(57)【要約】【課題】マルチタッチが可能なタッチパネルと、電気的に視野角を制御可能な視野角制御デバイスと、が基板を共有するように一体化する。【解決手段】光線方向制御タッチパネル装置は、上部透明基板の下面に配置された複数の上部光線方向制御電極及び複数の上部タッチパネル電極と、下部透明基板の上面に配置された複数の下部タッチパネル電極と、上部光線方向制御電極とタッチパネル電極とに挟まれた複数の電気泳動素子と、上部透明基板と下部透明基板に挟まれ、電気泳動素子に側壁を囲まれた複数の光透過領域と、制御部と、を含み、各上部光線方向制御電極は光透過領域と重なる開口部を含み、制御部は、該複数の下部タッチパネル電極にタッチ位置検出のための容量測定において駆動電位を供給し、該駆動電位に応じて該複数の上部光線方向制御電極に駆動電位を供給し、該複数の電気泳動素子を制御する。【選択図】図７
2019096066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部透明基板と、
下部透明基板と、
前記上部透明基板の下面に第１方向において交互に配置された、複数の上部光線方向制御電極及び複数の上部タッチパネル電極と、
前記下部透明基板の上面に配置され、上部光線方向制御電極に対向する複数の下部タッチパネル電極と、
前記複数の上部光線方向制御電極と前記複数のタッチパネル電極とに挟まれ、それぞれが有色電気泳動粒子と分散材とを含む、複数の電気泳動素子と、
前記上部透明基板と前記下部透明基板とに挟まれ、電気泳動素子に側壁を囲まれた複数の光透過領域と、
制御部と、を含み、
前記複数の上部光線方向制御電極それぞれは、前記光透過領域と重なる開口部を含み、
前記制御部は、
前記複数の下部タッチパネル電極に、タッチ位置検出のための容量測定において駆動電位を供給して、前記複数の下部タッチパネル電極から前記開口部を通じた前記複数の上部タッチパネル電極への電界を形成し、
前記複数の下部タッチパネル電極に与える駆動電位に応じて、前記複数の上部光線方向制御電極に対して駆動電位を供給し、前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子の分散状態／凝集状態を制御する、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記制御部は、
広視野角モードにおいて、
前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子を凝集状態に維持し、
前記複数の上部光線方向制御電極に、前記複数の下部タッチパネル電極への駆動電位と一定電位差の電位を与える、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記制御部は、
狭視野角モードにおいて、
前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子を分散状態に維持し、
前記複数の上部光線方向制御電極と、前記複数の下部タッチパネル電極に同電位を与える、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記開口部は前記電気泳動素子と重ならない、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記制御部は、
前記複数の下部タッチパネル電極に与える駆動電位として、基準電位からのパルスを含む矩形波が示す駆動電位を与え、
前記パルスのパルス幅は、前記電気泳動素子の電気泳動粒子が追従できないほど小さい、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記制御部は、
広視野角モードにおいて、
前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子を凝集状態に維持し、
前記複数の上部光線方向制御電極に、前記複数の下部タッチパネル電極への駆動電位と一定電位差の電位を与え、
狭視野角モードにおいて、
前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子を分散状態に維持し、
前記複数の上部光線方向制御電極と、前記複数の下部タッチパネル電極に同電位を与え、
前記複数の下部タッチパネル電極への容量チャージ中における前記複数の下部タッチパネル電極と前記複数の上部タッチパネル電極との電位差が、前記広視野角モードと前記狭視野角モードにおいて異なり、
前記制御部は、前記広視野角モードと前記狭視野角モードにおいて、前記複数の下部タッチパネル電極にチャージされる電荷量が同一になるように、容量のチャージ時間を決定する、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記下部透明基板の上面に前記複数の下部タッチパネル電極と前記第１方向と直交する第２方向において交互に配置され、上部タッチパネル電極に対向する、複数の下部光線方向制御電極を含み、
前記複数の電気泳動素子は、前記複数の上部タッチパネル電極と前記複数の下部光線方向制御電極とに挟まれ、
前記制御部は、
前記複数の上部タッチパネル電極に与える駆動電位に応じて、前記複数の下部光線方向制御電極に対して駆動電位を供給し、前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子の分散状態／凝集状態を制御する、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記複数の上部タッチパネルそれぞれは、前記光透過領域と重なる開口部を含み、
前記複数の下部光線方向制御電極に、タッチ位置検出のための容量測定において駆動電位を供給して、前記複数の下部光線方向制御電極から前記複数の上部タッチパネル電極の開口部を通じた前記複数の上部光線方向制御電極への電界を形成する、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記複数の電気泳動素子は、前記第２方向に延び、前記第１方向に配列されており、
前記複数の下部タッチパネル電極、前記複数の下部光線方向制御電極、前記複数の上部タッチパネル電極、及び前記複数の上部光線方向制御電極は、それぞれ、複数の電極片を連結した構成を有し、
前記複数の下部タッチパネル電極の電極片は、それぞれ、前記複数の上部光線方向制御電極の電極片のいずれかに対向し、
前記複数の下部光線方向制御電極の電極片は、それぞれ、前記複数の上部タッチパネル電極の電極片のいずれかに対向し、
前記複数の下部タッチパネル電極及び前記複数の下部光線方向制御電極は、前記第１方向に延び、前記第２方向に配列されており、
前記複数の上部タッチパネル電極及び前記複数の上部光線方向制御電極は、前記第２方向に延び、前記第１方向に配列されている、光線方向制御タッチパネル装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光線方向制御タッチパネル装置であって、
前記複数の電気泳動素子は、前記第１方向に直交する第２方向に延び、前記第１方向に配列されており、
前記複数の下部タッチパネル電極、前記複数の上部タッチパネル電極、及び前記複数の上部光線方向制御電極は、それぞれ矩形形状を有し、
前記複数の下部タッチパネル電極は、前記第１方向に延び、前記第２方向に配列されており、
前記複数の上部タッチパネル電極及び前記複数の上部光線方向制御電極は、前記第２方向に延び、前記第１方向に配列されている、光線方向制御タッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光線方向制御タッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット端末の普及にともなって、タッチパネルが操作性の良いユーザーインターフェースとして広く認知されてきている。タッチパネルは、様々な電子機器の表示部に搭載されるようになっている。また、スマートフォン、ＡＴＭ、航空機エンターテイメント用ディスプレイなどにおいて、利用者以外の者に表示内容を見えにくくするため、視野角制御デバイスが利用される。
【０００３】
表示パネル上に、タッチパネルと視野角制御デバイスを個別に搭載すると、それぞれの厚みで、表示装置の総厚が厚くなる。また、視野角制御デバイスをタッチパネルと表示パネルとの間に実装する構成においては、タッチパネルと表示パネルとの間の距離が大きくなり、操作性が悪くなる。さらに、表示装置における空気層との界面が多くなり、外光による表面反射で視認性が悪くなる。
【０００４】
特許文献１（国際公開第２００６／０３０７４５号）は、視野角制御可能なタッチパネルを備える表示装置を開示している。具体的には、視野角制御を行うＳＷ−ＬＣＤの構成部材である第１透明電極膜を、タッチパネルとして利用し、第１透明電極膜の表面に接触物が接触した際、第１透明電極膜の複数の箇所から流れる電流を検出し、検出結果に基づいて該接触物の接触位置を検出する位置検出手段を備えている表示装置、を開示する。
【０００５】
一方、特許文献２（特開２０１６−６２０９１号公報）は、電気泳動素子を利用することで、電気的に視野角を制御する光線方向制御デバイスを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３０７４５号
【特許文献２】特開２０１６−６２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のタッチパネルは、表面型静電容量方式を採用しているため、マルチタッチが困難である。また、タッチパネルと電気的に視野角を制御可能な視野角制御デバイスとを一体化し、それらが基板を共有することで、表示装置の厚みを薄くすると共に、視認性及びタッチパネル操作性の優れた表示装置を提供することができる。したがって、マルチタッチが可能なタッチパネルと、電気的に視野角制御可能な視野角制御デバイスと、が基板を共有するように、それらを一体化する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様の光線方向制御タッチパネル装置は、上部透明基板と、下部透明基板と、前記上部透明基板の下面に第１方向において交互に配置された、複数の上部光線方向制御電極及び複数の上部タッチパネル電極と、前記下部透明基板の上面に配置され、上部光線方向制御電極に対向する複数の下部タッチパネル電極と、前記複数の上部光線方向制御電極と前記複数のタッチパネル電極とに挟まれ、それぞれが有色電気泳動粒子と分散材とを含む、複数の電気泳動素子と、前記上部透明基板と前記下部透明基板とに挟まれ、電気泳動素子に側壁を囲まれた複数の光透過領域と、制御部と、を含み、前記複数の上部光線方向制御電極それぞれは、前記光透過領域と重なる開口部を含み、前記制御部は、前記複数の下部タッチパネル電極に、タッチ位置検出のための容量測定において駆動電位を供給して、前記複数の下部タッチパネル電極から前記開口部を通じた前記複数の上部タッチパネル電極への電界を形成し、前記複数の下部タッチパネル電極に与える駆動電位に応じて、前記複数の上部光線方向制御電極に対して駆動電位を供給し、前記複数の電気泳動素子における前記有色電気泳動粒子の分散状態／凝集状態を制御する、光線方向制御タッチパネル装置。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様によれば、タッチパネルと電気的に視野角を制御可能な視野角制御デバイスとが基板を共有するようにそれらを一体化でき、且つマルチタッチが可能な光線方向制御タッチパネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における表示装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】実施例１における上部電極の構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】実施例１における下部電極の構成例を模式的に示す平面図である。
【図４】図２及び図３のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図５】図２及び図３のＢＢ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図６】図２及び図３のＣＣ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図７】実施例１における光線方向制御タッチパネルの構成例を模式的に示す斜視図である。
【図８】実施例１における光線方向制御タッチパネルの制御系の論理構成例を模式的に示すブロック図である。
【図９】実施例１における広視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。
【図１０Ａ】実施例１における相互容量モードかつ広視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１０Ｂ】実施例１における相互容量モードかつ広視野角状態において、上部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１１Ａ】実施例１における自己容量モードかつ広視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１１Ｂ】実施例１における自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１２】実施例１における狭視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を模式的に示す断面図である。
【図１３】実施例１における狭視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。
【図１４Ａ】実施例１における相互容量モードかつ狭視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１４Ｂ】実施例１における相互容量モードかつ狭視野角状態において、上部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１５Ａ】実施例１における自己容量モードかつ狭視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１５Ｂ】実施例１における自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１６】実施例２における広視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。
【図１７】実施例２における相互容量モードかつ広視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１８Ａ】実施例２における自己容量モードかつ広視野角状態において、下部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１８Ｂ】実施例１における自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【図１９】実施例３における上部電極の構成例を模式的に示す平面図である。
【図２０】図１９のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図２１】図１９のＢＢ’切断線における光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図２２】図１９のＣＣ’切断線における光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図２３】実施例３における広視野角状態における光線方向制御タッチパネルの断面構造例を模式的に示す断面図である。
【図２４】実施例４における上部電極の構成例を模式的に示す平面図である。
【図２５】実施例４における下部電極の構成例を模式的に示す平面図である。
【図２６】図２４及び図２５のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【図２７】図２４及び図２５のＢＢ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネルの断面構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して実施形態を説明する。実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。説明をわかりやすくするため、図示した物の寸法、形状については、誇張して記載している場合もある。
【００１２】
以下において開示される光線方向制御タッチパネルは、上部透明基板、下部透明基板、及び上部透明電極と下部透明電極との間に配列された電気泳動素子とを含む。電気泳動素子は、表面電荷を帯びた遮光性の有色電気泳動粒子と透光性の分散剤とを含む。光線方向制御タッチパネルは、狭視野角モードと広視野角モードとを有する。狭視野角モードにおいては、分散剤の中に有色電気泳動粒子が分散する。一方、広視野角モードにおいては、有色電気泳動粒子が凝集する。
【００１３】
上部透明基板の下面（すなわち、下部透明基板に対向する面）には、上部電極が配置されている。上部電極は、タッチ位置を検出するための上部タッチパネル電極と、光線方向を制御するための上部光線方向制御電極と、を含む。上部光線方向制御電極には、開口部が設けられている。
【００１４】
下部透明基板の上面（すなわち、上部透明基板に対向する面）には、下部電極が配置されている。下部電極は、上部光線方向制御電極に対向し、タッチパネル機能を適用するための信号（電位）が与えられる下部タッチパネル電極を含む。また、下部電極は、上部タッチパネル電極に対向し、光線方向を制御するための下部光線方向制御電極を含む。
【００１５】
電気泳動素子は、上部電極と下部電極とに挟まれている。また、制御部は、タッチ位置検出のための容量測定において各タッチパネル電極に駆動電位を与え、その駆動電位に応じて光線方向制御電極に電位を与える。これにより、タッチ位置を検出すると共に、視野角モードに応じた有色電気泳動粒子の状態を維持する。
【００１６】
下部タッチパネル電極には、タッチパネル機能を提供するための信号（電位）が与えられる。この状態で、指示体が上部透明基板にタッチすると、下部タッチパネル電極から、対向する上部光線方向制御電極の開口部を通じて、当該上部タッチパネル電極への電界が形成される。当該電界によりタッチパネル機能が実現される。
【００１７】
また、上述のように、各タッチパネル電極は、光線方向制御電極としてしても働く。したがって、各タッチパネル電極の電位に応じて、電気泳動素子を適切に制御するための電位を、各光線方向制御電極に与える必要がある。
【００１８】
各タッチパネル電極を、タッチパネル部と光制御パネル部で共有するため、本開示の光線方向制御タッチパネルは、投影型静電容量方式を採用する。投影型静電容量方式のタッチパネルは、電極と指示体との間で発生する静電容量変化を検出して、指示体の接触位置を検出する。
【実施例１】
【００１９】
＜構成＞
図１は、表示装置の構成例を模式的に示す断面図である。図２は、上部電極の構成例を模式的に示す平面図である。図３は、下部電極の構成例を模式的に示す平面図である。表示装置は、表示パネル５と、表示パネル５の前面側に配置された光線方向制御タッチパネル１とを含む。表示パネル５は任意の方式を用いることができる。表示パネル５は、例えば、液晶表示パネル、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）表示パネル等を用いることができる。
【００２０】
本開示において、表示パネル５の画像を視認するユーザの側、つまり画像の光線が進む側を、表示装置の前側又は上側と呼び、その反対側を後側又は下側と呼ぶ。また、表示パネル５及び光線方向制御タッチパネル１の主面に垂直な方向をＺ軸方向、主面内の垂直な２方向をそれぞれＸ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第２方向）と呼ぶ。Ｚ軸方向は、表示パネル５と光線方向制御タッチパネル１の積層方向である。
【００２１】
光線方向制御タッチパネル１は、タッチパネルの機能を有すると共に、表示パネル５からの光線のうち通過する光線の方向を制御する機能を有する。光線方向制御タッチパネル１は、広視野角状態と狭視野角状態を切り替えて、表示パネル５の画像を透過させることができる。光線方向制御タッチパネル１からの出射方向の範囲が広い状態（モード）を広視野角状態（広視野角モード）と呼び、出射方向の範囲が狭い状態（モード）を狭視野角状態（狭視野角モード）と呼ぶ。
【００２２】
図１の例において、光線方向制御タッチパネル１は広視野角状態である。光線方向制御タッチパネル１は、有色電気泳動粒子（有色荷電粒子）の状態を変化させて、各光透過領域１５及び分散剤を透過する光の出射方向の範囲を変化させる。
【００２３】
光線方向制御タッチパネル１は、例えば、接着層によって、表示パネル５の前面（上面）に接着されている。光線方向制御タッチパネル１と表示パネル５との間の接着層は省略されてもよい。光線方向制御タッチパネル１と表示パネル５との間は、エアギャップでもよいし、任意の光学フィルムが設けられていてもよい。
【００２４】
光線方向制御タッチパネル１は、上部透明基板１１と下部透明基板１７とを含む。下部透明基板１７の下面は表示パネル５と対向し、上面は上部透明基板１１の下面と対向する。上部透明基板１１及び下部透明基板１７は、それぞれ、例えば、ガラス、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）製、又はＰＥＮ（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の透光性の材料で形成されている。上部透明基板１１及び下部透明基板１７は、それぞれ、不撓性又は可撓性の絶縁体である。
【００２５】
光線方向制御タッチパネル１は、さらに、上部透明基板１１の下面上に配置された上部電極６と、下部透明基板１７の上面上に配置された下部電極７とを含む。上部電極６は、図２に示すように、複数の上部タッチパネル電極１２及び複数の上部光線方向制御電極１８からなる。下部電極７は、図３に示すように、複数の下部タッチパネル電極１３及び複数の下部光線方向制御電極１６からなる。上部タッチパネル電極１２、上部光線方向制御電極１８、下部タッチパネル電極１３、及び下部光線方向制御電極１６は、透明電極であり、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、又はＩＧＺＯで形成されている。
【００２６】
複数の下部光線方向制御電極１６（下部光線方向制御電極パターン）は、それぞれ、下部透明基板１７上でＸ軸方向において延在し、Ｙ軸方向に互いに間隔を空けて配列されている。各下部光線方向制御電極１６は、例えば、Ｘ軸方向に連なって配置された同じ向き（例えば、各頂点がＸ軸方向又はＹ軸方向を向く）の複数のひし形（正方形を含む）状の電極片が連結された形状である。
【００２７】
複数の下部タッチパネル電極１３（下部タッチパネル電極パターン）は、それぞれ、下部透明基板１７上でＸ軸方向において延在し、Ｙ軸方向に互いに間隔を空けて配列されている。各下部タッチパネル電極１３は、下部光線方向制御電極１６と同様に、例えば、Ｘ軸方向に連なって配置された同じ向き（例えば、各頂点がＸ軸方向又はＹ軸方向を向く）の複数のひし形（正方形を含む）の電極片が連結された形状である。なお、詳細は後述するが、下部タッチパネル電極１３は、光線方向制御電極としても機能する。
【００２８】
下部光線方向制御電極１６と下部タッチパネル電極１３は、Ｙ軸方向において交互に配列されている。例えば、隣接する下部光線方向制御電極１６と下部タッチパネル電極１３は間隔を空けて配列されている。下部光線方向制御電極１６と下部タッチパネル電極１３との間は、例えば、絶縁材料（例えば窒化シリコン）で埋められていてもよいし、空間が設けられていてもよい。なお、後述するように、下部タッチパネル電極１３は、光線方向制御電極としても機能する。
【００２９】
複数の上部タッチパネル電極１２（上部タッチパネル電極パターン）は、それぞれ、上部透明基板１１上でＹ軸方向において延在し、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて配列されている。各上部タッチパネル電極１２は、例えば、Ｙ軸方向に連なって配置された同じ向き（例えば、各頂点がＸ軸方向又はＹ軸方向を向く）の複数のひし形（正方形を含む）状の電極片が連結された形状である。本実施例において、上部タッチパネル電極１２の各電極片は、下部光線方向制御電極１６の電極片に対向する。例えば、互いに対向する電極片は略同じ形状であって同じ大きさである。なお、詳細は後述するが、上部タッチパネル電極１２は、光線方向制御電極としても機能する。
【００３０】
複数の上部光線方向制御電極１８（上部光線方向制御電極パターン）は、それぞれ、上部透明基板１１上でＹ軸方向において延在し、Ｘ軸方向に互いに離間して配列されている。各上部光線方向制御電極１８は、上部タッチパネル電極１２と同様に、例えば、Ｙ軸方向に連なって配置された同じ向き（例えば、各頂点がＸ軸方向又はＹ軸方向を向く）の複数のひし形（正方形を含む）状の電極片が連結された形状である。本実施例において、上部光線方向制御電極１８の各電極片は、下部タッチパネル電極１３の電極片に対向する。例えば、互いに対向する電極片は略同じ形状であって同じ大きさである。
【００３１】
上部光線方向制御電極１８と上部タッチパネル電極１２は、Ｘ軸方向において交互に配列されている。例えば、隣接する上部光線方向制御電極１８と上部タッチパネル電極１２は互いに間隔を空けて配列されている。上部光線方向制御電極１８と上部タッチパネル電極１２との間は、例えば、絶縁材料（例えば窒化シリコン）で埋められていてもよいし、空間が設けられていてもよい。
【００３２】
上部光線方向制御電極１８には、開口部１８１が設けられている。図２の例では、上部光線方向制御電極１８の各電極片に、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形の複数の開口部１８１が設けられている。なお、開口部１８１は矩形に限らず、任意の形状とすることができる。
【００３３】
光線方向制御タッチパネル１は、上部透明基板１１と下部透明基板１７との間の光線方向制御層を含む。光線方向制御層は、複数の電気泳動素子１４及び複数の光透過領域１５とで構成されている。電気泳動素子１４及び光透過領域１５は、それぞれ、Ｘ軸方向において延在しており、Ｙ軸方向において交互に配列されている。
【００３４】
ＸＹ面において、複数の電気泳動素子１４は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に配列されたストライプパターンを有する。同様に、複数の光透過領域１５は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に配列されたストライプパターンを有する。
【００３５】
光透過領域１５の高さは、例えば、３μｍ〜３００μｍであり、光透過領域１５の幅は、例えば、１μｍ〜１５０μｍであり、光透過領域１５のピッチは、例えば、０．２５μｍ〜４０μｍである。上部タッチパネル電極１２、上部光線方向制御電極１８、下部タッチパネル電極１３、及び下部光線方向制御電極１６の幅は、メタル素材であれば、例えば、５μｍ〜１０μｍであり、ＩＴＯであれば、例えば、１００μｍ程度である。また、上部タッチパネル電極１２、上部光線方向制御電極１８、下部タッチパネル電極１３、及び下部光線方向制御電極１６のピッチは、例えば、数ｍｍ程度（具体的には、例えば、５ｍｍ程度）である。
【００３６】
各電気泳動素子１４は、光透過領域１５の間に形成された空間内に収容されている電気泳動粒子と分散剤（電気泳動素子材料）を含む。電気泳動粒子は有色であり、例えば、黒である。分散剤は例えば無色透明な液体の材料で形成されている。
【００３７】
各電気泳動素子１４は、上部電極６と一つの下部電極７とに挟まれている。図２の例において、上部電極６と下部電極７とは、電気泳動粒子と分散剤からなる電気泳動素子材料に接触している。上部電極６及び下部電極７の一方又は双方と電気泳動素子材料との間に絶縁層が存在してもよい。絶縁層は、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンである。
【００３８】
なお、図１の例において光線方向制御タッチパネル１は、広視野角状態である。広視野角状態は、電気泳動粒子を、電気泳動素子１４を挟む電極の一方、例えば、下部電極７の近傍に凝集させることにより実現される。電気泳動素子１４の大部分の領域は透明な分散剤のみで構成され、電気泳動素子１４は透過状態となる。これにより、Ｘ軸方向において広い出射角度範囲内の光線が、光線方向制御タッチパネル１を通過する。
【００３９】
広視野角状態において、上部電極６に対する下部電極７の相対電位は、電気泳動粒子の電荷とは逆の極性を有する（電位差Ｖ）。これにより、電気泳動粒子が下部電極７の近傍に集まる。
【００４０】
例えば、電気泳動粒子の電荷が負（−）の場合には、下部電極７が正極となるように、下部電極７と上部電極６に電位が与えられる。電気泳動粒子の電荷が正（＋）の場合には、下部電極７が負極となるように、下部電極７と上部電極６に電位が与えられる。なお、以下の説明において、電気泳動粒子の電荷は負であるとする。電気泳動粒子の電荷が正の場合、下部電極７の極性を逆にすることにより、同様に対応可能である。
【００４１】
一方、狭視野角状態において、各電気泳動素子１４中の電気泳動粒子は、分散剤内に分散している。分散している電気泳動粒子が表示パネル５からの光を吸収することで、電気泳動素子１４は、表示パネル５からの光を遮蔽する。これにより、Ｘ軸方向において狭い出射角度範囲内の光線のみが、光線方向制御タッチパネル１を通過する。
【００４２】
狭視野角状態において、各電気泳動素子１４を挟む上部電極６と下部電極７とは、同電位に維持される。これにより、電気泳動粒子は、分散剤内で分散した状態に維持される。上部電極６は、タッチパネル機能のために、特定の信号が与えられる。上部電極６及び下部電極７の電位制御の詳細は後述する。
【００４３】
図４は、図２及び図３のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。図５は、図２及び図３のＢＢ’切断線における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。図６は、図２及び図３のＣＣ’切断線における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。
【００４４】
上部光線方向制御電極１８に設けられた開口部１８１は、光透過領域１５に重なる位置に設けられている。また、開口部１８１は、電気泳動素子１４に重ならないことが望ましい。従って、開口部１８１の（Ｘ軸方向の）幅は、光透過領域１５の幅以下であることが望ましい。また、全ての電気泳動素子１４は、１以上の上部タッチパネル電極１２又は上部光線方向制御電極１８と、１以上の下部タッチパネル電極１３又は下部光線方向制御電極１６と、に挟まれている。
【００４５】
図７は、光線方向制御タッチパネル１の構成例を模式的に示す斜視図である。説明の便宜のため、図７において上部透明基板１１及び下部透明基板１７の記載は省略されている。下部タッチパネル電極１３が、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位になるよう制御されている。また、下部光線方向制御電極１６が、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より、高電位になるよう制御されている。これにより、下部タッチパネル電極１３から上部光線方向制御電極１８の非開口部への電界、及び下部光線方向制御電極１６から上部タッチパネル電極１２への電界が形成され、これらの電界により光線方向制御機能が実現される。
【００４６】
また、この状態で、指示体が上部透明基板１１にタッチすると、下部タッチパネル電極１３から、上部光線方向制御電極１８の開口部１８１を通じて、当該上部タッチパネル電極１２への電界が形成される。当該電界によりタッチパネル機能が実現される。
【００４７】
＜制御＞
以下において、光線方向制御タッチパネル１の制御を説明する。上述のように、光線方向制御タッチパネル１は、タッチパネル機能と光線方向制御機能を有する。上部タッチパネル電極１２には、タッチパネル機能を提供するための信号（電位）が与えられる。上述のように、上部タッチパネル電極１２は、光線方向制御電極としても働く。したがって、上部タッチパネル電極１２の電位に応じて、電気泳動素子１４を適切に制御するための電位を下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に与える必要がある。
【００４８】
本開示の光線方向制御タッチパネル１は、投影型静電容量方式を採用する。投影型静電容量方式のタッチパネルは、電極と指示体との間で発生する静電容量変化を検出して、指示体の接触位置を検出する。
【００４９】
投射型容量方式のタッチパネルの容量検出方式として、自己容量検出方式と相互容量検出方式が存在する。自己容量検出方式のタッチパネルは、複数のＸ電極（本実施例における下部タッチパネル電極１３）と複数のＹ電極（本実施例における上部タッチパネル電極１２）を有する。
【００５０】
自己容量検出方式は、Ｘ電極（本実施例における下部タッチパネル電極１３）、Ｙ電極（本実施例における上部タッチパネル電極１２）を独立に駆動して、それぞれの電極における静電容量値の変化を検出する。指示体が電極に近づくと、当該電極の静電容量が増加する。自己容量方式は、静電容量が増加したＸ電極及びＹ電極をそれぞれ検出することで、指示体の位置を検出する。
【００５１】
相互容量方式のタッチパネルは、駆動電極としての送信電極（例えばＸ電極、本実施例における下部タッチパネル電極１３）と検出電極としての受信電極（例えばＹ電極、本実施例における上部タッチパネル電極１２）を有する。駆動電極及び検出電極の各交点に容量（交点容量）が構成される。交点容量の近傍に指示体が存在すると、交点における電界の一部が指示体に移動する。このため、交点容量から減少する。相互容量方式は、相互容量の変化がどの交点でどの程度の大きさで発生したかを検出することで、指示体の位置を検出する。
【００５２】
図８は、光線方向制御タッチパネル１の制御系の論理構成例を模式的に示すブロック図である。光線方向制御タッチパネル１は、メイン制御部２１及び制御部２２を含む。制御部２２は、タッチ座標演算部２３、視野角制御部２４、タイミング制御部２５、上部タッチパネル電極駆動部２６、上部光線方向制御電極駆動部２７、下部タッチパネル電極駆動部２８、及び下部光線方向制御電極駆動部２９を含む。
【００５３】
制御部２２に含まれる各部、及びメイン制御部２１は、それぞれ、プログラムに従って動作するプロセッサ及び／又は特定機能の論理回路を含んで構成される。タッチ座標演算部２３、視野角制御部２４、タイミング制御部２５、上部タッチパネル電極駆動部２６、上部光線方向制御電極駆動部２７、下部タッチパネル電極駆動部２８、及び下部光線方向制御電極駆動部２９は、それぞれ個別の回路で構成されてもよく、これらの一部又は全部は同一の回路（プロセッサを含む）を共有してもよい。
【００５４】
メイン制御部２１は、例えば、タッチ座標演算部２３、視野角制御部２４、及びタイミング制御部２５を制御する。具体的には、例えば、メイン制御部２１は、タッチ座標演算部２３が出力したタッチ座標を取得する。また、メイン制御部２１は、例えば、視野角制御部２４に対して、視野角モード（広視野角モード／狭視野角モード）を制御する。また、メイン制御部２１は、例えば、タイミング制御部２５に対して、タッチ検出モード（自己容量モード／相互容量モード）を制御する。
【００５５】
タッチ座標演算部２３は、相互容量方式において、上部タッチパネル電極１２から受信した駆動信号と、タイミング制御部２５から受信した受信信号と、に基づいて、指示体によるタッチ座標を算出する。また、タッチ座標演算部２３は、自己容量方式において、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３から受信した受信信号と、タイミング制御部２５から受信した信号と、に基づいて、指示体によるタッチ座標を算出する。
【００５６】
視野角制御部２４は、視野角モードをタイミング制御部２５に通知する。タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極駆動部２６、上部光線方向制御電極駆動部２７、下部タッチパネル電極駆動部２８、及び下部光線方向制御電極駆動部２９に対して、視野角モード及びタッチ検出モードに応じたタイミング信号を送信する。
【００５７】
上部タッチパネル電極駆動部２６、上部光線方向制御電極駆動部２７、下部タッチパネル電極駆動部２８、及び下部光線方向制御電極駆動部２９は、それぞれ、タイミング信号に基づいて、対応する電極に駆動信号（電位）を送信する。下部タッチパネル電極駆動部２８は、自己容量モード及び相互容量モードにおいて、下部タッチパネル電極１３の受信信号を受信し、タッチ座標演算部２３に送信する。上部タッチパネル電極駆動部２６は、自己容量モードにおいて、上部タッチパネル電極１２の受信信号を受信し、タッチ座標演算部２３に送信する。
【００５８】
図９は、広視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８には、例えば、一定の基準電位（例えば接地電位）が与えられる。下部光線方向制御電極１６には、当該基準電位より高い一定の電位が与えられる。
【００５９】
また、下部タッチパネル電極１３には、例えば、下部光線方向制御電極１６に与えられた電位を基準とし、マイナス方向のパルスＰ１を有する矩形波のタッチパネル用の駆動信号が与えられる。当該矩形波の平均電位は、当該基準電位よりも高い。なお、当該パルスが出力されている間において、上部光線方向制御電極１８に電界を集めやすくするために、上部光線方向制御電極１８はフローティングであってもよい。
【００６０】
図９の例では、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より高電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が、下部電極７側に凝集し、広視野角状態が実現される。
【００６１】
なお、当該パルスＰ１がＯＮ状態（マイナス方向のパルスが出力されている状態）においては、下部タッチパネル電極１３と、対向する電極である上部光線方向制御電極１８が同電位であるため、パルス幅が大きいと、その間に電気泳動粒子が分散する可能性がある。従って、広視野角状態を維持するためには、電気泳動粒子が追従できないほど、当該パルスＰ１のパルス幅が短く設定されている必要がある。具体的には、例えば、当該パルス幅は、１μ秒〜３０μ秒である（パルスＰ１は静電容量をチャージするために与えられるが、そのチャージ時間は、センサパターンの抵抗と配線の抵抗、それぞれの容量、駆動電圧に依存する。主に用いられるパルス幅は、数μ秒（例えば１〜３μ秒）である）。
【００６２】
つまり、矩形波全体におけるパルスＯＮ状態（出力されている状態）のＤｕｔｙ比が所定値以下（電気泳動素子１４が駆動する時間（数秒）より十分短いＰ１のパルス幅が設定されており、当該Ｄｕｔｙ比は、具体的には例えば１％以下である）に設定されることとなり、電気泳動粒子が、視野角モードが変化するほどに移動する前に、タッチパネル用パルスの出力が終了する。
【００６３】
図１０Ａは、相互容量モードかつ広視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。図１０Ｂは、相互容量モードかつ広視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【００６４】
以下、各下部タッチパネル電極１３を、より正のＹ軸方向に配置されているものから順にＸ＿１電極、Ｘ＿２電極、Ｘ＿３電極、・・・とも呼び、各下部光線方向制御電極１６を、より正のＹ軸方向に配置されているものから順に、Ｘ２＿１電極、Ｘ２＿２電極、Ｘ２＿３電極、・・・とも呼ぶ。同様に、各上部タッチパネル電極１２を、より負のＸ軸方向に配置されているものから順にＹ＿１電極、Ｙ＿２電極、Ｙ＿３電極、・・・とも呼び、各上部光線方向制御電極１８を、より負のＸ軸方向に配置されているものから順に、Ｙ２＿１電極、Ｙ２＿２電極、Ｙ２＿３電極、・・・とも呼ぶ。
【００６５】
メイン制御部２１から相互容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から広視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、下部タッチパネル電極１３を順次選択する。タイミング制御部２５は、選択している下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えながら、上部タッチパネル電極１２それぞれにおいて容量を測定する。タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２を順次選択して容量を測定してもよく、全ての上部タッチパネル電極１２と選択している下部タッチパネル電極１３との間の容量を同時に測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【００６６】
図１０Ａが示す例において、タイミング制御部２５は、Ｘ＿１電極、Ｘ＿２電極、Ｘ＿３電極の順で、下部タッチパネル電極１３を選択する。図１０Ａに示すように、容量測定のために選択された下部タッチパネル電極１３に対して、順次交流信号が与えられる。図１０Ａが示す例において、下部タッチパネル電極１３に与えられる駆動信号は、所定の高電位（図１０ＡにおけるＨｉｇｈ）からマイナス方向へのパルスを発する矩形波である。
【００６７】
当該パルスは電極の選択順に出力され、各下部タッチパネル電極１３におけるパルスの出力期間は重複しない。また、前述したようにパルス幅は、電気泳動粒子が追従できないほど、短いものである。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【００６８】
また、上部タッチパネル電極１２である、Ｙ＿１電極、Ｙ＿２電極、及びＹ＿３電極には、一定の低電位（図１０ＢにおけるＬｏｗ）が与えられている。下部光線方向制御電極１６である、Ｘ２＿１電極、Ｘ２＿２電極、Ｘ２＿３電極には、一定の高電位（図１０ＡにおけるＨｉｇｈ）が与えられ、上部光線方向制御電極１８である、Ｙ２＿１電極、Ｙ２＿２電極、Ｙ２＿３電極には、一定の低電位（図１０ＢにおけるＬｏｗ）が与えられる。
【００６９】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より高電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が、下部電極７側に凝集し、広視野角状態が実現される。
【００７０】
図１１Ａは、自己容量モードかつ広視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。図１１Ｂは、自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【００７１】
メイン制御部２１から自己容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から広視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えつつ、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３の容量を測定する。これと異なり、タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３を順次選択し、選択している電極に駆動信号を与えると共に、その容量を測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【００７２】
図１１Ａが示す例において、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に対して、同時に交流信号が与えられる。図１１Ａが示す例において、各下部タッチパネル電極１３及び各下部光線方向制御電極１６に与えられる駆動信号は、所定の高電位（図１１ＡにおけるＨｉｇｈ）からマイナス方向へのパルスを発する同一の矩形波である。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【００７３】
また、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８に与えられる駆動信号は、所定の低電位（図１１ＢにおけるＬｏｗ）からマイナス方向のパルスを発する同一の矩形波である。当該矩形波は、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に与えられる駆動信号が示す矩形波と同一形状である。即ち、これらの矩形波において、パルスの高さ、パルス幅、及びパルスの立ち上がるタイミングが同一である。
【００７４】
なお、自己容量モードにおいては、全ての電極に対して同一形状の矩形波が与えられるため、パルスが出力されている期間及び出力されていない期間において、対向する電極間における電位差は不変である。従って、相互容量モードと比較して、パルス幅が長くてもよい（例えば、パルス幅は、相互容量モードと同様に１μ秒〜３０μ秒程度であるが、相互容量モードのパルス幅より長くてもよい）。
【００７５】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より高電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が、下部電極７側に凝集し、広視野角状態が実現される。
【００７６】
図１２は、狭視野角状態における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を模式的に示す断面図である。説明の便宜のため、図１２の例においては、上部電極６の下面（ＸＹ平面）、及び下部電極７の上面（ＸＹ平面）がＸＺ平面に描かれており、また、上部透明基板１１及び下部透明基板１７の記載が省略されている。
【００７７】
図１３は、狭視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。下部タッチパネル電極１３、下部光線方向制御電極１６、及び上部光線方向制御電極１８には、例えば、一定の基準電位（例えば接地電位）が与えられる。また、上部タッチパネル電極１２には、例えば、当該一定の基準電位を基準とし、プラス方向のパルスＰ２を有する矩形波のタッチパネル用の駆動信号が与えられる。
【００７８】
なお、当該パルスＰ２がＯＮ状態（出力されている状態）においては、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位であるため、パルス幅が大きいと、その間に電気泳動粒子が下部タッチパネル電極１３側に凝集する可能性がある。従って、狭視野角状態を維持するためには、電気泳動粒子が追従できないほど、当該パルス幅が短く設定されている必要がある。
【００７９】
具体的には、例えば、当該パルス幅は、１μ秒〜３０μ秒である。つまり、矩形波全体におけるパルスＯＦＦ状態（基準の低電位が保たれている状態）のＤｕｔｙ比が高く設定されることとなり、電気泳動粒子が、視野角モードに影響するほどに移動する前に、タッチパネル用パルスの出力が終了する。
【００８０】
上述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２と同電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８と同電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が分散剤内で略均等に分散した状態になり、狭視野角状態が実現される。
【００８１】
また、図１２に示すように、この状態で、指示体が上部透明基板１１にタッチすると、下部タッチパネル電極１３から、上部光線方向制御電極１８の開口部１８１を通じて、当該上部タッチパネル電極１２へ形成された電界の一部が支持体にひかれて容量が変化する。これによりタッチパネル機能が実現される。
【００８２】
図１４Ａは、相互容量モードかつ狭視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。図１４Ｂは、相互容量モードかつ狭視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【００８３】
メイン制御部２１から相互容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から狭視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、下部タッチパネル電極１３を順次選択する。タイミング制御部２５は、選択している下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えながら、上部タッチパネル電極１２それぞれにおいて容量を測定する。タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２を順次選択して容量を測定してもよく、全ての上部タッチパネル電極１２と選択している下部タッチパネル電極１３との間の容量を同時に測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【００８４】
図１４Ａが示す例において、タイミング制御部２５は、Ｘ＿１電極、Ｘ＿２電極、Ｘ＿３電極の順で、下部タッチパネル電極１３を選択する。図１４Ａに示すように、容量測定のために選択された下部タッチパネル電極１３に対して、順次交流信号が与えられる。図１４Ａが示す例において、下部タッチパネル電極１３に与えられる駆動信号は、所定の低電位（図１４ＡにおけるＬｏｗ）からプラス方向へのパルスを発する矩形波である。
【００８５】
当該パルスは電極の選択順に出力され、複数の下部タッチパネル電極１３においてパルスの出力期間は重複しない。また、前述したようにパルス幅は、電気泳動粒子が追従できないほど、短いものである。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【００８６】
また、上部タッチパネル電極１２である、Ｙ＿１電極、Ｙ＿２電極、及びＹ＿３電極、下部光線方向制御電極１６である、Ｘ２＿１電極、Ｘ２＿２電極、及びＸ２＿３電極、並びに上部光線方向制御電極１８である、Ｙ２＿１電極、Ｙ２＿２電極、及びＹ２＿３電極には、一定の低電位（図１４Ａ、図１４ＢにおけるＬｏｗ）が与えられる。
【００８７】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２と同電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８と同電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が分散剤内で略均等に分散した状態になり、狭視野角状態が実現される。
【００８８】
図１５Ａは、自己容量モードかつ狭視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。図１５Ｂは、自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【００８９】
メイン制御部２１から自己容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から狭視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えつつ、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３の容量を測定する。これと異なり、タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３を順次選択し、選択している電極に駆動信号を与えると共に、その容量を測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【００９０】
図１５Ａ、及び図１５Ｂが示す例において、下部タッチパネル電極１３、下部光線方向制御電極１６、上部タッチパネル電極１２、及び上部光線方向制御電極１８に対して、同時に交流信号が与えられる。図１５Ａ、及び図１５Ｂが示す例において、各下部タッチパネル電極１３、各下部光線方向制御電極１６、各上部タッチパネル電極１２、及び各上部光線方向制御電極１８に与えられる駆動信号は、所定の低電位（図１５ＡにおけるＬｏｗ）からプラス方向へのパルスを発する同一の矩形波である。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【００９１】
なお、自己容量モードにおいては、全ての電極に対して同一形状の矩形波が与えられるため、パルスが出力されている期間及び出力されていない期間において、対向する電極間における電位差は不変である。従って、相互容量モードと比較して、パルス幅が長くてもよい（例えば、パルス幅は、相互容量モードと同様に１μ秒〜３０μ秒程度であるが、相互容量モードのパルス幅より長くてもよい）。
【００９２】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２と同電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８と同電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が分散剤内で略均等に分散した状態になり、狭視野角状態が実現される。
【００９３】
以上、本実施例の光線方向制御タッチパネル１において、投影型の静電容量タッチパネルと電気的に視野角を制御可能な視野角制御デバイスとを一体化し、さらにそれらが基板を共有している。これにより、マルチタッチが可能な光線方向制御タッチパネルを得ることができる。また、光線方向制御タッチパネル１の厚みを薄くすることができ、ひいては、タッチ部と表示パネル５との距離を小さくすることができる。これにより、タッチパネル上から視認する表示と表示パネル上の表示の間での差異が少なくなり、パネル操作性が向上する。また、光線方向制御タッチパネル１における界面が少なくなることにより、透過率の減少を抑制することができ、ひいては視認性を向上させることができる。
【００９４】
また、タッチパネル機能におけるＸ電極は上部電極６に、Ｙ電極が下部電極７に配置されているため（即ち別の平面に配置されているため）、Ｘ電極とＹ電極との間を埋めるためのブリッジを生成する必要がなく、製造工程を削減することができ、ひいては低コスト化を実現することができる。
【００９５】
また、下部透明基板１７に下部電極７が配置されていることにより、表示パネル５から上部透明基板１１へのノイズを削減することができる。
【実施例２】
【００９６】
本実施例の光線方向制御タッチパネル１は、広視野角モードにおける駆動方法が実施例１と異なる。なお、狭視野角モードにおける駆動方法は実施例１と同様である。
【００９７】
図１６は、広視野角状態において、各電極に与えられる駆動信号の波形の概略を示す説明図である。下部タッチパネル電極１３に、例えば、下部光線方向制御電極１６に与えられた電位を基準とし、プラス方向のパルスＰ３を有する矩形波のタッチパネル用の駆動信号が与えられている点が実施例１と異なる。
【００９８】
なお、当該パルスＰ３がＯＮ状態（パルスが出力されている状態）であっても、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。従って、本実施例の広視野角モードにおけるパルス幅は、実施例１の相互容量モードと比較して、パルス幅が長くてもよい（例えば、パルス幅は、１〜３０μ秒である）。
【００９９】
図１７は、相互容量モードかつ広視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。メイン制御部２１から相互容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から広視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、下部タッチパネル電極１３を順次選択する。
【０１００】
タイミング制御部２５は、選択している下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えながら、上部タッチパネル電極１２それぞれにおいて容量を測定する。タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２を順次選択して容量を測定してもよく、全ての上部タッチパネル電極１２と選択している下部タッチパネル電極１３との間の容量を同時に測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【０１０１】
図１７が示す例において、タイミング制御部２５は、Ｘ＿１電極、Ｘ＿２電極、Ｘ＿３電極の順で、下部タッチパネル電極１３を選択する。図１０Ａに示すように、容量測定のために選択された下部タッチパネル電極１３に対して、順次交流信号が与えられる。図１７が示す例において、下部タッチパネル電極１３に与えられる駆動信号は、所定の高電位（図１０ＡにおけるＨｉｇｈ）からプラス方向へのパルスを発する矩形波である。当該パルスは電極の選択順に出力され、複数の下部タッチパネル電極１３においてパルスの出力期間は重複しない。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【０１０２】
なお、本実施例の相互容量モードかつ広視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形は、実施例１の図１０Ｂの波形と同様であるため図示を省略する。
【０１０３】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より高電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が、下部電極７側に凝集し、広視野角状態が実現される。
【０１０４】
図１８Ａは、自己容量モードかつ広視野角状態において、下部電極７に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。図１８Ｂは、自己容量モードかつ広視野角状態において、上部電極６に与えられる駆動電位（駆動信号）の波形の一例を示す。
【０１０５】
メイン制御部２１から自己容量モードを示す通知を受信し、かつ視野角制御部２４から広視野角モードを示す通知を受信したタイミング制御部２５は、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３に駆動電位を与えつつ、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての下部タッチパネル電極１３の容量を測定する。これと異なり、タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３を順次選択し、選択している電極に駆動信号を与えると共に、その容量を測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【０１０６】
図１８Ａが示す例において、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に対して、同時に交流信号が与えられる。図１８Ａが示す例において、各下部タッチパネル電極１３及び各下部光線方向制御電極１６に与えられる駆動信号は、所定の高電位（図１１ＡにおけるＨｉｇｈ）からプラス方向へのパルスを発する同一の矩形波である。なお、容量測定のための駆動電位波形は任意であって、光線方向制御タッチパネル１によるタッチ検出のために適切な波形が選択される。
【０１０７】
また、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８に与えられる駆動信号は、所定の低電位（図１１ＢにおけるＬｏｗ）からプラス方向のパルスを発する同一の矩形波である。当該矩形波は、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に与えられる駆動信号が示す矩形波と同一形状である。
【０１０８】
これにより、前述したように、下部光線方向制御電極１６は、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より高電位に維持され、下部タッチパネル電極１３は、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位に維持される。これにより電気泳動素子１４の電気泳動粒子が、下部電極７側に凝集し、広視野角状態が実現される。
【０１０９】
なお、本実施例の相互容量モードにおいて、広視野角モードのタッチパネル用電界の大きさ（パルス出力時の下部タッチパネル電極１３と上部タッチパネル電極１２との電位差）は、狭視野角モードのタッチパネル用電界の大きさより、大きい。つまり、広視野角モードと狭視野角モードにおいて、タッチパネル用の静電容量の大きさは同一であるが、静電容量をチャージする時間が異なる。
【０１１０】
なお、静電容量をチャージして所定の電圧に達する時間は、下記の式１に示す通り、電圧が高いほど長くなる。このため、例えば、メイン制御部２１は、広視野角モードと狭視野角モードにおいて、チャージされる電荷量が同一になるように、下記の式２に基づいて、広視野角モード及び狭視野角モードそれぞれにおける静電容量のチャージ時間及び静電容量の測定タイミングを決定し、タイミング制御部２５に通知する。
【０１１１】
ｅＣ（ｔ）＝Ｅ−Ｅ・ｅ−ｔ／ＲＣ・・・（式１）（但し、ｅＣはコンデンサの電圧、Ｅは電極に印加される電圧、ｔはチャージ時間、Ｒは抵抗、Ｃは静電容量）
【０１１２】
ｑ（ｔ）＝ＣＥ−ＣＥ−ｔ／ＲＣ・・・（式２）（但し、ｑはコンデンサの電荷量、Ｅは電極に印加される電圧、ｔはチャージ時間、Ｒは抵抗、Ｃは静電容量）
【実施例３】
【０１１３】
本実施例の光線方向制御タッチパネル１は、上部タッチパネル電極１２にも開口部が設けられている点において、実施例１の光線方向制御タッチパネル１と異なる。図１９は、本実施例の上部電極６の構成例を模式的に示す平面図である。上部タッチパネル電極１２には、開口部１２１が設けられている。図１９の例では、上部タッチパネル電極１２の電極片に、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形の複数の開口部１２１が設けられている。なお、開口部１２１は矩形に限らず、任意の形状とすることができる。
【０１１４】
図２０は、図１９のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。図２１は、図１９のＢＢ’切断線における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。図２２は、図１９のＣＣ’切断線における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。
【０１１５】
上部タッチパネル電極１２に設けられた開口部１２１は、光透過領域１５に重なる位置に設けられている。また、開口部１２１は、電気泳動素子１４に重ならないことが望ましい。従って、開口部１２１の（Ｘ軸方向の）幅は、光透過領域１５の幅以下であることが望ましい。また、全ての電気泳動素子１４は、１以上の上部タッチパネル電極１２又は上部光線方向制御電極１８と、１以上の下部タッチパネル電極１３又は下部光線方向制御電極１６と、に挟まれている。
【０１１６】
図２３は、広視野角状態における光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を模式的に示す断面図である。説明の便宜のため、図２３の例においては、上部電極６の下面（ＸＹ平面）、及び下部電極７の上面（ＸＹ平面）がＸＺ平面に描かれており、また、上部透明基板１１及び下部透明基板１７の記載が省略されている。
【０１１７】
図２３において、下部タッチパネル電極１３が、対向する電極である上部光線方向制御電極１８より高電位になるよう制御されている。また、下部光線方向制御電極１６が、対向する電極である上部タッチパネル電極１２より、高電位になるよう制御されている。これにより、下部タッチパネル電極１３から上部光線方向制御電極１８の非開口部への電界、及び下部光線方向制御電極１６から上部タッチパネル電極１２への電界が形成され、これらの電界により光線方向制御機能が実現される。
【０１１８】
また、この状態で、指示体が上部透明基板１１にタッチすると、下部タッチパネル電極１３から、上部光線方向制御電極１８の開口部１８１を通じて、当該上部タッチパネル電極１２へ形成された電界の一部が支持体にひかれて容量が変化する。また、下部光線方向制御電極１６から、上部タッチパネル電極１２の開口部１２１を通じて、当該上部光線方向制御電極１８へ形成された電界の一部が支持体にひかれて容量が変化する。これらの電界によりタッチパネル機能が実現される。
【０１１９】
つまり本実施例の光線方向制御タッチパネル１において、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３のみならず、上部光線方向制御電極１８及び下部光線方向制御電極１６も、タッチパネル電極及び光線方向制御電極の双方の機能を有する。これにより、タッチパネルとしての分解能を向上させることができる。
【０１２０】
つまり、本実施例では、相互容量モードにおいて、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６の双方が駆動電極としての送信電極として、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８の双方が駆動電極としての受信電極として機能する。
【０１２１】
従って、本実施例では、相互容量モードにおいて、タイミング制御部２５は、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６を順次選択する。タイミング制御部２５は、選択している下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６に駆動電位を与えながら、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８それぞれにおいて容量を測定する。
【０１２２】
相互容量モードにおいて、タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８を順次選択して容量を測定してもよく、全ての上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８と、選択している下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６と、の間の容量を同時に測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。
【０１２３】
相互容量モードにおいて実施例１及び実施例２（図１０Ａ、図１４Ａ、及び図１７）において、Ｘ＿１電極、Ｘ＿２電極、Ｘ＿３電極に順次与えられていたパルスを、Ｘ＿１、Ｘ２＿１、Ｘ２、Ｘ２＿２、Ｘ３、及びＸ２＿３に順次与えることにより、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６の双方を送信電極として機能させることができる。上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８に与えられる駆動電位は、実施例１と同様である。
【０１２４】
また、自己容量モードにおいて、下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６の双方がＸ電極として、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８の双方がＹ電極として機能する。
【０１２５】
自己容量モードにおいて、タイミング制御部２５は、全ての上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８、並びに全ての下部タッチパネル電極１３及び全ての下部光線方向制御電極１６に駆動電位を与えつつ、全ての上部タッチパネル電極１２及び全ての上部光線方向制御電極１８、並びに全ての下部タッチパネル電極１３及び全ての下部光線方向制御電極１６の容量を測定する。
【０１２６】
これと異なり、タイミング制御部２５は、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８、並びに下部タッチパネル電極１３及び下部光線方向制御電極１６を順次選択し、選択している電極に駆動信号を与えると共に、その容量を測定してもよい。タッチ座標演算部２３は、測定された容量に基づいて、タッチ座標を算出する。また、自己容量モードにおいて、各電極に与えられる駆動電位は、実施例１及び実施例２と同様である。
【０１２７】
なお、本実施例においては、上部タッチパネル電極１２と上部光線方向制御電極１８を同一視できるため、上部タッチパネル電極駆動部２６と上部光線方向制御電極駆動部２７は、１つの機能部として一体化されていてもよい。同様に、下部タッチパネル電極１３と下部光線方向制御電極１６を同一視できるため、下部タッチパネル電極駆動部２８、及び下部光線方向制御電極駆動部２９は、１つの機能部として一体化されていてもよい。
【実施例４】
【０１２８】
本実施例の光線方向制御タッチパネル１は、上部電極６及び下部電極７内の電極の配置及び形状が、実施例１と異なる。
【０１２９】
図２４は、本実施例の上部電極６の構成例を模式的に示す平面図である。上部電極６は、複数の上部タッチパネル電極１２と、複数の上部光線方向制御電極１８と、を含む。複数の上部タッチパネル電極１２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。各上部タッチパネル電極１２は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形形状である。
【０１３０】
複数の上部光線方向制御電極１８は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。各上部光線方向制御電極１８は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形形状である。また、上部光線方向制御電極１８には、１以上の開口部１８１が設けられている。開口部１８１は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形形状である。
【０１３１】
なお、上部タッチパネル電極１２及び上部光線方向制御電極１８は、Ｘ軸方向において交互に配置されている。上部光線方向制御電極１８と上部タッチパネル電極１２との間は、例えば、絶縁材料（例えば窒化シリコン）で埋められていてもよいし、空間が設けられていてもよい。
【０１３２】
図２５は、本実施例の下部電極７の構成例を模式的に示す平面図である。下部電極７は複数の下部タッチパネル電極１３を含む。複数の下部タッチパネル電極１３は、それぞれ、下部透明基板１７上でＸ軸方向において延在し、Ｙ軸方向に互いに離間して配列されている。下部タッチパネル電極１３は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形形状である。下部タッチパネル電極１３それぞれの間は、例えば、絶縁材料（例えば窒化シリコン）で埋められていてもよいし、空間が設けられていてもよい。
【０１３３】
図２６は、図２４及び図２５のＡＡ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。図２７は、図２４及び図２５のＢＢ’切断線における広視野角状態の光線方向制御タッチパネル１の断面構造例を示す断面図である。
【０１３４】
上部光線方向制御電極１８に設けられた開口部１８１は、光透過領域１５に重なる位置に設けられている。また、開口部１８１は、電気泳動素子１４に重ならないことが望ましい。従って、開口部１８１の（Ｘ軸方向の）幅は、光透過領域１５の幅以下であることが望ましい。
【０１３５】
また、全ての電気泳動素子１４は、１以上の上部タッチパネル電極１２又は上部光線方向制御電極１８と、１以上の下部タッチパネル電極１３又は下部光線方向制御電極１６と、に挟まれている。また、電気泳動素子１４は、下部タッチパネル電極１３とＸＹ平面上で直交している。
【０１３６】
また、図２７に示す通り、下部タッチパネル電極１３が、対向する電極である上部光線方向制御電極１８及び上部タッチパネル電極１２より高電位になるよう制御されている。これにより、下部タッチパネル電極１３から上部光線方向制御電極１８の非開口部への電界、及び下部タッチパネル電極１３から上部タッチパネル電極１２への電界が形成され、これらの電界により光線方向制御機能が実現される。
【０１３７】
また、この状態で、指示体が上部透明基板１１にタッチすると、下部タッチパネル電極１３から、上部光線方向制御電極１８の開口部１８１を通じて、当該上部タッチパネル電極１２への電界が形成される。当該電界によりタッチパネル機能が実現される。なお、本実施例において各電極に与えられる駆動電位は、実施例１及び実施例２と同様であるため説明を省略する。
【０１３８】
なお、本実施例の光線方向制御タッチパネル１は、図１９に示す実施例と同様に、上部タッチパネル電極１２にも開口部を設ける構成としてもよい。こうすれば、上部光線方向制御電極１８及び下部タッチパネル電極１３のみならず、上部タッチパネル電極１２及び下部タッチパネル電極１３も、タッチパネル電極及び光線方向制御電極の双方の機能を有する。これにより、タッチパネルとしての分解能を向上させることができる。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１  光線方向制御タッチパネル、５  表示パネル、６  上部電極、７  下部電極、１１  上部透明基板、１２  上部タッチパネル電極、１３  下部タッチパネル電極、１４  電気泳動素子、１５  光透過領域、１６  下部光線方向制御電極、１７  下部透明基板、１８  上部光線方向制御電極、２１  メイン制御部、２２  制御部、２３  タッチ座標演算部、２４  視野角制御部、２５  タイミング制御部、２６  上部タッチパネル電極駆動部、２７  上部光線方向制御電極駆動部、２８  下部タッチパネル電極駆動部、２９  下部光線方向制御電極駆動部
【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】
2019096066.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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