(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルに表示された左眼画像と右眼画像を分離して裸眼立体視を可能にするための視差バリアパネルと、
視差バリア駆動回路と、
静電容量方式のタッチパネルと、
タッチパネル駆動回路と、
タッチ入力検出回路と、
を有し、
前記視差バリアパネルは、相互にギャップが形成されるように対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板側の第１面に形成された第１電極パターンと、前記２基板の第１基板側の第２面に形成された第２電極パターンと、前記第１基板と前記第２基板の間に配置される液晶と、を含み、前記第１基板が前記表示パネルと対向するように配置され、
前記視差バリア駆動回路は、前記液晶が視差バリアを形成するように、前記第１電極パターンを接地電位として前記第２電極パターンに前記液晶の駆動電圧を印加し、
前記タッチパネルは、前記第２基板と、前記第２基板の前記第２面に形成された前記第２電極パターンと、前記第２基板の前記第２面とは反対側の第３面に形成された第３電極パターンと、を含み、
前記タッチパネル駆動回路は、前記第２電極パターンにセンシング信号を入力し、
前記タッチ入力検出回路は、静電誘導で前記センシング信号によって前記第３電極パターンに生じる出力信号を測定し、前記静電容量の変化に伴う前記出力信号の変化によってタッチ入力の有無を検出することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
前記第２電極パターン及び前記第３電極パターンは、それぞれ、並列する複数のストライプ電極からなり、
前記第２電極パターンが延びる方向と、前記第３電極パターンが延びる方向は直交することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された表示装置において、
前記第２電極パターンは、前記液晶の駆動信号及び前記センシング信号が印加される複数の共用電極と、前記液晶の前記駆動信号が印加されるが前記センシング信号が印加されない複数の専用電極と、を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された表示装置において、
１つの前記共用電極と２つ以上の前記専用電極とが交互に並ぶことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記第３電極パターンは、前記タッチ入力検出回路に電気的に接続される複数の検出電極と、前記タッチ入力検出回路に電気的に接続されない複数の非検出電極と、を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載された表示装置において、
１つの前記検出電極と２つ以上の前記非検出電極が交互に並ぶことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記液晶の前記駆動電圧は、前記液晶を反転駆動するための交流電圧であり、
前記センシング信号は、前記液晶の応答に要する時間よりも短時間のパルス信号であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載された表示装置において、
前記交流電圧は、矩形波電圧であり、
前記パルス信号は、前記矩形波電圧の位相が反転するタイミングを避けて入力することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれに記載された表示装置において、
前記タッチ入力検出回路は、複数位置で前記出力信号を測定し、隣接する２つ以上の前記位置での測定値を比較して、前記タッチ入力がなされた位置を特定することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル付きの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文字情報を表示する表示パネルの表示面上にタッチパネルを重ね、直感的に入力できるような端末が使われている（特許文献１）。また、画像の立体表示の要求に応える製品が開発されており、携帯電話や携帯用情報端末等の中小型用機器としては、裸眼視するためにパララックスバリア用液晶パネルを備えた液晶表示装置が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３４１６２号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、タッチパネルを備えた裸眼用立体表示装置を構成しようとすると、液晶表示パネル、パララックスバリア用液晶パネル、タッチパネルの３種を別々に製造し重ねていた。そのため、全体の厚みが増えてしまうこと、３種のパネルを透過する際に界面反射の影響もあって透過率が低下することなどの問題がある。
【０００５】
本発明は、タッチ検出による入力機能を備えて裸眼立体視が可能な表示装置の厚みを減らし、界面反射の影響による光学特性の低下も抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルに表示された左眼画像と右眼画像を分離して裸眼立体視を可能にするための視差バリアパネルと、視差バリア駆動回路と、静電容量方式のタッチパネルと、タッチパネル駆動回路と、タッチ入力検出回路と、を有し、前記視差バリアパネルは、相互にギャップが形成されるように対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板側の第１面に形成された第１電極パターンと、前記２基板の第１基板側の第２面に形成された第２電極パターンと、前記第１基板と前記第２基板の間に配置される液晶と、を含み、前記第１基板が前記表示パネルと対向するように配置され、前記視差バリア駆動回路は、前記液晶が視差バリアを形成するように、前記第１電極パターン及び前記第２電極パターンの間に前記液晶の駆動電圧を印加し、前記タッチパネルは、前記第２基板と、前記第２基板の前記第２面に形成された前記第２電極パターンと、前記第２基板の前記第２面とは反対側の第３面に形成された第３電極パターンと、を含み、前記タッチパネル駆動回路は、前記第２電極パターンにセンシング信号を入力し、前記タッチ入力検出回路は、静電誘導で前記センシング信号によって前記第３電極パターンに生じる出力信号を測定し、前記静電容量の変化に伴う前記出力信号の変化によってタッチ入力の有無を検出することを特徴とする。本発明によれば、第２基板は、視差バリアパネルとタッチパネルが共用しているため、基板の枚数を減らすことができる。これにより、表示装置の厚みを減らし、界面反射の影響による光学特性の低下も抑えることができる。
【０００７】
（２）（１）に記載された表示装置において、前記第２電極パターン及び前記第３電極パターンは、それぞれ、並列する複数のストライプ電極からなり、前記第２電極パターンが延びる方向と、前記第３電極パターンが延びる方向は直交することを特徴としてもよい。
【０００８】
（３）（１）又は（２）に記載された表示装置において、前記第２電極パターンは、前記液晶の駆動信号及び前記センシング信号が印加される複数の共用電極と、前記液晶の前記駆動信号が印加されるが前記センシング信号が印加されない複数の専用電極と、を含むことを特徴としてもよい。
【０００９】
（４）（３）に記載された表示装置において、１つの前記共用電極と２つ以上の前記専用電極とが交互に並ぶことを特徴としてもよい。
【００１０】
（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された表示装置において、前記第３電極パターンは、前記タッチ入力検出回路に電気的に接続される複数の検出電極と、前記タッチ入力検出回路に電気的に接続されない複数の非検出電極と、を含むことを特徴としてもよい。
【００１１】
（６）（５）に記載された表示装置において、１つの前記検出電極と２つ以上の前記非検出電極が交互に並ぶことを特徴としてもよい。
【００１２】
（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された表示装置において、前記液晶の前記駆動電圧は、前記液晶を反転駆動するための交流電圧であり、前記センシング信号は、前記液晶の応答に要する時間よりも短時間のパルス信号であることを特徴としてもよい。
【００１３】
（８）（７）に記載された表示装置において、前記交流電圧は、矩形波電圧であり、前記パルス信号は、前記矩形波電圧の位相が反転するタイミングを避けて入力することを特徴としてもよい。
【００１４】
（９）（１）から（８）のいずれに記載された表示装置において、前記タッチ入力検出回路は、複数位置で前記出力信号を測定し、隣接する２つ以上の前記位置での測定値を比較して、前記タッチ入力がなされた位置を特定することを特徴としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチパネル付きの表示装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す第２基板の平面図である。
【図３】図１に示す第２基板及び回路を説明する図である。
【図４】第２電極パターンに入力される信号の波形及び入力タイミングを説明する図である。
【図５】実施形態の変形例１に係る表示装置の第２基板を示す図である。
【図６】実施形態の変形例２に係る表示装置の第２基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル付きの表示装置を示す断面図である。
【００１８】
表示装置は、表示パネル１０を有する。図１に示す表示パネル１０は、液晶パネルであり、ガラスなどからなる透明の一対の基板１２，１４を有し、両者間に液晶１５が挟まれてシール１６で封止されている。一方の基板１２はＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板であり、他方の基板１４はカラーフィルタ基板である。一対の基板１２，１４の相互に反対側の面にはそれぞれ偏光板１８が貼り付けられている。基板１２には、集積回路チップ２０が搭載され、フレキシブル配線基板２２が取り付けてある。フレキシブル配線基板２２は図示しない配線パターンを有し、取り付けに異方性導電フィルムを使用することで、表示パネル１０との電気的な接続も図ることができる。フレキシブル配線基板２２は、外部との電気的接続用のインターフェース端子としてのコネクタ２４を備えている。
【００１９】
フレキシブル配線基板２２には、発光ダイオードなどの発光部品２６が搭載されている。発光部品２６はバックライト２８の光源となる。バックライト２８は、さらに、導光板３０、光学フィルム３２及び反射フィルム３４を含み、これらの詳細は周知であるため説明を省略する。表示パネル１０及びバックライト２８は、樹脂のモールド成形で形成されたフレーム３６に支持されている。
【００２０】
液晶パネルは、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＩＰＳ（（In-Plane Switching）方式など、構造や方式に限定されない。また、表示パネル１０は、液晶パネルに限定されるものではなく、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどを使用することも可能である。表示パネル１０は、画像が表示されるように駆動される。
【００２１】
本実施形態に係る表示装置は、立体画像表示を可能にするものである。詳しくは、人の左右の目に異なる二次元画像を認識させ、その二つの二次元画像を基に、脳が三次元空間を構築する。そのため、表示パネル１０には、左眼画像と右眼画像が表示される。
【００２２】
表示装置は、視差バリアパネル３８を有する。視差バリアパネル３８は、視差バリア方式（パララックスバリア方式）によって、表示パネル１０に表示された左眼画像と右眼画像を分離して裸眼立体視を可能にするためのものである。視差バリア方式（パララックスバリア方式）とは、画像の表示面に縦縞状のフィルタ（視差バリア）を重ねることで、左目には左目用の映像だけが、右目には右目用の映像だけが映るようにする方式である。
【００２３】
視差バリアパネル３８は、相互にギャップが形成されるように対向する第１基板４０及び第２基板４２を有する。第１基板４０及び第２基板４２はいずれも透明のガラスなどからなる。両者間には液晶４４が挟まれてシール４６で封止されている。第１基板４０及び第２基板４２の相互に反対側の面にはそれぞれ偏光板４８が貼り付けられている。すなわち、視差バリアパネル３８も液晶パネルである。ただし、本実施形態では、上述した表示パネル１０が画像を表示するのに適したアクティブマトリクス方式の液晶パネルであるのに対して、視差バリアパネル３８は、視差バリア（縞状のフィルタ）を形成するためのものであって動画や高精細に適した特性が要求されないので、パッシブマトリクス方式が適用されている。
【００２４】
視差バリアパネル３８と上述した表示パネル１０が重ねられて固定されている。第１基板４０が表示パネル１０に対向するように配置され、接着剤５０（例えば紫外線硬化型接着剤）による接着がなされている。詳しくは、視差バリアパネル３８の偏光板４８と表示パネル１０の偏光板１８とが接着されている。
【００２５】
視差バリアパネル３８は、第１基板４０の第２基板４２側の第１面５２に形成された第１電極パターン５４を有する。第１電極パターン５４は配向膜５６で覆われている。視差バリアパネル３８は、第２基板４２の第１基板４０側の第２面５８に形成された第２電極パターン６０を有する。第２電極パターン６０も配向膜５６で覆われている。第１電極パターン５４と第２電極パターン６０との間に印加された電圧によって液晶４４が駆動される。第１電極パターン５４及び第２電極パターン６０は、いずれも、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料からなる。
【００２６】
図２は、第２基板４２の平面図である。第２電極パターン６０は、縞状のフィルタ（視差バリア）を形成するため、この縞に対応する複数のストライプ電極からなる。一方、図１に示す第１電極パターン５４は、複数のストライプ電極から構成してもよいし、第２電極パターン６０の全体と対向する１つの共通電極であってもよい。
【００２７】
図３は、第２基板４２及び回路を示す図である。表示装置は、視差バリア駆動回路６２を有する。視差バリア駆動回路６２は、液晶４４が視差バリアを形成するように、図１に示す第１電極パターン５４及び第２電極パターン６０の間に液晶４４の駆動電圧を印加する。液晶４４の駆動電圧は、液晶４４を反転駆動するための交流電圧である。反転駆動することで液晶４４の劣化を防止している。
【００２８】
図４は、第２電極パターン６０に入力される信号の波形及び入力タイミングを説明する図である。駆動電圧として矩形波電圧が印加されるように、第２電極パターン６０に、図４（上段）に示す矩形波の駆動信号ＳＤが入力され、第１電極パターン５４は接地電位とされる。
【００２９】
図１に示すように、表示装置は、静電容量方式のタッチパネル６４を有する。タッチパネル６４は、上述した第２基板４２を含む。言い換えると、視差バリアパネル３８の一部である第２基板４２は、タッチパネル６４の一部でもある。タッチパネル６４は、第２基板４２の第２面５８に形成された第２電極パターン６０を含む。言い換えると、視差バリアパネル３８の一部である第２電極パターン６０は、タッチパネル６４の一部でもある。図２に示すように、第２電極パターン６０は、並列する複数のストライプ電極からなる。タッチパネル６４は、図１に示すように、第２基板４２の第２面５８とは反対側の第３面６６に形成された第３電極パターン６８を含む。第３電極パターン６８は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料からなり、透明の絶縁膜６９によって覆われている。絶縁膜６９の上に偏光板４８が貼り付けられる。第３電極パターン６８は、並列する複数のストライプ電極からなる。第２電極パターン６０を構成するストライプ電極が延びる方向と、第３電極パターン６８を構成するストライプ電極が延びる方向は直交する（図２参照）。
【００３０】
表示装置は、図３に示すように、タッチパネル駆動回路７０を有する。タッチパネル駆動回路７０は、第２電極パターン６０にセンシング信号ＳＳを入力する。センシング信号ＳＳは、図４（中段）に示すように、液晶４４の応答に要する時間よりも短時間のパルス信号である。図４（中段）のパルス信号は、図４（上段）の駆動信号ＳＤ（又は駆動信号ＳＤによって印加される駆動電圧もしくは矩形波電圧）の位相が反転するタイミングを避けて入力する。
【００３１】
表示装置は、タッチ入力検出回路７２を有する。タッチ入力検出回路７２は、静電誘導でセンシング信号ＳＳによって第３電極パターン６８に生じる出力信号を測定する。静電容量の変化に伴う出力信号の変化によってタッチ入力の有無が検出される。タッチ入力検出回路７２は、複数位置で出力信号を測定し、隣接する２つ以上の位置での測定値を比較して、タッチ入力がなされた位置を特定する。
【００３２】
図１に示すように、第１基板４０には、第１フレキシブル配線基板７４が取り付けられている。第１フレキシブル配線基板７４は、第１電極パターン５４及び第２電極パターン６０に電気的に接続されている。第２電極パターン６０と第１フレキシブル配線基板７４との電気的接続は、第１基板４０及び第２基板４２間に設けられた図示しない導電部材（例えば導電ビーズ）によってなされる。そして、第１フレキシブル配線基板７４を通して、第２電極パターン６０は、視差バリア駆動回路６２及びタッチパネル駆動回路７０（図３参照）に電気的に接続され、液晶４４の駆動電圧の印加（駆動信号ＳＤの入力）及びセンシング信号ＳＳの入力がなされる。
【００３３】
図１及び図２に示すように、第２基板４２には、第２フレキシブル配線基板７６が取り付けられている。第２フレキシブル配線基板７６は、第３電極パターン６８に電気的に接続されている。そして、第２フレキシブル配線基板７６を通して、第３電極パターン６８から、タッチ入力の有無に応じた出力信号が出力される。
【００３４】
本実施形態によれば、視差バリアパネル３８とタッチパネル６４が、第２基板４２を共用しているため、基板の枚数を減らすことができる。これにより、表示装置の厚みを減らし、界面反射の影響による光学特性の低下も抑えることができる。
【００３５】
本実施形態では、立体画像表示のために、表示パネル１０には左眼画像と右眼画像が表示される。左眼画像と右眼画像を分離するために、視差バリアパネル３８に視差バリアを形成する。具体的には、液晶４４を挟む第１電極パターン５４及び第２電極パターン６０の間に電圧を印加して、視差バリアに相当する縞状の画像を視差バリアパネル３８に表示する。そのために、図３に示す視差バリア駆動回路６２から第２電極パターン６０に、図４（上段）に示すように駆動信号ＳＤを入力する。なお、駆動信号ＳＤは、液晶４４を反転駆動するための交流信号（矩形波信号）である。
【００３６】
本実施形態では、タッチ入力のために、タッチパネル６４にセンシング信号ＳＳが入力される。センシング信号ＳＳは、タッチパネル駆動回路７０によって第２電極パターン６０に入力される。センシング信号ＳＳは、液晶４４の応答に要する時間よりも短時間のパルス信号である（図４（中段）参照）。パルス信号は、矩形波電圧の位相が反転するタイミングを避けて入力する。
【００３７】
本実施形態では、第２電極パターン６０に液晶４４の駆動信号ＳＤ及びセンシング信号ＳＳの両方を入力するため、合成された合成信号ＳＣは、図４（下段）に示すようになる。したがって、図４（下段）に示す合成信号ＳＣに対応して、静電誘導で第３電極パターン６８に出力信号が生じる。出力信号は、センシング信号ＳＳに対応する信号を含んでいる。図示しないフィルタを通して、液晶４４の駆動信号ＳＤに対応する信号を除去すれば、センシング信号ＳＳに対応する出力信号のみを取り出すことができ、これをタッチ入力検出回路７２で検出する。
【００３８】
タッチ入力検出回路７２で検出された出力信号は、タッチ入力が無ければ、センシング信号ＳＳに対応した一定の信号であるが、タッチ入力が有ると、出力信号の波形がひずむ。そこで、予め記憶した波形との比較によってタッチ入力の有無を検出することができる。
【００３９】
なお、出力信号の波形のひずみは、ノイズによって生じることがあるが、隣接する２つ以上の位置での測定値を比較して、静電容量の変化とは無関係のひずみを除去することで、一層正確にタッチ入力がなされた位置を特定することができる。
【００４０】
［変形例１］
図５は、実施形態の変形例１に係る表示装置の第２基板を示す図である。この例では、第２電極パターン１６０は、図１に示す液晶４４の駆動信号ＳＤ及びセンシング信号ＳＳの両方が印加される複数の共用電極１７８を含む。また、第２電極パターン１６０は、液晶４４の駆動信号ＳＤが印加されるがセンシング信号ＳＳが印加されない複数の専用電極１８０を含む。１つの共用電極１７８と２つ以上の専用電極１８０とが交互に並ぶ。隣同士の共用電極１７８のピッチは、５ｍｍ程度である。
【００４１】
これによれば、第２電極パターン１６０を構成する複数のストライプ電極の全てについて、タッチ入力の走査を行わないので、その検出に要する走査時間を短縮することができる。
【００４２】
［変形例２］
図６は、実施形態の変形例２に係る表示装置の第２基板を示す図である。この例では、第３電極パターン２６８は、タッチ入力検出回路７２（図３参照）に電気的に接続される複数の検出電極２８２を含む。第３電極パターン２６８は、タッチ入力検出回路７２（図３参照）に電気的に接続されない複数の非検出電極２８４を含む。１つの検出電極２８２と２つ以上の非検出電極２８４が交互に並ぶ。非検出電極２８４は、電気的に浮いた状態である。検出電極２８２と非検出電極２８４は、同じ材料からなり、表面の反射率が同じであり、同じ幅であることが好ましい。また、複数の検出電極２８２と複数の非検出電極２８４の全体が等しいピッチで配列されていることが好ましい。
【００４３】
これによれば、複数の検出電極２８２が間隔をあけて配置されているが、その間隔に非検出電極２８４が配置されているので、見栄えをよくすることができる。なお、この例に、上記変形例１で説明した内容を組み合わせてもよい。
【００４４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【符号の説明】
【００４５】
ＳＤ  駆動信号、ＳＳ  センシング信号、ＳＣ  合成信号、１０  表示パネル、１２  基板、１４  基板、１５  液晶、１６  シール、１８  偏光板、２０  集積回路チップ、２２  フレキシブル配線基板、２４  コネクタ、２６  発光部品、２８  バックライト、３０  導光板、３２  光学フィルム、３４  反射フィルム、３６  フレーム、３８  視差バリアパネル、４０  第１基板、４２  第２基板、４４  液晶、４６  シール、４８  偏光板、５０  接着剤、５２  第１面、５４  第１電極パターン、５６  配向膜、５８  第２面、６０  第２電極パターン、６２  視差バリア駆動回路、６４  タッチパネル、６６  第３面、６８  第３電極パターン、６９  絶縁膜、７０  タッチパネル駆動回路、７２  タッチ入力検出回路、７４  第１フレキシブル配線基板、７６  第２フレキシブル配線基板、１６０  第２電極パターン、１７８共用電極、１８０  専用電極、２６８  第３電極パターン、２８２  検出電極、２８４  非検出電極。
【図１】
0005555142.tif 000002
【図２】
0005555142.tif 000003
【図３】
0005555142.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005555142.tif 000007