专利名称：触摸板及内置触摸板的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种触摸板及内置触摸板的显示装置，尤其是涉及有效适用于扫描电极和检测电极形成在不同面上的触摸板的技术。
背景技术：
目前的显示装置，其具有利用使用者手指或笔等在显示画面上进行触摸操作 (接触按压操作，以下简称为触摸)来输入信息的装置(以下，也称为触摸传感器或触摸板)，该显示装置被用于PDA、便携终端等移动用电子设备、各种家电产品、自动存取款机 (Automated Teller Machine)等中。众所周知,作为这样的触摸板,存在检测被触摸部分的电阻值变化的电阻膜方式、或检测电容变化的静电电容方式、或检测光量变化的光传感器方式等。
静电电容方式的触摸板，其设有配置成纵横二维矩阵状的检测用纵向电极(X电极)和检测用横向电极(Y电极)，在输入处理部检测各电极的电容。在手指等导体与触摸板的表面相接触的情况下，各电极的电容增加，因此由输入处理部检测到该电容的增加，基于各电极检测到的电容变化的信号来计算输入坐标。
图IA和图IB是用于说明以往的带触摸板的显示装置的图。
图IA是表示以往的带触摸板的显示装置的概略结构的方框图，图IB是表示以往的带触摸板的显示装置的构造的图。
如图IB所示，静电电容方式的触摸板106用粘结剂110粘结在显示装置(在这里是液晶显示板)101上。如后所述，触摸板106具有电容检测用的X电极和Y电极。
触摸板106设置于显示板101的前表面上。因此，当使用者观察在显示板101进行显示的图像时，显示图像需要透过透射触摸板106，因此优选触摸板106的光透射率较高。
利用布线107将触摸板106的X电极、Y电极连接在触摸板控制部108上。
触摸板控制部108将Y电极作为扫描电极，依次对其施加驱动电压，并将X电极作为检测电极，从而测量各电极交叉点处的电极间电容，利用根据测量各电极间交叉点的电容值而发生变化的电容检测信号，运算并求出输入坐标。
触摸板控制部108使用I/F信号109，将输入坐标传送至系统控制部105。
在通过触摸操作从触摸板106向系统控制部105传送输入坐标时,系统控制部105 生成与该触摸操作相应的显示图像，作为显示控制信号104传送到显示控制电路103。
显示控制电路103基于由显示控制信号104传送的显示图像生成显示信号102，在显示板101上显示图像。
此外，作为显示板，只要是能使用触摸板106的显示板即可，并不限于液晶显示板，也可使用有机EL显示板、或者采用了有机发光二极管元件、表面传导型电子发射元件的显不板等。
在使用液晶显示板作为显示板101时,该显示板具有在液晶显示板的观察者侧的相反侧的面之下配置的背光源(未图示)。这里，液晶显示板例如使用IPS方式、TN方式、VA方式等方式的液晶显示板。
众所周知，液晶显示板是将相对配置的两张基板贴合而形成的，在两片基板的外侧设有偏振片。
图2A和图2B是用于说明触摸板106的图。
图2A是表示触摸板106的电极图案的图，图2B是表示沿着图2A的HB-HB切断线的剖面构造的剖视图。
如图2A所示，触摸板106具有电容检测用的X电极201和Y电极202。在此，例如图示了 5条X电极201、6条Y电极202，但电极数量并不局限于此。
在图2B中，204是由玻璃基板或PET膜等构成的触摸板基板，在触摸板106的触摸板基板204之上形成有X电极201、Y电极202，在该X电极201、Y电极202之上形成有保护膜203。另外，在图2B中，触摸板基板204的显示板侧的面上形成有屏蔽电极205。
图3A和图3B是用于说明以往的内置触摸板的显示装置的图。
图3A是表示以往的内置触摸板的显示装置的概略结构的方框图，图3B是表示以往的内置触摸板的显示装置的剖面构造的图。
如图3B所示，静电电容方式的触摸板301形成在显示装置(在这里是液晶显示板)101的内部。除此之外的结构与图1A相同，因此省略再次详细说明。图4A 图4B用于说明触摸板301，图4A表示触摸板301的电极图案，图4B是表示沿着图4A的IVB-IVB切断线的剖面构造的剖视图。
如图4A所示，触摸板301具有电容检测用的X电极201和Y电极202。在此，例如图示了 5条X电极201、6条Y电极202，但电极数并不局限于此。
在图4B中，211为第一基板，212为第二基板，213为下偏振片，214为上偏振片， 215为液晶层，216为密封材料。如图4B所示，X电极201和Y电极202形成于液晶显示板的构造部件的不同部位。
另外，优选的是，第一基板211、第二基板212的光透射率较高。
此外，一般而言，在IPS方式的液晶显示板中，在第一基板211的液晶层侧的面上， 从第一基板211朝着液晶层215依次形成有扫描线(也称为栅极线)、层间绝缘膜、映像线 (也称为源极线或漏极线)、薄膜晶体管(TFT)、像素电极、层间绝缘膜、对置电极(也称为公共电极)以及取向膜，但在图4B中省略这些部件。
另外，在第二基板212的液晶层侧，从第二基板212朝着液晶层215依次形成有遮光膜、红绿蓝各色滤色片、平坦化膜、取向膜，但在图4B中省略这些部件。
在图4B的构造中，在第二基板的与液晶层相反一侧的面上形成的背面电极兼用作X电极201，对置电极兼用作Y电极202。
图5A 图5C是用于说明触摸板106的以往的检测方式的图。图5A示出没有进行触摸操作的状态，图5B示出手指502接近触摸板106的状态，图5C示出检测信号的变化。
将电压源504连接到X电极201、Y电极202中的任一电极(在这里是Y电极202)， 从电压源504输入脉冲，来自电压源504的脉冲所带来的瞬变电流，其经由进行电容耦合的另一电极(在这里是X电极201)而在检测电路(505、506)中受到检测。如图5Α所示，电容耦合形成X、Y电极之间的电力线501。
如图5Β所示，若手指502接近触摸板106，则电力线501被遮断。由此，瞬变电流减小。
如图5C所示，若从图5A的状态变化到图5B的状态，则最接近手指502的部分的信号507大幅下降。下降量503成为信号强度。在离手指远的部位，变化508微小。
图6A 图6C是用于说明触摸板301的以往的检测方式的图。图6A表示没有进行触摸操作的状态，图6B表示手指502接近触摸板106的状态，图6C表示检测信号的变化。
如图6A所示，将电压源504连接到X电极201、Y电极202中的一方(在这里是Y 电极202)，从电压源504输入脉冲，来自电压源504的脉冲带来的瞬变电流经由电容耦合的另一方(在这里是X电极201)在检测电路(505、506)中受到检测。 如图6Α所示，电容耦合形成Χ、Υ电极之间的电力线601。但是，与图5Β所示的X电极201、Υ电极202处于同一平面内的情况相比，电力线601向显示板外部的产生量将会下降。
如图6Β所示，若手指502接近触摸板，则电力线601被遮断。由此，瞬变电流减小。
但是，与图5Β所示的X电极201、Y电极202处于同一平面内的情况相比，由于向显示板外部的电力线601的产生量下降，减少幅度很小。
如图6C所示，若从图6Α的状态变化到图6Β的状态，则最接近手指502的部分的信号603有少许下降，信号强度微小。这将成为灵敏度下降的主要原因。
图7Α和图7Β是对触摸板106、触摸板301的X电极和Y电极的视觉识别性(看到电极)进行说明的图。
图7Α是用于说明作为触摸板106的电极构造的X电极与Y电极的视觉识别性(看到电极)的图，图7是用于说明作为触摸板301的电极构造的X电极与Y电极的视觉识别性(看到电极)的图。
如图7Α所示，在触摸板106的电极构造中，电极间隔701微细所以难以被目视到。
如图7Β所示，在触摸板301的电极构造中，电极间隔702变大而容易被目视到。
在先专利文献
专利文献1US2007/0262966A1发明内容
在以往的触摸板中，例如在显示板内置了触摸板的内置触摸板显示装置等那样， 若X电极与Y电极形成在不同的面上且电极间隔扩大，则存在检测灵敏度下降、观察者容易看到X电极和Y电极这样的问题点。
通过将X电极与Y电极形成在不同的面上且各X电极、各Y电极密集配置，X电极的间隔、Y电极的电极间隔变得微细，因此观察者变得较难看到X电极和Y电极，能解决观察者容易看到X电极和Y电极这样的问题点。
但是，若X电极与Y电极形成在不同的面上且各X电极、各Y电极密集配置，存在不能应用以往的互电容检测方式(即，检测手指遮蔽X电极与Y电极之间的电场的方式) 的问题点。
本发明是为了解决上述现有技术问题而完成的，本发明的目的在于提供一种采用了与以往的相互电容检测方式不同的新检测方式的触摸板和内置触摸板的显示装置。
本发明的上述及其他目的和新特征，将通过本说明书的记载和附图而得以清楚。
本申请公开的发明中具有代表性的技术方案如下。
(1) 一种触摸板，包括多个扫描电极以及与上述多个扫描电极交叉的多个检测电极，其中，该触摸板还包括第一装置，其按每个扫描周期依次将恒流源连接到上述各扫描电极；以及第二装置，基于由上述多个检测电极的每一个检测到的电流变动，检测触摸板上的触摸位置。
(2)在(I)中，上述多个扫描电极与上述多个检测电极形成于不同的面上。
(3)在(I)中，上述多个扫描电极与上述多个检测电极隔着绝缘体形成于不同的面上。
(4)在⑴至⑶中的任一个中，上述多个扫描电极与上述多个检测电极为条纹状电极。
(5)在(4)中，上述多个扫描电极的电极间隔、上述多个检测电极的电极间隔均为 20 μ m以上、30μηι以下。
(6)在(I)至(5)中的任一个中，上述触摸板还具有调整上述恒流源的频率的第三>J-U ρ α装直。
(7) 一种内置触摸板的显示装置，包括显示板和内置在上述显示板中的触摸板，其中，上述触摸板包括多个扫描电极，其形成在上述显示板上；多个检测电极，其形成在上述显示板上且与上述多个扫描电极交叉；第一装置，其按每个扫描周期依次将恒流源连接到上述各扫描电极；以及第二装置，其基于由上述多个检测电极的每一个检测到的电流变动，检测显示板上的触摸位置。
(8)在(7)中，上述多个扫描电极与上述多个检测电极形成于不同的面上。
(9)在(7)中，上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的一方形成在上述显示板的观察者侧的面上，上述多个扫描电极和上述多个检测电极的另一方形成在上述显示板的内部。
(10)在(7)中，上述显示板具有第一基板、第二基板、以及夹持在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述第二基板配置在观察者侧，上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的一方形成在上述第二基板的与上述液晶层相反一侧的面上，上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的另一方形成在上述第一基板的上述液晶层侧的面上。
(11)在(7)至(10)中的任一个中，上述多个扫描电极与上述多个检测电极为条纹状电极。
(12)在(11)中，上述多个扫描电极的电极间隔、上述多个检测电极的电极间隔均为20μ 以上、30μπ 以下。
(13)在(7)至(12)中的任一个中，上述触摸板还具有调整上述恒流源的频率的第三装置。
简要说明本申请公开的发明中的代表性技术方案所得到的效果如下。
根据本发明，能提供一种采用了与以往的相互电容检测方式不同的新的检测方式的触摸板和内置触摸板的显示装置。
图1A和图1B是用于说明以往的带触摸板的显示装置的图。
图2Α和图2Β是用于说明图1所示的触摸板的图。
图3A和图3B是用于说明以往的内置触摸板的显示装置的图。
图4A和图4B是用于说明图3所示的触摸板的图。
图5A 图5C是用于说明图I所示的触摸板的以往检测方式的图。
图6A 图6C是用于说明图3所示的触摸板的以往检测方式的图。
图7A和图7B是对图I所示的触摸板和图3所示的触摸板的X电极与Y电极的视觉识别性进行说明的图。
造的图。
题的图。
图8A和图SB是用于说明本发明实施例的带触摸板的显示装置的触摸板的电极构图9A 图9C是用于说明本发明实施例的触摸板与以往的检测方式相组合时的问图IOA和图IOB是用于说明本发明实施例的内置触摸板的显示装置的触摸板的电极构造的图。
图IlA 图IlC是用于说明本发明实施例的触摸板的检测方式的图。
图12A和图12B是用于说明本发明实施例的触摸板的检测原理的图。
图13A和图13B是用于说明本发明实施例的触摸板的检测原理的图。
图14A 图14C是用于说明本发明实施例的触摸板的检测原理的图。
图15A 图15C是用于说明本发明实施例的触摸板的检测原理的图。
图16A和图16B是表示利用本发明实施例的触摸板的检测结果的一例的图。
图17A和图17B是表示利用本发明实施例的触摸板的检测结果的另一例的图。
标号说明
101显示板
103显示控制电路
105系统控制部
106、301 触摸板
107 布线
108触摸板控制部
110粘结剂
20IX 电极
202Y 电极
203保护膜
204触摸板基板
205屏蔽电极
211 第一基板
212 第二基板
213下偏振片
214上偏振片
215液晶层
216密封材料
501,601,901 电力线
502 手指
504电压源
505、506、1101 1105 检测电路
512手指的电容
701，702 电极间隔
1106 恒流源具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
在用于说明实施例的所有附图中，对同样构件标注相同附图标记，省略其重复说明。以下的实施例不用于限定本发明的保护范围。
[本实施例的触摸板的特征]
图8A和图8B是用于说明本发明实施例的内置触摸板的显示装置的触摸板301的图。
图8A是表不本实施例的触摸板301的电极图案的图，图8B是表不沿着图8A中的 VIIIB-VIIIB切断线的剖面构造的剖视图。
在本实施例的触摸板301中，X电极201与Y电极202形成为条纹状，多个Y电极 202配置成与多个X电极201交叉。
在本实施例中，也是在第二基板的与液晶层相反一侧的面上形成的背面电极兼用作X电极201，对置电极兼用作Y电极202。
如图8A所示，在本实施例的触摸板301的电极构造中，电极间隔701微细且密集地配置。因此，与触摸板106同样地，在本实施例的触摸板301的电极构造中，由于电极间隔701微细而较难被目视到。
在这里，若电极间隔701为30μm，则可隐约地看到间隔，若为20μm则几乎看不到。
图9Α 图9C是用于说明本发明实施例的触摸板301与以往的检测方式相组合时的问题的图。
图9Α是表示没有进行触摸操作的状态的图，图9Β是表示手指502接近触摸板106 的状态的图，图9C是表示检测信号的变化的图。
如图9Α所示，将电压源504连接到Y电极202，检测电路505连接到X电极201。 来自电压源504的输入脉冲在X电极201与Y电极202之间形成电场，由于X电极201被密集配置，所以电力线901不会漏到外部。
如图9Β所示，即使手指502接近本实施例的触摸板301，手指502与电力线901几乎没有相互作用。
因此，如图9C所示，尽管从图9Α的状态变化到图9Β的状态，但检测电路505检测到的信号603并不发生变化，无法检测触摸操作。
图1OA和图1OB是用于说明本发明实施例的内置触摸板301的显示装置的触摸板的电极构造的图。
图1OA是表示本实施例的触摸板301的电极图案的图，图1OB是表示沿着图1OACN 102981684 A书明说7/8页的XB-XB切断线的剖面构造的剖视图。
图IOA所示本实施例的触摸板301的电极图案与图8A所示电极图案相同。其中， 图IOB所示剖面构造的剖面设定线段XB-XB设定为与X电极201平行。
图IlA 图IlC是用于说明本发明实施例的触摸板301的检测方式的图。
图IlA是表示没有进行触摸操作的状态的图，图IlB是表示手指502接近触摸板 106的状态的图，图IlC是表示检测信号的变化的图。
如图IlA所示，在本实施例的检测方式中，将恒流源1106连接到X电极201、Y电极202中的一方(在这里是X电极201)。另一方面，检测电路(1101 1105)分别连接到 X电 极201、Y电极202的另一方(在这里是Y电极202)。
在本实施例的触摸板301中，恒流源1106作为检测信号源使用。
通过使用恒流源1106，不管触摸板301的状态如何，都处于在各个Y电极202中流过恒定电流的状态。
如图IIB所示，若手指502接近触摸板301，在触摸板301上追加了电流路径，但是由于电流恒定，追加的电流路径上的电流相当于在其他路径上减小的电流。该现象在连接到手指502靠近位置的路径上较为明显。
因此，如图IIC所示，在检测信号1107 1109中，检测电路1103的检测信号1107 减小最多，因此能够判断手指502的接触位置。
图12A 图14C是用于说明本发明实施例的触摸板301的检测原理的图。
图12A、图13A表示本发明实施例的触摸板301的电极构造、恒流源1106与检测电路(1101 1105)的连接关系。
图12B是表示在没有进行触摸操作的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图。
图13B是表示在手指502接近触摸板301的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图。
图14A是表示在没有进行触摸操作的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图，其与图12B相同。
图14B是表示在手指502接近触摸板301的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图，其与图13B相同。
图14C是表示伴随着从图14A的状态变化到图14B的状态电流的变化的图。
恒流源1106产生的电流总量(IO)是恒定的，与触摸板301的状态无关。因此， 如图12B所示，在触摸板301上没有进行触摸操作的状态下，恒流源1106产生的电流总量(IO)为流过检测电路1101 1105的电流(II 15)之和(10 = I1+I2+I3+I4+I5)。
另外，如图13B所示，在手指502接近触摸板301的状态下的等效电路中，接近触摸板301的手指502表示为电容512。其相对于恒流源1106成为新的电流路径(电流量 13")。
但是，恒流源1106产生的电流总量不变化。因此，如图14C的图所示，在现有电流路径上流过的电流减少相当于新电流(13")的电流量而成为13'，其中现有电流路径是与手指502的电容512所连接的点相连接的路径。
图15A 图15C是用于说明本发明实施例的触摸板301的检测原理的图。10
图15A是表示在没有进行触摸操作的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图，其与图12B相同。
图15B是表示在手指502接近触摸板301的状态下本发明实施例的触摸板301的等效电路的电路图，其与图13B相同。
图15C是表示恒流源1106的电流产生频率与检测灵敏度的关系的图。
手指502靠近本实施例中的触摸板301将使测量系统的传递特性发生改变。因此， 如图15C所示，在特定的频率下，其变化显著地反映到电流变化上。
在本实施例中，由恒流源1106以那样的最佳频率产生电流。
图16A和图16B是表示利用本发明实施例的触摸板301的检测结果的一例的图。
图16A是表示手指502的接触位置按顺序从RYl处的Y电极202移动到RY8处的 Y电极202。
图16B是表示手指502的接触位置从RYl处的Y电极202按顺序移动到RY8处的 Y电极202的状态下，从RYl处的Y电极202至RY8处的Y电极202检测到的检测信号的图。
如图16B所示，对应于手指502的接触位置的移动，从RYl处的Y电极202至RY8 处的Y电极202检测到的检测信号以能判断手指502的接触位置的分布状态而发生变化。
图17A 图17B是表示利用本发明实施例的触摸板301的检测结果的另一例的图。
图17A是表示手指502正同时接触RY2、RY7处的Y电极202的图。
图17B是表示手指502同时接触RY2、RY7处的Y电极202的状态下从RYl处的Y 电极202至RY8处的Y电极202检测到的检测信号的图。
如图17B所示，在同时接触RY2、RY7处的Y电极202的状态下，可以得到与同时两点的接触位置相对应的信号分布。由此，即使在同一电极上有多个点接触，也能计算出各点的坐标。
此外，在上述的实施例中，对本发明应用于内置触摸板的显示装置的情况进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，不言而喻，本发明也能够应用于例如多个X电极与多个Y电极隔着绝缘体形成在不同面上这样的、多个X电极与上述多个Y电极形成在不同面上的触摸板。
以上，基于上述实施例具体说明了本发明人完成的发明，但不言而喻，本发明并不限于上述实施例，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。
权利要求
1.一种触摸板，包括多个扫描电极以及与上述多个扫描电极交叉的多个检测电极， 其中，该触摸板还包括 第一装置，其按每个扫描周期依次将恒流源连接到上述各扫描电极；以及第二装置，基于由上述多个检测电极的每一个检测到的电流变动，检测触摸板上的触摸位置。
2.根据权利要求I所述的触摸板，其特征在于， 上述多个扫描电极与上述多个检测电极形成于不同的面上。
3.根据权利要求I所述的触摸板，其特征在于， 上述多个扫描电极与上述多个检测电极隔着绝缘体形成于不同的面上。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的触摸板，其特征在于， 上述多个扫描电极和上述多个检测电极是条纹状的电极。
5.根据权利要求4所述的触摸板，其特征在于， 上述多个扫描电极的电极间隔、上述多个检测电极的电极间隔均为20_以上、30i!m以下。
6.根据权利要求I至3中的任一项所述的触摸板，其特征在于， 所述触摸板还具有调整上述恒流源的频率的第三装置。
7.一种内置触摸板的显示装置，包括显示板和内置在上述显示板中的触摸板， 其中，上述触摸板包括 多个扫描电极，其形成在上述显示板上； 多个检测电极，其形成在上述显示板上且与上述多个扫描电极交叉； 第一装置，其按每个扫描周期依次将恒流源连接到上述各扫描电极；以及第二装置，其基于由上述多个检测电极的每一个检测到的电流变动，检测显示板上的触摸位置。
8.根据权利要求7所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于， 上述多个扫描电极与上述多个检测电极形成于不同的面上。
9.根据权利要求7所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于， 上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的一方形成在上述显示板的观察者侧的面上， 上述多个扫描电极和上述多个检测电极的另一方形成在上述显示板的内部。
10.根据权利要求7所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于， 上述显示板具有第一基板、第二基板、以及夹持在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层， 上述第二基板配置在观察者侧，上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的一方形成在上述第二基板的与上述液晶层相反一侧的面上， 上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的另一方形成在上述第一基板的上述液晶层侧的面上。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于， 上述多个扫描电极与上述多个检测电极是条纹状的电极。
12.根据权利要求11所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于，上述多个扫描电极的电极间隔、上述多个检测电极的电极间隔均为20_以上、30i!m以下。
13.根据权利要求7至10中的任一项所述的内置触摸板的显示装置，其特征在于， 还包括调整上述恒流源的频率的第三装置。
全文摘要
本发明提供一种触摸板和内置触摸板的显示装置，该触摸板采用了与以往的相互电容检测方式不同的新检测方式。所述内置触摸板的显示装置包括显示板、以及内置在上述显示板中的触摸板，上述触摸板包括多个扫描电极，其形成在上述显示板上；多个检测电极，其形成在上述显示板上且与上述多个扫描电极交叉；第一装置，其按每个扫描周期依次将恒流源连接到上述各扫描电极；以及第二装置，其基于由上述多个检测电极的每一个检测到的电流变动，检测显示板上的触摸位置。上述多个扫描电极和上述多个检测电极中的一方形成在上述显示板的观察者侧的面上，上述多个扫描电极和上述多个检测电极的另一方形成在上述显示板的内部。
文档编号G06F3/044GK102981684SQ20121026892
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月27日 优先权日2011年7月28日
发明者永田浩司 申请人:株式会社日本显示器东