JP2009122969A - 画面入力型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度化、低コスト化を実現した静電容量結合方式のタッチパネルを用いた画面入力型画像表示装置を提供する。
【解決手段】タッチパネルの各行（Ｘ方向）における信号線ＳＬＯ１に接続される電極パッド２Ａの面積は左から右に向かうにつれて小さく、各列（Ｙ方向）における信号線ＳＬＯ１に接続される電極パッド２Ａの面積は図１の下から上に向かうにつれて小さい。信号線ＳＬＯ３に接続される電極パッド２Ｃの面積は左から右に向かうにつれて大きく、上から下に向かうにつれて小さい。信号線ＳＬＯ２に接続される電極パッド２Ｂの面積は各行毎に一定で、各列では上から下に向かうにつれて面積が小さい。信号線ＳＬＯ２と、ＳＬＯ１及びＳＬＯ３の出力を検出回路で演算し、タッチ位置の座標を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、画面入力型画像表示装置にかかり、特に、画像表示パネルに静電容量方式のタッチパネルを組み合わせた画面入力型画像表示装置に関する。

液晶表示パネル等の表示画面に使用者の指などによるタッチ操作（接触あるいは押圧操作、以下、単にタッチとも称する）して情報を入力する画面入力機能をもつタッチセンサ（タッチパネルとも称する）を備えた画面入力型画像表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチ入力機能を備えた画像表示装置では、タッチされた部分の抵抗値変化、あるいは静電容量変化を検出する方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する方式、などが知られている。

図１４は、抵抗値変化を検出する方式に用いられるタッチパネルの構成を説明する模式図である。また、図１５は、図１４に示したタッチパネルにおけるタッチ位置の検出方法を説明する概念図である。図1４のタッチパネルは、表示装置の観察側基板の一面にべたで透明導電膜２を成膜し、その４隅に電極端子４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）を設ける。図１５に示したように、座標検出用の透明導電膜２に交流信号ＡＣを印加し、４隅に設置された電流検出用抵抗r1、r２、r３、r４に流れる電流i1、ｉ２、ｉ３、ｉ４を検出し、指の接触箇所と電極端子４間の電気抵抗の比から座標を算出する。

図1６は、静電容量変化を検出する方式に用いられるタッチパネルの構成を説明する概念図である。このタッチパネルは、透明基板にＸ方向の検出セルＸ１，Ｘ２，Ｘ３とＹ方向の検出セルＹ１，Ｙ２，Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５を配列し、Ｙ方向の検出セルのそれぞれを検出領域の外側に作られた電気結線３８，４０，４１で電気的に接続してある。そして、タッチされた座標をＸ方向の検出セル（電極パッド）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３とＹ方向の検出セルＹ１，Ｙ２，Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５で取出される電流値を演算することで検出される。

静電容量変化を検出する方式は、タッチパネルを一層の透明導電膜のみで構成できるため、構造が単純で、また静電容量変化を検出する方式は、抵抗値変化を検出する方式と異なり、表示パネル側に圧力を与えることなく入力座標を検出できるという特徴を持つ。

静電容量変化を検出する方式の画面入力型画像表示装置を開示したものとしては、特許文献１、特許文献２などを挙げることができる。特許文献１は、液晶表示パネルの対向電極を備えるガラス基板の反対側に位置検出用の透明導電膜を設け、この透明導電膜に振動電圧を印加することによって接触した指に流れる電流を検知し、座標を検出する静電容量方式のタッチパネルを開示する。また、特許文献２は、透明導電膜などからなる電極が一表面上に配置された基板を備え、該電極が検出領域を形成するための列と行の中に配置された検出セルの配列を規定するように配置された容量検出センサを開示する。
特開２００３−６６４１７号公報 特開２００７−１８５１５号公報

特許文献１に開示のタッチパネルは、矩形の透明導電膜の４隅に設置された電流検出用抵抗に流れる電流ｉ１〜ｉ４を検出するため、基板周辺部に比べて中心部の座標データ算出の精度が低くなる。また、特許文献２に開示の容量検出センサでは、マトリクス配列された複数の列（及び行）検出電極を接続するための電気結線が検出領域外において交差するため、配線層を２層にする必要があり、そのための製造工程を要し、こすと削減を制限する要因の一つともなっている。

本発明の目的は、タッチパネルの高精度化、低コスト化を実現した静電容量結合方式の画面入力型画像表示装置を提供することにある。

本発明は、画面入力型画像表示装置に用いる静電容量結合方式タッチパネルを構成する薄膜導電膜を多数の電極パッドの複数群の配列で構成する。電極パッドはパターニングで同時形成される配線で行ごとに、かつ群ごとに接続される。そして、この電極パッドの大きさをタッチ領域の場所ごとに変えて、電荷信号の比から座標検出する。利用者の指による接触は全電荷量で判断し、接触位置は全電荷量で規格化する。静電容量は連続分布とし、複数の電極パッドでの平均が接触位置の座標上の平均となるように配置する。接触時の容量変化を定電流源で充電する時間とし、この時間をタイマー回路でカウントする。

本発明の代表的な構成を記述すれば、以下のとおりである。すなわち、本発明の画面入力型画像表示装置は、表示パネルの画面上にタッチ領域を持って重畳し、該画面に接触した利用者の指等のタッチ位置の信号を出力するタッチパネル、および前記タッチパネルの出力に基づいて前記タッチ位置の座標を検出する検出回路を備える。前記タッチパネルは、透明基板上に一層の透明導電膜を有し、該透明導電膜は２次元マトリクスの行および列に配列された多数の電極パッドにパターニングされ、かつ、前記電極パッドの面積は前記タッチ領域の場所ごとに相違している。そして、複数の前記電極パッドの面積の相違による前記タッチ位置の電荷信号の比から当該タッチ位置の座標を検出する。

なお、前記タッチパネルの前記マトリクスの行方向および列方向に配置された電極パッドは、前記行方向に並列な３行ごとの繰り返しを有する３群または２群で構成される。例えば、３群の場合、前記マトリクスを平面に見て、第１の行の電極パッドの面積は、行方向の左から右に向かうにつれて小さく、列方向では下から上に向かうにつれて小さい。第２の行の電極パッドの面積は、列方向の左右方向に一定で、行の上から下に向かうにつれて小さい。第３の行の電極パッドの面積は、列方向の左から右に向かうにつれて大きくなり、行方向の上から下に向かうにつれて小さい。

マトリクスの行方向および列方向に配置される電極パッドは、上記のように３群または２群に限らず、４以上の複数群で構成してもよいが、これは座標演算のための回路規模とが大きくなるので３群または２群とするのが実用的である。

本発明によれば、指の接触位置（座標）を検出するための回路規模が少なくて済むため低コストであり、高精度の座標検出が実現される。具体的には、（１）透明導電膜が１層で、比較的電極のサイズを大きくできることから、下層にある液晶表示パネル等の表示パネルの透過率の減少を最小限に抑えることができる。（２）検出端子が最小２本で良く、駆動回路およびタッチパネル接続部の作製が簡易である。（３）２ないし３端子の接続端子で実現可能で端子数および検出回路の増大を回避でき、低コストおよび低消費電力化に寄与する。（４）座標の検出に配線抵抗を使用せず、電荷量比から検出するため、抵抗値バラツキなどの影響を受け難く、検出座標の精度が向上する。

なお、本発明により、高透過率、透明導電膜加工パターンが見えにくいクリアなタッチパネルが実現でき、検出座標の高解像度化により、構成度な画面領域選択および文字入力などが可能となる。適用する表示パネルとしては、液晶表示パネルに限らず、有機ＥＬ表示装置などの中小型ディスプレイ全般、プラズマディスプレイなどの大型ディスプレイや、販売店のＰＯＳ（Point On Sale）端末などのタッチパネル全般に適用できる。

以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。図１入力示したタッチパネル１００は、ガラス基板１上に配置された透明導電膜をパターンニングしてＸ方向およびＹ方向にマトリクス状に配列された複数の電極パッド２Ａ、２Ｂ，２Ｃを形成している。電極パッド２Ａ、２Ｂ，２Ｃは、タッチパネルの操作面（タッチ領域、入力領域）内における外部からの入力ポイント（利用者の指が接触した位置、タッチ位置）を静電容量結合方式によって検出する構成としてある。

検出回路３から延びる３本の信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３のそれぞれに、大きさが規則的に異なる透明導電膜からなる電極パッド２Ａ、２Ｂ，２Ｃが接続される。電極パッド２Ａ、２Ｂ，２Ｃは、マトリクス上で３つの行単位で繰り返す第１の行、第２の行、第３の行となる。タッチパネルの各行（Ｘ方向）における信号線ＳＬＯ１に接続される電極パッド２Ａの面積は図１の左から右に向かうにつれて小さくなり、各列（Ｙ方向）における信号線ＳＬＯ１に接続される電極パッド２Ａの面積は図１の下から上に向かうにつれて小さくなる。

そして、信号線ＳＬＯ３に接続される電極パッド２Ｃの形状は、各行における信号線ＳＬＯ３に接続される面積が左から右に向かうにつれて大きくなり、各列における信号線ＳＬＯ３に接続される電極パッド２Ｃの面積は上から下に向かうにつれて小さくなる。信号線ＳＬＯ１とＳＬＯ３に接続される電極パッドの面積は互いに逆向きに変化する。

また、信号線ＳＬＯ２に接続される電極パッド２Ｂの面積は各行毎に一定で、各列では上から下に向かうにつれて面積が小さくなる。すなわち、信号線ＳＬＯ１とＳＬＯ３それぞれに接続される電極パッドは、水平（Ｘ）方向に互いに面積の変化が異なり、信号線Ｓ
ＬＯ２と、ＳＬＯ１及びＳＬＯ３それぞれに接続される電極パッドは、垂直（Ｙ）方向に互いに面積の変化が異なる。各行の電極パッドの面積の変化は上記と互いに逆方向であってもよい。

さらに、信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３は、フレキシブルケーブルなどを通じて、検出回路に電気的に接続され、検出回路内で電気信号を処理し、指でタッチパネルに触れたＸＹ座標を検出する。本実施例の構成では、その１例として、水平（Ｘ)方向に、Ｘ１からＸ４、垂直（Ｙ）方向に、Ｙ１からＹ４のマトリクス状の検出領域からなり、１検出領域は、信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３それぞれに接続される電極パッドのうち、少なくとも一つ以上含まれる。

図２は、図１における検出回路の構成である。検出回路３は電流源（ＩＤＡＣ）２１と他方が接地されたリセットスイッチ２２と接続されている。両者の接続点ノードＡがコンパレータ２３の一方の入力端に接続する。コンパレータ２３の他方には基準電圧Ｖrefが接続される。コンパレータ２３の出力端はタイマー回路（ＡＤコンバータ）２４に接続され、タイマー回路２４は演算処理回路２５に接続される。タイマー回路２４は、内部にカウンタ回路を有し、このカウンタ回路でコンパレータ２３の積分値の継続時間をカウントパルスＶcntでカウントすることによって、アナログデジタル（ＡＤ）変換される。そして、演算処理回路２５は、タイマー回路２４で処理された信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３それぞれのデジタル出力値からＸＹ座標を算出する。

図３は、図２の検出回路の動作シーケンスを説明するタイミング図である。タッチパネルに指が接触していない期間において、図２のノードＡの電圧は、電流源（ＩＤＡＣ）２１がタッチパネルの透明電極パッドの寄生容量ＣＰに充電された時間で決まる。図２のノードＢの電圧は、コンパレータ２３で積分される電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに達することによって、タイマー回路内部のリセット信号Ｖｒｓtがリセットスイッチ２２の制御電極に入力して該リセットスイッチ２２をオンとし、ノードＡの電圧は接地レベルになる。

タイマー回路２４の内部のカウンタ回路が、ノードＢの積分時間をカウントパルスＶｃｎｔでカウントし、出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３を出力する。ここで、タッチパネルに指が接触することによって、寄生容量ＣＰに加え容量ＣＦが負荷される。これにより、ノードＡの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに達するまでの時間が長くなる。これは、電流源（ＩＤＡＣ）２１が容量ＣＰ及びＣＦを充電する時間が長くなったことを意味し、結果として、タイマー回路２４の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３のカウント数が非接触時よりも多くなる。本実施例の検出回路３では、タッチパネルの指の接触と非接触をタイマー回路のパルスカウント数の違いから判別する。さらに、ＸＹ座標については、信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３から演算処理を行う。

図４は、本発明の実施例１のタッチパネルにおける座標検出処理方法を説明する図である。図４はタイマー出力値Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３を２次元座標にマッピングしたときの概念図である。信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３に接続される電極パッドの形状を図１のような構成にすることによって、式（１）、式（２）に示す演算式でＸＹ座標を計算する。

Ｘ（i）＝Ｘｍ／２＋｛（Ｖｃｎｔ＿Ｏ２−Ｖｃｎｔ＿Ｏ１）／（Ｖｃｎｔ＿Ｏ１
＋Ｖｃｎｔ＿Ｏ２＋Ｖｃｎｔ＿Ｏ３）｝×Ｘｍ・・・・式（１）
Ｙ（ｉ）＝Ｙｍ／２＋｛（Ｖｃｎｔ＿Ｏ３−（Ｖｃｎｔ＿Ｏ１
＋Ｖｃｎｔ＿Ｏ２）／２）／（Ｖｃｎｔ＿Ｏ１＋Ｖｃｎｔ＿Ｏ２
＋Ｖｃｎｔ＿Ｏ３）｝×Ｙｍ・・・・・・・・・・・・式（２）
ここで、Ｘ（ｉ）及びＹ（ｉ）はＸＹ座標の計算値で、Ｘｍ及びＹｍはタッチパネルの検出分割数の最大値である。

式（１）は、タイマー回路の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２の差を信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３で規格化して求める。式（２）は、信号線ＳＬＯ３と、信号線ＳＬＯ１およびＳＬＯ２のタイマー回路の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３における平均値の差を、信号線ＳＬＯ１、ＳＬＯ２、ＳＬＯ３の出力電圧Ｖｃｎｔ＿Ｏ１、Ｖｃｎｔ＿Ｏ２、Ｖｃｎｔ＿Ｏ３で規格化して求める。

実施例１におけるタッチパネルの検出領域は水平（Ｘ）方向に４つ、垂直（Ｙ）方向に４つであるが、式（１）、（２）を用いることで、検出領域以上の検出分割数が実現できる。一例として、タッチパネルの左中（Ｘ１、Ｙ２）を指で触れたとする。このとき、検出分解能Ｘｍ＝３２０、Ｙｍ＝７２０（モバイルディスプレイで標準的な液晶表示装置の表示分解能のＱＶＧＡ相当）各信号線のタイマー回路出力値は信号線ＳＬＯ１＝１６,０００（カウント）、信号線ＳＬＯ２＝４,５００（カウント）、信号線ＳＬＯ３＝５,０００（カウント）とする。これを式（１）、（２）で計算すると、座標値はＸ（ｉ）＝１６、Ｙ（ｉ）＝２１２となる。

図５は、本発明の実施例１を適用したグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）の一例を説明する図である。例として、タッチパネルの検出領域１つあたりに一つのタッチボタンおよびスライダー（スクロールバー）を表示している。液晶ディスプレイの解像度に合わせて、タッチパネルの検出分解能を設定することによって、様々な形状をしたタッチボタンの座標検出が可能である。

以上説明した本発明の実施例１による効果は以下のとおりである。第１に、透明導電膜が１層で、電極のサイズを比較的大きくできることから、液晶表示パネルからの画像表示光の透過率の減少が小さい。第２に、駆動回路およびタッチパネル接続部が簡易的に作成可能である。第３に、３本の接続端子で構成できるため、端子数および検出回路の増大を回避でき、低コストおよび低消費電力化が可能である。第４に、配線抵抗は使用せず、電荷量比からタッチ位置を検出するため、抵抗値バラツキなどの影響を受けにくく、検出座標の精度向上が可能である。

次に、本発明の実施例２を説明する。図６は、本発明の実施例２を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。図６では、前記した図１の構成に対して信号線をＳＬＯ１、ＳＬＯ２の２本としたものである。信号線を２本としても第１の実施例と同様の効果を得ることが可能である。具体的な構成について以下に説明する。

信号線ＳＬＯ１に接続される電極パッド２Ａは、各行（Ｘ方向）では図６の左から右に向かうにつれて面積が小さくなり、各列（Ｙ方向）では図６の下から上に向かうにつれて面積が小さくなる。さらに、信号線ＳＬＯ２に接続される電極パッド２Ｂは、各行（Ｘ方向）では図６の右から左に向かうにつれて面積が小さくなり、各列（Ｙ方向）では図６の上から下に向かうにつれて面積が小さくなる。この面積の変化の方向は互いに逆でよい、すなわち、信号線ＳＬＯ１とＳＬＯ２のそれぞれに接続される電極パッドは、水平（Ｘ）、垂直（Ｙ）方向で互いに面積の変化が異なる。なお、その他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。電極パッド２Ａ、２Ｂは、マトリクス上で２つの行単位で繰り返す第１の行、第２の行となる。

本実施例では、信号線が２本であることから、検出回路への接続がより簡易であることと、検出回路の構造が増大することがないため、タッチパネルの消費電力増大や検出時間の長時間化を低減することが可能となる。

次に、本発明の実施例３について説明する。図７は、本発明の実施例３を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。図７は、本発明の実施例２を説明する図６の構成に対して信号線ＳＬＯ１およびＳＬＯ２に接続される電極パッドを近接させることによって、電極パッド総数の増加または、電極パッド一つあたりの面積を大きくすることを可能としたものである。その他の構成は実施例２と同様であるため、説明を省略する。

これにより、実施例３は前記実施例２の構成よりもタッチパネルの領域に対する検出領域の占める割合が大きくなり、検出感度がより向上する。さらに、電極パッドの総数を増加させることによって、座標検出の精度が向上する。すなわち、本実施例の構成とすることによって、タッチパネル利用自由度が増す。

次に、図８を用いて本発明の実施例４について説明する。図８は、本発明の実施例４を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。本実施例の検出回路３はオペアンプ３２の入出力端子に容量（Ｃｃ）３３とリセットスイッチ３１が並列接続された積分回路３０で構成され、さらにタイマー回路２４および演算処理回路２５で構成される。オペアンプ３２の入出力端子に積分容量（Ｃｃ）を接続し、ノードＡに接続されるタッチパネル１００の寄生容量ＣＰおよび指の容量ＣＦで生じた電荷を積分容量（Ｃｃ）３３に蓄積する。この積分容量（Ｃｃ）３３と（ＣＰ＋ＣＦ）の比でノードＢの出力電圧が決定されるため、積分容量（Ｃｃ）３３は感度を決定するパラメータであることが分かる。リセットスイッチも積分容量（Ｃｃ）３３と並列にオペアンプ３２の入出力端に接続される。

所定の周期でリセットスイッチ３１の制御端にクロック信号（カウントパルス）Ｖｒｓｔを入力させることによって、検出時間を制御することができる。したがって、積分容量（Ｃｃ）３３およびリセットスイッチ３１の周期によって、検出回路３の感度と検出時間が決まる。本実施例ではＡＤ変換部を時間に変換するタイマー回路を用いているが、実施例１を説明する前記図２の検出回路と同様に、ＡＤコンバータなどアナログ電圧をデジタル値に変換する回路の適用も可能で、検出回路の構成できる回路が増え、用途に応じた選択が可能である。なお、その他の構成は図２の検出回路構成と同様の構成であるため説明を省略する。なお、検出回路３の動作シーケンスは図３と同様である。

図９は、本発明を適用した液晶表示装置の構成を説明する展開斜視図である。この画面入力型画像表示装置は、ＴＮ型（縦電界型）液晶表示パネルの表示画面にタッチパネルを重畳したものである。ＴＮ型液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ回路で構成した複数の画素を二次元に配列した表示領域と駆動回路を設けた薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）９１と、画素電極の対向電極９３を内面に形成した対向基板９２との間に封止した液晶層９４と、下側偏光板９５および上側偏光板９６とから構成される。ＴＦＴ基板９１の一辺には、ホスト側に接続するフレキシブルプリント基板９７が設けてある。また、ＴＦＴ基板９１の背面にはバックライト９８が設置される。

そして、上側偏光板９６の上（観察者側、利用者側）にタッチパネル１００が積層される。タッチパネル１００は、透明基板であるガラス基板１に位置検出用の透明導電膜２を形成してある。透明導電膜２は前記した実施例で説明したような透明電極パッドと信号線にパターニングされている。４隅には信号線を検出回路に接続するための接続パッド４が形成されている。この４隅の接続パッド４は、その３つ又は２つを用いて前記の実施例を構成する。なお、位置検出用の透明導電膜２は、ガラス基板１の表側（観察者側、利用者側）、裏側（上側偏光板９６に接する側）の何れの側に形成してもよいが、表側に形成する場合には、その上を透明プラスチックシートなどの保護膜で覆う。

図１０は、本発明を適用した液晶表示装置の他の構成を説明する展開斜視図である。この画面入力型画像表示装置は、ＩＰＳ型（横電界型）液晶表示パネルの表示画面にタッチパネルを形成したものである。ＩＰＳ型液晶表示パネルの表示画面を構成する対向基板にタッチパネルを形成したものである。ＩＰＳ型液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ回路で構成した複数の画素を対向電極と共に二次元に配列した表示領域と駆動回路を設けた薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）９１と、対向基板９２との間に封止した液晶層９４と、下側偏光板９５および上側偏光板９６とから構成される。ＴＦＴ基板９１の一辺には、ホスト側に接続するフレキシブルプリント基板９７が設けてある。また、液晶表示パネルの背面にはバックライト９８が設置される。

そして、対向基板９２に位置検出用の透明導電膜２を形成してタッチパネル１００としてある。透明導電膜２は前記した実施例で説明したような透明電極パッドと信号線にパターニングされている。４隅には信号線を検出回路に接続するための接続パッド４が形成されている。この４隅の接続パッド４は、その３つ又は２つを用いて前記の実施例を構成する。なお、位置検出用の透明導電膜２は、対向基板９２の表側（偏光板の下層）、裏側（液晶９４側）の何れの側に形成してもよい。

図１１は、本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の構成を説明する展開斜視図である。この画面入力型画像表示装置は、有機ＥＬ表示装置の封止基板側にタッチパネルを積層したものである。有機ＥＬ表示パネルは、薄膜トランジスタ回路と有機ＥＬ発光層で構成した複数の画素を二次元に配列した表示領域と駆動回路を設けた薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）９１と、封止基板９９とから構成される。ＴＦＴ基板９１の一辺には、ホスト側に接続するフレキシブルプリント基板９７が設けてある。

タッチパネル１００は、透明基板であるガラス基板１に位置検出用の透明導電膜２を形成してある。透明導電膜２は前記した実施例で説明したような透明な電極パッドと信号線にパターニングされている。４隅には信号線を検出回路に接続するための接続パッド４が形成されている。この４隅の接続パッド４は、その３つ又は２つを用いて前記の実施例を構成する。なお、位置検出用の透明導電膜２は、ガラス基板１の表側（観察者側、利用者側）、裏側（封止基板９９に接する側）の何れの側に形成してもよいが、表側に形成する場合には、その上を透明プラスチックシートなどの保護膜で覆う。なお、図示して説明はしないが、封止基板９９の表裏の何れかに直接電極パッドを形成することもできる。

図1２は、本発明の画面入力型画像表示装置のシステム構成と動作を説明する図である。無線インターフェース回路ＷＩＦ１２０３は利用者の操作に基づく命令に応じて圧縮された画像データをシステムの外部から取り込む。この画像データを入出力回路Ｉ／Ｏ１２０４を介してマイクロプロセサＭＰＵ１２０５及びフレームメモリＭＥＭ１２０６に転送する。マイクロプロセサＭＰＵ１２０５は利用者の操作に基づく命令を受けて、必要に応じて画面入力型画像表示装置１２０１の全体を駆動し、圧縮された画像データのデコードや信号処理、情報表示を行う。

ここで信号処理された画像データは、フレームメモリＭＥＭ１２０６に一時的に蓄積可能である。ここでマイクロプロセサＭＰＵが表示命令を出した場合には、その命令に従ってフレームメモリＭＥＭから表示パネルコントローラ１２０７を介して液晶表示パネル１２０２に画像データが入力される。液晶表示パネル１２０２は入力された画像データをリアルタイムで表示する。このとき表示パネルコントローラは画像を表示するために必要な所定のタイミングパルスを出力する。電圧生成回路ＰＷＵ１２０８は画面入力型画像表示装置１２０１に必要な各種の電圧を発生する。

マイクロプロセサＭＰＵは、利用者の操作に基づくタッチパネル入力命令を出した場合には、その命令に従って表示パネルコントローラ１２０７はタッチパネル１００の検出回路３を駆動し、タッチパネル１００の利用者がタッチした位置座標の検出出力をデータバス１２０９を介してマイクロプロセサＭＰＵに出力する。マイクロプロセサＭＰＵはこの出力データに従い、師弟された新たな動作を実行する。

図1３は、本発明に係る画面入力型画像表示装置を搭載したモバイル用電子機器を示す図である。モバイル用電子機器１３０１には、本発明の画面入力型画像表示装置１３０２と十字キー１３０４を服務操作部を装備している。本発明に係る画面入力型画像表示装置を搭載することで、その表示画面１３０３上に表示されたアイコンなどの表示部分を指でタッチすることで、所定の処理を実行させる。

本発明の実施例１を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。 図１における検出回路の構成である。 図２の検出回路の動作シーケンスを説明するタイミング図である。 本発明の実施例１のタッチパネルにおける座標検出処理方法を説明する図である。 本発明の実施例１を適用したグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）の一例を説明する図である。 本発明の実施例２を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。 本発明の実施例３を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。 本発明の実施例４を模式的に説明するタッチパネルの構成図である。 本発明を適用した液晶表示装置の構成を説明する展開斜視図である。 本発明を適用した液晶表示装置の他の構成を説明する展開斜視図である。 本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の構成を説明する展開斜視図である。 本発明の画面入力型画像表示装置のシステム構成と動作を説明する図である。 本発明に係る画面入力型画像表示装置を搭載したモバイル用電子機器を示す図である。 抵抗値変化を検出する方式に用いられるタッチパネルの構成を説明する模式図である。 図１４に示したタッチパネルにおけるタッチ位置の検出方法を説明する概念図である。 静電容量変化を検出する方式に用いられるタッチパネルの構成を説明する概念図である。

符号の説明

１００・・・タッチパネル、１・・・ガラス基板、２（２Ａ、２Ｂ，２Ｃ）電極パッド、３・・・検出回路、２１・・・電流源（ＩＤＡＣ）、２２・・・リセットスイッチ、２３・・・コンパレータ、２４・・・タイマー回路（ＡＤコンバータ）、２５・・・演算処理回路、２。

Claims (8)

1. 表示パネルの画面上にタッチ領域を持って重畳し、該画面に接触した利用者の指等のタッチ位置の信号を出力するタッチパネル、および前記タッチパネルの出力に基づいて前記タッチ位置の座標を検出する検出回路を備えた画面入力型画像表示装置であって、
   前記タッチパネルは、透明基板上に一層の透明導電膜を有し、該透明導電膜は２次元マトリクスの行および列に配列された多数の電極パッドにパターニングされ、
   かつ、前記電極パッドの面積は前記タッチ領域の場所ごとに相違しており、
   複数の前記電極パッドの面積の相違による前記タッチ位置の電荷信号の比から当該タッチ位置の座標検出することを特徴とする画面入力型画像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記タッチパネルの前記マトリクスの行方向および列方向に配置された電極パッドは、前記行方向に並列な３行ごとの繰り返しを有する３群で構成され、前記マトリクスを平面に見て、
   前記第１の行の電極パッドの面積は、行方向の左から右に向かうにつれて小さく、列方向では下から上に向かうにつれて小さく、前記第２の行の電極パッドの面積は、列方向のの左右方向に一定で、行の上から下に向かうにつれて小さく、前記第３の行の電極パッドの面積は、列方向の左から右に向かうにつれて大きくなり、行方向の上から下に向かうにつれて小さいことを特徴とする画面入力型画像表示装置。
3. 請求項１において、
   前記タッチパネルの前記マトリクスの行方向および列方向に配置された電極パッドは、前記行方向に並列な２列ごとの繰り返しを有する３群で構成され、前記マトリクスを平面に見て、
   前記第１の行の電極パッドの面積は、行方向の左から右に向かうにつれて小さく、列方向では下から上に向かうにつれて小さく、
   前記第２の行の電極パッドの面積は、行方向の左から右に向かうにつれて面積が小さく、列方向の上から下に向かうにつれて小さいことを特徴とする画面入力型画像表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、
   前記検出回路は、前記各電極パッドの群に電流を供給する電流源の出力を一方の入力とし、基準電圧を他方の入力に有するコンパレータと、該コンパレータの出力の大きさをパルス数としてカウントするタイマー回路と、該タイマー回路の出力から前記タッチ位置の座標データを計算する演算回路で構成されることを特徴とする画面入力型画像表示装置。
5. 請求項１において、
   前記表示パネルは液晶表示パネルであり、前記タッチパネルは前記液晶表示パネルの観察側の透明基板の上に重畳した透明基板に前記パターニングした前記電極パッドを有することを特徴とする画面入力型画像表示装置。
6. 請求項１において、
   前記表示パネルは液晶表示パネルであり、前記タッチパネルは前記液晶表示パネルの観察側の透明基板に直接成膜してパターニングした前記電極パッドを有することを特徴とする画面入力型画像表示装置。
7. 請求項１において、
   前記表示パネルは有機ＥＬ表示パネルであり、前記タッチパネルは前記有機ＥＬ表示パネルの観察側の封止基板の上に重畳した透明基板に前記パターニングした前記電極パッドを有することを特徴とする画面入力型画像表示装置。
8. 請求項１において、
   前記表示パネルは有機ＥＬ表示パネルであり、前記タッチパネルは前記有機ＥＬ表示パネルの観察側の封止基板に直接前記パターニングした前記電極パッドを有することを特徴とする画面入力型画像表示装置。

Images