JP5112260B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル付き表示装置に係り、特に、高透過率を実現した静電容量結合方式のタッチパネル機能を備えたタッチパネル付き表示装置に関する。

近年、モバイル機器の普及において、“人にやさしい”グラフィカルユーザインターフェースを支えるタッチパネル技術が重要となってきている。
このタッチパネル技術として、静電容量接合方式のタッチパネルが知られており、一般的な静電容量接合方式のタッチパネルでは、ガラス基板の表面に導電コーティング（透明導電膜）が施されたタッチパネル基板を設け、ここに指を触れることで、位置検出を実施している。
そして、このタッチパネル基板を液晶表示パネルの表面に取り付け、液晶表示パネルに表示されたメニュー画面を指でタッチすることで、メニューに応じた動作を実施するタッチパネル付き液晶表示パネルも知られている。（下記、特許文献１参照）

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２００６−１４６８９５号公報

前述した特許文献１に記載されているタッチパネル付き液晶表示パネルでは、透明導電膜を塗布したタッチパネルの四隅から交流信号を印加し、タッチパネルに触れた指に流れる電流を検出して座標を検出する。電流の検出は、タッチパネルの四隅に設置された電流検出用の抵抗の両端電圧を検出して電流に換算するようにしている。
しかしながら、前述した特許文献１に記載されているタッチパネル付き液晶表示パネルでは、以下のような問題点がある。
（１）タッチパネルに触れた指に流れる電流を確保するために、透明導電膜を厚くして抵抗を小さくする必要がある。そのためタッチパネルの透過率が低下する。
（２）四隅に対応して回路が４組必要とする。即ち、電流検出回路、ノイズフィルタ、サンプルホールドがそれぞれ４組必要なので回路構成が複雑である。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光の透過率を低下させず、かつ、コストを低減させたタッチパネル付き表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）観測者側の面に格子状パターンの透明導電膜を有する基板を有し、前記透明導電膜は、静電容量結合方式のタッチパネルの透明電極として使用されるタッチパネル付き表示装置であって、位置検出用のパルス電圧を入力する位置検出用パルス電圧生成回路と、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、前記透明導電膜は、４隅を持つ形状であり、前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記透明導電膜の夫々の４隅に、異なるタイミングで位置検出用のパルス電圧を供給し、前記座標位置演算回路は、前記透明導電膜の４隅の１つに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、前記パルス電圧が供給された隅と同じ対角線上の隅から出力される電圧に基づき、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算する。
（２）（１）において、前記透明導電膜の前記格子状パターンの内部に少なくとも１個の島状の透明導電膜を有し、前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、任意の一点で、前記格子状パターンに電気的に接続されている。
（３）（２）において、前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、１個の四角形状の透明導電膜であり、前記１個の４角形状の透明導電膜は、任意の一点で、４本の格子状パターンの中の任意の１本の格子状パターンに電気的に接続されている。
（４）（２）において、前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、４個の三角形状の透明導電膜であり、前記４個の三角形状の透明導電膜の各々は、任意の一点で、４本の格子状パターンの中のそれぞれ異なる格子状パターンに電気的に接続されている。

（５）（１）ないし（４）において、前記透明導電膜の一方の対角線上の２隅を隅Ａと隅Ｂ、前記透明導電膜の他方の対角線上の２隅を隅Ｃと隅Ｄとするとき、前記座標位置演算回路は、前記透明導電膜の隅Ａに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｂから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ａと、前記透明導電膜の隅Ｂに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ａから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｂとの時間差（Ａ−Ｂ）、および、前記透明導電膜の隅Ｃに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｄから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｃと、前記透明導電膜の隅Ｄに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｃから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｄとの時間差（Ｃ−Ｄ）に基づき、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算する。
（６）（５）において、前記透明導電膜の隅Ａあるいは隅Ｃに供給される位置検出用のパルス電圧は、第１電圧レベルから第２電圧レベルに変化するパルス電圧であり、前記透明導電膜の隅Ｂあるいは隅Ｄに供給される位置検出用のパルス電圧は、第２電圧レベルから第１電圧レベルに変化するパルス電圧である。
（７）（５）または（６）において、前記座標位置演算回路は、積分回路を有し、前記積分回路は、前記時間Ａあるいは前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂあるいは前記時間Ｄの間所定の電流を放電することにより、前記時間差（Ａ−Ｂ）あるいは前記時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を出力する。
（８）（７）において、前記積分回路は、前記時間Ａの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂの間所定の電流を放電する積分回路Ａと、前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｄの間所定の電流を放電する積分回路Ｂとを有する。
（９）（７）または（８）において、前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給し、前記積分回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給したときの時間差（Ａ−Ｂ）あるいは時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を加算した電圧を出力する。
（１０）（７）ないし（９）の何れかにおいて、前記座標位置演算回路は、積分回路の後段に接続されるＡ／Ｄ変換回路を有する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のタッチパネル付き表示装置によれば、光の透過率を低下させず、かつ、コストを低減させることが可能となる。

以下、本発明を液晶表示装置に適用した実施例を図面を参照して詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［本発明のタッチパネル付き液晶表示装置の位置検出原理］
図１は、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。図１に示すタッチパネルは、観測者側の面に形成された面状の透明導電膜を有する基板を有する。
図１（ａ）において、１は、タッチパネルの基板上に形成された透明導電膜である。今、透明導電膜１の、図１（ａ）のＰ点を、観察者の指がタッチしたとき、透明導電膜１のＰ点と基準電位（ＧＮＤ）との間に容量素子Ｃが挿入されることになる。
この状態において、透明導電膜１の四隅の中の隅３に、パルス電圧生成回路２からＶｉｎのパルス電圧を供給し、透明導電膜１の隅３に向き合う隅（同じ対角線上の隅）４から出力されるパルス電圧が、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間を計測する。この状態の時の透明導電膜１の等価回路を図１（ｂ）に、その時に、透明導電膜１の隅４から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間を図１（ｃ）に示す。なお、図１（ｃ）において、Ｖｏｕｔ１は、透明導電膜１の隅４から出力されるパルス電圧、Ｔ１は立ち上がり時間を示す。

次に、透明導電膜１の隅４に、パルス電圧生成回路２からＶｉｎのパルス電圧を供給し、透明導電膜１の隅３から出力されるパルス電圧が、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間を計測する。この状態の時の透明導電膜１の等価回路を図１（ｄ）に、その時に、隅３から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間を図１（ｅ）に示す。なお、図１（ｂ）、図１（ｄ）において、Ｒ１は、透明導電膜１の隅３と点Ｐとの間の等価抵抗、Ｒ２は、透明導電膜１の隅４と点Ｐとの間の等価抵抗を示す。また、図１（ｅ）において、Ｖｏｕｔ２は、透明導電膜１の隅３から出力されるパルス電圧、Ｔ２は立ち上がり時間を示す。
次に、Ｔ１とＴ２との時間差（Ｔ１−Ｔ２）を求める。ここで、Ｒ１＞Ｒ２の時はＴ１＞Ｔ２、Ｒ１＝Ｒ２の時はＴ１＝Ｔ２、Ｒ１＜Ｒ２の時はＴ１＜Ｔ２となる。
したがって、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が０であれば、観察者の指が触れた位置が、透明導電膜１の中心点（２つの対角線が交差する点）の位置であることが判定できる。
また、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が正の値であれば、観察者の指が触れた位置が、透明導電膜１の中心点と隅４との間の位置であり、その位置は、時間差（Ｔ１−Ｔ２）の正の値が大きく成る程、観察者の指が触れた位置が隅４に近い位置であることが判定できる。
同様に、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が負の値であれば、観察者の指が触れた位置が、透明導電膜１の中心点と隅３との間の位置であり、その位置は、時間差（Ｔ１−Ｔ２）の負の値が小さく成る程、観察者の指が触れた位置が隅３に近い位置であることが判定できる。
前述した手順を、透明導電膜１の対角線上の隅５、隅６についても実行することで、観察者の指が触れたタッチパネル上の位置を検出することができる。

図２は、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネルの概略構成を示す図であり、図３は、図２に示す各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
タッチパネル上に形成された透明導電膜１の隅３、隅４、隅５、隅６は、それぞれ、７〜１０のスイッチングを介して、パルス電圧生成回路２に接続されるとともに、１１〜１４のスイッチを介して、バッファアンプ１５に接続される。
例えば、図３（ａ）に示すＦ１の周期に、スイッチ７とスイッチ１３をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧（図３（ａ）参照）を透明導電膜１の隅３に供給し、バッファアンプ１５を介して、透明導電膜１の隅４から出力される、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧（図３（ｂ）参照）をコンパレータ回路１６に入力する。なお、バッファアンプ１５は、隅４から見たバッファアンプ側のインピーダンスを大きくして、隅４に電流が流れ込むのを防止するためのものである。仮に、隅４に電流が流れ込むと、透明導電膜１の隅４から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間が変動し、透明導電膜１での位置検出に誤差が生じることになる。

コンパレータ回路１６は、透明導電膜１の隅４から出力される、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧を、第１の時間幅（図３（ｃ）のＴ１）の信号に変換する。
なお、コンパレータ回路１６は、Ｖｒｅｆ１の基準電圧１７が入力される比較器１９と、Ｖｒｅｆ２の基準電圧１８が入力される比較器２０、比較器１９と比較器２０の論理積を取るアンド回路３６とで構成される。
この第１の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２８をオン（図３（ｄ）参照）として、電流源２７の電流を積分回路３１に出力する。
積分回路３１の第１の時間幅の信号の時間幅（図３（ｃ）のＴ１）に応じて、積分回路３１を構成するオペアンプ３２の反転端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ３３に電荷が充電される。第１の時間幅の信号の時間幅が長いときは充電量が大きく、時間幅が短いときは充電量は小さくなる。
なお、チャージポンプ回路２２は、２５、２６のアンド回路を有する。アンド回路２５は、制御信号２３がＨｉｇｈの時に、コンパレータ回路１６の出力により、スイッチ２８をオンとする。アンド回路２６は、制御信号２４がＨｉｇｈの時に、コンパレータ回路１６の出力により、スイッチ２９をオンとする。

次に、図３（ａ）に示すＦ２の周期に、スイッチ９とスイッチ１１をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧（図３（ａ）参照）を透明導電膜１の隅４に供給し、バッファアンプ１５を介して、透明導電膜１の隅４から出力される、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧（図３（ｂ）参照）をコンパレータ回路１６に入力する。
なお、図１（ｄ）に示す回路構成において、抵抗Ｒ２に、基準電圧（ＧＮＤ）からＶｉｎの電圧に変化するパルス電圧を供給したときに、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間と、図１（ｄ）に示す回路構成において、容量Ｃが、Ｖｉｎまで充電された状態から、抵抗Ｒ２に、Ｖｉｎから基準電圧（ＧＮＤ）に変化するパルス電圧を供給したときに、所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）まで立ち下がる立ち下がり時間とは同じとなるので、図２では、透明導電膜１の隅４に、Ｖｉｎから基準電圧（ＧＮＤ）の電圧に変化するパルス電圧を供給している。
コンパレータ回路１６は、透明導電膜１の隅４から出力される、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧を、第２の時間幅（図３（ｃ）のＴ２）の信号に変換する。
この第２の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２９をオン（図３（ｅ）参照）として、電流源３０の電流を積分回路３１に出力する。これにより、第２の時間幅の信号の時間幅（図３（ｃ）のＴ２）に応じて、積分回路３１のコンデンサ３３から電荷が放電される。第２の時間幅の信号の時間幅が長いときは放電量が大きく、時間幅が短いときは放電量は小さくなる。

以上の手順を踏んだ後に、積分回路３１の出力電圧（ＳＶ；図３（ｆ）参照）をＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル変換する。
積分回路３１の出力が負極性の電圧のときは、透明導電膜１に触れた観察者の指が、隅４に近い方にあることを意味している。逆に正極性の電圧のときは隅３に近い方、ゼロのときは隅３と隅４の距離がほぼ等しい所を触れていることを意味している。
従って、積分回路３１に出力電圧が、透明導電膜１の隅３と隅４の間の距離の関係を示すことになるので、これをデジタル変換することで、隅３と隅４の間で指の触れた場所の座標を得ることができる。
次に、積分回路３１のスイッチ３４をオンとして、コンデンサ３３をリセットした後、透明導電膜１の隅５と、隅６に対しても、前述したようにパルス電圧を与え、その対角に現れる、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧、あるいは、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧を時間幅の信号に変換して、前述と同様の方法により、隅５と隅６の間で、観察者の指の触れた場所の座標を得ることができる。これにより、タッチパネル上で、観察者の指が触れた位置を特定することが可能となる。
なお、積分回路３１の出力電圧をＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル変換する際に、図３（ａ）ないし図３（ｆ）に示す動作を複数回繰り返し、積分回路３１の電圧を大きくしてからＡ／Ｄ変換器３５でデジタル変換しても良い。
また、バッファアンプ１５、コンパレータ回路１６、チャージポンプ回路２２、および積分回路３１は、隅３と隅４用に１つと、隅５と隅６用に１つの２組用意することも可能である。

［実施例］
図４は、本発明の実施例のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネルの基板上の透明導電膜１を説明する図である。
図４（ａ）に示すように、本実施例のタッチパネル付き液晶表示装置は、タッチパネルの基板上に形成された透明導電膜１が、格子状パターンを有する点で、前述の図２に示す透明導電膜１と相違する。
本実施例の透明導電膜１の等価回路は、図４（ｂ）に示すように、抵抗素子Ｒが格子状に接続された回路となる。
図５は、本発明の実施例のタッチパネルの概略構成を示す図である。
本実施例においても、透明導電膜１の四隅の１つから順次パルス電圧を印加し、その対角に現れるパルス電圧の遅延を計測して指やスタイラスペンで触れた部分の座標を取得する。
例えば、スイッチ７とスイッチ１３をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧を透明導電膜１の隅３に与え、隅４からバッファアンプ１５を介して第１の遅延信号（図３の（ｂ）参照）を得る。
次に、この第１の遅延信号の立上り遅延時間をコンパレータ回路１６を用いて第１の遅延時間に応じた第１の時間幅の信号（図３のＴ１）に変換する。
第１の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２８をオンとして、電流源２７の電流を積分回路３１に出力し、第１の時間幅の信号の時間幅に応じて、コンデンサ３３に電荷が充電される。時間幅が長いときは充電量が大きく、時間幅が短いときは充電量は小さくなる。

次に、スイッチ９とスイッチ１１をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧を透明導電膜１の隅４に与え、隅３からバッファアンプ１５を介して第２の遅延信号（図３の（ｂ）参照）を得る。同様に第２の遅延時間からコンパレータ回路１６を用いて第２の遅延時間に対応した第２の時間幅（図３のＴ２）の信号を得る。
第２の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２９をオンとして、電流源３０の電流を積分回路３１に出力する。この第２の時間幅の信号の時間幅に応じて、コンデンサ３３から電荷が放電される。時間幅が長いときは放電量が大きく、時間幅が短いときは放電量は小さくなる。
以上の手順を踏むことにより、積分器の出力電圧をＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル変換する。
次に隅５と、隅６に対しても同様にパルス電圧を与え、その対角に現れる信号の遅延時間をパルス幅に変換し、以下、上記と同様にすることで、隅５と隅６の間で指の触れた場所の座標を得ることができる。
以上のようにして、タッチパネルの基板上の透明導電膜１を指で触れた位置を特定する。
さらに、前述の積分回路３１までの動作を複数回繰り返して積分回路の出力を高めてからＡ／Ｄ変換器３５でデジタル変換しても良い。

以上、説明したように、本実施例では、透明導電膜１の対角にパルス電圧を交互に与えるようにしているので、透明導電膜１上に発生したノイズをキャンセルすることができ、ノイズに強いタッチパネルを実現することができる。特に、液晶表示パネルやＥＬパネルなどと一体化した入力機能つき表示装置に本発明を適用すれば、液晶表示パネルやＥＬパネルから発生するノイズに強い入力機能を実現することが可能である。
さらに、本実施例は、スイッチ回路、コンパレータ、チャージポンプ、積分回路で簡単に構成できるので、コストを低減することが可能となる。
また、本実施例では、透明導電膜１を格子状パターンとすることにより、透明導電膜１の抵抗値を等価的に高くすることができるため、時定数を大きく確保することができる。これにより遅延時間が増大して感度を向上させることが可能となる。
例えば、面状の透明導電膜１を使用した場合、実験によると、面状の透明導電膜１の抵抗値は、対角３インチの大きさでおよそ２００Ωであった。指タッチによる容量を１０ｐＦと仮定すると、その時定数は２ｎｓである。時定数を大きくするために、透明導電膜１の膜厚を薄く形成するとしても、膜厚半分で時定数は倍の４ｎｓ、膜厚１０分の１としても時定数は２０ｎｓ程度である。
ここで、時定数は、図１（ｂ）、図１（ｄ）に示す、等価抵抗（Ｒ１、あるいは、Ｒ２）と、指タッチによる容量（Ｃ）とで構成される積分回路の時定数を表す。

一方、本実施例における、格子状パターンの透明導電膜１では、格子の１辺の幅と長さを自由に設計できるので、その抵抗値をパターン形状で制御することができる。実験によると格子の１辺の抵抗値を１０ｋΩで５×６辺のマトリックスとすると、格子状パターンの透明導電膜１の抵抗値は、対角でおよそ２６ｋΩとなる。指タッチによる容量を１０ｐＦとするとその時定数は２５８ｎｓとなり、面状の透明導電膜１を使用する場合よりも、自定数を大幅に大きな値を確保することができる。
このように、本実施例では、タッチパネル上の透明導電膜１を格子状パターンとしたため、十分大きな抵抗値を確保することができるので、大きな時定数を得ることができ、そのため遅延時間の計測が容易となる。なお、格子状パターンの透明導電膜１は、格子の１辺の抵抗値が１０ｋΩ程度となるように、透明導電膜１の膜厚、および格子状パターンに幅を設定することが望ましい。
また、本実施例では、透明導電膜１の抵抗値を大きくするために、透明導電膜１を薄くするのではなく、格子状パターンとしている。これにより、透明導電膜１の抵抗値を大きくするために、薄い膜厚の透明導電膜１を高精度に製作する必要はなく、プロセス上都合の良い膜厚で歩留まりよく製造することができる。
さらに、透明導電膜１の抵抗値の設定をプロセス依存ではなくパターン設計に依存させることができるので、これにより製造が容易となる。
また、指タッチによる容量（Ｃ）を確保するためには、透明導電膜１の格子状パターン面積が大きい方が良いが、抵抗値を大きくすることができない。そこで抵抗値を大きく確保するための格子の１辺の幅を充分細くするとともに、容量も確保するために格子の内側に島状の透明導電膜（容量電極）１１を配置し、任意の一点で、この島状の透明導電膜１１と格子状パターンの１辺を電気的に接続するようにしてもよい。この場合の、透明導電膜１の構成を図６（ａ）〜（ｃ）に示す。

図６（ａ）〜（ｃ）に示す構成によれば、透明導電膜１の抵抗値を確保するとともに、指タッチによる容量（Ｃ）も島状の透明導電膜１１により確保することができる。
なお、島状の透明導電膜１１と、格子状パターンとを電気的に接続するのは１箇所のみとし、２箇所以上で接続してはならない。これは島状の透明導電膜１１にも座標検出のための電流が流れてしまうため、透明導電膜全体の抵抗値を乱す、さらに、具体的には抵抗値を下げてしまうため、大きな時定数の確保ができなくなるためである。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、島状の透明導電膜１１は、格子状パターンの内側に、１個の島状の透明導電膜（図６（ａ）、（ｂ）では、四角形状の透明導電膜）を１個設けても良いが、図６（ｃ）に示すように、複数に分割した島状の透明導電膜としてもよい。この場合は、それぞれの島状の透明導電膜１１は、任意の一点で、格子状パターンと電気的に接続する。
なお、図６（Ｃ）では、四個の島状の透明導電膜１１を、格子状パターンの内側に設け、それぞれの島状の透明導電膜１１から、任意の一点で、４本の格子状パターンの中の任意の１本の格子状パターンと電気的に接続している。
透過率、反射率及び反射光の色度に関し、透明導電膜がある部分と無い部分とで差が生じるために、透明導電膜１の格子状パターンや、島状の透明導電膜１１は、僅かであるがそのパターン形状が見えることがある。そこで、格子状パターンの１辺はできるだけ細く、その内側に形成する島状の透明導電膜１１はできるだけ大きく形成して、透明導電膜の無い部分をできるだけ細くすることがパターン形状を目立たなくさせるには望ましい。
我々の検討では、透明導電膜の無い部分が３０μｍの場合は、透明導電膜の無い部分は薄く見え、２０μｍではほぼ見えなくなった。また１０μｍでは見えない結果となった。そのため、透明導電膜の無い部分は、３０μｍより狭く２０μｍ程度が好ましい。

液晶表示装置として、ＩＰＳ方式の液晶表示装置が知られており、このＩＰＳ方式の液晶表示装置では、画素電極と対向電極とを同じ基板上に形成し、その間に電界を印加させ液晶を基板平面内で回転させることにより、明暗のコントロールを行っている。そのため、斜めから画面を見た際に表示像の濃淡が反転しないという特徴を有する。
このＩＰＳ方式の液晶表示パネルは、ＴＮ方式の液晶表示パネルやＶＡ方式の液晶表示パネルのように、カラーフィルタが設けられる基板上に対向電極が存在しない。そのため、表示ノイズを低減する等の理由により、カラーフィルタが設けられる基板上に裏面側透明導電膜が形成されている。
この裏面側透明電極を、本実施例のタッチパネルの透明導電膜１とすることによりコストアップなしに液晶表示パネルを構成することができ、さらに、液晶表示パネルの透過率も従来のＩＰＳ方式の液晶表示パネルと同じにすることができる。
以下、裏面側透明電極を、本実施例の透明導電膜１の透明導電膜として使用する液晶表示モジュールの一例を説明する。

図７は、裏面側透明電極を、本実施例の透明導電膜１の透明導電膜として使用する液晶表示モジュールの一例の概略構成を示すブロック図である。図７に示すタッチパネル付き液晶表示モジュールは、携帯電話機、デジタルカメラ等の表示部として使用される、小型の液晶表示モジュールである。
図７に示す液晶表示パネルは、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられた第１の基板（ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板ともいう）（ＳＵＢ１）と、カラーフィルタ等が形成される第２の基板（対向基板ともいう）（ＳＵＢ２）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
このように、図７に示す液晶表示モジュールでは、液晶が一対の基板の間に挟持された構造となっている。
また、第１の基板（ＳＵＢ１）は、第２の基板（ＳＵＢ２）よりも大きな面積を有し、第１の基板（ＳＵＢ１）の、第２の基板（ＳＵＢ２）と対向しない領域には、薄膜トランジスタを駆動するドライバを構成する半導体チップ（Ｄｒ）が実装され、さらに、当該領域の一辺の周辺部には、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）が実装される。

図８は、図７に示す液晶表示パネルの１サブピクセルの構成を示す平面図である。
図９は、図８に示すＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。以下、図８、図９を用いて、図７に示す液晶表示パネルの構造について説明する。
本実施例の液晶表示パネルは、面状の対向電極を使用するＩＰＳ方式の液晶表示パネルであり、第２の基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第２の基板（ＳＵＢ２）の液晶層（ＬＣ）側には、第２の基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ層（ＣＦ）、オーバーコート層（ＯＣ）、配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、第２の基板（ＳＵＢ２）の外側には、裏面側透明導電膜（ＣＤ）と偏光板（ＰＯＬ２）が形成される。
また、ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第１の基板（ＳＵＢ１）の液晶層（ＬＣ）側には、第１の基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ３）、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）（ＤＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）、面状の対向電極（ＣＴ）、層間絶縁膜（ＰＡＳ１）、櫛歯電極から成る画素電極（ＰＸ）、配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、第１の基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。
また、図８において、５２はゲート電極、５３は半導体層、５４はソース電極である。

図７に示す液晶表示パネルは、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、静電容量結合方式のタッチパネルの透明電極として兼用することにより、タッチパネル機能を実現するものである。したがって、図７に示す裏面側透明導電膜（ＣＤ）が、図２に示すタッチパネルの透明導電膜１を兼用することになる。なお、図９の構成では、裏面側透明導電膜上に偏光板（ＰＯＬ２）が配置される。そして、偏光板（ＰＯＬ２）が絶縁性の場合には、観察者の指が偏光板（ＰＯＬ２）をタッチしたときに、観察者の指が容量として機能しない場合も想定される。このような時には、偏光板（ＰＯＬ２）として、導電性を有する偏光板を使用すればよい。
また、図２に示すパルス電圧生成回路２、スイッチ（７〜１４）、バッファアンプ１５、コンパレータ回路１６、チャージポンプ回路２２、積分回路３１、およびＡ／Ｄ変換器３５は、図７に示す半導体チップ（Ｄｒ）内に実装してもよく、あるいは、外部（ここでは、携帯電話機の本体側）に設けてもよい。

以上説明したように、図７に示す液晶表示モジュールによれば、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルの特徴を活かし、低コスト、高透過率化を実現する静電容量結合方式のタッチパネルを備えた液晶表示モジュールを提供することが可能となる。即ち、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、静電容量結合方式のタッチパネルの透明電極として兼用することで、新たなガラス基板（即ち、タッチパネル基板）を設ける必要がないので、透過率が低下するのを防止することができ、さらに、コストアップを抑制することが可能となる。
その上、図７に示す液晶表示モジュールでは、新たなガラス基板（即ち、タッチパネル基板）を設ける必要がないので、液晶表示モジュールの厚さを薄くすることが可能であるばかりか、軽量化を図ることも可能となる。
なお、本発明は、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルに限らず、ＴＮ方式の液晶表示パネルや、ＶＡ方式の液晶表示パネルにも適用可能である。但し、ＴＮ方式の液晶表示パネルや、ＶＡ方式の液晶表示パネルのような第２の基板（ＳＵＢ２）の液晶が配置されている側とは反対側の面上に透明導電膜を形成する必要がない液晶表示パネルの場合には、新たに透明導電膜を形成することになる。
なお、本発明は、液晶表示装置に限られず、例えば、有機ＥＬ表示装置などの表示装置全般にも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。 図１に示すタッチパネルの概略構成を示す図である。 図２に示す各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネル上の透明導電膜を説明する図である。 本発明の実施例のタッチパネルの概略構成を示す図である。 本発明の実施例のタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネル上の透明導電膜の変形例を説明する図である。 本発明の実施例のタッチパネル付き液晶表示モジュールの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施例の液晶表示パネルの１サブピクセルの構成を示す平面図である。 図８に示すＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 透明導電膜
２ パルス電圧生成回路
３，４，５，６ 透明導電膜１の４隅
７〜１４，２８，２９，３４ スイッチ
１１ 島状の透明導電膜
１５ バッファアンプ
１６ コンパレータ回路
１７，１８ 基準電圧
１９，２０ 比較器
２２ チャージポンプ回路
２５，２６，３６ アンド回路
２７，３０ 電流源
３１ 積分回路
３２ オペアンプ
３３ コンデンサ
３５ Ａ／Ｄ変換器
５２ ゲート電極
５３ 半導体層
５４ ソース電極
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２ 基板
ＬＣ 液晶層
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２ 偏光板
ＰＡＳ１，ＰＡＳ２，ＰＡＳ３ 層間絶縁膜
ＯＣ オーバーコート層
ＡＬ１，ＡＬ２ 配向膜
ＢＭ 遮光膜
ＣＦ カラーフィルタ
ＰＸ 画素電極
ＣＴ 対向電極
ＣＤ 裏面側透明導電膜
ＤＬ 映像線（ドレイン線、ソース線）
ＧＬ 走査線（ゲート線）
Ｄｒ 半導体チップ
ＦＰＣ フレキシブル配線基板
Ｒ１，Ｒ２ 等価抵抗
Ｃ 指の有する容量

Claims (9)

1. 観測者側の面に格子状パターンの透明導電膜を有する基板を有し、
   前記透明導電膜は、静電容量結合方式のタッチパネルの透明電極として使用されるタッチパネルであって、
   位置検出用のパルス電圧を入力する位置検出用パルス電圧生成回路と、
   前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
   前記透明導電膜は、４隅を持つ形状であり、
   前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記透明導電膜の夫々の４隅に、異なるタイミングで位置検出用のパルス電圧を供給し、
   前記座標位置演算回路は、前記透明導電膜の４隅の１つに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、前記パルス電圧が供給された隅と同じ対角線上の隅から出力される電圧に基づき、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算し、
   前記透明導電膜の一方の対角線上の２隅を隅Ａと隅Ｂ、前記透明導電膜の他方の対角線上の２隅を隅Ｃと隅Ｄとするとき、前記座標位置演算回路は、前記透明導電膜の隅Ａに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｂから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ａと、前記透明導電膜の隅Ｂに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ａから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｂとの時間差（Ａ−Ｂ）、および、前記透明導電膜の隅Ｃに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｄから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｃと、前記透明導電膜の隅Ｄに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｃから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｄとの時間差（Ｃ−Ｄ）に基づき、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算することを特徴とするタッチパネル。
2. 前記透明導電膜の前記格子状パターンの内部に少なくとも１個の島状の透明導電膜を有し、
   前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、任意の一点で、前記格子状パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、１個の四角形状の透明導電膜であり、
   前記１個の４角形状の透明導電膜は、任意の一点で、４本の格子状パターンの中の任意の１本の格子状パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記少なくとも１個の島状の透明導電膜は、４個の三角形状の透明導電膜であり、
   前記４個の三角形状の透明導電膜の各々は、任意の一点で、４本の格子状パターンの中のそれぞれ異なる格子状パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
5. 前記透明導電膜の隅Ａあるいは隅Ｃに供給される位置検出用のパルス電圧は、第１電圧レベルから第２電圧レベルに変化するパルス電圧であり、
   前記透明導電膜の隅Ｂあるいは隅Ｄに供給される位置検出用のパルス電圧は、第２電圧レベルから第１電圧レベルに変化するパルス電圧であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
6. 前記座標位置演算回路は、積分回路を有し、
   前記積分回路は、前記時間Ａあるいは前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂあるいは前記時間Ｄの間所定の電流を放電することにより、前記時間差（Ａ−Ｂ）あるいは前記時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を出力することを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記積分回路は、前記時間Ａの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂの間所定の電流を放電する積分回路Ａと、前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｄの間所定の電流を放電する積分回路Ｂとを有することを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル。
8. 前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給し、
   前記積分回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給したときの時間差（Ａ−Ｂ）あるいは時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を加算した電圧を出力することを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。
9. 前記座標位置演算回路は、積分回路の後段に接続されるＡ／Ｄ変換回路を有することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のタッチパネル。

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