１２  凹部
６１３  溝
６１４  周辺部
６１５  対向電極（コモン電極）
６２１  走査信号線（ゲート信号線とも呼ぶ）
６２２  映像信号線（ドレイン信号線とも呼ぶ）
６２０，６３０  基板
６４０  コネクタ
７００  バックライト
７５０  メタルフレーム
７５５  モールドフレーム
７６０  異方性導電テープ
７７０  導電性樹脂
７８０  透明導電層
７５６  両面テープ等の接着材
８０２  粒状のスペーサ
８１０  シール材
８２０  スクリーン版
８２４  スキージ
８２６  版枠
８５０  非導電性のペン
８６０  指
８７０  ローラ
ＸＰ  容量検出用のＸ電極
ＹＰ  容量検出用のＹ電極
ＺＰ  Ｚ電極
Ｃｆ  静電容量
ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３  線
Ｃｘｚ，Ｃｘｚａ  Ｘ電極とＺ電極との間の容量成分
Ｃｙｚ，Ｃｙｚａ  Ｙ電極とＺ電極との間の容量成分
ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３  検出強度
Ｖａｐ  印加電圧
Ｖｏ  出力電圧
Ｖｒｅｆ  基準電位
ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ  検出用面積
【図１】
2011065515.tif 000003
【図２】
2011065515.tif 000004
【図３】
2011065515.tif 000005
【図４】
2011065515.tif 000006
【図５】
2011065515.tif 000007
【図６】
2011065515.tif 000008
【図７】
2011065515.tif 000009
【図８】
2011065515.tif 000010
【図９】
2011065515.tif 000011
【図１０】
2011065515.tif 000012
【図１１】
2011065515.tif 000013
【図１２】
2011065515.tif 000014
【図１３】
2011065515.tif 000015
【図１４】
2011065515.tif 000016
【図１５】
2011065515.tif 000017
【図１６】
2011065515.tif 000018
【図１７】
2011065515.tif 000019
【図１８】
2011065515.tif 000020
【図１９】
2011065515.tif 000021
【図２０】
2011065515.tif 000022
【図２１】
2011065515.tif 000023
【図２２】
2011065515.tif 000024
【図２３】
2011065515.tif 000025
【図２４】
2011065515.tif 000026
【図２５】
2011065515.tif 000027
【図２６】
2011065515.tif 000028
【図２７】
2011065515.tif 000029
【図２８】
2011065515.tif 000030
【図２９】
2011065515.tif 000031
【図３０】
2011065515.tif 000032
【図３１】
2011065515.tif 000033
【図３２】
2011065515.tif 000034
【図３３】
2011065515.tif 000035
【図３４】
2011065515.tif 000036
【図３５】
2011065515.tif 000037
【図３６】
2011065515.tif 000038
【図３７】
2011065515.tif 000039
【図３８】
2011065515.tif 000040
【図３９】
2011065515.tif 000041
【図４０】
2011065515.tif 000042
【図４１】
2011065515.tif 000043
【図４２】
2011065515.tif 000044
【図４３】
2011065515.tif 000045
【図４４】
2011065515.tif 000046
【図４５】
2011065515.tif 000047
【図４６】
2011065515.tif 000048
【図４７】
2011065515.tif 000049
【図４８】
2011065515.tif 000050
【図４９】
2011065515.tif 000051
【図５０】
2011065515.tif 000052
【図５１】
2011065515.tif 000053
【図５２】
2011065515.tif 000054
【図５３】
2011065515.tif 000055
【図５４】
2011065515.tif 000056
【図５５】
2011065515.tif 000057
【図５６】
2011065515.tif 000058
【図５７】
2011065515.tif 000059
【図５８】
2011065515.tif 000060
【図５９】
2011065515.tif 000061
【図６０】
2011065515.tif 000062