(57)【要約】      （修正有）【課題】観察側にタッチパネルを備えた薄型の表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示する表示パネルの観察側に配置された１枚の抵抗膜７と、その抵抗膜７の任意の位置に接触する導電性ペン先１３を有するタッチペン１２と、前記抵抗膜７の互いに直交する２つの方向の一方の両端間と他方の方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路１６と、接続配線２４を介して、抵抗膜７をタッチペン１２によりタッチしたときの前記抵抗膜のいずれか一方とタッチペン接続点Ｐとの間の電圧を測定する電圧測定手段２５と、抵抗膜７の一方の方向の両端間に電圧を印加したときの電圧測定手段２５の測定値に基づいて抵抗膜７のタッチ点の一方の方向の座標を算出し、抵抗膜７の他方の方向の両端間に電圧を印加したときの電圧測定手段２５の測定値に基づいてタッチ点の他方の方向の座標を算出する座標検出手段２６とを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの観察側に配置された１枚の透明抵抗膜と、
前記抵抗膜の任意の位置に接触する導電性ペン先を有するタッチペンと、
前記抵抗膜の互いに直交する２つの方向の一方の両端間と他方の方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路と、
前記電圧印加回路上の予め定めたタッチペン接続点と前記タッチペンの導電性ペン先とをフレキシブルコードを介して接続するタッチペン接続配線と、
前記タッチペン接続配線を介して、前記抵抗膜を前記タッチペンによりタッチしたときの前記抵抗膜のいずれか一方とタッチペン接続点との間の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記抵抗膜の前記一方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記抵抗膜のタッチ点の前記一方の方向の座標を算出し、前記抵抗膜の前記他方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記タッチ点の前記他方の方向の座標を算出する座標検出手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
抵抗膜は、透明なベース基板の一方の面に形成されており、前記ベース基板が、表示パネルの観察側に、前記抵抗膜の形成面を観察方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
表示パネルは、液晶表示パネルであり、抵抗膜は、前記液晶表示パネルの観察側の偏光板の外面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観察側にタッチパネルを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチ入力用のタッチパネルは、ガラス板または樹脂フィルムからなる透明基板の一方の面に透明な抵抗膜を形成した一対のシートを、それぞれの抵抗膜形成面を間隙をおいて互いに対向させて配置した構成となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
このタッチパネルは、前記一対のシートのいずれか一方の外面をタッチ面としたものであり、そのタッチ面の任意の位置がタッチペン等によりタッチされたときに、前記一方のシートのタッチ位置に対応する部分が撓み変形し、前記一方のシートの抵抗膜が局部的に他方のシートの抵抗膜に接触する。
【０００４】
そのため、前記一対のシートの抵抗膜のうち、一方の抵抗膜の一方の方向の両端間と、他方の抵抗膜の前記一方の方向に対して直交する方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加し、前記一方の抵抗膜に電圧を印加したときの他方の抵抗膜の一端の電圧値と、前記他方の抵抗膜に電圧を印加したときの前記一方の抵抗膜の一端の電圧値とを測定することにより、これらの電圧値に基づいて、タッチ点の前記一方の方向とその方向に対して直交する方向の座標を検出することができる。
【特許文献１】特開２０００−１６３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液晶表示装置等の表示装置には、画像を表示する表示パネルの観察側にタッチパネルを配置したものがある。
【０００６】
しかし、上記従来のタッチパネルは、透明基板の一方の面に抵抗膜を形成した一対の抵抗膜シートを、それぞれの抵抗膜形成面を間隙をおいて互いに対向させて配置したものであり、前記一対の抵抗膜シートの両方の厚さに、これらの抵抗膜シート間の間隙の高さを加えた厚さを有している。
【０００７】
そのため、表示パネルの観察側に従来のタッチパネルを配置した表示装置は、その厚さを薄くすることが難しい。
【０００８】
この発明は、観察側にタッチパネルを備えた薄型の表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの観察側に配置された１枚の透明抵抗膜と、前記抵抗膜の任意の位置に接触する導電性ペン先を有するタッチペンと、前記抵抗膜の互いに直交する２つの方向の一方の両端間と他方の方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路と、前記電圧印加回路上の予め定めたタッチペン接続点と前記タッチペンの導電性ペン先とをフレキシブルコードを介して接続するタッチペン接続配線と、前記タッチペン接続配線を介して、前記抵抗膜を前記タッチペンによりタッチしたときの前記抵抗膜のいずれか一方とタッチペン接続点との間の電圧を測定する電圧測定手段と、前記抵抗膜の前記一方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記抵抗膜のタッチ点の前記一方の方向の座標を算出し、前記抵抗膜の前記他方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記タッチ点の前記他方の方向の座標を算出する座標検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明の表示装置において、前記抵抗膜は、透明なベース基板の一方の面に形成し、前記ベース基板を、前記表示パネルの観察側に、前記抵抗膜の形成面を観察方向に向けて配置するのが望ましい。
【００１１】
また、前記表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の場合は、前記抵抗膜を、前記液晶表示パネルの観察側の偏光板の外面に形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の表示装置は、画像を表示する表示パネルの観察側に配置された１枚の抵抗膜によりタッチパネルを形成し、前記抵抗膜を導電性ペン先を有するタッチペンによりタッチさせるようにしたものであり、この表示装置は、前記抵抗膜の互いに直交する２つの方向の一方の両端間と他方の方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路上の予め定めたタッチペン接続点に前記タッチペンの導電性ペン先をフレキシブルコードを介して接続し、そのタッチペン接続配線を介して、前記抵抗膜を前記タッチペンによりタッチしたときの前記抵抗膜のいずれか一方とタッチペン接続点との間の電圧を測定する電圧測定手段を設けているため、前記抵抗膜の前記一方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記抵抗膜のタッチ点の前記一方の方向の座標を算出し、前記抵抗膜の前記他方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段の測定値に基づいて前記タッチ点の前記他方の方向の座標を算出することができる。
【００１３】
そして、この表示装置は、前記１枚の抵抗膜によりタッチパネルを形成しているため、そのタッチパネルを極く薄くすることができ、したがって、従来のタッチパネルを備えた表示装置に比べて装置全体を薄型化することができる。
【００１４】
この発明の表示装置において、前記抵抗膜は、透明なベース基板の一方の面に形成し、前記ベース基板を、前記表示パネルの観察側に、前記抵抗膜の形成面を観察方向に向けて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記抵抗膜に局部的に加わるタッチ圧を前記ベース基板に受けさせ、前記タッチ圧に対して前記表示パネルを保護することができる。
【００１５】
また、前記表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の場合は、前記抵抗膜を、前記液晶表示パネルの観察側の偏光板の外面に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記抵抗膜に局部的に加わるタッチ圧を前記偏光板により吸収し、前記タッチ圧に対して前記液晶表示パネルを保護するとともに、表示装置をより薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１〜図３はこの発明の第１の実施例の表示装置を示しており、図１はタッチパネル部を断面した側面図、図２は前記タッチパネルの平面図、図３は前記タッチパネルの駆動回路図である。
【００１７】
この実施例の表示装置は液晶表示装置であり、画像を表示する液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側に配置された１枚の透明抵抗膜７と、前記抵抗膜７の任意の位置をタッチするためのタッチペン１２と、図３に示したタッチパネル駆動回路１５とを備えている。
【００１８】
前記液晶表示パネル１は、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材４を介して接合された一対の透明基板２，３と、これらの基板２，３の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極と、前記一対の基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板５，６とからなっている。
【００１９】
この液晶表示パネル１は、一方の基板２の内面に、複数の画素電極を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板３の内面に、前記複数の画素電極の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、前記一方の基板２の内面には、前記複数の画素電極にそれぞれ接続されたＴＦＴからなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数の走査ラインと、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータラインが設けられている。
【００２０】
さらに、前記一対の基板２，３の内面には、前記電極を覆って配向膜が設けられており、前記液晶層の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜により規定される配向状態に配向している。
【００２１】
この液晶表示パネル１は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示パネル、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示パネルであり、前記一対の偏光板５，６は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラスト特性が得られるように設定して配置されている。
【００２２】
なお、前記液晶表示パネル１は、一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた電極間に縦電界（液晶層の厚さ方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる縦電界制御型のものに限らず、一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。
【００２３】
また、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の一対の基板２，３のいずれか一方の内面に前記複数の画素にそれぞれ対応させて赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設けたカラー画像表示装置でも、カラーフィルタを備えない液晶表示パネル１を用いたフィールドシーケンシャル表示装置でもよい。
【００２４】
前記抵抗膜７は、例えばＩＴＯ等の透明導電膜からなっており、前記液晶表示パネル１の画面領域の全域に対応する矩形状に形成された光学的に等方性なガラスまたはポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン等の樹脂フィルムからなる透明なベース基板１０の一方の面の全体に形成されている。
【００２５】
また、この抵抗膜７の互いに直交する２つの方向の一方、例えば前記液晶表示パネル１の画面の横軸（以下、Ｘ軸という）方向の両端縁にはそれぞれ、その縁部の略全長にわたって、低抵抗金属膜からなる帯状電極８ａ，８ｂが設けられ、他方の方向、つまり前記画面の縦軸（以下、Ｙ軸という）方向の両端縁にはそれぞれ、その縁部の略全長にわたって、低抵抗金属膜からなる帯状電極９ａ，９ｂが設けられている。
【００２６】
なお、前記Ｘ軸方向の帯状電極８ａ，８ｂと前記Ｙ軸方向の帯状電極９ａ，９ｂは、これらが直接短絡しないように、前記抵抗膜７の角部に対応する部分を避けて形成されている。
【００２７】
そして、前記ベース基板１０は、前記液晶表示パネル１の観察側に、前記抵抗膜７の形成面を観察方向に向けて配置され、そのベース基板１０の反対面の外周縁部を、両面粘着フィルム等からなる枠状のスペーサ１１を介して前記液晶表示パネル１の観察側面（観察側の偏光板６の外面）に貼付けられている。
【００２８】
前記タッチペン１２は、樹脂パイプ等からなる絶縁性ペン本体の先端に、金属からなる導電性ペン先１３を設けたものであり、前記導電性ペン先１３は、前記ペン本体の後端から導出されたフレキシブルコード１４に接続されている。
【００２９】
また、前記タッチパネル駆動回路１５は、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端の帯状電極８ａ，８ｂ間とＹ軸方向の両端の帯状電極９ａ，９ｂ間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路１６と、前記電圧印加回路１６上の予め定めたタッチペン接続点Ｐと前記タッチペン１２の導電性ペン先１３とを前記フレキシブルコード１４を介して接続するタッチペン接続配線２４と、前記タッチペン接続配線２４と前記抵抗膜７の前記Ｘ軸方向の帯状電極８ａ，８ｂ、または前記Ｙ軸方向の両端の帯状電極９ａ，９ｂのいずれか一方の帯状電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂの間に介在され、前記タッチペン接続配線２４を介して、前記抵抗膜７を前記タッチペン１２によ接触させたときの前記抵抗膜７のいずれか一方の帯状電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂとタッチペン接続点Ｐとの間の電圧を測定する電圧測定手段２５と、前記電圧測定手段２５の測定値に基づいて前記抵抗膜７のタッチペン１２によるタッチ点の座標を検出する座標検出手段２６とからなっている。
【００３０】
前記電圧印加回路１６は、直流電源からなる定電圧電源１７と、前記抵抗膜７のＸ軸方向の一端の帯状電極８ａとＹ軸方向の一端の帯状電極９ａとにそれぞれ接続され、第１の接続切換スイッチ２０を介して前記定電圧電源１７の一方の極（図では−極）に選択的に接続される抵抗膜接続配線１８，１９と、前記抵抗膜７のＸ軸方向の他端の帯状電極８ｂとＹ軸方向の他端の帯状電極９ｂとにそれぞれ接続され、第２の接続切換スイッチ２３を介して前記定電圧電源１７の他方の極（図では＋極）に選択的に接続される抵抗膜接続配線２１，２２とからなっており、前記タッチペン接続配線２４は、前記電圧印加回路１６の定電圧電源１７と前記第１と第２の接続切換スイッチ２０，２３のいずれか一方との間の予め定めたタッチペン接続点Ｐに接続されている。
【００３１】
前記電圧印加回路１６は、図示しない制御手段により、予め設定された周期、例えば０．１秒周期で、前記第１と第２の接続切換スイッチ２０，２３を、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端の帯状電極８ａ，８ｂを前記定電圧電源１７に接続する側（図３の状態）と、前記抵抗膜７のＹ軸方向の両端の帯状電極９ａ，９ｂを前記定電圧電源１７に接続する側とに切換えられ、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端間（帯状電極８ａ，８ｂ間）と、前記抵抗膜７のＹ軸方向の両端間（帯状電極９ａ，９ｂ間）とに前記定電圧電源１７の一定値の電圧を交互に印加する。
【００３２】
また、座標検出手段２６は、前記図示しない制御手段により制御され、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定値に基づいて前記抵抗膜７の前記タッチ点のＸ軸方向の座標（以下、Ｘ座標という）を算出し、前記抵抗膜７のＹ軸方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定値に基づいて前記抵抗膜７の前記タッチ点のＹ軸方向の座標（以下、Ｙ座標という）を算出する。
【００３３】
前記電圧測定手段２５の測定値に基づく前記タッチ点のＸ，Ｙ座標の検出は、次のような演算により行なう。
【００３４】
前記定電圧電源１７の電圧値をＶ０、前記抵抗膜７のＸ軸方向の一端（帯状電極８ａの内側縁）のＸ座標値を０、前記抵抗膜７のＸ軸方向の他端（帯状電極８ｂの内側縁）のＸ座標値を１、前記タッチ点のＸ座標をｘ、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端間（帯状電極８ａ，８ｂの内側縁間）の抵抗値をｒｘ、前記電圧測定手段２５の内部抵抗値をＲとすると、前記抵抗膜７のＸ軸方向の両端間に前記電圧Ｖ０を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定電圧値Ｖ（ｘ）は、ｒｘ≪Ｒであるため、
Ｖ（ｘ）＝Ｖ０（１−ｘ）
で表すことができる。
【００３５】
また、前記抵抗膜７のＹ軸方向の一端（帯状電極９ａの内側縁）のＹ座標値を０、前記抵抗膜７のＹ軸方向の他端（帯状電極９ｂの内側縁）のＹ座標値を１、前記タッチ点のＹ座標をｙ、前記抵抗膜７のＹ軸方向の両端間（帯状電極９ａ，９ｂの内側縁間）の抵抗値をｒｙとすると、前記抵抗膜７のＹ軸方向の両端間に前記電圧Ｖ０を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定電圧値Ｖ（ｙ）は、ｒｙ≪Ｒであるため、
Ｖ（ｙ）＝Ｖ０（１−ｙ）
で表すことができる。
【００３６】
したがって、前記タッチ点のＸ座標ｘとＹ座標ｙは、
ｘ＝１−Ｖ（ｘ）／Ｖ０
ｙ＝１−Ｖ（ｙ）／Ｖ０
により求めることができる。
【００３７】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の観察側に配置された１枚の抵抗膜７によりタッチパネルを形成し、前記抵抗膜７を導電性ペン先１３を有するタッチペン１２によりタッチさせるようにしたものであり、この液晶表示装置は、前記抵抗膜７の互いに直交する２つの方向の一方（Ｘ軸方向）の両端間と他方の方向（Ｙ軸方向）の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路１６上の予め定めたタッチペン接続点Ｐに前記タッチペン１２の導電性ペン先１３をフレキシブルコード１４を介して接続し、そのタッチペン接続配線２４を介して、前記抵抗膜７を前記タッチペン１２によりタッチしたときに前記電圧印加回路１６のタッチペン接続点Ｐと前記タッチペン１２の導電性ペン先１３との間に生じる電圧を測定する電圧測定手段２５を設けているため、前記抵抗膜７の前記一方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定値に基づいて前記抵抗膜７のタッチ点の前記一方の方向の座標（Ｘ座標）を検出し、前記抵抗膜７の前記他方の方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段２５の測定値に基づいて前記タッチ点の前記他方の方向の座標（Ｙ座標）を検出することができる。
【００３８】
そして、この液晶表示装置は、前記１枚の抵抗膜７によりタッチパネルを形成しているため、そのタッチパネルを極く薄くすることができ、したがって、従来のタッチパネルを備えた表示装置に比べて装置全体を薄型化することができる。
【００３９】
また、この液晶表示装置は、前記抵抗膜７を透明なベース基板１０の一方の面に形成し、前記ベース基板１０を、前記液晶表示パネル１の観察側に、前記抵抗膜７の形成面を観察方向に向けて配置しているため、前記抵抗膜７に局部的に加わるタッチ圧を前記ベース基板１０に受けさせ、前記タッチ圧に対して前記液晶表示パネル１を保護することができる。
【００４０】
さらに、この液晶表示装置は、前記ベース基板１０の反対面の外周縁部を枠状のスペーサ１１を介して前記液晶表示パネル１の観察側面に貼付けているため、前記ベース基板１０と液晶表示パネル１との間に前記スペーサ１１の厚さに対応した隙間を形成し、前記タッチ圧に対して前記液晶表示パネル１をさらに効果的に保護することができる。
【００４１】
なお、前記ベース基板１０は、その反対面の全体を前記液晶表示パネル１の観察側面に密着させて配置してもよく、その場合も、前記タッチ圧に対して前記液晶表示パネル１を充分に保護することができる。
【００４２】
また、上記実施例では、前記抵抗膜７の互いに直交する２つの方向の一方の両端間と他方の方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路１６の定電圧電源１７を直流電源としているが、前記電圧印加回路１６の定電圧電源は、図４に示した変形例のように交流電源１７ａとしてもよい。
【００４３】
また、上記実施例の表示装置は、液晶表示パネル１を備えた液晶表示装置であるが、この発明は、例えばエレクトロルミネッセンス表示パネル等の他の表示パネルを備えた表示装置にも適用することができる、
（第２の実施形態）
図５はこの発明の第２の実施例の表示装置を示すタッチパネル部を断面した側面図である。なお、この実施例において、上記第１の実施例と同じものについては、図に同符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
この実施例は、液晶表示パネル１を用いた液晶表示装置であり、前記抵抗膜７を、前記液晶表示パネル１の観察側の偏光板６の外面に形成したものである。
【００４５】
なお、前記偏光板６の偏光層の支持体は、光学的に等方性なポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン等の樹脂フィルムからなっており、前記抵抗膜７は、前記偏光板６の前記支持体の外面に成膜されている。
【００４６】
この実施例の液晶表示装置は、前記抵抗膜７を、前記液晶表示パネル１の観察側の偏光板６の外面に形成しているため、前記抵抗膜７に局部的に加わるタッチ圧を前記偏光板６により吸収し、前記タッチ圧に対して前記液晶表示パネル１を保護するとともに、表示装置をより薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の第１の実施例の表示装置のタッチパネル部を断面した側面図。
【図２】前記タッチパネルの平面図。
【図３】前記タッチパネルの駆動回路図。
【図４】前記タッチパネルの駆動回路の変形例を示す図。
【図５】この発明の第２の実施例の表示装置のタッチパネル部を断面した側面図。
【符号の説明】
【００４８】
１…液晶表示パネル、５，６…偏光板、７…抵抗膜、８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ…電極、１０…ベース基板、１２…タッチペン、１３…導電性ペン先、１４…フレキシブルコード、１５…タッチパネル駆動回路、１６…電圧印加回路、１７，１７ａ…低電圧電源、２４…タッチペン接続配線、２５…電圧測定手段、２６…座標検出手段。
【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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