JP2014021799A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルの駆動を簡単にすることができ、また、スイッチング素子の耐圧を上げる必要がないタッチパネル装置を提供する。
【解決手段】横電界モードの液晶パネルにおけるゲートラインを、タッチパネルのドライブ電極として利用し、タッチ検出用の駆動信号として所定のオン電位を利用する。そして、ゲートラインを所定のオン電位に設定したときに、センサ電極にスレッシュホールド未満の振幅の検出信号が生じていれば、そのセンサ電極の位置を第１方向における指の接触位置として検出する。また、その時のゲートラインの選択状況に基づいて、第２方向における指の接触位置を検出する。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像を表示するとともに、ユーザの指等の物体が接触した位置を検出するタッチパネル装置に関する。

液晶表示パネル上にタッチパネル基板を設ける構成のタッチパネルが知られている。タッチパネル基板には、複数のドライブ電極および複数のセンサ電極が設けられる。ドライブ電極には、タッチ検出用の駆動信号となる電位が入力される。センサ電極は、ドライブ電極との間に静電容量を形成し、ドライブ電極に駆動信号が入力されたときに信号を発生させる。タッチパネル基板の片面に、各ドライブ電極および各センサ電極をまとめて配置することができる。あるいは、タッチパネル基板の背面側に各ドライブ電極を配置し、観察者（ユーザ）側に各センサ電極を配置する構成とすることもできる。いずれの場合にも、液晶表示パネル自体が備える電極とは別に、複数のドライブ電極および複数のセンサ電極を設けるので、タッチパネル全体として電極数が増加する。

このような電極数の増加を防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。特許文献１および非特許文献１に記載された構成では、液晶表示パネルが備える共通電極をドライブ電極としても利用し、液晶表示パネルの観察者側の基板上にセンサ電極が設けられる。そして、水平期間内におけるブランキング期間に、共通電極にタッチ検出用の駆動信号を入力し、センサ電極における検出信号に基づいて、物体の接触の有無等を判定する。そして、ブランキング期間後のディスプレイ書き込み時間では、共通電極は所定の電位に設定される。なお、非特許文献１では、ブランキング期間をタッチ検出期間と称している（非特許文献１における図４参照。）

また、特許文献１には、上記のようなタッチパネルに適用される液晶表示パネルの例として、共通電極と画素電極とが互いに異なる基板に配置され、共通電極と画素電極との間に液晶を挟持する液晶表示パネルが記載されている。また、特許文献１には、共通電極および画素電極が一対の基板のうち一方に設けられる横電界モードの液晶表示パネルを用いる構成も記載されている。

なお、個々の画素電極は、スイッチング素子を介してソースラインおよびゲートラインに接続される。

特開２０１０−２６７２２２号公報

"ＡＣＸ４３３ＢＬＮ"、［online］、ソニー株式会社、［平成２４年７月９日検索］、インターネット<http://www.sony.co.jp/Products/SC-HP/cx_pal/vol91/pdf/acx433bln.pdf>

特許文献１および非特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、共通電極をドライブ電極としても利用するために、水平期間内におけるブランキング期間で、共通電極にタッチ検出用の駆動信号を入力する。一方、タッチパネルとしての使用を目的としない一般的な液晶表示パネルでは、共通電極に対するタッチ検出用の駆動信号の入力は行われない。従って、特許文献１および非特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、共通電極にタッチ検出用の駆動信号を入力する動作が必要になり、共通電極の電位を設定する共通電極ドライバの動作が、一般的な共通電極ドライバの動作よりも複雑になる。

共通電極ドライバだけでなく、各ソースラインの電位を設定するソースドライバや、各ゲートラインの電位を設定するゲートドライバの動作は、簡単であることが好ましい。

また、ブランキング期間において、画素電極とソースラインとの間は非導通状態となっている。この状態では、電荷保存の法則により、画素電極とコモン電極間の電圧は一定に保たれる。従って、このとき共通電極に対して駆動信号を入力することで、共通電極の電位を上昇させると、画素電極の電位も上昇することになる。従って、画素電極とソースラインとを接続させるスイッチング素子（例えば、ＴＦＴ）として、十分な耐圧を有するスイッチング素子を用いる必要があった。

そこで、本発明は、液晶パネルの駆動を簡単にすることができ、また、スイッチング素子の耐圧を上げる必要がないタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明によるタッチパネル装置は、一対の基板間に液晶を挟持した横電界モードの液晶パネルを備え、液晶パネルの背面側の基板（例えば、背面側基板１）は、マトリクス状に配置された複数の画素電極（例えば、画素電極４）と、画素電極の行毎に設けられるゲートラインと、画素電極の列毎に設けられるソースラインと、画素電極、ゲートラインおよびソースラインの背面側に設けられる共通電極（例えば、共通電極３）とを備え、個々の画素電極は、配置位置に応じたゲートラインおよびソースラインにスイッチング素子（例えば、ＴＦＴ１５）を介して接続され、液晶パネルの観察者側の基板（例えば、ユーザ側基板２）は、ゲートラインと直交するように配置され、ゲートラインとの間に静電容量を形成するセンサ電極（例えば、センサ電極６）を備え、ゲートラインを線順次に選択し、選択したゲートラインを所定のオン電位に設定するゲートドライバ（例えば、ゲートドライバ２２）と、ゲートラインが所定のオン電位となったときにセンサ電極に生じる検出信号に基づいて、ゲートラインに沿った方向である第１方向における物体の接触位置を検出する第１の接触位置検出手段（例えば、第１方向接触位置検出回路２５）と、第１方向におけるいずれかの位置で物体の接触が検出された時に、ゲートラインの選択状況に基づいて、センサ電極に沿った方向である第２方向における物体の接触位置を検出する第２の接触位置検出手段（例えば、制御部２１）とを備えることを特徴とする。

第２の接触位置検出手段が、予め定めた連続する複数のゲートラインのグループ毎に、グループに属する各ゲートラインが順次選択される期間である第２方向位置検出用期間（例えば、ウィンドウ期間）を定め、第１方向におけるいずれかの位置で物体の接触が検出された時刻が属する第２方向位置検出用期間に対応するグループに属する各ゲートラインの配置範囲を、第２方向における物体の接触位置として検出してもよい。

第２の接触位置検出手段が、連続する複数のゲートラインの各グループを、所定本数のゲートライン分ずつずらして定め、グループ毎に第２方向位置検出用期間を定めてもよい。

ゲートドライバが、選択したゲートラインを所定のオン電位から所定のオフ電位に設定してから、所定期間経過した後、そのゲートラインの次の行のゲートラインを所定のオン電位に設定してもよい。

本発明によれば、液晶パネルの駆動を簡単にすることができ、また、スイッチング素子の耐圧を上げなくて済む。

本発明のタッチパネル装置における液晶パネルを示す模式的断面図。 画素電極、ソースライン、ゲートラインおよびスイッチング素子の接続状態を示す説明図。 ゲートラインとセンサ電極との位置関係を示す模式図。 センサ電極６に生じる検出信号を示す模式図。 本発明のタッチパネル装置を示すブロック図。 ゲートラインのグループの例を示す模式図。 ゲートドライバが各ゲートラインを選択する動作を表すタイミングチャート。 センサ電極に生じる検出信号を示すタイミングチャート。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、タッチパネルに接触する物体が指である場合を例にして説明するが、タッチパネルに接触する物体は指に限定されず、他の物体であってもよい。

図１は、本発明のタッチパネル装置における液晶パネルを示す模式的断面図である。図１に示す液晶パネル１０は、画像表示機能とタッチパネル機能とを有する。すなわち、液晶表示パネルとして使用されるとともにタッチパネルとして使用される。

液晶パネル１０は、一対の透明基板１，２の間に液晶９を挟持する。以下、背面側の透明基板１を背面側基板１と記す。また、観察者（ユーザ）側の透明基板２をユーザ側基板２と記す。

液晶パネル１０は、横電界モードの液晶パネルであり、一方の透明基板（具体的には背面側基板１）に、共通電極３と複数の画素電極４とが設けられ、共通電極３と個々の画素電極４とによって横方向の電界を生じさせて、液晶分子の配向状態を制御することによって画像を表示する。共通電極３および各画素電極４は、透明電極である。

液晶９の液晶分子は、例えば配向膜（図示略）によって、電界が発生していないときに所定の方向を向くように制御される。

共通電極３は、例えば、１枚の透明電極であり、背面側基板１の液晶９側の面に設けられる。そして、共通電極３の液晶９側の面に絶縁層５を介して、マトリクス状に複数の画素電極４が配置される。絶縁層５の液晶９側の面には、画素電極４とともに、複数のソースラインおよび複数のゲートライン（図１において図示略）が配置され、また、画素毎にスイッチング素子（図１において図示略）が配置される。従って、共通電極３は、各画素電極４、ソースライン、ゲートラインおよびスイッチング素子の背面側に配置されていることになる。

ここで、図２を参照して、絶縁層５上における画素電極４、ソースライン、ゲートラインおよびスイッチング素子の接続状態について説明する。また、本実施形態では、スイッチング素子がＴＦＴ（Thin Film Transistor）である場合を例にして説明する。ただし、スイッチング素子はＴＦＴに限定されない。

絶縁層５上において、画素毎に、画素電極４およびＴＦＴ１５の組が配置される。そして、各画素は、マトリクス状に配置される。すなわち、図２に示す画素電極４およびＴＦＴ１５の組は、マトリクス状に配置される。

画素電極４は、図２に例示するように、櫛歯に相当する部分が折れ曲がった櫛歯形状の電極である。

また、絶縁層５上において、マトリクス状に配置された画素電極４の列毎にソースラインが設けられる。そして、マトリクス状に配置された画素電極４の行毎にゲートラインが設けられる。図２では、第ｉ行のゲートラインＧ_ｉおよび第ｋ列のソースラインＳ_ｋを図示している。ここでは、図２に示す画素電極４が第ｉ行、第ｋ列の画素電極であるものとして、図２に示す画素電極４、ＴＦＴ１５、ゲートラインＧ_ｉ、ソースラインＳ_ｋの接続について説明する。

画素電極４は、ＴＦＴ１５のドレイン１５_ｂに接続される。また、ＴＦＴ１５のソース１５_ｃは、ソースラインＳ_ｋに接続され、ＴＦＴ１５のゲート１５_ａは、ゲートラインＧ_ｉに接続される。ゲートラインＧ_ｉを介してゲート１５_ａの電位が所定のオン電位に設定されると、ソース１５_ｃとドレイン１５_ｂとの間が導通状態となり、画素電極４がソースラインＳ_ｋと等しい電位に設定される。ゲートラインＧ_ｉを介してゲート１５_ａの電位が所定のオフ電位に設定されると、ソース１５_ｃとドレイン１５_ｂとの間が非導通状態となり、ソースラインＳ_ｋと画素電極４の間も非導通状態に切り替えられる。所定のオン電位とは、ソース１５_ｃとドレイン１５_ｂとの間を導通状態にするためのゲート１５_ａの電位である。所定のオフ電位とは、ソース１５_ｃとドレイン１５_ｂとの間を非導通状態にするためのゲート１５_ａの電位である。以下、所定のオン電位をＶ_ｇＨと表し、所定のオフ電位をＶ_ｇＬと表すことにする。

マトリクス状に配置された個々の画素電極４はそれぞれ、図２に示す画素電極４と同様に、画素電極４の位置する行および列に対応するゲートラインおよびソースラインに、ＴＦＴを介して接続される。

本発明では、ドライブ電極として各行のゲートラインを利用し、タッチ検出用の駆動信号として所定のオン電位Ｖ_ｇＨを利用する。

ユーザ側基板２（図１参照）における液晶９とは反対側の面には、複数のセンサ電極６が配置される。各センサ電極６は、透明電極である。図３は、ゲートラインとセンサ電極との位置関係を示す模式図である。図３では、各ゲートラインを符号Ｇで表している。図３に示すように、各センサ電極６は、各ゲートラインＧと直交するように配置される。センサ電極６は、高抵抗であることが好ましいので、細い電極とすることが好ましい。また、センサ電極６の間隔ｂは、例えば、ゲートラインの間隔ａの整数倍であるが、センサ電極６の間隔ｂは、ゲートラインの間隔ａの整数倍でなくてもよい。センサ電極６の間隔ｂは、例えば、４．５〜５．０ｍｍであってもよい。

また、ゲートラインＧに沿った方向を第１方向と記す。また、センサ電極６に沿った方向を第２方向と記す。ゲートラインＧとセンサ電極６は直交するので、第１方向と第２方向も直交する。

また、ゲートラインＧとセンサ電極６との交差箇所では、それぞれ、交差しているゲートラインＧとセンサ電極６との間に静電容量が形成される。その結果、ゲートラインが所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定されるときに、各センサ電極６に信号（電位の変化）が生じる。以下、この信号を検出信号と記す。

図４は、センサ電極６に生じる検出信号を示す模式図である。図４（ａ）は、一本のゲートラインＧ_ｉの駆動波形を示す。図４（ｂ）は、指が接触していない箇所のセンサ電極に生じる検出信号（換言すれば、電位の変化）を示す。図４（ｃ）は、指が接触している箇所のセンサ電極に生じる検出信号を示す。

ゲートラインＧ_ｉの電位が所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定されると、指が接触していない箇所のセンサ電極には振幅の大きな検出信号が生じる（図４（ｂ）参照）。具体的には、ゲートラインＧ_ｉの電位の立ち上がりエッジにおいて、電位が大きく上昇し、その後、元の電位に戻る。なお、ゲートラインＧ_ｉの電位が所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定されるときには、指が接触していない箇所のセンサ電極は大きく下降し、その後、元の電位に戻る。

また、ゲートラインＧ_ｉの電位が所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定されると、指が接触している箇所のセンサ電極には振幅の小さな検出信号が生じる（図４（ｃ）参照）。具体的には、ゲートラインＧ_ｉの電位の立ち上がりエッジにおいて、電位が上昇し、その後、元の電位に戻る。この電位変化の幅（検出信号の振幅）は、指が接触していない箇所のセンサ電極と比べて小さい。なお、ゲートラインＧ_ｉの電位が所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定されるときには、指が接触している箇所のセンサ電極は下降し、その後、元の電位に戻る。

なお、ユーザ側基板２（図１参照）における液晶９とは反対側の面には、偏光板８が配置される。また、背面側基板１の背面側にも偏光板（図示略）が配置される。この２枚の偏光板は、吸収軸が直交するように配置される。

また、ユーザ側基板２（図１参照）における液晶９側の面には、カラーフィルタ７が配置される。

図５は、本発明のタッチパネル装置を示すブロック図である。本発明のタッチパネル装置は、前述の液晶パネル１０と、制御部２１と、ゲートドライバ２２と、ソースドライバ２３と、共通電極ドライバ２４と、第１方向接触位置検出回路２５とを備える。

制御部２１は、ゲートドライバ２２と、ソースドライバ２３と、共通電極ドライバ２４とを制御する。

共通電極ドライバ２４は、制御部２１の制御に従い、共通電極３（図１参照）を一定の電位に保つ。

ゲートドライバ２２は、制御部２１の制御に従い、ゲートラインを一本ずつ線順次に選択し、選択したゲートラインを所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定し、その他のゲートラインを所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定する。所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定されたゲートラインに接続されたＴＦＴは、ソースラインと画素電極との間を導通状態にする。その結果、画素電極は、ソースラインと等しい電位に設定される。また、所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定されたゲートラインに接続されたＴＦＴは、ソースラインと画素電極との間を非導通状態にする。

また、ゲートドライバ２２は、選択中のゲートラインの電位を所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定した後、一定期間経過したときに、次のゲートラインの電位を所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定する。すなわち、選択中のゲートラインの電位の立ち下がりエッジから、次に選択するゲートラインの電位の立ち上がりエッジまでの間に、一定期間を空ける。この一定期間は、例えば、２〜５μｍとすればよい。以下、この期間をｘ［μｍ］と記す。

ソースドライバ２３は、制御部２１の制御に従って、１行分の各画素の画像データを、その行のゲートラインが選択される前に読み込み、保持する。１行分の各画素の画像データは、個々の画素の輝度値を表している。そして、ソースドライバ２３は、その行のゲートラインが選択されるときに、保持している１行分の個々の画素の画像データに応じて、その個々の画素に対応するソースラインの電位を設定する。この結果、ゲートドライバ２２に選択された行における個々の画素電極の電位は、その画素が属する列のソースラインに設定された電位と等しくなる。

すると、選択された行の各画素では、画像データが示す輝度値に応じた横方向の電界が生じ、液晶分子はその電界に応じた配向状態となる。この結果、この行の画像が表示されることになる。また、この行の画素電極とソースラインとは、次の行以降の各ゲートラインが選択されるときには非導通状態となるので、表示状態は維持される。

第１方向接触位置検出回路２５は、液晶パネル１０の表面における第１方向の指の接触位置を検出する。第１方向接触位置検出回路２５は、ゲートラインが所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定された時にセンサ電極６に生じる検出信号に基づいて、液晶パネル１０の第１方向における指の接触位置を判定する。各センサ電極６は、各ゲートラインに直交している。従って、第１方向接触位置検出回路２５は、センサ電極６に生じる検出信号に基づいて、液晶パネル１０の第１方向における指の接触位置を判定することができる。

第１方向接触位置検出回路２５は、ゲートラインが所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定された時に、予め定められたスレッシュホールド未満の振幅の検出信号（すなわち、スレッシュホールド未満の電位変化）が生じたセンサ電極６が配置されている第１方向の位置に指が接触していると判定する。また、第１方向接触位置検出回路２５は、ゲートラインが所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定されたときに、スレッシュホールド以上の振幅の検出信号（すなわち、スレッシュホールド以上の電位変化）が生じたセンサ電極６が配置されている第１方向の位置には、指が接触していないと判定する。

図４に示すように、指が接触している箇所のセンサ電極に生じる検出信号の振幅は、指が接触していない箇所のセンサ電極に生じる検出信号の振幅よりも小さい。従って、上記のように、検出信号の振幅がスレッシュホールド未満であるという基準に基づいて、第１方向接触位置検出回路２５は、第１方向における指の接触位置を判定することができる。

また、制御部２１は、ゲートドライバ２２等の制御を行うとともに、第１方向接触位置検出回路２５によって第１方向におけるいずれかの位置で指の接触が検出された時に、ゲートラインの選択状況に基づいて、第２方向における指の接触位置を検出する動作も行う。従って、制御部２１は、第２方向接触位置検出回路と称することもできる。液晶パネル１０における第１方向の接触位置と、第２方向の接触位置が特定されることで、液晶パネル１０上での指の接触位置が定まることになる。

ここで、タッチパネルに対して指が接触した場合、センサ電極に沿った方向の接触部分の長さは、一般的に４．０〜５．５ｍｍ程度と言われている。従って、第１方向における指の接触位置が検出された時に選択されたゲートラインの位置自体を第２方向における位置として決定すると、第２方向における位置は、第２方向における接触部分の長さ（４．０〜５．５ｍｍ）に対して、狭くなる。すなわち、ある長さに渡って指が接触しているにもかかわらず、選択されたゲートラインの位置のみを第２方向における位置として定めると、第２方向における位置は、接触している範囲の一部しか表さないことになる。

そこで、制御部２１は、予め、連続する複数のゲートラインを１つのグループにまとめ、そのようなゲートラインのグループを複数定める。そして、制御部２１は、グループ毎に、グループに属する各ゲートラインが順次選択される期間である第２方向位置検出用期間を定める。以下の説明では、第２方向位置検出用期間を便宜的にウィンドウ期間と記す。

図６は、ゲートラインのグループの例を示す模式図である。図６では、ソースラインと重なるように各センサ電極６を配置した場合を例示しているが、既に説明したように、センサ電極６の間隔は、例えば、４．５〜５．０ｍｍであってもよい。また、図６では、画素電極４の形状を簡略化して示しているが、既に説明したように、画素電極４は、櫛歯に相当する部分が折れ曲がった櫛歯形状の電極である（図２参照）。

図６に示す例では、第１行から第６行までのゲートラインＧ_１〜Ｇ_６を一つのグループＡとしている。グループＡを２行分ずらした、第３から第８行までのゲートラインＧ_３〜Ｇ_８を一つのグループＢとしている。制御部２１は、同様に他のグループも定める。図６に示す例では、ゲートラインＧ_３〜Ｇ_６は、複数のグループＡ，Ｂに属しているが、ゲートラインが複数のグループに属してもよい。

また、図６に示す例では、１つのグループを、２行分（すなわち、２本のゲートライン分）ずらすことによって次のグループを定める場合を示したが、グループ間で何本のゲートライン分ずらすかは、予め定めておけばよく、２本分に限定されない。

制御部２１は、グループＡに属するゲートラインＧ_１〜Ｇ_６が順次選択される期間をグループＡのウィンドウ期間と定める。そして、制御部２１は、グループＡのウィンドウ期間と、ゲートラインＧ_１〜Ｇ_６の配置位置とを、予め対応付けておく。同様に、制御部２１は、グループＢに属するゲートラインＧ_３〜Ｇ_８が順次選択される期間をグループＢのウィンドウ期間と定める。そして、制御部２１は、グループＢのウィンドウ期間と、ゲートラインＧ_３〜Ｇ_８の配置位置とを、予め対応付けておく。制御部２１は、他のグループに関しても同様に、ウィンドウ期間と、グループ内の各ゲートラインの配置位置とを対応付けておく。

そして、制御部２１は、第１方向におけるいずれかの位置で指の接触が検出された時刻が属するウィンドウ期間に対応するグループに属する各ゲートラインの配置範囲を、第２方向における指の接触位置として検出する。

例えば、第１方向接触位置検出回路２５（図５参照）が、左からｍ本目を中心とするｍ−ａ本目からｍ＋ａ本目までの各センサ電極６（図６参照）において、スレッシュホールド未満の振幅の検出信号を検出し、第１方向における指の接触位置として、それらのセンサ電極の配置範囲を検出したとする。そして、その検出時刻がグループＡのウィンドウ期間に属しているとする。この場合、制御部２は、そのウィンドウ期間に対応するグループＡの各ゲートラインＧ_１〜Ｇ_６の配置範囲を、第２方向における指の接触位置として検出する。制御部２１は、第１方向における指の接触位置の検出時刻が他のグループのウィンドウ期間に属している場合も、同様に、第２方向における指の接触位置を特定すればよい。

また、図６では、１つのグループに６本のゲートラインが属する場合を例示している。第２方向に沿った指の接触部分３１の範囲に収まるゲートラインの本数を、１グループ内のゲートラインの本数としてもよい。例えば、第２方向に沿った指の接触部分３１の長さが４ｍｍであるとする。また、ゲートライン間の間隔が０．１６２５ｍｍであるとする。この場合、１グループ当たりのゲートラインの本数を、４／０．１６２５≒２５本としてもよい。このように、第２方向に沿った指の接触部分３１の長さ、および、ゲートライン間の間隔に基づいて、１グループ当たりのゲートラインの本数を定めてよい。また、第２方向に沿った指の接触部分３１の長さは予め想定しておけばよい。この結果、１グループに属するゲートラインの本数が、例えば、５０本となってもよい。

次に、第１方向における指の接触位置、および、第２方向における指の接触位置を検出する動作について、説明する。図７は、ゲートドライバ２２が各ゲートラインを選択する動作を表すタイミングチャートである。ゲートドライバ２２は、第１行のゲートラインＧ_１から順に、一本ずつゲートラインを選択し、選択したゲートラインを所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定し、他の各ゲートラインを所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定する。また、図７に示すように、ゲートドライバ２２は、選択したゲートラインを所定のオフ電位Ｖ_ｇＬに設定してから、次に選択するゲートラインを所定のオン電位Ｖ_ｇＨに設定するまでの間に、ｘ［μｍ］の期間を空ける。このように、ｘ［μｍ］の期間を空けることで、連続するゲートラインにおける立ち上がりエッジと立ち下がりエッジが重ならないようにして、検出信号が打ち消されてしまうことを防止できる。すなわち、検出信号を確実に発生させることができる。

制御部２１は、予め、第１行から第ｎ行までの各ゲートラインＧ_１〜Ｇ_ｎを第１のグループとし、各ゲートラインＧ_１〜Ｇ_ｎを順次選択する期間を第１のグループのウィンドウ期間として定める。また、制御部２１は、第３行から第ｎ＋２行までの各ゲートラインＧ_３〜Ｇ_ｎ＋２を第２のグループとし、各ゲートラインＧ_３〜Ｇ_ｎ＋２を順次選択する期間を第２のグループのウィンドウ期間として定める。制御部２１は、他の各グループに関しても、それぞれウィンドウ期間を予め定める。

図８は、センサ電極に生じる検出信号を示すタイミングチャートである。図８では、指の接触がないセンサ電極および指の接触があるセンサ電極の検出信号をそれぞれ示す。

また、図８では、指の接触があるセンサ電極の検出信号の整形信号を模式的に示している。指の接触がないときの整形信号を実線で示し、指の接触がある時の整形信号を破線で示している。

ゲートラインＧ_１の電位の立ち上がりエッジに該当する時刻ｔ_１では、各センサ電極において、スレッシュホールド以上の振幅の検出信号が生じる。この結果、第１方向接触位置検出回路２５は、各センサ電極において、指の接触はないと判定する。

ゲートラインＧ_２の電位の立ち上がりエッジに該当する時刻ｔ_２に着目する。このとき、指の接触がないセンサ電極では、スレッシュホールド以上の振幅の検出信号が生じ、第１方向接触位置検出回路２５は、このセンサ電極において、指の接触はないと判定する。一方、指の接触があるセンサ電極では、スレッシュホールド未満の振幅の検出信号が生じ、第１方向接触位置検出回路２５は、このセンサ電極において、指の接触があると判定する。そして、第１方向接触位置検出回路２５は、第１方向における指の接触位置として、スレッシュホールド未満の振幅の検出信号が生じたセンサ電極の配置範囲を検出し、その検出結果を制御部２１に通知する。

すると、制御部２１は、その時刻ｔ_２が、第１のグループのウィンドウ期間に属していると判定し、第１のグループに属するゲートラインＧ_１〜Ｇ_ｎの配置範囲を、第２方向における指の接触範囲として検出する。

以降、同様に、第１方向接触位置検出回路２５は、各センサ電極における指の接触の有無を判定し、指の接触があると判定した場合には、第１方向における指の接触位置として、スレッシュホールド未満の振幅の検出信号が生じたセンサ電極の配置範囲を検出する。そして、制御部２１は、その時刻が属するウィンドウ期間に対応するグループ内のゲートラインの配置範囲を、第２方向における指の接触範囲として検出する。第１方向における指の接触位置および第２方向における指の接触位置が定まることにより、液晶パネル１０における指の接触位置が定まる。制御部２１は、特定した指の接触位置を、例えば、上位システム（図示略）に出力してもよい。

第１方向における指の接触位置が検出された時刻が、複数のグループのウィンドウ期間に属している場合もある。例えば、ゲートラインＧ_３の電位の立ち上がりエッジに該当する時刻ｔ_３は、第１のグループのウィンドウ期間および第２のグループのウィンドウ期間それぞれに属する（図７参照）。この場合、制御部２１は、それらの各ウィンドウ期間に対応する各グループ内のゲートラインの配置範囲を、第２方向における指の接触範囲として検出する。例えば、ゲートラインＧ_０〜Ｇ_ｎ＋２の配置範囲を第２方向における指の接触範囲として検出する。

本発明によれば、ゲートドライバ２２、ソースドライバ２３および共通電極ドライバ２４の動作は、一般的な液晶表示パネルの動作と変わらない。従って、液晶パネル１０の駆動を簡単にすることができる。

例えば、非特許文献１に記載されたタッチパネル装置では、ブランキング期間において、共通電極にタッチ検出用の駆動信号を入力する等の、一般的な液晶表示パネルの駆動とは異なる動作をする。本発明において、ゲートドライバ２２、ソースドライバ２３および共通電極ドライバ２４は、このような特別な動作をする必要がなく、駆動の複雑さが生じることがない。この結果、タッチパネル装置の製造コストを抑え、低価格化を実現することができる。

また、共通電極にタッチ検出用の駆動信号を入力することがないので、共通電極の電位上昇に起因する画素電極の電位上昇も生じない。従って、スイッチング素子（例えば、ＴＦＴ１５）の耐圧を低くすることができる。

また、ゲートラインをドライブ電極として利用するので、液晶パネルとは別にタッチパネル基板を別途設ける構成に比べて、電極数を少なくすることができる。

本発明は、画像を表示するとともに、ユーザの指等の物体が接触した位置を検出するタッチパネル装置として利用可能である。

１ 背面側基板
２ ユーザ側基板
３ 共通電極
４ 画素電極
６ センサ電極
１０ 液晶パネル
１５ ＴＦＴ
２１ 制御部
２２ ゲートドライバ
２３ ソースドライバ
２４ 共通電極ドライバ
２５ 第１方向接触位置検出回路

Claims (4)

1. 一対の基板間に液晶を挟持した横電界モードの液晶パネルを備え、
   前記液晶パネルの背面側の基板は、
   マトリクス状に配置された複数の画素電極と、
   前記画素電極の行毎に設けられるゲートラインと、
   前記画素電極の列毎に設けられるソースラインと、
   前記画素電極、ゲートラインおよびソースラインの背面側に設けられる共通電極とを備え、
   個々の画素電極は、配置位置に応じたゲートラインおよびソースラインにスイッチング素子を介して接続され、
   前記液晶パネルの観察者側の基板は、
   ゲートラインと直交するように配置され、ゲートラインとの間に静電容量を形成するセンサ電極を備え、
   ゲートラインを線順次に選択し、選択したゲートラインを所定のオン電位に設定するゲートドライバと、
   ゲートラインが所定のオン電位となったときに前記センサ電極に生じる検出信号に基づいて、ゲートラインに沿った方向である第１方向における物体の接触位置を検出する第１の接触位置検出手段と、
   前記第１方向におけるいずれかの位置で物体の接触が検出された時に、ゲートラインの選択状況に基づいて、センサ電極に沿った方向である第２方向における前記物体の接触位置を検出する第２の接触位置検出手段とを備える
   ことを特徴とするタッチパネル装置。
2. 第２の接触位置検出手段は、
   予め定めた連続する複数のゲートラインのグループ毎に、グループに属する各ゲートラインが順次選択される期間である第２方向位置検出用期間を定め、
   第１方向におけるいずれかの位置で物体の接触が検出された時刻が属する第２方向位置検出用期間に対応するグループに属する各ゲートラインの配置範囲を、第２方向における物体の接触位置として検出する
   請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 第２の接触位置検出手段は、
   連続する複数のゲートラインの各グループを、所定本数のゲートライン分ずつずらして定め、グループ毎に第２方向位置検出用期間を定める
   請求項２に記載のタッチパネル装置。
4. ゲートドライバは、
   選択したゲートラインを所定のオン電位から所定のオフ電位に設定してから、所定期間経過した後、前記ゲートラインの次の行のゲートラインを所定のオン電位に設定する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル装置。

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