(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ操作が行われる操作領域を含む表面と前記表面の反対側の面である裏面とを有するカバーパネルと、
前記裏面に備えられた第１の粘着材と、
ベース基板と前記ベース基板における前記操作領域に対応する領域に備えられた複数のタッチセンサ電極とを有し、前記第１の粘着材を介して前記裏面に対向するように配置されたタッチパネル部と、
前記裏面における前記操作領域に対応する領域の外側に備えられた第１の変位検出電極と、
前記ベース基板における前記操作領域に対応する領域の外側に備えられ、前記第１の変位検出電極に対向する複数の第２の変位検出電極と、
前記第１の変位検出電極と前記複数の第２の変位検出電極の各々との間の静電容量に基づいて押圧力を検出する押圧力検出部と、
を有し、
前記操作領域に前記押圧力が付与されたときに、前記カバーパネルの変位と前記ベース基板の変位との差に基づいて、前記第１の変位検出電極と前記複数の第２の変位検出電極の各々との間の静電容量が変化し、
前記複数の第２の変位検出電極は、互いに電気的に独立である第３の変位検出電極と第４の変位検出電極とを含み、
前記押圧力検出部は、前記第１の変位検出電極と前記第３の変位検出電極との間の静電容量と前記第１の変位検出電極と前記第４の変位検出電極との間の静電容量との差分に基づいて前記押圧力を検出する
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
導電体によって前記操作領域において前記タッチ操作が行われたときに前記複数のタッチセンサ電極の静電容量が変化することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記複数のタッチセンサ電極の前記静電容量に基づいて前記タッチ操作のタッチ位置を検出するタッチ位置検出部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記第１の変位検出電極及び前記複数の第２の変位検出電極は、前記表面を正面から見た場合に、前記第１の変位検出電極が前記複数の第２の変位検出電極の全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記第１の変位検出電極と前記複数の第２の変位検出電極の各々との間に空気層が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記ベース基板は前記複数の第２の変位検出電極を備えた第１の面を備え、
前記第１の面は平面視で複数のコーナーを備える形状であり、
前記第３の変位検出電極は、前記コーナーの近傍領域に配置されたコーナー電極部を含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記第４の変位検出電極は、前記第１の面の辺の近傍領域に配置されたサイド電極部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記操作領域に押圧力が付与されたときに前記第１の変位検出電極が変位して、前記第１の変位検出電極と前記コーナー電極部との間の静電容量が変化することを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記操作領域に押圧力が付与されたときに前記第１の変位検出電極が変位して、前記第１の変位検出電極と前記サイド電極部との間の静電容量が変化することを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
前記押圧力検出部は、前記第１の変位検出電極と前記コーナー電極部との間の静電容量の変化量から前記第１の変位検出電極と前記サイド電極部との間の静電容量の変化量を差し引いた値である差分に基づいて前記押圧力を検出する
ことを特徴とする請求項９に記載のタッチパネル装置。
【請求項１１】
前記押圧力検出部は、前記複数の第２の変位検出電極の各々に駆動信号を入力し、前記複数の第２の変位検出電極の各々に誘起された電荷を検出することができる電荷検出器を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のタッチパネル装置。
【請求項１２】
前記タッチパネル部、前記第１の粘着材、及び前記カバーパネルを通して視認可能な画像を表示する表示パネル部をさらに有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１３】
前記表示パネル部は、前記タッチパネル部の前記ベース基板を含むことを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル装置。
【請求項１４】
前記カバーパネル、前記第１の粘着材、前記タッチパネル部、及び前記表示パネル部を支持する筐体をさらに有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のタッチパネル装置。
【請求項１５】
前記筐体は、前記カバーパネルを支持することによって、前記第１の粘着材、前記タッチパネル部、及び前記表示パネル部を支持することを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指などの導電体によるタッチ操作によって発生するタッチセンサ電極間の静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する投影型静電容量（Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）方式のタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献１を参照。この方式のタッチパネル装置では、タッチ操作が行われる操作面を有するカバーパネルを、厚さ数ｍｍ程度の堅牢な強化ガラスなどの保護板で形成することが可能である。【０００３】
また、タッチ操作によって透明保護フィルムに押圧力を付与したときに発生するタッチセンサ電極間の静電容量の変化を検出することによって、タッチ位置及び押圧力を検出する機能を備えたタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献２を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０３７６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、カバーパネルを堅牢な保護板で形成することができるが、この場合には、押圧力を検出する機能を備えることが難しい。【０００６】
特許文献２に記載されたタッチパネル装置では、操作領域内におけるタッチセンサ電極間の距離の変化に基づいて押圧力を検出しているため、透明保護フィルムを堅牢な保護板からなるカバーパネルに置き換えることはできない。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、タッチ位置及び押圧力を検出することができる、カバーパネルを備えたタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる操作領域を含む表面と前記表面の反対側の面である裏面とを有するカバーパネルと、前記裏面に備えられた第１の粘着材と、ベース基板と前記ベース基板における前記操作領域に対応する領域に備えられた複数のタッチセンサ電極とを有し、前記第１の粘着材を介して前記裏面に対向するように配置されたタッチパネル部と、前記裏面における前記操作領域に対応する領域の外側に備えられた第１の変位検出電極と、前記ベース基板における前記操作領域に対応する領域の外側に備えられ、前記第１の変位検出電極に対向する複数の第２の変位検出電極と、前記第１の変位検出電極と前記複数の第２の変位検出電極の各々との間の静電容量に基づいて押圧力を検出する押圧力検出部と、を有し、前記操作領域に前記押圧力が付与されたときに、前記カバーパネルの変位と前記ベース基板の変位との差に基づいて、前記第１の変位検出電極と前記複数の第２の変位検出電極の各々との間の静電容量が変化し、前記複数の第２の変位検出電極は、互いに電気的に独立である第３の変位検出電極と第４の変位検出電極とを含み、前記押圧力検出部は、前記第１の変位検出電極と前記第３の変位検出電極との間の静電容量と前記第１の変位検出電極と前記第４の変位検出電極との間の静電容量との差分に基づいて前記押圧力を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タッチ位置及び押圧力を検出することができる、カバーパネルを備えたタッチパネル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときのカバーパネルの状態を概略的に示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネルの状態を概略的に示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係るタッチパネル装置における、図１のＡ部に対応する部分の構造を概略的に示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係るタッチパネル装置の構造を簡略化して示す分解斜視図である。
【図６】実施の形態１に係るタッチパネル装置のタッチパネル部の構造を概略的に示す平面図である。
【図７】（ａ）から（ｇ）は、図６のＣ部の構造の他の例を概略的に示す拡大平面図である。
【図８】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときのカバーパネルの変位を示す図である。
【図９】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネルの変位を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図１１】実施の形態１に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図１２】実施の形態１における押圧時の第１の変位検出電極の静電容量計測の結果を示すグラフである。
【図１３】実施の形態１における押圧時の第１の変位検出電極の静電容量計測の結果を示すグラフである。
【図１４】実施の形態１に係るタッチパネル装置の制御部の構成の例を示す機能ブロック図である。
【図１５】実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るタッチパネル装置の構造を簡略化して示す分解斜視図である。
【図１７】実施の形態２に係るタッチパネル装置のタッチパネル部の構造を概略的に示す平面図である。
【図１８】実施の形態２に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図１９】実施の形態２に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図２０】実施の形態２における押圧時の第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図２１】実施の形態２における押圧時の第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施の形態３に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図２３】実施の形態３に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときのカバーパネルの状態を概略的に示す断面図である。
【図２４】実施の形態３に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネルの状態を概略的に示す断面図である。
【図２５】実施の形態３に係るタッチパネル装置における、図２２のＢ部に対応する部分の構造を概略的に示す断面図である。
【図２６】実施の形態３に係るタッチパネル装置のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図２７】実施の形態３に係るタッチパネル装置のカバーパネルのコーナーの近傍位置を押圧したときの第１の変位検出電極と第２の変位検出電極の間の静電容量の変化率を示すグラフである。
【図２８】本発明の実施の形態４に係るタッチパネル装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図２９】実施の形態４に係るタッチパネル装置の構造を簡略化して示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネル装置を、図面を参照しながら説明する。実施の形態に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる面が硬質ガラスなどから構成されたカバーパネルで形成されているが、導電体である指示体によるタッチ操作の位置（すなわち、座標）及びタッチ操作によって付与された押圧力を検出することができる。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１２】
《１》実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の構造を概略的に示す断面図である。図２は、タッチパネル装置１のカバーパネル１０の中心位置付近を押圧したときのカバーパネル１０の状態を概略的に示す断面図である。図３は、タッチパネル装置１のカバーパネル１０のコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネル１０の状態を概略的に示す断面図である。タッチパネル装置１では、筐体９０は、タッチパネル部３０又は表示パネル部５０を支持している。
【００１３】
タッチパネル装置１は、タッチ操作が行われる操作領域（「表示領域」ともいう。）１３を含む表面１１と表面１１の反対側の面である裏面１２とを有するカバーパネル１０と、裏面１２に備えられた第１の粘着材としての粘着材２０と、粘着材２０を介して裏面１２に対向するように配置されたタッチパネル部３０と、裏面１２における操作領域１３に対応する領域の外側に備えられた第１の変位検出電極８１と、第１の変位検出電極８１に対向する第２の変位検出電極８２とを有している。
【００１４】
カバーパネル１０は、例えば、硬質ガラスパネルである。硬質とは、押圧によって押圧箇所のみが局所的に窪まない性質をいう。また、カバーパネル１０は、押圧によってカバーパネル１０の全体が湾曲する。カバーパネル１０は、ガラス以外の材質で形成されてもよい。粘着材２０は、例えば、接着剤である。粘着材２０は、例えば、弾性変形する部材である。
【００１５】
タッチパネル部３０は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル部３０は、複数のタッチセンサ電極を有している。カバーパネル１０の表面１１の操作領域１３内を導電体である指示体（例えば、指２００）によってタッチ操作すると、複数のタッチセンサ電極のうちのタッチ操作されたタッチ位置のタッチセンサ電極間の静電容量（「第１の静電容量」ともいう。）が変化する。
【００１６】
第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２とは、タッチ操作による押圧力を検出するための圧力センサ電極である。図２に示されるように、カバーパネル１０の中心位置付近を押圧した場合には、カバーパネル１０の中心位置付近が粘着材２０に向けて下降してカバーパネル１０の全体が湾曲する。このとき、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の距離が変化し（例えば、減少し）、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の静電容量（「第２の静電容量」ともいう。）が変化する。
【００１７】
また、タッチパネル装置１は、タッチパネル部３０、粘着材２０、及びカバーパネル１０を通して視認可能な画像を表示する表示パネル部５０を有している。表示パネル部５０、例えば、液晶ディスプレイを含む液晶パネル部である。また、表示パネル部５０が液晶パネル部である場合には、タッチパネル装置１は、バックライトユニット７０を有してもよい。
【００１８】
図４は、タッチパネル装置１における、図１のＡ部に対応する部分の構造を概略的に示す断面図である。図５は、タッチパネル装置１の構造を簡略化して示す分解斜視図である。図６は、タッチパネル装置１のタッチパネル部３０の構造を概略的に示す平面図である。
【００１９】
実施の形態１において、カバーパネル１０は、タッチパネル装置１の操作領域１３において、光を透過するが、操作領域１３の外側の領域にはデザイン性の観点から、通常は、黒色印刷がなされる。実施の形態１において、タッチパネル装置１の操作領域１３は、操作領域１３に対応する。第１の変位検出電極８１は、例えば、導電性のカーボンペーストの印刷によって形成される。この場合には、カバーパネル１０によって、黒色印刷の領域が形成される。これによって、黒色印刷と第１の変位検出電極８１の形成を別々に実施するよりも製造における工程数を減らすことができる。また、第１の変位検出電極８１が操作領域１３外に形成されているので、操作領域１３内における光の反射率の増加、及び光の透過率の減少を抑制することができる。
【００２０】
また、実施の形態１においては、タッチ位置検出層ＬＤと、それを支持するベース基板３１とによって、タッチパネル部３０が構成されている。ベース基板３１は、透明であり、例えば、ガラス又は樹脂から構成される。カバーパネル１０とベース基板３１との間にタッチ位置検出層ＬＤが位置するように、タッチパネル部３０がカバーパネル１０の内面上へ粘着材２０を介して接合されている。よって、タッチ位置検出層ＬＤは、カバーパネル１０の内面上に粘着材２０を介して間接的に設けられている。なお、タッチ位置検出層ＬＤは、保護膜３５に覆われることによって保護されてもよい。
【００２１】
また、第１の変位検出電極８１は、トランスファ電極８３を介して、ベース基板３１上に形成されたコンタクト部８４に電気的に接続されている。第１の変位検出電極８１に外部から電気信号を入力する際、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の配線を通して外部と接続することも可能である。実施の形態１のように、第１の変位検出電極８１をベース基板３１上に電気的に接続すれば、カバーパネル１０専用のＦＰＣを実装しなくてもよいので、部材コストを低減できる。
【００２２】
投影型静電容量方式によるタッチ操作の位置の検出を実現するために、タッチ位置検出層ＬＤは、複数の列電極３２と、複数の行電極３３と、層間絶縁膜（図示せず）とを有している。層間絶縁膜は、厚み方向において列電極３２と行電極３３との間に介在して、両者を絶縁している。言い換えれば、平面視において列電極３２と行電極３３とが重なる部分において、列電極３２と行電極３３との間に層間絶縁膜が設けられている。図６に示される検出領域３７において、複数の列電極３２は、互いに並走しており、また、複数の行電極３３は、互いに並走している。複数の行電極３３と複数の列電極３２とは互いに交差している。言い換えれば、行電極３３の各々が複数の列電極３２と交差しており、かつ、列電極３２の各々が複数の行電極３３と交差している。
【００２３】
図６に示されるように、複数の列電極３２は、例えば、５２列の列電極Ｘ０〜Ｘ５１を含む。複数の行電極３３は、例えば、２０行の行電極Ｙ０〜Ｙ１９を含む。複数の列電極３２の数は、５２に限定されない。複数の行電極３３の数は、２０に限定されない。列電極３２の各々は、列端子３２ａに接続されている。列端子３２ａの各々は、引き出し配線３２ｂによって外部端子部８６に接続されている。行電極３３の各々は、行端子３３ａに接続されている。行端子３３ａの各々は、引き出し配線３３ｂによって外部端子部８６に接続されている。
【００２４】
また、ベース基板３１における、粘着材２０の外形３８（図６）の外側の４つのコーナーの近傍領域には、列電極３２と同時に形成された第２の変位検出電極８２（すなわち、８２Ａ、８２Ｃ、８２Ｅ、８２Ｇ）がそれぞれ設けられている。第２の変位検出電極８２Ａ、８２Ｃ、８２Ｅ、８２Ｇは、コーナー電極部ともいう。第２の変位検出電極８２の各々は、引き出し配線８５によって外部端子部８６に接続されている。なお、第２の変位検出電極８２は、列電極３２ではなく行電極３３と同時に形成されてもよい。
【００２５】
このように、第２の変位検出電極８２と各々の引き出し配線８５を、列電極３２及び行電極３３と電気的に分離して配置することにより、タッチ位置の検出と押圧力の検出を独立して行うことができる。さらに、第２の変位検出電極８２Ａ、８２Ｃ、８２Ｅ、８２Ｇも引き出し配線８５によって独立に接続されることで、各々の電極で検出値を得ることができるため、押圧時における最大の検出値を選択可能にすることによって検出感度を高めることができる。
【００２６】
第２の変位検出電極８２は、第１の変位検出電極８１と対向する位置にあり、平面視で第１の変位検出電極８１は第２の変位検出電極８２より大きく、第２の変位検出電極８２が完全に覆われるように配置されている。平面視とは、表面１１を正面から見た場合である。これにより、カバーパネル１０の上面に導電性の指示体が近接したときに、この指示体と第２の変位検出電極８２との間で形成される静電容量は、第１の変位検出電極８１によってシールドされる。その結果、第２の変位検出電極８２に結合される静電容量は、導電体の接近による影響を受けない。したがって、第２の変位検出電極８２に結合される静電容量は、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の距離の変化に対応して変化させることができる。
【００２７】
また、第２の変位検出電極８２は、粘着材２０の外形３８の外側に形成されているため、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間には、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１０の表面（すなわち、上面）１１を指示体で押圧したときに、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との間に差（すなわち、変形量の差）を生じさせることができる。
【００２８】
図７（ａ）から（ｇ）は、図６のＣ部の構造の他の例を概略的に示す拡大平面図である。コーナー電極８２の形状は、必ずしも直角に配置され互いに連結された２つの直線部を含む形状である必要は無い。例えば、コーナー電極８２の形状は、図７（ａ）に示すような曲線部（すなわち、円弧部）と直線部とを含む形状、図７（ｂ）に示すような３つ以上の互いに連結された直線部を含む形状、図７（ｃ）に示すような線分の太さが部分的に異なる形状（すなわち、矩形の角の近傍における線分の幅が広い形状）、図７（ｄ）に示すような２つの直線部とこれら直線部から枝分かれした線分部とを含む形状、などであってもよい。また、コーナー電極８２の形状は、図７（ａ）から（ｄ）のいずれか２つ以上を組み合わせた構造を有する形状であっても良い。
【００２９】
また、ベース基板３１のコーナー部は、必ずしも矩形の直角な角のような形状である必要は無い。例えば、ベース基板３１のコーナー部は、図７（ｅ）に示すような３つ以上の直線状の辺を含む形状、図７（ｆ）に示すような曲線状の辺（すなわち、円弧状の辺）を含む形状、図７（ｇ）に示すような２つの直線状の辺が９０度以外の角度で交わる形状、などであっても良い。
【００３０】
また、ベース基板３１の平面視の形状は、四角形以外の多角形などのように、四角形以外の形状であってもよい。この場合、ベース基板３１のコーナー部は図７（ｅ）から図７（ｇ）のいずれか２つ以上を組み合わせた構造を有する形状であってもよい。ただし、ベース基板３１の平面視の形状が円形状又は楕円形状である場合には、コーナー電極８２は、粘着材２０の外形３８の外側のスペースのうちの、いずれかに配置される。
【００３１】
列電極３２、行電極３３及び第２の変位検出電極８２は、実施の形態１においては、透明導電体からなり、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。列電極３２と行電極３３との間の層間絶縁膜は、透明膜であることが好ましく、例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、又は有機膜である。
【００３２】
また、引き出し配線３２ｂ、３３ｂ、８５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。引き出し配線３２ｂ、３３ｂ、８５は、アルミニウム合金の代わりに、銅合金、銀合金、などの低抵抗材料によって形成されてもよい。
【００３３】
表示パネル部５０は、厚み方向（すなわち、図４における縦方向）において第２の粘着材としての粘着材４０を介してタッチパネル部３０に接合されている。さらに、表示パネル部５０には、バックライトユニット７０が装着されている。
【００３４】
図８は、タッチパネル装置１のカバーパネル１０の中心位置付近を押圧したときのカバーパネル１０の変位を示す図である。図９は、タッチパネル装置１のカバーパネル１０のコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネル１０の変位を示す図である。図８及び図９を参照して、カバーパネル１０の上面が指示体で押圧されたときのカバーパネル１０の変形とベース基板３１の変形との間の変形量の差について説明する。カバーパネル１０上が指示体によって押圧されるとカバーパネル１０及びベース基板３１が変形するが、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との間に差（すなわち、変形量の差）が生じる。図８及び図９は、応力シミュレーションを用いてその変形量を計算した結果を示す。応力シミュレーションは、カバーパネル１０の厚みが、２．０ｍｍ、ベース基板３１の厚みが、０．７ｍｍ、表示パネル部５０の総厚が、１．５ｍｍとして、行われた。
【００３５】
図８は、カバーパネル１０上の中心位置に、直径８ｍｍの指示体によって１Ｎ／ｃｍ２の押圧力を付与したときの、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との間の変形量の差の分布を示している。図８のグラフのＸ軸及びＹ軸は、ベース基板３１の座標を表しており、グラフのＺ軸は、正の値がカバーパネル１０の方がベース基板３１よりも変形が大きく、負の値はその逆を表している。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示している。
【００３６】
図８に示されるように、ベース基板３１の４つのコーナーの近傍領域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１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって増加することを示している。
【００３７】
図９は、カバーパネル１０上において、操作領域１３のコーナーの近傍領域に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との差である変形量の差の分布を示している。図９に示されるように、ベース基板３１の、押圧部近傍の１つのコーナーの近傍領域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８と同様に、カバーパネル１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって増加することを示している。
【００３８】
これらの変形量の差は、ベース基板３１において、粘着材２０の外側では、粘着材２０の粘着によって発生するカバーパネル１０に対する拘束力が弱まる結果、生じている。また、実施の形態１では、粘着材２０の外側に第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２を設けたことによって、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との間の変形量の差を、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８及び図９に示したように、指示体で操作領域１３を押圧したとき、ベース基板３１上の４つのコーナーのうち何れか、もしくは全てで変形量の差が生じることから、実施の形態１で示したように、操作領域１３内のいかなる点を押圧した場合でも押圧力を検出するには、ベース基板３１上の４つのコーナーの近傍領域に第２の変位検出電極８２を形成すればよい。また、ある特定の操作領域１３のみ押圧した場合に押圧力を検出するケースも想定でき、このときは、４つのコーナーの近傍領域のうち少なくともいずれか１箇所に第２の変位検出電極８２を形成すれば、少ない電極数で広い押圧力の検出範囲をもたせることができる。
【００３９】
図１０及び図１１を参照して、実施の形態１のカバーパネル１０の上面が指示体で押圧されたときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化について説明する。図１０及び図１１は、図８及び図９で示した変形量の差によって生じた静電容量の変化を計算したものである。
【００４０】
図１０は、カバーパネル１０上の中心位置に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力を付与したときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化率を、４つの第２の変位検出電極８２Ａ〜８２Ｈそれぞれについて示している。グラフのＺ軸は、正の値が押圧前の第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量に対し、押圧後に静電容量が増加することを示しており、負の値はその逆を表している。
【００４１】
図１０に示されるように、ベース基板３１の４つのコーナーの近傍領域において負方向に静電容量が変化していることがわかる。これは、カバーパネル１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって大きくなった結果である。
【００４２】
図１１は、カバーパネル１０上において、操作領域１３のコーナーの近傍領域に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化率を、４つの第２の変位検出電極８２Ａ〜８２Ｈそれぞれについて示している。図１１に示されるように、ベース基板３１の、押圧部近傍の１つのコーナーの近傍領域において負方向に静電容量が変化していることがわかる。これは、図１１と同様に、カバーパネル１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって大きくなった結果である。
【００４３】
以上に説明したように、実施の形態１において、カバーパネル１０上面の押圧に対し、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の静電容量の変化として検出することが示された。
【００４４】
次に、実施の形態１に係るタッチパネル装置１に検出回路を接続して、測定した結果について説明する。検出回路と第１の変位検出電極８１及び第２の変位検出電極８２の間は、フレキシブルプリント基板を実装することによって電気的に接続した。また、第１の変位検出電極８１又は第２の変位検出電極８２には容量を検出するため、電気的に電荷検出器が接続されている。電荷検出器は、例えば、検出積分器である。検出積分器は、励起信号の印加の影響によって容量にチャージされた電荷をアナログ電圧値（すなわち、カウント）として出力する。このカウントは、電極の静電容量の変化量と比例関係を有している。なお、第１の変位検出電極８１に電荷検出器が接続された場合、第２の変位検出電極８２はＧＮＤ（グランド）電位、第２の変位検出電極８２に電荷検出器が接続された場合、第１の変位検出電極８１はＧＮＤ電位としている。
【００４５】
図１２及び図１３は、操作領域１３のコーナーの近傍領域において、（ケース１）指示体が無いとき、（ケース２）直径８ｍｍの導電性の指示体がカバーパネル１０に高さ０．５ｍｍまで近接したとき、（ケース３）直径８ｍｍの導電性の指示体がカバーパネル１０の上面に接触し１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたとき、（ケース４）直径８ｍｍの導電性の指示体がカバーパネル１０の上面によって２Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの検出値（カウント）を示している。また、図１２は、第１の変位検出電極８１に電荷検出器が接続され、第２の変位検出電極８２がＧＮＤ電位である場合の計測結果を示している。図１３は、第２の変位検出電極８２に電荷検出器が接続され、第１の変位検出電極８１は、ＧＮＤ電位に接続された場合の計測結果を示している。
【００４６】
図１２に示されるように、指示体が無い場合、検出値は変動しないが、導電性の指示体が近接すると検出値が増加し、さらに接触して押圧力が付与されると検出値が減少する。一方、図１３においては、導電性の指示体が近接しただけでは検出値が変動せず、押圧力が付与されてはじめて検出値が減少することがわかる。
【００４７】
これは、第１の変位検出電極８１に電荷検出器が接続されたときは、第１の変位検出電極８１に結合する静電容量をすべて検出するため、導電性の指示体と、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量を同時に計測しているのに対し、第２の変位検出電極８２に電荷検出器が接続されたときは、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量のみを計測しているためである。
【００４８】
以上より、指示体の近接の影響を受けないようにしながら押圧力を計測するためには、第２の変位検出電極８２に電荷検出器が接続され、第１の変位検出電極にＧＮＤ電位を入力するように検出回路と接続することが望ましい。
【００４９】
図１４は、タッチパネル装置１の制御部１００の構成の例を示す機能ブロック図である。図１４に示されるように、制御部１００は、タッチパネル部３０における電極間の静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する位置検出部１０１と、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量に基づいて押圧力を検出する押圧力検出部１０２と、検出されたタッチ位置と押圧力に基づいてタッチ操作を判定し、タッチ操作に対応する信号を出力する操作判定部１０４とを有している。押圧力検出部１０２は、第２の変位検出電極８２に予め定められた駆動信号を入力し、第２の変位検出電極８２に誘起された電荷を検出することができる電荷検出器を有することができる。また、制御部１００は、表示パネル部５０の表示動作を制御する表示制御部１０３を有している。例えば、操作判定部１０４は、押圧力が予め決められた閾値以上であるときに、タッチ操作を有効と判断し、タッチ位置に基づく出力信号を出力し、押圧力が予め決められた閾値未満であるときに、タッチ操作を無効と判断し、タッチ位置に基づく出力信号を出力しないことができる。
【００５０】
図１５は、タッチパネル装置１の制御部１００のハードウェア構成の例を示す図である。図１５に示される制御部１００は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ１１１と、メモリ１１１に格納されているプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ１１０とを用いて（例えば、コンピュータにより）実現することができる。この場合には、図１４における制御部１００は、プログラムを実行するプロセッサ１１０に相当する。なお、図１４に示される制御部１００の一部を、電気回路で構成し、残りの部分を図１５に示されるメモリ１１１と、プログラムを実行するプロセッサ１１０とによって実現してもよい。
【００５１】
以上に説明したように、カバーパネル１０と直下のベース基板３１との間の静電容量の変化を検出可能な構造となっており、カバーパネル１０とベース基板３１との間の粘着材は、数十μｍ程度と薄くできるため、カバーパネル１０の変形が僅かであっても、圧力検出において、高い検出感度を確保することができる。
【００５２】
また、第１の変位検出電極８１及び第２の変位検出電極８２は、操作領域１３の外側に配置されるため、第１の変位検出電極８１及び第２の変位検出電極８２の配置に伴う表示性能の低下を発生させない。
【００５３】
また、実施の形態１によって、カバーパネル１０越しであっても押圧力を検出可能であり、且つ、押圧力の検出機能を付加しても操作領域１３内の反射率増加及び透過率低下を発生させないタッチパネル装置１が実現可能である。
【００５４】
なお、実施の形態１では、カバーパネル１０と、タッチパネル部３０と、表示パネル部５０と、バックライトユニット７０とを有した構造を示したが、カバーパネル１０とタッチパネル部３０が装着された構造単体であっても、同様に圧力を検出することが可能である。ただし、タッチパネル部３０に表示パネル部５０が装着されると、タッチパネル部３０下面に対する拘束力が強まるため、カバーパネル１０からの拘束力が弱いタッチパネル部３０の上面端部では、押圧時に生じる第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の静電容量の変化がさらに大きくなるため、表示パネル部５０が装着されることが望ましい。
【００５５】
《２》実施の形態２
実施の形態２は、第２の変位検出電極８２Ｂ、８２Ｄ、８２Ｆ、８２Ｈをさらに追加して配置し、且つ静電容量の差分に基づいて動作する点が、実施の形態１と異なる。他の点に関し、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。第２の変位検出電極８２Ｂ、８２Ｄ、８２Ｆ、８２Ｈは、サイド電極部ともいう。
【００５６】
実施の形態２に係るタッチパネル装置２の構成を概略的に示す部分断面図は、実施の形態１（図４）と同様である。図１６は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の構造を簡略化して示す分解斜視図である。図１７は、タッチパネル装置２のタッチパネル部３０の構造を概略的に示す平面図である。
【００５７】
タッチパネル装置２は、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。タッチパネル装置２は、カバーパネル１０と、タッチパネル部３０と、表示パネル部５０と、バックライトユニット７０を有している。
【００５８】
図１７に示されるように、ベース基板３１における、第１の粘着材の外形３８（図１７）の外側の４つのコーナーの近傍領域と各辺の４つの辺の近傍領域には、列電極３２と同時に形成された第２の変位検出電極８２（すなわち、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ、８２Ｅ、８２Ｆ、８２Ｇ）がそれぞれ設けられている。第２の変位検出電極８２の各々は、引き出し配線８５によって外部端子部８６に接続されている。なお、第２の変位検出電極８２は、列電極３２ではなく行電極３３と同時に形成してもよい。
【００５９】
このように、第２の変位検出電極８２と各々の引き出し配線８５を、列電極３２及び行電極３３を電気的に分離して配置することにより、タッチ位置の検出と押圧力の検出を独立して検出することができる。さらに、第２の変位検出電極８２Ａ〜８２Ｇも引き出し配線８５で独立に接続されることで各々の電極で検出値を得ることができるため、押圧時における最大の検出値を選択可能にすることによって検出感度を高めることが可能である。
【００６０】
第２の変位検出電極８２は、第１の変位検出電極８１と対向する位置にあり、平面視で第１の変位検出電極８１は第２の変位検出電極８２より大きく、第２の変位検出電極８２が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１０の上面に導電性の指示体が近接したときに、指示体と第２の変位検出電極８２との間で形成される静電容量を、第１の変位検出電極８１によってシールドされる。その結果、第２の変位検出電極８２に結合される静電容量は、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の距離変化に対応して変化させることができる。
【００６１】
また、第２の変位検出電極８２は、粘着材２０の外形３８の外側で形成されているため、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２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１０上面を指示体で押圧したときに、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１の変形量との間に変形量の差を生じさせることができる。
【００６２】
なお、コーナー電極８２の形状は、必ずしも直角に配置され互いに連結された２つの直線部を含む形状である必要は無い。例えば、コーナー電極８２の形状は、図７（ａ）に示すような曲線部（すなわち、円弧部）と直線部とを含む形状、図７（ｂ）に示すような３つ以上の互いに連結された直線部を含む形状、図７（ｃ）に示すような線分の太さが部分的に異なる形状（すなわち、矩形の角の近傍における線分の幅が広い形状）、図７（ｄ）に示すような２つの直線部とこれら直線部から枝分かれした線分部とを含む形状、などであってもよい。また、コーナー電極８２の形状は、図７（ａ）から（ｄ）のいずれか２つ以上を組み合わせた構造を有する形状であっても良い。
【００６３】
また、ベース基板３１のコーナー部は、必ずしも矩形の直角な角のような形状である必要は無い。例えば、ベース基板３１のコーナー部は、図７（ｅ）に示すような３つ以上の直線状の辺を含む形状、図７（ｆ）に示すような曲線状の辺（すなわち、円弧状の辺）を含む形状、図７（ｇ）に示すような２つの直線状の辺が９０度以外の角度で交わる形状、などであっても良い。
【００６４】
また、ベース基板３１の平面視の形状は、四角形以外の多角形などのように、四角形以外の形状であってもよい。この場合、ベース基板３１のコーナー部は図７（ｅ）から図７（ｇ）のいずれか２つ以上を組み合わせた構造を有する形状であってもよい。ただし、ベース基板３１の平面視の形状が円形状又は楕円形状である場合には、コーナー電極８２は、粘着材２０の外形３８の外側のスペースのうちの、いずれかに配置される。
【００６５】
実施の形態２のカバーパネル１０の上面が指示体で押圧されたときのカバーパネル１０の変形とベース基板３１の変形との間の変形量の差については、実施の形態１と同様である。実施の形態１において図８及び図９に示したように、指示体で操作領域１３を押圧したとき、ベース基板３１上の４つのコーナーのうち何れか、もしくは全てで変形量の差が生じる。さらに４つの辺の近傍領域は、変形量の差は、４つのコーナーの変形量の差に違いがあることから、実施の形態２で示したように、ベース基板３１上の４つのコーナーの近傍領域と４つの辺の近傍領域に第２の変位検出電極８２を形成すれば、各々の第２の変位検出電極８２において異なった検出値が得られる。
【００６６】
図１８は、タッチパネル装置２のカバーパネル１０の中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化率を示すグラフである。図１９は、タッチパネル装置２のカバーパネル１０のコーナーの近傍位置を押圧したときの第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化率を示すグラフである。図１８及び図１９を参照して、実施の形態２のカバーパネル１０の上面が指示体で押圧されたときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化について説明する。図１８及び図１９は、図８及び図９で示した変形量の差によって生じた静電容量の変化を計算したものである。なお、カバーパネル１０の厚みは、２．０ｍｍ、ベース基板３１の厚みは、０．７ｍｍ、液晶パネルの総厚は、１．５ｍｍである。
【００６７】
図１８は、カバーパネル１０上の中心位置に直径８ｍｍの指示体によって１Ｎ／ｃｍ２の押圧力を付与したときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化率を、８つの第２の変位検出電極８２Ａ〜８２Ｈのそれぞれについて示している。グラフの縦軸であるＺ軸は、正の値が押圧前の第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量に対し、押圧後に静電容量が増加することを示しており、負の値はその逆を表している。
【００６８】
図１８に示されるように、ベース基板３１の４つのコーナーの近傍領域において負方向に静電容量が変化していることがわかる。一方、４つの辺の近傍領域では、正方向に静電容量が変化していることがわかる。これは、カバーパネル１０とベース基板３１との間の距離が、４つのコーナーの近傍領域では、押圧によって大きくなり、４つの辺の近傍領域では、押圧によって小さくなった結果である。
【００６９】
図１９は、カバーパネル１０上において、操作領域１３のコーナーの近傍領域に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間に生じる静電容量の変化率を、８つの第２の変位検出電極８２Ａ〜８２Ｈそれぞれについて示している。図１９に示されるように、ベース基板３１の、押圧部近傍の１つのコーナーの近傍領域と２つの辺の近傍領域において負方向に静電容量が変化していることがわかる。これは、カバーパネル１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって大きくなった結果である。
【００７０】
図１８及び図１９によって計算された静電容量の変化率は、数％程度となっており、さらにカバーパネル１０が厚くなった場合は、検出感度を十分に高くすることができないおそれがある。
【００７１】
図２０及び図２１を参照して、実施の形態２のタッチパネル装置２の、押圧による静電容量の変化率を向上する方法について説明する。図２０及び図２１は、第２の変位検出電極８２Ａの静電容量の変化量から第２の変位検出電極８２Ｂの静電容量の変化量を差し引いた値（（８２Ａ−８２Ｂ）と表記する）、第２の変位検出電極８２Ｂの静電容量の変化量から第２の変位検出電極８２Ｃの静電容量の変化量を差し引いた値（（８２Ｂ−８２Ｃ）と表記する）、というように値（８２Ｈ−８２Ａ）に至るまで静電容量の変化量の差分をとった結果を示している。
【００７２】
図２０は、カバーパネル１０上の中心位置に直径８ｍｍの指示体によって１Ｎ／ｃｍ２の押圧力を付与したときの、上記静電容量の変化量の差分をそれぞれについて示している。グラフの縦軸であるＺ軸の単位は、ピコファラッド（ｐＦ）である。図２０及び図２１から、押圧時に明確に静電容量の変化量の差分が生じることがわかる。各第２の変位検出電極８２の面積を等しく形成すれば、各第２の変位検出電極８２が持つ押圧前の静電容量は等しくなるため、静電容量の変化率を非常に大きな値（例えば、ほぼ無限大）にすることができる。
【００７３】
以上に説明したように、実施の形態２に係るタッチパネル装置２において、ベース基板３１上の各コーナーの近傍領域と各サイドの近傍領域の第２の変位検出電極８２をそれぞれ形成し、押圧時の静電容量の変化量の差分をとることによって静電容量の変化率を大幅に向上することができる。また、実施の形態２に係るタッチパネル装置２は、実施の形態１で示したタッチパネル装置に比べて、検出感度を高くすることができる。
【００７４】
また、実施の形態２に係るタッチパネル装置２において、第２の変位検出電極８２を４つの辺の全てのサイドの近傍領域に形成したが、一部のサイドの近傍領域に第２の変位検出電極８２を設けてもよい。押圧前の静電容量が各コーナーの近傍領域の静電容量と等しく、押圧後の静電容量の変化量に差が生じる箇所であれば、辺の近傍領域に１箇所のみ形成された場合であっても、これをリファレンスとして差分をとることにより検出感度を高くすることが可能である。
【００７５】
上記以外に関して、実施の形態２は実施の形態１と同じである。
【００７６】
《３》実施の形態３
実施の形態３に係るタッチパネル装置３は、カバーパネル１０の外周を筐体９１の支持部に固定した点が、実施の形態１及び２に係るタッチパネル装置１及び２と異なる。このような筐体９１の設置方法は、スマートフォン、タブレット端末、などに代表されるように、シームレスなデザインを適用した製品に用いられる場合が多い。
【００７７】
図２２は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の構造を概略的に示す断面図である。図２３は、タッチパネル装置３のカバーパネル１０の中心位置付近を押圧したときのカバーパネル１０の状態を概略的に示す断面図である。図２４は、タッチパネル装置３のカバーパネル１０のコーナーの近傍位置を押圧したときのカバーパネル１０の状態を概略的に示す断面図である。タッチパネル装置３では、筐体９１は、カバーパネル１０の外周を支持している。筐体９１とカバーパネル１０の外周とは、例えば、接着剤で固定される。
【００７８】
タッチパネル装置３は、実施の形態１及び２に係るタッチパネル装置１及び２と同様に、カバーパネル１０と、粘着材２０と、タッチパネル部３０と、第１の変位検出電極８１と、第２の変位検出電極８２とを有している。
【００７９】
第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２とは、タッチ操作による押圧力を検出するための圧力センサ電極である。図２に示されるように、カバーパネル１０の中心位置付近を押圧した場合には、カバーパネル１０の中心位置付近が粘着材２０に向けて下降してカバーパネル１０の全体が湾曲する。このとき、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の距離が変化し（例えば、減少し）、第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２との間の静電容量（「第２の静電容量」ともいう。）が変化する。
【００８０】
また、タッチパネル装置１は、表示パネル部５０を有している。表示パネル部５０、例えば、液晶ディスプレイを含む液晶パネル部である。また、表示パネル部５０が液晶パネル部である場合には、タッチパネル装置１は、バックライトユニット７０を有してもよい。
【００８１】
図２５は、タッチパネル装置３における、図２２のＢ部に対応する部分の構造を概略的に示す断面図である。図２６は、タッチパネル装置３のカバーパネルの中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化率を示すグラフである。タッチパネル装置３のタッチパネル部３０の構造は、実施の形態１における図５及び図６のものと同様である。
【００８２】
タッチパネル装置３は、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ものである。タッチパネル装置３は、カバーパネル１０と、粘着材２０と、タッチパネル部３０と、表示パネル部５０と、バックライトユニット７０とを有している。また、カバーパネル１０は、タッチパネル部３０及び表示パネル部５０よりも外形が大きく、カバーパネル１０の外周全てはオーバーハングした構造を持つ。カバーパネル１０のオーバーハングした部分の下面は、筐体９１の支持部と、例えば、両面テープを介して固定され、筐体９１に組み込まれている。
【００８３】
実施の形態３に係るタッチパネル装置３において、カバーパネル１０及びタッチパネル部３０２の構造は、実施の形態１のものと同様である。
【００８４】
図２６は、タッチパネル装置３のカバーパネル１０の中心位置付近を押圧したときの第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化率を示すグラフである。図２７は、タッチパネル装置３のカバーパネル１０のコーナーの近傍位置を押圧したときの第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化率を示すグラフである。図２６及び図２７を参照して、実施の形態３のカバーパネル１０の上面が指示体で押圧されたときのカバーパネル１０の変形とベース基板３１の変形との間の変形量の差について説明する。カバーパネル１０上が指示体によって押圧されるとカバーパネル１０及びベース基板３１が変形する。このとき、カバーパネル１０の変形量とベース基板３１のそれぞれに生じる変形量に差が生じる。図８及び図９は、応力シミュレーションを用いてその変形量を計算したものである。なお、応力シミュレーションの前提条件では、カバーパネル１０の厚みは、２．０ｍｍ、ベース基板３１の厚みは、０．７ｍｍ、表示パネル部５０の総厚は、１．５ｍｍである。
【００８５】
図２６は、カバーパネル１０上の中心位置を直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの、カバーパネル１０とベース基板３１の変形量の差の分布を示している。グラフのＸ軸（すなわち、横軸）及びＹ軸（すなわち、Ｘ軸に直交する軸）は、ベース基板３１の座標を表しており、グラフのＺ軸（すなわち、縦軸）は、正の値がカバーパネル１０の方がベース基板３１よりも変形が大きく、負の値はその逆を表している。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示されている。
【００８６】
図２６に示されるように、ベース基板３１の４つのコーナーの近傍領域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１０とベース基板３１との間の距離が、押圧によって増加することを示している。図２７は、カバーパネル１０上において、操作領域１３のコーナーの近傍領域に直径８ｍｍの指示体にて、１Ｎ／ｃｍ２の押圧力が付与されたときの、カバーパネル１０とベース基板３１の変形量の差の分布を示している。
【００８７】
図２６及び図２７に示された静電容量の変化率は、５．０％〜５．３％であり、実施の形態１（図１０及び図１１）における静電容量の変化率２．０％〜２．４％に対して２倍以上に向上している。これは、カバーパネル１０のオーバーハングした外周部において、４つのコーナーの近傍領域で筐体９１から受ける反力が相対的に強くなり、カバーパネル１０のコーナーの近傍領域の変形量が大きくなったためである。
【００８８】
以上に説明したように、実施の形態３に係るタッチパネル装置３は、筐体９１にカバーパネル１０の外周を固定した構造を採用しているので、実施の形態１に係るタッチパネル装置１よりも、押圧力の検出感度が高くなっている。
【００８９】
なお、実施の形態３では、カバーパネル１０と、粘着材２０と、タッチパネル部３０と、表示パネル部５０と、バックライトユニット７０を有した構造を示したが、カバーパネル１０とタッチパネル部３０は、構造的に一体化された単体であっても、同様に押圧力を検出することが可能である。
【００９０】
なお、タッチパネル部３０に表示パネル部５０が装着されると、タッチパネル部３０の下面に対する拘束力が強まるため、カバーパネル１０からの拘束力が弱いタッチパネル部３０の上面端部では、押圧時に生じる第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化がさらに大きくなる。このため、タッチパネル部３０に表示パネル部５０が装着されることが望ましい。
【００９１】
《４》実施の形態４
実施の形態４に係るタッチパネル装置４は、タッチパネル部３０のベース基板３１がカラーフィルタ基板１８を兼ねる点が、実施の形態１から３に係るタッチパネル装置１から３と異なる。このような構成にすることで、ベース基板３１と粘着材４０を削減することができ、タッチパネル装置４の薄型化及び部材コストの低減を実現できる。
【００９２】
図２８は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４の構造を概略的に示す断面図である。図２８は、図１におけるＡ部に対応する部分を示している。図２９は、タッチパネル装置４の構造を簡略化して示す分解斜視図である。実施の形態４において、タッチパネル部３０の構造は、図６のものと同様である。
【００９３】
タッチパネル装置４は、指などの指示体によって指示された位置（すなわち、操作領域における座標）を特定することができる。タッチパネル装置４は、カバーパネル１０と、粘着材２０と、タッチパネル部３０と、表示パネル部５０と、バックライトユニット７０とを有している。表示パネル部５０は、例えば、液晶パネル部である。表示パネル部５０において、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板とカラーフィルタ基板１８との間に液晶が封止されている。タッチパネル部３０を構成するベース基板３１は、カラーフィルタ基板１８を兼ねている。
【００９４】
また、実施の形態４においては、タッチ位置検出層ＬＤと、それを支持するベース基板３１とによって、タッチパネル部３０が構成されている。ベース基板３１は、タッチ位置検出層ＬＤの裏面側に、表示パネル部５０のカラーを表示するための色材と、隣接する色材の間に配置されたブラックマトリックスとを備えている。カバーパネル１０とベース基板３１との間にタッチ位置検出層ＬＤが位置するように、タッチパネル部３０がカバーパネル１０の内面上へ粘着材２０を介して接合されている。よって、タッチ位置検出層ＬＤは、カバーパネル１０の内面上に粘着材２０を介して間接的に設けられている。なお、タッチ位置検出層ＬＤは、保護膜３５によって覆われてもよい。
【００９５】
タッチ位置検出層ＬＤの構成は、図６のものと同様である。押圧時のカバーパネル１０の変形とカラーフィルタ基板１８の変形との間の差（すなわち、変形量の差）は、図８及び図９のものと同様である。押圧時に生じる第１の変位検出電極８１と第２の変位検出電極８２の間の静電容量の変化は、図１０及び図１１のものと同様である。
【００９６】
以上に説明したように、実施の形態４に係るタッチパネル装置４は、タッチパネル部３０のベース基板３１を、カラーフィルタ基板１８と共通にして簡素化した構造であるが、実施の形態１のものと同様に、堅牢なカバーパネル１０越しのタッチ操作の押圧力を検出可能である。
【００９７】
また、実施の形態４に係るタッチパネル装置４は、押圧力の検出機能が付加されているにもかかわらず、操作領域（すなわち、表示領域）１３内の光反射率の増加及び光透過率の低下を発生させないので、鮮明な表示画面を実現可能である。
【００９８】
なお、実施の形態４では、第２の変位検出電極８２をカラーフィルタ基板１８の４つのコーナーの近傍領域に配置した例を示したが、実施の形態２と同様に、第２の変位検出電極８２を辺の近傍領域にも配置してもよい。この場合には、コーナーの近傍領域の静電容量の変化量と辺の近傍領域の静電容量の変化量の差分をとることによって、静電容量の変化率を向上させることができる。
【００９９】
また、実施の形態４に係るタッチパネル装置４は、実施の形態３と同様に、筐体９１にカバーパネル１０の外周を固定した構造にすることで、実施の形態４で示したタッチパネル装置４の検出感度を高くすることができる。
【０１００】
また、実施の形態４では、カラーフィルタ基板１８を兼ねるベース基板３１に第２の変位検出電極８２を形成したが、ＴＦＴ基板上に第２の変位検出電極８２を形成することも可能である。この場合にも、同様にベース基板３１と粘着材４０を削減することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１〜４  タッチパネル装置、  １０  カバーパネル、  １１  表面、  １２  裏面、  １３  操作領域、  ２０  粘着材、  ３０  タッチパネル部、  ＬＤ  タッチ位置検出層、  ３１  ベース基板、  ３２  列電極、  ３３  行電極、  ３７  検出領域、  ４０  粘着材、  ５０  表示パネル部、  ５３  液晶パネル、  ７０  バックライトユニット、  ８１、８２Ａ〜８２Ｈ  第１の変位検出電極、  ８２  第２の変位検出電極、  ９０、９１  筐体、  １００  制御部、  １０１  位置検出部、  １０２  押圧力検出部、  １０３  表示制御部、  １０４  操作判定部、  １１０  プロセッサ、  １１１  メモリ、  ２００  指。
【要約】
タッチパネル装置（１）は、タッチ操作が行われる操作領域（１３）を含む表面（１１）と表面の反対側の面である裏面（１２）とを有するカバーパネル（１０）と、裏面（１２）に備えられた第１の粘着材（２０）と、ベース基板（３１）とベース基板における操作領域に対応する領域に備えられた複数のタッチセンサ電極（３２、３３）とを有し、前記第１の粘着材を介して裏面（１２）に対向するように配置されたタッチパネル部（３０）と、裏面（１２）における操作領域に対応する領域の外側に備えられた第１の変位検出電極（８１）と、ベース基板（３１）における操作領域に対応する領域の外側に備えられ、第１の変位検出電極（８１）に対向する第２の変位検出電極（８２）とを有している。【図１】
0006756059.tif 000002
【図２】
0006756059.tif 000003
【図３】
0006756059.tif 000004
【図４】
0006756059.tif 000005
【図５】
0006756059.tif 000006
【図６】
0006756059.tif 000007
【図７】
0006756059.tif 000008
【図８】
0006756059.tif 000009
【図９】
0006756059.tif 000010
【図１０】
0006756059.tif 000011
【図１１】
0006756059.tif 000012
【図１２】
0006756059.tif 000013
【図１３】
0006756059.tif 000014
【図１４】
0006756059.tif 000015
【図１５】
0006756059.tif 000016
【図１６】
0006756059.tif 000017
【図１７】
0006756059.tif 000018
【図１８】
0006756059.tif 000019
【図１９】
0006756059.tif 000020
【図２０】
0006756059.tif 000021
【図２１】
0006756059.tif 000022
【図２２】
0006756059.tif 000023
【図２３】
0006756059.tif 000024
【図２４】
0006756059.tif 000025
【図２５】
0006756059.tif 000026
【図２６】
0006756059.tif 000027
【図２７】
0006756059.tif 000028
【図２８】
0006756059.tif 000029
【図２９】
0006756059.tif 000030