(57)【要約】【課題】接触式タッチパネルにおいて押圧力の階調入力を可能とする。【解決手段】対向する第１，第２の基板部の間に、一方の電極と他方の電極が電極間ギャップを介して配置され、第１の基板部の加圧変形により電極間ギャップが解消されて両電極が接触するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３をマトリクス状に配置する。そして各センサーは、それぞれに複数種類の電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が設定されているようにする。【選択図】図６
2010085812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの表面側を形成する第１の基板部と、
上記第１の基板と対向する第２の基板部と、
上記第１，第２の基板部の間にマトリクス状に形成される複数の画素部と、
それぞれが、上記第１，第２の基板部の間において一方の電極と他方の電極が電極間ギャップを介して配置され、上記第１の基板部の加圧変形により上記電極間ギャップが解消されて上記一方の電極と上記他方の電極が接触する構造とされるとともに、それぞれに複数種類の電極間ギャップ長が設定されて上記第１，第２の基板の間に配列された状態とされている複数のセンサ部と、
を備えた表示パネル。
【請求項２】
上記画素部は液晶画素部である請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
上記センサ部は、上記液晶画素部毎に形成され、上記一方の電極と他方の電極として、上記液晶画素部を駆動する画素電極と共通電極が用いられている請求項２に記載の表示パネル。
【請求項４】
上記センサ部における上記一方の電極は、上記第１の基板上に形成され、上記他方の電極は、上記第２の基板上に形成されている請求項１に記載の表示パネル。
【請求項５】
電極間ギャップ長が異なる複数の上記センサ部は、所定の規則性をもって上記第１，第２の基板の間に配列されている請求項１に記載の表示パネル。
【請求項６】
上記複数のセンサ部は、上記第２の基板上に異なる高さの凸部を形成し、該凸部上に上記他方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成される請求項１に記載の表示パネル。
【請求項７】
上記複数のセンサ部は、上記第１の基板上に異なる高さの凸部を形成し、該凸部上に上記一方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成される請求項１に記載の表示パネル。
【請求項８】
上記複数のセンサ部は、上記第２の基板上に異なる深さの凹部を形成し、該凹部上に上記他方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成される請求項１に記載の表示パネル。
【請求項９】
上記複数のセンサ部は、上記第１の基板上に異なる深さの凹部を形成し、該凹部上に上記一方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成される請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１０】
上記複数種類の電極間ギャップ長のそれぞれは、上記第１の基板部に与えられる加圧力と上記第１の基板部の変形量との関係に基づいて設定される請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１１】
表示パネルの表面側を形成する第１の基板部と、
上記第１の基板と対向する第２の基板部と、
上記第１，第２の基板部の間にマトリクス状に形成される複数の画素部と、
それぞれが、上記第１，第２の基板部の間において一方の電極と他方の電極が電極間ギャップを介して配置され、上記第１の基板部の加圧変形により上記電極間ギャップが解消されて上記一方の電極と上記他方の電極が接触する構造とされるとともに、それぞれに複数種類の電極間ギャップ長が設定されて上記第１，第２の基板の間に配列された状態とされている複数のセンサ部と、
上記複数の画素部を駆動して画像表示を実行させる表示駆動部と、
上記複数のセンサ部のそれぞれの電極接触状態を検出することで、上記第１の基板部に対する加圧位置及び加圧力を判別するセンサ読出部と、
を備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示パネル等の表示パネルと、該表示パネルを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００１−７５０７４号公報
【特許文献３】特開２００７−５２３６９号公報
【０００３】
液晶パネルにセンサー機能を持たせて、いわゆるタッチパネル方式で入力が可能なディスプレイが各種提案されている。
例えば上記特許文献１では、近接する対象物によるバックライトの光の反射をパネル内に一体化形成した光センサーで検出する方法が提案されている。
また、上記特許文献２では、パネルを押すことによりパネル内に形成した電極が直接接触することで位置検出を行なう方法が述べられている。
また、上記特許文献３では、カラーフィルタの色による段差により電極間ギャップを形成する手法も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来のセンサー機能を有する表示パネルでは、指やタッチペン等によるパネル上の押圧位置を検出するものであって、その押圧力を多段階で検出できるものは提案されていない。
例えば上記特許文献２の場合のように、パネルを押すことによりパネル内に形成した電極が直接接触することで位置検出を行な直接接触方式では、ある閾値で押し圧を検出することしかできないため、押し圧の諧調入力ができない。
【０００５】
また特許文献３のようにカラーフィルタの色による段差により電極間ギャップを形成する場合においては、カラーフィルタの段差は、光学仕様である色度、コントラスト、透過率やカラーフィルタ材料組成により決定されてしまうため、意図する段差を得ることができない。
また、一番厚い色に共用している柱を立てるために、それ以外の色の数しか複数段差を形成することができず、押し圧の分解能は２水準にとどまる。
【０００６】
そこで本発明では、接触式の入力を用い、電極間距離の工夫による多段階の階調入力、即ち押圧力に多段階に検出できる入力を実現する表示パネル、及び印加された力の強弱を判別する機能を持つ表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表示パネルは、表示パネルの表面側を形成する第１の基板部と、上記第１の基板と対向する第２の基板部と、上記第１，第２の基板部の間にマトリクス状に形成される複数の画素部と、それぞれが、上記第１，第２の基板部の間において一方の電極と他方の電極が電極間ギャップを介して配置され、上記第１の基板部の加圧変形により上記電極間ギャップが解消されて上記一方の電極と上記他方の電極が接触する構造とされるとともに、それぞれに複数種類の電極間ギャップ長が設定されて上記第１，第２の基板の間に配列された状態とされている複数のセンサ部とを備える。
【０００８】
また、上記画素部は液晶画素部とする。
また、上記センサ部は、上記液晶画素部毎に形成され、上記一方の電極と他方の電極として、上記液晶画素部を駆動する画素電極と共通電極が用いられるようにする。
また上記センサ部における上記一方の電極は、上記第１の基板上に形成され、上記他方の電極は、上記第２の基板上に形成される。
また電極間ギャップ長が異なる複数の上記センサ部は、所定の規則性をもって上記第１，第２の基板の間に配列されている。
【０００９】
また上記複数のセンサ部は、上記第２の基板上に異なる高さの凸部を形成し、該凸部上に上記他方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成されるようにする。
また上記複数のセンサ部は、上記第１の基板上に異なる高さの凸部を形成し、該凸部上に上記一方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成されるようにする。
また上記複数のセンサ部は、上記第２の基板上に異なる深さの凹部を形成し、該凹部上に上記他方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成されるようにする。
また上記複数のセンサ部は、上記第１の基板上に異なる深さの凹部を形成し、該凹部上に上記一方の電極を配置することで、複数種類の電極間ギャップ長が形成されるようにする。
また上記複数種類の電極間ギャップ長のそれぞれは、上記第１の基板部に与えられる加圧力と上記第１の基板部の変形量との関係に基づいて設定される。
【００１０】
本発明の表示装置は、上記表示パネルの構成に加え、上記複数の画素部を駆動して画像表示を実行させる表示駆動部と、上記複数のセンサ部のそれぞれの電極接触状態を検出することで、上記第１の基板部に対する加圧位置及び加圧力を判別するセンサ読出部とを備える。
【００１１】
即ち本発明では、各センサ部においては、それぞれが電極間ギャップ長として、複数種類の長さのうちの１つのギャップ長が設定されるようにし、これによって複数種類の電極間ギャップ長のセンサ部が、第１，第２の基板の間に配列される。例えば各画素に１つのセンサ部が形成される。
すると、第１の基板部の表面側の或る平面位置に対し、或る押圧力の力が印加された際には、その平面位置の近辺に配列されているいくつかのセンサ部のうち、電極間ギャップ長に応じて電極同士の接触状態が異なるものとなる。つまり電極間ギャップ長が短いセンサ部は、弱い押圧力でも電極同士が接触する。一方電極間ギャップ長が長いセンサ部は、強い押圧力が印加されるまでは電極同士が接触しない。
従って、電極間ギャップ長として多数種類の長さとされたセンサ部を配列することで、押圧力に応じて反応する（つまり電極同士が接触する）センサ部が異なる。このため反応するセンサ部を検出することで、押圧位置だけでなく押圧力の階調を検出できることになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液晶表示装置等において、従来は、接触の有無の２段階の判別しか行なえなかった接触式入力において、押し圧の違いを判別する諧調入力が容易に可能となるという効果がある。
そして、このような諧調入力が実現できることで、例えば筆圧の変動を読み取り、ペン入力でありながら、筆書き風の文字、画像を描画する機能を持ったアプリケーションの提供などが可能となるなど、タッチパネル入力の多様な利用や機能拡張を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態としての液晶表示パネル及び液晶表示装置について、次の順序で説明する。
［１．液晶パネル構成］
［２．センサ構造］
［３．電極間ギャップ長の異なるセンサ構造例］
［４．電極間ギャップ長の設定例］
［５．センサ配置例］
［６．実施の形態の効果及び変形例］
【００１４】
［１．液晶パネル構成］
図１に本実施の形態の液晶表示装置（液晶表示パネル）を映像記録装置（カムコーダ）１００に搭載した例を示している。
映像記録装置１００において液晶表示パネル１が設けられており、この液晶表示パネル１は動画記録時のモニタ画像表示、動画再生時の再生画像表示などを行う。また液晶表示パネル１では操作メニュー表示、アイコン表示、サムネイル画像表示なども行われる。そしてこの液晶表示パネル１はタッチパネル操作が可能とされ、操作メニュー表示、アイコン表示などに対してユーザが指等で触れることで、操作入力が可能とされている。
【００１５】
このような液晶表示パネル１を有する液晶表示装置の構成例を図２に示す。また動作のタイミングチャートを図３に示す。
液晶表示装置は、リード回路２、ライト回路３、駆動回路４、及び画素回路５が配列されて成る画素アレイを有する。
駆動回路４は、画素アレイに対して水平ライン毎に配設された各ゲート線（ゲート電極）ＧＬに対し、水平期間毎に順次駆動パルスを供給する。
ライト回路３は、画素アレイに対して垂直ラインとして配設された信号線ＬＳに対し、駆動回路４による水平ライン毎の駆動に同期して、図示しない表示用映像信号処理回路系から供給される表示データに基づいて、信号値を出力する。信号値を出力するタイミングでは、書込スイッチＳｗがオンとされることで、ライト回路３と各信号線ＬＳが接続される。
リード回路２は、駆動回路４による水平ライン毎の駆動に同期して、画素回路５内に形成されたセンサＳのオン／オフの情報を読み出す。センサＳの情報を読み出すタイミングでは、読出スイッチＳｒがオンとされることで、リード回路２と各信号線ＬＳが接続される。センサＳの出力はリード回路２によりデジタルデータに変換されるとともに、１画面分でのオン／オフ情報の検出結果から、押圧された水平方向位置（表示パネル上の位置）及び押圧力が判定されることになる。
【００１６】
画素回路５は、対向する電極間（画素電極と共通電極（ＣＯＭ電極））間に液晶が封入されて成る液晶セルＬＣを有する。
また画素回路５は、画素トランジスタＴｒを有する。画素トランジスタＴｒは、ゲートノードにゲート線ＧＬ、ソースノードに信号線ＬＳ、そしてドレインノードに液晶セルＬＣの画素電極が接続されている。
また各画素回路５にはセンサＳが設けられる。センサＳは、ユーザの指による押圧等による外部圧力により、画素電極とＣＯＭ電極とが電気的に接続する構造とされる。
【００１７】
図３により液晶表示装置の動作を説明する。
図３では、駆動回路４によって或るゲート線ＧＬに与えられるゲート電極パルス（Gate）、読出スイッチＳｒをオン／オフ制御するセンサー読込信号（Read）、書込スイッチＳｗをオン／オフ制御する書込信号（WriteB、WriteG、WriteR）を示している。またＣＯＭ電極の電位及び信号線ＬＳの電位も示している。センサー読込信号（Read）及び書込信号（WriteB、WriteG、WriteR）は、それぞれ図示しない制御回路部により、水平期間内の所定タイミングで、読出スイッチＳｒ、書込スイッチＳｗをオンとするように発生される。
【００１８】
基本駆動タイミングとしては、まずＣＯＭ電極が反転する。図３ではＬ（Low）レベルからＨ（High）レベルに変化する場合を示している。
次に書込信号（WriteB、WriteG、WriteR）のすべてがＨレベルとなり、すべての書込スイッチＳwがオンとなる。このとき、全ての信号線ＬＳがＣＯＭ電極の逆相にプリチャージされる。
その後、書込信号（WriteB、WriteG、WriteR）がＬレベルとなり、全ての書込スイッチＳｗがオフとなる。
続いて駆動回路４がゲート電極パルス（Gate）をＨレベルとすることで、当該ゲート線ＧＬに接続された水平方向の各画素回路５における画素トランジスタＴｒがオンとなる。これによって画素電極と信号線ＬＳが接続される。
【００１９】
次にセンサー読込信号（Read）がＨレベルとされ、全ての読出スイッチがオンとなる。このときに、現在ゲート電極パルス（Gate）により画素トランジスタＴｒがオンとされている或る水平ラインの画素回路５についてのセンサーＳの情報（センサーオン／オフの情報）が、リード回路２に入力されることになる。
例えば、パネル外部からの入力（圧力）がない部分の画素回路５におけるセンサーＳでは、ＣＯＭ電極と画素電極は電気的に分離された状態（センサーＳはオフ状態）にあり、このセンサーＳからのリード回路２への入力、つまり信号線ＬＳの電位はプリチャージレベルから変化しない。
一方、パネル外部からの入力（圧力）があった部分の画素回路５におけるセンサーＳでは、ＣＯＭ電極と画素電極が電気的に接続され（センサーＳはオン状態）、このセンサーＳからのリード回路２への入力、つまり信号線ＬＳのレベルはプリチャージレベルからＣＯＭ電極レベルへと上昇して行くことになる。
リード回路２は、このＣＯＭ電極と画素電極の接触／非接触状態に伴う信号線レベルの変化を、読出期間中（センサー読込信号（Read）のＨレベル期間）に１／０のデジタルデータに変換して検出する。
【００２０】
リード回路２は、各水平期間毎に、１ラインの画素回路５について、このようなセンサー読出を行っていくことで、１フレーム期間において全画素回路５についてのセンサーＳの情報を読み込むことになる。
そして、読込の結果から、画面上でのタッチ操作位置と、タッチ操作の押圧力（加圧の階調）を判定する。押圧力の判定は、各センサーＳの構造が、後述するように異なる電極間ギャップ長を持って形成されていることで可能となる。
【００２１】
センサーＳの情報の読出期間を終え、センサー読込信号（Read）がＬレベルとなると、続いて画素回路５への信号値の書込が行われる。
即ち書込信号（WriteB）（WriteG）（WriteR）が順次Ｈレベルとなり、書込スイッチＳwがオンとなる毎に、ライト回路３から、青色画素、緑色画素、赤色画素のそれぞれに、映像信号値の書込が行われる。
【００２２】
［２．センサ構造］
以上のような構成及び動作による液晶表示装置において、画素回路５内に形成されているセンサーＳの構造について説明する。
ここでは図４，図５により基本的な構造を述べる。
【００２３】
図４は液晶表示パネル１の１画素の断面構造を模式的に示すものである。
カラーフィルタ側ガラス基板１０が、パネル表面側の基板となる。そしてカラーフィルタ側ガラス基板１０に対向して、ＴＦＴ側ガラス基板１９が配される。この両ガラス基板１１，１９の間に液晶画素構造が形成される。
【００２４】
本例では、図示するように、カラーフィルタ側ガラス基板１０には、有機膜によるカラーフィルタ１１と、オーバーコート材１２が形成され、このオーバーコート材１２上にセンサーＳを構成する一方の電極となる対向接触用電極１３が形成されている。この対向接触用電極１３としては、図２に示したＣＯＭ電極が用いられる。つまり図２の画素回路５からもわかるようにセンサーＳはＣＯＭ電極をそのままセンサースイッチの電極として共用する構成となっている。
また、ＴＦＴ側ガラス基板１９には、絶縁膜１８、平坦化膜１７を介して、液晶に電界を印加するための画素電極１６が形成される。
この画素電極１６は、図２の画素トランジスタＴｒのドレインノードの電極である。そして画素電極１６が、対向接触用電極１３（ＣＯＭ電極）と対向する状態とされ、その間に液晶１５が封入されることで液晶セルＬＣが形成される。
【００２５】
ここで、画素電極１６と対向接触用電極１３（ＣＯＭ電極）とは、液晶ギャップを形成するためのスペーサ１４により所定距離だけ離間されて対向するようにされる。
その上で、平坦化膜１７上には、センサー用中空柱（以下「センサー柱」という）２０が形成されており、画素電極１６は、センサー柱２０上にも連続している。
画素電極１６において、このセンサー柱２０の上部となる部分と、その部分に対向する対向接触用電極１３（ＣＯＭ電極）が、センサーＳとしてのスイッチ構造を形成することになる。
【００２６】
図５は、カラーフィルタ側ガラス基板１０の表面から指またはスタイラス等で接触した状態を示しているが、押圧によってカラーフィルタ側ガラス基板１０の一部が変形することにより、センサー柱２０の上部に形成した画素電極１６と、対向接触用電極１３とが接触する。一方、指等で押圧されない画素では、図４のように画素電極１６と対向接触用電極１３は離間している。
図５のように押圧されて画素電極１６と対向接触用電極１３が接触すると、その画素回路５が接続されている信号線ＬＳは、プリチャージレベルからＣＯＭ電極レベルに変化していく。一方、図４の状態では、その画素回路５が接続されている信号線ＬＳは、プリチャージレベルを維持することになる。
上記図３で説明した読出期間（センサー読込信号（Read）がＨレベルとされる期間）では、リード回路２は、このような信号線ＬＳの電位状態を判別することで、当該画素回路５のセンサーＳのオン／オフを判別することになる。
【００２７】
［３．電極間ギャップ長の異なるセンサ構造例］
以上の構造のセンサーＳが各画素回路５に設けられていることで、リード回路２は、１フレーム期間での各センサーＳのオン／オフを判定すれば、画面上のどの位置が押圧されているかを検出できる。即ちセンサーＳがオンとなっている画素位置を判定すればよい。
ところが本実施の形態では、単にタッチ操作位置を判定するだけでなく、そのタッチ操作の押圧力を多段階に判定するようにする。つまり押圧力の階調を判定する。
このために、各画素回路５におけるセンサーＳは、それぞれに複数種類の電極間ギャップ長（画素電極１６と対向接触用電極１３の離間距離）が設定された状態で、カラーフィルタ側ガラス基板１０とＴＦＴ側ガラス基板１９の間に配列された状態とされている。
【００２８】
以下、図６〜図１２で、各種の構造例を説明する。
図６は、上記図４の基本的構成において、各センサーＳ毎に異なる電極間ギャップ長を有するようにした例を示している。
【００２９】
なお、スペーサ１４は、各画素の間の全てに形成されるわけではなく、実際には所定の画素ブロック（ｎ×ｍ個の画素）ごとに配設される。以下の図６〜図１２では、図示の都合上、水平もしくは垂直方向において、３つの画素が、１対のスペーサ１４の間に存在する状態を例として示している。実際には、スペーサ１４は平面方向にさらに離散的に配設されることが想定される。
また図６〜図１２では、説明及び図示の簡略化のため、各画素では、３種類の電極間ギャップ長のうちの１つが設定されるものとして説明する。
なお、図６〜図１２では、カラーフィルタ側ガラス基板１０側ではカラーフィルタ１１及びオーバーコート材１２は図示を省略している。またＴＦＴ側ガラス基板１９側では絶縁膜１８及び平坦化膜１７の図示を省略している。
【００３０】
例えば図６の例では、各画素毎に、センサー柱２０の高さが異なるものとされている。即ち画素電極１６−１を有する画素では、比較的高いセンサー柱２０−１が形成され、そのセンサーＳ１は、画素電極１６−１と対向接触用電極１３の電極間ギャップ長Ｚ１が短いものとされる。
また画素電極１６−２を有する画素では、多少低いセンサー柱２０−２が形成され、そのセンサーＳ２は、画素電極１６−２と対向接触用電極１３の電極間ギャップ長Ｚ２が、電極間ギャップ長Ｚ１より長いものとされる。
また画素電極１６−３を有する画素では、さらに低いセンサー柱２０−３が形成され、そのセンサーＳ３は、画素電極１６−３と対向接触用電極１３の電極間ギャップ長Ｚ３が、電極間ギャップ長Ｚ２より長いものとされる。
【００３１】
つまりこの図６の構造の場合、各画素毎に異なる高さのセンサー柱２０−１，２０−２，２０−３を形成することで、各画素毎に電極間ギャップ長が異なるセンサーＳ１、Ｓ２，Ｓ３が形成されているものである。
このように各センサーＳ毎に異なる電極間ギャップ長を有するようにすることで、押圧力を判定できるようにする。
カラーフィルタ側ガラス基板１０側から押圧された際には、図５で示したようなカラーフィルタ側ガラス基板１０がたわむが、そのたわみ具合が、その押圧力によって異なる。すると、押圧力により、センサーＳ１、Ｓ２，Ｓ３のどこまでがオンとなるかが異なることになる。
例えば弱い力で押圧すると、センサーＳ１のみがオンとなる。より力を入れて押圧すると、センサーＳ１、Ｓ２がオンとなる。さらに力を加えて押圧すると、センサーＳ１、Ｓ２，Ｓ３がオンとなる。
【００３２】
従って、リード回路２では、各画素位置のセンサーＳが、センサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれの構造であるかを予め把握していることにより、どの画素がオンとなっているかを判定すれば、同時にどの程度の力で押圧されたかも判定できる。
通常、指等で液晶表示パネル１の表面を押圧すると、その押圧位置に相当する部分には多数の画素が存在することになる。従って、もし従来のように電極間ギャップ長が全て同一であれば、その押圧位置の多数の画素についてセンサーＳのオンが検出される。これは画面上での押圧位置を検出できることになるが、押圧力は判定できない。
ところが本例のように、押圧位置に対応する多数の画素について、３種類の電極間ギャップ長のセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３が存在するとすると、少なくともセンサーＳ１の画素でセンサーオンが検出されることでパネル上での押圧位置を検出できる。その上で、当該押圧位置に相当する範囲で、センサーＳ１の画素のみがセンサーオンであれば、比較的弱い押圧力が与えられたことが判別できる。また、センサーＳ１、Ｓ２の画素がセンサーオンとなっていれば、若干強い押圧力が与えられたことが判別できる。さらに当該押圧位置に相当する範囲でセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３の画素がセンサーオンとなっていれば、さらに強い押圧力が与えられたことが判別できる。
【００３３】
このように複数種類の電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３が、各画素に振り分けられていることで、押圧力を判定できるようにしている。
ここでは説明の簡略化のために３段階の階調で押圧力を判定できるものとしているが、もちろんｎ種類の電極間ギャップ長Ｚ１〜Ｚｎを有するセンサーＳ１〜Ｓｎを各画素に振り分けられて配設することで、押圧力をｎ段階の階調で判定できる。
【００３４】
図７〜図１２では、異なる電極間ギャップ長を形成する構造例を示していく。
図７では、センサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３において、センサー柱２０−１，２０−２，２０−３の高さは同一としている。この場合、カラーフィルタ側ガラス基板１０側に凹部を形成し、対向接触用電極１３において、画素電極１６−２，１６−３に対向する部分を、深さの異なる凹状に形成することで、異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が形成されるようにする構造である。
【００３５】
図８の構造では、画素電極１６−１，１６−２，１６−３は、ＴＦＴ側ガラス基板１９側に平面的に配設する。
そしてカラーフィルタ側ガラス基板１０側において、高さの異なるセンサー柱２１−１，２１−２，２１−３を形成し、対向接触用電極１３は、このセンサー柱２１−１，２１−２，２１−３の上に連続するようにする。これによって異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３が形成されるようにする。
【００３６】
図９の構造では、カラーフィルタ側ガラス基板１０側において、高さが同じセンサー柱２１−１，２１−２，２１−３を形成し、対向接触用電極１３が、このセンサー柱２１−１，２１−２，２１−３の上に連続するように形成する。一方、ＴＦＴ側ガラス基板１９側では、深さの異なる凹部を形成する。画素電極１６−１は平坦部分上に形成し、画素電極１６−２は浅い凹部内に沿って形成されるようにする。また画素電極１６−３は深い凹部内に沿って形成されるようにする。これによって異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３を形成する。
この構造の場合、ＴＦＴアレイ側のフォトプロセス中に、凹部の構造形成を取り込めることで、プロセス増加なく、異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３を形成できるという利点がある。
【００３７】
図１０の構造では、ＴＦＴ側ガラス基板１９側に、異なる高さのセンサー柱２０−１，２０−２，２０−３を形成する。一方、カラーフィルタ側ガラス基板１０上では、センサー柱２０−１，２０−２，２０−３上の画素電極１６−１、１６−２，１６−３と対向する範囲に、均一な凸形状の構造物２２を形成し、対向接触用電極１３がこの構造物２２上に連続する構造としている。これによって異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３を形成する。
この構造の場合、構造物２２上はＰＩをはじくため、電極が自動でむき出しになるという利点がある。
【００３８】
図１１の構造では、ＴＦＴ側ガラス基板１９側で、スペーサ１４と同一の高さのセンサー柱２０−１，２０−２，２０−３を設ける。そしてカラーフィルタ側ガラス基板１０側に凹部を形成し、対向接触用電極１３において、画素電極１６−１、１６−２，１６−３に対向する部分を、深さの異なる凹状に形成することで、異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が形成されるようにしている。
この構造の場合、スペーサ１４と各センサー柱２０−１，２０−２，２０−３が、一工程で一括形成できるという利点がある。
【００３９】
図１２の構造では、カラーフィルタ側ガラス基板１０上に、スペーサ１４と同一の高さのセンサー柱２１−１，２１−２，２１−３を設ける。そしてＴＦＴ側ガラス基板１９側に凹部を形成し、画素電極１６−１，１６−２，１６−３が、それぞれ異なる深さの凹部内に沿って形成されるようにして、異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が形成されるようにしている。
この構造の場合も、スペーサ１４と各センサー柱２１−１，２１−２，２１−３が、一工程で一括形成できるという利点がある。
【００４０】
以上、異なる電極間ギャップ長Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するセンサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３の構造例を示したが、もちろんこれ以外にも構造例は考えられる。
また、４種類以上の電極間ギャップ長を形成する場合も、上記図６から図１２の構造例を適用できることはいうまでもない。
【００４１】
［４．電極間ギャップ長の設定例］
本実施の形態では、例えば以上の例のように、各画素に異なる電極間ギャップ長とされたセンサーＳを振り分けて配置することで、タッチ操作の位置だけでなく、押圧力の階調を判定できるようにしている。
【００４２】
なお、画素回路における画素電極１６と対向接触用電極１３（ＣＯＭ電極）を利用して画素内にセンサーＳを設ける場合、一画素内（１つの画素回路５内）に複数のセンサーＳを構成することも可能であるが、一画素内には異なる電極間ギャップ長の複数のセンサーＳを設けることはない。つまり一画素内で異なる電極間ギャップ長の複数のセンサーＳを設けたとしても、リード回路２によって検出される電位は、最初に接触した電極からの電位に固定されるため、次のセンサーＳが接触しても電位に変動はなく、次段の接触が判別できないためである。
従って、異なる電極間ギャップ長のセンサーＳは、各画素毎に振り分けられて形成されることになる。
【００４３】
ところで、押圧力を適切に判別するには、複数種類の各電極間ギャップ長のそれぞれは、カラーフィルタ側ガラス基板１０に与えられる加圧力と、それによるカラーフィルタ側ガラス基板１０の変形量との関係に基づいて設定されることが必要である。以下、この点について述べる。
【００４４】
ガラス基板（カラーフィルタ側ガラス基板１０）への押し圧と電極間距離変量（電極間ギャップ長Ｚの変量）の関係は、ガラス厚、スペーサ密度（スペーサ１４の配設密度）、材料物性によって一義的に決まる。
またガラス厚、スペーサ密度、材料物性が同じ場合、押し圧と電極間距離の変量は比例関係にある。
上記例のように、センサーＳのうちで電極間ギャップ長が一番狭いものをセンサーＳ１、次に狭いものをセンサーＳ２と順次呼び、ｎ番目の電極間ギャップ長が狭いものをセンサーＳｎと呼ぶ。またその電極間ギャップ長をそれぞれ、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３・・・Ｚｎとし、それぞれが接触するのに必要な押し圧をそれぞれＦ１，Ｆ２，Ｆ３・・・Ｆｎとする。すると、
Ｚ１＝ｋ１×Ｆ１          ・・・（式１）
で表される。但しｋは上記因子によって決まる定数である。
【００４５】
更にセンサーＳ１が接触したのち、センサーＳ２が接触するのに必要な力は、Ｚ２＝ｋ１×Ｆ２とはならない。これは、センサーＳ１が接触した瞬間から、センサーＳ１もスペーサとして働くため、上記のスペーサ密度が変わり、定数ｋが小さくなるためである。
センサーＳ１が接触してから、センサーＳ２が接触するまでのＦとＺの関係は、
Ｚ２−Ｚ１＝ｋ２×（Ｆ２−Ｆ１）      ・・・（式２）
となる。但しｋ１＞ｋ２である。
【００４６】
ここでＺ２について上記式２を解くと、ｋ１＞ｋ２、及び上記式１、式２から、
Ｚ１／Ｆ１＞（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｆ２−Ｆ１）
Ｚ１×（Ｆ２−Ｆ１）／Ｆ１＋Ｚ１＞Ｚ２                                                    ・・・（式３）
と表すことができる。ｋ１、ｋ２の関係については、スペーサ密度とセンサーＳ１の密度の設定により変動する値である。
更に第ｎ−１センサーと第ｎセンサーとの関係を同様に表すと（ｋ(n-1)＞ｋｎ）、
（Ｚ(n-1)−Ｚ(n-2)）／Ｆ(n-1)＞（Ｚｎ−Ｚ(n-1)）／（Ｆｎ−Ｆ(n-1)）
（Ｚ(n-1)−Ｚ(n-2)）×（Ｆｎ−Ｆ(n-1)）／Ｆ(n-1)＋Ｚ(n-1)＞Ｚｎ
・・・（式４）
で表すことができる。
【００４７】
図１３（ａ）は、図１３（ｂ）のように、電極間ギャップ長Ｚが、Ｚ１〜Ｚ６として異なるセンサーＳ１〜Ｓ６がある構造で、押し圧と電極間距離の変動量を示した一例である。
センサーＳ１が接触するまでは、スペーサ密度、ガラス厚、材料物性が固定のため、押し圧と変形量は直線性を持った関係を示す。
センサーＳ１の電極同士が接触する（オンとなる）と、センサーＳ１はスペーサとして機能するために、スペーサ密度が増加する。同様に、センサーＳ２、Ｓ３・・・と、それぞれのセンサーＳの電極同士が接触するたびに、スペーサ密度が増加してギャップの変形率が減少する。
【００４８】
ここで、押圧力として０．２Ｎが加わる毎に、次のセンサーがオンとなる構造とするには、各センサーＳ１〜Ｓ６の電極間ギャップ長Ｚ１〜Ｚ６は、図１３（ａ）に破線で示す距離Ｚ１〜Ｚ６として設定すればよいことになる。
このようにすることで、押圧力を単に大小の階調だけでなく、定量的に判定できることにもなる。例えばセンサーＳ１〜Ｓ３がオンであれば、０．８Ｎの押圧力が印加されたと判定できる。
【００４９】
もちろん以上は一例であり、センサーＳ１〜Ｓｎの種類の数は多様に考えられる。
また、必ずしも押圧力について等間隔（例えば０．２Ｎ毎）というように電極間ギャップ長Ｚを設定しなくてはならないものではない。
さらに、単に押圧力の階調として、段階のみを判定できれば良く、押圧力自体を判定する必要がなければ、ギャップ長Ｚ１〜Ｚｎをガラス基板の変形量に応じた距離に設定しなくてもよい。
【００５０】
［５．センサ配置例］
続いてセンサーＳ１〜Ｓｎの配置例について説明する。
図１４（ａ）では、図１４（ｈ）のようにセンサーＳ１〜Ｓ６が設けられる場合の配置例を示している。この図ではセンサーＳ１〜Ｓ６を有するストライプタイプの画素の構成の一例である。同じ電極間ギャップ長のセンサーは図示のように規則性をもって配置されるようにしている。図１４（ｂ）〜（ｇ）では、押圧力の差によって電極同士が接触することになるセンサーを斜線を付して示している。
【００５１】
図１５（ａ）（ｂ）、図１６（ａ）（ｂ）には、図１４（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の各接触状態の際の断面構造例を示している。
図１５（ａ）は、弱い加圧力によってセンサーＳ１のみがオンとなる状態である。
図１５（ｂ）は、さらに加圧されることでセンサーＳ１、Ｓ２がオンとなった状態である。
図１６（ａ）は、さらに加圧されることでセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３がオンとなった状態である。
図１６（ｂ）は、さらに加圧されることでセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がオンとなった状態である。
【００５２】
このように加圧力によって、電極間ギャップ長の短いセンサーから順次オンとなっていくが、図１４（ａ）のように規則性をもって配置されることで、適切な押圧力判定ができる。即ちオンとなったセンサーがスペーサとして機能するときのスペーサ密度の変動も定量的に把握でき、上記図１３で説明したような、押圧力の判定の的確性や、そのための電極間ギャップ長の設定の容易化を実現できる。
【００５３】
図１７（ａ）は、他のセンサー配置例である。この図ではセンサーＳ１〜Ｓ４を有するデルタタイプの画素の構成例を示している。この場合も、図示のように同じ電極間ギャップ長のセンサーは規則性をもって配置されることが好適となる。
図１７（ｂ）〜（ｅ）では、押圧力の差によってオンになるセンサーを斜線を付して示している。
【００５４】
［６．実施の形態の効果及び変形例］
以上、説明してきたように本実施の形態によれば、液晶表示装置において、従来は、接触の有無の２水準の判別しか行なえなかった構造で、接触の押し圧の違いを判別する諧調入力が可能となる。
この押圧力の強弱による諧調入力により、例えば、筆圧の変動を読み取ることで、ペン入力でありながら、筆書き風の文字、画像を描画する機能を持ったアプリケーションの提供などが可能となる。また、指等の押圧の強弱で異なる入力を行うようにするアプリケーションも可能となる。
【００５５】
また例えば、接触式タッチパネルの保護として、押し圧を計測することで、パネルの押し過ぎによるパネルやセンサー構造の破壊に対して、アラームを発する機能を盛り込むことが可能となり、適切な押し圧で接触式タッチパネルを使用できるようにする機能も実現できる。
また例えば、液晶パネルの画質について、パネルを強く押すことにより液晶の配向が乱れることがあるが、強く押されたときだけ、押された画素を特定して、一定の領域の画素電位を調整することで、乱れを修正することも可能となる。
【００５６】
なお、実施の形態では、液晶画素内に画素電極及びＣＯＭ電極を利用したセンサーＳを設ける例を述べたが、液晶画素とは独立してセンサーを平面方向に配置するセンサーマトリクスアレイを構成する場合も、本発明を適用できる。
【００５７】
また、本発明の表示装置（表示パネル）は、映像記録装置に搭載されるものに限定されず、映像再生装置、オーディオ再生装置、オーディオ記録装置、携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡ等の情報処理装置、家電機器など、多様な電子機器に適用できるものである。
また、液晶表示パネル以外の表示パネル、例えば有機ＥＬ（Electroluminescence）パネルなどをタッチパネルとする場合にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置を搭載した映像記録装置の説明図である。
【図２】実施の形態の液晶表示装置の構成の説明図である。
【図３】実施の形態の液晶表示装置の動作タイミングを説明する波形図である。
【図４】実施の形態の基本的なセンサー構造の説明図である。
【図５】実施の形態のセンサーの押圧時の状態の説明図である。
【図６】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図７】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図８】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図９】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図１０】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図１１】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図１２】実施の形態の異なる電極間ギャップ長のセンサー構造例の説明図である。
【図１３】実施の形態の電極間ギャップ長の設定例の説明図である。
【図１４】実施の形態の各センサーの配置例の説明図である。
【図１５】実施の形態のセンサー接触状態の説明図である。
【図１６】実施の形態のセンサー接触状態の説明図である。
【図１７】実施の形態の各センサーの配置例の説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  液晶表示パネル、２  リード回路、３  ライト回路、４  駆動回路、５  画素回路、１０  カラーフィルタ側ガラス基板、１１  カラーフィルタ、１２  オーバーコート材、１３  対向接触用電極、１４  スペーサ、１５  液晶、１６，１６−１，１６−２，１６−３  画素電極、１７  平坦化膜、１８  絶縁膜、１９  ＴＦＴ側ガラス基板、２０、２０−１，２０−２，２０−３，２１−１，２１−２，２１−３  センサー柱、２２  構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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