(57)【要約】【課題】  表示品位の低下をともなうことがなく、構成が簡単であるためにコストの低減を図ることができ、しかも薄型化を図ることができる、座標入力付き表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示パネル２０の周知の構成部材であるブラックマスク２２と共通電極２１との間に、周知の感圧導電材料からなる感圧スイッチ２３を配置する。上記構成により、周知の抵抗膜式（アナログ式）のタッチパネルの機能を内包することができる。また、もともとの構成部材を用いているために、コスト低減を図り易いとともに、薄型化を図ることができる。さらに、液晶表示パネル２０に、タッチパネル部分を重ねることがないので、視差による表示品位の低下も起きることがない。また、周知の単純マトリックス方式の液晶表示パネル４０の信号電極４１、４１…と走査電極４２、４２…との間に、感圧スイッチ４３を配置するものとすれば、周知の抵抗膜式（デジタル式）のタッチパネルの機能を内包することができ、同様の効果を奏することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に電極を有する二枚の透明基板の間に、液晶を封入して形成され、かつ、一方の透明基板に形成される電極が上記透明基板の表示領域のほぼ全面にわたって形成される透明な共通電極とされるとともに、一方の透明基板に、縦横の格子状のブラックマスクが形成されている液晶表示装置を用いた座標入力機能付き表示装置であって、
上記共通電極と上記ブラックマスクとの間に設けられ、かつ、外部からの押圧力に対応して、上記押圧力が作用した位置で上記共通電極と上記ブラックマスクとを導通させる感圧スイッチング手段と、
上記共通電極と上記ブラックマスクとが上記感圧スイッチング手段により導通した場合に、上記位置に応じて変位する電圧を検出する座標位置検出手段とを備えたことを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の座標入力機能付き表示装置において、
上記感圧スイッチ手段に作用する押圧力に対抗して二枚の透明基板の間に封入された液晶の厚みが上記押圧力により変動するのを抑止する対押圧手段を備えることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の座標入力機能付き表示装置において、
上記対押圧手段が、上記二枚の透明基板の間の液晶部分に設けられた柱状のギャップ材であることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の座標入力機能つき表示装置において、
上記対押圧手段となる柱状のギャップ材が上記ブラックマスク及び上記感圧スイッチング手段と重なる位置に配置されていることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の座標入力機能つき表示装置において、上記対押圧手段となる柱状のギャップ材が縦横にそれぞれ予め決められた間隔で配置されていることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、
上記感圧スイッチング手段は、一方の透明基板上に形成された上記ブラックマスク上に該ブラックマスク形成範囲内に収まるように設けられていることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、
上記座標位置検出手段は、
二枚の上記抵抗膜となる上記共通電極とブラックマスクとのうちの一方の左右側縁部に、それぞれ配置される第一端子及び第二端子と、他方の上下側縁部にそれぞれ配置される第三端子および第四端子と、第一端子及び第三端子を切り替えていずれか一方を高電圧側に接続する第一スイッチと、第二端子及び第四端子をそれぞれ低電圧側に接続するとともに、第二端子及び第四端子を切り替えていずれか一方を電圧計を介して低電圧側に接続し、かつ、第一スイッチに連動して作動する第二スイッチと、上記抵抗膜による電圧降下を測定するための上記電圧計と、該電圧計の値から座標位置を求める座標位置演算処理手段とを備えていることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、
上記座標位置検出手段は、上記共通電極とブラックマスクとのうちの一方の抵抗膜の四隅部分にそれぞれ形成された右上端子、右下端子、左上端子及び左下端子を備えるとともに、
右側の一対の右上端子及び右下端子と、左側の一対の左上端子及び左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態と、上側の一対の右上端子及び左上端子と、下側の一対の右下端子と左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態とを切り替えるスイッチを備え、
さらに、他方の抵抗膜の周囲をほぼ囲むように形成されるとともに低圧側に接続される低圧側電極と、該低圧側電極における上記抵抗膜による電圧降下を測定する電圧計と、該電圧計の値から座標位置を求める座標位置演算処理手段とを備えていることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項９】
内面に電極を有する二枚の透明基板の間に、液晶を封入して形成され、かつ、ストライプ状の多数の信号電極と、該信号電極と直行するストライプ状の多数の走査電極とを備えた単純マトリックス方式の液晶表示装置を用いた座標入力機能付き表示装置であって、
上記信号電極と、上記走査電極との間のこれら電極の交差部分にそれぞれ形成された感圧スイッチング手段と、該感圧スイッチング手段により上記信号電極及び上記操作電極との間で短絡が生じた場所を一方の電極に順次電圧を印加することにより検知する座標位置検知手段とを備えることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【請求項１０】
一対の基板間に、液晶と、所定のシート抵抗の第１抵抗膜と、所定のシート抵抗の第２抵抗膜と、上記第１抵抗膜と上記第２抵抗膜との間に外部からの押圧力に応じて低抵抗になる感圧スイッチング手段と、を備えることを特徴とする座標入力機能付き表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置を用いた、座標入力機能付き表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
急速な社会の情報化にともない、誰でも簡単にパーソナルコンピュータにアクセスできる入力デバイスとして、タッチパネルの需要が急速に伸びている。該タッチパネルは、各種ディスプレイの前面に配置されるとともに、該タッチパネルの表面を、指またはペン等でタッチすることによりポインティングを行うための入力装置である。
そして一方で、近年、各種ディスプレイの中でも、特に、液晶表示パネル（以下ＬＣＤ）は、低コスト化と高機能化の進歩が著しく、急速に普及しているものであり、ＬＣＤを搭載する製品も急速に増加している。これにともなって、ＬＣＤと組み合わせて用いられるタッチパネルも、その用途を飛躍的に拡大している。
上記タッチパネルの用途としては、電子手帳、金融端末（ＣＤやＡＴＭ）、券売機、各種モニタ、リモコン、ハンディターミナル、ＰＯＳ端末、ワードプロセッサ、ＰＰＣ、ＦＡＸなどがあげられるが、近年は特に、ＰＤＡ、ＰＨＳ、カーナビゲーションシステムなどの通信機器への需要も伸びている。
【０００３】
上記タッチパネルは、その入力位置の検出方式により、抵抗膜方式、光学方式、静電容量方式、磁気誘導方式、弾性波方式などが実用化されている。中でも、抵抗膜方式によるタッチパネルには多くの実用例がみられる。
抵抗膜方式によるタッチパネルは、上下に電極となる抵抗膜を、例えば、周知のスペーサ部材を介して電気的に離間した状態で配置して、上部電極を可動電極とするとともに、下部電極を固定電極として、上部電極側をポインティングをしたときに、ポインティングをした部分で、可動電極と固定電極とが短絡されることを利用して位置の検出を行うものである（図示しない）。そして、抵抗膜方式の位置の検出は、少なくとも一方の抵抗膜上のある方向に電位勾配を持たせておき、ポインティングをした部分で上部電極と下部電極とが短絡した場合の電圧降下を測定することで、位置の検出を行うものである。
なお、抵抗膜方式のタッチパネルにおいては、上述のとおりに、電位勾配を持たせることになるために、上記抵抗膜は、導電性を有する必要があるとともに、比較的高い抵抗値を有することが好ましい。
【０００４】
そして、上記抵抗膜方式のタッチパネルとしては、それぞれの抵抗膜の両端に電位勾配を持たせて任意の位置を連続的に検出できる方式（アナログ式）や、または、上下に配置する抵抗膜となる多数の短冊状電極を互いに直交する方向に延在するように配置することで、マトリックス回路を構成できるようにした方式（デジタル式）などが用いられている。
【０００５】
上述のとおりに、タッチパネルは、指またはペン等でタッチすることによりポインティングを行うものであるために、ＬＣＤ上には、ポインティングするべき部分に、例えばボタンなどの絵柄が形成されることになる。そして、それぞれの絵柄は、例えば、ポインティングするといくつかの選択肢を選べるようにされていたり、数字が入力できるようにされていたりするものであり、ＬＣＤ上のどの絵柄が、どの操作に対応するのかがわかるように、文字などが書かれていたりする。操作者はこのようなＬＣＤ上の絵柄を視認して、ポインティングをすることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そして、タッチパネル上でポインティングするときに、ポインティングするべき位置に形成される上述の絵柄は、例えば、ＬＣＤの画面に表示されることになる。すなわち、操作者は、タッチパネルを透過して、ポインティングするべき絵柄を視認することになる。
したがって、タッチパネル外側の空気とタッチパネル内部の屈折率の違いにより、絵柄の実際の位置（ＬＣＤ表面上に表示されている位置）と、操作者が絵柄を視認する位置（タッチパネルを通して視認する位置）とに視差が生じ易く、実際の位置と視認する位置との視差が大きい場合には、操作者は、正確な位置をポインティングできないことになってしまう。したがって、タッチパネルを適用するときには、この点の考慮が不可欠なものとなっていた。
なお、このような実際の位置と視認する位置との視差は、タッチパネルの厚さがあついほど顕著になった。
【０００７】
また、ＬＣＤの前面にタッチパネルが配置されるために、ＬＣＤの表示は、該タッチパネルを透過して表示されることになるので、該タッチパネルを透過するときに、該タッチパネルの厚さがあつくなるほど、透過率の低下や不要な反射を引き起こし易く、このような場合には、表示品位を損ない易いものであった。
このような表示品位の低下を改善するための解決方法としては、例えば、ＬＣＤとタッチパネルとの光学的マッチングを取ることで、表示品位の低下を抑制しようというものであるが、しかしながら、根本的に表示品位の低下を抑制できる手段とはなっていなかった。
【０００８】
また、従来のタッチパネル機能を有した表示装置は、各種ディスプレイ（例えばＬＣＤ）の前面に、別途用意したタッチパネル部分を重ねて配置することになるので、余分な構成が多くなりやすく、コスト低減を図りにくいとともに、タッチパネル部分を有した表示装置の厚さは、あつくなりやすいものであった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述のような表示品位の低下をともなうことがなく、構成が簡単であるためにコストの低減を図ることができ、しかも薄型である、抵抗膜方式タッチパネルによる、座標入力付き表示装置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】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の座標入力機能付き表示装置は、内面に電極を有する二枚の透明基板の間に、液晶を封入して形成され、かつ、一方の透明基板に形成される電極が上記透明基板の表示領域のほぼ全面にわたって形成される透明な共通電極とされるとともに、一方の透明基板に、縦横の格子状のブラックマスクが形成されている液晶表示装置を用いた座標入力機能付き表示装置であって、上記共通電極と上記ブラックマスクとの間に設けられ、かつ、外部からの押圧力に対応して、上記押圧力が作用した位置で上記共通電極と上記ブラックマスクとを導通させる感圧スイッチング手段と、上記共通電極と上記ブラックマスクとが上記感圧スイッチング手段により導通した場合に、上記位置に応じて変位する電圧を検出する座標位置検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、液晶表示装置の共通電極とブラックマスクとがいわゆるアナログ式の抵抗膜方式のタッチパネルの二枚の抵抗膜として機能することになる。
すなわち、共通電極とブラックマスクとを互いに絶縁した状態で平行に配置するとともに、これらの間に、押された場合に、押された位置で共通電極とブラックマスクとを導通させる感圧スイッチング手段を配置することで、基本的には、アナログ式の抵抗膜方式のタッチパネルの二枚の抵抗膜の部分と同じ構成となり、抵抗膜方式のタッチパネルとして機能することが可能となる。
従って、従来のように液晶表示装置の表面側の透明基板上にタッチパネルを設ける必要がなく、液晶表示パネルの表面に重ねてタッチパネルを配置することによる視差や表示品位の低下等の現象を起こすことなく、液晶表示装置に座標入力機能を付加することができる。
【００１２】
また、タッチパネルの回路部分を除く検知部分（すなわち、二枚の抵抗膜部分）が、液晶表示パネル内に配置されるとともに、従来から液晶表示パネル内にある共通電極とブラックマスクとが抵抗膜として機能するので、液晶表示パネル内にタッチパネルを内蔵した状態としても液晶表示パネル自体が厚くなることがない。すなわち、液晶表示装置内部に座標入力機能を内包でき、座標入力機能を付加しても実装スペースが増加しないという利点がある。また、実装重量に関してもほとんど増加しないという利点がある。
従って、座標入力機能付き表示装置の薄型化を図ることができる。
【００１３】
なお、抵抗膜として用いられるブラックマスクは、導電性を有する必要があるとともに比較的高い抵抗値を有する必要があり、たとえば、ブラックマスクとして導電性を有するとともに高い抵抗値を有する酸化金属膜を利用することができ、たとえば、従来からブラックマスクとして用いられている酸化クロムを好適にブラックマスクとして用いることができる。
【００１４】
また、抵抗膜として用いられる共通電極は、一般的にＩＴＯが用いられるが、ＩＴＯも比較的高い抵抗値を有する必要があり、タッチパネルの液晶表示装置に用いられている比較的低い抵抗値を有するＩＴＯよりも少し高い抵抗値を有するＩＴＯの方が好ましい。
【００１５】
また、共通電極とブラックマスクとの間は、感圧スイッチング手段を除く部分において、常時絶縁されている必要があるが、たとえば、カラー液晶表示装置においては、ブラックマスクと共通電極との間にカラーフィルタを形成することが多く、上記カラーフィルタが絶縁体として機能する。なお、この場合に、感圧スイッチング手段が設けられる部分には、カラーフィルタを設けないようにする必要がある。また、共通電極とブラックマスクとの間にカラーフィルタではなく、透明な絶縁体を設けておくものとしても良い。
【００１６】
上記感圧スイッチング手段は、たとえば、透明基板上からのペンや指等の押圧により、押圧位置もしくはその近傍（ブラックマスクは、格子状なので、押圧位置にブラックマスクが存在しない可能性がある）において、共通電極とブラックマスクとを短絡することができれば良いので、場合によっては、流体が満たされた空間でも良い。しかし、表示に与える影響や構造に与える影響を考慮すると、できるだけ、透明基板、ブラックマスク、共通電極等の変形量が少ないことが好ましく、圧がかかることにより導電性を生じるものとして、たとえば、弾性体内に多数の導電粒子を含み、圧がかかると導電粒子同士が接触して導電性が生じるものなど、周知の圧により導電性を生じる固体材料を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の座標入力機能付き表示装置は、請求項１記載の座標入力機能付き表示装置において、上記感圧スイッチ手段に作用する押圧力に対抗して二枚の透明基板の間に封入された液晶の厚みが上記押圧力より変動するのを抑止する対押圧手段（柱状のギャップ材２５）を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ペンや指等による座標を入力するための押圧力が作用した場合に、その部分の透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチング手段等の部材が液晶側に撓むのを対押圧手段により防止することができる。
すなわち、透明基板を押圧した場合に、二枚の透明基板間に流動可能な液晶が封入されているため、上述のように透明基板等が撓みやすい状態となっているが、共通電極の液晶側から上記押圧力に対応して対押圧手段が反力等により押し返す構成となっているので、上述のたわみを防止することができる。
これにより、押圧部分における表示の乱れを防止できるとともに、透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチング手段が一体に撓んでしまうことにより、押圧時に感圧スイッチング手段にあまり圧力がかからない状態となるのを防止して感度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上述のように座標入力用の押圧力により、透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチング手段等が撓むことを繰り返した場合に、液晶表示装置の構造に与えるダメージを大幅に低減することができる。
なお、液晶表示装置の液晶部分には、一般的に、球状のギャップ材が入れられているが、球状のギャップ材は、押圧時に移動してしまう可能性があり、本発明の対押圧手段とはなりにくい。
すなわち、対押圧手段は、押圧時に移動しないように、二枚の透明基板間に配置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の座標入力機能付き表示装置は、請求項２記載の座標入力機能付き表示装置において、上記対押圧手段が、上記二枚の透明基板の間の液晶部分に設けられた柱状のギャップ材２５であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、上記対押圧手段が柱状のギャップ材となっているので、一般的な球状のギャップ材と異なり、移動することがなく、座標入力のための押圧力により、押圧部分において、液晶の厚みが変動するのを防止することできる。
従って、請求項２と同様の効果を奏することができる。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の座標入力機能付き表示装置は、請求項３記載の座標入力機能つき表示装置において、上記対押圧手段となる柱状のギャップ材が上記ブラックマスク及び上記感圧スイッチング手段と重なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、上記柱状のギャップ材がブラックマスクと重なるように形成されているので、柱状のギャップ材は、ブラックマスクに隠され表示に影響を与えることがなく、表示品位の向上を図ることができる。従って、柱状のギャップ材は、透明でなくとも良く、ギャップ材に使用可能な材料の自由度が高くなる。
また、柱状のギャップ材が感圧スイッチング手段と重なるように配置されていることで、感圧スイッチング手段が設けられている部分において、上述のたわみを防止することができ、感圧スイッチング手段の感度の向上を図ることができる。
なお、後述するようにブラックマスクと感圧スイッチング手段は、互いに重なっていることが好ましく、この場合に、柱状のギャップ材をどちらかに重ねれば、必然的に両方に重なることになる。
【００２４】
本発明の請求項５に記載の座標入力機能付き表示装置は、請求項３または４記載の座標入力機能つき表示装置において、上記対押圧手段となる柱状のギャップ材が縦横にそれぞれ予め決められた間隔で配置されていることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、座標入力のための押圧力をかけた場合に、柱状のギャップ材がある部分では、共通電極が設けられた透明基板側から押圧力が作用するとともに、ギャップ材から反力が作用することになるので大きな圧力がかかることになる。従って、柱状のギャップ材の近傍で押圧力を作用させた場合に、押圧力をかけた位置ではなく、その近傍のギャップ材の位置で共通電極とブラックマスクとが短絡することになる。従って、ある程度密にギャップ材が配置されていれば、共通電極とブラックマスクの短絡は、柱状のギャップ材の位置に限定されてしまう。
ここで、柱状のギャップ材を決められた間隔で配置するようにすれば、タッチパネルとしての解像度をギャップ材の間隔により決めることが可能である。
【００２６】
本発明の請求項６に記載の座標入力機能付き表示装置は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、上記感圧スイッチング手段は、一方の透明基板上に形成された上記ブラックマスク上に該ブラックマスク形成範囲内に収まるように設けられていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、感圧スイッチング手段がブラックマスクからはみ出すことがなく、感圧スイッチング手段が表示に影響を与えることがないので、感圧スイッチング手段を液晶表示パネル内に配置するものとしても、表示品位の低下を防止することができる。
また、感圧スイッチング手段が表示に影響を与えないので、特に、感圧スイッチング手段として透明なものを用いる必要が無く、感圧スイッチング手段として用いることができる部材や構造の自由度を高めることができる。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の座標入力機能付き表示装置は、例えば、図１、図２に示すように、請求項１〜６のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、上記座標位置検出手段は、上記共通電極とブラックマスクとのうちの一方の抵抗膜の四隅部分にそれぞれ形成された右上端子、右下端子、左上端子及び左下端子を備えるとともに、右側の一対の右上端子及び右下端子と、左側の一対の左上端子及び左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態と、上側の一対の右上端子及び左上端子と、下側の一対の右下端子と左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態とを切り替えるスイッチを備え、さらに、他方の抵抗膜の周囲をほぼ囲むように形成されるとともに低圧側に接続される低圧側電極と、該低圧側電極における上記抵抗膜による電圧降下を測定する電圧計と、該電圧計の値から座標位置を求める座標位置演算処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（四線式）のタッチパネルと同様に、本発明の座標入力機能付き表示装置において、一方の抵抗膜の第一電極と第二電極との間に電位勾配を形成した状態で、一方の抵抗膜と他方の抵抗膜とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を他方の抵抗膜側に取り出して計測することで、入力位置を求めることができる。また、第一スイッチと第二スイッチを切り替えることにより、他方の抵抗膜の第三電極と第四電極との間に電位勾配を形成した状態で、一方の抵抗膜と他方の抵抗膜とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を一方の抵抗膜側に取り出して計測することで、入力位置を求めることができる。
【００３０】
本発明の請求項８に記載の座標入力機能付き表示装置は、例えば図７に図示するように、請求項１〜６のいずれか一つに記載の座標入力機能付き表示装置において、上記座標位置検出手段２４は、二枚の上記抵抗膜となる上記共通電極（共通電極２１）とブラックマスク（ブラックマスク２２）とのうちの一方の抵抗膜の四隅部分にそれぞれ形成された右上端子３３、右下端子３４、左上端子３５及び左下端子３６を備えるとともに、右側の一対の右上端子及び右下端子と、左側の一対の左上端子及び左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態と、上側の一対の右上端子及び左上端子と、下側の一対の右下端子と左下端子とのうちの一方の一対の端子を高圧側に接続し、他方の一対の端子を低圧側に接続する状態とを切り替えるスイッチ３７を備え、さらに、他方の抵抗膜の周囲をほぼ囲むように形成されるとともに低圧側に接続される低圧側電極３８と、該低圧側電極における上記抵抗膜による電圧降下を測定する電圧計３９と、該電圧計の値から座標位置を求める座標位置演算処理手段２Ｅとを備えていることを特徴とする。
【００３１】
上記構成によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（五線式）のタッチパネルと同様に、本発明の座標入力機能付き表示装置において、一方の抵抗膜の一対の右上端子と右下端子と、一対の左上端子と左下端子との間に電位勾配を形成した状態で、一方の抵抗膜と他方の抵抗膜とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を他方の抵抗膜側に取り出して計測することで、入力位置の情報を求めることができる。
また、スイッチを切り替えることにより、一方の抵抗膜の一対の右上端子と左上端子と、一対の右下端子と左下端子との間に電位勾配を形成した状態で、一方の抵抗膜と他方の抵抗膜とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を他方の抵抗膜側に取り出して計測することで、入力位置の情報を求めることができる。
【００３２】
また、この場合には、一方の抵抗膜に電位勾配を形成し、他方の低いシート抵抗の抵抗膜には無視できる程度の電位勾配しか形成されないので、他方の抵抗膜は、シート抵抗値が高い必要がない。従って、他方の抵抗膜をＩＴＯからなる共通電極とすれば、ＩＴＯとして高い抵抗値のものを使う必要がなく、共通電極に適した低シート抵抗のものを用いることができる。これにより、共通電極を抵抗膜として用いるものとしても、表示品位への影響、特に応答速度への影響をさけることができる。
また、一方の抵抗膜を電位勾配を形成する抵抗膜専用とすることで、耐久性を向上することができる。
【００３３】
本発明の請求項９に記載の座標入力機能付き表示装置は、内面に電極を有する二枚の透明基板の間に、液晶を封入して形成され、かつ、ストライプ状の多数の信号電極４１、４１…と、該信号電極と直行するストライプ状の多数の走査電極４２、４２…とを備えた単純マトリックス方式の液晶表示パネル４０（液晶表示装置）を用いた座標入力機能付き表示装置であって、上記信号電極と、上記走査電極との間のこれら電極の交差部分にそれぞれ形成された感圧スイッチ２３（感圧スイッチング手段）と、該感圧スイッチング手段により上記信号電極及び上記操作電極との間で短絡が生じた場所を一方の電極に順次電圧を印加することにより検知する座標位置検知手段４４とを備えることを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、透明電極からなるストライプ状の走査電極と信号電極とは、基本的にデジタル式の抵抗膜方式のタッチパネルの二つのストライプ状の抵抗膜（電極）と同様の構成を有するので、後は、上記感圧スイッチング手段と、座標位置検出手段を設けるだけで、タッチパネルとして機能する。従って、請求項１記載の構成とほぼ同様の効果を奏することができる。
なお、感圧スイッチング手段は、基本的に表示位置に配置されることになるので、表示の邪魔にならないように透明な状態か、もしくは、極めて小さい必要がある。
また、座標位置検出手段は、多数の走査電極及び信号電極の中のそれぞれ一つの短絡して電流が流れた電極を検知するようにすれば良い。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１記載の座標入力機能付き表示装置によれば、液晶表示装置の共通電極と導電性を有するブラックマスクとがいわゆるアナログ式の抵抗膜方式のタッチパネルの二枚の抵抗膜として機能することになり、液晶表示装置にタッチパネルの機能を内包することができる。
【００３６】
また、従来のように液晶表示装置の表面側の透明基板上にタッチパネルを設ける必要がないために、液晶表示装置の厚さがあつくなることがないとともに、液晶表示パネルの表面に重ねてタッチパネルを配置することによる視差や表示品位の低下等の現象を起こすことがない。また、実装重量に関してもほとんど増加せず、従って、座標入力機能付き表示装置の薄型化を図ることができる。
【００３７】
請求項２記載の座標入力機能付き表示装置によれば、押圧力が作用した場合に、その部分の透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチ等の部材が液晶側に撓むのを対押圧手段により防止することができる。
これにより、押圧部分における表示の乱れを防止できるとともに、透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチ等が一体に撓んでしまうことにより、押圧時に感圧スイッチング手段にあまり圧力がかからない状態となるのを防止して感度の向上を図ることができる。
また、押圧力により、透明基板、共通電極、ブラックマスク、感圧スイッチ等が撓むことを繰り返した場合に、液晶表示装置の構造に与えるダメージを大幅に低減することができる。
【００３８】
請求項３記載の座標入力機能付き表示装置によれば、対押圧手段が柱状のギャップ材となっているので、一般的な球状のギャップ材と異なり、移動することがなく、座標入力のための押圧力により、押圧部分において、液晶の厚みが変動するのを防止することできる。従って、請求項２と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
請求項４記載の座標入力機能付き表示装置によれば、柱状のギャップ材がブラックマスクと重なるように形成されているので、柱状のギャップ材は、ブラックマスクに隠され表示に影響を与えることがなく、表示品位の向上を図ることができる。
また、柱状のギャップ材が感圧スイッチと重なるように配置されていることで、感圧スイッチが設けられている部分において、上述のたわみを防止することができ、感圧スイッチの感度の向上を図ることができる。
【００４０】
請求項５記載の座標入力機能付き表示装置によれば、押圧力を加えたときに、柱状のギャップ材がある部分では、ギャップ材から反力が作用することになるので大きな圧力がかかることになる。従って、柱状のギャップ材の近傍で押圧力を作用させた場合に、押圧力をかけた位置ではなく、その近傍のギャップ材の位置で共通電極とブラックマスクとが短絡することになる。したがって、柱状のギャップ材を決められた間隔で配置するようにすれば、タッチパネルとしての解像度をギャップ材の間隔により決めることが可能となる。
【００４１】
請求項６記載の座標入力機能付き表示装置によれば、感圧スイッチがブラックマスクからはみ出すことがなく、表示に影響を与えることがないので、感圧スイッチを液晶表示パネル内に配置するものとしても、表示品位の低下を防止することができる。
【００４２】
請求項７記載の座標入力機能付き表示装置によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（四線式）のタッチパネルと同様に、ブラックマスクの第一電極と第二電極との間にＸ軸方向に沿った電位勾配を形成した状態で、ブラックマスクと共通電極とを押圧位置で短絡させて、該押圧位置における電圧を共通電極側に取り出して計測することで、Ｘ軸上の入力位置を求めることができる。
また、第一スイッチから第三スイッチまでのスイッチを連動して切り替えることにより、共通電極の第三電極と第四電極との間にＹ軸方向に沿った電位勾配を形成した状態で、ブラックマスクと共通電極とを押圧位置で短絡させて、該押圧位置における電圧をブラックマスク側に取り出して計測することで、Ｙ軸上の入力位置を求めることができる。
【００４３】
請求項８記載の座標入力機能付き表示装置によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（五線式）のタッチパネルと同様に座標の検出を行うことができることになる。すなわち、共通電極を可動電極とするとともに、ブラックマスクを固定電極として機能させることができる。
すなわち、ブラックマスクの四隅に形成されている、一対の右上端子と右下端子と、一対の左上端子と左下端子との間に、電位勾配を形成することができ、共通電極とブラックマスクとを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を共通電極側に取り出して計測することで、入力位置の情報を求めることができる。
また、スイッチを切り替えて、ブラックマスクの一対の右上端子と左上端子と、一対の右下端子と左下端子との間に電位勾配を形成することができ、共通電極と固定抵抗膜５２とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を共通電極側に取り出して計測することで、入力位置の情報を求めることができる。
【００４４】
また、この場合には、一方の抵抗膜に電位勾配を形成し、他方の低いシート抵抗の抵抗膜には無視できる程度の電位勾配しか形成されないので、他方の抵抗膜は、シート抵抗値が高い必要がない。従って、他方の抵抗膜をＩＴＯからなる共通電極とすれば、ＩＴＯとして高い抵抗値のものを使う必要がなく、共通電極に適した低シート抵抗のものを用いることができる。これにより、共通電極を抵抗膜として用いるものとしても、表示品位への影響、特に応答速度への影響をさけることができる。
また、一方の抵抗膜を電位勾配を形成する抵抗膜として専用とすることで、耐久性を向上することができる。
【００４５】
請求項９記載の座標入力機能付き表示装置によれば、透明電極からなるストライプ状の信号電極と走査電極とは、基本的にデジタル式の抵抗膜方式のタッチパネルの二つのストライプ状の抵抗膜（電極）と同様の構成を有するので、座標位置を検出する機能を内包することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態の第一例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を示す図面である。
【図２】上記例の基本原理を示す図の等価回路図である。
【図３】上記例の座標入力機能付き表示装置の断面構造を示す図である。
【図４】上記例の座標入力機能付き表示装置において、抵抗膜として機能するＩＴＯ膜の長さと電圧降下との関係の実験結果を示すグラフである。
【図５】上記例の座標入力機能付き表示装置において、対押圧手段として柱状のギャップ材を設けた場合の、外部荷重と透明基板のたわみ量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態の第二例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を説明するための概念図である。
【図７】本発明の実施の形態の第三例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、図１〜図５を用いて、本発明の実施の形態の第一例の座標入力機能付き表示装置を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を説明するための模式図であり、図２は図１の等価回路図である。図３は、第一例の座標入力機能付き表示装置の断面構造図である。図３においては、ペン状の入力用の部材を用いてポインティングを行ったときの断面構造図を示している。
そして、図４は、第一例の座標入力機能付き表示装置において、抵抗膜として利用するＩＴＯ膜の、ＩＴＯ膜の長さと電圧降下との関係を示すグラフである。さらに、図５は、第一例の座標入力機能付き表示装置において、柱状のギャップ材２５を設けた場合の、外部荷重と基板のたわみ量との関係を示すグラフである。
【００４８】
そして、第一例の座標入力機能付き表示装置は、図１に示すように、液晶表示パネル２０の共通電極２１及び導電性の酸化クロムまたはカーボンブラックからなるブラックマスク２２とを、抵抗膜方式の座標位置検出（アナログ式）を行うための二枚の抵抗膜として利用することにより、液晶表示パネル２０内に座標位置検出の機能を内包するものとなっている。ブラックマスク２２はマトリクス状に複数の開口部を有し、共通電極２１はブラックマスク２２の全面に対応して設けられている。
【００４９】
始めに、図３を用いて、本発明の第一例の座標入力機能付き表示装置の構成を説明する。
第一例の座標入力機能付き表示装置は、上部に配置される透明基板（カラーフィルタ側基板１２）と下部に配置される透明基板（ＴＦＴ側基板１３）の二枚の透明基板からなる液晶表示パネル２０からなっている。
上部に配置される透明基板（カラーフィルター側基板）１２は、その上面に周知の偏光板１１を備えるとともに、その下面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色が交互に配置されている周知のカラーフィルター１７と、該カラーフィルター１７のＲＧＢの各色の間に周知のブラックマスク２２とを備えている。さらに、上記カラーフィルター１７の下面には、ほぼ全面に周知の共通電極２１を備えるとともに、該共通電極２１と上記ブラックマスク２２との間には、感圧導電材料からなる感圧スイッチ２３を備えている。さらに、該共通電極２１の下部に形成されている配向膜１４と、上記液晶表示パネル２０に封入される液晶１５と、該液晶１５を封入する空間をつくるための柱状の絶縁性のギャップ材２５とを備えている。感圧導電材料は、圧力が加えられていないときには抵抗が高く所定方向に所定の圧力が加えられると抵抗が低く導電性を示す材料である。
下部に配置される周知の透明基板１３の液晶１５との対向面には、ＩＴＯからなる複数の画素電極１８と、ギャップ材２５の下方に位置し各画素電極１８にそれぞれ接続されたＴＦＴ１９と、が設けられ、配向膜３０がこれらを覆うように設けられている。そして透明基板１３の下面に偏光板１０を備えている。
さらに、図３の液晶表示パネル２０の下方には、光源となる周知のバックライトやリフレクタ等の光源（図示しない）が配置されることになり、液晶表示装置が構成されている。
【００５０】
そして、以上の構成の第一例の座標入力機能付き表示装置においては、周知の液晶表示装置として必要な構成を備えるとともに、共通電極２１とブラックマスク２２との間に設けられるとともに、外部からの押圧力に対応して、上記押圧力が作用した位置Ｐもしくはその近傍で、上記共通電極２１とブラックマスク２２とを導通させる感圧スイッチ２３（感圧スイッチング手段）と、上記共通電極２１と上記ブラックマスク２２とが、上記感圧スイッチ２３により導通した場合に、上記共通電極２１と上記ブラックマスク２２とを二枚の抵抗膜として上記押圧力が作用して導通した位置を抵抗膜方式で検出する後述する座標位置検出手段２４（図２に図示）と、上記感圧スイッチ２３に作用する押圧力に対抗して、二枚の透明基板（カラーフィルタ側基板１２と下面の透明基板１３）に封入された液晶１５の厚みが、上記押圧力により変動するのを抑止するための柱状のギャップ材２５（対押圧手段）とを備えるものとなっている。
【００５１】
さらに、第一例の座標入力機能付き表示装置は、図１及び図２に図示するように、上記ブラックマスク２２の右上端部、左上端部にそれぞれ形成される端子２６及び端子２７と、上記共通電極２１の右上端部、右下端部にそれぞれ形成される端子２８及び端子２９と、図２に図示するように、端子２６と端子２８とを切り替えて高電圧側に接続するための第一スイッチ２Ａと、端子２７と端子２９とを切り替えて接地し、第一スイッチ２Ａに連動して作動することができる第二スイッチ２Ｂと、端子２７と端子２９とを切り替えて、後述する電圧計２Ｄを介して接地するとともに、第一スイッチ２Ａと連動して作動することができる第三スイッチ２Ｃと、上記ブラックマスク２２または上記共通電極２１による電圧降下を測定するための上記電圧計２Ｄと、該電圧計２Ｄの値から座標位置を演算処理する座標位置演算処理手段２Ｅとを備えるものとなっている。
【００５２】
共通電極２１は、液晶表示パネルの周知の構成部材であり、例えば、ＩＴＯ膜などの透明電極からなるものである。そして、第一例においては、図３に示すとおりに、カラーフィルター１７の下面に一体に配置されている。
そして、上記共通電極２１として用いるＩＴＯ膜は、一般的には、ある程度の応答速度のため低いシート抵抗許容範囲と距離に応じた電位勾配がある程度急峻であるための高いシート抵抗許容範囲との両方の条件を満足するＩＴＯ膜を用いることが好ましい（例えば、数Ω／□〜数十Ω／□程度の低抵抗なＩＴＯ膜が用いられる）。
【００５３】
図４は、シート抵抗値が５０Ω／□のＩＴＯ膜上の電流を流した２点間の距離とＩＴＯ膜に接続された電圧計で検出された電位差を示したグラフであり、横軸に検出座標ｍｍ（すなわち高圧側の電極からの距離）をプロットし、縦軸に検出電圧Ｖをプロットした。なお、測定に際しては、ＩＴＯ膜の長さを１７０ｍｍ、印加電圧を５Ｖとしている。
そして、図４に示したグラフの検出座標と検出電圧との関係は十分に直線的であり、直線の傾きも検出に不都合を生じるほど小さくはなく、十分な解像度で座標入力位置を検出可能となっている。したがって、例えば、シート抵抗値が５０Ω／□のＩＴＯ膜は、第一例における共通電極２１として好適に用いることができる。
また一方で、５０Ω／□のシート抵抗値のＩＴＯ膜は、液晶表示パネル２０の共通電極２１として用いても、十分な応答速度が得られる抵抗値であり、液晶表示パネル２０を好適に動作することができる。
【００５４】
なお、共通電極２１として用いるＩＴＯ膜のシート抵抗値は、上記実験値の５０Ω／□に限定されるものではなく、検出座標と検出電圧との関係が直線的であり、かつ、直線の傾きが検出に不都合を生じるほど小さいものでないとともに、十分な応答速度が得られるものであれば、好適に用いることができる。
なお、ＩＴＯ膜のシート抵抗値の面内ばらつきが大きくなると、正確な検出が困難になるために、ＩＴＯ膜のシート抵抗値は面内ばらつきを抑えた均質な抵抗膜を用いることが好ましい。
【００５５】
ブラックマスク２２は、画面のコントラストを上げたり、発色効果を高めて表示画像を鮮明化するために配置されるものであり、カラー液晶表示パネルにおける周知の構成部材である。そして、該ブラックマスク２２は、図３に示すとおりに、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の上記カラーフィルター１７画素間に配置されるとともに、液晶表示パネル２０の表示を妨げないように、縦横の格子状に形成されるものとなっている。そして、該ブラックマスク２２としては、反射性が少なく遮光性が良好であるとともに導電性を有する部材を用いることが好ましく、例えば、酸化クロムを好適に用いることができる。
しかし、第一例のブラックマスク２２に用いられる材料は、酸化クロムに限定されるものではなく、ブラックマスクとしてカラー液晶表示パネルのコントラストを上げたり、表示画像を鮮明化することができ、かつ、抵抗膜として使用可能な導電性を有するものであれば好適に用いることができる。
【００５６】
感圧スイッチ２３は、例えば、周知の感圧導電材料からなるものであり、図３に示すとおりに、ブラックマスク２２と共通電極２１との間に配置されている。そして、該感圧スイッチ２３はブラックマスク２２上に、該ブラックマスク２２の形成範囲内に収まるように形成されている。さらに、上記感圧スイッチ２３の配置は、液晶表示パネル２０の表示を妨げることがないように、ブラックマスク２２と同様に、縦横の格子状に形成されるものとなっている（図示しない）。さらに、上記感圧スイッチ２３は、無圧状態（すなわちタッチしていない状態）において、上記ブラックマスク２２と上記共通電極２１とを電気的に絶縁状態に保つとともに、圧がかかったときには、上記感圧スイッチ２３が導電性になるために、上記ブラックマスク２２と共通電極２１とを短絡することができるものとなっている。
なお、感圧スイッチ２３は、例えば、上述の周知の感圧導電材料を、セルギャップ以下の薄膜状にしたものが好ましい。これにより、感圧スイッチ２３部分が液晶１５の厚さよりも厚くなることがないために、表示品位が低下することのない液晶表示パネル２０が得られるとともに、該液晶表示パネル２０の厚さが厚くなることを防ぐことができる。
【００５７】
また、感圧スイッチ２３に用いられる材料としては、無圧状態においては電気的に絶縁であるとともに、上下方向に圧力をかけたときに導電性を発現する性質を持つ、各種感圧導電材料を好適に用いることができる。また、感圧スイッチ２３は縦横の格子状にブラックマスク２２と重なった状態で配置されているために透過型の場合、特に、透明なものを用いる必要はないが、反射部材を設けた反射型表示の場合、透明の方が望ましい。
そして、押圧位置もしくはその近傍（ブラックマスク２２は、縦横の格子状なので、押圧位置にブラックマスク２２が存在しない可能性がある）において、共通電極２２とブラックマスク２２とを短絡することができれば好適に用いることができる。
例えば、上記感圧導電材料としては、弾性を有する材料をマトリックスとして、導電性粒子を分散させた材料などを好適に用いることができる。マトリックスとなる材料としては、例えば、ゴム材料やその他の一般的な樹脂材料などを好適に用いることができ、導電性粒子としては、例えば、カーボンブラックや金属、合金などの周知の導電性粒子を好適に用いることができる。また、導電性粒子の形状については特に限定されるものではなく、球状でも良いし、針状や板状でも良い。すなわち、以上の場合においては、マトリックス材料や導電性粒子の上記各材料は特に限定されるものではなく、感圧スイッチ２３を、無圧状態で絶縁性であるとともに、圧力がかかったときに導電性を発現するものとできれば良い。
なお、例えば、周知のゴム材料に周知の導電性粒子を分散させるものとすれば、容易に感圧スイッチ２３に弾性を付与することができるために、好適にスイッチとして機能することができる。
【００５８】
なお、上記感圧スイッチ２３は、押圧が加えられたときに、押圧位置もしくはその近傍において、共通電極２１とブラックマスク２２とを短絡することができれば良いので、上述のような固体の感圧導電材料により形成されるものとする他にも、場合によっては、導電性が付与された流体が満たされた空間でも良い。
しかし、表示に与える影響や構造に与える影響を考慮すると、できるだけ、透明基板、共通電極２１、ブラックマスク２２等の変形量が少ないことが好ましく、上述のような、周知の圧により導電性を生じる固体材料を用いることが好ましい。
【００５９】
また、一般的な液晶表示パネルにおいては、ブラックマスク２２と共通電極２１の間のカラーフィルターエッジ部（図示しない）の層厚は保証されないことが多い。すなわち、上記ブラックマスク２２と上記共通電極２１とは必ずしも電気的に離間して配置されるとは限らないことになる。したがって、上述の感圧スイッチ２３を、上記ブラックマスク２２と上記共通電極２１との間に配置するものとすることで、無圧状態における、上記ブラックマスク２２と上記共通電極２１との絶縁状態を保証することができるものとなっている。
【００６０】
座標位置検出手段２４は、図１及び図２に図示するように、上記共通電極２１と上記ブラックマスク２２とを二枚の抵抗膜として利用するとともに、押圧力が作用して感圧スイッチ２３が導電性となり、共通電極２１とブラックマスク２２とが導通したときに、上記押圧力が作用して導通した位置を、周知の抵抗膜方式により検出することができるようになっている。
位置の検出は、後述する電圧計２Ｄにおいて、共通電極２１及びブラックマスク２２における電圧降下の値を測定するとともに、該電圧計２Ｄに接続されている後述する座標位置演算処理手段２Ｅにおいて、上記電圧降下の値を用いて演算処理により距離を算出することにより行われるものとなっている。
【００６１】
柱状のギャップ材２５は、第一例においては、図３に示すとおりに、液晶１５を封入する空間を形成するためのスペーサ部材として、共通電極２１とＴＦＴ１９の間に配置されている。そして、図３に示すとおりに、第一例の柱状のギャップ材２５は、上記ブラックマスク２２及び感圧スイッチ２３と重なる位置に配置するものとされている。これにより、上記柱状のギャップ材２５は、液晶表示パネル２０の表示を妨げることのない位置に配置されるものとなっている。
そして、上記柱状のギャップ材２５は、第一例の座標入力機能付き表示装置において、感圧スイッチ２３に作用する押圧力に対抗して、液晶１５の厚みが、上記押圧力により変動するのを抑止するものとなっている。またこれにより、押圧がかけられたときに、液晶表示パネル２０の各構成部材が一体に撓むのを妨ぐことができるものとなっている。
【００６２】
図５は、上記柱状のギャップ材２５を配置した第一例の座標入力機能付き表示装置の、カラーフィルタ側基板１２（ここでは、ガラス基板）の撓み量を示す実験結果である。上記カラーフィルタ側基板１２の厚さは０．７ｍｍであり、液晶表示パネルに一般に用いられているガラス基板の厚さと同等である。このカラーフィルタ側基板１２は、下方の四隅のみで支持されている。
そして、図５に示す実験結果は、第一例の座標入力機能付き表示装置において、柱状のギャップ材２５を配置する間隔を、各々、０．１、０．５、０．７ｍｍとした場合に、液晶表示パネル２０にかける押圧（すなわち外部加重）を、１．０Ｅ３（Ｐａ）から１．０Ｅ６（Ｐａ）まで変化させた場合の、カラーフィルタ側基板１２の撓み量をプロットしたものである。
【００６３】
図５に示すとおり、例えば、柱状のギャップ材２５の間隔を０．５ｍｍとした場合、１．０Ｅ５（Ｐａ）の外部加重をかけた場合においても、カラーフィルタ側基板１２の撓み量は０．０１〜０．１μｍに収まっており、柱状のギャップ材２５が配置されていることにより、押圧がかけられても、液晶表示パネル２０の構成部材が極端に撓まないように抑止されていることがわかる。
そして上記程度の撓み量では、液晶表示パネル２０の表示が乱れたり、また、カラーフィルタ側基板１２や下面のＴＦＴ側基板１３に割れが発生することはなく、タッチパネル機能を内包した液晶表示装置として好適に使用することができる。
【００６４】
また、柱状のギャップ材２５は、該柱状のギャップ材２５の下端部を、ＴＦＴ側基板１３に固定して配置するものとなっている。例えば、一般的に用いられる球状のギャップ材の場合は、液晶表示パネル内で固定されてはいない。したがって、液晶表示パネルの上面から押圧がかかったときには、球状のギャップ材は移動してしまうために、第一例の座標入力機能付き表示装置のギャップ材として用いることは好ましくないが、第一例の柱状のギャップ材２５は固定して配置されているために、押圧がかかった場合でもその位置が移動しないものとなっている。
なお、柱状のギャップ材２５は、その上端部をカラーフィルター１７に固定するものとしても良いし、上端部と下端部をＴＦＴ側基板１３とカラーフィルター１７の両方に固定するものとしても良く、液晶表示パネル２０の上面に押圧がかけられた場合においても、液晶表示パネル２０の内部で、柱状のギャップ材２５が移動しないものとできれば良い。
【００６５】
また、柱状のギャップ材２５を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な樹脂材料を好適に用いることができる。
なお、上述のとおりに、柱状のギャップ材２５は、液晶表示パネル２０の内部において、上記ブラックマスク２２及び感圧スイッチ２３と重なる位置に配置するものとされるために、液晶表示パネル２０の表示には影響を与えることがなく、特に透明なものを用いる必要がない。
【００６６】
端子２６と端子２７は、図１及び図２に図示するように、各々ブラックマスク２２の右上端部、左上端部に、配置されている。該端子２６と該端子２７とは、例えば、金属膜などからなるものであり、上記ブラックマスク２２と電気的に接続されている。
端子２８と端子２９は、各々共通電極２１の右上端部、右下端部に、配置されている。該端子２８と該端子２９とは、上記端子２６及び端子２７と同様に、例えば、金属膜などからなるものであり、上記共通電極２１と電気的に接続されている。
そして、これら端子２８、２９は、第一例において位置の検出を行う場合に、抵抗膜として機能する、共通電極２１やブラックマスク２２に、所定の電圧を印加したり、または、共通電極２１やブラックマスク２２上のある位置の電位を測定するために配線を引き出したりするときの電極として利用することができるものとなっている。
【００６７】
第一スイッチ２Ａは、図２に示すとおりに、端子２６と端子２８とを切り替えて高電圧側に接続するための周知のスイッチである。そして、第二スイッチ２Ｂは、端子２７と端子２９とを切り替えて接地するとともに、かつ、第一スイッチ２Ａに連動して作動することができるものとなっている。さらに、第三スイッチ２Ｃは、端子２７と端子２９とを切り替えて第二スイッチ２Ｂが接続する端子と異なる端子を、後述する電圧計２Ｄを介して接地するとともに、かつ、第一スイッチ２Ａと連動して作動することができるものとなっている。
【００６８】
そして、上記の通り、第一スイッチ２Ａと第二スイッチ２Ｂと第三スイッチ２Ｃらは、各々、連動して作動することができるものとなっている。
すなわち、例えば、第一スイッチ２Ａが端子２８側に接続された場合には、第一スイッチ２Ａに連動して、第二スイッチ２Ｂは端子２９を接地するように切り替えられるとともに、第三スイッチ２Ｃは端子２７を電圧計２Ｄを介して接地するように切り替えられるようになっている。また反対に、第一スイッチ２Ａが端子２６側に接続された場合には、第一スイッチ２Ａに連動して、第二スイッチ２Ｂは端子２７を接地するように切り替えられるとともに、第三スイッチ２Ｃは端子２９を電圧計２Ｄを介して接地するように切り替えられるようになっている。
【００６９】
電圧計２Ｄは、電圧を測定する周知の電圧計であり、一端は接地されるとともに、もう一端は、第三スイッチ２Ｃにより、端子２７または端子２９に切り替えて接続されるようになっている。これにより、座標位置を検出するための電圧降下を測定できるようになっている。さらに、該電圧計２Ｄは、座標位置演算処理手段２Ｅと接続されており、該座標位置演算処理手段２Ｅにおいて、電圧計２Ｄにおける測定値を用いて演算処理することができるようになっている。
【００７０】
座標位置演算処理手段２Ｅは、電圧計２Ｄと接続されており、電圧計２Ｄで測定した電圧値を用いて座標位置を算出するようにプログラムされた演算処理装置となっている。
【００７１】
なお、以上のように、第一例の座標入力機能付き表示装置においては、ブラックマスク２２の上側左右縁部に、それぞれ端子２７及び端子２６を配置するとともに、共通電極２１の右側上下縁部に、それぞれ端子２８及び端子２９を配置するものとしているが、各電極の配置位置は、これらに限定されるものではない。例えば、ブラックマスク２２の右側上下縁部に各端子を形成するとともに、共通電極２１の上側左右縁部に各端子を形成するものとしても、同様に、座標位置を検出できる機能を内包することができる。
【００７２】
次に、図２を用いて、第一例の座標入力機能付き表示装置における、座標位置の検出の方法を具体的に説明する。
まず、図３に示す液晶表示パネル２０の表示動作は、表示モードと座標位置入力モードとがあり、表示モードでは、ＴＦＴ１９及び画素電極１８により、各画素ごとの液晶１５に電圧を印加して、該液晶１５の分子配向を変化させることにより、バックライトからの光を液晶表示パネル２０の上部へと透過させたり遮断させたりすることにより、カラー画像を表示するものである。そして、座標位置入力モードでは、上記表示モードと同様な表示期間と、座標位置入力並びに検出期間と、が逐次切り替わっている。なお、表示特性のため、座標位置入力モードの表示期間を複数のフレーム期間とし、その後の座標位置入力並びに検出期間をそれより短くする方が望ましい。
そして座標位置入力並びに検出期間では、図３に示すように、入力点にペン等の座標指示物２Ｆを用いて押圧を加えたときの、押圧を加えた位置を検出することになるが、位置の検出は、座標位置演算処理手段２Ｅにより押圧を加えた位置のＸ座標とＹ座標とを、各々、検出することになる。
【００７３】
押圧を加えた位置の座標の検出方法を説明する。図２は、ＸＹ座標を検出するときの、上記動作の等価回路図を示している。図２の等価回路においては、ブラックマスク２２上において、端子２６から押圧を加えた位置Ｐまでの抵抗値をＲａ１とし、端子２７から押圧を加えた位置Ｐまでの抵抗値をＲａ２とし、共通電極２１上において、端子２８から押圧を加えた位置Ｐまでの抵抗値をＲｂ１とし、端子２９から押圧を加えた位置Ｐまでの抵抗値をＲｂ２として、等価回路を図示するものとしている。
【００７４】
液晶表示パネル２０に押圧が加えられると、該押圧が感圧スイッチ２３に伝わり、無圧状態では絶縁状態となっていた感圧スイッチ２３は導電性となる。ここで、液晶表示パネル２０内部には、柱状のギャップ材２５が、感圧スイッチ２３と重なる位置に配置されているために、上記押圧は、感圧スイッチ２３へと感度良く伝えることができる。したがって、上記押圧を加えた位置Ｐにおいて、ブラックマスク２２と共通電極２１とが電気的に短絡されることになる。
図１は上記動作の模式図であり、図２はこの場合の等価回路図である。押圧が加えられることにより、ブラックマスク２２と共通電極２１とが、感圧スイッチ２３を介して、電気的に短絡している（図１において点線で図示。図２において黒矢印で図示）。
【００７５】
図２に示すとおり、第一スイッチ２Ａを、端子２８側に接続するとともに、これに連動して、第二スイッチ２Ｂを端子２９を接地するように接続するとともに、第三スイッチ２Ｃを端子２７側に接続する。
そして、以上のとおりに各スイッチを接続すると、共通電極２１上の端子２８と端子２７との間に、端子２８が高電圧側に引き上げられた電位勾配を形成し、位置Ｐに応じた電圧が電圧計２Ｄで検出され、座標位置演算処理手段２Ｅに出力される。
【００７６】
そして、以上のとおりの回路が形成されることにより、上記電圧計２Ｄには、抵抗値Ｒａ２、Ｒｂ１により電圧降下した分の電圧が示されることになるために、抵抗値Ｒａ２とＲｂ１との和の値を求めることができる。そして該抵抗値Ｒｂ１を用いて、電圧計２Ｄに接続されている演算処理装置２ＥＬにおいて、座標位置の算出を行う。
【００７７】
次に、押圧を加えた位置Ｐによる抵抗値Ｒａ１、Ｒｂ２の検出方法を行う。ここで第一スイッチ２Ａを、端子２６側に接続するとともに、これに連動して、第二スイッチ２Ｂを端子２７を接地するように接続するとともに、第三スイッチ２Ｃを端子２９側に接続する。
これにより、ブラックマスク２２上の端子２６と端子２９との間に、端子２６が高電圧側に引き上げられた電位勾配を形成することができる。
したがって、抵抗値Ｒａ２とＲｂ１との和を求める場合と同様に、上記電圧計２Ｄには、抵抗値Ｒａ１、Ｒｂ２により電圧降下した分の電圧が示されることになり、抵抗値Ｒａ１とＲｂ２との和の値を求めることができる。そして、抵抗値Ｒａ２とＲｂ１との和並びに抵抗値Ｒａ１、Ｒｂ２の和を用いて、演算処理装置において位置ＰのＸＹ座標の算出を行うことができる。
【００７８】
なお、例えば、ブラックマスク２２の右側上下縁部に電極を形成するとともに、共通電極２１の上側左右縁部に電極を形成するものとした場合にも、上述と同様の方法で、位置Ｐの検出をすることができる。
【００７９】
なお、以上の押圧を加えた位置のＸ座標及びＹ座標の検出を、高速で繰り返すことにより、一点座標の検出だけでなく連続的な座標検出ができることになる。これを利用すれば、位置の検出だけでなく、図形や文字を点の集合として検出できることになり、例えば、第一例の表示装置上で、指やペンなどの入力部材などを用いて、図形や文字などを手書きして、該図形や該文字を検出する「手書き入力」の機能を持たせるものとしても良い。
【００８０】
なお、押圧をかけた場合に、柱状のギャップ材２５がある部分では、該柱状のギャップ材２５からの反力が作用することになるので大きな圧力がかかることになる。従って、柱状のギャップ材２５の近傍で押圧を作用させた場合に、押圧をかけた位置ではなく、その近傍の柱状のギャップ材２５の位置で短絡することになり、短絡位置は、柱状のギャップ材２５の位置に限定されることになる。
したがって、柱状のギャップ材２５の間隔や数により、タッチパネルとしての機能の感度や解像度を調節することができことになる。
そこで、柱状のギャップ材２５の間隔や数を調節することにより、タッチパネルとしての感度や解像度を調整しても良い。
【００８１】
以上の本発明の実施の形態の第一例の座標入力機能付き表示装置によれば、液晶表示パネル２０の構成部材である、共通電極２１と、導電性を有するブラックマスク２２とが、アナログ式の抵抗膜方式のタッチパネルの二枚の抵抗膜として機能することになり、抵抗膜式の座標検出機能を内包することができる。
すなわち、上記構成によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（四線式）のタッチパネルと同様に、本発明の座標入力機能付き表示装置において、ブラックマスク２２の２つの端子の一方と共通電極２１の２つの端子の一方との間の電位勾配を形成した状態で、ブラックマスク２２と共通電極２１とを押圧位置で短絡させて、電圧を計測することで、入力位置Ｐを求めることができる。
【００８２】
また、従来のように液晶表示パネル２０の表面側の透明基板（すなわちカラーフィルタ側基板１２）上にタッチパネルを設ける必要がない。したがって、液晶表示パネル２０の表面に重ねてタッチパネルを配置することによる視差や表示品位の低下などを起こすことなく、液晶表示パネル２０に座標入力機能を付加することができる。
【００８３】
また、液晶表示パネル２０の構成部材である共通電極２１とブラックマスク２２とを用いて、座標検出機能を内包するものとしているので、該液晶表示パネル２０自体が厚くなることがない。すなわち、座標入力機能を付加しても実装スペースが増加しないために薄型化を図ることができる。さらに、実装重量に関してもほとんど増加することがない。
【００８４】
また、柱状のギャップ材２５が、ＴＦＴ１９に固定して配置されているために、押圧力が作用した場合に、その部分の透明基板（カラーフィルタ側基板１２や下面の透明基板１３）、共通電極２１、ブラックマスク２２、感圧スイッチ２３等の部材が液晶１５側に撓むのを抑止することができる。すなわち、共通電極２１の液晶１５側から上記押圧力に対応して柱状のギャップ材２５が反力等により押し返す構成となっているので、上述の撓みを抑止することができる。
したがって、押圧部分における表示の乱れを防止できるとともに、上記液晶表示パネル２０の構成部材が一体に撓んでしまうことにより、押圧したときに、感圧スイッチ２３に好適に圧がかかるようにすることができ、感度の向上を図ることができる。
また、柱状のギャップ材２５が配置されていることにより、押圧がかかったときに、液晶表示パネル２０が撓むことを繰り返した場合に与えるダメージを大幅に低減することができる。
【００８５】
また、押圧がかかった場合には、柱状のギャップ材２５の位置においては、押圧がかかると同時に、該柱状のギャップ材２５からの反力を受けることになるために、この位置で特に大きな力がかかることになり、短絡する位置は柱状のギャップ材２５の位置に限定されることになる。したがって、タッチパネルとしての解像度を柱状のギャップ材２５の間隔により制御することができる。
【００８６】
また、第一例の座標入力機能付き表示装置によれば、柱状のギャップ材２５はブラックマスク２２と重なるように形成されており、表示に影響を与えることがないために、表示品位の向上を図ることができる。従って、柱状のギャップ材２５は、必ずしも透明である必要はなく、ギャップ材に使用可能な材料の自由度を高いものとすることができる。
【００８７】
また、第一例の座標入力機能付き表示装置によれば、感圧スイッチ２３がブラックマスク２２からはみ出すことがなく、感圧スイッチ２３が表示に影響を与えることがないので、感圧スイッチ２３を液晶表示パネル内に配置するものとしても、表示品位の低下を防止することができる。
また、感圧スイッチ２３が表示に影響を与えないので、特に、感圧スイッチ２３として透明なものを用いる必要が無く、感圧スイッチ２３として用いることができる部材や構造の自由度を高いものとすることができる。
【００８８】
次に、図６を用いて、本発明の実施の形態の第二例の座標入力機能付き表示装置を図面を参照して説明する。図６は、本発明の第二例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を説明するための概念図である。
なお、第二例の座標入力機能付き表示装置は、第一例の変形例であり、第一例と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
そして、第二例の座標入力機能付き表示装置は、第一例と同様に、液晶表示パネル２０の周知の構成部材である共通電極２１とブラックマスク２２とを用いて、周知の抵抗膜方式の座標位置検出（アナログ式）の機能を内包したものである。
【００８９】
そして、第二例においては、面内のシート抵抗が均一で全体として一定の光透過率を有する固定抵抗膜５２の四隅に端子を接続して、位置Ｐに応じた電位勾配を形成することができる抵抗膜とするとともに、その上部に配置され、全体として一定の光透過率を有する低抵抗膜５１を低電圧側に接続する抵抗膜として、抵抗膜方式の位置の検出機能を内包するところが、第一例とは異なっている。
【００９０】
第二例の座標入力機能付き表示装置は、後述する部分を除いて基本的な構成は、第一例の表示装置と同様であり、第一例の図３に示される断面構造を有する液晶表示パネル２０を備える。
そして、第二例の座標入力機能付き表示装置は、第一例と異なり、図６の第二例の概念図に図示するように、固定抵抗膜５２の四隅部分にそれぞれ形成される、右上端子３３と、右下端子３４と、左上端子３５と、左下端子３６と、低抵抗膜５１と、押圧の入力点での電位を測定するための電圧計３９と、該電圧計３９の値から座標位置を演算処理する座標位置演算処理手段２Ｅとを備えるとともに、固定抵抗膜５２の四隅に形成されている各端子に印加する電圧を切り替えて、固定抵抗膜５２上に、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に沿った電位勾配を形成することができるスイッチ３７とを備えている。
【００９１】
図６では、固定抵抗膜５２が下に配置され、低抵抗膜５１が上に配置されているが、低抵抗膜５１を下にし、固定抵抗膜５２を上部に配置してもよい。いずれにしても低抵抗膜及び固定抵抗膜は、上方に配置された方をブラックマスクとし、下方に配置された方を共通電極とする。
第二例の座標入力機能付き表示装置においては、低抵抗膜５１は、面内の任意の２点間距離程度であれば、固定抵抗膜５２の抵抗と比べて無視できる程度の抵抗の差しかなく、固定抵抗膜５２よりもシート抵抗が十分低く設定している。すなわち、位置Ｐに応じた電圧の変位は、ほぼ固定抵抗膜５２のみに依存する。この低抵抗膜５１を共通電極とすれば、共通電極に使われるＩＴＯ膜として、通常の液晶表示装置と同様のシート抵抗値を有するＩＴＯを用い、固定抵抗膜５２となるブラックマスクを共通電極よりかなり高いシート抵抗に設定することができる。なお、図６に示すように、低抵抗膜及び固定抵抗膜のうち、低電圧側を下側にし、高電圧側を上側にしてもよい。
【００９２】
右上端子３３と、右下端子３４と、左上端子３５と、左下端子３６とは、図６に示すとおりに、固定抵抗膜５２の四隅に電気的に接続されており、例えば、共通電極と同じＩＴＯでもよく、それ以外の金属膜などからなっている周知の電極でもよい。
そして、これら各電極は、第二例の座標入力機能付き表示装置において、固定電極として利用するブラックマスク２２に、後述するスイッチ３７を用いて配線を切り替えることで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に沿った電位勾配を形成できるものとなっている。
【００９３】
スイッチ３７は、固定抵抗膜５２に電位勾配を形成するために、固定抵抗膜５２の四隅に形成される端子への印加電圧を、連動して切り替えることができる周知のスイッチ部材である。
そして、例えば、図６に示した通りにスイッチ３７が接続されている場合には、右側の一対の右上端子３３及び右下端子３４を低圧側に接続するとともに、左側の一対の左上端子３５及び左下端子３６を高圧側に接続することにより、固定抵抗膜５２に電位勾配を形成することができるものとなっている。また、上側の一対の右上端子３３及び左上端子３５を低圧側に接続するとともに、下側の一対の右下端子３４及び左下端子３６を高圧側に接続することにより、電位勾配を形成することができるものとなっている。
【００９４】
次に、第二例の位置の検出方法の概念図である図６を用いて、第二例の座標入力機能付き表示装置における、座標位置の検出の方法を具体的に説明する。
図６に示すように、入力点に座標指示物２Ｆを用いて押圧を加えたときの、押圧を加えた位置Ｐの検出の方法を説明する。
【００９５】
そして図６においては、ブラックマスク２２上において、押圧を加えた位置から右上端子３３までの抵抗値をＲRUとし、右下端子３４までの抵抗値をＲRLとし、左上端子３５までの抵抗値をＲLUとし、左下端子３６までの抵抗値をＲLLとして示している。
【００９６】
液晶表示パネル２０に押圧が加えられると、第一例と同様に、該押圧が感圧スイッチ２３に伝わるとともに、無圧状態では絶縁状態となっていた感圧スイッチ２３は導電性となる。
したがって、上記押圧を加えた位置において、低抵抗膜５１と固定抵抗膜５２とが電気的に短絡されることになる。
図６は上記動作の模式図であり、押圧が加えられることにより、押圧を加えた位置Ｐにおいて、低抵抗膜５１と固定抵抗膜５２とが、感圧スイッチ２３（図示しない）を介して、電気的に短絡する（図６において点線で図示）。
【００９７】
スイッチ３７により、左側の一対の左上端子３５及び左下端子３６とを適宜高電圧側に接続できるとともに、右側の一対の右上端子３３及び右下端子３４とを適宜低圧側に接続するものとした配線とすることができる。
【００９８】
そして、以上のとおりの配線が形成されることにより、上記電圧計３９には、抵抗値ＲLU（またはＲLL）により、電圧降下した分の電圧が示されることになるために、抵抗値ＲLU（またはＲLL）の値を求めることができる。そして該抵抗値ＲLU（またはＲLL）を用いて、電圧計３９に接続されており、座標位置を演算処理する座標位置演算処理手段２Ｅにおいて、座標位置の算出を行う。
この場合においては、固定電極となる固定抵抗膜５２は面抵抗がほぼ一定であるために、抵抗値ＲLU（またはＲLL）用いて、固定抵抗膜５２上で左上端子３５（または左下端子３６）と押圧を加えた位置との距離を求めることができる。
【００９９】
次に、スイッチ３７を切り替えて、下側の一対の右下端子３４及び左下端子３６を適宜高圧側に接続するとともに、上側に一対の右上端子３３及び左上端子３５を適宜低圧側に接続する。
【０１００】
そして、以上のとおりの回路が形成されることにより、上記電圧計３９には、抵抗値ＲRL（またはＲLL）により、電圧降下した分の電圧が示されることになるために、抵抗値ＲRL（またはＲLL）の値を求めることができる。そして、該抵抗値ＲRL（またはＲLL）を用いて、座標位置演算処理手段２Ｅにおいて、座標位置の算出を行う。この場合においては、固定電極となる固定抵抗膜５２は面抵抗がほぼ一定且つ十分低抵抗であるために、抵抗値ＲRL（またはＲLL）用いて、固定抵抗膜５２上で右下端子３４（または左下端子３６）と押圧を加えた位置との距離を求めることができる。
このように、端子３３、３４、３５、３６のうち、２つを正極側に接続し、その他を負極側とし、これらの組合せの通りだけスイッチ３７を切り替えることにより、座標位置演算処理手段２Ｅが各抵抗値ＲRU、ＲRL、ＲLU、ＲLLを判別する。固定抵抗膜５２は面内のシート抵抗が均一なので抵抗値ＲRU、ＲRL、ＲLU、ＲLLの比は、それぞれ、端子３３、３４、３５、３６から位置Ｐまでの距離の比となり、これらから位置ＰのＸＹ座標を求めることができる。
【０１０１】
なお、第一例の座標入力機能付き表示装置と同様に、以上の押圧を加えた位置のＸ座標及びＹ座標の検出を、高速で繰り返すことにより、一点座標の検出だけでなく連続的な座標検出ができることになる。これを利用して、指やペンなどの入力部材などを用いて、図形や文字などを手書きして、該図形や該文字を検出する「手書き入力」の機能を持たせるものとしても良い。
【０１０２】
以上の本発明の実施の形態の第二例の座標入力機能付き表示装置によれば、液晶表示パネル２０の構成部材である、低抵抗膜５１と、導電性を有する固定抵抗膜５２とが、アナログ式の抵抗膜方式のタッチパネルの二枚の抵抗膜として機能することになるという基本的な構成は第一例の座標入力機能付き表示装置と同じであり、第一例と同様の効果を奏することができる。
【０１０３】
また、第二例の座標入力機能付き表示装置によれば、周知のアナログ式の抵抗膜方式（五線式）のタッチパネルと同様に座標の検出を行うことができる。すなわち、液晶表示パネル２０において、各々、低抵抗膜５１を低電圧側に接続することができるとともに、固定抵抗膜５２に電位勾配を形成することができる。
すなわち、固定抵抗膜５２の一対の右上端子と右下端子と、一対の左上端子と左下端子との間に、電位勾配を形成することができ、低抵抗膜５１と固定抵抗膜５２とを座標入力位置で短絡させて、該位置における電圧を低抵抗膜５１側に取り出して計測することで、入力位置Ｐの情報を求めることができる。
また、スイッチを切り替えて、固定抵抗膜５２の一対の右上端子と左上端子と、一対の右下端子と左下端子との間に電位勾配を形成することができ、低抵抗膜５１と固定抵抗膜５２とを座標入力位置Ｐで短絡させて、該位置Ｐにおける電圧を低抵抗膜５１側に取り出して計測することで、入力位置Ｐの情報を求めることができる。
【０１０４】
また、この場合には、固定抵抗膜５２上にのみ、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向の電位勾配を形成すれば良く、低抵抗膜５１上には電位勾配を形成する必要がない。したがって、低抵抗膜５１は抵抗値が高い必要がなく、例えば、十分な応答速度を得るために、低抵抗のＩＴＯ膜を用いたりすることができる。これにより、表示品位への影響、特に応答速度への影響をさけることができる。
【０１０５】
また、例えば、固定抵抗膜５２を電位勾配を形成する抵抗膜専用とすることで、液晶表示パネル２０の耐久性を向上することができる。
【０１０６】
なお、上述の第二例の座標入力機能付き表示装置においては、低抵抗膜５１に電位勾配を形成する抵抗膜とするとともに、固定抵抗膜５２を低電圧側に接続するものとしても良い。
そして、この場合には、低抵抗膜５１上に電位勾配を形成することになるために、使用するＩＴＯ膜の抵抗値は、第一例の場合のように、抵抗値が高いものを用いることが好ましい。
【０１０７】
次に、図７を用いて、本発明の実施の形態の第三例の座標入力機能付き表示装置を図面を参照して説明する。図７は、本発明の第三例の座標入力機能付き表示装置の基本原理を説明するための模式図である。
そして、第三例の座標入力機能付き表示装置は、第一例や第二例と同様に、液晶表示パネルの構成部材の構成部材を用いて、抵抗膜方式の座標位置検出の機能を内包したものである。
【０１０８】
そして、第一例や第二例においては、液晶表示パネルの周知の構成部材である、共通電極とブラックマスクとを、周知の抵抗膜方式の座標位置検出を行うための二枚の抵抗膜として利用することにより、液晶表示パネル内に座標検出機能を内包するものとしていたが、第三例の座標入力機能付き表示装置においては、周知の単純マトリックス方式の液晶表示パネルにおいて、周知の構成部材である信号電極と走査電極の間に、座標検出機能を内包するものとしているところが異なっている。
【０１０９】
第三例の座標入力機能付き表示装置は、周知の単純マトリックス方式の液晶表示パネル（液晶表示装置）を備えるとともに、ストライプ状の多数の信号電極４１、４１…と、該信号電極４１、４１…と直交するように配置されている、ストライプ状の多数の走査電極４２、４２…と、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…との間の、これら電極の交差部分に形成されている感圧スイッチ４３（感圧スイッチング手段）と、該感圧スイッチ４３により、上記信号電極４１、４１…及び上記走査電極４２、４２…との間で短絡が生じた場所を、走査電極４２、４２…に順次電圧を印加することにより検知する座標位置検知手段４４とを備えている。
さらに、第三例の座標入力機能付き表示装置は、液晶表示パネルの構成部材として、液晶表示パネルの上下に配置される周知の透明基板（図示しない）と、該透明基板に形成されている周知の偏光板（図示しない）と、液晶を初期配向させるための周知の配向膜（図示しない）と、周知の液晶（図示しない）と、カラー表示をするためのカラーフィルター（図示しない）とを備えている。
【０１１０】
信号電極４１、４１…は、単純マトリックス方式の液晶表示パネルにおける周知の上画素電極として機能するものであり、図７に示すとおりに、ストライプ状の多数の電極からなっている。
走査電極４２、４２…は、単純マトリックス方式の周知の下画素電極として機能するものであり、上記信号電極４１と同様に、ストライプ状の多数の電極からなっている。
そして、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…とは、それぞれが直交するように配置されている。また、個々の上記信号電極４１、４１…には、各々の電極に独立したスイッチ４５、４５…が配置されるとともに、該スイッチ４５、４５…が接続状態とされた場合には、対応する信号電極が電圧計４７を介して接地されるようになっている。また、個々の上記走査電極４２、４２…にも、独立したスイッチ４６、４６…が配置されており、該スイッチ４６、４６…が接続状態とされた場合には、高電圧側に接続されるものとなっている。
【０１１１】
なお、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…とは、基本的に液晶表示パネルの表示位置に配置されることになるので、透明かつ導電性を有するものである。
【０１１２】
感圧スイッチ４３は、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…との交差部分に形成される各画素に備えられている。そして、液晶表示パネルの表示を妨げることがないように、例えば、各画素の前後両端部に形成されている（図７に図示）。
また、上記感圧スイッチ４３は、第一例や第二例と同様の周知の感圧導電材料からなるものである。
そして、感圧スイッチ４３は、無圧状態では、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…とを絶縁状態に保つとともに、液晶表示パネルの上面に押圧が加えられたときには、該押圧が感圧スイッチ４３へと伝えられて導電性となることにより、上記信号電極４１、４１…と上記走査電極４２、４２…とを短絡することができるものとなっている。
【０１１３】
なお、感圧スイッチ４３は、基本的に信号電極４１，４１…と走査電極４２，４２…との交差位置である表示位置に配置されることになるので、極めて小さいものとして、例えば、画素の前後の位置に配置するなどとすることが好ましい。
【０１１４】
なお、液晶表示パネル内部に配置されるギャップ材については、外部から押圧が加えられたときに、液晶表示パネルの上下に配置される二枚の透明基板（図示しない）が撓むことにより、表示品位を低下させてしまうことがなければ必ずしも用いる必要はない。
そして、上記のとおり、押圧を加えたときに上記透明基板が撓んでしまうことにより、表示品位を低下させてしまう場合には、例えば、第一例及び第二例と同様の柱状のギャップ材２５を配置することにより、上述の透明基板の撓みを抑止するものとしても良い。なお、この際に、たわみの防止は、感圧スイッチ４３による信号電極４１，４１…と走査電極４２，４２…との導通に必要な最低限のたわみまで規制してしまわないようにする必要がある。
そしてこの場合には、上記感圧スイッチ４３と同様に、液晶表示パネルの表示を妨げないように配置する必要があり、例えば、図７に示すように、各画素の前後両端部などに配置したりすれば良い。
【０１１５】
次ぎに、図７を用いて、第三例の座標入力機能付き表示装置における、座標位置の検出の方法を具体的に説明する。
始めに、周知の単純マトリックス方式の液晶表示パネルの動作は、ある信号電極４１を接続状態としたときに、個々の走査電極４２、４２…を順次接続していくことにより、信号電極４１と走査電極４２、４２…の、対応する交差部分に電圧が印加されることにより、液晶１５の分子配向を制御するものとなっている。
【０１１６】
液晶表示パネルに押圧が加えられると、該押圧が感圧スイッチ２３に伝わり、無圧状態では絶縁状態となっていた感圧スイッチ４３は導電性となる。したがって、上記押圧を加えた位置に対応する画素（押圧が加えられた位置の近傍に配置されている感圧スイッチ４３に対応する画素のことになる）において、信号電極４１、４１…と走査電極４２、４２…とが電気的に短絡されることになる。
そして、単純マトリックス型の液晶表示パネルは、上述のとおりに、ある信号電極４１に対応するスイッチ４５を接続状態として電圧計４７を介して接地するとともに、走査電極４２、４２…に対応するスイッチ４６を順次接続して、順次、走査電極４２、４２…を高電圧側に接続することになる。
この時に、押圧の入力位置に対応する画素では、感圧スイッチ４３が導電化しているために、電圧計４７の指示で、押圧の入力位置に対応する画素の位置がわかる。
以上から、押圧が加えられた位置の検出をすることができる。
【０１１７】
以上の本発明の実施の形態の第三例の座標入力機能付き表示装置によれば、透明電極からなるストライプ状の信号電極４１、４１…と走査電極４２、４２…とは、基本的にデジタル式の抵抗膜方式のタッチパネルの二つのストライプ状の抵抗膜（電極）と同様の構成を有するので、座標位置を検出する機能を内包することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
２１、３１  共通電極
２２、３２  ブラックマスク
２３、４３  感圧スイッチ
２４、４４  座標位置検出手段
２５        柱状のギャップ材
２６        第一端子
２７        第二端子
２８        第三端子
２９        第四端子
２Ａ        第一スイッチ
２Ｂ        第二スイッチ
２Ｃ        第三スイッチ
２Ｄ        電圧計
２Ｅ        座標位置演算処理手段
３３        右上端子
３４        右下端子
３５        左上端子
３６        左下端子
３７        スイッチ
４１        信号電極
４２        走査電極
４３        感圧スイッチ
４４        座標位置検知手段
【図１】
2009199095.tif 000003
【図２】
2009199095.tif 000004
【図３】
2009199095.tif 000005
【図４】
2009199095.tif 000006
【図５】
2009199095.tif 000007
【図６】
2009199095.tif 000008
【図７】
2009199095.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の駆動方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述のような表示品位の低下をともなうことがなく、構成が簡単であるためにコストの低減を図ることができ、しかも薄型にできる液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法は、一方の面に第１の電極が形成された第１の基板と、一方の面に第２の電極が形成され、前記第２の電極の形成面が前記第１の電極の形成面に対向するように前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された液晶層と、前記第１の電極に重畳する領域に形成された第３の電極と、を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、前記第１の電極と前記第３の電極とが電気的に短絡した座標位置を検出する検出動作を第１の期間に実施するとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧を制御することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する配向制御動作を前記第１の期間とは異なる第２の期間に実施することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記検出動作と配向制御動作とを繰り返すことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項３に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１または２に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記第１の電極と前記第３の電極との間に圧電素子が形成されていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項４に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記第３の電極は遮光性を有し、格子状に形成されていることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の請求項５に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項４に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記第２の電極は、前記格子状に形成された前記第３の電極の開口部に対応する位置に配置されていることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の請求項６に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項５に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記第１の基板は、前記開口部に対応させてカラーフィルタが形成されていることを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の請求項７に記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記第３の電極は、前記第１の基板に形成されていることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項８に記載の液晶表示装置の駆動方法は、画素電極と対向電極との間に液晶層を配置して、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する液晶表示装置の駆動方法であって、座標検出電極と前記対向電極との間の短絡位置の検出を、前記配向方向を制御するタイミングとは異なるタイミングで実施することを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項９に記載の液晶表示装置の駆動方法は、画素電極と対向電極との間に液晶層を配置して、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する液晶表示装置の駆動方法であって、座標検出電極と前記対向電極との間の短絡位置の検出タイミングとは異なるタイミングで、前記配向方向を制御することを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明によれば、入力機能が付いた液晶表示装置の薄型化を図りながらも、表示品位が低下することを防止できる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に第１の電極が形成された第１の基板と、
一方の面に第２の電極が形成され、前記第２の電極の形成面が前記第１の電極の形成面に対向するように前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された液晶層と、
前記第１の電極に重畳する領域に形成された第３の電極と、を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
前記第１の電極と前記第３の電極とが電気的に短絡した座標位置を検出する検出動作を第１の期間に実施するとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧を制御することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する配向制御動作を前記第１の期間とは異なる第２の期間に実施することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項２】
前記検出動作と配向制御動作とを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項３】
前記第１の電極と前記第３の電極との間に圧電素子が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】
前記第３の電極は遮光性を有し、格子状に形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項５】
前記第２の電極は、前記格子状に形成された前記第３の電極の開口部に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項６】
前記第１の基板は、前記開口部に対応させてカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】
前記第３の電極は、前記第１の基板に形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項８】
画素電極と対向電極との間に液晶層を配置して、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する液晶表示装置の駆動方法であって、
座標検出電極と前記対向電極との間の短絡位置の検出を、前記配向方向を制御するタイミングとは異なるタイミングで実施することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項９】
画素電極と対向電極との間に液晶層を配置して、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することにより前記液晶層における液晶分子の配向方向を制御する液晶表示装置の駆動方法であって、
座標検出電極と前記対向電極との間の短絡位置の検出タイミングとは異なるタイミングで、前記配向方向を制御することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。