JP2008165436A - タッチパネル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶パネルとタッチパネルを一体化することにより、コストダウンを図るとともにタッチ位置の位置検出の精度を向上させることができる。
【解決手段】CF側共通電極14を有するカラーフィルタ基板と、画素電極を有するアレイ基板と、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に設けられた液晶と、液晶を駆動させるためのゲートドライバ2およびゲートドライバ3とを備えたタッチパネル装置であって、パネル表面に接触物が接触した場合に、CF側共通電極14を流れる電流値を4隅で測定する信号処理回路5と、測定された電流値の大きさに基づいて、接触物の接触位置の位置座標を計算する制御回路6とを備え、信号処理回路5は、ゲートドライバ2およびゲートドライバ3が駆動していないブランキング期間中に、電流値の測定を行う。
【選択図】図5
【解決手段】CF側共通電極14を有するカラーフィルタ基板と、画素電極を有するアレイ基板と、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に設けられた液晶と、液晶を駆動させるためのゲートドライバ2およびゲートドライバ3とを備えたタッチパネル装置であって、パネル表面に接触物が接触した場合に、CF側共通電極14を流れる電流値を4隅で測定する信号処理回路5と、測定された電流値の大きさに基づいて、接触物の接触位置の位置座標を計算する制御回路6とを備え、信号処理回路5は、ゲートドライバ2およびゲートドライバ3が駆動していないブランキング期間中に、電流値の測定を行う。
【選択図】図5
Description
この発明はタッチパネル装置に関し、特に、液晶ディスプレイの構成を用いたタッチパネル装置に関する。
従来から、画像面上の入力位置を指などの接触物で接触することにより、その位置に応じた電流信号を出力するタッチパネルが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
この従来の静電容量型タッチパネルは、タッチ位置検出のための透明導電膜が設けられた第1の透明基板のタッチ面側に、透明接着材によってグレア防止用の第2の透明基板が貼り合わせられて構成されているので、透明導電膜の損傷を確実に防止することができるとともに、構造が単純になって機械的強度が向上する。
しかしながら、このような静電容量型タッチパネルの構造においては、タッチパネル自体をディスプレイの前面に接着して使用しなければならないので、装置自体の厚みが増す、あるいは、コストがかかるという問題点があった。
そのため、これらの問題点を解決するために、ディスプレイとタッチパネルの電極板を共有させることによって、装置自体の厚みやコストの削減が可能になるタッチパネル装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
図8は、特許文献2に記載されている、従来のタッチパネル装置の構成を示した図である。従来のタッチパネル装置は、図8(a)に示すように、2つの透明絶縁板107、108の間に、共通透明電極109、液晶110、表示透明電極111を順に積層し、文字や画像を表示すると共に指等の接触物が接触する共通透明電極109側に配置される透明絶縁板107上の接触部の位置座標を検知するために、図8(b)に示すように、共通透明電極109の四隅に、接触物と透明絶縁板107を介して共通透明電極109との間に流れる電流を検出する電流検出器101〜104を取り付け、接触物が透明絶縁板107上の接触部へ接触することによる静電容量の変化に影響される四隅の電流検出器101〜104からの電流信号S1〜S4により接触部の位置座標を計算するための信号処理回路106を備えている。
しかしながら、特許文献2に示す従来のタッチパネル装置の構成においては、タッチ位置の検出に誤差が発生し、入力が誤認識される場合があるという問題点があった。その理由を以下に説明する。図9は、ドット反転駆動の波形タイミングを示した図である。図9において、Vcomは共通電圧、VghはゲートのON電圧、VglはゲートのOFF電圧、Vsigはデータ電圧である。このように、本来は、共通電圧Vcomは一定で、変動がなく、電流の出入りは殆どない。しかしながら、これは理論上のものであって、図10に示すように、実際には信号線やゲート線のカップリングの影響により、共通電圧Vcomは変動し、常に電流が出入りしている。そのため、この状態でタッチ位置検出のための電流測定を行っても、誤差が発生してしまい、精度よくタッチ位置を検出することはできない。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、液晶パネルとタッチパネルを一体化することにより、コストダウンを図るとともにタッチ位置の位置検出の精度を向上させるタッチパネル装置を得ることを目的としている。
この発明は、共通電極を有するカラーフィルタ基板と、画素電極を有するアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に設けられた液晶と、前記液晶を駆動させるための駆動手段とを備えたタッチパネル装置であって、パネル表面に接触物が接触した場合に、前記共通電極を流れる電流値を1以上の複数箇所で測定する電流測定手段と、測定された前記電流値の大きさに基づいて、前記接触物の接触位置の位置座標を計算する位置座標計算手段とを備え、前記電流測定手段は、前記駆動手段が駆動していないブランキング期間中に、前記電流値の測定を行い、前記共通電極は略々矩形に配線されているものであって、前記電流測定手段は、前記共通電極の四隅において前記電流値の測定を行うタッチパネル装置である。
この発明は、共通電極を有するカラーフィルタ基板と、画素電極を有するアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に設けられた液晶と、前記液晶を駆動させるための駆動手段とを備えたタッチパネル装置であって、パネル表面に接触物が接触した場合に、前記共通電極を流れる電流値を1以上の複数箇所で測定する電流測定手段と、測定された前記電流値の大きさに基づいて、前記接触物の接触位置の位置座標を計算する位置座標計算手段とを備え、前記電流測定手段は、前記駆動手段が駆動していないブランキング期間中に、前記電流値の測定を行い、前記共通電極は略々矩形に配線されているものであって、前記電流測定手段は、前記共通電極の四隅において前記電流値の測定を行うタッチパネル装置であるので、液晶パネルとタッチパネルを一体化することにより、コストダウンを図るとともにタッチ位置の位置検出の精度を向上させることができる。
図1は、この発明に係るタッチパネル装置の基本構成を示した図である。図1に示したように、タッチパネル装置は、画素マトリックスを有する液晶パネル1と、液晶パネル1のゲートラインGLを駆動するための駆動回路であるゲートドライバ2と、液晶パネル1のデータラインDLを駆動するための駆動回路であるデータドライバ3と、ゲートドライバ2とデータドライバ3とを制御するためのタイミングコントローラ4とを備える。また、液晶パネル1のタッチ面上(表示エリア)に指やタッチペン等の接触物が接触したときに、それによって、静電容量型タッチパネル装置であれば静電容量が変化し、抵抗型タッチパネル装置であれば抵抗値が変化するので、それに基づく電流値の変化に基づいて、当該接触物のタッチ位置の位置座標を計算する信号処理回路5と、当該位置座標に対応する内容を内部メモリ等の記憶装置7から抽出し、それに基づいて、文字や画像を液晶パネル1に表示したり、あるいは、必要な処理を行って他の装置に信号を出力したりする制御回路6を備える。
液晶パネル1は、ゲートラインGLとデータラインDLとの交差で定義される各画素領域に形成された液晶セルで構成された画素マトリックスを備える。液晶セルは、画像データ信号によって光透過量を調節する液晶セルClc及び液晶キャパシタClcを駆動するための液晶駆動用スイッチング素子である薄膜トランジスタTFTを備える。薄膜トランジスタTFTは、ゲートラインGLのスキャン信号に応答して、データラインDLのデータ信号が液晶セルClcに充電されて維持されるようにする。液晶セルClcは、データ信号によって液晶の配列状態を可変させて光透過率を調節することによって階調を具現する。ゲートドライバ2は、タイミングコントローラ4からの制御信号に応答して、ゲートラインGLに順次にスキャン信号を供給する。データドライバ3は、タイミングコントローラ4からのデジタル画像データをアナログデータ信号に変換して、データラインDLに供給する。タイミングコントローラ4は、ゲートドライバ2及びデータドライバ3を制御する制御信号を供給すると共に、データドライバ3にデジタル画像データを供給する。これにより、液晶パネル1の表示エリアに、指定された文字や画像が表示される。
次に、液晶パネル1について説明する。図2の分解斜視図に示されるように、液晶パネル1は、液晶9を介して接合されるカラーフィルタ基板10とアレイ基板20とにより構成されている。
カラーフィルタ基板10は、透明絶縁板から構成されたCF側ガラス基板11上に、ブラックマトリクス12、カラーフィルタ13、及び、CF側共通電極14が順次形成されて構成されている。ブラックマトリクス12はCF側ガラス基板11にマトリクス状に形成される。このようなブラックマトリクス12は、CF側ガラス基板11の領域をカラーフィルタ13が形成される複数のセル領域に分け、隣接したセル間の光干渉及び外部光の反射を防ぐ。カラーフィルタ13はブラックマトリクス12により区分されたセル領域に赤(R)、緑(G)、青(B)に分けて形成され、赤、緑、青色の光をそれぞれ透過させる。CF側共通電極14は、カラーフィルタ13上に全面塗布された透明導電層に液晶9の駆動の際に基準となる共通電圧(Vcom)を与える。また、カラーフィルタ13の平坦化のためにカラーフィルタ13とCF側共通電極14間にはオーバーコート層(Overcoat Layer)(図示せず)が更に形成されることもある。
アレイ基板20は、透明絶縁板から構成されたアレイ側ガラス基板21上に、縦横に走る複数のゲートラインGLおよびデータラインDLと、それらのゲートラインGLとデータラインDLとの交差により定義されるセル領域毎に形成された薄膜トランジスタTFTとアレイ画素電極22とを備える。薄膜トランジスタTFTはゲートラインGLからのゲート信号に応じて、データラインDLからのデータ信号をアレイ画素電極22に与える。透明導電層からなるアレイ画素電極22は、薄膜トランジスタTFTからのデータ信号が与えられ、液晶9を駆動させる。
誘電異方性を有する液晶9は、アレイ画素電極22のデータ信号と共通電極14の共通電圧(Vcom)とにより形成された電界に従って回転し、光透過率を調節することによって階調を具現させる。なお、液晶パネル1は、液晶9の初期配向のための配向膜と、カラーフィルタ基板10とアレイ基板20とのセルギャップを一定に維持させるためのスペーサー(図示せず)とを更に備える。
以上が液晶パネル1の基本構成であるが、この発明に係るタッチパネル装置は、以上説明した液晶パネル1を用いて構成され、液晶パネル1に文字や画像を表示すると共に、液晶パネル1の表示エリアに指やタッチペン等の接触物が接触するCF側共通電極側に配置されたカラーフィルタ基板10上のタッチ位置(接触部)の位置座標を検知する構成となっている。
図3は、上記の液晶パネル1を用いたタッチパネル装置のパネル構成の一例を示した図である。図4は、図3のA−A’断面図である。これらの図に示すパネル構成においては、液晶パネル1は、画素マトリックスから構成される表示エリア30と、表示エリア30の周囲に設けられた幅31aのブラックマトリクス額縁部31とを備える。また、データドライバ3と液晶パネル1とを電気的に接続するためのXタブ32が液晶パネル1に設けられている。Xタブ32には、データラインDLからのデータ信号が入力されるデータライン入力部33が設けられている。さらに、ゲートドライバ2と液晶パネル1とを電気的に接続するためのYタブ34が液晶パネル1に設けられている。Yタブ34には、ゲートラインGLからのゲート信号が入力されるゲートライン入力部35が設けられている。また、電源8(図1)からCF側共通電極14に共通電圧(Vcom)を与えるための共通電極入力部36が、略々矩形に配線されているCF側共通電極14の四隅のうちの3隅に設けられている。また、それらの3隅には、アレイ側共通電極23とCF側共通電極14とを電気的に接続するための接合部37が設けられている(図4の断面図参照)。
上述のように、図3の構成においては、片タブのため、Xタブ32とYタブ34とがそれぞれアレイ基板上に設けられている。そのため、CF側共通電極14に共通電圧Vcomを供給するのは、図3に示すように、3つの共通電極入力部36からの3点で供給すること場合が多い。3点以上にする場合は、Xタブ32およびYタブ34が接続されている辺から供給する場合もある。なお、図3に示すように、図面右下の角部分からは電圧をかけない構造になっている。なお、ここで、片タブとは、信号の入力が片側になっている場合をいい、例えば、Y側の信号入力が両方になった場合、両タブという。
図5は、以上説明した液晶パネル1を用いたタッチパネル装置のパネル構成の他の例を示した図である。図3と図5との差異は、図5においては、図面右下の角部に、アレイ側共通電極23とCF側共通電極14とを電気的に接続するための4つ目の接合部37Aが追加されていることと、図面右上の角部に、接合部37Aを介してCF側共通電極14に共通電圧Vcomを供給するための4つ目の共通電極入力部36Aが追加されていることの2点である。他の構成については、図3と同じであるため、ここでは説明を省略する。
図6は、図5の点線Bで囲まれた部分のアレイ基板20上のアレイ配線構成を示した概略説明図である。図6に示すように、共通電極入力部36は接合部37に接続されている。また、共通電極入力部36Aは、共通電極入力部36Aを延長することにより引き出し線36Bをアレイ配線により形成し、当該引き出し線36Bを介して接合部37Aに接続されている。なお、共通電極入力部36Aと引き出し線36Bとは一体に形成してもよく、あるいは、別体で形成してもよい。
このように、図5の構成においては、CF側共通電極14に共通電圧Vcomを供給するための共通電極入力部36および36Aを、液晶パネル1の3隅に設けるとともに、そのうちの1つである共通電極入力部36Aを、4隅目に設けられた接合部37Aまで延長させて接続するようにしたので、CF側共通電極14に四隅から電圧供給できる構成となっている。これにより、四方のCF共通電極14に、独立したアレイ配線で、独立に電圧を印加することができる。
上述のように構成された、この発明のタッチパネル装置の動作について説明する。図7は、この発明のタッチパネル装置における列方向の駆動タイミングを示した説明図である。図3および図5に示した液晶パネル1は、通常60Hzで駆動される。例えば、VGA(Video Graphics Array)を例に挙げて説明すると、VGAの画素数は、行方向に640×3列、列方向に480行ある。図7のタイミングを、VGAで説明すれば、アクティブ期間が480行、ブランキング期間が数十行となる。なお、アクティブ期間とは、データラインDLおよびゲートラインGLが駆動されて文字や画像が液晶パネル1の表示エリア30に表示されている期間のことであり、ブランキング期間とは、データラインDLもゲートラインGLも駆動していない期間のことである。アクティブ期間およびブランキング期間は、製品によりスペック(仕様)で決まっており、それぞれの製品で多少異なる。ブランキング期間中は、データラインDLもゲートラインGLも駆動していないので、電圧は一定となり、共通電圧VcomもデータラインDLおよびゲートラインGLのカップリングの影響がなく、常に一定である。
そこで、この発明のタッチパネル装置においては、この点に着目し、ブランキング期間にタッチ位置の位置測定を行って、位置検出のための電流検出の精度を向上させ、位置検出の精度を高める。
電流測定方法としては、CF側共通電極14(あるいは、CF側共通電極14とアレイ側共通電極23との接合部37および37A)をタッチパネルの位置検出のセンサ(電流測定手段)として用いる。タッチパネルの静電容量方式は、指やタッチペンなどの接触物がパネル表面を触った際にCF側共通電極14に電気が流れるので、当該電流を液晶パネル1の四隅の接合部37および37Aで測定し、信号処理回路5に出力する。それらの4つの電流値の大きさは、それぞれ、タッチ位置までの距離に比例しているので、信号処理回路5は、それらの4つの電流値の大きさから、タッチ位置の位置座標を計算する。制御回路6は、計算されたタッチ位置の位置座標に基づいて、当該位置座標に対応させて表示画面ごとに予め設定されている処理内容を記憶装置7から抽出し、それに基づいて文字や画像を表示パネル1に表示したり、あるいは、必要な処理を行って得られた結果を他の装置に出力したりする。なお、図3の構成においては、接合部37が3隅にしか設けられていないため、測定できる電流値は3つであるが、それらの3つの電流値の大きさは、同様に、それぞれ、タッチ位置までの距離に比例しているので、信号処理回路5は、それらの3つの電流値の大きさから、タッチ位置の位置座標を計算することができる。但し、4つの電流値を用いて位置検出を行う方が、より精度は向上する。
以上のように、この発明のタッチパネル装置においては、液晶パネルに設けられているCF側共通電極をタッチ位置検出のための電流測定手段として用いるようにしたので、液晶ディスプレイとタッチパネルの電極板を共有させることができ、装置自体の厚みや製造コストの削減を図ることができる。
また、この発明のタッチパネル装置においては、位置検出のための電流測定を、共通電圧Vcomが一定となるブランキング期間中に行うようにしたので、データラインDLおよびゲートラインGLのカップリングの影響がないので、位置検出のための電流検出の精度を向上させることができ、それにより、位置検出の精度を高めることができる。
また、この発明のタッチパネル装置においては、図5に示すように、液晶パネル1の4隅においてCF側共通電極14への電圧印加および電流検出ができるようにしたので、4隅で検出した電流値の大きさに基づいてタッチ位置の位置検出ができるので、位置検出の精度を向上させることができる。
また、この発明のタッチパネル装置においては、図5に示すようにXタブ32およびYタブ34が液晶パネル1の2辺に設けられているので、それらのタブが設けられていない辺の角部分の電流検出ができるように、アレイ配線により、Xタブ32またはYタブ34のいずれかの側から延ばした引き出し線36Bを設けて、4隅での独立した電流検出が行えるようにしたので、安価な改良により、位置検出の精度を向上させることができる。
1 液晶パネル、2 ゲートドライバ、3 データドライバ、4 タイミングコントローラ、5 信号処理回路、6 制御回路、7 記憶装置、8 電源、9 液晶、10 カラーフィルタ基板、11 CF側ガラス基板、12 ブラックマトリクス、13 カラーフィルタ、14 CF側共通電極、20 アレイ基板、21 アレイ側ガラス基板、22 アレイ画素電極、23 アレイ側共通電極、30 表示エリア、31 ブラックマトリクス額縁部、31a 幅、32 Xタブ、33 データライン入力部、34 Yタブ、35 ゲートライン入力部、36,36A 共通電極入力部、37,37A 接合部、DL データライン、GL ゲートライン、TFT 薄膜トランジスタ。
Claims (2)
- 共通電極を有するカラーフィルタ基板と、画素電極を有するアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に設けられた液晶と、前記液晶を駆動させるための駆動手段とを備えたタッチパネル装置であって、
パネル表面に接触物が接触した場合に、前記共通電極を流れる電流値を1以上の複数箇所で測定する電流測定手段と、
測定された前記電流値の大きさに基づいて、前記接触物の接触位置の位置座標を計算する位置座標計算手段と
を備え、
前記電流測定手段は、前記駆動手段が駆動していないブランキング期間中に、前記電流値の測定を行い、
前記共通電極は略々矩形に配線されているものであって、
前記電流測定手段は、前記共通電極の四隅において前記電流値の測定を行う
ことを特徴とするタッチパネル装置。 - 前記駆動手段からの信号が入力されるタブが前記パネルの隣接する2辺に設けられており、
前記タブが設けられていない2辺により構成される角部分において前記電流測定手段による前記電流値の測定を行うために、前記タブが設けられている辺から前記角部分まで延長させたアレイ配線の引き出し線を設け、当該引き出し線と前記共通電極との接合部において前記電流値の測定を行うことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル装置。
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