CN113253864A - 触摸面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够高精度地检测指示体的位置以及按压的大小的触摸面板、以及具备该触摸面板的显示装置。触摸面板(1)具备：第一基板(10)，其具有第一表面(101)；第二基板(20)，其具有与第一表面(101)相对的第二表面(201)；驱动电极(11)，其形成在第一表面(101)上；以及位置感测电极(21)、按压感测电极(22)以及屏蔽电极(23)，其形成在第二表面(201)上。屏蔽电极(23)配置在位置感测电极(21)与按压感测电极(22)之间，在从第一基板(10)观察第二基板(20)的俯视图中，驱动电极(11)覆盖按压感测电极(22)的至少一部分，驱动电极(11)的端部的至少一部分位于屏蔽电极(23)上。

Description

触摸面板及显示装置
技术领域
本发明涉及检测手指、触摸笔等指示体的位置以及按压的大小的触摸面板、以及具备该触摸面板的显示装置。
背景技术
近年来，互电容方式的触摸面板正在普及。互电容方式的触摸面板具备被输入驱动信号的驱动电极和感测电极。在该触摸面板中，指示体与驱动电极和感测电极分别电容耦合，从而两电极间的静电电容降低，感测电极的信号变化。基于该感测电极的信号的变化，检测指示体的位置。
另外，在专利文献1中，提出了不仅能够检测指示体的位置，还能够检测按压的大小的触摸面板。该触摸面板除了具备用于检测指示体的位置的位置感测电极以外，还具备用于检测指示体的按压的大小的按压感测电极。而且，位置感测电极和按压感测电极形成在同一面上，在与它们相对的面上形成有驱动电极。而且，在该触摸面板中，当被指示体按压而驱动电极与按压感测电极的距离变短时，这些电极间的静电电容增大，按压感测电极的信号变化。基于该按压感测电极的信号的变化，检测按压的大小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2014/0062933号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的触摸面板中，在由指示体进行按压时，不仅驱动电极与按压感测电极之间的距离变短，驱动电极与位置感测电极之间的距离也变短。于是，驱动电极与位置感测电极之间的静电电容增大，指示体的电容耦合的减少量被抵消，从而指示体的位置的检测精度降低。
另外，在专利文献1所记载的触摸面板中，指示体与驱动电极和按压感测电极分别电容耦合，两电极间的静电电容变动。如上所述，按压的大小根据与驱动电极和按压感测电极之间的距离对应的静电电容的大小来检测。因此，通过指示体使驱动电极与按压感测电极之间的静电电容变动，从而按压的大小的检测精度降低。
因此，本发明提供能够高精度地检测指示体的位置以及按压的大小的触摸面板、以及具备该触摸面板的显示装置。
解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的一实施方式的触摸面板具备：第一基板，具有第一表面；第二基板，具有与所述第一表面相对的第二表面；驱动电极，形成在所述第一表面上；以及位置感测电极、按压感测电极以及屏蔽电极，形成在所述第二表面上，所述屏蔽电极配置在所述位置感测电极以及所述按压感测电极之间，在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，所述驱动电极覆盖所述按压感测电极的至少一部分，所述驱动电极的端部的至少一部分位于所述屏蔽电极上。
发明效果
在上述构成的触摸面板中，通过具备屏蔽电极，能够阻碍成为使指示体的位置以及按压的大小的检测精度降低的主要原因的电容耦合。因此，上述构成的触摸面板可以高精度地检测指示体的位置以及按压的大小。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的触摸面板1A所具备的电极的构成的俯视图。
图2是示出第一实施方式涉及的触摸面板1所具备的电极的构成的俯视图。
图3是示出图1及图2的A-A剖面的剖视图。
图4是表示与位置感测电极21的检测精度相关的电容耦合的剖视图。
图5是示出与按压感测电极22的检测精度相关的电容耦合的剖视图。
图6是用于对屏蔽电极23的优选大小进行说明的剖视图。
图7是示出第二实施方式涉及的触摸面板1所具备的电极的构成的俯视图。
图8是示出第二实施方式涉及的触摸面板1A所具备的电极的构成的俯视图。
图9是示出图7及图8的B-B剖面的剖视图。
图10是示出与位置感测电极21的检测精度相关的电容耦合的剖视图。
图11是示出与按压感测电极22的检测精度相关的电容耦合的剖视图。
图12是示出具备触摸面板1的显示装置2的构成的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对发明的实施方式详细地进行说明。对图中同一或相应的部分标注同一附图标记并且不重复其说明。此外，为了容易理解说明，在以下参照的附图中，构成简略化或示意化表示，或者省略一部分构成部件。另外，各图所示的构成部件间的尺寸比不一定表示实际的尺寸比。另外，在以下参照的附图中，为了容易识别各种电极，对各种电极标注阴影线而表示。
[第一实施方式]
图1～图3是表示第一实施方式涉及的触摸面板1的概略构成的图。图1以及图2是示出第一实施方式涉及的触摸面板1所具备的电极的构成的俯视图。图3是表示图1及图2的A-A剖面的剖视图。此外，为了便于图示，将触摸面板1所具备的电极分为图1以及图2进行图示，但如图3所示，图1以及图2所图示的电极被层叠。
如图3所示，触摸面板1具备第一基板10、驱动电极11、第二基板20、位置感测电极21、按压感测电极22、屏蔽电极23以及电介质层30。例如，第一基板10以及第二基板20由玻璃等透明材料构成。另外，位置感测电极21、按压感测电极22及屏蔽电极23由1TO(1nd1umT1n Ox1de：铟锡氧化物)等具有导电性的透明材料构成。另外，电介质层30由高分子材料等具有弹性的透明材料构成。
第一基板10以及第二基板20以第一基板10的第一表面101与第二基板20的第二表面201相对的方式配置。驱动电极11是给予驱动信号的电极，形成于第一表面101。位置感测电极21是用于检测指示体的位置的电极，形成于第二表面201。按压感测电极22是用于检测指示体的按压的大小的电极，形成于第二表面201。屏蔽电极23被施加地电位或与对位置感测电极21或按压感测电极22施加的电位相等的电位、或者处于浮动的状态，并形成在第二表面201。
如图1及图2所示，驱动电极11成为多个菱形状电极D1在其对角线方向上连结的形状(菱形图案)。同样，位置感测电极21是多个菱形状电极D2连结的菱形图案。另外，按压感测电极22是多个菱形状电极D3连结的菱形图案。位置感测电极21以及按压感测电极22的菱形状电极D2、D3各自的连结方向平行，并与该连结方向垂直的方向上交替地配置。另一方面，驱动电极11以菱形状电极D1的连结方向与位置感测电极21和按压感测电极22各自的菱形状电极D2、D3的连结方向垂直的方式配置。
另外，如图2以及图3所示，屏蔽电极23配置在位置感测电极21与按压感测电极22之间。例如，屏蔽电极23以隔开位置感测电极21以及按压感测电极22的方式配置于它们之间。
从第一基板10观察第二基板20的俯视图(以下，简称为“俯视图”。)中，驱动电极11覆盖按压感测电极22的至少一部分。另外，在俯视图中，驱动电极11的端部的至少一部分位于屏蔽电极23上。此外，在图1～图3所例示的触摸面板1中，在俯视图中，构成驱动电极11的1个菱形状电极D1包含构成按压感测电极22的1个菱形状电极D3。
接着，参照附图对触摸面板1的动作进行说明。图4是表示与位置感测电极的检测精度相关的电容耦合的剖视图。图5是表示与按压感测电极的检测精度相关的电容耦合的剖视图。在图4及图5中，用虚线表示与在指示体F与各种电极之间产生的电容耦合、在各种电极之间产生的电容耦合对应的电力线。
如图4所示，指示体F与第一基板10的与第一表面101相反一侧的面接触时，与驱动电极11和位置感测电极21分别电容耦合。由此，经由指示体F驱动电极11与位置感测电极21之间的静电电容减少，由位置感测电极21检测的信号变化，从而检测指示体F的位置。
此时，若利用指示体F按压第一基板10，则驱动电极11与位置感测电极21的距离变短。但是，驱动电极11比位置感测电极21更接近屏蔽电极23，因此容易与屏蔽电极23之间进行电容耦合。因此，驱动电极11与位置感测电极21之间的静电电容难以增大，指示体F引起的两电极11、21之间的静电电容的减少量难以抵消。因此，触摸面板1能够高精度地检测指示体F的位置。
另外，如图5所示，当通过指示体F按压第一基板10时，驱动电极11和按压感测电极22的距离变短。由此，两电极11、22间的静电电容增加，在按压感测电极22中检测到的信号变化，从而检测按压的大小。
此时，在从指示体F到按压感测电极22的路径上，指示体F与按压感测电极22相比更接近屏蔽电极23，所以容易与屏蔽电极23电容耦合。因此，抑制了指示体F与驱动电极11和按压感测电极22各自电容耦合，抑制两电极间的静电电容变动。因此，触摸面板1能够高精度地检测按压的大小。
如上所述，在触摸面板1中，通过具备屏蔽电极23，能够阻碍成为使指示体F的位置以及按压的大小的检测精度降低的主要原因的电容耦合。因此，触摸面板1能够高精度地检测指示体F的位置以及按压的大小。
此外，也可以构成为屏蔽电极23的电位与地电位或与对位置感测电极21或按压感测电极22施加的电位相等。在该情况下，能够提高屏蔽电极23阻碍上述电容耦合的效果。
另外，从提高屏蔽电极23阻碍上述的电容耦合的效果的观点出发，优选将屏蔽电极23增大至规定的程度。图6是用于说明屏蔽电极23的优选大小的剖视图。以下，如图6所示，将第一基板10的第一表面101与第二基板20的第二表面201之间的距离设为H。另外，在俯视图中，从屏蔽电极23的位置感测电极21侧的端部到该屏蔽电极23上的驱动电极11的端部的距离设为W1。同样地，在俯视图中，从屏蔽电极23的按压感测电极22侧的端部到该屏蔽电极23上的驱动电极11的端部为止的距离设为W2。此外，H是触摸面板1未被按压的情况下的距离，也是电介质层30的厚度。另外，在图6等中，使电极11、
Figure BDA0002936674020000071
Figure BDA0002936674020000072
的厚度极大地进行表示，但实际上电极11、
Figure BDA0002936674020000073
极薄，因此H能够视同为驱动电极11与屏蔽电极23之间的距离。
从指示体F、各种电极产生的电力线以同心圆状扩展。因此，若W1≧H，则能够有效地阻碍驱动电极11超过屏蔽电极23而与位置感测电极21电容耦合(参照图4)。另外，若W2≧H，则能够有效地阻碍指示体F超过屏蔽电极23而与按压感测电极22电容耦合(参照图5)。
[第二实施方式]
接着，对第二实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，在使用与第一实施方式相同的符号的情况下，示出了与第一实施方式相同的构成，只要没有特别说明，则参照之前的说明。
图7～图9是表示第二实施方式的触摸面板1A的概略构成的图。图7及图8是示出第二实施方式的触摸面板1A所具备的电极的构成的俯视图。图9是表示图7及图8的B—B剖面的剖视图。此外，为了方便图示，将触摸面板1A所具备的电极分为图7及图8而图示，但如图9所示，图7及图8所示的电极层叠。
如图9所示，触摸面板1A与第一实施方式的触摸面板1同样地，具备第一基板10、驱动电极11、第二基板20、位置感测电极21、按压感测电极22、屏蔽电极23以及电介质层30。而且，触摸面板1A具备浮岛电极12。浮岛电极12由1TO等具有导电性的透明材料构成。另外，浮岛电极12形成于第一基板10的第一表面101，处于浮动状态。
如图7所示，浮岛电极12由未连结的多个菱形状电极D4构成。另外，在俯视图中，浮岛电极12覆盖位置感测电极21的至少一部分。此外，在图7～图9例示的触摸面板1A中，在俯视图中，构成浮岛电极12的1个菱形状电极D4包含构成位置感测电极21的1个菱形状电极D2。
接着，参照附图对触摸面板1A的动作进行说明。图10是表示与位置感测电极21的检测精度相关的电容耦合的剖视图。图11是表示与按压感测电极22的检测精度相关的电容耦合的剖视图。在图10及图11中，用虚线表示与在指示体F与各种电极之间产生的电容耦合、在各种电极之间产生的电容耦合对应的电力线。
如图10所示，浮岛电极12与位置感测电极21电容耦合。当指示体F与第一基板10的与第一表面101相反一侧的面接触，则与驱动电极11和浮岛电极12各自电容耦合。由此，经由指示体F以及浮岛电极12，驱动电极11与位置感测电极21之间的静电电容减少，在位置感测电极21检测到的信号变化，从而检测指示体F的位置。
此时，若利用指示体F按压第一基板10，则驱动电极11与位置感测电极21的距离变短。但是，驱动电极11比位置感测电极21更接近屏蔽电极23，因此容易与屏蔽电极23之间进行电容耦合。另外，位置感测电极21与浮岛电极12电容耦合。因此，即使第一基板10被指示体F按压，驱动电极11和位置感测电极21之间的静电电容也难以增大，难以抵消指示体F引起的两电极11、21之间的静电电容的减少量。因此，触摸面板1A能够更高精度地检测指示体F的位置。
另外，如图11所示，当通过指示体F按压第一基板10时，驱动电极11和按压感测电极22的距离变短。由此，两电极11、22间的静电电容增加，在按压感测电极22中检测到的信号变化，从而检测按压的大小。
此时，在从指示体F到按压感测电极22的路径上，指示体F与浮岛电极12电容耦合，浮岛电极12相较于按压感测电极22更接近屏蔽电极23。因此，浮岛电极12与按压感测电极22相比更容易与屏蔽电极23电容耦合。另外，浮岛电极12与位置感测电极21电容耦合。因此，抑制了指示体F经由浮岛电极12与按压感测电极22电容耦合，抑制了驱动电极11与按压感测电极22之间的静电电容变动。因此，触摸面板1A能够更高精度地检测按压的大小。
如上所述，在触摸面板1A中，通过在屏蔽电极23的基础上还具备浮岛电极12，能够进一步有效地阻碍成为使指示体F的位置以及按压的大小的检测精度降低的主要原因的电容耦合。因此，触摸面板1A能够更高精度地检测指示体F的位置以及按压的大小。
此外，关于第一实施方式参照图5说明的屏蔽电极23的优选大小在第二实施方式中也同样适用。首先，若W1≧H，则能够有效地阻碍驱动电极11超过屏蔽电极23而与位置感测电极21电容耦合(参照图10)。另外，若W2≧H，则能够有效地阻碍指示体F电容耦合的浮岛电极12超过屏蔽电极23而与按压感测电极22电容耦合(参照图11)。
[变形例]以上，上述的实施方式只不过是用于实施本发明的例示。因此，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够对上述的实施方式进行适当变形而实施。
例如，在上述第一以及第二实施方式中，例示了位置感测电极21、按压感测电极22以及屏蔽电极23分别由1TO形成的情况。但是，按压感测电极22及屏蔽电极23也可以分别由网格金属形成。另外，所谓网格金属是网格状的金属细线。
按压感测电极22和屏蔽电极23在俯视图中位于驱动电极11的正下方。因此，按压感测电极22和屏蔽电极23各自与驱动电极11的耦合电容容易变大。而且，它们的耦合电容越大，使触摸面板1、1A驱动时的负荷越大，不得不使触摸面板1、1A的驱动频率降低。
因此，如上所述，如果由网格金属形成按压感测电极22及屏蔽电极23，减小两个电极22、23的面积而降低与驱动电极11的耦合电容，则能够降低驱动触摸面板1、1A时的负荷，增大驱动频率。
另外，不仅按压感测电极22和屏蔽电极23，位置感测电极21也可以由网格金属形成。这种情况下，形成于第二基板20的第二表面201的电极21～23全部成为网格金属，因此，能够同时形成它们。因此，能够简化触摸面板1、1A的制造工艺。
另外，例如，在上述的第一及第二实施方式中，例示了驱动电极11、位置感测电极21及按压感测电极22分别为菱形图案的情况，但也可以是除此以外的形状。例如，驱动电极11、位置感测电极21以及按压感测电极22各自也可以是宽度均匀的图案。但是，在俯视图中，驱动电极11覆盖按压感测电极22的至少一部分，驱动电极11的端部的至少一部分位于屏蔽电极23上。
另外，上述第一以及第二实施方式所涉及的触摸面板1、1A例如能够安装于显示装置。图12是表示具备触摸面板1的显示装置2的构成的剖视图。此外，图12例示了具备第一实施方式涉及的触摸面板1的显示装置2，但第二实施方式涉及的触摸面板1A也同样能够安装于显示装置2。
如图12所示，显示装置2具备触摸面板1和在显示面401显示图像的显示部40。显示部40例如由液晶显示器或有机E L(Electro Lum1nescence：电致发光)显示器等构成。触摸面板1以第二基板20成为显示部40侧的方式配置在显示部40的显示面401上。
另外，上述的触摸面板以及显示装置能够如以下那样进行说明。
触摸面板具备：第一基板，具有第一表面；第二基板，具有与所述第一表面相对的第二表面；驱动电极，形成在所述第一表面上；以及位置感测电极、按压感测电极以及屏蔽电极，形成在所述第二表面上，所述屏蔽电极配置在所述位置感测电极以及所述按压感测电极之间，在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，所述驱动电极覆盖所述按压感测电极的至少一部分，所述驱动电极的端部的至少一部分位于所述屏蔽电极上(第一构成)。根据该构成，通过具备屏蔽电极，能够阻碍成为使指示体的位置以及按压的大小的检测精度降低的主要原因的电容耦合。因此，在该触摸面板中，能够高精度地检测指示体的位置以及按压的大小。
在第一构成中，所述屏蔽电极的电位也可以与地电位、或者施加于所述位置感测电极或所述按压感测电极的电位相等(第二构成)。根据该构成，能够提高屏蔽电极阻碍上述的电容耦合的效果。
在第一或第二构成中，也可以是，将所述第一表面与所述第二表面的间隔设为H，在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，将从所述屏蔽电极中的所述位置感测电极侧的端部到该屏蔽电极上的所述驱动电极的端部的距离设为W1时，W1≥H(第三构成)。根据该构成，能够有效地阻碍驱动电极超过屏蔽电极与位置感测电极电容耦合。
在第一～第三构成的任一个中，也可以是，将所述第一表面与所述第二表面的间隔设为H，在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，将从所述屏蔽电极中的所述按压感测电极侧的端部到该屏蔽电极上的所述驱动电极的端部的距离设为W2时，W2≥H(第四构成)。根据该构成，能够有效地阻碍指示体越过屏蔽电极与按压感测电极电容耦合。
在第一
Figure BDA0002936674020000121
第四构成的任一个中，也可以是，所述按压感测电极及所述屏蔽电极由网格金属形成(第五构成)。根据该构成，能够降低驱动触摸面板时的负荷，增大驱动频率。
在第五构成中，所述位置感测电极也可以由网格金属形成(第六构成)。根据该构成，形成于第二基板的第二表面的电极全部成为网格金属，因此能够同时形成这些。因此，根据该构成，能够简化触摸面板的制造工艺。
根据第一～第六构成中的任一个中，也可以是，还具备浮动状态的浮岛电极，所述浮岛电极形成于所述第一表面，在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，所述浮岛电极覆盖所述位置感测电极的至少一部分(第七构成)。根据该构成，通过在屏蔽电极的基础上还具备浮岛电极，能够进一步有效地阻碍成为使指示体的位置以及按压的大小的检测精度降低的主要原因的电容耦合。因此，根据该构成，可以进一步高精度地检测指示体的位置以及按压的大小。
本发明的其他实施方式是显示装置，其具备：第一～第七任一构成所涉及的触摸面板；和显示图像的显示部，在所述显示部显示图像的显示面上配置有所述触摸面板(第八构成)。
附图标记说明
1、1A：触摸面板；2：显示装置；10：第一基板；101：第
一表面；11：驱动电极；12：浮岛电极；20：第二基板；201：第
二表面；21：位置感测电极；22：按压感测电极；23：屏蔽电极；
30：电介质层；40：显示部；401：显示面；D1～D4：菱形状电极

Claims (8)

1.一种触摸面板，其特征在于，具备：
第一基板，具有第一表面；
第二基板，具有与所述第一表面相对的第二表面；
驱动电极，形成在所述第一表面上；以及
位置感测电极、按压感测电极以及屏蔽电极，形成在所述第二表面上，
所述屏蔽电极配置在所述位置感测电极以及所述按压感测电极之间，
在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，所述驱动电极覆盖所述按压感测电极的至少一部分，所述驱动电极的端部的至少一部分位于所述屏蔽电极上。
2.如权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，
所述屏蔽电极的电位与地电位、或者与施加于所述位置感测电极或所述按压感测电极的电位相等。
3.如权利要求1或2所述的触摸面板，其特征在于，
将所述第一表面与所述第二表面的间隔设为H，
在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，将从所述屏蔽电极中的所述位置感测电极侧的端部到所述屏蔽电极上的所述驱动电极的端部的距离设为W1时，
W1≥H。
4.如权利要求1至3中任一项所述的触摸面板，其特征在于，
将所述第一表面与所述第二表面的间隔设为H，
在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，将从所述屏蔽电极中的所述按压感测电极侧的端部到所述屏蔽电极上的所述驱动电极的端部的距离设为W2时，
W2≥H。
5.如权利要求1至4中任一项所述的触摸面板，其特征在于，
所述按压感测电极及所述屏蔽电极由网格金属形成。
6.如权利要求5所述的触摸面板，其特征在于，
所述位置感测电极由网格金属形成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的触摸面板，其特征在于，
还具备浮动状态的浮岛电极，所述浮岛电极形成于所述第一表面，
在从所述第一基板观察所述第二基板的俯视图中，所述浮岛电极覆盖所述位置感测电极的至少一部分。
8.一种显示装置，其特征在于，具备：
如权利要求1至7中任一项所述的触摸面板；以及
显示图像的显示部，
在所述显示部显示图像的显示面上配置有所述触摸面板。
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