JP5121814B2 - タッチパネルおよび表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルおよびそれを備えた表示装置に関し、指等の指示体によるタッチ検出の応答性や、タッチ座標の検出精度を高めたタッチパネルおよび表示装置に関する。

指等の指示体によるタッチを検出してその位置座標を特定するタッチパネルは、優れたユーザーインターフェース手段の一つとして注目されており、抵抗膜方式または静電容量方式等の種々の方式によるタッチパネルが製品化されている。

それらの方式のうちで、静電容量方式の一つとして、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側を数ｍｍ程度の厚みのガラス板等の保護板で覆った場合でも指示体のタッチの検出が可能な投写型静電容量タッチスクリーン（Projected Capacitive Touchscreen）方式がある。この方式は、保護板を前面に配置できるので堅牢性に優れている点、手袋装着時でもタッチ検出が可能である点、および、稼働部が無いため長寿命である点等の利点を有している。

例えば、特許文献１に記載のタッチパネルにおけるタッチスクリーンの構成は、静電容量を検出するため、絶縁膜を介して第１シリーズの導体エレメントと隔てて形成された第２シリーズの導体エレメントを備えており、各導体エレメント間に電気的接触をもたらすこと無く立体的に複数の交点を形成している。導体エレメントとして最適な材料は、例えば銀等の金属材料である。また、表示上、導体エレメントの可視性が問題となり、その可視性を低くする場合には酸化インジウム等の透明導電膜が、導体エレメントとして用いられる。また、導体エレメントに変えて、直径１０〜２０μｍの細い導線も使用できる。

また、静電容量を検出する導体エレメントは、出力線およびマルチプレクサ回路を介して容量制御オシレータに接続される。その出力は除算器でカウントされて、容量検出データとされる。さらに１以上の導体エレメントの検出容量の相対値により導体エレメント間のタッチ位置が補間できる。

特表平９−５１１０８６号公報（第７頁第１９行〜第８頁第４行、第８頁第２３行〜第９頁第６行、第１３頁第４行〜第１２行、第１３頁第２３行〜第１４頁第１０行、図１、図２、図６、図８）

静電容量の検出回路として使用される容量制御オシレータには、一般に弛張発振回路を用いることができる。例えば、発振周期が抵抗素子および容量素子による時定数に応じて決まる方式の弛張発振回路においては、指等の指示体によりタッチスクリーンの検出配線（特許文献１の導体エレメント）との間に形成される静電容量（以後、タッチ容量と記す）の変化を発振周期の変化として検出するものである。

このような弛張発振回路において、検出感度や応答時間は弛張発振回路の検出端の寄生容量に大きく左右される。このことは、弛張発振方式以外の他の検出方式を用いる場合であっても同様に当てはまる。ところが、タッチ容量は高々数ｐＦ程度しか形成されず、特に前面にガラス板等を設けて堅牢性を確保する場合には、さらにタッチ容量は低下する。このため、所望の検出値を得るための検出時間の増加とともに、応答時間も増加する。一方、応答時間を短くすることを優先すると検出値が低下し、これに基づいて算出されるタッチ座標データの精度が低下する。

ここで、検出回路の寄生容量としては、検出配線と検出回路の検出端との接続を切り替えるマルチプレクサ回路の持つ寄生容量等も含まれるが、当該寄生容量は、タッチスクリーンの大型化により検出配線数が増加する場合、それに伴って増加する。さらに、タッチスクリーンと組み合わせて使用される表示装置からのノイズを低減するために、タッチスクリーンの検出配線の裏面側に静電シールド面を設けた場合、検出配線の寄生容量も増加する。特にタッチスクリーンを大型化する場合、検出配線の配線長の増加に伴って検出配線の寄生容量は増大する。

このように、検出回路および検出配線の寄生容量が、検出時間および検出感度、ひいてはタッチパネルの応答性やタッチ座標の検出精度に影響するといった問題点があった。また、この傾向はタッチスクリーンが大型化するに従って顕著になるため、タッチスクリーンの大型化に影響を及ぼすといった問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、検出回路および検出配線の寄生容量の影響を抑制し、応答性およびタッチ座標の検出精度の高いタッチパネルおよび表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係るタッチパネルの第１の態様は、列方向に延在した複数の列検出配線およびその各々が行方向に延在した複数の行検出配線を有したタッチスクリーンと、複数の前記列検出配線のうち、隣り合う１組ずつを順次選択する第１のスイッチ回路と、複数の前記行検出配線のうち、隣り合う１組ずつを順次選択する第２のスイッチ回路と、前記第１および第２のスイッチ回路で選択された隣り合う１組の配線に対して、逆極性で絶対値の等しい電圧を充電し、充電された配線どうしを電気的に短絡させて残った電荷を、前記隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての差分容量として検出する静電容量検出回路と、前記静電容量検出回路から出力される前記差分容量に基づいて、前記タッチスクリーンにタッチされた指示体の座標を算出するタッチ座標算出回路とを備えている。

本発明に係るタッチパネルの第１の態様によれば、隣り合う１組の配線に対して、逆極性で絶対値の等しい電圧を充電し、充電された配線どうしを電気的に短絡させるので、寄生容量をキャンセルして差分容量を検出できるので、タッチ容量を高感度で検出することができ、算出されるタッチ座標精度を向上することが可能となる。

本発明に係る実施の形態１のタッチパネルが有するタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルが有するタッチスクリーンの構成を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルの全体構成を模式的に示した図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおけるタッチ位置検出・算出動作を行うシステムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルの動作タイミングを示す図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルの充電動作を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおける検出配線の寄生容量を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルの電荷検出動作を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおけるタッチ容量のタッチ位置による変化の例を示す図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおける検出値のタッチ位置による変化の例を示す図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおける検出値減算値のタッチ位置による変化の例を示す図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチパネルにおける補間係数αのタッチ位置による変化の例を示す図である。 本発明に係る実施の形態２のタッチパネルにおけるタッチ位置検出・算出動作を行うシステムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置の構成を示す縦断面図である。 従来のタッチパネルに用いられる弛張発振回路に接続される静電容量と発振周期との関係を示す図である。 寄生容量と発振周期との関係を示す波形とともに、タッチ容量に対して所望の検出値を得るために要する検出時間を示す図である。

＜はじめに＞
実施の形態の説明に先立って、弛張発振回路によるタッチ容量の検出の問題点について、さらに説明する。

弛張発振回路の検出端に接続される静電容量と発振周期との関係を図１５に示す。図１５において、横軸には静電容量（任意単位）を、縦軸には発振周期（任意単位）を示す。

図１５に示されるように、静電容量と発振周期との関係は、一般にリニアな特性となるので、タッチ容量が生じたときの発振周期偏差を、発振周期の所定回数Ｎに渡って積算することで検出値を得ることができる。このとき、タッチ容量Ｃｔが生じたときの発振周期偏差は、それ以外の静電容量（例えば、検出回路や検出配線の持つ寄生容量）がどのような値であっても一定である。

ところが、図１５からも明らかなように、弛張発振回路の検出端に接続される静電容量が大きくなるにつれて発振周期も大きくなる。例えば、寄生容量Ｃｐ１の場合の発振周期はＴｃ１であるが、寄生容量Ｃｐ２の場合の発振周期はＴｃ２となる。

ここで、図１６の（ａ）部には、寄生容量Ｃｐ１の場合の発振周期Ｔｃ１を表す波形とともに、タッチ容量に対して所望の検出値を得るために要する検出時間Ｔｃ１ｘＮを示し、図１６の（ｂ）部には、寄生容量Ｃｐ２の場合の発振周期Ｔｃ２を表す波形とともに、タッチ容量に対して所望の検出値を得るために要する検出時間Ｔｃ２ｘＮを示している。

図１６の（ａ）部および（ｂ）部に示すように、寄生容量が大きくなると、これに伴ってタッチ容量に対して所望の検出値を得るために要する検出時間も大きくなってしまい、ひいてはタッチスクリーンにタッチが生じてから、タッチパネルからタッチ座標データが出力されるまでの応答時間も大きくなり、タッチに対する応答性が低下することになる。

＜実施の形態１＞
＜装置構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るタッチパネルが有するタッチスクリーン１の構成を模式的に示す平面図である。また、図２は、タッチスクリーン１の斜視断面図である。以下、図面を参照してタッチスクリーン１の構成について説明する。なお、他の実施の形態の場合の図面をも含めて以下の各図面において、各図中で用いる同一の符号は、同一または相当の構成要素を示す。

図１に示すように、タッチスクリーン１は、透明基板１２上において、列方向（図１中のｙ方向に相当）に伸在し、かつ所定の第１の配設間隔で行方向（図１中のｘ方向に相当）に繰り返し配列された、複数の検出用微細列配線２と、行方向ｘに伸在し、かつ所定の第２の配設間隔で列方向ｙに繰り返し配列された、複数の検出用微細行配線３とを、備えている。そして、所定本数の検出用微細列配線２は、その各々の上端および下端において、接続用配線４により、共通に電気的に接続されて、一束の検出用列配線群６を構成している。同様に、所定本数の検出用微細行配線３は、それぞれ、その左端および右端において、接続用配線５により、共通に電気的に接続されて、一束の検出用行配線群７を構成している。なお、図１における一束の配線群は、５本（所定本数）の検出用微細列配線２および検出用微細行配線３で構成している。

さらに、所定本数の検出用列配線群６が行方向ｘに平行配列されており、同様に、所定本数の検出用行配線群７も列方向ｙに平行配列されている。従って、所定本数の検出用列配線群６および所定本数の検出用行配線群７の立体的交差によって、タッチスクリーン１は、所定数のエリアに立体的に分割されている。このような構成を採用するときには、検出用微細列配線および検出用微細行配線の配線密度は大きくなるため、後述するタッチ容量の値を大きな値として確保することができる。

なお、図１では、検出用列配線群６および検出用行配線群７（以下、検出用列配線群６および検出用行配線群７は、ともに「検出用配線群」と総称、または「検出用束配線」と総称する場合あり）の一部の図示化を省略しているが、後述の通り、本実施の形態では、検出用配線群の所定本数を各々８系統（本）としている。検出用配線群は、引き出し配線８および９により端子１０に接続している。

図１では、指示体がタッチスクリーン１にタッチしたときに、検出用配線群を構成する検出用微細列配線２および検出用微細行配線３（以下、検出用微細列配線２および検出用微細行配線３をともに「検出用配線」と総称する場合あり）と指示体との間に、タッチ容量が形成される。なお、検出用配線群の本数およびその配線間隔、検出用配線群を構成する検出用配線の本数、配線幅および配線間隔は、タッチパネルのタッチ位置（タッチ座標値）の要求分解能から適宜に選択される。

ここで、検出用配線群を複数の検出用配線で構成するのではなく、検出用配線群を１本の幅広の配線、いわゆるベタ配線として構成すると、タッチ容量は大きく確保できるものの、表示パネルの前面にタッチパネルを配置して使用する場合には、検出用配線群が表示パネルの表示光の透過を妨げる要因となってしまい、表示光の透過率を低下させてしまう。そこで、本実施の形態では、検出用配線群を複数本の検出用配線で構成し、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きく設定することで、表示光の透過率の低下の抑制を図っている。ただし、表示光の透過率の低下を甘受する場合には、各検出用配線群を１本のベタ配線として構成する変形例を適用しても良い。

次に、図２を参照して、タッチスクリーン１の層構成を記載する。タッチスクリーン１の上面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂から成る透明基板１２（以下「ベース基板１２」と記載）であり、ベース基板１２の裏面上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明配線材料で構成される検出用微細列配線２が形成される。さらに、その下には、検出用微細列配線２を被覆するように、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の透明な層間絶縁膜１３が形成され、層間絶縁膜１３の裏面上に透明配線材料で構成される検出用微細行配線３が形成される。なお、検出用微細列配線２と検出用微細行配線３との配設位置を逆に設定して、ベース基板１２の裏面上に検出用微細行配線３を形成し、層間絶縁膜１３の裏面に検出用微細列配線２を形成しても良い。

なお、検出用配線は、ＩＴＯ等の透明配線材料を用いた透明配線ではなく、アルミニウム等の金属配線材料を用いて構成してもよい。この場合でも、前述したように、検出用配線群を複数本の検出用配線で構成して、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きく設定することで、表示光に対する透過率を確保することができる。

図３は、本実施の形態に係るタッチパネルの全体構成を模式的に示した図である。タッチスクリーン１の端子１０（図３には図示せず、図１参照）に、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１７の端子が、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等を用いることにより実装される。このＦＰＣ１７を介して、タッチスクリーン１の検出用配線群の端部とコントローラ基板１８とが電気的に接続されることにより、図３のタッチスクリーン１はタッチパネルとして機能する。

また、コントローラ基板１８には、複数の検出用列配線群６の各々および複数の検出用行配線群７の各々を順次に選択するスイッチ回路（図示せず）と、当該スイッチ回路により選択された検出用列配線群と指示体との間に形成される静電容量および上記スイッチ回路により選択された検出用行配線群と指示体との間に形成される静電容量で構成されるタッチ容量の検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上におけるタッチ座標の算出処理を行う検出処理回路１９とが搭載されており、検出処理回路１９によって算出された指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上におけるタッチ座標の値は、検出座標データとして、外部のコンピュータ（図示せず）等に出力される。

図４は、本実施の形態に係るタッチパネルにおけるタッチ動作の検出およびタッチ座標の算出を行う検出・座標算出システム１００の回路構成を示したブロック図であり、検出・座標算出システム１００は、検出処理回路１９、検出制御回路２６、充電電圧発生回路２７およびタッチ座標算出回路２８を備えている。

なお、本実施の形態では、一例として、検出用列配線群６および検出用行配線群７の本数を各々８系統（図４中では、検出用列配線群Ｗｘ１〜Ｗｘ８、検出用行配線群Ｗｙ１〜Ｗｙ８）とした場合について説明する。また本実施の形態においては、検出用列配線群および検出用行配線群を、それぞれ列検出配線および行検出配線と呼称する場合もある。また、２対１に接続を切り替えるスイッチ回路を２対１セレクタ回路と呼称する。

図４に示すように、タッチスクリーン１の各行検出配線Ｗｙ１〜Ｗｙ８および各列検出配線Ｗｘ１〜Ｗｘ８は、図示されない端子１０（図１）およびＦＰＣ１０（図３）を介して検出処理回路１９に電気的に接続されている。

検出処理回路１９には、列検出配線Ｗｘ１〜Ｗｘ８に接続されるスイッチ回路２０および行検出配線Ｗｙ１〜Ｗｙ８に接続されるスイッチ回路２１が設けられ、スイッチ回路２０およびスイッチ回路２１は、それぞれ２対１セレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８および２対１セレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８で構成されている。

行検出配線Ｗｘ１〜Ｗｘ８は、スイッチ回路２０を構成するセレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８にそれぞれ接続され、検出制御回路２６からの指示により、セレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８のノードａ、またはノードｂに接続される。ここで、セレクタ回路Ｓｒ１、Ｓｒ３、Ｓｒ５およびＳｒ７のノードａは、出力ノードＮ１（第１の出力ノード）を介して後段の２対１セレクタ回路Ｓ１に接続され、セレクタ回路Ｓｒ２、Ｓｒ４、Ｓｒ６およびＳｒ８のノードａは、出力ノードＮ２（第２の出力ノード）を介して後段の２対１セレクタ回路Ｓ２に接続され、セレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８の全てのノードｂは、グランド（接地電位）に接続されている。

同様に、列検出配線Ｗｙ１〜Ｗｙ８はスイッチ回路２１を構成する２対１セレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８に接続され、検出制御回路２６からの指示により、セレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８のノードａ、またはノードｂに接続される。ここで、セレクタ回路Ｓｃ１、Ｓｃ３、Ｓｃ５およびＳｃ７のノードａは、出力ノードＮ１を介して後段の２対１セレクタ回路Ｓ１に接続され、セレクタ回路Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ６およびＳｃ８のノードａは、出力ノードＮ２を介して後段の２対１セレクタ回路Ｓ２に接続され、セレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８の全てのノードｂは、グランドに接続されている。

セレクタ回路Ｓ１およびＳ２は、検出制御回路２６からの指示により、行検出配線および列検出配線の出力を、それぞれのノードａまたはノードｂに接続する回路であり、セレクタ回路Ｓ１のノードａと、セレクタ回路Ｓ２のノードｂは共通に接続され、その接続ノードＮ１０は、入力ノード（第１の入力ノード）としてスイッチ回路Ｓ３およびＳ５の一端に接続される。同様にセレクタ回路Ｓ２のノードｂおよびセレクタ回路Ｓ２のノードａは共通に接続され、その接続ノードＮ２０は、入力ノード（第２の入力ノード）としてスイッチ回路Ｓ４およびＳ６の一端に接続される。

スイッチ回路Ｓ３およびＳ４の他端には、それぞれ、充電電圧発生回路２７からの充電電圧ＶａおよびＶｂが供給される。ここで、充電電圧ＶａおよびＶｂは、それぞれ逆極性で絶対値の等しい充電電圧Ｖａ＝Ｖｄ、Ｖｂ＝−Ｖｄであり、ノードＡおよびノードＢのそれぞれには、充電時にこの充電電圧が印加される。なお、ノードＡおよびノードＢは、差分電荷（差分容量）検出時には、スイッチ回路Ｓ５およびＳ６に接続される差分容量検出ノードということができる。

このような簡単な構成で、隣り合う検出配線にそれぞれ逆極性で絶対値の等しい充電電圧を印加でき、また、充電された電荷を検出することが可能となる。

なお、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２は、一方がノードＡへの接続がセレクトされるとき、他方はノードＢへの接続がセレクトされるように相補的に接続が切り替えられる。

スイッチ回路Ｓ５およびＳ６の他端は共通に、後段の積分回路２２の入力ノードでもあるオペアンプ回路２３の反転入力端子Ｎ３０に接続される。また、オペアンプ回路２３の反転入力端子および出力端子間には、容量素子Ｃ１およびスイッチ回路Ｓ７が並列に接続される。積分回路２２の出力端は、後段の増幅回路２４を介してＡ／Ｄ変換回路２５に入力され、その出力はタッチ座標算出回路２８に接続され、タッチ座標算出回路２８から検出座標データが出力される。

なお、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２、スイッチ回路Ｓ３〜Ｓ５、積分回路２２、増幅回路２４およびＡ／Ｄ変換回路２５によって静電容量を検出するので、これら全体を静電容量検出回路と呼称する場合もある。

＜動作＞
＜タッチ検出動作＞
次に、検出・座標算出システム１００の動作について説明する。図５はタッチ容量検出動作のタイミング図である。検出・座標算出システム１００の基本動作は、タッチスクリーン１の互いに隣り合う２本の行検出配線、または列検出配線を順次、それぞれ逆極性の所定電圧で充電した後、検出処理回路１９に接続することで、双方の充電電荷の差分を積分回路２２で検出し、その出力電圧を検出電圧とするものである。

図５の（ａ）部に示すように、まず、行検出配線による検出を行うものとし、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２を検出対象とすべく、スイッチ回路の接続が切り替えられる。すなわち、検出制御回路２６からの指示により、スイッチ回路２０のうち行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２にそれぞれ接続されたセレクタ回路Ｓｒ１およびＳｒ２が、ともにノードａ（図４）に接続され、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２がそれぞれセレクタ回路Ｓ１およびＳ２に接続される。なお、図５においては、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２が、それぞれ行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２に接続されている期間を、図５の（ｂ）部および（ｃ）部に示している。

一方、スイッチ回路２０の他のセレクタ回路Ｓｒ３〜Ｓｒ８は、ノードｂに切り替えられ、行検出配線Ｗｙ３〜Ｗｙ８はグランドに接続される。また、各列検出配線に接続されたスイッチ回路２１内の各セレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８は、ノードｂに切り替えられ、各列検出配線Ｗｘ１〜Ｗｘ８はグランドに接続される。

このようにして、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２が、それぞれセレクタ回路Ｓ１およびＳ２に接続されるのと並行して、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２は、ともにノードａに切り替えられる。図５の（ｄ）部では、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２が、ともにノードａに切り替えられている期間、ともにノードｂに切り替えられている期間を示している。

セレクタ回路Ｓ１およびＳ２が、ともにノードａに切り替えられている期間に、スイッチ回路Ｓ３が所定期間オン（導通）することで、充電電圧発生回路２７で発生される充電電圧Ｖａが、充電スイッチ回路Ｓ３、セレクタ回路Ｓ１およびセレクタ回路Ｓｒ１を介して行検出配線Ｗｙ１に供給され、行検出配線Ｗｙ１に形成される寄生容量およびタッチによるタッチ容量がある場合には、それらが充電電圧Ｖａで充電され、さらに検出処理回路１９側の寄生容量がある場合にも充電電圧Ｖａで充電される。なお、図５の（ｅ）部には、充電スイッチ回路Ｓ３の動作を示し、図５の（ｆ）部には、充電電圧Ｖａが充電される検出配線の番号を示している。

同様に、充電スイッチ回路Ｓ４が所定期間オン（導通）することで、充電電圧発生回路２７で発生される充電電圧Ｖｂが、充電スイッチ回路Ｓ４、セレクタ回路Ｓ２およびセレクタ回路Ｓｒ２を介して行検出配線Ｗｙ２に供給され、行検出配線Ｗｙ２に形成される寄生容量およびタッチによるタッチ容量がある場合には、それらが充電電圧Ｖｂで充電され、さらに検出処理回路１９側の寄生容量がある場合にも充電電圧Ｖｂで充電される。なお、図５の（ｅ）部には、充電スイッチ回路Ｓ４の動作を示し、図５の（ｇ）部には、充電電圧Ｖｂが充電される検出配線の番号を示している。

ここで、先に説明したように、充電電圧はＶａ＝Ｖｄ、Ｖｂ＝−Ｖｄとし、互いに逆極性で絶対値の等しい電圧である。

充電時の各容量への充電状態を図６に示す。図６では、隣り合う検出配線をそれぞれＷ(2n)およびＷ(2n+1)とし、それぞれの寄生容量、および検出処理回路１９側の寄生容量の合計をＣｐとしている。また、検出配線Ｗ(2n)にはタッチ容量Ｃｔが形成されている状態を示している。

ここで、図１を用いて説明したように、検出用列配線群６および検出用行配線群７（図５ではそれぞれ列検出配線、行検出配線と記載）は、それぞれ、微細な検出用微細列配線２および検出用微細行配線３の束で構成されている。以下では、検出用微細列配線２および検出用微細行配線３を、それぞれ検出用微細列配線ｗfcおよび検出用微細行配線ｗfrと呼称する。

図７には、検出用微細列配線ｗfcと検出用微細行配線ｗfrとの間に形成される静電容量（クロス容量）を等価回路で示している。図７に示すように、検出用微細列配線ｗfcと検出用微細行配線ｗfrとの間には、層間絶縁膜１３（図２）を介して交差部（クロス部）が存在しており、このクロス部において、検出用微細列配線ｗfcおよび検出用微細行配線ｗfrの間にクロス容量Ｃｆｃが形成される。

つまり、行検出配線を構成する微細な検出用微細行配線が列検出配線を構成する微細な検出用微細列配線とクロスする部分に形成されるクロス容量の総和が、行検出配線および列検出配線の寄生容量の大部分を占める。また、各行検出配線および列検出配線は、それぞれ所定本数の微細な検出用微細行配線および検出用微細列配線の束で構成され、半導体プロセスを使用することで層間絶縁膜の厚さはタッチスクリーン１内で隣り合う検出配線間では均一とみなすことができるので、隣り合う行検出配線間の寄生容量もほぼ等しくなる。これは隣り合う列検出配線間の寄生容量についても同様である。

また、スイッチ回路２０を構成する各セレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８を同一構成の回路素子（またはＩＣ）で構成すれば、隣り合う、何れの行検出配線の組を検出対象とした場合であっても、その寄生容量は同等の大きさとする（均一化する）ことが可能である。

同様に、セレクタ回路Ｓ１、Ｓ２およびスイッチ回路Ｓ５、Ｓ６の寄生容量も同等の大きさとする（均一化する）ことが可能である。

また、行検出配線や列検出配線と各回路間のＦＰＣやコントローラ基板上の配線の寄生容量もほぼ同等の大きさとする（均一化する）ことが可能である。

このように、図６に示す隣り合う検出配線Ｗ(2n)およびＷ(2n+1)の寄生容量、および検出配線Ｗ(2n)およびＷ(2n+1)と積分回路２２（図４）とを接続するための回路や配線の寄生容量は同等の大きさとすることができるため、図６では、それらの合計として寄生容量Ｃｐと記載している。

ここで、図５の説明に戻る。隣り合う行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２が、それぞれ充電電圧ＶａおよびＶｂで充電されるのと並行して、積分回路２２のスイッチ回路Ｓ７が導通し、容量素子Ｃ１の電荷をリセット（放電）した後、スイッチ回路Ｓ７が非導通に戻る。

このように、検出配線の充電動作と積分回路のリセット動作を並行（動作時間を重畳）させることで、検出時間を短縮することができる。図５の（ｈ）部には、スイッチ回路Ｓ７の動作を示している。

その後、積分回路２２の前段にあるスイッチ回路Ｓ５およびＳ６が同時に導通することで、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２が積分回路２２の入力部に対して共通に接続され、電荷検出が行われる。図５の（ｉ）部には、スイッチ回路Ｓ５およびＳ６の動作を示している。

図８には、電荷検出時の各容量の状態を示す。先に説明したように、隣り合う検出配線Ｗ(2n)およびＷ(2n+1)は事前に逆極性で絶対値の等しい充電電圧が充電され、それぞれの寄生容量には逆極性で絶対値のほぼ等しい電荷＋Ｑｐおよび−Ｑｐが保持されているので、スイッチ回路Ｓ５およびＳ６が導通することで、これらが相殺しあう。このとき、例えば、検出配線Ｗ(2n)にタッチ容量Ｃｔが形成されていれば、そこに事前にＶａ＝Ｖｄで充電された電荷Ｑｔが、隣り合う検出配線Ｗ(2n)およびＷ(2n+1)へ充電された電荷の差分として現れる。この電荷Ｑｔが積分回路２２で積分されることで、積分回路２２の出力には、タッチ容量Ｃｔに応じた電圧Ｖo＝−Ｑｔ／Ｃ１が現れる。図５の（ｊ）部には、積分回路２２の出力波形の一例が示されている。

このように簡単な構成で、寄生容量の影響を排除し、隣り合う検出配線へのタッチ容量を検出することができる。

一方、隣り合う検出配線へのタッチが存在せず、タッチ容量Ｃｔが存在しない場合は、積分回路２２の出力はほぼゼロとなる。そして積分回路２２の出力電圧は、後段の増幅回路２３において所定の増幅率で増幅された後、所定タイミングでＡ／Ｄ変換回路２５にサンプリングされてデジタル検出データに変換される。図５の（ｋ）部には、Ａ／Ｄ変換回路２５での変換タイミングがブロックにより示されている。

このデジタル検出データは所定タイミングでタッチ座標算出回路２６に取り込まれて保持される。図５の（ｌ）部には、タッチ座標算出回路２６でのデジタル検出データの取り込みタイミングがブロックにより示されている。

このように、検出処理回路１９は、隣接する検出配線のタッチ容量および寄生容量の差分容量を検出することで、タッチ容量Ｃｔを検出することができる。

なお、積分回路２２を用いることで、隣り合う検出配線に充電された電荷の差分を簡単な構成で検出することができる。

このように、スイッチ回路２０のセレクタ回路Ｓｒ１〜Ｓｒ８を順次切り替え、これと連動してセレクタ回路Ｓ１、Ｓ２を切り替え、また、行検出配線とノードＡおよびノードＢとの接続状態を順次切り替えることで、行検出配線Ｗｙ１とＷｙ２との容量の差分検出、行検出配線Ｗｙ２とＷｙ３との容量の差分検出、・・・行検出配線Ｗｙ７とＷｙ８の容量の差分検出というように、隣り合う行検出配線での容量の差分検出処理が進行する。

隣り合う検出行配線の容量の差分検出が終了した後、同様にして、スイッチ回路２１のセレクタ回路Ｓｃ１〜Ｓｃ８を順次切り替え、これと連動してセレクタ回路Ｓ１、Ｓ２を切り替え、また、列検出配線とノードＡおよびノードＢとの接続状態を順次切り替えることで、列検出配線Ｗｘ１とＷｘ２との容量の差分検出、列検出配線Ｗｘ２とＷｘ３との容量の差分検出、・・・列検出配線Ｗｘ７とＷｘ８との容量の差分検出というように、隣り合う列検出配線の容量の差分検出処理が進行する。

以上の処理を経て、隣り合う検出配線に形成される容量の差分が順次検出されて、そのデジタル検出データがタッチ座標算出回路２８に保持される。そして、タッチ座標算出回路２８では、行検出配線Ｗｙ１〜Ｗｙ８および列検出配線Ｗｘ１〜Ｗｘ８についての保持されたデジタル検出データを用いて、タッチ判定処理を行い、タッチがあると判定された場合には、補間処理を行ってタッチが行われたタッチスクリーン１上の座標を算出して出力する。

＜座標算出処置＞
次に、図９〜図１２を用いてタッチ座標算出回路２８における座標算出処理について説明する。

図９は、タッチ位置によるタッチ容量の変化特性の一例を示した図である。ここでは、透明基板１２を厚さ０．７ｍｍのガラス、行検出配線配設間隔ｐおよび列検出配線配設間隔ｐを、ともに７．５ｍｍ、タッチ部分の接触面を直径７ｍｍの円とし、指ＦＧのタッチ寸法（接触面の寸法）と配線幅（配線群の幅）と、配線群の配設間隔とを同じ値ｐとなるように設定した場合について示す。

図９においては、タッチスクリーン１のベース基板１２の表面に指ＦＧがタッチしている状態を示す模式図と、タッチ容量が最大となる行検出配線Ｗｙ(i)および列検出配線Ｗｘ(j)の中心（指ＦＧのタッチ位置の中心と一致）を原点として、横軸に、原点からの変位量（相対値）、縦軸に検出したタッチ容量を取り、指ＦＧの中心位置からの変位量（相対値）に対するタッチ容量の変化特性を示したグラフとを示している。

なお、列検出配線の場合には左右（図に向かって水平な方向）に、行検出配線の場合には上下（図に向かって垂直な方向）に指ＦＧのタッチ位置が変位した場合のタッチ容量の変化特性を示している。すなわち、図９では、列検出配線Ｗｘ(i)および行検出配線Ｗｙ(j)で検出する場合のタッチ容量の変化特性を実線で示し、列検出配線配線Ｗｘ(i-1)および行検出配線Ｗｙ(j-1) で検出する場合のタッチ容量の変化特性を破線で、列検出配線Ｗｘ(i+1)および行検出配線Ｗｙ(j+1)で検出する場合のタッチ容量の変化特性を一点鎖線で示している。

図９に示すように、行検出配線Ｗｘ(i)および列検出配線Ｗｙ(j)において、指ＦＧのタッチ位置の中心が配線中心から変位すると、検出タッチ容量は次第に低下し、隣り合う配線中心のほぼ中央（ｐ／２（ｐ：配線ピッチ））まで変位すると、右または上への変位の場合には、列検出配線Ｗｘ(i+1)および行検出配線Ｗｙ(j+1)によるタッチ容量とほぼ同レベルになる。また、左または下への変位の場合には、タッチ容量は、列検出配線Ｗｘ(i-1)および行検出配線Ｗｙ(j-1)によるタッチ容量とほぼ同レベルになる。これよりも変位量が大きくなると、隣り合う配線によるタッチ容量の方が大きくなるため、補間を考える上では、ｐ／２までの変位量に対してタッチ座標を補間すれば良い。

ここで、ある検出配線Ｗ(i)、およびそれと隣り合う検出配線Ｗ(i+1)およびＷ(i-1)において、
Ｄａ：Ｗ(i-1)をＶａ＝Ｖｄで充電しＷ(i)をＶａ＝−Ｖｄで充電したときの差分電荷（差分容量）検出値、
Ｄｂ：Ｗ(i)をＶａ＝Ｖｄで充電しＷ(i+1)をＶａ＝−Ｖｄで充電したときの差分電荷（差分容量）検出値、とするとき、図９に相当するタッチ位置の変位に対する差分電荷検出値Ｄａ、Ｄｂの関係を図１０に示す。図１０においては、横軸に、検出配線Ｘ(i)およびＹ(i)の中心を原点とした場合の原点からの変位量（相対値）、縦軸に差分電荷検出値ＤＶ（相対値）を示している。

また、タッチ位置の変位に対する差分電荷検出値Ｄａ、Ｄｂの減算値（Ｄｂ−Ｄａ）の関係を図１１に示す。図１１においては、横軸に、原点からの変位量（相対値）、縦軸に差分電荷検出値の減算値（相対値）を示している。

図１１に示すように、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）はタッチ位置が検出配線Ｘ(i)およびＹ(i)の配線中心にある場合に最大となり、配線中心からのタッチ位置の変位に対しては対称な変化を示す。このことから、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）を用いることで、差分電荷検出値ＤＶからタッチの有無を有効に判定することができる。例えば、検出配線Ｘ(i)およびＹ(i)の差分電荷検出値ＤＶから、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）が最大となる配線（ピーク配線）を求め、その減算値の絶対値が所定の閾値（タッチ判定閾値）を超えた場合にタッチ有りと判定する。従って、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）は、タッチ有無の判定パラメータと言うことができる。

このように、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）を用いることで、容易にタッチの有無を判定できる。

次に、上記とは逆に、
Ｄａ：Ｗ(i-1)をＶｂ＝−Ｖｄで充電しＷ(i)をＶａ＝Ｖｄで充電したときの差分電荷検出値、
Ｄｂ：Ｗ(i)をＶｂ＝−Ｖｄで充電しＷ(i+1)をＶａ＝Ｖｄで充電したときの差分電荷検出値、とした場合、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）の極性も反転するため、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）の絶対値をピーク配線のパラメータとする。

そして、タッチ有りと判定された場合には、例えば以下の演算値に基づいて補間係数α、補間量ｄおよびタッチ座標Ｐを算出する。

α＝−Ｄb／(Ｄa＋Ｄb) （Ｄa＋Ｄb≧０）・・・（１）
α＝−Ｄb／(Ｄa−Ｄb) （Ｄa＋Ｄb＜０）・・・（２）
ｄ＝α×ｐ・・・（３）
Ｐ＝Ｐo＋ｄ・・・（４）
ここで、ｐ：配線の配設間隔、Ｐo：ピーク配線の中心座標とする。

数式（１）、（２）で算出される補間係数αを縦軸に取り、横軸に、原点からの変位量（相対値）を取った場合の、タッチ位置の変位に対する補間係数αの関係を図１２に示す。

図１２において、タッチ位置の変位に対する補間係数αの変化は実線で示され、タッチ座標Ｐが、ピーク配線（X(i)、Ｙ(j)）の中心にある場合は補間係数α＝０となり、タッチ座標Ｐが、ピーク配線（X(i)、Ｙ(j)）の中心に対して配線番号(i-1)、(j-1)側にある場合はα＜０となり、タッチ座標Ｐが、ピーク配線X(i)、Ｙ(j)の中心に対して配線番号(i＋1)、(j＋1)側にある場合はα＞０、となる。

なお、補間により算出されたタッチ座標と実際のタッチ座標とのずれが問題となる場合には、補間係数αが図１２に破線で示す理想値に近づくように、補間係数αに適宜補正を加えればよい。

このような補間処理を行うことで、タッチ座標の精度を向上することができる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施の形態１に係るタッチパネルの検出・座標算出システム１００では、隣り合う検出配線に形成された静電容量の差分を検出する構成を採るので、検出配線および検出回路の寄生容量をキャンセルしてタッチ容量を検出することが可能となり、タッチ容量を高感度で検出することができ、算出されるタッチ座標精度を向上することができる。

＜実施の形態２＞
＜装置構成＞
以上説明した本発明に係る実施の形態１においては、積分回路２２の容量素子Ｃ１の容量値を小さくするなどして検出感度を上げることができる。一方、隣り合う検出配線、スイッチ回路２０、２１、セレクタ回路Ｓ１、Ｓ２、さらには検出処理回路１９の配線が持つ寄生容量の偏差（ばらつき）により、タッチが無い場合にも、それらの差分容量が検出され検出電圧として出力される可能性がある。ところが、検出感度を上げる場合、積分回路２２のダイナミックレンジの関係から、寄生容量のばらつきに起因して現れる検出電圧が無視できなくなるため、検出感度の向上には制限が加えられることとなる。

実施の形態２に係るタッチパネルの検出・座標算出システム２００では、このような検出配線や検出処理回路の持つ寄生容量のばらつきの影響を抑え、より高感度にタッチ容量を検出できるタッチパネルを提供することができる。

図１３は実施の形態２に係るタッチパネルの検出・座標算出システム２００の要部構成を示す図であり、図４に示した検出・座標算出システム１００と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図４に示したタッチスクリーン１やスイッチ回路２０および２１については図示を省略している。

図１３に示す検出・座標算出システム２００においては、図４に示した検出・座標算出システム１００の構成に対して、Ａ／Ｄ変換回路２５の後段に寄生容量補正回路３０、メモリ回路３１およびＤ／Ａ変換回路３２を備え、Ａ／Ｄ変換回路２５から出力されるデジタル検出データに基づいて寄生容量補正回路３０が補正データを生成し、メモリ回路３１に保存する。そして、タッチ検出動作時に、寄生容量補正回路３０が補正データをメモリ回路３１から読み出し、それをＤ／Ａ変換回路３２を介してアナログ電圧に変換して検出処理回路１９Ａに与える構成となっている。

検出処理回路１９Ａにおいては、差分容量検出ノードであるノードＡおよびノードＢとグランド間に、それぞれ可変容量素子３３および３４が接続された構成となっている。この可変容量素子３３および３４としては、可変容量ダイオード（バリキャプ）等を使用し、印加電圧により容量が変化するもとのし、寄生容量補正回路３０から出力される補正データが、Ｄ／Ａ変換回路３２を介してアナログ電圧に変換され、補正電圧として可変容量素子３３および３４に与えられる。

なお、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２、スイッチ回路Ｓ３〜Ｓ５、積分回路２２、増幅回路２４、Ａ／Ｄ変換回路２５、可変容量素子３３および３４によって静電容量を検出するので、これら全体を静電容量検出回路と呼称する場合もある。

＜動作＞
次に、検出・座標算出システム２００の動作について説明する。まず、タッチパネルの起動時に、タッチスクリーン１へのタッチが無い状態で、寄生容量補正データを取得する。

具体的には、予め準備された所定のデータを寄生容量補正回路３０がＤ／Ａ変換回路３２に与え、Ｄ／Ａ変換回路３２でアナログ電圧に変換した、所定電圧を可変容量素子３２および３３に供給し、それぞれの静電容量を一定にしておく。

そして、実施の形態１同様、例えば、スイッチ回路２０のセレクタ回路Ｓｒ１およびＳｒ２の接続をノードａ側に、他のセレクタの接続をノードｂ側に切り替え、また、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２の接続をノードａ側に切り替えて、隣り合う行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２を差分容量検出ノードＡおよびＢに接続する。また、スイッチ回路Ｓ１およびＳ２を導通、スイッチ回路Ｓ５およびＳ６を非導通として、充電電圧発生回路２７により発生される所定の充電電圧Ｖａ＝Ｖｄ、Ｖｂ＝−Ｖｄで、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２をそれぞれ充電する。また、スイッチ回路Ｓ７を導通させて、容量素子Ｃ１をリセットしておく。

その後、スイッチ回路Ｓ７を非導通とし、スイッチ回路Ｓ３およびＳ４を非導通、スイッチ回路Ｓ５およびＳ６を導通させ、差分容量を検出する。このときの、積分回路２２の出力を増幅回路２４およびＡ／Ｄ変換回路２５を介して得られるデジタル検出データＤＶが寄生容量補正回路３０へ入力され、これに基づいて寄生容量補正データが生成される。

次に、寄生容量補正データの生成について説明する。差分容量検出ノードＡおよびＢから見た寄生容量をそれぞれ寄生容量ＣａおよびＣｂとする。ここで、それぞれの寄生容量には、行検出配線Ｗｙ１およびＷｙ２の寄生容量、検出処理回路１９Ａのスイッチ回路２０および２１、セレクタ回路Ｓ１およびＳ２、そして可変容量素子３３および３４の静電容量が含まれることになる。

ここで、寄生容量補正回路３０へ入力される差分容量検出データＤＶをＤ１とすると、Ｄ１は以下の数式（５）で表される。

ｋ・（Ｃａ−Ｃｂ）・Ｖｄ＝Ｄ１・・・（５）
ただし、ｋは変換係数（積分回路２２、増幅回路２４、Ａ／Ｄ変換回路２５のゲインおよび変換係数を含む）である。

このとき、寄生容量を補正するために、ＤＶ＝０となるように可変容量素子３３および３４の静電容量をそれぞれΔＣａおよびΔＣｂだけ変化させると、数式（５）は、以下の数式（６）で表される。

ｋ・（Ｃａ+ΔＣａ−Ｃｂ−ΔＣｂ）・Ｖｄ＝０・・・（６）
上記数式（５）および（６）から、以下の数式（７）を満たすように、ΔＣａおよびΔＣｂ分だけ可変容量素子３３および３４の静電容量をそれぞれ補正すれば良いことになる。

ΔＣｂ−ΔＣａ＝Ｄ１／（ｋ・Ｖｄ）・・・（７）
すなわち、寄生容量補正回路３０では、Ｄ／Ａ変換回路３２を介して可変容量素子３３および３４の静電容量の補正を行った際に、数式（７）を満足するようなデータを寄生容量補正データとして算出してメモリ回路３１へ格納する。

同様にして、差分容量を検出する対象となる全ての検出配線の組について、上記の処理を施し、寄生容量補正データを算出してメモリ回路３１へ格納する。このようにして、タッチパネル起動時に寄生容量補正データの取得を行う。

そして、タッチ検出動作時に、寄生容量補正回路３０は、メモリ回路３１に格納された該当する検出配線の組に対応する寄生容量補正データを読み出す。そして、Ｄ／Ａ変換回路３２を介して補正電圧に変換し、それによって可変容量素子３３および３４の静電容量を変更することで、検出配線や検出処理回路の持つ寄生容量のばらつきを補正することができる。

起動時に算出した寄生容量補正データを使用して可変容量素子３３および３４の静電容量を変更するので、寄生容量のばらつきの影響を抑え、より高感度にタッチ容量を検出できる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施の形態２に係るタッチパネルの検出・座標算出システム２００では、例えば起動時に隣り合う検出配線の組に対応する寄生容量補正データを算出しておき、タッチ検出動作時に、これを用いて寄生容量を補正するようにしたので、検出配線や、検出配線の接続を切り替えるためのスイッチ回路の持つ寄生容量のばらつきの影響を抑制することができ、検出処理回路のダイナミックレンジを有効に利用した高精度なタッチ検出が可能となり、ひいては算出されたタッチ座標の精度を向上することができる。

なお、本実施の形態では、タッチパネルの起動時に寄生容量補正データを算出するものとして説明したが、メモリ回路３１を不揮発性メモリ回路で構成し、例えば工場出荷時に不揮発性メモリ回路に寄生容量補正データを書き込む構成としてもよい。

また、寄生容量補正データの算出は起動時に限らず、起動後にタッチ座標算出回路２８において、タッチ有無の判定パラメータである減算値（Ｄｂ−Ｄａ）の絶対値が、タッチ判定閾値（第１の閾値）よりも小さいということでタッチが無いと判定され、さらに、減算値（Ｄｂ−Ｄａ）の絶対値がタッチ判定閾値よりもさらに小さな値に設定された所定の閾値（第２の閾値）よりも小さい場合に寄生容量補正データを算出し、メモリ回路３１に格納された寄生容量補正データを更新するように構成してもよい。更新の方法は、例えば加重平均等を用いることができる。

これにより、寄生容量が使用環境温度の変化に伴って変化した場合でも、寄生容量補正データが適宜更新されるので、それを用いた寄生容量補正を行うことで、安定したタッチ検出を行うことができる。

＜実施の形態３＞
図１４は、本実施の形態３に係る液晶表示装置の基板厚み方向の断面構成を示す図である。液晶表示パネル４１は、ガラス基板上にカラーフィルタ、ブラックマトリックス、透明電極、および配向膜が形成されて構成されるカラーフィルタ基板４４と、ガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が形成されたＴＦＴアレイ基板４６と、両基板４４および４６間に挟持されたＴＮ（Twisted Nematic）液晶で構成される液晶層４５と、粘着層４７によりＴＦＴアレイ基板４６の後面側に粘着固定された偏光板４８とを備えている。さらに、カラーフィルタ基板４４の前面上には、粘着層４３により、偏光板４２が粘着固定されている。また、液晶表示パネル４１の背面側には、光源であるバックライト４９が配設されている。

他方で、実施の形態１に係るタッチスクリーン１が、粘着層４０により、液晶表示パネル４１の前面側の偏光板４２に粘着固定されている。

このように、本実施の形態３は、実施の形態１に係るタッチスクリーン１を液晶表示パネル４１に貼り付けることにより、タッチパネルと液晶表示パネルとが一体化して構成されて液晶表示装置に関する。

ＴＦＴアレイ基板４６には、外部のドライバ回路（図示せず）から、表示する画像に応じた信号が入力され、それに応じて、画素ごとに形成されたＴＦＴによるスイッチング素子を介して、液晶層４５の印加電圧を制御して、その液晶分子の配列方向を変化させる。バックライト４９からの入射光は、偏光板４８を通過して直線偏光の光となり、液晶層４５を通過することにより表示する画像信号に応じて振動方向が曲げられて、カラーフィルタ基板４４に形成されたカラーフィルタを通過することで三原色の光に分離され、さらに前面側の偏光板４２を通過することで、画像信号に応じた光強度を有する光となる。そして、さらに、偏光板４２を通過した光がその前面にあるタッチスクリーン１を通過して表示光として使用者に視認される。

このようにして、画像信号に応じてバックライト４９からの光の透過率を制御することで、液晶表示装置は所望の表示を行う。また、タッチスクリーン１を含むタッチパネルは、実施の形態１と同様の方法でタッチ座標を算出して、そのタッチ座標を出力する。

このような構成を採ることで。タッチ容量を高感度で検出することができ、算出されるタッチ座標精度が向上したタッチパネル機能を有した表示装置を得ることができる。

このとき、実施の形態１で説明したタッチスクリーン１では、複数の検出用配線で構成される検出用配線群の、検出用配線間の開口部の面積を大きく設定することで、表示光の透過率の低下を抑制しているので、偏光板４２を通過した光の殆どはタッチスクリーン１を通過して表示光となる。このため、タッチスクリーン１が液晶表示パネル４１の前面に配設されていても、表示輝度を殆ど低下させることが無い。

なお、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶等のＴＮ液晶以外の液晶を用いても、本実施の形態と同様に、液晶表示装置を構成することが可能である。

また、本実施の形態では、表示装置として液晶表示装置を記載したが、有機または無機のＥＬ（Electro Luminescence）表示装置やＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の他方式の表示装置であっても適用可能である。

また、本実施の形態によれば、タッチスクリーン１を液晶表示パネル４１と貼り付けて一体化して液晶表示装置を構成しているので、従来では必要であったタッチスクリーンの保持機構を無くす事ができ、装置全体の厚みを薄くすることが可能となる。

さらに、タッチスクリーン１と液晶表示パネル４１とが一体化されて表示装置が構成されているので、タッチスクリーン１と液晶表示パネル４１との間隙にゴミ等の異物が混入することによって生じる表示への影響を防止することができる。

１ タッチスクリーン、２ 検出用微細列配線、３ 検出用微細行配線、４，５ 接続用配線、６ 検出用列配線群、７ 検出用行配線群、１２ ベース基板、１３ 層間絶縁膜、１４ 保護膜、１７ ＦＰＣ、１８ コントローラ基板、１９ 検出処理回路。

Claims (12)

1. 列方向に延在した複数の列検出配線およびその各々が行方向に延在した複数の行検出配線を有したタッチスクリーンと、
   複数の前記列検出配線のうち、隣り合う１組ずつを順次選択する第１のスイッチ回路と、
   複数の前記行検出配線のうち、隣り合う１組ずつを順次選択する第２のスイッチ回路と、
   前記第１および第２のスイッチ回路で選択された隣り合う１組の配線に対して、逆極性で絶対値の等しい電圧を充電し、充電された配線どうしを電気的に短絡させて残った電荷を、前記隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての差分容量として検出する静電容量検出回路と、
   前記静電容量検出回路から出力される前記差分容量に基づいて、前記タッチスクリーンにタッチされた指示体の座標を算出するタッチ座標算出回路と、を備えた、タッチパネル。
2. 前記静電容量検出回路は、
   電気的に短絡された配線に残った前記電荷を積分し、検出電圧として出力する積分回路を備える、請求項１記載のタッチパネル。
3. 前記第１および第２のスイッチ回路は、第１および第２の出力ノードを有し、
   前記静電容量検出回路は、
   前記静電容量検出回路の第１および第２の入力ノードに、前記第１および第２の出力ノードからの出力を相補的に切り替えて与える第１および第２のセレクタ回路を備え、
   前記第１および第２のセレクタ回路は、
   前記第１および第２のスイッチ回路での選択動作に連動して切り替え動作を行う、請求項１記載のタッチパネル。
4. 前記静電容量検出回路は、
   前記第１および第２の入力ノードにそれぞれ接続されるとともに、前記逆極性で絶対値の等しい電圧が印加される第１および第２のノードと、前記積分回路の入力ノードとの導通／非導通を切り替える第３および第４のスイッチ回路とを備え、
   前記第３および第４のスイッチ回路の導通により、前記充電された配線どうしを電気的に短絡する、請求項３記載のタッチパネル。
5. 前記積分回路は、電荷を積分する容量素子を備え、
   前記静電容量検出回路は、
   前記逆極性で絶対値の等しい電圧によって前記隣り合う１組の配線を充電するタイミングで前記第３および第４のスイッチ回路を非導通とするとともに、前記容量素子の電荷をリセットする、請求項４記載のタッチパネル。
6. 前記タッチ座標算出回路は、
   前記静電容量検出回路で検出された、第１の隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての第１の差分容量と、
   前記第１の差分容量に続いて検出された第２の隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての第２の差分容量と、の減算値を算出し、
   前記減算値の絶対値が所定の閾値を超えた場合に、前記タッチスクリーンへの前記指示体によるタッチがあると判定する、請求項１記載のタッチパネル。
7. 前記タッチ座標算出回路は、
   前記タッチスクリーンへの前記指示体のタッチ位置の前記列検出配線または前記行検出配線の中心からの変位量を、前記第１および第２の差分容量に基づいて補間し、タッチ位置の座標を算出する、請求項６記載のタッチパネル。
8. 前記タッチパネルは、
   前記タッチスクリーンへの前記指示体のタッチが無い状態で、前記静電容量検出回路で検出された前記差分容量に基づいて前記隣り合う１組の配線に付随する寄生容量を補正する寄生容量補正データを算出する寄生容量補正回路をさらに備え、
   前記静電容量検出回路は、
   一端が前記第１のノードに接続され、他端が接地された第１の可変容量素子と、
   一端が前記第２のノードに接続され、他端が接地された第２の可変容量素子と、をさらに備え、
   前記寄生容量補正回路で算出された前記寄生容量補正データに基づいて、前記第１および第２の可変容量素子の静電容量を調整することで、前記寄生容量を補正する、請求項４記載のタッチパネル。
9. 前記タッチパネルは、
   前記寄生容量補正データを格納するメモリ回路を備え、
   前記タッチパネルの起動時に前記寄生容量補正データを算出して前記メモリ回路へ格納し、
   前記タッチスクリーンへの前記指示体のタッチの検出動作時に、前記メモリ回路から読み出された前記寄生容量補正データに基づいて前記寄生容量を補正する、請求項８記載のタッチパネル。
10. 前記タッチ座標算出回路は、
    前記静電容量検出回路で検出された、第１の隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての第１の差分容量と、
    前記第１の差分容量に続いて検出された第２の隣り合う１組の配線にそれぞれ形成される静電容量についての第２の差分容量と、の減算値を算出し、
    前記減算値の絶対値が第１の閾値を超えた場合に、前記タッチスクリーンへの前記指示体によるタッチがあると判定し、
    前記寄生容量補正回路は、
    前記減算値の絶対値が前記第１の閾値よりも小さく、かつ前記第１の閾値よりもさらに小さい第２の閾値よりも小さい場合に、新たな寄生容量補正データを算出し、該新たな寄生容量補正データに基づいて、前記メモリ回路に格納された前記寄生容量補正データを更新する、請求項９記載のタッチパネル。
11. 請求項１ないし請求項１０の何れかに記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの前記タッチスクリーンに装着された表示パネルと、を備えた表示装置。
12. 前記タッチスクリーンは、前記表示パネルの前面側に粘着固定される、請求項１１記載の表示装置。

Images