JP2010003048A - タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 指タッチ入力及びスタイラスペン入力が可能な信頼性の高い静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置を提供する。
【解決手段】 表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備えた表示装置であって、前記タッチパネルは、互いに対向して配置される第１及び第２の基板を有し、前記第１の基板は、前記第２の基板と対向する面側に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極とを有し、前記第２の基板は、前記第１の基板と対向する面側に、前記複数の第１及び第２の電極を覆う面状の第３の電極を有し、前記複数の第１及び第２の電極と前記第３の電極との間には、ゲル状シートが設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、タッチパネル付き表示装置に関し、特に、静電容量結合方式のタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置に適用して有効な技術に関するものである。

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、静電容量結合方式のタッチパネルが知られており、この静電容量結合方式のタッチパネルとして、観察者がタッチした複数のタッチ位置を検出するものが知られている。（下記、特許文献１参照）
下記特許文献１に記載されているタッチパネルは、タブレットの周辺にデマルチプレクサとマルチプレクサを設け、マルチプレクサを順次切り替えてＸ方向の電極線とＹ方向の電極線との結合容量を検出して、観察者がタッチした複数のタッチ位置座標を検出している。

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。
特開平８−１６３０７号公報

静電容量結合方式のタッチパネルは、第１の方向（例えばＹ方向）に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向（例えばＸ方向）に並設される複数のＸ電極と、このＸ電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数のＹ電極とを有している。複数のＸ電極と複数のＹ電極は、基板上に層間絶縁膜を介して積層されており、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成されている。
一方、静電容量結合方式のタッチパネルにおいては、タッチパネルのタッチ面を観察者の指でタッチしてタッチ位置座標を入力する方法（以下、単に指タッチ入力方法という）と、タッチパネルのタッチ面をスタイラスペンでタッチしてタッチ位置座標を入力する方法（以下、単にスタイラスペン入力方法という）とが知られている。
前述の静電容量結合方式のタッチパネルの場合、タッチ位置座標を検出するには、Ｘ電極上及びＹ電極上を同時に触れる必要がある。指タッチ入力方法では、タッチパネルのタッチ面と観察者の指との接触面積が比較的大きいため特に問題とならない。

しかしながら、スタイラスペン入力方法では、タッチパネルのタッチ面とスタイラスペンとの接触面積が指タッチ入力方式と比較して狭いため、Ｘ電極上及びＹ電極上を同時に触れることが難しく、Ｘ電極とＹ電極との結合容量の容量差の検出が困難となる。
Ｘ電極及びＹ電極を微細化してタッチパネルのタッチ面とスタイラスペンとの接触面積をＸ電極及びＹ電極のサイズ以上に広くすればＸ電極上及びＹ電極上を同時に触れることができるようになるが、Ｘ電極及びＹ電極を微細化すると感度が低くなりＳＮ比が低下する問題が生じる。
そこで、本発明者は、タッチパネルのタッチ面にスタイラスペンでタッチした時のタッチパネルの変形で静電容量が変化することに着目し、本発明を成した。
本発明の目的は、指タッチ入力及びスタイラスペン入力が可能な信頼性の高い静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置を提供することにある。
本発明の前記並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なるであろう。

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、下記のとおりである。
（１）表示パネルと、前記表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備えた表示装置であって、
前記タッチパネルは、互いに対向して配置される第１及び第２の基板を有し、
前記第１の基板は、前記第２の基板と対向する面側に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極とを有し、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向する面側に、前記複数の第１及び第２の電極を覆う面状の第３の電極を有し、
前記複数の第１及び第２の電極と前記第３の電極との間には、ゲル状シートが設けられている。
（２）前記（１）において、前記ゲル状シートは、硬度が２以上１５以下である。
（３）前記（１）において、前記第１及び第２の基板はガラス基板であり、前記第２の基板の厚さは前記第１の基板の厚さよりも薄い。
（４）前記（１）において、前記第１の基板はガラス基板であり、前記第２の基板はプラスチック基板である。
（５）前記（１）において、前記第１及び第２の基板はプラスチック基板である。

（６）表示パネルと、前記表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備えた表示装置であって、
前記タッチパネルは、互いに対向して配置される第１及び第２の基板を有し、
前記第１の基板は、前記第２の基板と対向する面側に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極を有し、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向する面側に、前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極を有し、
前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極との間には、ゲル状シートが設けられている。
（７）前記（６）において、前記ゲル状シートは、硬度が２以上１５以下である。
（８）前記（６）において、第１及び第２の基板はガラス基板であり、前記第２の基板の厚さは前記第１の基板の厚さよりも薄い。
（９）前記（６）において、前記第１の基板はガラス基板であり、前記第２の基板はプラスチック基板である。
（１０）前記（６）において、前記第１及び第２の基板はプラスチック基板である。

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、下記のとおりである。
本発明によれば、指タッチ入力及びスタイラスペン入力が可能な信頼性の高い静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の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。
［実施例１］
本実施例１では、表示パネルの一例として液晶表示パネル上にタッチパネルを備えた静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置に本発明を適用した例について説明する。
図１乃至図５は本発明の実施例１のタッチパネル付き表示装置に係る図であり、
図１は、タッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの概略構成を示す断面図、
図２は、図１のタッチパネルの電極パターンを示す平面図、
図３は、図１の一部を拡大した断面図、
図４は、図１のタッチパネルの駆動回路を示すブロック図である。
図５は、タッチパネル付き表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施例１のタッチパネル付き表示装置は、図５に示すように、液晶表示パネル６００と、液晶液示パネル６００の観察者側の面上に配置された静電容量結合方式のタッチパネル４００と、液晶表示パネル６００の観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト７００とを備えている。液晶表示パネル６００としては、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。
タッチパネル４００は、図１に示すように、互いに対向して配置される第１及び第２の基板（１００，２００）と、第１の基板１００と第２の基板２００との間に挟持されるゲル状シート３００と、第１の基板１００の基板対向面（第２の基板２００と対向する面）側の一辺側に一端側が固定されるフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）１１０とを有している。

タッチパネル４００は、図２に示すように、第１の方向（例えばＹ方向）に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向（例えばＸ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）と、このＸ電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に所定の配列ピッチで並設される複数のＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）とを有している。
Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極は、タッチパネル領域１０において、第１の部分と、この第１の部分の幅よりも広い幅の第２の部分１２２とが前記第１の方向（例えばＹ方向）に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極は、タッチパネル領域１０において、第１の部分と、この第１の部分の幅よりも広い幅の第２の部分１２１とが前記第２の方向（例えばＸ方向）に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極の各々の第２の部分１２２は、平面的に見たとき、隣り合う２つのＹ電極間に配置されている。Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極の各々の第２の部分１２１は、平面的に見たとき、隣り合う２つのＸ電極間に配置されている。Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極の各々の第１の部分は、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極の各々の第１の部分と平面的に交差している。

第１の基板１００は、Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極とＹ１〜Ｙ４のＹ電極とを有し、Ｘ１〜Ｘ４のＸ電極とＹ１〜Ｙ４のＹ電極は、図３に示すように、第１の基板１００の第２の基板２００と対向する面側に絶縁膜１２０を介して積層されている。本実施例では、例えばＹ電極の方がＸ電極よりも上層に形成されている。
第２の基板２００は、図３に示すように、第１の基板１００と向かい合う面側に面状の対向電極２０１を有している。この対向電極２０１は、少なくともタッチパネル領域１０の全てのＸ電極及びＹ電極を覆うようにして形成されている。
Ｘ電極（Ｘ１〜Ｘ４）及びＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）、並びに対向電極２０１は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成されている。
ゲル状シート３００は、図３に示すように、第１の基板１００のＸ電極及びＹ電極と、第２の基板２００の対向電極２０１との間に設けられている。このゲル状シート３００は、少なくともタッチパネル領域１０の全てのＸ電極及びＹ電極を覆うようにして形成されている。本実施例において、ゲル状シート３００は、これに限定されないが、例えば第２の基板２００側に形成されている。
第１の基板１００及び第２の基板２００としては、透明な絶縁性基板が用いられている。本実施例では、第１及び第２の基板（１００，２００）としてガラス基板が用いられており、第２の基板２００の厚さは第１の基板１００の厚さよりも薄くなっている。
ゲル状シート３００としては、例えばパラフィン系オイル、シリコーンゴム系の材料からなるものが用いられている。

図３では、対向電極２０１とＸ電極（Ｘ４），Ｙ電極（Ｙ３），Ｘ電極（Ｘ３）との間にＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量が形成されていることを模式的に示している。
このような構成にすることにより、図３に示すように、タッチパネル４００のタッチ面（第２の基板２００のタッチ面）を観察者がスタイラスペン５００でタッチすると、第２の基板２００が変形し、この変形に追従してゲル状シート３００が変位（ゲル状シート３００の厚さが変化）して、第１の基板１００の電極（Ｘ電極又はＹ電極）と第２の基板２００の対向電極２０１との間の容量が変化する。図３では、Ｙ３のＹ電極上をスタイラスペン５００でタッチしているため、Ｙ３のＹ電極と対向電極２０１との間の容量が変化する。この容量変化を検出することで、スタイラスペンがタッチした位置を検出できる。
また、前述の容量変化はゲル状シート３００の変位で生ずるので、観察者の指、先端が丸い棒状のものなどでもタッチ入力が可能である。
また、タッチの有無は容量の変化で検出するので、抵抗方式のように電極同士の接触がなく、信頼性の高いタッチパネル４００を実現できる。
従って、指タッチ入力及びスタイラスペン入力が可能な信頼性の高い静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置を提供することができる。
なお、必要な容量変化を得るには、ゲル状シート３００の硬度は２以上１５以下が望ましい。

図４は、タッチパネルの駆動回路を示すブロック図である。図４において、１０はタッチパネル領域（タッチセンサ領域）、２０は制御回路、３０はＹ駆動回路、４０はＸ検出回路、６０は座標検出回路である。また、Ｘ１〜Ｘ４は第１の方向（図１のＹ方向）に伸びるＸ電極、Ｙ１〜Ｙ４は第２の方向（図１のＸ方向）に伸びるＹ電極であり、ＣはＸ電極及びＹ電極と対向電極２０１とで形成される結合容量を示している。
図６は、図４に示すＹ駆動回路３０を示す図である。
図６に示すように、Ｙ駆動回路３０は、シフトレジスタ３１０を有する。シフトレジスタ３１０の各シフト段の出力がＨｉｇｈ（以下、Ｈレベルという）となると、ｐＭＯＳトランジスタ３２２がオフ、ｎＭＯＳトランジスタ３２４がオンとなり、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極に基準電圧（ここでは、ＶＬの電圧）が供給される。
また、シフトレジスタ３１０の各シフト段の出力がＬｏｗ（以下、Ｌレベルという）となると、ｐＭＯＳトランジスタ３２２がオン、ｎＭＯＳトランジスタ３２４がオフとなり、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極に基準電圧より高電位の電圧（ここでは、ＶＨの電圧）が供給される。
図７は、図４に示すＸ検出回路４０を示す図である。
図７に示すように、Ｘ検出回路４０は、オペアンプ４１２と積分容量４１８とで構成される積分回路を有する。積分回路の後段には、サンプルホールド回路４２２とＡ／Ｄ変換回路４２４が設けられる。
積分回路は、スイッチング素子４１４がオンのときに、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極に供給される電圧が、Ｈレベル→Ｌレベル、あるいは、Ｌレベル→Ｈレベルに変化したときに、Ｘ１〜Ｘ４に流れる電流を積分する。また、積分回路の積分容量４１８は、スイッチング素子４１６がオンの時にリセットされる。

図８は、図４に示すタッチパネルの動作を説明するためのタイミングチャートである。
Ｙ駆動回路３０のシフトレジスタ３１０には、スタートパルスＳＴと、クロックＣＬＫとが入力され、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極に、順次Ｌレベルの電圧を供給する。
そして、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極の電圧が、Ｈレベル→Ｌレベルに変化した時と、Ｌレベル→Ｈレベルに変化した時に、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極からＸ１からＸ４のＸ電極にそれぞれ電流が流れる。
この電流を、Ｘ電極で検出する。例えば、Ｙ１〜Ｙ４のＹ電極からＸ１のＸ電極には、図８のＩ−１１，Ｉ−２１，Ｉ−３１、Ｉ−４１に示す電流が流れる。この結果、Ｘ１のＸ電極には、これらの電流和である図８のＩ−Ｘ１に示す電流が流れる。この電流を、積分回路で積分すると、図８のＶ−Ｘ１に示す電圧を検出することができる。なお、スイッチング素子４１４はタイミングパルスＴＧ１によりオンとなり、スイッチング素子４１６はタイミングパルスＴＧ２によりオンとなる。
本実施例において、Ｘ電極とＹ電極との結合容量が同じ場合には、Ｙ１のＹ電極の電圧が、Ｌレベル→Ｈレベルに変化した時と、Ｙ２のＹ電極がＨレベル→Ｌレベルに変化した時に、Ｘ電極に流れる電流は、電流の向きが逆方向で、大きさが同じであるので、積分回路の出力電圧は、０となる。しかしながら、Ｘ電極とＹ電極との結合容量が異なる場合には、Ｙ１のＹ電極の電圧が、Ｌレベル→Ｈレベルに変化した時と、Ｙ２のＹ電極がＨレベル→Ｌレベルに変化した時に、Ｘ電極に流れる電流は、電流の向きが逆方向で、大きさが容量差に応じて異なることになるので、積分回路の出力電圧は、０以外の電圧となる。

ここで、積分回路は、Ｘ電極で検出された電流値を積分するので、積分回路の出力電圧は、Ｘ電極とＹ電極との結合容量の容量差に比例することになる。
座標検出回路６０は、Ｌレベルの電圧が供給されたＹ電極の位置と、各Ｘ電極で検出された電流値に応じて、観察者がスタイラスペン５００でタッチした、タッチセンサ領域１０のタッチ位置座標を検出する。この場合、本実施例では、観察者がタッチした複数のタッチ位置を検出することができる。
このように、本実施例では、Ｘ電極とＹ電極との結合容量の容量差を検出して、観察者がタッチしたタッチセンサ領域１０の座標位置を検出するにしたので、Ｘ電極とＹ電極との間の寄生容量をキャンセルすることが可能である。
この結果、本実施例では、製造上生ずる配置上の変動によるＸ電極とＹ電極との間の寄生容量や、温度などの外的要因によるＸ電極とＹ電極との間の寄生容量の変動の影響を受けずに、観察者がスタイラスペン５００でタッチした位置を検出することが可能となる。
一般に、観察者がスタイラスペン５００でタッチセンサ領域１０をタッチしたときの、Ｘ電極とＹ電極との結合容量は、Ｘ電極とＹ電極の電極数を増加すると減少するが、本実施例では、Ｘ電極とＹ電極との間の寄生容量をキャンセルして、より小さなＸ電極とＹ電極との結合容量を検出することができるので、より電極数が多い高分解のタッチパネルを実現することが可能となる。

［実施例２］
図９は、本実施例２の液晶表示装置に使用されるタッチパネルの概略構成を示すブロック図である。
図９において、１０はタッチセンサ領域、２０は制御回路、７０は電流検出回路、８０は電極駆動回路である。
前述の実施例では、各Ｙ電極に、時分割で順次Ｌレベルの電圧を供給し、各Ｘ電極に流れる電流を検出して座標位置を検出するようにしたが、本実施例では、制御回路２０がスイッチ９０を制御し、期間Ａ内に、電極駆動回路８０が、各Ｙ電極に時分割で順次Ｌレベルの電圧を供給するとともに、電流検出回路７０が、全Ｘ電極に流れる電流を検出し、また、期間Ｂ内に、電極駆動回路８０が、各Ｘ電極に時分割で順次Ｌレベルの電圧を供給するとともに、電流検出回路７０が、全Ｙ電極に流れる電流を検出する。なお、電流検出回路７０の後段には、座標検出回路が設けられるが、図９では省略している。
本実施例では、期間Ａ内に、全Ｘ電極で検出される電流値は、連続する２つのＹ電極の一方と全Ｘ電極の間の結合容量と、連続する２つのＹ電極の他方と全Ｘ電極の間の結合容量との容量差に比例する。
したがって、期間Ａ内に、観察者がスタイラスペン５００でタッチしたタッチセンサ領域１０のＹ電極の位置を検出することができ、同様に、期間Ｂ内に、全Ｙ電極で検出された電流値に応じて、観察者がスタイラスペン５００でタッチしたタッチセンサ領域１０のＸ電極の位置を検出することができる。
これにより、観察者がタッチしたタッチセンサ領域１０のタッチ位置座標を検出することができる。この場合、本実施例では、観察者がタッチした複数のタッチ位置を検出することができる。

図１０は、図９に示す電極駆動回路８０の一例を示す図である。
図１０において、８１０はシフトレジスタ、８２２はｐＭＯＳトランジスタ、８２４はｎＭＯＳトランジスタである。図１０において、太線はバス接続であることを示しており、図１０に示す電極駆動回路８０の回路構成は、図６に示すＹ駆動回路３０と同じである。
図１１は、図９に示す電流検出回路７０の一例を示す図である。図１１においても、太線はバス接続であることを示している。
図１１に示す構成では、電流検出回路７０において、オペアンプ４５２と積分容量４５８とで構成される積分回路は、全電極（Ｘ電極、あるいは、Ｙ電極）に流れる電流を積分する。なお、スイッチング素子４５６はタイミングパルスＴＧ１によりオンとなり、スイッチング素子４５６がオンの時に積分容量はリセットされる。なお、図１１において、４６２はサンプルホールド回路、４６４はＡ／Ｄ変換回路である。

［実施例３］
図１２乃至図１４は、本発明の実施例３のタッチパネル付き表示装置に係る図であり、
図１２は、タッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの概略構成を示す断面図、
図１３は、図１２のタッチパネルの電極パターンを示す平面図、
図１４は、図１２の一部を拡大した断面図である。
本実施例２のタッチパネル付き表示装置は、基本的に前述の実施例１と同様の構成になっており、タッチパネルの構成が異なっている。
前記の実施例１のタッチパネル４００は、図３に示すように、第１の基板１００側にＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）及びＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）が形成され、第２の基板２００側に対向電極２０１が形成された構成になっている。これに対し、本実施例２のタッチパネル４０１は、図１４に示すように、第１の基板１００側にＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）が形成され、第２の基板２００側にＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）が形成された構成になっている。以下、本実施例２のタッチパネル４０１について説明する。

タッチパネル４０１は、図１２に示すように、互いに対向して配置される第１及び第２の基板（１００，２００）と、第１の基板１００と第２の基板２００との間に挟持されるゲル状シート３００と、第１の基板１００の基板対向面（第２の基板２００と対向する面）側の一辺側に一端側が固定されるフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）１１１と、第２の基板２００の基板対向面（第１の基板１００と対向する面）側の一辺側に一端側が固定されるフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）１１２とを有している。また、タッチパネル４０１は、図２に示すタッチパネル領域（タッチセンサ領域）１０を有している。
タッチパネル４０１は、図１３に示すように、第１の方向（例えばＹ方向）に所定の一定幅で延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向（例えばＸ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）と、このＸ電極と交差して前記第２の方向に所定の一定幅で延在し、前記第１の方向に所定の配列ピッチで並設される複数のＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）とを有している。Ｙ電極（Ｙ１〜Ｙ４）及びＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）は、タッチパネル領域１０の内外に亘って延在している。

図１４に示すように、第１の基板１００は、Ｙ電極（Ｙ１〜Ｙ４）を有し、Ｙ電極（Ｙ１〜Ｙ４）は、第１の基板１００の第２の基板２００と対向する面側に形成されている。第２の基板２００は、Ｘ電極（Ｘ１〜Ｘ４）を有し、Ｘ電極（Ｘ１〜Ｘ４）は、第２の基板２００の第１の基板１００と対向する面側に形成されている。
Ｙ電極（Ｙ１〜Ｙ４）とＸ電極（Ｘ１〜Ｘ４）は、これらの間にゲル状シート３００を介して積層されており、ゲル状シート３００は、少なくともタッチパネル領域内の全てのＹ電極及びＸ電極を覆うようにして形成されている。ゲル状シート３００は、これに限定されないが、本実施例２においても、例えば第２の基板２００側に形成されている。
本実施例のタッチパネル４０１は、第１及び第２の基板（１００，２００）の何れにも、実施例１の対向電極２０１が設けられていない。
Ｘ電極（Ｘ１〜Ｘ４）及びＹ電極（Ｙ１〜Ｙ４）は、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成されている。
第１の基板１００及び第２の基板２００としては、透明な絶縁性基板が用いられている。本実施例では、第１及び第２の基板（１００，２００）としてガラス基板が用いられており、第２の基板２００の厚さは第１の基板１００の厚さよりも薄くなっている。
ゲル状シート３００としては、例えばパラフィン系オイル、シリコーンゴム系の材料からなるものが用いられている。

図１４では、Ｘ電極（Ｘ３）とＹ電極（Ｘ２），（Ｙ３），（Ｙ４）との間にＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量が形成されていることを模式的に示している。
図１４に示すように、タッチパネル４０１のタッチ面（第２の基板２００のタッチ面）を観察者がスタイラスペン５００でタッチすると、第２の基板２００が変形し、この変形に追従してゲル状シート３００が変位（ゲル状シート３００の厚さが変化）して、第１の基板１００のＹ電極と第２の基板２００のＸ電極との間の容量が変化する。図１４では、Ｙ３のＹ電極上及びＸ３のＸ電極上をスタイラスペン５００でタッチしているため、Ｙ３のＹ電極とＸ３のＸ電極との間の容量が変化する。この容量変化を検出することで、前述の実施例１と同様に、スタイラスペンがタッチした位置を検出できる。
また、前述の容量変化はゲル状シート３００の変位で生ずるので、観察者の指、先端が丸い棒状のものなどでもタッチ入力が可能である。
また、タッチの有無は容量の変化で検出するので、抵抗方式のように電極同士の接触がなく、信頼性の高いタッチパネル４０１を実現できる。
従って、本実施例２においても、指タッチ入力及びスタイラスペン入力が可能な信頼性の高い静電容量結合方式のタッチパネル付き表示装置を提供することができる。
また、ゲル状シート３００の屈折率を第１及び第２の基板とほぼ等しくすることで、第１及び第２の基板の各々の電極パターンを見え難くすることができる。

図１５は、本実施例３のタッチパネルの概略構成を示すブロック図である。
図１５において、１０はタッチセンサ領域、２１０はＹ電極選択回路、２２０はＸ電極選択回路、２３０は電流検出回路である。Ｙ電極選択回路２１０と、Ｘ電極選択回路２２０とは同一の回路構成を有するが、図１５では、Ｙ電極選択回路２１０の回路構成のみを図示している。
Ｙ電極選択回路２１０およびＸ電極選択回路２２０は、走査回路２１１と、走査回路２１２とを有する。走査回路２１２は、期間Ａ内に全スイッチング素子ＳＷ３をオフ、期間Ｂ内に、全スイッチング素子ＳＷ３をオンとする。
走査回路２１１は、期間Ａ内に、時分割で順次、隣接する電極（Ｙ電極、あるいはＸ電極）に対応するスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２のオン・オフを制御し、期間Ｂ内に、全スイッチング素子ＳＷ１と全スイッチング素子ＳＷ２とをオフとする。例えば、走査回路２１１は、期間Ａの始めの時分割期間に、スイッチング素子ＳＷ１−１をオン、スイッチング素子ＳＷ２−１をオンとし、さらに、残りのスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２とをオフにする。
また、次の時分割期間に、スイッチング素子ＳＷ１−２をオン、スイッチング素子ＳＷ２−２をオンとし、さらに、残りのスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２とをオフにする。以下、同様にして、電極（Ｙ電極、あるいはＸ電極）を選択する。

図１６は、図１５に示す電流検出回路２３０の一例を示す図である。
図１６において、２２１はオペアンプ、２２２は積分容量、２２３はスイッチ制御回路、２２４はサンプルホールド回路、２２５はＡ／Ｄ変換回路である。なお、図１６において、Ｔ１、Ｔ２は、Ｘ電極あるいはＹ電極の隣接する２つの電極を示す。
図１７は、図１６の電流検出回路２３０の動作を説明するためのタイムチャートである。
以下、図１６のＴ１、Ｔ２に、Ｙ１とＹ２の電極が接続されているもの（以下、仮定Ａ）として、図１６に示す電流検出回路の動作を説明する。
前述した仮定Ａの場合に、Ｙ電極選択回路２１０内のスイッチング素子ＳＷ１−１はオン、スイッチング素子ＳＷ２−１はオン、残りのスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２とはオフ、かつ、全スイッチ素子ＳＷ３はオフとなっている。
また、Ｘ電極選択回路２２０内の全スイッチング素子ＳＷ１と全スイッチング素子ＳＷ２はオフ、全スイッチング素子ＳＷ３はオンとなり、全Ｘ電極には基準電圧（ＧＮＤ）が供給される。
図１７に示すように、始めに、スイッチ制御回路２２３の制御下に、スイッチング素子ＳＷ_Ａがオンとなり、積分容量２２２がリセットされる。次に、スイッチ制御回路２２３の制御下に、スイッチング素子ＳＷ_Ｂがオンとなり、Ｙ１の電極に、電圧レベルが基準電圧（ＧＮＤ）よりも高電位（＋Ｖｒｅｆ）の正極性のパルスが、Ｙ２の電極に、電圧レベルが基準電圧（ＧＮＤ）よりも低電位（−Ｖｒｅｆ）の負極性のパルスを供給される。その後、スイッチ制御回路２２３の制御下に、スイッチング素子ＳＷ_Ｃがオンとなり、オペアンプ２２１と積分容量２２２とから構成される積分回路からＶｏの電圧が得られる。

ここで、Ｖｏは、下記（１）式で表される。
［数１］
Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ／Ｃｏ×（Ｃｎ＋１−Ｃｎ） ・・・・・・・・・・・ （１）
但し、Ｃｏは、積分容量２２２の容量値、Ｃｎは、隣接する２つのＹ電極の中の一方の電極（ここでは、Ｙ１の電極）と全Ｘ電極との間の結合容量、Ｃｎ＋１は、隣接する２つの電極の中の他方の電極（ここでは、Ｙ２の電極）と全Ｘ電極との間の結合容量である。なお、図１６のＴ１、Ｔ２に、Ｘ電極の中の隣接する２つの電極が接続されている場合には、Ｃｎは、隣接する２つのＸ電極の中の一方の電極と全Ｙ電極との間の結合容量、Ｃｎ＋１は、隣接する２つのＸ電極の中の他方の電極と全Ｙ電極との間の結合容量となる。
このように、全Ｘ電極で検出される電流値は、連続する２つのＹ電極の一方と全Ｘ電極の間の結合容量と、連続する２つのＹ電極の他方と全Ｘ電極の間の結合容量との容量差に比例する。
したがって、期間Ａ内に、全Ｘ電極に基準電圧（ＧＮＤ）を供給するとともに、Ｙ電極を時分割で順次Ｙ電極の中の隣接する２つの電極を選択し、一方の電極に正極性のパルスを、他方の電極に負極性のパルスを供給することにより、観察者がスタイラスペン５００でタッチしたタッチセンサ領域１０のＹ電極の位置を検出することが可能となる。
同様に、期間Ｂ内に、全Ｙ電極に基準電圧（ＧＮＤ）を供給するとともに、Ｘ電極を時分割で順次Ｘ電極の中の隣接する２つの電極を選択し、一方の電極に正極性のパルスを、他方の電極に負極性のパルスを供給することにより、観察者がスタイラスペン５００でタッチしたタッチセンサ領域１０のＸ電極の位置を検出することが可能となる。
これにより、観察者がタッチしたタッチセンサ領域１０のタッチ位置座標を検出することができる。この場合、本実施例では、観察者がタッチした複数のタッチ位置を検出することができる。

なお、本実施例３のタッチパネルの駆動方法として、前述の実施例１の駆動方法を採用してもよく、同様に、本実施例３のタッチパネルの駆動方法として、前述の実施例２の駆動方法を採用してもよい。
また、前述の実施例１及び実施例３では、第１及び第２の基板（１００，２００）としてガラス基板を用いた例について説明したが、第１及び第２の基板（１００，２００）として、例えば、絶縁性樹脂からなるプラスチック基板を用いてもよく、或いは第１の基板１００として、例えば、ガラス基板、第２基板２００としてプラスチック基板を用いてもよい。
また、前述の実施例１及び実施例３では、第２の基板２００側にゲル状シート３００を設けた例について説明したが、ゲル状シート３００は第１の基板１００側に設けてもよい。
さらに、前述までの説明では、本発明を液晶表示装置に適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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。

本発明の実施例１のタッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの概略構成を示す断面図である。 図１のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図１の一部を拡大した断面図である。 図１のタッチパネルの駆動回路を示すブロック図である。 本発明の実施例１のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図４に示すＹ駆動回路を示す図である。 図４に示すＸ検出回路を示す図である。 図４に示すタッチパネルの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施例２のタッチパネル付き液晶表示装置に使用されるタッチパネルの概略構成を示すブロック図である。 図９に示す電極駆動回路を示す図である。 図９に示す電流検出回路を示す図である。 本発明の実施例３のタッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの概略構成を示す断面図である。 図１２のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図１２の一部を拡大した断面図である。 図１２のタッチパネルの駆動回路を示すブロック図である。 図１１に示す電流検出回路を示す図である。 図１３に示す電流検出回路の動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１０ タッチパネル領域（タッチセンサ領域）
２０ 制御回路
３０ Ｙ駆動回路
４０ Ｘ検出回路
５０ 容量検出回路
６０ 座標検出回路
７０，２３０ 電流検出回路
８０ 電極駆動回路
９０ スイッチ
１００ 第１の基板
１１０，１１１，１１２ フレキシブル配線基板
１２０ 絶縁膜
１２１，１２２ 第２の部分
２００ 第２の基板
２０１ 対向電極
２１０ Ｙ電極選択回路
２２０ Ｘ電極選択回路
２１１，２１２ 走査回路
２２１，４１２，４５２ オペアンプ
２２２，４１８，４５８ 積分容量
２２３ スイッチ制御回路
２２４，４２２，４６２ サンプルホールド回路
２２５，４２４，４６４ Ａ／Ｄ変換回路
３００ ゲル状シート
３１０，４４０，８１０ シフトレジスタ
３２２，８２２ ｐＭＯＳトランジスタ
３２４，８２４ ｎＭＯＳトランジスタ
４００，４０１ タッチパネル
４１４，４１６，４４１〜４４４，４５６，ＳＷ１〜ＳＷ６，ＳＷ_Ａ，ＳＷ_Ｂ，ＳＷ_Ｃ スイッチング素子
５００ スタイラスペン
６００ 液晶表示パネル
７００ バックライト
Ｘ１〜Ｘ４ Ｘ電極
Ｙ１〜Ｙ４ Ｙ電極

Claims (18)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備えた表示装置であって、
   前記タッチパネルは、互いに対向して配置される第１及び第２の基板を有し、
   前記第１の基板は、前記第２の基板と対向する面側に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、
   前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極とを有し、
   前記第２の基板は、前記第１の基板と対向する面側に、前記複数の第１及び第２の電極を覆う面状の第３の電極を有し、
   前記複数の第１及び第２の電極と前記第３の電極との間には、ゲル状シートが設けられていることを特徴とする表示装置。
2. 前記ゲル状シートは、硬度が２以上１５以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１及び第２の基板はガラス基板であり、
   前記第２の基板の厚さは前記第１の基板の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１の基板はガラス基板であり、
   前記第２の基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第１及び第２の基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 駆動回路と、
   検出回路と、
   前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
   前記駆動回路は、前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給し、
   前記検出回路は、選択した前記第２の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記選択した前記第２の電極と前記基準電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、
   前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および第２の電極の位置と、前記容量差（Ａ−Ｂ）に基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
7. 駆動回路と、
   検出回路と、
   前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
   前記駆動回路は、期間Ａに前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給するとともに、期間Ｂに前記複数の第２の電極の中から２つの第２の電極を順次選択し、当該選択された２つの第２の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給し、
   前記検出回路は、前記期間Ａに前記各第２の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記各第２の電極と前記基準電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、前記期間Ｂに前記各第１の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第２の電極との間の容量Ｃと、前記各第１の電極と前記基準電圧が供給された前記第２の電極との間の容量Ｄとの間の容量差（Ｃ−Ｄ）を検出し、
   前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および前記容量差（Ａ−Ｂ）と、前記選択された第２の電極および前記容量差（Ｃ−Ｄ）とに基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
8. 第１電極選択回路と、
   第２電極選択回路と、
   検出回路と、
   前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
   前記第１電極選択回路は、期間Ａに前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に電圧レベルが基準電圧よりも高電位の正極性のパルスを、他方に電圧レベルが基準電圧よりも低電位の負極性のパルスを供給し、
   前記第２電極選択回路は、期間Ｂに前記複数の第２の電極の中から２つの第２の電極を順次選択し、当該選択された２つの第２の電極の一方に電圧レベルが基準電圧よりも高電位の正極性のパルスを、他方に電圧レベルが基準電圧よりも低電位の負極性のパルスを供給し、
   前記検出回路は、前記期間Ａに前記各第２の電極と前記正極性のパルスが供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記各第２の電極と前記負極性のパルスが供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、前記期間Ｂに前記各第１の電極と前記正極性のパルスが供給された前記第２の電極との間の容量Ｃと、前記各第１の電極と前記負極性のパルスが供給された前記第２の電極との間の容量Ｄとの間の容量差（Ｃ−Ｄ）を検出し、
   前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および前記容量差（Ａ−Ｂ）と、前記選択された第２の電極および前記容量差（Ｃ−Ｄ）とに基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
9. 前記表示パネルは、ＩＰＳ方式の液晶表示パネル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付き表示装置。
10. 表示パネルと、
    前記表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備えた表示装置であって、
    前記タッチパネルは、互いに対向して配置される第１及び第２の基板を有し、
    前記第１の基板は、前記第２の基板と対向する面側に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極を有し、
    前記第２の基板は、前記第１の基板と対向する面側に、前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極を有し、
    前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極との間には、ゲル状シートが設けられていることを特徴とする表示装置。
11. 前記ゲル状シートは、硬度が２以上１５以下であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記第１及び第２の基板はガラス基板であり、
    前記第２の基板の厚さは前記第１の基板の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
13. 前記第１の基板はガラス基板であり、
    前記第２の基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
14. 前記第１及び第２の基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
15. 駆動回路と、
    検出回路と、
    前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
    前記駆動回路は、前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給し、
    前記検出回路は、選択した前記第２の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記選択した前記第２の電極と前記基準電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、
    前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および第２の電極の位置と、前記容量差（Ａ−Ｂ）に基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル付き表示装置。
16. 駆動回路と、
    検出回路と、
    前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
    前記駆動回路は、期間Ａに前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給するとともに、期間Ｂに前記複数の第２の電極の中から２つの第２の電極を順次選択し、当該選択された２つの第２の電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給し、
    前記検出回路は、前記期間Ａに前記各第２の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記各第２の電極と前記基準電圧が供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、前記期間Ｂに前記各第１の電極と前記高電位の電圧が供給された前記第２の電極との間の容量Ｃと、前記各第１の電極と前記基準電圧が供給された前記第２の電極との間の容量Ｄとの間の容量差（Ｃ−Ｄ）を検出し、
    前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および前記容量差（Ａ−Ｂ）と、前記選択された第２の電極および前記容量差（Ｃ−Ｄ）とに基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル付き表示装置。
17. 第１電極選択回路と、
    第２電極選択回路と、
    検出回路と、
    前記タッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
    前記第１電極選択回路は、期間Ａに前記複数の第１の電極の中から２つの第１の電極を順次選択し、当該選択された２つの第１の電極の一方に電圧レベルが基準電圧よりも高電位の正極性のパルスを、他方に電圧レベルが基準電圧よりも低電位の負極性のパルスを供給し、
    前記第２電極選択回路は、期間Ｂに前記複数の第２の電極の中から２つの第２の電極を順次選択し、当該選択された２つの第２の電極の一方に電圧レベルが基準電圧よりも高電位の正極性のパルスを、他方に電圧レベルが基準電圧よりも低電位の負極性のパルスを供給し、
    前記検出回路は、前記期間Ａに前記各第２の電極と前記正極性のパルスが供給された前記第１の電極との間の容量Ａと、前記各第２の電極と前記負極性のパルスが供給された前記第１の電極との間の容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出し、前記期間Ｂに前記各第１の電極と前記正極性のパルスが供給された前記第２の電極との間の容量Ｃと、前記各第１の電極と前記負極性のパルスが供給された前記第２の電極との間の容量Ｄとの間の容量差（Ｃ−Ｄ）を検出し、
    前記座標位置演算回路は、前記選択された第１の電極および前記容量差（Ａ−Ｂ）と、前記選択された第２の電極および前記容量差（Ｃ−Ｄ）とに基づき前記タッチパネルへのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル付き表示装置。
18. 前記表示パネルは、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル付き表示装置。

Images