(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、精度良くタッチ位置座標を検出することができる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】静電容量結合方式のタッチパネルは、複数のＸ電極と、前記Ｘ電極と交差する複数のＹ電極とを有し、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極とは、互いに重なり合う交差部と、２つの交差部間に形成された電極部とを有し、座標位置検出回路は、基準クロックを生成する基準クロック生成回路と、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に、発振回路を接続するスイッチ回路と、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極と前記発振回路とで構成されるリングオシレータの発振周波数と、前記基準クロックの周波数との差に応じて前記観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する演算回路とを有する。【選択図】図５
2010117955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルに重ねて配置された静電容量結合方式のタッチパネルと、
観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置検出回路とを備え、
前記静電容量結合方式のタッチパネルは、複数のＸ電極と、前記Ｘ電極と交差する複数のＹ電極とを有し、
前記Ｘ電極と前記Ｙ電極とは、互いに重なり合う交差部と、２つの交差部間に形成された電極部とを有し、
前記座標位置検出回路は、基準クロックを生成する基準クロック生成回路と、
前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に、発振回路を接続するスイッチ回路と、
前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極と前記発振回路とで構成されるリングオシレータの発振周波数と、前記基準クロックの周波数との差に応じて前記観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する演算回路とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記座標位置検出回路は、前記リングオシレータの出力と、前記基準クロックとを比較する位相周波数比較器を有し、
前記位相周波数比較器は、前記リングオシレータの発振周波数が、前記基準クロックの周波数よりも低いときに、出力信号を出力し、
前記出力信号の期間は、前記リングオシレータの発振周波数と、前記基準クロックの周波数との差が大きい程、長いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記位相周波数比較器から出力される出力信号の期間をカウントするカウンタを有し、
前記スイッチ回路は、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に、順次発振回路を接続し、
前記演算回路は、前記複数のＸ電極毎のカウント値のヒストグラムに基づき前記静電容量結合方式のタッチパネルのＹ方向の重心と、前記複数のＹ電極毎のカウント値のヒストグラムに基づき前記静電容量結合方式のタッチパネルのＸ方向の重心とを求め、前記観察者の指の前記静電容量結合方式の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２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記静電容量結合方式のタッチパネルに重ねて配置された前面パネルを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記前面パネルに凹部を形成して、前記凹部に前記静電容量結合方式のタッチパネルを収納することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記Ｙ電極の電極部の面積は前記Ｘ電極の電極部の面積よりも小さく、前記Ｘ電極またはＹ電極の電極部に近接してダミー電極が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記Ｘ電極の電極部と、前記Ｙ電極の電極部とは、同層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示パネルは、長辺と短辺とを有し、
前記Ｙ電極は、前記長辺に沿って形成され、
前記Ｘ電極は前記短辺に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記静電容量結合方式のタッチパネルは、前記複数のＸ電極のそれぞれの電極の両端に接続される複数のＸ電極信号配線と、
前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に接続される複数のＹ電極信号配線と、
前記複数のＸ電極信号配線および前記複数のＹ電極信号配線と接続部で接続されるフレキシブル基板とを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記座標位置検出回路は、前記フレキシブル基板を介して、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、一般的な静電容量結合方式のタッチパネルでは、ガラス基板の表面に導電コーティング（透明導電膜）が施されたタッチパネル基板を設け、ここに指を触れることで、位置検出を実施している。
そして、このタッチパネル基板を液晶表示パネルの表面に取り付け、液晶表示パネルに表示されたメニュー画面を指でタッチすることで、メニューに応じた動作を実施するタッチパネル付き液晶表示パネルも知られている。（下記、特許文献１参照）
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００６−１４６８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載されているタッチパネル付き液晶表示パネルでは、透明導電膜を塗布したタッチパネルの四隅から交流信号を印加し、タッチパネルに触れた指に流れる電流を検出して座標を検出する。電流の検出は、タッチパネルの四隅に設置された電流検出用の抵抗の両端電圧を検出して電流に換算するようにしている。
しかしながら、前述した特許文献１に記載されているタッチパネル付き液晶表示パネルでは、以下のような問題点がある。
（１）タッチパネルに触れた指に流れる電流を確保するために、透明導電膜を厚くして抵抗を小さくする必要がある。そのためタッチパネルの透過率が低下する。
（２）四隅に対応して回路が４組必要とする。即ち、電流検出回路、ノイズフィルタ、サンプルホールドがそれぞれ４組必要なので回路構成が複雑である。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡単な回路構成で、精度良くタッチ位置座標を検出することができる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。
本発明の前記なら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する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、下記の通りである。
（１）表示パネルと、前記表示パネルに重ねて配置された静電容量結合方式のタッチパネルと、観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する座標位置検出回路とを備え、前記静電容量結合方式のタッチパネルは、複数のＸ電極と、前記Ｘ電極と交差する複数のＹ電極とを有し、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極とは、互いに重なり合う交差部と、２つの交差部間に形成された電極部とを有し、前記座標位置検出回路は、基準クロックを生成する基準クロック生成回路と、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に、発振回路を接続するスイッチ回路と、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極と前記発振回路とで構成されるリングオシレータの発振周波数と、前記基準クロックの周波数との差に応じて前記観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する演算回路とを有する。
（２）（１）において、前記座標位置検出回路は、前記リングオシレータの出力と、前記基準クロックとを比較する位相周波数比較器を有し、前記位相周波数比較器は、前記リングオシレータの発振周波数が、前記基準クロックの周波数よりも低いときに、出力信号を出力し、前記出力信号の期間は、前記リングオシレータの発振周波数と、前記基準クロックの周波数との差が大きい程、長い。
（３）（２）において、前記位相周波数比較器から出力される出力信号の期間をカウントするカウンタを有し、前記スイッチ回路は、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に、順次発振回路を接続し、前記演算回路は、前記複数のＸ電極毎のカウント値のヒストグラムに基づき前記静電容量結合方式のタッチパネルのＹ方向の重心と、前記複数のＹ電極毎のカウント値のヒストグラムに基づき前記静電容量結合方式のタッチパネルのＸ方向の重心とを求め、前記観察者の指の前記静電容量結合方式のタッチパネルへのタッチ位置を演算する。
【０００６】
（４）（１）において、前記静電容量結合方式のタッチパネルに重ねて配置された前面パネルを備える。
（５）（４）において、前記前面パネルに凹部を形成して、前記凹部に前記静電容量結合方式のタッチパネルを収納する。
（６）（１）において、前記Ｙ電極の電極部の面積は前記Ｘ電極の電極部の面積よりも小さく、前記Ｘ電極またはＹ電極の電極部に近接してダミー電極が形成される。
（７）（１）において、前記Ｘ電極の電極部と、前記Ｙ電極の電極部とは、同層に形成される。
（８）（１）において、前記表示パネルは、長辺と短辺とを有し、前記Ｙ電極は、前記長辺に沿って形成され、前記Ｘ電極は前記短辺に沿って形成される。
（９）（１）において、前記静電容量結合方式のタッチパネルは、前記複数のＸ電極のそれぞれの電極の両端に接続される複数のＸ電極信号配線と、前記複数のＹ電極のそれぞれの電極の両端に接続される複数のＹ電極信号配線と、前記複数のＸ電極信号配線および前記複数のＹ電極信号配線と接続部で接続されるフレキシブル基板とを有する。
（１０）（１）において、前記座標位置検出回路は、前記フレキシブル基板を介して、前記複数のＸ電極及び前記複数のＹ電極のそれぞれの電極と接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
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、下記の通りである。
本発明によれば、簡単な回路構成で、精度良くタッチ位置座標を検出することができる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可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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、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。
本実施例では、表示パネルの一例として液晶表示パネルを用いて説明する。なお、表示パネルとしては、タッチパネルを用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いることも可能である。
図１は、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
本実施例の表示装置３００は、図１および図２に示すように、液晶表示パネル６００と、液晶表示パネル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。
液晶表示パネル６００は対向して配置された２枚の基板６２０と６３０とが貼り合わされて形成されており、２枚の基板の外側には偏光板６０１、６０２が設けられている。また、液晶表示パネル６００とタッチパネル４００とは樹脂・粘着フィルム等からなる第１の接着材５０１により接合されている。
さらに、タッチパネル４００の外側には、アクリル樹脂またはガラスからなる前面保護板（フロントウインドウ、前面パネルとも呼ぶ）１２が樹脂・粘着フィルム等からなる第２の接着材５０２により貼り合わされている。
前面保護板１２には凹部６１２が設けられており、前面保護板１２の厚さはタッチパネル４００と重なる領域で薄く、周辺部で厚くなっている。これにより、本実施例では、検出感度を上げるとともに、前面保護板１２の強度を確保している。
タッチパネル４００の液晶表示パネル側には、ＩＴＯから成る透明導電層６０３が設けられている。この透明導電層６０３は、液晶表示パネル６００で発生する信号をシールドする目的で形成されている。
【０００９】
液晶表示パネル６００には多数の電極が設けられており、様々なタイミングで電極上に電圧が信号として印加されている。これらの液晶表示パネル６００での電圧の変化は静電容量結合方式のタッチパネル４００に設けられた電極に対してはノイズとなる。
そのため、タッチパネル４００を液晶表示パネル６００から電気的にシールドする必要があり透明導電層６０３がシールド電極として設けられている。シールド電極として機能するように、透明導電層６０３には定電圧がフレキシブルプリント基板７１等から供給されており、例えば、接地電位とされている。
フレキシブルプリント基板７１はタッチパネル４００の電極が形成される面（以下、前面と呼ぶ）に形成された接続端子（図示せず）に接続されるが、透明導電層６０３が設けられる面（以下、裏面と呼ぶ）に接地電位等の電圧を供給するために導電部材８０が設けられている。
なお、透明導電層６０３はノイズの影響を抑えるために、タッチパネル４００に設けられた電極と同程度のシート抵抗値である１５０〜２００Ω／□であることが望ましい。ＩＴＯから成る透明導電層６０３の抵抗値は、結晶粒の大きさに関係することが解っているが、透明導電層６０３を形成する際の熱処理温度を２００℃以上とすることで、結晶化を進めてシート抵抗値を１５０〜２００Ω／□とすることが可能である。
また、さらに低抵抗な透明導電層６０３とすることも可能である。例えば、熱処理温度を４５０℃として、透明導電層６０３の結晶化を十分に行うことで、シート抵抗値を３０〜４０Ω／□とすることも可能である。
【００１０】
シールド用の透明導電層６０３がタッチパネル４００に設けられた電極に比較して同程度、または低抵抗であればノイズを抑える効果が向上する。
フレキシブルプリント基板７１は、タッチパネル制御回路（図示せず）に接続されており、タッチパネル制御回路により入力位置の検出等が制御される。タッチパネル４００の前面に設けられた電極とタッチパネル制御回路とは、フレキシブルプリント基板７１を介して電気的に接続される。また、裏面に設けられた透明導電層６０３にも接地電位等の任意の電圧がフレキシブルプリント基板７１を介して供給される。
フレキシブルプリント基板７１はタッチパネル４００の前面に設けられる入力端子と接続されるため、裏面に設けられた透明導電層６０３に入力端子から配線を設けて電気的に接続する必要が生じる。そのため、入力端子と並べて裏面接続パッドを設け、裏面接続パッドと裏面の透明導電層６０３を導電部材８０で接続している。なお、裏面接続パッドの詳細は後述する。
図２に示すように、本実施例では、スペーサ３０を基板６２０とタッチパネル４００との間に挿入している。
液晶表示パネル６００にタッチパネル４００及びフロントウインドウ１２を組み合わせたハイブリッド構造において、液晶表示パネル６００の基板６２０のガラス強度が弱いという問題が生じる。
基板６２０では駆動回路５０を搭載する領域が他方の基板６３０より突出しており１枚板の形状となっている。この駆動回路５０の搭載領域で基板６２０が破損する不具合が生じる場合がある。そのため、基板６２０とタッチパネル４００との間にスペーサ３０を挿入し強度を向上させている。
【００１１】
次に、図３を用いて液晶表示パネル６００について説明する。なお、図３は、液晶表示パネル６００の基本構成を示すブロック図である。但し、図３では、液晶表示パネル６００を説明するために、タッチパネル４００については省略して示している。
前述したように、液晶表示装置は、液晶表示パネル６００と、駆動回路５０と、フレキシブルプリント基板７２と、バックライト７００から構成される。液晶表示パネル６００の一辺には、駆動回路５０が設けられており、この駆動回路５０により液晶表示パネル６００に各種信号が供給される。液晶表示パネル６００には、駆動回路５０に外部からの信号を供給するためのフレキシブルプリント基板７２が電気的に接続されている。
液晶表示パネル６００は、薄膜トランジスタ６１０、画素電極６１１、対向電極（コモン電極）６１５等が形成される基板６２０（以下、ＴＦＴ基板とも呼ぶ）と、カラーフィルタ等が形成される基板６３０（以下、フィルタ基板とも呼ぶ）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材（図示せず）により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の内側に液晶組成物を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板６０１、６０２（図２参照）を貼り付け、ＴＦＴ基板６２０にフレキシブルプリント基板７２を接続して構成される。
なお、本実施例は、対向電極６１５がＴＦＴ基板６２０に設けられる所謂横電界方式の液晶表示パネルにも、対向電極６１５がフィルタ基板６３０に設けられる所謂縦電界方式の液晶表示パネルにも同様に適用される。
【００１２】
図３においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設される走査信号線（ゲート信号線とも呼ぶ）６２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線（ドレイン信号線とも呼ぶ）６２２とが設けられており、走査信号線６２１とドレイン信号線６２２とで囲まれる領域に画素部６０８が形成されている。
なお、液晶表示パネル６００は多数の画素部６０８をマトリクス状に備えているが、図を解り易くするため、図３では画素部６０８を１つだけ示している。マトリクス状に配置された画素部６０８は表示領域６０９を形成し、各画素部６０８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域６０９に画像を表示する。
各画素部６０８の薄膜トランジスタ６１０は、ソースが画素電極６１１に接続され、ドレインが映像信号線６２２に接続され、ゲートが走査信号線６２１に接続される。この薄膜トランジスタ６１０は、画素電極６１１に表示電圧（階調電圧）を供給するためのスイッチとして機能する。
なお、ソース、ドレインの呼び方は、バイアスの関係で逆になることもあるが、ここでは、映像信号線６２２に接続される方をドレインと称する。また、画素電極６１１と対向電極６１５との間には液晶容量が形成される。
駆動回路５０は、ＴＦＴ基板６２０を構成する透明な絶縁基板（ガラス基板、樹脂基板等）に配置される。駆動回路５０は走査信号線６２１と映像信号線６２２と対向電極信号線６２５に接続している。
【００１３】
ＴＦＴ基板６２０には、フレキシブルプリント基板７２が接続されている。また、フレキシブルプリント基板７２にはコネクタ６４０が設けられている。コネクタ６４０は外部信号線と接続され外部からの信号が入力する。コネクタ６４０と駆動回路５０の間には配線６３１が設けられており、外部からの信号は駆動回路５０に入力する。
また、フレキシブルプリント基板７２はバックライト７００に定電圧を供給している。バックライト７００は液晶表示装置６００の光源として使用される。なお、バックライト７００は液晶表示パネル６００の裏面または前面に設けられるが、図３では図を簡潔にするため、液晶表示パネル６００と並べて表示している。
液晶表示パネル６００の外部に設けられた制御装置（図示せず）から送出された制御信号、および外部電源回路（図示せず）から供給される電源電圧が、コネクタ６４０、配線６３１を介して駆動回路５０に入力する。
外部から駆動回路５０に入力する信号は、クロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の各制御信号および表示用デ−タ（Ｒ・Ｇ・Ｂ）、表示モード制御コマンドであり、入力した信号を基に、駆動回路５０は液晶表示パネル６００を駆動する。
駆動回路５０は１チップの半導体集積回路（ＬＳＩ）から構成され、走査信号線６２１への走査信号の出力回路と、映像信号線６２２への映像信号の出力回路と、対向電極信号線６２５への対向電極電圧（コモン電圧）を出力する出力回路とを有している。
【００１４】
駆動回路５０は、内部で発生させる基準クロックに基づき、１水平走査時間毎に、順次液晶表示パネル６００の各走査信号線６２１に“Ｈｉｇｈ”レベルの選択電圧（走査信号）を供給する。これにより、液晶表示パネル１の各走査信号線６２１に接続された複数の薄膜トランジスタ６１０が、１水平走査期間の間、映像信号線６２２と画素電極６１１との間を電気的に導通させる。
また、駆動回路５０は画素が表示すべき階調に対応する階調電圧を映像信号線６２２に出力する。薄膜トランジスタ６１０がオン状態（導通）になると、映像信号線６２２から階調電圧（映像信号）が画素電極６１１に供給される。その後、薄膜トランジスタ６１０がオフ状態となることで画素が表示すべき映像に基づく階調電圧が画素電極６１１に保持される。
対向電極６１５には一定の対向電極電圧が印加されており、液晶表示パネル６００は画素電極６１１と対向電極６１５との間の電位差により、間に挟まれた液晶分子の配向方向が変化し、光の透過率または反射率を変化させることで画像を表示する。
また、駆動回路５０は交流化駆動を実施するため、対向電極信号線６２５に一定期間毎に極性が反転する対向電極電圧を出力するコモン反転駆動を行っている。
前述したように、これら液晶パネル６００を駆動するための信号の変化が、タッチパネル４００にはノイズとして検出される。よって、その対策が必要となった。特にタッチパネル４００は液晶パネル６００に表示される画像を基に利用者に入力を促す性質を有しており、液晶パネル６００等の表示装置に重ねて設けられる必要があり、近接して重ねられる表示装置の発生するノイズの影響を強く受けることとなる。
【００１５】
次に、図４にタッチパネル４００の概略図を示す。本実施例はタッチパネル４００を縦長に使用する場合を示す。なお、表示パネルと重ねて使用するタッチパネルの外形は、表示パネルとほぼ同様の形状となる。表示パネルは一般に長方形であり、Ｘ方向かＹ方向のどちらかが長い場合が一般的である。
図４では、タッチパネル４００に重ねて用いられる液晶表示パネル６００も縦長の形状をしているものとする。
タッチパネル４００では、透明基板としてガラス基板５を用い、ガラス基板５の片方の面（前面とも呼ぶ）にタッチパネル用電極１、２と、接続用端子７と、タッチパネル用電極１、２から接続用端子７までの配線６と、裏面接続パッド８１とを配置する。直行するように配置した２種の電極の少なくとも交差部は絶縁膜で分離する。なお、ガラス基板５に代えて透明な樹脂基板を使用することも可能である。
タッチパネル用電極１、２は、ＩＴＯから成る透明導電膜で形成され、縦方向（図中Ｙ方向）に延在し、横方向（Ｘ方向）に並列する電極をＹ電極１と呼ぶ。また、Ｙ電極１に交差するように横方向（Ｘ方向）に延在し縦方向（Ｙ方向）に並列して形成される電極をＸ電極２と呼ぶ。これらＹ電極１とＸ電極２の静電容量の変化を検出し、タッチされた位置を算出する。符号３で示す点線内部の検出可能な領域を入力用領域と呼ぶ。
タッチパネル４００に設けられたＹ電極１とＸ電極２の両端には、後述する発振回路が接続される。そのため、入力用領域３の外周に配線６が形成され、タッチパネル４００の一辺に並列して形成された接続用端子７に接続されている。接続用端子７と並んで裏面接続パッド８１が設けられ、ガラス基板５の裏面に設けられた透明導電層６０３と後述する導電部材８０を介して電気的に接続される。
接続用端子７に並んで他に、裏面用接続端子８２とダミー接続端子８３とが設けられている。また、裏面接続パッド８１は接続用端子７に比較して面積が大きく形成されて導電部材８０の接続作業が容易になっている。また、ダミー接続端子８３を設けることで、端子同士の短絡を防止可能となっている。符号８４は裏面用接続端子８２と裏面接続パッド８１とを電気的に接続する配線で、他の配線６と同様の工程で形成可能である。
【００１６】
次に、各Ｙ電極１、Ｘ電極２について説明する。各Ｙ電極１、Ｘ電極２ともに交差部１ａおよび２ａで幅が狭くなっており、２つの交差部１ａまたは２ａに挟まれた電極部１ｂおよび２ｂで幅が広くなっている。この交差部１ａまたは２ａに挟まれた電極部１ｂおよび２ｂを個別電極とも呼ぶ。
図４では、タッチパネル４００のＹ電極１の個別電極１ｂの幅を減少させている。すなわち、Ｙ電極１の個別電極１ｂの数に対して、Ｘ電極２の個別電極２ｂの数の比に対応させて、Ｙ電極１は面積を縮小しており、個別電極１ａと浮遊電位の電極（ダミー電極）４とに分離している。
そのため、縦長の形状に従って電極の面積が大きくなっていたＹ電極１の面積を縮小して、１ライン上の容量をＸ電極２とほぼ等しくし、液晶表示パネル６００から発生する信号電圧の変動によるノイズをＹ電極１とＸ電極２とで同等とした。
前述したように、タッチパネル４００の裏面には透明導電層６０３が設けられており、液晶表示パネル６００からのノイズの影響を抑えている。しかしながら、透明導電層６０３を設けた場合でも、すくなからず液晶表示パネル６００からのノイズの影響が問題となる場合がある。
従来技術では、Ｘ方向および、Ｙ方向の各１ライン上の個別電極は同等のサイズであるが、Ｘ方向の電極と、Ｙ方向の電極では１ラインの長さが異なることから個別電極数が異なる。そのため、１ラインの容量がＸ方向とＹ方向とで異なる。例として縦長のタッチパネルの場合、Ｙ方向に平行に配置するＹ電極の１ライン分の容量は、Ｘ方向に平行に配置するＸ電極の１ライン分の容量よりも大きくなる。
従って、Ｘ方向とＹ方向で電極１ライン上の容量が異なる従来技術のタッチパネルでは、Ｘ方向とＹ方向でノイズ強度が異なる。すなわち、従来技術のタッチパネルでは、Ｘ方向とＹ方向でＳ／Ｎ比が異なることとなる。Ｓ／Ｎ比が異なることによって、タッチパネル全体の検出感度としては、低いほうのＳ／Ｎ比で規定されてしまう問題があった。
本実施例では、上記問題を解決し、Ｓ／Ｎ比が大きく検出感度の良い入力装置を提供することが可能となる。個別電極１ｂを分割して面積を縮小し、浮遊電極４を形成すると、対地容量を削減できるため、ノイズレベルを下げることができる。
【００１７】
図４に示す電極では、浮遊電極４を配置しなかった場合、隣接するＹ電極１とＸ電極２との間隔８が広くなる。前述したようにＹ電極１とＸ電極２とは透明導電膜によって形成されるが、この間隔８には、絶縁膜とガラス基板とが形成されて、透明導電膜が無い領域となる。透過率、反射率及び反射光の色度に関し、透明導電膜がある部分と無い部分とで差が生じるために、間隔８が肉眼で見えてしまい、表示する画像の品質を下げる。
我々の検討では、間隔８が３０μｍの場合は間隔は薄く見え、２０μｍではほぼ見えなくなった。また１０μｍでは見えない結果となった。間隔８を狭くしていくと、浮遊電極４を介し隣接するＹ電極１とＸ電極２との間の容量が増大する。また、間隔８を狭くすることにより、工程中の異物付着などに起因するパターン形成異常からＹ電極１またはＸ電極２と浮遊電極４がショートする不良が増加する。
Ｙ電極１の個別電極１ｂと隣接する浮遊電極４がショートすると、該当するＹ電極１ライン分の対地容量が増加しノイズが増え、検出感度が低下する不具合が生じる。ショートした際に、増加する容量を低減するため、図４のように浮遊電極４は４分割とした。より細かく細分化した場合はショート不良の懸念が低下するが、該当領域に透明導電膜の無い領域が増えるため、隣接する電極との透過率、反射率および色度の差が生じ増加する懸念がある。そのため、前述のとおり浮遊電極４は４分割とし、相互の電極間隔は３０μｍより狭く２０μｍ程度とした。
本実施例では縦長の液晶表示パネル６００に重ねて使用する場合を示したが、横長の液晶表示装置、もしくは他の方式の画像表示装置に重ねる場合でも、本発明の効果は変わらない。また、浮遊電極の分割数も４分割に限定するものでもない。
【００１８】
次に、図５を用いて、本実施例のタッチパネル４００における、座標位置検出方法について説明する。
本実施例では、複数のＹ電極１と、複数のＸ電極２の中の１つを選択し、選択した電極と、発振回路ＲＩＯとで、リングオシレータを構成する。このリングオシレータでは、電極の抵抗と、指タッチによる付加容量からなる時定数に依存して、出力クロックの周波数が低下するので、この発振周波数の低下を検出して指タッチの情報を得ることができる。ここで、発振回路ＲＩＯは、奇数個のインバータで構成する。
図７に示すように、リングオシレータの発振周波数の低下の検出は、予め基準クロック生成回路ＢＡＯで基準クロックを生成しておき、この基準クロックとリングオシレータの出力クロックとを位相周波数比較器ＰＦＤを用いて比較する。なお、位相周波数比較器ＰＦＤは、例えば、排他的論理和回路で構成することができる。
図６、図８に示すように、基準クロックの周波数ｆ０は、指タッチなしのときのリングオシレータの出力クロックの発振周波数ｆ１よりも低く、且つ、指タッチがあるときのリングオシレータの出力クロックの発振周波数ｆ２よりも高く設定しておく。
図９に示すように、位相周波数比較器ＰＦＤは、基準クロックの周波数ｆ０とリングオシレータの出力クロックの発振周波数ｆとを比較し、基準クロックの周波数ｆ０よりも、リングオシレータの出力クロックの発振周波数ｆが高いときは、指タッチはないのでＬｏｗレベルの信号パルスを出力する。
一方、基準クロックの周波数ｆ０よりも、リングオシレータの出力クロックの発振周波数ｆが低いときは指タッチがあるので、検出した容量に応じて、Ｈｉｇｈレベルとなる信号パルスを出力する。
【００１９】
この位相周波数比較器ＰＦＤが出力する信号パルスは、指タッチによるリングオシレータの発振周波数の低下の度合いが大きいほど、Ｈｉｇｈレベルのパルス幅が長い信号パルスとなるため、このＨｉｇｈレベル期間、カウンタＣＮＴでクロックＣＫを計測することで、間接的に検出した容量値を得ることができる。
位相周波数比較器ＰＦＤ、前述した一連の検出処理を、複数のＹ電極１と複数のＸ電極２のそれぞれの電極に順次実施することで、各電極が検出した指タッチによる容量の分布をカウンタＣＮＴのカウント値のヒストグラムとして得ることができる。
演算回路ＥＺＡは、得られたカウント値のヒストグラムから、タッチパネル４００のＸ方向とＹ方向の重心を計算し、指タッチ座標を演算する。
タッチパネル４００への指タッチによる付加容量と、Ｙ電極１及びＸ電極２の各電極の両端の抵抗からなる時定数により、リングオシレータの出力クロックの発振周波数は決定される。そのため、Ｙ電極１及びＸ電極２の各電極を形成する透明導電膜を薄くして抵抗値を高くしてもよい。これにより、タッチパネル４００の透過率を向上させることができる。
前述した一連の検出処理を、複数のＸ電極２のそれぞれの電極に順次実施するための構成の一例を図１０に示す。
図１０では、複数のＸ電極２の両端をスイッチ素子ＳＷを介して接地するとともに、ゲート回路ＴＧを介して発振回路ＲＩＯに接続する。そして、ＴＡ１〜ＴＡ７の各端子に、順次Ｌｏｗレベルの選択電圧を入力することにより、複数のＸ電極２の中の一つ電極を選択し、当該選択した電極の両端を発振回路ＲＩＯに接続する。また、電極を選択しない場合には、Ｈｉｇｈレベルの選択電圧をＴＡ１〜ＴＡ７の各端子に入力することにより、スイッチ素子ＳＷをオンとして、選択しない電極の両端を接地電位に接続する。
なお、図７に示す発振回路ＲＩＯ、位相周波数比較器ＰＦＤ、演算回路ＥＺＡ、基準クロック生成回路ＢＡＯ、カウンタＣＮＴ、図１０に示すスイッチ素子ＳＷ、ゲート回路ＴＧは、前述したタッチパネル制御回路（図示せず）内に設けられる。
【００２０】
次に、図１１を用いて前面保護板１２について説明する。図１１は、前面保護板１２をタッチパネル４００側から見た概略斜視図である。前面保護板１２には凹部６１２が形成されタッチパネル４００が収納可能となっている。また、周辺部６１４は凹部６１２よりも厚く形成されており、周辺部６１４では十分な強度を確保している。また、周辺部６１４の一部に溝６１３を形成して、フレキシブルプリント基板７１が凹部６１４から外部に向け延在可能となっている。
この前面保護板１２に設けた凹部６１２は、前面保護板１２を削ることで形成可能である。また、筺体等に固定する前面保護板１２の周辺部６１４の厚みは厚い方が装置落下等の強度に強く，アクリルの場合０．７ｍｍ〜１．０ｍｍ，ガラスの場合０．５ｍｍ〜１．０ｍｍが望ましい。
しかし、タッチパネル４００にとっては操作面の上につけるものが厚いと指で操作する時の感度が落ちるため薄くするのが望ましく、凹部６１４の厚さは、アクリルの場合は０．５ｍｍ以下、ガラスの場合０．８ｍｍ以下が望ましい。
【００２１】
次に、図１２に透明導電層６０３と裏面接続パッド８１とを接続する様子を示す。図１２（ａ）はタッチパネル４００の概略平面図で、図１２（ｂ）はその概略側面図である。図１２では透明導電層６０３と裏面接続パッド８１の接続を説明するため簡略化して示している。タッチパネル４００にはガラス基板５の前面に入力用領域３が形成されている。また前面には裏面用接続端子８２が形成され、裏面用接続端子８２は図示しないフレキシブルプリント基板７１に接続される。裏面用接続端子８２から裏面接続パッド８１の間は、配線８４を介して接続される。なお、配線８４は裏面用接続端子８２と裏面接続パッド８１と一体に形成されている。
裏面接続パッド８１と透明導電層６０３とは、導電部材８０として導電性テープ（以下、導電性テープも符号８０で示す）を介して接続される。導電性テープ８０は樹脂性の基材に銅箔で配線が形成されており、銅箔の片面に粒径４μｍの導電ビーズを含む異方性導電膜が貼られている。導電性テープ８０は一端が裏面接続パッド８１と、他端が透明導電層６０３に貼り付けられる。貼り付け後ホットピンセット等で導電性テープ８０は加熱圧着される。図１２では、タッチパネル４００の接続用端子７を設けた側の辺の左右２箇所で導電性テープ８０を接続している。
フレキシブルプリント基板より安価な導電性テープ８０を用い、一般工具であるホットピンセット等で加熱圧着することによりコスト低減できる。また、ホットピンセットによる作業では、裏面圧着に際しタッチパネル４００をひっくり返す必要が無く、タッチパネル４００の電極面を傷つけたり、汚したりする可能性を少なくできる。
【００２２】
次に、本発明によるタッチパネルの製造方法を図１３から図１７を用いて説明する。図４のＢ-Ｂ'切断線に沿った各プロセス段階の断面概略を各図の（ａ）に示す。同様に図４のＣ−Ｃ’切断線に沿った各プロセス段階の断面概略を各図の（ｂ）に示す。
まず、図１３を用い第１の工程を説明する。図１３に示す工程では、ガラス基板５上に第１のＩＴＯ膜（Indium  Tin  Oxide）を約１５ｎｍの厚さで成膜した後、銀合金を約２００ｎｍ成膜する。
ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、銀合金膜をパターニングする。次にレジストを剥離除去し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第１のＩＴＯ膜をパターニングする。
その後、レジストを剥離除去して、図１３に示すようにパターンニングされたＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５を形成する。
銀合金膜１５は不透明であるため、視認されることを避けるために、後で重ねる液晶表示パネル６００の表示領域に掛かる部分からは除去し、銀合金膜１５は周辺配線パターン６のみに形成する。
次に、図１４を用い第２の工程を説明する。第１のＩＴＯ膜１４と銀合金膜１５のパターンを形成した基板上に感光性の層間絶縁膜１６を塗布しホトリソグラフィ技術でパターニング加工する。層間絶縁膜１６はＳｉＯ２を主成分とする膜を１μｍ以上塗布するのが望ましい。図１４（ｂ）に示すように、周辺部にはコンタクトホール１７を設ける。また、外部駆動回路との接続に使用する接続部７では層間絶縁膜パターン１６を除去する。
【００２３】
次に、図１５を用いて第３の工程を説明する。第２のＩＴＯ膜を約３０ｎｍ成膜し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第２のＩＴＯ膜をパターニングする。その後レジストを剥離除去して、図１５に示すように、第２のＩＴＯ膜１８を形成する。
次に、図１６を用いて第４の工程を説明する。第２の工程で用いた絶縁膜と同じ膜を最上層保護膜１９として再度基板上に塗布する。ホトリソグラフィ工程で最上層保護膜１９にパターンを形成する。
次に、図１７を用いて第５の工程を説明する。第５の工程では、ガラス基板５の裏面に透明導電層６０３としてＩＴＯ膜を成膜する。この時、ガラス基板５の前面は周辺部にマスクを形成する。裏面にＩＴＯを成膜する際、ガラス基板５の縁を回りこみＩＴＯが前面側にも付着する恐れがある。そのため、マスクによってガラス基板５の前面の周辺部を保護する必要がある。以上の工程をもってタッチパネル４００が形成される。
なお、ガラス基板５の裏面に形成する透明導電層６０３として、ＩＴＯ膜に代えて、例えば、ＩＴＯ付きペットフィルム等の導電性で透明なものを使用してもよい。
【００２４】
次に、図１８ないし図２０を用いて本発明の実施例のタッチパネルの変形例について説明する。なお、図１８は、本発明の実施例のタッチパネルの変形例の概略構成を示す平面図であり、図１９は、図１８のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図２０は、図１８のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１８に示すタッチパネル４００においても、第１の方向（例えばＸ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Ｙ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数のＸ電極２と、このＸ電極２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１とを有している。
複数のＸ電極２の各々は、交差部２ａと、この交差部２ａの幅よりも広い幅の電極部２ｂとで構成される。複数のＸ電極２の各々は、ガラス基板５の観察者側の面上に配置される。複数のＸ電極２は、層間絶縁膜１６と、その上層に形成された最上層保護膜１９で覆われている。なお、ガラス基板５に代えて、例えば、透明な絶縁性基板を使用してもよい。
複数のＹ電極１の各々は、交差部１ａと、この交差部１ａの幅よりも広い幅の電極部１ｂとで構成される。複数のＹ電極１の各々の電極部１ｂは、Ｘ電極２と同層にＸ電極２とは分離して形成されている。即ち、複数のＹ電極１の各々の電極部１ｂは、Ｘ電極２と同様に、ガラス基板５の観察者側の面上に配置される。そして、複数のＹ電極１の電極部１ｂは、層間絶縁膜１６と、その上層に形成された最上層保護膜１９で覆われている。
複数のＹ電極１の各々の交差部１ａは、ガラス基板５の観察者側の面上に形成された層間絶縁膜１６上に配置され、その上層に形成された最上層保護膜１９で覆われている。
Ｙ電極１の交差部１ａは、Ｘ電極２の交差部２ａと平面的に交差し、この交差部２ａを挟んで隣り合う２つの電極部１ｂに、層間絶縁膜１６に形成されたコンタクトホール１７ａを介してそれぞれ電気的にかつ機械的に接続されている。
タッチパネル４００は、複数の電極１Ｙ及び１Ｘが配置された中央領域と、この中央領域の周囲に配置された周辺領域とを有している。タッチパネル４００の周辺領域には、図１５に示すように、複数の電極１Ｙ、複数のＸ電極２の各々と電気的に接続された複数の周辺配線６が配置されている。なお、Ｙ電極１とＸ電極２は、例えば、ＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）で形成されている。
【００２５】
次に、図１８に示すタッチパネル４００の製造方法について説明する。
まず、ガラス基板５の観察者側の面上に、第１のＩＴＯ膜（Indium Tin Oxide）を成膜した後、銀合金膜を成膜する。
次に、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、銀合金膜をパターニングする。次にレジストを剥離除去し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第１のＩＴＯ膜をパターニングする。
その後、レジストを剥離除去して、図１８に示すようにパターンニングされたＹ電極の電極部１ｂと、Ｘ電極２の交差部１ａ及び電極部１ｂと、周辺配線６を形成する。
次に、Ｙ電極の電極部１ｂと、Ｘ電極２の交差部１ａ及び電極部１ｂと、周辺配線６を形成した基板上に感光性の層間絶縁膜１６を塗布しホトリソグラフィ技術でパターニング加工する。ここで、層間絶縁膜１６には、コンタクトホール１７を設ける。また、外部駆動回路との接続に使用する接続部７では層間絶縁膜１６を除去する。
次に、ガラス基板５上に第２のＩＴＯ膜を成膜し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第２のＩＴＯ膜をパターニングする。その後レジストを剥離除去して、図１８に示すように、Ｙ電極１の交差部１ａを形成する。この工程において、Ｙ電極１の交差部１ａは、コンタクトホール１７内のＩＴＯを介してＹ電極１の電極部１ｂと接続される。
次に、先の工程で用いた絶縁膜と同じ膜を最上層保護膜１９として再度基板上に塗布する。ホトリソグラフィ工程で最上層保護膜１９にパターンを形成する。
最後に、ガラス基板５の裏面に透明導電層６０３としてＩＴＯ膜を成膜する。
【００２６】
なお、図１８〜図２０では、Ｙ電極１の電極部１ｂと、Ｘ電極２の交差部２ａと電極部２ｂ、周辺配線６とをガラス基板５上に同層で形成した例について説明したが、Ｙ電極１の電極部１ｂと、Ｘ電極２の交差部２ａと電極部２ｂとを層間絶縁膜１６上に形成し、
Ｙ電極１の交差部１ａと、周辺配線６とをガラス基板５上に形成するようにしてもよい。
さらに、図１８〜図２０では、Ｙ電極１の電極部１ｂと、Ｘ電極２の電極部２ｂの個数は同数であるため、それぞれの電極部（１ｂ、２ｂ）の幅は同じであるが、Ｙ電極１の電極部１ｂと、Ｘ電極２の電極部２ｂの個数が異なる場合、例えば、Ｙ電極１の電極部１ｂが、Ｘ電極２の電極部２ｂの個数より多い場合には、図４に示すように、Ｙ電極１の電極部１ｂの幅を減少させてもよい。すなわち、Ｙ電極１の個別電極１ｂの数に対する、Ｘ電極２の個別電極２ｂの数の比に対応させて、Ｙ電極１は面積を縮小させ、個別電極１ａと浮遊電位の電極（ダミー電極）４とに分離してもよい。
以上述べたように、本実施例によれば、画像情報、文字情報の表示装置用の静電容量結合式入力装置において、検出感度に優れたタッチパネルを生産することが可能となる。
なお、本発明は、入力検出領域の形状、個別電極の形状に制限されるものではない。また実施例では直行するＸ方向および、Ｙ方向の電極について記述しているが、入力位置の検出に用いる電極ライン間のＳ／Ｎ比の向上を目的としたものであれば、斜めに交差するものや並走する長さの異なる電極間の容量にも有効である。
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例の液晶表示パネルの基本構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例のタッチパネルの概略構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例のタッチパネルの座標位置検出方法を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例のタッチパネルの座標位置検出部の回路構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例のタッチパネルにおける、指タッチ時と、指タッチがない時のリングオシレータの出力クロックの発振周波数を示す図である。
【図８】本発明の実施例のタッチパネルにおける、指タッチ時と、指タッチがない時のリングオシレータの出力クロックの発振周波数を示す図である。
【図９】本発明の実施例のタッチパネルにおける、指タッチ時と、指タッチがない時の位相周波数比較器の出力パルスを説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例のタッチパネルにおける、Ｘ電極およびＹ電極を順次発振回路に接続するための一例を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例の前面パネルの概略構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施例のタッチパネルの概略構成を示す平面図と断面図である。
【図１３】本発明の実施例のタッチパネルの製造方法の第１の工程の説明するための断面図である。
【図１４】本発明の実施例のタッチパネルの製造方法の第２の工程の説明するための断面図である。
【図１５】本発明の実施例のタッチパネルの製造方法の第３の工程の説明するための断面図である。
【図１６】本発明の実施例のタッチパネルの製造方法の第４の工程の説明するための断面図である。
【図１７】本発明の実施例のタッチパネル製造方法の第５の工程の説明するための断面図である。
【図１８】本発明の実施例のタッチパネルの変形例の概略構成を示す平面図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図２０】図１８のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  Ｙ電極
１ａ，２ａ  交差部
１ｂ，２ｂ  電極部
２  Ｘ電極
３  入力用領域
４  浮遊電極
５  ガラス基板
６  配線
７  接続用端子
８  間隔
１２  前面保護板
１４  第１のＩＴＯ膜
１５  銀合金膜
１６  層間絶縁膜
１７  コンタクトホール
１８  第２のＩＴＯ膜
１９  最上層保護膜
３０  スペーサ
５０  駆動回路
７１，７２  フレキシブルプリント基板
８０  導電部材
８１  裏面接続パッド
８２  裏面用接続端子
８３  ダミー接続端子
８４  配線
３００  表示装置
４００  タッチパネル
５０１  第１の接着材
５０２  第２の接着材
６００  液晶表示パネル
６０１，６０２  偏光板
６０３  透明導電層
６０８  画素部
６０９  表示領域
６１０  薄膜トランジスタ
６１１  画素電極
６１２  凹部
６１３  溝
６１４  周辺部
６１５  対向電極（コモン電極）
６２０，６３０  基板
６２１  走査信号線（ゲート信号線）
６２２  映像信号線（ドレイン信号線）
６２５  対向電極信号線
６３１  配線
６４０  コネクタ
７００  バックライト、
ＲＩＯ  発振回路
ＢＡＯ  基準クロック生成回路
ＰＦＤ  位相周波数比較器
ＣＮＴ  カウンタ
ＥＺＡ  演算回路
ＳＷ  スイッチ素子
ＴＧ  ゲート回路
【図１】
2010117955.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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