KR100981847B1 - 터치 패널을 갖는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

광의 투과율을 저하시키지 않고, 또한, 코스트를 저감시킨 터치 패널을 갖는 표시 장치를 제공한다. 관측자측의 면에 면 형상의 투명 도전막을 갖는 기판을 갖고，상기 투명 도전막은, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널의 투명 전극으로서 사용되며, 위치 검출용 펄스 전압을 입력하는 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로와, 상기 관찰자의 손가락의 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산하는 좌표 위치 연산 회로를 가지며，상기 투명 도전막은, 4 구석을 갖는 형상이며, 상기 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로는, 상기 투명 도전막의 각각의 4 구석에, 서로 다른 타이밍에서 위치 검출용 펄스 전압을 공급하고, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 투명 도전막의 4 구석의 1개에 위치 검출용 펄스 전압이 공급되었을 때에, 상기 펄스 전압이 공급된 구석과 동일한 대각선상의 구석으로부터 출력되는 전압에 기초하여, 상기 관찰자의 손가락의 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산한다.
Figure R1020080063847
터치 패널, 펄스 전압, 표시 장치, 액정 표시 장치, 투명 도전막, 투명 전극

Description

터치 패널을 갖는 표시 장치{DISPLAY DEVICE WITH TOUCH PANEL}
본 발명은, 터치 패널을 갖는 표시 장치에 관한 것으로，특히, 고투과율을 실현한 정전 용량 결합 방식의 터치 패널 기능을 구비한 터치 패널을 갖는 표시 장치에 관한 것이다．
최근，모바일 기기의 보급에서, "사람에게 사용성이 편리한" 그래피컬 유저 인터페이스를 지원하는 터치 패널 기술이 중요해지고 있다.
상기 터치 패널 기술로서, 정전 용량 접합 방식의 터치 패널이 알려져 있으며, 일반적인 정전 용량 접합 방식의 터치 패널에서는，글래스 기판의 표면에 도전 코팅(투명 도전막)이 실시된 터치 패널 기판을 설치하고, 여기에 손가락을 갖다 댐으로써, 위치 검출을 실시하고 있다.
그리고，이 터치 패널 기판을 액정 표시 패널의 표면에 부착하고, 액정 표시 패널에 표시된 메뉴 화면을 손가락으로 터치함으로써, 메뉴에 따른 동작을 실시하는 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치도 알려져 있다(하기, 특허 문헌 1 참조).
또한，본원 발명에 관련된 선행 기술 문헌으로서는 이하의 것이 있다.
[특허 문헌 1] 특허 공개 2006-146895호 공보
전술한 특허 문헌 1에 기재되어 있는 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서는, 투명 도전막을 도포한 터치 패널의 4 구석으로부터 교류 신호를 인가하고, 터치 패널에 닿은 손가락에 흐르는 전류를 검출하여 좌표를 검출한다. 전류의 검출은, 터치 패널의 4 구석에 설치된 전류 검출용 저항의 양단 전압을 검출하여 전류에 환산하도록 하고 있다．
그러나, 전술한 특허 문헌 1에 기재되어 있는 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서는，이하와 같은 문제점이 있다.
(1) 터치 패널에 닿은 손가락에 흐르는 전류를 확보하기 위해서, 투명 도전막을 두껍게 하여 저항을 작게 할 필요가 있다. 그 때문에 터치 패널의 투과율이 저하한다.
(2) 4 구석에 대응하여 회로가 4조 필요하게 된다. 즉, 전류 검출 회로, 노이즈 필터, 샘플 홀드가 각각 4조 필요하므로 회로 구성이 복잡하다.
본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 광의 투과율을 저하시키지 않고, 또한, 코스트를 저감시킨 터치 패널을 갖는 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 명백히 될 것이다.
본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 하기 와 같다.
(1) 관측자측의 면에 면 형상의 투명 도전막을 갖는 기판을 갖고，상기 투명 도전막은, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널의 투명 전극으로서 사용되는 터치 패널을 갖는 표시 장치로서，위치 검출용의 펄스 전압을 입력하는 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로와, 상기 관찰자의 손가락의 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산하는 좌표 위치 연산 회로를 가지며，상기 투명 도전막은, 4 구석을 갖는 형상이며, 상기 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로는, 상기 투명 도전막의 각각의 4 구석에, 서로 다른 타이밍에서 위치 검출용의 펄스 전압을 공급하고, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 투명 도전막의 4 구석의 하나에 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 상기 펄스 전압이 공급된 구석과 동일한 대각선상의 구석으로부터 출력되는 전압에 기초하여, 상기 관찰자의 손가락의 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산한다.
(2) (1)에 있어서, 상기 투명 도전막의 한쪽의 대각선상의 2 구석을 구석 A와 구석 B, 상기 투명 도전막의 다른 쪽 대각선상의 2 구석을 구석 C와 구석 D로 할 때, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 투명 도전막의 구석 A에 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 구석 B로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 A와, 상기 투명 도전막의 구석 B에 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 구석 A로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 B와의 시간차 (A-B) 및, 상기 투명 도전막의 구석 C에 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 구석 D로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 C와, 상기 투명 도전막의 구석 D에 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 구석 C로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 D와의 시간차 (C-D)에 기초하여, 상기 관찰자의 손가락의 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산한다.
(3) (2)에 있어서, 상기 투명 도전막의 구석 A 또는 구석 C에 공급되는 위치 검출용 펄스 전압은, 제1 전압 레벨로부터 제2 전압 레벨로 변화하는 펄스 전압이며, 상기 투명 도전막의 구석 B 또는 구석 D에 공급되는 위치 검출용 펄스 전압은, 제2 전압 레벨로부터 제1 전압 레벨로 변화하는 펄스 전압이다.
(4) (2) 또는 (3)에 있어서, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 적분 회로를 갖고, 상기 적분 회로는, 상기 시간 A 또는 상기 시간 C의 동안 소정의 전류를 적분하며, 상기 시간 B 또는 상기 시간 D의 동안 소정의 전류를 방전함으로써, 상기 시간차 (A-B) 또는 상기 시간차 (C-D)에 대응하는 전압을 출력한다.
(5) (4)에 있어서, 상기 적분 회로는, 상기 시간 A의 동안 소정의 전류를 적분하고, 상기 시간 B의 동안 소정의 전류를 방전하는 적분 회로 A와, 상기 시간 C의 동안 소정의 전류를 적분하며, 상기 시간 D의 동안 소정의 전류를 방전하는 적분 회로 B를 갖는다.
(6) (4) 또는 (5)에 있어서, 상기 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로는, 상기 각 구석에 상기 위치 검출용의 펄스 전압을 복수회 공급하고, 상기 적분 회로는, 상기 각 구석에 상기 위치 검출용의 펄스 전압을 복수회 공급했을 때의 시간차 (A-B) 또는 시간차 (C-D)에 대응하는 전압을 가산한 전압을 출력한다.
(7) (4) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 적분 회로의 후단에 접속되는 A/D 변환 회로를 갖는다.
본원에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻을 수 있는 효과를 간단히 설명하면, 하기와 같다.
본 발명의 터치 패널을 갖는 표시 장치에 의하면, 광의 투과율을 저하시키지 않고, 또한, 코스트를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
이하, 본 발명을 액정 표시 장치에 적용한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
또한，실시예를 설명하기 위한 전체 도면에서，동일 기능을 갖는 것은 동일부호를 붙이고, 그 반복된 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서의, 터치 패널의 위치 검출 원리를 설명하는 도면이다.
도 1a에서, 참조 부호 1은, 투명 도전막을 도포한 터치 패널이다. 지금, 터치 패널(1)의, 도 1a의 P점을, 관찰자의 손가락이 터치했을 때, 터치 패널(1)의 P점과 기준 전위(GND) 사이에 용량 소자 C가 삽입되게 된다.
이 상태에서, 터치 패널(1)의 4 구석 중 구석(3)에, 펄스 전압 생성 회로(2)로부터 Vin의 펄스 전압을 공급하고, 터치 패널(1)의 구석(3)을 마주 보는 구석(동일한 대각선상의 구석(4)으로부터 출력되는 펄스 전압이, 소정의 전압(Vref1)으로 부터 소정의 전압(Vref2)까지 상승하는 상승 시간을 계측한다. 이 상태일 때의 터치 패널(1)의 등가 회로를 도 1b에, 그 때, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는 펄스 전압의 상승 시간을 도 1c에 도시한다. 또한，도 1c에서, Vout1은, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는 펄스 전압, T1은 상승 시간을 나타낸다.
다음으로，터치 패널(1)의 구석(4)에, 펄스 전압 생성 회로(2)로부터 Vin의 펄스 전압을 공급하고, 터치 패널(1)의 구석(3)으로부터 출력되는 펄스 전압이, 소정의 전압(Vref1)으로부터 소정의 전압(Vref2)까지 상승하는 상승 시간을 계측한다. 이 상태일 때의 터치 패널(1)의 등가 회로를 도 1d에, 그 때, 구석(3)으로부터 출력되는 펄스 전압의 상승 시간을 도 1e에 도시한다. 또한，도 1b, 도 1d에서, R1은, 터치 패널(1)의 구석(3)과 점 P 사이의 등가 저항, R2는, 터치 패널(1)의 구석(4)과 점 P 사이의 등가 저항을 나타낸다. 또한，도 1e에서, Vout2는, 터치 패널(1)의 구석(3)으로부터 출력되는 펄스 전압, T2는 상승 시간을 나타낸다.
다음으로，T1과 T2의 시간차 (T1-T2)를 구한다. 여기에서, R1>R2일 때에는 T1>T2, R1=R2일 때에는 T1=T2, R1<R2일 때에는 T1<T2로 된다.
따라서, 시간차 (T1-T2)가 0이면, 관찰자의 손가락이 닿은 위치가, 터치 패널(1)의 중심점(2개의 대각선이 교차하는 점)의 위치인 것을 판정할 수 있다.
또한，시간차 (T1-T2)가 플러스의 값이면, 관찰자의 손가락이 닿은 위치가, 터치 패널(1)의 중심점과 구석(4) 사이의 위치이며, 그 위치는, 시간차 (T1-T2)의 플러스의 값이 커질수록, 관찰자의 손가락이 닿은 위치가 구석(4)에 가까운 위치인 것을 판정할 수 있다.
마찬가지로, 시간차 (T1-T2)가 마이너스 값이면, 관찰자의 손가락이 닿은 위치가, 터치 패널(1)의 중심점과 구석(3) 사이의 위치이며, 그 위치는, 시간차 (T1-T2)의 마이너스의 값이 작아질수록, 관찰자의 손가락이 닿은 위치가 구석(3)에 가까운 위치인 것을 판정할 수 있다.
전술한 수순을, 터치 패널(1)의 대각선상의 구석(5), 구석(6)에 대해서도 실행함으로써, 관찰자의 손가락이 닿은 터치 패널 위의 위치를 검출할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서의, 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은, 도 2에 도시한 각 부의 전압 파형을 나타내는 타이밍차트이다.
터치 패널(1)의 구석(3), 구석(4), 구석(5), 구석(6)은, 각각, 참조 부호(7∼10)의 스위칭을 통하여, 펄스 전압 생성 회로(2)에 접속됨과 함께，참조 부호(11∼14)의 스위치를 통하여, 버퍼 앰프(15)에 접속된다.
예를 들면, 도 3a에 도시한 F1의 주기에, 스위치(7)와 스위치(13)를 온으로 하여, 펄스 전압 생성 회로(2)로부터 펄스 전압(도 3a 참조)을 터치 패널(1)의 구석(3)에 공급하고, 버퍼 앰프(15)를 통하여, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는, 소정의 시상수에서 상승하는 펄스 전압(도 3b 참조)을 컴퍼레이터 회로(16)에 입력한다. 또한，버퍼 앰프(15)는, 구석(4)으로부터 본 버퍼 앰프측의 임피던스를 크게 하여, 구석(4)에 전류가 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 만약, 구석(4)에 전류가 유입되면, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는 펄스 전압의 상승 시간이 변동하여, 터치 패널(1)에서의 위치 검출에 오차가 생기게 된다.
컴퍼레이터 회로(16)는, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는, 소정의 시상수에서 상승하는 펄스 전압을, 제1 시간폭(도 3c의 T1)의 신호로 변환한다.
또한，컴퍼레이터 회로(16)는, Vref1의 기준 전압(17)이 입력되는 비교기(19)와, Vref2의 기준 전압(18)이 입력되는 비교기(20), 비교기(19)와 비교기(20)의 논리곱을 취하는 AND 회로(36)로 구성된다.
상기 제1 시간폭의 신호는, 차지 펌프 회로(22)의 스위치(28)를 온(도 3d 참조)으로 하여, 전류원(27)의 전류를 적분 회로(31)에 출력한다.
적분 회로(31)의 제1 시간폭의 신호의 시간폭(도 3c의 T1)에 따라서, 적분 회로(31)를 구성하는 오피 앰프(32)의 반전 단자와 출력 단자의 동안에 접속되는 컨덴서(33)에 전하가 충전된다. 제1 시간폭의 신호의 시간폭이 길 때는 충전량이 크고, 시간 폭이 짧을 때는 충전량은 작아진다.
또한，차지 펌프 회로(22)는, 참조 부호(25, 26)의 AND 회로를 갖는다. AND 회로(25)는, 제어 신호(23)가 High일 때에, 컴퍼레이터 회로(16)의 출력에 의해, 스위치(28)를 온으로 한다. AND 회로(26)는, 제어 신호(24)가 High일 때에, 컴퍼레이터 회로(16)의 출력에 의해, 스위치(29)를 온으로 한다.
다음으로，도 3a에 도시한 F2의 주기에, 스위치(9)와 스위치(11)를 온으로 하여, 펄스 전압 생성 회로(2)로부터 펄스 전압(도 3a 참조)을 터치 패널(1)의 구석(4)에 공급하고, 버퍼 앰프(15)를 통하여, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는, 소정의 시상수에서 하강하는 펄스 전압(도 3b 참조)을 컴퍼레이터 회로(16)에 입력한다.
또한，도 1d에 도시한 회로 구성에서, 저항 R2에, 기준 전압(GND)으로부터 Vin의 전압으로 변화하는 펄스 전압을 공급했을 때에, 소정의 전압(Vref2)으로부터 소정의 전압(Vref2)까지 상승하는 상승 시간과, 도 1d에 도시한 회로 구성에서, 저항 R2에, Vin으로부터 기준 전압(GND)으로 변화하는 펄스 전압을 공급하였을 때, 소정의 전압(Vref2)으로부터 소정의 전압(Vref1)까지 하강하는 하강 시간은 동일하게 되므로, 도 2에서는，터치 패널(1)의 구석(4)에, Vin으로부터 기준 전압(GND)의 전압으로 변화하는 펄스 전압을 공급하고 있다.
컴퍼레이터 회로(16)는, 터치 패널(1)의 구석(4)으로부터 출력되는, 소정의 시상수에서 하강하는 펄스 전압을, 제2 시간폭(도 3c의 T2)의 신호로 변환한다.
상기 제2 시간폭의 신호는, 차지 펌프 회로(22)의 스위치(29)를 온(도 3e 참조)으로 하여, 전류원(30)의 전류를 적분 회로(31)에 출력한다. 이것에 의해，제2 시간폭의 신호의 시간폭(도 3c의 T2)에 따라서, 적분 회로(31)의 컨덴서(33)로부터 전하가 방전된다. 제2 시간폭의 신호의 시간폭이 길 때는 방전량이 크고, 시간 폭이 짧을 때는 충전량은 작아진다.
이상의 수순을 밟은 후에, 적분 회로(31)의 출력 전압(SV; 도 3f 참조)을 A/D 변환기(35)에 의해 디지털 변환한다.
적분 회로(31)의 출력이 부극성의 전압일 때는, 터치 패널(1)에 닿은 관찰자의 손가락이, 구석(4)에 가까운 쪽에 있는 것을 의미하고 있다. 반대로 정극성의 전압일 때는 구석(3)에 가까운 쪽, 제로(0)일 때는 구석(3)과 구석(4)의 거리가 거의 동일한 장소를 닿고 있는 것을 의미하고 있다.
따라서, 적분 회로(31)에 출력 전압이, 터치 패널(1)의 구석(3)과 구석(4) 사이의 거리의 관계를 나타내게 되므로, 이것을 디지털 변환함으로써, 구석(3)과 구석(4) 사이에서 손가락이 닿은 장소의 좌표를 얻을 수 있다.
다음으로，적분 회로(31)의 스위치(34)를 온으로 하여, 컨덴서(33)를 리세트 한 후, 터치 패널(1)의 구석(5)과, 구석(6)에 대해서도, 전술한 바와 같이 펄스 전압을 공급하고, 그 대각에 나타나는, 소정의 시상수에서 상승하는 펄스 전압, 또는, 소정의 시상수에서 하강하는 펄스 전압을 시간 폭의 신호로 변환하여, 전술과 마찬가지의 방법에 의해, 구석(5)과 구석(6) 사이에서, 관찰자의 손가락이 닿은 장소의 좌표를 얻을 수 있다. 이것에 의해，터치 패널(1) 위에서, 관찰자의 손가락이 닿은 위치를 특정하는 것이 가능하게 된다.
또한，적분 회로(31)의 출력 전압을 A/D 변환기(35)에 의해 디지털 변환할 때에, 도 3a 내지 도 3f에 도시한 동작을 복수회 반복하고，적분 회로(31)의 전압을 크게 하고 나서 A/D 변환기(35)로 디지털 변환하여도 된다．
또한，버퍼 앰프(15), 컴퍼레이터 회로(16), 차지 펌프 회로(22) 및 적분 회로(31)는, 구석(3)과 구석(4) 용으로 1개와, 구석(5)과 구석(6) 용으로 1개의 2조를 준비하는 것도 가능하다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는，터치 패널(1)의 대각에 펄스 전압을 교대로 공급하도록 하고 있으므로, 터치 패널(1) 위에 발생한 노이즈를 캔슬 할 수가 있어，노이즈에 강한 터치 패널을 실현할 수 있다.
특히, 액정 표시 패널이나 EL 패널 등과 일체화한 입력 기능을 갖는 표시 장 치에 본 발명을 적용하면, 액정 표시 패널이나 EL 패널로부터 발생하는 노이즈에 강한 입력 기능을 실현하는 것이 가능하다.
또한，본 실시예는, 스위치 회로, 컴퍼레이터, 차지 펌프, 적분 회로에 의해 간단히 구성할 수 있으므로, 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한，본 실시예에서는，터치 패널(1)에 닿은 관찰자의 손가락(또는, 스타일러스 펜)의 위치와, 펄스 전압을 공급하는 각 구석과의 거리에 상당하는 저항과, 관찰자의 손가락이 지닌 정전 용량에 따른 펄스 폭이 계측된다. 그 때문에，터치 패널(1)에 도포하는 투명 도전막의 두께를 얇게 해서 저항을 높게 할 수 있다. 그 결과로서, 터치 패널(1)의 투과율을 향상시킬 수 있다.
액정 표시 장치로서, IPS 방식의 액정 표시 장치가 알려져 있고, 이 IPS 방식의 액정 표시 장치에서는，화소 전극과 대향 전극을 동일한 기판 위에 형성하고，그 사이에 전계를 인가시켜 액정을 기판 평면 내에서 회전시킴으로써, 명암의 컨트롤을 행하고 있다. 그 때문에，비스듬하게 화면을 보았을 때에 표시상의 농담이 반전하지 않는다는 특징을 갖는다.
상기 IPS 방식의 액정 표시 장치는, TN 방식의 액정 표시 장치나 VA 방식의 액정 표시 장치와 같이, 컬러 필터가 설치되는 기판 위에 대향 전극이 존재하지 않는다. 그 때문에，표시 노이즈를 저감하는 등의 이유에 의해, 컬러 필터가 설치되는 기판 위에 이면측 투명 도전막이 형성되어 있다.
상기 이면측 투명 전극을, 본 실시예의 터치 패널(1)의 투명 도전막으로 함으로써 코스트업 없이 액정 표시 장치를 구성할 수가 있으며，또한，액정 표시 장 치의 투과율도 종래의 IPS 방식의 표시 장치와 동일하게 할 수 있다.
이하, 이면측 투명 전극을, 본 실시예의 터치 패널(1)의 투명 도전막으로서 사용하는 액정 표시 장치의 일례를 설명한다.
도 4는, 이면측 투명 전극을, 본 실시예의 터치 패널(1)의 투명 도전막으로서 사용하는 표시 장치의 일례의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4에 도시한 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치는, 휴대 전화기, 디지탈 카메라 등의 표시부로서 사용되는，소형 액정 표시 장치이다.
도 4에 도시한 액정 표시 장치는, 화소 전극, 박막 트랜지스터 등이 설치된 제1 기판(TFT 기판, 액티브 매트릭스 기판이라고도 함)(SUB1)과, 컬러 필터 등이 형성되는 제2 기판(대향 기판이라고도 함)(SUB2)을, 소정의 간극을 두고 중첩시키고, 그 양 기판 간의 주연부 근방에 틀 형상으로 형성한 시일재에 의해, 양 기판을 접합시킴과 함께, 시일재의 일부에 형성한 액정 봉입구로부터 양 기판간의 시일 재의 내측에 액정을 봉입, 밀봉하고, 또한，양 기판의 외측에 편광판을 접착하여 구성된다.
이와 같이, 도 4에 도시한 액정 표시 장치에서는，액정이 한쌍의 기판 사이에 협지된 구조로 되어 있다.
또한，제1 기판(SUB1)은, 제2 기판(SUB2)보다도 큰 면적을 갖고，제1 기판(SUB1)의, 제2 기판(SUB2)과 대향하지 않는 영역에는, 박막 트랜지스터를 구동하는 드라이버를 구성하는 반도체 칩(Dr)이 실장되며, 또한，해당 영역의 １변의 주변부에는, 플렉시블 배선 기판(FPC)이 실장된다.
도 5는, 도 4에 도시한 액정 표시 장치의 1서브 픽셀의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 6은, 도 5에 도시한 A-A' 절단선을 따른 단면 구조를 나타내는 단면도이다. 이하, 도 5, 도 6을 참조하여, 도 4에 도시한 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.
본 실시예의 액정 표시 장치는, 면 형상의 대향 전극을 사용하는 IPS 방식의 액정 표시 장치이며, 제2 기판(SUB2)의 주 표면측이 관찰측으로 되어 있다.
글래스 기판이나 플라스틱 기판 등의 투명 기판으로 이루어지는 제2 기판(SUB2)의 액정층(LC) 측에는, 제2 기판(SUB2)으로부터 액정층(LC)을 향해서 순차적으로, 차광막(BM) 및 컬러필터층(CF), 오버코트층(OC), 배향막(AL2)이 형성된다. 또한，제2 기판(SUB2)의 외측에는, 이면측 투명 도전막(CD)과 편광판(POL2)이 형성된다.
또한，글래스 기판이나 플라스틱 기판 등의 투명 기판으로 이루어지는 제1 기판(SUB1)의 액정층(LC) 측에는, 제1 기판(SUB1)으로부터 액정층(LC)을 향해서 순차적으로, 주사선(게이트선이라고도 함)(GL; 도시하지 않음), 층간 절연막(PAS3), 영상선(드레인선, 소스선이라고도 함)(DL; 도시하지 않음), 층간 절연막(PAS2), 면 형상의 대향 전극(CT), 층간 절연막(PAS1), 빗살 전극으로 이루어지는 화소 전극(PX), 배향막(AL1)이 형성된다. 또한，제1 기판(SUB1)의 외측에는 편광판(POL1)이 형성된다.
또한，도 5에서, 참조 부호(52)는 게이트 전극, 참조 부호(53)는 반도체층, 참조 부호(54)는 소스 전극이다.
도 4에 도시한 액정 표시 장치는, 이면측 투명 도전막(CD)을, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널의 투명 전극으로서 겸용함으로써, 터치 패널 기능을 실현하는 것이다. 따라서，도 4에 도시한 이면측 투명 도전막(CD)이, 도 2에 도시한 터치 패널(1)의 투명 도전막을 겸용하게 된다. 또한，도 6의 구성에서는，이면측 투명 도전막 위에 편광판(POL2)이 배치된다. 그리고，편광판(POL2)이 절연성인 경우에는, 관찰자의 손가락이 편광판(POL2)을 터치하였을 때, 관찰자의 손가락이 용량으로서 기능하지 않는 경우도 상정된다. 이와 같은 때에는, 편광판(POL2)으로서, 도전성을 갖는 편광판을 사용하면 된다.
또한，도 2에 도시한 펄스 전압 생성 회로(2), 스위칭 소자(7∼14), 버퍼 앰프(15), 컴퍼레이터 회로(16), 차지 펌프 회로(22), 적분 회로(31) 및 A/D 변환기(35)는, 도 4에 도시한 반도체 칩(Dr) 내에 실장하거나, 또는, 외부(여기에서는，휴대 전화기의 본체측)에 설치하여도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 도 4에 도시한 액정 표시 장치에 의하면, IPS 방식의 액정 표시 장치의 특징을 살리고, 저코스트, 고투과율화를 실현하는 정전 용량 결합 방식의 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다．즉, 이면측 투명 도전막(CD)을, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널의 투명 전극으로서 겸용함으로써, 새로운 글래스 기판(즉, 터치 패널 기판)을 설치할 필요가 없으므로, 투과율이 저하하는 것을 방지할 수가 있으며，또한，코스트업을 억제하는 것이 가능하게 된다.
게다가，도 4에 도시한 액정 표시 장치에서는，새로운 글래스 기판(즉, 터치 패널 기판)을 설치할 필요가 없으므로, 액정 표시 장치의 두께를 얇게 하는 것이 가능할뿐만 아니라, 경량화를 도모하는 것도 가능하게 된다.
또한，본 발명은, IPS 방식의 액정 표시 장치에 한하지 않고, TN 방식의 액정 표시 장치나, VA 방식의 액정 표시 장치에도 적용 가능하다. 단，TN 방식의 액정 표시 장치나, VA 방식의 액정 표시 장치와 같은 제2 기판(SUB2)의 액정이 배치되어 있는 측과는 반대측의 면 위에 투명 도전막을 형성할 필요가 없는 액정 표시 장치인 경우에는, 새롭게 투명 도전막을 형성하게 된다.
또한，본 발명은, 액정 표시 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치 전반에도 적용 가능하다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을, 상기 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지로 변경가능한 것은 물론이다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서의, 터치 패널의 위치 검출 원리를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치에서의, 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 도면．
도 3은 도 2에 도시한 각 부의 전압 파형을 나타내는 타이밍차트.
도 4는 본 발명의 실시예의 터치 패널을 갖는 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치의 1 서브 픽셀의 구성을 도시하는 평면도.
도 6은 도 5에 도시한 A-A' 절단선을 따른 단면 구조를 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 터치 패널
2: 펄스 전압 생성 회로
15: 버퍼 앰프
16: 컴퍼레이터 회로
22: 차지 펌프 회로

Claims (9)

  1. 관측자측의 면에 면 형상의 투명 도전막을 갖는 기판을 갖고,
    상기 투명 도전막은, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널의 투명 전극으로서 사용되는 터치 패널을 갖는 표시 장치로서，
    위치 검출용의 펄스 전압을 생성하는 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로와,
    상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산하는 좌표 위치 연산 회로를 갖고，
    상기 투명 도전막은, 4개의 구석을 갖는 4각 형상이며,
    상기 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로는, 상기 투명 도전막의 상기 4개의 구석 각각에, 서로 다른 타이밍에서 상기 위치 검출용의 상기 펄스 전압을 공급하고,
    상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 투명 도전막의 상기 4개의 구석 중 1개에 상기 위치 검출용의 상기 펄스 전압이 공급되었을 때에, 상기 펄스 전압이 공급된 상기 4개의 구석 중 1개와 동일한 대각선상의 구석으로부터 출력되는 전압을 검출하고,
    상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 4개의 구석 각각에서의 상기 출력되는 전압에 기초하여, 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전막의 한쪽의 대각선상의 2 구석을 구석 A와 구석 B, 상기 투명 도전막의 다른 쪽의 대각선상의 2 구석을 구석 C와 구석 D로 할 때, 상기 좌표 위치 연산 회로는, 상기 투명 도전막의 상기 구석 A에 상기 위치 검출용의 펄스 전 압이 공급되었을 때에, 상기 구석 B로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 A와, 상기 투명 도전막의 상기 구석 B에 상기 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 상기 구석 A로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 B와의 시간차 (A-B) 및, 상기 투명 도전막의 상기 구석 C에 상기 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 상기 구석 D로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 C와, 상기 투명 도전막의 상기 구석 D에 상기 위치 검출용의 펄스 전압이 공급되었을 때에, 구석 C로부터 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되는 시간 D와의 시간차 (C-D)에 기초하여, 상기 투명 도전막에의 터치 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명 도전막의 상기 구석 A 또는 상기 구석 C에 공급되는 상기 위치 검출용의 펄스 전압은, 제1 전압 레벨로부터 제2 전압 레벨로 변화하는 펄스 전압이며,
    상기 투명 도전막의 상기 구석 B 또는 상기 구석 D에 공급되는 상기 위치 검출용의 펄스 전압은, 제2 전압 레벨로부터 제1 전압 레벨로 변화하는 펄스 전압인 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 좌표 위치 연산 회로는, 적분 회로를 갖고
    상기 적분 회로는, 상기 시간 A 또는 상기 시간 C 동안 소정의 전류를 적분 하고, 상기 시간 B 또는 상기 시간 D 동안 소정의 전류를 방전함으로써, 상기 시간차 (A-B) 또는 상기 시간차 (C-D)에 대응하는 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적분 회로는, 상기 시간 A 동안 소정의 전류를 적분하고, 상기 시간 B 동안 소정의 전류를 방전하는 적분 회로 A와, 상기 시간 C 동안 소정의 전류를 적분하고, 상기 시간 D 동안 소정의 전류를 방전하는 적분 회로 B를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 위치 검출용 펄스 전압 생성 회로는, 상기 4 구석의 각각에 상기 위치 검출용의 펄스 전압을 복수회 공급하고,
    상기 적분 회로는, 상기 4 구석의 각각에 상기 위치 검출용의 펄스 전압을 복수회 공급했을 때의 시간차 (A-B) 또는 시간차 (C-D)에 대응하는 전압을 가산한 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 좌표 위치 연산 회로는, 적분 회로의 후단에 접속되는 A/D 변환 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표시 장치는, IPS 방식의 액정 표시 장치인 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 투명 도전막 위에 배치되는 도전성의 편광판을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널을 갖는 표시 장치.
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