(57)【要約】【課題】検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができるタッチパネルモジュールを提供する。【解決手段】印加電圧制御部は、第１電極１２と第２電極３４の間の少なくとも一部の領域に電圧を印加し、形状変化部材２０のうち、領域に位置する部分の形状を変化させることで、検出画面１１の形状を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出画面を有し、検出対象物の上記検出画面への接近または接触により、上記検出画面に対する上記検出対象物の位置を検出するタッチパネルモジュールであって、
上記検出画面の背面に設けられる第１電極と、
上記第１電極に対向して設けられる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、電圧を印加されることにより形状が変化する形状変化部材と、
上記第１電極および上記第２電極のうち少なくとも何れか一方の電位を制御することで、上記第１電極および上記第２電極の間に印加する電圧を制御する印加電圧制御部とを有しており、
上記印加電圧制御部は、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させることを特徴とするタッチパネルモジュール。
【請求項２】
上記第２電極は、マトリクス状に配された複数の下部電極を有し、上記下部電極のぞれぞれはスイッチング素子としてのＴＦＴに接続されており、
上記下部電極をアクティブマトリクス駆動することにより、上記領域に電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項３】
上記ＴＦＴは、半導体層を有しており、上記半導体層には酸化物半導体が含まれていることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項４】
上記酸化物半導体は、ＩＧＺＯであることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項５】
上記下部電極は、補助容量を有しないことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項６】
上記第２電極には、上記ＴＦＴのゲート電極に接続されたゲートラインと、
上記ＴＦＴのソース電極に接続されたソースラインとが設けられており、
上記ゲートラインおよび上記ソースラインは、透明であることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項７】
上記形状変化部材は、電圧を印加されたときに、体積が変化することにより形状が変化することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項８】
上記形状変化部材は、電圧を印加されたときに、体積の変化を伴うことなく形状が変化することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項９】
上記形状変化部材は、透明であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１０】
上記第１電極は、互いに平行に設けられた複数の駆動電極と、上記駆動電極とは絶縁体を介して絶縁され、互いに平行に設けられた複数の検出電極とを有しており、
上記駆動電極と上記検出電極とは、互いに直交するマトリックス状に配置されており、
上記駆動電極と上記検出電極の間の静電容量の変化に基づいて上記検出をすることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１１】
上記第１電極は、複数の上記駆動電極を並行して駆動し、
複数の上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて、並行して上記検出をすることを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１２】
上記形状変化部材の形状を変化させることに伴い、上記第１電極の形状が変化することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１３】
上記第１電極は、透明であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１４】
上記印加電圧制御部は、上記領域に印加する電圧を１〜５００Ｈｚのうち少なくとも何れかの周波数で変化させることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１５】
上記形状変化部材は、上記検出対象物が上記検出画面に押し圧を与えることにより変形可能であり、
上記第１電極は、上記検出対象物が上記検出画面に押し圧を与えることにより上記形状変化部材が変形するときに、上記駆動電極および上記検出電極の背部であって、上記駆動電極と上記検出電極との間に形成される静電容量の変化に基づいて、上記押し圧の大きさを測定することを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか１項に記載のタッチパネルモジュールを、上記検出画面が表示装置の表示面側に配されるように、上記タッチパネルモジュールを設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
上記表示装置は表示面側に基板を有しており、上記基板上に、上記タッチパネルモジュールの上記第２電極を設けたことを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
上記表示装置は表示面側に基板を有しており、上記基板の背部に、上記タッチパネルモジュールの上記第２電極を設けたことを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１９】
検出画面を有し、検出対象物の上記検出画面への接近または接触により、上記検出画面に対する上記検出対象物の位置を検出し、
上記検出画面の背面に設けられる第１電極と、
上記第１電極に対向して設けられる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、電圧を印加されることにより形状が変化する形状変化部材とを備えており、
上記第２電極は、マトリクス状に配された複数の下部電極を有し、上記下部電極のぞれぞれはスイッチング素子としてのＴＦＴに接続されているタッチパネルモジュールの駆動方法であって、
上記検出を行わない期間である休止期間には、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させ、
上記検出を行う期間である検出期間において、上記ＴＦＴは非選択状態であることを特徴とするタッチパネルモジュールの駆動方法。
【請求項２０】
上記下部電極をアクティブマトリクス駆動することにより、上記領域に電圧を印加することを特徴とする請求項１９に記載のタッチパネルモジュールの駆動方法。
【請求項２１】
上記休止期間には、上記領域に印加する電圧を１〜５００Ｈｚのうち少なくとも何れかの周波数で変化させることを特徴とする請求項１９または２０に記載のタッチパネルモジ
ュールの駆動方法。
【請求項２２】
上記第１電極は、互いに平行に設けられた複数の駆動電極と、上記駆動電極とは絶縁体を介して絶縁され、互いに平行に設けられた複数の検出電極とを有しており、
上記駆動電極と上記検出電極とは、互いに直交するマトリックス状に配置されており、
上記休止期間には、上記第１電極を一定の電位に設定し、
上記検出期間には、上記駆動電極の電位を変化させ、上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて上記検出をすることを特徴とする請求項１９〜２１の何れか１項に記載のタッチパネルモジュールの駆動方法。
【請求項２３】
上記検出期間において、複数の上記駆動電極の電位を並行して駆動し、複数の上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて、並行して上記検出をすることを特徴とする請求項２２に記載のタッチパネルモジュールの駆動方法。
【請求項２４】
上記検出期間と上記休止期間とは交互に繰り返され、
上記検出期間は６０Ｈｚ以上の周波数で繰り返されることを特徴とする請求項１９〜２３の何れか１項に記載のタッチパネルモジュールの駆動方法。
【請求項２５】
上記検出期間と上記休止期間とは交互に繰り返され、
１回の上記休止期間は、１６ｍ秒未満の期間であることを特徴とする請求項１９〜２４の何れか１項に記載のタッチパネルモジュールの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネルモジュール、タッチパネルモジュールを備えた電子機器、及びタッチパネルモジュールの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、直接画面に触れて操作を行うことができるという特徴を有し、携帯電話や金融機関のＡＴＭ等に利用されている。
【０００３】
しかしながら、タッチパネルのユーザーが触れる画面はフラットな画面であるため、例えば文字を入力する場合、従来のキーボードを用いた文字入力に比べて、キーの位置等がわかり難く、誤入力等を起こし易い。
【０００４】
現在、携帯電話等に用いられるタッチパネルに、触覚フィードバック機能を付与したものが開発されている。触覚フィードバックとは、タッチパネルユーザーのタッチパネルの使用状況に応じて、ユーザーに対して触覚的な応答を与えるものである。例えば、ユーザーが携帯電話の画面に表示されるキーボードを使用するときに、キーの位置を知らせるために、各キーの位置に応じた凹凸を表現し、キーボードに触れているような触覚を提供するというものである。これにより、上記のような誤入力を防止することができる。
【０００５】
特許文献１には、タッチパネルの操作時の画面上に、キーボードに対応した形状の突起を提示する技術が開示されている。図１９は特許文献１のタッチパネルの断面図である。
【０００６】
図１９に示すように、特許文献１のタッチパネルは、画面の下に凹凸形状を有するピラー５０４を配置し、ユーザーが画面上のキーボードによる文字入力等の操作を行う場面になると、ピラー５０４が上昇することでピラーの凹凸形状を表面上に提示し、ドット、エッジ等の、キーボード形状を形成することができる。これにより、タッチパネルの使い勝手を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ  ２００７／０２４７４２９  Ａ１（公開日：２００７年１０月２５日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、タッチパネル画面上の任意の場所に任意の形状を形成することができないという問題を有しいている。
【０００９】
具体的には、上記特許文献１に記載のタッチパネルは、キーボードの形状を提示するためのピラー５０４がメカニカルに一体形成されているため、凹凸形状を提示する位置はあらかじめ規定されている。
【００１０】
また、キーボードの補助として、キーボードの形状を提示するために設けられたものであり、クリック感、押し込み感、ざらざらつるつる等のテクスチャ感等、触覚フィードバックの表現力の多様性が欠けている。
【００１１】
さらに、タッチパネルの表面カバーには、ピラー可動部としての穴が設けられているため、透明な表面カバーにおいて穴の境界部で光が屈折し、また、穴とピラー５０４との間に隙間が生じ、表示品位の低下を生じる。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示品位の低下を抑制しつつ、タッチパネルモジュールの検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができるタッチパネルモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のタッチパネルモジュールは、上記課題を解決するために、
検出画面を有し、検出対象物の上記検出画面への接近または接触により、上記検出画面に対する上記検出対象物の位置を検出するタッチパネルモジュールであって、
上記検出画面の背面に設けられる第１電極と、
上記第１電極に対向して設けられる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、電圧を印加されることにより形状が変化する形状変化部材と、
上記第１電極および上記第２電極のうち少なくとも何れか一方の電位を制御することで、上記第１電極および上記第２電極の間に印加する電圧を制御する印加電圧制御部とを有しており、
上記印加電圧制御部は、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、第１電極および第２電極の間の電圧を印加する位置に応じて、タッチパネルモジュールの検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができる。これにより、タッチパネルモジュールのユーザーに対し、検出画面に凹凸形状等を提示することができる。
【００１５】
また、従来技術のように、検出画面に穴を設ける必要がなく、表示品位を低下させることがない。
【００１６】
上記第２電極は、マトリクス状に配された複数の下部電極を有し、上記下部電極のぞれぞれはスイッチング素子としてのＴＦＴに接続されており、
上記下部電極をアクティブマトリクス駆動することにより、上記領域に電圧を印加してもよい。
【００１７】
上記の構成により、第２電極を下部電極ごとに駆動させることができる。これにより、第１電極と第２電極の間の領域の任意の領域に電圧を印加することができ、検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができる。
【００１８】
上記ＴＦＴは、半導体層を有しており、上記半導体層には酸化物半導体が含まれていてもよい。
【００１９】
上記酸化物半導体は、ＩＧＺＯであってもよい。
【００２０】
ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは、Ｓｉ系のＴＦＴよりも高耐圧のため、下部電極に高電圧を印加することができる。そのため、高電圧を形状変化部材に印加し、ユーザーが検出画面の変形を感知できる程度に形状変化部材を変形させることができる。
【００２１】
また、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは、低リーク特性であるため、例えば０．０１Ｈｚの超
低周波駆動をすることができ、低消費電力を実現することができる。
【００２２】
上記下部電極は、補助容量を有しないものであってもよい。
【００２３】
上記の構成により、ＴＦＴが非選択状態のとき、下部電極はフローティング状態であり、第１電極とカップリングする。これにより、第１電極に電圧が印加されても、下部電極の電位が追随することで、形状変化部材に印加される電圧は変化しない。そのため、形状変化部材の意図しない変形を抑制することができる。
【００２４】
上記第２電極には、上記ＴＦＴのゲート電極に接続されたゲートラインと、
上記ＴＦＴのソース電極に接続されたソースラインとが設けられており、
上記ゲートラインおよび上記ソースラインは、透明であってもよい。
【００２５】
上記の構成により、タッチパネルモジュールの透過性を向上させることができる。これにより、タッチパネルモジュールの背面に、例えば表示装置を設けたときに、表示画像の視認性の低下を抑制することができる。
【００２６】
上記形状変化部材は、電圧を印加されたときに、体積が変化することにより形状が変化してもよい。
【００２７】
上記の構成により、形状変化部材に電圧を印加し、体積を変化することで形状を変化させることができる。
【００２８】
上記形状変化部材は、電圧を印加されたときに、体積の変化を伴うことなく形状が変化してもよい。
【００２９】
上記形状変化部材は、透明であってもよい。
【００３０】
上記の構成により、タッチパネルモジュールの透過性を向上させることができる。これにより、タッチパネルモジュールの背面に、例えば表示装置を設けたときに、表示画像の視認性の低下を抑制することができる。
【００３１】
上記第１電極は、互いに平行に設けられた複数の駆動電極と、上記駆動電極とは絶縁体を介して絶縁され、互いに平行に設けられた複数の検出電極とを有しており、
上記駆動電極と上記検出電極とは、互いに直交するマトリックス状に配置されており、
上記駆動電極と上記検出電極の間の静電容量の変化に基づいて上記検出をしてもよい。
【００３２】
上記の構成により、静電容量方式により、検出対象物の位置を検出することができる。
【００３３】
上記第１電極は、複数の上記駆動電極を並行して駆動し、
複数の上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて、並行して上記検出してもよい。
【００３４】
上記の構成により、検出に要する時間を短くすることができる。これにより、検出を行わない期間中に、検出画面の形状を変化させ、または検出画面のざらざら感やつるつる感を提示する等の機能を実現することができる。
【００３５】
上記形状変化部材の形状を変化させることに伴い、上記第１電極の形状が変化してもよい。
【００３６】
上記の構成により、形状変化部材の形状の変化により検出画面の形状が容易に変化する。これにより、検出画面の形状を容易に変化させることができる。
【００３７】
上記第１電極は、透明であってもよい。
【００３８】
上記の構成により、タッチパネルモジュールの透過性を向上させることができる。これにより、タッチパネルモジュールの背面に、例えば表示装置を設けたときに、表示画像の視認性の低下を抑制することができる。
【００３９】
上記印加電圧制御部は、上記領域に印加する電圧を１〜５００Ｈｚのうち少なくとも何れかの周波数で変化させてもよい。
【００４０】
上記の構成により、形状変化部材の形状を上記周波数で変化させることができる。これにより、検出画面の形状を上記周波数で変化させ、ユーザーに対し検出画面の振動を提示することができる。
【００４１】
上記形状変化部材は、上記検出対象物が上記検出画面に押し圧を与えることにより変形可能であり、
上記第１電極は、上記検出対象物が上記検出画面に押し圧を与えることにより上記形状変化部材が変形するときに、上記駆動電極および上記検出電極の背部であって、上記駆動電極と上記検出電極との間に形成される静電容量の変化に基づいて、上記押し圧の大きさを測定してもよい。
【００４２】
これにより、簡易な構成によって、ユーザーが検出画面に与える押し圧を測定することができる。
【００４３】
また、本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、
上記タッチパネルモジュールを、上記検出画面が表示装置の表示面側に配されるように、上記タッチパネルモジュールを設けたことを特徴とする。
【００４４】
上記の構成により、上記電子機器のユーザーは、表示装置の表示画像に対し直接操作することができる。
【００４５】
上記表示装置は表示面側に基板を有しており、上記基板上に、上記タッチパネルモジュールの上記第２電極を設けてもよい。
【００４６】
上記の構成により、タッチパネルモジュールと表示装置とで基板を１枚共有することとなり、基板が１枚不要となる。また、製造工程においても、貼り合せ工程を削減することができる。これにより、電子機器の製造コストを削減することができる。
【００４７】
上記表示装置は表示面側に基板を有しており、上記基板の背部に、上記タッチパネルモジュールの上記第２電極を設けてもよい。
【００４８】
上記の構成により、タッチパネルモジュールの電極等と、表示装置の電極等との両方を、基板の片面のみに形成することができる。これにより、製造工程における基板のハンドリングや歩留まりの面で優位となる。
【００４９】
また、本発明のタッチパネルモジュールの駆動方法は、上記課題を解決するために、
検出画面を有し、検出対象物の上記検出画面への接近または接触により、上記検出画面に対する上記検出対象物の位置を検出し、
上記検出画面の背面に設けられる第１電極と、
上記第１電極に対向して設けられる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、電圧を印加されることにより形状が変化する形状変化部材とを備えており、
上記第２電極は、マトリクス状に配された複数の下部電極を有し、上記下部電極のぞれぞれはスイッチング素子としてのＴＦＴに接続されているタッチパネルモジュールの駆動方法であって、
上記検出を行わない期間である休止期間には、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に第１電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させ、
上記検出を行う期間である検出期間において、上記ＴＦＴは非選択状態であることを特徴とするタッチパネルモジュールの駆動方法。
【００５０】
上記の構成により、下部電極の電位の変動を抑えることができ、タッチパネルモジュールの位置検出機能に与えるノイズを低減することができる。これにより、正確に検出対象物の位置を検出することができる。
【００５１】
また、検出対象物の位置を検出しているときに第１電極と第２電極との間に電圧を印加すると、ドライバーや回路が破壊するリスクがあるが、上記の駆動方法により上記リスクを低減することができる。
【００５２】
また、位置検出機能の休止期間に第１電極と第２電極の間に電圧を印加し、形状変化部材の形状を変化させることができる。これにより、単一のタッチパネルモジュールにおいて、位置検出機能に与えるノイズを低減しつつ、検出画面の形状を変化させ、ユーザーに対して検出画面に凹凸形状等を提示することができる。
【００５３】
上記下部電極をアクティブマトリクス駆動することにより、上記領域に電圧を印加してもよい。
【００５４】
上記の構成により、第２電極を下部電極ごとに駆動させることができる。これにより、第１電極と第２電極の間の領域の任意の領域に電圧を印加することができ、検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができる。
【００５５】
上記休止期間には、上記領域に印加する電圧を１〜５００Ｈｚのうち少なくとも何れかの周波数で変化させてもよい。
【００５６】
上記の構成により、位置検出機能に与えるノイズを低減しつつ、検出画面の形状を上記周波数で変化させ、ユーザーに対し検出画面の振動を提示することができる。
【００５７】
上記第１電極は、互いに平行に設けられた複数の駆動電極と、上記駆動電極とは絶縁体を介して絶縁され、互いに平行に設けられた複数の検出電極とを有しており、
上記駆動電極と上記検出電極とは、互いに直交するマトリックス状に配置されており、
上記休止期間には、上記第１電極を一定の電位に設定し、
上記検出期間には、上記駆動電極の電位を変化させ、上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて上記検出をしてもよい。
【００５８】
上記の構成により、検出期間において、静電容量方式により検出対象物の位置を検出することができる。また、休止期間において、第１電極と第２電極との間に印加される電圧に起因するノイズを低減しつつ、上述のように、検出画面の形状を変化させることができる。
【００５９】
上記検出期間において、複数の上記駆動電極の電位を並行して駆動させ、複数の上記駆動電極と上記検出電極との間の静電容量の変化に基づいて、並行して上記検出をしてもよい。
【００６０】
上記の構成により、検出期間を短くすることができ、休止期間を長くすることができる。これにより、長くなった休止期間中に、検出画面の形状を変化させ、または検出画面のざらざら感やつるつる感を提示する等の機能を実現することができる。
【００６１】
上記検出期間と上記休止期間とは交互に繰り返され、
上記検出期間は６０Ｈｚ以上の周波数で繰り返されてもよい。
【００６２】
上記の構成により、充分な検出周波数により位置検出をすることができる。これにより、検出対象物が検出画面付近を移動する場合であっても、該検出対象物の移動を捉えることができる。
【００６３】
上記検出期間と上記休止期間とは交互に繰り返され、
１回の上記休止期間は、１６ｍ秒未満の期間であってもよい。
【００６４】
上記の構成により、充分な検出周波数により位置検出をすることができる。また、充分な検出期間を確保することができる。これにより、検出対象物が検出画面付近を移動する場合であっても、該検出対象物の移動を捉えることができ、また正確な位置検出をすることができる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明のタッチパネルモジュールは、以上のように、上記検出画面の背面に設けられる第１電極と、上記第１電極に対向して設けられる第２電極と、上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、電圧を印加されることにより形状が変化する形状変化部材と、上記第１電極および上記第２電極のうち少なくとも何れか一方の電位を制御することで、上記第１電極および上記第２電極の間に印加する電圧を制御する印加電圧制御部とを有しており、上記印加電圧制御部は、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させるものである。
【００６６】
また、本発明のタッチパネルモジュールの駆動方法は、以上のように、上記検出を行わない期間である休止期間には、上記第１電極と上記第２電極の間の少なくとも一部の領域に第１電圧を印加し、上記形状変化部材のうち、上記領域に位置する部分の形状を変化させることで、上記検出画面の形状を変化させ、上記検出を行う期間である検出期間には、上記領域に、上記第１電圧よりも小さい第２電圧を印加する方法である。
【００６７】
それゆえ、表示品位の低下を抑制しつつ、タッチパネルモジュールの検出画面上の任意の位置に任意の形状を形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＴＦＴ基板の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る第１電極の平面図である。（ａ）は概略図であり、（ｂ）は（ａ）の一部の拡大図である。
【図４】一般的な静電容量方式のタッチパネルの動作原理を示す図である。
【図５】本発明の一実施例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施例を説明するためのタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を説明するためのタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図８】本発明の他の実施例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の他の実施例の動作を説明するためのＴＦＴ基板の平面図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるＴＰモジュールの表面形状の変化を示す図である。（ａ）は、表面形状が変化する前を示す図であり、（ｂ）は表面形状が変化した後を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例を説明するためのタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の他の実施例を説明するための第２電極の斜視図である。
【図１４】本発明の他の実施例を説明するためのタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。（ａ）は、ＴＰモジュールの保護膜を強く押したときの断面図であり、（ｂ）は、ＴＰモジュールの保護膜を軽く触れたときの断面図である。
【図１５】本発明の他の実施例の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例の第１電極の制御方法を現す概念図である
【図１７】本発明の実施の形態２に係るタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係るタッチパネル搭載液晶表示装置の断面図である。
【図１９】従来のタッチパネルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００７０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１から図１６に基づいて説明すると以下の通りである。
【００７１】
＜タッチパネル搭載表示装置＞
図１は、本発明のタッチパネル搭載液晶表示装置３００（電子機器）の断面図である。
【００７２】
本発明のタッチパネル搭載表示装置３００は、タッチパネルモジュール１００（以下、ＴＰモジュールとする）と表示装置２００とを備えており、表示装置２００の表示面側にＴＰモジュール１００の保護膜１１が配置されるように搭載されている。なお、本実施の形態では、表示装置２００として、液晶表示装置を用いた例を挙げて説明するが、これに限ることはなく、例えば有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ等を用いることもできる。
【００７３】
図１に示すように、本実施の形態のＴＰモジュール１００は、液晶表示装置２００の表示面側にエアギャップ４０を介して設けられている。なお、エアギャップ４０の代わりにのりを設けてもよい。
【００７４】
タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザーに、液晶表示装置２００の表示面に表示する画像をより視認され易くするために、ＴＰモジュール１００は光の透過率が高いことがより好ましい。
【００７５】
＜ＴＰモジュール＞
本発明のＴＰモジュール１００は検出画面を有し、ユーザーの指等の検出対象物３０１の、検出画面への接近または接触に応じて、検出画面に対する検出対象物３０１の位置を検出するものである。
【００７６】
図１に示すように、本発明のＴＰモジュール１００は、ＴＦＴ基板３０と、形状変化層２０（形状変化部材）と、検出層１０とが、液晶表示装置２００側からこの順で積層されている。また、検出層１０の前面側がＴＰモジュール１００の操作画面となっている。
【００７７】
上述するように、ＴＰモジュール１００は光の透過率が高いことが好ましい。そのため、ＴＦＴ基板３０、形状変化層２０、および検出層１０は、何れも光の透過率が高いことが好ましい。
【００７８】
本発明のＴＰモジュール１００は、形状変化層２０に電圧を印加し、形状変化層２０の形状を変化させ、検出層１０の形状を変化させることで、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１に対し触覚フィードバックを提供するものである。そのため、検出層１０は、形状変化層２０の形状の変化に応じてその形状が変形するように、柔軟な部材で形成されている。
【００７９】
＜ＴＦＴ基板＞
ＴＦＴ基板３０は、ＴＦＴガラス基板３１、ＴＦＴ３２、絶縁膜３３、第２電極３４、および図示しない配線を備えている。ＴＦＴガラス基板３１の上にＴＦＴ３２が設けられており、ＴＦＴ３２を絶縁膜３３で覆い、ＴＦＴ３２が設けられている位置に応じて、絶縁膜３３の上に第２電極３４が設けられている。
【００８０】
第２電極３４とＴＦＴ３２とは、絶縁膜３３に設けられたコンタクトホール（図示しない）により電気的に接続されている。
【００８１】
図２は、ＴＦＴ基板３０の平面図である。説明のため、図２のＴＦＴ基板では、ＴＦＴガラス基板３１と、絶縁膜３３とは図示を省略している。第２電極３４は、マトリクス状に配された複数の下部電極（３４ａ・３４ｂ・３４ｃ等、以下、３４ｎとする）を備えている。
【００８２】
図２に示すように、複数のゲートラインＧＬｎと複数のソースラインＳＬｎとが互いに直交するように設けられており、ゲートラインＧＬｎとソースラインＳＬｎとが交差する部分の近傍にはＴＦＴ３２が接続されており、各ＴＦＴ３２には下部電極３４ｎが接続されている。
【００８３】
ゲートラインＧＬｎおよびソースラインＳＬｎは、図示しない制御部（印加電圧制御部）に接続されている。制御部は、ＴＦＴのゲート電極に接続されたゲートラインＧＬｎを順次走査し、スイッチング素子としてのＴＦＴ３２をオンし、ＴＦＴのソース電極に接続されたソースラインＳＬｎを介して下部電極３４ｎに電圧を印加する。すなわち、下部電極３４ｎはアクティブマトリクス駆動方式により駆動される。
【００８４】
なお、下部電極３４ｎのアクティブマトリクス駆動において、各ゲートラインＧＬｎの走査の順番は限定されない。
【００８５】
ＴＦＴ基板３０に用いられるＴＦＴ３２の半導体層には、酸化物半導体が用いられていることが好ましい。酸化物半導体としては、例えばＩＧＺＯ（ＩｎＧａＺｎＯｘ）を用いることができる。また、ＴＦＴ基板３０には、補助容量がないことが好ましく、ゲートラ
インＧＬｎおよびソースラインＳＬｎは透明配線であることが好ましい。
【００８６】
Ｓｉ系のＴＦＴは、バンドギャップが１．２ｅＶであるのに対し、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは、バンドギャップが約３ｅＶと大きい。そのため、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴ３２を用いることにより、Ｓｉ系のＴＦＴよりも高耐圧のため下部電極３４ｎに高電圧（数十Ｖ〜数百Ｖ）を印加することができる。これにより、Ｓｉ系のＴＦＴを用いた場合に比べ、形状変化層２０に対してより大きな電圧を印加することができ、形状変化層２０の形状の変化幅をより大きくすることができる。
【００８７】
このように、ＴＦＴ３２にＩＧＺＯを用いることで、ＩＧＺＯの特性を活かして、ＴＰモジュール１００の表面形状の可変制御を実現することができる。また、ＴＰモジュール１００の光透過率を低下させることなく、表示品位を向上させることができる。
【００８８】
また、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは、低リーク特性を有し、長時間電圧を保持できるため、低周波駆動で低消費電力を実現することができる。また、補助容量（蓄積容量）を必要とせず、補助容量レスのアクティブマトリクス構造を実現することができる。
【００８９】
本実施の形態のＴＦＴ基板３０は、アクティブマトリクス構造であるため、ローカルな領域の形状変化層２０の形状を変化させることができる。すなわち、ＴＰモジュール１００の検出層１０全体ではなく、検出層１０の一部の形状を変化させることができる。また、形状変化層２０の形状の変化を高い周波数で繰り返すことにより、振動を発生させることができ、振動による触覚フィードバックを提示することができる。
【００９０】
＜ＴＦＴ＞
酸化物半導体を用いたＴＦＴは、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴよりも、オン状態の時の電流量（すなわち、電子移動度）が高い。具体的には、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴは、そのＴＦＴ−ｏｎ時のＩｄ電流が１ｕＡであるのに対し、酸化物半導体を用いたＴＦＴは、そのＴＦＴ−ｏｎ時のＩｄ電流が２０〜５０ｕＡ程度である。このことから、酸化物半導体を用いたＴＦＴは、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴよりも、オン状態の時の電子移動度が２０〜５０倍程度高く、オン特性が非常に優れていることが分かる。
【００９１】
以上のことから、本実施形態のＴＰモジュール１００において、酸化物半導体を用いたＴＦＴを採用することによって、ＴＦＴのオン特性が非常に優れたものとなる。そのため、各下部電極３４ｎに対して電位設定する際の電子移動量を増大し、該電位設定にかかる時間をより短時間化することができる。
【００９２】
酸化物半導体を用いたＴＦＴはａ−Ｓｉを用いたＴＦＴに比べ、低リーク特性を有し、また、高耐圧特性を有する。そのため、補助容量を必要とせず、低消費電力を実現することができ、また、形状変化層２０に高電圧を印加することができる。
【００９３】
＜検出層＞
検出層１０は、保護膜１１と第１電極１２とを備えている。保護膜１１が、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１側に面している。第１電極１２は、形状変化層２０に面するように、第２電極３４と対向して設けられている。
【００９４】
すなわち、保護膜１１は、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１が操作をする操作画面（検出画面）を形成している。保護膜１１の厚みは例えば１０〜１００μｍとすることができる。
【００９５】
また、保護膜１１の背面に、第２電極３４と略平行に、第１電極１２が設けられている
。上記「背面」とは、保護膜１１の、操作画面とは反対の面のことをいうものとする。
【００９６】
図３（ａ）は第１電極１２の平面図であり、図３（ｂ）は第１電極１２の一部の拡大図である。本実施の形態の第１電極１２は、静電容量相互容量方式のタッチパネルの電極パターンを形成している。図３（ａ）において、第１電極１２の横方向には、複数のドライブラインＤｎ（送信ライン）が設けられており、ドライブラインＤｎには駆動電極１３が接続されている。
【００９７】
図３（ａ）の縦方向には、複数のセンスラインＳｎ（受信ライン）が設けられており、センスラインＳｎには検出電極１４が接続されている。
【００９８】
ドライブラインＤｎは、互いに平行に設けられており、センスラインＳｎも互いに平行に設けられている。駆動電極１３と検出電極１４とは、絶縁体を介して絶縁されている。また、駆動電極１３と検出電極１４とは、互いに直交するマトリックス状に配置されている。
【００９９】
ドライブラインＤｎおよびセンスラインＳｎの駆動は、図示しない制御部により行われ、周知の駆動方法を適用することができる。
【０１００】
本実施の形態の第１電極１２として、駆動電極１３および検出電極１４が、複数のダイヤモンドパターン電極により構成されたものを用いているが、これに限ることはなく、矩形型等、任意の形状の駆動電極１３および検出電極１４を用いることができる。このように、本実施の形態の第１電極１２は、静電容量タッチパネルの電極パターンを兼ねている。
【０１０１】
また、第１電極１２と第２電極３４の配置は互いに対応しており、例えば、図３（ｂ）に示すように、検出電極１４を構成する１つのダイヤモンドパターン電極１４ａの外形は、対向して設けられる下部電極３４ｎの配置と対応している。例えば、ダイヤモンドパターン電極１４ａの波線部分の領域の直下には、図２の波線部分で示す下部電極３４ｎが位置している。
【０１０２】
本実施の形態のＴＰモジュール１００は、上述のように、第１電極１２は複数の下部電極３４ｎを備えており、第２電極３４は複数のダイヤモンドパターン電極を備えている。そのため、各下部電極３４ｎを個別の電位に設定することで、第１電極１２と第２電極３４との間の領域に、位置に応じて異なる電圧を印加することができる。
【０１０３】
＜形状変化層＞
本発明のＴＰモジュール１００は、第１電極１２と第２電極３４との間に、形状変化層２０が設けられている。形状変化層２０は、電圧を印加されることにより形状が変化する材料で形成されている。
【０１０４】
形状変化層２０として、例えば、人工筋肉層を用いることができる。具体的には、ＥＡＰ（Electro Active polymer：電場応答性高分子）、ＩＣＰＦ（Ionic Conducting Polymer Film：イオン導電性高分子ゲル）等を用いることができる。その他、電圧を印加され
ることにより形状が変化する部材であれば、本実施の形態の形状変化層２０として用いることができる。
【０１０５】
形状変化層２０としては、光の透過性が高いことが好ましく、透明であることが好ましい。
【０１０６】
本実施の形態の形状変化層２０は、電圧を印加されることにより体積が縮む性質を有している。本発明において、形状変化層２０の「形状が変化する」とは、体積変化を伴う形状変化であってもよいし、体積変化を伴わない形状変化であってもよい。
【０１０７】
また、形状変化層２０は、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１の指示等による、外部からの圧力により変形可能である。形状変化層２０の厚みは、例えば、１０μｍ〜１０ｍｍとすることができる。
【０１０８】
なお、形状変化層２０の厚みと印加電圧は比例し、形状変化層２０が厚い場合は大きな印加電圧を必要とする。また、大きい形状変化を与える場合や大きい振動を与える場合には、大きな印加電圧を必要とする。
【０１０９】
＜実施例１＞
本実施の形態のＴＰモジュール１００の一実施例に係る動作例を、図４〜６に基づいて説明する。本実施の形態のＴＰモジュール１００は、通常のタッチパネルモジュールとして、ＴＰモジュール１００の操作画面上において、ユーザーの指等の検出対象物３０１の位置を検出することができる（以下、位置検出機能ともいう）。
【０１１０】
本実施の形態のＴＰモジュール１００は、静電容量相互容量方式であり、駆動電極１３と検出電極１４との間の容量の変化に基づいて、検出対象物３０１の位置を検出する。
【０１１１】
図４は、静電容量相互容量方式の原理を説明するための、一般的なタッチパネルの断面図である。図４（ａ）は、タッチパネルの操作画面付近に検出対象物が存在しない状態におけるタッチパネルの断面図であり、図４（ｂ）は、タッチパネルの操作画面付近に検出対象物が存在する状態におけるタッチパネルの断面図である。
【０１１２】
図４に示すように、操作画面付近にユーザーの指が存在する場合と、存在しない場合とで、Ｄｒｉｖｅ電極（駆動電極）とＳｅｎｓｅ電極（検出電極）との間の容量が異なる。この容量の相違（変化）を図示しない検出回路により検出することで、検出対象物の位置を特定することができる。
【０１１３】
図５は、第１電極１２のドライブラインＤｎとセンスラインＳｎに入力される信号を示すタイミングチャートである。センスラインＳｎは、グランド電位に設定されている。一方で、ドライブラインＤｎは、順次電圧信号を入力される。図５の例では、ドライブラインＤｎに入力される電圧信号として、パルス波を電圧信号として入力しているが、正弦波であってもよい。
【０１１４】
図６は、タッチパネル搭載液晶表示装置３００の断面図である。図６に示すように、本実施の形態のＴＰモジュール１００は、従来の静電容量相互容量方式タッチパネルと同じように、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザーの指等の検出対象物３０１が第１電極１２に接近すると、駆動電極１３と検出電極１４の間の容量が変化する。この容量変化に基づいて、検出対象物３０１の保護膜１１上における位置座標を検出することができる。
【０１１５】
本発明のＴＰモジュール１００は、上述の形態に限定されることはなく、表面型静電容量方式や、抵抗膜方式等、静電容量相互容量方式以外の方式を採用することも可能である。
【０１１６】
また、本発明のＴＰモジュール１００は、上述したように、形状変化層２０に電圧を印加することで形状変化層２０の形状を変化させ、ＴＰモジュール１００の操作画面の形状
を変化させることを特徴としている。そのため、検出層１０に設けられた第１電極１２が、位置検出機能のための電極と、形状変化層２０へ電圧を印加するための電極とを兼ねることが好ましい。
【０１１７】
しかしながら、本発明のＴＰモジュール１００は、検出層１０に、形状変化層２０へ電圧を印加するための電極を備えていればよく、上記電極により必ずしも位置検出を行わなくてもよい。例えば超音波表面弾性波方式を利用した位置検出機能を備えるＴＰモジュール１００も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１８】
＜実施例２＞
本実施の形態のＴＰモジュール１００の一実施例に係る動作例を、図７〜１０に基づいて説明する。
【０１１９】
本発明のＴＰモジュール１００は、形状変化層２０の形状を変化させることにより、タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１に対して、触覚フィードバックを提供することができる。本実施例では、触覚フィードバックの一つとして、保護膜１１（操作画面）において、凹凸形状に触れている触覚を提供する（以下、Deformable機能ともいう）例について説明する。
【０１２０】
図７は、本実施例に基づいて保護膜１１の形状を変化させた状態の、タッチパネル搭載液晶表示装置３００の断面図である。
【０１２１】
図８は、第１電極１２と第２電極３４とに送られる電圧信号のタイミングチャートである。本実施例では、図８に示すように、第１電極１２は一定の電位に設定し、アクティブマトリクス駆動により任意の位置の下部電極３４ｎの電位を変化させる。すなわち、ゲートラインＧＬｎを順次スキャンし、ソースラインＳＬｎに任意の電圧を印加し、下部電極３４ｎを任意の電位に設定する。これにより、第１電極１２および下部電極３４ｎの間の電圧を位置に応じて変化させている。
【０１２２】
なお、本実施例では、ゲートラインＧＬｎを１００秒周期でスキャンしている。しかしながら、ゲートラインＧＬｎのスキャンのタイミングは一定である必要はなく、例えば、ユーザーの操作状況に応じて変化させるものであってもよい。
【０１２３】
なお、本実施例では、第１電極１２はグランド電位（ＧＮＤ）に設定されているものとし、下部電極３４ｎの電位は高電位（ＨＶ）とグランド電位（ＧＮＤ）の何れかに設定されているものとする。
【０１２４】
ただし、第１電極１２は一定の電位に設定する必要は無く、適宜変化させてもよい。また、下部電極３４ｎの電位も高電位とグランド電位の２値のみでなく、様々な電位に設定してもよい。これにより、様々な変化幅で形状変化層２０の形状を変化させ、この変化幅に応じて操作画面の形状を変化させることができる。
【０１２５】
図９は、ＴＦＴ基板３０の平面図である。図９に示すように、一部の下部電極３４ｎの電位が高電位（ＨＶ）に設定され、他の下部電極３４ｎはグランド電位（ＧＮＤ）に設定されている。
【０１２６】
これにより、形状変化層２０のうち、高電位（ＨＶ）に設定された下部電極３４ｎの上方にある部分には、検出層１０およびＴＦＴ基板３０の面の垂線方向に高電圧が印加される。形状変化層２０のうち、電圧を印加された部分は上記垂線方向の厚みが小さくなり、形状が変化する。その結果として操作画面（保護膜１１）の形状を変化させる。
【０１２７】
本実施例では、このようにして第１電極１２および下部電極３４ｎの間の任意の位置に電圧を印加し、形状変化層２０の任意の部分の形状を変化させることで、保護膜１１上の任意の位置において、任意の形状に変化させることができる。
【０１２８】
タッチパネル搭載液晶表示装置３００のユーザー３０１は、指により、保護膜１１の形状変化を感知する。このようにして、触覚フィードバックを実現することができる。
【０１２９】
なお、図７では説明のために、１つの下部電極３４ｎの大きさが、ユーザー３０１の指先と同等な大きさで記載されているが、実際にはより細かな形状変化を実現するために、下部電極３４ｎは人間の指に比べて小さいことが好ましい。
【０１３０】
ＴＦＴ基板３０のＴＦＴ３２として、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴを用いているため、人間が操作画面（保護膜１１）の形状の変化を感知できる程度に、形状変化層２０の形状を変化させることのできる高電圧（数十〜数百Ｖ）を、形状変化層２０に印加することができる。
【０１３１】
形状変化層２０の厚みを数十μｍ以上とすることで、人間が感知できる程度に操作画面の形状を変化させることができる。また、形状変化層２０の厚みを１０ｍｍ程度とすることで、形状変化層２０の形状の変化幅を大きくすることができ、操作画面に柔らかさ等の触感を提示することができる。
【０１３２】
また、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは低リーク特性であるため、例えば、０．０１Ｈｚの超低周波駆動が可能になり、低消費電力を実現できる。
【０１３３】
また、ＩＧＺＯを用いたＴＦＴは低リーク特性であるため、画素構成を補助容量レス（Csレス）にすることができ、開口率の向上や、表示品位の向上（モアレ低減）が可能となる。
【０１３４】
図１０は、保護膜１１を介して液晶表示装置２００の表示面に表示されたキーボードの画像を示す。図１０（ａ）は、保護膜１１の形状を変化させていない状態を示し、図１０（ｂ）は、保護膜１１の形状を変化させた状態を示す。本実施例のように、保護膜１１の形状を変化させることで、図１０に示すように、キーボードのボタン形状等を再現することができ（操作画面に突出させることができ）、ＴＰモジュール１００の操作性を格段に向上させることができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態のＴＰモジュール１００は、第１電極１２および第２電極３４の間に印加する電圧は、第１電極１２および各下部電極３４ｎの間の各領域に印加される電圧に基づく。そのため、各下部電極３４ｎの面積が小さいほど、第１電極１２および第２電極３４の間の領域を細かい領域に分割して印加電圧を制御することができる。その結果、保護膜１１においてより精密に形状の変化を実現することができる。
【０１３６】
＜実施例３＞
本実施の形態のＴＰモジュール１００の一実施例に係る動作例を、図１１〜１３に基づいて説明する。
【０１３７】
本実施例では、触覚フィードバックの一つとして、保護膜１１（操作画面）が振動している触覚を提供する（以下、Haptics振動機能ともいう）実施例について説明する。図１
１は、本実施例に基づいて保護膜１１を振動させた状態の、タッチパネル搭載液晶表示装置３００の断面図である。図１１に示すように、保護膜１１のうち、ユーザーの指３０１
の直下の部分を上下に振動させている。
【０１３８】
保護膜１１を振動させるためには、上述した保護膜１１の形状変化を高速で行う。例えば、第１電極１２は一定の電位に設定し、任意の位置の下部電極３４ｎの電位を高電位（ＨＶ）とグランド電位（ＧＮＤ）とを繰返し反転させることにより、第１電極１２および下部電極３４ｎの間の電圧の大小を繰返し変化させている。
【０１３９】
図１２は、第１電極１２と下部電極３４ｎとに送られる電圧信号のタイミングチャートである。本実施例では、図１２に示すように、第１電極１２は一定の電位に設定し、アクティブマトリクス駆動により任意の位置の下部電極３４ｎの電位を変化させ、第１電極１２および下部電極３４ｎの間の電圧を変化させている。すなわち、ゲートラインＧＬｎを順次スキャンし、ソースラインＳＬｎに任意の電圧を印加し、下部電極３４ｎを任意の電位に設定する。
【０１４０】
なお、本実施例では、第１電極１２はグランド電位（ＧＮＤ）に設定されているものとし、下部電極３４ｎの電位は高電位（ＨＶ）とグランド電位（ＧＮＤ）の何れかに設定されているものとする。ただし、第１電極１２は一定の電位に設定する必要は無く、適宜変化させてもよい。また、下部電極３４ｎの電位も高電位（ＨＶ）とグランド電位（ＧＮＤ）の２値のみでなく、様々な電位に設定してもよい。
【０１４１】
下部電極３４ｎの電位の高電位（ＨＶ）とグランド電位（ＧＮＤ）との反転は、例えば、１〜５００Ｈｚの範囲で反転させることができる。
【０１４２】
図１３は、本実施例を説明するための第２電極３４の斜視図である。図１３に示すように、ユーザーの指３０１の直下の部分を選択的に振動させることにより、局部的に形状変化層２０を収縮させ、これによりＴＰモジュール１００の保護膜１１（操作画面）を振動させることで、指３０１に触感をフィードバックさせることができる。
【０１４３】
従来は、タッチパネルモジュールを振動させるために振動モータを用いているが、本発明のＴＰモジュール１００のように局部的に振動させることで、従来の方法に比べて低消費電力を実現することができる。
【０１４４】
また、振動モータを用いて振動を与える従来のＴＰモジュールの場合、ＴＰモジュール本体を保持する側の手（例えば、左手）と、ＴＰモジュールを操作する側の手（例えば、右手）の両方に対して振動を与えることとなる。ＴＰモジュール本体を保持する側の手に振動を与えることで、ユーザーに対し不快感を与えてしまう場合が多い。
【０１４５】
本発明のＴＰモジュール１００によれば、操作画面を局所的に振動させることにより、ＴＰモジュール１００を保持する側の手に対して振動を与えることがなくなる。また、お手つきでのこぶし（または、指）への振動を解消することができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態のＴＰモジュール１００の第２電極３４のＴＦＴ３２は、補助容量を有しないことが好ましい。これにより、ゲートラインＧＬｎが非選択状態（オフ）のとき、下部電極３４ｎはフローティング状態であり、第１電極１２とほぼカップリングしている。そのため、第１電極１２に高電圧が印加されても、第２電極３４も容量カップリングで電位が追随し、形状変化層２０に印加される電圧は変化しない。したがって、形状変化層２０の形状は変化しない。
【０１４７】
＜実施例４＞
本実施の形態のＴＰモジュール１００の一実施例に係る動作例を、図１４に基づいて説
明する。図１４は、本実施例に基づいてＴＰモジュール１００により圧力を測定している状態の、タッチパネル搭載液晶表示装置３００の断面図である。図１４（ａ）は、ユーザーの指３０１が操作画面（保護膜１１）に対して強い押し圧を加えている状態を示し、図１４（ｂ）は、ユーザーの指３０１が保護膜１１に対して軽く触れている状態を示す図である。
【０１４８】
本実施例では、第１電極１２は、上述した位置検出機能を発揮する場合と同じ駆動方法により駆動される。このとき、図１４（ｂ）に示すように、第１電極１２の駆動電極１３から検出電極１４への電界が、第１電極１２よりも内部側（背面側）の、形状変化層２０内部でも形成されており、指で押すことにより、第１電極１２と第２電極３４の層間厚みが減少し、その結果、駆動電極１３−検出電極１４間電界（ドライブーセンス間電界）が第２電極３４（下部アクティブマトリクス）面に吸収され、ドライブーセンス間の容量が減少する。
【０１４９】
ＴＰモジュール１００においては、容量変化（減少）はシグナルを意味するので、タッチすると第１電極１２の上面の電界変化によるシグナルが増加し、押し込むと第１電極１２の下面の電界変化によりさらにシグナル増加する。このシグナル量を判断して、押し込み量を判定することができる。これにより、圧力センシングを実現する（以下、圧力センシング機能ともいう）ことができる。
【０１５０】
＜実施例５＞
本実施の形態のＴＰモジュール１００の一実施例に係る動作例を、図１５に基づいて説明する。図１５は、本実施例に係るＴＰモジュール１００の各機能のタイミングチャートである。本実施例に基づいて、ＴＰモジュール１００を駆動することで、上述した実施例１〜５に係る機能を互いにノイズ等の悪影響を及ぼすことなく、単一のＴＰモジュール１００で実現することができる。
【０１５１】
図１５において、Ｈ（ハイ）状態の期間は、該当する機能が動作している動作期間（検出期間）を示し、Ｌ（ロー）状態の期間は、該当する機能が動作していないブランキング期間（休止期間）を示す。動作期間とブランキング期間とは、交互に繰り返される。
【０１５２】
本実施の形態のＴＰモジュール１００は、第１電極１２を通常のタッチパネルの駆動として位置検出機能を発揮させることで、圧力センシング機能を発揮する。すなわち、上述した実施例１の位置検出機能と、実施例４の圧力センシング機能とは同時に動作させることができる。
【０１５３】
Deformable機能とHaptics振動機能はともに、第１電極１２の電位に拘らず、第１電極
１２と第２電極３４との間の電圧を制御部により制御することで実施することができる。
【０１５４】
ここで、Deformable機能およびHaptics振動機能を実施する場合には、形状変化層２０
に電圧を印加するために第２電極３４を、例えば高電位（ＨＶ）に設定し、第１電極１２と第２電極の間に高電圧を印加する必要がある。
【０１５５】
ただし、位置検出機能実施中（駆動期間）に、第１電極１２と第２電極３４の間に高電圧を印加すると、位置検出機能に対して故障の原因となる。
【０１５６】
また、位置検出機能実施中に、第２電極の電位が変動すると、位置検出機能に対してノイズ源となる。
【０１５７】
そのため、Deformable機能およびHaptics振動機能と、位置検出機能とは同時に実施せ
ず、異なるタイミングで駆動させることが好ましい。
【０１５８】
具体的には、位置検出機能の駆動期間には、第２電極３４の各電極３４ｎのＴＦＴ３２は、非選択状態であることが好ましい。ＴＦＴが非選択状態のときには、ＴＦＴのソース−ドレイン間に電流が流れない。そのため、下部電極３４ｎの電位は変動せず、位置検出機能に対してノイズ源とならない。
【０１５９】
なお、位置検出機能の駆動期間には、第１電極１２と第２電極３４の間に印加される電圧は０Ｖであることがより好ましい。
【０１６０】
例えば、図１５のタイミングチャートに示すように、位置検出機能および圧力センサ機能のブランキング期間（休止期間）を設け、該ブランキング期間中にDeformable機能、およびHaptics振動機能を実施する。
【０１６１】
位置検出機能の駆動期間は、例えば６０Ｈｚ以上の周波数で繰返すことが好ましい。位置検出機能の駆動期間を６０Ｈｚ未満の周波数で繰り返すと、ＴＰモジュール１００の検出画面上を検出対象物が高速で動いた場合に、検出頻度が足りず、なめらかな位置検出ができなくなるためである。
【０１６２】
また、１回のブランキング期間は、１６ｍ秒未満の期間であることが好ましい。これにより、充分な検出周波数により位置検出をすることができる。また、充分な検出期間を確保することができる。
【０１６３】
また、Deformable機能、およびHaptics振動機能のブランキング期間と駆動期間とは、
例えば１００秒の周期で繰返すことができる。
【０１６４】
位置検出機能は、ブランキング期間をなるべく長くするために、並列駆動（並行駆動）し、ＴＰ駆動期間を短縮することが好ましい。ここで、並列駆動とは、ドライブラインＤＬｎを１ラインずつ順次駆動するのではなく、複数のドライブラインＤＬｎを同時に駆動することをいう。すなわち、複数のドライブラインＤＬｎに同時に電気信号を入力することをいう。
【０１６５】
このようにして、位置検出機能のブランキング期間を長くすることで、Deformable機能、およびHaptics振動機能の駆動期間を長く確保することができる。
【０１６６】
図１６は、第１電極１２の制御方法を示す概念図である。図１６に示すように、図示しない制御部によりスイッチ４００を介して、第１電極１２に位置検出機能用ドライバまたはHaptics機能用ドライバを接続する。
【０１６７】
上記駆動を行うことにより、互いのノイズ源になるなどの悪影響を及ぼすことなく、位置検出機能、圧力センシング機能とDeformable機能、Haptics振動機能の４つの機能を１
つのＴＰモジュール１００により実現することができる。
【０１６８】
さらに、図１５に示すように、本発明のＴＰモジュール１００は、位置検出機能のブランキング期間に、電界による触覚フィードバックを実現することもできる。
【０１６９】
ユーザーに対し電界による触覚フィードバックを提示するためには、第１電極１２の駆動電極１３に、１Ｈｚ〜数百Ｈｚのサイン波の電圧を印加する。
【０１７０】
〔実施の形態２〕
本発明のタッチパネル搭載液晶表示装置に関する他の実施の形態について、図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１７１】
なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１７２】
図１７は、本実施の形態のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ａの断面図である。図１７に示すように、タッチパネル搭載液晶表示装置３００ａは、液晶表示装置２００ａのカラーフィルター側のガラス基板３１ａの上部であって偏光板２０３ａの背部に、ＴＰモジュール１００ａのＴＦＴ３２が設けられている。ここで、上部とは液晶表示装置２００ａの表示面側をいうこととする。
【０１７３】
本実施の形態のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ａは、実施の形態１のタッチパネル搭載液晶表示装置３００に比べ、ガラス基板が１枚不要になり、また、貼り合わせ工数も減るため、コストダウンを実現できる。
【０１７４】
タッチパネル搭載液晶表示装置３００ａは、実施の形態１のタッチパネル搭載液晶表示装置３００の駆動方法と同様の方法で駆動することができる。
【０１７５】
〔実施の形態３〕
本発明のタッチパネル搭載液晶表示装置に関する他の実施の形態について、図１８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１７６】
なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１７７】
図１８は、本実施の形態のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ｂの断面図である。図１８に示すように、タッチパネル搭載液晶表示装置３００ｂは、液晶表示装置２００ｂのカラーフィルター側のガラス基板３１ｂの背部に、ＴＰモジュール１００ｂのＴＦＴ３２が設けられている。ここで、背部とは液晶表示装置２００ｂの表示面側とは反対の面をいうこととする。
【０１７８】
本実施の形態のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ｂは、実施の形態１のタッチパネル搭載液晶表示装置３００に比べ、ガラス基板が１枚不要になり、また、貼り合わせ工数も減るため、コストダウンを実現できる。
【０１７９】
また、実施の形態２のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ａでは、ガラス基板３１ａの両面にＴＦＴや電極等を形成する必要があったが、本実施の形態のタッチパネル搭載液晶表示装置３００ｂでは、ガラス基板３１ｂの片面のみにＴＦＴや電極等を形成することができる。そのため、製造工程におけるガラス基板のハンドリングや歩留まり面で優位になるという効果を奏する。
【０１８０】
タッチパネル搭載液晶表示装置３００ｂは、実施の形態１のタッチパネル搭載液晶表示装置３００の駆動方法と同様の方法で駆動することができる。
【０１８１】
本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明は、タッチパネルモジュール、タッチパネルモジュールを備えた電子機器、およびタッチパネルモジュールの駆動方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１１                          保護膜（検出画面）
１２                          第１電極
１３                          駆動電極
１４                          検出電極
２０                          形状変化層（形状変化部材）
３１ａ、３１ｂ                ガラス基板（基板）
３２                          ＴＦＴ
３４                          第２電極
３４ｎ                        下部電極
１００、１００ａ、１００ｂ    タッチパネルモジュール
２００、２００ａ、２００ｂ    液晶表示装置（表示装置）
３００、３００ａ、３００ｂ    タッチパネル搭載液晶表示装置（電子機器）
３０１                        ユーザー（検出対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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