具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備的製作方法
2023-05-28 15:40:31 1
專利名稱：具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有觸摸檢測功能的顯示裝置，更具體地，涉及基於靜電電容響應於外部鄰近物體的變化檢測觸摸事件的具有觸摸檢測功能的顯示裝置，以及包括該具有觸摸檢測功能的顯示裝置的電子設備。
背景技術：
近年來，能夠通過在諸如液晶顯示裝置的顯示裝置上安裝所謂觸摸板的接觸檢測裝置或者集成觸摸板和顯示裝置，並且在顯示裝置上顯示各種按鈕圖像等來替代典型的機械按鈕而進行信息輸入的顯示裝置受到了人們的關注。包括這樣觸摸板的顯示裝置不需要諸如鍵盤、滑鼠和鍵區的輸入裝置，因此具有將這樣顯示裝置的使用擴展到除了計算機之外的諸如行動電話的便攜信息終端的趨勢。在觸摸檢測法中，包括一些方法，它們之一是靜電電容型。例如，在日本特開第2009-244958號公報(JP-A-2009-M4958)中，提出了一種顯示裝置，其中原來提供在顯示裝置中用於顯示的公用電極也用作一對觸摸傳感器電極的一個電極，另一個電極(觸摸檢測電極)設置為與公用電極交叉。另外，在日本特開第2008-217784號公報(JP-A-2008-217784)中，提出了包括沿著X軸方向和Y軸方向形成的多個電極的觸摸板。而且，在美國專利No. 7382139中，提出了一種傳感器裝置，其包括三個電極，這三個電極根據在一層上的位置而具有不同的寬度。此外，在日本特開2010-86236號公報 (JP-A-2010-86236)中，提出了一種觸摸板，其包括沿著X軸方向和Y軸方向形成的多個電極，並且包括形成在觸摸板的操作表面上用於防止觸摸錯誤的不均勻區域。該觸摸板還構造為甚至在提供這樣不均勻區域的情況下也具有恆定的靜電電容。
發明內容
通常，觸摸檢測裝置希望在觸摸檢測表面上具有均一的檢測靈敏度。然而，在靜電電容型的觸摸檢測裝置中，例如，觸摸檢測表面的端部區域中的檢測靈敏度可能低於檢測表面的中心區域中的檢測靈敏度，因此檢測靈敏度上的均一性可能下降。然而，在 JP-A-2009-244958中描述的顯示裝置中，在JP-A-2008-217784描述的觸摸板中，以及在美國專利7382139中描述的傳感器裝置中，均沒有對檢測靈敏度的均一性的描述。另外，在 JP-A-2010-86236中描述的觸摸板中，也沒有提及觸摸檢測表面的端部區域中的檢測靈敏度。所希望的是提供具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備，其能夠相對於觸摸事件改善檢測靈敏度的均一性。根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置包括顯示功能層、多個觸摸檢測電極和多個驅動電極。多個觸摸檢測電極並排地設置且沿第一方向延伸。多個驅動電極並排地設置且沿與第一方向交叉的第二方向延伸，靜電電容形成在觸摸檢測電極和驅動電極的交叉點處。多個驅動電極延伸到第一位置或者第一位置外側的第二位置，第一位置從最外側的觸摸檢測電極的中心離開觸摸檢測電極的設置節距的一半長度的距離，最外側的觸摸檢測電極限定為顯示功能層的有效顯示區域中包括的觸摸檢測電極中的最外側的一個，並且有效顯示區域的外邊緣位於第一位置上或位於第一位置內側。根據本發明實施例的電子設備包括上述具有觸摸檢測功能的顯示裝置，例如，對應於電視裝置、數字相機、個人計算機、攝像機或諸如行動電話的可攜式終端裝置。在根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備中，在顯示功能層上進行顯示，相對於外部鄰近物體的觸摸檢測基於驅動電極和觸摸檢測電極之間的靜電電容的變化進行。驅動電極形成為延伸到第一位置，第一位置從最外側觸摸檢測電極的中心離開有效顯示區域中的設置節距的一半長度的距離，或者延伸到第一位置外側的第二位置，並且最外側的觸摸檢測電極的電力線形成為與內側的觸摸檢測電極的電力線基本上相同。另外，有效顯示區域的外邊緣位於第一位置上或位於第一位置內側。在根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置中，例如，多個驅動電極在第一方向上有效顯示區域的外側也可包括並排設置的一個或更多個驅動電極。另外，例如， 多個觸摸檢測電極在第二方向上有效顯示區域的外側也可包括並排設置的一個或更多個觸摸檢測電極，並且可至少延伸到位於最外側驅動電極外側的第三位置。例如，多個觸摸檢測電極可形成為具有相同的電極寬度，並且在有效顯示區域內， 外側區域中的觸摸檢測電極的設置節距可等於或大於內側區域中的觸摸檢測電極的設置節距。而且，例如，多個觸摸檢測電極可設置為具有相同的設置節距，並且在有效顯示區域內，外側區域中的觸摸檢測電極的寬度可等於或小於內側區域中的觸摸檢測電極的設置節距。此外，例如，根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置還可包括上層，形成為至少覆蓋有效顯示區域，並且第二方向的外側區域中的上層的厚度可等於或小於第二方向的內側區域中的上層的厚度。而且，例如，顯示功能層可包括液晶顯示層、像素電極和公用電極。在此情況下，例如，公用電極也可用作驅動電極。例如，公用電極可設置在像素電極的與液晶顯示層相反的一側，可設置在液晶顯示層和像素電極之間，或可設置在液晶顯示層的與像素電極相反的一側。在根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備中，驅動電極延伸到第一位置或其外側的第二位置，並且有效顯示區域的外邊緣位於第一位置上或位於第一位置內側。因此，對應於最外側的觸摸檢測電極的區域中的檢測靈敏度允許等於對應於內側的觸摸檢測電極的區域中的檢測靈敏度，因此在有效顯示區域中可改善檢測靈敏度的均一性。應當理解的是，前面的總體描述和下面的詳細描述均是示範性的，並且旨在對如權利要求的技術提供進一步的說明。
附圖包括對本發明提供進一步的理解，並且結合在說明書中且構成其一部分。附圖示出了實施例，並且與說明書一起用於說明本發明的原理。
圖1 (A)和(B)是描述根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置中觸摸檢測法基本原理的示意圖，並且是示出手指沒有接觸或沒有接近於顯示裝置的狀態的示意圖。圖2(A)和(B)是描述根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置中觸摸檢測法基本原理的示意圖，並且是示出手指接觸或接近於顯示裝置的狀態的示意圖。圖3(A)和(B)是描述根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置中觸摸檢測法基本原理的示意圖，並且是示出驅動信號和觸摸檢測信號的波形示例的示意圖。圖4是示出根據本發明第一實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖5是示出圖4所示具有觸摸檢測功能的顯示裝置的示意性截面構造的截面圖。圖6是示出圖4所示具有觸摸檢測功能的顯示裝置的像素設置的電路圖。圖7是示出圖5所示具有觸摸檢測功能的顯示裝置的公用電極和觸摸檢測電極的構造示例的透視圖。圖8㈧和⑶是示出公用電極和觸摸檢測電極之間由手指引起的電力線的示意圖。圖9是示出根據第一實施例的修改的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖10是示出根據本發明第二實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖Il(A)和⑶是示出改變電極節距時手指引起的電力線改變的示意圖。圖12是示出電極節距和檢測靈敏度之間關係的特性圖。圖13是示出根據本發明第三實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖14(A)和(B)是示出在改變電極寬度時手指引起的電力線改變的示意圖。圖15是示出電極寬度和檢測靈敏度之間關係的特性圖。圖16是示出根據本發明第四實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖17A和17B是表面玻璃板厚度改變時手指引起的電力線改變的示意圖。圖18是示出根據本發明第五實施例的觸摸檢測裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖19是示出根據本發明第六實施例的觸摸檢測裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖20是示出根據本發明第七實施例的觸摸檢測裝置的構造示例的平面圖和截面圖。圖21是示出應用任何一個實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等中的應用示例1外觀構造的透視圖。圖22A和22B是示出應用示例2的外觀構造的透視圖。圖23是示出應用示例3的外觀構造的透視圖。圖M是示出應用示例4的外觀構造的透視圖。
圖25A至25G是示出應用示例5的外觀構造的前視圖、側視圖、俯視圖和仰視圖。圖沈是示出根據實施例等每一個的修改的具有觸摸檢測功能的顯示部分的示意性截面構造的截面圖。
具體實施例方式在下文，將參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。附帶地，描述將以下面的順序
全A屮
口 QQ ο1.靜電電容型觸摸檢測的基本原理2.第一實施例(具有觸摸檢測功能的顯示裝置)3.第二實施例(具有觸摸檢測功能的顯示裝置)4.第三實施例(具有觸摸檢測功能的顯示裝置)5.第四實施例(具有觸摸檢測功能的顯示裝置)6.第五實施例(觸摸檢測裝置)7.第六實施例(觸摸檢測裝置)8.第七實施例(觸摸檢測裝置)9.應用示例[1.靜電電容型觸摸檢測的基本原理]首先，將參考圖1至3描述根據本發明實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置中的觸摸檢測的基本原理。觸摸檢測方法以靜電電容型觸摸傳感器實施，並且電容元件利用彼此面對的一對電極(驅動電極El和觸摸檢測電極似)構成，其間具有介電體D，例如，如圖1的㈧所示。該構造表示為圖1的⑶所示的等效電路。電容元件Cl由驅動電極Ε1、 觸摸檢測電極Ε2和介電體D構成。電容元件Cl的一端連接到交流信號源(驅動信號源) S，而另一端P通過電阻器R接地並且連接到電壓檢測器(觸摸檢測電路)DET。當具有預定頻率(例如，幾kHz到幾十kHz)的交流矩形波Sg(圖3的(B))從交流信號源S施加到驅動電極El (電容元件Cl的一端)時，圖3(A)所示的輸出波形(觸摸檢測信號Vdet)呈現在觸摸檢測電極E2(電容元件Cl的另一端P)中。應當注意的是，交流矩形波Sg對應於稍後描述的驅動信號Vcom。例如，在手指沒有接觸(或沒有接近於)顯示裝置的狀態下，如圖1所示，取決於電容元件Cl的電容值的電流IO響應於相對於電容元件Cl的充電和放電而流動。電容元件Cl的另一端P此時具有類似於圖3的(A)中的波形VO的電勢波形，並且該波形由電壓檢測器DET檢測。另一方面，在手指接觸(或接近於)顯示裝置的狀態下，如圖2所示，手指形成的電容元件C2串聯地增加到電容元件Cl。在此狀態下，電流Il和12分別響應於相對於電容元件Cl和C2的充電和放電而流動。電容元件Cl的另一端P此時具有類似圖3的(A) 中波形Vl的電勢波形，並且該波形由電壓檢測器DET檢測。此時，點P的電勢是由流過電容元件Cl和C2的電流Il和12值決定的分壓電勢(partial potential)。因此，波形Vl 的值小於非接觸狀態下的波形VO的值。電壓檢測器DET比較檢測的電壓與預定閾值電壓 Vth，以在檢測電壓等於或大於閾值電壓時確定為非接觸狀態，並且在檢測電壓小於閾值電壓時確定為接觸狀態。這樣，接觸檢測是可實現的。在該示例中，手指的接觸描述為示例。
7然而，這不是限定性的，例如，可採用觸摸筆。[2.第一實施例][構造示例](總體構造示例)圖4示出了根據本發明第一實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的構造示例， 並且圖5示出了圖4的相應部分的截面構造的示例。具有觸摸檢測功能的顯示裝置採用液晶顯示元件作為顯示元件，並且是所謂的內置式，其中集成了由液晶顯示元件構造的液晶顯示部分和靜電電容型觸摸檢測部分。具有觸摸檢測功能的顯示裝置1包括像素基板2、設置為面對像素基板2的相對基板3和插設在像素基板2和相對基板3之間的液晶層6。像素基板2包括作為電路基板的TFT基板21、公用電極COML和像素電極22，如圖 5所示。TFT基板21用作提供有各種電極、配線和薄膜電晶體(TFT)等的電路基板。TFT基板21例如由玻璃製造。公用電極COML形成在TFT基板21上。公用電極COML是給多個像素Pix(稍後描述)提供公用電壓的電極，並且具有透光性。另外，公用電極COML也用作在觸摸傳感器中施加交流矩形波Sg的電極。換言之，公用電極COML對應於上述靜電電容型觸摸檢測的基本原理中的驅動電極El。如圖4所示，公用電極COML在整個有效顯示區域S 上並排地設置且沿一個方向延伸，有效顯示區域S中具有觸摸檢測功能的顯示裝置1執行顯示。公用電極COML的每一個都形成為延伸到有效顯示區域S的外側。絕緣層23形成在公用電極COML上，並且像素電極22形成在絕緣層23上。像素電極22是用於為顯示提供像素信號的電極，並且具有透光性。公用電極COML和像素電極22的每一個例如都由ITO(銦錫氧化物)製成。如圖5所示，相對基板3包括玻璃基板31、濾色器32和觸摸檢測電極TDL。濾色器 32形成在玻璃基板31的表面上。濾色器32例如通過循環設置紅(R)、綠(G)和藍⑶的三種濾色器層而構造，並且R、G和B —套三種顏色對應於每個顯示像素。另外，在玻璃基板 31的另一個表面上，觸摸檢測電極TDL在整個有效顯示區域S上並排地設置且沿與公用電極COML交叉的方向延伸。觸摸檢測電極TDL是每一個都在觸摸傳感器中輸出觸摸檢測信號Vdet的電極。換言之，觸摸檢測電極TDL對應於上述靜電電容型觸摸檢測的基本原理中的觸摸檢測電極E2。觸摸檢測電極TDL的每一個都例如由ITO製造，並且具有透光性。觸摸檢測電極TDL連接到柔性印刷電路板(FPC) 5，柔性印刷電路板(FPC) 5用於輸出觸摸檢測信號Vdet到外部。偏光片35設置在觸摸檢測電極TDL上，並且表面玻璃板(未示出)設置在偏光片35上。液晶層6用作顯示功能層，並且根據電場狀態調製通過其間的光。電場由公用電極COML的電壓和像素電極22的電壓之間的電勢差形成。諸如FFS (邊緣場轉換)和IPS (面內轉換)的橫向電場中的液晶用作液晶層6。液晶層6由密封件4密封在像素基板2和相對基板3之間。儘管省略了圖示，但是取向膜設置在液晶層6和像素基板2之間以及液晶層6和相對基板3之間，並且入射側偏光片設置在像素基板2的底表面側。圖6示出了具有觸摸檢測功能的顯示裝置1中的像素結構的構造示例。具有觸摸檢測功能的顯示裝置1包括設置成矩陣的多個像素Pix。該像素Pix的每一個都具有TFT元件Tr和液晶元件LC。TFT元件Tr由薄膜電晶體構造，例如，由η溝道MOS (金屬氧化物半導體)TFT構造。TFT元件Tr的源極連接到像素信號線SGL，其柵極連接到掃描信號線GCL， 並且其漏極連接到液晶元件LC的一端。液晶元件LC的一端連接到TFT元件Tr的漏極，並且其另一端連接到公用電極C0ML。像素Pix的每一個都通過掃描信號線GCL互連到具有觸摸檢測功能的顯示裝置1 的相同行中的其它像素Pix。另外，像素Pix的每一個都通過像素信號線SGL互連到具有觸摸檢測功能的顯示裝置1的相同列中的其它像素Pix。而且，像素Pix的每一個都通過公用電極COML互連到具有觸摸檢測功能的顯示裝置1的相同行中的其它像素Pix。圖7是示出具有觸摸檢測功能的顯示裝置1中觸摸傳感器的構造示例的透視圖。 觸摸傳感器由設置在像素基板2上的公用電極COML和設置在相對基板3上的觸摸檢測電極TDL構造。公用電極COML的每一個都由沿圖的橫向方向延伸的條形電極圖案構造。在執行觸摸檢測操作時，驅動信號Vcom(對應於上述靜電電容型觸摸檢測的基本原理的交流矩形波Sg)依次提供到每個電極圖案，並且以時分方式執行順次掃描驅動。觸摸檢測電極 TDL的每一個都由沿與每個公用電極COML的電極圖案的延伸方向交叉的方向延伸的電極圖案構造。彼此交叉的驅動電極COML的電極圖案和觸摸檢測電極TDL的電極圖案在每個交叉點處形成靜電電容。觸摸檢測電極TDL的每個電極圖案通過FPC 5連接到觸摸檢測電路(未示出)，並且基於從觸摸檢測電極TDL提供的觸摸檢測信號Vdet執行觸摸檢測。圖7所示的觸摸傳感器根據上述的觸摸檢測基本原理操作。換言之，公用電極 COML和觸摸檢測電極TDL分別對應於上述觸摸檢測基本原理的驅動電極El和觸摸檢測電極E2。如圖7所示，彼此交叉的電極圖案構造矩陣形式的靜電電容型觸摸傳感器元件。因此，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置1的整個觸摸檢測表面上執行掃描，從而外部鄰近物體的接觸位置或接近位置是可檢測的。這裡，液晶層6、公用電極COML和像素電極22對應於本發明的"顯示功能層"的具體示例。公用電極COML對應於本發明的"驅動電極"的具體示例。[功能與效果]隨後，將描述該實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置1的功能與效果。首先，將參考圖4至圖7描述具有觸摸檢測功能的顯示裝置1的總體操作概要。在顯示操作中，基於提供到像素電極22和公用電極COML的信號，電場形成在液晶層6中，然後，液晶層6中的液晶分子改變取向，因此調製了通過其間的光以執行顯示。在觸摸檢測操作中，驅動信號Vcom依次提供到公用電極C0ML，然後通過公用電極COML和觸摸檢測電極 TDL之間的靜電電容傳輸到觸摸檢測電極TDL，以輸出為觸摸檢測信號Vdet。然後，觸摸檢測信號Vdet通過FPC 5提供到外部(例如，觸摸檢測電路)，從而檢測了觸摸事件的存在或觸摸位置。如圖4所示，公用電極COML形成為延伸到有效顯示區域S外側。因此，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置1中，有效顯示區域S的端部的檢測靈敏度允許等於有效顯示區域S 的中心部分的檢測靈敏度。結果，可改善有效顯示區域S中相對於觸摸事件的檢測靈敏度的均一性。下面將描述其細節。圖8示意性地示出了公用電極COML和觸摸檢測電極TDL之間由手指引起的電力線，其中㈧示出了公用電極COML短的情況的示例(比較示例)，並且⑶示出了公用電極COML長的情況的示例(實施例的示例)。圖8示出了具有觸摸檢測功能的顯示裝置1在圖 4中箭頭VIII-VIII的方向上的截面圖。在根據比較示例的圖8 (A)中，公用電極COML從最外側觸摸檢測電極TDL (圖8 (A) 左側的觸摸檢測電極TDL)的中心進一步延伸與小於觸摸檢測電極TDL的電極節距d的一半的長度對應的長度del( d/2)。在根據比較示例的圖8㈧中，因為公用電極COML短，所以手指引起的最外側觸摸檢測電極TDL的電力線在外側(在部分Pl中)減小。換言之，手指引起的最外側觸摸檢測電極TDL的電力線數變得小於其它觸摸檢測電極TDL的電力線數。從而，對應於最外側觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度低於對應於其它觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測
靈敏度。另一方面，在根據實施例的圖8(B)中，延長了公用電極C0ML，以將手指引起的最外側觸摸檢測電極TDL的電力線的減小抑制到最小程度(在部分P2中)。因此，手指引起的最外側觸摸檢測電極TDL的電力線數可等於其它觸摸檢測電極TDL的每一個的電力線數。從而，與對應於其它觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度相比，對應於最外側觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度降低可抑制到最小程度。而且，如圖4所示，觸摸檢測電極TDL並排地設置在整個有效顯示區域S上，從而相對於觸摸事件的檢測靈敏度可在有效顯示區域S中是均一的。通過FPC 5連接到觸摸檢測電極TDL的觸摸檢測電路基於觸摸檢測信號Vdet檢測觸摸事件。觸摸檢測電路典型地基於提供的觸摸檢測信號Vdet執行糾正操作，從而相對於觸摸事件的檢測靈敏度變得在有效顯示區域S中均一，並且基於操作結果確定觸摸位置等。在如上所述的具有觸摸檢測功能的顯示裝置1中，因為觸摸檢測電極TDL延長而改善檢測靈敏度的均一性，所以可減小觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量，因此，例如，可以提高的精度檢測觸摸位置。(效果)如上所述，在該實施例中，公用電極從最外側觸摸檢測電極的中心進一步延伸與等於或大於觸摸檢測電極的電極節距的一半的長度對應的長度。因此，對應於最外側觸摸檢測電極的區域中的檢測靈敏度可等於對應於內側觸摸檢測電極的區域中的檢測靈敏度。而且，在該實施例中，因為觸摸檢測電極並排地設置在整個有效顯示區域上，所以檢測靈敏度上的均一性可在有效顯示區域中改善。從而，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可減小，因此，例如，可以提高的精度檢測觸摸位置。[修改1]在上述實施例中，公用電極COML和觸摸檢測電極TDL分別並排設置在整個有效顯示區域S上。然而，本發明不限於此，作為選擇，例如，公用電極COML和/或觸摸檢測電極 TDL也可並排地設置在有效顯示區域S之外。下面將描述公用電極COML和觸摸檢測電極 TDL分別並排地設置在有效顯示區域S之外情況的示例。圖9示出了根據修改1的具有觸摸檢測功能的顯示裝置IB的構造示例。如圖9 所示，公用電極COML也並排地設置在有效顯示區域S之外(圖9中的右端和左端)。觸摸檢測電極TDL也並排地設置在有效顯示區域S之外(圖9中的上端和下端)。另外，觸摸檢測電極TDL形成為延伸到對應於有效顯示區域S之外(圖9中的左端)的最外側公用電極 COML的位置。從而，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置IB中，檢測靈敏度允許在有效顯示區域S中是均一的，並且觸摸檢測區域M允許大於有效顯示區域S。[3.第二實施例]接下來，將描述根據本發明第二實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置7。在第二實施例中，觸摸檢測電極的電極節距d(設置節距)根據有效顯示區域S中的位置而變化。 其它構造與第一實施例(圖4)中的相同。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第一實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置1基本上相同的部件，並且適當地省略其描述。圖10示出了具有觸摸檢測功能的顯示裝置7的構造示例。在具有觸摸檢測功能的顯示裝置7中，觸摸檢測電極TDL並排地設置為使電極節距d根據位置變化，如圖10所示。具體地講，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL設置為使電極節距d在有效顯示區域S的中心附近較窄，並且在有效顯示區域S的端部附近較寬。 應當注意的是，觸摸檢測電極TDL的設置不限於此。例如，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL可設置為僅與最外側觸摸檢測電極TDL有關的電極節距d寬。圖11示意性地示出了當觸摸檢測電極TDL之間的電極節距d改變時手指引起的電力線的變化，其中(A)示出了電極節距d較窄(電極節距dl)的情況，並且(B)示出了電極節距d較寬(電極節距d2)的情況。為了描述便利的目的，圖11示出了僅並排地設置兩個觸摸檢測電極TDL的情況。如圖11所示，寬的電極節距d導致手指引起的電力線數增加 (在部分P3中)。因此，對應於觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度可隨著電力線的增加而增加。圖12示出了電極節距d和檢測靈敏度kns之間關係的模擬結果。當電極節距d 等於或小於一定值(電極節距da)時，如圖12所示，檢測靈敏度Sens隨著電極節距d的增加而增加。在此情況下，例如，當觸摸檢測電極TDL的每一個的電極寬度w為Imm時，電極節距da約為3mm。這樣，檢測靈敏度kns可在電極節距d < da的範圍內通過改變電極節距d而調整。如圖10所示，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置7中，觸摸檢測電極TDL設置為使電極節距d在有效顯示區域S的中心附近較窄，並且在有效顯示區域S的端部附近較寬。從而，例如，在形成具有固定電極節距d的觸摸檢測電極TDL的情況下，當檢測靈敏度kns在有效顯示區域S的端部附近低時，在對應於觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度Sens 可通過加寬在端部附近設置的觸摸檢測電極TDL的電極節距d而增加，因此檢測靈敏度 Sens允許在有效顯示區域S中是均一的。附帶地，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置7中，因為觸摸檢測電極TDL的電極節距d根據位置而變化，所以觸摸檢測電路需要考慮電極設置執行坐標插補(coordinate interpolation)，以確定觸摸位置。如上所述，在第二實施例中，觸摸檢測電極的電極節距設定為根據位置變化。因此，檢測靈敏度允許在與觸摸檢測電極交叉的方向上自由設定。而且，在該實施例中，在有效顯示區域內，外側區域中設置的觸摸檢測電極的電極
1節距設定為等於或大於內側區域的。因此，可改善有效顯示區域中的檢測靈敏度的均一性。 另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應減小，因此，例如，可以提高的精度檢測觸摸位置。其它效果與第一實施例的情況相同。[4.第三實施例]隨後，將描述根據本發明第三實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置8。在第三實施例中，觸摸檢測電極的每一個的電極寬度根據在有效顯示區域S中的位置而變化。其它構造與第一實施例(圖4)中的相同。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第一實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置1基本相同的部件，並且適當省略其描述。圖13示出了具有觸摸檢測功能的顯示裝置8的構造示例。在具有觸摸檢測功能的顯示裝置8中，觸摸檢測電極TDL形成為使電極寬度w根據位置變化，如圖13所示。具體地講，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL形成為使靠近有效顯示區域S中心的觸摸檢測電極TDL具有較寬的電極寬度w，並且靠近有效顯示區域S 端部的觸摸檢測電極具有較窄的電極寬度w。應當注意的是，觸摸檢測電極TDL的每一個的寬度不限於此，例如，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL 可形成為使僅最外側觸摸檢測電極TDL具有較窄的電極寬度W。圖14示意性地示出了當觸摸檢測電極TDL的每一個的電極寬度w改變時手指引起的電力線的變化，其中㈧示出了電極寬度w寬(電極寬度w2)的情況，並且⑶示出了電極寬度w窄(電極寬度wl)的情況。為了便於描述起見，圖14示出了僅並排地設置兩個觸摸檢測電極TDL的情況。如圖14所示，當電極寬度w變窄時，電力線數增加(在部分P4 中)。從而，在對應於觸摸檢測電極TDL的區域中的檢測靈敏度可隨著電力線的增加而增加。圖15示出了電極寬度w和檢測靈敏度kns之間關係的模擬結果。如圖15所示， 檢測靈敏度kns在一定的電極寬度wa處最高，並且隨著從電極寬度wa增加或減小電極寬度而逐漸降低。在此情況下，例如，當觸摸檢測電極TDL的電極節距d為5mm時，電極寬度 wa約為1mm。在圖15的右側，當電極寬度w變得大於電極寬度wa時的檢測靈敏度kns的降低由隨著電極寬度w的增加手指引起電力線的減少而造成，如上所述。另一方面，如圖15 的左側所示，當電極寬度w變得窄於電極寬度wa時，檢測靈敏度kns下降。這是因為觸摸檢測電極TDL的電阻值變大，並且時間常數隨著電極寬度w的降低而增加，因此觸摸檢測信號Vdet難於通過觸摸檢測電極TDL傳輸到觸摸檢測電路。這樣，檢測靈敏度Sens可通過改變電極寬度w而調整。如圖13所示，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置8中，觸摸檢測電極TDL設置為靠近有效顯示區域S中心的觸摸檢測電極TDL具有較寬的電極寬度w，並且靠近有效顯示區域 S端部的觸摸檢測電極TDL具有較窄的電極寬度W。從而，例如，如圖15所示，在有效顯示區域S內用不變的寬電極寬度w2形成觸摸檢測電極TDL的情況下，當檢測靈敏度kns在有效顯示區域S的端部附近降低時，通過變窄電極寬度w類似於端部附近設置的觸摸檢測電極TDL的電極寬度wl，可提高對應於觸摸檢測電極TD的區域中的檢測靈敏度Sens，因此檢測靈敏度kns允許在有效顯示區域S中均一。如上所述，在第三實施例中，觸摸檢測電極形成為具有彼此不同的電極寬度。因此，檢測靈敏度允許在與觸摸檢測電極交叉的方向上自由地設定。而且，在該實施例中，在有效顯示區域內，外側區域中的觸摸檢測電極的寬度設定為等於或小於內側區域的觸摸檢測電極的寬度。因此，可改善有效顯示區域中檢測靈敏度的均一性。另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應減小，因此，例如，可以高精度檢測觸摸位置。其它效果與第一實施例的情況相同。[5.第四實施例]接下來，將描述根據本發明第四實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置9。在第四實施例中，表面玻璃板的厚度根據有效顯示區域S中的位置而變化。其它構造與第一實施例(圖4)中的相同。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第一實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置1基本上相同的部件，並且適當地省略其描述。圖16示出了具有觸摸檢測功能的顯示裝置9的構造示例。在具有觸摸檢測功能的顯示裝置9中，表面玻璃板36形成為具有根據位置變化的厚度，如圖16所示。具體地講， 表面玻璃板36形成為，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，使厚度朝著有效顯示區域S的中心變厚，並且使厚度朝著有效顯示區域S的端部變薄。圖17示意性地示出了當表面玻璃板36的厚度變化時手指引起的電力線的變化， 其中(A)示出了表面玻璃板36厚的情況，並且(B)示出了表面玻璃板36薄的情況。如圖 17所示，在表面玻璃板36薄的情況下，當手指等接觸該板時，手指阻擋了手指引起的大量的電力線(在部分P5中)。從而，在對應於觸摸檢測電極TDL的區域中相對於觸摸事件的檢測靈敏度隨著電力線受阻可提高。如圖16所示，在具有觸摸檢測功能的顯示裝置9中，表面玻璃板36在有效顯示區域S的中心附近形成為厚的，並且在有效顯示區域S的端部附近形成為薄的。從而，例如， 在有效顯示區域S內表面玻璃板36形成為具有不變厚度的情況下，當檢測靈敏度kns在有效顯示區域S的端部附近下降時，通過減小端部附近的表面玻璃板36的厚度，該部分中的檢測靈敏度kns可得到提高，並且檢測靈敏度kns允許在有效顯示區域S內均一。如上所述，在第四實施例中，表面玻璃板的厚度設定為根據位置變化。因此，檢測靈敏度允許自由地設定。而且，在該實施例中，在與觸摸檢測電極交叉的方向上，有效顯示區域內外側區域中的表面玻璃板厚度設定為等於或小於內側區域中的表面玻璃板厚度，從而可改善有效顯示區域中檢測靈敏度的均一性。另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應地減小，因此，例如，可以高精度檢測觸摸位置。其它效果與第一實施例的情況相同。在上文，儘管以具有觸摸檢測功能的顯示裝置作為示例描述了實施例，但是本發明不限於此，例如，本發明可由單一觸摸檢測裝置實施。下面將描述這樣情況的示例。[6.第五實施例]接下來，將描述根據本發明第五實施例的觸摸檢測裝置17。在第五實施例中，根據第二實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置7的相關部分應用到單一觸摸檢測裝置，並且觸摸檢測電極的電極節距d根據位置變化。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第二實施例(圖10)的具有觸摸檢測功能的顯示裝置7基本上相同的部件，並且適當地省略其描述。圖18示出了觸摸檢測裝置17的構造示例。觸摸檢測裝置17包括玻璃基板37和驅動電極40。驅動電極40對應於上述靜電電容型觸摸檢測基本原理中的驅動電極E1，並且對應於第二實施例等中的公用電極C0ML。驅動電極40並排地設置在玻璃基板37的表面上，在另一表面上，在與驅動電極40交叉的方向上觸摸檢測電極TDL並排地設置。類似於根據第二實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置7的情況，觸摸檢測電極TDL並排地設置為使電極節距d變化。具體地講，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL設置為使電極節距d在觸摸檢測裝置17的中心附近窄，並且在觸摸檢測裝置17 的端部附近寬。從而，相對於觸摸事件的檢測靈敏度kns類似於第二實施例的情況可為均一的。如上所述，在第五實施例中，觸摸檢測電極的電極節距設定為變化的。因此，檢測靈敏度允許在與觸摸檢測電極交叉的方向上自由地設定。而且，在該實施例中，外側區域中的觸摸檢測電極的電極節距設定為等於或大於內側區域的。因此，可改善檢測靈敏度上的均一性。另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應減小，因此，例如，可以高精度檢測觸摸位置。[7.第六實施例]隨後，將描述根據本發明第六實施例的觸摸檢測裝置18。在第六實施例中，根據第三實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置8的相關部分應用於單一觸摸檢測裝置，並且觸摸檢測電極的每一個的電極寬度w根據位置變化。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第三實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置8基本上相同的部件，並且適當地省略其描述。圖19示出了觸摸檢測裝置18的構造示例。類似於根據第三實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置8的情況，觸摸檢測電極TDL形成為使電極寬度w根據位置變化。具體地講，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，觸摸檢測電極TDL形成為使靠近觸摸檢測裝置18中心的觸摸檢測電極TDL具有較寬的電極寬度w，並且靠近觸摸檢測裝置18 端部的觸摸檢測電極具有較窄的電極寬度ι從而，相對於觸摸事件的檢測靈敏度kns類似於第三實施例的情況是均一的。如上所述，在第六實施例中，觸摸檢測電極形成為具有彼此不同的寬度。因此，檢測靈敏度允許在與觸摸檢測電極交叉的方向上自由地設定。而且，在該實施例中，外側區域中的觸摸檢測電極的電極寬度設定為等於或小於內側區域的。因此，可改善檢測靈敏度的均一性。另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應減小，因此，例如，可以高精度檢測觸摸位置。[8.第七實施例]接下來，將描述根據本發明第七實施例的觸摸檢測裝置19。在第七實施例中，根據第四實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置9的相關部分應用於單一觸摸檢測裝置，並且表面玻璃板的厚度根據位置變化。應當注意的是，相同的標號用於表示與根據第四實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置9基本上相同的部件，並且適當省略其描述。圖20示出了觸摸檢測裝置19的構造示例。觸摸檢測裝置19包括平坦化層38。 例如，絕緣層、保護膜或偏光片可用作平坦化層38。平坦化層38形成在玻璃基板37的提供有觸摸檢測電極TDL的表面上，並且表面玻璃板36設置在平坦化層38上。表面玻璃板 36形成為具有根據位置變化的厚度，類似於根據第四實施例的具有觸摸檢測功能的顯示裝置9的情況。具體地講，表面玻璃板36形成為，在與觸摸檢測電極TDL的延伸方向交叉的方向上，靠近觸摸檢測裝置19的中心處較厚，並且靠近觸摸檢測裝置19的端部處較薄。從而，與第四實施例的情況類似，相對於觸摸事件的檢測靈敏度是均一的。如上所述，在第七實施例中，表面玻璃板的厚度設定為根據位置變化。因此，檢測靈敏度允許自由地設定。而且，在該實施例中，在與觸摸檢測電極交叉的方向上，外側區域中的表面玻璃板的厚度等於或小於內側區域的，從而可改善檢測靈敏度的均一性。另外，觸摸檢測電路中糾正操作的糾正量可相應減小，因此，例如，可以高精度檢測觸摸位置。[9.應用示例]接下來，將參考圖21至圖25G描述具有觸摸檢測功能的顯示裝置和實施例及修改中描述的觸摸檢測裝置的應用示例。上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等可應用於任何領域的電子設備，例如，電視裝置、數字相機、筆記本個人計算機、諸如行動電話的可攜式終端裝置和攝像機。換言之，具有上述實施例等的觸摸檢測功能的顯示裝置等可應用於不同領域中的電子設備，用於顯示從外部輸入的圖片信號或者內部產生的圖片信號作為圖像或圖片。(應用示例1)圖21示出了應用上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等的電視裝置的外觀。該電視裝置例如具有圖片顯示屏幕部分510，其包括前面板511和濾光片玻璃512。 圖片顯示屏幕部分510由根據上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等構造。(應用示例2)圖22A和22B示出了應用上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等的數字相機的外觀。數字相機例如具有用於閃光的發光部分521、顯示部分522、菜單開關523和快門按鈕524。顯示部分522由根據上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等構造。(應用示例3)圖23示出了應用上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等的筆記本個人計算機的外觀。筆記本個人計算機例如具有主體531、用於輸入字符等操作的鍵盤532和用於顯示圖像的顯示部分533。顯示部分533由根據上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等構造。(應用示例4)圖M示出了應用上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等的攝像機的外觀。攝像機例如具有主體Ml、提供在主體541前側面上用於攝取物體的鏡頭M2、攝像開始/停止開關543和顯示部分M4。再者，顯示部分M4由根據上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等構造。(應用示例5)圖25A至25G示出了應用上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等的行動電話的外觀。在行動電話中，例如，上殼體710和下殼體720由連接部分(鉸鏈部分)730 連接。行動電話具有顯示器740、副顯示器750、圖片燈760和照相機770。顯示器740或副顯示器750由根據上述實施例等的具有觸摸檢測功能的顯示裝置等構造。在上文，儘管本發明已經參考幾個實施例、修改和電子設備的應用示例進行了描述，但是本發明不限於此，並且可進行各種修改。例如，在第一至第四實施例等中，集成了觸摸檢測部分和採用諸如FFS或IPS的橫向電場模式液晶的液晶顯示部分。作為選擇，可集成觸摸檢測部分和採用各種模式液晶的液晶顯示部分，這些模式例如為TN(扭曲向列)、VA(垂直取向)和ECB(電控雙折射)。在採用這樣液晶的情況下，具有觸摸檢測功能的顯示裝置可構造為如圖26所示。圖沈示出了根據修改的具有觸摸檢測功能的顯示裝置的相關部分的截面構造示例，並且示出了液晶層6B夾在像素基板2B和相對基板:3B之間的狀態。因為其它部分的名稱和功能等與圖5 的情況相同，所以省略其描述。在該示例中，與圖5的情況不同，為顯示和觸摸檢測公用的公用電極COML形成在相對基板:3B上。而且，例如，可結合具有根據第二至第四實施例的觸摸檢測功能7至9的顯示裝置。具體地講，例如，觸摸檢測電極TDL的電極節距d和電極寬度w 二者可在有效顯示區域 S中變化。作為選擇，觸摸檢測電極TDL的電極節距d在有效顯示區域S中變化，並且表面玻璃板的厚度可根據位置變化。可再作為選擇，觸摸檢測電極TDL的電極寬度w是變化的， 並且表面玻璃板的厚度可根據位置變化。另外，例如，觸摸檢測電極TDL的電極節距d和電極寬度w 二者在有效顯示區域S中變化，並且表面玻璃板的厚度可根據位置變化。類似地， 可結合根據第五至第七實施例的觸摸檢測裝置17至19。本申請包含2010年9月28日提交日本專利局的日本優先權專利申請 JP2010-217579中公開的相關主題，其全部內容通過引用結合於此。本領域的技術人員應當理解的是，在權利要求或其等同方案的範圍內，根據設計需要和其他因素，可以進行各種修改、結合、部分結合和替換。
權利要求
1.一種具有觸摸檢測功能的顯示裝置，包括顯示功能層；多個觸摸檢測電極，並排設置且沿第一方向延伸；以及多個驅動電極，並排設置且沿與該第一方向交叉的第二方向延伸，靜電電容形成在該觸摸檢測電極和該驅動電極的交叉點處，其中該多個驅動電極延伸到第一位置或該第一位置外側的第二位置，該第一位置從最外側的觸摸檢測電極的中心離開該觸摸檢測電極的設置節距的一半長度的距離，該最外側的觸摸檢測電極定義為該顯示功能層的有效顯示區域中包括的觸摸檢測電極中的最外側的一個，並且該有效顯示區域的外邊緣位於該第一位置上或該第一位置內側。
2.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中該多個驅動電極在該第一方向上該有效顯示區域的外側也包括並排設置的一個或更多個驅動電極。
3.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中該多個觸摸檢測電極在該第二方向上該有效顯示區域的外側也包括並排設置的一個或更多個觸摸檢測電極，並且該一個或更多個觸摸檢測電極至少延伸到位於最外側的驅動電極外側的第三位置。
4.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中該多個觸摸檢測電極形成為具有相同的電極寬度，並且在該有效顯示區域內，外側區域中的觸摸檢測電極的設置節距等於或大於內側區域中的觸摸檢測電極的設置節距。
5.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中該多個觸摸檢測電極以相同的設置節距設置，並且在該有效顯示區域內，外側區域中的觸摸檢測電極的寬度等於或小於內側區域中的觸摸檢測電極的寬度。
6.根據權利要求1所述的顯示裝置，還包括在該多個觸摸檢測電極之上形成的以至少覆蓋該有效顯示區域的上層，其中該第二方向的外側區域中該上層的厚度等於或小於該第二方向的內側區域中該上層的厚度。
7.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中該顯示功能層包括液晶顯示層、像素電極和公用電極。
8.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中該公用電極也用作該驅動電極。
9.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中該公用電極設置在該像素電極的與該液晶顯示層相反的一側，或者設置在該液晶顯示層和該像素電極之間。
10.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中該公用電極設置在該液晶顯示層的與該像素電極相反的一側。
11.一種顯示裝置，包括顯示功能層；多個觸摸檢測電極；以及多個驅動電極，在該觸摸檢測電極和該驅動電極的交叉點處形成靜電電容，其中該多個驅動電極延伸到第一位置或該第一位置外側，該第一位置從最外側的觸摸檢測電極的中心離開該觸摸檢測電極的設置節距的一半長度的距離，該最外側的觸摸檢測電極定義為該顯示功能層的有效顯示區域中包括的觸摸檢測電極中的最外側的一個。
12.根據權利要求11所述的顯示裝置，其中該有效顯示區域的外邊緣位於該第一位置上或該第一位置內側。
13.根據權利要求11所述的顯示裝置，其中該多個驅動電極也包括並排地設置在該有效顯示區域外側的一個或更多個驅動電極。
14.根據權利要求11所述的顯示裝置，其中該多個觸摸檢測電極也包括並排地設置在該有效顯示區域外側的一個或更多個觸摸檢測電極。
15.根據權利要求11所述的顯示裝置，其中外側區域中的觸摸檢測電極的設置節距等於或大於內側區域中的觸摸檢測電極的設置節距。
16.根據權利要求11所述的顯示裝置，其中外側區域中的觸摸檢測電極的寬度等於或小於內側區域中的觸摸檢測電極的寬度。
17.根據權利要求11所述的顯示裝置，還包括在該多個觸摸檢測電極之上形成的以至少覆蓋該有效顯示區域的上層，其中外側區域中的上層的厚度等於或小於內側區域中的上層的厚度。
18.一種電子設備，包括顯示裝置，具有觸摸檢測功能，以及控制部分，利用該具有觸摸檢測功能的顯示裝置執行操作控制，該顯示裝置包括顯示功能層；多個觸摸檢測電極，並排設置且沿第一方向延伸；以及多個驅動電極，並排設置且沿與該第一方向交叉的第二方向延伸，靜電電容形成在該觸摸檢測電極和該驅動電極的交叉點處，其中該多個驅動電極延伸到第一位置或者該第一位置外側的第二位置，該第一位置從最外側的觸摸檢測電極的中心離開該觸摸檢測電極的設置節距的一半長度的距離，該最外側的觸摸檢測電極定義為該顯示功能層的有效顯示區域中包括的觸摸檢測電極中的最外側的一個，並且該有效顯示區域的外邊緣位於該第一位置上或該第一位置內側。
全文摘要
本發明公開了一種具有觸摸檢測功能的顯示裝置和電子設備。該具有觸摸檢測功能的顯示裝置包括顯示功能層、並排設置且沿第一方向延伸的多個觸摸檢測電極以及並排設置且沿第二方向延伸的多個驅動電極，靜電電容形成在觸摸檢測電極和驅動電極的交叉點處。多個驅動電極延伸到第一位置或者第一位置外側的第二位置，第一位置從最外側的觸摸檢測電極中心離開觸摸檢測電極的設置節距的一半長度的距離，最外側的觸摸檢測電極定義為顯示功能層的有效顯示區域中包括的觸摸檢測電極的最外側的一個，並且有效顯示區域的外邊緣位於第一位置上或第一位置內側。
文檔編號G06F3/044GK102419670SQ20111028116
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月21日 優先權日2010年9月28日
發明者南佑一郎, 安住康平, 峰岸昌弘, 木田芳利, 石崎剛司, 野口幸治 申請人:索尼公司