(57)【要約】本発明は、従来の容量式タッチ入力装置における問題点を改善した発明であって、タッチセルが新しいＰ２Ｇ（Ｐａｄ  ｔｏ  Ｇａｔｅ）方式で構成されたタッチパネルのタッチセル構造を提供する。【解決手段】本発明のタッチセル構造は、人体の指（２５）またはそれに類似した電気的特性を有するタッチ手段が所定の距離（ｄ）に接近するときに、タッチ手段との間で静電容量を形成する導電パッド（５０）と、上記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、タッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する３端子型のスイッチング素子（４０）と、を含んで構成され、導電パッド（５０）で形成された静電容量によってスイッチング素子（４０）のゲート端子の電位が決定され、タッチ入力の有無に応じてスイッチング素子（４０）の出力信号差が大きくなるため、検出感度及び精度が非常に高く、ハイ／ローレベルのデジタル方式でタッチ入力を検出することができ、ＡＤＣの使用が不要となり構造が簡素化され、製造コストが安価で、マルチタッチ入力の認識が可能な効果を有するものである。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの単位タッチセル（６０）を構成するタッチセル構造において、
人体の指（２５）またはそれに類似した電気的特性を有するタッチ手段が所定の距離（ｄ）に接近するときに、タッチ手段との間で静電容量を形成する導電パッド（５０）と、
前記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、タッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する３端子型のスイッチング素子（４０）と、を含んで構成されたことを特徴とするタッチセル構造。
【請求項２】
前記スイッチング素子（４０）は、前記導電パッド（５０）に出力端子が接続され、ゲート端子に印加される制御信号に応じてターンオン／オフされて導電パッド（５０）に充電信号をスイッチング供給する３端子型の第１のスイッチング素子（４２）と、
前記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、ゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する第２のスイッチング素子（４４）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチセル構造。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）のそれぞれの制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチセル構造。
【請求項４】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、１０ｆＦ〜１００μＦであることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項５】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔに比べて２倍〜数百倍小さい値に選択されることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項６】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔ以上の値に選択されることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項７】
前記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）に内蔵設置されることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項８】
前記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）と第２のスイッチング素子（４４）との外部に設置されることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項９】
前記第２のスイッチング素子（４４）の入力端子と制御端子との間にコンデンサ（Ｃ３）がさらに接続されることを特徴とする請求項３に記載のタッチセル構造。
【請求項１０】
前記導電パッド（５０）と接地との間には、補助コンデンサ（５４）がさらに設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のタッチセル構造。
【請求項１１】
前記スイッチング素子（４０）は、リレー（Ｒｅｌａｙ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のタッチセル構造。
【請求項１２】
光透過性基板（３０）と、
前記光透過性基板（３０）上にマトリクス状に配列され、導電パッド（５０）及び、前記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、人体の指（２５）またはそれに類似した電気的特性を有するタッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する３端子型のスイッチング素子（４０）を含むタッチセル（６０）と、
前記スイッチング素子（４０）の出力からタッチ入力を認識するタッチ位置検出部（７０）と、を含んで構成されたことを特徴とするタッチパネル。
【請求項１３】
前記スイッチング素子（４０）は、前記導電パッド（５０）に出力端子が接続され、ゲート端子に印加される制御信号に応じてターンオン／オフされて導電パッド（５０）に充電信号をスイッチング供給する３端子型の第１のスイッチング素子（４２）と、
前記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、ゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する第２のスイッチング素子（４４）と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１４】
前記第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）のそれぞれの制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル。
【請求項１５】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、１０ｆＦ〜１００μＦであることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項１６】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔに比べて２〜数百倍小さい値に選択されることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項１７】
前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔ以上の値に選択されることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項１８】
前記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）に内蔵設置されることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項１９】
前記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）と第２のスイッチング素子（４４）との外部に設置されることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項２０】
前記第２のスイッチング素子（４４）の入力端子と制御端子との間にコンデンサ（Ｃ３）がさらに接続されることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル。
【請求項２１】
前記導電パッド（５０）と接地との間には補助コンデンサ（５４）がさらに設けられることを特徴とする請求項２０に記載のタッチパネル。
【請求項２２】
前記スイッチング素子（４０）は、リレー（Ｒｅｌａｙ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル。
【請求項２３】
前記タッチ位置検出部（７０）は、前記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子にオン／オフ制御信号を印加し、入力端子に位置検出信号を印加し、タッチ入力の有無によるキックバックの差に応じた第２のスイッチング素子（４４）の出力信号差を対比してタッチ入力を認識することを特徴とする請求項１３から２２のいずれか一項に記載のタッチパネル。
【請求項２４】
前記第２のスイッチング素子（４４）の出力信号は、タッチ入力の有無に応じて数十倍〜数万倍の差を有することを特徴とする請求項２３に記載のタッチパネル。
【請求項２５】
前記第２のスイッチング素子（４４）の出力信号と基準信号とを比較する比較手段をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のタッチパネル。
【請求項２６】
前記基板（３０）の一側には前記第２のスイッチング素子（４４）と同じ回路構成を有するが、制御端子には導電パッド（５０）が接続されない３端子型のセンシングスイッチング素子（６４）を備えたセンシングセル（６１）がさらに設けられ、
前記タッチ位置検出部（７０）は、前記センシングスイッチング素子（６４）の制御端子に「タッチ入力未発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」と、「タッチ入力発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」との中間値に対応する制御信号を印加し、センシングスイッチング素子（６４）の入力端子に第２のスイッチング素子（４４）の入力端子に印加される信号と同じ信号を印加し、センシングスイッチング素子（６４）の出力端子から出力される信号を前記比較手段の基準信号として用いることを特徴とする請求項２５に記載のタッチパネル。
【請求項２７】
前記タッチ位置検出部（７０）は、前記タッチセル（６０）の座標値に対応するアドレスを有するメモリ手段（７４）をさらに含み、タッチ入力を検出すると、対応するタッチセル（６０）の座標値を前記メモリ手段（７４）の対応アドレスに格納することを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルのタッチセル構造及びそれを用いたタッチパネルに関し、さらに詳細には、特化されたセル構成を有するタッチセル構造であって、タッチ入力に対する検出感度及び精度が非常に高く、デジタル方式でタッチ入力を検出することができ、且つマルチタッチ入力を認識することのできる新しいＰａｄ  ｔｏ  Ｇａｔｅ方式のタッチセル構造及びそれを用いたタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ入力装置は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＡＭＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等のような表示装置上に付加されるか、または表示装置内に内蔵設計される入力装置であって、指やタッチペン等の物体がスクリーンに接触したとき、それを入力信号として認識する装置である。
【０００３】
タッチ入力装置は、近年、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ  ｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ）等のようなモバイル機器に多く組み込まれており、それ以外にもナビゲーション、ネットブック、ノートパソコン、ＤＩＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）、タッチ入力支援オペレーティングシステムを用いるデスクトップ・コンピュータ、ＩＰＴＶ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ＴＶ）、最尖端戦闘機、戦車、装甲車等の産業分野全般にわたって用いられている。
【０００４】
従来のタッチ入力装置については様々なタイプが開示されているが、製造工程が簡単で製造コストが安価な抵抗方式のタッチ入力装置が最も広く用いられている。しかし、抵抗方式のタッチパネルは透過率が低く、基板に対して圧力を加えなければならないため使用時間の経過に伴う耐久性の低下が避けられず、正確なタッチ地点の認識が難しく、かつ、温度等のような周辺環境及びノイズによる検出エラーが頻繁に発生するという問題点がある。
【０００５】
抵抗式タッチ入力装置の代案として開発された容量式（または、「静電容量式」）タッチ入力装置は、非接触方式によってタッチ入力を検出することで、抵抗式タッチ入力装置における様々な問題点に対する解決策を有する。
【０００６】
図１は、従来の静電容量式タッチパネルの構造を示す。図１を参照すると、従来の容量式タッチパネルは、フィルム、プラスチックまたはガラス等より製造された透明基板（１０）の上下面に透明導電膜が形成され、透明基板（１０）の４つの角のそれぞれに電圧印加用の金属電極（１２）が形成されている。上記透明導電膜はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明な金属からなる。そして、上記透明導電膜の４つの角に形成される金属電極（１２）は、銀（Ａｇ）等の抵抗率の低い導電性金属プリンティングにより形成される。上記金属電極（１２）の周辺には抵抗ネットワークが形成される。上記抵抗ネットワークは、上記透明導電膜の表面全体に均等にコントロール信号を送出するために線形パターン（Ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）で形成される。また、金属電極（１２）を含む透明導電膜の上部には保護膜がコーティングされる。
【０００７】
このような静電容量方式のタッチパネルは次のように動作する。上記金属電極（１２）に高周波の交流電圧を印加すると、これは透明基板（１０）の全面に広がるようになる。このとき、指（１６、または、導電性物質のタッチ手段）で透明基板（１０）の上面の透明導電膜を軽くタッチすると、一定量の電流が人体内に吸収され、コントローラ（１４）に内蔵された電流センサで電流の変化を感知し、４つの金属電極（１２）のそれぞれにおける電流量を演算してタッチ地点を認識するようになる。
【０００８】
このような静電容量方式のタッチパネルは、ソフトタッチ方式であるため寿命が長く、１枚の透明基板（１０）のみを使用するため光透過率が高く、接触表面に特殊な金属コーティング処理が施されているため堅固であるという長所を有する。特に、パネルのエッジ部分においてタッチ入力を検出できない非動作領域（ｎｏｎ  ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）の幅が狭いため、表示装置との結合時に器具をスリムにすることができるという長所がある。
【０００９】
しかしながら、このような静電容量方式のタッチパネルは、微小電流の大きさを検出する方式で、高価な検出装置を必要とし、さらに、検出された電流をデジタルに変換するためのＡＤＣが必要なため、高コストになってしまう。また、アナログ信号をデジタルに変換する過程の所要時間により反応時間が長くなるという問題点がある。特に、タッチ入力が発生した時の検出電流とタッチ入力前の平常時の電流との大きさの差がごく僅かで、検出感度が悪く、ノイズに敏感な問題点を抱いている。例えば、タッチ入力未発生時に金属電極（１２）のいずれかから流出する電流の大きさを１μＡとし、タッチ入力発生時に同一の金属電極（１２）から流出する電流の大きさを２μＡとすると、このような微小電流差を回路的な手段で検出することは精度の低下や、ノイズによる信号認識エラー等を引き起こす原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような従来の容量式タッチ入力装置において、タッチ入力による微小な信号変動と、これを検出するために複雑な構成を要するという問題点を解決するために提案されたものであり、タッチ入力装置を構成する単位タッチセルが特化された回路構成を有することによってタッチ入力の有無による検出信号の差を大きくし、それによってタッチ入力に対する検出感度及び精度を高めるとともに、デジタル方式でタッチ入力を検出することでＡＤＣ等のような高価な構成品を使用せず、反応時間を大きく短縮しノイズによる誤認識を取り除き、マルチタッチ入力を認識することができる新しい方式のタッチセル構造、及びそれを用いたタッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するために、本発明のタッチセル構造は、タッチパネルの単位タッチセル（６０）を構成するタッチセル構造において、人体の指（２５）またはそれに類似した電気的特性を有するタッチ手段が所定の距離（ｄ）に接近するときに、タッチ手段との間で静電容量を形成する導電パッド（５０）と、上記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、タッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する３端子型のスイッチング素子（４０）と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【００１２】
一実施例において、上記スイッチング素子（４０）は、上記導電パッド（５０）に出力端子が接続され、ゲート端子に印加される制御信号に応じてターンオン／オフされて導電パッド（５０）に充電信号をスイッチング供給する３端子型の第１のスイッチング素子（４２）と、上記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、ゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する第２のスイッチング素子（４４）と、を含む。
【００１３】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）のそれぞれの制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）をさらに含む。
【００１４】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、１０ｆＦ〜１００μＦである。
【００１５】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔに比べて２倍〜数百倍小さい値に選択される。
【００１６】
他の実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔ以上の値に選択される。
【００１７】
一実施例において、上記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）に内蔵設置される。
【００１８】
他の実施例において、上記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）の外部に設置される。
【００１９】
一実施例において、上記第２のスイッチング素子（４４）の入力端子と制御端子との間にコンデンサ（Ｃ３）がさらに接続される。
【００２０】
一実施例において、上記導電パッド（５０）と接地との間には補助コンデンサ（５４）がさらに設けられる。
【００２１】
一実施例において、上記スイッチング素子（４０）は、リレー（Ｒｅｌａｙ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のいずれか一つである
上記のような目的を達成するための本発明のタッチパネルは、光透過性基板（３０）と、上記光透過性基板（３０）上にマトリクス状に配列され、導電パッド（５０）及び、上記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、人体の指（２５）またはそれに類似した電気的特性を有するタッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する３端子型のスイッチング素子（４０）を含むタッチセル（６０）と、上記スイッチング素子（４０）の出力からタッチ入力を認識するタッチ位置検出部（７０）と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【００２２】
一実施例において、上記スイッチング素子（４０）は、上記導電パッド（５０）に出力端子が接続され、ゲート端子に印加される制御信号に応じてターンオン／オフされて導電パッド（５０）に充電信号をスイッチング供給する３端子型の第１のスイッチング素子（４２）と、上記導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、ゲート端子の電位が変化するとき、それに対応して出力信号が変化する第２のスイッチング素子（４４）と、を含む。
【００２３】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）のそれぞれの制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）をさらに含む。
【００２４】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、１０ｆＦ〜１００μＦである。
【００２５】
一実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔに比べて２倍〜数百倍小さい値に選択される。
【００２６】
他の実施例において、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子と出力端子との間に接続されるコンデンサＣ１は、タッチ手段と導電パッド（５０）との間のＣｔ以上の値に選択される。
【００２７】
一実施例において、上記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）に内蔵設置される。
【００２８】
他の実施例において、上記コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１のスイッチング素子（４２）及び第２のスイッチング素子（４４）の外部に設置される。
【００２９】
一実施例において、上記第２のスイッチング素子（４４）の入力端子と制御端子との間にコンデンサ（Ｃ３）がさらに接続される。
【００３０】
一実施例において、上記導電パッド（５０）と接地との間には補助コンデンサ（５４）がさらに設けられる。
【００３１】
一実施例において、上記スイッチング素子（４０）は、リレー（Ｒｅｌａｙ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のいずれか一つである。
【００３２】
一実施例において、上記タッチ位置検出部（７０）は、上記第１のスイッチング素子（４２）の制御端子にオン／オフ制御信号を印加し、入力端子に位置検出信号を印加し、タッチ入力の有無によるキックバックの差に応じた第２のスイッチング素子（４４）の出力信号差を対比してタッチ入力を認識する。
【００３３】
一実施例において、上記第２のスイッチング素子（４４）の出力信号は、タッチ入力の有無に応じて数十倍〜数万倍の差を有する。
【００３４】
一実施例において、上記第２のスイッチング素子（４４）の出力信号と基準信号とを比較する比較手段をさらに含む。
【００３５】
一実施例において、上記基板（３０）の一側には上記第２のスイッチング素子（４４）と同じ回路構成を有するが、制御端子には導電パッド（５０）が接続されない３端子型のセンシングスイッチング素子（６４）を備えたセンシングセル（６１）がさらに設けられ、上記タッチ位置検出部（７０）は、上記センシングスイッチング素子（６４）の制御端子に「タッチ入力の未発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」と、「タッチ入力発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」との中間値に対応する制御信号を印加し、センシングスイッチング素子（６４）の入力端子に第２のスイッチング素子（４４）の入力端子に印加される信号と同じ信号を印加し、センシングスイッチング素子（６４）の出力端子から出力される信号を上記比較手段の基準信号として用いる。
【００３６】
一実施例において、上記タッチ位置検出部（７０）は、上記タッチセル（６０）の座標値に対応するアドレスを有するメモリ手段（７４）をさらに含み、タッチ入力を検出すると、対応するタッチセル（６０）の座標値を上記メモリ手段（７４）の対応アドレスに格納する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によるタッチセル構造及びそれを用いたタッチパネルは、人体の指やそれに類似した導電特性を有するタッチ手段との間で静電容量を形成する導電パッドと、該導電パッドにゲート端子が接続される３端子型のスイッチング素子で構成されることで、即ち、導電パッドとゲート端子が接続されるＰ２Ｇ（Ｐａｄ  ｔｏ  Ｇａｔｅ）方式で構成されることで、タッチ手段と導電パッドとの間に形成された静電容量（Ｃｔ）がスイッチング素子のゲート端子の電位を決定するようになり、タッチ入力の有無に応じてスイッチング素子の出力信号の差が数十倍〜数万倍程度となるようにすることができ、これによって、タッチ入力に対する検出感度及び検出精度が非常に高く、出力信号のハイ／ローレベルでタッチ入力を検出でき、従来のＡＤＣを使用していたタッチパネル構造とは異なりデジタル方式でタッチ入力を検出することができ、信号に対する反応速度が非常に速く、ノイズによる影響がほとんどないため、誤作動や信号の誤認識が発生せず、かつ、それぞれのタッチセルが能動的に動作するアクティブマトリクス（ＡＭ；Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ）方式であって各タッチセルの独立した動作が可能で、複数の地点が同時にタッチされるマルチタッチ入力を認識することができ、特化されたセル構造を有することでセル間隔を微小化することができるため、多様なアプリケーションに対するタッチ入力の支援が可能なだけでなく、タッチ入力を用いるアプリケーションの開発を促進できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の容量式タッチパネルの一例を示した斜視図である。
【図２】本発明によるタッチパネルの構造を示した分解斜視図である。
【図３】本発明においてタッチ入力を検出する方法を概念的に示した図である。
【図４】本発明によるタッチセル構造の基本的な実施例を示した構成図である。
【図５】メモリ手段の一実施例を概念的に示したブロック図である。
【図６】本発明による好ましい実施例を示した構成図である。
【図７】図６の実施例における単位タッチセルの構造を示した平面構成図である。
【図８】図７においてＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面構成を示した断面図である。
【図９】図６の実施例におけるタッチ入力を検出する例を示した波形図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例を示した構成図である。
【図１１】図１０の変形実施例を示した構成図である。
【図１２】ＴＦＴにコンデンサが内蔵設計される例を示した断面図である。
【図１３】ＴＦＴにコンデンサが内蔵された状態を例示したタッチセルの構成図である。
【図１４】タッチ入力の有無によるキックバックの波形を例示した波形図である。
【図１５】ＴＦＴのゲート電圧に対する出力電流の特性を示したグラフ図である。
【図１６】比較器を用いてタッチ入力を検出する例を示した図面である。
【図１７】比較器を用いた検出時の波形を例示した波形図である
【図１８】センシングセルの構成を例示した回路図である
【図１９】センシングセルの他の例を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付の図面及び実施例を参照し、本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
【００４０】
先ず、本発明は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ等の表示装置の上面に付加して設置されるか、または表示装置に内蔵設計されるタッチパネルのタッチセル構造、及びそれを用いたタッチパネルに関する。本発明によるタッチセル構造は、タッチパネル上にて実際のタッチ入力が可能な動作領域（Ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）を分割して複数個のタッチセルをマトリクス状に配列したセル方式のタッチ入力装置において、それぞれの単位タッチセルが有する構造である。
【００４１】
各単位タッチセルの構造は、指やそれに類似した導電特性を有するタッチ手段との間において静電容量を形成する導電パッドと、該導電パッドにゲート端子が接続された３端子型のスイッチング素子とからなる。ここで、本発明によって特化されたタッチセル構造は、導電パッドの静電容量によってスイッチング素子のゲート端子の電位を決定するのでＰ２Ｇ（Ｐａｄ  ｔｏ  Ｇａｔｅ）方式とも称し、あるいは、指により生成されたコンデンサンスがスイッチング素子のゲート端子の電位を変更するのでＦ２Ｇ（Ｆｉｎｇｅｒ  ｔｏ  Ｇａｔｅ）方式とも称する。これらの命名方式から、本発明によるＰ２ＧまたはＦ２Ｇ方式のタッチセル構造が従来の静電容量式タッチパネルと差別化されていることが容易に理解できる。
【００４２】
スイッチング素子は、ターンオン／オフを制御できるゲート端子を備えた３端子型からなる。３端子型スイッチング素子は、各タッチセルから出力される信号を感知する用途で使用され、他の実施例においては、各タッチセルに印加される充電信号をスイッチングする付加的なスイッチング素子がさらに求められることもある。例えば、３端子型スイッチング素子は、制御端子に印加される信号に応じて入出力端子の導通を制御する素子であって、リレー（Ｒｅｌａｙ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であることができる。リレー（Ｒｅｌａｙ）は、制御端子に電流を印加すると、入力端子に印加された電圧や電流が損失なく出力される素子であり、ＢＪＴは、ベース（Ｂａｓｅ）の閾値電圧（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖｏｌｔａｇｅ）よりも高い電圧をベースに印加した状態でベース端子に電流を流すと、一定量増幅された電流がコレクタ（Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）からエミッタ（Ｅｍｉｔｔｅｒ）に流れる素子である。また、ＴＦＴは、ＬＣＤやＡＭＯＬＥＤ等の表示装置を構成する画素部に用いられるスイッチング素子であって、制御端子であるゲート（Ｇａｔｅ）端子と、入力端子であるドレイン（Ｄｒａｉｎ）端子と、出力端子であるソース（Ｓｏｕｒｃｅ）端子とからなり、ゲート端子に、ソース端子に印加された電圧よりも閾値電圧以上となる電圧を加えると、導通されながらゲート端子に印加された電圧の大きさに従属される電流が入力端子から出力端子に流れる素子を示す。
【００４３】
以下に、スイッチング素子としてＴＦＴが使用される例を説明するが、スイッチング素子とＴＦＴに対しては同一の図面符号を付する。このように、ＴＦＴを用いて各タッチセルにおける信号をスイッチングすることは、ＬＣＤ（または、Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  ＬＣＤ）やＡＭＯＬＥＤにおいて、画面表示のためにＴＦＴを用いて画素を構成する方式に類似している。即ち、本発明におけるタッチセル（５０）は、Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ方式でタッチ入力を検出する。それによる技術的な長所はタッチパネルの量産性、信頼性等が良好であり、信号の逆流を防止してタッチ入力を誤認識することを防ぎ、同時に多数の地点がタッチされるマルチタッチ入力を認識できるということである。
【００４４】
図２は、本発明によるタッチパネルの構造を示した分解斜視図である。図示したように、表示装置（２０）の上面に単一の基板（３０）のタッチパネルが設けられる。基板（３０）はガラスまたはフィルム等の光透過性材料からなる。図示したように、基板（３０）のエッジ部には、後述する信号線に位置検出信号及びゲート信号等を印加するドライブＩＣ（７１）が実装される。図示の実施例では、ドライブＩＣ（７１）が単一のＩＣとして設けられた例を示しているが、ドライブＩＣ（７１）は、送信用と受信用がそれぞれ別に構成されてもよく、ゲートＩＣが別途に構成されてもよい。
【００４５】
ドライブＩＣ（７１）は、基板（３０）のエッジ部にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）の形態で実装される。また、ドライブＩＣ（７１）は基板（３０）のエッジ部における配線領域を小さくするためにＡＳＧ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇａｔｅ）で構成されてもよい。ＡＳＧは、ゲートＩＣの機能を非晶質シリコンガラス基板上に具現するＳＯＧ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）技術で、ＡＳＧによってガラス基板上で直接ゲートＩＣの機能を具現することができ、ゲートＩＣの設置領域を最小化することができる。また、ドライブＩＣ（７１）は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて基板（３０）の外部から信号を伝達してもよい。
【００４６】
一方、本発明のタッチセル構造を有するタッチパネルは、単一の基板（３０）で構成されるため、非常にスリムに製造することが可能である。従って、図２のように、タッチパネルが表示装置（２０）の上部に設けられるものではなく、表示装置（２０）の内部に内蔵設計されることができ、このような設計にもかかわらず表示装置（２０）の軽薄短小化を大きく阻害することがない。これは、本発明が有する重要な技術的長所の一つである。例えば、ＬＣＤの場合、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板が貼り合わせられた液晶パネル上に本発明の単一の基板（３０）で構成されたタッチパネルと偏光板等を積層した後、ＢＬＵのハウジング内にそれらを設けることによって、タッチパネルを表示装置（２０）に内蔵させることができる。他の例として、上記基板（３０）は、カラーフィルタ基板と同じ基板で設けられてもよい。例えば、カラーフィルタ基板の上面または下面に、後述するタッチセルが形成されることができる。
【００４７】
本発明の具体的な実施例について説明するにあたって、図３を参照し、本発明において非接触タッチ入力を検出する原理について簡単に説明する。図３を参照すると、導電パッド（５０）に指（２５）、または、それに類似した導電性のタッチ手段）が接近したときに、導電パッド（５０）と指（２５）が「ｄ」の間隔で離れて、「Ａ」という対向面積を有するとものする。そうすると、図３の右側の等価回路及び数式から明らかなように、指（２５）と導電パッド（５０）との間には静電容量「Ｃ」が形成される。静電容量「Ｃ」を有する導電パッド（５０）に電圧や電流の信号を供給し、電荷量「Ｑ」の大きさを持つ電荷が蓄積されると、Ｖ＝Ｑ／Ｃという電圧関係式が成り立つ。このとき、人体は大地に対して仮想的に接地される。
【００４８】
もし、指（２５）が導電パッド（５０）とｄの間隔で対向された状態で導電パッド（５０）に所定の信号を印加すると、導電パッド（５０）と指（２５）との間に形成された静電容量Ｃには電荷が充電される。このとき、図示したように、導電パッド（５０）にはスイッチング素子（４０，好ましくは、ＴＦＴ）のゲート端子が接続されているため、導電パッド（５０）に電荷が充電される時間及び静電容量Ｃに蓄積された信号が放電される任意の時間の間にＴＦＴ（４０）がターンオンされる。放電された信号の大きさは時間の経過とともに徐々に小さくなり、ある程度放電が進むと、ＴＦＴ（４０）はターンオフされる。
【００４９】
本発明は、このようにタッチ手段と導電パッド（５０）との間の静電容量によってＴＦＴ（４０）のゲート端の電位が変動することを用いて非接触タッチ入力を検出する。このとき、後述するように、ＴＦＴ（４０）のゲート端の電位に対する出力信号は対数関数（ｌｏｇａｒｉｔｈｍ）のグラフで示されるので、タッチ入力の有無に応じてＴＦＴ（４０）の出力が数十倍〜数万倍の出力差を有するようになる。本発明は、このように導電パッド（５０）の電位がＴＦＴ（４０）のゲート端の電位を決定するＰ２Ｇ方式であって、従来知られている静電容量方式のタッチ入力装置及びタッチセル構造とは明らかに差別化される。
【００５０】
図４は、本発明によるタッチセル構造の基本的な実施例を示した構成図で、本発明のタッチセル（６０）が３＊３の解像度で備えられたタッチパネルを例示したものである。タッチセル（６０）は実際にはより高い解像度で配置されるが、本発明の理解を容易にするために、以下の実施例ではタッチセル（６０）が３＊３で構成されたタッチパネルを例として説明する。
【００５１】
図４を参照すると、基板（３０）の一面には複数の第１の信号線（３２）と第２の信号線（３４）と補助信号線（３７）とが配置される。第１の信号線（３２）は各タッチセル（６０）に位置検出信号（または、充電信号）を印加するための信号線であり、第２の信号線（３４）は各タッチセル（６０）から位置検出信号を受信するための信号線であり、補助信号線（３７）は各タッチセル（６０）に観測用の補助信号を印加するための信号線である。図示された実施例では、第１の信号線（３２）と第２の信号線（３４）が平行に配線され、さらに、補助信号線（３７）が交差して配線されていることを例示しているが、これらは単に本発明の理解を容易にするためのものであり、各信号線はすべて平行に配線されてもよく、または、配線角度を変更して配線されてもよい。また、各信号線は斜線状に配線されてもよく、または、ジグザグ状に配線されてもよい。
【００５２】
図４の実施例において、それぞれの単位タッチセルは、導電パッド（５０）と、該導電パッド（５０）にゲート端子が接続された３端子型のスイッチング素子（４０）とからなる。３端子型のスイッチング素子（４０）としては、上述したように多様なスイッチング素子であることができるが、好ましくはＴＦＴ（４０）である。ＴＦＴは、ＡＭＬＣＤ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  ＬＣＤ）またはＡＭＬＣＤ等において性能が既に検証された素子である。
【００５３】
図示したように、導電パッド（５０）は第１の信号線（３２）に接続され、第１の信号線（３２）から充電信号を受ける。ＴＦＴ（４０）は導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、入力端子であるドレイン端子は補助信号線（３７）に接続され、出力端子であるソース端子は第２の信号線（３４）に接続される。
【００５４】
導電パッド（５０）は、ＩＴＯ、ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、またはそれに類似した導電特性を有する透明導電体で形成される。導電パッド（５０）は、人体の指（２５）と対向して静電容量を形成するもので、導電パッド（５０）の面積はタッチ入力時に発生する静電容量を決定する重要な因子として作用する。例えば、タッチセル（６０）内で導電パッド（５０）の面積を大きく取るほど、タッチ入力時に発生する静電容量は大きくなることになる。
【００５５】
図４の下段にはタッチパネルのシステム構成が示されている。図示したように、パネルの一側エッジ部または外部にはタッチ位置検出部（７０）が設けられる。タッチ位置検出部（７０）は、ドライブＩＣ（７１）と、タイミング制御部（７２）と、信号処理部（７３）と、メモリ手段（７４）とからなる。そして、タッチ位置検出部（７０）で得られた検出信号はＣＰＵ（７５）に 伝達される。ＣＰＵ（７５）は表示装置（２０）のＣＰＵ若しくはパソコン装置のメインＣＰＵであることができ、または、タッチ入力装置自体のＣＰＵであることができる。図示していないが、システム構成にはタッチ入力の検出のための信号のハイまたはロー電圧を生成するための電源部がさらに含まれる。
【００５６】
タイミング制御部（７２）は数十ｍｓ以下の時分割信号を発生し、信号処理部（７３）はドライブＩＣ（７１）を介して第１の信号線（３２）のそれぞれに充電信号を印加し、補助信号線（３７）のそれぞれには観測用の補助信号を印加し、第２の信号線（３４）から受ける信号を検出してタッチ入力が発生したタッチセル（６０）の座標値を得る。
【００５７】
メモリ手段（７４）は、得られた座標値を一時的に格納する手段である。図示する実施例ではタッチセル（６０）が３＊３の解像度である場合を例示しているが、実際にはさらに高い解像度を有するため、多くの信号を処理する過程で信号が損失されることがある。例えば、信号処理部（７３）が「Ｂｕｓｙ」の状態である場合、位置検出信号を認識できず、信号を逃すことがある。メモリ手段（７４）はこのような信号の損失を防止する。
【００５８】
図５は、メモリ手段の一実施例を概念的に示したブロック図である。図５を参照すると、メモリ手段（７４）は、タッチセル（６０）の座標値に対応する絶対アドレスを有する。このために、メモリ手段（７４）はタッチセル（６０）数以上のビットを有する。もし、図４の実施例において右側最下段のタッチセル（６０）でタッチ入力が発生したとすると、信号処理部（７３）は図５中に点線で示すように、メモリ手段（７４）の「ｍ９」アドレスに得られた座標値を格納する。次いで、全信号を１回スキャンした後にメモリ手段（７４）を読み出して欠落している信号があるか否かを判断する。もし、ｍ９の座標値に対応する信号が欠落しており、メモリ手段（７４）のｍ９には格納されている状態であれば、当該信号を正常入力信号として生成し、次回のスキャン以前にメモリ手段（７４）を消去する。
【００５９】
図６は、本発明による好ましい実施例を示す平面構成図で、タッチセル（６０）に２つのスイッチング素子（４２、４４）が構成された例を示す。図６の実施例は、信号の処理がさらに容易で、かつ安定してマルチタッチ入力を認識する例である。
【００６０】
図６に示すように、基板（３０）の一面には複数のゲート信号線（３６）がさらに配置される。各タッチセル（６０）が導電パッド（５０）と、該導電パッド（５０）にゲート端子が接続されるスイッチング素子（４４）とからなる基本的な回路構成は図４の実施例と同様であり、これに導電パッド（５０）に充電信号をスイッチング供給するためのスイッチング素子（４２）がさらに設けられる。後者のスイッチング素子（４２）は第１のスイッチング素子（４２）であり、前者のスイッチング素子（４４）は第２のスイッチング素子（４４）である。好ましくは、両スイッチング素子（４２、４４）ともにＴＦＴである。
【００６１】
図６を参照すると、第１のＴＦＴ（４２）は、第１の信号線（３２）に入力端子が接続され、導電パッド（５０）に出力端子が接続され、ゲート信号線（３６）にゲート端子が接続される。第２のＴＦＴ（４４）は、導電パッド（５０）にゲート端子が接続され、入力端子と出力端子は、それぞれ補助信号線（３７）と第２の信号線（３４）に接続される。
【００６２】
図６の実施例における、タッチ位置検出部（７０）は、それぞれのゲート信号線（３６）に順次スキャンパルスを印加して第１のＴＦＴ（４２）を順次導通させる。或いは 、ゲート信号Ｇｎを同時にターンオンして指（２５）と導電パッド（５０）との間の静電容量に充電を誘導した後、補助信号線（３７）を順次印加してタッチ位置を確認してもよい。
【００６３】
図７は、図６の実施例における、単位タッチセルの構造を示した平面構成図であり、図８は、図７においてＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面構成を示した断面図であって、これを参照して単位タッチセル（６０）の構造についてより具体的に説明すると次のようである。
【００６４】
図７を参照すると、図６の回路図のように、導電パッド（５０）及び信号線に第１のＴＦＴ（４２）及び第２のＴＦＴ（４４）が接続されている。信号線は、一実施例として、アルミニウムとアルミニウム合金等のアルミニウム系金属、銀と銀合金等の銀系金属、銅と銅合金等の銅系金属、モリブデンとモリブデン合金等のモリブデン系金属、クロム、チタン、タンタル等からなるものが好ましい。第１の信号線（３２）、第２の信号線（３４）、ゲート信号線（３６）及び補助信号線（３７）は、物理的性質が異なる２つの膜、即ち、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）とを含むことができる。上部膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるよう、低い比抵抗（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等のアルミニウム系金属からなる。これに対し、上部膜は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）との接触特性に優れた物質、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、クロム（Ｃｒ）等からなる。
【００６５】
信号線は、好ましくは透明導電体で形成され、観測子によって視認されることを避ける。図示していないが、信号線が透明導電体で構成される場合には、信号線の交差地点において信号線間を絶縁するために、また、信号線の抵抗を減少させるために、部分的に金属系の信号線が使用される。また、図示していないが、信号線は絶縁膜で保護されることができる。信号線を透明導電体で構成すると、信号線の視認を防止できるだけでなく、表示装置の画面表示のための信号線（例えば、ＬＣＤのゲートライン及びソースライン等）若しくは画素の間に形成されて信号線を隠すＢＭ（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ）との光干渉によるモアレ現象を防止することもできる。異種のレイヤーによって形成された信号線はコンタクトホール（５９、ｃｏｎｔａｃｔ  ｈｏｌｅ）によって他の構成品と接続される。
【００６６】
図８の断面図を参照すると、第１のＴＦＴ（４２）と第２のＴＦＴ（４４）のゲート電極（５６）上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）等からなるゲート絶縁膜（４３）が形成される。ゲート絶縁膜（４３）上にはゲート電極（５６）と重なり、ドレイン電極（５７）とソース電極（５８）との間にチャネルを形成する活性層（４６）が形成される。また、活性層（４６）はドレイン電極（５７）及びソース電極（５８）とも重なるように形成される。活性層（４６）は、水素化非晶質ケイ素（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶ケイ素（Ｐｏｌｙ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）等で形成される。活性層（４６）上にはシリサイド（Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）またはｎ型不純物が高濃度でドープされているｎ＋水素化非晶質ケイ素等の物質で作られたオーム（Ｏｈｍｉｃ）接触層（４７）が形成される。オーム接触層（４７）はドレイン電極（５７）とソース電極（５８）のオーム接触のための層である。ドレイン電極（５７）とソース電極（５８）の上には保護膜（４５）が形成され、保護膜（４５）の上面にはＩＴＯ等の透明な導電物質で形成された導電パッド（５０）が位置する。
【００６７】
図示したように、導電パッド（５０）を第１のＴＦＴ（４２）のソース電極（５８）と第２のＴＦＴ（４４）のゲート電極（５６）とに接続するために、コンタクトホール（５９）が使用される。コンタクトホール（５９）は多角形または円形等の多様な形状であることができる。
【００６８】
図示していないが、ＴＦＴ（４２、４４）の上には光（Ｌｉｇｈｔ）を遮断するための光遮断層が形成されることができる。光遮断層は、ＴＦＴ（４２、４４）のドレイン電極（５７）とソース電極（５８）の製造に使用された材質やゲート電極（５６）の製造に使用された材質を用いることができ、不透過性無機物質を用いることができる。光遮断層は、ＴＦＴ（４２、４４）が光（Ｌｉｇｈｔ）に反応して誤作動することを防止する。
【００６９】
図９は、図６の実施例におけるタッチ入力を検出する例を示した波形図である。これを参照すると、タッチ位置検出部（７０）は各ゲート信号線（３６）に順次スキャンパルスを提供する。タッチ位置検出部（７０）により提供されるゲート信号Ｇｎは第１のＴＦＴ（４２）のゲートを活性領域に進入できるように十分な大きさの電圧レベルを有する。例えば、ゲート信号Ｇｎは第１の信号線（３２）を介して送信される位置検出信号Ｄｎに比べて３Ｖ以上大きく設定されることが良い。好ましい実施例としては、ＤｎのＨｉ電圧レベルは１３Ｖであり、ＧｎのＨｉ電圧レベルは１８Ｖである。また、第１のＴＦＴ（４２）を安定してターンオフさせるためには、ゲートオフ電圧を−５〜−７Ｖに設定する。
【００７０】
ゲート信号Ｇｎは各信号の間に十分な観測時間を有する。これは、人体の接近によって人体の指（２５）と導電パッド（５０）とが形成する仮想のコンデンサに十分な充電時間を付与するためである。図示したように、Ｇ１とＧ２との間には十分な観測時間１の休止期が与えられる。いずれか一つのＧｎがＨｉである場合、第１の信号線（３２）を介して印加される位置検出信号  Ｄｎは必ずＨｉを保持するように提供され、好ましくは、Ｇｎが休止期を有する間にも若干の休止期を有する。
【００７１】
タッチ位置検出部（７０）は、補助信号線（３７）を介して観測電圧を提供する。補助信号線（３７）を介して印加される信号Ａｕｘｎは観測時間の一部区間において必ずＨｉレベルである必要があり、すべての観測時間区間において常にＨｉレベルで提供されることもできる。補助信号ＡｕｘｎはＨｉレベルでＤｎによって指（２５）と導電パッド（５０）との間に充電される電圧である１３Ｖに比べ、３Ｖ以上低い観測電圧を提供する。例えば、Ａｕｘｎの観測電圧は５Ｖ程度で十分である。
【００７２】
図９を参照し、第２の信号線（３４）から得られる波形、及びこれによってタッチ信号を得る過程と説明すると次のようである。
【００７３】
もし、ゲート信号Ｇ１及びＧ２が印加される場合のように、ゲート信号が印加され、その後の観測時間が経過していても人体の接近が行われない場合、第２の信号線（３４）を介して受ける信号Ｓｎは図示するような波形を有する。これは、人体の接近がなければ導電パッド（５０）で静電容量が形成されないためである。より詳細には、ゲート信号Ｇ１が印加されるときに第１のＴＦＴ（４２）が導通され、このとき、第２のＴＦＴ（４４）のゲート端子にＤｎの電圧が印加されるため、第２のＴＦＴ（４４）も導通される。ところが、第２の信号線（４４）の配線抵抗と寄生静電容量が存在するので、図示するように、得られる信号Ｓ１及びＳ２はＨｉレベルで上昇する区間及びＬｏｗレベルで下降する区間において曲線を有するようになる。図示したように、Ｇ１により第１のＴＦＴ（４２）がターンオフされて観測時間に変更された直後から、第２のＴＦＴ（４４）のゲート電圧が急激に下降して得られる信号Ｓｎが完全にＬｏｗレベルで下降するまでの時間を「Ｔ１」とする。但し、本波形図において、入力信号Ｄｎに比べて出力信号Ｓｎで発生する時間遅延は考慮していない。
【００７４】
もし、ある時点において図６の右側下段のタッチセル（６０）に指（２５）の接近が行われると、当該タッチセル（６０）で導電パッド（５０）と人体の指（２５）との間には静電容量が形成される。図９の波形図に示すように、Ｇ３がＨｉレベルである区間においてタッチが発生したとき、指（２５）が近接する瞬間、仮想のコンデンサが形成される。このとき、図９の波形図において、Ｓ３の波形がタッチ発生時点で波形に歪みが生じるように、充電初期に充電電圧の変動が有り得る。しかし、すぐに充電が完了され、Ｓ３はＨｉレベルに上昇する。
【００７５】
ところが、Ｇ３信号が観測時間のモードに変更される場合、即ち、Ｇ３がオフされる場合、仮想のコンデンサに充電された電圧が放電されて、第２のＴＦＴ（４４）のゲート側電圧は徐々に下降し、第２のＴＦＴ（４４）の出力波形はＳ３の波形で示されるように、固有の出力特性を示す。このとき、Ｓｎの波形が５０％以下に低下するのにかかる時間を「Ｔ２」とする。
【００７６】
図９の波形図を参照すると、Ｔ１とＴ２とは相当な時間差を示していることが分かる。タッチ位置検出部（７０）は上記のようにＧｎのオフ以降、第２の信号線（３４）を介して受ける信号Ｓｎの波形が下降するのにかかる時間または一定時点における下降電圧（または、電流）を読み取り、タッチ信号を得ることができる。
【００７７】
図９の実施例はタッチを得るための一実施例であり、これと異なる方法でもタッチ地点を得ることが可能である。例えば、ゲート信号Ｇｎをすべて同時にターンオンして人体と導電パッド（５０）との間に形成された仮想のコンデンサに充電を誘導した後、補助信号線（３７）に順次信号を印加して出力される波形を観測する方法である。本発明の技術思想によってタッチ信号を得る方法を様々に具現できることは当業者には明らかである。
【００７８】
図１０及び図１１は、本発明のさらに他の実施例を示した構成図で、各タッチセル（６０）において導電パッド（５０）と接地との間に別の補助コンデンサ（５４）を付加した例を示す。付加された補助コンデンサ（５４）は、人体の指（２５）によって形成される仮想のコンデンサと電荷共有（ｃｈａｒｇｅ  ｓｈａｒｉｎｇ）をし、これによって、第２のＴＦＴ（４４）のゲート側の電位を下げるか、または、充電時間をさらに長くする。従って、これを検出することで、指（２５）の接近に対してより安定してタッチ信号を得ることができるようになる。
【００７９】
図１０を参照すると、図６の実施例に加え、導電パッド（５０）と補助信号線（３７）との間に補助コンデンサ（５４）がさらに接続される。本実施例において、タッチ位置検出部（７０）は各ゲート信号線（３６）に順次スキャンパルスを印加してもよく、または、すべてのゲート信号線（３６）に同じゲート信号を印加してもよい。
【００８０】
本実施例では、ゲート信号Ｇｎと観測のための補助信号Ａｕｘｎとが必ずしも連動される必要はなく、独立して印加されてもよい。但し、Ｇｎによって補助コンデンサ（５４）が充電された以降、時間が経過しすぎると、補助コンデンサ（５４）で自由放電が生じて観測できないこともあるので、補助信号ＡｕｘｎはＧｎによって補助コンデンサ（５４）が充電された以後、直ちに印加されることが好ましい。
【００８１】
一実施例として、Ｇｎのオン電圧は１５Ｖとする。Ｇｎが印加されるときにＤｎも印加され、第２のＴＦＴ（４４）のゲート端子に接続された補助コンデンサ（５４）を充電させる。ＤｎのＨｉレベル電位は第２のＴＦＴ（４４）をオンさせる電圧であるため、Ｇｎとの関係を考慮すると約１０Ｖが適切である。Ｄｎは補助コンデンサ（５４）を充電させる程度で十分な時間の間に提供される。
【００８２】
第２のＴＦＴ（４４）ゲートの電圧が入力端子Ａｕｘｎの電圧よりも３Ｖ以上大きいため、第２のＴＦＴ（４４）は常にターンオン状態である。もし、観測のための補助信号Ａｕｘｎが印加される時点で右側下段のタッチセル（６０）にて指（２５）の接近が行われると、補助コンデンサ（５４）に蓄えられた電荷が放出され、人体によって形成される仮想のコンデンサに移動し、これは両コンデンサの電位が同一になるまで続く。補助コンデンサ（５４）の静電容量が指（２５）によって形成される仮想のコンデンサより十分に少ないと、このような電荷共有（ｃｈａｒｇｅ  ｓｈａｒｉｎｇ）が生じ、第２のＴＦＴ（４４）のゲートに印加される電圧が補助電圧Ａｕｘｎとの関係において、第２のＴＦＴ（４４）をターンオンできないか、または、出力信号Ｓｎの大きさが低下する時点が発生し、それらを読み取ってタッチ信号を得る。本例において得られるタッチ信号は「Ｄ３、Ｓ３」に該当する座標値である。
【００８３】
図１１を参照すると、補助信号線（３７）が第１の補助信号線（３７ａ）と第２の補助信号線（３７ｂ）とに区分けられて提供される。そして、補助コンデンサ（５４）の一端部は第１の補助信号線（３７ａ）に接続され、第２のＴＦＴ（４４）の入力端子は第２の補助信号線（３７ｂ）に接続される。
【００８４】
本実施例は、単に観測のための補助信号と、状態モニタリングのための補助信号とを分離するという点が異なるだけで、それ以外は図１０の実施例と同一である。観測のための第１の補助信号線（３７ａ）には補助信号Ａｕｘ１−ｎが印加され、モニタリングのため第２の補助信号線（３７ｂ）には補助信号Ａｕｘ２−ｎが印加される。
【００８５】
本実施例において、Ｇｎのオン電圧は１８Ｖとする。ＤｎのＨｉレベル電位は第２のＴＦＴ（４４）をオンさせる電圧であり、約１２Ｖが適切である。観測のための補助信号Ａｕｘ１−ｎは、一実施例として、Ｌｏｗレベルにおいて−１８Ｖ、Ｈｉレベルにおいて０Ｖの電位を有するようにすることができる。例えば、補助信号Ａｕｘ１−ｎがＬｏｗレベルで、補助コンデンサ（５４）が充電されたときに第２のＴＦＴ（４４）のゲート側電位が−６Ｖに下がるため、これより大きい電位を有する第２の補助信号線（３７ｂ）に対して第２のＴＦＴ（４４）は導通されない。また、Ａｕｘ１−ｎのＨｉレベル（即ち、ｚｅｒｏボルト）においてＤｎのＨｉレベル電位が１２Ｖであるため、これよりも３Ｖ程度以下の小さい補助信号Ａｕｘ２−ｎに対して第２のＴＦＴ（４４）の安定した導通を確保する。補助信号Ａｕｘ２−ｎはＡｕｘ１−ｎの信号と同期化されることが好ましく、Ａｕｘ２−ｎのＨｉレベルにおける電位及びＬｏｗレベルにおける電位もＡｕｘ１−ｎと一致することが好ましい。
【００８６】
図１０及び図１１の実施例は、補助コンデンサ（５４）の静電容量を多様に選択して電荷共有（ｃｈａｒｇｅ  ｓｈａｒｉｎｇ）以降に、第２のＴＦＴ（４４）のゲート側に印加される電圧を調整することができ、これは直ちにタッチが行われたとき、Ｓｎ信号の波形下降傾斜を決定する要素となる。即ち、補助コンデンサ（５４）を付加することで、各信号の電圧レベルの選択の範囲が広くなり、Ｓｎ信号の下降傾斜をより緩めにしてタッチ信号を安定して得るようになる。
【００８７】
上述の実施例は、本発明によるタッチセル構造を示す。タッチセル（６０）は基本的にＰ２Ｇ方式で構成され、このような基本的な構成にいくつかの構成品が追加されることができる。上述した実施例以外にも、各タッチセル（６０）は追加のスイッチング素子、コンデンサ、抵抗、または、その他の電気素子をさらに含むことができる。
【００８８】
ここで、前記のようにＰ２Ｇ方式のタッチセル（６０）が有する技術的特徴は、スイッチング素子（４０）のゲート端子におけるキックバック（ｋｉｃｋ  ｂａｃｋ）がタッチ入力の有無によって大きく変化し、タッチ入力によるキックバックの差によって、スイッチング素子（４０）の出力信号は数十倍〜数万倍の差を有するので、検出感度及び精度が非常に高く、デジタル方式でタッチ入力を検出できるという点である。
【００８９】
以下では、本発明によるタッチセル構造がキックバックを用いてタッチ入力を検出する例について説明する。後述するＣ１及びＣ２は、コンデンサの名称及び大きさを共に表す記号であって、例えば、「Ｃ１」は、Ｃ１という名称を有するコンデンサを意味すると共に、Ｃ１という大きさを有するコンデンサンスを意味する。
【００９０】
図１２は、ＴＦＴにコンデンサが内蔵設計される例を示した断面図である。これを参照すると、ＴＦＴを製造する過程において、ＴＦＴのゲート端子とドレイン端子との間、及びゲート端子とソース端子との間にはコンデンサ（Ｃｇｄ、Ｃｇｓ）が形成される。図示したように、ドレイン電極（５７）がゲート電極（５６）と重なる領域にはコンデンサＣｇｄが形成され、ソース電極（５８）がゲート電極（５６）と重なる領域にはコンデンサＣｇｓが形成される。これらのコンデンサ（Ｃｇｄ、Ｃｇｓ）の大きさはＴＦＴの幅または長さによって決められる。例えば、ＴＦＴの幅または長さによってＣｇｄ及びＣｇｓは１０ｆＦ（ｆｅｍｔｏ  Ｆ）〜３００ｆＦ程度に設計される。後述するが、Ｃ１とＣ２は外装されてもよいが、この場合、Ｃ１またはＣ２は１０ｆＦ〜１００μＦ程度に設計される。
【００９１】
図１３は、ＴＦＴにコンデンサが内蔵された状態を例示したタッチセル構成図で、図６の実施例によるタッチセル構造において第１のＴＦＴ（４２）及び第２のＴＦＴ（４４）のそれぞれに内蔵コンデンサが付加された状態を例示したものである。図示したように、人体の指（２５）と導電パッド（５０）との間には、タッチ入力時に仮想のコンデンサ「Ｃｔ」が形成される。第１のＴＦＴ（４２）の出力端子を介して出力される信号はＣｔに一定時間格納され、Ｃｔに蓄積された信号は、Ｃｔに接続された周辺素子によって形成された放電経路を介して放電される。
【００９２】
Ｃｔの充放電動作に応じて第２のＴＦＴ（４４）のゲート端子の電位を決定する回路構成において、図示するように各ＴＦＴの内蔵コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が作用する。ここで、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、上述したように、１０ｆＦ〜１００μＦ程度であり、Ｃｔはタッチ手段と導電パッド（５０）との間隔、対向面積等を調整することによって自由に設計されることができる。例えば、導電パッド（５０）の面積を大きく選択することによって、図３の関係式に基づきＣｔも大きく設計される。逆に、導電パッド（５０）の面積を小さく選択する（例えば、１ｍｍ２以下に選択する等）ことによって、Ｃｔは小さく設計される。好ましくは、ＣｔはＣ１〜Ｃ３に比べて同等、または数百倍大きい値に選択される。しかし、場合によっては、Ｃｔが、Ｃ１〜Ｃ３に比べて数百倍小さい値に選択されることもできる。例えば、数十ｆＦ（ｆｅｍｔｏ  Ｆ）〜数十μＦ（Ｍｉｃｒｏ  Ｆ）に設計できる。
【００９３】
図１４は、タッチ入力の有無によるキックバックの波形を例示した波形図で、図１３のタッチセル構造における信号の波形を示す。以下に、図１４を参照してタッチ入力の有無によるキックバックの差について説明する。
【００９４】
第１のＴＦＴ（４２）のゲート端子に印加されるオン電圧を「ＶＨ」とし、オフ電圧を「ＶＬ」とするとき、オン／オフによる電圧差はＶＨからＶＬを減算した値となる。第１のＴＦＴ（４２）の入力端子（Ｉｎ１）に「Ｖ１」の大きさを持つ電圧を印加し、ゲート端子（Ｃｏｎｔ１）にＶＨを印加して第１のＴＦＴ（４２）をターンオンさせると、導電パッド（５０）にタッチ入力が発生しない場合には、第１のＴＦＴ（４２）の出力端子（Ｏｕｔ１）で測定される電圧が「Ｏｕｔ１−Ａ」の波形のように「Ｖ２」である。ここで、信号線の配線や寄生抵抗等による過渡応答特性は考慮していない。所定時間の後に第１のＴＦＴ（４２）のゲート端子（Ｃｏｎｔ１）に「ＶＬ」を印加して第１のＴＦＴ（４２）をターンオフさせると、第１のＴＦＴ（４２）の出力端子（Ｏｕｔ１）で測定される電圧は電圧降下される。このとき、図１３の回路図のように、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が接続されているので、Ｏｕｔ１−Ａの波形においてタッチ入力未発生時のキックバック電圧「ＫＢ１」は、次式１によって定義される。
【００９５】
【数１】
2013514578.tif 000003
【００９６】
例えば、ＶＨが１０Ｖであり、ＶＬが−５Ｖであり、Ｖ１が８Ｖであり、Ｃ１がＣ２及びＣ３の和と同じ大きさであれば、キックバック電圧ＫＢ１は７．５Ｖとなる。即ち、Ｏｕｔ１−Ａの波形においてＶ２は８Ｖから０．５Ｖに低くなる。また、このような電圧の降下は導電パッド（５０）での電位が８Ｖから０．５Ｖに低くなることを意味する。
【００９７】
一方、図１４において「Ｏｕｔ１−Ｂ」で表される波形は、導電パッド（５０）に対して指（２５）が接近するタッチ入力が発生した場合、第１のＴＦＴ（４２）の出力端子（Ｏｕｔ１）で測定される電圧の波形である。他の条件は前記と同一であるが、この場合には、指（２５）と導電パッド（５０）との間で静電容量Ｃｔが形成された状態であるため、Ｏｕｔ１−Ｂの波形においてタッチ入力の発生時のキックバック電圧「ＫＢ２」は、次式２で定義される。
【００９８】
【数２】
2013514578.tif 000004
【００９９】
もし、ＣｔがＣ１の３倍の大きさを有すると、キックバック電圧ＫＢ２は３Ｖとなる。即ち、Ｏｕｔ１−Ｂの波形においてＶ２は８Ｖから５Ｖに低くなる。
【０１００】
図１４の実施例において、Ｏｕｔ２−Ａ及びＯｕｔ２−Ｂは、第２のスイッチング素子（４４）の出力端子（Ｏｕｔ２）から出力される信号の大きさ（本例では電流値）を例示したもので、それぞれＯｕｔ１−Ａ及びＯｕｔ１−Ｂと類似の形態の波形を有することが分かる。
【０１０１】
上述したように、タッチ手段と導電パッド（５０）との間隔及び対向面積を調整することでＣｔの大きい方を選択することができ、ＣｔをＣ１に比べて大きい倍率で設計するほど、ＫＢ１に比べてＫＢ２の分母値が高い倍率で大きくなり、ＫＢ１とＫＢ２との差を大きく取ることができる。
【０１０２】
図１５はＴＦＴのゲート電圧に対する出力電流の特性を示したグラフ図であり、これを参照すると、ＴＦＴがゲート端子に印加される信号に対して出力信号が対数関数を有することが分かる。図１５を参照すると、ＴＦＴのゲート端子に印加される制御電圧であるＶｇｓが１５Ｖのときには約１μＡのＩｄｓが流れるのに対し、Ｖｇｓが０Ｖである場合には、１００ｐＡのＩｄｓが流れることが分かる。即ち、制御電圧が１５Ｖから０Ｖに電圧降下される場合、出力電流は約1万倍程度の差を有する。
【０１０３】
即ち、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びこれに対するＣｔの倍率を適切に選択することで、ＫＢ１とＫＢ２との差を適切に設計することができ、それによって、タッチ入力の有無による第２のＴＦＴ（４４）の出力信号の差が数十倍〜数万倍となるようにすることができる。よって、タッチ入力の検出が容易なだけでなく、検出精度及び信頼度が非常に高く、信号のハイ／ローレベルを検出するデジタル方式でタッチ入力を検出することができる技術的な長所を有する。また、このような技術的な長所によって、タッチセル（６０）の幅や横幅を非常に小さく取ることができる。
【０１０４】
一方、上述の実施例では、スイッチング素子（４０）としてＴＦＴを説明しており、ＴＦＴは、図１２に示すように、ゲートメタル及びソースメタルが積層される構造に起因して内蔵コンデンサが存在していたが、ＴＦＴではない他のスイッチング素子（内蔵コンデンサが存在しない）に入れ替える場合には、図１３の回路図のように、スイッチング素子（４０）にコンデンサを付加することによってキックバックの効果を得ることができる。また、上述の実施例では、電圧駆動型のＴＦＴについて説明しているが、他のスイッチング素子に入れ替える場合、駆動方式及び検出方式は変わることもある。例えば、ＢＪＴやＩＧＢＴのようなスイッチング素子は電流駆動型で動作され、制御端子に印加される電流に比べて数十倍以上の電流が出力される。よって、ＢＪＴやＩＧＢＴのようなスイッチング素子はタッチ入力の有無に応じてキックバックの差を与えると、小さな差の制御電流に比べて数十倍以上の差を示す出力電流の特性を得ることができる。
【０１０５】
図１６は、比較器を用いてタッチ入力を検出する例を示した図面であり、図１７は、比較器を用いた検出時の波形を例示した波形図であって、第２のＴＦＴ（４４）の出力信号のハイ／ローレベルをデジタル方式で検出してタッチ入力を認識する例を示す。
【０１０６】
第２のＴＦＴ（４４）から出力される信号Ｓｎは、図１６に示されるように、比較器に入力されて基準信号と比較される。上述したように、タッチ入力発生の有無に応じて第２のＴＦＴ（４４）の出力信号差が大きいため、比較器における信号検出は非常に容易である。また、比較器の出力はハイやローのレベルを有するデジタル信号であって、タッチ位置検出部（７０）において別の信号変換をすることなく、それを読み取ることができる。
【０１０７】
例えば、図１７に示すように、タッチ入力が発生し、第２のＴＦＴ（４４）の出力信号Ｓｎがｔ１区間においてハイとなると、Ｓｎは基準信号よりも大きくなり、比較器の出力は回路構成によってハイまたはローとなる。タッチ入力が中断されるか、または決められた時間後に信号が消滅するｔ２区間においてはＳｎがローに下降し、Ｓｎは基準信号よりも小さくなり、比較器の出力は回路構成によってローまたはハイとなる。従って、タッチ位置検出部（７０）は比較器の出力をデジタル方式で処理することができる。ここで、図示する例ではＳｎのハイとローとの差が小さく見えるが、上述したように、この差は数十倍〜数万倍である。
【０１０８】
図１６及び図１７の例示のように、比較器を用いてタッチ入力を検出する場合は、基準信号が使用される。基準信号は、タッチ位置検出部（７０）で別の基準信号生成部を構成することによって作ることができる。
【０１０９】
ところで、基準信号が一定に与えられると、タッチ入力に対する読み取りエラーを引き起こす恐れがある。例えば、温度や経年変化等の要因によって第１のＴＦＴ（４２）の特性が変化し、同じ出力電流生成のためのＶｇｓに２Ｖ程度の電圧変動が発生したと仮定する。図１５のグラフ図を参照すると、Ｖｇｓが０（ｚｅｒｏ）から２Ｖ程度に変更される区間において出力電流であるＩｄｓの差は１００倍である。もし、タッチ入力の有無をＶｇｓが０Ｖであるときと、Ｖｇｓが１５Ｖであるときとの差によって検出する場合には、Ｉｄｓの差は１万倍であるため、基準信号をタッチ入力発生の有無による第２のＴＦＴ（４４）の出力信号の中間値（即ち、１００倍の差を有する電流値）で決められる。即ち、Ｖｇｓが２Ｖでの電流値によって基準信号を設定することができる。ここで、「中間値（ａｎ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｖａｌｕｅ）」とは、必ずしも中間の値を意味するものではない。例えば、１０倍の差を有する電流値、または、１０００倍の差を有する電流値が基準信号となることもある。
【０１１０】
ところが、第１のＴＦＴ（４２）の出力電圧が２Ｖ変動する場合、タッチ入力が発生していないにもかかわらず、第２のＴＦＴ（４４）の出力が基準信号に近接する。このとき、外乱等の影響により、タッチ入力が発生していないにもかかわらず、タッチ入力を検出したとして誤作動する恐れがある。
【０１１１】
本発明では、上記のような基準信号の設定による誤作動を防止するためにセンシングセル（６１）を用いる。センシングセル（６１）はパネル上に設けられ、タッチ入力の検出のためのタッチセル（６０）と類似の構造で構成される。このようにタッチセル（６０）と類似の構造を有するセンシングセル（６１）は、タッチセル（６０）と同様に、同一の温度条件及び経年変化を有する。例えば、温度や経年変化に起因してタッチセル（６０）のＴＦＴが２Ｖの電圧変動があった場合、センシングセル（６１）も同一の電圧変動の基準信号を発生させる。これによって、温度及び経年変化といった要因による読み取りエラーを減少できる。
【０１１２】
図１８及び図１９はセンシングセル（６１）の一例を示す。図４及び図６の実施例のように、タッチ入力の検出はＴＦＴ（４０）若しくは、第２のＴＦＴ（４４）の出力信号によって得られる。このように、一つのＴＦＴを経由して出力信号が得られる場合に対応して、図１８の実施例においてセンシングセル（６１）は一つのセンシングスイッチング素子（６４）で構成されてもよい。本例においてセンシングスイッチング素子（６４）はＴＦＴであり、以下ではセンシングＴＦＴ（６４）と言い、同一の図面符号を付する。
【０１１３】
場合によっては、ＴＦＴ（４０）若しくは第２のＴＦＴ（４４）の後端に別のＴＦＴがさらに付加されることがあるので、その場合には、図１９に示すように、センシングセル（６１）が第１のセンシングＴＦＴ（６６）及び第２のセンシングＴＦＴ（６８）が順次接続された構成を有することができる。図示する例ではセンシングセル（６１）の設置位置が明示されていないが、センシングセル（６１）はパネル上で非動作領域（ｎｏｎ  ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）に設けられることができる。
【０１１４】
センシングセル（６１）を構成するセンシングＴＦＴ（６４）は、タッチセル（６０）の導電パッド（５０）の後端のＴＦＴ（４０）若しくは、第２のＴＦＴ（４４）と同じ回路構成を有する。センシングＴＦＴ（６４）のドレイン端子は補助信号線（３６）に接続され、ソース端子は第２の信号線（３４）に接続される。但し、センシングＴＦＴ（６４）のゲート端子には導電パッドが接続されず、ゲート端子には別のゲート信号を印加することができる。他の例として、ゲート端子に第１のＴＦＴ（４２）と同じ回路構成を有するＴＦＴをさらに付加してもよい。
【０１１５】
タッチ位置検出部（７０）はセンシングＴＦＴ（６４）のゲート端子に所定の制御信号を印加する。該制御信号は「タッチ入力未発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」と、「タッチ入力発生時にタッチセル（６０）の第２のＴＦＴ（４４）の制御端子に印加される信号」との中間値に対応する信号である。例えば、上記例示においてセンシングＴＦＴ（６４）の制御端子には２Ｖが印加される。もし、センシングＴＦＴ（６４）のゲート端子に２Ｖを印加すると、センシングＴＦＴ（６４）の出力はＶｇｓが２Ｖである場合のＩｄｓ値に対応する。ところで、もしタッチセル（６０）のＴＦＴが、温度や経年変化により電圧変動した場合、センシングＴＦＴ（６４）も同じ条件で電圧変動が発生するため、センシングＴＦＴ（６４）から出力される基準信号も変動する。これによって、上記のように、温度条件や経年変化による誤作動を防止し、タッチ入力を安定して検出することができる。
【０１１６】
以上説明した本発明は、上述した実施の形態及び添付図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明らかである。
【図２】
2013514578.tif 000005
【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１８】
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【図１９】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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